等离子体显示(非常好的平板显示资料)

1、第第4章章 等离子体显示器等离子体显示器 目录目录 4.1 概述概述 4.2 气体放电的物理基础气体放电的物理基础 4.3 交流等离子板交流等离子板 4.4 彩色彩色AC-PDP 4.5彩色彩色AC-PDP的制造材料和工艺的制造材料和工艺 4.6彩色彩色AC-PDP的制造技术的发展状况的制造技术的发展状况 4.7彩色彩色AC-PDP电路系统电路系统 4.8显示动态图像时的干扰及解决措施显示动态图像时的干扰及解决措施 4.10PDP的应用的应用 4.1.1 PDP的定义与分类的定义与分类 PDP是指所有利用气是指所有利用气 体放电而发光的平板体放电而发光的平板 显示器件的总称。显示器件的总称。

2、它属于冷阴极放电管，它属于冷阴极放电管， 其利用加在阴极和阳其利用加在阴极和阳 极间一定的电压，使极间一定的电压，使 气体产生气体产生辉光放电辉光放电。 PDP的定义的定义 彩色彩色PDP则通过气体放电发则通过气体放电发 射的真空紫外线射的真空紫外线(Vacuum Ultraviolet, VUV)照射红、照射红、 绿、蓝三基色荧光粉，使荧绿、蓝三基色荧光粉，使荧 光粉发光来实现彩色显示，光粉发光来实现彩色显示， 其放电气体一般选择含氙的其放电气体一般选择含氙的 稀有混合气体稀有混合气体 单色单色PDP通常直接利用气通常直接利用气 体放电时发出的可见光束体放电时发出的可见光束 实现单色显示，其

3、放电气实现单色显示，其放电气 体一般选择纯氖气体一般选择纯氖气(Ne)或或 氖氩混合气氖氩混合气(Ne-Ar)。 PDP的分类的分类 电极与气体直接接触的直流型电极与气体直接接触的直流型(DC-PDP) 电极用覆盖介质层与气体相隔离的交流型（电极用覆盖介质层与气体相隔离的交流型（AC-PDP） 对向放电型对向放电型表面放电型表面放电型 4.1.2 PDP4.1.2 PDP的发展史的发展史 20世纪世纪50年代初，年代初，Burroughs 公司就开发出一种用于数码显公司就开发出一种用于数码显 示的支流气体放电管。结构如图示的支流气体放电管。结构如图4-2所示。所示。 图图4-2 Burroug

4、hs 公司开发的直流气体放电管公司开发的直流气体放电管 1954年，年，National Union 公司研制出直流矩阵结构等离子体显示公司研制出直流矩阵结构等离子体显示 板，其结构如图板，其结构如图4-3所示。所示。 1995年，年，NHK与松下公司与松下公司又又 合作开发了具有像素内阻抗合作开发了具有像素内阻抗 结构的对角线为结构的对角线为66cm的彩色的彩色 DC-PDP。后来，这两家公。后来，这两家公 司采用比技术制造出司采用比技术制造出107cm 彩色彩色HDTV DC-PDP，白场，白场 峰值亮度达峰值亮度达150cd/cm2，发，发 光效率为光效率为0.4lm/W,这表明采这表明

5、采 用该结构可以制作出高性能用该结构可以制作出高性能 的大屏幕显示器。的大屏幕显示器。 2、AC-PDP的发展史的发展史 AC-PDP是由是由Bitzer和和Slottom于于1964年首先研制出。年首先研制出。 由于必须采用交变电压驱动电极才能维持放电由于必须采用交变电压驱动电极才能维持放电 的进行，因此把它称为交流等离子体显示器。的进行，因此把它称为交流等离子体显示器。 为了简化为了简化DC-PDP的结构的结构， 设想在如图设想在如图43所示结构的基所示结构的基 础上把电极制作在基板的外表础上把电极制作在基板的外表 面，用基板电容替代每个放电面，用基板电容替代每个放电 单元中的限流电阻。单

6、元中的限流电阻。 1969年，年，Owens-Illinois研究小组研制出开放单元研究小组研制出开放单元 (Open Cell)结构的结构的AC-PDP。 此对向放电型结构目前仍被法国此对向放电型结构目前仍被法国Thomson公司和美国公司和美国 Photonics公司用来制造彩色显示器公司用来制造彩色显示器 1976年，年，G.W.Dick 首次提出一种采用首次提出一种采用 表面放电结构的表面放电结构的 AC-PDP如图如图4- -4 所示。所示。 去除了中去除了中 间玻璃板间玻璃板 19921992年，富士年，富士 通公司开发出条状通公司开发出条状 障壁结构如图障壁结构如图4-54-5所

7、所 示。它具有亮度和示。它具有亮度和 光效高、制作工艺光效高、制作工艺 简单的优点，成为简单的优点，成为 制造制造AC-PDPAC-PDP的主流的主流 结构。结构。 1990 1990年，富士通公司开发出寻址与显示分离的驱动技术年，富士通公司开发出寻址与显示分离的驱动技术 （Address Display SeparatedAddress Display Separated，ADSADS），以实现多灰度彩色），以实现多灰度彩色 显示。其实现方法简单、工作稳定、寻址电压的低，是显示。其实现方法简单、工作稳定、寻址电压的低，是PDPPDP彩彩 色化关键技术上的重大突破色化关键技术上的重大突破 .

