EP1296348A2 - Plasmabildschirm mit erhöhter Effizienz - Google Patents

Plasmabildschirm mit erhöhter Effizienz Download PDF

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EP1296348A2
EP1296348A2 EP02102376A EP02102376A EP1296348A2 EP 1296348 A2 EP1296348 A2 EP 1296348A2 EP 02102376 A EP02102376 A EP 02102376A EP 02102376 A EP02102376 A EP 02102376A EP 1296348 A2 EP1296348 A2 EP 1296348A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
phosphor
plasma
plate
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02102376A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Dr. Jüstel
Gero Dr. Heusler
Markus Dr. Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Corporate Intellectual Property GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Publication of EP1296348A2 publication Critical patent/EP1296348A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00—Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/10—AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma
    • H01J11/12—AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma with main electrodes provided on both sides of the discharge space
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00—Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20—Constructional details
    • H01J11/34—Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J11/38—Dielectric or insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00—Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20—Constructional details
    • H01J11/34—Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J11/40—Layers for protecting or enhancing the electron emission, e.g. MgO layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00—Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20—Constructional details
    • H01J11/34—Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J11/42—Fluorescent layers

Definitions

  • the invention relates to a plasma screen equipped with a front panel, which a Has transparent plate on which a first dielectric layer and a first protective layer are applied, with a support plate, with a rib structure, which the space divides between the front plate and the carrier plate into plasma cells which are filled with a gas and with one or more electrode arrays on the front plate and the carrier plate for the generation of silent electrical discharges in the plasma cells, in which UV Light with a wavelength> 172 nm is created.
  • Plasma screens allow color images with high resolution, large screen diagonal and are of compact design.
  • a plasma screen has a hermetically sealed one Cell filled with a gas with electrodes arranged in a grid on.
  • a gas discharge is caused by the application of an electrical voltage Generates light in the ultraviolet range. This light can be turned into visible light by fluorescent materials Light can be converted and emitted through the front panel of the cell to the viewer.
  • a matrix arrangement of the electrodes There are two main types of plasma screens: a matrix arrangement of the electrodes and a coplanar arrangement of the electrodes.
  • the matrix arrangement becomes the gas discharge at the intersection of two electrodes on the front and the carrier plate ignited and entertained.
  • the coplanar arrangement of the electrodes With the coplanar arrangement of the electrodes, the Maintain gas discharge between the electrodes on the front panel and at the cross point ignited with an electrode, a so-called address electrode, on the back plate. In this case, the address electrode is located under the phosphor layer.
  • the front panel has a protective layer made of MgO on.
  • MgO has a high ion-induced secondary electron emission coefficient and thus reduces the ignition voltage of the gas.
  • a xenon-containing gas is used in plasma screens a plasma discharge generates light in the VUV (vacuum ultraviolet) wavelength range. It is disadvantageous that MgO absorbs in the VUV wavelength range.
  • VUV light With the coplanar arrangement of the electrodes, about half of the gas discharge occurs generated VUV light on the front panel, where it absorbs in the layers there becomes. For some of the VUV light, this effect is intensified because the VUV light is reabsorbed in the gas space by converting gas atoms from the ground state into an energetic one higher state. The light is then emitted again but distracted from its original direction, so that even light that originally has spread in the direction of the phosphor layer, can reach the front panel.
  • Another disadvantage of such a design of the plasma cells is that the different Phosphors that cover the address electrodes, different plasma-phosphor interactions and thus different addressing voltages for the different plasma cells occur. This narrows the electrical margins within which the plasma screen can be operated.
  • a plasma screen equipped with a front panel, which has a transparent plate on which a first dielectric layer and a first Protective layer are applied, with a support plate, with a rib structure that the Space between the front plate and the carrier plate in plasma cells filled with a gas are divided and with one or more electrode arrays on the front panel and Carrier plate for generating silent electrical discharges in the plasma cells, at which UV light is generated with a wavelength> 172 nm, with the front panel on the the side facing the plasma cells has a first layer containing phosphor.
  • Such a plasma screen has the advantage that there are no plasma-phosphor interactions occur because the phosphor-containing layer no longer in the plasma cells, d. H. is no longer arranged between the front plate and the carrier plate. This makes the electrical Margins, within which the plasma screen can be operated, larger.
  • the protective layer becomes a first layer containing fluorescent material on the front panel in a simple manner manufactured.
  • the phosphor-containing layer can be an additional layer.
  • the efficiency of a plasma screen increased by the carrier plate additionally having a second phosphor-containing layer.
  • the UV light generated by phosphors from the plasma discharge on the Front panel and phosphors are absorbed on the carrier plate.
  • This second The phosphor-containing layer can be a second dielectric layer, an additional layer or a second protective layer.
  • the electrodes have a front plate 1 and a carrier plate 2.
  • the front panel 1 has a transparent plate 3, for example made of glass, on which a first dielectric Layer 4 and a first protective layer 5 thereon, which preferably contains MgO, are located.
  • the discharge electrodes 6, 7 are for example made of metal, ITO or a combination of a metal and ITO.
  • the carrier plate 2 is preferably made of glass and are on the carrier plate 2 parallel, strip-shaped address electrodes running perpendicular to the discharge electrodes 6, 7 9 applied from Ag, for example.
  • Through a rib structure 11 with separating ribs individually controllable plasma cells are made from preferably dielectric material, in which there are silent electrical discharges.
