CN101826428A

CN101826428A - 采用混合保护层的等离子显示器及混合保护层的制备方法

Info

Publication number: CN101826428A
Application number: CN201010168542A
Authority: CN
Inventors: 李青; 哈姆·托勒; 屠彦; 张�雄; 郑姚生; 匡文剑
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-09-08

Abstract

采用混合保护层的等离子显示器及混合保护层的制备方法，涉及应用于等离子显示器中的保护层的技术领域。本发明将30％＜Zn含量＜50％的Mg_1-xZn_xO晶体作为源一，将0＜Zn含量＜10％的Mg_1-xZn_xO晶体作为源二，将源一和源二按照一定比例混和构成源三，混和比例控制为，源一占总重量的50～70％，源二占总重量的30～50％。将源三按照使用溶剂重量的5～10％的比例，分散到易挥发的有机溶剂中，经过超声处理使之均匀分散在溶剂中，采用喷雾喷枪，均匀喷洒在已制备好MgO薄膜的表面，待有机溶剂挥发，便形成MgO薄膜表面上的混和保护层。本发明实现了降低统计响应时间，改善二次电子发射特性的目的。

Description

采用混合保护层的等离子显示器及混合保护层的制备方法

技术领域

本发明涉及应用于等离子显示器中的保护层的技术领域。

背景技术

MgO薄膜是等离子体器件，如等离子体显示器件(PDP)中传统的保护层，由于其对Ne离子具有较高的二次电子发射系数和对离子的耐轰击性，使之成为等离子体器件保护层的首选。但随着该类器件分辨率的提高、发光效率提高的需求，采用高Xe配比的工作气体成为等离子体器件发展的必然，但随之而来的高着火电压，长响应时间又成为新的制约，因此新型保护层技术的研究成为解决这些技术难点的重要途径之一。

日本Pi oneer公司首先在MgO薄膜制备一层MgO单晶，利用其外电子发射特性，为PDP器件在寻址过程提供了初始电子(priming电子)，大大降低了PDP器件的统计响应时间(jitter时间)。这项技术为PDP实现高分辨率下的快速寻址解决了关键而重要的技术难点，大大促进了PDP技术的发展进程，使PDP性能有了很大的提高。另外，提高保护层对Xe离子的二次电子发射系数，可以降低着火电压，也使改善器件特性的一条重要途径。如SrO或者MgSrO薄膜被提出作为保护膜，可以提高对Xe的二次电子发射系数。目前这些保护层只能实现对等离子体器件特性改善的单一作用。

发明内容

本发明目的是提高一种多功能的综合改善等离子体器件的特性，降低统计响应时间，改善二次电子发射特性的采用混合保护层的等离子显示器及混合保护层的制备方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

第一：提出高Zn含量(x值)的Mg_1-xZn_xO晶体作为一种保护层的源(源一)，用于等离子体器件中可以改善对Xe离子的二次电子发射系数，控制Zn的含量(x值)为30％＜Zn含量＜50％，Mg_1-xZn_xO晶体的粒径为200nm～2μm。

第二：提出低Zn掺杂的Mg_1-xZn_xO晶体作为一种保护层的源(源二)，用于等离子体器件中，获得在等离子体器件工作条件下具有外逸电子发射特性，控制Zn的含量(x值)为0＜Zn含量＜10％，Mg_1-xZn_xO晶体的粒径为200nm～2μm。

第三：将高Zn含量和低Zn掺杂的Mg_1-xZn_xO晶体按照一定比例混和构成保护层源(源三)，混和比例控制为，高Zn含量的Mg_1-xZn_xO晶体占总重量的50～70％，低Zn掺杂的Mg_1-xZn_xO晶体占总重量的30～50％。

第四，发明混和保护层的制备方法，将混和保护层源(源三)按照使用溶剂重量的5-10％的比例，分散到易挥发的有机溶剂中，有机溶剂可采用乙醇或异丙醇，经过超声处理使之均匀分散在溶剂中，采用喷雾喷枪，均匀喷洒在已制备好MgO薄膜的表面，待有机溶剂挥发，便形成MgO薄膜表面上的混和保护层。

