JP2711834B2 - 平らな表示スクリーンを動作させる方法 - Google Patents

平らな表示スクリーンを動作させる方法

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JP2711834B2 JP60047331A JP4733185A JP2711834B2 JP 2711834 B2 JP2711834 B2 JP 2711834B2 JP 60047331 A JP60047331 A JP 60047331A JP 4733185 A JP4733185 A JP 4733185A JP 2711834 B2 JP2711834 B2 JP 2711834B2
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    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
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Description

【発明の詳細な説明】 平たい映像化スクリーンの分野において種々の技術が
提案されていることは知られている。 理想的な装置としては小さい寸法のスクリーンでも大
きな寸法のスクリーンでも作り得ること、黒白にもカラ
ーにも適用し得ること、電力消費が少ないことおよび製
造の簡単なことである。 電子ビームの走査による従来のテレビジョン管は物理
的理由により厚さを小さくすることはできない。即ち電
子ビームが低い角度でスクリーンに到着すれば像の歪み
を生じ、カラーの場合、電子ビームがスクリーン上のマ
スクに到達する際に要求される精度を満たし得ないから
である。更にまたスクリーンの大きさは、真空のため、
従って材料の圧力に対する抵抗のため、軽率には増大さ
れ得ない。 従って研究の方向は走査ビームによるのではなくむし
ろ行と列でアドレスされた点のマトリックスによる像の
形成に進んだ。 この分野においては液晶は魅力がある。何故ならば液
晶の電力消費が極めて少ないからである。しかしその代
り、見えるためには外部光源を必要とする。その上、灰
色レベルのぼかしをすることおよびカラー像を作ること
は非常に困難である。 そこで、平たいスクリーンを製造するために他の種々
な方法が提案された。それらのうちの一つは電子源とし
て気体中のプラズマ微細放電を利用したものである。こ
れら電子は蛍光スクリーンへ引き付けられる。行と列の
アドレスはスクリーンの所望の点を発光させることがで
きる。しかし不幸なことには電子源としてプラズマ源を
用いることは困難である。なぜならばプラズマは完全に
作動するかまたは全然作動しないかのいずれかである。
即ちそれは光っているか消えているかのいずれかであ
る。その結果灰色レベルのぼかしを得ることはできな
い。 本発明は像の形成が行と列でアドレスされた点のマト
リックスによって得られる形式の平たいスクリーンを動
作させる方法に関するものであり、 −電子源として電界放出の微細先端を用い、 −前記先端の行の形に接続し、他方では蛍光スクリーン
を列の形に接続し、 −先端の行の各々とスクリーンの列の各々とに順次一つ
の電界を印加して行と列との交差における先端が電子を
放出し対応するスクリーン上に一つの発光点を形成する
ようになし、その強さは印加された電子抽出電圧に依存
する 平らな表示スクリーンを動作させる方法において、 −電子放出に関与しない他のスクリーンの列には負の電
圧を印加しかつ他の先端の行には零電位を印加すること
によりあらゆる他の先端を同時に閉塞し、 −以下同様にして順次切替えてマトリックスの点に対応
するスクリーン上に発光点を順次形成する ことにより特徴付けられる。 本発明の特徴、利点および特殊性は、本発明の可能な
る種々の実施態様を表わす極めて図式的な付図を参照し
て以下に述べられる記載より明らかになるであろう。 第１図は本発明の基本原理を説明するための図であ
る。 第２図は第１図の基本原理を実施する二極管型表示ス
クリーンの概略構成図である。 第３図は本発明の基本原理の一層進歩したものを説明
するための図である。 第４図は第３図の原理を実施する三極管型表示スクリ
ーンの概略構成図である。 第５図は本発明の基本原理のなお一層進歩したものを
説明するための図である。 第６図は第５図の原理を実施する四極管型表示スクリ
ーンの概略構成図である。 第１図に示された本発明の基本原理は電子源として電
界放出の微細先端を用いることを指摘している。数百オ
ングストロームの曲率半径を有する電界放出の先端１
は、単に先端１と蛍光スクリーン２との間に一つの電界
を与えることにより、ポテンシャルＥにより電子ｅを放
