CN1052089C - 等离子通道中的电极分路 - Google Patents

Abstract

一种用于减小美国专利4，896，149中所述类型的显示系统中象素宽度范围的交调失真、沿通道长度方向的交调失真、闪烁和/或图象保留等的方法和装置。本发明在′149专利所讨论的装置中添加了用于在通道中的气态介质丧失重新分布电荷的能力之前，使通道中的参考电极和行电极达到相同电位的电路，和使这些电极的一方或双方达到或箝制在某一预定电位的电路。本发明还提供了一些相应的方法。

Description

等离子通道中的电极分路

本发明涉及对由数据存储元件构成的系统中的电极结构组件进行操作的电路和方法，且所述系统用可电离气体来确定这些存储元件阵列的地址。

1990年1月23日授予Buzak等人且已转让给本申请受让人的美国专利4,896,149(“149专利”)公开了一种使用可电离气态介质的寻址结构。这种寻址结构可用于由数据存储元件构成的系统，而该系统是利用可电离气体确定这些数据存储元件的地址的。这种系统的实例包括平面显示器，摄像机或存储系统等等。

`149专利中公开的系统具有电极结构组件，该电极结构组件具有多排通道，每个通道中都充有可电离气体。沿每个通道底部延伸的是一个行电极和一个参考电极。行电极是以阴极的形式被电驱动的，而参考电极则作为行电极以阴极形式电驱动时以大地为参考的阳极。当将某个行电极作为阴极驱动时，包含在该行电极的通道中的可电离气体产生电离，系统将如`149专利中所述的那样进行工作。

`149专利中公开的这种系统的一个实施例是平面显示系统，其中施加在包含有液晶材料的电光材料两端的电场根据加在数据电极上的数据信号的变化产生变化。

当这种平面显示器工作时，可以观察到几种类型的失真。低或高光强度(例如大体为黑色或大体为白色)的条纹(在这种情况下为光强度梯度)常常出现在横穿过通道长度的方向上，且位于由该通道部分限定的各显示元件(象素)的两侧之间(“象素宽度范围的交调失真”)。另外，沿通道长度方向延伸(即平行于参考电极和行电极)的低、中和高光强度(例如大体为黑色、灰色和大体为白色)的条纹常常出现在处于某些通道上方的象素的两侧之间，这些通道含有预期将达到最高光强度(例如出现黑色)的许多个象素(“沿通道长度的水平交调失真)。此外，象素常常在低、中、高光强度之间闪烁(“闪烁”)或继续显示来自先前的图象域的图象(“图象保留”)。所有这些类型的失真都影响着高和低光强度象素构成正确的图象，并影响着在象素中产生正确的灰度和彩色亮度。

在`149专利所述的平面液晶显示器的工作中可能会出现的其它类型的交调失真干扰在题为“减少电光寻址结构中的交调失真现象”，申请日为1992，3，19，申请号为07/854,145的美国专利申请中，和题为“用于减少电光寻址结构中交调失真现象的合适驱动波形”，申请日为1992，10，9的申请号为07/958,631的美国专利申请中，以及与本申请同时申请的题为“对交调失真具有很小敏感性的电光寻址结构组件”的——/——，——申请中均有描述。一种可能出现在这种平面显示器的工作中的图象失真在与本发明同时申请的题为“使用可电离气态介质的寻址结构中的突发脉冲电路”的美国专利申请——/——，——中亦已有所讨论。这些申请中的每一件均被转让给本申请的受让人。因此，最好是可以消除最有可能在根据`149专利所述的平面液晶显示器的工作中出现的交调失真和其它失真。

而且，还需要减少或消除在这种平面显示器工作中出现的象素宽度范围的交调失真、沿通道长度的水平交调失真、闪烁、和图象保留等等中的一种或多种特定的失真。

因此，本发明的目的就是减少和消除在上述`149专利所述的那种类型的等离子体编址平面显示器的工作中所出现的象素宽度范围的交调失真、沿通道长度的水平交调失真、闪烁和图象保留中任何一种或多种特定的失真。

本发明通过提供一种对`149专利所公开的电极结构组件进行控制的方法和一种新的和改进的这种类型的电极结构组件满足了这种需要和与此有关的技术目的。

如下面所述，向处在可寻址电光系统的等离子体的通道中的行电极和参考电极之间施加选通脉冲或电离信号，可在通道中的气态介质中产生放电并由此激励足够量的气态介质使之处于一种或多种激励状态。选通脉冲是指以赋予气态介质一定的放电时间使之能够重新分布暴露于通道中的表面上的电荷为特征的脉冲。放电时间是外部电路通过气态介质与在通道中处于不同电位的参考电极和行电极接通以便建立和保持气态介质放电的时间。在放电期间，选通脉冲与数据信号共同作用以改变与数据存储元件(象素)相关的电光层区域的电光特性。选通脉冲最好还是以赋予能够贯穿通道有效部分(即数据电极下面的长度部分)的放电时间为特征的脉冲。

