プラズマディスプレイ

ハンガリーのエンジニア、カールマン・ティハニは、1936年の論文で提案されたフラットパネルプラズマディスプレイシステムについて説明した。^{[ 8 ]}

実用的なプラズマ ビデオ ディスプレイの最初のものは、1964 年にイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校でドナルド ビッツァー、H. ジーン スロットウ、大学院生のロバート ウィルソンによってPLATO コンピュータ システム用に共同で発明されました。^{[ 9 ] [ 10 ]}目標は、端末のコストを削減するために、メモリを内蔵したディスプレイを作成することでした。^{[ 11 ]}ガラス製造業者のOwens-Illinoisが製造したオリジナルのネオン オレンジのモノクロ Digivue ディスプレイ パネルは、頑丈で、画像を更新するためのメモリや回路を必要としなかったため、1970 年代初頭に非常に人気がありました。^{[ 12 ]}半導体メモリにより CRT ディスプレイが 2500ドルの512 × 512 PLATO プラズマ ディスプレイよりも安価になったため、1970 年代後半に販売が長期間減少しました。 ^{[ 13 ]}それにもかかわらず、プラズマディスプレイは比較的大きな画面サイズと1 インチ（25.4  mm）の厚さにより、ロビーや証券取引所などの目立つ場所に設置するのに適していました。

加算機やコンピュータのメーカーであるバローズ社は、1970年代初頭にパナプレックスディスプレイを開発しました。ガス放電ディスプレイまたはガスプラズマディスプレイと呼ばれるパナプレックスディスプレイ^{[ 14 ]}は、後のプラズマビデオディスプレイと同じ技術を使用していますが、当初は加算機で使用するための7セグメントディスプレイとして誕生しました。明るいオレンジ色の発光で人気を博し、1970年代後半から1990年代にかけて、レジスター、電卓、ピンボールマシン、ラジオ、航法計器、ストームスコープなどの航空機用アビオニクス、周波数カウンターやマルチメーターなどの試験装置、そして以前はニキシー管やニューミトロンディスプレイを使用していた高桁数のあらゆるものに広く使用されるようになりました。これらのディスプレイは、低消費電力とモジュールの柔軟性という理由から、最終的にはLEDに取って代わられたが、ピンボールマシンや航空電子機器など、高い輝度が求められる一部の用途では今でも使用されている。

1983年、IBMは19インチ（48cm ）のオレンジ色と黒色のモノクロディスプレイ（モデル3290情報パネル）を発表し、最大4つのIBM 3270端末セッションを同時に表示できるようになった。^{[ 15 ]} 1980年代末までに、オレンジ色のモノクロプラズマディスプレイは、エリクソンポータブルPC（1985年に初めてこのようなディスプレイが使用された）[16]、コンパックポータブル386（1987年）、IBM P75（1990年）など、多くのハイエンドAC電源ポータブルコンピュータで使用された^{。プラズマディスプレイ}は、当時利用可能だったLCDよりもコントラスト比、視野角、モーションブラーが少なく、1992年にアクティブマトリクスカラーLCDディスプレイが導入されるまで使用された。^{[ 15 ]} 

ノートパソコンで使用されるモノクロ液晶ディスプレイとの激しい競争とプラズマディスプレイ技術の高コストのため、1987年にIBMは世界最大のプラズマ工場であるニューヨーク州キングストンの工場を閉鎖し、メインフレームコンピュータの製造に注力する計画を立てた。これにより、開発は日本の企業に委ねられることになった。^{[ 17 ]}イリノイ大学電気・コンピュータ工学科でプラズマディスプレイ研究の博士号を取得し、CERL（PLATOシステムの本拠地）でスタッフ科学者として働いていたラリー・F・ウェーバー博士は、スティーブン・グローバスとIBM工場長のジェームズ・キーホーと共にPlasmacoを共同設立し、IBMから5万ドルで工場を買収した。ウェーバーは1990年までアーバナでCTOを務め、その後ニューヨーク州北部に移り、Plasmacoで働いた。

1992年、富士通は世界初の21インチ（53cm ）フルカラーディスプレイを発表した。これは、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校とNHK科学技術研究所で開発された技術に基づいていた。 

