等离子体显示

PDP驱动方式
• 由驱动电路、显示控制电路和电源组成。
PDP 驱动电路结构原理图
显示（信号）电极Y
显
示
电
极
X
rR
C
FET ON 保护电阻 电容
放电单元
信号电极和电极之 间的导通开关合上ON， 则相交的点放电，像 素发光
PDP显示与其他显示的区别
PDP的特征自然与其“发光性”相关联。与其他显示器
前基板侧射出，是从前基板一侧观看画面，优点是可
增加荧光体的涂布量，并且是直视荧光体的发光，因
此画面亮度较高，视角大 。
透明电极
前玻璃基板 障壁
透明介电体层 保护层
白色介电体层
后玻璃基板
荧光层
选址电极
两种实现彩色显示的交流PDP结构
对向放电式
表面放电式
对向放电式
早期的PDP结构与单色结构相同，两个电极分别做在相 对放置的底板上，在MgO层上涂敷荧光粉，这种结构放 电时荧光粉受离子轰击会使发光性能变差，因此难以 实现实用的彩色显示，同时，荧光粉淀积在MgO绝缘层 上也使驱动电压不稳定。
等离子体显示技术
contents
• 等离子体的基本概念 • 等离子体显示器的工作原理 • 等离子显示与其他显示的区别
等离子的基本概念
等离子体： • 在物理学中指正、负电荷浓度处于平衡状态的体
系，即等离子体就是一种被电离，并处于电中性 的气体状态。 • 由于电离气体整体行为表现出电中性，也就是电 离气体内正负电荷数相等，因此称这种气体状态 为等离子体态。 • 在近代物理学中把电离度大于 1％的电离气体都 称为等离子体。
等离子体分类
• 根据等离子体焰温度
• 高温等离子体：108-109 K完全电离的等离子体，
eg:太阳，受控热核聚变等离子体
• 低温等离子体：热等离子体和冷等离子体
a）热等离子体：稠密高压(1大气压以上)，温度103105K,如电弧，高频和燃烧等
b) 冷等离子体：电子温度高(103-105K)、气体温度 低，如低压辉光放电等离子体，电晕放电等离子 体。
产生放电。
R
电源
阴
阳
极
极
9
气体中的带电粒子，在电场加速下获得足够高的速度 （动能）,再与中性气体原子碰撞，使其释放出另一 个电子，失去一个电子的气体原子形成带正电的离子。 离子带正电后受阴极的吸引，而与电子的运动方向相 反,也会与电子一样获得加速运动。最后撞击阴极， 使其发射电子。这样气体中产生大量带电粒子，形成 电流，即气体放电。
行电极 放电胞
列电极
电压
AC-PDP整体结构示意图
透明显示电极
前玻璃基板 障壁
透明介电体层
保护层
白色介电体 层
荧光层
后玻璃基板
寻电极 图2.5.2-1 AC型PDP的结构
AC型PDP又分为透射型与反射型两种。在透射型结构
PDP中，荧光是从后基板侧透射出来的，视者是从后
基板一侧观看画面；在反射型结构PDP中，荧光是从
正光柱区非常短甚至消失。
• 表面放电型AC型PDP存在一个分辨率的理论极限。提高分辨率就意 味着缩小放电电极间距。而从辉光放电的特性来看，当充气气压一定、 电极间距缩小到一定数值时，在两个电极间不会形成正常的辉光放电， 从而产生击穿（即打火）现象
• 极限分辨率与充气压力成正比。充气气压越高，极限分辨率也越高
Barrier Rib 壁障 Rear Glass 后层玻璃
- - - - ++++
放电Discharge
PDP放电单元
荧光粉
Address Electrode
Phosphor 寻址电极
Structure of PDP PDP结构
42”VGA显示屏：852×480（×3个红、绿、蓝像素单元）， 122，6880个灯泡。
• 对于实用的PDP来说，希望尽量降低工作 电压并设法提高画面的显示精细度。仅利 用负辉光的设计方案，既可降低工作电压， 又因为其放电胞的尺寸变小，有利于提高 显示精细度，显然十分理想。目前，达到 实用化的PDP正是采用了这种方案
彩色PDP的发光机理
彩色PDP虽然有多种不同的结构，但其放电发光
2019/6/14
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• DC型PDP由于设有辅助放电胞，可确保放电的“火种”， 因此比AC辅助放电胞型PDP的对比度高，反应速度也快。 但是由于采用比较复杂的胞状放电单元，形成胞状障壁 （隔断）的难度较大，画面高精细化（提高图像分辨率） 比较困难。
• 在DC型PDP的制造中，多采用印刷工艺，使用的印刷机要 比AC型PDP造中使用的光刻制版设备价格低得多，因此设 备投资要比AC型PDP小。
