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Die
Erfindung betrifft ein Plasmapaneel mit zwei Platten, die zwischen
sich einen dichten Zwischenraum einschließen, der mit Entladungsgas
gefüllt
ist und in Entladungszellen aufgeteilt ist, die zwischen diesen
Platten durch ein Gitter bildende Barrieren begrenzt sind.
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Ein
solches Paneel dient meist zur Sichtbarmachung von Bildern.
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Die
Zellen sind meist zeilen- und spaltenweise verteilt.
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Die
Barrieren erstrecken sich meist mindestens zwischen den Spalten,
manchmal auch zwischen den Zeilen.
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Die
Höhe der
Barrieren entspricht meist dem Abstand zwischen den Platten, so
dass die Barrieren ebenfalls als Abstandshalter dienen.
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Die
Flanken der Barrieren sowie eine dieser Platten sind meist mit Leuchtstoffen überzogen,
die unter der Erregung durch die Plasmaentladungen sichtbares Licht
aussenden können;
durch Anpassung der Zusammensetzung des Entladungsgases lässt sich
sichtbares Licht auch unmittelbar – ohne Leuchtstoffe – erzielen.
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Die
Herstellung der Barrieren erfordert meist teuere und benachteiligende
thermische Behandlungen.
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In
der WO 00/36625 ist ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem
die Barrieren in ein durch Photolithographie hergestelltes inverses
Polymermuster gegossen werden; auf S. 8, Zeilen 7 bis 22 ist bezüglich der
Herstellung der Barrieren beschrieben, dass eine Gießpaste mit
keramischen Pulvern, Glasfritten, Portlandzement oder anderen Metalloxidpulvern
verwendet wird; in dem einzigen, am Ende des Dokuments angegebenen
Beispiel wird gerade die Verwendung einer Paste mit 40 Gewichtsprozent
Zement (Seite 10, Zeile 32) und Paraffinöl als Trägerfluid beschrieben; nach
dem Gießen
wandert das Paraffinöl
in das photopolymerisierte Material der Form, wodurch die Verdichtung
des mineralischen Pulvers in den Kanälen der Form gesteigert werden kann;
durch eine abschließende
thermische Behandlung bei 600 °C
werden das Polymer und das Paraffinöl aus der Form entfernt und
kann die Verfestigung des Zementpulvers hier durch Sintern erzielt
werden. Wie in diesem Dokument ersichtlich, wird Wasser bei keinem
Schritt des Herstellungsverfahrens der Zementbarrieren nachgegossen;
für den
Fachmann auf dem Gebiet der Materialien für die Barrieren bedeutet das
klar, dass die Verfestigung der Barrieren durch Sintern des Zementpulvers
oder dessen Zersetzungsprodukte und nicht durch Hydratation des
Pastenzements erzielt wird, zumal die Produkte aus der Zementhydratation
sich bei 600 °C
sich derart abgebaut, wenn nicht gar zersetzt hätten, dass ein Verfestigungseffekt
verhindert würde.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Anzahl der thermischen
Behandlungen zu begrenzen, die nötig
sind, um eine ausreichende Verfestigung der Barrieren zu erzielen,
und/oder deren Temperatur abzusenken oder sogar diese thermischen
Behandlungen zu vermeiden.
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Gegenstand
der Erfindung ist hierzu ein Plasmapaneel mit zwei Platten, die
zwischen sich einen dichten Zwischenraum einschließen, der
mit Entladungsgas gefüllt
ist und in Entladungszellen aufgeteilt ist, die zwischen diesen
Platten durch Barrieren aus einem mineralischen Material begrenzt
sind, das ein mineralisches Bindemittel und einen mineralischen
Füllstoff
enthält,
wobei das mineralische Bindemittel ein hydraulisches Bindemittel
ist.
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Erfindungsgemäß ist das
mineralische Bindemittel im hydratisierten Zustand und lässt den
mineralischen Füllstoff
aggregieren. Um diesen hydratisierten Zustand zu erzielen, ist es
demnach nötig,
wie nachfolgend verdeutlicht, Wasser in den Herstellungsschritten
des Plasmapaneels zu verwenden. Verantwortlich für die Verfestigung der Barrieren
ist das hydraulische Bindemittel im hydratisierten Zustand, das
die Körner
des mineralischen Füllstoffs aggregieren
lässt,
im Gegensatz zu den in der WO 00/36625 beschriebenen Barrieren,
in der sich dem Fachmann erschließt, dass der Verfestigungseffekt durch
Sintern von Körnern
des Zementpulvers (oder des keramischen Pulvers) erzielt wird und
in der der Zement sich aufgrund der hohen Bearbeitungstemperaturen
nicht mehr im hydratisierten Zustand befindet.
