专利名称：平板彩色荧光显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用低电压阴极射线发光(LVCL)拼接式大屏幕彩色壁挂电视显示器，及其驱动电路。
目前，拼接式彩色显示的已有技术主要有如下几种1、平板矩阵CRT，它的阳极电压高达8KV以上，发光点密度低，主要用于室外，难于建成系统大屏厚度很小，光点密度很高的壁挂电视。
2、JWmbotron，它与平板矩阵CRT相似，用高电压阴极射线发光原理制成，阳极电压高达8KV以上，显示器的厚度在1英吋以上，每个显示器只有几个或十几个象点，难以制作成象点密度很高的显示系统，如日本专利87-150638和52846。
3、彩色真空荧光显示(VFD)，它是一种真空荧光显示器件，由阴极、阳极和一个栅极组成，如日本专利87-52836。它用一辅助阴极和光导向板获得较高的象点密度，阳极电压为300伏，由阳极和栅极组成选址矩阵。这种VFD由于阳极参于显示的选址，阳极电压难于采用高于300伏的电压，否则容易引起阳极间击穿，然而红、蓝、绿三色荧光体在300伏以下时，它的效率和发光都很低，寿命短，难于实际应用。
在已有技术中，第1、2二种的阳极电压很高，象点密度低。第3种则高亮度效率低、寿命短，用导光板减小拼接缝的效果不好。以上三种显示器的驱动电路都非常庞大，整个显示系统的背面都有大量电路，系统屏幕的厚度很大，难于制成象点密度高，屏幕厚度小，可象一幅画那样挂在墙上的壁挂彩色电视。
本发明目的之一是提供一种发光点密度高，显示屏间拼接缝很小的彩色平板矩阵高亮度的荧光显示器(EFD)，目的之二是提供一种驱动电路简单、成本低，系统屏幕厚度小的，壁挂式彩色电视显示系统。
本发明利用二端各有一个小张力弹簧的灯丝阴极减小灯丝冷端产生的暗区，用有特定曲面边缘的显示前玻板减小拼接缝，用特殊结构的栅极改进亮度均匀度，使拼接大屏幕显示的发光点密度比现有技术提高了几倍至十几倍。
本发明利用低压阴极射线发光(LVCL)，由二个或三个金属细丝组成的高穿透系数栅极构成的寻址矩阵和一个连续阳极，得到了有甚高脉冲亮度的彩色平板矩阵EFD。可以用全屏扫描的方式显示有足够亮度的彩色电视图像，大大简化了系统电路。
本发明的EFD用二个或三个由金属细丝组成的栅极构成选地矩阵，结构简单，驱动电压低，驱动电流小，因而系统电路十分简单。
用本发明的平板矩阵EFD和驱动电路建成的平板彩色大屏幕和超大屏幕电视显示系统。所有系统电路和功耗都可以被安装在屏幕四周的边框内。整个系统的厚度只有2至3英吋，能像一幅图画那样挂在墙上。
附图的简要说明
图1是本发明的平板型矩阵EFD的正视和侧视图。
图2是本发明的平板型矩阵EFD的剖面图。
图3(a)和(b)是本发明EFD的三基色象点排列及其栅极的配置方式。
图4是本发明的EFD的阳极和阴极的引出线示意图。
图5是本发明减小拼缝的EFD结构示意图。
图6(a)和(b)为本发明的平板矩阵EFD的驱动电路的原理图。
以下对本发明及实施例作详细说明
图1为本发明的平板型矩阵电子荧光显示器的结构示意图。其中101是它的正视图，102和103分别是它的二个方向的侧视图。它由一个直热式的细丝氧化物阴极104，二个或三个栅极105和一个有三基色发光点106的阳极107组成。108和109分别是显示器的前波板和后玻板，它们和一个很窄的封接侧墙110构成一个平面真空室，用密封材料如玻璃把阴极104，栅极105和阳极107密封在其中。111为真空室的内墙和隔条，用于固定栅极和增强显示器抗大气压力的强度。112为排气管，它的内部有消气剂113。114为排气管的保护罩。115为焊接各电极引出线的(PCB)印刷线路板，它与显示器用胶粘合成一体，PCB115上有接插件116和安装固定显示器用的螺丝117，118为产生灯丝加热电压的DC/AC变换器。119为显示器四周有弹性的黑色密封保护圈。
