電漿顯示器構造以及原理

看板Digitalhome (數位家庭)作者lookers (數位家電討論版)時間20年前 (2004/01/04 20:40)推噓0(0推 0噓 0→)

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要先了解日光燈的原理可以比較容易了解電漿電視的原理日光燈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Zn2SiO4，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ꄊ 電漿電視的構造一、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E0，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。 -- ╭─╮ ╭───╮╭───╮┌─┐─╮┌───┐╭───╮╭───╮┌─┐ │█│ │███││███││█◢█││██◤┘│███││█◤█││█│ │█└─╮│█ █││█ █││██◣┘│███││█◢◤╯╰◥█◣╮│█│ │███││███││███││█◤█││██◣┐│█◥█││█◢█│╭◢╯ ╰───╯╰───╯╰───╯└─┘─┘└───┘└─┘─┘╰───╯╰─╯ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 219.68.213.212