[发明专利]一种具有可见光反射层的等离子体显示屏

说明书

技术领域

本发明属于显示技术领域，特别涉及一种具有可见光反射层的等离子体显示屏及制备方法。

背景技术

等离子体显示屏是大屏幕平板显示的主要器件之一，具有主动发光和显示质量高等特点。在国际上等离子体显示屏占据着大屏幕平板显示的重要市场，但面临着液晶的挑战，其国内市场远不及液晶。造成这种现象的主要原因是等离子体显示屏的功耗较大，而且使用寿命也不太理想。在显示性能方面，与液晶显示器相比，等离子体显示具有响应速度快和暗画面的表现能力好等特点，如果能够解决功耗和寿命问题，等离子体显示屏可能成为下一代平板显示的主体。

等离子体显示屏出现在半个多世纪之前，性能不断改善，特别是发光效率不断提高，市售产品已达到1.8流明/瓦，总体发光效率与液晶显示器基本相当。事实上，这两种平板显示器的功耗还是非常大。以55英寸的电视为例，要达到高清晰度所需要的高亮度，无论是液晶电视还是等离子体电视，功耗都超过500瓦。在能源日益紧张的今天，这么大的功耗造成的电能消耗是不可忍受的。对于当前广泛采用的等离子体显示屏，要提高发光效率是非常困难的，近5年来几乎没有什么改善。要想大幅度提高等离子体显示屏的发光效率，器件结构和材料必须要进行重大改进。

等离子体显示屏的发光效率分配如下：气体放电效率大约20％，紫外线接收效率大约40％，光子转换的能量效率30％，辐射到玻璃前板的可见光比例40％，玻璃前板透过率80％，总体效率为0.77％。三基色白光的等效光谱效能为240流明/瓦，因此发光效率最大可以达到1.85流明/瓦，而实际达到的也基本如此。由于紫外接收效率、光子转换能量效率基本上没有提高的余地，以往人们最关注的是放电效率的提高。改善放电效率的有效手段包括增大气压，提高氙气比例和改变障壁结构。增大气压和提高氙气比例会导致工作电压提高，造成驱动困难，而改变障壁结构往往会增大工艺难度，两种手段都会导致器件成本的提高，而且改善的余量都很小。

为了提高等离子显示屏的发光效率，同时和提高对比度，一个简单而且非常容易想到的方法是在荧光粉下设置一层可见光反射层。已经在生产中得到推广的方法是采用对可见光有反射功能的后板介质层，即所谓的白介质层。将氧化钛等具有高折射率的金属氧化物混入低熔点玻璃中制作后板介质层，就可以提高可见光反射率。将白介质涂覆在障壁的表面，可以使反射率进一步提高(见中国专利文件200510092470.6、200580000313.6)。实际上，白介质的反射率并不太高，达到的效果也不够理想。为了进一步提高反射性能，有人提出采用金属反射薄膜，设置在荧光粉下面(00128492.4、20071019280.2、200610075590.x)。由于银对可见光的反射率高达98％，铝的平均反射率也超过90％，所以反射层无例外地采用这两种金属薄膜。上述三个专利中，提出保护的权利要求中的金属反射层基本可以分为4种结构，分别是：1.反射层设置在全部荧光粉层下；2.设置在全部荧光粉层下，但寻址电极上面的部分去除；3.只设置在像素底部的荧光粉层下；4.只设置在障壁侧面的荧光粉层下。专利文件00128492.4只涉及第1种结构，CN20071019280.2要求保护的内容包括第1、第3、第4种结构，CN200610075590.x要求保护的内容包括第1、第2、第3、第4结构。等离子体显示屏设计必须遵循一个根本原则，即必须对列方向相邻像素进行严格的隔离，包括气体隔离和电隔离。气体隔离可以通过障壁比较理想的实现，而实现有效的电隔离只能通过减小寻址电极宽度来加大电极间的距离。上述这些文件中，恰恰背离了这一原则，导电的反射层的引入，极大地缩减了寻址电极之间的距离。通过有限元法计算各电极之间的电容，再利用电容网络就可以分析计算这种结构显示屏的工作特性。详细分析计算结果如下：对第1种结构，完全不能进行正常寻址，需要点火的像素和不点火的像素之间的电压差别只有10伏左右，而通常结构的显示屏的电压差为100伏左右。这种结构的显示屏上无论施加什么样的电视信号，都完全不能正常显示。第2种结构中，如果寻址电极上面去除的反射层的面积比较小，则接近第一种结构，完全不能工作，如果去除的面积大，接近第3种结构。第3种结构能进行正常寻址，但寻址功耗非常高(对42英寸高清显示屏，仅寻址功耗就高达200瓦)，使电视整机效率不升反降，同时误寻址的几率较高，显示屏工作不稳定。第4种结构中，由于反射层刚好位于两列像素的中间，远离了寻址电极，因此可以正常工作，而且总体亮度有所提高。然而，由于反射面设置在障壁的侧面，只能增加侧壁上的荧光粉发出的光强，对于位于电视机正面的人，看到的亮度基本没有提高，只是增加了位于斜侧方向的人看到的亮度，这种情况只有在多人共用一台电视时才出现，因此实际意义不大。事实上，第4中结构也只是理论上行得通，工艺上极难实现，或者说通过当前已掌握的技术手段基本不能实现，即使未来能实现，毕竟也因为成本太高而得不偿失。