專利名稱：顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光顯示器和發(fā)光標牌的領域，特別是涉及一種氣體等離子體顯示器。
借助于通過氣體的電產生光是周知的現(xiàn)象。
迄今已廣泛研制了利用這種現(xiàn)象來顯示具體的數(shù)字、字母、符號、圖形等的等離子體顯示器。氖燈標牌就是氣體放電顯示器的一個例子，這種顯示器一般包括一細長的充氖玻璃管和一對配置在玻璃管兩端的激勵電極。在此實例中，剛性的管體或殼體確定了發(fā)光圖形的形狀。該形狀是在制造顯示器時確定下來的，不能加以改變。
其它現(xiàn)有技術的氣體放電顯示器可能包括在玻璃外殼中與電致發(fā)光氣體直接或緊密接觸的多個具有一定形狀的字符電極，例如Nixie輝光放電數(shù)字管。在這類顯示器中，對經選定具有一定形狀的一些電極進行激勵，即可獲得所希望的字符顯示。這里發(fā)光體的形狀也是由在制造顯示器時就建立起來的電極形狀預先確定了的。
現(xiàn)有技術氣體放電顯示器的另一些形式包括在燈殼內有字符形狀周圍為電介質所包圍的充氣通道，和一組適當?shù)募铍姌O。例如在美國專利3，621，332中，多個這類通道就設置在單個燈殼中，各電極系配置得可以使一個通道每次有選擇地處于受激勵的狀態(tài)。另一方面，象美國專利4，584，501中那樣，可以在兩玻璃板夾層裝置的一塊板中形成單個細長通道，將各激勵通道設在一毗鄰的板中。所有這些配置方式都適宜顯示各種標記，但如前面論述現(xiàn)有技術時談過的那樣，顯示的形狀，即通道的構形，是在器件制造時就確定下來的。
而其它現(xiàn)有技術的氣體放電器件通常則包括類似的顯示構形，但卻具有一可編址的矩陣，其中經選擇的點區(qū)可有選擇地加以激勵。舉例說，如美國專利4，035，690所示的那樣，可將重疊正交的電極組中經選擇的一些電極加以激勵以產生所希望的點陣字符。在該專利中，電致發(fā)光氣體系封閉在各電極組之間多個絕緣球體內部。有了可編址的點陣，就可以例如采用一般的位映象圖形技術靈活地顯示任何光點圖形。但如其它上述現(xiàn)有技術一樣，所有可能的顯示圖形(即各電極重疊區(qū))都是在制造器件時就確定下來了的。
在美國專利3，629，654中還公開了現(xiàn)有技術氣體放電器件的另一種形式。如該專利所示的那樣，在該器件的周邊相互密封有相隔一段距離對置的一對板，形成充有電致發(fā)光氣體的小腔。小腔的一個外表面上配置有透明的導電層。具有預定形狀導電區(qū)的一個可移動外薄板壓在小腔的外表面上，在導電層和外薄板導電區(qū)兩端加上電離信號，以便在小腔中產生呈外薄板導電區(qū)形狀的可見放電。為了形成圖象，這種雙元件式顯示器因而需要有一個將外薄板相對于小腔而定位的裝置。
在現(xiàn)有技術中，有許多交互控制發(fā)光和照明器件的方法和電路。這些方法和電路有很多已應用于市面出售的“接觸式控制”的調光器或照明開關中。這些器件通常是采用能通過緊靠電路元件或與電路元件直接接觸檢測出外部場或電容(例如人體或人體的任何部分)的線路。
在這些器件中，加外部場或電容的效果是改變線路的工作狀態(tài)，從而有補償電壓或電流加到電路內部。然后將該補償電壓或電流加到一些內連的照明器件(即白熾燈泡)，從而根據(jù)所加外來影響的持續(xù)時間或特性改變照明器件的亮度。
這里“交互作用”一詞用來表示控制機構的性質，它是開始或繼續(xù)對電路施加影響的人和電路對照明器件光輸出的變化所起的反應連同照明器件光輸出與人之間的反饋所形成的控制回路。人與控制機構/照明器件組合件之間的交互作用使組合體的工作參數(shù)發(fā)生變化，也就是使照明器件的光輸出發(fā)生變化。這類照明控制器件的特點在于，其交互作用是間接的，這是因為控制對照明器件本身的影響，其性質是間接的。
在現(xiàn)有技術中，大家還知道，可以與發(fā)光的方法直接互相配合，從而直接控制照明器件。舉例說，有某些氣體等離子體工藝品(例如本發(fā)明人的那些工藝品)，其中電致發(fā)光氣態(tài)介質系裝在封閉的氣密式小腔中，并配置在小腔中心的一個電極周圍。適當?shù)貙υ撾姌O進行激勵時，從電極通過小腔趨向小腔外側的參考電位就產生發(fā)光的等離子體放電。有了這種器件，當有人觸及小腔表面時，人體或人體的一部分就起電容器板的作用，從而使電極與參照電位之間有交流電沿著直接與人體電容及其在小腔壁的作用點有關的場電力線流動。該電容器效應起了對發(fā)光氣體進行充電的器件的作用，產生了所謂容性放電。在使用的過程中，器件對處在其附近的人體或任何其它這類有效的電容器板起反應，反應的程度直接與其電容相對應，于是產生發(fā)光的顯示，該顯示直接與其和中心電極的距離有關。
