RU2133516C1

RU2133516C1 - Color display panel

Info

Publication number: RU2133516C1
Application number: RU97108725A
Authority: RU
Inventors: А.Т. Рахимов; Н.Н. Рой; В.Б. Саенко; Б.В. Коган
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Микроэлектронные системы"
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: data display engineering; color plasma displays, television sets, or shared screens. SUBSTANCE: panel has front glass plate and rear one both bearing electrode structures forming pixel matrix; each pixel has three microbit cells for generating ultraviolet light; each microbit cell of pixel has, respectively, one of three photoluminescent phosphors emitting red, green, or blue light under the action of ultraviolet rays; novelty is that deposited in addition on front glass plate, on side of microbit cells, is light filter layer, characteristics of light filter of each cell emitting red, green, or blue light being capable of ensuring optimal transmission of respective beam at desired wavelengths and spectral width thereby improving color transmission, suppressing stray gaseous-discharge illumination in visible part of spectrum, and improving contrast of image due to suppressing most of external light dissipated by panel. EFFECT: improved quality of color transmission and plasma display contrast. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области информационной техники и может использоваться при создании цветных телевизоров и дисплеев, а также при построении крупногабаритных наборных матричных экранов (экранов коллективного пользования) для отображения полноцветного телевизионного и компьютерного изображений. The invention relates to the field of information technology and can be used to create color TVs and displays, as well as to build large-sized typesetting matrix screens (collective use screens) for displaying full-color television and computer images.

Наряду с производством электроннолучевых трубок и жидкокристаллических экранов ведутся интенсивные работы по совершенствованию плазменных дисплейных устройств. Дисплейные устройства на основе плазменных панелей обладают такими важными преимуществами, как широкий угол обзора, достаточно высокая яркость изображения, хорошее отображение быстро изменяющихся изображений, плоская поверхность экрана, отсутствие геометрических искажений, низкие значения управляющих напряжений порядка 200 В, отсутствие вредных излучений, а в случае наборных экранов - возможность наращивания площади изображения до десятков квадратных метров. В настоящее время достигнута яркость цветных плазменных экранов до 400 кд/м² при эффективности светоотдачи примерно 1,2 лм/Вт и ресурсе 30000 ч.Along with the production of cathode ray tubes and liquid crystal screens, intensive work is underway to improve plasma display devices. Plasma-based display devices have such important advantages as a wide viewing angle, a sufficiently high image brightness, good display of rapidly changing images, a flat screen surface, the absence of geometric distortion, low control voltages of the order of 200 V, the absence of harmful radiation, and in the case of typesetting screens - the ability to increase the image area to tens of square meters. Currently achieved brightness color plasma screens to 400 cd / m ² at a light output efficiency of approximately 1.2 lm / W and 30000 h resource.

