第7章光顯示材料及器件

1、第7章 光顯示材料及器件7.1 液晶顯示材料及器件7.2 等離子體顯示器7.3 電致發(fā)光顯示 什么是液晶？液晶的發(fā)現(xiàn) 液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀(jì)末，1888年奧地利的植物學(xué)家FReinitzer在作加熱膽甾醇的苯甲酸脂實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開始深解。但溶化后不是透明的液體，而是一種呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當(dāng)再進(jìn)一步升溫后，才變成透明的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？ 他把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這種液體具有雙折射性。 于是德國(guó)物理學(xué)家DLeimann將其命名為“液晶”，簡(jiǎn)稱為“LC”。在這以后用它制成的液晶顯示器件

2、被稱為L(zhǎng)CD。液晶態(tài)是物質(zhì)的一種形態(tài) 液晶實(shí)際上是物質(zhì)的一種形態(tài)，也有人稱其為物質(zhì)的第四態(tài)。 液晶分為兩大類：溶致液晶和熱致液晶。前者要溶解在水或有機(jī)溶劑中才顯示出液晶態(tài)，后者則要在一定的溫度范圍內(nèi)才呈現(xiàn)出液晶狀態(tài)。 作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶。液晶基本知識(shí) 1. 互變相變（可逆相變） 2. 單變相變液晶分類（按熱致液晶分子排列狀態(tài)） 向列相液晶（Nematic）又稱絲狀液晶 向列液晶在偏光顯微鏡下的圖 向列型液晶由長(zhǎng)徑比很大的棒狀分子組成，保持與軸向平行的排列狀態(tài)。因?yàn)榉肿拥闹匦碾s亂無序，并容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)，所以像液體一樣富于流動(dòng)性。正由于向列型液晶分子的這種一致排列，使得它

3、的光學(xué)特性很像單軸晶體，呈正的雙折射性。對(duì)外界的電、磁、溫度、應(yīng)力都比較敏感，是顯示器件上廣泛使用的材料。 近晶相液晶（Smectic）又稱層狀液晶 隧道顯微鏡下的近晶相層狀液晶 近晶相液晶按層狀排列，由棒狀或條狀分子呈二維有序排列組成。層內(nèi)分子長(zhǎng)軸相互平行，其方向可以垂直于層面或與層面成傾斜排列。層與層之間的作用較弱，容易滑動(dòng)，因此具有二維的流動(dòng)特性。近晶相液晶的粘度與表面張力都較大，用手摸有似肥皂的滑澀感，對(duì)外界的電、磁、溫度變化都不敏感。這種液晶光學(xué)上顯示正的雙折射性。 膽甾相液晶（Cholestevic），也稱螺旋狀液晶 膽甾型液晶和近晶型一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，但層內(nèi)分子排列則與向列型液晶

4、類似，分子長(zhǎng)軸在層內(nèi)是相互平行的，而在垂直這個(gè)平面上，每層分子都會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 液晶整體呈螺旋結(jié)構(gòu)。螺距的長(zhǎng)度是可見光波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)。 由于膽甾型液晶的分子排列旋轉(zhuǎn)方向可以是左旋，也可以是右旋，當(dāng)螺距與某一波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)引起這個(gè)波長(zhǎng)光的布拉格散射，呈某一種色彩。 膽甾型液晶具有負(fù)的雙折射性質(zhì)。一定強(qiáng)度的電場(chǎng)、磁場(chǎng)也可使膽甾相液晶轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛄邢嘁壕А?膽甾相液晶易受外力的影響，特別對(duì)溫度敏感，由于溫度主要引起螺距的改變，因此膽甾相液晶隨溫度改變顏色。 液晶的光電特性 （1）液晶的各向異性 P型液晶 （0）正介電各向異性液晶 N型液晶（0，即向列液晶一般都呈現(xiàn)正單軸晶體的光學(xué)性質(zhì)。 膽甾型液晶具有負(fù)