本發(fā)明的一個目的是提供一種經改進的等離子體顯示器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可由使用者編程使其顯示出所希望的圖象的經改進的等離子體顯示器。
本發(fā)明還有一個目的，即提供一種能以經濟而有效的構形顯示所希望的圖象的經改進的等離子體顯示器。
再一個目的是提供一種例如能借助于人體的電容交互控制而形成發(fā)光的等離子體顯示的經改進的顯示器。
簡短說來，本發(fā)明涉及一種充有電致發(fā)光氣體的雙壁面板，在氣體空間的兩側設有適當加以激勵時會產生發(fā)光氣體(或等離子體)放電的電極表面。該電極表面可以呈所要顯示的標記(或其它圖象)的形狀，從而可以產生可見度足以用作標牌、指示器或其它表示可見信息的類似形狀的光圖形。
至少其中一個電極表面的圖可由第二制造者(例如使用者)通過繪畫、模版印刷、絲網印刷、石版印刷等提供。通過如此提供后一種電極表面，就解決了原來在制造信號器具(Signage，例如采用一般氖燈管信號的熱彎式氣體放電管)的種種困難或成本問題，同時仍可產生發(fā)光的氣體圖象。因此即使生產信號器的小企業(yè)或家庭用戶也不難利用本發(fā)明的顯示器顯示使用者所想顯示的圖象。
此外，本發(fā)明的顯示面板比與其相類似的彎管式氖燈信號板要結實、耐用和安全得多。這種顯示器的某些結構是在氣體空間兩側設有透明的電極，因而在帶有圖象或信息的同時還可用作窗口或玻璃門。
這種顯示面板通常還用于建筑和室外照明場地，就象目前其類似的彎管式氖燈信號板一樣。同樣，就象藝術家和設計人員采用充氣發(fā)光管作為圖解和雕刻標板的組件一樣，本發(fā)明的發(fā)光顯示器也可作為藝術和設計的媒介，帶或不帶發(fā)光圖形地加以使用。
更詳細地說，本發(fā)明的顯示器包括第一和第二剛性不導電的片材構件，各片材具有正反表面，可以大致上處于平行狀態(tài)。第一和第二片材構件的至少其中一個是透明的。
在一種最佳的形式中，該片材構件大致上是平面，但也可采用其它形式，例如類似的圓柱形或球形結構。舉例說，該片材構件可以是玻璃平板。第一片材構件可以大致上是透明的，且其正表面上有一涂敷區(qū)，適宜在其各有關部分容納第一導電層。一般說來，該第一導電涂層就是待顯示的圖象。第一導電涂層可部分加以除去，使其對應于圖象經改變后的形狀。第二片材構件也可以是透明的。第一導電涂層可通過繪畫、模版印刷、絲網印刷、石版印刷等涂上。
一個或一個以上的間隔件將第一和第二片材構件相互定位，使第一片材構件的后表面偏離第二片材構件的前表面，并處在前表面的對面。
第一片材構件的后表面與第二片材構件前表面部分之間不透氣的密封形成了放電腔。該放電腔界定了第一片材構件的后表面與第二材構件的前表面之間間隙的封閉區(qū)。該封閉區(qū)至少有一部分處在第一導電涂層下面。
封閉區(qū)內充有電致發(fā)光氣體。盡管可以采用其它氣體混合物，但電致發(fā)光氣體最好采用彭寧氣體混合物，該氣體混合物在大約120乇的壓力下大致上包含99%的氖、1%的氬和微量(小于0.1%)的汞。
第二導電涂層配置在第二片材構件前表面和后表面的其中一個的一部分上，至少有一部分處在封閉區(qū)和部分涂敷區(qū)下面的部分。所加的驅動電壓可以耦合到第一導電涂層與第二導電涂層之間，以便激勵器件，從而在諸導電涂層的重疊部分之間的封閉區(qū)的部分形成發(fā)光的等離子體圖象。
在本發(fā)明的一種形式中，間隔物包括至少一剛性的間隔件，間隔件配置在封閉區(qū)內，且在第一片材構件的后表面與第二片材構件的前表面之間延伸。
在各種實施例中，第一和第二導電涂層，其中一個或兩者可以大體上是半透明的、透明的、反光的或不透明的。此外，導電涂層可以配置在第二片材構件的前表面上，且至少有部分在封閉區(qū)內。要不然，第二導電涂層也可以配置在第二片材構件的后表面上，且至少有部分處在封閉區(qū)上面，第三非導電片材構件可以處在第二片材構件后表面對面的第二導電涂層上面。第四非導電材構件可以處在第一導電涂層上面。后一個非導電片材可用以確保使用者在使用過程中不致觸及各電極。此外，那些附加的片材提高了器件整體的抗裂性能。另外，把那些片材與第一和第二片材層疊在一起時提高了界定小腔的各壁的剛度，因而可以用較薄的片材作為第一和第二片材構件，采用較便宜的材料(例如聚碳酸酯)制造第三和/或第四片材構件。
在另一種形式中，本發(fā)明包括一個或以上充有電致發(fā)光氣體的外殼。氣體空間的一側配置有一個電極表面，且采取了將外加的有效電容板耦合到氣體空間的另一側的措施。有了這種結構，則將電極適當加以激勵時，氣體空間靠近外電容板的局部區(qū)域中就產生發(fā)光的氣體(或等離子體)放電，且當氣體空間處在那些元件之間時，外電容板就在該板與該電極之間時形成與地耦合的電容。通常，得到的放電氣體光的圖形呈有效電容板的形狀。
