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Diese
Erfindung betrifft das Elektroden-Design großflächiger Plasmabildschirme (PDPs),
und insbesondere die Verwendung offener Elektroden mit spärlich besiedelten
Kurzschlussstäben
in PDPs zur Eliminierung von Moiré-Effekten und zur Verbesserung
der Gleichförmigkeit
der Betriebspannung.
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Farbplasmabildschirme
(PDPs) sind im Stand der Technik gut bekannt. 1 veranschaulicht
eine erste Ausführungsform
des Standes der Technik eines AC-Farb-PDP, wobei schmale Elektroden
auf der Vorderplatte eingesetzt werden. Insbesondere der AC-PDP
von 1 weist eine Vorderplatte mit mehreren horizontalen
Zusatzelektroden (Sustain-Elektroden) 10 auf, die an einen
Zusatzbus 12 angeschlossen sind. Eine Vielzahl von Abtastelektroden
(Scan-Elektroden) 14 grenzen
an die Zusatzelektroden 10 an, und beide Elektrodensätze sind von
einer dielektrischen Schicht (nicht gezeigt) überzogen. Eine hintere Platte
hält die
vertikalen Trennbarrieren 16 und mehrere vertikale Säulenleiter 18 (als
durchsichtige Darstellung gezeigt). Die einzelnen Säulenleiter
sind mit roten, grünen
oder blauen Leuchtstoffen bedeckt, wie es beispielsweise der Fall ist,
wenn man einen Vollfarbbildschirm erhalten möchte. Die vorderen und hinteren
Platten sind miteinander verschweißt, und der Raum dazwischen
ist mit einem entladbaren Gas gefüllt.
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Die
Pixel sind definiert durch die Schnittbereiche von (i) einem Elektrodenpaar,
das eine Zusatzelektrode 10 und eine angrenzende Abtastelektrode 14 auf
der Vorderplatte umfasst, und (ii) drei Säulen-Elektroden 18 auf
der hinteren Platte für
rot, grün, bzw.
blau. Die Subpixel entsprechen einzelnen roten, grünen und
blauen Säulenelektroden,
die das Elektrodenpaar auf der Vorderplatte schneiden.
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Die
Subpixel werden angesteuert, indem eine Kombination von Impulsen
sowohl auf die vorderen Zusatzelektroden 10 und die Abtastelektroden 14 als
auch auf eine oder mehrere ausgewählte Säulenelektroden 18 ausgeübt wird.
Jedes angesteuerte Subpixel wird dann kontinuierlich (d.h. dauerhaft) entladen,
indem nur auf das Elektrodenpaar der Vorderplatte Impulse ausgeübt werden.
Ein PDP, das eine ähnliche
Vorderplatten-Elektrodenstruktur aufweist, ist in dem US-Patent
Nr. 4 728 864 von Dick gezeigt.
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Die
Betriebsspannungen und die Leistung werden von der Entladungslücke und
der Elektrodenbreite gesteuert. Die Zusatz- und Abtastelektroden sind
so platziert, dass eine schmale Entladungslücke und eine breite Inter-Pixel-Lücke erzeugt
wird. Die Entladungslücke
bildet das Zentrum der Entladungsstelle, und die Entladung breitet
sich vertikal aus. Die Inter-Pixel-Lücke muss hinreichend groß sein,
so dass verhindert wird, dass die Verbreitung der Plasmaentladung
den AN- oder AUS-Zustand der Nachbar-Subpixel beeinträchtigt.
Die Breite der Elektrode und die Dicke des dielektrischen Glases
gegenüber der
Elektrode bestimmen die Entladungskapazität des Pixels, die weiterhin
die Entladungsleistung und damit die Helligkeit steuert. Für eine gegebene
Entladungsleistung/Helligkeit wird die Anzahl der Entladungen so
gewählt,
dass die Anforderungen an die Gesamthelligkeit des Bildschirms eingehalten
werden.
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Da
sich die Bildschirmflächen
vergrößert haben,
wurden verschiedene Verfahren zur Steigerung der Pixelgröße eingesetzt. 2 veranschaulicht eine
Elektrodenstruktur, die doppelte Entladungsstellen pro Pixel einsetzt,
und die der Gegenstand von US-5 852 347 sind.
