專利名稱：通過微波輻射進(jìn)行放電激發(fā)的等離子體顯示板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過微波輻射進(jìn)行放電激發(fā)的等離子體顯示板和一種驅(qū)動(dòng)該顯示板的方法。
背景技術(shù)：
等離子體屏幕的基本操作原理在于在形成了位于通常由玻璃制成的兩個(gè)平板之間的二維矩陣陣列的、填充有放電氣體的基板單元中，兩個(gè)電極之間的等離子體放電的啟動(dòng)和保持。以電介質(zhì)層涂覆這些電極，以便提供公知的記憶效應(yīng)，因此需要使用脈沖形式的保持電壓或AC保持電壓，以便產(chǎn)生放電。根據(jù)所施加的保持信號(hào)的頻率，可以將迄今為止針對(duì)等離子體顯示板(PDP)而研發(fā)的技術(shù)分為兩類，即AC-PDP和RF-PDP技術(shù)。對(duì)于AC(交流)結(jié)構(gòu)，這些脈沖的頻率為幾百kHz或更低，而對(duì)于RF(射頻)結(jié)構(gòu)，其頻率大約為十幾或幾十MHz；參考文獻(xiàn)JP 10-171399(Hitachi)描述了RF型結(jié)構(gòu)。
覆蓋其間發(fā)生放電的電極的電介質(zhì)層用作能夠存儲(chǔ)電荷的電容器，從而將存儲(chǔ)效應(yīng)賦予其中發(fā)生放電的單元。此存儲(chǔ)特性依賴于被尋址的單元，在每個(gè)要顯示的圖像掃描或子掃描的開始，通過施加低頻尋址電壓脈沖來進(jìn)行尋找，這就是PDP結(jié)構(gòu)的情況。將這些尋址脈沖的電壓設(shè)計(jì)為以適當(dāng)?shù)碾娖?，將電荷存?chǔ)在單元的壁上，從而使保持信號(hào)只在已尋址區(qū)域中產(chǎn)生放電。因此，AC和RF兩種技術(shù)之間的本質(zhì)區(qū)別在于在圖像子掃描期間保持放電的模式，即分別為低頻和射頻。兩種模式的區(qū)別涉及放電操作的實(shí)際原理，但這里將只對(duì)更具體地涉及等離子體板的方面進(jìn)行討論，即發(fā)光效率和單元表面的壽命i)AC放電模式導(dǎo)致了用于降低在單元中的稀有放電氣體的激發(fā)中所浪費(fèi)的部分電子能量的高能陰極屏極的形成，并從而導(dǎo)致了所產(chǎn)生的VUV光子數(shù)的減少。這導(dǎo)致了較差的發(fā)光效率，而且由于來自放電的能量離子對(duì)其的轟擊，也導(dǎo)致了單元結(jié)構(gòu)表面的較短壽命。
ii)如圖1所示，在RF放電中，等離子體VSh和電極VE之間的電位差實(shí)際上為施加到電極上的電位的一半，因此，離子的能量實(shí)際上為AC放電的一半。這使其能夠降低在屏極中所浪費(fèi)的功率，并因而增加分配給放電電子的能量貢獻(xiàn)。為了給出示例，與分配給放電的總能量相比，分配給電子的能量貢獻(xiàn)估計(jì)約為75％，而在AC結(jié)構(gòu)中，僅為40％。屏極中離子能量的降低能夠提高發(fā)光效率并延長(zhǎng)單元表面的壽命。
電介質(zhì)層通常涂覆有通?；谘趸V(MgO)的保護(hù)層，所述保護(hù)層還用于在離子轟擊下發(fā)射二次電子。
迄今為止所研發(fā)的RF結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)在于-構(gòu)成RF電極的線路之間的連接問題；-難以在由等離子體板形成的較大面積上產(chǎn)生均勻的RF場(chǎng)；-由于導(dǎo)線、連接和調(diào)諧盒中的損耗導(dǎo)致了較低的電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服利用操作在具有低頻或射頻保持的電介質(zhì)隔板放電模式下的等離子體單元的等離子體屏幕所固有的缺陷。
