老爽

ASK:

看了一些液晶显示器的介绍，想问一下： 模拟RGB 和 数字 这2种接口，有很大差别吗？什么样的需求需要购买带数字接口的液晶显示器？

ANSWER:

大多数应用于桌面系统的LCD被设计成接收模拟信号，而非直接由PC产生的数字脉冲信号。这主要是因为目前桌面系统中的绝大多数标准显卡仍然是在将视频信息由最初的数字信号转化为模拟信号之后再传送给显示器显示。由于LCD本身仍然只能处理数字信息，因此当从显卡接收到模拟信号之后，LCD需要将模拟信号再还原为数字信号后进行处理，会损失不少信息，将导致画质变差，为了解决上述问题带来的显示质量损失，最新的桌面LCD具备全数字接口(DVI)，尽管价格要贵一些，但我认为还是值得考虑，从实测对比看，DVI对画质的提升的确比较大。

    DVI接口目前只有高档的LCD液晶显示器以及少数专业级的CRT显示器才提供，市场上三四千元的低端LCD液晶显示器以及普通家用的CRT显示器根本没有提供。不过DVI可以通过专用接口转换成D型VGA端口，外接普通LCD液晶显示器或者CRT显示器使用，实现双头输出，这对于需要同时处理不同工作的用户尤为实用，这点值得用户考虑。

    
ATI All-in-Wonder Radeon的DVI-VGA转接口

    
华硕双DVI输出的Ti4200-8x显卡

液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法比拟的优点，近几年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。LCD可分为段位式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动，动画功能，分区开窗口，反转，闪烁等功能，用途十分广泛。本文介绍点阵式液晶显示器MGLS12864与单片机的接口及编程的方法，同时给出8×16字符和16×16点阵汉字的方法，及常用的字符显示和汉字显示程序。
这里着重介绍液晶显示器与单片机的接口技术。

　　单片机可以通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式、I/O设备访问形式控制该液晶显示模块。本文以华邦公司的W78E58为例,它内部有32KB的FLASH EEPROM,用户编制的程序及需要显示的英文字母、数字、汉字、曲线和图形都可以存储在里面，免去了扩展外部存储器的麻烦，使得以W78E58单片机为核心的控制系统电路更简单。因此十分适用于液晶显示。MGLS12864与W78E58单片机接口电路如图1所示。该图采用直接访问方式，单片机通过低位地址A2控制CSA；A3控制CSB，以选通液晶显示屏上各区的控制器HD61202；同时W78E58用地址A1作为R/W信号控制数据总线的数据流向；用地址A0作为D/I信号控制寄存器的选择；E信号由W78E58的读信号RD和写信号WR合成产生；另外单片机的复位引脚经反相器后连接到液晶显示器复位引脚,当单片机上电复位或手动复位时, 液晶显示器同时也复位；从而实现了W78E58对内置HD61202图形液晶显示器模块的电路连接。电路中LCD电源控制端VO是用来调节显示屏灰度的，调节该端的电压，可改变显示屏字符、图形的颜色深浅。

　　单片机对液晶显示模块的操作可分为两部分,即左半屏和右半屏操作。下面是根据图1的连接确定对应左半屏（前64×64）和右半屏（后64×64）操作地址：

CWADR1 EQU 0004H 左半屏写指令代码地址

DWADR1 EQU 0005H 左半屏写显示数据地址

CRADR1 EQU 0006H 左半屏读状态字地址

DRADR1 EQU 0007H 左半屏读显示数据地址

CWADR2 EQU 0008H 右半屏写指令代码地址

DWADR2 EQU 0009H 右半屏写显示数据地址

CRADR2 EQU 000AH 右半屏读状态字地址

DRADR2 EQU 000BH 右半屏读显示数据地址

　　液晶控制器HD61202一共有七条指令，从作用上可分为两类，显示状态设置指令和数据读／写操作指令。显示起始行设置中L5～L0为显示起始行的地址，取值在0-3FH(1-64行)范围内。页面地址设置中P2-P0为选择的页面地址，取值范围为0-7H,代表１-8页。列地址设置中C5-C0为Ｙ地址计数器的内容，取值在0-3FH(1-64行)范围内。

　　显示器上128点×64点，每８点为一字节数据，都对应着显示数据RAM(在HD61202芯片内)，一点对应一个bit,计算机写入或读出显示存储器的数据代表显示屏上某一点列上的垂直8点行的数据。D0代表最上一行的点数据，D1为第二行的点数据，…….，D7为第八行的点数据。该bit=1时该点则显示黑点出来，该bit=0时该点则消失。另外LCD指令中有－条display ON/OFF指令，display ON时显示RAM数据对应显示的画面；display OFF则画面消失，RAM中显示数据仍存在。