Известны цветные плазменные панели постоянного и переменного тока [1-2]. Для отображения визуальной информации в плазменных дисплеях используется ультрафиолетовое излучение газоразрядной плазмы, возбуждающее свечение люминофоров в трех основных цветах (красном, зеленом, синем). Газовый разряд обеспечивает функции выбора (адресации) и включения-выключения отдельного пиксела (элемента изображения). В настоящее время созданы опытные образцы цветных дисплеев, телевизоров и экранов коллективного пользования на основе плоских плазменных панелей. Достаточно успешно решены технологические вопросы изготовления широкоапертурных цветных плазменных панелей, а также вопросы формирования цветного изображения на плоском экране. В то же время остаются проблемы, связанные с повышением энергетического КПД данных устройств и улучшением качества формируемого цветного изображения. Known color plasma panels of direct and alternating current [1-2]. To display visual information in plasma displays, ultraviolet radiation from a gas-discharge plasma is used, which excites the luminescence of phosphors in three primary colors (red, green, blue). Gas discharge provides the function of selecting (addressing) and turning on / off a single pixel (image element). Currently, prototypes of color displays, televisions and collective screens based on flat plasma panels have been created. The technological issues of manufacturing wide-aperture color plasma panels, as well as the formation of a color image on a flat screen, have been quite successfully resolved. At the same time, there remain problems associated with increasing the energy efficiency of these devices and improving the quality of the generated color image.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является цветная плазменная панель [3]. Эта плазменная панель состоит из двух стеклянных пластин - лицевой и тыльной. На лицевую стеклянную пластину нанесены две системы параллельных линейных прозрачных электродных структур X и Y с межэлектродным промежутком порядка 50 мкм, покрытых диэлектрической пленкой из материала, обладающего хорошей вторичной эмиссией электронов. Тыльная пластина содержит барьеры с шагом 220 мкм, между которыми нанесены адресные электроды. На боковых поверхностях барьеров и между ними поверх адресных электродов нанесен люминофор соответствующего цвета. Люминофоры трех соседних канавок образуют цветовую триаду - красный, синий, зеленый. Эти две стеклянные подложки крепятся друг к другу так, чтобы электроды X и Y были перпендикулярны адресным электродам A и создавали матрицу разрядных микроячеек с размером 660х220 мкм. Три соседние ячейки с люминофорами разных цветов образуют цветовоспроизводящий элемент изображения - пиксел с размером 660х660 мкм. The closest technical solution to the proposed device is a color plasma panel [3]. This plasma panel consists of two glass plates - front and back. Two systems of parallel linear transparent electrode structures X and Y with an interelectrode gap of about 50 μm coated with a dielectric film of a material having good secondary electron emission are deposited on the front glass plate. The back plate contains barriers with a pitch of 220 μm, between which address electrodes are applied. A phosphor of the corresponding color is deposited on the side surfaces of the barriers and between them over the address electrodes. Phosphors of three neighboring grooves form a color triad - red, blue, green. These two glass substrates are attached to each other so that the electrodes X and Y are perpendicular to the address electrodes A and create a matrix of discharge microcells with a size of 660x220 μm. Three adjacent cells with phosphors of different colors form a color-reproducing image element - a pixel with a size of 660x660 microns.

К недостаткам известной плазменной панели следует отнести отсутствие коррекции параметров свечения фотолюминофоров в трех основных цветах вблизи оптимальных по длине волны излучения значений и по ширине спектральной полосы свечения. Данная конструкция реализует простейшие принципы газоразрядной системы для оптического возбуждения фотолюминофоров, в которой внутренняя полость разрядной ячейки покрывается соответствующим фотолюминофором и контактирует с излучающей плазмой. Стенки разрядной ячейки не имеют специальных покрытий для коррекции спектральных характеристик возбуждающего (ультрафиолетового) и испускаемого (R, G, B - красного, зеленого, синего) излучений, а также подавления фонового излучения разряда в видимой области спектра. The disadvantages of the known plasma panel include the lack of correction of the luminescence parameters of photoluminophores in three primary colors near the optimal values for the radiation wavelength and the width of the spectral luminescence band. This design implements the simplest principles of a gas discharge system for the optical excitation of photophosphors, in which the internal cavity of the discharge cell is coated with the corresponding photophosphor and is in contact with the emitting plasma. The walls of the discharge cell do not have special coatings for correcting the spectral characteristics of the exciting (ultraviolet) and emitted (R, G, B - red, green, blue) radiation, as well as suppressing the background radiation of the discharge in the visible region of the spectrum.

