DE60015244T2 - Farbanzeigevorrichtung - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Farbbildwiedergabeeinrichtung mit einem ersten Substrat, das mit einer Schicht aus fluoreszierendem Material versehen ist, und einem zweiten, transparenten Substrat, wobei die genannte Farbbildwiedergabeeinrichtung Mittel umfasst, um beim Gebrauch Pixel zu adressieren. Die Bildwiedergabeeinrichtung kann eine Plasma-Bildwiedergabeeinrichtung sein, aber beispielsweise auch eine Bildwiedergabeeinrichtung vom Feldemissionstyp. Die Adressierelektroden können sich im Fall einer Plasma-Bildwiedergabeeinrichtung sowohl auf dem ersten als auch auf dem zweiten Substrat befinden. In Abhängigkeit vom Typ der Bildwiedergabeeinrichtung ist das fluoreszierende Material strukturiert oder nicht strukturiert.
- Eine Bildwiedergabeeinrichtung dieser An wird unter anderem in Großbild-Flachbildschirmen, beispielsweise für HDTV verwendet.
- Eine Farbbildwiedergabeeinrichtung (Plasma-Bildschirm oder PDP: Plasma Display Panel) der oben erwähnten An wird in EP-A-0 488 891 beschrieben. Diese Anmeldung beschreibt Maßnahmen, um Grauwerte oder Farbgradationen zu erhalten. Hierzu wird die Framezeit in eine Vielzahl von Teilframes unterteilt, die eine gewichtete Dauer haben (beispielsweise im Verhältnis 1:2:4...:128). Wenn eine Farbe, beispielsweise grün, vollständig angesteuert wird, weist ein häufig verwendeter Leuchtstoff wie z.B. Zn2SiO4:Mn (Willemit) Sättigungserscheinungen auf. Der Wirkungsgrad des Leuchtstoffs (Anzahl emittierter Photonen/Anzahl ankommender Photonen) verschlechtert sich, sodass die Helligkeit abnimmt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, eine Bildwiedergabeeinrichtung der beschriebenen An zu verschaffen, die eine optimale Helligkeit oder Leuchtdichte aufweist, auch wenn eine gegebene Farbe vollständig angesteuert wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine erfindungsgemäße Farbbildwiedergabeeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus fluoreszierendem Material am Ort eines Pixels zumindest zwei verschiedene Leuchtstoffe von nahezu der gleichen Farbe umfasst.
- Unter der gleichen Farbe wird hierbei im Wesentlichen verstanden, dass der Unterschied in der Spektralfarbe der Emissionspeaks der Leuchtstoffe, gemessen als Abstand in CIE-Koordinaten (x,y-Koordinaten) höchstens 0,35 beträgt (und vorzugsweise höchstens 0,25).
- Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Abnahme des Wirkungsgrads für verschiedene Leuchtstoffe in unterschiedlicher Weise von der Anzahl ankommender Photonen abhängt. Indem zwei Leuchtstoffe mit einem Unterschied im Verlauf des Wirkungsgrades verwendet werden, wird es möglich, Farben von Leuchtstoffen, die sich hinsichtlich der Farbe (geringfügig) unterscheiden, aber im Fall vollständiger Ansteuerung (maximale Helligkeit) in Bezug auf den Verlust an Wirkungsgrad ein anderes Verhalten aufweisen, zu mischen oder zwischen den zwei Leuchtstoffen zu wählen.
