本文采用基于動(dòng)力學(xué)模型的OOPIC 仿真軟件模擬具有不同掃描電極寬度和蔭罩結(jié)構(gòu)的蔭罩式等離子顯示器( PDP) 放電單元內(nèi)的放電過程, 分析單元內(nèi)的條紋數(shù)量、分布狀態(tài)和介質(zhì)層表面壁電荷分布情況, 研究掃描電極寬度和蔭罩結(jié)構(gòu)對(duì)陽(yáng)極條紋的影響。結(jié)果表明, 掃描電極寬度增加, 放電單元內(nèi)的主放電區(qū)域增大, 條紋可分布空間壓縮, 條紋現(xiàn)象減弱。大小孔蔭罩結(jié)構(gòu)也會(huì)使條紋現(xiàn)象減弱。研究發(fā)現(xiàn), 蔭罩式PDP 結(jié)構(gòu)陽(yáng)極條紋的分布區(qū)域與介質(zhì)層表面電荷積累的范圍密切相關(guān), 陽(yáng)極條紋只出現(xiàn)在陽(yáng)極表面介質(zhì)層有壁電荷積累, 而對(duì)應(yīng)的陰極表面介質(zhì)層無壁電荷積累的區(qū)域。

　　等離子體顯示器( PDP) 具有高亮度、高對(duì)比度、顯示純平面圖像無扭曲、可實(shí)現(xiàn)超薄設(shè)計(jì)和超寬視角等特點(diǎn), 因此受到工業(yè)界的廣泛關(guān)注。自20 世紀(jì)50 年代Burroughs 公司開發(fā)出用于數(shù)碼顯示的直流氣體放電管以來[1], 等離子體顯示技術(shù)得到了快速發(fā)展。各種等離子體顯示器結(jié)構(gòu)相繼問世, 蔭罩式PDP 就是其中一種。蔭罩式PDP 以金屬蔭罩代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絕緣介質(zhì)障壁[2] , 具有制作工藝簡(jiǎn)單, 易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn), 放電電壓低、亮度高、響應(yīng)頻率快等優(yōu)點(diǎn)[3] , 這些優(yōu)點(diǎn)使得蔭罩式PDP 成為一種很具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)用前景的顯示器件。但是將該技術(shù)廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活之前, 仍需要開展更多的深入細(xì)致的研究工作。現(xiàn)有很多與該技術(shù)相關(guān)的問題還有待解決, 例如蔭罩式PDP 發(fā)光效率的改善、功耗的減少等。而對(duì)于蔭罩式PDP 放電單元陽(yáng)極條紋現(xiàn)象的研究, 對(duì)改善其放電性能非常重要[4] 。

　　陽(yáng)極條紋現(xiàn)象是指由于等離子體密度沿陽(yáng)極分布不均勻, 等離子體顯示屏放電單元的發(fā)光出現(xiàn)明暗間隔的現(xiàn)象。研究條紋現(xiàn)象可以更深入的了解等離子體放電機(jī)理, 找出各參數(shù)與放電效率的關(guān)系, 從而為提高其放電效率提供有效途徑[5-6] 。陽(yáng)極條紋已經(jīng)在很多實(shí)驗(yàn)中被觀測(cè)到[7] , 不同放電單元結(jié)構(gòu),陽(yáng)極條紋分布情況是不同的[ 8] , 蔭罩式PDP 作為一種新型的放電結(jié)構(gòu), 其條紋形成機(jī)理和特性還有待更深入、系統(tǒng)的研究, 放電單元電極形狀、特別是蔭罩式PDP 中特有的蔭罩結(jié)構(gòu)對(duì)陽(yáng)極條紋的影響, 也均需要進(jìn)一步的探索和發(fā)現(xiàn)。