　　由于MGLS12864液晶显示器没有内部字符发生器，所以在屏幕上显示的任何字符、汉字等须自己建立点阵字模库，然后均按图形方式进行显示。由于HD61202显示存储器的特性，不能将计算机内的汉字库和其它字模库提出直接使用，需要将其旋转90度后再写入。点阵字模库建立包括以下几个方面：

（1）建立8×16点阵常用字符、数字、符号字模库。

可选用计算机BIOS中ASCII的8×16字模库，所有字符按照ASCII值从小到大升序排列。

asm{mov ax,1130h /*AH=11h-功能调用。装入字库至软

字库 */

mov bh,6 /*AL=30h 取点阵信息 */

int 10h /*BH=6 取ROM8X16点阵指针

(VGA) */

mov ax,es /*出口：ES:BP 指向字库指针 */

mov ascii_es,ax

mov ax,bp

mov ascii_bp,ax };

ascii_offset=ascii_bp+16*asciicode；

揻or(j=0;j<16;j++) buf[j]=peekb(ascii_es,ascii_offset+j);

/*读16字节点阵数据*/

揻or(m=0;m<16;m++) /*点阵数据转换成LCD格式

数据*/

?#9; { if(m<8) { beginbyte= 7; shiftn=7;}

else { beginbyte=15; shiftn=15;}

?#9;for(j=0;j<8;j++)

? Ascii8x16[m]=(ascii8x16[m]+ (buf[beginbyte-j]>>

(shiftn-m))&0x01)<<1;

搣

　　也可选用UCDOS的ASC16文件做字模库。ASC16文件的字符为8×16点阵。所有字符按照ASCII值从小到大升序排列。计算字符首地址的公式：字符首地址=字符的ASCII码值×16+字模库首地址。

(2) 建立所用到的16×16点阵字模库。汉字字符可选用UCDOS的HZK16文件做字模库。HZK16文件的字符为16×16点阵。所有字符按照区位码从小到大升序排列。计算汉字字符首地址的公式如下：汉字首地址=((区码-1)×94+位码-1)×32。笔者用C语言编写的读取UCDOS点阵字库字模程序，完成字模读取、数据重新排列，并按MCS-51汇编程序的要求写成相应格式的文本文件。

p=((quma-1)*94+weima-1)*32;

cclibfile=fopen("HZK16","rb");

fseek(cclibfile,(long)p,SEEK_SET);

fread(buf,sizeof(unsigned char),32,cclibfile); /*读32

字节点阵数据*/

for(m=0;m<32;m++){ /*点阵数据转换成LCD格式

数据*/

if(m<8) { beginbyte=14; shiftn=7;}

?#9;else if( m>= 8 && m<16 ) { beginbyte=15;

shiftn=15;}

else if( m>=16 && m<24 ) { beginbyte=30;

shiftn=23;}

else { beginbyte=31; shiftn=31;}

?#9;for(j=0;j<8;j++)

hzk16x16[m]=(hzk16x16[m]+ (buf[beginbyte-2*j] >>(shiftn-m))&0x01)<<1;

}

(3) 常用图形(如产品商标等）的点阵图形的建立。对已有的图形可采用扫描仪进行扫描，然后用图形处理软件进行处理，再将BMP格式文件转换成MCS-51的汇编文件的格式。

　　以上所有的字模数据都存放在单片机W78E58的程序存储器中，如用到的汉字、图形较多，可选用较大容量的程序存储器。

　　通用子程序分左半屏、右半屏写指令代码子程序和写显示数据子程序。液晶显示驱动器HD16202内部有个忙标志寄存器，当BF=1时，表示内部操作正在运行，不能接受外部数据或指令。下面子程序中设指令代码寄存器为COMM,数据寄存器为DATA。

(COMM EQU 20H /*指令寄存器*/ DATA EQU 21H /*数据寄存器*/)

(1) 左半屏写指令子程序

WR_CMD1：MOV DPTR,#CRADR1 ；/*读状态字口地址*/

WAIT1： MOVX A,@DPTR；/* 读状态字 */

?#9; JB ACC.7,WAIT1；/*判忙标志BF,如BF=1

忙，等待*/

?#9; MOV DPTR,#CWADR1；/*写指令字口地址*/

?#9; MOV A,COMM ；/*取指令代码*/

?#9; MOVX @DPTR,A ；/*写指令代码*/

?#9; RET

?2)左半屏写数据子程序

WR_DATA1：MOV DPTR,#CRADR1 ；/*读状态字口地址*/

WAIT11： MOVX A,@DPTR ；/* 读状态字 */

JB ACC.7,WAIT11 ；/*判忙标志BF,

如BF=1忙，等待*/

MOV DPTR,#DWADR1 ；/*写数据字地址*/

MOV A,DATA ；/*取数据/

?#9; MOVX @DPTR,A ；/*写数据*/

RET

(3)右半屏写指令子程序WR_CMD2和右半屏写数据子程序WR_DATA2的编制同左半屏子程序相同，只是对应口地址不同。

　　MGLS12864液晶显示屏由二片HD61202控制，LCD显示中应尽量避免一个字符一半在左半屏显示，另一半在右半屏显示的情况。设列地址寄存器为COLUMN,页地址寄存器为PAGE,要显示的字符代码寄存器为ASCIICODE,W78E58内RAM28H-RAM37H共16个字节存放8×16的点阵数据,生成的8×16点阵库文件存放在单片机W78E58存储器中的首地址定义为ASCII_DOT816。