当阴极灯丝104加上额定电压，温度升高后，它就会发射电子，这些电子经过栅极105的加速选址和调制，然后打到加有高电压的阳极上面的荧光粉上，使它激发产生不同颜色的发光，以显示彩色电视图象。
图2为本发明的显示管的剖面图。其中201为直热式氧化物细丝阴极，202是它的芯金属丝，203为涂复在金属丝202上的电子发射材料，当灯丝201加上额定电压后，它就能发射电子。显示器的阴极由许多相互平行的灯丝组成，每支灯丝的二端均各有一个由其芯金属丝绕制而成的小张力弹簧204，它可以有效地缩短阴极由于二端支架导热而产生的阴极二端不发射电子的冷端的长度，缩小此冷端产生的亮度暗区，从而提高显示器的象点密度。同时，弹簧204又能使灯丝温度升高后保持一定的张力，使灯丝不会下堕式振动，205为阴极灯丝的支架和引出线，此引出线被焊接到印刷线路板PCB206上，並通过接插件207连接到系统电路上。
208、209和210分别为第一、第二和第三栅极，三个栅极都由平行细金属丝组成，並由显示器的侧墙211以内部玻条固定，以保证有足够的张力，在显示器工作时不会振动或相互短路而使所显示的图像抖动或显示器损坏。同时，这种结构的栅极有很高的穿透系数，使显示器在约2KV的阳极电压下，有高达500，000Cd/m2以上的脉冲亮度，从而可能制造全屏扫描，並有足够平均亮度的彩色大屏幕电视。
212为一连续阳极，它是一层位于前玻板213内表面上的透明导电膜，此导电膜上有红、绿、蓝三基色发光粉点214，发光粉点之间是为增强对比度的黑色绝缘层215。发光粉点按图3(a)或(b)的方式排列，每一象素由三个长方形的红、绿、蓝的发光粉点301组成，或由四个方形或圆形的红、绿、蓝发光点302组成。在图2中，208、209和210三个栅极和灯丝201有几种排列方式，从而得到不同的功能和应用。例如，灯丝(F)201可与第一栅(G1)208的细丝平行或正交。显示选址矩阵可由相互正交的第二栅(G2)和第三栅(G3)构成，或由G1和G2构成，或由G1和G3构成。或者把G1和G3的细丝平行放置，相互连接一起，与G2构成选址矩阵，或者把G1与G2连接一起，和G3构成选址矩阵，或者把G2与G3连接一起与G1构成选址矩阵。
例如图3(a)所示，G1和G3的细丝相互平行，与每一行象素相对应的G1和G3被等分成二组，並互相连接，构成一系列G13，即G131，G132……，G2与G13正交，G2也按发光点分组，与同一列象点相对应的栅极互相连接，形成一系列G2，即G21，G22……，G13与G2构成选址矩阵，灯丝F与G2平行。G13用于产生垂直方向的行扫描，G2用于送数，调制亮度。
图4为阳极和阴极引出线的结构图。其中401为前面板，它上面有透明导电膜402，例如SnO2或ITO，它的电阻应尽量小，透明度应尽量高。403为三基色发光点。404为黑色绝缘层。405为阳极引出线，它与阳极导电膜接触处被分成二支，折成直角以增加与阳极层的接触面，这二个分支用玻璃内墙压住，固定，为了保证有可靠的电接触，接触处有银浆406以减小接触电阻。阳极引线405经过排气孔407和排气管408底部引出连接到POB409上。410为套在阳极引线405上的小玻管，用以防止阳极与栅极短路和阳极高电场漏出而影响发光的一致性。411为后玻板，其内表面有导电膜412，此导电膜412与阴极413连接，用于防止因静电感应产生的显示器发光的不稳定。414，415和416为三个栅极。
为了简化本发明显示器的结构，所说的栅极也可以用二个，即G1和G2，二者的细金属丝相互正交，以构成选址矩阵。
