專利名稱：等離子體顯示板和采用這種等離子體顯示板的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體顯示板和采用這種等離子體顯示板的成像裝置。
背景技術(shù)：
近年來，等離子體顯示板(在此稱為“PDP”)作為一種純平、薄斷面大顯示裝置已經(jīng)引起了極大的關(guān)注。目前占主流的是交流驅(qū)動的共面放電型PDP(在此成為“交流共面放電型PDP”)。這種交流共面放電型PDP是一種具有大量封在一對玻璃基板之間的小放電空間(放電單元)的成像裝置。
在PDP中，放電單元中所含的氣體(放電氣體)放電生成等離子體，這些等離子體的紫外線激發(fā)發(fā)光物質(zhì)，發(fā)出可見光，從而形成圖像顯示。還有一種利用直接來自于該等離子體的光發(fā)射而形成圖像顯示的方法。
稀有氣體(尤其是Ne和Xe的混合氣體)已被主要用作放電氣體，成為等離子體顯示裝置中的一種材料。日本專利申請公開特許公報No.平6-342631(于1994年12月13日公開)中披露了利用He、Ne和Xe三種氣體的混合物。其中He與Ne的相對體積比選自6/4至9/1的范圍，而所選的Xe占放電氣體總體積的范圍為1.5％至10％。但是，這其中有一個問題，即過量的He會縮短顯示裝置的壽命。日本專利申請公開特許公報No.2000-67758(于2000年3月3日公開)中披露了一種技術(shù)，即通過利用He、Ne、Xe這三種氣體的混合物來控制相鄰放電單元間的串?dāng)_，從而增加保持電壓的驅(qū)動容限(drive margin)。日本專利申請公開特許公報N0.平-11-103431(于1999年4月13日公開)中披露了這樣一種技術(shù)，即利用He、Ne、Xe三種氣體混合物且其中He和Xe的濃度相等，來獲得壽命長、電壓輸出穩(wěn)定以及亮度適宜的品質(zhì)。在N.Uemura，et al.“Kinetic Model of the VUVProduction in AC-PDPs as Studied by Time-resolved EmissionSpectroscopy”，Proceedings of IDW′00(The 7thInternational DisplayWorkshops，pp.639-642(2000))中報導(dǎo)了可利用He、Ne、Xe三種氣體混合物來提高產(chǎn)生紫外線的效率。
在PDP發(fā)展過程中需要改善發(fā)光效率(lm/W)。發(fā)光效率這樣確定首先將亮度值(或者發(fā)光度)(cd/m2)除以用于激勵單位面積以獲得上述亮度值的電功率(W/m2)、然后利用從光源處觀察到的由檢測系統(tǒng)所對的立體角(球面度)來修正所得到的比值而確定。由于放電氣體會極大地影響紫外線的產(chǎn)生，所以它的設(shè)定值對于提高發(fā)光效率十分重要。等離子體的狀態(tài)很大程度上依賴于放電氣體的組成和壓力而變化，發(fā)光效率也因此而發(fā)生很大的變化。然而，在發(fā)展實用型等離子體顯示器過程中，等離子體顯示器應(yīng)當(dāng)綜合地在其他方面和改善的發(fā)光效率方面具有優(yōu)異的性能。如果為改善發(fā)光效率而改變放電氣體的組成和壓力，則可能會使其壽命縮短，而且可能會出現(xiàn)驅(qū)動不穩(wěn)定。另外，在實際應(yīng)用中，非常希望其清晰度高、亮度高、成本低等。因此，在發(fā)展實用型等離子體顯示器過程中，在考慮放電氣體的組成和壓力的基礎(chǔ)上，有必要考慮其他條件(驅(qū)動條件、成本等)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種能提高發(fā)光效率、保證其長壽命和驅(qū)動穩(wěn)定的PDP。而且，本發(fā)明的PDP可使高亮度、高清晰度和低成本的顯示裝置成為可能。
為解決以上問題，本發(fā)明的特征包括放電氣體組分和總壓力以及寫電壓脈寬等的選擇。這些特征有助于提高發(fā)光效率、保證長壽命以及減小驅(qū)動不穩(wěn)定性。
本發(fā)明中，(1)所采用的放電混合氣體至少含有Ne、Xe、He三種成分。如下選擇該放電混合氣體的組分比、該放電混合氣體的壓力和用于寫-放電的脈寬。
該放電混合氣體的條件如下(2)Xe占的比例范圍為2％至20％；He占的比例范圍為15％至50％；其中(4)He的比例大于Xe的比例；(5)該放電混合氣體的總壓在400乇至550乇范圍內(nèi)。
