光電信息處理技術(shù)：等離子體顯示原理

新型顯示技術(shù)

NewDisplayTechnology新型顯示技術(shù)PlasmaDisplayPanel等離子體顯示原理主體參考:海信培訓(xùn)資料3新型顯示技術(shù)等離子體指物質(zhì)原子內(nèi)的電子在高溫下脫離原子核的吸引，使物質(zhì)呈正負(fù)帶電粒子狀態(tài)存在。等離子體的形成過程：分子氣體原子氣體自由電子與離子的混合物自由電子與完全電離了的裸露的原子核的混合物隨著溫度升高新型顯示技術(shù)

PDP主要利用電極加電壓、惰性氣體游離產(chǎn)生的紫外光激發(fā)熒光粉發(fā)光制成顯示屏。

PDP顯示屏的每個發(fā)光單元工作原理類似于霓虹燈。每個燈管加電后就可以發(fā)光。顯示屏由兩層玻璃疊合、密封而成。當(dāng)上下玻璃板之間的電極，施加一定電壓、電極觸電點火后，電極表面會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使顯示單元內(nèi)的氣體游離產(chǎn)生紫外光，紫外光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生可見光。一個像素包括紅、綠、藍(lán)三個發(fā)光單元，三基色原理，組合形成256色光。PlasmaDisplayPanel（等離子顯示屏）5新型顯示技術(shù)PixelsDischargeDischargeDischarge

Whitelightemission電場輸入能量

氣體放電UV紫外光熒光粉激發(fā)放電單元內(nèi)發(fā)出可見光像素呈色、顯示圖像42”VGA顯示屏：852×480（×3個紅、綠、藍(lán)像素單元），122，6880個燈泡。PlasmaDisplayPanel6新型顯示技術(shù)PDP器件分類直流型：電極與氣體直接接觸交流型：電極用介質(zhì)層與氣體相隔離7新型顯示技術(shù)

(a)對向放電型AC-PDP交流等離子體（AC-PDP）主要類型(b)表面放電型AC-PDP8新型顯示技術(shù)氣體放電的物理基礎(chǔ)氣體放電可以分為兩種：非自持放電氣體自持導(dǎo)電或自激放電一旦撤出電離劑，氣體中的離子很快消失，電流終止。當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值后，氣體中電流急劇增加，即使撤去電離劑，導(dǎo)電仍能維持。9新型顯示技術(shù)非自持放電區(qū)（A-C），電流很小，10-20~10-12A，特點是外界電壓取消后，放電立即停止，起始帶電粒子完全是由外界電離源提供的；自持暗放電區(qū)(C-D)，此時放電電流為10-11~10-7A之間，管壓降接近電源提供的電壓；過渡區(qū)（欠輝區(qū)）(D-E)，管壓降突然下降，電流急劇增加，其中D點稱為著火電壓（起輝電壓、擊穿電壓）；10新型顯示技術(shù)正常輝光放電區(qū)(E-F)，電流在10-4~10-1之間，E點電壓稱為維持電壓，管內(nèi)出現(xiàn)明暗相間的輝光，管壓降維持不變；異常輝光放電區(qū)(F-G)，如加大電流并使電壓突破G點，則電流突然猛增，管壓降突然降低，進(jìn)入弧光放電區(qū)；弧光放電區(qū)(G-H)，是一種自持放電狀態(tài)，管內(nèi)出現(xiàn)明暗的弧光放電電流在10-1A以上。G點稱為弧光放電的著火電壓。氣體發(fā)生穩(wěn)定放電的區(qū)域11新型顯示技術(shù)輝光放電的發(fā)光

基本特征：(1)放電時，在放電空間呈現(xiàn)明暗相間、有一定分布規(guī)律的光區(qū)。(2)由于著火后，空間電荷引起的電場畸變使放電空間電位基本上分成兩段：陰極位降區(qū)和正柱區(qū)。在陰極位降區(qū)中產(chǎn)生電子繁流過程，滿足放電自持條件，故它是維持輝光放電必不可少的部分。(3)管壓降明顯低于著火電壓，并且不隨電流而變。電流為毫安級。電流密度為A/cm2至mA/cm2數(shù)量級。(4)陰極電子發(fā)射主要是過程。12新型顯示技術(shù)(1)阿斯頓暗區(qū)由于受正離子轟擊從陰極發(fā)射出來的二次電子初速很小，不具備激發(fā)條件。由于沒有受激原子，因而是暗區(qū)。(2)陰極輝區(qū)電子在通過阿斯頓暗區(qū)以后，從電場中獲得了一定的能量，足以產(chǎn)生激發(fā)碰撞，使氣體發(fā)光。但電子數(shù)量不大，激發(fā)很微弱。13新型顯示技術(shù)(3)陰極暗區(qū)電子離開陰極后，到這里獲得的能量愈來愈大，甚至超過了激發(fā)幾率的最大值，于是激發(fā)減少，發(fā)光減弱。在這個區(qū)域內(nèi)，電子能量已超過電離電位，引起了大量的碰撞電離，繁流放電集中在這里發(fā)生。14新型顯示技術(shù)(4)負(fù)輝區(qū)進(jìn)入負(fù)輝區(qū)的多數(shù)電子，是在陰極暗區(qū)中產(chǎn)生的或發(fā)生過多次非彈性碰撞的，由于它們的能量雖然比電離能小，但是，由于大于或接近激發(fā)能，這些電子在負(fù)輝區(qū)產(chǎn)生許多激發(fā)碰撞，因而產(chǎn)生明亮的輝光。15新型顯示技術(shù)（5）法拉第暗區(qū)

