Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем

 

Изобретение относится к способу управления высокочастотным плазменным дисплеем. Технический результат - повышение кпд высокочастотного плазменного дисплея. В соответствии с разработанным способом в дисплее реализован высокочастотный разряд, характеризующийся малыми потерями и квазистационарностью, и определена нижняя граница области рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения при заданном расстоянии между основными электродами ячейки плазменного дисплея и заданной плотности рабочего газа в ячейке. Формирование высокочастотного разряда в ячейках позволяет использовать смеси с высоким содержанием ксенона в качестве рабочего газа, а также ксенон, что повышает эффективность преобразования электрической энергии, вкладываемой в разряд, в ультрафиолетовое излучение разряда и, в конечном счете, повышает кпд плазменного дисплея. В предложенном способе определена также нижняя граница области рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения при использовании ксенона в качестве доминирующей газовой компоненты рабочего газа. Определение нижней границы области рабочих частот позволяет установить рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения вблизи упомянутой нижней границы, что, в свою очередь, позволяет не только снизить потери, обусловленные собственно разрядом, но и потери в электродах, обеспечивая тем самым высокий кпд и повышенную яркость свечения высокочастотного дисплея, кроме того, позволяет реализовать дисплей с меньшими затратами. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам управления визуальными индикаторами, выполненными в виде газоразрядного прибора со скрещенными электродами, и может быть использовано, например, в информационных дисплеях, используемых в летательных аппаратах, в телевидении, в персональных компьютерах, рекламном деле и т.д.

В последние годы резко возрос интерес исследователей и разработчиков информационных дисплеев к плазменным дисплеям как к наиболее перспективному направлению в области производства дисплеев большого размера. Конструктивно плазменный дисплей, как правило, представляет собой две стеклянные подложки, размещенные на некотором расстоянии друг от друга. Пространство между пластинами разделено барьерами на ячейки, которые образуют плоскую матрицу. Ячейки заполнены рабочим газом, являющимся смесью инертных газов. На внутренней поверхности пластин находятся две ортогональные системы параллельных проводников, размещенные так, что пересечение каждых двух проводников из разных систем соответствует индивидуальной ячейке. С помощью этих электродов осуществляется избирательное управление состоянием ячеек. Кроме того, в ячейках могут быть электроды, подведенные тем или иным способом, которые осуществляют подачу электрического напряжения той или иной формы на все ячейки дисплея. Возбуждение разряда в рабочем газе, заполняющем ячейки, в определенной последовательности позволяет осуществлять отображение информации. По виду электрического напряжения (постоянного или переменного), прикладываемого к электродам ячеек, плазменные дисплеи подразделяются на два больших класса: дисплеи постоянного тока и дисплеи переменного тока (в первом случае имеется в виду лишь однополярность напряжения, форма же может быть различной).

Широко известны дисплеи постоянного тока, в которых возбуждение разряда осуществляется постоянным напряжением, прикладываемым к неизолированным электродам (см., например, пат. США 4461978, 1984 г., кл.315/169.4; 4780644, 1988 г. , кл. 313/582; 5210469, кл.315/169.4, 1993 г. и др.). Общей конструктивной особенностью дисплеев этого класса является то, что электроды находятся в электрическом контакте с газоразрядной плазмой, что само по себе является недостатком, поскольку под действием плазмы электроды распыляются, что приводит к изменению состава и давления газа в газоразрядной ячейке и, как следствие, к изменению ее электрических параметров. Другим недостатком дисплеев постоянного тока является трудность реализации свойства памяти - поддержания разряда в ячейке после зажигания - из-за отрицательной вольтамперной характеристики тлеющего разряда. Для устранения этого недостатка применяют балластные сопротивления в ячейках, которые уменьшают кпд (пат. США 4340840, 1982 г. , кл. 315/58), либо используют в качестве поддерживающего напряжения последовательность однополярных импульсов (пат. США 5210469, кл.315/169.4, 1993 г.), что не обеспечивает достаточной стабильности поддержания разряда в ячейках.