1994年、ウェーバーはサンノゼで開催された業界見本市でカラープラズマディスプレイを実演した。パナソニック株式会社はプラズマコ社との共同開発プロジェクトを開始し、1996年にはプラズマコ社とそのカラーAC技術、そしてアメリカの工場を2600万米ドルで買収した。

1995年、富士通は初の42インチ（107cm ）プラズマディスプレイパネルを発表しました。^{[ 18 ] [ 19 ]}解像度は852×480で、プログレッシブスキャン方式でした。^{[ 20 ]} 2年後、1997年のカスタマーエレクトロニクスショーとCeBITで、フィリップスは富士通のパネルを使用した初の大型市販フラットパネルテレビを発表しました。フィリップスは7万フランスフランで販売する予定でした。^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}これはPhilips 42PW9962として発売され、米国内の4つのシアーズ店舗で14,999ドルで販売されました。 ^{[ 24 ]}自宅への設置費用込みです。パイオニアと富士通^{[ 25 ]}も同年プラズマテレビの販売を開始し、他のメーカーもそれに続きました。2000年までに価格は1万ドルまで下がりました。 

2000年に、プラズマコ社が初の60インチ（152cm）プラズマディスプレイを開発しました。パナソニック社も、はるかに高価な「高歪み点」ガラスの代わりに通常の窓ガラスを使用してプラズマディスプレイを製造するプロセスを開発したと報告されています。^{[ 26 ]}高歪み点ガラスは、従来のフロートガラスと同様に製造されますが、耐熱性が高く、高温で変形します。プラズマディスプレイは、ディスプレイに塗布された希土類蛍光体を乾燥させるために製造中にベーキングする必要があるため、通常、高歪み点ガラスが必要です。ただし、高歪み点ガラスは傷に弱い場合があります。^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

2000年代初頭まで、プラズマディスプレイは液晶ディスプレイに比べて多くの利点があったため、 HDTVフラットパネルディスプレイで最も人気のある選択肢でした。プラズマは、より深い黒、高いコントラスト、高速な応答時間、より広い色域、広い視野角といった利点に加え、液晶ディスプレイよりもはるかに大きく、液晶ディスプレイは小型テレビにしか適していないと考えられていました。プラズマは2005年にリアプロジェクションシステムを追い抜きました。^{[ 31 ]}

しかし、LCD製造技術の進歩により、技術的なギャップは縮小した。LCDはサイズが大きくなり、重量が軽くなり、価格が下がり、多くの場合消費電力も低くなったため、プラズマテレビと競争力を持つようになった。2006年にはLCDの価格は急速に下がり始め、画面サイズも大きくなったが、プラズマテレビは画質でわずかに優位を保ち、重要な42インチ以上のサイズでは価格面で優位性を維持していた。2006年末までに、いくつかのベンダーが42インチLCDをプレミアム価格で提供し、プラズマの唯一の強みを侵食し始めた。さらに決定的なことに、LCDはプラズマよりも先に高解像度と1080pのサポートを提供した。^{[ 32 ]}

2006年後半、アナリストは、特にプラズマが以前は市場シェアを獲得していた40インチ（100cm ）以上のセグメントで、LCDがプラズマを追い抜いたと指摘した。 ^{[ 33 ]}もう一つの業界トレンドは、プラズマディスプレイメーカーの統合であり、約50のブランドが存在するが、メーカーはわずか5社である。2008年第1四半期の世界のテレビ販売台数を比較すると、直視型CRTが2210万台、LCDが2110万台、プラズマが280万台、リアプロジェクションが10万台となっている。^{[ 34 ]} 

2007年のクリスマスシーズンの売上高が最終的に集計されたとき、アナリストたちは、同時期にLCDがプラズマだけでなくCRTをも上回ったことに驚いた。^{[ 35 ]}この展開により、競合する大型スクリーンシステムはほぼ一夜にして市場から姿を消した。2009年2月にパイオニアエレクトロニクスがプラズマスクリーンの生産を終了すると発表したことも、この技術の歴史における転換点として広く認識されている。^{[ 36 ]}

プラズマディスプレイの登場以来、画面サイズは大きくなっています。2008年にネバダ州ラスベガスで開催されたコンシューマー・エレクトロニクス・ショーで展示された世界最大のプラズマビデオディスプレイは、松下電器産業（パナソニック）製の150インチ（380cm ）のユニットで、高さ6フィート（180cm） 、幅11フィート（340cm）でした。^{[ 37 ] [ 38 ]}     

