CN101013644A - 等离子体显示板和采用这种等离子体显示板的成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体显示板和一种成像装置，它们具有高的发光效率、能保证长寿命和稳定的驱动。所述的等离子体显示板利用了至少含Xe、Ne、He的放电混合气体。该放电混合气体中Xe的比例范围为2％－20％，He的比例范围为15％－50％，且He的比例高于Xe的比例，而且该放电混合气体的总压范围为400乇－550乇，施加给寻址电极的电压脉冲宽度小于或等于2μs。

Description

等离子体显示板和采用这种等离子体显示板的成像装置
本分案申请是基于申请号为021305900，申请日为2002年08月19日，发明名称为“等离子体显示板和采用这种等离子体显示板的成像装置”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种等离子体显示板和采用这种等离子体显示板的成像装置。
技术背景
近年来，等离子体显示板(在此称为“PDP”)作为一种纯平、薄断面大显示装置已经引起了极大的关注。目前占主流的是交流驱动的共面放电型PDP(在此成为“交流共面放电型PDP”)。这种交流共面放电型PDP是一种具有大量封在一对玻璃基板之间的小放电空间(放电单元)的成像装置。
在PDP中，放电单元中所含的气体(放电气体)放电生成等离子体，这些等离子体的紫外线激发发光物质，发出可见光，从而形成图像显示。还有一种利用直接来自于该等离子体的光发射而形成图像显示的方法。
稀有气体(尤其是Ne和Xe的混合气体)已被主要用作放电气体，成为等离子体显示装置中的一种材料。日本专利申请公开特许公报No.平6-342631(于1994年12月13日公开)中披露了利用He、Ne和Xe三种气体的混合物。其中：He与Ne的相对体积比选自6/4至9/1的范围，而所选的Xe占放电气体总体积的范围为1.5％至10％。但是，这其中有一个问题，即：过量的He会缩短显示装置的寿命。日本专利申请公开特许公报No.2000-67758(于2000年3月3日公开)中披露了一种技术，即通过利用He、Ne、Xe这三种气体的混合物来控制相邻放电单元间的串扰，从而增加保持电压的驱动容限(drive margin)。日本专利申请公开特许公报No.平-11-103431(于1999年4月13日公开)中披露了这样一种技术，即利用He、Ne、Xe三种气体混合物且其中He和Xe的浓度相等，来获得寿命长、电压输出稳定以及亮度适宜的品质。在N.Uemura，et al.“Kinetic Model of the VUVProduction in AC-PDPs as Studied by Time-resolved EmissionSpectroscopy”，Proceedings of IDW′00(The 7th International DisplayWorkshops，pp.639-642(2000))中报导了可利用He、Ne、Xe三种气体混合物来提高产生紫外线的效率。
在PDP发展过程中需要改善发光效率(1m/W)。发光效率这样确定：首先将亮度值(或者发光度)(cd/m2)除以用于激励单位面积以获得上述亮度值的电功率(W/m2)、然后利用从光源处观察到的由检测系统所对的立体角(球面度)来修正所得到的比值而确定。由于放电气体会极大地影响紫外线的产生，所以它的设定值对于提高发光效率十分重要。等离子体的状态很大程度上依赖于放电气体的组成和压力而变化，发光效率也因此而发生很大的变化。然而，在发展实用型等离子体显示器过程中，等离子体显示器应当综合地在其他方面和改善的发光效率方面具有优异的性能。如果为改善发光效率而改变放电气体的组成和压力，则可能会使其寿命缩短，而且可能会出现驱动不稳定。另外，在实际应用中，非常希望其清晰度高、亮度高、成本低等。因此，在发展实用型等离子体显示器过程中，在考虑放电气体的组成和压力的基础上，有必要考虑其他条件(驱动条件、成本等)。
发明内容
本发明提供一种能提高发光效率、保证其长寿命和驱动稳定的PDP。而且，本发明的PDP可使高亮度、高清晰度和低成本的显示装置成为可能。
为解决以上问题，本发明的特征包括放电气体组分和总压力以及写电压脉宽等的选择。这些特征有助于提高发光效率、保证长寿命以及减小驱动不稳定性。
根据本发明的一个方面，提供了一种等离子体显示板，包括：持续放电电极对；面向所述持续放电电极对而设的寻址电极；位于所述持续放电电极对与所述寻址电极之间的放电空间；所述放电空间中充有至少含Xe、Ne、He的放电混合气体；用于给所述寻址电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路；其中：所述放电混合气体中Xe的比例在2％-20％范围内；所述放电混合气体中He的比例在15％-50％范围内；所述He的比例大于所述Xe的比例；所述放电混合气体的总压为400乇-550乇；且所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
