显示技术等离子体显.ppt

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1、6.3 等离子体显示器（PDPPDP）6.3.1 等离子体的基本概念等离子体的基本概念6.3.2 等离子显示的原理等离子显示的原理6.3.3 等离子显示与液晶显示的比较等离子显示与液晶显示的比较1在物理学中指正正、负负电电荷荷浓度处于平衡状态的体系，即等离子体就是一种被电离，并处处于于电电中中性性的的气气体体状状态。态。由由于于电电离离气气体体整整体体行行为为表表现现出出电电中中性性，也也就就是是电电离离气气体体内内正正负负电电荷荷数数相相等等，因因此此称称这这种种气气体体状状态态为为等等离离子子体态。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。什么是等离子体（什么是等离子体

2、（plasma）？6.3.1 等离子体的基本概念等离子体的基本概念2等离子体的形成等离子体的形成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。3固体 冰液体 水气体 水汽等离子体 电离气体温度00C1000C100000C 高温产生等离子体4 气体放电气体放电产生等离子体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

3、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。电源R阴极阳极当电极间的电压足够高时，就使电极间气体击穿而产生放电。5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。电源R阴极阳极6看似看似“神秘神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体。物质，在太

4、阳、恒星、闪电中都存在等离子体。等离子体可分为两种：等离子体可分为两种：高温和低温等离子体高温和低温等离子体。等等离离子子体体是是一一种种很很好好的的导导电电体体，可可以以利利用用电电场场和和磁磁场场来来控控制制等等离离子子体体。等等离离子子体体物物理理的的发发展展为为材材料料、能能源源、信息、环境空间科学的进一步发展提提供了新的技术。信息、环境空间科学的进一步发展提提供了新的技术。7它是一种利用气体放电的显示技术，它它采采用用了了等等离离子子管管作作为为发发光光元元件件，显显示示屏屏上上排排列列有有数数百百万万个个微微小小的的等等离子管（即放电空间）离子管（即放电空间）,每个等离子管对应一个

5、像素。每个等离子管对应一个像素。6.3.2 6.3.2 等离子显示的原理等离子显示的原理等离子体显示器等离子体显示器(Plasma Display Panel)缩写为缩写为PDP。前玻璃基板 后玻璃基板8透明电极放电区前玻璃基板 透明介电质层MgO保护层壁障(隔断)荧光体选址电极后玻璃基板 紫外线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。1、PDP的基本结构的基本结构充入Ne-Ar混合气体80120m9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

6、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。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。10AC-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。放电单元荧光粉 AC-PDP11矩阵型的条形电极彼此正交，交点处构成一个放电单元。行电极列电极放电胞电压12电极材料采用金、银、铬合金或透明的氧化锡。交流等离

7、子显示板的介质层通常采取在电极表面淀积一层厚约10m 50m的介质层。为保护介质层在放电过程中不受离子轰击，在介质表面再涂复一层MgO的保护层，MgO 的二次电子发射系数较大，采用MgO保护后,可以得到稳定的放电和较低的维持电压，并能延长器件的寿命。两块玻璃用衬垫保持间隙为80m 120m，周边用玻璃密封，经排气、烘烤后充入NeAr混合气(其中Ar占0.1)，气压约0.5个大气压或更高些。13前玻璃基板透明显示电极透明介电体层保护层白色介电体层后玻璃基板寻电极障壁荧光层图2.5.2-1 AC型PDP的结构AC-PDP整体结构示意图整体结构示意图14AC型PDP又分为透射型与反射型两种。在透射型

8、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。前玻璃基板透明电极透明介电体层保护层白色介电体层后玻璃基板选址电极障壁荧光层15对向放电式表面放电式两种实现彩色显示的交流两种实现彩色显示的交流PDP结构结构16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。对向

9、放电式17 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。18（1）当放电单元的电极加上比着火电压Vf低的维持电压VS时，单元中气体不会着火，当在维持电压间隙加上幅度高于Vf的书写电压Vwr，单元将放电发光。3、AC-PDP型工作原理型工作原理 Vs书写脉冲书写脉冲Vwr19放放电电形形成成的的电电子子、离离子子在在电电场场作作用用下下分分别别向向该该瞬瞬时时加加有有正正电电压压和和负负电电压压的的电电极极移移动动，由由于于电电极极表表面面是是介介质质，电电子子、离离子子不不能能直直接接进进入入电电极极而而在在介介质质表表面面累累积积起起来来，

