在大尺寸的平面顯示器中，目前以電漿顯示器PDP（Plasma Display Panel，或稱等離子顯示器）位居主流，超越投影機、液晶背投影電視等，雖然TFT LCD液晶顯示器積極往大尺寸發展，但PDP即便是面對LCD的挑戰，依然在良率、可視角度等方面具有優勢。

PDP的顯示原理、PDP為何較耗電？

在此，筆者以逐步的方式來說明PDP的顯示原理，相信各位都看過打雷吧？雷電直接從雲層落到地面，所經過的路徑是空氣，要讓原本不適合導電的空氣成為電流流經的導體路徑，自然要有很高的電壓作為引力，此即是所謂的電弧放電。

在日常生活中有許多應用即是電弧放電的應用，例如防身用的電擊棒，以及照明用的日光燈管（也稱螢光燈），燈管的左右端各是一個電極，管內注入水銀蒸汽（或稱汞蒸氣、水銀氣體），並在燈管內壁塗佈螢光物質，之後將燈管密封（以防蒸汽外洩），一旦電極兩端通上電壓，就會迫使管內的水銀蒸汽成為兩端的導電體、導電路徑（電漿狀態），形成小型化的電弧放電，放電的結果會產生紫外光（UV），紫外光照射至管壁內的螢光物質，便會向管外呈現出可見的照明光。

《圖一　Samsung於2005年CeBIT盛會中所展示的102吋PDP電視。》

＜資料來源：Samsung.com＞

事實上霓虹燈的作法也與此相同，只是向外發散的可見光不是白光，而是各種不同的顏色，每個光管發出一種顏色，不同顏色使用不同的螢光物質。

瞭解日光燈的道理後就能輕易地理解PDP的顯示原理，PDP其實就是將日光燈管的尺寸縮小，從長條圓管縮成極微小的立方晶格（Cell，或稱放電室），但運作方式維持不變，然後在三個緊鄰的晶格內塗佈不同的顏色的螢光質，分別可展現紅綠藍的三原色，如此就形成一個可全彩呈現的基本顯示像素（Pixel），之後再將像素進行長寬排列的擴增，組構成1280×720、1920×1080等矩陣組態，如此就成為一套PDP的顯示系統。

另外，在PDP中迫使放電的不一定非要用水銀蒸汽，也可以使用由氖（Ne）氙（Xe）相混或氦（He）氙（Xe）相混的惰性氣體。

《圖二　Fairchild（快捷半導體）在PDP電路系統中所能提供的組件方案圖（深色部位）。》

＜資料來源：FairchildSemi.com＞

更簡單說，PDP即是由成千上萬的微小霓虹燈所組成，然其顯示原理仍舊是倚賴電弧放電，放電必須要有較高的電極電壓（如同打雷），這也是PDP較耗電的一大主因。

不過，上述僅是容易理解的譬喻，但更正確、具體的技術細節還包括DC（直流）型放電或AC（交流）型放電，不同的方式使用的電極配置方式也不同，然而由於DC型的電路系統設計過於複雜，今日的銷售量產型PDP幾乎都採行AC型，使用X、Y、Z三組電極來操控放電，X、Y電極負責掃描驅動，Y、Z電極則負責定址驅動，其中Y電極同時肩負兩種工作。

PDP電源管理方案

關於PDP的電源管理，筆者認為可自兩層面來談：

《圖三　PDP顯示原理圖（剖面結構的觀看角度）。》

＜陳隱志整理＞

先就省電性來說，PDP的耗電與放電電壓息息相關，然而為了達到能放電的能態也必然要使用較高的電壓，即約160V～180V以上的電位，而且必須週期性地讓電位交替（AC型PDP），即此時X電極為160V，Y電極為0V，彼時變成X電極為0V，Y電極為160V。

為了降低PDP的用電，Fujitsu-Hitachi（富士通日立，富士通也是PDP的發創業者）提出了TERES（Technology of Reciprocal Sustainer）技術，將X、Y電極的電位交替由「0V：160V、160V：0V」改成「+80V：-80V、-80V：+80V」的方式，同時為彌補驅動電壓的改變而將交替頻率提升一倍。

如此，將電壓準位降至過往的一半可使耗電降至過往的1/4，但頻率增加一倍則又使耗電增加一倍，如此仍可讓整體用電降至過去的1/2。

其次是低廉性，PDP的電路系統成本高於LCD，如今LCD也開始往高吋數領域發展，迫使PDP須比過去更積極降低電路複雜度及成本。而為何PDP的電路系統較貴？原因有以下幾點：

《圖四　PDP系統電路的主要功能區塊圖。》

＜陳隱志整理＞

《圖五　富士通日立提出所謂的TERES技術，可讓PDP的用電減少一半，電路成本也減半，圖為TERES技術示意圖。》

＜資料來源：edevice.Fujitsu.com＞

關於上述種種，其實在TERES技術中也多半獲得解決，由於電壓從160V降至80V，所以MOSFET的耐壓要求可以降低，如此可選用較低廉的MOSFET，電壓降低後開關的內阻減少，也就不再需要用並聯開關的設計來提升驅動效率、增加放電安定性，減少功率型MOSFET的數目也可降低成本，同時由於TERES已使整體用電減半，使得散熱設計的心力、成本也得以放寬。

