ПЛАЗМЕННАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПАНЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2004 года по МПК H01J31/12 H01J17/49 H01J29/28 H01J1/70 

Группа изобретений относится к технике индикации и может быть использована при разработке средств отображения на цветных плазменных индикаторных (ЦПИ) панелях постоянного тока.

Известна ЦПИ панель постоянного тока для отображения видеоинформации, в которой для защиты люминофора от действия плазмы разряда люминофор располагают в стороне от электродов катода и анода, между которыми осуществляется газовый разряд (T.Yamamoto et all. "Improvement of Moving-Picture Quality on a 42 - in. - Diagonal PDP For HDTV", p.217-220 SID 97 J).

К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании устройства, относится то, что в этой конструкции индикаторной панели из-за высокого разрешения, где элемент отображения имеет размеры (0,48•0,5) мм, часть люминофора в элементе отображения находится под постоянным воздействием плазмы газового разряда, что приводит к деградации люминофора и, соответственно, к снижению долговечности работы панели. Известна ЦПИ панель постоянного тока для отображения видеоинформации с разными размерами элементов отображения в цветном пикселе, в котором люминофор располагают на поверхности элемента отображения, где находится катод (US 6088011, кл. G 09 G 3/28 от 11.07.2000 г.). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании устройства, относится то, что в этой конструкции индикаторной панели не устранены условия деградации люминофора. Известна также ЦПИ панель постоянного тока для отображения видеоинформации, состоящая из лицевой стеклянной пластины с люминофором и тыльной пластины с электродами разряда в элементах отображения (патент US 6160348, кл. H 01 J 17/49 от 12.12.2000 г.). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в этой цветной плазменной индикаторной панели расположение люминофора на лицевой пластине снижает процесс деградации люминофора от воздействия плазмы газового разряда в элементе отображения, но приводит к низкой световой эффективности потому, что люминофор работает на просвет и область разряда с ультрафиолетовым излучением в этой конструкции удалена от люминофора. Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является цветная плазменная индикаторная панель постоянного тока, которая состоит из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, между собой диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, которая образует элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, и люминофор в элементе отображения находится вне зоны протекания тока газового разряда между катодом и анодом (JP 61622935, кл. H 01 J 17/49 от 10.06.1997 г.). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в этой цветной плазменной индикаторной панели расположение люминофора в элементе отображения вне зоны прохождения тока газового разряда между катодом и анодом не устраняет процесс деградации люминофора от плазмы газового разряда, который снижает долговечность панели.

