JPH04277452A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子ビームを利用した
平面型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開昭６３−１８４２３９
号公報に示されるような従来の平面型表示装置の一部を
示す斜視図であり、１は支持体に接続され通電すること
によって電子を放射する電子放射源としての線状熱陰極
、２はこの線状熱陰極１の上面を覆う断面楕円形状の有
孔カバー電極である。この有孔カバー電極２は電子を通
過させるための多数の小孔３を有しており、適当な電位
を印加することで上記線状熱陰極１から電子が引き出さ
れる。４は図８に示すようにこの有孔カバー電極２によ
って引き出された電子により励起されて赤、緑、青に発
光する３種の発光体としての蛍光体５が内面側にドット
状に塗膜され、さらにその上に導電性をもたせるための
アルミ膜１１が形成された前面板としての前面ガラスで
あり、このアルミ膜１１に１０〜３９ＫＶ程度の高電圧
を印加することにより電子が加速され、蛍光体５を励起
し発光させる。６はこの前面ガラス４と上記線状熱陰極
１との間に介在し、上記有孔カバー電極３によって引き
出され、前面ガラス４へ向かう電子を通過あるいは遮断
する制御電極部であり、図９にその分解構成図を示すよ
うに、前面ガラス４上の画素に対応する電子通過部とし
ての電子通過孔７を有する絶縁基板８と、その絶縁基板
８の下面に画素の１列ずつに対応して配列され、電子通
過部９ｂを有する短冊状の金属電極９ａからなる第１の
制御電極群９と、同様に電子通過部１０ｂを有して絶縁
基板８の上面に画素の１行ずつに対応して配列された短
冊状の金属電極１０ａからなる第２の制御電極群１０と
から構成される。これら第１，第２の制御電極群９，１
０の各金属電極はそれぞれ短冊状の金属からなり、その
電子通過部９ｂ，１０ｂは図１０に拡大図を示したよう
に、上記絶縁基板８の電子通過孔７に対応する部分に多
数の小孔４１をあけてメッシュ状に形成したものである
。つまり、電子通過孔７，電子通過部９ｂ，１０ｂで、
下の金属電極９ａと上の金属電極１０ｂとの交差部分を
貫通する孔が形成される。なお、前面ガラス４の周囲は
さらに下方に向かってわん曲しながら伸び、背面電極３
０の下で閉じており、内部は真空に保たれて密閉容器と
しての密封容器３７となっている。各電極は側面に設け
られた封止部から外部へ電気的に接続されている。

【０００３】次に動作について説明する。線状熱陰極１
から放出された熱電子は、線状熱陰極１に印加された電
圧に対して約５〜３０Ｖ高い電圧が印加されている有孔
カバー電極２によって引き出され、さらに線状熱陰極１
と直交する方向に配設された金属電極９ａからなる第１
の制御電極群９のうち任意の一本に線状熱陰極１の電位
に対して約２０〜４０Ｖのプラス電位を印加することに
より、熱電子はこの電極に引き寄せられ、制御電極部６
に達する。なお、ここで線状熱陰極１の動作中に印加さ
れている平均電位を０Ｖとして基準の電位とする。有孔
カバー電極２の楕円柱形状、第１の制御電極群９の位置
、およびそれぞれの金属電極９ａへの印加電圧を調整す
ることにより、上記第１の制御電極群９の任意の一本の
金属電極９ａ前面での電子流密度がほぼ均一になるよう
になっている。