В классе дисплеев постоянного тока известно создание конструкций и способов управления ими, основанных на использовании положительного столба разряда в качестве источника ультрафиолетового излучения, который намного эффективнее отрицательного свечения (см. IEEE Trans. on Plasma Science. V.19 (1991), No. 6, p.1042-1043). Однако неизбежное при этом увеличение длины разряда приводит либо к увеличению рабочего напряжения, поскольку к катодному падению напряжения добавляется падение на положительном столбе разряда, либо к усложнению конструкции - введению дополнительных электродов и усложнению конфигурации ячейки.

Наилучшие параметры были достигнуты в дисплеях переменного тока, использующих для возбуждения разряда в ячейках импульсное напряжение переменной полярности с характерной частотой следования импульсов 10-100 кГц, которое подают на электроды, изолированные от плазмы слоем диэлектрика. При этом, как правило, наряду с защитой электродов от распыления решается задача повышения коэффициента вторичной эмиссии электронов (см., например, пат. США 3559190, 1971 г., кл. 340/173; 4233623, 1980 г., кл. 358/59; 6160531, 2000 г. , кл. 345/60; пат. ЕПВ 0284138, МПК H 01 J 17/49 и др.). В этих дисплеях свойство памяти обеспечивается накоплением заряда на диэлектрической стенке в течение разряда при напряжении одной полярности и добавлением напряжения, создаваемого этим зарядом, к напряжению следующего импульса обратной полярности так, что суммарное напряжение оказывается выше пробойного, в то время как одного только напряжения поддерживающих импульсов недостаточно для пробоя ячейки. Таким образом, однажды зажженная ячейка будет пробиваться в каждом следующем импульсе поддерживающего напряжения, пока не будет погашена специальным гасящим импульсом.

Специфическим недостатком дисплеев такого типа является недостаточная яркость, обусловленная малой длительностью разряда (десятки наносекунд), по сравнению с периодом повторения импульсов, вследствие чего подавляющую часть времени разряд в ячейках отсутствует. По пат. США 4200868, 1980, кл. 345/60 известен способ управления дисплеем переменного тока, по которому в целях увеличения яркости, а также упрощения управления, используют сравнительно высокую частоту следования импульсов (до 8 МГц), отказываясь, при этом, от свойства памяти, поскольку при такой частоте следования импульсов заряд на стенке не успевает формироваться. Последнее обстоятельство, однако, существенно уменьшая максимальное время пребывания ячейки во включенном состоянии, практически ликвидирует выигрыш в яркости за счет увеличения частоты следования.

Общими недостатками всех описанных способов управления дисплеем, независимо от вида используемого напряжения (постоянного либо переменного), являются: низкий кпд, низкая интегральная яркость свечения дисплея и высокое рабочее напряжение, определяемое большой амплитудой импульсов, осуществляющих избирательное управление состоянием ячеек. Одной из основных причин низкого кпд существующих способов управления дисплеем является низкая эффективность преобразования электрической энергии, поглощаемой в ячейке, в ультрафиолетовое излучение разряда, не превышающая, как правило, 20%. Это обусловлено тем, что подавляющая часть электрической энергии расходуется на нагрев ионов в катодной области и ионизацию газа, необходимую для компенсации быстрого дрейфового выноса электронов из разряда. Причиной низкой яркости свечения являются, как указывалось выше, большая скважность импульсов тока в ячейках или, иначе, низкая частота следования импульсов поддерживающего напряжения, а также низкий кпд. Необходимость использования импульсов большой амплитуды для избирательного управления состоянием ячеек в известных способах связана с тем, что подача управляющих импульсов должна обеспечить пробой соответствующих ячеек, а минимальное пробойное напряжение, определяемое сортом газа и материалом электродов, для используемых в дисплеях газовых смесей составляет около 200 В.

