Плоское устройство отображения информации

 

Плоское устройство отображения информации включает в себя матрицу элементов изображения с пассивной или активной адресацией на основе пленочной системы с автоэмиссионным катодом плоского типа и экран с катодолюминесцентным покрытием и состоит из передней панели с анодом, имеющим катодолюминесцентное покрытие, отделенной от нее вакуумным зазором задней панели, на которой расположены пленочный плоский автоэмиссионный катод и две группы пересекающихся управляющих электродов. Катод и управляющие электроды разделены пленкой диэлектрика. Для осуществления прохождения автоэлектронов от катода к аноду в управляющих электродах и пленках диэлектриков имеются отверстия, образующие канал, в котором осуществляется управление электронным потоком с помощью управляющих электродов, причем геометрический размер в плане отверстий в диэлектриках больше таковых в пленочных управляющих электродах. Контакты всех электродов устройства находятся на одной задней панели. Зазор между панелями обеспечивается опорными элементами передней панели. В пленочном плоском автоэмиссионном катоде пленочное покрытие, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, расположено на части поверхности пленочного токопроводящего слоя. Покрытие, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, может быть выполнено из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, в частности алмазоподобной пленки углерода. Технический результат заключается в повышении надежности, улучшении электрофизических параметров устройства и расширенных технологических возможностях устройства. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электронной технике, к вакуумной микроэлектронике, к устройствам отображения информации.

Известно техническое решение по патенту Российской Федерации N 2022393 H 01 J 31/12, 21/10, 1/30, содержащее подложку, на которой расположены анодные электроды, диэлектрический слой, на котором выполнены перпендикулярно полосковым электродам катодные электроды. В местах перекрестий в катодных электродах и диэлектрическом слое выполнены отверстия для образования на анодных электродах рабочей области, на которых расположены возвышенности из проводящего материала в виде усеченной формы, верхняя точка которой расположена выше плоскости электрода и покрыта люминофором, кромка лезвия эмиттеров выполнена зубчатой и нависает над отверстиями в диэлектрическом слое. Расположение анодных электродов непосредственно на подложке позволяет снизить анодное напряжение, мощность потребления ввиду уменьшения расстояния между вершиной эмиттера и анодом, а также повысить разрешающую способность ввиду отсутствия расфокусировки электронного пучка. Выполнение анодных и катодных электродов перекрещивающимися позволяет формировать изображение с высоким разрешением и при малой мощности потребления.

Известно плоское устройство отображения информации (заявка ЕПВ (EP) N 0449284 МКИ H 01 J 31/12, 1990г.). Устройство состоит из передней панели с анодом, имеющим люминофор, задней панели, отделенной от передней панели вакуумной областью, термокатода, двух групп пленочных управляющих электродов, расположенных с двух сторон диэлектрической платы, размещенной в вакуумной области между передней панелью и термокатодом. Электроды управления и диэлектрическая плата имеют сквозные отверстия, расположенные напротив катода. Отверстия образуют каналы для прохождения электронных потоков от катода до люминофора, причем управление электронными потоками осуществляется посредством подачи управляющих потенциалов на пересекающиеся электроды управления. Следует отметить, что пересекающиеся в двух плоскостях группы электродов управления, располагаясь на двух сторонах диэлектрической платы, имеют параллельно расположенные поверхности. Устройство имеет контакты к электродам, с помощью которых осуществляются электрические соединения электродов с цепями питания и управления.

Недостатком устройства является его низкая энергетическая эффективность из-за расхода энергии, потребляемой непрерывно включенным термокатодом, наличие навесных элементов термокатода, расположенного во внутривакуумном объеме, что снижает надежность устройства и воспроизводимость параметров устройства.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства отображения информации по заявке N 0449284, где: 1 - передняя панель; 2 - анод с катодолюминесцентным покрытием; 3 - задняя панель; 4 - катод; 5, 6 - управляющие электроды; 7 - отверстие; 8 - диэлектрик; 9, 10- вакуумные области.

