Цветная плазменная панель переменного тока и способ управления ею

 

Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано при разработке средств отображения на плазменных панелях (ПП) переменного тока. Технический результат - высокая яркость и эффективность, повышенный контраст и надежность управления ПП - достигается за счет того, что в ячейке индикации в ПП сканирующий электрод выполнен из двух проводников, расстояние между электродами, ширина электродов и зазор газового промежутка между управляющим электродом и электродом индикации определяют из кривой Пашена. Управление ПП осуществляется за счет разряда при адресации между одним проводником сканирующего электрода и управляющим электродом дополнительного промежутка, в начале индикации разряд осуществляется между проводниками сканирующего электрода, а в режиме индикации - между сканирующим электродом и электродом индикации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к индикаторным схемам и устройствам управления для визуальных индикаторов и может быть использована при разработке средств отображения на плазменных панелях (ПП) переменного тока.

Известна ПП переменного тока, содержащая две стеклянные пластины, на одной из которых расположены пары параллельных электродов индикации, покрытых диэлектрическим и стабилизирующим материалами и наклеенной на них матричной диэлектрической решеткой, на другой стеклянной пластине расположены управляющие электроды с люминофором, которые отделены друг от друга диэлектрическими барьерами (1).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве отсутствуют условия надежного управления ячейками индикации из-за неравномерного накопления зарядов на сканирующем электроде индикации после зажигания разряда между этим электродом и управляющим электродом во время режима адресации, т.е. при вводе информации.

Известен способ управления ПП переменного тока с поверхностным разрядом, каждая ячейка индикации содержит два параллельных электрода индикации и управляющий электрод, формирующий режимы подготовки, адресации и индикации (2).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа относится то, что в известном способе отсутствуют условия повышения контраста, поскольку разряд в режиме подготовки происходит между электродами индикации, то фоновая подсветка происходит на всей площади ячейки индикации и соответственно на всей площади пикселя.

Известна ПП переменного тока с поверхностным разрядом, содержащая в каждой ячейке индикации три параллельных электрода и отделенный от них диэлектриком управляющий электрод, расположенный перпендикулярно им, все электроды расположены на одной стеклянной пластине (3).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в этой плазменной панели переменного тока отсутствуют условия надежного управления из-за отсутствия электрической изоляции между ячейками индикации и нет условий для повышения эффективности.

Известен способ управления ПП переменного тока с поверхностным разрядом, заключающийся в формировании на электродах импульсов подготовки, адресации и поддержания разряда (4).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что в этом способе отсутствуют условия для повышения эффективности.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является плазменная панель переменного тока с поверхностным разрядом, содержащая в каждой ячейке индикации один разрядный промежуток индикации, образованный двумя параллельными электродами индикации, перпендикулярно им управляющий электрод образует управляющий разрядный промежуток (5).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известной плазменной панели переменного тока, принятой за прототип, относится то, что в этой панели недостаточен диапазон управления из-за слабой связи управляющих электродов со сканирующим электродом индикации и отсутствуют условия для повышения контраста.

Наиболее близким способом того же назначения по совокупности признаков является способ управления плазменной панелью переменного тока с поверхностным разрядом, заключающийся в подаче импульсов записи/стирания на электроды управляющего разрядного промежутка во время адресации и импульсов поддержания разряда на разрядный промежуток индикации, а после индикации - формирование общего импульса стирания на электроде индикации (5).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что в этом способе отсутствуют условия надежного управления, поскольку нет средств для создания электрического режима для устранения статистического запаздывания возникновения разряда, поэтому используются импульсы управления с увеличенной амплитудой напряжения.

Заявленная группа изобретений решает задачу - улучшение эксплуатационных параметров средств отображения, содержащих плазменные индикаторные панели переменного тока.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий единый технический результат: повышение яркости световой эффективности и контраста плазменной панели; повышение надежности управления средств отображения в целом за счет оптимизации режима работы панели.

