专利名称：增效的等离子体图像屏的制作方法
技术领域：
本发明申请涉及一种等离子体图像屏，该图像屏带有包含了透明板的前板，透明板上有第一电介质层和第一保护层，带有承板，带有肋板结构，该肋板结构将前板和承板之间的区域分成许多充满气体的等离子体单元，还在前板和承板上带有一个或多个电极阵列，用于在等离子体单元中产生电晕放电，因此可产生波长大于172nm的紫外(UV)光。
大体上，等离子体图像屏分为两种类型电极矩阵排列和电极共面排列。矩阵排列中，在前板和承板的两个电极交叉点处点燃并维持气体放电。电极共面排列中，在前板的电极之间维持气体放电，在和背板上称为寻址电极的交叉点处点燃气体放电。此时，寻址电极位于荧光材料层下。
典型的交流电(AC)等离子体图像屏中，前板有MgO保护层。MgO有高感应离子二次电子发射系数，因此可降低气体的点燃电压。
通常，等离子体图像屏中使用的含氙气体，可在等离子体放电中产生VUV(真空紫外)波长范围的光。缺点是MgO可吸收VUV波长范围的光。
电极共面排列中，气体放电过程中产生的VUV光约有一半到达前板，由各层吸收。对于一部分VUV光，该效果会进一步加强，因为通过从通常的状态向更高能的状态激励气体原子，可使气体再次吸收VUV光。尽管这些光后来也再次发散了，但是已从原始的方向有了偏移，因此原来传播到荧光层方向的光也可到达前板。
这种等离子体单元设计的另一个缺点是，涂在寻址电极上的发光材料不同、等离子体和发光材料之间的相互作用不同，所以不同的等离子体单元会产生不同的寻址电压。这就限制了等离子体图像屏可操作的用电界限。
为了实现该目的，等离子体图像屏带有包含了透明板的前板，透明板上有第一电介质层和第一保护层，带有承板，带有肋板结构，该肋板结构将前板和承板之间的区域分成许多充满了气体的等离子体单元，还在前板和承板上带有一个或多个电极阵列，用于在等离子体单元中产生电晕放电，因此可产生波长大于172nm的UV光，其中前板面对等离子体单元的一边有含有发光材料的第一层。
这种等离子体图像屏的优点是，等离子体和发光材料之间不会产生相互作用，因为含有发光材料的层不再位于等离子体单元中，即不再位于前板和承板之间。结果，等离子体图像屏可操作的用电界限就变宽了。
从属权利要求中描述了优选实施例。
将发光材料合入第一电介质层或第一保护层中，简单地在前板上形成了含有发光材料的第一层。
将含有发光材料的层作成一个附加层也是有好处的。
在另一个优选实施例中，承板附带有包含发光材料的第二层，等离子体图像屏的效率增加。这样，前板上的发光材料和承板上的发光材料都可以吸收等离子体放电产生的UV光。该包含发光材料的第二层可以是第二电介质层、附加层或第二保护层。
等离子体单元中，放电电极6、7分别相当于阴极和阳极，它们之间的气体在等离子体放电10的情况下散发辐射10。表面放电会导致电荷沿着位于等离子体区域8中的放电电极6、7之间的放电路径流动，表面放电点燃之后，等离子体区域8中形成等离子体，根据气体的成分，产生的辐射10最大散发波长可大于172nm。最好在等离子体放电的过程中，辐射10的波长范围在200至350nm之间。气体可以为氮气，氮气和至少一种稀有气体的混合物，如He、Ne、Ar、Kr、Xe，或稀有气体的卤化物。辐射10激励含有发光材料的第一层辐射，该层发出可见光12，由前板1射出，在屏幕上成为一个发光点。含有发光材料的第一层分成几个色彩段。通常，含有发光材料的第一层使用红、绿、蓝发光色彩段，成为垂直条状的一组。带有色彩段的等离子体单元称为子像素。分别带有红、绿、蓝发光色彩段的三个相邻的等离子体单元合在一起形成一个像素或图像元素。
前板上使用含有发光材料的第一层的优点是，发光材料和等离子体之间没有相互作用产生。在本实施例中，发光材料用于第一电介质层4，形成了含有发光材料的第一层。
使用UV光代替高能VUV光产生可见光的优点是，不会产生发光材料的频带激发，特别是用氧化物发光材料时。这就意味着不会产生导致发光材料效率降低的光致电离过程。另一个优点是，与VUV光不同，MgO不吸收UV光。还有的优点是，在从UV光转变为可见光时斯托克斯(Stoks)移位要低得多，同样的等离子体功效中等离子体图像屏可有更好的发光效率。
本实施例中，最好在承板2和寻址电极9上使用反射层13，反射UV光和/或可见光。反射层13可含有反射电介质材料或散射电介质材料。
另外，发光材料还可合入第一保护层5中，形成含有发光材料的第一层。
图2所示为共面排列电极的AC等离子体图像屏等离子体单元的另一实施例。该实施例中，含有发光材料的第一层为一附加层14，位于第一保护层5和第一电介质4之间。承板2和寻址电极9上可使用反射层13，反射UV光和/或可见光。另外，附加层14还可位于透明板3和第一电介质层4之间。
