CN1218973A - 氦等离子体显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种包括装有编址电极、介电物质和涂在上基片下表面的荧光物质的上基片,装有扫描电极和普通电极的下基片,以及一种密封在上下基片之间的放电气体的等离子体显示设备,其特征在于放电气体是纯氦,或一种含氦高于99.5体积%,其余为选自氖、氩、氪、氙和氮中的至少一种气体的气体混合物。

Description

氦等离子体显示设备
本发明涉及一种等离子体显示设备，更具体而言是涉及用氦和稀有气体的气体混合物做放电气体的等离子体显示设备。
用气体放电显示影象的等离子体显示设备具有优良的亮度和对比度以及宽广的视角。等离子体显示设备由于在电极上施加交流或直流电压，使气体放电，因而辐射出紫外线。此辐射出的紫外线激发荧光物质使其发光。
常用的等离子体放电气体是氖和氙的混合物或氦和氙的混合物，这时氙的含量约为1-5体积％。当使用上述气体混合物时，由于放电氙发生了反应，辐射出波长约147至200nm的真空紫外线。因此，现有的等离子体显示设备使用的是波长约147至200nm的紫外线激发的荧光物质。
但是，当使用氖-氙或氦-氙的混合物做放电气体时，除了紫外线，氙还辐射出波长约800至1000nm的强近红外线。这种近红外线可能对附近其它遥控设备的操作有不良的影响。
因此，等离子体显示设备必须安装屏蔽近红外线的滤光器。这类滤光器为仅增加了生产成本，而且使影象的亮度至少降低30％。此外，当使用氖和氙的混合物做放电气体时，还会出现由氖气辐射出包括强黄色或红色的可见光，因而显示影象的颜色的纯度变坏了。
另外，当气体混合物的压力增加时，氖-氙或氦-氙混合物的放电特性就很不稳定了。
为了解决上述的问题，本发明的目的是提供一种使用氦和稀有气体混合物做放电气体的等离子体显示设备，这种设备具有稳定的放电特性，所辐射的黄或红光最少，并且不辐射波长约800至1,000nm的近红外线。
因此为了实现上述目的，本发明提供了一种包括装有编址电极、介电物质和涂在上基片的下表面的荧光物质的上基片，装有扫描电极和普通电极的下基片，和在上下基片间密封有放电气体的等离子体显示设备。这种设备的特征是其放电气体是纯氦或一种含99.5体积％氦，其余是选自氖、氩、氪、氙和氮中至少一种气体的气体混合物。
此外，放电气体的压力优选100-760托。
参考附图并详细叙述一个优选实施方案，本发明的上述目的及其有利之处就更加明显了：
图1是说明本发明的氦放电显示设备的截面图；
图2说明本发明的使用纯氦放电气体的显示设备的放电光谱；
图3说明本发明的使用氦-氖(10体积％)放电气体的显示设备的放电光谱；
图4说明本发明的使用氦-氩(0.1体积％)放电气体的显示设备的放电光谱；
图5说明本发明使用氦-氩(0.01体积％)放电气体的显示设备的放电光谱和常用的使用氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体的放电显示设备；
图6说明本发明使用氦-氩(0.01体积％)放电气体的放电显示设备压力改变时的亮度变化。
图7说明使用350托的氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体的常用放电显示设备以及本发明使用650托氦-氩(0.01体积％)放电气体的显示设备中电压改变时的亮度变化。
本发明的放电显示设备所采用的氦放电气体是纯氦或含氦99.5体积％并含氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和氮中的至少一种气体的气体混合物。这种放电显示设备具有良好的放电特性并且不辐射800-1,000nm的近红外线。
稀有气体和N2的含量不超过约0.5体积％是为了在氦原子中的跃迁能引发紫外辐射并抑制可见光和近红外的辐射。
图1示出本发明的一个优选方案的氦放电显示设备。参考图1，在上基片11的下表面上形成编址电极12，然后介电物质13和荧光物质14涂在带编址电极12的上基片11的下表面上。在下基片15上形成有扫描电极16和普通电极17，介电物质18和MgO保护膜19涂在电极16和17上。
上基片11和下基片15连在一起，它们中的空间则密封了放电气体。上面己谈到，放电气体是纯氦或含氦99.5体积％并含氖、氩、氪、氙和氮中至少一种的气体混合物。如果在放电气体中氖、氩、氪、氙和氮的含量超过0.5体积％，发现亮度降低放电电压则过高。
可以用常用的荧光材料做本发明的荧光物质。
操作上述等离子体显示设备时，把一约190V的脉冲电压加至编址电极12后，扫描电极16和普通电极17之间施加约180V的交流电压，在扫描电极16和普通电极17之间的放电空间20中的纯氦或含氦的混合气体被电离成等离子态。这时，由于氖、氩、氪、氙和氮的含量不超过0.5体积％，氦放电占优势，由此辐射出的真空紫外线激发荧光物质14而发光。
另一方面，由于氦只辐射出极少的800-1,000nm近红外线，不需要一个另外的屏蔽红外线的滤光器。此外，放电气体的压力定在高于100托，优选760托而和大气压力相同。如果压力低于100托，光辐射的效率会降低，放电开始的电压会增高。另一方面，如果压力超过760托，放电板会变形。
在以下的实验实例中可以清楚地看出本发明的效果。
实验实例