根据本发明的另一个方面，提供了一种成像装置，包括等离子体显示板和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路中至少含有一个控制电路，所述等离子体显示板包括：持续放电电极对；面向所述持续放电电极对而设的寻址电极；位于所述持续放电电极对与所述寻址电极之间的放电空间；所述放电空间中充有至少含Xe、Ne、He的放电混合气体；用于给所述寻址电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路；其中：所述放电混合气体中Xe的比例在2％-20％范围内；所述放电混合气体中He的比例在15％-50％范围内；所述He的比例大于所述Xe的比例；所述放电混合气体的总压为400乇-550乇；且所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
本发明中，(1)所采用的放电混合气体至少含有Ne、Xe、He三种成分。如下选择该放电混合气体的组分比、该放电混合气体的压力和用于写-放电的脉宽。
该放电混合气体的条件如下：
(2)Xe占的比例范围为2％至20％；He占的比例范围为15％至50％；其中(4)He的比例大于Xe的比例；(5)该放电混合气体的总压在400乇至550乇范围内。
并且，(6)施于寻址电极(address electrode)的电压脉冲宽度小于或等于2μs。
此外，如果按照以下方式构造，则本发明将更为实用。
在本发明的第二实施例中，放电混合气体含有2％至14％比例范围的Xe、15％至50％比例范围的He且He的比例大于Xe的比例；该放电混合气体的总压在400乇至550乇范围内；施于寻址电极的电压脉冲宽度小于或等于2μs。该实施例能够获得更利于实用的PDP。如果所选的Xe的比例大于14％，则会使持续放电电压增加。
在本发明的第三个实施例中，放电混合气体含有6％至14％比例范围的Xe、15％至50％比例范围的He且He的比例大于Xe的比例；该放电混合气体的总压在400乇至550乇范围内；施于寻址电极的电压脉冲宽度小于或等于2μs。该实施例能够获得具有特别高亮度和优异发光效率的PDP。
在本发明的第四个实施例中，放电混合气体含有6％至12％比例范围的Xe、15％至50％比例范围的He且He的比例大于Xe的比例；该放电混合气体的总压在400乇至550乇范围内；施于寻址电极的电压脉冲宽度小于或等于2μs。对于Xe的上述比例，上述He的比例所带来的好处特别显著，并且有效提高了发光效率从而获得了高亮度PDP。
当然，本发明的PDP能提供具有上述特性的成像装置。
附图说明
附图中，在所有图中都用相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1示意本发明所应用的PDP的一部分的分解透视图；
图2示意从图1所指方向D2方向观看的、图1所示PDP的主要部分的横截面结构的横截面示意图，并且示意了一个放电单元；
图3示意图2所示等离子体10中的带电粒子(正负粒子)的运动的横截面示意图；
图4A-4C都是时间图，每个都表示用于在PDP上显示图像的一个电视场周期内的工作过程；
图5表示在各实施例中利用各种Ne、Xe、He比例的三组分放电混合气体而获得的发光效率测量结果的曲线图；
图6表示在各实施例中利用各种Ne、Xe、He比例的三组分放电混合气体而获得的发光效率的改善率特性的测量值与Xe比例的曲线图；
图7表示在各实施例中利用各种Ne、Xe、He比例的三组分放电混合气体而获得的发光效率的改善率特性的测量值与He比例的曲线图；
图8表示改变Xe的比例时持续放电电压的变化曲线图；
图9表示改变He的比例时亮度保持率随工作时间的变化曲线图；
图10表示He比例与亮度保持率的变化率之间的关系曲线图；
图11表示当改变含有Ne、Xe、He三种组分的放电混合气体总压时所得到的亮度保持率和发光效率的测量结果的曲线图；
图12表示当改变写电压(write-voltage)和含有Ne、Xe、He三种组分的放电混合气体中的He比例时用于保证稳定的写放电(write-discharge)的条件的研究结果曲线图；
图13表示由本发明的PDP所提供的一种成像系统的例子的方框图。
具体实施方式
基本结构和工作过程
交流共面放电型PDP是一种具有大量封在一对玻璃基板之间的微小放电空间(放电单元)的成像装置。
下面结合附图对实施例进行描述。在所有附图中都用相同的附图标记来表示相应的或功能相似的部件或部分，并略去对它们的重复描述。
图1是以举例的方式表示一种典型的交流共面放电型PDP的部分结构的分解透视图。图1所示的PDP具有前面板21和后面板28，它们都由玻璃制成，且将其连接成一体。该实施例是一种反射型PDP，在后面板28上形成红(R)、绿(G)和兰(B)色荧光物质的荧光层32。在前面板21的面向后面板28的表面上，具有多对以特定间隔相互平行设置的持续放电电极(有时称作“显示电极”)。所述多对持续放电电极中的每一对都包括一个相互连接的透明电极(此后称之为X电极)(22-1，22-1，.....)和一个独立的透明电极(此后称之为Y电极或扫描电极)(23-1，23-2，......)。为增加这些透明X、Y电极的导电性，在X电极(22-1，22-2，......)和Y电极(23-2，23-2，......)上覆盖不透明的X汇流电极(bus electrode)(24-1，24-2，......)和不透明的Y汇流电极(25-1，25-2，......)，它们分别沿图1所示箭头D2所指的方向延伸。
对于交流驱动，X电极(22-1，22-2，.......)、Y电极(23-1，23-2，......)、X汇流电极(24-1，24-2，......)和Y汇流电极(25-1，25-2，......)都与放电绝缘。具体来说，这些电极每个都涂覆一层绝缘层26，该绝缘层26一般由低熔点玻璃制成，并用一保护膜27覆盖。