5、單軸晶體的光學(xué)性質(zhì)，這是因?yàn)椋?nne nn0 nn/2122/)(21nnnO nne0Oennn液晶器件所基于的三種光學(xué)特性 由于液晶具有單軸晶體的光學(xué)各向異性，所以具有以下光學(xué)特性： 1）能使入射光沿液晶分子偶極矩的方向偏轉(zhuǎn)； 2）使入射的偏光狀態(tài)，及偏光軸方向發(fā)生變化； 3）使入射的左旋及右旋偏光產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的透過或反射。 液晶器件基本就是根據(jù)這三種光學(xué)特設(shè)計(jì)制造的。（3）液晶的電光效應(yīng) 液晶材料在施加電場(chǎng)（電流）時(shí)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為液晶的電光效應(yīng)。 液晶的電光效應(yīng)在液晶顯示器的設(shè)計(jì)中被廣泛采用。目前發(fā)現(xiàn)的電光效應(yīng)種類很多，產(chǎn)生電光效應(yīng)的機(jī)理也較為復(fù)雜，但就其本質(zhì)來講都是

6、液晶分子在電場(chǎng)作用下改變其分子排列或造成分子變形的結(jié)果。液晶的電光效應(yīng)分類)(GH（PC）（TN）賓主效應(yīng)相轉(zhuǎn)變效應(yīng)扭曲向列效應(yīng)混合排列相畸變效應(yīng)排列相畸變效應(yīng)電場(chǎng)效應(yīng)存儲(chǔ)效應(yīng)動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)電流效應(yīng)電光效應(yīng)扭曲向列液晶顯示器件（TN-LCD） 屬第二代液晶顯示器件。它是最常見的一種液晶顯示器件。 將兩塊涂有導(dǎo)電透明電極氧化錮錫In2O3-SnO2（簡(jiǎn)稱ITO）薄膜的玻璃板中間夾有介電各向異性為正的向列相液晶，厚度約為數(shù)微米。 玻璃基板表面做平行取向處理，即涂敷一層聚酰亞胺聚合物薄膜，用摩擦的方法在表面開成方向一致的微細(xì)溝糟。在保證兩塊基板上溝糟方向正交的前提下，形成一個(gè)間隙為幾個(gè)微米的液晶盒。

7、由于內(nèi)表面涂有定向?qū)幽?，在盒?nèi)液晶分子沿玻璃表面平行排列。但由于兩片玻璃內(nèi)表面定向?qū)佣ㄏ蛱幚淼姆较蚧ハ啻怪?，液晶分子在兩片玻璃之間呈90扭曲，這就是扭曲向列液晶器件名稱的由來。 當(dāng)入射光通過偏振片后成為線偏振光，在外電場(chǎng)作用時(shí)，由線偏光經(jīng)過扭曲向列液晶的旋光特性決定，在出射處，檢偏片與起偏片相互垂直，旋轉(zhuǎn)了90的偏振光可以通過。因此呈透光態(tài)。 在有電場(chǎng)作用時(shí)，當(dāng)電場(chǎng)大于閾值場(chǎng)強(qiáng)后，液晶盒內(nèi)液晶分子長(zhǎng)軸都將沿電場(chǎng)方向排列，即與表面呈垂直排列，此時(shí)入射的線偏振光不能得到旋轉(zhuǎn)，因而在出射處不能通過檢偏片，呈暗態(tài)。TN-LCD工作原理用TN-LCD制作的常用液晶顯示器件 1971年瑞士人發(fā)明了扭曲向列

8、型(TN)液晶顯示器,日本廠家使TN-LCD技術(shù)逐步成熟，又因制造成本和價(jià)格低廉，使其在七八十年代得以大量生產(chǎn)，從而成為主流產(chǎn)品。在1979 年1984年間，其產(chǎn)量年均增長(zhǎng)38%,成本年遞減18%，銷售額年增長(zhǎng)12%，這使LCD在顯示器件領(lǐng)域的地位僅次于CRT。LCD的高速發(fā)展引起了世界電子業(yè)界的極大關(guān)注,對(duì)LCD技術(shù)研究投入的力量和資金與日俱增。 TN-LCD的信息容量小，只能用于筆段式數(shù)字顯示及低路數(shù)（16線以下）驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單字符顯示。 超扭曲向列液晶顯示器件（STN-LCD 第三代液晶顯示器件。顧名思義，“超扭曲”即扭曲角大于90。 TN型液晶顯示器件缺點(diǎn)： 電光響應(yīng)前沿不夠陡峭， 反應(yīng)速