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Getrennte
Entladungsstellen (beispielsweise 20, 22) bilden
sich zwischen jedem Paar gemeinsamer Abtastelektroden (beispielsweise 24 und 26)
und einer Adresselektrode 28. Die Entladungen verbreiten
sich über
die Entladungslücke
C zu den gegenüberliegenden
Zusatz- Elektrodenschleifen
(beispielsweise 30 und 32). Der Lichtausgang von
jeder Entladungsstelle wird an der Entladungslücke C und oberhalb und unterhalb
der Elektroden emittiert, die jeweils die Entladungslücke bilden.
Mit dieser Elektrodenanordnung kommt es zu einem Kompromiss zwischen
Elektrodenbreite und Helligkeit, da die Elektroden dazu neigen,
das emittierte Licht zu verdunkeln.
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3 verwendet
eine breite transparente Elektrode, damit eine erhöhte Pixel-Kapazität und Lichtausgang
erzielt werden. Breite transparente Elektroden 40 sind
an die Zusatz-Versorgungselektroden 10 und
die Abtast-Versorgungselektroden 42 bzw. 44 angeschlossen.
Die Entladungslücke
C zwischen den benachbarten transparenten Elektroden 40 definiert
die elektrische Ausfall-Eigenschaft für den PDP. Die Breite der Elektroden 40 beeinflusst
die Pixel-Kapazität und daher
die Anforderungen an die Entladungsleistung.
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Das
von einem transparenten Elektrodenpaar erzeugte Licht entsteht an
der Entladungslücke und
breitet sich in beiden Richtungen zur und unter der Versorgungselektrode 44 aus.
Da sich die Versorgungselektroden 10, 42 und 44 an
den Rändern
der transparenten Elektroden 40 befinden, neigen sie dazu,
das Licht zwischen den Pixelstellen zu verdunkeln, so dass dunkle
horizontale Linien zwischen den Pixelreihen entstehen. Die breiteren
transparenten Elektroden 40 bieten eine Maßnahme zur
Eingabe größerer Leistungsmengen
in den PDP, damit die Helligkeit vergrößert wird. Die Herstellungskosten der
transparenten Elektroden 40 sind jedoch aufgrund der erhöhten Anzahl
der erforderlichen Verarbeitungsschritte hoch.
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Die
Vorteile transparenter Elektroden sind eine hohe Entladungskapazität und eine
große
Pixelfläche.
Die doppelte Entladungssfellentopologie hat niedrige Kapazität und erfordert
daher eine größere Anzahl
von Entladungszyklen zur Erzeugung einer äquivalenten Menge Licht wie bei
der transparenten Elektrodentopologie. Das erzeugte Licht wird zudem auf
eine sehr intensive Fläche
an jeder Entladungsstelle konzentriert, wobei zusätzliches
Licht zwischen den Entladungsstellen emittiert wird. Die transparente
Elektrodentopologie erzeugt somit eine größere hellere und gleichmäßigere Entladungsfläche als
die doppelte Entladungstellen-Topologie,
zu Ungunsten der Kosten.
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EP-A-0
802 556 auf der die zweiteilige Form nach Anspruch 1 beruht, offenbart
einen AC-Plasmabildschirm, der gegenüberliegende Substrate mit einem
dazwischen befindlichen eingeschlossenen entladbaren Gas aufweist,
umfassend:
- (a) mehrere längliche Adresselektroden, die
auf einem der Substrate positioniert sind;
- (b) Trennbarrieren, die neben jeder der länglichen Adresselektroden positioniert
sind, um benachbarte Subpixel-Stellen zu isolieren, wobei jeweils N
benachbarte Subpixel-Stellen eine Pixel-Stelle umfassen, wobei N
eine mehrfache Zahl ist.
- (c) mehrere Abtastelektrodenstrukturen, die auf dem zweiten
Substrat positioniert sind und orthogonal zu den Adresselektroden
ausgerichtet sind; und
- (d) mehrere Zusatzelektrodenstrukturen in paralleler Konfiguration
und verzahnt mit den Abtastelektrodenstrukturen auf dem zweiten
Substrat,
wobei jede Zusatzelektrodenstruktur und jede
Abtastelektrodenstruktur zwei oder mehr als drei parallele Leiter
mit Öffnungen
dazwischen umfasst, die durch Kurzschlussstäbe an den Enden der parallelen
Leiter und durch zusätzliche
Kurzschlussstäbe,
die zwischen den Enden der parallelen Leiter angebracht sind, verbunden
werden.
