专利名称：带有可控保持电极的平板显示器的制作方法
本申请是1999年8月17日申请的，序列号为09/376，130号美国专利申请的继续部分，并要求1999年12月1日申请的，序列号为60/168，469号美国临时专利申请的利益。
本发明一般涉及平板显示器，更具体地讲，涉及一种高效操作的全色高分辨率平板显示器的改进结构。
平板显示器是一种电子显示器，其中诸如电致发光器件，AC等离子板，DC等离子板和场致发光显示板之类的大显示像素的正交阵列形成一个平面显示屏幕。
AC等离子显示板，或PDP，的基本结构包括两个玻璃板，每个玻璃板的内表面上带有电极导电图案。两个玻璃板由充气间隙间隔。电极构成一种x-y矩阵，每个玻璃板上的电极是用常规的薄膜或厚膜技术相互成直角沉积的。至少一组AC PDP的保持电极用一个薄玻璃介电层覆盖。用间隔件将两个玻璃板组装成在被垫片固定的两板中间带有间隙的夹层形式。封闭玻璃板的周边，把玻璃板之间空腔抽成真空，并充入氖和氙气混合气体，或已知技术的类似混合气体。
在AC PDP操作期间，向电极施加足够的驱动电压脉冲，以电离包含在玻璃板之间的气体。当气体电离时，类似小电容器的介电质电荷降低跨越气体的电压和熄灭放电。由于存储的电荷产生电容电压，这种电荷一般称为壁电荷。然后使电压反向，使驱动电压与壁电荷电压的和再次大到足以激发气体，并产生辉光放电脉冲。一系列这样的反复施加的驱动电压叫作保持电压，或维持电压。随维持电压的波形，具有存储电荷的像素会放电，并在每个维持电压周发射光脉冲。没有存储电荷的像素不会发光。在把适当的波形施加到电极x-y矩阵两端时，微小发光像素形成可见图像。
一般是将红，绿或蓝磷光物质层交替沉积在两个玻璃板之一的内表面上。电离气体使磷光物质从每个像素发出一种彩色光。一般在玻璃板之间设置阻挡肋条，以防止电极之间的串色和串像素干扰。阻挡肋条也提高了分辨率，以提供轮廓清晰的图像。阻挡肋条还利用阻挡肋条的高度、宽度和图形间隙提供了玻璃板之间均匀的放电空间，以取得希望的像素间距。
在标题为“平板显示器”的第5，723，945号美国专利；标题为“显示板的操作方法”的第5，962，983号美国专利；和1999年3月1日申请的，序列号为09/259，940，标题为“平板显示器”的美国专利申请中公开了AC PDP的结构和操作的更详细的说明，将它们引入本文作为参考。
本发明涉及一种包括设置在每对保持电极之间的至少一个辅助电极的改进的等离子平板显示器。
已经知道制造具有多个在显示基板之间建立荷电体的保持电极对的等离子平板显示器。通过向多个地址电极施加电压控制电荷。荷电体是通过向保持电极施加电压建立的。一般在调节气体和几何参数以提高保持放电所需电压时平板效率较高。但是，这又与为了经济和可靠性目的而需要低电压相矛盾。因此，希望开发一种能够以较小的电力和较低的电压控制装置启动和控制保持放电的折衷装置。
本发明试图提供一种具有一个第一透明基板的等离子平板显示器，在第一透明基板上沉积有至少一对平行保持电极。在第一基板上沉积至少一个辅助电极，平行于保持电极。平板显示器也包括一个覆盖保持和辅助电极的电荷存储表面涂层。
平板显示器还包括一个与第一基板真空密封的第二基板，第二基板具有在其与第一基板相邻的表面上所形成的多个充气微腔。微腔一般垂直于保持和辅助电极，并且与第一基板协同操作，以定义多个子像素。多个地址电极结合在第二基板内，每个地址电极对应于一个子像素。
将足够大的第一电压施加于辅助电极，以在辅助电极和一个相关保持电极之间注入电子电荷，并致使它们之间的放电。将一个比第一电压高的第二电压施加到保持电极，以使放电扩展到另一个保持电极。可以改变施加到辅助电极的电压，以促使放电更深地进入到相关的微腔中。在该优选实施例中，在第二电压之前施加第一电压；但是，本发明实际上也可以同时施加第一和第二电压，或在第一电压之前施加第二电压。可以通过向地址电极施加一个第三电压来控制保持电极之间的放电。
本发明还试图将一种磷光材料沉积到每个微腔中，并且与地址电极相关联。在这个优选实施例中，第一和第二基板是由玻璃形成的。此外，本发明可以用在保持电极之间设置一对辅助电极来实现。
等离子平板也可以包括多对保持电极，每对保持电极具有至少一个相关的辅助电极。第二基板中的微腔与第一基板共同操作，以定义形成平行于保持和辅助电极的多个行，和垂直于保持和辅助电极的多个列的多个子像素，并且每个结合在第二基板内的多个地址电极对应于一列子像素。
本发明进一步试图用一个电子发射材料薄膜覆盖电荷存储表面。为了易于产生二次发射电子，可以用具有不同电子发射特性的材料把电子发射膜任意形成为一种图形。一种材料的易于产生二次发射电子的特性称为该材料的“γ(gamma)”。
