CN101499397A - 具有高发光效率的等离子体显示屏及制备方法 - Google Patents

Abstract

具有高发光效率的等离子体显示屏及其制备方法，属于显示技术领域。本发明的技术特征是后基板上采用条形障壁，而寻址电极设置在两条障壁之间沟道的外表面上，呈凹型；荧光粉涂覆在障壁之间的沟道内，覆盖寻址电极；寻址电极采用金属或多层复合金属薄膜制备，与荧光粉相邻的膜层采用对可见光具有高反射率的金属制备。本发明不仅器件结构简单，而且发光效率高，对降低等离子体显示屏的功耗，提高使用寿命有非常重要的意义。

Description

具有高发光效率的等离子体显示屏及制备方法

技术领域

本发明属于平板显示技术领域，特别涉及具有高发光效率的等离子体显示屏及制备方法。

背景技术

等离子体显示屏是大屏幕平板显示的重要器件，具有主动发光和显示质量高的特点。在国际上等离子体显示屏占据着大屏幕平板显示的主要市场，但面临着液晶的严重挑战，而在国内，其市场远不及液晶。造成这种现象的主要原因是等离子体显示屏的功耗较大，而且使用寿命也不太理想。从显示性能方面看，等离子体显示屏优于液晶显示器，特别是暗画面的表现能力非常好。如果能够解决功耗和寿命问题，等离子体显示屏将会成为下一代平板显示的主体，能够以远远优于液晶的性能而占领大尺寸平板显示市场。

等离子体显示屏出现在半个多世纪之前，其性能不断改善，特别是发光效率不断提高，市售产品已达到1.8流明/瓦，总体光效与液晶显示基本相当。然而，这两种平板显示的功耗还是非常大。以55英寸的电视为例，要达到高清晰度所需要的高亮度，无论是液晶电视还是等离子体电视，功耗都超过500瓦。在能源日益紧张的今天，这么大的功耗造成的电能消耗是不可忍受的。

对于当前广泛采用的等离子体显示屏结构，要提高发光效率是非常困难的，近5年来几乎没有什么改善。要想大幅度提高等离子体显示屏的发光效率，器件结构和材料必须要进行重大改进。

等离子体显示屏的发光效率分配如下：气体放电效率大约50％，紫外线接收效率大约40％，紫外光转换成可见光时量子效率大约95％，光子转换的能量效率26.7％，辐射到前基板的可见光比例25％，前基板透过率80％，总体效率为1％。由于日光型白光的等效光谱效能为230流明/瓦，因此发光效率最大可以达到2.3流明/瓦，而实际达到的最高值也基本如此。由于紫外接收效率、转换能量效率基本上没有提高的余地，以往人们最关注的是放电效率的提高，这些年效率的改善也基本是从提高放电效率得到的。改善放电效率的最有效的手段包括，增大氙气比例和改变障壁结构。增大氙气比例导致工作电压提高，造成驱动困难，而改变障壁结构往往会增大工艺难度，两种手段都会导致器件成本的提高，而且改善的余地已经非常小。

发明内容

本发明针对当前流行的等离子体显示屏发光效率低的问题，提供具有高发光效率的等离子体显示屏，使其不仅具有显示器结构简单、材料普通、加工工艺简单等固有特点，而且发光效率大幅度提高，使得该器件可以用于大屏幕、高清晰、高亮度显示，有可能成为下一代大屏幕平板显示的主流器件。

本发明的另一目的是提供上述显示屏的制备方法。

本发明的技术方案如下：

具有高发光效率的等离子体显示屏，包括由玻璃制成的前基板和后基板，其中前基板上包括平行设置的被称为X电极的透明导电的维持电极和被称为Y电极的透明导电的扫描—维持电极、X电极和Y电极上的汇流电极、前基板透明介质层、氧化镁制成的介质保护层；后基板上包括被称为A电极的寻址电极、A电极之上并且覆盖整个后基板表面的后基板介质层、位于后基板介质层上的条形障壁、涂覆在条形障壁之间沟道内的三基色荧光粉层，本发明的技术特征在于：所述的后基板上的寻址电极设置在条形障壁之间的沟道的外表面上，呈凹形，三基色荧光粉层涂覆在障壁之间的沟道内，覆盖寻址电极；寻址电极由单层或多层复合金属薄膜构成，单层膜或多层复合金属膜中与荧光粉相邻的膜层采用对可见光具有高反射率的金属制备。

