光电子技术等离子体显示

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1、光电子技术学课件之十八：——等离子体显示制作者：赣南师范学院物理与电子信息学院：王形华1§6.3等离子体显示一、什么是等离子体?所谓等离子体就是被激发电离气体，达到一定的电离度，气体处于导电状态，这种状态的电离气体就表现出集体行为，即电离气体中每一带电粒子的运动都会影响到其周围带电粒子，同时也受到其他带电粒子的约束。由于电离气体整体行为表现出电中性，也就是电离气体内正负电荷数相等，称这种气体状态为等离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同，故称之为物质第四态。2固体冰液体水气体水汽等离子体电离气体温度00C1000C100000C3看似“神秘

2、”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。等离子体是一种很好的导电体，可以利用电场和磁场产生来控制等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间科学的进一步发展提新的技术和工艺。4低温等离子体物理与技术经历了一个由60年代初的空间等离子体研究向80年代和90年代以材料为导向研究领域的大转变，高速发展的微电子科学、环境科学、能源与材料科学等，为低温等离子体科学发展带来了新的机遇和挑战。现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布

3、表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用，让网络时代成为现实。5二、等离子显示的原理等离子体显示器(PlasmaDisplayPanel)缩写为PDP。等离子体显示器的工作原理与一般日光灯原理相似，它在显示平面上安装数以十万计的等离子管作为发光体（象素）。每个发光管有两个玻璃电极、内部充满氦、氖等惰性气体，其中一个玻璃电极上涂有三原色荧光粉。当两个电极间加上高电压时，引发惰性气体放电，产生等离子体。等离子产生的紫外线激发涂有荧光粉的电极而发出不同分量的由三原色混合的可见光。每个等离子体发光管就是我们所说的等离子体显示器的像素，我们看

4、到的画面就是由这些等离子体发光管形成的“光点”汇集而成的。等离子体技术同其它显示方式相比存在明显的差别，在结构和组成方面领先一步。6在技术性能上，由于PDP屏中发光的等离子管在平面中均匀分布，这样显示图像的中心和边缘完全一致，不会出现扭曲现象，实现了真正意义上的纯平面。由于其显示过程中没有电子束运动，不需借助电磁场进行偏转，因此外界的电磁场也不会对其产生干扰，适于不同环境条件下使用。简单地说，PDP是在两片玻璃板之间注入电压，产生气体及肉眼看不到的紫外线使荧光粉发光，利用这个原理呈现画面。因其可以挂在墙上，故又称壁挂式电视。71、交流等离子显示板（ACPD

5、P，1966，美国）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通交作用，需用交变脉冲电压驱动，为此无固定的阴极和阳极之分，发光位于两电极表面，且为交替呈脉冲式发光。ACPDP因其光电和环境性能优异，是PDP技术的主流。PDP的分类：82、直流等离子体显示板（DCPDP，1968，荷兰）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，且为与电压波形一致的连续发光。自扫描等离子体显示板（SSPDP）属于DCPDP——1970，美国。93、SMPDP以金属荫罩代替传统的绝缘介质障壁。具有制作工艺简单，

6、易于实现大批量生产；放电电压低，亮度高，响应频率快的优点。10等离子体显示具有以下一些特点：（1）等离子体显示为自发光型显示，有较好的发光效率与亮度。（2）适于大屏幕、高分辨率显示。（3）等离子体显示单元具有很强的非线性。（4）存储特性。（5）PDP结构上可以采用不透明但电阻低的金属电极。11（6）PDP有合适的阻抗特性。（7）响应快。PDP响应时间为数毫秒，使显示电视图像时更新像素信号不成问题。（8）刚性结构，耐振动，机械强度高，寿命长。12三、气体放电基本知识平板电极间充有：氖气(Ne)或氖(Ne)+0.1%氩(Ar)混合气体。充电二极管的伏安特性13

7、曲线AC段属于非自持放电，在非自持放电时，参加导电的电子主要是由外界催离作用（如宇宙射线、放射线、光、热作用）造成的，当电压增加，电流也随之增加并趋于饱和，C点之前称为暗放电区，放电气体不发光。随着电压增加，到达C点后，放电变为自持放电，气体被击穿，电压迅速下降，变成稳定的自持放电（图中EF段），EF段被称为正常辉光放电区，放电在C点开始发光，不稳定的CD段是欠正常的辉光放电区，C点电压Vf，称为击穿电压或着火电压、起辉电压，EF段对应的电压VS称为放电维持电压。14阴极电流密度为常数是正常辉光放电的特点。当放电电流更大时进入异常辉光放电FG段，这时放电单

8、元阻抗变大。当电流进一步增大，放电进入弧光放电后，在H点曲线变得平