光电信息处理技术：等离子体显示原理

新型显示技术

NewDisplayTechnology新型显示技术PlasmaDisplayPanel等离子体显示原理主体參考:海信培训资料3新型显示技术等离子体指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈正负带电粒子状态存在。等离子体的形成过程：分子气体原子气体自由电子与离子的混合物自由电子与完全电离了的裸露的原子核的混合物随着温度升高新型显示技术

PDP主要利用电极加电压、惰性气体游离产生的紫外光激发荧光粉发光制成显示屏。

PDP显示屏的每个发光单元工作原理类似于霓虹灯。每个灯管加电后就可以发光。显示屏由两层玻璃叠合、密封而成。当上下玻璃板之间的电极，施加一定电压、电极触电点火后，电极表面会产生放电现象，使显示单元內的气体游离产生紫外光，紫外光激发荧光粉产生可见光。一个像素包括红、绿、蓝三个发光单元，三基色原理，组合形成256色光。PlasmaDisplayPanel（等离子显示屏）5新型显示技术PixelsDischargeDischargeDischarge

Whitelightemission电场输入能量

气体放电UV紫外光荧光粉激发放电单元内发出可见光像素呈色、显示图像42”VGA显示屏：852×480（×3个红、绿、蓝像素单元），122，6880个灯泡。PlasmaDisplayPanel6新型显示技术PDP器件分类直流型：电极与气体直接接触交流型：电极用介质层与气体相隔离7新型显示技术

(a)对向放电型AC-PDP交流等离子体（AC-PDP）主要类型(b)表面放电型AC-PDP8新型显示技术气体放电的物理基础气体放电可以分为两种：非自持放电气体自持导电或自激放电一旦撤出电离剂，气体中的离子很快消失，电流终止。当电压增加到某一数值后，气体中电流急剧增加，即使撤去电离剂，导电仍能维持。9新型显示技术非自持放电区（A-C），电流很小，10-20~10-12A，特点是外界电压取消后，放电立即停止，起始带电粒子完全是由外界电离源提供的；自持暗放电区(C-D)，此时放电电流为10-11~10-7A之间，管压降接近电源提供的电压；过渡区（欠辉区）(D-E)，管压降突然下降，电流急剧增加，其中D点称为着火电压（起辉电压、击穿电压）；10新型显示技术正常辉光放电区(E-F)，电流在10-4~10-1之间，E点电压称为维持电压，管内出现明暗相间的辉光，管压降维持不变；异常辉光放电区(F-G)，如加大电流并使电压突破G点，则电流突然猛增，管压降突然降低，进入弧光放电区；弧光放电区(G-H)，是一种自持放电状态，管内出现明暗的弧光放电电流在10-1A以上。G点称为弧光放电的着火电压。气体发生稳定放电的区域11新型显示技术辉光放电的发光

基本特征：(1)放电时，在放电空间呈现明暗相间、有一定分布规律的光区。(2)由于着火后，空间电荷引起的电场畸变使放电空间电位基本上分成两段：阴极位降区和正柱区。在阴极位降区中产生电子繁流过程，满足放电自持条件，故它是维持辉光放电必不可少的部分。(3)管压降明显低于着火电压，并且不随电流而变。电流为毫安级。电流密度为A/cm2至mA/cm2数量级。(4)阴极电子发射主要是过程。12新型显示技术(1)阿斯顿暗区由于受正离子轰击从阴极发射出来的二次电子初速很小，不具备激发条件。由于没有受激原子，因而是暗区。(2)阴极辉区电子在通过阿斯顿暗区以后，从电场中获得了一定的能量，足以产生激发碰撞，使气体发光。但电子数量不大，激发很微弱。13新型显示技术(3)阴极暗区电子离开阴极后，到这里获得的能量愈来愈大，甚至超过了激发几率的最大值，于是激发减少，发光减弱。在这个区域内，电子能量已超过电离电位，引起了大量的碰撞电离，繁流放电集中在这里发生。14新型显示技术(4)负辉区进入负辉区的多数电子，是在阴极暗区中产生的或发生过多次非弹性碰撞的，由于它们的能量虽然比电离能小，但是，由于大于或接近激发能，这些电子在负辉区产生许多激发碰撞，因而产生明亮的辉光。15新型显示技术（5）法拉第暗区

