JPH0572695B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカラーテレビジヨン受像機、計算機の
端末デイスプレイ等に用いられる平板形陰極線管
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 本出願人による先行技術である平板形陰極線管
として第１図に示す構造のものがある。実際は真
空外囲器（ガラス容器）によつて各電極を内蔵し
た構造がとられるが、図においては内部電極を明
確にするため、真空外囲器は省略してある。また
画像・文字等を表示する画面の水平・垂直方向を
明確にするため、フエースプレート部に水平方向
Ｈおよび垂直方向Ｖを図示している。

まずタングステン線の表面に酸化物陰極が形成
された垂直方向に長い線状カソード１０が水平方
向に等間隔で独立して複数本、配置される。線状
カソード１０の本数、ならびに配置される間隔は
任意であり、例えば表示画面サイズが10吋である
とすると、配置される水平方向の間隔は約10mmで
20本の線状カソードが垂直方向に約160mmの長さ
で配置される。線状カソード１０をはさんでフエ
ースプレート部９と反対側には、線状カソード１
０と近接して絶縁支持体１１上に垂直方向に等ピ
ツチで、かつ電気的に分割されて水平方向に細長
い垂直走査電極１２が配置される。これらの垂直
走査電極１２は、通常のテレビジヨン画像を表示
するのであれば、垂直方向に水平走査線の数
（NTSC方式では約480本）と同等の独立した電極
として形成する。次に、線状カソード１０とフエ
ースプレート９との間には、線状カソード１０側
より順次、線状カソード１０に対応した部分に開
孔が形成された面状の第１グリツト電極１３が配
置され、次に個々の線状カソード１０に対応して
電気的に互いに分離され、かつ電子ビーム通過孔
を有するビーム変調用の第２グリツド電極１４が
配置され、さらに第１グリツド電極と同様な形状
を有する第３グリツド電極１５が配置される。次
に各電極に設けられた開孔を通過してくる電子ビ
ームに対し、水平方向の偏向を加えるための水平
偏向電極１６が配置される。そしてフエースプレ
ート９の内面に蛍光体とメタルバツク電極から成
る発光層１７が配置される。蛍光体は白黒画像表
示の際は１層でよいが、カラー表示の際は水平方
向に順次赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂのストライプもしくは
ドツトとして形成される。

次に、上記平板陰極線管の動作について第２図
を用いて説明する。第２図は第１図に示した平板
形陰極線管の水平方向の断面構造である。線状カ
ソード１０を加熱することによつて発生した電子
は、垂直走査電極１２に線状カソード１０とほゞ
同じ電位となる電圧が、そして第１グリツド電極
１３には線状カソード１０の電位よりも高い電圧
が印加されることにより第１グリツド電極１３の
開孔に向つて進む。第２図において電子ビーム軌
道を１８で示す。第１グリツド電極１３の開孔を
通過した電子ビームは、第２グリツド電極１４に
よつて変調される。カラー画像表示の場合には、
Ｒ→Ｇ→Ｂ→Ｒ→Ｇ→Ｂ→と指定された点順次の
映像信号によつて変調される。第２グリツド電極
１４を通過した電子ビームは第３グリツド電極１
５によつて、蛍光体発光層１７上で小さなビーム
スポツトとなるような集束作用をうける。次に水
平偏向電極１６に、配線１６ａ，１６ｂを通じて
鋸歯状波もしくは階段状の水平偏向電圧が印加さ
れ、電子ビーム１８は水平方向に所定の幅で偏向
され、フエースブレート９上の発光層１７を刺激
して発光像を得る。カラー画像表示を行なうに
は、前記したように各電子ビームが発光層１７上
を水平走査する時、電子ビームが入射している色
蛍光体と対応した色の変調信号が第２グリツド電
極１４に印加される。

