專利名稱：帶有可控保持電極的平板顯示器的制作方法
本申請是1999年8月17日申請的，序列號為09/376，130號美國專利申請的繼續(xù)部分，并要求1999年12月1日申請的，序列號為60/168，469號美國臨時專利申請的利益。
本發(fā)明一般涉及平板顯示器，更具體地講，涉及一種高效操作的全色高分辨率平板顯示器的改進結構。
平板顯示器是一種電子顯示器，其中諸如電致發(fā)光器件，AC等離子板，DC等離子板和場致發(fā)光顯示板之類的大顯示像素的正交陣列形成一個平面顯示屏幕。
AC等離子顯示板，或PDP，的基本結構包括兩個玻璃板，每個玻璃板的內(nèi)表面上帶有電極導電圖案。兩個玻璃板由充氣間隙間隔。電極構成一種x-y矩陣，每個玻璃板上的電極是用常規(guī)的薄膜或厚膜技術相互成直角沉積的。至少一組AC PDP的保持電極用一個薄玻璃介電層覆蓋。用間隔件將兩個玻璃板組裝成在被墊片固定的兩板中間帶有間隙的夾層形式。封閉玻璃板的周邊，把玻璃板之間空腔抽成真空，并充入氖和氙氣混合氣體，或已知技術的類似混合氣體。
在AC PDP操作期間，向電極施加足夠的驅動電壓脈沖，以電離包含在玻璃板之間的氣體。當氣體電離時，類似小電容器的介電質(zhì)電荷降低跨越氣體的電壓和熄滅放電。由于存儲的電荷產(chǎn)生電容電壓，這種電荷一般稱為壁電荷。然后使電壓反向，使驅動電壓與壁電荷電壓的和再次大到足以激發(fā)氣體，并產(chǎn)生輝光放電脈沖。一系列這樣的反復施加的驅動電壓叫作保持電壓，或維持電壓。隨維持電壓的波形，具有存儲電荷的像素會放電，并在每個維持電壓周發(fā)射光脈沖。沒有存儲電荷的像素不會發(fā)光。在把適當?shù)牟ㄐ问┘拥诫姌Ox-y矩陣兩端時，微小發(fā)光像素形成可見圖像。
一般是將紅，綠或藍磷光物質(zhì)層交替沉積在兩個玻璃板之一的內(nèi)表面上。電離氣體使磷光物質(zhì)從每個像素發(fā)出一種彩色光。一般在玻璃板之間設置阻擋肋條，以防止電極之間的串色和串像素干擾。阻擋肋條也提高了分辨率，以提供輪廓清晰的圖像。阻擋肋條還利用阻擋肋條的高度、寬度和圖形間隙提供了玻璃板之間均勻的放電空間，以取得希望的像素間距。
在標題為“平板顯示器”的第5，723，945號美國專利；標題為“顯示板的操作方法”的第5，962，983號美國專利；和1999年3月1日申請的，序列號為09/259，940，標題為“平板顯示器”的美國專利申請中公開了AC PDP的結構和操作的更詳細的說明，將它們引入本文作為參考。
本發(fā)明涉及一種包括設置在每對保持電極之間的至少一個輔助電極的改進的等離子平板顯示器。
已經(jīng)知道制造具有多個在顯示基板之間建立荷電體的保持電極對的等離子平板顯示器。通過向多個地址電極施加電壓控制電荷。荷電體是通過向保持電極施加電壓建立的。一般在調(diào)節(jié)氣體和幾何參數(shù)以提高保持放電所需電壓時平板效率較高。但是，這又與為了經(jīng)濟和可靠性目的而需要低電壓相矛盾。因此，希望開發(fā)一種能夠以較小的電力和較低的電壓控制裝置啟動和控制保持放電的折衷裝置。
本發(fā)明試圖提供一種具有一個第一透明基板的等離子平板顯示器，在第一透明基板上沉積有至少一對平行保持電極。在第一基板上沉積至少一個輔助電極，平行于保持電極。平板顯示器也包括一個覆蓋保持和輔助電極的電荷存儲表面涂層。
平板顯示器還包括一個與第一基板真空密封的第二基板，第二基板具有在其與第一基板相鄰的表面上所形成的多個充氣微腔。微腔一般垂直于保持和輔助電極，并且與第一基板協(xié)同操作，以定義多個子像素。多個地址電極結合在第二基板內(nèi)，每個地址電極對應于一個子像素。
將足夠大的第一電壓施加于輔助電極，以在輔助電極和一個相關保持電極之間注入電子電荷，并致使它們之間的放電。將一個比第一電壓高的第二電壓施加到保持電極，以使放電擴展到另一個保持電極?？梢愿淖兪┘拥捷o助電極的電壓，以促使放電更深地進入到相關的微腔中。在該優(yōu)選實施例中，在第二電壓之前施加第一電壓；但是，本發(fā)明實際上也可以同時施加第一和第二電壓，或在第一電壓之前施加第二電壓?？梢酝ㄟ^向地址電極施加一個第三電壓來控制保持電極之間的放電。
本發(fā)明還試圖將一種磷光材料沉積到每個微腔中，并且與地址電極相關聯(lián)。在這個優(yōu)選實施例中，第一和第二基板是由玻璃形成的。此外，本發(fā)明可以用在保持電極之間設置一對輔助電極來實現(xiàn)。
等離子平板也可以包括多對保持電極，每對保持電極具有至少一個相關的輔助電極。第二基板中的微腔與第一基板共同操作，以定義形成平行于保持和輔助電極的多個行，和垂直于保持和輔助電極的多個列的多個子像素，并且每個結合在第二基板內(nèi)的多個地址電極對應于一列子像素。
本發(fā)明進一步試圖用一個電子發(fā)射材料薄膜覆蓋電荷存儲表面。為了易于產(chǎn)生二次發(fā)射電子，可以用具有不同電子發(fā)射特性的材料把電子發(fā)射膜任意形成為一種圖形。一種材料的易于產(chǎn)生二次發(fā)射電子的特性稱為該材料的“γ(gamma)”。
