專利名稱：對數據存貯元件進行尋址的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由數據存貯元件構成的系統(tǒng)，特別是涉及對那些采用了電離氣體的存貯元件陣列進行尋址的方法及其裝置。
那些使用數據存貯元件的系統(tǒng)例如有攝象機以及圖象顯示器。像這樣的一些系統(tǒng)大都使用向存貯元件提供數據或者從存貯元件中檢索數據的一種尋址結構。對于本發(fā)明的一種具體的實施方案來說，這種類型的一種系統(tǒng)是一種通用的面板顯示器。這種顯示器的存貯元件或顯示元件均存貯光模式數據。面板顯示器是由分布在整個顯示平面可見區(qū)域上的多個顯示元件組成的。因為面板顯示系統(tǒng)不需要用陰極射線管來顯像，所以它是最理想的一種顯示系統(tǒng)。由于陰極射線管的體積問題，易脆性問題，以及需要高壓驅動電路的問題，所以是不理想的顯示系統(tǒng)。
一種類型的面板顯示系統(tǒng)采用的是對多個液晶單元(Cell)或者分配在一個陣列上的顯示元件完成直接多路復用的一種尋址結構。在一對電導體之間放置每個液晶單元。這對電導體在液晶單元的兩端選擇性地施加選擇電壓信號及非選擇電壓信號，從而改變它的光學特性，因而改變它所顯像的亮度。這種類型的顯示系統(tǒng)是以“無源”為其特性的，因為它沒有與液晶單元相配合的“有源”電子器件改變其電-光特性。像這樣的顯示系統(tǒng)所存在的缺陷是它只能夠實現關于視頻信息或用于顯像數據的有限數目的可尋址行(即，最多達約250行)。
為了提高液晶顯示系統(tǒng)中可尋址的數據行數，要求采用各個電子器件與每個液晶單元相配合的尋址結構，從而提高對其選擇電壓信號及非選擇電壓信號有電-光響應的有效非線性。按這種說法，也可以把它稱之謂“兩端”器件尋址方法。雖然提高顯示元件的有效非線性可以大大提高二值顯示上的多路復用能力，但采用這種方法在達到的灰度特性方面仍有許多困難之處。
設計具有全灰度能力的液晶矩陣顯示系統(tǒng)的目標是給出一種不依賴于從液晶材料中取得非線性功能的尋址結構。采用電“有源”元件的矩陣的一種尋址結構，是通過在每個象素上使用與液晶材料相分隔開的一個電子開關來實現這個目標的。該有源矩陣采用與每個液晶單元相聯的兩端或三端固體器件來改進所需要的非線性及顯示元件的隔離。由兩端器件構成的尋址結構可以使用各種型號的二極管，而由三端器件構成的尋址結構可以使用各種不同半導體材料制成的各種型號的薄膜晶體管(TFT)。
采用兩端及三端有源矩陣的一個問題是這樣大量的有源器件使得非常難于以高效率批量生產制造這種矩陣。另外一個問題，也是TFT器件的特性，就是很難于以足夠高的“截止電阻” (off resistance)構成薄膜晶體管。-相對低“截止電阻”使得顯示元件不能在要求的時間里在其兩端保持所產生的電荷。相對低的“截止電阻”也降低了“截止電阻”與“導通電阻”(on resitance)之比。為促進該TFT矩陣的恰當運行，該比值最好是大于106。有時，這些矩陣使用與每個顯示元件相分隔開的存貯電容器，從而抵消這種不充分高的“截止電阻”所引起的效果。然而，采用分隔開的存貯電容器卻增加了TFT矩陣與它們相結合的復雜性，因而似乎也降低了生產效率。采用TFT有源矩陣其它一個可能的問題是TFT的體積會相對地顯示元件的體積大，因為“通導”電流趨向于要求增大TFT器件的體積。這會影響到該器件的發(fā)光效率。
由TFT器件形成的有源矩陣能夠顯現黑白圖象和彩色圖像。為顯現彩色圖像，該有源矩陣使用了在空間上與顯示元件成一直線的含有不同顏色的多組點的彩色濾波器。因此，與不同顏色的點成一直線的顯示元件組將確定一個單個的圖象象素。
通過使用電離氣體或等離子體的顯示元件，也可以實現面板顯示系統(tǒng)。這種可電離的氣體或等離子體燃燒發(fā)熱，從而在顯示面上產生出發(fā)光區(qū)。這種發(fā)光區(qū)的彩色則取決于所使用的氣體類型的特性。有選擇地啟動這些發(fā)光區(qū)，則形成一個顯示圖象。
另外一種類型的面板顯示系統(tǒng)使用一種等離子體產生出加速電子去撞擊磷，從而發(fā)出一個發(fā)光點。像這樣的面板顯示在亮度上大大提高了發(fā)光效率，但是要產生大面積的顯示仍然是很困難的，并且要求有復雜的驅動電路。像這樣的面板顯示，可以用具有不同光譜特性的多電子激發(fā)磷構成，從而提供出多彩色的圖象。
采用氣體-等離子體面板顯示上的這些問題，主要都是通過采用等離子體囊型的氣體放電顯示得以緩解的。在這種顯示上，孔徑絕緣體陰極端上產生的等離子囊，從一個孔徑移向另一個，從而實現一個光柵型掃描。這樣等離子體囊型的氣體放電顯示在制作上也是很復雜的，并且有可能是低生產效率的。
因此，本發(fā)明的目的是給出一種使用作為尋址結構部分而實現的數據元件的系統(tǒng)。這種尋址結構可以低成本高生產效率來制作。
本發(fā)明的另一目的是給出一種使用電離氣體介質尋址數據存貯元件的方法，由此可將數據讀入或由它檢索出來。
本發(fā)明的再一個目的是給出一種有高速尋址能力及高對比度特性的面板顯示系統(tǒng)，并且是具有由電-光材料及有源尋址結構組成的存貯元件或顯示元件的面板顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明再一個目的是提供一種顯示系統(tǒng)，其中電-光材料與電離氣體相結合形成可尋址的數據存貯元件。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種彩色特性，灰度特性及亮度特性都很好的顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及尋址數據元件的方法及其裝置。在此，僅僅通過兩個實施方案為例，描述本發(fā)明。
