CN1096131A - 彩色显示器 - Google Patents

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Abstract

一种彩色显示器，有一个电子束源和一个由蓝色 或绿色或红色荧光材料组成的象素阵列，还有象素激 励装置，该激励装置工作时在定时扫描的情况下用激 励脉冲逐行扫描象素阵列。这种彩色显示器中的起 码两种荧光材料采用发光衰减时间短于激励脉冲持 续时间的荧光材料，从而提高了显示器在给定辐射功 率下的亮度，而且按电子能量密度提高了亮度的线性 度。

Description

本发明涉及一种彩色显示器。该显示器有一个电子束源和一个由蓝色或绿色或红色荧光材料组成的象素排列，还有象素激励装置，该激励装置的工作可在定时扫描条件下用激励脉冲逐行扫描象素排列。
德国专利DE-OS4112078介绍了这种彩色显示器。
在这种平板彩色显示器中，只要使用1至10千伏左右的低阳极电压就能发出光。因此，电子透过荧光材料的深度比一般阴极射线管式的显示器小。能达到的亮度较小。与激励能量密度有关的亮度的线性度随阳极电压的下降而变坏。
本发明的目的是使本说明书开端所述的那种彩色显示器在给定的辐射功率下提高亮度，并改善与电子能量密度有关的亮度线性度。
上述目的是通过下列措施达到的，即，使发出蓝色、绿色和红色荧光材料中起码两种的发光衰减时间比激励脉冲持续时间短。
本说明书开端所述的那种彩色显示器的特点在于，由于采用特殊的扫描方法，红色、绿色或蓝色荧光的象素的激励时间比起一般阴极射线管来是显著地延长了。根据本发明的彩色显示器在整个激励周期（例如行周期）期间许多象素是同时加以激励的。一个象素的激励周期历时例如一个行周期（对PAL制式来说为64微秒），或对等子离子板式显示器和场致发射式显示器来说在10至60微秒的范围的周期（光点停留时间），而阴极射线管中象素的激励时间仅为数百ns而已。
本发明是基本这样的认识提出的：用发光衰减时间相当短的那些荧光材料可以便上述显示器的最大亮度达到令人满意的线性度。因此激励能就能在令人满意的效率和高能量密度下转换成荧光。
在本发明中，衰减时间一词是指发射出的光强减小到其初始值的36%（l/e×100%）所需要的时间。
本发明并不绝对必须使所有三种荧光材料的衰减时间都一样短。只要两种荧光材料选用衰减时间非常短（基本上短于激励脉冲持续时间）就已能使白光亮度达到令人满意的程度，第三种荧光材料的衰减时间则可以选用基本上等于或长于激励脉冲持续时间，但不能选用过长的时间，即第三种荧光材料的衰减时间在其它两种的衰减时间小于60微秒时可选用小于300微秒，在其它两种的衰减时间小于2微秒时可选用小于60微秒。
用中心发光材料可以达到非常高的亮度。中心发光是指因晶格中的原子或离子的电子跃迁而引起的发光。这种跃迁理论上也可以在该中心处在自由空间中而不是在晶格中发生的。经稀土金属（例如Ce或Eu）活化的、内部跃迁仅为4f的荧光粉就是一个例子，特别是碱土金属硫化物。
按照本发明的一个最佳实施例，若起码两种不同颜色的荧光材料的衰减时间小于2微秒则可以得出线性度高的光亮度特性。在此情况下，第三种荧光材料的衰减时间可以小于60微秒。
在本发明的范围之内，非常好的荧光材料是以下列化合物为基础的：ZnSiAg（用作蓝色荧光材料）、CaS∶Ce（用作绿色荧光材料）和Y2O2S∶Eu或Y2O3∶Eu或CaS∶Eu（用作红色荧光材料），尤其是上述化合物中的两种或三种组成的混合料。
参看下面就一些实施例进行的说明可以清楚了解和理解本发明的上述和其它各方面。
图1示意示出了已知的显示器的一部分。
图2示出了图1显示器的电路图。
图3示出了四种不同荧光材料组合物的亮度（以Cd/m为单位）与功率密度（以W/m为单位）的关系曲线图。
图1示出了以场致发光为基础的显示器的一部分1的示意图。该显示器由两个相对配置的玻璃衬底2和3组成。衬底2具有由例如钨或钼质的平行导体组成的第一图形，这些导体在此情况下用作行电极4。整个显示器被覆有二氧化硅绝缘层5，但靠近行电极端部4′的部位例外，该部位没有绝缘起来，以便与外触点连接。（例如）钼质的列电极4横跨垂直于电极4的绝缘层5延伸，列电极6在行与列的交叉点上有许多小孔7。在这些沿附加绝绿层厚度方向上延伸的小孔中，在行电极4上形成有多个场致发射极。这些场致发射极通常呈尖形、锥形或点状。象素8处在行电极和列电极的交叉点处。
衬底3有一层透明的ITO阳极层9，上面配备有荧光条或荧光点形成的荧光屏10。电极9（阳极）上加有足够高的电压时，场致发射极发射出的电子就朝衬底3（面板）加速射去，这些电子在衬底3促使荧光图形对应于象素8的部分8′发光。电子的发射量可以用经接线6′与列电极6形成一个整体的栅极两端的电压加以调制。
图2是图1显示器的简化等效电路图。象素8处在行电极与列电极的交叉点处。图2中，象素8用三极管11表示，三极管11的阴极12总是由与象素有关的场发射极形成，栅极则由列电极在与行电极的交叉点处配备有小孔7的部分形成。阳极9是所有三极管11共用的阳极，图2中用虚线平面9′表示。
在工作的过程中，在列电极6a上有数据信号出现时的连续选择周期期间，选择行电极4a、4b，这时列电极6a与行电极4a、4b处的信号一起确定位于各交叉点处的场致发射极两端的电压，因而确定场致发射，从而确定象素8a、8b的光强。选择周期已过去之后，行电极收到的电压等于（举例说）0伏，于是有关各行中就再也不会产生任何场致发射。
发射出的电子数量应足以使象素8以正确的方式发光。在本特殊的实施例中，选择周期（32微秒）比起帧周期（20毫秒）短。
图3中的特性曲线表示对于各种不同荧光材料组合物，D65白光亮度与屏幕电功率密度的关系曲线。实验始终是维持在下列实验条件下进行的：
电子加速电压：5千伏
激励脉冲的持续时间：15微秒
激励脉冲的重复频率：50赫
通过大约50%的透射率玻璃测定亮度值。50%的显示部位都涂有荧光材料，其余部位则涂黑，以便提高对比度（黑矩阵）。采用小量荧光材料成分时，因希望达到对比度的效果，发现本发明教导的效果非常之大。
试验过程中没有采用铝底层。但采用铝底层或采取其它增加光输出的措施时，也能展显出本发明的优点。
特性曲线1至4是用下列荧光材料组合料测定的，每次按蓝、绿、红的顺序测定：
特性曲线1：ZnS∶Ag，CaS∶Ce，CaS∶Eu
特性曲线2：ZnS∶Ag，CaS∶Ce，Y2O2S∶Eu（或Y2O3∶Eu）
特性曲线3：ZnS∶Ag，Y2SiO3∶Tb，Y2O2S∶Eu（或Y2O3∶Eu）
特性曲线4：ZnS∶Ag，ZuS∶Cu，Y2O2S∶Eu（或Y2O3∶Eu）
特性曲线4的荧光材料是通常供彩色显象管用的一般组合材料。特性曲线3的荧光材料不采用ZnS∶Cu而采用Y2SiO5∶Tb作为绿色荧光材料。这样做可以使亮度较特性曲线4有所提高，线性度也稍微好一些。
但能达到高亮度值和高线性度的组合材料还是特性曲线2特别是特性曲线I所代表的组合材料。
所采用的荧光材料的衰减时间如下：
ZnS∶Ag：1微秒
CaS∶Ce：0.5微秒    CaS∶Eu：1微秒
Y2O2S∶Eu和Y2O3∶Eu：200微秒
ZnS∶Cu：10微秒
这里示出了荧光材料最重要的基本掺杂剂。当然，只要不超过本发明应遵循的衰减时间是可以按周知的方式掺入另外一些掺杂剂的。碱土硫化物的组成宜调节得使以CaS∶Ce为主要成分的荧光材料其彩色座标在
0.30＜X＜0.38与0.54＜Y＜0.9之间的范围，
CaS∶Eu则在0.57＜X＜0.70与0.29＜Y＜0.39之间的范围。

