CN1111924A

CN1111924A - 平板型图象显示装置

Info

Publication number: CN1111924A
Application number: CN94190469A
Authority: CN
Inventors: N·兰伯特; G·G·P·范戈康姆; P·H·F·特龙彭纳斯; S·T·迪兹瓦特
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-11-15
Also published as: US5982086A; WO1994029893A1; KR950703204A; EP0654172A1; JPH08502142A; US5959397A

Abstract

一种图象显示装置，具有一真空外壳，其面板内侧设有发光屏，屏不远处有一后壁，其间包含多个电子源，与多个电子传送导管协同工作，导管壁含有介电材料，用以通过真空向离屏很近处传送所产生的电子。设有减少导管壁的不需要的电荷转移影响的器件，以改善起动和/或稳态电子传送状况。在一特定实施例中，导管后壁外侧设有一(起动)导体器件，其上加有起始电位，该起始电位等于或大于为产生电子传送场须施加的电位。

Description

发明背景

本发明涉及一种图象显示装置，该装置有一真空外壳，外壳包括一透明面板和一后壁，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上。

EP-A-436997对上述平板型的显示装置作了描述。平板型的显示装置是具有透明面板、且离其很小距离处设有背板、而面板内表面上覆有荧光点或条状图案的装置。射向发光屏的电子可以控制，以形成一幅从面板前面可见的影象。面板可以是平的，若需要，也可以是曲面的（例如球面或圆柱面）。

EP-A-436997所述的显示装置包括多个并列的电子发射源、与各电子源协同工作且各组成电子传送导管的局部电子传送器件、以及带有电极（选择电极）的编址系统。其中各导管都有介电材料的壁，这些壁具有二次发射效应，适于传送所发射的电子。而编址系统能被逐排驱动，以在面向发光屏的预定的吸取位置吸收来自传送器件的电子。还设有用于传送所吸取的射向发光屏以产生由象素组成的影象的电子的器件。

EP-A-436997所述的图象显示装置的工作原理是基于这样的认识，即当电子冲击一高电阻值的、实际上是电绝缘的材料（例如玻璃或合成材料）时，如果在壁的给定长度上加有足够强的电场（例如在壁的两端之间加上一电位差）时，就有可能传送电子。冲击的电子与壁相互作用而产生二次电子，这些电子又传向壁的另一部分并与其相互作用再产生二次电子，如此不断进行。

出于上述原理，可以做出平板显示装置，其办法是为多个并列的组成传送导管的“隔室”中的每一个提供一列吸取孔，孔处在朝向显示屏的一面上。实际上可以沿顺各导管横向延伸的“水平”线安排这些吸取孔。在靠近这些孔阵的地方加进成排的选择电极，从而使所设置的编址器件能将电子有选择地从“隔室”中吸取过来并射向发光屏，以产生由发光屏上一些活跃面的象素组成的图象。

编址系统可以是单级的或多级类型的。

EP-A-464937特别描述了多级编址系统。一种多级编址系统利用了许多预选的吸取部位，其数目是象素数目的一个分数，与其相关的选择（精选）孔的数目相应于象素的数目，这有提高吸取效率和/或降低连接/驱动电路复杂性的优点。为了控制预选部件，使用了带孔的预选电极方案，而为了控制精选孔，使用了带孔的精选电极图案。

从电子导管中的所需部位吸取电子并将其投向发光屏，就能在发光屏上形成图象。在这种情况下，重要的是导管中的电子不能有过高的速度。如果电子的速度太高，在通过电子导管而传送电子期间电子会进入未编址的选择孔并到达发光屏，这将导致屏上图象的对比度下降。另一方面，在速度太高情况下，它们可不进入（丢失或绕过）一个编址的选择孔而消失，从而不能激发发光屏上的一个选择的象素。出现过高的速度可以是由于与壁的弹性碰撞（回射），或是由于以低速开始的电子完全没有与壁接触或直到它们穿过一段较大的距离（大于几微米）也未与这些壁碰撞从而在其路径上能量越聚越大而造成。这防止这一情况出现，可以加入一个“倾斜”的传送场，该传送场不仅有纵向电场分量（Ey），而且有横向电场分量（Ex），横向电场分量将电子推向无孔的导管壁。在一个最佳实施例中，将电子推向与带吸取孔的前壁相对的各导管的后壁。于是达到使电子流限制到特别靠近后壁的纵向区域。这样，电子在传送期间就“弹跳”穿过壁，于是达到了所期望的效果。

所设的选择器件的选择孔设有电极，这些电极能以第一电压激励，从而经一排上的孔从导管中吸取电子流，或者，若从导管中当时无电子可吸取时，则可用第二“较低”电压激励。加上加速电压就可使选择器件从导管中吸取的电子传向发光屏。通过提供穿过各导管后壁的逐渐（例如线性地）增加的电位，和同样地提供穿过带有吸取孔的各导管壁的增加的但是较低的电位，可以建立所述场分量Ey和Ex。后壁电位可用设在后壁上的高电阻层来限定。为了调整后壁电位，电阻层在传送导管的纵向间隔开的各部位应有一些电接触件。在某一接触件，例如最靠近导管电子输入端的接触件上的电位，应加以仔细调整，以便获得匀称的图象。前壁电位也能调整，例如通过在电子导管的发光屏侧设置多个平行条状电极来调整，这些电极在工作期间可给出接近线性增加的电位。通过在这些电极中设置小孔和将电极连入电路以提供选择电压，这些电极亦可用以改善对图象线的选择。