通过以下结合附图对优选实施例的说明，本领域的技术人员将对本发明的各种目的和优点有清楚的理解。
图1是根据本发明的等离子显示板的透视图；图2是沿图1的等离子显示板的2-2线的剖视图；图3是说明图1中所示等离子显示板的操作的示意图；图4也是说明图1中所示等离子显示板的操作的示意图；图5是图1中所示等离子显示板的一个替代实施例的剖面图；图6是图1中所示等离子显示板的另一个替代实施例的剖面图；图7是图1中所示等离子显示板的又一个替代实施例的剖面图；图8是图6中所示等离子显示板的一个替代实施例的剖面图；图9是图8中所示等离子显示板的一个替代实施例的剖面图；图10是说明根据本发明的，图6中所示等离子显示板的操作的另一种方法的第一步骤的示意图；图11是说明图10中所示操作方法的第二步骤的示意图；图12是沿图11中所示等离子显示板的12-12线的横截面图；图13是说明图10中所示操作方法的第三步骤的示意图；图14是沿图13中所示等离子显示板的14-14线的横截面图；图15是沿图13中所示等离子显示板的15-15线的平面图；图16是图10至15中所示等离子显示板的操作方法的一个替代实施例的第一步骤；图17是图16中所示方法的第二步骤；图18是图16中所示方法的第三步骤；图19是图16中所示方法的第四步骤；图20是图10至15中所示等离子显示板的操作方法的一个替代实施例的第一步骤；图21是图20中所示方法的第二步骤；图22是图20中所示方法的第三步骤；图23是图20中所示方法的第四步骤；
图24是图10至15中所示方法的第四步骤；图25是提供给图10至15中所示板的电压的示意图；图26是图25中所示示意图的一个替代实施例；图27是提供给图16至19中所示板的电压的另一个示意图；图28是根据本发明所建立的板的效率的曲线图。
现在参考附图，图1和2中示出了一个改进的等离子显示板(PDP)10的结构，在本优选实施例中，它是一个AC PDP。在下面的说明中，相同的参考字符代表相同的或相应的部件。并且应当理解在下面的说明中使用的“上”，“下”，“向前”，“向后”之类的位置和方向词是相对附图而言的，并且用以方便说明。
PDP 10一般包括一个具有一个上玻璃基板12和一个间隔开的下玻璃基板14的全密封充气腔。上玻璃基板12重叠在下玻璃基板14上。玻璃基板12和14一般都是透光的，且厚度均匀，尽管只要求观看侧，一般是上基板12，对可见光透明。例如，玻璃基板12和14可以大约为1/8至1/4英寸厚。
上玻璃基板12可以包含SiO2，Al2O3和CaO作为主要成分，和Na2O，K2O，PbO，B2O3等物质作为辅助成分。在上基板12的下表面16上沉积了多组平行电极。在图1和2中示出了标为18的一组电极，而在图2中仅示出标为20的第二组电极。每一组电极包括一般间隔大约800微米的一对外显示(或保持)电极22。在每对保持电极22之间设置有一对辅助电极24，辅助电极对一般具有在100微米～400微米范围的间隔。如图2中所示，辅助电极对24在保持电极对22的中央。电极对22和24是用常规方法形成的。在本优选实施例中，电极对22和24是用蒸发Au，Cr和Au，Cu和Au，Cu和Cr，ITO和Au，Ag，或Cr之类的金属制备的薄膜电极。
可以利用各种不同的显示器制造领域公知的平面技术，在电极对22和24上覆盖一层本领域已知类型的介电膜一类的均匀电荷存储膜26。电荷存储膜26可以是任何最适合材料的，例如，铅玻璃材料。在本优选实施例中，电荷存储膜26覆盖了一薄的电子发射层27。电子发射层27可以由金刚石涂层，MgO之类的任何最适合的材料形成。如下面将要说明，电子发射层27可以是均匀的或图形化的。
如图1中所示，下基板14支撑着一个设置在上和下基板12和14之间的中间玻璃层30。中间层30中形成具有多个一般垂直于保持和辅助电极对22和24的平行微槽32。微槽32由阻挡肋条34隔离，在图1中阻挡肋条向上方延伸。每个阻挡肋条34的顶端与沉积在上基板12下表面上的电子发射层27接触。作为替代，可以把微槽32和阻挡肋条34直接蚀刻在下基板14的上表面(未示出)。无论利用哪种方法，微槽32和阻挡肋条34最好是由一种固有选择性结晶的可蚀刻玻璃材料形成的，例如掺杂适当成核剂的玻璃陶瓷组合物。
沿每个微槽32的基部和侧壁周围沉积地址电极36。沿基部和侧壁周围沉积地址电极36，以提高点火均匀性，并提供沿微槽32整个表面的最佳磷光材料涂层。通过在微槽表面中有选择地金属化Cr和Au，或Cu和Au，或铟锡氧化物(ITO)和Au，或Cu和Cr，或Ag或Cr薄层，沉积地址电极36。可以用薄膜沉积，电子束沉积或无电沉积之类的已知技术完成金属化。由于微槽32一般垂直于电极对22和24，因而地址电极36与保持和辅助电极对22和24共同定义了一个正交电极矩阵。
