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等離子是電子、自由離子和中性粒子構(gòu)成的混合體（宏觀上說(shuō)，它是中性的），由于它的正電荷和負(fù)電荷相等，因而稱為等離子。等離子體狀態(tài)是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一，它是固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外的另一種物質(zhì)形態(tài)，通常稱之為物質(zhì)的第四態(tài)。

PDP是Plasma Display Panel的簡(jiǎn)寫(xiě)，也就是等離子體顯示器，是繼LCD后發(fā)展的等離子平面屏幕技術(shù)的新一代顯示器，它是利用氣體放電原理實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)光型平板顯示技術(shù)，故又稱為氣體放電顯示。PDP的出現(xiàn)，使得中大型尺寸（40~70英寸）顯示器的發(fā)展應(yīng)用產(chǎn)生極大變化，以其超薄體積與質(zhì)量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)大尺寸CRT電視，在高解析度、不受磁場(chǎng)影響、視角廣及主動(dòng)發(fā)光等勝于TFT-LCD的特點(diǎn)，完全符合多媒體產(chǎn)品輕、薄、短、小的需求，被視為未來(lái)大尺寸電視的主流。

一、PDP的結(jié)構(gòu)、原理與類型

（1）PDP的結(jié)構(gòu)及顯示原理。PDP主要由等離子顯示屏體、屏蔽玻璃、電源、接口電路、信號(hào)存儲(chǔ)控制驅(qū)動(dòng)電路、XYZ三極低壓驅(qū)動(dòng)電路、外殼構(gòu)成。信號(hào)存儲(chǔ)控制將接口送來(lái)的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行子場(chǎng)分離，實(shí)現(xiàn)灰度控制。

PDP采用等離子管作為發(fā)光元件，顯示屏中有大量等離子管，每一個(gè)等離子管對(duì)應(yīng)•個(gè)像素。等離子管之間由100~200pm的玻璃基板相隔，四周經(jīng)氣密性封裝，形成放電小室，其中充有Ne-Xe或He-Xe混合惰性氣體作為工作媒質(zhì)，在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作為激勵(lì)電極。當(dāng)在等離子管電極間加足夠的電壓后，混合惰性氣體會(huì)產(chǎn)生等離子體放電（也稱為雪崩/電漿效應(yīng)）。隨著放電的進(jìn)行，電子被加速，加速的電子碰撞Xe原子，Xe被激發(fā)至更高能級(jí)，形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)Xe，這種激發(fā)態(tài)最終躍遷至Xe的基態(tài)，產(chǎn)生波長(zhǎng)為147nm的真空紫外光。當(dāng)使用涂有三原色（也稱為三基色）熒光粉的熒光屏?xí)r，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)出的光則呈紅、綠、藍(lán)三原色。當(dāng)每一原色單元實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度后再進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)了彩色圖像的顯示。

也就是說(shuō)，PDP是一種利用氣體放電激發(fā)熒光粉發(fā)光的顯示裝置，其發(fā)光過(guò)程由氣體的電離放電和熒光粉發(fā)光兩部分組成（類似于日光燈的發(fā)光原理），其原理如圖1所示。

圖1 PDP的結(jié)構(gòu)及原理示意圖

顯然，PDP和LCD的成像原理截然不同，液晶是通過(guò)一個(gè)大的背光燈照亮畫(huà)面的，而等離子則每個(gè)像素都在發(fā)著光。實(shí)際上，等離子屏幕中的每個(gè)像素都是由3個(gè)玻璃氣室組成的，在每個(gè)玻璃氣室當(dāng)中都含有惰性氣體，通過(guò)大量的玻璃氣室組組成了一個(gè)平板。一個(gè)像素的3個(gè)氣室會(huì)分別涂有紅色、綠色和藍(lán)色熒光粉。然后通過(guò)電極導(dǎo)線在驅(qū)動(dòng)電路的控制下對(duì)每個(gè)氣室放電，在氣室中的惰性氣體中放電導(dǎo)致離子體發(fā)射出紫外線，紫外線再激發(fā)熒光粉發(fā)光，這就實(shí)現(xiàn)了等離子成像。等離子的亮度與導(dǎo)線放電頻率有關(guān)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路的控制，放電頻率越快，亮度就越大。由于是通過(guò)高溫放電來(lái)實(shí)現(xiàn)成像的，所以每個(gè)氣室像素必須有一定間距，這也就是PDP的分辨率無(wú)法做得很高的原因。

