平板彩色熒光顯示器的制作方法

專利名稱：平板彩色熒光顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用低電壓陰極射線發光(LVCL)拼接式大屏幕彩色壁掛電視顯示器，及其驅動電路。
目前，拼接式彩色顯示的已有技術主要有如下幾種1、平板矩陣CRT，它的陽極電壓高達8KV以上，發光點密度低，主要用于室外，難于建成系統大屏厚度很小，光點密度很高的壁掛電視。
2、JWmbotron，它與平板矩陣CRT相似，用高電壓陰極射線發光原理制成，陽極電壓高達8KV以上，顯示器的厚度在1英吋以上，每個顯示器只有幾個或十幾個象點，難以制作成象點密度很高的顯示系統，如日本專利87-150638和52846。
3、彩色真空熒光顯示(VFD)，它是一種真空熒光顯示器件，由陰極、陽極和一個柵極組成，如日本專利87-52836。它用一輔助陰極和光導向板獲得較高的象點密度，陽極電壓為300伏，由陽極和柵極組成選址矩陣。這種VFD由于陽極參于顯示的選址，陽極電壓難于采用高于300伏的電壓，否則容易引起陽極間擊穿，然而紅、藍、綠三色熒光體在300伏以下時，它的效率和發光都很低，壽命短，難于實際應用。
在已有技術中，第1、2二種的陽極電壓很高，象點密度低。第3種則高亮度效率低、壽命短，用導光板減小拼接縫的效果不好。以上三種顯示器的驅動電路都非常龐大，整個顯示系統的背面都有大量電路，系統屏幕的厚度很大，難于制成象點密度高，屏幕厚度小，可象一幅畫那樣掛在墻上的壁掛彩色電視。
本發明目的之一是提供一種發光點密度高，顯示屏間拼接縫很小的彩色平板矩陣高亮度的熒光顯示器(EFD)，目的之二是提供一種驅動電路簡單、成本低，系統屏幕厚度小的，壁掛式彩色電視顯示系統。
本發明利用二端各有一個小張力彈簧的燈絲陰極減小燈絲冷端產生的暗區，用有特定曲面邊緣的顯示前玻板減小拼接縫，用特殊結構的柵極改進亮度均勻度，使拼接大屏幕顯示的發光點密度比現有技術提高了幾倍至十幾倍。
本發明利用低壓陰極射線發光(LVCL)，由二個或三個金屬細絲組成的高穿透系數柵極構成的尋址矩陣和一個連續陽極，得到了有甚高脈沖亮度的彩色平板矩陣EFD。可以用全屏掃描的方式顯示有足夠亮度的彩色電視圖像，大大簡化了系統電路。
本發明的EFD用二個或三個由金屬細絲組成的柵極構成選地矩陣，結構簡單，驅動電壓低，驅動電流小，因而系統電路十分簡單。
用本發明的平板矩陣EFD和驅動電路建成的平板彩色大屏幕和超大屏幕電視顯示系統。所有系統電路和功耗都可以被安裝在屏幕四周的邊框內。整個系統的厚度只有2至3英吋，能像一幅圖畫那樣掛在墻上。
附圖的簡要說明

圖1是本發明的平板型矩陣EFD的正視和側視圖。
圖2是本發明的平板型矩陣EFD的剖面圖。
圖3(a)和(b)是本發明EFD的三基色象點排列及其柵極的配置方式。
圖4是本發明的EFD的陽極和陰極的引出線示意圖。
圖5是本發明減小拼縫的EFD結構示意圖。
圖6(a)和(b)為本發明的平板矩陣EFD的驅動電路的原理圖。
以下對本發明及實施例作詳細說明
圖1為本發明的平板型矩陣電子熒光顯示器的結構示意圖。其中101是它的正視圖，102和103分別是它的二個方向的側視圖。它由一個直熱式的細絲氧化物陰極104，二個或三個柵極105和一個有三基色發光點106的陽極107組成。108和109分別是顯示器的前波板和后玻板，它們和一個很窄的封接側墻110構成一個平面真空室，用密封材料如玻璃把陰極104，柵極105和陽極107密封在其中。111為真空室的內墻和隔條，用于固定柵極和增強顯示器抗大氣壓力的強度。112為排氣管，它的內部有消氣劑113。114為排氣管的保護罩。115為焊接各電極引出線的(PCB)印刷線路板，它與顯示器用膠粘合成一體，PCB115上有接插件116和安裝固定顯示器用的螺絲117，118為產生燈絲加熱電壓的DC/AC變換器。119為顯示器四周有彈性的黑色密封保護圈。
