專利名稱：一種采用磁化的等離子體顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于等離子體顯示器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)磁化等離 子體的等離子體顯示器。
技術(shù)背景據(jù)清華大學(xué)出版社2001年出版的《電子顯示》(田民波著，第117 — 128頁(yè))介紹，現(xiàn) 有等離子體顯示器雖然有很多不同的結(jié)構(gòu)，但是其放電發(fā)光的機(jī)理是相同的，主要由以下兩個(gè)基本過(guò)程組成1、 氣體放電過(guò)程，即惰性氣體在外加電信號(hào)的作用下產(chǎn)生放電，使原子受激而躍遷，發(fā)射出真空紫外線；2、 熒光粉發(fā)光過(guò)程，即氣體放電所產(chǎn)生的紫外線激發(fā)光致熒光粉發(fā)射可見(jiàn)光的過(guò)程。 等離子體顯示器是一種主動(dòng)發(fā)光型顯示器，目前的技術(shù)是通過(guò)輝光放電而發(fā)光，在一定氣壓下， 一旦產(chǎn)生放電，其發(fā)光亮度通過(guò)控制電極電壓，調(diào)節(jié)有效放電時(shí)間的長(zhǎng)短等來(lái) 控制。彩色等離子體顯示器的亮度與氣體放電時(shí)產(chǎn)生的真空紫外線強(qiáng)度和擊穿電壓有關(guān)。 現(xiàn)有技術(shù)下氣體放電的擊穿電壓較高，使得目前所使用的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生等離子體的效率較 低，真空紫外光強(qiáng)度較弱，從而導(dǎo)致顯示器的輝度不夠。中國(guó)專利號(hào)200410078947. 0介紹的等離子體放電方法及基于該方法的顯示器，其結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，制造工藝要求高；特別是該方法依舊單一的使用直流輝光放電，因而沒(méi)能從根本上 降低擊穿電壓。實(shí)用新型內(nèi)容-本實(shí)用新型提出一種采用磁化的等離子體顯示器，以改變現(xiàn)有技術(shù)在產(chǎn)生等離子體方 式上對(duì)電壓的依賴，達(dá)到提高放電效率、降低擊穿電壓、減少能耗和增加亮度的目的。本實(shí)用新型采用磁化的等離子體顯示器，由不少于三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的獨(dú)立放電單元并聯(lián) 構(gòu)成；各放電單元為由透明材料制成的相互平行的前基板和后基板和與它們垂直的四個(gè)障 壁構(gòu)成的立方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)充有100 1000帕斯卡的工作氣體，該工作氣體由含體積百分比 10% 99%的惰性氣體與包括氮?dú)?、汞蒸汽、甲烷或氫氣在?nèi)的其他氣體混合而成；所述前 基板內(nèi)表面以一透明的導(dǎo)電材料層作為維持電極，在與該維持電極相對(duì)的后基板內(nèi)表面有 一導(dǎo)電層作為尋址電極；在放電單元的內(nèi)表面覆蓋有熒光材料層；其特征在于在每個(gè)放 電單元的障壁或前后基板的內(nèi)表面上分別或同時(shí)設(shè)有以導(dǎo)電材料制成的磁化電極，與能夠產(chǎn)生O. 1 50A電流的交流或直流電源中的任一電極相連接；各放電單元中的維持電極、尋址電極各自并聯(lián)到能夠產(chǎn)生3 380伏特電壓的交流或直流電源的兩極；所述障壁由摻雜了體積 百分比為0. 1% 10%的金屬氧化物或金屬粉末的玻璃制成。所述障壁通常采用寬20微米 100微米，厚100微米 4(K)微米。