DE60309599T2

DE60309599T2 - Plasmabildschirm mit koplanaren elektroden konstanter breite

Info

Publication number: DE60309599T2
Application number: DE60309599T
Authority: DE
Inventors: Laurent Tessier
Original assignee: Thomson Plasma SAS
Current assignee: Thomson Plasma SAS
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: FR2845199A1; EP1543536B1; AU2003274114A1; EP1543536A1; CN1685462A; US7372205B2; CN100355006C; KR100985077B1; MXPA05003213A; WO2004034418A1; KR20050040944A; US20060138959A1; JP4430542B2; DE60309599D1; JP2006515951A

Description

Bezug nehmend auf die 1A, 1B betrifft die Erfindung einen Plasmabildschirm mit einer ersten Platte 11 und einer zweiten Platte 12, zwischen denen ein Raum gebildet wird, der mit Entladungsgas gefüllt ist und in eine Gesamtheit von Entladungszellen 18 unterteilt ist, welche zeilen- und spaltenweise angeordnet sind, ferner mit einem Gitter von Isolierbarrieren mit Barrieren 15, die jeweils zwei angrenzende Zellenspalten trennen, wobei die erste Platte mindestens zwei Gitter von koplanaren, so genannten Sustain-Elektroden Y, Y' umfasst, die nach allgemeinen, parallel zueinander und senkrecht zu den Barrieren verlaufenden Richtungen ausgerichtet sind, eine konstante Breite senkrecht zu diesen allgemeinen Richtungen aufweisen und derart angeordnet sind, dass jede Entladungszelle von einer Elektrode jedes Gitters durchquert wird.
Da die Barrieren 15 jeweils zwei angrenzende Zellenspalten trennen, werden diese Barrieren Spaltenbarrieren genannt im Gegensatz zu den nachfolgend beschriebenen Zeilenbarrieren.
Jede Endladungszelle wird somit durch ein Paar von Sustain-Elektroden durchquert, und jedes Paar von Sustain-Elektroden versorgt somit eine Zeile von Entladungszellen; alle angrenzenden Zellen ein und derselben Zeile sind von einer Spaltenbarriere aus Isoliermaterial getrennt; in der allgemeinen Richtung der koplanaren Elektroden sind demnach die Breiten der unterschiedlichen Zellen ein und derselben Zeile von diesen Spaltenbarrieren begrenzt; diese Barrieren dienen in der Regel als Abstandshalter zwischen den Platten des Bildschirmes.
Die koplanaren Elektroden sind mit einer dielektrischen Schicht 13 überzogen, die selbst mit einer Schicht zum Schutz und zur Aussendung von Sekundärelektronen 14, im Allgemeinen auf Magnesiumoxid-Basis, überzogen ist.
Die zweite Platte umfasst ein drittes Gitter von so genannten Adressierelektroden X, die jeweils zwischen zwei Spaltenbarrieren angeordnet sind; demnach versorgt jede Adressierelektrode eine Spalte von Entladungszellen; diese Adressierelektroden können auch mit einer dielektrischen Schicht 17 überzogen sein.
Das Barrierennetz mancher Bildschirme gemäß dem Stand der Technik umfasst ebenfalls Barrieren 16, die Zeilenbarrieren genannt werden, welche jeweils zwei angrenzende Zellenzeilen trennen, so dass jede Zelle des Bildschirms dann auf ihrem gesamten Umfang durch Barrieren, wie in den 1A, 1B dargestellt, begrenzt ist.
Die Steuerung der Plasmabildschirme umfasst herkömmlicherweise Adressierperioden zum Aktivieren der Zellen, die gezündet werden müssen, gefolgt von Sustain-Perioden, während deren Reihen von Sustain-Spannungsimpulsen zwischen den Sustain-Elektroden Y, Y', die eine Zellenzeile versorgen, in dem Intervall oder Gap G zwischen diesen Elektroden angelegt werden. Die Höhe dieser Sustain-Impulse muss ausreichend sein, um in den zuvor aktivierten Zellen der Zeile Entladungen zu verursachen, dürfen aber nicht ausreichend sein, um Entladungen in den nicht zuvor aktivierten Zellen dieser Zeile zu verursachen.
Die Adressierung der Entladungszellen erfolgt im Allgemeinen zwischen einer Spaltenelektrode und einer der Zeilenelektrode, die auch dem Sustain dient.
Die Entladungszellen und der Raum zwischen den Platten sind mit einem Gas unter geringem Druck gefüllt, das für die Erzielung von Entladungen angepasst ist, die eine UV-Strahlung aussenden.
Die Wände jeder Zelle sind im Allgemeinen mit einer Leuchtstoffschicht versehen, die eine sichtbare, insbesondere rote, grüne oder blaue Strahlung aussenden kann, wenn der Leuchtstoff von der UV-Strahlung der Entladungen erregt wird; diese Schichten sind im Allgemeinen auf der zweiten Platte und an den Seiten der Barrieren angeordnet.
Bei Bildschirmen, die drei Primärfarben – rot, grün und blau – ausstrahlen, weisen die angrenzenden Entladungszellen Leuchtstoffe unterschiedlicher Farbe auf, so dass sich Entladungen erzielen lassen, die indirekt rot, grün und blau ausstrahlen.
