显示器的制作方法

专利名称：显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光显示器和发光标牌的领域，特别是涉及一种气体等离子体显示器。
借助于通过气体的电产生光是周知的现象。
迄今已广泛研制了利用这种现象来显示具体的数字、字母、符号、图形等的等离子体显示器。氖灯标牌就是气体放电显示器的一个例子，这种显示器一般包括一细长的充氖玻璃管和一对配置在玻璃管两端的激励电极。在此实例中，刚性的管体或壳体确定了发光图形的形状。该形状是在制造显示器时确定下来的，不能加以改变。
其它现有技术的气体放电显示器可能包括在玻璃外壳中与电致发光气体直接或紧密接触的多个具有一定形状的字符电极，例如Nixie辉光放电数字管。在这类显示器中，对经选定具有一定形状的一些电极进行激励，即可获得所希望的字符显示。这里发光体的形状也是由在制造显示器时就建立起来的电极形状预先确定了的。
现有技术气体放电显示器的另一些形式包括在灯壳内有字符形状周围为电介质所包围的充气通道，和一组适当的激励电极。例如在美国专利3，621，332中，多个这类通道就设置在单个灯壳中，各电极系配置得可以使一个通道每次有选择地处于受激励的状态。另一方面，象美国专利4，584，501中那样，可以在两玻璃板夹层装置的一块板中形成单个细长通道，将各激励通道设在一毗邻的板中。所有这些配置方式都适宜显示各种标记，但如前面论述现有技术时谈过的那样，显示的形状，即通道的构形，是在器件制造时就确定下来的。
而其它现有技术的气体放电器件通常则包括类似的显示构形，但却具有一可编址的矩阵，其中经选择的点区可有选择地加以激励。举例说，如美国专利4，035，690所示的那样，可将重叠正交的电极组中经选择的一些电极加以激励以产生所希望的点阵字符。在该专利中，电致发光气体系封闭在各电极组之间多个绝缘球体内部。有了可编址的点阵，就可以例如采用一般的位映象图形技术灵活地显示任何光点图形。但如其它上述现有技术一样，所有可能的显示图形(即各电极重叠区)都是在制造器件时就确定下来了的。
在美国专利3，629，654中还公开了现有技术气体放电器件的另一种形式。如该专利所示的那样，在该器件的周边相互密封有相隔一段距离对置的一对板，形成充有电致发光气体的小腔。小腔的一个外表面上配置有透明的导电层。具有预定形状导电区的一个可移动外薄板压在小腔的外表面上，在导电层和外薄板导电区两端加上电离信号，以便在小腔中产生呈外薄板导电区形状的可见放电。为了形成图象，这种双元件式显示器因而需要有一个将外薄板相对于小腔而定位的装置。
在现有技术中，有许多交互控制发光和照明器件的方法和电路。这些方法和电路有很多已应用于市面出售的“接触式控制”的调光器或照明开关中。这些器件通常是采用能通过紧靠电路元件或与电路元件直接接触检测出外部场或电容(例如人体或人体的任何部分)的线路。
在这些器件中，加外部场或电容的效果是改变线路的工作状态，从而有补偿电压或电流加到电路内部。然后将该补偿电压或电流加到一些内连的照明器件(即白炽灯泡)，从而根据所加外来影响的持续时间或特性改变照明器件的亮度。
这里“交互作用”一词用来表示控制机构的性质，它是开始或继续对电路施加影响的人和电路对照明器件光输出的变化所起的反应连同照明器件光输出与人之间的反馈所形成的控制回路。人与控制机构/照明器件组合件之间的交互作用使组合体的工作参数发生变化，也就是使照明器件的光输出发生变化。这类照明控制器件的特点在于，其交互作用是间接的，这是因为控制对照明器件本身的影响，其性质是间接的。
在现有技术中，大家还知道，可以与发光的方法直接互相配合，从而直接控制照明器件。举例说，有某些气体等离子体工艺品(例如本发明人的那些工艺品)，其中电致发光气态介质系装在封闭的气密式小腔中，并配置在小腔中心的一个电极周围。适当地对该电极进行激励时，从电极通过小腔趋向小腔外侧的参考电位就产生发光的等离子体放电。有了这种器件，当有人触及小腔表面时，人体或人体的一部分就起电容器板的作用，从而使电极与参照电位之间有交流电沿着直接与人体电容及其在小腔壁的作用点有关的场电力线流动。该电容器效应起了对发光气体进行充电的器件的作用，产生了所谓容性放电。在使用的过程中，器件对处在其附近的人体或任何其它这类有效的电容器板起反应，反应的程度直接与其电容相对应，于是产生发光的显示，该显示直接与其和中心电极的距离有关。
