Газоразрядная индикаторная панель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

00lWW

РЕСОУЬЛИН

flN (Ш (51)5 " 01 д 17/49

ГОСУ

flO И

ОРИ

АРСТВЕННЫЙ HOMHTQT

БРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

СССР

TOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

HA (46) (21) (22) (72) Патент США 11 3334269, 315-58, опублик. 1967. атент Великобритании %.1496392, Н 1 D, опублик, 1977. нт орс ко е с вид ет ел ьст во СССР

07.53, кл. Н 01 J 17/49, 1980 ублик. ).. онаковский С.В. Пнетное телевие. — И.: Связь, 1975, с. 158.

ГАЗОРАЗРЯПНАЯ 101ДИКАТОРНАЯ ПА(56) Ф 9 (не ден (54

HE (57 тор

Изобретение относится к индикаой технике, н частности к прибозобретение относится к электронтехнике и может быть использонаинликаторчых устройствах, предаченных для отображения полутой, в том числе, теленизионной рмации „ елью изобретения .я вляется повьппеяркости свечения гаэоразрядной каторной панели (ГИП) по белому у. ной наз нов инф ние иид х (у«-„) +y (x-xg) + x - хч ус (Ио yw) с Х«() + g (Х Х ) + X ) д ° Ху (О

Ро ye ) (0.8-1,1) LB 1"о XR(ya "й) + х (ув уп) + xs(ya уд) °

23.06.93. Бюл. Р 23

46 38378/21

06,01 .89

Г.Г.Глубоков и A.H.Èíëtoøêèí рам отображения полутоновой информации, Целью изобретения янляется повышение яркости свечения газораэрядной индикаторной панели {ГИП) по бе-. лому цвету. Для этого площади люмМ-" несцечтных элементов выбирают из условий, учитывающих координаты цветности, яркость люминофоров и коэффи-. циенты площадей ячеек основных цветов, Наибольший эффект получается при создании ГИП коллективного пользования-, собранной из многих отдельных модулей, поскольку такой экран будет состоять из большого количества панелей, имеющих технологический разброс по средней яркости н белом цвете. 3 ил, Для этого в ГИП, содержащей обкладоч ные диэлектрич еские пластины, ортогонал ьные системы электродов, образующие ячейки индикации, разделительные и люминесцентные элементы красного, синего и, зеленого цветов свечения различной площадью излучения, площади люминвсцентных элементов разных цветов свечения выбраны из соотношений:

1609357 стеклопластиной 7, в которой предваительно сформированы выступы.

На фиг. 2, а показан другой конструктивный вариант. ГИП, в котором ля возбуждения люминофора используетсяя УФИ положительного столба тлеюего разряда. Она состоит из нижней теклопластины 1, на которой располоена катодная система 6. Последняя рижата к стеклопластине 1 диэлектической матрицей 8, отверстия,9 в оторой смещены относительно переестия катодных 6 и анодных 5 электодов. В матрице 8 имеются прямоугольные выемки 10, соединенные с отверстиями 9, в которых построчно асположены люминофоры соответственно красного 2, синего 3 и зеленого 4 цветов свечения. Сверху аноды 5 прижаты к матрице 8 стеклопластиной 7 °

Панель работает следующим образом.

Между анодом и катодом прикладыва- ется напряжение выше напряжения возникновения равряда в ячейке. В результате происходит .пробой газового промежутка и напряжение на ячейке снижается до напряжения поддержания, газового разряда. УФИ разряда возбуждает люминофор, свечение которого мы наблюдаем.

Распределение яркости по сечению ячейки неравномерно в силу специфики возбуждения люминофора УФИ газового разряда и имеет колоколообразный вид.

Кроме того, при изменении ширины ячейки изменяется как характер распределения яркости по сечению, так и общий световой поток. Экспериментально полученная зависимость светового потока ячейки от ее ширины при фиксированных значениях высоты и одинаковьк условиях возбуждения приве" дена на фиг. 3. Связь светового пото ка Ф от ширины ячейки d при фиксированном значении высоты разрядного канал h описывается выражением:

40

Ф" Ф Ь

"!+- к

d где Ф - световой поток при неогранн ченной ширине ячейки;

К - коэффициент, определяемый конструкцией и газовыч наполнением ГИП.

Данная зависимость бра теоретически получена согласно физике происходящих в ячейке процессов. Для удобства работы вьражение (1) на где холуй-. х уп хвв УЕ ° хаю yw - координаты р цветности соот» ветствеино красного, зеленого, д

5 синего и белого цветов свечения, щ

flpH Оди Н& KOBbm 1 . условиях везбуж- ж д ения, п

L, Le, L> - яркость свечения р фмминофоров сО» к ответственно кр красного, зеле- P ного и синего цветов свечения при одинаковых . р условиях возбуждения;

8 ° ь S -, коэффициенты от ношения площадей ячеек соответственно красного, зеленого и синего цветов.свечения.