比较好的的是，该混和保护层可以制备在表面放电型等离子体显示器件的前基板MgO的表面，综合起到提高Xe离子二次电子发射系数和外逸电子发射特性的作用。

比较好的的是，该混和保护层可以制备在表面放电型等离子体显示器件的前基板MgO的表面，同时将源二与绿色荧光粉混和，混和比例为占绿色荧光粉的5～10％，制备在后基板的荧光粉层中，不仅可以综合起到提高Xe离子二次电子发射系数和外逸电子发射特性的作用，还可以改善荧光粉绿光的发光特性，降低器件的黑色噪声，即绿色荧光粉在一些寻址期不能发光，仍然是黑色，特别是在那些寻址等待期较长的临界灰度点，容易产生黑色噪声。

比较好的的是，对于对向式放电的荫罩式等离子体显示器件，该混和保护层可以制备在前基板和后基板的MgO薄膜的表面，改善器件的特性。

比较好的的是，对于对向式放电的荫罩式等离子体显示器件，该混和保护层制作在前后基板MgO薄膜的表面，同时将源二与绿色荧光粉混和，混和比例为占绿色荧光粉的5～10％，制备在荫罩的内壁表面形成荧光粉层，不仅可以改善器件的响应时间、发光效率，还可以改善器件的发光特性。

比较好的的是，对于采用Ne-Xe混和气体工作的平板等离子体光源，该混和保护层可以制备在前基板MgO的表面，或者，在制备在平板等离子体光源的前基板MgO的表面的同时，将源二与绿色荧光粉混和，混和比例为占绿色荧光粉的5～10％，将掺有源二的绿色荧光粉与红色荧光粉、蓝色荧光粉混和，制备在平板等离子体光源的后基板表面，形成荧光粉层。

源一改善对Xe离子的二次电子发射特性的原理在于，当掺入的Zn，其含量为30％＜Zn含量＜50％时，可以使形成的Mg_1-xZn_xO晶体具有与Xe电离能相匹配的能级，Xe的电离能为12.1eV，通过Zn掺杂量的调整，使其禁带宽度约为5.6eV左右，利于Xe离子碰撞轰击后产生二次电子，从而降低等离子体器件的着火电压，改善发光效率。

源二产生外逸电子发射特性的原理在于，当掺入Zn的含量在0～10％之间，可调整Mg_1-xZn_xO晶体的禁带宽度在7.2eV左右，以产生相应于PDP中172nm紫外光子辐射的带隙，同时，低含量Zn的掺杂，使之产生满足外逸电子发射的条件，即一定的杂质能级和浅能级，产生电子陷阱和空穴陷阱，这样，在等离子体器件的Ne-Xe混和气体工作时产生外逸电子发射，为寻址过程产生初始引发电子(priming电子)，加快响应时间。

源二与绿色荧光粉混和改善绿光发光特性的原因在于，目前采用的绿色荧光粉，如YBT、YGBT、BAM-Mn绿色荧光粉，缺少540nm的绿色发光波长，并且易产生黑色噪声，而源二由于引入了2.3eV的杂质能级，在Ne-Xe混和气体工作状态下，可以产生540nm波长的光，弥补现有绿色荧光粉的不足。

源三是源一和源二的有机混和，并且二者的粒径接近，均在200nm～2μm，这样既保证一定的电子发射强度，又不会因粒径较大引起可见光的散射，因此，将源三在MgO表面制备成混和保护层，可综合地改善器件的二次电子发射特性和外逸电子发射特性。

Mg_1-xZn_xO是一种新型II-VI族三元化合物半导体材料，由于Mg²⁺离子和Zn²⁺离子半径十分接近，在一定范围内两种离子可以发生相互取代从而形成合金，并同时兼有ZnO和MgO优异的化学性能稳定性。Mg的含量影响到Mg_xZn_1-xO的带隙宽度，当Mg的含量为0～0.33时，Mg_1-xZn_xO的带隙宽度随Mg的含量线性增加，当Mg的含量为0.33～0.46时，其带隙出现间断，而当Mg的含量大于0.46，随着Mg含量的增加带隙又线性增加。因此，可近似认为带隙宽度从3.3eV～7.8eV连续可调。

