PDP瞬時(shí)殘像及其改善方法
針對等離子體顯示器(PDP)顯示靜態(tài)圖像時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)殘像，通過(guò)研究瞬時(shí)殘像的形成原因及其自恢復過(guò)程中的光電特性，提出了一種動(dòng)態(tài)調整維持波形改善瞬時(shí)殘像的方法。該方法根據圖像的平均值(APL)對圖像的運動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測，并根據APL動(dòng)態(tài)調整維持波形上升期的量恢復時(shí)間。在顯示靜態(tài)圖像時(shí)減緩維持放電，可有效減輕瞬時(shí)殘像的產(chǎn)生;顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)增強維持放電，可加速瞬時(shí)殘像的恢復。國際電工委員會(huì )標準殘像測試圖像實(shí)驗結果表明，瞬時(shí)殘像恢復時(shí)間從440s減少到270s，縮短了38.61%，該方法能夠有效加速瞬時(shí)殘像的恢復，顯著(zhù)提高PDP顯示畫(huà)質(zhì)。
等離子顯示器(Plasma Display Panel，PDP)采用尋址與顯示分離(Address Display Separated，ADS)技術(shù)實(shí)現圖像顯示，該顯示方法會(huì )產(chǎn)生低灰度級輪廓、動(dòng)態(tài)偽輪廓以及殘像等方面的畫(huà)質(zhì)問(wèn)題。在顯示靜態(tài)圖像時(shí)，持續的維持放電會(huì )造成PDP顯示單元內材料損傷以及溫度分布不均勻，出現圖像遲滯和殘留，這種現象稱(chēng)為殘像(ImageStick)。根據形成殘像后顯示單元光學(xué)性能的恢復情況，PDP的殘像可分為具有自恢復性的瞬時(shí)殘像(Image Retention)和不能自恢復的長(cháng)期殘像(Burn-in)。瞬時(shí)殘像形成后，各顯示單元的壁電荷分布不均勻會(huì )導致顯示屏的一致性出現差異，嚴重時(shí)甚至造成驅動(dòng)波形和顯示屏不匹配、維持電壓裕度變小等問(wèn)題，影響PDP的顯示性能。
Kim和Park等研究了氣體壓強對殘像形成的影響，發(fā)現PDP殘像形成和工作氣壓密切相關(guān)，當工作氣壓從6.65×104降低到1.33×104Pa時(shí)，圖像的瞬時(shí)殘像會(huì )逐步減小。Heung等研究了工作氣體中殘留雜質(zhì)和復位波形對瞬時(shí)殘像的影響，提出了通過(guò)真空封排和新的復位波形來(lái)改善瞬時(shí)殘像的方法。然而，上述研究均涉及到工藝設備改動(dòng)，采用的方法對顯示屏壽命、光效和電壓裕度等性能也有一定影響，沒(méi)有得到實(shí)際應用。
本文在研究PDP瞬時(shí)殘像形成原因及其恢復程中顯示屏光電特性變化規律的基礎上，針對瞬時(shí)殘像自恢復特點(diǎn)，提出了一種基于圖像狀態(tài)檢測的動(dòng)態(tài)維持脈沖調整方法，通過(guò)對維持上升過(guò)程中能量恢復(EnergyRecovery，ER)時(shí)間的動(dòng)態(tài)調整，減輕瞬時(shí)殘像的形成，加速瞬時(shí)殘像的自恢復過(guò)程。實(shí)驗結果表明，該方法可以使瞬時(shí)殘像得到改善，殘像自恢復速度得到提高。以國際電工委員會(huì )(IEC)殘像測試圖像為例，瞬時(shí)殘像消除時(shí)間從原來(lái)440縮短到270s，與傳統驅動(dòng)方法相比，瞬時(shí)殘像恢復時(shí)間減少了約38.61%，PDP的顯示畫(huà)質(zhì)得到了提高。
