交流驅動式等離子體顯示器的制作方法

專利名稱：交流驅動式等離子體顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及交流驅動式等離子體顯示器，它的其特征在于放電氣體密封在放電空間中，其中放電發生在放電空間中。
人們正在以各種方式研制平面顯示器(flat-Panel)，來替換當前主流的陰極射線管顯示器(CRT)。這樣的平面顯示器包括液晶顯示器(LCD)、電致發光顯示器(ELD)和等離子體顯示器(PDP)。其中，等離子體顯示器的優點在于可以相對容易地制造更大的屏幕，并且相對容易地獲得更寬的視角；對于環境因素，如溫度、磁場、振動等，它具有出色的穩定性；并且它具有長的壽命。這樣，不僅希望將等離子體顯示器供給家用的壁掛式電視中，而且供給大型公用信息終端中。
在等離子體顯示器中，電壓供給放電單元，放電單元通過將放電氣體密封在放電空間內而形成，放電氣體包括稀有氣體，并且每個放電單元中的熒光層，被紫外線激發來發出光，其中紫外線由放電氣體中的輝光放電產生。也就是說，每個放電單元的驅動原理與日光燈相似，并且，數十萬個放電單元通常按順序放置在一起，來組成顯示屏幕。根據電壓供給放電單元的方法，等離子體顯示器廣泛地被分類為直流驅動方式(DC型)和交流驅動方式(AC型)，并且每種方式具有各自的優點和缺點。在顯示屏幕內，分隔壁用于分隔放電單元，由于分隔壁可以形成帶狀，AC型等離子體顯示器適于獲得更高的精細度。進一步，由于用于放電的電極表面覆蓋有絕緣材料，它還具有這樣的優點，即電極損耗較少，因而它具有長的壽命。


圖1是示意性的剖視圖，畫出了AC型等離子體顯示器的典型結構。這種AC型等離子體顯示器被歸入所謂的三電極方式中，并且放電主要發生在一對保持電極12之間。在圖1所示的AC型等離子體顯示器中，被稱為前面板第一面板10，和被稱為后面板第二面板20，它們的周圍部分彼此粘合在一起。可以通過例如第一面板10，看到從第二面板20上的熒光層25發出的光。
第一面板10包括透明的第一基底11；保持電極對12，它們由透明的導電材料組成，并且以帶的形式形成在第一基底11上；總線電極13，其組成材料具有的電阻，比保持電極12的電阻低，并且總線電極13形成在保持電極12上，用于減小保持電極12的阻抗；絕緣材料層14，由絕緣材料組成，并且絕緣材料層14形成在保持電極12、總線電極13和第一基底11上；和保護層15，由MgO組成，并且保護層15形成在絕緣層14上。
第二面板20包括第二基底21；地址電極22(也被稱為數據電極)，它們以帶的形式形成在第二基底21上；絕緣膜23，形成在第二基底21和地址電極22上；絕緣的分隔壁24，它形成在絕緣膜23上的區域中，還形成在相鄰的地址電極22之間，并且與地址電極22平行而伸出；和熒光層25，它形成在絕緣膜23的上表面上，并且從其上伸出，并且它還形成在分隔壁24的側壁上。當AC型等離子體顯示器用于彩色顯示時，每個熒光層25由紅色熒光層25R、綠色熒光層25G和藍色熒光層25B組成，并且這些顏色的熒光層25R、25G和25B以預定的順序形成。圖1是部件分解透視圖，并且在實際的實施例中，在第二面板一側，分隔壁24的頂端部分接觸第一面板一側的保護層15。一對保持電極12與地址電極22重疊的區域，相應于一個放電單元，其中地址電極22定位在兩個分隔壁24之間。放電氣體封裝在每個放電空間中，放電空間由相鄰的兩個分隔壁24、熒光層25和保護層15包圍。第一面板10和第二面板20在其周圍部分，由熔化的燒結玻璃料粘合在一起。
保持電極12的投影圖像的伸出方向，和地址電極22的投影圖像的伸出方向，以直角彼此交叉，并且一對保持電極12與熒光層25R、25G和25B的一個組合重疊的區域，相應于一個象素，其中熒光層25R、25G和25B用于發出三原色的光。由于輝光放電在一對保持電極12之間產生，上述式AC型等離子體顯示器被稱為“表面放電型”。例如，比放電單元的放電起動電壓低的脈沖電壓，在一對保持電極12之間的電壓立即應用之前，被應用到地址電極22上。結果，壁電荷聚集在放電單元(選擇用于顯示的放電單元)中，并且表面放電起動電壓減小。然后，在一對保持電極12之間起動的放電，與放電起動電壓相比，可以保持在較低的電壓水平上。在放電單元中，通過真空紫外線照射而激發的熒光層，根據熒光材料的顏色其特征發出光，其中紫外線由放電氣體中的輝光放電產生。產生的真空紫外線具有的波長與所產生的一種封裝的放電氣體相符合。
通常地，充入放電空間中的放電氣體由混合氣體組成，混合氣體通過將大約4％體積的氙氣，與一種惰性氣體混合而成，如氖(Ne)氣、氦(He)氣或氬(Ar)氣。一對保持電極12之間的距離大約為100μm，特別在70μm到120μm之間。
當前商品化的AC型等離子體顯示器具有的問題是亮度低。例如，42英寸的AC型等離子體顯示器，最高具有大約500cd/m2的亮度。進一步，對于實際商品化的AC型等離子體顯示器來講，例如需要將薄片或薄膜貼在第一面板10的外表面上，來屏蔽電磁膜或外部的光，因而在實際的屏幕上，AC型等離子體顯示器變得較暗。
