专利名称：一种等离子平板光源及其方波脉冲驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种等离子体平板光源，尤其涉及一种具有陡峭上升下降沿 的等离子体平板光源的方波驱动模式技术领域。
背景技术：
采用等离子体放电原理的光源目前成熟产品是管状的荧光灯，包括冷阴 极荧光灯和热阴极荧光灯，这些光源虽然发光效率高，亮度高，但通常采用 汞蒸气为工作气体，对环境存在污染问题。对于平板状的荧光灯，适合对光 源均匀度要求高的场合，尤其是特殊仪器、液晶显示器等器件。这类平板光
源具有通常采用惰性气体为工作气体，采用等离子体放电原理工作，如Ne+Xe 混合气体，该种光源目前存在的主要问题是发光效率不高，发光亮度相对冷 阴极荧光灯较低，限制了等离子体平板光源的进一步应用。
发明内容
本发明目的是为了改善现有等离子体平板光源的发光效率和发光亮度 的特性，提出采用陡峭的上升、下降沿的方波驱动模式，及快速方波驱动的 波形，使等离子体平板光源在方波脉沖的顶端开始放电，提高了方波脉冲的 利用率，乂人而改善发光效率和发光亮度。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案
本发明的等离子平板光源，包括前基板、后基板、放电腔，放电腔设置 在前基板、后基板之间，前基板靠近放电腔的一侧设置透明介质层和保护膜，
前基板与透明介质层和保护膜之间设置若干条采用方波脉沖驱动的平行电 极，该方波脉沖驱动釆用频率为15 60KHz的方波电压驱动，上升、下降沿 的时间为50 ~ 300ns;平行电极，后差^反上靠近放电腔的一侧涂覆三色荧光本发明的相邻两根平行电极之间的间距大于等于3mm。 本发明的放电腔内充入Ne、 Xe的混合气体，其中Xe的比例大于等于20%。 本发明的放电腔内气体压力为400 700Torr。 本发明的放电腔的高度为间距为0. 7 ~ 1. 5mm。
基于本发明的等离子平板光源的方波脉冲驱动方法，采用频率为15 ~ 60KHz的方波脉冲驱动，上升和下降沿的时间为50~ 300ns， -使得等离子体 放电发生在方波顶端，并使等离子体发生饱和的频率在低频段向高频方向延 伸。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点
1 、本发明的等离子体平板光源通过立体结构的电极将表面电极间的放
电引向放电空间的内部，使等离子体放电产生的紫外光更有效地被吸收，从
而提高发光效率。
2、 本发明的等离子体平板光源实现了放电电极间的长路径放电和放电 空间的大间距放电，从而实现了在平板等离子体结构中的正柱区放电，极大 的改善了发光效率和亮度。
3、 本发明的等离子体平板光源实现了方波脉冲顶端触发引发等离子体 放电，有效的利用了驱动电压，使最佳驱动频率提高，进一步改善了发光效 率和亮度。
4、 本发明采用具有陡峭上升沿和下降沿的快速方波脉沖驱动方式，该 驱动方式相对于较緩的上升沿和下降沿的慢速方波脉冲驱动，使等离子体放 电发生在方波的顶端，避免了慢速脉沖驱动下等离子体放电发生在电压上升 的过程中，提高了电压的利用率，从而提高了发光亮度和发光效率，并且使 等离子体发生饱和的频率在低频段向高频方向延伸，从而延伸了等离子体平 板光源发生亮度饱和的频率，该频率才艮据Xe气比例而定。对于20%的Xe气 比例的背光源，当采用频率为15-60KHz的方波电压驱动，当上升、下降沿 的时间为100ns的快速脉冲，相对1000ns的慢速脉沖驱动，亮度、发光效 率均提高2倍多，并使饱和频率由30kHz延伸到60kHz。
图1为本发明的等离子体平板光源的结构示意图。
图2是本发明的等离子体平板光源低频方波示意图。 图3a是本发明在100ns下采用快速脉沖的方波脉冲及等离子体红外放 电图像。
图3b是在1000ns下采用慢速脉冲驱动的方波脉冲及等离子体红外放电 图像。
图4是本发明的发光亮度在不同上升时间方波脉冲下随频率的变化曲线 对比。
图5是本岁郎 对比。
图6是本发明具有平面凸起的平行电极示意图
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述
如图1所示，本发明的等离子平板光源包括前基板1、后基板2、放电 腔3，放电腔3设置在前基板1、后基板2之间，前基板l靠近放电腔的一 侧设置透明介质层和保护膜5,前基板1与透明介质层和保护膜5之间设置 若干条釆用方波脉冲驱动的平行电极4,该方波脉冲驱动采用15 ~ 60的方波 电压驱动，上升、下降沿的时间为100ns;后基才反2上靠近;^文电腔3的一侧 涂4隻三色荧光升分的混合层6 。
本发明的相邻两根平行电极4之间的间距大于等于3mm。
本发明的放电腔3内充入Ne、 Xe的混合气体，其中Xe的比例大于等于 20%。本发明的放电腔3内气体压力为400 700Torr。
本发明的放电腔3的高度为间距为0. 7 ~ 1. 5mm。
本发明的方波脉冲驱动方法采用15-60的方波脉冲驱动，上升和下降 沿的时间为100ns,使得等离子体放电发生在方波顶端，并使等离子体发生 饱和的频率在低频段向高频段延伸。