Известно устройство по заявке на Европейский патент N 95108078.7 H 01 J 1/30, содержащее оптически прозрачную переднюю и параллельную ей заднюю панель, вместе с ней образующую замкнутое пространство, на внутренней поверхности передней панели расположен оптически прозрачный электрод, служащий анодом, поверхность которого покрыта катодолюминесцентным материалом, на внутренней поверхности задней панели расположен первый токопроводящий слой, на поверхности которого расположен материал с низкой работой выхода, на котором расположен контактный проводящий слой, изолирующий слой и 2-й токопроводящий слой, причем контактный проводящий слой, изолирующий слой и 2-й токопроводящий слой, имеют отверстия одинакового размера до материала с низкой работой выхода, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия.

На поверхности 2-го токопроводящего слоя может располагаться несколько чередующихся диэлектрических и токопроводящих слоев, причем в них также сформированы отверстия; столбики, состоящие из этих слоев, фиксируют зазор между передней и задней панелями.

Недостатком устройства является расположение материала с низкой работой выхода, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, на всей поверхности 1-го токопроводящего слоя катода, что создает технологические ограничения для формирования контактной системы устройства в случае, когда материал с низкой работой выхода имеет высокое удельное электрическое сопротивление, или является диэлектриком, например, когда таким материалом является алмазоподобная пленка углерода.

Другим недостатком устройства является наличие в нем отдельных изолирующих областей, разделяющих электроды, служащие катодом, и сопряженных с задней панелью и диэлектриком, отделяющим электроды, служащие катодом, от пленочных управляющих электродов, так как это требует дополнительных затрат на их формирование. Кроме того, снижается надежность конструкции из-за наличия дополнительных механических напряжений в структуре.

Недостатком устройства является также нестабильность его работы из-за эффекта накопления заряда на стенках отверстий в диэлектриках и экранирующего влияния на электрические поля, формируемые электродами управления, вследствие одинакового размера отверстий в диэлектриках и управляющих электродах: управляющая полем поверхность электродов является продолжением поверхности стенок отверстия в диэлектриках и расположена в непосредственной близости от диэлектрической поверхности, на которой осуществляется накопление зарядов.

Недостатком устройства является формирование зазора между передней и задней панелями при помощи чередующихся диэлектрических и токопроводящих слоев, расположенных на задней панели, так как требуется проведение большого числа чередующихся операций формирования этих слоев, что требует затрат. Кроме того, ограничиваются технологические возможности изготовления устройства вследствие необходимости подбора пленочных материалов с требуемыми механическими напряжениями и высокой адгезией, а также необходимости решения проблемы селективного травления этих слоев до материала с низкой работой выхода. Наличие чередующихся диэлектрических и токопроводящих слоев приводит к появлению дополнительных механических напряжений и снижению надежности устройства. Чередующиеся диэлектрические и токопроводящие слои с отверстиями создают каналы, по которым осуществляется движение электронов от электрода, служащего катодом, до анода. Стенки канала оказывают экранирующее воздействие на потоки электронов и искажают их, что ухудшает электрофизические параметры устройства.

Недостатком устройства является расположение выводов электродов на обеих панелях: на передней панели формируются выводы анодных электродов, на задней панели - выводы электродов, служащих катодом, и управляющих электродов. Это снижает надежность устройства вследствие наличия разнотипных контактов, требует дополнительных затрат на их изготовление и приводит к усложнению технологии сборки устройства. Устройство требует введения дополнительных контактирующих элементов, снижающих надежность и обладающих дополнительным электрическим сопротивлением, что ухудшает электрофизические характеристики.

Устройство по заявке на Европейский патент N 95108078.7 является наиболее близким к предлагаемому и выбирается в качестве прототипа.

