TW200421390A - Cathodoluminescent gas discharge display - Google Patents

Description

200421390 玖、發明說明： 丁 I明所屬之技—術HIT ^ ^— 本發明係關於一種電子激發氣體放電顯示器。 【先前技術】 近年來，在顯示器裝置領域内，愈來愈需要高品量的大 顯示幕（譬如電視（TV)及電腦顯示幕）。陰極射線管（CRT)已 被廣泛用作TV顯示器，而且一般而言，在市售的各種顯示 器裝置中它們仍可產生最高品量之影像。然而，由於一陰 極射線管的深度及重量會隨著該顯示幕尺寸之增加而增加 ，一具有相當龐大體積的陰極射線管不適於大尺寸的顯示 幕，譬如尺寸超過40英寸的顯示幕。因此，可將平面顯示 器（譬如，液晶顯示器（LCD)、電漿顯示面板（PDP)及場發射 顯示器（FED))用於該等大顯示幕的生產。 可將PDP分為兩個亞組：直流電流（DC)PDP及交流電流 (AC)PDP 〇 基本上，一 PDP包括由一藉由前面板及相對之後面板所界 定的充氣空間。在該後面板上安裝障壁柵以提供一内部真 空支承。將一螢光顯示幕安置於該後面板且朝向該充氣空 間之障壁柵的側壁上。將一陰極、一陽極及多個位址電極 排列於該前面板或該後面板上。該充氣空間包括一放電氣 體氣氛，例如一惰性氣體（譬如氦（He)、氣（Xe)或氖（Ne))、 一習知氣體（譬如氮（N)、氩（Η)、汞（Hg)蒸氣）或任何該等氣 體之混和物。當在任一該等電極之間施加一充足電壓時， 則會形成氣體放電並產生一電漿，意即，電子得到能量， 86169 200421390 且離子化並激發中性氣體原子。該電漿^括電子、離子及 介穩態（metastable)粒子。該等粒子不斷重組、再生並碰撞 。一高能電子與一氣體原子的碰撞可在該氣體原子的電子 殼層中產生一高能態，而該氣體原子在高能輻射放射後衰 變至一較低能態。可選定該氣體及該操作參數（譬如所施加 的電壓），而得以使該輻射在紫外線（UV)光譜範圍内。其後 使用違U V光來激發遠勞光顯不幕的勞光物質。然後由該等 被激發的物質發射出可見光（譬如紅光、綠光及藍光）。 由於電漿中存在低電子能量，藉由該電漿電子直接激發 該螢光物質不能產生足夠的光，因此，利用該UV輻射替代 該電漿電子的動能。 然而，放電能量至UV光的轉換以及UV光至可見光的轉換 都不是非常有效。在一具有He-Xe或Ne-Xe的PDP中，該電 子能量僅有約2%被用在UV光中，且約〇·2%被用在可見光中 (1982年應用物ί里學第51卷第3號第344-347頁；1996年光學 技術接觸第34卷第1號第25頁；以及1979年平面顯示器96， 第5-3部分，ΝΗΚ(曰本廣播協會）技術研究，3 ^，第丨8頁） 。因此，吾人希望提高PDP的發光效率。由此，今後可改氣 其發光效能’譬如党度。 為了產生更高的發光效率，已提出透過該陽極中的空穴 提取在該電漿中產生的電子’隨後加速該等電子至一更高 能態。此種氣體放電顯示器可自美國專利第3,938，135號中 獲知。 可將藉由電子轟擊直接激發發光材料的顯示器籠統地稱 86169 200421390 為電子激發顯示器。 裝置的後邯並且施加相對於陽極柵的負電壓，@陽極柵係 置放於該裝置前部。跨越該陽極及該陰極的電壓產生一含 有電子及離子之電漿，纟中電子流向被導向至該陽極，而 離子流向被導向至該陰極。 如上又所揭示，在電漿中，藉由利用高能電子離子化中 ϋ體原子產生新的電子及離子，高能電子藉由施加電壓 獲侍其能ϊ。此外，需要在該陰極上產生新的電子以維持 涊電漿。電漿離子撞擊該陰極而產生該等二次電子。 4私永中產生的該等電子抵達該陽極，且其中一部分電 子穿過該陽極柵中的空穴，隨後被加速至-含有發光物質 (譬如磷）的顯示幕。 一私子激發氣體放電顯示器主要包括三個區；（1) 一電漿 區，（2) —選擇區，及（3) 一加速區。 在該電漿區中，以如上所述之方式產生電漿。 在該選擇區中，可藉由向選擇栅格施加電壓來控制該顯 不内客，選擇柵格可抑制該等電子抵達該磷顯示幕。 