КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ЭКРАН МАТРИЧНОГО ТИПА Российский патент 2001 года по МПК H01J31/12 H01J29/02 H01J1/88 H01J17/12 

Изобретение относится к средствам отображения информации и может быть применено для создания универсальных индикаторов, предназначенных для отображения любой информации: цифровой, текстовой, знаковой, графической для индивидуального и коллективного пользования.

Многоцветные вакуумно-люминесцентные индикаторы (ВЛИ) в нашей стране и за рубежом широко используются в щитках автомобилей, бытовой радиоаппаратуре, многознакоместных табло коллективного пользования и т.д. и т.п. (см. Горфинкель Б.И. и др. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы, М.: Радио и связь, 1983 г., глава II).

Одним из существенных недостатков ВЛИ (в том числе многоцветных) является наличие сложной системы управляющих электродов, выполненных в виде натянутых большого количества сеточных полос, что затрудняет их изготовление при использовании объемного вакуумного баллона и требует выполнения большого числа монтажных соединений.

Известно устройство отображения информации, описанное в патенте РФ N 1166628, МКИ⁶ H 01 J 31/12, 19.03.93 г., содержащее вакуумный баллон, состоящий из плоской стеклянной платы и выпуклой оболочки, анодные сегменты с нанесенным слоем люминофора и соединенных электрически между собой, сеточные управляющие электроды по числу анодных сегментов ряда, расположенные перпендикулярно этому ряду, а также прямонакальные катоды, при этом управляющие электроды закреплены на держателях внутри баллона и соединены с внешними выводами через контактные площадки соединительными проводниками.

Недостатком данного устройства отображения информации являются отклонения полос управляющих электродов от плоской стеклянной платы с анодными сегментами, которые обусловлены рядом субъективных и инструментальных погрешностей, при этом обеспечить идентичное усилие натяжения всех полос сеточного узла практически трудно.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому решению - прототипом является конструкция многоцветного катодолюминесцентного экрана матричного типа, описанная в патенте РФ N 2137246, МКИ⁶ H 01 J 31/12, 31/20, содержащая вакуумную оболочку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных полос, покрытых люминофором и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, образующие в перекрестии светоизлучающие сегменты, анодные полосы расположены с чередованием их по цветам: красный - зеленый - синий (R G B), а зоны расположения совокупности внешних контактных площадок одного цвета анодных полос выполнены раздельными для каждого из цветов, причем количество зон по крайней мере соответствует количеству цветов экрана, при этом длина зоны (l) определяется количеством контактных площадок (n), соответствующих количеству строк данного цвета, и шагом (t) их расположения и удовлетворяет условию: l≥n•t.

При изготовлении экрана все управляющие электроды - полосы сеточного узла должны находиться в одной плоскости и на одинаковом расстоянии от анодной платы: изолирующей основы с нанесенными анодными электродами. К сожалению в реальных приборах добиться идеального выполнения геометрии полос сеточного узла относительно анодной платы достаточно сложно и в изготовленных приборах имеют место отклонения от идеального случая. В определенных электрических режимах конструкция сеточного узла склонна к возникновению нежелательных явлений:
- возникновение электромеханического резонанса отдельных полос или групп полос сеточного узла;
- удлинение сеточных полос в результате разогрева "собственным" током и теплоизлучением от катодной системы.

Таким образом, недостатком данного катодолюминесцентного экрана является ненадежность сложной конструкции сеточного узла и его крепления к анодной плате.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности экрана и увеличение его долговечности путем выполнения оптимальной геометрии полос сеточного узла относительно анодной платы и способов его крепления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в катодолюминесцентный экран матричного типа, включающий вакуумную оболочку, состоящую из лицевой пластины и изолирующей основы с рядами анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором по крайней мере одним цветом, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, внутри вакуумной оболочки расположены прямонакальные катоды и управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, дополнительно введена по крайней мере одна пара амортизаторов, выполненных в виде стержней, покрытых диэлектрическим материалом, между которыми и ортогонально им расположены управляющие электрода, при этом расстояние между двумя амортизаторами соответствует толщине управляющего электрода, а диаметр верхнего амортизатора не превышает диаметра нижнего амортизатора.

Кроме того, расстояние от центра нижнего амортизатора до системы анодных электродов и расстояние от системы управляющих электродов до системы анодных электродов связаны соотношением:

где - расстояние от центра нижнего амортизатора до системы анодных электродов;
- расстояние от системы управляющих электродов до системы анодных электродов;
- диаметр нижнего амортизатора.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом, примером конкретного исполнения и описанием.

На чертеже изображен катодолюминесцентный экран матричного типа в разрезе согласно заявляемому техническому решению.

На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - лицевая пластина;
2 - изолирующая основа;
3 - анодные электроды;
4 - люминофор;
5 - внешние вывода;
6 - контактные площадки;
7 - управляющие электроды;
8 - прямонакальные катоды;
9 - верхний амортизатор (B_ам);
10 - нижний амортизатор (H_ам).

