CN1371115A - 具有高亮度的等离子体图像显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了具有更高亮度的一种等离子体图像显示屏,尤其是一种AC等离子体图像显示屏。前板(1)由一个有一层绝缘层(4),一层UV－反射层(8)和一层保护层(5)施加于其上的玻璃板(3)构成。该UV－反射层(8)在等离子体发射(>172nm)的波长范围内显示出高反射和在可见光波长范围内显示出高透射。该UV－反射层(8)向后对着荧光物质(10)反射在该前板(1)的方向上发出的紫外光。
Description
发明领域
本发明涉及一种等离子体图像显示屏，该显示屏包含由带有绝缘层和保护层的玻璃板组成的前板、带有荧光层的后板、将前板与后板间的空间再细分为充满气体的等离子体单元的肋状结构以及在前板和后板上用于在该等离子体单元中产生电晕放电的一个或多个电极阵列。
背景技术
等离子体图像显示屏使高分辨率彩色图像、大的图像显示屏对角线和小巧的设计成为可能。等离子体图像显示屏包含一个充满气体和呈肋状排列的电极的密封玻璃单元。一种发出紫外范围内的光线的气体放电通过施加电压来产生。这种光可以通过荧光物质转变成可见光并且通过玻璃单元的前板发射给观众。
等离子体图像显示屏被细分为两种：直流(DC)等离子体图像显示屏和交流(AC)等离子体图像显示屏。在DC等离子体图像显示屏中，电极与等离子体直接接触，在AC等离子体图像显示屏中，电极与等离子体被一个绝缘层分开。
在一种典型的AC等离子体图像显示屏中，绝缘层另外又被一层MgO覆盖。MgO具有高的离子感应二次电子发射系数，因而降低了气体的点火电压。而且，MgO可以抵抗等离子体中带正电的离子的溅射。
现有技术中大多数用于UV-激发元素的气体是一种混有氙的稀有气体。在等离子体放电中产生的光线处于真空紫外范围。Xe的发射波长是147nm，激发态的Xe2受激准分子的发射波长是172nm。
等离子体图像显示屏的亮度在很大程度上随该真空紫外线激发荧光物质的效率而变。JP2000-011895介绍了一种为了提高亮度，在绝缘层上有一个UV-反射层的等离子体图像显示屏。UV-反射层由具有不同折射率的材料形成的层系列组成。这些层的制造非常复杂并且昂贵。
不利的是由于MgO层不能被远紫外线穿透，因而不能用于UV-反射层。
本发明的一个目的是提供一种具有更高亮度的等离子体图像显示屏。
发明概述
这个目的是通过提供一种等离子体图像显示屏实现的，该等离子体图像显示屏包含由上面带有一个绝缘层、一个UV-反射层、和一个保护层的玻璃板组成的前板，带有荧光层的后板，将前板与后板间的空间再细分为充满气体的等离子体单元的肋状结构以及在前板和后板上用于在该等离子体单元中产生电晕放电的一个或多个电极阵列，所述的放电产生波长大于172nm的紫外线。
电晕放电产生波长在200到350nm之间的紫外线将更好。
应用波长大于172nm尤其是在200到350nm之间的紫外线激发荧光物质，使得在前板上不仅采用反射紫外线的层而且采用在气体的点火电压上起到有益效果的保护层成为可能。而且，由于在前板的方向上发射出的紫外线被紫外线反射层反射朝向荧光物质，紫外线反射层提高了等离子体图像显示屏的亮度。
尤其优选的气体是选自水银蒸汽、Ne/N2和稀有气体的卤化物之中。
这些气体在等离子放电中放射出波长大于172nm的光线。
对UV-反射层来说，优选包含选自金属氧化物，金属氟化物，金属磷酸盐，金属多磷酸盐，金属偏磷酸盐，金属硼酸盐和金刚石中的一种材料。
