СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЯДА И ЭЛЕМЕНТ ОТОБРАЖЕНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ПАНЕЛИ Российский патент 2005 года по МПК G09G3/28 H01J17/49 

Группа изобретений относится к индикаторной технике и может использоваться при создании плазменных цветных панелей переменного тока для систем отображения информации, в частности для плазменных телевизоров и видеомониторов.

Известен способ формирования разряда в элементах отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом между электродами индикации, которые выполняются из непрозрачных проводников, покрытых слоем диэлектрика, каждый проводник образует конденсатор, соединенный последовательно с газоразрядным промежутком (1). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного способа формирования разряда, относится то, что в элементах отображения нельзя получить высокую световую эффективность разряда на частоте индикации (100 кГц - 200 кГц), когда кадр изображения делится на субполя, для формирования градации серой шкалы.

Известен элемент отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом между электродами индикации, каждый из электродов индикации выполняется в виде прозрачного проводника, на котором располагается узкая непрозрачная шина с высокой проводимостью (2). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного способа формирования разряда, относится то, что электроды индикации в элементах отображения не создают условия для получения высокой световой эффективности разряда на частоте индикации 100 кГц - 200 кГц.

Известен способ формирования разряда в элементе отображения, электроды индикации в которых выполняются в виде Т-образных прозрачных проводников, которые соединяются с узкими непрозрачными шинами с высокой проводимостью, расположенными на границах элемента отображения (3). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного способа формирования разряда, относится то, что в элементах отображения не созданы условия для повышения световой эффективности разряда в режиме индикации, на частоте импульсов напряжения поддержания разряда 100 кГц - 200 кГц.

Известен, способ формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока для переноса разряда с помощью поперечного разряда при вводе информации, который сопровождается процессом дискретного накопления зарядов вдоль диэлектрика электрода. При подаче на электроды небольшой амплитуды напряжения поддержания разряда возникает серия разрядов, приводящих к снижению диапазона управляемости панели и снижению контраста (4).

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу изобретения является способ формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, на выводы электродов индикации элемента отображения подаются импульсы напряжения для возникновения разряда в газоразрядном промежутке и накопления зарядов на поверхности диэлектрика, покрывающего проводники электродов индикации (5). Недостатком способа является то, что форма импульсов напряжения поддержания разряда для предложенной конструкции элемента отображения не создает условия для повышения световой эффективности элемента отображения, так как при выбранной форме импульсов напряжения поддержания разряда получается небольшой динамический диапазон управляемости панели. Дополнительное увеличение амплитуды напряжения в импульсе напряжения поддержания разряда после формирования фронтов повышает вероятность возникновения разряда между первыми проводниками электродов индикации, которые между собой образуют газоразрядный промежуток с наименьшей амплитудой возникновения разряда в невыбранных элементах отображения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по форме конструкции электрода индикации является элемент отображения в плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, в котором каждый электрод состоит из трех проводников, и расстояние между проводниками больше, чем расстояние между проводниками в газоразрядном промежутке между электродами индикации (5). Недостатком устройства является то, что в конструкции элемента отображения выбранное расположение проводников в электроде индикации, с учетом длины газоразрядного промежутка между электродами индикации, приводит к низкой надежности управления при попытке повысить световую эффективность разряда в элементе отображения в режиме индикации.

Заявленная группа изобретений решает задачу улучшения эксплуатационных и технических параметров систем отображения информации, выполненных на плазменных цветных панелях переменного тока с поверхностным разрядом.

При осуществлении группы изобретений может быть получен единый технический результат, заключающийся в снижении потребляемой мощности за счет повышения световой эффективности разряда, который формируется емкостными структурами электродов индикации в элементах отображения, а также в повышении надежности управления панелью.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений в первом варианте способа достигается тем, что в известном способе формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, на выводы электродов индикации элемента отображения подаются импульсы напряжения для возникновения разряда в газоразрядном промежутке и накопления зарядов на поверхности диэлектрика, покрывающего проводники электродов индикации. При этом в режиме индикации от импульса напряжения поддержания разряда в газоразрядном промежутке между электродами индикации возникает разряд, начало прекращения которого приводит к одновременному возбуждению начала серии разрядов в каждом электроде индикации по поверхности диэлектрика, которые последовательно во времени возникают вдоль электрического потенциального рельефа. Перед началом возникновения разряда режима индикации рельеф формируется в виде чередующейся последовательности максимумов и минимумов потенциалов зарядов одинаковой полярности в одном электроде индикации и зарядов противоположной полярности в другом электроде индикации. Каждая серия разрядов меняет полярность зарядов электрического потенциального рельефа на поверхности диэлектрика электрода индикации. При этом относительно газоразрядного промежутка в каждом электрическом потенциальном рельефе максимумы потенциалов зарядов располагают между собой на расстоянии, которое определяют из соотношения Lп≤Lг, где Lп - расстояние между максимумами потенциалов, Lг - расстояние между кромками электродов индикации в газоразрядном промежутке, которое выбирают из условия осуществления поверхностного разряда, при длине разрядного промежутка, которое соответствует величине параметра PLг на кривой Пашена, с расположением его правее от величины параметра PLmin для минимального значения напряжения возникновения разряда и состава газового наполнения, где Р - давление, a Lmin - минимальная длина разрядного промежутка. Возбуждение серии разрядов вдоль электрического потенциального рельефа по поверхности диэлектрика в каждом электроде индикации после прекращения разряда в газоразрядном промежутке между электродами индикации, увеличивает длительность разряда и соответственно время воздействия ультрафиолетового излучения на люминофор элемента отображения, что повышает световую эффективность элемента отображения. В соответствии с законом параметра PLr на кривой Пашена, выбранные расстояния между потенциалами зарядов в электрическом потенциальном рельефе, с учетом выбора длины разрядного промежутка между электродами индикации, позволяют создавать серию разрядов на поверхности диэлектрика каждого электрода индикации и стабилизировать процесс распространения этих разрядов при каждой смене подачи импульсов напряжения поддержания разряда на электроды индикации во время режима индикации.