Im Allgemeinen dient die erste Platte, welche die koplanaren Elektroden trägt, als Vorderplatte, die dem Betrachter der Bilder zugewandt ist, die der Bildschirm anzeigen kann; um zu verhindern, dass die Elektroden der Vorderplatte einen zu großen Teil der sichtbaren Strahlung aus den Zellen aufnehmen, werden die koplanaren Elektroden bevorzugt aus einem Material hergestellt, das zugleich leitend und durchsichtig ist wie Zinnoxid oder das Mischoxid aus Zinn und Indium (ITO für Englisch: Indium-Tin-Oxide); da diese durchsichtigen Elektroden im Allgemeinen nicht ausreichend leitend sind, werden die Gitter von durchsichtigen Elektroden in der Regel mit undurchsichtigen metallischen Leitern „aufgedoppelt", welche „leitende Busse" genannt werden, weil sie den elektrischen Entladungsstrom an die durchsichtigen Elektroden verteilen; die lineare elektrische Leitfähigkeit des Busses übersteigt herkömmlicherweise diejenige des Zündleiters; der Bus besteht aus einem stark leitenden metallischen Material wie Silber und ist folglich lichtundurchsichtig.
Bei einer Sustain-Periode, wenn ein elektrischer Spannungsimpuls mit ausreichender Amplitude zwischen zwei koplanaren Elektroden Y, Y' ein und desselben Paares in einer Zelle angelegt wird, die von diesen Elektroden versorgt wird und anlässlich einer Zündperiode zuvor aktiviert wurde, wird eine Entladung in dem Intervall G an dem Zündrand 191 einer dieser Elektroden gezündet auf einer Front, die sich zwischen den Spaltenbarrieren 15 erstreckt, die die Breite dieser Zelle an dieser Stelle begrenzen; in Bezug auf 1A erfolgt die Zündung der Entladung in dieser Zelle in einem Zündbereich Z_a des Abschnitts dieser Elektrode, der dieser Zelle entspricht; vorzugsweise sind die Eigenschaften des Oberflächenpotentials der diese Elektrode überziehenden dielektrischen Schicht 13 ausreichend gleichmäßig, um eine Zündung der Entladung bei geringer Spannung zu ermöglichen; nach Zündung breitet sich die Entladung senkrecht zu der allgemeinen Richtung der koplanaren Elektroden bis zu dem Rand des Entladungsendes 192 der Elektrode aus, der dem Zündrand entgegengesetzt ist; die Phase der Entladungsausbreitung – die so genannte Expansionsphase – ermöglicht die Bildung eines Entladungsbereichs mit geringem elektrischem Feld, das sehr wirksam ist, um das Gas zu erregen und ultraviolette Photonen zu erzeugen; die Expansionsphase ermöglicht folglich eine Verbesserung der Lichtausbeute der Entladungen. Während der Expansionsphase der Entladung bis zu dem Rand des Entladungsendes der Elektrode belegt die Entladung nahezu den gesamten Gasraum, der durch die zwei die Zelle in der Breite begrenzenden Spaltenbarrieren 15 begrenzt ist.
Bei einer Sustain-Periode unmittelbar vor dem Anlegen eines elektrischen Spannungsimpulses zwischen zwei koplanaren Elektroden Y, Y' ein und desselben eine Zelle durchquerenden Paars ist der Bereich der dielektrischen Schicht, der diese Elektroden überzieht, im Allgemeinen mit Restladungen – so genannten Memory Loads bedeckt, die insbesondere aus der vorigen Entladung in dieser Zelle stammen. Sofort zu Beginn des Anlegens eines elektrischen Spannungsimpulses und vor jeglicher neuen Entladung ist der zwischen diesen zwei Elektroden enthaltene Bereich des Entladungsgases dann der Summe der zwischen diesen Elektroden angelegten Spannung und der Spannung, die aus den aus dem vorigen Sustain-Impuls stammenden „Memory Loads" resultiert, ausgesetzt.
3 stellt – am Anfang eines an die Elektroden angelegten Sustain-Spannungsimpulses mit einem Wert von 100 V, welcher weiteren identischen Wechselimpulsen folgt, die Memory Loads hinterlassen haben – die Verteilung der äquipotentiellen Spannungslinien gemäß einem Schnitt A1-A1' in dem Bereich der Entladungsausbreitung zwischen der Mitte einer Spaltenbarriere 15 und der Mitte der Zelle, wobei dieses Intervall der halben Entfernung zwischen den Mitten zweier angrenzender Spaltenbarrieren entspricht, d.h., der halben Breite einer Entladungszelle; die durchgezogen dargestellten äquipotentiellen Linien entsprechen positiven Werten des Potentials; die strichlierten äquipotentiellen Linien entsprechen negativen Werten des Potentials; der Potentialunterschied zwischen zwei angrenzenden äquipotentiellen Kurven ist konstant und angepasst, um zwanzig äquipotentielle „positive", mit durchgezogenen Linien dargestellten Kurven zu erhalten; während des startenden 100-V-Spannungsimpulses wird hier angenommen, dass die betrachtete Elektrode Y die Rolle der Kathode spielt und dass die negativen Memory Loads, die in dieser Zelle an der Oberfläche der dielektrischen Schicht 13 gespeichert sind, von der Entladung stammen, die durch den vorigen Sustain-Spannungsimpuls derselben Serie mit entgegengesetztem Zeichen erzeugt wurde. In dieser Figur entspricht die äquipotentielle Kurve V der ersten negativen Äquipotentiallinie (strichliert dargestellt im Gegensatz zu den durchgezogen dargestellten positiven Äquipotentiallinie) und zeugt von dem Vorhandensein einer negativen Last, die hier an der Oberfläche der Spaltenbarriere 15 abgelegt wurde. Die Verteilung dieser Äquipotentiellen in der Tiefe in der Spaltenbarriere zeigt, dass nach der Zündung durch den aktuellen Impuls die Entladung sich auf den Seiten der Barrieren ausbreiten wird, d.h. über die Oberfläche der dielektrischen Schicht 13 und der Schutzschicht 14 hinaus, mit denen die Elektrode Y überzogen ist. Bei den Sustain-Perioden, in denen der Bildschirm Licht aussendet, sind die Barrieren folglich in beträchtlichem Kontakt mit den Entladungen. Dieses Phänomen führt zu einem gesteigerten Verlust der an den Barrieren geladenen Formen und zu einer beschleunigten Güteminderung des diese Barrieren überziehenden Leuchtstoffes und folglich zu einer Verringerung der Lichtausbeute und zu einer Verringerung der Lebensdauer des Bildschirmes.