在后面板28的面向前面板21的表面上设有寻址电极29(此后称为“A电极”)，它沿着图1所示箭头D1方向延伸，且A电极与前面板21上形成的X电极(22-1，22-1，......)和Y电极(23-1，23-2，......)隔开，并沿垂直于上述X电极和Y电极的方向延伸，在A电极上涂覆一层绝缘层30。
在绝缘层30上设有脊31，用于使A电极相互隔开，从而避免放电的扩展(由此而限定一个放电区域)。在某些情况下，设置沿箭头D2方向延伸的脊使X和Y持续放电电极对之间相互隔开。
在脊31间形成的相应沟槽表面上顺次涂覆条状的发红、绿和兰光的荧光层32。
图2是从图1所示箭头D2方向观看到的PDP的主要部分的横截面示意图，并示意了一个作为最小图像元件的放电单元。图2中，用虚线表示放电单元的边界。附图标记33表示其间填充用于产生等离子体的放电气体的放电空间。当在电极间施加电压时，放电气体电离，则产生等离子体10。图2示意的是产生等离子体10的情形时的横截面示意图。用与图1中所用的相同附图标记来表示图2中的相应部件。来自等离子体10的紫外线激发荧光物质32而发射光，由该荧光物质32发出的光穿过前面板21，从而，由各个放电单元发出的光组合而产生图像显示。
图3表示图2所示等离子体10中带电粒子(正或负粒子)的运动示意图。附图标记3表示负粒子(例如电子)，附图标记4表示正粒子(例如正离子)，附图标记5表示正壁电荷，附图标记6表示负壁电荷。图3表示PDP工作过程中的某个时刻的电荷状态，其中的电荷分布没有特殊含义。
图3以举例的方式，示意一种通过给Y电极32-1施加负电压而给A电极29和X电极22-1施加相应的正电压而开始放电、尔后放电停止的状态。其结果是，形成了壁电荷(称为“写”)，有助于在Y电极23-1和X电极22-1间启动放电。在此状态下，如果在Y电极23-1与X电极22-1间施加适当的反向电压，则经由绝缘层26(和保护膜27)而在X、Y电极间的放电空间中将产生放电。上述放电停止后，如果Y电极23-1和X电极22-1间所施加的电压反向，则又产生另一次的放电。这种放电过程可以通过把X、Y电极22-1、23-1间所施加的电压极性不断反向而连续产生。这就叫做持续放电。
在持续放电过程中，产生放电的容易程度有时会受到该放电空间中漂浮的带电粒子和受激中性粒子(主要是处于亚稳态的长寿命粒子)的影响。上述的带电粒子和受激中性粒子有时被统称作起动粒子(priming particle)。
图4A-4C是用于说明在图1所示PDP上显示一个图像所需的一个TV场周期(TV field period)中的工作过程的时间图。在图4A所示的时间图中，如(I)所示，一个TV场周期40被分成8个具有相互不同的大于一的光发射次数量的子场41-48。每个灰度级由从上述8个子场41-48中选出的一个或多个光发射子场的组合来表示。如图(II)所示，每个子场都有一个重置放电周期49、一个用于确定光发射单元的写放电周期50和一个持续放电周期51。
图4B表示在图4A所示的写放电周期50内施加给A电极、X电极和Y电极的电压脉冲形状(voltage pulse profile)。电压脉冲形状52是在写放电周期50内施加于一个A电极的电压波形，电压脉冲形状53是施加于X电极的电压波形，电压脉冲形状54和55是分别施加于第i和第(i+1)个Y电极的电压波形，上述的电压分别用V0、V1和V2(v)表示。图4B中，施加于A电极的电压脉宽用τa表示。在图4B中，当给第i个Y电极施加扫描脉冲56时，在第i个Y电极和A电极29相交处的单元中将产生写放电。但是，如果A电极29处于地电位(GND)，即使给第i个Y电极施加扫描脉冲56，也不会发生写放电。这样，在写放电周期50内给一个Y电极施加扫描脉冲56，则与该扫描脉冲同步，给要使之产生光的单元的A电极29施加电压V0，并使不需要产生光的其他单元的A电极设为地电位。在发生写放电的放电单元中，在Y电极上覆盖的绝缘层和保护层上将因写放电而产生电荷。在写放电所产生的电场作用下，可以进行持续放电的开关控制，后面将描述这一特点。这就是说，产生写放电的放电单元用作发光单元，而其余的单元作为暗单元。
图4C表示施加于所有X电极和Y电极的电压脉冲，这些电极充当图4A所示持续放电周期51内的持续放电电极。电压脉冲形状58施加于X电极，电压脉冲形状59施加于Y电极。相同极性的电压脉冲V3(V)交替地施加给X电极和Y电极，这样，X电极和Y电极间的电压极性不断反向。由这些电压脉冲在X电极和Y电极间的放电气体中所产生的放电被称为持续放电。该持续放电是脉冲式的，且极性交替变化。
现有PDP的屏幕对角尺寸可有32英寸、42英寸和60英寸。这种大尺寸PDP的放电间隙通常在50-150μm范围内。本发明完全可以用于这种传统的PDP。
上文中，以举例的方式描述了本发明适用的基本PDP结构。下面基于上述的基本PDP结构、通过本发明的实施例来详细描述本发明。
以下将结合图5-7中所示的结果来描述本发明。通过利用上述的基本PDP结构并把Ne、Xe、He三种气体混合物充入放电空间33、且改变该放电混合气体的组成而进行发光效率(1m/W)的测量。在这个实施例中，放电混合气体包括Ne、Xe、He，但该放电混合气体中有时也会含有少量的气体杂质。但是，即使在这种情况下，本发明也能保证其特性。
上述的测量是由Xe、He、Ne的35种比例组合而得到的，其中Xe的比例为2％、4％、6％、8％、12％、14％和20，He的比例为0％、10％、15％、30％和50％，其余气体为Ne。这35种比例组合中每一种组合的总压力都设为500乇。图5-7中没有指出Ne的比例，它们是上述组成的剩余成分。
