作者lookers (数位家电讨论版)
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标题电浆显示器构造以及原理
时间Sun Jan 4 21:00:36 2004
要先了解日光灯的原理 可以比较容易了解电浆电视的原理
日光灯的原理
日光灯管中充入水银,管壁上所见的白色粉末为萤光粉;当通电之後管内的灯丝因为电阻
产生热,提供能量让灯丝内的电子逸出。因为灯管两边通电形成电场,让电子加速前进
(电力=电子所带的电量x电场,这个部分学生常会有问题,必须让他们了解电场的定义为
:每一库伦的电荷所受的电力为电场强度),在过程中管内的水银变为水银蒸气、弥漫在
电子行经的路径上,部分电子会和水银产生碰撞,将汞原子中的电子由较低的能阶激发到
较高的能阶,而这些具有较高能量的电子由高能阶掉下来的同时,会将能量以紫外线
(UV放出来,这些紫外线的能量会被涂布在管壁上的萤光物质吸收,进而产生可见光;而
所涂的萤光物质不同,产生的颜色也不同。有时在路边的槟榔摊,其日光灯管为粉红或
是蓝色,有的是用玻璃纸滤光,有的则是涂上不同的萤光物质 。
萤光物质由母体和发光中心组合而成亦就是在母体中添加发光中心
(作为活画作用是一种添加剂)。萤光体以[Zn2SiO4:Mn]为例,前面的Zn2SiO4,
就是母体,而Mn就是发光中心。当水银蒸气产生的紫外线,照射萤光物质时,
母体会吸收紫外线,导致母体产生电子、电洞对,而产生的电子、电洞对撞击到发
光中心时,将发光中心的电子激发到高能阶,在掉下来时放出光线ꄊ
电浆电视的构造
一、玻璃基板(Front Glass Substrate):现在所使用的玻璃为钠玻璃(soda lime glass)
,这是和窗户相同的玻璃且价格便宜。PDP所使用的基板为高应变点(歪点),所谓的应变
点指的是玻璃本身并非均匀物质,且热传导方向不均匀,使得各方向的身长与收缩不一致而
产生变形,此时的温度称为应变点。在PDP的制造过程中,因有摄氏500度以上的加热制程
,因此使用高应变点的基板是必须的。
二、透明电极(扫描电极,Transparent Electrode):只有在AC型的PDP才有,所使用的材
料为ITO膜(铟锡合金氧化膜和Sno2二氧化矽膜),而为了只让特定的CELL发光,电极分为
横向电极与纵向电极;只有两种电极都通过电流的CELL才会发光。
三、BUS辅助电极(Auxiliary Electrode):位於透明电极的下方,以辅助透明电极引发放
电并附有降低透明电极的高线电阻之任务。为了避免造成发光的阻碍、造成亮度降低的事
情发生,在必要的电阻条件下近可能的纤细,其宽度约50-200μm。
四、透明诱电体层(Dialetric Layer)。
五、保护层(Protective Layer):成分为氧化镁,主要在防止电极的磨耗、产生放电电子
、限制多余的放电电流、维持放电状态。
六、阻隔壁(Barrier Ribs):使用的材料为玻璃浆料,其目的在确保微小的放电空间与防
止三色萤光体的混合,其线宽在50μm之下。高度在150μm左右;阻隔壁的形状,在AC型
为条状;在DC型为格子状,构造较为复杂。
七、萤光层:为了达到可见光的发光及彩色化的目的,将萤光体涂在阻隔壁与阻隔壁之间
的平面及侧面上,不同的萤光体吸收紫外线後发出不同波长的色光。
如:BaMgAl10O17:Eu2+ 发出蓝光 BaO.6Al2O3:Mn 发出绿光
(Y,Gd)BO:Eu 发出红光
和日光灯管很像,可想像PDP就是将许许多多的小日光灯管排列形成萤幕。
上图所示为PDP的一个CELL,每个CELL里面填充的气体,可能是氖气或其他气体的混合物
(如Xe、He),这是和日光灯不同之处,不同的混合气体产生的光会有所不同。其中1为显
示电极,共有两片,当左右两片的电压不同时(当然要够大),会让填充的气体放电(这和
闪电的原理相同),产生紫外线让涂布在组隔壁上的萤光体(4)所吸收,主要的发光区域
为3;电极设计成两片排列左右而非上下的原因,是因为放电产生的冲击会破坏萤光体,
缩短PDP的使用年限,而为了不阻碍到光线,用的是透明电极,但因为透明电极的电阻较
大,因此在其中埋有辅助电极(bus electrode),以金属制成,可以降低电阻;2是前面
基板、6是背面基板,都是用含钠的玻璃所作成,用以保护内部的构造。
PDP的发光机制,可以多种方式来描述,本文以电场的观点来解释PDP的发光过程
(Electric Field Description)。如下图所示:当电源以方波的形式在每个cell间建立
电场E0,这个电场可让填充气体内的正、负电荷稍微分开,但不至於产生游离,因为强
度不够;而诱电导体层内的介电物质,受到外在电场的影响,产生极化;极化的结果产
生另一个电场E',这个电场和E0的方向相反,两者合成一个新的电场。当方波的电流方
向反过来时,E0消失,但诱电导体层中的感应电场依然留着(称为记忆效应memory
effect),而这个电场和新建立的电场方向一致,使得CELL中的电场增加,造成游离
现象,电浆於是产生,产生的紫外线造成发光。
彩色的电浆显示器的每个CELL都只能发出红、蓝、绿单一色光,但将其排列在一起,
调整每色光的比例,就变成彩色萤幕了,这和电视机或其他的彩色显示器的原理是相同的。
电浆显示器未来研究的课题:
1、 延长寿命
2、 增加亮度
3、 降低耗电量
4、 解析度提高
5、 电磁波对策:PDP在发光的过程中会产生对人体有害的电磁波,必须加上阻隔滤片,对於画质多少会有影响。如何减低影响并降低成本成为研发的重点。
6、 近红外线对策:发光过程中产生的红外线会影响遥控器的接收也必须加装滤片。
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