Der beispielsweise in der EP 0 782 167 (Pioneer) veranschaulichte Stand der Technik schlägt für dieses Problem eine Lösung vor, die in 2 dargestellt ist. 2 stellt eine schematische Draufsicht der Struktur einer Zelle eines koplanaren Plasmabildschirms dar, die sich von der zuvor in den 1A und 1B vorgestellten Struktur dadurch unterscheidet, dass die koplanareen Elektroden sich nicht mehr auf der ganzen Breite der Zellen ausbreiten: jede Elektrode Y umfasst einen leitenden Bus Y_b, der an dem Rand des Entladungsendes 192 durchgehend ist und alle Zellen ein und derselben Zeilen durchquert, sowie an jeder Zelle ein Elektrodenelement Y_p in Form einer auf diese Zelle zentrierten Zunge mit einer geringeren Breite als diese Zelle, welche sich von dem Bus bis zu dem Zündrand 191 erstreckt. Die Elektrodenelemente Y_p jeder Zelle werden so dimensioniert, dass ihre Seitenränder in einem Abstand D ungleich Null von der Oberfläche der am nächsten gelegenen, diese Zelle begrenzenden Spaltenbarrieren positioniert sind.
Eine solche, auf die koplanaren Elektroden Y, Y' angewandte Struktur ermöglicht ein Reduzieren des Potentials an den Seiten der Spaltenbarrieren und an den diesen Barrieren nahe gelegenen Oberflächenabschnitten der Schutzschicht entlang der Seitenränder der Elektrodenelemente Y_p, wie in 4 veranschaulicht, die die Verteilung der elektrischen äquipotentiellen Kurven in der in 2 dargestellten Zelle gemäß einem Schnitt A2-A2' in der halben Breite der Zelle gemäß denselben Hypothesen und Konventionen wie für die vorhergehend beschriebene 3 darstellt; in dieser 4 lässt sich feststellen, dass die erste, strichliert dargestellte äquipotentielle negative Kurve auf die Spaltenbarriere in V an dem oberen Teil dieser Barriere an der Schnittstelle mit der Schutzschicht und der dielektrischen Schicht 13 trifft; aus diesen dielektrischen, durch die äquipotentiellen Kurven veranschaulichten Eigenschaften ergibt sich eine bessere Einschließung der Sustain-Entladungen in einem Abstand von den Spaltenbarrieren zu Beginn der Expansion in den in der EP 0 782 167 beschriebenen Bildschirmen oder in Bezug auf 2 gegenüber den in Verbindung mit 1A und 1B vorhergehend beschriebenen Bildschirmen; dadurch werden die Lichtausbeute und die Lebensdauer verbessert.
Am Ende der Ausbreitung der Entladungen, d.h. an den Bussen Y_b der koplanaren Elektroden stellt sich hingegen dasselbe Problem wie zuvor, da die Elektroden sich hier auf der gesamten Breite der Zellen erstrecken: das Potential entlang der Barrierenfläche und an der Oberfläche der Schutzschicht bleibt hoch in der Nähe der den Bussen entsprechenden Elektrodenteile Y_b; die Verbesserung der Lichtausbeute und der Lebensdauer bleibt somit begrenzt.
Eine solche Struktur mit Elektrodenelementen ist ferner schwieriger zu verwirklichen als diejenige der 1A und 1B und erfordert einen teuren Vorgang der horizontalen Ausrichtung der Platten 11 und 12, damit die jeder Zelle eigenen Elektrodenelemente perfekt auf jede Zelle zentriert und von zwei angrenzenden Spaltenbarrieren gleich weit entfernt sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Lichtausbeute der Plasmabildschirme und deren Lebensdauer zu steigern und dabei diese Beschränkungen und Nachteile zu vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist hierzu ein Plasmabildschirm mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte, zwischen denen ein Raum gebildet wird, der mit Entladungsgas gefüllt ist und in eine Gesamtheit von Entladungszellen unterteilt ist, welche zeilen- und spaltenweise angeordnet sind, ferner mit einem Gitter von Isolierbarrieren mit Barrieren, die jeweils zwei angrenzende Zellenspalten trennen und jeweils eine Basis, die auf der zweiten Platte aufliegt, und einen oberen Teil, der mit der ersten Platte in Kontakt steht, aufweisen, wobei die erste Platte mindestens zwei Gitter von koplanaren, so genannten Sustain-Elektroden Y, Y' umfasst, die nach allgemeinen, parallel zueinander und zu den Zeilen verlaufenden Richtungen ausgerichtet sind, derart angeordnet sind, dass jede Entladungszelle von einer Elektrode jedes Gitters durchquert wird, wobei dann ein Paar gebildet wird, und so genannte Zündränder aufweisen, die sich beidseitig des Gaps zwischen den Elektroden jedes Paares gegenüberstehen, wobei jede spaltentrennende Barriere an ihrem oberen Teil und auf ihrer gesamten Breite eine Folge von Bereichen geringer Permittivität, welche sich mindestens beidseitig des Gaps zwischen den Elektroden jedes Paares erstrecken, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich mindestens von einer Zeile aus erstrecken, die 80 μm hinter den Zündrändern der Elektroden dieses Paares befindet, und die eine Dicke, die 3 μm übersteigt und weniger oder gleich einem Fünftel der Gesamthöhe der Barrieren ist, und eine mittlere dielektrische Permittivität aufweisen, die mindestens drei Mal geringer ist als die an der Basis ermittelte dielektrische Permittivität der Barrieren ist.