本发明的一个目的是提供一种经改进的等离子体显示器。
本发明的另一个目的是提供一种可由使用者编程使其显示出所希望的图象的经改进的等离子体显示器。
本发明还有一个目的，即提供一种能以经济而有效的构形显示所希望的图象的经改进的等离子体显示器。
再一个目的是提供一种例如能借助于人体的电容交互控制而形成发光的等离子体显示的经改进的显示器。
简短说来，本发明涉及一种充有电致发光气体的双壁面板，在气体空间的两侧设有适当加以激励时会产生发光气体(或等离子体)放电的电极表面。该电极表面可以呈所要显示的标记(或其它图象)的形状，从而可以产生可见度足以用作标牌、指示器或其它表示可见信息的类似形状的光图形。
至少其中一个电极表面的图可由第二制造者(例如使用者)通过绘画、模版印刷、丝网印刷、石版印刷等提供。通过如此提供后一种电极表面，就解决了原来在制造信号器具(Signage，例如采用一般氖灯管信号的热弯式气体放电管)的种种困难或成本问题，同时仍可产生发光的气体图象。因此即使生产信号器的小企业或家庭用户也不难利用本发明的显示器显示使用者所想显示的图象。
此外，本发明的显示面板比与其相类似的弯管式氖灯信号板要结实、耐用和安全得多。这种显示器的某些结构是在气体空间两侧设有透明的电极，因而在带有图象或信息的同时还可用作窗口或玻璃门。
这种显示面板通常还用于建筑和室外照明场地，就象目前其类似的弯管式氖灯信号板一样。同样，就象艺术家和设计人员采用充气发光管作为图解和雕刻标板的组件一样，本发明的发光显示器也可作为艺术和设计的媒介，带或不带发光图形地加以使用。
更详细地说，本发明的显示器包括第一和第二刚性不导电的片材构件，各片材具有正反表面，可以大致上处于平行状态。第一和第二片材构件的至少其中一个是透明的。
在一种最佳的形式中，该片材构件大致上是平面，但也可采用其它形式，例如类似的圆柱形或球形结构。举例说，该片材构件可以是玻璃平板。第一片材构件可以大致上是透明的，且其正表面上有一涂敷区，适宜在其各有关部分容纳第一导电层。一般说来，该第一导电涂层就是待显示的图象。第一导电涂层可部分加以除去，使其对应于图象经改变后的形状。第二片材构件也可以是透明的。第一导电涂层可通过绘画、模版印刷、丝网印刷、石版印刷等涂上。
一个或一个以上的间隔件将第一和第二片材构件相互定位，使第一片材构件的后表面偏离第二片材构件的前表面，并处在前表面的对面。
第一片材构件的后表面与第二片材构件前表面部分之间不透气的密封形成了放电腔。该放电腔界定了第一片材构件的后表面与第二材构件的前表面之间间隙的封闭区。该封闭区至少有一部分处在第一导电涂层下面。
封闭区内充有电致发光气体。尽管可以采用其它气体混合物，但电致发光气体最好采用彭宁气体混合物，该气体混合物在大约120乇的压力下大致上包含99%的氖、1%的氩和微量(小于0.1%)的汞。
第二导电涂层配置在第二片材构件前表面和后表面的其中一个的一部分上，至少有一部分处在封闭区和部分涂敷区下面的部分。所加的驱动电压可以耦合到第一导电涂层与第二导电涂层之间，以便激励器件，从而在诸导电涂层的重叠部分之间的封闭区的部分形成发光的等离子体图象。
在本发明的一种形式中，间隔物包括至少一刚性的间隔件，间隔件配置在封闭区内，且在第一片材构件的后表面与第二片材构件的前表面之间延伸。
在各种实施例中，第一和第二导电涂层，其中一个或两者可以大体上是半透明的、透明的、反光的或不透明的。此外，导电涂层可以配置在第二片材构件的前表面上，且至少有部分在封闭区内。要不然，第二导电涂层也可以配置在第二片材构件的后表面上，且至少有部分处在封闭区上面，第三非导电片材构件可以处在第二片材构件后表面对面的第二导电涂层上面。第四非导电材构件可以处在第一导电涂层上面。后一个非导电片材可用以确保使用者在使用过程中不致触及各电极。此外，那些附加的片材提高了器件整体的抗裂性能。另外，把那些片材与第一和第二片材层叠在一起时提高了界定小腔的各壁的刚度，因而可以用较薄的片材作为第一和第二片材构件，采用较便宜的材料(例如聚碳酸酯)制造第三和/或第四片材构件。
在另一种形式中，本发明包括一个或以上充有电致发光气体的外壳。气体空间的一侧配置有一个电极表面，且采取了将外加的有效电容板耦合到气体空间的另一侧的措施。有了这种结构，则将电极适当加以激励时，气体空间靠近外电容板的局部区域中就产生发光的气体(或等离子体)放电，且当气体空间处在那些元件之间时，外电容板就在该板与该电极之间时形成与地耦合的电容。通常，得到的放电气体光的图形呈有效电容板的形状。