  • a gas which is generated during a plasma discharge Radiation 10 emitted In the plasma cell, as well as between the discharge electrodes 6, 7, each of which alternately acting as a cathode or anode, there is a gas which is generated during a plasma discharge Radiation 10 emitted. After ignition of the surface discharge causing charges on a lying between the discharge electrodes 6, 7 in the plasma region 8 Discharge path can flow, a plasma forms in the plasma area 8, depending on the the composition of the gas radiation 10, being the maximum of the emitted wavelength > 172 nm is generated. Radiation is preferred in the plasma discharge 10 generated in a wavelength range between 200 and 350 nm.
  • the gas can Example nitrogen, a mixture of nitrogen and at least one noble gas, such as He, Ne, Ar, Kr or Xe, or contain a noble gas halide.
  • the radiation 10 is raining the first luminescent layer containing luminescent material that emits visible light 12, the through the front panel 1 comes out and thus a luminous point on the screen represents.
  • the first layer containing phosphor is divided into several color segments.
  • the red, green or blue-emitting color segments of the first phosphor-containing ones are usually Layer applied in the form of vertical strips of strips.
  • a plasma cell forms a so-called sub-pixel with a color segment.
  • Three neighboring plasma cells each with a red, green or blue emitting color segment together form one Pixel, or also called pixel.
  • the first phosphor-containing layer is applied to the front panel in this way is that there are no fluorescent-plasma interactions.
  • the phosphors are introduced into the first dielectric layer 4, which thus the forms the first phosphor-containing layer.
  • UV light instead of the high-energy VUV light for generation of visible light has the advantage that, especially with oxidic phosphors, none Band excitation of the phosphors takes place. This prevents photoionization processes that lead to reduced efficiency of the phosphors.
  • Another advantage is that UV light unlike VUV light is not absorbed by MgO. It is also advantageous that the Stokes shift when converting UV light into visible light is significantly lower and the plasma screen has an increased light efficiency with the same plasma efficiency.
  • the carrier plate 2 and the address electrode 9 there is preferably on the carrier plate 2 and the address electrode 9 a reflective layer 13 applied, which reflects UV light and / or visible light.
  • the reflective layer 13 may be a reflective dielectric material or a scattering, dielectric material included.
  • the phosphors can also be introduced into the first protective layer 5, which then forms the first phosphor-containing layer.
  • FIG. 2 shows another possible embodiment of a plasma cell of an AC plasma display with coplanar arrangement of the electrodes.
  • the first Phosphor-containing layer by an additional layer 14, which is between the first Protective layer 5 and the first dielectric layer 4 is formed.
  • On the carrier plate 2 and the address electrode 9 can be a reflective layer 13, which UV light and / or visible light reflected, applied.
  • the additional Layer 14 also between the transparent plate 3 and the first dielectric layer 4 are located.
  • FIG. 3 shows a plasma screen with a coplanar arrangement of the electrodes, which in addition to the first layer containing fluorescent material on the front panel 1, a second one Has phosphor-containing layer on the carrier plate 2.
  • the first dielectric layer 4 in this embodiment contains phosphors and forms the first phosphor-containing one Layer.
  • the second layer containing phosphor is an additional layer 19 and covered the address electrodes 9. It is analogous to the first phosphor-containing layer in color segments divided.
  • the blue color segments of the second phosphor-containing ones Layer opposite the blue color segments of the first layer containing phosphor, the red Color segments of the second phosphor-containing layer compared to the red color segments the first phosphor-containing layer and the green color segments of the second Fluorescent layer compared to the green color segments of the first fluorescent Layer.
  • the red Color segments of the second phosphor-containing layer compared to the red color segments the first phosphor-containing layer
  • the green color segments of the second Fluorescent layer compared to the green color segments of the first fluorescent Layer.
  • a plasma screen is shown, in which the light decoupling is different the plasma screen shown in Fig. 3 not through the front panel 1, but through the Carrier plate 2 takes place.
  • the plasma screen shown in Fig. 3 is not through the front panel 1, but through the Carrier plate 2 takes place.
  • Preferably in this embodiment is a reflective one Layer 13, which reflects visible light, between the transparent plate 3 and the first layer containing phosphor applied.
  • the address electrodes 9 advantageously partially made of a transparent material such as ITO.
  • the first phosphor-containing one Layer formed by the additional layer 14 or the first protective layer 5 become.
  • the support plates 2 in FIGS. 1 to 4 are rotated by 90 ° in the illustration.
  • Fig. 5 is the plasma cell of an AC plasma screen with a matrix arrangement of the Electrodes shown.
  • This plasma cell also has a front plate 1 and a carrier plate 2 on.
  • the front plate 1 has a transparent plate 3, for example made of glass, on which a first dielectric layer 4 and a first protective layer 5 thereon, which preferably MgO contains.
  • the phosphors are in the first introduced dielectric layer 4, which thus forms the first phosphor-containing layer.
  • On the transparent plate 3 is a first set of parallel, strip-shaped electrodes 15 applied.
  • the carrier plate 2 is preferably made of glass and on the carrier plate 2 is a second set of parallel, strip-shaped electrodes 16 which are perpendicular to the first set of electrodes 15 run.
  • the second set of electrodes 16 and those in between areas of the carrier plate 2 can be covered with a reflective layer 13, which reflects UV light and / or visible light.
  • a second dielectric layer 17 is applied on the electrodes 16 of the second set of electrodes.
  • first protective layer 5 instead of the first dielectric layer 4 forms the first layer containing phosphor.
  • a second layer containing phosphor can be additionally applied to the carrier plate 2 his.
