Патент на изобретение №2253167
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ЭКРАН
(57) Реферат:
Изобретение относится к индикаторной технике, а более конкретно к матричным катодолюминесцентным экранам или плоским электронно-оптическим выходам, используемым в вычислительной технике, радиолокации, телевидении и т.д. Технический результат – повышение надежности экрана и, соответственно, качества отображаемой информации. Достигается тем, что в катодолюминесцентном матричном экране, содержащем вакуумную оболочку с изолирующей основой, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, катоды, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие на пересечении светоизлучающие сегменты, катоды-эмиттеры выполнены нанесением углеродных нанотрубок на управляющие электроды с возможностью эмиттирования электронного потока при включении, по крайней мере, одного управляющего электрода из совокупности управляющих электродов в момент включения соответствующих анодных электродов. Кроме того, расстояние между плоскостями систем анодных электродов и управляющих электродов-катодов-эмиттеров и разность потенциалов между включенными анодными электродами и управляющими электродами-катодами-эмиттерами связаны соотношением
Изобретение относится к индикаторной технике, а более конкретно к матричным катодолюминесцентным экранам или плоским электронно-лучевым трубкам (ЭЛТ) с электрическим входом и оптическим выходом, используемым в вычислительной технике, радиолокации, телевидении и т.д. Катодолюминесцентный матричный экран представляет собой вакуумный электронный прибор, термоэлектронный катод, управляющие сетки и держатели, заключенные в вакуумно-плотную оболочку с платой, на которой по заданному рисунку размещены токопроводящие сегменты экрана, покрытые люминофором, и токопроводящая разводка с контактными площадками. См. Горфинкель Б.И., Абалдуев Б.В., Медведев Р.С., Логинов А.П. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983 г., с.112; Быстров Ю.А., Персианов Г.М. Севостьянов Ю.С. Вакуумные люминесцентные индикаторы. – Обзоры по электронной технике. Сер. 4, изд-во ЦНИИ “Электроника”, вып.2 (885), 1982 г., с.44. Известны вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ), содержащие вакуумный баллон, в котором помещена плата с расположенными на ней анодными электродами, которые покрыты люминофором, а также катод, сетки и внешние вывода, соединенные с соответствующими электродами индикатора (см. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы, 1985 г., с.101-105; Русина Е.В. Матричные индикаторы на панели на основе низковольтной катодолюминесценции. Журнал “Электронная промышленность”, №5-6, 1982 г., с.88-89). Недостатками данных устройств являются наличие сложной системы прямонакальных катодов и соответственно высокая потребляемая мощность накаливания прямонакальных катодов. Известен катодолюминесцентный матричный экран, содержащий лицевую пластину и подложку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на подложку анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, управляющие электроды выполнены в виде ребер и расположены меньшей гранью на слое диэлектрика, нанесенного на подложку, и анодные электроды в местах пересечения анодных электродов и управляющих электродов, см. патент РФ №2173909, MKИ: H 01 J 31/12, опубл. 20.09.2001 г. Недостатком данной конструкции является сложные системы управляющих электродов и прямонакальных катодов, так как в случае использования данного устройства на крупногабаритных подложках способ его изготовления громоздок и технологически неэкономичен. Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому решению – прототипом является конструкция катодолюминесцентного экрана матричного типа, описанная в патенте РФ №2173908, МКИ: H 01 J 31/12, опубл. 20.09.2001 г., содержащая вакуумную оболочку, состоящую из лицевой пластины и изолирующей основы, системы прямонакальных катодов, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета, и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, систему управляющих электродов, ортогональных анодным электродам и образующих светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и изолирующую основу, между анодными электродами выполнены из диэлектрической пасты выступы-барьеры, на которых расположена система управляющих электродов по количеству строк экрана. Недостатком данного устройства является ненадежность конструкции за счет сложной технологии изготовления систем управляющих электродов и катодов за счет большого объема монтажных работ. Сущность изобретения в следующем. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности экрана и соответственно качества отображаемой информации. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в катодолюминесцентном матричном экране, содержащем вакуумную оболочку с изолирующей основой, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, катоды, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие на пересечении светоизлучающие сегменты, катоды-эмиттеры выполнены нанесением углеродных нанотрубок на управляющие электроды с возможностью эмиттирования электронного потока при включении, по крайней мере, одного управляющего электрода из совокупности управляющих электродов в момент включения соответствующих анодных электродов. Кроме того, расстояние между плоскостями систем анодных электродов и управляющих электродов-катодов-эмиттеров и разность потенциалов между включенными анодными электродами и управляющими электродами-катодами-эмиттерами связаны соотношением при Е Е – напряженность поля управляющего электрода-катода-эмиттера, U’a-суп-эм – установленная разность потенциала между включенными анодными электродами и включенным выбранным управляющим электродом-катодом-эмиттером, Ха-суп-эм – расстояние (мкм) между плоскостями анодных и управляющих электродов-катодов-эмиттеров, при этом для отключенных невыбранных управляющих электродов-катодов-эмиттеров разность потенциалов U’’a-суп-эм должна быть в пределах от 0 до 0,75 U’a-суп-эм вольт. Таким образом, в данном техническом решении в качестве катода-эмиттера используют управляющий электрод с нанесенными нанотрубкуами, образуя новый конструктивный элемент: управляющий электрод-катод-эмиттер. Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примером конкретного исполнения и описанием. На фиг.1 схематично изображен катодолюминесцентный матричный экран согласно заявляемому техническому решению. На фиг.2 схематично показан фрагмент катодолюминесцентного экрана: вид сверху изолирующей основы с анодными электродами и управляющими электродами с нанесенными нанотрубками, образующими управляющие электроды-катоды-эмиттеры, а также показан светоизлучающий сегмент. Приняты следующие обозначения: 1 – вакуумная оболочка, 2 – изолирующая основа, 3 – анодные электроды, 4 – люминофор, 5 – контактные площадки, 6 – внешние вывода, 7 – управляющие электроды-катоды-эмиттеры, 8 – углеродные нанотрубки, 9 – светоизлучающие сегменты. Катодолюминесцентный матричный экран содержит вакуумную оболочку 1 с изолирующей основой 2, на которую нанесены ряды анодных электродов 3, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором 4. Внутри вакуумной оболочки 1 расположены управляющие электроды-катоды-эмиттеры 7 ортогонально анодным электродам 3, образующие на пересечении светоизлучающие сегменты 9. Катоды-эмиттеры выполнены нанесением углеродных нанотрубок 8 на управляющие электроды, образуя (получая) новый элемент конструкции: управляющие электроды-катоды-эмиттеры. Работа катодолюминесцентного матричного экрана осуществляется следующим образом. Управление экраном осуществляется последовательной подачей в импульсном режиме положительного напряжения на соответствующие анодные электроды 3 относительно управляющего электрода-катода-эмиттера 7 со скважностью Q, равной количеству строк катодолюминесцентного матричного экрана (строка: управляющий электрод-катод-эмиттер). В новом катодолюминесцентном матричном экране, в котором катоды-эмиттеры выполнены нанесением углеродных нанотрубок 8 на управляющие электроды, образуя управляющие электроды-катоды-эмиттеры 7, электроны вытягиваются из управляющего электрода-катода-эмиттера 7 и рассеиваются равномерно по площади информационного поля – это ряды нанесенных на изолирующую основу 2 анодных электродов 3, покрытых люминофором 4 (см. фиг.1 и 2). Управление светоизлучающего сегмента 9 (см. фиг.2) выполняется благодаря формированию катода эмиттера нанесением углеродных нанотрубок 8 на управляющие электроды, образуя управляющие электроды-катоды-эмиттеры 7. Люминофор 4 под действием электронной бомбардировки начинает светиться. Анодные электроды 3, на которых отсутствует ускоряющий потенциал, не подвергаются воздействию электронного потока, и люминофоры 4 остаются в не возбужденном состоянии, т.