DE2855090B1

DE2855090B1 - Leuchtschirm fuer flache Bildanzeigegeraete

Info

Publication number: DE2855090B1
Application number: DE2855090A
Authority: DE
Inventors: Dr Lorenz Hans Peter; Rolf Dr Wengert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-01-24
Also published as: EP0012921A1; ATE2363T1; DE2855090C2; EP0012921B1; JPS5588244A; US4352042A

Description

Die Erfindung betrifft einen Lochschirm für flache Bildanzeigegeräte mit voneinander durch Schwarzumrandung getrennten Leuchtpunktflächen.

Bei flachen Bildanzeigegeräten, d. h. Bildanzeigegeräten mit flachem Bildschirm, wie sie insbesondere nach dem Prinzip der Gasentladungsanzeige als Plasma-Panel oder Plasma-Display bekannt und beispielsweise in der DE-OS 2412869 beschrieben sind, ist ein ein- oder mehrfarbig fein gerasterter Leuchtschirm mit hoher Lichtausbeute erforderlich. Als eigentliche Kathode dient ein Plasma, aus dem über eine Steuerlochplatte mit Matrixansteuerung für jeden anzuregenden Leuchtpunkt ein Elektronenstrahl gezogen wird. Im Vergleich zur klassischen Kathodenstrahl-Bildröhre, wo ein einziger Elektronenstrahl sämtliche Leuchtpunkte erreichen muß und bei den dadurch erforderlichen Ausmaßen der Bildröhre sehr hohe Beschleunigungen erfahren kann, sind die Elektronenstrahlen bei Gasentladungsanzeigegeräten niederenergetisch. Hohe Beschleunigungsspannungen sind durch die flache Bauweise nicht möglich. Deshalb ist es äußerst wichtig, beim Umsetzen der Elektronenenergie in Licht oder auch bei einer Lichterzeugung in den Leuchtpunkten etwa durch UV-Einstrahlung eine hohe Lichtausbeute zu bekommen.

Zu diesem Zweck ist es schon bei der klassischen Kathodenstrahlröhre bekannt und beispielsweise in der US-PS 3858083 beschrieben, die Leuchtstoffpunkte auf der Innenseite mit einer spiegelnden Metallschicht zu überziehen. Das vom angeregten Leuchtstoff nach hinten abgestrahlte Licht wird an dieser Metallschicht größtenteils reflektiert und dem nach vorn abgestrahlten Licht zugeschlagen. An dieser Metallschicht werden aber auch die anregenden Elektronen geschwächt, was bei den hochenergetischen Kathodenstrahlelektronen keine große Rolle spielt, aber bei den niederenergetischen Elektronen der flachen Gasentladungsanzeigegeräte die Anwendung solcher Metallspiegel erschwert.

Aus der genannten US-PS 3858083 ist überdies bekannt, die Leuchtpunkte voneinander durch undurchsichtige Umrandungen abzusetzen. Im Zusammenhang mit flachen Bildanzeigegeräten ist dies auch in der älteren Patentanmeldung P 2806436 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leuchtschirm mit schwarzumrandeten Leuchtpunkten hoher Ausbeute und Farbreinheit zu schaffen, ohne daß sich die Maßnahmen nachteilig auf die das Licht verursachende Energieträger auswirken. Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Leuchtschirm der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:
a) auf der Innenseite des Leuchtschirms trägt eine Schirmglasplatte über der Schwarzumrandungsschicht eine Lochplatte, die über jedem Leuchtpunkt ein Loch hat;

b) die Wände der Plattenlöcher tragen zumindest auf einem der Schirmglasplatte zugewandten Wandteil

bl) entweder eine Metallisierung
b2) oder eine Leuchtstoffschicht, die als Erweiterung der unter den Löchern auf der

Schirmglasplatte aufgebrachten Leuchtstoffpunkte auf die Lochwände hochgezogen ist,

b3) oder beides, wobei sich imFalle bl) der Metallisierung die Plattenlöcher zu der Schirm

glasseite hin ausweiten und im Falle b3) die Erweiterung der Leuchtstoffschicht auf der Metallisierung sitzt.

Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Leuchtschirms läßt sich die aktive Leuchtstofffläche gegenüber der reinen Leuchtpunktfläche erheblich vergrößern bzw. besser ausnutzen. Es erreichen mehr Elektronen Leuchtstoffpartikel, die ihr Licht nach allen Seiten, also auch nach vorn ausstrahlen. Die nach vorn abgestrahlte Lichtsumme wird pro Leuchtpunkt wesentlich größer, als wenn nur eine dem Leuchtpunkt entsprechende und nur in der Leuchtpunktebene liegende unverspiegelte Leuchtstofffläche verwendet wird.

