ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПАНЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H01J17/49 

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к газоразрядным индикаторным панелям (ГИП).

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является газоразрядная индикаторная панель, содержащая верхнюю диэлектрическую пластину, на внутренней поверхности которой содержатся люминофорные элементы, и нижнюю диэлектрическую пластину (блок электродов) с разделительными элементами и системой ортогональных электродов, образующих индикаторные ячейки (см. авт. св. СССР N 1577608, Н 01 J 17/49).

К недостаткам известного технического решения относятся следующие: люминофорное покрытие наносится на внутреннюю поверхностью диэлектрической пластины в виде дискретных элементов и работает на "просвет"; между люминофорными элементами нет специальных покрытий, повышающих контрастность и устраняющих вредное влияние ультрафиолетового и световых излучений; внешняя часть диэлектрической пластины имеет зеркальную поверхность, отраженный от нее свет значительно снижает восприятие отображаемой информации; яркость люминофорных покрытий при работе на "просвет" значительно ниже, чем у люминофорных покрытий, работающих на "отражение", а требования по толщине и точности их формирования значительно выше.

Известна ГИП, содержащая верхнюю и нижнюю диэлектрические пластины, системы взаимноперпендикулярных электродов, образующие в перекрестьях ячейки индикации, причем на внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины для исправления диаграммы направленности излучения индикаторной ячейки сформировано шероховатое (матовое) покрытие (см. Журавлев С.Н.и др. Цветные газоразрядные индикаторные панели: Обзоры по электронной технике, вып. 2(74), ВНИИ Электроника, М. 1980, с.42).

В данном техническом решении шероховатое (матовое) покрытие нанесено на внутреннюю часть стеклянной поверхности пластины, обеспечивая необходимую равномерность излучения индикаторной ячейки, но при этом сохраняется высокий коэффициент отражения от внешней стороны пластины, что приводит к низкой надежности считывания информации при внешней освещенности.

Наиболее близким к заявляемой конструкции по совокупности признаков является газоразрядная индикаторная панель, содержащая опорные пластины с выполненными в них пазами и выступами и расположенные в указанных пазах перпендикулярно друг другу две системы параллельных электродов, образующих систему газоразрядных ячеек, причем выступы одной пластины расположены в пазах другой и покрыты непрозрачным диэлектрическом (см. авт. св. СССР N 523587, Н 01 J 17/48, 1980).

К недостаткам известного технического решения относится:
невысокая контрастность получаемого изображения, обусловленная нахождением непрозрачного покрытия только на горизонтальных поверхностях выступов пластин;
отсутствие специального антибликового покрытия на внешней поверхности верхней диэлектрической пластины, что снижает эффективность восприятия информации при повышенной внешней засветке.

Целью изобретения является повышение контрастности элементов отображения, уменьшение коэффициента отражения внешних источников света от внешней поверхности верхней диэлектрической пластины, что приводит к повышению качества считываемой информации в условиях повышенной внешней освещенности, увеличение яркости свечения индикатора.

Указанная цель достигается тем, что в известной газоразрядной индикаторной панели, содержащей верхнюю и нижнюю диэлектрические пластины с разделительными барьерами, светонепрозрачное покрытие на одной из пластин, системы ортогональных электродов, образующих в пересечениях индикаторные ячейки, на дно индикаторных ячеек нижней диэлектрической пластины нанесены люминофорные элементы, на внешней поверхности верхней диэлектрической пластины дополнительно содержится антибликовое покрытие в виде сплошного светопрозрачного слоя с максимальной величиной шероховатости в пределах от 0,01 до 100 мкм, светонепрозрачное покрытие расположено на внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины и выполнено в виде рисунка, расположенного соответственно над разделительными барьерами нижней диэлектрической пластины, причем участки внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины, не содержащие светонепрозрачного покрытия, имеют люминофорные элементы и расположены над индикаторными ячейками, а ширина полос рисунка светонепрозрачного покрытия определяется из уравнения:
(b-2•h•tgα)•k≅ a≅ b (1)
где: а ширина полос рисунка светонепрозрачного покрытия на внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины;
b ширина разделительного барьера, расположенного под светонепрозрачным покрытием верхней диэлектрической пластины;
h зазор между светонепрозрачным покрытием верхней диэлектрической пластины и разделительными барьерами нижней диэлектрической пластины;
α угол обзора индикатора;
k коэффициент диффузного рассеивания светового излучения индикаторной ячейки в антибликовом покрытии.

На фиг. 1 приведен пример рисунка светонепрозрачного покрытия в виде матрицы; на фиг.2 приведена конструкция предлагаемой панели; на фиг.3 показана схема распространения ультрафиолетового излучения в индикаторной ячейке.

