等离子技术历史回顾.docx

1、等离子技术历史回顾始于1927等离子技术历史回顾作为在21世纪仍被广泛使用的主流平板显示技术之一， 等离子技术其实已经走过了 80多年的历程。全球第一台等离子显示设备诞生于 1964年的美国。如果再往前追溯，美国家诺贝尔奖得主，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。而他发现等离子体也实属巧合，因为 Langmuir的本意是为了寻找一项可以让灯丝工作寿命延长的技术。装饰用的人造等离子球体Langmuir在无意中

2、发现等离子体后，进一步完善了对这种物理现象的研 究。他发现如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离 子、电子和中性粒子组成的等离子气体。而我们今天在物理学界的“ Lan gmuirwaves”定律就是以他的名字命名猎户座星云中包含的等离子虽然Langmuir在无意中发现了等离子体，但其实在我们的自然界中，等 离子体是一种早就客观存在的物体。目前观测到的宇宙物质中， 99躺E是等离子体，只是分布的范围很稀薄罢了。此外，像电焊时产生的高温电弧，电弧灯中的 电弧、火箭喷出的气体、闪电、极光、太阳风、星云等等都属于广义上的等离子 体。极光等离子体和普通气体的最大区别就是它是一种电离

3、气体。由于存在带负 电的自由电子和带正电的离子，有很高的电导率，和电磁场的耦合作用也极强。 带电粒子可以同电场耦合，带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电 动力学，并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。在Langmuir提出明确的理论基础后，等离子技术在五大科学领域得到了 进一步发展。它们分别是：广播、天体物理、核武器、太空技术和大功率激光武 器领域。因此从某种意义上说，等离子显示技术也是一种非常高端的科技。史海回眸第一代PDP勺诞生故事1964年，美国伊利诺伊大学的 Don aid Bitzer 教授、Gene Slottow教授和学生Robert Willson 在前人的基础上

4、，发明了首个等离子显示 装置。因此他们也被认为是现代等离子显示技术的创始人。Bitzer （ 右）和 Robert Willson在60年代初期，当时的计算机还非常简陋，它们大都只能输出数字和字 母符号，如果想看到图形，几乎是一件不可能的事情。因此， Donald Bitzer采用了一些方法，将普通电视机作为给学生们使用的终端显示器。 下图就显示了当时采用的工具，其中还包括雷达显示管等部件。早期的学生终端机用CRT弋替显示虽然这个方法在一定程度上能够满足当时的需求，但是又有了其他问题 产生：这就是普通CRT电视机难以满足持续显示同一个图像的要求，因为 CRT中的电子枪是不断来回扫描的，如果想要

5、提高刷新率，就需要大容量的存储器， 而在60年代，存储器的价格之高是一般人难以想象的。H. Gene Slottow因此，Don aid Bitzer和他的同事开始研究利用多个微型显示单元组成 的阵列去组成一个大的显示装置。 他们试图这些单元内冲入氖气，并且通过电容 器施以高频率交流电，通过编程和寻址进行控制。他们的突破在一个夏日晚上的 讨论后实现，他们想到了在一块玻璃板两侧使用固定电容， 通过电极外置的方法， 将驱动气体的电流分离开来。第二天，他们就采取了实验。他们将一个 1英寸宽的玻璃片上钻了个直 径为它千分之十五的小孔，然后将玻璃片和其他两片叠成三明治结构。他们在这 个三明治结构的外表面

6、制作了可以承受高压的薄膜黄金电极， 然后将其中的空气抽干，并注入纯净的氖气。通过给电极施以电压，这个装置中的气体开始发光， 这就是等离子显示设备的最初原型。1964年7月，这个3人小组设计了全世界第一个等离子面板，只不过这个面板仅仅有一个cell单元，只能发出一种颜色的光，和现在拥有百万个 cell的电视比起来，显得比较简陋。不过从单纯技术上看，这个装置已经具备了现代 等离子显示设备的基本雏形。最早的4X4等离子装置此后，他们还陆续解决了显示CELL单元漏气、混入氮气导致的发光衰减 等问题，并且制造出了可以控制的 4X4、16X 16分辨率的等离子显示装置。这 就是现代等离子显示设备的鼻祖。从

7、实验室到商场PDP的最初进化相对于当初只能显示单色，分辨率只有 4X 4、16X16或者100X100的 等离子显示器，真正进入现代社会，并且拥有和现在等离子电视接近性能的产品， 在1993年才正式诞生。早期的16X 16分辨率等离子显示屏在此之后，20世纪70年代初已经有人实现了 25.4厘米，512X 512线单 色等离子显示器的批量生产。到 20世纪80年代中期，美国的Photonisc公司研 制了 152.4cm级显示容量为2048x2048线单色等离子显示器。但是这些产品只能 显示单色，在亮度方面也没有太高优势，因此也遭到了液晶显示技术的挑战。1970 年代，Burroughs Co

8、rpoartion 公司的 Holz 与 Ogle 开发出 Self-SeanTM显示器；Fujitsu 公司的Takashima等开发出具有表面放电结构; 其后Owens-lllinois 公司的D.C. Hinson等人开发出以氙气激发荧光粉产生彩 色画面的技术，这成为等离子技术的一个重大进步。到了 20世纪90年代，等离子技术再次实现突破。在 K.Yoshikawa等人发表了写入显示分离子自图场法 (ADS Address Display period Separated sub-field method) 来驱动波形以形成256级灰阶的理论，奠定了如今等离子的主要架构。实现了从单色灰度

