JPS6290831A - 自由電子の均一な空間電荷雲を実質上のカソ−ドとして用いた平坦型電子制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、平坦型の電子制御装置に係り、特に
、公知のものとは極端に異なる特別設計の平坦型可視表
示装置に係る。

従来の技術 平坦な陰極線可視表示装置に対する典型的な公知の解決
策が第１図に示されている。第１図は、参照番号１０で
一般的に示された公知の高真空装置の一部分を概略的に
示すものである。この高真空装置１０は、フェイスプレ
ー１〜１４と、電気的　　゛に正の燐光被覆アルミ処理
のパックフェイス１６（スクリーン又はアノードとも称
する）とを有するフェイスプレート組立体１２を備えて
おり、このバックプレーｈは、電子が当ることにより、
プレート１４の前面から見た時に可視像を形成する。

フェイスプレートは、平坦なものとして示されているが
、製造上の目的で若干カーブさせることができ（比較的
大きな半径を定める）、それ以外は全て平坦な部品で全
装置が構成される。これは、本発明の装置についても云
えることである。このため、「平坦」という用語は、こ
れらの若干カーブしたものも含むものとする。スクリー
ンの後方で且つバックプレート１８及びバック電極１９
の前方には、一連の熱イオン加熱のワイヤカソード２ｏ
がこれらのスクリーン及びバックプレートの両方と平行
な平面内でこれらに対して間隔をおいて配置されている
。各カソードは、個々の電子雲２２によって一般的に示
されたように、それ自体の長さに沿って且つその周りに
それ自体で自由電子雲を発生供給する役目を果たす。こ
れらの自由電子は、アドレス電極、バッファ電極、収束
電極及び成る場合には偏向手段（これらは全て以下で説
明する）で構成されたグリッドスタック２４によって作
用を受け、これら作用を受けた電子はフェイスプレート
組立体１２のスクリーン１６の特定の領域に衝突し、プ
レート１４の前面に所望の像を形成する。説明上、カソ
ード、スクリーン、グリッドスタック及びバックプレー
トを含む平面をＸ及びｙ軸で定め、これに垂直な軸を２
軸とする。

第１図の説明を続けると、電極のグリッドスタック２４
は、電気的に分離されたバッファ電極２５と、１つ以上
の穴付きのアドレスプレート２６と、１つ以上の収束電
極（そのうちの２つが２８及び３ｏで示されている）と
を備えている。アドレスプレート２６の一例として、こ
のプレートは誘電基体３２を備えており、この誘電基体
は、前面３６と、後面３８と、これら面間で２方向に行
列のプレイとして延びている接近離間された穴４ｏとを
有している。又１図示されたこの特定のアドレスプレー
トは、基体３２の後面に配置された第１組の平行なスト
リップアドレス電極４２と、後面３８の電極４２に直角
な第２組の平行なストリップアドレス電極４４も備えて
いる。説明上、アドレス電極４２は第１アドレス電極と
称し、電極ストリップ４４は第２アドレス電極と称する
。

というのは、これら電極は電子の供給に対して最も近い
アドレス電極と第２番目に近いアドレス電極だからであ
る。電極４２は第１のアドレス電極であるが、実際には
、バッファ電極２５がスタックにおいて第１の電極であ
ることに注意されたい。

前記したように、全表示装置１０を形成する部品は一般
の部品であり、従って、これ以上詳細には説明しない。

又、装置１０を形成する全ての部品が図示されているの
ではないことを理解されたい。例えば、全装置は、ハウ
ジング即ち包囲体を含み、これは、フェイスプレート１
２及びバックプレート１８を一体的に組み込むものであ
ってもよいしそうでなくてもよいが、前記した電気的に
正の燐光被覆スクリーン１６、バック電極１９、カソー
ド２０及びグリッドスタック２４を含む真空内部を画成
するものである。又、この装置は。

高い真空を維持するためのゲッタのようなガス吸収装置
や、自由電子２２の冬雲を形成して制御された正の無指
向性電界を形成するようにカソード２０を付勢する適当
な手段や、その他の種々の電極を電圧バイアスしてカソ
ード電圧に対して正のバイアスをバック電極１９にかけ
、カソードによって発生された自由電子に作用を及ぼし
て、これらの作用を受けた電子が比較的均一な流れで且
つ比較的均一な２輔速度でバッファ電極に向かって移動
するようにさせる手段（図示せず）も備えている。この
プロセス全体にわたり、バッファ電極２５は、カソード
電圧に対して正の電圧に維持され、電子をこれに引き付
けるという積極的な役割を果たす。これと同時に、所与
の時間に第１及び第２の電極の選択された部分をアドレ
スしく適当な電圧バイアスによって）、特定の穴４０を
通してスクリーン１２の方向に電子を引き付ける手段（
図示せず）も設けられている。これらの電子が選択され
た穴をいったん通過すると、残りの電極２８及び３０（
及びもし設けられていれば他の電極）がこれら穴を通過
する電子をスクリーンに収束するか又は偏向するかさも
なくば更に指向するように働く。

装置１０は、公知の成る分類の一般的な例として設けら
れたもので、公知装置の全ての特徴を含むものではない
し、又、特定の装置を代表するものでもないことを理解
されたい。例えば、他の公知装置は、別の構成のアドレ
ス及び収束電極を利用することもあるし及び／又は別の
形式の個々のカソードを備えていることもある。然し乍
ら、第１図に一般的に示す形式の公知適用例の各々にお
いては（本出願人の知る限り）、空間的に非均−な供給
自由電子が発生され、バッファ、アドレス及び収束電極
（及びおそらくは偏向電極）によって直接作用を受け、
所望の像を形成する。装置１０の場合には、カソード２
０を取り巻く自由電子の雲２２がこのような供給電子と
なり、グリッドスタック２４によって直接的に作用を受
ける。

