專利名稱：彩色圖像顯示發(fā)光板及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和采用該板的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作彩色圖像顯示裝置的像元的彩色圖像顯示發(fā)光板和其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種采用該發(fā)光板及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的彩色圖像顯示裝置。
在一個(gè)能夠在一個(gè)大屏幕上顯示圖像的彩色圖像顯示裝置中，以二維形式布置許多發(fā)光板以形成大屏幕。每個(gè)發(fā)光板對(duì)應(yīng)于一個(gè)或更多個(gè)像元。如在日本已公開專利2-129847，和對(duì)應(yīng)的歐洲專利申請(qǐng)EP-A-O，372，234中所公開，一種發(fā)光板采用了一種能有效地提供足夠亮度的熒光燈。參見

圖1將描述這樣一個(gè)發(fā)光板的100的結(jié)構(gòu)。
發(fā)光板100有一個(gè)裝有一個(gè)作為陰極的線圈燈絲1的圓桶形容器2，一個(gè)劃分了6個(gè)放電室3a-3f的匣子4，和一個(gè)透光的前板5。這些構(gòu)成了一個(gè)密封容器。通常，線圈燈絲1是一個(gè)上面形成有氧化層的鎢電極。氧化層作為發(fā)射極通過電流來(lái)發(fā)射熱電子。在放電室3a-3f中分別設(shè)置陽(yáng)極6a-6f，并且在其中封閉汞蒸氣和稀有氣體的混合氣體作為放電氣體。
發(fā)射光的熒光層(未示出)設(shè)于匣子4的內(nèi)壁上。尤其是，例如，放電室3a和3e中的熒光層用來(lái)發(fā)紅光，放電室3c和3f中的熒光層用來(lái)發(fā)蘭光。
發(fā)光板100是熱陰極型的，下面將描述其特有的發(fā)光機(jī)制。
當(dāng)電流流過線圈燈絲1時(shí)，從在線圈燈絲1的表面上形成的氧化物發(fā)射極上發(fā)射熱電子。在放電室中熱電子引燃放電。放電激發(fā)限定于放電室3a-3f內(nèi)的混合氣體中的汞蒸汽使得產(chǎn)生紫外線。當(dāng)紫外線照射在匣子4內(nèi)壁上的熒光層時(shí)，則發(fā)射預(yù)定顏色的光。
通過以一個(gè)矩陣形式安排發(fā)光板100，可以形成一個(gè)顯示電視圖像或類似東西的彩色圖像顯示裝置。在這種情況下，由3個(gè)放電室3a-3c構(gòu)成一個(gè)像元，由另外3個(gè)放電室3d-3f構(gòu)成另一個(gè)像元。因此，一個(gè)發(fā)光板100對(duì)應(yīng)于兩個(gè)像元。
盡管這種熱陰極型發(fā)光板100需要一個(gè)大約300V的高壓來(lái)引燃放電，在此之后僅需大約40V的電壓來(lái)維持放電。另外，發(fā)光亮度基本上正比于從線圈燈絲1發(fā)射的電流值。
除了熱陰極型以外，還可以采用冷陰極型發(fā)光極用于彩色圖像顯示裝置。至于這種冷陰極型，通過在金屬電極之間施加高電壓來(lái)引燃放電氣體，因而發(fā)生放電。由于不象熱陰極型發(fā)光板，在冷陰極發(fā)光板中不采用燈絲，可以容易地減少發(fā)光板的尺寸。因而，可以使像元的矩陣間距變窄。
然而在冷陰極型發(fā)光板中，必須一直向放電管或向電流限定元件施加大約200V的高壓以維持放電。因此，與熱陰極型相比，冷陰極型中的能源效率較低，這是因?yàn)槔潢帢O型需要較高電壓以維持放電。尤其是在具有大屏幕的大尺寸圖像顯示裝置中，由于隨著屏幕尺寸增加，所需的發(fā)光板數(shù)量增加，則能源效率的改進(jìn)是一個(gè)重要的因素。因此，在圖像顯示裝置中熱陰極型發(fā)光板是不可缺少的，該發(fā)光板不需要亞微末級(jí)的像元間距。
然而，常規(guī)的熱電子型發(fā)光板100和常規(guī)的采用這樣發(fā)光板的彩色圖像顯示裝置有以下問題。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由一個(gè)發(fā)光板100所得到的像元數(shù)限于兩個(gè)。另外，由于必須有一定長(zhǎng)度的線圈燈絲，不容易通過減小發(fā)光板100的尺寸來(lái)使像元的矩陣間距變窄到大約10mm至30mm或更小。因此，當(dāng)為了改善顯示圖像的分辨率而增加像元的數(shù)目時(shí)，所需要的發(fā)光板100的數(shù)目增加并且顯示屏變得非常大，超出所需要的范圍。因而，發(fā)光板100的外部布線變得復(fù)雜。另外，很不容易把這樣巨大的顯示屏施用于在室內(nèi)使用的彩色圖像顯示裝置中。
另外，由于把6個(gè)放電室3a-3f圍繞一個(gè)線圈燈絲1安排在右和左兩側(cè)，則供應(yīng)給每個(gè)放電室3a-3f的熱電子量不可能均勻。其結(jié)果是用于維持每個(gè)放電室3a-3f放電的電壓會(huì)變化，并且亮度可能不均勻。為了解決上面的問題，可以在一個(gè)發(fā)光板100的圓筒形容器2中設(shè)置多個(gè)線圈燈絲1。然而在這種情況下，操作期間釋放的熱量增加了，使得溫度很可能增加超出發(fā)光板100的最佳操作溫度。結(jié)果發(fā)光亮度下降，同時(shí)發(fā)光板100損壞的可能性增加。
為了解決常規(guī)熱陰極型發(fā)光板的上述問題，有必要提出一種新的熱陰極型發(fā)光板。
本發(fā)明的用于彩色圖像顯示器的發(fā)光板包括一個(gè)后板，其上以行的方向伸展著多個(gè)燈絲;一個(gè)設(shè)置在后板上以覆蓋多個(gè)燈絲的隔離板，該隔離板具有多個(gè)以矩陣形式安排的通孔以便暴露多個(gè)燈絲的相應(yīng)的預(yù)定部分;一個(gè)能透光的前板，該前板包括以一個(gè)列方向伸展的多個(gè)陽(yáng)極線和一個(gè)覆蓋多個(gè)陽(yáng)極線的凸起，該凸起包括多個(gè)以矩陣形式安排的腔，以便通過多個(gè)通孔中相應(yīng)的一個(gè)來(lái)引燃在多個(gè)燈絲中所選擇的一個(gè)和多個(gè)陽(yáng)極線中所選擇的一個(gè)之間的熱陰極放電;第一熒光裝置，該第一熒光裝置由放電激發(fā)并且發(fā)射第一種熒光，第一熒光裝置相應(yīng)于多個(gè)陽(yáng)極線中的第一線組設(shè)置;和第二熒光裝置，該第二熒光裝置由放電激發(fā)并且發(fā)射第二種熒光，第二熒光裝置相應(yīng)于多個(gè)陽(yáng)極線中的第二線組設(shè)置。
該發(fā)光板還包括一個(gè)由放電激發(fā)且發(fā)射第三種熒光的第三熒光裝置，該第三熒光裝置相應(yīng)于多個(gè)陽(yáng)極線中的第三線組設(shè)置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)通孔中的每一個(gè)被分配給對(duì)應(yīng)的各種熒光裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該發(fā)光板還包括一個(gè)沿發(fā)光板外周而設(shè)的外周壁。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，固定多個(gè)燈絲中每一個(gè)的相應(yīng)的接線端伸展到后板的側(cè)表面，并有多個(gè)陽(yáng)極線中的每一個(gè)伸展到前板的一個(gè)側(cè)表面。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，以2至20托的氣壓把汞蒸汽和稀有氣體的混合氣體限制在多個(gè)腔中，從一組包括氙氣和氪氣的氣體中選擇稀有氣體。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)燈絲中的每一個(gè)包括一個(gè)作為芯部件的鎢絲和一個(gè)圍繞芯部件而設(shè)的氧化層，該氧化層能發(fā)射電子。還可以向鎢絲中添加錸。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，氧化層包括一種從包含氧化鋇，氧化鍶和氧化鈣的組合中選出的主要成分。該氧化物層還包括一種濃度為2至10wt%的添加劑，該添加劑從由鋯和氧化鋯構(gòu)成的組合中選出。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，該發(fā)光板還包括一個(gè)用以驅(qū)動(dòng)該發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括多個(gè)分別具有至少一個(gè)次級(jí)線圈的變壓器，至少一個(gè)次級(jí)線圈分別連接到多個(gè)燈絲中的每一個(gè);多個(gè)分別連接到多個(gè)變壓器中每一個(gè)的至少一個(gè)次級(jí)線圈的晶體管;一個(gè)用于有選擇地且按序列地開關(guān)多個(gè)晶體管以便有選擇地且按序列地掃描多個(gè)燈絲的掃描電路;多個(gè)通過多個(gè)第一二極管的每一個(gè)而分別連接到多個(gè)陽(yáng)極線中每一個(gè)的恒流電路;一個(gè)PWM電路，該P(yáng)WM電路允許在水平掃描期放電電流經(jīng)由多個(gè)恒流電路中對(duì)應(yīng)的一個(gè)和多個(gè)第一二極管中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而通過多個(gè)陽(yáng)極線中的每一個(gè)流動(dòng)，放電電流具有一個(gè)根據(jù)圖像亮度信號(hào)確定的脈沖寬度;和一個(gè)用于向多個(gè)陽(yáng)極線供應(yīng)高電壓脈沖以引燃放電的高電壓供應(yīng)裝置。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，高電壓供應(yīng)裝置是一個(gè)能提供高電壓的電源。