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Unter
hydraulischem Bindemittel ist ein Material zu verstehen, das durch
eine Hydratationsreaktion hart werden kann, wenn es ausgehend von
einem Pulver als Block geformt ist: wenn demnach ein geeignetes
Pulver aus einem mineralischen Füllstoff mit
einem Pulver aus einem hydraulischen Bindemittel gemischt wird und
dieses Pulvergemisch beispielsweise durch Gießen gebildet wird, kann die
erzielte Form nach einer Hydratationsreaktion hart werden. In der
Praxis wird dem Pulvergemisch Wasser zugegeben, bevor die flüssige Menge
in eine Form gegossen wird; die Zugabe von Wasser bildet einen allgemein
so genannten Vorgang des Anrührens.
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Die
Zellen des Paneels sind meist zeilen- und spaltenweise verteilt.
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Die
Barrieren erstrecken sich meist mindestens zwischen den Spalten,
manchmal auch zwischen den Zeilen; in diesem Fall bilden die Barrieren ein
zweidimensionales Gitter. Die Höhe
der Barrieren entspricht meist dem Abstand zwischen den Platten.
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Die
Flanken der Barrieren sowie eine dieser Platten sind meist mit Leuchtstoffen überzogen,
die unter der Erregung durch die Plasmaentladungen sichtbares Licht
aussenden können;
durch Anpassung der Zusammensetzung des Entladungsgases lässt sich
sichtbares Licht auch unmittelbar – ohne Leuchtstoffe – erzielen.
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Ein
solches Plasmapaneel umfasst meist mindestens zwei Gitter von Elektroden,
die derart angeordnet sind, dass jede Zelle durch eine Elektrode jedes
Gitters durchquert wird.
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Jede
Platte trägt
meist mindestens ein Elektrodengitter, so dass die Elektroden eines
von einer Platte getragenen Gitters die Elektroden eines von der
anderen Platte getragenen Gitters kreuzen.
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Mindestens
eines der Gitter ist meist mit einer dielektrischen Schicht überzogen,
um einen Memory-Effekt einzubringen, der die Steuerung des Paneels
erleichtert.
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Andere
Plasmapaneele umfassen keine Elektroden zum Auslösen der Entladungen; zum Auslösen der
Entladungen wird dann eine Mikrowellenstrahlung eingesetzt; zum
Adressieren der Entladungen kann in diesem Fall jedoch ein einziges
Elektrodengitter verwendet werden.
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Vorzugsweise
ist das hydraulische Bindemittel ein Zement, beispielsweise auf
Basis von Aluminaten oder Aluminosilicaten.
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Vorzugsweise
ist der Gewichtsanteil des mineralischen Füllstoffs in dem mineralischen
Material der Barrieren größer als
oder gleich 50%.
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Vorzugsweise
enthält
der mineralische Füllstoff über 50 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid.
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Gemäß einer
Variante ist die Porosität
der Barrieren größer als
oder gleich ca. 15%, vorzugsweise größer als 25%. Der Pumpvorgang
bei der Herstellung des Paneels wird somit erleichtert.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden, als nicht einschränkendes
Beispiel angegebenen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren
besser verständlich.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht von drei angrenzenden Zellen eines Plasmapaneels gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 einen
Schnitt durch das Paneel der 1 vor dem
Verbinden der zwei Platten.
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Es
soll nun eine erste Familie von Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Plasmapaneels,
das vorliegend mit Zellen versehen ist, die in geradlinigen Zeilen
und Spalten angeordnet sind, beschrieben werden, wobei insbesondere
die Herstellung der das Gitter von ebenfalls geradlinigen Barrieren
tragenden Platte, vorliegend der hinteren Platte erläutert wird.
Bei dieser ersten Verfahrensfamilie werden herkömmlicherweise organische Harze
als provisorisches Bindemittel zur Bildung der Barrieren verwendet,
was eine thermische Behandlung zur Entfernung dieser Bindemittel
erfordert.
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In
Bezug auf 2 geht man von einer Platte 1 aus
Kalk-Natron-Glas
254 mm × 162
mm × 3
mm mit einem Gitter von durch Silberleiter gebildeten Elektroden
A aus, das selbst mit einer herkömmlichen,
bei 540 °C
gebackenen dielektrischen Schicht 2 überzogen ist.