9、度慢， 閾值效應(yīng)不明顯。 使得大量顯示和視頻顯示等受到了限制。 80年代初，人們經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要將分子的扭曲角增加到180270時(shí)，就可大大提高電光特性的響應(yīng)速度。 隨著扭曲角的增大，曲線的斜率增加，當(dāng)扭角達(dá)到270時(shí)，斜率達(dá)到無究大。 曲線斜率的提高可以允許多路驅(qū)動(dòng)，且可獲得敏銳的銳度和寬的視角。 STN-LCD中中間層分子的傾斜角與約化電壓的關(guān)系 1985年1990年,LCD銷售額年均增長(zhǎng)率達(dá)32%。此階段發(fā)展最快的是STN-LCD,它從發(fā)明到批量生產(chǎn)僅用了五年時(shí)間。 由于STN-LCD具有掃描線多、視角較寬、對(duì)比度好等特點(diǎn) ,很快在大信息容量顯示的膝上型、筆記本型、掌上型微機(jī)

10、及中英文打字機(jī)、圖形處理機(jī)、電子翻譯機(jī)及其它辦公和通信設(shè)備（手機(jī)）中獲得廣泛應(yīng)用,并成為該時(shí)代的主流產(chǎn)品。 1990年銷售額15億美元,占整個(gè)LCD市場(chǎng)的83%。 有源矩陣液晶顯示器件（AM-LCD） 屬于第4代液晶顯示器。 普通簡(jiǎn)單矩陣液晶顯示器TN型及STN型的電光特性，對(duì)多路、視頻運(yùn)動(dòng)圖像的顯示很難滿足要求。 有所謂的“交叉效應(yīng)”。由于每個(gè)像素相當(dāng)于一個(gè)電容，必產(chǎn)生串?dāng)_。當(dāng)一個(gè)像素被先通時(shí)，相鄰行，列像素將處于半選通狀態(tài)。 人們?cè)诘谝粋€(gè)像素上設(shè)計(jì)一個(gè)非線性的有源器件，使每個(gè)像素可以被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，克服了“交叉效應(yīng)”。 MIM液晶顯示器件的電極排布 有源矩陣液晶顯示采用了像質(zhì)最優(yōu)的扭曲向列型液

11、晶顯示材料。有源矩陣液晶顯示根據(jù)有源器件的種類分為二端型和三端型兩種。 二端型以MIM（金屬-絕緣體-金屬）二極管陣列為主； 三端型以薄膜晶體管（TFT）為主。 -SiTFT 屬于非晶硅-薄膜晶體管類型的三端有源矩陣液晶顯示器件。 它工藝簡(jiǎn)單， 玻璃基板成本低， 導(dǎo)通比大， 可靠性高， 容易大面積化。 TFT有源矩陣驅(qū)動(dòng)LCD的基本結(jié)構(gòu)1-顯示電極；2-玻璃基板；3-透明電極；4-液晶層；5-MOSFET陣列；6-基板；7-信號(hào)存儲(chǔ)電容器；8-FET 同一般液晶顯示器類似，兩片玻璃板之間封入普通TN型液晶， 不同的是在玻璃基板上要放置掃描線和尋址線（行、列線），在交點(diǎn)上再制作上TFT有源器件和