9、显示到全彩色显示的历史性跨越。 此后，等离子的亮度、使用寿命等关键技术也一一被攻克，等离子开始进入彩色实用化阶。富士通的首款21吋等离子1993年，日本富士通公司首选进行了 21吋,640 X480像素的彩色PDP 生产,这台21英寸、分辨率为640X 480,可显示26万色的等离子显示被纽约证 券交易所选中，成为等离子迈向大规模商用化的第一步。1996年，全球首台42英寸，分辨率为852X 480、色彩显示能力达到1677 万色的大型全彩色宽屏等离子电视被飞利浦成功开发出来，这也使使等离子电视 具备真正进入家庭的能力。松下的首款等离子电视在随后的日子里，日本的三菱、松下、NEC先锋和WH等众

10、多公司都先 后推出了各自研制的等离子显示装置。近年来 ，韩国的LG三星公司，以及我国 台湾省的中华映管等公司也都具备了等离子面板的生产技术，等离子电视和等离 子显示器产品也迎来了历史上的最繁荣时期。现代等离子显示的技术原理解析在前文的等离子发展史的回顾中，我们已经大致介绍了等离子的显示原 理。但是今天的等离子技术却要比当初复杂很多。现在的等离子显示设备实际上是由很过个”光点”所組成，这些光点的 专业名称叫做“ cell ”，也就是我们常说的“像素”。如果再往细看，每个像素 又由3个cell组成，分别是可以发出“红、率、蓝”三种颜色光点。Address Electrode Phosphor每一个

11、cell的架构，是利用类似日光灯的工作原理。 也就是您可以把它当成是体积相当小巧的紫外光日光灯管。当中使用解离的氦( He)、氖(Ne)、氙(Xe)等种类的惰性混合气体。当在每个 cell的电极上施以高压电之后，封在两层玻璃之间的气体发生电离并产生紫外光， 从而激励管内壁上的荧光粉，发出人眼可见的光线。由于荧光材料的不同，每个 cell被制作成可以发出R/G/B三种不同的原色。这三个cell通过明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩 的图像。从这个过程看，等离子和 CRT显像管发光过程非常相似，只是和 CRT 中的电子枪轰击荧光粉发光有些不同。常见等离子面板的基本结构解剖等离子显示器一般由三层

12、玻璃板组成。第一层内表面为涂有导电材料的 垂直隔栅，中间层是气室阵列，第三层内表面为涂有导电材料的水平隔栅。 要点亮某个地址的气室，首先在相应行上加较高的电压，待该气室被激发点亮后，可 用低电压维持氖气室的亮度。关掉某个单元，只要将相应的电压降低。气室开关 的周期时间是15ms通过改变控制电压，可以使等离子板显示不同灰度的图形。等离子屏幕的面板主要由两个部份所构成，一个是靠近使用者面的前板制程(Front Process )，其中包括玻璃基板(Glass Substrate )、透明电极 (Tran spare nt Electrode )、Bus 电极(Bus-Electrode )、透明诱

13、电体层(Dielectric Layer )、MgOM( MgO Thin Film )。另外一个是后板制程(Rear Process)，其中包括有萤光体层(Phosphor Layer)、隔墙(Barrier Rib)、下板透明诱电体层(Dielectric Layer)、寻 址电极(Address Electrode )、玻璃基板(Glass Substrate )。所以负责发光 的磷光质并不是在靠近使用者的那一面，而是在比较内部的部份。阳占pl-altCtriC 心於rOi FecLfit： layerDnptajr electrodes 十（he dir let tr icMag ne

14、ts iuni oxide “MugFrontA ichematk matrix electrode- configurat In an AC PDPPtvosohor coatinq jri plasma cells泡泡网PCPQP.&OM目前一般的等离子显示设备面板结构都是如上图所示。首先是前玻璃基板(front glass)和后玻璃基板(rearglass)，作為整体结构的基板板，其厚度约 为3 mm左右的玻璃材质。Frniit 出JITOBfdiicrAdrlr 环 el ecdodcRed p】K 即 IuhUhie ptigplioiHus! detll O-ieGj mi phL

15、ih.4ii.ucell为十字形的等离子面板cell为方格形的等离子面板当然，这种只是一般像素结构为长条的等离子面板机构，近年来还出现 了一些其他结构的等离子面板，例如cell为十字形结构的等离子面板，以及cell结构为方格状的等离子面板。 这两种面板的优势在于拥有更大面积的荧光粉覆盖 面积，可以提高面板的发光效率。六个优势 PDP 技术究竟好在哪里通过对等离子发光原理和基本结构的解析，我们便可以从中归纳出等离 子显示技术的几个特点。1、等离子显示技术是一种主动发光技术。2、 等离子技术的显示原理非常接近 CRT最终都是通过荧光粉发光。3、 等离子面板有众多独立的像素构成，每个像素都可以进行精确的数字寻址和 控制管理，是一种真正的全数字化显示设备。正是因为这几个特点，人们也发现等离子显示技术在实际应用中，具有了 很多其他显示设备所不具备的优点， 这也是等离子成为当今主流平板显示技术之 一的重要原因。1、 由于等离子是主动发光，因此它就不存在视角问题，在任何环境灯光下，任何位置都可观赏到最佳画质。而且等离子不会像液晶、投影、 CRT那样出现暗角或者曲面，整个显示区域都能达到极高的一致性和均匀性。2、 等离子电视机主动发光、屏幕的亮度随平均图像电平（ APQ的变化而变化， APL咼时显示图像亮，APL低时显示图像较暗，因此对