Указанный единый технический результат, при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству, в первом варианте достигается тем, что в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, в котором каждый электрод состоит из трех проводников, расстояние между проводниками больше, чем расстояние между проводниками в газоразрядном промежутке между электродами индикации, при этом каждый электрод индикации выполнен в виде емкостной структуры из n≥2 дискретных конденсаторов. Между дискретными конденсаторами образованы газоразрядные промежутки, которые расположены последовательно относительно газоразрядного промежутка между емкостными структурами электродов индикации, и в газоразрядных промежутках расстояние между проводниками выбрано из соотношения:

U_B≤Usmin, где U_B - амплитуда импульса напряжения возникновения разряда в газоразрядном промежутке между проводниками, Usmin - напряжение прекращения разряда, равное минимальной амплитуде импульса напряжения поддержания разряда между емкостными структурами электродов индикации. В емкостной структуре электрода индикации проводники дискретных конденсаторов выполнены с отдельными выводами вне поля индикации панели. В емкостной структуре электрода индикации ширина проводников дискретных конденсаторов выбрана равной или больше расстояния между проводниками дискретных конденсаторов газоразрядного промежутка. Один из электродов индикации выполнен в виде емкостной структуры. В элементе отображения расстояние между электродом индикации с емкостной структурой и другим электродом индикации выбрано из соотношения: Lг=(1,5÷3)Lp, где Lp - расстояние между проводниками конденсаторов газоразрядных промежутков, мкм, Lг - расстояние между электродом индикации с емкостной структурой и другим электродом индикации, мкм.

Во втором варианте изобретения по устройству в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, содержащем газоразрядный промежуток, образованный двумя электродами индикации, проводники которых изолируются от газового промежутка слоем диэлектрика, при этом каждый электрод индикации выполнен в виде емкостной структуры из n≥2 дискретных конденсаторов. Между дискретными конденсаторами образованы газоразрядные промежутки, которые расположены последовательно относительно газоразрядного промежутка, между емкостными структурами электродов индикации, при этом в газоразрядных промежутках и на поверхности проводников нанесен слой диэлектрика с переменной толщиной вдоль длины элемента отображения, ширина проводников с минимальной толщиной слоя диэлектрика выбрана из соотношения: Lшmin=V·x·t, где Lшmin - ширина проводника с минимальной толщиной слоя диэлектрика, мкм, V - скорость распространения разряда, мкм/мкс, t - время между началом и прекращением разряда, мкс, а ширина максимального слоя диэлектрика выбрана в соответствии с соотношением: Lшmin≤Lmax≤Lг, где Lшmin - ширина проводника с минимальной толщиной слоя диэлектрика, мкм, Lmax - ширина максимального слоя диэлектрика, мкм, Lг - расстояние между кромками электродов индикации в газоразрядном промежутке, которое выбирают из условия осуществления поверхностного разряда, при длине разрядного промежутка, которая соответствует величине параметра PLг на кривой Пашена, с расположением его правее величины параметра PLmin для минимального значения напряжения возникновения разряда и состава газового наполнения, где Р - давление, a Lmin - минимальная длина разрядного промежутка. При этом в газоразрядном промежутке между электродами индикации слой диэлектрика выбран минимальной толщины Dmin, мкм. При минимальной длине Lr газоразрядного промежутка, которая соответствует величине параметра Plmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, в газоразрядном промежутке между электродами индикации сформирован слой диэлектрика максимальной толщины - Dmax, мкм. При минимальной длине Lг газоразрядного промежутка, которая соответствует величине параметра Pimin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, в газоразрядном промежутке между электродами индикации с крайними проводниками сформирован слой диэлектрика максимальной толщины - Dmax, мкм. При минимальной длине Lr газоразрядного промежутка, которая соответствует величине параметра Plmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, толщина каждого слоя диэлектрика проводника емкостной структуры электрода индикации выбрана в соответствии с соотношением:

Dmax=D1>D2>D3>...>Dn=Dmin, где Dmax=D1 слой диэлектрика максимальной толщины, мкм, в газоразрядном промежутке между электродами индикации, D2...Dn слои диэлектрика на поверхности проводников. При минимальной длине Lг газоразрядного промежутка, которая соответствует величине параметра PLmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, толщина каждого слоя диэлектрика проводника емкостной структуры электрода индикации выбрана в соответствии с соотношением:

Dmax=D1>D2>D3>...>Dn=Dmin, где Dmax=D1 слой диэлектрика максимальной толщины, мкм, в газоразрядном промежутке между электродами индикации с крайними проводниками, D2...Dn толщина, мкм, слоев диэлектрика на поверхности проводников. Максимальная толщина слоя диэлектрика выбрана из соотношения: Dmax=(1,1÷3,0)Dmin, где Dmin - минимальная толщина диэлектрика, равная 10 мкм и меньше. Максимальная и минимальная толщина слоя диэлектрика покрыты защитным и эмиссионным материалом с различным коэффициентом вторичной эмиссии электронов. Предложенные элементы отображения с различной формой конструкции выполнения электродов индикации позволяют осуществить возникновения последовательности разрядов вдоль по поверхности диэлектрика электродов индикации с учетом формирования электрического рельефа с переменным потенциалом зарядов одной полярности.