  • This can be the second dielectric layer 17, the second protective layer, for example 18 or an additional layer 19.
  • the additional layer 19 can in one Plasma screen with matrix arrangement of the electrodes 15, 16 for example between the Electrodes 16 of the second set of electrodes and second dielectric layer 17 or between the second dielectric layer 17 and the second protective layer 18 be upset.
  • the plasma discharge occurs at the crossing point an electrode 15 of the first set of electrodes and an electrode 16 of the second Set of electrodes ignited and entertained.
  • the gas used for plasma discharge is preferably of the same composition as at the beginning for a plasma screen described with a coplanar arrangement of the electrodes.
  • FIG. 6 shows a plasma screen with a matrix arrangement of the electrodes, at which the first phosphor-containing layer by an additional layer 14 between the first dielectric layer 4 and the first protective layer 5 is formed.
  • the carrier plate 2 can additionally have a second layer containing phosphor, which by the second protective layer 18, the second dielectric layer 17 or a additional layer 19 can be formed.
  • the electrodes 16 of the second can also Set of electrodes and the areas in between of the carrier plate 2 with a reflective layer 13, which reflects UV light and / or visible light his.
  • the first are also in a plasma screen with a matrix arrangement of the electrodes Phosphor-containing layer and the second phosphor-containing layer in color segments divided.
  • the blue fold segments of the second phosphor-containing layer lie here compared to the blue fold segments of the first phosphor-containing layer, the red ones.
  • False segments of the second layer containing phosphor compared to the red color segments the first phosphor-containing layer and the green color segments of the second phosphor-containing Layer opposite the green color segments of the first phosphor-containing ones Layer.
  • the phosphor for blue color segments can be, for example, (Sr 1-x Mg x ) 2 P 2 O 7 : Eu (0 ⁇ x ⁇ 1), (Ba 1-x Sr x ) MgAl 10 O 17 : Eu (0 ⁇ x ⁇ 1), (Ba 1-x Sr x ) MgAl 10 O 17 : Eu, Co (0 ⁇ x ⁇ 1), (Ba 1-x Sr x ) 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Eu (0 ⁇ x ⁇ 1), (Ba 1-xy Sr x Ca y ) 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Eu (0 ⁇ x ⁇ 1.0 ⁇ y ⁇ 1), Y 2 SiO 5 : Ce or ZnS: Ag can be used.
  • the phosphor for green color segments can be, for example, (Ba 1-x Sr x ) MgAl 10 O 17 : Eu, Mn (0 ⁇ x ⁇ 1), ZnS: Cu, Al, Au, SrGa 2 S 4 : Eu or Gd 2 O 2 S: Tb can be used.
  • the phosphor for red color segments can be, for example, Y 2 O 3 : Eu, Bi, YVO 4 : Eu, Y (V 1-x P x ) O 4 : Eu (0 ⁇ x ⁇ 1), Y 2 O 2 S : Eu, Mg 4 GeO 5.5 F: Mn or (Y 1-x Gd x ) 2 O 3 : Eu, Bi (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • All these phosphors can be efficiently used with UV light with a wavelength> 172 nm, in particular of UV light in a wavelength range between 180 and 400 nm, excite and have short decay times ( ⁇ 3.5 ms) after excitation with UV light.
  • the phosphors can have a coating made of a material which is suitable for radiation 10 in the wavelength range of the plasma discharge, i.e. for radiation 10 with a wavelength> 172 nm , is permeable.
  • the material for the coating can be, for example, Ca 2 P 2 O 7 , MgO, MgAl 2 O 4 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CaO, Gd 2 O 3 , Lu 2 O 3 , AlPO 4 , ScPO 4 , YPO 4 , LaPO 4 , GdPO 4 , LuPO 4 , AlBO 3 , ScBO 3 , YBO 3 , LaBO 3 , GdBO 3 or LuBO 3 can be used.
  • the coating can be a coating of the individual phosphor particles or a layer that covers the phosphor-containing layer.
  • a coating also has the advantage that the coating of the phosphor particles or by covering the additional layers 14, 19 with a coating Uniform plasma cells can be obtained because there are no fluorescent-plasma interactions occur. As a result, there are the electrical margins within which such a plasma screen can be operated, are larger.
  • a phosphor is added to the starting material which is used to produce the dielectric layer 4, 17.
  • the starting material can be a glass material or a ceramic material.
  • the dielectric layer 4, 17 can mix one or more oxides selected from the group Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, SiO 2 , B 2 O 3 , BaO, Al 2 O 3 , ZnO, MgO, CaO and PbO included with a phosphor.
  • a dielectric layer 4, 17, which contains phosphors three screen printing pastes are first produced from the same proportions by weight of the screen printing paste base and the glass material or the ceramic material.
  • the screen printing paste base is preferably p- ment-1-en-8-ol with 5% by weight of ethyl cellulose.
  • three phosphor pastes are produced from the screen printing paste base and 70 parts by weight each of red-emitting, green-emitting and blue-emitting phosphor.
  • a screen printing paste is then mixed in a ratio of 10: 1 with a phosphor paste.
  • the pastes obtained are applied to the front plate 1 or the carrier plate 2 in a structured manner by means of screen printing, so that a segmented dielectric layer 4, 17 is formed from vertical triple fluorescent materials.
  • the dielectric layer 4, 17 is dried and then the entire front plate 1 is exposed to a temperature of 485 ° C.
  • the layer thickness of the finished dielectric layer 4, 17 is preferably between 20 and 40 ⁇ m.
