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CN1993795A - 等离子体显示板 - Google Patents

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CN1993795A CNA2006800005418A CN200680000541A CN1993795A CN 1993795 A CN1993795 A CN 1993795A CN A2006800005418 A CNA2006800005418 A CN A2006800005418A CN 200680000541 A CN200680000541 A CN 200680000541A CN 1993795 A CN1993795 A CN 1993795A
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Abstract

一种等离子体显示板，其中至少具有显示电极(6)和介电层(7)的前板(1)和后板(2)相对设置以形成放电空间(14)，并且向放电空间(14)中填充放电气体。在介电层(7)上设置添加有硅和铝中的至少一种元素的氧化镁制的保护层(8)。放电气体至少包含氙和氢气。保护层(8)的硅和铝之一的浓度为30ppm以上50000ppm以下。氢气的浓度在10000ppm以下。

Description

等离子体显示板
技术领域
本发明涉及显示装置等使用的等离子体显示板。
背景技术
等离子体显示板(下面称为PDP)，基本由前板和后板构成。前板包括玻璃基板，由玻璃基板的主表面上的透明电极和汇流电极(bus electrode)构成的条状显示电极，覆盖显示电极的作为电容器操作的介电玻璃层以及介电层上形成的氧化镁(MgO)制得的保护层。
作为玻璃基板，使用可以容易制造大面积平坦区域的浮置法(floatmethod)制造。在显示电极中，在由薄膜成形方法形成的透明电极上使用确保导电性的银(Ag)膏形成预定的图案。其后，通过烧结形成汇流电极。通过涂布和烧结介电质膏形成介电层，以覆盖由透明电极和汇流电极构成的显示电极。最后，在介电层上使用薄膜成形方法形成由MgO构成的保护层。
另一方面，后板包括玻璃基板，玻璃基板的主表面上形成的条状寻址电极，覆盖寻址电极的介电层，介电层上形成的障壁，以及各障壁间形成在介电层上发出红色、绿色或蓝色光的荧光体层。
将前板和后板以电极形成侧彼此相对地气密封装。将诸如氖(Ne)-氙(Xe)等的放电气体以400Torr～600Torr的压力填充到由障壁分割的放电空间。PDP在显示电极上选择性地施加图像信号电压从而发生气体放电，通过该放电产生的紫外线激励各色的荧光体层发出红色、绿色、蓝色的光。《等离子体显示板全论》(内持平树、御子柴茂生合著、(日本)工业调查会出版、1997年5月1日、p79-p80)中揭示了以此方式显示彩色图像的实例。
图像显示使用将一帧图像分割为多个子场(SF)的灰度表示方式。通过该方式，为了控制放电，一个子场分割为初始化阶段、寻址阶段、维持阶段和擦除阶段。作为在用以选择要点亮的象素的寻址阶段期间进行稳定的寻址放电的技术，日本特开平10-334809号公报，日本特开2003-132801号公报和日本特开2004-103273号公报公开了在保护层的MgO中添加数百ppm到百分之几的硅(Si)或铝(Al)元素以改善保护层的电子发射特性的技术。
此外，日本特开2000-267625号公报和《PDP中各个部件的特性及最新的开发实例》(株式会社信息机构，2004年3月26日，P216-P218)公开了将初始化阶段期间的放电波形变为具有缓坡的普通矩形脉冲，并抑制由于各放电单元的形状差异或荧光体的带电状态的不同而引起的寻址放电电压的变化的技术。
但是，近年来对于具有高清晰度、高灰度以及低功耗的图像显示装置(诸如高清晰度电视屏幕)的期待不断增高。特别是近年来期待全系列(full-specification)高清晰度的42英寸的电视屏幕，其象素数为1920×1125，各放电单元的间距为小到0.15mm×0.48mm。因此高清晰度的PDP中，亮度和效率的降低的问题变得特别明显。