所述放電單元內(nèi)充有的工作氣體，通常選用含體積百分比80% 95%的惰性氣體和5 % 20%的其他氣體混合而成，所述惰性氣體包括氦、氬或氖，所述其他氣體包括氮?dú)狻⒐?蒸汽、甲烷或氫氣。所述熒光材料是指在受到紫外線照射時(shí)會(huì)電離出可見(jiàn)光的材料，包括以銪為發(fā)光中心的 鋇、鎂鋁酸鹽(BaMgA10:Eu)粉末、以錳為發(fā)光中心的硅酸鹽(ZnSi04:Mn)或以銪為發(fā)光中 心的釔、釓的硼酸鹽((Y， Gd) B03:Eu)。所述作為維持電極的透明導(dǎo)電材料，可選用厚度為1納米 1毫米的銦錫氧化物(ITO) 薄膜、氧化錫薄膜、銀箔、鎳箔或鋁箔。所述尋址電極材料，可選用厚度0.01 2毫米的銀箔、鎳箔或鋁箔。所述磁化電極材料，可選用直徑為0.01 10微米的銀絲、銅絲或鋁絲。為了保護(hù)電極，可以在電極表面均勻覆蓋一層以介電常數(shù)為1 1()、厚度0.()01 1毫米 的電介質(zhì)做為保護(hù)層；所述電介質(zhì)，可選用氧化鎂、氧化釕或氟化鎵。工作時(shí)，根據(jù)選用的工作氣體通過(guò)給維持電極以及與維持電極相對(duì)應(yīng)的尋址電極施加相 應(yīng)的電壓實(shí)現(xiàn)擊穿放電；在擊穿放電之后，維持電極持續(xù)該相應(yīng)的電壓進(jìn)行維持放電；在擊 穿放電之前，對(duì)磁化電極通以O(shè). 1 50A的電流使得在放電空間內(nèi)生成磁場(chǎng)；在維持電極產(chǎn)生 維持放電的同時(shí)，在磁化電極上繼續(xù)施加0. 1 50A的電流維持磁場(chǎng)。隨著選用的工作氣體不同，所述給維持電極以及與維持電極相對(duì)應(yīng)的尋址電極施加的擊 穿電壓可以從幾t伏特到幾千伏特，通常在30 5000伏特；例如對(duì)于300帕斯卡的95%氦 與5%汞蒸氣的混合氣體擊穿電壓約為70伏特；對(duì)于150帕斯卡的90%氬氣與10%的SF4的混 合氣體擊穿電壓約為250伏特；而對(duì)于900帕斯卡40%氪、50%氙與10%氮的混合氣體則約為 3000伏特。由于本實(shí)用新型利用電流通過(guò)磁化電極，根據(jù)安培定律在一定空間范圍內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì) 等離子體進(jìn)行磁化，從而使得高能量的二次電子在陰極表面沿著由磁力線形成的環(huán)柱體的方 位角方向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而不是直接撞擊在陽(yáng)極上而被吸收，該效應(yīng)被稱為"磁控管效應(yīng)"。于 是，二次電子從陰極發(fā)出到達(dá)陽(yáng)極被吸收掉為止所經(jīng)過(guò)的距離變長(zhǎng)，因此其存在的時(shí)間變長(zhǎng)， 它們引發(fā)電離的幾率也就增加，可以形成更高密度的等離子體。而現(xiàn)有等離子體顯示器內(nèi)的 正離子被陰極區(qū)的電壓降所加速而撞擊陰極表面，使得二次電子逸出，這種二次電子在暗區(qū)電場(chǎng)的加速下獲得較高的能量，在無(wú)磁場(chǎng)的時(shí)候在經(jīng)過(guò)兩個(gè)電極之間的距離后就被陽(yáng)極吸收 掉，壽命很短，電離效率很低。本實(shí)用新型通過(guò)磁化電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)，提高了所產(chǎn)生等離子 體的密度，增大了二次電子逸出。同時(shí)，由于拉莫回旋作用，增加了電子的約束時(shí)間，使得 碰撞電離及激發(fā)的幾率增加，降低了擊穿放電電壓，減輕了等離子體顯示器驅(qū)動(dòng)電路的壓力， 提高使用壽命；而且可以利用較低的能耗建立持續(xù)穩(wěn)定維持放電，減少電能消耗。

