《等离子电视机的原理分析与设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《等离子电视机的原理分析与设计（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、等离子电视机的原理分析与设计等离子电视机的原理分析与设计通信 09-2 徐盖奇学号 0906030223摘要：摘要：等离子电视是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，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。放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。文章主要介绍了等离子电视机工作原理与简单的实现。关键词：关键词： 等离子显示屏 PDP 电极 驱动电路1 1 基本原理和特点基本原理和特点1.11.1 PDPPDP 的发光原理的发光原理单色 PDP 是利用气体产生放电（形成等离子体
2、）而直接发射可见光来实现显示的，其显示色一般为放电气体的特征色，如橙色。彩色 PDP 相同于荧光灯原理，利用气体放电产生紫外线转而激发光致荧光粉而间接发射可见光来实现显示的，使用三基色荧光粉就可以实现多色或全色显示。但是，无论单色还是彩色 PDP，其主要工作机理都是基于惰性气体在一定电压作用下的气体放电现象。单色 PDP 中放电气体常用 Ne-Ar 混合气体。产生放电时，气体内部最主要的反应是 Ne 原子的电离反应。由于受外部条件或引火单元激发，气体内部已存少量的带电粒子，其中电子被极间电场加速并达到一定动能时碰到 Ne 原子，使其电离导致自由电子增值，如此继续形成电离雪崩效应。在 Ne 气体
3、中加入极少量Ar 气体只是利用 Ne 和 Ar 之间的一种电离反应来提高混合气体的电离截面，以加速电离雪崩。伴随这种气体电离雪崩过程，电子加速后与 Ne 原子碰撞也会使Ne 被激发至更高能级但又不稳定的激发态 Ne。这种激发态（10-8S）的跃迁就产生显示所需的发光，辐射峰值波长为 585.2nm，所以单色的显示色一般为 Ne气体的特征色，即橙红色。对彩色 PDP 而言，常用的放电气体为 Ne-Xe 或 He-Xe 混合气体。其放电过程与上面所述的 NeAr 混合气体相似，只是在伴随气体的电离雪崩过程中，电子被加速后也会与 Xe 离子碰撞形成 Xe 的激发态 Xe。这种激发态最终跃迁至 Xe的
4、基态时，也就产生了 147nm 波长的真空紫外线 ，用此激发荧光粉产生出三基色可见光，即可以进行彩色显示。1.21.2 限流技术与限流技术与 PDPPDP 的分类的分类PDP 中气体放电一股工作在伏安特性曲线的正常辉光区，因为该区放电稳定，功耗较低。为达到稳定放电，避免进入大电流的弧光放电区而烧坏显示器件，PDP 中的放电电流必须进行一定的限制。目前实用的限流技术有两种，即电阻限流技术和电容限流技术。利用电阻限流则形成直流型等离子体显示技术（DC-PDP）；利用电容限流则形成交流型等离子体显示技术（AC-PDP）。前者放电气体与电极直接接触，电极外部串联电阻作限流之用，发光位于阴极表面，且为与
5、电压波形一致的连续发光。后者放电气体与电极由透明介质层相隔离，隔离层为串联电容作限流之用，放电因受该电容的隔直作用需用交流脉冲电压驱动，为此无固定阴极和阳极之分，发光位于两电极表面，其为交替呈脉冲式发光。此外，另有一类称作 AC/DC 混合型 PDP 技术，其本质只是利用 AC 放电作引火的 DC-PDP 或利用 DC 放电作选址的 AC-PDP。1.31.3 PDPPDP 的主要特点的主要特点与其他平板显示技术相比，PDP 具有以下主要特点：（1）易于实现大面积显示（2）全色显示（利用红、绿、篮三基色可实现 256 级灰度）（3）伏安曲线非线性性强，阀值特性好（4）具有固有存储特性（显示占空
6、比为 1，可实现高亮度）（5）对比度高（彩色 PDP 产品已实现 300：1）（6）视角大（160 度，为所有显示技术中最大的）（7）色纯度极好（相同于 CRT）（8）寿命长（单色 PDP 产品已达 10104h 以上，彩色 PDP 产品已实现3104h 以上）（9）器件结构及制作工艺简单，易于批量生产（投资成本小于 TFTLCD，投资回报率相同于 CRT）（10）环境性能优异（可满足美国军用 MI L 标准） 1.41.4 彩色彩色 PDPPDP 技术技术图 1彩色 PDP 技术按工作方式不同也分 AC 型和 DC 型两大类，但无论何种方式和结构，彩色 PDP 都是由数十万至数百万个如图 1
7、 所示的气体放电单元组成。这些放电单元是在两块玻璃基板之间用许多障壁将放电空间分隔而成的。每个显示单元都设有一组电极，并按一定排列形式涂敷有红（R）、绿（G）、蓝（B）荧光粉。放电单元内充入一定压力的惰性气体。当在被选单元的电极上加上一定电压时，其中的气体即产生放电，放电时所发射的紫外线激发该单元按一定方式进行控制 ，并完成三基色的空间混色，即可实现彩色显示。现在用于研究开发彩色 PDP 技术并达到实用化产品的主要有三种类型，即表面放电式 AC-PDP、对向放电式 AC-PDP、脉冲存储式 DC-PDP。表面放电式 AC-PDP是目前彩色 PDP 研究开发及批量生产的主流技术，下面进行重点介绍