  • the composition The individual suspensions of the luminescent materials should therefore advantageously be chosen so that the dissolved ones Share no more than 20 percent by volume of the phosphors. It is beneficial limit the volume ratio of phosphor to binder to 10 to 1.
  • the phosphor-containing layer is to be a protective layer 5, 18, three suspensions are first made with MgO and one phosphor each and using a printing process, Doctor blade process or spin coating process on the front plate 1 or the carrier plate 2 applied and then dried.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plasmabildschirm, bei dem die Leuchtstoffe zur Erzeugung von sichtbarem Licht auf der Frontplatte (1) oder auf der Frontplatte (1) und der Trägerplatte (2) aufgebracht sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte, welche eine transparente Platte aufweist, auf der eine erste dielektrische Schicht und eine erste Schutzschicht aufgebracht sind, mit einer Trägerplatte, mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt und mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den Plasmazellen, bei denen UV Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm entsteht.
Plasmabildschirme ermöglichen Farbbilder mit hoher Auflösung, großer Bildschirmdiagonale und sind von kompakter Bauweise. Ein Plasmabildschirm weist eine hermetisch abgeschlossene Zelle, die mit einem Gas gefüllt ist, mit gitterförmig angeordneten Elektroden auf. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird eine Gasentladung hervorgerufen, die Licht im ultravioletten Bereich erzeugt. Durch Leuchtstoffe kann dieses Licht in sichtbares Licht umgewandelt und durch die Frontplatte der Zelle zum Betrachter emittiert werden.
Prinzipiell unterscheidet man zwei Typen von Plasmabildschirmen: eine Matrixanordnung der Elektroden und eine koplanare Anordnung der Elektroden. Bei der Matrixanordnung wird die Gasentladung am Kreuzungspunkt zweier Elektroden auf der Front- und der Trägerplatte gezündet und unterhalten. Bei der koplanaren Anordnung der Elektroden wird die Gasentladung zwischen den Elektroden auf der Frontplatte unterhalten und am Kreuzungspunkt mit einer Elektrode, einer sogenannten Adresselektrode, auf der Rückplatte gezündet. Die Adresselektrode befindet sich in diesem Fall unter der Leuchtstoffschicht.
In einem typischen AC-Plasmabildschirm weist die Frontplatte eine Schutzschicht aus MgO auf. MgO besitzt einen hohen ioneninduzierten Sekundärelektronenemissionskoeffizienten und verringert so die Zündspannung des Gases.
Üblicherweise wird in Plasmabildschirmen ein Xenon-haltiges Gas verwendet, welches bei einer Plasmaentladung Licht im VUV (Vakuum Ultraviolett)-Wellenlängenbereich erzeugt. Nachteilig ist, dass MgO im VUV-Wellenlängenbereich absorbiert.
Bei der koplanaren Anordnung der Elektroden gelangt etwa die Hälfte des bei der Gasentladung erzeugten VUV-Lichtes auf die Frontplatte, wo es in den dortigen Schichten absorbiert wird. Für einen Teil des VUV-Lichtes wird dieser Effekt noch verstärkt, da das VUV-Licht im Gasraum reabsorbiert wird, indem Gasatome vom Grundzustand in einen energetisch höheren Zustand angeregt werden. Das licht wird zwar anschließend wieder emittiert, wird aber aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, so dass auch Licht, das sich ursprünglich in Richtung der Leuchtstoffschicht ausgebreitet hat, auf die Frontplatte gelangen kann.
Ein weiterer Nachteil eines derartigen Designs der Plasmazellen ist, dass durch die unterschiedlichen Leuchtstoffe, die die Adresselektroden bedecken, unterschiedliche Plasma-Leuchtstoff-Wechselwirkungen und somit unterschiedliche Adressierspannungen für die unterschiedlichen Plasmazellen auftreten. Dies engt die elektrischen Margins, innerhalb derer der Plasmabildschirm betrieben werden kann, ein.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Plasmabildschirm bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst, durch einen Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte, welche eine transparent Platte aufweist, auf der eine erste dielektrische Schicht und eine erste Schutzschicht aufgebracht sind, mit einer Trägerplatte, mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt und mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den Plasmazellen, bei denen UV-Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm entsteht, wobei die Frontplatte auf der den Plasmazellen zugewandten Seite eine erste Leuchtstoff-haltige Schicht aufweist.
Ein derartiger Plasmabildschirm hat den Vorteil, dass keine Plasma-Leuchtstoff-Wechselwirkungen auftreten, da die Leuchtstoff-haltige Schicht nicht mehr in den Plasmazellen, d. h. nicht mehr zwischen Frontplatte und Trägerplatte, angeordnet ist. Dadurch sind die elektrischen Margins, innerhalb derer der Plasmabildschirm, betrieben werden kann, größer.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch Einbringen von Leuchtstoffen in die erste dielektrische Schicht oder in die erste Schutzschicht wird auf einfache Weise eine erste Leuchtstoff-haltige Schicht auf der Frontplatte hergestellt.
Es kann vorteilhaft sein, dass die Leuchtstoff-haltige Schicht eine zusätzliche Schicht ist.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird die Effizienz eines Plasmabildschirms erhöht, indem zusätzlich die Trägerplatte eine zweite Leuchtstoff-haltige Schicht aufweist. Somit kann das bei der Plasmaentladung generierte UV-Licht von Leuchtstoffen auf der Frontplatte und von Leuchtstoffen auf der Trägerplatte absorbiert werden. Diese zweite Leuchtstoff-haltige Schicht kann eine zweite dielektrische Schicht, eine zusätzliche Schicht oder eine zweite Schutzschicht sein.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von sechs Figuren näher erläutert werden
Dabei zeigen
Fig. 1 bis Fig. 6
den Aufbau und das Funktionsprinzip jeweils einer einzelnen Plasmazelle in einem AC-Plasmabildschirm.