От указанных недостатков свободен способ управления высокочастотным плазменным дисплеем, известный по пат. РФ 2117335, 1997 г., являющийся ближайшим аналогом настоящего изобретения по совокупности сходных существенных признаков. По этому способу подают высокочастотное поддерживающее напряжение на основные электроды ячеек высокочастотного плазменного дисплея и подают поджигающие импульсы напряжения, возбуждая и поддерживая тем самым высокочастотный разряд в газе, заполняющем ячейки, с последующей подачей на электроды ячеек гасящих импульсов напряжения, параметры которых выбирают из условия распада плазмы в газе. Достоинством способа является то, что он может обеспечить высокий кпд и повышенную яркость свечения дисплея и позволяет использовать низкое рабочее напряжение, что обусловлено возможностью использования для избирательного управления состоянием ячеек гасящих импульсов малой амплитуды.

Однако исследования высокочастотных плазменных дисплеев, управляемых высокочастотным поддерживающим напряжением, показали, что при повышении частоты поддерживающего напряжения существенно возрастают потери в электродах, что в конечном счете уничтожает выигрыш в кпд, получаемый за счет формирования и поддержания высокочастотного разряда в ячейке. Кроме того, устройства формирования высокочастотного напряжения легче реализуются на более низких частотах. Поэтому весьма важным является определение границы перехода от состояния низкочастотного разряда к состоянию высокочастотного разряда в ячейках дисплея, или, иными словами, определение нижней границы области значений рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения.

Таким образом, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение высокого кпд высокочастотного плазменного дисплея путем определения нижней границы области значений рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения.

Сущность разработанного способа управления высокочастотным плазменным дисплеем заключается в том, что он так же, как и способ управления, являющийся ближайшим аналогом, включает подачу высокочастотного поддерживающего напряжения на основные электроды ячеек плазменного дисплея, подачу поджигающих импульсов напряжения и возбуждение и поддержание тем самым в рабочем газе, заполняющем ячейки, высокочастотного разряда, при котором амплитуда колебаний электронов в разряде меньше разрядного промежутка, с последующей подачей на электроды ячеек гасящих импульсов напряжения, параметры которых выбирают из условия распада плазмы в газе.

Новым в разработанном способе является то, что рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения при заданном расстоянии между основными электродами ячейки плазменного дисплея и заданной плотности рабочего газа в ячейке выбирают в области частот, нижняя граница которой находится вблизи геометрического места точек, определяемого выражением: где F_b - граничная частота высокочастотного поддерживающего напряжения, соответствующая нижней границе области рабочих частот указанного напряжения (Гц); l₁ - расстояние между основными электродами ячейки (см); N - плотность рабочего газа (см^-3); μ_e - подвижность электронов (В^-1см²c^-1); D_e - коэффициент диффузии (см²c^-1); А, В, k - коэффициенты аппроксимации зависимости частоты ионизации рабочего газа, нормированной на плотность указанного газа, от параметра приведенного поля E/N: ν_i/N = A(E/N)^kexp[-B/(E/N)], где Е - напряженность электрического поля (В/см);
ν_i - частота ионизации рабочего газа (с^-1).

В частном случае в качестве доминирующей газовой компоненты рабочего газа используют ксенон. При этом выражение для геометрического места точек, вблизи которого находится нижняя граница области значений рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения, имеет вид:
(L₁N)-2,2{10²³[(F_bL₁)^-1,25]}exp{1,8[10⁶/F_bL₁)]}.

Целесообразно установить рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения вблизи упомянутой нижней границы области значений рабочих частот.

В другом частном случае поджигающие импульсы напряжения подают на основные электроды.

В конкретной реализации этого частного случая поджигающие импульсы напряжения формируют в виде видеоимпульсов, амплитуда которых превышает критическое напряжение на электродах ячейки, при котором частота ν_i ионизации газа в ячейке определяется соотношением:
ν_i≥ν_i0,
где ν_i0 = (V_e/L₁)ln(1+1/γ);
V_e - скорость дрейфа электронов (см/с);
γ - коэффициент вторичной ионизации,
при этом длительность τ₁ видеоимпульсов определяется соотношением:
τ₁≅(μ_e/μ_i)[(ln(N_e/N₀)]/(ν_i-ν_i0),
где μ_i - подвижность ионов (В^-1см²с^-1);
N_e - заданная концентрация электронов в ячейке в рабочем режиме (см^-3);
N_o - начальная концентрация электронов в ячейке (см^-3).