12、像素電極。上玻璃板是一共用電極，如果是彩色顯示，則還要在上面用微細(xì)加工方式（染色法，或印刷法）制作上與下面矩陣對(duì)應(yīng)的R、G、B濾色膜。TFT的柵極G接掃描電壓主，漏極D接信號(hào)電壓，源極S接ITO像素電極，與液晶像素串聯(lián)，液晶像素可以等效成一個(gè)電阻RLC和一電容CLC的并聯(lián)。TFT有源矩陣顯示器件像素等效電路及驅(qū)動(dòng)波形CGP-分布電容；CST-補(bǔ)償電容；RON-導(dǎo)通電阻；ROFF-截止電阻 當(dāng)掃描脈沖加到柵極G時(shí)，使D-S導(dǎo)通，內(nèi)阻變小，信號(hào)電壓產(chǎn)生大的通態(tài)電流ION，并使CLC很快充電到信號(hào)電壓。 當(dāng)CLC充電電壓均方根值Vrms大于液晶像素的閾值電壓Vth時(shí)，該像素顯示，并通過RLC緩慢放電

13、； 由這樣的“存儲(chǔ)效應(yīng)”使一個(gè)幀周期內(nèi)VrmsVth，即顯示占空比為1:1。 由于三端器件的通態(tài)電流更大，開路電阻更高，開關(guān)特性更陡，因此比二端器件的顯示性能也更好。 1985年后，由于超扭曲液晶顯示器的發(fā)明及a-SiTFT液晶顯示技術(shù)的突破，LCD技術(shù)進(jìn)入了大容量化的新階段，使便攜計(jì)算機(jī)和液晶電視等新產(chǎn)品得以開發(fā)，并迅速商品化。LCD市場(chǎng)需求量大幅度增長(zhǎng)。背照燈 液晶顯示器是被動(dòng)顯示器件，本身不會(huì)發(fā)光，往往工作在透光模式下。 因此，為了了獲得高對(duì)比度與全色顯示，需要采用背照明光源。 由于背照光源的功率是整個(gè)器件的90%以上，因此體積和功率是首先要考此的因素。 邊光式背光源結(jié)構(gòu)圖 目前采用的背

14、照光源主要有： 1）熱電致發(fā)光板EL 2）平板熒光燈（VFD） 3）冷陰極熒光燈（CCF） 4）平板場(chǎng)發(fā)射（FED） 5）有機(jī)電致發(fā)光（OEL）等。 照明方式又分為邊光式與背光式背光式兩種。39等離子體顯示等離子體顯示 一、一、什么是等離子體什么是等離子體? 所謂等離子體就是被激發(fā)電離氣體，達(dá)到一定的所謂等離子體就是被激發(fā)電離氣體，達(dá)到一定的電離度，氣體處于導(dǎo)電狀態(tài)，這種狀態(tài)的電離氣體就電離度，氣體處于導(dǎo)電狀態(tài)，這種狀態(tài)的電離氣體就表現(xiàn)出集體行為，即電離氣體中每一帶電粒子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出集體行為，即電離氣體中每一帶電粒子的運(yùn)動(dòng)都會(huì)影響到其周圍帶電粒子，同時(shí)也受到其他帶電粒都會(huì)影響到其周圍帶電粒子，

15、同時(shí)也受到其他帶電粒子的約束。由于電離氣體整體行為表現(xiàn)出電中性，也子的約束。由于電離氣體整體行為表現(xiàn)出電中性，也就是就是電離氣體內(nèi)正負(fù)電荷數(shù)相等電離氣體內(nèi)正負(fù)電荷數(shù)相等，稱這種氣體狀態(tài)為，稱這種氣體狀態(tài)為等離子體態(tài)等離子體態(tài)。由于它的獨(dú)特行為與固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。由于它的獨(dú)特行為與固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)都截然不同，故稱之為都截然不同，故稱之為物質(zhì)第四態(tài)物質(zhì)第四態(tài)。 40固體 冰液體 水氣體 水汽等離子體 電離氣體溫度00C1000C100000C41 看似看似“神秘神秘”的等離子體，其實(shí)是宇宙中一種常的等離子體，其實(shí)是宇宙中一種常見的物質(zhì)，在太陽、恒星、閃電中都存在等離子體，見的物質(zhì)，在太陽、恒星、閃