発明が解決しようとする問題点 装置１０によって例示された平坦な表示装置は、空間的
な観点から制御不能に輝度が変化する傾向のある可視表
示装置を形成することが分かっている。この「ウォッシ
ュボード（洗濯板）」作用については基本的に２つの原
因がある。先ず第１に、カソードワイヤによって発生さ
れた自由電子にはカソードワイヤに対してその密度が異
なる。

より詳細には、グリッドスタックに接近する自由電子で
あってアドレスプレートの成る部分のすぐ後方で該部分
から出て来る自由電子の数は、別の部分の後方で該部分
から出て来る電子の数と異なる。それ故、スクリーン上
に等しい輝度のピクセルを形成するために同じ長さの時
間に同じ個数の電子を通過させるように２つの異なった
穴がアドレスされたとしても、実際には異なった量の電
子が穴を通過し、それ故、全体的に異なった輝度のピク
セルが形成される。第２のウォッシュボード作用は、ア
ドレスされる所与の穴に向かって移動されている電子の
幾つかが広い角度で接近することによるものである。こ
の「広角度」の電子は、軸を外れて特定の穴を通過し、
収束に変動を生じさせる。

理想的には、上記のウォッシュボード作用を排除する１
つの方法は、装置１０にカソード２゜を各穴４０の真後
に接近して正確な間隔で設けて、これら穴の各々が同様
の電子貯蔵部から電子を引き出せるようにすることであ
る。このようにすれば、２つ以上の穴が同じ長さの時間
に対してアドレスされた場合に、これらの穴は理想的な
条件のもとて同じ数の電子を引っ張り、それ故、同じ輝
度でスクリーンを照射する。然し乍ら、実際上の観点か
ら、アドレスプレートの多数の穴と同じ数のカソードを
設けることはできず、又、カソード及び間隔を正確に同
じにすることはできない。

装置１０によって例示された装置の別の欠点は、バッフ
ァ電極２５の使い方にある。上記したように、この電極
は、カソード電圧に対して正の電圧に維持される。その
結果、バッファ電極は、バック電極（一般的にこれも正
の電圧に維持しなければならない）と同様に、定電流ド
レインとして働く。

例示装置１０は、平坦型の可視表示装置に対する１つの
解決策である。別の解決策が米国特許第４，２２７，１
１７号、第４，４５１，８４６号及び第４，１５８，２
１０号に開示されている。

これら特許には、−緒に動作する一連の収束、偏向及び
加速電極を用いて、個々の走査電子ビームのアレイを電
気的に正の協働スクリーンに形成する装置が開示されて
いる。この形式の装置には、一般的にウォッシュボード
の問題はないが、カソードからの電子数比に変動がある
ことと、偏向歪及び基線整列に関連した問題がある。

更に別の公知解決策においては、電子がプラズマによっ
て発生される。電子は、プラズマで発生された雲から該
雲の前方にあるアドレススタックによって抽出され、電
気的に正のスクリーンに向けられる。この技術に伴う問
題は、スクリーンの電位を最小とするために電気的に正
のスクリーンとアドレススタックとの間に非常に小さな
スペースを設けなければならないために、スクリーンの
光出力が制限される（弱くなる）ことである。

このため１両者の間の大きな電位がグリッドスタックと
スクリーンとの間のガスをブレークダウンさせる傾向が
ある。又、この解決策には、その他の欠点も知られてい
る。

別の分類の平坦型表示装置では、１本、多数本又はリボ
ン形のビームが使用されて最初は本質的に表示装置の平
面に平行に向けられ、次いで、本質的にＺ方向に向きを
変えられ、直接的にか或いは選択及び／又は収束グリッ
ド構造体によって表示ターゲットの適当な領域をアドレ
スする。それらの例としては、米国特許第２，９２８，
０１４号及び第２，７９５，７２９号に各々開示された
単一の銃を用いたエイケン（Ｅｉｋｅｎ）氏及びガバ（
Ｇａｂｏｒ）氏の装置、米国特許第４，１０３，２０４
号及び第４，１０３，２０５号によって例示されるＲＣ
Ａ多ビームチャンネルガイドシステム及び米国特許第４
，４３７，０４４号に開示されたシーメンス（Ｓｉｅｍ
ｅｎｓ）のＡ、Ｇ、制御スラロム（ｓｌａｌｏｍ）リボ
ン装置が挙げられる。これらシステムのほとんどの欠点
は、それらの構造及び／又は電気的及び電子的な光学制
御器の複雑さにある。

ハイニッシュ（Ｈｅｙｎｉｓｃｈ）氏の米国特許第４゜
４３５．６７２号に開示されたシーメンスの解決策では
、工ないし２ボルトの速度を有すると記載され且つ「電
子貯蔵部」、「電子雲」　「低速度電子の雲」、ｒ電子
蓄積スペース」及び「電子ガス」というように色々に記
載された非常に低速度の電子が貫通するカソード領域が
使用されている。これに伴う問題は、次のとおりである
。

１、これまでは、地磁気によって生じるものや回路の電
流によって生じるもののような僅かな磁界でも空間電荷
雲の均一性が妨げられるので。

密度を均一に維持できること。

２、全カソードスペースに比較的大きな体積が必要とさ
れるために、充分な電子密度に欠けること。

３、スクリーンに小さな良好に定められたスポットを得
るために必要とされる収束作用を制御する目的で実質上
のカソードとして働き得る適度な一定のカソード距離が
ないこと。

問題点を解決するための手段 以上に鑑み１本発明の一般的な目的は、上記したような
非均−な作用もウォッシュボード作用も受けず、又、磁
気放射に著しく敏感でないような平坦型の高真空可視表
示装置を提供することである。