并且，(6)施于尋址電極(address electrode)的電壓脈沖寬度小于或等于2μs。
此外，如果按照以下方式構(gòu)造，則本發(fā)明將更為實用。
在本發(fā)明的第二實施例中，放電混合氣體含有2％至14％比例范圍的Xe、15％至50％比例范圍的He且He的比例大于Xe的比例；該放電混合氣體的總壓在400乇至550乇范圍內(nèi)；施于尋址電極的電壓脈沖寬度小于或等于2μs。該實施例能夠獲得更利于實用的PDP。如果所選的Xe的比例大于14％，則會使持續(xù)放電電壓增加。
在本發(fā)明的第三個實施例中，放電混合氣體含有6％至14％比例范圍的Xe、15％至50％比例范圍的He且He的比例大于Xe的比例；該放電混合氣體的總壓在400乇至550乇范圍內(nèi)；施于尋址電極的電壓脈沖寬度小于或等于2μs。該實施例能夠獲得具有特別高亮度和優(yōu)異發(fā)光效率的PDP。
在本發(fā)明的第四個實施例中，放電混合氣體含有6％至12％比例范圍的Xe、15％至50％比例范圍的He且He的比例大于Xe的比例；該放電混合氣體的總壓在400乇至550乇范圍內(nèi)；施于尋址電極的電壓脈沖寬度小于或等于2μs。對于Xe的上述比例，上述He的比例所帶來的好處特別顯著，并且有效提高了發(fā)光效率從而獲得了高亮度PDP。
當(dāng)然，本發(fā)明的PDP能提供具有上述特性的成像裝置。


附圖中，在所有圖中都用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中圖1示意本發(fā)明所應(yīng)用的PDP的一部分的分解透視圖；圖2示意從圖1所指方向D2方向觀看的、圖1所示PDP的主要部分的橫截面結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖，并且示意了一個放電單元；
圖3示意圖2所示等離子體10中的帶電粒子(正負(fù)粒子)的運動的橫截面示意圖；圖4A-4C都是時間圖，每個都表示用于在PDP上顯示圖像的一個電視場周期內(nèi)的工作過程；圖5表示在各實施例中利用各種Ne、Xe、He比例的三組分放電混合氣體而獲得的發(fā)光效率測量結(jié)果的曲線圖；圖6表示在各實施例中利用各種Ne、Xe、He比例的三組分放電混合氣體而獲得的發(fā)光效率的改善率特性的測量值與Xe比例的曲線圖；圖7表示在各實施例中利用各種Ne、Xe、He比例的三組分放電混合氣體而獲得的發(fā)光效率的改善率特性的測量值與He比例的曲線圖；圖8表示改變Xe的比例時持續(xù)放電電壓的變化曲線圖；圖9表示改變He的比例時亮度保持率隨工作時間的變化曲線圖；圖10表示He比例與亮度保持率的變化率之間的關(guān)系曲線圖；圖11表示當(dāng)改變含有Ne、Xe、He三種組分的放電混合氣體總壓時所得到的亮度保持率和發(fā)光效率的測量結(jié)果的曲線圖；圖12表示當(dāng)改變寫電壓(write-voltage)和含有Ne、Xe、He三種組分的放電混合氣體中的He比例時用于保證穩(wěn)定的寫放電(write-discharge)的條件的研究結(jié)果曲線圖；圖13表示由本發(fā)明的PDP所提供的一種成像系統(tǒng)的例子的方框圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述基本結(jié)構(gòu)和工作過程交流共面放電型PDP是一種具有大量封在一對玻璃基板之間的微小放電空間(放電單元)的成像裝置。
下面結(jié)合附圖對實施例進(jìn)行描述。在所有附圖中都用相同的附圖標(biāo)記來表示相應(yīng)的或功能相似的部件或部分，并略去對它們的重復(fù)描述。
圖1是以舉例的方式表示一種典型的交流共面放電型PDP的部分結(jié)構(gòu)的分解透視圖。圖1所示的PDP具有前面板21和后面板28，它們都由玻璃制成，且將其連接成一體。該實施例是一種反射型PDP，在后面板28上形成紅(R)、綠(G)和蘭(B)色熒光物質(zhì)的熒光層32。在前面板21的面向后面板28的表面上，具有多對以特定間隔相互平行設(shè)置的持續(xù)放電電極(有時稱作“顯示電極”)。所述多對持續(xù)放電電極中的每一對都包括一個相互連接的透明電極(此后稱之為X電極)(22-1，22-1，......)和一個獨立的透明電極(此后稱之為Y電極或掃描電極)(23-1，23-2，......)。為增加這些透明X、Y電極的導(dǎo)電性，在X電極(22-1，22-2，......)和Y電極(23-2，23-2，......)上覆蓋不透明的X匯流電極(bus electrode)(24-1，24-2，......)和不透明的Y匯流電極(25-1，25-2，......)，它們分別沿圖1所示箭頭D2所指的方向延伸。