可以選擇地，該高電壓供應(yīng)裝置包括一個(gè)升壓電路，多個(gè)電容器，其一端分別連接到多個(gè)陽(yáng)極線的每一個(gè)上，電容器的另一端分別連接到升壓電路上;和多個(gè)門電路，以便在水平消隱期間強(qiáng)迫地維持多個(gè)恒流電路在ON狀態(tài)并且向多個(gè)電容器供應(yīng)充電流，其特點(diǎn)是在水平消隱期間的初期升壓電路輸出一個(gè)第一預(yù)定電壓以便使多個(gè)電容器充電到一個(gè)放電維持電壓，并且然后輸出一個(gè)第二預(yù)定電壓以便在水平掃描過程的初期引燃在多個(gè)燈絲中所選擇的一個(gè)和多個(gè)陽(yáng)極線中所選擇的一個(gè)之間的放電。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)晶體管中的每一個(gè)分別連接到一個(gè)設(shè)置于多個(gè)變壓器中的每一個(gè)的至少一個(gè)次級(jí)線圈中的中心抽頭上。
另外，該發(fā)光板還包括多個(gè)第二二極管，其正端連接到多個(gè)變壓器中每一個(gè)的至少一個(gè)次級(jí)線圈的一端;和多個(gè)第三二極管，其一個(gè)正端連接到多個(gè)變壓器中每一個(gè)的至少一個(gè)次級(jí)線圈的另一端，各個(gè)第三二極管的負(fù)端連接到各個(gè)第二二極管的負(fù)端，其特點(diǎn)是多個(gè)晶體管中的每一個(gè)連接到在各個(gè)第二二極管和各個(gè)第三二極管之間的每個(gè)連接點(diǎn)上。該發(fā)光板還包括多個(gè)電阻以提供偏置電壓，這些電阻分別連接到多個(gè)變壓器中每一個(gè)的至少一個(gè)次級(jí)線圈的一端。
在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，以一個(gè)矩陣形式布置多個(gè)發(fā)光板以形成一個(gè)顯示器，連接到顯示器上的還有多個(gè)對(duì)應(yīng)于多個(gè)發(fā)光板中每一個(gè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，和控制裝置，該控制裝置用來(lái)把要在顯示器上顯示的圖像信號(hào)分配給多個(gè)發(fā)光板并且根據(jù)該信號(hào)驅(qū)動(dòng)多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
因此，這里描述的本發(fā)明有可能提供以下優(yōu)點(diǎn)，即提供(1)一個(gè)用于彩色圖像顯示的高性能發(fā)光板，其具有熱陰極型發(fā)光裝置的高能源效率，具有以矩陣形式排布的窄間距高密度像元和簡(jiǎn)化的外部布線，能夠用于室內(nèi)和室外的彩圖像顯示裝置中，(2)一個(gè)用于該發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，和(3)一個(gè)采用多個(gè)發(fā)光板和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的彩色圖像顯示裝置。
在參照附圖閱讀并理解了下面的詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員就會(huì)清楚本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。
圖1是一個(gè)表示一個(gè)常規(guī)熱陰極式發(fā)光板結(jié)構(gòu)實(shí)例的透視圖。
圖2是一個(gè)示意地表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光板的整體結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖3是一個(gè)表示圖2的發(fā)光板的每個(gè)部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的部分透視圖。
圖4是一個(gè)表示圖2的發(fā)光板的每個(gè)部分的結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系的部分平面圖。
圖5是一個(gè)沿著圖4中所指示的1-1′線剖開的剖視圖。
圖6是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光板結(jié)構(gòu)的部分透視圖。
圖7是圖6發(fā)光板的另一個(gè)透視圖。
圖8是一個(gè)表示圖6的發(fā)光板的每個(gè)部分結(jié)構(gòu)之間位置關(guān)系的部分平面圖。
圖9是一個(gè)沿圖8中所指示的2-2′線剖開的剖視圖。
圖10是圖6的發(fā)光板的部分平面圖，表示彈簧末端和燈絲的固定的末端之間位置關(guān)系。
圖11是一個(gè)表示發(fā)光板中表面溫度和面積亮度之間關(guān)系的曲線圖。
圖12是一個(gè)表示在用作放電氣體中一種成分的稀有氣體的熱導(dǎo)率和發(fā)光板溫度之間關(guān)系的曲線圖。
圖13是一個(gè)表示在燈絲發(fā)射極中不加氧化鋅的情況下發(fā)光板的工作特性。
圖14是一個(gè)表示在燈絲發(fā)射極中加有氧化鋅的情況下發(fā)光板的運(yùn)作特性。
圖15表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖。
圖16A-16E分別表示在圖15的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到的陰極電壓波形和放電電流波形。
圖17表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖。
圖18A-18E分別表示在圖17的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到的陰極電壓波形和放電電流波形。
圖19表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖。
圖20A-20J分別表示在圖19的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到的各種電壓波形和電流波形。
圖21示意地表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像顯示儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
下面參照附圖通過實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。
實(shí)施例1圖2是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光板的整體結(jié)構(gòu)的透視圖。發(fā)光板200基本上由一個(gè)后板7，一個(gè)前板16和一個(gè)夾在后板7與前板16之間的隔離板11構(gòu)成。通過用在后板7，隔離板11和前板16的周邊設(shè)置的具有低軟化溫度的玻璃來(lái)密封以形成一個(gè)密封容器(未示出)。在密封容器中，容納了汞蒸氣和作為放電氣體的稀有氣體的混合氣體。另外，在這種結(jié)構(gòu)的密封容器中，設(shè)置了幾種元件，這些元件參照?qǐng)D3來(lái)描述。
圖3是進(jìn)一步描述發(fā)光板200結(jié)構(gòu)的部分透視圖。
通過采用由玻璃或陶瓷形成的接線端9固定多個(gè)燈絲8并使它們沿幾行伸展。最好，在對(duì)應(yīng)的燈絲8的至少一端的接線端具有彈性，該接線端可以由象鈷-鎳-鉻合金這樣的材料形成。相應(yīng)的燈絲8具有一個(gè)帶有發(fā)射電子特性的氧化層(以后稱為發(fā)射極)，該氧化層形成在由鎢絲或含鍶的鎢絲制成的芯部件上。發(fā)射極的主要成分是負(fù)氧化物和鍶氧化物。當(dāng)電流流過燈絲8時(shí)，燈絲8被加熱到大約800℃或更高，借此從發(fā)射極發(fā)射出熱電子。發(fā)射極還包含氧化鈣作為附加的主要成分。
在相鄰燈絲8之間分別設(shè)一個(gè)隆起10，這些隆起10將一個(gè)燈絲8周圍的空間與另一相鄰的燈絲的周圍的空間分開。