次に垂直走査について第３図を用いて説明す
る。線状カソード１０の背面に近接して水平方向
に長く、垂直方向には有効画面を形成するに必要
な水平走査線の数だけ、たとえばNTSC方式の場
合であれば約480本に分割された垂直走査電極１
２が配置され、これらの各電極には垂直走査用信
号が印加される。前記したように、線状カソード
１０をとり囲む空間の電位を、線状カソード１０
の電位よりも正の電位あるいは負の電位となるよ
うに垂直走査電極１２の電圧を制御することによ
り、線状カソード１０からの電子の発生は制御さ
れる。この時、線状カソード１０と垂直走査電極
１２との距離が小さければ制御電圧は小さくてよ
く、たとえばその距離を0.3mm程度にすれば5V_PP
程度の電圧で電子の発生を制御することができ
る。該垂直走査電極１２には、インターレース方
式を採用しているテレビ画像の場合、最初の１フ
イールド目においては垂直走査電極の１２Ａより
１水平走査期間（以下1Hと記す。）のみビームが
発生する（以下ONと記す。）信号が、１２Ｃに
は次の1H間のみビームがONになる信号が、以
下順次、垂直走査電極１本おきに1H間のみビー
ムがONになる信号が印加され、画面下部の１２
Ｘが終了すると最初の１フイールドの垂直走査が
完了する。次の第２フイールド目は、１２Ｂより
同様に1H間のみビームがONとなる信号が印加
され、最終的に１２Ｙまでの走査によつて１フレ
ームの垂直走査が完了する。

以上のような垂直走査および前記したビーム変
調、水平走査によりカラーの全画面を形成する平
板形陰極線管において、電子ビームを変調し、映
像信号等を与える電位は低い方が回路上望まし
い。また、蛍光面上での電子ビームスポツト径
も、特に水平方向が、色純度に影響する点で小さ
い方が良い。しかし、前記した平板形陰極線管に
おいては、線状カソード１０から発生した熱電子
は、線状カソード１０の電位に対し正電位の第１
グリツド電極１３、及び第２グリツド電極１４に
よつてビームが引出されるため、変調を行なうた
めの電位が高くなる点を第１グリツド電極１３に
ビーム電流が流れ込み、その電極１３に設けられ
た電子ビーム通過孔のエツヂ部に電子が衝突する
ことによる電子の散乱、２次電子の発生等が生
じ、最終的に電子ビームのスポツト径を悪化させ
る等の問題がある。

発明の目的 本発明は、平板形陰極線管において、電子ビー
ム変調電圧を低下させ、更に電子ビームスポツト
径を改善することを目的としたものである。

発明の構成 本発明の平板形陰極線管は、線状カソードと、
その背面に設けられる水平走査線に対応して設け
られた垂直走査電極と、線状カソードを挟んで蛍
光面に設けられた、電子ビームを変調するための
各線状カソードに対応して開孔部を有する第１変
調用グリツド電極と、線状カソードより電子ビー
ムを引出すために正電位が印加される第２グリツ
ド電極とを少なくとも備え、垂直走査電極、及び
第１変調用グリツド電極には線状カソードに与え
る電位とほぼ、同等なバイアス電圧を与え、第２
グリツド電極には、線状カソード電位に対し正電
位を印加して電子ビームを引出し、各変調時は、
前記した垂直走査電極、及び第１変調用グリツド
電極に、線状カソード電位より更に負の電位を印
加して、変調を行ない、これらの動作により低電
圧駆動を行なうものである。

実施例の説明 以下、本発明の平板形陰極線管の構造、並びに
動作法につき実施例を用いて説明する。

第４図は本発明の平板形陰極線管の構造の一実
施例を示す真空外囲器を一部省略した斜視図であ
り、第５図はその水平方向の断面図を示す。

第１図と同様に垂直方向に長い線状カソード４
０を水平方向に等間隔で複数本配置し、これをは
さんでフエースプレート５２とは反対側に、カソ
ード４０と近接して絶縁支持体４１の上に垂直方
向に等ピツチで、かつ電気的に互いに分割された
水平方向に細長い垂直走査電極４２を配置する。
この垂直走査電極４２は通常のテレビ画像を表示
するのであれば、垂直方向に水平走査線の数
（NTSC方式であれば約480本）の電極を形成す
る。次に、線状カソード４０とフエースプレート
５２の間には、線状カソード４０側より順次、線
状カソード４０に対応した部分に開孔を有する面
状電極を、各線状カソードに対応して互いに分離
し、これらの個々の電極に映像信号を印加してビ
ーム変調を行なうための第１グリツドG₁電極４
３を配置し、G₁電極４３と同様な開孔を有し、
水平方向に電気的に分割されていない第２グリツ
ドG₂電極４４、第３グリツドG₃電極４５、及び
第４グリツドG₄電極４６を配置し、これら電極
によつて電子ビームの集束を補助的に行なつた
後、これら電子ビームに対し、水平方向の集束、
及び微小な水平偏向を行なう電極F_H４７、更に
ビームを水平方向に偏向する電極D_H４８を配置
する。そしてフエースプレート５２の内面には蛍
光体５１とメタルバツク電極５０からなる発光層
が配置される。