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Es
soll nun beschrieben werden, wie ein Gitter von Barrieren 3 auf
dieser Platte hergestellt wird, um Folgendes zu erzielen:
- – Barrieren
aus einem mineralischen Material auf Basis eines gehärteten hydraulischen
Bindemittels, vorliegend Portlandzement,
- – eine
Reihe von parallelen, kontinuierlichen Barrieren mit einer Dicke
von 60 bis 70 μm,
um die mit einem Abstand von 360 μm
verteilten Spalten zu trennen, und
- – eine
Reihe von parallelen Barrieren mit einer Dicke von 220 bis 230 μm, um die
mit einem Abstand von 1080 μm
verteilten Zeilen zu trennen.
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Jede
der durch diese Barrieren derart begrenzten Zellen weist eine rechteckige
Form mit Circa-Abmessungen von 850 μm × 290 μm auf.
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Es
wird eine Paste zubereitet, die dazu bestimmt ist, nach Auftragen
und Trocken auf der Platte eine Barriere-Rohschicht mit 4 Gewichtsprozent organischem
Bindemittel, 96 Gewichtsprozent mineralischem Barrierenmaterial
vorliegend auf Zementbasis zu bilden:
- – es wird
ein recht feinkörniger
Zement des Typs Portland, beispielsweise mit einem durchschnittlichen
Durchmesser der Körner
in der Größenordnung
von 1 μm
verwendet; dieser Zement ist leicht mit einem submikronischen Siliciumdioxid-Pulver, dem
so genannten „Kieselrauch" beaufschlagt; dieser
Zement gilt als schnell abbindender Zement;
- – es
wird eine Lösung
aus 8 g Harz auf Basis von Ethylzellulose in 92 g Lösungsmittel
auf Basis von Terpineol zubereitet;
- – es
werden 200 g Pulver aus einem mineralischem Barrierenmaterial, vorliegend
Zement, in 104 g einer Harzlösung
verteilt; es wird durch einen Durchlauf durch einen Reibmischer
des dreizylindrischen Typs homogenisiert, um die Größe der Pulveraggregate
auf unter 7 μm
zu verringern; wenn nötig,
wird zur Anpassung der Viskosität
auf ca. 50 Pa·s
Terpineol beigemengt.
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Anschließend wird
die Barrierenpaste auf die Platte vorliegend durch Auftragen von
sechs übereinander
liegenden Schichten mittels Siebdruck aufgetragen; jeder Siebdruckdurchlauf
ist von einer Trocknung bei 110 °C
gefolgt; man erhält
dann eine Platte, die mit einer Barriere-Rohschicht mit einer Dicke
von 150 μm
versehen ist.
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Für die zwei
letzten Arbeitsgänge
wird bevorzugt ein dichteres Siebdruckgewebe mit beispielsweise
90 Fäden/cm
verwendet sowie eine Paste mit einer geringeren Viskosität beispielsweise
in der Größenordnung
von 20 Pa·s,
um oberflächliche
Glättungsunterschichten
an der Oberfläche
der Barrierenschicht zu erzielen.
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Gemäß einer
Variante wird die Platte mit dieser Paste mit einer Walze (in Englisch: „roller
coater") bestrichen
und die aufgetragene Schicht wird in einem Tunnelofen mit kontinuierlichem
Durchlauf mit Blas- und Luftabzugsmitteln getrocknet; die Rohschicht
mit einer Dicke von 150 μm
kann dann mit einem einzigen Arbeitsgang aufgetragen werden.
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Es
soll nun die Bildung des Barrierengitters durch Abschleifen in der
Dicke der gerade erzielten Rohschicht beschrieben werden.
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Zunächst wird
auf diese Schicht eine Schutzmaske aufgelegt, die Öffnungen
oder Muster an der Stelle aufweist, an der die Zellen durch Abschleifen
in der Dicke der Rohschicht auszuhöhlen sind. Hierzu
- – wird
auf der Rohschicht ein trockener photoempfindlicher Film mit einer
Dicke von ca. 40 μm bei
angepasster Temperatur und angepasstem Druck laminiert;
- – wird
dieser Film an den Stellen der Barrieren einem angepassten UV-Lichtstrahl
während
einer angepassten Zeitdauer ausgesetzt;
- – wird
dieser Film anschließend
mit Hilfe einer Lösung
mit 0,2 % Natriumcarbonat bei ca. 30 °C entwickelt, um die Filmabschnitte
außerhalb
der Barrierenstellen zu entfernen;
- – es
wird schnell getrocknet, um das Abbinden des Zements zu vermeiden.
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Man
erhält
somit eine Schutzmaske auf der Rohschicht.