Gemäß Fig. 1 weist eine Plasmazelle eines AC-Plasmabildschirms mit einer koplanaren Anordnung der Elektroden eine Frontplatte 1 und eine Trägerplatte 2 auf. Die Frontplatte 1 weist eine transparente Platte 3, beispielsweise aus Glas, auf, auf der sich eine erste dielektrische Schicht 4 und darauf eine erste Schutzschicht 5, welche vorzugsweise MgO enthält, befinden. Auf der transparenten Platte 3 sind parallele, streifenförmige Entladungselektroden 6, 7 aufgebracht, die von der ersten dielektrischen Schicht 4 bedeckt sind Die Entladungselektroden 6, 7 sind zum Beispiel aus Metall, ITO oder einer Kombination aus einem Metall und ITO. Die Trägerplatte 2 ist vorzugsweise aus Glas und auf der Trägerplatte 2 sind parallele, streifenförmige, senkrecht zu den Entladungselektroden 6, 7 verlaufende Adresselektroden 9 aus beispielsweise Ag aufgebracht. Durch eine Rippenstruktur 11 mit Trennrippen aus vorzugsweise dielektrischem Material werden individuell ansteuerbare Plasmazellen, in denen stille elektrische Entladungen stattfinden, gebildet.
In der Plasmazelle, als auch zwischen den Entladungselektroden 6, 7, von denen jeweils eine im Wechsel als Kathode bzw. Anode wirkt, befindet sich ein Gas, welches bei einer Plasmaentladung Strahlung 10 emittiert. Nach Zündung der Oberflächenentladung wodurch Ladungen auf einem zwischen den Entladungselektroden 6, 7 im Plasmabereich 8 liegenden Entladungsweg fließen können, bildet sich im Plasmabereich 8 ein Plasma, durch das je nach der Zusammensetzung des Gases Strahlung 10, wobei das Maximum der emittierten Wellenlänge > 172 nm ist, erzeugt wird. Vorzugsweise wird bei der Plasmaentladung Strahlung 10 in einem Wellenlängenbereich zwischen 200 und 350 nm erzeugt. Das Gas kann zum Beispiel Stickstoff, ein Gemisch aus Stickstoff und wenigstens einem Edelgas, wie beispielsweise He, Ne, Ar, Kr oder Xe, oder ein Edelgashalogenid enthalten. Die Strahlung 10 regt die erste Leuchtstoff-haltige Schicht zum Leuchten an, die sichtbares Licht 12 emittiert, das durch die Frontplatte 1 nach außen tritt und somit einen leuchtenden Punkt auf dem Bildschirm darstellt. Die erste Leuchtstoff-haltige Schicht ist in mehrere Farbsegmente unterteilt. Üblicherweise sind die rot-, grün- bzw. blau-emittierenden Farbsegmente der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht in Form von senkrechten Streifentripeln aufgebracht. Eine Plasmazellen mit einem Farbsegment bildet ein sogenanntes Subpixel. Drei benachbarte Plasmazellen mit je einem rot-, grün- bzw. blau-emittierenden Farbsegment bilden zusammen einen Pixel, oder auch Bildpunkt genannt.
Es ist vorteilhaft, dass die erste Leuchtstoff-haltige Schicht derart auf der Frontplatte aufgebracht ist, dass keine Leuchtstoff-Plasma-Wechselwirkungen auftreten. In dieser Ausführungsform sind die Leuchtstoffe in die erste dielektrische Schicht 4 eingebracht, die somit die erste Leuchtstoff-haltige Schicht bildet.
Die Verwendung von UV-Licht anstelle des energiereichen VUV-Lichtes zur Generierung von sichtbaren Licht hat den Vorteil, dass, insbesondere bei oxidischen Leuchtstoffen, keine Bandanregung der Leuchtstoffe erfolgt. Dadurch unterbleiben Photoionisationsprozesse, die zu einer verminderten Effizienz der Leuchtstoffe führen. Ein weiterer Vorteil ist, dass UV-Licht im Gegensatz zu VUV-Licht nicht von MgO absorbiert wird. Auch vorteilhaft ist, dass der Stokes-Shift bei der Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht, deutlich geringer ist und der Plasmabildschirm eine erhöhte Lichteffizienz bei gleicher Plasmaeffizienz aufweist.
Vorzugsweise ist in dieser Ausführungsform auf der Trägerplatte 2 und der Adresselektrode 9 eine reflektierende Schicht 13 aufgebracht, die UV-Licht und/oder sichtbares Licht reflektiert. Die reflektierende Schicht 13 kann ein reflektierendes dielektrisches Material oder ein streuendes, dielektrisches Material enthalten.
Alternativ können die Leuchtstoffe auch in die erste Schutzschicht 5 eingebracht werden, welche dann die erste Leuchtstoff-haltige Schicht bildet.
Fig. 2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Plasmazelle eines AC-Plasmabildschirms mit koplanarer Anordnung der Elektroden. In dieser Ausführungsform wird die erste Leuchtstoff-haltige Schicht durch eine zusätzliche Schicht 14, welche sich zwischen der ersten Schutzschicht 5 und der ersten dielektrischen Schicht 4 befindet, gebildet. Auf der Trägerplatte 2 und der Adresselektrode 9 kann eine reflektierende Schicht 13, welche UV-Licht und/oder sichtbares Licht reflektiert, aufgebracht werden. Alternativ kann sich die zusätzliche Schicht 14 auch zwischen der transparenten Platte 3 und der ersten dielektrischen Schicht 4 befinden.
