DE69828750T2

DE69828750T2 - Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69828750T2
Application number: DE69828750T
Authority: DE
Inventors: Takatsugu Ibaraki-Shi Kurata; Michio Hirakata-shi Ohsugi; Hironari Takatsuki-shi Taniguchi; Koji Kobe-shi Matsuo; Kanji Takatsuki-shi Imai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: US6236381B1; DE69828750D1; EP0920049B1; EP0920049A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilddisplayvorrichtung vom Flachbildschirmtyp und insbesondere eine Vorrichtung, die für eine Videokamera und dergleichen verwendet wird.
Eine einschlägige Bilddisplayvorrichtung vom obenerwähnten Typ wird bereits in den Patent Abstracts of Japan, Band 97, Nr. 1 & JP-A-B 236 044 beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt eine Elektronenquelle mit mehreren Steuerelektroden zum Bereitstellen von Elektronenstrahlen, eine Horizontalablenkelektrode, eine Lochmaske und einen Fluoreszenzschirm. Durch Ändern der Ablenkspannung wird eine Injektions-Kollisions-Entfernung jedes Elektronenstrahls von dem Schirm so eingestellt, daß sie 3/n der emittierenden Entfernung des Schirms beträgt, und jeder Elektronenstrahl wird veranlaßt, zu kollidieren und zu emittieren, so daß nacheinander angeordnete drei Elektronenstrahlen um jeweils 1/n des emittierenden Bereichs des Schirms überlappt werden.
Herkömmlich sind Kathodenstrahlröhren als Bilddisplayvorrichtungen für Farbfernsehgeräte, Personal Computer und dergleichen verwendet worden. In den vergangenen Jahren jedoch wurde gefordert, daß Bilddisplayvorrichtungen miniaturisiert und leichter und dünner hergestellt werden. Um diesen Forderungen zu genügen, sind verschiedene Arten von dünnen Bilddisplayvorrichtungen entwickelt und kommerzialisiert worden.
Unter diesen Umständen sind jüngst verschiedene Arten dünner Bilddisplayvorrichtungen erforscht und entwickelt worden. Insbesondere sind Flüssigkristalldisplays und Plasmadisplays aktiv entwickelt worden. Die Flüssigkristalldisplays sind auf verschiedene Arten von Produkten wie etwa tragbare PCs, tragbare Fernsehgeräte, Videokameras, Kraftfahrzeugnavigationssysteme und dergleichen angewendet worden. Zusätzlich dazu sind die Plasmadisplays auf Produkte wie etwa großformatige Displays angewendet worden, beispielsweise 50,80 cm- (20 Zoll)-Displays oder 101,60 cm-(40 Zoll)-Displays.
Zu Problemen eines derartigen Flüssigkristalldisplays zählen jedoch ein schmaler Blickwinkel und eine langsame Reaktion. Hinsichtlich eines Plasmadisplays kann man keine hohe Helligkeit erhalten und der Stromverbrauch ist groß. Eine als Feldemissionsbilddisplayvorrichtung bezeichnete dünne Bilddisplayvorrichtung hat erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen, um diese Probleme zu lösen. Die Feldemissionsbilddisplayvorrichtung verwendet Feldemission bzw. ein Phänomen, bei dem in einem Vakuum bei Raumtemperatur Elektronen emittiert werden. Die Feldemissionsbilddisplayvorrichtung ist von einem Typ mit sponater Lumineszenz, weshalb es möglich ist, einen breiten Betrachtungswinkel und eine hohe Helligkeit zu erhalten. Zudem ist das Grundprinzip (zum Beleuchten einer fluoreszierenden Substanz mit Elektronenstrahlen) das gleiche wie das einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhren, weshalb ein Bild mit natürlichen Farben und hoher Reproduktion angezeigt werden kann.
Die obenerwähnte An von Feldemissionsbilddisplayvorrichtung wird in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Tokkai-Hei) Nr. 1-100842 offenbart. Eine andere, in Tokkai-Hei Nr. 2-33839 offenbarte Bilddisplayvorrichtung ist als eine Bilddisplayvorrichtung vom Typ mit spontaner Lichtemission mit qualitativ hochwertigen Bildern bekannt, die sich von der Struktur her von der obenerwähnten Feldemissionsbilddisplayvorrichtung unterscheidet, aber eine geradlinige heiße Kathode verwendet.
7 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine erste herkömmliche Bilddisplayvorrichtung zeigt (siehe Tokkai-Hei Nr. 2-33839). Wie in 7 gezeigt, umfaßt die herkömmliche Bilddisplayvorrichtung eine Gegenelektrode 100, eine geradlinige Kathode 101, eine Elektronenstrahlen anziehende Elektrode 102, eine Steuerelektrode 103, eine erste Fokussierungselektrode 104, eine zweite Fokussierungselektrode 105, eine Horizontalablenkelektrode 106, eine Vertikalablenkelektrode 107, einen vorderen Glasbehälter 109a mit einer Fluoreszenzschicht 108 auf der Innenfläche und einen hinteren Glasbehälter 109b. Die Gegenelektrode 100, die geradlinige Kathode 101, die Elektronenstrahlen anziehende Elektrode 102, die Steuerelektrode 103, die erste Fokussierungselektrode 104, die zweite Fokussierungselektrode 105, die Horizontalablenkelektrode 106 und die Vertikalablenkelektrode 107 sind zwischen dem hinteren Glasbehälter 109b und dem vorderen Glasbehälter 109a (der Seite der Fluoreszenzschicht 108) eingeschlossen, und der Raum, in dem diese Komponenten zwischen den Glasbehältern (109a, 109b) eingeschlossen sind, wird unter Unterdruck gehalten.
In der Bilddisplayvorrichtung werden Elektronenstrahlen durch die geradlinige Kathode 101 und Elektronenstrahlen anziehende Elektrode 102 zu einer Matrix geformt und durch Einsatz der ersten Fokussierungselektrode 104 und der zweiten Fokussierungselektrode 105 fokussiert. Die Elektronenstrahlen werden weiter durch die Horizontalablenkelektrode 106 und die Vertikalablenkelektrode 107 abgelenkt, bevor sie auf vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht 108 landen. Die Steuerelektrode 103 steuert die Elektronenstrahlen zeitlich und justiert jeden Elektronenstrahl unabhängig entsprechend Bildsignalen zum Anzeigen von Pixeln.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den schematischen Aufbau einer zweiten herkömmlichen Bilddisplayvorrichtung (siehe Tokkai-Hei Nr. 1-100842) zeigt. Wie in 8 gezeigt, umfaßt die herkömmliche Bilddisplayvorrichtung eine Elektronenemissionsquelle 210, Fluoreszenzschichten 208a und 208b, einen Schirmträger 209 und eine transparente Elektrode 207. Die Fluoreszenzschichten 208a und 208b sind über die transparente Elektrode 207 an dem Schirmträger 209 vorgesehen, und die Fluoreszenzschichten 208a und 208b sind parallel der Elektronenemissionsquelle 210 zugewandt. Die Elektronenemissionsquelle 210 umfaßt eine Substrat 204, einen auf dem Substrat 204 ausgebildeten Dünnfilm 202 und Elektroden 201a und 201b, die vorgesehen sind, um an den Dünnfilm 202 eine Spannung anzulegen. Ein Elektronenemissionsteil 203 wird durch Bearbeitung des Dünnfilms 202 vorgesehen.
