JP2005509250A - 真空ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、真空ディスプレイ装置に関し、画素（３５）を有するディスプレイスクリーン（３０）、複数の電子ビーム（ＥＢ）を発生する陰極手段（２０）であってそれぞれが画素（３５）の一つに対応している陰極手段、及び画素（３５）に対応する電子ビームの強度を変調し画素をアドレスするアドレス手段（４１、４２）を有している。チャネル構造（１０）は、陰極手段（２０）に近接して配置されている。チャネル構造（１０）は、複数の電子ビームガイダンスキャビティー（１５）を有しており、それぞれは画素の一つに対応しており、投射イオンから陰極手段を防御している。キャビティーの出口（１７）は、キャビティー（１５）から脱出した電子ビーム（ＥＢ）が特定の高輝度及び空間的な均一性を有するように、入口（１６）よりも小型である。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、真空ディスプレイ装置に関し、
画像情報を表示するディスプレイスクリーンを有し、
このディスプレイは、第１アレイに配置された蛍光の画素を備えており、第２アレイに配置された、複数の電子ビームを形成する陰極手段を有し、この第２アレイは、各電子ビームがディスプレイスクリーンの画素と対応するように第１アレイと一致しており、
画像情報に従って対応する電子ビームを変調することにより、画素をアドレスするアドレス手段を有し、且つ
第３アレイに配置された電子ビームガイダンスキャビティーを供されたチャネル構造を有し、この第３アレイは、第１アレイと一致しており、ディスプレイスクリーンの対応する画素に各電子ビームをガイドしており、この電子ビームガイダンスキャビティーは、陰極手段と向き合った入口と、ディスプレイスクリーンに向き合った出口アパチャーをそれぞれ有していることを特徴とする。

かかるディスプレイ装置の実施例は、米国特許第５，９８６３９９号Ａ明細書にて公知である。

公知のディスプレイ装置において、陰極手段は、画素（ピクセル）のそれぞれに関して、スピンド型（Ｓｐｉｎｄｔ）エミッターとして公知のマイクロチップフィールドエミッターを有している。マイクロチップに近接するカソード電極が陰極電圧により活性化されると、マイクロチップにおける比較的強力な局部的な電界に起因して、電子がこのマイクロチップから放出される。

マイクロチップから放出される電子は、電界により、ディスプレイスクリーンの対応するピクセルに向かって加速される。この目的のため、このディスプレイスクリーンは、陽極電圧を受ける陽極を設けられている。このピクセルは、蛍光材料を備えており、電子ビームにより投射される際、発光し、カラム及びローに配置されている。

この公知のディスプレイ装置は、アドレス手段を設けられている。特に、マイクロチップは、マイクロチップのカラムを励起すべくロー電極により調節可能であり、グリッド電極が設けられており、絶縁層によりロー電極から分離され、このローの垂直方向に延びており、電子ビームのカラムのビーム電流を変調している。従って、ディスプレイスクリーン上の各ピクセルは、ロー電極及びグリッド電極の対応する組み合わせによりアドレス可能となっている。

ディスプレイ装置に供給された画像情報に従ってこのピクセルをアドレスすることにより、この画像情報がスクリーン上に表示可能となる。

公知のディスプレイ装置において、選択プレートが設けられている。この選択プレートは、各ピクセルに関してアパチャーを設けられている。各アパチャーの内部表面は、金属化パターンを設けられている。このアパチャーは、ディスプレイスクリーンの対応するピクセルに電子ビームをガイドする。選択プレートは、アパチャーとピクセルとの間でほぼ１：１対応関係を得るべく、ディスプレイスクリーンに近接して取り付けられている。

公知のディスプレイ装置は、装置の寿命ともに表示される画像の輝度が悪化するという問題を有している。

本発明の目的は、上述の導入部にて述べた真空ディスプレイ装置を提供することであり、寿命とともに画像の輝度が劣化するという現象が軽減されている。

この目的は、本発明に従った真空ディスプレイ装置により達成され、そのチャネル構造は陰極手段に近接して配置されており、この入口は出口アパチャーよりも大きいことを特徴としている。

本発明は、陰極手段の放射特性が装置内部にて形成される陽イオンに起因して装置の寿命とともに低下してしまうという認識に基づいている。真空状態がこのディスプレイ装置内部にて構築された後、低分圧を有する残存ガスが存在している。この残存ガスは、電子ビームにより投射された際、イオン化される。得られる陽イオンは、上記の電子とは反対方向に移動し、従って、陰極手段に向かって加速され、イオン衝突に対してダメージを受ける可能性がある。放出された電子ビームの輝度及び画像の輝度は、これにより、ディスプレイ装置の寿命とともに低下する。

本発明に従ったディスプレイ装置は、チャネル構造が陰極手段に近接して配置されている。従って、陽イオンの大部分は、このチャネル構造とディスプレイスクリーンとの間に生成される。出口アパチャーの表面領域、つまりチャネル構造の表面領域は、入口の表面に比べて比較的化型であるので、この陽イオンは、主としてチャネル構造に衝突する。このチャネル構造は、陰極手段に向かって加速されるイオンの障害を形成する。