對于交流驅(qū)動，X電極(22-1，22-2，......)、Y電極(23-1，23-2，......)、X匯流電極(24-1，24-2，......)和Y匯流電極(25-1，25-2，......)都與放電絕緣。具體來說，這些電極每個都涂覆一層絕緣層26，該絕緣層26一般由低熔點玻璃制成，并用一保擴(kuò)膜27覆蓋。
在后面板28的面向前面板21的表面上設(shè)有尋址電極29(此后稱為“A電極”)，它沿著圖1所示箭頭D1方向延伸，且A電極與前面板21上形成的X電極(22-1，22-1，......)和Y電極(23-1，23-2，......)隔開，并沿垂直于上述X電極和Y電極的方向延伸，在A電極上涂覆一層絕緣層30。
在絕緣層30上設(shè)有脊31，用于使A電極相互隔開，從而避免放電的擴(kuò)展(由此而限定一個放電區(qū)域)。在某些情況下，設(shè)置沿箭頭D2方向延伸的脊使X和Y持續(xù)放電電極對之間相互隔開。
在脊31間形成的相應(yīng)溝槽表面上順次涂覆條狀的發(fā)紅、綠和蘭光的熒光層32。
圖2是從圖1所示箭頭D2方向觀看到的PDP的主要部分的橫截面示意圖，并示意了一個作為最小圖像元件的放電單元。圖2中，用虛線表示放電單元的邊界。附圖標(biāo)記33表示其間填充用于產(chǎn)生等離子體的放電氣體的放電空間。當(dāng)在電極間施加電壓時，放電氣體電離，則產(chǎn)生等離子體10。圖2示意的是產(chǎn)生等離子體10的情形時的橫截面示意圖。用與圖1中所用的相同附圖標(biāo)記來表示圖2中的相應(yīng)部件。來自等離子體10的紫外線激發(fā)熒光物質(zhì)32而發(fā)射光，由該熒光物質(zhì)32發(fā)出的光穿過前面板21，從而，由各個放電單元發(fā)出的光組合而產(chǎn)生圖像顯示。
圖3表示圖2所示等離子體10中帶電粒子(正或負(fù)粒子)的運動示意圖。附圖標(biāo)記3表示負(fù)粒子(例如電子)，附圖標(biāo)記4表示正粒子(例如正離子)，附圖標(biāo)記5表示正壁電荷，附圖標(biāo)記6表示負(fù)壁電荷。圖3表示PDP工作過程中的某個時刻的電荷狀態(tài)，其中的電荷分布沒有特殊含義。
圖3以舉例的方式，示意一種通過給Y電極32-1施加負(fù)電壓而給A電極29和X電極22-1施加相應(yīng)的正電壓而開始放電、爾后放電停止的狀態(tài)。其結(jié)果是，形成了壁電荷(稱為“寫”)，有助于在Y電極23-1和X電極22-1間啟動放電。在此狀態(tài)下，如果在Y電極23-1與X電極22-1間施加適當(dāng)?shù)姆聪螂妷?，則經(jīng)由絕緣層26(和保護(hù)膜27)而在X、Y電極間的放電空間中將產(chǎn)生放電。上述放電停止后，如果Y電極23-1和X電極22-1間所施加的電壓反向，則又產(chǎn)生另一次的放電。這種放電過程可以通過把X、Y電極22-1、23-1間所施加的電壓極性不斷反向而連續(xù)產(chǎn)生。這就叫做持續(xù)放電。
在持續(xù)放電過程中，產(chǎn)生放電的容易程度有時會受到該放電空間中漂浮的帶電粒子和受激中性粒子(主要是處于亞穩(wěn)態(tài)的長壽命粒子)的影響。上述的帶電粒子和受激中性粒子有時被統(tǒng)稱作起動粒子(priming particle)。
圖4A-4C是用于說明在圖1所示PDP上顯示一個圖像所需的一個TV場周期(TV field period)中的工作過程的時間圖。在圖4A所示的時間圖中，如(I)所示，一個TV場周期40被分成8個具有相互不同的大于一的光發(fā)射次數(shù)量的子場41-48。每個灰度級由從上述8個子場41-48中選出的一個或多個光發(fā)射子場的組合來表示。如圖(II)所示，每個子場都有一個重置放電周期49、一個用于確定光發(fā)射單元的寫放電周期50和一個持續(xù)放電周期51。