出する。 本発明の平らな表示スクリーンは第２図に図式化され
ているように、電界放出の先端を行の形に接続し（たと
えば先端1A1,1B1,1C1−−−−−を行L A1に沿って；先
端1A2,1B2,1C2を行L A2に沿って；先端1A3,1B3,1C3を行
L A3に沿って結合する−−−−−）、他方ではスクリー
ンを列（2A,2B,2C−−−−−）の形に接続することによ
りなる。この配置は行・列によって指定される点のマト
リックスを形成し、その指定によりスクリーン上に発光
されるべき発光点を順次作ることを可能にする。 なお、電界放出の先端は従来の沈殿法，またはミクロ
電子工学の技法、即ちマスクして次いで酸浴中で湿式彫
刻するかまたはプラズマあるいは粒子ビームによる乾式
彫刻する方法を用いる彫刻法によって作ることができ
る。 スクリーンは金属フィルム又は蛍光材料で被覆された
例えばガラス製の透明な材料によって構成される。 さて、たとえば行L A2と列2Bが指定されて適当なポテ
ンシャルになされるとき、先端1B2から電子の放出があ
り、スクリーン上に発光点P1が形成される。その強さは
行L A2に加えられた電圧Ｖ＝−Ｅ、先端1B2の曲率半径
および先端とスクリーン間の距離に依存する。もちろん
後の二つの要因はすべての先端について一定である。 列2B上にある先端以外の行L A2の先端即ち1A2,1C2が
電子を放出するのを防止するために他のスクリーン列2
A,2Cに負のポテンシャルＶ＝−Ｅを加える。考えられて
いる列2B上ではポテンシャルはゼロＶ＝０である。 同様に、行L A2の先端以外の、列2B上にある先端即ち
先端1B1,1B3−−−−−が電子を放出するのを防止する
ためにゼロのポテンシャルＶ＝０を他の行L A1,L A3−
−−−−に加える。考えられている行L A2に加えられた
ポテンシャルは負Ｖ＝−Ｅである。 このようにして行L A2における先端1B2と列2Bにおけ
るスクリーンとにより構成された二極管のみが通電状態
にあり、他のすべての二極管は閉塞されている。 考えられている先端の曲率半径と先端・スクリーン間
の距離は構造によって固定された一定値を構成するか
ら、点P1の発光強度は印加された電圧Ｅに依存すること
は明らかである。 このようにして行・列で指定された点のマトリックス
によってスクリーン上に像の形成を実現することができ
る。 多数の微細先端を極めて近い曲率半径を有するように
作製するときの問題点を除去し、また先端の一つに起り
得る欠点を軽減するためには、各発光点を数個の微細先
端の集合により構成するのが有利である。各微細先端は
底部で約１μｍの大きさを持っているから、基本発光点
ごとに微細先端を約100個置くことができる。こうする
ことによりスクリーン全表面にわたって光度を統計的に
均一にすることができる。 不必要な技術内容を説明することを望まないから簡単
に述べると、カラーを実現するためには行または列を三
倍にし、各基本発光点につきスクリーン上に三組ずつ配
置された異なった色例えば赤、緑、青の蛍光材料をおく
だけでよい。 今ここに記載した本発明によるスクリーンの構造型式
は二極管型であり、概念的には最も簡単な解決法をなす
ものであるが、操作電圧の水準において問題がある。実
際、電子抽出電圧Ｅが迅速な切換えを許すに十分弱いた
めには、先端とスクリーン間の距離は数ミクロンの程度
であるべきである。このことは明らかに製造技術の問題
点を生ずる。 迅速な切換えの問題を容易ならしめかつ前述した技術
上の問題点を著しく減少する、本発明の、一層進歩した
そして同時に一層簡単な一つの解決策を第３図に示す。 この解決策は、電気的強度を変調し得る制御格子３を
有する三極管型配線を用いることにより本質的になり立
っている。電圧E2を変化させることにより電子の放出強
度が変わること、および電圧E1を変化させることにより
蛍光スクリーン２に達する電子ｅのエネルギーが変わる
ことは直ちに理解される。 三極管型配線の場合、マトリックス構成は二極管のそ
れに似ているが、後者とは異なりここには三つの組み合
わせの可能性が存在することに注意することが重要であ
る。即ち、 （１） 先端１・格子３、第三成分（即ちこの場合スク
リーン）２は一定ポテンシャルにある、 （２） 先端１・スクリーン２、第三成分（即ちこの場
合格子）３は一定ポテンシャルにある、 （３） 格子３・スクリーン２、第三成分（即ちこの場
合先端）１は一定ポテンシャルにある。 第４図（これは第２図のものに似ているが、この図面
では図を明瞭にするため先端1A1,1B1,1C1−−−−−お
よび対応する格子3A1,3B1,3C1のみが示されている）に
見られるように、三極管型の配線の場合においても同様
に三成分での解決策を用いることができる。即ちこの場
合、加えられた電圧E1とE3の値を変調することなく先端
