RU2196372C2 - Low-voltage cathodoluminescent screen - Google Patents
Low-voltage cathodoluminescent screen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196372C2 RU2196372C2 RU2000132283A RU2000132283A RU2196372C2 RU 2196372 C2 RU2196372 C2 RU 2196372C2 RU 2000132283 A RU2000132283 A RU 2000132283A RU 2000132283 A RU2000132283 A RU 2000132283A RU 2196372 C2 RU2196372 C2 RU 2196372C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- emitting element
- emitters
- anodes
- source
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к низковольтным средствам отображения информации на основе катодолюминесценции и может быть использовано при разработке устройств для создания экранов цифровых и буквенно-цифровых индикаторов, универсальных панелей для визуализации отображения любой информации - текстовой, знаковой, графической, отсчетных устройств аналоговых и дискретно-аналоговых измерительных приборов, используемых в калькуляторах, часах, индикаторных табло коллективного пользования и т.д. The invention relates to low-voltage means for displaying information based on cathodoluminescence and can be used in the development of devices for creating screens of digital and alphanumeric indicators, universal panels for visualizing the display of any information - text, character, graphic, reading devices of analog and discrete-analog measuring devices used in calculators, watches, indicator boards for collective use, etc.
В нашей стране и за рубежом, особенно в Японии, очень широкое применение в электронных устройствах бытового и промышленного назначения, а также в спецтехнике нашли низковольтные катодолюминесцентные индикаторы (см. Горфинкель Б.И., Абалдуев Б.В., Медведев P.С., Логинов А.П. Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. -М.: Радио и связь, 1963 г., с. 30-34). In our country and abroad, especially in Japan, low-voltage cathodoluminescent indicators are very widely used in electronic devices for domestic and industrial use, as well as in special equipment (see Gorfinkel B.I., Abalduev B.V., Medvedev P.S. , Loginov A.P. Low-voltage cathodoluminescent indicators.-M.: Radio and communications, 1963, p. 30-34).
Одноразрядный цилиндрический индикатор состоит из керамической или стеклянной платы с расположенными на ней сегментами - анодами, покрытыми люминофором. Каждый из анодов выведен на отдельный вывод. Кроме того, прибор содержит прямонакальный оксидный катод, управляющую сетку, вакуумный стеклянный баллон. A single-digit cylindrical indicator consists of a ceramic or glass plate with segments located on it - anodes coated with a phosphor. Each of the anodes is brought to a separate conclusion. In addition, the device contains a direct-burning oxide cathode, a control grid, and a vacuum glass cylinder.
Также устроены одноразрядный буквенно-цифровой индикатор и его торцевой аналог. Аналогичная конструкция и у многоразрядных вакуумно-люминесцентных индикаторов (ВЛИ). Так как многоразрядный индикатор работает в мультиплексном режиме, коммутация сегментов-анодов обеспечивается при минимальном числе выводов за счет присоединения одноименных сегментов всех разрядов к общему для них выводу. При работе в мультиплексном режиме высвечивается сегмент лишь для того разряда, в котором одновременно подается положительный потенциал на анод и управляющую сетку. Общее число выводов управляемых электродов равно сумме числа сегментов-анодов и числа разрядов. A one-digit alphanumeric indicator and its end analog are also arranged. A similar design and multi-digit vacuum-luminescent indicators (VLI). Since the multi-digit indicator operates in multiplex mode, the switching of anode segments is ensured with a minimum number of pins by connecting the segments of the same category with the same name to a common pin. When operating in multiplex mode, a segment is displayed only for that discharge in which a positive potential is simultaneously supplied to the anode and the control grid. The total number of leads of the controlled electrodes is equal to the sum of the number of anode segments and the number of discharges.
