TW578119B - Plasma picture screen with increased efficiency - Google Patents

Description

(i) (i)578119 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 本發明係關於一電漿影像螢幕，其具有：包括一透明板 之一前板，該透明板上塗佈有一第一介電層與一第一防護 ' 層，伴隨一載板、一肋狀結構，將該前板與該載板間的空 〜 間細分成填充了一種氣體的電漿單元；以及在該前板與該 載板上的一或多個電極陣列，用以在該電漿單元中產生電 暈放電，從而產生波長>172奈米的紫外線（UV)光。 電漿影像螢幕係以高解析度及大的螢幕對角線呈現彩色 籲 影像，且具有一緊密結構設計。一電漿影像螢幕包括一氣 密地封閉的單元，其中填充了一種氣體，並含有格狀排列 的電極。施以一電壓即能引起氣體放電，從而產生紫外線 範圍的光線。藉由冷光材料可將此種光線轉變成可見光， 並透過該單元的前板朝觀察者放射。 在原理上，有兩種截然不同的電漿影像螢幕：電極排列 呈矩陣式以及電極排列呈、共面式者。利用矩陣式排列，可 在其前板與載板上之電極的交會點處激發並維持一氣體放 · 電。利用電極的共面式排列，其氣體放電係維持在前板上 的電極之間，且係激發在與背板上一電極（所謂「位址電 極」）的交會點處。在此狀況中，該位址電極係位於該層 -冷光材料之下。 一 · 在一典型的交流電漿影像螢幕中，其前板具有一 MgO防 護層。MgO具有一高離子感應二次電子發射係數（ion-induced secondary electron emission coefficient)，故能降低該氣體之點 火電壓* (ignition voltage)。 (2) 在兩2水心像冤幕中，通常係使用一含氙（xen〇n)氣體，以

私水放兒中產生真空紫外線（vacuum ultraviolet，VUV^B gj AA ^ ^ " 但其缺點為Mg〇會吸收真空紫外線波長範圍的 光線。 Ί 在共面式電極排列時，氣體放電時約一半的真空紫外線 光S到達兩板，並由該處的層所吸收。對一部份真空紫外 、’泉光而3 ，此種效應因該真空紫外線光於該氣體區再度受 氣體原子吸收而進一步強化，這些氣體原子係由其正常狀 怨文激發到一能量較高之狀態。雖然接著又重新放射光線 仁…已由原始方向轉移至其他方向，故原本朝該冷光層 方向傳播的光線亦能到達該前板。 此種電漿單元設計上的另一項缺點為：由於塗佈於位址 電極上不同冷光材料的緣故，不同電漿單元的電漿與冷光 材料之間會產生不同的交互作用，從而產生不同的定址電 壓。此點將限制住該電漿影像螢幕的可操作電氣極限。 因此’本發明的一項目標即為提供一種改良之杳漿圖像 螢幕。 此項目標係由一電漿影像螢幕所達成，其具有··包括一 透明板之一前板，該透明板上塗佈有一第一介電層與一第 一防護層，伴隨一載板、一肋狀結構，將該前板與該載板 間的空間細分成填充了一種氣體的電漿單元；以及在該前 板與該載板上的一或多個電極陣列，用以在該電漿單元中 產生電暈放電，從而產生波長>172奈米的紫外線光，其护 該前板具有包含冷光材料的一第一層，位於其面對電漿單 578119