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Erfindungsgemäß wird ein
AC-Plasmabildschirm bereitgestellt mit gegenüberliegenden Substraten, mit
einem dazwischen befindlichen eingeschlossenen entladbaren Gas,
umfassend:
- (a) mehrere längliche Adresselektroden, die
auf einem der Substrate positioniert sind;
- (b) Trennbarrieren, die neben jeder der länglichen Adresselektroden positioniert
sind, um benachbarte Subpixel-Stellen zu isolieren, wobei jeweils N
benachbarte Subpixel-Stellen eine Pixel-Stelle umfassen, wobei N
eine mehrfache Zahl ist;
- (c) mehrere Abtastelektrodenstrukturen, die auf dem zweiten
Substrat positioniert und orthogonal zu den Adresselektroden ausgerichtet
sind; und
- (d) mehrere Zusatzelektrodenstrukturen in paralleler Konfiguration
und verzahnt mit den Abtastelektrodenstrukturen auf dem zweiten
Substrat,
wobei jede Zusatzelektrodenstruktur und jede
Abtastelektrodenstruktur mindestens drei parallele Leiter mit Öffnungen
dazwischen umfasst, die durch Kurzschlussstäbe an den Enden der parallelen
Leiter und durch zusätzliche
Kurzschlussstäbe,
die zwischen den Enden der parallelen Leiter angebracht sind, verbunden
werden, dadurch gekennzeichnet dass jeder zusätzliche Kurzschlussstab zwischen
einer Untergruppe der mindestens drei Leiter verbunden ist und es
nicht mehr als einen zusätzlichen
Kurzschlussstab in Verbindung mit jeder Pixel-Stelle gibt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend eingehend anhand der beispielhaften
Ausführungsformen
und der beigefügte
Zeichnungen erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
Schemazeichnung eines Farb-PDP des Standes der Technik mit schmalen
Abtast- und Zusatzelektroden;
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2 eine
Schemazeichnung eines PDP des Standes der Technik, der Doppelentladungsstellen
aufweist;
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3 eine
Schemazeichnung einer PDP-Struktur des Standes der Technik, die
transparente Elektroden verwendet;
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4,
eine Schemazeichnung, offene Zusatz- und Abtastelektroden (in schraffiertem
Muster);
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5,
eine Schemazeichnung, offene Zusatz- und Abtastelektroden (mit einem
parallelen Leitermuster);
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6,
eine Schemazeichnung, offene Zusatz- und Abtastelektroden, wie sie
in 5 gezeigt sind, wobei die parallelen Leiter verschiedene
Oberflächen
aufweisen;
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7;
eine Schemazeichnung, verzahnte Paare offener Zusatz- und Abtastelektroden
mit benachbarten Abtastelektroden, die durch elektrisch isolierte
Leiterstäbe
getrennt sind;
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7a,
eine Schemazeichnung der Erfindung, offene Zusatz- und Abtastelektroden
mit spärlich
verteilten Kurzschlussstäben;
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8,
eine Schemazeichnung, benachbarte offene Zusatz- und Abtastelektroden,
die durch elektrisch isolierte Leiterstäbe getrennt sind.
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4 zeigt
eine Anordnung von Zusatz- und Abtastelektroden, die zwar keine
erfindungsgemäße Ausführungsform,
sich aber für
das Verständnis
eignet. In 4 sind die Zusatz- und die Abtastelektroden
jeweils als offene Leiterspur konfiguriert. Insbesondere ist ein
Zusatzbus 50 jeweils an die Zusatzelektroden 52 und 54 angeschlossen,
wohingegen die Abtastelektroden 56 und 58 an die
Abtastkontakte 60 und 62 angeschlossen sind. Die
Zusatz- und Abtastelektroden
weisen jeweils ein schraffiertes Leitermuster auf. Die dazwischen
liegenden Öffnungen
ermöglichen
es, dass Licht während
der Entladungsvorgänge
entweicht. Die Grenzleiter, die die schraffierten Leitermuster umfassen
(beispielsweise die Grenzleiter 64) bieten eine gleichförmige Grenze
für die
Entladungslücke
und gewährleisten
eine gleichförmige
Entladungsspannung zwischen benachbarten Elektrodenstrukturen.
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Durch
Verwendung breiter Metallelektroden mit offenen Flächen, die
Licht hindurch treten lassen, wird die Pixelkapazität erhöht. Zudem
werden die Elektroden hinreichend breit gemacht, damit sie über einen
großen
Leuchtstoffbereich entladen, wodurch eine verbesserte Leuchteffizient
als Folge der breiteren Entladungslückenabmessungen gezeigt wird. Die
offenen Elektroden werden durch Anwendung eines Photolithographie-Verfahrens
auf eine metallisierte Glasplatte hergestellt. Folglich lasen sich
die Elektroden, die das schraffierte Muster ausmachen, hinreichend
schmal machen, so dass das Licht zwischen den Linien hindurch gelangen
kann, während gleichzeitig
die Eigenschaft des niedrigen Widerstandes der Gesamtelektrode erhalten
bleibt. Bei der Auswahl der Linienbreiten und des Abstandes muss man
vorsichtig sein, damit die Moiré-Effekte (Unregelmäßigkeiten
der Helligkeit aufgrund von Muster-Variationen) minimiert werden.