Известен вакуумный люминесцентный индикатор (ВЛИ), состоящий из катода прямого накала, сетки и нескольких анодов, покрытых низковольтным люминофором, заключенных в вакуумный баллон (см. Б.И. Горфинкель. Знакосинтезирующая электроника: низковольтная катодолюминесценция. Изд-во Саратовского университета, 1993 г., с. 19-22). В индикаторах на керамической либо стеклянной изолирующей плате нанесены аноды и токоведущие шины, обеспечивающие вывод на контактные площадки. Аноды, называемые анодами-сегментами, могут иметь различную форму. Они могут быть в виде круглых или квадратных элементов матриц и мозаик, в виде штрихов, шкал, цветовых полей и мнемосхем. ВЛИ характеризуются знакосинтезирующим способом формирования изображения из упомянутых выше анодов-сегментов, являющихся светоизлучающими элементами (СИЭ). СИЭ, расположенные в одной строке, соединены электрически и имеют общий вывод. Над каждым столбцом находится общий управляющий электрод - сетка. Над сетками расположены прямонакальные катоды. A known vacuum luminescent indicator (VLI), consisting of a direct glow cathode, a grid and several anodes coated with a low-voltage phosphor, enclosed in a vacuum cylinder (see BI Gorfinkel. Sign-synthesizing electronics: low-voltage cathodoluminescence. Saratov University Press, 1993 ., p. 19-22). In the indicators on the ceramic or glass insulating board, anodes and current-carrying buses are applied, providing output to the contact pads. Anodes, called segment anodes, can have various shapes. They can be in the form of round or square elements of matrices and mosaics, in the form of strokes, scales, color fields and mnemonic schemes. VLIs are characterized by a sign-synthesizing method of image formation from the above-mentioned anode segments, which are light-emitting elements (SEE). FIEs located on the same line are electrically connected and have a common output. Above each column is a common control electrode - a grid. Directly heated cathodes are located above the grids.
Недостатками данных устройств являются наличия сложных систем управляющих электродов и катодов, при этом они расположены таким образом, что сужают эргономические параметры индикатора: яркость, угол обзора. The disadvantages of these devices are the presence of complex systems of control electrodes and cathodes, while they are located in such a way that narrow the ergonomic parameters of the indicator: brightness, viewing angle.
Наиболее близким аналогом - прототипом к изобретению является катодолюминесцентный экран и способ его изготовления (см. патент РФ 2152662, МКИ6: H 01 J 1/62, опубл. 10.07.2000 г.). Экран содержит вакуумную оболочку, составленную из двух плоских стеклянных лицевой прозрачной пластины и подложки с электродами: плоским тонким торцевым эмиттером и анодом, покрытым проводящим слоем и люминофором, образующих активную область светоизлучащего сегмента, расположенных на малом контролируемом расстоянии друг от друга в параллельных плоскостях, соединенных через анодные шины и эмиттерные шины с выводами для подключения источников электрического напряжения, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую пластину и подложку, при этом аноды и эмиттеры выполнены в виде двух гребенок, вложенных одна в другую, эмиттеры с соединителями расположены в верхней плоскости подложки, а аноды и анодные шины расположены на дне траншей, выполненных на заданную глубину в подложке со стороны верхней плоскости, причем свободное пространство траншей анодных шин заполнено диэлектриком до образования планаризованной поверхности для расположения на ней соединительных эмиттерных шин.The closest analogue to the prototype of the invention is a cathodoluminescent screen and a method for its manufacture (see RF patent 2152662, MKI 6 : H 01
Аноды и эмиттеры выполнены в виде любых геометрических фигур, вложенных одна в другую, например в виде спиралей. Anodes and emitters are made in the form of any geometric figures embedded one into another, for example, in the form of spirals.
Кроме того, в него дополнительно введено защитное сопротивление, соединяющее эмиттерную шину последовательно с каждым эмиттером светоизлучающего сегмента. In addition, protective impedance is added to it, connecting the emitter bus in series with each emitter of the light-emitting segment.
Люминофор выбран низковольтный с рабочим напряжением не более 50-70 В. The phosphor is selected low voltage with an operating voltage of not more than 50-70 V.
Недостатком данной конструкции является сложная технология изготовления информационного поля экрана, заключающаяся в необходимости наличия двухслойной разводки в информационном поле, приводящей к снижению процента выхода годных приборов. The disadvantage of this design is the complex manufacturing technology of the information field of the screen, consisting in the need for a two-layer wiring in the information field, leading to a decrease in the percentage of suitable devices.
Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в упрощении технологии изготовления буквенно-цифровых и мозаичных экранов с одновременным обеспечением сплошности свечения светоизлучающего элемента, повышение процента выхода годных экранов. The invention consists in the following. The problem to which the claimed technical solution is directed is to simplify the manufacturing technology of alphanumeric and mosaic screens while ensuring continuity of the glow of the light-emitting element, increasing the percentage of suitable screens.
