JPH0883584A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 陰極から出た電子を偏向電極で表示走査線に
対応する制御電極の方向に偏向し、この制御電極に電子
を集めることにより、電子の利用率が高い平面型表示装
置を得る。 【構成】 真空状態の密封容器内に発光体と、この発光
体と対向する位置に設けられた背後電極と、この背後電
極と発光体の間に設けられた陰極と、この陰極と上記発
光体の間に介在し、複数の電子通過孔を有する表面絶縁
性基板と、この表面絶縁性基板の両面にそれぞれ複数に
分離して設けられ、通過電子制御電圧が印加される制御
電極と、少なくとも上記陰極の制御電極側を覆い、かつ
電子を通過させる多数の孔を設けた有孔カバー電極と、
この有孔カバー電極と制御電極の間に設けられ電子を偏
向させる偏向電極とを具備する平面型表示装置におい
て、陰極から出た電子を偏向電極で表示走査線に対応す
る制御電極の方向に偏向し、この制御電極に電子を集め
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本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および図８は例えば特開平３−２２
６９４９号公報、特開平３−２４５４４５号公報に示さ
れた従来の平面型表示装置の一部を示す断面斜視図およ
び断面正面図であり、図において、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。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。こ
の線状熱陰極１と有孔カバー電極２、さらに平行に並ん
だ有孔カバー電極２を固定し、有孔カバー電極２とほぼ
同電位になっている背後電極１１とで電子放射源１０を
構成している。３は電子放射源１０から放出された電子
により励起されて赤、緑、青に発光する３種の蛍光体４
が内面側にドット状に塗膜され、さらにその上に導電性
を持たせるためのアルミ膜（図示せず）が形成された密
封容器１２を構成する前面ガラスであり、このアルミ膜
にｌ０〜３０ｋＶ程度の電圧を印加することにより、電
子が加速され、蛍光体４を励起し、発光させる。５はこ
の前面ガラス３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２によって引き出され、前面ガラス３
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、前面ガラス３上の画素に対応する電子通過孔６を有
する表面絶縁性基板たとえばガラス製の絶縁基板７と、
その絶縁基板７の電子放射源１０側の面に画素のｌ行ず
つに対応して配列され、短冊状の金属電極８ａからなる
線順次駆動電極群８と、同様に絶縁基板７の蛍光体４側
の面に画素のｌ列ずつに対応して配列された短冊状の金
属電極９ａからなる階調制御電極群９とから構成され
る。これら線順次駆動電極群８、階調制御電極群９の各
金属電極８ａ、９ａは例えばニッケル膜からなり、それ
ぞれ電子通過孔６内に入り込んでいるが、孔内にニッケ
ル膜の付着していない部分があって、線順次駆動電極群
８、階調制御電極群９の間は絶縁されている。また、線
順次駆動電極群８には線状熱陰極１と直交する方向にニ
ッケル膜の付着していない絶縁溝すなわち分離帯１３が
それぞれの電子通過孔６の間に設けられている。同様に
階調制御電極群９には線順次駆動電極群８の分離帯１３
と直交する方向、すなわち線状熱陰極１と平行な方向に
分離帯１４が設けられている。これらは密封容器１２内
に設置され、内部は真空に保たれている。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。なお、この例ではステンレス製で開口率の高い孔、
たとえば、２ｍｍピッチで１辺１．８ｍｍの正方形の孔
が開けられたグリッド電極１５が有孔カバー電極２と制
御電極部５の間に設けられている。

【０００３】図１０は画面の表示例を示す図、図９は図
１０の表示例の時の制御電極５に印加する電圧の波形を
示す図、図１１は従来の平面型表示装置の周辺回路を示
すブロック図である。図において、１６は例えば映像信
号のガンマ補正などを行う信号処理回路、１７は映像信
号の大きさでパルスの幅をかえるパルス幅変調回路、１
８はパルス幅変調回路１７の出力を所定の電圧にし、階
調制御電極９に入力するための階調制御電極用駆動回
路、１９は所定の電圧を線順次駆動電極８に入力するた
めの線順次駆動電極用駆動回路である。

【０００４】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の平均電位を基
準にして（以下、この平均電位を０Ｖとする）約５〜４
０Ｖ印加されている有孔カバー電極２と背後電極１１に
よって蛍光体４の方向に均一に放射され、次に約３０〜
１５０Ｖ印加されたグリッド電極１５で制御電極部５の
直前まで送り出され、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８ａからなる線順次駆動電極群
８のうちのｌ本に約２０〜ｌ００Ｖ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５に達する。有孔カバー電極２の楕円柱形状、
線順次駆動電極群８の位置、およびそれぞれの金属電極
８ａへの印加電圧を調整することにより、上記線順次駆
動電極群８の任意の一本の金属電極８ａ前面での電子電
流密度がほぼ均一になるように成っている。

