ЦВЕТНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ ПАНЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК H01J17/49 H01J31/12 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Существенной проблемой при создании цветных плазменных панелей является повышение качества цветопередачи, снижение фонового излучения от газоразрядной плазмы и повышение контрастного изображения.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Для изготовления таких пленочных светофильтров, в частности, могут быть использованы материалы и технологии, применяемые для изготовления светофильтров подсветки цветных жидкокристаллических панелей.

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.

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.

Благодаря использованию светофильтров обеспечиваются три функции:
1. Оптимизация спектра излучения базовых цветов ячеек для повышения качества цветопередачи.

2. Подавление паразитной подсветки газового разряда в видимой части спектра.

3. Повышение контрастности изображения за счет подавления значительной части рассеиваемого панелью внешнего освещения.

Таким образом, благодаря использованию данного технического решения появляется возможность существенно улучшить качество цветопередачи и повысить контраст плазменного дисплея.

Источники информации:
1. Weber L. F. 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.

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

Изобретение относится к области информационной техники, а конкретно к созданию цветных плазменных дисплеев, телевизоров или экранов коллективного пользования. Предложена цветная плазменная панель, содержащая две стеклянные пластины, лицевую и тыльную, с нанесенными на них электродными структурами, образующими матрицу пикселей, каждый из которых состоит из трех микроразрядных ячеек для генерации ультрафиолета, при этом каждая из микроразрядных ячеек, образующих пиксель, содержит соответственно один из трех фотолюминофоров, излучающих под действием ультрафиолета красный, зеленый или синий цвет, отличающаяся тем, что на лицевую стеклянную пластину со стороны микроразрядных ячеек дополнительно нанесен слой светофильтров, при этом характеристики светофильтра каждой из микроразрядных ячеек, излучающих красный, зеленый или синий цвет, обеспечивают оптимальное пропускание соответствующего излучения при заданных длинах волн и спектральной ширине, что приводит к повышению качества цветопередачи, подавлению паразитной подсветки газового разряда в видимой части спектра и повышению контрастности изображения за счет подавления значительной части рассеиваемого панелью внешнего освещения. Технический результат: возможность существенно улучшить качество цветопередачи и повысить контраст плазменного дисплея. 1 ил.

Цветная плазменная панель, содержащая 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 цвет, отличающаяся тем, что на лицевую стеклянную пластину со стороны микроразрядных ячеек дополнительно последовательно нанесены слой пленочных светофильтров и выравнивающий слой легкоплавкого стекла, при этом характеристики светофильтра над каждой из микроразрядных ячеек, излучающих красный, зеленый или синий цвет, обеспечивают оптимальное пропускание соответствующего излучения при заданных длинах волн и спектральной ширине с коэффициентом прозрачности до 95% и отражением до 85% энергии в ненужной части спектра.