光電子技術(shù)課件：等離子體顯示

光電子技術(shù)學(xué)課件之十八：

——等離子體顯示

制作者：1§6.3等離子體顯示

一、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動都會影響到其周圍帶電粒子，同時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，也就是電離氣體內(nèi)正負(fù)電荷數(shù)相等，稱這種氣體狀態(tài)為等離子體態(tài)。由于它的獨特行為與固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)都截然不同，故稱之為物質(zhì)第四態(tài)。

2固體

冰液體

水氣體

水汽等離子體

電離氣體溫度00C1000C100000C3看似“神秘”的等離子體，其實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，它占了整個宇宙的99％。等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。

等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，可以利用電場和磁場產(chǎn)生來控制等離子體。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)展提新的技術(shù)和工藝。

4低溫等離子體物理與技術(shù)經(jīng)歷了一個由60年代初的空間等離子體研究向80年代和90年代以材料為導(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)?，F(xiàn)在低溫等離子體廣泛運用于多種生產(chǎn)領(lǐng)域。例如：等離子電視，嬰兒尿布表面防水涂層，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在電腦芯片中的蝕刻運用，讓網(wǎng)絡(luò)時代成為現(xiàn)實。

5二、

等離子顯示的原理

等離子體顯示器(PlasmaDisplayPanel)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似，它在顯示平面上安裝數(shù)以十萬計的等離子管作為發(fā)光體（象素）。每個發(fā)光管有兩個玻璃電極、內(nèi)部充滿氦、氖等惰性氣體，其中一個玻璃電極上涂有三原色熒光粉。當(dāng)兩個電極間加上高電壓時，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)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發(fā)光管形成的“光點”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)和組成方面領(lǐng)先一步。6在技術(shù)性能上，由于PDP屏中發(fā)光的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一致，不會出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，實現(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動，不需借助電磁場進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，因此外界的電磁場也不會對其產(chǎn)生干擾，適于不同環(huán)境條件下使用。簡單地說，PDP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，利用這個原理呈現(xiàn)畫面。因其可以掛在墻上，故又稱壁掛式電視。

71、交流等離子顯示板（ACPDP，1966，美國）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用，需用交變脈沖電壓驅(qū)動，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)光。ACPDP因其光電和環(huán)境性能優(yōu)異，是PDP技術(shù)的主流。

PDP的分類：8

2、直流等離子體顯示板（DCPDP，1968，荷蘭）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的連續(xù)發(fā)光。自掃描等離子體顯示板（SSPDP）屬于DCPDP——1970，美國。93、SMPDP以金屬蔭罩代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絕緣介質(zhì)障壁。具有制作工藝簡單，易于實現(xiàn)大批量生產(chǎn)；放電電壓低，亮度高，響應(yīng)頻率快的優(yōu)點。10等離子體顯示具有以下一些特點：（1）等離子體顯示為自發(fā)光型顯示，有較好的發(fā)光效率與亮度。（2）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。（4）存儲特性。（5）PDP結(jié)構(gòu)上可以采用不透明但電阻低的金屬電極。11（6）PDP有合適的阻抗特性。（7）響應(yīng)快。PDP響應(yīng)時間為數(shù)毫秒，使顯示電視圖像時更新像素信號不成問題。（8）剛性結(jié)構(gòu)，耐振動，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長。12三、氣體放電基本知識

平板電極間充有：氖氣(Ne)或氖(Ne)+0.1%氬(Ar)混合氣體。

充電二極管的伏安特性13

曲線AC段屬于非自持放電，在非自持放電時，參加導(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，電流也隨之增加并趨于飽和，C點之前稱為暗放電區(qū)，放電氣體不發(fā)光。

隨著電壓增加，到達(dá)C點后，放電變?yōu)樽猿址烹?，氣體被擊穿，電壓迅速下降，變成穩(wěn)定的自持放電（圖中EF段），EF段被稱為正常輝光放電區(qū)，放電在C點開始發(fā)光，不穩(wěn)定的CD段是欠正常的輝光放電區(qū)，C點電壓Vf，稱為擊穿電壓或著火電壓、起輝電壓，EF段對應(yīng)的電壓VS稱為放電維持電壓。

