改变纳秒脉冲驱动波形提高等离子体显示平板维持期光效的研究[2]

　　4 实验结果和分析

　　4. 1 红外光谱测量分析

　　图8 中为随着脉宽的变化823nm 和828nm 红外辐射总强度相对值变化曲线，不同的曲线表示不同的电压上升沿情况下测得的值。在试验中是通过分光光谱仪分别测得823nm 和828nm 的红外辐射强度，考虑到两者波长接近，测量条件相同，因此相加得到总辐射强度。在分析Xe 的辐射过程中我们已经可以得到对于147nm 的真空紫外光与特定波长的红外辐射完全对应。即Xe** ( 2P5 或2P6) →Xe* ( 1S4 或1S5)+ hν ( 823nm、828nm) 。即图8 中的红外辐射强度代表了147nm 真空紫外辐射强度。

　　在脉宽从1μs 到3. 5μs 左右，辐射强度逐渐增加。147nm 辐射的存在时间为2μs 左右，由于在脉冲上升沿和下降沿各有一次放电过程，脉宽从1μs逐渐增加，所以短脉冲相当于人为地缩短了147nm紫外激发过程。随着脉宽变长，紫外光激发过程得到完整发展，因此对应的红外辐射也逐渐变强。结合电压上升沿和下降沿的时间，在3μs ～ 3. 5μs 左右147nm 紫外产生达到饱和，脉宽持续增加辐射强度并没有显著增加，这与第二部分电压上升沿对反应过程气体密度的影响是吻合的。

　　图8 中不同上升沿情况下红外辐射强度的曲线可以看到显著的规律性: 对于不同上升沿情况下测得的曲线，趋势相同。随着其从200ns 到800ns，辐射强度增加了约32%。说明电压上升沿越缓，147nm 紫外辐射强度越高。823nm 和828nm 红外光作为主要红外辐射也有显著提高。这说明147nm 紫外的增加一方面对提高PDP 的最终光通量有贡献，另一方面也会显著增加PDP 的热效应。

　　4. 2 照度测量分析

　　实验测量了在0 ～ 12μs 的脉宽变化范围内，不同电压上升沿对应照度。由于在0 ～ 4μs 和4 ～ 12μ s的情况不同，也为了更好的显示曲线细微差别，因此分短脉冲和长脉冲两个阶段分别给出曲线并加以分析。

　　如图9 所示，在0 ～ 4μs 内照度随脉宽的变化趋势是比较明显的，随着脉宽的增加，照度逐渐增加并在3 ～ 3. 5μs 趋近饱和，脉宽从1μs 到4μs 的过程中照度增加了45%。这是因为在激发荧光粉的两种真空紫外光中。147nm 的真空紫外光存在时间主要在2μs 内。在脉宽为3μs 以后就趋近于饱和，与图8 是一致的。短脉冲的情况下，上升沿越缓，照度值越大。800ns 的上升沿的情况下比200ns 的照度同比提高了4. 8 ～ 8. 7%。随着脉宽接近4μs，147nm紫外辐射达到饱和，172nm 的紫外辐射存在时间长，开始呈现主导作用。

　　如图10 所示，在4 ～ 12μs 内照度随脉宽的变化接近线性增加，斜率为34. 4lx /μs ( 2% /μs) 。照度增加的主要原因有两个，其一单个脉冲对应的光脉冲间距增大，使整体光通量增大。由于荧光粉的余晖效应光脉冲相对于电脉冲严重形变，拖尾至ms量级，当一连串脉冲波产生光脉冲的时候光脉冲叠加在一起具有削弱效应，因此间距增加有助于减少叠加效应，使照度显著提高。其二，147nm 紫外和172nm 紫外的存在时间有显著差异。尤其对于共面电极放电结构，由Xe* 谐振态所产生的147 nm VUV射线仅在荧光粉的几个吸收长度之内加以考虑。由于原子态的Xe 激发出现在远离荧光粉的介质附近，因此Xe* 紫外辐射几乎完全被捕获在放电单元之内，没有有效地转化为可见光; 而对于由Xe*2二聚物态所产生的172 nm VUV 射线，则没有这个限制。随着脉宽的增加，172nm 紫外激发时间被逐渐覆盖。在4 ～ 12μs 的脉宽阶段，可以看到电压上升沿越陡，照度值越大。200ns 上升沿的情况下比800ns 的照度同比提高了2. 9 ～ 5. 0%。而PDP 主要通过Ne，Xe混合气体放电辐射147nm 和172nm 的紫外激发荧光粉发光。结合前述电压上升沿的提高降低了147nm的紫外辐射强度，可以推断电压上升沿的提高主要是能够更多的能量引向Xe*2，提高172nm 紫外辐射的强度。PDP 一般工作在5 ～ 10μs 的脉宽区域，在这个区域显然应该尽可能提高驱动脉冲的硬开关阶段上升沿，以获得较大的光通量。

　　5 总结

　　本文从PDP 显示发光机理和气体放电过程入手，提出了利用快脉冲上升沿驱动提高PDP 发光效率的思路，并给出实验结果，给出了不同上升沿、脉宽与照度、红外辐射强度的对应关系，并结合实验结果分析给出硬开关阶段上升沿参数的选取。缓脉冲虽然对提高PDP 的最终光通量有贡献，但也会显著增加PDP 的热效应。电压上升沿的提高主要是能够提高172nm 紫外辐射的强度。200ns 上升沿的情况下比800ns 的照度同比提高了2. 9 ～ 5. 0%。长脉宽有利于提高白光光效，在4 ～ 12μs 范围内斜率为34. 4lx /μs ( 2% /μs) 。本文的结论可以应用于现有的PDP 维持驱动电路的硬开关部分设计，以期进一步降低整机功耗，最终提高可见光效。