等离子技术历史回顾.docx
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等离子技术历史回顾
始于1927等离子技术历史回顾
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JohannesPurkinje（1787-1869）发明的“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“Langmuirwaves”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%都是等离子体，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。
极光
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，并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
在Langmuir提出明确的理论基础后，等离子技术在五大科学领域得到了进一步发展。
它们分别是：
广播、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的诞生故事
1964年，美国伊利诺伊大学的DonaldBitzer教授、GeneSlottow教授和学生RobertWillson在前人的基础上，发明了首个等离子显示装置。
因此他们也被认为是现代等离子显示技术的创始人。
Bitzer（右）和RobertWillson
在60年代初期，当时的计算机还非常简陋，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，DonaldBitzer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。
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代替显示
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.GeneSlottow
因此，DonaldBitzer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，将驱动气体的电流分离开来。
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表面制作了可以承受高压的薄膜黄金电极，然后将其中的空气抽干，并注入纯净的氖气。
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基本雏形。
最早的4×4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4×4、16×16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
相对于当初只能显示单色，分辨率只有4×4、16×16或者100×100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16×16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，512×512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，BurroughsCorpoartion公司的Holz与Ogle开发出Self-ScanTM显示器；Fujitsu公司的Takashima等开发出具有表面放电结构；其后Owens-Illinois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分离子自图场法（ADS，AddressDisplayperiodSeparatedsub-fieldmethod）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，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,640×480像素的彩色PDP生产,这台21英寸、分辨率为640×480，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852×480、色彩显示能力达到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WHK等众多公司都先后推出了各自研制的等离子显示装置。
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
在前文的等离子发展史的回顾中，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。
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（He）、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，从而激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中的电子枪轰击荧光粉发光有些不同。
常见等离子面板的基本结构解剖
等离子显示器一般由三层玻璃板组成。
第一层内表面为涂有导电材料的垂直隔栅，中间层是气室阵列，第三层内表面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（FrontProcess），其中包括玻璃基板（GlassSubstrate）、透明电极（TransparentElectrode）、Bus电极（Bus-Electrode）、透明诱电体层（DielectricLayer）、MgO膜（MgOThinFilm）。
另外一个是后板制程（RearProcess），其中包括有萤光体层（PhosphorLayer）、隔墙（BarrierRib）、下板透明诱电体层（DielectricLayer）、寻址电极（AddressElectrode）、玻璃基板（GlassSubstrate）。
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。
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（frontglass）和后玻璃基板（rearglass），作為整体结构的基板板，其厚度约为3mm左右的玻璃材质。
cell为十字形的等离子面板
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基本结构的解析，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，任何位置都可观赏到最佳画质。
而且等离子不会像液晶、投影、CRT那样出现暗角或者曲面，整个显示区域都能达到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低时显示图像较暗，因此对比度高，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发展，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PDP三大主要通病
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不足，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。
这使得它丢失了很多市场份额，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。
这是初期等离子产品中比较常见的一个难题。
也在等离子的发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发展，各个厂商都针对这些不足，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，以及部分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。
其中液晶电视销量达到890万台，而等离子电视的销量达320万台。
等离子所占的比例达到26%，
2005年，全球平板电视出货量再次翻番，达到约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，达到500万台。
液晶电视的销量也实现大幅提升，达到了1900万台的规模。
至此，等离子所占比例达到了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，只达到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2008年，全球等离子面板第一季度出货超过350万片，第二季度出货量也达到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。
2002-2008等离子和液晶出货比例趋势
2002-2008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发展呢？
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
○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基本都遵循了一条“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发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拟。
造成这种局面的因素有很多，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、广泛的发展。
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。
○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，基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2008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，并考虑购买高清规格的产品。
液晶因为技术上的优势，可以比较轻松的达到较高的分辨率，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买液晶机型。
特别是随着全高清概念的火爆，这种情况一直持续到2008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，这种局面才出现短暂的缓和。
○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，竞争激烈，因此液晶电视厂家可以通过很多方法减少成本，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，产品综合成本较高，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。
2009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体现的淋漓尽致。
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。
○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发展可谓是一帆风顺。
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。
RGB-LED背光源的液晶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，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HDTV1080p规格的确认，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对比度、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。
○OLED
OLED显示技术又叫有机发光半导体显示器。
OLED显示器具有诸多优势，包括：
主动发光、低温、低功耗、极速响应、色彩纯度高、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OLED产业仍处于发展初期，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对比度效果，可以说等离子的传统优势在OLED面前变得一文不名。
业界目前普遍预测到2013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。
○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达到了普通机型的一半，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CES2008上就展示过9mm厚的等离子机型，但是由于概念比较前卫，加上前锋的退出，因此估计很难会成为现实。
而另一家等离子厂商日立目前也只开发出了3cm厚度的等离子机型，和最近大量涌现的1cm左右的液晶机型相比，并没有非常明显的技术优势。
因此从竞争对手的技术层面来看，等离子在未来一段时间内仍将面临着非常大的压力。
短期内采用RGB-LED背光技术和200Hz倍速驱动技术的高端液晶机型将成为等离子的最强劲对手。
而从中长期来看，下一代平板显示技术彻底取代等离子也是一个难以改变的趋势。
未来仍有空间等离子未来展望！
让我们再次回到文章开头的那个问题，等离子行业究竟还有没有希望？
等离子电视会不会很快消失？
现在到底还能不能买等离子电视呢？
虽然等离子行业现在面临着巨大的挑战，等离子的业绩表现近年来也比较强差人意。
但是从产业的角度来看，我们认为等离子技术在中短期内并不会彻底消失。
等离子在色彩、动态清晰度方面的优势仍将维持一段时间。
至于时间的长短，则主要取决于液晶方面的技术革新速度。
除此之外，等离子行业的自身革新进化之路也在紧锣密鼓的进行。
先锋退出之后，等离子老大松下极有可能会接过先锋的开发人员和专利技术，肩负起振奋等离子行业的重任。
松下在近期推出的新一代产品NeoPDP产品上，就实现了超薄、低耗电的突破，让很多消费者和业内人士也不由一震。
新一代NeoPDP的机身厚度缩小到3cm左右，耗电量只有过去机型的30%左右。
此外，等离子的优秀对比度和色彩表现、以及良好的动态清晰度性能也得到了保留和发扬。
这些技术都代表了等离子产品未来一段时间内的发展方向。
至于说等离子现在还能不能买的提问，相信这也不会变成一个难题。
无论是液晶，还是等离子，我们都建议消费者以最终的产品规格和自己的实际需求来决定，仅仅将液晶或者等离子这两种显示方式的不同作为购买的依据，目前仍不是一个科学的方法。
在金融危机和实力强大的竞争对手冲击下，2009年对于等离子行业来说，衰退确实很难以避免。
剩下为数不多的等离子业者中会不会有新的成员倒下，目前确实难以预料。
但是相信等离子技术仍将凭借着自身的特点，保留住相当一部分固定的消费者，并且在很多特定的场合发挥自身的作用。
而这一切都需要等离子行业摆正自己的位置，找准自身定位。
有
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