圖1為交流放電磁化等離子體顯示器放電單元的截面示意圖；圖2為交流放電磁化等離子體顯示器放電單元擊穿及維持放電部分的等效電路圖。 圖3為直流放電磁化等離子體顯示器放電單元的截面示意圖； 圖4為直流放電磁化等離子體顯示器放電單元的等效電路圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:三電極交流透射面放電型磁化等離子體顯示器本實(shí)施例為一種典型的三電極交流透射面放電型磁化等離子體顯示器。圖1給出了其放 電單元的截面圖，圖2為一個(gè)放電單元的擊穿放電及維持放電部分的等效電路示意圖。參照?qǐng)D1和圖2:在由高屈服溫度的玻璃，包括型號(hào)為PD200的玻璃制成的前基板1的 內(nèi)表面上有兩個(gè)由厚度為50納米的銦錫氧化物(IT0)膜制成的透明維持電極4a和4b;厚 20微米的氧化鎂電介質(zhì)層3a涂覆在前基板1上，并覆蓋在維持電極4的表面上；與前基板1 平行的、由屈服點(diǎn)為300 1000攝氏度的玻璃(本實(shí)施例中采用型號(hào)為PD200的玻璃)制成 的后基板2上朝向維持電極4的一側(cè)，有由5微米厚的銀制成的尋址電極5;厚25微米的氧 化鎂電介質(zhì)層3b涂覆在后基板2上，并覆蓋于尋址電極5的表面；在前基板1和后基板2之 間有垂直于它們的障壁8;本實(shí)施例中障壁8，寬40微米，厚150微米，采用由均勻摻雜了 體積百分比為11%的鋁粉的玻璃采用絲網(wǎng)印刷的方法制成；前基板l、后基板2與障壁8所 包圍的放電空間9密封保持氣壓為300帕斯卡的含體積百分比80% 95%惰性氣體和5% 20%的其他氣體混合而成，所述惰性氣體包括氦、氬和氖，所述其他氣體包括氮、汞蒸汽、 甲垸和氫；由直徑為0. 1微米的銅絲制成的磁化電極6在障壁8內(nèi)側(cè)相對(duì)平行放置；釆用印 刷的方法將厚0. 07毫米的以銪為發(fā)光中心的鋇鎂鋁酸鹽(BaMgA10:Eu)熒光層7涂覆在磁化 電極6、障壁8以及電介質(zhì)層3b暴露在放電空間9的表面上。磁化電極6與電源10相連接；維持電極4a和4b與尋址電極5串聯(lián)，分別接在電源10 的兩極，與磁化電極6并聯(lián)。工作時(shí)，磁化電極6通電，對(duì)放電空間9進(jìn)行磁化；尋址電極5導(dǎo)通后觸發(fā)維持電極4對(duì)放電空間9內(nèi)被磁化電極6磁化的工作氣體進(jìn)行擊穿放電；擊穿放電后，放電氣體產(chǎn)生的等離子體經(jīng)過(guò)多次電離生成紫外線，輻射在熒光層7上，使其發(fā)出可見(jiàn)光。經(jīng)過(guò)磁化電極6磁化后的放電空間9內(nèi)等離子體的密度會(huì)顯著提高，擊穿電壓也隨之降 低；維持電極4在擊穿放電之后繼續(xù)工作，在放電空間9內(nèi)進(jìn)行維持放電，磁化電極fci同時(shí) 迸行輔助維持放電，這樣在較低的電壓下也可以獲得穩(wěn)定和有效的持續(xù)放電；由于在維持電 極所使用的擊穿放電方式之外增加了磁場(chǎng)，改變了原有等離子體顯示器采用輝光放電完全依 賴擊穿電壓的現(xiàn)狀，而利用提高磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式來(lái)提高產(chǎn)生等離子體的效率，增大激發(fā)效率。 本實(shí)施例中通過(guò)磁化電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)，提高了所產(chǎn)生等離子體的密度，增大了二次電子 逸出，使得碰撞電離及激發(fā)的幾率增加。