专利名称：嵌镶式大屏幕视频显示系统电子荧光显示屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种嵌镶式大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，特别是一种平板型嵌镶式大屏幕彩色壁挂电视显示屏。
我们知道，屏幕尺寸大于1平方米时，由于加工、运输和机械等原因，通常都用多个较小的显示屏-象素屏拼接而成，此即为嵌镶式大屏幕显示屏。
电子荧光显示屏是一种平板型真空显示器，每一显示屏四周都有一个有一定厚度的侧墙。当它被用来以嵌镶拼接方式构成大屏幕显示器时，各象素屏之间必然有一个一定宽度的拼接缝，此拼缝和侧墙厚度构成一个不发光区，此不发光区的宽度大于或等于二个侧墙的厚度和象素屏接缝的宽度之和。由于象素屏是一种真空器件，它的侧墙不可能做得十分薄，又由于象素屏系由玻璃制成，拼接时象素之间的间隙不可能做得很小，这就限制了嵌镶式显示屏的分辨率难于做得很高。
例如，如果我们采用如图1所示的发光点分布图形，即每一象素由四个正方形或矩形的发光粉点组成。其中二对象点为二个绿(G)点，另二个中一个为红(R)，一个为兰(B)。图1中1和2分别为二个拼接在一起的二个相邻的象素屏，3为象素屏的密封侧墙，4为显示屏的一个象素。
设a为一个象素内各发光点之间的间隙宽度，象素屏侧墙厚度为t，象素屏最旁边的发光点与侧墙之间的间隙为b，象素屏间的拼接缝宽度为g，则象素屏之间相邻象素间的间隙宽度为(2b+2t+g)。为了保证整个大屏幕各象素均匀分布，以保证显示图象均匀，则象素屏内各象素间的间隙宽度d也应等于上述接缝处象素间的间隙宽度，即d-(2b+2t+g)。
另一方面，为了得到足够的显示图象的亮度，发光点所占的面积应尽可能大，通常应在40%以上。
举例说若侧墙厚度t＝1.5mm，b＝0.5mm，g＝1.0mm，则d-5mm。若a为1mm，设象素节距为p，则一个象素内发光点所占面积SL为(p-d-a)2，而一个象素的总面积SY为P2，SL/ST＝0.4-(p-d-a)2/P2，由此可得p＝16.3mm，即电视扫描线的行的节距最小为16.3mm，对于PAL制的全电视分辨的屏，总的有效行数约为560行，即用这种象素拼接成全电视分辨率的大屏幕显示屏时，其屏幕最小尺寸对角线为15.2米，即600英寸。
考虑到图1所示象素图形中，每一象素有二个绿点，由于人眼对图象清晰的判断主要决定于绿色，即一个由二个绿点构成的R-G-B-G四点式象素，如果我们将它分成二行扫描，即第一行扫R-G-R-G……，第二行扫描G-B-G-B……，所得图象清晰度将提高一倍，即每一行象素可等效于二行扫描线，这样，上述例子中最小扫描线节距成为16.3/2＝8.2mm，PAL制全电视分辨率的最小屏幕尺寸对角线为7.6米(即300英寸)。对于NTSC制，则为6.56米，即285英寸。
为了进一步提高分辨率，缩小屏幕尺寸，主要是缩小侧墙厚度和提高制作工艺，缩小b值。但由于电子荧光显示屏是一种真空器件，为了真空密封和具有足够的抗大气压强度，侧墙厚度不可能做得很薄;其次，电子荧光显示器是一种平板型显示器，侧墙密封通常用低熔点玻璃粉密封，为了保证有良好的真空密封性能，在侧墙和发光粉点之间一般都会有一些不发光的玻璃粉，即b值难于很小。
另一方面，目前的电子荧光显示屏，通常把与同一行发光点相对应的第一栅和第三栅极连接在一起，作为一个电极驱动。相邻发光点之间的电子散射严重。为了保证良好的色纯度，同一象素内各发光点之间必须有一定的发光点间隙，即a值也不可能很小。虽然，为了减小这种相邻发光点之间的散射电子引起的串话，我们可以在各发光点之间加上很薄的隔墙，但这将增加工艺的难度和成本。