在上述显示装置中，适当的电位驱使电子沿壁“弹跳”。这意味着，每一个注入的电子在壁上都有机会平均释放出一个二次电子，该二次电子被传送场加速而冲击后壁（或侧壁），于是又产生另一个二次电子，等等。以这种模式驱动时，能达到过高速度的电子数目就被限制在可考虑的程度。

从电子导管中吸取的电子，通过在电子导管与发光屏之间施加足够大的电位差（例如3KV），可以传送到发光屏（其各局部区域），于是可画出在某一时刻的一条影象线。以例如脉冲宽度调制可以实现其视频信息（灰度）要求。吸取孔与屏之间的距离可以非常短，使光斑保持很小。通过在吸取孔与发光屏之间提供一种电子局域化结构，例如以水平和/或垂直壁结构的形式，或以带孔板的形式，从一独立的孔中吸取并向发光屏加速的电子将可局域化。

上述类型的显示装置，其传送机构表现为可自动调节在正常工作状态，即绝缘壁上的壁电荷是自适应的。但是，导管中的电子传送有时有不期望有的阻碍，或者当显示装置开机时、或在沿给定导管部位一段时间没有（或很少有）电子传送以后，发生起动困难。这对发光屏上显示影象会有不良影响。

发明概述

本发明的目的在于提出一种方案，使之在各种不同情况下都有可靠的传送条件（特别是传送总是能够起动，并在起动后一直能维持）。

为此目的，本文开头一段所述类型的显示装置应具有以下的特征：电子传送导管具有最靠近发光屏的壁，并包括用以在导管纵向施加一电位以产生一传送场的电极器件，其中每一传送导管都包括在最远离发光屏的壁的内侧施加一起始电位的器件，该器件使起始电位等于或大于为产生传送场而施加的电位。

本发明是基于以下认识（以后还要详细说明）：上述问题出现在壁电荷偏离了传送条件而延伸以致于传送过程不可能起动或很难起动的场合。特别是这些场合具有这样的特征，即传送导管的后壁局部有太低的（特别是有负的）电位。当显示器开机时，通过使后壁加上高于为传送而施加的电位值（高于一定程度），注入的电子会自动地被吸向壁，于是几乎能立即自动修正到传送状态。

以后还会详细描述为实现本发明方案的各不同实施例，包括：

-在导管后壁的内侧设置高电阻层，而只在传送导管的输出端的这一层有电接触件以施加一电压;

-在导管后壁的外侧设置一导电器件（起动电极）。

附图的简单说明

以下结合附图对本发明的各方面进行更详细的描述。图中相应的部件用了相同的标号。

图1是本发明图象显示装置的正透视图，对其结构的一部分进行了局部剖视，但各部件并未按尺寸比例画出;

图1A是图1结构的正侧视图，用以说明本发明的一般工作原理;

图1B示出图1结构中所用的（选择）电极的排列;

图2A和2B示出图1结构中所用的一个特定电子传送导管涉及“竖直”断面和电压分布的工作原理;

图3为用于本发明的一种壁材料的二次电子发射系数δ作为初级电子能量Ep函数的曲线图;

图4是不同于图1A的另一结构的局部“竖直”剖视图;

图5是一剖视图，示出图1类型的显示装置的一种改进方案;

图6示出图5装置的一部分电极结构;

图7示出本发明显示装置的另一种结构;

图8A和8B示出用于本发明装置的传送导管后壁上的电阻排列图案;

图9A和9B分别以分开和合在一起的方式示出图5中10a、103和10b板上的小孔分布;

图10示出图5上的102板的小孔分布，以及与之对准的荧光点图案7和精选电极13、13′;

图11A和11B示出对图10上的荧光三角点阵的两种不同驱动顺序;

图12示出一种替代的选择电极方案。

图1、1A和1B示出本发明的平板型图象显示装置1，该装置有一前壁（窗口）3和位于其对面的后壁4。在靠近连接前后壁3和4的一个壁2上设有电子源器件5，例如可以是一根线状阴极，其利用电极提供了大量的电子发射器（例如几百），或者同样数目的分开的发射器。每一发射器仅提供例如相当小的电流，因此许多种类的阴极（冷或热离子阴极）都适合作为发射器。各个发射器可以安排在一起（阴极线）或分开安排。它们可以有恒定的或可控的发射量。电子源器件5安排在大致平行于发光屏延伸的一排电子传送导管的进入孔的对面，其中导管由各个隔室6、6′、6″、……等组成，在这种情况下，每一隔室就用于一个电子源。这些隔室由几个壁形成空腔。每个隔室的至少一个壁（最好为后壁）要由适合用于本发明的有适当电阻的介电材料（例如陶瓷材料、玻璃、或其他合成材料-涂覆或不涂覆）制成，其二次发射系数δ在初级电子能量的一给定范围内要大于1（见图3）。该壁材料的电阻值大小应能使在各隔室中的场强（Ey）为电子传送所需要的一百到几百伏特/厘米情况下有尽可能小的总电流（最好小于例如10mA）在壁中流过。在一排电子源5与隔室6、6′、6″的壁之间加上适当的电压，使电子从电子源向隔室加速，然后电子冲到隔室壁上产生二次电子。

