PDP技术原理与制程解析_陈思鸿

不作详述。（下转第 55 页）
46 现代电视技术
2008.1
Network & Transmit
网络与传输
释放，无入口参数及函数返回值； ● long WINAPI EnableCard(void)：本函数负责启动硬件
平台基础通信模块。返回值1表示成功，其它值表示调用失败； ● long WINAPI DisableCard(void)：本函数负责停止硬件
心
技
术
明电极。目前有两种，ITO 或 SnO2。ITO 耐热性与抗蚀性较 较宽的操作电压范围。经过各种实验研究和运用实践证明，
差，成本较高，但透光率与导电性较好， ITO 导电膜用物理 氧化镁是最耐离子撞击材料之一且具有很高的二次电子发射
溅镀法制作，再以湿式蚀刻法将它蚀刻成所需要的透明电极 效率与透光率（>90%），因此 PDP 一般是以氧化镁作为保护
图案。SnO2 透明电极则是以 CVD 制程为主，图案是以半导 层材料，其制程是以电子束蒸镀法为主。
体 lift-off 的制程制作，其蚀刻特性不易掌握，因此大多 PDP
面板制造商以购买 ITO 玻璃基板，再蚀刻 ITO 图案为主。
2. 下板制程
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（2）辅助电极
（1）地址电极
地址电极是以银作为电极材料，一般是以印刷法将银材
蚀刻成所需的图案。后者是以厚膜印刷的方式将银电极浆 急需突破的一项关键技术。
料透过有图案的网版直接印刷在透明电极上。此外，也可 （4）荧光层
将银材料制成带状光敏干膜，利用压合机将干膜压合在透
荧光层涂覆在隔板两侧以及各隔板之间，相邻两色间不
明电极上，再用黄光制程将其蚀刻成需要图案。或者是将
能有混色。该层一般采用
材料结构上一般采用 Cr-Cu-Cr，Al 和 Cr-Au 或是用银（Ag） 高要求，目前隔板已分为上下两种颜色，上层为黑色，目的
电极。前者是以溅镀法或电子束蒸镀法在附有透明电极层 是增加画面对比度；下层为白色，目的是增加画面亮度。隔
基板上依次镀上三层金属，再以湿式蚀刻制程依次将金属 板制作时要求顶端平整度高度一致，因此制作困难，是目前
三 AC 型 PDP 基本制程
AC 型 PDP 其基本制程可简单分为上板制程与下板制程 （见图 2）。
2 等离子管（Cell）组成原理
1. 上板制程 （1）透明电极
如图 2 所示，在上板制程中首先要在玻璃基板上制作透
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中
这就是等离子体的形成以及放电、发光原理。
早期的PDP产品根据限制电流的方式或是在放电时所施 加的电压形式可简单分为 DC 型 PDP 和 AC 型 PDP 两种。DC 型 PDP 是以直流（DC）电压启动放电并用电阻来限制放电电 流的大小，因此在结构中不能有介电体（电容）层的存在，因 而导致无法累积电荷于介电层上，这就使其需要较高的启动 放电电压。另一方面，为了降低启动电压，又设计有辅助阳 极与辅助放电通道以协助启动放电；同时为了易于限制放电 电流以增加 PDP 的寿命，又设计有电阻层。因此 DC 型 PDP 的结构较复杂，此外，DC型PDP结构中的放电电极与荧光体 直接裸露在放电空间（cell）中，因此容易在等离子体放电时 受到离子碰撞导致损坏及劣化，因而缩短 PDP 寿命。除此之 外，其电阻层的设计在实际制程上要使面板中所有 cell 内的 电阻值达到一致是有很大困难的，而当电阻阻值差异过大就 会造成每个 cell 的启动电压不一致，因此很难设计电路并且 无法有效控制产品的质量。
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System Technology
中心技术
此时，等离子体发出的光是紫外线光，人眼是不可见的。 这些紫外线光激发每个等离子管中三原色（也称三基色）荧光 屏，荧光屏就会发出呈红、绿、蓝三原色的可见光。当每一原 色单元实现 256 级灰度后再进行混色，便实现了彩色显示。
PDP正是由大量的等离子管排列在一起构成整个显示屏 幕。每个等离子管（Cell）作为一个像素，每个像素由红、绿、 蓝三种不同颜色的发光体组成。由这些像素的明暗和颜色组 合变化产生各种灰度和色彩的图像。等离子管组成原理图如 图 2 所示。
