WO2003094189A1 - Panneau de visualisation a plasma a excitation des decharges par rayonnement micro-onde - Google Patents

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WO2003094189A1
WO2003094189A1 PCT/FR2003/001130 FR0301130W WO03094189A1 WO 2003094189 A1 WO2003094189 A1 WO 2003094189A1 FR 0301130 W FR0301130 W FR 0301130W WO 03094189 A1 WO03094189 A1 WO 03094189A1
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microwave
discharge
electrodes
cells
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Henri Doyeux
Ana Lacoste
Laurent Tessier
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Thomson Licensing S.A.
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    • H01J17/49—Display panels, e.g. with crossed electrodes, e.g. making use of direct current

Definitions

  • the invention relates to a plasma display panel with excitation of discharges by microwave radiation and a method for controlling this panel.
  • the basic principle of the operation of plasma screens is based on the initiation and maintenance of plasma discharges, between two electrodes, in elementary cells filled with discharge gases forming a two-dimensional matrix network between two flat plates, generally made of glass. . These electrodes are covered with dielectric layers to provide a well-known memory effect, hence the need to use pulse-shaped maintenance voltages or alternative maintenance voltages to produce the discharges.
  • the plasma display panel technologies (“PDP”) developed to date can be grouped into two categories: AC - PDP and RF - PDP.
  • the dielectric layers covering the electrodes between which the discharges emerge act as capacitors capable of storing electrical charges, which gives a memory effect to the cells in which a discharge has taken place.
  • On this memory property rests the addressing of the cells at the start of each scan or underscan of image to be displayed, by application of low frequency addressing voltage pulses, regardless of the “PDP” structure.
  • the voltage of these addressing pulses is adapted to deposit electrical charges on the walls of the cells at a level adapted so that the maintenance signals allow the generation of discharges only in the addressed areas.
  • the essential difference between the two technologies AC and RF consists, therefore, in the mode of maintenance of the discharges during the underscan of the images: low frequency and radio frequency, respectively.
  • the two modes are distinguished by the very principle of operation of the discharges, but here only the aspects which concern more particularly the plasma panels are retained: the luminous efficiency and the lifetime of the cell surfaces: i.
  • the AC discharge mode leads to the formation of a very energetic cathode sheath which decreases the share of electronic energy dissipated in the excitation of the rare discharge gas in the cells and, consequently, a reduction in the production of photons. VUV. This results in poor light efficiency, but also a short lifetime of the surfaces of the cell structure due to their bombardment by energetic ions from the discharges.
  • ii. As illustrated in FIG. 1, in an RF discharge, the potential difference between the plasma Vsh and the electrodes Vr £ is practically half of the potential applied to the electrodes and, therefore, the ions have an energy divided practically by two compared to those of a landfill
  • the share of energy attributed to electrons is estimated at 75% compared to only 40% in an AC structure. Decreasing the energy of the ions in the sheath improves the light efficiency and increases the lifespan of the cell surfaces.
  • the dielectric layers are generally coated with protective layers, generally based on magnesia (MgO), which also serve for the emission of secondary electrons under ion bombardment.
  • MgO magnesia
  • the object of the invention is to remedy the intrinsic drawbacks of plasma screens using plasma cells operating in the dielectric barrier discharge mode with low frequency or radio frequency maintenance.
  • the subject of the invention is a plasma display panel comprising a front panel and a rear panel providing between them a two-dimensional matrix of zones filled with discharge gas, characterized in that it comprises a device for generation of microwave electromagnetic radiation suitable for applying, through said rear panel to all of said discharge zones, microwave radiation of sufficient intensity to generate plasma discharges in the discharge zones.
  • the display panel obtained is, much simpler and more economical, to the display devices described in documents EP0511282 and EP0377442, which are based on a two-dimensional array of fluorescent lamps without electrodes.
  • the display panel according to the invention also comprises addressing means for selectively activating preselected discharge zones by depositing electric charges thereon, and the device for generating microwave electromagnetic radiation is suitable for applying radiation. microwave of sufficient intensity to generate plasma discharges only in the activated discharge zones.
  • the microwave field therefore serves to maintain the plasma discharges in the addressed cells, but, according to the preferred embodiment of the invention, its amplitude alone is insufficient to generate discharges in the non-activated or addressed cells; preferably, the addressing means also serve not only to trigger the discharges in the preselected zones or cells as soon as the microwave field is applied to the entire panel, but also to re-trigger these discharges at a level of sufficient intensity during application of the field microwave ; these “re-trips” ensure the maintenance of the charges in the volume of the cells or activated zones.
  • the invention can also have one or more of the following characteristics: - the device for generating microwave electromagnetic radiation is adapted to generate microwaves of frequency greater than 200 MHz.
  • the rear panel has no electrode network, no conductive layer or segment of conductive layer; the rear panel is made of a dielectric material having low dielectric losses in the frequency range of said microwave radiation.
  • the rear panel is transparent to microwave radiation; this rear panel can for example be made of glass.