圖4B表示在圖4A所示的寫放電周期50內(nèi)施加給A電極、X電極和Y電極的電壓脈沖形狀(voltage pulse profile)。電壓脈沖形狀52是在寫放電周期50內(nèi)施加于一個A電極的電壓波形，電壓脈沖形狀53是施加于X電極的電壓波形，電壓脈沖形狀54和55是分別施加于第i和第(i+1)個Y電極的電壓波形，上述的電壓分別用V0、V1和V2(V)表示。圖4B中，施加于A電極的電壓脈寬用τa表示。在圖4B中，當(dāng)給第i個Y電極施加掃描脈沖56時，在第i個Y電極和A電極29相交處的單元中將產(chǎn)生寫放電。但是，如果A電極29處于地電位(GND)，即使給第i個Y電極施加掃描脈沖56，也不會發(fā)生寫放電。這樣，在寫放電周期50內(nèi)給一個Y電極施加掃描脈沖56，則與該掃描脈沖同步，給要使之產(chǎn)生光的單元的A電極29施加電壓V0，并使不需要產(chǎn)生光的其他單元的A電極設(shè)為地電位。在發(fā)生寫放電的放電單元中，在Y電極上覆蓋的絕緣層和保護(hù)層上將因?qū)懛烹姸a(chǎn)生電荷。在寫放電所產(chǎn)生的電場作用下，可以進(jìn)行持續(xù)放電的開關(guān)控制，后面將描述這一特點。這就是說，產(chǎn)生寫放電的放電單元用作發(fā)光單元，而其余的單元作為暗單元。
圖4C表示施加于所有X電極和Y電極的電壓脈沖，這些電極充當(dāng)圖4A所示持續(xù)放電周期51內(nèi)的持續(xù)放電電極。電壓脈沖形狀58施加于X電極，電壓脈沖形狀59施加于Y電極。相同極性的電壓脈沖V3(V)交替地施加給X電極和Y電極，這樣，X電極和Y電極間的電壓極性不斷反向。由這些電壓脈沖在X電極和Y電極間的放電氣體中所產(chǎn)生的放電被稱為持續(xù)放電。該持續(xù)放電是脈沖式的，且極性交替變化。
現(xiàn)有PDP的屏幕對角尺寸可有32英寸、42英寸和60英寸。這種大尺寸PDP的放電間隙通常在50-150μm范圍內(nèi)。本發(fā)明完全可以用于這種傳統(tǒng)的PDP。
上文中，以舉例的方式描述了本發(fā)明適用的基本PDP結(jié)構(gòu)。下面基于上述的基本PDP結(jié)構(gòu)、通過本發(fā)明的實施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。
以下將結(jié)合圖5-7中所示的結(jié)果來描述本發(fā)明。通過利用上述的基本PDP結(jié)構(gòu)并把Ne、Xe、He三種氣體混合物充入放電空間33、且改變該放電混合氣體的組成而進(jìn)行發(fā)光效率(lm/W)的測量。在這個實施例中，放電混合氣體包括Ne、Xe、He，但該放電混合氣體中有時也會含有少量的氣體雜質(zhì)。但是，即使在這種情況下，本發(fā)明也能保證其特性。
上述的測量是由Xe、He、Ne的35種比例組合而得到的，其中Xe的比例為2％、4％、6％、8％、12％、14％和20，He的比例為0％、10％、15％、30％和50％，其余氣體為Ne。這35種比例組合中每一種組合的總壓力都設(shè)為500乇。圖5-7中沒有指出Ne的比例，它們是上述組成的剩余成分。
氣體混合物的氣體比例可以以下面的方式確定和測量。
放電混合氣體的組分α的比例按下面方式確定組分α的比例＝Nα/Nt.........(1)，其中Nα＝單位體積的放電混合氣體中組分α的粒子(原子或分子)數(shù)量，例如用原子/立方米或分子/立方米表示；Nt＝單位體積的放電混合氣體中的所有粒子(原子或分子)數(shù)量，例如用原子/立方米或分子/立方米表示。
以上所定義的組分α比例可以根據(jù)物理定律以以下的形式進(jìn)行改寫和測量。
組分α的比例＝Pα/Pt........(2)其中Pα＝放電混合氣體的氣體組分α的分壓；Pt＝放電混合氣體的總壓。
例如，氣體的分壓和總壓可用乇表示。總壓可由壓力表測定。例如，可以用質(zhì)譜儀通過分析組成氣體而測定放電混合氣體中各氣體組分的分壓和總壓。
從如圖5可清楚得知發(fā)光效率隨著Xe比例的增加而提高。但是，如果Xe的比例超過20％，如果不較大地增加持續(xù)放電電壓則PDP不能被驅(qū)動，后面將對此進(jìn)行解釋。所以，使用Xe含量大于20％的放電混合物是不實際的。
圖8是持續(xù)放電電壓V3與Xe含量比例間的曲線。在Xe的比例超過20％時，持續(xù)放電電壓將顯著增加。所以，當(dāng)Xe比例超過20％時幾乎不具有實用性。另一方面，如果Xe的比例小于2％，則發(fā)光效率本身變得太低，也不實用。然而，圖8的曲線是將放電混合氣體的總壓設(shè)為500乇且He的比例為0％而得到的，即使把He加入放電混合氣體，其持續(xù)放電電壓V3也不會發(fā)生多大變化，而主要取決于Xe的比例。因此，根據(jù)本發(fā)明的其他條件，Xe的比例最好在2％-20％范圍內(nèi)。
