等离子技术历史回顾

1、始于1927等离子技术历史回忆作为在21世纪仍被广泛使用的主流平板显示技术之一，等离子技术其实已经走过了 80多年的历程。全球第一台等离子显示设备诞生于1964年的美国。如果再往前追溯，美国家诺贝尔奖得主，化学家Langmuir可谓是发现等离子这一物理现象的第一人。他用18世纪捷克医学家Johannes Purkinje(1787-1869) 创造的“ PLASMA中文译：血浆一词，来形容他在1927发现的离子化的气体。而他发现等离子体也实属巧合，因为Langmuir的本意是为了寻找一项可以让灯丝工作寿命延长的技术。装饰用的人造等离子球体Langmuir在无意中发现等离子体后，进一步完善了对这

2、种物理现象的研 究。他发现如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离 子、电子和中性粒子组成的等离子气体。而我们今天在物理学界的“Lan gmuirwaves定律就是以他的名字命名猎户座星云中包含的等离子云虽然Langmuir在无意中发现了等离子体，但其实在我们的自然界中，等 离子体是一种早就客观存在的物体。目前观测到的宇宙物质中，99躺E是等离子体，只是分布的范围很稀薄罢了。此外，像电焊时产生的高温电弧，电弧灯中的 电弧、火箭喷出的气体、闪电、极光、太阳风、星云等等都属于广义上的等离子 体。酒e阿 PCPOPCOM等离子体和普通气体的最大区别就是它是一种电离气体。由于存在带

3、负 电的自由电子和带正电的离子，有很高的电导率，和电磁场的耦合作用也极强。 带电粒子可以同电场耦合，带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电 动力学，并因此开展起来一门叫做磁流体动力学的理论。在Langmuir提出明确的理论根底后，等离子技术在五大科学领域得到了 进一步开展。它们分别是：播送、天体物理、核武器、太空技术和大功率激光武 器领域。因此从某种意义上说，等离子显示技术也是一种非常高端的科技。史海回眸第一代PDP勺诞生故事1964年，美国伊利诺伊大学的 Don aid Bitzer 教授、Gene Slottow教授和学生Robert Willson 在前人的根底上，创造了首个等离

4、子显示 装置。因此他们也被认为是现代等离子显示技术的创始人。iBitzer 右和 Robert Willson在60年代初期，当时的电脑还非常简陋，它们大都只能输出数字和字母符号，如果想看到图形，几乎是一件不可能的事情。因此，Don aid Bitzer采用了一些方法，将普通电视机作为给学生们使用的终端显示器。以下图就显示了当时采用的工具，其中还包括雷达显示管等部件。早期的学生终端机用CRT弋替显示虽然这个方法在一定程度上能够满足当时的需求，但是又有了其他问题 产生：这就是普通CRT电视机难以满足持续显示同一个图像的要求，因为CRT中的电子枪是不断来回扫描的，如果想要提高刷新率，就需要大容量的

5、存储器， 而在60年代，存储器的价格之高是一般人难以想象的。H. Gene Slottow因此，Don aid Bitzer和他的同事开始研究利用多个微型显示单元组成 的阵列去组成一个大的显示装置。 他们试图这些单元内冲入氖气，并且通过电容 器施以高频率交流电，通过编程和寻址进行控制。他们的突破在一个夏日晚上的 讨论后实现，他们想到了在一块玻璃板两侧使用固定电容， 通过电极外置的方法， 将驱动气体的电流别离开来。第二天，他们就采取了实验。他们将一个 1英寸宽的玻璃片上钻了个直 径为它千分之十五的小孔，然后将玻璃片和其他两片叠成三明治结构。他们在这 个三明治结构的外外表制作了可以承受高压的薄膜黄

6、金电极，然后将其中的空气抽干，并注入纯洁的氖气。通过给电极施以电压，这个装置中的气体开始发光， 这就是等离子显示设备的最初原型。1964年7月，这个3人小组设计了全世界第一个等离子面板，只不过这个面板仅仅有一个cell单元，只能发出一种颜色的光，和现在拥有百万个cell的电视比起来，显得比较简陋。不过从单纯技术上看，这个装置已经具备了现代 等离子显示设备的根本雏形。最早旳4X4等离子装置此后，他们还陆续解决了显示CELL单元漏气、混入氮气导致的发光衰减 等问题，并且制造出了可以控制的 4X4、16X 16分辨率的等离子显示装置。这 就是现代等离子显示设备的鼻祖。从实验室到商场PDP的最初进化相