发明的益处：

本发明的技术方案具有的优越性在于：

1、混和保护层的发明，可以多方面同时改进等离子体器件的特性，既能提高二次电子发射特性，降低器件的着火电压，改善发光效率，有可以获得适当的外逸电子发射特性，加快器件的响应时间，尤其对等离子体显示器件在高清晰度电视领域中应用有重要意义。

2、混和保护层可以广泛应用在介质阻挡型的等离子体放电器件中，如等离子体显示显示器件，等离子体平板光源，大气放电器件等。

3、混和保护层的制备方法简单，不改变现有等离子体器件的制作工艺和条件，只是增加一道喷涂工序。

附图说明

图1是源三的制备及喷涂过程的流程图。

图2是源三喷涂的示意图。

图3是混和保护层应用在前基板的等离子体表面放电型显示器件结构示意图。

图4是混和保护层应用在前基板及绿色荧光粉层的等离子体表面放电型显示器件结构示意图。

图5是混和保护层应用在前基板的荫罩式等离子体显示器件结构示意图。

图6是混和保护层应用在前基板和后基板的荫罩式等离子体显示器件结构示意图。

图7是混和保护层应用在前基板及绿色荧光粉层的荫罩式等离子体显示器件结构示意图。

图8是混和保护层应用在前基板的等离子体平板光源的结构示意图。

图9是混和保护层应用在前基板及荧光粉层的等离子体平板光源的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1、图2所示，一种等离子显示器混合保护层的制备方法，包括如下步骤：

第一步：混料：将含Zn量为30％～50％的Mg_1-xZn_xO晶体作为源一1，将含Zn量为0～10％的Mg_1-xZn_xO晶体作为源二2，源一1和源二2的粒径为200nm～2μm，然后将占总重量50～70％的源一1和占总重量30～50％的源二2混合形成源三3；

第二步：配液：将第一步混合后的源三3按照使用溶剂重量的5～10％的比例，分散到易挥发的有机溶剂中，经过超声处理使之均匀分散在溶剂中，得到喷涂溶液4；

第三步：喷涂：将上述第二步的喷涂溶液4装入喷雾喷枪5的料斗内，利用压力产生的雾化，均匀喷洒在已制备好MgO薄膜6的表面，待有机溶剂挥发，便形成MgO薄膜6表面上的混和保护层15。

本发明在配液时采用的有机溶剂为乙醇或异丙醇。

如图3、图4所示，一种等离子显示器混合保护层，包括自上而下布置的第一前基板7、第一后基板8，第一前基板7自上而下依次布置第一前衬底玻璃基板10、第一前基板介质层13、前基板MgO薄膜层6，第一前基板介质层13上靠近第一前衬底玻璃基板10的一侧分别设置第一扫描电极11、维持电极12，第一后基板8自下而上依次设置第一后衬底玻璃基板16、第一后基板介质层18，第一后基板介质层18上靠近第一后衬底玻璃基板16一侧设置第一寻址电极17；第一前基板7与第一后基板8之间设置障壁9，MgO薄膜层6、第一后基板介质层18、障壁9之间形成像素空间19，其特征在于MgO薄膜层6朝向像素空间19的一侧喷涂混合保护层15；障壁9纵向周面及第一后基板介质层18朝向像素空间19的一侧设置第一混合荧光粉层20。第一混合荧光粉层20为红、绿、蓝荧光粉层或源二2和绿色荧光粉的混合物。