第一個實施方案由以高分辨率面板顯示系統(tǒng)實現的尋址結構所組成。這種面板顯示系統(tǒng)既可以用于直接可見，也可以用于投影作用之中。該顯示系統(tǒng)包括有由分布在整個可見區(qū)域內的數據存貯陳列或顯示元件陳列構成的顯示面的顯示面板。每個顯示元件由如像氦這樣的一定容積的電離氣體以及如像向列液晶這樣的電-光材料所組成，結合外調制，所產生的光通過在置有顯示元件的電-光材料區(qū)傳播。
第二個實施方案由作為存貯器件部分實現的尋址結構所組成。這種存貯器件可以分別將模擬信息進行電寫入或電讀出。該存貯器件包括有數據存貯陳列或存貯元件陳列，并且每個存貯元件都包括有如像氦這樣的一定容積的電離氣體以及如像玻璃、塑料或光電導體這樣的介電材料。該電離氣體與介電材料相結合為讀出在該存貯元件兩端先前產生的信號提供一種尋址存貯元件的路徑，而且不管先前是以什么方式捕獲到的信號。
這兩個實施方案都是按照列和行排列這些存貯元件的。在第一個實施方案中，一行對應著一行視頻信息或視頻數據;而在第二實施方案中，一行對應著一組離散的模擬信息量或模擬數據量。(無論在哪一個實施方案中所尋址的信息，以下我們都將它稱之謂“數據”。)這些列是接收數據的，而數據選通電路則按照行掃描的方式逐行尋址這些列。
第一個實施方案中的顯示面板或者第二個實施方案中的存貯器件都包括有第一和第二個彼此面對面放置的在空間上隔離開的基片，沿著第一基片內表面在第一方向上通常伸展開的多個不相重疊的電導體，形成用于加到那些列上去的數據驅動信號的列電極。那些刻記在第二基片內表面上的多個不相重疊的通道，通常沿著與第一方向成橫向的方向上的內表面伸展。該第一方向及第二方向最好分別與其垂直方向及水平方向一致。彼此間電絕緣的基準電位電極和行電極沿著每個通道的內部長度上伸展著，而且接收加到它們的數據選通信號。備個通道均充滿了電離元件。
在第一個實施方案的顯示面板中，將有電-光特性的材料層與介電材料層放置在第一基片和第二基片的內表面之間，這些覆蓋著通道的介電材料層，構成該電-光材料層和電離氣體之間的一個阻擋層。通過列電極和通道的重疊區(qū)域來確定顯示元件。并且以顯示屏幕上的點出現。這些點可以作到足夠的小，并且一個一個緊密相挨著，因此觀看者在一般的視覺條件下是不能分辨出這些點的。
因此對于每個顯示元件，顯示面板具有上述結構，其電離氣體起到一個電開關的作用。這種電開關根據所加到上面去的數據選通信號在通導狀態(tài)和非通導狀態(tài)之間或者在等離子體狀態(tài)和非電離狀態(tài)之間變化。在這些列電極上的數據驅動信號的幅度與顯示圖像的發(fā)光度是相一致的。
不論什么時候，當顯示元件處于通導狀態(tài)時，則繢肫邇溝帽硎臼萸藕歐鵲氖蕕繆鼓芄輝誑占溆氳繢肫邇梢惶踔畢叩那蛑械囊壕Р牧狹蕉訟韻?。覊末显蜀x涑煞峭ǖ甲刺?，则穳q繢肫邇蚴溝迷誑占瀋嫌胍壕Р牧锨梢惶踔畢叩那蛟諂湟壕Р牧狹蕉私蕕繆夠岜３忠歡問奔?。因此，该道D肫宓淖饔檬竊諞壕Р牧系牧蕉搜≡袷鶯痛嬤藎傭鲆恢志哂謝葉日彰韉南允鞠低場 在顯示面板中，電離氣體在通導狀態(tài)與非通導狀態(tài)之間的切換，調制了通過顯示元件的光發(fā)射。該光發(fā)射的調制取決于所施加的數據驅動信號的幅度。用這種顯示面板可以實現有灰度照明量的單色或黑白顯示系統(tǒng)。通過在黑白顯示系統(tǒng)中放置一個含有在空間上與其顯示元件成一條直線的三基色點組的彩色濾波器，就可以實現有可控彩色強度的全彩色顯示系統(tǒng)。因此，在空間上與一組點成一條直線的一組三顯示元件代表一個象素，而且這個象素的彩色則由該組點的相對亮度來決定。
本發(fā)明的顯示系統(tǒng)能夠在整個寬范圍場頻上提出全動態(tài)的灰度圖像，從而給出優(yōu)質的顯示。該顯示系統(tǒng)也是非常便利的，因為該系統(tǒng)具有簡單的穩(wěn)定的結構，并且能夠在顯示屏幕上以60Hz場頻至少可尋址3000行數據。
在第二個實施方案的存貯器中，僅只把一層介電材料放置在第一基片和第二基片之間。由列電極和通道的重疊區(qū)域確定這些存貯元件，對于每個存貯元件均按上述構成為存貯器件，并且電離氣體起到一個電開關的作用，這個電開關根據所施加的數據選通信號在通導狀態(tài)和非通導狀態(tài)之間變化。在數據寫入方式上，按列電極驅動放大器形成提供數據驅動信號的放大器;而在數據讀出方式上，按列電極讀出放大器形成提供數據驅動信號的放大器。
不論何時，當存貯元件處于導通狀態(tài)時，則電離氣體區(qū)使得表示數據驅動信號幅度的數據電壓能夠在與電離氣體區(qū)成一條直線的空間區(qū)域中的介電材料兩端顯像。這表示存貯器件的數據寫入方式。一旦當存貯元件變成為非導通狀態(tài)時，則該非電離氣體區(qū)域使得在空間上成一條直線的介電材料在其兩端將其數據電壓保持一段時間，與該區(qū)域相聯的列電極讀出放大器將一個參考電壓加給一個介電材料的層表面上，這個層表面與在空間上同電離氣體區(qū)域成一條直線的那個表面正好相對著。當該存貯元件返回到導通狀態(tài)時，該電離氣體區(qū)則引起介電材料兩端上的電壓變化。這個電壓變化正比于在先前寫入數據的電壓并且出現在該列電極讀出放大器的輸出端上。這表示該存貯器件的數據讀出方式。
上述尋址結構的某些修改還可以簡化將數據電壓加給存貯器件存貯元件上去的一些其它方式。例如，用光電導材料替代介電材料以及采用有光學透明特性的列電極，就會使入射光按照與該入射光的強度成正比例地調制加給存貯元件的數據電壓的幅度。這樣的尋址結構可以提供給圖象讀出器件或者光學處理器件。
