JPH0799680B2

JPH0799680B2 - 平板型画像表示装置

Info

Publication number: JPH0799680B2
Application number: JP1130867A
Authority: JP
Inventors: 隆一村井; 欽造野々村; 淳平橋口; 雅幸高橋; 潔濱田; 智北尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH02309539A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はテレビジョン受像機、計算機の端末用ディスプ
レイ等に用いる平板型画像表示装置に関する。

従来の技術近年、平板型画像表示装置が盛んに開発されており、液
晶ディスプレー（LCD）、エレクトロルミネッセンスデ
ィスプレー（EL）、発光ダイオードディスプレー（LE
D）等が、市場に登場しているが、輝度、解像度、フル
カラー化の点で、カラーブラウン管に劣っている。

これらの問題点を解消するために本出願人は、第10図〜
第13図に示すような平板型陰極線管を提案している。実
際には真空外囲器（ガラス容器）によって各電極を内蔵
した形がとられるが、同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
などを表示する画面の水平および垂直方向を明確にする
ため、フェースプレート部に水平方向（Ｈ）、垂直方向
（Ｖ）を図示している。

第10図において、10はタングステン線の表面に酸化物陰
極材料が塗布された垂直方向に長い線状カソードであ
り、水平方向に等間隔で独立して複数本配置されてい
る。線状カソード10を挟んでフェースプレート部28と反
対側には、線状カソード10と近接して絶縁支持体11上に
垂直方向に等ピッチで、かつ電気的に分離された水平方
向に細長い垂直走査電極12が配置される。

次に線状カソード10とフェースプレート28との間には、
線状カソード10側より順次、線状カソード10と垂直走査
電極12の交点に対応した部分に開孔を有する面状の第１
グリッド電極（以下G1電極）13、G1電極13と同様の開孔
を有する第２グリッド電極（以下G2電極）14、第３グリ
ッド電極（以下G3電極）15を配置する。G1,G2電極13、1
4は線状カソード10からの電子ビーム発生用であり、G3
電極15は後段の電極による電界とビーム発生電界とのシ
ールド用である。

次にG4電極16が配置され、その開孔は垂直方向に比べ水
平方向に長い。G4電極16の後段には同様の開孔を持つ２
枚の垂直偏向電極17,18を配置している。第11図に水平
方向断面を、第12図に垂直方向断面を示す。第11図に示
すように２枚の垂直偏向電極17、18の開孔中心軸を垂直
方向にずらすことによって垂直偏向電極部を形成する。
垂直偏向電極17、18の後段には、線状カソード10の各間
に垂直方向に長い電極がフェースプレート部28に向かっ
て複数段設けられている。第10図〜第12図は一例として
３段の場合を示し、各電極を第１水平偏向電極（以下DH
1電極）19、第２水平偏向電極（以下DH2電極）20、第３
水平偏向電極（以下DH3電極）21とし、各DH電極19〜21
は水平方向に１本おきに共通母線22、23、24に接続され
ている。これらのDH電極19〜21は偏向作用と共に水平集
束作用も兼ねている。フェースプレート部28の内面には
蛍光面27とメタルバック電極26とからなる発光層が形成
されている。蛍光面27には水平方向に順次赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体ストライプが黒色ガードバン
ドを介して形成されている。

次に上記カラー陰極線管の動作について簡単に説明す
る。

線状カソード10に電流を流すことよりこれを加熱し、垂
直走査電極12、G1電極13にはカソード10とほぼ同じ電位
を印加する。このとき各電極開孔をビームが通過するよ
うにカソード10の電位よりも高い電位をG2電極14に印加
しておくと、G1,G2電極13、14に向かってカソード10か
ら電子ビームが放出される。ここでビーム量を制御する
には線状カソード10あるいはG1電極13の電位を変えるこ
とによって行う。G2電極14の開孔を通過したビームはG3
電極15、G4電極16、垂直偏向電極17、18の間に形成され
る静電レンズで垂直方向に集束され、水平方向にはDH1
電極19、DH2電極20、DH3電極21の各々の間に形成される
静電レンズで集束される。