本实例中用于测量可见光和近红外光谱的放电气体是纯氦和氦-氖(10体积％)，氦-氩(0.1体积％)，氦-氩(0.01体积％)和氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)的气体混合物。在此实验中，用于测量光谱的板是一种表面放电型的结构，用石英板做测量板的测量表面，以便准确测定在紫外光范围内辐射光的强度。此时，放电气体的压力是350托，激励电压为230V，激励频率是50kHz。图2给出纯氦气光谱的相对强度。图3给出氦-氖(10体积％)混合物光谱的相对强度。图4给出氦-氩(0.1体积％)混合物光谱的相对强度。图5给出氦-氩(0.01体积％)和氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)混合物光谱的相对强度。
由图2可以看出，纯氦气体放电的光谱在300-400nm的紫外范围内强度高，在可见光和红外范围内强度很弱。
在图3中，可以看到来自氖的可见光，如黄光的强度要大于来自氦的紫外光的强度。在氦-氖气体混合物中，当氖的含量达到约0.5体积％时，黄光的强度变大，因此氖的含量越低越好。
图4给出氦-氩(0.1体积％)放电气体的光谱。参考图4，可以看出光谱的特性和纯氦气的相似。但是，当氩以0.1体积％的量加至氦中时，紫外和可见光的强度都增大了。
在图5中，实线代表氦-氩(0.01体积％)的光谱，虚线代表氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)的光谱。图5表明波长约389nm的紫外光和波长约706nm的可见光的强度大。这种紫外和可见光是氦原子跃迁所产生的。
氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体的光谱在590和640nm可见光的波长范围和约830和900nm近红外光线范围内的强度大。波长590和640nm的光是氖原子跃迁产生的，波长640nm的红光辐射随氖含量加大而增强。约830和900nm的近红外光是氙原子跃迁产生的。
当然，己发现氦-氩(0.01体积％)放电气体的可见和近红外光辐射的强度比常用的氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体的要弱得多。
图6是另一次实验的结果说明氦-氩(0.01体积％)放电气体在电压不变时，压力变化下的亮度的变化。结果表明，放电气体的压力变大时亮度增加，还发现当压力超过500托时气体的放电是稳定的。但是，当放电气体的压力超过760托时，放电板可能变形，当放电气体的压力低于100托时，光辐射的效率降低了，开始放电的电压升高了。
图7给出氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体在350托(实线表示)和氦-氩(0.01体积％)放电气体在650托(虚线表示)在不同电压下测得的亮度变化。实验结果是氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体在220V下的亮度是122cd/m2，而氦-氙(0.01体积％)放电气体在220V下的亮度是123cd/m2。己发现放电气体亮度的降低与电压的降低是成比例的。当电压太低时，放电就不稳定并出现不完全的辐射。氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体当电压低于210V时，而氦-氩(0.01体积％)放电气体在电压低于190V时出现不完全的辐射。
由图7可以看出，本发明的氦-氩(0.01体积％)放电气体和常用的氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)放电气体亮度的变化相似。
在一未示出的实验实例中，测量了纯氦，氦-氩，氦-氖-氩和氦-氖-氩-氙放电气体的亮度变化。在实验结果中，氦-氩(0.01体积％)和氦-氩(0.005体积％)的亮度最大，氦-氖(30体积％)-氙(0.1体积％)，氦-氩(0.1体积％)，纯氦，氦-氖(0.1体积％)-氩(0.1体积％)，氦-氖(0.1体积％)-氩(0.1体积％)-氙(0.1体积％)，氦-氖(0.5体积％)-氩(0.5体积％)等的亮度则按顺序逐步降低。
亮度特性也随混合气体的混合比率而不同，已发现氦-氩(0.5体积％)放电气体的亮度和氦-氖(0.1体积％)-氩(0.1体积％)-氙(0.1体积％)放电气体的亮度相近，但不到氦-氩(0.01体积％)放电气体的-半。
另一方面，氦-氖(0.1体积％)-氩(0.1体积％)，氦-氖(0.1体积％)-氩(0.1体积％)-氙(0.1体积％)和氦-氩(0.1体积％)的放电电压最低，而氦-氖(0.5体积％)-氩(0.5体积％)，氦-氩(0.01体积％)，氦-氩(0.005体积％)，纯氦，和氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)的放电电压则按顺序逐步升高。同时，氦-氖(0.1体积％)-氩(0.1体积％)的最低放电电压和氦-氖(30体积％)-氙(5体积％)的最高放电电压之间的放电维持电压的差值约为50V。
虽然本发明的实例中使用的是表面放电型等离子体显示设备，但本发明并不受此限制，可以使用各种类型的等离子体显示设备。
如上所述，本发明的氦放电显示设备只辐射少量的近红外线，因此不需要设置屏蔽近红外线的滤光器。因而，没有滤光器的光损失，由于不需要屏蔽近红外线的滤光器，生产费用可以降低。

Claims (2)

1．一种包括装有编址电极、介电物质和涂在上基片下表面的荧光物质的上基片，装有扫描电极和普通电极的下基片，以及一种密封在上下基片之间的放电气体的等离子体显示设备。
其特征在于放电气体是纯氦，或一种含氦高于99.5体积％，其余为选自氖、氩、氪、氙和氮中的至少一种气体的气体混合物。
2．权利要求1的等离子体显示设备，其中放电气体的压力范围约100至760托。
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