16、電中都存在等離子體，它占了整個(gè)宇宙的它占了整個(gè)宇宙的99。 等離子體可分為兩種：等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體高溫和低溫等離子體。 等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，可以利用電場(chǎng)和等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，可以利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生來控制等離子體。磁場(chǎng)產(chǎn)生來控制等離子體。等離子體物理的發(fā)展為材等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、信息、環(huán)境空間科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提新的料、能源、信息、環(huán)境空間科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提新的技術(shù)和工藝。技術(shù)和工藝。 42 低溫等離子體物理與技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)由低溫等離子體物理與技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)由60年代年代初的空間等離子體研究向初的空間等離子體研究向80年代和年代和90年代以材料為導(dǎo)年

17、代以材料為導(dǎo)向研究領(lǐng)域的大轉(zhuǎn)變，高速發(fā)展的微電子科學(xué)、環(huán)境向研究領(lǐng)域的大轉(zhuǎn)變，高速發(fā)展的微電子科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源與材料科學(xué)等，為低溫等離子體科學(xué)發(fā)展科學(xué)、能源與材料科學(xué)等，為低溫等離子體科學(xué)發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 現(xiàn)在低溫等離子體廣泛運(yùn)用于多種生產(chǎn)領(lǐng)域?，F(xiàn)在低溫等離子體廣泛運(yùn)用于多種生產(chǎn)領(lǐng)域。例如：等離子電視，嬰兒尿布表面防水涂層，增加啤例如：等離子電視，嬰兒尿布表面防水涂層，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在電腦芯片中的蝕刻運(yùn)用，酒瓶阻隔性。更重要的是在電腦芯片中的蝕刻運(yùn)用，讓網(wǎng)絡(luò)時(shí)代成為現(xiàn)實(shí)。讓網(wǎng)絡(luò)時(shí)代成為現(xiàn)實(shí)。 43 等離子體顯示器等離子體顯示器(Plasma D

18、isplay Panel)縮寫為縮寫為PDP。 等離子體顯示器的工作原理與一般日光燈原理相等離子體顯示器的工作原理與一般日光燈原理相似，似，它在它在顯示平面上安裝數(shù)以十萬計(jì)的等離子管作為顯示平面上安裝數(shù)以十萬計(jì)的等離子管作為發(fā)光體（象素）。發(fā)光體（象素）。每個(gè)發(fā)光管有兩個(gè)玻璃電極、內(nèi)部每個(gè)發(fā)光管有兩個(gè)玻璃電極、內(nèi)部充滿氦、氖等惰性氣體，其中一個(gè)玻璃電極上涂有三充滿氦、氖等惰性氣體，其中一個(gè)玻璃電極上涂有三原色熒光粉。當(dāng)兩個(gè)電極間加上高電壓時(shí)，引發(fā)惰性原色熒光粉。當(dāng)兩個(gè)電極間加上高電壓時(shí)，引發(fā)惰性氣體放電，產(chǎn)生等離子體。等離子產(chǎn)生的紫外線激發(fā)氣體放電，產(chǎn)生等離子體。等離子產(chǎn)生的紫外線激發(fā)涂有熒光

19、粉的電極而發(fā)出不同分量的由三原色混合的涂有熒光粉的電極而發(fā)出不同分量的由三原色混合的可見光。每個(gè)等離子體發(fā)光管就是我們所說的等離子可見光。每個(gè)等離子體發(fā)光管就是我們所說的等離子體顯示器的像素，我們看到的畫面就是由這些等離子體顯示器的像素，我們看到的畫面就是由這些等離子體發(fā)光管形成的體發(fā)光管形成的“光點(diǎn)光點(diǎn)”匯集而成的。等離子體技術(shù)匯集而成的。等離子體技術(shù)同其它顯示方式相比存在明顯的差別，在結(jié)構(gòu)和組成同其它顯示方式相比存在明顯的差別，在結(jié)構(gòu)和組成方面領(lǐng)先一步。方面領(lǐng)先一步。44 氣體放電產(chǎn)生等離子體氣體放電產(chǎn)生等離子體 在通常情況下,氣體是不導(dǎo)電的。但是,在適當(dāng)?shù)臈l件下，組成氣體的分子可能發(fā)生電

