对数据存贮元件进行寻址的方法及其装置的制作方法

专利名称：对数据存贮元件进行寻址的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及由数据存贮元件构成的系统，特别是涉及对那些采用了电离气体的存贮元件阵列进行寻址的方法及其装置。
那些使用数据存贮元件的系统例如有摄象机以及图象显示器。像这样的一些系统大都使用向存贮元件提供数据或者从存贮元件中检索数据的一种寻址结构。对于本发明的一种具体的实施方案来说，这种类型的一种系统是一种通用的面板显示器。这种显示器的存贮元件或显示元件均存贮光模式数据。面板显示器是由分布在整个显示平面可见区域上的多个显示元件组成的。因为面板显示系统不需要用阴极射线管来显像，所以它是最理想的一种显示系统。由于阴极射线管的体积问题，易脆性问题，以及需要高压驱动电路的问题，所以是不理想的显示系统。
一种类型的面板显示系统采用的是对多个液晶单元(Cell)或者分配在一个阵列上的显示元件完成直接多路复用的一种寻址结构。在一对电导体之间放置每个液晶单元。这对电导体在液晶单元的两端选择性地施加选择电压信号及非选择电压信号，从而改变它的光学特性，因而改变它所显像的亮度。这种类型的显示系统是以“无源”为其特性的，因为它没有与液晶单元相配合的“有源”电子器件改变其电-光特性。像这样的显示系统所存在的缺陷是它只能够实现关于视频信息或用于显像数据的有限数目的可寻址行(即，最多达约250行)。
为了提高液晶显示系统中可寻址的数据行数，要求采用各个电子器件与每个液晶单元相配合的寻址结构，从而提高对其选择电压信号及非选择电压信号有电-光响应的有效非线性。按这种说法，也可以把它称之谓“两端”器件寻址方法。虽然提高显示元件的有效非线性可以大大提高二值显示上的多路复用能力，但采用这种方法在达到的灰度特性方面仍有许多困难之处。
设计具有全灰度能力的液晶矩阵显示系统的目标是给出一种不依赖于从液晶材料中取得非线性功能的寻址结构。采用电“有源”元件的矩阵的一种寻址结构，是通过在每个象素上使用与液晶材料相分隔开的一个电子开关来实现这个目标的。该有源矩阵采用与每个液晶单元相联的两端或三端固体器件来改进所需要的非线性及显示元件的隔离。由两端器件构成的寻址结构可以使用各种型号的二极管，而由三端器件构成的寻址结构可以使用各种不同半导体材料制成的各种型号的薄膜晶体管(TFT)。
采用两端及三端有源矩阵的一个问题是这样大量的有源器件使得非常难于以高效率批量生产制造这种矩阵。另外一个问题，也是TFT器件的特性，就是很难于以足够高的“截止电阻” (off resistance)构成薄膜晶体管。-相对低“截止电阻”使得显示元件不能在要求的时间里在其两端保持所产生的电荷。相对低的“截止电阻”也降低了“截止电阻”与“导通电阻”(on resitance)之比。为促进该TFT矩阵的恰当运行，该比值最好是大于106。有时，这些矩阵使用与每个显示元件相分隔开的存贮电容器，从而抵消这种不充分高的“截止电阻”所引起的效果。然而，采用分隔开的存贮电容器却增加了TFT矩阵与它们相结合的复杂性，因而似乎也降低了生产效率。采用TFT有源矩阵其它一个可能的问题是TFT的体积会相对地显示元件的体积大，因为“通导”电流趋向于要求增大TFT器件的体积。这会影响到该器件的发光效率。
由TFT器件形成的有源矩阵能够显现黑白图象和彩色图像。为显现彩色图像，该有源矩阵使用了在空间上与显示元件成一直线的含有不同颜色的多组点的彩色滤波器。因此，与不同颜色的点成一直线的显示元件组将确定一个单个的图象象素。
通过使用电离气体或等离子体的显示元件，也可以实现面板显示系统。这种可电离的气体或等离子体燃烧发热，从而在显示面上产生出发光区。这种发光区的彩色则取决于所使用的气体类型的特性。有选择地启动这些发光区，则形成一个显示图象。
另外一种类型的面板显示系统使用一种等离子体产生出加速电子去撞击磷，从而发出一个发光点。像这样的面板显示在亮度上大大提高了发光效率，但是要产生大面积的显示仍然是很困难的，并且要求有复杂的驱动电路。像这样的面板显示，可以用具有不同光谱特性的多电子激发磷构成，从而提供出多彩色的图象。
采用气体-等离子体面板显示上的这些问题，主要都是通过采用等离子体囊型的气体放电显示得以缓解的。在这种显示上，孔径绝缘体阴极端上产生的等离子囊，从一个孔径移向另一个，从而实现一个光栅型扫描。这样等离子体囊型的气体放电显示在制作上也是很复杂的，并且有可能是低生产效率的。
因此，本发明的目的是给出一种使用作为寻址结构部分而实现的数据元件的系统。这种寻址结构可以低成本高生产效率来制作。
本发明的另一目的是给出一种使用电离气体介质寻址数据存贮元件的方法，由此可将数据读入或由它检索出来。
本发明的再一个目的是给出一种有高速寻址能力及高对比度特性的面板显示系统，并且是具有由电-光材料及有源寻址结构组成的存贮元件或显示元件的面板显示系统。
本发明再一个目的是提供一种显示系统，其中电-光材料与电离气体相结合形成可寻址的数据存贮元件。
本发明还有一个目的是提供一种彩色特性，灰度特性及亮度特性都很好的显示系统。
本发明涉及寻址数据元件的方法及其装置。在此，仅仅通过两个实施方案为例，描述本发明。