利用上述结构可以得到发光点密度高达20，000点/m2的显示器，为了近一步提高象点密度，必须近一步减小拼接缝。本发明采用图5所示的方法进一步减小了拼接缝，使象点密度可以达到60，000点/m2以上。图中501和502为二个相邻显示器拼接处的剖面图，显示器的前面板的四周加工成一定曲面的柱面镜503。显示器近侧墙旁的象点504经过柱面镜折射后产生一个虚像505，适当设计柱面镜的曲率，可使实际拼接缝明显减小。从而近一步提高象点密度。
为了增强所产生的虚像505的亮度，以得到均匀的亮度，可以让与像点504相对应的G13(506)在小张力弹簧下方部份用较高的栅极密度或采用较高的驱动电压，即可得均匀的发光。
1、本发明的显示器有高达500，000Cd/m2的脉冲亮度，可以用全屏扫描的方式工作，並获得有足够亮度的电视图像。
2、一个有N行EFD的显示系统，如果每一个EFD有n行发光点，则只要用(N+n)个驱动器就可产生全部N×n行扫描。其原理如图6所示。图6(b)中601为所用的有三个栅极的EFD，每个EFD有n行和m列发光点，整个显示系统有N行和M列个EFDs，各EFD的阳极602全部相互连接，作为一个电极，图中603，加一直流高压，与同一行发光点相对应的G1和G3互相连接，图6(b)中604，水平放置，用于产生行扫描。G2用于送数调制亮度，每一个EFD有m个驱动电极，如图中605。
为简化驱动电路，我们把全屏各EFD相互对应的G13分别相互连接，全屏共有n个引出线，即只需n个驱动电路用于选址行，如图6(b)中606。EFD的灯丝相607由DC/AC变换器产生的高变方波电压加热，图6(b)的608为此DC/AC变换器的次级线圈，609为它的中心抽头，我们把同一行EFD的各DC/AC变换器的中心抽头连接一起作为一个电极，如图6(b)的610，N行EFD共N个电极，用于选址EFD的行，当上述n个和N个电极分别用图6(a)所示的波形的电压驱动时，即可产生全屏N×n行扫描。图6(a)中612用于驱动G13，选址行613用于驱动F，选址EFD的行，于是只需(N+n)个驱动器即可产生N×n行扫描，而且612和613二组驱动器的驱动电流都很小，因此电路简单、体积小、成本低。
3、由于EFD制造工艺的离散性，虽然每一个EFD内的各象点亮度和亮度的衰减特性有较好的一致性，但各个EFD之间的亮度及亮度的寿命特性则往往不完全相同。为了使整个屏幕的亮度均匀，必须有亮度调整电路。本发明用在灯丝的DC/AC变换器中心抽头上串接一个电位器611的方法来调节亮度，此方法十分简单有效。
4、目前已有技术的拼接式大屏幕电视显示系统通常都需要大量的数据处理电路和驱动电路，R、G、B的模拟信号首先要用2或3个A/D变换器转变为6至8bits的数字信号，然后写入帧存，再由一组时序信号读出，並把与各发光点的亮度相对应的6至8bits的数字信号转变成相应不同宽度的脉冲，再经过驱动器送到相应的象点的电极上去调制亮度。这种系统电路十分复杂庞大，体积大、成本很高，可靠性差，在大屏的背面有大量电路，大屏厚度在几呎以上，无法制成屏幕厚度很小，可像一幅画那样挂在墙上的壁挂电视。
本发明用G13产生行扫描，亮度数据从G2送入。G2的工作电压仅10至12伏，而且它处于二个扫描电极G1和G3之间，任一瞬间都只有与一个象点的面积相当的一小块G2处于ON状态，因而电流很小，因而可把整个大屏与同一到发光点相对应的G2全部连在一起，作为一个电极，用一个普通的IC门就可驱动整个屏幕一列N×n个发光点，从而大大简化了系统电路。
同时由于本发明的EFD有甚高的脉冲亮度，可以用全屏扫描方式工作。因此可以不用A/D变换器、帧存等电路，而用对模拟视频信号直接取样，然后用比较器转变成模拟信号的幅度相对应的宽度脉冲，送入G2调制亮度。省去了大量A/D变换器，帧存、时序、数据处理和驱动电路，大大简化了系统驱动电路和成本，系统电路和电源体积很小，可以全部安装在大屏四周的边框内，从而建成大屏厚度很小，可以象一幅油画那样挂在墙上的彩色大屏幕壁挂电视。