Указанный технический результат достигается тем, что в низковольтном катодолюминесцентном буквенно-цифровом и мозаичном экране, содержащем вакуумную оболочку, составленную из двух стеклянных пластин - лицевой прозрачной пластины и подложки с плоскими тонкими торцевыми эмиттерами и анодами, покрытыми проводящим слоем и люминофором, образующими светоизлучающий элемент, аноды и эмиттеры расположены на малом контролируемом расстоянии друг от друга в параллельных плоскостях и соединены через анодные и эмиттерные шины с выводами для подключения источников электрического напряжения, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую лицевую прозрачную пластину и подложку, светоизлучающий элемент выполнен в виде двух частей: первая часть - источник электронов, снабженный эмиттерами и анодами, покрытыми проводящим слоем, причем аноды и эмиттеры выполнены в виде гребенок, вложенных одна в другую, и расположены на малом контролируемом расстоянии друг от друга в параллельных плоскостях, а вторая часть - источник излучения света, выполненный в виде анода, покрытого проводящим слоем и люминофором, при этом источник излучения света расположен рядом в зоне облучения электронами, генерируемыми источником электронов. The specified technical result is achieved in that in a low-voltage cathodoluminescent alphanumeric and mosaic screen containing a vacuum shell composed of two glass plates — a transparent front plate and a substrate with flat thin end emitters and anodes coated with a conductive layer and a phosphor forming a light-emitting element, the anodes and emitters are located at a small controlled distance from each other in parallel planes and are connected through the anode and emitter buses with leads for radiation sources, a dielectric frame hermetically connecting the front transparent plate and the substrate, the light emitting element is made in two parts: the first part is an electron source equipped with emitters and anodes coated with a conductive layer, and the anodes and emitters are made in the form of combs, nested one in another, and are located at a small controlled distance from each other in parallel planes, and the second part is a light radiation source made in the form of an anode covered with a conductive layer m and a phosphor, wherein the source of light emission located near to the zone of irradiation by electrons generated by an electron source.
Кроме того, площадь источника излучения света светоизлучающего элемента превышает площадь источника электронов светоизлучающего элемента в 2÷5 раз; источник излучения света светоизлучающего элемента выполнен в виде любой заданной геометрической формы. In addition, the area of the light source of the light emitting element exceeds the area of the electron source of the light emitting element by 2 ÷ 5 times; the light source of the light emitting element is made in the form of any given geometric shape.
Сущность технического решения поясняется графическими материалами, описанием и примером конкретного исполнения. The essence of the technical solution is illustrated by graphic materials, a description and an example of a specific implementation.
На фиг.1 изображен фрагмент подложки, содержащий светоизлучающие элементы, состоящие из источника электронов и источника излучения света. Figure 1 shows a fragment of a substrate containing light-emitting elements consisting of an electron source and a light radiation source.
На фиг.2 изображен другой вариант фрагмента подложки. Figure 2 shows another embodiment of a fragment of the substrate.
На фиг.3 дана фотография с изображением светящегося столбца, полученного образца низковольтного катодолюминесцентного буквенно-цифрового и мозаичного экрана согласно изобретению. Figure 3 is a photograph depicting a luminous column obtained by a sample of a low-voltage cathodoluminescent alphanumeric and mosaic screen according to the invention.
На фиг.4 дана фотография с увеличенным изображением столбца. Figure 4 is a photograph with an enlarged image of the column.
На фиг. 5 дана фотография со светящимися элементами индикатора в макете часов согласно изобретению. In FIG. 5 is a photograph with luminous indicator elements in a watch layout according to the invention.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - подложка;
2 - анод;
3 - эмиттер, плоский тонкий торцевой;
4 - люминофор;
5 - источник электронов, включающий эмиттеры и аноды, покрытые проводящим слоем;
6 - источник излучения света, выполненный в виде анода, покрытого проводящим слоем и люминофором (в данном случае имеет форму вытянутого прямоугольника или столбца, но может принимать форму спирали, кольца, т.е. любой мозаики, буквы или цифры);
7 - светоизлучающий элемент.In the drawings, the following notation:
1 - substrate;
2 - anode;
3 - emitter, flat thin end;
4 - phosphor;
5 - a source of electrons, including emitters and anodes coated with a conductive layer;
6 - a light emission source made in the form of an anode coated with a conductive layer and a phosphor (in this case, it has the shape of an elongated rectangle or column, but can take the form of a spiral, ring, i.e., any mosaic, letter or number);
7 - light emitting element.
Работа низковольтного катодолюминесцентного буквенно-цифрового и мозаичного экрана осуществляется следующим образом. The work of the low-voltage cathodoluminescent alphanumeric and mosaic screen is as follows.