在放电时间消逝之后，选通脉冲或电离信号也随之消除；这时气态介质中包含有自由电子和带正电荷的离子(总称为“电荷载体”)，而且最好还包含有在气态介质放电结束后留下来的未电离的亚稳态原子和/或分子(总称为“亚稳态体”)。较好的亚稳态体是原子，是惰性气体原子则更好些，其中最好的是氦原子。亚稳态体会约束在激励状态下的电子，使电子不能通过发射电磁辐射而从这种状态跃变到低能状态(例如19.6电子伏特的氦的亚稳定状态)。其结果是，通常在实际的系统中，亚稳态体具有比较长的衰变时间。因此，亚稳态体是这样一种可用于通过一些方法例如碰撞而产生电荷载体的势能存储器。电荷载体和亚稳态体都处于受激励状态。

电荷载体可相对于通道中所存在的电场快速运动，从而使通道的内部进入自由电场状态。通常，在选通脉冲或电离信号取消时所存在的电荷载体，在放电时间消逝后一段很短的平衡时间内会在暴露在通道中的和/或已平衡的(以下总称为“平衡的”)表面重新分布。

在通道中的亚稳态体最好具有比平衡时间更长的衰变时间。由于亚稳态体是中性的，故实际上它们并不会相对于通道中存在的电场产生移动。这样，亚稳态体实际上并不会被这些场常入与暴露于气态介质中的表面产生碰撞的状态。相反，电荷载体会迅速进入这种碰撞状态。在取消选通脉冲或电离信号时留下来的很多亚稳态体会形成电荷载体。由亚稳态体最终形成的电荷载体也会相对于存在于通道中的任何电场快速运动，由此使通道内部成为自由电场状态。

包含电荷载体和亚稳态体中之一方或最好是双方的这种方法的结果是，可在通道内部形成自由电场的状态。这种状态是由沉积在暴露于通道中的表面上的表面分布电荷形成的，该分布电荷与加在通道中的电场一起构成自由电场状态。在放电时间消逝后，足够量的气态介质会处于一种或多种受激励状态，从而使这些气态介质具备重新分布电荷以使通道内部成为自由电场的临时能力。最好是在遍布通道的有效部分中使足够量的介质具有这种临时能力。放电时间消逝后和直到气态介质丧失重新分布电荷的临时能力前的这段时间间隔(其中包括了平衡时间)是等离子体的衰变时间。

按照本发明构造的方法和系统，是在放电时间消逝后但在气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前，使每个通道中的行电极和参考电极达到相同的电位。选通脉冲或电离信号是具有这种特征的信号，即它们能使足够量的气态介质在放电时间消逝后处于一种或多种激励状态，以便使气态介质具备能重新分布电荷并使通道内部形成自由电场的临时能力。气态介质最好具有能在放电期间产生上述类型的亚稳态体的原子和/或分子。这就使得在放电时间消逝后在通道现有的条件下能使亚稳态体迅速生成电荷载体。最好在气态介质中加有氦；氦的特性使其能加速实现上述目标。19.6电子伏特的均衡的亚稳态体状态的氦能快速产生电荷载体。重新分布电荷的临时能力原则上可以由电荷载体单独在平衡时间内产生(例如在气体为氢的情况下)，或由亚稳态体单独在等离子体的衰变时间内产生，或(最好是)由这两者共同产生。

本发明包括各种控制寻址结构的变型方法。第一组方法是通过在放电时间消失后但在可电离气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前，使每个通道中的行电极和参考电极达到相同电位来减小上述一种或多种特定的失真。第二组方法是通过在气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前使每个通道中的行电极和参考电极之一达到预定电位来减小上述一种或多种特定的失真。

本发明还包括可按照本发明的方法工作的电极结构组件的各种变型。

本发明的其它目的和优点可由下面结合附图给出的有关最佳实施例的详细描述而清楚地得知。

图1是表示与`149专利所述的显示系统有关的驱动电路和显示板的显示表面的正视图的方框图。

图2是表示从图1的左侧观察到的形成`149专利所述的显示板的一层层结构组件的放大的局部等比例图。

图3是部分断开的局部放大正视图，为表示图2的显示板内部不同深度处状态的示意图。

图4是沿图3中线4-4剖开的局部放大图。

图5是沿图3中线5-5剖开的局部放大图。

图6是一个等效电路，用于表示在显示系统中，为一个典型的接收数据选通脉冲的数据行和三个典型的接收数据驱动信号的数据列充当开关的等离子体的动作。

图7是与如附图1-6中所讨论的行电极和参考电极相关的电结构组件。

图8是在向如图7所示电结构组件中的参考电极和行电极之间提供电离信号之后，在参考电极(阳极)和行电极(阴极)之间预期存在的与时间成函数关系的电势的示意性的等效曲线图。

图9是与根据本发明的第一最佳实施例构造的改进的电极结构相关的电结构组件。

图10是在向图9所示电结构组件中的参考电极和行电极之间提供电离信号之后，在参考电极(阳极)和行电极(阴极)之间预期存在的与时间成函数关系的电势的示意性的等效曲线图。

图11是与按照本发明的第二最佳实施例构造的改进的电极结构相关的电结构组件。

图12是在向图11所示的电结构组件中的参考电极和行电极之间提供电离信号之后在参考电极(阳极)和行电极(阴极)之间预期存在的与时间成函数关系的电势的示意性的等效曲线图。

