EP1233438A2 - Plasmabildschirm mit erhöhter Luminanz - Google Patents
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- H01J2211/442—Light reflecting means; Anti-reflection means
Definitions
- the invention relates to a plasma screen equipped with a front panel, the one Glass plate on which a dielectric layer and a protective layer are applied, has, with a carrier plate equipped with a phosphor layer, with a rib structure, the space between the front plate and the carrier plate in plasma cells, which with a gas are filled, split, with one or more electrode arrays on the Front plate and the carrier plate for generating silent electrical discharges in the Plasma cells.
- Plasma screens allow color images with high resolution, large screen diagonal and are of compact design.
- a plasma screen has a hermetic sealed glass cell, which is filled with a gas, with electrodes arranged in a grid on. Applying an electrical voltage causes a gas discharge that produces light in the ultraviolet range. This light can be absorbed by phosphors visible light converted and through the front panel of the glass cell to the viewer be emitted.
- Plasma screens are divided into two classes: DC plasma screens and AC plasma screens.
- DC plasma screens the electrodes are in the direct Contact with the plasma.
- AC plasma screens the electrodes are through a dielectric layer separated from the plasma.
- the dielectric layer is still with one layer covered with MgO.
- MgO has a high ion-induced secondary electron emission coefficient and thus reduces the ignition voltage of the gas. Moreover MgO is resistant to sputtering due to positively charged plasma ions.
- an inert gas mixture with xenon as the component generating UV light is mostly used as the gas.
- the light generated during the plasma discharge is in the vacuum ultraviolet (VUV) range.
- the emission wavelength of Xe is 147 nm and the emission wavelength of the excited Xe 2 excimer is 172 nm.
- the luminance of a plasma display largely depends on the efficiency of the VUV light off to stimulate the phosphors.
- To increase the luminance is in JP 2000-011895 describes a plasma screen which emits UV light on the dielectric layer has a reflective layer.
- the UV light reflecting layer contains one Layer sequence of materials with different refractive indices. The production these layers are very complex and expensive.
- the disadvantage is that there is no layer of MgO on the layer reflecting UV light can be applied because the layer of MgO is not transparent to VUV light
- the invention has for its object a plasma screen with improved To provide luminance.
- a plasma screen equipped with a front panel, which is a glass plate on which a dielectric layer, a UV light reflecting layer and a protective layer are applied, equipped with a carrier plate a layer of fluorescent material, with a ribbed structure that covers the space between the front panel and Carrier plate divided into plasma cells, which are filled with a gas, with or several electrode arrays on the front plate and the carrier plate for generating silent electrical discharges in which UV light with a wavelength> 172 nm arises in the plasma cells.
- the silent electrical discharges have UV light with a wavelength between 200 and 350 nm.
- UV light with a wavelength> 172 nm, especially in the range from 200 to 350 nm, for excitation of the phosphors can be found on the front panel a protective layer can be applied to the UV light reflecting layer, which has an advantageous effect on the ignition voltage of the gas. It is also by the UV light reflective layer increases the luminance of the plasma screen, because UV light, which in Was emitted towards the front panel through the UV light reflecting layer Direction of the phosphors is reflected.
- the gas is selected from the group of mercury vapor, Ne / N 2 and the noble gas halides.
- these gases emit light with a wavelength> 172 nm.
- the UV light reflecting layer selects a material from the group of metal oxides, metal fluorides, metal phosphates, metal polyphosphates, the metal metaphosphate, which contains metal borates and diamond.
- the UV light reflecting layer has particles with a Contains particle diameter less than 300 nm.
- the UV light reflecting layer contains particles contains a particle diameter between 20 nm and 150 nm.
- Particles of this diameter have a significantly larger light scattering in the UV wavelength range than in the visible wavelength range.
- the UV light reflecting layer has a thickness of 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m having.
- the thickness of the layer of scattering particles also plays a role.
- a UV light reflecting layer is obtained in the wavelength range the plasma emission is strongly reflected and in the visible emission range Phosphors transmitted.
- the front panel 1 shows a plasma cell of an AC plasma screen with a coplanar Arrangement of the electrodes on a front plate 1 and a carrier plate 2.
- the front panel 1 contains a glass plate 3, on which a dielectric layer 4, on the dielectric layer a UV light reflecting layer 8 and a protective layer 5 are applied thereon.
- the Protective layer 5 is preferably made of MgO and the dielectric layer 4 is made of, for example PbO-containing glass.
- On the glass plate 3 are parallel, strip-shaped Discharge electrodes 6, 7 applied, which are covered by the dielectric layer 4.
- the Discharge electrodes 6, 7 are made of metal or ITO, for example.
- the carrier plate 2 is off Glass and on the carrier plate 2 are parallel, strip-shaped, perpendicular to the discharge electrodes 6.7 extending address electrodes 11 made of Ag, for example. These are of a phosphor layer 10 that emits light in one of the three primary colors red, green or emitted blue, covered. To do this, the phosphor layer is available in several color segments divided. The red, green or blue emitting color segments are usually the Fluorescent layer 10 applied in the form of vertical strip triplets. The single ones Plasma cells are preferred due to a rib structure 13 with separating ribs dielectric material separated.
- the maximum of the emitted wavelength> 172 nm is.
- Light in a wavelength range is preferably used in the plasma discharge generated between 200 and 350 nm.
- a plasma forms in the plasma region 9, depending on the The composition of the gas generates radiation 12 in the UV range. This radiation 12 stimulates the phosphor layer 10 to glow, the visible light 14 in one of the three Primary colors emitted, which emerges through the front panel 1 and thus one represents a luminous pixel on the screen.
