КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ЭКРАН Российский патент 2001 года по МПК H01J31/12 H01J17/12 H01J1/46 H01J29/02 

Изобретение относятся к системам отображения информации, в частности к матричным катодолюминесцентным экранам или плоским электронно-лучевым трубкам (ЭДТ) с электрическим входом и оптическим выходом, используемым в вычислительной технике, радиолокации, телевидении и т.д.

Известен катодолюминесцентный многосегментный индикатор, содержащий ортогональную систему катодов и анодных электродов, расположенных в параллельных плоскостях и образующих светоизлучащие ячейки, управляющий электрод в этой конструкции выполнен в виде полос, перпендикулярных плоскости анодных электродов и расположенных с двух сторон каждого ряда ячеек. Управляющий электрод состоит из двух частей (половинок), симметрично и перпендикулярно расположенных относительно анодных электродов соответствующего столбца и выполнен нанесением металлической пленки на "собственную" изолирущую основу (см.патент РФ и 490382, опубл. 24.02.93 г., МКИ: H 01 J 21/00).

Недостатком описанного выше устройства является то, что при создании данного индикатора необходимо наличие "собственной" изолирующей пленки, на которой расположен управляющий электрод, а в случае использования данного устройства на крупногабаритных подложках способ его изготовления громоздок технологически и неэкономичен.

Известен люминесцентный дисплей с выполненными на контактирующих с люминесцентными сегментами ребрах электродами сетки (см. патент США N 5568012, МКИ⁶: H 01 J 17/49. НКИ: 313-517; 313-519, опубл. 22.10.94 г.). Люминесцентный дисплей содержит подложку, на которой выполнены несколько анодов. Поверх соответствующих анодов созданы люминесцентные слои. Над люминесцентными слоями расположены катоды, генерирующие электроны, бомбардирующие люминесцентные слои. На подложке выполнены ребра из электроизоляционного материала, окружающие по периферии по меньшей мере часть каждого анода. Ребра выступают над подложкой выше уровня люминесцентных слоев. Каждое ребро содержит несколько нанесенных способом сеткографии слоев изоляционной пасты, в состав которой входит электроизоляционный материал. На соответствующих ребрах выполнены электроды сетки для управления активацией люминесцентных слоев.

Недостатком данного люминесцентного дисплея является наличие более сложных конструкций по мере увеличения информационной емкости.

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 31/12; 31/20, опубл. 10.09.99 г., содержащая вакуумную оболочку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных электродов, выполненных в виде полос, покрытых люминофором и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие в перекрестии светоизлучающие сегменты, анодные электроды расположены с чередованием их по цветам: красный - зеленый - синий (RGВ), а зоны расположения совокупности внешних контактных площадок одного цвета анодных электродов 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 (h), соответствующих количеству строк данного цвета, и шагом (t) их расположения и удовлетворяет условию: l ≥ n • t.

Недостатком данного катодолюминесцентного экрана матричного типа является расфокусировка изображения, вызванная наличием расстояния между сеткой и анодным электродом, и невысокая виброустойчивость, вызванная наличием свободно подвешенной сетки - управляющего электрода, а также высокая трудоемкость изготовления "подвешенной" сетки методом гальванического травления (фотолитографией).

Сущность изобретения в следующем. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности работы экрана и увеличение его долговечности,
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном катодолюминесцентном матричном экране, содержащем лицевую пластину и подложку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере одним цветом, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, управляющие электроды выполнены в виде ребер и расположены меньшей гранью на слое диэлектрика, нанесенного на подложку и анодные электроды в местах пересечения анодных электродов и управляющих электродов.

Кроме того, высота управляющего электрода (h_уэ) и высота слоя диэлектрика (h_д) связаны соотношениями с шириной анодного электрода (D_аэ) и толщиной люминофора (Т_люм):
0,7 < h_уэ/D_аэ < 1,3;
0,3 T_люм ≅ h_д ≅ 0,5 h_уэ;
0,8 (h_уэ + h_д) ≅ D_аэ ≅ 1.2 (h_уэ + h_д).

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примером конкретного исполнения и описанием.

На фиг. 1 схематично изображен катодолюминесцентный матричный экран согласно заявляемому техническому решению.

На фиг. 2 схематично изображена подложка катодолюминесцентного матричного экрана с нанесенными на ней анодными электродами, покрытыми люминофором и слоем диэлектрика, вид сверху.

На фиг. 3 дана подложка катодолюминесцентного матричного экрана с анодными электродами, люминофором, диэлектрическим слоем и управляющими электродами в разрезе, вид прямо.