當充入放電空間的放電氣體被增壓來增加亮度時，會產生這樣的問題，即這會使放電電壓增加、使放電變得不穩定或使放電不均勻。當充入放電空間的放電氣體被增壓時，放電氣體將力作用于第一面板10和第二面板20，使它們彼此分開。結果，第一面板10和第二面板20通過熔化燒結玻璃料產生的粘合的可靠性會降低。進一步，當由于加到AC型等離子體顯示器上的溫度增加，而使放電氣體擴散時，放電氣體可能從第一面板10與第二面板20之間的連接部分中泄漏。這樣，在傳統的AC型等離子體顯示器中，難于增加放電氣體的壓力來增加亮度，其中放電氣體封裝在放電空間中。
進一步，在AC型等離子體顯示器中，在一對保持電極12之間的距離(d)與放電氣體的總壓(p)的乘積(d·p)，與放電起動電壓Vbd之間，存在一個Paschen定律，也就是，放電起動電壓Vbd可以由距離(d)與氣壓(p)的乘積(d·p)的函數表示。在上述表達式中，如果減小一對保持電極12之間的距離(d)來增加放電效率，那么需要增加氣壓(p)，于是AC型等離子體顯示器的可靠性再次減小。
除了上面增加亮度的必要性，還需要提高對比度。已知由放電氣體的發光產生的可見光部分，會使面板上的對比度減小。特別地，當氖(Ne)氣用作放電氣體時，由氖氣的發光產生的可見光部分具有橙色。當氖氣濃度高時，在AC型等離子體顯示器中，屏幕上的圖像顯示主要具有基于橙色的色調，并且對比度減小。
這樣，本發明的目標是提供一種交流驅動式等離子體顯示器，它具有高可靠性，可以獲得高對比度，甚至在低的放電氣壓時也可以給出高亮度，可以減小放電電壓，并且可以減小驅動功率，即消耗功率。
根據實現上述目標的本發明的第一方面，交流驅動式等離子體顯示器其特征在于，充入放電空間的放電氣體只包括氙(Xe)氣(即100％體積的氙氣)，并且其特征還在于放電氣體具有9.0×104Pa或更低的壓強，其中放電發生在放電空間內。當放電氣體的壓強超過9.0×104Pa時，由于放電氣體的壓力，交流驅動式等離子體顯示器的燒結玻璃料封裝可能會降低可靠性。
根據實現上述目標的本發明的第二方面，交流驅動式等離子體顯示器其特征在于，充入放電空間的放電氣體只包括氪(Kr)氣(即100％體積的氪氣)，并且其特征還在于放電氣體具有9.0×104Pa或更低的壓強，其中放電發生在放電空間內。當放電氣體的壓強超過9.0×104Pa時，由于放電氣體的壓力，交流驅動式等離子體顯示器的燒結玻璃料封裝可能會降低可靠性。
根據實現上述目標的本發明的第三方面，交流驅動式等離子體顯示器其特征在于，充入放電空間的放電氣體包括氙(Xe)氣和氪(Kr)氣的混合氣體，并且其特征還在于混合氣體具有小于6.6×104Pa(500乇)的總壓，其中放電發生在放電空間內。在這種情況下，上述混合氣體中的氙氣/氪氣混合比例，實質上可以是任何混合比例。
根據實現上述目標的本發明的第四方面，交流驅動式等離子體顯示器其特征在于，充入放電空間的放電氣體包括混合氣體，混合氣體由至少第一氣體和至少第二氣體組成，其中第一氣體從氙(Xe)氣和氪(Kr)氣組成的組中選擇，而第二氣體由從氖(Ne)氣、氦(He)氣和氬(Ar)氣組成的組中選擇，并且其特征在于第一氣體具有至少1×103Pa的分壓，最好為至少4×103Pa，并且濃度為至少10％體積比，最好為至少30％體積比，并且其特征還在于放電氣體具有小于6.6×104Pa(500乇)的總壓。
后面的表1總結了對第一氣體和第二氣體的氣體組合，這樣的氣體組合用于根據本發明第四方案的交流驅動式等離子體顯示器中。在情況1到21中，實踐中最好選擇情況1。在表1中，符號“+”意味著使用兩種或三種氣體，并當使用兩種或三種氣體時，實質上其混合比例確定為任何比例。其它氣體如1％或小于1％體積的氫(H2)氣，可以包括在混合氣體中。
表1
根據實現上述目標的本發明的第五方面，交流驅動式等離子體顯示器其特征在于，充入放電空間的放電氣體包括混合氣體，混合氣體包括氙(Xe)氣，氙(Xe)氣濃度為至少10％體積比，最好為至少30％體積比，但小于100％體積比，并且其特征還在于混合氣體具有小于6.6×104Pa(500乇)的總壓，其中放電發生在放電空間內。
根據本發明第五方面，在交流驅動式等離子體顯示器中，氙(Xe)氣的分壓最好為至少1.0×103Pa，尤其是最好為至少4.0×103Pa。用于混合氣體中的其它氣體包括氪(Kr)氣、氖(Ne)氣、氦(He)氣和氬(Ar)氣。
根據本發明第一到第五方案，每個交流驅動式等離子體顯示器(此后，通常有時會被簡單地稱為“等離子體顯示器”)，具有多對保持電極，并且放電發生在每對保持電極之間。在預定的放電電壓下，只要可以發生必要的輝光放電，一對保持電極之間的距離可以是任意的。然而，為了減小放電電壓，上述距離小于5×10-5m，最好小于5.0×10-5m，更特別地，等于或小于2×10-5m。可以采用這樣的結構，其中一對保持電極中的一個保持電極形成在第一基底上，并且另一個保持電極形成在第二基底上。為了方便起見，這樣構成的等離子體顯示器被稱為雙電極式。在這種情況下，一個保持電極的投影圖像沿第一方向伸出，另一個保持電極的投影圖像沿第二方向伸出，其中第一方向與第二方向不同，并且一對保持電極這樣安排，使一個保持電極相對放置另一個保持電極。另外，可以采用這樣的結構，其中一對保持電極形成在第一基底上，并且所謂的地址電極形成在第二基底上。為了方便起見，這樣構成的等離子體顯示器被稱為三電極式。在這種情況下，可以采用這樣的結構，其中一對保持電極的投影圖像沿第一方向伸出，使一個保持電極的投影圖像平行于另一個的投影圖像而伸出，地址電極的投影圖像沿第二方向伸出，并且一對保持電極和地址電極這樣安排，使一對保持電極相對放置地址電極，但是并不限于上面的結構。在這些情況下，考慮到等離子體顯示器結構上的簡化，第一方向和第二方向成直角彼此交叉。進一步，還可以采用這樣的結構，其中一對保持電極和地址電極形成在第一基底上。