陰極手段に衝突する複数のイオンは、出口アパチャーを介して電子ビームガイダンスキャビティーを進入し、実質的に陰極手段に到達する陽イオンの画分が比較的小型であるので減弱される。従って、このディスプレイ装置の寿命の間に陰極手段にかかる障害が減弱される。本発明に従ったディスプレイ装置において、放出された電子ビームのビーム電圧の悪化、つまり、画像輝度の悪化は、ディスプレイ装置の寿命を低下させる。

さらに、上記の入口は、出口アパチャーよりも大型であるので、電子ビームガイダンスキャビティーは、比較的高輝度を有するように電子ビームを濃縮する。また、電子ビームの空間的分布は比較的均一である。従って、ピクセル間の蛍光は、特に均一であり、画質は比較的高い。

出口アパチャーは、円形であっても四角形であってもよいが、好ましくは、楕円形や長方形などのように伸張形を有している。

「キャビティー」なる用語が用いられているのは、チャネル構造が設けられた電子ビームガイダンスキャビティーを参照している。

本発明に従ったディスプレイ装置は、出口アパチャーと入口の表面領域間の比率が１以上であるという利点を有しているが、好ましくは、この比率は１以上であって、例えば５又は２０である。

チャネル構造は、キャビティーの出口アパチャーのそれぞれに関してスクリーンの向かい合う側面においてホップ電極を設けられており、各キャビティーの内部表面は、第２の放出機能を有する電気的絶縁材料を有していてもよい。この特別な電子ビームガイダンスは、米国特許５，２７０，６１１号Ａ明細書に公知なように電子のホップ移行（ｈｏｐｐｉｎｇ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）に基づいている。

電子のホップ移行は、第２の放出工程に基づいている。制御時、このホップ電極は、キャビティー内の電子が出口アパチャーに向かって加速されるようにホップ電圧を受け入れる。キャビティーの内部表面は、第２の放出機能を有する電気的絶縁材料を有している。電子がこの内部表面に投射する際、吸収され、第２の電子が放出され、且つ出口アパチャーに向かって加速される。キャビティーに進入する放出された電子のそれぞれに関して、平均して、一つの電子は、この出口アパチャーから放出される。従って、平均して、キャビティーに残存する電子と進入する電子とが同程度であって、この電子ビームはキャビティーを介してガイドされる。

この実施例は、電子を加速するために、陽極がディスプレイスクリーン内部に設けられている場合、特に有用である。比較的小型の出口アパチャー及びホップ電極の存在に起因して、陽極における加速する電界は、チャネル構造を介した無視可能なパービアンスを有している。従って、この加速ステージは、陰極手段により発生する電子ビームにて妨害しない。陽極電流及び陰極電流は、それぞれに独立して選択されてもよい。

通常、比較的高い陽極電圧は、電子を加速すべく適用されている。電子ビームにおける電子は、蛍光材料による光の発生が特に効果的であり、且つ、陰極電圧がディスプレイ装置に使用される電子エミッターのタイプに最適なように選択されてもよいように、比較的高い衝撃エネルギーにてピクセルにインパクトを与える。電子ビームガイダンスキャビティーは、好ましくは実質的にファンネル型であって、このファンネルの頂角は、例えば、１０から１００℃、好ましくは３０から８０℃である。

本発明者が示したのは、かかるキャビティーから脱出する電子ビームは、ピクセルの有利且つ特に均一な充填性を導く、ということである。

さらに、ホップ電子移行を開始するのに必要なホップ電圧であるホップ電圧の閾値は、比較的低く、且つ、このホップ移行工程は、比較的低いホップ電圧にて構築される。

好ましくは、陰極手段は、各電子ビームに関して少なくとも一つのフィールドエミッターを有している。従って、本発明に従ったディスプレイ装置におけるこの実施例は、実質的にフィールドエミッションディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＥＤ）である。このフィールドエミッターは、十分高いビーム電流にて電子ビームを生成すべく比較的低いパワーのみを必要とする。

この実施例は、各電子ビームに関するフィールドエミッターの数が比較的多い場合、特に有利である。ＦＥＤに関する公知の実施例において、放出された電子ビームのビーム電流におけるピクセル間の蛍光均一性及びばらつきに関する問題が一般的に発生する。これらの問題は、キャビティーが比較的多数のフィールドエミッターが単一の電子ビームへと放出された電子を濃縮するので、この実施例において軽減される。

このフィールドエミッターは、好ましくは、スピンドタイプのエミッター、印刷フィールドエミッター又はカーボンナノチューブを有している。

代替的に、陰極手段は、オキサイド陰極などの、一つ以上の熱電子エミッターを有していてもよい。この陰極の寸法は、ディスプレイスクリーンに匹敵していてもよく、或いは、複数のセグメントを有していてもよい。

