061等离子体显示器概述

彩色等离子体显示提纲一、等离子体显示器概述二、气体放电物理基础三、彩色交流等离子体显示器（AC-PDP)介绍四、彩色AC-PDP的制造材料和工艺五、彩色AC-PDP电路系统六、彩色PDP技术的新发展七、直流等离子体显示器（DC-PDP)八、PDP的应用及未来发展Whatisaplasma?固态液态气态？如果气体的温度继续升高，物质受热能的激发而电离。如果温度足够高，就可以使物质全部电离。电离后形成的电子之总电荷量同所有的正离子的总电荷量在数值上相等，而在宏观上保持电中性。等离子体显示器概述PDP：PlasmaDisplayPanel气体放电物理基础气体原子的电离原子获得能量等离子体的分类:等离子体高温等离子体（完全电离气体）温度范围：106~108K，如可控热核反应等离子体、太阳、恒星等。低温等离子体（部分电离气体）热等离子体（Te=104~106K，Ti=3103~3104K）冷等离子体（Te104K，Ti=室温）如电弧等离子体、高频等离子体、燃烧等离子体等。如辉光放电正柱区等离子体显示器概述PlasmaDisplayPanel：所有利用气体放电而发光的平板显示器件的总称。日光灯发光原理PDP平板显示矩阵等离子体显示器概述按颜色分：•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。•彩色PDP放电发光真空紫外线（VUV）荧光粉可见光等离子体显示器概述(a)DC-PDP(b)对向放电型AC-PDP(c)表面放电型AC-PDP按电极结构分：等离子体显示器概述PDP与CRT性能的比较等离子体显示器概述优点：缺点：（1）主动发光型显示；（1）功耗大，不便于采用电池（2）易于实现薄型大屏幕；电源（与LCD相比）；（3）具有高速响应特性；（2）彩色发光效率低（与CRT（4）可实现全彩色显示；相比）；（5）视角宽，可达160度；（3）驱动电压高（与LCD比较）；（6）伏安特性非线性强，（4）产生较强的电磁干扰（EMI）.具有很陡的阈值特性；（7）具有存储功能；（8）无图像畸变，不受磁场干扰；（9）应用的环境范围宽；（10）工作于全数字化模式；（11）具有长寿命。等离子体显示器概述直流PDP（DC-PDP）的发展史•1954年NationalUnion公司研制出矩阵结构DC-PDP•二十世纪五十年代初Burroughs公司开发出用于数码显示的直流气体放电管等离子体显示器概述显示阳极引火孔前基板玻璃封接φRφ1φ2φ3点火阴极（1）点火阳极（1）扫描阳极点火阳极（2）后基板扫描沟槽点火阴极（2）R1234567显示单元复位阴极阴极辅助阳极显示阳极荧光粉（R）荧光粉（G）荧光粉（B）引火空间辅助单元障壁显示单元后基板阴极前基板•1972年Burroughs研制出具有自扫描功能的DC-PDP板•1978年，G.E.Holz提出脉冲存储技术，使得DC-PDP可以工作于存储模式；•1995年NHK公司开发的102cm脉冲存储式DC-PDP等离子体显示器概述•1995年，NHK和松下公司合作采用内置电阻结构制作出107cm的HDTVDC-PDP。它具有19201035像素，单元节距为0.48mm0.5mm，可实现256级灰度显示。辅助单元显示单元阴极障壁引火空间电阻阳极显示阳极汇流线辅助阳极汇流线后基板绝缘层荧光粉前基板西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室等离子体显示器概述交流PDP（AC-PDP）的发展史•1964年Bitzer和Slottow研制出AC-PDP等离子体显示器概述电极电极基板玻璃PDP发明人DonBitzer教授(右)GeneSlottow教授(左)Illinois大学等离子体显示器概述•1969年，Owens-Illinois研究小组研制出开放单元（OpenCell）结构的单色AC-PDP1976年G.W.Dick发表一种具有交叉电极