气体混合物的气体比例可以以下面的方式确定和测量。
放电混合气体的组分α的比例按下面方式确定：
组分α的比例＝Nα/Nt............(1)，
其中：Nα＝单位体积的放电混合气体中组分α的粒子(原子或分子)数量，例如用原子/立方米或分子/立方米表示；
Nt＝单位体积的放电混合气体中的所有粒子(原子或分子)数量，例如用原子/立方米或分子/立方米表示。
以上所定义的组分α比例可以根据物理定律以以下的形式进行改写和测量。
组分α的比例＝Pα/Pt...........(2)
其中：Pα＝放电混合气体的气体组分α的分压；
Pt＝放电混合气体的总压。
例如，气体的分压和总压可用乇表示。总压可由压力表测定。例如，可以用质谱仪通过分析组成气体而测定放电混合气体中各气体组分的分压和总压。
从如图5可清楚得知：发光效率随着Xe比例的增加而提高。但是，如果Xe的比例超过20％，如果不较大地增加持续放电电压则PDP不能被驱动，后面将对此进行解释。所以，使用Xe含量大于20％的放电混合物是不实际的。
图8是持续放电电压V3与Xe含量比例间的曲线。在Xe的比例超过20％时，持续放电电压将显著增加。所以，当Xe比例超过20％时几乎不具有实用性。另一方面，如果Xe的比例小于2％，则发光效率本身变得太低，也不实用。然而，图8的曲线是将放电混合气体的总压设为500乇且He的比例为0％而得到的，即使把He加入放电混合气体，其持续放电电压V3也不会发生多大变化，而主要取决于Xe的比例。因此，根据本发明的其他条件，Xe的比例最好在2％-20％范围内。
由此可见，从发光效率和持续放电电压来看，Xe的比例最好在2％-20％范围内。
现在回头来看图5，用于评价发光效率的提高的基准值设为含有0％的He(Ne-Xe二元系统)的放电混合气体的发光效率。而且，对于各种Xe比例，发光效率与各基准值之比是以He的比例10％、15％、30％、50％的He为参数计算得出的。在本说明书中，所计算出的比值用百分比表示，被称为“发光效率的提高率”。图6表示“发光效率的提高度”，将其作为纵坐标，而以Xe含量作横坐标。图7表示“发光效率的提高度”，将其作为纵坐标，而以He含量作横坐标。
从图6明显可见，He比例在15％-50％范围内发光效率大大提高。这就是说，当Xe的比例在2％-20％范围内时，由于在放电混合气体中加入比例范围在15％-50％的He气，使得发光效率进一步提高。
但是，如上所述，如果Xe的比例增加，则持续放电电压也需增加。此外，从图5中清楚可见：发光效率的提高度随着Xe含量的增加而增加，直到Xe的比例为20％时倾向于饱和。因此，从持续放电电压和发光效率提高度而言，可以说放电混合气体的实用优选气体组成为He的比例占15％-50％，Xe的比例占2％-14％。
在上述优选气体组成中，尤其是如果Xe的比例选为大于或等于6％，则所获得的发光效率的绝对值大于或等于1.11m/W(尽管图6中未示出，但亮度峰值超过1000cd/m2)。因此，其中含有6％-14％的Xe和15％-50％的He的放电混合气体能够获得具有高亮度和高发光效率的PDP。
而且，从图7中明显可见，由所加入的He产生的影响程度依赖于Xe的比例。当Xe的比例在6％-12％范围内时，加入He尤其有效。因此，当PDP利用含有15％-50％的He和6％-12％的Xe的放电混合气体时，在He气的作用下，可以获得发光效率被极大提高的高亮度PDP。
而且，在He和Xe的比例方面，通过对图6的分析，可以看到以下的事实。可以看出，与He比例为30％和50％的发光效率相比，Xe的比例为20％、He的比例15％的发光效率急剧下降。并且，可以看出，对于10％的He比例，Xe比例从12％增加到14％、20％时，发光效率急剧下降，尽管10％含量的He极少有效。简而言之，当He比例大于Xe比例时，在放电混合气体中加入He的效果是显著的。因此，在采用He、Xe结合的情形中，选择He的比例大于Xe的比例是很重要的。
上述的结果可以用下面的模型来解释。因He的加入而提高发光效率的原因在于：所加入的He增加了产生紫外线的向激发态Xe的分级跃迁(cascade transition)。例如，在“Proceedings of IDW’00(The7th International Display Workshops)，P.639(2000)”中报导了这种分级跃迁过程本身。与He的撞击跃迁(impact transition)增加了分级跃迁初始态中受激原子的数量，从而增加了分级跃迁。所以，当He原子数量大于一定值时，或者当He原子数量大于Xe原子数量，换句话说，就是当He的比例大于Xe的比例时，加入He的效果更为显著。
相对于Xe比例而增加He的效果与上述的情况相似，其中的总压为400和500乇。更具体地，在上述的总压下，在含量为2％-20％范围内的Xe中加入含量为15％-50％范围的He时，He的作用提高了发光效率。而且，从持续放电电压和发光效率的提高度而言，含2％-14％的Xe和15％-50％的He的放电混合气体更实用。由6％-14％的Xe和15％-50％的He相混而得的放电混合气体能够获得具有很高亮度和优异的发光效率的PDP。此外，如果所采用的放电气体组成为6％-12％的Xe和15％-50％的He，其中所加入的He的效果尤为增强，从而可获得高亮度的PDP。当He的比例大于Xe时，加入He的效果很显著。
以下的结论是由上述实施例得出的。
在含2％-20％比例的Xe的放电混合气体中加入15％-50％的He、且He的比例大于Xe的比例时，He的作用使得发光效率得以提高。
