ВАКУУМНЫЙ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ДИСПЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК H01J31/12 H01J31/20 H01J29/02 H01J29/04 H01J29/18 H01J17/49 H01J17/04 H01J17/06 

Изобретение относится к низковольтным вакуумным средствам отображения информации на основе катодолюминесценции и может быть использовано для создания экранов, цифровых и буквенно-цифровых индикаторов, универсальных панелей для визуального отображения текстовой, знаковой, графической информации, отсчетных устройств, аналоговых и дискретно-аналоговых приборов, а именно для индикаторов, используемых в калькуляторах, часах, индикаторных табло коллективного пользования.

Известно (см., например, С.Шерр. «Электронные дисплеи», М.: Мир, 1982 г.), что возможность безошибочного считывания информации с экрана дисплея определяется не только (и не столько) абсолютной яркостью изображения, сколько общей эргономикой индикатора, т.е. целой совокупностью показателей, среди которых важное место занимают такие, как контраст изображения, отсутствие бликов и посторонних деталей на информационном поле. Кроме этого, любая предлагаемая конструкция люминесцентного экрана, удовлетворяя требованиям эргономики, должна обеспечивать высокую механическую прочность всех узлов и деталей экрана, в том числе и высокую вибропрочность катодов. Последнее требование актуально при использовании катодолюминесцентных дисплеев - экранов в условиях постоянно действующих вибраций, например в автомобилях, в бортовой аппаратуре самолетов и т.д.

Известны два принципиальных решения конструкции вакуумного катодолюминесцентного дисплея, в большей или меньшей степени удовлетворяющих указанным выше требованиям.

Согласно первому из них известны вакуумные люминесцентные индикаторы для отображения текстовой и графической информации, которые содержат заключенные в прозрачную вакуумную оболочку аноды в виде пленочных проводников, покрытых люминофором, управляющие электроды в виде тонких металлических проводников, катоды, расположенные ортогонально управляющим электродам. Аноды, управляющие сетки и катоды имеют внешние выводы (см. международную заявку РСТ №83/02683, МКИ: H 01 J 31/12, патент Франции №2503432, МКИ: G 09 F 13/22, G 09 G 3/30).

Недостатком данной конструкции вакуумного катодолюминесцентного индикатора является большая потребляемая мощность, обусловленная большим током, текущим через прямонакальные катоды. Большое количество катодов определяется размерами информационного поля и расстоянием между катодами для обеспечения максимально равномерного электронного потока на поверхности анодов.

Наиболее близким аналогом-прототипом по технической сущности является вакуумный люминесцентный индикатор, содержащий внутри прозрачной вакуумной оболочки аноды в виде пленочных проводников, покрытых люминофором, вытягивающие электроды, ортогональные анодам и образующие светоизлучающие сегменты, и катоды, расположенные параллельно вытягивающим электродам (см. патент РФ №1714718, опубл. 23.02.1992 г., МКИ⁵: H 01 J 31/12).

Существенным недостатком данного вакуумного катодолюминесцентного индикатора является большая мощность, рассеиваемая на большом числе накальных катодов, невысокое качество отображения информации из-за проволочных катодов, видимых на фоне информационного поля, падение напряжения вдоль катода, из-за приложенного к нему накального напряжения, создающее неодинаковые условия формирования электронного потока.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в улучшении качества отображаемой информации, уменьшении потребляемой мощности.

Поставленная задача достигается тем, что в известном вакуумном катодолюминесцентном дисплее, содержащем лицевую пластину и подложку, систему катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, вытягивающие электроды, образующие Х-У матрицу светоизлучающих сегментов, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, катоды выполнены в виде тонкой металлической нити, причем нити покрыты углеродными нанотрубками.

Кроме того, катоды выполнены из вольфрама; между анодными электродами и вытягивающими электродами расположена металлическая сетка; анодные электроды выполнены в виде управляемой матрицы анодных электродов.

Выполнение катодов в виде тонкой металлической нити, например из вольфрама, покрытой углеродными нанотрубками, позволяет уменьшить потребляемую мощность дисплея вследствие полевого эффекта эмиссии электронов, увеличить эргономику дисплея вследствие черного цвета катодов, покрытых углеродными нанотрубками.

Введение в конструкцию вакуумного катодолюминесцентного дисплея дополнительно металлической сетки, расположенной между анодными электродами и вытягивающими электродами, позволяет снизить потенциалы анодного электрода, повысить экономичность по цепи питания этих электродов, уменьшить энергию ионов, бомбардирующих (разрушающих) катод, увеличить тем самым срок службы прибора.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 изображен общий вид конструкции вакуумного катодолюминесцентного дисплея, в котором катоды выполнены в виде тонкой металлической нити, которые покрыты углеродными нанотрубками.

На фиг.2 изображен вакуумный катодолюминесцентный дисплей, в котором дополнительно веденная металлическая сетка расположена между анодными электродами и вытягивающими электродами.

На фиг.3 изображен вакуумный катодолюминесцентный дисплей, в котором анодные электроды выполнены в виде управляемой матрицы анодных электродов.