结构的表面放电型AC-PDP；Vs前板玻璃封接玻璃辉光区电极介质层基板电极交叉电极结构表面放电型AC-PDP下板结构交叉电极结构的表面放电型AC-PDP等离子体显示器概述Vs“连通”导体基板前板玻璃封接玻璃介质层辉光区“片”电极Vs基板“连通”电容线和片状辉光区MgO层介质层封接玻璃前板玻璃1977年G.W.Dick一种带有“连通”导体的表面放电型AC-PDP1979年G.W.Dick又设计出带有“连通”电容的表面放电型AC-PDP等离子体显示器概述（1）电极材料的选择很困难；（2）电场集中在上下层电极的交叉区域，容易造成该区域保护层的毁坏，引起放电电压的改变；（3）这种交叉电极结构的容抗较大，使得驱动困难。X1X2YYSeS0MgO介质层两电极结构表面放电型AC-PDP存在的缺点：•1985年，G.W.Dick和富士通公司开发出三电极结构的表面放电型AC-PDP；等离子体显示器概述•1990年，富士通公司开发出寻址与显示分离的驱动技术（ADS），可以实现多灰度级彩色显示；•1992年，富士通公司开发出条状障壁结构表面放电型AC-PDP，并采用此结构生产出世界上第一台53cm(21英寸)彩色PDP；前基板障壁荧光粉寻址电极后基板介质层MgO膜介质层汇流电极透明电极•1995年，富士通公司推出了107cm(42英寸)PDP。至1997年底,日本NEC、先锋、松下、三菱等公司也相继实现了107cm彩色PDP的批量生产。等离子体显示器概述一、等离子体显示器概述二、气体放电物理基础三、彩色交流等离子体显示器（AC-PDP)介绍四、彩色AC-PDP的制造材料和工艺五、彩色AC-PDP电路系统六、彩色PDP技术的新发展七、直流等离子体显示器（DC-PDP)八、PDP的应用及未来发展提纲气体放电物理基础汤生放电自持暗放电辉光放电弧光放电自持放电非自持放电Vf10-1610-1410-1210-110-210-310-410-510-610110010-1002004006008001000ABCDEVREaIFGHVa(V)I(A)气体发生稳定放电的区域：正常辉光放电区(EF)反常辉光放电区(FG)弧光放电区(GH)气体放电的伏安特性为了描述气体放电中的电离现象，汤生提出了三种电离过程，并引出三个对应的电离系数：（1）汤生第一电离系数—α系数。它是指每个电子在沿电场反方向运行单位距离的过程中，与气体原子发生碰撞电离的次数。气体的击穿和巴邢定律电子繁流示意图气体放电物理基础（2）汤生第二电离系数—β系数。它是指一个正离子沿电场方向运行单位路程所产生的碰撞电离次数。（3）汤生第三电离系数—系数。它是指每个正离子打上阴极表面时，产生的二次电子发射数。气体放电物理基础几种气体的巴邢曲线Vf(V)11010-1102102103104Pd(×1.33Pa.m)Ne-Ar(0.1%)NeArH2Hg空气(Pd)minVfmin帕邢(Paschen)定律在气体种类、电极材料等条件不变时，着火电压Ub不仅单独和压强P或极间距离d有关，而且和Pd的乘积有关Ub=f（Pd）Ub与Pd的函数关系的推导：根据着火条件，系数必须满足1)1(de1ln1d气体放电物理基础])1ln(ln[)ln(ApdBpdUb气体放电物理基础)11ln(72.2minABUbApd)11ln(72.2)(min从，可得最低着火点：0)(PdddUb)exp(BPAP影响气体放电着火电压的因素pd值的作用巴邢定律表明，当其它因素不变时，pd值的变化对着火电压的变化起了决定性的作用。因此，PDP中充入气体的压强和电极间隙对PDP的着火电压有很大影响。气体放电物理基础气体种类和成分的影响值和击穿电压Ub值，都与气体的性质(种类和气压)有关，并主要由电子与一定气体粒子发生碰撞的过程来决定。—气体的电离电位对击穿电位的影响是另一个重要的因素，在其他条件不变的情况下，通常电离电位越大的气体，它的击穿电位就越大。