На фиг. 1, а представлено схематическое изображение устройства отображения информации по прототипу, где: 1 - передняя панель;
2 - анод;
3 - катодолюминесцентный материал;
4 - задняя панель;
5 - слой материала, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия,
6 - контактный проводящий слой,
7 - изолирующий слой;
8 - управляющий электрод;
9, 10, 11 - отверстия в слоях 6, 7, 8.

На фиг. 1, б представлено схематическое изображение другого варианта устройства отображения информации по прототипу, где:
1 - передняя панель;
2 - анод;
3 - катодолюминесцентный материал;
4 - задняя панель;
5 - слой материала, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия;
6 - контактный проводящий слой;
7 - изолирующий слой;
8 - управляющий электрод (2 - й токопроводящий слой);
9, 10, 11 - отверстия в слоях 6, 7, 8;
12 - первый токопроводящий слой;
13,14,15,16 - изолирующие слои;
17, 18, 19- проводящие слои;
20 - столбики, фиксирующие зазор между передней и задней панелями;
21, 22, 23, 24 - источники напряжений.

Целью настоящего изобретения является следующая техническая задача:
- повышение надежности устройства,
- улучшение электрофизических параметров устройства,
- расширение технологических возможностей изготовления устройства.

Поставленная техническая задача решается тем, что в плоском устройстве отображения информации, содержащем изолирующую оптически прозрачную переднюю и параллельную ей заднюю панель, вместе с ней образующую замкнутое пространство, по меньшей мере, один электрод, служащий анодом и являющийся оптически прозрачным, по меньшей мере, часть поверхности которого покрыта катодолюминесцентным материалом, расположенный на внутренней поверхности передней панели, по меньшей мере, один электрод, служащий катодом, эмитирующая электроны часть поверхности которого соприкасается с вакуумной областью и расположена напротив катодолюминесцентного покрытия, и образованный пленочным токопроводящим слоем с пленочным покрытием из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, с, по меньшей мере, части поверхности которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, две группы пересекающихся пленочных управляющих электродов, разделенных диэлектриком и расположенных между электродами, служащими анодом и катодом, причем катод и пленочные управляющие электроды расположены на задней панели, а пленочные управляющие электроды имеют отдельные участки с параллельно расположенными поверхностями, диэлектрик, разделяющий пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, по меньшей мере, одно отверстие, проходящее через пленочные управляющие электроды и разделяющий их диэлектрик, и, по меньшей мере, одно отверстие до поверхности электрода, служащего катодом, в диэлектрике, разделяющем электрод, служащий катодом, и пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, причем отверстия симметрично расположены напротив каждого отверстия, проходящего через управляющие электроды и разделяющий их диэлектрик, согласно изобретению пленочное покрытие, с, по меньшей мере, части поверхности которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, расположено, по меньшей мере, на части поверхности пленочного токопроводящего слоя электрода, служащего катодом, геометрические размеры в плане отверстий в диэлектрике, разделяющем пленочные управляющие электроды, и в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, больше геометрических размеров отверстий в пленочных управляющих электродах, передняя панель на стороне, обращенной к задней панели, имеет опорные элементы, распределенные по поверхности панели и контактирующие с поверхностью задней панели, а электрод, служащий анодом, имеет контактную площадку, расположенную на задней панели, причем электрический контакт с ней осуществляется через опорный элемент или через токопроводящую пленку, расположенную на нем.

Это позволяет улучшить электрофизические параметры устройства, так как устраняется накопление заряда на стенках отверстий в диэлектриках, так как стенки этих отверстий утоплены внутрь зазоров между электродами устройства, повысить надежность устройства за счет выполнения опорных элементов, фиксирующих зазор между панелями, на передней панели, так как устраняются проблемы механических напряжений в структуре устройства, а также за счет того, что контакт электрода, служащего анодом, размещен на задней панели. Вследствие этого также расширяются технологические возможности изготовления устройства, включая этап сборки устройства. При расположении части опорных элементов по периферии устройства опорные элементы могут быть составной частью герметичного соединения панелей.