【０００５】制御電極部５の動作については以下の通り
である。上記のように線順次駆動電極群８のうちｌ本の
金属電極８ａのみプラス電位（オン状態）となり、他は
０Ｖまたはマイナス電位（オフ状態）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ｌ本のオン状
態の金属電極８ａにのみ引き寄せられ、その金属電極８
ａが設けられているｌ行の電子通過孔６に入っていく。
そしてこの電子通過孔６に入った電子はそのまま全てが
前面ガラス３側へ通過するわけではなく、電子通過孔６
の前面ガラス３側に設けられた階調制御電極群９のうち
例えば４０〜ｌ００Ｖの電位が印加されているオン状態
の金属電極９ａに対応する電子通過孔６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オフ状態
の金属電極９ａに対応する電子通過孔６は通過しない。
従って、線順次駆動電極群８のうちオン状態のｌ本の金
属電極８ａと、階調制御電極群９のうちオン状態の金属
電極９ａとの交点の電子通過孔６のみ電子が通過する。
そして、その通過電子によりその電子通過孔６に対応す
る画素の位置の蛍光体４が発光し、表示が行われる。す
なわち、上記交点が所望の位置に対応するように各金属
電極８ａ、９ａへの電圧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、線順次駆動電極群８の
金属電極８ａをｌ本ずつ順次走査オン状態とし、それに
同期させて発光させるべき位置に対応する階調制御電極
群９のなかの金属電極９ａ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ｌ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。

【０００６】インタレース信号の場合、線順次駆動電極
８を１本おきに順にオン状態にし、対応するラインの輝
度情報を同時に全ての階調制御電極９に与える。ようす
るに、図１０のような表示例の場合、図９の波形のよう
に制御電極５に電圧を与えればよい。

【０００７】なお、各制御電極は電子通過孔に入り込ん
でいるが、これは、オフ状態にしたときに、各制御電極
に０Ｖから数ｌ０Ｖ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、電子
通過孔に入った電子に有効に電界が加わるようにしてい
る。

【０００８】また、各画素の輝度は、階調制御電極群９
の各金属電極９ａをオン状態にする時間により制御して
いる。すなわち、線順次駆動電極群８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階調制御電極群９の金属電極９ａの
オン状態時間ｔｘをＰ・ｔｙ／ｌ００とするとよい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の平面型表示装置
は以上のように構成されているので、シャワー状の電子
源の内、表示に寄与するのは、ある瞬間では、特定の１
ライン分のみであるため、電子の利用率が低いという問
題点があった。

【００１０】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、陰極から出た電子を偏向電極で表
示走査線に対応する制御電極の方向に偏向し、この制御
電極に電子を集めるようにする。あるいは、この集めた
電子を集束電極で集束し、この集まった電子が確実に制
御電極を通過できるようにすることにより、電子の利用
率が高い平面型表示装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
平面型表示装置は、真空に保たれた密封容器内に発光体
と、この発光体と対向する位置に設けられた背後電極
と、この背後電極と発光体の間に設けられ、発光体に電
子を放射する陰極と、この陰極と上記発光体の間に介在
し、複数の電子通過孔を有する表面絶縁性基板と、この
表面絶縁性基板の両面にそれぞれ複数に分離して設けら
れ、通過電子制御電圧が印加される制御電極と、少なく
とも上記陰極の制御電極側を覆い、かつ、電子を通過さ
せる多数の孔を設けた有孔カバー電極と、有孔カバー電
極と制御電極の間に設けられ、電子を偏向させるために
設けられた偏向電極とを具備する平面型表示装置におい
て、陰極から出た電子を偏向電極で表示走査線に対応す
る制御電極の方向に偏向し、この制御電極に電子を集め
るようにしたものである。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る平面型表示
装置は、真空に保たれた密封容器内に発光体と、この発
光体と対向する位置に設けられた背後電極と、この背後
電極と発光体の間に設けられ、発光体に電子を放射する
陰極と、この陰極と上記発光体の間に介在し、複数の電
子通過孔を有する表面絶縁性基板と、この表面絶縁性基
板の両面にそれぞれ複数に分離して設けられ、通過電子
制御電圧が印加される制御電極と、少なくとも上記陰極
の制御電極側を覆い、かつ、電子を通過させる多数の孔
を設けた有孔カバー電極と、有孔カバー電極と制御電極
の間に設けられ、電子を偏向させるために設けられた偏
向電極と、偏向電極と制御電極の間に設けられ、電子を
集束するために設けられた集束電極とを具備する平面型
表示装置において、陰極から出た電子を偏向電極で表示
走査線に対応する制御電極の方向に偏向し、この制御電
極に電子を集め、この集まった電子を集束電極で集束
し、この集まった電子が確実に制御電極を通過できるよ
うにしたものである。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１に係る平面型表示装置におい
ては、陰極から出た電子を偏向電極で表示走査線に対応
する制御電極の方向に偏向し、この制御電極に電子を集
めることにより、制御電極に到達する電子の数が増え
る。

