[发明专利]利用冷阴极场致发射平板显示器实现投影电视的方法

说明书

本发明涉及一种实现大屏幕投影电视的方法，特别是利用冷阴极场致发射平板显示器取代阴极射线投影管以透镜为光学元件实现大屏幕投影电视的方法。

目前，用于实现高清晰度电视的大屏幕显示技术方法主要有等离子体显示(PDP)和阴极射线投影管背投影电视(CRT背投电视)两种。由于等离子显示投影电视技术是基于两极板间交错的肋形成的小室(Cell)内的气体放电原理，驱动电路难以集成，不易于减小整机体积，元器件的成本也高；而且等离子显示器的极板间的隔离肋栅需要多达十余次的厚膜印刷，大规模工业化生产的技术工艺复杂，也相对增加了劳动成本，所以等离子显示技术存在着工艺复杂，制造成本高和功耗大等突出缺点。阴极射线投影管背投电视技术采用在底部加装尺寸较小(如5寸)的阴极射线投影管，通过反射镜反射到屏幕上形成图像。由于投影管所采用阴极射线管，其结构和体积本身就比较复杂和具有一定的长度、体积，所以整体占有空间较大，安装和使用不便；而且由于投影管采用强偏转磁场，要提高图像亮度，电子束的能量较高，由此带来的荧光粉脱落和失效问题直接影响投影电视设备的使用寿命；更加难以克服的问题是采用反射镜时，其两层介质界面对投射光有吸收作用，导致屏幕上成像亮度不够，使图像发暗，显示质量较差。总之，现有的常规投影电视技术普遍存在着原理结构复杂，制作工艺不易于集成化和规模化，整机体积大，占用空间多，不易于流动，且设备成本高，使用寿命短等缺点。

本发明的目的在于克服现有投影电视技术存在的缺点，寻求设计一种利用冷阴极场致发射平板显示器实现投影电视的方法(或技术)。采用碳纳米管平板显示器作成像光源，不需要电子偏转，有利于减小投影电视设备的体积、提高显示亮度和投影成像亮度；采用透镜作为光学元件处理成像图像，减少光线损失，有利于增加图像亮度和清晰度，提高屏幕图像质量。

为了实现上述发明目的，本发明方法的实现主要由屏幕、透镜和平板显示器三个组成部分构成的设备完成，采用冷阴极场致发射平板显示器作投影管，无需荫罩结构来保证图像的色纯度，便可形成高亮度的彩色图像直接用作投影电视的光源。场致发射平板采用矩阵寻址，阳极电压约为500V，当某像素点(x，y)被选通时，该像素点对应栅极电压即为100V，在阴极尖端形成107V/m数量级的强局部电场，该电场使阴极尖端产生场致发射电子，电子在阳极电压加速下轰击(x，y)像素点的荧光物质，使其发光。由于每个像素点的红、绿、蓝区分别对应一个阴极阵列，因此不会出现串色现象，也不需要荫罩对电子来定位。由冷阴极场致发射平板显示器显示的图像经过透镜进行放大，直接投影到漫反射半透明屏幕上，形成高亮度可视图像。显示器、透镜、屏幕三者中心在同一直线上，显示器到透镜的距离为b，透镜到屏幕间距为a，所用透镜焦距为f，则三者之间应满足1/a+1/b＝1/f的关系，在此关系条件下，图像的放大倍数为m＝a/b。所采用的冷阴极场致发射平板显示器可以选取不同阴极材料的市售产品，其中构成阴极的可以是金属钼、钨、半导体材料硅的尖锥阵列，碳纳米管、碳纤维和金刚石等。所采用的透镜为宽口径凸透镜，以便减少光线在镜面的损失。

本发明与现有的等离子显示或阴极射线投影管背投影电视相比，由于采用冷阴极场致发射平板显示器直接通过透镜将图像投影到屏幕上，省去了设备配件，投影原理简单，整机结构简化，具有体积小，亮度高，图像色泽清晰，使用寿命长等突出优点。

图1为实现本发明之原理结构示意图。

实施本发明所用的装置主要由显示器1、透镜2和屏幕3组成，显示器1是本发明实现的核心部件，可选用冷阴极场致发射平板显示器，如4英寸的Si锥阵列阴极场致发射显示器或碳纳米管薄膜阴极场致发射显示器等。屏幕3选用漫反射半透明屏，为市售产品，透镜2可选用市售宽口径凸透镜。

实施例1：

选用上述常规的凸透镜和漫反射半透明屏幕，取4英寸Si锥阵列阴极场发射平板显示器，其寻址采用基于垂直交错的阴极条和栅板条的矩阵寻址。通过选通第x条阴极和第y条栅极，使得(x，y)处的阴极尖端形成很高的局部电场，从而发射电子，点亮(x，y)处的像素点，通过矩阵寻址的方式，图像就可以通过场发射显示器发射再通过凸透镜投射到漫反射半透明屏幕上，成为被放大若干倍的清晰的高亮度图像。

实施例2：

本实施例的设备结构和原理与实施例1相同，仅在显示器选择上选取碳纳米管薄膜阴极场致发射显示器。其投影图像的效果也与实施例1相同。