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Zur
Bildung der Barrieren in der Dicke der Barrieren wird auf die Maske
ein Schleifmaterial mit Hilfe einer Düse mit linearem Schlitz mit
einer Länge von
200 mm geschleudert; als Schleifmaterial wird ein metallisches Pulver
eingesetzt, das von der Firma FUJI unter der Referenz S9 grade 1000
vermarktet wird. Während
des Schleudervorgangs – des
so genannten Strahlens – wird
die Strahldüse
ca. 10 cm von der Platte entfernt gehalten, wird entlang den zu bildenden
Barrieren mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 mm/Min. verfahren,
und die Rohplatte wird während
des Strahlens in einer Richtung, die senkrecht zu derjenigen der
Barrieren ist, mit einer Geschwindigkeit von 70 mm/Min. verfahren;
der Strahlungsdruck liegt in der Größenordnung von 0,04 Mpa; der
Durchsatz von metallischem Pulver beträgt ca. 2500 g/Min.
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An
dem oberen Teil der derart gebildeten Rohbarrieren wird anschließend die
Maske durch Schleudern einer Wasserlösung bei 35 °C mit 1%
Natronlauge (NaOH) entfernt; nach Spülen mit Wasser und Trocknen
unter einem Luftmesser bei 50 °C
ergibt sich eine Platte mit einem Gitter von Rohbarrieren mit einer
Höhe in
der Größenordnung
von 150 μm,
einer Breite von ca. 100 μm
an der Basis und 70 μm
am oberen Teil. Diese Barrieren enthalten ca. 4 Gewichtsprozent
organisches Harz.
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Es
soll nun die Auftragung von Leuchtstoffschichten 4R, 4G, 4B durch
Auftragen einer Leuchtstoffpaste mittels direktem Siebdruck in den
zwischen den Rohbarrieren gebildeten Zellen beschrieben werden.
Es wird wie folgt verfahren:
- – Zubereitung
der Leuchtstoffpasten mit den unterschiedlichen Farben durch Verteilen
von 60 g Leuchtstoffpulver in 140 g einer Lösung aus Ethylzellulose, die
mit 3% Terpineol aufgelöst
ist;
- – Verwendung
eines Siebdruckschirms mit einem metallischen Gewebe mit 120 Fäden/cm,
das mit einer photoempfindlichen Emulsion abgedichtet ist mit Ausnahme
von Streifen mit einer Breite von 90 μm in den Bereichen, in denen
die Paste transferiert werden muss, d.h., die mit einem Abstand von
1080 μm
(3 × 360 μm) angeordnet
sind, der dem Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Spalten
von gleichfarbigen Zellen entspricht;
- – Auftragen
einer der Leuchtstoffpasten durch direktes Siebdrucken durch diesen
Schirm, d.h., mit Pastentransfer in den Bereichen, in denen das metallische
Gewebe nicht abgedichtet ist;
- – Trocknen
bei 120 °C.
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Diese
Schritte werden für
jede Primärfarbe unter
Verwendung desselben Schirms, der in der Zeilenrichtung um einen
Spaltenabstand (360 μm)
für die
zweite Farbe und um einen weiteren Abstand für die dritte Farbe versetzt
wird, wiederholt.
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Anschließend wird
eine Versiegelungsdichtpaste auf dem Umfang der derart erzielten
hinteren Platte aufgetragen; diese Versiegelungsdichtung ist vorliegend
aus einem schmelzbaren Glas hergestellt, das in einer Zelluloselösung gastiert
ist, die eine Viskosität
in der Größenordnung
von 100 Pa·s
ergibt.
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Es
ergibt sich dann eine hintere Platte, die mit einem Gitter aus Rohbarrieren
versehen ist, deren Flanken unter anderen Flächen mit einer Leuchtstoffe-Rohschicht überzogen
sind.
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Es
wird anschließend
eine thermische Behandlung zum Entfernen des organischen Bindemittels
von den Barrieren und den Leuchtstoffschichten vorgenommen: erstes
Hochfahren der Temperatur mit 10 °C/Min
bis 350 °C,
dann erstes Plateau von 20 Minuten bei 350 °C, zweites Hochfahren der Temperatur
mit 10 °C/Min
bis 480 °C,
dann zweites Plateau von 20 Min. bei 480 °C, und schließlich Herunterfahren
der Temperatur mit 10 °C/Min.
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Anschließend werden
die Barrieren einer Härtungsbehandlung
unterzogen, wobei diese Härtung
erfindungsgemäß durch
eine Hydratrationsreaktion des Zements erzielt wird und folglich
in diesem Verfahrensschritt die Verwendung von Wasser erfordert:
Nach der thermischen Behandlung lässt man die erhaltene Platte
unter einer Wasserzerstäubung 30
Minuten lang durchlaufen, trocknet anschließend die Platte mit einem Luftmesser
bei Lufttemperatur, anschließend
mit einem Luftmesser bei 105 °C.