Во втором варианте по объекту - способу, при осуществлении группы изобретений, в известном способе формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, в котором каждый электрод индикации выполняется в виде емкостной структуры из дискретных конденсаторов. При этом между газоразрядными промежутками, расположенными после газоразрядного промежутка между емкостными структурами электродов индикации, серию разрядов формируют подачей на проводники дискретных конденсаторов газоразрядных промежутков импульса напряжения поддержания разряда, на который в момент прекращения разряда в газоразрядном промежутке между электродами индикации подают дополнительный импульс напряжения с амплитудой, которую определяют из соотношения: Ud≤Usmax - Us, где Ud - напряжение дополнительного импульса, Usmax - максимальная амплитуда напряжения поддержания разряда, Us - установленная амплитуда напряжения поддержания разряда. Длительность дополнительных импульсов напряжения выбирают из соотношения: tp≤td≤0,8t, где tp - длительность разряда, td - длительность дополнительных импульсов напряжения, t - длительность импульса напряжения поддержания разряда.

В третьем варианте по объекту - способу, при осуществлении группы изобретений, в известном способе формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, в котором каждый электрод выполняется в виде емкостной структуры из дискретных конденсаторов, проводники которых сформированы с отдельными выводами вне поля индикации панели, при этом в емкостной структуре для возникновения между газоразрядными промежутками последовательности серии разрядов, между емкостными структурами электродов индикации, на проводники дискретных конденсаторов газоразрядных промежутков, подают последовательно во времени импульсы напряжения поддержания разряда, фронты которых задерживают на время, не меньшее длительности до начала прекращения разряда в газоразрядном промежутке. Амплитуду импульса напряжения поддержания разряда, фронт которого задержан на время, не меньшее длительности до начала прекращения разряда в газоразрядном промежутке, повышают до суммарной амплитуды напряжения, меньшей амплитуды напряжения возникновения разряда в невыбранных элементах отображения, путем подачи дополнительных импульсов напряжения. Длительность дополнительных импульсов напряжения выбирают из соотношения: tp≤td≤0,8t, где tp - длительность разряда, td - длительность дополнительных импульсов напряжения. В предлагаемых способах формирования разряда между электродами индикации, где каждый электрод индикации выполнен в виде емкостной структуры с дискретными конденсаторами, реализация последовательности разрядов повышает надежность управления панелью с импульсами напряжения поддержания разряда с выбранными параметрами и при определенном порядке формировании этих импульсов.

Заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками способа формирования разряда в элементе отображения заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не известно техническое решение, в котором увеличение световой эффективности элемента отображения и повышение надежности управления в плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом достигалось за счет формирования разряда в виде распространяющейся серии разрядов вдоль поверхности диэлектрика в каждом электроде индикации. Условия возникновения серии разрядов обеспечиваются формированием электрического потенциального рельефа заряда одной полярности на поверхности диэлектрика электрода индикации, а электрический потенциальный рельеф формируют с помощью емкостной структуры и слоя диэлектрика переменной толщиной, а также с емкостной структурой, при подаче импульсов напряжения поддержания разряда с предложенными параметрами, а газоразрядных промежутков - с выбранными структуры и слоя диэлектрика переменной толщиной, а также с емкостной структурой, при подаче импульсов напряжения поддержания разряда с предложенными параметрами, а газоразрядных промежутков - с выбранными расстояниями между проводниками конденсаторов емкостной структуры с учетом действия закона Пашена для выбранного расстояния между электродами индикации.

Предлагаемый способ формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока поясняется чертежами.

На фиг.1 схематически показан элемент отображения панели прототипа с процессом разряда между электродами индикации.

На фиг.2 схематически показан вариант элемента отображения другого аналога панели с процессом разряда между электродами индикации и эпюры электрических сигналов.

На фиг.3 схематически показан один из вариантов предлагаемого элемента отображения.

На фиг.4 схематически показаны процессы разряда в элементе отображения, согласно первого способа формирования разряда.

На фиг.5 показаны эпюры электрических сигналов процесса второго способа формирования разряда.

На фиг.6 схематически показаны элемент отображения с емкостными структурами электродов индикации и процессы разряда в элементе согласно третьего способа формирования разряда.

На фиг.7 показаны эпюры электрических сигналов третьего способа формирования разряда.

На фиг.8 показаны эпюры электрических сигналов третьего способа формирования разряда с дополнительными импульсами.

На фиг.9 схематически показан элемент отображения с электродами индикации, где один из электродов индикации выполнен в виде емкостной структуры, и процессы формирования разряда в режиме индикации.

На фиг.10 показаны эпюры электрических сигналов для элемента отображения, где один из электродов индикации выполнен в виде емкостной структуры.

На фиг.11 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной слоя диэлектрика вдоль длины элемента отображения.

На фиг.12 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной слоя диэлектрика при минимальной длине газоразрядного промежутка между электродами индикации.

На фиг.13 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной слоя диэлектрика при минимальной длине газоразрядного промежутка между электродами индикации с максимальным слоем диэлектрика.

На фиг.14 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной слоя диэлектрика с максимальным слоем диэлектрика в газоразрядном промежутке между электродами индикации и крайними проводниками емкостной структуры.

На фиг.15 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной минимального слоя диэлектрика при минимальной длине газоразрядного промежутка между электродами индикации.

На фиг.16 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной минимального слоя диэлектрика при минимальной длине газоразрядного промежутка между электродами индикации с максимальной толщиной слоя диэлектрика.

