显示技术等离子体显示学习教案

1、会计学1第一页，共55页。2在物理学中指正、负电荷浓度处于平衡状态的体系，即等离子体就是一种被电离，并处于电中性的气体状态。 由于电离气体整体行为表现出电中性，也就是电离气体内正负电荷数相等，因此(ync)称这种气体状态为等离子体态。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。什么什么(shn me)是等离子体（是等离子体（ plasma ）？）？6.3.1 等离子体等离子体(dnglzt)的基的基本概念本概念第1页/共55页第二页，共55页。3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

2、子(z yu din z)，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(z yu din z)、正电离子和部分中性原子组成的物质，即等离子体。第2页/共55页第三页，共55页。4固体 冰液体 水气体 水汽等离子体 电离气体温度00C1000C100000C 高温(gown)产生等离子体第3页/共55页第四页，共55页。5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(knng)发生电离,产生可自由移动的带电粒子,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(dinyun)R阴极阳极当电极间的电压足够高时，就使

3、电极间气体击穿而产生放电。第4页/共55页第五页，共55页。6气体(qt)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(qt)原子碰撞，使其释放出另一个电子，失去一个电子的气体(qt)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(qt)中产生大量带电粒子，形成电流，即气体(qt)放电。电源(dinyun)R阴极(ynj)阳极第5页/共55页第六页，共55页。7看似看似“神秘神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星(

4、hngxng)、闪电中都存在等离子体。、闪电中都存在等离子体。 等离子体可分为等离子体可分为(fn wi)两种：高温和低温等离子体。两种：高温和低温等离子体。 等离子体是一种很好的导电体，可以利用电场和磁场来控制等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息等离子体是一种很好的导电体，可以利用电场和磁场来控制等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息(xnx)、环境空间科学的进一步发展提提供了新的技术。、环境空间科学的进一步发展提提供了新的技术。 第6页/共55页第七页，共55页。8它是一种(y zhn)利用气体放电的显示技术，它采用了等离子管作为发光元件，显示屏上排列有数百万个微小的等离

5、子管（即放电空间）,每个等离子管对应一个像素。6.3.2 6.3.2 等离子显示等离子显示(xinsh)(xinsh)的原的原理理等离子体等离子体(dnglzt)显示器显示器(Plasma Display Panel)缩写为缩写为PDP。前玻璃基板 后玻璃基板第7页/共55页第八页，共55页。9透明(tumng)电极放电(fng din)区前玻璃(b l)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80120mm第8页

6、/共55页第九页，共55页。10放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体(duxng q t)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(d do)稳定的放电和较低的维持电压并能延长器件的寿命。第9页/共55页第十页，共55页。11AC-PDP的基本结构如图所示。在研磨(ynm)

7、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(fng din)单元荧光粉 AC-PDP第10页/共55页第十一页，共55页。12行电极列电极放电胞电压第11页/共55页第十二页，共55页。13电极材料采用金、银、铬合金或透明的氧化锡。交流等离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(boh)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(boh)层， MgO 的二次电子发射系数较大，采用MgO保护(boh)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

8、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。第12页/共55页第十三页，共55页。14前玻璃(b l)基板透明(tumng)显示电极透明(tumng)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第13页/共55页第十四页，共55页。15前玻璃(b l)基板透明(tumng)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第14页/共55页第十五页，共55页。16对向放电(fng din)式表面(biomin)放电式

9、两种实现两种实现(shxin)彩色显示的交流彩色显示的交流PDP结结构构第15页/共55页第十六页，共55页。17早期的PDP结构(jigu)与单色结构(jigu)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(jigu)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。 对向放电(fng din)式第16页/共55页第十七页，共55页。18 表面放电(fng din)式结构表面放电(fng din)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(fng din)也在同侧电极间进行。第17页