下面基于`149专利并参照图1-6进行讨论以便说明本发明的背景。在下面的讨论中所用的附图标号与已披露过的那些标号相同。

图1示出了扁平面板显示系统10，其表示采用`149专利寻址方法且具有其寻址结构的第一实施例。参考图1，扁平面板显示系统10包括显示板12，显示板12有一个显示表面14，该表面上含有由若干个在竖向和横向上相互隔开一定距离的标称相同的数据存储或显示元件16组成的矩形平面矩阵构成的图形。矩阵中的每个显示元件16代表位于竖列上的细窄电极18和位于横排上的长窄通道20的重叠部分。(在下文中将电极18称为“列电极18”)在每一排通道20上的显示元件16代表一个数据线。

列电极18和通道20的宽度决定了通常为矩形的显示元件16的尺寸。列电极18沉积在第一非导电、透光衬底的主表面上，而通道20则是刻在第二非导电、透光衬底的主表面上，下面将对此作进一步说明。本领域的人很清楚，对某些系统来说，例如对直接观察型或投影型的反射显示系统，可以只要求一个衬底是透光的。

列电极18接收由数据驱动器或驱动电路24上不同的输出放大器22(图2-6)在并行输出导体22′上产生的模拟电压型数据驱动信号，而通道20接收由数据选通器或选通装置或选通电路28上的不同的输出放大器26(图2-6)在并行输出导体26′上产生的电压脉冲型数据选通信号。每个通道20包括有一个参考电极30(参见图2)，在该电极30上加有与每个通道20以及数据选通器28同样的参考电位。

为了能在显示表面14的整个区域上合成一个图象，显示系统10采用了一个协调数据驱动器24和数据选通器28功能的扫描控制电路32，从而使显示板12的各列显示元件16可按行扫描方式逐行寻址。显示板12可以采用若干种不同类型的电-光材料。例如，如果采用一种能改变入射光线33的极化状态的材料，则应将显示板12置于一对光极化滤波器34和36(图2)之间，滤波器和显示板12间的配合可改变穿过它们的光亮度。然而，如果使用散射式液晶管作为电一光材料，则不需再使用极化滤波器34和36。可以在显示板12内设置一个色彩滤波器(未示出)以便获得色彩亮度可控的彩色图象。对于投影显示而言，还可以使用三个分离的单色板10来获得彩色，即用每个单色板控制一种原色。

参见附图2-5，显示板12由寻址结构组成，寻址结构可包括一对基本上平行的电极结构组件40和42，两个电极结构组件被电光材料，例如向列液晶材料层44和绝缘材料，例如玻璃、云母或塑料薄层46隔开。电极结构组件40由玻璃绝缘衬底48构成，该衬底的内表面50上沉积有透光的且形成条形图案的铟锡氧化物列电极18。相邻的一对列电极18间有一个间隔距离52，该间距决定了在行中相邻的显示元件16之间的横向间距。

电极结构组件42由玻璃绝缘衬底54构成，其内表面56上刻有多个梯形截面的通道20。通道20的深度58是由表面56到底部60。每个通道20都有一对沿底部60延伸的薄且窄的镍电极30及62和一对从底部60向内表面56的方向伸延的内侧壁64。可将通道20的参考电极30接到共用的参考电位上，如图所示，该电位可以设为地电位。通道20的电极62可与数据选通器28上不同数目的输出放大器26(其中三个和五个放大器的例子已分别示于图2和图3中)相连。(下文中将电极62称为“行电极”)为了确保寻址结构能正常工作，最好是将参考电极30和行电极62分别接到显示板10相对两侧的数据选通器28的输出端26′和参考电位上。

各相邻的通道20之间的侧壁64形成有多个支撑结构66，这些结构66的顶部表面56支撑着绝缘材料层46。每个相邻的通道20之间的间隔相当于每个支撑结构66的顶部宽度68，该宽度68决定了在一列中相邻的显示元件16之间的竖向间隔。列电极18和通道20的重叠区域70限定了显示元件16的尺寸，该元件16在图2和图3中用虚线表示。图3更清楚的示出了显示元件16的阵列以及它们之间的竖向和横向间隔。

加在列电极18上的电压决定着可确保相邻列电极之间彼此绝缘的距离52。通常，距离52大大地小于列电极18的宽度。相邻通道20之间的侧壁68的倾斜度确定了距离68，该距离68通常大大地小于通道20的宽度。列电极18和通道20的宽度是所需要的图象分辨率的函数，它可根据显示的场合加以确定的。通常需要使距离52和68尽可能地小。在目前的显示板12的模式中，通道深度58可为通道宽度的1/3。

每个通道20都充有可电离气体，这种气体中最好含有氦，其原因将在下面描述。绝缘材料层46在通道20中所含的可电离气体和液晶材料层44之间起绝缘屏蔽的作用。如果这时缺少绝缘层46则会引起液晶材料流入通道20或使可电离气体污染液晶材料的现象。但当采用固体或已密封的电-光材料时可以将绝缘层46从显示器中省略。

显示板12的基本工作原理是：(1)、每个显示元件16都起采样电容器的作用，以向形成显示元件一部分的列电极18提供模拟电压数据。(2)、可电离气体起采样开关的作用。图6是与随后解释的显示系统10的工作相等效的电路图。

参见图6，可以将显示板12上的每个显示元件16都设计成电容器80(下文中称为“电容型元件80”)，它的上板82为一个列电极18(图2)而它的底板86为绝缘材料层46的自由表面88(图2)。电容型元件80为由列电极18和通道20的重叠区形成的电容性液晶管。本文所述的显示系统10的工作情况指的就是电容型元件80的工作情况。

