PDP瞬时残像及其改善方法

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北方民族大学电气与信息工程学院 作者:韦海成

  针对等离子体显示器(PDP)显示静态图像时产生的瞬时残像,通过研究瞬时残像的形成原因及其自恢复过程中的光电特性,提出了一种动态调整维持波形改善瞬时残像的方法。该方法根据图像的平均值(APL)对图像的运动状态进行检测,并根据APL动态调整维持波形上升期的量恢复时间。在显示静态图像时减缓维持放电,可有效减轻瞬时残像的产生;显示动态图像时增强维持放电,可加速瞬时残像的恢复。国际电工委员会标准残像测试图像实验结果表明,瞬时残像恢复时间从440s减少到270s,缩短了38.61%,该方法能够有效加速瞬时残像的恢复,显著提高PDP显示画质。

  等离子显示器(Plasma Display Panel,PDP)采用寻址与显示分离(Address Display Separated,ADS)技术实现图像显示,该显示方法会产生低灰度级轮廓、动态伪轮廓以及残像等方面的画质问题。在显示静态图像时,持续的维持放电会造成PDP显示单元内材料损伤以及温度分布不均匀,出现图像迟滞和残留,这种现象称为残像(ImageStick)。根据形成残像后显示单元光学性能的恢复情况,PDP的残像可分为具有自恢复性的瞬时残像(Image Retention)和不能自恢复的长期残像(Burn-in)。瞬时残像形成后,各显示单元的壁电荷分布不均匀会导致显示屏的一致性出现差异,严重时甚至造成驱动波形和显示屏不匹配、维持电压裕度变小等问题,影响PDP的显示性能。

  Kim和Park等研究了气体压强对残像形成的影响,发现PDP残像形成和工作气压密切相关,当工作气压从6.65×104降低到1.33×104Pa时,图像的瞬时残像会逐步减小。Heung等研究了工作气体中残留杂质和复位波形对瞬时残像的影响,提出了通过真空封排和新的复位波形来改善瞬时残像的方法。然而,上述研究均涉及到工艺设备改动,采用的方法对显示屏寿命、光效和电压裕度等性能也有一定影响,没有得到实际应用。

  本文在研究PDP瞬时残像形成原因及其恢复程中显示屏光电特性变化规律的基础上,针对瞬时残像自恢复特点,提出了一种基于图像状态检测的动态维持脉冲调整方法,通过对维持上升过程中能量恢复(EnergyRecovery,ER)时间的动态调整,减轻瞬时残像的形成,加速瞬时残像的自恢复过程。实验结果表明,该方法可以使瞬时残像得到改善,残像自恢复速度得到提高。以国际电工委员会(IEC)残像测试图像为例,瞬时残像消除时间从原来440缩短到270s,与传统驱动方法相比,瞬时残像恢复时间减少了约38.61%,PDP的显示画质得到了提高。

1、PDP瞬时残像形成机理及恢复过程中的光电特性

  为了提高PDP发光效率,显示屏中Xe含量不断提高,导致气体放电电压升高,粒子对介质膜轰击加重,使得PDP瞬时残像日趋严重,影响了显示画质。所以,研究瞬时残像产生的原因并予以改善,对提高PDP工作稳定性和显示画质具有重要的应用价值。

  1.1、PDP瞬时残像形成机理

  PDP瞬时残像形成的主要原因包括:

  ①PDP维持期放电过程使放电空间的电子能量得到了提高,引起显示单元内部温度升高,造成显示屏内部温度分布不均匀。这种温度的变化改变了工作气体分布密度,使带电离子扩散、沉积出现各向异性,并导致光致荧光粉的历时劣化,引起单元亮度差异。

  ②维持放电过程还会造成放电空间内带电离子数量增加,各显示单元壁电荷分布不均匀,复位期壁电荷的初始化状态不一致,引起显示单元的光学性能出现差异。

  ③显示屏制造过程中残留的CxHy、CO2、H2O、O2等有机杂质在维持放电过程中会被分解,并重新形成水或水合物。MgO和荧光粉吸收这些物质后,会影响离子在介质膜表面的二次电子发射系数和荧光粉的可见光转换效率,引起显示单元光学性能的变化。

  ④MgO介质膜在带电离子轰击下出现表面形貌改变,这种形貌改变会直接影响离子在其表面的二次电子发射效率。随着轰击强度增加,介质膜表面会析出Mg,Mg对紫外(UltraViolet,UV)光具有较强的吸收能力,当Mg粒子落到荧光粉表面后就会吸收UV光,影响光致荧光粉的发光,降低发光亮度。

  图1为50英寸高清晰度PDP残像测试的结果,残像采用IEC标准的白、蓝、绿、红,四种4%窗口图像,测试时,①、②、③位置分别对应残像产生的中心、边缘及外部区域。以图1(a)为例,当图像静置时间小于15min时,显示单元内部环境开始变化,形成了瞬时残像,这种变化在一定条件下可以恢复。当图案静置时间增加并超过100h后,显示单元内部逐渐出现材料损伤和理化变化,瞬时残像逐渐转变为不可恢复性的长期残像。测试发现,图1(b)-(d)中三基色的残像程度有所差异,这表明残像造成的影响包括灰度和色温两方面,会使显示图像出现灰度失真和彩色漂移。

IEC白及红、绿、蓝残像测试结果比较

图1 IEC白及红、绿、蓝残像测试结果比较

3、结论

  本文研究了瞬时残像形成以及恢复过程中PDP放电单元光电特性变化规律,提出了一种动态调整维持波形改善瞬时残像的方法。该方法采用APL值判断图像的运动状态,并根据APL值动态调整静止和运动图像的导通电流,减轻瞬时残像的形成并缩短其恢复时间。IEC标准残像图像实验结果表明,该方法可以将瞬时残像恢复时间从440s减少到270s,缩短了38.61%。采用基于图像运动检测的动态调整显示单元导通电流的方法,瞬时残像的形成以及恢复时间得到了显著改善。这种驱动波形调整不涉及到材料特性和驱动电路改进,也不需要增加硬件成本,具有很高的实用性。

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