Положительный эффект достигается благодаря таму, что при применении

4 люминофоров трех. основных цветов с заданными координатами цветности и яркостью их свечения площади лкмино-. форных элементов выбраны таким обра-. зом, что для получения белого цвета свечения. используют режим максимального возбуждения люминофоров при 35 условии поддержания постоянной плотности тока разряда.

На фиг. 1 показан первый конструктивный вариант ГНП, на фиг., 2 а, б показан второй вариант конструкции

ГИП с использованием положительного столба разряда; на фиг. 3 - зависимость величины светового потока,от отношения д/Ь.

На:фиг..1 показан вариант ГИЙ, в

Которой для возбуждения люминофора используется ультрафиолетовое излучение (УФИ) отрицательного тлеющего свечения разгляда.

ГИП состоит иэ нижней стеклопластики 1, в пазах которой построчно рас-. расположены люминофоры соответствен- но красного 2, синего 3 и зеленого 4 цветов свечения. Над люминофорами ус- . тановлены проволочные аноды 5. Над стеклянной пластиной,1 расположена перфорированная. катодная система 6, которая прижимается сверху лицевой

609357 функцией, в которой коэффициент пропорциональности изменяется от 1,25 до 0,9, т.е. (2) имеет вид .

Ф (1, 25 — 0,9) Я. (3)

Для получения белого цвета при заданных координа тах цвет ности люминофоров красного, синего и зеленого цветов иеобходиио получить определен10 ное соотношение световых потоков.

Относительные величины световых потоков (Ф) трех основных цветов для получения заданного белого цвета учитывается согласно (4) выражениями; ю ! > . а .. | ° * - .. . u. I

Фa =p

Ро Уу) хк(у — yw) + уа(х - ха) + х6 у„- у хю уо I

8 = Ро уе3 (4) + х а уе - уа xw ус, ) !

yw .) хв(у - ув) + ув(— хя)

Ф = о

От ячей ляетс

h/d 0,3, и хотя бы у одной из ячеек ллобудет меньше 0,8 или больше 1,1 имального ее значения, то эа оответствующего изменения свео потока этой ячейки .нарушится с белого цвета, который можно. аноъить изменением токового а. Однако, это приведет к умень" яркости по белому цвету .и ухуддиапаэона регулировки яркости ому цвету. первом конструктивном варианте обеспечения равномерной засветки площади люминофора количество в в ячейке должно выбираться отношения от сч то в

Р ше по.дл вс аи иэ

Зависимость светового потока

50 Ф i-ro элемента отображения от pasрядного тока Х,, может быть, представлена, как и — ь 0,3, «а «8 8 где и - количество анодов, S - поперечное сечение ячейки в направлении, .перпендикулярном анодам,.мм, 55 и n/$ а 0,3, то не обеспечиваравномерная засветка всей площаеЯки. В результате этого, при ьэовании максииальноЯ яркости

Ф; Ф,,„ етс ди исн

5 1 основе статистического метода обработки,экспериментальных данных апрокси ровано с высокой степенью точно ти и представлено более удобным и тематическим выражением: ! (1,33 - 1,17 -) — Я (2)

h h ! где Б; - площадь ячейки, L - яркость .свечения ячейки.

Hp изменении отношения h/d от

О до,5 (что имеет место в реальных к нструкциях ГИП) выражение (2) может, бьтгь апроксииировано линейной носит ел ьная яр каст ь с в еч ения основного цвета - (L) олредеиз выражения: ь Lg, +Ьб+ Ь (5)

La(c, в)

С:учетом выражений (3), (4), (5) пол им: . с

I8 (!,1 — 0,8) †> . Фаiа,s)

La(6. в) свечения люминофоров основных цветов результирующий цвет не будет соответствовать белому, что в конечном итоге так же приводит к уменьшению яркости по белому цвету.

Для обеспечения paâíîìåðíîé sa" светки всей площади ячейки для второго конструктивного варианта необходимьм условием является от. !1шение$ где h — высота ячейки в области пол ожительного. столба(d — ширина ячейки.

