1、 西安郵電大學(xué)西安郵電大學(xué) 西安郵電大學(xué)西安郵電大學(xué)氣體放電及發(fā)光原理氣體放電及發(fā)光原理等離子基礎(chǔ)知識等離子基礎(chǔ)知識3離離子化子化e- + AA+ + 2 e- 游離碰撞產(chǎn)生電子和離子 維持等離子體的穩(wěn)定v電子和中性原子或分子碰撞v把軌道電子敲離核的束縛4離子化說明離子化說明自由電子入射撞擊軌道電子兩個自由電子軌道電子原子核原子核5激激發(fā)發(fā)弛豫弛豫e- + AA* + e-A* A + hn (光) 不同的原子/分子有不同的頻率,也就是為什么不同的氣體會發(fā)出不同的顏色.6激激發(fā)碰發(fā)碰撞撞入射撞擊電子基態(tài)電子激態(tài)電子原子核原子核撞擊電子7弛豫弛豫基態(tài)hnhnh: 蒲朗克常數(shù)n: 光的頻率激態(tài)8分

2、解分解電子和分子碰撞，可以打斷化學(xué)鍵并產(chǎn)生自由基: e- + AB A + B + e-自由基至少有一個未成對電子，化學(xué)上是容易起反應(yīng)的. 增加化學(xué)反應(yīng)速率對蝕刻和化學(xué)氣相沉積工藝非常重要Plasma Display Panel Plasma Display Panel 等離子體顯示原理等離子體顯示原理主體參考:海信培訓(xùn)資料 PDP主要利用電極加電壓、惰性氣體游離產(chǎn)生的紫外光激發(fā)熒光粉發(fā)光制成顯示屏。 PDP顯示屏的每個發(fā)光單元工作原理類似于霓虹燈。每個燈管加電后就可以發(fā)光。 顯示屏由兩層玻璃疊合、密封而成。當(dāng)上下玻璃板之間的電極，施加一定電壓、電極觸電點火后，電極表面會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使顯示單

3、元內(nèi)的氣體游離產(chǎn)生紫外光，紫外光UV激發(fā)熒光粉產(chǎn)生可見光。一個像素包括紅、綠、藍三個發(fā)光單元，三基色原理，組合形成256色光。Plasma Display Panel （等離子顯示屏）11PixelsDischargeDischargeDischarge White light emission(1) 電場輸電場輸入能量入能量 (2) 氣氣體放體放電電(3) UV紫外光紫外光(4) 熒熒光粉激光粉激發(fā)發(fā)(5) 放放電單電單元元內(nèi)發(fā)內(nèi)發(fā)出可出可見見光光(6) 像素呈色、像素呈色、顯顯示示圖圖像像v 42”VGA顯示屏：852480（3），122，6880個燈泡。Plasma Display Pa

4、nel12等離子顯示器等離子顯示器等離子顯示器按照驅(qū)動電壓的方式不同分為：等離子顯示器按照驅(qū)動電壓的方式不同分為：直流放電型和交流放電型直流放電型和交流放電型13 (a)對向放電型AC-PDP交流等離子體（交流等離子體（AC-PDP）主要類型）主要類型(b) 表面放電型AC-PDP14bus electrodedielectricITO electrodeMgO layerbarrierphosphorsaddresselectrodeFront panelBack panel交流等離子體（交流等離子體（AC-PDP）面板結(jié)構(gòu)）面板結(jié)構(gòu)15后面板后面板前面板前面板后面板后面板尋尋址址電電極（數(shù)

5、據(jù)）極（數(shù)據(jù)）介介質(zhì)層質(zhì)層MgO壁障壁障 彩色彩色 熒熒光粉光粉黑色矩黑色矩陣陣后面板后面板前面板前面板維維持持電電極極（透明（透明電電極極+匯匯流流電電極）極）掃掃描描電電極極（透明（透明電電極極+匯匯流流電電極）極）18面板面板結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)CLICKCLICKCLICKCLICKCLICKCLICK19封接（封接（總總裝）裝）前面板前面板后面板后面板Neon / Xenon 氣體氣體封接封接20PDP面板面板面板玻璃面板玻璃組組裝裝 鋁鋁制基板制基板數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動驅(qū)動板板(COB)2122發(fā)發(fā)光效率光效率譜線譜線400240 line ScanBlue500600700(nm)GreenRed

6、早期PDP器件的三種熒光粉的寬度一致，由于紅、綠、藍三種熒光粉發(fā)光效率各不相同，三種色光混色產(chǎn)生的彩色范圍及亮度與CRT相比差別比較大。 稱為“非對稱單元結(jié)構(gòu)”的專利技術(shù)根據(jù)三種熒光粉的發(fā)光效率，將熒光粉制作成非等寬，在彩色還原度和亮度方面比以前的產(chǎn)品有很大提高，屏幕峰值亮度可達到1000cd/m2以上，整機峰值亮度可達到400cd/m2以上（帶EMI濾光玻璃），對比度可達到10000:1（暗室，無外保護屏）。熒光粉帶非對稱單元結(jié)構(gòu)后面板后面板熒熒光粉光粉層層非非對對稱稱單單元元MIP-EIIIII- NeNemNe+NeNe+Ne+Ne+Ne+Ne+Ne+Nem-Ar+ 發(fā)射電子區(qū)放出電子發(fā)

