Brevet FR2846145A1 — publié le 20040423

L'invention concerne un panneau de visualisation à plasma comprenant une dalle avant transparente et une dalle arrière ménageant entre elles des espaces de décharge qui sont remplis de gaz susceptible d'émettre des 5 rayonnements ultra-violets sous l'effet de décharges, et dont les parois sont, au moins partiellement, revêtues d'une couche d'une composition luminophore susceptible d'émettre de la lumière verte, bleue, ou rouge, sous l'excitation dudit rayonnement ultra-violet. Les panneaux à plasma de visualisation d'images comprennent 10 généralement deux dalles plates parallèles dotées de réseaux d'électrodes; les intersections entre les électrodes de différents réseaux définissent entre les dalles des espaces de décharges remplis de gaz de décharge; lorsque le panneau est en service, on applique entre les électrodes des tensions adaptées pour obtenir dans ces espaces des décharges-plasma émettant de la lumière; 15 pour séparer ces espaces de décharge ou des groupes d'espaces de décharge, on dispose généralement entre ces dalles un réseau de barrières, destinées à séparer ces espaces ou groupes d'espaces, et, généralement, à séparer ces dalles; pour parvenir à l'émission de lumière visible alors que les décharges émettent généralement dans l'ultraviolet, on dispose généralement des couches 20 de luminophores sur les parois des cellules, notamment sur les versants des barrières. Dans les panneaux à plasma trichromes, on trouve trois types de luminophores excitables par UV émettant dans trois couleurs primaires différentes: le rouge, le vert et le bleu. Chaque cellule du panneau n'est dotée 25 que d'un seul type de luminophores et les cellules sont regroupées par groupes de trois cellules adjacentes de couleurs d'émission différentes, chaque groupe formant un pixel du panneau susceptible d'afficher un élément de chaque image à visualiser. Comme luminophore rouge, il est connu d'utiliser une composition à base 30 de borate d'yttrium et de gadolinium dopé à l'europium trivalent, de formule générale (YGd)BO3:Eu. Comme luminophore vert, il est connu d'utiliser une composition à base de silicate de zinc dopé au manganèse, de formule générale Zn2SiO4:Mn. Comme luminophore bleu, il est connu d'utiliser une composition à base d'aluminate de magnésium-baryum dopé à l'europium divalent, de formule générale BaMgAI10O17:Eu; un tel aluminate est de type alumine bêta et présente une structure spinelle. Comme l'illustre la figure 10 du document US 2001-003410, la charge statique de ces différentes luminophores est très différente: * + 0,03 jiC/g pour le borate d'yttrium et de gadolinium, * - 0,15 pC/g pour le silicate de zinc dopé au manganèse, * + 0,11 pLC/g pour l'aluminate de magnésium-baryum. Comme l'enseigne le document US 2001-003410, ces différences de caractéristiques de charge statique entraînent des fluctuations dans l'amorçage et l'expansion des décharges entre les cellules de différentes couleurs d'un panneau à plasma, ce qui, soit nécessite des dispositifs coteux de compensation de ces différences, soit entraîne des défauts dans la visualisation 15 des images par le panneau. Pour remédier partiellement à cet inconvénient, le document US 2001003410 propose de mélanger le luminophore vert à base de silicate de zinc avec un autre luminophore vert à base de borate de terre rare activé au terbium. L'invention a pour but de proposer une meilleure solution à ce problème de charge statique. On a constaté par ailleurs que les luminophores présentaient des performances d'émission qui dépendaient du procédé de fabrication du 25 panneau, notamment au niveau des traitements thermiques de ce panneau, notamment celui nécessaire à l'assemblage des dalles avant et arrière généralement situé entre 4000C et 4500C: - si ce traitement est effectué sous vide, on a constaté que les performances d'émission du luminophore vert à base de silicate de zinc se 30 dégradaient sensiblement alors que celles du luminophore bleu à base d'aluminate de magnésium-baryum ne se dégradaient pas; - à l'inverse, si ce traitement est effectué sous atmosphère, on a constaté que les performances d'émission du luminophore bleu à base d'aluminate de magnésium-baryum se dégradaient sensiblement alors que celles du luminophore vert à base de silicate de zinc