好ましくは、陰極手段は、各電子ビームに関してカソード電極を有しており、陰極手段の対応する部分から電子放出を可能としており、且つ、各電子ビームに関するゲート電極を有しており、陰極手段の対応する分からの電子放出を制御している。

第１アレイ、第２アレイ及び第３アレイは、一般的に、カラム及びローを有している。このカラム及びローは、ラインに直交して配置されてもよく、或いは、代替的にいわゆるデルタ−ナブラ型に配置されていてもよく、このカラムは、直線的に配置されており、且つ、ローは、上記カラムにほぼ垂直に、鋸歯状パターンに配置されている。

好適実施例において、アドレス手段は、カラム電極及びロー電極を有しており、カラム電極は、対応するカラムに配置された電子ビームガイダンスキャビティーのゲート電極に接続しており、ロー電極は、対応するローに配置された電子ビームガイダンスキャビティーのホップ電極に接続している。

制御時、所定の画素は、対応するカラム電極にカラム電圧を適用し、且つ、対応するロー電極にロー電圧を適用することにより、アドレス可能である。

一般的に、ピクセルは、「ライン・アット・ア・タイム（ｌｉｎｅ−ａｔ−ａ−ｔｉｍｅ）」にアドレスされ、これにより、例えばカラム電圧などの第１電圧が、電子ビームのカラムの選択に使用され、且つ、この実施例においてはロー電圧である第２の電圧が、選択されたカラムにおける電子ビームのそれぞれに関して独立してビーム電流を変調するのに使用される。

各カラムは、書き込まれるすべてのフレームに関して一旦選択され、従って、カラム電圧は、一般的に、フレーム周波数を有するシグナルである。各ロー電圧は、書き込まれる全てのラインに関して一旦適合され、従って、ロー電圧は、一般的にライン周波数を有するシグナルである。このビーム電流変調は、パルス高さ変調又はパルス幅変調により実行されてもよい。

ロー電圧は、ライン周波数を有しており、これは、フレーム周波数よりもかなり大きく、一般的に１００倍以上である。好適実施例が有する利点は、ピクセルアドレスでのパワーの利用は、比較的低い。なぜなら、ロー電圧は、比較的小型の許容荷重を有するホップ電極に適用されるためである。

上述した「ライン・アット・ア・タイム」アドレス方法は、一般的に、「ノーマルスキャニング」として参照される。カラム電圧及びロー電圧の役割が交換可能な「トランスポーズド・スキャニング（ｔｒａｎｓｐｏｓｅｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ）」を使用することが代替的に可能である。本願の残りの部分において、ピクセルアドレスに関してノーマルスキャニングを使用する。

カソード電極は、第２アレイの所定数のカラムに配置される複数の電子ビームのそれぞれに対応したセグメントに配置されてもよい。例えば、このセグメントの数は１０である。

制御時、セグメント化されたカソード電極は、ピクセルカラムの多重化アドレスに使用される。このことは、カラム電圧の数及びカラム電圧に供給される外部接続の数を減少させるという利点を有している。

代替的に、カソード電極及びゲート電極の役割は、ピクセルカラムがカラムに対応するカソード電極により選択可能であり、且つ、セグメント化されたゲート電極がカラムの多重化アドレスに使用されるように、交換されてもよい。

代替的な実施例において、アドレス手段は、カラム電極及びロー電極を有しており、このカラム電極は、対応するカラムに配置された電子ビームのカソード電極に接続し、且つ、このロー電極は、対応するローに配置された電子ビームガイダンスキャビティーのゲート電極を有している。ピクセルカラムは、カソード電極によりアドレス可能であり、ピクセルローは、ゲート電極によりアドレス可能である。

このことは、単一のホップ電極がすべてのキャビティーに関して設けられてもよく、このホップ電極は、一定のホップ電圧を受け入れ且つキャビティーの第３アレイと同じ寸法を有していることから、利点を有している。

このことゆえ、キャビティーのホップ移行特性は、ディスプレイ装置の制御中相対的に変更されない。さらに、個々のピクセルのアドレス化は、チャネル構造により加速ステージから電気的に分離された陰極手段内部で完全に実行される。

このディスプレイ装置は、真空状態にて制御する。好適実施例において、ディスプレイ装置は、陰極手段に近接したバックプレートを有する真空エンベロープと、ディスプレイスクリーンに近接したフロントプレートと、フロントプレートとバックプレートとの間のスペーサーとを有しており、スペーサーは、複数のチャンバーと、このそれぞれは、所定数の画素と対応する電子ビームガイダンスキャビティーとの間に配置されており、且つ、真空エンベロープをポンピングすべく設計されたポンプチャンバーとを有しており、複数のチャンバーの一つのそれぞれは接続されている。

スペーサーは、外圧に抵抗すべく、このディスプレイ装置に支持性を供している。このことは、ディスプレイ内部において真空状態を達成するのに必要である。ディスプレイ装置の製造工程は、ディスプレイ装置を排するステップを有しており、このステップの間、ポンプチャンバーはポンプに接続される。

