RU2170471C1

RU2170471C1 - Cathodic fluorescent screen

Info

Publication number: RU2170471C1
Application number: RU99125574/09A
Authority: RU
Inventors: Н.Д. Жуков; Э.В. Роговец
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Волга"
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: electronic engineering, television sets, videophones, computers, and the like. SUBSTANCE: screen has board that mounts anode electrodes in the form of parallel phosphor-covered strips and is placed inside transparent vacuum envelope, directly heated cathodes, and control electrodes mounted inside envelope orthogonally to anode electrodes connected by means of current-carrying tracks to external leads through contact pads printed on board periphery; control electrodes are made on transparent insulating plate in the form of thin-film transparent conducting strips and arranged on diametrically opposite side from cathodes compared with anode electrodes at distance found from expression d₁/d₂≅ 0,5, where d₁, d₂ - are distances from control and anode electrodes to directly heated cathodes, respectively. EFFECT: simplified design, facilitated manufacture, improved reliability, reduced cost of screen.

Description

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в частности в телевизорах, видеотелефонах, компьютерах. The invention relates to electronic equipment and can be used in all sectors of the economy, in particular in televisions, video telephones, computers.

Широкое распространение получили в последние годы в отечественной и зарубежной промышленности катодолюминесцентные (вакуумные) низковольтные цифровые и буквенно-цифровые индикаторы (см. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы. М.: Радио и связь, 1985 г., стр. 74 - 84; Русина Е.В. Матричные индикаторы и панели на основе низковольтной катодолюминесценции. Журнал "Электронная промышленность", N 5-6, 1982 г., стр. 88-89). In recent years, cathodoluminescent (vacuum) low-voltage digital and alphanumeric indicators have become widespread in the domestic and foreign industry (see Lisitsyn BL Low-voltage indicators. M: Radio and communication, 1985, pp. 74 - 84; Rusina EV Matrix indicators and panels based on low-voltage cathodoluminescence. Journal "Electronic Industry", N 5-6, 1982, pp. 88-89).

Недостатком данных устройств является наличие сложной системы управляющих электродов, выполненных в виде натянутого большого количества сеточных полос, при этом они расположены на одном уровне удаленности от анодных сегментов, и с промежутками между собой, что ухудшает эргономические параметры индикатора: габаритную яркость, угол обзора. The disadvantage of these devices is the presence of a complex system of control electrodes, made in the form of a stretched large number of grid strips, while they are located at the same distance from the anode segments, and at intervals between them, which degrades the ergonomic parameters of the indicator: overall brightness, viewing angle.

Известны кинескопы и электронно-лучевые трубки на основе изобретенной в 1897 г. немецким физиком К.Брауном трубки (см. БСЭ, 1974 г., т. 18, стр. 597). Устройство состоит из вакуумного баллона, катода, систем фокусировки и управления лучом электронов илюминесцентного экрана. Kinescopes and cathode ray tubes based on the tube invented in 1897 by the German physicist K. Brown are known (see TSB, 1974, v. 18, p. 597). The device consists of a vacuum cylinder, a cathode, focusing systems and electron beam control and a luminescent screen.

Известны различные модификации данного устройства, описанные, например, в "Зарубежной электронной технике", N 19(40), 1976 г., стр. 4-35. There are various modifications of this device, described, for example, in "Foreign electronic technology", N 19 (40), 1976, pp. 4-35.

Недостатками этих конструкций являются их громоздкость и соответственно невозможность использования в современных аппаратурах за счет сложных устройств фокусировки и развертки, наличия горловины, определяющей большую длину баллона. The disadvantages of these designs are their bulkiness and, consequently, the inability to use in modern equipment due to complex focusing and scanning devices, the presence of a neck, which determines the long length of the cylinder.