【０００４】制御電極部６の動作については上記特開昭
６３−１８４２３９号公報には説明されていないが、例
えば特開昭６２−１７２６４２号公報および特開平１−
１２６６８８号公報などに記載されているような一般の
マトリクス型ディスプレイと類似であり、以下の通りで
ある。即ち、上記のように第１の制御電極群９のうち任
意の１本の金属電極９ａのみプラス電位となり他は０Ｖ
またはマイナス電位となっていれば、線状熱陰極１から
放出された熱電子はこのプラス電位の１本の金属電極９
ａにのみ引き寄せられ、その金属電極９ａの各電子通過
部９ｂを通って絶縁基板８の電子通過孔７に入っていく
。そしてこの電子通過孔７に入った電子はそのまま全て
が前面ガラス４側へ通過するのではなく、電子通過孔７
上部に配置された第２の制御電極群１０のうち例えば４
０〜１００Ｖの電位が印加されている金属電極１０ａの
電子通過部１０ｂのみ電子が通過し、他の０Ｖまたはマ
イナス電位となっている金属電極１０ａの電子通過部１
０ｂは通過せず、電子通過孔７内に止まる。従って、第
１の制御電極群９のうちプラス電位の印加されたオン状
態の１本の金属電極９ａと、第２の制御電極群１０のう
ちプラス電位が印加されている金属電極１０ａとの交点
の電子通過孔７のみで電子が通過する。そして、その通
過電子によりその電子通過孔７に対応する画素の位置の
蛍光体５が発光し、画面表示が行われる。よって、上記
交点が所望の位置に対応するように各金属電極９ａ，１
０ａへの電位印加を制御することにより、所望の画像表
示が行える。例えば、第１の制御電極群９のうち金属電
極９ａを一本ずつ順次走査してオン状態とし、それに同
期させて発光させるべき位置に対応する第２の制御電極
群１０中の金属電極１０ａをオン状態とし、これを人間
の目に感じない程度の周期、例えば１秒あたり６０画面
繰り返す（走査する）ことにより画像が表示される。

【０００５】なお、図１０に示すように、絶縁基板８の
電子通過孔７に対応する各制御電極群９，１０の電子通
過部９ｂ，１０ｂは多数の小孔４１をあけてメッシュ状
に形成してなるものであるが、これは、電子を通過させ
ない状態（オフ状態）にしたときに、電子通過部９ｂ，
１０ｂに全体的に電子を遮断する電位を生じさせる必要
があり、各制御電極群９，１０に０Ｖから数１０Ｖの小
さいマイナス電位を印加すれば電子の通過を遮断できる
ようにするためのものである。

【０００６】また、各画素の輝度は、第２の制御電極群
１０の各金属電極１０ａをオン状態とする時間により制
御している。すなわち、第１の制御電極群９のオン状態
時間をｔｙ　とすると、所定位置の画素をＰ％の輝度に
する場合その位置に対応する第２の制御電極群１０の金
属電極１０ａのオン状態時間ｔｘ　をＰｔｙ　／１００
とすればよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の平
面型表示装置では、発光体としての蛍光体５へ流れる電
子の電流量と電子のエネルギー（蛍光体５への印加電圧
）と蛍光体５のエネルギー変換効率とから推定される輝
度より、実際に測定される輝度が小さく、効率が悪いと
いう問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので蛍光体の発光に寄与しない無効な
電流を減らすことによって効率の高い平面型表示装置を
得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、電子放射
源（線状熱陰極１）と制御電極部６との間の外周を包囲
するようにほぼ筒状に形成された電子阻止電極３１を設
け、この電子阻止電極３１の電位を、電子が電子通過部
（電子通過孔７）を通過する場合に電子放射源（線状熱
陰極１）側の金属電極９ａに印加される制御電圧以下に
設定したものである。

【００１０】第２の発明は、制御電極部６の外周側の絶
縁基板８上に位置するリング板状の電子阻止電極３８を
設け、この電子阻止電極３８の電位を、電子が電子通過
部（電子通過孔７）を通過しない場合に電子放射源（線
状熱陰極１）側の金属電極９ａに印加される制御電圧と
ほぼ等しいか又はそれ以下に設定したものである。

【００１１】

【作用】本発明の平面型表示装置においては、電子放射
源（線状熱陰極１）の電子が電子通過部（電子通過孔７
）を通らずに絶縁基板８の外側をう回して、発光体（蛍
光体５）の周辺部の高電圧の印加された部分に流れるの
が電子阻止電極３１で防止される。

