交流等离子体显示屏壁电荷测量方法及其装置 【技术领域】
本发明涉及一种交流等离子体显示屏(以下简称AC-PDP)领域，尤其涉及一种实时测量交流等离子体显示屏的壁电荷的方法和装置。
背景技术
目前通用的等离子体显示屏均采用交流型表面放电结构。AC-PDP正常工作依赖于驱动电压波形产生合适的壁电荷并进行维持。目前存在一些测量壁电荷的方法，采用的原理基本上都是把AC-PDP的放电单元等效为两个介质电容和一个气体放电空间电容的串联，在气体被击穿后，气体电容等效为短路。在AC-PDP的某一个电极上串联一个电容，测量串联电容上的电压并通过计算得到壁电荷的大小。L.F.Weber在“Measurement of Wall Charge and CapacitanceVariation for a Single Cell in AC Plasma Display Panel”(IEEE Trans.ElectronDevice Vol.ED 24，No.7，pp.864-869.)一文中提出了一种采用电容和电阻的组合来等效AC-PDP的放电单元，等效的放电单元和实际AC-PDP的放电单元进行平衡，消除位移电流地影响，得到壁电荷的值，但AC-PDP放电单元等效电容和电阻在放电的过程中是变化的，所以动态平衡很难实现。PCT专利WO01/99139公开了一种直接在AC-PDP的电极上串联电容，把壁电荷的作用等效为一个电压源，通过采样串联电容上的电压波形计算显示单元的等效参数，然后计算得出壁电荷。
根据现有技术以上的特点，可知现有AC-PDP壁电荷测量方法和电路存在以下缺点：
1)现有的壁电荷测量方法是间接的，需要经过一系列的测量后计算出来；
2)现有的壁电荷测量方法测量是非实时性的；
3)现有的壁电荷测量方法是静态的，不能测量壁电荷的动态演变过程。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种直接地、实时地测量壁电荷动态演变过程的交流等离子体显示屏壁电荷测量方法；
本发明的另一目的是提出一种实现上述方法的装置。
本发明提出的AC-PDP壁电荷测量方法是利用几何结构完全相同的两组电极构造两个平衡的电路，消除位移电流的影响，得到壁电荷的波形。其测量的步骤如下：
首先，构造两个平衡电路，包括测量电路和参考电路，其中，测量电路的测量电极组的几何结构与参考电路的参考电极组的几何结构完全相同，但参考电极组所包含的交流等离子体显示屏的放电单元着火电压高于所测量的驱动电压最大值，同时在测量电极组和参考电极组分别串联相同的电容构成平衡电路，即构成测量电路和参考电路；
其次，在测量电路和参考电路上施加相同的驱动波形，在测量电极组中产生位移电流和放电电流，参考电极组中只产生同测量电极组相同的位移电流，测量电极组串联的电容同时对位移电流和放电电流进行积分，而参考电极组串联的电容只对位移电流积分，最后测量两个电容上的电压差，该电压差反映了测量电极组中放电电流的积分值，该电压差和串联电容的容值的乘积即是壁电荷的大小。
所述的几何结构是指交流等离子体显示屏中各个电极的形状和排列方式，障壁的形状和放电空间的大小，绝缘层的厚度，以及交流等离子体显示屏前后基板的距离。
构造的平衡电路是，参考电极组和测量电极组是设置在同一个交流等离子体显示屏上或分别设置在两个交流等离子体显示屏上，不对参考电极组所在的部分或整个交流等离子体显示屏的前基板的绝缘层面进行MgO保护层的制作。
构造的平衡电路是，所述的参考电极组和测量电极组分别设置在两个交流等离子体显示屏上，只对参考电极组所在的交流等离子体显示屏充入不易放电的气体。
测量电极组和参考电极组由两组显示电极构成时，测量结果是与显示电极对应的壁电荷；测量电极组和参考电极组由两组寻址电极构成时，测量结果是与寻址电极对应的壁电荷。
实现交流等离子体显示屏壁电荷的测量方法的装置，电路测量电路和参考电路、波形发生器及示波器组成，其改进之处在于：测量电路由测量电极组和电容C1串联构成，参考电路由参考电极组和电容C2串联构成，测量电路同参考电路并联后分别连接到两个波形发生器上，测量电路和参考电路的寻址电极连接到另一个波形发生器。
本发明提供了一种用于AC-PDP壁电荷测量的方法和实现该方法的装置，利用几何结构完全相同的两组电极构造两个平衡的电路的方法，消除了位移电流的影响，可以准确地、实时地、动态地、直接地测量出AC-PDP放电单元在各种驱动波形下的壁电荷波形。实现该方法的装置结构简单，操作方便，成本低。
【附图说明】
图1(a)是典型的三电极表面放电型AC-PDP电极分布图；
图1(b)是典型的三电极表面放电型AC-PDP放电单元结构图；
图2是本发明的结构原理图；