（2）PDP的類型。PDP按其工作方式，可分為電極與氣體直接接觸的直流型PDP，以及電極上覆蓋介質(zhì)層的交流型PDP兩大類。目前研究開(kāi)發(fā)的彩色PDP的類型主要有三種：?jiǎn)位迨剑ㄓ址Q為表面放電式）交流PDP、雙基板式（又稱為對(duì)向放電式）交流PDP和脈沖存儲(chǔ)直流PDP等。

①DC-PDP。放電氣體與電極直接接觸，電極外部串聯(lián)電阻做限流之用，其發(fā)光位于陰極表面，且與電壓波形一致的連續(xù)發(fā)光。PDP按直流驅(qū)動(dòng)式可分為刷新型和自掃描型。

②AC-PDP。放電氣體與電極由透明介質(zhì)層相隔離，隔離層為串聯(lián)電容，做限流之用，放電因受該電容的隔直流通交流作用，需用交變脈沖電壓驅(qū)動(dòng)。因此，無(wú)固定的陰極和陽(yáng)極之分，其發(fā)光位于兩電極表面，且是交替呈脈沖式發(fā)光。PDP按交流驅(qū)動(dòng)式可分為刷新型和存儲(chǔ)效應(yīng)型；AC-PDP又可分為表面放電式和對(duì)向放電式。目前的產(chǎn)品多以交流型為主，并可按照電極的安排區(qū)分為二電極對(duì)向放電（Column Discharge）和三電極表面放電（Surface Discharge）兩種結(jié)構(gòu)。

③SM-PDP。這種類型以金屬蔭罩代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絕緣介質(zhì)障壁，它具有制作工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)；并且，還具有放電電壓低、亮度高、響應(yīng)頻率高的優(yōu)點(diǎn)。

二、交流PDP顯示板結(jié)構(gòu)

由于表面放電式AC-PDP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、放電效率較高，幾乎為所有公司采用，是目前批量生產(chǎn)和研究開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)。

交流等離子體顯示板結(jié)構(gòu)按顏色顯示方式可分為單色和彩色兩種。單色PDP板利用Ne-Ar彭寧氣體在電場(chǎng)作用下放電發(fā)橙紅色可見(jiàn)光進(jìn)行單色顯示；彩色PDP板利用Ne-Xe等彭寧氣體在電場(chǎng)作用下放電產(chǎn)生真空紫外光，來(lái)激發(fā)涂敷在放電單元內(nèi)的三基色熒光粉獲得紅、綠、藍(lán)三基色，三基色經(jīng)時(shí)間調(diào)制和空間混色實(shí)現(xiàn)彩色顯示。

單色和彩色PDP板基本結(jié)構(gòu)是相同的，所不同的是單色顯示由一個(gè)放電單元顯示一個(gè)像素，而彩色顯示由R、G、B三個(gè)單元顯示一個(gè)像素。交流等離子體顯示板按電極結(jié)構(gòu)的不同可分為對(duì)向放電型和表面放電型兩種。圖2為表面放電型彩色交流等離子體顯示板的基本結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2（a）為結(jié)構(gòu)圖，圖2（b）為放電單元發(fā)光示意圖，其中下基板旋轉(zhuǎn)了90°。

圖2 表面放電型彩色交流等離子體顯示板的基本結(jié)構(gòu)