(3) 元的一側。 此類電漿影像螢幕的優點為：電漿與冷光材料之間不會 發生任何相互作用，因包含冷光材料的層已不再位於該電 漿單元當中，亦即不再介於該前板與該載板之間。結果， 將使該電漿影像螢幕的可操作電氣極限變得較寬。 較佳具體實施例將於各相關的申請專利範圍中加以說 明。 在該第一介電層或第一防護層中加入冷光材料，即可以 簡單方式在該前板上產生包含冷光材料的一第一層。 對包含一冷光材料的層而言，其係最好成為一額外層。 在另一項較佳具體實施例中，一電漿影像螢幕係因其載 板額外地具有一包含冷光材料的第二層而提昇其效率。如 此，在該電漿放電中產生的紫外線光，即可由該前板上的 冷光材料以及該載板上的冷光材料所吸收。包含一冷光材 料的此第二層可能為一第二介電層、一額外層或一第二防 護層。 以下將參考六個附圖以進一步說明本發明，其中： 圖1至6顯示一交流電漿影像螢幕中一個別電漿單元之結 構及其操作原理。 在圖1中，在具有共面配置電極的一交流電浆影像螢幕 中的一電漿單元，包含一前板1與一載板2。該前板1包括 一透明板3(諸如由玻璃所構成），其上配置有一第一介電 層4，此介電層上則配置有一第一防護層5 (諸如由M g 0所 構成）。在該透明板3上塗佈有平行、條狀的放電電極6、7， (4) 其上再覆以該第一介電層4。放電電極6、7是由（例如）金 屬、IT0(導電玻璃）或金屬與ITO的組合所製成。該載板2最 好係由玻璃構成，而平行的條狀位址電極9則係（例如）由Ag 構成’且其方向係垂直於放電電極6、7。電暈放電發生於 其中的可個別控制電漿單元，是藉具有分離肋狀物且最好 是由介電材料構成的肋狀結構丨丨將其分開所形成。 在該電漿單元中，以及在分別作為陰極與陽極的該二放 電電極ό、7之間，有一氣體在電漿放電丨〇的狀況中會發出 射1 0 ^在激發表面放電之後，可能導致電荷通過位於電 漿區域8内放電電極6、7之間的放電路徑，使電漿區域8内 形成電漿，並由之產生輻射1 〇，其波長視該氣體的成分而 定，所放射最大波長> 172奈米。在該電漿放電中，所產生 輻射10之波長範圍最好係介於200和350 nm之間。該氣體可 為（例如）氮、氮與至少一種稀有氣體（諸如He、Ne、Ar、Kr 或Xe)的混合物，或一稀有氣體鹵化物。該輻射1〇將包含 冷光材料的該第一層激發出輻射，此時該層即放射可見光 1 2由該前板1透射而出，從而代表螢幕上的一亮點。包含 冷光材料之該第一層細分成許多色彩段。包含冷光材料的 該第一層發射紅、綠或藍光之色彩段，通常係以垂直條紋 三個一組的形式配置。包含^一色彩段的一電聚早元構成所 謂的「次像素（subpixel)」。各自含有一發射紅、綠或藍光 色彩段的三個相鄰電漿單元，共同形成一個像素（Pixel)或 影像元素（picture element)。 包含冷光材料的該第一層最好係塗佈於該前板上，使冷 (5)

578119 2材料與電漿之間不致發生任何相互作用。在此項具體實 施例中，其冷光材料係引進該第一介電層4中，從而形成 包含冷光材料的該第一層。 、不使用阿能量真2紫外線光而用紫外線光以產生可見 ' /、好處為·尤其對氧化（oxidic)冷光材料而言，該冷光 材料疋全沒有頻帶激發（band excitati〇n卜此即意謂不致發 一離子化的過心，而使该冷光材料的效率降低。另一項 好處為·不像真2紫外線光，紫外線光不會由MgO所吸收。 、好處為·由紫外線光到可見光轉換的斯托克斯移位 (Stokes shift)低很多，且在同樣電漿效率下，電漿影像榮幕 具有較佳的發光效力。 在此項具體實施例中，最好能在該載板2及該位址電極9 上塗佈可反射紫外線光及/或可見光的一反射層13。該反 射層1 3可包含一具反射能力的介電材料，或一散射性的介 電材料。 或者，可將該冷光材料引進該第一防護層5中，從而形 成包含冷光材料的該第一層。 圖2顯示用於一交流電漿影像螢幕之一電漿單元的另一 項可能具體實施例’包含電極的共面式配置。在此項具體 實施例中，包含冷光材料的該_第一層係由配置於該第一防 護層5與該第一介電層4之間的一額外層14所構成。可在該 載板2及該位址電極9上塗佈可反射紫外線井 μ 的一反射層13。或者，可將該額外層丨4配置於該透明板3 與該第一介電層4之間。 •10- 578119

