Brevet FR2727243A1 — publié le 19960524

PANNEAU AFFICHEUR A PLASMA La présente invention se rapporte à un panneau afficheur à plasma, et plus particulièrement, à une structure d'un panneau afficheur à plasma du type à courant continu pour rallonger la durée de vie de ce dernier. Ce panneau sera appelé ci-après "PDP" (de l'anglo-saxon "Plasma Dispaly Panel"). D'une manière générale, une électrode à courant continu a une limite quant à sa durée de vie, et particulièrement, sa durée de vie est raccourcie si la masse et l'énergie cinétique des ions positifs venant heurter une cathode sont grandes à cause de la tension de commande élevée comme c'est le cas pour un panneau afficheur à plasma en couleurs. Pour résoudre ce problème, une recherche d'une nouvelle matière de cathode résistant à la pulvérisation cathodique a été activement menée. Cependant, il n'existe pas de matière résistant à la pulvérisation cathodique continue sur une longue période de temps. Ainsi, il est plus souhaitable de rechercher une structure résistant à la pulvérisation cathodique sans raccourcir la durée de vie que de fabriquer une matière résistant à la pulvérisation cathodique. En considérant le raccourcissement de la durée de vie dû à la pulvérisation cathodique, les particules pulvérisées sont fixées à des parties non souhaitées d'une cellule de décharge autre que la cathode, de sorte que la tension de commande est modifiée, diminuant, de ce fait, la stabilité de fonctionnement. Récemment, une recherche pour rallonger la durée de vie du "PDP" à courant continu a été largement menée en ce qui concerne de nouvelles structures de ce type sous différents aspects. Particulièrement, au "NHK Broadcasting Technique Research Institute" (Japon), un procédé de limitation de courant de décharge, en ajoutant une résistance à chaque cellule de décharge, a été adopté pour rallonger la durée de vie du "PDP". Ici, la durée de vie L du "PDP" est exprimée par la formule expérimentale ci-après, selon une corrélation avec des fonctions affectant la durée de vie, en considérant les propriétés de décharge suivantes. L = p5-6 I-({2-3)Xe(%), o L représente la durée de vie, P représente la pression de gaz, I représente le courant de décharge, Xe (%) représente le pourcentage de Xe (Xénon) mélangé dans le gaz de base He (Hélium). Premièrement, la durée de vie est proportionnelle à la pression de gaz à la puissance cinq ou six approximativement, étant donné que la probabilité de voir 2 2727243 la matière de cathode pulvérisée par ions se refixer à la cathode est augmentée si la pression de gaz est élevée. Deuxièmement, la durée de vie est inversement proportionnelle au carré ou au cube du courant de décharge approximativement, étant donné que le nombre d'ions venant heurter la cathode augmente si le courant de décharge est élevé, de sorte que la cathode est grandement endommagée par les ions. Troisièmement, la durée de vie est proportionnelle au pourcentage de Xe. En supposant que le gaz de décharge est un mélange de He et de Xe, le gaz est ionisé en He+ et Xe+. Ici, étant donné que la masse de Xe+ est plus grande que celle du He+, l'énergie cinétique de Xe+ appliquée à la cathode est plus grande que celle de He+. Ainsi, comme le pourcentage de Xe augmente, la probabilité de collision entre Xe+ et Xe augmente, réduisant dans une certaine mesure, de ce fait, l'énergie cinétique des ions. Comme précédemment décrit, afin de rallonger la durée de vie, le courant devrait être diminué tout en augmentant la pression de gaz et le pourcentage de Xe. Cependant, si la pression de gaz est augmentée, le courant de décharge est augmenté. Ainsi, un procédé d'augmentation de la pression de gaz sans augmentation du courant de décharge est recherché. Ce procédé consiste à ajouter une résistance à chaque cellule de décharge. Cependant, il est difficile d'ajouter la résistance à chaque cellule de décharge pendant le processus de fabrication. Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en perspective et une vue en coupe d'un panneau afficheur à plasma classique. En se référant aux figures 1 et 2, le panneau afficheur à plasma comprend un substrat avant 1, un substrat arrière 2, une pluralité d'anodes 3 formées de manière séquentielle en parallèle sur le substrat avant 1, une pluralité de cathodes 4 formées de manière séquentielle sur le substrat arrière 2 perpendiculaires aux anodes 3, une pluralité d'électrodes d'alimentation en particules chargées 5 formées entre les cathodes 4 sur le substrat arrière 2 en parallèle aux cathodes 4, une couche diélectrique 6 placée sur et entre les cathodes 4 et les électrodes d'alimentation en particules chargées 5 et formée avec une partie formant ouverture 4a exposée à l'espace de décharge des anodes 4, pour l'isolation entre elles, et une paroi en quadrillage 7 pour former une cellule de décharge sur la couche diélectrique 6. Comme le montre la figure 2, dans le panneau afficheur à plasma, la cathode 4 est en retrait par rapport à la couche diélectrique 6 de sorte que la matière de cathode n'est pas fixée à la paroi en quadrillage 7 pendant la pulvérisation 3 2727243 cathodique. Ce type de cathode va être désigné, dans la suite du document, en tant que structure concave. Dans un autre panneau afficheur à plasma sans la structure concave, la matière de cathode pulvérisée est fixée à la paroi en quadrillage et à la couche diélectrique de sorte que la paroi en quadrillage possède une fonction en tant qu'électrode, interrompant, de ce fait, le fonctionnement effectif d'une électrode réelle. Cependant, ce problème a été résolu par le panneau afficheur à plasma concave. C'est-à-dire, étant donné que l'électrode est nettement en retrait par rapport à la couche diélectrique, le sens de dispersion des particules pulvérisées peut être maîtrisé. En conséquence, la durée de vie du "PDP" est rallongée et un effet de décharge auxiliaire est augmenté. Les deux effets précédents ont été confirmé par une expérience réelle, et particulièrement, l'effet de décharge auxiliaire est très efficace dans un procédé de décharge auxiliaire de déclenchement C'est-à-dire, lorsque la matière de cathode pulvérisée est fixée à une couche diélectrique de déclenchement, la décharge de déclenchement est affaiblie de sorte que l'effet de décharge auxiliaire est diminué. Ici, la fixation de la matière de cathode pulvérisée à la couche diélectrique peut être empêché en adoptant la structure de cathode concave. Cependant, dans la structure de cathode concave précédente, la surface de cathode exposée est diminuée de sorte que la totalité de la couche fluorescente (non représentée) formée sur l'anode ne peut pas être suffisamment illuminée. Pour résoudre le problème précédent, un objectif de la présente invention est de proposer un panneau afficheur à plasma dans lequel la durée de vie du panneau afficheur à plasma, l'effet de décharge auxiliaire, la luminance, et le rendement sont tous augmentés. Pour atteindre l'objectif précédent, on propose un panneau afficheur à plasma comprenant: un substrat avant; un substrat arrière; une pluralité d'anodes formées en parallèle sur le substrat avant; une pluralité de cathodes formées sur le substrat arrière perpendiculaires aux anodes; une pluralité d'électrodes d'alimentation en particules chargées formées en parallèle entre les cathodes; une couche diélectrique placée sur et entre les cathodes et les électrodes d'alimentation en particules chargées; et une paroi en quadrillage pour former une cellule de décharge sur la couche diélectrique, dans lequel la couche diélectrique est formée avec deux parties formant ouverture ou plus à travers lesquelles des parties des cathodes sont exposées à la cellule de décharge par la cellule de décharge. 4 2727243 Il est préférable que la panneau afficheur à plasma comprenne, de plus, une paroi en quadrillage, empêchant la diffusion de la pulvérisation, disposée autour du bord des parties formant ouverture, sur la couche diélectrique. De préférence, également, les parties formant ouverture formées par la cellule peuvent être au nombre de deux, trois, ou quatre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un panneau afficheur à plasma classique; la figure 2 est une vue en coupe du panneau afficheur à plasma de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un panneau afficheur à plasma selon un mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe du panneau afficheur à plasma de la figure 3, le long de la direction X; la figure 5 est une vue en perspective éclatée d'un panneau afficheur à plasma selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 6 est une vue en coupe du panneau afficheur à plasma de la figure 5, le long