Gemäß der obenerwähnten Bilddisplayvorrichtung wird die Ablenkung von vom Elektronenemissionsteil 203 emittierten Elektronenstrahlen durch Steuern einer an die Elektroden 201a und 201b angelegten Spannung justiert, und die abgelenkten Elektronenstrahlen landen an vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschichten 208a und 208b, um diese Fluoreszenzschichten zu beleuchten. Die herkömmliche Bilddisplayvorrichtung ist auch mit einer flachen Elektrode (in 8 nicht gezeigt) zwischen der Elektronenemissionsquelle 210 und den Fluoreszenzschichten (208a, 208b) ausgestattet. Bei der offenbarten Technik ist die an die flache Elektrode angelegte Spannung niedriger als die der transparenten Elektrode 207, um die Elektronenstrahlen durch Ausnutzung des Linseneffekts auf die Fluoreszenzschichten zu fokussieren. Da die flache Elektrode nur dafür ausgelegt ist, den Ablenkgrad für die inhärent abgelenkten Elektronenstrahlen zu justieren, kann er nicht dafür funktionieren, die Elektronenstrahlen aktiv abzulenken.
Die jeweiligen Komponenten für die Bilddisplayvorrichtungen in der herkömmlichen Technik sind dünn und flach. Eine Kombination aus diesen Komponenten kann deshalb eine dünne Bilddisplayvorrichtung mit einem Flachschirm bilden.
Bei der Bilddisplayvorrichtung gemäß der herkömmlichen Technik treten jedoch während der Herstellung oder der Montage der jeweiligen Komponenten Fehler auf. Derartige Fehler beeinflussen die Abweichung der Landeposition eines Elektronenstrahls direkt. Beispielsweise bei einer Bilddisplayvorrichtung, bei der ein Abstand einer Elektronenquelle einem Streifenabstand der Fluoreszenzschicht entspricht, führt eine Abweichung der Elektronenquelle um 10 μm zu einer Abweichung der Position, auf der der Elektronenstrahl auf der Fluoreszenzschicht landet, von 10 μm. Präzisionsvariationen wie etwa eine Abweichung der Ablenkelektrode und Unterschiede beim Pegel führen ebenfalls zu direkten Einflüssen auf die Abweichung der Landepositionen für die Elektronenstrahlen. Bei einer derartigen Bilddisplayvonichtung ist deshalb das Landen eines Elektronenstrahls auf einer vorbestimmten Position einer Fluoreszenzschicht schwierig, wenn es zu Abweichungen der Positionen der Komponenten kommt, die die Elektronenquellen und die Ablenkelektrode umfassen. Dadurch kann es zu weiteren Unbequemlichkeiten wie etwa Überlappungsbestrahlung kommen, weshalb sich die Bildqualität der Bilddisplayvorrichtung verschlechtert, und eine Bilddisplayvorrichtung mit hoher Auflösung kann nicht leicht erhalten werden.
Um die Auflösung einer Bilddisplayvonichtung zu verbessern, sollten Elektronenstrahlen weiter fokussiert werden (d.h. ein Fleckdurchmesser eines Elektronenstrahls sollte reduziert werden), und der Elektronenstrahl sollte mit höherer Präzision auf einer Fluoreszenzschicht landen. Bei einer herkömmlichen Bilddisplayvorrichtung kann man jedoch aufgrund der strukturellen Begrenzungen keine nennenswerte Verbesserung erzielen, selbst wenn reguläre Aktionen einschließlich ablenkender Aktionen verwendet werden. Beispielsweise sollte der Fleckdurchmesser auf 1/5 und auch die Landepräzision auf 1/5 oder weniger reduziert werden, um die Auflösung um das 5fache zu verbessern, was bei der herkömmlichen Technik erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Zur Lösung der obenerwähnten Probleme stellt die vorliegende Erfindung eine Bilddisplayvonichtung bereit, in der scharf fokussierte Elektronenstrahlen mit hoher Präzision auf einer Fluoreszenzschicht landen. Eine derartige Bilddisplayvorrichtung kann eine hohe Auflösung liefern, die durch keine regulären ablenkenden Aktionen oder dergleichen erhalten werden kann und auch die Abweichung der Landung des Elektronenstrahls minimieren kann. Eine derartige Abweichung wird durch Fehler wie Herstellungsfehler während der Montage der Komponenten in die Bilddisplayvorrichtung verursacht.
Zur Erzielung des obenerwähnten Zwecks umfaßt eine Bilddisplayvonichtung der vorliegenden Erfindung in einem Unterdruckbehälter, dessen Inneres unter Unterdruck gehalten wird, eine Fluoreszenzschicht, eine Elektronenemissionsquelle mit einer Elektronenquelle, eine Ablenkelektrode, die dahingehend funktioniert, einen von der Elektronenstrahlquelle emittierten Elektronenstrahl abzulenken, und eine Ultrafokussierungselektrode, die dahingehend funktioniert, daß sie den an der Ablenkelektrode abgelenkten Elektronenstrahl fokussiert und den fokussierten Elektronenstrahl an einer vorbestimmten Position der Fluoreszenzschicht landet. Schlitze sind in der Ultrafokussierungselektrode ausgebildet, und der Schlitzabstand ist gleich dem Arrayabstand der Elektronenstrahlen. Streifen sind auf der Fluoreszenzschicht mit einem Abstand 1/N, wobei N eine ganze Zahl (z.B. 1/1, 1/2, 1/3 ...) des Abstands der Schlitze auf der Ultrafokussierungelektrode ist, ausgebildet. Die Ultrafokussierungelektrode ist zwischen der Elektronenemissionsquelle und der Fluoreszenzschicht angeordnet, während die Ablenkelektrode zwischen der Elektronenemissionsquelle und der Ultrafokussierungelektrode angeordnet ist. Ein Schlitz bildet bei Anlegen einer Spannung an die Ultrafokussierungelektrode eine Fokussierungslinse, und die mit vorbestimmter Fokussierungsleistung und Brechleistung ausgestattete Fokussierungslinse landet den Elektronenstrahl an einer vorbestimmten Position der Fluoreszenzschicht, und so wird die Fluoreszenzschicht beleuchtet.
Bei einer Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Erfindung bildet die Ultrafokussierungelektrode die Fokussierungslinse mit einer vorbestimmten Fokussierungsleistung und Brechleistung. Ein Elektronenstrahl mit minimiertem Fleckdurchmesser kann deshalb an einer vorbestimmten Position der Fluoreszenzschicht landen, indem eine Position zum Emittieren des Elektronenstrahls zum Eintritt in die Fokussierungslinse und auch eine Position der Fokussierungslinse bestimmt werden. Um einen Abstand von 1/N (N ist eine ganze Zahl) für die Fluoreszenzschicht bereitzustellen, d.h., wenn durch die Verwendung der Fokussierungslinse eine N-fache Auflösung gefordert wird, können sowohl der Fleckdurchmesser als auch die Landepräzision theoretisch 1/N werden, indem die seitliche Vergrößerung der Linse auf 1/N eingestellt wird. Dadurch kann eine Bilddisplayvorrichtung mit hoher Auflösung auf einfache Weise bereitgestellt werden. Der Elektronenstrahl wird von der Ultrafokussierungelektrode fokussiert und weiter gebrochen, um an der vorbestimmten Position der Fluoreszenzschicht zu landen und somit kann Einfluß durch die Abweichung des auf der Fluoreszenzschicht landenden Elektronenstrahls minimiert werden, da die Fokussierung bei der Ultrafokussierungelektrode die Abweichung des Landens des Elektronenstrahls, die durch Fehler wie etwa Herstellungsfehler verursacht werden, die während des Montierens der Komponenten in eine Bilddisplayvonichtung auftreten können, minimiert werden kann.
Bei der obenerwähnten Bilddisplayvorrichtung können Einflüsse der Abweichung aufgrund von Fehlern bei der Herstellung oder dergleichen minimiert werden, indem der Elektronenstrahl fokussiert wird und mit hoher Präzision landet. Dadurch können bestimmte Probleme, wie etwa Überlappungsbestrahlung, d.h. Bestrahlung eines Elektronenstrahls auf mehreren Komponenten von Fluoreszenzsubstanz zum gleichen Zeitpunkt, verhindert werden, und man kann eine Bilddisplayvorrichtung mit hoher Auflösung erhalten.