在图1的实施例中，靠近设在板3内壁上的发光屏7的隔室壁是由选择板10构成的（见图1A）。选择板10带有一些吸取孔8、8′、8″、……等。靠近吸取孔的一种“门”结构可用于与同时被驱动的发射器结合而从所需的孔中“抽取”电子流。最好是利用各独自驱动的发射器使之与多个条状带孔的选择电极9、9′、9″、……结合。这些电极以所施加的选择电压激励，并设在选择板10的面向前壁3或后壁4的表面上，或者设在两个表面上。若两个表面上都设，则最好经孔8、8′、8″、……使板10相对两面上的相应选择电极相互电连接。对于每一条线都按照例如图1B所示的方式（“水平”电极带有与孔8、8′、8″、……对齐的孔）做出这些选择电极9、9′、9″……。电极上的孔通常至少应与8、8′、8″、……一样大。如果孔较大，就较容易对齐。通过（矩阵式）驱动各独立阴极和选择电极9、9′、9″……可对发光屏7上所需的位置进行编址。将随着离电子进入区距离而增加（几乎为线性增加）的电压加到选择电极9、9′、9″……上。须要经一选择排上的小孔从导管所流动的电子中吸取电子时，可将一脉动电压△U加到各选择电极的恒定电压上。鉴于导管中的电子因与壁碰撞而速度较低，因此△U也可以较低（例如其数量级约为100V至200V）。隔室全高度上的恒定电位差V选择成使其在任何高度上都不从孔中吸取电子。

以“弹跳”方式使电子穿过后壁4而传送的想法示于图2A上。当存在一纵向电场Ey时，电子冲击后壁4的绝缘材料表面就会出现“弹跳”的电现象。横向电场Ex产生于对表面充电时。为了控制电荷（电位）分布，可在后壁上设一低电阻层。但是，在使显示器工作时这需要一个实际上的电源。更实际的解决方法是在后壁上设一内部的高电阻层（未示出）。在该高阻层两边加上电压可用来调整后壁的电位。导管壁（选择板）10上设有多排带孔的电极46、46′、……。这些电极上分别加有低于后壁4的相对部位上局部电位的大致呈线性增加的电位。以这种方法，不仅产生了轴向场分量Ey，也产生了横向场分量Ex。只要没有选择电压施加在电极46、46′、……之一上，就将场分量Ex提供给朝向后壁4的一个能阻止电子获得高速的部件。这改进了影象的对比度。在电子导管49的靠近阴极5的入口部分6中可设一入口电极17，以产生一激励场，该场推动注入的电子使直流向后壁4。

如图8所示，在后壁上电阻层的入口部分处可设一输入接触件T2，而在传送导管的（远）端部可设一输出接触件T1。在本类型的早期装置中，输入接触件上的电位应仔细加以调整，以获取亮度均匀的影象。输出接触件上的电位影响不大。在正常工作情况下，传送机构将自动调节，即绝缘壁上的壁电荷是自适应的（趋向稳态情况）。但是，当显示器开机时，在没有或很少有电子沿给定部位传送一段较长时间的期间之后的某一些时刻，可能会出现这种情况，即壁电荷偏离了稳态状况，以致传送过程受到阻碍或不可能进行，或者很难起动。下列这些情况是有代表性的：

1.在个别的壁部位，其电位比它应有的电位低许多。这时所有电子均弹回，其自稳定机构不容易建立。这种情况阻碍了显示器的有效工作;

2.与其应有的相比，该电位不太低或太高。这时传送过程仍可进行，于是在需要的壁面位置上加或减适量的电荷，就可很快建立起稳定状态。工作时这可能引起某象素处的亮度误差;

3.电位比应有的高许多。这时电子被自动吸向影响电子传送的导管壁。这种情况将会很快自我修正。当然，为校正所需的电子不能去激发发光屏，因此受影响象素处的光输出在校正期间会太低，甚至为零。

本发明的目的在于提出一些不同的实施方案，以维持稳态的电子传送状况。

在第一实施例中，设置了高电阻层的输出接触件，但省去了输入接触件。假如该电阻层具有很高的阻抗但能传导比显示所需的传送电流小得多的电流，这样做是可能的。显示器开机时，在各选择电极的顶和底端加上一电位差，以产生一个传送场，并且将电阻层的输出接触件设定在一初始电位上，该初始电位至少应与为传送场而加的电位一样高。结果，借助向输出接触件的导电性，电阻层被充电到相当高的电位。按照上述第3点的说明，如果向导管中注入电子，传送过程就会快速开始，沿导管长度的电位修正就被（自动）调节。