de la direction X; les figures 7A à 7D sont des vues en plan représentant différents exemples de la cathode du panneau afficheur à plasma classique; les figures 8A à 8C sont des vues en plan représentant différents exemples de la cathode du panneau afficheur à plasma selon la présente invention; la figure 9 est un schéma de contour représentant l'intensité de rayonnement des rayons ultraviolets du type de cathode utilisé dans la figure 1; la figure 10 est un schéma de contour représentant l'intensité de rayonnement des rayons ultraviolets des types de cathode utilisés dans les figures 3 et 5; la figure 11 est un graphique représentant la tension de cellule par rapport au courant du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 333 102 N/m2 (250 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He); la figure 12 est un graphique représentant la luminosité par rapport à la puissance dans une cellule du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes 2727243 représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 333 102 N/m2 (250 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He); la figure 13 est un graphique représentant la luminosité par rapport à la puissance dans une cellule du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 400 102 N/m2 (300 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He); et la figure 14 est un graphique représentant la luminosité par rapport à la puissance dans une cellule du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 467 102 N/m2 (350 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He). Un panneau afficheur à plasma, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, a une structure représentée aux figures 3 et 4. C'est-à-dire, dans le panneau afficheur à plasma, un substrat avant 11 fait face à un substrat arrière 12 avec un espacement prédéterminé. Une pluralité d'anodes 13 sont formées en parallèle sur le substrat avant 11 et une pluralité de cathodes 14 sont formées, de manière séquentielle, sur le substrat arrière 12 perpendiculaires aux anodes 13. Aussi, une pluralité d'électrodes d'alimentation en particules chargées 15 sont formées entre les cathodes 14 sur le substrat arrière 12 en parallèle aux cathodes 14. Une couche diélectrique 16, pour l'isolation, est placée sur et entre les cathodes 14 et les électrodes d'alimentation en particules chargées 15. La couche diélectrique 16 est formée pour avoir deux ou plusieurs parties formant ouverture 14a pour décharger par l'espace de décharge (cellule) des cathodes 14. Une paroi en quadrillage 17, pour former chaque cellule de décharge, est formée sur la couche diélectrique 16. D'un autre côté, comme le montrent les figures 5 et 6, un panneau afficheur à plasma selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, comprend, de plus, une paroi en quadrillage 18, empêchant la diffusion de la pulvérisation, pour empêcher la matière de cathode pulvérisée à partir des cathodes de se déposer sur la paroi en quadrillage 17, par rapport à chaque partie formant ouverture 14a. Comme précédemment décrit, étant donné que la cathode est exposée à travers les deux ou plusieurs ouvertures dans chaque cellule de décharge, l'intensité du rayonnement des rayons ultraviolets devient forte, augmentant, de ce fait, la luminance sur la totalité de la surface fluorescente, en comparaison du panneau afficheur à plasma classique dans lequel la cathode est exposée seulement à travers une seule partie formant ouverture, comme le montre la figure 9. Ici, en mesurant la 6 2727243 luminosité de chaque partie émettrice en mettant en oeuvre les panneaux afficheurs à plasma classique et présent, les parties émettrices deviennent sombres, progressivement du centre vers le bord, ce qui est exprimé par les lignes de contour des figures 9 et 10, étant donné que le bord est plus loin des cathodes par lesquelles les rayons ultraviolets sont produits. Pour confirmer cela, le panneau afficheur à plasma est mis en oeuvre en changeant la surface de la partie formant ouverture des cathodes, pour obtenir des tracés de tension de cellule par rapport au courant et de luminosité de cellule par rapport à la puissance. Ici, les types de cathode adoptés dans cette expérience sont représentés aux figures 7A à 7D par rapport au "PDP" classique et aux figures 8A à 8C par rapport au "PDP" selon