代替微槽，本发明也可以通过利用在下基板表面上产生在保持和辅助电极对22和24之上的并且与之对准的井而形成的微腔(未示出)实现。未形成微腔的表面区形成垂直于保持和辅助电极对22和24的阻挡肋条，和平行于并且隔离保持和辅助电极对22和24的分割肋片。作为选择，如前面提到的第09/259，940号美国专利申请中披露的，可以在下基板表面上形成在地址电极上并与其对准的平行阻挡肋条以形成微腔。
在每个地址电极36的至少一部分上沉积磷光材料38。在一优选实施例中，磷光材料是用已知技术的电泳法沉积的。磷光材料是本领域公知类型的，并且对于全色显示，以交替图形间隔地沉积红、绿、蓝磷光材料，以定义独立的像素。PDP 10的分辨率是由单位面积上的像素数量确定的。
在上述美国专利5，723，945中给出了PDP 10结构的其它细节。
在沟槽32中充入两种或多种成比例的可电离气体的混合物，气体混合物产生足够的UV辐射，激发磷光材料38。在本优选实施例中，使用了氖，和大约百分之5到20重量的氙和氦的气体混合物。
保持、控制和地址电极连接到外部的常规等离子显示板驱动电路(未示出)。
现在说明PDP 10的操作。一般通过施加跨越辅助电极的第一电压启动一选定辅助电极对24之间的放电。由于辅助电极相对地靠近在一起，因此启动放电所需的第一电压比启动保持电极之间放电所需的电压低。
辅助电极对24之间放电的建立起到建立相关保持电极对22之间放电的启动器的作用。一旦启动了保持电极对22之间的放电，通过向保持电极对22施加二电压可以维持放电。第二电压的幅度比第一电压的幅度大。此外，在本优选实施例中，第二电压是交流电压。如前面提到的美国专利5，962，983中所述，通过向选定的地址电极36施加电压，进一步控制产生的放电。施加到保持电极22的电压一般称为保持电压。
辅助电极24将ne(电子数)的“开始”电荷注入到相关保持电极22之间的体积中。开始电荷ne是施加辅助电极24的电压和辅助电极24之间的间隔的函数。图3A至3D中所示的曲线图说明了辅助电极的效果。在曲线图中，水平轴是跨保持电极22施加的电压，垂直轴是跨在微槽32壁之间出现的产生电压，它与沉积在其上的电荷成正比。在图3A中，开始电荷是零，这相当于零电压施加到辅助电极24上，或一个没有辅助电极的PDP。标号40的曲线代表PDP 10的传输特性。如图3B中所示，随着将电压施加到辅助电极，并且逐渐增大，如图3C和3D中所示，开始电荷从1011增大到1013，一个给定壁电压所需的保持电压降低。例如，对于100伏的壁电压，由于使用了辅助电极24，保持电压从图3A中的大约220伏降低到图3D中的大约150伏。
具有高效率的放电池的几何形状，经常由于相对长的放电路径，也将具有很高的点火电压。由于辅助电极24能够使PDP 10在较低的保持电压操作，如图4中所示，因而可以在高效率和实际操作电压之间取得折衷方案，并且操作PDP 10所需的总功率降低。在图4中，水平轴代表由辅助电极建立的开始电荷ne的幅度，而垂直轴代表维持保持电极22之间放电所需的对应电压。垂直轴也代表零ne，或没有辅助电极的PDP。图4中地示出了最小和最大边界，并且可以清楚地看到，随辅助电极24使开始电荷减少，而使保持电压的幅度降低。放电也将从表面发射层27延伸开，进入到相邻的微槽32。如下面将说明的，这激发了更多的磷光材料，进一步提高了等离子显示板的效率。
尽管上面解释和说明的本发明的优选实施例，但应当知道本发明也可以用替代的PDP实现。例如，图5中示出了一个由50概括表示的的结合本发明的PDP的替代实施例，其中与图1和2中相同的组件具有相同的参考标号。在图5中，每个保持电极22包括一个相关的延长电极52。并且在电子发射层27的下表面上设置了多个导电电荷存储片54。延长电极52和导电存储片54提高了上述序列号为09/259，940的美国专利申请中所述的PDP 50的效率。
在图6中示出了一个用60概括表示的本发明的另一个替代实施例。如前面一样，PDP 60的与图1和2中所示相同的组件用相同的参考标号表示。如前面所述实施例一样，示出了沉积在上基板12的下表面上的两组平行电极61和62。第一组电极61包括一对保持电极63和64。在左保持电极63附近设置了一个第一辅助电极65。在本优选实施例中，第一辅助电极65与左保持电极63相隔大约40微米到100微米。与此类似，在右保持电极64附近设置了一个第二辅助电极66。在本优选实施例中，第二辅助电极66与右保持电极64相隔大约40μm～100μm。同样，第二电极组62包括一对具有设置在它们附近的第一和第二辅助电极68和69的保持电极67。
