第六章顯示技術(shù)等離子體顯示ppt課件

1、6.3 等離子體顯示器（ PDP ） 6.3.1 等離子體的基本概念等離子體的基本概念6.3.2 等離子顯示的原理等離子顯示的原理6.3.3 等離子顯示與液晶顯示的比較等離子顯示與液晶顯示的比較在物理學(xué)中指正、負(fù)電荷濃度處于平衡狀態(tài)的體系，即等離子體就是一種被電離，并處于電中性的氣體狀態(tài)。 由于電離氣體整體行為表現(xiàn)出電中性，也就是電離氣體內(nèi)正負(fù)電荷數(shù)相等，因此稱這種氣體狀態(tài)為等離子體態(tài)。在近代物理學(xué)中把電離度大于 1的電離氣體都稱為等離子體。什么是等離子體（什么是等離子體（ plasma ）？）？6.3.1 等離子體的基本概念等離子體的基本概念等離子體的形成等離子體的形成任何不帶電的普通氣體受

2、到外界高能作用后如高能粒子束轟擊、強(qiáng)激光照射、氣體放電、高溫電離等方法），部分原子中的電子吸收足夠的能量成為自由電子，同時(shí)原子由于失去電子成為帶正電的離子。這樣原來(lái)中性的氣體就因?yàn)殡婋x成為由大量自由電子、正電離子和部分中性原子組成的物質(zhì)，即等離子體。固體 冰液體 水氣體 水汽等離子體 電離氣體溫度00C1000C100000C 高溫產(chǎn)生等離子體 氣體放電產(chǎn)生等離子體氣體放電產(chǎn)生等離子體在通常情況下,氣體是不導(dǎo)電的。但是,在適當(dāng)?shù)臈l件下，組成氣體的分子可能發(fā)生電離,產(chǎn)生可自由移動(dòng)的帶電粒子,并在電場(chǎng)作用下形成電流,這種電流通過(guò)氣體的現(xiàn)象稱為氣體放電。電源R陰極陽(yáng)極當(dāng)電極間的電壓足夠高時(shí)，就使電極

3、間氣體擊穿而產(chǎn)生放電。氣體中的帶電粒子，在電場(chǎng)加速下獲得足夠高的速度動(dòng)能）,再與中性氣體原子碰撞，使其釋放出另一個(gè)電子，失去一個(gè)電子的氣體原子形成帶正電的離子。離子帶正電后受陰極的吸引，而與電子的運(yùn)動(dòng)方向相反,也會(huì)與電子一樣獲得加速運(yùn)動(dòng)。最后撞擊陰極，使其發(fā)射電子。這樣氣體中產(chǎn)生大量帶電粒子，形成電流，即氣體放電。電源R陰極陽(yáng)極看似看似“神秘的等離子體，其實(shí)是宇宙中一種常見(jiàn)的神秘的等離子體，其實(shí)是宇宙中一種常見(jiàn)的物質(zhì)，在太陽(yáng)、恒星、閃電中都存在等離子體。物質(zhì)，在太陽(yáng)、恒星、閃電中都存在等離子體。 等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。 等離子體是一種很

4、好的導(dǎo)電體，可以利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，可以利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)控制等離子體。等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、來(lái)控制等離子體。等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、信息、環(huán)境空間科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提提供了新的技術(shù)。信息、環(huán)境空間科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提提供了新的技術(shù)。 它是一種利用氣體放電的顯示技術(shù)，它采用了等離子管作為發(fā)光元件，顯示屏上排列有數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小的等離子管即放電空間）,每個(gè)等離子管對(duì)應(yīng)一個(gè)像素。6.3.2 6.3.2 等離子顯示的原理等離子顯示的原理等離子體顯示器等離子體顯示器(Plasma Display Panel)縮寫為縮寫為PDP。前玻璃基板 后玻璃基板透明電極放電區(qū)前玻璃基