DISP_ASCII816： MOV DPTR,#ASCII_DOT816 ；8×16点阵库首地址

MOV A,ASCIICODE ；显示字符代码ASCIICODE

?#9; MOV B,#16；每个字符点阵占16个字节

?#9; MUL A；计算显示字符在字库的首地址

ADD A,DPL

?#9; MOV DPL,A

?#9; MOV A,DPH

?#9; ADDC A,B

?#9; MOV DPH,A

?#9; MOV R0,#28H；将点阵数据放到

RAM28H-RAM37H

MOV R2,#00H

LP_MOVDOT16： MOV A,R2

?#9; MOVC A,@A+DPTR

?#9; MOV @R0,A ；如要将字符反显（黑底白字），则读出点 ?#9; INC R0；阵数据后求反放入单片机的RAM中

?#9; INC R2

?#9; CJNE R2,#16,LP_MOVDOT16

?#9; PUSH COLUMN

?#9; MOV A,COLUMN ；显示列数

COLUMN是否在右半屏

?#9; CJNE A,#64,ASCII_IF64

ASCII_IF64： JNC ASCII_YGE64

?#9; MOV DPTR,#CWADR1；在左半屏时，选择左半屏写指令代码地址

?#9; CLR FIRST0_SECOND1_BIT ；左半屏列数标志BIT=0

?#9; SJMP ALL_COLUMN

ASCII_YGE64： CLR C

?#9; SUBB A,#64

?#9; MOV COLUMN,A

?#9; MOV DPTR,#CWADR2 ；在右半屏时，选择右半屏写指令代码地址 ?#9; SETB FIRST0_SECOND1_BIT ；右半屏列数标志BIT=1

ALL_COLUMN：MOV A,PAGE

?#9; ADD A,#10111000B ；设置页地址命令

?#9; MOVX @DPTR,A

?#9; MOV A,COLUMN；设置列地址命令

?#9; ADD A,#01000000B

?#9; MOVX @DPTR,A

?#9; MOV DPTR,DWADR1 ；根据左右半屏列数标志，选择写显示数据地址

?#9; JNB FIRST0_SECOND1_BIT, ALLMOV1

?#9; MOV DPTR,DWADR2

ALLMOV1： MOV R0,#28H

?#9; MOV_8BYTE1：MOV A,@R0

?#9; MOVX @DPTR,A ；写显示数据

?#9; NOP

?#9; INC R0

?#9; CJNE R0,#30H,MOV_8BYTE1

?#9; MOV DPTR,#CWADR1

?#9; JNB FIRST0_SECOND_BIT,ALLMOV2

?#9; MOV DPTR,#CWADR2

ALLMOV2： MOV A,PAGE

?#9; INC A ；页地址加1

?#9; ADD A,#10111000B

?#9; MOVX @DPTR,A ；设置页地址命令

?#9; MOV A,COLUMN ；设置列地址命令

?#9; ADD A,#01000000B

?#9; MOVX @DPTR,A

?#9; MOV DPTR,DWADR1；根据左右半屏列数标志，选择写显示数据地址

?#9; JNB FIRST0_SECOND1_BIT,ALLMOV3

?#9; MOV DPTR,DWADR2

ALLMOV3： MOV R0,#30H

MOV_8BYTE2：MOV A,@R0

?#9;

MOVX @DPTR,A ；写显示数据

?#9; INC R0

?#9; CJNE R0,#38H,MOV_8BYTE2

?#9; POP COLUMN

?#9; RET

　　16×16汉字显示子程序与8X16字符显示子程序基本相同。不同在于每次写32字节显示数据，可定义W78E58内RAM28H-RAM47H共32个字节存放16×16的点阵数据,生成的16×16点阵库文件存放在单片机W78E58存储器中的首地址定义为HZK_DOT16X16。具体程序略。

　　本文在介绍液晶显示模块与单片机接口的同时，采用了新颖的改造方案以解决应用中的问题。由于节省了单片机口线，使系统资源得到了充分利用。可显示汉字、字符和图形，使人机界面更为美观、易读。由于各种液晶显示模块的接口基本相同，因此本文所讨论的内容也适用于其它型号的液晶显示模块。液晶显示较其它显示终端有许多优点：功耗低且字型美观、可用集成电池供电，便于携带等。相信它将得到越来越广泛的使用

