專利名稱：一種等離子平板光源及其方波脈沖驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體平板光源，尤其涉及一種具有陡峭上升下降沿 的等離子體平板光源的方波驅(qū)動(dòng)模式技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用等離子體放電原理的光源目前成熟產(chǎn)品是管狀的熒光燈，包括冷陰 極熒光燈和熱陰極熒光燈，這些光源雖然發(fā)光效率高，亮度高，但通常采用 汞蒸氣為工作氣體，對(duì)環(huán)境存在污染問題。對(duì)于平板狀的熒光燈，適合對(duì)光 源均勻度要求高的場合，尤其是特殊儀器、液晶顯示器等器件。這類平板光
源具有通常采用惰性氣體為工作氣體，采用等離子體放電原理工作，如Ne+Xe 混合氣體，該種光源目前存在的主要問題是發(fā)光效率不高，發(fā)光亮度相對(duì)冷 陰極熒光燈較低，限制了等離子體平板光源的進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了改善現(xiàn)有等離子體平板光源的發(fā)光效率和發(fā)光亮度 的特性，提出采用陡峭的上升、下降沿的方波驅(qū)動(dòng)模式，及快速方波驅(qū)動(dòng)的 波形，使等離子體平板光源在方波脈沖的頂端開始放電，提高了方波脈沖的 利用率，乂人而改善發(fā)光效率和發(fā)光亮度。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明的等離子平板光源，包括前基板、后基板、放電腔，放電腔設(shè)置 在前基板、后基板之間，前基板靠近放電腔的一側(cè)設(shè)置透明介質(zhì)層和保護(hù)膜，
前基板與透明介質(zhì)層和保護(hù)膜之間設(shè)置若干條采用方波脈沖驅(qū)動(dòng)的平行電 極，該方波脈沖驅(qū)動(dòng)釆用頻率為15 60KHz的方波電壓驅(qū)動(dòng)，上升、下降沿 的時(shí)間為50 ~ 300ns;平行電極，后差^反上靠近放電腔的一側(cè)涂覆三色熒光本發(fā)明的相鄰兩根平行電極之間的間距大于等于3mm。 本發(fā)明的放電腔內(nèi)充入Ne、 Xe的混合氣體，其中Xe的比例大于等于20%。 本發(fā)明的放電腔內(nèi)氣體壓力為400 700Torr。 本發(fā)明的放電腔的高度為間距為0. 7 ~ 1. 5mm。
基于本發(fā)明的等離子平板光源的方波脈沖驅(qū)動(dòng)方法，采用頻率為15 ~ 60KHz的方波脈沖驅(qū)動(dòng)，上升和下降沿的時(shí)間為50~ 300ns， -使得等離子體 放電發(fā)生在方波頂端，并使等離子體發(fā)生飽和的頻率在低頻段向高頻方向延 伸。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1 、本發(fā)明的等離子體平板光源通過立體結(jié)構(gòu)的電極將表面電極間的放
電引向放電空間的內(nèi)部，使等離子體放電產(chǎn)生的紫外光更有效地被吸收，從
而提高發(fā)光效率。
2、 本發(fā)明的等離子體平板光源實(shí)現(xiàn)了放電電極間的長路徑放電和放電 空間的大間距放電，從而實(shí)現(xiàn)了在平板等離子體結(jié)構(gòu)中的正柱區(qū)放電，極大 的改善了發(fā)光效率和亮度。
3、 本發(fā)明的等離子體平板光源實(shí)現(xiàn)了方波脈沖頂端觸發(fā)引發(fā)等離子體 放電，有效的利用了驅(qū)動(dòng)電壓，使最佳驅(qū)動(dòng)頻率提高，進(jìn)一步改善了發(fā)光效 率和亮度。
4、 本發(fā)明采用具有陡峭上升沿和下降沿的快速方波脈沖驅(qū)動(dòng)方式，該 驅(qū)動(dòng)方式相對(duì)于較緩的上升沿和下降沿的慢速方波脈沖驅(qū)動(dòng)，使等離子體放 電發(fā)生在方波的頂端，避免了慢速脈沖驅(qū)動(dòng)下等離子體放電發(fā)生在電壓上升 的過程中，提高了電壓的利用率，從而提高了發(fā)光亮度和發(fā)光效率，并且使 等離子體發(fā)生飽和的頻率在低頻段向高頻方向延伸，從而延伸了等離子體平 板光源發(fā)生亮度飽和的頻率，該頻率才艮據(jù)Xe氣比例而定。對(duì)于20%的Xe氣 比例的背光源，當(dāng)采用頻率為15-60KHz的方波電壓驅(qū)動(dòng)，當(dāng)上升、下降沿 的時(shí)間為100ns的快速脈沖，相對(duì)1000ns的慢速脈沖驅(qū)動(dòng)，亮度、發(fā)光效 率均提高2倍多，并使飽和頻率由30kHz延伸到60kHz。