根据基本的寻址过程，数据驱动器24捕捉第一数据线，该数据线代表在预定时限的时间间隔内模拟数据信号的时变电压离散样值。在该时间间隔内处于特定情况下的数据信号强度的样值代表了加在与接收选通脉冲的行电极62的列位置相应的电容型元件80上的模拟电压的大小。数据驱动器24向它的输出导体22输送模拟电压，以将该电压加到列电极18上。在图6中，作为例子给出的数据驱动器24的四个输出放大器22分别向每个与其相连的列电极18输送相对于参考电极30为正极性的模拟电压。在列电极18上施加正电压会在绝缘材料层46的自由表面88(图2)上感生出与所加电压的大小基本相等的电压。这样就不会在电容元件80的两端出现电位差的改变，这些电容型元件80在图6中用具有白色(非阴影)表面的顶板82和底板86来表示。

在这种情况下，通道20中所包含的气体处于非电离状态，加在电容型元件80的极板82和86上的模拟电压相对于通道中参考电极30上的电压电位是正电位。当数据选通器28在位于通道20中的行电极62上方施加足够强的负向电压脉冲时，通道中的气体将呈电离状态(即，成为等离子体)。其行电极接收到选通脉冲的通道20在图中用黑色粗线表示。在这些情况下，对于包含在通道中的等离子体来说，接地的参考电极30和选通的行电极62分别起阳极和阴极的作用。

等离子体中的电子平衡了电容型元件80底板86上的正电压。可用加在电容型元件80两端上的数据电压对已选通的行中的电容型元件80进行充电。这种情况在图6中用具有白色表面的顶板82和具有已涂线表面的底板86来表示。当完成了电容型元件80两端的数据电压存储时，数据选通器28终止选通通道20的行电极62上的负向电压脉冲，从而终断选通脉冲并消除等离子体。

以类似的方式选通每个行电极62直到整个显示表面14完全定址并由此储存数据的图象域。在选通行的每个电容型元件80两端储存的电压应保持一段至少和图象域的持续时间一样长时间，而且在数据电压向电容型元件80的顶板82输送时应产生基本上独立的连续变化。每个电容型元件80两端上存储的电压随着代表下一个接续图象域显示数据的模拟数据电压的变化而变化。

在其图象域为非交叉形式的显示系统10中，供给列电极18上的下一个接续图象域中的模拟数据电压是相反极性的电压。从一个图象域到下一个图象域的正负极性之间的转换提供了一个长期的零位纯直流电压，该电压对长期工作的液晶材料来说一般是非常需要的。该液晶材料可产生与所提供的模拟电压数据的均方根值(rms)相应的灰度效果。因此，所产生的显示图象不会受模拟电压数据的极性交替变化的影响。

在其图象域为交叉形式的显示系统10中，加在列电极18上的下一个接续图象画面中的模拟数据电压是相反极性的电压以便获得长期零位纯直流电压。每个图象画面包括两个图象域，其中每个图象域各包含一半数量的可寻址线。

以上的描述表明，包含在每个通道20中的可电离气体是根据电开关90的状态进行工作的，电开关90的接触位置可在二进制转换状态之间改变，且该转换状态是由数据选通器28提供的电压的函数。如图6所示，处在断开位置上的开关90与参考电极30相连并由加在行电极62上的选通脉冲驱动。在没有选通脉冲的情况下，通道20中的气体处于非电离状态并因此而处在非导电状态。如图6所示，处于闭合位置上的开关90与参考电极30相连并由加到行电极64上的且其幅值能使通道20中的气体呈电离状态和导电状态的选通脉冲驱动。在图6中，所示的数据选通器28的三个输出放大器26中的中间一个放大器26选通一行电容型元件80，以便建立和储存电容型元件两端的显示数据电压。

为了能起开关的作用，可使位于电极结构组件40下部的通道20中所包含的可电离气体与绝缘材料层46相连通。以便提供一条从绝缘材料层46到参考电极30的导电通路。处在其行电极62接收选通脉冲的通道20中的等离子体为位于等离子体附近的液晶材料为其一部分的电容型元件80提供了接地通路。这使得电容型元件80可以对加在列电极18上的模拟数据电压进行采样。消除等离子可起到取消该导电通路的作用，由此可以使采样数据保持在显示元件上。储存在液晶材料层44两端的电压应一直保持到表示下一个图象域中的一行新数据的电压被加到层44的两端上为止。上述寻址结构和技术为每个显示元件16提供了其占空度为100％的信号。

图7、9和11是在与上述图1-6中所述的相类似的平面显示系统中的已选定的通道20′的局部剖面(穿过通道的宽度方向并垂直于其长度方向且切过一个行电极18)的示意图。通道20′具有近似呈扁平半球形的截面，该截面是可以用传统的光学成图和蚀刻技术所产生的比图1-6所示的梯形截面的通道20的实际效果更好的截面。

如图7、9和11所示，通道20′是在下侧电极结构组件42′和绝缘体54′上形成的，并且包含有参考电极30′和行电极62′。通过在上面讨论的有关通道20、参考电极30、下电极结构组件42、绝缘体54、底部60和行电极62所用的标号上加撇号而将相同的参考标号用于相应的部件。当电-光材料44是液晶时，绝缘层46最好如美国专利申请号中所述的那样与电极结构组件40的内表面50分离，该专利申请题目是“用于电光寻址结构中的衬片”，其与本申请同时申请且已转让给本申请的受让人。