- the discharge electrodes 6, 7 are applied by means of vapor deposition. Then the dielectric layer 4 applied.
- oxides, fluorides, phosphates, metaphosphates or polyphosphates of various main group or sub group metals can be used as particles.
- oxides for example, the oxides of the 1st main group such as Li 2 O or oxides of the 2nd main group such as MgO, CaO, SrO and BaO or oxides of the 3rd main group such as B 2 O 3 and Al 2 O 3 or oxides of 3rd subgroup such as Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 and La 2 O 3 or oxides of the 4th main group such as SiO 2 , GeO 2 and SnO 2 or oxides of the 4th subgroup such as TiO 2 , ZrO 2 and HfO 2 or mixed oxides such as MgAl 2 O 4 , CaAl 2 O 4 or BaAl 2 O 4 can be used.
- Fluorides of the 1st main group such as LiF, NaF, KF, RbF and CsF or fluorides of the 1st subgroup such as AgF or fluorides of the 2nd main group such as MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 and BaF 2 or fluorides of the 3rd Main group such as AlF 3 or fluoride of the 4th main group such as PbF 2 or fluoride of the 1st subgroup such as CuF 2 or fluoride of the 2nd subgroup such as ZnF 2 or fluoride of the lanthanides such as LaF 3 , CeF 4 , PrF 3 , SmF 3 , EuF 3 , EuF 2 , GdF 3 , YbF 3 and LuF 3 or mixed fluorides such as LiMgF 3 , Na 3 AlF 6 and KMgF 3 are used.
- Phosphates of the 1st main group such as Li 3 PO 4 , Na 3 PO 4 , K 3 PO 4 , Rb 3 PO 4 and Cs 3 PO 4 or phosphates of the 2nd main group such as Mg 3 (PO 4 ) 2 , Ca.
- Metaphosphates with a chain length n between 3 and 9 can, for example, be metaphosphates of the 1st main group such as Li 3 (PO 3 ) 3 , Na 3 (PO 3 ) 3 , K 3 (PO 3 ) 3 , Rb 3 (PO 3 ) 3 and Cs 3 (PO 3 ) 3 or metaphosphates of the 2nd main group such as Mg (PO 3 ) 2 , Ca (PO 3 ) 2 , Sr (PO 3 ) 2 and Ba (PO 3 ) 2 or metaphosphates of the 3rd main group such as Al (PO 3 ) 3 or metaphosphates of the 3rd subgroup such as Sc (PO 3 ) 3 , Y (PO 3 ) 3 and La (PO 3 ) 3 or metaphosphates of the 4th subgroup such as Ti 3 (PO 3 ) 4 , Zr 3 ( PO 3 ) 4 and Hf 3 (PO 3 ) 4 or Zn (PO 3 ) 2 can be used.
- the 1st main group
- metal cations can also be partially replaced by protons.
- hydrogen phosphates such as KH 2 PO 4 , NaH 2 PO 4 and NH 4 H 2 PO 4 or diamond can also be used in the UV light reflecting layer 8.
- the particle diameter of the materials used should be less than 300 nm and is preferably in a range between 20 and 150 nm. It is particularly advantageous if there is a wide distribution over this range of particle diameters as this is the Ratio of reflection of UV light to reflection of the visible in the desired direction affected.
- the suspensions can also contain precursors to the particles according to the invention, which are then converted into the desired particles by thermal treatment.
- a suspension with Mg (OH) 2 can be thermally converted into a layer of MgO after application to the dielectric layer 4.
- the suspensions are preferably prepared in aqueous solution. In some cases it may be necessary to work with organic solvent systems, for example if the powder used reacts chemically with water or dissolves in it.
- the suspensions are produced depending on the material and particle diameter different ways.
- One possibility is that the particles are from suitable precursors be synthesized.
- the other possibility is that the particles are used directly.
- metal salts are first dissolved in water.
- the metal salts have the composition MX n ⁇ yH 2 O, where M is, for example, one or more metals selected from the group Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Sc, La, Y , Sn, Ti, Zr, Hf, Ag, Pb, Cu, Pr, Sm, Eu, Gd, Yb, Lu and Zn.
- X is, for example, one or more of the anions NO 3 - , RO - , R-COO - , - O 2 C-CO 2 - while y is a number greater than or equal to zero and n is an integer between 1 and 4 depending on the oxidation state of the metal cation M is n + .
- propoxide and butoxide can be used as alkoxides RO - .
- Acetates, propionates or butyrates, for example, can be used as carboxylates.
- the particles according to the invention with a particle diameter smaller than 300 nm are then either by thermal treatment such as heating under reflux, by acidic treatment such as adding acetic acid, by alkaline treatment such as addition of sodium hydroxide solution or by passing in ammonia and / or by adding the desired counterion receive.
- the counterions are added as salts to the aqueous metal salt solution and can be, for example, ammonium salts such as NH 4 F or phosphates such as sodium metaphosphate or long-chain polyphosphate salts.
- the suspensions obtained are with an associative thickener and / or Dispersant added.
- particles such as Li 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , SnO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 or MgAl 2 O 4 with a particle diameter smaller than 300 nm also suspended directly in aqueous solution and then mixed with an associative thickener and / or a dispersant.
- the particles can be stirred by grinding with a ball mill with and without an agitator with a dissolver, shear dispersing with an Ultraturrax device, an ultrasonic bath or an ultrasonic sonotrode can be dispersed.
- the suspensions can also be mixed with additives that improve the flow properties modify the suspensions and give them thixotropic properties.