ORJQINAL INSPECTED

Die Lochplatte trennt die Leuchtpunkte voneinander. Es können keine an einem Leuchtpunkt gestreut reflektierte Elektronen auf einen benachbarten Leuchtpunkt gelangen. Durch diese Entkopplung der Leuchtpunkte werden Kontrast und Farbreinheit gegenüber rein flächigen Schirmanordnungen erheblich verbessert. Reflektierte Elektronen tragen überdies beim Auftreffen auf zusätzliche farbgleiche Leuchtstoffschichten zur Erhöhung der Lichtausbeute bei.

Gegenüber der Alternative b2) (zusätzliche Leuchtstoffschichten) erreicht man eine weitere Steigerung der Lichtausbeute nach der Alternative b3) durch eine Metallisierung der Lochwände, d. h. an den Stellen der Lochwände, wo die zusätzliche Leuchtstoff schicht angebracht ist, zwischen Wand und Leuchtstoffschicht. Dadurch wird der vom Leuchtstoff in Richtung Lochwand abgestrahlte Lichtanteil zumindest teilweise in Richtung des Schirmglases reflektiert.

Verzichtet man nach der Alternative bl) auf die zusätzliche Leuchtstoffschicht an den Lochwänden und nutzt nur die Vorteile der Lochwandmetallisierung aus, dann ist die Steigerung der Lichtausbeute durch die Formgebung der Löcher bedingt. Die Löcher weiten sich zu der Schirmglasseite hin aus und bilden dadurch für den nach hinten, also in die Löcher hinein, abgestrahlten Lichtanteil einen Spiegel, der das Licht zum großen Teil wieder nach vorn reflektiert.

Diese Formgebung der Löcher läßt sich auch schon bei der Kombination zusätzlicher Leuchtstoffe und Metallisierung (Alternative b3) vorteilhaft anwenden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich durch gezielte Formgebung der Löcher, wenn die Ausweitung mit der Metallisierung angenähert einen parabolischen Spiegel ergibt.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn sich die Metallisierung der Lochwände auch auf die Verbindungsflächen der Lochplatte mit der Schwarzumrandungsschicht erstreckt, so daß eine zusammenhängende elektrisch leitende Schicht entsteht. Dann kann die gesamte Metallisierung als Ableiterelektrode für die auf treffenden Elektronen verwendet werden. Die Metallisierung erfolgt vor dem Aufbringen der Lochplatte beispielsweise durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren, durch Aufdampfen, wobei eine definierte Metallisierungstiefe in die Löcher hinein durch einen bestimmten Aufdampfwinkel erreicht wird, durch chemische Dampfabscheidung oder durch stromlose Abscheidung in der Flüssigphase. Im Betrieb wird die Metallisierung der Lochplatte auf ein Potential gelegt, das erstens genügend Elektronen auf die Wand und damit auf den dort nach der Alternative b3) auf der Metallisierung sitzenden Leuchtstoff auftreffen läßt, das zweitens zum Verhindern von Aufladungseffekten die Elektronen ableitet und das drittens noch genügend Elektronen für die auf dem Schirmglas sitzenden Leuchtstoffschicht übrig läßt, d. h. die Funktion der zwischen Leuchtstoffschicht und Schirmglas liegenden Beschleunigungsanode nicht beeinträchtigt.

Die Lochplatte besteht vorzugsweise aus Glas und ist auf die Schwarzumrandungsschicht aufgeschmolzen. Eine dazwischenliegende Metallisierung beeinträchtigt diese Verbindung nicht. Die Verwendung eines geeigneten keramischen Materials ist auch möglich.

Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leuchtschirms ist die Lochplatte so stark, daß sie als Abstandshalter zwischen der Schirmglasplatte und der in einem Gasentladungsanzeigegerät verwendeten Steuerlochplatte dient.

Auch für den Fall, wo die Lochplatte nur als Unterlage für evtl. weitere Platten oder Elemente als Abstandshalter zwischen Schirmglasplatte und Steuerlochplatte dient, ermöglicht sie eine exakte Abstandshalterung, bei der die Leuchtstoffschichten geschützt werden.

Anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Lochplatte,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Leuchtschirm mit parallelen metallisierten Lochwänden in der Lochplatte und zusätzlicher Leuchtstoffschicht,

Fig. 3 einen Schnitt mit kegligen metallisierten Lochwänden ohne zusätzliche Leuchtstoffschicht,

Fig. 4 einen Schnitt annähernd parabelförmigen metallisierten Lochwänden und zusätzlicher Leuchtstoffschicht,

Fig. 5 einen Schnitt mit doppelkegligen metallisierten Lochwänden und zusätzlicher Leuchtstoffschicht.

In der perspektivischen schematischen Darstellung der Fig. 1 ist mit 1 ein Schirmglas als Frontscheibe eines flachen Gasentladungs-Bildanzeigegeräts bezeichnet. Darauf befindet sich — im Inneren des BiIdanzeigeräts - eine etwa 0,2 μ dicke leitfähige Schicht 2 aus dotiertem Indiumoxid als Beschleunigungsanode für die aus der Gasentladung gezogenen Elektronenstrahlen (mit Pfeilen angedeutet). Darauf befindet sich eine Schwarzumrandungsschicht 3 in Gestalt eines Gitters, das die Flächen 4 für Leuchtpunkte freiläßt. Auf der Schwarzumrandungsschicht 3 liegt eine Lochplatte 5, die über den Gitteröffnungen 4 der Schwarzumrandungsschicht 3 durchgehende Löcher 6 hat.

Aus dem Schnittbild der Fig. 2 ist der weitere Aufbau zu ersehen. In den Öffnungen 4 der Schwarzumrandungsschicht 3 liegen als Leuchtpunkte jeweils Leuchtstoffschichten (7), die sich weiter auf die Wände der Löcher 6 bis etwa zwei Drittel der Tiefe hinein erstrecken. Zwischen der Lochplatte 5 und der Schwarzumrandungsschicht 3 befindet sich eine Metallisierungsschicht 8, die sich auch auf die Wände der Löcher 6 erstreckt und dort zwischen den Leuchtstoffschichten 7 und den Lochwänden der Lochplatte 5 zu liegen kommt.

Diese Anordnung eines erfindungsgemäßen Leuchtschirms wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt: Auf das Schirmglas 1 wird ein Glaslot-Gitter als Schwarzumrandung 3 aufgebracht. Dazu wird Glaslot mit einem sog. »black dye«-Zusatz aus verschiedenen Metalloxiden mit Methylglykolacetat, Spritzverdünner und Fotolack aufgeschlämmt, ganzflächig aufgesprüht und nach dem Trocknen mit Masken des entsprechenden Dreifarbenrasters für Farbfernsehen belichtet, anschließend entwickelt und getrocknet. Mit Schwarzumrandung als gängigem Ausdruck ist dabei eine undurchsichtige Umrandung gemeint.

Als Lochplatte S wird eine 1 mm dicke Glasscheibe verwendet, deren Außenabmessungen mit denen des Schirmglases 1 übereinstimmt. Die Löcher sind entweder mit klassischen Glasätzverfahren entstanden

oder mittels eines Fotoverfahrens, wie es beispielsweise bei dem im Handel erhältlichen Fotoformglas angewendet wird. Die Metallisierung erfolgt durch Aufdampfen einer 100 nm dicken Al-Schicht 8 im Hochvakuum. Die Löcher 6 sind bis in eine Tiefe von etwa 0,2 mm mit Aluminium bedampft. Dadurch ergibt sich bei einer Lochfläche von ca. 0,2 X 0,5 mm² eine Vervierfachung der »aktiven« Fläche.

Schirmglas 1 und Lochplatte 5 werden nach erfolgter Justierung miteinander versintert, wobei als Lot das auf dem Schirmglas 1 aufgebrachte vorgetrocknete Glasiotgitter der Schwarzumrandung 3 dient.

Danach werden zur Leuchtstoffbeschichtung sprühfähige Aufschlämmungen von je einem roten (z. B. Y₂O₂SrEu), grünen [z. B. Zn, Cd)S: Cu] und blauen (z. B. ZnS: EU) Phosphor nacheinander durch entsprechende magnetisch gehaltene Masken aus Stahl oder Nickel auf die den Farben entsprechenden Leuchtpunktflächen gesprüht. Dabei liegen die Masken auf der Lochplatte 5 auf und werden mechanisch justiert. Bei entsprechender Sprüheinstellung werden das Schirmglas 1 und die Glasplattenwände mit Phosphor belegt. Anschließend wird die Phosphorschicht von Bindemitteln entgast.

