CN1945781A - 氧化镁薄膜及利用该氧化镁薄膜的等离子显示面板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子显示面板用氧化镁薄膜，利用上述氧化镁薄膜的等离子显示面板及其制造方法，其中包含：具有下面基板，下面基板上形成的定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层的下板；及具有上部基板，上部基板下端形成的维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，并使定位电极与维持电极垂直相交的，与上述下板相结合的上板。上述氧化镁薄膜含有镁－氢结合物。本发明可以防止氧化镁薄膜被二氧化碳等杂质污染，并且通过氧化镁薄膜放射的二次电子数量的增加，可以降低放电电压，因此，可以减少等离子显示面板的电量消耗。

Description

氧化镁薄膜及利用该氧化镁薄膜的等离子显示面板及其制造方法
一、技术领域
本发明是关于等离子显示面板用氧化镁薄膜，利用上述氧化镁薄膜的等离子显示面板及其制造方法的，更具体讲，是一种在等离子显示面板的氧化镁薄膜上形成镁-氢结合物，可以防止氧化镁薄膜被杂质污染，并且提高二次电子放射系数，可以降低放电电压的等离子显示面板及其制造方法。
二、背景技术
等离子显示面板是利用气体放电这一物理现象，显示画面的。小至单一数位，大至具有2百万像素的，对角线为1m的图形显示用显示仪器，是具有广泛尺寸范围的显示元件，是作为商业化产品非常成功的显示装置之一。
等离子显示面板具有非常强的放电非线性特性，在低于点火电位(firingvoltage)时不放电，因此对行(line)数没有限制，可以制造大型产品，为了减少驱动回路数，可以利用多路技术。又，与一般的阴极射线管相比，寿命长，亮度及亮度效率高，结构简单，制作容易。由于上述优点，等离子显示面板随着信息社会的急速发展，其需求也在急速增加。
等离子显示面板，根据负加在放电信元(cell)上的驱动电压的形式分为交流型与直流型，应用较为广泛的是交流型，对交流型进行更详细的说明如下，各维持电极由于电介质层及保护层，与放电层分离，上述电极不吸收放电显像时产生的带电粒子，而形成壁电荷，利用上述壁电荷产生下一次的放电。
图1是现有技术中，交流型等离子显示面板的结构分解示意图。
如图所示，等离子显示装置包含：下面基板110；上述下板上形成的定位电极111；形成上述定位电极的下面基板上形成的电介质层112；在上述电介质层上形成，维持放电距离，防止信元(cell)间的光电串扰(Cross Talk)的隔层113；与形成上述隔层的下板相结合，下端形成与上述定位电极垂直相交的，一定模式的维持电极对114，115与扫描电极对114a，115a的上部基板116。上述维持电极对为了透射光，而使用透明电极，一般与补偿透明电极的高电阻的扫描电极相结合。上述隔层划分的放电空间内，至少一侧形成荧光体层117，上述上板的下端形成填充电极的电介质层118与保护膜119。上述放电空间中注入氖(Ne)，氙(Xe)等的混合放电气体。
这种等离子显示面板显示画面时，电极中负加放电初始电压，在保护膜上发生等离子体放电。此时，负加的电压的大小由前面及后面基板间形成的放电空间的距离，放电空间内注入的放电气体的种类与压力，电介质与保护膜的性质决定。等离子体放电时，放电空间内的正离子与电子具有相反的极性(Polarization)并且移动，其结果，保护膜的表面分为具有相反的两种极性的部分。如上所述的壁电荷，由于保护膜是电阻很高的绝缘体，而留在保护膜表面。由于上述壁电荷的影响，将发生在比放电初始电压低的电压上维持放电的现象，即，具有交流型等离子显示面板固有的存储功能。即，交流型等离子显示面板在放电初始电压与维持电压间驱动，因此，存储余量越大，就越能稳定地驱动。因此，电介质与保护膜对于放电初始电压与维持电压具有重要作用。
因此，用于保护膜的物质，其溅射率(Sputtering Rate)应小，二次电子放射系数应大，透射率应高。目前，用于交流型等离子显示面板的保护膜材料的物质有氧化镁。
氧化镁薄膜在负加电压时，从电极分裂，形成等离子体时，由于等离子体内部离子的保护膜入射，从保护膜表面放射二次电子，因此可以在较低的电压下发生气体放电，并且其透射率高，因此能够顺利地投射可视光。