从放电持续电压和发光效率提高度来看，含2％-14％比例的Xe和15％-50％的He、且其中He的比例大于Xe的比例的混合气体组成更实用。
另外，通过利用含6％-14％比例的Xe和15％-50％的He、且其中He的比例大于Xe的比例的放电混合气体，可以获得具有特别高亮度和优异发光效率的PDP。
而且，通过利用含6％-12％比例的Xe和15％-50％的He、且其中He的比例大于Xe的比例的放电混合气体，发光效率会因He的作用而显著提高，并可获得高亮度的PDP。
下面将讨论PDP的寿命。通过加入He可提高发光效率，但是如果加入的He过量则会引起寿命缩短的问题。寿命是利用PDP连续工作时在一个长时间内亮度随时间减小的相对值来评估的。具体地说，PDP在零时刻的工作亮度值被设为1.0，零时刻之后的亮度相对值用亮度的保持率来表示。通常，应当保证20,000-30,000小时的寿命，但由于600小时后亮度保持率所发生的改变可以利用运行约600小时所测得的数据而容易地得出，所以仅做了对运行约600小时的评估。
图9和10表示本发明的寿命评估结果。图9表示对含有比例为8％的Xe和比例分别为0％、15％、30％、50％和60％的He、且总压保持在500乇的各种放电混合气体所测得的亮度保持率。随后，把用于评价亮度保持率的基准值定为含0％的He的放电混合气体(Ne-Xe二元系统)所测得的亮度值，且计算分别含0％、15％、30％、50％和60％的He的放电混合气体中所测得的亮度保持率与各基准值之比。在本说明书中，用百分比表示的所述计算比值被称为“亮度保持率的变化率”，并在图10中将其作纵坐标，而以He的比例作横坐标，以流逝的时间为参量。
从图9中清楚可见，亮度保持率随时间降低。亮度保持率的降低程度随着He含量的增加而减小。图10中，与He比例为零的放电混合气体的亮度保持率的降低相比，一直到He的含量增加到50％时亮度保持率的降低程度还不是那么大，但是当所选的He比例等于或大于60％时，亮度保持率就急剧降低。换句话说，如果He的比例超过50％，则PDP的寿命将大为缩短，从而降低了实用价值。
从以上的实试清楚可知：通过把He的比例限制到50％，便可很好地保证PDP的寿命。含有根据本发明的比例的He与Xe的放电混合气体就可以保证与寿命相关的所述性能，即亮度保持率的变化率。
在本发明的实施例中，通过改变含62％的Ne、8％的Xe和30％的He的放电混合气体的总压来对发光效率和寿命的变化进行研究。用运行672小时后的亮度保持率来评价其寿命。图11表示了上述的实验结果。横坐标表示混合气体的总压，纵坐标上用实心圆表示寿命、用空心方块表示发光效率。从图11中清楚可见：在不改变混合气体组成的情况下，当混合气体的总压从350乇增加到550乇时，发光效率得以提高。但是，即使总压从550乇增加到600乇，发光效率也不再提高。而且，由于600乇的总压太高，所以总压与大气压间的差值变得很小，因而PDP的面板可能会在低大气压处例如飞机上或高原上受损，这是因为面板内压变得比大气压还高。此外，当总压选为等于或小于350乇时，发光效率变低，且亮度保持率(寿命)急剧减小。如果总压太低，离子在与别的中性原子碰撞之前所运行的平均自由行程增大，所以使得打在PDP的保护膜或荧光物表面上的离子动能增加，，从而亮度保持率(寿命)减小。因此，对于含有He的放电混合气体来说，最佳的总压范围为400-550乇。
通过利用含66％的Ne、4％的Xe和30％的He的放电混合气体和另一种含58％的Ne、14％的Xe和30％的He的放电混合气体进行相似的实验，仍可以发现：最佳的总压范围为400乇-550乇。
随后讨论放电的稳定性。在评估放电混合气体组成、它们的总压和寿命时这样存在一个问题：当Xe的比例增加时放电会变得不稳定。特别地，当仅是图1所示的D2方向上所设的一列单元发光时，PDP显示板上会出现明显的闪烁现象。对上述现象的仔细研究后发现：在图4A中(II)所示的写放电周期50内，在给A电极29施加电压脉冲形状52的电压之后，写放电发生滞后，其结果是，即使给A电极29施加了写电压脉冲，有时也不会发生放电。
据认为：写放电的滞后的原因在于，由于Xe比例的增加，加速了漂浮于放电空间中的起动粒子(带电粒子和受激中性粒子)数量的减少。更具体地，从图1中清楚可见，在仅图1所示D2方向上所设的一列单元发光的情形中，由于发光单元被脊31彼此隔开，所以发光单元不受相邻单元中的利于放电的起动粒子的影响。出现上述现象的原因尤其在于：在亚稳态受激的Xe原子中，在与别的Xe原子发生三体碰撞形成受激XeO2分子从而发光、最后消失的受激Xe原子的数量随着Xe比例的增加而增加。
以下的三种方法可作为消除上述写放电过程中放电滞后的对策：
(1)增加写放电的电压V0，即增加放电空间中的电场强度；
(2)增加He的浓度，即：增加He的比例，以增加放电混合气体中正离子的迁移率，从而加速放电的形成；
(3)增加施加给加宽的A电极上的电压脉宽τa，即，将脉宽τa增加一个与放电滞后时间相应的时间。
图12表示研究写放电状态所获得的结果，其中：仅有设于图1中D2方向上的一列单元发光，且写放电电压(写电压)和He的浓度都在改变。在此情形中，Xe的比例为12％，总压为500乇。图12中，空心圆表示通常的写放电情况，x表示异常的写放电情况。此时，施加给A电极的电压脉冲宽度τa为2μs。如图4A所示，写放电周期50的长度是有限的，且在该写放电周期50内必须进行特定数量的写放电。如果需要增加亮度，则需要增加持续放电电压脉冲的数量，其结果是：必须通过缩短写放电周期而加长持续放电周期。如果缩短了写放电周期，就需要减小脉宽τa。而且，如果需要提高显示清晰度，就必须增加放电单元的数量，这将需要增加写放电周期。继而，必须减小脉宽τa，特别地，它必须等于或小于2μs。