第一个实施方案由以高分辨率面板显示系统实现的寻址结构所组成。这种面板显示系统既可以用于直接可见，也可以用于投影作用之中。该显示系统包括有由分布在整个可见区域内的数据存贮陈列或显示元件陈列构成的显示面的显示面板。每个显示元件由如像氦这样的一定容积的电离气体以及如像向列液晶这样的电-光材料所组成，结合外调制，所产生的光通过在置有显示元件的电-光材料区传播。
第二个实施方案由作为存贮器件部分实现的寻址结构所组成。这种存贮器件可以分别将模拟信息进行电写入或电读出。该存贮器件包括有数据存贮陈列或存贮元件陈列，并且每个存贮元件都包括有如像氦这样的一定容积的电离气体以及如像玻璃、塑料或光电导体这样的介电材料。该电离气体与介电材料相结合为读出在该存贮元件两端先前产生的信号提供一种寻址存贮元件的路径，而且不管先前是以什么方式捕获到的信号。
这两个实施方案都是按照列和行排列这些存贮元件的。在第一个实施方案中，一行对应着一行视频信息或视频数据;而在第二实施方案中，一行对应着一组离散的模拟信息量或模拟数据量。(无论在哪一个实施方案中所寻址的信息，以下我们都将它称之谓“数据”。)这些列是接收数据的，而数据选通电路则按照行扫描的方式逐行寻址这些列。
第一个实施方案中的显示面板或者第二个实施方案中的存贮器件都包括有第一和第二个彼此面对面放置的在空间上隔离开的基片，沿着第一基片内表面在第一方向上通常伸展开的多个不相重叠的电导体，形成用于加到那些列上去的数据驱动信号的列电极。那些刻记在第二基片内表面上的多个不相重叠的通道，通常沿着与第一方向成横向的方向上的内表面伸展。该第一方向及第二方向最好分别与其垂直方向及水平方向一致。彼此间电绝缘的基准电位电极和行电极沿着每个通道的内部长度上伸展着，而且接收加到它们的数据选通信号。备个通道均充满了电离元件。
在第一个实施方案的显示面板中，将有电-光特性的材料层与介电材料层放置在第一基片和第二基片的内表面之间，这些覆盖着通道的介电材料层，构成该电-光材料层和电离气体之间的一个阻挡层。通过列电极和通道的重叠区域来确定显示元件。并且以显示屏幕上的点出现。这些点可以作到足够的小，并且一个一个紧密相挨着，因此观看者在一般的视觉条件下是不能分辨出这些点的。
因此对于每个显示元件，显示面板具有上述结构，其电离气体起到一个电开关的作用。这种电开关根据所加到上面去的数据选通信号在通导状态和非通导状态之间或者在等离子体状态和非电离状态之间变化。在这些列电极上的数据驱动信号的幅度与显示图像的发光度是相一致的。
不论什么时候，当显示元件处于通导状态时，则缋肫迩沟帽硎臼萸藕欧鹊氖莸缪鼓芄辉诳占溆氲缋肫迩梢惶踔毕叩那蛑械囊壕Р牧狭蕉讼韵瘛Ｒ坏┫允驹涑煞峭ǖ甲刺保蚍堑缋肫迩蚴沟迷诳占渖嫌胍壕Р牧锨梢惶踔毕叩那蛟谄湟壕Р牧狭蕉私莸缪够岜３忠欢问奔洹Ｒ虼耍玫缋肫宓淖饔檬窃谝壕Р牧系牧蕉搜≡袷莺痛嬷荩佣鲆恢志哂谢叶日彰鞯南允鞠低场 在显示面板中，电离气体在通导状态与非通导状态之间的切换，调制了通过显示元件的光发射。该光发射的调制取决于所施加的数据驱动信号的幅度。用这种显示面板可以实现有灰度照明量的单色或黑白显示系统。通过在黑白显示系统中放置一个含有在空间上与其显示元件成一条直线的三基色点组的彩色滤波器，就可以实现有可控彩色强度的全彩色显示系统。因此，在空间上与一组点成一条直线的一组三显示元件代表一个象素，而且这个象素的彩色则由该组点的相对亮度来决定。
本发明的显示系统能够在整个宽范围场频上提出全动态的灰度图像，从而给出优质的显示。该显示系统也是非常便利的，因为该系统具有简单的稳定的结构，并且能够在显示屏幕上以60Hz场频至少可寻址3000行数据。
在第二个实施方案的存贮器中，仅只把一层介电材料放置在第一基片和第二基片之间。由列电极和通道的重叠区域确定这些存贮元件，对于每个存贮元件均按上述构成为存贮器件，并且电离气体起到一个电开关的作用，这个电开关根据所施加的数据选通信号在通导状态和非通导状态之间变化。在数据写入方式上，按列电极驱动放大器形成提供数据驱动信号的放大器;而在数据读出方式上，按列电极读出放大器形成提供数据驱动信号的放大器。
不论何时，当存贮元件处于导通状态时，则电离气体区使得表示数据驱动信号幅度的数据电压能够在与电离气体区成一条直线的空间区域中的介电材料两端显像。这表示存贮器件的数据写入方式。一旦当存贮元件变成为非导通状态时，则该非电离气体区域使得在空间上成一条直线的介电材料在其两端将其数据电压保持一段时间，与该区域相联的列电极读出放大器将一个参考电压加给一个介电材料的层表面上，这个层表面与在空间上同电离气体区域成一条直线的那个表面正好相对着。当该存贮元件返回到导通状态时，该电离气体区则引起介电材料两端上的电压变化。这个电压变化正比于在先前写入数据的电压并且出现在该列电极读出放大器的输出端上。这表示该存贮器件的数据读出方式。
上述寻址结构的某些修改还可以简化将数据电压加给存贮器件存贮元件上去的一些其它方式。例如，用光电导材料替代介电材料以及采用有光学透明特性的列电极，就会使入射光按照与该入射光的强度成正比例地调制加给存贮元件的数据电压的幅度。这样的寻址结构可以提供给图象读出器件或者光学处理器件。
由以下参照附图及其最佳实施方案的详细描述，会更加清楚本发明所要达到的目的及其优越性。


图1是显示面板显示面的前视图以及与其相联的使用本发明的显示系统的驱动电路图。
图2是说明从图1左侧观察实施本发明构成显示面板的结构元件层的分片等比例的扩展图。
图3是具有断开位置的分片的扩展前视图。说明图2显示面板内部不同的层视。
图4是按照图3的线4-4作出的断面图。