當陰極燈絲104加上額定電壓，溫度升高后，它就會發射電子，這些電子經過柵極105的加速選址和調制，然后打到加有高電壓的陽極上面的熒光粉上，使它激發產生不同顏色的發光，以顯示彩色電視圖象。
圖2為本發明的顯示管的剖面圖。其中201為直熱式氧化物細絲陰極，202是它的芯金屬絲，203為涂復在金屬絲202上的電子發射材料，當燈絲201加上額定電壓后，它就能發射電子。顯示器的陰極由許多相互平行的燈絲組成，每支燈絲的二端均各有一個由其芯金屬絲繞制而成的小張力彈簧204，它可以有效地縮短陰極由于二端支架導熱而產生的陰極二端不發射電子的冷端的長度，縮小此冷端產生的亮度暗區，從而提高顯示器的象點密度。同時，彈簧204又能使燈絲溫度升高后保持一定的張力，使燈絲不會下墮式振動，205為陰極燈絲的支架和引出線，此引出線被焊接到印刷線路板PCB206上，並通過接插件207連接到系統電路上。
208、209和210分別為第一、第二和第三柵極，三個柵極都由平行細金屬絲組成，並由顯示器的側墻211以內部玻條固定，以保證有足夠的張力，在顯示器工作時不會振動或相互短路而使所顯示的圖像抖動或顯示器損壞。同時，這種結構的柵極有很高的穿透系數，使顯示器在約2KV的陽極電壓下，有高達500，000Cd/m2以上的脈沖亮度，從而可能制造全屏掃描，並有足夠平均亮度的彩色大屏幕電視。
212為一連續陽極，它是一層位于前玻板213內表面上的透明導電膜，此導電膜上有紅、綠、藍三基色發光粉點214，發光粉點之間是為增強對比度的黑色絕緣層215。發光粉點按圖3(a)或(b)的方式排列，每一象素由三個長方形的紅、綠、藍的發光粉點301組成，或由四個方形或圓形的紅、綠、藍發光點302組成。在圖2中，208、209和210三個柵極和燈絲201有幾種排列方式，從而得到不同的功能和應用。例如，燈絲(F)201可與第一柵(G1)208的細絲平行或正交。顯示選址矩陣可由相互正交的第二柵(G2)和第三柵(G3)構成，或由G1和G2構成，或由G1和G3構成。或者把G1和G3的細絲平行放置，相互連接一起，與G2構成選址矩陣，或者把G1與G2連接一起，和G3構成選址矩陣，或者把G2與G3連接一起與G1構成選址矩陣。
例如圖3(a)所示，G1和G3的細絲相互平行，與每一行象素相對應的G1和G3被等分成二組，並互相連接，構成一系列G13，即G131，G132……，G2與G13正交，G2也按發光點分組，與同一列象點相對應的柵極互相連接，形成一系列G2，即G21，G22……，G13與G2構成選址矩陣，燈絲F與G2平行。G13用于產生垂直方向的行掃描，G2用于送數，調制亮度。
圖4為陽極和陰極引出線的結構圖。其中401為前面板，它上面有透明導電膜402，例如SnO2或ITO，它的電阻應盡量小，透明度應盡量高。403為三基色發光點。404為黑色絕緣層。405為陽極引出線，它與陽極導電膜接觸處被分成二支，折成直角以增加與陽極層的接觸面，這二個分支用玻璃內墻壓住，固定，為了保證有可靠的電接觸，接觸處有銀漿406以減小接觸電阻。陽極引線405經過排氣孔407和排氣管408底部引出連接到POB409上。410為套在陽極引線405上的小玻管，用以防止陽極與柵極短路和陽極高電場漏出而影響發光的一致性。411為后玻板，其內表面有導電膜412，此導電膜412與陰極413連接，用于防止因靜電感應產生的顯示器發光的不穩定。414，415和416為三個柵極。
為了簡化本發明顯示器的結構，所說的柵極也可以用二個，即G1和G2，二者的細金屬絲相互正交，以構成選址矩陣。
