КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ЭКРАН МАТРИЧНОГО ТИПА Российский патент 2002 года по МПК H01J31/12 H01J1/15 H01J1/88 H01J29/02 

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении плоских катодолюминесцентных экранов с большим количеством светоизлучающих элементов (СИЭ), а также при изготовлении плоских катодолюминесцентных телевизионных экранов и вакуумных люминесцентных индикаторов.

Известны вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ), содержащие вакуумный баллон, в котором помещена плата с расположенными на ней анодными электродами, которые покрыты люминофором, а также катод, сетки и внешние выводы, соединенные с соответствующими электродами индикатора (см. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы, 1985 г., стр. 101-105; Русина Е.В. Матричные индикаторы на панели на основе низковольтной катодолюминесценции. Журнал: "Электронная промышленность", 5-6, 1982 г., с.88-89).

Недостатками данных устройств является наличие сложной системы управляющих электродов, выполненных в виде натянутого большого количества сеточных полос, при этом они расположены на одном уровне удаленности от анодных сегментов и с промежутками между собой, что сужает эргономические параметры индикатора: габаритная яркость, угол обзора.

Известен катодолюминесцентный индикатор матричного типа, описанный в книге Горфинкеля Б.И. и др. "Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы", Москва: "Радио и связь", 1983 г., стр.33-34, рис.18, содержащий вакуумный баллон и плоскую стеклянную плату, на которой размещены анодные сегменты с нанесенным слоем люминофора и соединительные проводники, а также катод и управляющие электроды, которые закреплены на держателях. Управляющие электроды выполнены в виде сеток, расположенных в плоскости между катодами и анодами. Сетки изолированы друг от друга (не касаются друг друга), при этом каждая сетка окантована рамкой.

Существенным недостатком таких ВЛИ является то, что свечение люминофора, покрывающего аноды, осуществляется подачей положительных напряжений - десятки вольт на аноды и сетки.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому решению - прототипом - является многоцветный катодолюминесцентный экран матричного типа, описанный в патенте РФ 2137246, опубл. 10.09.99 г., МКИ⁶: Н 01 J 31/12; 31/20. В многоцветном катодолюминесцентном экране матричного типа, содержащем 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, ортогональные анодным полосам и образующие в перекрестии светоизлучающие сегменты, анодные полосы расположены с чередованием их по цветам: красный - зеленый - синий (RGВ), 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.

Ограничением такой конструкции являются сравнительно низкий удельный токоотбор на анод и, соответственно, недостаточная яркость свечения.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей катодолюминесцентного экрана матричного типа за счет увеличения токоотбора на анод и яркости свечения, насыщенности, видимой равноморности яркости различных цветов, уменьшения "паразитного" контраста и одновременно повышении его экономичности и долговечности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном катодолюминесцентном экране матричного типа, включающем вакуумную оболочку, состоящую из пластины и изолирующей основы с рядами нанесенных анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, систему прямонакальных катодов, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и изолирующую основу, дополнительно введена катодная сетка в виде сеточного полотна с коэффициентом заполнения К= 0,1±0,06, при этом выполняется условие:

где К - коэффициент заполнения сеточного полотна катодной сетки;
S_ПМ - площадь занятого металлом полотна катодной сетки;
S_O - площадь окна катодной сетки,
при этом расстояния от системы прямонакальных катодов до катодной сетки и от катодной сетки до системы управляющих электродов удовлетворяют следующему неравенству:
1/2 Х_Cк-Супр ≤ Х_К-Ск ≤ Х_{Ск-Супр},
где Х_К-Ск - расстояние от системы прямонакальных катодов до катодной сетки;
Х_{Ск-Супр} - расстояние от катодной сетки до системы управляющих электродов.

Кроме того, катодная сетка расположена между системой управляющих электродов и системой прямонакальных катодов.

Кроме того, катодная сетка расположена между пластиной и системой прямонакальных катодов.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг. 1 изображен катодолюминесцентный экран матричного типа в соответствии с предлагаемым техническим решением: катодная сетка расположена между системой управляющих электродов и системой прямонакальных катодов.

На фиг.2 изображен катодолюминесцентный экран матричного типа, в котором катодная сетка расположена между лицевой пластиной и системой прямонакальных катодов.

Приняты следующие обозначения:
1 - изолирующая основа;
2 - пластина;
3 - диэлектрическая рамка;
4 - прямонакальные катоды;
5 - анодные электроды;
6 - люминофор;
7 - управляющие электроды;
8 - катодная сетка;
9 - контактные площадки;
10 - внешние выводы;
11 - проводящий слой.

Катодолюминесцентный экран матричного типа содержит прозрачную вакуумную оболочку, составленную из изолирующей основы 1 с рядами нанесенных анодных электродов 8, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором 6, и соединенных токоведущими дорожками через контактные площадки 9 с внешними выводами 10. Управляющие электроды 7 ортогональны анодным электродам 5. Диэлектрическая рамка 3, выполненная, напрймер, из стеклянных штабиков, расположена по периметру изолирующей основы 1, герметично соединяет ее с пластиной 2, образуя вакуумную оболочку. Изолирующая основа 1 с нанесенными анодными электродами 5, выполненными в виде параллельных полос, системой прямонакальных катодов 4, системой управляющих электродов 7 и катодной сеткой 8 помещена внутри вакуумной оболочки. При этом катодная сетка 8 расположена между системой управляющих электродов 7 и системой прямонакальных катодов 4.