本发明的显示器可以被构成使其充气外壳夹在一对刚性构件之间，形成结实耐用的器件。在那些构件具平板形式且至少一块板是透明的情况下，这种显示器就完全适宜用作动态交互作用台或计数器面板或作为壁板或地板，各发光图形则根据使用人的接触动作(这形成了有效的外电容板)而产生。
在应用方面，本显示器适用于想对附近的照明进行控制的各种场合，例如在直接交互作用的有照明的人行道中。这时这些器件就可能要包括一系列充气的面板，各面板底下有一导电板以及有一透明的不导电盖板。在面板上走动的人的接近及人体电容引发出局部气体放电，该气体放电又导致面板中产生光。简单的设计包括底部由金属板组成的夹层结构，在该板正上方的一层均匀间隔的充气发光管，和一回火玻璃制成的顶盖。顶盖上人体的压力通过安置在各管之间高度大于管径的不导电垂直元件传到底板上，再传到任何其它垂直支撑件上。
显示面板通常还适用于建筑和室外照明场地。同样，就象艺术家和设计人员应用充气发光管作为图表和雕刻标板的元件一样，本发明的发光显示器也可用作交互作用的艺术和设计媒质。
更详细地说，本发明的显示器包括一至少部分透明的具有前后表面的第一不导电片材构件。具有前后表面且最好是片材的基底构件包括一导电区。基底构件本身可以是导电的，或者是在基底构件的前表面或后表面或该两表面之间夹上一导电薄膜。在一种最佳的形式中，片材构件和基底构件大体上是平面，但也可采用其它结构，例如类似的圆柱形或球形结构。举例说，片材构件和基底构件可以是平行的玻璃或聚碳酸酯或丙烯酸酯或其它材料制成的平板。
片材构件可以大体上是透明的，且在其前表面上有一耦合区，适宜在其各部分容纳与地耦合的外加导电构件(例如人手)。一般说来，该外加导电构件形成待显示的图象。
一个或一个以上的间隔元件将片材构件和基底构件相互安置，使片材构件的后表面偏离基底构件的前表面一预定距离D，并与该前表面对置，而且使基底构件的导电区至少部分处在片材构件耦合区的下面。
放电腔在片材构件的后表面与基底构件的前表面的各部分之间形成一个或一个以上的不透气空腔。各放电腔界定了片材构件后表面与基底构件前表面之间间隙中的各封闭区。这些封闭区至少有部分处在片材构件的耦合区与基底构件的导电区之间。
各封闭区内充有电致发光气体。尽管可采用其它气体混合物，但在最佳的形式中，电致发光气是大致上在约40-200乇压力范围内基本上是由氖气组成的彭宁气体混合物。
在本发明的一种最佳的形式中，基底构件的导电区是由配置在基底构件的前表面和后表面其中之一的至少部分处在各封闭区和片材构件一部分耦合区底下的部分上的导电涂层所形成的。不然的话，基底构件也可以是导电材料，例如铝板。
在基底构件导电区与参考电位(例如地电位)之间可以耦合上所加的驱动电压，以便对显示器进行激励，从而通过往片材构件的耦合区加一个与地耦合的外导电构件(例如人手)，可以在封闭区的导电区与耦合区的重叠部分之间的各部分形成发光的等离子体图象。
在本发明的一种形式中，间隔物包括至少一配置在封闭内且在片材构件后表面与基底构件前表面之间延伸的刚性间隔件。
在各种实施例中，基底构件及其导电区可以大致上是半透明或透明的、反光或不透明的。在基底构件是导电的或基底构件的导电区系由该基底构件后表面上的导电薄膜形成的一些实施例中，在基底构件后表面相对的导电区上可设置非导电材料。后一种非导电材料可用以确保使用者在使用过程中不致触及电极。此外，所加的材料提高了显示器整体的抗断裂的能力。
结合附图阅读下列说明即可更全面地了解本发明的上述和其它目的，本发明各种特征，本发明各种特征，以及本发明本身。附图中

图1以部件分解的形式示出了本发明的显示器;
图1A以剖面的方式示出了图1显示器的一部分，包括充气杆;
图2以部件分解的形式示出了另一种等离子体器件的结构;
图3以透视图的形式示出了具有多个内间隔件的等离子体显示器;
图4示出了图3的等离子体显示器沿4-4线截取的剖视图;
图5示出了与图3和4的显示器配用的另一种间隔件的透射图;
图6-9示出了与图3和4的显示器配用的另一种些隔件的剖视图;
图10以部件分解的形成式示出了本发明的等离子体显示器的另一种结构;
图11示出了本发明另一种形式显示器的透视图;
图12则示出了图11显示器的部分剖视图。