本発明の別の目的は、作動上エネルギ効率の高い平坦型
の可視表示装置を提供することである。

本発明の更に特定の目的は、アドレス電極を組み込んだ
グリッドスタックを備えており、アドレス電極によって
使用するための自由電子を供給するようにされた平坦型
の可視表示装置であって、特に、スタックの一部分を形
成する電極或いはその他の電極が装置の作動中に自由電
子から著しい電流もしくは電力を引きだすことがないよ
うな装置を提供することである。

本発明の別の特定の目的は、最後に述べた形式の平坦型
可視表示装置であって、グリッドスタックの全てのアド
レスされた穴が所与の時間増分中に同じ数の電子を通し
、これにより、上記した非均一性又はウォッシュボード
作用に対して保証するような表示装置を提供することで
ある。

以下で詳細に述へるように、ここに開示する装置は、平
らなリセプタ、例えば、装置１０の一部分を形成したも
のと同一の平坦な表示スクリーンを備えており、即ち、
前面と、被覆された電気的に正の後面と、この後面上に
あって電子が当ることにより上記前面から見た時に対応
する可視像を形成するような手段とを有したフェイスプ
レート組立体を備えている。然し乍ら、本発明は、平ら
なリセブタが可視表示スクリーンである必要はない。例
えば、液晶表示装置のような他の装置を作動するための
個々の電子リードの端面であってもよい。又、この装置
は、第１図の装置１０の一部分を形成するスタック２４
と同一のグリッドスタックを備えているか、又は、穴付
きのアドレスプレートのみを含む構成体を備えている。

更に。

本発明によれば、ここに開示する平らな可視表示装置は
、装置の作動中にアドレスプレートの各々の穴が電子の
等しい供給を受けてこれに作用するように、自由電子の
均一密度の空間電荷雲を第１アドレスグリツドの後面の
すぐ後ろにある該後面と平行な平らなバンド内に確立す
るカソード手段を含む構成体を使用している。

更に、上記した高密度の平らな空間電荷雲は実質上のカ
ソードを形成することが必要とされ、即ち、雲の密度は
、霊的の電界が成る平面（例えば、上記したバンド内）
において少なくともカソード電位まで或いはそれより若
干下まで低下するようなものでなければならない。「空
間電荷雲」という表現を使用する時には、この要求事項
が含まれることを理解されたい。又、「空間電荷カソー
ド」或いは「実質上のカソード」という用語は交換可能
に使用することができる。

ここに示す１つの特定の実施例においては、自由電子の
均一な高密度の空間電荷雲、即ち。

「実質上のカソード」は、バック電極及び加速電極に組
合せて前記した装置のグリッドスタックの第１アドレス
電極を使用することによって確立され、これら３つの全
電極は、第１図のカソード２０のような適当なカソード
手段によって供給される電子に作用する。以下で詳細に
述べるように、これら３つの部品は、カソード手段によ
って放出された自由電子を２つの平らなバンド間で振子
状に前後に振動させるように互いに協働し、上記２つの
バンドの一方は、第１のアドレス電極に隣接してその後
方にあり、もう一方は、バック電極に隣接してその前方
にある。

ここに示す成る特定の実施例においては、第１のアドレ
ス電極は、全装置の休止中に（例えば、アドレス動作が
行なわれない時に）カソード手段に対してほり等しいか
若干負であるようなバイアス電圧に維持される。これは
、休止時間中に、アドレスプレート付近の空間電荷雲が
常に第１のアドレス電極から空間的に分離されることを
保証する。その結果、自由電子からこの電極に電流が流
れることはない。これに対して、装置１０では、そのバ
ッファ電極がそのカソード手段から常時電流を引き出す
。従って、ここに開示する装置は、以下で詳細に明らか
となるように、非常にエネルギ効率のよい方法で作動す
る。

ここに開示する平坦型の可視表示装置全体を添付図面を
参照として以下に詳細に説明する。

実施例 同じ部品が種々の図面全体にわたって同じ参照番号で示
された添付図面を参照し、第１図は既に説明したから第
２図及び第３図について詳細に述べる。第２図は、本発
明によって構成され参照番号４６で一般的に示された平
坦型可視表示装置を示している。この装置は、第１図の
装置１０について既に述べたように、同じフェイスプレ
ート組立体１２（又は他のこのような平らなリセプタ）
と、バックプレート１８と、カソード２０と、穴付きの
アドレスプレート２６とを備えている。穴付きのアドレ
スプレート２６は、フェイスプレート組立体１２の燐光
被覆アルミ処理の後面１６の真後でこれと平行な関係に
配置される。アドレス電極４２は、アドレスプレートの
基体３２の後面３８上を一方向に延びるように示されて
おり、第２のアドレス電極４４はアドレスプレートの逆
の面上を直角方向に延びる。アドレスプレートの穴４０
は、第２図及び第３図の両方に示されている。

装置４６は、アドレスプレートと、スクリーンとの間に
、装置１０の収束電極２８及び３０並びにそのグリッド
スタック２４を形成する他の電極に対応する更に別の収
束、偏向及び／又はアドレス電極を必ずしも含むもので
はなく或いは少なくとも含む必要がない（含んでもよい
が）ことに注意されたい。又、装置４６のワイヤ状のカ
ソードは、装置３．□０の場合のようにＧ１電極４２に
垂直ではなくて、これら電極に平行に延びることに注目
されたい。カソードは、各々の方向に延びることができ
る。更に、装置４６は、最も外部の包囲体を有しており
、これは、その全体が示されていないが、フェイスプレ
ート１４及びバックプレート１８を含むものであって１
、表示フェイスプレートの燐光スクリーン１６、ワイヤ
状カソード２０、アドレスプレート２６及び以下で述へ
る他の部品を含む真空チャンバを画成する。