In der Fig. 3 ist die Ausgestaltung der Lochplatte S dargestellt, wo sich die Löcher 6 in Richtung des Schirmglases 1 keglig ausweiten. Der Aufbau Schirmglas 1, Anodenschicht 2, Schwarzumrandungsschicht 3, Metallisierungsschicht 8 und Lochplatte 5 entspricht dem nach der Fig. 2. Die Leuchtstoffschicht 7 liegt jedoch nur auf dem Schirmglas 1 und nicht auf den Wänden der Löcher 6. So wird lediglich der Spiegeleffekt der Metallisierung in den Löchern 6 zur erhöhten Lichtausbeute ausgenutzt. Sowohl nach hinten ausgestrahltes Licht als auch von der Leuchtstoffschicht 7 reflektierte Elektronen werden an der Metallisierung 8 reflektiert und wieder auf die Leuchtstoff Schicht 7 geworfen, wo dieses Licht zumindest teilweise zu dem nach vorn ausgestrahlten Licht addiert wird und wo Sekundärelektronen weiteres Licht erzeugen können. Die keglige Form der ιοί ο eher 6 entsteht beispielsweise durch Ätzen der Lochplatte 5 aus Glas.

In Fig. 4 ist die Ausführung dargestellt, bei der die Löcher 6 der Glasplatte 5 wieder zum Schirmglas 1 hin aufgeweitet sind und eine Metallisierungsschicht 8 tragen, wo aber die Leuchtstoff schicht 7 auf die Metallisierung 8 der Lochwände hochgezogen ist und wo durch entsprechendes Ätzen die Ausweitung annähernd parabolisch ist, so daß mit der Metallisierung 8 Parabolspiegel entstehen.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere modifizierte Lochform. Die Löcher 6 der Lochplatte 5 entstehen durch beidseitiges Ätzen und sind dadurch nach beiden Seiten geöffnet. Sie sind etwa doppelkeglig begrenzt, wobei der zum Schirmglas 1 geöffnete Kegel die Metallisierung 8 und die Leuchtstoffschicht 7 trägt.

Die zweiseitige Aufweitung der Löcher 6 hat den Vorteil, daß die Kegelwände steiler gehalten werden können, ohne daß die elektronenseitige Öffnung der Löcher 6 zu eng wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Lochplatte S so dick ausgebildet ist, daß sie als Abstandshalter zwischen dem Schirmglas 1 und der Steuerlochplatte des Gasentladungsanzeigegeräts dient.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leuchtschirm für flache Bildanzeigegeräte mit voneinander durch Schwarzumrandung getrennten Leuchtpunktflächen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) auf der Innenseite des Leuchtschirms trägt eine Schirmglasplatte (1) über der Schwarzumrandungsschicht (3) eine Lochplatte (S), die über jedem Leuchtpunkt ein Loch (6) hat;

b) die Wände der Plattenlöcher (6) tragen zumindest auf einem der Schirmglasplatte (1) zugewandten Wandteil

bl) entweder eine Metallisierung (8)
b2) oder eine Leuchtstoffschicht (7), die als Erweiterung der unter den Löchern (6) auf der Schirmglasplatte (1) aufgebrachten Leuchtstoffpunkte auf die Lochwände hochgezogen ist,
b3) oder beides, wobei sich im Falle bl) der Metallisierung (8) die Plattenlöcher (6) zu der Schirmglasseite hin ausweiten und im Falle b3) die Erweiterung der Leuchtstoffschicht (7) auf der Metallisierung (8) sitzt.

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Plattenlöcher (6) auch bei den Alternativen b2) und b3) zur Schirmglasseite hin ausweiten.

3. Leuchtschirm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausweitung mit der Metallisierung (8) angenähert einen parabolischen Spiegel ergibt.

4. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Metallisierung (8) der Lochwände auch auf die Verbindungsflächen der Lochplatte (8) mit der Schwarzumrandungsschicht (3) erstreckt, so daß eine zusammenhängende elektrisch leitende Schicht entsteht.

5. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (5) aus Glas besteht und auf die Schwarzumrandungsschicht (3) aufgeschmolzen ist.

6. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (S) so stark ist, daß sie als Abstandshalter zwischen der Schirmglasplatte (1) und der in einem Gasentladungsanzeigegerät verwendeten Steuerlochplatte dient.