图1中以部件分解的形式示出了发光(等离子体)面板显示器10的一个例子。显示器10包括两扁平且平行的不导电透明玻璃片材构件12和14，它们分别具有“前”表面12a和14a，和“后”表面12b和14b。如图所示，片材构件12和14大体上是平面，但也可以采用其它形式，例如圆柱体或圆锥体。
边缘密封和间隔件16界定着里面充有电致发光气体的封闭气密空间(或区)20。片材构件12的前表面12a和片材构件14的后表面14b上分别配置有叠加的导电涂层26和28。
平行于空间20主平面延伸的充气杆22通过片材构件12和14相对部分之间，并穿过间隔件16，通到腔空间20。充气杆22的外径小于或等于前表面12a与后表面14b之间的距离。该充气杆22允许在组装片材构件12、14和密封间隔件16之后抽真空和回充。完成回充之后，将杆22封住。在另一些实施例中，可采用不同形状的充气杆。举例说，可把杆插入片材构件上钻出的一个孔中，再熔接到该孔的边缘，使杆的中心轴线垂直于空间20的主平面延伸。
在最佳实施例中，片材构件12和14是钠钙平面玻璃片。间隔元件16也是钠钙玻璃。玻璃片的厚度取决于下列因素(1)必须能在充气之后使两玻璃片平行取向，产生间隙均匀的气体封密空间;(2)在显示器10组装和抽气时玻璃片材构件上总的机械应力和热应力不应超过玻璃的性能，致使玻璃破裂。最佳实施例取封闭空间的体积为15厘米×15厘米×(0.25-1.0毫米)，其中0.25-1.0毫米为间隔件16所形成的玻璃片间的间隙范围。钠钙玻璃片材构件12和14的厚度为3.0毫米。表面积较大时，可以采用较厚的玻璃片，表面积较小时，可采用较薄的玻璃。对于抗温度应力和抗机械应力的能力较高的玻璃，例如硼硅玻璃，任何具体表面所需的厚度还可以比所举实施例中所用的钠钙玻璃片的小。举例说，白列克斯牌(Pyrex brand)硼硅玻璃片形成的间隙为1毫米的15厘米×15厘米空腔，玻璃片的厚度可取大2.5毫米而不致于超应力。
尽管本实例是一个三元件组件的结构(即片材构件12、14和间隔件16)，但也可采用其它结构，举例说，取分层结构的两个片材构件，其中毗邻表面的一个或两个表面包括一经蚀刻的形成空腔的区域。在后一种结构中，周边的间隔件与其中至少一个片材构件形成整体。
通常，显示器10的间隔和密封的空腔20是由周边封层形成的。可采用气密密封玻璃片12和14的及间隔件16的各种元件。例如，真空环氧树脂和一般的密封玻璃都是适用的。在所举的实施例中，15厘米×15厘米的面板10采用1毫米厚、1.5厘米宽的间隔件16配置在空腔20的周边。密封是用麻萨诸塞州瓦尔哈姆(Waltham)环氧树脂技术公司配方和出售的360T型不承载的100%固体真空环氧树脂进行的。环氧树脂密封层是在120℃下在烘炉中烘熔10分钟获得的。有了这种密封层，漏气的程度就小于5×10立方厘米/秒，使面板10的使用寿命至少达6个月左右。
如果采用真空环氧树脂也可以采用代码为7575的Corning Pyroceram牌密封玻璃粉将钠钙玻璃片10和12彼此密封起来，间隔件采用0.25至10毫米厚的玻璃间隔物。用这种方法进行密封时，密封玻璃粉是以浆液的形式进行涂敷的，硝化纤维粘合剂溶解在象醋酸戊酯之类的媒液中。粘合剂和媒体在350℃的温度下烧去，密封则在60分钟烘焙过程中在450℃的温度下完成。慢慢冷却是用以使面板基本上没有应力，基本上封口不漏气。密封的玻璃面板的寿命受玻璃本身漏气、溅射和气体清除的限制，这些现象有一些可通过真空烘焙和往充填气体中掺加象汞之类的减少溅射的蒸汽使其大大减少。
无论采用哪一种密封方法，在组装和密封玻璃片12和14之前都要用一般的方法仔细把所有表面清理干净。举例说，在密封面板10之前，要进行一系列工作用带洗涤剂的水和溶剂进行清洗，用蒸馏水和去离子水进行漂洗，用蒸汽除油脂和用暖空气进行干燥，这一切都要很好地完成。
空间20中可采用多种气体、气体混合物和气体压力，以便在采用280至1800伏范围和5千赫至10兆赫的交流电压采用正弦波和方波信号以及复杂波形的情况下获得各种颜色和强度的光输出。通常，空腔20中的电致发光气体是一些惰性气体的混合物，加入小量的辅助气体以形成彭宁气体混合物(Penning mixes)。在最佳实施例中，在驱动功率在1.5瓦/平方厘米和最大光强约为100流明的情况下非常有效的填气体是由99%氖气、1%氩气和微量(少于0.1%)的汞组成在约120乇压力下填充的彭宁气体混合物。在该混合物实例中，可用氮代替其中的氩。这种面板充填发出的光的颜色在最亮时为橙黄色(采用光校准传感器)，但可能会因交流驱动信号的频率和波形的轻微变化而使亮度有所损失，颜色从黄橙色至橙红色。
