CN86106174A

CN86106174A - 电子荧光显示器

Info

Publication number: CN86106174A
Application number: CN 86106174
Authority: CN
Inventors: 葛世潮; 黄晞; 庞曼乐; 刘化斌
Original assignee: HANZHOU UNIV
Current assignee: HANZHOU UNIV; Zhejiang University ZJU
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1988-03-23

Abstract

本发明提出了利用低压阴极射线发光制作可用集成电路直接驱动的平板型显示器——电子荧光显示器的方案。用它可制成单色和彩色矩阵显示、高反差矩阵显示、高亮度单色和彩色模拟显示以及大型超大型单色、彩色显示器等。可显示字符、汉字、曲线和图像等。它同时具有真空荧光显示的平板结构、数字寻址，寻址精度高，可用集成电路直接驱动等优点，又有亮度高、彩色好等阴极射线管的优点，且温度特性好、反差高、寿命长、结构简单成本低。

Description

本发明涉及一种利用低压阴极射线发光制作的、可用集成电路直接驱动的新型平板显示器-电子荧光显示器，（EFD）。

我们知道，阴极射线发光的激发电子的加速电压可从几伏至几万伏。其中几十伏的发光已被用于真空荧光显示（VFD）;几千伏至几万伏则用于阴极射线管（CRT），如彩色显像管等。而这二者之间、加速电压为几百伏的低压阴极射线发光则被认为是：一、发光效率太低;二、阳极电压太高、无法由集成电路直接驱动以构成平板型显示器;因而是一个实用价值不太大的无用区。

本发明克服了上述困难，用加速电压为几百伏的低压阴极射线发光制作一类可用集成电路直接驱动的新的平板型显示器-电子荧光显示器。它既具有真空荧光显示器的体积小、平板型结构、数字寻址、寻址精度高，可用集成电路直接驱动等优点，同时又有阴极射线管的亮度高、彩色显示能力好等优点且结构简单成本低。它的亮度和彩色显示能力将优于目前其它各种平板显示器，包括真空荧光显示器（VFD）、电致发光（EL）、等离子体显示（PDP）、液晶（LCD）、电泳显示（EPD）等。

图1是本发明的电子荧光显示器与真空荧光显示器及阴极射线管的对比;

图2是本发明的高亮度-维模拟电子荧光显示器的结构图;

图3是本发明的高亮度彩色象元管的结构图。

下面将参照附图对本发明的最佳实施方案加以详细说明。

图1是本发明的EFD（图1、B）与通常的VFD（图1、A）、CRT（图1、C）的比较。

在结构上，EFD与VFD相似，都是平板型的显示器，都不需要CRT所必须有的电子枪15偏转系统16以及供电子束扫描用的一个很大的锥形空间7。

EFD和VFD的电子源均为直热式氧化物阴极（图1之1）、2、4、5和6是栅极，3、7为阳极。各电极都密封于一个扁平真空容器中。二者的主要区别在于：

1 本发明的EFD的发光点矩阵由二个相互交的栅极构成，或由栅极和阴极构成，而VFD则由阳极和栅极或阳极单独构成。

2 本发明的EFD的阳极是连续的导电膜（图1之9），其上有绝缘的黑底层10、导电石墨层11和发光点12，石墨层和发光点位于黑底的通孔之中，与导电膜连接。8为玻璃基板。而VFD的阳极则是条状或按一定规则连接（图1A之13）的点状分立电极（图1A之14），有大量阳极引出端和大量阳极驱动器。

3 本发明的EFD的数据和扫描电压由栅极或由栅极和阴极输入，由集成电路直接驱动，阳极仅加一直流电压（几百伏）、不经过控制电路，栅极导通电压远低于阳极电压，从而获得亮度很高、彩色很好的显示而又不增加驱动电路的负担。而VFD则因数据或扫描电压经由，阳极输入，工作电压受到集成电路的限制，当激发电压的占空比较小时亮度不高，而且需要用高压集成电路、增加了电路成本。另一方面由于阳极电压的限制，目前VFD的显示色虽然有多种，但发光效率低，色纯度差。而EFD则可得各种颜色，且效率高、色纯度好。

