ВАКУУМНЫЙ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР Российский патент 2005 года по МПК H01J31/12 

Изобретение относится к индикаторной технике и может быть использовано для создания вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИ), отображающих текстовую и графическую информацию.

Известен вакуумный люминесцентный индикатор для отображения текстовой и графической информации, содержащий в прозрачной вакуумной оболочке катоды, управляющие электроды - сетки и покрытые люминофором аноды. Управляющие сетки представляют собой струны, натянутые перпендикулярно полосковым анодам. Катоды, сетки и аноды имеют внешние выводы (см. Патент RU 2137246, МКИ⁶ H 01 J 31/12, 31/20, опубл. 10.09.99 г.).

Недостатком этой конструкции является невысокое качество отображения информации вследствие недостаточной равномерности свечения люминофора. Причиной этого является неодинаковая плотность анодного тока под катодами и между катодами из-за разных расстояний между катодами и анодами-пикселями.

Известен вакуумный люминесцентный индикатор для отображения текстовой и графической информации, содержащий в прозрачной вакуумной оболочке катоды, управляющие электроды - сетки и покрытые люминофором аноды-пиксели. Катоды, сетки и аноды имеют внешние выводы (см. Патент RU 2176835, МКИ⁷ H 01 J 31/12, опубл. 10.12.2001 г.). В этом ВЛИ для повышения равномерности свечения люминофора в конструкцию введены дополнительные не покрытые люминофором аноды, причем одни дополнительные аноды размещены под катодами, а другие - между катодами. Дополнительные аноды имеют внешние выводы Эти аноды через резистивные нагрузки соединяются с анодным источником питания. Напряжения на нагрузочных резисторах пропорционально соответственно анодному току под катодами и между ними. Эти напряжения подаются на входы дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом источника сеточного питания. Созданная таким образом схема, вследствие наличия отрицательной обратной связи, выравнивает анодные токи анодов-пикселей под катодами и между катодами, что повышает равномерность свечения люминофора.

Недостатком этой конструкции ВЛИ является большое количество внешних управляющих выводов. Так, для отображения графической информации создается пиксельная матрица, например (М×N), строки которой - N управляющих сеток, а столбцы - М покрытых люминофором полосковых анодов. Количество внешних выводов этого ВЛИ больше, чем (M+N).

Наиболее близким аналогом-прототипом по технической сущности к предлагаемому решению является вакуумный люминесцентный индикатор, содержащий в прозрачной вакуумной оболочке катоды и подложку, на которой размещены покрытые люминофором аноды-пиксели и управляющая ими электронная схема. Катоды и электронная схема имеют внешние выводы (см. Патент США №6392356, МКИ⁷ H 01 J 31/12, опубл. 21.05.2002 г.).

Недостатком этой конструкции вакуумного люминесцентного индикатора с подложкой, который фактически представляет собой множество диодов в одном вакуумном объеме, является невысокое качество отображения информации вследствие недостаточной равномерности свечения люминофора из-за различий плотности анодного тока анодов-пикселей под катодами и между катодами. Это объясняется тем, что в диодной конструкции ВЛИ плотность анодного тока определяется как анодным напряжением, так и расстоянием катод - анод, которое различно для анодов-пикселей, расположенных под и между катодами. Для повышения равномерности свечения люминофора в ВЛИ такой конструкции необходимо увеличивать число прямонакальных катодов, что увеличивает непроизводительную накальную мощность.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в улучшении качества отображаемой информации за счет повышения равномерности свечения люминофора, которым покрыты аноды-пиксели ВЛИ, путем обеспечения высокой однородности плотности электронного тока анодов-пикселей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в вакуумном люминесцентном индикаторе, содержащем внутри прозрачной вакуумной оболочки катоды с внешними выводами и подложку, на которой размещены покрытые люминофором аноды-пиксели, образующие пиксельные строки матричного информационного поля, и электронная схема управления анодами-пикселями с внешними выводами, катоды расположены с равным шагом вдоль пиксельных строк, причем первый катод расположен вдоль первой пиксельной строки, а последний катод - вдоль последней пиксельной строки, при этом на подложке вне информационного поля размещены дополнительные не покрытые люминофором первые, вторые и третьи аноды, первые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк под первым и последним катодами, а вторые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых дополнительных анодов, третьи дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых и вторых дополнительных анодов.