一方、水平偏向はこれらDH電極19〜21に接続されている
共通母線22〜24に、水平走査周波数の鋸歯状波、三角波
等を印加することにより行われる。

また、垂直走査については、第13図（ａ）（ｂ）に示す
ように行われる。線状カソード10からの電子ビームの放
出は、カソードを取り囲む空間電位を線状カソード10の
電位よりも正あるいは負とすることによって制御でき
る。すなわち、垂直走査電極12の電位をビーム放出（以
下オン）、または遮断（以下オフ）となる電位に切り替
えることにより制御することができる。インターレース
方式を採用している現行のテレビジョン方式の場合、最
初の１フィールド目において垂直偏向電極17、18に所定
の偏向電圧を１フィールド期間印加し、最上段の垂直走
査電極12に１水平走査期間（以下1H）のみビームオン電
圧を印加し、第２段目以下の垂直走査電極12にはビーム
オフ電圧を印加する。1H経過後、第２段目の垂直走査電
極12にのみ1Hビームオン電圧を印加し、以下順次垂直走
査電極12に1HビームON電圧を印加する。最下段の垂直走
査電極12が終了すれば、最初の１フィールドの垂直走査
が完了する。次の第２フィールド目は、垂直偏向電極1
7、18に印加する偏向電圧の極性を反転し、これを１フ
ィールド間印加する。そして垂直走査電極12に印加する
ビームオン電圧は第１フィールド目と同様に行う。この
とき、第１フィールド目の垂直走査によるビームの水平
走査線位置の間に第２フィールドの水平走査線が位置す
るように、垂直偏向電極17、18に印加する偏向電圧の振
幅を調整すれば、インターレースが行える。

発明が解決しようとする課題このような構成では、平板ディスプレーとして、均一
で、充分な明るさをもった画像を、安定して得る上で、
４つの問題点がある。

（１）均一な画像が獲られない第１の問題点は、電子源
として垂直方向に長い線状カソードを用いていることに
よる。

即ち、線状カソードは、ばねによって架張されている
も、その長さのために、小さな機械的衝撃が加わるだけ
で、線状カソードが弦振動する。このように線状カソー
ドが弦振動すると電子ビーム取り出し電極との距離が変
動して電界強度が変化し取り出される電子ビーム量が変
動するため、蛍光体が発光する輝度にむらが生じて画像
の品質を低下させている。

又、振動した線状カソードが、前記背面電極や、電子ビ
ーム取り出し電極に接触して電気的に短絡した場合に
は、線状カソードの断線が発生する。

（２）均一な画像が獲られない第２の問題点は、画像出
力が、線状カソードの本数だけ水平方向に分割されたブ
ロックを、継ぎ合わせていることによる。

即ち、１本の線状カソードは、僅かな量水平偏向され１
つの出力ブロックを形成している。蛍光面に画像や、文
字等を表示する場合、このブロックが継ぎ合わされて全
体画像を表示することになる。従って、各ブロックを水
平走査する電子ビームは、此の継ぎ目で互いに重複した
り分離することなく、定められた位置を衝撃する必要が
ある。そのために各水平電極DH1、DH2、DH3に印加され
る偏向波形は、常に一定の振幅に保たれなければならな
いが、電気回路の温度特性等によっては波形振幅は変化
してしまう。それによって電子ビームのミスランディン
グが発生し、各ブロック間の色ずれを生じることにな
る。

又、本方式が採用しているインデックス方式において
は、光電変換素子からビーム変調信号の増幅器にいたる
光学系及び、回路系で、フィルターで除去不可能な信号
の位相に非線形の歪を生じる場合がある。即ち、ビーム
の蛍光体衝撃のタイミングと、ビーム変調電極への色信
号の印加タイミングとが正確に合致せず電子ビームのミ
スランディングを生じ画像のブロック間の継ぎ目が現わ
れる。

（３）均一な画像が獲られない第３の問題点は各水平偏
向電極を硝子性の板状体に蒸着などによる薄膜状電極で
構成していることによる。

即ち、薄膜蒸着による板状電極に高電圧が印加される
と、水平電極内の陽極端即近傍において、電界放出や花
火放電が生じることがあり高電圧印加回路の破損、電位
分布の乱れによる電子ビーム軌道変動及び画像の乱れ、
輝度変動等の問題が発生する。