从图12可知：写放电条件随着He比例和写电压的增加而变好。但是，如上所述，由于当He比例超过60％时寿命大大缩短，所以，可容许的He比例上限为50％。换句话说，如果要增加写电压，就需要用于给A电极施加电压脉冲的高压驱动电路，这导致更高的成本。因此，有必要通过增加He的比例而降低写电压和降低成本，所加的He的比例应在不对PDP的寿命产生不利的影响的范围内。
图12以举例的方式表示含12％的Xe的情形中所得的结果，但在Xe比例为2％、6％、8％、14％和20％的情形下，写放电条件也随着He比例和写电压的增加而变好。因此，对于上述的所有Xe比例来说，需要在不会对PDP的寿命产生不利影响的范围内通过增加He的比例来降低写放电电压，并且使施加给A电极的电压脉冲的宽度τa选为2μs或更小。
更具体地说，通过在含2％到20％的Xe的放电混合气体中加入15％到50％的He，并把施加给A电极的电压脉冲宽度选为2μs或更小，来保证PDP的稳定驱动和高亮度显示。
下面，将描述本发明成像装置的实施例。图13是表示一种成像系统104的方框图。成像装置102(等离子体显示装置)包括一个PDP 100和一个用于驱动PDP 100的驱动电路101。成像系统104包括一个用于把图像信息传送给成像装置102的像源103。成像系统本身可以是一种传统的成像系统，在此省略对它的详细描述。
通过把驱动电路101与PDP相连，构成这种成像装置，其中PDP中有含62％的Ne、8％的Xe和30％的He的放电混合气体，且该放电混合气体的总压设为500乇。像源103用于把图像信号传送给成像装置，它与成像装置相连，进而构成成像系统。对该成像系统的图像进行了测试。本例中的成像系统表现出了很高的发光效率，且运行过程中没有出现不稳定，并保证其寿命长。
从以上的的详细描述可知：本发明提供了一种具有高发光效率、并保证其寿命长和驱动稳定的PDP。而且，本发明还提供了一种能够在高亮度、高分辨率和低成本下运行的PDP。由于发光效率增加了，所以本发明的亮度比传统PDP的亮度高了。此外，本发明通过减小施加给A电极的电压脉冲的宽度而使得写放电缩短成为可能。通过对写放电进行这样的操作，可以增加放电单元的数量。因此，本发明能够提供具有高分辨率的PDP。而且，由于本发明能通过利用较低的持续放电电压来保证高的发光效率，所以本发明提供了能以较低的成本运行的PDP。
本发明提供了具有改善的发光效率、保证长寿命和稳定运行的PDP。
应用本发明的等离子体显示装置，提供一种能以高亮度和长寿命稳定运行的成像系统。

Claims (65)

1、一种等离子体显示板，包括：
持续放电电极对；
面向所述持续放电电极对的寻址电极；
位于所述持续放电电极对与所述寻址电极之间的放电空间，
所述放电空间中充有至少含Xe、Ne和He的放电气体混合物；以及
用于给所述寻址电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路，
其中：所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-20％范围，
所述放电气体混合物中He的比例在15％-50％范围，
所述He的比例大于所述Xe的比例，并且
所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
2、一种等离子体显示板，包括：
持续放电电极对；
面向所述持续放电电极对的寻址电极；
位于所述持续放电电极对与所述寻址电极之间的放电空间，
所述放电空间中充有至少含Xe、Ne和He的放电气体混合物；以及
用于给所述寻址电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路，
其中：所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-20％范围，
所述放电气体混合物中He的比例在15％-50％范围，
所述He的比例大于所述Xe的比例，
所述放电气体混合物的总压为400乇-550乇，并且
所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
3、根据权利要求2的等离子体显示板，其中所述电压脉冲在写放电周期中基本上是矩形脉冲。
4、根据权利要求2的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于70V。
5、根据权利要求2的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于65V。
6、根据权利要求2的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于60V。
7、根据权利要求2的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于55V。
8、一种成像装置，包括根据权利要求2的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
9、一种成像装置，包括根据权利要求3的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
10、一种成像装置，包括根据权利要求4的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
