前言

电浆显示器（Plasma Display Panel；PDP）属于主动发光组件，能够提供逼真（reality）的影像画质，目前普遍应用在薄型大画面家用电视领域。近几年随着家用电浆电视的普及化，电浆电视已经成为超大型高画质显示器的代名词。

电浆显示器在结构与制程上非常适合应用于大尺寸，在2006年其最大尺寸已经跨越103英吋门坎，随着数字化影像和宽带网络传输技术的突飞猛进，目前家用电浆电视已可满足移动电话动态影像信息和数字电视地表波播放的应用需求。不过在可携式电子装置显示屏幕的领域，仍有不少努力的空间。

目前开发电浆显示器的重点，在于如何提升实体等高大画面的显示影像技术。若需显示实体等高的影像，画面大小必需超过2m以上，相当于液晶电视对角尺寸为150～200英吋左右。此外实体等高影像透过曲面显示，可包覆整体影像视野，这时直视超大型画面、无接缝、高辉度、高分辨率的曲面显示器便成为相当关键的接口选择。

不过当电浆显示器大画面尺寸超过100英吋时，面板厂商投资大型化玻璃基板生产制作设备的成本压力也跟着提高。因此革新大尺寸电浆显示器的高效能发光原理，突破电浆管数组（Plasma Tube Array；PTA）零组件结构与制程技术的瓶颈，开发出曲面显示的超大型薄型电浆管显示器（Plasma Tube Array Display Panel；PTA-DP），就显得相当重要。

开发经纬

以往超大画面显示大部分沿用既有投影设备，必须在特定的视听位置和照明环境中，符合特殊前提方能应用，因此能轻易取得直视型和无接痕的超大画面显示器，市场需求呼声越来越强烈。

(图一)是次世代超大型平面显示器对于特性需求的示意图，其中逼真的影像特性一直是电浆显示器技术具有优势之处，加上高辉度与高分辨率两大优点，也意味着在技术上只要能扩大画面尺寸，电浆显示器便可发展成超大画面实体等高显示器。

另外，电浆显示器仍旧持续进行低消费电力化改善的技术革新，例如提高电浆显示器的单位电力发光辉度（ ），或是开发低电力高画质控制技术等等。其中有关脉充发光效率部分，早期的电浆显示器大约只有1 左右，目前新型电浆显示器的发光效率，在实验室已经突破5 的门坎，换句话说，电浆显示器利用上述新技术，理论上可望达成图一上方的两项要求，不过下方的技术门坎仍有待突破。

《图一 次世代超大型平面显示器的必备特性》

由于超大画面的应用系统要求大规模的设置工程作业，因此利用形态受到大幅限制。虽然设置工程费用与操作成本都比显示器系统低，不过若要实现图一的所有目标，势必要超越既有传统电浆显示器架构，开发全新的显示器结构与操作方式。

电浆管的动作原理与特性

为达成图一的目标，研究人员以应用 型电浆显示器的发光原理，克服电浆显示器超大画面化的技术瓶颈，开发可以实现轻巧、超大画面，以及曲面显示的新技术。

PTA显示器基本架构

(图二)是电浆管数组（PTA）显示器的基本结构，由图可知，PTA是在直径 真空玻璃管内，依序制作放电保护膜、荧光体、放电气体，以形成与电浆显示器完全相同的发光结构。

《图二 PTA的基本结构》

上述真空玻璃管称为电浆管（Plasma Tube），电浆管依照R、G、B复数排列，正面与底部分别粘贴设有电极的透明外部电极基板，形成次世代电浆管显示器（PTA-DP）。由图二下方的电浆管断面图可知，包覆玻璃管壁形成的放电空间，利用显示电极与地址电极施加电界，形成与 型电浆显示器的3电极放电结构完成相同的电极构造。

PTA-DP显示器架构

R、G、B三色电浆管复数排列构成的电浆管数组显示器（PTA-DP），除了使用传统电浆显示器的灰阶驱动技术，亦即ADS（Address Display-period Separation）次场界（sub-field）技术之外，同时还直接沿用电浆显示器的驱动电路基本结构与电极驱动IC等关键性周边组件。

直径 的真空玻璃管，以R、G、B一组为单位构成间距 的画素，接着在水平方向并排设置 个画素（总长度大约是 ），就能够获得相当于对角尺寸 英吋超大型画面。

(图三)是有关PTA-DP的Layout特征说明。厂商在生产制作传统电浆显示器过程中，必需具备处理大画面尺寸玻璃基板的能力，相较之下电浆管是以细长玻璃管单位为基础，只需小型制作设备即可，且制作玻璃管无须严苛的无尘室清洁度，理论上画面尺寸随着电浆管排列的数量可无限扩充增加，形成高挠曲度曲面显示器，因此在技术上相当有竞争力。