通過以下結合附圖對優(yōu)選實施例的說明，本領域的技術人員將對本發(fā)明的各種目的和優(yōu)點有清楚的理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的等離子顯示板的透視圖；圖2是沿圖1的等離子顯示板的2-2線的剖視圖；圖3是說明圖1中所示等離子顯示板的操作的示意圖；圖4也是說明圖1中所示等離子顯示板的操作的示意圖；圖5是圖1中所示等離子顯示板的一個替代實施例的剖面圖；圖6是圖1中所示等離子顯示板的另一個替代實施例的剖面圖；圖7是圖1中所示等離子顯示板的又一個替代實施例的剖面圖；圖8是圖6中所示等離子顯示板的一個替代實施例的剖面圖；圖9是圖8中所示等離子顯示板的一個替代實施例的剖面圖；圖10是說明根據(jù)本發(fā)明的，圖6中所示等離子顯示板的操作的另一種方法的第一步驟的示意圖；圖11是說明圖10中所示操作方法的第二步驟的示意圖；圖12是沿圖11中所示等離子顯示板的12-12線的橫截面圖；圖13是說明圖10中所示操作方法的第三步驟的示意圖；圖14是沿圖13中所示等離子顯示板的14-14線的橫截面圖；圖15是沿圖13中所示等離子顯示板的15-15線的平面圖；圖16是圖10至15中所示等離子顯示板的操作方法的一個替代實施例的第一步驟；圖17是圖16中所示方法的第二步驟；圖18是圖16中所示方法的第三步驟；圖19是圖16中所示方法的第四步驟；圖20是圖10至15中所示等離子顯示板的操作方法的一個替代實施例的第一步驟；圖21是圖20中所示方法的第二步驟；圖22是圖20中所示方法的第三步驟；圖23是圖20中所示方法的第四步驟；
圖24是圖10至15中所示方法的第四步驟；圖25是提供給圖10至15中所示板的電壓的示意圖；圖26是圖25中所示示意圖的一個替代實施例；圖27是提供給圖16至19中所示板的電壓的另一個示意圖；圖28是根據(jù)本發(fā)明所建立的板的效率的曲線圖。
現(xiàn)在參考附圖，圖1和2中示出了一個改進的等離子顯示板(PDP)10的結構，在本優(yōu)選實施例中，它是一個AC PDP。在下面的說明中，相同的參考字符代表相同的或相應的部件。并且應當理解在下面的說明中使用的“上”，“下”，“向前”，“向后”之類的位置和方向詞是相對附圖而言的，并且用以方便說明。
PDP 10一般包括一個具有一個上玻璃基板12和一個間隔開的下玻璃基板14的全密封充氣腔。上玻璃基板12重疊在下玻璃基板14上。玻璃基板12和14一般都是透光的，且厚度均勻，盡管只要求觀看側，一般是上基板12，對可見光透明。例如，玻璃基板12和14可以大約為1/8至1/4英寸厚。
上玻璃基板12可以包含SiO2，Al2O3和CaO作為主要成分，和Na2O，K2O，PbO，B2O3等物質(zhì)作為輔助成分。在上基板12的下表面16上沉積了多組平行電極。在圖1和2中示出了標為18的一組電極，而在圖2中僅示出標為20的第二組電極。每一組電極包括一般間隔大約800微米的一對外顯示(或保持)電極22。在每對保持電極22之間設置有一對輔助電極24，輔助電極對一般具有在100微米～400微米范圍的間隔。如圖2中所示，輔助電極對24在保持電極對22的中央。電極對22和24是用常規(guī)方法形成的。在本優(yōu)選實施例中，電極對22和24是用蒸發(fā)Au，Cr和Au，Cu和Au，Cu和Cr，ITO和Au，Ag，或Cr之類的金屬制備的薄膜電極。
可以利用各種不同的顯示器制造領域公知的平面技術，在電極對22和24上覆蓋一層本領域已知類型的介電膜一類的均勻電荷存儲膜26。電荷存儲膜26可以是任何最適合材料的，例如，鉛玻璃材料。在本優(yōu)選實施例中，電荷存儲膜26覆蓋了一薄的電子發(fā)射層27。電子發(fā)射層27可以由金剛石涂層，MgO之類的任何最適合的材料形成。如下面將要說明，電子發(fā)射層27可以是均勻的或圖形化的。
如圖1中所示，下基板14支撐著一個設置在上和下基板12和14之間的中間玻璃層30。中間層30中形成具有多個一般垂直于保持和輔助電極對22和24的平行微槽32。微槽32由阻擋肋條34隔離，在圖1中阻擋肋條向上方延伸。每個阻擋肋條34的頂端與沉積在上基板12下表面上的電子發(fā)射層27接觸。作為替代，可以把微槽32和阻擋肋條34直接蝕刻在下基板14的上表面(未示出)。無論利用哪種方法，微槽32和阻擋肋條34最好是由一種固有選擇性結晶的可蝕刻玻璃材料形成的，例如摻雜適當成核劑的玻璃陶瓷組合物。
沿每個微槽32的基部和側壁周圍沉積地址電極36。沿基部和側壁周圍沉積地址電極36，以提高點火均勻性，并提供沿微槽32整個表面的最佳磷光材料涂層。通過在微槽表面中有選擇地金屬化Cr和Au，或Cu和Au，或銦錫氧化物(ITO)和Au，或Cu和Cr，或Ag或Cr薄層，沉積地址電極36?？梢杂帽∧こ练e，電子束沉積或無電沉積之類的已知技術完成金屬化。由于微槽32一般垂直于電極對22和24，因而地址電極36與保持和輔助電極對22和24共同定義了一個正交電極矩陣。