8、. 图图 4-5三电极表面放电型三电极表面放电型AC-PDP结构结构 4.1.3 PDP的特点的特点 （1）易于实现薄型大屏幕）易于实现薄型大屏幕 （2）具有高速响应特性）具有高速响应特性 （3）可实现全彩色）可实现全彩色 （4）视角宽，可达）视角宽，可达160度度 （5）伏安特性非线性强，具）伏安特性非线性强，具 有很陡的阈值特性有很陡的阈值特性 （6）具有存储功能）具有存储功能 （7）无图像畸变，不受磁场）无图像畸变，不受磁场 干扰干扰 （8）应用的环境范围宽）应用的环境范围宽 （9）工作于全数字化模式）工作于全数字化模式 （10）具有长寿命）具有长寿命 优点优点 缺点缺点 发光效率不高发

9、光效率不高 驱动电压过高驱动电压过高 功耗过大功耗过大 彩色彩色AC-PDPAC-PDP电磁干电磁干 扰（扰（EMI）较强）较强 4.2 气体放电的物理基础气体放电的物理基础 一切电流通过气体的一切电流通过气体的 现象称为气体放电或现象称为气体放电或 气体导电。气体放电气体导电。气体放电 可按维持放电是否有可按维持放电是否有 外界电离源而分为外界电离源而分为非非 自持放电自持放电和和自持放电自持放电。 4.2.1气体放电的伏安特性 图图4-6 气体放电的伏安特性气体放电的伏安特性 4.2.2气体的击穿和巴耶定律气体的击穿和巴耶定律 (2)汤生第二电离系数汤生第二电离系数 系数系数 它是指一个正

10、离子沿电场方向运行单位路程所产生的碰撞它是指一个正离子沿电场方向运行单位路程所产生的碰撞 电离次数。电离次数。 (1)汤生第一电离系数汤生第一电离系数 系数系数 它是指每个电子在沿电场反方向运行单位距离的过程中，它是指每个电子在沿电场反方向运行单位距离的过程中， 与气体原子发生的碰撞电离次数。与气体原子发生的碰撞电离次数。 (3)汤生第三电离系数汤生第三电离系数 系数系数 它是指每个正离子打上阴极表面时产生的二次电子发射数。它是指每个正离子打上阴极表面时产生的二次电子发射数。 B)B)根据根据 系数的定义，这些正离子打上阴极产生的二次系数的定义，这些正离子打上阴极产生的二次 电子发射数为：电子

11、发射数为： 1 0 d en 11 d e自持放电的条件：自持放电的条件： A)A)若单位时间内，阴极表面单位面积上发射若单位时间内，阴极表面单位面积上发射n0个电子，个电子， 由于电子碰撞电离，到达阳极表面电子数为由于电子碰撞电离，到达阳极表面电子数为 因此在放电空间新产生的电子数和离子数为因此在放电空间新产生的电子数和离子数为 1 00 d a ennn d a enn 0 C)最后到达阳极的电子数为最后到达阳极的电子数为 相应的电流密度为相应的电流密度为 11 11 0 0 d d a d d a e ej j e en n 巴邢定律巴邢定律 图4-7 几种气体的巴邢曲线 1 1ln72

12、. 2 min A B Vf A pd 1 1ln 72. 2min 在冷阴极，均匀场（在冷阴极，均匀场（ ）情况下，可得：）情况下，可得：dVE a 1 1ln 1 lnln A pd Bpd Vf 4.2.3影响气体放点着火电压的因素影响气体放点着火电压的因素 1Pd值的作用值的作用 巴邢定律表明，当其他因素不变时，巴邢定律表明，当其他因素不变时，pdpd值的变化对着火电值的变化对着火电 压的变化起着决定性的作用。压的变化起着决定性的作用。因此，因此，PDPPDP中充入气体的压中充入气体的压 强和电极间隙对强和电极间隙对PDPPDP的着火电压有很大影响。的着火电压有很大影响。 2气体种类和

13、成分的影响气体种类和成分的影响 A)气体种类不同，着火电压气体种类不同，着火电压V Vf f就不同。通常当原子的电离能就不同。通常当原子的电离能 较低时，其较低时，其V Vf f偏低。偏低。 B)B)气体的纯度对气体的纯度对V Vf f也有很大影响。当基本气体和杂质气体满也有很大影响。当基本气体和杂质气体满 足足潘宁电离潘宁电离条件，可使条件，可使V Vf f下降。下降。 4. 电场分布的影响电场分布的影响 电极结构和吸性决定着火前电极间隙的电场分布。电场电极结构和吸性决定着火前电极间隙的电场分布。电场 分布对汤生分布对汤生 系数和系数和 系数的数值与分布起决定性作用，影系数的数值与分布起决定

14、性作用，影 响气体中电子与离子的运动轨迹以及电子雪崩过程。因此，响气体中电子与离子的运动轨迹以及电子雪崩过程。因此， 它对着火电压影响很大。它对着火电压影响很大。 5. 辅助电离源的影响辅助电离源的影响 使用辅助电离源来加快带电粒子的形成，也可以使着火电压使用辅助电离源来加快带电粒子的形成，也可以使着火电压 降低。降低。 3阴极材料和表面情况的影响阴极材料和表面情况的影响 阴极材料与表面状况的变化直接影响到正离子轰击下的二次电阴极材料与表面状况的变化直接影响到正离子轰击下的二次电 子发射系数子发射系数 值的大小，从而影响到着火电压的大小。在其他值的大小，从而影响到着火电压的大小。在其他 条件相

15、同的条件下，条件相同的条件下， 系数越高，着火电压越低。系数越高，着火电压越低。 4.2.4辉光放电的发光辉光放电的发光 在辉光放电的各发光区在辉光放电的各发光区 中，发光强度以负辉区最中，发光强度以负辉区最 强，正柱区居中，阴极光强，正柱区居中，阴极光 层和阳极辉光最弱。层和阳极辉光最弱。 正柱区的强度不如正柱区的强度不如 负辉区，但它的发光区域负辉区，但它的发光区域 大，因此对光通量的贡献大，因此对光通量的贡献 也最大。也最大。 图图4-8 正常辉光放电区和其他参正常辉光放电区和其他参 量的分布量的分布 PDP通常是利用负辉区发光，通常是利用负辉区发光， 这是其发光效率不高的主要原这是其发

16、光效率不高的主要原 因，利用正柱区发光是今后提因，利用正柱区发光是今后提 高性能的一个方向。高性能的一个方向。 4.2.5 气体放电延时气体放电延时 （1 1）统计性时间延迟）统计性时间延迟ts从从 电极加上电压的瞬时到空间出电极加上电压的瞬时到空间出 现一个可引起电子雪崩的电子现一个可引起电子雪崩的电子 所需要的时间。所需要的时间。 从在电极间加上一个大于着火电压的瞬时，到气体击穿从在电极间加上一个大于着火电压的瞬时，到气体击穿 所需的时间称为气体放电延迟或击穿时滞所需的时间称为气体放电延迟或击穿时滞。 （2 2）形成性时间延迟）形成性时间延迟t tf f：从阴极前出现一：从阴极前出现一 个

