Группа изобретений относится к технике индикации и может быть использована при создании устройств отображения информации на плазменных панелях постоянного тока.
Известен элемент отображения с люминофором в плазменной панели постоянного тока, в котором смесь газа возбуждается тлеющим разрядом [1]. К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известной конструкции элемента отображения, является то, что в элементе отображения газовая смесь возбуждается тлеющим разрядом с низкой световой эффективностью и данный вид разряда не обеспечивает долговечность работы панели при повышенной яркости свечения из-за процесса распыления катода в результате бомбардировки ионами катода.
Известен элемент отображения с люминофором плазменной панели постоянного тока, в которой элемент отображения содержит систему электродов плоских проводников в виде гребенок или меандра, шина которых перпендикулярна другому электроду, и смесь газа возбуждается тлеющим разрядом [2]. К причине, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известной конструкции элемента отображения, является то, что в элементе отображения система электродов плоских проводников в виде гребенок или меандра может быть только как анод, а другой электрод в качестве катода не позволяет осуществить разряд в обе стороны от катода, так как из-за технологического разброса расположения катода будет разная длина разрядных промежутков относительно анодов, и разряд возникнет только между электродами с наименьшим напряжением зажигания.
Кроме того, возбуждение газа тлеющим разрядом имеет низкую световую эффективность.
Наиболее близкой конструкцией элемента отображения в плазменной панели того же назначения является элемент отображения плазменной панели постоянного тока, состоящей из лицевой прозрачной и тыльной диэлектрических пластин, между которыми сформированы элементы отображения, и в каждом элементе отображения содержится система взаимно перпендикулярных электродов с индикаторным промежутком между ними, диэлектрические разделительные барьеры, люминофор и газовое наполнение из смеси газов для возбуждения тлеющего разряда [3]. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известной конструкции элемента отображения, принятой за прототип, является то, что эта конструкция предназначена для возбуждения газа тлеющим разрядом, который имеет низкую световую эффективность и долговечность. В данном изобретении в элементе отображения индикаторный промежуток выполнен из параллельных и компланарных электродов с расстоянием между электродами, большем длины пробега иона при максимальной дрейфовой скорости, между этими электродами возбуждается самостоятельный объемный разряд параллельно слою люминофора, со временем нарастания напряжения, не меньшим времени перехода разряда от электронной к амбиполярной диффузии. Длительность импульса напряжения на электродах индикаторного промежутка выбрана с учетом дрейфовой скорости ионов. Для создания предварительной ионизированной среды в индикаторном промежутке период повторения импульсов напряжения меньше времени деионизации предложенной смеси газа. Кроме того, самостоятельный объемный разряд позволяет использовать конструкцию элемента отображения, в которой управляющий промежуток совмещен с индикаторным промежутком, что сокращает количество электродов панели, а также этот вид разряда дает возможность применять электроды, изолированные от объема газа индикаторного промежутка.
Сущность изобретений заключается в следующем. Заявленная группа изобретений решает задачу улучшения технических параметров плазменной панели и долговечности работы за счет повышения световой эффективности. При осуществлении группы изобретений может быть получен единый технический результат:
- увеличена световая эффективность и долговечность работы элементов отображения панели за счет формирования в каждом элементе отображения самостоятельного объемного разряда в индикаторном промежутке параллельно слою люминофора, так как в самостоятельном объемном разряде катодный слой имеет малые размеры по сравнению с положительным столбом, занимающим весь промежуток, поэтому потеря энергии в разряде меньше;
- уменьшены температура газа, нагрев люминофора и снижена интенсивность процесса распыления катода;
- повышена надежность работы панели и упрощен процесс управления в режиме отображения информации за счет предложенного управляющего промежутка;
- изготовлена конструкция с использованием различных технологий изготовления панелей.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений в первом варианте достигается тем, что в известном элементе отображения в плазменной панели постоянного тока, состоящей из лицевой прозрачной и тыльной диэлектрических пластин, между которыми сформированы элементы отображения, и в каждом элементе отображения содержится система взаимно перпендикулярных электродов с индикаторным промежутком между ними, диэлектрические разделительные барьеры, люминофор и газовое наполнение из смеси газов для возбуждения тлеющего разряда в элементе отображения на лицевой прозрачной диэлектрической пластине. Индикаторный промежуток выполнен из параллельных и компланарных электродов с расстоянием между собой, выбранным из соотношения:
S≥Lпр,