В другой конкретной реализации поджигающие импульсы напряжения формируют в виде радиоимпульсов, амплитуда которых превышает пробойное напряжение ячейки, частота заполнения радиоимпульсов определяется условием поддержания амплитуды колебаний электронов в разряде меньшей разрядного промежутка, а их длительность τ₂ определяется соотношением:
τ₂>{1/(ν_i-ν_d)}ln(N_e/N_o),
где ν_d - частота диффузионных потерь (с^-1).

В другом частном случае поджигающие импульсы напряжения подают на дополнительные электроды, при этом амплитуда поджигающих импульсов напряжения превышает пробойное напряжение ячейки.

В другом частном случае поджигающие импульсы напряжения подают на ячейки дисплея избирательно.

В другом частном случае поджигающие импульсы напряжения подают на все ячейки дисплея одновременно.

Целесообразно подавать гасящие импульсы напряжения на ячейки дисплея избирательно.

В конкретной реализации гасящие импульсы напряжения подают на основные электроды. При этом амплитуда U₁ и длительность t₁ гасящих импульсов напряжения определяются соотношением:
U₁ = [(L₁)²/μ_it₁]+T_e,
где Т_е - характеристическая энергия электронов в разряде (эВ).

В другой конкретной реализации гасящие импульсы напряжения подают на дополнительные электроды. В этом случае амплитуда ₂ и длительность t₂ гасящих импульсов напряжения определяются соотношением:
U₂ = [(L₂)²/μ_it₂]+T_e,
где L₂ - расстояние между дополнительными электродами.

Разработанный способ управления высокочастотным плазменным дисплеем предусматривает реализацию в ячейках дисплея высокочастотного разряда, характеризующегося малыми потерями и квазистационарностью. При этом определена нижняя граница области рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения при заданном расстоянии между основными электродами ячейки плазменного дисплея и заданной плотности рабочего газа в ячейке для обеспечения высокого кпд и простоты реализации высокочастотного дисплея. Формирование высокочастотного разряда в ячейках позволяет использовать смеси с высоким содержанием ксенона в качестве рабочего газа, а также чистый ксенон, что повышает эффективность преобразования электрической энергии, вкладываемой в разряд, в ультрафиолетовое излучение разряда и, в конечном счете, повышает кпд плазменного дисплея. В предложенном способе определена также нижняя граница области рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения при использовании ксенона в качестве доминирующей газовой компоненты рабочего газа. Определение нижней границы области рабочих частот позволяет установить рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения вблизи упомянутой нижней границы, что, в свою очередь, позволяет не только снизить потери, обусловленные собственно разрядом, но и потери в электродах, обеспечивая, тем самым, повышенную яркость свечения дисплея, а кроме того, позволяет реализовать дисплей с меньшими затратами.

Признаки, касающиеся подачи поджигающих импульсов на основные и дополнительные электроды, касающиеся вида, параметров поджигающих импульсов и способа их подачи на электроды, равно как и признаки, касающиеся подачи гасящих импульсов на основные и дополнительные электроды, касающиеся способа подачи гасящих импульсов на электроды и параметров этих импульсов, характеризуют изобретение в частных конкретных случаях его реализации.

На фиг.1 приведен вариант структурной схемы устройства, с помощью которого может быть реализован предложенный способ управления высокочастотным плазменным дисплеем.

Фиг. 2 иллюстрирует зависимость нижней границы рабочей частоты высокочастотного поддерживающего напряжения высокочастотного дисплея от расстояния между основными электродами и плотности рабочего газа при использовании ксенона в качестве рабочего газа.