考虑到本发明中用于寻址电极的金属材料可能与荧光粉在较高的后续处理温度下发生微弱的化学作用，降低可见光反射系数，因此可以在所述的寻址电极和荧光粉之间增加一层透明介质薄膜，其功能是防止寻址电极的金属表面与荧光粉发生化学作用，降低寻址电极对可见光的反射率。

鉴于气体放电中产生的离子可能对荧光粉产生轰击，导致荧光粉被溅散，因此可以在三基色荧光粉的表面沉积一层氧化镁薄膜，以增大荧光粉的抗离子轰击能力。

本发明中用于构成寻址电极的单层金属膜的材料采用银或铝，因为只有银和铝在整个可见光波段有90％以上的反射率，银的反射率甚至高达95％以上，其它金属都差得远。

为了降低寻址电极的电阻并增大其附着力，可采用多层复合金属膜结构，与荧光粉相邻的膜层必须采用银或铝。最下层可以用铬、钛、镍等高附着力金属材料，中层采用电阻率低而且价格相对便宜的铜。

本发明的核心技术是采用具有高反射率的金属制备寻址电极，而且寻址电极几乎将整个障壁之间的沟道表面覆盖，如附图1和2所示。这样一来，产生的可见光除了很小一部分被荧光粉和金属电极吸收外，大部分都能发射出去，从而提高了发光效率。如附图4所示的被广泛采用的等离子体显示屏中，荧光粉直接涂覆在障壁上。荧光粉发出的可见光几乎有一半照射到障壁上而被吸收，并且经过多次反射和散射，最终只有大约25％能够发射出去。

本发明还提供了几种具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法。

具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法，采用如下主要步骤：

1)在玻璃后基板上用常规方法制作A电极、后基板介质层和条形障壁；

2)沉积用于寻址电极的单层或多层复合金属薄膜；

3)涂覆光刻胶；

4)对光刻胶进行掩膜曝光，使得障壁顶部的光刻胶和位于障壁侧面上靠近顶部的光刻胶暴露于紫外线之下而感光，或采用非掩膜曝光，由于障壁顶部的光刻胶和障壁侧面上靠近顶部的光刻胶厚度薄而彻底感光，其余部位非彻底感光；

5)进行显影，暴露出障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的金属薄膜；

6)刻蚀暴露出的金属薄膜，然后清洗掉剩余光刻胶，得到位于障壁之间的沟道的外表面上的寻址电极；

7)沉积透明介质薄膜；

8)在障壁之间的沟道内涂覆三基色荧光粉，覆盖寻址电极，可采用丝网印刷或喷墨法进行。

9)沉积氧化镁薄膜。

上述步骤7)和9)可以两者之一或两者同时被取消，得到权利要求1—5中所述的不同结构的等离子体显示屏。

具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法，其特征在于，采用如下主要步骤：

1)在玻璃后基板上用常规方法制作A电极、后基板介质层和条形障壁；

2)沉积用于寻址电极的单层或多层复合金属薄膜；

3)涂覆能够固化的有机薄膜；

4)对有机薄膜进行灰化处理，即在氧气放电等离子中进行刻蚀，由于障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的有机薄膜厚度薄而被彻底刻蚀掉，其余部位的有机薄膜被保留，暴露出障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的金属薄膜；