2010年のラスベガスで開催されたコンシューマー・エレクトロニクス・ショーで、パナソニックは152インチ2160p 3Dプラズマテレビを発表した。2010年、パナソニックは1910万枚のプラズマテレビパネルを出荷した。^{[ 39 ]}

2010年には、プラズマテレビの出荷台数は世界中で1820万台に達しました。^{[ 40 ]}それ以降、プラズマテレビの出荷台数は大幅に減少しました。この減少は、プラズマテレビよりも価格が急速に下落した液晶（LCD）テレビとの競争によるものとされています。^{[ 41 ]} 2013年後半、パナソニックは2014年3月以降プラズマテレビの生産を中止すると発表しました。^{[ 42 ]} 2014年には、LGとサムスンもプラズマテレビの生産を中止し、^{[ 43 ] [ 44 ]}需要の減少が原因と思われる理由で、事実上この技術は終焉を迎えました。

コントラスト比は、任意の時点で離散的なステップで測定される、画像の最も明るい部分と最も暗い部分の差です。一般的に、コントラスト比が高いほど、画像はよりリアルになります（ただし、画像の「リアルさ」は、色の正確さ、輝度の直線性、空間の直線性など、多くの要因に依存します）。プラズマディスプレイのコントラスト比は、5,000,000:1 と宣伝されることがよくあります。^{[ 70 ]}表面的には、これは、有機ELディスプレイを例外とする、他のほとんどの現在のディスプレイ技術に対するプラズマの大きな利点です。コントラスト比を報告するための業界全体のガイドラインはありませんが、ほとんどのメーカーは、ANSI 規格に従うか、完全オン/完全オフのテストを実行します。ANSI 規格では、最も暗い黒と最も明るい白を同時に測定する市松模様のテストパターンを使用して、最も正確な「実世界」の評価が得られます。対照的に、完全オン/完全オフのテストでは、純粋な黒画面と純粋な白画面を使用して比率を測定しますが、これはより高い値を示しますが、一般的な視聴シナリオを表していません。さまざまな技術を使用する一部のディスプレイでは、光学的または電子的手段により、点灯しているピクセルから隣接するピクセルに光が「漏れる」た​​め、明るいピクセルの近くにある暗いピクセルは、完全オフのディスプレイの場合よりも暗く見えません。メーカーは、コントラストと明るさの設定を上げて最高のテスト値を達成することにより、報告されているコントラスト比を人為的にさらに改善することができます。ただし、この方法で生成されたコントラスト比は誤解を招くものであり、そのような設定ではコンテンツは実質的に視聴できません。^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]}

プラズマディスプレイの各セルは、点灯前に充電する必要があります。そうしないと、セルは十分に速く反応しません。充電は通常、消費電力を増加させるため、消費電力の増加を避けるためにエネルギー回収メカニズムが採用されている場合があります。^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]}この充電により、セルは真の黒を実現できません。^{[ 77 ]}一方、LEDバックライト付きLCDパネルは、バックライトの一部を「スポット」または「パッチ」として実際にオフにすることができます（ただし、この技術では、隣接するランプや反射媒体からの蓄積された大量の受動光がパネル内部から値を返すのを防ぐことはできません）。一部のメーカーは、充電とそれに伴う背景のグローを低減し、最新のプラズマの黒レベルが、同等のプラズマディスプレイより10年前にソニーや三菱が製造した一部のハイエンドCRTに近づき始めています。LCDでは、黒ピクセルは光偏光方式で生成されます。多くのパネルは、下地のバックライトを完全に遮断することはできません。LED照明を使用する最近のLCDパネルは、暗いシーンではバックライトを自動的に下げることができますが、この方法は高コントラストのシーンでは使用できず、明るい部分のある画像の黒い部分から光が漏れてしまいます。たとえば、（極端な例として）真っ黒な画面に細い明るい線が1本だけある場合などです。これは「ハロー」効果と呼ばれ、ローカルディミングを備えた新しいLEDバックライトLCDでは最小限に抑えられています。エッジライトモデルは、光がライトガイドを介して反射され、パネルの背面に光を分配するため、これに対抗できません。^{[ 64 ] [ 65 ] [ 78 ]}