Somit erstrecken sich die Bereiche geringer Permittivität mindestens beidseitig des Gaps jeder Zelle. Die Dicke eines Bereichs geringer Permittivität auf einer Barriere wird von dem oberen Teil dieser Barriere aus in dem Bereich des Kontakts mit der ersten Platte gemessen; jeder dieser Bereiche erstreckt sich annähernd auf der gesamten Breite der Barriere, ausgenommen die Dicke einer eventuellen Leuchtstoffschicht.
Wenn die koplanaren Elektroden nicht eine konstante Breite wie beispielsweise in der Struktur gemäß dem in Verbindung mit 2 beschriebenen Stand der Technik aufweisen, ermöglicht es die Erfindung dann, die bereits beschriebenen Vorteile dieser Struktur hinsichtlich des Wirkungsgrades sowie die nachfolgend beschriebenen erfindungseigenen zu kumulieren.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung in den Fällen, in denen die koplanaren Elektroden jeweils eine konstante Breite auf ihrer gesamten Nutzlänge aufweisen. Unter Nutzlänge einer Elektrode ist die Länge zu verstehen, die der Gesamtheit der von dieser Elektrode versorgten Zellen entspricht; die Breite dieser Elektrode ist die senkrecht zu ihrer allgemeinen Richtung gemessene Breite; da die Breite der koplanaren Elektroden wie in der in Verbindung mit 1A und 1B beschriebenen Struktur gemäß dem Stand der Technik konstant ist, ist die Herstellung der Elektrodengitter wirtschaftlicher und die Verbindung der Platten wird nicht durch Ausrichtungsvorgaben erschwert; es werden somit die Nachteile der in Verbindung mit 2 beschriebenen Struktur gemäß dem Stand der Technik vermieden und dabei zumindest identisch, wenn nicht gar größere Vorteile hinsichtlich der Lichtausbeute und der Lebensdauer erzielt, wie nachfolgend erläutert wird.
Die Erfindung schlägt nämlich vor, die Verteilung der äquipotentiellen Kurven nicht durch eine Änderung der Form und der Position der Elektroden an jeder Zelle wie zuvor in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben zu verändern, sondern durch Variierung der dielektrischen Permittivität innerhalb der Barrieren in einer Weise, die geeignet ist, um an jeder Zelle die äquipotentiellen Kurven in der Nähe der dielektrischen Schicht und der Schutzschicht zu verengen und einander näher zu bringen derart, dass das elektrische Potential an der Seite dieser Barrieren, insbesondere in der Nähe dieser Schichten verringert wird.
Aufgrund der erfindungsspezifischen Dicke der Bereiche geringer Permittivität und aufgrund der erfindungsspezifischen mittleren dielektrischen Permittivität dieser Bereiche lässt sich dann eine bessere Einschließung der Sustain-Entladungen an der Oberfläche der dielektrischen Schicht und der Schutzschicht in einem Abstand zu den Barrieren erzielen, wodurch der Verlust an geladenen Plasmaformen und die Güteminderung der Leuchtstoffe an diesen Barrieren durch das Plasma in dem Bereich der Entladungsausbreitung verringert wird.
Ein zusätzlicher Vorteil der Struktur des erfindungsgemäßen Bildschirms ergibt sich dadurch, dass die gewünschte Einschließung der Entladungen auch am Ende der Expansion erzielt wird; im Gegensatz zu der in Verbindung mit 2 beschriebenen Struktur wird das Potential an den Seiten der Barrieren und auf der Oberfläche der Schutzschicht und der dielektrischen Schicht ebenfalls in der Nähe der dem Entladungsende entsprechenden Elektrodenteile gesenkt, wodurch eine größere Verbesserung der Lichtausbeute und der Lebensdauer ermöglicht wird.
Wenn die erste Platte drei Elektrodengitter umfasst, wird dann jede Zelle von drei Elektroden durchquert – eine von jedem Gitter-, die dann eine Dreiergruppe bilden.
Unter „Gap" sind der die Elektroden jedes Paars trennende Bereich oder gegebenenfalls die die Elektroden jeder Dreiergruppe trennenden Bereiche zu verstehen; wenn die Breite der koplanaren Elektroden konstant ist, ist die Breite der die Elektroden trennenden Bereiche ebenfalls konstant.
Der Bereich geringer Permittivität an dem oberen Teil der Barrieren kann somit diskontinuierlich sein, d.h., dass er an dem die koplanaren Elektroden jedes Paars trennenden Gap bis maximal 80 μm beidseitig der Elektrodenränder jenseits dieses Gaps unterbrochen sein kann; die Bereiche geringer Permittivität erstrecken sich dann beidseitig des Gaps, insbesondere an den Bereichen der Ausbreitung der Entladungen, d.h. gegenüber der Elektrodenoberfläche. Der Bereich geringer Permittivität kann sich weiter erstrecken, beispielsweise wenn er exakt an den die koplanaren Elektroden trennenden Gaps unterbrochen ist.
Gemäß einer einfacheren Variante, deren Herstellung wirtschaftlicher ist, bildet die Folge von Bereichen geringer Permittivität an dem oberen Teil jeder Barriere einen kontinuierlichen Bereich geringer Permittivität ohne Unterbrechung an den Gaps.
Gemäß einer weiteren Variante, die eine bessere Kontrolle der Einschließung der Entladungen und eine größere Verbesserung der Lichtausbeute und der Lebensdauer ermöglicht, sind die Bereiche geringer Permittivität an dem oberen Teil jeder zwei Spalten trennenden Barriere diskontinuierlich und an dem die Elektroden jedes Paars trennenden Gap unterbrochen.