本發(fā)明的顯示器可以被構成使其充氣外殼夾在一對剛性構件之間，形成結實耐用的器件。在那些構件具平板形式且至少一塊板是透明的情況下，這種顯示器就完全適宜用作動態(tài)交互作用臺或計數(shù)器面板或作為壁板或地板，各發(fā)光圖形則根據(jù)使用人的接觸動作(這形成了有效的外電容板)而產生。
在應用方面，本顯示器適用于想對附近的照明進行控制的各種場合，例如在直接交互作用的有照明的人行道中。這時這些器件就可能要包括一系列充氣的面板，各面板底下有一導電板以及有一透明的不導電蓋板。在面板上走動的人的接近及人體電容引發(fā)出局部氣體放電，該氣體放電又導致面板中產生光。簡單的設計包括底部由金屬板組成的夾層結構，在該板正上方的一層均勻間隔的充氣發(fā)光管，和一回火玻璃制成的頂蓋。頂蓋上人體的壓力通過安置在各管之間高度大于管徑的不導電垂直元件傳到底板上，再傳到任何其它垂直支撐件上。
顯示面板通常還適用于建筑和室外照明場地。同樣，就象藝術家和設計人員應用充氣發(fā)光管作為圖表和雕刻標板的元件一樣，本發(fā)明的發(fā)光顯示器也可用作交互作用的藝術和設計媒質。
更詳細地說，本發(fā)明的顯示器包括一至少部分透明的具有前后表面的第一不導電片材構件。具有前后表面且最好是片材的基底構件包括一導電區(qū)?；讟嫾旧砜梢允菍щ姷模蛘呤窃诨讟嫾那氨砻婊蚝蟊砻婊蛟搩杀砻嬷g夾上一導電薄膜。在一種最佳的形式中，片材構件和基底構件大體上是平面，但也可采用其它結構，例如類似的圓柱形或球形結構。舉例說，片材構件和基底構件可以是平行的玻璃或聚碳酸酯或丙烯酸酯或其它材料制成的平板。
片材構件可以大體上是透明的，且在其前表面上有一耦合區(qū)，適宜在其各部分容納與地耦合的外加導電構件(例如人手)。一般說來，該外加導電構件形成待顯示的圖象。
一個或一個以上的間隔元件將片材構件和基底構件相互安置，使片材構件的后表面偏離基底構件的前表面一預定距離D，并與該前表面對置，而且使基底構件的導電區(qū)至少部分處在片材構件耦合區(qū)的下面。
放電腔在片材構件的后表面與基底構件的前表面的各部分之間形成一個或一個以上的不透氣空腔。各放電腔界定了片材構件后表面與基底構件前表面之間間隙中的各封閉區(qū)。這些封閉區(qū)至少有部分處在片材構件的耦合區(qū)與基底構件的導電區(qū)之間。
各封閉區(qū)內充有電致發(fā)光氣體。盡管可采用其它氣體混合物，但在最佳的形式中，電致發(fā)光氣是大致上在約40-200乇壓力范圍內基本上是由氖氣組成的彭寧氣體混合物。
在本發(fā)明的一種最佳的形式中，基底構件的導電區(qū)是由配置在基底構件的前表面和后表面其中之一的至少部分處在各封閉區(qū)和片材構件一部分耦合區(qū)底下的部分上的導電涂層所形成的。不然的話，基底構件也可以是導電材料，例如鋁板。
在基底構件導電區(qū)與參考電位(例如地電位)之間可以耦合上所加的驅動電壓，以便對顯示器進行激勵，從而通過往片材構件的耦合區(qū)加一個與地耦合的外導電構件(例如人手)，可以在封閉區(qū)的導電區(qū)與耦合區(qū)的重疊部分之間的各部分形成發(fā)光的等離子體圖象。
在本發(fā)明的一種形式中，間隔物包括至少一配置在封閉內且在片材構件后表面與基底構件前表面之間延伸的剛性間隔件。
在各種實施例中，基底構件及其導電區(qū)可以大致上是半透明或透明的、反光或不透明的。在基底構件是導電的或基底構件的導電區(qū)系由該基底構件后表面上的導電薄膜形成的一些實施例中，在基底構件后表面相對的導電區(qū)上可設置非導電材料。后一種非導電材料可用以確保使用者在使用過程中不致觸及電極。此外，所加的材料提高了顯示器整體的抗斷裂的能力。
結合附圖閱讀下列說明即可更全面地了解本發(fā)明的上述和其它目的，本發(fā)明各種特征，本發(fā)明各種特征，以及本發(fā)明本身。附圖中

圖1以部件分解的形式示出了本發(fā)明的顯示器;
圖1A以剖面的方式示出了圖1顯示器的一部分，包括充氣桿;
圖2以部件分解的形式示出了另一種等離子體器件的結構;
圖3以透視圖的形式示出了具有多個內間隔件的等離子體顯示器;
圖4示出了圖3的等離子體顯示器沿4-4線截取的剖視圖;
圖5示出了與圖3和4的顯示器配用的另一種間隔件的透射圖;
圖6-9示出了與圖3和4的顯示器配用的另一種些隔件的剖視圖;
圖10以部件分解的形成式示出了本發(fā)明的等離子體顯示器的另一種結構;
圖11示出了本發(fā)明另一種形式顯示器的透視圖;
圖12則示出了圖11顯示器的部分剖視圖。