图5是按照图3的线5-5作出的断面图。
图6是说明关于接收数据选通脉冲的一个示范行以及接收数据驱动信号的三个示范数据列将等离子体作为开关进行操作的显示系统的一个等效电路图。
图7是说明确定实施本发明的显示系统可寻址的最大数据行数的各种时间限制的示意图。
图8是说明氖气和氦气的数据捕获时间作为在图2-5显示面板通道之内放置的电极间流过的电流的函数的比较关系曲线图。
图9是说明关于不同大小的数据选通脉冲，其氦气等离子体衰变时间作为在图2-5显示面板通道之内放置的电极间在该选通脉冲宽度时间内流过的电流的函数曲线图。
图10A及10B均为图1所示之数据驱动器可选用的电路设计图。
图11A及图11B均为说明减少图1所需要的数据选通输出端数可选用的通道电极接线结构图。
图12是说明关于如图11B所示之通道电极接线结构型所需要的最小驱动器数作为能以得到的可寻址的数据行数的函数曲线图。
图13是说明等离子体与数据驱动电路相配合作为一个开关构成有选择地向存贮元件写入数据及从存贮元件中读出数据的寻址结构操作的一个等效电路图。
图1示出本发明实现该寻址结构并执行其寻址方法表示第一实施方案的一个平面面板显示系统10。参照图1，该面板显示系统10包括有显示面14的一个显示面板12。这个显示面14包含有由在垂直方向及水平方向上按予定距离相互空间隔开的名义上都是相同的数据存贮元件或显示元件16这种矩形平面陈列构成的模式结构。在该陈列中的每个显示元件16均表示按照垂直列排列的薄而窄的电极18与按照水平行排列延伸的而且窄的通道20相重叠的部分。(以下将电极18称之谓“列电极18”。)在通道20每行中的显示元件16均表示一个数据行。
列电极18及通道20的宽度决定其成矩形形状的显示元件16的大小。按照以下将要描述的那样，将列电极18沉积在第一个电非导体、光学透明基片的大部分表面上，而把通道20刻记在第二个电非导体、光学透明基片的大部分表面上。本专业领域内的技术人员都知道，如像反射式显式，无论是直接可视还是投影型可视式的某些系统，都将需要仅只一个基片是光学透明的。
列电极18接收由数据驱动装置或数据驱动电路24在不同的放大器22输出的并行输出导体22′上给出的电压模拟型的数据驱动信号(图2-6)，而通道20接收由数据选通装置或数据选通电路28在不同的放大器26输出的并行输出导体26′上给出的电压脉冲型的数据选通信号(图2-6)。把每个通道20均连接到一个基准电极30上(图2)，对每个通道20均是共用的基准电位和数据选通28加到该电极30上。
为了在显示面14的整个区域上合成一幅图象，显示系统10用了一个协调其数据驱动器24及数据选通28的功能的扫描控制电路32。这样一来，就可以按照行扫描的方式逐行寻址显示面板12上显示元件16的所有的列了。显示面板12可以使用不同型号的电-光材料。例如，显示面板使用这样一种改变入射光线33极化状态的材料，把显示面板12放在一对光极化滤波器34及36之间(图2)，于是它们便与显示面板12相配合来改变通过它们的光传播过程中的亮度。但是，要是用散射液晶单元作为电-光材料的话，则不需要采用极化滤波器34及36。在显示面板12内，可以放置一个彩色滤波器(未示出)，用来显现彩色强度可控的多彩色图象。对于投影显示来说，采用三个分隔开的单色面板10，其中的每一个控制一个基色，也可以作出彩色来。
参阅图2-5，显示面板12包括一对由如像向列液晶这样的电-光材料层44以及如像玻璃、云母或塑料这样的介电材料薄层46分隔开的一般并行电极结构40和42的一种寻址结构。电极结构40由玻璃介电基片48组成。这种玻璃介电基片是沉积在铟锡氧化物列电极18的内表面50上的，并且是光学透明的，并且构成为一种条状的模式结构。下一个相邻的列电极18则通过一段距离52彼此间分隔开。这就规定了在一行中与下一个相邻的显示元件16之间的水平间隔。
电极结构42由玻璃介电基片54组成，并且将梯形横截面的多通道20刻记在这个玻璃介电基片54的内表面56上。从内表面56到这种梯形的底部60测量到的高度58就是通道20的深度。每个通道20均有一对沿着底部60延伸着的薄而窄的镍电极30及62，以及一对按照从底部60向内表面56的方向忿开的内侧壁64。把通道20的基准电极30连接到共用的基准电位上，如图所示之，可以把它们固定接到地电位上。把通道20的电极62连接到数据选通28的不同的放大器输出端26上(在图2及图3中，分别示出了三个及五个)。(以下将该电极62称之谓“行电极62”。)为了确保寻址结构的正常运行，如图4，11A及11B中所示之，在显示面板10的对边上，分别把基准电极30及行电极62连接到基准电位上及数据选通28的各输出端26′上。
下一个邻近通道的相邻侧壁64正好是支承结构66，它的顶面56又支承介电材料层46。用每个支承结构66ゲ康目矶 8把下一相邻的通道20彼此间互相分隔开。这个宽度68正好规定了在一列中下一个相邻的显示单元16之间的垂直间隔。列电极18和通道20的重叠区域70确定了在图2及图3中剖视部分所示的显示元件16。图3更加清楚地说明了该显示元件16的阵列以及在这些存贮元件之间的垂直间隔和水平间隔。
加到列电极18上的电压大小确定其增进相邻列电极18绝缘的距离52。一般该距离52远远小于列电极18的宽度。下一个相邻通道20的相邻侧壁64的倾斜度确定距离68。一般这个距离68远远小于通道20的宽度。一般来说，列电极18的宽度和通道20的宽度是一样的，并且是由显示应用所确定的理想图象分辨率的函数。最理想的情况是使得距离52和68尽可能地小。在现行的显示面板12的范例中，该通道深度58是该通道宽度的二分之一。