好ましくは、この真空状態は、ディスプレイ装置全体に分布しており、ディスプレイ装置のポンピング抵抗は出来る限りにくく保たれている。

かかるスペーサーの実施例は、各ピクセルに関して単一のチャンバーを有しており、ピクセル及び対応する電子ビームガイダンスキャビティーの出口との間で延びている。

各チャンバーをポンプチャンバーに接続すべく、チャネル構造には、キャビティーカラム、キャビティーロー又はその両方を接続すべく、隣り合うキャビティー間で開口部を設けられている。キャビティー構造の側面に近接したキャビティーは、同様の開口部により上記のポンプチャンバーに接続されている。この開口部の寸法は、隣合うキャビティー間での電子の漏洩を阻止するのに十分小さいながら、隣り合うキャビティー間での無限のガス流動を許容するのに十分大きくなければならない。

代替的に、かかる開口部は、隣合うピクセルに対応したチャンバーに接続すべくスペーサーの内部に設けられてもよい。

各ピクセルにおける単一のチャンバーを有するスペーサーは、誤ったピクセル、つまり、キャビティーから脱出する電子に対応していないピクセル、に電子が投射することを阻止している。このことは、表示画像における色調エラーを阻止すべく、カラーディスプレイにおいて特に有利である。

スペーサーの他の実施例は、第１アレイの単一カラムに配置された画素の所定数に関して単一のチャンバーを設けられている。

この実施例において、隣り合うカラムにおけるピクセルへの電子の漏洩が起こる可能性はない。このことは、異なる色調に関する蛍光材料がストリップ状に配置され、各ストリップが、カラムに配置された所定数のピクセルに対応している場合、カラーディスプレイ装置において特に有利である。また、この構成は、色調エラーの発生をも阻止している。しかしながら、カラム状に配置されたピクセル間で若干の電子の漏洩が起こってもよい。

このことは、ディスプレイ装置の画素に一致している対応する電子ビームの断面及び／又は形状を適合すべく、ホップ電極がキャビティーの出口アパチャーのそれぞれに近接した電子レンズを有している場合、有利である。

従って、出口アパチャーの形状及び寸法は、広いデザインの自由度を得るようにディスプレイスクリーン上の画素を独立に選択してもよい。ガイダンスキャビティーから脱出する電子ビームは、ディスプレイスクリーンの対応する蛍光ピクセルに関する良好な充填性を与えるべく、この電子レンズにより形成される。このことは、ピクセルにおける蛍光材料の効果的な利用に関して有利であり、従って、表示される画像の輝度に関して有利である。

かかる電子レンズは、カップレンズであっても、平坦な電子ビームであってもよく、これらは、国際特許出願ＷＯ０１／２６１３１号パンフレットにて公知である。

本発明のこれらの面及び他の面は、添付した図面を参照して明らかにされ説明されるであろう。

図１及び２に示したディスプレイ装置に関する第１実施例は、フロントプレート５１に近接して配置されたディスプレイスクリーン３０と、電子ビームＥＢを形成する、バックプレート５２に近接して配置された陰極手段２０と、ディスプレイスクリーン３０と陰極手段２０との間に配置されたチャネル構造１０とを有しており、チャネル構造１０は、電子ビームガイダンスキャビティー１５を設けられている。ガイダンスキャビティー１５は、出口アパチャー１７よりも大きい入口１６を有する、実質的にファンネル型である。

ディスプレイスクリーン３０は、ロー３１及びカラム３２に配置された画素（ピクセル）３５を有している。各ピクセル３５は、例えば、蛍光体などの蛍光材料を設けられており、電子ビームＥＢが投射された際に発光する。カラーディスプレイ装置において、異なる蛍光材料が適用され、それぞれは、赤、緑及び青の色調の一つに対応している。この光は、フロントプレート５１を介して、外部からこのディスプレイ装置を鑑賞している観察者に向かって進む。

ディスプレイスクリーン３０は、長方形であってもよく、ロー３１方向及びカラム３２方向における比率は、例えば、１６：９又は４：３である。望ましくは、ディスプレイスクリーン３０はフラットであって、厚みは出来る限り小さいことである。図１及び図２は、若干のピクセル３５を有するディスプレイスクリーン３０を示しているが、実際のディスプレイ装置は、非常に大量の数のピクセルを有している。各ピクセル３５は、約３００μｍから１ｍｍまでの表面積を有している。

また、ディスプレイスクリーン３０は、放出される電子を加速する陽極（図示せず）を有していてもよい。この陽極は、例えば、５ｋＶの陽極電圧を受ける。

陰極手段２０は、カソード電極２１、個々のピクセル３５に関する複数のフィールドエミッター２２、及び、ピクセル３５のロー３１に対応するゲート電極２５を有している。

フィールドエミッター２２は、スピンド型エミッター、印刷フィールドエミッター又はカーボンナノチューブを有していてもよい。これらは、ガラス基板上に設けられ、カソード電極２１及び抵抗層に覆われている。カソード電極２１とゲート電極２５との間に電圧差を適用することは、フィールドエミッター２２を励起し、電子を放出される。