Газоразрядная индикаторная панель содержит верхнюю диэлектрическую пластину 1, на внутренней поверхности которой содержатся люминофорные элементы 2, и нижнюю диэлектрическую пластину 3 с разделительными барьерами 4, системой ортогональных электродов 5 (аноды) и 6 (катоды), образующих в пересечениях индикаторные ячейки, на дно индикаторных ячеек нижней диэлектрической пластины 3 установлены дополнительные люминофорные элементы 7, внешняя поверхность верхней диэлектрической пластины 1 снабжена антибликовым покрытием 8, выполненным в виде сплошного светопрозрачного слоя с шероховатостью от 0,01 до 100 мкм, внутренняя поверхность верхней диэлектрической пластины 1 с люминофорными элементами 2 снабжена светонепрозрачным покрытием 9, при этом указанное светонепрозрачное покрытие 9 и люминофорные элементы 2 выполнены в виде рисунков, расположенных соответственно над разделительными барьерами 4 и индикаторными ячейками нижней диэлектрической пластины 2.

Принцип работы индикаторной панели заключается в следующем: для вывода информации между анодом 5 и катодом 6 прикладывается напряжение выше напряжения возникновения разряда в индикаторных ячейках, происходит пробой газового промежутка, после чего напряжение на ячейках уменьшается до напряжения поддержания газового разряда. Ультрафиолетовое излучение разряда возбуждает люминофорные элементы 2 и 7, обеспечивая их свечение. В результате воспринимается суммарная яркость свечения люминофорных элементов 2 и 7 и газового разряда.

При использовании ГИП в условиях повышенной внешней освещенности яркость индикаторных ячеек должна превышать яркость отраженного от внешнего источника света. Учитывая особенности работы индикаторной ячейки, яркость свечения ее ограничена и определяется конструкцией. Поэтому для улучшения качества восприятия информации и эксплуатации ГИП при различных уровнях освещенности необходимо снижать яркость отраженного света. Эта цель достигается созданием шероховатости на внешней поверхности верхней диэлектрической пластины. Указанная шероховатость поверхности определяет величину рассеянного света и снижает яркость отраженного света. Чем больше шероховатость, тем больше рассеивание и меньше яркость отраженного от этой поверхности света. Однако, наряду с положительным эффектом, шероховатость поверхности верхней диэлектрической пластины приводит к рассеиванию выходящего из индикаторной ячейки света. А это приводит к потере контрастности индикаторной ячейки.

Размер индикаторной ячейки ГИП зависит от конструкции ГИП и может быть от 0,1 мм до 10 мм и более. Отсюда различие требования к шероховатости поверхности. Она должна обеспечить внешний контраст, разрешающую способность элементов отображения и работу ГИП при высокой внешней освещенности. При шероховатости внешней поверхности диэлектрической пластины менее 0,01 мкм поверхность имеет высокую отражательную способность и эффект рассеивания отсутствует. При шероховатости более 100 мкм индикаторные ячейки имеют низкий контраст, край индикаторного элемента становится нечетким, размытым, восприятие и считываемость информации ухудшается. Границы шероховатости определены экспериментально и охватывают конструктивно возможные ГИП (с различной информационной емкостью).

Контраст элементов индикации определяется конструкцией индикаторной ячейки и, в частности наличием светонепрозрачного покрытия 9 между люминофорными элементами 2. Наличие указанного покрытия 9 устраняет подсветку ультрафиолетового излучения соседних неработающих индикаторных элементов, снижает коэффициент отражения от внутренних конструктивных элементов индикаторной ячейки, обеспечивает четкость люминофорных элементов 2 и 7. Ширина "а" полос рисунка светонепрозрачного покрытия 9 должна быть
(b-2h•tgα)•k≅ a≅ b
Значения "h" и tgα влияют на размер площади облучения ультрафиолетовым излучением люминофорных элементов 2. Рассмотрим неравенство (b-2n•tgα)•k≅ a. При h=0, a=b • k, диэлектрическое светонепрозрачное покрытие 9 верхней пластины 1 соприкасается с разделительными барьерами 4 нижней диэлектрической пластины 3. С увеличением зазора "h" размер "b 2h • tg" должен быть положительным ("больше 0"), т.к. при b=2h•tgα а=0, то индикаторные ячейки соприкасаются друг с другом, контраст очень низкий, следовательно, ширина "а" должна быть больше 0. При b<2h•tgα "а" имеет отрицательное значение, индикаторные ячейки должны перекрывать друг друга, что недопустимо. Следовательно, "b" должно быть больше 2h•tgα, в этом случае между индикаторными ячейками находится светонепрозрачная часть диэлектрического покрытия 9, размер которого должен исключать подсветку УФИ соседних неработающих участков люминофорных элементов 2 и обеспечивать высокий контраст индикаторных ячеек (см. фиг. 2). "tgα" определяется экспериментально, зависит от конструкции и параметров индикаторной ячейки и является постоянной величиной для данной ГИП. Поэтому "h" будет выбираться практически и иметь величину, при которой B>2h•tgα,, что обеспечивает контраст индикаторной ячейки (исключается подсветка соседних неработающих люминофорных элементов 2).