按照本发明的第二个实施例，省去了导管中的电阻层，而代之以另一电压分布机构。一种简单的方法是利用绝缘材料如玻璃或陶瓷作为后壁本身。这时在后壁的背离吸取孔的一面上设置一个导电器件11（图2A），例如它可以是由铟锡氧化物（ITO）形成的一（连续）层。显示器开机时，在该导电器件（或起动导体）上施加一个高到或很高于为传送而施加的电位。实际选择时，例如可选择与接到选择板10上的（选择）电极器件一端电极的输出接触件的电位相等的电位。显示器开机时，导管后壁内侧的电位将高于为传送而需要的电位，这是因为通过后壁绝缘材料有很小的导电性而造成的，或者在极低导电性情况下，是由电容耦合而造成的。接着，通过前面第3点所述的机理，这一电位很快被修正。

在发光屏显示非常暗的影象时，由电源5加入的传送的电子流非常小，这时由于电流通过后壁4的绝缘材料的泄漏，后壁的电位将向上漂移。当接着出现较亮影象时，相应的较高的传送电子流将使后壁电位稳定在较低数值上。

除了上述的可靠工作外，用起动导体的实施例有对电位不必精确控制的优点。使起动导体有精确电位是不可取的，只需它高到足以使注入的电子传送过程起动即可。如果相当慢地起动传送过程没有问题，则施加于起动导体的电位可以比为产生传送场而加的电位甚至更低。本质在于，起动导体要使后壁不能有局部负向充电。不必像对第一实施的层那样对导电层的材料作仔细选择，而第一实施例的层必须有所需的电阻、线性、和二次发射性能。还有，可简化导管的制造，因为不必在导管的底部设置电阻层。再有，导电器件起到了屏蔽外电场的功能，这种外电场对发光屏上的影象显示可能有有害的作用。

按照第三实施例，通过以下方法也能得到改进，即同样形成绝缘材料的后壁，但在背离吸取孔的一侧设置一个有助于对该壁不同段上施加不同电位的导电器件，而不是在整面上设置导电器件使之有相同的相当高的电位。该实施例设有例如多个平行的易导电材料条，这些条上可加上不同的电位，使其符合为电子传送所必需的导管内部的电位要求。另一方案是设置一层能使电位沿后壁“自动”分布的电阻层。如果需要，该层可有一弯折图案分布。

将一足够大的正向脉冲电压（选择电压）加到被选择的电极46、46′、……之一上，就能在这些位置上从导管中吸取电子，并将其传向发光屏7。在这些位置的每一位置上，正脉冲电压都使场Ex的方向反向，如图2A所示。在导管49的带孔的壁与发光屏7之间，可安排一个隔开的构件，其水平壁12在图2A中可看到。带孔的条状电极46、46′、……可以很简单的方式设置在靠近这一间隔件的各孔附近。另一种间隔件为一块有孔的板，板上的这些孔与条状电极46、46′、……上的孔共轴。也可不用带孔的金属条，而用金属丝的条。

图2B示出导管后壁4的一部分，图中后壁4的外面设有高电阻层48，而多个带孔的条状选择电极46、46′、……设在对面的导管壁上。这个例子工作时，后壁4的所示部分的上部与下部之间存在200V的电位差。高电阻层48保证了沿后壁的电压有很好的分布。面向后壁4的所示部分的一组选择电极46、46′、……从上部到下部也有200V的相同电位差，但选择电极上的电压（本情况下为100V的较低电压）低于后壁的各相对部分的电压。例如，通过向具有300V电位的选择电极上施加一个电压脉冲使电压足以超过对面后壁部分的电压，沿后壁“弹跳”的电子就能在所考虑的选择电极的相应孔的部位上被吸取出来。

应当注意，在层48没加电位差或者这一层不存在情况下，如果选择电极上接上电压，则将沿后壁产生电位分布，平均来说该分布是线性的。这一效应是由电容传递造成的。但是，如果与平均走向稍有偏离，电子传送过程的起动就可能受到阻碍。为了在任何场合都能保证传送过程起动，本发明提供了一个起动导电器件。

可利用以下的制造适用于本发明目的的高电阻层的举例性的方法：

在一块玻璃板上涂覆一层均匀的粘接粉层，该层包含一种玻璃搪瓷粒料与RuOx粒料或类似粒料的混合物。该粉层可以利用例如蚀刻该层，或者用丝网印刷或照象法进行有选择的沉积，来制出一弯折轮廓。接着加热该带粉层的玻璃板，直至其电阻层具有所需要的电阻值。用这种方法可做成兆欧姆（MOhms）数量级的每平方电阻值。在实际的有关类型的显示器中，以该方法可以做到使后壁上该层的上端与下端之间所测得的电阻有10⁷到10¹⁰欧姆。另一种方法是提供一层薄的半导体材料层，如In₂O₃、SnOx、铟锡氧化物（ITO）或锑锡氧化物（ATO）层。于是沿电阻层的高度方向也能获得所需的电阻值。这样的电阻层也可用在带孔壁10的表面上作为与选择电极相连接的分压器。

用于电子导管壁的电绝缘材料其二次发射系数δ至少在初级电子能量Ep的一定范围E_Ⅰ-E_Ⅱ内必须最好大于1，见图3。Ep最好尽量低，例如为10eV的一或几倍。特别是，一些特种玻璃（其E_Ⅰ接近30eV）和陶瓷材料符合这一要求。对那些不符合这一要求的材料，可以涂上一层符合二次电子发射要求的材料，例如MgO。