代替微槽，本發(fā)明也可以通過利用在下基板表面上產(chǎn)生在保持和輔助電極對22和24之上的并且與之對準的井而形成的微腔(未示出)實現(xiàn)。未形成微腔的表面區(qū)形成垂直于保持和輔助電極對22和24的阻擋肋條，和平行于并且隔離保持和輔助電極對22和24的分割肋片。作為選擇，如前面提到的第09/259，940號美國專利申請中披露的，可以在下基板表面上形成在地址電極上并與其對準的平行阻擋肋條以形成微腔。
在每個地址電極36的至少一部分上沉積磷光材料38。在一優(yōu)選實施例中，磷光材料是用已知技術的電泳法沉積的。磷光材料是本領域公知類型的，并且對于全色顯示，以交替圖形間隔地沉積紅、綠、藍磷光材料，以定義獨立的像素。PDP 10的分辨率是由單位面積上的像素數(shù)量確定的。
在上述美國專利5，723，945中給出了PDP 10結構的其它細節(jié)。
在溝槽32中充入兩種或多種成比例的可電離氣體的混合物，氣體混合物產(chǎn)生足夠的UV輻射，激發(fā)磷光材料38。在本優(yōu)選實施例中，使用了氖，和大約百分之5到20重量的氙和氦的氣體混合物。
保持、控制和地址電極連接到外部的常規(guī)等離子顯示板驅動電路(未示出)。
現(xiàn)在說明PDP 10的操作。一般通過施加跨越輔助電極的第一電壓啟動一選定輔助電極對24之間的放電。由于輔助電極相對地靠近在一起，因此啟動放電所需的第一電壓比啟動保持電極之間放電所需的電壓低。
輔助電極對24之間放電的建立起到建立相關保持電極對22之間放電的啟動器的作用。一旦啟動了保持電極對22之間的放電，通過向保持電極對22施加二電壓可以維持放電。第二電壓的幅度比第一電壓的幅度大。此外，在本優(yōu)選實施例中，第二電壓是交流電壓。如前面提到的美國專利5，962，983中所述，通過向選定的地址電極36施加電壓，進一步控制產(chǎn)生的放電。施加到保持電極22的電壓一般稱為保持電壓。
輔助電極24將ne(電子數(shù))的“開始”電荷注入到相關保持電極22之間的體積中。開始電荷ne是施加輔助電極24的電壓和輔助電極24之間的間隔的函數(shù)。圖3A至3D中所示的曲線圖說明了輔助電極的效果。在曲線圖中，水平軸是跨保持電極22施加的電壓，垂直軸是跨在微槽32壁之間出現(xiàn)的產(chǎn)生電壓，它與沉積在其上的電荷成正比。在圖3A中，開始電荷是零，這相當于零電壓施加到輔助電極24上，或一個沒有輔助電極的PDP。標號40的曲線代表PDP 10的傳輸特性。如圖3B中所示，隨著將電壓施加到輔助電極，并且逐漸增大，如圖3C和3D中所示，開始電荷從1011增大到1013，一個給定壁電壓所需的保持電壓降低。例如，對于100伏的壁電壓，由于使用了輔助電極24，保持電壓從圖3A中的大約220伏降低到圖3D中的大約150伏。
具有高效率的放電池的幾何形狀，經(jīng)常由于相對長的放電路徑，也將具有很高的點火電壓。由于輔助電極24能夠使PDP 10在較低的保持電壓操作，如圖4中所示，因而可以在高效率和實際操作電壓之間取得折衷方案，并且操作PDP 10所需的總功率降低。在圖4中，水平軸代表由輔助電極建立的開始電荷ne的幅度，而垂直軸代表維持保持電極22之間放電所需的對應電壓。垂直軸也代表零ne，或沒有輔助電極的PDP。圖4中地示出了最小和最大邊界，并且可以清楚地看到，隨輔助電極24使開始電荷減少，而使保持電壓的幅度降低。放電也將從表面發(fā)射層27延伸開，進入到相鄰的微槽32。如下面將說明的，這激發(fā)了更多的磷光材料，進一步提高了等離子顯示板的效率。
盡管上面解釋和說明的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應當知道本發(fā)明也可以用替代的PDP實現(xiàn)。例如，圖5中示出了一個由50概括表示的的結合本發(fā)明的PDP的替代實施例，其中與圖1和2中相同的組件具有相同的參考標號。在圖5中，每個保持電極22包括一個相關的延長電極52。并且在電子發(fā)射層27的下表面上設置了多個導電電荷存儲片54。延長電極52和導電存儲片54提高了上述序列號為09/259，940的美國專利申請中所述的PDP 50的效率。
在圖6中示出了一個用60概括表示的本發(fā)明的另一個替代實施例。如前面一樣，PDP 60的與圖1和2中所示相同的組件用相同的參考標號表示。如前面所述實施例一樣，示出了沉積在上基板12的下表面上的兩組平行電極61和62。第一組電極61包括一對保持電極63和64。在左保持電極63附近設置了一個第一輔助電極65。在本優(yōu)選實施例中，第一輔助電極65與左保持電極63相隔大約40微米到100微米。與此類似，在右保持電極64附近設置了一個第二輔助電極66。在本優(yōu)選實施例中，第二輔助電極66與右保持電極64相隔大約40μm～100μm。同樣，第二電極組62包括一對具有設置在它們附近的第一和第二輔助電極68和69的保持電極67。
現(xiàn)在參考圖6中的第一組電極61，說明PDP 60的操作。最初，將第一電壓施加到第一輔助電極65，第一輔助電極65在第一輔助電極65與左保持電極63之間建立開始電子電荷。電子電荷可以是輔助電極65與保持電極63之間的相對小的放電的結果。開始電荷使得能夠用比沒有開始電荷的情況下需要的保持電壓低的保持電壓在保持電極63和64之間建立相對大的放電。此外，一般希望在這個操作階段保持電極63相對于輔助電極65是一個陰極。