Gegenstand der Erfindung ist zusammengefasst ein Plasmabildschirm mit einem Gitter von Barrieren, die jeweils eine Basis aufweisen, die auf einer Platte aufliegt, und einen oberen Teil, der in Kontakt mit einer weiteren Platte mit mindestens zwei Gittern von koplanaren Elektroden steht, dadurch gekennzeichnet, dass diese Barrieren an ihrem oberen Teil einen Bereich geringer Permittivität mit einer Dicke aufweisen, die 3 μm übersteigt und weniger oder gleich einem Fünftel ihrer Gesamthöhe ist, die eine mittlere dielektrische Permittivität aufweist, die mindestens drei Mal geringer ist als die an der Basis ermittelte dielektrische Permittivität der Barrieren ist.
Um die Einschließung der Sustain-Entladungen fernab von den Barrierenseiten noch weiter zu verbessern, kann die Erfindung ebenfalls eine oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– die Dicke der Bereiche geringer Permittivität beträgt mindestens 5 μm;
– die spaltentrennenden Barrieren weisen ferner

Zwischenbereiche hoher Permittivität auf, die zwischen der Basis der Barrieren und den Bereichen geringer Permittivität angeordnet sind, eine Dicke, welche die Dicke der Bereiche geringer Permittivität übersteigt, und eine mittlere dielektrische Permittivität aufweisen, welche die an der Basis ermittelte dielektrische Permittivität der Barrieren übersteigt; die mittlere dielektrische Permittivität dieser Zwischenbereiche ist größer oder gleich fünf Mal die an der Basis ermittelte dielektrische Permittivität der Barrieren; die Folge von Zwischenbereichen hoher Permittivität kann einen kontinuierlichen Zwischenbereich hoher Permittivität bilden; an dem oberen Teil jeder Barriere können die Bereiche hoher Permittivität umgekehrt diskontinuierlich und an dem die Elektroden jedes Paars trennenden Gap unterbrochen sein.
Die Erfindung kann ferner eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– die allgemeinen Richtungen der koplanaren Elektroden verlaufen senkrecht zu den spaltentrennenden Barrieren;
– die koplanaren Elektroden Y, Y' sind mit einer dielektrischen Schicht und einer Schicht zum Schutz und zur Aussendung von Sekundärelektronen überzogen;
– die zweite Platte umfasst ein drittes Gitter von so genannten Adressierelektroden X, die jeweils an einer Zellenspalte angeordnet sind;
– das Barrierengitter umfasst ebenfalls Barrieren, die jeweils zwei angrenzende Zellenzeilen trennen;
– die Barrieren weisen eine Höhe von mindestens 100 μm auf.

In der JP2000-306517 und der JP07-262930 (siehe die zweite Ausführungsform in Verbindung mit der 3 der vorliegenden Anmeldung) sind Plasmabildschirme beschrieben, in denen die auf der ersten Platte positionierte dielektrische Schicht Bereiche geringer Permittivität aufweist; in der JP07-262930 sind diese Bereiche zwischen den Zellenzeilen und nicht zwischen den Spalten wie in der Erfindung angeordnet; durch solche Bereiche lässt sich die Ausbreitung der Entladungen in der vertikalen Richtung der Spalten begrenzen, während die Erfindung es ebenfalls ermöglicht, die Ausbreitung der Entladungen in der waagerechten Richtung der Zeilen zu begrenzen; in diesen zwei Dokumenten erstrecken sich diese Bereiche kontinuierlich auf der ganzen Breite oder auf der ganzen Nutzhöhe des Bildschirms und können mit dem oberen Teil der die Spalten trennenden Barrieren in Kontakt stehen (JP2000-306517, 1); es ist anzumerken, dass solche Bereiche geringer Permittivität besonders schwierig in der Dicke der dielektrischen Schicht zu verwirklichen sind, während die erfindungsgemäßen Bereiche geringer Permittivität viel leichter an dem oberen Teil der Barrieren zu verwirklichen sind.
Die Erfindung wird besser verständlich anhand der folgenden, als nicht einschränkendes Beispiel angegebenen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
die bereits beschriebenen 1A und 1B eine Draufsicht beziehungsweise einen Längsschnitt durch eine Zelle mit koplanaren Elektroden mit konstanter Breite eines Plasmabildschirms gemäß dem Stand der Technik;
die bereits beschriebene 2 eine Draufsicht einer Zelle mit koplanaren Elektroden mit variabler Breite eines Plasmabildschirms gemäß dem Stand der Technik;
die bereits beschriebenen 3 und 4 die Verteilung des Potentials gemäß einem Schnitt A1-A'1 in der Hälfte einer Zelle der 1A beziehungsweise gemäß einem Schnitt A2-A'2 in der Hälfte einer Zelle der 2 zu Beginn des Anlegens eines 100-V-Spannungsimpulses an die koplanare Elektrode dieser halben Zelle;
5 einen Querschnitt durch eine Zelle eines Plasmabildschirms gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
6 und 7 zwei Beispiele der Potentialverteilung, die sich gemäß einem Schnitt A1-A'1 in der Hälfte einer in 5 nach denselben Konventionen wie für 3 und 4 dargestellten Zelle ergibt;
8 einen Querschnitt durch eine Zelle eines Plasmabildschirms gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
9 und 10 die Verteilung des Potentials, die sich gemäß einem Schnitt A1-A'1 in der Hälfte einer in 8 dargestellten Zelle beziehungsweise gemäß einem Schnitt A1-A'1 in der Hälfte einer in 11 noch immer nach denselben Konventionen wie für 3 und 4 dargestellten Zelle ergibt;
11 einen Querschnitt durch eine Zelle eines Plasmabildschirms gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
12 eine Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 5, bei der der obere Teil der Barrieren einen Bereich geringer Permittivität lediglich in den Bereichen der Ausbreitung der Entladungen aufweist.
