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1、等离子体显示板,PDP工作原理,什么是PDP？AC型PDP与DC型PDPPDP的特征和应用PDP的主要部件及材料,什么是PDP,PDPPlasma display panel, 等离子体显示板：利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以看成由大量小型日光灯并排构成。PlasmaPlasma，等离子体：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处于等离子体状态。,放 电 胞,PDP的工作原理,PDP整体结构,PDP放电发光,Ne, He, +Xe气体,放电引起荧光体发光,构成显示器，满足不同使用要求,AC型PDP与DC型PDP,AC型PDP与DC型PDP的特征对比,DC型
2、PDP与AC型PDP的对比,PDP的特征和应用,PDP具有下述优点：利用气体放电发光，为自发光型，即主动发光型显示(与LCD比较);其放电间隙为0. 10. 3mm，便于实现薄型化(与CRT比较);利用荧光体，可以彩色发光，容易实现多色化、全色化(与LCD比较);容易实现大画面平板显示(与CRT比较)。,缺点:功耗大，不便于采用电池电源(与LCD比较);彩色发光效率低(与CRT比较);驱动电压高(与LCD比较);目前的价格还较高(与CRT,LCD比较)。,PDP涵盖了CRT,LCD,LED及投影器的许多应用领域,PDP可能的应用领域,随着数字电视和大屏幕电视的市场需求，PDP世界需求量急剧扩大
3、,克服缺点，发挥优势降低价格降低功耗改进放电材料和荧光材料提高图像分辨率和显示精度降低成本,彩色PDP的放电特性及发光机理,低压气体放电的基本特性彩色PDP的发光机理气体放电中的帕邢定律和着火电压的确定DC型和AC型PDP中的气体放电,低压气体放电的基本特性,凡是电流通过气体的现象即为气体放电。低压气体放电，直接或间接地利用辉光放电霓虹灯、日光灯按辉光放电的外貌及微观过程，从阴极到阳极大致可分为阿斯顿暗区、阴极光层、阴极暗区、负辉区、法拉第暗区、正光柱区及阳极区等几个区域。,低压气体放电的基本特性,正常辉光放电的空间分布,阿斯顿暗区、阴极光层、阴极暗区、负辉区、法拉第暗区、正光柱区、阳极区,正
4、常辉光放电存在4个明显的发光区域：阴极光层、负辉区：发光强度最大，发光区域较小正光柱区阳极光层当电极间距离逐渐缩短时，正光柱区也逐渐缩短并首先消失，然后是法拉第暗区和负辉区相继消失。当负辉区的左端与阴极重合时，放电就会停止。阴极位降区(包括阿斯顿暗区、阴极光层和阴极暗区)是维持辉光放电必不可少的部分。阴极位降区的宽度随气体压力成反比例变化。,低压气体放电的基本特性,辉光放电具有以下的基本特征:是一种稳态的自持放电;放电电压明显低于着火电压，而后者由后面谈到的帕邢定律决定;放电时，放电空间呈现明暗相间的、有一定分布的光区;严格地讲，只有正光柱部分属于等离子区，其中正负电荷密度相等，整体呈电中性;
5、放电主要依靠二次电子的繁流来维持。,PDP所涉及的气体放电的特点发光效率低，放电间距只有几十到几百纳米，虽然其放电机理与日光灯相同，但日光灯的光效率达80 Im/ W，而目前PDP的光效率只有1. 01 lm/W。造成光效差别如此之大的原因，主要是因为日光灯放电时其正光柱区长，而PDP发光的主要贡献者是负辉区，放电时，正光柱区非常短甚至消失。表面放电型AC型PDP存在一个分辨率的理论极限。提高分辨率就意味着缩小放电电极间距。而从辉光放电的特性来看，当充气气压一定、电极间距缩小到一定数值时，在两个电极间不会形成正常的辉光放电，从而产生击穿(即打火)现象。极限分辨率与充气压力成正比。充气气压越高，