• 但是 • AC--PDP因其光电和环境性能优异，所以是PDP技术的
主流。
AC型PDP的基本结构
• AC-PDP的基本结构如图所示。在研磨过的两块 平板玻璃上用光刻或真空镀膜的方法制作电极， 矩阵型的条形电极彼此正交，交点处构成一个放 电单元。
荧光粉
放电单元
矩阵型的条形电极彼此正交，交点处构成一个 放电单元。
的机理是相同的。彩色PDP的发光显示主要由以 下两个基本过程组成：
①气体放电过程，即隋性气体在外加电信号的
作用下产生放电，使原子受激而跃迁，发射出真 空紫外线（<200nm）的过程；
②荧光粉发光过程，即气体放电所产生的紫外
线，激发光致荧光粉发射可见光的过程。
彩色等离子体显示
当使用涂有三原色（三基色）荧光粉的荧光屏时，紫 外线激发荧光屏，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三 原色。当将每一单原色进行混色，便实现彩色显示。
表面放电式结构
表面放电式结构避免了上述缺点，显示电极位于同一 侧的底板上，放电也在同侧电极间进行。
低气压放电的基本特征
• 与普通辉光放电不同，PDP所涉及的气体放电具 有下述特点：
• 发光效率低，放电间距只有几十到几百纳米，日光灯的光效率达80 lm／W，而目前PDP的光效率只有 1~2 lm／W。主要是因为日光灯 放电时其正光柱区长，而PDP发光的主要贡献者是负辉区，放电时，
等离子体显示板PDP的工作原理
• 等离子体显示板 (Plasma display panel PDP)：是利用气体放 电发光进行显示的平 面显示板，可以看成 是由大量小型日光灯 排列构成。
日常所见的日光灯就是PDP的基础
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PDP的基本结构
显示屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性 封接形成一个个放电空间 ，其结构如图所示。
AC型PDP与DC型PDP
• PDP按引起放电时施加电压的方式不同，可分为： • AC（交流）型PDP
• DC（直流）型PDP
AC型PDP与DC型PDP的区别
• AC型PDP电极表面覆以透明介电层及保护层，通过绝缘体 的介电层表面产生放电。为形成放电单元而起隔离作用的 障壁（隔断）为条状，而不是像DC型那样采用来自百度文库状，因此， 图像分辨率可从VGA（640 X 480）到SVGA（800 X 600）， 在此基础上采取措施还可以进一步使画面精细化
固体
液体
冰
水
气体
水汽
等离子体
电离气体
00C
1000C
100000C 温度
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气体放电产生等离子体
在通常情况下,气体是不导电的。但是,在适当的条件 下，组成气体的分子可能发生电离,产生可自由移动 的带电粒子,并在电场作用下形成电流,这种电流通过 气体的现象称为气体放电。 当电极间的电压足够高时，就使电极间气体击穿而
透明电极
前玻璃基板 障壁
透明介电体层 保护层 白色介电体层
后玻璃基板
荧光层(R) 荧光层(G) 荧光层
选址电极
等离子显示屏的组成、结构特征
Dielectric Layer
Front Glass 前层玻璃
PDP TV
IONs离子
Electrons电极
MgO Layer
X, Y Electrode 电极
DC型PDP:较高能量的离子直接碰撞作为阴极的电极表面， 离子所带的能量全部释放在阴极中，结果离子对阴极表面 产生溅射作用，并造成很大损伤。
AC型PDP:介电体电极表面状态的变化会引起壁电荷积蓄 量的变化。随着运行时间增加，会造成工作电压及存储特 性变化，从而显示特性变差。
DC型PDP:离子的轰击造成阴极物质的溅射飞散，沉积在放 电胞障壁四周，对比度及灰度等都会下降。
比较，定性地讲，PDP具有下述优点：
①利用气体放电发光，为自发光型，即主动发光型显
示（与LCD比较）；
②其放电间隙为 0．1～0．3mm，便于实现薄型化（与
CRT比较）；
③利用荧光体，可以彩色发光，容易实现多色化、全
色化（与 LCD比较）；
④容易实现大画面平板显示与 CRT比较）。
等离子显示器的特点：
