JP2005520288A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
表示装置は、画像情報を表示する表示スクリーンであり、所定の数の発光画像素子を有する当該表示スクリーン30を備えている。動作中、電子銃40により電子ビーム45が生成され、電子ビーム45は2次元のスラローム状のガイド10に注入され、このガイド10において、ビームはスラロームの集束により2つの互いに垂直な方向にガイドされる。その後、電子ビーム45は、スラローム状のガイド10の選択セル56から対応する画像素子35に向けて取り出される。スラローム状のガイド10における電子ビーム45の軌道は、誘導面において完全にカスタマイズされ得る。誘導面は、表示スクリーン30とほぼ平行に延在することが好ましい。
Description
本発明は、画像情報を表示する表示スクリーンであり、所定の数の発光画像素子を有する当該表示スクリーンと、電子ビームを生成する電子銃と、ビームエントランスにおいて電子ビームを受け取り、ビームガイドから表示スクリーンの所定の画像素子に向けて電子ビームを取り出す取り出し手段にビーム軌道に沿って電子ビームをガイドする当該電子ビームガイドとを有する表示装置に関する。
そのような表示装置の実施例は、US−A−4,215,293公報から知られている。
表示装置では、発光画像素子(画素)は、一般に行及び列に配されている。既知の表示装置は画素の列のそれぞれに対して鉛直方向のビームガイドを有しており、この電子ビームガイドは、スラローム状のガイドよりなり、J.S. Cook等によるタイトルが「Slalom Focusing」である論文(Proceedings of the IRE, November 1957, pages 1517-1522)において説明されている。
上記鉛直方向のビームガイドは、表示スクリーンにオーバーラップする。鉛直方向のビームガイドのオーバーラップした部分では、電子ビームが表示スクリーンに対して垂直な方向に回転(slalom)する。
各ビームガイドは、対応する列の内部に画素のそれぞれに対して取り出し開口部を備えている。電子ビームは、対応する画素に衝突するように上記取り出し開口部を通過して加速され得る。その後、画素が照らされ、画素の輝度は電子ビームのビーム電流に依存する。画素のそれぞれの連続的なアドレスにより画像の情報が表示され得る。
列ビームガイドに電子を供給するために、既知の表示装置は銃区域を備えている。この銃区域は、それぞれが分離した電子銃を有する幾つかの水平方向のビームガイドを備えている。電子ビームは、水平方向のビームガイド及び鉛直方向のビームガイドの銃区域部分において表示スクリーンと平行な方向に回転する。
上記水平方向のビームガイドは、電子銃から発生する電子ビームが鉛直方向のビームガイドのいずれか1つに偏向され得るように配されている。
既知の表示装置は、6つの水平方向のビームガイド及び従って6つの電子銃を有している。
既知の表示装置の問題は、構造がかなり複雑であり高価なことである。特に、鉛直方向のビームガイドの1つに電子ビームを注入するために、かなり複雑な銃区域が必要とされる。
従って、本発明の目的は、単純化された構造を有する、冒頭の段落において述べたような表示装置を提供することにある。
この目的のために、本発明による表示装置は、ビームガイドが2次元のスラローム状のガイドを有し、この2次元のスラローム状のガイドから電子ビームが取り出され得ることを特徴としている。
2次元のスラローム状のガイドにおいて、電子ビームはスラロームの集束により2つの互いに垂直な方向にガイドされ得る。従って、上記2次元のスラローム状のガイドは、電子ビームが誘導され得る誘導(guidance)面を規定する。電子ビームは、上記誘導面内において任意の所望のビーム軌道を追従するようにガイドされ得る。
そのような2次元のスラローム状のガイド自体は、特許US−A−2,899,597号公報から知られている。この特許では、2次元のスラローム状のガイドが蓄積管又は切替管に用いられているが、本発明によれば、2次元のスラローム状のガイドは表示装置に用いられる。
画素の各列に対する鉛直方向のビームガイドの代わりに、本発明による表示装置は2次元のスラローム状のガイドを有している。動作中、電子ビームは任意の所望の画像素子に衝突するように2次元のスラローム状のガイドから取り出される。これは、電子ビームが表示スクリーン全体にアドレスすることを可能にする。