17、可进行电子雪崩的电子起，经过多种碰个可进行电子雪崩的电子起，经过多种碰 撞过程达到使气体击穿所需的时间。撞过程达到使气体击穿所需的时间。 0 1 pNts 空间每秒 产生的自 由电子数 电子电 离原子 的几率 4.34.3交流等离子体显示板交流等离子体显示板 介质层的作用：一是，介质层的作用：一是，把电极与放电等离子体分隔开，把电极与放电等离子体分隔开， 限制了放电电流的无限增长，保护了电极，无须限制了放电电流的无限增长，保护了电极，无须DC-PDPDC-PDP 那样在每个单元制作限流电阻，因而结构相对简单；那样在每个单元制作限流电阻，因而结构相对简单；二二 是是，该介质层使气体放电产生的空间

18、电荷存储在介质壁，该介质层使气体放电产生的空间电荷存储在介质壁 上，这些壁电荷的建立可使上，这些壁电荷的建立可使AC-PDPAC-PDP工作在存储模式，并工作在存储模式，并 有利于降低放电的维持电压。有利于降低放电的维持电压。 由于由于AC-PDP具有结构简单、亮度和光效高的优点，因此具有结构简单、亮度和光效高的优点，因此 世界上各世界上各PDP制造公司大多采用制造公司大多采用AC-PDP结构。结构。 AC-PDP与与DC-PDP在结构上的最大不同之处是在电极表在结构上的最大不同之处是在电极表 面覆盖有一介质层。面覆盖有一介质层。 4.3.1基本结构基本结构 AC-PDP按电极结构的不同可分为

19、对向放电型和表面放电型按电极结构的不同可分为对向放电型和表面放电型 两种两种 如图如图41 AC-PDP基本结构所示。基本结构所示。 PDP结构原理图结构原理图 表面放电型表面放电型 寻址电极制作在后基板上并与显示电极正寻址电极制作在后基板上并与显示电极正 交，一对显示电极与一条寻址电极的交叉交，一对显示电极与一条寻址电极的交叉 区域就是一个放电单元，维持放电在两组区域就是一个放电单元，维持放电在两组 显示电极间进行。显示电极间进行。 表面放电型结构有多种：典型的三电极表面放电型表面放电型结构有多种：典型的三电极表面放电型AC- PDP (见图见图45)的显示电极的显示电极(包括透明电极和汇流

20、电极包括透明电极和汇流电极)制作制作 在前基板上在前基板上 三电极表面放电型三电极表面放电型AC-PDP 图图 4-5三电极表面放电型三电极表面放电型AC-PDP结构结构 等离子显示板结构等离子显示板结构 4.3.2工作原理工作原理 AC-PDP是断续发光，在维持脉冲的每个周期内产生两次放电发光。 通常维持脉冲的频率在10kHz上,所以AC-PDP每秒至少可以发光20 万次，这大大超过人眼可以觉察的极限频率(50Hz),从根本上消 除了图像的闪烁感。 等离子显示器的工作原理等离子显示器的工作原理 等离子显示器是一种利用气体放等离子显示器是一种利用气体放 电的显示装置，这种屏幕采用了电的显示装置

21、，这种屏幕采用了 等离子管作为发光元件。大量的等离子管作为发光元件。大量的 等离子管排列在一起构成屏幕。等离子管排列在一起构成屏幕。 每个等离子对应的每个小室内部每个等离子对应的每个小室内部 充有充有He（氦）（氦）+Ne（氖）（氖）+Xe （氙）等气体。在等离子管电极（氙）等气体。在等离子管电极 间加上高压后，封在两层玻璃之间加上高压后，封在两层玻璃之 间的等离子管小室中的气体会产间的等离子管小室中的气体会产 生紫外光，从而激励平板显示器生紫外光，从而激励平板显示器 上的红绿蓝三基色荧光粉发出可上的红绿蓝三基色荧光粉发出可 见光。见光。 PDPPDP显示屏主要是由后玻璃衬底、下隔层、绝缘层、

22、地显示屏主要是由后玻璃衬底、下隔层、绝缘层、地 址电极、荧光粉、隔栅、保护层、绝缘层、公共电极、扫址电极、荧光粉、隔栅、保护层、绝缘层、公共电极、扫 描电极、维持电极和前玻璃衬底描电极、维持电极和前玻璃衬底1212部分组成部分组成 PDP的单元放大结构如图所示，单一密闭的绿色发光单的单元放大结构如图所示，单一密闭的绿色发光单 元内充满了惰性气体。电极加电压后气体会变为离子状元内充满了惰性气体。电极加电压后气体会变为离子状 态并发射紫外线，对绿色荧光粉进行照射后发出绿光。态并发射紫外线，对绿色荧光粉进行照射后发出绿光。 等离子显示器的工作原理等离子显示器的工作原理 我们以交流放电型我们以交流放电

23、型PDP为例，看看它的工作过程：首先为例，看看它的工作过程：首先 是加电压，然后经过气体放电、紫外线产生、可见光产是加电压，然后经过气体放电、紫外线产生、可见光产 生的过程，最后显示图像。生的过程，最后显示图像。 1.准备准备 阶段阶段 2.地址极地址极 放电状态放电状态 3.维持放维持放 电状态电状态 4.回复回复 状态状态 成像原理成像原理 PDP的：的：PDP的屏幕的屏幕 是由几十万个象素组是由几十万个象素组 成。每个象素由成。每个象素由 R,G,B三个放电单元三个放电单元 组成。组成。 当控制信号加到地址当控制信号加到地址 电极时，放电单元开电极时，放电单元开 始工作，象素开始发始工作