8、。图 2表面放电式 AC-PDP 器件的典型结构如图 2 所示。前基板上用透明导电层制作一组平行并由 X 电极和 Y 电极组成一对显示电极，为降低透明电极的电阻，在其上面制作一层金属电极如 Cr-Cu-Cr，又称汇流电极。如同单色 AC-PDP 器件一样，电极上覆盖透明介质层和 MgO 保护层。后基板上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。在白色介质层上制作一组与选址电极平行的条状障壁，其高度约 100um、宽度约 50um。条状障壁既作两基板之间的隔子，又作防止光串和电串的之用。之后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 。三基色荧光粉分别为红色
9、 R：(Y，Ga)BO3：Eu，绿色 G：Zn2SiO4：Mn，蓝色 B：BaMgAl14O23：Eu2+。两基板以两组电极正交相对位置，四周用低熔点玻璃封接，排气后充入 NeXe 或 HeXe 混合气体即成显示器件。选址电极与显示电极的每一对 X 和 Y 电极正交即为一个放电单元显示单元，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 X 和 Y 显示电极间进行的，故称表面放电式，后基板的选址电极仅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。气体放电为表面式而远离荧光粉，降低了放电电离子对荧光粉的轰击
10、，提高了工作的寿命。表面放电式 AC-PDP 动态工作时一般采用选址期与维持期分开的驱动方法（ADS 技术），同时为了达到全色灰度显示（即每个显示单元实现256 级灰度）采用每帧显示由 6 到 8 个子帧组成的子帧驱动技术，子帧的维持时间以相对亮度比 1：2：4：8：16：32：64：128 设定。2 2 简单实现简单实现与 LCM 类似，商品化的等离子体显示模块（PDP，Plasma Display Module）是由 PDP 显示面板、数据存储与控制电路、显示驱动电路、电源及结构体等集成构成的，也称为 PDP 显示屏。PDP 显示模块的组成方框图如下：数据存储 与 控制电路扫描 电机 驱动
11、 器 扫描电极 驱动脉冲 产生电路维持 电极 驱动 脉冲 产生 电路彩色 PDP寻址电极驱 动器AC/DC 转换电路开关 电源显示数据缓存数据行同步驱动显示 控制电路扫描时序 控制电路. .场同步 .时钟显示数据显示驱动电路2.12.1 数据存储与控制电路数据存储与控制电路数据存储与控制电路是彩色 ACPDP 中对图像数据进行处理、实现子场显示的主要控制部分。其功能是将图像数据按显示面板的结构和 ADS 驱动技术的要求进行处理，并提供驱动电路所需要的控制信号。对显示数据的处理是将显示数据按位进行分离、分块存储，即将一场显示数据从最低位到最高位根据权重分模块存储，然后按相应的子场顺序读出并传送到
12、寻址电极极驱动器进行寻址显示。同时，该电路还要根据行、场同步信号和时钟等产生子场同步信号、扫描同步信号以及扫描电极脉冲产生电路所需的逻辑控制信号，使显示驱动电路正确的产生准备期、寻址期和维持期各电极所需要的多种脉冲序列。2.22.2 显示驱动模块显示驱动模块与 LCD 只需要几伏的电压脉冲就可以驱动显示相比，ACPDP 中的气体放电需要 100 多伏的电压才可以发生，典型数据是寻址驱动器的输出电压为60V100V，扫描驱动器的输出电压为 150V200V.因此要实现图像显示，需要将低压的图像数据信号转换成高压脉冲施加在寻址电极上；同时扫描电极和维持电极上也要施加相应的高压脉冲以完成寻址和维持显
13、示等操作。彩色 ACPDP 显示模块的方框 图显示驱动电路的功能是对显示数据作相应的处理，提供驱动 ACPDP 显示面板所需要的各种高压脉冲。显示驱动电路包括扫描电极驱动电路、寻址电机驱动电路、维持电极和扫描电极驱动脉冲产生电路等。3 3 总结总结等离子电视提供优质的画面是需要显示面板来呈现的，然而等离子电视显示面板的使用寿命一直是制约等离子电视发展的“瓶颈”，它的面板一般使用几千个小时后就会产生明显的亮度降低，从而影响画质。目前，还没有一个可以在根本上解决这个问题的技术出现。 随着液晶电视机几次大幅度的降价，使液晶电视机的价格开始接近消费者的心理线，等离子电视机相对于液晶电视机的优势也正在被
14、打破。 相比液晶和传统 CRT 电视机，等离子的耗电量是很惊人的。一般 40 英寸的等离子电视机的耗电量都在 300W 以上，高耗电量势必造成机体发热速度快，等离子电视机的巨大散热量，对该产品的整体制造工艺也是一个考验，如果元件不达要求很容易在高热环境下老化，因此生产企业就需要对等离子电视的每一个配件有非常严格的标准。参考文献：参考文献：1冯启明.现代电视学.武汉：华中理工大学出版社，19882余兆明.数字电视和高清晰度电视.北京：人民邮电出版社，19973陈谋忠.长虹 A3、TDA 机芯片单片机彩色原理与维修.北京：电子工业出版社，19984郑凤翼，阎双耀，孟庆涛.彩色电视及遥控系统原理与维修.北京：人民邮电出版社，1991