顯示器的歷史

　　發明於1897年的映像管，歷經兩次世界大戰，在顯示器領域早已築起不可搖撼的領導地位。第二次世界大戰時，映像管被廣泛使用在軍事上的電子裝置和雷達方面，這個基礎提供了顯示器得以快速成長與提升技術的契機。

　　映像管具有畫質優良和價格低廉的特點，長久以來一直被採用為電視和電腦的顯示器，維持其不可替代的地位。然而，年產180億美元，已經構築起堅實堡壘的映像管，如今卻也同樣在技術上，面臨著薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）、電漿顯示器（PDP）等各種平面顯示器（FPD）的挑戰，其領導地位已開始動搖。進入90年代，LCD、PDP等各種技術逐漸商品化，緊緊跟在位居顯示器領先地位的映像管後面，亦步亦趨。據了解，目前業界除映像管以外，有將近十種的顯示器相關技術正在開發，並且即將商品化。

目前桌上型電腦顯示器仍以CRT為主流，CRT 是 Cathode Ray Tube 的縮

寫，這是電 腦螢幕和電視機的主要元件(其構造如上圖所示)，它利用電子束打在塗滿磷化物 (phosphor) 的弧形玻璃上，後端則是使用陰極線圈放出的負電壓，以驅動電子槍將電子放射在弧形玻璃上，由於 CRT 本身是真空的，因此放射出來的電子不會受到空氣分子的阻礙，可以很準確的在弧形玻璃上發出光亮，得以讓人類看到電腦的執行結果，也稱為映像管。

CRT 可以分為單色和彩色兩大類，單色的 CRT 只有一個電子槍，而彩色則有亮紅、綠色和藍色三支電子槍來組合成為不同的顏色，因為電子槍藉由打在弧形玻璃的磷化物上來顯示顏色，所以磷化物之間的距離越小，代表所製造出來的顯示器的解析度越高，這個距離稱為點距 (dot pitch)，通常常見的點距有 0.22、0.25 或是 0.28 mm。CRT 也常稱為 VDT (Video Display Terminal)，但是嚴格來說，CRT 代表的是映像管本身，而 VDT 則是整個電腦顯示器。

CRT的缺點是體積龐大，而取產生的輻射線，有危害人體健康的疑慮；而筆記型電腦使用的LCD，雖然亮度、視角廣度等問題已漸獲改善，但由於產品不易大型化（受制於堅固性和產品良率問題，只能做到30吋以下），又給了尺寸可大型化的電漿顯示器未來可望應用在家庭壁掛式電視機、桌上型電腦顯示器、工業顯示設備、及航空顯示設備等。目前日本富士通已生產出42吋的電漿顯示器，價格約120萬日圓，台灣廠商目前已知有製造電漿顯示器的計畫，該公司曾宣稱這一兩年可以開始生產，不過據了解似乎不大順利。不過可預期的是電漿顯示器將在21世紀佔有一席之地。

平面顯示器(flat display panel，FDP)：

目前大部份的電視機所採用的顯示器多為CRT(陰極射線管)，這種型式的顯示器有諸多的缺點，如體積過大、過重、尺寸受限、視角較小；新一代的顯示器---平面顯示器，則具有輕、薄（40吋的顯示器厚度不超過10公分）的優點，且視角更大、尺寸變大畫質也不受影響，因此成為各家廠商研發的重點。平面顯示技術 ：包含 低溫多晶矽TFT LCD 、 反射式TFT LCD  、矽單晶反射式液晶光閥 、顯示器構裝技術、 場發射顯示器、電漿顯示器 等；電漿顯示器在電子專賣店有時可以看到，目前價格仍相當昂貴平均每吋要一萬元，但未來潛力無窮已有多家廠商投入資金進行研發。

 低溫多晶矽TFT LCD     低溫多晶矽薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）乃製造商全力投入之下一世代技術，本所亦已投入大尺寸及高解析度之應用研發工作，先後完成低溫複晶矽薄膜電晶體元件設計、製程模組開發、製程流程整合及測試等工作，元件電子遷移率達130 cm2/V×S、Ion/I off > 1E7、I off < 0.15 pA/um，並藉由此元件製程開發過程衍生多項專利申請中，其最大突破在於製程模組之成功開發並植入製程流程，如TEOS Oxide製程、PH3 Treatment製程、雷射回火製程與氫化製程皆有重大突破，元件製程技術漏電流之表現更為全球至今發表文獻中最佳之成果，本所將應用此技術研製大尺寸高解析度面板。