  • the front panel comprises at least two networks of electrodes for addressing, each electrode of a first network crossing each electrode of a second network at the location of a discharge zone of the two-dimensional network of zones of dump.
  • the front panel comprises three networks of electrodes, including two networks of paired and coplanar parallel electrodes.
  • the subject of the invention is also a method for driving the panel according to the invention comprising a succession of image scans and sub-scans, in which each sub-scan comprises a phase of addressing preselected cells using means for addressing the panel and a holding phase, characterized in that the microwave field is applied to all the cells of the panel during the holding phase.
  • This microwave field can be applied continuously throughout the holding phase, or discontinuously.
  • a conventional “low-frequency” signal is applied to maintain the charges. in volume in the addressed areas.
  • the invention proposes a new cell structure based on the increase in the frequency of the maintenance signal of the discharge even in the microwave field (f> 200 MHz).
  • f the frequency of the maintenance signal of the discharge even in the microwave field
  • the solution provided by the invention consists preferably in addressing the cells with low frequency signals, according to current techniques and circuits of commercial panels, and in maintaining the discharge by a high frequency field in the microwave field. (f> 200 MHz).
  • the advantages of the invention are mainly the following: a)
  • the main advantage of the invention is the increase in light efficiency. Indeed, the energy dissipated in a microwave plasma is entirely devoted to the excitation and the ionization of the gas.
  • the absence of plasma holding electrodes means that, apart from the low frequency pulses, there is no ion bombardment and spraying of the walls, and therefore little or no energy dissipated in this form.
  • the cell walls of the panel are at floating potential, which means that the energy of the ions striking these walls does not exceed ten electron volts.
  • the lifetime of the magnesia protective layer increases considerably, which significantly improves the lifetime of the panel.
  • the electronic population of a microwave plasma generally has an energy distribution function close to a Maxwell curve of a few eV, depending on the pressure range, while that of a low or radio frequency discharge is a function which also has a large population of very energetic electrons, the secondary electrons. These very energetic electrons favor ionizations and excitations of ⁇ high energy levels to the detriment of excitations of low energy levels, mainly responsible for the production of UV photons.
  • the absence of this electronic population in a microwave plasma therefore makes it much more efficient for UV production.
  • a good light output of the cells can be obtained by choosing gases or mixtures of gases making it possible to optimize the production of UV photons.
  • a key advantage of this invention is that, the injection of power by the rear face on the one hand, and the addressing of the cells by electrodes on the front face on the other hand, will take different channels thus allowing a separation of duties.
  • Another advantage is the simplicity of the technology proposed both in terms of the structure of the cells and in terms of their addressing. For example, the array of row and column electrodes can be produced by simple crossing technology, with narrow width electrodes.
  • FIG. 1 illustrates a comparison of the operation of the AC structure and RF structure panels of the prior art, at the landfills
  • VSH sheath voltage in the discharge
  • Vp £ electrode voltage in the cell where the discharge takes place
  • FIG. 2 illustrates the timing diagrams for applying the addressing voltage signals S / ⁇ , S / ⁇ respectively to the electrodes X and Y, and microwave signals SMW on the rear face according to one embodiment of the method of control of a plasma panel according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view respectively of the front panel, the rear panel, and the entire plasma panel, according to an embodiment according to the invention
  • - Figure 6 shows a top view of a variant of the panel according to Figure 5, where the crossings of the electrodes of the front panel are off-center relative to the center of the cells;
  • FIG. 7 shows a variant of the panel according to Figure 5, where the front panel comprises three electrode networks including two parallel electrode networks, paired and coplanar.
  • FIG. 8 shows a top view of a variant of the panel according to Figure 7, where each electrode of the paired networks serves for two adjacent cell lines and is placed above the barriers separating the cells;
  • FIG. 9 illustrates a timing diagram of the voltages applied to the line electrodes Y n _ ⁇ , Y n , and Y ⁇ r for triggering discharges in the panel of Figure 8;
  • the figures representing chronograms do not take into account a scale of values in order to better reveal certain details which would not appear clearly if the proportions had been respected.
  • the production of the plasma panel according to the invention will now be described; we begin with the description of the front panel, then of the rear panel, intended for the manufacture of this panel. i) as illustrated in FIG. 3, the addressing and triggering of the discharge are carried out using a matrix array of electrodes located on the front panel slab.
  • the two networks are separated by a layer of dielectric 2.
  • the second network of electrodes is coated with a dielectric layer 2 and with a protective layer based on magnesia 3, the latter also having the role of emitting surface of secondary electrons.
  • the thickness of the dielectric layer 2 is adapted in a manner known per se, in particular to the nature and the pressure of the discharge gas which will fill the panel. ii) the application of microwave power in a discharge does not take place using electrodes and, consequently, the structure of the slab rear, by which the microwaves are applied, must be designed appropriately. As illustrated in FIG.