11、一种成像装置，包括根据权利要求5的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
12、一种成像装置，包括根据权利要求6的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
13、一种成像装置，包括根据权利要求7的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
14、一种等离子体显示板，包括：
持续放电电极对；
面向所述持续放电电极对的寻址电极；
位于所述持续放电电极对与所述寻址电极之间的放电空间，
所述放电空间中充有至少含Xe、Ne和He的放电气体混合物；以及
用于给所述寻址电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路，
其中：所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-20％范围，
所述放电气体混合物中He的比例在15％-50％范围，所述He的比例大于所述Xe的比例，并且
所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
15、根据权利要求14的等离子体显示板，其中所述电压脉冲在写放电周期中基本上是矩形脉冲。
16、根据权利要求14的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于70V。
17、根据权利要求14的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于65V。
18、根据权利要求14的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于60V。
19、根据权利要求14的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于55V。
20、一种成像装置，包括根据权利要求14的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
21、一种成像装置，包括根据权利要求15的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
22、一种成像装置，包括根据权利要求16的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
23、一种成像装置，包括根据权利要求17的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
24、一种成像装置，包括根据权利要求18的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
25、一种成像装置，包括根据权利要求19的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
26、一种等离子体显示板，包括：
放电空间；
多个放电电极，包括具有寻址功能的电极；
所述放电空间中充有主要地含Xe、Ne和He的放电气体混合物；以及
用于给所述具有寻址功能的电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路，
其中：所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-20％范围，
所述放电气体混合物中He的比例在15％-50％范围，所述He的比例大于所述Xe的比例，并且
所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
27、根据权利要求26的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-14％范围。
28、根据权利要求26的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物中Xe的比例在6％-14％范围。
29、根据权利要求26的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物中Xe的比例在6％-12％范围。
30、根据权利要求26的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物的总压为400乇-550乇。
31、根据权利要求26的等离子体显示板，其中所述电压脉冲在写放电周期中基本上是矩形脉冲。
32、根据权利要求26的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于70V。
33、根据权利要求26的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于65V。
34、根据权利要求27的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于60V。
35、根据权利要求28的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于55V。
36、一种成像装置，包括根据权利要求26的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