 反射式TFT LCD     反射式液晶顯示器(Reflective LCD)係利用環境光為顯示光源，具有省電、全彩顯示、高亮度、高對比等優點。本技術結合單偏光片、反射式彩色濾光膜、散射式反射板等相關技術，已克服傳統反射式液晶顯示器技術無法達到之全彩顯示以及反射率不佳、雙重影像等缺點。本技術已成功移轉國內廠商，目前正積極開發散射式反射板技術以充分利用環境光進一步提高反射式LCD之亮度。

矽單晶反射式液晶光閥    矽單晶反射式液晶光閥（Si-Wafer LCD）為發展液晶投影機中投影光閥之關鍵零組件，本所開發出以單晶矽為基板之液晶顯示器，亦建立驅動電路及像素之設計技術，並配合晶圓廠後段製程的調整，提高平坦度及反射率。在液晶方面，建立了工作模式及製程相關技術，已完成0.55”QSVGA(400x300)等級之矽單晶反射式液晶光閥，並應用於投影機及頭配式顯示器，未來將積極從事SXGA(1280x1024)，UXGA(1600x1200)等高解析度技術之開發。本產品除可應用在投影機和頭配式顯示器外，還可應用於監視器、背投影電視、電視遊樂器、影像電話及行動電話觀景窗上。

顯示器構裝技術     輕薄短小之開發趨勢對於平面顯示器產品尤其重要。為配合此一需求，本所特別發展顯示器構裝相關技術--TAB和COG技術；捲帶式晶粒接合技術（TAB；Tape Automated Bonding）為目前廣泛應用於顯示器構裝之主要技術，製程主要分為捲帶設計、內引腳接合、封膠、外引腳接合等步驟；晶粒-玻璃接合技術（COG；Chip on Glass）則提供了顯示器產品的高密度構裝技術能力，更適合於通訊產品之需求。

 場發射顯示器        場發射顯示器（FED）技術原理與陰極射線管（CRT）類似，是將CRT用螢光粉與尖端放電電子源分置於兩片基板，利用高電場將電子從尖端釋出，再利用高壓加速撞擊螢光板而發出亮光。本所研發的場發射顯示器特點是省電、無視角限制，特別是高亮度，其亮度可達攜帶式電腦螢幕的10倍，而且其15 lumen/watt的能量效率已被證實，本所正積極開發其相關應用，特別是應用於車內或是戶外的顯示看板技術。

 電漿顯示器      電漿顯示器（PDP）技術原理係利用惰性氣體(Ne, He, Xe等)放電時所產生之紫外線激發彩色螢光粉後，再轉換至人眼可接受之可見光。依據限流工作方式不同，可分為直流型(DC)與交流型(AC)，首先研發出來的是AC型的PDP，目前的產品多以交流型為主，並可依照電極的安排區分為二電極對向放電(Column Discharge)與三電極表面放電(Surface Discharge)兩種結構，整個電漿顯示器市場尚處於起步階段，在技術與性能方面，本所正致力開發其相關應用以改善發光效率、提高亮度、增加對比，並降低操作電壓、節省耗電以解決生產技術問題、提高生產良率。

PDP的優點：

1、輕、薄：相同尺寸的PDP，其深度只有CRT的1/3、重量只有1/3，因此可以輕易的掛在牆上擺設上較不占空間。

2、不受磁場的影響，畫質較穩定，適合使用在交通運輸工具上。

3、影像不會扭曲：PDP是數位控制的顯示器，所有像素的位置能精確掌控，即使在邊緣或轉角處；而CRT為類比控制的顯示器，在顯示器的邊緣顏色會不均勻。

4、視角更寬廣，可大到160度，因此在任何角度能輕鬆的觀賞。

5、壽命長（指的是亮度減為原有一半所需的時間），可連續使用超過20000小時和CRT幾乎一樣，而LCD只有5000小時。

6、尺寸更大，40吋到60吋都有。

電漿(Plasmas):    

在以前提到物質的三態，為固態、液態、氣態，其實物體的狀態有第四態的存在---電漿。電漿是一種部分離子化氣體，其成份包括大量中性氣體原子和少量的陽離子及電子。在自然界中，如地球外圍的電離層、太陽表面、或是星際氣體中，皆存在著電漿(太陽產生的電漿，向宇宙發散出去，形成太陽風；這些帶電粒子被地球的磁場捕捉後，在南北極和大氣層中的氣體分子相撞，形成極光)。此外，若在真空室中通入氣體至數十至數百毫托耳的壓力，並於外部加入交直流電場，使氣體被游離而形成一帶正負電粒子的集合體，亦可生成電漿，在實際的應用上大部分是利用高電場，提供足夠的能量讓原子或分子內部的電子脫離原子或分子的束縛；其實電漿在日常生活中早已存在，例如日光燈內的氣體在使用時就是一種電漿。