Известны катодолюминесцентные индикаторы матричного типа, состоящие из плоского вакуумного баллона, распределенного в плоскости катода, матричной системы управления и люминесцентного экрана, например заявка Франции N 2732159, МКИ⁶: H 01 J 31/12, заявл. 22.03.95 г., опубл. 27.09.96 г.Known cathodoluminescent indicators of the matrix type, consisting of a flat vacuum cylinder distributed in the plane of the cathode, a matrix control system and a luminescent screen, for example, French application N 2732159, MKI ⁶ : H 01 J 31/12, decl. 03/22/95, publ. 09/27/96

Наряду с достоинством матричных индикаторов - плоская конструкция малой толщины, отметим недостаток: большое число выводов (по числу строк и столбцов), что усложняет схему управления индикатором. Along with the advantage of matrix indicators - a flat design of small thickness, we note a drawback: a large number of conclusions (by the number of rows and columns), which complicates the indicator management scheme.

Известен катодолюминесцентный индикатор, содержащий вакуумный баллон и плоскую стеклянную плату, на которой размещены анодные сегменты с нанесенным слоем люминофора и соединительные проводники, а также катод и управляющие электроды, которые закреплены на держателях. Known cathodoluminescent indicator containing a vacuum cylinder and a flat glass plate on which are placed the anode segments with a layer of phosphor and connecting conductors, as well as the cathode and control electrodes that are mounted on the holders.

Управляющие электроды выполнены в виде сеток, расположенных в одной плоскости между катодами и анодами, между сетками имеются промежутки, т.е. сетки изолированы друг от друга (не касаются друг друга), при этом каждая сетка окантована рамкой (см. книгу Горфинкеля Б.И. и др. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983 г., стр. 31-35, рис. 18). The control electrodes are made in the form of grids located in the same plane between the cathodes and anodes, there are gaps between the grids, i.e. the grids are isolated from each other (do not touch each other), with each grid edged with a frame (see the book by B. Gorfinkel and others. Low-voltage cathodoluminescent indicators. M: Radio and communications, 1983, pp. 31-35 , fig. 18).

Недостатками таких устройств является то, что свечение люминофора, покрывающего аноды, осуществляется подачей положительных напряжений - десятки вольт на аноды и сетки. Положительное напряжение на сетках приводит к наличию значительных сеточных токов и соответственно потреблению дополнительной мощности, напрямую не связанной с преобразованием электрической энергии в световую. The disadvantages of such devices is that the glow of the phosphor covering the anodes is carried out by applying positive voltages - tens of volts to the anodes and grids. A positive voltage on the grids leads to the presence of significant grid currents and, accordingly, the consumption of additional power, not directly related to the conversion of electrical energy into light.

Наиболее близким аналогом по технической сущности заявляемого изобретения является конструкция катодолюминесцентного матричного экрана с числом знакомест 128 х 128 (П-626), описанного в книге Горфинкеля Б.И. и др. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983 г., стр. 48, рис. 34, в котором сеточные электроды (управляющие электроды) выполнены в виде натянутых тонких механических струн. The closest analogue in technical essence of the claimed invention is the design of the cathodoluminescent matrix screen with the number of familiarity 128 x 128 (P-626), described in the book of B. Gorfinkel. et al. Low-voltage cathodoluminescent indicators. M .: Radio and communications, 1983, p. 48, fig. 34, in which the grid electrodes (control electrodes) are made in the form of stretched thin mechanical strings.

Недостатками этого экрана является сложность конструктивно-технологического изготовления сеточного узла, его дороговизна и ненадежность, приводящая к браку в производстве и в работе, высокая потребляемая мощность положительных сеток. The disadvantages of this screen are the complexity of the structural and technological manufacturing of the grid unit, its high cost and unreliability, leading to marriage in production and work, high power consumption of positive grids.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления, повышении надежности и снижении стоимости экрана. The invention is as follows. The problem to which the invention is directed, is to simplify the design and manufacturing technology, increase reliability and reduce the cost of the screen.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве катодолюминесцентного экрана, содержащем внутри прозрачной вакуумной оболочки плату с расположенными на ней анодными электродами в виде параллельных полосок, покрытых люминофором, прямонакальные катоды и управляющие электроды, закрепленные внутри вакуумной оболочки ортогонально анодным электродам, соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, нанесенные на периферии платы, управляющие электроды выполнены на прозрачной диэлектрической пластине в виде электропроводящих прозрачных тонкопленочных полосок и расположены с диаметрально противоположной стороны от прямонакальных катодов в сравнении с анодными электродами на расстоянии, определяемом соотношением:

где d₁, d₂ - расстояния от управляющих и анодных электродов соответственно до прямонакальных катодов.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device of the cathodoluminescent screen containing inside the transparent vacuum shell a board with anode electrodes located on it in the form of parallel strips coated with a phosphor, direct-heating cathodes and control electrodes fixed inside the vacuum shell orthogonally to the anode electrodes, connected by current-carrying tracks with external terminals through contact pads deposited on the periphery of the board, controlling electric The cathodes are made on a transparent dielectric plate in the form of electrically conductive transparent thin-film strips and are located on the diametrically opposite side of the direct-heating cathodes in comparison with the anode electrodes at a distance determined by the ratio:

where d ₁ , d ₂ are the distances from the control and anode electrodes, respectively, to direct cathodes.

Таким образом, применение нового конструктивного решения в части технологии изготовления экранов и нового соотношения размеров, определяющих взаимное месторасположение электродов внутри вакуумной оболочки, позволяет решить все проблемы. Thus, the use of a new constructive solution in terms of the technology for manufacturing screens and a new aspect ratio that determines the relative position of the electrodes inside the vacuum shell allows us to solve all problems.

На фиг. 1 изображен катодолюминесцентный экран в соответствии с предлагаемым техническим решением. In FIG. 1 shows a cathodoluminescent screen in accordance with the proposed technical solution.

На фиг. 1(а) дан фрагмент катодолюминесцентного экрана, на котором изображены управляющие электроды. In FIG. 1 (a) shows a fragment of the cathodoluminescent screen, which shows the control electrodes.

На фиг. 2 изображен катодолюминесцентный экран в разрезе. In FIG. 2 is a sectional view of a cathodoluminescent screen.

На фиг. 3 изображен фрагмент катодолюминесцентного экрана. In FIG. 3 shows a fragment of a cathodoluminescent screen.

На чертежах введены следующие обозначения:
1 - плата;
2 - прозрачная вакуумная оболочка;
3 - анодные электроды;
4 - люминофор;
5 - прямонакальные катоды;
6 - управляющие электроды;
7 - прозрачная пластина, на которой расположены управляющие электроды 6;
8 - токоведущие дорожки;
9 - контактные площадки;
10 - внешние вывода.The following notation is introduced in the drawings:
1 - board;
2 - a transparent vacuum shell;
3 - anode electrodes;
4 - phosphor;
5 - straight cathodes;
6 - control electrodes;
7 - a transparent plate on which the control electrodes 6 are located;
8 - current-carrying tracks;
9 - contact pads;
10 - external conclusions.

Катодолюминесцентный экран содержит прозрачную вакуумную оболочку 2, внутри которой на плате 1 расположены анодные электроды 3, покрытые люминофором 4 и прямонакальные катоды 5. Управляющие электроды 6 выполнены на прозрачной пластине 7 в виде электропроводящих полосок, расположенных с диаметрально противоположной стороны от прямонакальных катодов в сравнении с анодными электродами 3 на расстоянии, определяемом соотношением:

где d₁ - расстояние от управляющих электродов до прямонакальных катодов;
d₂ - расстояние от анодных электродов до прямонакальных катодов
Работа катодолюминесцентного экрана состоит в следующем.The cathodoluminescent screen contains a transparent vacuum shell 2, inside of which on the circuit board 1 there are anode electrodes 3, coated with a phosphor 4 and directly heated cathodes 5. The control electrodes 6 are made on a transparent plate 7 in the form of electrically conductive strips located on the diametrically opposite side of the straight cathodes in comparison with anode electrodes 3 at a distance determined by the ratio:

where d ₁ is the distance from the control electrodes to the straight cathodes;
d ₂ - the distance from the anode electrodes to the straight cathodes
The operation of the cathodoluminescent screen is as follows.