Плазменная панель (ПП) переменного тока с поверхностным разрядом прототипа (фиг.1а) содержит электроды индикации X1-Хn и Y1-Yn, управляющие электроды A1-An. Электроды индикации в элементе отображения 1 панели (фиг. 1б) расположены между собой на расстоянии 2, а проводники электродов индикации на расстоянии 3, при этом расстояние 2 меньше расстояния 3. На поверхности лицевой стеклянной пластины 4 и проводники электродов индикации покрыты диэлектриком 5 и электрически соединены между собой вне поле индикации ПП (фиг.1а). Управляющие электроды А формируются на тыльной стеклянной пластине 6, покрываются слоем диэлектрика 7, на который наносят слой люминофора 8. Управляющие электроды А отделяются друг от друга диэлектрическими барьерами, но они не показаны. Стеклянные пластины 4 и 6 панели между собой разделены газовым промежутком 9, размер этого газового промежутка определяется высотой диэлектрических барьеров, которые не показаны. Проводники электродов индикации X, Y, покрытые диэлектриком 5 относительно газового промежутка 9, образуют конденсаторы C1, C2 и С3, как показано на фиг. 1б, 1в, 1г. Если в ПП элемент отображения был включен (фиг. 1б), то при подаче на один электрод индикации напряжения подержания величиной 180V, а на другой электрод индикации напряжения нулевой величины, на поверхности диэлектрика электрода индикации Y1 будет накоплен заряд отрицательной полярности, а на электроде индикации XI - положительный, с потенциалом каждого заряда около 90V, который равен половине напряжения поддержания разряда 180V. Эти заряды емкостей конденсаторов электродов индикации скомпенсируют внешнее электрическое поле внутри элемента отображения, поэтому в газоразрядном промежутке между электродами индикации разность потенциала близка к нулю (фиг. 1б), так как емкость газоразрядного промежутка Сг намного меньше емкости конденсаторов С1, C2 и С3. При смене полярности напряжения поддержания разряда на электродах индикации Y1 и XI (фиг.1в) возникнет разряд 10, так как суммарное напряжение на поверхности диэлектрика 5 между электродами равно 360V. Возникновение разряда приведет к заряду емкостей конденсаторов C1, C2 и С3 с накоплением заряда на поверхности диэлектрика 5 и соответственно - к прекращению разряда 10, но газ будет оставаться в ионизированном состоянии 11 (фиг.1г). Проводимость газа позволяет продолжить процесс накопления зарядов, в результате чего через (0,2-0,3) мкс после начала разряда, величина потенциала заряда будет около 80V на поверхности каждого электрода индикации (фиг.1г), и за время длительности импульса напряжения поддержания (2-4) мкс достигнет 90V. В элементе отображения 1 (фиг.2а), второго аналога плазменной панели переменного тока электрод индикации, например Y, выполнен из узкого непрозрачного проводника - шины Yш, которая обычно располагается на широком прозрачном проводнике Yпр и разряд 10 возникает между проводниками Yпp и Хпр. Управляющий электрод А элемента отображения 1 расположен между диэлектрическими барьерами 12. Если элемент отображения был включен, на электрод индикации Х был подан импульс напряжения поддержания разряда (фиг.2б), положительной полярности с амплитудой +180V, а на электрод индикации Y - нулевой уровень напряжения поддержания разряда, то во время Т0 (фиг.2г) на поверхности диэлектрика электрода индикации Х накопится отрицательный заряд с потенциалом 90V, а на электроде индикации Y - положительный заряд 90V, на емкости Сг газоразрядного промежутка будет нулевой потенциал. При подаче импульса напряжения поддержания разряда с амплитудой 180V на электрод индикации Y, во время Т1 (фиг.2г) возникнет разряд с длительностью tp=(0,1-0,3) мкс, который проведет к смене полярности зарядов на поверхности диэлектрика 5 электродов индикации Y, X (фиг.2в). На фиг.3 показан один из вариантов элементов отображения, конструкция каждого электрода индикации содержит три проводника, управляющий электрод А отделен от смежных управляющих электродов диэлектрическими барьерами 12. Электрод индикации Y состоит из проводников Y1, Y2, Y3, и электрод индикации Х состоит из проводников X1, Х2, Х3, которые образуют емкостную матрицу (фиг.4) из n=3 дискретных конденсаторов C1, C2, С3. Длина Lг газоразрядного промежутка 2 больше длины Lp газоразрядного промежутка 3 между проводникам электродов индикации, в соответствии с соотношением Lп≤Lг, как показано на фиг.4а. В исходном состоянии Т0 (фиг.4а и 4и) между электродами индикации, при напряжении поддержания разряда +200V на электроде индикации Х и 0V на электроде Y, на поверхности диэлектрика электрода индикации Х будет электрический потенциальный рельеф 13 зарядов положительной полярности, а у электрода индикации Y электрический потенциальный рельеф 13 зарядов отрицательной полярности. Величина каждого максимума потенциала условно приблизительно 100V, без учета заряда емкости Сг газоразрядного промежутка, потенциал заряда этой емкости в рассматриваемый вариант практически около 2-4V, в соответствии с соотношением величин емкостей конденсаторов С1, C2, С3 к емкости Сг. Это соотношение в панелях обычно (25-50):1, поэтому величину потенциала заряда емкости после разряда в момент времени Т0 (фиг.4а и 4и) можно считать равной нулю по отношению к потенциалам зарядов емкостей конденсаторов C1, C2, С3. Для упрощения объяснения работы предложенного способа формирования разряда в элементе отображения, по предлагаемым рисункам, величину всех максимумов потенциалов зарядов, на поверхности каждого электрода индикации, после процесса окончания серии разрядов и накопления зарядов, считать одинаковой. В настоящее время измерить разницу максимумов потенциалов в реальной панели невозможно, и оценка потенциала обычно идет косвенными методами, например, по интенсивности свечения во время разряда. Во время Т1 (фиг.4б), когда на электрод индикации Y подано