RU2069409C1

RU2069409C1 - Autoemission cell

Info

Publication number: RU2069409C1
Application number: RU93057363A
Authority: RU
Inventors: Владимир Семенович Засемков; Сергей Викторович Ивченко; Игорь Анатольевич Новик; Вячеслав Валерьевич Будзиаловский
Original assignee: Владимир Семенович Засемков; Сергей Викторович Ивченко; Игорь Анатольевич Новик; Вячеслав Валерьевич Будзиаловский
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: electronic engineering; fluorescent-display autoemission electron sources. SUBSTANCE: autoemission cell has relatively parallel film anode and cathode with phosphor, and insulating layer, all mounted on common substrate. Emitting edge of cathode is cut into U-shaped teeth to form comb which are unequally spaced from anode and provided with resistors inserted in cathode film break. Film cathode is oval-shaped. EFFECT: improved reliability, service life, and operating stability in case of voltage fluctuations; enlarged functional capabilities. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности, к автоэмиссионным источникам электронов с люминесцентной индикацией. The invention relates to electronic equipment, in particular, to field emission electron sources with luminescent indication.

Известен источник электронов с эмиссионными катодами, имеющими микроострия и устройство визуализации на основе катодолюминесценции, возбуждаемой автоэлектронной эмиссией, представляющий первые параллельные электроды в качестве катодных шин с электропроводным слоем и микроотверстиями, инициирующими электроны; вторые параллельные электроды в качестве сеток, изолированных от катодных шин, при этом катодные шины содержат ограничители тока в виде сплошного резистивного слоя, расположенного на проводящем слое, а устройство визуализации на основе катодолюминесценции дополнительно содержит источник электронов с эмиссионными катодами, при этом анод покрыт люминофором [1]
Известное устройство характеризуется недостаточной надежностью и долговечностью работы, т.к. оно имеет структуру триода, что, в свою очередь, предполагает использование 2-х необходимых напряжений катод управляющий электрод и катод-анод.A known source of electrons with emission cathodes having a micro-tip and a visualization device based on cathodoluminescence excited by field emission, representing the first parallel electrodes as cathode buses with an electrically conductive layer and microholes initiating electrons; the second parallel electrodes as grids isolated from the cathode buses, while the cathode buses contain current limiters in the form of a continuous resistive layer located on the conductive layer, and the cathodoluminescence-based imaging device further comprises an electron source with emission cathodes, while the anode is coated with a phosphor [ 1]
The known device is characterized by insufficient reliability and durability, because it has a triode structure, which, in turn, involves the use of 2 necessary voltages, a cathode, a control electrode and a cathode-anode.

Вместе с тем, катод выполнен острийным, что ставит в зависимость от радиуса кривизны эмиттеров стабильность эмиссии и долговечность работы отдельной ячейки. Происходит снижение яркости свечения люминофора за счет ослабления светового потока материалом подложки, анодным материалом и толщиной люминофорного покрытия. At the same time, the cathode is made point-wise, which makes the stability of emission and the longevity of a single cell dependent on the radius of curvature of the emitters. There is a decrease in the brightness of the phosphor due to the weakening of the light flux by the substrate material, the anode material and the thickness of the phosphor coating.

Наиболее близким к заявляемому решению является электронный эмиттер с автоэмиссионной ячейкой, содержащей катодный слой с краем в виде зубцов и управляющего электрода, при этом катодный слой отделен от управляющего электрода зазором и электрически изолирован от него [2]
Этому устройству свойственны недостатки: недостаточная надежность и долговечность вследствие эрозии зубцов кромки катода при повышении рабочего напряжения, отсутствие возможности непосредственной коммутации с внешними электронными схемами с широким изменением выходных параметров рабочего напряжения.Closest to the claimed solution is an electronic emitter with a field emission cell containing a cathode layer with an edge in the form of teeth and a control electrode, while the cathode layer is separated from the control electrode by a gap and is electrically isolated from it [2]
This device is characterized by disadvantages: insufficient reliability and durability due to erosion of the teeth of the cathode edge when the operating voltage is increased, the inability to directly commute with external electronic circuits with a wide change in the output parameters of the operating voltage.

Целью изобретения является повышение надежности, долговечности и стабильности работы ячейки при колебаниях напряжения, расширение функциональных возможностей. The aim of the invention is to increase the reliability, durability and stability of the cell during voltage fluctuations, the expansion of functionality.