从结构观点看，导管壁可以用一种既有结构强度又有二次电子发射功能的电绝缘材料制成。另外，导管壁也可用有结构强度的电绝缘材料（例如象

的合成材料），其上设置一层有很好二次电子发射（E_Ⅰ低）的材料（例如石英或玻璃或者如MgO的陶瓷）。业已发现，为在导管中达到对称传送状况，如果要用有二次发射材料的层，则最好至少在底壁和在两个侧壁上设置这些层。

为传送电子而设的电子导管的上端与下端之间的电压随导管的长度而增加。但是，这个电压能通过将一线状电子源设置在靠近导管中央而不是导管一端（如图1）来减小。于是，在每个导管的中央与其顶端之间可加上例如3kV的电压使之能从中央到顶端吸取“向上”的电子流，并在中央与底端之间加上同样大小的电压使之能从中央到底端吸取“向下”的电子流，而不是象电子源放在显示装置“底部”那样在整个高度上要加6kV的电压。用多排平行的电子源甚至能使传送电压降得更多。

利用选择电极从电子导管中的一个孔中吸取的电子射向发光屏7，于是在某一时刻就能在屏上画出一条图线。视频信息可以例如以脉冲宽度调制的形式施加。例如，一个发射器与一个电子导管配合可以用调制时间宽度的脉冲来激励。当用图2A和2B描述的“弹跳”模式时，能达到高速的电子数目受到限制，因为电子受到驱使其向着后壁的电场力的作用。

在电子导管中，电子在与壁碰撞瞬间所获得的速度大致相当于30eV的能量，这等于二次发射系数为1时的能量。进入电子导管11的电子具有较大的能量，即等于G2电位的能量（大于30eV），这些电子可能会有回弹散射，因此它们能穿过未编址的吸取孔，从而若其到达发光屏则影响影象的对比度。

如图4所示，由阴极5发射的电子可以通过导管后壁4上其壁对着阴极5的一个孔而进入入口部分16。用电极G1和G2控制电子的发射。这种机构很难使发射的电子以高速在导管的纵向流动。还应了解，本发明是针对这样的事实，即传送起动问题在一定程度上可以由存在残留气体而造成。气体可在壁面被吸收，特别是在没有电子流时，这降低了二次电子发射的δ值。为降低残留气体如O₂、H₂O、含气体的碳的局部气压，在导管的底壁13和相邻的侧壁部分放置了吸气材料15。吸气材料的沉积可以采用加热含热线（一根放在真空外壳的底部，一根放在顶部，最好还有一根放在靠近阴极处;图中未示出热线）的吸气材料的方法进行。吸气材料最好也设在或靠近导管的顶壁处。

速度限制方案也能用各种其他方法来达到，例如安排驱动电极G1和G2在无斜壁部分5的导管中使阴极5射入入口部分16的电子总能轰击一个壁，和/或激励这些电子使其总能轰击一个壁。另外也可安排阴极5和驱动电极G1及G2，使阴极射出的电子可传向入口部分16并与纵轴呈一定角度。这是应理解为入口部分是导管特别的一部分，该部分中不设吸取孔。

通过在后壁的外表面安置起动导体器件，本发明的显示装置可做到简化结构。特别是，导管之间的壁是作为后壁的一部分而无须做成单独的部分。换句话说，以后壁基板上的通道构成了导管。图7示出了这种结构的一部分的例子。图中限定导管的型面板50其型面面向带孔的选择板51。某些尺寸以举例方式示于图上。板50和51可用例如陶瓷材料或玻璃制造，而所需的轮廓形式可在对板50制造期间做出。（这是可能的，因为若起动导体器件设在板50的外表面，则在限定导管的板50的内表面上无须设置特别的层）。这了使板带有“整体的”导管，可以细分形式（finely divided form）使板的材料与粘接剂混合，并进行注入模制。然后对粘接剂加热使之烧结。另一种方法是用溶胶处理法（sol gel process）来制造板。为此，例如可使SiO₂胶体在一模具中凝固。从模具中取出并使其干燥后进行烧结处理。导管也可用在板50中压槽的方法来制成，这时材料还处于软化状态，就可（例如用轧制法）在一平板中刻出槽，或用腐蚀法（喷粉，power blasting）在一平板中制出槽。

板50的竖立边沿之间的空间52构成了电子传送导管。可从导管中吸取电子，并借助带有吸取孔的选择电极51直接或通过另外的传送导管而射向发光屏，其中吸取孔能经编址驱动或通过导电材料的选择路径54、55、56等而被驱动。

通过导管的传送过程在很大程度上决定了所显示的发光影象的质量或发光屏的质量及工作效率。例如影象的对比度在很大程度上取决于在传送期间经未编址的孔离开导管的电子的数目以及从导管中吸取电子的效率。在这方面，宽高比也是一个重要因素。2/3的比例或偏离2/3不大于25%的比例是较好的。此外，显示装置所用的大部分电能都是耗费在利用传送场使电子在导管中传送方面。

为了减少电源消耗和最大限度地使电压稳定，须要保持传送电压（导管输入端与输出端之间的电位差）尽可能低。但是，若使传送电压太低，一方面，经非选择吸取孔而离开导管的电子数目可能变得过大而降低了对比度;另一方面，太低的传送电压会使传送的不稳定性增加，从而在发光屏上显示出一幅不稳定的闪烁影象。