- additives can include small additions of organic, soluble polymers such as Polyvinyl alcohol, polyacrylate derivatives, associative thickeners or completely dispersed colloids can be used.
- suspensions obtained in these different ways can be made in a wide variety of ways Processes such as spin coating, meniscus coating, blade coating, screen printing or Flexographic printing can be applied to the dielectric layer 4 of the front plate 1.
- the layers are thermally treated again. By heating the Layers at 450 ° C can be removed without leaving any residues. In some cases it may be necessary to apply temperatures of 600 ° C to complete pyrolysis to achieve the polymers. In the event that the applied suspension is a precursor to one contains particles according to the invention, also takes place in the thermal treatment appropriate conversion instead.
- a noble gas halide such as ArF, KrCl, KrF, XeBr, XeCl, XeF, a Ne / N 2 mixture or mercury vapor, for example, can be used as the gas for the plasma discharge.
- phosphors are used which differ from wavelengths> Excite 172 nm, especially in a wavelength range between 200 and 350 nm to let.
- BaMgAl 10 O 17 Eu
- (Ba 1-x Sr x ) 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Eu with 0 ⁇ x ⁇ 1 or (Ba 1-xy Sr x Ca y ) 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Eu with 0 ⁇ x ⁇ 1 can be used.
- Zn 2 SiO 4 Mn, BaAl 12 O 19 : Mn, Y 2 SiO 5 : Tb, CeMgAl 11 O 19 : Tb, (Y 1-x Gd x ) BO 3 : Tb with 0, for example, can be used as the green-emitting phosphor ⁇ x ⁇ 1, InBO 3 : Tb GdMgB 5 O 10 : Ce, Tb or LaPO 4 : Ce, Tb.
- Y 2 O 3 Eu
- Y 2 O 2 S Eu
- YVO 4 Eu
- Y (V 1-x P x ) O 4 Eu with 0 ⁇ x ⁇ 1
- Known methods are used to produce a segmented phosphor layer 10 a phosphor preparation with a green, red or blue emitting phosphor manufactured and this by means of dry coating processes, for. B. electrostatic deposition or electrostatically assisted dusting, as well as by means of wet coating processes, z. B. screen printing, dispenser processes in which a phosphor preparation with a nozzle moving along the channels, or sedimentation the liquid phase, equipped with a rib structure 12 on a carrier plate 2 Separating ribs and address electrodes 10 applied. Then this procedure is for the other two colors performed.
- the carrier plate 2 is together with other components such as one Front plate 1 and a gas used to produce a plasma screen.
- the UV light reflecting layer 8 is preferred in the case of AC plasma picture screens where the plasma cells are controlled by AC voltage and where the Discharge electrodes 6, 7 are covered by a dielectric layer 4.
- a layer reflecting UV light can also be used with DC plasma screens are used in which the discharge electrodes 6,7 are not of a dielectric Layer 4 are covered.
- a screen printing paste 100 g of p- menth-1-en-8-ol, which contained 5% by weight of ethyl cellulose, 2.7 g of a thixotropic agent and 12 g of SiO 2 with a particle diameter between 20 and 110 nm were mixed and then by two passes dispersed in a three-roll mill.
- a layer of SiO 2 particles was applied as a UV light reflecting layer 8 to the dielectric layer 4 of a front plate 1, which has a glass plate 3, a dielectric layer 4 and two discharge electrodes 6, 7.
- the dielectric layer 4 contained PbO and the two discharge electrodes 6, 7 were made of ITO.
- the front plate 1 was first dried and then subjected to a thermal aftertreatment at 450 ° C. for 2 hours.
- the layer thickness of the UV-reflecting layer 8 made of SiO 2 was 4.0 ⁇ m.
- the UV light reflecting layer 8 was evaporated with a layer of MgO, which had a layer thickness of 730 nm.
- the finished front plate 1 was used together with a carrier plate 2 and a gas to build a plasma screen that had increased luminance.
- the gas contained 90 vol% Ne and 10 vol% N 2 .
- line 15 shows the reflection of the 4.0 ⁇ m SiO 2 -containing UV light-reflecting layer 8 as a function of the wavelength.
- Line 16 shows the reflection after the 730 nm thick protective layer 5 made of MgO was evaporated onto the UV light reflecting 8.
- a layer of Al 2 O 3 particles was applied as a UV light reflecting layer 8 to the dielectric layer 4 of a front plate 1, which has a glass plate 3, a dielectric layer 4 and two discharge electrodes 6, 7.
- the dielectric layer 4 contained PbO and the two discharge electrodes 6, 7 were made of ITO.
- the front plate 1 was first dried and then subjected to a thermal aftertreatment at 450 ° C. for 2 hours.
- the layer thickness of the UV-reflecting layer 8 made of Al 2 O 3 was 2.0 ⁇ m.
- the UV light reflecting layer 8 was vapor-deposited with a layer of MgO, which had a layer thickness of 600 nm.
- the finished front plate 1 was used together with a carrier plate 2 and a gas to build a plasma screen that had increased luminance.