【００１２】また、電子放射源（線状熱陰極１）の電子
が電子通過部（電子通過孔７）を通らずに絶縁基板８の
外側をう回して、発光体（蛍光体５）の周辺部の高電圧
の印加された部分に流れるのが電子阻止電極３８で防止
される。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１，２は第１の発明の一実施例による平面型表
示装置の一部分のそれぞれ断面正面図，断面側面図であ
り、１，２，４，５は上記従来例と同様のものである。 ６は前面板としての前面ガラス４と上記電子放射源とし
ての線状熱陰極１との間に介在する制御電極部であり、
画面の各画素に対応する多数の電子通過部としての電子
通過孔７を有し、上記有孔カバー電極２によって引き出
され、前面ガラス４へ向かう電子を通過あるいは遮断す
る。この制御電極部６を一部分断面として示す拡大斜視
図を図３，４に示す。図３は上方、図４は下方から見た
ものである。１３は電子が通過するための貫通した電子
通過孔７を有し、ステンレスあるいはアルミニウムなど
で形成された導電性基板、１４はこの導電性基板１３の
電子通過孔７の内側壁面を含む全表面に形成されたアル
ミナ、シリカなどの絶縁膜であり、これらにより絶縁基
板８が構成される。９はこの絶縁基板８の下面に、基板
露出部９ｃを形成しながら電子通過孔７の１列ずつに対
応するように複数に分割して被膜されたニッケルなどの
導電性物質からなる金属電極９ａからなる第１の制御電
極群、１０は同様に絶縁基板８の上面に、基板露出部１
０ｃを形成しながら電子通過孔７の１行ずつに対応する
ように複数に分割されて被膜された金属電極１０ａから
なる第２の制御電極群であり、これら第１，第２の制御
電極群９，１０により制御電極部６が形成される。これ
ら第１，第２の制御電極群９，１０の導電膜９ａ，１０
ａはいずれも電子通過孔７の内側壁面まで被膜されてい
る。そして、第１，第２の制御電極群９，１０の間は導
電膜が切れて絶縁膜１４が露出した基板露出部１８が形
成されて電気的に分離されており、かつ上述の如く、第
１，第２の制御電極群９，１０それぞれの金属電極９ａ
，１０ａにおいてはいずれも隣り合った各列もしくは各
行間が基板露出部９ｃ，１０ｃにより電気的に分離され
ており、さらに各金属電極９ａ，１０ａはそれぞれ別々
に端でリード３４，３５に接続され、封止部３６を介し
て密封容器３７の外と接続されて、各列もしくは各行毎
独立に別の電位が印加できるようになっている。また、
３１は絶縁台３２上に固定され、図のように電子放射源
である線状熱陰極１と絶縁基板８との間の空間の外周を
包囲する筒状の電子阻止電極で、有孔カバー電極２，背
面電極３０，金属電極９ａ，１０ａなど他の電極とは絶
縁され、さらにリード３３を介して外部と電気的に接続
されている。なお、絶縁基板８，背面電極３０はそれぞ
れ密封容器３７の内側に固定されているが図示はしてい
ない。

【００１４】このような構成の平面型表示装置において
は、上記従来例と同様な電圧印加条件で、第１，第２の
制御電極群９，１０に電子の通過を制御する電位を印加
することにより、各画素単位で蛍光体５の発光を制御し
所望の画像を表示することができる。また電子阻止電極
３１に、電子通過孔７を電子が通過する場合すなわちオ
ン状態のとき電子放射源側の制御電極、すなわち金属電
極９ａに印加される電圧以下の電圧、この例では−５Ｖ
を印加しており、このため線状熱陰極１から放射した電
子が電子通過孔７を通らずに制御電極部６の外側をう回
して、蛍光体５の周辺部の高電圧の印加された部分に流
れるのが防止される。このことにより、発光に寄与しな
い無効な電流を減らすことによって小さい消費電力で輝
度の高い（効率の高い）表示を得ることができた。

【００１５】発明者はまず従来例において十分な輝度を
得るために高い電力を必要とするという問題点を解析し
た。その一つとして蛍光体５に印加される電圧が一定だ
とすると１０００ｃｄ／ｍ２　以下の通常の輝度のディ
スプレイでは輝度と蛍光体５に当たる電流とは比例する
ことから線状熱陰極１から放出される電流を変化させて
蛍光体５へ流れる電流と輝度の関係を測定した。なおこ
の場合、蛍光体５の周辺部など蛍光体と同電位の部分に
入る全電流を測定することになる。その結果、蛍光体５
に流れる電流と輝度が比例関係にないことが判明し、こ
のことから電子通過孔７を通らずに蛍光体５と同電位の
部分へ電流がながれていると推定した。このため本実施
例にあるように、側面から電子がまわり込むのを防止す
る電子阻止電極３１を設け、その電位を変えて蛍光体５
へ流れ込む電流を測定した。その結果、推定どおり電子
阻止電極３１の電圧を減少させると、輝度が一定のまま
、蛍光体５へ流れる電流が減少し、電子阻止電極３１の
電圧が０Ｖ以下になると蛍光体５へ流れる電流は一定と
なって、しかも輝度とこの電流は比例することが判った
。 電子阻止電極３１の電圧はオン状態の場合の金属電極９
ａの電位以下になると、電子阻止電極３１のない場合に
比較してはっきり効果がみられ、この電圧以下であると
よい。さらにこの電子阻止電極３１の形状・位置は印加
電圧ほど大きくは影響せず、例えば高さが、背面電極３
０と絶縁基板８の距離の２／３程度でもほとんど効果は
変わらなかった。また、電子阻止電極３１を線状熱陰極
１側に移動させた場合，上端を内傾させた場合には、わ
ずかながら蛍光体５へ流れる電流が減少し、より効果的
であった。また電子阻止電極３１は、メッシュ状に小孔
が開いている場合、線を張り網状にした場合などでも効
果があった。例えば金属線を背面電極３０と平行に、背
面電極３０と制御電極部６の間に均等に３本以上張った
場合でも効果が見られた。このように電子阻止電極３１
の形状にかかわらず効果がみられる。

