CN1026943C - 平板彩色显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大屏幕和超大屏幕彩色壁挂电视显示器，由一个阴极、二个栅极和一个阳极构成。是一种利用高亮度彩色低压阴极射线发光原理制成的多象素平板型显示器，其阴极为二端有弹簧的直热式细丝阴极；栅丝由平行细金属丝组成，二个栅极互相正交用于选址扫描、调制和使发光均匀；阳极上有每个象素由四个三基色发光点组成的发光象素阵列，发光点之间为黑底，此显示器阴极冷端小，发光均匀，象点密度高，可用模块拼接方式构成大屏幕和超大屏幕彩色显示系统。

Description

本发明涉及一种拼接式大屏幕和超大屏幕平板型彩色显示器。它利用低压阴极射线发光制成，由一个直热式细丝阴极、二个相互正交的栅极和一个有三基色发光粉点的阳极等四个电极组成，这四个电极被密封在一个平板型的真空容器之中。每个显示器有n×m个象素。象点密度高、彩色好、亮度高、寿命长、成本低、驱动电路简单。可用于建成大屏幕和超大屏幕彩色视频显示系统，显示彩色电视象素图象、字符、汉字和图形轨迹等。

目前用于大屏幕和超大屏幕彩色视频显示的显示器，主要有如下几种：

1.彩色白炽灯泡。

用红蓝绿三色灯泡可以建造彩色大屏幕视频显示系统，亮度高、成本低，但其电功耗很大，可靠性差、色参数欠佳，目前主要用于大型字符显示，难以用于建造高象点密度的彩色电视图象显示。

2.泛束阴极射线管。

它是一种直径约1英寸、长约15厘米、每一管子有一个或几个发光点的阴极射线管，它有很高的亮度、很好的彩色，如日本专利昭62-10847，是目前建造室外巨型视频显示系统的主要显示器之一。但它的象点密度低，阳极电压高达8kv以上，成本很高，不能用于建造高象点密度的电视图象显示。

3.平板矩阵阴极射线管。

它利用与阴极射线管相同的高压阴极射线发光，在一个扁平真空容器中有几个或几十个象素，如日本专利昭62-150638，商品名叫Jumbotron，又如日本专利昭62-52846，可以用拼接方式建造象点密度比泛束阴极射线管高的超大屏幕显示。它的亮度高、彩色好。但阳极电压高达8kv以上，成本很高，且象点密度难以做得很高。

4.彩色真空荧光显示。

它是一种用真空荧光显示原理制成的象素管，如日本专利昭62-52836，是一种由阳极和 栅极构成显示矩阵的三极管，用辅助阴极和光导向板获得较高的象点密度。阳极电压为300伏。由于阳极参与显示选址，故驱动电压高达300伏，而三基色发光材料在300伏以下的电压激发时，发光效率和亮度都较差，寿命也较短，目前此类显示器尚无正式产品。

5.背照明液晶显示。

它由基板上有大量薄膜晶体管和红蓝绿三色泸色片阵列的液晶显示板及背照明光源组成。其薄膜晶体管成本很高、显示器对背光源的透过率很低因而电功率大。本发明利用低压阴极射线发光原理，用特殊的阴极、连续阳极和栅一栅矩阵，制造一种平板型的多象素彩色显示器，象点密度高，阳极电压为1kv左右，栅一栅矩阵寻址和调制，驱动电压低，彩色好、亮度高，可用低占空比的电压激发，系统电路简单、成本低，平板型、体积小，安全可靠，是一种新的高象点密度的彩色象素管。适用于建造高象点密度的大屏幕彩色视频显示系统。

本发明的显示器由一个阴极、二个栅极和一个有红蓝绿三基色发光粉点的阳极组成，它们被密封在一个平板型真空容器之中。所说的阴极由一组相互平行的直热式氧化物阴极细丝组成，每条阴极的二端各有一个阴极芯丝本身绕制成的小弹簧，以缩小阴极冷端对发光不均匀的影响，从而提高显示器象点密度，同时保持阴极细丝的张力。二个栅极均由平行细丝金属丝组成，互相正交，分别与阳极上的发光粉点对齐，形成显示矩阵，二个栅极分别用于扫描和送数调制。阳极为连续阳极，仅一个引出线。一个显示器有n×m个象素，每个像素由4个圆形或方形的三基色发光粉点或由三条长方形的三基色发光粉点组成。

本发明的显示器应用了加速电压为1kv左右的低压阴极射线发光原理，其阳极电压比泛束阴极射线管和平板矩阵阴极射线管低得多。具有比彩色真空荧光显示器更高的发光效率和亮度，更长的寿命。由于其亮度很高，因而可用低占空比的电压激发，从而使驱动电路十分简单、成本低廉。本发明采用连续阳和栅-栅寻址，使它一方面发光亮度高、效率高、寿命长，同时驱动电压和驱动功率又比彩色真空荧光显示低得多，可用一般商用集成电路，而且因为显示器的输入功率主要由阳极输入，不通过控制电路，栅极-栅极矩阵寻址和调制驱动功率很小，因而使其驱动电路十分简单。