至於第2項，電壓準位類型過多、電路過於複雜，多是指PDP的Y極電路，Y極以分時多工方式飾演兩角，此時Y極要與X極一同執行放電驅動，彼時Y極又要與Z極一同執行掃描驅動（顯示畫面的資料刷新、更新），在放電時Y極需要使用-170V、-70V兩種電壓，在掃描時Y極則需要0V（接地）、+160V的電壓，等於需要4種電壓準位。

Y極使用的電壓類型過多，運作電路上也過度複雜，使PDP電路成本居高，然TERES技術也對此進行改善，將運用的電壓減至3種：+80V、0V、-80V，掃描時使用0V、-80V，放電時使用0V、+80V，再加上掃描順序的改變，如此可有效簡化整體電路，使Y極電路所需的功能模塊從5個減至3個，進而降低成本。

《圖六　Potentia半導體的電源管理晶片：PS-2406》

＜資料來源：PotentiaSemi.com＞

結論與建議

最後，各位必須瞭解：PDP的整體系統電路，包括顯示驅動、顯示控制、用電管理、保護電路等，現階段都是與PDP原製造廠高度相依的，即便有PDP驅動、控制的應用晶片，也多是由原廠自行研製，並搭配原廠自有的設計而用，除原廠外的PDP電路設計多要高度倚賴自行的客製設計心力，不易找到可倚賴的應用晶片。

不過，PDP整體電路中仍有些部份可直接沿用較具彈性的可組態、可程式化晶片，在電源部份可使用具彈性調設組態的電源管理晶片，以此來因應PDP所需的多種電壓準位，如Potentia Semiconductor的PS-2406晶片（具電源供應、調整、管理、保護等多重效用）即可用於PDP的電源電路設計中。又如Xilinx的CPLD、FPGA亦可運用在PDP的邏輯電路設計中。

除這些外，PDP系統中的驅動電路、掃描電路、放電電路等，都還是要倚賴大比重的客製設計，且需要依據面板規格、特性表現來設計。

延 伸 閱 讀

未來智慧手機的電源管理技術 高端顯示產品已經成為電源提供商關注的焦點，其中包括LCD電視和顯示器、PDP電視、背投和正投。據iSupli資料顯示，從2005年到2008年全球顯示產品的出貨量將達到2億台，而其中LCD電視、正投和LCD顯示器的增長率將分別達到58%、32%和26%。LCD、PDP和投影顯示技術替代傳統的CRT正在成為事實，這種趨勢帶來的不僅是顯示產品本身的變革，其背後還有電源技術的變化。相關介紹請見「 高性能電源需求強勁，市場繼續看好」一文。 隨著社會資訊化的不斷發展以及先進製作工藝的不斷提高，作為大螢幕壁掛式電視和高品質多媒體資訊顯示的終端——彩色交流等離子體顯示器（AC-PDP），其螢幕做得越來越大，功耗越來越小，電路結構越來越簡單，成本也越來越低。而電源作為AC-PDP的一個重要組成部分，也向著小型化和簡單化的方向發展。你可在「 單級功率因數校正在AC-PDP開關電源小型化設計中的應用 」一文中得到進一步的介紹。 今年等離子技術提升的很快，松下、三星、日立、LG等PDP的主流廠商的研發力度逐漸增大，產能也有了很大的提高。目前等離子電視最大亮度達到1500cd/m2，最大暗室對比度達到10000：1，灰度級從256到4096，對角線尺寸從32英寸到102英寸，顯示容量從852×480到1920×1080，已成為大螢幕數位電視和高清晰度電視理想的顯示元件。在「 等離子技術等級以及發展趨勢展望」一文為你做了相關的評析。

市場動態

對於PDP電源電路，現已有一家日本以外的PDP廠商採用SPM。該公司介紹說，通過使用單封裝電源電路，能夠削減向PDP模塊封裝電源電路的成本。比如，電源電路使用的印刷電路板的層數能夠減半，電源電路的設計自由度會提高，模塊廠商封裝的元件數量會減少。相關介紹請見「 Fairchild白色家電電源模組形勢喜人」一文。 PDP面板研發和製造廠商富士通（Fujitsu）將出售其大部份資產給其顯示合作夥伴日立（Hitachi），此舉相當程度上表明了前者將退出PDP業務，富士通是第一家成功地量產PDP的公司，並與日立在1999年4月成立了一家名為Fujitsu Hitachi Plasma Display（FHP）的合資企業，雙方各持有50％的股份，根據雙方日前達成的備忘錄，富士通將把在FHP中的30.1％股權，以及PDP相關專利轉讓給日立。你可在「 富士通退出PDP業務日立接棒且信心十足」一文中得到進一步的介紹。 最近舉行的日本CEATEC展會上，一家日本合資的電漿電視(PDP)研發公司展出了每瓦特5.7流明的11英吋電漿顯示螢幕和每瓦特3.5流明的43英吋電漿顯示螢幕，大幅提高了發光效率。在「 日本投入每瓦特5.7流明之PDP技術研發」一文為你做了相關的評析。