图5是图1类型的显示装置的局部剖视图，其中特别示出了一个有源编址结构100，它包括带有吸取孔8、8′、8″、……的预选板10a和带有成组彩色选择孔R、G、B的精选板10C。例如三个一组或三个两组的精选孔R、G、B可以与各吸取孔8、8′等联系起来。另一些安排方式也是可以的。为便于说明，图5中示出的孔R、G、B画在同一条线上。但实际应用中，它们通常呈三角形排列。最好在预选板10a与精选板10c之间放一块有孔108的防直接撞击板10b，该板在电子路经上形成了阻挡作用（“小计谋，Chicanes”）。

每一电子传送导管6都限制在构件100与后壁4之间。为了能从传送导管6中经孔8、8′、……吸取电子，在板10a上设置了带孔的金属预选电极9、9′等（借助金属化处理方法）。

孔8、8′、……的壁（也）可以是金属的。最好是在板10a的电子传送导管侧很少或没有电极材料，以保证选择电极尽量少吸收电子，即电极9、9′、……不吸取电流。

阻止吸取电流的另一种方法是，在导管侧实际上要设置电极金属情况下，可使用有很大二次发射系数以致并不能真正吸收电流的材料来制成选择电极表面（在此电子落到电极9、9′、……上）。

与板10a类似，精选板10c上也设有可编址的各排（精）选择电极13、13′、13″，以实现精细选择。在这方面，能使各相应排的精选电极之间实现容性连接（例如，通过耦合电容：称之为AC互连）是重要的。因为预选已经通过选择预选电极9、9′、……完成，因此多个或全部相应的精选电极也能被选择成一组，以完成要由吸取的电子来激励的发光屏7的各区域的选择。

在一个对显示器供电的举例性方案中，将各排预选电极连接到一个电阻分压器上使其直流电压线性增加。该分压器可安置在预选板的边沿上，成真空，并与各排预选电极电连接。电阻分压器连到一电压源上，使预选电极能得到合适的电位以实现在导管中的电子传送。由于放有防直接撞击板10b，各排精选电极在一组或几组中能有相同的直流偏压。

假定设有一彩色选择系统，该系统工作时将影象分为三色组元，各包含一R（红）、G（绿）、B（兰）象素。为选择一个三色组元，将一脉冲，例如250V，加到一预选排的电极上60μS，在施加此脉冲期间，顺序向各所需精选电极上加例如200V的脉冲各20μS。当然，也应当确保选择脉冲与视频信息的同步。视频信息以调幅（或调时）信号的形式加到例如G1电极上（见图1A）。

为保证没有或只有很少数目的电子落到非选择的屏区（部位不正确的区域）而影响对比度和色纯度，在预选板10a与（精）选择板10c之间安置了一块带孔的电绝缘材料的防直接撞击板10b。防直接撞击板10b上的每一小孔108对应于预选板10a上的一个小孔（图2）。

该防直接撞击板上小孔的尺寸（例如其直径为0.35mm）和该板与精选板间的距离（例如为0.25mm）最好选择成不能使电子成直线地从预选孔射向精选板上的小孔。原则上说，最大好处在于，绝大多数（即使不是全部）精选电极可与每组（例如每种色）互连，这称之为DC互连。其理由在于，防直接撞击板上的每个孔的边缘都几乎采用了精选板的相对定位部分的电位。

但是，这意味着全部传送电压（加上传送模式中精选所需的电压）存在于显示器一侧的预选板与防直接撞击板之间的全距离上，因此，该距离不应选得太小，最好大于0.4mm左右。

全部精选电极的DC互连的附加优点在于，施加于发光屏上的一个“柱-加速（Post-acceleration）”电压对整个显示器都可以是相同的，这消除了在传送导管（纵）方向上沿发光屏的任何亮度变化。这一点特别是对阴极最好装在中央的较大发光屏特别重要。

另一项改进是通过将收集电子的电极14、14′、……与放在板10a和10c之间的板10b上的各孔108联系起来而达到的。这些收集电极可以安置在例如板10b或板10c上，可以做成例如条形，并逐排连到电压源D2（图6）上，从而保证仍然通过了板10b的不需要的电子（称为“高弹跳”电子）能吸到收集电极14上，而不能达到发光屏。为实际这一点，最好是通过使精选电极和电子收集电极加上较预选电极为正的电压，以确保预选板与精选板之间形成的（水平）各导管总是处于传送模式。未编址彩色象素的电子收集电极引有较邻近精选电极高的电压，这就保证了有良好的对比度，因为“高弹跳”电子不能到达发光屏而是被电子收集电极吸收了。当一彩色象素被编址后，相应的精选电极就得到高于相应的电子收集电极的电压。

由于在这种方式中为了精选而只需要几个（例如3或6个）连接和耦合电容，因此有可能增加这些电极处脉冲的幅度，使之达到例如400V。这带来了另外的好处：可以将相同的电位施加到所有的电子收集电极上，例如高于精选电极的直流电压100V的电压。这意味着可以做出电子收集电极组件作为例如一个金属隔离件，这就简化了结构。反之，若该方案保持对精选电极不施加这种高值脉冲，这样电极收集电极则必须单独被驱动（电子收集电极的数目等于或少于预选电极的数目），并且应当加负脉冲。

