RU2217839C2

RU2217839C2 - Luminescent-cathode matrix screen

Info

Publication number: RU2217839C2
Application number: RU2001132305A
Authority: RU
Inventors: Б.И. Горфинкель; Е.В. Русина; А.Н. Якунин
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Волга"
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: electronic engineering; manufacture of planar screens including television screens and vacuum luminescent displays. SUBSTANCE: proposed luminescent-cathode matrix screen incorporating great number of light-emitting components capable of displaying various graphical pictures has vacuum envelope assembled of two plates; rows of anode electrodes deposited on one of plates and made in the form of phosphor-covered parallel strips of at least one color which are connected by means of current- carrying tracks to external leads through contact pads; set of control electrodes in the form of parallel rods orthogonal to anode electrodes which form light-emitting segments; set of directly heated cathodes; insulating frame that hermetically joins plates together; novelty is introduction of cathode grid in the form of parallel rods orthogonal to anode electrodes inserted between set of directly heated cathodes and set of control electrodes; distance between cathode grid rods is same as that between rods of set of control electrodes, rods of cathode grid being disposed opposite to those of set of control electrodes. EFFECT: enhanced quality of screen, glow stability of light-emitting segments in displaying various graphical patterns, and brightness. 1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении плоских катодолюминесцентных матричных экранов с большим количеством светоизлучающих элементов (СИЭ), а также при изготовлении плоских катодолюминесцентных телевизионных экранов и вакуумных люминесцентных индикаторов. The invention relates to the field of electronic technology and can be used in the manufacture of flat cathodoluminescent matrix screens with a large number of light-emitting elements (SEE), as well as in the manufacture of flat cathodoluminescent television screens and vacuum fluorescent indicators.

Известны вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ), содержащие вакуумный баллон, в котором помещена плата с расположенными на ней анодными электродами, которые покрыты люминофором, а также катод, сетки и внешние выводы, соединенные с соответствующими электродами индикатора (см. Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы, 1985 г., стр. 101-105; Русина Е.В. Матричные индикаторы на панели на основе низковольтной катодолюминесценции. Журнал: "Электронная промышленность", 5-6, 1982 г., с. 88-89). Vacuum luminescent indicators (VLIs) are known, which contain a vacuum cylinder in which a circuit board is placed with anode electrodes located on it that are coated with a phosphor, as well as a cathode, grids, and external leads connected to the corresponding indicator electrodes (see L. Lisitsyn, Low-voltage indicators, 1985, pp. 101-105; Rusina EV, Matrix indicators on the panel based on low-voltage cathodoluminescence. Journal: Electronic Industry, 5-6, 1982, p. 88-89).

Недостатками 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 сужает эргономические параметры индикатора: габаритная яркость, угол обзора. The disadvantages 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 level of distance from the anode segments and at intervals between them, which narrows the ergonomic parameters of the indicator: overall brightness, viewing angle.

Известен катодолюминесцентный индикатор матричного типа, описанный в книге Горфинкеля Б.И. и др. "Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы", г. Москва: "Радио и связь", 1983 г., стр. 33-34, рис. 18, 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. Управляющие электроды выполнены в виде сеток, расположенных в плоскости между катодами и анодами. Сетки изолированы друг от друга (не касаются друг друга), при этом каждая сетка окантована рамкой. Known cathodoluminescent indicator of the matrix type, described in the book of B. Gorfinkel. and others. "Low-voltage cathodoluminescent indicators", Moscow: "Radio and communications", 1983, pp. 33-34, Fig. 18, comprising a vacuum cylinder and a flat glass plate, on which anode segments are deposited with a phosphor layer and connecting conductors, as well as a cathode and control electrodes that are attached to the holders. The control electrodes are made in the form of grids located in the plane between the cathodes and anodes. The grids are isolated from each other (do not touch each other), while each grid is edged with a frame.

Существенным недостатком таких ВЛИ является то, что свечение люминофора, покрывающего аноды, осуществляется подачей положительных напряжений - десятки вольт на аноды и сетки. A significant drawback of such VLIs is that the luminescence of the phosphor coating the anodes is effected by supplying positive voltages — tens of volts to the anodes and grids.