但，目前正在使用的氧化镁薄膜，无法有效地降低上述的放电电压，这是由于氧化镁在常温下极易发生化学反应，并且形成在非晶体的电介质上，因此无法具备结晶性。
又，氧化镁在常温下热力学方面不稳定。因此，吸附周围的水分或二氧化碳等物质的倾向较大，若与上述水分或二氧化碳结合，则二次电子放射系数将降低，耐溅射性降低。
由于上述原因，为了降低放电电压，减少放电电压，并提高效率特性，需要开发二次电子放射系数非常高，并且不会因杂质降低其物理性质的氧化镁薄膜。
三、发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在等离子显示面板的氧化镁薄膜上形成镁-氢结合物，防止氧化镁薄膜被杂质污染，并且提高二次电子放射系数，可以降低放电电压的等离子显示面板用氧化镁薄膜，利用上述氧化镁薄膜的等离子显示面板及其制造方法。
本发明中，对于等离子显示面板的电介质层上端形成的氧化镁薄膜，上述氧化镁薄膜是含有镁-氢结合物的等离子显示面板用氧化镁薄膜。
又，本发明中的等离子显示面板，包含：具有下面基板，下面基板上形成的定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层的下板；及具有上部基板，上部基板下端形成的维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，并使定位电极与维持电极垂直相交的，与上述下板相结合的上板。上述氧化镁薄膜含有镁-氢结合物。
又，本发明的等离子显示面板中，上述镁-氢结合物是镁与重氢的结合物。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法，包含：在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及使上述定位电极与维持电极垂直相交地密封上板与下板的阶段。上述氧化镁薄膜的累积，包含：在上述上板电介质层上累积氧化镁薄膜的阶段；及在氢气或含有氢原子的气体中加热上述氧化镁薄膜的阶段。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法中，上述氧化镁薄膜在约150~350℃的温度范围内加热。
本发明中的等离子显示面板制造方法，包含：在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及密封上板与下板的阶段。上述氧化镁薄膜的累积，是在氢气或含有氢原子的气体中，在上述上板电介质层上累积氧化镁薄膜而形成的。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法中，上述氢气是重氢气。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法中，上述含有氢原子的气体是SiH4，Si2H8或NH3中的一种气体。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法中，上述氢气或含有氢原子的气体，是将上述气体以5至400sccm流动形成的。
本发明中的等离子显示面板制造方法，包含：在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及使上述定位电极与维持电极垂直相交地密封上板与下板的阶段。上述氧化镁薄膜的累积，包含：在上述上板电介质层上累积氧化镁薄膜的阶段；及用氢等离子体处理上述氧化镁薄膜的阶段。
本发明中，对于等离子显示面板上板的电介质层上端形成的氧化镁薄膜，上述氧化镁薄膜含有镁-氢结合物。
氧化镁在常温下，热力学方面不稳定。因此，吸附周围的水分或二氧化碳等物质的倾向较大，若与上述水分或二氧化碳结合，则二次电子放射系数将降低，耐溅射性降低。
本发明中，等离子显示面板用氧化镁薄膜在累积氧化镁薄膜后，在氢气或含有氢原子的气体中加热，不稳定的部分镁-氧结合物被镁-氢结合物替代，防止氧化镁薄膜的物理性质的降低。
又，上述镁-氢结合物增加氧化镁薄膜的二次电子放射系数，降低放电电压。