為此目的，本發(fā)明的主題是一種等離子體顯示板，包括前板和背板，二者之間留有填充了放電氣體的二維矩陣區(qū)域，其特征在于所述等離子體顯示板包括微波電磁輻射發(fā)生器，適用于通過所述背板向所有所述放電區(qū)域施加足夠強(qiáng)度的微波輻射，從而在放電區(qū)域中產(chǎn)生等離子體放電。
所獲得的顯示板類似于在參考文獻(xiàn)EP 0 511 282和EP 0 377 442中所描述的、基于無電極熒光燈的二維矩陣的顯示設(shè)備，但比其簡(jiǎn)單得多也更為便宜。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的顯示板還包括尋址裝置，通過將電荷存儲(chǔ)在其中，有選擇地激活預(yù)先選中的放電區(qū)域，并且將所述微波電磁輻射發(fā)生器設(shè)計(jì)為施加足夠強(qiáng)度的微波輻射，從而只在已激活的放電區(qū)域中產(chǎn)生等離子體放電。
因此，微波場(chǎng)用于保持已尋址單元中的等離子體放電，但是，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，其幅度并不足以通過其自身在非激活或已尋址單元中產(chǎn)生放電；優(yōu)選地，所述尋址裝置還用于在將所述微波場(chǎng)施加到整個(gè)板上時(shí)，啟動(dòng)預(yù)先選中的區(qū)域或單元中的放電，以及用于在施加所述微波場(chǎng)期間，以足夠的強(qiáng)度電平重新啟動(dòng)這些放電；這種“重新啟動(dòng)”確保了在已激活單元或區(qū)域的容積內(nèi)保持電荷。
本發(fā)明還具有以下特征中的一個(gè)或多個(gè)-所述微波電磁輻射發(fā)生器適用于產(chǎn)生頻率大于200MHz的微波；-所述背板不具有電極陣列，也不具有任何導(dǎo)電層或?qū)щ妼悠瑪?；所述背板由在所述微波輻射的頻率范圍內(nèi)具有較低介電損耗的電介質(zhì)材料制成；例如，所述背板可以由玻璃制成；-所述前板包括至少兩個(gè)尋址電極陣列，在放電區(qū)域的二維陣列的放電區(qū)域的位置處，第一陣列的每個(gè)電極與第二陣列的每個(gè)電極交叉。
因此，根據(jù)本發(fā)明，所述板的所有電極優(yōu)選地位于所述前板上；根據(jù)變體，所述前板包括三個(gè)電極陣列，其中包括平行、成對(duì)且共面的兩個(gè)電極陣列。
本發(fā)明的目的還在于一種驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的顯示板的方法，包括一系列圖像掃描和子掃描，其中每個(gè)子掃描包括單元尋址階段，通過所述板的所述尋址裝置預(yù)先選擇單元；以及保持階段，其特征在于在所述保持階段，將所述微波場(chǎng)施加到所述板的所有單元上。
可以貫穿所述保持階段始終地連續(xù)施加此微波場(chǎng)，或者以不連續(xù)的方式施加。
有利地，在所述保持階段期間，還利用尋址電極或其他電極，在板的所有放電區(qū)域中施加傳統(tǒng)的“低頻”保持信號(hào)，從而保持已尋址區(qū)域的容積內(nèi)的電荷。
因此，本發(fā)明提出了一種新型的單元結(jié)構(gòu)，基于將放電保持信號(hào)的頻率提高到微波范圍內(nèi)(f＞200MHz)。在微波等離子體中，實(shí)際上，所有能量都將用于氣體的離子化和激發(fā)，因而能夠提高發(fā)光效率。
本發(fā)明所提出的解決方案在于，優(yōu)選地，利用當(dāng)前的技術(shù)和商用顯示板的電路，通過低頻信號(hào)來尋址單元，以及通過微波范圍內(nèi)的高頻場(chǎng)(f＞200MHz)來保持放電。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要為a)本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)光效率的提高。這是因?yàn)槲⒉ǖ入x子體中所消耗的能量完全用于氣體的激發(fā)和離子化。沒有等離子體保持電極意味著，除了低頻脈沖以外，不存在對(duì)壁的離子轟擊和濺射，因此幾乎不存在以這種形式消耗的能量。這是因?yàn)轱@示板的單元壁處于浮置電位，這意味著撞擊這些壁的離子的能量不超過十個(gè)電子伏特左右。因此，極大地延長(zhǎng)了氧化鎂保護(hù)層的壽命，從而實(shí)質(zhì)上增加了顯示板的壽命。