与传送导管中传送过程有关的这些方面可对照的考虑方法也可应用到对通过防直接撞击板小孔的传送过程上。当显示器开机后，其电位应当差不多等于或高于最终传送电位。这可通过在防直接撞击板上设置一“起动”电极图案并对其施加高于为传送而加的电位的一起始电位加以保证。与传送导管后壁上的起动导体器件相当类似，它能更可靠地工作。

在一较佳的实施例中，防直接撞击起动电极的图案与电子收集电极的图案相同（图6），必须以某种形式设在精选孔前面空间的某些地方。必要时，电子收集电极的电位应稍高于防直接撞击板孔上的传送电位，于是，将适当的起动电位条件经电容耦合和尽可能利用防直接撞击板附近的导电性应用于防直接撞击板的小孔中是非常适合的。电子收集电极的严格几何形状可以选择成使通过电容耦合和/或导电性而产生的电位分布最好地适应为在防直接撞击板的小孔中及在预选板与防直接撞击板之间空间中的传送过程所需的电位分布。在这种情况下，将电子收集电极的图案与防直接撞击板上“起动”电极图案结合起来考虑是有好处的。

应当了解，本发明的依据是，显示器的各种部件的导电性应该在正常发射电流情况下要不非常高要不非常低，否则该显示器在亮画面和暗画面情况下的工作将有实质的不同。

在以上所述的显示器中，通过导管的电子传送是通过沿后壁的电子弹跳而进行的。可以在导管后壁的内表面或外表面上设置电阻层。在电阻层两端加上电位差，使电子在电位增加的方向弹跳。电阻层可设计成有迂回形状，迂回伸展于显示器的整个宽度上，使之有足够高的电阻值。如果该曲折的电阻层设在导管的内表面上，则导管之间可能出现水平串扰，这是由于对着编址图象线的后壁电位因电子传送而局部升高以及曲折电阻在水平方向较低而造成的。这就出现了这样的情况（尤其在对比度的损失方面），例如靠近亮图象区的黑图象区不再那么黑。对比度的这一损失可以通过对每一导管沿其纵向各设置一条电阻材料而加以避免。利用使该条材料迂回，能以此曲折电阻的形状结合材料的每平方电阻值来调整总的电阻值。由于与连续的电阻层比较，本实施例中的水平方向上的电阻值有一定程度的增大（由后壁的玻璃材料的面电阻造成），因而在导管之间将不出现水平串扰。

图8示出后壁的一个实施例，该后壁有多个平行排放的在两端部T1和T2之间延伸的曲折条，在以钌的氧化物制成曲折条的情况下，按图上所示尺寸（以mm为单位），其电阻值约为每条13.5×10⁹Ω。所用的钌氧化物每平方电阻值约为10⁷Ωcm。

本显示器是根据沿绝缘体表面的电子传送原理（真空电流远大于通过绝缘体的电流）而工作的。稳态传送的条件是，有多少电子落下，该处就有多少电子离开，换句话说，在整个区域其平均二次发射系数等于1（δ＝1的情况）。二次发射系数由电子落下的速度决定，而该速度（特别是）由电位决定。如果在一给定状态引入了某种变化，例如一个选择电极“通电”或通电结束，则通常电位必须改变，以满足新情况下的δ＝1的条件。这意味着系统壁上的电荷发生变化。这表明要将电荷加入到电子电流中或从其中吸取出电荷，对此以后还将说明。

图9A、9B和10示出图5类型的显示器结构的一部分。图9A和9B分别示出分开的和组合后的预选孔9、9′、防直接撞击板上的孔108和防直接撞击间隔件102。图10示出防直接撞击间隔件102和精选择金属化图案13、13′。图中也示出了精选电极互连的方式（本例中有8个主选择电极;但是，对于这里所描述的作用，后者并不重要。另一满意的情况是用例如6个主选择电极）。一种编址方案示于表1中。所编址的荧光屏有三角形的成组排列，每一三角形组元都包括红、绿和兰色。表1中顺序的编排（对一个导管而言）与图11A所示的相同。每一三角形组元的图象信息的写入，按所示的顺序进行。

表1

（与图11A对照）

借助向不同预选电极施加一预选信号而进行编址时，导管的后壁上就带上了正电荷。通常，平均扫描方向（施加各预选信号的顺序）是与传送方向相反的。在表1的第4行中，预选顺序取跳返（step back）顺序，即预选顺序不是单调地上升或下降。这意味着电子是经过原先编址的正电荷而到达其目的位置的。该电荷的“中和”是以耗费电流为代价的，并产生了相当黑的象素。（在表1的第7行中，正电荷不必先被中和，其强度是“通常”的）。