10、/共55页第十八页，共55页。19（1）当放电(fng din)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(fng din)发光。3、AC-PDP型工作型工作(gngzu)原理原理 Vs书写书写(shxi)脉脉冲冲Vwr第18页/共55页第十九页，共55页。20放电形成的电子、离子在电场作用下分别向该瞬时加有正电压和负电压的电极放电形成的电子、离子在电场作用下分别向该瞬时加有正电压和负电压的电极(dinj)移动，由于电极移动，由于电极(dinj)表面是介质，电子、离子不能直接进入电极表面是介质，电子、离子不能

11、直接进入电极(dinj)而在介质表面累积起来，形成壁电荷，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。而在介质表面累积起来，形成壁电荷，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。AC-PDP型工作型工作(gngzu)原理原理 E第19页/共55页第二十页，共55页。21（2）由于壁电压的存在，使得放电腔上的电压小于维持电压，使放电空间电场减弱，致使放电单元在）由于壁电压的存在，使得放电腔上的电压小于维持电压，使放电空间电场减弱，致使放电单元在26微秒内逐渐停止放电。因介质电阻很高，壁电荷会不衰减微秒内逐渐停止放电

12、。因介质电阻很高，壁电荷会不衰减(shui jin)地保持下来。地保持下来。停止(tngzh)放电DX第20页/共55页第二十一页，共55页。22当反向的下一个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，叠加电压峰值大于点火当反向的下一个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，叠加电压峰值大于点火(din hu)电压电压Vf，单元再次着火发光。，单元再次着火发光。开始(kish)放电DX第21页/共55页第二十二页，共55页。停止(tngzh)放电DX当在放电腔的两壁形成与前半周期极性相反的壁电荷，将再次使放电熄灭直到下一个当在放电腔的两壁形成与

13、前半周期极性相反的壁电荷，将再次使放电熄灭直到下一个(y )相反极性的脉冲的到来。相反极性的脉冲的到来。第22页/共55页第二十三页，共55页。24因此，单元一旦因此，单元一旦(ydn)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。单元的存储特性。放电电流发光脉冲Vs书写书写(shxi)脉冲脉冲第23页/共55页第二十四页，共55页。25 （3）要使已放电的单元熄灭，只要在下一个维持电压脉冲到来前给单元加一窄幅（脉宽约）要使已放电的单元熄灭，只要在下一个维持电压脉冲到来前给单元

14、加一窄幅（脉宽约1S ）的放电脉冲，使单元产生一次微弱放电，将储留的壁电荷中和，又不形成）的放电脉冲，使单元产生一次微弱放电，将储留的壁电荷中和，又不形成(xngchng)新的反向壁电荷，单元将中止放电发光。新的反向壁电荷，单元将中止放电发光。 Vs书写书写(shxi)脉冲脉冲擦除脉冲擦除脉冲(michng)放电电流发光脉冲DX第24页/共55页第二十五页，共55页。26（4）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510S，幅度，幅度90100V，主要工作频率范围，主要工作频率范围3050kHz，因

15、此光脉冲重复频率在数万次以上，人眼不会，因此光脉冲重复频率在数万次以上，人眼不会(b hu)感到闪烁。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技术技术(jsh)的主流。的主流。第25页/共55页第二十六页，共55页。27由驱动电路由驱动电路(dinl)、显示控制电路、显示控制电路(dinl)和电源组成。和电源组成。4、PDP驱动驱动(q dn)方式方式第26页/共55页第二十七页，共55页。RrCFET ONPDP 驱动电路(dinl)结构原理图放电(fng din)单元保护(boh)电阻 电容显示（信号）电极显示（信号）电极Y显示显示电极电极X 信号电

16、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 第27页/共55页第二十八页，共55页。X1X2X3Y1Y2Y3ON 亮OFF不亮PDP 驱动(q dn)示意第28页/共55页第二十九页，共55页。X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驱动(q dn)示意第29页/共55页第三十页，共55页。X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驱动(q dn)示意第30页/共55页第三十一页，共55页。X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 驱动(q dn)示意第31页/共55页第三十二页，共55页。33前玻璃(b l)基板显示(xinsh)电极透明(tumng)介电体层白色介电体层后玻