现在参考图6中的第一组电极61，说明PDP 60的操作。最初，将第一电压施加到第一辅助电极65，第一辅助电极65在第一辅助电极65与左保持电极63之间建立开始电子电荷。电子电荷可以是辅助电极65与保持电极63之间的相对小的放电的结果。开始电荷使得能够用比没有开始电荷的情况下需要的保持电压低的保持电压在保持电极63和64之间建立相对大的放电。此外，一般希望在这个操作阶段保持电极63相对于辅助电极65是一个阴极。
如上所述，PDP 60是一个AC装置。因此，当施加的交流保持电压在AC电压周期的头半周期的终点通过零时，一个初始电压被施加到第二辅助电极66，并且施加到第一辅助电极65的电压返回到其初始电压。辅助电极电压在第二辅助电极66和右保持电极64之间建立了开始电子电荷。当在第二个AC电压周期中保持电压以相反的方向增大时，在保持电极63和64之间重新建立了放电。开始电荷再次允许用比没有开始电荷的情况下所需保持电压低的保持电压在保持电极63和64之间建立放电。在这个操作阶段，由于希望保持电极63发挥阳极的功能，必须注意不能在辅助电极65地点产生放电或开始电子。这可以通过利用适当的波形定时，或如下面将说明的，通过利用具有不同γ的材料形成电子发射层27完成。第二组辅助电极68和69以相同的方式与第二保持电极组67协同操作，以建立保持电极67之间的放电。
图7中示出了一个用70概括表示的本发明的另一个替代实施例。如上所述，PDP 70的与图1和2中所示的相同的组件用相同的参考标号表示。图7中示出了沉积在上基板12的下表面上的两对保持电极71和72。第一对保持电极71包括一个左保持电极73和一个右保持电极74。同样，第二组保持电极72包括一个左保持电极75和一个右保持电极76。在图7中所示实施例70中，辅助电极设置在第一对保持电极对之间。因此，一个单一辅助电极77设置在第一保持电极对71和第二保持电极对72之间。在图7的左侧示出了一个第二辅助电极78，并设置在第一对保持电极对71和图7左侧的下一对保持电极(未示出)之间。同样，在图7的右侧示出了一个第三辅助电极79，并设置在第二保持电极对72和图7右侧的下一对保持电极(未示出)之间。
以下说明PDP 70的操作。用具有相反极性的AC电压激发相邻的保持电极对。因此，把一个初始电压施加到共用辅助电极77。这个初始辅助电压建立起两组开始电荷。第一开始电荷从辅助电极77向图7的左方延伸到第一保持电极对71中右保持电极74，第二开始电荷从辅助电极77向图7的右方延伸到第二保持电极对72中的左保持电极75。随施加到保持电极对71和72之间的AC电压提高，在它们之间建立起放电。如上所述，辅助电极77建立的开始电荷使得能够以比没有辅助电极场合低的电压值在保持电极对71和72之间建立放电。随交流保持电压在上半个AC电压周期终点通过零，在施加到第一辅助电极77的初始电压降低到零的同时，一个初始电压施加到第二和第三辅助电极78和79。第二和第三辅助电极78和79分别与相邻的保持电极73和76协同操作，以在它们之间建立开始电荷。随保持电压以相反方向继续升高，在保持电极对71和72之间重新建立了放电。辅助电极78和79也与第二辅助电极78左侧的和第三辅助电极79右侧的保持电极(未示出)协同操作，在它们之间建立开始电荷。
已经发现当保持电极63上的电子发射层的γ相对于辅助电极65上的电子发射层的γ更大时，存在着进一步的优点。这保证了保持电极63相对于保持电极65起一个阴极作用。因此，本发明提供了一个在图8中概括表示为80的PDP 60的替代实施例。PDP 80中的与PDP60的组件相同的组件用相同的参考标号表示。PDP 80包括一个由具有不同γ的两种材料形成的电子发射层82。具有第一γ的第一电子发射材料层84沉积在电荷存储膜26的整个表面上。具有第二γ的第二电子发射材料层86沉积在第一层84与辅助电极65，66，68和69相邻的部分上。第二层86可以通过完全覆盖第一层84，然后腐蚀掉第二层86与保持电极63，64和67相邻部分而形成。在本优选实施例中，第一层84是由一种具有比第二层86的γ大的γ的材料形成的。第一层84一般可以用PbO形成，第二层86可以用MgO形成。因此，第一层84将在较低的电压点火，并如上述那样起阴极作用。
图9中示出了一个用90概括表示的PDP 80的替代实施例，其中相同的组件用相同的参考标号表示。PDP 90具有一个由一层具有第一γ的第一电子发射材料94和一层具有第二γ的第二电子发射材料96交替排列形成的电子发射层92。
尽管以上说明和解释了PDP 60，70，80和90的优选实施例，应当知道在PDP 60，70，80和90中可以包括图5中所示的延长电极52和导电存储片54。此外，也可以把图8和9中分别示出的图形化电子发射层82和92应用到图2和5至7中所示的PDP示例。