每个通道20均填充以电离气体，并且最好有氦气，原因以下将会给出解释。介电材料层46在通道20及液晶材料层44内所含有的电离气体之间起着一种绝缘阻挡层的作用。要是没有介电层46的话，将会使得液晶材料流入通道20或者让电离气体沾染该液晶材料。也可以从使用固体的或密封的电-光材料的显示器中去掉介电层46。
该显示面板12运行的基本原理是1)每个显示元件16对于加给构成显示元件部分的列电极18上的模拟电压数据来讲，起到一个取样电容的作用，以及2)电离气体起到一个取样开关的作用。图6是以下解释显示系统10的运行所涉及的一个等效电路图。
参阅图6，可以将每个显示面板12的显示元件16塑造成一个电容器80(以下称作“电容塑型80”)。它的顶板82表示一个列电极18(图2)，而它的底板86表示介电材料层46的自由面88(图2)。电容塑型80表示由列电极18和一个通道20的重叠区域构成的电容性液晶单元。而此关于显示系统10的运行上的描述均涉及该电容塑型80。
根据基本的寻址程序，数据驱动器24捕获第一行数据，它表示在一个予定的时间间隔期间内模拟数据信号电压随时间变化的离散取样值。在该时间间隔内的一个具体的时刻上数据信号幅度的取样值表示加给在相应的接收选通脉冲的行电极62的列位置中的一个电容塑型80的模拟电压幅度值。数据驱动器24在其输出放大器22上产生的模拟电压加给列电极18。在图6中，四个示范性的数据驱动器24的输出放大器22向它们联结的各个列电极18给出相对于基准电极30是正极性的模拟电压。在一个列电极18上所施加的正电压则在介电材料层46的自由面88(图2)上感应出一个基本上等于所施加的电压幅值的电压。这在电容塑型80两端的电位差上则不引起任何变化，因此，在图6中用白色面的顶板82及底板86表示之。
在这个时刻上，通道20中所含的气体处于非电离状态，因此，在电容塑型80的板82及86上所显现的模拟电压，在该通道中相对于基准电极30的电位来说，是正电压。当数据选通28在放置在通道20内的行电极62上给一个负向电压脉冲时，则在该通道内的气体会呈现出一个电离状态(即，变成为一个等离子体)。在图6中，把行电极接收选通脉冲的那个通道20用黑色的重线表示之。在这些条件下，该接地的基准电极30及选通的行电极62，则对于该通道内所含的等离子体来说，将分别起到一个阳极和一个阴极的作用。
该等离子体中的电子则中和在该电容塑型80的底板86上感应出的正电压。在这个选通行中的电容塑型80也会随着在其两端所施加的数据电压而被充电。在图6中，通过有白色面的顶板82及有划线面的底板86指示这种状态。当在电容塑型80的两端一旦完成了数据电压的存贮时，则数据选通28在所选通的通道20的行电板62上终止该负向电压脉冲;因而，结束该选通脉冲并且消除掉这个等离子件。
每个行电极62均以同样的方式进行选通，直到完全寻址到整个显示面14为止;因而，得以存贮一幅图象场数据。在所选通的行中，每个电容塑型80两端所存贮的电压均将保持一段时间，至少要保持该图象场的这段持续时间;并且与加到电容塑型80顶板82上的数据电压其后的一些变化也是无关的。在每个电容塑型80两端所存贮的电压则根据表示下一个随后的图象场的显示数据的模拟数据电压来变化。
在图象场处于一种非隔行形式的显示系统10中，加到列电极18上的模拟数据电压，在下一个随后的图象场中，则处于相反的极性上。从一个图象场到下一个图象场正负极性的变化则给出一个长期间的零的纯直流(DC)电压分量。一般来讲，对于液晶材料的长时间操作均需要这种直流分量。该液晶材料根据所施加的模拟电压数据的均方根值(rms)应生出灰度效应。因此，所产生出的显示图象不受模拟电压数据在极性上交替变化的影响。在图象场用隔行形式的显示系统10中，施加到列电极18上的模拟数据电压，在下一个随后的图象帧中处于相反的极性上，从而得到长时间的零的纯直流(DC)电压分量。每一个图象帧有二个图象场。而每一个图象场由二分之一的可寻址的行数组成。
以上所给出的描述指出，在每个通道20内所含有的电离气体起到一个电开关90的作用。这个电开关的接通位置，则在二进制开关状态之间进行变化，就像是通过数据选通28施加的电压的功能一样。在图6中所示之开关90，将处于断开位置的开关连接到基准电极30上，并且由加到行电极62的选通脉冲所驱动。由于没有选通脉冲，所以使得在该通道20内的气体处于非电离状态;因而，处于非导通状态。在图6中所示之开关90，将处于接通位置的开关连接到基准电极30上，并且由加到行电极64上的选通脉冲所驱动，而且这个选通脉冲的幅度是以使通道20内的气体处于电离状态;因而;处于导通状态。在图6中，数据选通28的三个输出放大器26中间的那一个放大器26选通一个行电容塑型80，从而在其两端建立并存贮该显示数据电压。
为起到开关作用，处于玻璃电极结构40下面的通道20内所含有的电离气体，与介电材料层46相连通，从而由介电材料层46到基准电极30提供一条通电路径。在行电极62接收选通脉冲的那个通道20中的等离子体对表示放置相邻等离子件的液晶材料部分的电容塑型80提供一条接地通路。这就使得该电容塑型80能够取样加到列电极18上的模拟数据电压。由于等离子体的消除相当于移除该导通路径的作用，于是使得数据取样能够在显示元件两端保持住。存贮在液晶材料层44两端的电压一直保持着，直到在该层44两端其随后的图象场中产生出表示新的数据行的电压为止。上述寻址结构和方法对每一个显示元件16都给出了基本上100%占空比的信号。