通过将PDP内的放电气体中Xe的浓度设定为至少5％(高于现有浓度)或使用交叉状的障壁作为增加亮度和效率的措施。但是，为了高亮度化而将PDP内的放电气体中的Xe浓度设为5％以上或使用交叉的障壁的情况下，驱动电压大幅度上升并发生不稳定的寻址放电，而不能提供高质量的图像。当Xe浓度增高时，Xe离子的量增大，MgO更易于溅射，保护层的寿命缩短的问题又会出现。
通常，对应于驱动电压上升造成不稳定放电的问题，使用MgO中添加Si或Al元素以增大从MgO的电子发射量的方法。但是，尽管与仅由MgO构成保护层的情况相比，驱动电压有轻微降低，该方法仍然不能为寻址阶段相对长的高清PDP稳定地寻址放电。
特别是，具有增高的Xe浓度在5％以上的高清PDP中，为了寻址扫描的高速化和寻址放电的稳定化以及低电压化的目的，向MgO中添加Si或Al会产生如下问题。即，初始化放电中，通过利用介电层上的壁电荷的方法试图点亮PDP时，驱动电压与现有的MgO保护层的情况相比较低，但是MgO保护层的良好的电子发射特性甚至会使得在初始化放电中形成的壁电荷消失，从而造成点亮失败(寻址失败)和图像质量下降。
为了寻址放电的稳定化和寻址电压降低的目的，使用缓坡电压波形的情况下，点亮失败(寻址失败)的发生更加显著。
发明内容
本发明的PDP中至少具有电极和介电层的前板和后板彼此相对设置以形成放电空间，并在放电空间中填充放电气体，其中介电层上设置添加有Si和Al中的至少一种元素的MgO制得的保护层，并且放电气体中至少包含Xe和氢气(H2)。
如上构成的PDP可以实现不会发生寻址放电期间的点亮失败(寻址失败)，具有高亮度和低操作电压，并且可以实现长时间的稳定驱动。
附图说明
图1所示为本发明实施例的等离子体显示板(PDP)的主要构成的截面透视图。
图2为图1的沿2-2线的截面图。
图3所示为本发明实施例的PDP的驱动波形图。
图4A为示出本发明实施例的PDP在初始化阶段期间的驱动波形中壁电荷的形态的图。
图4B为示出本发明实施例的PDP在初始化阶段终了时的驱动波形中壁电荷的形态的图。
图4C为示出本发明实施例的PDP在寻址阶段开始时的驱动波形中壁电荷的形态的图。
图4D为示出本发明实施例的PDP在寻址阶段期间的驱动波形中壁电荷的形态的图。
附图标记说明
1    前板
2    后板
3    前玻璃基板
4    扫描电极
4a、5a    透明电极
4b、5b    汇流电极
5    维持电极
6    显示电极
7、11    介电层
8     保护层
9     后玻璃基板
10    寻址电极
12    障壁
13    荧光体层
13R   (红色)荧光体层
13G   (绿色)荧光体层
13B   (蓝色)荧光体层
14    放电空间
具体实施方式
下面使用附图说明本发明实施例的PDP。
实施例
图1所示为本发明实施例的PDP的主要构成的截面透视图。图2为图1沿2-2线的截面图。如图1所示，PDP由彼此相对设置以形成放电空间的前板1和后板2构成。
首先说明前板1。前玻璃基板3的背面板2侧的表面上，设置条状扫描电极4和维持电极5并夹入表面放电间隙(gap)从而形成显示电极6。即显示电极6由平行设置的成对的扫描电极4和维持电极5形成。扫描电极4和维持电极5由氧化铟(ITO)和氧化锡(SnO2)等的透明导电性材料形成的透明电极4a、5a、以及其上形成的比透明电极4a、5a的宽度窄且导电性好的汇流电极(bus electrode)4b、5b构成。汇流电极4b、5b中的每一个均由诸如Ag薄膜(厚度：2μm～10μm)，Al薄膜(厚度：0.1μm～1μm)和铬/铜/铬(Cr/Cu/Cr)积层薄膜(厚度：0.1μm～1μm)中任一者构成。
在形成有显示电极6的前玻璃基板3上，形成介电层7用以覆盖显示电极6，例如，介电层7由具有PbO-SiO2-B2O3-ZnO-BaO系的玻璃成分的介电质玻璃材料制得，并在介电层7上的全部区域上进一步积层形成保护层8。保护层8由主要成分为MgO的薄膜形成。此处，保护层8由主成分为MgO添加诸如30ppm～50000ppm的Si和Al中的至少一种而组成。