本发明的目的是为了克服上述存在的不足而提供一种显示分辨率和亮度较高的嵌镶式大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。
1.它是由一系列相互平行的直热式氧化物细丝构成的阴极，三个依次排列布置的栅极，一个由红、兰、绿三基色发光点列阵的阳极，将上述电极密封在一个由透明面板和背板构成的平板型真空容器中，第二栅极用于调制亮度，第三栅极用于行扫描，第二栅极与第三栅极相互正交并按发光点分组构成显示矩阵，第一栅极(11)和第三栅极(9)分开驱动，第一栅极(11)上采用不同的开通电压形成会聚电子透镜(19)，该会聚电子透镜(19)的位置紧跟着第三栅极(9)的行扫描移动。
2.第一栅极(11)和第三栅极(9)互相平行，在与选通行的第三栅极(9)相对应的第一栅极(11)上加上较高的开通电压，其二侧的第一栅极(11)上加上较低的开通电压，并以此形成会聚电子透镜(19)。
3.第二栅极(10)的位置靠近第三栅极(9)，比之第二栅极(10)与第一栅极(11)的距离要小。
4.有四个方块或矩阵形发光点组成的象素(28、29、30、31)上，每一发光点被分成n2个次级发光点并各自独立选址和调制，与每一发光点相对应的第二栅极(10)和第三栅极(9)各自分为n组，分别作为n个独立的电极并分别驱动。
5.每一发光点被分成四个独立的次级发光点，而与每一发光点相对应的第二栅极(10)和第三栅极(9)各自分为二组。
6.各次级发光点被一行换一行或按电视制式一行隔一行顺次扫描，一场扫描奇数行，下一场扫描偶数行，反复进行，每一行的次级发光点图象信号按顺序一点换一点采样和显示。
7.每一行次级发光点图象信号的采样和显示是按照将一个象素内同一行次级发光点中前一发光点的后一次级发光点的图象信号采样时间和后一发光点的前一次级发光点对调这一次序进行的。
8.构成阴极细丝端方向二边的拼接间距较小，此拼接处二相邻象素之间的间距小于其它象素间的间距。
如下图1为目前嵌镶式电子荧光显示屏的一种发光点的分布图形。
图2为目前嵌镶式电子荧光显示屏的结构示意图。
图3为本发明的嵌镶式电子荧光显示屏的电子透镜示意图。
图4为本发明的扫描选址方式示意图。
图5为本发明的另一扫描选址方式示意图。
下面将通过附图对本发明作详细的介绍图1为目前嵌镶式电子荧光显示屏发光点的一种分布图形。其中1和2分别为二个拼接在一起的相邻的象素屏;3为象素屏的密封侧墙;4为象素屏的象素，它由4个发光点5组成，其中红色(R)和兰色(B)各为一个发光点，绿色(G)为二个点。a为同一象素内各发光点之间的间隙，t为象素屏侧墙的厚度，b为象素屏最旁边的发光点与侧墙之间的间隙宽度，g为象素屏之间的拚接缝宽度，则象素屏之间的不发光区的宽度为(2t+2b+g)，它与象素屏内其它相邻象素间的间隙宽度d相等，即d＝2t+2b+g。
图2为目前嵌镶式电子荧光象素屏的结构示意图。其中6为象素屏的面板，通常为透明平板玻璃，此面板的内表面为透明导电层7，此导电层上为红(R)、兰(B)、绿(G)三基色发光点阵列8，9为第三栅极，10为第二栅极，11为第一栅极，12为阴极，14为象素屏的背板，它的内表面上有防外界静电场影响的导电层13。三个栅极各自由相互平行的金属细丝或光刻金属网构成，与同一发光点相对应的第一栅11和第三栅9相互连接成为一个电极，用一个驱动器驱动，通常用于行扫描。第二栅10则用于输入图象数据信号调制亮度。第一栅和第三栅极相互平行，和第二栅极正交，第二栅极和第三栅极构成显示矩阵。阴极12为一系列相互平行的互热式氧化物细丝所组成。