単一の電子銃はビームガイドに電子ビームを供給するのに十分であるが、既知の表示装置ではかなり複雑な銃部分が必要とされる。特に、この銃部分は6つの電子銃及び6つの水平方向のビームガイドを有する。
本発明によれば、電子銃の数が低減され、水平方向のビームガイドが省略されることが可能であり、それにより、画素の列のそれぞれに対する鉛直方向のビームガイドが単一の2次元のビームガイドに取り替えられる。これにより、本発明による表示装置の構造は単純化される。
単一の電子銃はスクリーン全体をアドレスするのに十分であるが、代替として、上記表示装置は2つ又は4つのような少数の電子銃を備えていてもよい。
本発明の他の観点は、電子ビームのビーム軌道が上記誘導面の内部において完全にカスタマイズされ得ることである。これは、スラローム状のガイドにおいて局所的な破壊が生じた場合に乱されていない装置の動作を提供するので有利である。この場合、ビーム軌道は、電子ビームが破壊が生じる場所を避けるように構成される。既知の表示装置では、鉛直方向のビームガイドの1つが故障すると、実際上、全部の画素の列が影響を受けるか、又は使用不可能にさえされる。
具体的な形態では、上記誘導面は表示スクリーンと実質的に平行である。一般に、この場合、2次元のスラローム状のガイドは、表示スクリーンの次元と同様の次元を有し、上記表示スクリーンとオーバーラップする。これは、表示装置の特に簡単な構造を可能にする。2次元のスラローム状のガイドの誘導面は、表示スクリーンと対向するフロントパネルとバックパネルとの間に閉じ込められ得る。
特に有利な形態では、電子ビームガイドが、表示スクリーンに対して実質的に垂直な方向において上記フロントパネルとバックパネルとの間に延在する幾つかのスラローム電極を備えている。このスラローム電極は、ビームガイド内における電子ビームのスラロームの集束を可能にし、ワイヤ、ピラー(pillar)又はピンとして設けられ得る。
上記表示装置が真空状態下で動作すると、上記実質的に垂直なスラローム電極は、電子ビームに対してかなり制限された影響を及ぼす統合された真空支持部を電子ビームガイドに提供する。従って、かなり高い画質を有する真空の表示装置が得られ、この表示装置では、電子ビームガイドに対して追加の真空支持体が必要とされない。
以下に電子ビームの「ビーム軌道」について言及されるが、これは、その周りを回転している電子ビームが進むスラローム電極を接続する鉛直ラインであると解釈されるべきである。電子ビーム自体の実際の回転軌道は、「スラローム軌道」と呼ばれる。
上記バックプレート、フロントプレート及び表示スクリーンは、実質的にフラットであることが好ましい。本出願において、「フラットである」要素は、該要素の外表面がフラットな面に広がることを示していると理解されたい。
フラットな表示スクリーンを備えた表示装置を有することが望ましい。また、この場合、バックプレート、フロントプレート及び表示スクリーンがかなり小さい相互距離で配置され得る。これは、かなり薄い表示装置の構造を可能にする。好ましい形態では、スラローム電極が電子ビーム反発(repelling)状態と電子ビーム引き付け状態との間においてスイッチングされ得る。これは、所望のビーム軌道に沿ったスラローム電極が引き付け状態にスイッチングされ、他のスラローム電極が反発状態にスイッチングされることにより、電子ビームのビーム軌道が適切に選択されることを可能にする。
一般に、引き付け状態のスラローム電極はよりプラスの「ハイ」電圧を受け取り、反発状態のスラローム電極はよりマイナスの「ロー」電圧を受け取る。
好ましい形態では、スラローム電極は、セルのアレイを規定する行及び列に配され、表示スクリーンの各画像素子がセルに対応する。上記スラローム電極は、例えば正方形又は長方形の形状を有するセルの角点に設けられる。これは、電子ビームが全ての画素を走査することを可能にするスラローム電極の特に簡単な構造である。
一般に、上述の場合には、画素もまた行及び列に配される。電子ビームは、最初に、ビームエントランスから見て所望の列に対する行の方向にガイドされ、その後、所定の画像素子に対応するセルに向かって列の方向にガイドされるようにほぼ直角に偏向される。この態様では、表示スクリーンが列及び行に走査される。
他の好ましい形態では、プロントプレートがセルに対してビーム取り出しアパーチャを備え、上記取り出し手段が上記ビーム取り出しアパーチャを介して電子ビームを取り出す取り出し電極を有する。
電子ビームを取り出すために、フロントプレート上の取り出し電極に印加される電圧が大きくされる及び/又はバックプレート上の取り出し電極に印加される電圧が小さくされる。電子ビームは、フロントプレートのアパーチャを通って引っ張られ/押され、それにより、表示スクリーンに衝突するように加速される。