然后说明后板2。后玻璃基板9的前面板1侧的表面上，形成条状寻址电极(address electrode)10。进一步形成介电层11以覆盖寻址电极10。在介电层11上，例如，在寻址电极10之间的位置处，设置条状障壁(barrier rib)12。在障壁12和介电层11形成的条状凹部中，以单元间距0.16mm(42英寸的HD-TV的情况下)依次形成由带正电荷的(Y，Gd)BO3:Eu或Y2O3:Eu形成的红色荧光体层13R，由带负电荷的Zn2SiO4:Mn或带正电荷的(Y，Gd)BO3:Tb形成的绿色荧光体层13G以及由带正电荷的BaMgAl10O17:Eu形成的蓝色荧光体层13B。
上述构成的前板1和后板2相对配置，如图1所示，从而寻址电极10和显示电极6彼此垂直，由障壁12和各色的荧光体层13R、13G、13B构成的条状凹部和保护层8围绕形成放电空间14。前板1和后板2的外周部由玻璃封装，同时在放电空间14填充放电气体以完成PDP。因此，显示电极6和寻址电极10交叉的区域形成进行图像显示的放电单元。在放电空间14中，以约400Torr～600Torr(包括400Torr和600Torr)范围内的压力填充放电气体。
PDP通过各放电单元发生放电而产生短波的紫外线(波长约为147nm)，紫外线激励各色荧光体层13R、13G、13B发光，从而进行图像显示。
本发明的实施例，作为填充放电空间14的气体含有从氦(He)，氖(Ne)，氩(AR)中任选的至少一者，以及氙(Xe)和H2，且Xe的浓度在5％以上。另一方面，H2的浓度在30ppm～10000ppm(包括端点)的范围内，优选地在50ppm～1000ppm(包括端点)的范围内。
放电气体中Xe的浓度高可以实现高亮度化，但Xe的浓度升高也会使得放电电压增大，因此需要电路部件和PDP的耐高电压的构造，这也是功耗上升，部件成本增加的原因。
但是，本发明的实施例中的PDP具有如下组合：具有浓度高达至少5％的Xe并添加30ppm～10000ppm H2的放电气体和添加Si或Al的MgO保护层8。其结果是实现高亮度化，寻址放电稳定，并抑制放电电压的上升。本发明的实施例中，寻址放电稳定的同时可以抑制放电电压上升的理由如下。
即，现有的技术中，单纯向MgO的保护层添加Si或Al的情况下，放电期间保护层的表面进行溅射(sputtering)时保护层中的Si或Al从保护层分离，使得只有MgO再次附着在保护层的表面上，因此保护层表面的Si或Al的浓度减小了。因此，添加Si或Al不能长期提供电子发射效果。
但是，本发明的实施例中，放电气体中存在适量的H2时，可以抑制保护层8的Si或Al的溅射，并且MgO中的Si或Al的量可以一直保持恒定和稳定。作为其理由是氢原子H的原子半径和质量都比Mg、Al、Si、O小，因此可以在放电空间中或MgO晶格中比较快速地移动。从而MgO晶体中获取的H2可以作为缓冲剂(buffer)抑制Si或Al从MgO中分离。H2的添加可以抑制壁电荷的消失。
放电气体中的Xe的浓度在5％或5％以上时，放电期间的Xe离子的浓度的增大会提高溅射率，会产生更加强烈的MgO的Si或Al的分离。因此，Xe浓度高的放电气体中，为保持放电的稳定性，抑制壁电荷消失，放电气体中加入H2作为其组成部分是非常有效的。
本发明的实施例中，做成MgO中Si或Al添加量不同和放电气体中Xe和H2浓度不同的PDP并评估其性能。表1显示其结果。
【表1】
  保护层   基本由Ne构成的放电气体   点亮评估
  PDP标号   添加到MgO的Si或Al的量(ppm)   Xe浓度(％) H2浓度(ppm) 寻址放电的稳定性   维持壁电荷所必需的电压Vs(V)
  1*   无添加   5  小于5(直至检测界限)   △不稳定   80
  2*   Si：30   5  小于5(直至检测界限)   ○稳定   125
  3   Si：30   5  50   ○稳定   60
  4   Si：3000   15  1000   ○稳定   58
5* Si：30000 15 小于5(直至检测界限)   ◎非常稳定 175
6 Si：30000 15 500   ◎非常稳定 62
  7   Al：30   25  1000   ○稳定   75
  8   Al：3000   5  500   ○稳定   70
9 Al：30000 30 30   ◎非常稳定 80
  10   Al：50000   50  10000   ○稳定   78