由此可見，從發(fā)光效率和持續(xù)放電電壓來看，Xe的比例最好在2％-20％范圍內(nèi)。
現(xiàn)在回頭來看圖5，用于評價發(fā)光效率的提高的基準(zhǔn)值設(shè)為含有0％的He(Ne-Xe二元系統(tǒng))的放電混合氣體的發(fā)光效率。而且，對于各種Xe比例，發(fā)光效率與各基準(zhǔn)值之比是以He的比例10％、15％、30％、50％的He為參數(shù)計算得出的。在本說明書中，所計算出的比值用百分比表示，被稱為 “發(fā)光效率的提高率”。圖6表示“發(fā)光效率的提高度”，將其作為縱坐標(biāo)，而以Xe含量作橫坐標(biāo)。圖7表示“發(fā)光效率的提高度”，將其作為縱坐標(biāo)，而以He含量作橫坐標(biāo)。
從圖6明顯可見，He比例在15％-50％范圍內(nèi)發(fā)光效率大大提高。這就是說，當(dāng)Xe的比例在2％-20％范圍內(nèi)時，由于在放電混合氣體中加入比例范圍在15％-50％的He氣，使得發(fā)光效率進(jìn)一步提高。
但是，如上所述，如果Xe的比例增加，則持續(xù)放電電壓也需增加。此外，從圖5中清楚可見發(fā)光效率的提高度隨著Xe含量的增加而增加，直到Xe的比例為20％時傾向于飽和。因此，從持續(xù)放電電壓和發(fā)光效率提高度而言，可以說放電混合氣體的實用優(yōu)選氣體組成為He的比例占15％-50％，Xe的比例占2％-14％。
在上述優(yōu)選氣體組成中，尤其是如果Xe的比例選為大于或等于6％，則所獲得的發(fā)光效率的絕對值大于或等于1.1lm/W(盡管圖6中未示出，但亮度峰值超過1000cd/m2)。因此，其中含有6％-14％的Xe和15％-50％的He的放電混合氣體能夠獲得具有高亮度和高發(fā)光效率的PDP。
而且，從圖7中明顯可見，由所加入的He產(chǎn)生的影響程度依賴于Xe的比例。當(dāng)Xe的比例在6％-12％范圍內(nèi)時，加入He尤其有效。因此，當(dāng)PDP利用含有15％-50％的He和6％-12％的Xe的放電混合氣體時，在He氣的作用下，可以獲得發(fā)光效率被極大提高的高亮度PDP。
而且，在He和Xe的比例方面，通過對圖6的分析，可以看到以下的事實?？梢钥闯?，與He比例為30％和50％的發(fā)光效率相比，Xe的比例為20％、He的比例15％的發(fā)光效率急劇下降。并且，可以看出，對于10％的He比例，Xe比例從12％增加到14％、20％時，發(fā)光效率急劇下降，盡管10％含量的He極少有效。簡而言之，當(dāng)He比例大于Xe比例時，在放電混合氣體中加入He的效果是顯著的。因此，在采用He、Xe結(jié)合的情形中，選擇He的比例大于Xe的比例是很重要的。
上述的結(jié)果可以用下面的模型來解釋。因He的加入而提高發(fā)光效率的原因在于所加入的He增加了產(chǎn)生紫外線的向激發(fā)態(tài)Xe的分級躍遷(cascade transition)。例如，在“Proceedings of IDW’00(The7thInternational Display Workshops)，P.639(2000)”中報導(dǎo)了這種分級躍遷過程本身。與He的撞擊躍遷(impact transition)增加了分級躍遷初始態(tài)中受激原子的數(shù)量，從而增加了分級躍遷。所以，當(dāng)He原子數(shù)量大于一定值時，或者當(dāng)He原子數(shù)量大于Xe原子數(shù)量，換句話說，就是當(dāng)He的比例大于Xe的比例時，加入He的效果更為顯著。
相對于Xe比例而增加He的效果與上述的情況相似，其中的總壓為400和500乇。更具體地，在上述的總壓下，在含量為2％-20％范圍內(nèi)的Xe中加入含量為15％-50％范圍的He時，He的作用提高了發(fā)光效率。而且，從持續(xù)放電電壓和發(fā)光效率的提高度而言，含2％-14％的Xe和15％-50％的He的放電混合氣體更實用。由6％-14％的Xe和15％-50％的He相混而得的放電混合氣體能夠獲得具有很高亮度和優(yōu)異的發(fā)光效率的PDP。此外，如果所采用的放電氣體組成為6％-12％的Xe和15％-50％的He，其中所加入的He的效果尤為增強(qiáng)，從而可獲得高亮度的PDP。當(dāng)He的比例大于Xe時，加入He的效果很顯著。