图7是说明在一个图象场的期间内，显示系统10能够进行寻址的限制数据行数的时间限制示意图。参阅图7，当所选的通道20的行电极62接收一个选通脉冲之后，对于形成等离子体来说，则数据示范行“n”要求时间92。由于通过予先在前面的行n-1期间里起动选通脉冲，在一个图象场内限制可寻址行数的缘故，所以有可能完全去掉这个等离子体形成时间。在最好的实施方案中，对氦气的等离子体形成时间通常是1.0微秒。
数据建立时间96表示在该时间内数据驱动器24在两个紧接着的相邻数据行的数据值之间转向，并且在输出放大器22上给出加给列电极18的模拟电压信号。该数据建立时间96是随着用于实现数据驱动器24的电路形式的变化而变化的。但是，使数据建立时间96小于1.0微秒是完全可以作到的。
数据捕获时间98取决于在通道20内所含电离气体的电导率。图8是说明数据捕获时间98作为在一个通道20内基准电极30与行电极62之间流过的等离子体流的函数曲线图。图8中的曲线表示为采集对应于一个数据90%的电压，一个显示元件所要求的时间。图8说明由氦气组成的等离子体所产生的离子展示出比氖气要求比较小的数据捕获时间98。在等离子体中的电子流是从阴极(行电极62)流向阳极(基准电极30)的。
一个最佳的工作点是对正离子流给出最快的数据捕获时间98。在图8中表示的具体情况下，这种工作点可以通过在40毫巴的压强及7.5毫安的电流下采用氦气来达到，从而产生出大约0.5微秒的数据捕获时间98。氦能够给出比氖更短的数据捕获时间98的原因在于氦是一种有比较高的迁移率的发光离子。压力和电流的最佳值取决于通道20的大小和形状。
等离子体衰变时间94表示在这段时间里通道20中的等离子体根据选通脉冲一旦从行电板62中移开则返回到非电离状态的时间。图9是说明等离子体衰变时间为显示面板12中阳极/阴极电流的函数曲线图，在等离子体衰变时间外未发现比3%更大的交扰情况。图9说明等离子体衰变时间94是随着通过等离子体从行电极62流向基准电极30的电流的变化而增加的。加到行导体62上的选通脉冲的幅度决定其流过该等离子体的电流量。图9指出通过施加大约+100伏特的连续偏置电压可以降低等离子体的衰变时间94。这个偏置电压低于将氦气维持在其电离状态上所要求的电压。图9还指出，在衰变时间94的降低上，+100伏特的偏置电压将相对于零伏特的偏置电压给出大约十倍的降低来。
寻址一个数据行所需要的时间等于数据建立时间96、数据捕获时间98及等离子体衰变时间94之和。在一个图像场内可寻址的行数等于该图象场的持续时间除以寻址一行数据所需要的时间。对于非隔行的60Hz场频应用来讲，采用上述的简单寻址方法，数据显示系统10的行数将能够寻址到9000行以上。要知道，可寻址的数据行数与显示系统10的分辨率是不同的。分辨率是通道20的宽度及列电极18的宽度的函数。
采用引动技术(Primingtechnique)是确保能够在一幅图象帧中寻址相对更多的行数的优越之处。这种引动要求引入离子，从而起动气体放电。让电流流过一个引动通道(未示出)可以实现引动显示系统10。将这种引动通道与通道20正交配置，并且在引动通道中，每个通道20均沿着显示面板12的一个边缘终止。这种引动使得在无需起始统计衰变时间的情况下形成等离子体;否则若没有起始统计衰变时间，将会不可予料地加长等离子体的形成时间。
图10A及10B说明的是数据驱动器24可选用的电路设计图。图中分别用带有下标“a”和“b”的相同的标引数字标识其所相对应着的元件。
参阅图10A，数据驱动器24a取样数据信号，并且把它存入缓冲存贮器100。该数据信号可以是模拟形式的，也可以是数字形式的。缓冲存贮器100可以是电荷耦合器件(CCP)型的，或者是取样一保持型的，用来存贮模拟数据信号;并且缓冲存贮器100也可以是存贮数字数据信号的数字型的。器件22，根据缓冲存贮器100究竟是保持模拟电压还是数字数据，来分别决定它是缓冲放大器还是数一模转换器。器件22把模拟电压并行传送给列电极18a。数据驱动器24a能够进行高速操作，因为CCD和取样-保持电路都能够作高速采集，并且可以把模拟电压同时以并行方式传送给列电极18a。
参阅图10B，数据驱动器24b通过将一组开关104中的各个开关同时顺序地进行接通和断开，并以串行的方式取样模拟数据信号。把开关组104中的每个开关都连接到电容器106上。当接通开关时，则电容器106从数字信号中累积电荷。这就把数据信号的模拟电压取样值送到由一端到另一端行里的列电极18b。加到开关104控制电极的取样时钟信号设定该取样的速度。图10B电路的数据建立时间96比图10A电路的要大，所大的倍数正好等于列电极18b的数目。
为使显示系统10能以正常运行，数据驱动器24b要求由行到行之间的水平消隐时间要大于数据捕获时间98与等离子体衰落时间94之和。