  • the rear face is completely free from any electrode or conductive layer, and mainly comprises a substrate 4 made of dielectric material with low loss, rigid and waterproof.
  • the dielectric material is preferably at low losses in the frequency range of the microwaves used.
  • This substrate 4 comprises a network of barriers 5 forming cells adapted to be centered on the crossings of the electrodes X and Y of the front panel.
  • the walls of these cells are coated with phosphors 6R, 6B, 6G in order to obtain, under the excitation of the ultraviolet emission of plasma discharges, photons visible in the three basic colors of image display: red , green and blue. These cells form the cells of the panel.
  • the front panel and the rear panel are then assembled in a manner known per se, by superimposing them so that each crossing of electrodes of the front panel coincides with a cell in the rear panel.
  • the pressure of the discharge gas within such a microwave maintenance panel will preferably be lower, for example by a factor of about 10, compared to the pressure of discharge gas within conventional plasma panels with AC maintenance. .
  • the plasma panel is then provided on the rear face with a microwave device suitable for applying a microwave field over the entire surface of the substrate 4 made of dielectric material corresponding to the active part of the panel.
  • the structure of the panel obtained is presented in FIGS. 5 and 6.
  • the microwave device comprises a field amplitude regulator imposing an upper limit during each image underscan determined by the holding field, corresponding to the maintenance voltage, supplemented by a voltage margin corresponding to around twenty volts per cell.
  • the amplitude of the field is adapted in a manner known per se to be able to ensure the maintenance of the set of cells of the panel, but low enough not to produce the priming of unaddressed cells.
  • the rear face of the panel is provided with microwave shielding 8. On the front face, the microwave shielding is provided by the matrix array of electrodes.
  • the position of the X and Y electrodes can be offset from the center of the cells in order to increase the transparency of the front panel to visible radiation, while remaining far enough from the barriers not to increase by the ignition voltages considerably.
  • FIG. 7 represents a variant of the panel according to FIG. 5, where the front panel comprises three networks of electrodes including two networks of electrodes Y ′ parallel, paired and coplanar; the components referenced bear (with the sign “'” near) the same references as the components referenced in FIG. 5; reference 10 corresponds to the magnesia layer; the reference Y'B corresponds to an opaque conductive bus applied to the transparent electrodes Y 'to increase their conductivity;
  • FIG. 8 represents a variant of the panel of FIG. 7, where each electrode of the paired networks serves for two rows of adjacent cells and is placed above the barriers separating the cells; it thus advantageously spares, for each cell, the widest opening for the passage of light; two consecutive “line” electrodes therefore form a pair for the line of cells which they frame, which makes it possible to obtain a large gap at the level of each cell; the protuberances placed on the “line” electrodes at the level of each cell facilitate the initiation of discharges.
  • FIG. 9 illustrates a chronogram of the voltages applied to the line electrodes Y ⁇ l , Y n , and Y n + l for triggering discharges in the panel of FIG. 8, with a suitable pulse V x applied by the electrode of column X in particular during the addressing phases.
  • FIG. 2 which consists: a) in addressing the cells by application, between the line X electrodes or scanning electrodes and the electrodes column Y or data electrodes, with a pulse of amplitude V ⁇ + V ⁇ greater than the plasma ignition voltage. The discharges thus initiated lead to the creation of the memory charge on the surface in the addressed cells.
  • a “low-frequency” signal Ss-BF.1 is applied in all the discharge zones of the panel.
  • the maintenance of the charges in volume that is to say the creation of the charges which compensate for the losses by diffusion to the walls and by recombination, is taken up by the microwave field applied to the entire surface of the set of cells. In accordance with point b, this field is not sufficient to initiate the discharge in unaddressed cells.
  • the operating margins are determined by the low frequency breakdown and microwave extinction voltages since, during the microwave discharge maintenance of the plasma discharge, the memory charge is completely erased, no longer influencing the extinction voltages.
  • the last timing diagram I very schematically represents the intensity of ultraviolet light emission from the discharges resulting from the control mode which has just been described.
  • the present invention has been mainly described with reference to a plasma panel where the two networks of electrodes are carried by the front panel and where the barrier network is carried by the rear panel, with reference to a control mode where the microwave field is applied continuously during an image subscan; it is obvious to a person skilled in the art that it can be applied to other types of plasma panels or to other control modes without departing from the scope of the claims below.

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Abstract

Panneau comprenant une dalle avant (1) et une dalle arrière (4) ménageant entre elles une matrice bi-dimensionnelle de zones remplies de gaz de décharge, des moyens d'adressage (X, Y) pour activer sélectivement des zones de décharge présélectionnées en y déposant des charges électriques, et un dispositif de génération de rayonnement électromagnétique micro-onde (7) adapté pour appliquer au travers de la dalle arrière (4) à l'ensemble des zones de décharge du panneau, un rayonnement micro-onde d'intensité suffisante pour générer des décharges plasma uniquement dans les zones de décharge activées. On obtient un panneau simple à piloter et à haut rendement lumineux où les fonctions d'adressage et de maintien sont séparées.

