CN102087944A - 等离子体显示面板的复合介质保护膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体显示面板复合介质保护膜,在等离子体显示面板前基板的介质层上的复合介质保护膜包含有具有核壳结构的晶体颗粒,内层核为具有高二次电子发射系数的材料,外层壳为氧化镁。该复合介质保护膜具有较高的二次电子发射系数、较快的滞后电子发射、较好的耐溅射性能,能够显著降低等离子体显示面板的着火电压和维持电压,缩短寻址时间,延长等离子体显示面板的使用寿命。同时,本发明中还提供了一种上述等离子体显示面板复合介质保护膜的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及气体放电领域,特别涉及一种等离子体显示面板复合介质保护膜及其制备方法。
背景技术
等离子体显示器(PDP)是一种利用气体放电产生紫外线,进而激发荧光粉发出可见光而显像的一种显示器。等离子显示面板是实现放电发光的主要结构,其由前后两个基板组成。在前基板上,设置有横向的ITO电极和BUS电极、以及之上的介质层和介质保护膜;在后基板上,设置有纵向的寻址电极和障壁结构。放电发生在前后基板及障壁所组成的空间内。等离子显示器的放电性能决定着等离子显示器的亮度、光效、功耗等指标,而提高放电性能的主要手段是提高等离子显示面板介质保护膜的性能。
当前,等离子体显示面板介质保护膜主要由MgO构成,其具有耐溅射性能优良、电阻率高、二次电子发射系数高、高可见光透过率等特点。该介质保护膜能够有效保护前基板的电极和介质层、延长等离子显示器的使用寿命、存储壁电荷、发挥内存效果、降低电压、限制放电电流,从而改善等离子显示器的放电性能。因此,各大公司将研究重点集中在介质保护膜的改进上,尤其是对其着火电压和放电延迟性能更是进行了大量的研究。
目前,通过对控制MgO薄膜密度、结晶取向进行研究,得到这样的结论:高密度、<111>方向生长的薄膜有利于提高其二次电子发射系数和降低着火电压。但这样的结果仍然不令人满意,研究者们因此开展了大量基于掺杂技术的研究。最先进行的是与Mg处于同一主族的元素掺杂,如掺杂碱土金属氧化物CaO、SrO、BaO等。研究者发现这的确能够降低PDP的着火电压,但存在的问题是:此类氧化物极不稳定,难以在大气中或溶剂载体内存放,从而带来较大的工艺困难。为解决这一难题,在大气中或溶剂载体内稳定存在的各种物质被掺入MgO中,如MnO2、ZrO2、TiO2、ZnO、Al2O3、CeO2、La2O3、LiF、MgF2、KCl、CaF2、SiO2、C(金刚石薄膜)等,但收效甚微,没有达到实用化的程度。
另一方面,由于MgO薄膜的固有特性,PDP的放电延迟较长,难以达到高性能化的要求。基于这一问题,先锋公司等开发出晶体发射层的立方MgO技术,使得放电延迟大为缩短。然而,这一技术并没有带来着火电压的降低。
综上所述,目前所研究的MgO改进技术只能带来着火电压或者放电延迟单一方面性能的提升,而不能同时兼顾这两种性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体显示面板复合介质保护膜,通过引入高价带能级、窄禁带宽度和高二次电子发射系数的材料,并设置核壳保护结构,使得能够降低等离子体显示面板的着火电压和放电延迟,同时保持在空气中较高的稳定性。
本发明一方面提供一种用于等离子体显示面板的复合介质保护膜,该复合介质保护膜包含具有核壳结构的晶体颗粒,该晶体颗粒的内层核为具有高二次电子发射系数的材料,外层壳为氧化镁。
根据本发明的复合介质保护膜,其中,具有高二次电子发射系数的材料选自CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI或它们的组合。
根据本发明的复合介质保护膜,其中,晶体颗粒的的直径为10-4000nm,外层壳的厚度为1-500nm。
根据本发明的复合介质保护膜,其中,复合介质保护膜为单层结构。
根据本发明的单层复合介质保护膜,其中,晶体颗粒在等离子体显示面板的介质层表面的覆盖度为100%。
根据本发明的复合介质保护膜,其中,复合介质保护膜为多层结构,包括晶体颗粒层和氧化镁薄膜层。
根据本发明的多层复合介质保护膜,其中,晶体颗粒在介质层表面的投影面积覆盖度为3-30%。
根据本发明的多层复合介质保护膜,其中,晶体颗粒层位于靠近介质层一侧、或氧化镁薄膜层之间、或靠近放电空间一侧。
