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3 3等离子体显示器PDP 等离子体显示PDP PlasmaDisplayPlate 高亮度 视角大 功耗大 1 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 离子数量不断增加 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 两平板电极间的低气压放电系统的伏安特性 PDP中气体放电伏安特性曲线 I区非自持放电区 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 II区自持暗放电区 放电电流为10 11 10 7A之间 管压降接近电源提供的电压 III区过渡区 欠辉区 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 IV区正常辉光放电区 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 V异常辉光放电区若加大电流并使电压突破G点 则电流猛增 管压降突降 进入VII弧光放电区 VI过度区VII弧光放电区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 放电发光区域及光强分布图 等离子体显示板工作在II III IV形成的负阻区 当辉光放电时 在放电管内形成明暗交替的辉光放电区 其中包括II负辉区 III法拉第暗区 IV正柱区 等离子区 I阴极光膜和V阳极辉区四个发光区 其中前两者发光较强 以负辉区发光最强 是作为PDP的主要发光源 正柱区的本质是等离子体 可用来激发荧光粉使其发光 常用于荧光灯等光源 PDP放电单元特别之处在于放电间隙小 放电常常不能显现正柱区而只利用了负辉区的发光 维持放电的基本过程都在阴极位降区 电极间压降几乎都集中在这里 控制放电气压 电压和间隙大小可决定是负辉区或正住区哪一种发光为主 负辉区内电场比较弱 自由电子不具备足够的能量使多数气体原子电离 但能使经过该区的多数气体原子的能量从基态跃迁到激发态 当原子回复到基态时 大部分或全部能量便以光的形式辐射出来 常见的氖气产生的可见光波长范围在400nm 700nm 为红色 2 等离子体显示板 等离子体显示与稀薄气体中冷阴极辉光放电有关 在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室 一般是氙气和氖气的混合物 电流激发气体 发出肉眼看不见的紫外光 紫外光再碰击背玻璃上的红 绿 蓝三色荧光体 从而发出可见光 图4 3三电极面放电AC型PDP的结构 PDP由前后两片玻璃组成 前玻璃上有透明ITO维持电极 和加强ITO导电性的Bus电极 且在电极上覆盖透明介电层保护层MgO 防止离子撞击电极 后玻璃上有数据面电极 介电层及长条状的隔层 在每个隔层内印刷R G B三种荧光材料 最后在两个基板间注入氖 Ne 及氙 Xe 惰性气体后封装 气压只有数百Torr的高真空状态 3 PDP驱动 图 4 4AC PDP的维持 书写和擦除脉冲工作方式 当放电单元的电极上加有比着火电压Vf低的维持脉冲电压VS时 气体不会着火 如果在维持电压间隙中加入幅度高于Vf的书写脉冲电压VWT 单元将触发放电发光 放电形成的电子 离子在电场作用下分别向正 负电极移动 由于电极表面是电介质 电子 离子不能直接进入电极而在介质表面累积起来 形成壁电荷 在回路中 壁电荷形成与外加电压极性相反的壁电压 这时 放电空腔上的电压为外加电压和壁电压之和 它将小于维持电压 起到减弱放电空间电场的作用 致使放电单元在2 6 s内逐渐停止放电 因电介质的电阻很高 壁电荷会不衰减地保持下来 当下一个反向的维持电压脉冲到来时 上一次放电形成的壁电压与此时的外加电压同极性 叠加电压峰值大于Vf 单元再次着火发光并在放电腔的两壁形成与前半周期极性相反的壁电荷 并再次使放电熄灭直到下一个相反极性脉冲的到来 因此 单元一旦由书写脉冲电压引燃 只需要维持电压脉冲就可维持脉冲放电 这个特性称为AC PDP单元的存储特性 已放电的单元的熄灭过程是在下一个维持电压脉冲到来前给单元加一 约1 s 放电脉冲 使单元产生一次微弱放电 将储存的壁电荷中和 又不形成新的反向壁电荷 这时单元将中止放电发光 PDP单元虽是脉冲放电 但在一个周期内它发光两次 维持电压脉冲宽度通常5 s 10 s 幅度90V 100V 主要工作频率范围30KHz 50KHz 因此光脉冲重复频率在数万次以上 人眼不会感到闪烁 4 驱动与灰阶 图4 5子场扫描法实现灰度显示 PDP单元的状态只有两种 即 点亮 和 熄火 其灰度的实现不同于CRT的靠调制电子束流大小而实现明暗不同亮度的显示 PDP在实现灰度时要把一个电视场分为若干个子场 每一子场产生相同强度的辐射的时间不同 亮度的高低是因这些相同光强辐射在人眼视网膜上的辐射强度与作用时间的积分效应不同造成的 每场的某一单元的亮度是由各子场维持显示时间的组合确定的 各子场内的维持时间有一定的关系 以256级灰度为例 各子场维持时间的组合 必须能产生0 255的完备集合 可见有多种方式 以彩色PDP开发初期的各子场维持时间之比采用二进制方式 如1 2 4 8 16 32 64 128 只需8个子场分割就可以实现一个视场的256级灰度显示 一个彩色像素内R G B三基色放电单元 每一单元的基色都可产生256级不同的亮度 一个彩色像素共可表现出1677万 256