—如果碰撞时电子还未达到足以使气体电离的速度，电子与这种气体粒子碰撞损失的平均能量较大，那么这种气体被击穿所需要的电场强度就大，相应地要求击穿电位也高。气体放电物理基础在放电管内有两种气体的混合物时，Ub不能简单地用混合方法以混合气体的浓度去计算。混合气体的击穿现象往往与纯粹气体完全不同。氮—氢混合气体的最小着火电压与Pd的关系气体放电物理基础在氖气中混入少量氩气能使气体的击穿电压降低，其降低量由氩气的混合量决定。这种现象就是放电中潘宁效应的结果。这种效应在氩—汞混合气体中也存在。气体放电物理基础潘宁电离：设A、B为不同种类的原子，原子A的亚稳激发电位大于原子B的电离电位，亚稳原子A*与基态原子B碰撞时，使B电离，变为基态正离子B+（或激发态正离子B+*），而亚稳原子A*降低到较低能态，或变为基态原子A.A*+BA+B+（或B+*）+e由于亚稳原子平均寿命是10-410-2s，因此潘宁电离的几率较高，使得基本气体的有效电离电位明显降低。另外，着火电压下降的大小还与两种气体的性质和它们量的混合比有非常密切的关系。气体放电物理基础阴极材料和表面状况的影响在各种阴极材料的平板电圾之间氩气的击穿电压随Pd的变化气体放电物理基础辅助电离源的影响使用辅助电离源来加快带电粒子的形成，也可以使着火电压降低。例如：人工加热阴极产生热电子发射，取代发射过程的作用；用紫外光照射阴极，使阴极产生光电发射；放射性物质靠近放电管，放射性射线引起气体电离；通过预放电提供初始的带电粒子等可以大大降低着火电压。气体放电物理基础电场分布的影响电场分布对汤生系数和系数的数值与分布起决定性作用，影响气体中电子与离子的运动轨迹以及电子雪崩过程。气体放电物理基础同轴圆筒电极系统，中心电极不同极性，着火电压与气压的关系辉光放电的发光基本特征：(1)放电时，在放电空间呈现明暗相间、有一定分布规律的光区。(2)由于着火后，空间电荷引起的电场畸变使放电空间电位基本上分成两段：阴极位降区和正柱区。在阴极位降区中产生电子繁流过程，满足放电自持条件，故它是维持辉光放电必不可少的部分。(3)管压降明显低于着火电压，并且不随电流而变。电流为毫安级。电流密度为A/cm2至mA/cm2数量级。(4)阴极电子发射主要是过程。气体放电物理基础Vc辉光放电的光区分布光强电位场强空间电荷密度阿斯顿暗区阴极辉区阴极暗区负辉区法拉第暗区正柱区阳极暗区阳极辉区IEZn_n+V正常辉光放电的光区分布：一个充氖的冷阴极放电管长50cm，气压P＝133Pa，在正常辉光放电时的光区和电参量分布(1)阿斯顿暗区由于受正离子轰击从阴极发射出来的二次电子初速很小，不具备激发条件。由于没有受激原子，因而是暗区。(2)阴极光层电子在通过阿斯顿暗区以后，从电场中获得了一定的能量，足以产生激发碰撞，使气体发光。但电子数量不大，激发很微弱。气体放电物理基础Vc辉光放电的光区分布光强电位场强空间电荷密度阿斯顿暗区阴极辉区阴极暗区负辉区法拉第暗区正柱区阳极暗区阳极辉区IEZn_n+V(3)阴极暗区电子离开阴极后，到这里获得的能量愈来愈大，甚至超过了激发几率的最大值，于是激发减少，发光减弱。在这个区域内，电子能量已超过电离电位，引起了大量的碰撞电离，繁流放电集中在这里发生。在正常辉光放电时的光区和电参量分布气体放电物理基础(4)负辉区进入负辉区的电子可以分为两类:快电子和慢电子。慢速电子是多数，它们在负辉区产生许多激发碰撞，因而产生明亮的辉光。在阴极暗区，因离子浓度很高，它们会向负辉区扩散，因而负辉区中，电子和正离子的浓度都很大，而电场很弱，几乎是无场空间。负辉区中电子和正离子浓度比正柱区中约大20倍。Vc辉光放电的光区分布光强电位场强空间电荷密度阿斯顿暗区阴极辉区阴极暗区负辉区法拉第暗区正柱区阳极暗区阳极辉区IEZn_n+V在正常辉光放电时的光区和电参量分布气体放电物理基础（5）法拉第暗区这是一个处于负辉区和正柱区之间的过渡区。由于电子在负辉区中损失了很多能量，进入这个区域以后，便没有足够的能量来产生激发，所以是暗区。Vc辉光放电的光区