带有双放电点与对比度增强条的交流等离子体显示器 本发明涉及大面积等离子体显示屏(PDP)的前板电极设计，更详细地涉及一种表现出对比度增强经改进的大面积彩色交流等离子体显示屏。
彩色等离子体显示屏(PDP)在本领域内已为众所周知。图1表示一个其中前板上使用窄的电极的交流彩色PDP地第一现有技术实施例。更详细地说，图1的交流PDP包括一块带有多个水平的保持电极10的前板，这些水平的保持电极10与一个保持汇流条12连接。许多扫描电极14与保持电极10交错并列，两组电极由一个电介质层(未表示)覆盖。一块后板支持垂直的阻挡层肋16与多个垂直的纵列导体18(以部分剖视图表示)。各纵列导体根据具体情况分别涂敷红色、绿色或蓝色荧光粉，使能得到全色显示。前板与后板一起密封并在其间的空间内充以一种可放电的气体。
象素由(ⅰ)前板上包括一个保持电极10与一个并列的扫描电极14的一个电极对同(ⅱ)3个分别为红色、绿色与蓝色的后板纵列电极18的交叉点确定。各子象素对应于同前板电极对交叉的分别为红色、绿色与蓝色的纵列电极。
通过对前板保持电极10与扫描电极14二者及一个或多个选定的纵列电极18施加一个脉冲组合以寻址子象素。然后通过只对前板电极对施加脉冲使每个被寻址的子象素连续(即保持)放电。Dick的美国专利US 4728864中表示一个使用类似的前板电极结构的PDP。
有些PDP使用与一个高导电率供电电极连接的较宽的透明电极。这种电极结构表示在图2中，包括透明电极20，它们分别同保持电极10与扫描电极14连接。在图1与图2二者的配置中，电极间的间隙确定PDP的电击穿特性。电极的宽度影响象素电容，从而影响对放电功率的要求。较宽的透明电极20提供一个为增强亮度而向PDP输入较大功率水平的装置。然而，透明电极20由于增加了要求的处理工序的数目因而其制造成本要高得多。
光学上，图1的窄电极布局在电极的外面产生足够量值的光，实际上照明象素点之间的任何黑暗区域。与此对比，在透明电极20两边缘的保持电极10与扫描电极14在象素点之间产生一个光的暗影，导致各行象素之间出现暗色的水平线。
Weber等的美国专利US 4772884图示另一个PDP设计，其中使用等离子体的散布或“耦合”把一个地址单元的等离子体与邻近此被寻址单元的许多象素之一耦合起来。在这种PDP结构中，使用回路形状的寻址电极与保持电极，使能选择地控制等离子体的耦合。在SID 93文摘第161-164页Shinode等的论文“大面积彩色交流等离子体显示器技术的发展”中可找到一种另外的彩色PDP结构与工作方式的介绍。
当一个PDP放在照明良好的室内时，室内环境对比度系数为白色亮度峰值电平除以显示器黑电平的比率。黑电平的强度是显示器的背景辉光加上显示器反射的环境光的函数。对于观察者，一个具有低劣的室内环境对比度系数的显示器将表现为图象模糊，而在暗室内，相同显示器将表现为颤动的彩色。
室内环境对比度传统上通过在显示器的前面放置一个滤光片得到提高。室内光在进入显示器时被滤除并在反射离开前屏之后再次被滤除。屏的有效光也被滤除，但它只通过滤光片一次。通常使用的滤光片的透射率为50-75％。一个透射率为50％的滤片光以系数4减弱反射的室内光，而以一半的系数减弱显示器的亮度。
若干因素对显示器的反射率起作用。前滤光片典型地带有一层抗反射的涂层使它的反射率最小。屏的反射率是前板表面反射率、电极材料的反射率与荧光粉的反射率的综合。其中，荧光粉的反射率由于它的光色而对屏的反射率起重大作用。
有必要继续改善彩色PDP的对比度而不减弱其亮度。
因此，本发明的一个目的是提供一种显示出增强的对比度的彩色PDP。
本发明的另一个目的是提供一种其中来自荧光粉层的反射率得到减少的经改进的彩色PDP。