这种“电荷转移”的补偿是一项称之为“再设定”的工作。当全部预选电极均处于偏离状态时，就可用足够的电流穿过导管使系统再设定，从而使起始传送条件得以恢复。在这种情况下，恢复工作是按影象频率完成的。因为这一频率很低，以这种方式（加再设定脉冲）周期性完成的再设定工作占用很短的时间和消耗很低的电能。老的编址电荷以这种方式而消失。当预选顺序取跳返方式时，再设定工作应在任何情况下都能完成。为了有一可再生的起动位置，最好在每次预选变化时都进行再设定。如果对每一个单独的象素（即表1中的每一行）都进行再设定，看来再设定对表1的编址方案是完全可行的。但是，这是一项耗费大的工作。既耗时，即耗费了用于阴极控制的时间，又耗能，即有相当大的电流穿过整个导管。

一种替代及较简单的补救办法是使预选总是在一个方向进行（即预选顺序只是单调地上升或下降，而不是以跳返方式），以阻止其在一幅影象中的往复移动。表2示出了这种情况的一种编址方案。这时影象可认为是被包括在图11B所示的三角形组元中。在这种情况下，各三角形组元是以自然的形式与防直接撞击间隔件相配齐的。原则上，一个三角形组元中的各彩色能以任意的顺序编址。

表2

（与图11B对照）

前述的参照非单调预选顺序所述的以影象频率进行的再设定处理方法，也有单调预选顺序情况下的优点，特别是在扫描方向与传送方向相反的情况下（因在那种情况下，开始扫描后壁时经常没有所需的电荷条件）。

精选也可以包括使影象色彩强度偏离的电荷转移。业已发现，如果防直接撞击间隔件（即每个三角形组元）中每个小孔的金属化图案（精选电极图案）都大致相同时，这些作用就会大大减小。这种情况如图10所示。图12所示的图案也符合这一要求。

Claims

1、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，其特征在于，所述电子传送导管具有最靠近发光屏的壁，并包括用以在导管纵向施加一电位以产生一传送场的电极器件，其中每一传送导管都包括在最远离发光屏的壁的内侧施加一起始电位的器件，该起始电位至少等于为产生传送场而施加的电位。

2、如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述传送导管有一远离发光屏的壁，该壁的内表面上设有一高电阻材料层，该层只在导管的输出侧设有电接触件，以通过该层施加一起始电位。

3、如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述传送导管有一最远离发光屏的壁，该壁的外表面上有一导电器件，它与用于施加电压的器件电连接，用以限定内表面上的起始电位。

4、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，所述电子传送导管包括用以在导管纵向施加一传送场的电极器件、安置在电子传送导管与发光屏之间的具有带预选孔的预选构件的一选择系统、有多个精选电极用以对各排精选孔进行选择性编址的精选构件、以及安置在预选孔至精选孔的电子路径上的带孔的一块防直接撞击板，其特征在于，所述选择系统包括用以向每条电子路径上的至少一个壁施加初始电位的器件，该初始电位至少等于为沿所述电子路径建立传送场所需的电压。

5、如权利要求4所述的图象显示装置，其特征在于，在所述防直接撞击板的向发光屏一侧的表面上安置有一电子收集电极图案，该电子收集电极与提供初始电位的一电压源连接。

6、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，所述电子传送导管包括用以在导管纵向施加一传送场的电极器件、安置在电子传送导管与发光屏之间的具有带多个预选电极以便对各排预选孔进行选择性编址的预选构件的一选择系统、以及带有精选孔的一精选构件，其特征在于，该显示装置还包括对所述电子传送导管的传送条件进行周期性再设定的器件。

7、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，所述电子传送导管包括用以在导管纵向施加一传送场的电极器件、安置在电子传送导管与发光屏之间的具有带多个预选电极以便对各排预选孔进行选择性编址的预选构件的一选择系统、以及带有精选孔的一精选构件，其特征在于，所述预选电极与选择器件相连接，以便由该选择器件以单调上升或下降的次序逐一选择这些预选电极。

8、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，所述电子传送导管包括用以在导管纵向施加一传送场的电极器件、安置在电子传送导管与发光屏之间的具有带预选孔的预选构件的一选择系统、有多个精选电极用以对各排精选孔进行选择性编址的精选构件、以及安置在预选孔至精选孔的电子路径上的带孔的一块防直接撞击板，其特征在于，所述精选电极的图案是与所述防直接撞击板上的各个孔相联系的，且这些图案大致相同。

9、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，其特征在于，所述真空外壳有一纵向的底部和一纵向的顶部，在该底部和/或顶部的内壁上安置有吸气材料。

10、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，其特征在于，每一个所述传送导管都有一最远离发光屏的壁，该壁的外侧设有一导电器件，它与用于施加电位的器件电连接。

11、如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述电子传送导管是由设在一介电材料基板上的通道形成的。

12、如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述通道的壁上覆有二次电子发射材料。

13、如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述二次电子发射材料是MgO。

14、一种图象显示装置，具有一真空外壳，该外壳包括一透明面板，面板带有含多个象素的用以显示图象的发光屏，该显示装置还包括多个电子发射源、与其协同工作的电子传送导管、和使射向发光屏的电子加速的加速器件，其中导管的壁具有介电材料，用以使发射的电子穿过真空而射向离发光屏只有很短距离的位置上，其特征在于，所述导管具有最接近发光屏的壁，该壁上设有用以施加一电位以便在这些导管的纵向产生一传送场的器件，而在所述壁的对面，还设有防止局部带有负电荷的对面的壁影响的器件。