Lecure5等离子体显示原理
等离子的显示原理
等离子的显示原理
等离子的显示原理是通过电能激发气体分子产生带电粒子，然后利用这些带电粒子的能量释放出光辐射，从而实现图像显示的技术。
具体来说，等离子显示器由两层玻璃，中间填充着一种特殊的气体，如氖气和氮气的混合物。
在玻璃的外侧分别放置红、绿、蓝三种颜色的电极。
当给等离子显示器施加电流时，电极中产生的电场引起了气体分子的碰撞和激发，使它们在碰撞后激发至一个高能态。
随着气体分子的激发，电子从高能态跃迁回低能态时会释放出能量。
这些释放的能量就是光子。
而不同能级的跃迁释放的能量和频率也不同，因此就产生了不同颜色的光。
当电流施加到红色、绿色和蓝色电极时，分别激发了填充气体中的红、绿、蓝色分子。
当这些分子跃迁回低能态时，分别发出红、绿、蓝色的光。
通过控制每个电极的电流强度，可以调整每个颜色通道的亮度，从而实现对色彩的控制。
在等离子显示器上，可以根据需要局部激发和熄灭气体分子，从而在屏幕上显示出各种图像和文字。
而且等离子显示器的反应速度非常快，不易出现残影现象，因此广泛应用于高清电视、电脑显示器等场合。
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。
等离子体显示技术课件
虽然PDP尚存在一些不足，但随着今后研究 工作的进一步开展，必将使PDP的技术性能不 断改进。
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。
6. 散热性能好，低噪声。 7. 采用电子寻址方式，图像失真小，没有聚焦、
会聚问题。色纯一致，不会像CRT那样产生色彩 漂移。
8. 采用了帧驱动方式，消除了行间闪烁和图像大 面积闪烁。
9. 图像惰性小，响应速度快，重显高速运动物体 不会产生拖尾等缺陷。这是LCD所不能比拟的。
• 等离子体显示器件的缺点是：
接口电路所有的控制信号均由中央处理器产 生。实际电路中常使用74F574对24路RGB信号 进行锁存，对同步控制信号则用74F541进行缓 冲
图像数字信号的接口电路
时钟信号、消隐信号、垂直/水平同步信号的接口电路
色彩校正电路的主要作用：
a）进行反γ校正。进行反γ校正是为了弥补 电光转换的非线性，目前的图像信号在传输过程 中应预先进行γ校正。
b）调整PDP三基色的色域。由于PDP荧光粉是 受紫外光激励而发的光，因此其色域与自然光有 差异，为了使PDP显示器的图像更加逼近自然， 设计时必须进行色域调整。具体电路是用EPROM 以查表的方式实现的。
等离子显示器件工作原理
等离子体显示器(PDP)是继液晶显示器(LCD)之后的最新显示技术之一。
这种显示器能够用作适应数字化时代的各种多媒体显示器，适用于创造大屏幕和薄型彩色电视机等，有着广阔的应用前景。
等离子体显示器具有体积小、分量轻、无X 射线辐射的特点，由于各个发光单元的结构彻底相同，因此不会浮现 CRT 显像管常见的图象几何畸变。
等离子体显示器屏幕亮度非常均匀，没有亮区和暗区，不像显像管的亮度－－屏幕中心比四周亮度要高一些，而且，等离子体显示器不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力。
等离子体显示器屏幕也不存在聚焦的问题，因此，彻底消除了CRT 显像管某些区域聚焦不良或者使用时间过长开始散焦的毛病；不会产生 CRT 显像管的色采漂移现象，而表面平直也使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。
同时，其高亮度、大视角、全彩色和高对照度，意味着等离子体显示器图象更加清晰，色彩更加明艳，感受更加舒适，效果更加理想，令传统显示设备自愧不如。
与 LCD 液晶显示器相比，等离子体显示器有亮度高、色采还原性好、灰度丰富、对快速变化的画面响应速度快等优点。
由于屏幕亮度很高，因此可以在璀璨的环境下使用。
此外，等离子体显示器视野开阔，视角宽广(高达 160 度)，能提供分外亮丽、均匀平滑的画面和前所未有的更大欣赏角度。
下面我们来介绍一下等离子体显示器件的工作原理。
一、等离子体放电简介等离子体是物质存在的第四种形态。
当气体被加热到足够高的温度，或者受到高能带电粒子轰击，中性气体原子将被电离，空间中形成大量的电子和离子，但总体上又保持电中性。
等离子体在我们日常生活中的自然存在很少，但实际上它又无处不在。
远到宇宙天体，近到大气中的电离层，又如生活中常用的日光灯，都充满了等离子体。
图 1 为日光灯的原理图。
若在图 1 中的低气压放电管中升高电压 V，同时测量放电电流 I，将得到图 2 所示的高度非线性电压－电流曲线。
在曲线上 A、B 间的区域是本底电离区，不断升高电压就描出一个由宇宙线和其他形式的电离本底辐射所产生的越来越多的单个离子和电子的电流。
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
9
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
等离子体显示器工作原理PPT课件
Address action寻址动作
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Address action寻址动作
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Address action寻址动作
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Address action寻址动作