一个结合本发明的交流PDP包括一个带有许多细长的寻址电极结构的第一衬底，这些电极结构包括许多彩色荧光粉组。一个第二衬底布置在第一衬底对面并密封二者之间的可放电气体。第二衬底支持许多与寻址电极结构正交的扫描电极结构。每个扫描电极结构包括一个带有一个第一线道与一个第二线道的扫描回路，许多保持电极回路同扫描电极回路交错并列，每个保持电路包括一个第一线道与一个第二线道。寻址电路选择地把寻址信号施加在寻址电极结构上，而扫描电路把扫描电压施加在扫描电极回路上。气体放电发生在寻址电极结构与被施加扫描电压的扫描电路的两个线道之间的各交叉点，以便建立壁电荷与每个彩色子象素的双子象素点。此后，施加在保持电极回路上的保持信号导致在每个存有壁电荷的双子象素点放电。
光的增强与分辨率的提高是双子象素放电点的结果。电气隔离的各个对比度增强条放置在双放电点的扫描与保持回路内而起阻挡反射离开荧光粉层的室内光的作用。因此，由于减弱了反射离开荧光粉层的室内光，使PDP的室内环境对比度系数得到提高。通过把对比度增强条放置在不发光的回路中部从而使亮度减弱最小。这种显示器，表现一个对比度系数的改善，使能使用带有较高光透射率的前滤光片，而满足对室内环境对比度系数的技术要求。由于显示器只有少量的亮度减弱，监视器(即PDP与滤光片)的总亮度明显增强。对于要求较高对比度系数的应用，可同本发明一起使用一个较低光透射率的滤光片。通过使用极化滤光片与氧化金属喷镀可得到进一步的改善。
下面简要说明附图。
图1是一个使用窄的扫描电极与保持电极的现有技术彩色PDP示意图。
图2是一个使用透明电极的现有技术PDP示意图。
图3是一个包括双放电点的PDP的示意图。
图4是一组帮助理解图3 PDP工作的波形图。
图5图示说明一个包括对比度增强条的前板电极图形。
图6a是一个不包括对比度增强条的图3表示的PDP的剖视图。
图6b是一个包括改善在环境光的图象对比度的对比度增强条的PDP的剖视图。
双放电点/增强亮度的PDP
下面描述的本发明按图1中表示的窄电极布局构造，但通过把窄电极构造为回路把此布局扩展为较大面积的显示器。这些回路使能在每个被寻址的子象素处建立双放电点，从而提高所得显示器的亮度与分辨率，并进一步改善PDP的工艺性。
参看图3，一个包括双放电点的PDP 30包括一块后板(未表示)，在此板上安置纵列电极32。各纵列电极32上分别涂敷红色、绿色与蓝色的荧光粉。每个纵列电极32同其它的纵列电极32通过电介质肋34彼此隔离，电介质肋34从后板向上延伸。一块透明的前板(未表示)支持许多保持回路36、38、40…等，每个保持回路有一个下线道36U、38U、40U…等与一个下线道36L、38L、40L…等。每个保持回路36、38与40连接至一个保持汇流条42，保持汇流条42再连接至一个保持信号发生器44。
扫描回路46、48…等交错并列在保持回路36、38、40…等之间。这样，扫描回路46位于保持回路36与38之间而扫描回路48位于保持回路38与40之间。每个扫描回路包括一个上线道电极(46U与48U)与一个下线道电极(46L与48L)。
为选择地寻址一个子象素点(图4中时间t1)，X寻址驱动器50选择地在一个或几个纵列电极32上施加一个纵列驱动电压，而扫描发生器52顺序地扫描每个扫描电极46、48等。假定拟寻址一个子象素54(以部分剖视图表示)，X寻址驱动器50对纵列导体56施加纵列驱动电压。当扫描发生器52对扫描回路48施加行选择电压(图4)时，在上线道电极48U、下线道电极48L与纵列导体56之间产生放电。此放电散布并使保持电极38L与40U的壁电容放电。结果，在覆盖那些线道电极的电介质层上的放电点60与62(基本上就在线道电极38L、48U与48L、40U的下面)建立一个壁电荷。
