信息顯示技術：第三章 等離子體顯示技術

1、信息顯示技術第三章 等離子體顯示技術 （一）概述（二）物質的第四態(tài)等離子體（三）氣體放電的物理基礎（四）AC-PDP（五）PDP面板制備工藝流程（六）PDP的驅動技術（一）概述PDP（Plasma Display Panel），即等離子體顯示器，是指所有利用氣體放電而發(fā)光的平板顯示器件的總稱。屬于冷陰極放電管，其利用加在陰極和陽極間一定的電壓，使氣體產生輝光放電。1.PDP的分類很早的氖指示器和1958年字碼管-把數(shù)字、符號按其形狀做成多層的陰極，利用字形發(fā)光的顯示器件。由數(shù)碼管的數(shù)字顯示演變成平板結構的多位數(shù)顯示管（即平板化），把數(shù)碼管的多層分布電極改變成段型電極，再進一步改變成行、列矩陣電

2、極的。1964年由美國Illinois大學開發(fā)的的存儲型AC-PDP、1970年美國Burrooughs公司的自動掃描型DC-PDP，1975年左右才出現(xiàn)交流驅動和DC驅動的字符、圖形PDP。2、PDP的發(fā)展2009.8.5物理諾貝爾獎 ：1906年 J.J.湯姆森(英國人) 對氣體放電理論和實驗研究作出重要貢獻 湯姆森（Joseph Thomson，18561940，英國人）從實驗證實原子並非組成物質的最小粒子，它的內部有更小的粒子。1897年在研究氣體放電現(xiàn)象時，他首次測量了陰極射線的電荷與質量的比值，發(fā)現(xiàn)了電子。通過實驗證實，陰極射線是由微粒（這種微粒之后稱為電子）組成的，并且與容器內氣

3、體的性質和陰極的材料無關。是世界上第一個提出原子結構模型的人。 氣體放電管（discharge tube） 近似真空(1%， 強電離等離子體Ti, 非等溫等離子體Te=Ti, 等溫等離子體在等離子體中引入帶負電荷的薄層 ，經過一定的時間.德拜( Debye )屏蔽（2）德拜長度在等離子體中引入帶負電荷的薄層 ，經過一定的時間，等離子體中的電子、離子將移動，屏蔽電場德拜屏蔽德拜( Debye )屏蔽屏蔽層厚度：德拜長度 lD特征響應時間：tp lD/vT1/wp（cm）在無外加驅動場的條件下，一個平板形等離子體會發(fā)生振蕩 （3）等離子體震蕩頻率（4）德拜球中的離子數(shù)等離子體基本條件空間尺度要求

4、：等離子體線度遠大于德拜長度lD 1集合體要求：在德拜球中粒子數(shù)足夠多，具有統(tǒng)計意義ND 1帶電粒子的產生和消失帶電粒子的產生和消失是氣體放電的根本根源，是分析氣體擊穿的理論基礎；正常時氣體中有正負粒子存在，但對氣體的絕緣狀態(tài)沒有影響；隨著電壓升高氣體間隙中的帶電粒子數(shù)量會迅速增加，帶電粒子的運動會產生電流。（三）氣體放電物理基礎帶電粒子的產生和消失原子的激勵和電離 原子的能級原子的結構可用行星系模型描述。原子核（正電）電子云（負電）能級根據(jù)原子核外電子的能量狀態(tài)，原子具有一系列可取得確定的能量狀態(tài)。外圍電子能量高 原子能量就高 能級就高；外圍電子能量低 原子能量就低 能級就低；原子能量大小的

5、衡量 原子的激勵激勵(激發(fā))原子在外界因素（電場、高溫等）的作用下，吸收外界能量使其內部能量增加，原子核外的電子將從離原子核較近的軌道上跳到離原子核較遠的軌道上去的過程。激勵能（We）產生激勵所需的能量。等于該軌道和常態(tài)軌道的能級差。注意激勵狀態(tài)存在的時間很短（ 10-7 10-8 s），電子將自動返回到常態(tài)軌道上去。原子的激勵過程不會產生帶電粒子。 原子的電離電離在外界因素作用下，其一個或幾個電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程。電離能（Wi）使穩(wěn)態(tài)原子或分子中結合最松弛的那個電子電離出來所需要的最小能量。（電子伏 eV）1eV1V1.610-19C1.610-19J（焦耳）1V