由以下參照附圖及其最佳實施方案的詳細描述，會更加清楚本發(fā)明所要達到的目的及其優(yōu)越性。


圖1是顯示面板顯示面的前視圖以及與其相聯的使用本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的驅動電路圖。
圖2是說明從圖1左側觀察實施本發(fā)明構成顯示面板的結構元件層的分片等比例的擴展圖。
圖3是具有斷開位置的分片的擴展前視圖。說明圖2顯示面板內部不同的層視。
圖4是按照圖3的線4-4作出的斷面圖。
圖5是按照圖3的線5-5作出的斷面圖。
圖6是說明關于接收數據選通脈沖的一個示范行以及接收數據驅動信號的三個示范數據列將等離子體作為開關進行操作的顯示系統(tǒng)的一個等效電路圖。
圖7是說明確定實施本發(fā)明的顯示系統(tǒng)可尋址的最大數據行數的各種時間限制的示意圖。
圖8是說明氖氣和氦氣的數據捕獲時間作為在圖2-5顯示面板通道之內放置的電極間流過的電流的函數的比較關系曲線圖。
圖9是說明關于不同大小的數據選通脈沖，其氦氣等離子體衰變時間作為在圖2-5顯示面板通道之內放置的電極間在該選通脈沖寬度時間內流過的電流的函數曲線圖。
圖10A及10B均為圖1所示之數據驅動器可選用的電路設計圖。
圖11A及圖11B均為說明減少圖1所需要的數據選通輸出端數可選用的通道電極接線結構圖。
圖12是說明關于如圖11B所示之通道電極接線結構型所需要的最小驅動器數作為能以得到的可尋址的數據行數的函數曲線圖。
圖13是說明等離子體與數據驅動電路相配合作為一個開關構成有選擇地向存貯元件寫入數據及從存貯元件中讀出數據的尋址結構操作的一個等效電路圖。
圖1示出本發(fā)明實現該尋址結構并執(zhí)行其尋址方法表示第一實施方案的一個平面面板顯示系統(tǒng)10。參照圖1，該面板顯示系統(tǒng)10包括有顯示面14的一個顯示面板12。這個顯示面14包含有由在垂直方向及水平方向上按予定距離相互空間隔開的名義上都是相同的數據存貯元件或顯示元件16這種矩形平面陳列構成的模式結構。在該陳列中的每個顯示元件16均表示按照垂直列排列的薄而窄的電極18與按照水平行排列延伸的而且窄的通道20相重疊的部分。(以下將電極18稱之謂“列電極18”。)在通道20每行中的顯示元件16均表示一個數據行。
列電極18及通道20的寬度決定其成矩形形狀的顯示元件16的大小。按照以下將要描述的那樣，將列電極18沉積在第一個電非導體、光學透明基片的大部分表面上，而把通道20刻記在第二個電非導體、光學透明基片的大部分表面上。本專業(yè)領域內的技術人員都知道，如像反射式顯式，無論是直接可視還是投影型可視式的某些系統(tǒng)，都將需要僅只一個基片是光學透明的。
列電極18接收由數據驅動裝置或數據驅動電路24在不同的放大器22輸出的并行輸出導體22′上給出的電壓模擬型的數據驅動信號(圖2-6)，而通道20接收由數據選通裝置或數據選通電路28在不同的放大器26輸出的并行輸出導體26′上給出的電壓脈沖型的數據選通信號(圖2-6)。把每個通道20均連接到一個基準電極30上(圖2)，對每個通道20均是共用的基準電位和數據選通28加到該電極30上。
為了在顯示面14的整個區(qū)域上合成一幅圖象，顯示系統(tǒng)10用了一個協(xié)調其數據驅動器24及數據選通28的功能的掃描控制電路32。這樣一來，就可以按照行掃描的方式逐行尋址顯示面板12上顯示元件16的所有的列了。顯示面板12可以使用不同型號的電-光材料。例如，顯示面板使用這樣一種改變入射光線33極化狀態(tài)的材料，把顯示面板12放在一對光極化濾波器34及36之間(圖2)，于是它們便與顯示面板12相配合來改變通過它們的光傳播過程中的亮度。但是，要是用散射液晶單元作為電-光材料的話，則不需要采用極化濾波器34及36。在顯示面板12內，可以放置一個彩色濾波器(未示出)，用來顯現彩色強度可控的多彩色圖象。對于投影顯示來說，采用三個分隔開的單色面板10，其中的每一個控制一個基色，也可以作出彩色來。
參閱圖2-5，顯示面板12包括一對由如像向列液晶這樣的電-光材料層44以及如像玻璃、云母或塑料這樣的介電材料薄層46分隔開的一般并行電極結構40和42的一種尋址結構。電極結構40由玻璃介電基片48組成。這種玻璃介電基片是沉積在銦錫氧化物列電極18的內表面50上的，并且是光學透明的，并且構成為一種條狀的模式結構。下一個相鄰的列電極18則通過一段距離52彼此間分隔開。這就規(guī)定了在一行中與下一個相鄰的顯示元件16之間的水平間隔。
電極結構42由玻璃介電基片54組成，并且將梯形橫截面的多通道20刻記在這個玻璃介電基片54的內表面56上。從內表面56到這種梯形的底部60測量到的高度58就是通道20的深度。每個通道20均有一對沿著底部60延伸著的薄而窄的鎳電極30及62，以及一對按照從底部60向內表面56的方向忿開的內側壁64。把通道20的基準電極30連接到共用的基準電位上，如圖所示之，可以把它們固定接到地電位上。把通道20的電極62連接到數據選通28的不同的放大器輸出端26上(在圖2及圖3中，分別示出了三個及五個)。(以下將該電極62稱之謂“行電極62”。)為了確保尋址結構的正常運行，如圖4，11A及11B中所示之，在顯示面板10的對邊上，分別把基準電極30及行電極62連接到基準電位上及數據選通28的各輸出端26′上。
下一個鄰近通道的相鄰側壁64正好是支承結構66，它的頂面56又支承介電材料層46。用每個支承結構66ゲ康目磯 8把下一相鄰的通道20彼此間互相分隔開。這個寬度68正好規(guī)定了在一列中下一個相鄰的顯示單元16之間的垂直間隔。列電極18和通道20的重疊區(qū)域70確定了在圖2及圖3中剖視部分所示的顯示元件16。圖3更加清楚地說明了該顯示元件16的陣列以及在這些存貯元件之間的垂直間隔和水平間隔。