　　本文采用基于動(dòng)力學(xué)模型的OOPIC 仿真程序模擬不同掃描電極寬度和蔭罩結(jié)構(gòu)下蔭罩式PDP放電單元內(nèi)的放電情況[9] , 研究掃描電極寬度和蔭罩結(jié)構(gòu)對(duì)條紋現(xiàn)象的影響, 結(jié)果表明, 掃描電極寬度和蔭罩結(jié)構(gòu)都會(huì)對(duì)陽(yáng)極條紋產(chǎn)生影響, 增大掃描電極寬度和改變蔭罩結(jié)構(gòu)都有可能使得放電單元內(nèi)陽(yáng)極條紋數(shù)目減少, 條紋現(xiàn)象減弱、甚至消失。陽(yáng)極條紋出現(xiàn)區(qū)域與陰、陽(yáng)極表面介質(zhì)層壁電荷積累情況密切相關(guān)。陽(yáng)極條紋只出現(xiàn)在陽(yáng)極表面介質(zhì)層有壁電荷積累, 而對(duì)應(yīng)的陰極表面介質(zhì)層無壁電荷積累的區(qū)域。增大掃描電極寬度使陰極表面介質(zhì)層壁電荷積累的區(qū)域變寬, 采用大小孔蔭罩結(jié)構(gòu)使得陽(yáng)極表面介質(zhì)層有壁電荷積累的區(qū)域縮小, 兩種情況下陽(yáng)極條紋的可分布區(qū)域均縮小, 條紋現(xiàn)象減弱。

1、 蔭罩式PDP 放電單元結(jié)構(gòu)

　　蔭罩式PDP 放電單元由掃描電極、介質(zhì)層、放電空間、蔭罩和尋址電極等組成。其中蔭罩孔的形狀決定了放電單元的形狀, 因此蔭罩結(jié)構(gòu)的不同, 將直接影響放電單元的放電特性。圖1 為兩種蔭罩孔形狀構(gòu)成的放電單元結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖1(a) 的蔭罩孔為直孔, 截面圖中單元左右兩側(cè)為金屬蔭罩,熒光粉涂覆在蔭罩孔的內(nèi)表面, 由于蔭罩內(nèi)表面積有限, 并且其法向與前、后基板平行, 所以這種蔭罩結(jié)構(gòu)熒光粉轉(zhuǎn)化的可見光透過前基板的效率有限,從而限制放電單元的發(fā)光效率。圖1( b) 的蔭罩孔為大小孔結(jié)構(gòu), 這種結(jié)構(gòu)下介質(zhì)層靠近蔭罩的部分也被蔭罩覆蓋, 同樣熒光粉涂覆在蔭罩孔的內(nèi)表面。

　　該結(jié)構(gòu)增大了放電單元熒光粉涂覆面積, 且增加的部分與前基板平行, 單元內(nèi)放電產(chǎn)生的光子將更容易透過前基板, 被人眼接收, 因此這種結(jié)構(gòu)更有利于提高等離子體顯示器的發(fā)光效率。本文采用動(dòng)力學(xué)模型研究了不同電極寬度單元的放電特性以及陽(yáng)極條紋變化情況, 結(jié)合放電單元壁電荷積累情況對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。同時(shí)為了研究蔭罩結(jié)構(gòu)對(duì)陽(yáng)極條紋的影響, 還比較了兩種蔭罩結(jié)構(gòu)的放電特性和陽(yáng)極條紋。

4、結(jié)論

　　本文針對(duì)新型蔭罩式PDP 結(jié)構(gòu), 采用動(dòng)力學(xué)模型模擬了電極寬度和蔭罩孔結(jié)構(gòu)對(duì)放電特性的影響, 詳細(xì)分析研究了陽(yáng)極條紋的變化情況。結(jié)果表明, 掃描電極寬度的增加和大小孔的蔭罩結(jié)構(gòu)都使條紋分布空間變窄, 條紋數(shù)目減少, 甚至消失。其中掃描電極寬度增加, 使主放電區(qū)域增加, 條紋分布空間縮小, 從而使得條紋數(shù)目減少。而大小孔蔭罩結(jié)構(gòu)直接使陽(yáng)極區(qū)域減小, 在相同主放電區(qū)域情況下,條紋分布空間縮小, 條紋數(shù)目減少。模擬結(jié)果還表明, 陽(yáng)極條紋的分布與壁電荷積累情況密切相關(guān)。陽(yáng)極條紋只出現(xiàn)在陽(yáng)極表面介質(zhì)層有壁電荷積累,而對(duì)應(yīng)的陰極表面介質(zhì)層無壁電荷積累的區(qū)域。蔭罩式PDP 結(jié)構(gòu)中, 陰極表面介質(zhì)層電荷積累范圍變寬, 或陽(yáng)極表面介質(zhì)層電荷積累范圍減小, 均可導(dǎo)致條紋分布空間減小, 數(shù)目減少。