這是一個處于負(fù)輝區(qū)和正柱區(qū)之間的過渡區(qū)。由于電子在負(fù)輝區(qū)中損失了很多能量，進(jìn)入這個區(qū)域以后，便沒有足夠的能量來產(chǎn)生激發(fā)，所以是暗區(qū)。16新型顯示技術(shù)（6）正柱區(qū)在任何位置電子密度和正離子密度相等，凈空間電荷為零。電場沿管軸均勻分布。因正離子的遷移率很小，放電電流主要是電子流。正柱區(qū)中有一定的軸向電場強(qiáng)度，電子從電場中獲得一定的能量，產(chǎn)生一定數(shù)量的碰撞電離和激發(fā)。

17新型顯示技術(shù)（7）陽極區(qū)在該區(qū)有時可以看見陽極暗區(qū)，在陽極暗區(qū)之后是緊貼在陽極上的陽極輝光。18新型顯示技術(shù)

輝光放電的各發(fā)光區(qū)中，發(fā)光強(qiáng)度以負(fù)輝區(qū)最強(qiáng)，正柱區(qū)居中，陰極光層和陽極輝光最弱。PDP的發(fā)光效率不高的原因：雖然正柱區(qū)的強(qiáng)度不如負(fù)輝區(qū)強(qiáng)，但它的發(fā)光區(qū)域最大，因此對光通量的貢獻(xiàn)也最大。如日光燈就是利用正柱區(qū)發(fā)光，光效高達(dá)80lm/W。而PDP由于其放電單元的空間通常很?。姌O間隙約100m），放電時只出現(xiàn)陰極位降區(qū)和負(fù)輝區(qū)，所以通常利用的是負(fù)輝區(qū)的發(fā)光。提高PDP的亮度和發(fā)光效率的措施之一：改進(jìn)放電單元結(jié)構(gòu)，采用正柱放電。19新型顯示技術(shù)氣體放電機(jī)理

氣體放電是氣體中帶電粒子不斷增殖的過程。由外界催離作用或上一次放電殘存下來的原始電子從外電場得到能量并電離氣體粒子，新產(chǎn)生的電子又參加電離過程，使電子、離子不斷增加。初始自由電子對引起放電是不可少的，為了產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的放電在實際器件中常采用附加的穩(wěn)定輔助放電電源。20新型顯示技術(shù)

PDP結(jié)構(gòu)原理圖透明電極放電區(qū)前玻璃基板

透明介電質(zhì)層保護(hù)層壁障(隔斷)熒光體選址電極后玻璃基板

發(fā)光區(qū)

紫外線等離子體顯示板的工作原理21新型顯示技術(shù)PDP整體結(jié)構(gòu)示意圖行電極列電極放電胞電壓22新型顯示技術(shù)buselectrodedielectricITOelectrodeMgOlayerbarrierphosphorsaddresselectrodeFrontpanelBackpanel交流等離子體（AC-PDP）面板結(jié)構(gòu)23新型顯示技術(shù)后面板PDP面板結(jié)構(gòu)（PanelStructure）前面板后面板尋址電極（數(shù)據(jù)）介質(zhì)層MgO壁障彩色

熒光粉黑色矩陣后面板前面板維持電極（透明電極+匯流電極）掃描電極（透明電極+匯流電極）26新型顯示技術(shù)面板結(jié)構(gòu)CLICKCLICKCLICKCLICKCLICKCLICK27新型顯示技術(shù)封接（總裝）前面板后面板Neon/Xenon氣體封接28新型顯示技術(shù)PDP面板面板玻璃組裝

鋁制基板數(shù)據(jù)驅(qū)動板(COB)29新型顯示技術(shù)30新型顯示技術(shù)發(fā)光效率譜線400240lineScanBlue500600700(nm)GreenRed早期PDP器件的三種熒光粉的寬度一致，由于紅、綠、藍(lán)三種熒光粉發(fā)光效率各不相同，三種色光混色產(chǎn)生的彩色范圍及亮度與CRT相比差別比較大。稱為“非對稱單元結(jié)構(gòu)”的專利技術(shù)根據(jù)三種熒光粉的發(fā)光效率，將熒光粉制作成非等寬，在彩色還原度和亮度方面比以前的產(chǎn)品有很大提高，屏幕峰值亮度可達(dá)到1000cd/m2以上，整機(jī)峰值亮度可達(dá)到400cd/m2以上（帶EMI濾光玻璃），對比度可達(dá)到10000:1（暗室，無外保護(hù)屏）。熒光粉帶非對稱單元結(jié)構(gòu)后面板熒光粉層非對稱單元32新型顯示技術(shù)AC-PDP的驅(qū)動波形和壁電荷的變化t0t1t2tnVVs-Vsttt書寫脈沖Vwr擦除脈沖Ve放電電流光脈沖在t0時點火后，產(chǎn)生的壁電荷在t1時外加電壓反向，與壁電壓相疊加在t1時點火后，產(chǎn)生的壁電荷在t2時外加電壓反向，與壁電壓相疊加在t2時點火后，產(chǎn)生的壁電荷在tn時點火后，壁電荷基本擦除干凈維持脈沖33新型顯示技術(shù)PDP的特征及應(yīng)用PDP的特征及應(yīng)用與其他顯示器比較，PDP有以下優(yōu)點：

1、利用氣體放電發(fā)光，與LCD比較，為自發(fā)光型，即主動發(fā)光型顯示；

2、其放電間隙為0.1~0.3mm，與CRT相比，便于實現(xiàn)薄型化；

3、利用熒光體，可以實現(xiàn)彩色發(fā)光，與LCD相比，容易實現(xiàn)多色化、全色化；

4、容易實現(xiàn)大畫面平面顯示