图11A及11B以具有其基准电极30分别接收固定的基准电压及选通信号脉冲的9个通道的显示面板12为例，比较其所要求的数据选通输出端数。图11A的显示面板12具有其连接到地的基准电极30及9个不同的选通输出放大器26，并且数据选通28对不同的各个行电极62进行驱动。图11B的显示面板12具有其第一个3个为一组的基准电极30及其第二个3个为一组的行电极62。其基准电极30接在一起构成第一组中的任何一组的通道20(图4)包括第二组中的任何一个不多于一个的电极62。在一个予定持续时间的时间间隔内，显示系统10仅只选通第一组基准电极30中的一组。在选通时间间隔内，显示系统10通过驱动列电极18及选通第二个行电极组62来寻址显示元件16。这些列电极18及行电极62都是包括在通道20之内的，而且这个通道20的基准电极30是接收到选通脉冲的。因此，那些通道20中的基准电极30没有接收到选通脉冲的那些行电极62是不被启动的。
对通道20的基准电极30及行电极62来讲，数据选通28的输出放大器26的电连接结构提供一种需要较少的数据选通28输出端26的寻址结构。在图11B示范的显示面板12中，将数据选通输出放大器26的数目从9减到了6。
图12是说明所需要的最小驱动器数作为用图11B显示面板12中实现的寻址结构型可取得的能以寻址的数据行数的函数曲线图。图12指出对于相对大数目的可寻址数据行的显示系统来说，是可以作到显著地减少驱动器的。
本发明的寻址结构也适用于通过采用类似由Burroughs(柏洛兹)开发的用自扫描显示实现的其他方法来减少驱动器数。这种显示器使用观查者可见的显示元件，以及观查者不可见的扫描元件。扫描元件通过向电离气体的集中区域送出有源的引动颗粒来控制显示元件的状态。在扫描元件通道中，等离子体的放电，顺序地移向相邻的每个显示元件，因而产生启动与其相邻的显示元件的引动颗粒。
在显示面板12中，正将引动通道的电区段可以提供一个集中的离子源，并且顺虻赜梢桓鐾ǖ酪葡蛳赂鐾ǖ馈Ｎ迪纸徊郊跎偾鳎箍梢允褂蒙鲜龇椒ㄒ酝獾钠渌际酰诘绾神詈匣蚱渌募际酢 在交替图象场中施加正负极性数据电压的寻址方法适合于在采用参照图11B及图12描述的驱动器减少的方法的显示系统10中实现。交替寻址方法仅只施加正极性的数据电压，因此可以进一步提高寻址速度。这种交替方法根据每一个图象场的结束，引入一个擦除场。
在这种类型的一个寻址方法中，在其擦除场期间，数据驱动器24把一个大约地电位的电压加到电极18;随之，数据选通28按顺序地把相对来讲是短持续时间的一个正脉冲和一个负脉冲加给通道20的行电极62。在施加正脉冲的期间里，基准电极30和行电极62分别起到等离子体的阴极和阳极的作用。由于先前所要求的数据电压是正极性的，存贮在存贮元件16两端上的任何电荷，在介电材料层46的表面88上感应出负电荷;因此，它起到一个阴极的作用。阴极被相当高的离子密度所环绕着，所以很快就把介电材料层46上的负电荷中和了。层46上的电压可以近乎于阳极，因此可以把残留的正电荷累积到一个相当高的程度。在施加负脉冲的期间里，加给列电极18的地电位，则以在图象场写入期间实现的类似方式把残留的正电荷复位到地。
如果不用正脉冲，那么寻址速度就会受到上述正离子充电现象的局限。但是，这种交替寻址的方法并不适用于参照图11B及图12描述的精确的驱动器减少技术。
在这种类型的另一个寻址方法中，数据选通28把负脉冲同时加给多个行电极62(例如10个)，从而同时擦除多个数据行。这种方法将会在显示面板12的显示面14两端引起占空比上的稍许不一致。
可以修改面板显示系统10形成实现本发明的寻址结构并执行其寻址方法的表示第二实施方案的含有存贮元件阵列的多功能模拟数据存贮系统110。这种变更包括有去掉极性滤波器34及36，如果有的话;以及图2、4和5所示的液晶材料层44。
图13是存贮系统110的等效电路。除以上所指出的以外，图6和图13的系统是类似的;因此，图6和图13中相应的元件呈有相同的标引数字。在存贮系统110中，电介质46起到表示存贮元件的电容塑型80的介电元件的作用。要知道，列电极18不必要用光学透明材料构成，并且最好是用铝或其他导电材料构成。存贮系统110的数据驱动输出放大器22，由在数据写入方式上起列电极驱动放大器的作用，而在数据读出方式上起列电极读出放大器作用的电路元件所组成。图6及图13的系统中的数据选通输出放大器26是类同的。
参阅图13，数据驱动电路24的每个输出放大器22都包括有一个高速运算放大器112，并且在它的反相输入端114及输出端116之间连接有由反馈电容器118和开关元件120组成的一个并联回路。有选择地连接该运算放大器112。当处于数据写入方式时，则通过把开关元件120起动到它的导通状态上来把该放大器112接成一个电压跟随器;而当处于数据读出方式时，则通过把开关元件120起运到它的非导通状态上来把该放大器112接成一个积分器。把运算放大器112的正相输入端122连接到开关元件126的可动触点124上，从而选择地把正相输入端122接到基准电压VR上，或者接到数据驱动电路24的输出信号导体上。
当它处于数据写入方式时，输出放大器22向形成存贮系统110的一个存贮元件的列电极18传送一个数据驱动信号。这可以通过把运算放大器122接成一个电压跟随器，并把开关元件126的可动触点124放到能把数据驱动信号从数据驱动电路24传送到运算放大器122的正相输入端122的位置上来完成。在这段时间里，加到形成存贮元件110的通道20内的行电极62上的行选通脉冲，把在该通道内所含的电离气体激发到电离状态;因而，在电容塑型80两端按照如上参照图6所描述的方式产生一个数据电压。在电容塑型80两端电压的大小代表该数据驱动信号的大小。