напряжение +200V, а на электрод индикации - 0V, между конденсаторами C1 возникнет разность потенциала величиной около 400V, что приведет к зажиганию разряда 10, который будет распространяться вдоль поверхности диэлектрика каждого конденсатора С1 с одновременным процессом начала заряда и прекращением разряда. С учетом величины скорости распространения разряда и увеличения длины газоразрядного промежутка, а также уменьшения разности потенциала из - за заряда емкостей конденсаторов С1, в соответствии с законом Пашена дальнейшее распространение разряда по поверхности диэлектрика прекратится, но процесс накопления зарядов будет продолжаться. В созданных плазменных панелях обычно через (0,2-0,3) мкс величина накопленного заряда будет около 60% - 80% от максимального значения и определяется давлением газа, составом газов. Как показано на фиг.4г, во время Т1', потенциалы зарядов отрицательной и положительной полярности конденсаторов С1 будут примерно около 90V, а в газоразрядном промежутке будет проводимость 11. Смена полярности зарядов приведет к появлению на поверхности диэлектрика потенциала около 180V между конденсаторами С1 и С2, что будет достаточным для возникновения разрядов между ними во время Т2 (фиг.4г), при котором начнется заряд емкости конденсаторов С2, так как внешнее напряжение поддержания разряда Us и проводимость 11 остались. При достижении потенциала накопленных зарядов на конденсаторах С2 около 80V и разницы потенциала между конденсаторами С2 и С3 около 180V возникнут разряды между конденсаторами С2 и С3 во время Т3 (фиг.4д), и возникнет процесс накопления зарядов на поверхности диэлектрика конденсаторов С2 электродов индикации Y, X, как показано на фиг.4е во время Т0', так как внешнее напряжение поддержания разряда Us и проводимость 11 остались. Во время Т0' (фиг.4ж) состояние электрического потенциального рельефа будет аналогичным, как момент Т0 (фиг.4а), только сменится полярность зарядов на поверхности диэлектрика. На временных эпюрах электрических сигналов (фиг.4и) показана форма импульсов напряжения поддержания разряда Us и временные моменты процесса формирования серии разрядов tp1, tp2 и tp3, которые увеличивают общую длительность разряда Траз. Каждый разряд возникает после начала прекращения предыдущего разряда, как видно на фиг.4и в эпюре разрядного тока Iр, где общая длительность разряда Траз состоит из длительности трех разрядов tp1, tp2 и tp3. На фиг.5 показаны эпюры электрических сигналов второго способа формирования разряда для конструкции элемента отображения 1 с емкостной структурой электродов индикации (фиг.3). Для повышения надежности работы панели, с предложенным способом формирования разряда в режиме индикации, на электроды подают импульсы напряжения поддержания разряда с амплитудой напряжения Us между максимальным значением Umax и минимальным Umin (фиг.5), а после разряда 10 во время Т1 в газоразрядном промежутке 2 (фиг.3) подают во время Т2 дополнительный импульс 14 с амплитудой Ud1 фиг.5), с длительностью, не меньшей длительности разряда tp1 и времени накопления зарядов. После разряда 10' (фиг.3) подается во время ТЗ следующий импульс 15 с амплитудой Ud2 (фиг.5). Вся серия разрядов tp1, tp2, tp3 образует объединенный разряд с длительностью Траз. Процесс формирования серии разрядов для элемента отображения показанного на фиг.3, с отдельными выводами проводников емкостной структуры C1, C2, С3, каждого электрода индикации вне поля индикации (фиг.6 и 7). В начальном состоянии в момент Т0 на поверхности диэлектрика 5 каждого электрода индикации сформирован электрический потенциальный рельеф 13 с расстояниями Lп между максимумами потенциалов (фиг.6а), и на все проводники электрода индикации Х подано напряжение поддержания разряда положительной полярности 200V, а на электрод индикации Y - нулевой уровень напряжения. Как было показано выше, емкость Сг газоразрядного промежутка между электродами индикации в Т0 будет иметь почти нулевой уровень потенциала заряда. При смене подачи напряжения поддержания разряда в момент Т1, когда на проводник Y1 подают напряжение поддержание разряда, на проводник XI нулевой уровень напряжения, между этими проводниками формируется разность потенциала около 400V, которая приводит к возникновению разряда 10 (фиг.6б). Разряд 10 сопровождается накоплением зарядов на поверхности диэлектрика каждого электрода индикации. Процесс заряда приводит к снижению потенциала между проводниками X1 и Y1, но между проводниками каждого электрода индикации возникает разность потенциалов, (фиг.6в) во время Т0' между проводниками X1 и Х2 электрода индикации X, и проводниками Y1 и Y2 электрода индикации Y. Разность потенциала между этими проводниками в каждом электроде индикации становится достаточной для начала возникновения разрядов 10', при одновременной подаче напряжения +200V на проводник Y2 и нулевого уровня напряжения на проводник Х2, как показано на фиг.6г во время Т2 после разряда в tp1 (фиг.7), когда он начинает прекращаться. Так как проводимость 11 в газоразрядном промежутке между электродами индикации остается, то процесс накопления зарядов на поверхности диэлектрика 5 конденсаторов С1 будет продолжаться и напряжение повысится с 80V до 90V. При последующей подаче напряжения поддержания разряда на проводник Y3 и нулевого уровня на проводник Х3 в момент времени ТЗ (фиг.7), после разряда tp2, возникнет разряд 10" с длительностью tp3 (фиг.7) между проводниками Y2 и Y3 электрода индикации Y и между проводниками Х2 и Х3 электрода индикации Х (фиг.6д), на поверхности диэлектрика конденсаторов C1, C2 будет продолжаться процесс накопления зарядов. В момент времени Т0', как показано на фиг.4ж, на поверхности диэлектрика электродов индикации будут сформированы электрические потенциальные рельефы зарядов каждой емкостной структуры. Общая длительность разрядов Траз из