- the gas contained KrF
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Abstract
Die Erfindung beschreibt einen Plasmabildschirm, insbesondere einen AC-Plasmabildschirm, mit erhöhter Luminanz. Die Frontplatte (1) weist eine Glasplatte (3), auf der eine dielektrische Schicht (4), eine UV-Licht reflektierende Schicht (8) und eine Schutzschicht (5) aufgebracht sind, auf. Die UV-Licht reflektierende Schicht (8) zeigt eine hohe Reflexion im Wellenlängenbereich der Plasmaemission (> 172 nm) und eine hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die UV-Licht reflektierende Schicht (8) reflektiert UV-Licht (12), welches in Richtung Frontplatte (1) emittiert wird, in Richtung der Leuchtstoffe (10) zurück. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft einen Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte, die eine
Glasplatte, auf der eine dielektrische Schicht, und eine Schutzschicht aufgebracht sind,
aufweist, mit einer Trägerplatte ausgestattet mit einer Leuchtstoffschicht, mit einer Rippenstruktur,
die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen, die mit
einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays auf der
Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den
Plasmazellen.
Plasmabildschirme ermöglichen Farbbilder mit hoher Auflösung, großer Bildschirmdiagonale
und sind von kompakter Bauweise. Ein Plasmabildschirm weist eine hermetisch
abgeschlossene Glaszelle, 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 Glaszelle zum Betrachter
emittiert werden.
Plasmabildschirme werden in zwei Klassen unterteilt: DC-Plasmabildschirme und AC-Plasmabildschirme.
Bei den DC-Plasmabildschirmen stehen die Elektroden im direkten
Kontakt mit dem Plasma. Bei AC-Plasmabildschirmen sind die Elektroden durch eine
dielektrische Schicht von dem Plasma getrennt.
In einem typischen AC-Plasmabildschirm ist die dielektrische Schicht noch mit einer Schicht
aus MgO überschichtet. MgO besitzt einen hohen ioneninduzierten Sekundärelektronenemissionskoeffizienten
und verringert so die Zündspannung des Gases. Außerdem
ist MgO resistent gegen Sputtering durch positiv geladene Ionen des Plasmas.
Als Gas wird heutzutage meist ein Edelgasgemisch mit Xenon als UV-Licht generierender
Komponente verwendet. Das bei der Plasmaentladung generierte Licht liegt im vakuumultravioletten
(VUV) Bereich. Die Emissionswellenlänge von Xe liegt bei 147 nm und die
Emissionswellenlänge des angeregten Xe2-Excimers liegt bei 172 nm.
Die Luminanz eines Plasmabildschirms hängt zu einem großen Teil von der Effizienz des
VUV-Lichtes ab, die Leuchtstoffe anzuregen. Um die Luminanz zu erhöhen ist in der JP
2000-011895 ein Plasmabildschirm beschrieben, der auf der dielektrischen Schicht eine UV-Licht
reflektierende Schicht aufweist. Die UV-Licht reflektierende Schicht enthält eine
Schichtabfolge von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices. Die Herstellung
dieser Schichten ist sehr aufwendig und teuer.
Nachteilig ist, dass keine Schicht aus MgO auf der UV-Licht reflektierenden Schicht
aufgebracht werden kann, da die Schicht aus MgO nicht durchlässig für VUV-Licht ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plasmabildschirm mit verbesserter
Luminanz bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst, durch einen Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte,
die eine Glasplatte, auf der eine dielektrische Schicht, eine UV-Licht reflektierenden Schicht
und eine Schutzschicht aufgebracht sind, aufweist, mit einer Trägerplatte ausgestattet mit
einer Leuchtstoffschicht, mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und
Trägerplatte in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder
mehreren Elektroden-Arrays auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von
stillen elektrischen Entladungen, bei denen UV-Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm
entsteht, in den Plasmazellen.
Es ist bevorzugt, dass bei den stillen elektrischen Entladungen UV-Licht mit einer Wellenlänge
zwischen 200 und 350 nm entsteht.
Durch die Verwendung von UV-Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm, insbesondere im
bereich von 200 bis 350 nm, zur Anregung der Leuchtstoffe, kann auf der Frontplatte neben
der UV-Licht reflektierenden Schicht eine Schutzschicht aufgebracht werden, welche sich
vorteilhaft auf die Zündspannung des Gases auswirkt. Außerdem wird durch die UV-Licht
reflektierende Schicht die Luminanz des Plasmabildschirms erhöht, da UV-Licht, welches in
Richtung Frontplatte emittiert wurde, durch die UV-Licht reflektierende Schicht in
Richtung der Leuchtstoffe reflektiert wird.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe Quecksilberdampf,
Ne/N2 und der Edelgashalogenide.
Diese Gase emittieren bei einer Plasmaentladung Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die UV-Licht reflektierende Schicht ein Material ausgewählt
aus der Gruppe der Metalloxide, Metallfluoride, der Metallphosphate, der Metallpolyphosphate,
der Metallmetaphosphate, der Metallborate und Diamant enthält.
Diese Materialien zeigen im Wellenlängenbereich von 173 bis 700 nm keine oder nur geringe
Absorption und widerstehen den hohen Temperaturen während der Herstellung eines
Plasmabildschirms.
Es ist besonders bevorzugt, dass die UV-Licht reflektierende Schicht Teilchen mit einem
Teilchendurchmesser kleiner 300 nm enthält.
Es ist ganz besonders bevorzugt, dass die UV-Licht reflektierende Schicht Teilchen mit
einem Teilchendurchmesser zwischen 20 nm und 150 nm enthält.
Teilchen dieses Durchmessers weisen eine deutlich größere Lichtstreuung im UV-Wellenlängenbereich
als im sichtbaren Wellenlängenbereich auf.
Es ist vorteilhaft, dass die UV-Licht reflektierende Schicht eine Dicke von 0.5 µm bis 5 µm
aufweist.