交流型等离子显示面板中的氧化镁薄膜，由于Auger Mechanism而放射二次电子，由于放射的二次电子，在较放电初始电压低的电压下维持等离子体放电。Auger Mechanism指：处于最里层的电子层-K电子层中具有空位的原子，不放射1个X线，而放射1个以上的电子，自动调整至更稳定的状态的自发过程。所有的原子均具有原子核及以其为中心的球型电子层。若处于原子内部的某一电子层中的电子与其他电子冲突，或被核吸收，或由于其他原因丢失，则处于其他电子层的电子将移动至空位中。此时将放射能量，这将即时成为X线或通过Auger效果被消灭。Auger效果中，剩余的能量将从电子层中的任意一层中推出1个电子，结果，上述原子将丢失2个电子。此过程可能由于空位被填充而反复或放射X线。将放射Auger电子的概率称为电子层的Auger发生率(Augeryield)。Auger发生率与原子序数(原子核中的量子数)成反比。考虑到上述问题，镁的原子序数是12，因此与其他金属相比，其Auger发生率较高，是放射二次电子非常有效的金属。
上述镁-氢结合物比镁-氧结合物的能量带隙(band gap)小，提高了这种Auger发生率，因此，可以增加二次电子放射系数。
本发明的有益效果如下：
本发明中的等离子显示面板，在氧化镁薄膜上形成镁-氢结合物，防止氧化镁薄膜被二氧化碳等杂质污染。
又，上述氧化镁薄膜上形成的镁-氢结合物比镁-氧结合物的带隙(band gap)小，易于放射二次电子。因此，通过从氧化镁薄膜放射的二次电子数量的增加，可以降低放电电压，并且可以减少等离子显示面板的电量消耗。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法，在电镀氧化镁薄膜的过程中，在电镀密封装置内流动氢气或含有氢原子的气体，将镁-氢结合物的生成阶段与电镀阶段合二为一，因此简化了工序。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法，利用氢等离子处理，形成镁-氢结合物，同时可以有效地清除氧化镁薄膜上的杂质。
四、附图说明
图1是现有技术中，等离子显示面板的分解示意图。
图2是本发明中，等离子显示面板用氧化镁薄膜的带隙(band gap)示意图。
图3是本发明中，等离子显示面板一个实施例的剖面图。
图4是本发明中，等离子显示面板制造方法的一个实施例的顺序图。
附图示中主要部分的符号说明
10：下面基板                            11：定位电极
12：下板电介质层                        13：隔层
14：荧光体层                            15：放电空间
20：上部基板                            21：维持电极
22：扫描电极                            23：上板电介质层
24：氧化镁薄膜
五、具体实施方式
下面，举较佳实施例，并配合附图对本发明的技术特点详细说明如下。由下述实施例可以更轻易地理解本发明的内容，下述的实施例仅是本发明的实例，并非用以限定本发明的保护范围。
图2是本发明中，等离子显示面板用氧化镁薄膜结晶内部的能量级别示意图，为了从氧化镁薄膜中放射二次电子，要从价(电子)带(Valence Band)向导带(Conduction Band)激发，需要其间隙(gap)大小的能量(Eg)，如图所示，镁-氢结合物具有较高的能量级别(带隙(band gap)能量5.3eV)，因此，用较镁-氧结合物从价(电子)带(Valence Band)向导带(Conduction Band)激发时所需的能量更小的能量(Eg’)即可向导带(Conduction Band)激发，因此，二次电子的放射也很容易。
又，上述镁-氢结合物可以克服部分镁-氧结合物及氧化镁薄膜的缺点，因此，可以防止氧化镁薄膜被二氧化碳等杂质污染。
图3是本发明中，等离子显示面板一个实施例的剖面图，其中包含：由下面基板10，上述下面基板上形成的定位电极11，位于下面基板上并包围上述定位电极的下板电介质层12，上述电介质层上形成的隔层13，隔层表面形成的荧光体层14组成的下板；上部基板20，与定位电极相隔一定距离并垂直相交的，上部基板下端形成的维持电极21，上述维持电极下端形成的扫描电极22，包围上述维持电极及扫描电极的，位于上部基板下端的下板电介质层23及氧化镁薄膜24，上述氧化镁薄膜含有镁-氢结合物。由基板与隔层形成的放电空间15中密封了气体，上述密封气体使用氖(Ne)或氙(Xe)等的混合气体。