Известно устройство многоцветного экрана матричного типа, описанное в патенте РФ 2137246, МКИ 6 Н 01 J 31/12, 31/20, опубл. 10.09. 1999 г., содержащее вакуумную оболочку, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на изолирующую основу анодных полос, покрытых люминофором и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, управляющие электроды, образующие в перекрестии светоизлучающие сегменты, анодные полосы расположены с чередованием их по цветам: красный - зеленый - синий (RGB), а зоны расположения совокупности внешних контактных площадок одного цвета анодных полос выполнены раздельными для каждого из цветов, причем количество зон, по крайней мере, соответствует количеству цветов экрана, при этом длина зоны (l) определяется количеством контактных площадок (n), соответствующих количеству строк данного цвета, и шагом (t) их расположения и удовлетворяет условию l≥n•t. A device for a multi-color screen matrix type, described in the patent of the Russian Federation 2137246, MKI 6 H 01 J 31/12, 31/20, publ. 10.09. 1999, containing a vacuum shell, a system of direct filament cathodes, rows of anode strips deposited on an insulating base, coated with a phosphor and connected to current-carrying paths with external leads through contact pads, control electrodes forming light emitting segments in the crosshairs, the anode strips are arranged in alternating colors : red - green - blue (RGB), and the location zones of the set of external contact pads of the same color of the anode strips are made separate for each of the colors, and the number it is at least equal to the number of colors of the screen, the length of the zone (l) determined by the number of contact pads (n), corresponding to the number of rows of a given color, and the pitch (t) of their location and satisfies l≥n • t.

Недостатком данной конструкции является низкий удельный токоотбор на анодные полосы и соответственно недостаточная яркость свечения. The disadvantage of this design is the low specific current collection on the anode strips and, accordingly, the insufficient brightness of the glow.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому решению - прототипом является катодолюминосцентный экран матричного типа, описанный в патенте РФ 2173908, опубл. 20.09.2001 г., МКИ 7 Н 01 J 31/12, 31/20, 1/88, 29/02. В катодолюминесцентном экране матричного типа, включающем вакуумную оболочку, состоящую из пластины и изолирующей основы, систему прямонакальных катодов, ряды нанесенных на изолирующую, основу анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором по крайней мере одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, систему управляющих электродов, выполненных в виде стержней, ортогональных анодным электродам и образующих светоизлучающие сегменты, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую пластину и изолирующую основу, между анодными электродами выполнены из диэлектрической пасты выступы-барьеры, на которых расположена система управляющих электродов по количеству строк экрана. The closest analogue in technical essence to the proposed solution - the prototype is a cathodoluminescent screen matrix type, described in RF patent 2173908, publ. 09/20/2001, MKI 7 H 01 J 31/12, 31/20, 1/88, 29/02. In the cathodoluminescent screen of the matrix type, including a vacuum shell consisting of a plate and an insulating base, a system of straight filament cathodes, rows deposited on an insulating base of anode electrodes made in the form of parallel strips coated with a phosphor of at least one color and connected by current-carrying tracks with external leads through contact pads, a system of control electrodes made in the form of rods orthogonal to the anode electrodes and forming light-emitting segments, the dielectric An amku, hermetically connecting the plate and the insulating base, between the anode electrodes are made of dielectric paste protrusions-barriers, on which the system of control electrodes is located according to the number of lines of the screen.

Ограничением такой конструкции является сравнительно низкий удельный токоотбор на анодный электрод и соответственно недостаточная яркость свечения. A limitation of this design is the relatively low specific current collection on the anode electrode and, accordingly, the insufficient brightness of the glow.

Сущность изобретения состоит в следующем. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества работы экрана, повышение стабильности свечения светоизлучающих сегментов при отображении различных графических картин и повышение яркости свечения. The invention consists in the following. The problem to which the invention is directed is to improve the quality of the screen, increase the stability of the glow of the light-emitting segments when displaying various graphic patterns, and increase the brightness of the glow.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известный катодолюминесцентный матричный экран, включающий вакуумную оболочку, состоящую из двух пластин, ряды нанесенных на одну из пластин анодных электродов, выполненных в виде параллельных полос, покрытых люминофором по крайней мере одного цвета и соединенных токоведущими дорожками с внешними выводами через контактные площадки, систему управляющих электродов в виде параллельных стержней, ортогональных анодным электродам и образующих светоизлучающие сегменты, систему прямонакальных катодов, диэлектрическую рамку, герметично соединяющую пластины, между системой прямонакальных катодов и системой управляющих электродов дополнительно введена катодная сетка в виде параллельных стержней, ортогональных анодным электродам, причем расстояние между стержнями катодной сетки совпадает с расстоянием между стержнями системы управляющих электродов, при этом стержни катодной сетки расположены напротив стержней системы управляющих электродов. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known cathodoluminescent matrix screen, including a vacuum shell consisting of two plates, the rows are deposited on one of the plates of the anode electrodes, made in the form of parallel strips coated with a phosphor of at least one color and connected by current-carrying tracks with external leads through contact pads, a system of control electrodes in the form of parallel rods, orthogonal to the anode electrodes and forming light emitting segments, a direct filament cathode system, a dielectric frame tightly connecting the plates, between the direct filament cathode system and the control electrode system, an additional cathode grid is introduced in the form of parallel rods orthogonal to the anode electrodes, the distance between the cathode grid rods coinciding with the distance between the rods of the control electrode system while the rods of the cathode grid are located opposite the rods of the control electrode system.