где S - расстояние между электродами; Lпр - длина пробега иона при максимальной дрейфовой скорости иона, при этом на тыльной диэлектрической пластине электродом, перпендикулярным электродам индикаторного промежутка, сформирован управляющий промежуток. Расстояние от данного электрода до электродов индикаторного промежутка определено высотой диэлектрических разделительных барьеров, а газовое наполнение содержит смесь газа неона Ne и ксенона Хе в любом процентном соотношении между собой. В смеси газов импульсом напряжения возбужден самостоятельный объемный разряд с длительностью переднего фронта, меньшей времени перехода разряда от электронной к амбиполярной диффузии, и с длительностью импульса напряжения относительно нулевого уровня источника напряжения, выбранной из соотношения:
t≤k×(S/Vq),
где t - общая длительность импульса напряжения; k - коэффициент (0,1÷0,5); S - расстояние между электродами; Vq - дрейфовая скорость ионов, при этом амплитуда импульса напряжения горения самостоятельного объемного разряда выбрана из соотношения:
Us>Uв,
где Uв - напряжение зажигания разряда; Us - напряжение горения разряда с периодом Тп повторения импульсов напряжения, который определен из соотношения:
Тп≤tд,
где Тп - период повторения импульсов напряжения; tд - время окончания процесса деионизации выбранной смеси газов. Проводники системы электродов выполнены из провода, на тыльной диэлектрической пластине электрод управляющего промежутка изолирован относительно одного электрода индикации, на слой изоляции нанесен люминофор. На тыльной диэлектрической пластине под барьером, который перпендикулярен электродам индикаторного барьера, расположена проводящая шина, соединенная с плоским проводником, расположенным параллельно одному из электродов индикаторного промежутка, с формированием управляющего промежутка с минимальным расстоянием между электродами. Выбранное расстояние между электродами индикаторного промежутка относительно длины пробега иона, при подаче импульса напряжения с длительностью переднего фронта, меньшей времени перехода от электронной к амбиполярной диффузии, и с длительностью импульса напряжения и с учетом дрейфовой скорости иона с амплитудой напряжения, большей напряжения зажигания, позволяет формировать самостоятельный объемный разряд с предварительной ионизацией среды индикаторного промежутка путем повторения разряда за время, меньшее времени деионизации газа. В предложенной конструкции элемента отображения плазменной панели постоянного тока самостоятельный объемный разряд имеет увеличенную интенсивность ультрафиолетового излучения газового разряда, что повышает яркость свечения люминофора, при той же мощности тлеющего разряда. Сформированный электродом управляющий промежуток упрощает процесс управления элементом отображения. Выполнение всех электродов элемента отображения из проводников позволяет использовать более простую технологию изготовления панелей. Кроме того, частичная изоляция электрода управляющего промежутка дает возможность увеличить площадь облучаемого люминофора, что увеличивает яркость свечения, а выполнение управляющего промежутка с электродом в виде плоской шины под барьером, соединенной с плоским проводником, который расположен параллельно электродам индикаторного промежутка, также повышает надежность управления при отображении информации.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по второму варианту достигается тем, что в известном элементе отображения плазменной панели постоянного тока, состоящей из лицевой прозрачной и тыльной диэлектрических пластин, между которыми сформированы элементы отображения. В каждом элементе отображения содержится система взаимно перпендикулярных электродов с индикаторным промежутком между ними, диэлектрические разделительные барьеры, люминофор и газовое наполнение из смеси газов для возбуждения тлеющего разряда в элементе отображения на лицевой прозрачной или тыльной диэлектрической пластине в индикаторном промежутке сформирован электрод - анод, который выполнен в виде шины, которая расположена под барьером, и соединена с плоским проводником анодом, который расположен параллельно электроду - катоду индикаторного промежутка. Катод выполнен в виде провода и расположен в объеме промежутка элемента отображения между лицевой прозрачной и тыльной диэлектрических пластин, расстояние между анодом и катодом выбрано из соотношения:
S≥Lпр,
где S - расстояние между электродами; Lпр - длина пробега иона при максимальной дрейфовой скорости иона. Газовое наполнение содержит смесь газа неона Ne и ксенона Хе в любом процентном соотношении. В смеси газов импульсом напряжения возбужден самостоятельный объемный разряд импульсом, с длительностью переднего фронта, меньшей времени перехода разряда от электронной к амбиполярной диффузии, и с длительностью импульса напряжения относительно нулевого уровня источника напряжения, которая выбрана из соотношения:
t≤k×(S/Vq),
где t - общая длительность импульса напряжения; k - коэффициент (0,1÷0,5); S - расстояние между электродами; Vq - дрейфовая скорость ионов. При этом амплитуда импульса напряжения горения самостоятельного объемного разряда выбрана из соотношения:
Us>Uв,
где Uв - напряжение зажигания разряда; Us - напряжение горения разряда с периодом Тп повторения импульсов напряжения, который определен из соотношения:
Тп≤tд,
где Тп - период повторения импульсов напряжения; tд - время окончания процесса деионизации выбранной смеси газов.