把隔離板11放在后板7上以覆蓋隆起10和燈絲8。在隔離板11中，沿著各個(gè)燈絲的縱向方向設(shè)置多個(gè)通孔12以暴露各個(gè)燈絲的一部分?？梢杂貌ＡЩ蛱沾蓙?lái)制備隔離板11。
在隔離板11的表面上，用三種稀土熒光物質(zhì)制備的熒光層13a-13c分別發(fā)射紅、綠和蘭光，設(shè)于鄰近通孔12處。一個(gè)通孔12和三個(gè)熒光層13a-13c形成一個(gè)單位象元。
把由玻璃制成的能透光的前板16疊壓到隔離板11上。把凸起14疊壓到在對(duì)著隔離板11一側(cè)的前板16的表面(以后稱為下表面)上。在凸起14中，在對(duì)應(yīng)于在隔離板11上各個(gè)熒光層13a-13c的位置處形成有橢圓形腔15a-15c。把像元中的熒光層13a-13c分別裝在腔15a-15c中，并且與相鄰像元中的熒光層隔開。腔15a-15c可以是正方形的。各個(gè)腔15a-15c與分別作為蓋和底的前板16和隔離板11一起可以作為放電室。
這樣設(shè)置每個(gè)腔15a-15c使得在其一端沿縱向方向覆蓋通孔12。因而，部分燈絲8通過各個(gè)通孔12暴露于各個(gè)放電室并且可以作為陰極。同時(shí)，把陽(yáng)極17設(shè)置于前板16的下表面上以便使其位于各個(gè)腔15a-15c的另一端。各個(gè)陽(yáng)極17的一個(gè)導(dǎo)線通過一個(gè)在凸起14和前板16之間的連接部分伸展到前板16的一端。
圖4是一個(gè)從前板16的上表面向隔離板11看的部分平面圖，表示具有根據(jù)本實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光板200中各部件之間的位置關(guān)系。另外，圖5是沿圖4的1-1′線剖開的剖面圖。
現(xiàn)參照?qǐng)D5描述該結(jié)構(gòu)。如上所述，在縱向方向上的相應(yīng)燈絲8的一部分暴露于放電室，并起陰極的作用。在腔15a的底部，設(shè)置發(fā)射例如紅光的熒光層13a。另外，在對(duì)著通孔12的腔15a的另一端設(shè)置陽(yáng)極17。鄰近腔15a的由腔15b和15c形成的放電室具有相同的結(jié)構(gòu)。
因此，在對(duì)應(yīng)的放電室中，設(shè)置陰極(為燈絲8一部分)，獨(dú)立的陽(yáng)極17和分別用于發(fā)射綠、紅或蘭光其中一種的一個(gè)熒光層13a-13c。形成多個(gè)像元，每個(gè)像元由三個(gè)放電室構(gòu)成。
可以不僅在隔離板11的表面上而且在各個(gè)放電室的內(nèi)表面上設(shè)置熒光層13a-13c。另外，盡管在本發(fā)明該實(shí)施例的上述描述中對(duì)形成一個(gè)像元的一組三個(gè)放電室(3個(gè)腔15a-15c)提供一個(gè)通孔12，也可以對(duì)每個(gè)放電室(腔15a-15c)提供一個(gè)通孔。還有，盡管為了保證在上面解釋中的全彩色圖像顯示而為每個(gè)像元提供了三個(gè)放電室，但如果全彩色圖像顯示不是必要的，則可以為每個(gè)像元只提供兩個(gè)放電室。
如圖5所示，通孔12設(shè)于燈絲8的上方。然而，位置關(guān)系不必嚴(yán)格。甚至當(dāng)通孔12不正好在燈絲8的上方時(shí)，也可得到上述優(yōu)點(diǎn)。
通過印刷比如鎳的厚膜物質(zhì)可以在后板7表面上形成隆起10，在前板16的下表面上形成陽(yáng)極17及其導(dǎo)線。凸起14可由玻璃制成。由于在這樣的厚膜印刷中可以進(jìn)行精細(xì)的加工，腔15a-15c的陣列間距(也就是放電室的陣列間距)可變窄為大約2-3mm。結(jié)果，像元的陣列間距可小于10mm，并且因而可以高密度布置，比如在大約30cm2范圍內(nèi)設(shè)置100×100矩陣。
本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板200的典型外部尺寸是230mm×120mm。另外，一個(gè)像元陣列間距是7.0mm，像元數(shù)是32×16，燈絲8的數(shù)目是16，陽(yáng)極17數(shù)目是32×3，并且對(duì)于陽(yáng)極17的導(dǎo)線的是2.33mm。
在這些形成的用于彩色圖像顯示器中的發(fā)光板200中，通過時(shí)分地允許電流流進(jìn)燈絲8中，而使燈絲8發(fā)射熱電子。因而，時(shí)分地驅(qū)動(dòng)陰極。尤其，在燈絲8和陽(yáng)極17之間選擇性地施加引燃放電所需的電壓，并且根據(jù)圖像信號(hào)改變?cè)谶x擇的放電室中的放電保持時(shí)間。因而可以顯示彩色圖像。以后將詳細(xì)描述一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
另外，可以沿著由后板7，隔離板11和前板16形成的密封容器的外周設(shè)置一個(gè)框形薄外周壁，以改善密封容器的氣密性。這樣的壁以后將參照本發(fā)明的第二實(shí)施例加以描述。
根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板200，每個(gè)燈絲8作為在沿著縱向方向上多個(gè)位置處的陰極，借助于此在每個(gè)放電室中存在一個(gè)陰極。因此，在每個(gè)放電室中供應(yīng)的熱電子數(shù)量或放電保持時(shí)間不變，因而避免了不均勻亮度。
另外，由于對(duì)于許多放電室的陰極是由一個(gè)燈絲8形成，以及矩陣的布置是以多排安排燈絲8并以多列安排陽(yáng)極7，可以簡(jiǎn)化外部驅(qū)動(dòng)布線。另外，由于可以以高密度窄間距安排許多放電室，采用本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板不僅可以提供用于戶外的形成大屏幕的采用許多發(fā)光板的大尺寸圖像顯示裝置，而且可以提供具有少數(shù)目發(fā)光板的高分辨率彩色圖像顯示裝置。
實(shí)施例2下面描述一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光板。圖6是一個(gè)表示本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光板300的部分透視圖。發(fā)光板300具有與圖2-5所描述的本發(fā)明第一實(shí)施例發(fā)光板200基本相同的結(jié)構(gòu)。在圖6所示的發(fā)光板300中，與發(fā)光板200相同的元件采用相同的標(biāo)號(hào)，在此省略其描述。
發(fā)光板300不同于發(fā)光板200之處在于支持燈絲8的接線和陽(yáng)極17的導(dǎo)線從后板7和前板16的側(cè)向外邊伸展以便進(jìn)一步簡(jiǎn)化外部驅(qū)動(dòng)布線。兩個(gè)發(fā)光板200和300的另一個(gè)區(qū)別之處在于為了改善由后板7、隔離板11和前板16形成的密封容器的氣密性，設(shè)置一個(gè)框形薄外周壁19。
發(fā)光板300的像元的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)光板200的相同。各個(gè)燈絲8的一部分通過通孔12暴露于由在凸起14、前板16和隔離板11中形成的放電室以便發(fā)揮陰極的作用。另外，在每個(gè)放電室中設(shè)置陽(yáng)極17。在對(duì)應(yīng)于各個(gè)腔15a-15c的底部的隔離板11上設(shè)置分別發(fā)射紅、綠和蘭光的熒光層13a-13c。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板300的部分透視圖。為了使該圖更清楚，只在圖的一角處畫外周壁19。在本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板300中，用來(lái)采集存在于列單元中的各個(gè)放電室中的陽(yáng)極17的導(dǎo)線17a-17c這樣布線使其通過在凸起14和前板16之間的連接部分抵達(dá)前板16的一端。進(jìn)一步把導(dǎo)線17a-17c連接到在前板側(cè)表面上的導(dǎo)線槽18a-18c上。導(dǎo)線17a-17c可以從導(dǎo)線槽18a-18c向前板16的上表面向墊片20a-20c伸展以便把外部布線連接于其上，這樣便利了布線過程。
可以以下方法形成導(dǎo)線槽18a-18c。制備一個(gè)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)前板尺寸的玻璃板，并且在一條與板的中心相交的線上以一個(gè)預(yù)定間距形成許多通孔。然后，在導(dǎo)電漿注入小通孔并烘烤之后，把玻璃板在上面提到的線上分成兩個(gè)，借此可以同時(shí)形成兩個(gè)前板16。可選擇地，在前板16上進(jìn)行導(dǎo)線17a-17c的厚膜印刷之前，在從低表面向側(cè)表面或從側(cè)表面向前板16的上表面伸展的一個(gè)邊緣上進(jìn)行刻槽。然后，利用在厚膜印刷過程所述的粘性從刻槽的邊緣部分把導(dǎo)電漿注入到側(cè)表面部分。在另一種情況下，可以用一個(gè)用于膠板印刷方法中的滾子印刷導(dǎo)電漿，借此形成導(dǎo)槽18a-18c。