この原因として、陰極側電極が薄膜であり、電極絶縁部
の電界強度が大きくなり電子放出をしやすくなること、
及び蒸着党で形成した薄膜電極の端部に凹凸が生じ、一
部剥離等が生じることにより局部的な電界集中が起こり
放電に至ったと考えられる。

（４）均一な画像が獲られない第４の問題点は、真空容
器が偏平化したことによる大気圧の問題による。

即ち、軽量で大気圧に耐える真空容器を得るために、電
極とフェースプレート間に、支持部材を配置しているた
めに、フェイスプレート上に通された蛍光体の均一性を
劣化させている。前記水平偏向電極に固定されたフェイ
スプレート側に先鋭な形状をした支持部材は、容器を真
空にする製造工程において、真空引き以前には、支持部
材のフェースプレート側は、フェースプレートと僅かに
接触しているに過ぎないが、容器を真空にすると、大気
圧がフェースプレートに作用し、フェースプレートは、
支持部材によって、圧力を受け、大気圧に耐えるわけで
あるが、同時にフェースルレート枚に塗布された蛍光体
あるいは、ブラックストライプを圧迫する。その状態
で、ベーキングプロセスを経ると、ガラスと金属の熱膨
張差により相対的に支持部材は移動する。そして蛍光面
にその軌跡を残し蛍光面を劣化させる。

本発明は、上記従来例の画像の均一性、対電圧性、生産
性の問題点を改良するものである。

課題を解決するための手段表示画面の水平方向の蛍光体数に相当する熱電子源を表
示装置の下端に設け、前記熱電子源から出射した電子ビ
ームを、周期的な磁場レンズによって発散させることな
く誘導する。そして電子ビームを所望の位置で蛍光面側
に偏向し電子増倍器によって電子ビームを増倍する。増
倍された電子ビームは、電子ビーム増倍器の最終段に設
けられた蛍光体を発光させる。

作用周期的な磁場レンズを用いることによって、耐電圧的問
題もなく電子ビームは所望の位置まで、発散すること無
しに誘導される。電子増倍器に入射した電子ビームは増
倍され、最終段にある蛍光面を励起発光させる。電子増
倍器と蛍光面を一体化することで、地磁気や経時変化に
よるミスランディングや、放電の問題が解決される。

実施例以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本実施例における平板型画像表示装置の要部構
成を示すものである。

即ち、真空容器１内に、熱電子放射を利用した電子ビー
ム源とそれを加速集束する電子レンズ系とを含む電子ビ
ーム発生部２と、電子ビーム発生部２で発生した電子ビ
ームを所望の位置まで発散させることなく誘導する電子
ビーム案内体３を備えた電子ビーム誘導部と、誘導され
た電子ビームをフェイスプレート６側へ偏向する電子ビ
ーム偏向系と、偏向された電子ビームを増幅し、最終段
にある蛍光体を発光させる電子ビーム増幅発光部５とを
備えている。

以下、電子ビーム発生部２、電子ビーム誘導部３、電子
ビーム増倍発光部５について各々詳しく述べる。

第２図に電子ビーム発生部２を示す。平板型表示装置の
真空容器を形成している硝子基板21の長辺側の底辺に沿
って、膜厚２μｍ〜100μｍの熱絶縁層25を設ける。熱
絶縁層25の一端は、他の部分に比べ厚くなって突起部28
を形成している。この突起部28の先端部に陥没部23が設
けられている。この陥没部23の断面形状は、約20μｍの
直径の円形あるいは、10μｍ＊20μｍ程度の長方形をし
ている。そして陥没部23の内部には、高融点材であると
ころのタングステン線22が配置されている。このタング
ステン線22に電流を流すことによって、酸化物陰極24を
加熱する。酸化物陰極24であるところのBaOは、直径10
から30μｍのニッケル線26の先端に電着等によって取り
付けられている。抵抗（図示せず）を介して接地された
ニッケル線26は、長さ5mmで、その基端側は、変調用の
電圧印加線を２次側として、容量性素子あるいは、誘導
性素子27に結合されている。ニッケル線26はクロストー
クを防止するためにアルミナ等の絶縁膜で覆われてい
る。