如图3所示，该等离子体显示板的工作原理如下：在第一寻址电极17施加正脉冲Va，与显示图像的信号一致，在第一扫描电极11施加负脉冲Vs，首先在第一寻址电极17和第一扫描电极11产生放电，积累维持放电所需的壁电荷，同时使该单元处于点亮状态，在维持电极12施加负的维持脉冲Vs，点亮的放电单元在壁电荷和维持脉冲共同作用下，一直维持点亮状态，直到擦除脉冲到来。放电单元的擦除方式有多种，目的是消除放电单元已存在的壁电荷，使其在维持脉冲作用下由点亮状态转为熄灭状态。如采用窄脉冲擦除，在两次放电之间，在第一扫描电极11施加正的窄擦除脉冲(脉冲宽度约1微秒左右)，它引起的放电产生的壁电荷与原有壁电荷产生中和，从而使放电单元熄灭。施加不同时序的高压脉冲构成不同的驱动方法。本发明的等离子体显示板可采用寻址与显示分离的子场驱动法，也可采用表面交替发光驱动法。例如采用寻址与显示分离子场驱动法，在准备期，开始时放电单元的三个电极(第一扫描电极11、维持电极12、第一寻址电极17)均为零。在维持电极12施加幅度为Vxw(Vxw远大于第一扫描电极11、维持电极12间的着火电压Vfxy)的全屏写脉冲，使屏上所有单元都处于同一状态，即熄灭状态，同时在第一寻址电极17上施加脉冲Vaw(Vaw约为Vxw/2)，使第一寻址电极17基本没有壁电荷积累。进入寻址期，维持电极12加电压Vx；顺序第一扫描电极11，未扫描到的第一扫描电极11加-Vsc，而扫描到的第一扫描电极11加-Vy；与此同时，对和需要点亮相对应的第一寻址电极17加寻址脉冲Va，而不需要亮度的则加0V。在要点亮的单元中，首先在第一寻址电极17和第一扫描电极11之间放电，引起在第一扫描电极11和维持电极12的放电，同时积累壁电荷。对于不需点亮的单元，由于没有寻址脉冲，不产生放电，也没有壁电荷积累。在维持期，在第一寻址电极17加Vaw，上半周维持电极12加0V，第一扫描电极11加维持脉冲Vs，下半周维持电极12加Vs，第一扫描电极11加维持脉冲0V，在壁电荷作用下，维持放电一直进行，放电单元处于点亮状态，直到需要擦除为止。这样对显示板进行逐行扫描，完成整帧图像的显示。通常将一帧图像分为若干子场显示，每个子场都有准备期、寻址期和维持期，并且每个子场的维持期的时间比不同，以实现图像灰度，如采用8个子场，可实现256级灰度的图像显示。在每个像素中，产生的放电使Ne-Xe混合工作气体电离，产生的紫外光轰击荧光粉产生可见光。在该类器件中，MgO薄膜6的作用起到传统意义上保护层的作用，及抗电离后产生的离子的轰击，同时MgO材料具有较高的对Ne离子较高的二次电子发射特性，在MgO薄膜6喷洒由源一1和源二2组成的源三3作为混和保护层15，其作用又增加了增强对Xe离子的二次电子发射特性，同时具有较强的外逸电子发射特性，对采用高Xe混合工作气体下的表面放电型等离子体显示器件，可以降低其着火电压、提高响应时间，从而提高发光效率。

在上述结构中，将源二2与绿色荧光粉混和，制作在像素空间19的内壁上，制作成第一混和荧光粉层20，如图4所示，这样不仅可以起到上述源三3的作用之外，还可以改进绿色荧光粉的黑色噪声，改善器件的性能。

如图5、图6、图7所示，一种等离子显示器混合保护层，包括自上而下布置的第二前基板22、第二后基板23，第二前基板22自上而下依次布置第二前衬底玻璃基板221、第二前基板介质层222、前基板MgO薄膜层6，第二前基板介质层222上靠近第二前衬底玻璃基板221的一侧设置第二扫描电极223，第二后基板23自下而上依次设置第二后衬底玻璃基板231、第二后基板介质层232、后基板MgO薄膜层61，第二后基板介质层232上靠近第二后衬底玻璃基板231一侧设置第二寻址电极233；第二前基板22与第二后基板23之间设置荫罩24，荫罩24为包含网孔25阵列的导电板，前基板MgO薄膜层6或后基板MgO薄膜层61朝向像荫罩24的一侧喷涂混合保护层15；荫罩24纵向内壁上设置第二混合荧光粉层201。第二混合荧光粉层201为红、绿、蓝荧光粉层或源二2和绿色荧光粉的混合物。