以上に述べた部品に加えて、全平坦型可視表示装置４６
は、バックプレート１８に隣接し且つこれと平行な（そ
しておそらくはこれによって支持された）平面内におい
てカソード２０の後方に配置されたプレート状のバック
電極５０と、アドレスプレート２６とｔカソードワイヤ
２ｏとの間でこれらと平行な平面内に配置されたグリッ
ド状の加速電極５２とを備えている。これら２つの付加
的な部品が装置４６においていかに動作するかは以下で
詳細に説明する。ここでは、前記したものと組み合わさ
れたこれら２つの付加的な部品は、第１のアドレス電極
４２のすぐ後ろでこれと平行な関係に配置された平らな
バンド（例えば、成る厚みの平らな層）内に自由電子の
第１の均一な高密度の空間電荷雲即ち実質上のカソード
５４を確立すると共に、バック電極５０のすぐ前でこれ
と平行な関係に配置された平らなバンド内に自由電子の
第２の均一な高密度の空間電荷雲５６を確立する。明ら
かなように、空間電荷雲５４は装Ｗ４６の動作にとって
重要なものであり、一方、空間電荷雲５６はこれらの空
間電荷雲がいかに確立されるかによるものであり、装置
の動作にとって重要なものではない。それ故、以下の説
明は、主として空間電荷雲５４についてのものであるが
、空間電荷雲５６も同じ作用を含むことを理解されたい
。

空間電荷雲５４が確立される方法から、以下で述べるよ
うに、この自由電子貯蔵部は前方及び後方の２軸速度が
本質的にＯであり（例えば、アドレスプレート２６の平
面に直角な方向に）そしてマクスウエリアンのクロスビ
ーム速度がランダムであり（アドレスプレートの平面に
平行に）、従って、霊的のいかなる点の電界も本質的に
０である。別の方法として、第１のアドレス電極４２か
ら所与の平面距離にある空間電荷雲５４内の各点即ちサ
ブエリアは、他の各点即ちサブエリアと同じ本質的に０
の電界状態を表示する本質的に同じ自由電子密度を備え
ている。このように、互いに同一な「実買上のカソード
」は、アドレス電極４２のすぐ後方の各穴４０に確立さ
れる。装置のアドレスモード中に電子が穴によってこれ
らの実質上のカソードから引き出された時には、これら
が残すボイドが直ちに埋められて雲全体の均一性を保持
するようにされる。但し、これは、放出される電子の数
が以下で述べるようにグリッドスタック及び加速電極に
よって引き出される電流より充分に大きい場合である。

このため、雲５４は、アドレスされた穴へ引き込まれる
自由電子の数に比して以下で述べるように充分に高密度
とされ、穴によって雲をアドレスする場合には雲の電界
への作用が最小とされる。電子が雲から引き出された時
には、平衡状態を維持しようとする雲の傾向により、す
ぐ周囲にある電子が移動してボイドを埋めるように瞬間
的な再分布が生じる。これは、各穴が電子の連続的な供
給を引き出し、各供給が互いに他の供給と同じであるよ
うにする。

空間電荷雲５４について説明したが、この雲をいかに確
立するかについて述べる前に、この雲をアドレスプレー
ト２６に組合せて使用し、制御された電子ビー１１を雲
から選択された穴４０を通してスクリーン１６に向けて
これに所望の可視像を形成する方法に注目する。このた
め、幾っがの用語について述べなければならない。特に
、付勢即ちアドレスされる穴は、雲５４がらの電子をス
クリーン１６に向けさせる穴である。一方、付勢即ちア
ドレスされない穴は、電子の通過に対して電子的に閉じ
た状態に保たれる。

特定の穴がアドレスされるか否かは、その穴を互いに直
交して横切る特定の第１及び第２のアドレス電極４２及
び４４にか＼る電圧によって左右される。全く穴がアド
レスされない場合、即ち、静止モード中には、第１アド
レス電極がカソード２０にほゞ等しいか或いはそれに対
して若干負の電圧に維持され（バイアスされ）、一方、
第２アドレス電極はゼロ又は負のカットオフ電圧に維持
される。従って、全く穴がアドレスされない場合には、
雲５４からの電子がアドレスプレートに吸引されず、そ
れ故、いずれのアドレス電極によっても電流が引き出さ
れず、電力は全く消費されない。これは、カソード２０
に対して常に正の電圧に維持されたバッファ電極２５を
通して連続的に電流が引き出された装置１０と区別され
るべきである。

バッファ電極をスタックに使用する場合には、第１のア
ドレス電極は必ずしもゼロ又は負である必要はないが、
バッファと組合せたときに第１アドレス電極を通してグ
リッドスタックへ電流が流れ込まないようにしなければ
ならない。成る場合には、多量の電力を消費しないよう
な僅かな量の正のバッファ電圧が収束を行なう手段とし
て効果的である。

各組のアドレスグリッドにか＼る正確な「カットオフ」
電圧は、互いに他の組みのターン・オンパルス電圧によ
って電界貫通による電流が流れないように調整しなけれ
ばならない。バッファ電極を第１のアドレス電極の前方
に使用した時には、第５図について述べるように、この
後者によって確立された組合せ電界がバッファの存在し
ない第１アドレス電極と同じ機能を果たさねばならない
。