根據(jù)壓力范圍，微波等離子體的電子布居數(shù)通常具有接近于幾個(gè)eV的麥克斯維曲線的能量分布函數(shù)，而低頻或射頻放電的電子布居數(shù)是還包括較大的高能電子、二次電子布居數(shù)的函數(shù)。這些高能電子有利于更高能量電平的離子化和激發(fā)，而不利于低能量電平的激發(fā)，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生UV光子。因而，微波等離子體中缺少此電子布居數(shù)使其更為有效地用于UV產(chǎn)生。
通過選擇能夠使UV光子的產(chǎn)生優(yōu)化的氣體或氣體混合物可以獲得較高的單元發(fā)光效率。事實(shí)上，利用微波激發(fā)，與低頻和射頻放電的限制相比，對(duì)氣體和工作壓力的選擇相當(dāng)寬泛。換句話說，選擇等離子體單元的理想工作點(diǎn)有相當(dāng)大的空間。
b)本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于，一方面通過背面注入功率，而另一方面，通過前面的電極進(jìn)行單元的尋址，將遵循不同的信道，從而能夠?qū)崿F(xiàn)功能的分離；c)另一優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)的簡(jiǎn)單性，既考慮到單元的結(jié)構(gòu)又考慮到對(duì)其進(jìn)行尋址的方式。例如，可以利用窄電極，通過簡(jiǎn)單的插入技術(shù)，產(chǎn)生行(或線)和列電極的矩陣陣列。由于這些電極只用于低頻控制，因而不再需要較寬的電極來確保保持階段期間的存儲(chǔ)電荷，并從而確保存儲(chǔ)余量(如上所述)；d)由控制電子組件設(shè)置了對(duì)超高擊穿電壓的限制，而不再是由功率消耗而設(shè)置，由于單元控制只需要每幅圖像的脈沖的最小值，而且脈沖電壓值不再是關(guān)鍵參數(shù)。相反，從操作余量的觀點(diǎn)來看，高擊穿電壓將確保非常大的余量。但是，設(shè)置在行和列電極之間的電介質(zhì)的擊穿風(fēng)險(xiǎn)要求電介質(zhì)的厚度為幾十微米；e)在微波保持階段擦除記憶電荷解決了在每個(gè)圖像子掃描之前擦除電荷的問題。在現(xiàn)有技術(shù)的板結(jié)構(gòu)中，這些脈沖是至關(guān)重要的，以便在每個(gè)保持周期的結(jié)尾消除記憶電荷，并從而復(fù)位單元。在射頻保持階段中，此擦除脈沖甚至是必需的。射頻電極區(qū)域中最輕微的不對(duì)稱或區(qū)別將有可能導(dǎo)致電極電位的不對(duì)稱，結(jié)果，在保持周期的結(jié)尾，具有殘余記憶電荷；f)從激起等離子體的時(shí)刻開始到圖像的結(jié)束，通過施加微波場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間來控制基本單元的發(fā)光強(qiáng)度；以及g)單元的尺寸和單元的總操作壓力保持在與現(xiàn)有技術(shù)相同的水平，但是具有大得多的操作幅度。在本技術(shù)中，隔板肋的高度不再是重要參數(shù)，而在射頻技術(shù)中卻是如此，對(duì)于射頻技術(shù)，需要控制隔板肋的制造技術(shù)，使其高度超過500μm。