Vorteilhaft bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist, dass einheitliche Plasmazellen mit denselben Eigenschaften erhalten werden, da keine Leuchtstoff-Plasma-Wechselwirkungen auftreten. Somit sind die elektrischen Margins, innerhalb derer der Plasmabildschirm betrieben werden kann, größer.
In Fig. 3 ist ein Plasmabildschirm mit koplanarer Anordnung der Elektroden gezeigt, welcher zusätzlich zur ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht auf der Frontplatte 1 eine zweite Leuchtstoff-haltige Schicht auf der Trägerplatte 2 aufweist. Die erste dielektrische Schicht 4 enthält in dieser Ausführungsform Leuchtstoffe und bildet die erste Leuchtstoff-haltige Schicht. Die zweite Leuchtstoff-haltige Schicht ist eine zusätzliche Schicht 19 und bedeckt die Adresselektroden 9. Sie ist analog wie die erste Leuchtstoff-haltige Schicht in Farbsegmente unterteilt. Dabei liegen die blauen Farbsegmente der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht gegenüber den blauen Farbsegmenten der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht, die roten Farbsegmente der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht gegenüber den roten Farbsegmenten der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht und die grünen Farbsegmente der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht gegenüber den grünen Farbsegmenten der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht. Bei dieser Anordnung gelangt etwa eine Hälfte der bei der Plasmæntladung generierten Strahlung 10 zu der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht auf der Frontplatte 1 und etwa die andere Hälfte zur zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht auf der Trägerplatte 2. Dies führt zu einer Erhöhung der Effizienz des Plasmabildschirms, da im Vergleich zu herkömmlichen Plasmabildschirmen mit koplanarer Anordnung der Elektroden das bei der Plasmaentladung generierte und in Richtung Frontplatte 1 emittierte UV-Licht nicht von den dortigen Schichten ohne anschließende Emission von sichtbaren Licht absorbiert wird.
Vorzugsweise ist zwischen der Trägerplatte 2 und der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht eine reflektierende Schicht 13 aufgebracht, welche sichtbares Licht reflektiert.
In Fig. 4 ist ein Plasmabildschirm gezeigt, bei dem die Lichtauskopplung im Unterschied zu dem in Fig. 3 gezeigten Plasmabildschirm nicht über die Frontplatte 1, sondern durch die Trägerplatte 2 erfolgt. Vorzugsweise ist in dieser Ausführungsform eine reflektierende Schicht 13, welche sichtbares Licht reflektiert, zwischen der transparenten Platte 3 und der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht aufgebracht. Weiterhin sind die Adresselektroden 9 vorteilhaft teilweise aus einem transparenten Material wie beispielsweise ITO.
Alternativ kann in den Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und Fig. 4 die erste Leuchtstoff-haltige Schicht durch die zusätzliche Schicht 14 oder die erste Schutzschicht 5 gebildet werden.
Die Trägerplatten 2 in den Fig. 1 bis 4 sind in der Darstellung um 90 ° gedreht.
In Fig. 5 ist die Plasmazelle eines AC-Plasmabildschirms mit einer Matrixanordnung der Elektroden gezeigt. Auch diese Plasmazelle weist eine Frontplatte 1 und eine Trägerplatte 2 auf. Die Frontplatte 1 weist eine transparente Platte 3, beispielsweise aus Glas, auf, auf der sich eine erste dielektrische Schicht 4 und darauf eine erste Schutzschicht 5, welche vorzugsweise MgO enthält, befinden. In dieser Ausführungsform sind die Leuchtstoffe in die erste dielektrische Schicht 4 eingebracht, die somit die erste Leuchtstoff-haltige Schicht bildet. Auf der transparenten Platte 3 ist ein erster Satz an parallelen, streifenförmigen Elektroden 15 aufgebracht. Die Trägerplatte 2 ist vorzugsweise aus Glas und auf der Trägerplatte 2 ist ein zweiter Satz an parallelen, streifenförmigen Elektroden 16 aufgebracht, die senkrecht zu dem ersten Satz an Elektroden 15 verlaufen. Der zweite Satz an Elektroden 16 sowie die dazwischen befindlichen Bereiche der Trägerplatte 2 können mit einer reflektierenden Schicht 13, welche UV-Licht und/oder sichtbares Licht reflektiert, bedeckt sein. Auf den Elektroden 16 des zweiten Satzes an Elektroden ist eine zweite dielektrische Schicht 17 aufgebracht. In dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass die Trennrippen 11 und die zweite dielektrische Schicht 17 mit einer zweiten Schutzschicht 18, welche vorzugsweise MgO enthält, bedeckt sind.
Es ist auch möglich, dass die erste Schutzschicht 5 anstelle der ersten dielektrischen Schicht 4 die erste Leuchtstoff-haltige Schicht bildet.
Alternativ kann zusätzlich auf der Trägerplatte 2 eine zweite Leuchtstoff-haltige Schicht aufgebracht sein. Dies kann beispielsweise die zweite dielektrische Schicht 17, die zweite Schutzschicht 18 oder eine zusätzliche Schicht 19 sein. Die zusätzliche Schicht 19 kann bei einem Plasmabildschirm mit Matrixanordnung der Elektroden 15, 16 beispielsweise zwischen den Elektroden 16 des zweiten Satzes an Elektroden und der zweiten dielektrischen Schicht 17 oder zwischen der zweiten dielektrischen Schicht 17 und der zweiten Schutzschicht 18 aufgebracht sein.