6、電壓qe：電子的電荷（庫倫）注意 原子的電離過程產生帶電粒子。氣體激勵能We (eV)電離能Wi (eV)氣體激勵能We (eV)電離能Wi (eV)N2O2H26.17.911.215.612.515.4CO2H2OSF610.07.66.813.712.815.6 表 1-1 某些氣體的激勵能和電離能原子的激勵與電離的關系原子發(fā)生電離產生帶電粒子的兩種情況：原子吸收了一定的能量，但能量不太高發(fā)生激勵，跳到更遠的軌道再次吸收能量發(fā)生電離，產生帶電粒子原子吸收直接吸收了足夠的能量發(fā)生電離，產生帶電粒子原子的激勵過程不產生帶電粒子；原子的電離過程產生帶電粒子；激勵過程可能是電離過程的基礎。 激勵

7、+電離 直接電離 設A、B為不同種類的原子，原子A的亞穩(wěn)激發(fā)電位大于原子B的電離電位，亞穩(wěn)原子A* 與基態(tài)原子B碰撞時，使B電離基態(tài)正離子B+（或激發(fā)態(tài)正離子B+*），而亞穩(wěn)原子A*降低到較低能態(tài)，或變?yōu)榛鶓B(tài)原子A. A*+BA+B+（或B+*）+e由于亞穩(wěn)原子平均壽命是10-410-2s ，因此潘寧電離的幾率較高，使得基本氣體的有效電離電位明顯降低。另外，著火電壓下降的大小還與兩種氣體的性質和它們量的混合比有非常密切的關系。潘寧效應亞穩(wěn)態(tài)-是處于激發(fā)能級上的不能發(fā)射出光的能級狀態(tài)。在亞穩(wěn)態(tài)能級可停留10-410-2s左右，不發(fā)光。幾種氣體的亞穩(wěn)態(tài)能級和電離電位氣體中帶電粒子的產生電離所獲能量

8、形式不同，帶電粒子產生的形式不同 光電離光電離光輻射引起的氣體分子的電離過程。發(fā)生光電離的條件式中：h普郎克常數(shù)； 光子的頻率； Wi氣體的電離能，eV； c光速=3108m/s； 光的波長，m。注意 可見光都不可能使氣體直接發(fā)生光電離，只有波長短的高能輻射線 （ 例如X 射線、射線等）才能使氣體發(fā)生光電離。 碰撞電離碰撞電離由于質點碰撞所引起的電離過程。（主要是電子碰撞電離）電子在電場強度為 E 的電場中移過x 距離時所獲得的動能為：式中:m電子的質量； qe電子的電荷量若W等于或大于氣體分子的電離能Wi，該電子就有足夠的能量去完成碰撞電離發(fā)生碰撞電離的條件電子為造成碰撞電離而必須飛越的最小

9、距離： 式中：Ui為氣體的電離電位，在數(shù)值上與以eV為單位的Wi相等。 xi 的大小取決與場強 E ，增大氣體中的場強將使 xi 值減小，可見提高外加電場將使碰撞電離的概率和強度增大。注意碰撞電離是氣體中產生帶電粒子的最重要的方式。主要的碰撞電離均有電子完成，離子碰撞中性分子并使之電離的概率要比電子小得多，所以在分析氣體放電發(fā)展過程時，往往只考慮電子所引起的碰撞電離。 熱電離熱電離因氣體熱狀態(tài)引起的電離過程。發(fā)生熱電離的條件式中：k波爾茨曼常數(shù)； （k=1.3810-23J/K） Wi氣體的電離能，eV； T絕對溫度，K；注意分子熱運動所固有的動能不足以產生碰撞電離，20oC時，氣體分子平均動