把厚度大約為30μm、具有主要材料為聚酰亞胺膜或類似物的柔軟導(dǎo)線襯底固定到這樣形成的導(dǎo)線槽18a-18c中。因而，外部陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)布線通過襯底的導(dǎo)電導(dǎo)線連接。
同時(shí)，為了簡(jiǎn)化在發(fā)光板300中的外部陰極布線，已經(jīng)改善了在燈絲8兩端的接線端的結(jié)構(gòu)。在圖7中，表示了一個(gè)設(shè)置于燈絲8一端的固定的接線端9b。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，固定接線端9b的一個(gè)外邊緣通過外周壁19(未示出)的一個(gè)下部分伸展到后板7的側(cè)表面。在燈絲8的另一端設(shè)置一個(gè)如圖6所示的具有彈性的接線端9a，并且接線端9a還通過外周壁19的下部伸展到后板7的側(cè)表面，類似于固定的接線端9b。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以容易地把外部布線連接用作陰極的燈絲8和陽(yáng)極17上。
圖8是一個(gè)表示各部分位置關(guān)系的部分平面圖，它是從具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板300中的前板16的上表面向隔離板11方向看的。另外，圖9是沿著圖8中的2-2′線剖開的剖視圖。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，為了改善由后板7，隔離板11和前板16形成的發(fā)光板300的密封容器的氣密性，在外周邊設(shè)置外周壁19。如圖9所示，外周壁19夾在后板7和前板16之間并且作為密封容器的一個(gè)側(cè)壁。用具有低軟化溫度的玻璃密封剩余的間隙。
圖10是一個(gè)表示在鄰近燈絲8兩端處彈性接線端9a和固定接線端9b之間的位置關(guān)系的部分平面圖，其情況是以一個(gè)矩陣形式安排本發(fā)明該實(shí)施例的許多發(fā)光板，然而沒有畫出在此不必描述的部件，比如前板16或隔離板11。如圖10所示，彈性接線端9a和固定接線端9b之間可以有一個(gè)位置平移而定位。因此，即使在彈性接線端9a和固定接線端9b伸展到后板7的側(cè)表面的情況下，在鄰近的發(fā)光板之間的間距也不會(huì)增加或很難增加。
本發(fā)明該實(shí)施例發(fā)光板300的典型外部尺寸是224mm×112mm。另外，像元陣列間距是7.0mm，像元數(shù)是32×16，燈絲8的數(shù)目是16，陽(yáng)極17的數(shù)目是32×3，并且陽(yáng)極17的導(dǎo)線17a-17c的間距是2.33mm。
如上所述，本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光板300具有這樣的特性燈絲8的接線端9a，9b伸展到后板7的側(cè)表面，并且陽(yáng)極17的導(dǎo)線17a-17c收集在列單元中且至少伸展到前板16的側(cè)壁，還具有上面提到的在本實(shí)施例中的發(fā)光板200的特性。結(jié)果是，即使當(dāng)為了提供一個(gè)大屏幕而以矩陣形式布置許多發(fā)光板300時(shí)，也可以容易地進(jìn)行外部驅(qū)動(dòng)布線。另外，可以簡(jiǎn)化外部布線。另外，外周壁19使得有可能改善由后板7、隔離板11和前板16形成的密封容器的氣密性，因而改善了發(fā)光板300的操作特性。
實(shí)施例3接著，作為第三實(shí)施例，將描述通過適當(dāng)選擇一種稀有氣體作為本發(fā)明發(fā)光板中的放電氣體和其氣壓而得到的優(yōu)點(diǎn)。盡管下面的描述是根據(jù)具有與第一實(shí)施例中發(fā)光板200相同結(jié)構(gòu)的發(fā)光板作出，由第二實(shí)施例中的發(fā)光板300可以得到相同的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的發(fā)光板是熱陰極型，限定以汞氣體和稀有氣體的混合氣體作為在構(gòu)成放電室的腔15a-15c中的放電氣體。最佳操作溫度是80至100℃，80至90℃更好。隨著發(fā)光板操作的進(jìn)行，發(fā)光板的表面溫度增加，這意謂著操作溫度增加。當(dāng)操作溫度高于上述最佳溫度時(shí)，發(fā)光亮度下降。另外，當(dāng)發(fā)光板表面溫度過分增高時(shí)，容器可能損壞。還有，由于燈絲8產(chǎn)生熱所造成的離子轟擊以及放電可能會(huì)使各個(gè)燈絲8的表面的發(fā)射極部分地消失或耗散，因而熒光層13a-13c的表面以及前板16的表面將受污染。為了避免上述問題，應(yīng)避免在操作過程中發(fā)光板表面溫度的過分增加。
發(fā)光板的表面溫度取決于燈絲8的加熱溫度和所限定氣體的熱傳導(dǎo)率。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，選用具有低熱傳導(dǎo)率的氪氣或氙氣作為包含在混合氣體中的稀有氣體，以作為放電氣體。另外，限定氪氣或氙氣具有相對(duì)低的氣壓。
由于氣體的熱傳導(dǎo)率與氣體的分子量成反比，具有低熱傳導(dǎo)率的氪氣或氙氣具有大分子量。因此，通過使用氪氣或氙氣作為放電氣體，由具有大分子量的這樣的氣體阻止了由離子轟擊造成的發(fā)射器粒子的耗散。
用于本實(shí)施例發(fā)光板中的陰極8具有一個(gè)鎢絲的或含錸的鎢絲的芯部件。設(shè)置在芯部件上的發(fā)射器具有氧化鋇和氧化鍶作為主元素件，并且以2至10wt%向其添加鋯或氧化鋯(ZrO2)。添加鋯或氧化鋯可以改進(jìn)對(duì)離子轟擊的抵抗。發(fā)射極還可包含氧化鈣作為另一個(gè)主要成分。
下面將詳細(xì)描述本實(shí)施例發(fā)光板的優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)光板的外部尺寸是230mm×120mm，像元陣列間距是7.0mm，像元數(shù)是32×16，燈絲數(shù)是16，陽(yáng)極數(shù)是32×3，且陽(yáng)極導(dǎo)線間距是2.33mm。
作為每個(gè)燈絲8的芯部件，采用具有20μm直徑的鎢絲。芯絲的表面覆有以氧化鋇(BaO)，氧化鍶(SrO)和氧化鈣(CaO)為主要成分的發(fā)射極。在發(fā)射極中氧化物的克分子構(gòu)成比是BaO∶38.8%，SrO∶46.05和CaO∶15.25。另外，向這些主要成分中再以5wt%添加氧化鋯(ZrO2)。由于加到放射極中的ZrO2的熔點(diǎn)高并且其氣壓在高溫下低，所以能阻止由離子轟擊或燈絲產(chǎn)生的熱所造成的發(fā)射極耗散。發(fā)射極的厚度最好是33至38μm。
圖11是表示發(fā)光板的表面溫度和區(qū)域亮度之間關(guān)系的圖。曲線(a)表示封閉的放電氣體的氣壓為20乇的情形，曲線(b)則表示它為2乇的情形。另外，三種符號(hào)分別表示氙氣、氪氣和氬氣用作稀有氣體的情形。這樣，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)光屏的表面溫度為80至100℃，而且最好為90℃時(shí)，就可以獲得高區(qū)域亮度。在這種情況下，獲得最高區(qū)域亮度的溫度(參考后面的最高亮度溫度)取決于由稀有氣體限定的汞蒸氣的氣壓。
圖12是表示當(dāng)放電氣體中稀有氣體元素和它的壓力變化時(shí)，反映稀有氣體的熱導(dǎo)率和發(fā)光板的溫度之間關(guān)系的曲線圖。用氙氣、氪氣和氬氣作為稀有氣體，氣壓在2至20乇范圍內(nèi)變化。參見圖12，按照熱導(dǎo)率值的大小畫出對(duì)應(yīng)于氙氣、氪氣和氬氣的結(jié)果。
從圖12可看到，當(dāng)用氙氣或氪氣作為稀有氣體混入放電氣體中時(shí)，而且氣壓設(shè)置在2至20乇的范圍內(nèi)時(shí)，通過稍微加熱/冷卻發(fā)光板就能很容易地使發(fā)光板表面溫度保持在90℃左右，這是最高亮度溫度。然而，在使用氬氣時(shí)，即使氣壓為2乇，發(fā)光板的溫度已經(jīng)達(dá)到90℃左右，這個(gè)溫度還會(huì)隨著氣壓的增加而進(jìn)一步升高。因此，為了得到用氬氣混合時(shí)高區(qū)域亮度，必須使發(fā)光板完全冷卻下來(lái)。
圖13和14表示的是當(dāng)在放電氣體中的稀有氣體元素和它的氣壓變化時(shí)發(fā)光板的工作特性。圖13表示的是沒有將ZrO2加到燈絲8的發(fā)射極上的情形，圖14則表示加入了按重量計(jì)為5%的ZrO2情形的結(jié)果。在這兩張圖中，曲線(a)至(f)表示了相對(duì)于不同稀有氣體元素組合和限定氣壓的發(fā)光板的操作時(shí)間與亮度減少率之間的關(guān)系，如圖所示。另外，亮度減少率用百分?jǐn)?shù)表示，操作起始時(shí)為正常高度。