本发明另一方面提供一种用于制备复合介质保护膜的方法,该方法包括:以具有高二次电子发射系数的材料或其反应物前体为内层核,利用热蒸发法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法、或金属有机物气相沉积法在内层核表面包覆氧化镁外层壳,以形成具有核壳结构的晶体颗粒;将形成的晶体颗粒与载体溶剂混合,形成复合介质保护膜浆料或悬浮液,通过印刷、喷涂、涂覆或流延方法使浆料分散于介质层表面;以及干燥、烧结,以形成复合介质保护膜。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,还包括通过电子束蒸发、热蒸镀、溅射、化学气相沉积、金属有机物气相沉积、或分子束外延法形成氧化镁薄膜层。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,其中,具有高二次电子发射系数的材料选自CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、或MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI或它们的组合。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,其中,反应物前体选自以下元素的碳酸盐、氢氧化物或单质金属、或者它们的组合:Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、Zr、Al、Ce。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,其中,载体溶剂选自纤维素醚、乙醇、异丙醇或它们的组合。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,其中,浆料在25摄氏度下的粘度范围为0.001-100Pa·s。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,其中,干燥温度在80-200℃范围内,烧结温度在400-600℃范围内。
本发明中所包含的具有核壳结构的晶体颗粒具有较高的二次电子发射系数,能够降低PDP着火电压、减小放电延迟,且能够在大气中或溶剂载体内稳定存在。使用印刷、涂覆或者喷涂等工艺时,能够免去真空蒸镀设备,大幅度降低生产成本。当与MgO薄膜组合使用时能够提高晶体颗粒的使用寿命。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明,附图示出了本发明的优选实施例,并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中:
图1示出了包含实施例1的复合介质保护膜的PDP前面板的结构示意图。
图2示出了本发明复合介质保护膜中具有核壳结构的晶体颗粒的结构示意图;以及
图3示出了具有包括晶体颗粒层与氧化镁薄膜层的复合介质保护层的PDP前面板的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种等离子显示面板(PDP)复合介质保护膜,该保护膜为单层或者多层结构,其中包含具有核壳结构的晶体颗粒层和MgO薄膜层,晶体颗粒的内层核为具有高二次电子发射系数的材料,外层壳结构为氧化镁。本发明还提供了PDP复合介质保护膜的制备方法。本发明提供的复合介质保护膜具有较高的二次电子发射系数、较快的滞后电子发射、较好的耐溅射性能,能够显著降低等离子体显示面板的着火电压和维持电压,缩短寻址时间,延长等离子体显示面板的使用寿命。
在本发明的复合介质保护膜中,优选地,所述晶体颗粒的内层核由高二次电子发射系数材料,如氧化物、卤化物所构成,包括但不限于CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI等。其中,高二次电子发射系数材料优选为CaO、SrO。
在本发明的复合介质保护膜中,晶体颗粒直径为10-4000nm,优选为500-2000nm;外层壳的厚度为1-500nm,优选为1-100nm。
本发明的复合介质保护膜可以为单层结构。当复合介质保护膜为单层结构时,晶体颗粒在介质层表面的覆盖度为100%。
本发明的复合介质保护膜还可以为多层结构。例如,核壳结构晶体颗粒可与纯MgO薄膜层组合而形成具有核壳结构的晶体颗粒层和MgO薄膜层的双层或更多层结构,以增强介质保护膜的致密度,从而提高PDP的使用寿命。其中,核壳结构晶体颗粒层可位于氧化镁薄膜层的下层(靠近介质层的一侧)、中间层(晶体颗粒层上下均有氧化镁薄膜层)或者上层(靠近放电空间的一侧)。当复合介质保护膜为多层结构时,晶体颗粒在介质层表面的投影面积覆盖度为3-30%。
优选地,包括晶体颗粒层和MgO薄膜层的双层或者更多层结构,也可根据电极的位置,在对应电极区域或者其他区域做出任意一层或多层的图案化设置。
根据本发明用于制备复合介质保护膜的方法,包括:以具有高二次电子发射系数的材料或其反应物前体为内层核,利用热蒸发法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法、或金属有机物气相沉积法在所述内层核表面包覆氧化镁外层壳,以形成具有核壳结构的晶体颗粒;将形成的所述晶体颗粒与载体溶剂混合,形成复合介质保护膜浆料,通过印刷、喷涂、涂覆或流延方法使所述浆料分散于介质层表面;以及干燥、烧结,以形成复合介质保护膜。