Катодолюминесцентный экран матричного типа содержит прозрачную вакуумную оболочку, составленную из лицевой пластины 1 и стеклянной изолирующей основы 2 с рядами анодных электродов 3, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором 4 и соединенных токоведущими дорожками (на чертеже не изображены) с внешними выводами через контактные площадки 6. Внутри вакуумной оболочки расположены управляющие электроды 7 и прямонакальные катоды 8. Система управляющих электродов 7 расположена между двумя амортизаторами: верхним амортизатором (B_ам) 9 и нижним амортизатором (H_ам) 10. Пара амортизаторов 9 и 10 расположена ортогонально управляющим электродам 7 и посередине длины управляющих электродов (это желательно, а в принципе как позволяют технические и технические возможности). Управляющие электроды 7, выполненные в виде, например, стержней по количеству строк экрана, расположены ортогонально анодным электродам 5 и образуют в перекрестии светоизлучающие сегменты.

Работа катодолюминесцентного экрана матричного типа осуществляется следующим образом.

Управление экраном осуществляется подачей положительных напряжений на соответствующие управляющие электроды и анодные электроды. На нерабочие электроды подается запирающее напряжение. Электроны, эмиттируемые из катода 4, рассеиваются равномерно по площади информационной зоны (ряды анодных электродов 3, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором 4 по крайней мере одним цветом) с помощью управляющих электродов, на которые подан положительный потенциал, и бомбардируют покрытые люминофором 4 анодные электроды 3. Люминофор под действием электронной бомбардировки начинает светиться. Анодные электроды 3, на которых отсутствует ускоряющий потенциал, не подвергаются воздействию электронного потока, и люминофоры остаются в невозбужденном состоянии.

В настоящее время разработана конструкция многоцветного катодолюминесцентного экрана матричного типа по заявляемому техническому решению. Разработанная конструкция прошла производственные испытания и показала отличные результаты. Были проведены испытания и в одноцветном экране матричного типа, результат тот же. Брака по причине возникновения электромеханического резонанса управляющих электродов: деформации управляющих электродов, провисания или выгибания не наблюдалось. Все перечисленные выше недостатки как аналогов, так и прототипа введением новых отличительных признаков исключаются.

Амортизаторы были выполнены в виде стержней, покрытых диэлектрическим материалом, например вольфрамовая проволока, покрытая алундом.

Указанные в формуле изобретения соотношения между параметрами (геометрическими размерами) , , определены экспериментально с учетом известных закономерностей, принятых при конструировании электронных приборов.

Предлагаемые катодолюминесцентные экраны матричного типа предназначаются прежде всего для отображения информации в телевизионных экранов и компьютерных мониторах, а также в другой бытовой и электроизмерительной аппаратуре. Их использование позволит значительно повысить надежность и долговечность экранов, а также решить проблему создания высокоэффективных по яркости, надежности и экономичности катодолюминесцентных экранов матричного типа.

Таким образом, основными технико-экономическими преимуществами предлагаемой конструкции катодолюминесцентного экрана матричного типа являются: высокая надежность и низкая стоимость, обусловленная высоким процентом выхода годных экранов.

Изобретение относится к средствам отображения информации и может быть применено для создания универсальных индикаторов, предназначенных для отображения любой информации: цифровой, текстовой, знаковой, графической для индивидуального и коллективного пользования. Технический результат: повышение надежности экрана и увеличение его долговечности путем выполнения оптимальной геометрии полос сеточного узла относительно анодной платы и способов его крепления в катодолюминесцентный экран матричного типа, включающий вакуумную оболочку, состоящую из лицевой пластины и изолирующей основы с рядами анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором по крайней мере одним цветом, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, внутри вакуумной оболочки расположены прямонакальные катоды и управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, дополнительно введена по крайней мере одна пара амортизаторов, выполненных в виде стержней, покрытых изолирующим материалом, между которыми и ортогонально им расположены управляющие электроды, при этом расстояние между двумя амортизаторами соответствует толщине управляющего электрода, а диаметр верхнего амортизатора не превышает диаметра нижнего амортизатора. Кроме того, расстояние от центра нижнего амортизатора до системы анодных электродов и расстояние от системы управляющих электродов до системы анодных электродов связаны соотношением: где - расстояние от центра нижнего амортизатора до системы анодных электродов, - расстояние от системы управляющих электродов до - диаметр нижнего амортизатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Катодолюминесцентный экран матричного типа, включающий вакуумную оболочку, состоящую из лицевой пластины и изолирующей основы с рядами анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одним цветом, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, внутри вакуумной оболочки расположены прямонакальные катоды и управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, отличающийся тем, что в него дополнительно введена, по крайней мере, одна пара амортизаторов, выполненных в виде стержней, покрытых изолирующим материалом, между которыми и ортогонально им расположены управляющие электроды, строго параллельные изолирующей основе, при этом расстояние между двумя амортизаторами соответствует толщине управляющего электрода, а диаметр верхнего амортизатора не превышает диаметра нижнего амортизатора. 2. Катодолюминесцентный экран матричного типа по п.1, отличающийся тем, что расстояние от центра нижнего амортизатора до системы анодных электродов и расстояние от системы управляющих электродов до системы анодных электродов связаны соотношением

где - расстояние от центра нижнего амортизатора до системы анодных электродов;
расстояние от системы управляющих электродов до системы анодных электродов;
- диаметр нижнего амортизатора.