20、離,產(chǎn)生可自由移動(dòng)的帶電粒子,并在電場(chǎng)作用下形成電流,這種電流通過氣體的現(xiàn)象稱為氣體放電。電源R陰極陽極 當(dāng)電極間的電壓足夠高時(shí)，就使電極間氣體擊穿而產(chǎn)生放電。氣體放電產(chǎn)生等離子體-145 氣體中的帶電粒子，在電場(chǎng)加速下獲得足夠高的速度（動(dòng)能）,再與中性氣體原子碰撞，使其釋放出另一個(gè)電子，失去一個(gè)電子的氣體原子形成帶正電的離子。離子帶正電后受陰極的吸引，而與電子的運(yùn)動(dòng)方向相反,也會(huì)與電子一樣獲得加速運(yùn)動(dòng)。最后撞擊陰極，使其發(fā)射電子。這樣氣體中產(chǎn)生大量帶電粒子，形成電流，即氣體放電。電源R陰極陽極氣體放電產(chǎn)生等離子體-246 在技術(shù)性能上，由于在技術(shù)性能上，由于PDP屏中發(fā)光的等離子管屏中發(fā)光的

21、等離子管在平面中均勻分布，這樣顯示圖像的中心和邊緣完全在平面中均勻分布，這樣顯示圖像的中心和邊緣完全一致，不會(huì)出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的純平一致，不會(huì)出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的純平面。由于其顯示過程中沒有電子束運(yùn)動(dòng)，不需借助電面。由于其顯示過程中沒有電子束運(yùn)動(dòng)，不需借助電磁場(chǎng)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，因此外界的電磁場(chǎng)也不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干磁場(chǎng)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，因此外界的電磁場(chǎng)也不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干擾，適于不同環(huán)境條件下使用。擾，適于不同環(huán)境條件下使用。 簡(jiǎn)單地說，簡(jiǎn)單地說，PDPPDP是在兩片玻璃板之間注入電壓，產(chǎn)是在兩片玻璃板之間注入電壓，產(chǎn)生氣體及肉眼看不到的紫外線使熒光粉發(fā)光，利用這生氣體及肉眼看不到的紫外線使

22、熒光粉發(fā)光，利用這個(gè)原理呈現(xiàn)畫面。因其可以掛在墻上，故又稱壁掛式個(gè)原理呈現(xiàn)畫面。因其可以掛在墻上，故又稱壁掛式電視。電視。 471、交流等離子顯示板交流等離子顯示板（ACPDP，1966，美國(guó)），美國(guó)） 放電氣體與電極由透明介質(zhì)層相隔離，隔離層為放電氣體與電極由透明介質(zhì)層相隔離，隔離層為串聯(lián)電容作限流之用，放電因受該電容的隔直通交作串聯(lián)電容作限流之用，放電因受該電容的隔直通交作用，需用交變脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，為此無固定的陰極和陽用，需用交變脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，為此無固定的陰極和陽極之分，發(fā)光位于兩電極表面，且為交替呈脈沖式發(fā)極之分，發(fā)光位于兩電極表面，且為交替呈脈沖式發(fā)光。光。ACPDP因其光電和環(huán)境性能

23、優(yōu)異，是因其光電和環(huán)境性能優(yōu)異，是PDP技術(shù)技術(shù)的主流。的主流。 PDP的分類：的分類：48 2、直流等離子體顯示板直流等離子體顯示板 （DCPDP，1968，荷蘭，荷蘭 ）放電氣體與電極直接接觸，電極外部串聯(lián)電阻作放電氣體與電極直接接觸，電極外部串聯(lián)電阻作限流之用，發(fā)光位于陰極表面，且為與電壓波形一致限流之用，發(fā)光位于陰極表面，且為與電壓波形一致的連續(xù)發(fā)光。的連續(xù)發(fā)光。 自掃描等離子體顯示板（自掃描等離子體顯示板（SSPDP）屬于）屬于DCPDP1970，美國(guó)，美國(guó) 。49等離子體顯示具有以下一些特點(diǎn)：等離子體顯示具有以下一些特點(diǎn)： （1）等離子體顯示為自發(fā)光型顯示，有較好的發(fā)）等離子體顯示