为将电致发光气体充入封闭空间20中，首先通过充气杆22将面板10抽真空，即将充气杆22通过带适当的过滤器、压力表和真空表、和压缩气体调节器和阀门的充气系统接到真空泵。在本实施例中，充气杆22是在装配片材构件12和14以及间隔件16之前形成的，方法是在片材构件12和14和间隔元件16之前形成的，方法是在片材构件12和14周边的相对部分磨削匹配锥形内腔区23a和23b，并在间隔件16的相应部分中切出一个孔来。如图1A所示，接下去是在装配和密封片材构件12和22以及间隔件16时将管状充气杆22放入和密封到锥形内腔区和间隔件的孔所形成的通道中。杆22的内部邻接空间20。因此杆22是用通到片材构件12和14及间隔件16组合构成的内部空间(即空间20)的穿心通道密封到面板10上的。在最佳实施例中，充气杆22是用低蒸汽压环氧树脂或用密封玻璃连接到显示器10上的。
在另一些实施例中，杆22可沿垂直于片材构件的方向贯穿片材构件12和14的其中之一。要形成这种充气杆，用金刚钻在片材构件上钻一个小孔，然后在连接之前将杆端部的密封表面张开并磨平。然后用密封玻璃或环氧树脂接上。
在玻璃片12、14上采用导电涂层26、28使面板10在接上驱动电压源时可以发光。将导电涂层制成一定的形状有好几种方法，这视科面板10成品所要求的光学及工作性能而定。如图1所示面板10有两个导电涂层26和28，透明玻璃片12、14的外表面上各附有一个涂层，电致发光气体处在玻璃片之间，但不与任何涂层接触。可采用三个基本类型的光学性能不同的导电涂层，即半透明的、透明的、反光的和不透明的。
透明的导电涂层透光，颜色不显著或无色，因而这种涂层肉眼看不出来。这种涂层的例子有真空蒸发的或溅射的金属薄膜，通常是金膜或铝膜，和掺铟的氧化锡膜，溅射或化学淀积到玻璃片上。涂层可均匀涂敷，也可以涂敷成一定的图形。适用的涂层，其电阻率在0.1至100欧/平方左右的范围，在密封温度下的热稳定性好，而且通常耐刮和耐化学侵蚀。将涂层蚀刻成图形以形成面板的发光区可采用丝网印刷的、绘画的或模版印刷的保护层图形，然后用化学(酸或碱性)溶液、用局部或全部涂敷，即浸泡、喷涂或擦涂法或用磨或刮的机械方法除去涂层。
反光导电涂层反光或反射部分照到其上的光，通常是半透明和半反光。这种导电层的例子有铝、铬、银或金涂层，其反射率超过10%。涂层可用溅射法、蒸发法、化学淀积法或机械方法(即压花法)涂敷，可涂敷成图形，或者可均匀和连续涂敷。这类涂层的电阻率在0.01至10欧/平方的范围内变化，且它们通常能耐受密封温度和加工过程。如上面描述的那样，这种涂层可以制成用作牌号或指示器的图形。
不透明的导电涂层在很大程度上不能让光透过。这类涂层只能从一个方向看到气体放电，且背景的对比度较高。这种涂层通常是漆或油墨类涂层，由媒液、粘结剂和以悬浮体形式存在的导电组分(例如氧化镍、镍金属粉、石墨或这些材料的混合物)所组成。它可以喷涂、辊涂、刷涂或用许多机械或化学方法的任何一种均匀和连续涂敷或涂成一定的图形。
在图1的实施例中，片材构件12的前表面12a适宜容纳第一(呈标记形状)的导电涂层26。涂层14的后表面支承着第二导电涂层28。与涂层26、28的电接触可以是直接的，例如借助于滑臂(图中未示出)或导电环氧树脂(图中未示出)，使所加的驱动电压可以加到那些涂层的两端。各种涂层26、28各自可以是透明的、反光的或不透明的那一种，这视乎所期望的发光图象的特性而定。
举例说，在所示的结构中，薄膜覆盖层28是个透明的淀积了掺铟的氧化锡的薄膜覆盖层28，电阻率为100欧/平方。如图1所示，前表面12a已借丝网印刷法涂有镍-石墨胶态悬浮体涂层26(例如阿奇森胶体有限公司(Acheson Coiloid，Inc.)出品的401型导电漆)。在这种结构的情况下，往涂层26和28两端加30千赫900伏的正弦信号就会产生黄橙色行“A”字形显示。图1所示的结构特别适宜容纳用诸如丝网印刷之类的一般方法涂敷的涂层26，因为显示器10总的平面结构中充气杆22大致上处在与显示器10相同的主平面上。
图2示出了与图1类似的显示器10′，其中相应的各元件按图1同样的编号加以识别。图2中，玻璃片12前表面12a的周边部分上配置有导电边缘条30。边缘条30由部分30b和30c连接到涂层26上。这种结构(在接点44)用简单的连接方式就可以与外加信号相耦合。