降低了擊穿放電電壓，減輕了現(xiàn)有等離子體顯示器 驅(qū)動(dòng)電路的壓力，提高使用壽命，減少電能消耗。將電源與磁化電極串聯(lián)時(shí)，為了控制由于阻抗變化而引起的電壓輸出變化，可以增加匹 配電路，最簡(jiǎn)單的匹配電路是在電源與磁化電極之間串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電容器。本實(shí)施例中只采用了一個(gè)磁化電極。為了在放電空間內(nèi)獲得更均勻的磁場(chǎng)，可以增加磁 化電極的數(shù)量，電極數(shù)量越多則磁場(chǎng)越均勻。這些磁化電極都是并聯(lián)的。實(shí)施例2:直流透射面放電型磁化等離子體顯示器本實(shí)施例為一種典型的直流透射面放電型等離子體顯示器。圖3為直流放電型磁化等離 子體顯示器放電單元的截面圖；圖4為直流放電型磁化等離子體顯示器放電單元的等效電路圖。參照?qǐng)D3和圖4:在由高屈服溫度的玻璃包括型號(hào)為PD200的玻璃制成的前基板1的內(nèi) 表面上有由厚度為5微米的銀錫膜制成的透明的維持電極4;厚10微米的氧化釕電介質(zhì)層3a 涂覆在前基板1上，并覆蓋在維持電極4的表面上；與前基板1平行的，由高屈服溫度玻璃 包括型號(hào)為PD200的玻璃制成的后基板2上朝向維持電極4的一側(cè)，有由厚度為3微米的鎳 箔制成的尋址電極5;厚30微米的氧化釕電介質(zhì)層3b涂覆在后基板2上，并覆蓋于尋址電 極5的表面；在前基板l和后基板2之間有垂直于它們的障壁8;障壁8厚150微米，寬50 微米，由均勻摻雜了體積百分比為20%的二氧化二鐵的玻璃采用噴砂磨蝕的方法制成前基 板L、后基板2與障壁8所包圍的放電空間9密封保持266帕斯卡的工作氣體，由含體積白 分比80% 95%惰性氣體和5% 20%的其他氣體混合而成，所述惰性氣體包括氦、氬和氖， 所述其他氣體包括氮、汞蒸汽、甲烷和氫；由直徑為O. 14微米的銅絲制的磁化電極6以同軸 線圈的形式貼合在障壁8的內(nèi)表面；采用光刻制版的方法將厚0. 1毫米的以錳為發(fā)光中心的 硅酸鹽(ZnSi04:Mn)熒光層7形成在磁化電極6、障壁8以及電介質(zhì)層3b暴露在放電空間9 的表面上。維持電極4接在直流電源11的陰極，尋址電極5接在直流電源11的陽(yáng)極。磁化電極12連接在交流電源10卜_。通過(guò)磁化電極6對(duì)放電空間9進(jìn)行磁化；尋址電極5收到電信號(hào)，觸發(fā)維持電極4對(duì)放 電空間9內(nèi)已經(jīng)被磁化電極6磁化的工作氣體進(jìn)行擊穿放電；擊穿放電后，放電氣體產(chǎn)生的 等離子體經(jīng)過(guò)多次電離生成紫外線，輻射在熒光層7上，使其發(fā)出可見(jiàn)光。經(jīng)過(guò)磁化后的放電空間9內(nèi)等離子體的密度會(huì)顯著提高，擊穿電壓也隨之降低；在維持 電極所使用的直流擊穿放電方式之外增加了磁化的方式，改變了原有等離子體顯示器采用輝 光放電完全依賴擊穿電壓的現(xiàn)狀，而利用提高磁化電極電流的方式來(lái)提高產(chǎn)生等離子體的效 率。本實(shí)施例中的磁化電極采用的是同軸線圏的形式，也可以采用盤(pán)繞式或其他樣式放置于后基板2上。將電源與磁化電極串聯(lián)時(shí)為了控制由于阻抗變化而引起的電壓輸出變化，W以增加匹配 電路，最簡(jiǎn)單的匹配電路是在電源與磁化電極之間串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電容器。本實(shí)施例中通過(guò)磁化電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)，提高了所產(chǎn)生等離子體的密度，增大了二次電子 逸出，使得碰撞電離及激發(fā)的幾率增加。