【００１６】次にこの側面から電子がまわり込むのを防
止するための第２の発明の実施例を説明する。図５，６
はこの発明の実施例を示すもので、平面型表示装置の一
部分のそれぞれ断面正面図，断面側面図であり、１，２
，４，５，６，８，９，１０，３４〜３７は上記図１，
２に示した平面型表示装置と同様なものであり、制御電
極部６の電子の通過孔７付近は図３，４に示すものと同
様な構成になっている。３８は絶縁基板８の電子通過孔
７のない周辺部に設けられた電子阻止電極で、他の電極
とは絶縁されており、リード３９に接続され、外部と独
立に電気的に接続されている。

【００１７】このような構成の平面型表示装置において
は、上記従来例と同様な電圧印加条件で、第１，第２の
制御電極群９，１０に電子の通過を制御する電位を印加
することにより、各画素単位で蛍光体５の発光を制御し
、所望の画像を表示することができる。また電子阻止電
極３８に電子通過孔７を電子が通過しない場合に電子放
射源側の制御電極、即ち、金属電極９ａに印加される電
圧以下の電圧、この例では−１５Ｖを印加しており、こ
のため線状熱陰極１から放射した電子が電子通過孔７を
通らずに制御電極部６の外側をう回して蛍光体５の周辺
部の高電圧の印加された部分に流れるのが防止される。 このことにより、効率の高い表示を得ることができた。

【００１８】上記した、線状熱陰極１から放射した電子
が電子通過孔７を通らずに制御電極部６の外側をう回し
て流れることが効率の低下を招くという結論から、この
電流のう回を防止する方法として、図５に示すように制
御電極部６の側面に電子阻止電極３８を設け、その印加
電圧と、蛍光体５に流れる電流との関係を調べた。その
結果、オフ時に金属電極９ａに印加される電圧以下の電
圧を印加すると、電子阻止電極３８のない場合に比較し
て輝度が一定のままはっきり蛍光体５に流れる電流が低
下し、この電圧以下であるとよい。さらに、電圧を低下
させてゆくとこの電圧１０Ｖ以上低いとほぼ電流の低下
は止まり、蛍光体５に流れる電流と輝度は比例するよう
になる。なお、上記オフ時に金属電極９ａに印加する電
圧とは、金属電極９ａで電子を阻止する場合に印加する
電圧である。

【００１９】このように電子阻止電極３８によって第１
の発明にほぼ匹敵する効果を奏する。電子阻止電極３８
は、図５で示すように金属電極９ａの側面方向にのみ設
けられ、図６に示すように、金属電極９ａとリード３４
を接続する側面方向には設けられていないが、それにも
かかわらず効果を奏する理由は、金属電極９ａは金属電
極１０ａと異なり、多数の電気的に相互に絶縁されてい
る金属電極９ａのうちオン状態のものは任意の１本のみ
であり、その１本を除くと図６に示すリード３４と接続
する側の側面にも実質的に電子阻止電極３８が存在する
のと同様な効果があることによると考えられる。

【００２０】この電子阻止電極３８は、側面全体を覆っ
ていた方が効果的ではあるが、メッシュ状，ライン状に
１部欠けたものでも効果は見られる。また、電子阻止電
極３８を電子通過孔７側と封止部３６側とで２分割し、
封止部３６側の電位をさらに低下させても良く、この場
合、電子阻止電極３８側の電子通過孔７の電子の通過に
影響を与えずにさらに不必要な電子流を阻止できる。