特定の穴を付勢即ちアドレスするためには、その特定の
第１及び第２のアドレス電極が両方ともカソード電位に
対して正のカソード電圧レベルに付勢されねばならない
。説明上、カソード電位もしくはカソード基準電圧は全
装置のアドレスモード中にはその単電位値であることを
理解されたい。カソード２０が直熱構造体である場合に
は、カソードを加熱するために非アドレスモード即ち周
期がなければならない。装置のこの非アドレスモード中
には、カソード電位が全ての点で第１アドレス電極に対
して正であるかもしくはゼロでなければならない。カソ
ードが加熱された場合には、非アドレスモードの必要は
なくなる。アドレスモード中にアドレスされる特定の穴
に関連した第１アドレス電極はカソードより高い電圧に
増加されるので、付勢された第１アドレス電極以外のも
のを通して雲５４から電子が吸引されることにより成る
程度の電力が消費される。然し乍ら、これによって生じ
る電流の引き出しは、例えば、第１アドレス電極に沿っ
た単−又は二重の行もしくは列に含まれたもののように
比較的少数のピクセルが同時にアドレスされるだけであ
るから無視することができ、それ故、電力ロスも無視す
ることができる。

空間電荷雲５４と、アドレスプレート２６を作動する方
法とについて説明したが、空間電荷雲５４をいかに確立
するかを示した第４図について説明する。先ず、全アド
レスプレート２６が静止モードにあり、即ち、各穴が非
アドレス状態に保たれるものと仮定する。この状態のも
とでは、第１アドレス電極の電圧（ＶＦＥで示す）は、
カソード電圧Ｖｋに等しいか又はそれより若干負である
カットオフ値に保たれる。前記したように、第２のアド
レス電極の電圧（Ｖｓｅで示す）は、カットオフに保た
れる。これと同時に、バック電極５０は、カソード電圧
Ｖｋに等しいか又はそれより若干負であるＶＦＥに近い
電圧ＶＢＥに保たれる。図示された特定のカソードシス
テム及び特定の間隔については、カソードの電子放出を
増加しつつも。

この増加した放出に比して著しい電流を吸収しないよう
に、バック電極を非常に僅かに正である電圧で作動させ
ることがしばしば望ましい。一方、加速電極５２の電圧
Ｖ　ａｃｃは、カソード電圧及び両型圧ＶＦＥ及びＶ［
３Ｅに対して正のレベルに維持される。

装置は、グリッド構造体の後方の領域にある側壁がバッ
ク電極の電位となるように構成しなければならない。こ
れは、静止作動中にバックプレートの側壁とグリッドス
タックとの境界内に自由電子を閉じ込め、それ故、加速
板は唯一の電流収集器となる。

前記した電圧バイアス状態のもとで、電子がワイヤ状の
カソード２０から放出される時には、これらがカソード
から加速電極に向かって引き出され、その一部分が成る
有限の時間周期において加速電極のメツシュによって実
際上さえぎられる。

慣性により、他の部分はメツシュ状の加速電極を通して
第１アドレス電極４２へ向かう。加速電極のグリッドに
よってさえぎられなかった電子の部分は、グリッドの透
過特性、説明上約９５％とする、にほゞ等しくなる。こ
れは、所与の数の電子が加速プレートに向かって吸引さ
れるたびに、その９５％が透過し、５％が透過しないこ
とを意味する。上記したように、第１のアドレス電極は
、カソード電圧に等しいか或いはそれより若干負の′重
圧レベルにバイアスされる。従って、これらの電極と到
来する電子との間に反発力が発生し、これにより、電子
の速度を低下し、結局は、これらを瞬間的に停止させ、
加速電極に向かって後方に反発させる。加速電極のメツ
シュに戻ると、これら電子の一部分、例えば、５％は加
速電極によってさえぎられ、一方、その他の部分はこれ
を貫通し、バック電極に向かって移動する。バック電極
は第１アドレス電極と同じ電圧であるので、到来する電
子は加速電極に向かっても度され、プロセス自体が振子
状に繰り返される。

上記の作用が第４図に重畳する波形６０によって概略的
に示されている。電子は、それらの速度が加速電極に直
角な方向に（例えば、Ｚ方向に）ゼロになる時に、第１
アドレス電極及びバック電極に平行で且つこれに隣接し
た平らなバンドにおいて分岐することに注意されたい。

電子の速度は、第１アドレス電極及びバック電極から若
干具なった距離においてゼロになり、バンドの厚みが部
分的に考慮される。このため、電子は異なった熱速度（
比較的狭い範囲内の）でカソードから放出され、それ故
、電子は若干具なったエネルギで接近する。その結果、
このように画成されたバンド内で電子は束になる傾向が
あり、前記の空間電荷雲５４及び５６が形成される。こ
れと同時に、雲を形成する電子は、加速電極と平行なう
ンダムな方向に（例えば、Ｘ及びｙ方向に）移動しよう
とする。然し乍ら、これら後者の方向の空間電荷フィー
ルドはそれら自体で互いに打ち消し合う傾向があり、従
って、前記したように全ての方向にゼロのフィールドを
効果的に有する空間電荷雲が形成される。

以上の説明から明らかなように、第１アドレス電極及び
バック電極５０に対する空間電荷雲各々５４及び５６の
接近領域は、主として、これら後者の電極にかＮる電圧
の値と加速電極の電圧の値とによって左右される。更に
、加速グリッドからの空間電荷雲の接近領域は、本質的
に、加速グリッドに流れる電流の密度と加速グリッドの
電圧との関数である。この大きさの値は、プレーナダイ
オードに対するチャイルド・ラングミュアの式から推定
できる。

Ｘｏ” 但し、Ｊは加速電極を通る電極の密度であり。

ａ２は２，３３５Ｘ１０”−’アンペア／ボルトに等し
い定数であり、 Ｖａｃｃは加速電圧であり、 Ｘｏは熱速度を無視する上記電流及び電圧の所与の値に
対する空間電荷のはゾゼ ロの電位境界である。

従って、単位距離において次のように書き直すことがで
きる。

ａ　Ｖａｃｃ３／４ Ｘｏ＝− Ｊ１／２ カソード構造体が存在しないと仮定すれば、加速電極と
バックプレートとの間のスペースについても同じことが
云える。これは、もちろん、所与の例からの若干の設計
的な相違を必要とする。

