第5章等离子体显示技术
等离子体显示技术
• 彩色ＰＤＰ显示系统是目前大型壁挂式电 视，ＨＤＴＶ和大型多媒体显示技术的发 展趋势 • 两种类型： • 交流型彩色ＰＤＰ • 直流型彩色ＰＤＰ
彩色ＰＤＰ驱动集成电路结构和性 能
• 驱动器内部结构分为两部分： • 逻辑电路：用于控制显示屏信号和处理显 示数据 • 驱动电路：用于将信号电平移位和对显示 屏施加发光所需的脉冲，要使彩色PDP进 行气体放电，必须提供高电压
• • • • • • • • • • 高亮度（330-850cd/m2），高对比度(3000:1) 纯平面图像，无扭曲 超薄设计，超宽视角 齐全的输入接口，可接驳市面上所有的信号源 良好的防电磁干扰功能 环保无辐射 散热性能好，噪声低 采用电子寻址方式，图像失真小 采用了帧驱动方式，消除了行间闪烁和图像大面积闪烁 图像惰性小，重显告速运动物体不会产生拖尾等缺陷
等离子体显示技术
概要
• 等离子体控制
等离子体显示器件工作原理
• 等离子体基本知识 等离子体：有部分电子被剥夺后的原子及原子体 电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质， 它是除固、液、气体外，物质存在的第四态。 是很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以 捕捉，移动和加速等离子体 太阳，恒星，闪电中都存在，占领宇宙的99% 自然界中，炽热的火焰，光辉夺目的闪电，绚烂壮 丽的极光都是等离子作用的结果 人工方法：核聚变，核裂变，辉光放电及各种放电
第5章 等离子体显示技术
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等离子体分类：
根据等离子体焰温度，可将等离子体分为高温等离子体和低 温(dīwēn)等离子体。
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PDP显示屏放电(fàng diàn)单元
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2. PDP显示器件的显示原理
等离子体显示板的像素实际上类似于微小的氖灯 管，它的基本结构是在两片玻璃之间设有一排一排 的点阵式的驱动电极，其间充满惰性气体。像素单 元位于水平和垂直电极的交叉点，要使像素单元发 光，可在两个电极之间加上足以使气体电离的高电 压。颜色是由单元内的荧光粉发出的光产生的。
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1 等离子体显示器件工作(gōngzuò)原理
1.1 等离子体基本知识
1. 等离子体概述
等离子体（plasma）是由部分电子被剥夺后的原子 及原子被电离后产生(chǎnshēng)的正负电荷组成的离子化 气态化物质，它是除去固态、液态、气态外，物质存 在的第四态。是一种很好的导电体。
在太阳、恒星中都存在大量的等离子体，闪电、 极光就是等离子体作用的结果，人工方式核聚变、 核裂变、辉光放电等都可以产生等离子体。
1、接口电路 （1）VGA接口电路
如下图5.14所示，此电路的主要功能是对模拟信号 进行(jìnxíng)数字化，并提供同步和消隐等控制信号。
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VGA接口电路是由视频放大器、高速A/D变 换器、数字锁相环、中央控制器、色彩校正 电路和输出缓冲器等组成。
视频放大器的主要功能是将输入(shūrù)的 模拟RGB信号放大到A/D变换器所需的电平 2 V，同时将放大后的RGB信号的电平钳位 到3.0 V。
等离子的显示原理
等离子的显示原理等离子显示原理是一种利用等离子体产生并操控光的技术，常见于等离子电视、等离子显示器等显示设备中。
该技术能够提供高质量的图像和视频显示效果，拥有广泛的色彩范围和高对比度，同时具有可视角度大、刷新率高等优点。
等离子显示器的显示原理是基于等离子体物理现象，通过在屏幕上施加电场来激发气体中的原子和分子，使其进一步激发成等离子体状态。
等离子体是由气体分子电离形成的电子和正离子混合物。