图3是采用同一个AC-PDP构造参考电路对扫描电极进行测量原理图，为本发明专利实施例之一；
图4是采用同一个AC-PDP构造参考电路对寻址电极进行测量原理图，为本发明专利实施例之二；
图5是本发明专利实施例之三，参考电路和测量电路分别设置在两个AC-PDP上测量显示电极壁电荷的结构图；
图6是本发明专利实施例之四，参考电路和测量电路分别设置在两个AC-PDP上测量寻址电极壁电荷的结构图；
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。但不限于这些实施例。
参照图1(a)、(b)所示，最常见的三电极表面放电型AC-PDP的结构图，AC-PDP包含了两个相对放置的玻璃基板01、06。一对平行的显示电极，包含扫描电极组031和维持电极组032，位于AC-PDP前面板01上，显示电极由较宽的透明电极030和较细的总线电极034构成，然后上面覆盖有一层透明的绝缘层02，绝缘层02上覆盖有一层保护膜。寻址电极07垂直于显示电极，位于后基板06上，寻址电极07上覆盖有一层绝缘层010，绝缘层010上做有障壁05，在障壁05和绝缘层010构成的空间中以一定的顺序涂有三色荧光粉。
典型的AC-PDP前面板01使用玻璃基板，玻璃基板经过清洁和高温退火得到高应变点的基板。制作透明电极典型030的方法是采用ITO或SnO2膜电极，以ITO为例，制作方法为溅射或离子镀制作薄膜，然后使用光刻工艺制作成为相应的图案。典型的总线电极034采用银(Ag)电极或铬铜铬(Cr/Cu/Cr)，银电极典型的制作方法为印刷和光刻、铬铜铬典型的制作方法为溅射和光刻。电极上覆盖有透明的绝缘层02，可采用丝网印刷等方法来制作。MgO是最常用的保护层材料，最常用的制作方法为电子束沉积的方法，最近发展的方法有离子电镀、反应溅射等方法。然后在显示面积的周围涂覆上玻璃封接层用于把前后面板烧结到一块。AC-PDP后基板06常用的制作过程如下：首先经过清洁和高温退火，然后制作寻址电极07，制作方法同上面提到的AC-PDP前基板01总线电极034的制作方法。电极上覆盖有绝缘层010，其制作工艺同AC-PDP前基板01绝缘层02，但它是白色不透明的。障壁05的制作可采用丝网印刷、喷沙、光刻、填充等工艺方法。荧光粉常用的工艺有印刷、涂覆、光刻或电泳沉积的方法。最后把AC-PDP前后基板经过对准、烧结封装到一起。然后排气，采用真工泵抽取放电空间中的气体，抽成真空后，充入一定配比的气体。最后经过老炼的过程得到最终的AC-PDP。
图2是本发明的原理图。测量电路1由测量电极组11和电容C1串联构成，参考电路2由参考电极组21和电容C2串联构成，测量电路1同参考电路2并联后分别连接到波形发生器32和波形发生器33上，测量电路1同参考电路2的寻址电极连接到波形发生器31。测量电极组11包含需要测量壁电荷的一定数目的放电单元，在常规驱动电压下，这些放电单元可以正常放电，参考电极组21在几何结构上同测量电极组11完全相同，并包含同测量电极组11相同数目的放电单元，但这些放电单元在常规驱动电压下不能着火放电。在放电过程中，测量电路1中有位移电流和放电电流同时流过，串联电容C1同时对测量电路的位移电流和放电电流进行积分，而参考电路2中只有位移电流，串联电容C2只对位移电流进行积分，电容C1和电容C2上的电压差采用示波器5测量，示波器5采用隔离变压器浮地供电，探头的地端接到测量电路1的测量电极组和串联电容的连接点上，测量针连接到参考电路的测量电极组和串联电容的连接点上。消除了位移电流的影响，可以实时反映与测量电极组11对应的放电单元的壁电荷波形。
以下为本发明的实施例：
图3是采用同一个AC-PDP构造参考电路来进行扫描电极壁电荷的测量，是本发明的实施例之一。AC-PDP测量电极组11所在的部分按照常规制造工艺进行制作，而AC-PDP参考电极组21所在的部分除了不进行MgO层的涂覆外，其他工艺与测量电极组11所在的AC-PDP部分相同。AC-PDP参考电极组21所在的部分没有MgO层，其着火电压远远高于测量电极组11所在的AC-PDP部分。进行测量时，波形发生器31、32、33产生各种驱动波形。如果所加的驱动波形不能在测量电极组11所包含的放电单元上产生放电，参考电极组21所包含的放电单元也不会产生放电。此时，串联电容C1和C2上都只对位移电流进行积分，流过测量电极组11和参考电极组21的位移电流是完全一致的，在两个串联电容C1、C2上积分的电压也就完全一样，这两个串联电容电压差为零，此时测量电极组11上也没有壁电荷的积累。如果所加的驱动波形在测量电极组11所包含的放电单元产生放电，而在参考电极组21所包含的放电单元不产生放电，此时，串联电容C1会同时积分测量电极组11上流过的位移电流和放电电流，串联电容C2仅对流过参考电极组21的位移电流的积分，流过参考电极组21和测量电极组11的位移电流时完全一致。串联电容C1和C2上的电压差就不为零，此时测量电极组11就会产生壁电荷的积累。采用示波器5测量串联电容C1和C2的电压差就可以得到壁电荷的演变过程。