在由173到700nm的波长范围内，这些材料呈现出没有或者仅仅少量的吸收并且可面授在等离子图像显示屏的制造过程中的高温。
对UV-反射层来说，特别优选包含粒子直径小于300nm的粒子。
对UV-反射层来说，更为特别优选包含粒子直径介于20nm和150nm之间的粒子。
这种粒径的粒子在紫外线波长范围内比在可见光波长范围内具有高得多的对光线的散射。
对反射紫外光的层来说具有0.5μm到5μm的厚度将会有利。
除了单个的(独立的)粒子的散射行为和它对波长的依赖关系之外，还有散射粒子层的厚度也起重要作用。采用粒径小于300nm的粒子，尤其是粒径在20到150nm之间的粒子，并且层厚度0.5μm到5μm，可以得到一个在等离子体发射的波长范围内有很强的反射和在荧光物质发射的可见光范围内透射的UV-反射层。
以下将参考两个附图和两个实施例更详细地解释本发明，其中：
附图简单描述
图1显示了一个AC等离子体图像显示屏中一个单独的等离子体单元的结构和工作原理，和
图2显示了根据本发明的一个UV-反射层的反射特性。
实施例描述
在图1中，带有一个共面的电极排列的AC等离子体图像显示屏的一个等离子体单元具有一个前板1和一个后板2。该前板1包含一个玻璃板3，玻璃板上有一个绝缘层4，绝缘层4上有一个UV-反射层8，之上还有一个保护层5。该保护层5最好由MgO制成，绝缘层4可以由如含PbO的玻璃制成。被绝缘层4覆盖的平行条形放电电极6、7被用在玻璃板3上。该放电电极6、7例如由金属或者ITO制成。后板2是玻璃的，平行条形地址电极11例如由Ag制成，该条形地址电极11与放电电极6、7垂直，并被用在后板2上。所述地址电极覆盖有一个放射出三种主色红、绿、兰中的一种光的荧光物质层10。该荧光物质层10因此被细分为多个色彩段。通常采用放射出呈相互垂直的条形红、绿、兰三色组的荧光物质层10的色彩段。单独的等离子体单元被带有隔离肋状物的肋状结构13分隔开，该肋状物最好是一种绝缘材料。
在等离子体放电过程中发射出最大波长大于172nm的光的一种气体存在于等离子体单元中，也存在于放电电极6、7之间，在电极6、7中，其中一个作为阴极，另外一个就作为阳极，反之亦然。等离子体放电中最好产生波长在200到350nm之间的光。表面放电引燃后，电荷可沿着等离子体区域9内的放电电极6、7之间的放电通道飘移，等离子体在等离子体区域9内形成，由此产生紫外线区域的射线12，射线的产生有赖于气体的组成。这种射线12激发荧光物质层10发光，因此发射出三种主色中的一种可见光14，可见光14通过前板1然后在图像显示屏上形成一个明亮的图像。
该放电电极6、7先用在玻璃板3上由气相沉积法制得，玻璃板3的尺寸与欲得到的图像显示屏的尺寸相应，以便制造带有一个UV-反射层8的前板1。然后施加绝缘层4。
首先制成具有预定粒径的粒子悬浮液，以便产生UV反射层8。像各种主族或过渡族金属的氧化物，氟化物，磷酸盐，偏磷酸盐或多磷酸盐可用于这种粒子。例如，第一主族氧化物像Li2O或第二主族氧化物像MgO，CaO，SrO和BaO，或第三主族氧化物像B2O3和Al2O3，或第三过渡族氧化物像Sc2O3，Y2O3和La2O3，或第四主族氧化物像SiO2，GeO2和SnO2，或第四过渡族氧化物像TiO2，ZrO2和HfO2或混合氧化物像MgAl2O4，CaAl2O4或BaAl2O4，举例来说，可用作氧化物。