平台基础通信模块，无入口参数及函数返回值； ● BOOL WINAPI ReadSerialNo(WORD Line，LPSTR
SerialNo)：本函数负责读取硬件序列号。返回值 1 表示成功， 0表示读取失败。
３ DTFMF 信号频率分量示意图
五应用开发接口函数
项目资助情况 1）广电总局科技项目2005-02-2（“宽带互动电视系统”） 2）国家重点实验室开放课题基金项目 A200610
料印刷至玻璃底板上为主。也有用感旋光性的银电极材料经
黄光蚀刻制程制作的。后者制作的地址电极分辨率很高，但
有 50% 的银材料被浪费而使其成本过高。此外还可利用无电
解电镀的方式将电极制作在玻璃基板上，但这种方式容易产
生工业废液。
3 透明电极与辅助电极示意
（2）反射介电层 该层的主要目的是提高可见光反射率以增加亮度，提供
（5）排气、充气与封合
（3）透明介电层
组装
透明介电层主要是以平面印刷的方式，将透明介电玻璃
该制程可用图 4 所示
材料印刷在整面电极与黑色对比层上。它要求透明度应达到
流程图来表述。
85% 以上、表面平整度应小于 2mm、不能有气泡产生并具有
其中，所用封合材料
较高的耐电压性等性质。
为低熔点玻璃粉，混合惰
中 心 技 术
PDP 技术原理与制程解析
四川九洲电器集团公司 陈思鸿 四川长虹电器集团公司 刘青梅
摘要
介绍了 PDP 技术原理，包括气体原子发光原理和离子管 发光原理，同时对 PDP 的分类进行简单介绍，对其中的 AC 型 PDP 的基本制程进行详细阐述。
关键词
PDP 等离子体 技术原理 制程
PDP 是 Plasma Display Panel 的简写，即等离子显示器。 它是采用了近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新一 代显示设备。在显示技术空前发展的今天，等离子体显示器 PDP以其卓越的性能受到了广泛的关注。PDP具有视角宽、寿 命长、刷新速度快、光效及亮度高、易制作大屏幕、工作温 度范围宽等很多优良特性。彩色 PDP 采用的数字灰度技术可 使图像灰度超过256级，能满足显示16 位或24位真彩色的要 求。利用等离子显示技术制造的等离子彩电使图像真正清晰 逼真，在室外及普通居室光线下均可视，可提供在任何环境 下的大屏视角，并且显示屏幕非常轻薄，便于安装，是彩色 电视真正的高端产品。
银电极浆料制成光敏浆料，用印刷的方式将浆料整面印刷
印刷方式将不同颜色的荧
到附有透明电极的玻璃基板上，再用黄光制程将其蚀刻成
光浆料分别填入各隔板之
需要图案。几种方式中，从成本上考虑金属镀膜方式最高，
间，这是目前生产的主要
直接印刷银电极浆料最低；而从图案精密度上考虑则是蚀
方式。
刻的方式较印刷的方式为佳。
PDP 是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日 光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，通过在管子 两端的激励电极上加入电压，使放电空间内的混合惰性气体 电离成一种特殊物理状态——电浆状态，同时发生等离子体 放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光 屏，荧光屏发射出可见光，显现出图像。当使用涂有三原色 （也称三基色）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。当每一原色单元实现 256 级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。从技术原理看，由 于 PDP 屏幕中发光的等离子管在平面中均匀分布，这样显示 图像的中心和边缘完全一致，不会出现扭曲现象，实现了真 正意义上的纯平面。其显示过程中没有电子束运动，不需要
AC 型 PDP 在放电电极上覆盖有透明介电层与耐离子撞 击的保护层（见图 2）。因此，可以利用交流（AC）电压在介 电层表面引发放电，因其电极上覆盖有保护层耐离子撞击， 故其寿命较 DC 型长。由于 AC 型 PDP 有结构简单、寿命长 的优点，因此目前 PDP 产品是以 AC 型 PDP 为主流。接下来 重点讨论 AC 型 PDP 的制程。