如上所述，PDP 60是一個AC裝置。因此，當施加的交流保持電壓在AC電壓周期的頭半周期的終點通過零時，一個初始電壓被施加到第二輔助電極66，并且施加到第一輔助電極65的電壓返回到其初始電壓。輔助電極電壓在第二輔助電極66和右保持電極64之間建立了開始電子電荷。當在第二個AC電壓周期中保持電壓以相反的方向增大時，在保持電極63和64之間重新建立了放電。開始電荷再次允許用比沒有開始電荷的情況下所需保持電壓低的保持電壓在保持電極63和64之間建立放電。在這個操作階段，由于希望保持電極63發(fā)揮陽極的功能，必須注意不能在輔助電極65地點產(chǎn)生放電或開始電子。這可以通過利用適當?shù)牟ㄐ味〞r，或如下面將說明的，通過利用具有不同γ的材料形成電子發(fā)射層27完成。第二組輔助電極68和69以相同的方式與第二保持電極組67協(xié)同操作，以建立保持電極67之間的放電。
圖7中示出了一個用70概括表示的本發(fā)明的另一個替代實施例。如上所述，PDP 70的與圖1和2中所示的相同的組件用相同的參考標號表示。圖7中示出了沉積在上基板12的下表面上的兩對保持電極71和72。第一對保持電極71包括一個左保持電極73和一個右保持電極74。同樣，第二組保持電極72包括一個左保持電極75和一個右保持電極76。在圖7中所示實施例70中，輔助電極設置在第一對保持電極對之間。因此，一個單一輔助電極77設置在第一保持電極對71和第二保持電極對72之間。在圖7的左側示出了一個第二輔助電極78，并設置在第一對保持電極對71和圖7左側的下一對保持電極(未示出)之間。同樣，在圖7的右側示出了一個第三輔助電極79，并設置在第二保持電極對72和圖7右側的下一對保持電極(未示出)之間。
以下說明PDP 70的操作。用具有相反極性的AC電壓激發(fā)相鄰的保持電極對。因此，把一個初始電壓施加到共用輔助電極77。這個初始輔助電壓建立起兩組開始電荷。第一開始電荷從輔助電極77向圖7的左方延伸到第一保持電極對71中右保持電極74，第二開始電荷從輔助電極77向圖7的右方延伸到第二保持電極對72中的左保持電極75。隨施加到保持電極對71和72之間的AC電壓提高，在它們之間建立起放電。如上所述，輔助電極77建立的開始電荷使得能夠以比沒有輔助電極場合低的電壓值在保持電極對71和72之間建立放電。隨交流保持電壓在上半個AC電壓周期終點通過零，在施加到第一輔助電極77的初始電壓降低到零的同時，一個初始電壓施加到第二和第三輔助電極78和79。第二和第三輔助電極78和79分別與相鄰的保持電極73和76協(xié)同操作，以在它們之間建立開始電荷。隨保持電壓以相反方向繼續(xù)升高，在保持電極對71和72之間重新建立了放電。輔助電極78和79也與第二輔助電極78左側的和第三輔助電極79右側的保持電極(未示出)協(xié)同操作，在它們之間建立開始電荷。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當保持電極63上的電子發(fā)射層的γ相對于輔助電極65上的電子發(fā)射層的γ更大時，存在著進一步的優(yōu)點。這保證了保持電極63相對于保持電極65起一個陰極作用。因此，本發(fā)明提供了一個在圖8中概括表示為80的PDP 60的替代實施例。PDP 80中的與PDP60的組件相同的組件用相同的參考標號表示。PDP 80包括一個由具有不同γ的兩種材料形成的電子發(fā)射層82。具有第一γ的第一電子發(fā)射材料層84沉積在電荷存儲膜26的整個表面上。具有第二γ的第二電子發(fā)射材料層86沉積在第一層84與輔助電極65，66，68和69相鄰的部分上。第二層86可以通過完全覆蓋第一層84，然后腐蝕掉第二層86與保持電極63，64和67相鄰部分而形成。在本優(yōu)選實施例中，第一層84是由一種具有比第二層86的γ大的γ的材料形成的。第一層84一般可以用PbO形成，第二層86可以用MgO形成。因此，第一層84將在較低的電壓點火，并如上述那樣起陰極作用。
圖9中示出了一個用90概括表示的PDP 80的替代實施例，其中相同的組件用相同的參考標號表示。PDP 90具有一個由一層具有第一γ的第一電子發(fā)射材料94和一層具有第二γ的第二電子發(fā)射材料96交替排列形成的電子發(fā)射層92。
盡管以上說明和解釋了PDP 60，70，80和90的優(yōu)選實施例，應當知道在PDP 60，70，80和90中可以包括圖5中所示的延長電極52和導電存儲片54。此外，也可以把圖8和9中分別示出的圖形化電子發(fā)射層82和92應用到圖2和5至7中所示的PDP示例。
