CN1339814A - 真空荧光显示器 - Google Patents

Abstract

一种真空荧光显示器,包括阴极,栅极,阳极,至少一个外壳,荧光屏,和罩。阴极发射电子。栅极从阴极提取电子。阳极对从阴极提取的电子加速。外壳把阴极,栅极和阳极容纳在真空空间中并带有具有透光性的显示部分。荧光屏形成在外壳的荧光屏板的内表面上并在由阳极加速的电子轰击时适宜发光。罩由X射线屏蔽材料制造并支撑在外壳外部以便通过间隙围绕外壳的荧光屏板。该罩具有光出射部分,从荧光屏板发射的光从该光出射部分通过外壳的荧光屏板出射。

Description

真空荧光显示器

技术领域

本发明涉及具有在电子轰击时发光的荧光粉的真空荧光显示器。

背景技术

按常规，这类真空荧光显示器具有构成显示器表面的外壳，显示器表面至少部分地具有透光性。通过向该外壳的显示表面内侧涂覆荧光粉形成荧光层。向荧光层发射电子的阴极、从阴极提取电子的栅极和对从阴极提取的电子加速的阳极配置在外壳中的真空空间中。栅极从阴极提取的电子被阳极加速并使电子轰击荧光层。从而通过电子的撞击，激励形成荧光层的荧光粉，荧光层以与受激的荧光粉对应的颜色发光。从荧光层发出的光通过光膜从显示表面出射。

此时，如果向阳极施加高电压，加速到高速的电子轰击荧光层以提高亮度。然而，当电子轰击时，荧光层的温度急剧升高，亮度急剧降低。由于轰击电子具有高能量，荧光层产生的X射线量增加，从显示表面不希望地向外泄露X射线。

为了抑制荧光层的温度急剧升高和X射线的产生，按常规，将施加到阳极的电压抑制得较低。然而，当施加到阳极的电压降低时，不能获得高亮度光。

在某些投影型的阴极射线管中，分别采取利用厚的真空外壳防止X射线泄露的防范措施和利用液体冷却机构防止荧光层过热的防范措施。这种情况下，阴极射线管的尺寸和重量变大，因此不能在小尺寸的真空荧光显示器中采用。为防止X射线泄露，可用铅玻璃制造外壳的显示表面(荧光屏板)。然而，这种情况下，因发热而产生发黑现象。因此，不能用铅玻璃制造外壳的显示表面。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种利用简单结构防止荧光层的X射线泄露和过热的真空荧光显示器。

本发明的另一个目的是提供提高施加到阳极的电压以便能获得高亮度光的真空荧光显示器。

为实现上面的目的，根据本发明，提供一种真空荧光显示器，该真空荧光显示器包括发射电子的阴极，从阴极提取电子的栅极，对从阴极提取的电子加速的阳极，把阴极、栅极和阳极容纳在真空空间中并带有具有透光性的显示部分的至少一个外壳，形成在外壳的显示部分的内表面上并在由阳极加速的电子轰击时适宜发光的荧光层，和由X射线屏蔽材料制造并支撑在外壳外部以便通过间隙围绕外壳的显示部分的罩，该罩具有光出射表面，从荧光层发射的光从该光出射表面通过外壳的显示部分出射。

附图说明

图1是表示根据本发明第一实施例的真空荧光显示器的示意配置截面图；

图2A和2B分别是表示将图1所示的罩施加到三色显示器的例子的前视图和平面图；

图3A是石墨柱的截面透视图；

图3B是构成图3A所示的石墨柱的碳毫微管(nanotube)的放大前视图；

图3C是图3B所示的碳毫微管端头的放大前视图；和

图4是根据本发明第二实施例的光源管的截面图。

具体实施方式

参考附图详细描述本发明。

图1表示根据本发明第一实施例的真空荧光显示器，它是一种场致发射型真空管。参考图1，外壳1的内部空间保持真空。外壳1由圆柱形玻壳1-1、通过粘接固定到玻壳1-1前表面侧开口的圆形荧光屏板(显示表面)1-2、和通过粘接固定到玻壳1-1后表面开口的圆形玻璃芯柱(stem)构成。玻壳1-1的厚度为2mm。荧光屏板1-2由具有透光性的4mm厚的透明玻璃制成。外壳1，即玻壳1-1的直径约为3cm，长度约为10cm。

