CN1088023A - 等离子体显示装置及其制造方法 - Google Patents

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威廉·博兰
桑田龙助
西井登
卡尔·巴森·王
山本康雄
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Abstract

一种等离子体显示装置，它包含：多个矩阵排列 的条形电极；在所述条形电极之间的每个固体交汇处 上的点状放电区或像素区；和形成在每个所述放电区 上并当其受来自相应放电区的紫外线激励时发出光 线的荧光膜。本发明还包含这种等离子体显示装置 的制造方法。

Description

本发明涉及一种等离子体显示装置及其制造方法，该装置包含：以矩阵排列的多个条形电极;在所述条形电极之间的每个固体交汇上的点状放电区或像素区;和形成在每个所述放电区上的荧光膜。当所述荧光膜受到对应的放电区的紫外线激励时发射光。
等离子体显示装置一般包含一对前后相互对置的基体以便其间形成放电区。所述放电空间包含一种He（氦）与少量的Xe（氙）和其它成份组成的混合气体和一组设置在所述绝缘基体对置面上的条形电极。所述条形电极在所述放电空间中形成一矩阵图形。所述矩阵将所述放电空间分隔成多个包含子空间的放电气体区，在所述条形电极的每个交汇处对应一个像素，且一荧光膜设在每个所述子空间中。
尤其是，如图10所示，前绝缘基体1由玻璃片形成，其内表面包括一形成其上的膜片型光阻掩模2，且第一条形电极3在一个方向中并排设置在基体1的内表面上。这些电极3起阳极作用。另一基体或后基体4同样由玻璃片形成且其内表面包括第二条形电极7，该电极在垂直于第一电极3的长度方向中延伸设置，这些电极7起阴极作用。这些第一和第二电极3、7由介质隔板8相互分隔。一点状放电区9形成在第一和第二电极3、7的每个交汇处上。该放电区9包含有Xe的放电气体。彩色显示的点状荧光膜10形成在每个第一电极3的表面上。通过印刷有绝缘膏的重叠的厚膜形成具有厚度在100微米至200微米之间的每个隔板8。放电气体是一种含有He和Xe的两组份混合气体，或是一种含有He、Xe和其它适当成份的三组份混合气体，或是一种单一气体（如Xe）。该放电气体在压强10至500乇（这取决于其组份）下被密封于相应的放电区9中。
这种已有技术的等离子体显示装置的构成是通过重复的厚膜工艺在一绝缘基体上形成具有厚度在100至200微米之间的隔板以限定其上的多个点状放电区，或是通过执行厚膜印刷工艺来形成上述隔板、并把包含有银的膏体填入由所述隔板限定或包围的槽缝中，然后焙烧（fire）该膏体以形成电极。之后，将荧光材料放入由所述隔板形成的凹口中并加以焙烧（fire）以形成复盖一个印刷电极的荧光元件（即，配置在基体背面的那一个）。当这些前、后基体相互重叠时，在其间进行封焊、放电和密封其它气体等以构成一等离子体显示装置。
已有技术的工艺，生产步骤太多，它减低了批量生产率且增加制造成本。由于电极、隔板和其它元件是通过重复厚壁印刷和焙烧步骤形成的，所以可能的点距受到限制。膜厚度必须高精度地控制。而且，基体必须重叠，因此，相互安装精度要求很高。
本发明的目的在于提供一种易于制造、成本低和工作能更稳定的等离子体显示装置。
本发明的另一目的在于提供一种制造等离子体显示装置的方法，这种方法能更容易、有效地生产具有配置减小点距的大量电极的等离子体显示装置。