特に有利な形態では、スラローム電極がデルタ−ナブラ構造に配される。その場合、スラローム電極により規定されるセルは、例えばダイアモンド形状である。
上記電子ビームガイドは、特に高い安定性を有している。このビームガイドにおいては、スラロームのワイヤ又はピラーとの衝突により電子ビームから失われる電子の数が低減され、かなり大きな数の電子がビームガイドを通って伝送される。このビームガイドの電子の伝送率はかなり大きい。
低い電子の損失は、引き付け状態及び反発状態においてそれぞれスラローム電極に印加されるハイ電圧とロー電圧との間の電圧の差であるスイッチング電圧が低減されることを可能にする。低減されたスイッチング電圧は、スラローム電極を引き付け状態から反発状態及び反発状態から引き付け状態にスイッチングするかなり安価であり電力効率のよい電子回路の使用を可能にする。
更に、この形態は、表示スクリーンの画素及びフロントプレートのビーム取り出しアパーチャがデルタ−ナブラ構造に配されることを可能にする。これは、デルタ−ナブラ構造のアパーチャを有するフロントプレートは、正方形の構造のアパーチャを有するフロントプレートと比較して高められた機械的強度を有するので、上記ビーム取り出しアパーチャの場合に特に有利である。
他の形態では、電子銃は、スラロームのピッチよりも小さい相互距離を有する2つの分離した電子ビームを生成するように配され、これら2つの電子ビームのそれぞれがビーム軌道に関連する異なるスラローム軌道においてガイドされる。
スラロームのピッチは、隣接するスラローム電極間の距離として規定される。
電子ビームは、第1のスラローム軌道が第2のスラローム軌道の第1のスラローム軌道と反対の側でビーム軌道に沿って各スラローム電極を通過するように、ビーム軌道に関連する2つの異なるスラローム軌道でスラローム電極の周りを進む。
電子ビームのビーム電流が増大するほど、ビームにおける電子の空間電荷の反発が強くなり、電子ビームガイドの安定性及び伝送率を低減する。これは、スイッチング電圧を高くすることにより補償され得るが、より高価なスイッチング回路が必要とされ、電力使用量が増大するので望ましくない。
上記他の形態では、2つの電子ビームは、同じビーム軌道に沿って進むが、異なるスラローム軌道を追従する。これは、2つのスラローム軌道にわたってかなり高いビーム電流を分配する。電子ビームガイドは、必要とされるスイッチング電圧を大きくすることなく、上記かなり高いビーム電流における高められた安定性及び伝送を有する。その場合、特に効率的な態様で、かなり高いビーム電流を有する電子ビームがガイドされる。
他の好ましい形態では、複数の電子ビームを生成する複数の電子銃が設けられ、上記複数の電子ビームのそれぞれは、上記複数の電子ビームを実質的に異なるビーム軌道を介して取り出し手段にガイドするように、対応するビームエントランスにおいて電子ビームガイドにより受け取られる。
上記表示装置は2次元のスラローム状のガイドを使用するので、電子ビームは多数の異なるビーム軌道に沿ってビームガイドのセルのそれぞれに誘導され得る。この形態では、異なる電子銃からの電子ビームが異なるビームエントランスにおいてビームガイドに入射し、異なるビーム軌道に沿って所定の画像素子に対応するビームガイドのセルにガイドされる。
全ての電子ビームが、同時に表示スクリーンの所定の画像素子に衝突するように上記セルから取り出される。表示スクリーンは、所望のビーム電流の単一の電子ビームを受け取り、電子ビームガイドにおいて複数の電子ビームのそれぞれがかなり低いビーム電流を有する。それにより、電子ビームガイドの安定性が増大するか、又はその代わりに低いスイッチング電圧が用いられ得る。
ビームガイドの伝送率は一般に1よりも小さいので、軌道の長さがかなり大きい画素は、かなり長いビーム軌道に沿って失われる増大された数の電子のために、軌道の長さがかなり小さい画素よりも少なく明るいように見える。これは、表示される画像内の輝度のばらつきを引き起こす。
従って、ビーム軌道の長さは、表示スクリーンの全ての画像素子に関して実質的に等しいことが好ましい。複数の電子ビームが用いられる場合、これは、全ての電子ビームに関する平均のビーム軌道の長さを意味すると理解されたい。