本系统硬件平台通过 80C52RC 单片机，实现各类底层通 信与信息处理功能模块的汇编级封装，并对上层应用提供 API 函数的 dll 封装包，可实现基于 VC/VB 或其它集成开发 环境的应用开发。
其中，用于综合媒体业务控制的主要接口函数包括以下 几个。
● DWORD WINAPI LoadDRV(void)：本函数实现硬件平 台驱动程序的加载，返回值1表示成功，小于0表示调用失败；
借助于电磁场，因此外界的电磁场也不会对其产生干扰，具 有较好的环境适应性。
PDP发光不需要背景光源，没有视角和亮度均匀性问题， 并实现了较高的亮度和对比度。三基色共用同一个等离子管 的设计也使其避免了聚焦和汇聚问题，可以实现非常清晰的 图像显示。PDP 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。因此从目 前的技术水平看，PDP 显示技术在动态视频显示领域的优势 更加明显，更适合即将开播的 HDTV。PDP 显示器无扫描线 扫描，完全是像素对像素进行显像，因此图像清晰稳定无闪 烁，不会导致眼睛疲劳，也无X射线辐射。由于这些特点，PDP 堪称真正意义上的绿色环保显示产品。
1 气体原子发光原理
二 PDP 分类
2. 离子管发光原理 PDP 也是一种利用气体放电、发光的显示装置，它采用
等离子管作为发光元件。所谓等离子管，就是将 PDP 屏幕后 两块有一定间距的玻璃基板四周经气密性封接而形成的一个 个放电空间，也称作 Cell。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。当向电极上加入电压时，每个 Cell 的放电空间内都会存在一个电场，在电场作用下，混合 气体中原子或分子内部的电子会脱离原子或分子的束缚，形 成一带正、负电粒子的游离集合体，这就是等离子体。在等 离子体中，各种粒子存在的自由度很多，并有无数次碰撞在 发生，包含了中性原子与中性原子之间、中性原子与离子间、 中性原子与电子间、离子与离子以及离子与电子间的碰撞， 使得等离子体中不断重复着游离、激发、弛豫及结合等动作。 而当原子处在激发态时，就会如上所述一样，将自发地辐射 出光子来释放出能量。
高平坦度平面，同时降低等离子管之间隔板的制作难度。目
PDP 面板在放电产生等离子体时会有大量的热产生， 前的生产方式是以印刷法为主。
造成透明电极阻值升高，因而会影响气体放电电压值。为 （3）隔板
了保持稳定的气体放电电压，所以在透明电极层上制作金
隔板主要目的有两个，一是作为上、下玻璃基板之间的
属辅助电极（也称作汇流电极）以增加导电度（图 3 所示）。 支撑；二是防止荧光粉混色。随着对 PDP 亮度、对比度的更
一 技术原理
1. 气体原子发光原理 在介绍 PDP 发光原理之前，有必要了解一下气体原子发
光过程。 在通常情况下，气体主要由不带电的粒子组成，也就是
说，一个单独的气体分子包括了相同数量的质子（原子核里 带正电荷的粒子）和电子，带负电荷的电子和带正电荷的质 子保持着完美的平衡，所以原子的净电荷为零，此时，原子 处在最低的能级上，这种状态称为基态，基态是稳定态。但 是当这些电子受到外部作用力激发时（例如电场），就会产生 高速运动，在运动过程中，这些电子会与原子发生碰撞，通 过碰撞就会使原子吸收外界能量而发生能级跃迁，而当原子 处于高于基态的任何能级上时，都是不稳定的，属于激发态。 原子在激发态停留的时间非常短，大约只有 10-8s，然后原子 就会在没有任何外界作用下，自发地辐射出光子，回到低激 发态或基态。不过，此时原子发出的光是紫外光，是不可见 的。气体原子发光过程如图 1 所示。
（4）保护层
性气体成分大多为 He 和
保护层主要目的有两种，一是防止等离子体中的离子撞
Xe 或是Ne和Xe，混合的
击蚀刻透明介电层与电极，增加 PDP 之寿命；二是材料本身
比例与封入的量则是各生
具有较高的二次电子发射率，可以降低气体放电时的启动电
产厂商的关键技术，在此
压。保护层材料要求透明度高、材料本身可使 PDP 面板具有 4 排气 / 充气 / 封合组装流程