因此，本发明所涉及的等离子体显示装置包含：第一介质基体;在该第一介质上的一方向中延伸的多个第一电极;第二介质基体;在该第二介质上的垂直于所述一方向的另一方向中延伸的多个第二电极;一用于限定多个象素区并用于安装隔板和设置于所述像素区中的荧光材料的突梁，改进在于，其中突梁是用扩散图形工艺（diffusion    patterned    process）制造的，用这一工艺，一介质图形层和一下面的无图形介质层至少加到所述基体之一上，且形成有所述突梁图像的图形层被扩散到所述无图形层上。
而且，本发明所涉及的制造等离子体显示装置的方法，它包含步骤：提供介质基体;在所述基体之上形成沿一方向延伸的多个第一电极;在所述另一基体上形成沿垂直于所述一方向的另一方向中延伸的多个第二电极;在至少所述基体之一上形成突梁以限定多个像素区;和在所述像素区中设置荧光材料。改进在于，其中突梁是用扩散图形工艺制造的，用这一工艺，一图形介质层和一下面的无图形介质层被加到至少所述基体之一上且形成有所述突梁的图形层被扩散到所述无图形层上。
在本发明的这种结构中，能将扩散图形用于小厚度的层上，如在制造电子元件中那样。通常，介质图形层将在10至30微米范围内，而无图形介质层能具有10至100微米的更大厚度。图形层的厚度主要受限于应用方式而不是考虑其可操作性。
图形层中的溶剂量必须足以提供扩散用的溶液量给下面的层。于是，图形层将包含至少10%重量的溶剂且可包含多至90%的重量，这取决于各聚合物的可溶解性关系。
进而在某些情况中，可以添加增塑剂或其它溶剂给下面的无图形层，以便使聚合物更易受来自图形层扩散的溶剂的影响。
一般说来，本发明的等离子体显示装置的组份制备的各个步骤类同于传统的厚膜、绿带（green    tape）和聚合物技术领域中的普通技术人员已知的那些步骤。于是，下面的过程自身并不新，但是它表明配方和制备本发明中所用材料的一种较佳方法。
形成无图形层的介质膏一般用一至两英寸的200筛孔每秒两次辗压速度进行印刷。由于筛（sreen）的仅小部分开孔，所以图形膏以高速涂复在介质上。
构成电极的导体膏用一个325至400筛孔的筛（sreen）进行印刷，这取决于导体厚度和所需溶解度。图形膏也可用一个325至400筛孔的筛进行印刷，以便使传递给下面印刷的增塑剂的量最佳。由于更薄的膜片通常与导体一起使用，所以更细的筛和更少的印刷（printing）需要与介质一起使用。
任何已有技术所知的聚合物能用作准备上述膏质材料。这些聚合物的典型例包括纤维素聚合物、例如乙基纤维素、聚苯乙烯聚丙烯酸酯类（poystyrene    polyacrylates）（包括甲基丙烯酸酯）、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、酚醛树脂等等。
聚合物技术领域中的那些技术人员将会认识到：每种聚合物与大量不同类型的增塑剂或不挥发性溶剂相容。结果是适合的聚合物/溶剂/非溶剂的组合量是巨大的。
下面是与乙基纤维素（用于图形膏的典型聚合物）相容的商业上可得到的几种增塑剂的例子：松香酸的酯类（松香酸甲酯）;乙酸酯类（cumphenylacetate）;已二酸衍生物（如己二酸苄辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸三癸酯）;壬二酸酯类如壬二酸二异辛酯;二苯甲酸二甘醇酯;二苯甲酸三甘醇酯;柠檬酸酯类如柠檬酸盐三乙酯;环氧树脂型增塑剂;聚乙烯基甲基醚类;单、二和三乙酸甘油酯;乙二醇二乙酸酯;聚乙二醇200至1000;邻苯二甲酸酯类（二甲酯至双丁酯）;间苯二酸酯类（二甲酯、二异辛酯、二-2-乙基己酯）;苯六甲酸酯类如三苯六甲酸三辛酯和三苯六甲酸异辛基异癸酯;肉豆蔻酸异丙酯;油酸甲酯和丙酯;棕榈酸异辛酯;氯化石蜡、磷酸衍生物如磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三丁氧乙酯、磷酸三苯酯;聚酯类;癸二酸二丁酯;癸二酸二辛酯;硬脂酸丁氧乙酯;一硬脂酸1，4-丁二酯;蔗糖衍生物如蔗糖八乙酸酯;磺酸衍生物类如苯磺酰甲酰胺;或对苯二甲酸二辛酯。