Сущность изобретения заключается в следующем: заявленная группа изобретений решает задачу возможности создания цветных плазменных панелей постоянного тока с матричной структурой элементов отображения, с высоким разрешением и повышенной световой эффективностью в средствах отображения информации. При осуществлении изобретения может быть получен следующий единый технический результат, заключающийся в увеличении долговечности панели за счет снижения интенсивности воздействия плазмы на люминофоры в элементах отображения во время газового разряда, а также повышении световой эффективности и надежности работы панели. Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений достигается тем, что в известной плазменной индикаторной панели постоянного тока, которая состоит из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны. Люминофор в элементе отображения находится вне зоны протекания тока газового разряда между катодом и анодом. В каждом элементе отображения относительно анода и катода сформирована емкостная структура, на поверхность диэлектрического слоя которой нанесен слой люминофора, а электропроводящий слой емкостной структуры изолирован от анода и катода. Во втором варианте изобретения цветная плазменная индикаторная панель постоянного тока, которая состоит из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, люминофор в элементе отображения находится вне зоны протекания тока газового разряда между катодом и анодом. По всей внутренней поверхности каждого элемента отображения сформирована емкостная структура, на поверхности диэлектрического слоя которой расположены анод и катод. Вне зоны протекания тока газового разряда катода и анода расположен люминофор, при этом электропроводящий и диэлектрический слои емкостной структуры на лицевой диэлектрической пластине выполнены из прозрачного материала. Емкостная структура выполнена из материалов, отражающих ультрафиолетовое излучение. В третьем варианте изобретения цветная плазменная индикаторная панель постоянного тока, которая состоит из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, люминофор в элементе отображения находится вне зоны протекания тока газового разряда между катодом и анодом. На поверхности диэлектрической матрицы, расположенной на тыльной диэлектрической пластине и на поверхности тыльной диэлектрической пластины внутри элементов отображения, относительно газоразрядного промежутка сформирована емкостная структура, которая состоит из диэлектрического и электропроводящих слоев. Электропроводящий слой изолирован от катода и анода, а люминофор в элементах отображения нанесен на поверхность диэлектрического слоя емкостной структуры вне зоны протекания тока газового разряда катода, при этом катод расположен на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры или над ним. В элементах отображения электропроводящий слой емкостной структуры нанесен на стенки барьеров диэлектрической матрицы и на поверхность тыльной диэлектрической пластины. В элементах отображения электропроводящий слой емкостной структуры нанесен на поверхность тыльной диэлектрической пластины между барьерами диэлектрической матрицы. В емкостной структуре электропроводящий слой нанесен в виде полос на поверхности тыльной диэлектрической пластины вдоль катода и под барьерами диэлектрической матрицы между катодами смежных элементов отображения. На поверхности тыльной диэлектрической пластины под барьерами диэлектрической матрицы перпендикулярно анодам расположены подводящие шины катодов. В каждом элементе отображения катод соединен проводником с подводящей шиной и проводники покрыты общим диэлектрическим слоем изоляции, на котором в элементах отображения сформирована емкостная структура. В элементе отображения подводящая шина катода расположена на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры и покрыта дополнительным диэлектрическим слоем изоляции, в элементе отображения на диэлектрический слой изоляции подводящей шины катода, расположенной на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры, нанесен люминофор. В четвертом варианте изобретения цветная плазменная индикаторная панель постоянного тока, которая состоит из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины отделены между собой диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, люминофор в элементе отображения находится вне зоны протекания тока разряда газа между катодом и анодом. На лицевой диэлектрической поверхности расположен катод, вне зоны протекания тока разряда катода сформирована емкостная структура, на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры нанесен люминофор, при этом электропроводящий слой выполнен из прозрачного материала. Электропроводящий слой емкостной структуры нанесен на лицевую диэлектрическую пластину по всей площади экрана панели. Катод выполнен из N параллельных проводников, электропроводящий слой каждой емкостной структуры имеет вывод вне поля экрана панели. Люминофор как материал не является полностью диэлектриком, поэтому положительные ионы, возникающие во время разряда газа, на поверхности люминофора частично нейтрализуются, что приводит к бомбардировке самого люминофора, в результате происходит деградация люминофора. Сформированная емкостная структура с люминофором на диэлектрическом слое вне зоны протекания тока газового разряда позволяет накапливать на поверхности заряды, которые препятствуют воздействию плазмы разряда. При подаче на электропроводящий слой емкостной структуры отрицательного напряжения относительно газоразрядного промежутка во время разряда на поверхности люминофора будет накоплен положительный заряд, который может быть нейтрализован. Положительный заряд прекращает бомбардировку люминофора положительными ионами плазмы разряда газа, что, соответственно, устранит процесс распыления люминофора во время разряда, что приводит к увеличению долговечности панели. В зависимости от конструкции панели электропроводящий слой емкостной структуры может наноситься в каждом элементе отображения на поверхность стенок диэлектрической матрицы и пластины панелей, например, как в первом и во втором вариантах панелей. В третьем варианте панели электропроводящий слой емкостной структуры может быть нанесен после формирования на тыльной пластине диэлектрической матрицы, что упрощает технологический процесс изготовления панели. На тыльной диэлектрической пластине электропроводящий слой может также наноситься в виде полос с различным их расположением в самом элементе отображения или между ними. Использование в емкостной структуре материалов, которые отражают ультрафиолетовое излучение, позволяет повысить световую эффективность элементов отображения панели. Расположение проводников катода около люминофора на расстоянии, равном длине протяженности потенциала катодного падения, дает возможность дополнительно уменьшить воздействия плазмы на люминофор и повысить надежность работы пиксела. Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа равнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем заявка относится к объектам изобретений одного вида и одинакового назначения, обеспечивающим получение одного и того же технического результата принципиально одним и тем же путем. Для проверки соответствия каждого из объектов заявленной группы изобретений требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными из выбранного прототипа для каждого из вариантов заявленной группы изобретений, результаты которого показывают, что каждый из вариантов заявленной группы изобретений не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, в которых повышение долговечности плазменной панели постоянного тока достигалось бы за счет того, что в каждом элементе отображения формировалась емкостная структура и на поверхности диэлектрической структуры располагался люминофор, а расположение емкостной структуры в панели и в элементе отображения определяется выбранной конструкцией панели.