Таким образом, введенная дополнительно катодная сетка, выполненная в виде параллельных между собой стержней, ортогональных анодным электродам, расположена в плоскости, параллельной плоскости системы прямонакальных катодов и системы управляющих электродов, при этом катодная сетка расположена между системой прямонакальных катодов и системой управляющих электродов. Thus, the additionally introduced cathode grid, made in the form of rods parallel to each other, orthogonal to the anode electrodes, is located in a plane parallel to the plane of the direct filament cathode system and the control electrode system, while the cathode grid is located between the direct filament cathode system and the control electrode system.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примером конкретного исполнения и описанием. The invention is illustrated by graphic materials, an example of a specific implementation and description.

На фиг.1 схематично изображен катодолюминесцентный матричный экран, а на фиг. 2 - в сечении, перпендикулярно плоскостям расположения анодных электродов, системы управляющих электродов, катодной сетки и системы прямонакальных катодов. 1 schematically shows a cathodoluminescent matrix screen, and FIG. 2 - in a section perpendicular to the planes of the location of the anode electrodes, a system of control electrodes, a cathode grid and a system of direct filament cathodes.

Приняты следующие обозначения:
1 - пластина;
2 - пластина;
3 - диэлектрическая рамка;
4 - система прямонакальных катодов;
5 - анодные электроды, выполненные в виде параллельных полос;
6 - люминофор;
7 - система управляющих электродов;
8 - контактные площадки;
9 - внешние выводы;
10 - катодная сетка, выполненная в виде параллельных между собой стержней.The following notation is accepted:
1 - plate;
2 - plate;
3 - dielectric frame;
4 - direct filament cathode system;
5 - anode electrodes made in the form of parallel strips;
6 - phosphor;
7 - a system of control electrodes;
8 - contact pads;
9 - external findings;
10 - cathode grid, made in the form of parallel to each other rods.

Работа катодолюминесцентного матричного экрана осуществляется следующим образом. The operation of the cathodoluminescent matrix screen is as follows.

Управление экраном осуществляется подачей положительных напряжений на соответствующие стержни системы управляющих электродов, анодные электроды и стержни катодной сетки. The screen is controlled by applying positive voltages to the corresponding rods of the control electrode system, the anode electrodes and the cathode grid rods.

На нерабочие электроды подается запирающее напряжение. Non-working electrodes are supplied with a blocking voltage.

Электроны, эмиттируемые из системы прямонакальных катодов 4, рассеиваются равномерно по площади информационной зоны (ряды нанесенных на пластину 2 анодных электродов 5, покрытых люминофором 6) с помощью системы управляющих электродов 7, на которые подан положительный потенциал, и бомбардируют покрытые люминофором 6 анодные электроды 5 в информационной зоне. Люминофор 6 под действием электронной бомбардировки начинает светиться. Анодные электроды 5, на которых отсутствует ускоряющий потенциал, не подвергаются воздействию электронного потока, и люминофоры остаются в невозбужденном состоянии, т. е. все остальные светоизлучающие сегменты экрана не светятся. Это объясняется тем, что элементы, находящиеся на невыбранных анодных электродах, находятся под нулевым потенциалом относительно прямонакального катода, а электронный поток на элементы экрана, находящиеся в пересечении выбранного анодного электрода 5 и невыбранных стержней системы управляющих электродов 7, заперт отрицательным напряжением, поданным на невыбранные управляющие электроды. The electrons emitted from the direct-heating cathode system 4 are scattered evenly over the area of the information zone (rows of anode electrodes 5 coated on the phosphor 6 coated on the plate 2) using a system of control electrodes 7, to which a positive potential is applied, and anode electrodes 5 coated on the phosphor 6 are bombarded in the information zone. Phosphor 6 begins to glow under the influence of electronic bombardment. Anode electrodes 5, on which there is no accelerating potential, are not exposed to the electron beam, and the phosphors remain in an unexcited state, i.e., all other light-emitting segments of the screen do not glow. This is explained by the fact that the elements located on the unselected anode electrodes are at zero potential relative to the direct-cathode cathode, and the electron flow to the screen elements located at the intersection of the selected anode electrode 5 and the unselected rods of the control electrode system 7 is blocked by the negative voltage applied to the unselected control electrodes.