本发明的等离子体平板光源的工作模式及原理是，当一定频率的方波作用在前基板的一对对平行电极上，方波电压幅值超过工作气体的着火电压，气体电离放电，产生的深紫外光激发混合荧光粉发出白色可见光。通常等离子体平板光源的放电模式为负辉区放电，亮度随驱动频率提高而上升，发光效率随驱动频率提高显著下降。上述结构等离子体平板光源，采用大电极间隙的电极结构，釆用低频方波触发驱动，得到放电模式为正柱区放电，当缩
短方波的上升时间，将使等离子体放电在方波脉冲的顶端发生，图3a是不同时间比例下100ns的方波脉冲及等离子体红外放电图像，上图为2ps/div,下图为100ns/div。图3b是不同时间比例下1000ns的方波月永冲及等离子体红外》文电图^f象，上图为2fis/div,下图为500ns/div。由图3可见所示，在快速脉冲驱动下，放电发生在脉沖顶端，而在慢速脉冲驱动下，放电发生在脉沖上升的过程中，使电压的利用率不够。亮度和发光效率在上升下降时间由1000ns缩短为100ns时随频率变化的曲线如图4、 5所示，由图4可见，加快了脉冲上升及下降沿时间，使在相同频率下亮度大大提高，如在60 kHz下，亮度由约4000cd/n^提高到11000 cd/m2，提高了2倍多。并且由图4可见，亮度的变化趋势是随频率提高趋于饱和，在低频范围内，存在一个最佳驱动频率，同时使亮度和发光效率都具有较大的值。当其它结构条件不变，在20。/。的Xe气比例下，最佳频率为20KHz 30KHz。而加快了^p中的响应时间，可使亮度的饱和频率向高频段变化，由原来的约30kHz变成60kHz，使平板光源工作在较高的最佳频率而得到较高的亮度。由图5可见，发光效率依然遵循随频率增加而下降的规律，但在相同频率下，发光效率大大提高，如在20 kHz,发光效率由原来的51m/W提高到121m/W，在60 kHz,发光效率由原来的21m/W提高到51m/W。
实施例二，釆用快速脉冲驱动的等离子体平板光源结构如图1所示，其中的前J^反1上平行电极为带有平面凸起的电极9，如图6所示，其余条件不变，当低频快速方波触发驱动上述等离子体平板光源，同样获得较高的发光亮度和发光效率，工作原理同实施例一。
实施例三，当Xe比例高于20%,直至100%的纯Xe气体，在低频快速方波驱动下，同样获得相对于慢速方波驱动下的高发光亮度和发光效率，但最
佳频率随Xe比例不同而不同。工作原理同实施例一，构成了一组实施例。
本实施例仅给出了部分具体的应用例子， <旦对于本领i或的4支术人员而言，还可根据以上启示设计出多种变形产品，这仍被认为涵盖于本发明之中。
权利要求
1、一种等离子平板光源，其特征在于包括前基板(1)、后基板(2)、放电腔(3)，放电腔(3)设置在前基板(1)、后基板(2)之间，前基板(1)靠近放电腔的一侧设置透明介质层和保护膜(5)，前基板(1)与透明介质层和保护膜(5)之间设置若干条采用方波脉冲驱动的平行电极(4)，该方波脉冲驱动采用频率为15～60KHz的方波电压驱动，上升、下降沿的时间为50～300ns；后基板(2)上靠近放电腔(3)的一侧涂覆三色荧光粉的混合层(6)。
2、 根据权利要求1所述的具有快速方波驱动的等离子平板光源，其特 征在于上述平行电极(4)具有平面凸起。
3、 根据权利要求1所述的具有快速方波驱动的等离子平板光源，其特 征在于上述相邻两根平行电极(4)之间的间距大于等于3mm。
4、 根据权利要求1所述的具有快速方波驱动的等离子平板光源，其特 征在于上述力丈电腔(3)内充入Ne、 Xe的混合气体，其中Xe的比例大于等 于20%。
5、 根据权利要求4所述的具有快速方波驱动的等离子平板光源，其特 征在于上述》文电腔(3)内气体压力为400 ~ 700Torr。
6、 根据权利要求1所述的具有快速方波驱动的等离子平板光源，其特 征在于上述放电腔(3 )的高度为间距为0. 7 ~ 1. 5mm。
7、 基于权利要求1所述的等离子平板光源的方波脉沖驱动方法，其特 征在于采用频率为15 60KHz的方波脉冲驱动，上升和下降沿的时间为50~ 300ns,使得等离子体放电发生在方波顶端，并使等离子体发生饱和的频率 在低频段向高频方向延伸。
全文摘要
一种等离子平板光源及其方波脉冲驱动方法，涉及一种等离子体平板光源的方波驱动模式的技术领域。本发明采用频率为15～60KHz的方波脉冲驱动，上升和下降沿的时间为50～300ns的快速脉冲，使得等离子体放电发生在方波顶端，并使等离子体发生饱和的频率在低频段向高频方向延伸。本发明的放电腔设置在前基板、后基板之间，前基板靠近放电腔的一侧设置透明介质层和保护膜，前基板与透明介质层和保护膜之间设置平行电极，后基板上靠近放电腔的一侧涂覆三色荧光粉的混合层。本发明目的是为改善现有等离子体平板光源的发光效率和发光亮度的特性，使等离子体平板光源在方波脉冲的顶端开始放电，提高了方波脉冲的利用率，从而改善发光效率和发光亮度。
文档编号H05B41/36GK101515534SQ20091003032
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者杰 刘, 哈姆·托勒, 渊 崔, 张子南, 青 李, 杨兰兰, 汤勇明, 郑姚生 申请人:东南大学