根據本發明第一到第五方案的任何一個，在等離子體顯示器中，一對保持電極的邊緣部分之間的間隙，其形式可以為直線形。另外，在保持電極的寬度方向上，上述間隙的形式可以具有彎曲的或扭曲的圖樣。在這種情況下，可以增加保持電極與放電相關部分的面積。
此后，將參考三電極方式等離子體顯示器，解釋本發明的等離子體顯示器。對于雙電極方式等離子體顯示器，根據需要，后面解釋中的“地址電極”可以替換為“另一個保持電極”。
根據等離子體顯示器是透射式還是反射式，組成保持電極的導電材料會不同。在透射式等離子體顯示器中，從熒光層發出的光通過第二基底被觀察到，所以無論組成保持電極的導電材料是否是透明的，這都不會有任何問題。然而，由于地址電極形成在第二基底上，這需要地址電極是透明的。在反射式離子體顯示器中，從熒光層發出的光通過第一基底被觀察到，所以無論組成地址電極的導電材料是否透明，這都不會有任何問題。然而，需要組成保持電極的導電材料是透明的。對熒光材料的發光內在具有的波長(在可見光區)，“透明或不透明”這個概念，依據導電材料對這樣波長的光的傳輸性而言。也就是，對熒光材料發出的光，當組成保持電極或地址電極的導電材料是透明的時，導電材料可以被稱為是透明的。不透明的導電材料包括Ni、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba、LaB6、Ca0.2La0.8CrO3等，并且這些材料可以單獨使用或組合使用。透明的導電材料包括ITO(indium-tin oxide，即銦錫氧化物)和SnO2。保持電極和地址電極可以通過濺射方法、沉積方法、網印方法、噴砂方法、電鍍方法或頂離方法(lift-off)形成。
可以采用這樣的結構，其中，除了保持電極，總線電極與保持電極接觸而形成，其中與保持電極的材料相比，總線電極包括的材料具有較低的電阻，用于減小保持電極整體的阻抗。典型地，總線電極可以由這樣的材料組成，如Ag、Au、Al、Ni、Cu、Mo、Cr或Cr/Cu/Cr疊合膜。在反射式等離子體顯示器中，由上面的材料組成的總線電極，可以作為減小可見光傳輸量的因素，使顯示屏幕的亮度減小，其中可見光從熒光層中發出并且穿過第一基底。這樣，只要能夠得到保持電極整體必要的電阻值，最好使總線電極形成得盡可能薄。總線電極可以通過濺射方法、沉積方法、網印方法、噴砂方法、電鍍方法或頂離(lift-off)方法形成。
絕緣材料層最好通過例如電子束沉積方法、濺射方法、沉積方法或網印方法，形成在保持電極的表面上。當絕緣材料層形成時，可以防止離子或電子直接接觸保持電極，結果，可以防止保持電極的磨損。絕緣材料層用于聚集壁電荷，用作電阻來限制過大的放電電流，并且用作存儲器來保持放電狀態。典型地，絕緣材料層可以由低熔點玻璃或氧化硅組成，或者還可以由其它絕緣材料形成。
更特別地，保護層形成在絕緣材料層上。當保護層形成時，可以防止離子或電子直接接觸保持電極，結果，可以防止保持電極的磨損。保護層還用于發出放電所需的第二電子。組成保護層的材料包括氧化鎂(MgO)、氟化鎂(MgF2)和氟化鈣(CaF2)。其中，氧化鎂是適當的材料，它具有這樣的性能，如第二電子的高發射比，低濺射比，在熒光層發出的光的波長下，具有高透光性，和低的放電起動電壓。保護層可以由疊合結構構成，疊合結構包括至少兩種材料，這兩種材料從包括這些材料的組中選擇。
在本發明的等離子體顯示器中，組成第一面板的第一基底和第二面板的第二基底的材料的例子，包括高形變點玻璃、鈉玻璃(Na2O·CaO·SiO2)、硼硅玻璃(Na2O·B2O3·SiO2)、鎂橄欖石(2MgO·SiO2)和鉛玻璃(Na2O·PbO·SiO2)。用于第一基底的材料和用于第二基底的材料可以彼此相同，也可以彼此不同。
熒光層包括的熒光材料，從發出紅光、發出綠光和發出藍光的熒光材料組成的組中選擇。熒光層形成在地址電極上，或形成在地址電極的上面。特別地，當等離子體顯示器用于彩色顯示時，由例如發出紅光的熒光材料組成的熒光層，形成在地址電極上，或形成在地址電極的上面；由例如發出綠光的熒光材料組成的熒光層，形成在另一個地址電極上，或形成在另一個地址電極的上面；并且，由例如發出藍光的熒光材料組成的熒光層，形成在第三個地址電極上，或形成在第三個地址電極的上面。用于發出三原色光的這三個熒光層形成一組，并且這樣的組以預定的順序形成。一對保持電極與發出三原色光的一組熒光層重疊的區域，相應于一個象素。紅色、綠色和藍色熒光層的每一個可以形成帶狀，或者可以形成點狀。進一步，熒光層可以只形成在保持電極和地址電極重疊的區域。