为保护介质层在放电过程 中不受离子轰击，介质表 面再涂复一层MgO的保护 层， 采用MgO 保护层后 可得到稳定的放电和较低 的维持电压并能延长器件 的寿命。
在PDP中，有数百万个如上所述的微小荧光灯，即放电胞。真空放 电胞中封人的放电气体，一般采用Ne（氖）和Xe（氙xian），或He （氦）和Xe（氙）组成的混合惰性气体。放电胞内壁涂覆的荧光体 并不是发白光，而是发红R，绿G，蓝B三原色光。这三种颜色布置 成条状或马赛克状。对放电胞施加电压，放电胞中发生气体放电，
产生等离子体。等离子产生的紫外线照射胞内壁上涂覆的荧光体， 产生可见光。
放电胞发光机理
• 放电胞发光机理：在2块玻璃基板上分别形成相 互正交的电极，通过在其上施加电压或定时控制 使放电胞放电，产生等离子体发光，见图3－3。 其中行电极为扫描电极，在PDP的横向施加电压； 列电极为信号电极，在PDP的纵向施加电压
下图表示利用正光柱部分的10英寸彩色PDP放电胞的结 构及放电区的电位分布。
如图中所示，若阳极部分向左移动，正光柱的长度将缩短， 而负辉光部分不变。从图中还可以看出，电位下降主要发生在负 辉光区以左很窄的部分，并由此基本上决定PDP的工作电压。若 图中的阳极向左挪动1mm，则不会出现正光柱，对应的放电电压 大约为250V。此时从负辉光区发出的光可为PDP所利用。
等离子是一种自发光显示技术，不需要背景光源，因 此没有LCD显示器的视角和亮度均匀性问题，而且实现 了较高的亮度和对比度。
与CRT和LCD显示技术相比，等离子的屏幕越大，图 像的色深和保真度越高。
除了亮度、对比度和可视角度优势外，等离子技术也 避免了LCD技术中的响应时间问题，而这些特点正是动 态视频显示中至关重要的因素。
R
电源
阴
阳
极
极
等离子体显示原理
• 所谓等离子体显示板（plasma display panel，PDP），即 利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以看成是由 大量小型并排构成的。
• 日光灯: 水银蒸汽，气体放电，紫外线，荧光粉
• 所谓等离子体（plasma），是指正负电荷共存，处于电 中性的放电气体的状态。稀薄气体放电的正光柱部分，即 处于等离子体状态。
透明电极
透明介电质层
前玻璃基板
MgO保护层
放电区
紫外线
充入Ne-Ar 混合气体
荧光体
80~120mm
壁障(隔断)
选址电极
后玻璃基板
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放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻 璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。 当给 电极上加上电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现 象。气体等离子体放电产生紫外线，这种紫外光碰击后面玻璃上 的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的 可见光，显现出图像。
• 任何不带电的普通气体受到外界高能作用后（如 高能粒子束轰击、强激光照射、气体放电、高温 电离等方法），部分原子中的电子吸收足够的能 量成为自由电子，同时原子由于失去电子成为带 正电的离子。这样原来中性的气体就因为电离成 为由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组 成的物质，即等离子体。
高温产生等离子体
• DC型PDP的电极不加保护层，而是直接暴露在放电空间中， 放电电流为直流（direct current，DC）。为防止电极磨 损、提高寿命，要通过电阻限制放电电流，而且封入气体 的压力也较高。
DC型和AC型PDP中气体放电的区别
AC型PDP:离子向电极入射时，先与介电质层表面积蓄的电 荷发生复合，失去部分能量后，以较低的能量轰击介电质 层的表面;
等离子体的特征
• 气体高度电离 • 具有很大的带电粒子浓度，1016-1015个/cm2，具
有良好的导电性 • 具有电振荡的特征：带电粒子穿过等离子体时，
能够产生等离子体激元（能量是量子化的） • 具有加热气体的特征：气体可被加热到几万度 • 在稳定情况下，等离子体中的运动可看做是热运
动
等离子体的形成