КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ДИСПЛЕЙ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ
CATHODOLUMINESCENT DISPLAY AND CONTROL METHOD THEREOF

Заявляемая группа изобретений относится к дисплеям и может быть использована для создания катодолюминесцентных дисплеев и способа управления ими.
Известен плоский катодолюминесцентный дисплей, содержащий стеклянную подложку с множеством покрытых люминофорами пикселей. Дисплей содержит холодные катоды, эмитирующие электроны. Формирование изображения в дисплее осуществляется подачей положительного напряжения на выбранные пиксели. При бомбардировке электронами люминофора выбранных пикселей излучается свет (см. патент США №8120550, МПК G09G 3/20, опубл. 21.02.2012).
Недостатком этого дисплея и способа управления им является то, что холодные катоды используются в режиме постоянной эмиссии электронов с высокой плотностью тока, что ограничивает его срок службы.
Наиболее близким аналогом-прототипом является катодолюминесцентный дисплей, содержащий первую и вторую стеклянные подложки, причем полость между ними заполнена инертным газом низкого давления. На внутренней стороне первой стеклянной подложки расположены пиксели, представляющие собой покрытые люминофором проводящие пиксельные площадки. Вокруг каждого пикселя размещена проводящая рамка, на которой расположены холодные катоды на углеродных нанотрубках. На внутренней стороне второй стеклянной подложки размещены проводники. При подаче на эти проводники и на выбранные пиксели положительного напряжения, а на рамку отрицательного напряжения в дисплее за счет постоянной эмиссии электронов с холодных катодов возникает и постоянно поддерживается несамостоятельный Таунсендовский газовый разряд. Электроны из газового разряда бомбардируют люминофоры выбранных пикселей и они светятся (см. патент США №8223101, МПК G09G 3/36, опубл. 17.07.2012 г.).
Недостатком конструкции и способа управления этого катодолюминесцентного дисплея является его невысокий срок службы. Это обусловлено тем, что для поддержания несамостоятельного газового разряда холодные катоды работают в режиме постоянной эмиссии электронов.
Задачей настоящего решения является разработка такой конструкции катодолюминесцентного дисплея, которая позволяла бы обеспечивать его работу в режиме непостоянной эмиссии электронов с холодных катодов и за счет этого увеличить срок службы катодолюминесцентного дисплея.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном катодолюминесцентном дисплее и способе управления им дисплей содержит холодные катоды, первую и вторую стеклянные подложки, полость между ними, заполненную инертным газом низкого давления, на внутренней стороне первой стеклянной подложки расположены пиксели, представляющие собой покрытые люминофором проводящие пиксельные площадки, вокруг каждого пикселя размещена проводящая рамка, на внутренней стороне второй стеклянной подложки размещены проводники. Размещенные на второй подложке проводники разделены, по меньшей мере, на две группы, причем на проводниках первой группы размещены холодные катоды, а на проводниках второй группы нанесена пористая пленка из материала, обладающего свойством вторичной эмиссии электронов. Группы проводников имеют внешние выводы для подключения к источникам напряжения. Пиксельные площадки на первой стеклянной подложке выполнены из материала, пропускающего свет. Холодные катоды изготовлены по одной из известных технологий: эмиттеры на углеродных наноструктурах, планарно-торцевые эмиттеры, острийные эмиттеры. Управление дисплеем осуществляется следующим способом. На выбранные пиксели через драйверы подают первое положительное напряжение, на проводящую рамку подают второе положительное напряжение. Время отображения текущего кадра разделяют на два этапа. Во время первого этапа на проводники первой группы подают отрицательное напряжение, а на проводники второй группы - нулевое напряжение, что инициирует несамостоятельный газовый разряд между первой и второй подложками. Во время второго этапа проводники первой группы отключают от отрицательного напряжения, причем второе положительное напряжение источника устанавливают достаточным для поддержания самостоятельного разряда между первой и второй подложками. По окончании времени отображения текущего кадра проводники второй группы отключают от нулевого напряжения и, тем самым, прекращают газовый разряд.
Повышение срока службы обеспечивается за счет уменьшения времени эмиссии электронов с холодных катодов, так как эмиссия электронов происходит только во время первого этапа отображения текущего кадра и не превышает 5 процентов от времени отображения кадра. Повышение качества изображения происходит в результате повышения контраста изображения и возможности формирования серой шкалы яркости широтно-импульсным способом. Контраст повышается за счет просмотра изображения через прозрачные пиксельные площадки с внешней стороны первой подложки. Отключение проводников второй группы от нулевого напряжения ведет к прекращению газового разряда и гашению всех пикселей, что позволяет использовать широтно-импульсный способ формирования серой шкалы.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примерами конкретного исполнения и описанием.
На фиг.1 представлено схематичное устройство катодолюминесцентного дисплея.
На фиг.2 показана внутренняя сторона первой стеклянной подложки.
На фиг.3 показана внутренняя сторона второй стеклянной подложки.
На фиг.4 изображена блок-схема включения предлагаемого катодолюминесцентного дисплея.
На фиг.5 показаны эпюры напряжений, поясняющие способ управления катодолюминесцентным дисплеем.
