[0001] Die Erfindung betrifft einen Leuchtschirm für flache voneinander durch Schwarzum-Bildanzeigegeräte
mit voneinander durch Schwarzumrandung getrennten Leuchtpunktflächen.
[0002] Bei flachen Bildanzeigegeräten, d.h. Bildanzeigegeräten mit flachem Bildschirm, wie
sie insbesondere nach dem Prinzip der Gasentladungsanzeige als Plasma-Panel oder Plasma-Display
bekannt und beispielsweise in der DE-OS 24 12 869 beschrieben sind, ist ein ein- oder
mehrfarbig fein gerasterter Leuchtschirm mit hoher Lichtausbeute erforderlich. Als
eigentliche Kathode dient ein Plasma, aus dem über eine Steuerlochplatte mit Matrixansteuerung
für jeden anzuregenden Leuchtpunkt ein Elektronenstrahl gezogen wird. Im Vergleich
zur klassischen Kathodenstrahl-Bildrohre, wo ein einziger Elektronenstrahl sämtliche
Leuchtpunkte erreichen muß und bei den dadurch erforderlichen Ausmaßen der Bildröhre
sehr hohe Beschleunigungen erfahren kann, sind die Elektronenstrahlen bei Gasentladungsanzeigegeräten
niederenergetisch. Hohe Beschleunigungsspannungen sind durch.die flache Bauweise nicht
möglich. Deshalb ist es äußerst wichtig, beim Umsetzen der Elektronenenergie in Licht
oder auch bei einer Lichterzeugung in den Leuchtpunkten etwa durch UV-Einstrahlung
eine hohe Lichtausbeute zu bekommen.
[0003] Zu diesem Zweck ist es schon bei der klassischen Kathodenstrahlröhre bekannt und
beispielsweise in der US-PS 3 858 083 beschrieben, die Leuchtstoffpunkte auf der Innenseite
mit einer spiegelnden Metallschicht zu uberziehen. Das vom angeregten Leuchtstoff
nach hinten abgestrahlte Licht wird an dieser Metallschicht größtenteils reflektiert
und dem nach vorn abgestrahlten Licht zugeschlagen. An dieser Metallschicht werden
aber auch die anregenden Elektronen geschwächt, was bei den hochenergetischen Kathodenstrahlelektronen
keine große Rolle spielt, aber bei den niederenergetischen Elektronen der flachen
Gasentladungsanzeigegeräte die-Anwendung solcher Metallspiegel erschwert.
[0004] Aus der genannten US-PS 3 858 083 ist überdies bekannt, die Leuchtpunkte voneinander
durch undurchsichtige Umrandungen abzusetzen. Im Zusammenhang mit flachen Bildanzeigegeräten
ist dies auch in der älteren Patentanmeldung P 28 06 436 beschrieben. Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leuchtschirm mit schwarzumrandeten Leuchtpunkten
hoher Ausbeute und Farbreinheit zu schaffen, ohne daß sich die Maßnahmen nachteilig
auf die das Licht verursachenden Energieträger auswirken.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Leuchtschirm der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:
a) auf der Innenseite des Leuchtschirms trägt eine Schirmglasplatte über der Schwarzumrandungsschicht
eine Lochplatte, die über jedem Leuchtpunkt ein Loch hat;
b) die Wände der Plattenlöcher tragen zumindest auf einem der Schirmglasplatte zugewandten
Wandteil
b1) entweder eine Metallisierung
b2) oder eine Leuchtstoffschicht, die als Erweiterung der unter den Löchen auf der
Schirmglasplatte aufgebrachten Leuchtstoffpunkte auf die Lochwände hochgezogen ist,
b3) oder beides,
wobei sich im Falle b1) der Metallisierung die Plattenlöcher zu der Schirmglasseite
hin ausweiten und im Falle b3) die Erweiterung der Leuchtstoffschicht auf der Metallisierung
sitzt.
[0006] Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Leuchtschirms läßt sich die aktive Leuchtstoffläche
gegenüber der reinen Leuchtpunktfläche erheblich vergrößern bzw. besser ausnutzen.
Es erreichen mehr Elektronen Leuchtstoffpartikel, die ihr Licht nach allen Seiten,
also auch nach vorn ausstrahlen. Die nach vorn abgestrahlle Lichtsumme wird pro Leuchtpunkt
wesentlich größer, als wenn nur eine dem Leuchtpunkt entsprechende und nur in der
Leuchtpunktebene liegende unverspiegelte Leuchtstoffläche verwendet wird.