根据本发明的方法优选还包括通过电子束蒸发、热蒸镀、溅射、化学气相沉积、金属有机物气相沉积、或分子束外延法形成氧化镁薄膜层。
优选地,上述具有核壳结构的晶体颗粒利用溶胶凝胶法或者热蒸发法制作,并且更优选利用热蒸发法制作。
上述高二次电子发射系数材料例如为氧化物、卤化物,包括但不限于CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI等,更优选为CaO和/或SrO。上述反应物前体包括但不限于所述氧化物金属的碳酸盐、氢氧化物或单质金属。具体而言,上述反应物前体包括但不限于Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、Zr、Al、Ce的碳酸盐、氢氧化物或单质金属、或者它们的组合。
具有核壳结构的晶体颗粒的内层核可直接采用金属氧化物、卤化物,或采用其反应物前体而形成。晶体颗粒的直径范围为10-4000nm。优选地,氧化物、卤化物材料或其反应物前体的颗粒粒径范围为500-2000nm。优选地,上述述MgO外层壳的厚度为1-100nm。
上述载体溶剂选自纤维素醚、乙醇、异丙醇或它们的组合。上述浆料在25摄氏度下的粘度范围为0.001-100pa.s,以印刷、喷涂、涂覆、流延等方法进行制膜。优选地,以涂覆方法制膜。
优选地,上述干燥温度在80-200℃范围内;优选地,上述烧结温度在400-600℃范围内。
图1示出了包含实施例1的复合介质保护膜的PDP前面板的结构示意图。在图1中,PDP前面板的结构是以玻璃基板1为基础,在其表面形成横向的铟锡氧化物(ITO)电极对2,为了增加电极对2的电导率,设置BUS电极对3,在1、2和3的表面设置厚度为20-40μm的介质层4,以限制电极的放电电流。将具有核壳结构的晶体颗粒5布置在介质层4的表面,形成复合介质保护膜。
图2示出了本发明复合介质保护膜中具有核壳结构的晶体颗粒的结构示意图。根据本发明所提供的复合介质保护膜结构,所述核壳结构晶体颗粒具有双层或更多层结构,如图2所示,其直径范围为10-4000nm,其中内层核颗粒8的直径为10-3500nm,外层MgO壳9的厚度为1-500nm。按照本发明,晶体颗粒的内层核由高二次电子发射系数材料,如氧化物、卤化物所构成,包括但不限于CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI等,更优选为CaO和/或SrO。按照本发明,晶体颗粒的外层壳物质为MgO。
图3示出了具有包括晶体颗粒层与氧化镁薄膜层的复合介质保护层的PDP前面板的结构示意图。如图3所示,按照本发明所述的核壳结构晶体颗粒,可与纯MgO薄膜层进行组合,形成核壳结构晶体颗粒层5和薄膜层6的双层或者更多层结构,以增强介质保护膜的致密度,提高颗粒的使用寿命。核壳结构颗粒层可位于纯MgO氧化镁薄膜层的下层(靠近介质层的一侧)、中间层(晶体颗粒层上下均有氧化镁薄膜层)或者上层(靠近放电空间的一侧)。图3所示为核壳结构晶体颗粒层位于纯MgO薄膜层的上层,其靠近放电空间的一侧。
按照本发明所述的核壳结构颗粒,其单独用作复合介质保护膜时,颗粒投影面积覆盖度为100%;当与纯MgO配合使用时,其颗粒投影面积覆盖度为3-30%。
以下介绍本发明的若干实施例。实施例用以说明本发明提供的PDP复合介质保护膜及其制备方法,并不形成对本发明方法的限制。
实施例1
选取平均粒径为1-2μm的CaO颗粒,置于热蒸发炉坩埚中,坩埚带有搅拌装置,蒸发炉以Mg为蒸发源,O2为载气,进行热蒸发镀膜,待CaO表面形成厚度为50nm的MgO时,停止镀膜,制备出具有核壳结构的晶体颗粒。
将该晶体颗粒置于载体溶剂纤维素醚内,经过衮扎,形成均匀分散的浆料,利用涂覆机将该浆料均匀分散在介质层的表面,在150℃干燥30min后,置于烧结炉中,经550℃烧结,形成透明的复合介质保护膜。
实施例2
选取平均粒径为1-2μm的SrO颗粒,置于热蒸发炉坩埚中,坩埚带有搅拌装置,蒸发炉以Mg为蒸发源,O2为载气,进行热蒸发镀膜,待SrO表面形成厚度为50nm的MgO时,停止镀膜,制备出具有核壳结构的晶体颗粒。
将该晶体颗粒置于载体溶剂纤维素醚内,经过衮扎,形成均匀分散的浆料,利用涂覆机将该浆料均匀分散在介质层的表面,在150℃干燥30min后,置于烧结炉中,经550℃烧结,形成透明的复合介质保护膜。
实施例3
选取平均粒径为1-2μm的ZnO颗粒,置于热蒸发炉坩埚中,坩埚带有搅拌装置,蒸发炉以Mg为蒸发源,O2为载气,进行热蒸发镀膜,待ZnO表面形成厚度为50nm的MgO时,停止镀膜,制备出具有核壳结构的晶体颗粒。