7、射出的電子放電轟擊稀有氣體電極電極PDP像素放電、發(fā)光單元結(jié)構(gòu)像素放電、發(fā)光單元結(jié)構(gòu)Note : 1. PDP發(fā)光發(fā)光= 電極加電壓，正負極間激發(fā)放出電子，電子轟擊惰性氣體，發(fā)出真空紫外線；電極加電壓，正負極間激發(fā)放出電子，電子轟擊惰性氣體，發(fā)出真空紫外線； 2. 真空紫外線射在熒光粉上，使熒光粉發(fā)光。真空紫外線射在熒光粉上，使熒光粉發(fā)光。E：激發(fā)P：潘寧電離I：電離M：亞穩(wěn)態(tài)25激發(fā)潘寧電離電離亞穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生m：亞穩(wěn)態(tài)：亞穩(wěn)態(tài) +：離子態(tài)：離子態(tài)*：激發(fā)態(tài)：激發(fā)態(tài) r：諧振態(tài)：諧振態(tài)26m：亞穩(wěn)態(tài)：亞穩(wěn)態(tài)+：離子態(tài)：離子態(tài)*：激發(fā)態(tài)：激發(fā)態(tài)r：諧振態(tài)：諧振態(tài)Ne-Xe潘寧氣體中原子的能級與發(fā)光光

8、譜圖潘寧氣體中原子的能級與發(fā)光光譜圖分子激發(fā)態(tài)分子激發(fā)態(tài)分子輻射過程分子輻射過程27Xe原子不同能級激發(fā)態(tài)Xe原子基態(tài)UVU能量大，發(fā)光強度高研究其有效利用28 禁帶Ehh陷阱導(dǎo)帶電子價帶發(fā)光中心空穴29 當(dāng)高能粒子轟擊熒光粉時，熒光粉的發(fā)光亮度慢慢地上升，最后達到一個穩(wěn)定值。當(dāng)轟擊停止后，亮度慢慢下降為零，我們通常規(guī)定，把從激發(fā)停止的瞬時亮度下降到該亮度的10%所經(jīng)過的時間，為熒光粉的余輝時間。1）極長： 大于1s2) 長 ： 100ms1s3) 中 ： 1100ms4) 中短： 10 s1ms5) 短 ： 110 s6）極短 ： 小于1s余輝30Electric Potential 電壓電

9、壓 Light Emission光強光強 等離子顯示器等離子單元放電過程等離子顯示器等離子單元放電過程對向放電型對向放電型31 放電單元內(nèi)電壓和放電單元內(nèi)電壓和Xe激發(fā)在空間和時間變化激發(fā)在空間和時間變化32Current Density VS Time電流密度隨時間的變化33等離子體放電從一個單元的右邊延伸到左邊，藍色部分電壓中心縮小，紅色最高電壓（ 284V） Anodecathode34發(fā)光的最活躍的位置是等離子體鞘。35X -“sustain” electrode Y - scan electrodeX和Y被稱為 “display”electrodes. A -“data” 或“add

10、ress” electrode. 三電極表面放電型AC-PDP36383940AC-PDP的驅(qū)動波形和壁電荷的變化t0t1t2tnVVs-Vsttt書寫脈沖Vwr擦除脈沖Ve放電電流光脈沖在t0時點火后，產(chǎn)生的壁電荷在t1時外加電壓反向，與壁電壓相疊加在t1時點火后，產(chǎn)生的壁電荷在t2時外加電壓反向，與壁電壓相疊加在t2時點火后，產(chǎn)生的壁電荷在tn時點火后，壁電荷基本擦除干凈維持脈沖41PDP顯示屏顯示屏v42”VGA顯示屏：852X480（X3個紅、綠、藍像素單元），122，6880個燈泡。顯示屏正面X, Y Electrode 電極電極介介質(zhì)層質(zhì)層Dielectric LayerMgO L

11、ayerFront Glass 前層玻璃前層玻璃BarrierRib 壁障壁障熒光粉熒光粉PhosphorAddress Electrode尋址電極尋址電極Rear Glass 后層玻璃后層玻璃PDP TVDischarge in the PDP cellPDP放電單元放電單元Electrons電極IONs離子 + + + + - - - -放電DischargeStructure of PDP PDP結(jié)構(gòu) Operation condition of AC PDP: bistable mode of ON/OFF等離子顯示屏的組成、結(jié)構(gòu)特征X1X2X3Y1Y2Y3ON 亮OFF不亮PDP 如

