CN1304541A - 具有多孔电极图形的交流等离子体显示器 - Google Patents

Abstract

一种结合本发明的交流等离子体显示屏(PDP)包括相对布置并在其其间密封充入可放电气体的衬底;多个细长的寻址电极布置在衬底上;而许多扫描电极结构布置在相对的第二衬底上并与寻址电极正交。多个保持电极结构与扫描电极结构平行布置并交错并列。每个保持电极结构与每个扫描电极结构做成一个其中带有许多孔口的细长的导电层。每个保持电极结构与每个扫描电极结构的细长导电层可以是一个画交叉阴影线的导体样式或是用短路条连接的许多平行导体。通过加大短路条的间距与把它们在象素点内的长度减至最短以消除短路条的莫尔效应。

Description

具有多孔电极图形的交流等离子体显示器

本发明涉及大面积等离子体显示屏(PDP)的电极设计，更详细地涉及在PDP中使用带有稀疏地布置的短路条的多孔电极以消除莫尔效应与改善工作电压的均匀性。

彩色等离子体显示屏(PDP)在本领域内已为众所周知。图1表示一个其中在前板上使用窄电极的交流彩色PDP的第一现有技术实施例。更详细地说，图1的交流PDP包括一块带有多个水平的保持电极10的前板，这些保持电极10与一个保持汇流条12连接。许多扫描电极14与保持电极10交错并列，两组电极由一个电介质层(未表示)覆盖。一块后板支持垂直的阻挡层肋16与多个垂直的纵列导体18(以部分剖视图表示)。各纵列导体根据具体情况分别涂敷红色、绿色或兰色荧光粉，使能得到全色显示。前板与后板一起密封并在其间的空间内充以一种可放电的气体。

各象素由(ⅰ)前板上包括一个保持电极10与一个并列的扫描电极14的一个电极对同(ⅱ)3个分别为红色、绿色与兰色的后板纵列电极18的交叉点确定。各子象素对应于同前板电极对交叉的分别为红色、绿色、兰色的纵列电极。

通过对前板保持电极10与扫描电极14二者及一个或多个选定的纵列电极18施加一个脉冲组合以寻址子象素。然后通过只对前板电极对施加脉冲使每个被寻址的子象素连续(即保持)放电。Dick的美国专利号US4728864中表示一个使用类似的前板电极结构的PDP。

工作电压与功率受放电间隙与电极宽度控制。布置保持与扫描电极使产生一个窄的放电间隙与一个宽的象素间间隙。放电间隙形成放电点的中心，而放电垂直向外扩散。象素间间隙必须做成是够大以防止扩散的等离子体放电恶化相邻子象素的亮或灭状态。电极的宽度与电极上面电介质玻璃的厚度确定象素的放电电容，此放电电容控制放电功率并因而控制亮度。对于给定的放电功率/亮度，选择放电数目以满足显示屏的总亮度要求。

随着显示面积的增大，使用了不同的方法以增大象素尺寸。图2表示一个每个象素使用双放电点的电极结构，它是美国专利申请序列号08/939251的主题，该专利属于本专利申请人并转让给与本申请同一个受让人。在每对公共扫描电极(例如24与26)与一个寻址电极28之间形成独立的放电点(例如20与22)。然后这些放电跨越放电间隙C向对面的保持电极回路(例如30与32)扩散。来自每个放电点的光输出在放电间隙C处与构成每个放电间隙的2个电极的上下发射。在这种电极布局情况下，由于电极趋向于遮蔽发射的光，因而在电极宽度与亮度之间有一个折衷方案。

图3使用一个宽的透明电极以兼得增大的象素电容与增大的光输出。宽透明电极40分别同保持供电电极10与扫描供电电极42、44连接。相邻的透明电极40之间的放电间隙C确定PDP的电击穿特性。电极40的宽度影响象素电容，并因而影响放电功率要求。

透明电极对产生的光在放电间隙开始然后沿朝着供电电极44的方向及沿供电电极44的下面扩散。由于供电电极10、42与44在透明电极的边缘，它们趋向于遮蔽象素点之间的光，产生象素行之间的暗色水平线。较宽的透明电极40提供一个为增强亮度而向PDP输入较大功率水平的装置。然而，透明电极40由于增加了要求的处理工序的数目因而其制造成本高。

透明电极提供的优点是高的放电电容与大的象素面积。双放电点布局有低的电容并因而要求较多数目的放电周期以产生与透明电极布局等量的光。另外，产生的光集中在每个放电点的十分密集的区域内，同时在放电点之间发射附加的光。由此可见，透明电极布局以成本为代价产生一个比双放电点布局更大、更亮与更均匀的放电区域。