5)刻蚀暴露出的金属薄膜，然后清洗掉剩余的有机薄膜，得到位于障壁之间的沟道的外表面上的寻址电极；

6)沉积透明介质薄膜；

7)在障壁之间的沟道内涂覆三基色荧光粉，覆盖寻址电极，可采用丝网印刷或喷墨法进行；

8)沉积氧化镁薄膜。

上述步骤6)和8)可以两者之一或两者同时被取消，得到权利要求1—5中所述的不同结构的等离子体显示屏。

具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法，采用如下主要步骤：

1)在玻璃后基板上用常规方法制作A电极、后基板介质层和条形障壁；

2)用丝网印刷方法在条形障壁之间的沟道内印刷银浆，并烧结而成寻址电极，注意不要将银浆刷到障壁顶部；

3)沉积透明介质薄膜；

4)在障壁之间的沟道内涂覆三基色荧光粉，可采用丝网印刷或喷墨法进行；

5)沉积氧化镁薄膜。

上述步骤3)和5)可以两者之一或两者同时被取消，得到权利要求1—5中所述的不同结构的等离子体显示屏。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明不仅具有发光效率高，而且器件结构和制备工艺简单，适合大规模生产。发光效率远远超过已有技术达到的水平，发光效率的提高使得器件工作时驱动电压的占空比减小，器件寿命可以大大延长，成功地解决了困扰等离子体显示屏应用方面的两大难题，从而使得该器件用于大屏幕、高清晰、高亮度显示。

附图说明

图1为本发明提供的具有高发光效率的等离子体显示屏的结构示意图。

图2为本发明提供的具有高发光效率的等离子体显示屏的断面图，为了明了起见，前后基板的相对位置旋转了90度。

图3为本发明提供的具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备流程图。

图4为传统条形障壁等离子体显示屏的结构示意图。

图1和图2中：11-玻璃后基板；12—条形障壁；13、14、15-三基色荧光粉层；16-寻址电极；17-玻璃前基板；18-X电极；19—X电极上的汇流电极；110-Y电极；111-Y电极上的汇流电极；112-前基板透明介质层；113—氧化镁介质保护层。

图3中：1)后基板上条形障壁制备；2)沉积寻址电极薄膜；3)涂覆光刻胶；4)曝光并显影后露出障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的寻址电极薄膜；5)刻蚀掉露出的寻址电极薄膜；6)去掉光刻胶；7)涂覆三基色荧光粉层。

具体实施方式

下面对本发明提出的具有高发光效率的等离子体显示屏及制备方法，结合实施例及附图详细说明：

图1为本发明提供的具有高发光效率的等离子体显示屏的结构示意图。

图2为本发明提供的具有高发光效率的等离子体显示屏的断面图，为了明了起见，上后基板的相对位置旋转了90度。

图3为本发明提供的具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备流程图。

图1和图2中：11-玻璃后基板；12—条形障壁；13、14、15-三基色荧光粉层；16-寻址电极；17-玻璃前基板；18-X电极；19—X电极上的汇流电极；110-Y电极；111-Y电极上的汇流电极；112-前基板透明介质层；113—介质保护层。

图3中：1)条形障壁制备；2)沉积寻址电极薄膜；3)涂覆光刻胶；4)曝光并显影后暴露出障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的寻址电极薄膜；5)刻蚀掉暴露出的寻址电极薄膜；6)去掉光刻胶；7)涂覆三基色荧光粉层。

实施例1

在后基板上用常规的喷砂和烧结工艺制备障壁，再用直流溅射方法沉积用于寻址电极的铬—铜—银薄膜，各层厚度为50纳米，500纳米和200纳米；涂覆光刻胶，由于重力作用，光刻胶在沟槽底厚而障壁顶部薄；不用掩膜对光刻胶进行曝光，再进行显影，障壁顶部和靠近顶部的侧面上的较薄的光刻胶被去掉；用酸腐蚀掉暴露出的铬—铜—银薄膜；在丙酮溶液中去掉光刻胶；用丝网印刷方法印刷条形三基色荧光粉，分三次印刷。用加工好的后基板与用传统技术制备的前基板封装成完整器件，测试得到的发光效率超过4流明/瓦。