表面放電型結(jié)構(gòu)有許多種，圖2為最典型的。大多數(shù)制造公司采用的三電極表面放電型AC-PDP結(jié)構(gòu)，它是富士通公司的技術(shù)。現(xiàn)在也有許多在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進(jìn)的新型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，如先鋒公司的華夫餅式（Waffle）結(jié)構(gòu)。由圖2（a）可看到，在三電極表面放電型AC-PDP結(jié)構(gòu)中顯示電極（X電極和Y電極）成對(duì)地平行制作在前基板上，電極由透明電極（ITO）和匯流電極組成。對(duì)于107cm（42英寸）PDP，顯示電極寬度為200~300μm。由于透明電極電阻較大，電極長(zhǎng)度可達(dá)Im，匯流電極的加入可減少相應(yīng)的電阻，從而降低因透明電極電阻壓降引起的驅(qū)動(dòng)電壓衰減，使相應(yīng)電極所對(duì)應(yīng)的各放電單元電壓具有較好的一致性。在顯示電極上覆蓋透明介質(zhì)層，該介質(zhì)層把電極與放電等離子體隔開(kāi)，起到保護(hù)電極的作用。一方面由于它可限制放電電流的無(wú)限增長(zhǎng)，因此無(wú)須制作限電流電阻，使得結(jié)構(gòu)較DC-PDP板簡(jiǎn)單；另一方面，放電時(shí)在該介質(zhì)層表面有壁電荷積累，正是這些壁電荷使得AC-PDP板具有存儲(chǔ)功能，并降低放電維持電壓。介質(zhì)層厚度通常在30μm左右，介電常數(shù)為10~15。由于介質(zhì)材料的抗離子轟擊能力差，因此在其表面覆蓋一層抗轟擊、二次電子發(fā)射系數(shù)較高的MgO保護(hù)膜。MgO層厚度為0.5~1.0μm，這樣可延長(zhǎng)顯示板壽命、增加工作電壓的穩(wěn)定性以及降低著火電壓。在實(shí)際PDP板放電單元中，由于MgO的高二次電子發(fā)射系數(shù)，放電可在170V左右維持。尋址電極制作在后基板上，寬度在80μm左右。尋址電極和顯示電極相互正交。在尋址電極上制作條狀介質(zhì)障壁，將相鄰放電單元隔開(kāi)，起到光隔離和電隔離的作用。介質(zhì)障壁高度通常為100~150μm，障壁節(jié)距由屏的大小和顯示分辨率決定。

三、PDP顯示器的優(yōu)缺點(diǎn)

(1）PDP顯示器的優(yōu)點(diǎn)如下。

•薄型大面積顯示，寬視角，可做壁掛；

•屏幕不存在聚焦，圖像惰性小，響應(yīng)速度快；

•可實(shí)現(xiàn)全色彩顯示，圖像清晰，色彩鮮艷；

•屏幕亮度非常均勻，無(wú)圖像畸變，即使邊緣也無(wú)扭曲失真；

•PDP是自發(fā)光，具有存儲(chǔ)功能，其顯示亮度高、對(duì)比度高；

•不受磁場(chǎng)影響，環(huán)保無(wú)輻射，對(duì)人眼無(wú)傷害：

•結(jié)構(gòu)整體性好，抗震與抗電磁干擾能力強(qiáng)，適合惡劣環(huán)境下工作；

•工作于全數(shù)字化模式，有雙穩(wěn)態(tài)特性，便于數(shù)字化信號(hào)處理；

•可實(shí)現(xiàn)2000線以上選址，有齊全的輸入接口，應(yīng)用較廣。

(2）PDP顯示器的缺點(diǎn)如下。

•功耗大，要注意散熱；

•顯示屏玻璃極薄，要防止重壓與大氣壓；

•只能做大屏，不能做小屏；

•不能在海拔2000m以上使用；

•制造成本偏高；

•壽命比LCD短。

由上述缺點(diǎn)可看出，它還有比LCD差的，因而還不能取代LCD。但彩色PDP在大屏幕（對(duì)角線1~1.5m）顯示方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，PDP的關(guān)鍵技術(shù)已基本突破，彩色PDP除用于普通彩電及計(jì)算機(jī)終端顯示外，還推出用于軍事指揮中心的顯示軍用地圖、部隊(duì)部署狀況及敵我雙方作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)等的彩色顯示屏，并且還研制生產(chǎn)了專門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、航天發(fā)射狀況監(jiān)控及HDTV等的彩色PDP。彩色PDP的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)全色、提高發(fā)光效率、提高使用壽命、擴(kuò)展存儲(chǔ)容量、降低功耗與成本、并實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。