In den Figuren ist kein Wertemaßstab berücksichtigt, damit manche Einzelheiten besser ersichtlich werden, die sonst nicht deutlich ersichtlich wären, wenn die Verhältnisse eingehalten worden wären.
Zur Vereinfachung der Beschreibung und Verdeutlichung der Unterschiede und Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben.
Gemäß der ersten, in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Plasmabildschirm dieselben, gemäß derselben Struktur angeordneten Elemente wie der vorhergehend in Verbindung mit den 1A und 1B beschriebene Bildschirm gemäß dem Stand der Technik mit dem einzigen Unterschied, dass die Spaltenbarrieren 15 eine Basisschicht 15a umfassen, die mit der dielektrischen, das Gitter von Elektroden X der zweiten Platte 12 überziehenden Schicht und einer durchgehenden obersten Schicht 15b in Kontakt steht, die auf die Basisschicht 15a aufgetragen ist und sich bis zu der dielektrischen Schicht 13 und der Schutzschicht 14 erstreckt, die die Gitter von koplanaren Elektroden Y, Y' der ersten Platte 11 überzieht. Hier weisen die koplanaren Elektroden jeweils eine konstante Breite auf ihrer gesamten Nutzlänge auf, und die Herstellung der Elektrodengitter ist wirtschaftlicher und die Verbindung der Platten wird nicht durch Ausrichtungsvorgaben erschwert.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Dicke oder Höhe D_a der Basisschicht und die mittlere dielektrische Permittivität E_a des sie bildenden Materials zum einen und die Dicke oder Höhe D_b der obersten Schicht und die mittlere dielektrische Permittivität E_b des sie bildenden Materials zum anderen angepasst, damit E_a E_b übersteigt und D_a D_b übersteigt, bevorzugt damit E_a ≥ 3 E_b und D_a ≥ 4 D_b; die oberste Schicht entspricht somit einem durchgehenden Bereich geringer Permittivität der Barrieren; die Dicke der obersten Schicht stellt somit maximal ein Fünftel der Gesamthöhe der Barrieren dar; um eine signifikante Einschließungswirkung zu erzielen, muss die Dicke dieser Schicht 3 μm übersteigen.
Wie durch diese erste Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, besteht das Prinzip der Erfindung somit darin, die Kapazität der Spaltenbarrieren an ihrem oberen Teil, vorliegend auf einem geringen Teil D_b der Höhe dieser Barrieren, d.h., in der Nähe der Schutzschicht 14 und der dielektrischen Schicht 13, auf denen sich die Sustain-Entladungen ausbreiten, deutlich zu senken, so dass die elektrische Kapazität in dem oberen, mit der koplanaren Platte 11 in Kontakt stehenden Teil dieser Barrieren sehr gering ist und in dem anderen Teil dieser Barrieren höher ist. Diese erfindungseigene Uneinheitlichkeit der elektrischen Kapazität der Barrieren ermöglicht es, die äquipotentiellen Linien in dem Bereich geringer Kapazität an der Oberfläche der dielektrischen Schicht und der Schutzschicht, welche die koplanaren Elektroden der Platte 11 überziehen, zu verengen, und somit die Ausbreitung der Sustain-Entladungen an der dielektrischen Oberfläche ohne „Überlauf" auf die Seiten der Barrieren besser einzuschließen. Je geringer die Höhe D_b der obersten Schicht gegenüber der Höhe der Basisschicht D_a ist und je geringer die mittlere dielektrische Permittivität E_b der obersten Schicht gegenüber der mittleren dielektrischen Permittivität E_a der Basisschicht ist, desto geringer ist aufgrund des Kapazitätzteilungseffekts, der sich durch die vorhergehend beschriebene zweischichtige Struktur der Barrieren ergibt, das elektrische Potential an der Fläche der Ausbreitung der Entladungen in der Nähe dieser Barrieren.
6 stellt die Verteilung der äquipotentiellen Linien dar, die auf dieser Ausbreitungsfläche unter Verwendung einer Entladungszellenstruktur gemäß der ersten, soeben beschriebenen Ausführungsform erzielen lässt mit E_a = 3 E_b und D_a = 4 D_b, wenn an die Elektrode Y ein 100-V-Spannungsimpuls angelegt wird und diese Elektrode die Rolle einer Kathode für diesen Impuls spielt; diese Verteilung entspricht der Verteilung des Potentials zu Beginn des Anlegens des Impulses vor der Zündung der Entladung gemäß denselben Hypothesen und Konventionen wir für die vorhergehend beschriebenen 3 und 4, wobei die mit durchgezogenen Linien dargestellten äquipotentiellen Kurven positiven Potentialen und die strichliert dargestellten äquipotentiellen Kurven negativen Potentialen entsprechen; in dieser 4 lässt sich feststellen, dass die Einschließungsrate der Entladungen, die durch die Position V der ersten, strichliert dargestellten negativen Äquipotentiallinie veranschaulicht ist, dem vorhergehend in Verbindung mit den 2 und 4 beschriebenen Fall gemäß dem Stand der Technik nahe kommt, in dem die koplanaren Elektroden Elemente aufweisen, die jeder Zelle eigen sind und deren Herstellung schwierig und kostspielig ist; mit dieser Einschließung lässt sich somit eine zumindest vergleichbare Verbesserung der Lichtausbeute und der Lebensdauer des Bildschirms zu einem geringeren Preis erzielen.
Gemäß denselben Konventionen wie in 6 stellt 7 die Verteilung der äquipotentiellen Linien dar, die für einen Bildschirm gemäß der ersten Ausführungsform erzielt wird, wobei dieses Mal E_a = 5 E_b und D_a = 10 D_b. Die Position V der ersten negativen Äquipotentiallinie stimmt hier mit der Fläche der dielektrischen Schicht und der Schutzschicht überein, die die Elektrode Y überziehen. Bei den Sustain-Perioden werden sich die Entladungen somit überhaupt nicht mehr auf den Seiten der Barrieren ausbreiten, was der allgemeinen Aufgaben der Erfindung entspricht.