Die Elektronenemissionsquelle weist vorzugsweise in der Bilddisplayvorrichtung der Erfindung mehrere in einer Matrix angeordnete Elektronenquellen auf.
Eine bevorzugte Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist Elektronenquellen auf, die äquivalent in einer Matrix angesteuert können werden. Es existiert keine spezifische Begrenzung hinsichtlich der Konfiguration der Elektronenquellen. Beispielsweise kann eine Elektronenquelle verwendet werden, die unterteilt und in Streifen angeordnet ist oder die durchgehend über einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist.
Bei einer Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Elektronenemissionsquelle parallel aufgezogene geradlinige Kathoden umfassen.
Weiterhin ist bei einer bevorzugten Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Entfernung von der Fluoreszenzschicht zu der Ultrafokussierungelektrode kürzer als die Entfernung von der Ultrafokussierungelektrode zu der Ablenkelektrode, die an der nächstgelegenen Position zu der Ultrafokussierungelektrode angeordnet ist. Ein an der nächstgelegenen Position zu der Ultrafokussierungelektrode angeordnete Ablenkelektrode zeigt eine Ablenkelektrode in einer Schicht an, die der Ultrafokussierungelektrode am nächsten liegt, wenn mehrere Schichten aus Ablenkelektroden in der Dickerichtung der Bilddisplayvorrichtung laminiert sind. Die Ultrafokussierungelektrode näher an die Fluoreszenzschicht heranzubringen, entspricht bei dieser bevorzugten Ausführungsform, eine Linse näher an den Bildschirm anstatt eine Objektoberfläche zu bringen, und somit kann die Vergrößerung der Linse leicht reduziert werden. Dadurch kann der Fleckdurchmesser des auf der Fluoreszenzschicht landenden Elektronenstrahls weiter fokussiert werden und auch der Effekt durch die Abweichung wird reduziert. Auf diese Weise kann man leicht eine Bilddisplayvorrichtung mit weiter verbesserter Auflösung erhalten.
Eine Ablenkelektrode in der vorliegenden Erfindung zeigt eine Elektrodenleitsteuerung, die zum Ablenken von Elektronenstrahlen erforderlich sind. Die Ablenkelektrode kann nur eine Elektrodenschicht in der Orbitalrichtung der Elektronenstrahlen oder eine durch Laminieren mehrerer Elektrodenschichten in der Orbitalrichtung ausgebildete Gruppe von Elektroden umfassen. Die Ablenkelektrode kann mit einigen zusätzlichen Steuerfunktionen ausgestattet sein, einschließlich Fokussieren eines Elektronenstrahls und Umformen des Strahls sowie einer Funktion des Ablenkens eines Elektronenstrahls.
1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den schematischen Aufbau der in 1 gezeigten Bilddisplayvorrichtung zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen den Ultrafokussierungelektroden, die die in 1 gezeigte Bilddisplayvorrichtung umfassen, und den Landepositionen von Elektronenstrahlen zeigt.
4 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine erste herkömmliche Bilddisplayvorrichtung zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den schematischen Aufbau einer zweiten herkömmlichen Bilddisplayvorrichtung zeigt.
Nachfolgend während Beispiele einer Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Eine erste Ausführungsform
1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, umfaßt eine Bilddisplayvorrichtung in der ersten Ausführungsform eine Elektronenemissionsquelle 33, eine Elektrode (Ablenkelektrode) 34, eine Ultrafokussierungelektrode 40, eine Fluoreszenzschicht 38 und einen Unterdruckbehälter 39. Die Elektronenemissionsquelle 33 umfaßt mehrere Elektronenquellen 31, die in einer Matrix angeordnet sind. Die Elektrode 34 weist eine Funktion zum Ablenken und Fokussieren von von der Elektronenstrahlquelle 33 emittierten Elektronenstrahlen auf. Die Ultrafokussierungelektrode 40 weist eine Funktion zum weiteren Fokussieren der Elektronenstrahlen und zu ihrem Landen an vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht 38 auf. Die Fluoreszenzschicht 38 wird von den Elektronenstrahlen angeregt und beleuchtet. Der Unterdruckbehälter 39 enthält die Elektronenstrahlquelle 33, die Elektrode 34, die Fluoreszenzschicht 38 und die Ultrafokussierungelektrode 40, und das Innere des Unterdruckbehälters 39 wird unter Unterdruck gehalten.
Die Elektrode 34 ist zwischen den Elektronenemissionsquellen 33 und der Fluoreszenzschicht 38 angeordnet, während die Ultrafokussierungelektrode 40 zwischen der Elektrode 34 und der Fluoreszenzschicht 38 angeordnet ist. Dies Fluoreszenzschicht 38 ist an einer Position vorgesehen, die die Innenfläche des Unterdruckbehälters 39 berührt. Der Teil des Unterdruckbehälters 39, der die Fluoreszenzschicht 38 berührt, ist aus transparentem Material hergestellt, um von der Fluoreszenzschicht 38 emittiertes Licht von außen zu betrachten. Das Innere des Unterdruckbehälters 39 kann eine Unterdruckhöhe in einem Bereich zwischen 10^–6 und 10^–8 Torr aufweisen.
Die Elektronenemissionsquelle 33 wird ausgebildet, indem die Elektronenquellen 31 in einer Matrix auf einem isolierenden Substrat 32 angeordnet werden. Es kann jede Art einer Elektronenemissionsquelle 31 verwendet werden, solange sie Elektronenstrahlen emittiert. Verwendet werden kann beispielsweise eine Elektronenemissionsquelle, die aus einer oberflächenleitenden Komponente besteht, die aus einem Dünnfilm aus SnO₂(Sb) oder einem Dünnfilm aus Au und dergleichen oder einem Dünnfilm aus einem anderen Material besteht, eine mit elektrisches-Feld-Elektronenemissionsquelle vom Mikrochiptyp wie etwa Spindt-Typ (Mikrochipkathode vom von Spindt erfundenen Feldemissionstyp), eine elektrische-Feld-Elektronenemissionskomponente mit der Struktur vom MIM-Typ oder der ähnlichen Struktur oder eine Kaltkathodenstrahlkomponente, die aus einem Elektronenemissionsmaterial besteht, das Kohlenstoffmaterial ist wie etwa Diamant, Graphit, DLC (Diamond Like Carbon = diamantartiger Kohlenstoff) und dergleichen.
Die Elektrode 34 enthält eine erste Interdigitalelektrode 34a, eine zweite Interdigitalelektrode 34b und ein isolierendes Substrat 34c. Die erste Interdigitalelektrode 34a und die zweite Interdigitalelektrode 34b sind so angeordnet, daß die Komponenten der ersten Interdigitalelektrode 34a und jene der zweiten Interdigitalelektrode 34b (Interdigitalteile) einander mit einer entsprechenden Entfernung zwischen den Elektrodenkomponenten am isolierenden Substrat 34c in Eingriff nehmen. Gemäß dem obenerwähnten Aufbau sind mehrere Sätze eines Paars von Interdigitalelektroden 34a und 34b, deren jeweilige Interdigitalteile zueinander eine vorbestimmte Entfernung aufweisen, in einer konstanten Entfernung zueinander auf der gleichen flachen Oberfläche des isolierenden Substrats 34c angeordnet. Das isolierende Substrat 34c ist so in einer Konfiguration ausgebildet, daß die erste Interdigitalelektrode 34a und die zweite Interdigitalelektrode 34b gehalten werden und Elektronenstrahlen zwischen jedem Paar auf dem isolierenden Substrat 34c positionierten Elektroden scannen können. Eine Gestalt des isolierenden Substrats 34c ist beispielsweise eine Gestalt, deren Mittelteil leer ist und nur vier Kanten aufweist. Die Elektronenemissionsquelle 33, die Elektrode 34, die Ultrafokussierungelektrode 40 und die Fluoreszenzschicht 38 sind so zusammengebaut, daß in einer Matrix von der Elektronenemissionsquelle 33 emittierte Elektronenstrahlen zwischen einem Paar von Elektroden, die aus der ersten Interdigitalelektrode 34a und der zweiten Interdigitalelektrode 34b bestehen, in einer einem Bildsignal usw. entsprechenden bestimmten Richtung fokussiert und abgelenkt werden und nach der weiteren Fokussierung durch die Ultrafokussierungelektrode 40 auf der Fluoreszenzschicht 38 landen. Die Elektrode 34 justiert die Ablenkrichtung der Elektronenstrahlen durch Steuern der an die erste Interdigitalelektrode 34a und die zweite Interdigitalelektrode 34b angelegten Spannung, so daß das mittlere elektrische Feld zwischen der Fluoreszenzschicht 38 und der Elektrode 34 verglichen mit dem mittleren elektrischen Feld zwischen den Elektroden 34 und der Elektronenemissionsquelle 33 verstärkt wird. Dadurch wird der Fokussierungszustand der Elektronenstrahlen justiert.