14陰極電流密度為常數(shù)是正常輝光放電的特點。當(dāng)放電電流更大時進(jìn)入異常輝光放電FG段，這時放電單元阻抗變大。當(dāng)電流進(jìn)一步增大，放電進(jìn)入弧光放電后，在H點曲線變得平坦，壓降小、電流大是弧光放電的特點。實際的顯示器件必須應(yīng)用在正?；虍惓］x光放電區(qū)，這個區(qū)域放電穩(wěn)定、功耗小。15三個狀態(tài)：熄火態(tài)、過渡態(tài)和著火態(tài)。氖氣產(chǎn)生的可見光波長范圍在400-700nm，其中峰值波長為582nm的光輻射占整個光強(qiáng)的35-40%，因此氖氣發(fā)橙紅色光。16四、單色等離子體顯示基本結(jié)構(gòu)Ne-Ar混合氣體在一定電壓下產(chǎn)生氣體放電，發(fā)射出582nm橙色光。17182.工作原理19（1）、當(dāng)放電單元的電極加上比著火電壓Vf低的維持電壓VS時，單元中氣體不會著火，如在維持電壓間隙加上幅度高于Vf的書寫電壓Vwr，單元將放電發(fā)光，放電形成的電子、離子在電場作用下分別向該瞬時加有正電壓和負(fù)電壓的電極移動，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，放電空腔上的電壓為外加電壓和壁電壓之和。20（2）、此將小于維持電壓，使放電空間電場減弱，致使放電單元在2—6微秒內(nèi)逐漸停止放電，因介質(zhì)電阻很高，壁電荷會不衰減地保持下來，當(dāng)反向的下一個維持電壓脈沖到來時，上一次放電形成的壁電壓與此時的外加電壓同極性，疊加電壓峰值大于Vf，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相反的壁電荷，并再次使放電熄滅直到下一個相反極性的脈沖的到來……。因此，單元一旦由書寫脈沖電壓引燃，只需要維持電壓脈沖就可維持脈沖放電，這個特性稱為AC-PDP單元的存儲特性。21（3）、要使已放電的單元熄滅，只要在下一個維持電壓脈沖到來前給單元加一窄幅（脈寬約1微妙）的放電脈沖，使單元產(chǎn)生一次微弱放電，將儲留的壁電荷中和，又不形成新的反向壁電荷，單元將中止放電發(fā)光。（4）、PDP單元雖是脈沖放電，但在一個周期內(nèi)它發(fā)光兩次，維持電壓脈沖寬度通常5—10微妙，幅度90—100V，主要工作頻率范圍30—50kHz，因此光脈沖重復(fù)頻率在數(shù)萬次以上，人眼不會感到閃爍。以上工作方式為AC-PDP的存儲模式。223.AC-PDP的驅(qū)動

由驅(qū)動電路、顯示控制電路和電源組成。23五、彩色等離子體顯示24PDP一般采用時間調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)有灰度層次的圖像顯示?！白訄鰭呙璺ā?/p>

25§6.4電致發(fā)光顯示

電致發(fā)光（Electroluminescence,EL）是將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的一種物理現(xiàn)象。電致發(fā)光按激發(fā)過程不同可分為兩大類：注入電致發(fā)光——在半導(dǎo)體PN結(jié)加正偏壓時產(chǎn)生少數(shù)載流子注入，與多數(shù)載流子復(fù)合發(fā)光。26高場電致發(fā)光——將發(fā)光材料粉末與介質(zhì)的混合體或單晶薄膜夾持于透明電極板之間，外施電壓，由電場直接激勵電子與空穴復(fù)合而發(fā)光，高場電致發(fā)光又分交流和直流兩種，如粉末型交流電致發(fā)光與粉末型直流電致發(fā)光。27一、注入電致發(fā)光顯示發(fā)光二極管（LightEmittingDiode,簡稱LED）是注入電致發(fā)光顯示器件的代表。發(fā)光二極管是利用少數(shù)載流子流入PN結(jié)直接將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體發(fā)光元件。LED構(gòu)造的核心是用磷化鎵或砷化鎵等半導(dǎo)體發(fā)光材料晶片做成的PN結(jié)，晶片的大小約0.3×0.3×0.2mm3，晶片外用透明度高和折射率高的材料（一般用環(huán)氧樹脂）包封，樹脂外觀視應(yīng)用要求做成各種形式。也可以在LED的底座上安置兩枚或兩枚以上晶片，各晶片材料不同，發(fā)出不通的色光，當(dāng)各晶片發(fā)不同強(qiáng)度的光時，它們將產(chǎn)生不同混色，使發(fā)光二極管顯示不同色光。28二、高場電致發(fā)光顯示1.交流薄膜電致發(fā)光顯示（ACTFEL）292.交流粉末電致發(fā)光顯示交流粉末電致發(fā)光板的發(fā)光粉用銅、鋁等激活的硫化鋅（ZnS：CU，AL或ZnS：Pb，CU，AL）與樹脂等透明有機(jī)介質(zhì)混合后，涂布在兩個電極中間，厚度為10－100，電極之一為透明的，這就構(gòu)成了電致發(fā)光板，大量的發(fā)光粉晶體懸浮在絕緣介質(zhì)中，小晶粒線度為幾微米到幾十微米，由于發(fā)光層中介質(zhì)是絕緣的，防止了發(fā)光材料與電極直接接觸，當(dāng)外加電壓后，通過容性電流時，發(fā)現(xiàn)晶粒內(nèi)呈線狀發(fā)光，這與光致發(fā)光與陰極射線發(fā)光時熒光粉晶體發(fā)光不同，線狀發(fā)光在多數(shù)情況下呈現(xiàn)尾對尾的慧星形。線對的兩頭間的距離對多晶粉末為1－10，對單晶可大于100，甚至達(dá)到毫米量級，發(fā)光線直徑＜0.1，亮度可高達(dá)3×105cd／m2，發(fā)光線對的兩部分在交變電場作用下交替發(fā)光，而場強(qiáng)總是從其頭部指向尾部，發(fā)光線長度隨電場在線方向的分量增強(qiáng)而變長，但線對的頭之間距離保持不變。3031第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）