RU2174266C2

RU2174266C2 - Field-effect emissive display

Info

Publication number: RU2174266C2
Application number: RU99104023A
Authority: RU
Inventors: В.В. Будзиаловский; В.С. Засемков
Original assignee: Красноярский фонд "Конверсионный технопарк"
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2001-09-27

Abstract

FIELD: vacuum electronics; flat cathode-luminescent displays. SUBSTANCE: display incorporating insulating substrate and autoemission cell with phosphor-covered electron collectors has its insulating substrate made of piezoelectric material and autoemission cells functioning as surface-acoustic-wave resonators. At least two autoemission cells differ in resonance frequency. Autoemission cells of same resonance frequency are grouped so that applying control signal whose frequency coincides with resonance frequency of cell ensures display of data image such as alphabet character. EFFECT: enhanced reliability of display; simplified design of addressing system. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вакуумной электроники, в частности к плоским катодолюминесцентным дисплеям. The invention relates to the field of vacuum electronics, in particular to flat cathodoluminescent displays.

Известна конструкция матрицы микрокатодов с автоэлектронной эмиссией, имеющая подложку с выполненным на ней множеством конических участков с острыми вершинами, расположенными в отверстиях электрода затвора. Вершины конусов сгруппированы в блоки из нескольких конусов с участками электрода затвора и разделены друг от друга, а каждый из них с помощью электродного вывода соединен с источником питания (Патент ЕР N 0497627, кл. H 01 J 1/30, 1992). A known design of a matrix of microcathodes with field emission, having a substrate with a plurality of conical sections made on it with sharp peaks located in the holes of the gate electrode. The tops of the cones are grouped into blocks of several cones with portions of the gate electrode and are separated from each other, and each of them is connected to a power source using an electrode terminal (Patent EP N 0497627, class H 01 J 1/30, 1992).

Известно устройство, реализуемое в способе изготовления плоских дисплеев, содержащее матрицу автоэмиссионных катодов, управляющие электроды, люминофорную пленку, при этом на матрице расположен ряд из основных, перпендикулярных линиям горизонтальной развертки, электродов (Патент ЕР N 0404022, кл. H 01 J 31/12, 1990). A device is known that is implemented in a method of manufacturing flat displays containing a matrix of field emission cathodes, control electrodes, a phosphor film, and a number of basic electrodes perpendicular to horizontal lines are located on the matrix (Patent EP N 0404022, class H 01 J 31/12 , 1990).

Известные устройства не обладают достаточной надежностью, в частности виброустойчивостью и ударопрочностью, конструктивно сложны, требуют применения сложной схемы управления с множеством относительно высоковольтных быстродействующих электронных ключей. Known devices do not have sufficient reliability, in particular vibration resistance and impact resistance, are structurally complex, require the use of a complex control circuit with many relatively high-voltage high-speed electronic keys.

Наиболее близким к заявляемому решению является автоэмиссионный узел, содержащий диэлектрический слой, на лицевой и обратной сторонах которого расположены скрещивающиеся полосковые электроды, а на лицевой стороне диэлектрического слоя дополнительно расположены локальные электроды, не контактирующие с полосковыми в этой же плоскости и одновременно находящиеся над полосковыми электродами обратной стороны диэлектрического слоя (Патент РФ N 2084039, кл. H 01 J 1/02, 1995). Closest to the claimed solution is a field emission unit containing a dielectric layer, on the front and back sides of which there are crossed strip electrodes, and on the front side of the dielectric layer there are additionally local electrodes that are not in contact with the strip electrodes in the same plane and are simultaneously above the reverse strip electrodes side of the dielectric layer (RF Patent N 2084039, CL H 01 J 1/02, 1995).