11   Si：3000Al：3000 50 500   ◎非常稳定 75
12   Si：30Al：100 15 1000 ○稳定 62
13   Si：3000Al：30 15 1000   ◎非常稳定 60
  14*   Al：3000   15  小于5(直至检测界限)   ○稳定   115
  15*   无添加   15  500   △不稳定   90
*；PDP号码1，2，5，14，15为比较例
表1中，表示出做成的各PDP的保护层的状态和放电气体的状态以及点亮评估的结果。PDP标号1、2、5、14和15是与本发明的实施例进行比较的比较例，PDP标号3、4、6～13为本发明实施例的PDP。表1中，作为本发明的实施例的PDP，MgO中的Si或Al的浓度为30ppm～50000ppm、放电气体中的H2的浓度为30ppm～10000ppm，Xe的浓度为5％～50％，其余的放电气体为Ne。通过图3所示的、使用缓坡(gradually-sloping)初始化波形的驱动波形来点亮每个PDP。检查寻址放电期间的放电稳定性(寻址失败)，同时评估扫描脉冲电压(即，用以保持壁电荷稳定的电压)(图3中Vs)。此处，PDP标号1、2、5和14中H2的浓度在5ppm以下(直至检测界限)表示不主动向放电气体中添加H2。
寻址失败发生时，本来点亮的象素不发生放电，因此成为引起画面质量劣化的原因。关于寻址放电的稳定性，表1的评价标号为：◎符号表示寻址放电非常稳定，显示屏幕没有闪烁；○符号表示寻址放电稳定，显示屏幕中没有影响观看的严重闪烁；△符号表示轻微的放电不稳定，并出现一些放电失败。优选地，寻址时保持壁电荷所需的电压Vs较小。通常，电压Vs在150V或更高时，可耐受该电压的通用IC较少。即使使用具有至少150V耐电压的IC时，驱动电压变高因此IC的发热量变大，容易引起放电失败。因此电压Vs优选为较小，最好在80V以下。
从表1的结果中可以判断，MgO中添加Si或Al的PDP标号2、3、4、5、6～14，通过添加30ppm以上的Si或Al可以明显减少寻址失败的发生。但是，另一方面，表1中H2的浓度在检测界限以下而只是向MgO中添加Si或Al的PDP标号2、5、14中，电压Vs变高。通过PDP标号2、5的结果显示，随着Si或Al的浓度变高，寻址放电更加稳定，但是电压Vs倾向于更高。对于不添加Si或Al的PDP标号1和15，寻址放电不稳定，电压Vs也轻微增高。如PDP标号11～13的结果所示，可以向MgO同时添加Al和Si，这种情况下各浓度的总和在100ppm到50000ppm(包括100ppm和50000ppm)的范围内可以产生同样的效果。
通过以上可以判断，本发明实施例的PDP标号3、4和6～13同时满足寻址放电稳定且保持电荷所需的电压Vs在80V以下这两个条件。
不向放电气体添加H2的情况下，向MgO添加Si或Al的添加量增加时电压Vs增加的理由考虑为以下机制。参照图3、图4说明该机制。图3为PDP的驱动波形的图，图4为图3的驱动波形的预定定时处、壁电荷的形态。即图4A～图4D所示为图3中缓坡电压波形进行初始化时，图3中所示的定时(a)～(d)处的放电单元内的电荷(壁电荷)的形态。从定时(a)到(b)，通过缓坡电压波形微弱放电，使得放电单元内的电极之间的部分积蓄壁电荷，处于接近放电开始电压的状态。即，如图4A所示，在定时(a)，对扫描电极4施加正电压，因此扫描电极4侧的介电层7上积蓄负电荷。另一方面，在其他电极的介电层7和荧光体层13上积蓄相对的正电荷。如图4B所示，在定时(b)，减弱外部的电压供给以使电极间施加的电场强度接近放电开始电压的状态，将在定时(a)积蓄的壁电荷在某种程度上调整为壁电荷中和的状态。各电极间对应于放电开始电压的电场施加到放电空间。该状态为初始化期间的终了状态。
然后，用以选择要在维持阶段点亮的放电单元的寻址阶段期间的定时(c)参照图4C说明，定时(d)参照图4D说明。在定时(c)，即在进行放电单元的寻址放电的定时(d)以外的时间段中，将电压Vs(即，用以保持初始化期间积蓄的壁电荷稳定的扫描脉冲电压)施加到扫描电极4。即，该电压Vs用作具有弱化各壁电荷产生的各电极间的电场的极性的电压。然后，在寻址放电时，停止施加电压Vs，并且放电单元内的电极间的电场返回到接近放电开始电压的定时(b)的状态。因此，与图像同步地，施加超过电极间的放电开始电压的正电压到寻址电极10，以发生强烈放电并进行单元的选择。此时，因为在接近放电开始电压的状态下进行使用缓坡电压波形的初始化驱动，因此，与现有的使用脉冲波形的初始化波形相比，施加到寻址电极的电压大幅度减小。通过依次扫描所有的扫描电极4进行选择放电单元的寻址放电，可以为由矩阵配置的电极构成的PDP的整个表面上的全部象素选择放电单元。