用于乙基纤维素/增塑剂结合物溶剂/非溶剂系统包括：
溶剂：（D.S.表示用羟乙基基团取代的程度）D.S.＝1.0至1.5：吡啶、甲酸、乙酸、水（冷的）D.S.＝2二氯甲烷、氯仿、二氯乙烯、氯乙醇、乙醇、THF.D.S.＝2.3苯、甲苯、烷基卤化物类、醇类、呋喃衍生物类、酮类、乙酸酯类、二硫化碳、硝基甲烷。D.S.＝3.0苯、甲苯、二氯甲烷、醇类、酯类。
非溶剂：D.S.＝1.0至1.5：乙醇.D.S.＝2.0烃类：四氯化碳、三氯乙烯、醇类、乙醚、酮类、酯类、水。D.S.＝2.3乙二醇，乙酸酯（冷）。D.S.＝3.0烃类、萘烷、二甲苯、四氯化碳、四氢糖醇、二元醇类、正丙醚。
图1是一个由本发明构成的等离子体显示装置的主要部份的立体剖视图。
图2是按照透视法缩小的等离子体显示装置的局部剖视的平面视图。
图3是显示突梁和Y电极的结构的立体示图。
图4、图5是表明本发明工艺步骤的顺序一系列视图。
图6至图9是表示本发明的另一种工艺步骤顺序一系列视图。
图10是根据已有技术的等离子体显示装置的立体剖视图。
参见图1和图2，这里显示了本发明的一等离子体显示装置，这一装置包括：一对2毫米厚玻璃片的第一、第二介质基体1、2;多个在第二基体2的内表面上纵向延伸的X电极3（第一电极）;多个在第2基体2的内表面上横向伸展的Y电极4（第二电极）;和许多能使放电的紫外线变换成可见光线的荧光物质。这个等离子体显示装置也包含一个矩阵形的或栅格形的突梁10，这个突梁定义多个像素区且也适用于提供一个隔板来保持第一基体1，和第二基体2之间的空隙。每一个X行电极3被装置在介质层14上是为了与Y列电极之间电气绝缘，并且另一个介层18被安装在行电极3的上面，是为了和放电空间19隔开。保护层16可以安置在介质层18上。每一块荧光物质5是通过把一种发光的彩色的荧光物灌入每一个由矩阵形的突梁10围成的凹口13内而组成的。这个荧光物质可以是绿色的Zn2SiO4：Mn，红色的（Y，Gd）Bo3：Eu3+，或兰色的BaMgAl14O23：Eu2+。
一个放电空间19，在基片1、2之间由矩阵状的突梁组成。这一空间充填以任意合适的混合气体。比如由氖和氙组成的气体。在X电极3和Y电极4之间的交会处，形成一个放电单元。当某一个放电单元被充电，对应于这个充电单元的荧光物质就受激发而放射光。
在这样的结构中，这个荧光物质5可以通过电极3和4的交汇有选择地被激发。对于本发明的这个等离子体显示装置，从现在开始提到的任何结构成分请参照图1-3。
在离这个等离子体显示装置中的突梁可以根据图4和图5中显示的负作用图形形成工艺来生产。这个等离子体显示装置是由梁或隔板的结构制做的。这种结构是负片图形，并且由图4所示的工艺顺序开发的，或者是由图5所示的用扩散图形来共同开发的负图形。
如图4所示，一层薄膜介质膏23，被网板印刷到玻璃基片21。这种厚膜膏由弥散于有机媒介物的玻璃细腻粒子组成，形成一种酸性、不稳定的溶解于双丁基苯二、增塑剂（dibutyl    phthalate    plasticizer）和萜品醇的聚合物。印刷好层23后。通过十分钟左右的加热，使这一层的温度升至80℃，这样其中的萜品醇就被除去了。
如图4（b）所示，图形化的第二层25，被网板印刷到无容剂的厚膜层23上。这第二层是一种液体溶液，这种溶液由P-甲苯（P-toluene）磺酸、双丁基苯二（dibutyl    phthalate）和萜品醇组成。
在形成图形化的层25后，将该组合加热到90°，在这期间，萜品醇从该层上蒸发、且酸和邻苯二甲酸二丁酯被扩散到下面的厚膜介质层23的区域中，由此，酸与聚合物对酸不稳定的基团反应，以提供水可分散性（图4（c））。
