Катодолюминесцентный экран

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в частности в телевизорах, видеотелефонах, компьютерах. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления, повышение надежности и снижение стоимости экрана. Для достижения технического результата в известном устройстве катодолюминесцентного экрана, содержащем внутри прозрачной вакуумной оболочки плату с расположенными на ней анодными электродами в виде параллельных полосок, покрытых люминофором, прямонакальные катоды и управляющие электроды, закрепленные внутри оболочки ортогонально анодным электродам, соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, нанесенные на периферии платы, управляющие электроды выполнены на прозрачной диэлектрической пластине в виде электропроводящих прозрачных тонкопленочных полосок и расположенных с диаметрально противоположной стороны от катодов в сравнении с анодными электродами на расстоянии, определяемом соотношением: d₁/d₂ ≅ 0,5, где d₁, d₂ - расстояние от управляющих и анодных электродов соответственно до прямонакальных катодов. 4 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в частности в телевизорах, видеотелефонах, компьютерах.

Широкое распространение получили в последние годы в отечественной и зарубежной промышленности катодолюминесцентные (вакуумные) низковольтные цифровые и буквенно-цифровые индикаторы (см. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы. М.: Радио и связь, 1985 г., стр. 74 - 84; Русина Е.В. Матричные индикаторы и панели на основе низковольтной катодолюминесценции. Журнал "Электронная промышленность", N 5-6, 1982 г., стр. 88-89).

Недостатком данных устройств является наличие сложной системы управляющих электродов, выполненных в виде натянутого большого количества сеточных полос, при этом они расположены на одном уровне удаленности от анодных сегментов, и с промежутками между собой, что ухудшает эргономические параметры индикатора: габаритную яркость, угол обзора.

Известны кинескопы и электронно-лучевые трубки на основе изобретенной в 1897 г. немецким физиком К.Брауном трубки (см. БСЭ, 1974 г., т. 18, стр. 597). Устройство состоит из вакуумного баллона, катода, систем фокусировки и управления лучом электронов илюминесцентного экрана.

Известны различные модификации данного устройства, описанные, например, в "Зарубежной электронной технике", N 19(40), 1976 г., стр. 4-35.

Недостатками этих конструкций являются их громоздкость и соответственно невозможность использования в современных аппаратурах за счет сложных устройств фокусировки и развертки, наличия горловины, определяющей большую длину баллона.

Известны катодолюминесцентные индикаторы матричного типа, состоящие из плоского вакуумного баллона, распределенного в плоскости катода, матричной системы управления и люминесцентного экрана, например заявка Франции N 2732159, МКИ⁶: H 01 J 31/12, заявл. 22.03.95 г., опубл. 27.09.96 г.

Наряду с достоинством матричных индикаторов - плоская конструкция малой толщины, отметим недостаток: большое число выводов (по числу строк и столбцов), что усложняет схему управления индикатором.

Известен катодолюминесцентный индикатор, содержащий вакуумный баллон и плоскую стеклянную плату, на которой размещены анодные сегменты с нанесенным слоем люминофора и соединительные проводники, а также катод и управляющие электроды, которые закреплены на держателях.

Управляющие электроды выполнены в виде сеток, расположенных в одной плоскости между катодами и анодами, между сетками имеются промежутки, т.е. сетки изолированы друг от друга (не касаются друг друга), при этом каждая сетка окантована рамкой (см. книгу Горфинкеля Б.И. и др. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983 г., стр. 31-35, рис. 18).

Недостатками таких устройств является то, что свечение люминофора, покрывающего аноды, осуществляется подачей положительных напряжений - десятки вольт на аноды и сетки. Положительное напряжение на сетках приводит к наличию значительных сеточных токов и соответственно потреблению дополнительной мощности, напрямую не связанной с преобразованием электрической энергии в световую.

Наиболее близким аналогом по технической сущности заявляемого изобретения является конструкция катодолюминесцентного матричного экрана с числом знакомест 128 х 128 (П-626), описанного в книге Горфинкеля Б.И. и др. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983 г., стр. 48, рис. 34, в котором сеточные электроды (управляющие электроды) выполнены в виде натянутых тонких механических струн.