Description

PANNEAU DE VISUALISATION A PLASMA A EXCITATION DES DECHARGES PAR RAYONNEMENT MICRO-ONDE.
L'invention concerne un panneau de visualisation à plasma à excitation des décharges par rayonnement micro-onde et un procédé de pilotage de ce panneau.
Le principe de base du fonctionnement des écrans plasma repose sur l'amorçage et l'entretien de décharges plasma, entre deux électrodes, dans des cellules élémentaires remplies de gaz de décharge formant un réseau matriciel bi-dimensionnel entre deux plaques planes, généralement en verre. Ces électrodes sont recouvertes de couches diélectriques pour apporter un effet mémoire bien connu, d'où la nécessité d'utiliser des tensions d'entretien en forme d'impulsions ou des tensions d'entretien alternatives pour produire les décharges. En fonction de la fréquence des signaux d'entretien appliqués, les technologies de panneau de visualisation à plasma (« PDP ») développées jusqu'à ce jour peuvent être groupées en deux catégories : AC - PDP et RF - PDP. Pour les structures AC (« alternative current » en langue anglaise), la fréquence de ces impulsions est de quelques centaines de kHz ou moins, tandis que pour les structures RF (« radio frequency » en langue anglaise) leur fréquence est d'une ou plusieurs dizaines de MHz ; le document JP 10-171399 (HITACHI) décrit une structure de type RF.
Les couches diélectriques couvrant les électrodes entre lesquelles jaillissent les décharges jouent le rôle de capacités capables de stocker des charges électriques, ce qui confère un effet mémoire aux cellules dans lesquelles une décharge a eu lieu. Sur cette propriété de mémoire repose l'adressage des cellules en début de chaque balayage ou sous-balayage d'image à visualiser, par application d'impulsions de tension d'adressage basse fréquence, et ce quelle que soit la structure « PDP ». La tension de ces impulsions d'adressage est adaptée pour déposer des charges électriques sur les parois des cellules à un niveau adapté pour que les signaux d'entretien permettent la génération de décharges uniquement dans les zones adressées. La différence essentielle entre les deux technologies AC et RF consiste, donc, dans le mode d'entretien des décharges pendant les sous-balayages des images : basse fréquence et radio fréquence, respectivement. Les deux modes se distinguent par le principe même de fonctionnement des décharges, mais ici on retient seuls les aspects qui concernent plus particulièrement les panneaux plasma : l'efficacité lumineuse et le temps de vie des surfaces de cellules : i. Le mode AC de décharge conduit à la formation d'une gaine cathodique très énergétique qui diminue la part d'énergie électronique dissipée dans l'excitation du gaz rare de décharge dans les cellules et, par conséquent, à une diminution de la production des photons VUV. Il en résulte une mauvaise efficacité lumineuse, mais aussi une faible durée de vie des surfaces de la structure de cellule due à leur bombardement par des ions énergétiques des décharges. ii. Comme l'illustre la figure 1 , dans une décharge RF, la différence de potentiel entre le plasma Vsh et les électrodes Vr£ est pratiquement la moitié du potentiel appliqué aux électrodes et, de ce fait, les ions ont une énergie divisée pratiquement par deux par rapport à ceux d'une décharge
AC. Cela permet de diminuer la puissance dissipée dans la gaine et d'augmenter en conséquence la part d'énergie attribuée aux électrons de la décharge. A titre d'exemple, la part d'énergie attribuée aux électrons, par rapport à l'énergie totale attribuée à la décharge, est estimée à 75% par rapport à seulement 40% dans une structure AC. La diminution de l'énergie des ions dans la gaine permet d'améliorer l'efficacité lumineuse et augmenter la durée de vie des surfaces de cellule.
Les couches diélectriques sont en général revêtues de couches de protection, généralement à base de magnésie (MgO), qui servent également à l'émission d'électrons secondaires sous bombardement ionique.
Les principaux inconvénients des structures RF développées jusqu'à ce jour sont :
- le problème de couplage entre les lignes constituant l'électrode RF ;
- la difficulté de réaliser un champ RF uniforme sur des grandes surfaces que constituent les panneaux à plasma ;
- le faible rendement électrique dû aux pertes dans les lignes de conduction, les connexions, la boîte d'accord. L'invention a pour objectif de remédier aux inconvénients intrinsèques aux écrans plasma utilisant des cellules plasma opérant sur le mode des décharges à barrière diélectrique avec entretien basse fréquence ou radio fréquence. A cet effet, l'invention a pour objet un panneau de visualisation à plasma comprenant une dalle avant et une dalle arrière ménageant entre elles une matrice bi-dimensionnelle de zones remplies de gaz de décharge, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de génération de rayonnement électromagnétique micro-onde adapté pour appliquer au travers de ladite dalle arrière à l'ensemble desdites zones de décharge, un rayonnement micro-onde d'intensité suffisante pour générer des décharges plasma dans les zones de décharge.