серии разрядов tp1, tp2 и tp3 показана на фиг.7. На фиг.8 показаны эпюры электрических сигналов третьего способа формирования разряда с дополнительными импульсами напряжения 16, 17, которые подаются после разряда tp1 в газоразрядном промежутке между емкостными структурами электродов индикации, показанными на фиг.6. Элемент отображения с электродами индикации, где один из электродов индикации выполнен в виде емкостной структуры, схематически показан на фиг.9. В электроде индикации Y с емкостной структурой содержит три проводника Y1, Y2, Yc, выводы которых расположены вне поля индикации панели. Проводник Yc является электродом, через который осуществляется выбор адресуемого элемента отображения и в режиме индикации находится в высокоимпедансном состоянии z (фиг.9). В исходном состоянии (фиг.9а), в элементе отображения на поверхности диэлектрика 5 электрода индикации Y, будет сформирован электрический потенциальный рельеф 13 между конденсаторами С1 и С2 с потенциалом около 100V и зарядами отрицательной полярности, при напряжении поддержании разряда Us=+200 V во время Т0 на фиг. 10. Напряжение на емкости Сг газоразрядного промежутка между электродами индикации будет около нуля (фиг.9а), в соответствии с вышеприведенными пояснениями. При подаче во время Т1 на проводник Y1 напряжения нулевого уровня (фиг.9б) и напряжения подержания разряда Us=+200 V на электрод X1 на емкости Сг возникнет разность потенциала около 400V, которая обеспечит появление разряда 10 и процесса накопления зарядов другой полярности на поверхности диэлектрика 5 электродов (фиг.9в). Накопление зарядов на поверхности диэлектрика проводника Y1 после разряда с длительностью tp1 (фиг.10) приведет к разности потенциала между проводниками Y1 и Y2 условно около 180V и возникновению разряда 10' между этими проводниками в момент Т2 (фиг.9в), при наличии проводимости 11 между проводником Y1 и электродом индикации X1. После разряда с длительность tp2 в момент времени Т3 (фиг.9г) будет продолжаться процесс накопления зарядов, при наличии проводимости 11 ионизированного газа, и произойдет смена полярности зарядов электрического потенциального рельефа 13. Общая длительность Траз тока Iр разряда равна сумме разрядов tp1, tp2, как показано на фиг.10. Показанный на фиг. 11 элемент отображения 1 с электродами индикации Y и X, каждый из которых выполнен в виде емкостной структуры из проводников Y2, Y2, Y3 и X1, Х2, Х3 изолированы от газового промежутка слоем диэлектрика 5 с переменной толщиной Dmax, Dmin, при этом газоразрядный промежуток 2 между электродами индикации имеет длину Lr больше, чем длина Lp газоразрядных промежутков 3 между проводниками емкостной структуры. Ширина Lшmin проводников емкостной структуры электродов индикации со слоем диэлектрика, выбрана с учетом скорости V распространения разряда за время t начала разряда и его прекращения, а ширина Lmax максимального слоя диэлектрика выбрана с учетом ширины Lшmin проводников с минимальной толщиной слоя диэлектрика и длины Lr газоразрядного промежутка 2 между электродами индикации. Элементы отображения 1 с газоразрядным промежутком 2 между электродами индикации, длина Lг которого меньше длины Lp газоразрядного промежутка 3 между проводниками емкостной структуры и различной конфигурацией толщины слоя диэлектрика 5 показаны на фиг. 12, 13, 14, 15, 16. На фиг. 12 схематически показан элемент отображения с переменной толщиной слоя диэлектрика Dmax, Dmin, при минимальной длине Lг=Lmin, в соответствии с величиной параметра PLmin на кривой закона Пашена, газоразрядного промежутка 2 между электродами индикации и с максимальной толщиной диэлектрика этого промежутка Dmax, а на фиг.13 в элементе отображения 1 максимальную толщину Dmax слоя диэлектрика 5 имеют и проводники Y1, X1 емкостных структур электродов индикации. Вариант элемента отображения 1 (фиг.14), с переменной толщиной слоя диэлектрика 5, в котором газоразрядный промежуток между электродами индикации и крайние проводники Y1, X1 емкостной структуры имеют максимальный Dmax слой диэлектрика 5, а проводники Y2, Y3, Х2, Х3 электродов индикации Y и Х вместе с газоразрядными промежутками имеют минимальный Dmin слой диэлектрика 5. На фиг. 15, 16 показаны элементы отображения 1 с переменной толщиной слоя диэлектрика D1>D2>D3>...>Dn относительно каждого проводника Y1, Y2, Y3, X1, Х2, Х3 емкостных структур электродов индикации и газоразрядного промежутка 2 между ними, в которых формируется электрический потенциальный рельеф зарядов одной полярности для серии разрядов в режиме индикации. Способ формирования разряда и элемент отображения конструкции (фиг. 9) проверен в панели с информационной емкостью 853×480 цветных пикселов элементов отображения, расположенных с шагом 1,05 мм при ширине непрозрачных электродов 90-100 мкм. Этот способ формирования разряда позволил получить в составе устройства индикации при динамическом диапазоне управляемости - 14V и на частоте 120 кГц в режиме индикации, световую эффективность панели около 1,5 L/w, при прозрачности оптического окна 55%, по длине элемента отображения, а аналог (2) имеет 1,2 L/w, при оптическом окне 84%, где ширина каждой шины около 70 мкм. Оптическое окно - это площадь элемента отображения, через которое проходит световое излучение, и оно не закрывается непрозрачными электродами индикации. Предложенная группа изобретений позволяет повысить световую эффективность панели в составе системы управления при повышенной надежности управления.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении заявленной группы изобретений при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при его осуществлении, предназначено для использования в системах отображения видеоинформации, содержащих плазменные цветные панели переменного тока с поверхностным разрядом в элементе отображения, в частности мониторы и телевизоры;