Bei einer Matrixanordnung der Elektroden 15, 16 wird die Plasmaentladung am Kreuzungspunkt einer Elektrode 15 des ersten Satzes an Elektroden und einer Elektrode 16 des zweiten Satzes an Elektroden gezündet und unterhalten. Das Gas, welches zur Plasmaentladung verwendet wird, weist vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung auf, wie eingangs für einen Plasmabildschirm mit koplanarer Anordnung der Elektroden beschrieben.
In Fig. 6 ist ein Plasmabildschirm mit einer Matrixanordnung der Elektroden gezeigt, bei dem die erste Leuchtstoff-haltige Schicht durch eine zusätzlich Schicht 14 zwischen der ersten dielektrischen Schicht 4 und der ersten Schutzschicht 5 gebildet wird.
Alternativ kann zusätzlich die Trägerplatte 2 eine zweite Leuchtstoff-haltige Schicht aufwiesen, welche durch die zweite Schutzschicht 18, die zweite dielektrische Schicht 17 oder eine zusätzliche Schicht 19 gebildet werden kann. Auch können die Elektroden 16 des zweiten Satzes an Elektroden sowie die dazwischen befindlichen Bereiche der Trägerplatte 2 mit einer reflektierenden Schicht 13, welche UV-Licht und/oder sichtbares Licht reflektiert, bedeckt sein.
Vorteilhaft bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und Fig. 6 ist, dass einheitliche Plasmazellen mit denselben Eigenschaften erhalten werden, da keine Leuchtstoff-Plasma-Wechselwirkungen auftreten. Somit sind die elektrischen Margins, innerhalb derer der Plasmabildschirm betrieben werden kann, größer. Weiterhin kann durch Aufbringen von Leuchtstoffen auf der Frontplatte 1 und der Trägerplatte 2 die Effizienz des Plasmabildschirms erhöht werden.
Auch bei einem Plasmabildschirm mit Matrixanordnung der Elektroden sind die erste Leuchtstoff-haltige Schicht und die zweite Leuchtstoff-haltige Schicht in Farbsegmente unterteilt. Dabei liegen die blauen Falbsegmente der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht gegenüber den blauen Falbsegmenten der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht, die roten.
Falbsegmente der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht gegenüber den roten Farbsegmenten der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht und die grünen Farbsegmente der zweiten Leuchtstoff-haltigen Schicht gegenüber den grünen Farbsegmenten der ersten Leuchtstoff-haltigen Schicht.
In allen Ausführungsbeispielen kann als Leuchtstoff für blaue Farbsegmente beispielsweise (Sr1-xMgx)2P2O7:Eu (0 ≤ x ≤ 1), (Ba1-xSrx)MgAl10O17:Eu (0 ≤ x ≤ 1), (Ba1-xSrx) MgAl10O17:Eu,Co (0 ≤ x ≤ 1), (Ba1-xSrx)5(PO4)3(F,Cl):Eu (0 ≤ x ≤ 1), (Ba1-x-ySrxCay)5(PO4)3 (F,Cl):Eu (0 ≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤ 1), Y2SiO5:Ce oder ZnS:Ag verwendet werden.
Als Leuchtstoff für grüne Farbsegmente kann in allen Ausführungsbeispielen beispielsweise (Ba1-xSrx)MgAl10O17:Eu,Mn (0 ≤ x ≤ 1), ZnS:Cu,Al,Au, SrGa2S4:Eu oder Gd2O2S:Tb verwendet werden.
Als Leuchtstoff für rote Farbsegmente kann in allen Ausführungsbeispielen beispielsweise Y2O3:Eu,Bi, YVO4:Eu, Y(V1-xPx)O4:Eu (0 ≤ x ≤ 1), Y2O2S:Eu, Mg4GeO5.5F:Mn oder (Y1-xGdx)2O3:Eu,Bi (0 ≤ x ≤ 1) verwendet werden.
All diese Leuchtstoffe lassen sich effizient mit UV-Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm, insbesondere von UV-Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 180 und 400 nm, anregen und weisen kurze Abklingzeiten (≤ 3.5 ms) nach Anregung mit UV-Licht auf.
Zur Verbesserung der Stabilität und der Oberflächeneigenschaften, beispielsweise des Zeta-Potentials, der Sputterresistenz oder der Sekundärelektronenemission, der Leuchtstoffe können diese eine Beschichtung aus einem Material, welches für Strahlung 10 im Wellenlängenbereich der Plasmaentladung, dass heißt für Strahlung 10 mit einer Wellenlänge > 172 nm, durchlässig ist, aufweisen. Als Material für die Beschichtung kann beispielsweise Ca2P2O7, MgO, MgAl2O4, B2O3, Al2O3, Sc2O3, Y2O3, La2O3, CaO, Gd2O3, Lu2O3, AlPO4, ScPO4, YPO4, LaPO4, GdPO4, LuPO4, AlBO3, ScBO3, YBO3, LaBO3, GdBO3 oder LuBO3 verwendet werden. Die Beschichtung kann eine Beschichtung der einzelnen Leuchtstoff-Partikel sein oder eine Schicht, welche die Leuchtstoff-haltige Schicht bedeckt.