Поставленная цель достигается тем, что в автоэмиссионной ячейке, содержащей взаимно параллельные и расположенные на единой подложке пленочные анод с люминофором и катод с разделенной на отдельные зубцы эмиттирующей кромкой в форме гребенки, диэлектрический слой, согласно изобретению зубцы катода разноудалены от анода, а каждый зубец снабжен резистором, ограничивающим ток зубца. Контур пленочного анода выполнен овальной формы. Зубцы выполнены П-образными. Резистор каждого зубца выполнен в разрыве пленки катода. This goal is achieved by the fact that in a field emission cell containing film anode with a phosphor mutually parallel and located on a single substrate and a cathode with an emitting comb-shaped emitting edge divided into separate teeth, the dielectric layer, according to the invention, the cathode teeth are different from the anode, and each tooth is equipped with a current limiting resistor. The contour of the film anode is oval. The teeth are made U-shaped. The resistor of each tooth is made in the gap of the cathode film.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемая ячейка отличается тем, что
зубцы катода разноудалены от анода и выполнены П-образными;
каждый зубец снабжен резистором в разрыве пленки катода;
контур пленочного анода выполнен овальной формы.Comparison with the prototype shows that the claimed cell is different in that
the cathode teeth are different from the anode and are made U-shaped;
each tooth is equipped with a resistor in the gap of the cathode film;
the contour of the film anode is oval.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими известными решениями не позволило выявить в них перечисленные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа. Comparison of the claimed solutions with other known solutions did not allow to reveal in them the listed features that distinguish the claimed solution from the prototype.

Изобретение поясняется чертежами. Фиг. 1 разрыв ячейки, фиг. 2 вид в плане. The invention is illustrated by drawings. FIG. 1 cell break, FIG. 2 plan view.

Автоэмиссионная ячейка содержит подложку 1, диэлектрический слой 2, пленочный катод в форме гребенки 3 с П-образной эмиттирующей кромкой 4, нагрузочный резистор 5, пленочный анод 6, люминофор 7. The field emission cell contains a substrate 1, a dielectric layer 2, a film cathode in the form of a comb 3 with a U-shaped emitting edge 4, a load resistor 5, a film anode 6, a phosphor 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На анод 6 подается положительное напряжение относительно катодной гребенки 3 величиной 20-100 В. Вследствие небольшого расстояния от П-образной эмиттирующей кромки 4 ближайшего зубца гребенки 3 до анода создается достаточная для эмиссии электронов напряженность поля 5•10⁷ В/см. При последующем увеличении приложенного напряжения развивается эмиссия на следующих зубцах, более удаленных от анода. При этом уже ранее эмиттирующие кромки зубцов не разрушаются вследствие эрозии, т. к. ток, проходящий через них, ограничен резисторами 5, что позволяет управлять в широких пределах яркостью свечения люминофора 7, изменяя только значение приложенного напряжения. Форма пленочного анода, выполненного с контуром овальной формы, опpеделяет расстояние катод-анод, а значит, последовательность включения в работу дополнительных зубцов гребенки. Форма анода позволяет также плавно наращивать яркость от приложенного напряжения.A positive voltage relative to the cathode comb 3 of 20-100 V is applied to the anode 6. Due to the small distance from the U-shaped emitting edge 4 of the nearest tooth of the comb 3 to the anode, a field strength of 5 • 10 ⁷ V / cm is sufficient for electron emission. With a subsequent increase in the applied voltage, emission develops on the following teeth, more distant from the anode. In this case, the emitting edges of the teeth are not destroyed earlier due to erosion, since the current passing through them is limited by resistors 5, which allows controlling the brightness of the phosphor 7 over a wide range, changing only the value of the applied voltage. The shape of the film anode, made with an oval-shaped contour, determines the distance of the cathode-anode, and therefore, the sequence of inclusion in the work of additional comb teeth. The shape of the anode also allows you to smoothly increase the brightness of the applied voltage.

При этом увеличение количества задействованных рабочих зубцов приводит к суммарному увеличению яркости свечения ячейки. Выполнение эмиттирующих кромок зубцов гребенки П-образными позволяет снизить разрушительный эффект ионной бомбардировки. Moreover, an increase in the number of involved working teeth leads to a total increase in the brightness of the cell glow. The emitting edges of the teeth of the comb U-shaped allows you to reduce the destructive effect of ion bombardment.

Заявленная автоэмиссионная ячейка позволяет повысить надежность работы индикаторов, выполненных на основе ячейки за счет снижения эррозии эмиттирующей кромки, стабильность и долговечность ячейки за счет оптимизации режимов работы каждого зубца и рациональной геометрии зубца. Расширение функциональных возможностей приборов на основе ячейки и области применения достигается за счет простоты управления ячейкой и возможности выбора функциональной зависимости яркости от анодного напряжения при изменении формы анода. The claimed field emission cell can improve the reliability of the indicators made on the basis of the cell by reducing erosion of the emitting edge, the stability and durability of the cell by optimizing the operating conditions of each tooth and rational tooth geometry. The expansion of the functionality of the devices based on the cell and the field of application is achieved due to the simplicity of controlling the cell and the possibility of choosing the functional dependence of the brightness on the anode voltage when changing the shape of the anode.

Claims

1. A field emission cell containing a film anode with a phosphor mutually parallel and arranged on a single substrate and a cathode with a comb-shaped emitting edge separated in separate teeth, a dielectric layer, characterized in that the cathode teeth are different from the anode, and each tooth is equipped with a resistor limiting tooth current.

2. The cell according to claim 1, characterized in that the contour of the film anode is made oval.

3. The cell according to claim 1, characterized in that the teeth are made P-shaped.

4. The cell according to claim 1, characterized in that the resistor of each tooth is made in the gap of the cathode film.