在閱讀作為非限制性示例并參照附圖而給出的以下描述時(shí)，本發(fā)明將得到更好的理解，其中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中具有AC結(jié)構(gòu)的板和具有RF結(jié)構(gòu)的板的操作之間的區(qū)別，考慮到放電(VSh＝放電中的屏極電壓，以及VE＝發(fā)生了放電的單元中的電極電壓)；圖2示出了在用于實(shí)現(xiàn)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的等離子體板進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法的一種方式中，分別將尋址電壓信號(hào)SAX和SAY施加到電極X和Y上，并從背面施加微波信號(hào)SMW的時(shí)序圖；圖3、圖4和圖5分別示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的前板、背板和整個(gè)等離子體板的剖面示意圖；圖6以頂視圖的形式示出了根據(jù)圖5所示的板的變體，其中前板上的電極插入相對(duì)于單元的中心不對(duì)稱；圖7示出了根據(jù)圖5所示的板的變體，其中前板具有三個(gè)電極陣列，其中的兩個(gè)電極陣列是平行、成對(duì)且共面的；圖8以頂視圖的形式示出了根據(jù)圖7所示的板的變體，其中成對(duì)陣列的每個(gè)電極用于兩個(gè)相鄰行的單元，并且位于分隔所述單元的隔板肋的頂部；以及圖9示出了為了啟動(dòng)圖8所示的板中的放電而施加到行電極Yn-1、Yn和Yn+1上的電壓的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
示出了時(shí)序圖的附圖并未反映數(shù)值的實(shí)際比例，以便使特定的細(xì)節(jié)更容易看到，如果成比例地繪制，將不能夠清楚地看到這些細(xì)節(jié)。
現(xiàn)在，將描述根據(jù)本發(fā)明的等離子體板的制造；將首先描述前板，然后描述背板，前板和背板均用于制造所述顯示板i)如圖3所示，通過位于顯示板的前板上的電極矩陣陣列，進(jìn)行尋址和放電的啟動(dòng)。設(shè)置在玻璃基板1上的第一陣列的列電極Y與第二陣列的行電極X相交。兩個(gè)陣列通過介電層2分隔。第二電極陣列涂覆有介電層2和基于氧化鎂的保護(hù)層3，基于氧化鎂的保護(hù)層3還用作用于發(fā)射二次電子的表面。以公知的方式調(diào)整介電層2的厚度，尤其是根據(jù)將填充到板中的放電氣體的屬性和壓力；ii)放電中微波功率的施加并不是通過電極來實(shí)現(xiàn)的，因此，必須適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)通過其施加微波的背板的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，背面完全沒有任何電極或?qū)щ妼?，而是主要包括由低損耗、堅(jiān)硬且不滲透的電介質(zhì)制成的基板4。優(yōu)選地，所述電介質(zhì)是在所使用的微波的頻率范圍內(nèi)具有較低損耗的電介質(zhì)。此基板4包括隔板肋陣列5，形成了設(shè)計(jì)以位于前板上的X和Y電極的交點(diǎn)為中心的空腔。以熒光體6R、6B、6G涂覆這些空腔的壁，從而通過等離子體放電所發(fā)射的紫外光的激發(fā)，獲得用于顯示圖像的三原色光子，即紅色、綠色和藍(lán)色。這些空腔形成了顯示板的單元。
接下來，按照眾所周知的方式，將前板與背板相連，通過重疊前板和背板，從而使前板上的每個(gè)電極交點(diǎn)與背板的單元相一致。
優(yōu)選地，這種微波保持板內(nèi)的放電氣體的壓力比傳統(tǒng)AC保持等離子體板內(nèi)的放電氣體的壓力低，例如，低大約10倍。
然后，將適用于在與等離子體板的有源部分相對(duì)應(yīng)的電介質(zhì)基板4的整個(gè)表面上施加微波場(chǎng)的微波設(shè)備設(shè)置在所述等離子體板的背面。