【００１４】また、本発明の請求項２に係る平面型表示
装置においては、陰極から出た電子を偏向電極で表示走
査線に対応する制御電極の方向に偏向し、この制御電極
に電子を集め、この集まった電子を集束電極で集束する
ことにより、この集まった電子が確実に制御電極を通過
でき、より多くの電子を発光体に送る。

【００１５】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例による平面型表示装
置を図について説明する。図１、図３および図５は平面
型表示装置の一部を示す断面斜視図、断面正面図および
断面側面図である。図において、２０は陰極から出た電
子を表示走査線に対応する制御電極の方向に偏向するた
めの偏向電極で、線状熱陰極１と直行する方向に配置さ
れている。

【００１６】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、有孔カバー電極２と背後電極
１１によって蛍光体４の方向に均一に放射される。線状
熱陰極１と直交する方向に配設された金属電極８ａから
なる線順次駆動電極群８のうちのｌ本に電圧を印加す
る。この電圧が印可された金属電極８ａに電子が集まる
ように偏向電極で電子を偏向する。次にグリッド電極１
５で制御電極部５の直前まで送り出され、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８ａからな
る線順次駆動電極群８のうちのｌ本に電圧を印加するこ
とにより、熱電子はこの電極に引き寄せられ、制御電極
部５に達する。有孔カバー電極２の楕円柱形状、線順次
駆動電極群８の位置、およびそれぞれの金属電極８ａへ
の印加電圧を調整することにより、上記線順次駆動電極
群８の任意の一本の金属電極８ａ前面での電子電流密度
がほぼ均一になるように成っている。

【００１７】図７を用いて、電子の偏向の方法を詳しく
述べる。ここで、太線で示されている線は電子の軌道で
ある。金属電極８ａのｎ番目がオン状態にあるとき、こ
こに電子が集まるように電子を偏向する。偏向電極２０
のｎ番目と（ｎ＋１）番目の間を通ってくる電子は、偏
向せずにまっすぐに金属電極８ａｎに届くように偏向電
極２０のｎ番目とｎ＋１番目に電圧を印加する。印加す
る電圧値は、グリッド電極１５と有孔カバー電極２との
間にある電位勾配に影響がない値に設定する。偏向電極
２０の（ｎ−１）、（ｎ＋２）番目はｎ、（ｎ＋１）番
目よりも低い値の電圧を印加する。すると、ｎ、（ｎ＋
１）番目と（ｎ−１）、（ｎ＋２）番目との間に電位勾
配ができるために電子の軌道が曲げられる。これと同様
に（ｎ−２）、（ｎ＋３）番目は（ｎ−１）、（ｎ＋
２）番目よりも低い値の電圧を印加する。すると、（ｎ
−１）、（ｎ＋２）番目と（ｎ−２）、（ｎ＋３）番目
との間に電位勾配ができるために電子の軌道が曲げられ
る。電圧差を先ほどより大きく設定するとより多く電子
の軌道が曲げられる。これを離れた偏向電極２０でも繰
り返し行う。その結果、金属電極８ａｎに電子が集まる
ようになる。

【００１８】また、ここでは金属電極８ａ毎に偏向電極
２０を設けて説明したが、偏向電極２０の間隔を大きく
しても同様の効果が得られる。

【００１９】電子を偏向することにより、オン状態にな
っている金属電極８ａに到達する電子の数が偏向しない
ときに比べ、増加する。そのため、制御電極部５を通過
する電子の数が増え、蛍光体４にあたる電子の数も増え
る。その結果、輝度が向上する。

【００２０】その他にも、制御電極部５を通過する電子
の数が偏向をしないときと同じになるように、線状熱陰
極１の電流量を下げると、輝度が偏向をしないときと同
じでも、線状熱陰極１の電流量が少ない分、低消費電力
になる。なお、制御電極部５の動作は従来通りである。