向荧光屏板1-2的内表面涂覆荧光粉以形成由荧光层形成的荧光屏2。在外壳1中，陶瓷衬底3靠近玻璃芯柱1-3设置，阴极4安装在陶瓷衬底3的荧光屏2侧上。阴极4由电极4-1和用导电粘合剂固定到电极4-1的大量石墨柱4-2构成。每个石墨柱4-2由碳毫微管的聚合体制成，石墨柱4-2具有长度为几μm到几mm的针状形状。具有网孔部分5-1的栅极5设置在阴极4和荧光屏2之间以覆盖石墨柱4-2。阳极6设置在荧光屏2和栅极5之间，靠近荧光屏2。

由本申请人申请的美国专利No.6239547(参考文献1)和日本专利公开No.2000-149765(参考文献2)详细描述了阴极4的结构。如图3A所示，参考文献1和2中描述的石墨柱4-2由几乎指向同一方向的碳毫微管4-2a的聚合结构制成。如图3B所示，每个碳毫微管4-2a被完全石墨化并且为圆柱形，并具有约4nm至50nm的直径和1μm数量级的长度。图3C放大表示了碳毫微管4-2a的端头。

当在彼此分开约1mm至2mm的两个碳电极之间的氦气中产生直流(DC)电弧放电时，蒸发并聚结阳极的碳以便在形成碳毫微管4-2a的阴极侧碳电极的端头形成淀积。换句话说，当通过碳电极之间保持在约1mm的间隙在氦气中保持稳定的电弧放电时，在阴极端头形成与阳极的碳电极几乎具有相同直径的柱状淀积。

柱状淀积由两个区域，即外面的硬壳和内部的脆性黑芯构成。内部芯由具有在淀积柱的纵向延伸的纤维组织的石墨柱构成。切开淀积柱时，可获得石墨柱4-2。外面的硬壳由石墨多晶体制成。

在石墨柱4-2中，碳毫微多面体以及多个碳毫微管形成聚合体。将碳毫微管分成具有圆柱状封闭的单个石墨层的结构的碳毫微管，和圆柱状封闭为形成可伸缩结构而叠加多个石墨层的同轴多层结构的碳毫微管。每种结构的中央部分是中空的。

当通过引线脚7-1和7-2向阴极4和栅极5施加电压时，高电场集中到固定在电极4-1上的石墨柱4-2的碳毫微管4-2a的端头。从而从碳毫微管4-2a的端头提取电子并从网孔部分5-1发射。

通过引线脚7-3向阳极6施加比栅极5的电位更高的电压，与栅极5相比，阳极6更靠近荧光屏2设置。阳极6对从网孔部分5-1发出的来自阴极4的电子加速并轰击荧光屏2。因此，通过电子撞击激励形成荧光屏2的荧光粉，荧光屏2以与受激荧光粉对应的颜色发光。由荧光屏2发出的光透过荧光屏板1-2。

由铅玻璃制成的底部圆柱形罩9通过间隙8连接到外壳1的前侧，以包围荧光屏板1-2。具体地说，包括荧光屏板1-2和与荧光屏板1-2连接的玻壳1-1的近1/3的区域被罩9覆盖。罩9的厚度是3mm。作为罩9的底部的光出射部分9-1具有平坦的内表面和外表面(光出射表面)。从荧光屏2发出并透过荧光屏板1-2的光从光出射部分9-1的光出射表面射出。增加出射光的彩色纯度的光膜10粘贴到光出射部分9-1的光出射表面。

在光出射部分9-1和荧光屏板1-2之间形成间隙G1，在罩9的圆柱形部分9-2的内表面与玻壳1-1的外表面之间形成间隙G2。间隙8由间隙G1和G2构成。诸如水之类的透明冷却液12密封在间隙8中。通过用硅粘合剂11以环形形状封闭罩9的圆柱形部分9-2的内表面与玻壳1-1的外表面之间的部分，以把冷却液12密封在间隙8中。间隙G1和G2各具有2mm的宽度。