對于組成熒光層的熒光材料，具有高的量子效率，并且對真空紫外線產生較少的飽和度的熒光材料，根據需要可以從己知的熒光材料中選擇。當假設等離子體顯示器用于彩色顯示時，最好將這樣的熒光材料組合，這些材料其顏色純度靠近NTSC中定義的三原色，當三原色混合時可以發出非常好的平衡白光，顯示了短的余輝周期并且保證三原色的余輝周期幾乎相等。當以真空紫外線照射時，發出紅光的熒光材料的例子包括(Y2O3∶Eu)、(YBO3∶Eu)、(YVO4∶Eu)、(Y0.96P0.60V0.40O4∶Eu0.04)、[(Y,Gd)BO3∶Eu]、(GdBO3∶Eu)、(ScBO3∶Eu)和(3.5MgO·0.5MgF2·GeO2∶Mn)。當以真空紫外線照射時，發出綠光的熒光材料的例子包括(ZnSiO2∶Mn)、(BaAl12O19∶Mn)、(BaMg2Al16O27∶Mn)、(MgGa2O4∶Mn)、(YBO3∶Tb)、(LuBO3∶Tb)和(Sr4Si3O8Cl4∶Eu)。當以真空紫外線照射時，發出藍光的熒光材料的例子包括(Y2SiO5∶Ce)、(CaWO4∶Pb)、CaWO4、YP0.85V0.15O4、(BaMgAl14O23∶Eu)、(Sr2P2O7∶Eu)和(Sr2P2O2∶Sn)。用于形成熒光層的方法包括厚膜印刷法；濺射熒光粒子的方法；將附著材料預形成于熒光層形成的區域，并使熒光材料附著其上的方法；提供感光熒光涂料(膏劑)，并且通過曝光和生長形成熒光層圖樣的方法；和將熒光層形成在整個表面，并且不必要的部分通過噴砂方法去除的方法。
熒光層可以直接形成在地址電極上，或形成在地址電極上和分隔壁的側壁上。另外，熒光層可以形成在絕緣膜上，而絕緣膜形成在地址電極上，或者絕緣膜形成在地址電極上和分隔壁的側壁上。進一步，熒光層可以只形成分隔壁的側壁上。組成絕緣膜的材料包括低熔點玻璃和氧化硅，并且它可以通過網印方法、濺射方法或真空沉積方法形成。在這些情況下，保護層可以形成在熒光層上和分隔壁上，其中保護層由氧化鎂(MgO)、氟化鎂(MgF2)、或氟化鈣(CaF2)組成。
與地址電極平行伸出的分隔壁(側壁)，最好形成在第二基底上。分隔壁(側壁)可以具有彎曲的結構。當絕緣膜形成在第二基底上，并形成在地址電極上時，在某些情況下，分隔壁形成在絕緣膜上。組成分隔壁的材料可以從已知的絕緣材料中選擇。例如，可以使用廣泛使用的低熔點玻璃與金屬氧化物，如氧化鋁的混合物。分隔壁可以通過網印方法、噴砂方法、干覆膜方法和感光方法形成。上面的網印方法是這樣一種方法，其中開放部分形成在屏幕的部分上，這部分符合分隔壁形成的部分，屏幕上的分隔壁形成材料被擠壓而穿過開放部分，來在第二基底上或絕緣膜(此后，這些通常被稱為“第二基底或相似”)上形成分隔壁形成材料層，然后，分隔壁形成材料層被煅燒或燒結。上面的干覆膜方法是這樣一種方法，其中感光膜壓合在第二基底或相似上，在將要形成分隔壁的區域上，通過曝光和生長去除感光膜，通過去除形成的開放部分被注入分隔壁形成材料，并且分隔壁形成材料層被煅燒或燒結。感光膜燃燒，并且通過煅燒或燒結去除，注入開放部分的分隔壁形成材料保留而組成分隔壁。上面的感光方法是這樣一種方法，其中用于形成分隔壁的感光材料層，形成在第二基底或相似上，感光材料層通過曝光和生長形成圖樣，然后形成圖樣的感光材料層被煅燒或燒結。上面的噴砂方法是這樣一種方法，其中分隔壁形成材料層形成在第二基底或相似上，并被干燥，形成方法包括例如網印，或使用滾壓覆涂機、刮漿刀或噴嘴噴射覆涂機，然后在分隔壁形成材料層中，這些分隔壁將要形成的部分被掩模層覆蓋，并且分隔壁形成材料層中的曝光部分通過噴砂方法去除。分隔壁可以形成為黑色，來形成所謂的黑色矩陣。在這種情況下，可以獲得顯示屏幕的高對比度。形成黑色分隔壁的方法包括這樣的方法，其中染成黑色的防染色材料形成分隔壁。
一個放電單元由一對分隔壁和保持電極、地址電極和熒光層(一個紅色熒光層、一個綠色熒光層和一個藍色熒光層組成的熒光層)構成，其中分隔壁形成在第二基底上，或形成在第二基底的上面，熒光層占據的區域由一對分隔壁包圍。放電氣體封裝在上面的放電單元中，更特別地，封裝在放電空間中，其中放電空間由分隔壁包圍，并當被AC輝光放電產生的真空紫外線照射時，熒光層發光，其中AC輝光放電發生在放電空間內的放電氣體中。
根據本發明的第一方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，使用了只由氙(Xe)氣組成的放電氣體。根據本發明的第二方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，使用了只由氪(Kr)氣組成的放電氣體。根據本發明的第三方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，使用了由氙(Xe)氣和氪(Kr)氣的混合氣體組成的放電氣體。這樣，與傳統交流驅動式等離子體顯示器的相應部分相比，氙(Xe)氣或氪(Kr)氣的壓強可以相對顯著地增加，氙(Xe)氣或氪(Kr)氣的壓強與發光相關。結果，發光效率提高，并且甚至如果放電氣體的總壓保持在較低的水平時，也可以保持放電的穩定性。同時，與增加放電氣體壓強得到的相應部分相比，可以獲得更高的亮度。
根據本發明的第四方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，主要是第一氣體與熒光層的發光相關。并且，由于放電氣體是包括第一氣體與第二氣體的混合氣體，由于Penning效應，放電起動電壓Vbd可以減小。進一步，確定第一氣體的分壓和濃度，并且，例如混合氣體中的氙(Xe)氣體積比比增加，在交流驅動式等離子體顯示器中，使亮度可以增加。