在电离气体中，自由电子与正离子相互碰撞，激发和复合，释放出能量。
激发和复合过程中，自由电子会从高能级跃迁到低能级，产生可见光和紫外线辐射。
等离子体中的关键组分是可见光区域的辐射：激发态的产生和退激产生。
等离子显示器中，屏幕由两个玻璃板组成，中间夹着的是由一系列细胞构成的单元网格。
每个细胞都含有一种与红、绿、蓝光谱相应的荧光粉涂层。
这些荧光粉是由气体分子电离产生，并且能够发光。
每个细胞的前方有红、绿、蓝三个电极，用于产生电场。
在显示图像或视频时，电子束从电子发射器发射出来，经过加速，最终从电子阴极射向细胞。
当电子束击中细胞时，细胞内的气体被电离，产生的等离子体释放光能。
由于每个细胞都有红、绿、蓝三个不同的荧光粉层，所以可以通过控制电极电场的强度和频率，选择性地激发细胞产生不同颜色的荧光光。
这一过程是非常快速的，可以达到高刷新率，所以等离子显示器具有较高的图像质量和响应速度。
此外，等离子显示器的观看角度相对较大，不会出现偏色或变暗等问题。
这是因为等离子体发光是在全屏的细胞上同时发生的，观看时不受角度的限制。
而且等离子体的自发辐射非常强，使得显示的图像和视频具有高对比度和鲜艳的色彩。
然而，等离子显示技术也有一些缺点。
由于等离子显示器是真空封装的，所以制造过程较为复杂，成本较高。
此外，等离子体在显示过程中会消耗大量的能量，因此功耗较高。
等离子体的寿命也相对较短，需要经常更换。
综上所述，等离子显示技术利用等离子体产生荧光光来显示图像和视频。
等离子体显示器的工作原理
等离子体显示器的工作原理等离子体显示器（Plasma Display Panel，PDP）是一种被广泛应用于平面显示领域的显示技术。
它采用了一种名为等离子体的物质作为显示元素，具有较高的亮度、广视角和快速的响应时间。
本文将详细介绍等离子体显示器的工作原理。
一、等离子体的定义和特性等离子体是一种物质状态，由极度高温或强电场中的气体中的电子和正离子组成。
与固体、液体和气体相比，等离子体具有一系列独特的特性，如导电性、辐射性和瞬时性等。
二、等离子体显示器的结构等离子体显示器由数以百万计的微小单元组成，每个单元称为像素。
每个像素由三个不同颜色的荧光物质和电极构成。
1. 基玻璃板等离子体显示器的基本结构是由两块玻璃板组成的。
这两块玻璃板之间被填充了一种稀薄的气体，并且在玻璃板上分布着一组垂直和水平的电极。
2. 真空腔两块玻璃板之间的空间形成了一个完整的真空腔。
真空腔中含有少量的稀薄气体，通常是氙气和氮气的混合物。
3. 三基色荧光物质在每个像素的前方，分别涂有红、绿和蓝三种不同颜色的荧光物质。
当这些荧光物质受到激发时，会释放出可见光。
4. 充放电电极在玻璃板的背后，有一组垂直和水平的电极。
这些电极通过控制电流的传递来激发荧光物质并控制像素的亮度。
三、等离子体显示器的工作原理等离子体显示器的工作原理主要分为两个过程：放电和荧光。
1. 放电过程当外部电源加电时，电极之间形成强电场。
这个电场使得气体中的原子被电离，形成电子和正离子。
这些电子和正离子之间的相互碰撞导致产生了等离子体。
2. 荧光过程当放电产生的等离子体撞击到荧光物质时，荧光物质会被激发并释放出可见光。
荧光物质的不同颜色对应着三基色荧光，通过调整电极的电流来控制每个像素的亮度，从而呈现出精彩绚丽的图像。
四、等离子体显示器的优点和应用领域等离子体显示器相较于其他平面显示技术，具有以下优点：1. 高亮度：等离子体显示器的荧光物质能够产生较高亮度的光线，使得图像更加明亮、鲜艳。
等离子体显示(PDP)技术概述-tanzhanao
气体放电的物理基础
PDP是气体放电器件，它的工作原理和工作特性与其 内部气体放电的物理过程有着密切的联系，因此有必 要对此做一简单介绍。 一切电流通过气体的现象称为气体放电或气体导电。 气体放电可按维持放电是否必须有外界电离源而分为 自持放电和非自持放电。
气体放电的伏安特性