24、，象素开始发 光，利用人眼的视觉光，利用人眼的视觉 特性在屏幕上形成完特性在屏幕上形成完 整的图像。整的图像。 在未放电时，放电空腔电容在未放电时，放电空腔电容 接近同尺寸的空气电容器接近同尺寸的空气电容器 。 两个介质电容可等效用一个两个介质电容可等效用一个 来表示来表示( )( )。当一个。当一个 矩形波电压加到该单元上时，矩形波电压加到该单元上时， 在气体未电离以前，放电空腔在气体未电离以前，放电空腔 上的电压上的电压 可表示为：可表示为： 4.3.3壁电荷与壁电压壁电荷与壁电压 w C w C 1 2 ww CC g V 00gwawd VVVV 0w Q 式中：式中： 为上一次放电后

25、遗留下为上一次放电后遗留下 的壁电荷的壁电荷 在在 上产生的电上产生的电 压，称为起始压，称为起始壁电压壁电压。 0w V w C Cg )(着火电压 fgo VV，气体便产生放电 0gwaw VtVVVt 原始的 壁电压 放电后的 壁电压 也就是说，在外电压与壁电压反向的情况下，气体电压最也就是说，在外电压与壁电压反向的情况下，气体电压最 后是很低的，这样不足以达到着火电压，放电停止！后是很低的，这样不足以达到着火电压，放电停止！ 放电后 的气体 电压 agfawf VVVV wfwwf VVV 0 所以对于第所以对于第i+1次放电：次放电： 放电前放电前的空腔电压（气体电压）很高，促使气体

26、放电；的空腔电压（气体电压）很高，促使气体放电； agfawf VVVV wiaiig VVV 110 放电后放电后，气体电压（，气体电压（Vgf） 下降，放电逐渐停止下降，放电逐渐停止 。 图图4-11 外加电压为阶梯波形时壁电压和外加电压为阶梯波形时壁电压和 气体电压波形气体电压波形 形成稳定放电的条件形成稳定放电的条件: 每次放电过程中最后的每次放电过程中最后的 壁电压相等壁电压相等. 11 wiwiwi VVV VVW 图图4-12 电压的转移特性曲线电压的转移特性曲线 0wig i Vf V 单元电压的转移特性单元电压的转移特性:外加电压所引起的放电单元内壁外加电压所引起的放电单元内

27、壁 电荷的增量随气体电压的变化电荷的增量随气体电压的变化,称为单元电压的转移特称为单元电压的转移特 性性. wiwi VV2 VVw 4.4彩色彩色AC-PDP 彩色彩色AC-PDP通常利用稀有混合气体产生的通常利用稀有混合气体产生的VUV 来激发三基色来激发三基色光致荧光粉光致荧光粉发光。发光。 4.4.1实施途径实施途径 稀有混合气体的组成成分、配比、充气压强和荧光粉材料稀有混合气体的组成成分、配比、充气压强和荧光粉材料 的发光特性对彩色的发光特性对彩色AC-PDP的亮度、发光效率和色纯度有很的亮度、发光效率和色纯度有很 大影响大影响. 1.1.放电气体放电气体 彩色彩色AC-PDPAC-

28、PDP对放电气体的要求是：对放电气体的要求是： 1 1）着火电压低；）着火电压低； 2 2）辐射的真空紫外光谱与荧光粉的激励光谱相匹配，而且）辐射的真空紫外光谱与荧光粉的激励光谱相匹配，而且 强度高；强度高； 3 3）放电本身发出的可见光对荧光粉发光色纯影响小；）放电本身发出的可见光对荧光粉发光色纯影响小； 4 4）放电产生的离子对介质保护膜材料溅射小；）放电产生的离子对介质保护膜材料溅射小； 5 5）化学性能稳定。）化学性能稳定。 选用的放电气体选用的放电气体 要求要求能使彩色能使彩色AC-PDP使用的荧光粉具有较高的量子转换使用的荧光粉具有较高的量子转换 效率效率 通常在波长为通常在波长为

29、 nmnm200140 的光的照射下能够使荧光粉具有高的量子转换效率的光的照射下能够使荧光粉具有高的量子转换效率 VUV 影响彩色影响彩色AC-PDP性能的两个重要因素性能的两个重要因素: : （1 1）放电气体的混合配比，）放电气体的混合配比， 特别是混合气体中特别是混合气体中XeXe的含量；的含量； 目前，在量产的彩色目前，在量产的彩色AC-PDPAC-PDP 中，通常充入的放电气体有中，通常充入的放电气体有 Ne-Xe(Ne-Xe(4 4-6%-6%) )、He-Ne(20%-He-Ne(20%- 30%)-Xe(30%)-Xe(4%4%) )。 图图4-13 VUV辐射光随气压的变化辐

30、射光随气压的变化 相相 对对 强强 度度 （2 2）充气压强的高低。）充气压强的高低。 3.三基色荧光粉三基色荧光粉 彩色彩色AC-PDP中使用的荧光粉是用中使用的荧光粉是用真空紫外的光致荧光粉，真空紫外的光致荧光粉，通通 过它将上述气体放电产生的真空紫外线转换成可见光。过它将上述气体放电产生的真空紫外线转换成可见光。 1 1）在真空紫外线的激发下，发光效率高；）在真空紫外线的激发下，发光效率高； 2 2）色彩饱和度高，色彩再现区域大；）色彩饱和度高，色彩再现区域大； 3 3）余晖适宜；）余晖适宜； 4 4）热稳定性好；）热稳定性好； 5 5）具有良好的真空性能，即具有低的饱和蒸汽压并容易去气

31、；）具有良好的真空性能，即具有低的饱和蒸汽压并容易去气； 6 6）涂敷性能良好。）涂敷性能良好。 为使彩色为使彩色AC-PDP显示的色彩鲜艳、逼真，并使显示的色彩鲜艳、逼真，并使AC-PDP 具有长久的寿命，对其使用的荧光粉要求为：具有长久的寿命，对其使用的荧光粉要求为： 常用的荧光粉如表常用的荧光粉如表4.2 4.4.2发光机理发光机理 1）气体放电过程）气体放电过程，即利用稀有气体在外加电压的作用下，即利用稀有气体在外加电压的作用下 产生放电，使原子受激而跃迁，发射出真空紫外线产生放电，使原子受激而跃迁，发射出真空紫外线 （200nm）过程；）过程； 彩色彩色AC-PDP的发光机理主要有以