在泫加速區中，藉由一施加的加速電壓將該等電子加速 至一更高動能。 由於貫際樣態，所有三個區中的氣體壓力係相等的。 所謂的帕邢（paschen)曲線顯示電漿點火電壓（ν)的關係式 為該氣體壓力與該電極距離（pd)之乘積的函數，參見圖丨。 該點火電壓為產生一電漿所需的電壓，意即，藉由自該 86169 200421390 生離子所需的足夠雪厭。 :，離子 該陰極7 久包子而產生的電子必須與最初開始的電子一樣多。 持續電壓為保持一電漿帶電所需的電壓。由於一旦存在 兒漿，則出現空間電荷（space charge)，因此該持績電壓 低於該點火電壓。該空間電荷引起一非均質電場，= 私場會降低使氣體原子離子化所需之電壓。 吾人需要將圖1中的曲線最小值用於該電漿區，意即，一 私漿係以適用驅動裝置電子的低電壓開始。因此，若利用 低壓，則該電漿區將被製造的較長，以得到所要之氣體 壓力與該電極距離的乘積。 吾人需要將左側曲線用於該加速區，意即，由於若該電 子離子化則其失去能量，且新生成的電子依該生成位置而 疋僅能獲得該能量中的一小部分，此導致應發生儘可能少 的離子化。因此新電子的產生意味著該平均電子能量減少 。因而，可將該加速區將被製造的較短，以得到氣體壓力 與該電極距離之一較小乘積。 若該加速區中發生過多的離子化，則該區内會產生一自 持續二次電漿’此意味著不可控制該顯示内容。此外，若 離子化發生在該加速區中，則產生的離子會經由該陽極内 的空穴進入該電漿區。依該施加電壓而定，此方式導致一 反饋進入該電漿區’從而導致不利之電漿收縮。電漿收縮 意味著由於來自該加速區的額外離子會改變該陽極附近的 空間電荷’且也會導致離子化及二次發射而產生更多電子 86169 200421390 致更多」々電流將開始t點上局部流動〇結果’ 之美國專利第3,938，135號獲知之顯示器裝置’譬如具有— 不良發光效率之顯示器裝置。 【發明内容】 本發明之一目的係提供一種具有改良之發光效率之電子 激發氣體放電顯示器。 根據本發明之第一項觀點，利用一種電子激發氣體放電 顯示器來達成該目的，該電子激發氣體放電顯示器包括一 被界定的充氣空間、適於接收電壓之陽極及陰極構件以及 一含有發光物質的發光顯示幕。當跨越該陽極及該陰極施 加電壓時’會因該充氣空間中的氣體放電而產生一含有離 子及電子之電漿，該等電漿離子撞擊該陰極，且由該撞擊 產生二次電子。在該顯示器之後部提供該陽極，而在該顯 示洛之前邵提供該陰極及該發光顯示幕，且將該等二次電 子用於激發該發光物質。 因此’該電漿中產生的該等電子流入位於該顯示器後部 的該陽極，且隨後不使用該等電子來激發該發光物質。該 電漿中產生的該等離子流入該陰極且藉由該等電漿離子撞 擊該陰極而產生二次電子。將使用該等二次電子之一部份 來激發該顯示幕的發光物質。使用將剩餘的二次電子用於 來維持該電漿。 本發明之一優點係減少了以上揭示之反饋問題，此意味 著所施加的加速電壓高於以上揭示之先前技術之電子激 86169 -10- 200421390 發氣體放電顯示器之加速電壓。使用更高之加速電壓引起 ----------, ΞΞΞΞΞΞίζ^Γ^=^--—---------------------------^=^====^^ ......= 南能電子且得到改良之發光效率。結果，可減少總能量消 耗。 可自以下所述之具體實施例及附屬之申請專利範圍明顯 看出本發明之其它特點及優點。 【實施方式】 圖2展示根據本發明一實施例之電子激發氣體放電顯示 器之一局邵。一前玻璃面板1、一後玻璃面板2及側壁（圖2 中未圖示）界定了一充氣空間3。 此外，提供一内部或外部真空支承（圖2中未圖示）。 將一陽極4排列於該顯示器後部。在此實施例中，將該陽 極4置放於朝向該充氣空間3之後面板2的側面上。 將一陰極栅5及一發光顯示幕6排列於該顯示器前部。在 此實施例中，將該陰極柵5及該磷元件6置放於朝向該充氣 空間3之該前面板1的側面上。 該發光顯示幕6較佳為一磷顯示幕。 在本發明之此實施例中， 該陽極4係以金屬（譬如鋁（A1))