根據本發明的第五方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，主要是氙(Xe)氣與熒光層的發光相關。由于放電氣體是包括氙(Xe)氣的混合氣體，在交流驅動式等離子體顯示器中，亮度可以增加。進一步，確定混合氣體中氙(Xe)氣的濃度，使放電起動電壓Vbd可以相對于亮度值減小，并且使發光效率由此提高。
同時，等離子體顯示器符合前面已經解釋的Paschen定律，也就是，放電起動電壓Vbd可以由距離(d)與氣壓(p)的乘積(d·p)的函數表示。在本發明的等離子體顯示器中，一對保持電極的距離(d)被確定小于5×10-5m，最好小于5.0×10-5m，更特別地，為2×10-5m或更小。在這種情況下，不僅可以減小放電起動電壓Vbd，而且對于與發光相關氣體(氙氣、氪氣或第一氣體)，可以進一步增加氣體的氣壓或分壓，使等離子體顯示器的亮度可以進一步增加。
下面將參考圖示的實施例來解釋本發明。
圖1是示意性的部件分解透視圖，顯示了交流驅動式等離子體顯示器的通常結構的例子，而且它是三電極式。
圖2顯示了在例1的等離子體顯示器中，關于氣體總壓的Xe氣濃度與亮度測量結果之間的關系曲線。
圖3顯示了在例1的等離子體顯示器中，關于Xe氣分壓的Xe氣濃度與亮度測量結果之間的關系曲線。
圖4顯示了在例1的等離子體顯示器中，關于氣體總壓的Xe氣濃度與優化的放電電壓之間的關系曲線。
圖5顯示了在例2的等離子體顯示器中，一對保持電極之間的距離與亮度測量結果之間的關系曲線。
圖6顯示了在例3的等離子體顯示器中，Xe氣與Kr氣的混合氣體中Kr氣濃度，與亮度測量結果之間的關系曲線。
圖7顯示了在例4的等離子體顯示器中，關于氣體總壓的Kr氣濃度與亮度測量結果之間的關系曲線。
圖8顯示了在例4的等離子體顯示器中，關于Kr氣分壓的Kr氣濃度與亮度測量結果之間的關系曲線。
圖9顯示了在例4的等離子體顯示器中，關于氣體總壓的Kr氣濃度與優化的放電電壓之間的關系曲線。
圖10顯示了單獨的放電氣體發出光的亮度，與發出光的顏色之間的關系曲線。
圖11A、11B和11C是示意性的部分平面圖，當一對彼此相對放置的保持電極的邊緣部分形成的間隙，在保持電極的寬度方向上聚有彎曲的或曲線的圖樣時，這三幅圖顯示了兩對保持電極的情況。
具有圖1所示結構的三電極式等離子體顯示器，由后面的方法生產。下面解釋的等離子顯示器是用于各種檢測目的的等離子體顯示器，并且與實際批量生產的等離子體顯示器不同。這樣，通過亮度測量得到的亮度值的評價，不是任何絕對的值，而是相對的值。
以后面的方法生產第一面板10。首先，ITO層形成在第一基底11的整個表面上，其中第一基底11通過例如濺射方法，由高形變點玻璃或鈉玻璃制成，并且ITO層通過照相平板印刷或蝕刻，形成帶狀圖樣，由此形成多對保持電極12。保持電極12沿第一方向伸出。然后，通過例如沉積方法，在整個表面上形成鋁層，并且鋁層通過照相平板印刷或蝕刻形成圖樣，由此沿保持電極12的邊緣部分形成總線電極13。然后，具有例如3μm的厚度，并且由氧化硅(SiO2)構成的絕緣材料層14，形成在整個表面上，并且由氧化鎂(MgO)組成的0.6μm厚的保護層15，通過電子束沉積方法形成其上。通過上面的步驟，可以完成第一面板10的生產。
以后面的方法生產第二面板20。首先，銀涂料通過網印方法印刷在第二基底21上，使銀涂料具有帶狀，其中第二基底21由高形變點玻璃或鈉玻璃制成，然后銀涂料被煅燒或燒結，來形成地址電極22。地址電極22沿第二方向伸出，第二方向與第一方向成直角交叉。然后，低熔點玻璃涂料層通過網印方法形成在整個表面上，并且低熔點玻璃涂料層被煅燒或燒結，來形成絕緣層23。然后，通過例如網印方法，將低熔點玻璃涂料印刷在絕緣膜23上，其中印刷的位置位于一個地址電極22和另一個地址電極22之間的區域上面，并且低熔點玻璃涂料被煅燒或燒結，來形成分隔壁24。分隔壁具有130μm的平均高度。連續地印刷三原色的熒光材料膏劑，并且膏劑被煅燒或燒結，在一個分隔壁24和另一個分隔壁24之間的絕緣膜23上，并且在每個分隔壁24的側壁上，形成每個熒光層25R、25G、25B。通過上面的步驟，可以完成第二面板20的生產。
然后，組裝等離子體顯示器。也就是，由熔化的燒結玻璃料制成的封裝層，形成在第二面板20的周圍部分。然后，第一面板10和第二面板20彼此結合，并且被煅燒或燒結，來養護封裝層。然后，在第一面板10與第二面板20之間形成的空間被抽真空，充入放電氣體，并且被封裝，來完成等離子體顯示器的生產。
為了檢測的目的，保持電極12確定具有0.2mm的寬度和大約0.3mm的厚度。準備的等離子體顯示器用于檢測的目的，其中一對保持電極12之間的距離(d)為10μm、20μm、40μm或70μm。