(6) 圖1與圖2中雨項具體實施例的優點為：由於冷光材料與 電漿之間沒有相互作用’故可獲得特性一致的均勻電漿單 元。此即意謂該電漿影像螢幕的可操作電氣極限較寬。 圖3顯示具有共面式電極配置的一電漿影像螢幕，其中 除在該前板1上有包含冷光材料的該第一層之外，在該載 板2上又有包含冷光材料的一第二層。在此項具體實施例 中，該第一介電層4包含冷光材料，並形成含有冷光材料 的該第一層。含有冷光材料的該第二層是一額外層1 9，其 並覆蓋住該位址電極9。如同包含冷光材料之該第一層一 般，其亦同樣細分成許多色彩段。在其中，包含冷光材料 的該第二層内的藍色色彩段係配置於包含冷光材料的該第 一層内的藍色色彩段的對面；包含冷光材料的該第二層内 的紅色色彩段係配置於包含冷光材料的該第一層内的紅色 色彩段的對面；而包含冷光材料的該第二層内的綠色色彩 段則係配置於包含冷光材料的該第一層内的綠色色彩段的 對面。以如此的配置，電漿放電輻射10中產生的輻射1 〇約 有一半.係射入該前板1上含有冷光材料的該第一層中，而 大約另一半則係射入該載板2上含有冷光材料的該第二層 中。如此將使該電漿影像營幕的效率提昇，因與具有共面 式電極的習知電漿影像螢幕不同的是：在電漿放電中產生 並朝該前板1方向放射的紫外線光，並未因在此受其各層 吸收而無法發出可見光。 在該載板2與包含冷光材料的該第二層之間，最好能塗 佈反射可見光的一反射層13。 -11-

578119 (7) 圖4顯示一電漿影像螢幕，與圖3中之私水衫像螢幕不珂 者為：其中之發光係透過該載板2 ,而#該前板1。在此項 具體實施例中，該透明板3與包含冷光材料的孩第一層之 間最好能插入反射可見光的一反射層1 3另外’该位址電 省如IT 0。 極9最好部份由一透明材料所組成’咸 在圖3與圖4所示的具體實施例中，包含冷光材料的該第 一層亦可選擇性地由該額外層1 4或該第一防護層5所形 成。 圖1至4中的該載板2已旋轉90度以表現° 圖5顯示一交流電漿影像螢幕之電衆單元’包含電極的 矩陣式配置。此電漿單元同樣包含/前板1與一載板2。該 前板’ 1包括一透明板3 (諸如由玻璃所構成）’其上配置有一 第一介電廣4，此介電層上則配置有一第一防護層5，其最 好係由MgO所構成。在此項具體實施例中’其冷光材料係 引進該第一介電層4中，從而形成包含冷光材料的該第一 層。在該透明板3上塗佈有第一組之平行條狀電極1 5。該 載板2係最好由玻璃所製成，且在該載板2上最好能塗佈第 二組平行的條狀電極1 6，其配置方向與該第一組電極1 5垂 直。在該組電極1 6之間以及該載板2之中間區域内可覆蓋 一反射層13，以反射紫外線光及/或可見光。有一第二介 電層1 7塗佈於該第二組電極1 6之上。在此項具體實施例 中，最好能在遠肋狀區隔11與該第二介電層17之上覆蓋一 第二防護層18，其最好包括MgO。 亦可由該第一防護層5形成包含冷光材料的該第一層， -12- 578119

而非由該第一介電層4所形成。 或者’亦可在該載板2上塗佈包含冷光材料的一第二層。 此層可為（例如）該第二介電層1 7、該第二防護層1 8或一額 外層1 9。在具有一矩陣式配置電極1 5、1 6的一電漿影像螢 幕中’其額外層丨9可位於（例如）第二組電極丨6與該第二介 電層17之間’或位於該第二介電層17與該第二防護層18之 間。 由於電極1 5、1 6的矩陣式配置，故其電漿放電係於該第 •且私極之電極1 5與該第二組電極之一電極1 6之間的交 曰處激發並’准持。用以產生電漿放電的氣體成》，最好與

上述具有共面式電極配置的電漿影像螢幕之成分相同。 圖6顯示具有矩陣式電極配置的一電漿影像螢幕，其 包含冷光材料的該第一層係由配置於該第一介電層*盥 第一防護層5之間的一額外層14所構成。 曰” ，：者，該載板2上亦可配置包含冷光材料的一第二層 該第二層可由該第二防護