е. все остальные элементы экрана не светятся. Таким образом, светоизлучающие сегменты 9, находящиеся на невыбранных анодных электродах, находятся под нулевым потенциалом относительно управляющего электрода-катода-эмиттера 8, а электронный поток на излучающие сегменты 9, находящиеся в пересечении выбранного анодного электрода 3 и невыбранного управляющего электрода-катода-эмиттера 7, заперт отрицательным напряжением, поданным на невыбранные управляющие электроды-катоды-эмиттеры 7. Подавая напряжение на выбранные анодные электроды 3 и управляющие электроды-катоды-эмиттеры 7 катодолюминесцентного матричного экрана, получают на экране необходимое изображение. Данное изобретение позволяет получить катодолюминесцентные матричные экраны как с черно-белым, так и цветным четким изображением, что особенно важно для систем с большой рабочей площадью – информационной зоной и высокой плотностью информации. ПРИМЕР. По данному техническому решению был изготовлен многоцветный катодолюминесцентный экран, в котором катоды-эмиттеры выполнены нанесением углеродных нанотрубок на управляющие электроды, т.е. образуя управляющие электроды-катоды-эмиттеры 7. На базе прибора П-626 (128× 128) были изготовлены два прибора: А) с анодными электродами, управляющими электродами и прямонакальными катодами (базовый образец); Б) с анодными электродами и управляющими электродами-катодами-эмиттерами (заявляемое техническое решение). Проведенные испытания показали: По базовому образцу: А) суммарная потребляемая мощность экрана Рхсумм составляет 10 Вт/дм2, она состоит из потребляемой мощности анодных электродов Рупа По заявляемому техническому решению: Б) мощность накаливания катодов-эмиттеров составляет 0, мощность управляющих электродов-катодов-эмиттеров составляет 0, остается потребляемая мощность анодных электродов Pa Таким образом, при осуществлении заявляемого изобретения суммарная мощность, потребляемая катодолюминесцентным матричным экраном, снижается в 9-10 раз. Испытания показали, что настоящее изобретение позволяет сократить технологический процесс при изготовлении одного прибора, так как исключаются: а) процесс изготовления прямонакальных катодов и, соответственно, затраты на материалы на них; б) держатели катодов и, соответственно, затраты на материалы для них; в) монтажные работы по сборке достаточно сложной системы прямонакальных катодов и их держателей. Итак, монтажные работы для изготовления и крепления катодов и их держателей в новом заявляемом техническом решении исключены. При работе прибора электрическое поле, вытягивающее электроны из управляющих электродов-катодов-эмиттеров, обеспечивает более равномерное свечение люминофора анодных электродов в сравнении с наличием отдельной системы прямонакальных катодов с большим шагом расположения t Указанные в формуле изобретения соотношения Е, U’a-суп-эм, Ха-суп-эм определены экспериментально с учетом известных закономерностей, принятых при конструировании электронных приборов. Таким образом, использование описываемой конструкции обеспечивает по сравнению с известными конструкциями катодолюминесцентных матричных экранов повышение качества отображаемой информации путем повышения равномерности свечения люминофоров анодных электродов и снижение потребляемой катодолюминесцентным матричным экраном мощности за счет исключения катодов и более полного использования эмиссионных возможностей управляющих электродов-катодов-эмиттеров.
Формула изобретения
1. Катодолюминесцентный матричный экран, содержащий вакуумную оболочку с изолированной основой, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных электродов в виде параллельных полос, покрытых люминофором, по крайней мере, одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, катоды, управляющие электроды, ортогональные анодным электродам и образующие на пересечении светоизлучающие сегменты, отличающийся тем, что катоды-эмиттеры выполнены нанесением углеродных нанотрубок на управляющие электроды с возможностью эмиттирования электронного потока при включении, по крайней мере, одного управляющего электрода из совокупности управляющих электродов в момент включения соответствующих анодных электродов. 2. Катодолюминесцентный матричный экран по п.1, отличающийся тем, что расстояние между плоскостями систем анодных электродов и управляющих электродов-катодов-эмиттеров и разность потенциалов между включенными анодными электродами и управляющими электродами-катодами-эмиттерами связаны соотношением: при Е ~ от 1 до 20 в/мкм, где Е – напряженность поля управляющего элекрода-катода-эмиттера, U’а-суп-эм – установленная разность потенциала между включенными анодными электродами и включенным выбранным управляющим электродом-катодом-эмиттером, Ха-суп-эм – расстояние (мкм) между плоскостями анодных электродов и управляющих электродов-катодов-эмиттеров, при этом для отключенных невыбранных управляющих электродов-катодов-эмиттеров разность потенциалов U”а-суп-эм должна быть в пределах от 0 до ±0,75 U’а-суп-эм В.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
от 1 до 20 В/мкм, где