グリッドスタックの第１電極（第１アドレス電極又はバ
ッファ電極）のフィールドが理想的にカソード電位と等
しい場合には、ＸＯと第１のグリッドスタック素子との
間の空間の電子速度がＺ方向及びｘｙ平面において本質
的に熱的となる。

負の値は、リニアな負の勾配を生じ、これにより、グリ
ッドスタックに至る空間電荷の接近境界が後方に押され
ると共に、実質上のカソード（即ち、空間電荷雲）がグ
リッドから離れるように押され、空間電荷がより狭く且
つ高密度になる。

これは、第１アドレスグリツド又はアドレスグリッドと
バッファ電極の組合体をアドレスする状態においてより
高い電圧の必要性を増す傾向がある。

スタックの入口の値が若干圧である場合には、チャイル
ド・ラングミュアの法則がｘＯからスタックまでの領域
において有効となる。但しここでスタック入口の電圧が
式に代入され、ＸＯは最小電位からスタックの入口まで
の距離である。

以上の説明と、電力レベルを低く保ち且つパルス振幅を
最小に保つ要望から、種々の理由で、設計上の関数を次
のように調整しなければならなＩＩ）。

１　、　Ｖａｃｃを適度に低くする。

２、スタックの近くの電子の密度を高くする。

３、加速電極からの距離ｘｏをグリッド構造体からの距
離よりも大きくする。

収束を目的とする兼ね合いは、もちろん、前記したよう
に行なうことができる。

放出電子の電流がグリッド構造体及びターゲット即ちス
クリーンによって吸収される電流よりも大きいならば、
実質上のカソード即ち均一な空間電荷雲は常に存在する
ことに注意されたい。電圧及び他のパラメータの典型的
な値は、例えば、次の通りである。

ＶＢＥ＝ＯＶ Ｖａｃｃ＝　１５ないし２０Ｖ スタック入口のフィールド（静止）＝はソＯｖ加速電極
とグリッドスタックの間隔＝、０７０カソードの電子放
出＝ｒｎａ／表示面積ｉｎ２再び簡単に述べると、次の
ことに注意されたい。

本発明の目的は、装置全体の収束及び強さ、即ち輝度容
量を調整するためにアドレスプレート２６に対して雲５
４の位置を調整できるようにすることである。又、雲を
第１のアドレス電極にできるだけ近づけて配置すること
により、アドレスされる所与の穴へ電子を引き込んで通
すに必要なエネルギの量が最小とされる。これと同時に
、穴と穴との間の「クロストーク」も最小とされる。

これは、電子がアドレスされた１つの穴を通して引き出
されるがそれに隣接するアドレスされない穴を通して引
き出されることはなく、隣接する穴の表示状態（輝度及
び／又は収束）には影響しないことを意味する。

空間電荷雲５４を第１のアドレス電極にできるだけ近づ
けるようにする１つの方法は、加速電極を第１のアドレ
ス電極にできるだけ近づけて配置すると同時に、ＶＦＥ
をカソード電圧Ｖｋにできるだけ近く然もそれに対して
負に維持することである。このようにして、空間電荷雲
は、２つの間の小さな高密度のバンド巾に押し込まれる
。この後者の点については、近づきつつある電子の影と
なるように加速電極を第１のアドレス電極に近づけては
ならない。これと同時に、問題とする特定の領域におい
てカソード２０と加速電極との間隔を最小としてカソー
ドにか＼る電圧を所与の放射電流レベルに対して最小の
レベルに維持できることが所望される。加速電極がカソ
ードに接近している程、所与の電流に対して必要とされ
る電圧が低くなる。従って、所与の電流において電圧を
最小とすることにより（カソード／加速電極の間隔を最
小とすることによって）、エネルギ消費を最小とするこ
とができる。カソードと加速電極との位置関係について
更に述べると、加速電極は図示されたようにカソードと
アドレスプレート２６との間にあるのが好ましい。然し
乍ら、ここに述べる構成の場合には、加速電極をカソー
ドの反対側に配置することもできる。

実際の場合には、典型的なアドレスプレートが行列のア
ドレス動作を受ける。全装置４６の用途にもよるが、第
１アドレス電極は、行又は列のアドレス動作に使用され
、第２のアドレス電極は逆の方法で使用される。スタッ
ク構造体が蓄積システムとして使用されない場合には、
装置は行又は列の逐次システムとして最も良好に作動さ
れる。

換言すれば、行の逐次アドレス動作が使用される場合に
は、第１のアドレス電極が一度に１行づつ逐次にオンに
され、各行に対して全ての列が同時にアドレスされる。

従って、グリッドスタック及びスクリーンの組合体は、
カソード電流の厳密に同じ一部分を吸収する傾向があり
、それ故、表示輝度及び収束の均一性を維持する助けを
する。列を逐次にアドレスする場合には、第１の制御グ
リッドにおいて列が逐次にアドレスされ、全ての行は第
２の制御グリッドにおいて同時にアドレスされる。同時
にアドレスされた列又は行のアレイが分割される場合に
は、輝度或いは行又は列の量の平均を高めるようにして
２つの行又は列を各々第１アドレス電極でアドレスする
ことができる。

第５図の装置４６に示された電位グリッド状のバッファ
電極５２をグリッドスタックの入力側でグリッドスタッ
クに対してアドレスする目的により、負又はおそらく正
の第１選択電極を用いてこの電極に適切なカットオフレ
ベルを形成することが必要とされる場合に、収束を調整
するか又はスタックに対してはゾゼロの入口フィールド
を維持するように空間電荷を制御する手段が提供される
。このような装置４６′は、そのバッファ電極６２を除
けば、装置４６と同一であり、上記した全ての部品及び
バッファ電極を備えている。この後者の電極は、グリッ
ドスタックに対する入口フィールドがカソード電圧Ｖｋ
に対して若干負となるか或いはゼロとなるような電圧で
作動される。