В противном случае, т, е., если

h/d < 0,3, столб разряда не заполняет всю ширину ячейки. В результате яркость свечения падает. Поэтому при использовании соотношения площадей ячеек согласно Предлагаемым формулаи для получения белого цвета тре« буется дополнительная регулировка яркости основных цветов, т.е. это приводит к уменьшению яркости свечения ГИП по белому цвету. где Ф ° - значение светового потока

1Щ элемента отображения при. токе, стремящемся к бесконеч ности.1

7 1609357

- параметр, определяемый кона струкцией наполнением и давлением газа.

Для получения белого цвета световЫе потоки элементов триады должны но находиться в определенном соотношении г В 1 З

1о епП ь .1 с М

Я 1

8В с .Lg

SG 1

à — -а — = м фЯ +8 а Ь с (12) t0 где Ь;

Lф

1к+ 1С + гь откуда о

IG

jd h

G 1втл

М о

{15) (16) В

Й:Я

1в 1 + 1 1;.Ь 2

Из (1) и (2) определяем токи элементов триады каждого цвета

I ф кп 15 о,м

1о а

G. Фр т0

1 — p .В ф 20 с м

Из выражений следует, что при регулировке яр кости токи эл ементо в триады будут меняться непропорционально, что сильно затрудняет регули- 25 рование яркости изображения, При ограничениях соотношений раз" меров элементов отображения, принятых в описа нии и з обр ет ения, световой и аток в первом приближении пропорционален площади, тогда

1, (13) Тогда выражения преобразуются к виду о

jdb = (14) 1к

1ки

Параметр .I можно представить как о

= kd;h, тогда, разделив части выражений на д„Ь, 4 Ь и оВЬ, соответственна получим

К

1

М (17) 40

50 где j плотность разрядного тока, d; - ширина разрядного канала, h †высота разрядного канала, S; - площадь i-ro элемента.

Но

S d" 1

1 где 1 — длина. Эо.

Как сказано, условием оптимизации площадей Эо в триаде является:

ФЪ Lg

Il LR + LG + Lg л г $Я 1 + 1 1 г

G б

Le

8 = а: Ь г с

Ьо1 1., Из (3), (4), (5), с учетом {6 и 8) выразим токи Эа каждого цвета: о

jd

Iâ

1 а М о

)d Ь - ", (10)

Ьар Йд

Ь М отсюда следует, что в предлагаемой конструкции прибора яркость по белому цвету 1. определяется плотностью тока .j в элементах триады (фиг . 2б) .

Изменяя и поддерживая равной плотность тока в элементах триады, можно регулировать яркость иэображения, что значительно проще, .чем при управлении известных конструкций..Пример, П1П постоянного тока по фиг. 2 содержит нижнюю стеклопластину размерам 256 "256 мм. На ней расположена ленточная катодная система нз сплава 47НД толщиной

О,! мм. Ширина катодов - 1,1 мм при шаге 1,33 мм. Катодная система прижата к стеклапластине матрицей размером 256к256" 0,8 мм, в которой ðàñположены отверстия размером 1,0к к 0,4 мм при шаге. вдоль катода 4 мм и в направлении, перпенди кулярном

1609357

1О кат емк шир та вет ног эуе цве ден

0,6 из кот сте

При с и нал лен сле по дов кло выш зам цве сл мер сто нос про кат да ка ем ран ных жен по яче ния mHp три зад эле отн цвет отн стр ран

Фот дан дам — 1,3 мм. Прямоугольные выв матрице имеют длину 3 мм и ну, определяемую, исходя иэ ицы. них расположены люминофоры соот5 твенно красного, синего и зелецветав свечения. Марки исполь" кх люминофоров, их координаты ности и исходные яркости приве в таблице. Глубина выемок мм. Над выемкой расположен анод роволоки 47НД диаметром 0,1, рый прижат к матрице верхней лопластинай размером 256к256 мм. ор загерметизирован по периметру мощью стеклоцемента, откачен и нен смесью Не + 0,3 Хе до давя 100 мм рт.ст. Результаты исований яркости свечения панели елому цвету приведены в таблице, ак следует из результатов иСслений, приведенных в таблице, отение площади одного из цветов указанных пределон пРиводит к тному искажению воспроиэнодимога а (примеры 5,6), а н отдельных аях и к уменьшению яркости (при6).