又臂18、涊弟一介電層17或一額 層1 9所形成。在該第二《 、且見極16足間以及該載板2之中 區域内亦可覆蓋一反射屛^ ^ ^ 封層13，以反射紫外線光及/或可 光0 圖5與圖6中的兩項具體實 與電漿之間沒有相互作用， 單元。此即意謂該電漿影像 另外，該電漿影像螢幕的致 前板1與該載板2上而提昇。 施-例的優點為：由於冷光材料 故可獲得特性一致的均勾電漿 螢幕的可操作電氣極限較寬。 率亦可因將冷光材料塗佈於該 -13- (9) J /01

在—矩陣式電極配冒的$ 的兮第 成 * ^笔漿影像螢幕中，包含冷光材料 的3弟一層與包含；人 私p 7光材料的該第二層可再細分成許多色 和奴。在其中，包八 你阶罢、 S〜光材料的該第二層内的藍色色彩段 面·勺、G。冷光材料的該第一層内的藍色色彩段的對 二含冷光材料的該第二層㈣紅色色彩段係配置於包 含冷光材料的該第—爲ώ 弟層内的紅色色彩段的對面；而包含冷

:^^第一層内的綠色色彩段則係配置於包含冷光材 料的該第-層内的綠色色彩段的對面。 在斤有八把只施例的範例中，可將以下材料用於藍色色 ^ ^ 例如·（SrhMgX)2P2〇7:Eu(0如 1)、（BauSrJMgAlioO丨7:Eu (0<x<1) > (Ba1.xSrx)MgAl10〇17：Eu5c〇(〇<x<i) ^ (Bal.xSrx)5(P04)3(F '

Cl).Eu(0<x<l) ^ (Bal.x-ySrxCay)5(P04)3(F > Cl):Eu(0<x<l,0<y<l) ' Y2Si05:Ce或 ZnS:Ag。 在所有具體實施例中，可將以下材料用於綠色色彩段， 例如·（BahSrJMgAlwO^Eu、Mn(Osxsl)、ZnS:Cu、A卜 Au、

SrGa2S4:Eu或 Gd2〇2s:Tb。 在所有具體實施例中，可將以下材料用於紅色色彩段， 例如：Y203:Eu、Bi、YV〇4:Eu、γ(ν卜、 Y202S:Eu、Mg4Ge〇5 5F:Mn或（YNxGdx)2〇3:Eu、Bi(OSxSl)。 所有這些冷光材料皆可以一波長>172奈米的紫外線光有 效率地激發’尤其波長範圍介於18〇與4〇〇奈米之間的紫外 線光’且於紫外線光激發之後具有一甚短的衰退時間（^ 3.5 毫秒）。 為改善穩定性與表面特性，諸如表面電位（zeta -14· 578119

(ίο) potentlal)、濺鍍電阻（sputter resistance)或該冷光材料之二次 電子發射，可在這些冷光材料上塗佈一層對電漿放電波長 範圍内的輻射10透明之材料，亦即對>172奈米波長之輕射 ίο透明者。可用作此種塗料的材料可為（例如）·· 、

Mg〇、MgA12〇4、B2〇3、Al2〇3、Sc2〇3、Y203、La2〇3、Ca〇、

Gd203、Lu2〇3、A1P〇4、ScP〇4、γρ〇4、Lap〇4、Gdp〇4、Lup〇4、 A1B〇3、ScB〇3、YB03、LaB03、GdB03或 LuB03。其塗佈者可

能為單獨一種冷光材料粒子的塗料，或覆蓋於含有冷光材 料之層上的一層。 - 同時’以冷光材料粒子作塗料或以一塗料層覆蓋於該 外層14、19上π有另一項好處，即可獲得均句的電裝單元 因冷光材料與電漿之間並無任何相互作用發生。結果， 使此種電繁影像螢幕的可彳 1 T知作電氣極限變得較寬。 若需產生包含冷光材料— 何竹的一介電層4、π，則需將一 光材料與用來製作該介電 1包層4、π的起始材料混合。該 始材料可為一玻璃材料或一