Eine Fluoreszenzschicht 38 wird hergestellt, indem eine Fluoreszenzsubstanz auf ein Substrat wie etwa ein Glassubstrat aufgetragen wird. Die Fluoreszenzsubstanz wird durch Bestrahlung von von der Elektronenemissionsquelle 33 emittierten Elektronenstrahlen beleuchtet. Beim Beschichten eines Glassubstrats mit einer Fluoreszenzsubstanz, damit man eine Fluoreszenzschicht 38 erhält, die ein farbiges Bild anzeigen kann, wird die Fluoreszenzsubstanz in zahlreichen Streifen auf das Glassubstrat in der Reihenfolge Rot (R), Grün (G) und Blau (B) aufgetragen. Die in Streifen angeordnete Fluoreszenzsubstanz kann durch ein Verfahren des direkten Drucks auf ein Glassubstrat bereitgestellt werden, wie etwa eine Siebschablone oder ein Verfahren zum Übertragen eines Materials, das zuvor auf das Harzblatt gedruckt wurde, auf ein Glassubstrat durch Ausüben von Wärme oder Druck. Zusätzlich dazu kann die in Streifen angeordnete Fluoreszenzsubstanz beispielsweise im Fall der Bereitstellung einer Kathodenstrahlröhre durch Fotolithografie bereitgestellt werden.
Ein Unterdruckbehälter 39 ist aus einem transparenten Material wie etwa Glas hergestellt, weil es erforderlich ist, daß von einer Fluoreszenzschicht 38 emittiertes Licht von außerhalb des Unterdruckbehälters 39 aus gesehen werden kann, damit der Unterdruckbehälter 39 als eine Bilddisplayvorrichtung fungiert. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die ganze Oberfläche des Unterdruckbehälters 39 transparent ist, sondern nur der Teil des Unterdruckbehälters 39, der die Fluoreszenzschicht 38 berührt, transparent ist (in 1 der obere Bereich mit der größten Oberfläche).
Die Ultrafokussierungelektrode 40 ist aus einer Plattenkomponente hergestellt. An den vorbestimmten Positionen dieser Plattenkomponente sind Schlitze mit einem Abstand ausgebildet, der gleich dem Arrayabstand der Elektronenquellen 31 ist. Die Beziehung zwischen dem Abstand (S) der Schlitze auf dieser Ultrafokussierungelektrode 40 und dem Abstand (K) der Streifen der Fluoreszenzschicht 38 wird durch die folgende Gleichung 1 dargestellt: K=S/Nwobei N eine ganze Zahl ist.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den schematischen Aufbau einer in 1 gezeigten Bilddisplayvorrichtung zeigt. Wie in 2 gezeigt, werden Elektronenstrahlen entsprechend von jeweiligen Elektronenquellen 31 emittiert, die die Elektronenemissionsquelle 33 bilden. Die Elektrode 34 und die Ultrafokussierungelektrode 40 sind auf entsprechende Weise zwischen der Elektronenemissionsquelle 33 und der Fluoreszenzschicht 38 angeordnet, so daß jeder von jeder Elektronenquellen 31 emittierte Elektronenstrahl entsprechend fokussiert und abgelenkt wird und an einer vorbestimmten Position der Fluoreszenzschicht 38 landet.
Insbesondere ist die Ultrafokussierungelektrode 40 zwischen der Elektronenemissionsquelle 33 und der Fluoreszenzschicht 38 angeordnet, während die Elektrode 34 zwischen der Elektronenemissionsquelle 33 und der Ultrafokussierungelektrode 40 angeordnet ist. Es wird bestimmt, daß die Entfernung von der Fluoreszenzschicht 38 zur Ultrafokussierungelektrode 40 kürzer ist als die von der Ultrafokussierungelektrode 40 zu der Elektrode 34. Wenn die Ultrafokussierungelektrode 40 näher an die Fluoreszenzschicht 38 gebracht wird, entspricht dies, eine Linse näher an eine Bildoberfläche anstatt an eine Objektoberfläche zu bringen. Dadurch kann die Vergrößerung der Fokussierungslinse leicht verringert werden und der Fleckdurchmesser der auf der Fluoreszenzschicht 38 gelandeten Elektronenstrahlen kann weiter minimiert werden, und man kann auf einfache Weise eine hohe Auflösung erzielen. Wegen der in Gleichung 1 gezeigten Beziehung zwischen der Ultrafokussierungelektrode 40 und der Fluoreszenzschicht 38 kann der Abstand in der Fluoreszenzschicht 38, der die Auflösung der tatsächlich angezeigten Bilder wiedergibt, wenn in der Elektrode 34 eine Ablenkung vom Grad N geleitet wird, klein sein, das N-fache sein über die Ultrafokussierungelektrode 40, ohne die Zahl der Ultrafokussierungelektrode 40 zu erhöhen. Infolgedessen kann die Auflösung der angezeigten Bilder verbessert werden ohne Bereitstellung irgendeiner komplizierten Ultrafokussierungelektrode 40, beispielsweise durch Bereitstellen mehrerer Elektroden. Insbesondere bei dieser Ausführungsform kann der Fleckdurchmesser des Elektronenstrahls weiter verringert werden und so kann sogenannte fehlerhafte Bestrahlung oder Überlappungsbestrahlung selbst dann verhindert werden, wenn der Abstand der Fluoreszenzschicht 38 reduziert wird. Fehlerhafte Bestrahlung bedeutet, daß ein Elektronenstrahl andere Teile als den vorbestimmten Teil der Fluoreszenzschicht stimuliert und beleuchtet. Überlappungsbestrahlung bedeutet, daß ein Elektronenstrahl mehrere Teile der Fluoreszenzschicht gleichzeitig stimuliert und beleuchtet. Folglich kann die Abstandsfeinheit der Fluoreszenzschicht 38, die die Auflösung der anzeigten Bilder wiedergibt, ohne Begrenzung durch den Fleckdurchmesser der Elektronenstrahlen bestimmt werden.
Die Ultrafokussierungelektrode 40 weist in dieser Ausführungsform den obenerwähnten Aufbau auf, so daß intensive Fokussierungslinsen in den Räumen zwischen jeweiligen Elektroden (Schlitzteilen) ausgebildet werden, die die Ultrafokussierungelektrode 40 bilden, indem an die Ultrafokussierungelektrode 40 eine Spannung angelegt wird. Im folgenden werden Aktionen und Effekte usw. einer Bilddisplayvorrichtung dieser Ausführungsform durch Veranschaulichen einer Aktion eines von einer Elektronenquelle 31 emittierten Elektronenstrahls 35 erläutert.