Neben dem Streuverhalten der einzelnen (isolierten) Teilchen und seine Wellenlängenabhängigkeit,
spielt auch die Dicke der Schicht aus streuenden Teilchen eine Rolle. Durch
Verwendung von Teilchen mit einem Teilchendurchmesser kleiner 300 nm, insbesondere
mit einem Teilchendurchmesser zwischen 20 und 150 nm, sowie einer Schichtdicke von 0.5
µm bis 5 µm wird eine UV-Licht reflektierende Schicht erhalten, die im Wellenlängenbereich
der Plasmaemission stark reflektiert und im Bereich der sichtbaren Emission der
Leuchtstoffe transmittiert.
Im folgenden soll anhand von zwei Figuren und zwei Ausführungsbeispielen die Erfindung
näher erläutert werden. Dabei zeigt
- Fig. 1
- den Aufbau und das Funktionsprinzip einer einzelnen Plasmazelle in einem AC-Plasmabildschirm und
- Fig. 2
- das Reflexionsverhalten einer erfindungsgemäßen UV-Licht reflektierenden Schicht.
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
enthält eine Glasplatte 3, auf der eine dielektrische Schicht 4, auf der dielektrischen Schicht
eine UV-Licht reflektierende Schicht 8 und darauf eine Schutzschicht 5 aufgebracht sind. Die
Schutzschicht 5 ist bevorzugt aus MgO und die dielektrische Schicht 4 ist beispielsweise aus
PbO-haltigem Glas. Auf der Glasplatte 3 sind parallele, streifenförmige
Entladungselektroden 6,7 aufgebracht, die von der dielektrischen Schicht 4 bedeckt sind. Die
Entladungselektroden 6,7 sind zum Beispiel aus Metall oder ITO. Die Trägerplatte 2 ist aus
Glas und auf der Trägerplatte 2 sind parallele, streifenförmige, senkrecht zu den Entladungselektroden
6,7 verlaufende Adresselektroden 11 aus beispielsweise Ag aufgebracht.
Diese sind von einer Leuchtstoffschicht 10, die Licht in einer der drei Grundfarben rot, grün
oder blau emittiert, bedeckt. Dazu ist die Leuchtstoffschicht in mehrere Farbsegmente
unterteilt. Üblicherweise sind die rot-, grün- bzw. blau-emittierenden Farbsegmente der
Leuchtstoffschicht 10 in Form von senkrechten Streifentripeln aufgebracht. Die einzelnen
Plasmazellen sind durch eine Rippenstruktur 13 mit Trennrippen aus vorzugsweise
dielektrischem Material getrennt.
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 Licht emittiert, wobei das Maximum der emittierten Wellenlänge > 172
nm ist. Vorzugsweise wird bei der Plasmaentladung Licht in einem Wellenlängenbereich
zwischen 200 und 350 nm erzeugt. Nach Zündung der Oberflächenentladung, wodurch
Ladungen auf einem zwischen den Entladungselektroden 6,7 im Plasmabereich 9 liegenden
Entladungsweg fließen können, bildet sich im Plasmabereich 9 ein Plasma, durch das je nach
der Zusammensetzung des Gases Strahlung 12 im UV-Bereich erzeugt wind. Diese Strahlung
12 regt die Leuchtstoffschicht 10 zum Leuchten an, die sichtbares Licht 14 in einer der drei
Grundfarben emittiert, das durch die Frontplatte 1 nach außen tritt und somit einen
leuchtenden Bildpunkt auf dem Bildschirm darstellt.
Zur Herstellung einer Frontplatte 1 mit einer UV-Licht reflektierenden Schicht 8 werden
zunächst auf einer Glasplatte 3, deren Größe der gewünschten Bildschirmgröße entspricht,
mittels Aufdampfverfahren die Entladungselektroden 6,7 aufgebracht. Anschließend wird die
dielektrische Schicht 4 aufgebracht.
Für die Herstellung der UV-Licht reflektierende Schicht 8 werden zunächst Suspensionen
der Teilchen mit dem gewünschten Teilchendurchmesser hergestellt. Als Teilchen können
beispielsweise Oxide, Fluoride, Phosphate, Metaphosphate oder Polyphosphate von verschiedenen
Hauptgruppen- oder Nebengruppenmetallen verwendet werden. Als Oxide können
zum Beispiel die Oxide der 1. Hauptgruppe wie Li2O oder Oxide der 2. Hauptgruppe wie
MgO, CaO, SrO sowie BaO oder Oxide der 3. Hauptgruppe wie zum Beispiel B2O3 und
Al2O3 oder Oxide der 3. Nebengruppe wie Sc2O3, Y2O3 und La2O3 oder Oxide der 4.
Hauptgruppe wie beispielsweise SiO2, GeO2 und SnO2 oder Oxide der 4. Nebengruppe wie
TiO2, ZrO2 und HfO2 oder gemischte Oxide wie MgAl2O4, CaAl2O4 oder BaAl2O4
eingesetzt werden. Als Fluoride können zum Beispiel Fluoride der 1. Hauptgruppe wie LiF,
NaF, KF, RbF und CsF oder Fluoride der 1. Nebengruppe wie AgF oder Fluoride der 2.