圖1中以部件分解的形式示出了發(fā)光(等離子體)面板顯示器10的一個例子。顯示器10包括兩扁平且平行的不導電透明玻璃片材構件12和14，它們分別具有“前”表面12a和14a，和“后”表面12b和14b。如圖所示，片材構件12和14大體上是平面，但也可以采用其它形式，例如圓柱體或圓錐體。
邊緣密封和間隔件16界定著里面充有電致發(fā)光氣體的封閉氣密空間(或區(qū))20。片材構件12的前表面12a和片材構件14的后表面14b上分別配置有疊加的導電涂層26和28。
平行于空間20主平面延伸的充氣桿22通過片材構件12和14相對部分之間，并穿過間隔件16，通到腔空間20。充氣桿22的外徑小于或等于前表面12a與后表面14b之間的距離。該充氣桿22允許在組裝片材構件12、14和密封間隔件16之后抽真空和回充。完成回充之后，將桿22封住。在另一些實施例中，可采用不同形狀的充氣桿。舉例說，可把桿插入片材構件上鉆出的一個孔中，再熔接到該孔的邊緣，使桿的中心軸線垂直于空間20的主平面延伸。
在最佳實施例中，片材構件12和14是鈉鈣平面玻璃片。間隔元件16也是鈉鈣玻璃。玻璃片的厚度取決于下列因素(1)必須能在充氣之后使兩玻璃片平行取向，產生間隙均勻的氣體封密空間;(2)在顯示器10組裝和抽氣時玻璃片材構件上總的機械應力和熱應力不應超過玻璃的性能，致使玻璃破裂。最佳實施例取封閉空間的體積為15厘米×15厘米×(0.25-1.0毫米)，其中0.25-1.0毫米為間隔件16所形成的玻璃片間的間隙范圍。鈉鈣玻璃片材構件12和14的厚度為3.0毫米。表面積較大時，可以采用較厚的玻璃片，表面積較小時，可采用較薄的玻璃。對于抗溫度應力和抗機械應力的能力較高的玻璃，例如硼硅玻璃，任何具體表面所需的厚度還可以比所舉實施例中所用的鈉鈣玻璃片的小。舉例說，白列克斯牌(Pyrex brand)硼硅玻璃片形成的間隙為1毫米的15厘米×15厘米空腔，玻璃片的厚度可取大2.5毫米而不致于超應力。
盡管本實例是一個三元件組件的結構(即片材構件12、14和間隔件16)，但也可采用其它結構，舉例說，取分層結構的兩個片材構件，其中毗鄰表面的一個或兩個表面包括一經蝕刻的形成空腔的區(qū)域。在后一種結構中，周邊的間隔件與其中至少一個片材構件形成整體。
通常，顯示器10的間隔和密封的空腔20是由周邊封層形成的?？刹捎脷饷苊芊獠Ａ?2和14的及間隔件16的各種元件。例如，真空環(huán)氧樹脂和一般的密封玻璃都是適用的。在所舉的實施例中，15厘米×15厘米的面板10采用1毫米厚、1.5厘米寬的間隔件16配置在空腔20的周邊。密封是用麻薩諸塞州瓦爾哈姆(Waltham)環(huán)氧樹脂技術公司配方和出售的360T型不承載的100%固體真空環(huán)氧樹脂進行的。環(huán)氧樹脂密封層是在120℃下在烘爐中烘熔10分鐘獲得的。有了這種密封層，漏氣的程度就小于5×10立方厘米/秒，使面板10的使用壽命至少達6個月左右。
如果采用真空環(huán)氧樹脂也可以采用代碼為7575的Corning Pyroceram牌密封玻璃粉將鈉鈣玻璃片10和12彼此密封起來，間隔件采用0.25至10毫米厚的玻璃間隔物。用這種方法進行密封時，密封玻璃粉是以漿液的形式進行涂敷的，硝化纖維粘合劑溶解在象醋酸戊酯之類的媒液中。粘合劑和媒體在350℃的溫度下燒去，密封則在60分鐘烘焙過程中在450℃的溫度下完成。慢慢冷卻是用以使面板基本上沒有應力，基本上封口不漏氣。密封的玻璃面板的壽命受玻璃本身漏氣、濺射和氣體清除的限制，這些現(xiàn)象有一些可通過真空烘焙和往充填氣體中摻加象汞之類的減少濺射的蒸汽使其大大減少。
無論采用哪一種密封方法，在組裝和密封玻璃片12和14之前都要用一般的方法仔細把所有表面清理干凈。舉例說，在密封面板10之前，要進行一系列工作用帶洗滌劑的水和溶劑進行清洗，用蒸餾水和去離子水進行漂洗，用蒸汽除油脂和用暖空氣進行干燥，這一切都要很好地完成。
空間20中可采用多種氣體、氣體混合物和氣體壓力，以便在采用280至1800伏范圍和5千赫至10兆赫的交流電壓采用正弦波和方波信號以及復雜波形的情況下獲得各種顏色和強度的光輸出。通常，空腔20中的電致發(fā)光氣體是一些惰性氣體的混合物，加入小量的輔助氣體以形成彭寧氣體混合物(Penning mixes)。在最佳實施例中，在驅動功率在1.5瓦/平方厘米和最大光強約為100流明的情況下非常有效的填氣體是由99%氖氣、1%氬氣和微量(少于0.1%)的汞組成在約120乇壓力下填充的彭寧氣體混合物。在該混合物實例中，可用氮代替其中的氬。這種面板充填發(fā)出的光的顏色在最亮時為橙黃色(采用光校準傳感器)，但可能會因交流驅動信號的頻率和波形的輕微變化而使亮度有所損失，顏色從黃橙色至橙紅色。
