提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法及等离子显示屏的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法及等离子显示屏。该方法包括对蒸镀后形成的掺杂型MgO介质保护层进行热处理。本发明通过将蒸镀后的保护层进行热处理，解决了掺杂型MgO介质保护层在空气中暴露易污染的问题，提高了介质保护层的稳定性。同时该技术方案具有多种实现方式且实现简单，成本较低。
【专利说明】提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法及等离子显示屏
【技术领域】
[0001]本发明属于膜加工领域，具体涉及一种提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法及等离子显示屏。
【背景技术】
[0002]近几年来，等离子显示技术日趋成熟。等离子显示屏(PDP)由于具有高亮度、高对比度、低成本以及易于大尺寸化的特点，在大尺寸显示器领域占据了重要的地位。PDP是一种利用气体放电期间产生的等离子体激发荧光粉，以显示字符和图形的显示装置。在等离子体显示屏中包含前面板和后面板，两者以相互对置的方式配置。在前面板中包括前面板基板，在其上形成条纹状电极，在条纹状电极上形成介质层，进而在介质层上形成介质保护层。
[0003]目前介质保护层基本上都采用MgO材料，其能够引起辉光放电中的二次电子发射，从而降低放电电压并且改善放电延迟。同时MgO保护层具有较好的耐溅射性能，减小了驱动等离子体显示装置时的放电气体放电时的离子冲击，从而保护电介质层。因此，从rop发展的早期阶段，MgO膜就作为电子发射层，然而随着rop的发展，大尺寸和高清晰度显示器逐渐受到欢迎，因此降低显示器的能耗成为主要问题。为此，应当进一步提高保护膜的二次电子发射系数以降低放电起始电压。另外，为了降低单扫描驱动所需部件的成本，应当进一步改善由外电子发射的改进而引起的放电延迟。通常使用电子束蒸镀或离子溅射等方法制作MgO介质保护层，其厚度通常为600?900nm。
[0004]目前已经提出了通过氧化物掺杂来改进二次电子发射系数的方法，如专利200710079693.8中提到的在MgO中掺杂碱土金属BeO或Cao作为第一掺杂材料，以及选择Sc2O3, Sb2O3, Er2O3,Mo2O3和Al2O3作为第二掺杂材料。该保护层明显提高了 PDP的放电效率并且缩短了放电延迟时间。专利200710091704.4公开了第一掺杂物为Ca、Al和Si，第二掺杂物为Fe和/或Zr的情况下，通过使用掺杂了掺杂物的、经烧结的氧化镁作为保护层，减小了保护层的温度依赖性，并且得到了高的响应速度。专利200810081990.0A中提供了一种MgO保护层，包括以MgO为基准的100到300ppm的Ca、100到250ppm的AlUO到50ppm的Fe、以及70到170ppm的Si,由于减小了放电延迟时间而提高了放电稳定性和显示质量。
[0005]从以上可以看出，上述的通过掺杂改进氧化镁介质保护层的方法，虽然提高了 rop的放电效率，但该方法的制备过程中由于CaO、Sr2O3等碱土氧化物在空气中极易与H2O和CO2反应，在保护层表面生成氢氧化合物和碳酸根化合物，从而降低了显示面板的性能，给产品的性能造成了极大的不稳定性。因此迫切需要一种适合掺杂型MgO介质保护膜的生产工艺来替代现有的生产方法，来生产性能稳定的产品。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法及等离子显示屏，以解决现有技术中存在的MgO介质保护层因掺杂而暴露在空气中造成的性能恶化、产品不稳定的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法，对蒸镀后形成的掺杂型MgO介质保护层进行热处理。
[0008]进一步地，热处理步骤包括将掺杂型MgO介质保护层置于空气或还原性气体中，加热至300?600 0C ο
[0009]进一步地，还原性气体选自由氮气、氩气和氦气组成的组中的一种或多种。
[0010]进一步地，热处理的温度为400?500°C。
[0011]进一步地，热处理的时间为10?60分钟。