正如從圖13和14中可以清楚地看到的，在加入ZrO2(見圖14)和用氪氣和氙氣作為稀有氣體混入放電氣體中的情形下，亮度的減弱比其它情形慢，因而壽命期可以延長(zhǎng)。此外，即使當(dāng)氙氣和氪氣兩者混合并在放電氣體中使用時(shí)，可以得到相同的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)加入的ZrO2少于2%(按重量計(jì))時(shí)，就不能完全得到上述優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)加入的ZrO2超過10%(按重量計(jì))時(shí)，電子發(fā)射效率也會(huì)降低。因此，加入的ZrO2最好在2至10wt%范圍內(nèi)。此外，即使在使用Zr代替ZrO2時(shí)，也可以得到上述相同的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例4下面描述用于驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的發(fā)光極的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖15是表示本發(fā)明的該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500的電路圖，它與一塊發(fā)光板511相對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例的發(fā)光板511有按7毫米間距排列，用作陰極的燈絲503a-503n，陽(yáng)極的導(dǎo)線510a-510n(以后稱為陽(yáng)極線)按2.33mm毫米的間距排列。特別地，有16排燈和96列陽(yáng)極線。
每個(gè)燈絲503a-503n都與變壓器512a-512m的每個(gè)次級(jí)線圈513a-513n連接。此外，用作開關(guān)的晶體管514a-514n分別與次級(jí)線圈513a-513n中的中心抽頭相連接。通過掃描電路515的輸出信號(hào)，晶體管514a-514n要順序地轉(zhuǎn)到開狀態(tài)一段短的時(shí)間，從而按一個(gè)有順序方式有選擇地對(duì)燈絲503a-503n進(jìn)行掃描。晶體管514a-514n經(jīng)過相應(yīng)電阻515a-515n與直流電壓為220伏的偏壓電源516相連。
為了產(chǎn)生交流電壓，變壓器512a-512m的初級(jí)線圈516a-516m通過兩個(gè)晶體管518a和518b而與直流電壓為20伏的電源517相連。晶體管518a和518b兩者通過一個(gè)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路519的輸出信號(hào)而交替轉(zhuǎn)換到開狀態(tài)，進(jìn)而將交變方波電壓送到初級(jí)線圈516a-516m上。
與此同時(shí)，發(fā)光板511的陽(yáng)極線510a-510n分別通過高壓開關(guān)電路521和用于限定電流的電阻520a-520n而與直流電壓為300伏的放電觸發(fā)電源522相連接。同時(shí)，陽(yáng)級(jí)線510a-510n通過用于限制反向電流的二極管(第一二極管)和恒流電路525a-524n而與直流電壓為100伏的放電保持電源525相連接。
與恒流電路524a-524n相連的PWM電路526產(chǎn)生一種脈沖寬度與視頻亮度信號(hào)相對(duì)應(yīng)的與燈絲503a-503n的按順序并有選擇的掃描同步的PWM調(diào)制信號(hào)。與此同時(shí)，高壓開關(guān)電中521按與燈絲503a-503n的有選擇的掃描同步的方式導(dǎo)通一段時(shí)間。從而將用于觸發(fā)放電的高壓脈沖加到陽(yáng)極線510a-510n上，并在選擇的燈絲和陽(yáng)極線之間產(chǎn)生弱放電。然后，將用于維持放電的具有與所需要的發(fā)光亮度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間寬度的低壓信號(hào)加到與要發(fā)光的象元相對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極線上，因而，通過恒流電路524a-524n提供了一種具有與視頻亮度信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度的電流。結(jié)果，產(chǎn)生了主放電并顯示圖象。關(guān)于用于產(chǎn)生放電的高壓脈沖，峰值電壓典型值為300，伏脈沖寬度為50μS。另外，用于維持放電的低壓信號(hào)的典型值為100伏。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中將上述PWM電路526和高壓開關(guān)電路521應(yīng)用到如圖1所示的使用熒光燈的傳統(tǒng)發(fā)光板100上的例子已得到了公開，例如，在3-39988號(hào)日本公開專利公布中已作了公開。
圖16A至16E分別表示了從圖15的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到的陰極電壓波形和放電電流波形。
圖16A和16B分別表示在第n-1個(gè)燈絲和第n個(gè)燈絲末端的電壓波形。由于燈絲503a-503n的選擇掃描的周期是16.7ms，因此，每個(gè)燈絲的選擇周期是900μs。如圖16A和16B所示，用于加熱燈絲的波幅為20伏的交流電壓“ac”，它是由變壓器512a-512m的次級(jí)線圈513a-513n提供，被疊加到電壓波形上。結(jié)果，燈絲兩端處的電壓波形是這樣的將具有0伏或200伏的偏壓作振蕩中心而按幅度為20伏振蕩的交流電壓疊加到波幅為200伏的矩形波上。在圖16A和16B中，用交流電壓疊加的狀態(tài)用符號(hào)為“ac”的矩形區(qū)間表示。
圖16C表示了流過陽(yáng)極線510a-510n的放電電流波形。一個(gè)具有脈寬與視頻亮度信號(hào)相對(duì)應(yīng)的3毫安的恒定電流流動(dòng)。例如，對(duì)應(yīng)于具有100%視頻亮度的信號(hào)的電流脈沖寬度為900μs，而對(duì)應(yīng)于50%視頻亮度信號(hào)的電流脈沖寬度為450μs。
圖16D和16E是由將圖16A或16B所示的關(guān)于一個(gè)燈絲的交流電壓?jiǎn)卧癮c”放大而得到的波形。圖16D表示了在燈絲一端測(cè)得的電壓波形，圖16E則表示在它的另一端測(cè)得的電壓波形。正如從圖16D和16E對(duì)比中能看到的，這兩個(gè)波形之間有180°的相位移。
由于將幅度為20伏的方波交流電壓疊加到了燈絲兩端，因此，每個(gè)燈絲都由具有幅度為40伏的交流矩形波電壓加熱。這樣，每個(gè)燈絲一般加熱到800℃左右(大約1瓦)。交流電壓?jiǎn)卧癮c”的極性每隔10μs轉(zhuǎn)換一次，這一時(shí)間與選擇燈絲的時(shí)間(900μs)相比是相當(dāng)短的。
上述電壓波形中的0伏電位與圖15所示的偏壓電源516、放電保持電源525和放電觸發(fā)電源522中每一個(gè)的負(fù)電壓線相對(duì)應(yīng)。
在根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如上所述，中心抽頭設(shè)在變壓器512a-512m的次級(jí)線圈513a-513n中，而且用作開關(guān)的晶體管514a-514n與它連接。這樣，當(dāng)對(duì)應(yīng)的晶體管514a-514n導(dǎo)通時(shí)，將加到燈絲503a-513n兩端上的具有20伏的波幅的交流電壓?jiǎn)卧癮c”被分壓一半。通過減少的一半的幅度避免陽(yáng)極電壓發(fā)生變化。結(jié)果，能減輕恒流電路524a-524n的電源負(fù)載。此外，由于在每一個(gè)燈絲503a-503n的兩端處的電壓交替變化以致良好地平衡，因此，流經(jīng)與燈絲503a-503n相交的陽(yáng)極線510a-510n的放電電流能均勻地分布在燈絲503a-503n上。結(jié)果，燈絲503a-503n的加熱和電流在其上的分布可以均勻地進(jìn)行。
實(shí)施例5下面描述用于驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的發(fā)光板的另一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖17是表示按照本發(fā)明該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600的電路圖，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)光板511，與圖15相似。本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600有與第四實(shí)施例中描述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500基本相似的結(jié)構(gòu)。相似的元件用相同的參數(shù)表示，它們的詳細(xì)描述也將省去。