接着在图4中的时间t2，在扫描回路46与48上施加一个保持电位。在这种情况下，在点60的线道电极38L与48U和点62的线道电极48L与40U之间的壁电荷，同施加的保持电位合作，导致在点60与62发生2个独立的放电。因此，每个被寻址的子象素包括2个放电点。对于观察者，放电的子象素点60与62趋向于合并并表示为显著水平的输出照明。
图3中表示的PDP结构的某些特点对于正确操作PDP是重要的。尺寸C是气体放电间隙，它确定在一个扫描回路任一边上的2个放电点。尺寸A与D分别是一个保持回路的线道之间与一个扫描回路的线道之间的电极内距离。为了在例如放电点60与62维持基本独立的放电，尺寸D必须保持足够大以防止一个放电点同一个纵列电极56放电动作期间处于支配地位。更准确地说，如果一个扫描回路的2个线道彼此间过于接近，则将得不到2个各自的放电点。在这种情况下，一点将“霸占”放电并将消灭另一点放电，造成在后继的保持周期期间的放电空白。因此，最小扫描回路尺寸必须这样使保证在分别对纵列电极与扫描回路施加寻址与扫描电压时产生基本独立的放电动作。假定子象素的节距约为1.3mm，距离D最好可设定为约0.3mm。
关于保持回路，尺寸A必须设定为超过最小距离，使防止在某一子象素点(例如60)的放电散布至一个邻近子象素点(例如70)的放电点。如果尺寸A过小，在点60的放电将趋向于散布超过保持回路38从而引起在点70的错误放电。这将导致从点70移走足够的壁电荷从而使后继的放电变得过弱或是不出现。因而，假定象素节距为约1.3mm，距离A最好为约0.4mm或更大。
在跨越间隙C发生每个气体放电的情况下，后板上的荧光粉受到激励而发光，此光大部分通过放电间隙C发射。然而，有显著量值的光从保持与扫描回路的各自上、下线道的相对边发射。由于光产生在每个象素的4个电极线道的任一边，因而看到的光为3个小亮点与2个模糊的边缘点。从远处看，由电极的影子引起的光干涉可忽略，观察者将看到一个匀边、清晰、高分辨率的图象。
图3中所示结构的一个附加好处是，在处理前板期间，如果在一个回路区段中出现一个空白，剩余的回路部分能维持整个回路的电气完整性。在处理大的板时，这个优点能提供显著的成本节省。
现在翻至图4，图示一组代表性的电压波形，它们使图3中所示的PDP能正常工作。开始，一个消象脉冲施加于保持回路使抹去屏上每个象素点。接着，由扫描发生器52对屏上的所有扫描回路施加一个写入脉冲以引起在每个子象素点发生一个放电。此后，对所有保持回路施加一个高电位，使在对扫描回路施加一个行选择脉冲与对一个或几个纵列电极上施加一个寻址脉冲的联合作用下，得到一个被寻址的子象素点的选择放电。然后，在扫描回路与保持回路之间施加保持信号，以得到一个预先选定的子象素点的连续放电。
改善PDP环境光对比度系数的对比度增强条
往回参看图3，每个被寻址的子象素产生2个放电点(例如60,62)，在一个扫描回路的每边与相邻的保持回路之间各有一点。从这些放电点产生的光大部分通过放电间隙C发射。在回路内即尺寸A与D内，在各自的线道附近强烈地发射光，然后很快地向回路中心减弱。为改善这种PDP结构的对比度系数，已发现在回路电极的2个线道之间放置不透明的构件能阻挡显著量值的来自荧光粉层反射的环境光而不会以不可接受的量值减弱由PDP发射的光。
图5表示与图3相同的前板布局，而在组成每个电极回路102的2个线道之间插入不透明的构件100(以后称为“对比度增强条”)。安置每个对比度增强条100使每边离开电板回路102的相邻线道距离E，以便不致过度限制在各自的电极回路内与线道附近产生的强光发射。回想跨越并列的保持回路与扫描回路的相邻线道之间的放电间隙(尺寸C)发生的主要放电。于是，跨越放电间隙发生主要的光发射，而从各自的回路102内发出相应较弱的光。