图形化层25主要由少量残留的酸和邻苯二甲酸二丁酯组成。然后用pH值至少为7的水对其冲洗以便除去下面的扩散图形化层25，该层主要包括增溶化的酸不稳定聚合物和厚膜层23的下面的图像区域中的其它材料。完成水洗后，基体21的表面暴露在设在图形层25下面的区域中，且一个极精确的图形的负像保留在基体21的表面上（图4（d））。于是，接着将图形化的介质焙烧（fire）。
以这种方式，该层形成矩阵形的突梁10，这样，每个像素区的放电空间由取决于像素间距大小的深度在25至100微米范围之间的各个凹口13构成。当需要获得更厚或更高的突梁时，人们可通过如图4-8中所示的开发（development）重复一系列介质的印刷/干燥工艺过程。图5概略显示了生产相同的负图形和应用2或3个扩散图形步骤共同开发的情况的工艺过程。
获得所需的突梁厚度之后，如前所述在玻璃基体21的表面焙烧介质，加上导体、在与基体21对置的另一玻璃基体2上形成行和列的电极。每组电极通过网板印刷工艺（厚膜工艺）制成，其中，应用了一种含有选自Au、Ni、Al、Cu和银的元素为基本成分的膏体，然后焙烧该膏体以形成用于产生每组电极的电极层。再除去部分这种电极层的材料以产生电极。于是，该电极层的宽度可以比最终电极的宽度更宽。
通过应用网板印刷工艺，使玻璃基体2的整个表面涂覆硼酸铅、即包含介质材料如氧化铝或氧化硅的低熔玻璃膏。然后焙烧这种膏体以形成介质层14和18。玻璃基体2可包括形成在介质层上的氧化镁的保护层16。
由突梁10限定的每个凹口13其底部填有荧光材料5。
当用于单色显示时，通过将荧光材料沉积在相应凹口的内底面13上形成荧光材料5，如发射绿色光的Zn2SiO4。如果要提供多色显示，则将用于发射红（R）、绿（G）、和兰（B）色的荧光材料相继顺序地沉积在X或Y方向中每个像素区域行或每个像素区域PA（图3）的切面面积的内底面上。
当需要时，所述扩散图形工艺可应用于基体1和2两者以便制造突梁或整个隔板壁。
此后，将玻璃基体2叠放在显示侧玻璃基体1上。用密封玻璃密封玻璃基体1、2之间的空间，同时，放电混合气体被包封在该空间中。于是完成了等离子体显示装置的组装。
进而参见图6和7，这里显示了本发明等离子体显示位置中的制造突梁或隔板壁的另一可选工艺，例如，一种用于制造介质膜中图形的正作用非摄影法（a    positive-acting    non-photographic    method），该方法包含顺序步骤为：
a，将含有可溶于予定的溶剂或水中的固体有机聚合物的无图形的第一层113加到基体111上;
b，将含有能降低溶剂中有机聚合物的溶解度的减溶剂（desolubilizing    agent）的图形化的第二层115加到无图形的第一层113上;
c，加热图形化的第二层115，以完成将减溶剂按图形扩散进入下面的第一有机聚合物层113并把聚合物的扩散图形化区域提供给在溶剂中不溶解的第一层113;和
d，通过在预定的溶剂中冲洗以便除掉下面第一层113的无图形区域。
如果图形化的第二层115的不溶粘料耗尽的区域可溶解于溶剂中，则它们在溶剂冲洗步骤（图6（a）至（d））中将被清除。另一方面，如果图形化的第二层115的不溶粘料耗尽的区域在溶剂中不可溶解，则在溶剂冲洗步骤之后它们仍得到保留（图7（a）至（d））。
去除溶剂之后，包含有机聚合物的未图形化的层113或包含在溶剂中不可溶解的聚合物的图形化的层115和相应的有机聚合物层113被留在基体上以形成限定等离子体显示中的像素区和形成放电空间的矩阵形突梁10。用于产生等离子体显示器的余下步骤类似于前述工艺的步骤。
多道正作用扩散图形步骤可用于建立隔板壁厚度。图6和7概略表示涉及应用直到3个DP步骤的步骤。