本发明的一个目的是提供一种呈现增强的光输出的PDP。

本发明的另一个目的是提供一种其中得到透明电极结构的光输出特性而不由此产生较高制造成本的经改进的PDP。

本发明的再一个目的是提供一种呈现改善的发光效率的经改进的PDP。

一个结合本发明的交流等离子体显示屏(PDP)包括相对布置并在其间密封充入可放电气体的衬底；在一块衬底上布置的多个细长的寻址电极；和在第二块对面的衬底上布置并与寻址电极正交的多个扫描电极结构。许多保持电极结构与扫描电极结构平行布置并交错并列。每个保持电极结构与扫描电极结构做成一个细长的其中带有多个孔口的导电层。每个保持电极结构与扫描电极结构的细长导电层可以是一个画交叉阴影线的导体样式或是用短路条连接的许多平行导体。

下面简要说明附图。

图1是一个使用窄的扫描与保持电极的现有技术彩色PDP的示意图。

图2是一个结合双放电点的PDP的示意图。

图3是一个使用透明电极的现有技术PDP结构的示意图。

图4是一个图示与本发明一致的多孔的保持与扫描电极(使用画交叉阴影线的样式)的示意图。

图5是一个图示与本发明一致的多孔的保持与扫描电极(使用平行导体的样式)的示意图。

图6是一个图示如图5所示的多孔的保持与扫描电极的示意图，其中平行导体有不同的表面积。

图7是一个本发明的示意图，其中各对多孔的保持与扫描电极交错并列，且相邻的扫描电极用电气隔离的导体条分隔。

图7a是一个本发明的示意图，图示说明带有稀疏布置的短路条的多孔的保持与扫描电极。

图8是一个本发明的示意图，其中各对透明的保持与扫描电极交错并列，且相邻的保持与扫描电极分别用电气隔离的导体条分隔。

图9是一个本发明的示意图，其中相邻的多孔的保持与扫描电极用电气隔离的导体条分隔。

现在参看图4，每个保持与扫描电极布置成一个多孔的导体线道。更详细地说，一个保持汇流条50连接每个保持电极52与54，而扫描电极56与58连接扫描触点60与62。每个保持与扫描电极呈现为一个画交叉阴影线的导体样式。其中的孔口使在放电动作期间能透射光。封闭画交叉阴影线导体样式的边界导体(例如边界导体64)提供一个放电间隙的均匀边界并保证相邻电极结构之间有均匀的放电电压。

通过使用带有使光能通过的开口区域的宽金属电极，增大了象素电容。而且，电极做成足够宽使在大的荧光粉面积范围内放电，这样，由于较宽的放电间隙尺寸的结果而表现出一个改善的发光效率。多孔的电极通过对金属化的玻璃板应用一个光刻工艺制成。因此，可把画交叉阴影线样式的电极做得足够窄使光能通过各线之间，而保留整个电极的低电阻性质。选择线宽与线距时必须注意使莫尔效应(由样式变化引起的亮度的不规则)减至最低程度。这个画交叉阴影线的样式提供一个横跨电极宽度很均匀的电容，使横跨宽度的亮度能均匀分布。

这种画交叉阴影线的样式确实表现出一个与它们透明的前述物一样的共同缺点，在这种结构中用于建立开始壁电位的建立电压波形由于较大的放电电容将趋于产生附加的背景光。而且，除非解决好相邻象素点的间距，大的放电可能垂直扩散而恶化相邻的单元。

使用图5中所示的平行导体电极图形可减弱莫尔效应。相邻的扫描与保持电极70与72分别使用平行导体以产生大象素点。在平行导体的相对两端与其间的中间位置放电垂直的短路条。这样，由于相邻短路条的桥接作用，一根平行导体的开路将不一定使电极变为无效。垂直的短路条最好应为窄条且彼此间距较远，使莫尔效应减至最低程度。当使用这种电极布局时，可通过调节导体的数目、宽度与彼此间距充分灵活地控制象素电容。此外，通过把短路条之间的节距做成与子象素之间的阻挡层肋的平均节距相同，可大大减弱交频莫尔效应。

图5的电极图形表现出优于透明的与画交叉阴影线的两种电极图形。即，建立的放电原则上在放电间隙C附近起作用，因而只放电总容量的一小部分。这种电极图形产生较少的背景光，同时由于建立的放电横跨电极结构不均匀分布电荷，使寻址放电局限于放电间隙C从而减弱了等离子体的过扩散。