(ITO))為材料所製成。

备高二次電子發射材料本 圖ja展示應用較薄之薄板 反的陰極樹5，圖3 c展示應 為塗佈有向二次電子發射材料或為 身。可應用不同的組態的陰極柵。匿 的陰極柵5;圖3b展示應用較厚薄板 用錐形陰極柵5。 86169 200421390

是合適的導f材料，當曝露於空氣時，其形成-氧化 銘表面層。此氧化物具有較高的二次電子係數。 合適的陰極材料之另—實例為—關合金，曝露於空氣 争此種口金可形成亦具有較高二次電子係數的氧化錢表 面層。 具有一高二次電子係數之另一材料為硼化鑭（LaB6)。 將該陰極柵5鋪在以玻璃為材料所製成的間隔元件7表面 上，接著將該間隔元件鋪在該前玻璃面板i表面上。 3等間隔兀件應以一絕緣及真空相容材料（譬如玻璃、 Ah〇3)或一陶瓷材料為材料所製成。該材料較佳塗佈有低二 久電子發射材料（譬如Cr〇3或ShN4)，以防止放電且藉此增 強電場，否則導致場發射。 介於違等間隔元件之間的每一距離較佳為一個子像素。 在該等間隔元件7之間的前破璃面板1上提供磷6。 在形成該充氣空間3且構成該電漿區的面板的中間部份 提供具有〇·97 φ巴壓力的放電氣體氖（Ne)。該氣體壓力較佳 應在0.1至10毫巴範圍内，更佳應在〇·5至5毫巴範圍内。 此貫施例中的電聚區為約2 0愛米，但可針對所期望之才品 作參數來調整電漿區的長度。 當跨越該陽極及該陰極施加電壓時，會產生一含有電子 (e·)及離子（Γ)之電漿。該等電漿電子（e·)將自陰極柵5移動至 位於後部的該陽極4，且該等離子（Γ)將往相反方向移動，音 86169 200421390 即，自離子化位置移動至該陰極柵5。因此，該電漿中產生 的境子（e )不會抵達该鱗顯不幕6。然而，穿透該陰極柵5之 空穴的該電場將捕獲藉由電漿離子（Γ)撞擊該陰極栅5時產 生的該等二次電子（e-)之一部份。該等二次電子（e_)經由該陰 極栅5之空穴，並藉由形成一加速區之加速電極8加速。將未 被該電場捕獲之該等二次電子（e_)運用在維持該電漿。 在此實施例中，藉由鋪在該玻璃面板1表面上之氧化銦錫 (ITO)層8而形成該加速電極8。 在此實施例中，該加速區約1毫米，但可針對所期望之操 作參數來調整加速區的長度。 施加之加速電壓較佳為至少1千伏，更佳為至少5千伏， 例如5至1 5千伏。 如引言所述，該加速電壓較佳應儘可能地高以減少所需 的電流量。而且’南加速電壓也意味著該加速區中離子化 較少以及隨後該材料（例如該裝置中的該陰極材料）賤鍍較 少。此外，該磷顯示出較長的壽命。 該等正電漿離子之部份也會通過該陰極栅5之空穴，並在 該柵5的另一側上產生二次電子。也會將該等電子加速至該 磷顯示幕6。 另一優點為，當該等正電漿離子穿透該加速區時會減少 壁放電效應。由此ί疋供一不同的空間電荷分体。進而改良 了該加速區的點火電壓。 即使該加速區中可能產生的離子會通過該陰極柵5之空 穴，但由於該離子被導向至該陰極柵5而不至於會影響該電 13 86169 200421390 漿。由此顯著減少了反饋及電之問顳〇 +該陰極柵5的ΤΓ可在丨 形狀也可如（譬如）圖3所示而變化。可選擇該陰極柵5的厚度 及形狀以調節分別向該顯示幕6移動及向該陽極4移動之二 次電子的比率。向該陽極4移動的二次電子部分有助於維持 該電漿。 使用較厚之陰極柵5(意即約1〇〇微米）意味著可抵達該顯 7F幕6之二次電子的比率高於利用較薄之陰極柵5。 使用如圖3c展示之錐形陰極柵5也可增加抵達該磷顯示幕 6的電子數量。 在本文所述之本發明實施例中，僅利用一個柵，此意味 著S陰極5及該陽極4需要按行列式結構化。然而，也可利 用兩個或多個柵，此意味著電漿可一次存在於整列或多列 中。甚至整個電漿區可充滿電漿。 也可結合至少一個選擇柵來使用一非結構陽極及一非結 構陰極。 現在將藉由下列非限制性實例進一步說明本發明。 參考實例 將一後部具有一陰極，前部具有一陽極栅及一磷顯示幕 的電子激發氣體放電顯示器用作參考。使用〇·97毫巴當做 放電氣體。 跨越該陰極（-400 V)及該陽極（0 V)施加一電壓。使用〇.2毫 安之顯示幕電流及〇·2毫安之電漿電流。在該顯示器影像中形 成镫色亮點之前，可跨越該加速區施加僅200 V之電壓。 -14 - 86169 200421390 實例 跨越該陽極4( + 400 V)及該陰極5(0 v)施加一電壓。首先 施加0 · 2毫安之顯示幕電流及0 · 2毫安之電漿電流。然而，必 須將該電漿電流增加至2毫安以保持相同的〇 · 2毫安之顯示 幕電流。僅有該電漿電流之一小部分才會抵達該發光顯示 幕6並提供該顯示幕電流。該一小部分係該陰極5之材料或 覆蓋該陰極5 (如以上所述）之材料的二次電子發射係數之函 數。當母一離子產生更多的電子時，該電漿區需要較少的 離子化及由此造成電流。於是可利用以高二次電子發射材 料為材料所製成或塗佈有高二次電子發射材料的陰極5來 增加顯示幕電流與電漿電流之間的比率。 跨越3加速區施加約2千伏之電壓。於是該等二次電子 被加速至一非常高的動能並得到一改良之磷光效率。因此 ’才疋供了 一改良之發光效能，且需要較小的電流就可獲得 相同於上述揭示之先前技術電子激發氣體放電顯示器的亮 度。 由以上 < 揭示，可推斷出根據本發明之電子激發氣體放 電顯示器將得到一系列應用，此係由其易於生產、價格低 、發光效率高且影像品量高所致。 【圖式簡單說明] 圖1展示眾所熟知之帕那（Paschen)曲線。 圖2展不根據本發明一實施例之電子激發氣體放電顯示 器之原理圖。 86169 15 200421390 圖3a、圖3b及圖3c展示可用於圖2所示之該電子激發氣體 放電顯示器之一陰極"柵的某些組態之實例。 — = 【圖式代表符號說明】 1 前玻璃面板 2 後玻璃面板 3 充氣空間 4 陽極 5 陰極 6顯示幕 _ 7 間隔元件 8 加速電極