- Eine optimale Wirkung wird erreicht, wenn einer der zwei Leuchtstoffe ein nicht sättigender Leuchtstoff ist. Unter einem nicht sättigenden Leuchtstoff wird hier ein Leuchtstoff verstanden, bei dem die Anzahl emittierter Photonen pro Oberflächeneinheit und Zeit im Fall einer Ansteuerung, die eine Helligkeit (oder Leuchtdichte) von 500 Cd/m2 ergibt, im Vergleich zu einer Ansteuerung, die eine Helligkeit von 10 Cd/m2 ergibt, um höchstens 15% abgenommen hat. Bei einer Anregung mit Hilfe eines UV-Plasmas, das mit Wechselspannungen aufrechterhalten wird, bedeutet das beispielsweise, dass bei höheren Frequenzen (zumindest bis zu 10 kHz und vorzugsweise bis zu 100 kHz oder mehr) der Wirkungsgrad (Anzahl emittierter Photonen/Anzahl ankommender Photonen) um höchstens 15% abnimmt. Ein häufig verwendeter Leuchtstoff wie z.B. Zn2SiO2:Mn (Willemit) weist bei dieser Anwendung bereits von ungefähr 1 kHz an Sättigungserscheinungen auf. Der Wirkungsgrad (Anzahl emittierter Photonen/Anzahl ankommender Photonen) ist bereits auf ungefähr 90% abgefallen und nimmt bei höheren Frequenzen schnell ab (bis zu ungefähr 50% bei 100 kHz).
- Für nicht sättigende Leuchtstoffe bleibt jedoch der Wirkungsgrad im Wesentlichen über einen großen Frequenzbereich konstant.
- Geeignete nicht sättigende Leuchtstoffe sind beispielsweise:
- 1) (Ce,Gd)MgB5O10: Tb oder CBT
- 2) (Ce,La,Gd)PO4: Tb oder LAP
- 3) (Y,Gd)BO3: Tb
- Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bildwiedergabeeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus fluoreszierendem Material am Ort eines Pixels, in Richtung quer zum ersten Substrat gesehen, zumindest zwei Teilpixel mit für verschiedene Teilpixel verschiedenen Leuchtstoffen von nahezu der gleichen Farbe umfasst. Ein ankommendes (Video-)Signal kann jetzt beispielsweise in zwei oder mehr Teilsignale aufgespalten werden, die je eines der Teilpixel mit einem gesonderten Ansteuerungssignal versehen. Mit Hilfe der Teilsignale wird dann eingestellt, in welchem Maß die Farben gemischt werden, oder es wird eine Wahl zwischen den Teilpixeln getroffen.
- Diese und andere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden anhand von Ausführungsbeispielen im Weiteren näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Plasma-Bildwiedergabeeinrichtung; -
2 schematisch einen Teil einer Plasma-Bildwiedergabeeinrichtung; -
3 schematisch eine Verteilung von Leuchtstoffen über einem Pixel; während -
4 das zugehörige CIE-Farbdreieck zeigt und -
5 bis8 Varianten von3 . - Die Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu. Entsprechende Teile haben im Allgemeinen gleiche Bezugszeichen.
-
1 zeigt eine Plasma-Bildwiedergabeeinrichtung 10, in diesem Fall einen Wechselstrom-Bildschirm (AC-PDP oder AC-Plasma-Bildschirm) mit einem ersten Substrat 1, das mit zwei Wiedergabeelektroden 2 versehen ist, die mit einer dielektrischen Schicht 3 (beispielsweise Glas) beschichtet sind, und mit einem zweiten transparenten Substrat 5, das mit fluoreszierendem Material 8 versehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Substrat 5 mit Adressierelektroden 6 versehen. Bei der betreffenden Ausführungsform wird ein Teilpixel, das von der Adressierelektrode 6 und den Wiedergabeelektroden 2 definiert wird, durch Trennwände 7 begrenzt, die einen Entladungsraum begrenzen. Die Trennwände 7 sind nicht absolut notwendig, während