等离子体显示原理
当时也只有DC-PDP可以作为电脑的显示器,松下公司一直以此
产品称霸笔记本电脑到1980年代。 *1983年商品化的直流型等离子体显示器(DC-PDP),则是利用汞蒸 气作为放电气体,以达到长寿命的目的。
*Burroughs公司所发明的()直流型等离子体型面板 显示器
*松下公司所设计的DC-PDP结构图
的6.3mm玻璃,以改善显示器的脆度,而其封合玻璃是以较高温处理 的材料,这样做气体不受污染而达到较长的寿命。 *在1970年Burroughs公司发展出自扫描(Self-ScanTM)方式而 促使DC型PDP实用化,如下页图所示,此方式可大大的減少驱动 电路,但这种DC型PDP显示器,有放电不一致的困扰。 *松下电子所设计有辅助放电区域的DC-PDP,并且该公司配合 优良的工艺技术,用此DC-PDP可以生产低价格的笔记本电脑,在
长寿命的彩色AC-PDP一直是研究开发的重点。
*1989年左右富士通公司开始发展三电极面放电型彩色PDP的实 用化产品,在1990年发表了ADS驱动方式,且成功将具有可显示 红色、绿色,与其混合色的20寸三色AC-PDP推出市场。该公司 在1992年发表有利于大量生产的直线型阻隔壁结构,并且成功开 发出引人注目的21寸全彩PDP,各公司都投入彩色AC-PDP的量产 开发。 *PDP真正引人所注目的时间是在1994年,由富士通公司卖给纽约 的证券交易所1200台的21寸AC型PDP。在1995年后,日本各家公 司开使朝向42寸的彩色PDP开发,在1996年称为PDP量产元年。 *由于AC-PDP的快速发展,且在1996年将42寸的产品商品化后, 目前彩色的PDP商品都是以AC-PDP为主,事实上PDP制造工艺成品 率一直无法提高,因此价格一直无法降低,以致于无法快速普及。
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)
Va(V)
1000 800 Vf 600 400
非自持放电 汤生 放电
自持放电 自 持 暗放电 辉光放电 弧光 放电 G
R I B C D V
Ea
E 200
F H
A
0
10-16 10-14 10-1210-10 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 10 1I(A)
*在1974年日立所发展的文献做为基础,其发光的基本原理是利用 阴极辉光(Negative Glow)区域,所放射出来的真空紫外线,再 由紫外线激发位于阴极附近的荧光粉,而产生可见光。由于此种 方式的PDP可以自扫描 (Self-ScanTM)方式操作,因此可大大減 少驱动电路,而降低生产成本。 *NHK放送技术研究所研究开发的DC-PDP,是将PDP由基本的自行扫 描型转换为平面构成,使得其性能更向前迈进。 *在AC-PDP的彩色化过程中,早期是对向型电极,因此阴极与阳极 是随着交流电压的周期而交替地改变,如此不论荧光粉涂抹在哪 一侧的电极上,都会受到离子的溅射撞击而使其寿命降低,所以
*1964年由伊利诺大学教授提出以电容取代电阻的方式,当施加合 适的交流电压,即可使显示器工作并具有记忆功能,他们将此 显示器正式命名为等离子体显示器面板(PDP),当时是利用环 氧树脂将气体封闭在两层玻璃基板中。
*1968年Owens-Illinois公司将AC型PDP实用化,其基板是采用较厚
正常辉光放电的光区分布:
(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。
我们所熟知的物体有固体、液体、气体。固、液、气三态
互变的过程称为相变。相变可以从两个方向发展,一是对一固
体继续降温,一是对一气体继续加热。实验结果告诉我们,前 者只会引起物质性质的变化,但是,后者却完全不同,它会使
物质变成一种新的状态──等离子态, 等离子态是物质的第四
态。呈现第四态的物体称为等离子体。
而等离子体本身就会发光的特点,与需要背光板的液晶显示技术 却差别很大。但是只能有「亮」或「暗」的区分,无法如同液晶
显示器一样可以发出不同的亮度。
而 PDP 为了实现中间亮度的效果,只好采用特殊的闪烁方式。例 如,如果想要在 16ms 反应时间內,显示只有白色一半的灰度效 果,就只好在 16ms 內同时闪烁明暗,让亮的时间与暗的时间一 样长 - 都是 8ms ,利用人类视觉无法辨别高频闪烁的特性,来 制造出灰度的平均亮度。
气体放电物理基础
请翻到书P277页
气体放电的伏安特性
Va(V)
1000 800 Vf 600 400 E 200 F H 非自持放电 汤生 放电 自持放电 自 持 暗放电 辉光放电 弧光 放电 G
R I B C D V
Ea
A
0
10-16 10-14 10-1210-10 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 10 1I(A)
* 1983年PDP都是单色,且依照气体放电时,所施加的电压不同 型式,可分为直流型(DC)与交流型(AC),DC型的PDP是以直流 (DC)电压启动放电,因此在结构中不可以有介电体层或电容层 的存在,因而导致无法累积壁电荷于介电层上,使得其需要很 高的启动放电电压。为了要降低启动电压,,因而设计有辅助 阳极与辅助放电通道,以辅助启动放电,又为了容易限制放电 电流,以增加PDP寿命,因而在每个单元中设计有电阻层,以降 低放电电流。 * AC型PDP在放电电极上,有覆盖透明介电层与耐离子轰击的氧 化鎂保护。因为AC型的PDP有结构简单与寿命长的优点,因此 目前商品化彩色PDP产品,都是AC型的PDP为主,在以下我们也 是主要讨论彩色AC型的PDP 。