该荫罩式等离子体显示板的工作原理如下：在第二寻址电极233和第二扫描电极223之间加一高压窄脉冲或斜坡脉冲擦除信号，擦除上次放电积累的壁电荷；然后在第二扫描电极223上加一高脉冲选中该行，同时在第二寻址电极233上施加该行的数据脉冲，该数据脉冲电压幅度与扫描电压之差高于扫描电极与寻址电极之间的着火电压，控制触发Ne-Xe混合气体电离放电，从而在该行形成与所需显示信息对应的壁电荷分布；在逐行完成整屏图象初始放电之后，在第二扫描电极223组和第二寻址电极233之间施加维持放电脉冲，使壁电压与维持电压之和高于被寻址像素的着火电压，产生放电，放电产生的深紫外光激发网孔25内壁涂覆的第二混合荧光粉层201发出可见光，这样就实现了该帧图象的显示，如此循环即可逐帧显示图象。在该类器件中，MgO薄膜6的作用起到传统意义上保护层的作用，及抗电离后产生的离子的轰击，同时MgO材料具有较高的对Ne离子较高的二次电子发射特性，在MgO薄膜6喷洒由源一1和源二2组成的源三3作为混和保护层15，其作用又增加了增强对Xe离子的二次电子发射特性，同时具有较强的外逸电子发射特性，对采用高Xe混合工作气体下的荫罩式等离子体显示器件，可以降低其着火电压、提高响应时间，从而提高发光效率。

在如图5所示的荫罩式等离子体显示器件中，不仅将源三3作为混和保护层15喷洒在第二前基板22的MgO薄膜6的表面，还可以把保护层15喷洒在第二后基板23的MgO薄膜6的表面，构成的器件结构示意图如图6所示，其工作原理同图5所示器件。

在荫罩式等离子体显示器件中，将源二2与绿色荧光粉混和，制作在荫罩网孔25的内壁上，制作成混和荧光粉层21，可以改善器件的黑色噪声。以图5所示的器件为例，结构示意图如图7所示，其工作原理同图5所示器件。

如图8、图9所示，一种等离子显示器混合保护层，包括自上而下依次布置的第三前衬底玻璃基板2211、第三前基板介质层2221、前基板MgO薄膜层6、第三混合荧光粉层202、第三后衬底玻璃基板2311，第三前基板介质层2221上靠近第三前衬底玻璃基板2211一侧设置若干平行电极27，前基板MgO薄膜层6、第三混合荧光粉层202之间含有间距29形成放电腔体26，MgO薄膜层6朝向放电腔体26的一侧喷涂混合保护层15。第三混合荧光粉层202为红、绿、蓝荧光粉层或源二2和绿色荧光粉的混合物。

等离子体平板光源的工作原理是，在平行电极27之间施加高压脉冲，使Ne-Xe工作气体在放电腔体26电离放电，产生的紫外光激发第三混合荧光粉层202发出白光。器件中，MgO薄膜6的作用起到传统意义上保护层的作用，即抗电离后产生的离子的轰击，同时MgO材料具有较高的对Ne离子较高的二次电子发射特性，在MgO薄膜6喷洒由源一1和源二2组成的源三3作为混和保护层15，其作用又增加了增强对Xe离子的二次电子发射特性，同时具有较强的外逸电子发射特性，对采用高Xe混合工作气体下的等离子体平板光源，可以降低其着火电压、提高响应时间，从而提高发光效率。

在上述等离子体平板光源中，将源二2与绿色荧光粉混和，绿色再与红色、蓝色荧光粉混和喷涂在第三后衬底玻璃基板2311上形成混和第三混合荧光粉层202，其结构如图9所示，器件的工作原理同如图8所示的器件，不仅可以改进光源的发光效率，还可以改善黑色噪声特性，从而改善光源的色度特性。

上述实施例仅给出了部分具体的应用例子，但对于从事等离子体器件的专利人员而言，还可根据以上启示设计出多种变形产品，这仍被认为涵盖于本发明之中。

Claims

1.一种等离子显示器混合保护层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：混料：将含Zn量为30％～50％的Mg_1-xZn_xO晶体作为源一(1)，将含Zn量为0～10％的Mg_1-xZn_xO晶体作为源二(2)，源一(1)和源二(2)的粒径为200nm～2μm，然后将占总重量50～70％的源一(1)和占总重量30～50％的源二(2)混合形成源三(3)；