Недостатками этого экрана является сложность конструктивно-технологического изготовления сеточного узла, его дороговизна и ненадежность, приводящая к браку в производстве и в работе, высокая потребляемая мощность положительных сеток.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления, повышении надежности и снижении стоимости экрана.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве катодолюминесцентного экрана, содержащем внутри прозрачной вакуумной оболочки плату с расположенными на ней анодными электродами в виде параллельных полосок, покрытых люминофором, прямонакальные катоды и управляющие электроды, закрепленные внутри вакуумной оболочки ортогонально анодным электродам, соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, нанесенные на периферии платы, управляющие электроды выполнены на прозрачной диэлектрической пластине в виде электропроводящих прозрачных тонкопленочных полосок и расположены с диаметрально противоположной стороны от прямонакальных катодов в сравнении с анодными электродами на расстоянии, определяемом соотношением: где d₁, d₂ - расстояния от управляющих и анодных электродов соответственно до прямонакальных катодов.

Таким образом, применение нового конструктивного решения в части технологии изготовления экранов и нового соотношения размеров, определяющих взаимное месторасположение электродов внутри вакуумной оболочки, позволяет решить все проблемы.

На фиг. 1 изображен катодолюминесцентный экран в соответствии с предлагаемым техническим решением.

На фиг. 1(а) дан фрагмент катодолюминесцентного экрана, на котором изображены управляющие электроды.

На фиг. 2 изображен катодолюминесцентный экран в разрезе.

На фиг. 3 изображен фрагмент катодолюминесцентного экрана.

На чертежах введены следующие обозначения: 1 - плата; 2 - прозрачная вакуумная оболочка; 3 - анодные электроды; 4 - люминофор; 5 - прямонакальные катоды; 6 - управляющие электроды; 7 - прозрачная пластина, на которой расположены управляющие электроды 6;
8 - токоведущие дорожки;
9 - контактные площадки;
10 - внешние вывода.

Катодолюминесцентный экран содержит прозрачную вакуумную оболочку 2, внутри которой на плате 1 расположены анодные электроды 3, покрытые люминофором 4 и прямонакальные катоды 5. Управляющие электроды 6 выполнены на прозрачной пластине 7 в виде электропроводящих полосок, расположенных с диаметрально противоположной стороны от прямонакальных катодов в сравнении с анодными электродами 3 на расстоянии, определяемом соотношением:

где d₁ - расстояние от управляющих электродов до прямонакальных катодов;
d₂ - расстояние от анодных электродов до прямонакальных катодов
Работа катодолюминесцентного экрана состоит в следующем.

Получение люминесцентного изображения на экране достигается методом матричного формирования из отдельных светящихся точек, каждая из которых получается под местом пересечения управляющих 6 и анодных 3 электродов - полосок, на которые в данный момент одновременно подан положительный потенциал. Для прекращения свечения на управляющий электрод 6 подается отрицательный потенциал.

Возможность такого управления обеспечена экспериментально подобранным соотношением ответственного как за величину низкого запирающего потенциала, так и за приемлемый уровень разрешающей способности экрана, при условии, что (d₁ + d₂) выбирается максимально возможной с точки зрения работоспособности всех элементов конструкции экрана в целом.

Описанное управление особенно приемлемо для воспроизведения несложных картин изображения, периодичных, закономерных, например, в экранах, у которых анодное изображение в виде одномерных протяженных полос с постоянным шагом.

Одна из форм описанного управления - это ШИМ (широтно-импульсная модуляция), это обеспечивает получение шкалы серого.

Использование заявляемой конструкции катодолюминесцентного экрана обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества:
1) простоту конструктивно-технологического изготовления управляющего электрода, например, с использованием вакуумного напыления тонкой металлической пленки и фотолитографического процесса для создания нужной топологии электродов (простота конструкции особенно важна в случае, когда электродов много, например экран);
2) простоту установления и монтажа управляющих электродов внутри баллона;
3) высокую надежность конструкции, исключающую практически возможность коротких замыканий между управляющими и анодными электродами;
4) существенное снижение себестоимости изготовления экрана.

Формула изобретения

Катодолюминесцентный экран, содержащий внутри прозрачной вакуумной оболочки плату с расположенными на ней анодными электродами в виде параллельных полосок, покрытых люминофором, прямонакальные катоды и управляющие электроды, закрепленные внутри вакуумной оболочки ортогонально анодным электродам, соединенным токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, нанесенные на периферии платы, отличающийся тем, что управляющие электроды выполнены на прозрачной диэлектрической пластине, в виде электропроводящих прозрачных тонкопленочных полосок и расположены с диаметрально противоположной стороны от прямонакальных катодов в сравнении с анодными электродами на расстоянии, определяемом соотношением

где d₁, d₂ - расстояние от управляющих и анодных электродов соответственно до прямонакальных катодов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4