На фиг.1-7 представлены схемы заявленного устройства:
на фиг. 1а изображена часть ЦПИ панели, а на фиг.1б и 1в показаны в разрезе элементы отображения первого варианта конструкции панели с емкостной структурой;
на фиг. 2-6 представлены в разрезе элементы отображения со вторым и третьим вариантами конструкций панели, с различным расположением сформированной емкостной структуры;
на фиг.7 представлен четвертый вариант панели с емкостной структурой.

Представленная на фиг.1а часть ЦПИ панели постоянного тока содержит диэлектрическую матрицу 1, которая образует элементы отображения 2 с различным цветом свечения R, G, В, в каждом элементе отображения анод А и катод К пространственно пересекаются, и анод А в элементах отображения расположен на лицевой диэлектрической пластине 3, как показано на разрезах элементов отображения вдоль катода фиг.16 и вдоль анода фиг.1в, а катод К расположен на тыльной пластине 4, емкостная структура С_стр состоит из электропроводящего слоя 5, расположенного на стенках барьеров диэлектрической матрицы 1, катода К и диэлектрического слоя 6, на котором расположен люминофор 7. Газоразрядный промежуток 8 между анодом А и катодом К задается высотой барьеров диэлектрической матрицы 1.

На фиг.2а и 2б показаны разрезы элементов отображения вдоль катода и анода второго варианта конструкции панели, где емкостная структура С_стр сформирована по всей внутренней поверхности элемента отображения, анод А и катод К расположены на диэлектрической поверхности 6 емкостной структуры, при этом емкостная структура на лицевой пластине 3 выполнена из прозрачных материалов.

На фиг. 3а и фиг.3б представлен в разрезе элемент отображения третьего варианта конструкции панели, в котором емкостная структура С_стр сформирована на поверхности диэлектрической матрицы 1, расположенной на тыльной диэлектрической пластине 4, на поверхности тыльной пластины 4 внутри элементов отображения 2.

На фиг. 4 в элементе отображения 2 емкостная структура С_стр, в которой электропроводящий слой сформирован в виде полос, которые расположены на поверхности тыльной пластины между барьерами диэлектрической матрицы 1, катод К находится на диэлектрическом слое 6 емкостной структуры.

На фиг.5 емкостная структура С_стр элементов отображения 2 содержит электропроводящий слой 5 в виде полос, расположенных на поверхности тыльной стеклянной пластины 4 под барьерами диэлектрической матрицы 1, между катодами К смежных элементов отображения 2.

На фиг.6а и фиг.6б показаны элемент отображения панели 2, в котором катод соединен проводником 9, покрытым диэлектрическим слоем изоляции 10, с подводящей шиной 11. В этом элементе отображения емкостная структура у катода расположена на общем диэлектрическом слое изоляции 9.