Целесообразно контакты к пленочным управляющим электродам и к электроду, служащему катодом, расположить на поверхности задней панели, обращенной к передней панели, причем электрод, служащий катодом, и пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, соединить с контактами через отверстия в диэлектриках.

Предпочтительно в качестве материала задней панели использовать диэлектрик.

Можно контакты к пленочным управляющим электродам и к электроду, служащему катодом, расположить на поверхности задней панели, обращенной в сторону, противоположную передней панели, причем электрод, служащий катодом, соединить с контактом через отверстие в задней панели, а пленочные управляющие электроды соединить с контактами через отверстия в диэлектрике, разделяющем их с задней панелью, и через отверстия в задней панели. При расположении контактов на задней панели со стороны, противоположной передней панели, отсутствует необходимость изготовления герметичных выводов электродов из вакуумной области к внешним контактным устройствам через шов, герметизирующий пространство между передней и задней панелями. Это позволяет выполнить такие выводы до изготовления электродной системы устройства и расширить диапазон применяемых материалов и режимов обработок при изготовлении устройства, что позволяет повысить надежность изделий и воспроизводимость их параметров. В этом варианте конструкции задняя панель должна быть выполнена из диэлектрического материала. При расположении контактов на поверхности задней панели, обращенной к передней панели, сокращается общий цикл изготовления устройства и снижается его стоимость.

Геометрические размеры в плане пленочного покрытия из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, расположенного на пленочном токопроводящем слое, больше геометрических размеров в плане отверстия в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, или равны им.

В одном из вариантов реализации конструкции геометрические размеры в плане пленочного покрытия из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, расположенного на пленочном токопроводящем слое электрода катода, меньше геометрических размеров в плане отверстия в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, а пленочный управляющий электрод, обращенный к передней панели, состоит из двух слоев - верхнего и нижнего, причем верхний слой пленочного управляющего электрода, обращенного к передней панели, выполнен из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону. Такой вариант конструкции расширяет технологические возможности изготовления устройства. В этом случае возможно расположение части пленочного покрытия из материала с отрицательным сродством к электрону поверх управляющего электрода, обращенного к передней панели, и на кромках обоих управляющих электродов, выступающих в отверстие.

Целесообразно толщину диэлектрика, разделяющего пленочные управляющие электроды, и толщину диэлектрика, разделяющего пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, выбирать в пределах от 0,2 до 5 мкм. При толщине меньше 0,2 мкм снижается максимально допустимая величина напряжения между электродами и повышается дефектность изоляции. При толщине большей 5 мкм расстояние между электродами анода и катода возрастает, что приводит к необходимости увеличения анодного напряжения и к увеличению энергопотребления. Приближение кромки эмиттеров к аноду позволяет уменьшить анодное напряжение на 40-60 В и увеличить излучающую мощность одной точки.

Материал пленочного покрытия на тонкопленочном токопроводящем слое электрода, служащего катодом, выбирают из группы элементов - углерод, кальций, стронций, марганец, скандий, гафний, барий, иттрий, кадмий, магний, бериллий. При этом предпочтительно использовать алмазоподобную пленку углерода, обладающую низкой напряженностью электрического поля, вызывающего автоэлектронную эмиссию, что снижает энергопотребление устройства и, следовательно, улучшает электрофизические параметры устройства. Кроме того, снижается уровень используемых управляющих напряжений, что снижает требования к элементам управления системы матричной адресации и повышает надежность их работы.