7、对于当初只能显示单色，分辨率只有 4X 4、16X16或者100X100的 等离子显示器，真正进入现代社会，并且拥有和现在等离子电视接近性能的产品， 在1993年才正式诞生。早期的16X 16分辨率等离子显示屏在此之后，20世纪70年代初已经有人实现了 25.4厘米，512X 512线单 色等离子显示器的批量生产。到 20世纪80年代中期，美国的Photonisc公司研 制了 152.4cm级显示容量为2048x2048线单色等离子显示器。但是这些产品只能 显示单色，在亮度方面也没有太高优势，因此也遭到了液晶显示技术的挑战。1970 年代，Burroughs Corpoartion 公司的 H

8、olz 与 Ogle 开发出 Self-SeanTM显示器；Fujitsu 公司的Takashima等开发出具有外表放电结构; 其后Owens-lllinois 公司的D.C. Hinson等人开发出以氙气激发荧光粉产生彩 色画面的技术，这成为等离子技术的一个重大进步。到了 20世纪90年代，等离子技术再次实现突破。在K.Yoshikawa等人发表了写入显示别离子自图场法 (ADS Address Display period Separated sub-field method)来驱动波形以形成256级灰阶的理论，奠定了如今等离子的主要架构。实现了从单色灰度显示到全彩色显示的历史性跨越。此后

9、，等离子的亮度、使用寿命等关键技术也一一被攻克，等离子开始进入彩色实用化阶。富士通的首款21吋等离子1993年，日本富士通公司首选进行了 21吋,640 X480像素的彩色PDP 生产,这台21英寸、分辨率为640X 480,可显示26万色的等离子显示被纽约证 券交易所选中，成为等离子迈向大规模商用化的第一步。1996年，全球首台42英寸，分辨率为852X 480、色彩显示能力到达1677 万色的大型全彩色宽屏等离子电视被飞利浦成功开发出来，这也使使等离子电视 具备真正进入家庭的能力。松下的首款等离子电视在随后的日子里，日本的三菱、松下、NEC先锋和WH等众多公司都先 后推出了各自研制的等离子

10、显示装置。近年来 ，韩国的LG三星公司，以及我国 台湾省的中华映管等公司也都具备了等离子面板的生产技术，等离子电视和等离 子显示器产品也迎来了历史上的最繁荣时期。现代等离子显示的技术原理解析在前文的等离子开展史的回忆中，我们已经大致介绍了等离子的显示原 理。但是今天的等离子技术却要比当初复杂很多。现在的等离子显示设备实际上是由很过个光点所組成，这些光点的 专业名称叫做“ cell ，也就是我们常说的“像素。如果再往细看，每个像素 又由3个cell组成，分别是可以发出“红、率、蓝三种颜色光点。VisibleMgofBacK PanelSurface DischargeTransparentEle

11、ctrod 电BusFrontDielectncRibPhosphor 泡泡网 pcfgpq饷每一个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管。当中使用解离的氦曰0、氖Ne、氙Xe等种类的惰性混合气体。当在每个 cell的电极上施以高压电之后，封 在两层玻璃之间的气体发生电离并产生紫外光，从而鼓励管内壁上的荧光粉，发出人眼可见的光线。由于荧光材料的不同，每个cell被制作成可以发出R/G/B三种不同的原色。这三个cell通过明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩 的图像。从这个过程看，等离子和 CRT显像管发光过程非常相似，只是和 CRT

12、 中的电子枪轰击荧光粉发光有些不同。常见等离子面板的根本结构解剖等离子显示器一般由三层玻璃板组成。第一层内外表为涂有导电材料的 垂直隔栅，中间层是气室阵列，第三层内外表为涂有导电材料的水平隔栅。要点亮某个地址的气室，首先在相应行上加较高的电压，待该气室被激发点亮后，可 用低电压维持氖气室的亮度。关掉某个单元，只要将相应的电压降低。气室开关 的周期时间是15ms通过改变控制电压，可以使等离子板显示不同灰度的图形。等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 Elect

13、rode、Bus 电极Bus-Electrode、透明诱电体层Dielectric Layer 、MgO膜 C 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。front plate2别咖jhRe*r pl得ic 9ld5i4Dretrctric tdyerAddress elcU-pdeA