とスクリーンには行・列により指定を行ない、かつすべ
ての格子3A1,3B1,3C1−−−−−を一緒に接続し、そし
て発光強度を変化させるため共通の電圧E2を変調する。 同様の方法で、電圧E2とE1を一定として格子とスクリ
ーン間で行・列により指定をすることができ、共通の電
圧E3を変調して発光強度を変化させるためすべての先端
を一緒に接続することができる。 また、電圧E3とE2を一定として、先端と格子間で行・
列による指定をすることができ、スクリーンの共通電圧
E1を変調して発光強度を変化させるためすべてのスクリ
ーンを一緒に接続することができる。 三成分によるこの技術は指定機能と強度変調機能を分
離することを可能にすることが理解される。 この三極管型の配線においては、行と列を三倍にし、
そしてスクリーン上に異なる色の蛍光材料を置くことに
より、二極管型の配線の場合のようにカラーを実現する
ことが出来るのは極めて明らかである。 先端とスクリーンの製造のためには、すべての先端を
一緒に接続し、またすべてのスクリーンを一緒に接続す
るのが正当であると思われる。何故ならそうしなけれ
ば、先端を列または行に分離する絶縁支持体上に先端を
製造しなければならず、困難であるからである。 本発明は第５図と第６図に図示された四極管型の配線
を採用することにより上記の問題を簡単かつ有効に解決
することができる。 この配線は、前記の場合のように、各発光点につき一
つの電界放出の先端１、一つの蛍光スクリーン２、一つ
の第一励起格子３、一つの第二励起格子４を含有してい
る。 第４図のものと類似している第６図のものに見られる
ように、すべての先端1A1,1B1,1C1−−−−−はスクリ
ーン2A,2B,2C−−−−−と同様に一緒に接続されてい
る。 その結果、この四極管配線によって、行・列による指
定は電圧E2とE3を変えることにより行なわれるが、一方
発光強度の変調は電圧E1の変化によって得られることに
なる。 この四極管配線でも前記の場合のように行と列を三倍
にし、かつスクリーン上に異なった色の蛍光材料を置く
ことによりカラーを実現し得ることは極めて明白であ
る。 本発明は決して限定目的で記載されたのでなく、あく
まで説明のためのみに記載され描かれたに過ぎず、本発
明の範囲を出ない限りはあらゆる技術的等価をその構成
要素に入れてもよいことは言うまでもない。 本発明方法の二相を構成する行・列によるマトリック
ス形成および行・列による指定は技術者にはよく知られ
た操作であり、それらの詳細な実施態様は最も一般に用
いられているもののうちから選ばれることができること
は特に注意すべきである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の基本原理を説明するための図である。 第２図は第１図の基本原理を実施する二極管型表示スク
リーンの概略構成図である。 第３図は本発明の基本原理の一層進歩したものを説明す
るための図である。 第４図は第３図の原理を実施する三極管型表示スクリー
ンの概略構成図である。 第５図は本発明の基本原理のなお一層進歩したものを説
明するための図である。 第６図は第５図の原理を実施する四極管型表示スクリー
ンの概略構成図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−107858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−105252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−129475（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−10892（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．行と列とによって指定される点のマトリックスによ
    り像の形成が蛍光スクリーン上に得られる型式の平らな
    表示スクリーンを動作させる方法において、 電子源として電界放出の微細な先端を用い、 各先端と対応するスクリーンとの間に、放出電子の強度
    およびスクリーンに達する電子のエネルギーの両方を変
    調できる電子励起格子を組み入れ、 マトリックス形成のために、先端・格子、先端・スクリ
    ーン、または格子・スクリーンの三つの可能な組み合わ
    せのうちの一つを用い、各組み合わせにおいてマトリッ
    クス形成に使用されない第三成分のすべてを互いに接続
    して可変電圧源に接続し、 一つまたは複数の先端の各々と対応する格子との間に、
    先端が電子を放出して発光点を形成し、前記発光点の強