Le panneau de visualisation obtenu s'apparente, en beaucoup plus simple et plus économique, aux dispositifs de visualisation décrits dans les documents EP0511282 et EP0377442, qui sont basés sur un réseau bi- dimensionnel de lampes fluorescentes sans électrodes.
De préférence, le panneau de visualisation selon l'invention comprend également des moyens d'adressage pour activer sélectivement des zones de décharge présélectionnées en y déposant des charges électriques, et le dispositif de génération de rayonnement électromagnétique micro-onde est adapté pour appliquer un rayonnement micro-onde d'intensité suffisante pour générer des décharges plasma uniquement dans les zones de décharge activées.
Le champ micro-onde sert donc au maintien des décharges plasma dans les cellules adressées, mais, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention, son amplitude est insuffisante à elle seule pour générer des décharges dans les cellules non activées ou adressées ; de préférence, les moyens d'adressage servent également non seulement à déclencher les décharges dans les zones ou cellules présélectionnées dès qu'on applique le champ micro-onde à l'ensemble du panneau, mais également à re-déclencher ces décharges à un niveau d'intensité suffisant pendant l'application du champ micro-onde ; ces « re-déclenchements » assurent l'entretien des charges dans le volume des cellules ou zones activées.
L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif de génération de rayonnement électromagnétique micro-onde est adapté pour générer des micro-ondes de fréquence supérieure à 200 MHz.
- la dalle arrière ne comporte aucun réseau d'électrode ni aucune couche conductrice ni segment de couche conductrice ; la dalle arrière est en matériau diélectrique présentant de faibles pertes diélectriques dans le domaine de fréquence dudit rayonnement micro-onde. Ainsi, la dalle arrière est transparente au rayonnement micro-onde ; cette dalle arrière peut par exemple être en verre.
- la dalle avant comprend au moins deux réseaux d'électrodes pour l'adressage, chaque électrode d'un premier réseau croisant chaque électrode d'un deuxième réseau à l'emplacement d'une zone de décharge du réseau bi- dimensionnel de zones de décharge.
Selon l'invention, toutes les électrodes du panneau sont donc de préférence reportées sur la dalle avant ; selon une variante, la dalle avant comporte trois réseaux d'électrodes, dont deux réseaux d'électrodes parallèles appariées et coplanaires.
L'invention a également pour objet un procédé de pilotage du panneau selon l'invention comprenant une succession de balayages et de sous-balayages d'image, dans lequel chaque sous-balayage comprend une phase d'adressage de cellules présélectionnées à l'aide des moyens d'adressage du panneau et une phase de maintien, caractérisé en ce qu'on applique le champ micro-onde à toutes les cellules du panneau pendant la phase de maintien. Ce champ micro-onde peut être appliqué continûment pendant toute la phase de maintien, ou de manière discontinue. Avantageusement, pendant la phase de maintien, à l'aide des électrodes d'adressage ou d'autres électrodes, on applique en outre dans toutes les zones de décharge du panneau un signal « basse-fréquence » de maintien classique, pour entretenir les charges en volume dans les zones adressées. Ainsi, l'invention propose une nouvelle structure de cellule basée sur l'augmentation de la fréquence du signal d'entretien de la décharge jusque dans le domaine de micro ondes (f > 200 MHz). Dans un plasma micro onde, pratiquement toute l'énergie sera consacrée à l'ionisation et à l'excitation du gaz permettant ainsi une augmentation de l'efficacité lumineuse.
La solution apportée par l'invention consiste à réaliser de préférence l'adressage des cellules par des signaux basse fréquence, suivant les techniques et circuits actuels des panneaux commerciaux et, à entretenir la décharge par un champ haute fréquence dans le domaine des micro-ondes (f > 200 MHz).
Les avantages de l'invention sont principalement les suivants : a) L'avantage principal de l'invention est l'augmentation de l'efficacité lumineuse. En effet, l'énergie dissipée dans un plasma micro ondes est entièrement consacrée à l'excitation et l'ionisation du gaz. L'absence d'électrodes de maintien du plasma fait que, en dehors des impulsions basse fréquence, il n'y a pas de bombardement ionique et de pulvérisation des parois, et donc pas ou peu d'énergie dissipée sous cette forme. En effet, les parois des cellules du panneau sont au potentiel flottant, ce qui fait que l'énergie des ions frappant ces parois ne dépasse pas la dizaine d'électron-volts. De ce fait, la durée de vie de la couche de protection en magnésie augmente considérablement, ce qui améliore sensiblement la durée de vie du panneau.