加到列電極18上的電壓大小確定其增進相鄰列電極18絕緣的距離52。一般該距離52遠遠小于列電極18的寬度。下一個相鄰通道20的相鄰側壁64的傾斜度確定距離68。一般這個距離68遠遠小于通道20的寬度。一般來說，列電極18的寬度和通道20的寬度是一樣的，并且是由顯示應用所確定的理想圖象分辨率的函數。最理想的情況是使得距離52和68盡可能地小。在現行的顯示面板12的范例中，該通道深度58是該通道寬度的二分之一。
每個通道20均填充以電離氣體，并且最好有氦氣，原因以下將會給出解釋。介電材料層46在通道20及液晶材料層44內所含有的電離氣體之間起著一種絕緣阻擋層的作用。要是沒有介電層46的話，將會使得液晶材料流入通道20或者讓電離氣體沾染該液晶材料。也可以從使用固體的或密封的電-光材料的顯示器中去掉介電層46。
該顯示面板12運行的基本原理是1)每個顯示元件16對于加給構成顯示元件部分的列電極18上的模擬電壓數據來講，起到一個取樣電容的作用，以及2)電離氣體起到一個取樣開關的作用。圖6是以下解釋顯示系統(tǒng)10的運行所涉及的一個等效電路圖。
參閱圖6，可以將每個顯示面板12的顯示元件16塑造成一個電容器80(以下稱作“電容塑型80”)。它的頂板82表示一個列電極18(圖2)，而它的底板86表示介電材料層46的自由面88(圖2)。電容塑型80表示由列電極18和一個通道20的重疊區(qū)域構成的電容性液晶單元。而此關于顯示系統(tǒng)10的運行上的描述均涉及該電容塑型80。
根據基本的尋址程序，數據驅動器24捕獲第一行數據，它表示在一個予定的時間間隔期間內模擬數據信號電壓隨時間變化的離散取樣值。在該時間間隔內的一個具體的時刻上數據信號幅度的取樣值表示加給在相應的接收選通脈沖的行電極62的列位置中的一個電容塑型80的模擬電壓幅度值。數據驅動器24在其輸出放大器22上產生的模擬電壓加給列電極18。在圖6中，四個示范性的數據驅動器24的輸出放大器22向它們聯結的各個列電極18給出相對于基準電極30是正極性的模擬電壓。在一個列電極18上所施加的正電壓則在介電材料層46的自由面88(圖2)上感應出一個基本上等于所施加的電壓幅值的電壓。這在電容塑型80兩端的電位差上則不引起任何變化，因此，在圖6中用白色面的頂板82及底板86表示之。
在這個時刻上，通道20中所含的氣體處于非電離狀態(tài)，因此，在電容塑型80的板82及86上所顯現的模擬電壓，在該通道中相對于基準電極30的電位來說，是正電壓。當數據選通28在放置在通道20內的行電極62上給一個負向電壓脈沖時，則在該通道內的氣體會呈現出一個電離狀態(tài)(即，變成為一個等離子體)。在圖6中，把行電極接收選通脈沖的那個通道20用黑色的重線表示之。在這些條件下，該接地的基準電極30及選通的行電極62，則對于該通道內所含的等離子體來說，將分別起到一個陽極和一個陰極的作用。
該等離子體中的電子則中和在該電容塑型80的底板86上感應出的正電壓。在這個選通行中的電容塑型80也會隨著在其兩端所施加的數據電壓而被充電。在圖6中，通過有白色面的頂板82及有劃線面的底板86指示這種狀態(tài)。當在電容塑型80的兩端一旦完成了數據電壓的存貯時，則數據選通28在所選通的通道20的行電板62上終止該負向電壓脈沖;因而，結束該選通脈沖并且消除掉這個等離子件。
每個行電極62均以同樣的方式進行選通，直到完全尋址到整個顯示面14為止;因而，得以存貯一幅圖象場數據。在所選通的行中，每個電容塑型80兩端所存貯的電壓均將保持一段時間，至少要保持該圖象場的這段持續(xù)時間;并且與加到電容塑型80頂板82上的數據電壓其后的一些變化也是無關的。在每個電容塑型80兩端所存貯的電壓則根據表示下一個隨后的圖象場的顯示數據的模擬數據電壓來變化。
在圖象場處于一種非隔行形式的顯示系統(tǒng)10中，加到列電極18上的模擬數據電壓，在下一個隨后的圖象場中，則處于相反的極性上。從一個圖象場到下一個圖象場正負極性的變化則給出一個長期間的零的純直流(DC)電壓分量。一般來講，對于液晶材料的長時間操作均需要這種直流分量。該液晶材料根據所施加的模擬電壓數據的均方根值(rms)應生出灰度效應。因此，所產生出的顯示圖象不受模擬電壓數據在極性上交替變化的影響。在圖象場用隔行形式的顯示系統(tǒng)10中，施加到列電極18上的模擬數據電壓，在下一個隨后的圖象幀中處于相反的極性上，從而得到長時間的零的純直流(DC)電壓分量。每一個圖象幀有二個圖象場。而每一個圖象場由二分之一的可尋址的行數組成。
以上所給出的描述指出，在每個通道20內所含有的電離氣體起到一個電開關90的作用。這個電開關的接通位置，則在二進制開關狀態(tài)之間進行變化，就像是通過數據選通28施加的電壓的功能一樣。在圖6中所示之開關90，將處于斷開位置的開關連接到基準電極30上，并且由加到行電極62的選通脈沖所驅動。由于沒有選通脈沖，所以使得在該通道20內的氣體處于非電離狀態(tài);因而，處于非導通狀態(tài)。在圖6中所示之開關90，將處于接通位置的開關連接到基準電極30上，并且由加到行電極64上的選通脈沖所驅動，而且這個選通脈沖的幅度是以使通道20內的氣體處于電離狀態(tài);因而;處于導通狀態(tài)。在圖6中，數據選通28的三個輸出放大器26中間的那一個放大器26選通一個行電容塑型80，從而在其兩端建立并存貯該顯示數據電壓。
