PDP瞬時殘像及其改善方法
針對等離子體顯示器(PDP)顯示靜態(tài)圖像時產(chǎn)生的瞬時殘像，通過研究瞬時殘像的形成原因及其自恢復(fù)過程中的光電特性，提出了一種動態(tài)調(diào)整維持波形改善瞬時殘像的方法。該方法根據(jù)圖像的平均值(APL)對圖像的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測，并根據(jù)APL動態(tài)調(diào)整維持波形上升期的量恢復(fù)時間。在顯示靜態(tài)圖像時減緩維持放電，可有效減輕瞬時殘像的產(chǎn)生;顯示動態(tài)圖像時增強(qiáng)維持放電，可加速瞬時殘像的恢復(fù)。國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)殘像測試圖像實驗結(jié)果表明，瞬時殘像恢復(fù)時間從440s減少到270s，縮短了38.61%，該方法能夠有效加速瞬時殘像的恢復(fù)，顯著提高PDP顯示畫質(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)實現(xiàn)圖像顯示，該顯示方法會產(chǎn)生低灰度級輪廓、動態(tài)偽輪廓以及殘像等方面的畫質(zhì)問題。在顯示靜態(tài)圖像時，持續(xù)的維持放電會造成PDP顯示單元內(nèi)材料損傷以及溫度分布不均勻，出現(xiàn)圖像遲滯和殘留，這種現(xiàn)象稱為殘像(ImageStick)。根據(jù)形成殘像后顯示單元光學(xué)性能的恢復(fù)情況，PDP的殘像可分為具有自恢復(fù)性的瞬時殘像(Image Retention)和不能自恢復(fù)的長期殘像(Burn-in)。瞬時殘像形成后，各顯示單元的壁電荷分布不均勻會導(dǎo)致顯示屏的一致性出現(xiàn)差異，嚴(yán)重時甚至造成驅(qū)動波形和顯示屏不匹配、維持電壓裕度變小等問題，影響PDP的顯示性能。
Kim和Park等研究了氣體壓強(qiáng)對殘像形成的影響，發(fā)現(xiàn)PDP殘像形成和工作氣壓密切相關(guān)，當(dāng)工作氣壓從6.65×104降低到1.33×104Pa時，圖像的瞬時殘像會逐步減小。Heung等研究了工作氣體中殘留雜質(zhì)和復(fù)位波形對瞬時殘像的影響，提出了通過真空封排和新的復(fù)位波形來改善瞬時殘像的方法。然而，上述研究均涉及到工藝設(shè)備改動，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，沒有得到實際應(yīng)用。
本文在研究PDP瞬時殘像形成原因及其恢復(fù)程中顯示屏光電特性變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，針對瞬時殘像自恢復(fù)特點(diǎn)，提出了一種基于圖像狀態(tài)檢測的動態(tài)維持脈沖調(diào)整方法，通過對維持上升過程中能量恢復(fù)(EnergyRecovery，ER)時間的動態(tài)調(diào)整，減輕瞬時殘像的形成，加速瞬時殘像的自恢復(fù)過程。實驗結(jié)果表明，該方法可以使瞬時殘像得到改善，殘像自恢復(fù)速度得到提高。以國際電工委員會(IEC)殘像測試圖像為例，瞬時殘像消除時間從原來440縮短到270s，與傳統(tǒng)驅(qū)動方法相比，瞬時殘像恢復(fù)時間減少了約38.61%，PDP的顯示畫質(zhì)得到了提高。
1、PDP瞬時殘像形成機(jī)理及恢復(fù)過程中的光電特性
為了提高PDP發(fā)光效率，顯示屏中Xe含量不斷提高，導(dǎo)致氣體放電電壓升高，粒子對介質(zhì)膜轟擊加重，使得PDP瞬時殘像日趨嚴(yán)重，影響了顯示畫質(zhì)。所以，研究瞬時殘像產(chǎn)生的原因并予以改善，對提高PDP工作穩(wěn)定性和顯示畫質(zhì)具有重要的應(yīng)用價值。
1.1、PDP瞬時殘像形成機(jī)理
PDP瞬時殘像形成的主要原因包括：
�、貾DP維持期放電過程使放電空間的電子能量得到了提高，引起顯示單元內(nèi)部溫度升高，造成顯示屏內(nèi)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(kuò)散、沉積出現(xiàn)各向異性，并導(dǎo)致光致熒光粉的歷時劣化，引起單元亮度差異。
�、诰S持放電過程還會造成放電空間內(nèi)帶電離子數(shù)量增加，各顯示單元壁電荷分布不均勻，復(fù)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(xiàn)差異。
③顯示屏制造過程中殘留的CxHy、CO2、H2O、O2等有機(jī)雜質(zhì)在維持放電過程中會被分解，并重新形成水或水合物。MgO和熒光粉吸收這些物質(zhì)后，會影響離子在介質(zhì)膜表面的二次電子發(fā)射系數(shù)和熒光粉的可見光轉(zhuǎn)換效率，引起顯示單元光學(xué)性能的變化。
④MgO介質(zhì)膜在帶電離子轟擊下出現(xiàn)表面形貌改變，這種形貌改變會直接影響離子在其表面的二次電子發(fā)射效率。隨著轟擊強(qiáng)度增加，介質(zhì)膜表面會析出Mg，Mg對紫外(UltraViolet，UV)光具有較強(qiáng)的吸收能力，當(dāng)Mg粒子落到熒光粉表面后就會吸收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(jié)果，殘像采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的白、藍(lán)、綠、紅，四種4%窗口圖像，測試時，①、②、③位置分別對應(yīng)殘像產(chǎn)生的中心、邊緣及外部區(qū)域。以圖1(a)為例，當(dāng)圖像靜置時間小于15min時，顯示單元內(nèi)部環(huán)境開始變化，形成了瞬時殘像，這種變化在一定條件下可以恢復(fù)。當(dāng)圖案靜置時間增加并超過100h后，顯示單元內(nèi)部逐漸出現(xiàn)材料損傷和理化變化，瞬時殘像逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢苫謴?fù)性的長期殘像。測試發(fā)現(xiàn)，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，會使顯示圖像出現(xiàn)灰度失真和彩色漂移。
圖1 IEC白及紅、綠、藍(lán)殘像測試結(jié)果比較
3、結(jié)論
本文研究了瞬時殘像形成以及恢復(fù)過程中PDP放電單元光電特性變化規(guī)律，提出了一種動態(tài)調(diào)整維持波形改善瞬時殘像的方法。該方法采用APL值判斷圖像的運(yùn)動狀態(tài)，并根據(jù)APL值動態(tài)調(diào)整靜止和運(yùn)動圖像的導(dǎo)通電流，減輕瞬時殘像的形成并縮短其恢復(fù)時間。IEC標(biāo)準(zhǔn)殘像圖像實驗結(jié)果表明，該方法可以將瞬時殘像恢復(fù)時間從440s減少到270s，縮短了38.61%。采用基于圖像運(yùn)動檢測的動態(tài)調(diào)整顯示單元導(dǎo)通電流的方法，瞬時殘像的形成以及恢復(fù)時間得到了顯著改善。這種驅(qū)動波形調(diào)整不涉及到材料特性和驅(qū)動電路改進(jìn)，也不需要增加硬件成本，具有很高的實用性。
