CN1203511C - 共面电极面选址表面放电等离子体显示屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及彩色等离子体显示屏的单元结构，属于平板显示技术领域。本发明的目的在于提出一种彩色PDP显示像素单元结构，显示电极和选址电极做在同一个层面上，因此这些电极图形可以同时加工完成，进一步提高现有彩色PDP显示单元结构的一致性、显示单元电特性的一致性，从而降低彩色PDP电路成本、降低彩色PDP显示屏成本，提高显示屏发光效率。该共面电极面选址表面放电等离子体显示屏，前板由前基板、显示电极、选址电极、透明介质、氧化镁层构成，后板由后基板、障壁、荧光粉构成，其特征是在有效显示工作区域内显示电极和选址电极都在同一个层面上。

Description

共面电极面选址表面放电等离子体显示屏

技术领域

本发明涉及彩色等离子体显示屏显示像素单元结构，属于平板显示技术领域。

背景技术

彩色等离子体显示器(Plasma Display Panel，简称PDP)，是利用气体放电产生真空紫外光(VUV)激发三基色荧光粉而产生红绿蓝三基色光，然后经过空间和时间的调制实现彩色图象显示。

PDP有交流、直流、交直流三种方式，其中交流PDP(ACPDP)应用前景最有价值，所以对ACPDP的研究，尤其对彩色ACPDP的研究非常活跃。在ACPDP研究过程中，主要出现了以下几种单元结构：

1、对向选址对向放电单色ACPDP；

2、对向选址对向放电透射式彩色ACPDP；

3、两电极共基板面选址表面放电透射式彩色ACPDP；

4、多电极共基板面选址表面放电透射式彩色ACPDP；

5、对向选址表面放电透射式彩色ACPDP；

6、对向选址表面放电反射式彩色ACPDP。

彩色等离子体显示器具有如下特点：

1.每个像素的位置是由器件电极结构确定的，抗外界干扰能力强，没有畸变，确保显示图象清晰。

2.固有的数字化特性，更有利于与数字信号的衔接。

3.视角大、体积小、重量轻，适合大屏幕显示。

4.独特的记忆特性和非线性，可以实现大容量显示而亮度不会下降，完全满足高清晰度电视的要求。

5.制作工艺易于批量生产，有利于产业形成。

6.由于气体放电特性和发光单元需要光隔离，PDP不适合应用于小屏幕显示。

根据上述特点，随着技术的发展，规模生产的建立，在屏幕对角线尺寸80cm至150cm范围，对向选址表面放电反射式彩色ACPDP具有较强的竞争优势，在今后数字电视、高清晰度电视、多媒体显示等应用领域有着非常广阔的应用前景。

然而，随着薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)和投影显示技术的发展，TFT-LCD将从中小屏幕往大屏幕方向扩展，投影显示将以超大屏幕为根据地抢占大屏幕应用市场，彩色PDP技术今后将受到上述两项技术的严峻挑战。彩色PDP的显示性能已达到较好水平，今后彩色PDP应用市场能否顺利发展主要取决于它能否确立明显的成本优势。

目前已商品化的对向选址表面放电反射式彩色ACPDP，图7和图8是其结构示意图，仍然存在显示屏生产成本过高、相关电路生产成本过高，发光效率偏低等问题。

在对向选址表面放电反射式彩色等离子体显示屏制造过程中，制作在前基板1上的上、下显示电极3、4、透明介质5、后基板2上的选址电极10、白色介质9、障壁8、荧光粉7都要经过多次高温烧结而最终形成。在每次烧结过程后，制作在玻璃基板上的图形会随玻璃基板一起收缩或放大，烧结后的制作在玻璃基板上的图形总尺寸与制作该图形的掩膜图形总尺寸相比，会收缩或放大，一般变化量的大小与显示单元的尺寸可比。结果，在有些显示像素单元内，结构尺寸会有较大的偏差。

除高温烧结而造成基板变形之外，还存在图形掩膜加工精度限制、障壁高度和宽度的不均匀性、选址电极和障壁的相互位置的偏差、荧光粉涂层厚度的不均匀性、三基色荧光粉表面特性的不同等因素，都不同程度地造成显示像素单元结构尺寸的不一致。

上述单元结构尺寸的不一致，使等离子体显示屏存在以下问题：

1.显示单元结构的不一致，使得其电特性不一致，为了使整屏能正常工作，对驱动电路和选址电路会提出较高的性能要求，从而增加了电路生产成本。

2.为了保证单元结构的一致性，前后基板制造精度都有较高的要求，从而提高了显示屏的生产成本。

3.由于电极分别在前后基板上，单元特性只有两块基板封接好之后才能确定，这样不便于过程质量的控制。

4.单元结构的不一致，使得显示屏显示单元光电特性不一致，影响图象质量。

此外，两电极共基板面选址表面放电透射式彩色ACPDP(图3)和多电极共基板面选址表面放电透射式彩色ACPDP(图4)，它们的电极虽然做在一块基板上，但不是做在同一个层面上。在制作不同层面上的电极时，由于对位精度限制和基板烧结变形，在一定程度上影响像素单元结构的一致性；由于选址电极和显示电极不在一个层面上，需要介质绝缘，增加了选址电极表面介质的厚度，从而会增加选址电压；由于选址电极和显示电极有过多的重叠，增加了电极间的电容，影响电路波形的产生；选址电极和显示电极过多的重叠也影响光的透过，难以应用反射式工作方式。