工作时，阴极加上额定的加热电压，使细丝口加热到约670℃。这时，在细丝表面的电子发射粉就可发射电子。所发射的电子受到三个栅极的控制和调制，有选择地打到加有高压的阳极面上的发光粉上，使发光粉受激发而发出不同颜色的光，以显示彩色图象或字符图形等。
例如，当第一、三栅极15加上开通电压，16加上截止电压，第二栅加开通电压。这时，由阴极12发出的电子，在第一、三栅15处受到三个栅极的开通电压和阳极高压的吸引而通过栅极打到阳极面上的红色发光粉上，使该处栅极打到阳极面上的红色发光粉上而发出红光。而第一、三栅16上方的阴极发射出来的电子17，则受第一、三栅16的负的截止电压的拒斥，无法通过栅极，因而与它相对应的发光点(G)不发光。在此情况下，能达到红发光点的电子只有与该发光点宽度基本相等的一小段阴极所发射的电子，因而阴极电流密度低即亮度低。
其次，第一和第三栅极连接一起驱动，开和关的电压主要由第一栅极决定，而由阴极发射出来的电子并不全部垂直阳极，那些斜方向飞行的电子18，会经过相邻的第三栅极而打到本来应当不发光的发光点上，从而产生发光点之间的串话，降底了显示图象的色纯度和清晰度。这是因为第三栅的截止电压比第一栅低得多，而如果我们采用第三栅的截止电压而驱动第一、三栅，则会因截止电压太低而降底亮度，因而无法阻止如18所示的这类电子串话。
本发明是将第一栅极和第三栅极分开驱动，并使第一栅极形成一个会聚电子透镜，把被选址的发光点上方阴极附近的阴极所发射的电子都会聚起来并射到一个较小面积的发光点上，从而提高了阳极电流密度，即提高了发光亮度，同时还提高了分辨率。
图3为本发明的电子透镜和电子轨迹的示意图。图中6为象素屏的透明面板，它的内表面为透明电层7，导电层上有R、G、B三基色发光点8、9、10和11分别为第三、二和第一栅极，12为阴极，14为象素屏背板，其内表面为防静电影响的电层13。
第一栅极11和第三栅极9分开各自被驱动。第一栅极形成一个会聚电子透镜19，如图3所示，如果第三栅的20处于开通电压，21和22处于截止电压，则由于会聚透镜19的会聚作用，使在处于截止状态的第三栅21和22上方的阴极所发射的电子也可经过会聚透镜19和第二、三栅并射到发光点23上，从而大大提高了发光点23的入射电流密度，即大大提高了亮度。另一方面，由于这种情况下，显示行的开和关的选择由第三栅极决定，被选通的发光点行上方的第三栅极充分开通，可让电子有效地通过，而相邻的第三栅极则可充分截止，从而消除了图2中18所示的这一类电子串话，因而发光点可以做得较小，发光点之间的间隙也可取得较小，从而提高了图象的亮度分辨率和色纯度。
第一栅极的会聚透镜容易用不同的电压形成。它的位置随着行扫描线移动。例如，图3所示，第三栅的24开通，它的二侧的第三栅截止，这时，发光点23被选通，与它相对应的第一栅极的25加上较高的开通电压，例如10伏至200伏，它二侧的第一栅极的26和27加上1/10至1伏的开通电压，从而形成电子透镜，可将第一栅极26、27上方阴极所发射的电子会聚并射到发光点23上，从而增加了亮度。加有高开通电压的第一栅的位置紧跟第三栅的行扫描移动。
为了得到较高的图象清晰度，第二栅与第三栅相互靠得较近，而第二栅与第一栅则相距较远。例如第一、二栅极间距dg12为第二、三栅极间距dg23的1.2至1.5倍。