Указанный технический результат при осуществлении группы по объекту-устройству достигается тем, что в известном устройстве плазменная панель переменного тока содержит в каждом пикселе три ячейки индикации с разным цветом люминофора. Вдоль управляющих электродов расположены ячейки индикации, отделенные друг от друга диэлектрической матрицей и в каждой ячейке индикации разрядный промежуток индикации образуется двумя параллельными электродами индикации. Один из них - сканирующий электрод - вместе с перпендикулярным им управляющим электродом образует управляющий разрядный промежуток. Сканирующий электрод сформирован из двух параллельных проводников с выводами, которые образуют дополнительный разрядный промежуток, расстояние L, в котором между ближайшими кромками проводников определено из значения параметра pL (кривая Пашена), в зависимости от минимального значения напряжения пробоя состава газового наполнения, где р - давление выбранного газа; L - длина разрядного промежутка и соответственно а=L, где а - расстояние между ближайшими кромками проводников (6).

При этом расстояние d между встречными кромками электрода индикации и ближайшим проводником сканирующего электрода определено из соотношения d=(1-4), где d - расстояние между встречными кромками электрода индикации и ближайшим проводником сканирующего электрода; L - длина разрядного промежутка, а зазор между электродами индикации и управляющим электродом определен из соотношения в=(1-2)L, где в - зазор между электродами индикации и управляющим электродом; L - длина разрядного промежутка. Ширина каждого электрода и проводника установлена равной длине разрядного промежутка из параметра pL (кривая Пашена), где р - давление выбранного газа; l - длина разрядного промежутка и соответственно с=L, где с - ширина каждого электрода и проводника.

Формирование сканирующего электрода из двух проводников с образованием дополнительного разрядного промежутка позволяет снизить управляющие напряжения и повысить в целом надежность управления панелью, а небольшая длина дополнительного разрядного промежутка совместно со светоизоляцией приводит к уменьшению площади свечения ячейки индикации при адресации во время стирания, что повышает контраст. При этом дополнительный разрядный промежуток позволяет увеличить длину разрядного промежутка без существенного повышения напряжения импульсов поддержания разряда, за счет осуществления разряда на пологом участке правой ветви кривой зависимости напряжения пробоя газа от произведения давления газового наполнения, на величину разрядного промежутка (кривая Пашена). Дополнительный разрядный промежуток увеличивает ультрафиолетовое излучение, повышаются яркость и эффективность. Выбранное расстояние между встречными кромками электродов индикации, установленный зазор между электродами индикации и определенной шириной электродов позволяют оптимизировать режим работы плазменной панели.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в способе управления плазменной панелью переменного тока с поверхностным разрядом, содержащей в каждой ячейке индикации разрядный промежуток индикации, образованный двумя параллельными электродами индикации, один из которых - сканирующий, и образованный вместе с перпендикулярным им управляющим электродом, управляющий разрядный промежуток, ячейки индикации отделены друг от друга диэлектрической матрицей, заключающемся в подаче импульсов записи и сканирования на электроды во время адресации и на разрядный промежуток индикации импульсов поддержания разряда во время индикации. По окончании адресации на проводники сканирующих электродов подают импульсы поддержания разряда, которые во включенной ячейке индикации в дополнительном разрядном промежутке формируют разряды. Разряды импульсами поддержания разряда из дополнительного разрядного промежутка переносят в разрядный промежуток между электродом индикации и ближайшим проводником сканирующего электрода. В последующем формируют разряды между сканирующим электродом и электродом индикации при одновременной подаче на проводники сканирующего электрода импульсов поддержания разряда с одинаковой фазой. При этом во время переноса разряда из дополнительного разрядного промежутка проводник сканирующего электрода, в котором осуществляют адресацию, переводят в высокоимпендансное состояние. В каждой ячейке индикации во время адресации электрод индикации и ближайший к нему проводник сканирующего электрода переводят в высокоимпендансное состояние, а во время начала разрядов в дополнительном разрядном промежутке на электрод индикации подают нулевой уровень напряжения. Формирование разряда в дополнительном разрядном промежутке после адресации и последовательный перенос разряда в разрядный промежуток между электродом индикации и ближайшим проводником сканирующего электрода позволяют оптимизировать условия для возбуждения разряда в разрядном промежутке индикации, между электродом индикации и сканирующим электродом, что в целом повышает эффективность и надежность управления. Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа равнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - способ управления плазменной панелью переменного тока с поверхностным разрядом - предназначен для использования в другом объекте группы - устройстве, при этом оба объекта заявленной группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так и для объекта-способа, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги как для плазменной панели, так и для способа заявленной группы, характеризующейся признаками, идентичными всем существенным признакам, как плазменной панели, так и способа управления заявленной группы изобретений, а определение из перечня выявленных аналогов прототипов как для плазменной панели, так и для способа наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Для проверки соответствия каждого из объектов заявленной группы изобретений требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными из выбранных прототипов признаками для плазменной панели и способа управления заявленной группы изобретений, результаты которого показывают, что каждый из объектов заявленной группы изобретений не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Не выявлены технические решения, в которых повышение яркости, эффективности и контрастности достигались бы за счет того, что в ячейках индикации плазменной панели переменного тока сканирующий электрод формировался из двух проводников с выводами. Расстояние между проводниками сканирующего электрода, расстояние между электродом индикации и ближайшим к нему проводником сканирующего электрода, а также ширина электродов и зазор между электродами индикации и управляющим электродом выбраны из зависимости напряжения пробоя газа от произведения выбранных давлений и длины разрядного промежутка. При управлении плазменной панелью за счет того, что вначале для включенной ячейки индикации формируют разряд в дополнительном разрядном промежутке, образованном проводниками сканирующего электрода, далее разряд переносят в другой разрядный промежуток при последовательной подаче импульсов поддержания разряда, при этом изменяют электрическое состояние электродов.

