等离子体平板背光源优化设计和性能研究

摘要

等离子体平板背光源是一种采用氙氖混合气体放电的新型平板荧光灯，具有无汞污染、白场均一性好、稳定性好、响应速度快等优点，并且易于实现扫描驱动以改善TFT-LCD的显示质量，因此有着广阔的应用前景。本文以此为研究对象，研究改善亮度、发光效率性能的途径和方法。
　　 首先，基于等离子体平板背光源的放电原理，采用粒子网格-蒙特卡罗碰撞（PIC-MCC）数值模拟方法，对放电单元模型的放电过程进行了模拟，并对影响其放电特性的参数进行了模拟对比。结果表明：优化的放电单元结构出现正柱区，长电极间距、高氙比例、低气压、条形辅助电极结构能很好的改善其放电性能。
　　 其次，结合模拟结果，基于平板显示器件工艺基础制备了不同结构参数的实验屏，采用实验的方法进行测试对比实验，实验上优化结构参数，得到了较高性能的等离子体平板背光源。实验结果表明，综合着火电压等其他因素考虑，选取电极间距4mm，500Torr40％氙比例氙氖混合气体，条形辅助电极结构，并附加高反白介质做反射层，可使亮度和发光效率得到极大的改善。本文对实验中出现的等离子体饱和现象进行了详细分析，选取了30kHz的工作频率，并改进驱动波形，采用7V/ns快脉冲阶跃速率交流方波有效的抑制了等离子体饱和，可使优化结构的实验屏在600V维持电压下使发光亮度达到8000cd/m2，发光效率达到221m/W。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 液晶背光源概述

1.1.1 液晶显示器件背光源的发展

1.1.2 常见背光源及其优缺点

1.2 等离子体平板背光源

1.2.1 等离子体平板背光源的提出

1.2.2 等离子体平板背光源的发展

1.3 论文主要工作及意义

第二章 等离子体平板背光源的工作原理

2.1 等离子体放电特性和发光原理

2.1.1 气体放电中粒子的运动与相互作用

2.1.2 氖氙混合的放电与发光机理[18,19,20]

2.1.3 巴邢定律

2.1.4 荧光粉发光原理

2.2 等离子体平板背光源的基本结构

2.3 本章小结

第三章 等离子体背光源数值模拟及结果分析

3.1 等离子体器件的粒子模拟理论

3.1.1 等离子体模拟技术的发展

3.1.2 等离子体数值模拟的方法和思路

3.1.3 PIC-MCC模拟方法

3.2 模拟软件算法流程

3.2.1 更新放电空间中各个网格点上的电荷密度

3.2.2 更新放电空间中各个网格点上的电场

3.2.3 更新放电空间中各个粒子所受到的力

3.2.4 更新放电空间中各个粒子的速度和位置

3.2.5 边界条件处理与碰撞处理

3.3 结构参数对背光源单元模型放电特性的影响

3.3.1 等离子体平板背光源单元结构模型

3.3.2 单元放电过程模拟与分析

3.3.3 电极间距对放电特性的影响

3.3.4 电极间电压对放电特性的影响

3.3.5 气体成份对放电特性的影响

3.3.6 气体气压对放电特性的影响

3.3.7 带辅助电极的等离子体光源单元结构

3.4 本章小结

第四章 等离子体平板背光源实验屏的制备

4.1 前板制备工艺流程

4.2 后板制备工艺流程

4.3 前后板封接流程

第五章 等离子体平板背光源的测试及结果分析

5.1 实验平台的搭建

5.1.1 电路平台的搭建

5.1.2 测量测试平台的搭建

5.2 结构参数对背光源实验屏性能的影响

5.2.1 电极间距对放电性能的影响

5.2.2 气体成份对放电性能的影响

5.2.3 添加辅助电极对放电性能的影响

5.2.4 带反射层的等离子体背光源性能测试

5.3 等离子体饱和现象和驱动波形对背光源实验屏性能的影响

5.3.1 氙激发过程以及等离子体饱和产生的原因

5.3.2 发光效率与等离子体饱和的关系

5.3.3 脉冲阶跃时间对放电性能的影响

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

致谢

参考文献

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