14、 Sherri at k matrix electrode config urat an in an AC F口FDi efectJic layerCnside the dielectric layerMa-gneiumi 口x i-d e coati-r>q目前一般的等离子显示设备面板结构都是如上图所示。首先是前玻璃基板(front glass)和后玻璃基板(rearglass)，作為整体结构的基板板，其厚度约 为3 mm左右的玻璃材质。iOSfl gmFi r ilt 出JBin ekUnnluRtfl plinhnifTOUine- phxplwiRatner nbt-rietni

15、 、hwphiiicell为十字形的等离子面板泡泡网PCPOP.CQMAdders Bectrode泡泡网pepoF.e。朋cell为方格形的等离子面板当然，这种只是一般像素结构为长条的等离子面板机构，近年来还出现 了一些其他结构的等离子面板，例如cell为十字形结构的等离子面板，以及cell 结构为方格状的等离子面板。 这两种面板的优势在于拥有更大面积的荧光粉覆盖 面积，可以提高面板的发光效率。六个优势 PDP 技术究竟好在哪里通过对等离子发光原理和根本结构的解析，我们便可以从中归纳出等离 子显示技术的几个特点。1、等离子显示技术是一种主动发光技术。2、等离子技术的显示原理非常接近 CRT最

16、终都是通过荧光粉发光。3、等离子面板有众多独立的像素构成，每个像素都可以进行精确的数字寻址和 控制管理，是一种真正的全数字化显示设备。正是因为这几个特点，人们也发现等离子显示技术在实际应用中，具有了 很多其他显示设备所不具备的优点， 这也是等离子成为当今主流平板显示技术之 一的重要原因。1、由于等离子是主动发光，因此它就不存在视角问题，在任何环境灯光下，任何位置都可欣赏到最正确画质。而且等离子不会像液晶、投影、CRT那样出现暗角或者曲面，整个显示区域都能到达极高的一致性和均匀性。2、 等离子电视机主动发光、屏幕的亮度随平均图像电平 APL的变化而变化， APL高时显示图像亮，APL低时显示图像

17、较暗，因此比照度高，图像层次感强， 清晰度高，显示图像鲜艳、明亮、柔和、自然。3、大尺寸、厚度小。等离子的原理和结构决定了等离子在大尺寸方面具有先天 的优势，而且等离子面板本身结构比液晶简单， 不需要额外的背光源系统， 更有 利于实现超薄化。4、等离子的电磁波辐射只有 CRT电视的1/100至1/1000，是一种非常健康的显 示设备。此外，等离子面板不会受到外接电磁干扰的影响，具有很好的适用性。5、现在的等离子显示器都是通过紫外线激发荧光粉发光，因此在色彩方面具有 接近CRT的表现。特别是随着新的驱动技术的开展，现在的等离子面板可以显示 出更多色阶， 灰阶表现也更加完美， 因此在色彩方面大都领

18、先于其他平板显示设 备。6、由于等离子是通过激发荧光粉发光，因此它在换面切换时会存在一定的余辉 效应，符合人眼对运动影像的心理感知。 因此等离子在表现动态影像时的效果接 近CRT电视，具有动态清晰度高的优势。事无完美挖出PDPE大主要通病虽然上文通过对等离子面板的结构解析得出了等离子显示装置的 6 个优 势，但是正如老话说的那样， 世界上并没有完美的事物存在。 等离子在某些方面 的缺乏，也是让它陷入不断升级的“口水战的重要原因。1、等离子的结构决定了它在小尺寸方面不具备优势。这使得它丧失了很多市场 份额，普及受到制约的重要原因之一。2、在长时间显示静止画面的情况下，画面易生残影。这是初期等离子

19、产品中比 较常见的一个难题。也在等离子的开展初期布下了不利于口碑的不利因素。3、早期的等离子工作时的热量比较高，本身的发光效率、耗电量较同期液晶没 有明显的优势。以上三点只是等离子显示装置在最初期的普遍劣势。近几年来随着等离 子技术的开展， 各个厂商都针对这些缺乏， 开发出了很多改进技术， 上述几点缺 陷中，不少都已经成为昨日黄花。 但是由于消费者对固有认知的惯性， 以及局部 竞争对手的非正当竞争手段， 才让等离子的进步没有被广泛认可。 而在下面的篇 幅中，我们还将有专门的内容论述近年来等离子的进步之处。等离子行业走势诞生于 1964 的等离子技术虽然有着几十年的历史， 但是真正形成产业还 要