利用上述結構可以得到發光點密度高達20，000點/m2的顯示器，為了近一步提高象點密度，必須近一步減小拼接縫。本發明采用圖5所示的方法進一步減小了拼接縫，使象點密度可以達到60，000點/m2以上。圖中501和502為二個相鄰顯示器拼接處的剖面圖，顯示器的前面板的四周加工成一定曲面的柱面鏡503。顯示器近側墻旁的象點504經過柱面鏡折射后產生一個虛像505，適當設計柱面鏡的曲率，可使實際拼接縫明顯減小。從而近一步提高象點密度。
為了增強所產生的虛像505的亮度，以得到均勻的亮度，可以讓與像點504相對應的G13(506)在小張力彈簧下方部份用較高的柵極密度或采用較高的驅動電壓，即可得均勻的發光。
1、本發明的顯示器有高達500，000Cd/m2的脈沖亮度，可以用全屏掃描的方式工作，並獲得有足夠亮度的電視圖像。
2、一個有N行EFD的顯示系統，如果每一個EFD有n行發光點，則只要用(N+n)個驅動器就可產生全部N×n行掃描。其原理如圖6所示。圖6(b)中601為所用的有三個柵極的EFD，每個EFD有n行和m列發光點，整個顯示系統有N行和M列個EFDs，各EFD的陽極602全部相互連接，作為一個電極，圖中603，加一直流高壓，與同一行發光點相對應的G1和G3互相連接，圖6(b)中604，水平放置，用于產生行掃描。G2用于送數調制亮度，每一個EFD有m個驅動電極，如圖中605。
為簡化驅動電路，我們把全屏各EFD相互對應的G13分別相互連接，全屏共有n個引出線，即只需n個驅動電路用于選址行，如圖6(b)中606。EFD的燈絲相607由DC/AC變換器產生的高變方波電壓加熱，圖6(b)的608為此DC/AC變換器的次級線圈，609為它的中心抽頭，我們把同一行EFD的各DC/AC變換器的中心抽頭連接一起作為一個電極，如圖6(b)的610，N行EFD共N個電極，用于選址EFD的行，當上述n個和N個電極分別用圖6(a)所示的波形的電壓驅動時，即可產生全屏N×n行掃描。圖6(a)中612用于驅動G13，選址行613用于驅動F，選址EFD的行，于是只需(N+n)個驅動器即可產生N×n行掃描，而且612和613二組驅動器的驅動電流都很小，因此電路簡單、體積小、成本低。
3、由于EFD制造工藝的離散性，雖然每一個EFD內的各象點亮度和亮度的衰減特性有較好的一致性，但各個EFD之間的亮度及亮度的壽命特性則往往不完全相同。為了使整個屏幕的亮度均勻，必須有亮度調整電路。本發明用在燈絲的DC/AC變換器中心抽頭上串接一個電位器611的方法來調節亮度，此方法十分簡單有效。
4、目前已有技術的拼接式大屏幕電視顯示系統通常都需要大量的數據處理電路和驅動電路，R、G、B的模擬信號首先要用2或3個A/D變換器轉變為6至8bits的數字信號，然后寫入幀存，再由一組時序信號讀出，並把與各發光點的亮度相對應的6至8bits的數字信號轉變成相應不同寬度的脈沖，再經過驅動器送到相應的象點的電極上去調制亮度。這種系統電路十分復雜龐大，體積大、成本很高，可靠性差，在大屏的背面有大量電路，大屏厚度在幾呎以上，無法制成屏幕厚度很小，可像一幅畫那樣掛在墻上的壁掛電視。
本發明用G13產生行掃描，亮度數據從G2送入。G2的工作電壓僅10至12伏，而且它處于二個掃描電極G1和G3之間，任一瞬間都只有與一個象點的面積相當的一小塊G2處于ON狀態，因而電流很小，因而可把整個大屏與同一到發光點相對應的G2全部連在一起，作為一個電極，用一個普通的IC門就可驅動整個屏幕一列N×n個發光點，從而大大簡化了系統電路。
同時由于本發明的EFD有甚高的脈沖亮度，可以用全屏掃描方式工作。因此可以不用A/D變換器、幀存等電路，而用對模擬視頻信號直接取樣，然后用比較器轉變成模擬信號的幅度相對應的寬度脈沖，送入G2調制亮度。省去了大量A/D變換器，幀存、時序、數據處理和驅動電路，大大簡化了系統驅動電路和成本，系統電路和電源體積很小，可以全部安裝在大屏四周的邊框內，從而建成大屏厚度很小，可以象一幅油畫那樣掛在墻上的彩色大屏幕壁掛電視。