Eine Beschichtung hat auch den Vorteil, dass durch die Beschichtung der Leuchtstoff-Partikel bzw. durch die Bedeckung der zusätzlichen Schichten 14, 19 mit einer Beschichtung einheitliche Plasmazellen erhalten werden, da keine Leuchtstoff-Plasma-Wechselwirkungen auftreten. Dadurch sind die elektrischen Margins, innerhalb derer ein derartiger Plasmabildschirm betrieben werden kann, größer sind.
Zur Herstellung einer dielektrischen Schicht 4, 17, welche Leuchtstoffe enthält, wird dem Ausgangsmaterial, welches zur Herstellung der dielektrischen Schicht 4, 17 verwendet wird, ein Leuchtstoff beigemischt. Das Ausgangsmaterial kann ein Glasmaterial oder ein keramisches Material sein. Die dielektrische Schicht 4, 17 kann ein oder mehrere Oxide ausgewählt aus der Gruppe Li2O, Na2O, K2O, SiO2, B2O3, BaO, Al2O3, ZnO, MgO, CaO und PbO vermischt mit einem Leuchtstoff enthalten.
Zur Herstellung einer dielektrischen Schicht 4, 17, welche Leuchtstoffe enthält, werden zunächst drei Siebdruckpasten aus gleichen Gewichtsanteilen der Siebdruckpastenbase und des Glasmaterials bzw. des keramischen Materials hergestellt. Die Siebdruckpastenbase ist vorzugsweise p-Menth-1-en-8-ol mit 5 Gew.-% Ethylcellulose. Weiterhin werden drei Leuchtstoff-Pasten aus der Siebdruckpastenbase und jeweils 70 Gewichtsteilen an rot-emittierenden, grün-emittierenden bzw. blau-emittierenden Leuchtstoff hergestellt. Anschliessend wird eine Siebdruckpaste im Verhältnis 10:1 mit jeweils einer Leuchtstoff-Paste gemischt. Die erhaltenen Pasten werden mittels Siebdruck strukturiert auf die Frontplatte 1 oder die Trägerplatte 2 aufgebracht, so dass eine segmentierte dielektrische Schicht 4, 17 aus senkrechten Leuchtstoff-Tripeln entsteht. Die dielektrische Schicht 4, 17 wird getrocknet und anschliessend wird die gesamte Frontplatte 1 einer Temperatur von 485 °C ausgesetzt. Die Schichtdicke der fertigen dielektrischen Schicht 4, 17 liegt bevorzugt zwischen 20 und 40 µm.
Zur Herstellung einer zusätzlichen Schicht 14, 19 werden zunächst drei Suspensionen mit jeweils einem der drei Leuchtstoffe mittels Druckverfahren, Doctor-Blade-Verfahren oder Spincoating-Vafahren auf der Frontplatte 1 oder der Trägerplatte 2 aufgebracht und anschließend getrocknet.
Eine Suspension, welche mittels Spincoating auf der Frontplatte 1 oder auf der Trägerplatte 2 aufgebracht wird, enthält bevorzugt eine niedrige Konzentration an gelösten Hilfsstoffen, beispielsweise organischen polymeren Bindern wie Polyvinylalkohol. Die Zusammensetzung der einzelnen Suspensionen der Leuchtstoffe ist deshalb vorteilhaft so zu wählen, dass die gelösten Anteile nicht mehr als 20 Volumenprozent der Leuchtstoffe ausmachen. Es ist vorteilhaft, das Volumenverhältnis von Leuchtstoff zu Binder auf 10 zu 1 zu begrenzen.
Soll die Leuchtstoff-haltige Schicht eine Schutzschicht 5, 18 sein, werden zunächst drei Suspensionen mit MgO und jeweils einem Leuchtstoff hergestellt und mittels Druckverfahren, Doctor-Blade-Verfahren oder Spincoating-Verfahren auf der Frontplatte 1 oder der Trägerplatte 2 aufgebracht und anschließend getrocknet.
Die weiteren Herstellungsschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Plasmabildschirms erfolgen nach bekannten Methoden und Verfahren.

Claims (8)

  1. Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte (1), welche eine transparente Platte (3) aufweist, auf der eine erste dielektrische Schicht (4) und eine erste Schutzschicht (5) aufgebracht sind, mit einer Trägerplatte (2), mit einer Rippenstruktur (11), die den Raum zwischen Frontplatte (1) und Trägerplatte (2) in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt und mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays (6, 7, 9, 15, 16) auf der Frontplatte (1) und der Trägerplatte (2) zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den Plasmazellen, bei denen UV-Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm entsteht, wobei die Frontplatte (1) auf der den Plasmazellen zugewandten Seite eine erste Leuchtstoff-haltige Schicht aufweist.
  2. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leuchtstoff-haltige Schicht die erste dielektrische Schicht (4) ist.
  3. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leuchtstoff-haltige Schicht die erste Schutzschicht (5) ist.
  4. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoff-haltige Schicht eine zusätzliche Schicht (14) ist.
  5. Plasmabildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (2) auf der den Plasmazellen zugewandten Seite eine zweite Leuchtstoff-haltige Schicht aufweist.
  6. Plasmabildschirm nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leuchtstoff-haltige Schicht eine zweite dielektrische Schicht (17) ist.
  7. Plasmabildschirm nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leuchtstoff-haltige Schicht eine zusätzliche Schicht (19) ist.
  8. Plasmabildschirm nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leuchtstoff-haltige Schicht eine zweite Schutzschicht (18) ist.
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