5、板 透明介電質(zhì)層MgO保護(hù)層壁障(隔斷)熒光體選址電極后玻璃基板 紫外線顯示屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經(jīng)氣密性封接形成一個(gè)個(gè)放電空間 ，其結(jié)構(gòu)如圖所示。1、PDP的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)充入Ne-Ar混合氣體80120mm放電空間內(nèi)充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質(zhì)。在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)面上涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作激勵(lì)電極。 當(dāng)給電極上加上電壓，放電空間內(nèi)的混合氣體便發(fā)生等離子體放電現(xiàn)象。氣體等離子體放電產(chǎn)生紫外線，這種紫外光碰擊后面玻璃上的紅、綠、藍(lán)三色熒光體，它們?cè)侔l(fā)出我們?cè)陲@示器上所看到的可見(jiàn)光，顯現(xiàn)出圖像。 為保護(hù)介質(zhì)層在放電過(guò)程中不受離子轟擊，介質(zhì)表面再涂復(fù)一層MgO的

6、保護(hù)層， 采用MgO 保護(hù)層后可得到穩(wěn)定的放電和較低的維持電壓并能延長(zhǎng)器件的壽命。AC-PDP的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。在研磨過(guò)的兩塊平板玻璃上用光刻或真空鍍膜的方法制作電極，矩陣型的條形電極彼此正交，交點(diǎn)處構(gòu)成一個(gè)放電單元。放電單元熒光粉 AC-PDP矩陣型的條形電極彼此正交，交點(diǎn)處構(gòu)成一個(gè)放電單元。行電極列電極放電胞電壓電極材料采用金、銀、鉻合金或透明的氧化錫。交流等離子顯示板的介質(zhì)層通常采取在電極表面淀積一層厚約10m 50m的介質(zhì)層。為保護(hù)介質(zhì)層在放電過(guò)程中不受離子轟擊，在介質(zhì)表面再涂復(fù)一層MgO的保護(hù)層， MgO 的二次電子發(fā)射系數(shù)較大，采用MgO保護(hù)后,可以得到穩(wěn)定的放電和較低的維持電壓

7、，并能延長(zhǎng)器件的壽命。兩塊玻璃用襯墊保持間隙為80m 120m ，周邊用玻璃密封，經(jīng)排氣、烘烤后充入NeAr混合氣(其中Ar占0.1)，氣壓約0.5個(gè)大氣壓或更高些。前玻璃基板透明顯示電極透明介電體層保護(hù)層白色介電體層后玻璃基板尋電極障壁熒光層圖2.5.2-1 AC型PDP的結(jié)構(gòu)AC-PDP整體結(jié)構(gòu)示意圖AC型PDP又分為透射型與反射型兩種。在透射型結(jié)構(gòu)PDP中，熒光是從后基板側(cè)透射出來(lái)的，視者是從后基板一側(cè)觀看畫面；在反射型結(jié)構(gòu)PDP中，熒光是從前基板側(cè)射出，是從前基板一側(cè)觀看畫面，優(yōu)點(diǎn)是可增加熒光體的涂布量，并且是直視熒光體的發(fā)光，因此畫面亮度較高，視角大 。前玻璃基板透明電極透明介電體層

8、保護(hù)層白色介電體層后玻璃基板選址電極障壁熒光層對(duì)向放電式表面放電式兩種實(shí)現(xiàn)彩色顯示的交流兩種實(shí)現(xiàn)彩色顯示的交流PDP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)早期的PDP結(jié)構(gòu)與單色結(jié)構(gòu)相同，兩個(gè)電極分別做在相對(duì)放置的底板上，在MgO層上涂敷熒光粉，這種結(jié)構(gòu)放電時(shí)熒光粉受離子轟擊會(huì)使發(fā)光性能變差，因此難以實(shí)現(xiàn)實(shí)用的彩色顯示，同時(shí)，熒光粉淀積在MgO絕緣層上也使驅(qū)動(dòng)電壓不穩(wěn)定。 對(duì)向放電式 表面放電式結(jié)構(gòu)表面放電式結(jié)構(gòu)避免了上述缺點(diǎn)，顯示電極位于同一側(cè)的底板上，放電也在同側(cè)電極間進(jìn)行。（1當(dāng)放電單元的電極加上比著火電壓Vf低的維持電壓VS時(shí)，單元中氣體不會(huì)著火，當(dāng)在維持電壓間隙加上幅度高于Vf的書寫電壓Vwr，單元將放電發(fā)光。3、