17、璃基板寻电极障壁荧光层AC-PDP电极结构电极结构第32页/共55页第三十三页，共55页。寻址电极寻址电极(dinj)X-显示(xinsh)电极 Y显示(xinsh)电极Y1Y2YnA1A2 An第33页/共55页第三十四页，共55页。寻址电极寻址电极(dinj)X-显示(xinsh)电极 Y显示(xinsh)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。第34页/共55页第三十五页，共55页。36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(boch)。显示具有存储特性

18、，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(boch)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。第35页/共55页第三十六页，共55页。Erase/reset 擦除动作(dngzu)第36页/共55页第三十七页，共55页。Address action Address action 寻址示意寻址示意(shy)(shy)WyWx第37页/共55页第三十八

19、页，共55页。Address action Address action 寻址示意寻址示意(shy)(shy)第38页/共55页第三十九页，共55页。Address action Address action 寻址示意寻址示意(shy)(shy)第39页/共55页第四十页，共55页。Address action Address action 寻址示意寻址示意(shy)(shy)第40页/共55页第四十一页，共55页。Address action Address action 寻址示意寻址示意(shy)(shy)Aa第41页/共55页第四十二页，共55页。435、彩色、彩色(cis)等离子体显示

20、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(fch)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。 第42页/共55页第四十三页，共55页。44前玻璃(b l)基板透明(tumng)电极透明(tumng)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)第43页/共55页第四十四页，共55页。X, Y Electrode 电极电极DielectricLayerMgO LayerFront Glass 前层玻璃前层玻璃BarrierRib 壁障壁障荧光粉荧光粉PhosphorAddress El

21、ectrode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42”VGA显示屏：852480（3个红、绿、蓝像素(xin s)单元），122，6880个灯泡。第44页/共55页第四十五页，共55页。46第45页/共55页第四十六页，共55页。Matrix drive mode矩阵(j zhn)驱动方式 信号电极(dinj)和导通电极(dinj)导通则表 示选通。 Y导通电极(dinj)和 X维持电极(dinj)同时 打开O

22、N（导通），则像素导 通放电。 (Memory)D1D2D3D4D5Y1Y2Y3Y4Y5导通电极(dinj)电压 Vs信号电极电压 Vd 导通 开关维持电极电压 V susX障壁第46页/共55页第四十七页，共55页。48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，因此没等离子是一种自发光显示技术，不需要背景光源，因此没有有LCD显示器的视角显示器的视角(shjio)和亮度均匀性问题，而且实现和亮度均匀性问题，而且实现了较高的亮度和对比度。了较高的亮度和对比度。 与与CRT和和LCD显示技术相比，等离子的屏幕越大，图像的显示技术相比，等离子的屏幕越大，

23、图像的色深和保真度越高。色深和保真度越高。 除了亮度、对比度和可视角除了亮度、对比度和可视角(shjio)度优势外，等离子技度优势外，等离子技术也避免了术也避免了LCD技术中的响应时间问题，而这些特点正是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。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，因此图像清显示终端使用。等离子显示器无扫描线扫描，因此图像

24、清晰稳定无闪烁，不会导致眼睛疲劳。晰稳定无闪烁，不会导致眼睛疲劳。第47页/共55页第四十八页，共55页。496.3.3 等离子显示等离子显示(xinsh)与液晶显示与液晶显示(xinsh)的性能比较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(yngcn)以上的大屏幕显示设备，而厚度一般不超过10厘米。 PDP电视(dinsh)第48页/共55页第四十九页，共55页。50与LCD液晶电视相比，等

25、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(shjio)大(可达160度) 。5、可实现大屏幕显示(显示对角线在1-1.5米范围) 第49页/共55页第五十页，共55页。51PDP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(ybn)为60000小时。 第50页/共55页第五十一页，共55页。52等离子显示等离子显示(xinsh)与液晶显示与液晶显示(xinsh)寿命比较寿命比较第51页/共55页第五十二页，共55页。53LCD电视电视与与PDP相比有以下优点：相比有以下优点：1、工作电压低、发热量小