将该晶体颗粒置于载体溶剂纤维素醚内,经过衮扎,形成均匀分散的浆料,利用涂覆机将该浆料均匀分散在介质层的表面,在150℃干燥30min后,置于烧结炉中,经550℃烧结,形成透明的复合介质保护膜。
表1为根据本发明的实施例1-3与现有技术之间的对比,比较例为包含单层MgO介质保护膜的等离子显示屏。
根据以上实施例和比较例,制作出分辨率为XGA的13英寸PDP屏幕。各种电压数据和放电延迟时间Ts均是基于此种13英寸屏幕进行测量的。最小着火电压为在屏幕上不断增加电压,出现第一个亮点时的电压,最大着火电压为屏幕全部像素点亮时的电压;最大灭火电压为在屏幕上不断降低电压,出现第一个暗点时的电压,最小灭火电压为屏幕整体熄灭时的电压。放电延迟时间Ts的测量是记录从屏幕寻址电极上施加电压信号开始,到像素点亮时所用的时间。
表1
性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例 |
最小着火电压 | 185 | 200 | 212 | 220 |
最大着火电压 | 198 | 200 | 230 | 232 |
最大灭火电压 | 132 | 135 | 162 | 145 |
最小灭火电压 | 125 | 132 | 138 | 139 |
放电延迟Ts时间(μs) | 1.1 | 1.2 | 1.4 | 1.5 |
由表1可以看出,与现有技术相比,包含本发明的复合介质保护膜的等离子显示屏的电压性能和放电延迟得到大大改善。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于等离子体显示面板的复合介质保护膜,其特征在于,所述复合介质保护膜包含具有核壳结构的晶体颗粒,所述晶体颗粒的内层核为具有高二次电子发射系数的材料,外层壳为氧化镁。
2.根据权利要求1所述的复合介质保护膜,其特征在于,所述具有高二次电子发射系数的材料选自CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的复合介质保护膜,其特征在于,所述晶体颗粒的直径为10-4000nm,外层壳的厚度为1-500nm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的复合介质保护膜,其特征在于,所述复合介质保护膜为单层结构或包括晶体颗粒层和氧化镁薄膜层的多层结构。
5.根据权利要求4所述的复合介质保护膜,其特征在于,当所述复合介质保护膜为单层结构时,所述晶体颗粒在等离子体显示面板的介质层表面的覆盖度为100%;当所述复合介质保护膜为多层结构时,所述晶体颗粒在等离子体显示面板的介质层表面的投影面积覆盖度为3-30%。
6.用于制备权利要求1-3中任一项所述的复合介质保护膜的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
以具有高二次电子发射系数的材料或其反应物前体为内层核,利用热蒸发法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法、或金属有机物气相沉积法在所述内层核表面包覆氧化镁外层壳,以形成具有核壳结构的晶体颗粒;
将形成的所述晶体颗粒与载体溶剂混合以形成复合介质保护膜浆料,通过印刷、喷涂、涂覆或流延方法使所述浆料分散于等离子体显示面板的介质层表面;以及
干燥、烧结,以形成复合介质保护膜。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括通过电子束蒸发、热蒸镀、溅射、化学气相沉积、金属有机物气相沉积、或分子束外延法进一步形成氧化镁薄膜层。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述具有高二次电子发射系数的材料选自CaO、SrO、BaO、TiO2、ZnO2、ZrO2、Al2O3、CeO2、MgF2、CaF2、KF、NaF、CsF、KCl、CsI或它们的组合;所述反应物前体选自以下元素的碳酸盐、氢氧化物或单质金属、或者它们的组合:Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、Zr、Al、Ce。
9.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述载体溶剂选自纤维素醚、乙醇、异丙醇或它们的组合,所述浆料在25摄氏度下的粘度范围为0.001-100Pa·s。
10.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述干燥温度在80-200℃范围内,所述烧结温度在400-600℃范围内。
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