图8、10和12中的各图分别相应于图7、9和11中的通道20′并用于定性地说明出现于通道20′中的预期得到的电位，通道20′中含有在280毫巴压力下的氦，参考电极30′和行电极62′具有铬表面，其宽度为75微米(0.003英寸)，厚度为2微米(大约0.0001英寸)，而间隔为200微米(0.008英寸)，通道深度为150微米(0.006英寸)，通道的顶部宽度为450微米(0.018英寸)，通道与通道间的间距大约为508微米(0.02英寸)，通道20′的有效部分的长度为3.5英寸，而数据电极18的宽度为0.006英寸，间隔为0.0015英寸，三个一组的电极的中心与中心之间相隔0.020英寸。对取自图8、10和12的一些参数的定性值将在下面的讨论中进行附带说明。

图7表示通道20′中参考电极30′和行电极62′的电结构的一种简单的形式。地电位100实际上是系统的地电位或与平面显示系统10相连的各电路的共用带电体的参考电位，所述电路包括放大器22和26以及扫描控制电路32、数据驱动器24和数据选通器28(图1)。这样，参考电极30′和行电极62′可通过不同的中间电路接到地电位100上，这些电路中只有一部分在图7、9和11中示出。

当使用向列液晶材料作为电-光材料44控制平面显示系统时能够观察到上述的失真。这些失真现象的出现是由于在绝缘层46的自由表面88上有不规则的电荷分布所致。如上所述，在数据存储或显示元件中跨过液晶层44的电场是根据施加到数据存储或显示元件16之上的列电极18上的第一电信号或数据信号来确定的。该数据信号可诱发了绝缘层46自由表面88上的电荷沉积从面导致了通道20′中气态介质的电离。沉积在自由表面88上的电荷持续存在，并由此在由列电极18的数据信号限定的条件下保留在液晶材料44上，直到通道20′的下一个图象域中出现对数据储存或显示元件16起部分决定作用的电离为止。在下一次电离之前，列电极18一直传输着适合于位于上述其它通道20′中的显示元件16的数据信号。

失真现象是由于通道20′中的气体介质电离后沉积在自由表面88上的电荷出现不规则的分布(特别是相对于参考电极30′和行电极62′的不对称分布)所致。图8定性地说明了这种情况。

图8是图7所示电结构的定性曲线图，其表示在参考电极30′和行电极62′之间施加了选通脉冲或电离信号或第二电信号之后在参考电极(阳极)30′和行电极(阴极)62′之间预期存在的作为时间函数的电位曲线。在开始后一个很短的时间间隔(0.7微秒)内，选通脉冲相对于参考电极30′达到它的最大幅值(-400伏)，而且参考电极30′和行电极62′之间的电流达到它的最大峰值(80毫安(未示出))。很自然地，图10、12和14中所示的等离子体形成时间(2微米)也包含了带电体放电开始所需的时间。

随着通道20′中的气态介质开始电离和开始产生电流，参考电极30′和行电极62′之间的电位在限流电路(未示出)的作用下(选通脉冲激发后5微秒)出现下降趋势，从而将参考电极30′和行电极62′之间的电位差和电流减小到预定值(在该例子中，预定值为40毫安和-270伏以便保持该电流值)。

在气态介质电离后的瞬间(例如0.5-1.0微秒)可以在液晶材料44的两端得到列电极18上的数据信号值。数据捕获时间(如图8、10和12所示为5微秒)是足以确保列电极18上的数据信号快速穿过电-光层44和绝缘层46的时间。放电的实际时间必须确保能产生足够的离子、电子和亚稳态体以便保证准确的数据捕获可在很短的时间内，可能的话应在小于一微秒的时间内完成。图8、10和12中所示的数据捕获时间是指在等离子体放电开始后用限流电路来稳定参考电极30′和行电极62′之间的电位和电流所需的大概时间。这个时间并非一定是对于持续进行放电以产生可用于准确数据捕获的足够的离子、电子和亚稳态体所必须的时间。

如图8所示，在远远超出等离子体衰变时间的时间内，参考电极30′和行电极62′之间的电位保持在某个非零值ΔV上(图8中无标度)。该电位差亦可以有规律的起伏而不象图8所示的那样逐渐减小。该非零值会导致能引起上述任何一种或多种失真的非对称的电荷分布。当行电极62′产生浮动和非零值ΔV是由列电极18上的数据信号与行电极62′进行电容性偶合而产生的时，就会出现沿通道长度方向上的水平交调失真。

据认为是存在于自由表面88上的电荷分布的偏移导致了与在瞬间的连续图象域中数据信号有交变极性的同样情况下而产生上述的一种或多种特定的失真。对于某些电光材料(例如液晶)而言，需要确保在该材料上没有长期纯直流电场；如果存在这样一个电场，将会使材料失去它所需要的电-光特性，或产生其它不需要的效果(诸如液晶材料的解离等等)。在平面显示系统中，最好是通过改变用于象素数据信号在瞬间接续图象域中的极性来满足上述需要。