為起到開關作用，處于玻璃電極結構40下面的通道20內所含有的電離氣體，與介電材料層46相連通，從而由介電材料層46到基準電極30提供一條通電路徑。在行電極62接收選通脈沖的那個通道20中的等離子體對表示放置相鄰等離子件的液晶材料部分的電容塑型80提供一條接地通路。這就使得該電容塑型80能夠取樣加到列電極18上的模擬數據電壓。由于等離子體的消除相當于移除該導通路徑的作用，于是使得數據取樣能夠在顯示元件兩端保持住。存貯在液晶材料層44兩端的電壓一直保持著，直到在該層44兩端其隨后的圖象場中產生出表示新的數據行的電壓為止。上述尋址結構和方法對每一個顯示元件16都給出了基本上100%占空比的信號。
圖7是說明在一個圖象場的期間內，顯示系統(tǒng)10能夠進行尋址的限制數據行數的時間限制示意圖。參閱圖7，當所選的通道20的行電極62接收一個選通脈沖之后，對于形成等離子體來說，則數據示范行“n”要求時間92。由于通過予先在前面的行n-1期間里起動選通脈沖，在一個圖象場內限制可尋址行數的緣故，所以有可能完全去掉這個等離子體形成時間。在最好的實施方案中，對氦氣的等離子體形成時間通常是1.0微秒。
數據建立時間96表示在該時間內數據驅動器24在兩個緊接著的相鄰數據行的數據值之間轉向，并且在輸出放大器22上給出加給列電極18的模擬電壓信號。該數據建立時間96是隨著用于實現數據驅動器24的電路形式的變化而變化的。但是，使數據建立時間96小于1.0微秒是完全可以作到的。
數據捕獲時間98取決于在通道20內所含電離氣體的電導率。圖8是說明數據捕獲時間98作為在一個通道20內基準電極30與行電極62之間流過的等離子體流的函數曲線圖。圖8中的曲線表示為采集對應于一個數據90%的電壓，一個顯示元件所要求的時間。圖8說明由氦氣組成的等離子體所產生的離子展示出比氖氣要求比較小的數據捕獲時間98。在等離子體中的電子流是從陰極(行電極62)流向陽極(基準電極30)的。
一個最佳的工作點是對正離子流給出最快的數據捕獲時間98。在圖8中表示的具體情況下，這種工作點可以通過在40毫巴的壓強及7.5毫安的電流下采用氦氣來達到，從而產生出大約0.5微秒的數據捕獲時間98。氦能夠給出比氖更短的數據捕獲時間98的原因在于氦是一種有比較高的遷移率的發(fā)光離子。壓力和電流的最佳值取決于通道20的大小和形狀。
等離子體衰變時間94表示在這段時間里通道20中的等離子體根據選通脈沖一旦從行電板62中移開則返回到非電離狀態(tài)的時間。圖9是說明等離子體衰變時間為顯示面板12中陽極/陰極電流的函數曲線圖，在等離子體衰變時間外未發(fā)現比3%更大的交擾情況。圖9說明等離子體衰變時間94是隨著通過等離子體從行電極62流向基準電極30的電流的變化而增加的。加到行導體62上的選通脈沖的幅度決定其流過該等離子體的電流量。圖9指出通過施加大約+100伏特的連續(xù)偏置電壓可以降低等離子體的衰變時間94。這個偏置電壓低于將氦氣維持在其電離狀態(tài)上所要求的電壓。圖9還指出，在衰變時間94的降低上，+100伏特的偏置電壓將相對于零伏特的偏置電壓給出大約十倍的降低來。
尋址一個數據行所需要的時間等于數據建立時間96、數據捕獲時間98及等離子體衰變時間94之和。在一個圖像場內可尋址的行數等于該圖象場的持續(xù)時間除以尋址一行數據所需要的時間。對于非隔行的60Hz場頻應用來講，采用上述的簡單尋址方法，數據顯示系統(tǒng)10的行數將能夠尋址到9000行以上。要知道，可尋址的數據行數與顯示系統(tǒng)10的分辨率是不同的。分辨率是通道20的寬度及列電極18的寬度的函數。
采用引動技術(Primingtechnique)是確保能夠在一幅圖象幀中尋址相對更多的行數的優(yōu)越之處。這種引動要求引入離子，從而起動氣體放電。讓電流流過一個引動通道(未示出)可以實現引動顯示系統(tǒng)10。將這種引動通道與通道20正交配置，并且在引動通道中，每個通道20均沿著顯示面板12的一個邊緣終止。這種引動使得在無需起始統(tǒng)計衰變時間的情況下形成等離子體;否則若沒有起始統(tǒng)計衰變時間，將會不可予料地加長等離子體的形成時間。
圖10A及10B說明的是數據驅動器24可選用的電路設計圖。圖中分別用帶有下標“a”和“b”的相同的標引數字標識其所相對應著的元件。
參閱圖10A，數據驅動器24a取樣數據信號，并且把它存入緩沖存貯器100。該數據信號可以是模擬形式的，也可以是數字形式的。緩沖存貯器100可以是電荷耦合器件(CCP)型的，或者是取樣一保持型的，用來存貯模擬數據信號;并且緩沖存貯器100也可以是存貯數字數據信號的數字型的。器件22，根據緩沖存貯器100究竟是保持模擬電壓還是數字數據，來分別決定它是緩沖放大器還是數一模轉換器。器件22把模擬電壓并行傳送給列電極18a。數據驅動器24a能夠進行高速操作，因為CCD和取樣-保持電路都能夠作高速采集，并且可以把模擬電壓同時以并行方式傳送給列電極18a。
參閱圖10B，數據驅動器24b通過將一組開關104中的各個開關同時順序地進行接通和斷開，并以串行的方式取樣模擬數據信號。把開關組104中的每個開關都連接到電容器106上。當接通開關時，則電容器106從數字信號中累積電荷。這就把數據信號的模擬電壓取樣值送到由一端到另一端行里的列電極18b。加到開關104控制電極的取樣時鐘信號設定該取樣的速度。圖10B電路的數據建立時間96比圖10A電路的要大，所大的倍數正好等于列電極18b的數目。
為使顯示系統(tǒng)10能以正常運行，數據驅動器24b要求由行到行之間的水平消隱時間要大于數據捕獲時間98與等離子體衰落時間94之和。