20、从 1993年富士通制造出第一台具有实用价值的等离子机型算起。 在 90年代中 期和末期，整个平板产业并没有出现爆发式的增长，这个情况直到 20 世纪初才 开始有了明显的改变。 我们不妨先看看近几年来全球平板电视出货量走势， 以及 等离子的出货量走势。2002 年全球等离子电视的年产量为 50 万台， 2003 年增为 123 万台，增 长了约 2.5 倍。而同时期， 2002年全球销售平板电视销量约为 200万台， 2003 年全球平板电视销量 520 万台。到了 2004 年，全球的平板电视总出货量又有了大幅增长。 总出货量突破 1200万台大关。其中液晶电视销量到达 890 万台，而等离

21、子电视的销量达 320 万台。等离子所占的比例到达 26%，2005 年，全球平板电视出货量再次翻番，到达约 2400 万台的规模，较 2004年呈现倍数增长。 其中全球等离子电视出货量较上 2004 年实现 60%的增长， 到达 500 万台。液晶电视的销量也实现大幅提升，到达了 1900 万台的规模。至 此，等离子所占比例到达了 20%，比 2004 年出现大幅度回落。2006 年全球平板电视销量将达 4500 万台，比上年增长 60%，其中液晶电 视销量将达 3500万台，等离子电视销量将达 1000 万台。等离子的增幅超过液晶， 翻了整整一番。到了 2007年，全球平板电视出货量再破新

22、高。其中液晶电视出货量突破 8000万台，而等离子的销量增长却出现了大幅下降， 只到达1200万台的出货量, 相对于液晶的无限风光，可以说这一年是等离子业惨败的一年。再看去年，也就是2022年，全球等离子面板第一季度出货超过 350万片, 第二季度出货量也到达350万片。均比07年同期实现大幅度提升。不过到了年 底盘点的时候，全球等离子也才实现 1500万片的出货量，相比于总出货量过亿 台的液晶产业，显得非常惨淡。2002-2022等离子和液晶出货比例趋势等离子出货 2002-2022等离子、液晶出货量增长趋势通过对最近几年等离子全球出货量的总结，我们不难发现自2006年之后，等离子电视的市场

23、占有率出现了明显的下滑，从06年到07年，等离子电视 全球出货量仅增长了 200万台，和液晶电视的年增幅1600万台增幅相比，实现 显得有些寒酸。那么是什么原因使得等离子市场占有率在最近几年出现了明显的下滑趋 势呢？为什么同样诞生于20世纪中叶的液晶技术却能在21世纪之初获得巨大的 开展呢？下面我们将对等离子最近几年面临的难题进行简要分析。3大困扰等离子行业的难点透露O产业层面如果要仔细分析等离子产业近年来连续遇到的增长乏力问题，首先还要 从等离子的产业链结构说起。在前文介绍各个主要等离子厂家的时候，我们就提到了各个等离子业者 根本都遵循了一条“垂直整合的道路。即每个品牌都要负责从产品的原材料

24、生 产、到成品设计、制造、销售的各个过程。这种模式虽然有助于企业保持核心知 识产权、提高产品质量控制水准、增强内部沟通能力，但是也存在着不少弊病： 例如使企业的管理官僚化，失去对市场的敏感性。此外，等离子业者之间也缺乏 必要的合作，造成整个产业链的各个环节缺乏向心力，对于推动整个等离子产业 的积极开展难以起到应有的作用。反观液晶行业在近几年的崛起，他们所走的道路和等离子行业却有着很 大的区别。液晶行业中虽然不乏类似夏普、 三星这样的垂直整合企业，但是在产 业链的各个环节都有着非常丰富的资源。从背光模组，到滤光片、到TFT面板、再到驱动电路 整个行业的成员密集度绝非等离子行业可以比较。造成这种局

25、面的因素有很多，我们认为技术门槛是一个很重要的原因。 等离子由于技术要求较高，因此只有较少的厂商掌握了核心技术， 加上这些厂商 为了保护自己的知识产权而制造的种种壁垒，都导致了整个产业不能快速、广泛的开展。而液晶的技术门槛相对低很多，丰富的产业资源绝对是液晶走向胜利的 重要原因之一。O产品层面从前文的统计数据我们可以看出，等离子在2007年之前，根本上都能占 据全球平板电视总体出货量的25%左右。但是到了 2007年，这一比例却直线下 降，到了 2022年这一数据也下滑到15%左右。从产品层面观察，导致等离子市场占有率一直落后于液晶的原因有 2个, 一是等离子在小尺寸产品线上的缺失，导致绝大多