24、為自發(fā)光型顯示，有較好的發(fā)光效率與亮度。光效率與亮度。 （2）適于大屏幕、高分辨率顯示。）適于大屏幕、高分辨率顯示。 （3）等離子體顯示單元具有很強(qiáng)的非線性。）等離子體顯示單元具有很強(qiáng)的非線性。 （4）存儲(chǔ)特性。）存儲(chǔ)特性。 （5）PDP結(jié)構(gòu)上可以采用不透明但電阻低的金屬結(jié)構(gòu)上可以采用不透明但電阻低的金屬電極。電極。50 （6）PDP有合適的阻抗特性。有合適的阻抗特性。 （7）響應(yīng)快。）響應(yīng)快。PDP響應(yīng)時(shí)間為數(shù)毫秒，使顯示電響應(yīng)時(shí)間為數(shù)毫秒，使顯示電視圖像時(shí)更新像素信號(hào)不成問題。視圖像時(shí)更新像素信號(hào)不成問題。 （8）剛性結(jié)構(gòu)，耐振動(dòng)，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)。）剛性結(jié)構(gòu)，耐振動(dòng)，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)

25、。 51氣體放電基本知識(shí)氣體放電基本知識(shí) 平板電極間充有：平板電極間充有：氖氣氖氣(Ne)或氖或氖(Ne)+0.1%氬氬(Ar)混合混合氣體。氣體。 充電二極管的伏安特性充電二極管的伏安特性100200300400 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 HGFEVfVs與初始引發(fā)有關(guān)著火電壓VDCA52 曲線曲線AC段屬于非自持放電段屬于非自持放電，在非自持放電時(shí)，參，在非自持放電時(shí)，參加導(dǎo)電的電子主要是由外界催離作用（如宇宙射線、加導(dǎo)電的電子主要是由外界催離作用（如宇宙射線、放射線、光、熱作用）造成的，當(dāng)電壓增加，電流也放射線、光、

26、熱作用）造成的，當(dāng)電壓增加，電流也隨之增加并趨于飽和，隨之增加并趨于飽和，C點(diǎn)之前稱為點(diǎn)之前稱為暗放電區(qū)，放電氣暗放電區(qū)，放電氣體不發(fā)光。體不發(fā)光。 隨著電壓增加，到達(dá)隨著電壓增加，到達(dá)C點(diǎn)后，放電變?yōu)辄c(diǎn)后，放電變?yōu)樽猿址烹娮猿址烹?，氣體被擊穿，電壓迅速下降，變成穩(wěn)定的自持放電（圖氣體被擊穿，電壓迅速下降，變成穩(wěn)定的自持放電（圖中中EF段），段），EF段被稱為段被稱為正常輝光放電區(qū)正常輝光放電區(qū)，放電在，放電在C點(diǎn)開點(diǎn)開始發(fā)光，不穩(wěn)定的始發(fā)光，不穩(wěn)定的CD段是段是欠正常的輝光放電區(qū)欠正常的輝光放電區(qū)，C點(diǎn)電點(diǎn)電壓壓Vf，稱為，稱為擊穿電壓或著火電壓、起輝電壓，擊穿電壓或著火電壓、起輝電壓，EF

27、段對(duì)應(yīng)段對(duì)應(yīng)的電壓的電壓VS稱為稱為放電維持電壓。放電維持電壓。 53陰極電流密度為常數(shù)是正常輝光放電的特點(diǎn)。陰極電流密度為常數(shù)是正常輝光放電的特點(diǎn)。 當(dāng)放電電流更大時(shí)進(jìn)入異常輝光放電當(dāng)放電電流更大時(shí)進(jìn)入異常輝光放電FG段，這段，這時(shí)放電單元阻抗變大。時(shí)放電單元阻抗變大。 當(dāng)電流進(jìn)一步增大，放電進(jìn)入弧光放電后，在當(dāng)電流進(jìn)一步增大，放電進(jìn)入弧光放電后，在H點(diǎn)曲線變得平坦，壓降小、電流大是弧光放點(diǎn)曲線變得平坦，壓降小、電流大是弧光放電的特點(diǎn)。電的特點(diǎn)。 實(shí)際的顯示器件必須應(yīng)用在正?；虍惓］x光放實(shí)際的顯示器件必須應(yīng)用在正常或異常輝光放電區(qū)，這個(gè)區(qū)域放電穩(wěn)定、功耗小。電區(qū)，這個(gè)區(qū)域放電穩(wěn)定、功耗小。