Gemäß einer
Variante der Härtungsbehandlung
wird die Platte 6 Stunden lang in Wasser getaucht. Gemäß einer
weiteren Härtungsbehandlung
wird die Platte unter Wasserdampfdruck in angepassten Temperatur- und Zeitdauerbedingungen
gesetzt, um die Härtung, d.h.
das Abbinden des Zements zu erzielen.
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Es
ergibt sich eine hintere Platte mit einem Gitter von gehärteten Barrieren 3,
die mit Leuchtstoffschichten 4R, 4G, 4B überzogen
ist.
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Da
die thermische Behandlung des oben beschriebenen Verfahrens lediglich
dazu dient, die organischen Bindemittel zu entfernen, nicht jedoch
dazu, die Barrieren wie nach dem Stand der Technik zu härten, kann
die Dauer dieser Behandlung vorteilhafterweise insbesondere dadurch
verkürzt
werden, dass die Plateauzeiten verringert werden oder sogar die
Geschwindigkeiten des Hochfahrens der Temperatur in gewissen Temperaturbereichen
erhöht
wird; bei Verwendung von mineralischen Glas-Bindemitteln wie nach
dem Stand der Technik hätten
die nötigen
Plateauzeiten in der Größenordnung
von 30 Minuten statt vorliegend 20 Minuten gelegen; die Verkürzung der
Dauern der thermischen Behandlung oder gar das Absenken der maximalen
Temperaturen während
der Behandlung weisen einen signifikanten wirtschaftlichen Vorteil
auf.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante des Verfahrens werden der Vorgang des Entfernens
der organischen Bindemittel und der Vorgang der Härtung der
Barrieren kombiniert: erstes Hochfahren der Temperatur mit 10 °C/Min bis
350 °C,
dann erstes Plateau von 30 Minuten bei 350 °C, Durchlauf durch feuchte Luft,
die durch Luftdurchspülung
in einem bei 80 °C
gehaltenen Wasserbehälter
erhalten wird, zweites Hochfahren der Temperatur mit 10 °C/Min bis 480 °C, dann zweites
Plateau von 30 Min. bei 480 °C, und
schließlich
Herunterfahren der Temperatur mit 10 °C/Min bis 350 °C, anschließend Durchlauf
durch trockene Luft bis zum vollständigen Erkalten der Platte.
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Um
ein erfindungsgemäßes Anzeige-Plasmapaneel
zu erzielen, verbindet man eine herkömmliche vordere Platte 5 und
die erfindungsgemäße hintere
Platte (siehe die zwei Pfeile, mit denen das Verbinden auf 2 angedeutet
ist), versiegelt die zwei Platten durch eine thermische Behandlung
bei 400 °C,
führt die
zwischen den Platten enthaltene Luft durch Pumpen ab, füllt das
Paneel mit Entladungsgas unter schwachem Druck und versiegelt die
Pumpöffnung.
Die vordere Platte 5 umfasst herkömmlicherweise zwei Gitter von
koplanaren Elektroden X, Y.
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Das
dadurch erhaltene Plasmapaneel, das in 1 in Draufsicht
dargestellt ist, umfasst zwei Platten, die zwischen sich einen dichten
Zwischenraum einschließen,
der mit Entladungsgas gefüllt
ist und in Entladungszellen 6R, 6G, 6B aufgeteilt
ist, die durch die Barrieren 3 begrenzt sind, die erfindungsgemäß aus einem
gehärteten
mineralischen Material bestehen, das gehärtet ist, d.h. das ein hydraulisches
Bindemittel im hydratisierten Zustand hat aggregieren lassen.
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Das
dadurch erhaltene Plasmapaneel weist gute mechanische Eigenschaften
insbesondere an den Barrieren auf: es lässt sich kein Stauchen der Barrieren
beobachten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante kann statt eines mineralischen Barrierenmaterials
auf Basis von Portlandzement ein mineralisches Material verwendet
werden, das zusätzlich
einen mineralischen Füllstoff
wie Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid oder jedes andere Material
enthält,
das mit der Herstellung und mit der Funktionsweise eines Plasmapaneels
kompatibel ist. Erfindungsgemäß dient
die Hydratation des hydraulischen Bindemittels folglich dazu, diesen
mineralischen Füllstoff
aggregieren zu lassen.
