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PlasmaDisplay等离子电视原理

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来源: 作者: 2019-04-05 23:05:00

「等离子显示屏」在台湾又名「电浆显示器」,虽然译名不同,但意义相通。要了解等离子显示屏,便先要了解一下什么是等离子。

在物理学的角度来说,「等离子」是指「第四种物资」;但当放在医学的学度上,「等离子」便是指「血浆」;另外,「等离子」亦可解作原形质或原生质,即包括了细胞核及细胞质的场所。然在Plasma Display Panel(PDP)的世界中,「等离子」是指 「放电现象」。

等离子显示屏是由前后两片玻璃面板组成。前面板是由玻璃基层、透明电极、辅助电极、诱电体层和氧化镁保护层构成,并且在电极上覆盖透明介电层(Dielectric Layer)及避免离子撞击介电层的MgO层;后板玻璃上有Data电极、介电层及长条状的隔壁(BarrierRib)并且在中间隔壁内侧依序涂布红色、绿色、蓝色的荧光体,在组合以后分别注入氮、氖等体即构成等离子面板。

现时,各个等离子显示屏板面厂房均以生产42吋VGA(16:9)的等离子屏幕为主,因此每个细胞体的大小约为0.36mm。但当分辨率由VGA提高至XGA时,细胞体的尺寸会缩小至0.24mm,这样便会附带着其它原素的改变,如间隔壁的尺寸、电极尺寸、介电层膜厚度、萤光体的厚度、形状也会产生变化。一般高精细化的改变,意即高密度化的结构,相对会造成亮度的下降及IC本钱的倍增。

而Pioneer及富士通精细的等离子显示屏板面产品解析度可高达SXGA,但仍可表现高亮度的效果。世界各地逐步开始高质素的数码扩播,等离子显示屏渐渐打入电视市场,因此提高画质将会是新款等离子显示屏的当前要务。

2. 等离子显示屏细胞的发光原理

等离子显示屏可以说是在一个母体中放进许多细小而带有萤光体的管道,由传统的手法去控制,一种是直流电(DC-),另一种是交流电(AC)。1964年,美国伊利诺大学开发了AC型等离子显示屏面板,经历了多年的技术改革,现时等离子技术是利用交流电,由于它简单的结构能延长等离子显示屏的寿命。

「放电现象」便是要将交流电导引入显示屏之中。面板的基本技术,是以两片玻璃基板和间隔壁之间形成多个密封空间,让离子及电子产生活跃的运动,并在这些密封的空间内注入稀有气体及氖。另外,在这个密封空间的上下装置上电极(正负电极),令粒子与气体以高速相撞,以产生高能量的状态。当这些粒子平静下来,能量便会渐渐消散,从而放射出紫外线,放电现象便是这样形成。而紫外线可刺激红、绿、蓝萤光体发光。每一个细胞体都可独立产生放电现象,随着视讯讯源而控制每一个细胞的开关。

接下来是说说产生色调的技术,要令等离子显示屏的色采夺目,必须独立操控每一个三原色细胞体。以往显像管是由左至右,由上而下,经过电子束的扫描而回放影象。但等离子则采取一个完全不同的方法,由于显示屏是同时全面发光,因此便以1秒60次,由上至下将画面交替显示但在这期间,之前的资料还保留在画面上,所以画面是处 于不断发光的状态。

在影象的色彩方面,它不像显像管那样可以经由对电子束量的控制进行调剂,由于紫外线和可视光都已是处于饱和状态,所以使用通过电流的控制来操控亮度是不可能的。即便是电流改变,画面的明暗也不会改变。所以,等离子便要利用PCM(Pulse Code Modulation)技术来控制每个区域内的脉冲,便可以改变画面的亮度。

首先,影象要由每秒60格(frame)构成;其次,便是将每1格分割成8个次区域,再遵照设定适当的脉冲规律,决定各个次区域的相对亮度。因应影像的资料令各区域的小 萤光灯发亮及熄灭;最后,便是把这些次区域组合起来便可以显示256种色调。将色采的总数结合,便是256×256x 256=16,777,216种色采。

这个方法可说是非常复杂,而且还带出了一个严重的缺点便是残影的产生"为了解决这个问题,各个等离子显示屏的厂房也积极研究对策,如清除驱动法或利用屏幕保护程序,问题总算是解决了。

三.等离子在提高亮度的技术

由于等离子显示屏是全面发光因此耗电量必大,但在技术的改进下,等离子的耗电量已逐渐下以降至300W以下。但不可忘记的便是在亮度的提高下,仍要高亮度以加强画质效果。以往等离子的能量效力应只有1.4%,而发光效力则只有1.11m/W,所以必须要有改良的必要。科学家采用了两种改良方法,1,是从细胞体的开口率结构下手;2,是在材料方面作出改良。

以一般的等离子构造来看,要提高发光率,最直接的方法便是提高细胞体的开口率,令放电的空间增加。而放电的细胞体的开口率与等离子中的间隔壁(Barrier Rib)构造有关,利用新的制造方式,将间隔壁做得更薄来增加放电空间。-般等离子间隔壁的制造方式以Screer,Printing、SanfCiilUSt或PhrWesist方法为主流,但新的制造进程中,如TORAY的Photosensitive film paste或京瓷(Kyocera)的Press Method都能减少间隔壁所占空间,进而提高开口率。

另外,Pioneer将一般面板RGB排列方式由条状(stripe)改变成井字状,并采取T型透明电极,可防止萤光材漏光且增加荧光材发光面积,如此可以提高20%的发光效力。但以井字状的间隔壁,目前仍采用Sand-Blust1-方式,因此在制造过程上难度较高。

由于等离子是靠稀有气体放电产生真空紫外线,照耀萤光粉发光。其发光效力取决于放电效力及发光粉转换效力。由于放电空间很小,放电效力自然很低,而萤光粉能量转换效力只有20%。

如果加上紫外幅射和各种吸收等因素,等离子显示屏目前的发光效力小于0.4%,流明效力小于1.11m/W,若相较于高清晰电的PDP 51 m/WAWO效力要求,尚有一段距离。提高放电效力的方法,除减薄隔壁增大放电空间外,放电体的混合比例及气体最佳化;放电紫外线红移及增大交换保持放电的时间都是可行方案。

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