本发明的显示器，可用于制造象点密度高、图象清晰度高、彩色好、成本低、体积小安全可靠的屏幕和超大屏幕彩色视频系统。

图1为上述先有技术中应用高压阴极射线发光的高压荧光显示“Jumbotron”（a）和扁平矩阵阴极射线管（b）的结构示意图。

图2为上述先有技术中的彩色真空荧光象素管的结构图。

图3为本发明的显示器结构图。

图4为本发明的显示器的剖面图。

图5为本发明显示器的阳极和阴极引出线的结构图。

详细说明：

图1（a）为高压荧光显示器Jumbotron的结构示意图。其阳极电压高达8kv。每管有几个或十几个象素，每像素由三条长方形的三基色粉点组成。

图1（b）为高压平板矩阵阴极射线管的结构示意图。其阳极也为8kv，每管有几个或十几个象素，每一个象素由4个三基色发光粉点组成，二个绿点和一个蓝点一个红点。

图2为彩色真空荧光象素管的结构示意图。它有一个阴极、一个栅极和一个阳极，是一种三极管，由栅极和阳极构成显示矩阵，阳极电压为300伏，由于阳极参与显示器选址，故其驱动电压高达300伏，且全部用于激发发光的功率都通过阳极控制电路，因而驱动电路成本高。其次，阴极射线在300伏以下，其效率、亮度和寿命都欠好，而这种三极管结构难于采用更高的阳极电压，更高的阳极电压不仅会使驱动电路变得复杂、成本更高，而且各阳极间将容易击穿，影响显示器的可靠性。

图3为本发明的平板象素管结构图，其中301为显示器的正视图，302和303分别为二个方向的侧视图。

304为直热式氧化物阴阴极，305和306为第一和第二栅极，均由平行细金属丝组成，二 者相互正交，构成显示矩阵。307为阳极，由透明导电层、三基色发光粉点和黑底组成。308和309分别为显示器的前面板和后盖板，二者和窄封边310构成一个真空室，用低熔点玻璃粉封接，将阴极304，栅极305和306及阳极307密封在其中。311为真空室的隔墙和柱子，用于增强显示器抗大气压力的强度;312为排气管，其中有消气剂313。314为焊接各电极引线的电路板，此电路板上有引线插座315和显示器安装固定用螺丝316。317为保护橡胶圈。

当阴极304加上额定电压温度升高后，它就会热发射电子，这些电子经栅极305和306的加速，选址和调制，然后打到加有高压的阳极307上，使阳极上的发光粉发光。

图4为本发明显示器的剖面图。其中401为直热式细丝氧化物阴极，402为其芯金属，403为其电子发射粉，当此阴极401加上额定电压后，它就能发射电子。它的两端为由其芯金属丝绕制而成的小弹簧404，其作用是缩小阴极由于端支架导热而产生阴极二端不发射电子的冷端的长度，提高了显示器象点密度，同时又保持阴极细丝温度升高好有一定的张力，不致下坠成振动。405为阴极支架和引出线，此引出线被焊接到电路板406上，并通过插座407连接到系统电路板上。408和409为二个栅极，也被连接到电路板406和插座407上。二个栅极互相正交，构成显示矩阵，第一栅可与阴极平行成正交，第二栅可用于扫描，这时由于它的驱动电压为负压，低于阴极电位，其驱动功率为零，因而可将显示屏内全部相同位相的第二栅极分别连接，从而大大简化了扫描电路。410为黑色的保护橡胶圈。411为引线的焊接点。

图5为阳极和引出线的结构图。其中501为面板玻璃，其上有透明导电层502，它的电阻应尽量小，透明度尽量高，可用氧化锡或氧化铟锡薄膜。503为三基色发光粉点，504为黑底层，用于提高显示器反差。505为阳极引出线，它与阳极接触的一头被分成二支，并折成直角，以增加与阳极的接触面。506为银浆，用于保证阳极引出线与导电层有良好的电接触，阳极引出线经排气孔509和排气管507引出并连接到电路板515上。510为套在阳极引出线505上的小玻管，用以防止阳极引出线和栅极短路和阳极高电场外溢而影响发光的均匀度。508为导电玻璃，其内表面有导电膜516，此导电膜与阴极512连接，用于防止因感应而产生的显示器发光不稳定。510为显示器的中央隔墙，用以增强显示器的机械强度同时压住阳极引线的二分支头，保证阳极电接触良好并牢固。513和514为栅极。