10、能約0.038eV。熱電離起始溫度為103K（727oC）在一定熱狀態(tài)下物質會發(fā)出輻射，熱輻射光子能量大，會引起光電離絕對溫度和攝氏溫度的關系： T絕對=273+T攝氏熱電離實質上是熱狀態(tài)下碰撞電離和光電離的綜合例如：發(fā)生電弧放電時，氣體溫度可達數(shù)千度，氣體分子動能就足以導致發(fā)生明顯的碰撞電離，高溫下高能熱輻射光子也能造成氣體的電離 電極表面電離（陰極表面電離）電極表面電離電子從金屬電極（陰極）表面逸出的過程。逸出功電子從金屬表面逸出所需的能量。金屬逸出功 (eV)金屬逸出功 (eV)金屬逸出功 (eV)鋁 (Al )銀 (Ag)1.83.1鐵 (Fe)銅 (Cu)3.93.9氧化銅 (CuO

11、)銫 (Cs)5.30.7逸出功與表1-1相比較，可知金屬的逸出功比氣體分子的電離能小得多，表明金屬表面電離比氣體空間電離更易發(fā)生。陰極表面電離在氣體放電過程中起著相當重要的作用。電極表面電離按外加能量形式的不同，可分為四種形式正離子碰撞陰極時把能量（主要是勢能）傳遞給金屬極板中的電子，使其逸出金屬正離子必須碰撞出一個以上電子時才能產生自由電子逸出的電子有一個和正離子結合成為原子，其余成為自由電子。高能輻射先照射陰極時，會引起光電子發(fā)射，其條件是光子的能量應大于金屬的逸出功。同樣的光輻射引起的電極表面電離要比引起空間光電離強烈得多正離子撞擊陰極表面光電子發(fā)射（光電效應）當陰極被加熱到很高溫度時

12、，其中的電子獲得巨大動能，逸出金屬表面在許多電子器件中常利用加熱陰極來實現(xiàn)電子發(fā)射。當陰極表面附近空間存在很強的電場時（106V/cm數(shù)量級），能使陰極發(fā)射電子。常態(tài)下作用氣隙擊穿完全不受影響；在高氣壓、壓縮的高強度氣體的擊穿過程中會起一定的作用；真空中更起著決定性作用。熱電子發(fā)射強場發(fā)射（冷發(fā)射）帶電粒子在氣體中的運動 自由行程長度 帶電粒子的運動軌跡當氣體中存在電場時，帶電粒子將具有復雜的運動軌跡 “混亂熱運動沿著電場作定向漂移”自由行程長度帶電粒子與氣體分子發(fā)生第一次碰撞到第二次碰撞所移動的距離。（兩次碰撞中未再發(fā)生任何碰撞） 平均自由行程長度平均自由行程長度帶電粒子單位行程中的碰撞次數(shù)

13、Z的倒數(shù)。實際的自由行程長度是隨機量，有很大的分散性，任意帶電粒子在1cm的行程中所遭遇的碰撞次數(shù)與分子的半徑和密度有關粒子的實際自由行程長度等于或大于某一距離x的概率為 注意：由于電子的半徑或體積比離子或氣體分子小得多，所以電子的平均自由行程長度要比離子或氣體分子大得多。又由式中：p氣壓，Pa； T氣溫，K； k波爾茨曼常數(shù)， （k =1.3810-23J/K）。由氣體動力學可知，電子的平均自由行程長度式中：r氣體分子半徑； N氣體分子密度。平均自由行程長度與溫度成正比，溫度越高氣體發(fā)散，粒子間距離較遠， e越大平均自由行程長度與氣壓成反比，氣壓越高，氣體分子被壓得越緊，粒子間距離較近， e