ne se dégradaient pas. L'invention a également pour but de proposer une solution pour les luminophores verts et bleus qui permette d'éviter, simultanément pour ces deux 5 luminophores, la dégradation de leurs performances lors de la fabrication des panneaux. A cet effet, l'invention a pour objet un panneau de visualisation à plasma comprenant une dalle avant transparente et une dalle arrière ménageant entre elles des espaces de décharge qui sont remplis de gaz susceptible d'émettre 10 des rayonnements ultra-violets sous l'effet de décharges, et dont les parois sont, au moins partiellement, revêtues d'une couche d'une composition luminophore susceptible d'émettre de la lumière verte, bleue, ou rouge, sous l'excitation dudit rayonnement ultra- violet, caractérisé en ce que la composition luminophore susceptible d'émettre de la couleur verte est constituée à au moins 15 80% en poids d'un mélange de deux aluminates qui présentent une structure spinelle de type magnétoplombite et/ou de type alumine bêta, l'un A en proportion pondérale 10% cérium et au terbium sans être dopé au manganèse. Les au plus vingt pour cent restants de composition luminophore susceptible d'émettre de la couleur verte qui ne sont pas constitués de ce mélange peuvent comprendre d'autres types connus de luminophores verts. Le document US3937998 décrit des aluminates luminophores verts correspondant à ceux de ce mélange, et leur utilisation dans les lampes 25 fluorescentes en mélange avec des luminophores émettant d'autres couleurs, notamment le rouge. Ces deux aluminates luminophores verts, l'un dopé au manganèse, l'autre dopé au cérium et au terbium, présentent des caractéristiques de couleur et de rémanence différentes; l'utilisation, dans un panneau à plasma, d'un mélange 30 de deux luminophores verts qui présentent des caractéristiques différentes permet avantageusement d'ajuster au niveau requis les propriétés colorimétriques et de rémanence de la composition susceptible d'émettre de la lumière verte, en ajustant les proportions PA, PB dans le mélange. Un avantage à l'utilisation d'aluminates au lieu de silicate de zinc pour la couleur verte réside dans la morphologie des grains d'aluminate qui, du fait de leur forme cristallisée plate, est propice à des dépôts plus denses et plus homogènes sur les parois des espaces de décharges du panneau; on limite 5 ainsi les risques de formation d'agrégats lors du dépôt de luminophore vert sur les parois des espaces de décharges, formation qui nuit au rendement lumineux du panneau. De préférence, le luminophore susceptible d'émettre de la couleur bleue est à base d'aluminate présentant une structure spinelle de type alumine bêta, 10 dopé à l'europium. Ainsi, la composition luminophore susceptible d'émettre de la couleur verte et la composition luminophore susceptible d'émettre de la couleur bleue présentent les mêmes caractéristiques de charge statique, parce qu'elles sont toutes les deux à base d'aluminates de même type; les cellules vertes et les 15 cellules bleues du panneau présentent ainsi les mêmes caractéristiques d'amorçage et d'expansion des décharges; notamment dans le cas de l'utilisation classique de borate d'yttrium et de gadolinium comme luminophore rouge avec une charge statique de + 0,03 liC/g, on homogénéise les charges statiques des différents luminophores et on rapproche avantageusement les 20 caractéristiques des cellules rouges de celles des autres cellules; ainsi, globalement, le panneau selon l'invention offre une meilleure qualité d'image et son pilotage est plus aisé et moins coteux. Ainsi également, les luminophores verts et bleus du panneau présentent des performances d'émission qui dépendent de la même façon du procédé de 25 fabrication du panneau; par exemple, un traitement thermique de ce panneau, situé entre 4000C et 4500C, ne dégrade aucunement, s'il est effectué sous vide, les performances d'émission des luminophores, que ce soit celles de la composition luminophore verte ou celle de la composition luminophore bleue. De préférence: - l'aluminate A est de formule générale MI(v-z)M2zAlXOy: Mn; - l'aluminate B est de formule générale M'1(-z')M'2(z,) AIX.OY,: Ce, Tb; o MI, M'1, M2, M'2 sont choisis dans le groupe comprenant Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Cd et les mélanges de ces éléments, o9 