下面將解釋在這樣構成的等離子體顯示器中，輝光放電操作的一個例子。首先，例如比放電起動電壓Vbd高的脈沖電壓，在短時間內供給每對保持電極12中的一個保持電極上，在那里發生輝光放電，并且由于絕緣極化，在一對保持電極12中的一個保持電極附近，在絕緣材料層14的表面上，產生并聚集壁電荷，使表面放電起動電壓減小。然后，當電壓應用在地址電極22上時，電壓也應用在一對保持電極12中的一個保持電極上，其中一對保持電極12包括在放電單元之中，這個放電單元不被驅動用于顯示，由此，在地址電極22與～對保持電極12中的一個保持電極之間，允許放電發生，來擦除聚集的壁電荷。上面用于擦除的放電在地址電極22上連續進行。另一方案，電壓不應用在一對保持電極中的一個保持電極上，其中一對保持電極12包括在放電單元之中，這個放電單元被驅動用于顯示，由此，聚集的壁電荷被保持。然后，預定的脈沖電壓應用在每對保持電極12之間。結果，在壁電荷聚集的單元中，在每對保持電極12之間開始輝光放電，并且在放電單元中，熒光層被真空紫外線照射而激發，發出的光具有熒光材料的內在顏色，在放電空間中，真空紫外線根據放電氣體中的輝光放電而產生。在一對保持電極之間，供給其中一個保持電極的放電保持電壓的相位，與供給另一個保持電極的放電保持電壓的相位，相差半個周期，并且根據交流電流的頻率，保持電極的極性相反。例1例1是關于本發明的第一、第四和第五方案的等離子體顯示器。例1中使用的等離子體顯示器用于檢測的目的，其中一對保持電極12之間的距離為常數或20μm。例1中使用的混合氣體包括氙(Xe)氣作為第一氣體，而氖(Ne)氣作為第二氣體。當Xe氣體濃度在4％體積比到100％體積比之間變化時，混合氣體的總壓設置在5×103Pa(在圖2和4中由空心的方塊指示)、1×104Pa(在圖2和4中由空心的三角指示)、3×104Pa(在圖2和4中由實心的圓指示)或6.6×104Pa(在圖2和4中由空心的圓指示)。在這樣的條件下，測量被檢測的等離子體顯示器的亮度。根據每種混合氣體的總壓，應用的電壓設置在優化水平上，并且圖4顯示了關于總壓的優化放電電壓。在圖中，以“千Pa”為單位顯示壓強，并且以“放電間隙”顯示一對保持電極之間的距離。
圖2和3顯示了準備的等離子體顯示器的亮度測量結果。圖2顯示了在等離子體顯示器中，關于氣體總壓的Xe氣濃度與亮度測量結果之間的關系。圖3根據圖2中顯示的數據，顯示了在等離子體顯示器中，關于Xe氣分壓的Xe氣濃度與亮度測量結果之間的關系。圖2清楚地顯示了隨著Xe氣濃度的增加，亮度增加。進一步，圖3清楚地顯示了隨著Xe氣分壓的增加，亮度增加。當Xe氣濃度特別為30％體積比或更高時，可以獲得高亮度。進一步，隨著Xe氣濃度的增加，亮度增加。在這種情況下，Xe氣的分壓需要為至少1×103Pa。當Xe氣分壓低于上面的水平時，由于Paschen定律，放電起動電壓變得非常高。進一步，如圖2和4所示，當混合氣體的總壓小于6.6×104Pa時，放電電壓可以保持在大約200伏特或更低，并且同樣可以獲得高亮度。當Xe氣濃度特別為100％體積比時，也就是，當放電氣體只包括氙氣時，甚至如果氙氣壓強為6.6×104Pa或更高時，這足以使放電電壓的增加彌補，也可以獲得很高的亮度。這樣，放電氣體的總壓可以減小，并且可以獲得高亮度，而不會導致由例如燒結玻璃料封裝產生的可靠性的下降。例2例2中使用的等離子體顯示器用于檢測的目的，其中一對保持電極12之間的距離為10μm、20μm、40μm或70μm。并且，等離子體顯示器具有1×104Pa的氙氣壓強和100％體積的氙氣濃度，這樣的等離子體顯示器被測量亮度。
圖5顯示了準備的等離子體顯示器的亮度測量結果。圖5清楚地顯示了隨著一對保持電極12之間的放電距離的減小，亮度趨于增加。也就是，可以看到當一對保持電極之間的距離小于5×10-5m，最好小于5.0×10-5m，更特別地為2×10-5m或更小時，可以獲得更高的亮度。
進一步，在使用其它放電氣體的情況下，也就是，在根據本發明的第二到第五方案的等離子體顯示器中，相似地，隨著一對保持電極12之間的距離減小，亮度趨于增加。例3例3是關于本發明的第一、第二和第三方案的等離子體顯示器。例3中使用的等離子體顯示器，其一對保持電極12之間的距離為常數或20μm，并且放電氣體由氙氣和氪氣組成。
圖6顯示了準備的等離子體顯示器的亮度測量結果。圖6中顯示的結果是當氙氣和氪氣的混合氣體的總壓，為常數或1×104Pa(10kPa)，并且Kr氣體的濃度體積比在0％到100％之間變化時，這樣測量的亮度結果。圖6清楚地顯示了與單獨使用Xe氣或單獨使用Kr氣相比，使用Xe氣和Kr氣的混合氣體作為放電氣體，可以給出更高的亮度。進一步，與圖1中顯示的結果相似，甚至當Xe氣和Kr氣的混合氣體總壓小于6.6×104Pa(500乇)時，混合氣體可以給出更高的亮度。這樣，放電氣體的總壓可以減小，并且可以獲得高亮度，而不會導致由例如燒結玻璃料封裝產生的可靠性的下降。例4例4是關于根據本發明的第二和第四方案的等離子體顯示器。例4中使用的等離子體顯示器用于檢測的目的，其中一對保持電極12之間的距離為常數或20μm。進一步，在使用的混合氣體中，氪(Kr)氣作為第一氣體，而氖(Ne)氣作為第二氣體。當氪氣濃度在4％體積比到100％體積比之間變化時，混合氣體的總壓設置在5×103Pa(在圖7和9中由空心的方塊指示)、1×104Pa(在圖7和9中由空心的三角指示)、3×104Pa(在圖7和9中由實心的圓指示)或6.6×104Pa(在圖7和9中由空心的圓指示)。在這樣的條件下，測量被檢測的等離子體顯示器的亮度。根據每種混合氣體中的總壓，應用的電壓設置在優化水平上，并且圖9顯示了關于總壓的優化放電電壓。