【００２１】実施例２．以下、本発明の他の実施例によ
る平面型表示装置を図について説明する。図２、図４お
よび図６は平面型表示装置の一部を示す断面斜視図、断
面正面図及び断面側面図である。図において、２０は陰
極から出た電子を表示走査線に対応する制御電極の方向
に偏向するための偏向電極で、線状熱陰極１と直行する
方向に配置されている。２１は電子を集束するための集
束電極である。

【００２２】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、有孔カバー電極２と背後電極
１１によって蛍光体４の方向に均一に放射される。線状
熱陰極１と直交する方向に配設された金属電極８ａから
なる線順次駆動電極群８のうちのｌ本に電圧を印加す
る。この電圧が印可された金属電極８ａに電子が集まる
ように偏向電極で電子を偏向する。次にグリッド電極１
５で制御電極部５の直前まで送り出され、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８ａからな
る線順次駆動電極群８のうちのｌ本に電圧を印加するこ
とにより、熱電子はこの電極に引き寄せられ、制御電極
部５に達する。ただ、グリッド電極１５と制御電極部５
の間に集束電極２１を設け、確実に制御電極を通過でき
るようにしている。また、有孔カバー電極２の楕円柱形
状、線順次駆動電極群８の位置、およびそれぞれの金属
電極８ａへの印加電圧を調整することにより、上記線順
次駆動電極群８の任意の一本の金属電極８ａ前面での電
子電流密度がほぼ均一になるように成っている。

【００２３】図６を用いて、電子の偏向の方法を詳しく
述べる。ここで、太線で示されている線は電子の軌道で
ある。金属電極８ａのｎ番目がオン状態にあるとき、こ
こに電子が集まるように電子を偏向する。偏向電極２０
のｎ番目と（ｎ＋１）番目の間を通ってくる電子は、偏
向せずにまっすぐに金属電極８ａｎに届くように偏向電
極２０のｎ番目と（ｎ＋１）番目に電圧を印加する。印
加する電圧値は、グリッド電極１５と有孔カバー電極２
との間にある電位勾配に影響がない値に設定する。偏向
電極２０の（ｎ−１）、（ｎ＋２）番目はｎ、（ｎ＋
１）番目よりも低い値の電圧を印加する。すると、ｎ、
（ｎ＋１）番目と（ｎ−１）、（ｎ＋２）番目との間に
電位勾配ができるために電子の軌道が曲げられる。これ
と同様に（ｎ−２）、（ｎ＋３）番目は（ｎ−１）、
（ｎ＋２）番目よりも低い値の電圧を印加する。する
と、（ｎ−１）、（ｎ＋２）番目と（ｎ−２）、（ｎ＋
３）番目との間に電位勾配ができるために電子の軌道が
曲げられる。電圧差を先ほどより大きく設定するとより
多く電子の軌道が曲げられる。これを離れた偏向電極２
０でも繰り返し行う。その結果、金属電極８ａｎに電子
が集まるようになる。

【００２４】また、ここでは金属電極８ａ毎に偏向電極
２０を設けて説明したが、偏向電極２０の間隔を大きく
しても同様の効果が得られる。

【００２５】電子を偏向することにより、オン状態にな
っている金属電極８ａに到達する電子の数が偏向しない
ときに比べ、増加する。そのため、制御電極部５を通過
する電子の数が増え、蛍光体４にあたる電子の数も増え
る。その結果、輝度があがる。また、集束電極２１を設
けたことにより、制御電極部５の電子通過孔６の壁に衝
突して制御電極５を通過できなかった電子の数が少なく
なる。そのため、実施例１の平面型表示装置より、制御
電極部５を通過する電子の数が増え、より輝度があが
る。

【００２６】その他にも、制御電極部５を通過する電子
の数が偏向をしないときと同じになるように、線状熱陰
極１の電流量を下げると、輝度が偏向をしないときと同
じで、線状熱陰極１の電流量が少ない分、低消費電力に
なる。また、集束電極２１を設けたことにより、制御電
極部５に衝突して通過できなかった電子の数が少なくな
る。そのため、実施例１の平面型表示装置より、線状熱
陰極１の電流量を下げることができ、より低消費電力に
なる。なお、制御電極部５の動作は従来通りである。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
平面型表示装置によれば、陰極から出た電子を偏向電極
で表示走査線に対応する制御電極の方向に偏向し、この
制御電極に電子を集めることにより、制御電極に来る電
子の数が増えるように構成したので、陰極から出た電子
の利用率が高い。