放出された電子は、ゲート電極２５によりチャネル構造１０に向かって加速される。各ガイダンスキャビティー１５に関し、ゲート電極２５は、これらがガイダンスキャビティー１５に移動してもよいように、放出された電子を通過する複数の開口部２６を有している。

チャネルプレート１０は、各ピクセル３５に関し対応する電子ビームガイダンスキャビティー１５を有している。各ガイダンスキャビティー１５は、ファンネル型であり、中央軸１９を有している。ガイダンスキャビティー１５の内部表面１８は、電子衝突の際、この壁１８が第２の電子を放出可能なように、少なくとも１なる第２の放出係数δを有する電気絶縁材料にて少なくとも部分的に覆われている。この材料は、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を有している。チャネル構造１０は、例えば４００μｍの厚みを有している。

本発明に従ったディスプレイ装置において、イオンの大部分は、チャネル構造１０とディスプレイスクリーン３０との間で生成される。出口アパチャー１７が比較的小型であるので、このイオンは、主としてチャネル構造１０上に衝突する。出口アパチャー１７を介してガイダンスキャビティー１５に進入し、且つ陰極手段２０に実質的に到達可能な画分は、比較的小型である。陰極手段２０によるイオンの衝突数は減少し、このディスプレイ装置における寿命の全体における画像の輝度は向上される。

チャネル構造１０のスクリーンに面する側面には、ディスプレイスクリーン３０上におけるピクセル３５のカラム３２のそれぞれに関してホップ電極１１を設けられている。制御時、ホップ電圧は、ガイダンスキャビティー１５を介した電子のホップ移行を可能とすべく、ガイダンスキャビティー１５内部での電界を構築すべく、ホップ電極１１に適用される。出口アパチャー１７を介してガイダンスキャビティー１５を脱出する電子数は、ガイダンスキャビティー１５を進入した電子数と同一であり、従って、ガイダンスキャビティー１５を進入する電子ビームＥＢのガイダンスを達成する。

一般に、ガイダンスキャビティーの出口アパチャー１７は、陰極手段２０に向かい合う入口１６よりも小型である。好ましくは、出口アパチャー１７に対する入口１６の表面積の比率は、１よりもかなり大きく、例えば、５又は２０である。

例えば、入口１６の径は、６００μｍであり、円形の出口アパチャー１７の径は、１００μｍである。好ましくは、出口アパチャー１７は、伸張型であってもよく、この外径は、３００μｍであって、内径は１００μｍである。このことは、伸張したサブピクセルを有するカラーディスプレイ装置において特に有利である。

電子ビームＥＢのビーム電流密度は、入口１６においてよりも、キャビティーの出口アパチャー１７において大きい。例えば、出口アパチャーにおけるビーム電流密度は、５０又は１００倍大きい。この場合、相対的に大きい陰極手段２０部分から放出された電子は、電子ビームＥＢが、良好な空間均一性及び特に高輝度を有するように、電子ビームＥＢ内に集束される。

図３を参照して第１実施例におけるアドレス手段４１及びアドレス手段４２をより詳細に述べる。

アドレス手段は、ロー電極４１を制御するカラム電極４２とアドレス手段４２を制御するホップ電極１１とを有している。この実施例において、ピクセル３５は、ノーマルスキャニングによりアドレスされる。

ゲート電極２５は、対応するゲート電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３をそれぞれ受け、これらは、ゲート電極２５における開口部２６を介して放出された電子の通過を可能とする第１値又はゲート電極２５を通過する放出された電子がない場合における第２値を独立して有していてもよく。ピクセル３５は「ライン・アット・ア・タイム」をアドレスされるので、ゲート電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３の一つのみが任意の時間において第１値を有し、他のゲート電圧の全てが第２値を有していてもよい。従って、ピクセル３５の単一ロー３１が選択される。画像情報のフレームは、ピクセル３５のロー３１のそれぞれの連続的な選択を介してディスプレイスクリーン３０上に書き込まれる。

電子ビームＥＢのビーム電流は、ピクセル３５の上記カラム３２に対応してホップ電極１１に適用されたホップ電圧Ｖｈｏｐ１、Ｖｈｏｐ２、Ｖｈｏｐ３の変化によりピクセル３５の各カラム３２に関して変調されてもよい。ピクセル３５の単一ロー３１のみが一つの時間において選択されるので、電子ビームＥＢのビーム電流は、上記ロー３１のピクセル３５のそれぞれにて独立して変調されてもよい。

電子ビームＥＢのビーム電流は、電子ビームＥＢのビーム電流が、上記の適用された画像情報に従って、ホップ電圧Ｖｈｏｐ１、Ｖｈｏｐ２、Ｖｈｏｐ３の値により制御されるように、パルス高変調により制御されてもよい。この場合、ホップ電圧Ｖｈｏｐ１、Ｖｈｏｐ２、Ｖｈｏｐ３が所定のホップ電流の閾値よりも低く、且つ、このビーム電流が、ホップ電圧Ｖｈｏｐ１、Ｖｈｏｐ２、Ｖｈｏｐ３が所定のホップ電圧の最大値と同一である際、その最も高い値である場合、電子ビームＥＢのビーム電流は、ゼロである。この最大ホップ電圧において、電子がガイダンスキャビティー１５の出口アパチャー１７に残存するのと同じだけ入口１６を介して電子が進入する。