圖1為本發(fā)明的等離子體平板光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的等離子體平板光源低頻方波示意圖。 圖3a是本發(fā)明在100ns下采用快速脈沖的方波脈沖及等離子體紅外放 電圖像。
圖3b是在1000ns下采用慢速脈沖驅(qū)動(dòng)的方波脈沖及等離子體紅外放電 圖像。
圖4是本發(fā)明的發(fā)光亮度在不同上升時(shí)間方波脈沖下隨頻率的變化曲線 對(duì)比。
圖5是本歲郎 對(duì)比。
圖6是本發(fā)明具有平面凸起的平行電極示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述
如圖1所示，本發(fā)明的等離子平板光源包括前基板1、后基板2、放電 腔3，放電腔3設(shè)置在前基板1、后基板2之間，前基板l靠近放電腔的一 側(cè)設(shè)置透明介質(zhì)層和保護(hù)膜5,前基板1與透明介質(zhì)層和保護(hù)膜5之間設(shè)置 若干條釆用方波脈沖驅(qū)動(dòng)的平行電極4,該方波脈沖驅(qū)動(dòng)采用15 ~ 60的方波 電壓驅(qū)動(dòng)，上升、下降沿的時(shí)間為100ns;后基才反2上靠近;^文電腔3的一側(cè) 涂4隻三色熒光升分的混合層6 。
本發(fā)明的相鄰兩根平行電極4之間的間距大于等于3mm。
本發(fā)明的放電腔3內(nèi)充入Ne、 Xe的混合氣體，其中Xe的比例大于等于 20%。本發(fā)明的放電腔3內(nèi)氣體壓力為400 700Torr。
本發(fā)明的放電腔3的高度為間距為0. 7 ~ 1. 5mm。
本發(fā)明的方波脈沖驅(qū)動(dòng)方法采用15-60的方波脈沖驅(qū)動(dòng)，上升和下降 沿的時(shí)間為100ns,使得等離子體放電發(fā)生在方波頂端，并使等離子體發(fā)生 飽和的頻率在低頻段向高頻段延伸。
本發(fā)明的等離子體平板光源的工作模式及原理是，當(dāng)一定頻率的方波作用在前基板的一對(duì)對(duì)平行電極上，方波電壓幅值超過工作氣體的著火電壓，氣體電離放電，產(chǎn)生的深紫外光激發(fā)混合熒光粉發(fā)出白色可見光。通常等離子體平板光源的放電模式為負(fù)輝區(qū)放電，亮度隨驅(qū)動(dòng)頻率提高而上升，發(fā)光效率隨驅(qū)動(dòng)頻率提高顯著下降。上述結(jié)構(gòu)等離子體平板光源，采用大電極間隙的電極結(jié)構(gòu)，釆用低頻方波觸發(fā)驅(qū)動(dòng)，得到放電模式為正柱區(qū)放電，當(dāng)縮
短方波的上升時(shí)間，將使等離子體放電在方波脈沖的頂端發(fā)生，圖3a是不同時(shí)間比例下100ns的方波脈沖及等離子體紅外放電圖像，上圖為2ps/div,下圖為100ns/div。圖3b是不同時(shí)間比例下1000ns的方波月永沖及等離子體紅外》文電圖^f象，上圖為2fis/div,下圖為500ns/div。由圖3可見所示，在快速脈沖驅(qū)動(dòng)下，放電發(fā)生在脈沖頂端，而在慢速脈沖驅(qū)動(dòng)下，放電發(fā)生在脈沖上升的過程中，使電壓的利用率不夠。亮度和發(fā)光效率在上升下降時(shí)間由1000ns縮短為100ns時(shí)隨頻率變化的曲線如圖4、 5所示，由圖4可見，加快了脈沖上升及下降沿時(shí)間，使在相同頻率下亮度大大提高，如在60 kHz下，亮度由約4000cd/n^提高到11000 cd/m2，提高了2倍多。并且由圖4可見，亮度的變化趨勢是隨頻率提高趨于飽和，在低頻范圍內(nèi)，存在一個(gè)最佳驅(qū)動(dòng)頻率，同時(shí)使亮度和發(fā)光效率都具有較大的值。當(dāng)其它結(jié)構(gòu)條件不變，在20。/。的Xe氣比例下，最佳頻率為20KHz 30KHz。而加快了^p中的響應(yīng)時(shí)間，可使亮度的飽和頻率向高頻段變化，由原來的約30kHz變成60kHz，使平板光源工作在較高的最佳頻率而得到較高的亮度。由圖5可見，發(fā)光效率依然遵循隨頻率增加而下降的規(guī)律，但在相同頻率下，發(fā)光效率大大提高，如在20 kHz,發(fā)光效率由原來的51m/W提高到121m/W，在60 kHz,發(fā)光效率由原來的21m/W提高到51m/W。
