0 引言

平板显示(FPD)以其显示器为平面而得名，是现代最新光学、化学技术的产物。根据其技术特点和工作原理，平板显示器件产品有液晶显示器件(LCD)、等离子体显示器件(PDP)、有机发光显示器(OLED)等^[1,2]。与传统的阴极射线管显示（CRT）相比，平板显示器具有重量轻、厚度薄、功耗小、体积小、大屏面、无辐射、不闪烁、抗干扰能力强、有效显示面积大、易于实现全色显示等优点。近年来，FPD技术发展颇为迅速，传统的CRT技术不断受到FPD技术的冲击。相关预测显示，平板电视将成为全球电视行业的主流产品，2009年平板电视销售量将达到1.13亿台。随着数字电视的推进步伐加速及全球数字电视的推广普及，CRT电视的销售量将会逐年下降，被平板电视取代的趋势将不可避免。本文就PDP与LCD的原理、技术特点以及它们的发展趋势展开探析。

1 PDP与LCD的原理 1.1 PDP的原理

PDP (Plasma Display Panel)是一种利用稀有气体放电（形成等离子体）原理显示的输出设备。PDP的结构（见图 1）是由两块密封的超薄玻璃板构成，在玻璃板之间封有氙-氦混合气体和透明电极，由玻璃肋条分隔成数以百万计的独立发光腔室。同时防止放电单元之间的串色。当被选定的腔室加上一定的电压后，其中的气体即产生放电，变为等离子状态，辐射主线为147 nm（还有130和172 nm弱带）的真空紫外线，紫外线激发涂于腔室内壁的荧光粉而发出红、绿、蓝三基色光，通过空间混色和电路控制便可实现彩色显示^[3-4]。

等离子体显示器按其工作方式可分为电极与气体直接接触的直流型（DC）PDP和电极上覆盖介质层的交流型（AC）PDP两大类。对于彩色PDP而言，主要有三种，即单基板式AC-PDP或表面放电式AC-PDP，双基板式AC-PDP或对向放电式AC-PDP以及脉冲存储式DC-PDP^[4]。

PDP属主动发光型显示，目前所采用的三基色荧光粉为：红色荧光粉是(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺和Y₂O₃:Eu³⁺，并且只有(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺被广泛使用；BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ (BAM)以其高量子效率和好的色纯度被用作蓝粉；从综合性能来看，绿粉中以BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺最佳。然而因Zn₂SiO₄:Mn²⁺色纯度最高且价格低廉，尽管其余辉特性差，仍广泛用于彩色PDP器件的制造^[5]。

1.2 LCD的原理

液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）由基片玻璃、液晶层、透明电极、TFT阵列、彩色滤色片、偏振片、背光源等构成（如图 2）。所谓液晶，是指一种介于固体与液体间的中间态，在某一温度范围内，属于具有光学折射性的晶体，起光阀作用。在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色、或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色^[6-8]。

LCD是被动式显示器件，自己无法发光，只能通过光源的照射显示图像。目前绝大多数液晶显示器和液晶电视采用冷阴极荧光管（CCFL）作为背光光源。CCFL所采用的三基色荧光粉为Y₂O₃:Eu³⁺红粉、LaPO₄:Ce³⁺, Tb³⁺绿粉和BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ (BAM)蓝粉。

2 PDP与LCD的技术特点比较 2.1 功耗

一般认为，PDP的功耗比LCD大得多，这也就成了PDP被攻击最多的弱点之一，有资料宣称LCD的功耗有只有PDP的三分之一。但参考文献[8]随机选取了市场较为常见的数十款国外知名品牌的LCD和PDP电视，通过比较功耗数值，结果发现，PDP的单位面积功耗与LCD的相差不大，统计结果仅高出9.89 %。

2.2 寿命

一直以来PDP电视被普遍认为寿命短，但最近美国Plasmaco公司进行了对比实验，结果表现出PDP比LCD有更长的寿命。实验采用亮度为400 cd/m²的产品，5 000 h后，PDP几乎没有下降，而LCD则变为350 cd/m²。LCD亮度下降与时间成线性关系，而PDP板则不然。早期的PDP板亮度一开始的下降速度比LCD快，后来逐渐放慢，因而给人们造成了PDP寿命短的印象，后期比LCD亮的事实就被人忽视了。而最近的PDP板，开始几千小时亮度平中略升，后来才有下降，且降速远小于LCD和早期的PDP^[9]。

也有人认为，LCD虽然寿命比PDP短，但从另一个角度来说也有一个优势。因为PDP的寿命直接由涂敷在屏幕上的荧光粉决定，一旦亮度下降，只能更换荧光屏。而LCD到了寿命时间，仅更换背光灯管就仍可以照常使用，因为液晶部分是永远不会损坏的，有问题的只能是其配套的零部件^[10]。