图6的电极图形同样使用平行导体，但导体线宽变化以增大每个放电间隙C处的电容。因此，导体74与76为最宽，而导体78、80与82、84分别有越来越小的宽度。此结构提供改善的工作裕度并减小象素间隙D的电容，从而减弱等离子体的扩散。

图7表示本发明的另一个实施例，其中双扫描与保持电极结构彼此交错并列。而且，在相邻的扫描电极与保持电极之间例如在扫描电极102、104之间与保持电极106、108之间分别布置一个浮置的电气隔离条100。

如大家已知，每个等离子体放电包括一个负辉光区与一个被吸引至正电荷源的阳极区(即阳极区载有一个纯的负电荷)。已确定隔离条100在等离子体屏工作期间产生一个负电荷(参看F·Lay的美国专利US3666981)。因此，如图7中所示，布置隔离条100以防止当一个象素单元跨越放电间隙C放电时阳极区跨越距离D扩散至一个相邻的象素单元点。

在图7的实施例中，垂直的短路条109在保持与扫描电极结构内横跨每个多孔电极的宽度。这些短路条必须按与后板阻挡层肋相同或较大的节距布置以防止高频莫尔效应。尽管消除了高频效应，但低频效应仍保持可见如同一个暗淡的彩虹。取决于短路条坐落在彩色荧光粉肋沟道内的何处，子象素的亮度将发生变化，从而产生彩虹。当短路条处于阻挡层肋之间沟道的中心时，等离子体放电能更快地与在低电压下扩散跨越电极结构。当短路条接近或在阻挡层肋的顶部上时，此效应减弱。当短路条在阻挡层肋之间的中心时，结果是低电压高亮度面，而当短路条离开中心时，结果是高电压暗淡面。

当制造与装配屏板时，由于板经高温处理产生收缩，阻挡层肋的节距与短路条的节距有少量变化。此外，在装配期间，两块板之间的垂直度带有固有的角度误差。这两个结果妨碍短路条的精确定位。

如大家已知，莫尔图起因于两个或多个没有100％对准的重叠图象。包括在一个多孔电极结构内的短路条对存在的垂直阻挡层肋产生一个第二垂直图象。这两个图象差拍的频率确定可观察到的光的分布图象。如果短路条的节距比阻挡层肋的节距小得多，取决于两个图象多长时间跳动一次，将出现高频莫尔图象。当短路条接近或远离阻挡层肋节距时，将出现低频图象。如果在短路条之间有若干个图象，则由于光强的变化可能观察到窄的线条。

尽管短路条的使用减弱了开路电极的影响，但不一定在每个放电点都有一根短路条。因此，短路条在板周围的散布可作为一个减弱图象干扰的装置。同样，图象扰动亮度可通过把短路条的放电电容减至最小而减弱。这可通过使用很窄的线宽，与/或通过缩短短路条的长度使其只跨接多孔电极的一部分而达到。

图7a表示又一个实施例，包括一个图7的平行多孔电极结构子结构，带有所示的彩色荧光粉与阻挡层肋110。短路条112的长度已缩短至只足以桥接扫描或保持电极内3个电极的2个并从横跨放电间隙C的电极结构内完全除去。这样布置对每个放电点减少短路条金属用量以系数4计。然后选择布置样式使短路条112布置在电极结构内的不同位置以保持桥接作用。

然后这样布置短路条112使在任一红绿兰色象素内最多只出现一根短路条112。这保证在每个象素基础上图象干扰只施加于一个单色，从而减少3个其它因素的干扰。在图7a中，短路条112这样布置使它们分布在各种颜色之间以防止任一颜色中能量过剩。

通过这样扩展样式使在每个装有一根短路条112的红绿兰色象素周围的任何红绿兰色象素内不放置短路条112，可进一步减弱图象干扰。这样的短路条布置还有肋于防止电极开路，因为一个电极结构内的开路将继续被桥接。由于开路的出现是随机的且它们的间隔远，因此短路条可间隔很远。结果，在图象干扰减弱与工艺性之间有一个折衷方案。

图象干扰的适度减弱，帮助消除任何可见的不重合或板收缩的影响，在图7布置的情况下显示器在较高工作电压下均匀地工作，放电特性没有任何大的变化。总之，稀疏布置短路条实际上消除了由短路条引起的电压与亮度变化并大大减弱了莫尔效应。