[0007] Die Lochplatte trennt die Leuchtpunkte voneinander. Es können keine an einem Leuchtpunkt
gestreut reflektierte Elektronen auf einen benachbarten Leuchtpunkt gelangen. Durch
diese Entkopplung der Leuchtpunkte werden Kontrast und Farbreinheit gegenüber rein
flächigen Schirnanordnungen erheblich verbessert. Reflektierte Elektronen tragen überdies
beim Auftreffen auf zusätzliche farbgleiche Leuchtstoffschichten zur Erhöhung der
Lichtausbeute bei.
[0008] Gegenüber der Alternative b2) (zusätzliche Leuchtstoffschichten) erreicht man eine
weitere Steigerung der Lichtausbeute nach der Alternative b3) durch eine Metallisierung
der Lochwände, d.h. an den Stellen der Lochwände, wo die zusätzliche Leuchtstoffschicht
angebracht ist, zwischen Wand und Leuchtstoffschicht. Dadurch wird der vom Leuchtstoff
in Richtung Lochwand abgestrahlte Lichtanteil zumindest teilweise in Richtung des
Schirmglases reflektiert.
[0009] Verzichtet man nach der Alternative b1) auf die zu- sätzliche Leuchtstoffschicht
an den Lochwänden und nutzt nur die Vorteile der Lochwandnetallisierung aus, . dann
ist die Steigerung der Lichtausbeute durch die Formgebung der Löcher bedingt. Die
Löcher weiten sich zu der Schirmglasseite hin aus und bilden dadurch für den nach
hinten, also in die Löcher hinein, abgestrahlten Lichtanteil einen Spiegel, der das
Licht zum großen Teil wieder nach vorn reflektiert.
[0010] Diese Formgebung der Löcher.läßt sich auch bei der Kombination zusätzlicher Leuchtstoff
und Metallisierung (Alternative b3) vorteilhaft anwenden.
[0011] Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich durch gezielte Formgebung der Löcher,
wenn die Ausweitung mit der Metallisierung angenähert einen parabolischen Spiegel
ergibt.
[0012] Weiter ist vorteilhaft, wenn sich die Metallisierung der Lochwände auch auf die Verbindungsflächen
der Lochplatte mit der Schwarzumrandungsschicht erstreckt, so da3 eine zusammenhängende
elektrisch leitende Schicht entsteht. Dann kann die gesamte Metallisierung als Ableiterelektrode
für die auftreffenden Elektronen verwendet werden. Die Metallisierung erfolgt vor
dem Aufbringen der Lochplatte beispielsweise durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren,
durch Aufdampfen, wobei eine definierte Metallisierungstiefe in die Löcher hinein
durch einen bestimmten Aufdampfwinkel erreicht wird, durch chemische Dampfabscheidung
oder durch stromlose Abscheidung in der Flüssigphase. Im Betrieb wird die Metallisierung
der Lochplatte auf ein Potential gelegt, das erstens genügend Elektronen auf die Wand
und damit auf den dort nach der Alternative b3) auf der Metallisierung sitzenden Leuchtstoff
auftreffen läßt, das zweitens zum Verhindern von Aufladungseffekten die Elektronen
ableitet und das drittens noch genügend Elektronen für die auf dem Schirmglas sitzenden
Leuchtstoffschicht übrig läßt, d.h. die Funktion der zwischen Leuchtstoffschicht und
Schirmglas liegenden Beschleunigungsanode nicht beeinträchtigt.
[0013] Die Lochplatte besteht vorzugsweise aus Glas und ist auf die Schwarzumrandungsschicht
aufgeschmolzen. Eine dazwischenliegende Metallisierung beeinträchtigt diese Verbindung
nicht. Die Verwendung eines geeigneten keramischen Materials ist auch möglich.
[0014] Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leucht- schirms ist die Lochplatte
so stark, daß sie als Abstandshalter zwischen der Schirmglasplatte und der in einem
Gäsehtladungsanzeigegerät verwendeten Steuerlochplatte dient.
[0015] Auch für den Fall, wo die Lochplatte nur als Unterlage für evtl. weitere Platten
oder Elemente als Abstandshalter zwischen Schirmglasplatte und Steuerlochplatte dient,
ermöglicht sie eine exakte Abstandshalterung, bei der die Leuchtstoffschichten geschützt
werden.