次に、上記平板形陰極線管の動作について説明
する。線状カソード４０に電流を流すことによつ
てこれを加熱し、G₁電極４３、垂直走査電極４
２にはカソード４０の電位とはぼ同等のバイアス
電圧を印加する。この時、G₁，G₂電極４３，４
４に向つてカソード４０からビームが進行し、各
電極開孔をビームが通過するようにカソード４０
の電位よりも高い電圧（100〜300V）をG₂電極４
４に印加する。ここでビームがG₁，G₂電極４３，
４４の各開孔を通過する量を制御するには、G₁
電極４３の電圧を変えることによつて行なう。
G₂電極４４の開孔を通過したビームはG₃電極４
５→G₄電極４６→F_H電極４７と進むが、これら
の電極には所定の電圧を印加することによつて蛍
光面上５１でのビームスポツトが小さくなるよう
に集束作用をする。F_H電極４７を通過したビー
ムはD_H電極４８に水平走査周期の鋸歯状波、あ
るいは段階状波の偏向電圧が印加されることによ
つて、蛍光面上５１を走査する。この時、これら
水平偏向された電子ビームが所定の色の位置にお
いて、G₁電極４３にそれに相当する変調信号を
印加し、これらの動作を各色ごとに順次行ない、
しかも、垂直走査電極４２に水平同期信号と同期
したスイツチング信号を印加して垂直走査を順次
行うことにより画像、文字等を表示することがで
きる。

次に、前記した垂直走査電極４２、線状カソー
ド４０、変調用G₁電極４３、並びにビームを引
出すためG₂電極４４からなるビーム形成部につ
き、更に詳細に説明する。１例として、垂直走査
電極４２、線状カソード４０、G₁電極４３及び
G₂電極４４の各電極間隔を0.2mmとした時の各電
極に印加する電圧に対するビーム電流との関係に
つき、第６図、第７図を用いて説明する。第６図
は、垂直走査電極４２をカソード電位−10Vとほ
ぼ同一とし、G₂電極４４にはビームを引出すた
めのカソード４０に対してプラス電位200Vを印
加した時の、G₁電圧E_G1に対するG₁電流I_G1、及び
G₂電極４４の開孔部を通過するビーム電流I_Aの変
化を示す図である。E_G1をカソード電位よりも高
くすると、線状カソードから発生した電子はG₁
電極４３に流入するようになり、G₂電極４４に
設けられた開孔部を通過するビーム電流は飽和
し、その分、G₁電極４３に流れ込むビーム電流
が増大する。図中、Ａで示すポイントは、G₁電
極４３に流れ込む電流が発生した点を示し、カソ
ード電位に対してプラス数Ｖである。実際に、
G₁電極４３にビームが流れ込むと、G₁電極４３
の開孔部での電子の散乱等が発生し、ビームスポ
ツト径状の悪化をまねく。そこで、G₁電極４３
にはビームが流れ込まない電圧、つまりＡ点の電
圧をビームのON電圧と設定し（ほぼ、カソード
電位と同じ）、これより、ビームがG₂電極４４側
へ流れないようにするための電圧、図中Ｂ点、つ
まりカツトオフ電圧を設定し（カソード電位よ
り、約−5V）、これらON電圧からカツトオフ電
圧を変調電圧として、G₁電極４３に与えること
により、ビームの変調を行なうことができる。