[0012]进一步地，掺杂型MgO介质保护层为掺杂有氧化钙、氧化锶的氧化镁介质保护层。
[0013]根据本发明的另一个方面，提供了一种等离子显示屏，该等离子显示屏中的掺杂型MgO介质保护层由上述任一种方法处理而得到。
[0014]本发明通过将蒸镀后的保护层进行热处理，解决了掺杂型MgO介质保护层在空气中暴露易污染的问题，提高了介质保护层的稳定性。同时该技术方案具有多种实现方式且实现简单，成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1示出了空气中热处理后的样品和未经热处理样品的傅里叶红外光谱图；
[0016]图2示出了空气中热处理后的样品和未经热处理的样品在空气中暴露不同时间后碳酸根吸收峰面积的对比图；
[0017]图3示出了氮气中热处理后的样品和未经热处理的样品的傅里叶红外光谱图；以及
[0018]图4示出了氮气中热处理后的样品和未经热处理的样品在空气中暴露不同时间后碳酸根吸收峰面积的对比图。
【具体实施方式】
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0020]根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种高稳定性掺杂型MgO介质保护层的制备方法，与现有技术不同的是，该方法包括对蒸镀后形成的掺杂型MgO介质保护层进行热处理。将CaO、SrO或其他碱土金属氧化物掺杂的MgO介质保护层蒸镀完成后，在空气中暴露一段时间，膜层表面很快会吸收空气中的H2O和CO2,形成Mg和Ca或其他碱土金属的氢氧化合物和碳酸根化合物。这层化合物破坏了 MgO晶体的规整性，使得保护层的二次电子发射系数降低，显示器着火电压升高，同时也极易造成显示不均匀、异常放电等问题。本发明通过将蒸镀后的保护层进行热处理，使得在掺杂型MgO介质保护层表面上或内部形成的氢氧化合物和碳酸根化合物发生分解，热处理后的介质保护膜在空气中暴露时吸收CO2和H2O的速度比较缓慢，或者几乎不吸收CO2和H2O,解决了掺杂型MgO介质保护层在空气中暴露易污染的问题，提高了介质保护层的稳定性，进而提高了显示屏的稳定性。同时该技术方案实现简单，成本较低。
[0021]根据本发明的另一种典型实施方式，该热处理步骤包括将掺杂型MgO介质保护层置于空气或还原性气体中，加热至300?600°C。在空气中或还原气体中进行热处理均可以使表面生成的氢氧化合物和碳酸根化合物分解，只是分解的程度不同，在空气中热处理后可以使一些不太稳定的碳酸根化合物分解，但一些较稳定的碳酸根化合物(如碳酸钙)就很难分解，但相对于不经过热处理的样品来说都提高了介质保护层的稳定性。在300?600°C进行热处理，是因为当温度低于300°C时，会出现氢氧化合物和碳酸根化合物不能充分分解的情况；当温度大于600°C时，虽然保证了氢氧化合物和碳酸根化合物充分分解，但会由于温度太高给掺杂型MgO介质保护层造成破坏。在上述温度范围内加热既可以保证充分分解，又不会对介质保护层的性能造成破坏。
[0022]优选地，还原性气体为氮气、氩气或氦气中的一种或多种。本发明优选但不局限于上述气体，选择氮气或氩气或氦气是因为这些气体不会与掺杂型MgO介质保护层上的氢氧化合物和碳酸根化合物发生反应，保证了热处理的顺利进行。
[0023]虽然加热至300?600°C可以使氢氧化合物和碳酸根化合物分解，优选地，热处理的温度为400?500°C。在此温度范围内进行热处理可以在不破坏掺杂型MgO介质保护层的同时使得氢氧化合物和碳酸根化合物分解更完全。优选地，热处理的时间为10?60分钟。处理时间太短会造成氢氧化合物和碳酸根化合物分解不充分，处理时间太长会破坏掺杂型MgO介质保护层的性能。
[0024]优选地，掺杂型MgO介质保护层为掺杂有氧化钙和/或氧化锶的氧化镁介质保护层。因为氧化钙、氧化锶和氧化镁具有相似的电子结构和晶体结构等特点，易于掺杂，将其掺杂到MgO材料中后能够得到较为稳定的晶体结构。此外氧化钙和氧化锶与氧化镁相比具有更高的二次电子发射性能，将氧化钙或氧化锶对氧化镁介质保护层进行掺杂后，提高了介质保护层的二次电子发射系数。
[0025]本发明所使用的热处理设备有烧结炉、气氛炉等，一般烧结炉采用红外加热，本发明可以在保护层制作设备中添加相应的热处理过程来实现，或者在生产线上加入热处理设备来实现热处理过程，该工艺实现简单。