10、形形成成壁壁电电荷荷，壁壁电电荷荷形形成成与与外外加加电电压压极极性性相相反反的的壁壁电电压压，这时，放电空腔上的电压为外加电压和壁电压之和。这时，放电空腔上的电压为外加电压和壁电压之和。AC-PDP型工作原理型工作原理 E20（2）由由于于壁壁电电压压的的存存在在，使使得得放放电电腔腔上上的的电电压压小小于于维维持持电电压压，使使放放电电空空间间电电场场减减弱弱，致致使使放放电电单单元元在在26微微秒秒内内逐逐渐渐停停止止放放电电。因因介介质质电电阻阻很很高高，壁壁电电荷荷会会不不衰衰减地保持下来。减地保持下来。停止放电DX21当当反反向向的的下下一一个个维维持持电电压压脉脉冲冲到到来来时时

11、，上上一一次次放放电电形形成成的的壁壁电电压压与与此此时时的的外外加加电电压压同同极极性性，叠叠加加电电压压峰峰值值大于点火电压大于点火电压Vf，单元再次着火发光。，单元再次着火发光。开始放电DX22停止放电DX当当在在放放电电腔腔的的两两壁壁形形成成与与前前半半周周期期极极性性相相反反的的壁壁电电荷荷，将再次使放电熄灭直到下一个相反极性的脉冲的到来。将再次使放电熄灭直到下一个相反极性的脉冲的到来。因此，单元一旦由书写脉冲电压引燃，只需要维持因此，单元一旦由书写脉冲电压引燃，只需要维持电压脉冲就可维持脉冲放电，这个特性称为电压脉冲就可维持脉冲放电，这个特性称为AC-PDP单元的单元的存储特性存

12、储特性。放电电流发光脉冲Vs书写脉冲书写脉冲24 （3）要要使使已已放放电电的的单单元元熄熄灭灭，只只要要在在下下一一个个维维持持电电压压脉脉冲冲到到来来前前给给单单元元加加一一窄窄幅幅（脉脉宽宽约约1 S）的的放放电电脉脉冲冲，使使单单元元产产生生一一次次微微弱弱放放电电，将将储储留留的的壁壁电电荷荷中中和和，又不形成新的反向壁电荷，单元将中止放电发光。又不形成新的反向壁电荷，单元将中止放电发光。Vs书写脉冲书写脉冲擦除脉冲擦除脉冲放电电流发光脉冲DX25（4）PDP单单元元虽虽是是脉脉冲冲放放电电，但但在在一一个个周周期期内内它它发发光光两两次次，维维持持电电压压脉脉冲冲宽宽度度通通常常5

13、10 S，幅幅度度90100V，主主要要工工作作频频率率范范围围3050kHz，因因此此光光脉脉冲冲重重复复频频率率在数万次以上，人眼不会感到闪烁。在数万次以上，人眼不会感到闪烁。AC-PDP因其光电和环境性能优异，是因其光电和环境性能优异，是PDP技术的主技术的主流。流。26由驱动电路、显示控制电路和电源组成。由驱动电路、显示控制电路和电源组成。4、PDP驱动方式驱动方式27RrCFET ONPDP 驱动电路结构原理图放电单元保护电阻 电容显示（信号）电极显示（信号）电极Y显显示示电电极极X 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 X1X2X3Y1Y2Y3ON 亮OF

14、F不亮PDP 驱动示意X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驱动示意X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驱动示意X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驱动示意前玻璃基板显示电极透明介电体层白色介电体层后玻璃基板寻电极障壁荧光层AC-PDP电极结构电极结构33寻址电极寻址电极X-显示电极 Y显示电极Y1Y2YnA1A2 An寻址电极寻址电极X-显示电极 Y显示电极Y1Y2YnA1A2 An加到显示电极Y上的波形由负写入脉冲Wy，寻址脉冲Sy和维持电压脉冲Ay组成。当写入脉冲(Wx或Wy)同时加上显示电极X和Yn时，属于Yn的显示单元将全部着火，同时放电由维持电压脉冲保持。显示具有存

15、储特性，当寻址脉冲Aa和Ay随之同时加到A1,Y1时，A1和Y1交叉点的A1-Y1单元被选中，A1,Y1间放电，壁电荷堆积在寻址电极附近，之后寻址电压保持为0V，但由于寻址电极附近壁电荷产生的电场作用，单元再发生一次放电，此次放电使显示单元壁电荷消失。这样一来，只要在末施加寻址脉冲的单元上继续加维持电压脉冲，各显示单元将继续放电发光。36Erase/reset 擦除动作Address action Address action 寻址示意寻址示意WyWxAddress action Address action 寻址示意寻址示意Address action Address action 寻址示意