实施例一，参见图3，每一显示管包含有8×8＝64个象素，每象素由四个方形三基色发光粉点组成，二个绿点、一个红点和一个蓝点，每显示管的面积为127×127mm²，因而每一显示管有16×16＝256个发光点，发光点密度约为15，600点/m²。面板玻璃和背板玻璃均为2mm厚的平板玻璃，阳极透明导电层为SnO₂，其电阻＜200Ω/口，透过率＞78%，背板玻璃内表面的导电膜也为SnO₂，其电阻约为500KΩ/口。四周密封墙宽为1mm，二玻璃板之间的距离为6mm，二个栅极均由直径为0.03至0.08mm的细金属丝，如直径为0.05mm的镍铬丝组成，第一栅的栅丝密度为0.5至5线/mm，第二栅为0.5-6线/mm。每一象素有一条或二条阴极，阳极和第二栅极间距为0.5至10mm，第一、二栅间的距离也为0.5至8mm，第一栅和阴极间的距离为0.3至10mm。第一栅极与阴极平行，与第二栅极正交。第一栅用于送数调制亮度。第二用于行扫描。因为它的驱动电压低于阴极电位，电流为零。因而可将大量显示管相同位相的栅极连接一起，用一个集成电路的门驱动，从而大大简化了扫描电路，例如一个有256行的显示屏，若以占空比为1/16的电压驱动，则通常需要256套驱动电路，而本发明的显示器则只需要256/16＝16套驱动电路，且因其电流为零，故可用普通集成电路驱动。直热式细丝阴极的芯金属为钨或铼钨丝，其表面涂复有电子发射粉。阴极二端弹簧线长为6mm，密绕成内径为0.1mm的弹簧长约1.5mm。阴极支架和引出线用4j49合金细条。

实施例二。参见图3，每一显示管包含有4×4＝16个象素，每象素由四个圆形三基色发光粉点组成，二个绿点、一个红点和一个蓝点，每显示管的面积为127×127mm²即每一显示管 有8×8＝64个发光点，发光点密度约为4000点/m²，面板玻璃和背板玻璃均为2mm厚的平板玻璃，四周密封墙为2mm，二玻璃板之间的距离为5mm。二个栅极均由0.05mm的镍铬丝组成，栅丝密度均为3线/mm，每一象点有二条阴极，阳极与第二栅极间距离为1.0mm，第一、二栅极间距为1mm，阴极与第一栅间距为1.5mm。第一栅与阴极细丝和第二栅都正交。第一栅用于扫描。每个显示管工作时每次只有一组第一栅极开通，因而功率很小。第二栅用于送数和调制亮度。直热式细丝阴极的芯金属为钨丝或铼钨丝，其表面为电子发射粉，阴极二端弹簧线长为8mm，密绕成内径0.15mm的弹簧，装配好后的弹簧长约2mm，阴极支架及引出线为4J49合金条。

Claims (8)

1、一种用于建造大屏幕和超大屏幕彩色视频显示系统平板型多象素显示器，由阴极、栅极和阳极密封在一个平板型的真空容器中构成。其特征是所述阴极由一组相互平行的直热式氧化物细丝组成，每条阴极细丝的二端均有阻极芯丝绕制成的小弹簧；所述栅极由平行细金属丝组成；二个栅极的栅丝相互正交，各自被分成若干组，每一组对应一个发光点，构成显示矩阵；所述阳极为一平板玻璃，其内表面有透明导电层，导电层上有三基色发光粉点，发光点之间为黑底层。

2、根据权利要求1所说的显示器，其特征是栅极细金属丝为直径为0.03至0.08mm的镍铬丝，靠近阴极的第一栅的栅丝密度为0.5至5线/mm，第二栅为0.5至6线/mm。

3、根据权利要求1或2所说的显示器，其特征是它的二个栅极，靠近阴极的第一栅的各组栅极与阴极平行，用于送数和调制亮度，第二栅极用于垂直扫描，其驱动电位低于阴极电位，驱动电流为零，一个普通的集成电路门，可同时驱动大量显示器。

4、根据权利要求1或2所说的显示器，其特征是二个栅极中，第一栅极各组栅极与阴极平行，用于垂直扫描，每个显示管任何一瞬，都只有一行栅极处于开通电位。因而总功率小，第二栅用于送数和调制亮度。

5、根据权利要求1或2所说的显示器，其特征是它的二个栅极中，第一栅的各组栅极与阴极垂直，用于垂直扫描，第二栅极用于送数调制亮度。

6、根据权利要求1或2所说的显示器，其特征是它的二个栅极中，第一栅的各组栅极与阴极垂直，用于送数调制亮度，第二栅极用于垂直扫描。

7、根据权利要求1所说的显示器，其特征是各电极之间的距离为：阳极和第二栅极间距离为0.5至10mm，第一栅极和第二栅极间距离为0.5至0.8mm，第一栅和阴极间的距离为0.3至10mm。

8、根据权利要求1所说的显示器，其特征是它的阳极经由排气口，其余各电极均经由显示器圆周引向排气管一侧背面的电路板上。

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