作为选择，人们通过使用图8和图9中所示工艺也可减少步骤开发数。图8表示DP层在展开（development）溶剂中是不可溶解的。如果DP层在不溶试剂耗尽后变得可溶解，那么由于从紧靠所述层上面的DP层接收减溶剂之后较低的DP层保持不可溶性，故仅仅结构的顶部变得不可溶。这种情况图示在图9（f）至（i）。
如果需要，则上述方法也能应用于基体1和2两者。
对于可用作分隔像素的隔板壁的突梁10，虽然已描述了本发明的某些实施例，但是这种隔板壁可形成在玻璃基体2的显示侧，与形成在第一基体1上的突梁10分开。
实施例1
配制了两种膏：一种是如下的介质膏，另一种是如下的图形-膏：
介质膏
玻璃A    15.78（克）
玻璃B    0.83
氧化铝A    7.89
氧化铝B    3.24
铝酸钴    0.08
有机玻璃（甲基丙烯酸甲酯）    5.36
湿润剂    1.25
叔丁基蒽醌    0.50
Shell Ionol 0.03
丁基卡必醇
Figure 931162998_IMG3
醋酸酯 14.10
邻苯二甲酸丁酯苄酯    0.75
玻璃A
SiO256.2%wt
PbO    18.0
Al2O38.6
CaO    7.4
B2O34.5
Na2O 2.7
K2O 1.6
MgO    0.8
ZrO20.2
玻璃A的D50约为4-4.5微米;它被磨碎并分类。以去除粗糙的和细小的碎片。玻璃A的D10大约为1.6微米;D90大约是10-12微米。它的表面积是1.5-1.8m2/g。
玻璃B是一种硼硅酸钡玻璃。由于玻璃A的粒子尺寸大，所以玻璃B用来降低此介电复合材料的烧结温度。它的配方如下：
BaO    37.5%wt
B2O338.3
SiO216.5
MgO    4.3
ZrO23.0
氧化铝A是一种1微米的粉末，这种粉末具有窄小的粒子尺寸范围，它的粒子尺寸分布如下：D10、D50和D90分别为约0.5微米、1.1微米和2.7微米。通过沉淀将其分类以排除粗粒和细粒，它的表面积为约2.7-2.8m2/g。
氧化铝B的粒子大小平均为0.4微米，它的表面积大约为5m2/g。
图形膏
氧化铝A    60.0（克）
氢化蓖麻油    1.4
溶剂油（mineral    spirits）    4.0
着色剂    2.2
乙基纤维素T-200    4.3
萜品醇    11.9
邻苯二甲酸丁酯苄酯    16.2
上述的膏组合物是用厚膜材料制备领域技术人员熟悉的方式来制备的，并被准备用于如下印刷：
可任意地一次、两次或三次地印刷这种介质，每次印刷后都在80-90℃下干燥10-15分钟，这样来处理这些材料。这个图形层是使用一个几种通道开口（Via    openings）尺寸的满通道网板（a    via    fill    screen）来印刷的。然后将这个图形膏再在80-100℃干燥5-10分钟。
将加印层浸入1.1.1-三氯乙烷中经超声波搅拌直到除掉加印的区域和加印的图形膏下的区域被溶离，从而在介质中产生图形。
5-7密耳的通道在85微米厚的介质膜中形成（were    resolved），且具有良好的边缘界限。这在分辨率和厚度两方面大大优于网板印刷的单图形步骤所得结果。
可选用的物质系统
有许多使用选择性增溶原理以产生厚膜图形的方法。图形可以是正片或负片工作，即加印的区域可以如实施例2-3那样被溶解，或如通过用与水不相容的增塑剂加印一种在水中可展开的聚合物以保护下面的区域使其不被溶解，然后用含水增溶剂除掉未增塑的材
下面的表格表明在本发明的方法使用中已讨述过的丙烯酸聚合物增塑剂/溶剂的多个系统。
可供选择的丙烯酸系（Acrylic）物质系统
印刷树脂    加印    图形