例えば、このホップ電圧の閾値は、５０から２００ボルトの範囲であって、このホップ電圧の閾値よりも高い最大ホップ電圧は、１００から５００ボルトの範囲にある。

代替的に、電子ビームＥＢのビーム電流は、パルス幅変調により制御されてもよい。

図４によるアドレス手段に関する代替的実施例において、多重化アドレスは、本願にて上述したように、ピクセル３５のロー３１に適用される。この陰極手段は、ここでは、３つのセグメント２２１Ａ、２２１Ｂ及び２２１Ｃに分割される。セグメント２２１Ａ、２２１Ｂ及び２２１Ｃのそれぞれは、制御中、対応する陰極電圧Ｖｃａｔｈ１、Ｖｃａｔｈ２、Ｖｃａｔｈ３を受ける。対応するゲート電極２２５Ａ、２２５Ｂは、互いにピクセル３５のロー３１に関してアドレス手段４１を構築するように、セグメント２２１Ａ、２２１Ｂ及び２２１Ｃのそれぞれの内部接続されている。ゲート電極２２５Ａの第１グループは、第１ゲート電圧Ｖｇ１を受け、且つ、ゲート電極２２５Ｂの第２グループは第２ゲート電圧Ｖｇ２を受ける。

常套的な非多重化アドレス構造において、６つのロー電圧は、ピクセル３５の６つのローをアドレスすべく適用され、この多重化アドレス構造において、５つのロー電圧（Ｖｃａｔｈ１、Ｖｃａｔｈ２、Ｖｃａｔｈ３、Ｖｇ１、Ｖｇ２）のみが必要である。実際のディスプレイ装置においては、ロー電圧の数及びロー電圧を適用するための外部接続の数の減少は、増大するであろう。例えば、６００ローを有するディスプレイ装置において、そのカソード電極は、１０セグメントに分割され、ロー電圧に必要な数は、６００に変わって７０である。しかしながら、多重化アドレスの電力消費は、常套的なアドレスにおける電力消費よりも大きくなってもよい。

図５に示したアドレス手段に関する他の代替的実施例において、陰極手段は、ピクセル３５の各ロー３１に関してラインカソード３２１を構成している。ピクセル３５のロー３１は、電子の放出を可能とする第１値に対するカソード電圧Ｖｃａｔｈ１、Ｖｃａｔｈ２、Ｖｃａｔｈ３の対応する一つ又は放出を可能としない第２値に対する他のカソード電圧を設定することにより選択される。

このアドレス手段は、ピクセル３５の各カラム３２に関して、ゲート電極３２５を有している。ゲート電極３２５における開口部３２６を通過する電子ビームＥＢのビーム電流の変調は、ゲート電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２，Ｖｇ３のパルス高変調又はこのゲート電極のパルス幅変調によりローわれてもよい。

この実施例は、このアドレスすることが陰極手段内部で完全に行われる、という利点を有している。従って、チャネル構造１０のスクリーンに面する全体の表面を実質的に覆う単一のホップ電極を適用してもよい。さらに、このホップ電極は、ガイダンスキャビティー１５のホップ移行特性が制御中変化しないように、一定の電圧を受けてもよい。

このディスプレイ装置は、フロントプレート５１、バックプレート５２及びスペーサー５３により形成された真空エンベロープ５０を有している。スペーサー５３及びフロントプレート５１は、図６にさらに詳細に記載されている。スペーサー５３は、ディスプレイの真空支持を提供し、且つ、ディスプレイ装置をポンピングすべく有している。

ピクセル３５の各カラム３２のそれぞれに関して、スペーサー５３は、対応するチャンバー５４を有しており、ピクセル３５のカラム３２に沿って実質的に延びている。隣り合うチャンバー５４は、電子の運動方向におけるチャンバー５４の側面に沿って、ディスプレイスクリーン３０からチャネル構造１０へと延びるバリア５６により分離されている。バリア５６の高さ、つまり、ディスプレイスクリーン３０とチャネル構造１０との距離は、例えば、３ｍｍである。

チャンバー５４は、その両端においてポンプチャンバー５５に開口連通している。チャネル構造１０に近接して、チャンバー５４は、出口アパチャー１７を介して、対応するカラム３２のガイダンスキャビティー１５に接続されている。このことは、ディスプレイ全体に渡って真空状態を達成することを可能としている。

図７に示したディスプレイ装置の第２実施例は、大部分が第１実施例と同様であって、スペーサー及びチャネル構造の適用のみが違う。この第２実施例は、フロントプレート１５１を有する真空エンベロープ１５０、バックプレート１５２及びスペーサー１５３を備えている。