Ein Elektronenstrahl 35 wird von einer Elektronenquelle 31 emittiert, um zwischen einem Paar Elektroden 34a, 34b hindurchzutreten, die eine Elektrode 34 bilden, und wird durch ein Potential der Elektrode 34a und das der Elektrode 34b in eine beliebige Richtung abgelenkt. In 2 erhalten die Elektroden 34a und 34b ein Potential, das erforderlich ist, damit sich der Elektronenstrahl 35 in einer geraden Line ausbreitet. Danach tritt der Elektronenstrahl 35 zwischen einem Paar Elektroden 40a, 40b hindurch, die eine Ultrafokussierungelektrode 40 darstellen. Da zwischen einem Paar von Elektroden 40a und 40b, die die Ultrafokussierungelektrode 40 bilden, eine intensive Fokussierungslinse ausgebildet ist, wird der zwischen den Elektroden 40a und 40b hindurchtretende Elektronenstrahl 35 intensiv fokussiert und landet an einer vorbestimmten Position der Fluoreszerzschicht 38. Bei dieser Ausführungsform, bei der ein Elektronenstrahl intensiv fokussiert wird, kann der Elektronenstrahl im Vergleich zu der herkömmlichen Technik weiter fokussiert werden und eine Bilddisplayvorrichtung wird eine hohe Auflösung aufweisen.
Da die Ultrafokussierungelektrode 40 intensive fokussierende Wirkung und brechende Wirkung auf die Elektronenstrahlen in dieser Ausführungsform bereitstellt, landet ein Elektronenstrahl inhärent an einer vorbestimmten Position der Fluoreszenzschicht 38, falls die Positionen der Elektronenquelle 31 zum Emittieren des Elektronenstrahls und die Position eines Paars von Elektroden, das die Ultrafokussierungelektrode 40 darstellt, bestimmt sind. Diese Aktion wird später unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen der Ultrafokussierungelektrode und den Landepositionen der Elektronenstrahlen in der in 1 gezeigten Bilddisplayvorrichtung zeigt. Die Elektronenemissionsquelle 33 der in 3 gezeigten Bilddisplayvorrichtung umfaßt ein isolierendes Substrat 32, das darauf mit einer ersten Elektronenquelle 31a, einer zweiten Elektronenquelle 31b, einer dritten Elektronenquelle 31c, einer vierten Elektronenquelle 31d, einer fünften Elektronenquelle 31e, einer sechsten Elektronenquellen 31f und einer siebten Elektronenquellen 31g versehen ist. Über der Elektronenemissionsquelle 33 ist eine Elektrode 34 zum Fokussieren und Ablenken von Elektronenstrahlen bereitgestellt. Eine Ultrafokussierungelektrode 40 ist über den Elektroden 34 vorgesehen. Eine erste Fokussierungslinse ist zwischen einer ersten Elektrode 40A und einer zweiten Elektrode 40B ausgebildet, eine zweite Fokussierungslinse ist zwischen der zweiten Elektrode 40B und einer dritten Elektrode 40C ausgebildet, eine dritte Fokussierungslinse ist zwischen der dritten Elektrode 40C und einer vierten Elektrode 40D ausgebildet, eine vierte Fokussierungslinse ist zwischen der vierten Elektrode 40D und einer fünften Elektrode 40E ausgebildet, und eine fünfte Fokussierungslinse ist zwischen der fünften Elektrode 40E und einer sechsten Elektrode 40F ausgebildet. Über der Ultrafokussierungelektrode 40 ist eine Fluoreszenzschicht 38 vorgesehen, weshalb von der Elektrode 34 und der Ultrafokussierungelektrode 40 gesteuerte Elektronenstrahlen an den vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht 38 landen.
Die Wirkung der Ultrafokussierungelektrode 40 wird unter Bezugnahme auf einen von der vierten Elektronenquelle 31d emittierten Elektronenstrahl erläutert. Ein von der vierten Elektronenquelle 31d emittierter Elektronenstrahl wird von der Elektrode 34 auf eine bestimmte Größe begrenzt (fokussiert) und in einer vorbestimmten Richtung gemäß dem Potential eines Paars von Elektroden 34 mit dem Elektronenstrahl dazwischen abgelenkt. Bei dieser Ausführungsform wird das Potential der Elektrode 34 so justiert, daß die Ablenkung in fünf Graden durchgeführt wird und die abgelenkten Elektronenstrahlen durch entsprechende Positionen der jeweiligen Fokussierungslinsen der Ultrafokussierungelektrode 40 geschickt werden. Deshalb wird der von der vierten Elektronenquelle 31d emittierte Elektronenstrahl entsprechend bestimmter Steuersignale wie etwa Bildsignale zu einem der folgenden abgelenkt: dem durch die erste Fokussierungslinse hindurchtretenden Elektronenstrahl 35d₁ , dem durch die zweite Fokussierungslinse hindurchtretenden Elektronenstrahl 35d₂ , dem durch die dritte Fokussierungslinse hindurchtretenden Elektronenstrahl 35d₃ , dem durch die vierte Fokussierungslinse hindurchtretenden Elektronenstrahl 35d₄ und dem durch die fünfte Fokussierungslinse hindurchtretenden Elektronenstrahl 35d₅ .
Jede Fokussierungslinse ist so ausgebildet, daß sie angesichts einer Linsenoptik eine sehr kleine Vergrößerung und Aberration aufweist. Falls ein Elektronenstrahl mit einem bestimmten Winkel in eine Fokussierungslinse eintritt, wird er aus der Linse mit einem dem Einfallswinkel entsprechenden Winkel austreten. Bei dieser Ausführungsform wird ein Elektronenstrahl 35d₃ , der in die dritte Fokussierungslinse vertikal über der vierten Elektronenquelle 31d eintritt, ohne Ablenkung fokussiert und breitet sich in einer geraden Linie aus, bis er an einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38d₃ landet. Ein Elektronenstrahl 35d₂ tritt, nachdem er um ein Grad nach links abgelenkt worden ist, in die zweite Fokussierungslinse ein und landet durch die brechende Wirkung der zweiten Fokussierungslinse an einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38d₂ . Ein Elektronenstrahl 35d₁ tritt, nachdem er um zwei Grad nach links abgelenkt worden ist, in die erste Fokussierungslinse ein und landet durch die brechende Wirkung der ersten Fokussierungslinse an einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38d₁ . Ein Elektronenstrahl 35d₄ tritt, nachdem er um ein Grad nach rechts abgelenkt worden ist, in die vierte Fokussierungslinse ein und landet durch die brechende Wirkung der vierten Fokussierungslinse an einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38d₄ . Ein Elektronenstrahl 35d₅ tritt, nachdem er um zwei Grad nach rechts abgelenkt worden ist, in die fünfte Fokussierungslinse ein und landet durch die brechende Wirkung der fünften Fokussierungslinse an einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38d₅ .
Bei einer herkömmlichen Bilddisplayvorrichtung werden Elektronenstrahlen durch Anlegen eines elektrischen Felds in einer vertikalen Richtung zur Orbitalrichtung der Elektronenstrahlen abgelenkt. Eine derartige Bilddisplayvorrichtung steuert die Elektronenstrahlen von der Elektronenquelle, so daß sie auf einer vertikal über der Elektronenquelle angeordneten Fluoreszenzschicht und auch auf einer anderen neben der ersten Fluoreszenzschicht angeordneten Fluoreszenzschicht landen. Wenn das herkömmliche Steuerverfahren verwendet wird, damit ein Elektronenstrahl in einer Entfernung von der Elektronenquelle wie in dieser Ausführungsform gezeigt auf einer Fluoreszenzschicht landet, sollte durch Anlegen einer extrem großen Spannung zwischen den Ultrafokussierungelektroden, die den Elektronenstrahl zwischen sich einschließen (z.B. zwischen der dritten Elektrode 40C und der vierten Elektrode 40D, die den Elektronenstrahl 35d₃ von der vierten Elektronenquelle 31d zwischen sich einschließen) ein intensives elektrisches Feld ausgebildet werden. Ein Elektronenstrahl wird weiter beschleunigt, wenn er die Elektronenquelle verläßt, und ein intensiveres elektrisches Feld ist für die Ablenkung erforderlich, wenn der Elektronenstrahl beschleunigt. Deshalb sollte eine größere Spannung zwischen den Paaren von Ultrafokussierungelektroden angelegt werden. In dieser Ausführungsform werden an der Ultrafokussierungelektrode 40 intensiv fokussierende Linsen ausgebildet, und die Brechleistung wird zum Ablenken von Elektronenstrahlen verwendet. Es besteht keine Notwendigkeit, eine extrem große Spannung an die Ultrafokussierungelektrode 40 anzulegen. Eine Bilddisplayvorrichtung dieser Ausführungsform steuert die Elektronenstrahlen unter Verwendung der Linsenwirkung, damit die Elektronenstrahlen auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht landen, und somit kann der elektrische Stromverbrauch im Vergleich zu dem Fall, wenn ein herkömmliches Steuerungsverfahren verwendet wird, erheblich verringert werden.