Включение заданного светоизлучающего элемента 7 осуществляется подачей напряжения через выводы на соответствующие эмиттерную шину и анодную шину, на пересечении которых находится светоизлучающий элемент 7. Анодные и эмиттерные шины настолько малы, что на чертеже не указаны. Электроны, эмиттируемые из эмиттера 3, рассеиваются равномерно по площади анода 2. При этом под воздействием электрического поля, концентрирующегося на конце плоского тонкого торцевого эмиттера 3, возникает автоэлектронная эмиссия, ток эмиттированных электронов может быть направлен на анод 2. Под действием электронной бомбардировки происходит точечное свечение в первой части светоизлучащего элемента 7 - в источнике электронов 5 и наблюдается равномерное свечение второй части светоизлучащего элемента 7 - источника излучения света 6. The inclusion of a given
В процессе исследований автоэлектронных планарно-торцевых эмиттеров, используемых для генерации излучения света в катодолюминесцентных экранах, было обнаружено существенное выравнивание интенсивности излучения света по поверхности, покрытой люминофором, в светоизлучащем элементе за счет упругого отражения электронов и многократного их соударения с люминофором, а также за счет эффектов вторичной эмиссии. Так, в самом деле оказалось, что в структуре, представленной на фиг.1 и 2, при наличии лишь точечных источников излучения электронов в светоизлучащем элементе (аноды и эмиттеры выполнены в виде двух гребенок, вложенных одна в другую, см. в правой части фиг.3) наблюдается равномерная засветка второй части светоизлучащего элемента - источника излучения света. При этом размеры высвечиваемой части светоизлучащего элемента существенно превосходят первую часть светоизлучащего элемента - источника электронов. In the process of studying field-effect planar-face emitters used to generate light emission in cathodoluminescent screens, a significant alignment of the light emission intensity over the surface coated with the phosphor was found in the light-emitting element due to the elastic reflection of electrons and their multiple collisions with the phosphor, as well as due to effects of secondary emissions. So, in fact, it turned out that in the structure shown in Figs. 1 and 2, in the presence of only point sources of electron radiation in the light-emitting element (anodes and emitters are made in the form of two combs embedded one into the other, see the right part of FIG. .3) there is uniform illumination of the second part of the light-emitting element - the light emitting source. Moreover, the dimensions of the illuminated part of the light-emitting element significantly exceed the first part of the light-emitting element, the electron source.
Было установлено также, что в рамках принятой нами технологии изготовления светоизлучащих элементов равномерность свечения их источников излучения света практически не зависит от равномерности свечения источников электронов, если плотность светящихся в ней центров превышает некоторое минимальное количество. На фиг.4 приведена фотография одного столбца, участок которого при 80-ти кратном увеличении приведен на фиг.3. Как видно на фотографии, светящийся столбец выглядит как монолитный сегмент светоизлучащего элемента. It was also found that, within the framework of the technology we adopted for manufacturing light-emitting elements, the uniformity of the glow of their light sources is practically independent of the uniformity of the glow of electron sources if the density of the centers glowing in it exceeds a certain minimum amount. Figure 4 shows a photograph of one column, a section of which at 80-fold magnification is shown in figure 3. As you can see in the photo, the luminous column looks like a monolithic segment of a light-emitting element.
Указанное обстоятельство делает технологически некритичным формирование светоизлучащих элементов со значительной по размерам второй части светоизлучащего элемента - источника излучения света. This circumstance makes it technologically uncritical the formation of light-emitting elements with a significant size of the second part of the light-emitting element - the source of light radiation.
В качестве примера реализации заявляемого технического решения дана фотография со светящимися элементами индикатора в макете часов согласно заявляемому техническому решению, см. фиг.5. As an example of the implementation of the claimed technical solution, a photograph is given with luminous indicator elements in the watch layout according to the claimed technical solution, see FIG. 5.
Индикатор был изготовлен с использованием двух процессов напыления металлов (Мо, АI), двух процессов осаждения аморфного кремния и аморфного углерода и двух процессов фотолитографии, причем второй процесс фотолитографии является некритичным и имеет большие допуски по размерам. На фиг.5 приведена фотография индикатора в макете часов. Управляющее напряжение этого прибора находится в пределах 250 В. Потребляемый ток 600 мкА. Яркость индикатора равна 2500 кД/м2.The indicator was made using two metal deposition processes (M o, AI), the two processes of the deposition of amorphous silicon and amorphous carbon and two photolithography processes, the second photolithography process is not critical and has large dimensional tolerances. Figure 5 shows a photograph of the indicator in the layout of the clock. The control voltage of this device is within 250 V. The consumed current is 600 μA. The brightness of the indicator is 2500 cD / m 2 .