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Claims (1)

1. 200421390 拾、申請專利範圍：

   (3)、適於接收一電壓之陽極（4)及陰極（5)以及一含有一發 光物質（6)之發光顯示幕，其中，當跨越該陽極（4)及該陰 極（5)施加一電壓時，會因該充氣空間（3)中氣體放電而產 生一含有離子及電子的電漿，該等電漿離子撞擊到該陰極 (5)上’且由該撞擊產生二次電子，其特徵為： 該陽極（4)係配備在該顯示器後部， 该陰極（5)及該發光顯示幕（6)係配備在該顯示器前部 ，以及 使用該等二次電子來激發該發光物質（6)。 2·如申請專利範圍第1項之電子激發氣體放電顯示器，其 中藉由一施加之加速電壓將該等二次電子自陰極（5)加 速至該顯示幕（6)。 3·如申請專利範圍第2項之電子激發氣體放電顯示器，其 中該加速電壓至少為1千伏。 4. 如申請專利範圍第1至3項之電子激發氣體放電顯示器 ’其中含有一發光物質（6)的該顯示幕為磷顯示幕。 5. 如申請專利範圍第1至4項之電子激發氣體放電顯示器 ，其中忒陰極（5)係以南二次電子發射材料為材料所製成 或塗佈有高二次電子發射材料。 6·如申請專利範圍第1至5項之電予激發氣體放電顯示哭 ，其中該陰極（5)之厚度在1〇〇奈米至1〇〇微米範圍内。态 7·如申請專利範圍第1至6項之電子激發氣體放電顯示哭 ，其中該陰極（5)為錐形。 、、W 86169