Hauptgruppe wie MgF2, CaF2, SrF2 und BaF2 oder Fluoride der 3. Hauptgruppe wie AlF3
oder Fluoride der 4. Hauptgruppe wie PbF2 oder Fluoride der 1. Nebengruppe wie CuF2
oder Fluoride der 2. Nebengruppe wie ZnF2 oder Fluoride der Lanthaniden wie LaF3, CeF4,
PrF3, SmF3, EuF3, EuF2, GdF3, YbF3 und LuF3 oder gemischte Fluoride wie LiMgF3,
Na3AlF6 und KMgF3 zum Einsatz kommen. Als Phosphate können beispielsweise
Phosphate der 1. Hauptgruppe wie Li3PO4, Na3PO4, K3PO4, Rb3PO4 und Cs3PO4 oder
Phosphate der 2. Hauptgruppe wie Mg3(PO4)2, Ca3(PO4)2, Sr3(PO4)2 oder Ba3(PO4)2 oder
Phosphate der 3. Hauptgruppe wie AlPO4 oder Phosphate der 3. Nebengruppe wie ScPO4,
YPO4 und LaPO4 oder Phosphate der Lanthaniden wie LaPO4, PrPO4, SmPO4, EuPO4,
GdPO4, YbPO4 und LuPO4 oder Phosphate der 4. Nebengruppe wie Ti3(PO4)4, Zr3(PO4)4
und Hf3(PO4)4 verwendet werden. Als Metaphosphate mit einer Kettenlänge n zwischen 3
und 9 können zum Beispiel Metaphosphate der 1. Hauptgruppe wie Li3(PO3)3, Na3(PO3)3,
K3(PO3)3, Rb3(PO3)3 und Cs3(PO3)3 oder Metaphosphate der 2. Hauptgruppe wie
Mg(PO3)2, Ca(PO3)2, Sr(PO3)2 und Ba(PO3)2 oder Metaphosphate der 3. Hauptgruppe wie
Al(PO3)3 oder Metaphosphate der 3. Nebengruppe wie Sc(PO3)3, Y(PO3)3 und La(PO3)3
oder Metaphosphate der 4. Nebengruppe wie Ti3(PO3)4, Zr3(PO3)4 und Hf3(PO3)4 oder
Zn(PO3)2 eingesetzt werden. Als Polyphosphate können beispielsweise Polyphosphate
(MxPO3)n der Metalle Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, Zn Pr,
Sm, Eu, Gd, Yb oder Lu mit einer Kettenlänge n zwischen 101 und 106 und mit einem Wert
für x, der je nach Oxidationsstufe des verwendeten Metalls zwischen 0.25 und 1 liegt,
Verwendung finden. Bei all diesen Polyphosphaten können Metall-Kationen partiell auch
durch Protonen ersetzt sein. Es können aber auch Hydrogenphosphate wie beispielsweise
KH2PO4, NaH2PO4 und NH4H2PO4 oder Diamant in der UV-Licht reflektierenden
Schicht 8 verwendet werden.
Der Teilchendurchmesser der verwendeten Materialien sollte kleiner als 300 nm sein und
liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20 und 150 nm. Es ist besonders vorteilhaft,
wenn eine breite Verteilung über diesen Bereich der Teilchendurchmesser vorliegt, da dies das
Verhältnis Reflexion des UV-Lichts zu Reflexion des sichtbaren in die gewünschte Richtung
beeinflusst.
Alternativ können die Suspensionen auch Vorstufen zu den erfindungsgemäßen Teilchen
enthalten, die dann durch thermische Behandlung in die gewünschten Teilchen überführt
werden. So kann beispielsweise eine Suspension mit Mg(OH)2 nach Aufbringen auf die
dielektrische Schicht 4 thermisch in eine Schicht aus MgO überführt werden.
Die Herstellung der Suspensionen erfolgt bevorzugt in wässriger Lösung. In manchen Fällen
kann es notwendig sein, mit organischen Lösungsmittelsystemen zu arbeiten, beispielsweise
wenn das verwendete Pulver mit Wasser chemisch reagiert oder sich darin löst.
Die Herstellung der Suspensionen erfolgt je nach Material und Teilchendurchmesser auf
unterschiedlichen Wegen. Eine Möglichkeit ist, dass die Teilchen aus geeigneten Vorstufen
synthetisiert werden. Die andere Möglichkeit ist, dass die Teilchen direkt eingesetzt werden.
Im Fall, dass bei Herstellung der Suspensionen Teilchen aus Vorstufen hergestellt werden,
werden zunächst Metallsalze in Wasser gelöst. Die Metallsalze haben die Zusammensetzung
MXn·yH2O, wobei M zum Beispiel ein Metall oder mehrere Metalle ausgewählt aus der
Gruppe Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Sc, La, Y, Sn, Ti, Zr, Hf, Ag, Pb, Cu, Pr,
Sm, Eu, Gd, Yb, Lu und Zn ist. X ist beispielsweise eines oder mehrere der Anionen NO3 -,
RO-, R-COO-, -O2C-CO2 - während y eine Zahl größer oder gleich Null und n eine ganze
Zahl zwischen 1 und 4 je nach Oxidationsstufe des Metallkations Mn+ ist. Als Alkoxide RO-
können beispielsweise Propoxid und Butoxid verwendet werden. Als Carboxylate können
zum Beispiel Acetate, Propionate oder Butyrate verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser kleiner 300 nm werden
dann entweder durch thermische Behandlung wie zum Beispiel Erhitzen unter Rückfluss,
durch saure Behandlung wie beispielsweise Zugabe von Essigsäure, durch alkalische Behandlung
wie Zugabe von Natronlauge oder Aufleiten von Ammoniak und/oder durch Zugabe
des gewünschten Gegenions erhalten. Die Gegenionen werden als Salze zu der wässrigen
Metallsalzlösung gegeben und können beispielsweise Ammoniumsalze wie NH4F oder
Phosphate wie Natriummetaphosphat oder langkettige Polyphosphatsalze sein.