根据
图1和图2的实施例优点在于，发光材料和等离子体之间没有相互作用，可获得带有相同属性的统一等离子体单元。这就意味着等离子体图像屏可操作的用电界限更宽。
图3所示为共面排列电极的等离子体图像屏，除了前板1上有含有发光材料的第一层之外，承板2上还有含有发光材料的第二层。在该实施例中，第一电介质层4含有发光材料，形成含有发光材料的第一层。含有发光材料的第二层为附加层19，覆盖了寻址电极9。象含有发光材料的第一层一样，第二层也分了色彩段。含有发光材料的第二层中的蓝色段相对于含有发光材料的第一层中的蓝色段，含有发光材料的第二层中的红色段相对于含有发光材料的第一层中的红色段，含有发光材料的第二层中的绿色段相对于含有发光材料的第一层中的绿色段。在这样的排布中，等离子体放电辐射10产生的辐射10，约一半到达前板1上的含有发光材料的第一层，约另一半到达承板2上含有发光材料的第二层。这就使得等离子体图像屏的效率增强了，因为和常规共面排列电极的等离子体图像屏相比，发射出可见光的各层不吸收等离子体放电产生并射向前板1的UV光。
最好在承板2和含有发光材料的第二层之间使用反射层13，反射可见光。
图4示出了一等离子体图像屏，与图3所示的等离子体图像屏不同，光不通过前板1发射，而是通过承板2。在该实施例中，最好在透明板3和含有发光材料的第一层之间插入反射层13，反射可见光。此外，寻址电极9最好部分由透明材料制成，如ITO。
根据图3和图4的实施例中，含有发光材料的第一层还可为一附加层14，或为第一保护层5。
图1至4中的示例中承板2旋转了90度。
图5所示为矩阵排列电极的AC等离子体图像屏中的等离子体单元。该等离子体单元也有前板1和承板2。前板1包含有玻璃等制成的透明板3，其上有第一电介质层4，第一电介质层4上有第一保护层5，该层最好包含MgO。该实施例中，发光材料合入第一电介质层4，形成含有发光材料的第一层。透明板3上放置平行条状的第一组电极15。承板2最好由玻璃制成，承板2上放置平行条状的第二组电极16，它垂直于第一组电极15运行。反射层13可覆盖第二组电极16和承板2的中间区域，反射UV光和/或可见光。在第二组电极16上放置第二电介质层17。该实施例中，最好在分隔的肋板11和第二电介质层17上覆盖第二保护层18，它最好含有MgO。
也可用第一保护层5代替第一电介质层4形成含有发光材料的第一层。
另外，承板2上也可使用含有发光材料的第二层。可为第二电介质层17、第二保护层18或附加层19。在矩阵排列电极15、16的等离子体图像屏中，附加层19可位于第二组电极16和第二电介质层17之间，或第二电介质层17和第二保护层18之间。
利用矩阵排列电极15、16，在第一组电极15和第二组电极16的交叉点点燃和维持等离子体放电。用于等离子体放电的气体最好与上述共面排列电极的等离子体图像屏中的成分相同。
图6所示为矩阵排列电极的等离子体图像屏，其中由附加层14形成含有发光材料的第一层，位于第一电介质层4和第一保护层5之间。
另外，承板2可带有含有发光材料的第二层，可由第二保护层18、第二电介质层17或附加层19形成。反射层13也可覆盖第二组电极16和承板2的中间区域，反射UV光和/或可见光。
根据图5和图6实施例的优点是，由于发光材料和等离子体之间没有产生相互作用，可获得带有相同属性的统一等离子体单元。这就意味着等离子体图像屏操作的用电界限更宽。此外，在前板1和承板2上使用发光材料可增加等离子图像屏的效率。
矩阵排列电极的等离子体图像屏中，含有发光材料的第一层和含有发光材料的第二层也可分成色彩段。此时，含有发光材料的第二层中的蓝色段与含有发光材料的第一层中的蓝色段相对，含有发光材料的第二层中的红色段与含有发光材料的第一层中的红色段相对，含有发光材料的第二层中的绿色段与含有发光材料的第一层中的绿色段相对。
所有的实施例中，蓝色段的发光材料可使用，例如(Sr1-xMgx)2P2O7Eu(0≤x≤1)、(Ba1-xSrx)MgAl10O17Eu(0≤x≤1)、(Ba1-xSrx)MgA10O17Eu、Co(0≤x≤1)、(Ba1-xSrx)5(PO4)3(F，Cl)Eu(0≤x≤1)、(Ba1-x-ySrxCay)5(PO4)3(F，Cl)Eu(0≤x≤1，0≤y≤1)、Y2SiO5Ce或ZnSAg。
所有的实施例中，绿色段的发光材料可使用，例如(Ba1-xSrx)MgAl10O17Eu、Mn(0≤x1)、ZnSCu、Al、Au、SrGa2S4Eu或Gd2O2STb。