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Address action寻址动作
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Address action寻址动作
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电极(Y) 电极(X)
PDP 电路原理直观图 像素 PDP
发光单元
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电极导通(Y) 电极导通(X)
PDP 电路原理直观图 发光 PDP 放电
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PDP 电路原理直观图
导通
PDP 放电消失
导通
电极(Y) 电极(X)
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PDP 电路原理直观图（二）
sustain pulse time
reset period
address period
sustain period
○
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PDP 电路结构原理图
r
R
C
FET ON 保护电阻 电容
Sustain margin 维持边缘放电
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放电单元
电极(Y) 电极(X)
PDP 电路原理直观图 发光单元 PDP 像素
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感谢您的观看！
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ON OFF
PDP 如何发光形成图形 Y3
Y2 Y1
X1 X2
X3
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ON OFF
PDP 如何发光形成图形 Y3
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address electrode
Back panel
7
新型显示技术
PDP面板结构（Panel Structure）
前面板 后面板
8
后面板
彩色
荧光粉
后面板
介质层MgO
寻址电极（数据）
壁障
黑色矩阵
前面板
扫描电极 （透明电极+汇流电极） 维持电极 （透明电极+汇流电极）
面板结构
新型显示技术
CLICK
交流等离子体（AC-PDP）主要类型
新型显示技术
(a)对向放电型AC-PDP
(b) 表面放电型AC-PDP
6
交流等离子体（AC-PDP）面板结构
新型显示技术
bus electrode
Front panel
dielectric MgO layer
barrier
ITO electrode phosphors
A+ + 2 e-
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离子化说明
新型显示技术
原子核
原子核
自由电子 入射撞击 轨道电子
轨道电子
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两个自 由电子
激发－弛豫
新型显示技术
e- + A A* + e-
A* A + hn (光)
• 不同的原子/分子有不同的频率,也就是为什么不同 的气体会发出不同的颜色.
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激发碰撞
基态电子
入射撞 击电子
新型显示技术
Anode
等离子体放电从一个单元的右边延伸到左边，蓝色部分电压中心缩小，红色最 高电压（ 284V）
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新型显示技术
发光的最活跃的位置是等离子体鞘。
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三电极表面放电型AC-PDP
新型显示技术
X -“sustain” electrode
Y - scan electrode
X和Y被称为
度与CRT相比差别比较大。
发光效率谱线
称为“非对称单元结构”的专利
Green
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
Red 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
Blue
，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
原子核
新型显示技术
撞击电子 激态电子
原子核
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弛豫
新型显示技术
h: 蒲朗克常数
n: 光的频率 hn
激态
hn
基态
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分解
新型显示技术
• 电子和分子碰撞，可以打断化学键并产生自由 基:
e- + AB A + B + e-
• 自由基至少有一个未成对电子，化学上是容易 起反应的.