圖7和8顯示了準備的等離子體顯示器的亮度測量結果。圖7顯示了關于氣體總壓的Kr氣濃度與亮度測量結果之間的關系。圖8根據圖7中顯示的數據，顯示了關于Kr氣分壓的Kr氣濃度與亮度測量結果之間的關系曲線。圖7清楚地顯示了隨著Kr氣濃度的增加，亮度增加。進一步，圖8清楚地顯示了隨著Kr氣分壓的增加，亮度增加。當Kr氣濃度特別為30％或更高體積比時，可以獲得高亮度。進一步，隨著Kr氣濃度的增加，亮度增加。在這種情況下，Kr氣的分壓需要為至少1×103Pa。當Kr氣分壓低于上面的水平時，由于Paschen定律，放電起動電壓變得非常高。進一步，如圖7和9所示，當混合氣體的總壓小于6.6×104Pa時，放電電壓可以保持在大約200伏特或更低，并且同樣可以獲得高亮度。當Kr氣濃度特別為100％體積比時，也就是，當放電氣體只包括氪氣時，甚至如果氪氣壓強為6.6×104Pa或更高時，這足以使放電電壓的增加彌補，也可以獲得很高的亮度。這樣，放電氣體的總壓可以減小，并且可以獲得高亮度，而不會導致由例如燒結玻璃料封裝產生的可靠性的減小。例5例5使用的等離子體顯示器不形成有熒光層，并且這個等離子體顯示器用于檢測放電并測量亮度。在檢測中，一對保持電極12之間的距離為20μm，放電氣體由100％體積的Xe氣組成，并且工作電壓設置在150伏特。為了進行比較，準備了這樣的等離子體顯示器，其中一對保持電極12之間的距離為20μm，并且放電氣體由4％體積的Xe氣和96％體積的Ne氣組成，并且在應用的電壓為150伏特時，允許等離子體顯示器放電。測量這些等離子體顯示器亮度。
由于使用的等離子體顯示器不形成有熒光層，通過測量得到的每個亮度，是根據放電氣體發光(可見光)的數據。圖10是色彩質量圖，顯示了測量的亮度與發光的顏色之間的關系曲線。通常地，放電氣體的發光不是所希望的現象，因為它減小了等離子體顯示器的對比度。在圖10顯示的比較例子(4％體積的Xe氣和96％體積的Ne氣)中，放電氣體顯示了24.11(1m/m2)的亮度，這不能被忽視。在例5中，放電氣體由100％體積的Xe氣組成，放電氣體顯示了2.93(1m/m2)的亮度，這大約是比較例子中數據的1/8。這樣，在等離子體顯示器中，圖像顯示的對比度可以保持在優異的水平上。
進一步，如圖10中的色彩質量圖所示，在比較例子中，發光的顏色為橙色，并且這由Ne氣的主要發光顏色產生，即Ne氣發出橙色光。在例5中，發光的顏色靠近藍色，并且可以看見，在等離子體顯示器的圖像顯示中，例5中放電氣體的熒光在色調上小于比較例子的相應部分。
上面例1到5的結果總結如下(1)隨著第一氣體分壓的增加，亮度增加，并當第一氣體的分壓特別為4×103Pa或更高時，可以獲得高亮度。
(2)當第一氣體的濃度為至少10％體積比，特別地，為至少30％體積比時，亮度增加。第一氣體的分壓需要為至少1×103Pa或更高。
(3)當氣體總壓小于6.6×104Pa時，放電保持電壓可以保持在低水平上，但足以驅動放電。
(4)當放電氣體從單獨的氙(Xe)氣、單獨的氪(Kr)氣或這些氣體的混合氣體中選擇時，亮度可以進一步提高。
(5)隨著一對保持電極之間的距離減小，亮度趨于增加。特別地，當一對保持電極之間的距離小于5×10-5m，特別地，等于或小于2×10-5m時，并當第一氣體的濃度為至少10％體積比，特別地，為至少30％體積比時，亮度顯著增加。
當根據此前的優選實施例解釋本發明時，本發明不應限于此。在例子中解釋的等離子體顯示器的結構和組成，在例子中采用的材料、尺寸和生產方法，都用于說明的目的，并且可以根據需要修改或變化。本發明可以供給透射式等離子體顯示器中，其中熒光層發出的光允許通過第二基底而被觀察到。在例子中，等離子體顯示器由一對保持電極組成，保持電極彼此平行伸出。除了這樣的結構，可以采用其它結構，如一對總線電極沿第一方向伸出，在一對保持電極之中，一個保持電極沿第二方向，從一對總線電極之中的一個總線電極，向著并靠近另一個總線電極伸出，另一個保持電極沿第二方向，從一對總線電極之中的另一個總線電極，向著并靠近這個總線電極伸出。可以采用這樣的結構，其中在沿第一方向伸出的一對保持電極之中，一個保持電極形成在第一基底上，并且另一個保持電極形成在分隔壁側壁的上部，與地址電極平行。進一步，本發明的等離子體顯示器可以是雙電極方式等離子體顯示器。更進一步，地址電極可以形成在第一基底上。這樣構成的等離子體顯示器可以包括例如一對保持電極，它沿第一方向伸出；和一個地址電極，它在一對保持電極之中的一個保持電極附近，沿一對保持電極之中的一個保持電極伸出(提供了，沿一對保持電極之中的一個保持電極伸出的地址電極的長度，等于或小于放電單元沿第一方向的長度)。而且，可以采用這樣的結構，其中地址電極的接線通過絕緣層形成，接線沿第二方向伸出，絕緣層用于到保持電極的短路，地址電極的接線和地址電極彼此電連接，或者地址電極從地址電極的接線上伸出。
在實施例中，由一對相對放置的保持電極的邊緣部分形成的間隙，具有直線形狀。但是，由一對相對放置的保持電極的邊緣部分形成的間隙，在支持電極的寬度方向上具有彎曲的或曲線的圖樣(例如，任何形式的組合，如折線形、S形或弧形)。在這樣的結構中，在一對相對放置的保持電極中，每個相對放置的邊緣部分的長度可以增加，使放電效率預期提高。圖11A、11B和11C是示意性的部分平面圖，顯示了具有上面的結構的兩對保持電極。