Устройство по фиг.1 содержит источник 1 поддерживающего напряжения, источник 2 поджигающих импульсов напряжения и источник 3 гасящих импульсов напряжения. Выходы источников 1, 2, 3 соединены с электродами ячеек плазменного дисплея 4.

Источник 1 предназначен для формирования высокочастотного поддерживающего напряжения. В конкретной реализации в качестве источника 1 использован ВЧ генератор, работающий в мегагерцевом частотном диапазоне, включающий на выходе блок согласования с дисплеем. В общем случае параметры поддерживающего напряжения определяются условием поддержания амплитуды колебаний электронов в разряде меньшей разрядного промежутка и зависят от размеров ячеек дисплея, состава и давления рабочего газа, заполняющего ячейки, и др. Рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения при заданном расстоянии между основными электродами ячейки плазменного дисплея и заданной плотности газа в ячейке выбирают в области частот, нижняя граница которой находится вблизи геометрического места точек, определяемого выражением:

где F_b - граничная частота высокочастотного поддерживающего напряжения, соответствующая нижней границе области рабочих частот указанного напряжения (Гц);
L₁ - расстояние между основными электродами ячейки (см);
N - плотность рабочего газа (см^-3);
μ_e - подвижность электронов (В^-1см²c^-1);
D_e - коэффициент диффузии (см²c^-1);
А, В, k - коэффициенты аппроксимации зависимости частоты ионизации рабочего газа, нормированной на плотность указанного газа, от параметра приведенного поля E/N:
ν_i/N = A(E/N)^kexp[-B/(E/N)],
где Е - напряженность электрического поля (В/см);
ν_i - частота ионизации рабочего газа (с^-1).

Параметры (D_eN) и (μ_eN) также являются функциями параметра (E/N). Однако для газовых смесей, используемых в плазменных дисплеях, и при характерных для плазменных дисплеев значениях параметра (E/N) это весьма слабые зависимости, и можно считать их константами. Значения (D_eN), (μ_eN) А, В, k для разных газов различны.

Для ксенона они имеют следующие значения (J. Dutton, "A Survey of Electron Swarm Data", J.Phys.Chem.Ref.Data, Vol.4, No.3, pp.557-856, 1975):
(D_eN)=4,8(10)²²cм^-1c^-1;
(μ_eN)=6(10)²¹В^-1cм^-1c^-1;
k=2,5;
A=9(10)²⁷B^-25cм^-2c^-1;
B=1,344(10)^-15Bcм².

Поэтому в конкретной реализации, когда в качестве доминирующей газовой компоненты рабочего газа используют ксенон, выражение для геометрического места точек, вблизи которого находится нижняя граница области рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения, имеет вид:
(L₁N)=2,2{10²³[(F_bL₁)^-1,25]}ехр{1,8[10⁶/F_bL₁)]}.

В зависимости от параметров используемого дисплея частоту высокочастотного поддерживающего напряжения целесообразно установить в диапазоне 20-200 МГц.

Источник 2 предназначен для формирования поджигающих импульсов напряжения. В одном частном случае источник 2 обеспечивает формирование видеоимпульсов, амплитуда которых превышает критическое напряжение на электродах ячейки, при котором частота ν_i ионизации рабочего газа в ячейке определяется соотношением:
ν_i≥ν_i0,
где ν_i0 = (V_e/L₁)ln(1+1/γ);
V_e - скорость дрейфа электронов (см/с);
γ - коэффициент вторичной ионизации.

При этом длительность τ₁ видеоимпульсов определяется соотношением:
τ₁ ≅ (μ_e/μ_i)[ln(N_e/N_o)]/(ν_i-ν_i0),
где μ_i/ - подвижность ионов (В^-1см²c^-1);
N_e - заданная концентрация электронов в ячейке в рабочем режиме (см^-3);
N_o - начальная концентрация электронов в ячейке (см^-3).

