СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЛЮМИНОФОРА В ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИНДИКАТОРНЫХ ПАНЕЛЯХ Российский патент 2004 года по МПК H01J9/20 H01J9/22 H01J9/233 

Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано при создании цветных газоразрядных индикаторных панелей постоянного и переменного тока.

Известен способ защиты люминофора в цветных газоразрядных индикаторных панелях постоянного тока для отображения видеоинформации, заключающийся в расположении люминофора вне электродов катода и анода, между которыми осуществляется разряд газа (T.Yamamoto, et all. "Improvement of Moving-Picture Quality on a 42 - in. -Diagonal PDP. For HDTV", p.217-220, SID 97).

К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного способа защиты люминофора, относится то, что в этой конструкции панели из-за высокого разрешения люминофор в элементе отображения находится под постоянным воздействием плазмы разряда газа, а это приводит к деградации люминофора. Известен способ защиты люминофора в цветных газоразрядных индикаторных панелях переменного тока с матричной структурой, где каждый элемент отображения образуется между пространственным пересечением электродов индикации, изолированных от газоразрядного промежутка слоем диэлектрика и расположенных горизонтально на лицевой стеклянной пластине, которые образуют строки, и вертикально на тыльной стеклянной пластине, при этом вертикальные электроды индикации отделены друг от друга барьерами, заключающийся в том, что люминофоры красного, зеленого и синего цветов свечения располагаются на барьерах и на поверхности диэлектрика, кроме зоны прохождения тока разряда (патент US 6198227 В1, кл. G 09 G 3/10 от 06.05.2001 г.). К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного способа защиты люминофора, относится то, что в этой цветной газоразрядной индикаторной панели переменного тока отсутствуют условия, устраняющие процесс бомбардировки ионами плазмы люминофора, который из-за распыления снижает долговечность работы панели. Наиболее близким способом того же назначения по совокупности признаков является способ защиты люминофора в газоразрядной индикаторной панели переменного тока с поверхностным разрядом, заключающийся в расположении люминофора вне зоны электродов разряда во время индикации (US 6242860 В1, кл. H 01 J 17/49 от 05.06.2001 г.).

К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в этом способе защиты люминофора в газоразрядной индикаторной панели переменного тока не полностью устранены условия процесса деградации люминофора от плазмы газового разряда. В каждом элементе отображения этой панели адресный электрод покрыт слоем диэлектрика, на который нанесен люминофор. Во время адресации происходит бомбардировка люминофора, кроме того, во время индикации есть воздействие плазмы разряда газа на люминофор, это воздействие частично уменьшено из-за емкостной структуры, которую образует адресный электрод относительно газоразрядного промежутка. Это связано с тем, что площадь емкостной структуры, образованной адресным электродом, небольшая по сравнению с общей площадью люминофора, и накопленный заряд на поверхности люминофора не может полностью устранить воздействия плазмы разряда газа во время индикации.

Заявленное изобретение решает задачу создания, например, цветных плазменных панелей переменного тока с матричной структурой, с высоким разрешением элементов отображения для средств отображения информации. При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в увеличении долговечности панели за счет устранения процесса деградации люминофора плазмой газового разряда во время индикации. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе защиты люминофора в газоразрядной индикаторной панели, заключающемся в расположении люминофора вне зоны электродов разряда во время индикации, люминофор располагают на слое диэлектрика емкостной структуры, которую формируют относительно газоразрядного промежутка, вне зоны электродов, через которые проходит ток разряда во время индикации. На поверхности люминофора емкостной структуры потенциалом электрического поля накапливают заряды, которые устраняют процесс бомбардировки люминофора. Потенциал электрического поля емкостной структуры формируют через емкость электрической связи между электропроводящим слоем емкостной структуры и электродами газоразрядного промежутка. Величину потенциала накапливаемых зарядов на поверхности люминофора устанавливают меньше напряжения возникновения разряда относительно электродов разряда, величину потенциала накапливаемых зарядов на поверхности люминофора изменяют путем регулировки напряжения на электропроводящем слое емкостной структуры. Известно, что люминофор, как материал, не является полностью диэлектриком, поэтому положительные ионы, возникающие во время разряда газа на поверхности люминофора, могут частично нейтрализоваться, что приводит к бомбардировке самого люминофора, приводящего к деградации. Если вокруг электродов разряда относительно газоразрядного промежутка сформировать емкостную структуру и люминофор расположить на поверхности диэлектрика емкостной структуры и на электропроводящий слой подавать отрицательное напряжение, то при разряде газа поверхность люминофора накопит положительные заряды. Эти положительные заряды прекратят бомбардировку люминофора положительными ионами, что устранит процесс распыления люминофора во время разряда, а это приведет к увеличению долговечности панели. В зависимости от типа панели и конструкции потенциал электрического поля и величину накопленного заряда емкостной структуры можно формировать автоматически через емкость электрической связи электропроводящего слоя емкостной структуры с электродами разряда или за счет подачи внешнего изменяемого напряжения, которое позволяет регулировать величину накопленного заряда на поверхности люминофора. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными. Из выбранного прототипа заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлено техническое решение, в котором устранялся процесс бомбардировки люминофора в газоразрядных индикаторных панелях за счет того, что в элементе отображения газоразрядной панели люминофор располагают на поверхности диэлектрика емкостной структуры, которую формируют относительно электродов газоразрядного промежутка, и емкостная структура позволяет накопить электрические заряды на поверхности люминофора, которые препятствуют воздействию плазмы разряда на люминофор во время индикации.