Die erhaltenen Suspensionen werden mit einem Assoziativverdicker und/oder einem
Dispergiermittel versetzt.
Alternativ können Teilchen wie beispielsweise Li2O, MgO, CaO, SrO, BaO, B2O3, Al2O3,
Sc2O3, Y2O3, La2O3, SiO2, GeO2, SnO2, TiO2, ZrO2, HfO2 oder MgAl2O4 mit einem
Teilchendurchmesser kleiner 300 nm auch direkt in wässriger Lösung suspendiert und
anschließend mit einem Assoziativverdicker und/oder einem Dispergiermittel versetzt
werden.
Die Teilchen können durch Mahlen mit einer Kugelmühle mit und ohne Rührwerk, Rühren
mit einem Dissolver, Scherdispergieren mit einem Ultraturrax-Gerät, ein Ultraschallbad oder
eine Ultraschallsonotrode dispergiert werden.
Die Suspensionen können weiterhin noch mit Additiven versetzt werden, die die Fließeigenschaften
der Suspensionen modifizieren und ihnen thixotrope Eigenschaften verleihen. Als
solche Additive können kleine Zusätze von organischen, löslichen Polymeren wie
Polyvinylalkohol, Polyacrylatderivate, assoziativ wirkenden Verdickern oder vollständig
dispergierte Kolloide verwendet werden.
Die auf diese verschiedenen Arten erhaltenen Suspensionen können durch verschiedenste
Verfahren wie beispielsweise Spincoating Meniscuscoating, Bladecoating, Siebdruck oder
Flexodruck auf die dielektrische Schicht 4 der Frontplatte 1 aufgebracht werden.
Zur Trocknung der aufgebrachten Schicht wird diese mit Umluft, Wärme, Infrarotstrahlung
oder Kombinationen davon behandelt. Um eine Rissbildung in der Schicht durch
Schrumpfung zu verhindern, wird die Trocknung ausreichend langsam durchgeführt. Zur
Entfernung der zugesetzten Stoffe wie der Elektrolyte, der Dispergiermittel oder der Polymere
werden die Schichten nochmals thermisch nachbehandelt. Durch Erhitzen der
Schichten auf 450 °C können die Zusätze rückstandsfrei entfernt werden. In einigen Fällen
kann es nötig sein, Temperaturen von 600 °C anzuwenden, um eine vollständige Pyrolyse
der Polymere zu erreichen. Im Fall, dass die aufgebrachte Suspension eine Vorstufe zu einem
erfindungsgemäßen Teilchen enthält, findet bei der thermischen Behandlung auch die
entsprechende Umwandlung statt.
Als Gas für die Plasmaentladung kann beispielsweise ein Edelgashalogenid, wie zum Beispiel
ArF, KrCl, KrF, XeBr, XeCl, XeF, ein Ne/N2-Gemisch oder Quecksilberdampf verwendet
werden.
In der Leuchtstoffschicht 10 werden Leuchtstoffe verwendet, die sich von Wellenlängen >
172 nm, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 200 und 350 nm, anregen
lassen.
Als blau-emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise BaMgAl10O17:Eu,
(Ba1-xSrx)5(PO4)3(F,Cl):Eu mit 0 ≤ x ≤ 1 oder (Ba1-x-ySrxCay)5(PO4)3(F,Cl):Eu mit 0 ≤ x ≤ 1
verwendet werden.
Als grün-emittierender Leuchtstoff kann zum Beispiel Zn2SiO4:Mn, BaAl12O19:Mn,
Y2SiO5:Tb, CeMgAl11O19:Tb, (Y1-xGdx)BO3:Tb mit 0 ≤ x ≤ 1, InBO3:Tb
GdMgB5O10:Ce, Tb oder LaPO4:Ce,Tb eingesetzt werden.
Als rot-emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise Y2O3:Eu, Y2O2S:Eu, YVO4:Eu,
Y(V1-xPx)O4:Eu mit 0 ≤ x ≤ 1, (Y1-xGdx)2O3:Eu mit 0 ≤ x ≤ 1 oder (Y1-xGdx)BO3:Eu mit
0 ≤ x ≤ 1 verwendet werden.
Zur Herstellung einer segmentierten Leuchtstoffschicht 10 wird nach bekannten Verfahren
eine Leuchtstoffzubereitung mit einem grün-, rot- oder blau-emittierenden Leuchtstoff
hergestellt und diese mittels Trockenbeschichtungsverfahren, z. B. elektrostatische Abscheidung
oder elektrostatisch unterstütztes Bestäuben, als auch mittels Nassbeschichtungsverfahren,
z. B. Siebdruck, Dispenserverfahren, bei denen eine Leuchtstoffzubereitung mit
einer sich dem Kanälen entlang bewegenden Düse eingebracht wird, oder Sedimentation aus
der flüssigen Phase, auf eine Trägerplatte 2 ausgestattet mit einer Rippenstruktur 12 mit
Trennrippen und Adresselektroden 10 aufgebracht. Anschließend wird dieses Verfahren für
die beiden anderen Farben durchgeführt.
Die Trägerplatte 2 wird zusammen mit weiteren Komponenten wie zum Beispiel einer
Frontplatte 1 und einem Gas zur Herstellung eines Plasmabildschirms verwendet.
Bevorzugt wird die UV-Licht reflektierende Schicht 8 bei AC-Plasmabildschirmen, bei
denen die Ansteuerung der Plasmazellen durch Wechselspannung erfolgt und bei denen die
Entladungselektroden 6,7 von einer dielektrischen Schicht 4 bedeckt sind, verwendet.
