等离子体显示板放电单元结构的三维优化设计

摘要

等离子体显示技术(PDP)具有高亮度、高对比度、宽视角、色彩逼真等优点,是大屏幕高清晰度显示器的首选。但是,它仍然存在制造成本高,放电效率低等缺点。目前对PDP的研究主要集中在提高发光效率、结构优化、驱动机制、制造工艺等方面。荫罩式等离子体显示器(SM-PDP)的提出为等离子体显示器技术指出了一条有效的低成本化道路。SM-PDP和表面放电结构PDP(AC-PDP)最大的区别在于采用金属荫罩代替了传统结构中的介质障壁。金属荫罩的引入,有利于SM-PDP优化放电过程,提高显示效率,适合于大批量生产,提高成品率,降低生产成本。 由于PDP放电单元很小,实验研究很困难,并且无法直接测量放电过程中的粒子分布的变化,因此数值模拟的方法成为PDP研究的一个重要且有效的方法。本论文通过自行编制的基于流体模型的软件,用数值模拟的方法,模拟出放电单元的放电过程,研究了各种因素对荫罩式等离子显示屏(SM-PDP)放电性能的影响,并研究了一些新型的放电单元结构和电极形状对放电性能的影响。 通常对向放电结构、表面放电结构、荫罩式结构使用的电极均为条状结构电极,而为了提高发光效率,优化电极结构亦是一行之有效的途径,而对于电极结构的设计,如何尽可能准确地描述不同电极结构对场分布的影响是非常重要的。这是一个开区域问题,本文首次采用表面电荷法来求解各种形状电极所在表面的电位分布,从而获得准确的边界条件,而放电空间电位的求解仍然采用有限差分法。 本论文扩展后的三维网格发生器不仅可使用表面电荷法处理不同电极结构,包括王字形、I形、U形、T形、W形电极等。同时还增强了网格发生器单元结构部分,在三维网格发生程序中添加了菱形双层结构、十字形双层结构等新型结构。网格发生器中可以改变结构参数(介质层高度,介电常数,双层结构中小孔宽度等)和电极形状参数(电极宽度等),产生的网格点信息输入到PDP流体放电程序可以研究不同参数对放电性能的影响。 本文利用完成的模拟软件对SM-PDP的放电性能作了系统的分析。研究了42”对向放电菱形双层结构SM-PDP的放电过程并针对表面放电菱形双层结构SM-PDP研究了各结构参数、放电气体、驱动电压波形等因素对放电性能的影响。研究表明改变放电单元的结构,使放电空间的电场发生变化,从而使放电性能发生改变。提高放电气体中的氙的比例,可以提高所产生的氙谐振态粒子的数量,从而使放电效率提高；增加放电气体的压强,尽管放电气体的着火电压增高,但同时电子与其它粒子碰撞的几率增大,放电效率提高。同时新的驱动波形、新的电极形状、新型结构可以不同程度上提高放电性能。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1显示技术的分类及各种显示器件的对比

§1.2 PDP概述

§1.3 PDP发光机理

§1.4 PDP的研究方向及研究方法

§1.4.1 PDP的研究方向

§1.4.2 PDP放电特性的研究方法

§1.4.3目前PDP研究最新进展

§1.5本论文的研究工作

第二章等离子显示单元放电的三维流体模拟

§2.1流体模型中各种粒子在气体中的运动

§2.1.1热运动

§2.1.2扩散运动

§2.1.3漂移运动

§2.1.4带电粒子的平均自由程

§2.2流体模型的建立

§2.2.1主要方程

§2.2.2介质表面电荷方程

§2.3流体场的求解方法

§2.3.1时间上的离散

§2.3.2空间上的离散

§2.4 小结

第三章三维流体模型中表面电荷法的应用

§3.1三维模型及表面电荷法介绍

§3.2表面电荷法

§3.2.1电场的积分形式

§3.2.2积分方程的离散化

§3.2.3平面内的表面电荷法

§3.2.4系数矩阵中积分的解法和奇异点的处理

§3.3表面电荷法在PDP计算软件中的应用

§3.4 小结

第四章三维网格发生程序的优化

§4.1网格发生程序的介绍

§4.2荫罩式PDP新型结构

§4.4 小结

第五章42”对向放电菱形双层结构SM-PDP的性能研究

§5.1 42”对向放电菱形双层结构SM-PDP放电过程的研究

§5.2 42”荫罩对向放电菱形双层结构中的新型电极结构研究

§5.3荫罩菱形、十字形、长方形结构的对比

§5.4 小结

第六章表面放电菱形双层结构SM-PDP的性能研究

§6.1小孔宽度的影响

§6.2放电气体的影响

§6.2.1气压的影响

§6.2.2氙比例的影响

§6.3驱动电压的影响

§6.3.1驱动电压波形的影响

§6.3.2循环波形

§6.3.3维持期维持电压影响

§6.4新型电极形状研究

§6.5对向放电菱形SM-PDP和表面放电菱形SM-PDP性能对比

§6.6 小结

结论

致谢

参考文献

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