其次本发明采用一种特殊的扫描和选址方法以进一步提高分辨率。图4为本发明的选址方法1的示意图。图4中28和29分别为二个象素，它们分别由四个正方形或矩形发光点组成，其中二个对角的点为绿色光点，另二个中一个为红，一个为兰发光点。由于本发明的前述选址方式具有很高的分辨率，相邻发光点之间的串话很小，因而我们可以把每一发光点分成若干个点，例如n2个点(这种较小的发光点我们称它为次级发光点)各自独立选址和调制，即与每一发光点相对应的第二栅和第三栅各自被分成几组，分别作为几个独立的电极用于选址和调制，从而使图象有效分辨率提高n倍。图4表示一个发光点被分成2n(即n＝2)个次级发光点的情况，其中T1、T2……顺次开通，或按电视制式，第一场开通T1、T3、T5……等奇数行，第二场开通T2、T4、T6……等偶数行，如此反复运行。图象信号由第二栅极送入，这时原一个发光点的第二栅也被分成二组，分别送入与它在图象几何位置相对应的信号，结果原来一个发光点，实际被分成4个点，即实际图象分辨率提高了一倍。由于前述发明的选址和亮度调制方式具有很好的电子会聚性能，相邻发光点之间的串话很小，因而实际图象清晰度将有效地提高，而且由于电子透镜的会聚作用，亮度也将提高。
此外，为了增强上述选址和调制方法的提高分辨率的效果，考虑到人眼对图象清晰度的判断主要由绿光决定。因而我们可以采用图5所示的选址方式。图中30和31分别为二个象素，每一象素由4个发光点组成，其中二个为绿，一个为红，一个为兰，若每一发光点也被分成四个次级发光点来选址和调制。行扫描与上述方式相同，或一行换一行，或一行间隔一行扫描。而图象数据的顺序则另行安排。当显示器扫描T1行时，将这行中绿点的前一个次级发光点提前一步采样，即按t1-t3-t2-t4-t5-t7-t6-t8……的顺序送数，即在图象信号被采样时，绿点的前一个次级发光点(图4中t3和t7的位置)采样时间与前一红点的后一个次级发光点的采样时间相互交换，即绿点前一次级发光点的绿信号实际是前一红点后一次级发光点的绿信号，从而加强了图象变化量，即进一步提高了清晰度。
例如镶嵌式象素屏的侧墙厚度与图1所示的情况相同，即t＝1.5mm，b＝0.5mm，g＝1mm，所以d＝5mm。但由于采用本发明的选址方式，减少了发光点之间的串话，因而发光点之间的间隙宽度a值可以减小，例如减小为0.4mm。若发光面积SL和总面积ST之比仍为40%，则由SL/ST＝0.4＝(p-d-a)2/p2可得象素节距等于14.7mm。若此时，采用上述一发光点分为四个次级发光点的方法来选址和亮度调制，则PAL制全电视分辨率的屏幕对角线为14.7×560×5÷4÷3＝3.43米，即按几何尺寸计算而得的值再除以4，即135英寸。NTSC制全电视分辨率屏的对角线为14.7×480×5÷4÷3＝2.94米，即116英寸，显然，这样尺寸的镶嵌式平板型彩色壁挂电视有着十分广泛的应用前景。如果进一步改进工艺、减小上述t、b和g(即d)的数值，更小屏幕的嵌镶式壁挂电视也是可能的。例如若t＝1.0mm，b＝0.2mm，g＝0.8mm，即d＝3.2mm，若SL/ST为0.4，则P＝10mm，PAL制全电视分辨率的最小屏幕为2.3米，即92英寸，NTSC制则为2米，即79英寸。
此外，由于电子荧光显示屏采用直热式氧化物细丝阴极，在此阴极细丝的二端由于阴极支架导热使其二端温度较低，发射电子数量较少，因而阴极细丝二端下方，即嵌镶式象素屏阴极细丝二端的边上，发光亮度较低，当许多象素屏拼接成一个大屏幕时，常常可以在这方向的拼接缝处看到一条暗线，影响图象质量。为了消除这一缺点，可以让象素屏在阴极细丝端方向的二边之间的拼接间距设计得比其它象素间的间隙宽度小一些。例如小10%至50%，以消除阴极细丝印起的暗线，得到均匀的显示图象。
本发明是对现有技术的一种改进，与现有技术相比，具有较高的图象亮度分辨率和色纯度，同时具有很高的发光亮度的特点。
权利要求