但是利用缓坡电压波形形成壁电荷的驱动方法中，必须保持初始化期间形成的壁电荷，因此壁电荷的稳定保持和电子发射特性的提高成为相冲突的特性。即随着电子发射特性提高，MgO保护层8倾向于向放电空间中发射积蓄的电子，因此保持壁电荷的稳定变得困难。因此，需要高电压Vs来保持扫描电极4的介电层7上形成的壁电荷稳定。
此处，如表1中的PDP标号2～14所示，Si或Al的添加量为30ppm以上，与PDP标号1和15中没有添加物的情况相比，寻址放电的稳定性更好，其原因为，大量添加的Si或Al在MgO中形成浅杂质准位(a shallow impurityorder)作为电子的供给源，因此电子发射特性提高。但是，表1中的PDP标号3、4、6～13显示，添加30ppm以上的Si或Al到MgO中，且添加30ppm的H2到放电气体中，可以同时提高电子发射特性并且保持壁电荷稳定。其原因为，通过H2的添加，放电单元内的放电开始电压下降，图3的定时(b)，即图4B的状态中，正壁电荷和负壁电荷的吸引力(force attracting)变小，可以抑制壁电荷的中和。
此处，在向MgO添加Si的浓度超过30ppm时出现寻址放电稳定化的效果，并且在100ppm以上效果特别显著。但是，50000ppm或更大时，MgO的结晶特性的下降导致寻址放电的不稳定。另一方面，Al的浓度也在30ppm以上出现效果，在50000ppm以上同样发生结晶性能恶化导致寻址放电的不稳定。Si和Al的浓度合计在100ppm以上50000ppm以下的场合也获得同样的效果。
添加H2的浓度在30ppm～10000ppm之间会出现电压Vs降低的效果，优选地在50ppm～1000ppm范围内效果显著。
表1中作为放电气体的Xe的浓度为5％～50％仅为例示，放电气体中的Xe浓度增加时，图3中维持阶段的维持脉冲电压显著上升。因此，表1所示的Xe浓度即使在50％也可以抑制寻址阶段的扫描电压的上升，但是因为在该浓度下，维持脉冲电压上升显著，所以作为实际的Xe浓度优选地在5％～30％范围内。
如上所述，添加30ppm～50000ppm的Si或Al的MgO作为保护层，且在放电气体中添加30ppm～10000ppm H2可以使PDP同时实现寻址放电的稳定化以及保持壁电荷所需的扫描脉冲电压的低电压化，还可以提高保护层的耐溅射性。
在以上的说明中，使用了所谓的面放电型PDP。但是，本发明同样适用于对向放电构造的PDP或管阵列(tube array)结构的PDP(T.Shinoda el al.，“New approach for wall display with fine tube array technology”，SIDSymposium 2002)。对于降低超过60英寸的大型PDP的功耗，本发明是更加有效的手段。
工业适用性
本发明提供了一种可实现稳定寻址放电、并可用低电压驱动的高亮度的PDP，因此对于高品质的等离子体显示装置是有用的。

Claims (4)

1.一种等离子体显示板，其中至少具有电极和介电层的前板和后板彼此相对设置以形成放电空间，并在所述放电空间中填充放电气体，所述等离子体显示板包括：
所述介电层上设置的、添加有硅和铝中至少一种元素的氧化镁制得的保护层，
所述放电气体至少包含氙和氢气。
2.根据权利要求1所述的等离子体显示板，其中
所述保护层中所述硅和所述铝之一的浓度为30ppm以上50000ppm以下，并且所述氢气的浓度在10000ppm以下。
3.根据权利要求1所述的等离子体显示板，其中
所述保护层中所述硅和所述铝的浓度合计为100ppm以上50000ppm以下，并且
所述氢气的浓度在10000ppm以下。
4.根据权利要求2或3所述的等离子体显示板，其中所述氙的浓度在5％以上30％以下。
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