Dieses schraffierte Muster bietet eine sehr gleichförmige Kapazität über die
Elektrodenbreite, was es ermöglicht,
dass die Helligkeit über
die Breite gleichförmig
ist.
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Das
schraffierte Muster weist einen gemeinsamen Nachteil mit seinem
transparenten Vorläufer auf,
und zwar, dass die Wellenformen der Setup-Spannung, die zur Einrichtung
der anfänglichen Wandpotentiale
verwendet werden, zur Erzeugung von zusätzlichem Hintergrundlicht aufgrund
der größeren Entladungskapazitäten neigen.
Ist man zudem nicht sorgsam bei der Feststellung des Zwischenraumes
zwischen benachbarten Pixelstellen, können sich große Entladungen
vertikal nach außen
ausbreiten und benachbarte Zellen beeinträchtigen.
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Die
Moiré-Effekte
lassen sich durch Verwendung des in 5 gezeigten
parallelen Elektrodenmusters reduzieren, welches keine erfindungsgemäße Ausführungsform
ist, jedoch für
das Verständnis geeignet
ist. Benachbarte Abtast- und Zusatzelektroden 70 bzw. 72 verwenden
parallele Leiter zur Erzeugung großer Pixel-Stellen. Orthogonale
Kurzschlussstäbe
werden an den gegenüberliegenden
Enden der parallelen Leiter und an dazwischen liegenden Zwischenpositionen
positioniert. Somit macht ein offener Schaltkreis bei einem parallelen
Leiter die Elektrode aufgrund des Brückeneffekts der benachbarten
Kurzschlussstäbe
nicht notwendigerweise unbrauchbar. Die vertikalen Kurzschlussstäbe sollten
vorzugsweise schmal sein und einen breiten Abstand aufweisen, damit
die Moiré-Effekte
minimiert werden. Die Anzahl der Leiter, die Breite und der Abstand
dazwischen ermöglicht
eine weitläufige
Flexibilität
zur Steuerung der Pixelkapazität
bei der Verwendung einer solchen Elektroden- Topologie. Macht man die Abstandsstrecke
zwischen den Kurzschlussstäben
genauso groß wie
die durchschnittlichen Abstandsstrecken der Trennbarrieren zwischen
den Subpixeln, kann zudem ein hochfrequenter Moiré-Effekt
im Wesentlichen reduziert werden.
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Das
Elektrodenmuster von 5 hat Vorteile gegenüber den
transparenten und schraffierten Mustern. Die Setup-Entladungen arbeiten
nämlich
im Prinzip nahe der Entladungslücke
C und entladen daher nur einen kleinen Teil der Gesamtkapazität. Dies erzeugt
weniger Hintergrundlicht, und da das Setup keine Ladung gleichmäßig über die
Elektrodenstruktur verteilt, ist die Adressentladung an der Entladungslücke C lokalisiert
und reduziert eine übermäßige Ausbreitung
des Plasmas.
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Das
Elektrodenmuster von 6, das keine erfindungsgemäße Ausführungsform
ist, jedoch für das
Verständnis
geeignet ist, verwendet auch parallele Leiter, jedoch werden die
Leiterlinienbreiten zur Steigerung der Kapazität an jeder Entladungslücke C variiert.
Folglich sind die Leiter 74 und 76 am breitesten,
und die Leiter 78, 80 und 82, 84 haben
jeweils immer geringere Breiten. Diese Struktur schafft verbesserte
Betriebsgrenzen und reduziert die Kapazität der Inter-Pixel-Lücken D,
wodurch die Ausbreitung von Plssma reduziert wird.
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7 zeigt
eine Anordnung, die keine erfindungsgemäße Ausführungsform ist, sich jedoch
für das
Verständnis
eignet Bei dieser Anordnung sind doppelte Abtast- und Zusatzelektrodenstrukturen miteinander
verzahnt. Zudem wird ein elektrisch erdfreier Isolationsstab 100 zwischen
den benachbarten Abtastelektroden bzw. Zusatzelektroden positioniert, z.B.
zwischen den Abtastelektroden 102, 104 und zwischen
den Zusatzelektroden 106 und 108.