实施例2

在后基板上用常规的喷砂和烧结工艺制备障壁，再用直流溅射方法沉积用于寻址电极的铬—银薄膜，各层厚度为50纳米和700纳米；涂覆光刻胶，并对光刻胶进行掩膜曝光，再进行显影，障壁顶部和靠近顶部的侧面上的光刻胶因感光而被去掉；用酸腐蚀掉暴露出的铬—银薄膜；在丙酮溶液中去掉光刻胶；用丝网印刷方法印刷条形三基色荧光粉，分三次印刷。用加工好的后基板与用传统技术制备的前基板封装成完整器件，测试得到的发光效率超过4流明/瓦。

实施例3

在后基板上用常规的喷砂和烧结工艺制备障壁，再用直流溅射方法沉积用于寻址电极的铬—铜—银薄膜，各层厚度为50纳米，500纳米和200纳米；喷涂清漆，由于重力作用，清漆在沟槽底部厚，而在障壁顶部薄；在氧气等离子体中将障壁顶部和靠近顶部的侧面上的较薄的清漆刻蚀掉；用酸腐蚀掉暴露出的铬—铜—银薄膜；在丙酮溶液中去掉清漆；用丝网印刷方法印刷条形三基色荧光粉，分三次印刷。用加工好的后基板与用传统技术制备的前基板封装成完整器件，测试得到的发光效率超过4流明/瓦。

实施例4

在后基板上用常规的喷砂和烧结工艺制备障壁，再用直流溅射方法沉积用于寻址电极的铬—银薄膜，各层厚度为50纳米和700纳米；涂覆光刻胶，进行掩膜曝光，障壁顶部和靠近顶部的侧面上的光刻胶感光，再进行显影，障壁顶部和靠近顶部的侧面上的感光的光刻胶被去掉；用酸腐蚀掉暴露出的铬—银薄膜；在丙酮溶液中去掉光刻胶；用中频溅射方法沉积二氧化硅薄膜，厚度为200纳米；用丝网印刷方法印刷条形三基色荧光粉，分三次印刷；在荧光粉上用电子束蒸发方法沉积200纳米厚的氧化镁薄膜。用加工好的后基板与用传统技术制备的前基板封装成完整器件，测试得到的发光效率超过4流明/瓦。

实施例5

在后基板上用常规的喷砂和烧结工艺制备障壁，用丝网印刷方法在障壁之间的沟槽内印刷银浆，并烧结而成寻址电极，注意不要将银浆印刷到障壁顶部；用丝网印刷方法印刷条形三基色荧光粉，分三次印刷。用加工好的后基板与用传统技术制备的前基板封装成完整器件，测试得到的发光效率超过3流明/瓦。

实施例6

在后基板上用常规的喷砂和烧结工艺制备障壁，用丝网印刷方法在障壁之间的沟槽内印刷银浆，并烧结而成寻址电极，注意不要将银浆印刷到障壁顶部；沉积厚度200纳米的透明氮化硅介质膜，用丝网印刷方法印刷条形三基色荧光粉，分三次印刷；用电子束蒸发方法沉积150纳米厚的氧化镁。用加工好的后基板与用传统技术制备的前基板封装成完整器件，测试得到的发光效率超过3流明/瓦。

Claims (8)

1.具有高发光效率的等离子体显示屏，包括由玻璃制成的前基板和后基板，其中前基板上包括平行设置的被称为X电极的透明导电的维持电极和被称为Y电极的透明导电的扫描—维持电极、X电极和Y电极上的汇流电极、前基板透明介质层、氧化镁制成的介质保护层；后基板上包括被称为A电极的寻址电极、A电极之上并且覆盖整个后基板表面的后基板介质层、位于后基板介质层上的条形障壁、涂覆在条形障壁之间沟道内的三基色荧光粉层，其特征在于：所述的后基板上的寻址电极设置在条形障壁之间的沟道的外表面上，呈凹形，三基色荧光粉层涂覆在障壁之间的沟道内，覆盖寻址电极；寻址电极由单层或多层复合金属薄膜构成，单层膜或多层复合金属膜中与荧光粉相邻的膜层采用对可见光具有高反射率的金属制备。