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Gemäß einer
Variante des Verfahrens, die zur Erzielung von porösen Barrieren
mit einer offenen Porosität über 25 %
besonders gut angepasst ist, wird als mineralisches Barrierenmaterial
ein Gemisch aus 50 % des vorhergehend beschriebenen Zements und
50 % Siliciumdioxid-Pulver verwendet; als Siliciumdioxid nimmt man
beispielsweise ein Siliciumdioxid des Typs Cristobaltit, dessen
spezifische Oberfläche
geringer ist als 10 m2/g und dessen Durchschnittskörnung geringer
ist als 10 μm
und typischerweise in der Größenordnung
von 5 μm
liegt; es wird beispielsweise die Referenz M4000 der Firma Sifraco
gewählt.
Die erzielten Barrieren weisen ebenfalls gute mechanische Eigenschaften
auf; aufgrund der hohen Porosität
der Barrieren wird die zum Abführen der
zwischen den Platten enthaltenen Luft nötige Pumpdauer stark reduziert.
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Eine
andere Weise, poröse
Barrieren mit einer Porosität über 25 %
zu erzielen, bestünde
darin, schäumende
Zementzusammensetzungen zu verwenden, die dem Zementfachmann wohl
bekannt sind.
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Es
soll nun eine zweite Familie von Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Plasmapaneels
beschrieben werden. In dieser zweiten Verfahrensfamilie gibt es
keine organischen Harze mehr in den Barrieren-Rohschichten, wodurch eine thermische
Behandlung bei hoher Temperatur vollständig vermieden wird, zumindest
bei der Herstellung der hinteren Platte.
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Man
geht von einer Platte aus Kalk-Natron-Glas 254 mm × 162 mm × 3 mm mit
einem Gitter von durch Silberleiter gebildeten Elektroden aus, das vorliegend
nicht mit einer dielektrischen Schicht überzogen ist.
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Es
soll nun beschrieben werden, wie eine leicht poröse dielektrische Schicht auf
diese Platte aufgetragen und ein Gitter von leicht porösen Barrieren
hergestellt wird, um Folgendes zu erzielen:
- – Barrieren
aus einem mineralischen Material auf Basis eines gehärteten hydraulischen
Bindemittels, vorliegend des gleichen Portlandzements wie vorhergehend,
- – eine
Reihe von parallelen, kontinuierlichen Barrieren mit einer Dicke
von 100 μm
an der Basis und 70 μm
am oberen Teil, um die mit einem Abstand von 360 μm verteilten
Spalten zu trennen, und
- – eine
Reihe von parallelen Barrieren mit einer Dicke von 260 μm an der
Basis und 230 μm
am oberen Teil, um die mit einem Abstand von 1080 μm verteilten
Zeilen zu trennen.
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Die
Zellen des Paneels sind wie zuvor rechteckig.
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I. Zubereitung der Pasten.
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Es
werden zubereitet:
- – eine Paste für eine Barrierenunterschicht,
die dazu bestimmt ist, die dielektrische Schicht der vorigen Ausführungsform
zu ersetzen;
- – eine
Barrierenpaste.
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I-a: Barrierenpaste:
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Es
handelt sich um eine wasserhaltige Paste, die aus einem Gemisch
aus 50 % Zement und 50 % Siliciumdioxid, das mit 35 % Wasser angerührt wird,
hergestellt wird:
- – 100 g Portlandzement-Pulver
aus einer Zerkleinerung mit selektivem Sortieren zur Begrenzung der
Größe der größten Partikel
auf 11 μm
(d100 < 11)
- – 100
g Siliciumdioxid-Pulver mit einer Durchschnittskörnung von 3 μm (d50 =
3 μm), bei
dem die Größe der größten Partikel
auf 10 μm
begrenzt ist (d100 < 10)
- – Trockenmischen
der beiden Pulver, anschließend
Beimengung von 109 g deionisiertem Wasser. Homogenisierung mit Hilfe
eines Rührers
und Entgasung bei Unterdruck.
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Es
ergibt sich eine Barrierenpaste mit einer Viskosität von 60
Pa·s.
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I-b: Paste für Barrierenunterschicht:
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Es
handelt sich um eine wasserhaltige Paste aus einem Gemisch aus 40%
Zement, 20% Aluminiumoxid und 40% Titanoxid, das mit 39% Wasser
angerührt
wird:
- – 80
g schnell abbindendes Portlandzement-Pulver aus einer Zerkleinerung
mit selektivem Sortieren zur Begrenzung der Größe der größten Partikel auf 11 μm (d100 < 11)
- – 40
g Aluminiumoxid-Pulver mit einer Durchschnittskörnung von 3 μm (d50 =
3 μm), bei
dem die Größe der größten Partikel
auf 10 μm
begrenzt ist (d100 < 10)
- – 80
g TiO2-Pulver mit einer Durchschnittskörnung von
1,5 μm (d50
= 1,5 μm),
bei dem die Größe der größten Partikel
auf 8 μm
begrenzt ist (d100 < 10)
- – Trockenmischen
der drei Pulver, anschließend Beimengung
von 130 g deionisiertem Wasser. Homogenisierung mit Hilfe eines
Rührers
und Entgasung bei Unterdruck.