37、一种成像装置，包括根据权利要求27的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
38、一种成像装置，包括根据权利要求28的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
39、一种成像装置，包括根据权利要求29的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
40、一种成像装置，包括根据权利要求30的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
41、一种成像装置，包括根据权利要求31的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
42、一种成像装置，包括根据权利要求32的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
43、一种成像装置，包括根据权利要求33的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
44、一种成像装置，包括根据权利要求34的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
45、一种成像装置，包括根据权利要求35的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
46、一种等离子体显示板，包括：
持续放电电极对；
面向所述持续放电电极对的寻址电极；
位于所述持续放电电极对与所述寻址电极之间的放电空间，
所述放电空间中充有主要地含Xe、Ne和He的放电气体混合物；以及
用于给所述寻址电极施加电压脉冲、从而在所述放电空间中产生写放电的电路，
其中：所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-20％范围，
所述放电气体混合物中He的比例在15％-50％范围，所述He的比例大于所述Xe的比例，并且
所述电压脉冲的宽度小于或等于2μs。
47、根据权利要求46的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物中Xe的比例在2％-14％范围。
48、根据权利要求46的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物中Xe的比例在6％-14％范围。
49、根据权利要求46的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物中Xe的比例在6％-12％范围。
50、根据权利要求46的等离子体显示板，其中所述放电气体混合物的总压为400乇-550乇。
51、根据权利要求46的等离子体显示板，其中所述电压脉冲在写放电周期中基本上是矩形脉冲。
52、根据权利要求46的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于70V。
53、根据权利要求46的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于65V。
54、根据权利要求46的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于60V。
55、根据权利要求46的等离子体显示板，其中用于写放电的电压小于或等于55V。
56、一种成像装置，包括根据权利要求46的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
57、一种成像装置，包括根据权利要求47的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
58、一种成像装置，包括根据权利要求48的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
59、一种成像装置，包括根据权利要求49的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
60、一种成像装置，包括根据权利要求50的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
61、一种成像装置，包括根据权利要求51的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
62、一种成像装置，包括根据权利要求52的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
63、一种成像装置，包括根据权利要求53的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
64、一种成像装置，包括根据权利要求54的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
65、一种成像装置，包括根据权利要求55的等离子体显示板，和用于驱动所述等离子体显示板的驱动电路，所述驱动电路至少包括控制电路。
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