所獲得的板的結(jié)構(gòu)如圖5和6所示。為了使施加到所述顯示板的背板的背面7的微波功率在所述背板的整個(gè)表面上提供均勻的場(chǎng)，所述微波設(shè)備包括場(chǎng)幅度調(diào)整器，設(shè)置了每個(gè)圖像子掃描期間的上限，由保持場(chǎng)確定所述限制，對(duì)應(yīng)于保持電壓，將與大約20伏特每單元相對(duì)應(yīng)的電壓余量與保持電壓相加。以眾所周知的方式調(diào)整場(chǎng)幅度，從而能夠保持板的所有單元，但應(yīng)當(dāng)足夠低而不會(huì)使非尋址單元被啟動(dòng)。
為了避免微波輻射，所述板的背面具有微波屏蔽8。在前面，通過電極的矩陣陣列來提供微波屏蔽。
由于較小的電極寬度并不會(huì)削弱單元填充因子，通過微波等離子體在單元的整個(gè)容積內(nèi)的擴(kuò)散來進(jìn)行填充。如圖6所示，電極X和Y的位置是相對(duì)于單元的中心偏心的，以增加前板對(duì)可見輻射的透明性，但是，同時(shí)仍然保持距隔板肋較遠(yuǎn)，而不致于極大地提高撞擊電壓。
圖7示出了根據(jù)圖5所示的板的變體，其中前板包括三個(gè)電極陣列，包括兩個(gè)平行、成對(duì)且共面的電極陣列Y’；組件享有與圖5所示的組件相同的參考符號(hào)(以“’”符號(hào)加以區(qū)別)；參考符號(hào)10對(duì)應(yīng)于氧化鎂層，而參考符號(hào)Y’B對(duì)應(yīng)于附加在透明電極Y’上以增加其導(dǎo)電性的不透明導(dǎo)體總線。
圖8示出了圖7所示的板的變體，其中成對(duì)陣列的每個(gè)電極用于兩行相鄰的單元，并位于分隔所述單元的隔板肋之上；因此，有利地為每個(gè)單元提供了最寬的光通過孔徑；因此，兩個(gè)連續(xù)的“行”電極形成了其與之側(cè)連的一對(duì)單元行，從而使其能夠在每個(gè)單元處獲得較大的間隙；在每個(gè)單元處，位于“行”電極上的凸出有利于放電的啟動(dòng)。
圖9示出了為了啟動(dòng)圖8所示的板中的放電而施加到行電極Yn-1、Yn和Yn+1上的電壓的時(shí)序圖，利用通過列電極X施加的適當(dāng)脈沖VX，尤其是在尋址階段期間。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D2，對(duì)一種用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的顯示板的方法進(jìn)行描述，所述方法在于
a)通過在行電極X或掃描電極與列電極Y或數(shù)據(jù)電極之間施加其幅度VX+VY大于等離子體撞擊電壓的脈沖，對(duì)單元進(jìn)行尋址。這樣所啟動(dòng)的放電導(dǎo)致了已尋址單元中的記憶表面電荷的產(chǎn)生；b)通過背板，施加在所述顯示板的整個(gè)背板上均勻分布的微波電場(chǎng)MW。微波場(chǎng)MW的幅度SMW必須大于保持等離子體所需的電場(chǎng)，而小于啟動(dòng)單元中的放電的電場(chǎng)；c)通過向控制電極施加幾個(gè)脈沖SS-BF.1、…、SS-BF.n等來啟動(dòng)已尋址單元中的放電，以便創(chuàng)建體電荷。與由于記憶電荷而產(chǎn)生的電壓和與微波場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電壓相加的這些信號(hào)的幅度必須大于等離子體撞擊電壓。這些信號(hào)自身的幅度必須小于等離子體撞擊電壓。因此，在保持階段期間，在板的所有放電區(qū)域中施加傳統(tǒng)的“低頻”保持信號(hào)SS-BF.1、…、SS-BF.n等，從而保持已尋址區(qū)域容積內(nèi)的電荷。通過施加到單元組的整個(gè)表面上的微波場(chǎng)來進(jìn)行體電荷的保持，即用于補(bǔ)償由于向壁的擴(kuò)散和由于重新組合而導(dǎo)致的損耗的電荷的創(chuàng)建。根據(jù)b)，此場(chǎng)并不足以啟動(dòng)非尋址單元中的放電；以及e)通過切斷所施加的微波場(chǎng)(關(guān)閉狀態(tài))，在每個(gè)圖像子掃描的結(jié)尾，熄滅等離子體。