本发明也提供了能够提高显示板效率的等离子显示板的操作的替代方法。发明人已经确定对于一个长的时间周期，深埋在沟槽32中的长放电路径是可取的。修改电极参数可以产生这样一种放电结构。例如，发明人发现利用两个由宽缝隙间隔的并且没有ITO的窄“总线”电极，放电不是跨越两个电极之间的缝隙，而是从地址电极到一个总线电极(未示出)启始。发明人研究了电极缝隙长度与显示板效率之间的关系。发明人发现，电极缝隙越长，效率越高。但是，由于电极缝隙长度越大驱动电压越高，因此这种提高显示板效率的方法通常是不可行的。
因此，发明人发现，上述可用于辅助电极的操作的替代方法可以用于帮助启动，控制或引导放电。可以用这种方式产生全新的放电结构。在图10至15中示出了这种具备图6中所示的PDP 60的结构的情况。应当理解，尽管在说明中使用了PDP 60，但本方法也可以应用于其它PDP结构。在图10至15中，致使发生包括两个部分的放电100。图10中所示的初始步骤与上述利用施加到左保持电极63和第一辅助电极65之间的第一电压的PDP 60的操作的第一步骤相同。如图10中所示，保持电极63处于相对于第一辅助电极65的负电位。因此，在图10中左保持电极63起一个阴极的作用。第一电压引起称为放电100的阴极电压降区的102的电极63和65之间的初始放电。一旦建立了初始放电，把一个比第一电压高的第二电压施加到保持电极63和64之间，利用右保持电极64作为阳极，如图11中所示。如上所述，这个第二电压通常称为保持电压。保持电压驱使放电100通过沟槽32。放电100的电弧离开电子发射层27穿过沟槽32。
如图12中所示，尽管放电100不是表面放电，但放电100靠近电子发射层27。因此，全部UV产生作用是在沟槽32的上部，产生的UV的几乎一半被电子发射层27吸收。但是，发明人已经确定，改变施加到第一辅助电极65的电压可以控制放电100延伸到沟槽32中的深度。例如，向第一辅助电极65施加负电压可以驱使放电100更深地进入沟槽32，如图13和14中所示。
如图15中平面图中所示，放电也形成了象部分104那样的阳极区辉光放电。如部分104的阳极区辉光放电与发光荧光灯管中产生的放电类似。由于放电100被驱使到沟槽32的更深部位，更多的UV入射到磷光材料38上，因而提高了发光效率。这显示为，图14中所示的UV在磷光材料38上的入射角度β显著地大于图12中所示的入射角度α 。
一旦在沟槽32中启动了放电100，施加到左和右保持电极63和64之间的保持电压交变地保持对应的PDP像素发光。
在图16至19中示出了一个启动放电的替代的三步方法。在图16中，将第一电压施加到左保持电极63和相对的地址电极36之间。如上所述，左保持电极63相对于地址电极36是负电位，因而起阴极作用。在图16中，建立左保持电极63和地址电极36之间的初始放电106。通过在左保持电极63和第一辅助电极65之间施加一个第二电压，使初始放电106移到图17的右侧，以建立上述的阴极电压降区102。然后，在图18中，如上述进行操作，把第三保持电压施加到保持电极63和64之间。如上所述，可以改变施加到第一辅助电极65的电压，以控制放电100深入到沟槽32的深度。例如，在图19中，反转第一辅助电极65上的电压极性，驱使放电100更加深入沟槽32。一旦在保持电极63和64之间建立了放电100，交变保持电极，以维持相关的PDP像素发光。
尽管是以左保持电极63最初具有负电压并且作为阴极说明和解释优选实施例的，但应当理解，本发明也可以用反向的电压和用左保持电极63作为阳极来实现。在图20至22中说明的这种情况。在图20中，将负电压施加到右保持电极64，并把正电压施加到第二辅助电极66，以启动阴极电压降区102。然后，在图21中，将一个比右保持电极64和第二辅助电极66之间电压高的保持电压施加到保持电极64和63之间，而左保持电极63相对于右保持电极64是正电压。如上所述，保持电压驱使放电通过沟槽32，在图21中放电从右侧移动到左侧。最后，如图22中所示，第二辅助电极66上的电压被反转，以驱使放电100更加深入沟槽32。
从以上的说明中应当知道，仅用一个辅助电极65可建成PDP，如图25和27中所示。但是，可以试图如图23所示，使用第二辅助电极66。将可变电压施加到两个辅助电极65和66上，以控制沟槽32中放电100的深度。在图23中，施加到第一和第二辅助电极65和66的是负电压。由于两个辅助电极65和66都是负电压，驱使放电100的两端更深地深入到沟槽32中。由于放电100的整个长度被更深地推入沟槽32中，进一步增大了UV在磷光材料38上的入射区。图24示了一种应用到图10至15所示方法的类似情况。