Jede fokussierende Linse in dieser Ausführungsform weist eine intensive fokussierende Wirkung und eine gewisse Brechungswirkung auf, so daß ein von einer Elektronenquelle an einer vorbestimmten Position (mit einem Winkel) emittierter Elektronenstrahl auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht landet. Der Elektronenstrahl wird intensiv fokussiert, wenn er auf der Fluoreszenzschicht landet. Wenn ein Elektronenstrahl aus gewissen Gründen wie etwa Positionsabweichung der Elektronenquelle etwas abweicht, bevor er in die Ultrafokussierungelektrode 40 eintritt, wird die Abweichung stärker reduziert sein, wenn der Elektronenstrahl fokussiert wird. Dadurch wird die Abweichung des Elektronenstrahls reduziert, wenn die Vergrößerung des Elektronenstrahlfokus reduziert wird (z.B. wenn der Elektronenstrahl auf ein Fünftel fokussiert wird, wird auch die Abweichung auf ein Fünftel reduziert), und die durch bestimmte Fehler einschließlich Herstellungsfehler jeder Komponente verursachte Landepositionsabweichung kann minimiert werden. Eine Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann effizient eine Farbabweichung, Ungleichmäßigkeit der Luminanz usw., die durch eine Variation bei der Genauigkeit einschließlich Fehlern bei der Herstellung jeder Komponente, die die Bilddisplayvorrichtung ausmachen, verhindert werden.
Von beliebigen anderen Elektronenquellen emittierte Elektronenstrahlen (z.B. eine erste Elektronenquelle 31a, eine zweite Elektronenquelle 31b, eine dritte Elektronenquelle 31c, eine fünfte Elektronenquelle 31e, eine sechste Elektronenquelle 31f und eine siebte Elektronenquelle 31g) werden auf die gleiche Weise wie die Elektronenstrahlen von der vierten Elektronenquelle 31d gesteuert. Es folgt eine kurze Erläuterung des Elektronenstrahls, der auf der Fluoreszenzschicht 38 in der Nähe des obigen Bereichs der vierten Elektronenquelle 31d landet.
Ein von der ersten Elektronenquelle 31a emittierter Elektronenstrahl 35a₅ tritt nach Ablenkung nach rechts um zwei Grade in die zweite Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der zweiten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38a₅ . Ein von der zweiten Elektronenquelle 31b emittierter Elektronenstrahl 35b₄ tritt nach Ablenkung nach rechts um ein Grad in die zweite Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der zweiten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38b₄ . Ein Elektronenstrahl 35b₅ , der vor dem Eintritt in die dritte Fokussierungslinse um zwei Grade nach rechts abgelenkt wurde, landet durch die Brechwirkung der dritten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38b₅ . Ein Elektronenstrahl 35c₃ tritt in die zweite Fokussierungslinse vertikal über der dritten Elektronenquelle 31c ein, wird fokussiert, damit er sich in einer geraden Linie ohne Ablenkung ausbreitet, und landet auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38c₃ . Ein Elektronenstrahl 35c₄ tritt nach Ablenkung nach rechts um ein Grad in die dritte Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der dritten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38c₄ : Der von der vierten Elektronenquelle 31d emittierte Elektronenstrahl ist bereits oben erwähnt.
Ein von der fünften Elektronenquelle 31e emittierter Elektronenstrahl 35e₂ tritt nach Ablenkung nach links um ein Grad in die dritte Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der dritten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38e₂ . Ein Elektronenstrahl 35e₃ tritt in die vierte Fokussierungslinse vertikal über der fünften Elektronenquelle 31e ein, wird so fokussiert, daß er sich in einer geraden Linie ausbreitet, und landet auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38e₃ . Ein von der sechsten Elektronenquelle 31f emittierter Elektronenstrahl 35f₂ tritt nach Ablenkung nach links um ein Grad in die vierte Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der vierten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38f₂ . Ein Elektronenstrahl 35f₁ tritt nach Ablenkung nach links um zwei Grade in die dritte Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der dritten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38f₁ . Ein Elektronenstrahl 35g₁ tritt nach Ablenkung nach links um zwei Grade in die vierte Fokussierungslinse ein und landet durch die Brechwirkung der vierten Fokussierungslinse auf einer vorbestimmten Fluoreszenzschicht 38g₁ .
Von allen Elektronenquellen emittierte Elektronenstrahlen werden auf die obenerwähnte Weise gesteuert. Deshalb kann bei dieser Ausführungsform die Auflösung einer Bilddisplayvorrichtung auf relativ einfache Weise verbessert werden, ohne daß übereilt die Anzahl sowohl der Elektronenquellen 31 als auch der Schlitze der Ultrafokussierungelektrode 40 erhöht wird, sondern indem die Anzahl der Ablenkgrade an der Elektrode 34 erhöht wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Elektrode 34 vorgesehen, um die Elektronenstrahlen 35 in einer horizontalen Richtung zwischen sich aufzunehmen und die Elektronenstrahlen 35 in fünf Graden abzulenken. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern die Elektronenstrahlen 35 können in mehr Graden abgelenkt werden, indem beispielsweise zwischen einem Paar von Elektroden (34a, 34b) zugeführtes Potential in mehr Graden gesteuert wird (z.B. Zuführen einer Spannung in mindestens sechs Graden). Die Auflösung der Bilddisplayvorrichtung kann mit Steigerung der Ablenkgrade weiter verbessert werden.
Die Elektronenemissionsquelle 33, die Elektrode 34, die Fluoreszenzschicht 38, der Unterdruckbehälter 39 und die Ultrafokussierungelektrode 40 sind dünne und flache Plattenkomponenten. Dadurch ist eine Bilddisplayvorrichtung, die ausgebildet wird, indem im Unterdruckbehälter 39 eine Schichtung aus der Elektronenemissionsquelle 33, der Elektrode 34, Ultrafokussierungelektrode 40 und der Fluoreszenzschicht 38 aufgenommen wird, eine dünne Bilddisplayvorrichtung mit einem Flachbildschirm.
Die Bilddisplayvorrichtung weist bei dieser Ausführungsform einen Aufbau auf, so daß der Elektronenstrahl 35 in einer horizontalen Richtung abgelenkt wird (die Elektrode 34 und die Ultrafokussierungelektrode 40 nehmen den Elektronenstrahl 35 jeweils in einer horizontalen Richtung auf). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sie kann aber auch so ausgebildet werden, daß sie den Elektronenstrahl 35 vertikal ablenkt. Außerdem kann die Bilddisplayvorrichtung so ausgebildet werden, daß sie eine Ablenkung des Elektronenstrahls 35 sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Richtung ermöglicht.