为了形成在电光材料上不存在长期纯直流电场的环境，列电极18(图7)上的第一电信号或数据信号可形成断开(OFF)存储元件状态(例如，相应于平面显示中最小亮度的象素)和预先选定的接通(ON)存储元件状态(例如，相应于平面显示中最大亮度的象素、已预定灰度值的象素或已预定彩色亮度的象素)之一。

第一电信号包括一个断开(OFF)信号，一个较高电位的闭合(ON)信号，和一个较低电位的闭合(ON)信号。较高电位的ON信号可使第一电极处于高于标定电位的电位上，而较低电位的ON信号可使第一电极处于低于标定电位的电位上。相对于每一种预定的ON储存元件状态，较高和较低电位的ON信号最好具有同样的信号波形(例如，如50伏的等幅值方波等等)，但相对于标定电位来说其极性是其相反的。相应于每一种预定的ON状态，较高和较低电位的ON信号可使象素处于相同的预期显示条件下(例如，比标定参考电位高50伏或低50伏的数据信号，均相应于一个象素的同等黑色显示条件)，而另一对较高和较低电位的ON信号可使象素处于另一种预期的显示条件下(例如，比标定参考电位高25伏或低25伏的数据信号，均相对应于一个象素的相同灰度显示条件)。

以这样一种方式将产生ON存储元件状态的数据信号送入依次的图象域中，即，不将较高电位的ON信号送入两个瞬间接续的图象域中，而且不将较低电位的ON信号送入两个瞬间接续图象域中。例如，应将数据信号以(a)较高电位的ON信号和OFF信号之一(b)较低电位的ON信号和OFF信号之一的一种信号送入相临的图象域中。

在一个图象域中，既使是其从一个图象域变到下一个图象域期间，这儿也均认为标定电位是恒定的和处在零伏的。在一个实例中，为列电极18设置了更经济的输出放大器22，其具有能提供一定幅值范围(例如50伏)的数据信号的能力面不具有能提供在高于参考幅值范围(例如0-+50伏)和低于参考幅值范围(例如0--50伏)之间的数据信号的能力。为了在有上述类型的变极性的驱动系统中使用更经济的输出放大器22，对于其中的列电极18被驱动成比参考电极30′高的电位的图象域来说，可使参考电极30′的电位是零，而对其中的列电极18被驱动成比参考电极30′低的电位的图象域来说，可使参考电极30′的电位是+50伏。在前面的图象域中，零伏的数据信号形成OFF存储元件状态，而+50伏的数据信号形成ON存储元件状态。在后面的图象域中，+50伏的数据信号形成OFF存储元件状态，而零伏的数据信号形成ON存储元件状态。为简便起见，本文所讨论的仅仅是基于将每个图象域中的参考电极30′的电位取为零伏时的情况。

当通道20′具有一些加有ON信号的象素和一些加有OFF信号的象素时，与其上沉积有电荷的自由表面88(图7)相对应的象素在数据信号捕获期间会作用于由参考电极30′和行电极62′控制的区域。沉积在自由表面88上的分布电荷常常会产生相对于参考电极30′和行电极62′的不规则、非对称分布；不规则分布与向通道中的象素组施加较高或较低电位的ON信号同时产生。

图9表示按照本发明第一优选实施例所述的改进电极结构组件的电构成。电阻102连接在参考电极30′和行电极62′之间。电阻102接通了带有与这些电极相连的其它电子元件的电路，该电路因具有电阻102而具有以RC型衰变为特点的衰变时间，且该RC型衰变的衰变时间短于处于一种或多种激励状态下的气态介质量减少到小于足以提供使电荷重新分布的临时能力的时间。电阻102(例如，当使用与上述图8有关的平面显示器时，一个47Kohm的电阻可产生短于1微秒的衰变时间)消除了自由表面88上电荷分布不对称的问题。电阻102的合适阻值取决于通道20′的几何形状和气态介质；若举例说明，该阻值可以为等离子体在稳态电压和电流作用下放电期间的阻值的10倍。与等离子体阻值成这种倍数关系的阻值可以允许通过选通脉冲或电离信号或第二信号保持通道20′中的放电，且在放电时间消逝之后能极迅速地使参考电极30′和行电极62′的电位相等。

驱动器104与引向参考电极30′的导线106相连。驱动器104可将参考电极30′的电位保持在预定的电位(最好是标定电位)上，至少如上所述在共同悬而未决的申请中所讨论的那样，在没有向参考电极施加突跳脉冲的情况下应是这样。驱动器104最好是能有效地将参考电极30′箝制在预定电主。此外，还可将参考电极30′连接到电系统的真实地电位上。作为另一个变换例，还可用放大器26箝制导线26′并由此使行电极62′达到与在放电时间消逝之后放大器104将参考电极30′箝制到的电位相同的电位上。任何一种变型都能减小或消除上述的任何一种或多种的特定失真。

图10是向图9所示的电结构组件的参考电极(阳极)30′和行电极(阴极)62′之间提供选通脉冲之后，在两电极之间预期存在的作为时间函数的示意性等效电位的曲线图。适当的选择电阻102的阻值可以使参考电极30′和行电极62′之间的电位降到零或降到某个很小的值，该值在数据捕捉时间消逝之后但在气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前这段时间内对本文所述类型的失真无实际意义。在假定离子或电子将具备重新分布电荷的临时能力的平衡时间内，假定亚稳态体将具备该临时能力，在气态介质中亚稳态体的量降低到小于足以提供重新分布电荷的临时能力的量的时间内，或在假定电荷载体和亚稳态体将具备该能力的其它时间内，电阻102可以形成在参考电极30′和行电极62′之间基本相等的电位。

