专利名称：用于彩色等离子体显示板中产生气体放电的三元混合气的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色等离子体显示板领域，特别涉及彩色等离子体显示板中所充的放电气体种类和配比的改进。
各种直流(DC)或交流(AC)驱动的彩色等离子体显示板(PDP)已经研制出来，并已投入批量生产。在显示板中实现彩色显示是在板内发光象素内涂复三基色荧光粉，并且充入稀有气体，依靠所充气体的放电产生紫外光辐射，激发荧光粉发出可见光。显示板内气体放电以后，在电极之间形成等离子体，所以这种气体放电显示板通常称为等离子体显示板(PDP)。显示板的充气种类、配比和压强会影响放电的着火电压，显示板的发光亮度、光效和色纯。所以，在放电板的放电单元结构确定之后，稀有气体种类的选择，配比的优化，压强的确定对于提高显示器件的性能起决定性作用。目前，彩色等离子体显示板内通常充入含Xe的二元或三元混合气。气体放电时，通过Xe原子的受激跃迁辐射出真空紫外线(波长＜200nm，其中以147nm辐射为主)激发荧光粉发光。
从1993年日本富士通公司开始了21英寸表面放电型PDP的量产以来，日本至少有6家公司宣布了彩色PDP的产业化。它们是富士通，NEC，三菱，先锋，日立和松下等公司。在这些量产化的制造技术中，彩色PDP放电单元所充的气体，大多是He-Xe，Ne-Xe二元混合气和He-Ne-Xe的三元混合气。例如富士通21英寸AC-PDP中充入Ne+4％Xe二元气，充气压力600Torr(内池平樹プラズマデイスプレイはここまできた電氣學會誌平成8年8月号)。
日本NEC公司40英寸AC-PDP中充入70％He+30％Ne+Xe(1～4％)三元气，压力500Toor(Invited paperDrive for 40 in Diagonal Full-Collor AC Plasma Display，Kawasaki等SID 95 DIGEST.P807)。三菱公司在其模拟PDP放电板中采用Ne+5％Xe(Shigeki Harada等“高亮度高清晰度表面放电AC-PDP的研究”96年SID亚洲年会论文)等等。
这些公司所采用的Ne-Xe二元气或He-Ne-Xe三元气中，Xe的含量为4～5％，充气压强超过2/3大气压，放电时，Xe所产生的真空紫外辐射(主要是波长为147nm的谐振辐射和170nm附近的连续辐射)比较强，使PDP的发光亮度和光效得到提高。这些公司的40英寸PDP产品，亮度已达到250～300cd/m2，光效1.2lm/w。但是采用这种含Xe比例高的Ne-Xe或He-Ne-Xe混合气，当放电间隙大于100um时，气体的着火电压至少大于210伏，要求放电的维持电压大于180伏。这就要求提高驱动电路的工作电压，增大输入功率。器件耐压要求的提高带来电路制作难度和成本的增加。为了降低工作电压，一种可选择的方法是采用Ne+1％Xe的二元混合气。实验表明，当放电间隙为100um时，充Ne+1％Xe二元混合气，AC-PDP的着火电压可降至170～180v，但是由于Ne气在气体放电时在可见光谱的橙色辐射较强，破坏了三基色荧光粉发光的色纯，另外由于含Xe量少，PDP的亮度和光效都较低。
一个具有商品生产前景的彩色AC-PDP必须具有长寿命，低工作电压，足够的亮度或光效，良好的色纯。但是最近已存在的器件都还没有同时满足这些要求。因此就显示板的充气而言，还存在不断改善的余地。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，为彩色交流等离压，并且具有足够的亮度，光效，寿命和良好的色纯。
根据本发明，用于彩色等离子体显示板的放电气体由三元混合气Ne，Xe和Ar气所组成。Xe气的百分比选择从1％到5％，Ar气的百分比从0.5％到4％，其余为Ne气。充气的总压强从200Torr到600Torr(26.6KPa到79.8KPa)。其中氙气和氖气成分是产生辉光放电等离子体，放电时氙气能辐射出真空紫外线来激发荧光粉发出可见彩色光。氩的作用是降低放电的着火电压，补偿氖气放电产生的橙色光谱，改善白场的色纯。同时氩的存在还能提高氙的真空紫外辐射强度，有利于显示板亮度和光效的提高。上述百分比为体积百分比。
图1是表面放电型彩色等离子体显示板的示意图。
图2是显示板的垂直剖面图。
图3是本发明的实施例之一。
参见图1，表面放电型彩色等离子体显示板由上玻璃基板1和下玻璃基板2通过气密性封接组成一体。在上基板1沿水平X方向排列着许多配对的平行显示电极3和4，由低熔点玻璃组成的介质层5涂复在显示电极表面，然后再涂覆一层MgO薄介质层6。在下基板沿垂直Y方向用低熔点玻璃印刷法制成许多平行分隔的绝缘障壁7，在障壁之间有相应的寻址电极8，在电极8上同样有介质层覆盖。在每条障壁之间，依次印刷三基色荧光粉9。荧光粉浆料的流动性能保证荧光粉紧贴障壁7的侧面和下基板2的上表面。
参见图2，上下基板封接后，在障壁之间就产生了由障壁高度决定的空间。在这些空间中充入由稀有气体组成的二元或三元混合气10。由显示电极3，4和寻址电极8的交叉点确定了相应的放电单元。显示电极3和4之间施加脉冲电压，达到气体的击穿电压后，在气体空间会形成等离子体11。等离子体中紫外辐射线激发荧光粉9产生可见光。靠寻址电极8的选择性寻址，适当的混合三基色就可产生彩色显示。