当它处于数据读出方式时，数据放大器22读出形成存贮系统110的存贮元件的列电极18中的电流。这是由两步处理来完成的。
首先，把开关元件126的可动触点124放置到能够使基准电压VR传送给运算放大器112正相输入端122的位置上。在这段时间里，行选通脉冲对于把电离气体维持在一个非电离状态上来说是不起作用的，因此，使得能以在运算放大器112的输出端116上、到电极18上、以及电容塑型80的顶板82上建立起该基准电压VR。因此，将反馈电容器118两端的电压归一到0.0伏特。然而，要知道，可以使存贮系统110成为在每个运算放大器112的输入端与输出端之间有偏置电压的情况下进行操作。
第二，当反馈电容器118两端上的电压稳定到0.0伏特之后，将运算放大器112接成一个积分器，并且将其输入端114准备用来接收从列电极18中流出来的电流。在电容塑型80的底板86与基准电极30之间的电压差是VR及先前在电容塑型80两端写成的数据电压的函数。当一个行选通脉冲再次把电离气体激发到它的电离状态时，则把电容塑型80的底板86电学连接到基准电极30上，由此改变电容塑型80两端的电压。现在，该接成为积分器的运算放大器112读出这个电压的变化，并且在其输出端116上给出一个正比于先前在电容塑型80两端产生出的数据电压的电压。
为了在电容塑型80两端产生出数据电压，从而增强其作为存贮元件的作用，这里还有一些其他可选用的方案。例如，用光导材料替代层46的介电材料，采用光学透明的列电极18，然后，对存贮系统110进行曝光，从而可见光将与在存贮系统110上的入射光强度成正比地调制在电容塑型80两端上的电压。如上所述，在数据读出方式期间里，根据入射光的强度，在电容塑型80两端所产生的电压变化将会再复原的。因此，光导材料层46以及光学透明的列电极18提供出一种有模拟数据存贮器特性的图象读出器件。
在上述的图象读出器件中，如像多电绝缘带或离散区这样的光导材料层46的结构将会避免相邻电容塑型80之间的通导。沿着光学透明电极的边缘构成金属带或其他导电材料带，将会通过降低读出在电容塑型80两端所产生的数据电压所需要的时间，来提高在数据读方式中数据收集的效率。
上述图象读出器件在数据读出方式之间的周期时间内利用的是光电导材料层46的光电导特性。直接利用层46的光电导特性也是可能的。在这种情况下，存贮元体16可能称作为“读出”元件更为合适，并且电容塑型80称作为电流调制器件恐怕会更恰当。这可以通过对列电极18施加一个在选通电极62与基准电极30之间加给一个行选通脉冲的持续时间内建立起层46两端的一个电压梯度的电压来实现。从基准电极30通过层46和列电极18流向运算放大器112输出端116的电流将形成为输出信号。用电阻代替反馈电容118将使运算放大器112输出端116上的电压正比于流过层46的电流。
显然，对于本领域的专业技术人员来讲，对本发明以上描述的最佳实施方案的许多细节可以作出许多变型而无需脱离本发明能隐含的原理。因此，本发明的保护范围将仅只由如下的权利要求书所限定。
权利要求
1.在一个具有多个光模式数据的可寻址的电-光系统中，存贮元件由电-光材料组成并在表面上以阵列排列；这些存贮元件在电学上对应着分别提供数据驱动及数据选通信号的数据驱动及数据选通电路，从而在存贮元件集中之处的表面上形成图象；而开关元件用于在元件集中之处的电-光材料两端进行选择并存贮数据，其特征是包括含有电离气体介质的密封容积，该电离气体介质与电-光材料相配合并响应于数据选通信号，引起电-光材料的特性实现变化；借此、数据选通信号将电离气体介质置入电离状态，从而在存贮元件两端，产生对应于引起这个变化的数据驱动信号幅度的一个电位差。
2.根据权利要求1中的系统，其中的数据驱动电路包括有放置在电-光材料第一表面邻近的第一电极，而其中的数据选通电路包括有放置在密封容积内并在空间上相互隔开的第二及第三电极;该第一和第二电极分别接收数据驱动信号和数据选通信号，而把第三电极连接到一个基准电位上。
3.根据权利要求2中的系统，其中将介电材料放置在电-光材料的第二表面与电离气体介质之间。
4.根据权利要求1中的系统，其中的电-光材料是液晶型的材料。
5.根据权利要求1中的系统，其中的电离气体介质由氦组成。
6.根据权利要求1中的系统，其中安放介电材料，使得电-光材料与电离气体介质相隔绝。
7.一个具有多个光模式数据存贮元件的可寻址电-光系统，包括有第一基片;在该第一基片的主表面上，支承有多个不相重叠的第一电极，并沿第一方向延伸;第二基片;该第二基片有许多不相重叠的通道，并沿其主表面按第二方向延伸;每个通道均含有电离气体，并具有沿该通道相当长的部分上延伸着许多第二电极之中的一个电极;将该第一和第二基片面对面进行排列，并且按照与第二方向成横向的第一方向在空间上彼此分开，从而确定第一电极和通道的重叠区。在该第一和第二基片之间放置具有电-光特性的材料层，该电-光材料层和重叠区确定许多光模式数据存贮元件;以及将第一电信号加给第一电极的第一装置和将第二电信号加给第二电极的第二装置，并且该第一和第二电信号同时加给第一和第二电极中所选择的一个电极实现与通过第一和第二电极中所选择的一个电极确定的存贮元件相结合的气体的电离，同时响应第一电信号，改变电-光材料的特性。
8.根据权利要求7中的系统，其中的电离气体包括有氦。
9.根据权利要求8中的系统，其中的电-光材料层是液晶型的。