Предлагаемый способ защиты люминофора в газоразрядных индикаторных панелях постоянного и переменного тока поясняется чертежами:

На фиг.1а схематически представлен в разрезе элемент отображения газоразрядной индикаторной панели постоянного тока с высоким разрешением, где лицевая диэлектрическая пластина 1 с электродом анода А, на который идет ток электронов Iе. Тыльная диэлектрическая пластина 2 с электродом катода К, на который идет ток положительных ионов Iu, газоразрядный промежуток между анодом А и катодом К определяется высотой диэлектрических барьеров 4, емкостная структура С_ст состоит из электропроводящего слоя 5 и диэлектрика 6, на котором располагают люминофор 7, электропроводящий слой 5 по отношению к катоду К имеет емкость С_св, на анод А подается положительная последовательность импульсов 8, а на катод К подается отрицательная последовательность импульсов 9.

На фиг.1б схематически представлен в разрезе элемент отображения газоразрядной индикаторной панели постоянного тока с низким разрешением и с применением секционного катода К=4 пр., где провод - пр., к катоду К подключен источник питания 10 с изменяемым напряжением V_r.

На фиг.2а схематически представлен в разрезе элемент отображения с емкостной структурой газоразрядной индикаторной панели переменного тока, с матричной структурой образования элементов отображения, где электроды индикации Y, Х покрыты диэлектриком 6, газоразрядный промежуток 3 между электродами индикации Y, Х определяется высотой диэлектрических барьеров 4, емкостная структура С_ст расположена на тыльной диэлектрической пластине 2, емкостная структура имеет емкостную связь С_св с электродом индикации X, элемент отображения имеет границу 11.

На фиг.2б схематически представлен вид элемента отображения газоразрядной индикаторной панели переменного тока с матричной структурой образования элементов отображения с лицевой диэлектрической пластины 1, где электроды индикации X, Y расположены пространственно ортогонально, образуя между собой газоразрядный промежуток 3, как показано на фиг.2а.

