Устройство для отображения информации

 

Изобретение относится к индикаторным и знаковым устройствам отображения информации, в частности к газоплазменным дисплейным устройствам. Цель изобретения - создание усовершенствованного плазменного устройства для отображения информации, которое может быть запрограммировано пользователем на отображение желаемого образца с возможностью интерактивного регулирования, например, за счет емкости тела для получения светящегося плазменного отображения. Сущность изобретения: устройство содержит основание 1 с первым проводящим покрытием 3, прокладку в виде рамки 4 и лицевую панель 5 с вторым проводящим покрытием 7. Основание 1, лицевая панель 5 и прокладка в виде рамки 4 образуют полость 8 для приема газовой смеси. 4 з.п.ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к индикаторным и знаковым устройствам отображения информации, в частности к газоплазменным дисплейным устройствам.

Цель изобретения создание усовершенствованного плазменного устройства для отображения информации, которое может быть запрограммировано пользователем на отображение желаемого образа с возможностью интерактивного регулирования, например, за счет емкости тела для получения светящегося плазменного отображения.

На фиг.1 показано устройство в разобранном виде; на фиг.2 часть устройства в разрезе; на фиг.3 другой вариант устройства в разобранном виде; на фиг. 4 устройство в перспективе с множеством прокладок; на фиг.5 разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 прокладка в перспективе; на фиг.7-10 прокладки в разрезе; на фиг.11, 12 устройство в сборе; на фиг.13 разрез Б-Б на фиг.12.

Устройство для отображения информации содержит основание 1 с нанесенным на одну из его поверхностей 2 первым проводящим покрытием 3, прокладку в виде рамки 4 и лицевую панель 5 с нанесенным на ее верхнюю поверхность 6 вторым проводящим покрытием 7.

Основание 1, лицевая панель 5 и прокладки в виде рамки 4 образуют полость 8 для приема газовой смеси. Поз. 9 обозначен хвостовик для откачки и заполнения полости 8 после сборки устройства.

Основание 1 и лицевая панель 5, как показано на чертеже, плоские, но могут быть и иных форм, например цилиндрических или конических.

Прокладка в виде рамки 4 как краевой уплотнительный и прокладочный элемент ограничивает закрытую герметичную полость 8, внутри которой находится электролюминесцентный газ.

Хвостовик 9 направлен параллельно главной плоскости области 8 и проходит между противоположными участками основания 1 и лицевой панели 5 и через прокладку 4 для получения доступа к области 8. Внешний диаметр хвостовика 9 меньше или равен расстоянию между передней поверхностью 2 основания 1 и задней поверхностью 6 панели 5. При помощи хвостовика 9 осуществляются откачка и последующее заполнение области 8 после сборки устройства.

После заполнения газом хвостовик 9 запаивается. Также возможно применение хвостовиков иной конфигурации. К примеру, хвостовик может проходить через отверстие, высверленное в основании 1, свариваясь с краями этого отверстия, при этом центральная ось хвостовика проходит перпендикулярно главной плоскости области 8.

В предпочтительном варианте реализации изобретения основание 1 и панель 5 представляют собой плоские листы из натриево-кальциевого стекла. Прокладка 4 также выполнена из натриево-кальциевого стекла. Толщина листов выбирается такой, чтобы обеспечить параллельную ориентацию двух листов с получением газонепроницаемого пространства с равномерным зазором, куда подается газ, и таких механических и температурных напряжений в стеклянных листовых элементах, возникающих при сборке и откачке устройства, которые не превышают возможности стекла и не ведут к разрушению.

В предпочтительном варианте реализации замкнутый объем области 8 имеет размеры 15х15 см, при этом между листами существует зазор 0,25-1,0 мм, определяемый прокладкой 4. Толщина листовых элементов из натриево-кальциевого стекла основания 1 и панели 5 составляет 3,0 мм. С увеличением площади поверхности можно применять более толстые стеклянные листы, с уменьшением площади поверхности можно применять более тонкое стекло. Если стекло обладает более высокой температурой и механической прочностью, как, например, боросиликатное стекло, то толщину в расчете на определенную площадь поверхности также можно уменьшить в сравнении с натриево-кальциевым стеклом, примененным в рассмотренном примере.

В данном варианте возможно использование и других конфигураций, к примеру, можно применить конструкцию из двух листовых элементов, у которых на смежных участках вытравлена область камеры. В этом случае, периферийная прокладка или распорка входит в состав по меньшей мере одного из элементов устройства.

Получение заданного расстояния и герметизация области 8 устройства обеспечиваются уплотнением по всему периметру. В качестве герметичного уплотнения основания 1 и панели 5 прокладки 4 можно использовать различные средства. Например, могут применять вакуумные эпоксиды и обычные припоечные стекла.

В области 8 можно использовать многие газы и газовые смеси для получения различных цветов и интенсивностей световой отдачи при использовании переменных напряжений от 280 до 1800 В частотой от 5 кГц до 10 МГц с использованием синусоидальных и прямоугольных сигналов либо сигналов комплексной формы. Обычно в качестве электролюминесцентного газа в области 8 применяют смесь благородных газов при добавке вторичных газов в малых количествах.