Современные люминофоры излучают не одну спектральную линию, а некоторый спектр. Поэтому цвет их свечения менее насыщен, чем монохроматический, что уменьшает гамму воспроизводимых ими цветов. Отметим, что доминирующими длинами волн солнечного света являются: красный - 687 нм, со спектральной шириной 175 нм, зеленый - 527 нм, со спектральной шириной 60 нм, и синий - 440 нм, со спектральной шириной 40 нм. Из физических принципов получения цветного изображения известно, что целесообразно сосредоточить излучение трех основных цветных фотолюминофоров (красного, зеленого, синего) в области оптимальной длины волны излучения в соответствии с принятым стандартом для телевизионной техники высокой четкости. Например, для европейского стандарта (ЕС) эти длины волн соответственно равны для красного цвета - 610 нм, для зеленого - 535 нм, для синего - 470 нм. При этом излучение должно быть достаточно монохроматичным. Modern phosphors emit not a single spectral line, but a certain spectrum. Therefore, the color of their glow is less saturated than monochromatic, which reduces the range of colors reproduced by them. Note that the dominant wavelengths of sunlight are: red - 687 nm, with a spectral width of 175 nm, green - 527 nm, with a spectral width of 60 nm, and blue - 440 nm, with a spectral width of 40 nm. From the physical principles of obtaining a color image, it is known that it is advisable to concentrate the radiation of the three main color photophosphors (red, green, blue) in the region of the optimal radiation wavelength in accordance with the accepted standard for high-definition television technology. For example, for the European Standard (EU), these wavelengths are respectively equal for red - 610 nm, for green - 535 nm, for blue - 470 nm. In this case, the radiation should be sufficiently monochromatic.

Существенной проблемой при создании цветных плазменных панелей является повышение качества цветопередачи, снижение фонового излучения от газоразрядной плазмы и повышение контрастного изображения. A significant problem in creating color plasma panels is improving the quality of color reproduction, reducing background radiation from gas discharge plasma and increasing the contrast image.

Данная проблема в предлагаемой плазменной панели, содержащей расположенные с зазором лицевую и тыльную стеклянные пластины с нанесенными на них в зазоре электродными структурами, образующими матрицу пикселей, каждый из которых состоит из трех микроразрядных ячеек, генерирующих ультрафиолетовое излучение, при этом каждая из микроразрядных ячеек, образующих пиксель, содержит соответственно один из трех фотолюминофоров, излучающих под действием ультрафиолетового излучения красный, зеленый и синий цвета, решается путем использования оптических пленочных светофильтров, нанесенных на лицевую стеклянную пластину со стороны микроразрядных ячеек. При этом характеристики светофильтра для каждой из микроразрядной ячеек, излучающих красный, зеленый или синий цвета, подбираются таким образом, что обеспечивают оптимальное пропускание соответствующего излучения при заданных длинах волн и спектральной ширине. This problem is in the proposed plasma panel containing front and back glass plates located with a gap with electrode structures deposited on them in the gap, forming a matrix of pixels, each of which consists of three microdischarge cells generating ultraviolet radiation, each of which microdischarge cells forming pixel, contains respectively one of the three photoluminophores emitting red, green and blue colors under the action of ultraviolet radiation, is solved by using op optical film filters deposited on the front glass plate from the side of microdischarge cells. In this case, the characteristics of the filter for each of the microdischarge cells emitting red, green or blue colors are selected in such a way that they ensure optimal transmission of the corresponding radiation at given wavelengths and spectral widths.

Оптические светофильтры должны по возможности напыляться на минимальном расстоянии от излучающих слоев фотолюминофоров. Например, это может быть достигнуто их размещением между стеклянной подложкой и выравнивающим слоем легкоплавкого стекла на лицевой стороне стеклянной пластины со стороны разрядных электродов XV. Optical filters should be sprayed as far as possible at a minimum distance from the emitting layers of photoluminophores. For example, this can be achieved by placing them between the glass substrate and the leveling layer of low-melting glass on the front side of the glass plate from the side of the discharge electrodes XV.

Отметим, что технологически достаточно просто обеспечить любую заданную длину волны в соответствии с выбранным телевизионным стандартом (американский стандарт - NTSC, европейский стандарт - ЕС и т.д.), а также спектральную ширину цветного излучения. Note that it is technologically simple to provide any given wavelength in accordance with the chosen television standard (American standard - NTSC, European standard - EU, etc.), as well as the spectral width of the color radiation.