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Jede
Plasmaentladung umfasst bekanntlich einen negativen Glühbereich
und einen positiven Säulenbereich,
der von einer Quelle für
positive Ladung angezogen wird (d.h. die positive Säule trägt eine
negative Nettoladung). Es wurde bestimmt, dass den Isolationsstäben 100 bei
Betrieb eines Plasmabildschirms eine negative Ladung zukommt. (Siehe
US-Patent Nr. 3 666 981 von F. Lay). Folglich verhindert die Positionierung
der Isolationsstäbe 100, wie
in der 7 gezeigt, dass sich die positive Säule über die
Distanz D zu einer benachbarten Pixelzellenstelle ausbreitet, wenn
sich eine Pixelzelle über eine
Entladungslücke
C entlädt.
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Beider
Anordnung von 7 überspannen vertikale Kurzschlussstäbe 109 die
Breite jeder offenen Elektrode sowohl in den Zusatz- als auch in
den Abtastelektrodenstrukturen. Die Unterbringung dieser Stäbe muss
im selben Abstand oder im größeren Abstand
als die Trennbarrieren der Rückplatte
erfolgen, damit hochfrequente Moiré-Effekte verhindert werden.
Bei der Eliminierung der Hochfrequenzeffekte bleibt ein Niederfrequenzeffekt
oft als schwacher Regenbogen sichtbar. Je nachdem, wo sich ein Kurzschlussstab
in einem Farb-Leuchtstoff-Rippenkanal befindet,
variiert die Helligkeit des Subpixels, so dass Regenbogen entstehen.
Befinden sich die Kurzschlussstäbe
in der Mitte des Kanals zwischen den Trennbarrieren, kann sich die
Plasmaentladung über die
Elektrodenstruktur schneller und bei einer niedrigeren Spannung
ausbreiten. Dieser Effekt verringert sich, wenn die Kurzschlussstäbe näher an die
Trennbarrieren gelangen oder sich auf diesen befinden. Das Ergebnis
ist hohe Helligkeitsbereiche der niedrigen Spannung, wenn der Kurzschlussstab
zwischen den Trnnbarrieren zentriert ist, und Hochspannungs-Dämpfungsbereiche,
wenn sich der Kurzschlussstab nicht mittig befindet.
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Wenn
die Bildschirmplatten hergestellt und zusammengebaut werden, kommt
es zu geringfügigen
Abweichungen bei dem Abstand der Trennbarrieren und dem Abstand
der Kurzschlussstäbe
aufgrund von Schrumpfung der Platten durch Hochtemperatur-Verarbeitung.
Zudem kommt es bei dem Zusammenbau zu einer eigenen Fehlausrichtung
bei der Orthogonalität
der beiden Platten. Diese beiden Effekte verhindern eine genaue
Platzierung der Kurzschlussstäbe.
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Die
Moiré-Muster
resultieren bekanntlich aus zwei oder mehreren darüber liegenden
Mustern, die nicht zu 100% ausgerichtet sind. Die Aufnahme der Kurzschlussstäbe in eine
offene Elektrodenstruktur erzeugt ein zweites vertikales Muster
auf bestehende vertikal orientierte Trennbarrieren. Die Frequenz,
mit der diese beiden Muster schlagen, bestimmt das beobachtbare
Lichtverteilungsmuster. Ist der Abstand der Kurzschlussstäbe viel
kleiner als der Abstand der Trennbarrieren, resultiert, je nachdem
wie oft die beiden Muster schlagen, ein hochfrequentes Moiré-Muster.
Haben die Kurzschlussstäbe
fast den Barrierenabstand oder sind weiter entfernt, ergibt sich ein
niederfrequentes Muster. Befinden sich mehrere Pixel zwischen den
Kurzschlussstäben,
dann beobachtet man möglicherweise
schmale Linien aufgrund einer Variation der Lichtintensität.
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Die
Verwendung von Kurzschlussstäben
reduziert zwar die Auswirkung der offenen Elektroden, jedoch ist
es nicht nötig,
dass sich ein Kurzschlussstab an jeder Entladungsstelle befindet
Daher ist eine Streuung der Kurzschlussstäbe über die Platte als Maßnahme zur
Reduktion der Musterstörung
möglich. Ähnlich kann
die Störung
der Mustershelligkeit durch Minimieren der Entladungskapazität der Kurzschlussstäbe reduziert
werden. Dies kann durch Verwendung sehr schmaler Linienbreiten bewerkstelligt werden,
und/oder durch eine solche Reduktion der Länge der Kurzschlussbrücke, dass
nur ein Teil einer offenen Elektrode überspannt wird.