圖11A及11B以具有其基準電極30分別接收固定的基準電壓及選通信號脈沖的9個通道的顯示面板12為例，比較其所要求的數據選通輸出端數。圖11A的顯示面板12具有其連接到地的基準電極30及9個不同的選通輸出放大器26，并且數據選通28對不同的各個行電極62進行驅動。圖11B的顯示面板12具有其第一個3個為一組的基準電極30及其第二個3個為一組的行電極62。其基準電極30接在一起構成第一組中的任何一組的通道20(圖4)包括第二組中的任何一個不多于一個的電極62。在一個予定持續(xù)時間的時間間隔內，顯示系統(tǒng)10僅只選通第一組基準電極30中的一組。在選通時間間隔內，顯示系統(tǒng)10通過驅動列電極18及選通第二個行電極組62來尋址顯示元件16。這些列電極18及行電極62都是包括在通道20之內的，而且這個通道20的基準電極30是接收到選通脈沖的。因此，那些通道20中的基準電極30沒有接收到選通脈沖的那些行電極62是不被啟動的。
對通道20的基準電極30及行電極62來講，數據選通28的輸出放大器26的電連接結構提供一種需要較少的數據選通28輸出端26的尋址結構。在圖11B示范的顯示面板12中，將數據選通輸出放大器26的數目從9減到了6。
圖12是說明所需要的最小驅動器數作為用圖11B顯示面板12中實現的尋址結構型可取得的能以尋址的數據行數的函數曲線圖。圖12指出對于相對大數目的可尋址數據行的顯示系統(tǒng)來說，是可以作到顯著地減少驅動器的。
本發(fā)明的尋址結構也適用于通過采用類似由Burroughs(柏洛茲)開發(fā)的用自掃描顯示實現的其他方法來減少驅動器數。這種顯示器使用觀查者可見的顯示元件，以及觀查者不可見的掃描元件。掃描元件通過向電離氣體的集中區(qū)域送出有源的引動顆粒來控制顯示元件的狀態(tài)。在掃描元件通道中，等離子體的放電，順序地移向相鄰的每個顯示元件，因而產生啟動與其相鄰的顯示元件的引動顆粒。
在顯示面板12中，正將引動通道的電區(qū)段可以提供一個集中的離子源，并且順虻賾梢桓鐾ǖ酪葡螄賂鐾ǖ饋Ｎ迪紙徊郊跎僨鰨箍梢允褂蒙鮮齜椒ㄒ醞獾鈉淥際?，痹懢U神詈匣蚱淥募際酢 在交替圖象場中施加正負極性數據電壓的尋址方法適合于在采用參照圖11B及圖12描述的驅動器減少的方法的顯示系統(tǒng)10中實現。交替尋址方法僅只施加正極性的數據電壓，因此可以進一步提高尋址速度。這種交替方法根據每一個圖象場的結束，引入一個擦除場。
在這種類型的一個尋址方法中，在其擦除場期間，數據驅動器24把一個大約地電位的電壓加到電極18;隨之，數據選通28按順序地把相對來講是短持續(xù)時間的一個正脈沖和一個負脈沖加給通道20的行電極62。在施加正脈沖的期間里，基準電極30和行電極62分別起到等離子體的陰極和陽極的作用。由于先前所要求的數據電壓是正極性的，存貯在存貯元件16兩端上的任何電荷，在介電材料層46的表面88上感應出負電荷;因此，它起到一個陰極的作用。陰極被相當高的離子密度所環(huán)繞著，所以很快就把介電材料層46上的負電荷中和了。層46上的電壓可以近乎于陽極，因此可以把殘留的正電荷累積到一個相當高的程度。在施加負脈沖的期間里，加給列電極18的地電位，則以在圖象場寫入期間實現的類似方式把殘留的正電荷復位到地。
如果不用正脈沖，那么尋址速度就會受到上述正離子充電現象的局限。但是，這種交替尋址的方法并不適用于參照圖11B及圖12描述的精確的驅動器減少技術。
在這種類型的另一個尋址方法中，數據選通28把負脈沖同時加給多個行電極62(例如10個)，從而同時擦除多個數據行。這種方法將會在顯示面板12的顯示面14兩端引起占空比上的稍許不一致。
可以修改面板顯示系統(tǒng)10形成實現本發(fā)明的尋址結構并執(zhí)行其尋址方法的表示第二實施方案的含有存貯元件陣列的多功能模擬數據存貯系統(tǒng)110。這種變更包括有去掉極性濾波器34及36，如果有的話;以及圖2、4和5所示的液晶材料層44。
圖13是存貯系統(tǒng)110的等效電路。除以上所指出的以外，圖6和圖13的系統(tǒng)是類似的;因此，圖6和圖13中相應的元件呈有相同的標引數字。在存貯系統(tǒng)110中，電介質46起到表示存貯元件的電容塑型80的介電元件的作用。要知道，列電極18不必要用光學透明材料構成，并且最好是用鋁或其他導電材料構成。存貯系統(tǒng)110的數據驅動輸出放大器22，由在數據寫入方式上起列電極驅動放大器的作用，而在數據讀出方式上起列電極讀出放大器作用的電路元件所組成。圖6及圖13的系統(tǒng)中的數據選通輸出放大器26是類同的。
參閱圖13，數據驅動電路24的每個輸出放大器22都包括有一個高速運算放大器112，并且在它的反相輸入端114及輸出端116之間連接有由反饋電容器118和開關元件120組成的一個并聯回路。有選擇地連接該運算放大器112。當處于數據寫入方式時，則通過把開關元件120起動到它的導通狀態(tài)上來把該放大器112接成一個電壓跟隨器;而當處于數據讀出方式時，則通過把開關元件120起運到它的非導通狀態(tài)上來把該放大器112接成一個積分器。把運算放大器112的正相輸入端122連接到開關元件126的可動觸點124上，從而選擇地把正相輸入端122接到基準電壓VR上，或者接到數據驅動電路24的輸出信號導體上。
當它處于數據寫入方式時，輸出放大器22向形成存貯系統(tǒng)110的一個存貯元件的列電極18傳送一個數據驅動信號。這可以通過把運算放大器122接成一個電壓跟隨器，并把開關元件126的可動觸點124放到能把數據驅動信號從數據驅動電路24傳送到運算放大器122的正相輸入端122的位置上來完成。在這段時間里，加到形成存貯元件110的通道20內的行電極62上的行選通脈沖，把在該通道內所含的電離氣體激發(fā)到電離狀態(tài);因而，在電容塑型80兩端按照如上參照圖6所描述的方式產生一個數據電壓。在電容塑型80兩端電壓的大小代表該數據驅動信號的大小。