以下的結(jié)論是由上述實施例得出的。
在含2％-20％比例的Xe的放電混合氣體中加入15％-50％的He、且He的比例大于Xe的比例時，He的作用使得發(fā)光效率得以提高。
從放電持續(xù)電壓和發(fā)光效率提高度來看，含2％-14％比例的Xe和15％-50％的He、且其中He的比例大于Xe的比例的混合氣體組成更實用。
另外，通過利用含6％-14％比例的Xe和15％-50％的He、且其中He的比例大于Xe的比例的放電混合氣體，可以獲得具有特別高亮度和優(yōu)異發(fā)光效率的PDP。
而且，通過利用含6％-12％比例的Xe和15％-50％的He、且其中He的比例大于Xe的比例的放電混合氣體，發(fā)光效率會因He的作用而顯著提高，并可獲得高亮度的PDP。
下面將討論PDP的壽命。通過加入He可提高發(fā)光效率，但是如果加入的He過量則會引起壽命縮短的問題。壽命是利用PDP連續(xù)工作時在一個長時間內(nèi)亮度隨時間減小的相對值來評估的。具體地說，PDP在零時刻的工作亮度值被設(shè)為1.0，零時刻之后的亮度相對值用亮度的保持率來表示。通常，應(yīng)當(dāng)保證20,000-30,000小時的壽命，但由于600小時后亮度保持率所發(fā)生的改變可以利用運行約600小時所測得的數(shù)據(jù)而容易地得出，所以僅做了對運行約600小時的評估。
圖9和10表示本發(fā)明的壽命評估結(jié)果。圖9表示對含有比例為8％的Xe和比例分別為0％、15％、30％、50％和60％的He、且總壓保持在500乇的各種放電混合氣體所測得的亮度保持率。隨后，把用于評價亮度保持率的基準(zhǔn)值定為含0％的He的放電混合氣體(Ne-Xe二元系統(tǒng))所測得的亮度值，且計算分別含0％、15％、30％、50％和60％的He的放電混合氣體中所測得的亮度保持率與各基準(zhǔn)值之比。在本說明書中，用百分比表示的所述計算比值被稱為“亮度保持率的變化率”，并在圖10中將其作縱坐標(biāo)，而以He的比例作橫坐標(biāo)，以流逝的時間為參量。
從圖9中清楚可見，亮度保持率隨時間降低。亮度保持率的降低程度隨著He含量的增加而減小。圖10中，與He比例為零的放電混合氣體的亮度保持率的降低相比，一直到He的含量增加到50％時亮度保持率的降低程度還不是那么大，但是當(dāng)所選的He比例等于或大于60％時，亮度保持率就急劇降低。換句話說，如果He的比例超過50％，則PDP的壽命將大為縮短，從而降低了實用價值。
從以上的實試清楚可知通過把He的比例限制到50％，便可很好地保證PDP的壽命。含有根據(jù)本發(fā)明的比例的He與Xe的放電混合氣體就可以保證與壽命相關(guān)的所述性能，即亮度保持率的變化率。
在本發(fā)明的實施例中，通過改變含62％的Ne、8％的Xe和30％的He的放電混合氣體的總壓來對發(fā)光效率和壽命的變化進(jìn)行研究。用運行672小時后的亮度保持率來評價其壽命。圖11表示了上述的實驗結(jié)果。橫坐標(biāo)表示混合氣體的總壓，縱坐標(biāo)上用實心圓表示壽命、用空心方塊表示發(fā)光效率。從圖11中清楚可見在不改變混合氣體組成的情況下，當(dāng)混合氣體的總壓從350乇增加到550乇時，發(fā)光效率得以提高。但是，即使總壓從550乇增加到600乇，發(fā)光效率也不再提高。而且，由于600乇的總壓太高，所以總壓與大氣壓間的差值變得很小，因而PDP的面板可能會在低大氣壓處例如飛機(jī)上或高原上受損，這是因為面板內(nèi)壓變得比大氣壓還高。此外，當(dāng)總壓選為等于或小于350乇時，發(fā)光效率變低，且亮度保持率(壽命)急劇減小。如果總壓太低，離子在與別的中性原子碰撞之前所運行的平均自由行程增大，所以使得打在PDP的保護(hù)膜或熒光物表面上的離子動能增加，，從而亮度保持率(壽命)減小。因此，對于含有He的放電混合氣體來說，最佳的總壓范圍為400-550乇。
通過利用含66％的Ne、4％的Xe和30％的He的放電混合氣體和另一種含58％的Ne、14％的Xe和30％的He的放電混合氣體進(jìn)行相似的實驗，仍可以發(fā)現(xiàn)最佳的總壓范圍為400乇-550乇。