因此，现有的彩色PDP结构存在一致性不好的内在因素，结果使显示屏和电路的生产成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提出一种彩色PDP显示像素单元结构，进一步提高现有彩色PDP显示单元结构的一致性、显示单元电特性的一致性，从而降低彩色PDP电路的成本、降低彩色PDP显示屏的成本，提高显示屏的发光效率。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种共面电极面选址表面放电等离子体显示屏，前板由前基板、显示电极、选址电极、透明介质、氧化镁层构成，后板由后基板、障壁、荧光粉构成，其特征是在有效显示工作区域内显示电极和选址电极都在同一个层面上，显示电极和选址电极之间是垂直交叉，且在交叉位置由绝缘层隔离。

本发明的目的可以通过以下设计来达到：

选址电极嵌入显示电极；

选址电极位于显示电极一侧；

选址电极可以设计成单边选址或双边选址。

将彩色PDP所需的电极，如显示电极和选址电极不仅做在一块基板上，并且这些电极在显示单元的有效工作区域内是在同一个层面上，因此这些电极图形可以同时加工完成，即使后续工艺造成基板形变，显示屏单元像素内部结构相互变化完全可以忽略不计，从而确保显示像素单元结构的一致性和电特性的一致性；电极可以设计成有较大的透过率，从而可以应用反射式结构；电极间的电容较小，有利于电路设计。

显示电极和选址电极是透明电极加BUS电极复合而成。在显示区域内是透明电极，以提高光的透过率，复合在透明电极上的BUS电极是为了提高电极的导电性，其位置安排在非显示区域，如障壁相对的位置和两个像素之间的位置。显示电极和选址电极交叉的地方需要绝缘层隔离，电极交叉的区域设计成尽可能小，这样就可以减少电极间的电容。除了显示电极和选址电极交叉的地方之外，显示电极和选址电极是做在一个层面上的。

本发明具有以下优点：

1.在显示区域内，各电极图形都在一个层面上，电极制作可同时进行，其相互之间的位置精度取决于掩膜板上图形的精度。因此，各显示像素单元内电极之间的距离相当一致，确保各单元电特性一致，改善了显示性能。

2.显示单元电特性一致性好，使得选址电压较低，便于降低驱动电路的生产成本。

3.显示屏后板由后基板、障壁和荧光粉构成，没有电极，从而降低了对制作障壁的精度要求，扩大了后基板材料的选择范围，有利于降低后板的生产成本。

4.由于后板上不存在电极，荧光粉不受离子的轰击，荧光粉可以离显示电极较近，即离放电区域较近，接受较强的真空紫外光的照射，从而提高显示屏的发光效率。

5.显示屏电特性主要取决于前板，便于工艺过程质量检测。

6.选址电极和显示电极交叉范围较小，因此它们之间的极间电容较小，有利于降低选址功耗，有利于各种驱动波形的产生。

附图说明

图1是现有的对向选址对向放电单色ACPDP示意图；

图2是现有的对向选址对向放电透射式彩色ACPDP示意图；

图3是现有的两电极共基板面选址表面放电透射式彩色ACPDP示意图；

图4是现有的多电极共基板面选址表面放电透射式彩色ACPDP示意图；

图5是现有的对向选址表面放电透射式彩色ACPDP示意图；

图6是现有的对向选址表面放电反射式彩色ACPDP示意图；

图7是现有的对向选址表面放电反射式彩色ACPDP图8的A-A剖面图；

图8是图7的俯视图；

图9是本发明的共面电极面选址表面放电彩色ACPDP图10的B-B剖面图；

图10是图9的俯视图；

图11本发明的透明电极嵌入式单边选址电极结构示意图；

图12是本发明透明电极外侧式单边选址电极结构示意图；

图13是本发明栅网电极嵌入式单边选址电极结构示意图；

图14是本发明栅网电极外侧式单边选址电极结构示意图；

图15是本发明透明电极嵌入式双边选址电极结构示意图；

图16是本发明透明电极外侧式双边选址电极结构示意图；

图17是本发明栅网电极嵌入式双边选址电极结构示意图；

图18是本发明栅网电极外侧式双边选址电极结构示意图；

图19是本发明透明电极外侧式单边选址像素排列示意图；

图20是本发明透明电极外侧式双边选址像素排列示意图。

具体实施方式

图9和图10是本发明的结构示意图，它主要有三部分组成，即由前基板1、上显示电极3和下显示电极4(或称为扫描电极和维持电极)、选址电极10(或称数据电极)、绝缘层11、透明介质5、MgO层6构成的前板部分，由后基板2、障壁8、荧光粉7构成的后板部分，以及充满前板和后板之间的Penning气体(图9中气体尚未标注)。