Claims (10)

1、一种彩色显示器，有一个电子束源和一个由蓝色或绿色或红色荧光材料之一组成的象素阵列，还有象素激励装置，该激励装置工作时用以在定时扫描的条件下用激励脉冲逐行扫描象素阵列，其特征在于，起码蓝色、绿色和红色荧光材料中的两种的发光衰减时间比激励脉冲持续时间短。
2、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，起码蓝色、绿色和红色荧光材料中的两种发光衰减时间短于60微秒。
3、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，起码蓝色、绿色和红色荧光材料中的两种的发光衰减时间短于10微秒。
4、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，起码两种不同颜色的荧光材料其发光衰减时间短于2微秒。
5、如权利要求1所述的彩色显象器，其特征在于，其中一种荧光材料的发光衰减时间基本上等于或长于激励脉冲持续时间。
6、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，采用中心浓度大于0.01mol.%的中心荧光材料。
7、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，蓝色荧光材料采用以ZnS∶Ag或Y2SiO5∶Ce为主要成分的荧光材料。
8、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，绿色荧光材料采用以CaS∶Ce或Y2SiO5∶Tb或YAGaG为基础的荧光材料。
9、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，红色荧光材料采用以Y2O2S∶Eu或Y2O3∶En或CaS∶Eu为基础的荧光材料。
10、如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，绿色和/或红色荧光材料采用经稀土金属活化过的碱土硫化物荧光粉。
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