上述上部基板20及下面基板10使用碱石灰(Soda-Lime)玻璃基板。其组成物质有：70％重量的SiO2，15％重量的Na2O，10％重量的CaO，少量的Al2O3，K2O，MgO。
上述维持电极21时维持放电的，由电极对组成。上述维持电极位于放射的光经过的路径上，因此，考虑到其透光性，应由ITO(Indium Tin Oxide)组成。可以用薄膜形成法，浸渍方法(Dipping Method)，丝网印刷方法等电镀氧化铟或氧化锡而形成。
上述维持电极的边缘，为了补偿ITO的高电阻，形成了由银(Ag)等导电性薄膜组成的扫描电极22。扫描电极由图像平版印刷术(Photo Lithography)形成，或印刷金属涂料而形成。
上述维持电极及扫描电极由与定位电极垂直相交的条(stripe)形状组成。
上述定位电极(11)在下面基板上电镀金属物质而形成。此时，上述定位电极的材料主要使用金，银，镍，铜等金属。
上述下板电介质层12及上板电介质层23以SiO2为主要成分，由包含金属氧化物等的混合物质组成。
如上所述，为了驱动表面放电式交流型等离子显示面板，将维持一定维持电压的，上板的维持电极电介质墙壁上形成的壁电荷，用下板的定位电极负加的脉冲电压进行放电或清除。此时，覆盖上部基板维持电极的电介质膜，其介电常数越高，容量也越大。因此，可以产生较多的壁电荷，在等离子体放电时可以降低维持电压及驱动电压。但，下部基板的定位电极，起到将图像信号传送至等离子体面板内的各信元(cell)中的作用，因此，应尽量使用形成少量壁电荷的，介电常数低的电介质膜。其原因是，要使面板内各信元(cell)迅速地放电，发光，清除，才对等离子显示面板显示画面有益。
上述隔层13防止放电信元(cell)间的串扰(Cross Talk)，并确保放电空间，一般由与电介质层相同，类似的材质组成。上述隔层不仅可以使用一般的条型(Stripe Type)隔层，还可以使用密封型(Closed Type)隔层，并且可以由高度不同的隔层组成。
上述氧化镁薄膜24由单晶体或多晶体氧化镁组成，除镁-氢结合物外还可以含有少量的金属，金属氧化物及硅等。
如上所述，上述氧化镁薄膜含有镁-氢结合物，因此，可以防止氧化镁薄膜被二氧化碳等杂质污染，并且提高了二次电子放射系数，可以降低等离子显示面板的放电电压。
本发明中等离子显示面板制造方法的一个实施例，包含：在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及密封上板与下板的阶段。上述氧化镁薄膜的累积，包含：在上述上板电介质层上累积氧化镁薄膜的阶段；及在氢气或含有氢原子的气体中加热氧化镁薄膜的阶段。
上述电介质层，隔层，电极等的形成方法及密封上板与下板的方法的具体工序，是可以利用众所周知的，等离子显示面板的制造方法形成的，在本发明的技术领域内，任何本领域技术人员均已了解，因此，下面对上板氧化镁薄膜的制造工序进行详细说明。
如图4所示，首先，在上述上板电介质层上电镀氧化镁薄膜，阶段S 10。上述氧化镁薄膜可以利用电子束真空电镀法(E-Beam Vacuum Evaporation Method)在电介质层上方真空电镀氧化镁而形成。电镀条件为，基板温度200℃，真空度2×10-6torr，蒸发速度应保持在10至20nm/min。根据STM(ScanningTunneling Microscope)，即使是使用相同的真空电镀法形成的薄膜，若基板温度低，则受污染度将高；若基板温度高，则氧化镁的扩散率增高，对相互的结合非常有利，因此，电镀的氧化镁块都比较大。上述氧化镁薄膜还可以使用反应溅射(Sputtering)法。利用反应溅射法形成氧化镁薄膜时，可以垂直竖立基板进行电镀，因此可以大面积地进行电镀。
然后，在氢气或含有氢原子的气体中加热上述氧化镁薄膜，阶段S 20。
由于加热，上述氧化镁薄膜的表面活性能量增加，与不稳定的镁-氧结合物或结晶内的缺陷中提供的氢气相结合，形成镁-氢结合物。上述氢气可以是轻氢-氕或重氢-氘，含有氢原子的气体可以使用SiH4，Si2H8或NH3等。
上述氢气或含有氢原子的气体应使其以5至400sccm流向密封装置内，上述加热温度应该在约150至350℃的温度范围内。