当电源电压Ea从零开始增加，起 始阶段测得的放电电流极微弱， 其电流是由空间存在的自然辐射 照射阴极所引起的电子发射和体 积电离所产生的带电粒子的漂移 运动而形成的。在OA段，极间 电压Va很低，空间带电粒子浓度 保持不变，电流正比于粒子的迁 移速度，因而正比于场强和电 压。随着极间电压的增加，极间 产生的所有带电粒子，在复合前 都被电场收集到，因为产生电子 和离子速率保持常数，所以进入 了饱和电流区域，如AB段。如果 在试验中有外加紫外线辐射放电 管，则在相同的电压下，饱和电 流值将增大。起始阶段的三条实 线，表示不同强度的紫外源的照 射结果。
PDP按工作方式的不同可分为电极与气体直接接触的直流型（DCPDP）和电极用覆盖介质层与气体相隔离的交流型（AC-PDP）两 大类。而AC-PDP又根据电极结构的不同，可分为对向放电型和表 面放电型两种。
P的特点
（1）易于实现薄型大屏幕 由于PDP放电单元的空间很小，前后基板的间隙通常小于20um， 所以PDP屏的自身厚度不到1cm。组成等离子体显示器后的厚度和 重量主要由显示屏和电子线路板决定，一般厚度小于12cm。 （2）具有高速响应特性 PDP显示器以气体放电为其基本物理过程，其开关速度极高，在微 秒量级，因而扫描的线数和像素数几乎不受限制，特别适合于大屏 幕高分辨率显示。 （3）可实现全彩色显示 利用稀有混合气体放电的紫外线激励红、绿、蓝三基色荧光粉发 光，并采用时间调制灰度技术，可以达到256级灰度和1677万种颜 色，能获得CRT同样宽的色域，具有良好的彩色再现性。
光电子技术等离子体显示
（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1微妙 ） 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，又不形成新的反向壁电荷，单元将中 止放电发光。
（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5—10微妙，幅度 90—100V，主要工作频率范围30—50kHz，因此光脉 冲重复频率在数万次以上，人眼不会感到闪烁。以上 工作方式为AC-PDP的存储模式。
LED构造的核心是用磷化镓或砷化镓等半导体发
光材料晶片做成的PN结，晶片的大小约0.3×0.3×0.2
mm3 ，晶片外用透明度高和折射率高的材料（一般用
环氧树脂）包封，树脂外观视应用要求做成各种形式。
也可以在LED的底座上安置两枚或两枚以上晶片，各
晶片材料不同，发出不通的色光，当各晶片发不同强
度的光时，它们将产生不同混色，使发光二极管显示
看到的画面就是由这些等离子体发光管形成的“光点”
汇集而成的。等离子体技术同其它显示方式相比存在明
显的差别，在结构和组成方面领先一步。
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简单地说，PDP是在两片玻璃板之间注入电压，产 生气体及肉眼看不到的紫外线使荧光粉发光，利用这 个原理呈现画面。因其可以挂在墙上，故又称壁挂式 电视。
在技术性能上，由于PDP屏中发光的等离子管在 平面中均匀分布，这样显示图像的中心和边缘完全一 致，不会出现扭曲现象，实现了真正意义上的纯平面。 由于其显示过程中没有电子束运动，不需借助电磁场 进行偏转，因此外界的电磁场也不会对其产生干扰， 适于不同环境条件下使用。
子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气
态都截然不同，故称之为物质第四态。
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固体 冰
等离子体显示原理
等离子体显示原理
等离子体显示原理是一种利用等离子体发光原理来实现图像显示的技术。
它主要由三个主要部分组成：发光层、背光源和透明电极。
首先，背光源产生的紫外线通过透明电极通入发光层。
发光层中包含有许多微小的气泡，这些气泡内有氮气和小部分的稀有气体，如氩气。
当紫外线经过电极作用后，气泡中的氮气分子与稀有气体发生碰撞，激发气体原子。
被激发的原子会回到基态时释放出能量。
接下来，释放出的能量激发了发光层中的荧光物质，使其发出可见光。
荧光物质被激发后发光的颜色取决于其自身的特性。
这些荧光物质被分为红色、绿色和蓝色，它们的组合可以产生各种颜色。
最后，荧光物质发出的光穿过液晶层并出现在显示器屏幕上。