因?yàn)樵诘入x子體放電微波保持階段期間，完全擦除了記憶電荷，不再影響熄滅電壓，由低頻擊穿和微波熄滅電壓來確定操作余量。
最后一幅時(shí)序圖I非常示意性地示出了由于剛剛所描述的驅(qū)動(dòng)方法而引起的放電的紫外光發(fā)射強(qiáng)度。
主要參照其中由前板攜帶兩個(gè)電極陣列并由背板攜帶隔板肋陣列的等離子體板，以及參照其中在圖像子掃描期間連續(xù)施加微波場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)方法，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述；對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的前提下，本發(fā)明可以應(yīng)用于其他類型的等離子體板或其他驅(qū)動(dòng)方法。
權(quán)利要求
1.一種等離子體顯示板，包括前板和背板，二者之間留有填充了放電氣體的二維矩陣區(qū)域；以及尋址裝置，通過將電荷存儲(chǔ)在其中，有選擇地激活預(yù)先選中的放電區(qū)域，其特征在于所述等離子體顯示板包括微波電磁輻射發(fā)生器，適用于通過所述背板向所有所述放電區(qū)域施加足夠強(qiáng)度的微波輻射，從而只在已激活的放電區(qū)域中產(chǎn)生等離子體放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板，其特征在于所述微波電磁輻射發(fā)生器適用于產(chǎn)生頻率大于200MHz的微波。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板，其特征在于所述背板不具有電極陣列，也不具有任何導(dǎo)電層或?qū)щ妼悠瑪唷?br> 4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板，其特征在于所述背板(4)由在所述微波輻射的頻率范圍內(nèi)具有較低介電損耗的電介質(zhì)材料制成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板，其特征在于所述前板包括至少兩個(gè)尋址電極陣列，在放電區(qū)域的二維陣列的放電區(qū)域的位置處，第一陣列的每個(gè)電極(Y、Y’)與第二陣列的每個(gè)電極(X、X’)相交叉。
6.一種驅(qū)動(dòng)根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的顯示板的方法，包括一系列圖像掃描和子掃描，其中每個(gè)子掃描包括單元尋址階段，通過所述板的所述尋址裝置預(yù)先選擇單元；以及保持階段，其特征在于在所述保持階段期間，將所述微波場(chǎng)施加到所述板的所有單元上。
全文摘要
一種板，包括前板和背板，二者之間留有填充了放電氣體的二維矩陣區(qū)域；尋址裝置，通過將電荷存儲(chǔ)在其中，有選擇地激活預(yù)先選中的放電區(qū)域；以及微波電磁輻射發(fā)生器，適用于通過背板向板的所有放電區(qū)域施加足夠強(qiáng)度的微波輻射，從而只在已激活的放電區(qū)域中產(chǎn)生等離子體放電。獲得了一種易于驅(qū)動(dòng)且高發(fā)光效率的板，其中尋址和保持功能相互分離。
文檔編號(hào)H01J11/00GK1650387SQ03809711
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者亨利·杜瓦耶, 安娜·拉科斯特, 洛朗·泰西耶 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司