32、下两个过程组成：的发光机理主要有以下两个过程组成： 2）荧光粉发光过程）荧光粉发光过程，即利用气体放电所产生的紫外线，即利用气体放电所产生的紫外线， 激发光致荧光粉发射出可见光的过程。激发光致荧光粉发射出可见光的过程。 1.1.气体放电过程气体放电过程 包括包括 电子碰撞电离和潘宁电离电子碰撞电离和潘宁电离 21.6eV 16.6e V 2.2.荧光粉发光过程荧光粉发光过程 当真空紫外线照射到当真空紫外线照射到 荧光粉表面是，一部荧光粉表面是，一部 分被反射，一部分被分被反射，一部分被 吸收吸收，另一部分则透，另一部分则透 射出荧光粉层。射出荧光粉层。 图图4-15 荧光粉发光过程示意图荧光粉

33、发光过程示意图 hh 荧光粉是一种粉末状结晶的物质，它是由荧光粉是一种粉末状结晶的物质，它是由基质和激活剂基质和激活剂组成。组成。 因此荧光粉材料通常表示为基质因此荧光粉材料通常表示为基质:激活剂，如激活剂，如 24 :Zn SiOMn 发光发光 中心中心 高纯度的 化合物结 晶 4.4.3结构特点结构特点 对向放电型结构对向放电型结构的的 特点是极间电容小，特点是极间电容小， 对电极间绝缘性能对电极间绝缘性能 要求低，易于提高要求低，易于提高 分辨率，但由于其分辨率，但由于其 荧光粉处于离子轰荧光粉处于离子轰 击区，荧光粉容易击区，荧光粉容易 劣化，因此劣化，因此AC- PDP寿命相对较短。

34、寿命相对较短。如图如图4-16所示位所示位Thomson公司采用的彩公司采用的彩 色色AC-PDP结构结构 表面放电型表面放电型AC-PDP 表面放电型表面放电型AC-PDP最大优最大优 点是亮度和发光效率高，点是亮度和发光效率高， 显示电极间隙采用高精细显示电极间隙采用高精细 的丝网印刷或光刻技术制的丝网印刷或光刻技术制 作，各个单元工作特性的作，各个单元工作特性的 一致性容易保证，并且它一致性容易保证，并且它 的寿命长。的寿命长。 如图如图4-17所示为富士通公司开发的所示为富士通公司开发的 53cm彩色彩色AC-PDP所采用的三电极所采用的三电极 表面放电型结构。表面放电型结构。 富士通

35、公司开发的富士通公司开发的53cm彩色彩色AC-PDP所采用的三电极表面放所采用的三电极表面放 电型结构的特点：电型结构的特点： 1 1）前后基板都只具有一维结构，并且相互正交，两块板装配）前后基板都只具有一维结构，并且相互正交，两块板装配 时，对位要求不严格，因为正交结构无论在哪里交叉都会自动时，对位要求不严格，因为正交结构无论在哪里交叉都会自动 构成像索。构成像索。 2 2）采用了条状障壁结构，像素结构简单。）采用了条状障壁结构，像素结构简单。 3 3）采用反射式）采用反射式AC-PDPAC-PDP结构，结构， 荧光粉涂覆在后基板和障荧光粉涂覆在后基板和障 壁的侧壁上。壁的侧壁上。 4 4

36、）为了增加透光性，前）为了增加透光性，前 基板上的显示电极是用透基板上的显示电极是用透 明导电材料。明导电材料。 4.4.4 多灰度级显示的实现方法多灰度级显示的实现方法 对于彩色对于彩色AC-PDPAC-PDP来说，来说，在显示图像时，每个单元的状态只有在显示图像时，每个单元的状态只有 点亮和不点亮两种，而且每次放电都在瞬间完成，因此但考点亮和不点亮两种，而且每次放电都在瞬间完成，因此但考 虑到其维持脉冲的频率通常在几十到几百虑到其维持脉冲的频率通常在几十到几百KHzKHz的范围，而且的范围，而且 每次维持放电的强度都相同，一次放电就会产生一个发光脉每次维持放电的强度都相同，一次放电就会产生

37、一个发光脉 冲，根据人眼的视觉生理，在光脉冲的重复频率高于临界闪冲，根据人眼的视觉生理，在光脉冲的重复频率高于临界闪 烁频率烁频率(50Hz)(50Hz)时，时，可以通过控制光脉冲的个数来显示不同的可以通过控制光脉冲的个数来显示不同的 亮度。亮度。 CRTCRT的通过调过调节电子束流来控制显示灰度不同，用调制的通过调过调节电子束流来控制显示灰度不同，用调制 脉冲宽度或控制放电强度的方法去改变显示的亮度，即实观脉冲宽度或控制放电强度的方法去改变显示的亮度，即实观 多极度级显示。多极度级显示。 采用寻址与显示分离的子场驱动方法实现多灰度显示的原理采用寻址与显示分离的子场驱动方法实现多灰度显示的原理

38、 将某一种颜色的电平信号量化为将某一种颜色的电平信号量化为n n位数据，对显示数据按位进行位数据，对显示数据按位进行 显示，每位显示期的维持放电时间长度，即发光脉冲个数和该显示，每位显示期的维持放电时间长度，即发光脉冲个数和该 位的权重相关联，权重越大，该显示期的发光脉冲个数越多，位的权重相关联，权重越大，该显示期的发光脉冲个数越多， 反之，则发光脉冲个数越少。这样，各位显示的亮度也就不同，反之，则发光脉冲个数越少。这样，各位显示的亮度也就不同， 一位的显示时间称为一个子场，每个子场包括准备期，寻址期一位的显示时间称为一个子场，每个子场包括准备期，寻址期 和维持显示期。和维持显示期。 按照这种