    度は前記可変電圧に対応するように、電界を印加し、 同時に、電子放出に関与しない他の列に負電圧を印加し
    かつ電子放出に関与しない他の行に零電位を印加するこ
    とによりすべての他の格子・先端・スクリーンの組を閉
    塞し、 そしてマトリックスのそれらに対応するスクリーン上に
    発光点を順次形成すべく順次切換えることを特徴とする
    平らな表示スクリーンを動作させる方法。 ２．指定機能と光度変調機能とを分離するために、行と
    列とによる指定は先端とスクリーンとにより行われるが
    その印加電圧の値の変調は行わず、すべての格子を互い
    に接続して光度を変えるためにその印加電圧が変調され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３．指定機能と光度変調機能とを分離するために、行と
    列とによる指定は格子とスクリーンとにより行われるが
    その印加電圧の値の変調は行われず、すべての先端を互
    いに接続して光度を変えるためにその印加電圧が変調さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
    法。 ４．指定機能と光度変調機能とを分離するために、行と
    列とによる指定は先端と格子とにより行われるがその印
    加電圧の値の変調は行われず、すべてのスクリーンを互
    いに接続して光度を変えるためにその印加電圧が変調さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
    法。 ５．第２電子励起格子が前記電子のために各先端と対応
    するスクリーンとの間に組み入れられ、すべての先端が
    互いに接続され 、そしてすべてのスクリーンが互いに接続され、その結
    果、行と列とによる指定はそれぞれ第１および第２励起
    格子に印加される電圧を変調させることにより行われ、
    光度の変化は先端とスクリーンとの間に印加される電圧
    を変調することにより得られることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の方法。 ６．基本の発光点につき約100個にもなる複数の微細先
    端により各発光点がスクリーン上で生ぜしめられる特許
    請求の範囲第１乃至５項のいずれか一項記載の方法。 ７．カラーを生ぜしめるために、行又は列の数が三倍に
    なされ、かつ異なる蛍光色を有する材料が各基本発光点
    に対抗するスクリーン上に三組になされて配置されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１乃至６項のいず
    れか一項記載の方法。 ８．行と列とによって指定される点のマトリックスによ
    り像の形成が蛍光スクリーン上に得られる型式の平らな
    表示スクリーンを動作させる方法において、 電子源として電界放出の微細な先端を用い、 各先端と対応するスクリーンとの間に、放出電子の強度
    およびスクリーンに達する電子のエネルギーの両方を変
    調できる第一および第二電子励起格子を組み入れ、 マトリックス形成のために前記電子励起格子を用い、す
    べての先端を互いに接続して可変電圧源に接続し、すべ
    てのスクリーンを互いに接続して可変電圧源に接続し、 前記第一および第二格子に、対応する先端または諸先端
    が電子を放出して発光点を形成するように、電圧を印加
    し、その発光点の光強度は前記第一および第二電子励起
    格子のそれぞれに印加される電圧を変更することにより
    行と列の指定が行われる前記諸可変電圧に対応し、 同時に、電子放出に関与しない他の列に負電圧を印加し
    かつ電子放出に関与しない他の行に零電位を印加するこ
    とによりすべての他の格子・先端・スクリーンの組を閉
    塞し、 そしてマトリックスのそれらに対応するスクリーン上に
    発光点を形成すべく順次切換えることを特徴とする平ら
    な表示スクリーンを動作させる方法。 ９．基本の発光点につき約100個にもなる複数の微細先
    端により各発光点がスクリーン上で生ぜしめられる特許
    請求の範囲第８項記載の方法。 １０．カラーを生ぜしめるために、行又は列の数が三倍
    になされ、かつ異なる蛍光色を有する材料が各基本発光
    点に対抗するスクリーン上に三組になされて配置されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第８項または第９
    項記載の方法。
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