14、越小。 帶電粒子的遷移率帶電粒子的遷移率k帶電粒子在單位場強（1V/m）下沿電場方向的漂移速度。 式中：v帶電粒子的速度； E電場強度。注意 由于電子的平均自由行程長度比離子大得多，而電子的質量比離子小得多。更易加速，所以電子的遷移率遠大于離子。一般電子遷移率比離子遷移率大兩個數(shù)量級 擴散擴散在熱運動的過程中，粒子從濃度較大的區(qū)域運動到濃度較小的區(qū)域，從而使每種粒子的濃度分布均勻化的物理過程。氣壓越低，溫度越高，擴散進行的越快。電子的熱運動速度大、自由行程長度大，其擴散速度也要比離子快得多。 擴散的特點返回帶電粒子消失 帶電粒子產生和消失的關系帶電粒子產生和消失是同時發(fā)生的過程；若產生的帶電粒

15、子大于消失的帶電粒子，則會促進氣體放電過程；若產生的帶電粒子等于消失的帶電粒子，則會促進氣體就處于穩(wěn)定狀態(tài)；若產生的帶電粒子小于消失的帶電粒子，則會阻礙氣體放電過程；返回 帶電粒子消失的形式帶電粒子在電場的驅動下作定向運動，在到達電極時，消失于電極上而形成外電路中的電流。帶電粒子因擴散現(xiàn)象而逸出氣體放電空間。擴散的實質某一局部的帶電粒子從濃度比較高的區(qū)域，擴散到濃度比較低的區(qū)域，使得原區(qū)域的帶電粒子數(shù)減少。帶電粒子的復合復合氣體中帶異號電荷的粒子相遇而發(fā)生電荷的傳遞與中和，還原為分子的過程。（是與電離相反的一種過程）電子復合電子和正離子發(fā)生復合，產生一個中性分子 離子復合正離子和負離子發(fā)生復合

16、，產生兩個中性分子帶電粒子的復合過程中會發(fā)生光輻射，這種光輻射在一定條件下又成為導致電離的因素帶電粒子濃度越大，復合速度越大，強烈的電離區(qū)也是強烈的復合區(qū)低壓氣體放電 氣體本來是不導電的絕緣性介質。把它密封在圓柱形玻璃容器中，在兩端加上一個直流電壓V0。逐漸增大這個電壓至某一個電壓值Vs時，回路中就會突然有電流出現(xiàn)，容器被明亮發(fā)光的等離子體所充滿。這種電極間氣體的絕緣性被破壞的現(xiàn)象稱為絕緣擊穿（放電），擊穿瞬間的電壓Vs稱為著火電壓（絕緣擊穿電壓）。低氣壓直流輝光放電 一切電流通過氣體的現(xiàn)象稱為氣體放電。氣體放電可按維持放電是否需要外接電離源而分為非自持光電和自持放電。I區(qū)非自持放電區(qū)，電流很

17、小，10-2010-12A，特點是外界電壓取消后，放電立即停止，起始帶電粒子完全是由外界電離源提供的；II區(qū)自持暗放電區(qū)，此時放電電流為10-1110-7A之間，管壓降接近電源提供的電壓；III區(qū)過渡區(qū)（欠輝區(qū)），管壓降突然下降，電流急劇增加，其中D點稱為著火電壓（起輝電壓、擊穿電壓）；IV區(qū)正常輝光放電區(qū)，電流在10-410-1之間，E點電壓稱為維持電壓，管內出現(xiàn)明暗相間的輝光，管壓降維持不變；V異常輝光放電區(qū)，如加大電流并使電壓突破G點，則電流突然猛增，管壓降突然降低，進入VII弧光放電區(qū)；VI過度區(qū)VII弧光放電區(qū)，是一種自持放電狀態(tài)，管內出現(xiàn)明暗的弧光放電電流在10-1A以上。G點稱為

18、弧光放電的著火電壓。輝光放電基本特征：(1)輝光放電是一種穩(wěn)態(tài)的自持放電； （2）放電電壓明顯低于著火電壓，而后者由帕刑定律覺得； （3）放電時，放電空間呈現(xiàn)明暗相間的、有一定分布的光區(qū) （4）嚴格地講，只有正光柱部分屬于等離子區(qū)； （5）放電主要依靠二次電子的繁流來維持。正常輝光放電的光區(qū)分布：一個充氖的冷陰極放電管長50cm，氣壓P133Pa，在正常輝光放電時的光區(qū)和電參量分布(1)阿斯頓暗區(qū) 由于受正離子轟擊從陰極發(fā)射出來的二次電子初速很小，不具備激發(fā)條件。由于沒有受激原子，因而是暗區(qū)。(2)陰極光層 電子在通過阿斯頓暗區(qū)以后，從電場中獲得了一定的能量，足以產生激發(fā)碰撞，使氣體發(fā)光。但電