Устройство цветной ПП и способ управления ею поясняются чертежами. На фиг.1 представлен один вариант ячейки индикатора ПП. В ячейке индикации сканирующий электрод состоит из двух проводников и расстояние между ближайшими кромками проводников равно длине разрядного промежутка при минимальном напряжении пробоя газа, для выбранного давления газа ширина электродов также выбрана из этих условий. На фиг.2 - другой вариант ячейки индикации ПП. В ячейке индикации промежуток между проводниками сканирующего электрода содержит светоизолирующий материал. На фиг.3 - ПП со схемой управления, каждый пиксель которой состоит из трех ячеек индикации с разным цветом свечения. На фиг.4 - эпюры электрических сигналов способа управления.

Плазменная панель согласно фиг.1 содержит лицевую стеклянную пластину 1 с электродами индикации 2, где 2S - электрод индикации, a 2У₁ и 2У₂ - проводники сканирующего электрода 2Уу, покрытые диэлектриком 3, тыльную стеклянную пластину 4 с электродом управления 5, покрытую диэлектриком 6 и люминофором 7, и промежуток 8, который с диэлектрической матрицей образует ячейку индикации 10. На фиг.2 показана ПП, ячейка индикации содержит между проводниками сканирующего электрода 2У слой 11 из светонепроницаемого материала. При использовании газовой смеси Ne+Хе 1% произведения давления на длину разрядного промежутка, при минимальном значении напряжение пробоя из кривой Пашена будет равно pL=(4-5) Торр при давлении 500 Торр. В соответствии с этим длина разрядного промежутка будет 4:500=0,009 см, или 90 мкм, или 5:500=0,1 см, или 100 мкм согласно полученной длины разрядного промежутка:

d=(90-100) мкм, d=(90-400) мкм,

в=(90-300) мкм, с=(90-100) мкм.

Все указанные величины обеспечивают оптимальный режим работы и надежность управления ПП. На фиг.3 представлена структура ПП со схемой управления, каждый пиксель 12 состоит из трех ячеек индикации, где 10R - красный цвет, 10G - зеленый цвет, 10В - синий цвет

Электроды индикации 28 ячеек индикации 10R, 10G, 10В подключены соответственно к генераторам 13R, 13G, 13В импульсов поддержания разряда. Ячейки индикации 10R, 10G, 10В каждого пикселя 12 располагаются вдоль управляющих электродов XI и Хn, которые проходят по середине этих ячеек и перпендикулярно электродам индикации. Управляющие электроды XI-Хn соединены со схемой данных 14.