本發(fā)明也提供了能夠提高顯示板效率的等離子顯示板的操作的替代方法。發(fā)明人已經(jīng)確定對于一個長的時間周期，深埋在溝槽32中的長放電路徑是可取的。修改電極參數(shù)可以產(chǎn)生這樣一種放電結構。例如，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)利用兩個由寬縫隙間隔的并且沒有ITO的窄“總線”電極，放電不是跨越兩個電極之間的縫隙，而是從地址電極到一個總線電極(未示出)啟始。發(fā)明人研究了電極縫隙長度與顯示板效率之間的關系。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，電極縫隙越長，效率越高。但是，由于電極縫隙長度越大驅動電壓越高，因此這種提高顯示板效率的方法通常是不可行的。
因此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述可用于輔助電極的操作的替代方法可以用于幫助啟動，控制或引導放電。可以用這種方式產(chǎn)生全新的放電結構。在圖10至15中示出了這種具備圖6中所示的PDP 60的結構的情況。應當理解，盡管在說明中使用了PDP 60，但本方法也可以應用于其它PDP結構。在圖10至15中，致使發(fā)生包括兩個部分的放電100。圖10中所示的初始步驟與上述利用施加到左保持電極63和第一輔助電極65之間的第一電壓的PDP 60的操作的第一步驟相同。如圖10中所示，保持電極63處于相對于第一輔助電極65的負電位。因此，在圖10中左保持電極63起一個陰極的作用。第一電壓引起稱為放電100的陰極電壓降區(qū)的102的電極63和65之間的初始放電。一旦建立了初始放電，把一個比第一電壓高的第二電壓施加到保持電極63和64之間，利用右保持電極64作為陽極，如圖11中所示。如上所述，這個第二電壓通常稱為保持電壓。保持電壓驅使放電100通過溝槽32。放電100的電弧離開電子發(fā)射層27穿過溝槽32。
如圖12中所示，盡管放電100不是表面放電，但放電100靠近電子發(fā)射層27。因此，全部UV產(chǎn)生作用是在溝槽32的上部，產(chǎn)生的UV的幾乎一半被電子發(fā)射層27吸收。但是，發(fā)明人已經(jīng)確定，改變施加到第一輔助電極65的電壓可以控制放電100延伸到溝槽32中的深度。例如，向第一輔助電極65施加負電壓可以驅使放電100更深地進入溝槽32，如圖13和14中所示。
如圖15中平面圖中所示，放電也形成了象部分104那樣的陽極區(qū)輝光放電。如部分104的陽極區(qū)輝光放電與發(fā)光熒光燈管中產(chǎn)生的放電類似。由于放電100被驅使到溝槽32的更深部位，更多的UV入射到磷光材料38上，因而提高了發(fā)光效率。這顯示為，圖14中所示的UV在磷光材料38上的入射角度β顯著地大于圖12中所示的入射角度α 。
一旦在溝槽32中啟動了放電100，施加到左和右保持電極63和64之間的保持電壓交變地保持對應的PDP像素發(fā)光。
在圖16至19中示出了一個啟動放電的替代的三步方法。在圖16中，將第一電壓施加到左保持電極63和相對的地址電極36之間。如上所述，左保持電極63相對于地址電極36是負電位，因而起陰極作用。在圖16中，建立左保持電極63和地址電極36之間的初始放電106。通過在左保持電極63和第一輔助電極65之間施加一個第二電壓，使初始放電106移到圖17的右側，以建立上述的陰極電壓降區(qū)102。然后，在圖18中，如上述進行操作，把第三保持電壓施加到保持電極63和64之間。如上所述，可以改變施加到第一輔助電極65的電壓，以控制放電100深入到溝槽32的深度。例如，在圖19中，反轉第一輔助電極65上的電壓極性，驅使放電100更加深入溝槽32。一旦在保持電極63和64之間建立了放電100，交變保持電極，以維持相關的PDP像素發(fā)光。
盡管是以左保持電極63最初具有負電壓并且作為陰極說明和解釋優(yōu)選實施例的，但應當理解，本發(fā)明也可以用反向的電壓和用左保持電極63作為陽極來實現(xiàn)。在圖20至22中說明的這種情況。在圖20中，將負電壓施加到右保持電極64，并把正電壓施加到第二輔助電極66，以啟動陰極電壓降區(qū)102。然后，在圖21中，將一個比右保持電極64和第二輔助電極66之間電壓高的保持電壓施加到保持電極64和63之間，而左保持電極63相對于右保持電極64是正電壓。如上所述，保持電壓驅使放電通過溝槽32，在圖21中放電從右側移動到左側。最后，如圖22中所示，第二輔助電極66上的電壓被反轉，以驅使放電100更加深入溝槽32。
從以上的說明中應當知道，僅用一個輔助電極65可建成PDP，如圖25和27中所示。但是，可以試圖如圖23所示，使用第二輔助電極66。將可變電壓施加到兩個輔助電極65和66上，以控制溝槽32中放電100的深度。在圖23中，施加到第一和第二輔助電極65和66的是負電壓。由于兩個輔助電極65和66都是負電壓，驅使放電100的兩端更深地深入到溝槽32中。由于放電100的整個長度被更深地推入溝槽32中，進一步增大了UV在磷光材料38上的入射區(qū)。圖24示了一種應用到圖10至15所示方法的類似情況。