В другом частном случае источник 2 обеспечивает формирование радиоимпульсов, амплитуда которых превышает пробойное напряжение ячейки. При этом частота заполнения радиоимпульсов определяется условием поддержания амплитуды колебаний электронов в разряде меньшей разрядного промежутка, а их длительность τ₂ определяется соотношением:
τ₂>{1/(ν_i-ν_d)}ln(N_e/N_o),
где ν_d - частота диффузионных потерь (с^-1).

Источник 3 предназначен для формирования гасящих импульсов напряжения в виде одиночных видеоимпульсов заданной длительности и амплитуды. В одном частном случае при подаче гасящих импульсов напряжения на основные электроды источник 3 обеспечивает формирование импульсов напряжения, амплитуда ₁ и длительность t₁ которых определяются соотношением:
U₁ = [(L₁)²/μ_i•t₁]+T_e,
где Т_е - характеристическая энергия электронов в разряде (эВ).

В другом частном случае при подаче гасящих импульсов напряжения на дополнительные электроды источник 3 обеспечивает формирование импульсов напряжения, амплитуда U₂ и длительность t₂ которых определяются соотношением:
U₂ = [(L₂)²/μ_i•t₂]+T_e,
где L₂ - расстояние между дополнительными электродами.

В качестве плазменного дисплея 4 может быть использован, например, плазменный дисплей переменного тока, описание которого приведено в пат. США 3559190, или дисплей по пат. ЕПВ 0284138 или другой аналогичный.

Фиг. 2 иллюстрирует зависимость нижней границы рабочей частоты поддерживающего напряжения высокочастотного дисплея от междуэлектродного расстояния и плотности газа при использовании ксенона в качестве рабочего газа. Указанная зависимость приведена в логарифмическом масштабе. Из фиг.2 видно, что граничная рабочая частота понижается с увеличением междуэлектродного расстояния и плотности рабочего газа приблизительно по степенному закону, причем для междуэлектродного расстояния эта степень больше единицы, а для плотности газа - меньше единицы.

Разработанный способ управления высокочастотным плазменным дисплеем с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг.1, реализуется следующим образом.

На основные электроды ячеек плазменного дисплея 4 подают высокочастотное поддерживающее напряжение с помощью источника 1. В конкретной реализации в качестве рабочего газа, заполняющего ячейки плазменного дисплея, используют ксенон, поэтому частоту высокочастотного поддерживающего напряжения выбирают в области частот, нижняя граница которой находится вблизи геометрического места точек, определяемого выражением:
(L₁N)=2,2{10²³[(F_bL₁)^-1,25]}exp{1,8[10⁶/(F_bL₁)]}.

В конкретной реализации рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения устанавливают вблизи упомянутой нижней границы области значений рабочих частот. Например, для конкретных параметров ячейки, при L₁=1 мм и N= 7(10)¹⁷ см^-3, рабочую частоту устанавливают равной 50 МГц.

Амплитуда этого напряжения меньше пробойного значения, поэтому разряд в газе, заполняющем ячейки, не возбуждается. Затем на основные, либо на дополнительные электроды ячеек, подают поджигающие импульсы напряжения с помощью источника 2.