На чертежах введены следующие обозначения:
1 - плоский катодолюминесцентный дисплей;
2 - первая стеклянная подложка;
3 - вторая стеклянная подложка;
4 - полость между первой и второй стеклянными подложками;
5 - внутренняя сторона первой стеклянной подложки;
6 - пиксели;
7 - люминофор;
8 - пиксельные площадки;
9 - проводящая рамка;
10 - внутренняя сторона второй стеклянной подложки;
11 - проводники первой группы;
12 - проводники второй группы;
13 - холодные катоды;
14 - пористая пленка;
15 - драйвер;
16 - пиксельные выводы;
17 - первый источник положительного напряжения;
18 - вывод рамки;
19 - второй источник положительного напряжения;
20 - время отображения текущего кадра;
21 - первый этап отображения текущего кадра;
22 - второй этап отображения текущего кадра;
23 - первый ключ;
24 - второй ключ;
25 - вывод проводников первой группы;
26 - источник отрицательного напряжения;
27 - вывод проводников второй группы;
28 - общая точка источников напряжения;
29 - внешняя сторона первой стеклянной подложки.
В соответствии с настоящим изобретением катодолюминесцентный дисплей 1 содержит первую стеклянную подложку 2 и вторую стеклянную подложку 3, полость 4 между ними заполнена инертным газом низкого давления. На внутренней стороне 5 первой подложки 2 расположены пиксели 6, представляющие собой покрытые люминофором 7 проводящие пиксельные площадки 8 из материала, пропускающего свет. Вокруг каждого пикселя 6 размещена проводящая рамка 9. На внутренней стороне 10 второй подложки 3 размещены проводники первой группы 11 и проводники второй группы 12, причем на проводниках первой группы 11 размещены холодные катоды 13, а на проводники второй группы 12 нанесена пористая пленка 14 из материала, обладающего свойством вторичной электронной эмиссии.
Управление катодолюминесцентным дисплеем 1 по заявляемому способу происходит следующим образом (см. фиг.4, 5). Драйвер 15 через пиксельные выводы 16 подключает напряжение +Vp к первому источнику положительного напряжения 17, пиксели 6 в соответствии с отображаемой информацией должны светиться. На вывод 18 рамки 9 подают напряжение +Vfr от второго источника положительного напряжения 19. Время отображения текущего кадра 20 разделяют на два этапа 21 и 22. Во время первого этапа 21 первый ключ 23 и второй ключ 24 замыкаются. Проводники первой группы 11 через вывод 25 подключатся к источнику отрицательного напряжения 26 напряжением -Vc. Проводники второй группы 12 через вывод 27 подключают к общей точке 28 источников напряжения 17, 19, 26. Эмитируемые холодными катодами 13 электроны, двигаясь к рамке 9, выбранным пикселям 6 и к проводникам второй группы 12, вызывают между первой подложкой 2 и второй подложкой 3 несамостоятельный газовый разряд. Электроны из газового разряда вызывают свечение люминофора 7 только выбранных пикселей 6, остальные пиксели 6 не светятся. Таким образом, начинается отображение информации - "Display". Во время второго этапа 22 отображения текущего кадра первый ключ 23 размыкается - "OFF", эмиссия электронов с холодных катодов 13 прекращается. Но так как между рамкой 9 на первой подложке 2 и проводниками второй группы 12 на второй подложке 3 существует электрическое поле, то между подложками 2 и 3 будет поддерживаться самостоятельный газовый разряд, и отображение информации будет продолжаться. По окончании второго этапа 22 второй ключ 24 размыкается, газовый разряд прекращается, и все пиксели 6 не светятся - "no light". Описанные этапы управления далее повторяются для следующих кадров изображения. Напряжение +Vp первого источника положительного напряжения 17 и напряжение +Vfr второго источника положительного напряжения 19 в зависимости от давления инертного газа в дисплее 1 могут совпадать. Просмотр изображения происходит с внешней стороны 29 первой стеклянной положки 2. Аналогично происходит отображение информации следующих кадров.
Разделение проводников на второй стеклянной подложке как минимум на две группы и размещение на проводниках первой группы холодных катодов, а на проводниках второй группы пористой пленки из материала, обладающего свойством вторичной эмиссии электронов, позволяет при отображении кадра изображения коротким импульсом эмиссии электронов с холодных катодов инициировать несамостоятельный газовый разряд между первой и второй подложками, а затем поддерживать самостоятельный газовый разряд. Время эмиссии электронов с холодных катодов составляет не более 5 процентов от времени работы дисплея. Таким образом, достигается заявленный технический результат - повышение срока службы катодолюминесцентного дисплея за счет уменьшения времени эмиссии электронов с холодных катодов.
Другой технический результат - повышение качества отображаемой информации достигается изготовлением пиксельных площадок из материала, пропускающего свет. В этом случае при просмотре изображения с внешней стороны первой подложки повышается качество (контрастность) отображаемой информации, так как свечение газового разряда не видно.
Кроме перечисленных результатов, отключение проводников второй группы от источников напряжения, при котором прекращается газовый разряд и свечение пикселей, позволяет широтно-импульсным способом реализовать серую шкалу яркости свечения пикселей, что повышает качество отображаемой информации.