Второй функцией указанных светофильтров является то, что наряду с коррекцией спектров излучения люминофоров они отсекают паразитное излучение газового разряда в видимой части спектра, которое обычно создает фоновую подсветку, значительно ухудшающую цветопередачу. The second function of these filters is that, along with the correction of the emission spectra of phosphors, they cut off spurious radiation of a gas discharge in the visible part of the spectrum, which usually creates a background illumination that significantly impairs color reproduction.

Третьей функцией таких светофильтров является существенное улучшение контрастности изображения. Это улучшение определяется следующим. Контрастность изображения в общем случае определяется соотношением яркости элемента изображения, включенного с максимальной интенсивностью к яркости выключенного элемента. Яркость выключенного элемента определяется, с одной стороны, собственной фоновой подсветкой выключенного элемента и, с другой стороны, яркостью, обусловленной рассеянием элементом окружающего освещения. В общем случае даже полностью выключенная панель выглядит достаточно светлой, что задает минимальную яркость темного элемента и, соответственно, ограничивает контраст при данных условиях окружающего освещения. Наличие рассмотренных выше светофильтров существенно ограничивает долю света окружающего освещения, которая сможет проникать в панель, чтобы затем вернуться в виде рассеянного излучения. В предельном случае, когда каждый из трех светофильтров пропускает только одну треть спектра, мы уменьшаем яркость выключенного элемента, что, соответственно, улучшает контраст в три раза. Если же полоса пропускания светофильтров согласована со спектрами излучения люминофоров и требованиями стандартов, то она может быть существенно уже, соответственно, увеличивая выигрыш в контрастности. The third function of such filters is a significant improvement in image contrast. This improvement is determined by the following. The contrast of an image is generally determined by the ratio of the brightness of the image element turned on with the maximum intensity to the brightness of the turned off element. The brightness of the switched off element is determined, on the one hand, by its own background illumination of the switched off element and, on the other hand, the brightness due to the ambient light scattering by the element. In the general case, even a completely turned off panel looks quite light, which sets the minimum brightness of the dark element and, accordingly, limits the contrast under given ambient light conditions. The presence of the filters described above significantly limits the proportion of ambient light that can penetrate the panel and then return as scattered radiation. In the extreme case, when each of the three filters passes only one third of the spectrum, we reduce the brightness of the off element, which, accordingly, improves the contrast by a factor of three. If the passband of the filters is consistent with the emission spectra of the phosphors and the requirements of the standards, then it can be substantially narrower, respectively, increasing the gain in contrast.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена разрядная ячейка плазменной панели. Разрядная ячейка плазменной панели переменного или постоянного тока содержит структуру электродов адресации 1 и электродов поддержания барьерного разряда 2 в плотной смеси инертных газов и генерации УФ излучения для возбуждения фотолюминофоров 3, нанесенных на дно и стенки микроразрядных ячеек 4. Микроразрядные ячейки 4 формируются при соединении двух стеклянных пластин, одна из которых является тыльной 5, а другая - лицевой 6 для вывода цветного изображения. Напротив каждой из трех микроразрядных ячеек, содержащих триаду фотолюминофоров, на лицевой стеклянной пластине со стороны микроразрядной ячейки с помощью пленочной технологии наносят три светофильтра 7 с заданными спектральными характеристиками. The invention is illustrated by the drawing, which shows the discharge cell of the plasma panel. The discharge cell of an AC or DC plasma panel contains a structure of addressing electrodes 1 and electrodes for maintaining a barrier discharge 2 in a dense mixture of inert gases and generating UV radiation to excite photoluminophores 3 deposited on the bottom and walls of microdischarge cells 4. Microdischarge cells 4 are formed by connecting two glass plates, one of which is the back 5, and the other - front 6 to display a color image. Opposite each of the three microdischarge cells containing a triad of photoluminophores, three light filters 7 with predetermined spectral characteristics are applied on the front glass plate from the side of the microdischarge cell.

Для изготовления таких пленочных светофильтров, в частности, могут быть использованы материалы и технологии, применяемые для изготовления светофильтров подсветки цветных жидкокристаллических панелей. For the manufacture of such film light filters, in particular, the materials and technologies used for the manufacture of light filters for illuminating color liquid crystal panels can be used.