Проводники 2У₁ сканирующих электродов ячеек 10R, 10G, 10В соответственно связаны с генераторами 15R, 15G, 15В через микросхемы импульсов сканирования 16R, 16G, 16В, а проводники 2У₂ этих ячеек индикации подключены соответственно к генераторам 17R, 17G, 17В импульсов поддержания разряда.

Все элементы управления связаны с управляющим контроллером 18, который формирует управляющие сигналы для формирования электрических импульсов на электродах ПП (фиг.4).

Во время адресации (фиг.4) в каждой ячейке индикации на проводник 2У₁ сканирующего электрода У подают напряжение смещения 19 отрицательной полярности и относительно этого смещения последовательно с помощью микросхем 16 формируют импульсы сканирования 20. Если ячейка индикации должна быть включена, то одновременно с импульсом сканирования 20 на управляющем электроде XI схемой данных 14 формируется импульс 21. Общее напряжение между проводником 2У₁ и управляющим электродом XI за счет суммирования напряжения смещения 19, импульса 20 и импульса 21 будет больше напряжения зажигания, и в этой выбранной ячейке индикации возникнет разряд. В результате этого разряда из-за емкостной структуры электродов ПП на поверхности управляющих XI и проводника 2У₁ будут накоплены заряды. Таким образом, осуществляется включение выбранной ячейки индикации.

Во время адресации проводники 2У₂ сканирующего электрода У и электрода индикации 2S устанавливаются в высокоимпендансное состояние Z, чтобы исключить влияние этих электродов на процесс разряда и с целью обеспечения максимального накопления зарядов. Это состояние особенно важно для ячеек индикации, в которых уже были разряды во время индикации. После адресации во время начала индикации на проводники 2У₁ сканирующих электродов У подают импульс поддержания разряда 23, и на проводниках 2У₂ и электродах индикации 2S устанавливают нулевой уровень напряжения. В результате во включенной ячейке индикации возникнет повторный разряд между 2У₁ и управляющим электродом XI, и накопление разрядов. Из-за близкого расстояния проводника 2У₂ на нем также будет накоплен заряд противоположной полярности, чем на проводнике 2У₁. При последующей подаче импульса поддержания разряда 23 на проводник 2У₂ и нулевого уровня на проводник 2У₁ между ними возникнут разряд и накопление зарядов. Так как электрод индикации 2S находился под нулевым напряжением относительно проводника 2У₂, то на электроде индикации 2S будет также накоплен небольшой заряд противоположной полярности заряду на поверхности проводника 2У₂. При подаче импульса поддержания разряда 23 на электрод индикации 2S и нулевого уровня напряжения на проводник 2У₂ за счет накопленных зарядов возникнет разряд между ними и накопление зарядов. В это время проводники 2У₁ сканирующего электрода У устанавливают в высокоимпендансное состояние 24, чтобы исключить влияние на разряд между электродами индикации 2S и проводником 2У₂. В начале индикации, во время индикации на проводники 2У₁ и 2У₂ подают в фазе импульсы поддержания разряда 23 (фиг.4), и разряды происходят между двойным сканирующим электродом 2У и электродом индикации 2S. Это увеличивает площадь УФИ, следовательно, повышает яркость и эффективность. Стирание или выключение ячеек индикации осуществляется импульсом 2У, который подают на сканирующий электрод 2У. Уменьшение накопления зарядов во включенных ячейках индикации происходит за счет уменьшения плотности тока разряда путем снижения крутизны фронта и амплитуды напряжения. После стирания вновь происходят адресации, при этом видно, что разряд занимает небольшую площадь, если необходимо отображать видеоинформацию с градациями серой шкалы, то предварительная подготовка ячеек индикации будет создавать небольшой фон, что повышает контраст изображения.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий: средство, воплощающее заявленную группу изобретений при его осуществлении, предназначенного для использования в системах индикации, содержащих плазменные панели переменного тока, в частности в цветных видеомодулях для экранов коллективного пользования; для заявленной группы изобретений в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена 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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. t.Shinoda et al. Impoment of Luminance and Luminous Efficiency of Surface-Discharge Color AC PDD, SID91, Digest, pp.724-729.