スペーサー１５３は、真空エンベロープ１５０の側面に近接したポンプチャンバー１５５を有しており、ディスプレイスクリーン１３０上の各ピクセル１３５のそれぞれに対応するシングルチャンバー１５４を設けられている。隣り合うシングルチャンバー１５４は、バリア１５６により分割されている。

このシングルチャンバー１５４は、円柱又は円錐の形状を有しており、ピクセル１３５と、チャネル構造１１０において対応するキャビティー１１５の出口アパチャー１１７との間に延びている。チャネル構造１１０のスクリーンに面する側面上には、ホップ電極１１１は、上記のカラムをアドレスすべく配置されるように、ホップ電極１１１がピクセル１３５のカラム３２のそれぞれに関して設けられている。

ゲート電極１２５は、ピクセル１３５の各ローに存在しており、このローに関して陰極手段１２０からの電子の放出を制御する。このアドレス手段は、第１実施例におけるアドレス手段と同様の方法にて制御する。

チャネル構造１１０の隣り合うキャビティー１１５は、開口部１１９により内部接続されている。開口部１１９の寸法は、これらを介した無限のガス流動が可能なようにすべきである。

図面は、カラム方向に設けた開口部１１９を示しているが、開口部は、ロー方向又はその両方向へと代替的に設けられても良い。チャネル構造１１０の側方端部におけるキャビティー１１５は、同様の開口部１１９を介して、ポンプチャンバー１５５へと接続されている。

代替的に、同様の開口部は、シングルチャンバー１５４を分割するバリア１５６に設けられてもよい。

スペーサー１５３におけるキャビティー１１５のそれぞれ及びシングルチャンバー１５４のそれぞれは、ポンプチャンバー１５５に接続されている。ディスプレイ装置の排出の間、ポンプは、ポンプチャンバー１５５に接続されている。この実施例により、ディスプレイ装置全体で良好な真空状態を供している。

図８は、ホップ電極を示し、比較的薄い第１傾斜部品３１１Ａ及び比較的厚い第２傾斜部品４１１Ｂから構成されたカップレンズを有している。この第１部品４１１Ａは、キャビティー４１５の出口アパチャー４１７に対応した開口部を有している。第２部品４１１Ｂは、大型寸法を有する円形のアパチャー４１２を有している。

カップレンズは、キャビティー４１５からディスプレイスクリーン３０上のピクセル３５の断面へと放射された電子ビームの断面領域又は形状を適合すべく使用してもよい。アパチャー４１２の径、第２部品４１１Ｂの厚み及び／又はホップ電圧を調節することにより、出来る限りピクセル３５を充填するように電子ビームＥＢの断面を形成してもよい。ピクセル３５における蛍光材料は、最大限で使用され、且つ、表示される画像は、比較的高輝度を有する。

ディスプレイスクリーン３０のピクセル３５が伸張型である場合、アパチャー４１２に関して、楕円形又は長方形の形状を有することは有利である。また、ホップ電極の第２部品４１１Ｂは、円形又は長方形の形状を有していてもよい。ガイダンスキャビティー１５から脱出する電子ビームＥＢは、この伸張したサブピクセルを最大限充填すべく、伸張した断面を有している。

ホップ電極は、代替的に、カップレンズの置換物として平坦な電子レンズを有していてもよい。この両方の構成は、引用した国際特許出願ＷＯ０１／２６１３１号にて公知である。

さらに、ホップ電極は、キャビティーの出口アパチャーに近接した第１電極と、第１電極と同じ平面上に実質的に配置されている第２電極とを有している。

この形状は、上記の平坦な電子レンズの強度及び断面が、ホップ電極を適合することなく変更可能なように、異なる電圧が第２電極に適用されるという利点を有している。

本願に添付の図面は、概略的であり、実際のスケールどおりではない。本発明は、好適実施例とともに述べてきたが、本発明は、この好適実施例に限定されたものとして解釈されるべきでないことは理解すべきである。むしろ、添付した請求項の範囲内で、当業者が実施可能な全ての改変を含んでいる。

例えば、ピクセルのローのアドレス、ピクセルのカラムのアドレス、又は、ロー及び／若しくはカラムの多重化アドレスは、カソード電極、ゲート電極及びホップ電極の組み合わせにより、又は、アノード電極により、又は、代替的に追加の電極又はこの目的に関して適切な他の手段を以てディスプレイに供することにより、実行されてみよい。

陰極手段は、種々のタイプの放出要素を有していても良く、好ましくは、スピンド型のエミッター、カーボンナノチューブ又は印刷フィールドエミッターを有していてもよく、オキサイド電極、埋込型陰極などの熱電子エミッターや、アバランチェ冷陰極（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ）やワイヤー電極などのその他のタイプのエミッターを代替的に有していてもよい。

本発明に従ったディスプレイ装置の第１実施例を示している。 第１実施例に関する詳細な等角図である。 第１実施例におけるアドレス手段に関する概略図である。 アドレス手段の代替的な実施例に関する概略図である。 アドレス手段の他の代替的な実施例に関する概略図である。 第１実施例におけるフロントプレート及びスペーサーに関する側面図である。 本発明に従ったディスプレイ装置の第２実施例を示している。 チャネル構造における単一なキャビティーの出口アパチャーに近接したホップ電極に関する好適実施例を示している。

