PDP等离子电视发展简史与工作原理介绍

玉面银狐

关于PDP的发展及介绍

一、发展简史
等离子体显示（Plasma Display Panel，简称PDP）是利用气体放电原理实现的一种发光平板显示技术，故又称气体放电显示（ GasDischarge Discharge Display）。按工作方式的不同，PDP技术可分为直流型等离子体显示（DC-PDP）和交流型等离子体显示（AC-P DP）两大类。
    AC-PDP技术于1964年由美国伊利诺大学的两位教授发明。70年代初，美国率先实现了10in 512×512线单色AC-PDP 产品的量产，成为所有平板显示技术中最先实现批量生产的技术。因与阴极射线管（CRT）相比具有显示清晰、无闪烁、无畸变、无X射线辐射、驱动电压低、结构紧凑 、可靠性高、耐震动、耐冲击、工作温度范围宽,且适当加固即可满足军工要求等优点，AC-PDP产品被美国军方定为军用显示的重点。70年代末日本富士通公司和美国IBM公司分别开发了有MgO保护层的第二代单色AC-PDP产品，使用寿命达到1×104h。20世纪80年代初美国IBM公司采用集成驱动技术和标准接口技术开发了第三代单色AC-PDP产品，使工作寿命突破10×104 h。之后，产品向大显示容量和和高分辨率方向发展，实现了对角线达1m以上的大面积显示。1986年美国开发了对角线达1.5m显示容量为 2048×2048线的大型单色AC-PDP产品。80年代后相继推出了低功耗低成本灰度显示（256级）的第四代单色AC-PDP 产品。彩色AC-PDP技术的研发工作始于20世纪70年代中期，至90年代初才突破彩色化的亮度、寿命、驱动等关键技术。1993年日本富士通公司首次进行21in640×480像素的彩色AC-PDP产品的批量生产，揭开了彩色PDP通向规模生产的序幕。1994年三菱公司开始20in852×480 像素彩色AC-PDP产品的批量生产。首次使真正的16：9宽屏幕壁挂电视进入实用化。1997年日本的三菱、先锋、NEC等公司和荷兰的Philips 公司也开始了40in和42in彩色AC-PDP产品的批量生产。
DC-PDP技术于1968年由荷兰发明。70年代初美国发明了自扫描式（SelfScan）的DC -PDP产品。但都因工艺复杂等原因未能实现真正的批量生产。80年代初日本松下公司利用全丝网印刷技术开发了结构简单的DC-PDP产品，并率先实现了批量生产。80年代中各公司又开发了全集成化和标准接口的第二代单色DC-PDP产品。1986年世界上第一台便携式计算机的显示屏就是使用了10in级 640×480线的单色DC-PDP，此时单色DC-PDP 产品几乎占据所有便携式计算机市场，年产量达100万只。80年代后日本开发了超薄型轻量化的第三代单色DC-PDP产品。90年代初日本又开发了无需充汞的第四代DC-PDP产品。彩色DC-PDP技术的研发开始于80年代初。80 年代末日本NHK公司发明了脉冲存储式DC-PD P 技术。90年代初突破了彩色化的关键技术 。1993年NHK公司率先开发了40in彩色DC-PDP 样品。1994年松下公司首先实现了字符式多色DC-PDP产品的批量生产，1995年又开始进行26in彩色DC-PDP产品的批量生产。
二、基本原理和特点
1、PDP的发光原理
单色PDP是利用气体产生放电（形成等离子体）而直接发射可见光来实现显示的，其显示色一般为放电气体的特征色，如橙色。彩色PDP相同于荧光灯原理，利用气体放电产生紫外线转而激发光致荧光粉而间接发射可见光来实现显示的，使用三基色荧光粉就可以实现多色或全色显示。但是，无论单色还是彩色PDP，其主要工作机理都是基于惰性气体在一定电压作用下的气体放电现象。
单色PDP中放电气体常用Ne-Ar混合气体。产生放电时，气体内部最主要的反应是Ne原子的电离反应。由于受外部条件或引火单元激发，气体内部已存少量的带电粒子，其中电子被极间电场加速并达到一定动能时碰到Ne原子，使其电离导致自由电子增值，如此继续形成电离雪崩效应。在Ne气体中加入极少量Ar气体只是利用Ne 和Ar之间的一种电离反应来提高混合气体的电离截面，以加速电离雪崩。伴随这种气体电离雪崩过程，电子加速后与Ne原子碰撞也会使Ne被激发至更高能级但又不稳定的激发态Ne。这种激发态（10-8S）的跃迁就产生显示所需的发光，辐射峰值波长为585.2nm，所以单色的显示色一般为Ne气体的特征色，即橙红色。
   对彩色PDP而言，常用的放电气体为Ne-Xe 或He-Xe混合气体。其放电过程与上面所述的NeAr混合气体相似，只是在伴随气体的电离雪崩过程中，电子被加速后也会与Xe离子碰撞形成Xe的激发态 Xe。这种激发态最终跃迁至Xe的基态时，也就产生了147nm波长的真空紫外线 ，用此激发荧光粉产生出三基色可见光，即可以进行彩色显示。
2、限流技术与PDP的分类
     PDP中气体放电一股工作在伏安特性曲线的正常辉光区，因为该区放电稳定，功耗较低。为达到稳定放电，避免进入大电流的弧光放电区而烧坏显示器件，PDP中的放电电流必须进行一定的限制。目前实用的限流技术有两种，即电阻限流技术和电容限流技术。利用电阻限流则形成直流型等离子体显示技术（DC-PDP）；利用电容限流则形成交流型等离子体显示技术（AC-PDP）。前者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。后者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作用需用交流脉冲电压驱动，为此无固定阴极和阳极之分，发光位于两电极表面，其为交替呈脉冲式发光。此外，另有一类称作AC/DC混合型PDP技术，其本质只是利用AC放电作引火的DC-PDP或利用DC放电作选址的AC-PDP。
3、PDP的主要特点
与其他平板显示技术相比，PDP具有以下主要特点：
（1）易于实现大面积显示
（2）全色显示（利用红、绿、篮三基色可实现256级灰度）
（3）伏安曲线非线性性强，阀值特性好
（4）具有固有存储特性（显示占空比为1，可实现高亮度）
（5）对比度高（彩色PDP产品已实现300：1）
（6）视角大（160度，为所有显示技术中最大的）
（7）色纯度极好（相同于CRT）
（8）寿命长（单色PDP产品已达10×104h以上，彩色PDP产品已实现3×104h以上）
（9）器件结构及制作工艺简单，易于批量生产（投资成本小于TFTLCD，投资回报率相同于CRT）
（10）环境性能优异（可满足美国军用MI L标准）