專利名稱：一種pdp前玻璃板的保護層結構及其制備方法
技術領域：
本發明屬于光電材料及器件技術領域，特別涉及等離子體顯示器(PDP)的保護層結構。
背景技術：
自上世紀九十年代彩色等離子體顯示器(PDP)被推向市場以來，發展日趨成熟。PDP的工作原理是通過將強電場施加到低氣壓惰性氣體兩端，使其擊穿產生強烈電離而直接發光或產生紫外光激發熒光粉發光。由于其主動發光、無需背光源、響應速度快、厚度小、重量輕、顯示面積大、無顯示視角問題、圖像色彩鮮艷和工作在全數字化模式，因此受到世界電子工業界的廣泛關注和應用。PDP的發光效率可以用下式表示η = ndis · nuv* nphos · nviso其中，ndis是電能轉化為紫外光(uv)能量的效率(約io%) ； nuv是uv傳遞到熒光粉的傳輸效率(約50%)；Hphtjs是熒光粉將UV轉化成可 見光的效率(約25%) ； nvis是可見光輸出效率(約70%)。可以看出，在rop的各個工作環節中，電能轉化為紫外光(UV)能量的效率(即放電效率ndis)最低，對能量總轉換效率的影響最大。分析原因在于PDP放電空間距離較小，約O. Γ0. 15mm,因此PDP通常只能利用氣體放電的負輝區(效率較低)，而發光效率最高的正柱區出現較為困難；此外，由于放電空間小，壁上帶電粒子的復合幾率大大增加，電離效率降低，大部分電能(約70%)被消耗在離子加熱上。迄今為止，人們已經采取了多種方法提高交流型等離子顯示板(AC rop)的發光效率①長放電間隙，利用正柱區產生高效率發光高氙氣含量的混合放電氣體，利用氙氣準分子激發態的173nm紫外輻射；③新型放電層，提高二次電子發射系數，降低放電電壓；④高效率熒光粉，提高紫外光到可見光的轉換效率優化驅動電路設計，降低驅動電路本身的功耗。如圖1所示，AC PDP的結構包括前玻璃板和后玻璃板，其中前玻璃板上成對地制作有掃描和維持透明電極2，透明電極上覆蓋一層透明介質3，而透明介質表面覆蓋有一層防止離子撞擊透明介質層的MgO保護層4。通過對國內外研究現狀的分析可知，雖然存在其他材料(如CsO)可以得到比MgO更低的著火電壓，但在綜合滿足保護層的各項性能需求和工藝需求上，尤其是兼顧低著火電壓和大存儲裕度的要求上，MgO保護層仍然是目前的最佳選擇，目前應用到實際AC PDP生產線上的保護層材料也只有MgO —種。2008年，日本的Ono M等人首次將六硼化鑭(LaB6)薄膜應用于AC Η)Ρ，他們摒棄了傳統的MgO保護層，直接在透明介質層上絲網印刷LaB6薄膜，希望替代傳統器件中的MgO作為保護層。但由于LaB6薄膜不透光，因此，他們將LaB6薄膜制作成小島狀，且位于放電區域邊緣處，以防止可見光透過率的大幅度降低。此外，由于LaB6六硼化鑭具有金屬的導電性質，壁電荷的積累模式與MgO不同，因此他們采用了與傳統MgO保護層不同的驅動方法。其研究結果表明，與傳統MgO作保護層的AC PDP相比，采用LaB6保護層的AC PDP具有如下優點①由于六硼化鑭具有穩定的化學性質，不與水、氧等反應，因此當AC PDP前玻璃板采用LaB6保護層時，可以在大氣中進行長時間存放，從而降低了制造成本；②LaB6具有高的一次電子發射性能(低逸出功)，從而使得AC PDP的響應速度很快LaB6具有很強的抗離子轟擊能力，可以大大延長AC PDP的使用壽命。但該結構的最大缺點是由于LaB6薄膜不透明，若要完整的覆蓋透明介質層則會影響rop的光電轉換效率導致成像質量下降；若做成分散的島狀結構，一方面不能全面覆蓋透明介質層從而起不到保護作用，另一方面需要改變現有的驅動模式，無法與現有生產工藝相兼容。
發明內容