12、何發(fā)光形成圖形X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 如何發(fā)光形成圖形X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 如何發(fā)光形成圖形X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP 如何發(fā)光形成圖形Matrix Drive mode矩陣驅(qū)動矩陣驅(qū)動方式方式D1D2D3D4D5S1S2S3S4S5導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 Vs信號電極信號電極電壓電壓 Vd放電保護電阻放電保護電阻導(dǎo)通開關(guān)導(dǎo)通開關(guān) 信號電極和導(dǎo)通電極之間的導(dǎo)通開關(guān) 合上ON，則相交的點放電，像素發(fā)光 2電極放電電極放電PDPMatrix drive mode矩陣驅(qū)動方式 信號電極和導(dǎo)通電極導(dǎo)通則表 示選通。 Y導(dǎo)通電極和 X維持電極同時 打開ON（

13、導(dǎo)通），則像素導(dǎo) 通放電。 (Memory)D1D2D3D4D5Y1Y2Y3Y4Y5導(dǎo)通電極電壓 Vs信號電極電壓 Vd 導(dǎo)通 開關(guān)維持電極電壓 V susX障壁3電極表面放電PDP3電極型電極型 AC PDP放電放電 壁電荷記憶、形成過程壁電荷記憶、形成過程(c)開始放電(e)開始放電 - - - - + + + +(d)壁電荷反轉(zhuǎn) + + + + - - - -(f)壁電荷反轉(zhuǎn) - - - - + + + +(b)壁電荷形成(a)記憶放電DYXAddress action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Address

14、action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Address action尋址動作尋址動作Erase/reset 擦除動作擦除動作Erase/reset 擦除動作擦除動作ADS(Address Display-period Separation) Driving Scheme3電極 AC PDP子場驅(qū)動時序圖AiXYjreset periodaddress periodsustain periodtimeself-erase plusee

15、rase pluseaddress pulsescan pulsesustain pulseRrCFET ONPDP 電路結(jié)構(gòu)原理圖Sustain margin 維持邊緣放電 放電單元保護電阻 電容電極(Y)電極(X)發(fā)光單元像素PDPPDP 電路原理直觀圖發(fā)光單元PDP電極(X)電極(Y)像素PDP 電路原理直觀圖 發(fā)光PDP電極導(dǎo)通(X)電極導(dǎo)通(Y)放電PDP 電路原理直觀圖放電消失PDP導(dǎo)通導(dǎo)通電極(X)電極(Y)PDP 電路原理直觀圖放電電極(Y)發(fā)光單元放電單元維持電極(X)PDPPDP 電路原理直觀圖維持電極(Y)放電單元維持電極(X)PDP發(fā)光單元PDP 電路原理直觀圖維持電極

16、(Y)發(fā)光維持電極(X)PDPPDP 電路原理直觀圖維持電極(Y)放電單元維持電極(X)PDPPDP 電路原理直觀圖71PDP 電路放電時序圖VPVCCIL1324S1 CLOSEDS2,S3,S4OPENS1,S3 CLOSEDS2,S4 OPENS2 CLOSEDS1,S3,S4OPENS2,S4 CLOSEDS1,S3 OPEN 西安郵電大學(xué)西安郵電大學(xué)等離子體顯示原理73 根據(jù)人眼的視覺生理，在光脈沖的重復(fù)頻率高于臨界閃爍頻率時，可以通過控制光脈沖的個數(shù)來實現(xiàn)不同的亮度。人眼的亮度感覺與發(fā)光脈沖個數(shù)的關(guān)系實際亮度時間時間實際亮度亮度感覺時間時間亮度感覺灰度實現(xiàn)：控制每個像素的電子束強度

17、 1 TV-field: 掃描過程構(gòu)建全圖的周期 CRT顯像管圖像顯示原理electron gun 電子槍電子束electron beamPixel像素scan line 掃描線1TV-field1場信號75步進掃描Progressive ScanProgressive步步進掃進掃描描(PDP)Interlace隔行隔行掃掃描描(CRT)CLICKCLICK76發(fā)光EmissionSimultaneousEmission同步同步發(fā)發(fā)光光(PDP)Dot SequenceEmission 點序列點序列發(fā)發(fā)光光(CRT)CLICKCLICKON 背光源Light Sourcepolarizer偏光

18、器polarizerOFFLiquid crystalelectrode 灰度實現(xiàn)：通過控制液晶分子相位而調(diào)節(jié)通過光的強度LCD液晶顯示屏圖像顯示原理SF1SF2SF3 SF4SF5SF6SF7SF8Original Image1.2480128T64T32T16T8T4T2T1T1TV field (time)scan lineaddresssustainsub-fieldPlasma Display（PDP）各子場顯示方式3電極型 AC PDP子場技術(shù)SF1SF2SF3 SF4SF5SF6SF7SF81.2480128T64T32T16T8T4T2T1T1TV field (time)scan lineAddress尋址期Sustain維持期sub-field子場初始化期間address尋址期間放電維持期XY1Y2YnD亮度控制亮度控制8 子子場場PixelsVery BrightBright DarkVery Darkt1 2 4 8 16 32 64 128111 1 1 1 1 1 100 1 0 0 0 1111 0 1 0 0 0010 0 0 0 0 0CLICK1+2+4+8+16+32+64+128=255 255級級灰度灰度子子場驅(qū)動場驅(qū)動系