la présente invention. C'est- à-dire, aux figures 7A à 7D, le type 1 a une surface exposée de base dans le "PDP" classique, et les types 2, 3 et 4 sont obtenus en combinant le type 1 respectivement en groupes de deux, trois et quatre. Aux figures 8A à 8C, les types 5, 6 et 7 sont des exemples dans le "PDP" selon la présente invention, obtenus en agençant respectivement de facçon séparée le type 1 représenté à la figure 7A en groupes de deux, trois et quatre. La figure 11 est un graphique représentant la tension de cellule par rapport au courant du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 333 102 N/m2 (250 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He), la figure 12 est un graphique représentant la luminosité par rapport à la puissance dans une cellule du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 333 102 N/m2 (250 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He), la figure 13 est un graphique représentant la luminosité par rapport à la puissance dans une cellule du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 400 102 N/m2 (300 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He), et la figure 14 est un graphique représentant la luminosité par rapport à la puissance dans une cellule du panneau afficheur à plasma utilisant des cathodes représentées aux figures 7A à 7D et 8A à 8C sous une pression de gaz de 467 102 N/m2 (350 Torr) et avec 3 % de Xe (base de He). Comme on peut le voir dans les graphiques précédents, premièrement, l'impédance d'une cellule de décharge (en tant que caractéristique de tension par rapport au courant) augmente lorsque la surface exposée de la cathode est étroite et que les parties formant ouverture de la cathode sont séparées l'une de l'autre. C'est- à-dire, l'impédance de cathode est diminuée dans le type 1, le type 2 et le type 3, de façon progressive. Aussi, l'impédance du type 5 est plus grande que celle du type 2, 7 2727243 l'impédance du type 6 est plus grande que celle du type 3, et l'impédance du type 7 est plus grande que celle du type 4. Deuxièmement, la luminance est presque la même dans le type 1, le type 2, le type 3 et le type 4, et est plus élevée quand une pluralité de parties formant ouverture sont séparées l'une de l'autre, comme dans le type 5, le type 6 et le type 7. Comme précédemment décrit, dans le panneau afficheur à plasma selon la présente invention, deux ou plusieurs parties de la cathode sont exposées dans chaque cellule de décharge de façon à augmenter la luminance de la cathode de la structure concave. De plus, l'impédance de la cellule elle-même est augmentée de sorte que la durée de vie du panneau est rallongée. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. 8 2727243 REVENDICATIONS 1. Panneau afficheur à plasma, caractérisé en ce qu'il comprend: - un substrat avant (11); - un substrat arrière (12); - une pluralité d'anodes (13) formées en parallèle sur ledit substrat avant (11); - une pluralité de cathodes (14) formées sur ledit substrat arrière (12) perpendiculaires auxdites anodes (13); - une pluralité d'électrodes d'alimentation en particules chargées (15) formées en parallèle entre lesdites cathodes (14); - une couche diélectrique (16) placée sur et entre lesdites cathodes (14) et lesdites électrodes d'alimentation en particules chargées (15); et - une paroi en quadrillage (17) pour former une cellule de décharge sur ladite couche diélectrique (16), dans lequel ladite couche diélectrique (16) est formée avec deux parties formant ouverture (14a) ou plus à travers lesquelles des parties desdites cathodes (14) sont exposées à ladite cellule de décharge par ladite cellule de décharge. 2. Panneau afficheur à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, une paroi en quadrillage (18), empêchant la diffusion de la pulvérisation, disposée autour du bord desdites parties formant ouverture (14a), sur ladite couche diélectrique (16). 3. Panneau afficheur à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux parties formant ouverture (14a) sont formées par dite cellule. 4. Panneau afficheur à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que trois parties formant ouverture (14a) sont formées par dite cellule. 5. Panneau afficheur à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que quatre parties formant ouverture (14a) sont formées par dite cellule.