電子ビーム発生部２は、酸化物陰極24のあるニッケル線
26を除いては、印刷或いは蒸着によって形成されてい
る。電子ビーム発生部２の前方（第２図右方）には、同
じく印刷または蒸着によって複数の電極（図示せず）が
形成され、これによって電子ビームは50〜200eVに加速
され、発散角の小さな電子ビームに集束される。

第３図は電場を利用した電子ビーム案内体３を示した図
である。即ち、硝子基板21上に約100μｍの間隔で30か
ら50μｍ幅で、高さ20から50μｍの略直方体状の側壁32
が、例えば表面がアルミニウムからなる導電性材料によ
って複数条つくられている。これら側壁32には、壁厚の
小さい部分33と大きい部分34とを1mmから10mmの周期で
電子ビームの進行方向に設けている。壁厚の小さい部分
33は大きい部分34に対して10〜20μｍ壁厚が小さい。こ
れによって形成される陥没部33aにより電子ビームは、
実質的に正負の集束レンズによって発散されることなく
任意の位置まで誘導される。

第４図に示す例ではさらに効果を高めるため、前記陥没
部33aに、例えばフリット硝子などの高抵抗材35を設置
する。そうすると、壁厚の小さい部分33は他の部分34よ
り低電圧となり、実質的に電子ビーム進行方向に対し
て、高電圧と低電圧が交互に配列され、第５図に示すよ
うに、周期的な静電レンズが形成され電子ビームは発散
することなく所望の位置まで進行することが可能とな
る。本構成の利点は、印加電圧源１つで実質的に高圧部
と低圧部を形成することができ、効率的な静電レンズが
得られることにある。

側壁（導電層）32には、300Vの電圧を印加し、相対的に
低電圧の部分33には50から100Vになるように抵抗値を調
整する。電子ビームのエネルギーによって異なるが、例
えば100eVなら、１μＡ〜３μＡの電流を流すことで可
能となる。

第６図は、静磁場を利用した電子ビーム案内体３を示し
た斜視図で第７図はその断面図である。

即ち、硝子基板21上に、磁性材料であるGd−CO,Gd−Fe,
あるいは、γ−Fe₂O₃からなる厚さ、0.01〜100μｍの磁
性薄膜52を形成し、それを１〜10mmピッチで電子ビーム
53の進行方向に磁化する。同様に硝子基板21に相対する
面例えばマイクロチャンネルプレート（図示せず）の面
上に、磁性薄膜を設け磁化する。そうすると電子ビーム
53は、Ｘ方向の正負に力を受け集束発散を繰り返しなが
ら、所望の位置まで移動する。さらに効果を確実にする
ために、第８図に示すようにビーム分割壁61の側面にも
磁性薄膜62を設け磁化するとよい。これら薄膜を設ける
手段としては、蒸着や印刷等による方法が取られる。又
磁性材料としては、他の磁性記録材料を用いても良いの
はいうまでもない。

一般に、磁場の大きさをＢ、ビーム半径ｒ＝ｂの電位を
Vbとすると電流量Ｉは、Ｉ＝Ａ＊b²＊B²＊（Vb−CB²＊b²）^0.5 （但しここで、Ａは常数）電流量Ｉには最大値が存在して、 Imax＝16＊π＊ε＊（e/m）^0.5＊Vb^1.5 となる。

本実施例では、磁場の大きさＢが、10GAUSS〜200GAUS
S、電子ビーム53のエネルギーが100eVの時、約１μＡの
電子ビーム53が発散せずに伝送された。

第９図は、電子ビーム増幅装置及び発光装置を示す。即
ち、縦方向に蛍光体トリオ数の３倍、横方向に走査線数
の略円形開孔を有する厚さ0.2mmの金属薄板の全面にフ
リット硝子71を塗布し、それを３段から４段重ね合わせ
て一体化した高抵抗材料に、前記高抵抗材と同数の略円
形で、開孔断面の形状が略円錐形72の透過型の電子増倍
器73を重ね合わせる。前記電場あるいは磁場を用いた電
子ビーム案内体３によって誘導された電子ビームは、所
望の位置で静電的あるいは磁場を用いて偏向され、前記
電子ビーム増倍器73の開孔に入射する。そして、開孔内
壁に衝突しながら電子ビームは増倍され、最終段の透過
型増倍器73に入り円錐形状の開口内に塗布された蛍光体
74を励起発光する。透過型増倍器73の蛍光体を塗布した
側の表面には、いわゆるアクアダックが塗布されてい
る。