また、第７図においては、第６図と同様に垂直
走査電極に与える電圧E_BとG₁電極４３へのビー
ム電流I_G1及びG₂電極４４の開孔部を通過するビ
ーム電流I_Aとの関係を示すもので、条件として
は、G₁電圧は前記したカソード電位−10Vとほぼ
同一に設定し、G₂電圧を200Vとプラス電位にし
た時の例であり、E_Bをカソード電位よりも高く
すると、G₁電極４３へI_G1で示すようにビーム電
流が流れ込む（図中、Ｃ点は流れ込むポイントを
示す。）つまり、前記したE_G1を変化させた時と同
様に、Ｃ点をビーム電流を得るON電圧とし、こ
れよりE_Bをカソード電位より更にマイナスに深
くすることによつて図中、Ｄ点で示すようにビー
ムカツトオフ電位が得られる。このカツトオフ電
圧はカソード電位よりもマイナスに20V程度であ
り、このON電圧、カツトオフ電圧を垂直走査電
極の各々に印加することによつて電子ビームを比
較的低い電圧でスイツチング動作を行なうことが
できる。

さらに、カソード電極付近の電位分布につい
て、以下に述べる。

本発明は線状カソードの背面に配された第１の
電極と、前記線状カソードのフエース側に配され
前記線状カソードからの電子ビームを通過させる
開孔部を有する第２の電極と、第２の電極とフエ
ース間に配され前記開孔部に対応して開孔部を有
する第３の電極とを備え、第１および第２の電極
にカソード電位とほぼ同一のバイアス電圧を与
え、第３の電極には電子ビームを引き出し、加速
するための電圧を印加し、さらに、第１および第
２の電極の一方に、電子ビームのオン、オフを制
御するためにスイツチング信号を印加することを
特徴とするものである。

そして、かかる構成により、第１および第２の
電極にはカソード電位とほぼ同一の固定バイアス
電圧が印加されており、第３の電極には電子ビー
ムの加速電圧が印加されているので、第３電極の
電圧が第２電極の開孔を通してカソード電極へと
影響を及ぼすため、カソード電極付近の電位分布
は、第２電極の方向に向かつて正の傾斜を持つこ
とになる。従つて、このままの状態ではカソード
電極から電子ビームが常に放射されていることに
なる。そこで、第１の電極の場合には、第７図に
示すように、EB電圧をＤ点より低くし、第２の
電極の場合には、第６図に示すように、EG１電
圧をＢ点より低くすることによつて、電子ビーム
をオフにするためのスイツチング信号を印加する
ことが必要となる。これらの動作により、陰極管
としての最低条件は満たされることになり、電圧
を何ボルトにするか、変調電極をどこに持つてく
るか、垂直走査のための電圧をどのように印加す
るかに関しては、電極間距離、電極の構成等の組
み合わせによつて決められるものである。

第１および第２の電極に、カソード電位とほぼ
同一の固定バイアス電圧を印加し、第３の電極に
は電子ビームの加速電圧を印加することにより、
電極での電子散乱および２次電子の影響がなく、
ビームスポツトがシヤープでかつ小さなスポツト
径が得られるとともに、スイツチングおよび変調
のための電圧が数Ｖないし数十Ｖのマイナス電位
と低い電圧であることにより、IC駆動が可能で
あり、低消費電力の平板形陰極線管を提供するこ
とが可能となる。

以上、本発明の平板形陰極線管の構造、並びに
電子ビーム形成部の動作法につき実施例を用いて
説明を行なつたが、本発明は前記した平板形陰極
線管以外の例えば、垂直走査電極と、変調用G₁
電極の配置を逆にした構成、垂直走査電極数を水
平走査線数と一致させずに、その1/n本として、
その後、電子ビームを垂直偏向するような構成、
もしくは、第４図に示した平板形陰極線管を全体
に90°回転し、垂直走査電極を変調電極とし、変
調電極を垂直方向の電子ビーム切換え用として用
いた電極構成にも本発明は適用できる。

また、実施例においては、線状カソードをはさ
んで配置するそれぞれの電極は、Ｘ方向、Ｙ方向
に分割された電極で説明を行なつたが、本発明の
電子ビーム形成部を単に、電子ビーム形成部とし
て変調及びスイツチング等の手段を付加しないよ
うにして用いることもできる。その時は、線状カ
ソードをはさんで両側に設ける電極はそれぞれ１
枚の電極で、前記したビームON電圧となる条件
の各電圧を印加し、G₁電極にビームが流れない
ようにしてビームを取出し、その後、変調等を行
なつても良い。また、線状カソードをはさんで、
変調、もしくはスイツチング動作を行なわせるた
めのいずれか一方の電極を配置し、他の一方は面
状の一枚の電極で、前記した動作を行なつても良
い。また、複数の線状カソードを用いて実施例を
説明したが、１本の場合でも同様な効果が得られ
る。