降低了擊穿放電電壓，減輕了現(xiàn)有等離子體顯示器 驅(qū)動(dòng)電路的壓力，提高使用壽命，減少電能消耗。這種等離子體放電方法和使用該方法的等離子體顯示器利用與電源相連接的磁化電極實(shí) 現(xiàn)了對(duì)等離子體的磁化，獲得了更高的等離子體密度和放電效率，并由此降低擊穿電壓，同 時(shí)提高了熒光層的發(fā)光效率。工藝簡(jiǎn)單，在現(xiàn)有的等離子體顯示器生產(chǎn)線上均可實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1. 一種采用磁化的等離子體顯示器，由不少于三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的獨(dú)立放電單元并聯(lián)構(gòu)成；各放電單元為由透明材料制成的相互平行的前基板和后基板和與它們垂直的四個(gè)障壁構(gòu)成的立方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)充工作氣體，所述前基板內(nèi)表面以一透明的導(dǎo)電材料層作為維持電極，在與該維持電極相對(duì)的后基板內(nèi)表面有一導(dǎo)電層作為尋址電極；在放電單元的內(nèi)表面覆蓋有熒光材料層；其特征在于在每個(gè)放電單元的障壁或前后基板的內(nèi)表面上分別或同時(shí)設(shè)有以導(dǎo)電材料制成的磁化電極，與能夠產(chǎn)生0.1～50A電流的交流或直流電源中的任一電極相連接；各放電單元中的維持電極、尋址電極各自并聯(lián)到能夠產(chǎn)生3～380伏特電壓的交流或直流電源的兩極。
2、 如權(quán)利要求1所述的采用磁化的等離子體顯示器，特征在于所述障壁寬20微米 100微米，厚100微米 400微米。
3、 如權(quán)利要求1所述的采用磁化的等離子體顯示器，特征在于所述作為維持電極的 透明導(dǎo)電材料選用厚度為1納米 1毫米的銦錫氧化物ITO薄膜、氧化錫薄膜、銀箔、鎳 箔或鋁箔。
4、 如權(quán)利要求1所述的采用磁化的等離子體顯示器，特征在于所述尋址電極材料選 用厚度0.01 2毫米的銀箔、鎳箔或鋁箔。
5、 如權(quán)利要求1所述的采用磁化的等離子體顯示器，特征在于所述磁化電極材料選 用直徑為0.01 10微米的銀絲、銅絲或鋁絲。
6、 如權(quán)利要求1所述的采用磁化的等離子體顯示器，特征在于在所述電極表面均勻 覆蓋一層以介電常數(shù)為1 10、厚度0.001 1毫米的電介質(zhì)做為保護(hù)層。
專利摘要本實(shí)用新型采用磁化的等離子體顯示器，特征是在每個(gè)放電單元內(nèi)，設(shè)置在障壁內(nèi)表面的磁化電極與能夠產(chǎn)生大于0.1A電流的交流或直流電源相連接；各放電單元中的維持電極、尋址電極分別連接到能夠產(chǎn)生3伏特以上電壓的交流或直流電源上；所述障壁由摻雜了金屬氧化物或金屬粉末的玻璃制成；在擊穿放電之前，對(duì)磁化電極通不低于0.1A的電流對(duì)放電空間內(nèi)的工作氣體進(jìn)行磁化；在維持電極產(chǎn)生維持放電的同時(shí)，在磁化電極上繼續(xù)施加不低于0.1A的電流進(jìn)行磁化；由此可以降低擊穿電壓，提高了維持放電的穩(wěn)定性和效率，并可以在一定程度上提高發(fā)光效率，減少了能耗，增加了亮度。
文檔編號(hào)H01J17/49GK201097397SQ200620170638
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者仇志勇, 任海駿, 吳征威, 曹金濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)