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7a zeigt
eine erfindungsgemäße Ausführungsform,
die eine Untergruppe der parallelen offenen Elektrodenstruktur von 7 umfasst,
wobei die Leuchtstofffarben und die Trennbarrieren 110 gezeigt
sind. Die Kurzschhssstäbe 112 haben
eine reduzierte Länge,
so dass nur zwei der drei Elektroden in einer Abtast- oder Zusatzelektrodestruktur überbrückt werden,
und sind vollständig
aus der Elektrodenstruktur über
die Entladungslücke
C entfernt. Diese Anordnung reduziert die Menge an Kurzschlussstabmetall
um einen Faktor 4 für
jede Entladungsstelle. Ein Muster wird dann derart ausgewählt, dass
die Kurzschlussstäbe 112 an
verschiedenen Stellen innerhalb der Elektrodenstruktur untergebracht
werden, und die Brückenfunktion
beibehalten wird.
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Die
Kurzschlussstäbe 112 erhalten
dann einen derartigen Abstand, dass höchstens nur ein Kurzschlussstab 112 in
irgend einem RGB-Pixel vorkommt. Dies gewährleistet, dass auf einer Basis
je Pixel die Musterstörung
nur auf eine einzelne Farbe angewendet wird, wodurch die Störung um
einen weiteren Faktor 3 reduziert wird. In 7a sind
die Kurzschlussstäbe 112 so
untergebracht, dass sie zwischen den Farben verteilt sind, so dass
eine übermäßige Abundanz
der Energie in einer jeden Farbe verhindert wird.
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Eine
weitere Reduktion der Musterstörung lässt sich
durch ein derartiges Erweitern des Musters erzielen, dass kein Kurzschlussstab 122 in
irgendeinem RGB-Pixel untergebracht wird, das jeweils ein RGB-Pixel
umgibt, das einen Kurzschlussstab 112 enthält. Eine
solche Anordnung von Kurzschlussstäben hilft jedoch noch bei der
Verhinderung offener Elektroden, da eine offene Elektrode inmitten
einer Elektrodenstruktur weiterhin überbrückt bleibt. Da das Auftreten
offener Elektroden zufällig
ist und sie einen weiten Abstand zueinander aufweisen, können die
Kurzschlussstäbe
einen weiten Abstand aufweisen. Demzufolge besteht ein Kompromiss
zwischen der Reduktion der Musterstörung und der Herstellbarkeit.
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Die
erhebliche Reduktion der Musterstörung hilft bei der Eliminierung
jeglicher sichtbarer Wirkungen der Fehlausrichtung oder der Schrumpfung
der Platten, und der Bildschirm arbeitet gleichmäßig bei der höheren Betriebsspannung,
die man bei der Anordnung von 7 beobachtet,
ohne dass es zu einer größeren Änderung
der Entladungseigenschaften kommt. Zusammengefasst eliminiert die
spärliche
Platzierung von Kurzschlussstäbe
praktisch die Variationen von Spannung und Helligkeit die von den Kurzschlussstäben verursacht
wird, und sie reduziert die Moiré-Effekte erheblich.
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Wie
zuvor erwähnt
umfasst jede Plasmaentladung einen negativen Glühbereich und einen positiven
Säulenbereich,
der von einer Quelle für
positive Ladung angezogen wird. Die in den 4 bis 7 gezeigten
Elektrodentopologien verbreiten erfolgreich die Entladung und ermöglichen
einen viel längeren
positiven Säulenentladungsbereich.
Jede Entladung entsteht in der Mitte einer Entladungslücke C. Mit
der sich entwickelnden Entladung bildet sich der negative Glühbereich
an der Kathodenelektrode, die der Entladungslücke am nächsten ist. Es entwickelt sich
rasch ein positiver Säulenbereich,
der die Anodenelektrode unter der Mithilfe durch die Kurzschlussstäbe überspannt.
Mit der fortschreitenden Entladung verschiebt sich das negative
Glühen
langsam, und zwar zum Großteil
wie eine Welle, von der Entladungslücke C zum äußersten Kathodenelektrodenleiter,
während
der Strom durch die positive Säule fließt. Wenn
sich das negative Glühen über die
Kathodenelektrodenleiter verschiebt wird der Entladungsweg zur Anodenelektrode
weiter verlängert, was
die Länge
der positiven Säule
weiter vergrößert.