本发明中，电镀上述氧化镁薄膜的阶段，在氢气或含有氢原子的气体中进行电镀，因此，可以分为电镀氧化镁薄膜的阶段与在氢气或含有氢原子的气体中加热氧化镁薄膜的阶段。此时，节省了大量空间，在经济方面非常有益。
本发明中，电镀上述氧化镁薄膜后，可以用氢等离子处理上述氧化镁薄膜，形成镁-氢结合物。
上述氢等离子处理，不仅可以清除氧化镁薄膜表面的杂质，还可以有效地在氧化镁薄膜上形成镁-氢结合物。
具体的方法是，将真空密封装置内的氢离子源，用等离子电离。然后，加速上述氢离子，使其具有高的运动能量。并向氧化镁薄膜表面冲撞，使氢离子注入氧化镁薄膜内。注入的氢离子具有数十至数百keV的能量并与氧化镁薄膜冲撞，冲撞的氢离子从表面渗透至数十至数百nm的深度，形成镁-氢结合物。
如上所述，本发明中的等离子显示面板，在氧化镁薄膜上形成镁-氢结合物，防止氧化镁薄膜被二氧化碳等杂质污染。
又，上述氧化镁薄膜上形成的镁-氢结合物比镁-氧结合物的带隙(band gap)小，易于放射二次电子。因此，通过从氧化镁薄膜放射的二次电子数量的增加，可以降低放电电压，并且可以减少等离子显示面板的电量消耗。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法，在电镀氧化镁薄膜的过程中，在电镀密封装置内流动氢气或含有氢原子的气体，将镁-氢结合物的生成阶段与电镀阶段合二为一，因此简化了工序。
又，本发明中的等离子显示面板制造方法，利用氢等离子处理，形成镁-氢结合物，同时可以有效地清除氧化镁薄膜上的杂质。

Claims (11)

1、一种氧化镁薄膜，形成于等离子显示面板的电介质层上部，其特征在于：上述氧化镁薄膜含有镁-氢结合物。
2、一种等离子显示面板，包含具有下面基板，下面基板上形成的定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层的下板；及具有上部基板，上部基板下端形成的维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，并使定位电极与维持电极垂直相交的，与上述下板相结合的上板。其特征在于：上述氧化镁薄膜含有镁-氢结合物。
3、根据权利要求2所述的等离子显示面板，其特征在于：上述镁-氢结合物是镁与重氢的结合物。
4、一种等离子显示面板制造方法，包含在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及使上述定位电极与维持电极垂直相交地密封上板与下板的阶段；其特征在于：上述氧化镁薄膜的累积，包含在上述上板电介质层上累积氧化镁薄膜的阶段；及在氢气或含有氢原子的气体中加热氧化镁薄膜的阶段。
5、根据权利要求4所述的等离子显示面板制造方法，其特征在于：上述氧化镁薄膜的加热温度应在约150至350℃的温度范围内。
6、一种等离子显示面板制造方法，包含在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及密封上板与下板的阶段；其特征在于：上述氧化镁薄膜的累积，在氢气或含有氢原子的气体中，在上述上板电介质层上电度氧化镁薄膜而形成。
7、根据权利要求4至6中的任意一项所述的等离子显示面板制造方法，其特征在于：上述氢气是重氢。
8、根据权利要求4至6中的任意一项所述的等离子显示面板制造方法，其特征在于：上述含有氢原子的气体是SiH4，Si2H8或NH3中的一种气体。
9、根据权利要求4至6中的任意一项所述的等离子显示面板制造方法，其特征在于：上述氢气或含有氢原子的气体，是将上述气体以5至400sccm流动形成的。
10、根据权利要求4至6中的任意一项所述的等离子显示面板制造方法，其特征在于：上述氧化镁薄膜的电镀可以利用电子束离子电镀法电镀。
11、一种等离子显示面板制造方法，包含在下面基板上依次累积定位电极，下板电介质层，隔层，荧光体层，形成下板的阶段；在上部基板上依次累积维持电极，扫描电极，上板电介质层，氧化镁薄膜，形成上板的阶段；及使上述定位电极与维持电极垂直相交地密封上板与下板的阶段；其特征在于：上述氧化镁薄膜的累积，包含在上述上板电介质层上累积氧化镁薄膜的阶段；及用氢等离子体处理上述氧化镁薄膜的阶段。
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