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Es
ergibt sich eine Unterschichtspaste mit einer Viskosität von 40
Pa·s.
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II. Auftragen der Unterschicht und Bildung
der Barrieren:
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1-a/
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Man
nimmt eine Form mit einem Gitter von Nuten mit der Geometrie der
Barrieren mit Ausnahme der Tiefe der Nuten, die in Bezug auf die
Höhe dieser Barrieren
20 % größer ist.
Die Form ist durch einen oberen abnehmbaren Teil gebildet, der durch
eine Metallfolie gebildet ist, deren Dicke den 20 % zusätzlicher
Tiefe entspricht.
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Die
Form wird mit einem Trennmittel bestrichen, anschließend auf
einen vibrierenden Topf gestellt; die Form wird dann mit der frisch
zubereiteten Barrierenpaste gefüllt,
der Überschuss
wird abgeschabt.
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Die
gefüllte
Form wird anschließend
in eine Umgebung bei 40 °C
gesetzt, um die Abbindungsreaktion des hydraulischen Bindemittels,
vorliegend des Zements zu beschleunigen. Das Abbinden des Zements
entspricht einer Hydratationsreaktion des Zements.
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1-b/
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Während des
Abbindens wird parallel zu Schritt 1a eine Unterschicht mit einer
Dicke von 30 μm
aus Unterschichtspaste auf die Platte und auf die Elektroden durch
Vorhanggießen
(curtain coating) aufgetragen. Die Platte wird anschließend in
eine Umgebung bei 50 °C
gesetzt, um die Abbindungsreaktion des Zements in der Unterschicht
zu beschleunigen.
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2/
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Nach
einer Stunde Abbinden in der Form (Schritt 1-a) wird die obere Metallfolie
der Form entfernt, so dass die obere Fläche der Form freigelegt wird,
die die Basis der künftigen
Barrieren bilden wird, und es erfolgt eine sehr leichte Zerstäubung von Wasser
auf diese Fläche.
Anschließend
wird die hintere Platte aus dem Schritt 1-b auf diese Fläche gelegt,
so dass die noch formbare Unterschicht gegen die Basis der künftigen
Barrieren gelegt wird.
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Das
Ganze wird dann umgedreht, damit sich die Form und ihre Barrieren
aufgrund der Schwerkraft auf die hintere Seite abstützen. Das
Ganze wird dann in eine Umgebung bei 40 °C gesetzt.
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Nach
2 Stunden kann das Ausformen durch Entfernen der Form erfolgen.
Die Form kann dann mit einem Hochdruckwasserstrahl gereinigt werden.
Die mit ihrer Unterschicht und ihren Barrieren versehene Platte
wird noch 4 Stunden in einer feuchtigkeitsgesättigten Atmosphäre gelagert,
um die Abbindungsreaktion des Zements zu vollenden und somit ein
Bindemittel im hydratisierten Zustand zu erhalten, das den mineralischen
Füllstoff
der Barrieren aggregieren lässt
und sie verfestigt. Die Platte wird anschließend durch einen Ofen bei einem
auf 115 °C
geregelten Durchlauf geführt,
um das Restwasser zu beseitigen.
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Man
erhält
dadurch ohne thermische Behandlung ein Gitter von ohne Sinterung
gehärteten und
verfestigten Barrieren, das auf einer als dielektrische Schicht
fungierenden Unterschicht aufliegt; die Porosität der erzielten Unterschicht
und Barrieren liegt in der Größenordnung
von 15 %, was für
das Pumpen des Paneels vorteilhaft ist; diese Porosität kann in
Abhängigkeit
von dem Wassergehalt der Paste eingestellt werden.
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III. Auftragung der Leuchtstoffe
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Es
wird eine Suspension mit 70 g Leuchtstoffpulver, das in 130 g eines
Gemischs aus Glykolethern verteilt ist, die aufgrund ihrer Siedetemperatur und
ihrer Viskosität
ausgewählt
werden, derart, dass die Leuchtstoffe provisorisch in Suspension
gebracht werden, ohne dass auf Harze zurückgegriffen werden muss. Kolloidale
Siliciumdioxid-Suspensionen (oder andere) können jedoch auch, wenn nötig, als Verdickungsmittel
eingesetzt werden.