В основном электрическом режиме на управляющий электрод 7 и анодный электрод 3 подается положительный потенциал относительно накаливаемого электрическим током прямонакального катода 4.

Устройство работает следующим образом.

Под действием электрического поля электронный поток, эмитируемый прямонакальным катодом 4, проникает сквозь управляющий электрод 7 на анодный электрод 5 и в зависимости от распределения потенциала на последних бомбардирует с соответствующим распределением интенсивности люминофор 6, вызывая соответствующее оптически видимое изображение. Катодная сетка 8 в целом может соответственно изменять распределение интенсивности электронной бомбардировки люминофора 6 при фиксированном распределении потенциала по управляющему электроду 7 и анодному электроду 5, обеспечивая тем самым расширение функциональных возможностей устройства.

При катоде фиксированной экономичности (мощности накаливания) за счет катодной сетки 8 можно снизить потенциалы управляющего электрода 7 и анодного электрода 5, повысить экономичность по цепи питания этих электродов и одновременно уменьшить энергию ионов, бомбардирующих (разрушающих) прямонакальный катод 4, увеличить тем самым долговечность устройства.

Катодная сетка 8, выполненная в виде сеточного полотна с коэффициентом заполнения 0,1±0,06, позволяет сформировать изображение на люминофоре 6 при определенном расположении ее между системой управляющих электродов и системой прямонакальных катодов при условии
1/2 Х_Cк-Супр≤Х_К-Ск≤Х_{Ск-Супр}.

Указанные в формуле изобретения соотношения между параметрами (геометрическими размерами) Х_{Ск-Супр}, Х_К-Супр - определены экспериментально с учетом известных закономерностей, принятых при конструировании электронных приборов.

Заявляемое устройство может быть изготовлено методами серийного производства катодолюминесцентных экранов матричного типа.

Работоспособность заявленного устройства подтверждена экспериментально: в настоящее время предлагаемая конструкция катодолюминесцентного экрана матричного типа изготовлена и опробована.

Данное изобретение позволяет получать катодолюминесцентные экраны матричного типа, обеспечивающие надежное считывание информации, четкое изображение, что особенно важно для систем с большой рабочей площадью и высокой плотностью информации.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении плоских катодолюминесцентных экранов с большим количеством светоизлучающих элементов (СИЭ), а также при изготовлении плоских катодолюминесцентных телевизионных экранов и вакуумных люминесцентных индикаторов. Технический результат - расширение функциональных возможностей катодолюминесцентного экрана матричного типа за счет увеличения токоотбора на анод и яркости свечения, насыщенности, видимой равномерности яркости различных цветов, уменьшения "паразитного" контраста и одновременно повышение его экономичности и долговечности в катодолюминесцентном экране матричного типа, включающем вакуумную оболочку, состоящую из лицевой пластины и изолирующей основы с рядами нанесенных анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, систему прямонакальных катодов, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и изолирующую основу, дополнительно введена катодная сетка в виде сеточного полотна с коэффициентом заполнения 0,1±0,06, при этом выполняется условие:

где К - коэффициент заполнения сеточного полотна катодной сетки; S_ПМ - площадь занятого металлом полотна катодной сетки, S_О - площадь окна катодной сетки, при этом расстояния от системы катодов до катодной сетки и от катодной сетки до системы управляющих электродов удовлетворяют следующему неравенству: 1/2Х_{Ск-Супр}≤Х_К-Ск≤Х_{Ск-Супр}, где Х_К-Ск - расстояние от системы катодов до катодной сетки, Х_{Ск-Супр} - расстояние от катодной сетки до системы управляющих электродов. Кроме того, катодная сетка расположена между системой управляющих электродов и системой катодов, катодная сетка расположена между лицевой пластиной и системой катодов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Катодолюминесцентный экран матричного типа, включающий вакуумную оболочку, состоящую из лицевой пластины и изолирующей основы с рядами нанесенных анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, систему прямонакальных катодов, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и изолирующую основу, отличающийся тем, что в него дополнительно введена катодная сетка в виде сеточного полотна с коэффициентом заполнения 0,1±0,06, при этом выполняется условие

где К - коэффициент заполнения сеточного полотна катодной сетки;
S_пм - площадь занятого металлом полотна катодной сетки;
S_о - площадь окна катодной сетки,
при этом расстояния от системы прямонакальных катодов до катодной сетки и от катодной сетки до системы управляющих электродов удовлетворяют следующему неравенству:
1/2 Х_{Ск-Супр}≤Х_К-Ск<Х_{Ск-Супр},
где Х_К-Ск - расстояние от системы прямонакальных катодов до катодной сетки;
Х_{Ск-Супр} - расстояние от катодной сетки до системы управляющих электродов. 2. Катодолюминесцентный экран матричного типа по п. 1, отличающийся тем, что катодная сетка расположена между системой управляющих электродов и системой прямонакальных катодов. 3. Катодолюминесцентный экран матричного типа по п. 1, отличающийся тем, что катодная сетка расположена между лицевой пластиной и системой прямонакальных катодов.