Получение люминесцентного изображения на экране достигается методом матричного формирования из отдельных светящихся точек, каждая из которых получается под местом пересечения управляющих 6 и анодных 3 электродов - полосок, на которые в данный момент одновременно подан положительный потенциал. Для прекращения свечения на управляющий электрод 6 подается отрицательный потенциал. Obtaining a luminescent image on the screen is achieved by the method of matrix formation from separate luminous dots, each of which is obtained at the intersection of the control 6 and anode 3 electrodes - strips, which are at the same time given a positive potential. To stop the glow on the control electrode 6 serves a negative potential.

Возможность такого управления обеспечена экспериментально подобранным соотношением

ответственного как за величину низкого запирающего потенциала, так и за приемлемый уровень разрешающей способности экрана, при условии, что (d₁ + d₂) выбирается максимально возможной с точки зрения работоспособности всех элементов конструкции экрана в целом.The possibility of such control is provided by an experimentally selected ratio

responsible both for the value of the low locking potential and for an acceptable level of screen resolution, provided that (d ₁ + d ₂ ) is selected as high as possible from the point of view of operability of all elements of the screen design as a whole.

Описанное управление особенно приемлемо для воспроизведения несложных картин изображения, периодичных, закономерных, например, в экранах, у которых анодное изображение в виде одномерных протяженных полос с постоянным шагом. The described control is especially suitable for reproducing simple pictures of the image, periodic, regular, for example, in screens in which the anode image is in the form of one-dimensional extended stripes with a constant pitch.

Одна из форм описанного управления - это ШИМ (широтно-импульсная модуляция), это обеспечивает получение шкалы серого. One of the forms of the described control is PWM (Pulse Width Modulation), this provides a gray scale.

Использование заявляемой конструкции катодолюминесцентного экрана обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества:
1) простоту конструктивно-технологического изготовления управляющего электрода, например, с использованием вакуумного напыления тонкой металлической пленки и фотолитографического процесса для создания нужной топологии электродов (простота конструкции особенно важна в случае, когда электродов много, например экран);
2) простоту установления и монтажа управляющих электродов внутри баллона;
3) высокую надежность конструкции, исключающую практически возможность коротких замыканий между управляющими и анодными электродами;
4) существенное снижение себестоимости изготовления экрана.The use of the claimed design of the cathodoluminescent screen provides, in comparison with the known, the following advantages:
1) the simplicity of the design and manufacturing of the control electrode, for example, using vacuum deposition of a thin metal film and a photolithographic process to create the desired electrode topology (simplicity of construction is especially important when there are a lot of electrodes, for example, a screen);
2) ease of installation and installation of control electrodes inside the container;
3) high reliability of the design, which virtually eliminates the possibility of short circuits between the control and anode electrodes;
4) a significant reduction in the cost of manufacturing the screen.

Claims

Cathode-luminescent screen containing a circuit board inside the transparent vacuum shell with anode electrodes located on it in the form of parallel strips coated with a phosphor, direct-heating cathodes and control electrodes fixed inside the vacuum shell orthogonally to the anode electrodes connected by current-carrying tracks to external leads through contact pads deposited on the periphery boards, characterized in that the control electrodes are made on a transparent dielectric plate, in the form of electrically conductive achnyh thin film strips and are arranged at diametrically opposite sides of the directly heated cathode versus anode electrodes in the region defined by the relation

where d ₁ , d ₂ - the distance from the control and anode electrodes, respectively, to direct-heating cathodes.