图2的实施例还包括叠加在玻璃片14的后表面14b上的第三非导电片40。片40形成图2实施例的电绝缘层，保护使用者使其不致触及相对于接地涂层26加到涂层28的驱动电压。接插件46安置在片40上并一直馈电到涂层28，形成将驱动信号耦合到涂层28的简便元件。不然的话，图2的实施例就和图1的实施例类似，且以同样的方式工作。
图3和4示出了与图2所示实施例类似的结构，但还包括八个凸出的间隔件55-62，这些间隔件突出于片12外，并延伸到片14，全都处在封闭空间20中。这些间隔件使一对片材构件有较大的面积可加以利用，同时使其结构仍具有较大的刚性。这些间隔件还允许在空腔20中采用范围较宽的气体压力。图中所示的间隔件55-62呈圆柱形。这些间隔件的其它形式如图5-9的剖面图所示。
在本发明的最佳形式中，如图4所示，各突出的间隔件在封闭空间20充有电致发光气体时在表面12a与14a之间只延伸到半途。对于这种结构来说，在装配接近大气压(在封闭空间20中)的一些实施例的过程中，可以将空间20抽真空，且各突出的间隔件会限制片材构件12、14的总位移，从而可以采用较薄的片材构件12、14。然后，在回充电致发光气体之后，各突出的间隔件再次只部分延伸在各表面12b和14a之间，使发光的显示能在整个封闭空间20上大体上均匀进行。
图10中示出了另一实施例、显示器60。显示器60与图1所示的类似，只是涂层28系配置在片14的前表面14a上。这种结构不需用第三片材40，因为驱动电极完全处在封闭空间20中。由伸出密封/间隔元件16的部分28a与涂层28的电接触。
这里，涂层28直接与空腔20中的气体相接触。当涂层28与气体之间的电耦合达到了较好的效果时，可采用较低的驱动电压，而且图象边缘的鲜明程度与那些涂层28是在后表面14b的实施例相比也有所提高。但由于在涂屋28处有溅射现象，因而显示器的寿命有所缩短。
图11中以透视图的形式、图12中以剖视图的形式示出了另一发光(等离子体)显示器110。显示器110包括两块扁平平行的不导电透明片材构件112和118，分别具有“前”表面112a和118a和“后”表面112b和118b。如图所示，片材构件112和118大体上是平面，但也可以采用其它形式，例如圆柱体或圆锥体。
在最佳实施例中，片材(或基底)构件12是1英尺×4英尺、厚3/16英寸的聚碳酸酯(热塑聚碳酸酯)面板。片材构件112的前表面112a上有导电涂层114。在最佳实施例中，涂层14是用氧化镍喷漆形成的，例如美国康涅狄格州纽哈温市埃克默化学品和绝缘材料公司(Acme Chemical and Insulation Co，New Haven，Connecticut)出品的E-Kote63镍导电涂料。
片材构件118是1英尺×1英尺、1/4英寸厚度的热回火玻璃面板，安置得使其底(或后)表面118b与片材构件112前表面112a的涂层114相对，并与该涂层间隔预定的距离D(在最佳实施例中为7/8英寸)。在本发明的最佳形式中，片材构件112与118的该空间关系是由不导电的周边支撑构件120、122、124和126确定的。在图11的实施例中，那些支撑构件120、122、124和126是由高模量的木料(例如橡木)构成的。表面112a与118b之间形成全封闭区则不难采用其它的不导电材料。
表面112a与118b之间的空间内平行配置有一组九个46英寸长、1/2英寸内径、3/4英寸外径、端部封闭的圆柱形硼硅酸(耐热)玻璃管130a-130i。各玻璃管130a-130i形成充有可发光即电致发光气体的封闭内区。在本发明所例示的形式中，该气体是在88乇压强下的氖气。也可采用40-200乇范围的压强，不过这些或其它尺寸的玻璃管也可采用其它气体混合物和压强。
各管130a-130i由刚性不导电的间隔件136a-136h保持大体上均匀的空间分隔关系，间隔件136a-136h位于表面112a与118b之间区域的各端，并沿各管130a-130i的长度方向处在均匀间隔的位置上。间隔件136a-136h在垂直于表面112a和118b的方向上的尺寸为1英寸，以及即使有外力加到那些片材构件上也能起支撑作用，保持片材构件112和118处在应有的位置上。
如此得出的显示面板10是个结实的器件，适宜支撑人体的重量或用作台面或柜台顶面。也可以制成不带间隔件的器件，这视乎可能承受的力而定。