28、54三個(gè)狀態(tài)：三個(gè)狀態(tài)：熄火態(tài)、過渡態(tài)和著火態(tài)熄火態(tài)、過渡態(tài)和著火態(tài)。 氖氣產(chǎn)生的可見光波長(zhǎng)范圍在氖氣產(chǎn)生的可見光波長(zhǎng)范圍在400-700nm，其中峰值波長(zhǎng)為其中峰值波長(zhǎng)為582 nm的光輻射占整個(gè)光的光輻射占整個(gè)光強(qiáng)的強(qiáng)的35-40%，因此氖氣發(fā)橙紅色光。，因此氖氣發(fā)橙紅色光。 55單色等離子體顯示單色等離子體顯示 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)Ne-Ar混合氣體在一定電壓下產(chǎn)生氣體放電，混合氣體在一定電壓下產(chǎn)生氣體放電， 發(fā)射出發(fā)射出582nm橙色光。橙色光。56572. 工作原理工作原理 58（1）當(dāng)放電單元的電極加上比著火電壓）當(dāng)放電單元的電極加上比著火電壓Vf低的維持電低的維持電壓壓VS時(shí)，單元中

29、氣體不會(huì)著火，如在維持電壓間隙加上時(shí)，單元中氣體不會(huì)著火，如在維持電壓間隙加上幅度高于幅度高于Vf的書寫電壓的書寫電壓Vwr，單元將放電發(fā)光，放電形，單元將放電發(fā)光，放電形成的電子、離子在電場(chǎng)作用下分別向該瞬時(shí)加有正電壓成的電子、離子在電場(chǎng)作用下分別向該瞬時(shí)加有正電壓和負(fù)電壓的電極移動(dòng)，由于電極表面是介質(zhì)，電子、離和負(fù)電壓的電極移動(dòng)，由于電極表面是介質(zhì)，電子、離子不能直接進(jìn)入電極而在介質(zhì)表面累積起來，形成壁電子不能直接進(jìn)入電極而在介質(zhì)表面累積起來，形成壁電荷，在外電路中，壁電荷形成與外加電壓極性相反的壁荷，在外電路中，壁電荷形成與外加電壓極性相反的壁電壓，這時(shí)，放電空腔上的電壓為外加電壓和壁電

30、壓之電壓，這時(shí)，放電空腔上的電壓為外加電壓和壁電壓之和。和。59（2）、此將小于維持電壓，使放電空間電場(chǎng)減弱，此將小于維持電壓，使放電空間電場(chǎng)減弱，致使放電單元在致使放電單元在26微秒內(nèi)逐漸停止放電，因介質(zhì)電微秒內(nèi)逐漸停止放電，因介質(zhì)電阻很高，壁電荷會(huì)不衰減地保持下來，當(dāng)反向的下一阻很高，壁電荷會(huì)不衰減地保持下來，當(dāng)反向的下一個(gè)維持電壓脈沖到來時(shí)，上一次放電形成的壁電壓與個(gè)維持電壓脈沖到來時(shí)，上一次放電形成的壁電壓與此時(shí)的外加電壓同極性，疊加電壓峰值大于此時(shí)的外加電壓同極性，疊加電壓峰值大于Vf，單元，單元再次著火發(fā)光并在放電腔的兩壁形成與前半周期極性再次著火發(fā)光并在放電腔的兩壁形成與前半周期極性相反的壁電荷，并再次使放電熄滅直到下一個(gè)相反極相反的壁電荷，并再次使放電熄滅直到下一個(gè)相反極性的脈沖的到來性的脈沖的到來。因此，單元一旦由書寫脈沖電。因此，單