1、PDP瞬時(shí)殘像形成機理及恢復過(guò)程中的光電特性
為了提高PDP發(fā)光效率，顯示屏中Xe含量不斷提高，導致氣體放電電壓升高，粒子對介質(zhì)膜轟擊加重，使得PDP瞬時(shí)殘像日趨嚴重，影響了顯示畫(huà)質(zhì)。所以，研究瞬時(shí)殘像產(chǎn)生的原因并予以改善，對提高PDP工作穩定性和顯示畫(huà)質(zhì)具有重要的應用價(jià)值。
1.1、PDP瞬時(shí)殘像形成機理
PDP瞬時(shí)殘像形成的主要原因包括：
�、貾DP維持期放電過(guò)程使放電空間的電子能量得到了提高，引起顯示單元內部溫度升高，造成顯示屏內部溫度分布不均勻。這種溫度的變化改變了工作氣體分布密度，使帶電離子擴散、沉積出現各向異性，并導致光致熒光粉的歷時(shí)劣化，引起單元亮度差異。
�、诰S持放電過(guò)程還會(huì )造成放電空間內帶電離子數量增加，各顯示單元壁電荷分布不均勻，復位期壁電荷的初始化狀態(tài)不一致，引起顯示單元的光學(xué)性能出現差異。
�、埏@示屏制造過(guò)程中殘留的CxHy、CO2、H2O、O2等有機雜質(zhì)在維持放電過(guò)程中會(huì )被分解，并重新形成水或水合物。MgO和熒光粉吸收這些物質(zhì)后，會(huì )影響離子在介質(zhì)膜表面的二次電子發(fā)射系數和熒光粉的可見(jiàn)光轉換效率，引起顯示單元光學(xué)性能的變化。
�、躆gO介質(zhì)膜在帶電離子轟擊下出現表面形貌改變，這種形貌改變會(huì )直接影響離子在其表面的二次電子發(fā)射效率。隨著(zhù)轟擊強度增加，介質(zhì)膜表面會(huì )析出Mg，Mg對紫外(UltraViolet，UV)光具有較強的吸收能力，當Mg粒子落到熒光粉表面后就會(huì )吸收UV光，影響光致熒光粉的發(fā)光，降低發(fā)光亮度。
圖1為50英寸高清晰度PDP殘像測試的結果，殘像采用IEC標準的白、藍、綠、紅，四種4%窗口圖像，測試時(shí)，①、②、③位置分別對應殘像產(chǎn)生的中心、邊緣及外部區域。以圖1(a)為例，當圖像靜置時(shí)間小于15min時(shí)，顯示單元內部環(huán)境開(kāi)始變化，形成了瞬時(shí)殘像，這種變化在一定條件下可以恢復。當圖案靜置時(shí)間增加并超過(guò)100h后，顯示單元內部逐漸出現材料損傷和理化變化，瞬時(shí)殘像逐漸轉變?yōu)椴豢苫謴托缘拈L(cháng)期殘像。測試發(fā)現，圖1(b)-(d)中三基色的殘像程度有所差異，這表明殘像造成的影響包括灰度和色溫兩方面，會(huì )使顯示圖像出現灰度失真和彩色漂移。
圖1 IEC白及紅、綠、藍殘像測試結果比較
3、結論
本文研究了瞬時(shí)殘像形成以及恢復過(guò)程中PDP放電單元光電特性變化規律，提出了一種動(dòng)態(tài)調整維持波形改善瞬時(shí)殘像的方法。該方法采用APL值判斷圖像的運動(dòng)狀態(tài)，并根據APL值動(dòng)態(tài)調整靜止和運動(dòng)圖像的導通電流，減輕瞬時(shí)殘像的形成并縮短其恢復時(shí)間。IEC標準殘像圖像實(shí)驗結果表明，該方法可以將瞬時(shí)殘像恢復時(shí)間從440s減少到270s，縮短了38.61%。采用基于圖像運動(dòng)檢測的動(dòng)態(tài)調整顯示單元導通電流的方法，瞬時(shí)殘像的形成以及恢復時(shí)間得到了顯著(zhù)改善。這種驅動(dòng)波形調整不涉及到材料特性和驅動(dòng)電路改進(jìn)，也不需要增加硬件成本，具有很高的實(shí)用性。