為將電致發(fā)光氣體充入封閉空間20中，首先通過充氣桿22將面板10抽真空，即將充氣桿22通過帶適當?shù)倪^濾器、壓力表和真空表、和壓縮氣體調節(jié)器和閥門的充氣系統(tǒng)接到真空泵。在本實施例中，充氣桿22是在裝配片材構件12和14以及間隔件16之前形成的，方法是在片材構件12和14和間隔元件16之前形成的，方法是在片材構件12和14周邊的相對部分磨削匹配錐形內腔區(qū)23a和23b，并在間隔件16的相應部分中切出一個孔來。如圖1A所示，接下去是在裝配和密封片材構件12和22以及間隔件16時將管狀充氣桿22放入和密封到錐形內腔區(qū)和間隔件的孔所形成的通道中。桿22的內部鄰接空間20。因此桿22是用通到片材構件12和14及間隔件16組合構成的內部空間(即空間20)的穿心通道密封到面板10上的。在最佳實施例中，充氣桿22是用低蒸汽壓環(huán)氧樹脂或用密封玻璃連接到顯示器10上的。
在另一些實施例中，桿22可沿垂直于片材構件的方向貫穿片材構件12和14的其中之一。要形成這種充氣桿，用金剛鉆在片材構件上鉆一個小孔，然后在連接之前將桿端部的密封表面張開并磨平。然后用密封玻璃或環(huán)氧樹脂接上。
在玻璃片12、14上采用導電涂層26、28使面板10在接上驅動電壓源時可以發(fā)光。將導電涂層制成一定的形狀有好幾種方法，這視科面板10成品所要求的光學及工作性能而定。如圖1所示面板10有兩個導電涂層26和28，透明玻璃片12、14的外表面上各附有一個涂層，電致發(fā)光氣體處在玻璃片之間，但不與任何涂層接觸?？刹捎萌齻€基本類型的光學性能不同的導電涂層，即半透明的、透明的、反光的和不透明的。
透明的導電涂層透光，顏色不顯著或無色，因而這種涂層肉眼看不出來。這種涂層的例子有真空蒸發(fā)的或濺射的金屬薄膜，通常是金膜或鋁膜，和摻銦的氧化錫膜，濺射或化學淀積到玻璃片上。涂層可均勻涂敷，也可以涂敷成一定的圖形。適用的涂層，其電阻率在0.1至100歐/平方左右的范圍，在密封溫度下的熱穩(wěn)定性好，而且通常耐刮和耐化學侵蝕。將涂層蝕刻成圖形以形成面板的發(fā)光區(qū)可采用絲網印刷的、繪畫的或模版印刷的保護層圖形，然后用化學(酸或堿性)溶液、用局部或全部涂敷，即浸泡、噴涂或擦涂法或用磨或刮的機械方法除去涂層。
反光導電涂層反光或反射部分照到其上的光，通常是半透明和半反光。這種導電層的例子有鋁、鉻、銀或金涂層，其反射率超過10%。涂層可用濺射法、蒸發(fā)法、化學淀積法或機械方法(即壓花法)涂敷，可涂敷成圖形，或者可均勻和連續(xù)涂敷。這類涂層的電阻率在0.01至10歐/平方的范圍內變化，且它們通常能耐受密封溫度和加工過程。如上面描述的那樣，這種涂層可以制成用作牌號或指示器的圖形。
不透明的導電涂層在很大程度上不能讓光透過。這類涂層只能從一個方向看到氣體放電，且背景的對比度較高。這種涂層通常是漆或油墨類涂層，由媒液、粘結劑和以懸浮體形式存在的導電組分(例如氧化鎳、鎳金屬粉、石墨或這些材料的混合物)所組成。它可以噴涂、輥涂、刷涂或用許多機械或化學方法的任何一種均勻和連續(xù)涂敷或涂成一定的圖形。
在圖1的實施例中，片材構件12的前表面12a適宜容納第一(呈標記形狀)的導電涂層26。涂層14的后表面支承著第二導電涂層28。與涂層26、28的電接觸可以是直接的，例如借助于滑臂(圖中未示出)或導電環(huán)氧樹脂(圖中未示出)，使所加的驅動電壓可以加到那些涂層的兩端。各種涂層26、28各自可以是透明的、反光的或不透明的那一種，這視乎所期望的發(fā)光圖象的特性而定。
舉例說，在所示的結構中，薄膜覆蓋層28是個透明的淀積了摻銦的氧化錫的薄膜覆蓋層28，電阻率為100歐/平方。如圖1所示，前表面12a已借絲網印刷法涂有鎳-石墨膠態(tài)懸浮體涂層26(例如阿奇森膠體有限公司(Acheson Coiloid，Inc.)出品的401型導電漆)。在這種結構的情況下，往涂層26和28兩端加30千赫900伏的正弦信號就會產生黃橙色行“A”字形顯示。圖1所示的結構特別適宜容納用諸如絲網印刷之類的一般方法涂敷的涂層26，因為顯示器10總的平面結構中充氣桿22大致上處在與顯示器10相同的主平面上。
圖2示出了與圖1類似的顯示器10′，其中相應的各元件按圖1同樣的編號加以識別。圖2中，玻璃片12前表面12a的周邊部分上配置有導電邊緣條30。邊緣條30由部分30b和30c連接到涂層26上。這種結構(在接點44)用簡單的連接方式就可以與外加信號相耦合。
圖2的實施例還包括疊加在玻璃片14的后表面14b上的第三非導電片40。片40形成圖2實施例的電絕緣層，保護使用者使其不致觸及相對于接地涂層26加到涂層28的驅動電壓。接插件46安置在片40上并一直饋電到涂層28，形成將驅動信號耦合到涂層28的簡便元件。不然的話，圖2的實施例就和圖1的實施例類似，且以同樣的方式工作。