Поверхность пленочного покрытия на тонкопленочном токопроводящем слое электрода, служащего катодом, когда материал пленочного покрытия выбирается из группы - углерод, кальций, стронций, марганец, скандий, гафний, барий, иттрий, кадмий, магний, бериллий может иметь острия и/или микровыступы, вершины которых расположены на уровне меньшем или равном 0,9 расстояния от поверхности токопроводящего слоя электрода, служащего катодом, до управляющего электрода, обращенного к задней панели. Наличие острий и/или микровыступов дополнительно снижает величины используемых электрических напряжений. При большем расстоянии от поверхности токопроводящего слоя электрода, служащего катодом, до вершин острий и/или микровыступов уменьшается эффективность работы управляющих электродов.

Целесообразно для организации управления устройством при его реализации в матричном исполнении использовать электронные ключи, основанные на эффекте полевой эмиссии и образованные электродами устройства. Такие ключи могут использоваться для формирования расположенных по периферии матричного дисплея дешифраторов сигналов управления, подающих управляющие сигналы на ортогонально расположенные пересекающиеся шины двух групп управляющих электродов. В этом случае электронные ключи управляют матрицей с пассивной адресацией. В случае дополнительного расположения электронных ключей у каждого элемента изображения (пиксела) реализуется вариант дисплея с активной матричной адресацией. При этом электрические конденсаторы, образованные электродами системы управления и электродами элементов изображения, могут выполнять роль внутренней памяти, что позволяет увеличить информационную емкость устройства при высоком уровне яркости за счет увеличения времени свечения отдельных элементов изображения при последовательном, построчном включении элементов, что необходимо для воспроизведения изображения в динамическом режиме.

При изготовлении устройства с опорными элементами на передней панели целесообразно внешний вывод электрода, служащего анодом, расположить на задней панели. В этом случае электрический контакт анода с внешним выводом на задней панели осуществляется через токопроводящую пленку, покрывающую опорный элемент, в случае формирования опорных элементов из диэлектрика и через тело опорного элемента в случае, если он образован токопроводящим материалом. Для повышения надежности устройства поверхность электродов целесообразно защитить пассивирующим покрытием, например неорганическим диэлектрическим материалом, с отверстиями к внешним выводам устройства.

Отличительными от прототипа признаками настоящего изобретения являются следующие признаки:
- пленочное покрытие, из которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, расположено на части поверхности пленочного токопроводящего слоя электрода, служащего катодом;
- геометрические размеры в плане отверстий в диэлектрике, разделяющем пленочные управляющие электроды, и в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, больше геометрических размеров отверстий в пленочных управляющих электродах;
- передняя панель на стороне, обращенной к задней панели, имеет опорные элементы, распределенные по поверхности панели и контактирующие с поверхностью задней панели;
- электрод, служащий анодом, имеет контактную площадку, расположенную на задней панели, причем электрический контакт с ней осуществляется через опорный элемент или токопроводящую пленку, расположенную на нем;
- контакты к пленочным управляющим электродам и к электроду, служащему катодом, расположены на поверхности задней панели, обращенной к передней панели, причем электрод, служащий катодом, и пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, соединены с контактами через отверстия в диэлектриках;
- в другом варианте контакты к пленочным управляющим электродам и к электроду, служащему катодом, расположены на поверхности задней панели, обращенной в сторону, противоположную передней панели, причем электрод, служащий катодом, соединен с контактом через отверстие в задней панели, а пленочные управляющие электроды соединены с контактами через отверстия в диэлектрике, разделяющем их с задней панелью, и через отверстия в задней панели; в этом случае материал задней панели является диэлектриком;
- геометрические размеры в плане пленочного покрытия из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, расположенного на пленочном токопроводящем слое, больше геометрических размеров в плане отверстия в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, или равны им;
- в другом варианте геометрические размеры в плане пленочного покрытия из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, расположенного на пленочном токопроводящем слое электрода катода, меньше геометрических размеров в плане отверстия в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом;
- в одном из вариантов пленочный управляющий электрод, обращенный к передней панели, состоит из двух слоев - верхнего и нижнего, причем верхний слой пленочного управляющего электрода, обращенного к передней панели, может быть выполнен из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону и может покрывать кромку нижнего слоя в отверстии;
- толщина диэлектрика, разделяющего пленочные управляющие электроды, и толщина диэлектрика, разделяющего пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, составляет величину от 0,2 до 5 мкм;
- материал пленочного покрытия на тонкопленочном токопроводящем слое электрода, служащего катодом, выбирается из группы элементов углерод, кальций, стронций, марганец, скандий, гафний, барий, иттрий, кадмий, магний, бериллий;
- в качестве пленочного покрытия электрода, служащего катодом, используется алмазоподобная пленка углерода;
- в одном из вариантов поверхность пленочного покрытия на тонкопленочном токопроводящем слое электрода, служащего катодом, выбранного из группы элементов - углерод, кальций, стронций, марганец, скандий, гафний, барий, иттрий, кадмий, магний, бериллий имеет острия и/или микровыступы, вершины которых находятся на уровне меньшем или равном 0,9 расстояния от поверхности токопроводящего слоя электрода, служащего катодом, до управляющего электрода, обращенного к задней панели;
- устройство содержит электронные ключи, основанные на эффекте полевой эмиссии, причем электронные ключи образованы электродами устройства;
- поверхность электродов имеет пассивирующее покрытие, например, из неорганического диэлектрика с отверстиями к внешним выводам устройства.