Gemäß einer in 12 dargestellten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Schicht 15b geringer Permittivität E_b an dem oberen Teil der Barrieren lediglich an den Barrierenteilen verwirklicht, die dem Bereich der Entladungsausbreitung entsprechen, so dass an den dem Gap G zwischen Elektroden und dem Zündbereich entsprechenden Barrierenteilen der obere Teil der Barrieren eine Permittivität E_a aufweist, die mit derjenigen der Basisschicht identisch ist.
Gemäß dieser Variante umfasst jede spaltentrennende Barriere an ihrem oberen Teil und auf ihrer gesamten Breite eine Folge von Bereichen geringer Permittivität 15b', die sich beidseitig des die Elektroden jedes Paars trennenden Gaps erstrecken von einer Zeile aus, die an der Grenze zwischen dem Zündbereich Z_a und dem Expansionsbereich Z_b hinter den Zündrändern 191 der Elektroden dieses Paars befindet; herkömmlicherweise ist diese Grenzzeile um maximal 80 μm von dem Zündrand beabstandet; anders ausgedrückt, die Breite des Zündbereichs Z_a beträgt maximal 80 μm; diese Bereiche geringer Permittivität weisen dieselbe Dicke und dieselbe dielektrische Permittivität auf wie der vorhergehend beschriebene Bereich geringer Permittivität.
Wie der Bereich der Zündung der Entladungen eines Barrierebereichs geringer Permittivität erzielt man dann vorteilhafterweise ein gleichmäßigeres elektrisches Feld auf der ganzen Länge der Zündränder 191 der Elektroden, wodurch sich vorteilhafterweise dieselben Zündeigenschaften wie in den Bildschirmen gemäß dem vorhergehend beschriebenen Stand der Technik erzielen lassen. In den Expansionsbereichen der Entladungen, in denen die Seiten der Barrieren Gefahr laufen, den geladenen Partikeln der Entladungen ausgesetzt zu werden, ermöglichen es die erfindungsgemäßen Bereiche geringer Permittivität 15b', die Entladungen wie vorhergehend beschrieben entsprechend der Aufgabe der Erfindung einzuschließen.
Im Vergleich zu 5 veranschaulicht 8 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der die Barrieren eine obere durchgehende Schicht 15c umfassen, die mit der vorhergehend beschriebenen obersten Schicht 15b vergleichbar ist; diese obere Schicht 15c weist ebenfalls eine geringe Dicke D_c und eine geringe Permittivität E_c auf; diese obere Schicht 15c überzieht nicht nur wie vorhergehend den oberen Teil der Barrieren, sondern erstreckt sich hier durchgehend auf der Gesamtheit der aktiven Fläche der zweiten Platte 12; eine derartige Gestaltung ist einfacher als die vorhergehend beschriebene beispielsweise unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens, um die obere Schicht aufzutragen, zu verwirklichen. Hält man E_a = 5 E_c und D_a = 5 D_c fest und unter denselben Bedingungen wie vorhergehend erzielt man eine Verteilung der Oberflächenpotentiale, die in 9 dargestellt ist; diese Figur zeigt, dass die erzielte Wirkung der Einschließung der Entladungen durchaus vergleichbar ist mit derjenigen, die mit der in Verbindung mit 7 beschriebenen Ausführungsform erzielt wird. Vergleicht man die 7 und 9, so lässt sich feststellen, dass der Austausch einer obersten Schicht der Barrieren durch eine obere durchgehende Schicht zum Überziehen der gesamten zweiten Platte die Verteilung der äquipotentiellen Linien nicht wesentlich beeinflusst, so dass die Vorteile der Erfindung immer noch erzielt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Dicke oder Höhe D_a der Basisschicht und die mittlere dielektrische Permittivität E_a des sie bildenden Materials zum einen und die Dicke oder Höhe D_c der oberen Schicht und die mittlere dielektrische Permittivität E_c des sie bildenden Materials zum anderen angepasst, damit E_a E_c übersteigt und D_a D_c übersteigt, bevorzugt damit E_a ≥ 3 E_c und D_a ≥ 4 D_c; die obere Schicht entspricht somit einem Bereich geringer Permittivität der Barrieren; die Dicke der oberen Schicht stellt somit maximal ein Fünftel der Gesamthöhe der Barrieren dar; um eine signifikante Einschließungswirkung zu erzielen, muss die Dicke dieser Schicht 3 μm übersteigen.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform kann der Bereich 15b oder 15c geringer Permittivität beispielsweise durch eine poröse Schicht aus Aluminiumoxid gebildet werden, wobei die restlichen Barrieren, und zwar vorliegend die Basisschicht 15a höherer Permittivität beispielsweise durch eine glasige Bleioxidschicht gebildet ist.
11 stellt eine dritte Ausführungsform der Erfindung dar, bei der die erste und die zweite vorhergehend beschriebene Ausführungsform kombiniert werden; die Barrieren umfassen somit drei sich überlagernde Schichten: eine erste Basisschicht 15a mit einer Dicke D_a und einer relativen Permittivität E_a, die auf der dielektrischen Schicht 17 aufliegt, welche das Gitter von Elektroden X der zweiten Platte 12 überzieht, eine zweite Schicht 15c' mit einer Dicke D'_c und einer relativen Permittivität E'_c, die die gesamte zweite Platte 12 wie in der zweiten Ausführungsform überzieht, und eine dritte Schicht 15b mit einer Dicke D_b und einer relativen Permittivität E_b, die nur den oberen Teil der Barrieren wie in der ersten Ausführungsform überzieht.