Принцип способа защиты люминофора соответствует моменту работы высокочастотного распыления диэлектрика в плазме, когда прекращается процесс распыления. Если на мишень - металл нанести слой диэлектрика, мишень расположить в области плазмы, подавая на металл отрицательный потенциал, то через короткий промежуток времени диэлектрик покроется положительными ионами, которые создадут на поверхности диэлектрика положительный заряд. Диэлектрик не может нейтрализовать положительные ионы плазмы разряда. Поле положительного заряда компенсирует первоначальное поле мишени, которое находится под отрицательным потенциалом. Поле положительного заряда относительно плазмы отталкивает положительные ионы, и бомбардировка ионами мишени с диэлектриком прекращается. В реальности люминофор не является диэлектриком, поэтому, чтобы исключить процесс нейтрализации и обеспечить накопление заряда, его необходимо наносить на материал со свойствами диэлектрика. В предложенном способе защиты люминофора, он располагается на емкостной структуре, которая создает на поверхности люминофора заряд, потенциал которого препятствует процессу бомбардировки. В газоразрядной индикаторной панели постоянного тока с высоким разрешением элементов отображения при размере пиксела (0,8-1,05) мм, например, как элемент отображения на фиг.1а. Емкостная структура С_ст формируется на тыльной диэлектрической пластине 2 катода К и состоит из электропроводящего слоя 5 и диэлектрика 6. Во время разряда образуется плазма П между катодом К и анодом А, при этом к аноду А идет ток электронов I_е, а к катоду К идет ток положительных ионов I_u. Так как в емкостной структуре С_ст электропроводящий слой относительно катода К имеет емкостную связь С_cв, через которую наводится напряжение на электропроводящий слой, на катод К начинают подавать импульсы 9 отрицательной полярности. Наведенное отрицательное напряжение в емкостной структуре С_ст создает на поверхности диэлектрика 6 и люминофора 7 положительный заряд. Этот заряд создается за несколько импульсов с момента первой подачи последовательности импульсов 9 на катод К, если возник разряд между анодом А и катодом К, при одновременной подаче импульсов 8 и 9. Потенциал положительного на поверхности люминофора емкостной структуры всегда меньше потенциала напряжения возникновения разряда относительно катода К и анода А, так как отрицательный потенциал в емкостной структуре наводится обратно пропорционально величинам емкости связи С_св и самой емкости С_ст, а величина емкости С_ст больше емкости С_св, поэтому напряжение на емкости С_ст меньше напряжения на емкости С_св. Положительный заряд на поверхности емкостной структуры будет сохраняться длительное время и после прекращения подачи последовательности импульсов 9, но с меньшей величиной потенциала из-за частичного разряда через проводимость газоразрядного промежутка во время деионизации плазмы П разряда газа. Во время разряда положительный заряд на поверхности люминофора емкостной структуры отталкивает положительные ионы плазмы П, как показано на фиг.1а, поэтому нет процесса бомбардировки люминофора. В газоразрядной индикаторной панели постоянного тока с низким разрешением элементов отображения при размере пиксела (6,0-12,0) мм, например, как элемент отображения на фиг.1б, где емкостная структура С_ст формируется на тыльной диэлектрической пластине 2 под секционным катодом К, который состоит из 4-х проводов, и емкостная структура С_ст состоит из электропроводящего слоя 5 и диэлектрика 6. В этом элементе отображения для создания в емкостной структуре С_ст поверхностного заряда, электропроводящий слой 5 подключают к источнику питания 10 с регулируемым напряжением Vr. Выход источника питания 10 с положительной полярностью соединен с катодом К, чтобы электропроводящий слой емкостной структуры был под отрицательным потенциалом. Регулируя величину напряжения Vr источника питания 10, можно менять величину потенциала накопленного заряда на поверхности люминофора, но при этом необходимо соблюдать условия, чтобы потенциал накопленного заряда был меньше напряжения возникновения разряда, относительно катода и анода. В газоразрядной индикаторной панели с матричной структурой образования элементов отображения емкостная структура С_ст защиты люминофора, как показано на фиг.2а, формируется на тыльной диэлектрической пластине 2, где электрод индикации Х и электропроводящий слой 5 покрыты одним диэлектриком 6. Создание поверхностного заряда на поверхности емкостной структуры происходит за счет емкостной связи С_св, при подаче импульсов напряжения поддержания на электрод индикации X. Другой вариант создания поверхностного заряда на поверхности емкостной структуры путем подключения источника питания с регулируемым напряжением Vr, как показано на фиг.1б. Из фиг.2б с лицевой стороны видно, что емкостные структуры С_ст расположены параллельно электроду индикации X, и площадь емкости С_ст больше площади электрода индикации Х емкости, поэтому величина положительного потенциала накопленного заряда на поверхности люминофора в емкостной структуре будет недостаточна для возникновения разряда относительно электродов индикации Y, X, но будет препятствовать процессу бомбардировки люминофора ионами плазмы П во время разрядов между электродами индикации Y, X. Формирование электрического потенциала в емкостной структуре через емкость связи позволяет автоматически устанавливать необходимый потенциал накопленного заряда, который обеспечивает режим защиты люминофора от действия плазмы газового разряда. Однако использование источника питания с регулируемым напряжением расширяет пределы регулировки величины потенциала накопленного заряда в емкостной структуре, независимо от напряжения импульсов, подаваемых на электроды индикации, что позволяет усилить стабилизацию самого процесса защиты люминофора. Устранение процесса деградации люминофора, особенно в газоразрядных индикаторных панелях с матричной структурой образования элементов отображения, позволит создать видеомодули с высоким разрешением для использования их в персональных компьютерах. Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, именно в разработке цветных газоразрядных индикаторных панелей с увеличенной долговечностью;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления при помощи вышеизложенных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано при создании цветных газоразрядных индикаторных панелей постоянного и переменного тока. Технический результат – долговечность работы. Достигается применением защиты люминофора от воздействия плазмы газового разряда во время индикации, путем расположения люминофора на емкостной структуре, которую формируют вокруг электродов разряда, на поверхности люминофора создают потенциал, который приводит к накоплению заряда, что приводит к прекращению бомбардировки люминофора и его деградации. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ защиты люминофора в газоразрядной индикаторной панели, заключающийся в расположении люминофора вне зоны электродов разряда во время индикации, отличающийся тем, что люминофор располагают на слое диэлектрика емкостной структуры, сформированной относительно газоразрядного промежутка, вне зоны электродов, через которые проходит ток разряда во время индикации, на поверхности люминофора емкостной структуры потенциалом электрического поля накапливают заряды, которые устраняют процесс бомбардировки люминофора.2. Способ защиты люминофора по п.1, отличающийся тем, что потенциал электрического поля емкостной структуры формируют через емкость электрической связи между электропроводящим слоем емкостной структуры и электродами газоразрядного промежутка.3. Способ защиты люминофора по п.1, отличающийся тем, что накапливаемые на поверхности люминофора заряды имеют величину, установленную меньше напряжения возникновения разряда относительно электродов, через которые проходит ток разряда во время индикации.4. Способ защиты люминофора по п.1 или 2, отличающийся тем, что накапливаемые на поверхности люминофора заряды имеют величину, которую изменяют путем регулировки напряжения на электропроводящем слое емкостной структуры.