Плоское устройство отображения информации работает следующим образом. На электрод, служащий анодом, подается положительное напряжение относительно электрода, служащего катодом. Вследствие небольшого расстояния между электродами устройства, а также отрицательного сродства к электрону эмиттирующей поверхности катода обеспечивается холодная эмиссия электронов при низких значениях напряжения между электродами. Подавая соответствующее напряжение на управляющие электроды, можно управлять положением светящейся точки на экране, а также вызывать свечение всего экрана или его частей, т.е. формировать изображение. Работа автоэлектронного катода основана на холодной эмиссии электронов.

В предлагаемом устройстве имеет место повышение надежности, улучшение электрофизических параметров устройств и расширение технологических возможностей его изготовления за счет того, что:
- автоэлектронная эмиссия осуществляется из пленочного покрытия, которое расположено на части поверхности пленочного токопроводящего слоя электрода, служащего катодом;
- канал для пучка электронов, эмиттируемых с катода, образован отверстиями в диэлектриках и управляющих электродах таким образом, что геометрические размеры в плане отверстий в диэлектриках больше таковых в пленочных управляющих электродах;
- контакты всех электродов устройства находятся на одной - на задней - панели;
- заданный зазор между панелями обеспечивается опорными элементами передней панели.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение сечения одного элемента изображения предлагаемого плоского устройства отображения информации по п.п. 1,2 формулы, где:
1 - передняя панель;
2 - анод;
3 - катодолюминесцентное покрытие;
4 - задняя панель;
5 - вакуумная область;
6 - пленочный токопроводящий слой катода;
7 - пленочное покрытие катода;
8 - автоэмиссионная поверхность катода;
9 - пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели;
10 - пленочный управляющий электрод, обращенный к передней панели;
11 - диэлектрик, разделяющий управляющие электроды;
12 - диэлектрик, разделяющий управляющий электрод, обращенный к задней панели, и катод;
13 - отверстие;
14,15,16,17- контакты к электродам.

