pdp 显示器原理简介

PDP 显示器原理

2023年4月20日星期四


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PDP 显示器原理简介1 、 PDP 的基本概念与分类2 、气体放电物理基础3 、彩色 AC-PDP 显示机理4 、对向放电型彩色 AC-PDP 工作原理5 、表面放电型彩色 AC-PDP 工作原理6 、彩色 AC-PDP 的驱动电路

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PDP 的基本概念与分类1 、什么是等离子体？

由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系。它具有以下三个特征：

◆ 非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。

◆ 粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场及粒子产生的自由场）的运动紧密耦合，不可分割。

◆ 集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的。

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等离子体的形成：

我们平时见到的气体，是由分子组成的，称为分子气体。

随着气体温度的升高，气体分子的互相碰撞加剧，分子被碰碎了，成为单个的气体原子，这就是原子气体。

原子气体的温度进一步升高，由于碰撞的加剧，原子外的电子，首先是一部分被碰掉，成为自由电子与离子的混合物。

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当温度继续上升，原子核外的全部电子被碰掉，成为自由电子与完全电离了的裸露的原子核的混合物。

无论是部分电离或完全电离，在一个小的体积单元内，正离子或带正电的原子核的带电量，与自由电子的带电量是相等的，因此呈电中性，这些气体，称等离子体，前者称部分等离子体，后者称完全等离子体。

总之：等离子体是由高度离子化的离子、电子和中性粒子组成。

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2 、等离子体是物质第四态

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3 、电离气体是一种常见的等离子体

放电是使气体转变成等离子体的一种常见形式，等离子体电离气体，但是需要有足够电离度的电离气体才具有等离子体性质。

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4 、等离子体具有准中性

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5 、等离子体显示器件－ PDP

PDP 是指所有利用气体放电而发光的平板显示器件的总称，它属于冷阴极放电管，利用加在阴极和阳极间一定的电压，使气体产生辉光放电而发光。

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单色 PDP ：直接利用气体放电时发出的可见光来实现单色显示（橙色），其放电气体一般选择纯氖气或氖氩混合气体。如氖氙混合气、氦氙混合气、氦氖氙混合气等。

彩色 PDP ：通过气体放电发射的真空紫外线 VUV 照射红、绿、蓝三基色荧光粉，使荧光粉发光来实现彩色显示，放电气体一般选择含氙的稀有混合气体，如氖氙混合气、氦氙混合气、氦氖氙混合气等。

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6 、 PDP 器件分类：

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（ DC-PDP ）和电极用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。

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§2 、气体放电的物理基础

点火开始在放电单元上施加电压时，从阴极释放出来的电子在电场作用下获得加速，并撞击封入的气体分子，激励和电离气体分子，产生激励原子、电子以及阳离子。电离产生的电子向阳极方向运动，而离子向阴极运动，当部分阳离子返回到阴极时，使气体的绝缘层破坏，也就是点火开始，它是高压场电离气体和阳离子轰击阴极而释放二次电子两种效应复合作用的结果。

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分析：等离子体显示屏一般工作于正常辉光放电区，此区域辉光稳定，可以在最低的电压下获得最大发光亮度。

当电源电压增加到Ｖｂ而内阻又不大时，气体将会被击穿，放电管中产生大量的高能量电子，并碰撞激发中性气体原子发出可见光或紫外光，气体一旦被击穿，就能以一较低的电压Ｖｓ将放电维持在辉光放电区，这一特性对等离子体显示器件具有重要意义。

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§3 、彩色 AC-PDP 显示机理1 、内部结构

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2 、显示原理：

它采用了等离子管（每个等离子管为一个基本像素）作为发光元件，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离（点距），四周经气密性封接形成一个个放电空间。当向电极上加入电压，放电空间内的氖氙混合气体便出现等离子体放电现象，气体放电产生紫外线，紫外线照射荧光粉，荧光粉获得能量激发出可见光，显现出图像。

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3 、放电气体的要求：1 ）点火电压低；

2 ）辐射的真空紫外光与荧光粉的激励光谱相匹配；

3 ）放电本身发出的可见光对荧光粉色纯影响小；

4 ）放电产生的离子对介质保护膜溅射小；

5 ）化学性能稳定；

现在彩色 AC-PDP 通常使用的荧光粉对波长在

范围内具有较高的量子转化效率，因此一般选用作为产生 VUV 的气体，这是因为原子可产生很强的 147nm的谐振辐射。

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放电气体的混合配比：

由于纯气的点火电压太高，必须采用混合气体，因此放电气体的混合配比对 AC-PDP 的性能有着重要影响，特别是混合气体中的含量。

一般来说，随着含量的增加， AC-PDP 的亮度和光效提高，气体放电发出的可见光得到抑制，彩色 AC-PDP 的色纯得以改善，但同时会引起单元点火电压的提高，造成驱动困难，因此彩色 AC-PDP必须合理选择气体配比。