Кроме этого, в вакуумном люминесцентном индикаторе на подложке вне информационного поля размещены дополнительные не покрытые люминофором четвертые и пятые аноды, причем четвертые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых и третьих дополнительных анодов, а пятые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от вторых и третьих дополнительных анодов; в вакуумный люминесцентный индикатор дополнительно введены управляющие электроды в виде тонких проводников, причем дополнительные управляющие электроды размещены между катодами и параллельно им, при этом дополнительные управляющие электроды имеют внешний вывод.

Размещенные на подложке индикатора вне информационного поля дополнительные не покрытые люминофором первые, вторые, третьи, четвертые и пятые аноды с внешними выводами поочередно подключаются к выходу стабилизатора тока, причем первые аноды расположены около строк, над которыми проходят катоды, вторые - около строк на одинаковом расстоянии от первых, третьи - около строк на одинаковом расстоянии от первых и вторых, четвертые - около строк на одинаковом расстоянии от первых и третьих, а пятые - около строк на одинаковом расстоянии от вторых и третьих анодов. Напряжение с выхода стабилизатора тока подается на управляющий вход управляемого напряжением источника анодного питания. Поэтому увеличение или уменьшение напряжения на выходе стабилизатора тока приводит соответственно к увеличению или уменьшению величины анодного источника питания, что стабилизирует плотность анодного тока пикселей, находящихся в разных пиксельных строках. Яркость свечения люминофора пропорциональна току анода-пикселя и при стабилизации токов анодов-пикселей происходит выравнивание яркости свечения люминофора анодов-пикселей во всем информационном поле, что повышает качество отображаемой информации.

Введение в конструкцию индикатора между катодами и параллельно им дополнительных управляющих электродов в виде тонких проводников, при этом дополнительные управляющие электроды имеют внешний вывод, позволяет при подаче на него положительного напряжения увеличить использование эмиссионной поверхности катодов, расширить площадь информационного поля, облучаемую электронами, вследствие чего повышается равномерность свечения люминофора и качество отображаемой информации, а также уменьшается число катодов и соответственно снижается потребляемая ВЛИ мощность для накала катодов.

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

На фиг.1 показан общий вид конструкции вакуумного люминесцентного индикатора, например, с двумя катодами, девятью пиксельными строками, пятью группами дополнительных не покрытых люминофором анодов и одним дополнительным управляющим электродом.

На фиг.2 изображен поперечный разрез А-А данного ВЛИ.

На фиг.3 изображена блок-схема включения данного ВЛИ.

На чертежах введены следующие обозначения:

1 - вакуумный люминесцентный индикатор,

2 - прозрачная вакуумная оболочка,

3 - подложка,

4 - люминофор,

5 - аноды-пиксели,

6 - первая пиксельная строка,

7 - последняя пиксельная строка,

8 - средняя пиксельная строка,

9 - другие пиксельные строки,

10 - информационное поле,

11 - электронная схема управления пикселями,

12 - первый катод,

13 - последний катод,

14 - внешние выводы катодов,

15 - внешние выводы электронной схемы управления пикселями,

16 - первые не покрытые люминофором дополнительные аноды,

17 - внешний вывод первых дополнительных анодов,

18 - второй не покрытый люминофором дополнительный анод,

19 - внешний вывод второго дополнительного анода,

20 - третьи не покрытые люминофором дополнительные аноды,

21 - внешний вывод третьих дополнительных анодов,

22 - четвертые не покрытые люминофором дополнительные аноды,

23 - внешний вывод четвертых дополнительных анодов,

24 - пятые не покрытые люминофором дополнительные аноды,

25 - внешний вывод пятых дополнительных анодов,

26 - дополнительный управляющий электрод,

27 - внешний вывод дополнительного управляющего электрода,

28 - устройства катодного питания,

29 - источник сигналов данных и команд,

30 - вывод питания источника сигналов данных и команд,

31 - положительный полюс управляемого напряжением анодного источника питания,

32 - управляемый напряжением анодный источник питания,

33 - общий вывод источника сигналов данных и команд,

34 - отрицательный полюс управляемого напряжением анодного источника питания,

35 - первый дополнительный выход источника сигналов данных и команд,

36 - управляющий вход коммутатора,

37 - коммутатор,

38 - второй дополнительный выход источника данных и команд,

39 - управляющий вход стабилизатора тока,

40 - стабилизатор тока,

41 - питающий вход стабилизатора тока,

42 - выход стабилизатора тока,

43 - вход коммутатора,

44 - управляющий вход управляемого напряжением анодного источника питания,

45 - первый выход коммутатора,

46 - второй выход коммутатора,

47 - третий выход коммутатора,

48 - четвертый выход коммутатора,

49 - пятый выход коммутатора,

50 - источник питания положительной полярности,

51 - общая точка устройства катодного питания,

52 - отрицательный полюс источника питания положительной полярности,

53 - общая точка схемы.

В соответствии с настоящим изобретением вакуумный люминесцентный индикатор 1 содержит внутри прозрачной вакуумной оболочки 2 подложку 3, на которой размещены покрытые люминофором 4 аноды-пиксели 5, которые образуют первую пиксельную строку 6, последнюю пиксельную строку 7, среднюю пиксельную строку 8 и другие пиксельные строки 9 матричного информационного поля 10. На подложке 3 также размещена электронная схема управления 11 анодами-пикселями 5. Внутри прозрачной вакуумной оболочки 2 параллельно пиксельным строкам 6, 7, 8, 9 также помещен первый катод 12 и последний катод 13.

Катоды 12, 13 имеют внешние выводы 14, а электронная схема управления 11 анодами-пикселями 5 имеет внешние выводы 15. Катоды 12, 13 расположены с равным шагом вдоль пиксельных строк 6, 7, 8, 9, причем первый катод 12 расположен вдоль первой пиксельной строки 6, а последний катод 13 - вдоль последней пиксельной строки 7. На подложке 3 вне информационного поля 10 размещены не покрытые люминофором 4 первые электрически соединенные между собой дополнительные аноды 16, имеющие внешний вывод 17. Первые дополнительные аноды 16 расположены около первой пиксельной строки 6 и около последней пиксельной строки 7. На подложке 3 вне информационного поля 9 размещен не покрытый люминофором 4 второй дополнительный анод 18, имеющий внешний вывод 19. Второй дополнительный анод 18 расположен около средней пиксельной строки 8 на одинаковом расстоянии от первых дополнительных анодов 16. На подложке 3 вне информационного поля 10 размещены не покрытые люминофором 4 третьи электрически соединенные между собой дополнительные аноды 20, имеющие внешний вывод 21. Третьи дополнительные аноды 20 расположены около других пиксельных строк 9 на одинаковом расстоянии от первых и вторых дополнительных анодов 16, 18. На подложке 3 вне информационного поля 10 размещены не покрытые люминофором 4 четвертые электрически соединенные между собой дополнительные аноды 22, имеющие внешний вывод 23. Четвертые дополнительные аноды 22 расположены около других пиксельных строк 9 на одинаковом расстоянии от первых и третьих дополнительных анодов 16, 20. На подложке 3 вне информационного поля 10 размещены не покрытые люминофором 4 пятые электрически соединенные между собой дополнительные аноды 24, имеющие внешний вывод 25. Пятые дополнительные аноды 24 расположены около других пиксельных строк 9 на одинаковом расстоянии от вторых и третьих дополнительных анодов 18, 20. В индикаторе 1 между катодами 12, 13 и параллельно им также расположен дополнительный управляющий электрод 26 с внешним выводом 27.

Устройство работает следующим образом (см. фиг.3).