Единичный элемент изображения плоского устройства отображения информации (фиг. 2) заключает переднюю панель 1, на которой расположен анод 2 с катодолюминесцентным покрытием 3. На задней панели 4, отделенной от передней панели вакуумной областью 5, расположен пленочный токопроводящий слой катода 6 с пленочным покрытием 7, поверхность которого 8 является эмиттирующей электроны под действием электрического поля, приложенного между электродами анода и катода, за счет автоэлектронной эмиссии. Пленочный управляющий электрод 9 отделен от управляющего электрода 10 диэлектриком 11, а от электрода, служащего катодом, диэлектриком 12, причем пленочные управляющие электроды 9,10 и диэлектрики 11, 12 имеют сквозное проходящее через них до автоэмиссионной поверхности катода 8 отверстие 13. Это отверстие является каналом, через который осуществляется прохождение электронов, эмиттируемых поверхностью 8, до анода 2 с катодолюминесцентным покрытием 3. Под воздействием электронного потока в катодолюминесцентном покрытии возникает свечение, визуально наблюдаемое через прозрачные переднюю панель 1 и анод 2. Включение отдельных элементов изображения, из которых может состоять устройство, осуществляется подачей управляющих напряжений на пересекающиеся электроды управления 9,10. Это позволяет использовать устройство для формирования изображения в динамическом режиме. Подача напряжений питания и управления к катоду 6, управляющим электродам 9, 10 и аноду 2 осуществляется через контакты 14, 15, 16, 17 соответственно.

На фиг. 3 представлено схематическое изображение сечения предлагаемого плоского устройства отображения информации по п.п. 1,3,5,6,11,14, где:
1 - передняя панель;
2 - анод;
3 - катодолюминесцентное покрытие;
4 - задняя панель;
5 - вакуумная область;
6 - пленочный токопроводящий слой катода;
7 - пленочное покрытие катода из алмазоподобной пленки углерода;
8 - автоэмиссионная поверхность катода;
9 - пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели;
10 - пленочный управляющий электрод, обращенный к передней панели;
11 - диэлектрик, разделяющий управляющие электроды;
12 - диэлектрик, разделяющий управляющий электрод, обращенный к задней панели, и катод;
13 - отверстие;
14 - верхний слой управляющего электрода из алмазоподобной пленки углерода;
15,16,17,18 - контакты к электродам, выведенные на обратную сторону задней панели;
19 - пассивирующее покрытие;
20 - опорный элемент;
21,22,23,24 - окна в пассивирующем покрытии.

Вариант конструкции предлагаемого устройства, представленный на фиг.3, отличается от устройства, представленного на фиг. 2, тем, что контакты 15,16,17,18 к электродам выведены на обратную сторону задней панели 4. Кроме того, в этом варианте геометрические размеры в плане покрытия 7 из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, меньше геометрических размеров отверстия 13. Управляющий электрод, обращенный к передней панели, состоит из токопроводящего слоя 10 и пленочного покрытия 14 из алмазоподной пленки углерода. Передняя панель 1 и задняя панель 4 разделены вакуумным зазором 5 и опорными элементами 20, фиксирующими расстояние между панелями. Контакты 15,16,17,18 имеют пассивирующее покрытие 19 с окнами 21,22,23,24.