《图三 PTA的结构特征》

以往进行多重显示（multi-display）时，受到画素排列等限制，经常造成密封单元（seal unit）的障碍。相较之下，采用单一密封方式的电浆管显示器，几乎没有任何接缝，能够轻易获得所谓的无接痕（seamless）超大型画面。

将电浆管当作发光组件排列的手段，与传统发光二极管（LED）非常类似，不过HDTV等级的分辨率，如果使用LED数组（array）构成显示器时，使用的发光组件数量往往超过 万个，而且驱动系统的规模会变得极端复杂且昂贵，而PTA显示器却只需要 万根电浆管，便能获得相同影像的分辨率。

PTA显示器的特性

(图四)是传统电浆显示器（PDP）与电浆管数组显示器（PTA-DP）的结构比较示意图。如上所述，电浆显示器与电浆管数组（PTA）显示器，两者都是采用3电极面放电型结构，PTA制程上可以各别制作管内构造与电极基板，彼此之间在制程上不会相互牵制，因此易于加工与制作。

PDP和PTA的差异

传统电浆显示器与PTA之间的具体差异如(图四a)所示，前者必需先在玻璃基板表面依序制作显示电极与诱电体层，紧接着涂布玻璃粉、再以高温软化形成透明玻璃层。此时基板玻璃与电极之间，必需相互配合耐热性与反应，彼此牵制非常繁锁复杂。相较之下(图四b)的PTA，玻璃管壁本身就是诱电体层，一旦形成电浆管之后，只要粘贴电极基板即可。由于属于无高温制程，因此电极基板甚至可以改用低价、容易取得的树脂膜片，在结构或是制程自由度上都能大幅提升。

《图四 传统电浆显示器与PTA的结构比较示意图》

传统电浆显示器（PDP）的放电盒（cell）空间形状取决于肋（rib）的形状，相较之下PTA则利用玻璃管的外形控制放电特性，例如后述的电浆管显示器，甚至采用断面呈四角形的电浆管。

PTA和PTA-DP的技术优势

PTA的表面显示电极必需在水平方向横跨数 提供放电电流，此时要能有非常低的阻抗（impedance），不过电极厚度本身有很大的调整自由度，所以可以作低阻抗的电极设计。

此外电浆管数组显示器（PTA-DP）已经将电浆显示器的诱电体层与肋制程，整合于玻璃管的制作过程当中，因此PTA可有效简化面板的制作过程。虽然PTA-DP的发光功能单元与供电与控制的电极彼此独立分离，不过却拥有电浆显示器的主动发光、大视角、高辉度、高分辨率等优点，亦能开创超大画面非常有利的优势架构。

让PTA-DP设计优化

PDP的放电盒空间越大，发光效率越高，由于PTA-DP的画素间距是电浆显示器的3倍，因此PTA-DP必需配合超大型画面需求进行优化设计。有鉴于此，研究人员可调查PTA-DP的放电间距，亦即显示电极的间隔与气体压力对放电开始电压的影响，再根据调查结果作优化设计。

提高发光效率

由于电浆管的诱电体层，亦即玻璃管的内壁厚度比电浆显示器厚，因此研究人员依照电极的施加电压，调宽放电间距，使电界可以充分在玻璃管内部扩散，最后决定将放电间距设定成 。此外，为防止放电电压上升，研究人员可刻意使气体压力低于传统电浆显示器，将电浆管气体压力设定成 。

当初业界研究理论上认为中空圆柱状玻璃电浆管，只要加大放电空间就能提高发光效率，不过实测结果显示电浆管数组显示器的发光效率只有 ，因此目前的研究仔细观察电浆管内的放电现象，发现管内的放电无法扩散至直径只有 圆柱状玻璃管内壁，放电不但远离荧光体，而且横向放电扩散明显不足。因此研究人员将中空圆柱状玻璃管，改成断面宽度 正方的柱状中空玻璃管，如(图五)所示。

《图五 改善高发光效率的结构示意图》

把圆柱状中空玻璃管改成正方形柱状中空玻璃管，可大幅扩张电极与玻璃管内部的接触面积，玻璃管长轴方向的放电也因此变大。因此研究人员可维持横向的放电扩张，再藉由强化玻璃管径的设计功能，使放电能更贴近荧光体层，藉此提高放电所产生之紫外线入射至荧光体的光量。

革新技术成果

(图六)是PTA-DP的发光效率改善结果示意图，如图所示，藉由强化电浆管结构的设计功能，PTA-DP的发光效率可提高一倍，达到 。倘若使用目前电浆显示器技术检讨内容其中的高 分率放电气体与新型荧光体，PTA-DP的发光效率甚至超过 。