19、子數(shù)量不大，激發(fā)很微弱。(3)陰極暗區(qū) 電子離開陰極后，到這里獲得的能量愈來愈大，甚至超過了激發(fā)幾率的最大值，于是激發(fā)減少，發(fā)光減弱。在這個區(qū)域內，電子能量已超過電離電位，引起了大量的碰撞電離，繁流放電集中在這里發(fā)生。在正常輝光放電時的光區(qū)和電參量分布(4)負輝區(qū) 進入負輝區(qū)的電子可以分為兩類: 快電子和慢電子。慢速電子是多數(shù)，它們在負輝區(qū)產生許多激發(fā)碰撞，因而產生明亮的輝光。 在陰極暗區(qū)，因離子濃度很高，它們會向負輝區(qū)擴散，因而負輝區(qū)中，電子和正離子的濃度都很大，而電場很弱，幾乎是無場空間。負輝區(qū)中電子和正離子濃度比正柱區(qū)中約大20倍。在正常輝光放電時的光區(qū)和電參量分布（5）法拉第暗區(qū) 這是

20、一個處于負輝區(qū)和正柱區(qū)之間的過渡區(qū)。由于電子在負輝區(qū)中損失了很多能量，進入這個區(qū)域以后，便沒有足夠的能量來產生激發(fā)，所以是暗區(qū)。在正常輝光放電時的光區(qū)和電參量分布（6）正柱區(qū) 在任何位置電子密度和正離子密度相等，凈空間電荷為零。電場沿管軸均勻分布。因正離子的遷移率很小，放電電流主要是電子流。正柱區(qū)中有一定的軸向電場強度，電子從電場中獲得一定的能量，產生一定數(shù)量的碰撞電離和激發(fā)。 （7）陽極區(qū) 在該區(qū)有時可以看見陽極暗區(qū)，在陽極暗區(qū)之后是緊貼在陽極上的陽極輝光。在正常輝光放電時的光區(qū)和電參量分布 正常輝光放電有4個明顯的發(fā)光區(qū)域，即陰極光層、負輝區(qū)、正柱區(qū)和陽極光層。其中，陰極光層和陽極光層對發(fā)

21、光的貢獻遠小于負輝區(qū)和正柱區(qū)。負輝區(qū)的發(fā)光強度最強，但發(fā)光區(qū)域較小。正柱區(qū)的發(fā)光區(qū)域最大，對光通量的貢獻也最大。 但是氣體放電時，以上四個區(qū)域并不一定全部出現(xiàn)，這與氣體種類、壓強、放電管尺寸、電極材料及形狀大小、極間距離等因素有關。當電極間距離逐漸縮短時，正柱區(qū)逐漸縮短并首先消失，然后是法拉第暗區(qū)負輝區(qū)相繼消失。 由上圖（c）可以看出，陰陽極之間的電位降主要發(fā)生在負輝區(qū)之前；維持輝光放電所必需的電離大部分發(fā)生在陰極暗區(qū)。也就是說，陰極位降區(qū)（包括阿斯頓暗區(qū)、陰極光層和陰極暗區(qū)）是維持正常輝光放電必不可少的區(qū)域。 如日光燈就是利用正柱區(qū)發(fā)光，光效高達80lm/W。而PDP由于其放電單元的空間通常