これはビーム軌道を適切に選択することにより実現され得る。例えば、2つの電子銃が設けられる場合、両方の電子銃は電子ビームガイドのセルの行の両側に配置されてもよく、その結果、電子ビームは行を通ってガイドされ、セルの同じで列に入射する。2つの電子銃のそれぞれと上記列との間の平均距離は全ての列に関して同じである。これは、全ての電子ビームの平均のビーム軌道の長さを実質的に等しくし、画像の輝度の不均一性が実質的に妨げられる。
単一の電子銃が用いられる場合、電子ビームは、ビーム軌道の分岐したネットワークの1つのビーム軌道に沿って所定の画像素子にガイドされ得る。
他の好ましい形態では、画像素子のそれぞれが複数のサブ画素を有し、当該表示装置は、上記所定の画像素子内の上記複数のサブ画素のいずれか1つに電子ビームガイドから取り出される電子ビームを通すポスト選択手段を備えている。上記ポスト選択手段は、各セルに対してフロントプレートと表示スクリーンとの間に配置された静電偏向器を有し得る。代替として、磁界偏向手段がポスト選択手段として設けられ得る。
この形態では、スラロームのピッチがサブ画素間の相互距離よりも大きい。これは、ビームガイドの構造を容易にすると共に、その安定性を高め、その結果、表示装置の画像解像度がかなり高くなる。
例えば、各画像素子は、赤、緑及び青のカラーにそれぞれ対応する3つのサブ画素を有し得る。これは、カラー表示装置の特に簡単な形態である。
本発明による表示装置のこれらの観点及びその他の観点は、添付の図面を参照して説明されるであろう。
本発明による表示装置の第1の実施の形態では、図1に示されているように、電子銃40により電子ビーム45が生成され、電子ビーム45は電子ビームガイド10のサイドにおいて注入される。ビームガイド10の内部において、ビームがビームガイド10から取り出され、表示スクリーン30に向かって加速されるまで、電子ビーム45はビーム軌道に沿ってスラローム電極16の周りを回転する。
電子ビーム45を取り出すために、ビームガイド10は、表示スクリーン30の各画素35に対して分離したビーム取り出しアパーチャ18を備えている。
電子ビーム45が所定の画素35に衝突すべきである場合、電子ビーム45のビーム軌道は、電子ビーム45がその所定の画素35に対応するビーム取り出しアパーチャ18にガイドされるように選択されるべきである。ここでは、電子ビーム45はほぼ直角に偏向され、ビーム取り出しアパーチャ18を通過し、所定の画素35に衝突する。
画像素子35のそれぞれの連続的な選択により、表示スクリーン30全体が走査され得る。各画素35は、電子ビーム45が画素35に衝突すると光を発する発光材料、例えば蛍光体を備えており、輝度は電子ビーム45のビーム電流に依存する。
表示スクリーン30の走査中、電子ビーム45のビーム電流は、表示装置が受け取る画像情報に従って変調される。このように、画像情報が表示スクリーン30上に表示され得る。
ビームガイド10は、バックプレート11及びビーム取り出しアパーチャ18を備えたフロントプレート12から成っている。スラローム電極16は、バックプレート11とフロントプレート12との間に延在しており、電子ビームガイド10の集積された真空支持体の役割を果たす。
バックプレート11、フロントプレート12及び表示スクリーン30は、フラットプレートから成っている。バックプレート11及びフロントプレート12の厚さは例えば0.3mmであり、これらの相互の距離は例えば1.2mmである。フロントプレート12と表示スクリーン30との間の距離は例えば4mmである。一般に、フロントプレート12と表示スクリーン30との間には、真空支持体を提供するためにスペーサ(図示せず)が設けられている。
図2において分かるように、電子ビーム45は、電子銃40により生成され、サイドのビームエントランス14を通って電子ビームガイド10に入射する。電子銃40は、例えば二極管又は三極管構造を有している。
ビームガイド10のこの実施の形態では、スラローム電極16が正方形のセル55のアレイを規定する行及び列に配されている。スラローム電極16は一定の間隔を開けて配置されており、スラロームのピッチは1.5mmである。スラローム電極16は、0.15mmの直径を有する円柱状のワイヤを有している。
電子ビーム45がガイドされるべきである画像素子36は、ビーム軌道がビームエントランス14から当該画像素子36に対応するセル56まで規定されるように選択され得る。以後、このセルは「選択セル」と呼ばれる。
ビーム軌道は、引き付け電極51及び反発電極52により規定され、より具体的には、ビーム軌道に沿ってスラローム電極16を電子を引き付ける状態51にスイッチングすること、すなわちスラローム電極16に「ハイ」電圧を供給することと、他のスラローム電極16を寄せ付けない状態52にスイッチングすること、すなわち他のスラローム電極16に「ロー」電圧を供給することとより規定され得る。