Барьеры высотой около 100 мкм, сформированные на тыльной пластине 5, например, методом шелкографии, обеспечивают существование между пластинами 5 и 6 полостей, заполненных газовой смесью. В качестве рабочего газа используется смесь инертных газов. Как правило, это неон с 5% ксенона при давлении порядка 500 Тор. Разряд возникает между электродами 2 при приложении знакопеременного напряжения дважды в период. Разряд происходит только в тех ячейках строки, образованной парой электродов 2, которые были предварительно адресованы в цикле адресации. Спектральный состав излучения плазмы и тип люминофора определяют цветовые и яркостные характеристики. Barriers with a height of about 100 μm, formed on the back plate 5, for example, by silk screen printing, ensure the existence between the plates 5 and 6 of the cavity filled with a gas mixture. A mixture of inert gases is used as the working gas. As a rule, this is neon with 5% xenon at a pressure of the order of 500 Torr. The discharge occurs between the electrodes 2 when an alternating voltage is applied twice a period. The discharge occurs only in those cells of the line formed by a pair of electrodes 2 that were previously addressed in the addressing cycle. The spectral composition of plasma radiation and the type of phosphor determine the color and brightness characteristics.

При использовании пленочных оптических светофильтров достаточно просто обеспечить до 85% отражения энергии в ненужной части спектра и коэффициент прозрачности до 95% для заданной длины волны. When using optical film optical filters, it is enough to simply provide up to 85% of the energy reflection in the unnecessary part of the spectrum and a transparency coefficient of up to 95% for a given wavelength.

Благодаря использованию светофильтров обеспечиваются три функции:
1. Оптимизация спектра излучения базовых цветов ячеек для повышения качества цветопередачи.Through the use of filters, three functions are provided:
1. Optimization of the radiation spectrum of the base colors of the cells to improve the color rendering quality.

2. Подавление паразитной подсветки газового разряда в видимой части спектра. 2. Suppression of spurious illumination of a gas discharge in the visible part of the spectrum.

3. Повышение контрастности изображения за счет подавления значительной части рассеиваемого панелью внешнего освещения. 3. Increasing the contrast of the image by suppressing a significant part of the ambient light scattered by the panel.

Таким образом, благодаря использованию данного технического решения появляется возможность существенно улучшить качество цветопередачи и повысить контраст плазменного дисплея. Thus, through the use of this technical solution, it becomes possible to significantly improve the color rendering quality and increase the contrast of the plasma display.

Источники информации:
1. Weber L. F. Color Plasma Displays. Proceedings of the SID. Seminar M-9. - 1995.Sources of information:
1. Weber LF Color Plasma Displays. Proceedings of the SID. Seminar M-9. - 1995.

2. Sobel A. Plasma Displays, IEEE Transactions on plasma science. - Vol. 19, No. 5., 1991. 2. Sobel A. Plasma Displays, IEEE Transactions on plasma science. - Vol. 19, No. 5., 1991.

3. EP 0554172 A1, H 01 J 17/49, 27.01.93. 3. EP 0554172 A1, H 01 J 17/49, 01/27/93.

Claims

A color plasma panel containing front and back glass plates located with a gap with electrode structures deposited on them in the gap and forming a matrix of pixels, each of which consists of three microdischarge cells generating ultraviolet radiation, each of which microdischarge cells forming a pixel contains accordingly, one of the three photoluminophores emitting red, green and blue color under the action of ultraviolet radiation, characterized in that on the front glass plate with the torons of microdischarge cells are additionally sequentially coated with a layer of film filters and a leveling layer of low-melting glass, while the characteristics of the filter above each of the microdischarge cells emitting red, green, or blue provide optimal transmission of the corresponding radiation at given wavelengths and spectral widths with a transparency coefficient of up to 95 % and reflection up to 85% of energy in an unnecessary part of the spectrum.