Этот индикатор также имеет недостаточную надежность из-за высокой вероятности электрического пробоя межслойной изоляции между образующими матрицу скрещивающимися управляющими электродами, конструктивно сложен, трудоемок в изготовлении, а для реализации схемы управления этим индикатором потребуется большое количество быстродействующих электронных ключей. This indicator also has insufficient reliability due to the high likelihood of electrical breakdown of the interlayer insulation between the crossing control electrodes forming the matrix, it is structurally complicated, laborious to manufacture, and a large number of high-speed electronic keys will be required to implement the control circuit of this indicator.

Задача, решаемая изобретением, - повышение надежности работы полевого эмиссионного индикатора и упрощение системы адресации. The problem solved by the invention is to increase the reliability of the field emission indicator and simplify the addressing system.

Поставленная задача решается тем, что в полевом эмиссионном индикаторе, включающем диэлектрическую подложку и автоэмиссионные ячейки с нанесенным на коллекторы электронов люминофором, согласно изобретению диэлектрическая подложка выполнена из пьезоэлектрического материала, а автоэмиссионные ячейки выполнены как резонаторы поверхностных акустических волн. По меньшей мере, две автоэмиссионные ячейки отличаются между собой по частоте резонанса. Автоэмиссионные ячейки с одинаковой частотой резонанса сгруппированы таким образом, что при подаче сигнала управления определенной частоты обеспечивается отображение информационного изображения. The problem is solved in that in a field emission indicator including a dielectric substrate and field emission cells coated with an electron phosphor, according to the invention, the dielectric substrate is made of a piezoelectric material, and field emission cells are made as resonators of surface acoustic waves. At least two field emission cells differ in resonance frequency. Field emission cells with the same resonance frequency are grouped in such a way that when a control signal of a certain frequency is applied, an information image is displayed.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый полевой эмиссионный индикатор отличается тем, что диэлектрическая подложка выполнена из пьезоэлектрического материала, а автоэмиссионные ячейки выполнены как резонаторы поверхностных акустических волн; что, по меньшей мере, две автоэмиссионные ячейки отличаются между собой по частоте резонанса; что автоэмиссионные ячейки с одинаковой частотой резонанса сгруппированы таким образом, что при подаче сигнала управления определенной частоты обеспечивается отображение информационного изображения. Таким образом, полевой эмиссионный индикатор соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive field emission indicator is characterized in that the dielectric substrate is made of piezoelectric material, and field emission cells are made as resonators of surface acoustic waves; that at least two field-emission cells differ in resonance frequency; that field emission cells with the same resonance frequency are grouped in such a way that when a control signal of a certain frequency is applied, an information image is displayed. Thus, the field emission indicator meets the criterion of "novelty."

Сравнение изобретения с другими известными решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the invention with other known solutions did not allow them to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

На чертеже изображен вариант исполнения полевого эмиссионного индикатора матричной конструкции. The drawing shows an embodiment of a field emission indicator matrix design.

Полевой эмиссионный индикатор состоит из пьезоэлектрической диэлектрической подложки 1, входного резонатора 2 с выводами питания 3, автоэмиссионных ячеек 4, включающих эмиттеры электронов 5 и коллекторы электронов 6 с люминофором 7. The field emission indicator consists of a piezoelectric dielectric substrate 1, an input resonator 2 with power leads 3, field emission cells 4, including electron emitters 5 and electron collectors 6 with a phosphor 7.

Полевой эмиссионный индикатор может быть изготовлен с применением типовых технологических операций вакуумного осаждения проводящих и диэлектрических слоев с последующей химической обработкой методами фотолитографии. Люминофорное покрытие может быть выполнено методом катафореза. Герметизация и вакуумирование могут быть проведены по технологии изготовления катодолюминесцентных индикаторов. The field emission indicator can be manufactured using standard technological operations of vacuum deposition of conductive and dielectric layers followed by chemical treatment using photolithography methods. The phosphor coating can be performed by cataphoresis. Sealing and evacuation can be carried out according to the technology of manufacturing cathodoluminescent indicators.