各セル55において、フロントプレート12はビーム取り出しアパーチャ18を備えており、その結果、各セル55は表示スクリーン30の画素35に対応している。
上記ハイ電圧は例えば350Vであり、上記ロー電圧は例えば−100Vである。従って、この実施の形態では、スイッチング電圧は450Vに等しい。
電子ビーム45は、バックプレート11及びフロントプレート12にそれぞれ設けられた取り出し電極20及び21と協働して、選択セル56のビーム取り出しアパーチャ18を通り該選択セル56から取り出される。画素の各行に関して、取り出し電極20,21の対応するペアが存在する。以後、取り出し電極は「行電極」とも呼ばれる。
ビームエントランス14に最も近いスラローム電極16は、異なる電圧を供給される第1の電極の役割を果たす。その目的は、電子ビーム45のスラローム動作を開始させること及び電子ビームができる限り効率的にガイドされることができる値にスラローム角度を設定することである。
上記スラローム角度は、軌道の交差ポイントにおいてスラローム軌道がビーム軌道により囲まれる角度として規定される。
スラローム角度の効率的な値は、例えば35°又は45°である。このスラローム角度を設定するために、第1の電極54に例えば+100Vの電圧が印加される。
このスラローム角度において、電子は電子ビーム45内に十分に閉じ込められる。各引き付け電極51に対する電子ビーム45の距離は、引き付け電極と衝突する電子の数がかなり低いようにされる。同時に、反発電極52の影響は、スラローム角度のより大きな値で生じるような電子ビーム45の外へかなりの数の電子をぶつけるのに十分なほど大きくない。従って、電子ビームガイド10の電子伝送率はできる限り高い。
第1の電極54の後、電子ビームは、まず第1に、スラローム電極16の最も下の行に沿って、選択セル56に対応するスラローム電極16の列に誘導される。ここでは、電子ビーム45は偏向電極53により偏向され、電子ビーム45はそれから列に沿って誘導される。電子ビーム45は、選択セル56に入射し、ビーム取り出しアパーチャ18を通って選択セル56から取り出される。この目的のために、選択セル56に対応する行電極20,21は、例えば250V又は500Vの電圧を供給される。
偏向電極53は、最も下の行と選択セル56に対応する列との交差部におけるスラローム電極16である。この偏向電極53は、当該列においてスラローム角度が所望の値に設定されるように電子ビーム45を列に偏向するために、ロー電圧又は代替として異なる「中間」電圧を供給され得る。この実施の形態では、偏向電極53は例えば+50Vの中間電圧を供給される。
代替の構造では、スラローム電極16及びビーム取り出しアパーチャ18が異なったように配置されることが可能である。代替の構造の一例は図3に示されている。
スラローム電極116は、デルタ−ナブラ構造に配置されており、ダイヤモンド形状を有するセル155を規定している。ある行又は列内の隣接するスラローム電極116は、1.5mmの相互距離で位置する。本実施の形態では、スラロームのピッチはこの距離に等しい。
ビーム取り出しアパーチャ118もまた、各ビーム取り出しアパーチャ118がダイヤモンド形状のセル155の中央に位置する状態で、デルタ−ナブラ構造に配置されている。
上記代替の構造のスラローム電極116及びビーム取り出しアパーチャ118を備えた電子ビームガイド110は、高められた安定性及びかなり高い電子伝送率を有する。
この構造では、スイッチング電圧が低減される。反発スラローム電極に印加されるロー電圧はここでは例えば0Vであり、引き付けスラローム電極に印加されるハイ電圧はここでは例えば+200Vである。スイッチング電圧は、正方形の形状のセルを有する構造では450Vであるのに対して、この例では200Vである。
更に、電子ビームガイド110において、電子ビームの偏向後に正しいスラローム角度を設定するための異なる中間電圧が必要とされない。電子ビームが行から列又は列から行に偏向されると、スラローム角度はスラローム電極116の構造のために自動的に所望の値に設定される。
図4に示されているような実施の形態では、電子銃140が電子ビームのペア1450A,145Bを生成する。各電子ビーム145A,145Bは共に、ビームエントランス14を通って上記最初の実施の形態の電子ビームガイド10に注入される。