4 目前VFD常用的发光材料只有ZnO：Zn一种，它的发光光谱很宽，因而难于用加带通滤色片的方法很有效地提高反差，在很高的照度环境下难于得到满意的反差，而EFD则可以迭用发光光谱为窄带或线光谱的电子荧光粉，加上透射光谱的峰波长与发光光谱峰波长相同的窄通带滤光片，从而无需很高的发光亮度就能在高照度下得到满意的反差和良好的可读性。

5 VFD用的ZnO：Zn的高温特性欠佳，在高亮度的工作条件下发光的温度猝灭严重，发光效率低，而EFD则可迭用高温特性优良的发光材料如CaS：Ce电子荧光粉，从而得到高亮度高效率显示。

6 EFD所需的阳极电流小，因而所需的阴极条数少，阴极功率相对减少，整个显示器的总效率提高;同时因阴极功率小，显示器的温度降低。阴极条数少，还使阴极的蒸发物质减少，使显示器寿命提高。而VFD则不然，为了得到足够的亮度，需要大阳极电流密度，因而需要较多数量的阴极，阴极功率大，一般占整个显示器功率的二分之一左右。特别是高亮度VFD，阴极功率大，因而显示器总效率低，温度较高，阴极蒸发物多、显示器工作寿命较短。

实施例1，高亮度一维模拟显示器。其结构如图2所示。其中18为直热式阴极，19、20为二组平行的栅极，21为阳极，它由玻璃基板22上的连续的导电层23和连续或分段的电子荧光粉层24构成，玻璃基板22尽可能薄，以利散热。发光段的显示控制由第二栅20或由20和19组合译码完成。阳极加几百伏的直流电压，栅极控制电压为几十伏，由集成电路直接驱动。

其工作亮度可高达5000cd/m²以上，适用于室外高照度环境甚至阳光直照下工作，用于各种电平液位指示及静电复印机的擦除等。电子荧光层24可用不同发光色的粉，以得到亮度很高的多色显示，可用于多色电平、液位指示和彩色复印用等。

实施例2，高亮度矩阵显示屏。其结构如图1B所示，其中1为阴极，4、5、6为第一、二、三栅极，7为阳极。阳极由连续导电层9，带孔的绝缘黑底层10和孔中的导电石墨层11、电子荧光发光点12构成。发光点的寻址由互相正交的第二栅和第三栅构成的矩阵完成。适当选取各极间距、栅极参数以及工作电压，可以得到良好的聚焦，清晰的图形。

此实施例中的第一栅也可以不要，而成为一个四极屏。

由于矩阵显示的激发电压的占空比与发光点矩阵的行数成反比，大容量矩阵显示的占空比很小，而通常VFD的阳极电压受集成电路限制，因而亮度低。本发明的EFD则可用较字的阳极电压和较高效率的发光粉，从而获得高亮度显示。

发光点12可用不同的电子荧光粉或三基色电子荧光粉，从而得到多色或彩色显示。由于阳极为连续导电层，没有VFD那样的精细结构（见图1A的13、14），因而工艺简单成本低，而分辨率则容易做得更高，可用于多色图形、轨迹显示和彩色电视图像显示等。

实施例3，高反差平板显示器。普通的VFD在高照度环境下因环境光在发光层的反射使其反差不高，用带通增反差滤色片则用ZnO：Zn的发光光谱很宽而效果欠佳。为得到足够的反差，必须增加输入功率提高发光亮度。然而EFD则可采用窄发光光谱甚至线光谱的电子荧光粉，例如Gd₂O₂S：Tb电子荧光粉等，然后加上透射光谱峰波长与发光光谱峰波长相同的窄带通的滤色片，则无需很高的亮度就可在高照度环境下得到满意的反差，而成为高反差平板显示器。