o0 De préférence: - l'aluminate A est de formule Ba( - l'aluminate B est de formule Mg A111019: Ce,Tb. L'avantage à choisir précisément ces deux aluminates est qu'ils présentent des propriétés assez différentes tant sur le plan de la colorimétrie d'émission que de la rémanence d'émission; en modifiant les proportions PA et 10 PB dans le mélange luminophore vert selon l'invention, on peut alors obtenir une gamme plus large de nuances vertes, d'un vert profond à un vert teinté de jaune, et faire varier la rémanence d'émission luminescente de 7 ms à 15 ms environ. Selon une première variante avantageuse de l'invention, PA est compris entre 57% et 63%, c'est à dire vaut environ 60%; cette proportion d'aluminates dans le mélange selon l'invention apporte un avantage colorimétrique sur le silicate de zinc de l'art antérieur, comme l'illustrent les figures 1 et 2: - sur la figure 2, on voit que, pour PA = 60%, la rémanence du mélange 20 selon l'invention est identique à celle du silicate de zinc de l'art antérieur; - sur la figure 1, on voit que, pour PA = 60%, les coordonnées trichromatiques x (traits continus et motifs carrés noirs) et y (traits tiretés et motifs carrés blancs) du mélange d'aluminates selon l'invention correspondent à une couleur verte plus saturée que celle émise par le silicate de zinc de l'art 25 antérieur. On améliore donc ainsi la qualité de visualisation d'images du panneau. Selon une deuxième variante avantageuse de l'invention, PA est compris entre 27% et 33%, c'est à dire vaut environ 30%; cette proportion d'aluminates 30 dans le mélange selon l'invention apporte un avantage calorimétrique sur le silicate de zinc de l'art antérieur, comme l'illustrent les figures 1 et 2: - sur la figure 2, on voit que, pour PA = 30%, la rémanence du mélange selon l'invention est avantageusement inférieure à celle du silicate de zinc de l'art antérieur; - sur la figure 1, on voit que, pour PA = 30%, les coordonnées 5 trichromatiques x (traits continus et motifs carrés noirs) et y (traits tiretés et motifs carrés blancs) du mélange d'aluminates selon l'invention restent assez proches de celles du silicate de zinc de l'art antérieur. Ainsi, grâce à l'invention, on peut diminuer la rémanence de la couleur verte du panneau sans dégrader les propriétés calorimétriques de cette 1 0 couleur. De préférence, la composition luminophore susceptible d'émettre de la couleur rouge est à base de borate d'yttrium et de gadolinium dopé à l'europium trivalent. De préférence, le panneau selon l'invention comprend au moins deux réseaux d'électrodes entrecroisés de manière à ce que chaque cellule soit desservie par une électrode du premier réseau et une électrode de second réseau. De préférence, la dalle arrière comprend un réseau de barrières délimitant 20 les cellules ou des groupes de cellules, et formant des parois de cellules qui sont revêtues de ladite couche d'une composition luminophore. 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 25 annexées sur lesquelles: - la figure 1, déjà décrite, représente les variations des coordonnées trichromatiques x et y dans la représentation classique " CIE " de l'émission verte de différents mélanges luminophores verts selon l'invention, en fonction de la proportion PA d'aluminate A dans ce 30 mélange; les deux points correspondant aux coordonnées trichromatiques x et y du luminophore vert de l'art antérieur à base de silicate de zinc sont également représentés; - la figure 2, déjà décrite, représente les variations de la rémanence de l'émission verte de différents mélanges luminophores verts selon l'invention, en fonction de la proportion PA d'aluminate A dans ce mélange; le trait horizontal au niveau de 12 ms correspond à la 5 rémanence du luminophore vert de l'art antérieur à base de silicate de zinc. Le panneau à plasma selon l'invention comprend une dalle avant et une dalle arrière ménageant entre elles des espaces de décharge, remplis d'un 10 mélange de néon et de xénon, et répartis en lignes et en colonnes. La dalle avant comprend, sur sa face interne, un réseau d'électrodes coplanaires dites d'entretien, revêtu d'une couche diélectrique et d'une couche de protection et d'émission d'électrons secondaires à base de magnésie. La dalle arrière comprend, sur sa face interne, un réseau d'électrodes 15 dites d'adressage