2.3 可视角度

LCD的视角狭窄曾一度成为困扰其发展的难题，但近期已获得了突破性进展，通过采用MVA、PVA、ASV、IPS等广视角技术^[11]，其可视角度从170°提高到176°，甚至178°。而PDP的视角一直都标称为160°。从数值上看，LCD的视角比PDP宽，视角问题似乎不再是LCD的弱点。但事实并非如此，因为两者的衡量的标准不同。PDP的可视角度是指亮度降低到垂直观看时亮度的1/3时的角度，而LCD的可视角度是指对比度下降到10:1时的观看角度。如果按亮度降低到垂直观看时亮度的1/3的标准来衡量，那么标称视角170°的LCD水平视角为122°，垂直方向上的视角为91°。

2.4 对比度与亮度

目前就峰值亮度而言，PDP比LCD占有一定优势。松下等五大PDP生产厂家的PDP产品的峰值亮度都在 1 000 cd/m²的水平上，而LCD的亮度很少有超过800 cd/m²。

从数值而言，PDP的对比度远高于LCD，LCD的对比度大部分达不到 1 000:1，但PDP的对比度最低的也达到了 3 000:1，LG公司的产品更高达 10 000:1。实际上，随着环境亮度的增加，PDP、LCD对比度的数值会有明显的下降，且PDP的下降更快。这导致了暗环境中PDP的对比度高，在亮环境中LCD的对比度较高。

2.5 响应时间

一般认为，PDP比LCD的响应时间更快些，PDP的响应时间是μs（微秒）级的，而LCD是ms（毫秒）级的。目前最新的LCD产品，如三星公司的RTA技术可达4 ms GTG(Gray To Gray)的响应时间^[12]。对于播放50 Hz和60 Hz的电视节目和影碟来说，响应时间达到16.67 ms就足够了。若响应时间不快，将影响到动态图像清晰度的降低。图像运动越快，LCD与PDP的清晰度的差异将变得越来越大。

2.6 分辨率

在物理分辨率方面，LCD相对PDP占有一定的优势，特别是在32 in和37 in的产品上优势更大。由于PDP难以在小屏幕上实现高分辨率，使得32 in和37 in的平板电视的市场上，LCD产品后来居上，市场份额超过了PDP，而32 in以下的市场则全部被LCD产品占据。

3 PDP与LCD未来的发展趋势

FPD总的技术追求是10 000:1以上的高对比度、10 ms以下的响应度、高清以上的分辨率、100 in以上的大画面、不到1 mm的厚度。LCD近年在FPD市场上占到70 %上。随着它不仅加快侵蚀小屏幕市场，而且还向大型屏幕发展，大小通吃。因而预计2009年将进一步提高到80 %。而PDP在大型屏幕的市场中依然占有很大的份额。随着PDP技术的发展，生产成本的降低，将很快会为大众所接受^[13]。

3.1 PDP的前景及未来的发展趋势

由于等离子显示技术已经比较成熟，目前生产厂家的技术攻关主要集中在如下几方面：一是降低成本，通过生产技术改良使得现有的中低端产品如42 in产品成本大幅下降以抢占市场；二是提高输出画质，包括采用更加精细的像素、采用改进结构的阻隔壁，提高开口率以增加屏幕亮度以及研发新型的荧光粉等措施获得更加出色的显示效果；三是开发更大屏幕、更高分辨率的产品；四是降低PDP屏的成本^[9,11,14-15]。

3.2 LCD的前景及未来的发展趋势

LCD现在研究最多的就是背光源技术。通过对背光源进行大量的研究和改进。使得LED所需的辅助光学组件可以做得非常简单，无需很多空间，不但屏幕亮度均匀性更为出色，而且机身能够做得非常轻薄。LED背光还有更好的色域，色彩表现力强于冷阴极荧光灯背光源，可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用。通过缩减波长范围能够去除其他彩色的波长，所以可获得100 %以上的色再现性。其次是LED使用的是6~40 V的低压电源，供电模块的设计也颇为简单，这种采用LED背光源的液晶屏比通常用的CCFL类液晶屏省电48 %，同时不含对身体健康、环境有害的重金属汞。但LED背光源还有很多方面需要改进的，如：把厚度降低至35~50 mm、开发20 in以上LCD用的直下型和导光板型背光源、降低LED的功耗，提高电能利用率、减少LED的数量。不过，随着LED光效率的不断提高以及成本的下降，它对今后LCD电视市场的成长将起到不可低估的作用^[12,16-17]。