Eine zweite Ausführungsform
4 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4 gezeigt, umfaßt eine Bilddisplayvorrichtung in dieser Ausführungsform eine Gegenelektrode 10, eine geradlinige Kathode 11, eine Elektronenstrahlen anziehende Elektrode 12, eine Steuerelektrode 13, eine erste Fokussierungselektrode 14, eine zweite Fokussierungselektrode 15, eine Horizontalablenkungselektrode 16, eine Vertikalablenkungselektrode 17 und eine Ultrafokussierungelektrode 20. Diese Komponenten sind zwischen einer hinteren Glasscheibe 19b und einer vorderen Glasscheibe 19a mit einer Fluoreszenzschicht 18 auf der Innenfläche (Seite der Fluoreszenzschicht 18) angeordnet. Diese Komponenten sind in einem entsprechenden Unterdruckbehälter enthalten, und der Unterdruckbehälter ist gut abgedichtet. Das Innere des Unterdruckbehälters kann eine Vakuumhöhe im Bereich zwischen 1,33·10^–4 und 1,33·10^–6 Pa(10^–6 und 10^–8 Torr) aufweisen.
Bei einer Bilddisplayvorrichtung in dieser Ausführungsform sind mehrere geradlinige Kathoden 11 parallel aufgezogen, während die Elektronenstrahlen anziehende Elektrode 12 an denjenigen Positionen mit Löchern in einer Matrix versehen ist, die den geradlinigen Kathoden 11 gegenüberliegen. Elektrodenstrahlen werden in einer Matrix durch diese geradlinigen Kathoden 11 und die Elektronenstrahlen anziehende Elektrode 12 gebildet. Die Steuerelektrode 13 steuert Elektronenstrahlen mit der Zeit und justiert jeden Elektronenstrahl unabhängig gemäß Bildsignalen, so daß Pixel angezeigt werden. Die in einer Matrix ausgebildeten Elektronenstrahlen werden durch die erste Fokussierungselektrode 14 und die zweite Fokussierungselektrode 15 fokussiert und durch die Horizontalablenkelektrode 16 und die Vertikalablenkelektrode 17 abgelenkt. Die Elektronenstrahlen, die von diesen Komponenten gesteuert werden, die die Fokussierungselektroden (14, 15) und die Ablenkelektroden (16, 17) umfassen, nähern sich den vorbestimmten Positionen der Ultrafokussierungelektrode 20 an. Die Ultrafokussierungelektrode 20 fungiert dahingehend, die Elektronenstrahlen weiter zu fokussieren und sie an vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht 18 zu landen. Eine vorbestimmte Spannung wird an die Ultrafokussierungelektrode 20 angelegt, und somit werden Fokussierungslinsen zwischen Paaren von Elektroden ausgebildet, die die Ultrafokussierungelektrode 20 umfassen.
Die Ultrafokussierungelektrode 20 weist in dieser Ausführungsform ähnliche Funktionen wie die Ultrafokussierungelektrode 40 in der ersten Ausführungsform auf, d.h., die Ultrafokussierungelektrode 20 umfaßt Fokussierungslinsen mit bestimmter Fokussierungsleistung und Brechleistung. Dadurch können Elektronenstrahlen mit eingeschränktem Fleckdurchmesser mit hoher Präzision an vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht 18 landen, indem Positionen bestimmt werden, die Elektronenstrahlen emittieren, die (in einer Matrix angezogen) in die Fokussierungslinsen eintreten, und Positionen der Fokussierungslinsen. Wenn Elektronenstrahlen vor dem Eintritt in die Ultrafokussierungelektrode 20 aufgrund von Fehlern abweichen, zu denen Herstellungsfehler während des Montierens der Komponenten zu einer Bilddisplayvorrichtung zählen, wird die Abweichung während der Fokussierung vergrößert, da die Elektronenstrahlen durch die an der Ultrafokussierungelektrode 20 ausgebildeten Fokussierungslinsen weiter fokussiert werden, bevor sie auf der Fluoreszenzschicht 18 landen. Wenn ein Elektronenstrahl beispielsweise auf ein Fünftel fokussiert wird, wird auch die Abweichung auf ein Fünftel reduziert. Der Multiplizierereffekt reduziert die Möglichkeit von Überlappendbestrahlung und fehlerhafter Bestrahlung. Dadurch kann die durch einige Fehler einschließlich Herstellungsfehler verursachte Abweichung bei der Landeposition minimiert werden.
Jeweilige Komponenten für die Bilddisplayvorrichtung sind dünne und flache Platten, weshalb eine durch Montieren dieser Komponenten ausgebildete Bilddisplayvorrichtung eine dünne Bilddisplayvorrichtung mit weniger Tiefe und einem Flachbildschirm ist.
Eine dritte Ausführungsform
5 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Grunde weist eine Bilddisplayvorrichtung dieser Ausführungsform den gleichen Aufbau auf wie die der ersten Ausführungsform (siehe 1), mit Ausnahme des Aufbaus der Elektronenemissionsquelle. Wie in 5 gezeigt, ist zusätzlich eine Steuerelektrode 51 vorgesehen, und die strukturierte Geometrie einer Elektronenquelle 31' auf einem isolierenden Substrat 32 ist gegenüber der der ersten Ausführungsform verändert.
Die Steuerelektrode 51 ist elektrisch unterteilt und in Streifen angeordnet, und Löcher 52 sind an den Positionen vorgesehen, wo ein vorbestimmter Elektronenstrahl hindurchtritt, so daß Elektronen durch die Löcher 52 hindurchtreten können. Auf die gleiche Weise werden auf dem isolierenden Substrat 32 ausgebildete Elektronenquellen 31' in der Richtung in Streifen strukturiert, die senkrecht zu der Unterteilungsrichtung der Steuerelektrode 51 verläuft, und die Elektronenquellen sind elektrisch getrennt. Wenn weiterhin keine Elektronen emittiert werden, ist die Steuerelektrode 51 zu dem Potential der in Streifen angeordneten Elektronenquellen 31' negativ oder die Potentialdifferenz zwischen der Steuerelektrode 51 und den in Streifen angeordneten Elektronenquellen 31' ist sehr niedrig.
Wenn das Potential einer bestimmten Steuerelektrode 51 so ausgewählt ist, daß es positiv ist, und das Potential von bestimmten in Streifen angeordneten Elektronenquellen 31' negativ gewählt ist, wird nur die Potentialdifferenz über den Querschnitt der ausgewählten Steuerelektrode und die ausgewählten in Streifen angeordneten Elektronenquellen groß und Elektronen werden vom Querschnitt der Elektronenquellen 31' emittiert (Elektronenanziehung). Von dem ausgewählten Querschnitt emittierte Elektronen treten durch auf einer Steuerelektrode vorgesehene Löcher 52 in Richtung einer Fluoreszenzschicht 38 hindurch (selektive Transmission). Danach erfolgt der Durchtritt der Elektronen auf die gleiche Weise zu denen der ersten Ausführungsform, weshalb die Erläuterung entfällt.
Gemäß der Bilddisplayvonichtung dieser Ausführungsform mit dem obenerwähnten Aufbau und der obenerwähnten Funktion können sogar dann, wenn Elektronenquellen nicht in einer Matrix auf im wesentlichen der gleichen Oberfläche vorgesehen sind, die Elektronenquellen als eine Elektronenquelle verwendet werden, die Elektronenstrahlen in einer Matrix emittieren kann, indem zusätzlich eine Steuerelektrode 51 vorgesehen wird. Das heißt, die Kombination aus der Steuerelektrode 51 mit dem obenerwähnten Aufbau und den Elektronenquellen 31' kann als eine Elektronenemissionsquelle mit in einer Matrix angeordneten Elektronenquellen angesehen werden.
Weiterhin wurde in der obenerwähnten Ausführungsform ein Fall erläutert, bei dem eine Steuerelektrode 51 auf einer Oberfläche vorgesehen war. Jedoch können die Funktion des Anziehens von Elektronen aufgrund der Potentialdifferenz und die Funktion der selektiven Transmision durch mindestens zwei Elektroden erreicht werden, beispielsweise können mehrere Elektroden in der Richtung vorgesehen werden, in der Elektronen von den Elektronenquellen emittiert werden. Gemäß dem obenerwähnten Aufbau kann der gleiche Effekt erhalten werden.