16、寻址示意Address action Address action 寻址示意寻址示意Address action Address action 寻址示意寻址示意Aa5、彩色等离子体显示、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。43前玻璃基板透明电极透明介电体层保护层白色介电体层后玻璃基板选址电极障壁荧光层(R)荧光层(G)荧光层(B)44X,Y Electrode 电极电极DielectricLayerMgO LayerFront Glass 前层玻璃前层玻璃BarrierRib

17、 壁障壁障荧光粉荧光粉PhosphorAddress Electrode寻址电极寻址电极Rear Glass 后层玻璃后层玻璃PDP TVPDP放电单元放电单元Electrons电极IONs离子+-放电DischargeStructure of PDP PDP结构等离子显示屏的组成、结构特征等离子显示屏的组成、结构特征42”VGA显示屏：852480（3个红、绿、蓝像素单元），122，6880个灯泡。46Matrix drive mode矩阵驱动方式 信号电极和导通电极导通则表 示选通。Y导通电极和 X维持电极同时 打开ON（导通），则像素导 通放电。(Memory)D1D2D3D4D5Y1Y

18、2Y3Y4Y5导通电极电压 Vs信号电极电压 Vd 导通 开关维持电极电压 V susX障壁等离子显示器的特点：等离子显示器的特点：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。因此从目前的技术水平看，等离子显示技术在动态视频显示领域的优势更加明显，更加适合作为家庭影院和大屏幕显示终端使用。等离子显示器无扫描线扫描，因此图像清晰稳

19、定无闪烁，不会导致眼睛疲劳。486.3.3 等离子显示与液晶显示的性能比较等离子显示与液晶显示的性能比较从工作原理上来说，PDP技术类似普通日光灯和CRT电视彩色图像，由各个独立的荧光粉像素发光组合而成，而且是主动发光，不需要多余的背光照明系统，因此图像鲜艳、明亮、清晰。另外，等离子显示设备最突出的特点是可以做到很薄，可轻易做出40英寸以上的大屏幕显示设备，而厚度一般不超过10厘米。PDP电视电视49与LCD液晶电视相比，等离子电视主要优点：1、亮度高（亮度可达1000cd/m2）2、属于自发光型显示，灰度丰富、可以实现全彩色。3、响应速度快4、视野开阔，视角大(可达160度)。5、可实现大屏

20、幕显示(显示对角线在1-1.5米范围)50PDP电视因为其特殊的结构和工作原理，先天上就带有一定的缺点：1、一块PDP显示面板都是由几十万个独立的小气室组成的，每一个小气室即每个独立像素都需要发光，相比LCD和传统CRT电视其耗电量大。2、PDP的使用寿命一般为60000小时。51等离子显示与液晶显示寿命比较等离子显示与液晶显示寿命比较52LCD电视电视与PDP相比有以下优点：1、工作电压低、发热量小、耗电量低，LCD电视只有同样显示面积的CRT耗电量的110；2、无辐射；3、比PDP体积更小；4、LCD相对于PDP电视机的寿命要长很多，一般LCD电视标称的寿命都在5至6万小时，相对于PDP几

21、千小时后的明显画质劣化，是一个绝对意义上的优势。53LCD的缺点：的缺点：1、可可视视角角度度偏偏小小。现在市面上的液晶显示器可视偏转角度一般在140度左右；2、亮亮度度和和对对比比度度低低。不同于PDP的主动发光，由于液晶分子不能自己发光，需要靠外界光源辅助发光。3、响响应应速速度度慢慢。响应时间长在显示快速运动画面时就会产生影像拖尾的现象。4、维维修修问问题题。液晶显示屏的材料一般采用玻璃，很容易破碎，再加上每一个像素都十分细小，常常会造成个别的像素坏掉的现象，俗称“坏点”。这是无法维修的，需要更换整个显示屏，而更换的价格往往十分昂贵。541、什么是等离子体？简述、什么是等离子体？简述PDP显示板的结构和显示显示板的结构和显示原理。原理。2、比较等离子显示与液晶显示的性能特点。比较等离子显示与液晶显示的性能特点。习题和思考题习题和思考题55