6、极限分辨率也越高。,利用正光柱区发光的10英寸彩色PDP放电胞的结构及放电区的电位分布,阳极向左移动1mm，仅利用负辉光的设计，既可以降低工作电压，又因为其放电胞的尺寸变小，有利于提高显示精细度。,彩色PDP 的发光机理,彩色PDP的发光显示主要由以下过程组成：气体放电过程，即隋性气体在外加电信号的作用下产生放电，使原子受激而跃迁，发射出真空紫外线(200nm)的过程;荧光粉发光过程，即气体放电所产生的紫外线，激发光致荧光粉发射可见光的过程。,以充Ne-Xe混和气的表面放电AC PDP为例eNeNe2e（电子碰撞电离）eNeNeme（亚稳激发）eXeXe2e （电子碰撞电离）NemXeNeXe
7、e （penning电离)eXeXe*(2p5或2p6)hv（碰撞跃迁）Xe*(2p5或2p6)Xe* (1S4或1S5) hvXe*(1S5) Xe*(1S4) （逐级跃迁）Xe*(1S4)Xehv(147nm,真空紫外),Ne,Xe原子的能级与发光光谱示意图,Penning电离反应与Xe*逐级跃迁示意图提高气体的电离截面，加速Nem的消失和Xe的电离雪崩反应工作电压比直接电离反应要低，降低了器件的工作电压,气体放电中的帕邢定律和着火电压的确定,气体放电的伏安特性曲线帕邢定律和着火电压的确定,气体放电的伏安特性曲线对于一定的放电胞尺寸和一定的气体压力，两电极之间要施加一定的电压，使气体辉光放
8、电放电开始的着火电压，即击穿电压，其可变电阻的大小及变化规律与气体种类及成份、压力及温度、极间距离、电极材料、电极表面状态密切相关。典型气体放电伏安特性曲线非自持放电、自持放电、初级辉光、正常辉光、反常辉光、弧光放电,气体放电伏安特性曲线,非自持放电，依靠空间存在的自然辐射照射阴极所引起的电子发射和气体的空间电离所产生的。,EF,正常辉光放电，E,阴极表面只有一部分发光，即只有一部分发射电子，这部分叫阴极斑点，直到阴极斑点覆盖整个阴极表面后，I,U一起增加。,EF,正常辉光放电，FG，反常辉光放电PDP大都使用正常辉光放电阶段，而离子镀膜和溅射镀膜大都使用反常辉光放电阶段。,气体放电中的帕邢定
9、律和着火电压的确定,气体放电的伏安特性曲线帕邢定律和着火电压的确定,帕邢定律和着火电压的确定,帕邢定律 1889年帕邢(Paschen)在测量击穿电压对击穿距离和气体压力的依赖关系时发现:在两个平行平板电极上加以直流电压后，在极间形成均匀场。令极间距离为d，压力为p，如果气体成份和电极材料一定，气体恒温，则在冷电极条件下，击穿电压是pd的函数，而不是以p和d为两个变量的函数。并且改变pd时，Uz有一极小值Uzmin。这便是有名的帕邢定律。,某些气体的帕邢曲线 Uz = f(pd),DC型和AC型PDP中的气体放电,DC型和AC型PDP中的气体放电的区别放电电压及电流的确定决定PDP寿命及可靠性
10、的主要因素如何降低PDP器件的着火电压,DC型和AC型PDP中的气体放电的区别,DC型PDP阴极表面附近的发光原理及各类粒子的相互作用,二次电子放出系数，与阴极材料（功函数）及该离子的电离能有关,AC型PDP放电空间的发光原理及各类粒子的相互关系,基本过程：过程加速电子与气体原子碰撞，产生激发或电离 过程离子碰撞阴极（DC型）或MgO层表面，产生 电子发射，放出电子能量可由下式来估算： WeEi2 ，其中，Ei为离子电离能， 为阴极功函数。即系数（二次电子放出系数）与阴极材料功函数及离子电离能有关， 系数一般在0.050.5范围内。,AC型瞬时阴极的介电体表面，存在电子的周期性积蓄和释放的过程