ыбор коэффициента (О, 8-1, 1), щий. перед выражением величины оттельной плошади Я, элементов, зводится следую1цим образом. я конкретной конструкции индира ripe выбранном наполнении и енин газа и типах люминофоров ого цвета первоначально палаганачение этого коэффициента, ое единице. ассчитынаем энач ения относитель» 40 площадей Б, S< и S> элементов огo цвета. Длина элемента изобрая, определяемая шагом элементов дной координате задана. Высота ки h выбрана из условий получ .максимальной яркости. Суммарная

45 на ячеек, определяемая шагом по другой координате, также на. Отсюда определяем ширину d

1 ента каждого цвета. Определяем, 50 шение †для элемента каждого

Как было ранее сказано, это шеки е находится в р еал ьных конциях в пределах 0-2,5. По эае снятому графику занисимости 55 (— ) (см.фиг. 3), при эаd е ой геометрии, наполнении, давлении и типах люминофоров уточняем для каждого — (- . — и - -) значение коэффициента при линейной апроксимации зависимости

Окончательное значение величины

ФЪ относительной площади S принимает с учетом уточненного значения коэффициента. В этом случае получаем максимальную яркость по белому цвету и наименьшие цветовые искажения.

Однако, н реальных конструкциях с учетом технологических вазможностей точное значе ие полученных площадей воспроизвести бывает невозможна, поэтому при округлении значения площадей необходимо стремиться BbilloJIIIHTb с максимальной то ностью наименьшую из площадей.

Таким образом, конструкция ГИП позволяет. повысить яркость свечения панели па белому цнету. При этом одновременно упрощается Регулировка яркости па белому цвету, т.к. необхадимо ньдерживать только постоянное соотношение такал, в то нре я, как н аналогичных индикаторах каждому значению яркости белого цвета соответствует свое соотношение токов.

При отклонении одного из коэффициентов от значения пределов наблкдается изменение цнетности.

Следует заметить, что наибольпяй эффект будет получен лри создании индикаторных панелей для экранов. коллективного пользования, поскольку такой экран будет состоять иэ большого количества панелей, имеющих технологический разброс по средней яркости. в белом цвете. В данном случае, каждая панель должна иметь отдельную регулировку яркости по белому цвету, что затруднительно в панелях обычной конструкции, т.к. схема управления яркостью, обеспечинающая поддержание сложного (как это было показано) соотношения токов, будет более громоздкой, чем схема, поддерживающая Folly» ко пропорциональность токан.

Формула иэобр ет ения

Гаэоразрядная индикаторная панель, содержащая обкладочные диэлектричесI, 1609357 . 12 кие пластины, ортогональные системы щ а я с я тем, что, с целью увеличеэлектрццов, образующие ячейки индМ- ния яркости свечения панели по бело капищ, разделительные и люминесцент" .му цвету, площади люминесцентнык ные элементы красного, синего и зе- элементов разных цветов свечения выленого цватов свеч!виня различной. браны из соотношений:

5 площадью излучения,: о т л и ч а ю8 . (098-1.,1) ц, д ( (е 1т

) + (x -.ха) + х + х, в1

Po . Уч!) л л

8 1 8Р

»» »4е»»»»

Координаты цветност х . у

«» »»

Яркость по . белому цвету при рав. нык площа» дях, кд/м

Люминофор

Воспри нима емый цвет

Злач ewe ко" эффиц." езультирующая яркость, кд/м1.

Е-27

ФГИ-,515-

ФГИ-4.55-1

О, 536. 09336

О, 193 - 0,627

О,И5 . 01!07

0,536 . 0,336

О, 536 О, 336

О, t-93, 0-,627

О,!55 О,!07

5!4 2

514, 2

-77

ФГН-51 5.-1

ФГЫ-4 55- !

И

»!!»

И.

И

И.И

И н»

И

» ЮВ 4 В В ФН» »»»»»»»» а». р хй(уй - уй) + x (y> уй) + x> (y в yq) .! ! где х<, у, Ьа, х©, уа, 1.а! хв! УВ> L61 хе! Ъ

- координаты цветности и яркости люминофоров красного, зеленого g синего и белого цве- О . тов свечения при.О, 25

:1,1

1,0 !

1!

1!1

0,75

1,0

0,75

i,1

1,2

111 ! 0

1,1

0,8

1,2.

1,0

1,2

1 1 одинаковык условиях возбувдения!

- коэффициент.ы площадей ячеек, со ответственно красно-, го, зелено»

ro и синего цветов свеченияя.

860 Заметный эеленоватоголубой оттенок

8 70. Заметный велтоватый оттенок

760 Заметный пурпурный оттенок

Заметный велтый оттенок

760 Заметный пурпурный оттенок

860 Заметная зеленоватый оттенок

1609357

1609357

7 Ф

ФигЛ

Редактор М. Куэнецова

Заказ 2378 Тирам. Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-иэдлтельский комбинат "Патент", r. Уагород, ул. Гагарина, 101

18

1Я

f0

8 б ф

Составитель Т.Лакомкина

Техред И.Дидык Корректор С. Черни