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等离子体显示器(Plasma display panel,PDP)具有亮度高、色彩还原度好、灰度丰富、对动态画面响应速度高、抗电场和磁场能力强、厚度薄等优点。直到本世纪初,PDP一直被认为是最有希望取代传统CRT(Cathode ray tube)显示器的平板显示技术之一。但是,目前PDP在商用平板显示器市场的份额呈下降趋势。究其原因,过高的驱动电压导致其功耗和成本偏高。研究发现,改善放电单元介质保护层的放电特性是降低交流等离子体显示器(Alternating current plasma display panel,AC PDP)驱动电压的有效方法。本论文以交流等离子体显示器的介质保护层为研究对象,在不增加成本和工艺复杂度的前提下,以降低器件功耗为目标,系统研究四种新型介质保护层的制备方法及放电性能。其中,Zn、Sn共掺杂MgO/MgO、LaB6/MgO和MgO-LaB6/MgO的双层膜结构和工艺为本论文的主要创新点。论文的主要研究内容包括:1.采用第一性原理方法分别计算了Al掺杂MgO和Zn、Sn共掺杂MgO材料的能带结构,利用Hagstrum理论计算了基于俄歇中和与俄歇去激过程的二次电子发射系数。计算结果表明,这两种掺杂方案均能有效降低MgO的禁带宽度,提高材料的二次电子发射系数。因此,采用这两种掺杂材料作为AC PDP介质保护层从理论上可以有效降低器件的放电电压。2.自行设计并搭建了AC PDP面向放电测试系统。该系统包括驱动电源、真空系统、充放气模块、放电单元矩阵四个部分,可模拟AC PDP的工作环境,用于对论文所制备的新型介质保护层进行放电性能测试,验证新型AC PDP介质保护层的可行性。3.采用水热法制备了Al掺杂MgO粉末,并旋涂在AC PDP商用前基板(有MgO介质保护层)上构成Al掺杂MgO/MgO双层介质保护层结构。考察了反应时间、反应温度、溶液填充度、尿素用量、Al掺杂量五个因素对Al掺杂MgO粉末形貌、晶向结构的影响。结果表明,以AC PDP的实际使用条件(10%Xe-Ne,400torr)为例,该介质保护层相对于传统MgO介质保护层的最小着火电压降低了11.2%、最大着火电压降低了14.8%、最大维持电压降低了18.2%、最小维持电压降低了4.2%、放电延迟时间降低了15.8%。4.提出共沉淀法制备Zn、Sn共掺杂MgO粉末,并采用旋涂法在AC PDP商用前基板上制备了Zn、Sn共掺杂MgO/MgO双层介质保护层结构。结果表明,按优化工艺参数制备出的Zn、Sn共掺杂MgO晶粒尺寸为纳米量级,晶向以MgO(110),(111)为主。在上述工艺条件下制备的Zn、Sn共掺杂MgO/MgO双层介质保护层的放电电压和放电延迟时间都获得了降低。在10%Xe-Ne,400 torr条件下,该介质保护层相对于传统MgO介质保护层的最小着火电压降低了3.6%、最大着火电压降低了13.2%、最大维持电压降低了11.7%、最小维持电压降低了12.5%、放电延迟时间降低了33.1%。5.提出丝网印刷方法在AC PDP商用前基板上制备了多晶LaB6不连续膜,形成LaB6/MgO双层介质保护层结构,利用LaB6的低逸出功特性,补充AC PDP放电所需的初始电子。考察了丝网目数、球磨、LaB6含量、烧结温度四个因素对薄膜形貌、晶体结构、透过率和放电性能的影响。放电测试结果表明,在10%Xe-Ne,400 torr条件下,该介质保护层相对于传统MgO单层介质保护层的最小着火电压降低了4.6%、放电延迟时间降低了15.1%。6.提出射频磁控溅射在AC PDP商用前基板上制备了LaB6掺杂MgO薄膜,形成MgO-LaB6/MgO双层保护层结构。考察了溅射功率、靶材中LaB6/LaB6+MgO的质量比对薄膜形貌、晶体结构、透过率以及放电性能的影响。放电测试结果表明,在10%Xe-Ne,400 torr条件下,该介质保护层相对于传统MgO介质保护层的最小着火电压降低了29.6%、最大着火电压降低了27.3%、最大维持电压降低了31%、最小维持电压降低了33%、放电延迟时间降低了14.1%。比较上述四种方案,MgO-LaB6/MgO双层介质保护层结构在降低AC PDP放电电压、提高放电效率方面的优势最为明显。