2. EP 0554172, кл. Н 01317/19 от 27.01.93 г.

3. Патент US 4914352, кл. G 09 G 3/10 от 03.04.90 г.

4. US 4914352, кл. G 09 G 3/10.

5. US 6088010, кл. G 09 G 3/28 от 11.07.2000 г.

6. Е.П.Велихов и др. Физические явления в газоразрядной плазме. - М.: Наука, 1987, с.13.

Формула изобретения

1. Цветная плазменная панель переменного тока с поверхностным разрядом, содержащая в каждом пикселе три ячейки индикации с разным цветом люминофора, расположенные вдоль управляющих электродов и отделенные друг от друга диэлектрической матрицей, и в каждой ячейке индикации разрядный промежуток индикации образуется двумя параллельными электродами индикации, один из которых - сканирующий электрод, вместе с перпендикулярным ему управляющим электродом образующий управляющий разрядный промежуток, отличающаяся тем, что сканирующий электрод сформирован из двух параллельных проводников с выводами, образующих дополнительный разрядный промежуток, в котором расстояние L между ближайшими кромками проводников определено из значения параметра рL кривой Пашена в зависимости от минимального напряжения пробоя, состава газового наполнения, где р - давление выбранного газа, при этом расстояние d между встречными кромками электрода индикации и ближайшего к нему проводника сканирующего электрода, образующих разрядный промежуток индикации, и зазор b между электродами индикации и управляющим электродом определены из соотношений d=(1÷4)L; b=(1÷2)L.

2. Цветная плазменная панель по п.1, отличающаяся тем, что в каждой ячейке индикации электрод индикации и проводники сканирующего электрода имеют ширину с=L, где L - расстояние между ближайшими кромками проводников сканирующего электрода.

3. Цветная плазменная панель по п.1 или 2, отличающаяся тем, что разрядный промежуток между проводниками сканирующего электрода изолирован светонепроницаемым материалом.

4. Способ управления цветной плазменной панелью переменного тока с поверхностным разрядом, содержащей в каждой из ячеек индикации, отделенных друг от друга матрицей диэлектрической решетки, два параллельных электрода индикации, один из которых - сканирующий электрод, состоящий из двух параллельных проводников с выводами, образующих дополнительный разрядный промежуток, разрядный промежуток индикации, образованный электродом индикации и ближайшим к нему проводником сканирующего электрода, управляющий разрядный промежуток, образованный сканирующим электродом и перпендикулярным ему управляющим электродом, заключающийся в том, что в каждой включенной ячейке индикации во время адресации на управляющий электрод и проводник сканирующего электрода, не являющийся ближайшим к электроду индикации, подают импульсы записи и сканирования, после адресации на проводники сканирующего электрода подают импульсы поддержания разряда, формирующие разряд в дополнительном разрядном промежутке, который затем переносится в разрядный промежуток индикации импульсами поддержания разряда, формирующими в последнем разряд между электродом индикации и сканирующим электродом при одновременной подаче на проводники сканирующего электрода импульсов поддержания разряда с одинаковой фазой, при этом во время переноса разряда из дополнительного разрядного промежутка, проводник сканирующего электрода, участвующий в адресации, переводят в высокоимпендансное состояние.

5. Способ управления по п.4, отличающийся тем, что в каждой ячейке индикации во время адресации электрод индикации и ближайший к нему проводник сканирующего электрода переводят в высокоимпендансное состояние, а во время начала разряда в дополнительном разрядном промежутке после адресации на электрод индикации подают нулевой уровень напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4