          真空室內的氣體形成電漿態時，系統所存在的自由度很多，並有無數次碰撞在發生，包含了中性原子與中性原子之間、中性原子與離子間、中性原子與電子間、離子與離子以及離子與電子間的碰撞，使得電漿系統中不斷重覆著游離、激發、弛豫，及結合等動作。而當原子在激發及弛豫動作時，將以發光的方式釋放出能量，成為可用肉眼看到的電漿顏色。

       在工業應用上，可利用其粒子的高熱動能，以引發熱和融合反應而產生能源；或利用外加電磁場控制粒子雲動狀態，來製造雷射或其他電磁波源，即各型原子、分子、離子、電子束。更可直接利用其間粒子的高能量與活潑化學性質從事化學合成、材料製造、表面處理等工業應用，為近世紀半導體材料製造中不可或缺的重要體系。電漿濺射鍍膜、電漿化學氣相沈積、電漿氧化、電漿及活化離子蝕刻、離子濺射等為幾個著名例子。另一方面，亦可利用電漿系統中激態原子、分子、離子放射出的大量光子來製造各種光源，如離子雷射、弧光燈，或縮小至微米尺度製造電漿平面顯示器等。 

微粒電漿 (Dusty plasma):

       在電漿系統中，若加入一群微粒子（約為數個微米大小 10-6 m），則電漿裡的電子會因為其質量較輕(約為質子的1/1000)，具有較高的行動力(mobility)而依附在微粒子上使其帶負電。因此在微粒電漿中便至少有四種以上的元素，其中電子、離子、與中性原子為原來氣體解離下的產物，另外還加上帶著負電荷的微粒子。加入最後這項元素後，使得電漿變得更加複雜了。其中電子、離子和微粒為具有電性之元素，中性原子則是不帶電。因此在古典力場下，要考慮電子與電子、離子與離子、微粒與微粒、電子與離子、電子與微粒、離子與粒之間的庫侖力場，還要考慮這些粒子(包含中性原子)在相互撞擊時產生不同的動量交換。雖然如此複雜，我們仍可以因其所具有的物理性質來作一些近似消去的工作。在實驗系統中，隨著觀察者所要觀察的時空尺度的不同，對於時空尺度相差甚遠的一些運動行為，可被近似成簡單的單元物理量。舉例來說，因電子的質量遠比離子來的輕，其對外力的反應時間便相對的比離子來得快的多，而微粒又比離子的反應時間來得更慢了(Me << Mi << Md ， Te << Ti << Td)。若我們所要觀察的是微粒的運動行為，則在微粒受力的反應時間內，電子或離子可能已經來回運動上萬次了，如此我們便可以把電子或離子對微粒的影響，歸化成非時間參數。也就是說，站在微粒的角度來看，在動態平衡系統下，電子、離子、與中性原子皆為靜止不動的元素。 

似二維系統 (Quasi two-dimension):

         二維系統即是指被局限在只能在二維平面上運動的系統。探討二維系統運動，可簡化系統的變數，使得不論在理論模型上、數值模擬的速度上、實驗數據的分析上都可以簡化工作時間與困難度。另外還有一點，在三維空間中只要三個質點，這系統立即便成一渾沌(Chaos)系統，產生許多非線性的結果。因此科學家紛紛致力於二維系統的結構與動力行為的研究，特別是相轉變的行為研究。一般來說，二維系統有兩種，一是將系統做得非常薄，限制粒子的運動只能在二維平面上;另一種則是延伸系統在第三維的長度，使得系統沿著第三維的分佈為均相分佈，如此粒子間的作用力自然便被歸化成二維作用力。

      一般自然界中是沒有真正的二維系統存在的，因為沒有任一系統是真正無限大的。所以對於上述二維系統中，只要其應該無限大的尺度相較於其它軸是大很多的，則稱為似二維系統。我們實驗室的系統即是將第三維的長度延伸至約二維尺度的20倍，再來觀察此系統的二維切面運動。以應證不同的二維運動行為。

缺陷 (Defects):

      在一個均相的單原子系統中，原子之間的排列遵守著特定的幾何結構，我們稱之為晶格結構，例如:面心立方(FCC)、體心立方(BCC)及六角晶格結構 (Hexagonal) 等等。一般二維系統最緊密堆積結構為六角晶格結構(又稱三角晶格結構)，也就是說，每一個原子都被六個原子所環繞著。當系統受到外力擾動時，例如:熱擾動、橫向剪切力、局限阱之形變力等等，原來的三角對稱晶格被扭曲產生晶格排列時的錯位，即是所謂的晶格缺限。