22、很?。姌O間隙約100m），放電時只出現(xiàn)陰極位降區(qū)和負輝區(qū),所以通常利用的是負輝區(qū)的發(fā)光，這是其發(fā)光效率不高的主要原因之一。正常輝光放電規(guī)律： (1)在正常輝光放電時，放電僅僅發(fā)生在陰極表面的一部分面積上，隨著放電電流的增大，陰極表面的輝光面積也隨之增大，而在這個過程中，陰極電流密度jcn則保持不變，陰極位降Ucn也保持常數(shù)。當陰極面積全部被輝光覆蓋后，若繼續(xù)增大電流，則陰極位降Ucn隨之增加，放電轉入了反常輝光放電階段。 (2)當放電的其他條件保持不變時，正常輝光放電陰極位降區(qū)的長度dcn隨氣壓P成反比例變化。即Pdc常數(shù) (3)當氣壓P改變時，放電電流密度jcn與氣壓的平方成正比。即jcn

23、/P2常數(shù)（1）發(fā)光效率低 輝光放電的各發(fā)光區(qū)中，發(fā)光強度以負輝區(qū)最強，正柱區(qū)居中，陰極光層和陽極輝光最弱。 PDP的發(fā)光效率不高的原因： 雖然正柱區(qū)的強度不如負輝區(qū)強，但它的發(fā)光區(qū)域最大， 因此對光通量的貢獻也最大。如日光燈就是利用正柱區(qū)發(fā)光，光效高達80lm/W。而PDP由于其放電單元的空間通常很?。姌O間隙約100m），放電時只出現(xiàn)陰極位降區(qū)和負輝區(qū)，所以通常利用的是負輝區(qū)的發(fā)光。 提高PDP的亮度和發(fā)光效率的措施之一：改進放電單元結構，采用正柱放電。與普通輝光放電不同，PDP所涉及的氣體放電具有下述特點：PDP與熒光燈的效率比較 （2）表面放電型AC-PDP存在一個分辨力的理論極限。提

24、高分辨力就意味著縮小放電電極間距。而從輝光放電的特性來看，當充氣電壓一定、電極間距縮小到一定數(shù)值時，在兩個電極間不會形成正常的輝光放電，從而產生擊穿（打火）現(xiàn)象。（3）極限分辨力與充氣壓力成正比：充氣氣壓越高，極限分辨力也越高。湯生放電理論 過程稱為湯生第一電離系數(shù)正離子表面電離系數(shù)表示一個正離子沿電場方向由陽極向陰極運動，撞擊陰極表面產生表面電離的電子數(shù)。正離子向陰極移動，依靠它所具有的動能及位能，在撞擊陰極時能引起表面電離，使陰極釋放出自由電子過程nadnc 過程和過程引起的電流設陰極表面單位時間內發(fā)射的電子數(shù)為ncnc外電離因素產生的電子數(shù)n0前一秒鐘產生出來的正離子在陰極上造成的二次電

25、子發(fā)射所產生的電子數(shù)nc(ed1) nc個電子到達陽極后，產生總電子數(shù)為：nanced 產生的新正離子數(shù)為：ncednc正離子撞擊陰極表面產生的電子數(shù)為nc(ed1)每產生一個自由電子的同時，會產生一個正離子 產生的新電子數(shù)為：ncednc正離子沿電場運動，撞擊陰極造成二次電子發(fā)射二次電子發(fā)射的形成過程若=0，則II0ed，即只有過程；若 ，當I00時，I0 若 ，當I00時，I0=nc(ed1) 過程過程的分析nad結論： 若1(ed1) 0，即使I0=0（除去外界的電離因素），放電能維持下去。 湯遜理論的自持放電條件物理意義：一個電子從陰極到陽極途中因電子崩（過程）而造成的正離子數(shù)為 ed

26、1 ，這批正離子在陰極上造成的二次自由電子數(shù)（過程）應為 (ed1 ) ，如果它等于1，就意味著那個初始電子有了一個后繼電子，從而使放電得以自持。(ed1) 1當自持放電條件得到滿足時，就會形成圖解中閉環(huán)部分所示的循環(huán)不息的狀態(tài)，放電就能自己維持下去。擊穿電壓、巴刑定律起始電壓U0放電由非自持轉為自持時的電壓。均勻電場中：起始電壓U0擊穿電壓Ub將計算式 代入自持放電條件 ，并且考慮均勻電場中自持放電的起始場強 得：結論：均勻電場中氣體的擊穿電壓Ub是氣壓和電極間距離的乘積（pd）的函數(shù)。 均勻電場擊穿電壓的推導巴刑定律和放電著火電壓為什么著火電壓在某一pd值處會有極小值？（1）電子的平均自由