Gemäß dieser dritten Ausführungsform sind ferner E'_c > E_a > E_b und D_a > D'_c ≥ D_b; vorzugsweise sind E'_c ≥ 5 E_a und E_a ≥ 3 E_b mit D_a ≥ 4 D'_c und D'_c ≥ D_b.
Neben einem Bereich geringer Permittivität an dem oberen Teil der Barrieren wie in der ersten und zweiten Ausführungsform findet man hier somit einen Bereich hoher Permittivität zwischen der Basis der Barrieren und diesem Bereich geringer Permittivität.
Im Vergleich mit der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es das Einfügen eines Zwischenbereichs hoher Permittivität, nämlich der zweiten Schicht 15c', in die Barrieren, die äquipotentiellen Linien in dem der ersten Schicht 15a und der zweiten Schicht 15c' entsprechendem Barrierenbereich zu lockern und auseinanderzuziehen, so dass die äquipotentiellen Linien an der dritten Schicht 15b noch enger aneinander sind als zuvor, wodurch die Einschließung der Entladungen noch weiter verbessert wird; unter Verwendung von E_b = E_a/5, E'_c = 5 E_a, D_b = D'_c = D_a/5 erzielt man dann die in 10 veranschaulichte Verteilung der äquipotentiellen Linien in der halben Breite eines Entladungsbereichs gemäß denselben Konventionen wie zuvor.
Bei dieser dritten Ausführungsform kann die dritte Schicht geringer Permittivität 15b beispielsweise eine poröse Schicht aus Aluminiumoxid sein, und die erste Schicht höherer Permittivität 15a kann eine glasige Bleioxidschicht und die zweite, dem Zwischenbereich hoher Permittivität entsprechende Schicht 15c' kann beispielsweise eine Schicht auf TiO2- oder BaTiO3-Basis sein.
Für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Bildschirms gemäß einer beliebigen der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen werden geeignete Materialien und Verfahren eingesetzt, die an sich von dem Fachmann für Plasmabildschirme bekannt sind.
Zur Steuerung der Funktionsweise des demnach erzielten Plasmabildschirms wird herkömmlicherweise mit Hilfe eines herkömmlichen Systems zur Versorgung und Steuerung des Plasmabildschirms verfahren.

Claims

Plasmabildschirm mit einer ersten Platte (11) und einer zweiten Platte (12), zwischen denen ein Raum gebildet wird, der mit Entladungsgas gefüllt ist und in eine Gesamtheit von Entladungszellen (18) unterteilt ist, welche zeilen- und spaltenweise angeordnet sind, ferner mit einem Gitter von Isolierbarrieren mit Barrieren (15), die jeweils zwei angrenzende Zellenspalten trennen und jeweils eine Basis, die auf der zweiten Platte aufliegt, und einen oberen Teil, der mit der ersten Platte in Kontakt steht, aufweisen, wobei die erste Platte mindestens zwei Gitter von koplanaren, so genannten Sustain-Elektroden (Y, Y') umfasst, die nach allgemeinen, parallel zueinander und zu den Zeilen verlaufenden Richtungen ausgerichtet sind, derart angeordnet sind, dass jede Entladungszelle von einer Elektrode jedes Gitters durchquert wird, wobei dann ein Paar gebildet wird, und so genannte Zündränder (191) aufweisen, die sich beidseitig des Gaps zwischen den Elektroden jedes Paares gegenüberstehen, wobei jede spaltentrennende Barriere an ihrem oberen Teil und auf ihrer gesamten Breite eine Folge von Bereichen geringer Permittivität (15b; 15c), welche sich mindestens beidseitig des Gaps zwischen den Elektroden jedes Paares erstrecken, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich mindestens von einer Zeile aus erstrecken, die 80 μm hinter den Zündrändern (191) der Elektroden dieses Paares befindet, und die eine Dicke (D_b; D_c), die 3 μm übersteigt und weniger oder gleich einem Fünftel der Gesamthöhe der Barrieren ist, und eine mittlere dielektrische Permittivität (E_b, E_c) aufweisen, die mindestens drei Mal geringer ist als die an der Basis ermittelte dielektrische Permittivität (E_a) der Barrieren ist.
Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die koplanaren Elektroden (Y, Y') jeweils eine konstante Breite auf ihrer gesamten Nutzlänge aufweisen.
Bildschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folge von Bereichen geringer Permittivität an dem oberen Teil jeder Barriere einen durchgehenden Bereich geringer Permittivität bildet.
Bildschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Teil jeder zwei Spalten trennenden Barriere die Bereiche geringer Permittivität diskontinuierlich und an dem Gap zwischen den Elektroden jedes Paares unterbrochen sind.
Bildschirm nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Bereiche geringer Permittivität mindestens 5 μm beträgt.
Bildschirm nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spaltentrennenden Barrieren ferner Zwischenbereiche hoher Permittivität (15c') aufweisen, die zwischen der Basis der Barrieren und den Bereichen geringer Permittivität angeordnet sind, eine Dicke (D'_c), welche die Dicke der Bereiche geringer Permittivität übersteigt, und eine mittlere dielektrische Permittivität (E'_c) aufweisen, welche die an der Basis ermittelte dielektrische Permittivität (E_a) der Barrieren übersteigt.
Bildschirm nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die koplanaren Elektroden (Y, Y') mit einer dielektrischen Schicht (13) und einer Schicht zum Schutz und zur Aussendung von Sekundärelektronen (14) überzogen sind.
Bildschirm nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Platte (12) ein drittes Gitter von so genannten Adressierelektroden (X) umfasst, die jeweils an einer Zellenspalte angeordnet sind.
Bildschirm nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierengitter ebenfalls Barrieren (16) umfasst, die jeweils zwei angrenzende Zellenzeilen trennen.
Bildschirm nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrieren eine Höhe von mindestens 100 μm aufweisen.