當它處于數據讀出方式時，數據放大器22讀出形成存貯系統(tǒng)110的存貯元件的列電極18中的電流。這是由兩步處理來完成的。
首先，把開關元件126的可動觸點124放置到能夠使基準電壓VR傳送給運算放大器112正相輸入端122的位置上。在這段時間里，行選通脈沖對于把電離氣體維持在一個非電離狀態(tài)上來說是不起作用的，因此，使得能以在運算放大器112的輸出端116上、到電極18上、以及電容塑型80的頂板82上建立起該基準電壓VR。因此，將反饋電容器118兩端的電壓歸一到0.0伏特。然而，要知道，可以使存貯系統(tǒng)110成為在每個運算放大器112的輸入端與輸出端之間有偏置電壓的情況下進行操作。
第二，當反饋電容器118兩端上的電壓穩(wěn)定到0.0伏特之后，將運算放大器112接成一個積分器，并且將其輸入端114準備用來接收從列電極18中流出來的電流。在電容塑型80的底板86與基準電極30之間的電壓差是VR及先前在電容塑型80兩端寫成的數據電壓的函數。當一個行選通脈沖再次把電離氣體激發(fā)到它的電離狀態(tài)時，則把電容塑型80的底板86電學連接到基準電極30上，由此改變電容塑型80兩端的電壓。現在，該接成為積分器的運算放大器112讀出這個電壓的變化，并且在其輸出端116上給出一個正比于先前在電容塑型80兩端產生出的數據電壓的電壓。
為了在電容塑型80兩端產生出數據電壓，從而增強其作為存貯元件的作用，這里還有一些其他可選用的方案。例如，用光導材料替代層46的介電材料，采用光學透明的列電極18，然后，對存貯系統(tǒng)110進行曝光，從而可見光將與在存貯系統(tǒng)110上的入射光強度成正比地調制在電容塑型80兩端上的電壓。如上所述，在數據讀出方式期間里，根據入射光的強度，在電容塑型80兩端所產生的電壓變化將會再復原的。因此，光導材料層46以及光學透明的列電極18提供出一種有模擬數據存貯器特性的圖象讀出器件。
在上述的圖象讀出器件中，如像多電絕緣帶或離散區(qū)這樣的光導材料層46的結構將會避免相鄰電容塑型80之間的通導。沿著光學透明電極的邊緣構成金屬帶或其他導電材料帶，將會通過降低讀出在電容塑型80兩端所產生的數據電壓所需要的時間，來提高在數據讀方式中數據收集的效率。
上述圖象讀出器件在數據讀出方式之間的周期時間內利用的是光電導材料層46的光電導特性。直接利用層46的光電導特性也是可能的。在這種情況下，存貯元體16可能稱作為“讀出”元件更為合適，并且電容塑型80稱作為電流調制器件恐怕會更恰當。這可以通過對列電極18施加一個在選通電極62與基準電極30之間加給一個行選通脈沖的持續(xù)時間內建立起層46兩端的一個電壓梯度的電壓來實現。從基準電極30通過層46和列電極18流向運算放大器112輸出端116的電流將形成為輸出信號。用電阻代替反饋電容118將使運算放大器112輸出端116上的電壓正比于流過層46的電流。
顯然，對于本領域的專業(yè)技術人員來講，對本發(fā)明以上描述的最佳實施方案的許多細節(jié)可以作出許多變型而無需脫離本發(fā)明能隱含的原理。因此，本發(fā)明的保護范圍將僅只由如下的權利要求書所限定。
權利要求
1.在一個具有多個光模式數據的可尋址的電-光系統(tǒng)中，存貯元件由電-光材料組成并在表面上以陣列排列；這些存貯元件在電學上對應著分別提供數據驅動及數據選通信號的數據驅動及數據選通電路，從而在存貯元件集中之處的表面上形成圖象；而開關元件用于在元件集中之處的電-光材料兩端進行選擇并存貯數據，其特征是包括含有電離氣體介質的密封容積，該電離氣體介質與電-光材料相配合并響應于數據選通信號，引起電-光材料的特性實現變化；借此、數據選通信號將電離氣體介質置入電離狀態(tài)，從而在存貯元件兩端，產生對應于引起這個變化的數據驅動信號幅度的一個電位差。
2.根據權利要求1中的系統(tǒng)，其中的數據驅動電路包括有放置在電-光材料第一表面鄰近的第一電極，而其中的數據選通電路包括有放置在密封容積內并在空間上相互隔開的第二及第三電極;該第一和第二電極分別接收數據驅動信號和數據選通信號，而把第三電極連接到一個基準電位上。
3.根據權利要求2中的系統(tǒng)，其中將介電材料放置在電-光材料的第二表面與電離氣體介質之間。
4.根據權利要求1中的系統(tǒng)，其中的電-光材料是液晶型的材料。
5.根據權利要求1中的系統(tǒng)，其中的電離氣體介質由氦組成。
6.根據權利要求1中的系統(tǒng)，其中安放介電材料，使得電-光材料與電離氣體介質相隔絕。
7.一個具有多個光模式數據存貯元件的可尋址電-光系統(tǒng)，包括有第一基片;在該第一基片的主表面上，支承有多個不相重疊的第一電極，并沿第一方向延伸;第二基片;該第二基片有許多不相重疊的通道，并沿其主表面按第二方向延伸;每個通道均含有電離氣體，并具有沿該通道相當長的部分上延伸著許多第二電極之中的一個電極;將該第一和第二基片面對面進行排列，并且按照與第二方向成橫向的第一方向在空間上彼此分開，從而確定第一電極和通道的重疊區(qū)。在該第一和第二基片之間放置具有電-光特性的材料層，該電-光材料層和重疊區(qū)確定許多光模式數據存貯元件;以及將第一電信號加給第一電極的第一裝置和將第二電信號加給第二電極的第二裝置，并且該第一和第二電信號同時加給第一和第二電極中所選擇的一個電極實現與通過第一和第二電極中所選擇的一個電極確定的存貯元件相結合的氣體的電離，同時響應第一電信號，改變電-光材料的特性。
8.根據權利要求7中的系統(tǒng)，其中的電離氣體包括有氦。