實(shí)施例二，釆用快速脈沖驅(qū)動(dòng)的等離子體平板光源結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中的前J^反1上平行電極為帶有平面凸起的電極9，如圖6所示，其余條件不變，當(dāng)?shù)皖l快速方波觸發(fā)驅(qū)動(dòng)上述等離子體平板光源，同樣獲得較高的發(fā)光亮度和發(fā)光效率，工作原理同實(shí)施例一。
實(shí)施例三，當(dāng)Xe比例高于20%,直至100%的純Xe氣體，在低頻快速方波驅(qū)動(dòng)下，同樣獲得相對(duì)于慢速方波驅(qū)動(dòng)下的高發(fā)光亮度和發(fā)光效率，但最
佳頻率隨Xe比例不同而不同。工作原理同實(shí)施例一，構(gòu)成了一組實(shí)施例。
本實(shí)施例僅給出了部分具體的應(yīng)用例子， <旦對(duì)于本領(lǐng)i或的4支術(shù)人員而言，還可根據(jù)以上啟示設(shè)計(jì)出多種變形產(chǎn)品，這仍被認(rèn)為涵蓋于本發(fā)明之中。
權(quán)利要求
1、一種等離子平板光源，其特征在于包括前基板(1)、后基板(2)、放電腔(3)，放電腔(3)設(shè)置在前基板(1)、后基板(2)之間，前基板(1)靠近放電腔的一側(cè)設(shè)置透明介質(zhì)層和保護(hù)膜(5)，前基板(1)與透明介質(zhì)層和保護(hù)膜(5)之間設(shè)置若干條采用方波脈沖驅(qū)動(dòng)的平行電極(4)，該方波脈沖驅(qū)動(dòng)采用頻率為15～60KHz的方波電壓驅(qū)動(dòng)，上升、下降沿的時(shí)間為50～300ns；后基板(2)上靠近放電腔(3)的一側(cè)涂覆三色熒光粉的混合層(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有快速方波驅(qū)動(dòng)的等離子平板光源，其特 征在于上述平行電極(4)具有平面凸起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有快速方波驅(qū)動(dòng)的等離子平板光源，其特 征在于上述相鄰兩根平行電極(4)之間的間距大于等于3mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有快速方波驅(qū)動(dòng)的等離子平板光源，其特 征在于上述力丈電腔(3)內(nèi)充入Ne、 Xe的混合氣體，其中Xe的比例大于等 于20%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有快速方波驅(qū)動(dòng)的等離子平板光源，其特 征在于上述》文電腔(3)內(nèi)氣體壓力為400 ~ 700Torr。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有快速方波驅(qū)動(dòng)的等離子平板光源，其特 征在于上述放電腔(3 )的高度為間距為0. 7 ~ 1. 5mm。
7、 基于權(quán)利要求1所述的等離子平板光源的方波脈沖驅(qū)動(dòng)方法，其特 征在于采用頻率為15 60KHz的方波脈沖驅(qū)動(dòng)，上升和下降沿的時(shí)間為50~ 300ns,使得等離子體放電發(fā)生在方波頂端，并使等離子體發(fā)生飽和的頻率 在低頻段向高頻方向延伸。
全文摘要
一種等離子平板光源及其方波脈沖驅(qū)動(dòng)方法，涉及一種等離子體平板光源的方波驅(qū)動(dòng)模式的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用頻率為15～60KHz的方波脈沖驅(qū)動(dòng)，上升和下降沿的時(shí)間為50～300ns的快速脈沖，使得等離子體放電發(fā)生在方波頂端，并使等離子體發(fā)生飽和的頻率在低頻段向高頻方向延伸。本發(fā)明的放電腔設(shè)置在前基板、后基板之間，前基板靠近放電腔的一側(cè)設(shè)置透明介質(zhì)層和保護(hù)膜，前基板與透明介質(zhì)層和保護(hù)膜之間設(shè)置平行電極，后基板上靠近放電腔的一側(cè)涂覆三色熒光粉的混合層。本發(fā)明目的是為改善現(xiàn)有等離子體平板光源的發(fā)光效率和發(fā)光亮度的特性，使等離子體平板光源在方波脈沖的頂端開始放電，提高了方波脈沖的利用率，從而改善發(fā)光效率和發(fā)光亮度。
文檔編號(hào)H05B41/36GK101515534SQ20091003032
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者杰 劉, 哈姆·托勒, 淵 崔, 張子南, 青 李, 楊蘭蘭, 湯勇明, 鄭姚生 申請人:東南大學(xué)