- для заявленной группы изобретений в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах нижеизложенной формулы изобретения, подтверждается возможность его осуществления с помощью вышеизложенных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Источники информации

1. Патент US 6100641, кл. G 09 G 3/10 от 08.08.2000 г.

2. Патент US 6295040, кл. G 09 G 3/28 от 25.09.2001 г.

3. Патент US 6492770, кл. H 01 J 17/49 от 10.12.2002 г.

4. Ngo P.D.T. "Charge Transport in an AC Plasma Panel" - IEEE Transactions on Electrons Devices, 1981, V.28, №6, з.659-665.

5. Заявка ЗСТ WO 02/33690, кл. G 09 С 3/28 от 25.04.2002 г.

Группа изобретений относится к индикаторной технике и может использоваться при создании плазменных цветных панелей переменного тока для систем отображения информации, в частности для плазменных телевизоров и видеомониторов. Технический результат - снижение потребляемой мощности за счет повышения световой эффективности разряда, который формируется емкостными структурами электродов индикации в элементах отображения, а также повышение надежности управления панелью. Достигается путем формирования серии разрядов вдоль поверхности диэлектрика каждого электрода индикации, на поверхности которых сформирован электрический потенциальный рельеф с чередующейся последовательностью максимумов и минимумов потенциалов зарядов одной полярности в каждом электроде индикации элемента отображения. Формирование электрического потенциального рельефа в электроде индикации осуществляют выполнением электрода индикации в виде емкостной структуры с постоянной или переменной толщиной слоя диэлектрика, вдоль длины элемента отображения. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 33 ил.