Пример: Газоразрядная панель с информационной емкостью 64х64элемента состоит их верхней диэлектрической пластины, содержащей на внешней поверхности антибликовое покрытие с шероховатостью 0,7 мкм, коэффициентами: отражения 6% светопропускания 68% и рассеивания 1,05, а на внутренней поверхности люминофорное покрытие в виде прямоугольных элементов с зеленым и красным цветами свечения, размер индикаторной ячейки равен (L а), где L шаг между индикаторными ячейками, "а" ширина полос рисунка диэлектрического непрозрачного покрытия, которая выбирается из соотношения:
(b-2h•tgα)•k≅ a≅ b
Нижняя диэлектрическая пластина содержит разделительные барьеры шириной 0,7 мм, проволочные электроды. При возникновении разряда угол "α" (угол рассеивания УФИ) составляет 70^o. При сборке пакета из верхней и нижней пластин зазор между ними составляет 0,1 мм.

Исходя из указанного неравенства, определяем граничные значения "а"
(b-2h•tgα)•k≅ a≅ b
(0,7- 2х0,1х2,9) 1,05 ≅ а ≅ 0,7
0,168 ≅ a ≅ 0,75
Выбираем "а"=0,3 мм.

После сборки пакета, герметизации, откачки, наполнения и тренировки приборы имеют следующие параметры: яркость по зеленому цвету 180 200 кд/м; по красному 80 90 кд/м; контраст соответственно 196 и 112. Удовлетворительная считываемость информации при освещенности 5000 лкс.

Изготовленные по известному техническому решению индикаторы имеют яркость: по зеленому 100 кд/м, по красному 60 кд/м. Контраст соответственно 180 и 100. Удовлетворительная считываемость информации при 500 лкс.

Таким образом, ГИП, изготовленная по предполагаемой заявке, имеет повышенную яркость и возможность эксплуатации ГИП при повышенной освещенности по сравнению с известным техническим решением.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает яркость и контрастность, превышающие соответственно в 1,5 2 раза и на 10 12% яркость и контрастность известного технического решения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Использование: область электронной техники, а именно газоразрядные индикаторные панели (ГИП). Сущность изобретения: в ГИП с системами ортогональных электродов на дно ячеек нижней пластины установлены люминофорные элементы, внутренние поверхности верхней диэлектрической пластины также имеют люминофорные элементы, причем ширина полос рисунка светонепрозрачного покрытия на внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины определена по указанной в формуле математической зависимости. 3 ил.

Газоразрядная индикаторная панель, содержащая верхнюю и нижнюю диэлектрические пластины с разделительными барьерами, светонепрозрачное покрытие на одной из пластин, системы ортогональных электродов, образующих в пересечениях индикаторные ячейки, отличающаяся тем, что на дно индикаторных ячеек нижней диэлектрической пластины установлены люминофорные элементы, на внешней поверхности верхней диэлектрической пластины дополнительно содержится антибликовое покрытие в виде сплошного светопрозрачного слоя с максимальной величиной шероховатости в пределах от 0,01 до 100 мкм, светонепрозрачное покрытие расположено на внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины и выполнено в виде рисунка, расположенного соответственно над разделительными барьерами нижней диэлектрической пластины, причем участки внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины, не содержащие светонепрозрачного покрытия, имеют люминофорные элементы и расположены над индикаторными ячейками, а ширина полос рисунка светонепрозрачного покрытия определяется из уравнения
(b 2 • h • tgα) • k ≅ a ≅ b,
где a ширина полос рисунка светонепрозрачного покрытия на внутренней поверхности верхней диэлектрической пластины;
b ширина разделительного барьера, расположенного под светонепрозрачным покрытием верхней диэлектрической пластины;
h зазор между светонепрозрачным покрытием верхней диэлектрической пластины и разделительными барьерами нижней диэлектрической пластины;
a угол обзора индикатора;
k коэффициент диффузного рассеивания светового излучения индикаторной ячейки в антибликовом покрытии.