已发现如果尺寸E设定在放电间隙C的约0.5至1.0倍的范围内，发射的放电光将稍为减弱，而PDP的环境光对比度系数将显著增大。
图6a与图6b表示图3 PDP的侧视剖面图，图6a表示一个没有对比度增强条的PDP，而图6b表示一个带有对比度增强条的PDP。两个图中的PDP，除了有无对比度增强条100之外，其它结构相同。两个图都使用图3中使用的元件号。
首先参看图6a，电极回路线道38U、38L、48U、48L、40U、40L等处于前板104上并由一个电介质层106覆盖。滤光片108通过气隙110同前板104隔离。后板112支持覆盖荧光粉层114的纵列电极32。在衬底间隙116内存有可放电的气体。箭头120、122与124表示在电极线道40U与48L之间的放电间隙C发出的光。如上面指出，大部分发射的放电光沿箭头122的路径行进，而较少部分的光沿箭头120与124的路径发射。注意，由于没有阻挡来自反射离开荧光粉层114的环境光130的构件因而使PDP的对比度系数减小。
图6b表示在各自的电极回路102内放置对比度增强条100以减小到达荧光粉层114的环境光130的量值。每个对比度增强条100的每边离开相邻的回路电极线道尺寸E。由于尺寸E使电极回路内发射的放电光大部分能通过，因此只有小部分放电光被对比度增强条100阻挡，而大百分比的环境光被阻止射到荧光粉上。
特别是，当寻址一个子象素点时，在组成子象素的两个放电点的每个上建立壁电荷。在接着的保持周期内，跨越每个各自的放电间隙C产生放电。放电在放电间隙的边缘形成，然后越过放电间隙的任一边上的电极线道而散布。由于电极线道阻挡通过前板104射来的光，产生的光通过放电间隙C或在电极回路内发射。在线道电极的回路边上射出的光在线道电极的边缘最强烈而在电极回路中心很快减弱为散射光。
附加在电极回路内的对比度增强条使强光能通过放电间隙C与在回路线道内边缘发射。通常从电极回路中心发射的散射光被对比度增强条100吸收或反射回到荧光粉层114。
用作对比度增强条100的材料要求不高。例如，一个使用本技术开发的PDP简单使用与回路电极相同的电材材料(即铬/铜/铬导体)。这种对比度增强条结构是方便的，因为它不要求任何附加的处理或对准步骤，只要求一个简单的电极面层改变。为使对比度增强条更具吸收能力，沉积在前板上的初始铬层可经受一次氧化处理使它的颜色变黑。更进一步，代替导电的对比度增强条结构，黑色玻璃层可是遮印在前板上并用作对比度增强条结构的屏板。
对比度增强条的导电性对性能没有妨害。由于寻址技术十分精确地控制象素点上的壁电荷，因此在对比度增强条上只有很少电荷。而且，对比度增强条是浮置的，即不跟回路电极接触，因而没有充足的电荷从耦合放电的回路线道电极传输至对比度增强条。从对比度增强条的导电性还得到一个好处。在放电动作期间，对比度增强条将积聚负电荷。一旦负充电，当周围回路升高电位使成为放电的阳极时，对比度增强条上的负电荷足以排斥向正电压方向移动的扩散放电。这导致单元对单元隔离方面的改善。
如上面指出，由于每个对比度增强条是半反射的因而只阻挡散射光，因此当回路线道电极与对比度增强条之间的距离E在放电间隙C的约0.5至1.0倍的范围内时，产生最小的亮度减弱。
应当了解前面所述只是作为本发明的例证。本领域的技术人员可设计各种可替换方案与修改方案而不背离本发明。因此，本发明的意图是包括所有这些可替换方案、修改方案与在附加的权利要求书范围内的各种变化。