Va(V)
1000 800 Vf 600 400
非自持放电 汤生 放电
自持放电 自 持 暗放电 辉光放电 弧光 放电 G
R I B C D V
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E 200
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0
10-16 10-14 10-1210-10 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 10 1I(A)
正常辉光放电区,电流在10-4~10-1之间,E点电压称为维持电 压,管内出现明暗相间的辉光,管压降维持不变; 异常辉光放电区,如加大电流并使电压突破G点,则电流突然猛 增,管压降突然降低,进入弧光放电区; 弧光放电区,是一种自持放电状态,管内出现明暗的弧光放电电 流在10-1A以上。G点称为弧光放电的着火电压。
參考資料 :.tw/_NewFiles/popular_science.asp?add_year=2003&popsc_aid=45
等离子体指的是原子在电子与原子核分离时的状态(电离),在等离子 体状态时,离子与电子的结合会发出紫外线。
在等离子体显示器结构
中,氙( Xenon )与氖 ( Neon )的混合气体
參考資料 :/seemore/cmo_p1_4_1.html
* 随着数字化多媒体资讯时代的来临,消费者对于显示器的要 求,越来越苛刻,不但要求画面清晰、色彩逼真、视角广、高亮 度、薄型化的基本特性外,并且要具备能收播数字信号、连接网 络等功能。*等离子体显示器正是能符合家庭要求的显示器。
非自持放电区,电流很小,10-20~10-12A,特点是外界电压取 消后,放电立即停止,起始带电粒子完全是由外界电离源提供的; 自持暗放电区,此时放电电流为10-11~10-7A之间,管压降接近 电源提供的电压; 过渡区(欠辉区),管压降突然下降,电流急剧增加,其中D点 称为着火电压(起辉电压、击穿电压)
被封裝在显示格內,透
过电极加入电压就成为 等离子体状态。而等离 子体产生的紫外线撞击 显示格內的荧光粉,就 成为波长较长的 RGB 三 原色可视光线。
此处省去12页
參考資料 :/seemore/cmo_p1_4_1.html
使用荧光粉来发光这一点,与显像管( CRT )的原理有些类似。
*追溯最早的应用案例,则应该是1927年Bell System公司所 做现场示范的气体放电电视,其尺寸大小为宽65cm,高75cm,其 中包含有5050个气体放电单元,所使用的气体为氖气,当时该电 视可显示每秒16个图像的灰度画面。 *在其之后发展实用化的气体放电显示器,则为1950年代所开 发出来的NIXIE,其主要的功能是做为显示数字之用,且最大的优 点是发展阵列式的数字显示器。
*伊利诺大学所开发的AC-PDP,是在前面玻璃板的中间产生气体
放电,因此称为对向型AC-PDP,但是现在彩色面板放电型
AC-PDP的基本结构,是由G.W.Dick博士发表,如下图所示,在电 极对的中间有介电层,当施加电压于电极上,即产生电场而行成
气体放电。
*最早的对向型 AC-PDP的原型样本
*1970~1980年代,彩色PDP的发展是以DC-PDP为中心。
等离子体显示技术
Plasma Display Technology
西安邮电大学
等离子体的发现
追溯历史,美国诺贝尔奖得主,化学家Langmuir可谓是发现 等离子这一物理现象的第一人。他用18世纪捷克医学家 Johannes Purkinje(1787-1869)发明的“PLASMA(中文译: 血浆)”一词,来形容他在1927发现的离子化的气体。这就 是为什么台湾把plasma译作电浆,而我们则称之为等离子。 何为等离子?何为等离子体?有什么离子?
參考資料 :.tw/_NewFiles/popular_science.asp?add_year=2003&popsc_aid=45 .tw/Winnie/Winnie11.htm
物质是由分子组成的,一个分子可以包含一个或多个原子, 而一个原子则是由原子核和若干个电子组成。原子核带正电, 电子带负电,原子呈电中性。气态时,电子在电场束缚下围绕 原子核旋转。如果气体被加热,其电子的热运动动能就会增加。 一旦电子的热运动动能超过原子核对它的束缚,电子就成为自 由电子,这种过程称之为电离。如果气体中的所有原子都被电 离,就称为完全电离,如果只有部分原子被电离,则称为部分 电离。被电离的原子数与总原子数之比称为电离度。电离度为 100%时,即气体被完全电离,就成为我们上面所说的物质第 四态──等离子态,也称为等离子体。这是最严格定义的等离 子体,在实际应用中,部分电离的气体,只要满足一定的条件, 也通称为等离子体。等离子体中,失去电子的原子称为离子。 因此,产生等离子体的最简单方法就是对气体进行加热使其电 离,即成等离子体。