从荧光屏2发射的光透过荧光屏板1-2，并通过间隙8(冷却液12)出射到外部，到罩9的光出射部分9-1，到光膜10。间隙8中的冷却液12吸收荧光屏2的热量。因此，防止了荧光屏2的温度急剧升高，并可通过提高施加到阳极6的电压来获得高亮度的光。当减小荧光屏板1-2的厚度时，可进一步增强荧光屏2的冷却效果。

把该实施例的显示器与没有罩9的常规的场致发射型真空管比较。根据该实施例，在亮度较高时，因荧光屏2的温度升高引起的亮度降低率是常规场致发射型真空管的亮度降低率的1/10。由于用间隙8中的冷却液12冷却荧光屏2，防止了因罩9的温度升高引起由铅玻璃制造的罩9的发黑现象。由于还防止了光膜10的热老化，可获得具有高彩色纯度的高亮度、稳定的光发射。

荧光屏2产生的X射线透过间隙8(冷却液2)并趋于通过罩9的光出射部分9-1泄露到外面。由于罩9由铅玻璃制成，罩9可屏蔽X射线。罩9的圆柱形部分9-2还屏蔽趋于从玻壳1-1泄露的X射线。因此，泄露到外面的X射线的总量非常小。

如上所述，根据该实施例，通过把由铅玻璃制成的罩9施加到外壳1的前表面和在罩9与外壳1之间的间隙中密封冷却液12的简单结构可实现防止荧光屏的X射线泄露和过热。结果是，提高了要施加到阳极6的电压，以便可获得高亮度光。

考虑冷却液12的热膨胀来确定间隙8中密封的冷却液12的量。可通过改变间隙G1和G2的尺寸自由调节间隙8的体积。具体地说，可自由设定冷却液12的量和间隙8的体积。由密封间隙8的软性硅粘合剂11吸收因冷却液12的热膨胀而增加的间隙8中的压力。在硅粘合剂11的位置，可用荧光橡胶密封。

虽然上面的实施例中是将冷却液12密封在间隙8中，不总是需要将冷却液12密封。在不密封冷却液12时，通过外壳1的荧光屏板1-2与罩9之间的间隙8从罩9散发荧光屏2的热量。这种情况下，不是用水而是用空气冷却荧光屏2以实现防止过热。此时，不必用硅粘合剂11将间隙8完全密封，因此，间隙8与外部相互互通。

在上面的实施例中，罩9由铅玻璃制成。然而，本发明不限于此，可以用任何X射线屏蔽材料制造罩9。冷却液12不限于水。例如，可采用乙二醇和二甘醇的液体混合物。阴极4是采用碳毫微管的电极。然而，阴极4不限于使用碳毫微管的电极。

在上面的实施例中，本发明应用于发出一种彩色的光的显示器。作为替换，本发明也可应用于发出三种彩色的光的显示器。图2A和2B示意性地表示了本发明应用到三种彩色的显示器的情况。在图2A中，在与三种彩色对应的三个真空荧光显示器的外壳1a，1b，和1c的前侧上形成公用的罩9’。

具体地说，不分别为外壳1a，1b，和1c提供罩9，但一个罩9’覆盖外壳1a，1b，和1c的荧光屏板1a-2，1b-2，和1c-2。光膜10’粘合到罩9，的光出射表面。由铅玻璃制成的罩9’呈盒形形状并具有矩形的光出射表面。利用硅粘合剂将冷却液密封在罩9’和外壳1a，1b，和1c之间的间隙中。

参考图4描述本发明的第二实施例。

对于局部屏蔽结构，在施加高电压时，有时会出现火花并使稳定的激发操作变得难以执行。由于不屏蔽引线脚，在施加高电压时，引线脚之间有时会出现放电。另外，例如，由于显示器未与外部电场屏蔽，很难执行高压激发。根据第二实施例的光源管(light source tube)具有由碳毫微管或碳毫微纤维构成的电子源，并设置有X射线屏蔽机构和冷却结构。

X射线屏蔽机构由罩9构成，罩9具有覆盖隔绝电极部分的外壳1的圆柱形X射线挡板19-1和由铅玻璃制成并装配在X射线挡板19-1的一个开口中以便与光源管的光出射表面对应的前表面玻璃构件19-2。作为替换，X射线挡板19-1由铅玻璃，或没有任何透光性的X射线屏蔽材料制成。设置罩9以便与外壳1形成间隙8。