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Um
diese Pasten auf die Flanken der Barrieren und auf den Boden der
Zellen zwischen diesen Barrieren aufzutragen, wird ein Verfahren
zur Injektion (in Englisch: dispensing) dieser Pasten eingesetzt mit
Hilfe von Spritzen, deren Austrittsöffnung zwischen die Barrieren
gerichtet ist, angewandt: Hierzu verwendet man einen Mehröffnungs-Kopf
(76 kalibrierte 100-μm-Löcher, die
versetzt und um 1080 μm beabstandet
angeordnet sind); der Kopf wird parallel zu den Spalten in mehreren
versetzten Arbeitsgängen
verfahren, um die gesamte Platte abzudecken. Anschließend wird
bei 120 °C
getrocknet. So wird sukzessive für
die drei Leuchtstoffe mit Versetzung um einen Spaltenabstand (360 μm) wie zuvor
verfahren.
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IV. Auftragen der Versiegelungsdichtung
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Mit
Hilfe derselben Auftragungsmethode wie bei den Leuchtstoffen wird
anschließend
eine Versiegelungsdichtpaste auf den Umfang der somit erhaltenen
hinteren Platte aufgetragen; diese Versiegelungsdichtung ist hier
auf Basis eines Glases mit sehr niedrigem Schmelzpunkt, das in einer
Lösung
gastiert ist, die derjenigen der Leuchtstoffe ähnlich ist und eine Viskosität in der
Größenordnung
von 80 Pa·s
ergibt. Es wird anschließend
bei 120 °C
getrocknet.
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V. Kurze abschließende thermische Behandlung
bei niedriger Temperatur
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Trotz
fehlenden Harzes wird ein Hochfahren der Temperatur mit einem Plateau
von 30 Min. bei 250 °C
durchgeführt,
um die Verdampfung aller Lösungsmittel
zu vollenden.
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Um
ein erfindungsgemäßes Anzeige-Plasmapaneel
zu erhalten, werden eine herkömmliche vordere
Platte und die erfindungsgemäße hintere Platte
verbunden, man versiegelt die zwei Platten durch eine thermische
Behandlung, die angepasst ist, um das Dichtungsglas zumindest teilweise
zum Schmelzen zu bringen, führt
die zwischen den Platten enthaltene Luft durch Pumpen ab, füllt das
Paneel mit Entladungsgas unter schwachem Druck und versiegelt die
Pumpöffnung.
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Das
dadurch erhaltene Plasmapaneel weist gute mechanische Eigenschaften
insbesondere an den Barrieren auf; es lässt sich kein Stauchen der Barrieren
beobachten. Das hydraulische Bindemittel dieser Barrieren ist trotz
der thermischen Behandlungen im hydratisierten Zustand geblieben.
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Das
Verfahren gemäß der zweiten
Familie von Ausführungsformen
der Erfindung ermöglicht
somit die Ausführung
der die Barrieren tragenden Platten des Plasmapaneels ohne jemals
250 °C zu übersteigen,
was wirtschaftlich und zur Aufrechterhaltung der Barrieren im hydratisierten
Zustand gemäß der Erfindung
sehr vorteilhaft ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante der Erfindung wird eine auf dem Markt erhältliche
Versiegelungsdichtung auf Basis von Versiegelungskleber verwendet,
die einer Temperatur von 250 °C
standhält,
wodurch die zwei Platten durch eine thermische Behandlung bei lediglich
250 °C versiegelt
werden können;
in diesem Fall übersteigt
aufgrund der Erfindung keiner der Schritte der Paneelherstellung
250 °C,
wodurch das hydraulische Bindemittel der Barrieren leichter im hydratisierten
Zustand gehalten werden kann, was vorteilhafterweise jedes Risiko
einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des hydraulischen
Bindemittels der Barrieren begrenzt.
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Welche
Ausführungsform
zur Umsetzung der Erfindung auch immer festgehalten wird, sind andere
Zementtypen als der Portlandzement verwendbar, ohne die Erfindung
zu verlassen, insbesondere Zemente, die nach dem Abbinden den Temperaturen der
für die
Herstellung des Paneels noch notwendigen thermischen Behandlungen
standhalten können; andere
Typen von hydraulischen Bindemitteln als Zement sind verwendbar,
ohne die Erfindung zu verlassen.
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Die
vorliegende Erfindung ist für
jeden Plasmapaneel-Typ anwendbar, dessen Zellen durch Barrieren
abgeteilt sind; bei diesen Plasmapaneelen kann es sich um Plasmapaneele
des koplanaren Typs, des matriziellen Typs oder auch um solche mit Radiofrequenz-
oder Mikrowellenerregung handeln.