第二步：配液：将第一步混合后的源三(3)按照使用溶剂重量的5～10％的比例，分散到易挥发的有机溶剂中，经过超声处理使之均匀分散在溶剂中，得到喷涂溶液(4)；

第三步：喷涂：将上述第二步的喷涂溶液(4)装入喷雾喷枪(5)的料斗内，利用压力产生的雾化，均匀喷洒在已制备好MgO薄膜(6)的表面，待有机溶剂挥发，便形成MgO薄膜(6)表面上的混和保护层(15)。

2.根据权利要求1所述的等离子显示器混合保护层的制备方法，其特征在于上述有机溶剂为乙醇或异丙醇。

3.基于权利要求1所述采用混合保护层的等离子显示器，包括自上而下布置的第一前基板(7)、第一后基板(8)，第一前基板(7)自上而下依次布置第一前衬底玻璃基板(10)、第一前基板介质层(13)、前基板MgO薄膜层(6)，第一前基板介质层(13)上靠近第一前衬底玻璃基板(10)的一侧分别设置第一扫描电极(11)、维持电极(12)，第一后基板(8)自下而上依次设置第一后衬底玻璃基板(16)、第一后基板介质层(18)，第一后基板介质层(18)上靠近第一后衬底玻璃基板(16)一侧设置第一寻址电极(17)；第一前基板(7)与第一后基板(8)之间设置障壁(9)，MgO薄膜层(6)、第一后基板介质层(18)、障壁(9)之间形成像素空间(19)，其特征在于MgO薄膜层(6)朝向像素空间(19)的一侧喷涂混合保护层(15)；障壁(9)纵向周面及第一后基板介质层(18)朝向像素空间(19)的一侧设置第一混合荧光粉层(20)。

4.根据权利要求3所述的采用混合保护层的等离子显示器，其特征在于上述第一混合荧光粉层(20)为红、绿、蓝荧光粉层或源二(2)和绿色荧光粉的混合物。

5.基于权利要求1所述的采用混合保护层的等离子显示器，包括自上而下布置的第二前基板(22)、第二后基板(23)，第二前基板(22)自上而下依次布置第二前衬底玻璃基板(221)、第二前基板介质层(222)、前基板MgO薄膜层(6)，第二前基板介质层(222)上靠近第二前衬底玻璃基板(221)的一侧设置第二扫描电极(223)，第二后基板(23)自下而上依次设置第二后衬底玻璃基板(231)、第二后基板介质层(232)、后基板MgO薄膜层(61)，第二后基板介质层(232)上靠近第二后衬底玻璃基板(231)一侧设置第二寻址电极(233)；第二前基板(22)与第二后基板(23)之间设置荫罩(24)，荫罩(24)为包含网孔(25)阵列的导电板，其特征在于前基板MgO薄膜层(6)或后基板MgO薄膜层(61)朝向像荫罩(24)的一侧喷涂混合保护层(15)；荫罩(24)纵向内壁上设置第二混合荧光粉层(201)。

6.根据权利要求5所述的采用混合保护层的等离子显示器，其特征在于上述第二混合荧光粉层(201)为红、绿、蓝荧光粉层或源二(2)和绿色荧光粉的混合物。

7.基于权利要求1所述的采用混合保护层平板等离子体光源，包括自上而下依次布置的第三前衬底玻璃基板(2211)、第三前基板介质层(2221)、前基板MgO薄膜层(6)、第三混合荧光粉层(202)、第三后衬底玻璃基板(2311)，第三前基板介质层(2221)上靠近第三前衬底玻璃基板(2211)一侧设置若干平行电极(27)，前基板MgO薄膜层(6)、第三混合荧光粉层(202)之间含有间距(29)形成放电腔体(26)，其特征在于MgO薄膜层(6)朝向放电腔体(26)的一侧喷涂混合保护层(15)。

8.根据权利要求7所述的等离子显示器混合保护层，其特征在于上述第三混合荧光粉层(202)为红、绿、蓝荧光粉层或源二(2)和绿色荧光粉的混合物。