尽管上面说明和解释了等离子显示板的操作的优选实施例，但本发明也可以有替代操作方法。因此，可以将电压同时施加到辅助和保持电极(未示出)。由于电极之间的间隔，将在辅助和相邻的保持电极之间启动放电，并随后延伸到另一个保持电极。作为选择，可以首先把电压施加到保持电极，然后施加到辅助电极(未示出)。也是由于电极之间的间隔，将在辅助和相邻保持电极之间启动放电，然后延伸到另一个保持电极。
图25中示出了图10至15所示实例使用的电连接的示意图，其中与上述附图相同的组件用相同的参考标号表示。应当注意，图25中所示等离子显示板仅有一个辅助电极，它与左保持电极63相邻。一个第一电压源VS1连接到辅助电极65。第二电压源VS2跨接到左和右保持电极63和64。一个常规电压控制装置VC连接到电压源VS1和VS2，并且操作以有选择地启动上述电压源。
在图26中，包括了一个第二辅助电极66，并连接到第一电压源VS1。可以用两种方式操作第一电压源VS1。如上所述，可以在建立放电后给第二辅助电极66赋能，并且与第一辅助电极协同工作，以控制放电100延伸到沟槽32中的深度。在这种情况下，在第一电压源VS1中应当包括一个电压控制装置VC控制的电子开关(未示出)。作为选择，也如上所述，第一电压源VS1可以向两个辅助电极65和66馈送辅助电压，以启动放电。
图27中示出了对应于图16至19的第二替代实施例。如图27中所示，有三个电压源。第三电压源VS3连接到形成在下基板14并且垂直于保持电极63和64的相对的地址电极36。其它两个电压源VS1和VS2按图25中所示那样连接。此外，电压控制装置VC也连接到第三电压源VS3。
尽管上面没有提到，但应当想到电压也必须施加到地址电极36，以在显示板表面形成图像。根据施加到地址电极36的相对于保持电极电压的电压极性，地址电极电压将增强或抑制由在保持电极之间所形成的放电。
发明人已经构造了这种PDP装置，并用各种波形和电压幅度测试了效率，测量的效率显著高于当前市场上销售的等离子显示板。虽然保持电极对所需要较高的电压，但是它可以成为不依赖于地址的、有前途革新的和经济的电路设计。
发明人已经能够通过单元几何形状和电场的控制改进PDP保持放电结构，以显著提高相对于常规的PDP设计的发光效率。当前市场销售的装置一般在每瓦1到1.2流明的范围，而发明人已经测量到利用本发明的等离子显示板的发光效率大于每瓦2流明。对于大面积PDP，这提供了一种实用方法，以应用到真正具有竞争力的HDTV的大面积显示屏，和其它大屏幕应用。图28中所示的曲线示出了发明人取得的典型结果。在图28中，水平轴代表施加到辅助电极的电压VS1，而垂直轴代表用提供到显示板的每瓦功率发射出的流明表示的显示板效率。曲线图上邻近曲线显示的数据点相当于保持电压VS2的值。标有“poly”的曲线基于对于一个260伏的保持电压所获得的数据点的多项式拟合。如图中所示，效率是施加到保持电极之间的电压的函数。在图的中部可以看到，在这里有一个区域，在这个区域中施加到辅助电极的电压的幅度很低，但对于施加到保持电极的电压的大多数值仍然保持了高的显示板效率。例如，当VS1是-100伏时，显示板的输出超过2流明/瓦，这显著高于当前常规等离子放电板。
根据专利法规的规定，在本发明的优选实施例中解释和说明的本发明的操作的原理和模式。但是，必须理解本发明可以用不同于特定的解释和说明的方式实现，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1．一种等离子平板显示器包括一个第一透明基板；至少一对沉积在所述第一基板上的平行保持电极；至少一个沉积在所述第一基板上的平行于所述保持电极的辅助电极；一层用介电材料形成的覆盖所述保持和辅助电极的层；一个与所述第一基板密封的第二基板，所述第二基板具有在其与所述第一基板相邻的表面中所形成的多个微腔，所述微腔与所述第一基板协同操作，定义了多个子像素；一种充入所述微腔的气体；多个结合在所述第二基板中的地址电极，每个所述地址电极对应于一个所述子像素；一个连接到所述辅助电极的第一电压源，所述第一电压源有选择地操作以向所述辅助电极施加第一电压；以及一个连接到所述保持电极的第二电压源，所述第二电压源有选择地操作以向所述保持电极施加第二电压，所述第二电压高于所述第一电压。
2．根据权利要求1所述的等离子平板显示器，其中所述第一电压启动所述辅助电极和所述保持电极之一之间的放电，并且其中所述第二电压致使所述放电扩展到另一个所述保持电极。
3．根据权利要求2所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述第一和第二电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源，在所述第一电压施加到所述辅助电极和所述保持电极之间之后，向所述保持电极施加所述第二电压。