盡管上面說明和解釋了等離子顯示板的操作的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明也可以有替代操作方法。因此，可以將電壓同時施加到輔助和保持電極(未示出)。由于電極之間的間隔，將在輔助和相鄰的保持電極之間啟動放電，并隨后延伸到另一個保持電極。作為選擇，可以首先把電壓施加到保持電極，然后施加到輔助電極(未示出)。也是由于電極之間的間隔，將在輔助和相鄰保持電極之間啟動放電，然后延伸到另一個保持電極。
圖25中示出了圖10至15所示實例使用的電連接的示意圖，其中與上述附圖相同的組件用相同的參考標號表示。應當注意，圖25中所示等離子顯示板僅有一個輔助電極，它與左保持電極63相鄰。一個第一電壓源VS1連接到輔助電極65。第二電壓源VS2跨接到左和右保持電極63和64。一個常規(guī)電壓控制裝置VC連接到電壓源VS1和VS2，并且操作以有選擇地啟動上述電壓源。
在圖26中，包括了一個第二輔助電極66，并連接到第一電壓源VS1?？梢杂脙煞N方式操作第一電壓源VS1。如上所述，可以在建立放電后給第二輔助電極66賦能，并且與第一輔助電極協(xié)同工作，以控制放電100延伸到溝槽32中的深度。在這種情況下，在第一電壓源VS1中應當包括一個電壓控制裝置VC控制的電子開關(未示出)。作為選擇，也如上所述，第一電壓源VS1可以向兩個輔助電極65和66饋送輔助電壓，以啟動放電。
圖27中示出了對應于圖16至19的第二替代實施例。如圖27中所示，有三個電壓源。第三電壓源VS3連接到形成在下基板14并且垂直于保持電極63和64的相對的地址電極36。其它兩個電壓源VS1和VS2按圖25中所示那樣連接。此外，電壓控制裝置VC也連接到第三電壓源VS3。
盡管上面沒有提到，但應當想到電壓也必須施加到地址電極36，以在顯示板表面形成圖像。根據(jù)施加到地址電極36的相對于保持電極電壓的電壓極性，地址電極電壓將增強或抑制由在保持電極之間所形成的放電。
發(fā)明人已經(jīng)構造了這種PDP裝置，并用各種波形和電壓幅度測試了效率，測量的效率顯著高于當前市場上銷售的等離子顯示板。雖然保持電極對所需要較高的電壓，但是它可以成為不依賴于地址的、有前途革新的和經(jīng)濟的電路設計。
發(fā)明人已經(jīng)能夠通過單元幾何形狀和電場的控制改進PDP保持放電結構，以顯著提高相對于常規(guī)的PDP設計的發(fā)光效率。當前市場銷售的裝置一般在每瓦1到1.2流明的范圍，而發(fā)明人已經(jīng)測量到利用本發(fā)明的等離子顯示板的發(fā)光效率大于每瓦2流明。對于大面積PDP，這提供了一種實用方法，以應用到真正具有競爭力的HDTV的大面積顯示屏，和其它大屏幕應用。圖28中所示的曲線示出了發(fā)明人取得的典型結果。在圖28中，水平軸代表施加到輔助電極的電壓VS1，而垂直軸代表用提供到顯示板的每瓦功率發(fā)射出的流明表示的顯示板效率。曲線圖上鄰近曲線顯示的數(shù)據(jù)點相當于保持電壓VS2的值。標有“poly”的曲線基于對于一個260伏的保持電壓所獲得的數(shù)據(jù)點的多項式擬合。如圖中所示，效率是施加到保持電極之間的電壓的函數(shù)。在圖的中部可以看到，在這里有一個區(qū)域，在這個區(qū)域中施加到輔助電極的電壓的幅度很低，但對于施加到保持電極的電壓的大多數(shù)值仍然保持了高的顯示板效率。例如，當VS1是-100伏時，顯示板的輸出超過2流明/瓦，這顯著高于當前常規(guī)等離子放電板。
根據(jù)專利法規(guī)的規(guī)定，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中解釋和說明的本發(fā)明的操作的原理和模式。但是，必須理解本發(fā)明可以用不同于特定的解釋和說明的方式實現(xiàn)，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1．一種等離子平板顯示器包括一個第一透明基板；至少一對沉積在所述第一基板上的平行保持電極；至少一個沉積在所述第一基板上的平行于所述保持電極的輔助電極；一層用介電材料形成的覆蓋所述保持和輔助電極的層；一個與所述第一基板密封的第二基板，所述第二基板具有在其與所述第一基板相鄰的表面中所形成的多個微腔，所述微腔與所述第一基板協(xié)同操作，定義了多個子像素；一種充入所述微腔的氣體；多個結合在所述第二基板中的地址電極，每個所述地址電極對應于一個所述子像素；一個連接到所述輔助電極的第一電壓源，所述第一電壓源有選擇地操作以向所述輔助電極施加第一電壓；以及一個連接到所述保持電極的第二電壓源，所述第二電壓源有選擇地操作以向所述保持電極施加第二電壓，所述第二電壓高于所述第一電壓。
2．根據(jù)權利要求1所述的等離子平板顯示器，其中所述第一電壓啟動所述輔助電極和所述保持電極之一之間的放電，并且其中所述第二電壓致使所述放電擴展到另一個所述保持電極。
3．根據(jù)權利要求2所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述第一和第二電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源，在所述第一電壓施加到所述輔助電極和所述保持電極之間之后，向所述保持電極施加所述第二電壓。