39、方法，在显示一幅图像时，是在一场时间内顺序扫描寻址各显按照这种方法，在显示一幅图像时，是在一场时间内顺序扫描寻址各显 示行，然后整屏所有显示行，然后整屏所有显示单元同时维持显示。示单元同时维持显示。 子场驱动技术是子场驱动技术是P D P P D P 的独特技术系统，如下图的独特技术系统，如下图1 1 所示。所示。 一个电视场的一个电视场的8 8 位数字视频复合信号通过位数字视频复合信号通过8 8 子场技术再子场技术再 现，每一子场的寻址期时间相同现，每一子场的寻址期时间相同 一个寻址期包括一个寻址期包括1 1 次次 初始化和一场的行扫描初始化和一场的行扫描( (如如480480行行)，但是每

40、一子场的维，但是每一子场的维 持期时间不同，第一子场持期时间不同，第一子场SF1SF1仅仅再现仅仅再现1 1级亮度，级亮度，SF2 SF2 再再 现现2 2级亮度，每一子场的维持期时间逐渐增加，如此总级亮度，每一子场的维持期时间逐渐增加，如此总 共共256 256 级亮度等级就能在屏幕上再现，如下图级亮度等级就能在屏幕上再现，如下图2 2所示所示 子场驱动技术子场驱动技术 图图1 子场驱动技术图例子场驱动技术图例 图图2 4.5彩色彩色AC-PDP的制造材料和工艺的制造材料和工艺 以富士通公司开发以富士通公司开发 的三电极结构表面的三电极结构表面 放电型放电型AC-PDP为为 例，介绍例，介绍

41、AC-PDP 的制造材料和工艺。的制造材料和工艺。 如图如图4-20。 表表4.3 彩色彩色AC-PDP主要主要 部件的制作材料和方法部件的制作材料和方法 AC 表面放电型 PDP构造 如图如图4-21彩色彩色 AC-PDP的制的制 作工艺流程作工艺流程 4.5.1彩色彩色AC-PDP的主要部件及其制作材料的主要部件及其制作材料 基板玻璃是基板玻璃是AC-PDPAC-PDP各个各个 部件的载体，部件的载体，因此要求其因此要求其 表面平整度高、热加工变表面平整度高、热加工变 形小。形小。 由于在彩色由于在彩色AC-PDPAC-PDP 的制造过程中，前、后玻的制造过程中，前、后玻 璃基板要经过多次

42、的高温璃基板要经过多次的高温 烘烤、烧结，通常这些温烘烤、烧结，通常这些温 度在度在400-600400-600度度之间。因此，之间。因此， 彩色彩色AC-PDPAC-PDP基板玻璃的热基板玻璃的热 稳定性对稳定性对AC-PDPAC-PDP的性能质的性能质 量起着非常重要的作用。量起着非常重要的作用。 前后基板前后基板 目前，普遍使用的玻目前，普遍使用的玻 璃基板为采用璃基板为采用浮法工艺浮法工艺 制作制作的平板钠钙玻璃。的平板钠钙玻璃。 新开发高应变点的玻璃基板新开发高应变点的玻璃基板 如日本旭硝子公司开发的如日本旭硝子公司开发的 PD200PD200玻璃基板，其应变点玻璃基板，其应变点 为

43、为 , ,美国美国CorningCorning公公 司和法国司和法国Saint-GobainSaint-Gobain公司公司 也合作开发出也合作开发出CS25CS25玻璃基板，玻璃基板， 它的应变点温度高达它的应变点温度高达 。 C o 610 C o 570 透明电极透明电极 为了减少对荧光粉发出的可见光的阻挡，显示电极一般为了减少对荧光粉发出的可见光的阻挡，显示电极一般 采用复合式电极结构，即显示电极由较宽的透明电极和采用复合式电极结构，即显示电极由较宽的透明电极和 较细的金属电极构成较细的金属电极构成 . 透明电极要求透明度高，并且与玻璃基板附着力强。可透明电极要求透明度高，并且与玻璃基

44、板附着力强。可 采用的材料有氧化铟锡采用的材料有氧化铟锡(ITO)薄膜和薄膜和SnOSnO2 2薄膜。薄膜。 目前目前ITO工艺十分成熟，但由于其导电机制是工艺十分成熟，但由于其导电机制是氧空位氧空位， 在在AC-PDP制造工艺中经过高温处理时，氧空位损失多，制造工艺中经过高温处理时，氧空位损失多， 阻值变化较大。阻值变化较大。 SnOSnO2 2薄膜是最早使田的透明导电膜，它薄膜是最早使田的透明导电膜，它 成膜工艺简单，成本低，且热稳定性好，但其刻蚀性能成膜工艺简单，成本低，且热稳定性好，但其刻蚀性能 不易掌握。不易掌握。到现在为止，到现在为止，ITO仍是透明电极的主要材料。仍是透明电极的主

45、要材料。 汇流电极汇流电极 透明电极虽然有较好的导电性，但当电极较长时导电性透明电极虽然有较好的导电性，但当电极较长时导电性 能就显得不够。解决的办法是在透明电极上加作一条金能就显得不够。解决的办法是在透明电极上加作一条金 属汇流电极属汇流电极(Bus电极电极)为了减少对光的阻挡，汇流电极的为了减少对光的阻挡，汇流电极的 宽度很窄宽度很窄(小于小于100微米微米)，并且通常制作在透明电极的外，并且通常制作在透明电极的外 侧。常用的汇流电极的材料有薄膜侧。常用的汇流电极的材料有薄膜Cr-Cu-Cr电极，厚膜电极，厚膜 Ag电极等电极等 。 AC-PDP的数据信号加在寻址电极上，用来对矩阵单元的数

46、据信号加在寻址电极上，用来对矩阵单元 进行寻址放电。常用的寻址电极材料为厚膜进行寻址放电。常用的寻址电极材料为厚膜Ag电汲。电汲。 寻址电极寻址电极 介质层介质层 在在AC-PDP中，前、后基板的电极之上都涂有介质层。中，前、后基板的电极之上都涂有介质层。 在器件工作时，电极间加有较高的电压，这就要求介在器件工作时，电极间加有较高的电压，这就要求介 质层要有较高的耐压值，如果介质层绝缘性能差，就质层要有较高的耐压值，如果介质层绝缘性能差，就 会导致介质击穿，进而使电极断线。会导致介质击穿，进而使电极断线。 介质浆料的选择要根据所使用的电极。介质浆料的选择要根据所使用的电极。 介质浆料主要有玻璃