La population électronique d'un plasma micro onde a, généralement, une fonction de distribution en énergie proche d'une courbe de Maxwell de quelques eV, suivant le domaine de pressions, tandis que celle d'une décharge basse ou radio fréquence est une fonction qui comporte en plus une population importante d'électrons très énergétiques, les électrons secondaires. Ces électrons très énergétiques favorisent les ionisations et les excitations des¬ niveaux d'énergie élevés au détriment des excitations des niveaux de basse énergie, principalement responsables de la production des photons UV. L'absence de cette population électronique dans un plasma micro onde le rend donc beaucoup plus efficace pour la production des UV. Un bon rendement lumineux des cellules peut être obtenu en choisissant des gaz ou mélanges de gaz permettant d'optimiser la production de photons UV. En fait, avec une excitation micro-onde, le choix du gaz et de la pression de travail est considérablement élargi par rapport aux contraintes des décharges basse et radio fréquence. Autrement dit, on a toute latitude pour choisir le point de fonctionnement idéal des cellules plasma. b) Un avantage clé de cette invention est que, l'injection de puissance par la face arrière d'une part, et l'adressage des cellules par des électrodes sur la face avant d'autre part, emprunteront des canaux différents permettant ainsi une séparation des fonctions. c) Un autre avantage est la simplicité de la technologie proposée tant au niveau de la structure des cellules qu'au niveau de leur adressage. Par exemple, le réseau matriciel d'électrodes ligne et colonne peut être réalisé par la technologie de simple croisement, avec des électrodes de faible largeur. Comme ces électrodes sont utilisées uniquement à la commande basse fréquence, il n'y a plus besoin d'électrodes larges pour assurer une charge mémoire pendant l'entretien et donc une marge mémoire (comme discuté plus haut). d) La limitation des tensions trop élevées de claquage est imposée par les composants de l'électronique de commande et non plus par la consommation en puissance puisque la commande des cellules ne requiert qu'un minimum d'impulsions par image et que la valeur de la tension d'impulsion n'est plus un paramètre critique. Au contraire, du point de vue de marges de fonctionnement, les tensions de claquage élevées assureront des marges plus importantes. En revanche, le risque de claquage dans le diélectrique interposé entre les électrodes ligne et colonne impose des épaisseurs de diélectrique de plusieurs dizaines de micromètres. e) L'effacement de la charge mémoire pendant l'entretien micro onde permet de s'affranchir de l'impulsion d'effacement précédant chaque sous- balayage image. Dans les structures de panneau de l'art antérieur, cette impulsion était indispensable pour annuler la charge mémoire à la fin de chaque cycle d'entretien et réinitialiser ainsi les cellules. Cette impulsion d'effacement est nécessaire même dans le cas d'un entretien radio fréquence. La moindre dissymétrie ou différence de surface d'électrodes radio fréquence peut conduire à une dissymétrie au niveau des potentiels des électrodes avec pour conséquence des charges mémoires résiduelles à la fin d'un cycle d'entretien. f) L'intensité lumineuse des cellules élémentaires est contrôlée par la durée d'application du champ micro-onde depuis l'amorçage du plasma jusqu'à la fin de l'image. g) Les dimensions des cellules et la pression totale de fonctionnement des cellules restent du même ordre de grandeur qu'avec la technologie actuelle, avec toutefois une bien plus grande latitude de fonctionnement. Dans cette technologie, la hauteur des barrières n'est plus un paramètre critique comme c'est le cas dans la technologie radio fréquence pour laquelle il faut maîtriser la technologie de fabrication des barrières dépassant 500 μm.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 illustre une comparaison du fonctionnement des panneaux de structure AC et de structure RF de l'art antérieur, au niveau des décharges
(VSH = tension de gaine dans la décharge, Vp£ = tension d'électrode dans la cellule où a lieu la décharge).
- la figure 2 illustre les chronogrammes d'application des signaux de tension d'adressage S/ χ, S/γγ respectivement aux électrodes X et Y, et des signaux micro-onde SMW sur la face arrière selon un mode de réalisation du procédé de pilotage d'un panneau à plasma selon l'invention ;
- les figures 3, 4 et 5 représentent une vue schématique en coupe respectivement de la dalie avant, de la dalle arrière, et de l'ensemble du panneau à plasma, selon un mode de réalisation selon l'invention ; - la figure 6 représente en vue de dessus une variante du panneau selon la figure 5, où les croisements des électrodes de la dalle avant sont décentrés par rapport au centre des cellules ;
- la figure 7 représente une variante du panneau selon la figure 5, où la dalle avant comprend trois réseaux d'électrodes dont deux réseaux d'électrodes parallèles, appariées et coplanaires.