На фиг.1-3 введены следующие обозначения:

1 - вакуумный катодолюминесцентный дисплей;

2 - лицевая пластина;

3 - подложка;

4 - катоды;

5 - анодные электроды;

6 - люминофор;

7 - контактные площадки;

8 - внешние вывода;

9 - вытягивающие электроды;

10 - диэлектрическая рамка;

11 - металлическая сетка;

12 - углеродные нанотрубки;

13 - управляемая матрица анодных электродов.

В соответствии с настоящим изобретением вакуумный катодолюминесцентный дисплей 1 содержит лицевую пластину 2, систему катодов 4, ряды нанесенных на подложку 3 анодных электродов 5, покрытых люминофором 6, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами 8 через контактные площадки 7, вытягивающие электроды 9, образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку 10, герметично соединяющую лицевую пластину 2 и подложку 3. Катоды выполнены в виде тонкой металлической нити. Нити катодов покрыты углеродными нанотрубками 12, см. фиг.1.

Другой вариант выполнения вакуумного катодолюминесцентного дисплея 1 содержит дополнительно металлическую сетку 11, расположенную между анодными электродами 5 и вытягивающими электродами 9, см. фиг.2.

В следующем варианте выполнения вакуумного катодолюминесцентного дисплея анодные электроды 5 выполнены в виде управляемой матрицы анодов, см. фиг.3.

Устройство работает следующим образом.

Под действием электрического поля электронный поток, эмиттируемый катодом 4, проникает сквозь вытягивающий электрод 9 на анодный электрод 5 и в зависимости от распределения потенциала на последних бомбардирует с соответствующим распределением интенсивности люминофор 6, вызывая соответствующее оптически видимое изображение.

Тонкая металлическая сетка 11 в целом может соответственно изменять распределение интенсивности электронной бомбардировки люминофора 6 при фиксированном распределении потенциала по вытягивающему (управляемому) электроду 9 и анодному электроду 5, обеспечивая тем самым расширение функциональных возможностей устройства.

За счет введения дополнительно металлической сетки 11 между анодными электродами 5 и вытягивающими электродами 9 можно снизить потенциалы вытягивающего электрода 9 и анодного электрода 5, повысить экономичность по цепи питания этих электродов и одновременно уменьшить энергию ионов, бомбардирующих (разрушающих) катод 4, увеличить тем самым срок службы устройства, его долговечность.

Металлическая сетка 11 позволяет сформировать изображение на люминофоре 6 при ее расположении между анодными электродами 5 и вытягивающими электродами 9.

Использование описываемой конструкции вакуумного катодолюминесцентного дисплея по сравнению с известными конструкциями обеспечивает следующие преимущества:

- уменьшение потребляемой мощности дисплея;

- улучшение качества отображаемой информации путем повышения равномерности свечения люминофора;

- надежное считывание информации, четкое изображение, что особенно важно для вакуумных катодолюминесцентных дисплеев с большой рабочей площадью и высокой плотностью информации.

Изобретение относится к низковольтным вакуумным средствам отображения информации на основе катодолюминесценции и может быть использовано для создания экранов, цифровых и буквенно-цифровых индикаторов, универсальных панелей для визуального отображения текстовой знаковой, графической информации, счетных устройств, аналоговых и дискретно-аналоговых измерительных приборов, а именно для индикаторов, используемых в калькуляторах, часах, индикаторных табло коллективного пользования. Технический результат - улучшение качества отображаемой информации, уменьшение потребляемой мощности и увеличение срока службы прибора - достигается тем, что в вакуумном катодолюминесцентном дисплее, содержащем лицевую пластину и подложку, систему катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, вытягивающие электроды, образующие Х-У матрицу светоизлучающих сегментов, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, катоды выполнены в виде тонкой металлической нити, причем нити покрыты углеродными нанотрубками. Кроме того, катоды выполнены из вольфрама; между анодными электродами и вытягивающими электродами расположена металлическая сетка; анодные электроды выполнены в виде управляемой матрицы анодных электродов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вакуумный катодолюминесцентный дисплей, содержащий лицевую пластину и подложку, систему катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, вытягивающие электроды, образующие Х-У матрицу светоизлучающих сегментов, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, отличающийся тем, что катоды выполнены в виде тонкой металлической нити, причем нити покрыты углеродными нанотрубками.2. Вакуумный катодолюминесцентный дисплей, содержащий лицевую пластину и подложку, систему катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, вытягивающие электроды, образующие Х-У матрицу светоизлучающих сегментов, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, отличающийся тем, что катоды выполнены в виде тонкой металлической сетки, покрытой углеродными нанотрубками.3. Вакуумный катодолюминесцентный дисплей по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что катоды выполнены из вольфрама.4. Вакуумный катодолюминесцентный дисплей по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что между анодными электродами и вытягивающими электродами расположена металлическая сетка.5. Вакуумный катодолюминесцентный дисплей по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что анодные электроды выполнены в виде управляемой матрицы анодных электродов.