Указанное обстоятельство делает технологически некритичным формирование светоизлучающих элементов со значительной по размерам второй частью светоизлучающего элемента - источника излучения света. This circumstance makes it technologically uncritical the formation of light-emitting elements with a large-sized second part of the light-emitting element - the light emitting source.
Изготовление катодолюминесцентных экранов со светоизлучающими элементами типа восьмерки, а также буквенно-цифровой и мозаичной информации по заявляемому техническому решению позволит иметь следующие преимущества по сравнению с известными катодолюминесцентными экранами:
- исключение из конструкции термокатода;
- исключение из конструкции управляющего электрода - сетки и соответственно исключение операции крепления их;
- планарный процесс изготовления;
- упрощение технологии изготовления: в две фотолитографии происходит процесс изготовления низковольтного катодолюминесцентного буквенно-цифрового и мозаичного экрана.The manufacture of cathodoluminescent screens with light-emitting elements of the type of eight, as well as alphanumeric and mosaic information according to the claimed technical solution, will have the following advantages compared with the known cathodoluminescent screens:
- an exception to the design of the thermal cathode;
- exclusion from the design of the control electrode - the grid and, accordingly, the exception of the operation of fastening them;
- planar manufacturing process;
- simplification of manufacturing technology: in two photolithographs, the process of manufacturing a low-voltage cathodoluminescent alphanumeric and mosaic screen occurs.
Заявляемая конструкция является базовой конструкцией, в которой повышаются эргономические свойства, упрощается технология изготовления при получении буквенно-цифровой и мозаичной информации. The inventive design is a basic design in which ergonomic properties are enhanced, manufacturing technology is simplified when receiving alphanumeric and mosaic information.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132283A RU2196372C2 (en) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | Low-voltage cathodoluminescent screen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132283A RU2196372C2 (en) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | Low-voltage cathodoluminescent screen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2196372C2 true RU2196372C2 (en) | 2003-01-10 |
| RU2000132283A RU2000132283A (en) | 2003-01-10 |
Family
ID=20243817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000132283A RU2196372C2 (en) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | Low-voltage cathodoluminescent screen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196372C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446506C1 (en) * | 2010-07-12 | 2012-03-27 | Борис Исаакович Горфинкель | Cell with field emission and method of its production |
-
2000
- 2000-12-25 RU RU2000132283A patent/RU2196372C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446506C1 (en) * | 2010-07-12 | 2012-03-27 | Борис Исаакович Горфинкель | Cell with field emission and method of its production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4853590A (en) | Suspended-electrode plasma display devices | |
| US3873870A (en) | Flat display panel | |
| US3875442A (en) | Display panel | |
| JP3098260B2 (en) | Gas discharge lamp with electrodes covered with dielectric | |
| US3742279A (en) | Segmented electrode display panel having closed structure | |
| JPH0684478A (en) | Micropoint emission cathode electrom source and field emission and excitation and excitation cathode-ray luminescence display device using above electron cource | |
| US5670296A (en) | Method of manufacturing a high efficiency field emission display | |
| US3553458A (en) | Electrical negative-glow discharge display devices | |
| US4122376A (en) | Multi-indicia fluorescent display tube | |
| US3780326A (en) | Symbol display tube with auxiliary electrode | |
| RU2196372C2 (en) | Low-voltage cathodoluminescent screen | |
| JP2799436B2 (en) | Flat light source | |
| RU2298854C1 (en) | Field-effect cathode-luminescent matrix screen | |
| RU2297689C1 (en) | Field-emission based cathodic fluorescent screen | |
| KR19990008379A (en) | Field emission display cell structure and production method | |
| US3258629A (en) | Cold cathode display device with fluorescent indicia anodes | |
| RU2312421C2 (en) | Cathodoluminescent screen | |
| RU2217837C2 (en) | Matrix screen using electron-reflection based field emission | |
| US3725713A (en) | Multi-position gaseous discharge display panel | |
| US4617491A (en) | Fluorescent display device with interleaved anode and control electrode segments | |
| US3903448A (en) | Multiple character flat panel display device | |
| KR100252068B1 (en) | Field emission device and image display device using the same | |
| RU2258974C1 (en) | Low-voltage cathode-ray fluorescent matrix screen | |
| RU2077087C1 (en) | Autoemissive cathode-luminescent cell | |
| RU2170471C1 (en) | Cathodic fluorescent screen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151226 |