Claims (14)

1. 画像情報を表示し、第１アレイに配置された画素を有するディスプレイスクリーン；
   各電子ビームが前記ディスプレイスクリーンのピクセルと一致するように、前記第１アレイと一致した第２アレイに配置され、複数の電子ビームを形成する陰極手段；
   前記画像情報に従い、前記の対応する電子ビームを変調することにより、前記画素をアドレスするアドレス手段；及び
   電子ビームガイダンスキャビティーを設けられ、前記第１アレイに一致した第３アレイに配置され、前記ディスプレイスクリーンの前記の対応する画素に対応した各電子ビームをガイドするチャネル構造；
   を有し、
   前記電子ビームガイダンスキャビティーは、前記陰極手段に面する入口と、前記ディスプレイスクリーンに面する出口アパチャーとをそれぞれ有し；
   前記チャネル構造は、前記陰極手段に近接して配置され；且つ
   前記入口は、前記出口アパチャーよりも大きい；
   ことを特徴とする真空ディスプレイ装置。
2. ホップ電極が、前記出口アパチャーのそれぞれに関して、前記ディスプレイスクリーンに面する前記チャネル構造の側面に設けられ、且つ、
   前記電子ビームガイダンスキャビティーのそれぞれの内部表面は、前記キャビティーを介して前記電子ビームがガイド可能なように、第２の放出機能を有する電気的絶縁材料を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空ディスプレイ装置。
3. 前記キャビティーは、実質的にファンネル型であって、該ファンネルは、３０以上８０以下の頂角を有していることを特徴とする請求項２に記載の真空ディスプレイ装置。
4. 前記陰極手段は、前記電子ビームのそれぞれに関して少なくとも一つのフィールドエミッターを有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の真空ディスプレイ装置。
5. 前記の少なくとも一つのフィールドエミッターは、カーボンナノチューブ、印刷フィールドエミッター又はスピンド型エミッターを有していることを特徴とする請求項４に記載の真空ディスプレイ装置。
6. 前記陰極手段は、前記電子ビームのそれぞれに関して、前記陰極手段の一部から電子が放出可能となるように、カソード電極と、
   前記陰極手段の前記一部からの電子の放出を制御する、前記チャネル構造において対応するキャビティーに関連付けられたゲート電極とを有することを特徴とする請求項１に記載の真空ディスプレイ装置。
7. 前記アドレス手段は、ロー電極とカラム電極とを有し、
   前記ロー電極は、対応するローに配置された電子ビームガイダンスキャビティーの前記ゲート電極を接続し、且つ、
   前記カラム電極は、対応するカラムに配置された電子ビームガイダンスキャビティーの前記ホップ電極を接続している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空ディスプレイ装置。
8. 前記カソード電極は、セグメントに配置され、且つ、
   各セグメントは、所定数のローに配置された複数の電子ビームに対応している、
   ことを特徴とする請求項７に記載の真空ディスプレイ装置。
9. 前記アドレス手段は、ロー電極とカラム電極とを有し、
   前記ロー電極は、対応するローに配置された電子ビームの前記カソード電極を接続し、且つ、
   前記カラム電極は、対応するカラムに配置された電子ビームガイダンスキャビティーの前記電極を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空ディスプレイ装置。
10. 請求項１に記載の真空ディスプレイ装置であって、
    前記陰極手段に近接したバックプレートを有する真空エンベロープ、
    前記ディスプレイスクリーンに近接したフロントプレート、及び
    前記フロントプレートと前記バックプレートとの間のスペーサー、
    を有し、
    前記スペーサーは、所定数の画素と該画素に対応する電子ビームガイダンスキャビティーとの間に配置された、複数のチャンバー、及び
    前記真空エンベロープをポンピングすべくデザインされ、前記の複数のチャンバーの一つのそれぞれに接続されたポンプチャンバー、
    を有することを特徴とする真空ディスプレイ装置。
11. 前記スペーサーは、前記画素のそれぞれに関して単一チャンバーを有し、該チャンバーは、前記画素と、前記の対応する電子ビームガイダンスキャビティーとの間に延びていることを特徴とする請求項１０に記載の真空ディスプレイ装置。
12. 前記スペーサーは、前記アレイの単一カラムに配置された所定数の画素に関して単一チャンバーを設けられていることを特徴とする請求項６又は１１に記載の真空ディスプレイ装置。
13. 前記ホップ電極は、前記ディスプレイスクリーンの前記画素に一致した前記の対応する電子ビームの断面領域及び／又は形状を適合する、前記キャビティーの前記出口アパチャーのそれぞれに近接した電子レンズを有していることを特徴とする請求項２に記載の真空ディスプレイ装置。
14. 前記出口アパチャーは、伸張型であることを特徴とする請求項１に記載の真空ディスプレイ装置。

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