[0016] Anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Lochplatte,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen-erfindungsgemäßen Leuchtschirm mit parallelen metallisierten
Lochwänden in der Lochplatte und zusätzlicher Leuchtstoffschicht,
Fig. 3 einen Schnitt mit kegligen metallisierten Lochwänden ohne zusätzliche Leuchtstoffschicht,
Fig. 4 einen Schnitt mit annähernd parabelförmigen metallisierten Lochwänden und zusätzlicher
Leuchtstoffschicht,
Fig. 5 einen Schnitt mit doppelkegligen metallisierten Lochwänden und zusätzlicher
Leuchtstoffschicht.
[0017] In der perspektivischen schematischen Darstellung der Fig. 1 ist mit 1 ein Schirmglas
als Frontscheibe eines flachen Gasentladungs-Bildanzeigegeräts bezeichnet. Darauf
befindet sich - im Inneren des Bildanzeigegeräts - eine etwa 0,2 /u dicke leitfähige
Schicht 2 aus dotiertem Indiumoxid als Beschleunigungsanode für die aus der Gasentladung
gezogenen Elektronenstrahlen (mit Pfeilen angedeutet). Darauf befindet sich eine Schwarzumrandungsschicht
3 in Gestalt eines Gitters, das die Flächen 4 für Leuchtpunkte freiläßt. Auf der Schwarzumrandungsschicht
3 liegt eine Lochplatte 5, die über den Gitteröffnungen 4 der Schwarzumrandungsschicht
3 durchgehende Löcher 6 hat.
[0018] Aus dem Schnittbild der Fig. 2 ist der weitere Aufbau zu ersehen. In den Öffnungen
4 der Schwarzumrandungsschicht 3 liegen als Leuchtpunkte jeweils Leuchtstoffschichten
(7), die sich weiter auf die Wände der Löcher 6 bis etwa zwei Drittel der Tiefe hinein
erstrecken. Zwischen der Lochplatte 5 und der Schwarzumrandungsschicht 3 befindet
sich eine Metallisierungsschicht 8, die sich auch auf die Wände der Löcher 6 erstreckt
und dort zwischen den Leuchtstoffschichten 7 und den Lochwänden der Lochplatte 5 zu
liegen kommt.
[0019] Diese Anordnung eines erfindungsgemäßen Leuchtschirms wird beispielsweise folgendermaßen
hergestellt:
Auf das Schirmglas 1 wird ein Glaslot-Gitter als Schwarzumrandung 3 aufgebracht. Dazu
wird Glaslot mit einem-sog. "black dye"-Zusatz aus verschiedenen Metalloxiden mit
Methylglykolacetat, Spritzverdünner und Fotolack aufgeschlämmt, ganzflächig aufgesprüht
und nach dem Trocknen mit Masken des entsprechenden Dreifarbenrasters für Farbfernsehen
belichtet, anschließend entwickelt und getrocknet. Mit Schwarzumrandung als gängigem
Ausdruck ist dabei eine undurchsichtige Umrandung gemeint.
[0020] Als Lochplatte 5 wird eine 1 mm dicke Glasscheibe verwendet, deren Außenabmessungen
mit denen des Schirmglases 1 übereinstimmt. Die Löcher sind entweder mit klassischen
Glasätzverfahren entstanden oder mittels eines Fotoverfahrens, wie es beispielsweise
bei dem im Handel erhältlichen Fotoformglas angewendet wird. Die Metallisierung erfolgt
durch Aufdampfen einer 100 nm dicken Al-Schicht 8 im Hochvakuum. Die Löcher 6 sind
bis in eine Tiefe von etwa 0,2 mm mit Aluminium bedampft. Dadurch ergibt sich bei
einer Lochfläche von ca. 0,2 x 0,5 mm
2 eine Vervierfachung der "aktiven" Fläche. Schirmglas 1 und Lochplatte 5 werden nach
erfolgter Justierung miteinander versintert, wobei als Lot das auf dem Schirmglas
1 aufgebrachte vorgetrocknete Glaslotgitter der Schwarzumrandung 3 dient.
[0021] Danach werden zur Leuchtstoffbeschichtung sprühfähige Aufschlämmungen von je einem
roten (z.B. Y
2O
2S:Eu), grünen (z.B. (Zn,Cd)S:Cu) und blauen (z.B. ZnS:Eu) Phosphor nacheinander durch
entsprechende magnetisch gehaltene Masken aus Stahl oder Nickel auf die den Farben
entsprechenden Leuchtpunktflächen gesprüht. Dabei liegen die Masken auf der Lochplatte
5 auf und werden mechanisch justiert. Bei entsprechender Sprüheinstellung werden das
Schirmglas 1 und die Glasplattenwände mit Phosphor belegt. Anschließend wird die Phosphorschicht
von Bindemitteln entgast.