根据本发明，靠改进稀有气体10的组成，即在Ne，Xe二元气体中加入规定比例的Ar气后，能使上述等离子体显示板的特性得到显著的改善。
本发明的三元气体的组成为Xe气百分比从1％到5％，Ar气百分比从0.5％到4％，其余为Ne气。其中Xe气的比例增加能显著提高显示板的亮度和改善白场的色坐标，但Xe的含量太高将使工作电压提高。Ar气的加入能显著降低工作电压，进一步改善显示板的光效和白场的色坐标，使之更接近CIE规定的白场色坐标。
三元气体的充气压强从200Torr到600Torr。提高充气压强能提高显示板亮度和光效，延长器件的寿命，同时可提高显示板的记忆裕度。板的记忆裕度是由象素表面放电的着火电压Uf和熄火电压Ue之差来决定的。记忆裕度大的显示板，在选定的维持电压下，能够稳定地工作。但是过高的充气压强将带来工作电压的提高。
图3为发明实例之一充Ne+1％Xe+0.5％Ar的表面放电着火电压和气压的关系，其中横坐标(P)表示气压，纵坐标(Uf)表示放电着火电压，显示电极的间隙g＝84um，曲线最小值的充气压强为180Torr。实际充气压强必须选在曲线的右支，并远离曲线最小值为好。充气压强的上限为600Torr。必须说明，以上数据是显示板在充气后系统上进行动态充气时测得的，即通常所谓台上测试。如将显示板充气后封离，进行台下测试，则相应的着火电压将下降。这从表(2)的测试结果可以看到。
在Ne+Xe二元气中充入第三种成分Ar气，可以降低工作电压，提高发光亮度，改善白场色坐标。其工作原理如下1)在Ne+Xe+Ar三元气体中，除了Ne原子的亚稳态Nem对Xe原子的潘宁电离外又增加了Nem对Ar原子的潘宁电离，后者的产生几率高于前者，所以少量Ar的加入能明显降低混合气的着火电压。潘宁电离过程是式中，Ne的亚稳态能量16.62ev大于Ar的电离能15.7ev，满足第二类非弹性碰撞时内能转换条件，即满足潘宁电离条件。这种碰撞发生时，内能转换几率高于Nem与Xe之间的内能转移几率。
由于在相同的条件下，Ne+Xe+Ar三元气的着火电压比Ne+Xe二元气为低。我们就可以选择更高的三元气的充气压强。在较低的工作电压下得到显示板亮度的提高。2)三元气放电时，产生Ar原子激发态，Ar在可见光区的400～470nm波段有很丰富且发光强度较大的蓝色辐射，几乎没有黄色和红色辐射。Ar原子的蓝色辐射和Ne原子的橙红辐射及绿色辐射互补后，可形成白光输出。故气体成分中增加Ar后，白场坐标值比Ne+Xe二元气有明显的减小。更接近于CIE的6550K白场色坐标。3)Ne+Xe+Ar三元气放电时，由于Ar的亚稳态的存在(Ar的亚稳态能级Em＝11.55ev)，在Ar+Xe原子之间，有可能产生共振转移激发，即Arm将Xe原子激发到高能级态Xe**，例如激发到Xe的2P5态(E＝9.89ev)，Xe**在逐次退激过程中，也会产生Xe的谐振辐射。例如先从2P5态跃迁到1S4态，辐射828nm，再从1S4态跃迁到基态，产生147nm的谐振辐射。
模拟计算结果表明，在Ne-Xe-Ar三元气中，当Ar的含量为0.5％时，得到Xe的谐振激发态1S4的最大浓度。因此Xe的147nm辐射增强，显示板的亮度和光效提高。
表(2)为21英寸AC-PDP充入Ne-Xe-Ar三元气和充入Ne-Xe二元气时的效果对比测试值。在同一块U90603#PDP显示板中，例如充入Ne+1％Xe，200torr时，全屏着火电压为170v。充入Ne+1％Xe+0.5％Ar三元气时，着火电压为170v时，压强可增大至300Torr。在大致相同的功率下，显示版的中心亮度提高了24％。同时，色坐标下降(ΔX＝-0.16，ΔY＝-0.21)，使白场的色坐标更接近于CIE，6550K时的白场色坐标。在同一块板上，如在三元气中再增加1％Xe的含量，显示板中心亮度几乎比二元气时提高1倍，白场色坐标也有进一步的改善，但是全屏着火电压也有明显的增高。在U90608#PDP显示板中，充入Ne+1.5％Xe+0.5％Ar三元气，气压为300Torr时，比充Ne+1％Xe二元气200torr时，着火电压提高5v。而在相同的输入功率下，充三元气时，屏的中心亮度比充二元气时提高了24％。同时，白场色坐标也有明显的改善。
权利要求
1.用于彩色等离子体显示板中产生气体放电的三元混合气，包括Ne、Xe，其特征在于，还包括Ar，Xe的百分比为1％～5％，Ar的百分比为0.5％～4％，其余为Ne。
2.根据权利要求1所述的三元混合气，其特征在于，充气的总压强为200Torr到600Torr。
全文摘要
一种彩色等离子体显示板中产生气体放电的三元混合气,用于彩色等离子体显示板的放电气体由三元混合气Ne,Xe和Ar气所组成,Xe气的百分比选择从1%到5%,Ar气的百分比从0.5%到4%,其余为Ne气。充气的总压强从200Torr到600Torr(26.6KPa到79.8KPa)。
文档编号G09G3/28GK1255698SQ9911592
公开日2000年6月7日 申请日期1999年12月3日 优先权日1999年12月3日
发明者姚宗熙 申请人:西安交通大学