Eine vierte Ausführungsform
6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die eine Bilddisplayvorrichtung in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Grunde weist eine Bilddisplayvorrichtung dieser Ausführungsform den gleichen Aufbau auf wie die der ersten Ausführungsform (siehe 1), mit Ausnahme des Aufbaus der Elektronenemissionsquelle. Wie in 6 gezeigt, ist eine Elektronenquelle 31'' durchgehend über die Oberfläche des Substrats 32 angeordnet und mehrere Steuerelektroden 54 und 55 sind über der Elektronenquelle 31'' vorgesehen, um Elektronen von der Elektronenquelle 31'' zu emittieren.
Wie in 6 gezeigt, sind die Steuerelektroden 54 elektrisch unterteilt und in Streifen angeordnet, und Löcher 56 sind an den Positionen an den Steuerelektroden 54 vorgesehen, an denen ein vorbestimmter Elektronenstrahl hindurchtritt, so daß Elektronen durch die Löcher 56 hindurchtreten können. Auf die gleiche Weise sind Steuerelektroden 55 elektrisch unterteilt und in Streifen angeordnet, und Löcher 57 sind an denjenigen Positionen an den Steuerelektroden 55 vorgesehen, die den Löchern 56 entsprechen. Folglich kann ein Elektron, das durch ein Loch 56 hindurchtritt, durch ein Loch 57 hindurchtreten. Die Steuerelektroden 54 und 55 sind so angeordnet, daß sie sich im rechten Winkel kreuzen. Eine Elektronenquelle 31'' ist durchgehend über die Oberfläche des isolierenden Substrats 32 angeordnet. Wenn keine Elektronen emittiert werden, ist das Potential der Steuerelektroden 54 zu dem Potential der in einer Ebene ausgebildeten Elektronenquelle 31'' negativ oder die Potentialdifferenz zwischen den Steuerelektroden 54 und der in einer Ebene ausgebildeten Elektronenquelle 31'' sehr niedrig.
Wenn das Potential gewisser Steuerelektroden 54 so ausgewählt ist, daß es positiv ist, wird nur die Potentialdifferenz des Streifenteils der ausgewählten Steuerelektrode 54 groß und Elektronen werden von den Teilen emittiert (Elektronenanziehung). Von den ausgewählten Streifenteilen emittierte Elektronen treten durch alle an der Steuerelektrode 54 vorgesehene Löcher 56 hindurch. Wenn als nächstes das Potential bestimmter Steuerelektroden 54 so ausgewählt ist, daß es positiv ist, und das Potential anderer Steuerelektroden 54 als ein Ausschaltpotential ausgewählt ist, dann tritt von allen Elektronen, die durch ein Loch 56 hindurchtreten, nur dasjenige Elektron, das durch einen Querschnitt der ausgewählten Steuerelektroden 54 und 55 hindurchtritt, durch ein an der Steuerelektrode 55 vorgesehenes Loch 57 in der Richtung der Fluoreszenzschicht 38 hindurch (selektive Transmission). Danach erfolgt der Durchtritt der Elektronen auf die gleiche Weise wie diejenigen der ersten Ausführungsform, weshalb die Erläuterung entfällt.
Gemäß der Bilddisplayvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform mit dem obenerwähnten Aufbau und der obenerwähnten Funktion kann eine Elektronenquelle 31'', selbst wenn sie durchgehend über die Oberfläche des Substrats angeordnet ist, als eine Elektronenquelle verwendet werden, die Elektronenstrahlen in einer Matrix emittiert, indem zwei Sätze von Steuerelektroden 54 und 55 vorgesehen werden. Das heißt, die Kombination aus den Steuerelektroden 54 und 55 mit dem obenerwähnten Aufbau und der Elektronenquelle 31'' kann als eine Elektronenemissionsquelle mit in einer Matrix angeordneten Elektronenquellen angesehen werden.
Bei der obenerwähnten Ausführungsform sind zwei Sätze von Steuerelektroden vorgesehen. Es kann jedoch eine Elektrode mit der Funktion des Anziehens von Elektronen aufgrund der Potentialdifferenz zusätzlich vorgesehen werden, und eine Funktion der selektiven Transmision kann durch zwei Sätze von Steuerelektroden erzielt werden. Das heißt, mindestens drei Sätze von Elektroden können vorgesehen werden. Gemäß dem obenerwähnten Aufbau kann der gleiche Effekt erreicht werden.
Die verschiedenen Elektroden (z.B. Fokussierungselektroden, Ablenkelektroden und Ultrafokussierungselektroden), die in den obenerwähnten Ausführungsformen jeweilige Bilddisplayvorrichtungen ausmachen, können gebildet werden, indem Metalldrähte auf Rahmen aufgespannt werden. Eine derartige Elektrode kann eine ziemlich flache Struktur aufweisen, indem die Metalldrähte auf einen Rahmen oder dergleichen aufgezogen und dort gehalten werden. Außerdem kann der Abstand zwischen den jeweiligen Elektroden (Metalldrähten) auf relativ einfache Weise fein ausgeführt werden, weshalb die Auflösung der Bilddisplayvorrichtung verbessert werden kann.

Claims

Bilddisplayvonichtung vom Flachbildschirmtyp mit einem Unterdruckbehälter (39), dessen Inneres unter Unterdruck gehalten wird: einer Fluoreszenzschicht (38), einer Elektronenemissionsquelle (33) mit einer Elektronenquelle (31, 31a-31g, 31', 31''); einer Ablenkelektrode (16, 17, 34) mit einer Funktion zum Ablenken von von der Elektronenemissionsquelle (33) emittierten Elektronenstrahlen (35) und einer Ultrafokussierungselektrode (20, 40) mit einer Funktion zum Fokussieren der an der Ablenkelektrode (16, 17, 34) abgelenkten Elektronenstrahlen (35) und Landen der fokussierten Elektronenstrahlen (35) an vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht (18, 38), dadurch gekennzeichnet, daß die Ultrafokussierungselektrode (20, 40) Schlitze aufweist, die mit einem Abstand gleich dem Arrayabstand der Elektronenstrahlen (35) ausgebildet sind, die Fluoreszenzschicht (38) Streifen aufweist, die mit einem Abstand von 1/N ausgebildet sind, wobei N eine ganze Zahl des Abstands der Schlitze der Ultrafokussierungselektrode (20, 40) ist, die Ultrafokussierungselektrode (20, 40) zwischen der Elektronenemissionsquelle (33) und der Fluoreszenzschicht (38) angeordnet ist, während die Ablenkelektrode (34) zwischen der Elektronenemissionsquelle (33) und der Ultrafokussierungselektrode (20, 40) angeordnet ist, wobei die Schlitze bei Anlegen einer Spannung an die Ultrafokussierungselektrode (20, 40) Fokussierungslinsen bilden und die Fokussierungslinsen eine vorbestimmte Fokussierungsleistung und Brechleistung aufweisen, um die Elektronenstrahlen an den vorbestimmten Positionen der Fluoreszenzschicht (38) zu landen und die Fluoreszenzschicht (38) zu beleuchten.
Bilddisplayvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronenemissionsquelle (33) mehrere in einer Matrix angeordnete Elektronenquellen (31) aufweist.
Bilddisplayvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronenemissionsquelle (33) mehrere in Streifen angeordnete Elektronenquellen (31') aufweist.
Bilddisplayvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronenemissionsquelle (33) eine auf einer Oberfläche durchgehend angeordnete Elektronenquelle (31") aufweist.
Bilddisplayvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronenemissionsquelle (33) mehrere parallel aufgezogene geradlinige Kathoden (11) aufweist.
Bilddisplayvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entfernung von der Fluoreszenzschicht (18, 38) zu der Ultrafokussierungselektrode (20, 40) kürzer ist als die Entfernung von der Ultrafokussierungselektrode zu einer Ablenkelektrode, die an der nächstgelegenen Position zu der Ultrafokussierungselektrode angeordnet ist.