本發明提供一種PDP前玻璃板的保護層結構及其制備方法，其中保護層結構采用MgO中摻入少量LaB6的方式或在MgO保護層表面增加一層不連續的LaB6薄膜的方式形成，在不顯著降低前玻璃板透光率的基礎上，通過增加具有低逸出功特點的LaB6,從而使得TOP顯示器能夠降低PDP顯示器著火電壓和尋址時間，從而降低PDP顯示器的總的功耗。該保護層結構采用絲網印刷或噴涂工藝實現，具有成本低、適合于大規模生產的特點。本發明技術方案如下如圖2所示，一種PDP前玻璃板的保護層結構，位于PDP前玻璃板的透明介質3表面，所述透明介質3和玻璃基板I中間具有掃描和維持透明電極2。所述保護層結構5為少量摻有LaB6的MgO材料，其中LaB6的摻入量以不顯著降低PDP前玻璃板的透光率為限(PDP前玻璃板透光率下降比率以不超過59TlO%為限)。本發明也可采用如下技術方案如圖3所示，一種PDP前玻璃板的保護層結構，位于PDP前玻璃板的透明介質3表面，所述透明介質3和玻璃基板I中間具有掃描和維持透明電極2。所述保護層結構包括MgO保護層41和在MgO保護層41表面增加的一層不連續的LaB6薄膜42，其中不連續的LaB6薄膜42的增加以不顯著降低PDP前玻璃板的透光率為限(PDP前玻璃板透光率下降比率以不超過5°/Γ Ο%為限)。本發明所提供的新型PDP保護層，其制備工藝與現有商業PDP用MgO薄膜基本相同；六硼化鑭摻雜或覆蓋層可采用絲網印刷法和噴涂法完成。本發明與上述日本已有的結構相比，具有如下不同點1)日本已有結構直接以島狀六硼化鑭替代傳統的MgO保護層；本發明專利中的保護層以傳統MgO作為主要基體，少量的六硼化鑭作為覆蓋層，有效結合了 MgO高二次電子發射系數和六硼化鑭高一次電子發射的優勢；2)日本已有的結構中由于沒有MgO基體，為了使放電穩定，六硼化鑭薄膜必須具有一定的厚度，從而導致可見光透過率較低；本發明專利中的六硼化鑭覆蓋量極少，大大降低了六硼化鑭對可見光透過率的影響；3)在日本已有的結構中，六硼化鑭為主體放電材料，由于六硼化鑭具有金屬的導電性質，壁電荷的積累模式與MgO不同，必須采用與傳統AC PDP不同的驅動方法；本發明專利中放電層以MgO作為主要基體，六硼化鑭覆蓋量極少，可采用與傳統AC PDP相同的驅動方法。六硼化鑭的電子逸出功只有2. 4 3. 2eV，500°C以下具有極高的化學穩定性，與水蒸氣、氧氣不發生化學反應。 因此，在傳統的MgO保護層中摻入或表面覆蓋一定比例的低逸出功材料六硼化鑭，可以減小器件的放電延遲時間，降低器件著火電壓，增強PDP保護層的抗水蒸氣和氧氣能力，延長器件壽命。理論分析如下1)在PDP放電單兀中引入一次電子發射源，可加速電子增殖過程，縮短放電延遲，在保證書寫脈沖寬度不變的條件下，放電維持時間延長，因此放電效率隨之增大；2)由于MgO保護層中摻入或表面覆蓋的六硼化鑭具有高的一次電子發射性能，極大補充了氣體電離形成的初始電子數目，使得PDP著火電壓和維持電壓降低，器件消耗的電功率減小，發光效率增大；3)此外，一次電子發射源的引入還帶來了圖像質量的改善，因為放電響應速度越快(尋址期越短)，留給維持期的時間就越長，圖像的亮度就越高，圖像質量越好。綜上所述，本發明提供一種PDP前玻璃板的保護層結構及其制備方法，其中保護層結構采用MgO中摻入少量LaB6的方式或在MgO保護層表面增加一層不連續的LaB6薄膜的方式形成，在不顯著降低前玻璃板透光率的基礎上，通過增加具有低逸出功特點的LaB6,從而使得PDP顯示器能夠降低PDP顯示器著火電壓和尋址時間，從而降低PDP顯示器的總的功耗。該保護層結構采 用絲網印刷或噴涂工藝實現，具有成本低、適合于大規模生產的特點。
圖1是AC PDP前后玻璃板結構示意圖。其中I是前玻璃板玻璃基體，2是掃面和維持電極，3是前玻璃板透明介質，4是MgO保護層，6是后玻璃板玻璃基體，7是尋址電極，8是后玻璃板介質，9是障壁，10是銀光粉。圖2是本發明提供的一種PDP前玻璃板結構示意圖。其中標記1、2、3與圖1相同，5是摻有LaB6的MgO保護層。圖3是本發明提供的一種PDP前玻璃板結構示意圖。其中標記1、2、3與圖1相同，41是MgO保護層，42是存在于MgO保護層表面的不連續LaB6薄膜，MgO保護層41和不連續LaB6薄膜42構成新型保護層結構。圖4是圖3所示新型保護層結構的SEM照片。其中，I為MgO保護層，2為LaB6覆蓋層。可以看出，MgO基體上面覆蓋的六硼化鑭為非連續狀薄膜。圖5是本發明專利的新型PDP保護層與傳統MgO保護層的透過率曲線比較，可以看出，兩者在可見光(400nnT800nm)范圍內的透過率相差不大于5%。