4 —陶瓷材料。該介電層4、17 包含選自由Li20、Na2〇、κ 〇、^ 、S%、n、Ba0、a12〇3、Zn〇

MgO、CaO及PbO等所組忐游y ’成_組中的一或多種氧化物，與 冷光材料混合。 若欲產生包含冷光材料沾 针的—介電層4、17，首先三種網 版印刷膏皆需以相同重蚤、 I自分率的網版印刷膏基料與該坡 璃材料或該陶瓷：材料製# °該網版印刷膏基料最好為p- menth-l-en-8-ole 加上重·田 2 !百分率5%的乙基纖維素 (ethylcellulose)。接考，由访 15 $網版印刷膏基料分別加上重量 -15 - 578119 (Π) 百分率7 0 %的旅 發、..X光、發綠光或發藍光之冷光材料，以產-生三種冷光松、”山 一 何料膏。然後，以10:1的比例將一網版印刷膏 命每種冷光奸 /、 何料膏混合。所得的膏可結構化地藉網版刷塗 佈於該⑴板1或該載板2上，以形成由垂直冷光材料三個一 組 < 條纹構成的分段介電層4、17。使該介電層4、17乾燥， 然後讓整個前板1暴露於485。0：的溫度中。所完成的介電層 4、17之層厚最好係介於20與40微米之間。 若欲產生一額外層14、19，首先需藉一印刷程序、一刮 刀片私序（doctor blade process)或一旋塗程序將分別含有々 三種冷光材料之一的三種懸浮液塗佈於該前板1或該載板2 上，然後使其乾燥。 藉旋塗法塗佈於該前板1或該載板2上的一懸浮液最好包 含一低濃度溶解的輔助劑，例如：有機聚合黏結劍’諸如 聚乙婦醇（polyvinyl alcoh〇l)。因此，最好能選擇個別令 _ Λ77 ^ 2〇°/° 材料之懸浮液成分’使其中冷光材料溶解物含重不& + #比限制 的容積百分率。最好能將冷光材料對黏結劑的谷積 在 10:1 〇 » > & Φ分別生 若包含冷光材料的為一防護層5、18，則首光 產並藉一印刷程序、一刮刀片程序或一旋塗程序將口 · ，’1戍該載

Mg〇與一種冷光材料的三種懸浮液塗佈於該刖取" 板2上，然後使其乾燥。 a仗銓製造步 依據本發明以進一步產生電漿影像螢幕的共 驟，係以眾所熟知的方法及程序執行。 -16- 578119 (12) 圖式代表符號說明 1 前板 2 載板 3 透明板 4 第一介電層 5 第一防護層 6 放電電極 7 放電電極 8 電漿區域 9 位址電極 10 輻射 11 肋狀結構 12 可見光 13 反射層 14 額外層 15 條狀電極 16 條狀電極 17 第二介電層 18 第二防護層 19 額外層

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Claims (1)

1. 578119 拾、申請專利範嵐 1. 一種電漿影像螢幕，其具有：包括一透明板（3)之一前 板（1)，該透明板上塗佈有一第一介電層（4)與一第一防 護層（5)，伴隨一載板（2)、一肋狀結構（1 1)，將該前板（1) 與該載板（2)間的空間細分成填充了一氣體的電漿單元 ;以及在該前板（1)與該載板（2)上之一或多個電極陣列 (6、7、9、15、16)，用以在該電漿單元中產生電暈放 電，從而產生波長>172奈米的紫外線（UV)光，其中該前 板（1)具有包含冷光材料之一第一層，位於其面對電漿 單元之一側。 2. 如申請專利範圍第1項之電漿影像螢幕，其中包含冷光 材料的第一層係該第一介電層（4)。 3. 如申請專利範圍第1項之電漿影像螢幕，其中包含冷光 材料的第一層係該第一防護層（5)。 4. 如申請專利範圍第1項之電漿影像螢幕，其中包含冷光 材料的層係一額外層（1 4)。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之電漿影像螢幕，其 中在面對電漿單元之一側的載板（2)具有包含冷光材料 之一第二層。 6. 如申請專利範圍第5項之電漿影像螢幕，其中包含冷光 材料的第二層係一第二介電雇（1 7)。 7. 如申請專利範圍第5項之電漿影像螢幕，其中包含冷光 材料的第二層係一額外層（1 9)。 8. 如申請專利範圍第5項之電漿影像螢幕，其中包含冷光 材料的第二層係一第二防護層（1 8)。