       定義晶格中的缺限很簡單，只要將系統中的各個原子最近的連線連起來，即去計算各個原子的相鄰原子數。如上面所說的，一完美的二維晶格擁有六個相鄰原子，當原子的相鄰原子數不再是六個，而變成五個或七個相鄰原數時(密度發生變化)，我們便稱這些原子所在的位置發生了缺限行為。研究晶格中的缺限變化(數目、空間分佈、撞擊生滅......)，可以幫助我們了解系統的結構性變化，與物理性質的演變。簡而言之，當系統產生缺限時，原來所具有的對稱性就被破壞了  (Symmetry breaking)，我們即可用此作為系統次序性的指標，來了解系統的混亂程度。　

   日光燈的原理：

在了解電漿電視或電漿顯示器的原理之前，必須先了解日光燈運作的原理。日光燈管中充入水銀，管壁上所見的白色粉末為螢光粉；當通電之後管內的燈絲因為電阻產生熱，提供能量讓燈絲內的電子逸出。因為燈管兩邊通電形成電場，讓電子加速前進(電力=電子所帶的電量x電場，這個部分學生常會有問題，必須讓他們了解電場的定義為：每一庫倫的電荷所受的電力為電場強度)，在過程中管內的水銀變為水銀蒸氣、瀰漫在電子行經的路徑上，部分電子會和水銀產生碰撞，將汞原子中的電子由較低的能階激發到較高的能階，而這些具有較高能量的電子由高能階掉下來的同時，會將能量以紫外線(UV放出來，這些紫外線的能量會被塗佈在管壁上的螢光物質吸收，進而產生可見光；而所塗的螢光物質不同，產生的顏色也不同。有時在路邊的檳榔攤，其日光燈管為粉紅或是藍色，有的是用玻璃紙濾光，有的則是塗上不同的螢光物質。螢光物質由母體和發光中心組合而成亦就是在母體中添加發光中心(作為活畫作用是一種添加劑)。螢光體以[Zn₂SiO₄:Mn]為例，前面的Zn₂SiO_4，就是母體，而Mn就是發光中心。當水銀蒸氣產生的紫外線，照射螢光物質時，母體會吸收紫外線，導致母體產生電子、電洞對，而產生的電子、電洞對撞擊到發光中心時，將發光中心的電子激發到高能階，在掉下來時放出光線。

電漿顯示器的原理：

      電漿顯示器的構造：電漿顯示器是由許許多多的CELL所組成每個小CELL的構造如圖所示：

一、玻璃基板(Front Glass Substrate)：現在所使用的玻璃為鈉玻璃(soda lime glass)，這是和窗戶相同的玻璃且價格便宜。PDP所使用的基板為高應變點(歪點)，所謂的應變點指的是玻璃本身並非均勻物質，且熱傳導方向不均勻，使得各方向的身長與收縮不一致而產生變形，此時的溫度稱為應變點。在PDP的製造過程中，因有攝氏500度以上的加熱製程，因此使用高應變點的基板是必須的。

二、透明電極(掃描電極，Transparent Electrode)：只有在AC型的PDP才有，所使用的材料為ITO膜(銦錫合金氧化膜和Sno2二氧化矽膜)，而為了只讓特定的CELL發光，電極分為橫向電極與縱向電極；只有兩種電極都通過電流的CELL才會發光。

三、BUS輔助電極(Auxiliary Electrode)：位於透明電極的下方，以輔助透明電極引發放電並附有降低透明電極的高線電阻之任務。為了避免造成發光的阻礙、造成亮度降低的事情發生，在必要的電阻條件下近可能的纖細，其寬度約50-200μm。

四、透明誘電體層(Dialetric Layer)。

五、保護層(Protective Layer)：成分為氧化鎂，主要在防止電極的磨耗、產生放電電子、限制多餘的放電電流、維持放電狀態。

六、阻隔壁(Barrier Ribs)：使用的材料為玻璃漿料，其目的在確保微小的放電空間與防止三色螢光體的混合，其線寬在50μm之下。高度在150μm左右；阻隔壁的形狀，在AC型為條狀；在DC型為格子狀，構造較為複雜。