本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600與第四實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500的不同之處有如下三個(gè)方面第一，在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中，在給燈絲503a-503n提供電源的變壓器512a-512m的次級(jí)線圈513a-513n中沒有設(shè)置中心抽頭。而是使用了第二二極管527a-527n和第三二極管528a-528n代替中心抽頭。每個(gè)第二二極管527a-527n的正端分別與每個(gè)次級(jí)線圈513a-513n的一端相連，每個(gè)第三二極管528a-528n的正端與次級(jí)線圈的另一端相連。更進(jìn)一步地，用作開關(guān)的晶體管514a-514n與在第二和第三二極管527a-527n和528a-528n的負(fù)端之間的各個(gè)連接點(diǎn)相連。
第二，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600有用于提供偏壓分別與次級(jí)線圈513a-513n的一端相連的電阻515a-515n。
第三，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中，放電維持電源525的電壓設(shè)置為90伏。
除上述三個(gè)方面外，每個(gè)變壓器512a-512m的次級(jí)線圈513a-513n的數(shù)量在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中是兩個(gè)，而在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500中是3個(gè)。
當(dāng)使用這樣形成的啟動(dòng)系統(tǒng)600時(shí)，將具有如圖18A至18D所示的波形的電壓加到發(fā)光板511的每個(gè)燈絲503a-503n的相應(yīng)端。更特別地，圖18A表示了加到第“(n-1)”個(gè)燈絲503(n-1)(與電阻515(n-1)相連)的另一端上的電壓波形。類似地，圖18C表示施加到第“(n-1)”個(gè)燈絲503“n”個(gè)燈絲503n(與電阻515n相連)一端上的電壓波形，而圖18D表示加到第“n”個(gè)燈絲503n另一端上的電壓波形。
這些電壓波形與通過本發(fā)明第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500得到的電壓波形(參考圖16A、16B、16D和16E)不同之處表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。
第一，在燈絲503a-503n的順序掃描選擇期間，盡管在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500中將用于加熱燈絲的波幅為20伏的交流電源單元“ac”與中心輸入的0伏疊加(電平在-10伏至+10伏之間)，但在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中，它是可以變化的，以便在0伏至-20伏的范圍內(nèi)疊加。原因是用作開關(guān)的晶體管514a-514n通過第二和第三二極管527a-527n和528a-528n分別與次級(jí)線圈513a-513n相連。
第二，在燈絲503a-503n的順序掃描的非選擇期間，交流電壓?jiǎn)卧癮c”與中心輸入的偏壓(200伏)沒有疊加到燈絲503a-503n的末端，而是用于提供偏壓的電阻515a-515n分別與燈絲的末端相連(參見圖18A和18C)。與此同時(shí)，交流電壓?jiǎn)卧癮c”(40伏)與中心輸入的偏壓(200伏)疊加到燈絲的另一端上。這是因?yàn)殡娮?15a-515n分別與次級(jí)線圈513a-513n的一端相連。
圖18E表示了在陽(yáng)極中流動(dòng)中的放電電流波形，它類似于在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500中圖16C所示的波形。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600按如下操作。
當(dāng)在變壓器512a-512m的每個(gè)次級(jí)線圈513a-513n中感應(yīng)用于加熱燈絲的幅度為40伏的交流電壓時(shí)，第二二極管527a-527n或第三二極管528a-528n的施加正向電壓的任何一組就會(huì)導(dǎo)通，而另一組，施加反向電壓的，則會(huì)截止。與此同時(shí)，分別流入所選擇的燈絲503a-503n之一的放電電流則流到特定的燈絲的兩端。這樣，電流就從燈絲的一端流入對(duì)應(yīng)的次級(jí)線圈中。另外，電流也從另一端流入處于“導(dǎo)通”狀態(tài)的二極管中，并通過選擇的用作開關(guān)晶體管返回到電源中。每個(gè)次級(jí)線圈513a-513n的輸出電壓，在燈絲的選擇周期重復(fù)地轉(zhuǎn)換著它的極性。
如圖18A至18D所示，出現(xiàn)在燈絲兩端的電壓波形上的交流電壓?jiǎn)卧癮c”的幅度變?yōu)槊總€(gè)次級(jí)線圈513a-513n兩端電壓的一半。結(jié)果，通過幅度的減半而避免了陽(yáng)極電壓的變化。更具體地，減輕恒流電路524a-524n的電源負(fù)載。然而，由于交流電壓?jiǎn)卧癮c”在負(fù)方向改變10伏，因此，將放電維持電源525的電壓對(duì)應(yīng)于這一變化降低，以設(shè)置在90伏。
如圖18A至18D所示，對(duì)于燈絲503a-530n的選擇期使在每個(gè)燈絲503a-503n的兩端的電壓交替地變化以致良好地平衡。因此，在燈絲503a-503n上放電電流均勻地分布，而且能使燈絲503a-503n的加熱和電流分布均勻，這樣，放大板的壽命可以延長(zhǎng)。
在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中，如果用于提供偏壓的電阻515a-515n分別與用作開關(guān)的晶體管514a-514n相連接，與第五實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500類似，那么，偏壓就會(huì)被第二二極管527a-527n和第三二極管528a-528n中斷。為了避免出現(xiàn)這樣的情況，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中，電阻515a-515n與次級(jí)線圈513a-513n的一端相連，即與燈絲503a-503n相連。
根據(jù)本例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600，在燈絲503a-503n的非選擇期內(nèi)，交流電壓?jiǎn)卧癮c”沒有疊加到燈絲503a-503n的末端上，電阻515a-515n與所述的該末端相連。同時(shí)，波幅為40伏的交流電壓?jiǎn)卧癮c”疊加到燈絲的另一端上。在這種情況下，通過設(shè)置一個(gè)在非選擇期使放電停止這樣的偏壓，就不會(huì)產(chǎn)生與操作有關(guān)的問題。
如上所述，根據(jù)本例的啟動(dòng)系統(tǒng)600，第二和第三二極管527a-527n和528a-528n分別與給燈絲503a-503n提供加熱電壓的變壓器512a-512m的次級(jí)線圈513a-513n相連。這樣，就不需要中心抽頭了。由于變壓器512a-512m是小型的，它的大小主要不取決于線圈，而是取決于抽頭的數(shù)量。通過減少每個(gè)次級(jí)線圈513a-513n中抽頭的數(shù)量，也可以減少要使用的變壓器512a-512m的數(shù)量。更進(jìn)一步地，減輕恒流電路的功率負(fù)載，使燈絲503a-503n的加熱和它的電流分布均勻。結(jié)果，發(fā)光板511的壽命可以延長(zhǎng)。
實(shí)施例6下面將描述用于驅(qū)動(dòng)本發(fā)明發(fā)光板的另一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖19是表示按照本發(fā)明該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)700的電路圖，類似于圖15和17中的系統(tǒng)，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)光板718。