图11表示本发明第二优选实施例所述的改进的电极结构组件的电结构。该结构中设有将导线106与导线26′连在一起的开关108。当其闭合时，开关108可使参考电极30′与行电极62′间短路，由此可在非常短的时间(小于1微秒(图12))内使两电极处于相同的电位。开关108受逻辑电路元件(未示出)控制以在合适的时间里闭合和断开。如果电荷载体或亚稳态体具备重新分布电荷的临时能力，则在数据捕捉时间消失之后开关108最好马上闭合。在图11中，参考电极的电位可以与上述图9所讨论的类似方式达到预定值。

图12是在向图11所示电结构的参考电极(阳极)30′和行电极(阴极)62′之间施加选通脉冲或电离信号或第二电信号之后在两电极之间预期存在的作为时间函数的电位的等效曲线图。图12表示当电极间短路连在一起后可非常快地形成等电位。

电阻102和开关108并不是在气态介质失去重新分布电荷的临时能力之前能使参考电极30′和行电极62′达到相同电位的仅有的电路形式。其它类似的电路还包括可使电流在参考电极30′和行电极62′之间流过从而足以使这些电极达到相同电位的种种电路。电流也可以从这些电极和其它电路元件的一方或两方之间流过以使这些电极达到相同的电位。

本发明还提供了一种寻址结构，以便能够通过形成用于显示图象的多个发光图案数据存储元件来产生显示。该寻址结构具有能使参考电极30′和行电极62′达到相同电位的合适电路，因此可减小由该寻址结构形成的图象中的失真。由于电路可使那些电极达到相同电位，所以可减小上述的一种或多种的特定失真。上述的种种电路均可以实现这些步骤。用于减少这些失真的电路也可以通过经验观察进行选择，而不必详细的了解它的平衡时间、亚稳态体的衰变时间或气态介质丧失重新分布电荷的能力的时间等等参数。然而，大概了解这些时间参数将有助于通过经验观察来更好地选择这些电路。

本发明还包括下面的权利要求将要涉及的用于减少`149专利所述的寻址结构中存在的上述失真的种种方法。这些方法包括根据上述讨论了解时间参数的方法以及在平面显示中通过经验观察上述类型的失真的方法步骤进行选择的方法。

很明显，对本领域的熟练人员来说，在不脱离本发明原则的情况下可以对本发明的具体实施例的细节作出很多的改动。因而，本发明的范围仅由下面的权利要求进行确定。

Claims (25)

1.一种操作可寻址的电光系统的方法，所述电光系统具有多个光图象数据存储元件并包括多个在第一方向上延伸的非重叠的第一电极，一个具有在第二方向上沿其主表面延伸的多个非交叉的通道的衬底，每个通道中都含有可电离的气态介质并具有沿通道长度方向的有效部分延伸的多个第二电极中的一个和多个参考电极中的一个，第一电极和通道面对面设置并沿与第二方向交叉的第一方向形成有空隙，从而限定出第一电极和通道的重叠区域，将具有电光特性的材料层设置在第一电极和衬底之间，电光材料层和重叠区域限定了多个图象数据存储元件，这些元件可选择性地储存由第一电极携带的代表典型非均匀光图象信息构成的图象域，对图象域中的每个通道而言，该方法包括以下步骤：

向第一电极施加第一电信号；

在第二电极和参考电极之间施加有关放电时间的第二电信号，第二电信号在气态介质中引起放电并由此赋予气态介质一段能够重新分布暴露于气态介质的表面中的电荷的放电时间，第一和第二信号在放电时间中相互作用以改变与存储元件相结合的该层区域中的电光特性，第二电信号还以一种或多种激励状态进一步提供一定量的受激励气态介质，受激励的气态介质的量足以在放电时间消逝之后提供具有重新分布电荷的临时能力以便使通道的内部形成自由电场；

在放电时间已经消逝之后但在气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前，使第二电极和参考电极达到相同电位。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

受激励的物质包括一定量的亚稳态体；

亚稳态体在放电时间消逝之后存在于通道中的条件下迅速形成电荷载体：

亚稳态体的量足以提供具备重新分布电荷的临时能力的气态介质。

3.如权利要求2所述的方法，其中使第二电极和参考电极达到相同电位的步骤是在亚稳态体的量下降到小于足以提供重新分布电荷的临时能力的量之前完成的。

4.如权利要求2所述的方法，其中：

受激励的物质进一步包括一定量的电荷载体；

电荷载体的量在放电时间消逝之后的平衡时间内基本上被平衡；

足够数量的亚稳态体具有超过平衡时间的衰变时间以使气态介质具备重新分布电荷的临时能力。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

受激励的物质包括一定量的电荷载体；

电荷载体的量足以提供具备重新分布电荷的临时能力的气态介质；

使第二电极和参考电极达到相同电位的步骤应该在电荷载体的量减小到少于足以提供重新分布电荷的临时能力的量之前完成。

6.如权利要求1所述的方法，其中使第二电极和参考电极达到相同的电位的步骤包括在第二电极和参考电极之间传输一定量的、足以使第二电极和参考电极的电位相同的电荷的步骤。