26、数 37吋以下的平板市场都拱 手相送给液晶行业。虽然等离子在大尺寸方面占据优势， 但是从需求上来看，小 尺寸所占的比例要远高于对大尺寸机型的需求量。第二个原因就是产品规格的落后。 2007 年可谓是高清电视的普及元年， 绝大多数消费者都开始接受“高清的概念， 并考虑购置高清规格的产品。 液晶 因为技术上的优势， 可以比较轻松的到达较高的分辨率， 而与此同时等离子因为 技术的原因， 只能在标准清晰度附近徘徊， 这就导致了很多消费者专而购置液晶 机型。特别是随着全高清概念的火爆， 这种情况一直持续到 2022 年上半年期间。 直到 08 年松下、三星等企业陆续推出全高清的等离子产品线后，这种局面才

27、出 现短暂的缓和。O价格层面虽然等离子在显示效果方面接近 CRT电视，具有较好的性能，但是在产 品的价格上相比于同尺寸液晶机型并没有太大优势。 液晶业由于成员众多， 竞争 剧烈，因此液晶电视厂家可以通过很多方法减少本钱， 或者开展力度很大的促销 活动。而等离子厂商由于大都是垂直整合型企业， 产品综合本钱较高， 因此难以 承受和液晶一样的价格大战， 这就导致用户数量最大的中低端市场中， 等离子也 难以占据很多的优势。2022 年由于液晶方面的价格再次大幅跳水， 一向在大尺寸方面占据优势 的等离子再受打击。以中国市场为例，目前国内已经出现了多款万元级别的 55 吋全高清液晶电视， 而等离子老大松下

28、的 50 吋高清机型价格也在万元左右浮动， 液晶的产业优势再次在价格上表达的淋漓尽致。对手非常强大 PDP 生存环境分析除了上文中等离子行业自身的种种问题，来自其他平板显示技术的挑战 同样给阵痛中的等离子业带来了很大的困扰。 下面我们将讨论等离子技术众多竞 争者的大致情况。O 液晶作为等离子行业的老对手，同样诞生于 20世纪 60年代的液晶技术近年 来的开展可谓是一帆风顺。 除了拥有完善而密集的产业链， 近年来液晶技术本身 的进化也给等离子带来了很大的麻烦。泡痕网PCPQP.COMRGB-LEDT光源的液晶09年将大量上市首先是在尺寸规格方面，液晶技术可谓是上下通吃，从小到指甲盖大小 的显示器

29、，大到100吋以上的大型平板显示设备，液晶电视-在这个领域远远超 过了等离子技术。其次在分辨率领域，液晶比等离子更容易做高，只是目前随着 HDTV 1080p规格确实认，短期内将很难有在分辨率上再次实现突破的必要性。 最后，近年来出现在液晶电视上的 RGBLED背光源技术、100/200HZ倍速驱动技 术都给液晶电视的性能带来巨大提升， 也使得等离子电视在比照度、动态清晰度 方面的优势逐步变小甚至消失。因此，液晶在未来3年内仍将是等离子技术最为 强大的竞争对手。O OLEDOLED显示技术又叫有机发光半导体显示器。OLED1示器具有诸多优势, 包括：主动发光、低温、低功耗、极速响应、色彩纯度高

30、、超薄。因此为整个平 板行业寄希望为下一代显示技术的接班人。下一代显示技术的OLED电视，也是液晶的终结者，图为全球唯一量产的OLED电视索尼XEL-1目前全球的OLEE产业仍处于开展初期，市面上唯一可以买到的产业也只 有索尼的一款11吋迷你电视而已。不过就算是这款屏幕面积超小的机型，已经 表现出了可以秒杀等离子的色彩表现和比照度效果，可以说等离子的传统优势在OLEDS前变得一文不名。业界目前普遍预测到2022年将是OLED电视大规模上市的日期，因此可 以预料届时等离子技术将面临更加严峻的挑战。O附加价值如果抛开性能因素，08年以来等离子在产品功耗和超薄化方面也出现了 挑战。近年来各个液晶厂家加强了低功耗技术的开发，市面上也出现了一批以低功耗、绿色环保为卖点的机型。很多新机型的功耗只到达了普通机型的一半，甚至30%而等离子由于技术的限制，目前低功耗技术还大都处于实验室阶段。根 据最新的信息显示，也只有松下一家在 09年的最新产品上推出了功耗只有历史 机型一半的新款机型，整个业界的水准还有待提高。而等离子的超薄是另一个比较难以解决的问题。虽然先锋在CES2022±