Плоский проводник - анод расположен под разделительным барьером смежных элементов, расположенных в направлении шины электрода - анода, ширина плоского проводника - анода больше ширины разделительного барьера, длина плоского проводника меньше длины электрода - катода на ширину максимального отклонения размера ширины барьера, под которым расположена шина анода. Электрод - анод изолирован и покрыт защитным эмиссионным слоем при формировании самостоятельного объемного разряда между электродами индикаторного промежутка, электрод - катод изолирован и покрыт защитным эмиссионным слоем при формировании самостоятельного объемного разряда между электродами индикаторного промежутка. Предложенная конструкция элемента отображения плазменной панели с минимальным количеством электродов позволяет сформировать самостоятельный объемный разряд вдоль слоя люминофора с увеличенной световой эффективностью при упрощенном процессе изготовления панели. Расположение проводника анода под разделительным барьером с шириной, большей ширины этого барьера, вместе с предложенной длиной проводника анода уменьшает количество выводов и упрощает технологию изготовления панели. Изоляция электродов и нанесение защитного эмиссионного слоя снижает амплитуду импульса напряжения зажигания и горения и ограничивает ток разряда, что увеличивает долговечность работы панели при использовании самостоятельного объемного разряда для возбуждения смеси газов.
Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретений, поскольку группа изобретений образует единый изобретательский замысел, так как два варианта элемента отображения направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата. Заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными из выбранного прототипа признаками для элемента отображения плазменной панели постоянного тока. Результаты показывают, что каждый вариант из заявленной группы изобретений не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, в которых для увеличения световой эффективности, долговечности, упрощения процессом управления и повышения надежности работы плазменной панели постоянного тока за счет выбора в элементе отображения индикаторного промежутка с расстоянием между электродами, большим длины пробега иона при максимальной дрейфовой скорости, и формирования самостоятельного объемного разряда [4] с предложенными параметрами импульсного напряжения и с предварительной ионизацией индикаторного промежутка путем подачи импульсов напряжения с периодом повторения, меньшим времени деионизации разряда газа.
Предлагаемые конструкции элемента отображения плазменной панели поясняются чертежами:
На фиг.1а и 1б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором прототипа и в сечении виден элемент отображения.
На фиг.2а и 2б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором первого варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с плоскими пленочными электродами.
На фиг.3а и 3б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором первого варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с проволочными электродами.
На фиг.4а и 4б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором первого варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с электродом управляющего промежутка, частично изолированным от объема газа.
На фиг.5а и 5б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором первого варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с электродом управляющего промежутка, выполненным в виде плоской шины под барьером, которая соединена с плоским проводником, расположенным в управляющем промежутке.
На фиг.6а и 6б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором первого варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с электродом управляющего промежутка, выполненным в виде плоской шины под барьером, которая соединена с плоским проводником, расположенным в управляющем промежутке, а электроды индикаторного промежутка из проводников выполнены в виде провода.
На фиг.7а и 7б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором второго варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с плоскими пленочными электродом - анодом и электродом - катодом, выполненными из провода.
На фиг.8а и 8б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором второго варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения с плоскими пленочными электродом - анодом и электродом - катодом.
На фиг.9а и 9б схематически изображена часть плазменной панели постоянного тока с люминофором второго варианта конструкции элемента отображения и в сечении - элемент отображения.