7.如权利要求1所述的方法，其中使第二电极和参考电极达到相同电位的步骤包括在第二电极和参考电极之间连接一个电阻的步骤，该电阻构成了一个具有下述衰变时间的电路，即由电阻造成的衰变时间短于受激量下降到小于足以提供重新分布电荷的临时能力的量的时间。

8.如权利要求1所述的方法，其中第二电极和参考电极达到相同电位的步骤包括在放电时间消逝之后但在受激量下降到小于足以提供重新分布电荷的临时能力的量之前将第二电极和参考电极短路的步骤。

9.如权利要求1所述的方法，其中可编址的电光系统形成了多个用于显示图象的发光图象数据存储元件，而且进一步包括使第二电极和参考电极之一在气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前达到某一预定电位，由此减少图象中的失真的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其中：

参考电极具有标定电位；

预定电位是标定电位。

11.如权利要求10所述的方法，其中使第二电极和参考电极之一达到预定电位的步骤包括将参考电极箝制在标定电位的步骤。

12.如权利要求1所述的方法，其中可编址的电光系统构成用于显示图象的多个发光的图象数据存储元件，而且其中还包括有使第二电极和参考电极达到同一电位以便减少图象失真的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其中使第二电极和参考电极达到相同电位的步骤包括使可使第二电极和参考电极的电位相等的电流流过第二电极和参考电极之间的步骤。

14.如权利要求12所述的方法，其中使第二电极和参考电极达到相同电位的步骤包括在第二电极和参考电极之间连接电阻的步骤，该电阻构成了具有其衰变时间短到足以减小图象中的失真的电路。

15.如权利要求12所述的方法，其中使第二电极和参考电极达到相同电位的步骤包括在放电时间消逝后使第二电极和参考电极短路的步骤。

16.一种可编址的电-光系统，其具有多个用于形成图象的光图象数据存储元件，且包括：

支撑在沿第一方向延伸的多个非重叠的第一电极所在的主表面上的第一衬底；

具有沿第二方向在主表面上延伸的多个非交叉的通道的第二衬底，每个通道中含有可电离的气态介质并具有沿通道长度方向的有效部分延伸的多个第二电极中的一个以及多个参考电极中的一个；

第一和第二衬底面对面配置并且借助在与第二方向交叉的第一方向留出的一定间隙从而确定第一电极和通道的重叠区域；

具有电光特性的材料层位于第一和第二衬底之间，电光材料层和重叠区域限定了多个发光图象数据存储元件，这些元件可选择性地存储代表第一电极携带的典型非均匀发光图象信息的图象域；

向第一电极提供第一电信号的第一装置；

向图象域每个通道中的第二电极和参考电极之间提供有关放电时间的第二电信号的第二装置，第二电信号导致气态介质放电并由此赋予气态介质能重新分布暴露在气态介质中的表面上的电荷的放电时间，在放电期间第一和第二电信号共同作用以便改变与存储元件相连的该层区域上的电光特性，第二电信号进一步保持着在一种或多种受激状态下的一定受激量的气态介质，在放电时间消逝之后，该受激量足以保证气态介质具有重新分布电荷以使通道内有自由电场的临时能力，

用于在放电时间消逝之后但在可电离气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前使每个通道中的第二电极和第三电极达到相同电位的第三装置。

17.如权利要求16所述的系统，其中：

该受激物质包括一定量的亚稳态体：

在放电时间消逝之后存在于通道中的条件下，亚稳态体迅速形成电荷载体；

亚稳态体的量足以供给具有重新分布电荷的临时能力的气态介质。

18.如权利要求17所述的系统，其中第三装置在亚稳态体的量下降一小于足以提供重新分布电荷的临时能力的量之前，使第二电极和参考电极达到相同电位。

19.如权利要求17所述的系统，其中：

受激励的物质进一步包括有一定量的电荷载体；

在放电时间消逝之后，电荷载体的量在平衡时间里基本上是均衡的；

足够数量的亚稳态体具有超过使气态介质具有重新分布电荷的临时能力的平衡时间的衰变时间。

20.如权利要求16所述的系统，其中：

受激励的物质包括一定量的电荷载体；

电荷载体的量足以提供具有重新分布电荷的临时能力的气态介质，

在电荷载体的量下降到小于足以供给重新分布电荷的临时能力的量之前，第三装置使第二电极和参考电极达到相同电位。

21.如权利要求16所述的系统，其中

多个光图象数据存储元件可受控形成图象；

第三装置包括有在放电时间消逝之后可使每一通路中的第二电极和第三电极达到相同电位以减少图象失真的电路。

22.如权利要求16所述的系统，其进一步包括有在气态介质丧失重新分布电荷的临时能力之前，使第二电极和参考电极之一的电位达到预定电位，由此减小图象中的失真的第四装置。

23.如权利要求22所述的系统，其中第四装置包括将参考电极和行电极之一的电位有效箝制在预定电位的可控驱动器。

24.如权利要求22所述的系统，其中第四装置包括可将参考电极的电位有效箝制在预定电位上的可控驱动器。

25.如权利要求22所述的系统，其中预定电位是参考电极在图象域中的标定电位。

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