可選地，可以在后面的AC輝光放電中操作等離子體顯示器。首先，關于所有的象素執行擦除放電，來初始化所有的象素。然后執行放電操作。放電操作被分成地址階段和放電保持階段，在地址階段，通過起動放電，在絕緣材料層的表面產生壁電荷，而在放電保持階段保持輝光放電。在地址階段，低于放電起動電壓Vbd的脈沖電壓，供給一對保持電極之中選擇的一個保持電極上，并且供給選擇的地址電極上。在某個區域中，一對保持電極之中的一個應用脈沖的保持電極，與應用脈沖的地址電極重疊，這個區域被選作顯示象素，并且在重疊區域，由于絕緣極化，在絕緣材料層的表面產生壁電荷，由此聚集壁電荷。在后續的放電保持階段，比Vbd低的放電保持電壓Vsus，供給一對保持電極上。當壁電壓Vw與放電保持電壓Vsus的和，變得比放電起動電壓大時(即Vw+Vsus＞Vbd)，輝光放電起動，其中，壁電壓由壁電荷所感應。在一對保持電極之中，供給一個保持電極上的放電保持電壓Vsus的相位，與供給另一個保持電極上的放電保持電壓Vsus的相位，彼此相差半個周期，并且根據交流電流的頻率，每個電極的極性相反。
根據本發明的第一到第三方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，由于放電氣體只包括氙(Xe)氣或只包括氪(Kr)氣，或放電氣體包括氙(Xe)氣和氪(Kr)氣的混合氣體，那么可以獲得高亮度，可以減小放電電壓，可以減小放電氣體的總壓，并且可以提高交流驅動式等離子體顯示器的可靠性。另外，根據本發明的第四和第五方案，在交流驅動式等離子體顯示器中，由于放電氣體包括混合氣體，并且確定第一氣體或氙氣的濃度，其中第一氣體或氙氣的濃度主要與放電相關，那么可以獲得高亮度，并且可以減小放電電壓。第一氣體或氙氣的濃度增加，換句話說，第二氣體或其它氣體的濃度減小，并當第一氣體或氙氣的分壓為常數時，可以減小放電氣體的總壓，使交流驅動式等離子體顯示器的可靠性可以提高。進一步，由于放電電壓可以減小，在交流驅動式等離子體顯示器中，驅動電路的負載可以減小，進一步，放電穩定性得以改善。
權利要求
1．交流驅動式等離子體顯示器，其特征在于充入放電空間的放電氣體只包括氙氣，并且放電氣體具有9.0×104Pa或更低的壓強，其中放電發生在上述放電空間中。
2．根據權利要求1的交流驅動式等離子體顯示器，其中所述等離子體顯示器具有多對保持電極，放電發生在上述每對保持電極之間，并且上述一對保持電極之間的距離小于5×10-5m。
3．交流驅動式等離子體顯示器，其特征在于充入放電空間的放電氣體只包括氪氣，并且放電氣體具有9.0×104Pa或更低的壓強，其中放電發生在上述放電空間中。
4．根據權利要求3的交流驅動式等離子體顯示器，其中所述等離子體顯示器具有多對保持電極，放電發生在上述每對保持電極之間，并且上述一對保持電極之間的距離小于5×10-5m。
5．交流驅動式等離子體顯示器，其特征在于充入放電空間的放電氣體包括氙氣和氪氣的混合氣體，并且混合氣體具有小于6.6×104Pa的總壓，其中放電發生在上述放電空間中。
6．根據權利要求5的交流驅動式等離子體顯示器，其中所述等離子體顯示器具有多對保持電極，放電發生在上述每對保持電極之間，并且上述一對保持電極之間的距離小于5×10-5m。
7．交流驅動式等離子體顯示器，其特征在于充入放電空間的放電氣體，包括由至少一種第一氣體和至少一種第二氣體組成的混合氣體，上述第一氣體從包括氙氣和氪氣的組中選擇，而上述第二氣體從包括氖氣、氦氣和氬氣的組中選擇，上述第一氣體具有至少1×103Pa的分壓和至少10％體積的濃度，并且上述放電氣體具有小于6.6×104Pa的總壓，其中放電發生在上述放電空間中。
8．根據權利要求7的交流驅動式等離子體顯示器，其中上述第一氣體具有至少30％體積比的濃度。
9．根據權利要求7的交流驅動式等離子體顯示器，其中上述第一氣體具有至少4×103Pa的分壓。
10．根據權利要求7的交流驅動式等離子體顯示器，其中上述第一氣體包括氙氣，而上述第二氣體包括氖氣。
11．根據權利要求7的交流驅動式等離子體顯示器，其中所述等離子體顯示器具有多對保持電極，放電發生在上述每對保持電極之間，并且上述一對保持電極之間的距離小于5×10-5m。
12．交流驅動式等離子體顯示器，其特征在于充入放電空間的放電氣體包括混合氣體，上述混合氣體包括氙氣，氙氣具有至少10％體積比的濃度，并且上述混合氣體具有小于6.6×104Pa的總壓，其中放電發生在上述放電空間中。
13．根據權利要求12的交流驅動式等離子體顯示器，其中上述氙氣具有至少1×103Pa的分壓。
14．根據權利要求12的交流驅動式等離子體顯示器，其中所述等離子體顯示器具有多對保持電極，放電發生在上述每對保持電極之間，并且上述一對保持電極之間的距離小于5×10-5m。
全文摘要
交流驅動式等離子體顯示器,其特征在于充入放電空間的放電氣體只包括氙氣,并且放電氣體具有9.0×10
文檔編號H01J11/50GK1304158SQ01110808
公開日2001年7月18日 申請日期2001年1月12日 優先權日2000年1月12日
發明者鬼木一直 申請人:索尼公司