4．根据权利要求2所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述第一和第二电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源，在所述第一电压施加到所述辅助电极和所述保持电极之间的同时，向所述保持电极施加所述第二电压。
5．根据权利要求2所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述第一和第二电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源，在所述第一电压施加到所述辅助电极和所述保持电极之间之前，向所述保持电极施加所述第二电压。
6．根据权利要求2所述的等离子平板显示器，其中相继地改变施加到所述辅助电极的电压，以控制在一个对应的所述微腔内的所述放电的深度。
7．根据权利要求6所述的等离子平板显示器，其中反转施加到所述辅助电极的所述电压，以驱使所述放电深入到所述对应的一个所述微腔中，从而增强了相关子像素的照度。
8．根据权利要求6所述的等离子平板显示器，进一步包括一个第二辅助电极，所述第二辅助电极具有一个施加到其上的电压，以进一步控制所述对应的一个微腔内的所述放电深度。
9．根据权利要求1所述的等离子平板显示器，包括一对位于所述保持电极之间的辅助电极，具有施加到所述辅助电极的所述第一电压以启动所述辅助电极之间放电，和施加到所述保持电极的所述第二电压以扩展所述保持电极之间的所述放电。
10．根据权利要求9所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述第一和第二电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源，在所述第一电压施加到所述辅助电极之后，向所述保持电极施加所述第二电压。
11．根据权利要求9所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述第一和第二电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源，在所述第一电压施加到所述辅助电极的同时，向所述保持电极施加所述第二电压。
12．根据权利要求9所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述第一和第二电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源，在所述第一电压施加到所述辅助电极之前，向所述保持电极施加所述第二电压。
13．根据权利要求9所述的等离子平板显示器，其中相继地改变施加到所述辅助电极的电压，以控制放电延伸到所述对应的一个微腔中的深度。
14．一种等离子平板显示器包括一个第一透明基板；至少一对沉积在所述第一基板上的平行保持电极；至少一个沉积在所述第一基板上的平行于所述保持电极的辅助电极；一层由介电材料形成的覆盖所述保持和辅助电极的层；一层与所述第一基板密封的第二基板，所述第二基板具有在其相邻所述第一基板的表面内所形成的多个微腔，所述微腔与所述第一基板协同操作，定义了多个子像素；一种充入所述微腔的气体；多个结合在所述第二基板内的地址电极，每个所述地址电极对应于一个所述子像素；一个连接在所述保持电极之一和所述地址电极之一之间的第一电压源，所述第一电压源有选择地操作，以把一个第一电压施加到所述地址电极，从而启动所述保持电极与所述地址电极之间的放电；一个连接到所述辅助电极的第二电压源，所述第二电压源有选择地操作，以把一个第二电压施加到所述辅助电极，从而将所述放电重新导向所述辅助电极；以及一个连接到所述保持电极的第三电压源，所述第三电压源有选择地操作，以把一个第三电压施加到所述保持电极，所述第三电压高于所述第二电压，从而使所述放电扩展到另一个所述保持电极。
15．根据权利要求14所述的等离子平板显示器，其中所述电压在所述保持电极之间建立了放电，并且其中相继地改变施加到所述辅助电极的电压，以控制所述放电进入所述对应的一个微腔中的深度。
16．根据权利要求15所述的等离子平板显示器，进一步包括一个连接到所述电压源的电压源控制装置，所述电压控制装置可以致使所述第二电压源向相关电极相继地施加电压，以在所述保持电极之间建立放电。
17．根据权利要求1所述的等离子平板显示器，进一步包括一个覆盖所述介电层的电子发射表面层。