液晶层中的液晶分子在电场的作用下对光的透过度进行调节，从而控制光的强度和颜色，形成图像。
通过不断调控荧光物质的发光和液晶层的光透过度，可以实现对图像的显示。
等离子体显示器由于其色彩鲜艳、对比度高和快速响应等优点，被广泛应用于电视、电脑显示器和其他大屏幕显示设备中。
等离子体显示ppt课件
R
电源
阴
阳
极
极
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等离子体显示原理
• 所谓等离子体显示板（plasma display panel，PDP），即 利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以看成是由 大量小型并排构成的。
• 日光灯: 水银蒸汽，气体放电，紫外线，荧光粉
• 所谓等离子体（plasma），是指正负电荷共存，处于电 中性的放电气体的状态。稀薄气体放电的正光柱部分，即 处于等离子体状态。
• DC型PDP的电极不加保护层，而是直接暴露在放电空间中， 放电电流为直流（direct current，DC）。为防止电极磨 损、提高寿命，要通过电阻限制放电电流，而且封入气体 的压力也较高。
DC型和AC型PDP中气体放电的区别
AC型PDP:离子向电极入射时，先与介电质层表面积蓄的电 荷发生复合，失去部分能量后，以较低的能量轰击介电质 层的表面;
产生放电。
R
电源
阴
阳
极
极
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气体中的带电粒子，在电场加速下获得足够高的速度 （动能）,再与中性气体原子碰撞，使其释放出另一 个电子，失去一个电子的气体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。这样气体中产生大量带电粒子，形成 电流，即气体放电。
DC型PDP:较高能量的离子直接碰撞作为阴极的电极表面， 离子所带的能量全部释放在阴极中，结果离子对阴极表面 产生溅射作用，并造成很大损伤。
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放电胞发光机理
• 放电胞发光机理：在2块玻璃基板上分别形成相 互正交的电极，通过在其上施加电压或定时控制 使放电胞放电，产生等离子体发光，见图3－3。 其中行电极为扫描电极，在PDP的横向施加电压； 列电极为信号电极，在PDP的纵向施加电压
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1. PDP像素放电、发光单元结构
PDP像素放电、发光单元结构如下图所 示。电极间加高电压，正负极间激发放出 电子，电子轰击惰性气体，使其处于等离 子状态，电子离子运动碰撞发出紫外线； 真空紫外线射在荧光粉上，使荧光粉发光， 进而实现PDP发光。
通常等离子体发出的紫外光是不可见光，但 涂在显示单元中的红、绿、蓝3种荧光粉受到紫 外线轰击就会产生红、绿和蓝的颜色。改变三种 颜色光的合成比例就可以得到任意的颜色，这样 等离子体显示屏就可以显示彩色图像。
3. 等离子体显示单元的发光过程
分为4个阶段：
（1）预备放电：给扫描和维持电极之间加上电压，使单元内 的气体开始电离形成放电的条件。
等离子体显示板（Plasma Display Panel， PDP）是由很多的等离子体管单元组成的新型平 板显示器件，每个等离子体管对应一个像素，轻 而薄，亮度高，色彩鲜艳。
3. 等离子体显示屏基本结构
PDP显示屏由前玻璃板、后玻璃板、导电电极、 介质层组成，其间充入低压气体，并进行密封。
前玻璃板上成对地制作有扫描透明电极和维持 透明电极，其上覆盖一层电介质，MgO保护层覆 盖在电介质上。
利用电场和磁场还可以控制等离子体来为人们 所用，如等离子体电弧焊等。
等离子体形成成因：
普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧， 使粒子之间发生强烈碰撞，大量原子或分子中的 电子被撞掉，当温度高达百万开尔文以上时，所 有气体原子全部电离。电离出的自由电子总的负 电量与正离子总的正电量相等。这种高度电离的、 宏观上呈中性的气体就是等离子体。