工作时，交流信号发生器140给导电层144提供相对于地电位9千伏，38千赫的激励电压。在这些情况下，举例说，人的手可能会伸到片材构件118的前表面118a，如图11所示。手处在或靠近表面118a的情况下，电容效应促使来自涂层114的交流电场在手下的部位从涂层的该部位通到手再通到地电位。该电场在通过管130a-130i各部分在手下的内区域时促使那些部分和附近内区域中的气体产生辉光放电。图象超出导电构件轮廓的程度部分取决于气体压力和所加的频率和电压，以及导电构件距表面118a的距离。
因此，在玻璃片112上采用导电涂层114使面板110在接到驱动电压源上且在表面118a附近设置适当的与地耦合的导电构件时发光。形成导电涂层114有好几种方法，这视乎对成品面板110所希望有的光学性能和工作性能而定。如图11所示，面板110的玻璃片112的“内”表面上有一导电涂层114，在玻璃片112与118之间充有电致发光气体。可采用三种基本类型具有不同光学性能的导电涂层，即半透明或透明的、反光和不透明的。
透明的导电涂层透光，颜色不显著或无色，因而涂层用肉眼看不出来。这类涂层的例子有真空蒸发的或溅射的金属薄膜，通常是金膜或铝膜，和掺铟的氧化膜，溅射或化学淀积到玻璃片上。涂层可以与透明、反光或不透明的基底构件配用而进行涂敷。
反光导电涂层反光或部分反射照到其上的光，通常是半透明和半反光。这种导电层的例子有铝、铬、银或金质涂层，其反射率超过10%。涂层可用溅射法、蒸发法、化学淀积法或机械方法(即滚压法)涂敷，可涂敷成图形，也可均匀和连续涂敷。这类涂层的电阻率在.01至10欧/平方的范围内变化。
不透明的导电涂层在很大程度上不能让光透过。这类涂层只能从一个方向看到气体放电，且背景的对比度较高。这种涂层通常是漆或油墨类涂层，由媒液、粘结剂和以悬浮体形式存在的导电组分(例如氧化镍、镍金属粉、石墨或这些材料的混合物)组成。它可以喷涂、辊涂、刷涂或用许多机械或化学方法进行涂敷。
本实施例是本发明的一种形式。气体容量法的各种参数变量、气体混合物、气体压力、电容器充电电压、驱动电压频率和幅值以及面板的一般几何结构都可有选择地加以改变，以便按要求改变本发明的工作特性和光学特性。
在不脱离本发明的精神实质或主要性能的基础上，本发明是可按其它特定形式实施的。因此本发明的诸实施例在所有方面应视为限制性的，本发明的范围是由所附权利要求书而不是由上述说明表明的，因此一切修改，凡是在该权利要求书的等效意义和范围内的，都必然包括在该权利要求书中。
权利要求
1.一种发光面板式显示器，其特征在于，它包括A.一第一刚性的非导电片材构件，具有前表面和后表面，所述第一片材构件前表面的某些部分具有涂层区，所述涂层区适合容纳表示预定图象的第一导电涂层；B.一第二刚性的非导电片材构件，具有前表面和后表面，所述第一和第二片材构件至少其中一个是透明的；C.间隔件装置，用以将所述第一和第二片材构件相互定位，从而使所述第一片材构件的后表面以预定间距偏离所述第二片材构件的前表面，并与前表面相对；D.放电腔装置，用以在所述第一片材构件的后表面与所述第二片材构件的前表面各部分之间形成不透气的密封，以便在所述第一片材构件的所述后表面与所述第二片材构件的前表面之间间隙中在所述涂层区下形成封闭区；E.电致发光气体，充填在所述封闭区内；和F.一第二导电涂层，配置在所述第二片材构件的前表面和后表面其中一个的一部分上，至少部分处在所述封闭区和一部分所述涂层区底下。
2.根据权利要求1的显示器，其特征在于，它还包括配置在所述涂层区上的所述第一导电涂层。
3.根据上述任一权利要求的显示器，其特征在于，它还包括一通过所述放电腔的所述密封延伸的管形充气杆，从而使所述杆的内部区与所述封闭区邻接。
4.根据上述任一权利要求的显示器，其特征在于它还包括驱动电压耦合装置，用以将所加的驱动电压耦合到所述第一导电涂层和所述第二导电涂层两者之上。
5.根据权利要求4的显示器，其特征在于，所述耦合装置包括第三导电涂层，所述第三导电涂层配置在所述第一片材构件的所述前表面的周边区上，且包括至少一延伸到所述涂层区的延伸部分。
6.根据上述任一权利要求的显示器，其特征在于，所述间隔件装置包括所述放电腔，且还包括至少一刚性的间隔件，后者配置在所述封闭区内，且从所述第一片材构件的所述后表面和所述第二片材构件的所述前表面其中之一朝另一个所述表面延伸。
7.根据权利要求6的显示器，其特征在于，当所述电致发光气体在所述封闭区内处于预定压力下时，所述刚性间隔件延伸的距离小于所述第一片材构件的所述后表面与所述第二片材构件的所述前表面之间的整个距离。