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Die
Leuchteffizienzeigenschaft eines solchen Elektrodenmusters unterscheidet
sich ziemlich von dem der Elektrodentopologien des Standes der Technik.
Im Stand der Technik ist bekannt, dass die Effizienz mit der Erhöhung der
angelegten Spannung sinkt. Dies beruht primär auf der Tatsache, dass die Entladung
auf die Entladungslücke
begrenzt ist, und die von der erhöhten Spannung gelieferte zusätzliche Leistung
wird vom negativen Glühen
verbraucht. Die Muster der 5, 7 und 9 zeigen höhere Effizienzen und eine flachere
Eigenschaft von Effizienz vs. Spannung gegenüber den Elektrodenmustern des Standes
der Technik Dies beruht aufgrund der Verwendung schmaler paralleler
Linien mit breitem Abstand.
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Bei
niedrigen Spannungen ist die Entladung auf den unmittelbaren Entladungslückenbereich
eingeschränkt,
und so wird die Wandkapazität
an den weitesten Elektroden nicht verwendet. Mit steigender Spannung
wird die Elektrodenkapazität
mehr genutzt, so dass für
die Entladung mehr Leistung bereitgestellt wird. Diese erhöhte Leistung
wird von der effizienteren positiven Säule eher geteilt als vom negativen
Glühen,
so dass ein grober Ausgleich der Gesamteffizienz erzielt wird.
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Die
flache Effizienzeigenschaft ermöglicht, dass
bei AC-PDPs die Leistung und die Helligkeit von der angelegten Zusatzspannung
moduliert wird. Durch einfaches Einstellen der Zusatzspannung sind die
Leistung und die Helligkeit Befunden zufolge innerhalb einer 20-Volt-Betriebsspanne des
Bildschirms nahezu doppelt so groß. Somit kann die PDP-Stromzufuhr
so gesteuert werden, dass sie am oberen Ende des Betriebsspannungsbereichs
arbeitet, damit die Helligkeit maximiert wird, dann die Spannung
mit steigender Belastung automatisch verringert wird, wodurch die
Leistung begrenzt wird. Da die PDPs zudem den Lichtausgang in binär gewichtete
Blöcke
aufbrechen, die man als Unterfelder bezeichnet, kann die Helligkeit
verschiedener Stufen durch eine Kombination der Anzahl von Zusatzentladungen
und der Zusatzspannung gesteuert werden. Auf diese Weise lassen
sich sehr gedämpfte Schwachlichtstufen
mit einer geringen Anzahl von Niederspannungsentladungen erzielen, während Stufen
mit hoher Helligkeit mit erhöhten
Spannungen und vielen Entladungen erzielt werden können.
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Die
Dimensionen, die für
die Anordnung der erfindungsgemäßen Elektrodenstrukturen
verwendet werden, bieten verschiedene Kontrollvariablen. Entsprechend
dem Stand der Technik bestimmt die Entladungslücke die Mindest-Entladespannung.
Die Elektrodenstruktur funktioniert zwar ohne die Kurzschlussstäbe, jedoch
helfen sie bei der Aufrechterhaltung einer niedrigen Entladungsspannung
durch Bereitstellen eines Entladungswegs von der Entladungslücke zu den
Elektrodenstrukturleitern. Die Kurzschlussstäbe sollten so schmal sein,
dass sie das Licht nicht blockieren oder Moiré-Effekte hervorrufen. Diese
Topologie lasst sich am leichtesten betreiben, wenn die Entladungslücke fast
so nah ist wie die Substratlücke
zur hinteren Platte oder näher.
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Die
Elektrodenstrukturleiterbreite und der Abstand bestimmen die Wandkapazität und daher die
Leistung der Entladung. Verglichen mit PDPs mit der doppelten Entladungsstelle
(wie in 2 gezeigt) bietet die Elektrodenstruktur
von 7 nahezu das gleiche Leistungsniveau. Dies erfolgt
trotz eines 25%igen Anstiegs der Gesamt-Elektrodenbreite. Die Länge des
Gesamtentladungsbereichs spielt traditionell eine sekundäre Wirkung
in Bezug auf den Leistungsverbrauch. Der Abstand der Leiterlinien
spielt ebenfalls eine Rolle für
die Leistung und die Effizienz, da sich das negative Glühen darüber verschiebt.
Je weiter die Lücken
zwischen den Leiterlinien einer Elektrodenstruktur sind, desto schmaler
ist der negative Glühbereich.