2.根据权利要求1所述的具有高发光效率的等离子体显示屏，其特征在于：所述的寻址电极和荧光粉之间增加一层透明介质薄膜，其功能是防止寻址电极的金属表面与荧光粉发生化学作用，降低寻址电极对可见光的反射率。

3.根据权利要求1所述的具有高发光效率的等离子体显示屏，其特征在于：在三基色荧光粉的外表面沉积一层氧化镁薄膜，以增大荧光粉的抗离子轰击能力。

4.根据权利要求1所述的具有高发光效率的等离子体显示屏，其特征在于：构成寻址电极的单层金属膜的材料为银或铝。

5.根据权利要求1所述的具有高发光效率的等离子体显示屏，其特征在于：构成寻址电极的多层复合金属膜中与荧光粉相邻的膜层为银或铝。

6.具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法，其特征在于，采用如下主要步骤：

1)在玻璃后基板上用常规方法制作A电极、后基板介质层和条形障壁；

2)沉积用于寻址电极的单层或多层复合金属薄膜；

3)涂覆光刻胶；

4)对光刻胶进行掩膜曝光，使得障壁顶部的光刻胶和位于障壁侧面上靠近顶部的光刻胶暴露于紫外线之下而感光；或采用非掩膜曝光，由于障壁顶部的光刻胶和障壁侧面上靠近顶部的光刻胶厚度薄而彻底感光，其余部位非彻底感光；

5)进行显影，露出障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的金属薄膜；

6)刻蚀暴露出的金属薄膜，然后清洗掉剩余光刻胶，得到位于障壁之间的沟道的外表面上的寻址电极；

7)沉积透明介质薄膜；

8)在障壁之间的沟道内涂覆三基色荧光粉，覆盖寻址电极，可采用丝网印刷或喷墨法进行；

9)沉积氧化镁薄膜；

上述步骤7)和9)可以两者之一或两者同时被取消，得到权利要求1—5中所述的不同结构的等离子体显示屏。

7.具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法，其特征在于，采用如下主要步骤：

1)在玻璃后基板上用常规方法制作A电极、后基板介质层和条形障壁；

2)沉积用于寻址电极的单层或多层复合金属薄膜；

3)涂覆能够固化的有机薄膜；

4)对有机薄膜进行灰化处理，即在氧气放电等离子中进行刻蚀，由于障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的有机薄膜厚度薄而被彻底刻蚀掉，其余部位的有机薄膜被保留，暴露出障壁顶部和障壁侧面靠近顶部的金属薄膜；

5)刻蚀暴露出的金属薄膜，然后清洗掉有机薄膜，得到位于障壁之间的沟道的外表面上的寻址电极；

6)沉积透明介质薄膜；

7)在障壁之间的沟道内涂覆三基色荧光粉，覆盖寻址电极，可采用丝网印刷或喷墨法进行；

8)沉积氧化镁薄膜；

上述步骤6)和8)可以两者之一或两者同时被取消，得到权利要求1—5中所述的不同结构的等离子体显示屏。

8.具有高发光效率的等离子体显示屏的后基板的制备方法，其特征在于，采用如下主要步骤：

1)在玻璃后基板上用常规方法制作A电极、后基板介质层和条形障壁；

2)用丝网印刷方法在条形障壁之间的沟道内印刷银浆，并烧结而成寻址电极，注意不要将银浆印刷到障壁顶部；

3)沉积透明介质薄膜；

4)在障壁之间的沟道内涂覆三基色荧光粉，可采用丝网印刷或喷墨法进行；

5)沉积氧化镁薄膜；

上述步骤3)和5)可以两者之一或两者同时被取消，得到权利要求1—5中所述的不同结构的等离子体显示屏。

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