《图六 改善PTA显示器发光效率的结果示意图》

PTA曲面显示技术的特性

一般人谈到弯曲画面的外观特征时，立即会联想到电子纸。电子纸其实是利用控制夹在两片透明树脂膜片中间的液体或是粉体、所产生的光线反射进而达到显示影像的效果。若要让屏幕可以弯曲、且能维持高画质显示效果，在技术上必须掌握下列要点：

上述要点的主要理由，首先是因为电子纸的光线控制媒体，本身就具备记忆特性，并且只有在改写时、才会消费电力的非挥发性显示方式，能够在显示过程发挥超低消费电力特性。

另外在画素控制技术上，电子纸即使采用单纯的矩阵，也能够满足实际需求，因此电子纸技术也能应用于塑料基板材质上，制作抗弯曲性非常强的可挠曲（flexible）影像显示组件。

结合PDP和PTA

此外研究人员已仔细分析电浆显示器（PDP）的基本结构，发现电浆显示器某些特性能符合上述要件，例如PDP本身同样具备记忆特性，同样采用单纯的矩阵方式控制画素，而且拥有一定程度的可挠曲特性。

换句话说，沿用PDP动作原理，同时还采用可以实现超大画面全新结构的PTA-DP技术，本身便具备发展成曲面显示器的潜力。以电浆管（PTA）作曲面显示时，即便电极基板受到弯曲。也必须维持稳定的动作特性，因此研究人员便可利用树脂膜片，开发可挠曲的电极基板。

(图七)是可挠曲电浆管阵发性显示器（PTA-DP）的断面结构，如图所示，它是利用粘着剂，将可挠曲电极基板粘贴在电浆管上下方，为防止电浆管与树脂膜片出现间隙，研究人员还开发PTA专用的固定技术，以及对放电电压没有影响的PTA-DP专用粘着剂。

《图七 可挠曲PTA断面结构》

可挠曲PTA-DP技术优势

(图八a)是上述可挠曲PTA-DP的外形结构、与实际点灯时的驱动电压特性，根据测试结果显示，128根直径 的电浆管数组，弯曲画面同样拥有非常稳定的发光效能。

另外(图八b)坐标左侧的静止驱动电压特性，是各个单一电浆管的实测值，图八b坐标右侧则是128根电浆管数组曲面显示影像时的实测值。如图所示，即使是曲面显示影像，放电开始电压（ ）与放电维持电压（ ），两者的驱动界限始终维持一定幅度，两者的特性分布差距 与 几乎没有任何改变。

《图八 PTA的结构与驱动电压特性》

(图九)是试作 PTA-DP的实际外观与影像显示范例，由(图9a)可知PTA-DP非常轻巧柔软，504支长度 的电浆管所构成的42英吋PTA-DP，总重量只有 ，大约是同等级电浆显示器（PDP）的 以下。(图九b)是部份画面弯曲的范例；(图九c)则是 时的动画显示范例。

《图九 1×0.5m PTA与影像显示范例》

未来应用与展望

未来直视型超大画面PTA-DP一旦开始 进入市场普及化阶段，可望发挥其发光架构的革命性效能，开创全新的应用系统与服务广度。如(图十)所示，超大画面能够涵盖观赏视野，曲面显示能应用在各类空间环境中的超大横向宽视野显示，配合PTA-DP特有的轻巧、低消费电力、低发热等技术效能，铺设于天花板、地板，以及各种复杂曲面的墙壁空间，开创全新的应用领域。

具体应用范例如(图十一)所示，发挥PTA-DP轻巧与可挠曲的特性，设置在地下道的弯曲壁面时，便可以成为动态展示窗的广告应用系统。除此之外，厂商可发挥PTA-DP另一项可移动型超大画面的特性，设置在灾害现场与各种公众场所，让一般大众可藉此获得实时与震撼性的倡导效果。此外PTA-DP的低消费电力与高画质特性，可作为整合各类生活信息与影像的显示平台，应用在一般家用电视等领域。

《图十 PTA-DP无限宽广的应用环境》

《图十一 PTA的应用范例》

网状网络（mesh network）如果建置正确，应能大幅增加今日IEEE 802.11网络的涵盖面和容错能力。然而，无线网状网络标准，例如IEEE802.11s和IEEE 802.16f，数年后才会出现。在此同时，虽然有数种专属性方案可供采纳，不过这些方案设定过于复杂而且可能没有解决QoS问题。于是，在目前网状网络技术仍为专属性情况下，除了在校园或企业内部等封死循环境以外的领域，成长将极为有限。

PTA的应用范例

以上简单介绍PTA-DP的基本技术与今后展望方向。传统电浆显示器（PDP）在面对下一世代薄形、轻巧、可挠曲、超大画面显示等应用需求，以及降低设置、操作、应用、维修等成本要求时，面临现有技术无法突破满足上述目标的现实。