4．根據(jù)權利要求2所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述第一和第二電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源，在所述第一電壓施加到所述輔助電極和所述保持電極之間的同時，向所述保持電極施加所述第二電壓。
5．根據(jù)權利要求2所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述第一和第二電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源，在所述第一電壓施加到所述輔助電極和所述保持電極之間之前，向所述保持電極施加所述第二電壓。
6．根據(jù)權利要求2所述的等離子平板顯示器，其中相繼地改變施加到所述輔助電極的電壓，以控制在一個對應的所述微腔內(nèi)的所述放電的深度。
7．根據(jù)權利要求6所述的等離子平板顯示器，其中反轉施加到所述輔助電極的所述電壓，以驅使所述放電深入到所述對應的一個所述微腔中，從而增強了相關子像素的照度。
8．根據(jù)權利要求6所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個第二輔助電極，所述第二輔助電極具有一個施加到其上的電壓，以進一步控制所述對應的一個微腔內(nèi)的所述放電深度。
9．根據(jù)權利要求1所述的等離子平板顯示器，包括一對位于所述保持電極之間的輔助電極，具有施加到所述輔助電極的所述第一電壓以啟動所述輔助電極之間放電，和施加到所述保持電極的所述第二電壓以擴展所述保持電極之間的所述放電。
10．根據(jù)權利要求9所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述第一和第二電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源，在所述第一電壓施加到所述輔助電極之后，向所述保持電極施加所述第二電壓。
11．根據(jù)權利要求9所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述第一和第二電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源，在所述第一電壓施加到所述輔助電極的同時，向所述保持電極施加所述第二電壓。
12．根據(jù)權利要求9所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述第一和第二電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源，在所述第一電壓施加到所述輔助電極之前，向所述保持電極施加所述第二電壓。
13．根據(jù)權利要求9所述的等離子平板顯示器，其中相繼地改變施加到所述輔助電極的電壓，以控制放電延伸到所述對應的一個微腔中的深度。
14．一種等離子平板顯示器包括一個第一透明基板；至少一對沉積在所述第一基板上的平行保持電極；至少一個沉積在所述第一基板上的平行于所述保持電極的輔助電極；一層由介電材料形成的覆蓋所述保持和輔助電極的層；一層與所述第一基板密封的第二基板，所述第二基板具有在其相鄰所述第一基板的表面內(nèi)所形成的多個微腔，所述微腔與所述第一基板協(xié)同操作，定義了多個子像素；一種充入所述微腔的氣體；多個結合在所述第二基板內(nèi)的地址電極，每個所述地址電極對應于一個所述子像素；一個連接在所述保持電極之一和所述地址電極之一之間的第一電壓源，所述第一電壓源有選擇地操作，以把一個第一電壓施加到所述地址電極，從而啟動所述保持電極與所述地址電極之間的放電；一個連接到所述輔助電極的第二電壓源，所述第二電壓源有選擇地操作，以把一個第二電壓施加到所述輔助電極，從而將所述放電重新導向所述輔助電極；以及一個連接到所述保持電極的第三電壓源，所述第三電壓源有選擇地操作，以把一個第三電壓施加到所述保持電極，所述第三電壓高于所述第二電壓，從而使所述放電擴展到另一個所述保持電極。
15．根據(jù)權利要求14所述的等離子平板顯示器，其中所述電壓在所述保持電極之間建立了放電，并且其中相繼地改變施加到所述輔助電極的電壓，以控制所述放電進入所述對應的一個微腔中的深度。
16．根據(jù)權利要求15所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個連接到所述電壓源的電壓源控制裝置，所述電壓控制裝置可以致使所述第二電壓源向相關電極相繼地施加電壓，以在所述保持電極之間建立放電。
17．根據(jù)權利要求1所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個覆蓋所述介電層的電子發(fā)射表面層。