47、粉、树脂粘结剂、溶剂组成。介质浆料主要有玻璃粉、树脂粘结剂、溶剂组成。 根据软化点不同可以把介质浆料分为流动性和软化型两种。根据软化点不同可以把介质浆料分为流动性和软化型两种。 介质保护膜介质保护膜 用作用作AC-PDPAC-PDP中介质保护膜的材料应满足以下要求：中介质保护膜的材料应满足以下要求： 1 1）二次电子发射系数高；）二次电子发射系数高； 2 2）表面电阻率及体电阻率高。）表面电阻率及体电阻率高。 3 3）耐离子轰击；）耐离子轰击； 4 4）与介质层的膨胀系数相近；）与介质层的膨胀系数相近； 5 5）放电延迟小。）放电延迟小。 AC-PDP中介质保护膜的中介质保护膜的作用是延长显示

48、器的寿命，增加作用是延长显示器的寿命，增加 工作电压的稳定性，并且能够显著降低器件的着火电压，工作电压的稳定性，并且能够显著降低器件的着火电压， 减小放电的时间延迟。减小放电的时间延迟。 结果发现结果发现：MgOMgO薄膜不仅具有很强的抗溅射能力，而且有很薄膜不仅具有很强的抗溅射能力，而且有很 高的二次电子发射系数，有利于提高高的二次电子发射系数，有利于提高AC-PDPAC-PDP寿命和降低寿命和降低AC-AC- PDPPDP的工作电压，因此适合作为的工作电压，因此适合作为AC-PDPAC-PDP中介质保护膜。中介质保护膜。 障壁障壁 在在AC-PDP器件中，障壁的作用主要有两点器件中，障壁的

49、作用主要有两点: 一是一是,保证两块基板间的放电间隙，确保一定的放电空间；保证两块基板间的放电间隙，确保一定的放电空间； 二是，二是，防止相邻单元间的光电串扰。防止相邻单元间的光电串扰。 因此，对障壁要求高度一致、形状均匀，这样才能保证因此，对障壁要求高度一致、形状均匀，这样才能保证AC- PDP器件工作的可靠性。器件工作的可靠性。 对障壁几何要求尺寸的要求对障壁几何要求尺寸的要求是障壁宽度应尽可能的窄，以增是障壁宽度应尽可能的窄，以增 大单元的开口率，提高器件亮度。大单元的开口率，提高器件亮度。 制作的基本材料制作的基本材料是低熔点的玻璃，其热膨胀系数应与基板玻是低熔点的玻璃，其热膨胀系数应

50、与基板玻 璃相匹配璃相匹配 。 荧光粉层荧光粉层 用于产生真空紫外辐射用于产生真空紫外辐射(VUV) 荧光粉层的作用是将荧光粉层的作用是将VUV转变为可见光，实现彩转变为可见光，实现彩 色显示。色显示。 放电气体 4.5.2 光刻技术和丝网印刷技术简介光刻技术和丝网印刷技术简介 在彩色在彩色AC-PDP中，中， 彩色彩色AC-PDP的制造技术，概括起来说就是成膜技术。的制造技术，概括起来说就是成膜技术。 它可分为薄膜技术和厚膜技术两种。它可分为薄膜技术和厚膜技术两种。 薄膜技术薄膜技术是指利用真空电子束蒸发、磁控溅射等成膜方法在是指利用真空电子束蒸发、磁控溅射等成膜方法在 基板上沉积一层连续的

51、薄膜，对于具有图形的器件，再用光基板上沉积一层连续的薄膜，对于具有图形的器件，再用光 刻技术制作出所需的图形。刻技术制作出所需的图形。薄膜技术薄膜技术主要用来制造透明电极、主要用来制造透明电极、 汇流电极、介质保护膜等部件；汇流电极、介质保护膜等部件； 厚膜技术厚膜技术是指利用丝网印刷技术在基板上制作一连续的或具有是指利用丝网印刷技术在基板上制作一连续的或具有 图形的膜层，或与光刻技术相结制作出具有图形的膜层（称为图形的膜层，或与光刻技术相结制作出具有图形的膜层（称为 厚膜光刻技术）厚膜光刻技术）厚膜技术厚膜技术主要用来制造汇流电极、寻址电极、主要用来制造汇流电极、寻址电极、 介质层、荧光粉层

52、、障壁、封接层等部件。介质层、荧光粉层、障壁、封接层等部件。 丝网印刷技术丝网印刷技术 丝网印刷技术的工作丝网印刷技术的工作 原理是：原理是：采用丝网作采用丝网作 版基，在印版上形成版基，在印版上形成 图形和版膜两部分，图形和版膜两部分， 版膜部分阻止浆料通版膜部分阻止浆料通 过，图形部分为丝网过，图形部分为丝网 通孔。其工作原理如通孔。其工作原理如 图图4-22所示。所示。 丝网印刷的工艺流程是丝印制版丝网印刷的工艺流程是丝印制版丝网印刷丝网印刷浆料浆料 烘干烘干浆料冻结。浆料冻结。 采用印刷法制作彩色采用印刷法制作彩色AC-PDP的优点是成本较低，适合批量成的优点是成本较低，适合批量成 产

53、。缺点是：精度较差，分辨率不易做高。产。缺点是：精度较差，分辨率不易做高。 光刻技术光刻技术 首先首先利用各种曝光技术的方利用各种曝光技术的方 法将掩膜的图形精确复印到法将掩膜的图形精确复印到 涂敷在待刻蚀材料表面上的涂敷在待刻蚀材料表面上的 光刻胶上面，光刻胶曝光和光刻胶上面，光刻胶曝光和 未曝光部分的性能完全不同；未曝光部分的性能完全不同； 然后然后在光刻胶的保护下进行在光刻胶的保护下进行 选择性刻蚀，从而在刻蚀材选择性刻蚀，从而在刻蚀材 料上得到所需要的图形。料上得到所需要的图形。 光刻技术是一种图像复印与刻蚀相结合的微细加工技术光刻技术是一种图像复印与刻蚀相结合的微细加工技术 特点：特