電子銃140とビームエントランス14との間では、各電子ビーム145A,145Bはほぼ平行に進む。各電子ビーム145A,145Bの相互の距離は、各電子ビーム145A,145Bが共に所望のスラローム角度において同じビーム軌道の異なるスラローム軌道に注入されるような距離である。
2つの電子ビーム145A,145Bは、同じビーム軌道に沿ってガイドされ、ビーム軌道の各引き付け電極51の両側を進み、隣接する引き付け電極の間において互いに交差する。両方の電子ビーム145A,145Bは、表示スクリーン30の所定の画素36に向けて同じビーム取り出しアパーチャ18を通って取り出され、それにより、かなり高いビーム電流を有する単一の電子ビームにまとめられる。
このかなり高いビーム電流は、電子ビーム145A,145Bのビーム電流の合計である。同様のかなり高いビーム電流を有する単一の電子ビームが電子ビームガイド10を通ってガイドされると、ビームの空間電荷の反発のために非常に多数の電子が電子ビームガイド10から失われる。本実施の形態では、かなり高いビーム電流が、電子ビームガイド10内の2つの電子ビーム145A,145Bに分散され、電子ビームガイド10の安定性が高まり及び/又はスイッチング電圧が低減する。
上記表示装置は、代替として、それぞれが1つ又は2つの電子ビームを生成する複数の電子銃を備えていてもよい。その場合、かなり高いビーム電流は2つよりも大きい幾つかの電子ビームに分散され得る。例えば、4つ又は8つの電子ビームが所定の画像素子に対応するセルにガイドされる。
図5では、電子ビームガイド10の対角線上の両側に2つの電子銃240,241が配置されている。各電子銃240,241は、電子ビーム245A,245B及び電子ビーム246A,246Bのペアを生成し、これらは、各電子ビームのペアが対応するビームエントランス214A,214Bを通って電子ビームガイド10に入射するように電子ビームガイド10に注入される。第1の電極245A,246Aは各ビームエントランス214A,214Bの近傍に設けられており、その結果、電子ビーム245A,245B及び電子ビーム246A,246Bの各ペアは、効率的にスラローム角度で対応するスラローム軌道に沿って進む。
表示スクリーン30から見て、第1のペアの電子ビーム245A,246Aは、偏向電極253Aとして作用するスラローム電極まで、スラローム電極16の一番下の行に沿って延在するビーム軌道に沿って電子ビームガイド10の右側に向かってガイドされる。この偏向電極253Aは、上記一番下の行から選択セル56に入射するように電子ビームの第1のペア245A,246Aをスラローム電極16の第1の列に偏向する。
第2のペアの電子ビーム245B,246Bは、偏向電極253Bとして作用するスラローム電極まで、スラローム電極16の一番上の行に沿って延在するビーム軌道に沿って電子ビームガイド10の左側に向かってガイドされる。この偏向電極253Bは、上記一番上の行から選択セル56に入射するように電子ビームの第2のペア245B,246Bをスラローム電極16の上記第1の列に隣接する第2の列に偏向する。
4つの電子ビーム245A,245B,246A,246Bの全ては、表示スクリーン30の選択される画素36に向けてビーム取り出しアパーチャ18から取り出され、それにより単一の電子ビームにまとめられる。ここでは、表示スクリーン30の近傍の単一の電子ビームのかなり高いビーム電流が電子ビームガイド10内の4つの電子ビームに分散されるので、電子ビームガイドの安定性が更に高まり及び/又はスイッチング電圧が更に低減する。
この実施の形態は、表示スクリーン30の全ての画像素子35に関して電子ビームの第1のペア245A,246Aと電子ビームの第2のペア245B,246Bとのビーム軌道の平均が実質的に同じであるという更なる利点を有する。これは、表示スクリーン30の画素35の位置と共に変動するビーム軌道の長さによって生じる画素間の画像の輝度のばらつきを防止する。
図6には、4つの電子銃340,341,342,343を有する電子ビームガイド10の構造が示されている。各銃は、電子ビームガイド10の異なる角部に配置されており、単一の電子ビーム345,346,347,348を生成する。
この構造では、電子ビーム345,346,347,348が隣接する選択セル57,58にガイドされることにより、2つの隣接する画素が同時にアドレスされ得る。第1の選択セル57に対応する第1の画素は電子銃341,342から電子ビーム346,347を受け取り、第2の選択セル58に対応する第2の画素は電子銃340,343から電子ビーム345,348を受け取る。