18．根據(jù)權利要求17所述的等離子平板顯示器，其中所述電子發(fā)射層是由一層具有第一γ的第一電子發(fā)射材料和一層具有第二γ的第二電子發(fā)射材料形成的，所述第一γ大于所述第二γ，所述第一電子發(fā)射材料鄰接于所述保持電極，所述第二電子發(fā)射材料鄰接于所述輔助電極，從而使所述保持電極中的至少一個相對于所述輔助電極優(yōu)先起到一個陰極的作用。
19．根據(jù)權利要求17所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個沉積在每個微腔內(nèi)的，并且與所述地址電極相聯(lián)的磷光材料。
20．根據(jù)權利要求19所述的等離子平板顯示器，其中所述平行保持電極對是一個第一保持電極對，并且其中第二平行保持電極沉積在平行于所述第一保持電極對的所述第一基板上，而所述輔助電極位于所述第一和第二保持電極對之間。
21．根據(jù)權利要求19所述的等離子平板顯示器，其中所述輔助電極是一個第一輔助電極，并且其中第二輔助電極沉積在平行于所述保持電極的所述第一基板上，所述第一和第二輔助電極每個都具有一定寬度，并且位于所述保持電極之間，而所述輔助電極被一個大于所述輔助電極的所述寬度的距離隔離。
22．根據(jù)權利要求21所述的等離子平板顯示器，其中所述第一和第二輔助電極在所述保持電極之間的中央。
23．根據(jù)權利要求22所述的等離子平板顯示器，其中所述輔助電極的間隔在100至400微米的范圍內(nèi)。
24．根據(jù)權利要求21所述的等離子平板顯示器，其中所述第一輔助電極與所述保持電極中之一相鄰，所述第二輔助電極與另一個所述保持電極相鄰。
25．根據(jù)權利要求19所述的等離子平板顯示器，進一步包括一個沉積在所述電子發(fā)射層的所述表面上的絕緣膜層，和至少位于所述絕緣膜的表面上與一個對應保持電極相關的導電表面片。
26．一種操作等離子平板顯示器的方法，包括步驟(a)提供一個顯示器，顯示器包括一個第一透明基板，第一透明基板具有至少一對沉積在其上的平行保持電極和至少一個沉積在其上平行于保持電極的輔助電極；一個由覆蓋保持和輔助電極的介電材料形成的層；一個與第一基板密封的第二基板，第二基板具有在其與第一基板相鄰的表面中所形成的多個微腔，微腔一般垂直于保持和輔助電極，并且與第一基板共同操作定義了多個子像素；一種充入微腔的氣體；以及多個結合在第二基板內(nèi)的地址電極，每個地址電極對應于一個子像素；(b)向輔助電極施加足夠幅度的第一電壓，以把電子電荷注入在輔助電極和一個相關的保持電極之間；以及(c)向保持電極施加比第一電壓高的第二電壓，以在保持電極之間引起放電。
27．根據(jù)權利要求26所述的方法，進一步包括一個覆蓋介電層的電子發(fā)射層，電子發(fā)射層是由一層具有第一γ的第一電子發(fā)射材料和一層具有第二γ的第二電子發(fā)射材料形成的，第一γ大于第二γ，第一電子發(fā)射材料與保持電極相鄰，第二電子發(fā)射材料與輔助電極相鄰，因而使得保持電極中的至少一個相對于輔助電極優(yōu)先起到陰極的作用。
28．根據(jù)權利要求26所述的方法，進一步包括在步驟(c)之后，向地址電極施加一個第三電壓，以控制保持電極之間的放電。
29．根據(jù)權利要求28所述的方法，其中第一和第二電壓是交流電壓。
30．一種操作等離子平板顯示器的方法，包括步驟(a)提供一個顯示器，顯示器包括，一個第一透明基板，第一透明基板具有至少一對沉積在其上的平行保持電極和至少一對沉積在其上平行于保持電極的平行輔助電極；一個由覆蓋保持和輔助電極的介電材料形成的層；一個與第一基板密封的第二基板，第二基板具有在其與第一基板相鄰的表面中所形成的多個微腔，微腔一般垂直于保持和輔助電極，并且與第一基板共同操作定義了多個子像素；一種充入微腔的氣體；以及多個結合在第二基板內(nèi)的地址電極，每個地址電極對應于一個子像素；(b)向輔助電極施加足夠幅度的第一電壓，以把電子電荷注入在相關的保持電極之間；和(c)向保持電極施加比第一電壓高的第二電壓，以在保持電極之間引起放電。
31．根據(jù)權利要求30所述的方法，其中輔助電極在保持電極之間的中央。
32．根據(jù)權利要求30所述的方法，其中輔助電極對中的一個與保持電極中的一個相鄰，而輔助電極對中的另一個與另一個保持電極相鄰。
全文摘要
一種包括密封充氣空腔的等離子平板顯示器?？涨话ㄒ粋€上玻璃基板,上玻璃基板具有多個平行保持電極對,和至少一個輔助電極?？涨灰舶ㄒ粋€覆蓋保持和輔助電極的介電薄膜,和一個下玻璃基板。下基板包括多個交替排列的阻擋肋條和微腔。每個微腔與一個地址電極相關聯(lián),且磷光材料沉積在每個地址電極上。把第一電壓施加到輔助電極以啟動輔助電極和一個保持電極之間的放電。將第二電壓施加到保持電極,并使放電在保持電極之間擴展。
文檔編號G09G3/288GK1285581SQ001234
公開日2001年2月28日 申請日期2000年8月16日 優(yōu)先權日1999年8月17日
發(fā)明者吉瑞·D·舍默豪恩, 愛德華·安德森, 金在聲, 奧萊克山大·施維德奇 申請人:電等離子體公司