图8图示使用相邻透明电极结构之间的隔离条100以防止阳极放电区扩散至相邻的象素点。每个扫描电极对与保持电极对交错并列如图7中所示。

如上所述，每个等离子体放电包括一个负辉光区与一个被吸引至正电荷源的阳极区。图4-7中表示的电极布局成功地扩散放电并可供更长得多的正极放电区之用。每次放电在放电间隙C的中心形成。随着放电扩展，在最接近放电间隙的阴极形成负辉光区。阳极区在短路条的帮助下迅速扩展以覆盖阳极。随着放电继续，负辉光很象一个波慢慢地从放电间隙C漂移至最外的阴极导体，而电流通过阳极区。随着负辉光漂移跨越阴极导体，对阳极的放电路径进一步伸长，进一步增大了阳极区的长度。

这种电极图形的发光效率特性与现有技术电极布局十分不同。本领域内都熟知，随着施加电压的升高效率下降。这主要是由于这个事实，即放电被限制在放电间隙内而由增高的电压提供的附加功率被负辉光所消耗。图5、7与9的电极图形证明比现有技术的电极图形有较高的效率与较平坦的效率对电压的特性曲线。这是由于使用远间距窄平行线的结果。

在低电压下，放电包容在中间放电区域内因而不使用最远电极的壁电容。随着电压升高，使用更多的电极电容，向放电提供更大的功率。这些增加的功率被较高效率的阳极区而不是被负辉光区分享，从而得到总效率的粗略平衡。

平坦的效率特性为通过施加保持电压以调节交流PDP的功率与亮度创造了条件。通过简单调节保持电压，已发现在20V显示器工作电压跨度内功率与亮度变化加倍。因而，可控制PDP电源以运行在工作电压范围的高端使亮度最强，然后随着负载增大自动降低电压，从而限制功率。另外，由于PDP的光输出划分为若干称为子域的二元加权区段，因而可通过调节保持放电数目与保持电压的组合控制不同的亮度水平。以此方式，可使用少数的低电压放电得到很暗的低亮度水平，而使用增加的电压与许多放电得到高亮度水平。

用于本发明的电极结构布局的尺寸提供若干控制变量。与现有技术相同，放电间隙尺寸确定最低放电电压。虽然电极结构没有短路条仍将起作用，但短路条通过提供一个从放电间隙至电极结构导体的放电路径而帮助维持低的放电电压。短路条应做成窄条以便不致阻挡光或产生莫尔效应。当放电间隙接近或小于衬底至后板的间隙时，这种布局最容易运行。

电极结构导体的宽度与间距确定壁电容并从而确定放电功率。当与双放电点PDP(如图2中所示)比较时，图7的电极结构提供几乎相同的功率水平。这是在尽管电极总宽度减小25％的情况下的结果。总放电区域的长度对功率消耗按惯例起次要作用。各导体线间的间距由于负辉光的跨越漂移因而对功率与效率也起作用。电极结构的各导体线间的间距越宽，负辉光区将越窄。使用导体线间间距与放电间隙C一样宽的电极结构已经历令人满意的运行。

隔离条100的放置是重要的，因为它们将趋向于排斥阳极区使离开电极结构的最外边导体。从电极结构的最外边导体线至隔离条保持一个合理的距离，使等于放电间隙C。同样，隔离条的宽度可设定为等于放电间隙C。这样得到象素点有3个放电间隙的距离，从而提供足够大的象素间的间隙D，以维持单元对单元的隔离。

在根据本发明构造的PDP中，由建立放电产生的背景亮度约为现有技术双放电点PDP的背景亮度的一半。这主要是由于只有半数放电点这一事实的缘故。建立放电用于在PDP寻址工作之前建立良好限定的壁电压状态。

在建立电压跃升期间，放电间隙任一侧的导体条包围放电。邻接的导体条(例如中心导体条)提供一小部分背景辉光，而在第3导体上看不到可见光。这种情况与带有透明电极的PDP不同，后者背景辉光围绕整个透明电极，放电全部电容。

如图3所示，本领域的共同实践是这样布置透明电极使扫描与保持电极交错。现有技术布局要求一个用于单元对单元隔离的宽的象素间间隙，主要是因为在寻址期间在后衬底寻址电极与前衬底扫描电极之间形成一个放电。在宽透明电极下，寻址放电触发点在区域内直接随机出现。随着放电发展，阳极区通常向放电间隙并跨越放电间隙发展，但当触发点出现在接近象素间间隙时，阳极区可能发展至不是跨越放电间隙而是跨越象素间间隙从而导致寻址失败。