圖3和4示出了與圖2所示實施例類似的結構，但還包括八個凸出的間隔件55-62，這些間隔件突出于片12外，并延伸到片14，全都處在封閉空間20中。這些間隔件使一對片材構件有較大的面積可加以利用，同時使其結構仍具有較大的剛性。這些間隔件還允許在空腔20中采用范圍較寬的氣體壓力。圖中所示的間隔件55-62呈圓柱形。這些間隔件的其它形式如圖5-9的剖面圖所示。
在本發(fā)明的最佳形式中，如圖4所示，各突出的間隔件在封閉空間20充有電致發(fā)光氣體時在表面12a與14a之間只延伸到半途。對于這種結構來說，在裝配接近大氣壓(在封閉空間20中)的一些實施例的過程中，可以將空間20抽真空，且各突出的間隔件會限制片材構件12、14的總位移，從而可以采用較薄的片材構件12、14。然后，在回充電致發(fā)光氣體之后，各突出的間隔件再次只部分延伸在各表面12b和14a之間，使發(fā)光的顯示能在整個封閉空間20上大體上均勻進行。
圖10中示出了另一實施例、顯示器60。顯示器60與圖1所示的類似，只是涂層28系配置在片14的前表面14a上。這種結構不需用第三片材40，因為驅動電極完全處在封閉空間20中。由伸出密封/間隔元件16的部分28a與涂層28的電接觸。
這里，涂層28直接與空腔20中的氣體相接觸。當涂層28與氣體之間的電耦合達到了較好的效果時，可采用較低的驅動電壓，而且圖象邊緣的鮮明程度與那些涂層28是在后表面14b的實施例相比也有所提高。但由于在涂屋28處有濺射現(xiàn)象，因而顯示器的壽命有所縮短。
圖11中以透視圖的形式、圖12中以剖視圖的形式示出了另一發(fā)光(等離子體)顯示器110。顯示器110包括兩塊扁平平行的不導電透明片材構件112和118，分別具有“前”表面112a和118a和“后”表面112b和118b。如圖所示，片材構件112和118大體上是平面，但也可以采用其它形式，例如圓柱體或圓錐體。
在最佳實施例中，片材(或基底)構件12是1英尺×4英尺、厚3/16英寸的聚碳酸酯(熱塑聚碳酸酯)面板。片材構件112的前表面112a上有導電涂層114。在最佳實施例中，涂層14是用氧化鎳噴漆形成的，例如美國康涅狄格州紐哈溫市埃克默化學品和絕緣材料公司(Acme Chemical and Insulation Co，New Haven，Connecticut)出品的E-Kote63鎳導電涂料。
片材構件118是1英尺×1英尺、1/4英寸厚度的熱回火玻璃面板，安置得使其底(或后)表面118b與片材構件112前表面112a的涂層114相對，并與該涂層間隔預定的距離D(在最佳實施例中為7/8英寸)。在本發(fā)明的最佳形式中，片材構件112與118的該空間關系是由不導電的周邊支撐構件120、122、124和126確定的。在圖11的實施例中，那些支撐構件120、122、124和126是由高模量的木料(例如橡木)構成的。表面112a與118b之間形成全封閉區(qū)則不難采用其它的不導電材料。
表面112a與118b之間的空間內平行配置有一組九個46英寸長、1/2英寸內徑、3/4英寸外徑、端部封閉的圓柱形硼硅酸(耐熱)玻璃管130a-130i。各玻璃管130a-130i形成充有可發(fā)光即電致發(fā)光氣體的封閉內區(qū)。在本發(fā)明所例示的形式中，該氣體是在88乇壓強下的氖氣。也可采用40-200乇范圍的壓強，不過這些或其它尺寸的玻璃管也可采用其它氣體混合物和壓強。
各管130a-130i由剛性不導電的間隔件136a-136h保持大體上均勻的空間分隔關系，間隔件136a-136h位于表面112a與118b之間區(qū)域的各端，并沿各管130a-130i的長度方向處在均勻間隔的位置上。間隔件136a-136h在垂直于表面112a和118b的方向上的尺寸為1英寸，以及即使有外力加到那些片材構件上也能起支撐作用，保持片材構件112和118處在應有的位置上。
如此得出的顯示面板10是個結實的器件，適宜支撐人體的重量或用作臺面或柜臺頂面。也可以制成不帶間隔件的器件，這視乎可能承受的力而定。
工作時，交流信號發(fā)生器140給導電層144提供相對于地電位9千伏，38千赫的激勵電壓。在這些情況下，舉例說，人的手可能會伸到片材構件118的前表面118a，如圖11所示。手處在或靠近表面118a的情況下，電容效應促使來自涂層114的交流電場在手下的部位從涂層的該部位通到手再通到地電位。該電場在通過管130a-130i各部分在手下的內區(qū)域時促使那些部分和附近內區(qū)域中的氣體產生輝光放電。圖象超出導電構件輪廓的程度部分取決于氣體壓力和所加的頻率和電壓，以及導電構件距表面118a的距離。