所有的实施例中，红色段的发光材料可使用，例如Y2O3Eu、Bi、YVO4Eu、Y(V1-xPx)O4Eu(0≤x≤1)、Y2O2SEU、Mg4GeO5.5FMn或(Y1-xGdx)2O3Eu、Bi(0≤x≤1)。
波长大于172nm的UV光可对所有这些发光材料进行有效的激发，特别选择的UV光的波长范围是180至400nm，并且在UV光激发后上述发光材料具有短的延迟时间(≤3.5ms)。
为了提高稳定性和表面性能，如电动电势、溅射电阻或发光材料的二次电子发射，可用一材料涂层，它对于等离子体放电波长范围中的辐射10，即波长大于172nm的辐射10，是透明的。涂层所用的材料可为例如Ca2P2O7、MgO、MgAl2O4、B2O3、Al2O3、Sc2O3、Y2O3、La2O3、CaO、Gd2O3、Lu2O3、AlPO4、ScPO4、YPO4、LaPO4、GdPO4、LuPO4、AlBO3、ScBO3、YBO3、LaBO3、GdBO3或LuBO3。该涂层可以是单独的发光材料粒子涂层，也可以是覆盖了含有发光材料层的层。
因为发光材料和等离子体之间没有相互作用产生，发光材料粒子涂层或覆盖了附加层14、19的涂层的优点也是能够获得统一的等离子体单元。结果，这种类型的等离子体图像屏可操作的用电界限更宽。
为了产生含有发光材料的电介质层14、17，将发光材料混入原始材料中来产生电介质层4、17。原始材料可为玻璃或陶瓷材料。电介质层4、17可含有从组Li2O、Na2O、K2O、SiO2、B2O3、BaO、Al2O3、ZnO、MgO、CaO和PbO中选择的一个或多个氧化物，与发光材料混合。
为了产生含有发光材料的电介质层4、17，首先筛网印花粘剂基和玻璃或陶瓷材料采用相同的重量百分比来制作三种筛网印花粘剂。筛网印花粘剂基最好使用带有5％重量比乙基纤维素的p-menth-1-en-8-ole。由筛网印花粕剂基分别和重量比为70分的发射红光的、发射绿光的或发射蓝光的发光材料制成三种发光材料粘剂。然后，以10∶1的比例将每一种发光材料粘剂混入筛网印花粘剂。得到的粘剂以筛网印花的方法应用到前板1或承板2的结构中，可得到三种发光材料垂直一组的分段电介质层4、17。使电介质层4、17干燥，然后把整个前板1加温至485℃。最终电介质层4、17的厚度最好在20至40μm之间。
为了产生附加层14、19，首先用印花、刮片或旋转涂层的方法，分别将含有三种发光材料的三种悬浮液应用到前板1或承板2，然后使其干燥。
用旋转涂层的方法应用到前板1或承板2的悬浮液最好含有低浓度的液化辅助剂，如聚乙烯醇等有机聚合粘结剂。单个发光材料悬浮液的成分中液化物最好不超过发光材料容积的20％。最好限制发光材料与粘结剂的容积比例为10∶1。
如果含有发光材料的层为保护层5、18，首先分别制成含有MgO和一种发光材料的三种悬浮液，用印花、刮片或旋转涂层的方法将它们应用到前板1或承板2，然后使其干燥。
进一步生产根据本发明申请的等离子体图像屏的生产步骤，使用的都是已知的方法和步骤。
权利要求
1.一种等离子体图像屏，包括包含透明板(3)的前板(1)，该透明板(3)上有第一电介质层(4)和第一保护层(5)；承板(2)；肋板结构(11)，该肋板结构将前板(1)和承板(2)之间的区域分成许多等离子体单元，等离子体单元内充满了气体；前板(1)和承板(2)上的一个或多个电极阵列(6，7，9，15，16)，用于在等离子体单元中产生电晕放电，因此产生波长大于172nm的紫外光，其中前板(1)在面对等离子体单元的一边有含有发光材料的第一层。
2.如权利要求1所述的等离子体图像屏，其特征在于含有发光材料的第一层是第一电介质层(4)。
3.如权利要求1所述的等离子体图像屏，其特征在于含有发光材料的第一层是第一保护层(5)。
4.如权利要求1所述的等离子体图像屏，其特征在于含有发光材料的第一层是附加层(14)。
5.如权利要求1至4之一所述的等离子体图像屏，其特征在于承板(2)在面对等离子体单元的一边有含有发光材料的第二层。
6.如权利要求5所述的等离子体图像屏，其特征在于含有发光材料的第二层是第二电介质层(17)。
7.如权利要求5所述的等离子体图像屏，其特征在于含有发光材料的第二层是附加层(19)。
8.如权利要求5所述的等离子体图像屏，其特征在于含有发光材料的第二层是第二保护层(18)。
全文摘要
本发明申请是关于一种等离子体图像屏，其中用于产生可见光的发光材料应用到前板(1)或前板(1)和承板(2)上。
文档编号H01J17/49GK1426084SQ0214822
公开日2003年6月25日 申请日期2002年9月19日 优先权日2001年9月22日
发明者T·于斯特尔, G·霍伊斯勒, M·H·克莱恩 申请人:皇家菲利浦电子有限公司