(under  print  resin)    增溶剂(Solubilizer)    减溶剂(Desolubi  lizer)    溶剂
(负)    (正)
有机玻璃    双丁基
(polymethyl-    (dibutyl)
methacrylate)
邻苯二甲酸酯    甲基氯仿
(phthalate)    (methyl  chloroform)
聚甲基丙烯酸酯    邻苯二甲酸丁酯苄酯
(polymethylacrylate)    (Butyl  Benzyl-phthalate)
乙基羟基乙基纤维素
(Ethylhydroxy  cthyl  ocllulose)
聚甲基丙烯酸甲酯    乙醇/水/氨水
(polymethyl  methacrylate)
(CarbosetR)XPD- 三乙醇胺 水
1234
(Triethanolamine)    -
邻苯二甲酸二丁酯 K2CO3/水
(Dibutyl  phthalate)
上面的树脂可以组合。例如甲基和乙基丙烯酸酯可以结合以便使正片或负片工作有保护层。
下面的举例表明已经证实的用于按照本发明制造等离子显示装置的方法的膏组合物。
举例2和3
含水扩散图形（Aqueous    Diffusion    Patterning）
将一种钙锌硅酸盐（A.calcium    Zinc    Silicate）玻璃和一纤维素载体（cellulosic    vehicle）及3%的邻苯二甲酸丁酯苄酯（butyl    benzyl    phthalate）进行配制。将每种膏的膜网板印刷到一氧化铝基体上并于90°-100℃下干燥。一种包含7克氧化铝、3.5g    Tergitol    TMN-6、3.15g萜品醇异构体和0.35克乙基纤维素的图形膏被网板印Tergitol洗涤剂扩散到下面的介质层中。当干燥层用自来水冲洗时，则6密耳通道（Vias）获得清晰的形成。在随后的测试中，表明在下面的聚合物层中再使用增塑剂会进一步改进的分辨率。
如例2-3所述，在等离子体显示装置中执行扩散图形工艺来制造分隔板壁是比较理想的。
然而，也能用其它方法来进行，例如，通过用与水不相容的增塑剂加印含水可展开（development）的聚合物以保护下面的区域，然后用水增溶作用（aqueous    solubilization）来除掉未增塑的材料。

Claims (2)

1、一种等离子体显示装置，它包含：第一介质基体；在第一介质基体上某方向中延伸的多个第一电极；第二介质基体；在第二介质基体上沿与所述某方向垂直的另一方向延伸的多个第二电极；一突梁结构限定了多个像素区并适合于提供隔板壁；和荧光材料设置在所述像素区内，
其特征在于，所述突梁通过扩散图形方法制造，用该方法，一图形化介质层和一下面的未图形化的介质层被加到至少所述基体之一上，且用所述突梁的图像形成的所述图形化层被扩散到所述未图形化的层中。
2、一种制造等离子体显示装置的方法，它包含步骤为：提供介质基体;在所述基体之一上沿某方向延伸形成多个第一电极;在所述另一基体上沿与所述某方向垂直的另一方向延伸形成多个第二电极;在至少所述基体之一上形成突梁结构以限定多个像素区;和在所述像素区中设置荧光材料，
其特征在于，所述突梁由扩散图形方法制造，用该方法，一图形化介质层和一下面的未图形化的介质层被加到至少所述基体之一上，且用所述突梁的图像形成的所述图形化层被扩散到所述未图形化的层中。
CN93116299A 1992-08-21 1993-08-21 等离子体显示装置及其制造方法 Pending CN1088023A (zh)

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