1. Способ формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, в котором на выводы электродов индикации элемента отображения подаются импульсы напряжения для возникновения разряда в газоразрядном промежутке и накопления зарядов на поверхности диэлектрика, покрывающего проводники электродов индикации, при этом в режиме индикации от импульса напряжения поддержания разряда в газоразрядном промежутке между электродами индикации возникает разряд, прекращение которого приводит к одновременному возбуждению серии разрядов в каждом электроде индикации по поверхности диэлектрика, которые последовательно во времени возникают вдоль электрического потенциального рельефа, который перед началом возникновения разряда режима индикации формируют в виде чередующейся последовательности максимумов и минимумов потенциалов зарядов одинаковой полярности в одном электроде индикации и зарядов противоположной полярности в другом электроде индикации, и каждая серия разрядов меняет полярность зарядов электрического потенциального рельефа на поверхности диэлектрика электрода индикации, при этом в каждом электрическом потенциальном рельефе относительно газоразрядного промежутка между электродами индикации максимумы потенциалов зарядов располагают между собой на расстоянии, которое определяют из соотношения Lп≤Lг, где Lп - расстояние между максимумами потенциалов, Lг - расстояние между кромками электродов индикации в газоразрядном промежутке, которое выбирают из условия осуществления поверхностного разряда при длине разрядного промежутка, соответствующей величине параметра PLг на кривой Пашена, с расположением его правее от величины параметра PLmin, для минимального значения напряжения возникновения разряда и состава газового наполнения, где Р - давление, a Lmin - минимальная длина разрядного промежутка.2. Элемент отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, в котором каждый электрод состоит из трех проводников, расстояние между проводниками больше, чем расстояние между проводниками в газоразрядном промежутке между электродами индикации, при этом каждый электрод индикации выполнен в виде емкостной структуры из n≥2 дискретных конденсаторов и между дискретными конденсаторами образованы газоразрядные промежутки, которые расположены последовательно относительно газоразрядного промежутка между емкостными структурами электродов индикации, и в газоразрядных промежутках расстояние между проводниками выбрано из соотношения U_B≤Usmin, где U_B - амплитуда импульса напряжения возникновения разряда в газоразрядном промежутке между проводниками, Usmin - напряжение прекращения разряда, равное минимальной амплитуде импульса напряжения поддержания разряда между емкостными структурами электродов индикации.3. Элемент отображения плазменной панели по п. 2, отличающийся тем, что в емкостной структуре электрода индикации проводники дискретных конденсаторов выполнены с отдельными выводами вне поля индикации панели.4. Элемент отображения плазменной панели по п. 2, отличающийся тем, что в емкостной структуре электрода индикации ширина проводников дискретных конденсаторов выбрана равной или больше расстояния между проводниками дискретных конденсаторов газоразрядного промежутка.5. Элемент отображения плазменной панели переменного тока по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что один из электродов индикации выполнен в виде емкостной структуры.6. Элемент отображения плазменной панели по п. 5, отличающийся тем, что в элементе отображения расстояние между электродом индикации с емкостной структурой и другим электродом индикации выбрано из соотношения Lг=(1,5÷3)Lp, где Lp - расстояние между проводниками конденсаторов газоразрядных промежутков, мкм, Lг - расстояние между электродом индикации с емкостной структурой и другим электродом индикации, мкм.7. Элемент отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, содержащий газоразрядный промежуток, образованный двумя электродами индикации, проводники которых изолируются от газового промежутка слоем диэлектрика, при этом каждый электрод индикации выполнен в виде емкостной структуры из n≥2 дискретных конденсаторов, между дискретными конденсаторами образованы газоразрядные промежутки, расположенные последовательно относительно газоразрядного промежутка между емкостными структурами электродов индикации, при этом в газоразрядных промежутках и на поверхность проводников нанесен слой диэлектрика с переменной толщиной вдоль длины элемента отображения, ширина проводников с минимальным слоем диэлектрика выбрана из соотношения Lшmin=V×t, где Lшmin - ширина проводника и минимального слоя диэлектрика, мкм, V - скорость распространения разряда, мкм/мкс, t - время между началом и прекращением разряда, мкм, а ширина максимального слоя диэлектрика выбрана в соответствии с соотношением Lшmin≤Lmax≤Lг, где Lшmin - ширина проводника и минимального слоя диэлектрика, мкм, Lmax - ширина максимального слоя диэлектрика, мкм, Lг - расстояние между кромками электродов индикации в газоразрядном промежутке, мкм, которое выбирают из условия осуществления поверхностного разряда при длине разрядного промежутка, соответствующей величине параметра PLг на кривой Пашена, с расположением правее от величины параметра PLmin, для минимального значения напряжения возникновения разряда и состава газового наполнения, где Р - давление, a Lmin - минимальная длина разрядного промежутка, при этом в газоразрядном промежутке между электродами индикации слой диэлектрика выбран минимальной толщины Dmin, мкм.8. Элемент отображения плазменной панели по п. 7, отличающийся тем, что при минимальной длине Lг газоразрядного промежутка, соответствующей величине параметра PLmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг = Lmin, в газоразрядном промежутке между электродами индикации сформирован слой диэлектрика максимальной толщины Dmax, мкм.9. Элемент отображения плазменной панели по п. 7, отличающийся тем, что при минимальной длине Lг газоразрядного промежутка, соответствующей величине параметра PLmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, в газоразрядном промежутке между электродами индикации с крайними проводниками сформирован слой диэлектрика максимальной толщины Dmax, мкм.10. Элемент отображения плазменной панели по п. 7, отличающийся тем, что при минимальной длине Lг газоразрядного промежутка, соответствующей величине параметра PLmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, толщина каждого слоя диэлектрика проводника емкостной структуры электрода индикации выбрана в соответствии с соотношением Dmax=D1>D2>D3>...>Dn=Dmin, где Dmax=D1 - слой диэлектрика максимальной толщины, мкм, в газоразрядном промежутке между электродами индикации, D2...Dn - слои диэлектрика на поверхности проводников.11. Элемент отображения плазменной панели по п. 7, отличающийся тем, что при минимальной длине Lг газоразрядного промежутка, соответствующей величине параметра PLmin на кривой Пашена, для выбранного давления и состава газового наполнения, где Р - давление, а Lг=Lmin, толщина каждого слоя диэлектрика проводника емкостной структуры электрода индикации выбрана в соответствии с соотношением: Dmax=D1>D2>D3>...>Dn=Dmin, где Вmax=D1 - слой диэлектрика максимальной толщины, мкм, в газоразрядном промежутке между электродами индикации с крайними проводниками, D2...Dn - толщина, мкм, слоев диэлектрика на поверхности проводников.12. Элемент отображения плазменной панели по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что максимальная толщина слоя диэлектрика выбрана из соотношения Dmax=(1,1÷3,0)Dmin, где Dmin - минимальная толщина диэлектрика, равная 10 мкм и меньше.13. Элемент отображения плазменной панели по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что максимальная и минимальная толщины слоя диэлектрика покрыты защитным и эмиссионным материалом с различными коэффициентами вторичной эмиссии электронов.14. Способ формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, каждый электрод в котором выполняется в виде емкостной структуры дискретных конденсаторов, при этом между газоразрядными промежутками, расположенными после газоразрядного промежутка между емкостными структурами электродов индикации, серию разрядов формируют подачей на проводники дискретных конденсаторов газоразрядных промежутков импульса напряжения поддержания разряда, на который в момент прекращения разряда в газоразрядном промежутке между электродами индикации подают дополнительный импульс напряжения с амплитудой, которую определяют из соотношения Ud≤Usmax-Us, где Ud - напряжение дополнительного импульса, Usmax - максимальная амплитуда напряжения поддержания разряда, Us - установленная амплитуда напряжения поддержания разряда.15. Способ формирования разряда по п. 11, отличающийся тем, что длительность дополнительных импульсов напряжения выбирают из соотношения tp≤td≤0,8t, где tp - длительность разряда, td - длительность дополнительных импульсов напряжения, t - длительность импульса напряжения поддержания разряда.16. Способ формирования разряда в элементе отображения плазменной панели переменного тока с поверхностным разрядом, при котором каждый электрод выполняется в виде емкостной структуры из дискретных конденсаторов, проводники которых сформированы с отдельными выводами вне поля индикации панели, при этом в емкостной структуре для возникновения между газоразрядными промежутками последовательности серии разрядов, расположенных после газоразрядного промежутка между емкостными структурами электродов индикации, на проводники дискретных конденсаторов газоразрядных промежутков подают последовательно во времени импульсы напряжения поддержания разряда, фронты которых задерживают на время, не меньшее длительности до начала прекращения разряда в газоразрядном промежутке.17. Способ формирования разряда по п. 16, отличающийся тем, что амплитуду импульса напряжения поддержания разряда, фронт которого задержан на время, не меньшее длительности до начала прекращения разряда в газоразрядном промежутке, повышают до суммарной амплитуды напряжения, меньшей амплитуды напряжения возникновения разряда в невыбранных элементах отображения путем подачи дополнительных импульсов напряжения.18. Способ формирования разряда по п. 17, отличающийся тем, что длительность дополнительных импульсов напряжения выбирают из соотношения tp≤td≤0,8t, где tp - длительность разряда, td - длительность дополнительных импульсов напряжения, t - длительность импульса напряжения поддержания разряда.