实施4，高温特性良好的平板显示器。普通VFD所用的ZnO：Zn的高温特性差，因而在高输入功率条件下发光效率欠佳，EFD可选用高温特性优良的电子荧光粉，如CaS：Ce电子荧光粉等，从而保证在高输入功率下有较高的发光效率，从而得到高亮度、高效率显示器。

实施例5，彩色象元管。其结构如图3所示，每个显示屏有N×M个象点，图中所示为4×8＝32个象点的显示屏。其中25为半球形的薄壁玻壳，玻壳的内壁为高反射率的金属膜电极26，其上为电子荧光粉层27，31为排气管，其球形部分的内壁为消气剂，30为显示器前盖，也是显示器的光输出窗。电子荧光粉可用一种，以构成单色显示，也可用三基色电子荧光粉，每个象点一种，每正方的四点，二绿一红一兰，构成一个象素从而构成彩色显示。这种显示器可用于拼接成大型或超大型单色和彩色显示器，以显示数字、汉字、轨迹和彩色电视图像等。

各象点的阳极导电层相互连接，加上几百伏至一千伏左右的直流电压。每一象点有各自的独立栅极28，用以调制发光亮度。阴极29为螺旋形的直热式氧化物阴极，依靠螺旋本身的弹力及中间支撑32保证阴极在通电加热后不松，从而省去通常的阴极弹簧，提高了显示器的象点密度（即分辨率）。

在亮度要求不高的情况下，栅极28可以按与阴极垂直的方向串联成列，从而与阴极构成矩阵显示，进行寻址，寻址电路的电压低，功率小，简化了驱动电路。

本发明不仅限于以上所述的实施例，凡是在本发明权利要求范围之内所做的任何变更都应属于本发明。

Claims

1、利用加速电压为几百伏的低压阴极射线发光原理用集成电路直接驱动的平板型显示器--电子荧光显示器。它由阳极、阴极和栅极构成，其特征在于阳极电压为几百伏，阳极发光材料为能被能量为几百电子伏的电子有效地激发发光的电子荧光粉，荧光粉层为一维或二维的点阵，数字寻址，平板型结构。

2、根据权利要求1，其特征在于阳极为一长条，它有二个栅极，二栅极的栅丝互相平行並与长条阳极垂直，阳极面上的电子荧光粉层被分成若干段，由二个栅极寻址，电子荧光粉为单色或多色粉，从而构成高亮度单色或多色一维模拟显示器。

3、根据权利要求1，其特征在于阳极为一连续阳极，阳极面上为二维电子荧光粉点阵，发光点为单色、多色或三基色粉，发光点由二个互相正交的栅极构成的矩阵寻址，从而构成高亮度单色、多色或彩色矩阵显示器。

4、根据权利要求1，其特征在于所用的电子荧光粉为窄发光光谱或线谱的发光材料，显示器上加上透射光谱峰波长与发光光谱峰波长相同的窄带通滤色片，制成在高照度环境下有良好反差的高反差平板显示器。

5、根据权利要求1，其特征在于使用高温特性良好的电子荧光粉，在高输入功率条件下仍有较高的发光效率，从而制成高温特性良好的高亮度、高效率平板显示器。

6、根据权利要求1，其特征在于阳极为半球形薄壁阳极，一个半球形为一个像点，一个显示器的N×M个象点的阳极均相互连接，加几百伏的直流电压，阴极为螺旋形直热式阴极，各象点的发光粉为单色、多色或三基色电子荧光粉，以构成单色、多色或彩色象元管，用于单色、多色或彩色大型、超大型显示器。

7、根据权利要求6，其特征在于和阴极丝垂直方向的栅极互连，由阴极和栅极构成显示矩阵，以简化驱动电路。