在上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500和600中，用于產(chǎn)生放電的高壓脈沖也被加到與沒有發(fā)光的象元相對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極上一段相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間。此外，為了產(chǎn)生放電，這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要能產(chǎn)生用于提供高壓脈沖的高壓的高壓電源522。與此同時(shí)，在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用了升壓電路724，而不是放電觸發(fā)電源522。
圖19所示的發(fā)光板718的結(jié)構(gòu)與前面所述的結(jié)構(gòu)相似。在發(fā)光板718中，象元的數(shù)量是32×16，象元的間距是7.0mm，燈絲的數(shù)量是16個(gè)，陽(yáng)極的數(shù)量是32×3。燈絲708a-708n分別與變壓器719a-719n的次級(jí)線圈720a-720n相連。用作開關(guān)的晶體管721a-721n分別與次級(jí)線圈720a-720n的中心抽頭相連。由掃描電路722控制晶體管721a-721n以順序地導(dǎo)通，并分時(shí)地順序掃描燈絲708a-708n。
同時(shí)，許多用于觸發(fā)發(fā)電的電容器723a-723n的一端分別與許多陽(yáng)極線717a-717n相連接。電容器723a-723n的另一端與升壓電路724的信號(hào)輸出端770相連。此外，200伏的直流電源725與升壓電路724相連。另外，陽(yáng)極線717a-717n分別通過二極管726a-726n和恒流電路727a-727n與用作維持放電的100伏的直流電源728相連。恒流電路727a-727n通過或電路729a-729n分別接收開一關(guān)控制。每個(gè)或電路729a-729n的一個(gè)信號(hào)輸入端與PWM電路730相連接，另一個(gè)信號(hào)輸入端與放電控制信號(hào)輸入端相連接。
在水平掃描期間，將視頻亮度信號(hào)和同步信號(hào)輸入PWM電路730，從而PWM電路730工作。然后，將脈沖寬度與視頻亮度信號(hào)相對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)通過或電路729a-729n分別送到恒流電路727a-727n中。結(jié)果，使每個(gè)象元在與發(fā)光亮度相對(duì)應(yīng)的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)光的調(diào)制信號(hào)，通過二極管726a-726n分別送到陽(yáng)極線717a-717n中。
當(dāng)在水平消隱期間的初始階段將信號(hào)輸入到放電控制信號(hào)輸入端731中時(shí)，或電路729a-729n強(qiáng)迫地分別打開恒流電路727a-727n。這時(shí)，由于升壓電路724的晶體管732導(dǎo)通以及信號(hào)輸出端770的電壓接近0狀，所有的電容器723a-723n都將充電至大約100伏。這時(shí)流入的電流的峰值是3毫安×96＝288毫安。正好在此之后，由于晶體管732截止，晶體管733導(dǎo)通，這樣，大約200伏的升壓電壓被送到信號(hào)輸出端770。由于大約100伏的放電電壓疊加到該電壓之上，因此，近300伏的高壓被加到每個(gè)陽(yáng)極線717a-717n上。這樣，當(dāng)在水平掃描期間對(duì)燈絲708a-708n掃描時(shí)，就有近8mA的峰值電流從電容器723a-723n流到每個(gè)象元一會(huì)兒(大約1微秒)，從而導(dǎo)致用于產(chǎn)生主放電的弱放電產(chǎn)生。
圖20A至20J分別表示了在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)700中觀察到的幾種電壓和電流波形。
圖20A表示了垂直同步信號(hào)，圖20B表示了水平同步信號(hào)。一個(gè)幀周期大約為17μs，用于一個(gè)燈絲的水平掃描周期約為800μs，一水平消隱期約為160μs。圖20C表示了在每個(gè)水平掃描期中從PWM電路730輸出到任一陽(yáng)極線的信號(hào)波形。
如圖20D所示，陽(yáng)極輸入電壓通過電容器723a-723n和升壓電路724升高到在水平消隱期內(nèi)所述的放電觸發(fā)電壓(約300伏)。與此同時(shí)，在如圖20E所示的水平掃描期的起始階段，放電電流峰值在一個(gè)短時(shí)間(約1微秒)內(nèi)約為8mA。
圖20F和20G分別表示在升壓電路724的信號(hào)輸出端770處的電壓波形和電流波形。圖20H和20I分別表示晶體管734集電極的電壓波形和電流波形。圖20J表示在升壓電路724的電源輸入端上升壓電路724的電流波形。
如上所述，在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)700中，提供了使用晶體管734、電容器735、穩(wěn)壓二極管736和電阻737和738的電路結(jié)構(gòu)，以便當(dāng)約8mA的峰值電流從每個(gè)電容器723a-723n穩(wěn)定地流到每個(gè)象元上時(shí)，從信號(hào)輸出端770提供峰值為8mA×96＝768mA的電流。這樣，得到了圖20H至20J所示的信號(hào)波形，而且200伏的直流電源725的輸出電阻看起來(lái)要減少。
通過重復(fù)上述操作，不發(fā)光的象元的弱放電的光發(fā)射強(qiáng)度變得很低。因此，通過使用本發(fā)明該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)700，就可以顯示具有高對(duì)比度的圖形。此外，由于在不使用高壓電源的情況下能夠得到用于觸發(fā)放電的高壓脈沖，所以能實(shí)行放電觸發(fā)的穩(wěn)定操作。
在本發(fā)明第六實(shí)施例驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)700的上面描述中，類似于第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500，在變壓器719a-719n的次級(jí)線圈720a-720n中設(shè)有中心抽頭。此外，如在本發(fā)明第五實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)600中所述，可以不使用中心抽頭。
實(shí)施例7作為本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例，將描述通過二維陣列在第一至第三實(shí)施例中所述的許多發(fā)光板所得到的能大屏幕顯示的彩色視頻顯示裝置。圖21是表示本發(fā)明該實(shí)施例的彩色視頻顯示裝置800的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
在彩色視頻顯示裝置800中，分別包含有發(fā)光板804和發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的許多單元803按15×10的矩陣802排列。單元803的每一個(gè)發(fā)光板804都可以是在本發(fā)明第一至第三例中所述的任何一個(gè)。
當(dāng)每個(gè)發(fā)光板804都包含有按前面例子中所述的以16×32的矩陣形式排列的象元，以及矩陣802包含有上述的15×10個(gè)單元803時(shí)，那么，在彩色視頻顯示裝置800中，以320×240的矩陣形式排列了總數(shù)為76800個(gè)象元。然而，矩陣802的大小，矩陣802中單元803的數(shù)量以及隨之的發(fā)光板804的數(shù)量都不限于上面提到的各個(gè)數(shù)字。
盡管在圖21中，描繪了單元803具有第六實(shí)施例的帶升壓電路807的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)700，然而它也可換成在第四和第五實(shí)施例中所述的帶有高壓電源的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)500或600中任何一個(gè)。此外，為了簡(jiǎn)化圖21，用如下的方塊來(lái)描繪單元803、發(fā)光板、PWM電路805、陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)電路806、升壓電路807、掃描電路808和陰極驅(qū)動(dòng)電路809。由于方塊804-809的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)和描述已在第一至第六實(shí)施例中描述過，因此，這里就不再對(duì)他們進(jìn)行描述了。
要顯示的電視信號(hào)通過數(shù)據(jù)分布存貯器801適當(dāng)?shù)胤植嫉骄仃?02的單元803中。數(shù)據(jù)分布存貯器801進(jìn)一步地控制與所加的電視信號(hào)相對(duì)應(yīng)的每個(gè)單元803中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作，以便在由許多發(fā)光板804構(gòu)成的象元陣上很好地顯示所需的圖象。