11、；DC型施加直流电压即可维持放电过程，若不加控制，会引起阴极过热，造成放电胞的破坏，在后述的脉冲存储驱动方式中，通过周期性地在过热之前切除电压，在电子完全消失之前再接通电压，以维持放电的正常进行。称为过热控制放电方式。,放电电压及电流的确定,工作电压的确定放电开始电压，即着火电压，由帕邢定律确定 Uzf(pd)实际PDP放电开始电压一般为130200V,再加上一定的裕度，因此多数取150250V。,放电电压及电流的确定,放电电流的确定对于AC型和DC型有很大差异对于DC型，根据放电胞的电压电流特性，画出负载线，由此确定最佳工作电流范围。每个放电胞的阴极电流：,决定PDP寿命及可靠性的主要因素,
12、从使用角度看，PDP的主要问题大概是经时变化及寿命。影响PDP寿命的主要因素是放电气体中所带一定能量的离子对电极表面的损伤。一般情况下离子所带的能量大约与1. 6 X 105K温度相当对DC型：离子对阴极表面产生溅射作用，沉积在放电胞障壁四周，致使放电胞变黑并引起绝缘电阻变差。如同CRT一样，随着运行时间的加长，对比度及辉度等都会下降。对AC型： 介电体电极表面状态的变化会引起壁电荷积蓄量的变化。随着运行时间增加，会造成工作电压及存储特性发生变化，显示特性变差。,决定PDP寿命及可靠性的主要因素,如何降低PDP器件的着火电压,气体放电时的着火电压越低，则在同样的驱动电压下，产生的真空紫外光强度
13、就越大。较低的着火电压可大大减轻PDP驱动电路的压力 。降低着火电压的途径有以下几条:选择逸出功低、二次电子发射系数较大的材料，(耐离子轰击性好)，如MgO, SrO和(Mg,Sr) O等;选择合适的气体种类和气压;在基本气体中掺入少量合适的杂质气体，形成潘宁混合气体，这样，着火电压会比这两种气体单独存在时的着火电压都低;选择电离电位比基本气体的电离电位低的掺入气体。,几种惰性气体元素的亚稳能级、谐振能级和电离能,AC型PDP与DC型PDP的结构及驱动方式,AC型PDP的结构AC型PDP的驱动DC型PDP的结构,AC型PDP的结构前基板后基板透明电极汇流电极透明介电体层保护层选址电极,作用：保
14、护透明电极发射电子维持放电状态限制放电电流,对向放电型AC和面放电型AC,面放电型AC型PDP由在同一基板上平行布置的2个透明电极(附有汇流电极)和在另一基板上布置的选址电极共3个电极构成。放电发生在前基板一侧，可减轻等离子体对荧光体的冲击损伤。,富士通公司开发PDP的经历,可以调节图像深浅程度的选址与显示分离型子帧驱动（ADS）技术,反射型AC PDP的结构,条状障壁结构AC型PDP,AC型PDP与DC型PDP的结构及驱动方式,AC型PDP的结构AC型PDP的驱动DC型PDP的结构,驱动集成电路的作用,一个性能良好的彩色PDP电视，驱动集成电路系统占总成本的70%-80%，一般情况下，矩阵平
15、面的行顺序驱动时，随着扫描线增加，亮度会下降，因此，不管AC还是DC型彩色PDP，都采用存储式驱动来增加实际的发光时间，以实现高亮度。存储式驱动方式基本上由写入、发光维持、擦除三个部分组成。驱动集成电路的作用就是给PDP施加定时的周期的脉冲电压和电流。,原理图,驱动集成电路的构成,PDP驱动电路方块图列(column)驱动器行(row)驱动器同步(timing)控制器数据缓冲器(data buffer)电源,适用于AC型、DC型及各种彩色PDP的驱动电路方块图,彩色PDP驱动集成电路的内部结构逻辑部分驱动部分,要求具有耐高压输出能力,彩色PDP如何实现灰度和全色显示两种不同亮度的组合，实现4级灰度显示强放电+弱放电，总的亮度最高;强放电+弱放电停，总亮度次之;强放电停+弱放电，总亮度第三;强放电停+弱放电停，总亮度最低。同理，6种亮度构成26=64级灰度，8种放电强度组成28=256级灰度。当每一种荧光粉有64种不同的灰度时，能产生（646464）大约26104种颜色；而当每一种RGB荧光粉的总灰度有256级时，显示板就能显示出256*256*256大约16.7106种颜色。,ADS技术（Address and Display period Separated）通过发光时间的调整进行灰度调节的方法，具体讲就是选址期与维持期分离的技术,