根据等离子体中各种粒子的能量分布情况，又可将等离 子体分为等温等离子体和非等温等离子体。
（1）等温等离子体：所有粒子都具有相同的温度。 （2）非等温等离子体：又称气体放电等离子体，所有粒 子都不具有热运动平衡状态。要从外电场获得能量，产生 一定数目的碰撞电离来补充放电空间中带电粒子的消失。
等离子体主要特征：
所以，等离子体和普通气体性质不同，等离子 体中的带电粒子运动时，能引起正电荷或负电荷 局部集中，产生电场；电荷定向运动引起电流， 产生磁场。电场和磁场要影响其它带电粒子的运 动，并伴随着极强的热辐射和热传导。
等离子体分类：
根据等离子体焰温度，可将等离子体分为高温等离子体 和低温等离子体。
（1）高温等离子体：温度相当于108～109K完全电离的等 离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。 （2）低温等离子体，温度103～105 K，如电弧、 稀薄 低压辉光放电等离子体。
PDP显示屏放电单元
2. PDP显示器件的显示原理
等离子体显示板的像素实际上类似于微小的 氖灯管，它的基本结构是在两片玻璃之间设有一 排一排的点阵式的驱动电极，其间充满惰性气体。 像素单元位于水平和垂直电极的交叉点，要使像 素单元发光，可在两个电极之间加上足以使气体 电离的高电压。颜色是由单元内的荧光粉发出的 光产生的。
后玻璃板表面上有寻址电极，其上覆盖一层电 介质。红、绿、蓝彩色荧光粉分别排列在不同的寻 址电极上，不同荧光粉之间用壁障相间。
根据显示像素的不同，电极数会有变化。这些 电极直接与数据驱动电路板相连。
PDP的组成和结构如图所示：
5.1.2 等离子体显示器件的显示原理
等离子体显示板（PDP）是由几百万个像素单元 构成的，每个像素单元中都涂有荧光层并充有惰性 气体。 PDP显示屏的每个发光单元工作原理类似于 霓虹灯，每个灯管加电后都可以发光。
等离子体显示技术
1 等离子体显示器件工作原理
1.1 等离子体基本知识 1.2 等离子体显示器件的显示原理 1.3 等离子体显示器件的特点 1.4 等离子体显示器件的性能指标
2 等离子体显示器件的驱动与控制
2.1 等离子体显示器件的电路组成 2.2 等离子体显示器件的驱动电路 2.3 等离子体显示器件的产业现状
（1）气体高度电离。
（2）具有很大的带电粒子浓度，具有良导体的特 征。
（3）等离子体具有电振荡的特征。在带电粒子穿 过等离子体时，能够产生等离子体激元，等离子 体激元的能量是量子化的。
（4）等离子体具有加热气体的特征。可被加热到 数万度。
（5）在稳定情况下，气体在等离子1）电子温度Te。是用来表征电子能量的。 （2）电离强度。表征等离子体中发生电离的程度。 （3）轴向电场强度EL。表征维持等离子体的存在所 需要的能量。 （4）带电粒子浓度。 （5）杂乱电子流密度。表征在管壁限制的等离子体 内，由于双极性扩散所造成的带电粒子消失的数量。
2. 等离子体显示技术
等离子体显示技术是利用气体放电发光再激发荧 光粉发光而进行显示的技术，每个显示单元都可 以看成是一个小型的日光灯管。
等离子体显示单元的发光过程 （直流驱动）
5.1.3 等离子体显示器件的特点
1. 高亮度和高对比度。亮度达到330～850 cd/m2； 对比度达到3000︰1。且亮度非常均匀——没有亮 区和暗区
1 等离子体显示器件工作原理
1.1 等离子体基本知识 1. 等离子体概述 等离子体（plasma）是由部分电子被剥夺后 的原子及原子被电离后产生的正负电荷组成的离 子化气态化物质，它是除去固态、液态、气态外， 物质存在的第四态。是一种很好的导电体。
在太阳、恒星中都存在大量的等离子体，闪电、 极光就是等离子体作用的结果，人工方式核聚变、 核裂变、辉光放电等都可以产生等离子体。
这相当于提高了数据电极和扫描电极间的触发电压。
（2）开始放电：接着给数据电极与扫描电极加上高电压，单 元内的离子开始放电。
（3）放电发光与维持发光：去掉数据电极上的电压，给扫描 和维持电极之间加上交流电压，使单元内形成连续放电，从 而可以维持发光。
（4）消去放电：去掉加到扫描和维持电极之间的交流信号， 在单元内变成弱的放电状态，等待下一个帧周期放电发光的 激励信号。