等离子体显示技术研究现状及其发展趋势(学年论文)

等离子体显示技术研究现状及其发展趋势

摘要：近年来，等离子体显示技术得到突飞猛进的发展。本文从等离子体显示的工作原理、特点和分类入手，介绍了目前世界各大公司和研究机构在改进PDP的结构、材料、驱动电路等方面所作的工作和相应的理论研究。此外，根据目前等离子体显示技术存在的问题，分析了今后PDP的发展趋势。

关键词：等离子体显示；PDP结构；驱动电路

引言

等离子体显示器（PDP）的出现至今已有很长的历史，但直到1990年代初才突破彩色化、亮度和寿命等关键技术，进入彩色PDP的实用化阶段，其亮度均匀、无X射线辐射、抗电磁干扰能力强、对迅速变化的画面响应速度快、视角大、易于实现大画面显示等优点，覆盖了从30in到70in的高分辨率显示领域，是高清晰度电视（HDTV）的主要候选者。

但由于该类显示器功耗大、亮度和光效率低、工作时容易发生像素间串扰、价格昂贵等，目前还难于普及推广到家庭用户。因此，世界上的许多PDP生产厂家，如松下、富士通、LG、Plasma等公司，针对PDP存在的问题，做了许多相应的研究并取得了重大突破。

本文介绍了目前世界各PDP生产公司和研究机构在改进PDP的结构技术、驱动电路技术以及其他应用技术等方面所做的研究和取得的进步，并且根据目前等离子体显示技术存在的问题，对今后PDP的发展趋势进行了探讨。

1等离子显示器

1.1等离子显示器的工作原理

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[1]，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，荧光屏见光，发射出可显现出图像。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。

1.2 等离子显示器的特点

等离子显示器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。这种显示器的主要特点是图像真正清晰逼真，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，不会因磁场影响产生色彩、几何失真及噪音等优势。具体有以下比较突出的特点：亮度、对比度高；色彩还原性好；显示效果非常出色；纯平面图像无扭曲；超薄设计、超宽视角；具有齐全的输人接口[2]，可接驳市面上几乎所有的信号源；具有良好的防电磁干扰功能；环保无辐射；散热性能好；无噪音困扰。

1.3 等离子显示器的分类

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，其结构较复杂，容易在等离子体放电时受到离子碰撞导致损坏及劣化，缩短PDP寿

命，很难设计电路并且无法有效控制产品的质量；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，可以利用交流（AC）电压在介电层表面引发放电，其电极上覆盖有保护层耐离子撞击，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。

2 等离子体显示技术的研究现状

2.1 PDP结构技术的研究

PDP结构技术的研发工作一直围绕着障壁技术、电极的制造工艺和材料进行。在AC-PDP器件中，障壁的主要作用有两点：一是保证两块基板间的放电间隙，确保一定的放电空间；二是防止相邻单元间的光点串扰。对障壁几何尺寸的要求是宽度应尽可能窄，以增大单元的开口率，提高器件亮度，同时要求高度一致、形状匀称。障壁的主要制作技术有丝网印刷法、喷沙法，现在又提出并试验成功了许多新工艺，如光敏浆料法、模压法、玻璃原料成型技术、刻蚀研磨法[3]。目前喷沙法是制作障壁的主流技术。障壁的形成是PDP制造中最关键也是最困难的工艺。所以开发工艺简单，材料成本低的障壁制作技术是一项降低PDP成本的有效措施。因此，各PDP制造公司和研究机构对于新型障壁制作方法的研究开发十分积极。PDP的电极也起着举足轻重的作用：透明电极、汇流电极和寻址电极材料的选择和制作工艺由器件对其的光电要求决定，要考虑到导电性、对基板的附着力和保护介质的兼容性，同时又要在工艺满足简易性和经济性。透明电极一般是用ITO制成，为了增强它的导电性，在这上面加做一条金属汇流电极（bus电极），寻址电极一般是厚膜Ag电极。现在已有研究机构提出了用栅极Cr/Cu/Cr电极结构来代替原来传统的显示电极。

常见的PDP结构有Waffle障壁和T型电极结构、Delta蜂窝状单元及弯曲障壁结构、CSP结构、不等宽结构和CCF（彩色滤光）膜结构。

采用Waffle 障壁结构可扩大荧光体所占比例，提高20%的发光效率。此外，采用T字型透明电极来抑制放电峰值电流，以此来提高发光效率。目前，先锋公司研制的新结构表面放电型的AC-PDP就是采用了Waffle障壁结构和T型电极[4]以及新型绿、蓝荧光粉，并提高放电气体中的氙气含量，使得42英寸PDP的发光效率提高到1.8lm/W，白场峰值亮度提高到900cd/m2，功耗降到380W，但有电极对位和排气上的困难。

富士通公司开发的弯曲障壁AC-PDP的像素结构为像素三角形排列和弯曲形障壁(Meander ribs )结构[5]，即所谓的DelTA(Delta Tri 2colorArrangement)结构。其设计思想是增大荧光粉的涂覆面积，增加单元中的有效发光面积，从而使亮度和光效都得到提高，同时备有一定的排气管道。如像素大小为1.08mm的DelTA结构，亮度为200cd/m2时发光效率可达3lm/W白场峰值高达1000cd/m2，实现了高亮度高光效，并使排气畅通，但是提高了对电极对位精度的要求。

韩国LG 公司提出CSP (charge storage pad)结构[6]，在透明介质层与MgO保护膜之间添加一形状为方形，相互间隔离并与外电路分离、处于浮动状态的透明导电材(ITO)，该导电体可以起屏蔽和增加电容，储藏电荷的作用。同时还可以平抑电流强度，延长放电时间，提高发光效率。又由于浮动状态的CSP块与维持电极相比电压较低，所以电荷被限制在CSP 块之间，所以还能起到降低串扰的作用。实验结果表明，CSP与普通结构相比，发光效率提高1.6倍，而且亮度也提高了1.6倍。

Waffle结构和DelTa结构中RGB三色荧光粉都是等宽的，但考虑到在RGB三色荧光粉发光效率不一致，而且衰减也不一致，这就带来色温和色平衡的寿命问题。特别是蓝色荧光粉目前还存在发光效率偏低和衰减较快的问题，所以除了从荧光粉着手外还可以从单元结构入手。