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等离子显示屏的原理与构造及优缺点分析

出处:网络整理 发布于:2017-12-07 | 246 次阅读

  等离子显示屏(Plasma Display Panel,简称等离子)又称为等离子显示器,是一种平面显示屏幕,光线由两块玻璃之间的离子,射向磷质而发出。放出的气体并无水银成份,而是使用惰性气体氖及氙混合而成,这种气体是无害气体。等离子显示器甚为光亮(1000 lx 或以上),可显示更多种颜色,也可制造出较大面积的显示屏,最大对角可达381厘米 (150吋)。等离子显示屏的对比度亦高,制造出全黑效果,对观看电影尤其适合。显示屏厚度只有6厘米(2吋半),连同其他电路板,厚度亦只有10厘米。

等离子显示屏的原理与构造及优缺点分析

  等离子显示屏构造组成

  离子屏幕的面板主要由两个部份所构成,一个是靠近使用者面的前板制程(Front Process),其中包括玻璃基板(Glass Substrate)、透明电极(Transparent Electrode)、Bus电极(Bus-Electrode)、透明诱电体层(Dielectric Layer)、MgO膜(MgO Thin Film)。

  另外一个是后板制程(Rear Process),其中包括有萤光体层(Phosphor Layer)、隔墙(Barrier Rib)、下板透明诱电体层(Dielectric Layer)、寻址电极(Address Electrode)、玻璃基板(Glass Substrate)。所以负责发光的磷光质并不是在靠近使用者的那一面,而是在比较内部的部份。

  由于控制电路必须要夹在前板制程与后板制程当中,因此在面板的组合过程当中,需要将前后板准确对齐,并且与控制电路作好搭配,确保在发光上不会有问题。在这个步骤当中,会发现,液晶面板需要有背光模组,但是PDP却不需要,因为它是属于自体发光。

  单单只有面板也不够,因为还要有高压驱动电路,在搭配上功能不同的控制电路,才能够达到屏幕的基本需求。如果您购买的是等离子电视的话,大多都会搭配专属的电视盒,因为不管是影像输入或者是Tuner,大多设计在电视盒当中,因此一台完整的等离子电视,是包括等离子屏幕与电视盒。

  等离子屏放电单元(子像素)的构造

  在CRT显示屏上,产生像素的亮点;是由图像信号通过CRT的阴极控制电子束轰击屏荧光粉而产生的;最终在扫描的作用下组成图像。等离子屏产生像素 的亮点;是由图像信号通过对等离子屏放电单元的地址电极(D);控制放电单元的放电激发放电单元内部的荧光粉发光;产生亮度像素点;最终;众多的有一定亮 度的像素点在矩阵电路排列下组成图像。

  CRT屏和等离子屏虽然都是由图像信号控制荧光粉发光组成图像,但是荧光粉产生亮点的方式、原理;却截然不同。图1是一个基色像素(子像素)三电极交流等离子放电管断面结构图。

等离子显示屏的原理与构造及优缺点分析

  图1是等离子屏的断面图,图中标注“射出光线”部分是屏幕正面,下面的两个“隔离墙”之间是一个单色放电体内部放电腔体,腔体内部充有一定压力的混合惰性气体;腔体的下部涂敷有荧光粉(图中显示是绿色放电腔体的结构),上部有“X 电极”和“Y电极”,下部是“地址电极”,电极的表面涂敷一层绝缘的电解质层(黑色边线)。“X电极”和“Y电极”施加维持放电电压(波形是交流方波,幅 度略低于触发电压幅度;使X、Y电极间处于临界放电状态);“地址电极”施加控制放电脉冲(控制放电脉冲就是经过处理的图像信号,这个信号通过地址电极; 引燃处于临界状态的X、Y电极间的惰性气体产生放电);在电场的作用下;腔体内部气体电离产生放电;放电产生大量的波长为147nm(纳米)的紫外线;紫 外线射向腔体下部的荧光粉;荧光粉在紫外线的激发下发光;光线由屏正面射出(正面的玻璃也是防止紫外线伤人的防护层)。和CRT显像管一样;一个像素的是 由红、绿、蓝(R、G、B)三个发光的单色发光体组成,这个单色的发光体称为:“子像素”,图1所示;就是一个绿色子像素的组成结构,它的两边是蓝色和红 色子像素的放电腔体。

  图2是多个R、G、B三基色等离子放电管排列在一起的断面结构图。

  等离子显示屏的原理与构造及优缺点分析

  上一节谈到组成等离子屏的放电单元——子像素;实际上是一个小小的“日光灯管”更确切来说是一个:“冷阴极日光灯管”(现在液晶屏的背光管也是冷阴 极日光灯管只不过大罢了),要使这个只有像素点大小的“冷阴极日光灯管”要在图像信号的控制下;产生相应明暗变化的亮度,是极其困难的。要解决许多原理 上、技术上复杂的问题。在今天实现了;这是科学技术、电子技术发展的结晶。

  等离子显示屏特点

  与直视型显像管彩电相比:

  PDP显示屏的体积更小、重量更轻,而且无X射线辐射。

  由于PDP各个发光单元的结构完全相同,因此不会出现显像管常风的图像的几何变形。

  PDP屏幕亮度非常均匀--没有亮区和暗区;而传统显像管的亮度--屏幕中心总是比四周亮度要高一些。

  PDP不会受磁场的影响,具有更好的环境适应能力。

  PDP屏幕不存在聚焦的问题,因此,显像管某些区域因聚焦不良或年月已久开始散焦的问题得以解决,不会产生显像管的色彩漂移现象。

  表面平直使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。高亮度、大视角、全彩色和高对比度,使PDP图像更加清晰,色彩更加鲜艳,效果更加理想,令传统电视叹为观止。

等离子显示屏的原理与构造及优缺点分析

  与LCD液晶显示屏相比:

  PDP显示亮度高,屏幕亮度高达150LUX,因此可以在明亮的环境之下欣赏大来画面的视讯节目。

  色彩还原性好,灰度丰富,能提供格外亮丽、均匀平滑的画面。

  PDP视野开阔,PDP的视角高达160度,普通电视机在大于160度的地方观看时画面已严重失真,而液晶显示屏视角只有40度左右,更是无法与PDP的效果比拟。

  对迅速变化的画面响应速度快。此外,PDP平而薄的外型也使其优势更加明显。

  等离子显示屏原理

  1.等离子屏幕的基本工作原理,跟CRT与 日光灯 有些像。基本上,等离子屏幕是由多个放电小空间所排列而成,每一个放电小空间称为cell,而每一个cell是负责红绿蓝(RGB)三色当中的一色,因此我们所看到的多重色调的颜色,是由三个cell混合不同比例的原色而混成的,而这个混色的方式,跟液晶屏幕所用到的混色方式其实是相近的。

  2.每一个cell的架构,是利用类似日光灯的工作原理。也就是您可以把它当成是体积相当小巧的紫外光日光灯,当中使用解离的氦(He)、氖(Ne)、氙(Xe)等种类的惰性混合气体。当高压电通过的时候,会释放出电能,触发cell当中的气体,产生气体放电,发出紫外光。

  3.当cell受到高压刺激产生紫外光之后,利用紫外光再去刺激涂布玻璃上的红、绿、蓝色磷光质,进而产生所需要的红光、绿光与蓝光等三原色。透过控制不同的cell发出不同强度的紫外光,就可以产生亮度不一的三原色,进而组成各式各样的颜色。

  4.由于等离子屏幕是透过紫外光刺激磷光质发光,因此它跟CRT一样,属于自体发光,跟液晶屏幕的被动发光不同,因此它的发光亮度、颜色鲜艳度与屏幕反应速度,都跟CRT相近,所以您会发现,PDP的亮度动辄能够超过700nits以上,而LCD却要到后期产品才能达到500nits以上的亮度。

等离子显示屏的原理与构造及优缺点分析

  等离子显示屏优点

  1.PDP不需要在比较暗的环境去观赏,且没有视角问题,在任何环境灯光下,任何位置都可观赏到最佳画质。

  2.面板尺寸大,厚度薄。

  3.PDP是由每个发光单体所构成的,所以特别清晰鲜明,不像CRT会有模糊不清、RGB三原色不集中、画面歪扭及闪烁不定等令人视觉感官不舒服的问题。

  4.等离子的电磁波辐射只有CRT电视的1/100至1/1000。

  5.可以做成宽屏幕。

  不同于液晶或投影式的发光原理,等离子显示器的每个像素都能够自己发光(主动性自发光),因此呈现较柔和的画面,并且可到达170度左右的视角。除此之外,每个像素的反应时间短、色彩饱和度高、适合往大尺寸发展。等离子电视也是在整体画质表现上非常接近并可超越映像管电视的新技术。此外,无辐射特性及不受外界磁性干扰特性,非常有利于家庭观赏或剧院喇叭邻近设置。像是Panasonic的“VIERA”系列已经推出了150吋等离子电视,PIONEER也推出超过NTSC标准色域约107%超高色饱和之“PURE VISION”等离子电视。

  等离子显示屏缺点

  1.在明亮环境之中观赏时,亮度对比略逊于液晶显示器一筹。在长时间显示静止画面的情况下,画面切换时易生残影。本身相当耗电,而且显示时易生高热,必须考虑散热问题。由于材料与结构性限制,让等离子显示器不能往20吋以下的小尺寸发展,乃为市场竞争上的最大弱点。

  2.根据以上缺点,日本三家等离子显示器大厂:松下电器(松下PDP)、富士通日立PDP、先锋电器(PIONEER PDP)已经花费多年持续改善。最显著的为电力消耗方面,包含动静影像的平均显示时间内之电力消耗已经缩减到甚至比液晶显示器还要低。这个改良技术乃是从发光特性为出发点,让PDP显示暗色时可以使用较小耗电功率;相反地,液晶显示器却还是使用同样功率的背光模组来提供固定强度的光源,因此总耗电量将可能超过PDP。

  3.等离子显示屏使用寿命较短短

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