在根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的彩色視頻顯示裝置800中，通過使用在第一至第三實(shí)施例中描述的改進(jìn)了的熱陰極型發(fā)光板804和在第四至第六實(shí)施例中描述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，象元間距可以縮小到毫米數(shù)量級(jí)，而保留熱陰極型發(fā)光單元的高能效率。另外，可以得到具有均勻亮度的高質(zhì)量圖象。更進(jìn)一步地，外部線路可以簡(jiǎn)化，因?yàn)樵S多象元以矩陣形式排列。
因此，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，可以得到一種在室內(nèi)外都能使用，并能顯示具有均勻亮度的高質(zhì)量圖象的彩色顯示裝置800。
在不離開本發(fā)明的范圍和精神的情況下其它各種修改對(duì)熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，并且能由熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易地進(jìn)行修改。因此，不應(yīng)認(rèn)為后面所附的權(quán)利要求的范圍只限于前面的描述，而應(yīng)廣泛地解釋權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于彩色視頻顯示的發(fā)光板，包括一塊后板，在它上面有許多燈絲按行的方向延伸；一塊裝在后板上的隔離板，它用于將所述許多燈絲蓋住，該隔離板上有許多呈矩陣分布的用于暴露燈絲的指定部分的通孔；一塊能透光的前板，它包括有許多沿列方向延伸的陽(yáng)極線，和一塊能蓋住所述陽(yáng)極線的凸起；所述凸起包含有許多用于觸發(fā)熱陰極放電而呈矩陣形式排列的凹槽，所述熱陰極在許多燈絲中所選擇的一個(gè)燈絲和通過許多通孔中對(duì)應(yīng)的一個(gè)通孔所選擇的許多陽(yáng)極線中的一個(gè)之間放電；第一熒光裝置，它由放電激發(fā)并發(fā)射第一種熒光，設(shè)置的這種第一熒光裝置與許多陽(yáng)極線的第一線組相對(duì)應(yīng)；和第二熒光裝置，它由放電激發(fā)并發(fā)射第二種熒光，設(shè)置的這種第二熒光裝置與許多陽(yáng)極線的第二線組相對(duì)應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，更進(jìn)一步地包括第三熒光裝置，它由放電激發(fā)并發(fā)射第三種熒光，所設(shè)置的這種第三熒光裝置與許多陽(yáng)極線中的第三線組相對(duì)應(yīng)。
3.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，其中許多通孔中的每一個(gè)被分配給對(duì)應(yīng)的各種熒光裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，進(jìn)上步地包括一個(gè)沿發(fā)光板的外表面設(shè)置的外表面壁。
5.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，其中固定每根燈絲的每一端都延伸到后蓋板的側(cè)表面上，而每根陽(yáng)極線都延伸到前蓋板的側(cè)表面上。
6.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，其中汞蒸氣的混合氣體和稀有氣體限定在具有2至20乇氣壓范圍內(nèi)的許多凹槽中，稀有氣體從由氙氣和氪氣組成的組合中選擇。
7.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，其中每個(gè)燈絲都包含有作為芯子的鎢絲和包圍芯子的氧化物層，氧化物層能發(fā)射電子。
8.按照權(quán)利要求7所述的發(fā)光板，其中進(jìn)一步地將錸加到鎢絲中。
9.按照權(quán)利要求7所述的發(fā)光板，其中氧化物層包括有從由氧化 、氧化鍶和氧化鈣組成的組合物中選擇的主要成份。
10.按照權(quán)利要求9所述的發(fā)光板，其中氧化物層進(jìn)一步包括濃度為2至10wt%的添加劑，該添加劑是從由氧化鋯和鋯構(gòu)成的組合物中選擇的。
11.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)光板，更進(jìn)一步地包括用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括有許多分別有至少一個(gè)次級(jí)線圈的變壓器，至少一個(gè)次級(jí)線圈分別與每個(gè)燈絲相連;許多分別與每個(gè)變壓器中的至少一個(gè)副線圈相連的晶體管;一個(gè)用于有選擇地和順序地開關(guān)晶體管以便有選擇地和順序地對(duì)所述燈絲掃描的掃描電路;許多分別經(jīng)每個(gè)第一二極管與每根陽(yáng)極線相連的恒定電流電路;一個(gè)用于在水平掃描期間讓放電電流經(jīng)過對(duì)應(yīng)的一個(gè)恒定電流電路和對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一二極管流過每根陽(yáng)極線的PWM電路，該放電電流有一個(gè)根據(jù)視頻亮度信號(hào)來(lái)確定的脈沖寬度，和一個(gè)用于給許多陽(yáng)極線提供高壓脈沖，以便產(chǎn)生放電的高壓電源裝置。
12.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)光板，其中高壓電源裝置是能提供高壓的電源。
13.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)光板，高壓電源裝置包括一個(gè)升壓電路;許多電容器，它的一端分別與每根陽(yáng)極線相連，另一端分別與升壓電路相連;和許多門電路，它在水平消隱期間迫使許多恒定電流電路維持在開狀態(tài)并為電容器提供充電電流。其中，升壓電路在水平消隱期間輸出第一預(yù)定電壓，以使電容器充電至放電維持電壓，然后輸出第二預(yù)定電壓，以便以水平掃描期的起始階段在選擇的一個(gè)燈絲和選擇的一根陽(yáng)極線之間產(chǎn)生放電。
14.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)光板，其中每個(gè)晶體管分別與裝在每個(gè)變壓器的至少一個(gè)次級(jí)線圈中的中心抽頭相連接。
15.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)光板，進(jìn)一步包括許多第二二極管，它的正端與每個(gè)變壓器的至少一個(gè)次級(jí)線圈的一端相連;和許多第三二極管，它的正端與每個(gè)變壓器的至少一個(gè)次級(jí)線圈的另一端相連接，每個(gè)第三二極管的負(fù)端與每個(gè)第二二極管的負(fù)端相連，其中每個(gè)晶體管與對(duì)應(yīng)的第二二極管和第三二極管之間的每一連接點(diǎn)相連。
16.按照權(quán)利要求15所述的發(fā)光板，還包括有許多用于提供偏壓的電阻，所述電阻分別與每個(gè)變壓器的至少一個(gè)次級(jí)線圈的一端相連。
17.按照權(quán)利要求11所述的發(fā)光板，其中許多發(fā)光板按矩陣形式排列，以形成顯示器，與顯示器連接的還有許多與每個(gè)發(fā)光板相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，和用于使要在顯示器上顯示的圖象的信號(hào)分布到許多發(fā)光板上、并啟動(dòng)與該信號(hào)相一致的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制裝置。
全文摘要
在一個(gè)后板上，并行地延伸大量的燈絲并設(shè)置一個(gè)隔離板以便覆蓋燈絲。在隔離板中，沿每個(gè)燈絲的縱向形成大量的通孔用于暴露燈絲的一部分。每一個(gè)通孔和靠近通孔的絕緣層上設(shè)置的熒光粉層構(gòu)成一個(gè)單位象元。將各個(gè)象元中的對(duì)應(yīng)熒光粉層放入由在隔離板的下表面設(shè)置的凸起所形成的許多凹槽中，由此，使各熒光粉層與鄰近的熒光粉層隔開。各個(gè)凹槽與用作蓋的在凸緣上形成的光傳輸板、用作底部的與熒光粉層相對(duì)應(yīng)的一部分絕緣板一起用作一個(gè)放電室。
文檔編號(hào)H01J17/58GK1109204SQ9410861
公開日1995年9月27日 申請(qǐng)日期1994年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月19日
發(fā)明者岡本太喜男, 平尾和則, 平山徹, 前肇, 脅谷敬夫, 伊藤幸治, 野村浩一, 松原正治 申請(qǐng)人:松下電子工業(yè)株式會(huì)社