[0026]根据本发明的另一方面，根据本发明的一种典型实施方式，提供了一种等离子显示屏，该等离子显示屏中的掺杂型MgO介质保护层是经过上述任一种方法处理而得到的。
[0027]下面结合具体实施例来说明本发明的技术效果。
[0028]实施例1
[0029]I)采用掺杂CaO的MgO靶材作为蒸镀源，在已经制作了电极和介质层的前基板上蒸镀掺杂型MgO介质保护层，厚度为700nm。
[0030]2)将蒸镀后的前基板置入烧结炉中进行热处理，烧结气氛为空气，加热源采用红外加热，加热温度为300°C，加热时间为lOmin。
[0031]3)热处理后，将前基板与后基板对合。
[0032]下面结合实施例1的样品进行分析:图1示出了空气中热处理后的样品和未经热处理样品的傅里叶红外光谱图；图2示出了空气中热处理后的样品和未经热处理的样品在空气中暴露不同时间后碳酸根吸收峰面积的对比图。两者进行对比可以看出，随着在空气中暴露时间的增加，未经热处理的样品的碳酸根的吸收峰(碳酸根的吸收峰值为1500CHT1)逐渐增大，而经过热处理后的样品，其吸收峰的形状在峰谷处较未热处理样品偏向较低波数方向，形状较窄，这表明MgCO3在热处理过程中分解为MgO，而CaCO3则没有分解。经过热处理的样品在空气中暴露后，随着暴露时间的增加，碳酸根的吸收面积并没有增加，这说明本发明提供的方法可以增加介质保护层的稳定性。
[0033]实施例2
[0034]I)采用掺杂SrO的MgO靶材作为蒸镀源，在已经制作了电极和介质层的前基板上蒸镀介质保护，厚度为900nm。
[0035]2)蒸镀后将前基板置入烧结炉进行热处理，烧结气氛为氮气，加热源采用红外加热，加热温度为600°C，加热时间为60min。
[0036]3)热处理后，将前基板与后基板对合。
[0037]下面结合实施例2的样品进行分析:图3示出了氮气中热处理后的样品和未经热处理的样品的傅里叶红外光谱图；图4示出了氮气中热处理后的样品和未经热处理的样品在空气中暴露不同时间后碳酸根吸收峰面积的对比图。两者经过对比可以看出，随着在空气中暴露时间的增加，没有经过热处理的样品的碳酸根的吸收峰逐渐(碳酸根的吸收峰值为1500CHT1)增大，而经过热处理的样品，吸收峰基本消失，表明是因为180)3和CaCO3在热处理过程中分别分解为MgO和CaO。经过热处理的样品在空气中暴露后，随着暴露时间的增加，碳酸根的吸收面积逐渐增加，但在同样的暴露时间内，经过热处理的样品碳酸根吸收峰的面积明显比未经过热处理的样品小。表明上述热处理方法可以提高介质保护层的稳定性。
[0038]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种提高掺杂型MgO介质保护层稳定性的方法，其特征在于，对蒸镀后形成的所述掺杂型MgO介质保护层进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理步骤包括将所述掺杂型MgO介质保护层置于空气或还原性气体中，加热至300?600°C。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述还原性气体选自由氮气、氩气和氦气组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热处理的温度为400?500°C。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热处理的时间为10?60分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂型MgO介质保护层为掺杂有氧化钙和/或氧化锶的氧化镁介质保护层。
7.一种等离子显示屏，其特征在于，所述等离子显示屏中的掺杂型MgO介质保护层由权利要求1-6中任一项所述的方法处理而得到。
【文档编号】C23C14/58GK103943436SQ201110459931
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2011年12月31日 优先权日:2011年12月31日
【发明者】薛道齐, 孙猛 申请人:四川虹欧显示器件有限公司