При подаче поджигающих импульсов напряжения на основные электроды в одном частном случае эти импульсы формируют в виде видеоимпульсов, а в другом частном случае - в виде радиоимпульсов. В общем случае амплитуда этих импульсов превышает пробойное напряжение ячейки. Кроме того, при формировании поджигающих импульсов напряжения в виде видеоимпульсов в случае, когда электроды выполнены изолированными, амплитуду и длительность этих импульсов выбирают так, чтобы, с одной стороны, концентрация возникающей плазмы в течение импульса достигла величины, при которой диффузия заряженных частиц становится амбиполярной, а с другой стороны, на диэлектрическом покрытии катода не успел накопиться электрический заряд, который может помешать поддержанию высокочастотного разряда в ячейке. При этом в одном из вариантов способа поджигающие импульсы напряжения подают на все ячейки одновременно, а в другом - избирательно. В результате в газе, заполняющем ячейки, на которые поданы поджигающие импульсы напряжения, возбуждается разряд. После окончания поджигающего импульса разряд поддерживают высокочастотным с помощью высокочастотного поддерживающего напряжения, при этом амплитуда колебаний электронов в разряде поддерживается меньшей разрядного промежутка. Поддержание амплитуды колебаний электронов в ВЧ поле меньшей разрядного промежутка приводит к тому, что электроны остаются в плазме - их потери обусловлены в этом случае амбиполярной диффузией, которая намного меньше дрейфового выноса, имеющего место в низкочастотных разрядах. Поэтому затраты электрической энергии на ионизацию газа, призванную компенсировать потери заряженных частиц, в ВЧ разряде меньше, чем в НЧ разряде. Кроме того, падение напряжения на приэлектродных слоях меньше, поскольку в них ток в основном переносится током смещения, что уменьшает и потери энергии на нагрев ионов. А установка рабочей частоты высокочастотного поддерживающего напряжения вблизи нижней границы области частот существования высокочастотного разряда в ячейках дисплея позволяет не только снизить потери, обусловленные собственно разрядом, но и потери в электродах. Результатом сказанного является высокий кпд плазменного дисплея. Высокочастотный разряд квазистационарен, т.е. излучает непрерывно в течение всего времени, пока приложено поддерживающее напряжение. Поэтому максимальная яркость свечения ВЧ дисплея выше, чем в известных дисплеях переменного тока, когда излучение ячеек состоит из коротких импульсов, разделенных большими паузами. Кроме того, высокая яркость свечения высокочастотного плазменного дисплея обусловлена его высоким кпд.

Состояние разряда сохраняется в ячейках до подачи гасящих видеоимпульсов напряжения. Гасящие импульсы напряжения в одном частном случае подают на основные электроды, в другом - на дополнительные электроды. При подаче гасящих видеоимпульсов напряжения скорость дрейфовых потерь электронов в поле гасящего импульса превышает скорость ионизации газа в ВЧ поле, поскольку параметры видеоимпульсов, в частности, амплитуда, выбраны из условия распада плазмы в газе. Для обеспечения указанного условия для типичных параметров ячейки амплитуда гасящих видеоимпульсов составляет несколько десятков вольт, что намного меньше рабочего напряжения в известных способах. При избирательной подаче гасящих видеоимпульсов напряжения на ячейки дисплея амплитуда и длительность гасящих импульсов напряжения связаны соотношениями:
U₁ = [(L₁)²/μ_i•t₁]+T_e,
U₂ = [(L₂)²/μ_i•t₂]+T_e,
где U₁, U₂ - амплитуда гасящих видеоимпульсов при подаче их, соответственно, на основные и дополнительные электроды;
t₁, t₂ - длительности гасящих видеоимпульсов при подаче их, соответственно, на основные и дополнительные электроды;
μ_i - подвижность ионов (В^-1см²c^-1);
Т_е - характеристическая энергия электронов в разряде (эВ), которая составляет порядка 8 эВ (cм. j. Dutton, "A Survey of Electron Swarm Data", J. Phys.Chem.Ref.Data, Vol.4, No.3, pp. 557-856, 1975).

Указанные соотношения параметров гасящих видеоимпульсов обеспечивают гашение выбранных ячеек, не изменяя состояния остальных ячеек.

Формула изобретения

1. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем, по которому подают высокочастотное поддерживающее напряжение на основные электроды ячеек плазменного дисплея и подают поджигающие импульсы напряжения, возбуждая и поддерживая тем самым в рабочем газе, заполняющем ячейки, высокочастотный разряд, при котором амплитуда колебаний электронов в разряде меньше разрядного промежутка, с последующей подачей на электроды ячеек гасящих импульсов напряжения, параметры которых выбирают из условия распада плазмы в рабочем газе, отличающийся тем, что рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения при заданном расстоянии между основными электродами ячейки плазменного дисплея и заданной плотности рабочего газа в ячейке выбирают в области частот, нижняя граница которой находится вблизи геометрического места точек, определяемого выражением