9、AC-PDP型工作原理型工作原理 Vs書寫脈沖書寫脈沖Vwr放電形成的電子、離子在電場(chǎng)作用下分別向該瞬時(shí)加放電形成的電子、離子在電場(chǎng)作用下分別向該瞬時(shí)加有正電壓和負(fù)電壓的電極移動(dòng)，由于電極表面是介質(zhì)，有正電壓和負(fù)電壓的電極移動(dòng)，由于電極表面是介質(zhì)，電子、離子不能直接進(jìn)入電極而在介質(zhì)表面累積起來(lái)，電子、離子不能直接進(jìn)入電極而在介質(zhì)表面累積起來(lái)，形成壁電荷，壁電荷形成與外加電壓極性相反的壁電形成壁電荷，壁電荷形成與外加電壓極性相反的壁電壓，這時(shí)，放電空腔上的電壓為外加電壓和壁電壓之壓，這時(shí)，放電空腔上的電壓為外加電壓和壁電壓之和。和。AC-PDP型工作原理型工作原理 E（2由于壁電壓的存在，使得放

10、電腔上的電壓小于維由于壁電壓的存在，使得放電腔上的電壓小于維持電壓，使放電空間電場(chǎng)減弱，致使放電單元在持電壓，使放電空間電場(chǎng)減弱，致使放電單元在26微微秒內(nèi)逐漸停止放電。因介質(zhì)電阻很高，壁電荷會(huì)不衰秒內(nèi)逐漸停止放電。因介質(zhì)電阻很高，壁電荷會(huì)不衰減地保持下來(lái)。減地保持下來(lái)。停止放電DX當(dāng)反向的下一個(gè)維持電壓脈沖到來(lái)時(shí)，上一次放電形當(dāng)反向的下一個(gè)維持電壓脈沖到來(lái)時(shí)，上一次放電形成的壁電壓與此時(shí)的外加電壓同極性，疊加電壓峰值成的壁電壓與此時(shí)的外加電壓同極性，疊加電壓峰值大于點(diǎn)火電壓大于點(diǎn)火電壓Vf，單元再次著火發(fā)光。，單元再次著火發(fā)光。開始放電DX停止放電DX當(dāng)在放電腔的兩壁形成與前半周期極性相反的

11、壁電荷，當(dāng)在放電腔的兩壁形成與前半周期極性相反的壁電荷，將再次使放電熄滅直到下一個(gè)相反極性的脈沖的到來(lái)。將再次使放電熄滅直到下一個(gè)相反極性的脈沖的到來(lái)。因而，單元一旦由書寫脈沖電壓引燃，只需要維持因而，單元一旦由書寫脈沖電壓引燃，只需要維持電壓脈沖就可維持脈沖放電，這個(gè)特性稱為電壓脈沖就可維持脈沖放電，這個(gè)特性稱為AC-PDP單元的存儲(chǔ)特性。單元的存儲(chǔ)特性。放電電流發(fā)光脈沖Vs書寫脈沖書寫脈沖 （3要使已放電的單元熄滅，只要在下一個(gè)維持電壓要使已放電的單元熄滅，只要在下一個(gè)維持電壓脈沖到來(lái)前給單元加一窄幅脈寬約脈沖到來(lái)前給單元加一窄幅脈寬約1S ）的放電脈）的放電脈沖，使單元產(chǎn)生一次微弱放電，

12、將儲(chǔ)留的壁電荷中和，沖，使單元產(chǎn)生一次微弱放電，將儲(chǔ)留的壁電荷中和，又不形成新的反向壁電荷，單元將中止放電發(fā)光。又不形成新的反向壁電荷，單元將中止放電發(fā)光。 Vs書寫脈沖書寫脈沖擦除脈沖擦除脈沖放電電流發(fā)光脈沖DX（4PDP單元雖是脈沖放電，但在一個(gè)周期內(nèi)它發(fā)單元雖是脈沖放電，但在一個(gè)周期內(nèi)它發(fā)光兩次，維持電壓脈沖寬度通常光兩次，維持電壓脈沖寬度通常510S，幅度，幅度90100V，主要工作頻率范圍，主要工作頻率范圍3050kHz，因此光脈沖，因此光脈沖重復(fù)頻率在數(shù)萬(wàn)次以上，人眼不會(huì)感到閃爍。重復(fù)頻率在數(shù)萬(wàn)次以上，人眼不會(huì)感到閃爍。AC-PDP因其光電和環(huán)境性能優(yōu)異，是因其光電和環(huán)境性能優(yōu)異，