第一主族氟化物像LiF，NaF，KF，RbF和CsF，或第一过渡族氟化物像AgF，或第二主族氟化物像MgF2，CaF2，SrF2和BaF2，或第三主族氟化物像AlF3，或第四主族氟化物像PbF2，或第一过渡族氟化物像CuF2，或第二过渡族氟化物像ZnF2，或镧系氟化物像LaF3，CeF4，PrF3，SmF3，EuF3，GdF3，YbF3和LuF3，或混合氟化物像LiMgF3，Na3AlF6和KMgF3，举例来说，可用于氟化物，第一主族磷酸盐像Li3PO4，Na3PO4，K3PO4，Rb3PO4和Cs3PO4，或第二主族磷酸盐像Mg3(PO4)2，Ca3(PO4)2，Sr3(PO4)2或Ba3(PO4)2，或第三主族磷酸盐像AlPO4，或第三过渡族磷酸盐像ScPO4，YPO4和LaPO4，或镧系磷酸盐像LaPO4，PrPO4，SmPO4，EuPO4，GdPO4，YbPO4和LuPO4，或第四过渡族磷酸盐像Ti3(PO4)4，Zr3(PO4)4和Hf3(PO4)4，举例来说，可用于磷酸盐。第一主族偏磷酸盐像Li3(PO3)3，Na3(PO3)3，K3(PO3)3，Rb3(PO3)3和Cs3(PO3)3，或第二主族偏磷酸盐像Mg(PO3)2，Ca(PO3)2，Sr(PO3)2和Ba(PO3)2，或第三主族偏磷酸盐像Al(PO3)3，或第三过渡族偏磷酸盐像Sc(PO3)3，Y(PO3)3和La(PO3)3，或第四过渡族偏磷酸盐像Ti3(PO3)4，Zr3(PO3)4和Hf3(PO3)4或Zn(PO3)2，举例来说，可用于链长n在3到9之间的偏磷酸盐。所用的多磷酸盐可以是如，金属Li，Na，K，Rb，Cs，Mg，Ca，Sr，Ba，Al，Sc，Y，La，Ti，Zr，Hf，Zn，Pr，Sm，Eu，Gd，Yb，Lu的链长n在101和106之间，x值在0.25到1之间的多磷酸盐(MxPO3)n，x值有赖于所用金属的氧化程度。在所有这些多磷酸盐中，金属阳离子也可以被质子部分替代。然而，也许还可以在UV-反射层8中使用磷酸氢盐如KH2PO4，NaH2PO4和NH4H2PO4或金刚石。
所用材料的粒径应该小于300nm，并最好是在20到150nm的范围内。在这个粒径范围内有较宽的分布尤其有利，因为这会影响紫外光反射与在预期方向上可见光反射的比例。
另一方面，根据本发明，该悬浮液要包含该粒子的初级粒子，然后通过一次热处理使初级粒子转变为所需的粒子。因此，如一个含Mg(OH)2的悬浮物在提供该绝缘层4后可以热转变为一个MgO层。
该悬浮液最好在一种水溶液中制备。很多时候，有必要采用有机溶剂体系，例如要是所用的粉会和水发生化学反应或在水中溶解。该悬浮液可采用不同的方法制备，这有赖于材料和粒径。制备该粒子有一种可能就是由合适的初级粒子合成。另一种可能就是直接嵌入粒子。
如果粒子是由在悬浮系的制备中的初级粒子制得，金属盐首先在水中溶解。该金属盐具有组成MXn·yH2O，M是如Li，Na，K，Rb，Cs，Mg，Ca，Sr，Ba，Al，Sc，La，Y，Sn，Ti，Zr，Hf，Ag，Pb，Cu，Pr，Sm，Eu，Gd，Yb，Lu和Zn组中选出的一种或多种金属，X是如阴离子NO3 -，RO-，R-COO-，-O2C-CO2 -中的一种或多种，而y是大于或等于0的一个数，和n是1和4之间的一个整数，这有赖于金属阳离子Mn+的氧化程度。如丙醇金属和丁醇金属可用作醇盐基RO-。如所用的羰化物可以是乙酸酯、丙酸酯或丁酸酯。
本发明中粒径小于300nm的粒子将通过热处理，如退火热处理，通过酸处理，如添加己酸，通过碱处理，如添加氢氧化钠溶液或直接加氨水，和/或通过添加所需的补充离子的方法得到。该补充离子以盐的形式加入金属盐水溶液和也许可以是比方说像NH4F的铵盐，或像偏磷酸钠的磷酸盐，或长链多磷酸盐。