Полевой эмиссионный индикатор работает следующим образом. Field emission indicator works as follows.

При подаче на выводы питания 3 входного резонатора 2 сигнала управления заданной частоты и амплитуды в пьезоэлектрической подложке 1 возбуждаются поверхностные акустические волны. Одновременно в автоэмиссионных ячейках 4 с совпадающей частотой резонанса между эмиттером электронов 5 и коллектором электронов 6 возникает разность потенциалов, по величине соответствующая амплитуде импульса. С эмиттера электронов 5 в результате полевой эмиссии электроны попадают на коллектор электронов 6, вызывая тем самым свечение люминофора 7. Яркость свечения люминофора 7 напрямую зависит от амплитуды входного электрического импульса. При этом в ячейках с частотой резонанса, отличной от входного сигнала управления, свечение люминофора не наблюдается. Импульс сигнала управления с другой частотой и амплитудой вызовет свечение люминофора 7 в других автоэмиссионных ячейках 4 с соответствующей частотой резонанса. Формирование информационного изображения на полевом эмиссионном индикаторе осуществляется или последовательным перебором входных импульсов с разными частотами и амплитудами, или подачей на выводы питания 3 входного резонатора 2 сигнала управления сложной формы (например, частотно-модулированного, фазоманипулированного или фазомодулированного). Настройка на определенную частоту резонанса автоэмиссионных ячеек 4 осуществляется выбором соответствующих геометрических форм и размеров эмиттеров электронов 5 и коллекторов электронов 6. When a control signal of a given frequency and amplitude is fed to the power supply terminals 3 of the input resonator 2, surface acoustic waves are excited in the piezoelectric substrate 1. At the same time, in the field emission cells 4 with the same resonance frequency between the electron emitter 5 and the electron collector 6, a potential difference arises, the magnitude corresponding to the pulse amplitude. As a result of field emission from the electron emitter 5, the electrons enter the electron collector 6, thereby causing the luminophore 7 to glow. The brightness of the luminophore 7 directly depends on the amplitude of the input electrical pulse. Moreover, in cells with a resonance frequency different from the input control signal, the luminophore is not observed. The pulse of the control signal with a different frequency and amplitude will cause the phosphor 7 to glow in other field emission cells 4 with the corresponding resonance frequency. The formation of an information image on the field emission indicator is carried out either by sequentially sorting the input pulses with different frequencies and amplitudes, or by supplying the power output 3 of the input resonator 2 with a complex control signal (for example, frequency-modulated, phase-shift or phase-modulated). Tuning to a specific resonance frequency of field emission cells 4 is carried out by selecting the appropriate geometric shapes and sizes of electron emitters 5 and electron collectors 6.

Полевой эмиссионный индикатор имеет повышенную надежность, так как монолитное планарное исполнение и отсутствие многоуровневой электрической разводки приводит к повышению виброустойчивости и исключению вероятности межэлектродного электрического пробоя. Полевой эмиссионный индикатор имеет простую систему адресации, так как управление и электропитание индикатора осуществляются по единственной паре электродов, при этом отсутствует необходимость использовать матрицу из большого количества электронных ключей. The field emission indicator has increased reliability, since a monolithic planar design and the absence of a multilevel electrical wiring leads to increased vibration resistance and eliminates the likelihood of interelectrode electrical breakdown. The field emission indicator has a simple addressing system, since the indicator is controlled and powered by a single pair of electrodes, and there is no need to use a matrix of a large number of electronic keys.

Claims

1. Field emission indicator, including a dielectric substrate and field emission cells coated with an electron phosphor, characterized in that the dielectric substrate is made of a piezoelectric material, equipped with an input resonator with power leads for supplying control signals, and field emission cells are made as resonators of surface acoustic waves and grouped so that when a control signal is applied that matches the cell resonance frequency, information is displayed th image.

2. The field emission indicator according to claim 1, characterized in that at least two field emission cells differ in resonance frequency.