这是一个处于负辉区和正柱区之间的过渡区。由于电子在负辉区中损失了很多能量，进入这个区域以后，便没有足够的能量来产生激发，所以是暗区。16新型显示技术（6）正柱区在任何位置电子密度和正离子密度相等，净空间电荷为零。电场沿管轴均匀分布。因正离子的迁移率很小，放电电流主要是电子流。正柱区中有一定的轴向电场强度，电子从电场中获得一定的能量，产生一定数量的碰撞电离和激发。

17新型显示技术（7）阳极区在该区有时可以看见阳极暗区，在阳极暗区之后是紧贴在阳极上的阳极辉光。18新型显示技术

辉光放电的各发光区中，发光强度以负辉区最强，正柱区居中，阴极光层和阳极辉光最弱。PDP的发光效率不高的原因：虽然正柱区的强度不如负辉区强，但它的发光区域最大，因此对光通量的贡献也最大。如日光灯就是利用正柱区发光，光效高达80lm/W。而PDP由于其放电单元的空间通常很小（电极间隙约100m），放电时只出现阴极位降区和负辉区，所以通常利用的是负辉区的发光。提高PDP的亮度和发光效率的措施之一：改进放电单元结构，采用正柱放电。19新型显示技术气体放电机理

气体放电是气体中带电粒子不断增殖的过程。由外界催离作用或上一次放电残存下来的原始电子从外电场得到能量并电离气体粒子，新产生的电子又参加电离过程，使电子、离子不断增加。初始自由电子对引起放电是不可少的，为了产生稳定可靠的放电在实际器件中常采用附加的稳定辅助放电电源。20新型显示技术

PDP结构原理图透明电极放电区前玻璃基板

透明介电质层保护层壁障(隔断)荧光体选址电极后玻璃基板

发光区

紫外线等离子体显示板的工作原理21新型显示技术PDP整体结构示意图行电极列电极放电胞电压22新型显示技术buselectrodedielectricITOelectrodeMgOlayerbarrierphosphorsaddresselectrodeFrontpanelBackpanel交流等离子体（AC-PDP）面板结构23新型显示技术后面板PDP面板结构（PanelStructure）前面板后面板寻址电极（数据）介质层MgO壁障彩色

荧光粉黑色矩阵后面板前面板维持电极（透明电极+汇流电极）扫描电极（透明电极+汇流电极）26新型显示技术面板结构CLICKCLICKCLICKCLICKCLICKCLICK27新型显示技术封接（总装）前面板后面板Neon/Xenon气体封接28新型显示技术PDP面板面板玻璃组装

铝制基板数据驱动板(COB)29新型显示技术30新型显示技术发光效率谱线400240lineScanBlue500600700(nm)GreenRed早期PDP器件的三种荧光粉的宽度一致，由于红、绿、蓝三种荧光粉发光效率各不相同，三种色光混色产生的彩色范围及亮度与CRT相比差别比较大。称为“非对称单元结构”的专利技术根据三种荧光粉的发光效率，将荧光粉制作成非等宽，在彩色还原度和亮度方面比以前的产品有很大提高，屏幕峰值亮度可达到1000cd/m2以上，整机峰值亮度可达到400cd/m2以上（带EMI滤光玻璃），对比度可达到10000:1（暗室，无外保护屏）。荧光粉带非对称单元结构后面板荧光粉层非对称单元32新型显示技术AC-PDP的驱动波形和壁电荷的变化t0t1t2tnVVs-Vsttt书写脉冲Vwr擦除脉冲Ve放电电流光脉冲在t0时点火后，产生的壁电荷在t1时外加电压反向，与壁电压相叠加在t1时点火后，产生的壁电荷在t2时外加电压反向，与壁电压相叠加在t2时点火后，产生的壁电荷在tn时点火后，壁电荷基本擦除干净维持脉冲33新型显示技术PDP的特征及应用PDP的特征及应用与其他显示器比较，PDP有以下优点：

1、利用气体放电发光，与LCD比较，为自发光型，即主动发光型显示；

2、其放电间隙为0.1~0.3mm，与CRT相比，便于实现薄型化；

3、利用荧光体，可以实现彩色发光，与LCD相比，容易实现多色化、全色化；

4、容易实现大画面平面显示