27、程與壓強p成反比（ -1/p)（2）電子行進距離后從電場E得到的能量W=eE （3）要發(fā)生電離，W必須大于電離能eV1 根據(jù)湯生放電理論，從物理概念上解釋存在Vfmin的原因： 當p不變，而d由小增大時，E變小，變小，但d的乘積可能變大也可能變小，因此存在最佳放電狀態(tài)； 當d不變，而p增大時，電子在一個自由程中獲得的能量減小，電離幾率下降，這對放電不利；但另一方面電子在極間碰撞總數(shù)增大，對放電有利，因此也存在最佳放電狀態(tài)。 巴刑定律巴刑實驗曲線擊穿電壓與pd的規(guī)律在湯遜碰撞電離學說提出之前，巴刑已從實驗中總結出來了，湯遜理論從理論上解釋了試驗結果。巴刑定律從曲線可以看出，存在一個最小值，此時擊

28、穿電壓最低假設d不變：當氣壓很小時，氣體稀薄，雖然電子自由程大，可以得到足夠的動能，但碰撞總數(shù)小，所以擊穿電壓升高當氣體增大時，電子自由程變小，得到的動能減小，所以擊穿電壓升高?？傆幸粋€氣壓對碰撞電離最有利，此時擊穿電壓最?。ㄋ模〢C-PDP AC-PDP與DC-PDP在結構上最大的不同之處是在電極表面覆蓋有一層介質層。介質層的作用有兩個方面： （1）把電極與放電等離子體分隔開，限制了放電電流的無限增長，保護了電極，無需限流電阻；（2）介質層在氣體放電產生的空間電荷存儲在介質壁上，有利于降低放電的維持電壓。1.單色AC-PDP的基本結構及工作原理2.彩色AC-PDP彩色PDP的顯示方法有兩種：

29、 根據(jù)氣體放電產生的紫外線，激勵控制熒光粉的發(fā)光能譜。 按照混合氣體放電中的平衡及非平衡能量狀態(tài)使發(fā)光色變化。氣體放電過程熒光粉發(fā)光過程（2）彩色AC-PDP所用的放電氣體和熒光粉對放電氣體的要求：著火電壓低；輻射的真空紫外光譜與熒光粉的激勵光譜相匹配，而且強度高；放電本身發(fā)出的可見光對熒光粉發(fā)光色純度影響??；放電產生的介質保護膜材料濺射??；化學穩(wěn)定性好；放電氣體元素HeNeArKrXe亞穩(wěn)激發(fā)電位（V）19.8016.6211.559.918.32諧振激發(fā)電位（V）21.2116.8511.6110.028.45電離電位（V）24.5821.5615.7614.0012.13諧振輻射波長（n

30、m）58.373.6106.7123.6147.0 彩色AC-PDP通常使用的熒光粉對波長在140nm200nm的激發(fā)光譜具有較高的量子轉換效率，因此一般選擇Xe氣。為了降低著火電壓，選用可與Xe氣發(fā)生潘寧電離的氣體，即該氣體的亞穩(wěn)態(tài)電位高于Xe的電離電位。放電氣體的混合配比及壓強對彩色AC-PDP的影響 （1）混合氣體中Xe的含量增加，使得AC-PDP的亮度和光效提高，氣體放電發(fā)出的可見光得到抑制，色純度得以改善，但會引起單元著火電壓的提高，造成驅動困難。（2）氣壓的升高會使Xe的紫外輻射從147nm線光譜逐漸過渡到連續(xù)譜，使總的輻射量增強，引起AC-PDP的亮度提高。根據(jù)巴刑定律，氣體著火