1.一种嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，它包括一个由一系列相互平行的直热式氧化物细丝构成的阴极，三个依次排列布置的栅极，一个由红、兰、绿三基色发光点列阵的阳极，将上述电极密封在一个由透明面板和背板构成的平板型真空容器中，第二栅极用于调制亮度，第三栅极用于行扫描，第二栅极与第三栅极相互正交并按发光点分组构成显示矩阵，其特征在于第一栅极(11)和第三栅极(9)分开驱动，第一栅极(11)上采用不同的开通电压形成会聚电子透镜(19)，该会聚电子透镜(19)的位置紧跟着第三栅极(9)的行扫描移动。
2.如权利要求1所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于第一栅极(11)和第三栅极(9)互相平行，在与选通行的第三栅极(9)相对应的第一栅极(11)上加上较高的开通电压，其二侧的第一栅极(11)上加上较低的开通电压，并以此形成会聚电子透镜(19)。
3.如权利要求1所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于所述的第二栅极(10)的位置靠近第三栅极(9)，比之第二栅极(10)与第一栅极(11)的距离要小。
4.如权利要求1或2或3所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于有四个方块或矩阵形发光点组成的象素(28、29、30、31)上，每一发光点被分成n2个次级发光点并各自独立选址和调制，与每一发光点相对应的第二栅极(10)和第三栅极(9)各自分为n组，分别作为n个独立的电极并分别驱动。
5.如权利要求4所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于所述的每一发光点被分成四个独立的次级发光点，而与每一发光点相对应的第二栅极(10)和第三栅极(9)各自分为二组。
6.如权利要求5所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于各次级发光点被一行换一行或按电视制式一行隔一行顺次扫描，一场扫描奇数行，下一场扫描偶数行，反复进行，每一行的次级发光点图象信号按顺序一点换一点采样和显示。
7.如权利要求5所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于每一行次级发光点图象信号的采样和显示是按照将一个象素内同一行次级发光点中前一发光点的后一次级发光点的图象信号采样时间和后一发光点的前一次级发光点对调这一次序进行的。
8.如权利要求7所述的嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统用的电子荧光显示屏，其特征在于构成阴极细丝端方向二边的拼接间距较小，此拼接处二相邻象素之间的间距小于其它象素间的间距。
全文摘要
本发明是一种用于嵌镶式彩色大屏幕视频显示系统的显示屏。它是一种包括一个阴极、三个栅极和一个阳极的电子荧光显示屏。第一栅极构成一个会聚透镜，把由阴极发射出来的电子会聚集中射在一个较小的阳极面上的发光粉上，以得到更高的发光亮度和更高的图象分辨率。第二和第三栅极相互正交，构成显示矩阵，第三栅极用于行扫描，第二栅用于送入图像数据。用本发明提出的选址方式，图像分辨率可提高几倍。本发明的显示屏，适用于嵌镶式大屏幕彩色视频显示系统。
文档编号H01J29/46GK1083969SQ9310625
公开日1994年3月16日 申请日期1993年5月22日 优先权日1993年5月22日
发明者葛晓勤 申请人:葛晓勤