冷却机构由外壳1与罩19之间形成的间隙8和间隙8中密封的冷却液12，例如油构成。通过该配置，可用冷却液12覆盖整个光源管。

因此，光源管与外部电场屏蔽。即使施加高电压，光源管可执行稳定的电子束激发操作。也可向阳极施加30kV至40kV的高压，并冷却光源管的前表面(荧光屏)，以便可获得更高的亮度。

由诸如硅橡胶之类的绝缘材料制成的密封构件(芯柱)13密封冷却液12。密封构件13的外径略大于外壳1的外径。当用绝缘硅橡胶密封冷却液12时，可将光源管与罩19相互固定，而对覆盖光源管的外壳1的罩9(屏蔽玻璃管)的外形没有不利影响，可将冷却液12密封在光源管的外壳1与罩19之间的间隙中。

各种引线脚7-1至7-3埋入并固定在密封构件13中。当以这种方式用绝缘密封构件包埋和固定各种引线脚7-1至7-3时，即使在高压条件下，可防止引线脚7-1至7-3间放电，并可使引线稳定地延伸。

此外，可在密封构件13中形成与间隙8互通的液体储存器14。这样可吸收因冷却液12的热膨胀引起的体积变化。当在密封构件13中形成液体储存器14时，密封构件13最好具有弹性。

在该实施例中，构成X射线屏蔽结构的前表面玻璃构件19-2不限于平坦的玻璃构件，而是可形成凸凹表面。可任意设定X射线屏蔽结构的前表面玻璃构件19-2和光源管的前表面玻璃构件(荧光屏板1-2)之间的距离。

如上所述，根据本发明，具有透光性并由X射线屏蔽材料制成的罩可设置在外壳外部以围绕显示表面，同时与外壳形成间隙。因此，利用简单的结构可实现防止荧光屏的X射线泄露和过热。同时，通过提高施加到阳极的电压可获得高亮度的光。

由于冷却液密封在间隙中，可增强防止荧光屏过热的效果。由于由铅玻璃制成罩，可增强防止X射线泄露的效果。

Claims (10)

1.一种真空荧光显示器，其特征在于包括：

发射电子的阴极(4)；

从所述阴极提取电子的栅极(5)；

对从所述阴极提取的电子加速的阳极(6)；

把所述阴极，所述栅极和所述阳极容纳在真空空间中并带有具有透光性的显示部分(1-2)的至少一个外壳(1)；

形成在所述外壳的显示部分的内表面上并在由所述阳极加速的电子轰击时适宜发光的荧光层(2)；和

由X射线屏蔽材料制造并支撑在所述外壳外部以便通过间隙(8)围绕所述外壳的显示部分的罩(9，9’，19)，所述的罩具有光出射表面(9-1，19-1)，从所述荧光层发出的光从该光出射表面(9-1，19-1)通过所述外壳的显示部分出射。

2.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于所述罩由具有透光性的铅玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于进一步包括密封在间隙中的冷却液(12)。

4.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于所述阴极包含碳毫微管。

5.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于所述罩包括：

由包含具有透光性的铅玻璃的X射线屏蔽材料制成的圆柱形部分(19-1)，和

由具有透光性的透明铅玻璃制成并装配在与所述外壳的显示部分对应的所述圆柱形部分的一个开口中的前表面玻璃构件(19-2)。

6.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于所述罩整个围绕所述外壳。

7.根据权利要求6所述的显示器，其特征在于

所述外壳具有芯柱(13)，其中包埋多个要连接到所述外壳的引线脚，芯柱的外径略大于所述外壳的外径，和

由芯柱密封所述罩的开口的端头和所述外壳之间的部分以形成间隙。

8.根据权利要求7所述的显示器，其特征在于所述芯柱由绝缘弹性材料制成。

9.根据权利要求7所述的显示器，其特征在于进一步包括：

密封在间隙中的冷却液(12)，和

形成在芯柱中与间隙互通的液体储存器(14)。

10.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于

所述外壳包括与多种颜色对应的多个外壳，和

所述罩(9’)把该多个外壳的显示部分包围在一起。

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