隨后討論放電的穩(wěn)定性。在評估放電混合氣體組成、它們的總壓和壽命時這樣存在一個問題當(dāng)Xe的比例增加時放電會變得不穩(wěn)定。特別地，當(dāng)僅是圖1所示的D2方向上所設(shè)的一列單元發(fā)光時，PDP顯示板上會出現(xiàn)明顯的閃爍現(xiàn)象。對上述現(xiàn)象的仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)在圖4A中(II)所示的寫放電周期50內(nèi)，在給A電極29施加電壓脈沖形狀52的電壓之后，寫放電發(fā)生滯后，其結(jié)果是，即使給A電極29施加了寫電壓脈沖，有時也不會發(fā)生放電。
據(jù)認(rèn)為寫放電的滯后的原因在于，由于Xe比例的增加，加速了漂浮于放電空間中的起動粒子(帶電粒子和受激中性粒子)數(shù)量的減少。更具體地，從圖1中清楚可見，在僅圖1所示D2方向上所設(shè)的一列單元發(fā)光的情形中，由于發(fā)光單元被脊31彼此隔開，所以發(fā)光單元不受相鄰單元中的利于放電的起動粒子的影響。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因尤其在于在亞穩(wěn)態(tài)受激的Xe原子中，在與別的Xe原子發(fā)生三體碰撞形成受激XeO2分子從而發(fā)光、最后消失的受激Xe原子的數(shù)量隨著Xe比例的增加而增加。
以下的三種方法可作為消除上述寫放電過程中放電滯后的對策(1)增加寫放電的電壓V0，即增加放電空間中的電場強(qiáng)度；(2)增加He的濃度，即增加He的比例，以增加放電混合氣體中正離子的遷移率，從而加速放電的形成；(3)增加施加給加寬的A電極上的電壓脈寬τa，即，將脈寬τa增加一個與放電滯后時間相應(yīng)的時間。
圖12表示研究寫放電狀態(tài)所獲得的結(jié)果，其中僅有設(shè)于圖1中D2方向上的一列單元發(fā)光，且寫放電電壓(寫電壓)和He的濃度都在改變。在此情形中，Xe的比例為12％，總壓為500乇。圖12中，空心圓表示通常的寫放電情況，x表示異常的寫放電情況。此時，施加給A電極的電壓脈沖寬度τa為2μs。如圖4A所示，寫放電周期50的長度是有限的，且在該寫放電周期50內(nèi)必須進(jìn)行特定數(shù)量的寫放電。如果需要增加亮度，則需要增加持續(xù)放電電壓脈沖的數(shù)量，其結(jié)果是必須通過縮短寫放電周期而加長持續(xù)放電周期。如果縮短了寫放電周期，就需要減小脈寬τa。而且，如果需要提高顯示清晰度，就必須增加放電單元的數(shù)量，這將需要增加寫放電周期。繼而，必須減小脈寬τa，特別地，它必須等于或小于2μs。
從圖12可知寫放電條件隨著He比例和寫電壓的增加而變好。但是，如上所述，由于當(dāng)He比例超過60％時壽命大大縮短，所以，可容許的He比例上限為50％。換句話說，如果要增加寫電壓，就需要用于給A電極施加電壓脈沖的高壓驅(qū)動電路，這導(dǎo)致更高的成本。因此，有必要通過增加He的比例而降低寫電壓和降低成本，所加的He的比例應(yīng)在不對PDP的壽命產(chǎn)生不利的影響的范圍內(nèi)。
圖12以舉例的方式表示含12％的Xe的情形中所得的結(jié)果，但在Xe比例為2％、6％、8％、14％和20％的情形下，寫放電條件也隨著He比例和寫電壓的增加而變好。因此，對于上述的所有Xe比例來說，需要在不會對PDP的壽命產(chǎn)生不利影響的范圍內(nèi)通過增加He的比例來降低寫放電電壓，并且使施加給A電極的電壓脈沖的寬度τa選為2μs或更小。
更具體地說，通過在含2％到20％的Xe的放電混合氣體中加入15％到50％的He，并把施加給A電極的電壓脈沖寬度選為2μs或更小，來保證PDP的穩(wěn)定驅(qū)動和高亮度顯示。
下面，將描述本發(fā)明成像裝置的實施例。圖13是表示一種成像系統(tǒng)104的方框圖。成像裝置102(等離子體顯示裝置)包括一個PDP 100和一個用于驅(qū)動PDP 100的驅(qū)動電路101。成像系統(tǒng)104包括一個用于把圖像信息傳送給成像裝置102的像源103。成像系統(tǒng)本身可以是一種傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)，在此省略對它的詳細(xì)描述。
通過把驅(qū)動電路101與PDP相連，構(gòu)成這種成像裝置，其中PDP中有含62％的Ne、8％的Xe和30％的He的放電混合氣體，且該放電混合氣體的總壓設(shè)為500乇。像源103用于把圖像信號傳送給成像裝置，它與成像裝置相連，進(jìn)而構(gòu)成成像系統(tǒng)。對該成像系統(tǒng)的圖像進(jìn)行了測試。本例中的成像系統(tǒng)表現(xiàn)出了很高的發(fā)光效率，且運行過程中沒有出現(xiàn)不穩(wěn)定，并保證其壽命長。