13、是PDP技術(shù)的主技術(shù)的主流。流。由驅(qū)動(dòng)電路、顯示控制電路和電源組成。由驅(qū)動(dòng)電路、顯示控制電路和電源組成。4、PDP驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)方式RrCFET ONPDP 驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)原理圖放電單元保護(hù)電阻 電容顯示信號(hào)電極顯示信號(hào)電極Y顯顯示示電電極極X 信號(hào)電極和電極之間的導(dǎo)通開關(guān)合上ON，則相交的點(diǎn)放電，像素發(fā)光 X1X2X3Y1Y2Y3ON 亮OFF不亮PDP 驅(qū)動(dòng)示意X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驅(qū)動(dòng)示意X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驅(qū)動(dòng)示意X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驅(qū)動(dòng)示意前玻璃基板顯示電極透明介電體層白色介電體層后玻璃基板尋電極障壁熒光層AC-PDP電極結(jié)

14、構(gòu)尋址電極尋址電極X-顯示電極 Y顯示電極Y1Y2YnA1A2 An尋址電極尋址電極X-顯示電極 Y顯示電極Y1Y2YnA1A2 An加到顯示電極Y上的波形由負(fù)寫入脈沖Wy，尋址脈沖Sy和維持電壓脈沖Ay組成。當(dāng)寫入脈沖(Wx或Wy)同時(shí)加上顯示電極X和Yn時(shí)，屬于Yn的顯示單元將全部著火，同時(shí)放電由維持電壓脈沖保持。顯示具有存儲(chǔ)特性，當(dāng)尋址脈沖Aa和Ay隨之同時(shí)加到A1,Y1時(shí)，A1和Y1交叉點(diǎn)的A1-Y1單元被選中， A1,Y1間放電，壁電荷堆積在尋址電極附近，之后尋址電壓保持為0V，但由于尋址電極附近壁電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用，單元再發(fā)生一次放電，此次放電使顯示單元壁電荷消失。這樣一來(lái)，只要在

15、末施加尋址脈沖的單元上繼續(xù)加維持電壓脈沖，各顯示單元將繼續(xù)放電發(fā)光。Erase/reset 擦除動(dòng)作Address action Address action 尋址示意尋址示意WyWxAddress action Address action 尋址示意尋址示意Address action Address action 尋址示意尋址示意Address action Address action 尋址示意尋址示意Address action Address action 尋址示意尋址示意Aa5、彩色等離子體顯示、彩色等離子體顯示 當(dāng)使用涂有三原色三基色熒光粉的熒光屏?xí)r，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)出

16、的光則呈紅、綠、藍(lán)三原色。當(dāng)將每一單原色進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)彩色顯示。 前玻璃基板透明電極透明介電體層保護(hù)層白色介電體層后玻璃基板選址電極障壁熒光層(R) 熒光層(G) 熒光層(B)X, Y Electrode 電極電極DielectricLayerMgO LayerFront Glass 前前層層玻璃玻璃BarrierRib 壁障壁障熒光粉熒光粉PhosphorAddress Electrode尋尋址址電極電極Rear Glass 后后層層玻璃玻璃PDP TVPDP放放電單電單元元Electrons電極IONs離子 + + + + - - - -放電DischargeStructure of P

17、DP PDP結(jié)構(gòu)等離子顯示屏的組成、結(jié)構(gòu)特征等離子顯示屏的組成、結(jié)構(gòu)特征42VGA顯示屏：852480（3個(gè)紅、綠、藍(lán)像素單元），122，6880個(gè)燈泡。Matrix drive mode矩陣驅(qū)動(dòng)方式 信號(hào)電極和導(dǎo)通電極導(dǎo)通則表 示選通。 Y導(dǎo)通電極和 X維持電極同時(shí) 打開ON導(dǎo)通），則像素導(dǎo) 通放電。 (Memory)D1D2D3D4D5Y1Y2Y3Y4Y5導(dǎo)通電極電壓 Vs信號(hào)電極電壓 Vd 導(dǎo)通 開關(guān)維持電極電壓 V susX障壁等離子顯示器的特點(diǎn)：等離子顯示器的特點(diǎn)： 等離子是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，不需要背景光源，因此等離子是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，不需要背景光源，因此沒(méi)有沒(méi)有LCD顯示器的