В плазменной панели постоянного тока с люминофором [3] (фиг.1а) элемент отображения 1 с границей в виде пунктирной линии, которая состоит из системы электродов провода анода 2 и катода 3, который содержит несколько проводов, например, из четырех проводов 4. Каждый элемент отображения 1 ограничен взаимноперпендикулярными барьерами 5, которые образуют матрицу. Элемент отображения 1 (фиг.1б) расположен между лицевой прозрачной пластиной 6 и тыльной пластиной 7 провода катода 4 и образуют относительно анода 2 разрядный промежуток 8, разряд в котором происходит перпендикулярно слоям люминофора 9. В первом варианте конструкции элемента отображения, как показано на части плазменной панели (фиг.2а), индикаторный промежуток 10 образован на лицевой прозрачной пластине плоскими пленочными электродами анода 2 и катода 3 на расстоянии S, которое больше Lпр - длины пробега иона. Между катодом 3 и плоским пленочным электродом 11 на тыльной пластине сформирован управляющий промежуток 12 (фиг.2б). Такой же управляющий промежуток 12 может быть и относительно анода 2, поэтому, какой управляющий промежуток 12 использовать, зависит от метода управления. В элементе отображения 1 самостоятельный объемный разряд 13 между анодом 2 и катодом 3 происходит параллельно слою люминофора 9 (фиг.2б). Система электродов в элементе отображения 1 плазменной панели (фиг.3а и 3б) выполнена из проводов, и электрод 11 управляющего промежутка расположен на слое люминофора. В данной конструкции элемента отображения можно наносить дополнительный слой люминофора на лицевую пластину панели. На фиг.4а, 4б показана плазменная панель с элементами отображения 1, где в каждом элементе отображения электрод 11 управляющего промежутка изолирован диэлектриком 14 от объема газа, а часть электрода 15 относительно электрода - катода 3 не изолирована. В этой конструкции элемента отображения можно применять любые типы проводников - электродов. Неизолированная часть электрода 11 управляющего промежутка 12 может располагаться напротив электрода - анода. Варианты расположения неизолированной части электрода 11 управляющего промежутка 12 зависят от метода управления. На фиг.5а и 5б показана часть плазменной панели, в которой элемент отображения выполнен с управляющим промежутком 12, с электродом в виде плоского проводника 11, параллельного, например, катоду 3 индикаторного промежутка 13. Плоский проводник 11 соединен с шиной На, расположенной под барьером 5, который перпендикулярен электродам индикаторного промежутка 13 элемента отображения 1. Элемент отображения 1 плазменной панели (фиг.6а, 6б) отличается от элемента отображения (фиг.5а, 5б) тем, что электроды индикаторного промежутка выполнены из провода. Применение проволочных электродов для формирования индикаторного промежутка позволяет создавать самостоятельный объемный разряд (фиг.3а, 3б), изолированный от конструктивных частей, образующих элемент отображения, что повышает эффективность ультрафиолетового излучения разряда.
На фиг.7а, 7б показана часть плазменной панели по второму варианту конструкции элемента отображения 1. В этом элементе отображения совмещен управляющий промежуток с индикаторным промежутком, поэтому процесс управления осуществляется всеми электродами индикаторного промежутка, а это сокращает количество электродов в панели. В первом примере второго варианта (фиг.7б) данной конструкции элемента отображения 1, на тыльной пластине 7 анод выполнен из шины 16, расположенной под барьером 5 (фиг.7а), и шина 16 соединена с плоским проводником анода 2, длина «а» которого меньше длины электрода катода 3 на величину наибольшего отклонения - Δс ширины барьера 5, катод 3 выполнен из провода и расположен в объеме индикаторного промежутка 13 (фиг.7б). В этом элементе отображения слой люминофора нанесен на тыльную пластину 7, но возможен вариант нанесения люминофора и на лицевую пластину (фиг.3б). Во втором примере второго варианта (фиг.8а) данной конструкции элемента отображения катод 3 выполнен в виде плоского проводника, расположенного на лицевой пластине 6 (фиг.8б). В третьем примере второго варианта (фиг.9а) данной конструкции элемента отображения плоский проводник анода 2 выполнен общим для смежных элементов отображения 1а, 1б, и анод 2 расположен под разделительным барьером 5 этих элементов отображения.
Конструкция элемента отображения (фиг.3а, 3б) была реализована в виде цветной плазменной панели для наборных экранов размером 196×196 мм с шагом 3×3 мм с газовой смесью Ne+Хе. На электродах индикаторного промежутка длиной 2 мм формировался самостоятельный объемный разряд, в котором приэлектродные зоны имели малый размер по сравнению с положительным столбом, который занимал весь индикаторный промежуток напряжения. Для создания самостоятельного объемного разряда на электроды подавался импульс напряжения с параметрами в соответствии с предложенным соотношением. Передний фронт имел длительность 0,05 мс, длительность импульса относительно нулевого уровня источника питания не больше 0,25 мс, с учетом коэффициента k=(0,1-0,5) и скорости ионов около 1 мм/мкс Амплитуда импульса напряжения горения была около 400 B, при напряжении возникновения разряда 300 В, а период повторения Тп=30 кГц. Это позволило получить световую эффективность при яркости 150 кд/м2 около 1,0 лм/Вт, а при тлеющем разряде световая эффективность около (0,25-0,35) лм/Вт с яркостью 70 кд/м2.