- la figure 8 représente en vue de dessus une variante du panneau selon la figure 7, où chaque électrode des réseaux appariés sert pour deux lignes de cellules adjacentes et est placée au dessus des barrières séparant les cellules ;
- la figure 9 illustre un chronogramme des tensions appliquées aux électrodes de lignes Yn_ι , Yn, et Yιr pour le déclenchement de décharges dans le panneau de la figure 8 ; Les figures représentant des chronogrammes ne prennent pas en compte d'échelle de valeurs afin de mieux faire apparaître certains détails qui n'apparaîtraient pas clairement si les proportions avaient été respectées. La réalisation du panneau à plasma selon l'invention va maintenant être décrite ; on commence par la description de la dalle avant, puis de la dalle arrière, destinées à la fabrication de ce panneau. i) comme illustré à la figure 3, l'adressage et le déclenchement de la décharge se font à l'aide d'un réseau matriciel d'électrodes situées sur la dalle avant du panneau. Les électrodes colonnes Y d'un premier réseau, déposées sur un substrat en verre 1 , croisent les électrodes lignes X d'un deuxième réseau. Les deux réseaux sont séparés par une couche de diélectrique 2. Le deuxième réseau d'électrodes est revêtu d'une couche diélectrique 2 et d'une couche de protection à base de magnésie 3, cette dernière ayant aussi le rôle de surface émettrice d'électrons secondaires. L'épaisseur de la couche diélectrique 2 est adaptée d'une manière connue en elle-même, notamment à la nature et la la pression du gaz de décharge qui remplira le panneau. ii) l'application de la puissance micro onde dans une décharge ne s'effectue pas à l'aide d'électrodes et, par conséquent, la structure de la dalle arrière, par laquelle les micro ondes sont appliquées, doit être conçue en adéquation. Comme illustré à la figure 4, la face arrière est complètement dégagée de toute électrode ou couche conductrice, et comprend principalement un substrat 4 en matériau diélectrique à faible perte, rigide et étanche. Le matériau diélectrique est de préférence à faibles pertes dans le domaine de fréquence des micro-ondes utilisées .Ce substrat 4 comprend un réseau de barrières 5 formant des alvéoles adaptées pour être centrées sur les croisements des électrodes X et Y de la dalle avant. Les parois de ces alvéoles sont revêtues par des luminophores 6R, 6B, 6G afin d'obtenir, sous l'excitation de l'émission ultra-violet des décharges plasma, des photons visibles dans les trois couleurs fondamentales de visualisation d'images : rouge, vert et bleu. Ces alvéoles forment les cellules du panneau.
On assemble ensuite d'une manière connue en elle-même la dalle avant et la dalle arrière, en les superposant de manière à ce que chaque croisement d'électrodes de la dalle avant coïncide avec une alvéole de la dalle arrière. La pression du gaz de décharge au sein d'un tel panneau à entretien microonde sera de préférence plus faible, par exemple d'un facteur 10 environ, par rapport à la pression de gaz de décharge au sein des panneaux à plasma classiques à entretien AC. Le panneau à plasma est ensuite doté en face arrière d'un dispositif micro-onde adapté pour appliquer un champ micro-onde sur toute la surface du substrat 4 en matériau diélectrique correspondant à la partie active du panneau. La structure du panneau obtenu est présentée sur les figures 5 et 6. Afin que la puissance micro onde appliquée à l'arrière 7 de la dalle arrière du panneau assure un champ uniforme sur toute la surface de celle-ci, le dispositif micro onde comprend un régulateur d'amplitude de champ imposant une limite supérieure pendant chaque sous-balayage image déterminée par le champ de maintien, correspondant à la tension d'entretien, complétée par une marge de tension correspondant à une vingtaine de volts par cellule. L'amplitude du champ est adaptée d'une manière connue en elle-même pour pouvoir assurer le maintien de l'ensemble de cellules du panneau, mais suffisamment basse pour ne pas produire l'amorçage de cellules non adressées. Pour éviter le rayonnement micro onde, la face arrière du panneau est dotée d'un blindage micro-onde 8. Sur la face avant, le blindage micro-onde est assuré par le réseau matriciel d'électrodes.
Comme la faible largeur d'électrodes ne nuit plus au facteur de remplissage de la cellule, remplissage assuré par la diffusion du plasma micro onde dans tout le volume de la cellule. Comme illustré à la figure 6, la position des électrodes X et Y peut être décentrée par rapport au centre des cellules afin d'augmenter la transparence de la dalle avant au rayonnement visible, tout en restant cependant assez loin des barrières pour ne pas augmenter de façon considérable les tensions d'amorçage.
La figure 7 représente une variante du panneau selon la figure 5, où la dalle avant comprend trois réseaux d'électrodes dont deux réseaux d'électrodes Y' parallèles, appariées et coplanaires ; les composants référencés portent (au signe « ' » près) les mêmes références que les composants référencés de la figure 5 ; la référence 10 correspond à la couche de magnésie ; la référence Y'B correspond à un bus conducteur opaque appliqué sur les électrodes Y' transparentes pour augmenter leur conductivité ;
La figure 8 représente une variante du panneau de la figure 7, où chaque électrode des réseaux appariés sert pour deux lignes de cellules adjacentes et est placée au dessus des barrières séparant les cellules ; on ménage ainsi avantageusement, pour chaque cellule, l'ouverture la plus large pour le passage de la lumière ; deux électrodes « lignes » consécutives forment donc une paire pour la ligne de cellules qu'elles encadrent, ce qui permet d'obtenir un large gap au niveau de chaque cellule ; les protubérances placées sur les électrodes « lignes » au niveau de chaque cellule facilitent le déclenchement des décharges.