18．根据权利要求17所述的等离子平板显示器，其中所述电子发射层是由一层具有第一γ的第一电子发射材料和一层具有第二γ的第二电子发射材料形成的，所述第一γ大于所述第二γ，所述第一电子发射材料邻接于所述保持电极，所述第二电子发射材料邻接于所述辅助电极，从而使所述保持电极中的至少一个相对于所述辅助电极优先起到一个阴极的作用。
19．根据权利要求17所述的等离子平板显示器，进一步包括一个沉积在每个微腔内的，并且与所述地址电极相联的磷光材料。
20．根据权利要求19所述的等离子平板显示器，其中所述平行保持电极对是一个第一保持电极对，并且其中第二平行保持电极沉积在平行于所述第一保持电极对的所述第一基板上，而所述辅助电极位于所述第一和第二保持电极对之间。
21．根据权利要求19所述的等离子平板显示器，其中所述辅助电极是一个第一辅助电极，并且其中第二辅助电极沉积在平行于所述保持电极的所述第一基板上，所述第一和第二辅助电极每个都具有一定宽度，并且位于所述保持电极之间，而所述辅助电极被一个大于所述辅助电极的所述宽度的距离隔离。
22．根据权利要求21所述的等离子平板显示器，其中所述第一和第二辅助电极在所述保持电极之间的中央。
23．根据权利要求22所述的等离子平板显示器，其中所述辅助电极的间隔在100至400微米的范围内。
24．根据权利要求21所述的等离子平板显示器，其中所述第一辅助电极与所述保持电极中之一相邻，所述第二辅助电极与另一个所述保持电极相邻。
25．根据权利要求19所述的等离子平板显示器，进一步包括一个沉积在所述电子发射层的所述表面上的绝缘膜层，和至少位于所述绝缘膜的表面上与一个对应保持电极相关的导电表面片。
26．一种操作等离子平板显示器的方法，包括步骤(a)提供一个显示器，显示器包括一个第一透明基板，第一透明基板具有至少一对沉积在其上的平行保持电极和至少一个沉积在其上平行于保持电极的辅助电极；一个由覆盖保持和辅助电极的介电材料形成的层；一个与第一基板密封的第二基板，第二基板具有在其与第一基板相邻的表面中所形成的多个微腔，微腔一般垂直于保持和辅助电极，并且与第一基板共同操作定义了多个子像素；一种充入微腔的气体；以及多个结合在第二基板内的地址电极，每个地址电极对应于一个子像素；(b)向辅助电极施加足够幅度的第一电压，以把电子电荷注入在辅助电极和一个相关的保持电极之间；以及(c)向保持电极施加比第一电压高的第二电压，以在保持电极之间引起放电。
27．根据权利要求26所述的方法，进一步包括一个覆盖介电层的电子发射层，电子发射层是由一层具有第一γ的第一电子发射材料和一层具有第二γ的第二电子发射材料形成的，第一γ大于第二γ，第一电子发射材料与保持电极相邻，第二电子发射材料与辅助电极相邻，因而使得保持电极中的至少一个相对于辅助电极优先起到阴极的作用。
28．根据权利要求26所述的方法，进一步包括在步骤(c)之后，向地址电极施加一个第三电压，以控制保持电极之间的放电。
29．根据权利要求28所述的方法，其中第一和第二电压是交流电压。
30．一种操作等离子平板显示器的方法，包括步骤(a)提供一个显示器，显示器包括，一个第一透明基板，第一透明基板具有至少一对沉积在其上的平行保持电极和至少一对沉积在其上平行于保持电极的平行辅助电极；一个由覆盖保持和辅助电极的介电材料形成的层；一个与第一基板密封的第二基板，第二基板具有在其与第一基板相邻的表面中所形成的多个微腔，微腔一般垂直于保持和辅助电极，并且与第一基板共同操作定义了多个子像素；一种充入微腔的气体；以及多个结合在第二基板内的地址电极，每个地址电极对应于一个子像素；(b)向辅助电极施加足够幅度的第一电压，以把电子电荷注入在相关的保持电极之间；和(c)向保持电极施加比第一电压高的第二电压，以在保持电极之间引起放电。
31．根据权利要求30所述的方法，其中辅助电极在保持电极之间的中央。
32．根据权利要求30所述的方法，其中辅助电极对中的一个与保持电极中的一个相邻，而辅助电极对中的另一个与另一个保持电极相邻。
全文摘要
一种包括密封充气空腔的等离子平板显示器。空腔包括一个上玻璃基板,上玻璃基板具有多个平行保持电极对,和至少一个辅助电极。空腔也包括一个覆盖保持和辅助电极的介电薄膜,和一个下玻璃基板。下基板包括多个交替排列的阻挡肋条和微腔。每个微腔与一个地址电极相关联,且磷光材料沉积在每个地址电极上。把第一电压施加到辅助电极以启动辅助电极和一个保持电极之间的放电。将第二电压施加到保持电极,并使放电在保持电极之间扩展。
文档编号G09G3/288GK1285581SQ001234
公开日2001年2月28日 申请日期2000年8月16日 优先权日1999年8月17日
发明者吉瑞·D·舍默豪恩, 爱德华·安德森, 金在声, 奥莱克山大·施维德奇 申请人:电等离子体公司