Wiedergabeelektroden und Adressierelektroden sich auch auf einem einzigen Substrat befinden können. - Eine Gasentladungsmischung 9, die in dieser Ausführungsform aus einer Helium-Xenonmischung besteht, befindet sich im Entladungsraum zwischen den Substraten 1,5. Auch andere Mischungen sind möglich, wie z.B. Neon-Xenon, Argon-Xenon, Krypton-Xenon, Argon-Neon-Xenon, Argon-Helium-Xenon, Krypton-Neon-Xenon, Krypton-Helium-Xenon oder Mischungen davon, wobei die Xenonmenge im Bereich zwischen 5 und weniger als 100% liegt. Bekanntlich wird in Plasma-Bildwiedergabeeinrichtungen (Plasma-Bildschirmen oder PDPs) im Entladungsraum am Ort eines (Teil-)Pixels UV-Strahlung erzeugt, die das fluoreszierende Material 8 (Leuchtstoffe) aufleuchten lässt. Hierzu werden die Wiedergabeelektroden 2 beispielsweise von X- und Y-Treibern
20 ,21 angesteuen und die Adressierelektroden werden von einem A-Treiber22 angesteuen (2 ). Hierzu wird ein ankommendes Signal11 in einem Framespeicher12 und in einem Teilframegenerator13 gespeichert. In der Verarbeitungseinheit14 werden für die Rücksetzimpulse, die Zündimpulse und die Instandhaltungsimpulse, die über die X- und Y-Treiber20 ,21 die Wiedergabeelektroden2 erregen, die erforderlichen Impulse erzeugt, während Adressierung über den A-Treiber22 erfolgt, der von einem Adressengenerator16 gesteuert wird. Über eine Zeitablaufschaltung15 erfolgt gegenseitige Synchronisation. - Nachdem ein Teilpixel erregt worden ist, wird die Zündung durch die Instandhaltungsimpulse an den Wiedergabeelektroden innerhalb eines Pixels aufrechterhalten. Je nach dem wiederzugebenden Grauton werden diese mehr oder weniger häufig pro Pixel angeboten. Die Instandhaltungsfrequenz bestimmt daher zusammen mit dem Grauton die Anzahl Male, die ein UV-Photon auf einen Leuchtstoff auftrifft.
-
3 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Bildwiedergabeeinrichtung, besonders die Lage einer Anzahl Leuchtstoffe 8, 8', 8", 8"' mit den Farben Rot (R), Grün (G1), Blau (B) und einer zweiten Farbe Grün (G2). Die gestrichelte Linie 25 stellt schematisch ein Pixel dar. -
- Bei dem Ausführungsbeispiel von
4 kann der Punkt Y0 durch gewichtete Anregung der Leuchtstoffe B, R und G1 oder durch gewichtete Anregung der Leuchtstoffe B, R und G2 realisiert werden. Bei gleichem Wirkungsgrad für alle Leuchtstoffe ist eine solche Wichtung nicht notwendig (und ein zusätzlicher Leuchtstoff G2 praktisch überflüssig). Da der Wirkungsgrad des grünen Leuchtstoffs Willemit (mit Farbkoordinaten x=0,25,y=0,67), der in4 mit G1 bezeichnet wird, sich bei höheren Frequenzen schnell verschlechtert, bietet das Vorhandensein eines zweiten Leuchtstoffes G2 die Möglichkeit einer solchen Wahl, insbesondere wenn für G2 ein nichtsättigender Leuchtstoff gewählt wird, beispielsweise das genannte CBT (mit Farbkoordinaten x=0,36,y=0,54). Die Koordinaten (x0,y0) werden jetzt mit Hilfe der Gleichungen gefunden, wobei jetzt wobei gleichzeitig der Wirkungsgrad maximal sein kann. Die Wahl zwischen den Kombinationen Y1,Y2,Y3 und Y1,Y2,Y4 wird jetzt getroffen, indem der maximale Wirkungsgrad η0 mit Hilfe von Y4=0 oder η0(Y1,Y2,Y3) und mit Y3=0 oder η0(Y1,Y2,Y4) bestimmt wird. Die Gruppe von Leuchtstoffen, die den höchsten Wirkungsgrad ergeben, wird dann angesteuert. - Gleichartige Berechnungen können für Punkte in den Dreiecken Y2,Y3,Y4 und Y1,Y3,Y4 ausgeführt werden.