图4是采用同一个AC-PDP构造参考电路测量寻址电极壁电荷的原理图，是本发明实施例之二。AC-PDP测量电极组11所在的部分按照常规的制造工艺进行制作，AC-PDP参考电极组21所在的部分除了不进行MgO层的涂覆外，其他工艺同AC-PDP测量电极组11所在部分的制作工艺完全相同。AC-PDP参考电极组21所在的部分包含的放电单元着火电压远远高于常规驱动电压，在进行测量时，参考电路2和测量电路1所加的电压波形完全一致，产生的位移电流也就完全一致，如果AC-PDP测量电极组11所在的部分有放电并有壁电荷积累而参考电极组21所在的部分不放电，串联电容C1上就会对位移电流和放电电流进行积分，串联电容C2仅对位移电流进行积分，串联电容C1和C2的电压差不为零，测量这个电压差就可以得到寻址电极上壁电荷的波形。
图5是参考电路和测量电路分别设置在两个AC-PDP上测量显示电极壁电荷的结构图，是本发明的实施例之三。测量电极组11所在的AC-PDP按照常规的制造工艺进行制作，参考电极组21所在的AC-PDP按照同测量电极组11所在的AC-PDP相同的制作工艺进行制作，但充气时充入不易放电的气体，例如氮气、氦气等。使得参考电极组21所在AC-PDP的着火电压远远高于常规驱动电压，而测量电极组11所在的AC-PDP在常规驱动电压下可以正常放电。测量电极组11和参考电极组21分别串联完全相同的两个电容C1和C2构成测量电路1和参考电路2，测量电路1和参考电路2并联后连接到波形发生器32、33上。测量电路1和参考电路2所在的两个显示屏的寻址电极连接到同一个波形发生器31，维持电极连接到同一个波形发生器33。在进行壁电荷的测量时，测量电路1和参考电路2所加的驱动波形完全一样，测量电路1和参考电路2的位移电流也就完全一样。当外加电压波形使得测量电极组11所在的AC-PDP放电，而参考电极组21所在的AC-PDP不放电时，串联电容C1对流过测量电极组11的位移电流和放电电流进行积分，而串联电容C2仅对流过参考电极组21的位移电流进行积分，在任意时刻，流过测量电极组11和参考电极组21的位移电流都是一样的，所以两个串联的电容C1和C2上的电压差就是完全由流过测量电极组11上的放电电流决定，而这个放电电流同时也造成了测量电极组所在的AC-PDP放电单元壁电荷的积累。采用示波器5测量这个电压差，就可以实时地测量测量电极组11所在的AC-PDP扫描电极壁电荷的变化。
图6是参考电路和测量电路分别设置在两个AC-PDP上测量寻址电极壁电荷的结构图。测量电极组11所在的AC-PDP按照常规的制造工艺进行制作，参考电极组21所在的AC-PDP按照同测量电极组11所在的AC-PDP相的制造工艺制作，但充气时充入不易放电的气体，例如氮气、氦气等。使得参考电极组21所在的AC-PDP的着火电压远远高于常规驱动电压，而测量电极组11所在的AC-PDP在常规驱动电压下可以正常放电。测量电极组11和参考电极组21分别串联完全相同的两个电容C1和C2构成测量电路1和参考电路2，测量电路1和参考电路2并联后连接到波形发生器31。测量电路1和参考电路2所在的两个AC-PDP的扫描电极连接到波形发生器32，维持电极连接到波形发生器33。在进行壁电荷的测量时，参考电路2和测量电路1所加的驱动电压波形完全一样，其位移电流也就完全一样。当外加电压波形使得测量电极组11所在的AC-PDP放电，而参考电极组21所在的AC-PDP不放电时，串联电容C1对流过测量电极组11的位移电流和放电电流进行积分，而串联电容C2只对流过参考电极组21的位移电流进行积分，在任意时刻，流过测量电极组11和参考电极组21的位移电流都是一样的，所以串联电容C1和C2的电压差完全由流过测量电极组11的放电电流决定，而这个放电电流同时也造成了测量电极组11所在的AC-PDP放电单元壁电荷的积累。采用示波器5测量这个电压差，就可以实时地测量测量电极组11所在的AC-PDP的壁电荷的变化。
另外，图中，12表示电容C1，22表示电容C2。
综上所述，本发明具有下述优点：
1)壁电荷的测量是直接的，在示波器上可以直接地观察到等离子体显示屏的壁电荷演变过程；
2)壁电荷的测量是实时的；
3)壁电荷的测量是动态的，可以对准备期、寻址期、维持期交流等离子体显示屏放电单元的壁电荷演变过程进行测量。