因此，如图7与8所示，配对扫描电极与保持电极是有利的，使便于消除穿过象素间间隙的电场。图7a包括这种布局。

在现有技术透明电极布局情况下，建立2个场域。主要的场跨越放电间隙，而次要的场跨越象素间间隙而建立。如图8所示，通过配对透明电极，主要场保持在放电间隙处，而次要场由于邻近的电极总是接近相同的电位而被消除。除了改善单元对单元的隔离之外，扫描电极对保持电极的电容几乎减小一半。

图9图示在相邻的保持电极与扫描电极之间的隔离条的应用。

应当了解前面所述只是用来说明本发明。本领域的技术人员可设计各种可替换方案与修改方案而不背离本发明。因此，本发明的意图是包括所有这些可替换方案、修改方案及在附加的权利要求书范围内的各种变化。

Claims (19)

1．一种包括相对布置并在其间密封充入的可放电气体的衬底的交流等离子体显示屏，包括：

a)多个布置在一块所述衬底上的细长的寻址电极；

b)多个布置在第二所述衬底上并与寻址电极正交的扫描电板结构；

c)多个在第二所述衬底上与所述扫描电极结构平行布置并交错并列的保持电极结构；且

其中，每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构包括一个细长的其中带有许多孔口的导电层。

2．根据权利要求1的交流等离子体显示屏，其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构的细长导电层呈现一个画交叉阴影线的导体样式。

3．根据权利要求2的交流等离子体显示屏，其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构的细长导电层包括一个围绕所述画交阴影线的导体样式的导电线道。

4．根据权利要求1的交流等离子体显示屏，其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构的细长导电层包括许多在其端部用短路条连接的平行导体。

5．根据权利要求4的交流等离子体显示屏，其中每个电极结构的平行导体还用布置在其所述端部之间的附加短路条连接。

6．根据权利要求4或5的交流等离子体显示屏，其中相邻的扫描电极结构与保持电极结构的平行导体呈现不同的平表面区域使能对位于对面衬底上的电极得到不同的电容。

7．根据权利要求4、5或6的交流等离子体显示屏，还包括：

一个布置在每个保持电极结构与扫描电极结构之间的象素间间隙内的电气隔离导体。

8．根据前述权利要求中之任一的交流等离子体显示屏，还包括：

一个布置在一个象素点的每个扫描电极结构与一个紧邻的象素点的保持电极结构之间的导电的电气隔离条。

9．一种包括相对布置并在其间密封充入可放电气体的衬底的交流等离子体显示器，包括：

a)多个布置在所述衬底上的细长的寻址电极；

b)多个布置在第二所述衬底上并与所述寻址电极正交的扫描电极结构；

c)多个与所述扫描电极结构平行布置的保持电极结构，相邻的保持电极结构对与扫描电极结构对交错并列；及

d)一个布置在每个紧邻的配成对的扫描电极结构之间的导电的电气隔离条。

10．根据权利要求9的交流等离子体显示屏，还包括：

e)一个布置在每个紧邻的配成对的保持电极结构之间的导电的电气隔离条。

11．根据权利要求10的交流等离子体显示屏，其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描结构包括一个其中带有许多孔口的细长的导电层。

12．根据权利要求10的交流等离子体显示屏，其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构的细长导电层包括许多在其端部用短路条连接的平行导体。

13．根据权利要求12的交流等离子体显示屏，其中每个电极结构的平行导体进一步用布置在其所述端部之间的短路条连接。

14．根据权利要求10至13中之任一的交流等离子体显示屏，其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构的细长导电层包括一个透明导体。

15．根据权利要求5的交流等离子体显示屏，还包括：

布置在邻近每个所述细长寻址电极以隔离相邻子象素点的阻挡层肋；且

其中横跨所述交流等离子体显示屏的各相邻所述阻挡层肋之间的节距的平均值基本上等于各相邻所述短路条之间的距离。

16．根据权利要求5或13的交流等离子体显示屏，还包括：

布置在邻近每个所述细长寻址电极以隔离相邻子象素点的阻挡层肋，N个相邻子象素点中的每个组成一个象素点；且

其中每个所述保持电极结构与每个所述扫描电极结构的所述许多平行导体包括至少3个平行导体，每个所述附加短路条连接在所述至少3个导体的子结构之间。

17．根据权利要求16的交流等离子体显示屏，其中与每个所述象素点相关联的所述附加短路条不多于1根。

18．根据权利要求16的交流等离子体显示屏，其中与每个保持电极结构和每个扫描电极结构相关联的所述附加短路条在位置上各自分隔至少N个相邻的象素点。

19．根据权利要求16的交流等离子体显示屏，其中布置在相邻的保持电极结构与扫描电极结构内的所述附加短路条分别布置在不同的子象素点。

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