因此，在玻璃片112上采用導電涂層114使面板110在接到驅動電壓源上且在表面118a附近設置適當?shù)呐c地耦合的導電構件時發(fā)光。形成導電涂層114有好幾種方法，這視乎對成品面板110所希望有的光學性能和工作性能而定。如圖11所示，面板110的玻璃片112的“內”表面上有一導電涂層114，在玻璃片112與118之間充有電致發(fā)光氣體。可采用三種基本類型具有不同光學性能的導電涂層，即半透明或透明的、反光和不透明的。
透明的導電涂層透光，顏色不顯著或無色，因而涂層用肉眼看不出來。這類涂層的例子有真空蒸發(fā)的或濺射的金屬薄膜，通常是金膜或鋁膜，和摻銦的氧化膜，濺射或化學淀積到玻璃片上。涂層可以與透明、反光或不透明的基底構件配用而進行涂敷。
反光導電涂層反光或部分反射照到其上的光，通常是半透明和半反光。這種導電層的例子有鋁、鉻、銀或金質涂層，其反射率超過10%。涂層可用濺射法、蒸發(fā)法、化學淀積法或機械方法(即滾壓法)涂敷，可涂敷成圖形，也可均勻和連續(xù)涂敷。這類涂層的電阻率在.01至10歐/平方的范圍內變化。
不透明的導電涂層在很大程度上不能讓光透過。這類涂層只能從一個方向看到氣體放電，且背景的對比度較高。這種涂層通常是漆或油墨類涂層，由媒液、粘結劑和以懸浮體形式存在的導電組分(例如氧化鎳、鎳金屬粉、石墨或這些材料的混合物)組成。它可以噴涂、輥涂、刷涂或用許多機械或化學方法進行涂敷。
本實施例是本發(fā)明的一種形式。氣體容量法的各種參數(shù)變量、氣體混合物、氣體壓力、電容器充電電壓、驅動電壓頻率和幅值以及面板的一般幾何結構都可有選擇地加以改變，以便按要求改變本發(fā)明的工作特性和光學特性。
在不脫離本發(fā)明的精神實質或主要性能的基礎上，本發(fā)明是可按其它特定形式實施的。因此本發(fā)明的諸實施例在所有方面應視為限制性的，本發(fā)明的范圍是由所附權利要求書而不是由上述說明表明的，因此一切修改，凡是在該權利要求書的等效意義和范圍內的，都必然包括在該權利要求書中。
權利要求
1.一種發(fā)光面板式顯示器，其特征在于，它包括A.一第一剛性的非導電片材構件，具有前表面和后表面，所述第一片材構件前表面的某些部分具有涂層區(qū)，所述涂層區(qū)適合容納表示預定圖象的第一導電涂層；B.一第二剛性的非導電片材構件，具有前表面和后表面，所述第一和第二片材構件至少其中一個是透明的；C.間隔件裝置，用以將所述第一和第二片材構件相互定位，從而使所述第一片材構件的后表面以預定間距偏離所述第二片材構件的前表面，并與前表面相對；D.放電腔裝置，用以在所述第一片材構件的后表面與所述第二片材構件的前表面各部分之間形成不透氣的密封，以便在所述第一片材構件的所述后表面與所述第二片材構件的前表面之間間隙中在所述涂層區(qū)下形成封閉區(qū)；E.電致發(fā)光氣體，充填在所述封閉區(qū)內；和F.一第二導電涂層，配置在所述第二片材構件的前表面和后表面其中一個的一部分上，至少部分處在所述封閉區(qū)和一部分所述涂層區(qū)底下。
2.根據(jù)權利要求1的顯示器，其特征在于，它還包括配置在所述涂層區(qū)上的所述第一導電涂層。
3.根據(jù)上述任一權利要求的顯示器，其特征在于，它還包括一通過所述放電腔的所述密封延伸的管形充氣桿，從而使所述桿的內部區(qū)與所述封閉區(qū)鄰接。
4.根據(jù)上述任一權利要求的顯示器，其特征在于它還包括驅動電壓耦合裝置，用以將所加的驅動電壓耦合到所述第一導電涂層和所述第二導電涂層兩者之上。
5.根據(jù)權利要求4的顯示器，其特征在于，所述耦合裝置包括第三導電涂層，所述第三導電涂層配置在所述第一片材構件的所述前表面的周邊區(qū)上，且包括至少一延伸到所述涂層區(qū)的延伸部分。
6.根據(jù)上述任一權利要求的顯示器，其特征在于，所述間隔件裝置包括所述放電腔，且還包括至少一剛性的間隔件，后者配置在所述封閉區(qū)內，且從所述第一片材構件的所述后表面和所述第二片材構件的所述前表面其中之一朝另一個所述表面延伸。
7.根據(jù)權利要求6的顯示器，其特征在于，當所述電致發(fā)光氣體在所述封閉區(qū)內處于預定壓力下時，所述剛性間隔件延伸的距離小于所述第一片材構件的所述后表面與所述第二片材構件的所述前表面之間的整個距離。
8.根據(jù)上述任一權利要求的顯示器，其特征在于，所述電致發(fā)光氣體是彭寧氣體混合物。
9.根據(jù)權利要求8所述的顯示器，其特征在于，所述氣體混合物在大約等于120乇壓強下包含大約99%的氖、1%的氬和少于0.1%的汞。
10.根據(jù)上述任一權利要求的顯示器，其特征在于，所述第二導電涂層系配置在所述第二片材構件的所述前表面上，且至少部分處在所述封閉區(qū)中，或者所述第二導電涂層系配置在所述第二片材構件的所述后表面上，且至少部分處在所述封閉區(qū)的上面。