【００２１】これらの発明において制御電極部６の側面
を通って流れる電子を阻止することは効率の点で効果が
ある他、これらの不必要な電子が絶縁物に付着し、必要
な電子量に影響をおよぼすのを防止する効果がある。ま
た、これらの不必要な電子は表示に悪影響をおよぼすば
かりではなく、駆動回路をこわす可能性のある異常放電
の種火となる場合があり、異常放電の防止の効果もある
。また、これらの発明の実施例において用いた電子放射
源，制御電極部６の形式もこれに限らず同様な機能を持
てばよいことは当然である。特に絶縁基板８はこれらの
実施例では表面のみ絶縁性をもつが、基板全体が絶縁体
でもまったく同様の効果がある。

【００２２】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、電子
放射源（線状熱陰極１）と制御電極部６との間の外周を
包囲するようにほぼ筒状に形成された電子阻止電極３１
を設けることにより、電子通過部（電子通過孔７）を通
らずに絶縁基板８の外側をう回して流れる不必要な電子
流を阻止したので、発光体（蛍光体５）の発光に寄与し
ない無効な電流を減らすことによって効率を高め、発光
体（抵抗体５）へ流れる電子の電流量と電子のエネルギ
ーが小さくても輝度の高い表示が得られるという効果が
ある。

【００２３】第２の発明によれば、制御電極部６の外周
側の絶縁基板８上に位置するリング板状の電子阻止電極
３８を設けることにより、ほぼ第１の発明と同様の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例による平面型表示装置の
一部分の断面正面図である。

【図２】第１の発明の一実施例による平面型表示装置の
一部分の断面側面図である。

【図３】制御電極部の一部分断面として示す上方から見
た拡大斜視図である。

【図４】制御電極部の一部分断面として示す下方から見
た拡大斜視図である。

【図５】第２の発明の一実施例による平面型表示装置の
一部分の断面正面図である。

【図６】第２の発明の一実施例による平面型表示装置の
一部分の断面側面図である。

【図７】従来の平面型表示装置の部分斜視図である。

【図８】前面板の部分拡大図である。

【図９】制御電極部の部分斜視図である。

【図１０】金属電極の部分拡大図である。

【符号の説明】

１　　線状熱陰極 ４　　前面ガラス ５　　蛍光体 ６　　制御電極部 ７　　電子通過孔 ８　　絶縁基板 ９，１０　　第１，第２の制御電極群 ９ａ，１０ａ　　金属電極 ３１　　電子阻止電極 ３７　　密封容器 ３８　　電子阻止電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　密閉容器の前面板の内面側に設けられ
   た発光体と、この発光体に電子を放射する電子放射源と
   、上記前面板と平行を保つように上記電子放射源と上記
   発光体との間に介在される絶縁基板より成り、この絶縁
   基板の両面に互い交差する如く設けられる短冊状の金属
   電極を有するとともに、当該金属電極の交差部分を上下
   に貫通する孔より成る電子通過部を有する制御電極部と
   を備え、上記各金属電極の電圧制御にもとづき上記電子
   通過部を通過する電子を制御するようにした平面型表示
   装置において、上記電子放射源と制御電極部との間の外
   周を包囲するようにほぼ筒状に形成された電子阻止電極
   を設け、この電子阻止電極の電位を、電子が上記電子通
   過部を通過する場合に電子放射源側の金属電極に印加さ
   れる制御電圧以下に設定したことを特徴とする平面型表
   示装置。
2. 【請求項２】　　密閉容器の前面板の内面側に設けられ
   た発光体と、この発光体に電子を放射する電子放射源と
   、上記前面板と平行を保つように上記電子放射源と上記
   発光体との間に介在される絶縁基板より成り、この絶縁
   基板の両面に互いに交差する如く設けられる短冊状の金
   属電極を有するとともに、当該金属電極の交差部分を上
   下に貫通する孔より成る電子通過部を有する制御電極部
   とを備え、上記各金属電極の電圧制御にもとづき電子通
   過部を通過する電子を制御するようにした平面型表示装
   置において、上記制御電極部の外周側の絶縁基板上に位
   置するリング板状の電子阻止電極を設け、この電子阻止
   電極の電位を、電子が上記電子通過部を通過しない場合
   に電子放射源側の金属電極に印加される制御電圧とほぼ
   等しいか又はそれ以下に設定したことを特徴とする平面
   型表示装置。