На внешние выводы 14 катодов 12, 13 от устройства катодного питания 28 подаются напряжения, обеспечивающие температурный режим эмиссии электронов. На внешние выводы 15 электронной схемы управления анодами-пикселями 5 от источника данных и команд 29 подаются напряжения, обеспечивающие свечение только тех анодов-пикселей 5 информационного поля 10, которые должны светиться при отображении заданного изображения. Для обеспечения этого вывод питания 30 источника сигналов данных и команд 29 подключен к положительному полюсу 31 управляемого напряжением анодного источника питания 32, а общий вывод 33 источника сигналов данных и команд 29 подключен к отрицательному полюсу 34 управляемого напряжением анодного источника питания 32. Кроме этого, сигналы команд с первого дополнительного выхода 35 источника сигналов данных и команд 29 подаются на управляющий вход 36 коммутатора 37, а со второго дополнительного выхода 38 - на управляющий вход 39 стабилизатора тока 40. Питающий вход 41 стабилизатора тока 40 соединен с положительным полюсом 31 управляемого напряжением анодного источника питания 32, а выход 42 стабилизатора тока 40 - с входом 43 коммутатора 37 и управляющим входом 44 управляемого напряжением анодного источника питания 32. Первый выход 45 коммутатора 37 соединен с внешним выводом 17 первых дополнительных анодов 16, второй выход 46 коммутатора 37 - с внешним выводом 19 второго дополнительного анода 18, третий выход 47 коммутатора 37 - с внешним выводом 21 третьих дополнительных анодов 20, четвертый выход 48 коммутатора 37 - с внешним выводом 23 четвертых дополнительных анодов 22, пятый выход 49 коммутатора 37 - с внешним выводом 25 пятых дополнительных анодов 24. Внешний вывод 27 дополнительного управляющего электрода 26 соединен с источником питания положительной полярности 50. Общая точка 51 устройства катодного питания 28 соединена с отрицательным полюсом 34 управляемого напряжением анодного источника питания 32, отрицательным полюсом 52 источника питания положительной полярности 50 и общей точкой схемы 53. В первый момент времени источник сигналов данных и команд 29 выдает на внешние выводы 15 электронной схемы 11 управления анодами-пикселями 5 сигналы данных, соответствующие отображаемой информации соответственно в первой и последней пиксельных строках 6, 7. При этом все аноды-пиксели 5 в средней пиксельной строке 8 и других пиксельных строках 9 должны быть выключены. В это же время источник сигналов данных и команд 29 выдает на управляющий вход 36 коммутатора 37 команду, замыкающую только первый выход 45 коммутатора 37 с его входом 43, тем самым подключая внешний вывод 17 первых дополнительных анодов 16 к выходу стабилизатора тока 40. Одновременно с этим источник данных и команд 29 выдает на управляющий вход 39 стабилизатора тока 40 команду, которая устанавливает на выходе 42 стабилизатора тока 40 ток I₀. С выхода 42 стабилизатора тока 40 на управляющий вход 44 управляемого напряжением анодного источника питания 32 подается напряжение, в соответствии с которым управляемый напряжением анодный источник питания 32 выдает для светящихся анодов-пикселей 5 напряжение V1. Это напряжение V1 в соответствии с вольтамперной характеристикой катод-анод первой и последней пиксельных строк 6, 7 при напряжении +Vg на дополнительном управляющем электроде 26 и определяет плотность тока пикселей 5 равной J. Во второй момент времени источник данных и команд 29 выдает на внешние выводы 15 электронной схемы 11 управления анодами-пикселями 5 сигналы данных, соответствующие отображаемой информации в средней пиксельной строке 8. При этом все пиксели 5 в первой, последней и других пиксельных строках 6, 7, 9 должны быть выключены. В это же время источник сигналов данных и команд 29 выдает на управляющий вход 36 коммутатора 37 команду, замыкающую только второй выход 46 коммутатора 37 с его входом 43, тем самым подключая внешний вывод 19 второго дополнительного анода 18 к выходу 43 стабилизатора тока 40. Одновременно с этим источник данных и команд 29 выдает на управляющий вход 39 стабилизатора тока 40 команду, которая устанавливает на выходе 42 стабилизатора тока 40 ток 0,5×I₀. Это обусловлено тем, что в первый момент времени ток I₀ подавался на два первых дополнительных анода 16, а во второй момент - только на один второй дополнительный анод 18. С выхода 42 стабилизатора тока 40 на управляющий вход 44 управляемого напряжением анодного источника питания 32 подается напряжение, в соответствии с которым управляемый напряжением анодный источник питания 32 выдает для светящихся анодов-пикселей 5 напряжение V2. Это напряжение V2 в соответствии с вольтамперной характеристикой катод-анод анодов-пикселей 5 средней пиксельной строки 8 при напряжении +Vg на дополнительном управляющем электроде 26 определит ту же плотность тока анодов-пикселей 5 равной J, что и для анодов-пикселей 5 первой и последней пиксельных строк 6, 7.