В предпочтительном варианте реализации используется заполнение газовой смесью "Пеннинг", содержащей 99% неона, 1,0% аргона и остаточные количества ртути /менее 0,1%/ при давлении примерно 100 торр и обеспечивающей силу света примерно 100 люменов при энергетическом уровне возбуждения 1,5 Вт/см². Вместо аргона в этой смеси может быть применен азот. При таком заполнении панель излучает свет оранжево-желтого цвета при максимальной яркости /с использованием фотооптического калиброванного датчика/, однако его можно незначительно варьировать, меняя частоту и форму сигнала возбуждения, от желто-оранжевого до оранжево-красного, при этом падает яркость.

Прежде чем подать электролюминесцентный газ в замкнутую область 8, вначале из устройства /панели/ откачивают воздух по хвостовику 9, соединенному с вакуумным насосом через газовую систему с соответствующими фильтрами, манометрами, вакуумметрами, регуляторами сжатого газа и вентилями. В данном варианте реализации хвостовик 9 устанавливается до сборки за счет химического фрезерования конических углублений 10, 11 в противоположных участках на периферии листовых элементов 1, 4, 5, при этом в соответствующем участке прокладочного элемента 4 также прорезается отверстие. Трубчатый хвостовик 9 устанавливается и герметизируется в канале, образованном коническими участками и отверстием в прокладке в момент сборки и герметизации листовых элементов 1 и 5 и прокладочного элемента 4. Внутренняя область 12 хвостовика 9 соединяется с областью 8. Затем хвостовик 9 герметично прикрепляют к панели, соединяя с внутренним пространством /т.е. с областью 8/, образованном за счет сочетания листовых элементов 1 и 5 и прокладочного элемента 4.

В предпочтительном варианте реализации хвостовик 9 прикрепляют к устройству с помощью эпоксида или припоечного стекла.

Благодаря применению проводящих покрытий 3, 7 на стеклянных листах основания 1 и панели 5 панель устройства может высвечиваться при подключении к источнику возбуждающего напряжения. Существуют различные способы придания нужных форм проводящим покрытиям в зависимости от требуемых визуальных и операционных свойств панели устройства. Электролюминесцентный газ не контактирует ни с одним из покрытий. Возможно использование трех основных типов проводящих покрытий в зависимости от требуемых оптических свойств, а именно прозрачных отражающих и непрозрачных.

Передняя поверхность 2 основания 1 приспособлена к приему первого /знакообразного/ проводящего покрытия 3. Задняя поверхность 6 панели 5 несет второе проводящее покрытие 7. Электрический контакт с покрытием 3, 7 может выполняться как напрямую, с помощью скользящего контакта /не показан/, так и посредством проводящего эпоксида /не показан/ таким образом, чтобы обеспечить подачу напряжения возбуждения на покрытия. Каждое из покрытий 3, 7 может быть прозрачным, отражающим или непрозрачным в зависимости от требуемых световых свойств изображения.

На фиг. 3 изображено устройство, в котором по периферийному участку передней поверхности 2 основания 1 нанесена проводящая краевая полоска 12, которая соединена с покрытием 3 посредством участков 13 и 14. Такая конфигурация дает возможность простого соединения /в месте контакта 15/ для подключения к внешнему сигналу. Устройство содержит также непроводящее покрытие 16, расположенное поверх задней поверхности 9 панели 5. На покрытии 16 предусмотрен слой электрической изоляции с целью защиты пользователя от контакта с напряжением возбуждения, приложенным к покрытию 7 относительно заземленного покрытия 3. На покрытии 16 расположен разъем 17, он является средством подключения покрытия 7 к сигналу возбуждения. На фиг. 4 и 5 изображена конструкция устройства по фиг. 3 с дополнительными прокладками 18 - 25, выступающими из основания 1 и направленными к панели, причем все они находятся внутри замкнутой полости 8. Такие прокладки или распорки позволяют применять листовые элементы со сравнительно большой площадью поверхности, обеспечивая сравнительно высокий уровень конструктивной прочности. Прокладки также позволяют использовать сравнительно широкий диапазон давления газа в полости 8, форма прокладок 18 25 показана как цилиндрическая.

На фиг. 6 10 показаны другие формы прокладок.

В предпочтительном варианте реализации изобретения по фиг. 5 распорки занимают лишь часть пути от поверхности 2 до поверхности 26 при заполнении полости 8 электролюминесцентным газом. При такой конструкции в случае сборки устройств, у которых в полости 8 существует давление, близкое к атмосферному, распорки будут играть роль ограничителей возникающего перемещения листовых элементов 1, 5 при откачивании воздуха из полости 8, благодаря чему можно использовать сравнительно тонкие листовые элементы 1, 5. После заполнения объема электролюминесцентным газом распорки снова будут занимать лишь часть расстояния между поверхностями 27 и 26, т.е. получится по существу равномерный люминесцентный дисплей по всей замкнутой полости 8.