31、點電壓與氣壓有關。對熒光粉的要求：在真空紫外線的激發(fā)下，發(fā)光效率高；色彩飽和度高；余輝適宜；熱穩(wěn)定性和輻照穩(wěn)定性好；有良好的真空性能；涂覆性能好。三基色熒光粉紅粉：(Y,Gd)BO3:Eu3+綠粉：BaAl12O9:Mn2+ Zn2SiO4:Mn2+藍粉：BaMgAl10O17:Eu2+ BaMgAl14O23:Eu2+發(fā)光機理彩色AC-PDP的發(fā)光主要由兩個基本過程完成：氣體放電過程。利用稀有氣體的放電，使原子受激而躍遷，發(fā)射出真空紫外線；熒光粉發(fā)光過程。利用紫外線激發(fā)光致熒光粉發(fā)出可見光。氣體放電過程 Ne-Xe混合氣體放電的主要電離過程包括電子碰撞電離和潘寧電離。 e21.6 eVe16

32、.6 eV熒光粉發(fā)光過程 熒光粉是一種粉末狀結晶的物質，它是由基質和激活劑組成。 真空紫外光激發(fā)熒光粉的發(fā)光過程如右圖所示。當熒光粉的基質吸收了真空紫外光能量后，基質電子可以從原子的價帶躍遷到導帶。空穴被發(fā)光中心俘獲。電子放出能量與空穴復合而發(fā)出一定波長的光。（五）PDP制造工藝1.前基板的關鍵制造工藝（1）基板玻璃 基板玻璃是AC-PDP各個部件的載體，因此要求其表面平整、熱加工變形小。 一般采用浮法工藝制作的平板鈉鈣玻璃。價格便宜，與已開發(fā)出的彩色AC-PDP所用的其他材料相匹配。缺點為應變點低，熱穩(wěn)定性差。 近年來，開發(fā)了幾種專門用于AC-PDP的具有高應變點的玻璃基板。但價格昂貴。（2

33、）透明電極的制作 為了減少對熒光粉發(fā)出的光的阻擋，顯示電極一般采用復合式電極結構，即顯示電極由較寬的透明電極和較細的金屬電極構成。 透明電極要求透明度高，與基本附著力強。主要有ITO薄膜和SnO2薄膜。 采用真空蒸發(fā)或磁控濺射的方法制備出薄膜。再采用光刻工藝實現(xiàn)電極條的制備。（3）匯流電極的制作 富士通公司采用Cr-Cu-Cr薄膜材料制作匯流電極。底層Cr用來增加電極的附著力，頂層Cr用來防止Cu氧化，Cu是電極導電的主體。采用蝕刻工藝實現(xiàn)電極條制備。 也可以采用厚膜技術制作匯流電極：（1）采用絲網印刷直接制作出電極；（2）采用厚膜光刻技術。（4）黑矩陣制作 為了提高亮場對比度，在前基板與列電

34、極之間制作一系列黑條覆蓋非發(fā)光區(qū)域。 黑矩陣的制作方法通常有兩種： （1）直接圖案印刷法印刷黑色漿料； （2）印刷感光性漿料后再刻蝕成所需的圖案。（5）透明介質層的制作 介質層的制作一般采用絲網印刷法。前基板介質層對膜層的透明度、膜厚的一致性以及表面平整度要求較高，而且在介質膜層中不能有氣泡、真空和欠點等缺陷。這些缺陷將導致介質膜的耐電壓擊穿強度下降。 通常由兩層或多層組成。 要求透明度達到85%以上，表面平整度要小于2m，不可有氣泡產生及具有較高的耐電壓性等性質。 介質保護薄膜一般為MgO薄膜，通常的制備方法是在富氧氣氛中利用電子束蒸發(fā)的方法制備。制備出的MgO薄膜的結構呈現(xiàn)出明顯的結晶面擇優(yōu)取向，能夠降低AC-PDP的著火電壓。（6）介質保護膜的制作 要求：二次電子發(fā)射系數(shù)高；表面電阻率及體電阻率高；耐離子轟擊；與介質層的膨脹系數(shù)相近；放電延遲小。2.后基板的關鍵制造工藝（1）基板玻璃、尋址電極