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 использования в промышленности, а именно в создании цветных плазменных панелей с увеличенной световой эффективностью и долговечностью;
- для заявленной группы изобретений в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью 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.
Источники информации.
1. T.Yamamoto et all. "Improvement of Moving-Picture on Quality a 42-in/ - Diagonal PDP for HDTV", p.217-220 SID97.
2. Патент RU 2074447, кл. H 01 J 17/49 от 27.02.1997 г.
3. Патент RU 2221281, кл. H 01 J 17/49 от 10.01.2004 г.
4. В.В.Осипов, В.В.Лисенков. Формирование самостоятельного объемного газового разряда ЖТФ, 2000, том 70, вып.10, стр.27-33.
Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано при создании устройств отображения информации на плазменных панелях постоянного тока. Технический результат по повышению световой эффективности и долговечности работы элемента отображения панели достигается тем, что в каждом элементе отображения сформирован индикаторный промежуток для возбуждения самостоятельного объемного разряда, который располагается параллельно слою люминофора. Газовое наполнение содержит смесь газа неона и ксенона в любом процентном соотношении. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
S≥LПР,
где S - расстояние между электродами (мм), LПР - длина пробега иона при максимальной дрейфовой скорости иона,
при этом на тыльной диэлектрической пластине электродом, перпендикулярным электродам индикаторного промежутка, сформирован управляющий промежуток, расстояние от этого электрода до электродов индикаторного промежутка определено высотой диэлектрических разделительных барьеров, а газовое наполнение содержит смесь газов неона Ne и ксенона Хе в любом процентном соотношении, в смеси газов импульсом напряжения возбужден самостоятельный объемный разряд параллельно слою люминофора с длительностью переднего фронта, меньшей времени перехода разряда от электронной к амбиполярной диффузии, и с длительностью импульса напряжения относительно нулевого уровня источника напряжения, которая выбрана из соотношения
t≤k×(S/Vq),
где t - общая длительность импульса напряжения; k - коэффициент (0,1÷0,5); S - расстояние между электродами; Vq - дрейфовая скорость ионов,
при этом амплитуда импульса напряжения горения самостоятельного объемного разряда выбрана из соотношения
US>UB,
где UB - напряжение зажигания разряда; US - напряжение горения разряда с периодом ТП повторения импульсов напряжения, определяемым из соотношения
ТП≤tД,
где tД - время окончания процесса деионизации выбранного газа или смеси газов.
S≥LПР,
где S - расстояние между электродами; LПР - длина пробега иона при максимальной дрейфовой скорости иона;
газовое наполнение содержит смесь газа неона Ne и ксенона Хе в любом процентном соотношении, в которой импульсом напряжения возбужден самостоятельный объемный разряд, параллельный слою люминофора, с длительностью переднего фронта импульса напряжения, меньшей времени перехода разряда от электронной к амбиполярной диффузии, с длительностью импульса напряжения относительно нулевого уровня источника напряжения, которая выбрана из соотношения
t≤k×(S/Vq),
где t - общая длительность импульса напряжения; k - коэффициент (0,1÷0,5); S - расстояние между электродами; Vq - дрейфовая скорость ионов,
при этом амплитуда импульса напряжения горения самостоятельного объемного разряда выбрана из соотношения
US>UB,
где UB - напряжение зажигания разряда; US - напряжение горения разряда с периодом ТП повторения импульсов напряжения, определяемом из соотношения
ТП≤tД,
где ТП - период повторения импульсов напряжения; tД - время окончания процесса деионизации выбранного газа или смеси газов.
| ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПАНЕЛЬ | 2002 |
|
RU2221281C1 |
| ЦВЕТНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ ПАНЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОВЕРХНОСТНЫМ РАЗРЯДОМ | 2001 |
|
RU2209472C2 |
| US 6088010 A1, 11.07.2000 | |||
| Бочка со съемным дном | 1960 |
|
SU131675A1 |
| JP 4264326 A, 21.09.1992. | |||