プラズマディスプレイはLCDよりも深い黒を表現できるため、優れたコントラスト比を実現できます。^{[ 64 ] [ 65 ] [ 78 ]}

初期世代のディスプレイ（2006年頃以前）は、時間の経過とともに輝度が低下する蛍光体を使用しており、その結果、絶対的な画像輝度が徐々に低下しました。新しいモデルは、10万時間（11年）を超える寿命を謳っており、古いCRTよりもはるかに長くなっています。^{[ 56 ] [ 78 ]}

ブラウン管やプラズマパネルでは、同じ画像を長時間表示すると焼き付きが発生します。これにより蛍光体が過熱し、輝度が低下して、電源を切った状態でも見える「影」のような画像が生じます。プラズマパネルはブラウン管よりも高温になるため、焼き付きは特に深刻な問題となります。初期のプラズマテレビは焼き付きに悩まされ、静止画を表示するビデオゲームなどを使用することができませんでした。

プラズマディスプレイには、画面の焼き付きと混同されることがある、別の残像問題も存在します。このモードでは、ピクセル群が長時間高輝度（例えば白色を表示している場合）で動作すると、ピクセル構造内に電荷が蓄積され、ゴースト像が見えることがあります。しかし、焼き付きとは異なり、この電荷蓄積は一時的なものであり、現象を引き起こした画像条件が解消され、十分な時間が経過すると（ディスプレイの電源がオンでもオフでも）、自然に解消されます。

プラズマメーカーは、グレーピラーボックス、ピクセルオービター、画像ウォッシングルーチンなど、焼き付きを軽減するためのさまざまな方法を試みてきました。最近のモデルには、人間の目には認識できないほどゆっくりと画像全体を移動させるピクセルオービターが搭載されており、焼き付きの影響を軽減しますが、完全に防ぐことはできません。^{[ 79 ]}現在まで、この問題を完全に解消したメーカーはなく、すべてのプラズマメーカーは引き続き焼き付きを保証対象外としています。^{[ 78 ] [ 80 ]}

プラズマテレビなどの固定ピクセルディスプレイは、入力された各信号のビデオ画像をディスプレイパネルのネイティブ解像度にスケーリングします。プラズマディスプレイパネルで最も一般的なネイティブ解像度は、852×480 ( EDTV )、1,366×768、および1920×1080 ( HDTV ) です。その結果、画質は、ビデオスケーリングプロセッサの性能と、各ディスプレイメーカーが使用するアップスケーリングおよびダウンスケーリングアルゴリズムによって異なります。 ^{[ 81 ] [ 82 ]}

初期のプラズマテレビは、ネイティブ解像度が840×480（現在は廃止）または852×480の拡張解像度（ED）であり、入力された高解像度ビデオ信号をダウンスケールしてネイティブディスプレイ解像度に合わせました。^{[ 83 ]}

以下のED解像度はHDディスプレイの登場以前は一般的でしたが、HDディスプレイの普及に伴い、またEDディスプレイの総画素数がSD PALディスプレイの画素数（それぞれ852×480対720×576）よりも少ないため、すでに廃止されています。

• 840×480p
• 852×480p

初期の高精細（HD）プラズマディスプレイは、 1024x1024の解像度を持ち、富士通と日立が製造したALiS（Alternative Lighting of Surfaces ）パネルでした。^{[ 84 ] [ 85 ]}これらは非正方形ピクセルのインターレースディスプレイでした。^{[ 86 ]}

後期のHDTVプラズマテレビは通常、多くの42インチ（107cm）プラズマスクリーンに見られる1,024×768、50インチ、 60インチ、65インチのプラズマスクリーンに見られる1280×768および1,366×768、または42～103インチ（107～262cm ）のプラズマスクリーンサイズに見られる1920×1080の解像度を備えています。これらのディスプレイは通常、非正方形ピクセルのプログレッシブディスプレイであり、入力された標準解像度信号をアップスケールおよびデインターレースして、ネイティブディスプレイ解像度に合わせます。1024×768の解像度では、720pコンテンツを一方向にダウンスケールし、もう一方向にアップスケールする必要があります。^{[ 87 ] [ 88 ]}