8.根据上述任一权利要求的显示器，其特征在于，所述电致发光气体是彭宁气体混合物。
9.根据权利要求8所述的显示器，其特征在于，所述气体混合物在大约等于120乇压强下包含大约99%的氖、1%的氩和少于0.1%的汞。
10.根据上述任一权利要求的显示器，其特征在于，所述第二导电涂层系配置在所述第二片材构件的所述前表面上，且至少部分处在所述封闭区中，或者所述第二导电涂层系配置在所述第二片材构件的所述后表面上，且至少部分处在所述封闭区的上面。
11.根据权利要求10的显示器，其特征在于，它还包括第三非导电片材构件，与所述第二片材构件的所述后表面相对，且处在所述第二导电涂层上面。
12.一种交互作用发光显示器，其特征在于，它包括A.一至少部分透明的非导电片材构件，具有前表面和后表面，所述第一片材构件的前表面各部分上有一耦合区，所述耦合区适宜在其上容纳外加的导电构件;B.一基底构件，具有前表面和后表面，且包含一导电区;C.间隔件装置，用以将所述片材构件和所述基底构件相互定位，从而使所述片材构件的后表面偏离所述基底构件的前表面预定距离，并与该前表面相对，且所述基底构件的所述导电区处在所述片材构件的至少一部分所述耦合区下面;D.放电腔，用以在所述片材构件后表面的各部分与所述基底构件的前表面之间形成至少一个不透气的空腔，所述各空腔在所述片材构件的所述后表面与所述基底构件的前表面之间的间隙界定一些封闭区，且至少部分处在所述耦合区与所述基底构件的所述导电区之间;和E.填充在所述封闭区中的电致发光气体。
13.根据权利要求12的显示器，其特征在于，它还包括交流驱动电压耦合装置，用以将所加的交流驱动电压耦合在所述导电区与参考电位之间;和其中所述显示器根据配置在所述耦合区附近的地电位耦合导电构件在所述导电构件与所述基底构件的所述导电区之间的所述封闭区的各部分产生发光气体放电。
14.根据权利要求12的显示器，其特征在于，所述间隔件装置包括所述放电腔装置，还包括至少一个配置在所述封闭区内的刚性间隔件，后者从所述片材构件的所述后表面和所述基底构件的所述前表面的其中一个朝向另一所述表面延伸。
15.根据权利要求14的显示器，其特征在于，当所述电致发光气体在所述封闭区中处于预定的压力时，所述刚性的间隔件延伸的距离小于所述片材构件的所述后表面与所述基底构件的所述前表面之间的整个距离。
16.根据权利要求12的显示器，其特征在于，所述电致发光气体是彭宁气体混合物。
17.根据权利要求16的显示器，其特征在于，所述气体混合物基本上是由氖气组成的。
18.根据权利要求12的显示器，其特征在于，所述基底构件是个片材，且所述导电区是个薄膜，后者配置在所述基底构件的所述后表面上，且至少部分处在所述封闭区的下面。
19.根据权利要求18的显示器，其特征在于，它还包括一第三非导电的片材构件，与所述基底构件的所述后表面相对，且处于所述导电区底下。
20.根据权利要求12的显示器，其特征在于，所述第二片材构件包括反光装置，用以反射入射到所述第二片材构件的所述前表面上的光。
21.根据权利要求12的显示器，其特征在于，所述空腔包括至少一透明细长的管形构件，所述管形构件的各端都是密封的。
22.根据权利要求12的显示器，其特征在于，所述片材构件和所述基底构件大致上是些刚性而平行的平面片材，且其中所述放电腔装置包含多个透明细长的管形构件，所述管形构件的各端都是密封的。
23.根据权利要求22的显示器，其特征在于，它还包括一些间隔件，配置在至少其中两个所述管形构件之间，所述间隔件在所述第一和第二片材构件之间的方向上的尺寸基本上等于所述预定距离。
全文摘要
一种气体放电显示装置，在面板中充以电致发光气体，这种显示装置适宜用借助绘画、丝网印刷、模板印刷、石版印刷等转印到面板上的图形快速而经济地制造耐用而结实的发光标牌。本显示装置通常包括一对大致上平行且隔开的刚性板材或片材，封装有电致发光气体，且具有安置在不同位置的各种导电表面涂层，用作激励封装的电致发光气体的电极。将与地耦合的导电构件(如人手)放在与导电表面相对的空腔附近，就可在空腔中交互作用地获取等离子体辉光放电。
文档编号G09F13/22GK1051809SQ8910862
公开日1991年5月29日 申请日期1989年11月15日 优先权日1989年11月15日
发明者威廉·P·帕克 申请人:威廉·P·帕克