この構造は、表示装置の画素の飛び越し操作アドレス方式の使用を可能にする。例えば、奇数列の画素は電子ビーム346,347によりアドレスされ、偶数列の画素は電子ビーム345,348により同時にアドレスされる。従って、ライン周波数が半減する。
1つの電子銃440のみが必要とされ、かなり優れた画素間の画像の輝度の均一性を有する実施の形態は、ビーム軌道の分岐したネットワーク60から選択セル56に向かってビーム軌道を選択する。そのような分岐ネットワーク60は、図7に示されている。
電子銃440は電子ビーム445を生成し、この電子ビーム445は下部サイドにおいて2次元のスラロームガイド、この例では電子ビームガイド10の第1の実施の形態に入射する。分岐ネットワーク60は、2つの分岐部の各分岐点においてノード61,62,63,64を有している。
ビーム軌道に沿ったノード61,62,63,64のそれぞれにおける又はその近傍におけるスラローム電極は、偏向電極として動作する。ビームガイド10を形成するスラローム電極16は、任意のノードにおいて電子ビームが当該ノードから導くネットワーク60のいずれかの分岐部に追従するようにアドレスされ得る。
電子ビーム軌道は、ビームエントランス14からノード61,62,63,64を介して表示スクリーン30の選択される画素36に対応するビーム取り出しアパーチャ18に延在する。分岐ネットワーク60は、US−A−5,781,166公報からそれ自体は知られている所謂Hフラクタル(H-ftactal)ネットワークである。上記ビーム軌道は、表示スクリーン30の全ての画素35に関して同じ長さを有している。
そのようなビーム軌道のネットワークが用いられると、取り出し手段は行電極を備えることができないが、代わりに、例えば各セルに対して別個の取り出し電極を有していなければならない。
スラロームのピッチが表示スクリーンの画素間の距離よりも大きいと有利である。これは、スラロームガイドの動作をより安定にし、その製造をかなり安価にする。
この目的のために、各画像素子は複数のサブ画素を有し得る。ここでは、電子ビームガイドの各セル及び各ビーム取り出しアパーチャが複数のサブ画素に対応する。従って、セル数は、表示スクリーン上の画素数に対し及び従って表示装置の画像解像度に対してもはや1:1の関係を有しない。このため、画像解像度を妥協することなく電子ビームガイドのスラロームのピッチが大きくされ得る。
各画素が水平方向に並んで配された3つのサブ画素135R,135G,135Bを有するこの実施の形態は、単一のビーム取り出しアパーチャ及び画素に関して図8に示されている。
この実施の形態は、サブ画素135R,135G,135Bのそれぞれが蛍光体の色、赤,緑,青の1つの対応するカラー表示装置における使用に特に有利である。サブ画素135R,135G,135Bは互いにかなり接近しており、その結果、見る人は3つのサブ画素を1つのカラー画素として目にし、同時に、この実施の形態では基本的な電子ビームガイド10のスラロームのピッチは変化しない。
ビーム取り出しアパーチャ18と表示スクリーン130との間に、通常の静電偏向プレート170が、ビーム取り出しアパーチャ18からサブ画素135R,135G,135Bの1つに出射する電子ビームを偏向するポスト選択手段として設けられる。サブ画素135R,135G,135Bのそれぞれは、静電偏向プレート170の両端に印加される偏向電圧Vdのスイッチングにより選択され得る。
この実施の形態では、偏向電圧Vdが0ボルトであると、電子ビームは偏向されず、緑のサブ画素135Gに衝突する。偏向電圧が例えば−200Vであると、電子ビームは表示スクリーン130から見て左方向に偏向され、赤のサブ画素135Rに衝突する。偏向電圧が例えば+200Vであると、電子ビームは表示スクリーン130から見て右方向に偏向され、青のサブ画素135Bに衝突する。
各画像素子がカラー表示装置に用いられるサブ画素のブロック、例えば、8×8若しくは16×16のサブ画素のブロック、又は24×8若しくは48×16のサブ画素のブロックを有することが代替として可能である。ここでは、表示スクリーンの画素は、サブ画素の「タイル」を規定し、各タイルは1つのビーム取り出しアパーチャ218に対応する。これは、4×4のサブ画素236を有するタイルに関して図9に示されている。
ビーム取り出しアパーチャ18から対応するタイル235内の任意のサブ画素に電子ビームを偏向するように、ビーム取り出しアパーチャ18と表示スクリーン230との間にポスト選択手段が設けられている。この実施の形態では、上記ポスト選択手段が、最新技術において一般に知られているような静電多重極偏向器270を有する。静電多重極偏向器270は、水平方向及び鉛直方向に電子ビーム45を偏向することが可能である。