- Die Wahl zwischen Y3 (G1) und Y4 (G2) wird in der Einrichtung von
2 getroffen, indem Information über die wiederzugebende Farbe, die in dem Framespeicher12 gespeichert ist, in der Verarbeitungseinheit 14 verarbeitet wird. Hierzu umfasst diese Einheit beispielsweise einen Mikroprozessor oder eine Nachschlagetabelle, in der das Verhalten (insbesondere der Wirkungsgrad der Leuchtstoffe als Funktion der Frequenz (wie derzugebende Grauskala)) gespeichert wird. In Abhängigkeit von den obigen Erwägungen wird derjenige Leuchtstoff angesteuert, mit dem die gewünschte Farbe bei höchstem Wirkungsgrad erhalten wird. Hierzu werden die X- und Y-Treiber mit Ansteuerungssignalen für die betreffenden Teilpixel gespeist. -
5 bis7 zeigen eine Anzahl von Varianten, bei denen die Leuchtstoffe in unterschiedlicher Weise über die Teilpixel verteilt sind. - In
7 umfasst ein Pixel 25 drei Teilpixel, wobei das grüne Teilpixel eine Leuchtstoffschicht Gm umfasst, die aus einer Mischung aus Willemit und CBT besteht. Obwohl hier die oben beschriebene Unterscheidung zwischen zwei verschiedenen Leuchtstoffen nicht mit Ansteuerungssignalen getroffen werden kann, zeigt sich, dass die Mischung weniger schnell gesättigt wird, sodass über einen großen Teil des Farbdreiecks ein höherer Wirkungsgrad erhalten wird. - In
8 sind zusätzliche blaue und rote Leuchtstoffe (B2, R2) hinzugefügt worden, die vorzugsweise nicht sättigend sind, sodass eine gute Farbeinstellung mit einem maximalen Wirkungsgrad einhergeht. - Eine vollständig andere Möglichkeit ist die Verwendung eines so genannten weißen Leuchtstoffes anstelle von G2 in
3 ,5 ,6 . - Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Beispielsweise können die Teilpixel unterschiedliche Flächen haben, die in den Daten in der Verarbeitungseinheit
14 aufgenommen sein können. Die Erfindung ist auch auf Feldemissionsbildwiedergabeeinrichtungen anwendbar, in denen der Wirkungsgrad bestimmter Leuchtstoffe auch von der einzustellenden Leuchtdichte abhängt. - Insgesamt bezieht sich die Erfindung auf eine auf Lumineszenz beruhende Farbbildwiedergabeeinrichtung mit zumindest einem zusätzlichen Leuchtstoff pro Pixel, in dem in Abhängigkeit von der wiederzugebenden Farbe und der Leuchtdichte (Helligkeit) die Kombination von anzusteuernden Teilpixeln bestimmt wird.
- INSCHRIFT DER ZEICHNUNG
- FIG. 2
-
- 12
- FRAMESPEICHER
- 13
- TEILFRAMEGENERATOR
- 15
- ZEITABLAUFSTEUERUNG
- 16
- ADRESSENGENERATOR
- 20
- X-TREIBER
- 21
- Y-TREIBER
- 22
- A-TREIBER
Claims (8)
- Farbbildwiedergabeeinrichtung mit einem ersten Substrat, das mit einer Schicht aus fluoreszierendem Material versehen ist, und einem zweiten, transparenten Substrat, wobei die genannte Farbbildwiedergabeeinrichtung Mittel umfasst, um beim Gebrauch Pixel zu adressieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus fluoreszierendem Material am Ort eines Pixels zumindest zwei verschiedene Leuchtstoffe von nahezu der gleichen Farbe umfasst.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zwei Leuchtstoffe ein nicht sättigender Leuchtstoff ist.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus fluoreszierendem Material am Ort eines Pixels, in Richtung quer zum ersten Substrat gesehen, zumindest zwei Teilpixel mit für verschiedene Teilpixel verschiedenen Leuchtstoffen von nahezu der gleichen Farbe umfasst.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabeeinrichtung Ansteuerungsmittel zum Umwandeln eines ankommenden Signals in zumindest zwei Ansteuerungssignale für gesonderte Teilpixel umfasst.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, in Abhängigkeit von der wiederzugebenden Farbe und der Leuchtdichte des Pixels, die Ansteuerungsmittel die Ansteuerung der Teilpixel bestimmen.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus fluoreszierendem Material zumindest zwei verschiedene grüne Leuchtstoffe umfasst.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus fluoreszierendem Material einen weißen Leuchtstoff umfasst.
- Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat mit Adressierelektroden versehen ist und das zweite, transparente Substrat mit zumindest zwei Wiedergabeelektroden versehen ist, die zwischen den zwei Substraten eine Gasentladungsmischung aufweisen.
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