图11表示的是图9前板显示单元的电极结构，上显示电极3和下显示电极4由ITO透明电极加BUS电极复合而成，选址电极10也是由ITO透明电极加BUS电极复合而成，在有效的显示区域内，电极都是ITO透明电极，选址电极10嵌入上显示电极3。这些ITO透明电极都是在一个层面上的。上、下显示电极3、4与选址电极10交叉位置由绝缘层11隔离。在器件中，这些电极上面还有透明介质和MgO层。当上显示电极3和下显示电极4加上适当的电压，由于选址电极10的存在，通过改变选址电极10的电压，加强上显示电极3靠近下显示电极4附近的空间电场分布，从而导致上显示电极3和下显示电极4之间气体放电；如果选择另一选址电极10电压，弱化上显示电极3靠近下显示电极4附近的空间电场分布，从而抑制上显示电极3和下显示电极4之间的气体放电。因此，在适当的显示电极电压下，可以通过选择不同的选址电压，使某些显示像素单元放电，某些显示像素单元不放电，从而起到了选址作用。然后在显示电极上施加维持电压，使选址之后具有壁电荷的显示单元，保持气体放电，产生真空紫外光，激发荧光粉，产生可见光，通过空间和时间的调制，实现图像显示。

图12与图11的不同之处是，选址电极10是在上显示电极3和下显示电极4之间。在有效的显示区域内，这些电极都是ITO透明电极，都是在一个层面上。上、下显示电极3、4与选址电极10交叉位置由绝缘层11隔离。由于选址电极10在上显示电极3和下显示电极4之间，选址电极10的电压将会改变上显示电极3和下显示电极4之间的空间电场分布。通过改变选址电极10的电压，加强上显示电极3和下显示电极4之间的空间电场分布，从而导致这个区域气体放电；如果选择另一选址电极10电压，弱化上显示电极3和下显示电极4之间的空间电场分布，从而抑制这个区域的气体放电。从而达到了选址作用。

图13和图14的上显示电极3和下显示电极4以及选址电极10不是采用透明的ITO材料，而是采用不透明的但导电性能好的材料。这些电极都是做在一个层面上。前板为了有较高的光透过率，电极做成栅网状。图13的工作原理与图11基本一样，图14的工作原理与图12基本相同。

图11、图12、图13和图14的选址电极10只有一个，而图15、图16、图17和图18的选址电极有两个，即选址电极10和选址电极12，为了区别起见，选址电极10称为右选址电极，选址电极12称为左选址电极。有两个选址电极参加选址，称为双边选址，这样就有可能进一步降低选址波形的电压。双边选址结构中的电极，即上显示电极3、下显示电极4、右选址电极10和左选址电极12都在一个层面上。以图16为例，它的工作原理是，当上显示电极3和下显示电极4加上适当的电压，通过改变两个选址电极的电压，对上显示电极3和下显示电极4之间的空间电场有相当大的调制能力，或使电场强度加强或使电场强度减弱，根据需要来控制这个区域的气体或者放电或者不放电，从而达到了选址目的。

图19是把三个像素按直排列方式排列在一起，单元结构是透明电极外侧式单边选址。像素排列方式也可以按品字排列。在有效的显示区域内，所有的上显示电极3、下显示电极4和选址电极10都在一个层面上。上、下显示电极3、4与选址电极10之间的绝缘层11在选址电极10与障壁接触的位置上制作整条绝缘层11，这样就能保证障壁和前板之间接触面平整。在选址电极10与上、下显示电极3、4交叉的地方绝缘层11面积做大些，确保绝缘。做好绝缘层11之后，在水平方向制作BUS电极13，把原先被选址电极10隔开的显示电极连起来。图20与图19的不同之处是，采用双边选址。

本发明的显示屏驱动方式可以采用现有的PDP显示屏的驱动方式，也可以根据本发明显示屏的一些特点，设计最佳驱动波形。

Claims (4)

1、一种共面电极面选址表面放电等离子体显示屏，前板由前基板、显示电极、选址电极、透明介质、氧化镁层构成，后板由后基板、障壁、荧光粉构成，其特征是在有效显示工作区域内显示电极和选址电极都在同一个层面上，显示电极和选址电极之间是垂直交叉，且在交叉位置由绝缘层隔离。

2、根据权利要求1所述的共面电极面选址表面放电等离子体显示屏，其特征是选址电极嵌入显示电极。

3、根据权利要求1所述的共面电极面选址表面放电等离子体显示屏，其特征是选址电极位于显示电极一侧。

4、根据权利要求1、2或3所述的共面电极面选址表面放电等离子体显示屏，其特征是选址电极可以设计成单边选址或双边选址。

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