Приняты следующие обозначения:
1 - лицевая пластина;
2 - подложка;
3 - диэлектрическая рамка;
4 - прямоканальные катоды;
5 - управляющие электроды, выполненные в виде параллельных ребер;
6 - анодные электроды, выполненные в виде параллельных полос;
7 - люминофор;
8 - диэлектрик;
9 - контактные площадки;
10 - внешние вывода.

Работа катодолюминесцентного матричного экрана 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 прямонакального катода 4, рассеиваются равномерно по площади информационной зоны (ряды нанесенных на подложку 2 анодных электродов 5, покрытых люминофором 7) с помощью управляющих электродов 5, на которые подан положительный потенциал, и бомбардируют покрытые люминофором 7 анодные электроды 6 в информационной зоне. Люминофоры 7 под действием электронной бомбардировки начинают светиться. Анодные электроды, на которых отсутствует ускоряющий потенциал, не подвергаются воздействию электронного потока, и люминофоры 7 остаются в невозбужденном состоянии, т. е. все остальные элементы экрана не светятся. Это объясняется тем, что элементы, находящиеся на невыбранных анодных электродах, находятся под нулевым потенциалом относительно прямонакального катода, а электронный поток на элементы экрана, находящиеся в пересечении выбранного анодного электрода и невыбранных управляющих электродов, заперт отрицательным напряжением, поданным на невыбранные управляющие электроды.

Поочередно засвечивая таким образом определенные элементы матричного экрана, получают на экране необходимое изображение.

На фиг. 2 показана подложка 2 с нанесенными анодными электродами (на чертеже не изображены), покрытыми люминофором 7 с различными цветами свечения: красный - синий - зеленый и слоем диэлектрика 8, расположенного на подложке 2 и анодных электродах 6. Изображение управляющих электродов 5 отсутствует на фиг. 2.

На фиг. 3 изображена подложка в разрезе по анодному электроду (вид прямо), где видно, что управляющие электроды 5 расположены на слое диэлектрика 8, нанесенного на анодные электроды 6, покрытые люминофором 7.

Пример.

По данному техническому решению был изготовлен многоцветный катодолюминесцентный матричный экран под названием 10''VFD (640х480) RGB. На подложку и анодные электроды наносилась диэлектрическая паста высотой h_д≈25 мкн и шириной d ≈ 150 мкн, на диэлектрический слой формировали управляющий электрод из токопроводящей пасты (AS), а высота управляющих электродов составляла h_уэ ≈ 200 - 250 мкн, причем выполнялось условие:
h_уэ + h_д ≈ 270 мкн < D_аэ, при этом D_аэ = 300 мкн.

Испытания показали, что настоящее изобретение позволяет устранить нежелательные явления, которые имеют место в экране:
- провисание, выгибание или деформацию управляющих электродов;
- упрощение технологии изготовления управляющих электродов.

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

Отсутствие в конструкции висящих элементов и сварных переходов повышает ее виброустойчивость, надежность, а тем самым расширяет сферу применения заявляемого экрана.

Изобретение относится к системам отображения информации, в частности к матричным катодолюминесцентным экранам или плоским электронно-лучевым трубкам (ЭЛТ) с электрическим входом и оптическим выходом, используемым в вычислительной технике, радиолокации, телевидении и т.д. Технический результат - повышение надежности работы экрана и увеличение его долговечности. В катодолюминесцентном матричном экране, содержащем лицевую пластину и подложку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одним цветом и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, ортогональные анодным и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, управляющие электроды выполнены в виде полос-ребер и расположены меньшей гранью на слое диэлектрика, нанесенного на подложку и анодные электроды в местах пересечения анодных и управляющих электродов. Кроме того, высота управляющего электрода (h_уэ) и высота слоя диэлектрика (h_д) связаны соотношениями с шириной анодного электрода (Д_аэ) и толщиной люминофора (Т_люм): 0,7 < h_уэ/Д_аэ < 1,3, 1,3 Т_люм ≅ h_д ≅ 0,5 h_уэ, 0,8 (h_уэ + h_д) ≅ Д_аэ ≅ 1,2 (h_уэ + h_д). 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Катодолюминесцентный матричный экран, содержащий лицевую пластину и подложку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминоформ, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, отличающийся тем, что управляющие электроды выполнены в виде ребер и расположены меньшей гранью на слое диэлектрика, нанесенного на подложку и анодные электроды в местах пересечения анодных электродов и управляющих электродов. 2. Катодолюминесцентный матричный экран по п.1, отличающийся тем, что высота управляющего электрода (h_уэ) и высота слоя диэлектрика (h_д) связаны соотношениями с шириной анодного электрода (Д_аэ) и толщиной люминофора (Т_люм): 0,7 < h_уэ/Д_аэ < 1,3, 1,3 Т_люм ≅ h_д ≅ 0,5 h_уэ, 0,8 (h_уэ + h_д) ≅ Д_аэ ≅ 1,2 (h_уэ + h_д).