При прохождении плоскости системы управляющих электродов преобладающими становятся составляющие скорости в направлении к плоскости анодных электродов: осуществляется фокусировка электронного потока, что способствует устранению нежелательной расфокусировки и засвечивания удаленных светоизлучающих сегментов в стороне от рабочей информационной зоны. When passing through the plane of the system of control electrodes, the velocity components towards the plane of the anode electrodes become predominant: the electron beam is focused, which helps to eliminate unwanted defocusing and illumination of remote light-emitting segments away from the working information zone.

Поскольку система управляющих электродов 7 и катодная сетка 10 выполнена в виде отдельных стержней, то токоперехват электронов ими существенно ниже, чем токоперехват системой управляющих электродов в известных конструкциях без катодной сетки. Since the system of control electrodes 7 and the cathode grid 10 are made in the form of separate rods, the current interception of electrons by them is significantly lower than the current interception by the system of control electrodes in known structures without a cathode grid.

Указанные в формуле изобретения признаки - соотношения:
- расстояние между стержнями системы управляющих электродов и расстояние между стержнями катодной сетки совпадает;
- стержни катодной сетки расположены напротив стержней системы управляющих электродов, определены экспериментально с учетом известных закономерностей, принятых при конструировании.The characteristics indicated in the claims are the ratios:
- the distance between the rods of the control electrode system and the distance between the rods of the cathode grid coincides;
- the cathode grid rods are located opposite the rods of the control electrode system, determined experimentally taking into account the known patterns adopted in the design.

Введение катодной сотки обеспечивает уменьшение неуправляемого влияния потенциалов анодного электрода на величину токооседания на информационную зону анодного электрода в 5-10 раз, обеспечивая том самым стабильность токооседания. The introduction of the cathode cell makes it possible to reduce the uncontrolled influence of the potentials of the anode electrode on the value of current deposition on the information zone of the anode electrode by 5-10 times, thereby ensuring the stability of the current deposition.

Заявляемое изобретение по предлагаемому техническому решению было успешно опробовано в лабораторных условиях. The claimed invention according to the proposed technical solution was successfully tested in laboratory conditions.

Прилагаем таблицу сравнений параметров двух типов катодолюминесцентных матричных экранов согласно прототипу: патент РФ 2173908 и согласно заявленному техническому решению. We enclose a table of comparisons of the parameters of two types of cathodoluminescent matrix screens according to the prototype: RF patent 2173908 and according to the claimed technical solution.

Катодные сотки были введены в конструкцию опытного образца катодолюминесцентного матричного экрана. Изображение получено при испытании четкое, ясное с высоким качеством. The cathode cells were introduced into the design of a prototype cathodoluminescent matrix screen. The image obtained during the test is clear, clear with high quality.

Данное изобретение позволяет получить катодолюминесцентные матричные экраны как с черно-белым, так и цветным четким изображением, что особенно важно для систем с большой рабочей площадью - информационной зоной и высокой плотностью информации. This invention allows to obtain cathodoluminescent matrix screens with both black and white, and color clear image, which is especially important for systems with a large working area - the information area and high information density.

Claims

A cathodoluminescent matrix screen, comprising a vacuum shell consisting of two plates, rows deposited on one of the plates of the anode electrodes, made in the form of parallel strips, coated with a phosphor of at least one color, and connected to current-carrying tracks with external leads through contact pads, a control system electrodes in the form of parallel rods orthogonal to the anode electrodes and forming light-emitting segments, a direct-heating cathode system, a dielectric frame hermetically connecting wafer, characterized in that between the direct filament cathode system and the control electrode system, a cathode grid is additionally introduced in the form of parallel rods orthogonal to the anode electrodes, the distance between the cathode grid rods being the same as the distance between the control electrode system rods, while the cathode grid rods are opposite the rods control electrode systems.