此外充气压强的高低也是影响彩色 AC-PDP 性能的一个重要因素。

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4 、三基色荧光粉的要求：1 ）在真空紫外线的激发下，发光效率高；

2 ）色彩饱和度高，色彩再现区域大；

3 ）余辉适宜；

4 ）有良好的真空性能，即具有低的饱和蒸汽并容易去气；

5 ）涂覆性能良好；

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§4 、对向放电型彩色 AC-PDP 工作原理

1 、结构

特点：极间电容小，对电极间绝缘性能要求低，易于提高分辨率，但由于其荧光粉处于离子轰击区，荧光粉容易劣化，因此AC-PDP寿命相对较短。

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2 、工作原理

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工作过程：1 、点火：当在维持脉冲间隙加上一个幅度大于 Vf的书写脉冲 Vwr 后（电压较高），单元着火，开始放电发光；

2 、放电维持：单元一旦着火，就由维持脉冲（电压较低）来维持放电；

3 、熄火：当在维持脉冲间隙加上擦除脉冲 Ve，由于其脉冲宽度比维持脉冲窄得多，但幅度较大，因此它使气体产生一次微弱的放电，将积累的壁电荷中和，放电终止；

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必须理解的几个问题： 1 、 AC-PDP 单元具有存储性，这主要是因为放电过程中在介质表面形成壁电荷，产生了壁电压的缘故。

2 、 AC-PDP 是断续发光，在维持脉冲周期内两次放电发光，通常维持脉冲的频率在 10KHZ 以上，所以 AC-PDP1秒至少发光 20万次，这大大超过人眼可以觉察到的极限频率（ 50HZ ），因此从根本上消除了图像的闪烁感。

3 、多级灰度显示问题：利用调节维持脉冲个数的方法来实现对级灰度显示。思考： LCD 、 CRT如何实现灰度显示？

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§5 、表面放电型彩色 AC-PDP 工作原理

1 、结构

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结构说明：

前玻板：用透明导电层制作一组平行并由 X和 Y组成一对的显示电极，为降低透明电极的电阻，在其上再制作一层金属电极（如 Cr-Cu-Cr），又称汇流电极，电极上覆盖透明介质层和MgO保护层。

后玻板：先制作一组平行的选址电极，其上覆盖一层白色介质层，作反射之用。

在白色介质层上再制作一组与选址电极相平行的条状障壁，其高度约 100μm、宽度约为 50μm。条状障壁既作两玻板之间的隔子，又作防止光串和电串之用，在障壁的两边和白色介质层上分别依次覆盖红、绿、蓝三基色荧光粉。

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两玻板以两组电极正交相对而置，四周用低熔点玻璃封接，排气后充入Nc+Xc等混合气体即成显示器件。

选址电极与扫描 Y电极相正交即为一个放电显示单元，每三个连续排列的红、绿、蓝三色显示单元组成一个彩色显示像素。

显示单元的维持放电是在其对应且为同一前板上维持电极 Z和扫描电极 Y间进行的，故称表面放电式，后基板的选址电极作显示单元的选址之用。该结构的主要特点是显示发光为反射式，可大大提高像素的亮度；气体放电为单基板表面方式而远离荧光粉，降低了放电离子对荧光粉的轰击，提高了工作寿命。

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2 、工作原理

1 ）单元由熄火转入点亮状态

说明：使寻址电极 A 和扫描电极 Y发生放电，积累维持放电所需的壁电荷，使单元处于点亮状态。

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2 ）点亮单元维持

说明：维持电极 X 施加维持电压 Vs，寻址电极归零，此时维持电极 X和扫描电极 Y，在壁电荷的帮助下，使单元保持点亮状态。

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3 ）单元由点亮转为熄火状态（一）

说明：利用 A 电极和 X电极放电，单元积累壁电荷，然后 A 电极和 Y电极放电，单元内积累额外的壁电荷，使壁电荷的电压超过点火电压，引起单元内放电，在放电时外电路不提供电流，则壁电荷因放电而中和，放电终止。

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3 ）单元由点亮转为熄火状态（二）

说明：利用窄脉冲（脉冲宽度约 1 左右），引起单元一次微弱的放电，造成此前的壁电荷中和，由于脉冲作用时间非常短，新的壁电荷还来不及建立，因此熄火。

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§6 、彩色 AC-PDP 的驱动电路

寻址驱动器的输出耐压为 60～ 100V, 输出电流是 10 ～ 30mA；

扫描驱动器的输出耐压为 150 ～ 200V ，输出电流是 200 ～ 400mA；

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