Аналогично происходит отображение данных и в других пиксельных строках 9. Таким образом, синхронно с отображением данных в пиксельных строках 6, 7, 8, 9 к выходу 42 стабилизатора тока 40 поочередно подключаются дополнительные аноды 16, 18, 20, 22, 24, выделяющееся при этом на выходе 42 стабилизатора тока 40 напряжение изменяет величину напряжения управляемого напряжением анодного источника питания 32. Поэтому увеличение или уменьшение напряжения на выходе 42 стабилизатора тока 40 приводит соответственно к увеличению или уменьшению величины напряжения анодного источника питания 32, что стабилизирует плотность анодного тока анодов-пикселей 5, находящихся в разных пиксельных строках 6, 7, 8, 9. Яркость свечения люминофора 4 пропорциональна току анодов-пикселей 5 и при стабилизации пиксельных токов происходит выравнивание яркости свечения анодов-пикселей 5 во всем информационном поле 10, что повышает качество отображаемой информации. При этом напряжение +Vg, присутствующее на дополнительном управляющем электроде 26, создает дополнительное электрическое поле, вытягивающее электроны из области пространственного заряда катодов 12, 13. Последнее обеспечивает более равномерное облучение электронами анодов-пикселей 5 информационного поля 10 и соответственно более равномерное свечение люминофора 4 анодов-пикселей 5.

Использование описываемой конструкции по сравнению с известными конструкциями ВЛИ обеспечивает повышение качества отображаемой информации путем повышения равномерности свечения люминофора анодов-пикселей за счет стабилизации плотности анодного тока анодов-пикселей.

Изобретение относится к индикаторной технике и может быть использовано для создания вакуумных люминесцентных индикаторов, отображающих текстовую и графическую информацию. Технический результат изобретения: улучшение качества отображаемой информации за счет повышения равномерности свечения люминофора, которым покрыты аноды путем обеспечения высокой однородности плотности электронного тока анодов. Сущность: в люминесцентном индикаторе, содержащем внутри прозрачной вакуумной оболочки катоды с внешними выводами и подложку, на которой размещены покрытые люминофором аноды-пиксели, образующие пиксельные строки матричного информационного поля, и электронная схема управления анодами-пикселями с внешними выводами, катоды расположены с равным шагом вдоль пиксельных строк. Первый катод расположен вдоль первой пиксельной строки, а последний катод - вдоль последней пиксельной строки. На подложке вне информационного поля размещены дополнительные не покрытые люминофором первые, вторые и третьи аноды. Первые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк под первым и последним катодами. Вторые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых дополнительных анодов. Третьи дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых и вторых дополнительных анодов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вакуумный люминесцентный индикатор, содержащий внутри прозрачной вакуумной оболочки катоды с внешними выводами и подложку, на которой размещены покрытые люминофором аноды-пиксели, образующие пиксельные строки матричного информационного поля, и электронная схема управления анодами-пикселями с внешними выводами, отличающийся тем, что катоды расположены с равным шагом вдоль пиксельных строк, причем первый катод расположен вдоль первой пиксельной строки, а последний катод - вдоль последней пиксельной строки, при этом на подложке вне информационного поля размещены дополнительные не покрытые люминофором первые, вторые и третьи аноды, первые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк под первым и последним катодами, а вторые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых дополнительных анодов, третьи дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых и вторых дополнительных анодов.2. Вакуумный люминесцентный индикатор по п.1, отличающийся тем, что на подложке вне информационного поля размещены дополнительные не покрытые люминофором четвертые и пятые аноды, причем четвертые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от первых и третьих дополнительных анодов, а пятые дополнительные аноды электрически соединены между собой, имеют внешний вывод и расположены около строк на одинаковом расстоянии от вторых и третьих дополнительных анодов.3. Вакуумный люминесцентный индикатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в него дополнительно введены управляющие электроды в виде тонких проводников, причем дополнительные управляющие электроды размещены между катодами и параллельно им, при этом дополнительную управляющие электроды имеют внешний вывод.