11.根據(jù)權利要求10的顯示器，其特征在于，它還包括第三非導電片材構件，與所述第二片材構件的所述后表面相對，且處在所述第二導電涂層上面。
12.一種交互作用發(fā)光顯示器，其特征在于，它包括A.一至少部分透明的非導電片材構件，具有前表面和后表面，所述第一片材構件的前表面各部分上有一耦合區(qū)，所述耦合區(qū)適宜在其上容納外加的導電構件;B.一基底構件，具有前表面和后表面，且包含一導電區(qū);C.間隔件裝置，用以將所述片材構件和所述基底構件相互定位，從而使所述片材構件的后表面偏離所述基底構件的前表面預定距離，并與該前表面相對，且所述基底構件的所述導電區(qū)處在所述片材構件的至少一部分所述耦合區(qū)下面;D.放電腔，用以在所述片材構件后表面的各部分與所述基底構件的前表面之間形成至少一個不透氣的空腔，所述各空腔在所述片材構件的所述后表面與所述基底構件的前表面之間的間隙界定一些封閉區(qū)，且至少部分處在所述耦合區(qū)與所述基底構件的所述導電區(qū)之間;和E.填充在所述封閉區(qū)中的電致發(fā)光氣體。
13.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，它還包括交流驅動電壓耦合裝置，用以將所加的交流驅動電壓耦合在所述導電區(qū)與參考電位之間;和其中所述顯示器根據(jù)配置在所述耦合區(qū)附近的地電位耦合導電構件在所述導電構件與所述基底構件的所述導電區(qū)之間的所述封閉區(qū)的各部分產生發(fā)光氣體放電。
14.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，所述間隔件裝置包括所述放電腔裝置，還包括至少一個配置在所述封閉區(qū)內的剛性間隔件，后者從所述片材構件的所述后表面和所述基底構件的所述前表面的其中一個朝向另一所述表面延伸。
15.根據(jù)權利要求14的顯示器，其特征在于，當所述電致發(fā)光氣體在所述封閉區(qū)中處于預定的壓力時，所述剛性的間隔件延伸的距離小于所述片材構件的所述后表面與所述基底構件的所述前表面之間的整個距離。
16.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，所述電致發(fā)光氣體是彭寧氣體混合物。
17.根據(jù)權利要求16的顯示器，其特征在于，所述氣體混合物基本上是由氖氣組成的。
18.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，所述基底構件是個片材，且所述導電區(qū)是個薄膜，后者配置在所述基底構件的所述后表面上，且至少部分處在所述封閉區(qū)的下面。
19.根據(jù)權利要求18的顯示器，其特征在于，它還包括一第三非導電的片材構件，與所述基底構件的所述后表面相對，且處于所述導電區(qū)底下。
20.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，所述第二片材構件包括反光裝置，用以反射入射到所述第二片材構件的所述前表面上的光。
21.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，所述空腔包括至少一透明細長的管形構件，所述管形構件的各端都是密封的。
22.根據(jù)權利要求12的顯示器，其特征在于，所述片材構件和所述基底構件大致上是些剛性而平行的平面片材，且其中所述放電腔裝置包含多個透明細長的管形構件，所述管形構件的各端都是密封的。
23.根據(jù)權利要求22的顯示器，其特征在于，它還包括一些間隔件，配置在至少其中兩個所述管形構件之間，所述間隔件在所述第一和第二片材構件之間的方向上的尺寸基本上等于所述預定距離。
全文摘要
一種氣體放電顯示裝置，在面板中充以電致發(fā)光氣體，這種顯示裝置適宜用借助繪畫、絲網印刷、模板印刷、石版印刷等轉印到面板上的圖形快速而經濟地制造耐用而結實的發(fā)光標牌。本顯示裝置通常包括一對大致上平行且隔開的剛性板材或片材，封裝有電致發(fā)光氣體，且具有安置在不同位置的各種導電表面涂層，用作激勵封裝的電致發(fā)光氣體的電極。將與地耦合的導電構件(如人手)放在與導電表面相對的空腔附近，就可在空腔中交互作用地獲取等離子體輝光放電。
文檔編號G09F13/22GK1051809SQ8910862
公開日1991年5月29日 申請日期1989年11月15日 優(yōu)先權日1989年11月15日
發(fā)明者威廉·P·帕克 申請人:威廉·P·帕克