54、点：能够实现大面积、高精能够实现大面积、高精 度的图形，且工艺成熟度的图形，且工艺成熟. . 图图4-23 光刻工艺光刻工艺 4.5.3前基板的关键制造工艺前基板的关键制造工艺 磁控溅射的原理是磁控溅射的原理是：在一定真：在一定真 空条件下，通过施加于靶材空条件下，通过施加于靶材 和基片的负电压差，产生一和基片的负电压差，产生一 个与磁场正交的电场，使电个与磁场正交的电场，使电 子在电场作用下冲击子在电场作用下冲击ArAr原子，原子， 产生大量产生大量ArAr离子，离子， ArAr离子快离子快 速冲撞靶材，使阴极靶材沉速冲撞靶材，使阴极靶材沉 积到基片上，实现溅射镀膜。积到基片上，实现溅射镀膜

55、。 透明电极的制作透明电极的制作 ITO膜的制备方法可分为化学方法和真空物理方法两大类膜的制备方法可分为化学方法和真空物理方法两大类目目 前适于工业化规模生产生产的主要是真空蒸发和磁控溅射。前适于工业化规模生产生产的主要是真空蒸发和磁控溅射。 。 可采用可采用In-SnIn-Sn合金靶反应溅射，也可采用合金靶反应溅射，也可采用ITOITO氧化靶溅射氧化靶溅射 ITOITO透明电极制作：透明电极制作： 接着接着，再，再ITOITO膜上涂上感光胶，利用掩膜光刻技术制作膜上涂上感光胶，利用掩膜光刻技术制作 出与电极图形一致的光刻胶图形。出与电极图形一致的光刻胶图形。 1)1)玻璃基板清洗、烘干；玻璃

56、基板清洗、烘干； 2)2)进入射频溅射镀膜室镀制进入射频溅射镀膜室镀制SiOSiO2 2膜，然后进入溅射膜，然后进入溅射 镀膜室溅射镀膜室溅射ITOITO膜；膜； 3)3)最后真空退火。最后真空退火。 最后最后再一次光刻胶图形为掩膜，再用湿法刻蚀技术制作再一次光刻胶图形为掩膜，再用湿法刻蚀技术制作 出出ITOITO电极。电极。 首先首先是是ITOITO透明导电膜的制作透明导电膜的制作: : 2、汇流电极的制作、汇流电极的制作 A)富士通公司采用富士通公司采用Cr-Cu-Cr薄膜材料制作汇流电极。薄膜材料制作汇流电极。 制作方法制作方法 CrCr和和CuCu薄膜用溅射法制作，在刻蚀电极图形时，需

57、要选用多薄膜用溅射法制作，在刻蚀电极图形时，需要选用多 种腐蚀液来完成对不同金属层的刻蚀。种腐蚀液来完成对不同金属层的刻蚀。 采用采用Cr-Cu-CrCr-Cu-Cr结构的原因结构的原因 底层底层CrCr用来增加电极和玻璃基板的附着力，顶层用来增加电极和玻璃基板的附着力，顶层CrCr用来防用来防 止止CuCu的氧化的氧化,Cu,Cu是电极导电的主体是电极导电的主体 特点特点：图形精细准确，边缘整齐，而且导电性能优良，但其图形精细准确，边缘整齐，而且导电性能优良，但其 制作工艺复杂，成本较高。制作工艺复杂，成本较高。 B)采用采用厚膜材料厚膜材料Ag制作汇流电极制作汇流电极 第二种方法足采用厚膜

58、光刻技术制作汇流电 极 使用的材料是光敏Ag浆料(主要由颗粒极 细的Ag粉和感光树脂构成)。 用丝网印刷的方法形成几微米厚的连续膜 层，然后用光刻法形成电极，最后经烧结而 成。 特点：制作出的电极边缘平直、尺寸准确， 但目前光敏Ag浆科的价格较为昂贵。 第一种是采用丝网印刷法直接制作出电极，第一种是采用丝网印刷法直接制作出电极， 把金属浆料印刷在透明把金属浆料印刷在透明ITOITO膜的边缘上，再经高温烧结膜的边缘上，再经高温烧结 而成。这是厚膜技术中普遍采用的制作方法，最常用的金而成。这是厚膜技术中普遍采用的制作方法，最常用的金 属浆料属浆料AgAg浆料。浆料。 介质层的制作介质层的制作 介质

59、层的制作一般采用丝网印刷法。介质层的制作一般采用丝网印刷法。 制作要求制作要求：前基板介质层对膜层的透明度、膜厚的一致性：前基板介质层对膜层的透明度、膜厚的一致性 以及表面平整度要求较高，面且在介质膜层中不能有气以及表面平整度要求较高，面且在介质膜层中不能有气 泡，针孔和欠点等缺陷。因为这些缺陷将导致介质膜的泡，针孔和欠点等缺陷。因为这些缺陷将导致介质膜的 耐电压击穿强度下降。耐电压击穿强度下降。 封接层的制作封接层的制作 对封接层的徒覆要求是四条边的厚度和宽度均匀一致，以对封接层的徒覆要求是四条边的厚度和宽度均匀一致，以 保证密封质量。一般采用丝网印刷法或喷涂法制作，然后保证密封质量。一般采

60、用丝网印刷法或喷涂法制作，然后 进行预烧结。进行预烧结。 5、介质保护膜的制作、介质保护膜的制作 目前彩色目前彩色AC-PDP的介质保的介质保 护膜一般为护膜一般为MgO薄膜，其通薄膜，其通 常的制备方法是在富氧气氛常的制备方法是在富氧气氛 中利用中利用电子束蒸法的方法制电子束蒸法的方法制 备备（如图（如图4-24 ），主要材料），主要材料 是纯氧化镁膜料。是纯氧化镁膜料。 蒸发前的本底真空度为蒸发前的本底真空度为 ， 蒸发过程中通入氧气。薄膜蒸发过程中通入氧气。薄膜 厚度不均匀度要求在厚度不均匀度要求在+-10% 以内。以内。 Pa 4 10 4.5.4后基板的关键制造工艺后基板的关键制造工