Grundsätzlich kann eine UV-Licht reflektierende Schicht auch bei DC-Plasmabildschirmen
eingesetzt werden, bei denen die Entladungselektroden 6,7 nicht von einer dielektrischen
Schicht 4 bedeckt sind.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, die beispielhafte Realisierungsmöglichkeiten
darstellen.
Zur Herstellung einer Siebdruckpaste wurden 100 g p-Menth-1-en-8-ol, welches 5 Gew-%
Ethylcellulose enthielt, 2.7 g eines Thixotropiermittel und 12 g SiO2 mit einem Teilchendurchmesser
zwischen 20 und 110 nm gemischt und anschließend durch zweimalige Passage
eines Dreiwalzenstuhls dispergiert.
Mittels Siebdruck wurde eine Schicht aus SiO2-Partikeln als UV-Licht reflektierende Schicht
8 auf die dielektrische Schicht 4 einer Frontplatte 1, welche eine Glasplatte 3, eine
dielektrische Schicht 4 und zwei Entladungselektroden 6,7 aufweist, aufgebracht. Die dielektrische
Schicht 4 enthielt PbO und die beiden Entladungselektroden 6,7 waren aus ITO.
Die Frontplatte 1 wurde zunächst getrocknet und dann 2 h einer thermischen Nachbehandlung
bei 450 °C unterzogen. Die Schichtdicke der UV-reflektierenden Schicht 8 aus
SiO2 betrug 4.0 µm. Anschließend wurde die UV-Licht reflektierende Schicht 8 mit einer
Schicht aus MgO bedampft, welche eine Schichtdicke von 730 nm aufwies. Die fertige
Frontplatte 1 wurde zusammen mit einer Trägerplatte 2 und einen Gas zum Bau eines
Plasmabildschirms verwendet, der erhöhte Luminanz aufwies. Das Gas enthielt 90 Vol.-%
Ne and 10 Vol.-% N2.
In Fig. 2 zeigt Linie 15 die Reflexion der 4.0 µm SiO2-enthaltenen UV-Licht reflektierenden
Schicht 8 als Funktion der Wellenlänge gezeigt. Linie 16 zeigt die Reflexion nachdem auf die
UV-Licht reflektierende 8 die 730 nm dicke Schutzschicht 5 aus MgO aufgedampft wurde.
150 g Al2O3, welches durch Flammenpyrolyse hergestellt wurde und einen Teilchendurchmesser
bis zu 200 nm aufweist, wurde langsam in eine 0.005 molare Lösung von Ammoniumacetat
in 500 ml destilliertem Wasser mit einem Rührer eingerührt. Nach beendeter
Zugabe wurde die erhaltene Suspension 15 min mit einer Ultraschallsonotrode behandelt.
Unter Rühren wurde die Suspension mit 25.0 ml einer 4.7%igen wässrigen Polyvinylalkohol-Lösung
versetzt. Anschließend wurde die Suspension durch Filtration gereinigt.
Mittels Spincoaten wurde eine Schicht von Al2O3-Partikeln als UV-Licht reflektierende
Schicht 8 auf die dielektrische Schicht 4 einer Frontplatte 1, welche eine Glasplatte 3, eine
dielektrische Schicht 4 und zwei Entladungselektroden 6,7 aufweist, aufgebracht. Die dielektrische
Schicht 4 enthielt PbO und die beiden Entladungselektroden 6,7 waren aus ITO.
Die Frontplatte 1 wurde zunächst getrocknet und dann 2 h einer thermischen Nachbehandlung
bei 450 °C unterzogen. Die Schichtdicke der UV-reflektierenden Schicht 8 aus
Al2O3 betrug 2.0 µm. Anschließend wurde die UV-Licht reflektierende Schicht 8 mit einer
Schicht aus MgO bedampft, welche eine Schichtdicke von 600 nm aufwies. Die fertige
Frontplatte 1 wurde zusammen mit einer Trägerplatte 2 und einen Gas zum Bau eines
Plasmabildschirms verwendet, der erhöhte Luminanz aufwies. Das Gas enthielt KrF
Claims (7)
- Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte (1), die eine Glasplatte (3), auf der eine dielektrische Schicht (4), eine UV-Licht reflektierenden Schicht (8) und eine Schutzschicht (5) aufgebracht sind, aufweist, mit einer Trägerplatte (2) ausgestattet mit einer Leuchtstoffschicht (10), mit einer Rippenstruktur (13), die den Raum zwischen Frontplatte (1) und Trägerplatte (2) in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays (6,7,11) auf der Frontplatte (1) und der Trägerplatte (2) zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen, bei denen UV-Licht mit einer Wellenlänge > 172 nm entsteht, in den Plasmazellen.
- Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei den stillen elektrischen Entladungen UV-Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 350 nm entsteht. - Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe Quecksilberdampf, Ne/N2 und der Edelgashalogenide. - Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Licht reflektierende Schicht (8) ein Material ausgewählt aus der Gruppe der Metalloxide, Metallfluoride, der Metallphosphate, der Metallpolyphosphate, der Metallmetaphosphate, der Metallborate und Diamant enthält. - Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Licht reflektierende Schicht (8) Teilchen mit einem Teilchendurchmesser kleiner 300 nm enthält. - Plasmabildschirm nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Licht reflektierende Schicht (8) Teilchen mit einem Teilchendurchmesser zwischen 20 nm und 150 nm enthält. - Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Licht reflektierende Schicht (8) eine Dicke von 0.5 µm bis 5 µm aufweist.
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