Ein zufriedenstellender Betrieb ergab sich bei Leiterlinienlücken, die
so breit sind wie die Entladungslücke C.
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Die
Platzierung der Isolationsstäbe 100 ist wichtig,
da sie den positiven Säulenbereich
weg von dem äußersten
Leiter einer Elektrodenstruktur weisen. Eine angemessene Distanz
zur Aufrechterhaltung einer äußersten
Leiterlinie einer Elektrodenstruktur zum Isolationsstab ist eine
Entladungslücke C.
Entsprechend kann die Breite des Isolationsstabs auf eine Entladungslücke C eingestellt
werden. Dies ergibt einen Abstand von drei Entladungslücken zwischen
den Pixelstellen und bietet eine hinreichend große Inter-Pixel-Lücke D zur
Erhaltung der Isolation von Zelle zu Zelle.
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Die
von den Setup-Entladungen erzeugte Hintergrund-Helligkeit in einem
erfindungsgemäß konstruierten
PDP ist etwa halb so groß wie
die Helligkeit der PDPs des Standes der Technik mit doppelter Entladungsstelle.
Dies beruht primär
auf der Tatsache, dass halb so viele Entladungsstellen vorliegen.
Es werden Setup-Entladungen verwendet, um gut definierte Wandspannungs-Zustände zu errichten,
bevor ein Adressvorgang bei einem PDP ausgeübt wird.
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Während die
Setup-Spannung steigt, ist die Entladung auf die Leiterstäbe auf beiden
Seiten der Entladungslücke
eingeschränkt.
Der nächste
Leiterstab (z.B. der mittlere Leiterstab) trägt einen geringen Teil des
Hintergrundglühens
bei, und es ist kein sichtbares Licht am dritten Leiter zu sehen.
Dies ist im Gegensatz zu einem PDP mit transparenten Elektroden, wobei
das Hintergrundglühen
die gesamte transparente Elektrode umfasst, wobei die gesamte Kapazität entladen
wird.
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Wie
in der 3 gezeigt ist, war es im Stand der Technik gängige Praxis
die transparenten Elektroden derart zu positionieren, dass sich
Abtast- und Zusatzelektroden abwechseln. Die Topologien des Standes
der Technik erfordern eine breite Inter-Pixel-Lücke für die Isolation von Zelle zu
Zelle, und zwar primär
weil sich während
des Ansteuerns eine Entladung zwischen der hinteren Substratadresselektrode
und der vorderen Substratabtastelektrode bildet. Der Adressentladungszündpunkt
erfolgt zufällig
in dem Bereich direkt unter der breiten transparenten Elektrode.
Wenn sich die Entladung entwickelt, wächst die positive Säule gewöhnlich zur
der Entladungslücke
und über
diese Lücke,
jedoch wenn der Zündpunkt
nahe der Inter-Pixel-Lücke
erfolgt, kann die positive Säule über die
Inter-Pixel-Lücke statt
an der Entladungslücke
wachsen, was zum Versagen des Ansteuerns führt.
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Folglich
ist es den 7 und 8 zufolge vorteilhaft,
die Abtast- und die Zusatzelektroden zu paaren, so dass das elektrische
Feld über
die Inter-Pixel-Lücke
eliminiert wird. 7a beinhaltet diese Topologie.
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Mit
der transparenten Elektrodentopologie des Standes der Technik werden
zwei Feldbereiche erzeugt. Das primäre Feld ist über die
Entladungslücke,
wohingegen ein sekundäres
Feld über
die Inter-Pixel-Lücke
erzeugt wird. Durch Paaren der transparenten Elektroden, wie es
in 8 gezeigt, bleibt das primäre Feld an der Entladungslücke, und das
sekundäre
Feld wird eliminiert, da die Nachbarelektrode immer nahezu das gleiche
Potential aufweist. Neben einer verbesserten Isolation von Zelle zu
Zelle ist die Abtast-Zusatz-Kapazität fast auf die Hälfte gesenkt.
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8 veranschaulicht
den Einsatz von Isolationsstäben
zwischen benachbarten Zusatz- und
Abtast-Elektroden.
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Man
beachte, dass die vorhergehende Beschreibung die Erfindung lediglich
veranschaulicht. Verschiedene Alternativen und Modifikationen können vom
Fachmann erarbeitet werden, ohne dass von der Erfindung abgewichen
wird. Die vorliegende Erfindung soll daher sämtliche Alternativen, Modifikationen
und Varianten, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen,
umfassen.