где F_b - граничная частота высокочастотного поддерживающего напряжения, соответствующая нижней границе области значений рабочих частот указанного напряжения, Гц;
L₁ - расстояние между основными электродами ячейки, см;
N - плотность рабочего газа, см^-3;
μ_e - подвижность электронов, В^-1•см²•с^-1;
D_e - коэффициент диффузии, см^-2•с^-1;
А, В, k - коэффициенты аппроксимации зависимости частоты ионизации рабочего газа, нормированной на плотность указанного газа, от параметра приведенного поля Е/N:
ν_i/N = A(E/T)^kexp[-B/(E/N)],
где Е - напряженность электрического поля, В/см;
ν_i - частота ионизации рабочего газа, с^-1.

2. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1, отличающийся тем, что в качестве доминирующей газовой компоненты рабочего газа используют ксенон, при этом выражение для геометрического места точек, вблизи которого находится нижняя граница области рабочих частот высокочастотного поддерживающего напряжения, имеет вид
(L₁N)= 2,2{ 10²³[(F_bL₁)^-1,25] } exp{ 1,8[10⁶/(F_bL₁)] } .

3. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1 или 2, отличающийся тем, что рабочую частоту высокочастотного поддерживающего напряжения устанавливают вблизи упомянутой нижней границы области значений рабочих частот.

4. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что поджигающие импульсы напряжения подают на основные электроды.

5. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 4, отличающийся тем, что поджигающие импульсы напряжения формируют в виде видеоимпульсов, амплитуда которых превышает критическое напряжение на электродах ячейки, при котором частота ν_i ионизации газа в ячейке определяется соотношением
ν_i≥ν_i0,
где ν_i0 = (V₀/L₁)In(1+1/γ);
V_e - скорость дрейфа электронов, см/с;
γ - коэффициент вторичной ионизации,
при этом длительность τ₁ видеоимпульсов определяется соотношением
τ₁≡(μ_e/μ_i)[In(N_e/N₀)]/(ν_i-ν_i0),
где μ_i - подвижность ионов, В^-1•см²•с^-1;
N_e - заданная концентрация электронов в ячейке в рабочем режиме, см^-3;
N₀ - начальная концентрация электронов в ячейке, см^-3.

6. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 4, отличающийся тем, что поджигающие импульсы напряжения формируют в виде радиоимпульсов, амплитуда которых превышает пробойное напряжение ячейки, частота заполнения радиоимпульсов определяется условием поддержания амплитуды колебаний электронов в разряде, меньшей разрядного промежутка, а их длительность τ₂ определяется соотношением:
τ₂>{1/(ν_i-ν_d)}In(N_e/N_o)(c),
где ν_d - частота диффузионных потерь, с^-1.

7. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что поджигающие импульсы напряжения подают на дополнительные электроды, при этом амплитуда поджигающих импульсов напряжения превышает пробойное напряжение ячейки.

8. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 7, отличающийся тем, что поджигающие импульсы напряжения подают на ячейки дисплея избирательно.

9. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающийся тем, что поджигающие импульсы напряжения подают на все ячейки дисплея одновременно.

10. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающийся тем, что гасящие импульсы напряжения подают на ячейки дисплея избирательно.

11. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, отличающийся тем, что гасящие импульсы напряжения подают на основные электроды.

12. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 11, отличающийся тем, что амплитуда U₁ и длительность t₁ гасящих импульсов напряжения определяются соотношением
U₁ = [(L₁)²/μ_it₁]+T_e,
где Т_е - характеристическая энергия электронов в разряде, эВ.

13. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, отличающийся тем, что гасящие импульсы напряжения подают на дополнительные электроды.

14. Способ управления высокочастотным плазменным дисплеем по п. 13, отличающийся тем, что амплитуда U₂ и длительность t₂ гасящих импульсов напряжения определяются соотношением
U₂ = [(L₂)²/μ_it₂]+T_e,
где L₂ - расстояние между дополнительными электродами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2