• 增加化学反应速率
• 对蚀刻和化学气相沉积工艺非常重要
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新型显示技术
PDP像素放电、发光单元结构
Note : 1. PDP发光=> 电极加电压，正负极间激发放出电子，电子轰击惰性气体，发出真空紫外线；
2. 真空紫外线射在荧光粉上，使荧光粉发光。
发射电子区 发射出的电子
M：亚稳态
I：电离
Ne
电极
-
放电 轰击 稀有 气体
-
- Ne+
- Ne+ Ne+
Ne
地上升，最后达到一个稳定值。当轰击停止后，亮度慢慢
下降为零，我们通常规定，把从激发停止的瞬时亮度下降 到该亮度的10%所经过的时间，为荧光粉的余辉时间。
1）极长： 大于1s 2) 长 ： 100ms－1s 3) 中 ： 1－100ms 4) 中短： 10 s－1ms 5) 短 ： 1－10 s 6）极短 ： 小于1s
-
Nem Ne+
-
- M
I
-
I-
Ne+
Ne+
-- I
- ν Nem Ne+ Ar+ P
-
I I I E
-------
-
ν
-
电极
-
-
P：潘宁电离
放出电子
E：激发
亚稳态产生ຫໍສະໝຸດ m：亚稳态 *：激发态+：离子态 r：谐振态
新型显示技术
电离
激发
潘宁电离
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m：亚稳态 +：离子态 *：激发态 r：谐振态
新型显示技术
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封接（总装）
新型显示技术
前面板
封接 Neon / Xenon 气体
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后面板
PDP面板
面板玻璃组装
铝制基板
数据驱动板(COB)
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新型显示技术
新型显示技术
14
荧光粉带非对称单元结构
新型显示技术
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
壁电荷
在t1时外加电压 在t1时点火 在t2时外加电
反向，与壁电 后，产生的 压反向，与壁
压相叠加
壁电荷 电压相叠加
40
在t2时点火 在tn时点火 后，产生的 后，壁电荷基
壁电荷 本擦除干净
欢迎指正、赐教！
谢谢！
“display”electrodes.
A -“data”
或“address” electrode.
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新型显示技术
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新型显示技术
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新型显示技术
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新型显示技术
AC-PDP的驱动波形和壁电荷的变化
V 维持脉冲 书写脉冲Vwr
擦除脉冲Ve
Vs
t1
t0
t2
-Vs
tn
t
放电电流
t
光脉冲
t
在t0时点火 后，产生的
10000:1（暗室，无外保护屏）。
400
500
600
700
(nm)
15
240 line Scan
非对称单元
荧光粉层
后面板
气体放电及发光原理
等离子基础知识
西安邮电学院 光电信息工程教研室
离子化
新型显示技术
❖ 电子和中性原子或分子碰撞 ❖ 把轨道电子「敲离」核的束缚
e- + A
• 游离碰撞产生电子和离子 • 维持等离子体的稳定
分子激发态 分子辐射过程
Ne-Xe潘宁气体中原子的26能级与发光光谱图
新型显示技术
Xe原子不同能级激发态
Xe原子基态
UVU能量大，发光强度高 27
研究其有效利用
新型显示技术
荧光粉发光过程
E
电子 hν
发光中心
导带 陷阱 hν
禁带
空穴
价带
28
余辉
新型显示技术
当高能粒子轰击荧光粉时，荧光粉的发光亮度慢慢
29
等离子显示器等离子单元放电过程
新型显示技术
Electric Potential 对向放电型 电压
Light Emission 光强
30
新型显示技术
放电单元内电压和Xe激发在空间和时间变化
31
新型显示技术
Current Density VS Time 电流密度随时间的变化
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cathode