発明の効果 以上のように本発明は、平板形陰極線管におい
て、電子源として線状カソードを用い、この線状
カソードをはさんで、両側にＸ方向、及びＹ方向
の電子ビームを変調、もしくはスイツチングする
ための分割された、もしくは１枚の背面、及び第
１の電極を設け、このなかでフエース側に配置さ
れる電極G₁には、電子ビームを通過させるため
の開孔部を設け、更に、同様な開孔部を有するも
う１枚の電極G₂を設け、これら電極には線状カ
ソードをはさんで両側に配置される変調、及びス
イツチング電極に、カソード電位とほぼ同一のバ
イアス電圧を与え、G₂電極にはカソード電位よ
りもプラスの電位を与えて、G₁電極にビーム電
流が流れ込まない状態で、電子ビームを各電極に
設けた開孔部より引出し、この状態をビームの
ON状態とし、ビームのオフ状態は、線状カソー
ドの両側に配置した両電極それぞれにカソード電
位よりも更にマイナス電位を与えて電子の発生を
抑制することにより、変調及びスイツチング動作
を行なうもので、G₁電極にビームが流れこまな
いことから電極での電子散乱および２次電子の影
響もなく、ビームスポツトがシヤープでかつ小さ
なスポツト径となると共に、電極からガス放出も
発生しにくいことから、カソードエミツシヨンの
安定化が図られる。また、各変調、もしくは、ス
イツチング電極に与えられる電位はカソード電位
とほぼ同一電位をビームON電圧とし、それか
ら、数Ｖ、もしくは数十Ｖマイナス電位を与える
だけの比較的低い電圧でビームのカツトオフが可
能であることから、IC駆動も容易であり、かつ
消費電力の点でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本出願人が先行出願した平板
形陰極線管の一例で、第１図はその斜視図、第２
図は水平方向断面図、第３図は垂直走査動作説明
図である。第４図は本発明の平板形陰極線の電極
構造斜視図、第５図は第４図の水平方向断面図、
第６図および第７図は本発明による平板形陰極線
管の電気的特性を示すデータ図である。 ４０……線状カソード、４２……垂直走査電
極、４３……第１電極、４４……第２電極、４５
……第３電極、４６……第４電極、４８……水平
偏向電極、５１……蛍光体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空外囲器内に少なくとも線状カソードと、
   線状カソートの背面に配された第１の電極と、前
   記線状カソードのフエース側に配され前記線状カ
   ソードからの電子ビームを通過させる開孔部を有
   する第２の電極と、第２の電極とフエース間に配
   され前記開孔部に対応して開孔部を有する第３の
   電極とを備え、第１および第２の電極にカソード
   電位とほぼ同一のバイアス電圧を与え、前記第３
   の電極には電子ビームを引き出し、加速するため
   の電圧を印加し、さらに、前記第１および第２の
   電極の少なくとも一方に、線状熱陰極から発生す
   る電子ビームをスイツチングするための信号を印
   加することを特徴とする平板形陰極線管。 ２ 第３の電極に印加する電圧がカソード電位に
   対して正電位であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の平板形陰極線管。 ３ 線状カソードが複数本設けられ、第１の電極
   が前記線状カソードと直交する方向に細長く延び
   るよう複数に電気的に分割されており、第２の電
   極が前記線状カソードに対応して電気的に分割さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の平板形陰極線管。 ４ 第１の電極及び第２の電極には、第３の電極
   側にビームを取出す際にカソード電位とほぼ同一
   のバイアス電圧を与え、スイツチング動作、変調
   動作時は、前記バイアス電圧よりも、更に負の電
   位を印加して各動作を行なうことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の平板形陰極線管。 ５ 電子ビームをスイツチング動作するための信
   号は、水平同期信号と同期してなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の平板形陰極線
   管。