所得的该悬浮系与一种相关的增稠剂和/或一种分散剂混合。
另一方面，像比方说粒径小于300nm的Li2O，MgO，CaO，SrO，BaO，B2O3，Al2O3，Sc2O3，Y2O3，La2O3，SiO2，GeO2，SnO2，TiO2，ZrO2，HfO2或MgAl2O4可以直接悬浮在水溶液中，并随后与一种相关的增稠剂和/或一种分散剂混合。
该粒子将通过带有或不带有搅拌器的球磨研磨来分散，用溶解器搅拌来混合，用一个Ultraturrax器，一个超声槽或一个超声声纳探针来剪切分散。
该悬浮液还可以再加入一些改善悬浮系流动性并使它具有触变性的添加剂。少量可溶性有机聚合物像聚乙烯醇，聚丙烯酸脂衍生物，相互作用的增稠剂，或充分分散的胶体都可以用作这种添加剂。
这些不同方法得到的悬浮液可通过不同的方法用于前板1的绝缘层4，像比方说旋涂法，弯月形涂覆，刮刀涂覆法，丝网印刷或苯胺印刷法。
为干燥施加的层，可用环境空气，加热，红外射线或它们的结合处理该层。为了防止由于收缩在层面上产生裂纹，干燥以足够慢的速度进行。为了除去所混合的材料像电解液，分散剂或聚合物，要对该层进行加热后处理。通过对该面加热到450℃，添加剂可以被毫无残留地除去。有时为了达到聚合物的完全高温分解，有必要采用600℃的温度。如果施加的悬浮液含有根据本发明的一种粒子的一种初级粒子，相应的转变将和热处理同时进行。
一种惰性气体卤化物像比方说ArF，KrCl，KrF，XeBr，XeCl，XeF，Ne/N2混合气，或水银蒸汽可以用作等离子体放电的气体。
可以被波长大于172nm，尤其是波长范围在200到350nm之间的波长激发的荧光物质被用在荧光物质层10。
例如BaMgAl10O17∶Eu，(Ba1-xSrx)5(PO4)3(F，Cl)∶Eu 0≤x≤1或
(Ba1-x-ySrxCay)5(PO4)3(F，Cl)∶Eu 0≤x≤1，可用于发出蓝光的荧光物质。
例如Zn2SiO4∶Mn，BaAl12O19∶Mn，Y2SiO5∶Tb，CeMgAl11O19∶Tb，(Y1-xGdx)BO3∶Tb 0≤x≤1，InBO3∶Tb，GdMgB5O10∶Ce，Tb，或LaPO4∶Ce，Tb可用做发出绿光的荧光物质。
例如Y2O3∶Eu，Y2O2S∶Eu，YVO4∶Eu，Y(V1-xPx)O4∶Eu 0≤x≤1，(Y1-xGdx)2O3∶Eu 0≤x≤1，或(Y1-xGdx)BO3∶Eu 0≤x≤1，可用做发出红光的荧光物质。
为了制造分段的荧光物质层10，用现有的方法生产带有发射绿、红或蓝色的荧光物质的一种荧光物质预制剂，这些荧光物质预制剂被施加在带有含隔离的肋状物和地址电极10的肋状结构12的一个后板2上，这种施加通过以方法实施：干涂覆法，如静电沉积或静电支持喷粉，并且也可以用湿涂覆法，如丝网印刷，分配器(dispenser)过程，在其过程中，一种荧光物质预制剂由一个沿着沟道移动的喷嘴导入，或者由液相中沉积。这个方法随后被用于制造另两种颜色。
该后板2与其它部件像比方说一个前板1和一种气体一起被用于制造一个等离子体图像显示屏。
该UV-反射层8最好用于AC等离子体图像显示屏，在AC等离子体图像显示屏中，等离子体单元由AC电压驱动，并且该放电电极6、7由一个绝缘层4覆盖。原则上也可能将UV-反射层用于DC等离子体图像显示屏，在DC等离子体图像显示屏中，放电电极6、7不被一个绝缘层4覆盖。