權利要求
1.一種用于建造大屏幕和超大屏幕平板彩色熒光顯示器，由密封在一個平板型真空容器中的陰極，陰極、柵極及其引出線組成，其特征是所述陽極為一個有三基色低壓陰極射線發光點的連續陽極，所述陰極為一個直熱式氧化物燈絲的陰極，所述柵極有二個或三個細金屬絲構成的柵極，其中一組柵極互相正交。
2.根據權利要求1所述的顯示器，其特征是所述平板型真空容器為玻璃容器，有前后面板，前面板的四周加工成一定曲面的柱面鏡，以減少拼接縫。
3.根據權利要求1所述的顯示器，其特征是所述陽極是位于前玻板內表面的有三基色發光粉點的透明導電膜，其引出線與陽極導電膜接觸處分為二支，以增加接觸面，接觸處有銀漿，以減少接觸電阻，引出線上套有小玻管，陽極引出線通過排氣孔，排氣管引出到與顯示器膠粘在一起的電極引出線的印刷線路板上。
4.根據權利要求1所述的顯示器，其特征是所述的陰極由一組互相平行的直熱式氧化物燈絲組成，每條燈絲的二端各有一個由燈絲芯金屬絲繞制成的小張力彈簧。
5.根據權利要求1所述的顯示器，其特征是所述的柵極由二個互相正交的柵極組成，構成選址矩陣，其中一個柵極用于產生行掃描，另一個用于送數和調制亮度。
6.根據權利要求1所述的顯示器，其特征是所述柵極由三個柵極組成，其中二個柵極互相正交，構成選址矩陣，一個用于產生行掃描，另一個用于送數和調制亮度。
7.根據權利要求1或5或6所述的顯示器，其特征是所述柵極由互相平行的細金屬絲組成，與陰極燈絲正交的柵極，位于燈絲二端小張力彈簧下方的柵絲具有較同一柵極其他部分更高的柵絲密度，以改進顯示器亮度均勻度。
8.根據權利要求1或5或6所述的顯示器，其特征是所述與陰極燈絲正交的柵極，位于燈絲二端下方部份的柵極，采用比同一柵極其他部份更高的驅動電壓，以改進顯示器亮度均勻度。
9.根據權利要求6所述的顯示器，其特征是所述三個柵極中，G1與G3的柵絲互相平行，與同一行發光點相對應的G1和G3的柵絲連接在一起，作為一個電極G13，G13用于產生行掃描，G2和G13正交，燈絲與G2平行，G2用于送數調制亮度。
10.根據權利要求9所述的顯示器，其特征是所述顯示大屏用(N+n)個驅動器可產生全屏N+n行掃描，顯示大屏有N行M列的顯示器單元，(EFD)，每個(EFD)有n行發光點，每行發光點有一個G13，各(EFD)相對應的G13全部相互連接，整個大屏共有n個個G13引出電極，用n個驅動器驅動，用于選址行，同時，每個(EFD)有一個產生加熱燈絲的電壓DC/AC變換器，同一行(EFD)的DC/AC變換器的次級線圈的中心抽頭全部連在一起作為一個驅動電極，整個大屏幕有N極，用N個驅動器驅動，用于選址(EFD)的行，用(N+n)個驅動器產生全屏N×n行掃描。
11.根據權利要求10所述的顯示器，其特征是所述DC/AC變換器次級中心抽頭上串聯一個電位架，用于調節整個屏幕的亮度均勻度。
全文摘要
一種用低壓陰極射線發光，拼接式大屏幕彩色平板熒光顯示器，由密封在一個平板真空容器中的一個具有三基色低壓陰極射線發光點的連續陽極，一個直熱式氧化物燈絲的陰極和二個或三個細金屬絲構成的柵極構成，具有發光點密度高，顯示屏間拼接縫小，驅動電壓低，驅動電路簡單，所有系統電路都可安裝在屏幕四周的邊框內，整個系統厚度只有2至3英寸，能像一幅畫那樣掛在墻上。
文檔編號H01J31/15GK1064370SQ9110119
公開日1992年9月9日 申請日期1991年2月23日 優先權日1991年2月23日
發明者葛世潮, 黃晞, 阮世平, 金偉成 申請人:杭州大學