18、視角和亮度均勻性問(wèn)題，而且實(shí)現(xiàn)了顯示器的視角和亮度均勻性問(wèn)題，而且實(shí)現(xiàn)了較高的亮度和對(duì)比度。較高的亮度和對(duì)比度。 與與CRT和和LCD顯示技術(shù)相比，等離子的屏幕越大，圖像顯示技術(shù)相比，等離子的屏幕越大，圖像的色深和保真度越高。的色深和保真度越高。 除了亮度、對(duì)比度和可視角度優(yōu)勢(shì)外，等離子技術(shù)也避除了亮度、對(duì)比度和可視角度優(yōu)勢(shì)外，等離子技術(shù)也避免了免了LCD技術(shù)中的響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題，而這些特點(diǎn)正是動(dòng)態(tài)技術(shù)中的響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題，而這些特點(diǎn)正是動(dòng)態(tài)視頻顯示中至關(guān)重要的因素。視頻顯示中至關(guān)重要的因素。 因此從目前的技術(shù)水平看，等離子顯示技術(shù)在動(dòng)態(tài)視頻因此從目前的技術(shù)水平看，等離子顯示技術(shù)在動(dòng)態(tài)視頻顯示領(lǐng)域的優(yōu)

19、勢(shì)更加明顯，更加適合作為家庭影院和大顯示領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)更加明顯，更加適合作為家庭影院和大屏幕顯示終端使用。等離子顯示器無(wú)掃描線掃描，因此屏幕顯示終端使用。等離子顯示器無(wú)掃描線掃描，因此圖像清晰穩(wěn)定無(wú)閃爍，不會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞。圖像清晰穩(wěn)定無(wú)閃爍，不會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞。6.3.3 等離子顯示與液晶顯示的性能比較等離子顯示與液晶顯示的性能比較從工作原理上來(lái)說(shuō)，PDP技術(shù)類似普通日光燈和CRT電視彩色圖像，由各個(gè)獨(dú)立的熒光粉像素發(fā)光組合而成，而且是主動(dòng)發(fā)光，不需要多余的背光照明系統(tǒng)，因此圖像鮮艷、亮堂、明晰。另外，等離子顯示設(shè)備最突出的特點(diǎn)是可以做到很薄，可輕易做出40英寸以上的大屏幕顯示設(shè)備，而厚度一般不超過(guò)

20、10厘米。 PDP電視與LCD液晶電視相比，等離子電視主要優(yōu)點(diǎn)：1、亮度高亮度可達(dá)1000cd/m2）2、屬于自發(fā)光型顯示，灰度豐富、可以實(shí)現(xiàn)全彩色。3、響應(yīng)速度快4、視野開闊，視角大(可達(dá)160度) 。5、可實(shí)現(xiàn)大屏幕顯示(顯示對(duì)角線在1-1.5米范圍) PDP電視因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)和工作原理，先天上就帶有一定的缺點(diǎn)：1、一塊PDP顯示面板都是由幾十萬(wàn)個(gè)獨(dú)立的小氣室組成的，每一個(gè)小氣室即每個(gè)獨(dú)立像素都需要發(fā)光，相比LCD和傳統(tǒng)CRT電視其耗電量大。2、PDP的使用壽命一般為60000小時(shí)。 等離子顯示與液晶顯示壽命比較等離子顯示與液晶顯示壽命比較LCD電視電視與與PDP相比有以下優(yōu)點(diǎn)：相比有以下優(yōu)點(diǎn)：1、工作電壓低、發(fā)熱量小、耗電量低，、工作電壓低、發(fā)熱量小、耗電量低，LCD電視只電視只有同樣顯示面積的有同樣顯示面積的CRT耗電量的耗電量的110 ；2、無(wú)輻射；、無(wú)輻射；3、比