具體實施例方式如圖2所示，一種PDP前玻璃板的保護層結構，位于I3DP前玻璃板的透明介質3表面，所述透明介質3和玻璃基板I中間具有掃描和維持透明電極2。所述保護層結構5為少量摻有LaB6的MgO材料，其中LaB6的摻入量以不顯著降低PDP前玻璃板的透光率為限(PDP前玻璃板透光率下降比率以不超過59TlO%為限)。如圖3所示，一種PDP前玻璃板的保護層結構，位于I3DP前玻璃板的透明介質3表面，所述透明介質3和玻璃基板I中間具有掃描和維持透明電極2。所述保護層結構包括MgO保護層41和在MgO保護層41表面增加的一層不連續的LaB6薄膜42，其中不連續的LaB6薄膜42的增加以不顯著降低PDP前玻璃板的透光率為限(PDP前玻璃板透光率下降比率以不超過5°/Γ Ο%為限)。本發明所提供的新型PDP保護層，其制備工藝與現有商業PDP用MgO薄膜基本相同；六硼化鑭摻雜或覆蓋層可采用絲網印刷法和噴涂法完成。圖2所示新型保護層結構的制備方法，包括以下步驟步驟1:球磨。將氧化鎂、六硼化鑭粉體按比例混合后經研磨和球磨處理，形成納米粉末。步驟2 :配漿。將球磨好的納米粉末加入適量的乙基纖維素、松油醇和分散劑，超聲振蕩處理，然后進行球磨，持續攪拌數小時，形成所需的漿料。步驟3 :絲網印刷或噴涂。采用絲網印刷或噴涂工藝，將步驟2所得漿料印刷或噴涂于PDP前玻璃板的透明介質表面。步驟4 :烘干。將經步驟3處理后的PDP前玻璃板烘干。步驟5 :退火處理。將烘干后的PDP前玻璃板在40(T500°C的高溫下退火，一方面使LaB6摻雜的MgO保護層牢固地粘結在襯底上，另一方面使保護層中所含乙基纖維素制漿材料高溫分解蒸發。圖3所示新型保護層結構的制備方法，包括以下步驟步驟1:球磨。將氧化鎂、六硼化鑭粉體分別經研磨和球磨處理，形成納米粉末。步驟2 :配漿。將球磨好的將氧化鎂和六硼化鑭納米粉末分別加入適量的乙基纖維素、松油醇和分散劑，超聲振蕩處理，然后進行球磨，持續攪拌數小時，分別形成氧化鎂漿料和六硼化鑭漿料。步驟3 :第一次絲 網印刷或噴涂。采用絲網印刷或噴涂工藝，在PDP前玻璃板的透明介質表面印刷或噴涂氧化鎂漿料。步驟4 :第一次烘干。將經步驟3處理后的PDP前玻璃板烘干。步驟5 :第一次退火處理。將第一次烘干后的PDP前玻璃板在高溫下退火，一方面使MgO保護層牢固地粘結在襯底上，另一方面使保護層中所含乙基纖維素制漿材料高溫分解蒸發。步驟6 :第二次絲網印刷或噴涂。采用絲網印刷或噴涂工藝，在MgO保護層表面印刷或噴涂六硼化鑭漿料。步驟7 :第二次烘干。將經步驟6處理后的PDP前玻璃板烘干。步驟6 :第二次退火處理。將第二次烘干后的PDP前玻璃板在高溫下退火，一方面使LaB6保護層牢固地粘結在襯底上，另一方面使保護層中所含乙基纖維素制漿材料高溫分解蒸發。圖4是圖3所示新型保護層結構的SEM照片。其中，I為MgO保護層，2為LaB6覆蓋層。可以看出，MgO基體上面覆蓋的六硼化鑭為非連續狀薄膜。圖5是本發明制備的圖3所示的新型PDP保護層與傳統MgO保護層的透過率曲線比較，可以看出，兩者在可見光(400nnT800nm)范圍內的透過率相差不大于5%。其中LaB6保護層的用量(質量)為MgO保護層用量(質量)的5%。表I是本發明專利的新型PDP保護層與傳統MgO保護層在15Torr，Ne+15%Xe氣氛下的著火電壓與放電延遲測試結果。印刷了六硼化鑭顆粒的MgO保護層相比傳統MgO保護層的著火電壓低了 5%左右，放電延遲降低了 25%左右，從而降低了 PDP顯示器的總的功耗。表I