权利要求
1.一种用于建造大屏幕和超大屏幕平板彩色荧光显示器，由密封在一个平板型真空容器中的阴极，阴极、栅极及其引出线组成，其特征是所述阳极为一个有三基色低压阴极射线发光点的连续阳极，所述阴极为一个直热式氧化物灯丝的阴极，所述栅极有二个或三个细金属丝构成的栅极，其中一组栅极互相正交。
2.根据权利要求1所述的显示器，其特征是所述平板型真空容器为玻璃容器，有前后面板，前面板的四周加工成一定曲面的柱面镜，以减少拼接缝。
3.根据权利要求1所述的显示器，其特征是所述阳极是位于前玻板内表面的有三基色发光粉点的透明导电膜，其引出线与阳极导电膜接触处分为二支，以增加接触面，接触处有银浆，以减少接触电阻，引出线上套有小玻管，阳极引出线通过排气孔，排气管引出到与显示器胶粘在一起的电极引出线的印刷线路板上。
4.根据权利要求1所述的显示器，其特征是所述的阴极由一组互相平行的直热式氧化物灯丝组成，每条灯丝的二端各有一个由灯丝芯金属丝绕制成的小张力弹簧。
5.根据权利要求1所述的显示器，其特征是所述的栅极由二个互相正交的栅极组成，构成选址矩阵，其中一个栅极用于产生行扫描，另一个用于送数和调制亮度。
6.根据权利要求1所述的显示器，其特征是所述栅极由三个栅极组成，其中二个栅极互相正交，构成选址矩阵，一个用于产生行扫描，另一个用于送数和调制亮度。
7.根据权利要求1或5或6所述的显示器，其特征是所述栅极由互相平行的细金属丝组成，与阴极灯丝正交的栅极，位于灯丝二端小张力弹簧下方的栅丝具有较同一栅极其他部分更高的栅丝密度，以改进显示器亮度均匀度。
8.根据权利要求1或5或6所述的显示器，其特征是所述与阴极灯丝正交的栅极，位于灯丝二端下方部份的栅极，采用比同一栅极其他部份更高的驱动电压，以改进显示器亮度均匀度。
9.根据权利要求6所述的显示器，其特征是所述三个栅极中，G1与G3的栅丝互相平行，与同一行发光点相对应的G1和G3的栅丝连接在一起，作为一个电极G13，G13用于产生行扫描，G2和G13正交，灯丝与G2平行，G2用于送数调制亮度。
10.根据权利要求9所述的显示器，其特征是所述显示大屏用(N+n)个驱动器可产生全屏N+n行扫描，显示大屏有N行M列的显示器单元，(EFD)，每个(EFD)有n行发光点，每行发光点有一个G13，各(EFD)相对应的G13全部相互连接，整个大屏共有n个个G13引出电极，用n个驱动器驱动，用于选址行，同时，每个(EFD)有一个产生加热灯丝的电压DC/AC变换器，同一行(EFD)的DC/AC变换器的次级线圈的中心抽头全部连在一起作为一个驱动电极，整个大屏幕有N极，用N个驱动器驱动，用于选址(EFD)的行，用(N+n)个驱动器产生全屏N×n行扫描。
11.根据权利要求10所述的显示器，其特征是所述DC/AC变换器次级中心抽头上串联一个电位架，用于调节整个屏幕的亮度均匀度。
全文摘要
一种用低压阴极射线发光，拼接式大屏幕彩色平板荧光显示器，由密封在一个平板真空容器中的一个具有三基色低压阴极射线发光点的连续阳极，一个直热式氧化物灯丝的阴极和二个或三个细金属丝构成的栅极构成，具有发光点密度高，显示屏间拼接缝小，驱动电压低，驱动电路简单，所有系统电路都可安装在屏幕四周的边框内，整个系统厚度只有2至3英寸，能像一幅画那样挂在墙上。
文档编号H01J31/15GK1064370SQ9110119
公开日1992年9月9日 申请日期1991年2月23日 优先权日1991年2月23日
发明者葛世潮, 黄晞, 阮世平, 金伟成 申请人:杭州大学