本構成によれば、いわゆる電子ビームのミスランディン
グ発生しない。そして熱膨張差よるランディングの変化
もなく経時変化の無い優れた画像が得られる。

発明の効果本発明によれば、構造が簡単で、耐電圧問題や、地磁気
や経時変化による画像の劣化もなく、容易に大型化する
ことが可能な平板型表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における平板型画像表示装置
の斜視図、第２図は同実施例における電子ビーム発生部
の拡大斜視図、第３図は同実施例における電子ビーム案
内体の斜視図、第４図は同電子ビーム案内体の第１の変
形例を示す平面図、第５図は同変形例の拡大平面図、第
６図は第２の変形例を示す斜視図、第７図は同変形例に
おける作用説明の概略側面図、第８図は第３の変形例を
示す斜視図、第９図は同実施例における電子増倍器と表
示部を示す図、第10図は先行技術の斜視図、第11図はそ
の横断平面図、第12図はその縦断側面図、第13図（ａ）
（ｂ）はその作用説明の要部側面図（ａ）及び印加電圧
のタイムチャート（ｂ）である。１……真空容器、２……電子ビーム発生部、３……電子
ビーム案内体、21……硝子基板、22……タングステン
線、27……誘導素子、28……突起部、32……側壁、33a
……陥没部、35……高抵抗材、52、62……磁性薄膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋雅幸大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者濱田潔大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者北尾智大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−228552（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に、少なくとも１個の電子源
と、前記電子源から出射した電子ビームを集束するため
の電子ビーム集束手段と、少なくとも１色の蛍光体から
なる蛍光表示面を有する平板型画像表示装置に於て、画
像の水平走査方向と略同方向に配列された少なくとも１
つ以上の電子源に対して、絶縁性あるいは高抵抗材料か
らなる壁を前記電子ビーム進行方向にほぼ全長にわたっ
て前記水平画素数叉は水平画素数の３倍設け、この壁の
配列方向の壁面に磁性を有する膜を設けて前記電子ビー
ム進行方向に対して略同方向に磁化した周期磁場からな
る電子ビーム案内体を形成したことを特徴とする平板型
画像表示装置。
【請求項２】電子ビーム案内体は、磁性を有したアモル
ファスシート、あるいは蒸着膜、あるいは印刷によって
形成されたことを特徴とする請求項１記載の平板型画像
表示装置。
【請求項３】真空容器内に、少なくとも１個の電子源
と、前記電子源から出射した電子ビームを集束するため
の電子ビーム集束手段と、少なくとも１色の蛍光体から
なる蛍光表示面を有する平板型画像表示装置に於て、前
記電子源は硝子基盤の一端側に設けた熱絶縁性の突起部
の上に設けられ、前記突起部に設けられた高融点材によ
って前記電子源の加熱が行われる一方、この電子源の電
子ビーム量の制御が、電子源の電位を熱的に絶縁された
容量性あるいは誘電性素子と結合した電気回路に信号を
入れることで行われるように構成したことを特徴とする
平板型画像表示装置。
【請求項４】真空容器内に、少なくとも１個の電子源
と、前記電子源から出射した電子ビームを集束するため
の電子ビーム集束手段と、少なくとも１色の蛍光体から
なる蛍光表示面を有する平板型画像表示装置に於て、画
像の水平走査方向と略同方向に配列された少なくとも１
つ以上の電子源に対して、絶縁性あるいは高抵抗材料か
らなる壁を前記電子ビーム進行方向にほぼ全長にわたっ
て前記水平画素数叉は水平画素数の３倍設け、この壁を
導伝性材料によって形成するとともに、この壁の配列方
向の壁面に電子ビーム進行方向に対して陥没部を設け、
前記陥没部に抵抗体を設けて他の部分より相対的に低電
圧とすることにより、周期電場を形成したことを特徴と
する平板型画像表示装置。