[0022] In der Fig. 3 ist die Ausgestaltung der Lochplatte 5 dargestellt, wo sich die Löcher
6 in Richtung des Schirmglases 1 keglig ausweiten. Der Aufbau Schirmglas 1, Anodenschicht
2, Schwarzumrandungsschicht 3, Metallisierungsschicht 8 und Lochplatte 5 entspricht
dem nach der Fig. 2. Die Leuchtstoffschicht 7 liegt jedoch nur auf dem Schirmglas
1 und nicht auf den Wänden der Löcher 6. So wird lediglich der Spiegeleffekt der Metallisierung
in den Löchern 6 zur erhöhten Lichtausbeute ausgenutzt. Sowohl nach hinten ausgestrahltes
Licht als auch von der Leuchtstoffschicht 7 reflektierte Elektronen werden an der
Metallisierung 8 reflektiert und wieder auf die Leuchtstoffschicht 7 geworfen, wo
dieses Licht zumindest teilweise zu dem nach vorn ausgestrahlten Licht addiert wird
und wo Sekundärelektronen weiteres Licht erzeugen können. Die keglige Form der Löcher
6 entsteht beispielsweise durch Ätzen der Lochplatte 5 aus Glas.
[0023] In Fig. 4 ist die Ausführung dargestellt, bei der die Löcher 6 der Glasplatte 5 wieder
zum Schirmglas 1 hin aufgeweitet sind und eine Metallisierungsschicht 8 . tragen,
wo aber die Leuchtstoffchicht 7 auf die Metallisierung 8 der Lochwände hochgezogen
ist und wo durch entsprechendes Ätzen die Ausweitung annähernd parabolisch ist, so
daß mit der Metallisierung 8 Parabol- spiegel entstehen.
[0024] Die Fig. 5 zeigt eine weitere modifizierte Lochform. Die Löcher 6 der Lochplatte
5 entstehen durch beidseitiges Ätzen und sind dadurch nach beiden Seiten geöffnet.
Sie sind etwa doppelkeglig begrenzt, wobei der zum Schirmglas 1 geöffnete Kegel die
Metallisie- rung 8 und die Leuchtstoffschicht 7 trägt. Die zweiseitige Aufweitung
der Löcher 6 hat den Vorteil, daß die Kegelwände steiler gehalten werden können, ohne
daß die elektronenseitige Öffnung der Löcher 6 zu eng wird. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn die Lochplatte 5 so dick ausgebildet ist, daß sie als Abstandshalter
zwischen dem Schirmglas 1 und der Steuerlochplatte des Gasentladungsanzeigegeräts
dient.
1. Leuchtschirm für flache Bildanzeigegeräte mit voneinander durch Schwarzumrandung
getrennten Leuchtpunktflächen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) auf der Innenseite des Leuchtschirms trägt eine Schirmglasplatte (1) über der Schwarzumrandungsschicht
(3) eine Lochplatte (5), die über jedem Leuchtpunkt ein Loch (6) hat;
b) die Wände der Plattenlöcher (6) tragen zumindest auf einem der Schirmglasplatte
(1) zugewandten Wandteil
b1) entweder eine Metallisierung (8)
b2) oder eine Leuchtstoffschicht (7), die als Erweiterung der unter den Löchern (6)
auf der Schirmglasplatte (1) aufgebrachten Leuchtstoffpunkte auf die Lochwände hochgezogen
ist,
b3) oder beides,
wobei sich im Falle b1) der Metallisierung (8) die Plattenlöcher (6) zu der Schirmglasseite
hin ausweiten, und im Falle b3) die Erweiterung der Leuchtstoffschicht (7) auf der
Metallisierung (8) sitzt.
2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Plattenlöcher
(6) auch bei den Alternativen b2) und b3) zur Schirmglasseite hin ausweiten.
3. Leuchtschirm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausweitung
mit der Metallisierung (8) angenähert einen parabolischen Spiegel ergibt.
4. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß sich
die Metallisierung (8) der Lochwände auch auf die Verbindungsflächen der Lochplatte
(8) mit der Schwarzunrandungsschicht (3) erstreckt, so daß eine zusammenhängende elektrisch
leitende Schicht entsteht.
5. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lochplatte (5) aus Glas besteht und auf die Schwarzumrandungsschicht (3) aufgeschmolzen
ist.
6. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Lochplatte
(5) so stark ist, daß sie als Abstandshalter zwischen der Schirmglasplatte (1) und
der in einem Gasentladungsanzeigegerät verwendeten Steuerlochplatte dient.