【００２８】さらに、制御電極を通る電子の数が増え、
発光体に衝突する電子の数が増えるため、輝度が向上す
る。

【００２９】さらにまた、輝度を下げずに、陰極の電流
量を下げることができ、消費電力も低くなる。

【００３０】また、本発明の請求項２記載の平面型表示
装置によれば、陰極から出た電子を偏向電極で表示走査
線に対応する制御電極の方向に偏向し、この制御電極に
電子を集め、この集まった電子を集束電極で集束するこ
とにより、この集まった電子が確実に制御電極を通過で
き、より多くの電子を制御電極に送るように構成したの
で、陰極から出た電子の利用率が高い。

【００３１】さらに、制御電極を通る電子の数が増え、
発光体に衝突する電子の数が増えるため、輝度が向上す
る。

【００３２】さらにまた、輝度を下げずに、陰極の電流
量を下げることができ、低消費電力にもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による平面型表示装置の一
部を示す断面斜視図である。

【図２】 本発明の他の実施例による平面型表示装置の
一部を示す断面斜視図である。

【図３】 本発明の一実施例による平面型表示装置の一
部を示す断面正面図である。

【図４】 本発明の他の実施例による平面型表示装置の
一部を示す断面正面図である。

【図５】 本発明の一実施例による平面型表示装置の一
部を示す断面側面図である。

【図６】 本発明の他の実施例による平面型表示装置の
一部を示す断面側面図である。

【図７】 従来の平面型表示装置の一部を示す断面斜視
図である。

【図８】 従来の平面型表示装置の一部を示す断面正面
図である。

【図９】 従来の制御電極の入力電圧波形図である。

【図１０】 画面の表示例を示す図である。

【図１１】 従来の平面型表示装置周辺回路を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 線状熱陰極、２ 有孔カバー電極、３ 前面ガラ
ス、４ 蛍光体、５ 制御電極部、６ 電子通過孔、７
絶縁基板、８ 線順次駆動電極、８ａ，９ａ金属電
極、９ 階調制御電極、１０ 電子放射源、１１ 背後
電極、１２ 密封容器、１３，１４ 分離帯、１５ グ
リッド、１６ 信号処理回路、１７ パルス幅変調回
路、１８ 階調制御電極用駆動回路、１９ 線順次駆動
電極用駆動回路、２０ 偏向電極、２１ 集束電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空に保たれた密封容器内に発光体と、
   この発光体と対向する位置に設けられた背後電極と、こ
   の背後電極と発光体の間に設けられ、発光体に電子を放
   射する陰極と、この陰極と上記発光体の間に介在し、複
   数の電子通過孔を有する表面絶縁性基板と、この表面絶
   縁性基板の両面にそれぞれ複数に分離して設けられ、通
   過電子制御電圧が印加される制御電極と、少なくとも上
   記陰極の制御電極側を覆い、かつ、電子を通過させる多
   数の孔を設けた有孔カバー電極と、有孔カバー電極と制
   御電極の間に設けられ、電子を偏向させるために設けら
   れた偏向電極とを具備する平面型表示装置において、陰
   極から出た電子を偏向電極で表示走査線に対応する制御
   電極の方向に偏向し、この制御電極に電子を集めたこと
   を特徴とする平面型表示装置。
2. 【請求項２】 真空に保たれた密封容器内に発光体と、
   この発光体と対向する位置に設けられた背後電極と、こ
   の背後電極と発光体の間に設けられ、発光体に電子を放
   射する陰極と、この陰極と上記発光体の間に介在し、複
   数の電子通過孔を有する表面絶縁性基板と、この表面絶
   縁性基板の両面にそれぞれ複数に分離して設けられ、通
   過電子制御電圧が印加される制御電極と、少なくとも上
   記陰極の制御電極側を覆い、かつ、電子を通過させる多
   数の孔を設けた有孔カバー電極と、有孔カバー電極と制
   御電極の間に設けられ、電子を偏向させるために設けら
   れた偏向電極と、偏向電極と制御電極の間に設けられ、
   電子を集束するために設けられた集束電極とを具備する
   平面型表示装置において、陰極から出た電子を偏向電極
   で表示走査線に対応する制御電極の方向に偏向し、この
   制御電極に電子を集め、この集まった電子を集束電極で
   集束し、この集まった電子が確実に制御電極を通過でき
   るようにしたことを特徴とする平面型表示装置。