以下将对本发明实施例作详细解释，描绘本发明将如何实施的例子。
实施例1
为生产一种丝网印制膏，含有5％重量乙基纤维素的100克p-menth-1-en-8-ole，2.7克的一种触变剂，和12克粒径在20和100nm之间的SiO2混合，随后两次通过一个三辊辊磨分散。
丝网印制法用于将一个SiO2粒子层作为一个UV-反射层8施加于一个前板1的绝缘层4上，前板1包含一个玻璃板3，一个绝缘层4和两个放电电极6、7。该绝缘层4包含PbO，所述两个放电电极6、7由ITO制成。该前板1首先干燥，然后经过一次2小时，450℃的热后处理。该SiO2的UV-反射层厚度是4.0μm。随后，该UV-反射层8覆盖一层层厚为730nm的MgO。制成的前板1与一个后板2和一种气体一起组成一个亮度提高了的等离子体图像显示屏。该气体包含90％体积的Ne和10％体积的N2。
在图2中，曲线15显示了4.0μm含SiO2的UV-反射层8的反射随波长的变化。曲线16显示了730nm厚的MgO保护层5被气相沉积于UV-反射层8上后的反射。
实施例2
由火焰高温分解制得，粒径达到200nm的150克Al2O3通过搅拌器，被缓慢地搅拌入溶于500ml蒸馏水的0.005mol醋酸氨溶液中。加入过程完成后，得到的该悬浮液15用超声声纳探针处理15分钟。该悬浮液与25.0ml的4.7％聚乙烯醇水溶液边搅拌，边混合。该悬浮液随后通过过滤变清。
采用旋涂法将一个Al2O3粒子层作为UV-反射层8施加于一个前板1的绝缘层4上，该前板1由一个玻璃板3，一个绝缘层4和两个放电电极6、7组成。该绝缘层4含有PbO，两个电极6、7由ITO制成。该前板1首先干燥，然后经过一次2小时，450℃的热后处理。该Al2O3的UV-反射层厚度是2.0μm。然后，该UV-反射层8覆盖一层层厚为600nm的MgO。制成的前板1与一个后板2和一种气体一起组成一个亮度提高了的等离子体图像显示屏。该气体含KrF。
Claims (7)
1.一种等离子体图像显示屏，具有前板(1)，一个带有一层荧光物质层(10)的后板(2)，一个肋状结构(13)，和在该前板(1)和该后板(2)上的一个或多个电极阵列(6、7、11)，该前板(1)由一个有一层绝缘层(4)，一层UV-反射层(8)和一层保护层(5)施加于其上的玻璃板(3)构成，该肋状结构(13)将该前板(1)和该后板(2)之间的空间细分为充满气体的等离子体单元，该电极阵列(6、7、11)用于在该等离子体单元中产生电晕放电，其中，所述的放电产生波长大于172nm的紫外光。
2.权利要求1所述的等离子体图像显示屏，其特征在于：在该电晕放电中产生波长在200和350nm之间的紫外光。
3.权利要求1所述的等离子体图像显示屏，其特征在于：该气体是选自水银蒸汽，Ne/N2，和稀有气体卤化物构成的一组气体之中。
4.权利要求1所述的等离子体图像显示屏，其特征在于：该UV-反射层(8)包含选自金属氧化物，金属氟化物，金属磷酸盐，金属多磷酸盐，金属偏磷酸盐，金属硼酸盐和金刚石构成的组的一种材料。
5.权利要求1所述的等离子体图像显示屏，其特征在于：该UV-反射层(8)包含粒径小于300nm的粒子。
6.权利要求4所述的等离子体图像显示屏，其特征在于：该UV-反射层(8)包含粒径在20nm和150nm之间的粒子。
7.权利要求1所述的等离子体图像显示屏，其特征在于：该UV-反射层(8)具有0.5μm到5μm的厚度。
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