このように、空間電荷雲５４は、バッファ電極のすぐ後
方に確立される。

装置４６又は４６′のいずれかにおいて、自由電子を供
給する手段は平行なカソードワイヤとして説明し、加速
電極はグリッド状のものとして説明した。装置４６又は
４６′を形成するこれらの部品及び他の部品は、本発明
の精神から逸脱せずに設計上変更できることを理解され
たい。例えば、所望の空間電荷雲を確立するために装置
内の適当な位置に適当な電子供給が与えられる限り、カ
ソードは平行なカソードワイヤもしくはワイヤの形態で
ある必要が全くない。

電子の放出電極が表示装置の活性領域から外部に配置さ
れている場合には、ｘ−ｙ方向及び２方向の両方に比較
的大きな角度的な広がりで且つ加速電極を通過する時に
受ける最大速度より小さいか又はそれに近い速度で電子
を注入するのが好ましい。これは、最大のランダムな広
がりを確保する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、公知技術によって構成された平坦型の表示装
置の概略側面図、 第２図は、本発明の一実施例によって構成された平坦型
の可視表示装置の部分破断分解斜視図。 第３図は、第２図の装置の概略側面図、第４図は、第２
図及び第３図の装置を作動上の観点から示した図、そし
て 第５図は、本発明の第２の実施例によって構成された平
坦型可視表示装置の概略側面図である。 １ｏ・・・公知の平坦型可視表示装置 １２・・・フェイスプレート組立体 １６・・・燐光被覆アルミ処理の後面 １８・・・バックプレート ２０・・・ワイヤ状カソード ２４・・・グリッドスタック ２６・・・穴付きのアドレスプレート ２８．３０・・・収束電極 ３２・・・アドレスプレートの基体 ３８・・・後面 ４０・・・穴　　４２・・・アドレス電極４４・・・第
２のアドレス電極 ４６・・・本発明の平坦型可視表示装置５０・・・プレ
ート状バック電極 ５２・・・グリッド状加速電極 ５４・・・空間電荷置部ち実質上のカソード５６・・・
第２の空間電荷雲