На фиг.7 показан четвертый вариант конструкции панели постоянного тока с емкостной С_стр, содержащий катод К из N проводников, люминофор работает на просвет. Данная конструкция панели наиболее оптимальна для модулей наборных экранов коллективного пользования.

Работа цветной плазменной индикаторной панели осуществляется следующим образом: возбуждение плазмы П газового разряда в элементе отображения осуществляют путем выборочной подачи на анод А и катод К импульсного напряжения. При разряде через газоразрядный промежуток проходит ток, определяемый переносом на анод А электронов Iе, а на катод К - положительных ионов Iu, как показано на фиг.1-3. Ультрафиолетовое излучение плазмы газового разряда возбуждает люминофор с цветом соответствующего выбранного элемента отображения, при этом за счет выбора комбинации элементов отображения обеспечивается синтез цветного изображения на экране панели. В показанных на чертежах конструкциях панели постоянного тока для устранения бомбардировки люминофора положительными ионами в момент возбуждения плазмы разряда возле анода и катода вводится емкостная структура, принцип работы которой аналогичен процессу прекращения распыления диэлектрического материала при нанесении диэлектрических пленок. Изолированный электропроводящий слой емкостной структуры за счет подачи напряжения позволяет в первый момент времени газового разряда между анодом и катодом накопить на поверхности диэлектрического слоя электрические заряды, поле которых отталкивает положительные ионы плазмы, при этом заряды не могут быть нейтрализованы и после прекращения разряда плазмы в выбранном элементе отображения, так как отсутствуют условия разрядки этих зарядов. Поэтому бомбардировка люминофора, находящегося на диэлектрическом слое, прекращается, что приводит к увеличению долговечности панели. Если расположить катод на определенном расстоянии от люминофора, как на фиг. 7, то воздействие плазмы будет снижено, а стабильность процесса разряда улучшена, так как будет повышена тепловая изоляция плазмы газового разряда, что повысит в целом надежность работы панели при управлении. В зависимости от конструкции панели потенциал электрического поля и величину накопленного заряда емкостной структуры можно обеспечить автоматически через емкость электрической связи между электропроводящим слоем емкостной структуры и электродами разряда анода и катода, а также за счет подачи внешнего изменяемого напряжения, что позволяет регулировать величину накопленного заряда на поверхности люминофора и формировать более оптимальную величину заряда емкостной структуры. Различное расположение емкостной структуры в элементах отображения позволяет оптимизировать конструкцию панели в зависимости от имеющейся технологической базы и области применения. Использование в емкостной структуре материалов, отражающих ультрафиолетовое излучение, повышает световую эффективность панели. Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при его осуществлении, предназначено для создания цветных плазменных индикаторных панелей постоянного тока с различным разрешением элементов отображения, в частности, использование панелей в цветных видеомодулях телевизоров или модулях наборных экранов коллективного пользования;
- для заявленной группы изобретений в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеизложенных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Группа изобретений относится к технике индикации и может быть использована при разработке средств отображения на цветных плазменных индикаторных (ЦПИ) панелях постоянного тока. Технический результат - увеличение долговечности ЦПИ панели постоянного тока. Осуществляется за счет снижения интенсивности воздействия плазмы на люминофоры в элементах отображения во время газового разряда путем формирования в каждом элементе отображения панели емкостной структуры относительно газоразрядного промежутка. Люминофор расположен на диэлектрической поверхности емкостной структуры, которая во время возбуждения плазмы производит накопление электрических зарядов, отталкивающих положительные ионы плазмы от люминофора и тем самым устраняющих бомбардировку люминофора и его деградацию. 4 с. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Плазменная индикаторная панель постоянного тока, состоящая из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, при этом в каждом элементе отображения сформирована емкостная структура, включающая в себя электропроводящий слой, диэлектрический слой и катод, на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры вне зоны протекания разряда газа между катодом и анодом нанесен люминофор, а электропроводящий слой емкостной структуры изолирован от анода и катода.2. Плазменная индикаторная панель постоянного тока, состоящая из лицевой диэлектрической пластины с анодами и катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, люминофор в каждом элементе отображения находится вне зоны протекания тока разряда газа между катодом и анодом, при этом по всей внутренней поверхности элементов отображения сформированы емкостные структуры, на поверхности диэлектрических слоев которых расположены аноды и катоды, а вне зоны протекания тока разряда газа между катодами и анодами расположен люминофор, при этом электропроводящие и диэлектрические слои емкостных структур, на лицевой диэлектрической пластине выполнены из прозрачного материала.3. Плазменная индикаторная панель по п.2, отличающаяся тем, что каждая емкостная структура выполнена из материалов, отражающих ультрафиолетовое излучение.4. Плазменная индикаторная панель постоянного тока, состоящая из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, при этом внутри каждого элемента отображения сформирована емкостная структура, включающая в себя электропроводящий и диэлектрический слои, покрывающие поверхность диэлектрической матрицы, расположенной на тыльной диэлектрической пластине, и катод, при этом электропроводящий слой емкостной структуры изолирован от анода и катода, на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры вне зоны протекания разряда газа между катодом и анодом нанесен люминофор, а катод расположен на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры или над ним.5. Плазменная индикаторная панель по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в элементах отображения электропроводящий слой емкостной структуры нанесен на стенки барьеров диэлектрической матрицы и на поверхность тыльной диэлектрической пластины.6. Плазменная индикаторная панель по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в элементах отображения электропроводящий слой емкостной структуры нанесен на поверхность тыльной диэлектрической пластины между барьерами диэлектрической матрицы.7. Плазменная индикаторная панель по п.1 или 4, отличающаяся тем, что в емкостной структуре электропроводящий слой нанесен в виде полос на поверхности тыльной диэлектрической пластины вдоль катода и под барьерами диэлектрической матрицы между катодами смежных элементов отображения.8. Плазменная индикаторная панель по любому из пп.1, 2 и 4, отличающаяся тем, что на поверхности тыльной диэлектрической пластины под барьерами диэлектрической матрицы расположены подводящие шины катодов, расположенных перпендикулярно анодам, и в каждом элементе отображения катод соединен проводником с подводящей шиной, проводники покрыты общим диэлектрическим слоем изоляции, на котором в элементах отображения сформирована емкостная структура.9. Плазменная индикаторная панель по любому из пп.1, 2 и 4, отличающаяся тем, что в каждом элементе отображения катод соединен проводником с подводящей шиной катода, расположенной на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры и покрытой дополнительным слоем изоляции.10. Плазменная индикаторная панель по любому из пп.1, 2 и 4, отличающаяся тем, что в элементе отображения на диэлектрический слой изоляции подводящей шины катода, расположенной на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры, нанесен люминофор.11. Плазменная индикаторная панель постоянного тока, состоящая из лицевой диэлектрической пластины с анодами и тыльной диэлектрической пластины с катодами, диэлектрические пластины разделены диэлектрической матрицей, образующей элементы отображения, в которых аноды и катоды взаимно перпендикулярны, при этом внутри каждого элемента отображения сформирована емкостная структура, включающая в себя электропроводящий и диэлектрический слои, покрывающие поверхность лицевой диэлектрической пластины вне зоны протекания разряда газа между катодом и анодом, и катод, при этом на поверхности диэлектрического слоя емкостной структуры нанесен люминофор, а электропроводящий слой емкостной структуры выполнен из прозрачного материала.12. Плазменная индикаторная панель по п.11, отличающаяся тем, что катод выполнен из N параллельных проводников.13. Плазменная индикаторная панель по любому из пп.1, 2, 4 и 11, отличающаяся тем, что электропроводящие слои емкостных структур имеют выводы вне поля экрана панели.