七、螢光層：為了達到可見光的發光及彩色化的目的，將螢光體塗在阻隔壁與阻隔壁之間的平面及側面上，不同的螢光體吸收紫外線後發出不同波長的色光。

如：BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ 發出藍光

   BaO.6Al₂O₃:Mn     發出綠光

(Y,Gd)BO:Eu        發出紅光

下圖所示為PDP單一CELL的構造圖。

PDP中單一CELL的剖面圖

單一CELL所佔的空間

PDP發光的時間

        PDP發光過程模擬圖

PDP發光過程示意圖

和日光燈管很像，可想像PDP就是將許許多多的小日光燈管排列形成螢幕。上圖所示為PDP的一個CELL，每個CELL裡面填充的氣體，可能是氖氣或其他氣體的混合物(如Xe、He)，這是和日光燈不同之處，不同的混合氣體產生的光會有所不同。其中1為顯示電極，共有兩片，當左右兩片的電壓不同時(當然要夠大)，會讓填充的氣體放電（這和閃電的原理相同），產生紫外線讓塗佈在組隔壁上的螢光體(4)所吸收，主要的發光區域為3；電極設計成兩片排列左右而非上下的原因，是因為放電產生的衝擊會破壞螢光體，縮短PDP的使用年限，而為了不阻礙到光線，用的是透明電極，但因為透明電極的電阻較大，因此在其中埋有輔助電極(bus electrode)，以金屬製成，可以降低電阻；2是前面基板、6是背面基板，都是用含鈉的玻璃所作成，用以保護內部的構造。

PDP的發光機制，可以多種方式來描述，本文以電場的觀點來解釋PDP的發光過程(Electric Field Description)。如下圖所示：當電源以方波的形式在每個cell間建立電場E_0，這個電場可讓填充氣體內的正、負電荷稍微分開，但不至於產生游離，因為強度不夠；而誘電導體層內的介電物質，受到外在電場的影響，產生極化；極化的結果產生另一個電場E’，這個電場和E₀的方向相反，兩者合成一個新的電場。當方波的電流方向反過來時，E₀消失，但誘電導體層中的感應電場依然留著(稱為記憶效應memory effect)，而這個電場和新建立的電場方向一致，使得CELL中的電場增加，造成游離現象，電漿於是產生，產生的紫外線造成發光。

彩色的電漿顯示器的每個CELL都只能發出紅、藍、綠單一色光，但將其排列在一起，調整每色光的比例，就變成彩色螢幕了，這和電視機或其他的彩色顯示器的原理是相同的。

電漿顯示器未來研究的課題：

1、延長壽命

2、增加亮度

3、降低耗電量

4、解析度提高

5、電磁波對策：PDP在發光的過程中會產生對人體有害的電磁波，必須加上阻隔濾片，對於畫質多少會有影響。如何減低影響並降低成本成為研發的重點。

6、近紅外線對策：發光過程中產生的紅外線會影響遙控器的接收也必須加裝濾片。

電漿顯示器未來的展望：電漿顯示器低價有望

在平面顯示器技術不斷往大型化發展的刺激下，過去價位高不可攀的電漿顯示器（PDP）將可望進一步壓低價格以擴大市場。根據工研院經資中心ITIS計畫的統計，去年全球PDP顯示器產值約四億五千七百萬美元，估計今年將成長四四％，達到六億六千一百萬美元的規模，而粗估從一九九九年到二○○五年的產值年複合成長率則高達五○％。

　  目前在各種平面顯示器市場領域的區分方面，小於一○．四吋的中小型面板包括TN、STN、非晶矽TFT與低溫多晶矽TFT，及最近國內有許多廠商競相投入的有機電致發光顯示器（OLED）等，至於在十吋到四十吋的大型顯示器方面，十吋到三十吋市場暫時由非晶矽TFT主導市場，二十五吋到四十吋的市場則仍由CRT獨佔鰲頭。

　但在超大型顯示器（三十五吋到三百吋）的市場方面，三十五吋到八十吋的市場將由PDP與背投影顯示器分食，超過八十吋的市場則仍由前投影顯示器主導。

　 目前PDP顯示器最大的應用市場仍在會議簡報系統方面，約佔五○ ％，成長幅度最大是電視機市場，估計一九九九年到二○○四年的年複合成長率達七三％。在實際的市場出貨量方面，去年全球產量約三十一萬八千台，今年將成長至三十七萬二千台，如以此成長速度估算，預計到二○○五年時，全球PDP的市場值將達五十二億一千五百萬美元。

　 目前已在少量試產PDP顯示器的達碁科技指出，在今年正式進入跨入數位電視傳播時代以後，未來PDP最佳的應用尺寸應在二十五吋到六十吋之間，而過去因發光效率低導致耗電的技術問題，估計也可以逐步獲得改善，從目前每瓦特一流明（1lmw），可漸漸提昇至二流明，估計到二○○五年時可以達到五流明的發光效率，解決過去PDP耗電的技術問題。

　而在其他國家的PDP製造廠商方面，目前日本富士通與日立合資成立的ＦＨＰ、南韓ＬＧ，都是投資PDP量產相當積極的廠商，其他還有恩益禧、先鋒、松下、三星、Orion等，國內也有達碁、中華映管、台塑等廠商準備進入建廠量產階段。

　至於產品價格方面，去年平均每吋三萬日圓的PDP售價，可望在二○○二年時達到每吋一萬日圓的合理價位，將促使市場由目前的導入期，進一步跨入量大的成長期。