et un réseau de barrières délimitant les cellules et servant d'espaceur entre les dalles; Les réseaux d'électrodes sont adaptées et les dalles sont assemblées de manière à ce que chaque cellule du panneau soit desservie par une seule paire d'électrodes d'entretien et une électrode d'adressage, et de manière à ce que 20 chaque ligne de cellules soit desservie par une même paire d'électrodes d'entretien et à ce que chaque colonne de cellules soit desservie par une même électrode d'adressage. Les parois des cellules correspondant aux versants des barrières et à la dalle arrière sont recouvertes d'une composition luminophore susceptible 25 d'émettre de la lumière rouge, verte, ou bleue; les cellules d'une même colonne sont toutes dotées d'une composition identique émettant dans la même couleur; les cellules de colonnes adjacentes sont dotées de compositions émettant des couleurs différentes; enfin, on ordonne les couleurs dans l'ordre rouge-vert-bleu. La composition luminophore rouge est à base de borate d'yttrium et de gadolinium dopé à l'europium trivalent, de formule générale (YGd)BO3:Eu. La composition luminophore verte est, selon l'invention, un mélange de deux aluminates qui présentent une structure spinelle de type magnétoplombite ou de type alumine bêta, l'un A, de formule BaSrAI12O19: Mn, en proportion pondérale PA = 30%, l'autre B, de formule Mg A111019: Ce,Tb, en proportion pondérale PB = 70%. La composition luminophore bleue est à base d'aluminate de magnésium5 baryum dopé à l'europium divalent, de type alumine bêta, de formule BaMgAI10017:Eu. Pour fabriquer le panneau à plasma selon l'invention, on utilise des méthodes connues en elles-mêmes qui ne seront pas décrites ici en détail. Les méthodes utilisables pour réaliser le mélange de luminophores verts selon l'invention sont variées; ce mélange peut être réalisé à sec par attrition. Avantageusement, ce mélange est réalisé en milieu liquide lors de l'étape de préparation d'une pâte de sérigraphie: on mixe alors directement les luminophores au sein de la pâte de sérigraphie pendant son malaxage; cette 15 pâte sert ensuite classiquement à l'enduction des luminophores sur la dalle arrière La présente invention a été décrite en se référant à un panneau à plasma de type à électrodes coplanaires; il est évident pour l'homme du l'art qu'elle 20 peut s'appliquer à d'autres types de panneaux à plasma, avec ou sans électrodes, sans sortir du cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1.- Panneau de visualisation à plasma comprenant une dalle avant transparente et une dalle arrière ménageant entre elles des espaces de 5 décharge qui sont remplis de gaz susceptible d'émettre des rayonnements ultra-violets sous l'effet de décharges, et dont les parois sont, au moins partiellement, revêtues d'une couche d'une composition luminophore susceptible d'émettre de la lumière verte, bleue, ou rouge, sous l'excitation dudit rayonnement ultra-violet, caractérisé en ce que la composition 10 luminophore susceptible d'émettre de la couleur verte est constituée à au moins % en poids d'un mélange de deux aluminates qui présentent une structure spinelle de type magnétoplombite et/ou de type alumine bêta, l'un A en proportion pondérale 10% ' PA ' 90% étant dopé au manganèse sans être dopé au terbium, l'autre B en proportion pondérale PB = 1-PA étant dopé au 15 cérium et au terbium sans être dopé au manganèse. 2.- Panneau selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composition luminophore susceptible d'émettre de la couleur bleue est à base d'aluminate qui présente une structure spinelle de type alumine bêta, dopé à l'europium. 20 3.- Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que: - l'aluminate A est de formule générale MI(1.z) M2zAIxOY: Mn; - l'aluminate B est de formule générale M'1 (1-z,)M'2(z,) AIXOy,: Ce,Tb; o Ml, M'l, M2, M'2 sont choisis dans le groupe comprenant Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Cd et les mélanges de ces éléments, o9 o0 4.- Panneau selon la revendication 3 caractérisé en ce que: - l'aluminate A est de formule Ba( - l'aluminate B est de formule Mg AI11019: Ce,Tb. 5.- Panneau selon la revendication 4 caractérisé en ce que PA est compris entre 57% et 63%. 6.- Panneau selon la revendication 4 caractérisé en ce que PA est compris entre 27% et 33%.