视频基本原理 -PDP显示屏基本结构及原理

等离子体显示（Plasma Display Panel，简称PDP）。等离子显示器是利用气体放电原理实现的一种发光平板显示技术，其工作原理与日光灯很相似,故又称气体放电显示（ Gas Discharge Display）。...



前面介绍液晶显示技术的时候，我们首先介绍了液态晶体，它是介于固体跟液体之间的一种状态。我们也提到，人们熟悉的物质状态（又称相），除了上述气、液、固态，较为生疏的是电浆和液晶。（见“视频基本原理 -液晶显示技术(一）”)

液晶是液晶显示器的关键技术和主要构成材料，而电浆（等离子体，在台湾被称为“电浆”）则是等离子体显示（Plasma Display Panel，简称PDP）技术的基础。 我们先来了解一下什么是等离子体。

随着温度的升高，我们知道，一般物质依次表现为固体、液体和气体三种状态，它们统称物质的三态。前面提到， 在固体和液态之间存在液晶态，而当气体温度进一步升高时，其中许多，甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解成为为电子和正离子。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、加电场磁场或照射(紫外线、放射性射线等)，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，这时候，物质将进入一种新的状态，即主要由电子和正离子（或是带正电的原子核）组成的状态，就成为等离子态，这种状态的物质叫等离子体，它可以称为物质的第四态或者第五态。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。所以，简单地说，等离子体是由自由流动的离子（带正电的原子）和电子（带负电的粒子）组成的气体。



等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。在自然界里，炽热的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体，如焊工们用高温等离子体焊接金属。

等离子体和普通气体性质不同，普通气体由分子构成，分子之间相互作用力是短程力，仅当分子碰撞时，分子之间的相互作用力才有明显效果，理论上用分子运动论描述。在等离子体中，带电粒子之间的库仑力是长程力，库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果，等离子体中的带电粒子运动时，能引起正电荷或负电荷局部集中，产生电场；电荷定向运动引起电流，产生磁场。电场和磁场要影响其它带电粒子的运动，并伴随着极强的热辐射和热传导；等离子体能被磁场约束作回旋运动等。等离子体的这些特性使它区别于普通气体被称为物质的第4态。

在稳定等离子体中如果有电流穿行其中，那么带负电的粒子就会冲向那些带正电粒子的区域，而带正电的粒子也会杀向那些带负电粒子的区域，双方的粒子不断地进行着撞击。这些撞击激发了等离子体中的气体原子，促使它们发出了光。这个工作原理很类似于普通日光灯。在等离子体状态时，离子与电子的结合会发出紫外线。

等离子体显示（Plasma Display Panel，简称PDP）。等离子显示器是利用气体放电原理实现的一种发光平板显示技术，其工作原理与日光灯很相似,故又称气体放电显示（ Gas Discharge Display）。等离子显示屏的屏体是由相距非常近的两块玻璃板组成，与空气隔离，抽真空后注入一些惰性气体，上下玻璃板都有各自的电极。



PDP显示屏主要由前玻璃基板、等离子腔体、惰性气体、后玻璃基板等组成。将制好的前、后玻璃基板对接、封装，再对形成的等离子腔体内注入惰性气体，就形成PDP显示屏体。下图为等离子显示屏中一个像素的基本结构。



这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏幕。屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接而形成一个个放电空间。然后，每个等离子管对应的小室内部的放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。一个像素（对应一个等离子管）由3个气室组成，然后这个像素的3个气室对应的显示屏幕上会分别涂有红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉。



在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象（也称电浆效应。气体等离子体放电产生紫外线，从而激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。也就是说紫外线激发涂有红绿蓝荧光粉的荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图像。每个离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与显像管发光相似
。



PDP的彩色显示是通过控制每个R、G、B放电单元累计放电时间的长短，从而控制该单元的亮度，并通过空间混色来实现的。



由上所述，等离子电视和液晶的成像原理截然不同，液晶是通过一个大的背光灯照亮画面，而等离子则是每个像素都在发着光。有人说等离子屏幕上布满了等离子电枪，每个像素都是一把可以打亮的枪。但其实等离子屏幕中的每个像素都是由3个玻璃气室组成的，依此类推通过大量的玻璃气室组成了一个平板。视频基本原理--视频终端与图像显示”。

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