На фиг. 11 показан еще один вариант устройства, в котором покрытие 7 располагается на передней поверхности 26 панели 5. При такой конструкции отпадает необходимость в покрытии 16, поскольку электрод возбуждения находится целиком внутри замкнутой полости 8. Электрический контакт с покрытием 7 осуществляется за счет участка 28, лежащего за пределами уплотнительного и прокладочного элемента 4.

В данном случае покрытие 7 имеет непосредственный контакт с газом в полости 8. При этом достигается лучший электрический контакт и можно использовать более низкое напряжение возбуждения и достичь более высокого разрешения по краям изображения в сравнении с вариантами, у которых покрытие 7 находится на задней поверхности 6. Вместе с тем, такое устройство имеет сравнительно меньший срок службы из-за распыления, происходящего у покрытия 7.

Еще один вариант конструкции светящегося /плазменного/ устройства отображения информации представлен на фиг. 12 в перспективной проекции и на фиг. 13 в разрезе.

Устройство содержит два плоских и параллельных непроводящих прозрачных листовых элемента 29 и 30, у которых имеются передние поверхности 31 и 32 и задние поверхности 33 и 34 соответственно. Элементы 29 и 30 являются, по существу, плоскими, однако возможно использование и иных форм, например цилиндрической или конической.

На передней поверхности 31 находится проводящее покрытие 35, например, в виде краски на основе окиси никеля.

Элемент 30 представляет панель, расположенную так, что ее поверхность 34 противоположна и удалена на заданное расстояние от покрытия 35 на поверхности 31, которое определяется неэлектропроводными периферийными опорными элементами 36, 37, 38 и 39, которые используются для получения полностью замкнутой области между поверхностями 31 и 34, внутри которой параллельно помещено девять цилиндрических стеклянных трубок 40 48 с закрытым торцом. В каждой трубке 40 48 имеется замкнутая внутренняя область, заполненная светящимся или электролюминесцентным газом. В данном случае использован неон под давлением 88 торр. Также возможно использование давлений от 40 до 200 торр и могут применяться другие газовые смеси и давления с трубками иных размеров.

Трубки 40 48 удерживаются на равномерном расстоянии друг от друга с помощью неэлектропроводных прокладок 49 56 для поддержки элементов 37 и 38 в требуемых положениях даже после приложения к ним внешних сил.

Такое устройство очень прочное, может выдержать вес человека или использоваться в виде стола или крышки бара. Устройство можно выполнить без прокладок в зависимости от ожидаемых усилий.

Для работы от генератора переменного напряжения 57 поступает сигнал частотой 38 КГц 9 КВ к проводящему покрытию 35 относительно потенциала Земли. При таких условиях человек может поднести руку к передней поверхности 32. Когда рука находится на поверхности 32 или близ нее, то под влиянием емкостного эффекта создается электрическое поле переменного тока от той области покрытия 35, что лежит под рукой, оно идет от этой области покрытия к руке и далее к потенциалу Земли. Поскольку поле проходит через внутреннюю зону участков труб 40 48, находящихся под рукой, в газе в них и смежных внутренних областях создается тлеющий разряд. Протяженность изображения позади проводящего элемента зависит в некоторой степени от давления газа, частоты и напряжения и расстояния проводящего элемента от поверхности 32.

Возможно использование трех основных типов проводящих покрытий, определяемых их оптическими свойствами, а именно прозрачных, отражающих и непрозрачных.

Прозрачные проводящие покрытия пропускают свет и слабо или совсем не окрашены, поэтому такое покрытие невидимо глазу. Покрытие может наноситься для использования с прозрачным, отражающим или непрозрачным базовым элементом.

Отражающие проводящие пленки отражают весь или часть падающего на них света, обычно они являются частично прозрачными и частично отражающими.

Непрозрачные проводящие стекла ни в коей мере не пропускают свет. При таких покрытиях газовый разряд можно наблюдать лишь с одного направления, при этом получается более контрастный фон. Покрытие обычно является краской. 2 4 6 8 10

Формула изобретения

1. Устройство для отображения информации, содержащее последовательно расположенные основание с нанесенным на одну из его поверхностей первым проводящим покрытием, прокладку в виде рамки и лицевую панель, отличающееся тем, что устройство содержит второе проводящее покрытие, нанесенное на верхнюю поверхность лицевой панели, расположенной на поверхности прокладки в виде рамки, а полость, образованная основанием, лицевой панелью и прокладкой в виде рамки, служит для приема газовой смеси.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второе проводящее покрытие выполнено в вида рамки, расположенной на периферии лицевой панели, и символа в середине.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в полости, образованной прокладкой в виде рамки, основанием и лицевой панелью, расположены прокладки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газовая смесь содержит 99% неона, 1% аргона и 0,15% ртути при давлении, равном 120 Тор.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проводящие покрытия выполнены прозрачными, отражающими или непрозрачными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13