この実施の形態は、隣接するサブ画素間の距離と比較してスラロームのピッチがより大きいという利点を有している。これは、スラロームのピッチの設計を容易にし、その簡単な構造を可能にする。同時に、表示装置が所望の高い画像解像度を有する。
図面は模式的であり、縮尺は正確ではない。各図面においては、分かりやすくするために数個の画素を用いて表示装置の実施の形態が示されているが、実際の表示装置は、例えば800×600の(カラー)画素を有する。好ましい実施の形態と共に本発明が説明されたが、本発明は上記好ましい実施の形態に限定されるように解釈されるべきではないことを理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内において、上記好ましい実施の形態の中に述べられている構成要素の全ての組み合わせ、及び上記好ましい実施の形態に関して当業者によりなされ得る変形を含んでいる。
Claims (13)
- 画像情報を表示する表示スクリーンであり、所定の数の発光画像素子を有する当該表示スクリーンと、
電子ビームを生成する電子銃と、
ビームエントランスにおいて前記電子ビームを受け取り、ビームガイドから前記表示スクリーンの所定の画像素子に向けて前記電子ビームを取り出す取り出し手段にビーム軌道に沿って前記電子ビームをガイドする当該電子ビームガイドと
を有する表示装置であって、
前記電子ビームガイドが2次元のスラローム状のガイドを有し、前記取り出し手段が前記2次元のスラローム状のガイドから前記電子ビームを取り出すように配されたことを特徴とする表示装置。 - 前記2次元のスラローム状のガイドは、前記電子ビームがガイドされ得る前記表示スクリーンと実質的に平行な誘導面を規定することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記電子ビームガイドが、前記表示スクリーンと対向するフロントプレートとバックプレートとの間に、前記表示スクリーンに対して実質的に垂直な方向に延在する幾つかのスラローム電極を備えたことを特徴とする請求項2記載の表示装置。
- 前記バックプレート、前記フロントプレート及び前記表示スクリーンが実質的にフラットであることを特徴とする請求項3記載の表示装置。
- スラローム電極が電子ビームを反発する状態と電子ビームを引き付ける状態との間でスイッチングされ得ることを特徴とする請求項3記載の表示装置。
- 前記スラローム電極がセルのアレイを規定する行及び列に配され、前記表示スクリーンの各画像素子がセルに対応することを特徴とする請求項5記載の表示装置。
- 前記フロントプレートがセルに対してビーム取り出しアパーチャを備え、前記取り出し手段が前記ビーム取り出しアパーチャを介して前記電子ビームを取り出す取り出し電極を有することを特徴とする請求項6記載の表示装置。
- 前記スラローム電極がデルタ−ナブラ構造に配されたことを特徴とする請求項6記載の表示装置。
- 前記電子銃が、スラロームのピッチよりも小さい相互距離を有する2つの分離した電子ビームを生成するように配され、前記2つの電子ビームのそれぞれが前記ビーム軌道に関連する異なるガイドモードでガイドされることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 複数の電子ビームを実質的に異なる個別のビーム軌道を介して前記取り出し手段に誘導するように前記複数の電子ビームのそれぞれが対応するビームエントランスにおいて前記電子ビームガイドにより受け取られ得るよう、前記複数の電子ビームを生成する複数の電子銃が設けられたことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- ビーム軌道の長さが前記表示スクリーンの全ての画像素子に関して実質的に同じであることを特徴とする請求項1又は10記載の表示装置。
- 画像素子が複数のサブ画素を有すると共に、当該表示装置が、前記所定の画像素子内の前記複数のサブ画素のいずれか1つに前記電子ビームガイドから取り出される電子ビームを通すポスト選択手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記画像素子のそれぞれが、赤、緑及び青のカラーにそれぞれ対応する3つのサブ画素を有することを特徴とする請求項12記載の表示装置。
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