10.根据权利要求9中的系统，其中的液晶材料是向列型的。
11.根据权利要求7中的系统，其中每个通道确定一行存贮元件，而每个第一电极确定一列存贮元件，并且进一步包括有用于协调分别馈送第一和第二电信号的第一和第二装置的功能的装置;因此，第二装置与其第一装置把第一电信号加给列存贮元件的期间内，把第二电信号加给一行存贮元件的第二电极;借此，根据第一电信号改变一行存贮元件电-光材料的特性。
12.根据权利要求7中的系统，其中的第一和第二装置在每个连续的第一和第二图象场中，仅只一次把第一和第二电信号同时加给每个存贮元件，并且该第一图象场的第一电信号与第二图象场的极性是相反的。
13.根据权利要求7的系统，其中要放介电材料层，使得电-光材料与电离气体相隔绝。
14.一个可寻址的电-光显示器件，包括有第一基片;在该第一基片的主表面上支承有许多沿着公共方向延伸的第一电导体;第二基片;该第二基片有许多按照公共方向沿其主表面延伸的通道;每个通道均含有电离气体，并具有沿其通道相当长的部分上延伸着许多第二电导体中的一个电导体;将该第一和第二基片面对面进行排列，并且按照与第一导体成横向的通道方向在空间上彼此分开;在该第一和第二基片之间排列的具有电-光特性的材料层;以及将第一电信号加给第一导体的第一装置和将第二电信号加给第二导体的第二装置，并且该第一和第二电信号同时加给所选择的第一和第二导体;这个导体在与第二导体相结合的一个确定的通道区域内，实现气体的电离;借此，在与该通道相邻的通道区域内，产生出一个电-光材料特性上的变化。
15.一个对用于光学数据的存贮元件，以及有电-光特性材料层的存贮元件进行寻址的方法包括在该层的主表面上，感应出相应于光学数据的一个信号;以及通过开发导电通路与该层相连通，实现电离气体介质的电离;这条导电通路，经过电离气体介质到由存贮元件实现信号存贮的电基准上;借此，根据该光学数据改变电-光材料层的特性。
16.根据权利要求15中的方法，其中安放电离气体介质使得在电学上能与第二主层面相连通，从而开发出由该第二主表面到电基准的导电通路。
17.根据权利要求15中的方法，还包括有在电-光材料层的第二主表面与电离气体介质之间放置一层介电材料，从而在该介电材料层与其电基准之间开发出导电通路，借此将该电-光材料层与电离气体介质相隔绝。
18.根据权利要求17中的方法，其中的电-光材料层是液晶型的。
19.根据权利要求15中的方法，还包括有放置存贮元件，从而得以接收从光源中传来的入射光;借此通过相应的光数据量改变入射光的透射率。
20.根据权利要求15中的方法，还包括有实现电离气体介质的去电离，从而能够将作出电-光材料层特性变化前的特性维持一般时间。
21.根据权利要求20中的方法，其中通过在电基准与同电离气体介质相连通的电极之间施加一个特征信号实现其去电离;这个特征信号能够引起电离气体介质的去电离作用，并且使电流在该电极与电基准之间流动;借此，减小该电离气体介质从电离状态到去电离状态的衰变时间。
22.根据权利要求15中的方法，还包括有放置彩色滤波器，使它在光学上与存贮元件相联，从而接收从光源中传来的入射光;借此，把彩色值赋予相应于光学数据量的入射光。
23.根据权利要求15中的方法，对存贮元件进行寻址。
24.一个寻址数据元件的方法，包括有通过有选择地实现与数据元件相连通的电离气体介质的电离，使得在电基准与该数据元件之间，提供一个可中断的电连接;该气体介质的电离开发出一个经过该气体介质到该电基准的导电通路，从而寻址与一数据对应的数据元件。
25.根据权利要求24中的方法，其中的数据元件包括有一层介电材料，并且还包括有在该层的主表面上感应出对应于一个数据的信号;借此，寻址该数据元件，并由该数据元件实现信号的存贮。
26.根据权利要求24的方法，其中的数据元件包括有一层具有电-光特性的材料，并且还包括有在该层的主表面上感应出对应于一个数据的信号;借此，寻址该数据元件，并根据该信号改变该电-光材料层的特性。
27.根据权利要求26中的方法，其中的具有电-光特性的材料层是由液晶组成的。
28.一种数据元件的寻址结构，包括有电离气体介质与数据元件及电基准相连通;以及有选择地对电离气体介质实现电离的电离装置，从而在数据元件与电基准之间提供出一个可中断的电连接;借此，有选择地寻址数据元件。
29.根据权利要求28中的寻址结构，其中的数据元件包括有用于发送数据信号的数据电极以及具有第一和第二主表面的介电材料层;该第一主表面与数据电极相连通，而该第二主表面与电离气体介质相连通。
30.根据权利要求29中的寻址结构，其中将具有电-光特性的材料层配置在数据电极与该介电材料层的第一主表面之间;因此，该电-光材料层的特性根据在数据电极上呈现的数据信号而改变。
全文摘要
对数据存贮元件(16)进行寻址的方法及其装置，使用电离气体寻址用于存贮数据及读出数据的存贮元件。通过在第一基片(48)上，向公共方向延伸的许多列电极(18)与在第二基片(54)上，向公共方向延伸的许多通道(20)相重叠的区域，确定这些存贮元件。一层介电材料(46)将该第一和第二基片分隔开，并且将它们面对面进行放置，而且按照与列电极成横向的通道方向，在空间上分隔开。
文档编号G11C11/22GK1036097SQ8910106
公开日1989年10月4日 申请日期1989年1月19日 优先权日1988年1月19日
发明者托马斯·S·布扎克 申请人:特克特朗尼克公司