從以上的的詳細(xì)描述可知本發(fā)明提供了一種具有高發(fā)光效率、并保證其壽命長和驅(qū)動穩(wěn)定的PDP。而且，本發(fā)明還提供了一種能夠在高亮度、高分辨率和低成本下運行的PDP。由于發(fā)光效率增加了，所以本發(fā)明的亮度比傳統(tǒng)PDP的亮度高了。此外，本發(fā)明通過減小施加給A電極的電壓脈沖的寬度而使得寫放電縮短成為可能。通過對寫放電進(jìn)行這樣的操作，可以增加放電單元的數(shù)量。因此，本發(fā)明能夠提供具有高分辨率的PDP。而且，由于本發(fā)明能通過利用較低的持續(xù)放電電壓來保證高的發(fā)光效率，所以本發(fā)明提供了能以較低的成本運行的PDP。
本發(fā)明提供了具有改善的發(fā)光效率、保證長壽命和穩(wěn)定運行的PDP。
應(yīng)用本發(fā)明的等離子體顯示裝置，提供一種能以高亮度和長壽命穩(wěn)定運行的成像系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體顯示板，包括一對持續(xù)放電電極；一個面向所述持續(xù)放電電極對而設(shè)的尋址電極；一個位于所述持續(xù)放電電極對與所述尋址電極之間的放電空間；所述放電空間中充有至少含Xe、Ne、He的放電混合氣體；一個用于給所述尋址電極施加電壓脈沖、從而在所述放電空間中產(chǎn)生寫放電的電路；其中所述放電混合氣體中Xe的比例在2％-20％范圍內(nèi)；所述放電混合氣體中He的比例在15％-50％范圍內(nèi)；所述He的比例大于所述Xe的比例；所述放電混合氣體的總壓為400乇-550乇；且所述電壓脈沖的寬度小于或等于2μs。
2.一種如權(quán)利要求1所述的等離子體顯示板，其中所述放電混合氣體中Xe的比例在2％-14％范圍內(nèi)。
3.一種如權(quán)利要求1所述的等離子體顯示板，其中所述放電混合氣體中Xe的比例在6％-14％范圍內(nèi)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的等離子體顯示板，其中所述放電混合氣體中Xe的比例在6％-12％范圍內(nèi)。
5.一種成像裝置，包括如權(quán)利要求1所述的等離子體顯示板和一個用于驅(qū)動所述等離子體顯示板的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路中至少含有一個控制電路。
6.一種成像裝置，包括如權(quán)利要求2所述的等離子體顯示板和一個用于驅(qū)動所述等離子體顯示板的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路中至少含有一個控制電路。
7.一種成像裝置，包括如權(quán)利要求3所述的等離子體顯示板和一個用于驅(qū)動所述等離子體顯示板的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路中至少含有一個控制電路。
8.一種成像裝置，包括如權(quán)利要求4所述的等離子體顯示板和一個用于驅(qū)動所述等離子體顯示板的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路中至少含有一個控制電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體顯示板和一種成像裝置，它們具有高的發(fā)光效率、能保證長壽命和穩(wěn)定的驅(qū)動。所述的等離子體顯示板利用了至少含Xe、Ne、He的放電混合氣體。該放電混合氣體中Xe的比例范圍為2％－20％，He的比例范圍為15％－50％，且He的比例高于Xe的比例，而且該放電混合氣體的總壓范圍為400乇－550乇，施加給尋址電極的電壓脈沖寬度小于或等于2μs。
文檔編號H01J17/20GK1462147SQ02130590
公開日2003年12月17日 申請日期2002年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月27日
發(fā)明者植村典弘, 鈴木敬三, 梶山博司, 矢島裕介, 柴田將之, 川浪義実, 大平浩史, 尾崎育生 申請人:株式會社日立制作所, 富士通日立等離子顯示器股份有限公司