權利要求
1.一種PDP前玻璃板的保護層結構，位于PDP前玻璃板的透明介質(3)表面，所述透明介質(3)和玻璃基板(I)中間具有掃描和維持透明電極(2);所述保護層結構(5)為少量摻有LaB6的MgO材料，其中LaB6的摻入量以不顯著降低PDP前玻璃板的透光率為限。
2.根據權利要求1所述的PDP前玻璃板的保護層結構，其特征在于，所述LaB6的摻入量以PDP前玻璃板透光率下降比率以不超過5°/Γ Ο%為限。
3.—種PDP前玻璃板的保護層結構，位于PDP前玻璃板的透明介質(3)表面，所述透明介質(3 )和玻璃基板(I)中間具有掃描和維持透明電極(2 );所述保護層結構包括MgO保護層(41)和在MgO保護層(41)表面增加的一層不連續的LaB6薄膜(42)，其中不連續的LaB6薄膜(42)的增加以不顯著降低PDP前玻璃板的透光率為限。
4.根據權利要求3所述的PDP前玻璃板的保護層結構，其特征在于，所述不連續的LaB6薄膜(42)的增加應使得PDP前玻璃板透光率下降比率以不超過5°/Γ Ο%為限。
5.一種PDP前玻璃板的保護層結構的制備方法，包括以下步驟 步驟1:球磨；將氧化鎂、六硼化鑭粉體按比例混合后經研磨和球磨處理，形成納米粉末； 步驟2 :配漿；將球磨好的納米粉末加入適量的乙基纖維素、松油醇和分散劑，超聲振蕩處理，然后進行球磨，持續攪拌數小時，形成所需的漿料； 步驟3 :絲網印刷或噴涂；采用絲網印刷或噴涂工藝，將步驟2所得漿料印刷或噴涂于PDP前玻璃板的透明介質表面； 步驟4 :烘干；將經步驟3處理后的PDP前玻璃板烘干； 步驟5 :退火處理；將烘干后的PDP前玻璃板在40(T50(TC的高溫下退火，一方面使LaB6摻雜的MgO保護層牢固地粘結在襯底上，另一方面使保護層中所含乙基纖維素制漿材料高溫分解蒸發。
6.一種PDP前玻璃板的保護層結構的制備方法，包括以下步驟 步驟1:球磨；將氧化鎂、六硼化鑭粉體分別經研磨和球磨處理，形成納米粉末； 步驟2 :配漿；將球磨好的將氧化鎂和六硼化鑭納米粉末分別加入適量的乙基纖維素、松油醇和分散劑，超聲振蕩處理，然后進行球磨，持續攪拌數小時，分別形成氧化鎂漿料和六硼化鑭漿料； 步驟3 :第一次絲網印刷或噴涂；采用絲網印刷或噴涂工藝，在PDP前玻璃板的透明介質表面印刷或噴涂氧化鎂漿料； 步驟4 :第一次烘干；將經步驟3處理后的PDP前玻璃板烘干； 步驟5 :第一次退火處理；將第一次烘干后的PDP前玻璃板在高溫下退火，一方面使MgO保護層牢固地粘結在襯底上，另一方面使保護層中所含乙基纖維素制漿材料高溫分解蒸發； 步驟6 :第二次絲網印刷或噴涂；采用絲網印刷或噴涂工藝，在MgO保護層表面印刷或噴涂六硼化鑭漿料； 步驟7 :第二次烘干；將經步驟6處理后的PDP前玻璃板烘干； 步驟6 :第二次退火處理。將第二次烘干后的PDP前玻璃板在高溫下退火，一方面使LaB6保護層牢固地粘結在襯底上，另一方面使保護層中所含乙基纖維素制漿材料高溫分解蒸發。
全文摘要
一種PDP前玻璃板的保護層結構，屬于光電材料及器件技術領域。所述保護層結構，位于PDP前玻璃板的透明介質(3)表面，為少量摻有LaB6的MgO材料或MgO保護層和位于MgO保護層表面的不連續LaB6薄膜形成的復合保護層結構。所述保護層結構可采用絲網印刷或噴涂工藝實現。本發明在不顯著降低前玻璃板透光率的基礎上，通過增加具有低逸出功特點的LaB6，從而使得PDP顯示器能夠降低PDP顯示器著火電壓和尋址時間，從而降低PDP顯示器的總的功耗。
文檔編號H01J11/40GK103065914SQ20121057689
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者王小菊, 林祖倫, 祁康成, 曹貴川, 鄧江, 尹伊 申請人:電子科技大學