La figure 9 illustre un chronogramme des tensions appliquées aux électrodes de lignes Yι l, Yn, et Yn+l pour le déclenchement de décharges dans le panneau de la figure 8, avec une impulsion adaptée Vx appliquée par l'électrode de colonne X notamment lors des phases d'adressage. On va maintenant décrire un mode de pilotage du panneau selon l'invention en référence à la figure 2, qui consiste : a) à effectuer l'adressage des cellules par l'application, entre les électrodes ligne X ou électrodes de balayage et les électrodes colonne Y ou électrodes de données, d'une impulsion d'amplitude Vχ+Vγ supérieure à la tension d'amorçage du plasma. Les décharges ainsi initiées conduisent à la création de la charge mémoire en surface dans les cellules adressées. b) à appliquer, au travers de la dalle arrière, un champ électrique microonde MW uniformément distribué sur toute la face arrière du panneau. L'amplitude SyvV du champ micro-onde MW doit être supérieure au champ électrique nécessaire au maintien du plasma, mais inférieure au champ électrique d'amorçage de la décharge dans la cellule. c) à déclencher la décharge dans les cellules adressées par l'application de quelques impulsions Ss-BF.1 > • • • > Ss-BF.n>-- Sϋr 'ΘS ®'ec r° es de commande pour la création des charges en volume. L'amplitude de ces signaux ajoutée à la tension due à la charge mémoire et à la tension correspondant au champ micro onde doit être supérieure à la tension d'amorçage du plasma. L'amplitude de ces signaux seuls doit être inférieure à la tension d'amorçage du plasma. Ainsi, pendant la phase de maintien, à l'aide des électrodes d'adressage, on applique dans toutes les zones de décharge du panneau un signal « basse-fréquence » Ss-BF.1 Ss-BF.n>-- e maintien classique, pour entretenir les charges en volume dans les zones adressées. L'entretien des charges en volume, c'est à dire la création des charges qui compensent les pertes par diffusion aux parois et par recombinaison, est repris par le champ micro onde appliqué sur toute la surface de l'ensemble de cellules. Conformément au point b, ce champ n'est pas suffisant pour amorcer la décharge dans les cellules non adressées. e) à obtenir l'extinction du plasma à la fin de chaque sous-balayage image par la coupure du champ micro onde appliqué (état « OFF »). Les marges de fonctionnement sont déterminées par les tensions de claquage basse fréquence et d'extinction micro onde puisque, pendant l'entretien micro onde de la décharge plasma, la charge mémoire est complètement effacée n'influençant plus les tensions d'extinction. Le dernier chronogramme I représente très schématiquement l'intensité d'émission lumineuse ultra-violet des décharges résultant du mode de pilotage qui vient d'être décrit.
La présente invention a été décrite principalement en se référant à un panneau à plasma où les deux réseaux d'électrodes sont portées par la dalle avant et où le réseau de barrières est porté par la dalle arrière, en se référant à un mode de pilotage où le champ micro-onde est appliqué continûment pendant un sous-balayage d'image; il est évident pour l'homme du l'art qu'elle peut s'appliquer à d'autres types de panneaux à plasma ou à d'autres mode de pilotage sans sortir du cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Panneau de visualisation à plasma comprenant une dalle avant et une dalle arrière ménageant entre elles une matrice bi-dimensionnelle de zones remplies de gaz de décharge, et des moyens d'adressage pour activer sélectivement des zones de décharge présélectionnées en y déposant des charges électriques, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de génération de rayonnement électromagnétique micro-onde adapté pour appliquer au travers de ladite dalle arrière à l'ensemble desdites zones de décharge, un rayonnement micro-onde d'intensité suffisante pour générer des décharges plasma uniquement dans les zones de décharge activées.
2.- Panneau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de génération de rayonnement électromagnétique micro-onde est adapté pour générer des micro-ondes de fréquence supérieure à 200 MHz.
3.- Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite dalle arrière ne comporte aucun réseau d'électrode ni aucune couche conductrice ni segment de couche conductrice.
4.- Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dite dalle arrière (4) est en matériau diélectrique présentant de faibles pertes diélectriques dans le domaine de fréquence dudit rayonnement micro-onde.
5.- Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite dalle avant comprend au moins deux réseaux d'électrodes pour l'adressage, chaque électrode (Y, Y') d'un premier réseau croisant chaque électrode (X, X') d'un deuxième réseau à l'emplacement d'une zone de décharge dudit réseau bi-dimensionnel.
6.- Procédé de pilotage du panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant une succession de balayages et de sous-balayages d'image, dans lequel chaque sous-balayage comprend une phase d'adressage de cellules présélectionnées à l'aide desdits moyens d'adressage et une phase de maintien, caractérisé en ce qu'on applique le champ micro-onde à toutes les cellules du panneau pendant ladite phase de maintien.
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