Формула изобретения

1. Плоское устройство отображения информации, содержащее изолирующую, оптически прозрачную переднюю и параллельную ей заднюю панель, вместе с ней образующую замкнутое пространство, по меньшей мере один электрод, служащий анодом и являющийся оптически прозрачным, по меньшей мере часть поверхности которого покрыта катодолюминесцентным материалом, расположенный на внутренней поверхности передней панели, по меньшей мере один электрод, служащий катодом, эмиттирующая электроны часть поверхности которого соприкасается с вакуумной областью и расположена напротив катодолюминесцентного покрытия, и образованный пленочным токопроводящим слоем с пленочным покрытием из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, с по меньшей мере части поверхности которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, две группы пересекающихся пленочных управляющих электродов, разделенных диэлектриком и расположенных между электродами, служащими анодом и катодом, причем катод и пленочные управляющие электроды расположены на задней панели, а пленочные управляющие электроды имеют отдельные участки с параллельно расположенными поверхностями, диэлектрик, разделяющий пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, по меньшей мере одно отверстие, проходящее через пленочные управляющие электроды и разделяющий их диэлектрик, и по меньшей мере одно отверстие до поверхности электрода, служащего катодом, в диэлектрике, разделяющем электрод, служащий катодом, и пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, причем отверстия симметрично расположены напротив каждого отверстия, проходящего через управляющие электроды и разделяющий их диэлектрик, отличающееся тем, что пленочное покрытие, с по меньшей мере части поверхности которого осуществляется автоэлектронная эмиссия, расположено по меньшей мере на части поверхности пленочного токопроводящего слоя электрода, служащего катодом, геометрические размеры в плане отверстий в диэлектрике, разделяющем пленочные управляющие электроды, и в диэлектрике, разделяющем пленочные управляющие электроды, обращенные к задней панели, и электрод, служащий катодом, больше геометрических размеров в пленочных управляющих электродах, передняя панель на стороне, обращенной к задней панели, имеет опорные элементы, распределенные по поверхности панели и контактирующие с поверхностью задней панели, а электрод, служащий анодом, имеет контактную площадку, расположенную на задней панели, причем электрический контакт с ней осуществляется через один опорный элемент или через токопроводящую пленку, расположенную на нем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контакты к пленочным управляющим электродам и к электроду, служащему катодом, расположены на поверхности задней панели, обращенной к передней панели, причем электрод, служащий катодом, и пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, соединены с контактами через отверстия в диэлектриках.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал задней панели являются диэлектриком, а контакты к пленочным управляющим электродам и к электроду, служащему катодом, расположены на поверхности задней панели, обращенной в сторону, противоположную передней панели, причем электрод, служащий катодом, соединен с контактом через отверстие в задней панели, а пленочные управляющие электроды соединены с контактами через отверстия в диэлектрике, разделяющем их с задней панелью, и через отверстия в задней панели.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что геометрические размеры в плане пленочного покрытия из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, расположенного на пленочном токопроводящем слое, больше геометрических размеров в плане отверстия в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, или равны им.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что геометрические размеры в плане пленочного покрытия из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону, расположенного на пленочном токопроводящем слое электрода катода, меньше геометрических размеров в плане отверстия в диэлектрике, разделяющем пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пленочный управляющий электрод, обращенный к передней панели, состоит из двух слоев - верхнего и нижнего.

7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что верхний слой пленочного управляющего электрода, обращенного к передней панели, выполнен из материала, обладающего отрицательным сродством к электрону.

8. Устройство по любому из пп.4, 5 или 6, отличающееся тем, что верхний слой пленочного управляющего электрода, обращенного к передней панели, покрывает кромку нижнего слоя в отверстии.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина диэлектрика, разделяющего пленочные управляющие электроды, и толщина диэлектрика, разделяющего пленочный управляющий электрод, обращенный к задней панели, и электрод, служащий катодом, составляет величину от 0,2 до 5 мкм.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал пленочного покрытия на тонкопленочном токопроводящем слое электрода, служащего катодом, выбирают из группы элементов: углерод, калий, стронций, марганец, скандий, гафний, барий, иттрий, кадмий, магний, бериллий.

11. Устройство по п.1 или 10, отличающееся тем, что в качестве пленочного покрытия электрода, служащего катодом, используется алмазоподобная пленка углерода.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что поверхность пленочного покрытия на тонкопленочном токопроводящем слое электрода, служащего катодом, имеет острия и/или микровыступы, вершины которых находятся на уровне, меньшем или равном 0,9 расстояния от поверхности токопроводящего слоя электрода, служащего катодом, до управляющего электрода, обращенного к задней панели.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит электронные ключи, основанные на эффекте полевой эмиссии, причем электронные ключи образованы электродами устройства.

14. Устройство по любому из пп.1 - 13, отличающееся тем, что поверхность электродов имеет защитное пассивирующее покрытие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 5-2002

(73) Патентообладатель:
ЗАО "ТЕХНО-ТМ" (RU)

Договор № 13632 зарегистрирован 06.12.2001

Извещение опубликовано: 20.02.2002