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）前面と、その反対の後面と、この後面上にあって
   、これに電子が当たることにより上記前面に可視像を形
   成する手段とを有している平らなフェイスプレートと、 上記フェイスプレートの後面より後方でこれと平行にさ
   れている平らなバンド内に自由電子の均一な空間電荷雲
   を確立するためのカソード手段を含む構成体と、 上記フェイスプレートの後面と直面離間関係でこれと上
   記均一な空間電荷雲との間に配置されていて、上記雲内
   の電子に制御されたやり方で作用を与え、この作用を受
   けた電子が上記フェイスプレートの電気的に正のスクリ
   ーンの特定の領域に当たって上記フェイスプレートの前
   面に所望の像を形成するようにさせるアドレス手段とを
   具備することを特徴とする平坦型の可視表示装置。
2. （２）上記アドレス手段はアドレスプレートを備え、こ
   のアドレスプレートは、上記フェイスプレートに直面す
   る前面及び上記空間電荷雲に直面する後面を有した穴付
   きの誘電基体と、この基体の後面に配置された第１電極
   アレイと、上記基体の前面に配置された第２電極アレイ
   と、上記アドレスプレートが上記制御されたやり方で上
   記雲内の電子に作用を与えて上記フェイスプレートの前
   面に上記所望の像を形成するように上記電極アレイを電
   圧バイアスするための手段とを備えている特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。
3. （３）上記カソード手段は上記アドレスプレートの後方
   に自由電子の供給を与えるように働き、均一な空間電荷
   雲を確立するための上記構成体は、上記第１電極アレイ
   及び上記カソード手段と、上記空間電荷雲の後方でこれ
   と平行にされた平面内を延びる電圧バイアスされたバッ
   ク電極と、上記空間電荷雲と上記バック電極との間でこ
   れと平行にされた平面内を延びる電圧バイアスされたグ
   リッド状の加速電極とを備え、上記第１電極アレイ、バ
   ック電極及び加速電極は、上記カソード手段によって供
   給される自由電子に作用して、上記空間電荷雲を確立す
   る特許請求の範囲第２項に記載の装置。
4. （４）アドレス手段が上記雲内の電子に作用しない時間
   中に、上記第１電極アレイ及びバック電極の各々にかゝ
   るバイアス電圧は、上記カソード手段によって送られる
   上記自由電子の電荷にほゞ等しいか又はそれより若干負
   であってこれら自由電子を反発し、上記加速電極にかゝ
   るバイアス電圧は上記自由電子の電荷に対して正であっ
   てこれら自由電子を吸引し、これにより、所与の時間増
   分中に、上記カソード手段によって送られる電子の一部
   分が上記加速電極によって収集され、一方、このように
   送られる電子の他部分は、加速電極に向い且つこれを通
   して前後に引張られる時に上記第１電極アレイ及び上記
   バック電極の付近の平らなバンド間で振動し、これによ
   り、上記第１電極アレイに隣接した平らなバンド内に上
   記第１に述べた空間電荷雲を確立すると共に、上記バッ
   ク電極に隣接した平らなバンド内に第２の均一な空間電
   荷雲を確立する特許請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）前面と、その反対の後面と、この後面上にあって
   、これに電子が当たることにより上記前面に可視像を形
   成する電気的に正の手段とを有する平らなフェイスプレ
   ートと、 上記フェイスプレートより後方でここから離間された領
   域に自由電子の供給を与えるカソード手段と、 上記フェイスプレートの後面と直面離間関係で、これと
   、上記自由電子の供給を含む上記領域との間に配置され
   た穴付きのアドレスプレートを備えているアドレス手段
   と、 上記領域の後方でこれと平行にされた平面内に延びるバ
   ック電極と、 上記領域内において上記アドレスグリッドと上記バック
   電極との間でこれらと平行にされた平面内に延びている
   グリッド状の加速電極と、上記アドレス手段と、上記バ
   ック電極及び加速電極が上記領域内で上記カソード手段
   により送られる自由電子に作用を及ぼすようにさせて、
   上記アドレスプレートと加速グリッドとの間でこれらと
   平行にされた平らなバンド内に自由電子の均一な空間電
   荷雲を確立するように、上記アドレス手段、上記バック
   電極及び加速電極を電圧バイアスする手段とを具備し、
   これにより、上記アドレスプレートは制御されたやり方
   で上記雲内の電子に作用を与えて、これらの作用を受け
   た電子が上記フェイスプレートの後面の特定領域に当た
   り、フェイスプレートの前面に所望の像を形成すること
   を特徴とする平坦型の可視表示装置。
6. （６）前面と、その反対の後面と、この後面上にあって
   、これに電子が当たることにより上記前面に可視像を形
   成する手段とを有した平坦型表示装置のフェイスプレー
   トの上記前面に可視像を形成する方法において、 ａ）上記フェイスプレートの後面より後方でこれと平行
   にされた平らなバンド内に自由電子の均一な空間電荷雲
   を確立し、 ｂ）上記フェイスプレートの後面と直面離間関係でこれ
   と上記均一な空間電荷雲との間にアドレス手段を設け、
   そして ｃ）上記空間電荷雲内の電子に制御されたやり方で上記
   アドレス手段が作用を与えるようにこのアドレス手段を
   作動し、作用を受けた電子が上記フェイスプレートの後
   面の特定領域に当たって、上記フェイスプレートの前面
   に上記像を形成することを特徴とする方法。
7. （７）電子受入平面を画成する手段と、自由電子の供給
   源と、複数の離間された穴が貫通しているアドレスプレ
   ートを含むアドレス手段とを具備し、このアドレス手段
   は上記電子受入平面の後方でこれと直面離間関係に配置
   されていると共に、上記供給源からの自由電子に制御さ
   れたやり方で作用を与えるように構成され、この作用を
   受けた電子が特定の上記穴を通して上記電子受入平面の
   特定の領域へ向けられるような平坦型の電子制御装置に
   おいて、 ａ）上記アドレスプレートから離れた位置に自由電子の
   ソースを形成する手段と、 ｂ）上記自由電子のソースに作用して自由電子の空間電
   荷雲を確立する手段とを具備し、この空間電荷雲は、上
   記アドレスプレートの上記穴の後方でそのすぐ近くの所
   定の位置に実質上のカソードを形成すると共に、上記ア
   ドレス手段の作用を受ける自由電子の上記供給源として
   働き、上記空間電荷雲の各々は、少なくとも自由電子の
   供給源が上記アドレス手段の作用を受けない時の上記装
   置の作動中に、上記雲とこれとは離れた位置にある自由
   電子ソースとの間のスペースを埋める自由電子の密度よ
   り大きな均一な自由電子密度を表わしていることを特徴
   とする平坦型の電子制御装置。
8. （８）電子受入平面を画成する手段と、自由電子の供給
   源と、複数の離間された穴が貫通しているアドレスプレ
   ートを含むアドレス手段とを具備し、このアドレス手段
   は上記電子受入平面の後方でこれと直面離間関係に配置
   されていると共に、上記供給源からの自由電子に制御さ
   れたやり方で作用を与えるように構成され、この作用を
   受けた電子が特定の上記穴を通して上記電子受入平面の
   特定の領域へ向けられるような平坦型の電子制御装置に
   おいて、 ａ）上記アドレスプレートから離れた位置に自由電子の
   ソースを形成する手段と、 ｂ）上記自由電子のソースに作用して、この作用を受け
   た電子の一部分が上記穴の後方でそのすぐ近くにある第
   １位置と上記穴の更に後方にある第２位置との間で前後
   に振動するようにさせる手段とを具備し、上記第１位置
   では自由電子の集中した雲が形成されて、上記アドレス
   手段の作用を受ける上記自由電子の供給源として働き、
   そして上記第２位置では自由電子の集中した雲が形成さ
   れることを特徴とする平坦型の電子制御装置。
9. （９）電子受入平面を画成する手段と、自由電子の供給
   源と、複数の離間された穴が貫通しているアドレスプレ
   ートを含むアドレス手段とを具備する平坦型の電子制御
   装置を作動する方法において、上記アドレス手段は上記
   電子受入平面の後方でこれと直面離間関係に配置されて
   いると共に、上記供給源からの自由電子に制御されたや
   り方で作用を与えるように構成され、この作用を受けた
   電子が特定の上記穴を通して上記電子受入平面の特定の
   領域へ向けられるようにされ、上記方法は、ａ）上記ア
   ドレスプレートから離れた位置に自由電子のソースを形
   成し、 ｂ）上記自由電子のソースに作用して自由電子の空間電
   荷雲を確立し、この空間電荷雲は、上記アドレスプレー
   トの上記穴の後方でそのすぐ近くの所定の位置に実質上
   のカソードを形成すると共に、上記アドレス手段の作用
   を受ける自由電子の上記供給源として働き、上記空間電
   荷雲の各々は、少なくとも自由電子の供給源が上記アド
   レス手段の作用を受けない時の上記装置の作動中に、上
   記雲とこれとは離れた位置にある自由電子ソースとの間
   のスペースを埋める自由電子の密度より大きな均一な自
   由電子密度を表わしていることを特徴とする方法。