9.根據權利要求8中的系統(tǒng)，其中的電-光材料層是液晶型的。
10.根據權利要求9中的系統(tǒng)，其中的液晶材料是向列型的。
11.根據權利要求7中的系統(tǒng)，其中每個通道確定一行存貯元件，而每個第一電極確定一列存貯元件，并且進一步包括有用于協(xié)調分別饋送第一和第二電信號的第一和第二裝置的功能的裝置;因此，第二裝置與其第一裝置把第一電信號加給列存貯元件的期間內，把第二電信號加給一行存貯元件的第二電極;借此，根據第一電信號改變一行存貯元件電-光材料的特性。
12.根據權利要求7中的系統(tǒng)，其中的第一和第二裝置在每個連續(xù)的第一和第二圖象場中，僅只一次把第一和第二電信號同時加給每個存貯元件，并且該第一圖象場的第一電信號與第二圖象場的極性是相反的。
13.根據權利要求7的系統(tǒng)，其中要放介電材料層，使得電-光材料與電離氣體相隔絕。
14.一個可尋址的電-光顯示器件，包括有第一基片;在該第一基片的主表面上支承有許多沿著公共方向延伸的第一電導體;第二基片;該第二基片有許多按照公共方向沿其主表面延伸的通道;每個通道均含有電離氣體，并具有沿其通道相當長的部分上延伸著許多第二電導體中的一個電導體;將該第一和第二基片面對面進行排列，并且按照與第一導體成橫向的通道方向在空間上彼此分開;在該第一和第二基片之間排列的具有電-光特性的材料層;以及將第一電信號加給第一導體的第一裝置和將第二電信號加給第二導體的第二裝置，并且該第一和第二電信號同時加給所選擇的第一和第二導體;這個導體在與第二導體相結合的一個確定的通道區(qū)域內，實現氣體的電離;借此，在與該通道相鄰的通道區(qū)域內，產生出一個電-光材料特性上的變化。
15.一個對用于光學數據的存貯元件，以及有電-光特性材料層的存貯元件進行尋址的方法包括在該層的主表面上，感應出相應于光學數據的一個信號;以及通過開發(fā)導電通路與該層相連通，實現電離氣體介質的電離;這條導電通路，經過電離氣體介質到由存貯元件實現信號存貯的電基準上;借此，根據該光學數據改變電-光材料層的特性。
16.根據權利要求15中的方法，其中安放電離氣體介質使得在電學上能與第二主層面相連通，從而開發(fā)出由該第二主表面到電基準的導電通路。
17.根據權利要求15中的方法，還包括有在電-光材料層的第二主表面與電離氣體介質之間放置一層介電材料，從而在該介電材料層與其電基準之間開發(fā)出導電通路，借此將該電-光材料層與電離氣體介質相隔絕。
18.根據權利要求17中的方法，其中的電-光材料層是液晶型的。
19.根據權利要求15中的方法，還包括有放置存貯元件，從而得以接收從光源中傳來的入射光;借此通過相應的光數據量改變入射光的透射率。
20.根據權利要求15中的方法，還包括有實現電離氣體介質的去電離，從而能夠將作出電-光材料層特性變化前的特性維持一般時間。
21.根據權利要求20中的方法，其中通過在電基準與同電離氣體介質相連通的電極之間施加一個特征信號實現其去電離;這個特征信號能夠引起電離氣體介質的去電離作用，并且使電流在該電極與電基準之間流動;借此，減小該電離氣體介質從電離狀態(tài)到去電離狀態(tài)的衰變時間。
22.根據權利要求15中的方法，還包括有放置彩色濾波器，使它在光學上與存貯元件相聯，從而接收從光源中傳來的入射光;借此，把彩色值賦予相應于光學數據量的入射光。
23.根據權利要求15中的方法，對存貯元件進行尋址。
24.一個尋址數據元件的方法，包括有通過有選擇地實現與數據元件相連通的電離氣體介質的電離，使得在電基準與該數據元件之間，提供一個可中斷的電連接;該氣體介質的電離開發(fā)出一個經過該氣體介質到該電基準的導電通路，從而尋址與一數據對應的數據元件。
25.根據權利要求24中的方法，其中的數據元件包括有一層介電材料，并且還包括有在該層的主表面上感應出對應于一個數據的信號;借此，尋址該數據元件，并由該數據元件實現信號的存貯。
26.根據權利要求24的方法，其中的數據元件包括有一層具有電-光特性的材料，并且還包括有在該層的主表面上感應出對應于一個數據的信號;借此，尋址該數據元件，并根據該信號改變該電-光材料層的特性。
27.根據權利要求26中的方法，其中的具有電-光特性的材料層是由液晶組成的。
28.一種數據元件的尋址結構，包括有電離氣體介質與數據元件及電基準相連通;以及有選擇地對電離氣體介質實現電離的電離裝置，從而在數據元件與電基準之間提供出一個可中斷的電連接;借此，有選擇地尋址數據元件。
29.根據權利要求28中的尋址結構，其中的數據元件包括有用于發(fā)送數據信號的數據電極以及具有第一和第二主表面的介電材料層;該第一主表面與數據電極相連通，而該第二主表面與電離氣體介質相連通。
30.根據權利要求29中的尋址結構，其中將具有電-光特性的材料層配置在數據電極與該介電材料層的第一主表面之間;因此，該電-光材料層的特性根據在數據電極上呈現的數據信號而改變。
全文摘要
對數據存貯元件(16)進行尋址的方法及其裝置，使用電離氣體尋址用于存貯數據及讀出數據的存貯元件。通過在第一基片(48)上，向公共方向延伸的許多列電極(18)與在第二基片(54)上，向公共方向延伸的許多通道(20)相重疊的區(qū)域，確定這些存貯元件。一層介電材料(46)將該第一和第二基片分隔開，并且將它們面對面進行放置，而且按照與列電極成橫向的通道方向，在空間上分隔開。
文檔編號G11C11/22GK1036097SQ8910106
公開日1989年10月4日 申請日期1989年1月19日 優(yōu)先權日1988年1月19日
發(fā)明者托馬斯·S·布扎克 申請人:特克特朗尼克公司