JP2716718B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として平坦なほぼ平行の前壁及び後壁と、
前壁の内側面に沿う発光材料層と、前壁及び後壁に対し
てほぼ平行な平面内を移動する複数の電子ビームを発生
する手段であって、電子ビームを偏向手段を介して発光
材料層の方向に選択的に偏向して、各電子ビームが発光
材料層の少なくとも一部を走査し得るようにする電子ビ
ーム発生手段とを有しているほぼ排気した容器を具えて
いる表示装置に関するものである。

この種の表示装置は、薄くて平坦なテレビジョンスク
リーンを実現することができるために多大な利点を有し
ている。これらの表示装置に対しては、高真空に関連し
て余儀なくされている厚いガラス壁の使用をできるだけ
回避し得るような構造を見出す探究が成されている。ま
た、駆動される画素に無関係に画素表面全体の輝度を均
一にし、かつ制御電子回路部をできるだけ集積化するこ
とも考えられている。

冒頭にて述べた種類の表示装置は既に公開されている
オランダ国特許出願第7610521号から既知である。これ
に開示されている表示装置では電子ビームをチャネルを
経て案内させ、ついで電子ビームをけい光スクリーンの
方へと偏向させるだけでなく、電子ビームがチャネルの
横断方向に走査動作もするようにしている。この走査動
作は斯種の表示装置の場合には電子銃によって簡単に行
うことができる。

前記特許出願には電子銃についてはあまり説明されて
おらず、１ビーム用の１個のビーム源か、又は１個の線
形陰極チャネルの端壁上、及びこれらの端壁に沿ってそ
れぞれ配置するとしか記載されていない。

慣例の陰極の寸法は、互いに最小距離で位置させた２
つの陰極から発生される電子ビームが複数の画素列を含
むような寸法とするため、この場合には複数の画素を横
切る水平偏向が必要とされる。さらに、陰極には高エネ
ルギーを供給するため、このエネルギーの観点及びチャ
ネルに水平偏向電極を設けることにより余計な材料費が
かかるために斯様な解決策は極めて割高となっている。

本発明による表示装置は、前記電子ビーム発生用手段
が主表面に別々に駆動させることのできる１個以上の半
導体陰極を有している少なくとも１個の半導体本体を具
え、かつ表示装置が各垂直方向の画素列に対して少なく
とも１個の陰極を具える。

本発明は、別々に駆動させることのできる電子放出領
域を半導体陰極に、既に公開されているオランダ国特許
出願第7610521号に記載されているようなチャネルは複
数の画素又は（カラー表示の場合には）画素部分を横切
る横断方向の偏向が必要でないために省くことができる
ように半導体陰極に互いに小距離離間させて実現するこ
とができると言う認識に基づいて成したものである。

種々の表示装置に半導体陰極を用いることは、本出願
人の出願に係る既に公開されているオランダ国特許出願
第7905470号に既に提案してある。しかし、斯種の陰極
には次のような欠点がある。即ち、これらの陰極は前記
オランダ国特許出願第7610521号による表示装置に用い
る場合には寸法に関して課せられる要件は十分に満足す
るも、これら陰極の効率は特に表示装置の画像表示部に
て生成される正イオンにより生ずるイオンボンバードに
より急速に低下する。

このような陰極の効率低下を防止するために、本発明
による画像表示装置は、主として平坦な前壁及び後壁
と、前壁の内側面に設けた発光材料を有するスクリーン
と、複数の電子ビームを発生する放射手段とを有するほ
ぼ排気した容器を具え、前記後壁に電子を前記発光スク
リーンに向けて偏向する偏向電極が設けられている画像
表示装置において、 前記放射手段が複数の半導体陰極を具え、これら半導
体陰極の電子ビーム放出領域を前記前壁に平行な面内に
配置し、動作中に個々の半導体陰極が、１個の画素列に
対して１本の電子ビームを発生し、放出された電子ビー
ムが、法線が表示すべき各画像ラインに対して平行な面
内に存在し、放出された電子ビームが前記スクリーンと
直交する経路に沿って進行し、前記半導体陰極に、前記
放出された電子ビームをスクリーンと並行な方向に偏向
する手段を設けたことを特徴とする。

斯種の表示装置は、いずれ電子−光学系によりほぼ90
゜にわたり偏向される電子ビームを発生させることがで
きる。ビームを偏向させた後には、特に高圧電極により
電子が加速される。これがため、残留ガスの原子と電子
との衝突により発生されるイオンは主として、半導体陰
極のビーム放出面に対して平行なビーム平面内にて加速
され、半導体陰極のビーム放出面には当らない。なお、
半導体陰極の使用によって各半導体陰極での電子放出を
別々に極めて良好に制御し得るため、それぞれの陰極で
の電子放出、従ってけい光スクリーンの発光を均一とす
ることができる。さらに、電子ビームを逆の回転方向に
90゜にわたり２度曲げるようにすることにより、電子ビ
ームの非点収差を大いに防止することができる。さらに
また、電子ビームを同一回転方向にほぼ90゜にわたり２
度曲げるようにして、表示装置を全く平坦なガラスフェ
ースプレートと、このフェースプレートと共に排気空所
を規定する金属カバーとで製造することができる。特別
に導入される非点収差は、例えば四極磁界の如き一般に
既知の手段でなくすことができる。

前記90゜にわたる偏向は極めて短い距離（例えば4m
m）の範囲で行うことができる。この目的に必要とされ
る電子−光学系は本出願人の出願に係る特開昭63−2268
62号公報に記載してあるような方法により製造すること
ができる。

しかし、慣例のシステムでは加速電極によって大部分
補正されることになる地磁界による電子ビームのずれは
他の方法でなくす必要がある。

このために、電子ビームが前壁及び後壁に対して平行
に移動する平面のほぼ全体を磁気遮蔽体で囲むようにす
る。この遮蔽体の外側の被覆金属物は高圧電極としても
機能させることができる。

前記最初に述べた例の陰極を接続する場合に、半導体
本体は容器から外側に延在する接続トラックで後壁（こ
の場合には例えばガラスのような絶縁物）に直接取付け
ることができる。

しかし、半導体本体は接続トラックを有している別個
の支持体の上に設け、この支持体及び接続トラックを容
器外部に延在させるのが好適である。

この場合には制御回路を例えばチップ−オンガラス技
法又はフリップ−チップ技法によって容器の外側に位置
している部分の支持体上に取付けることができる。この
ような構成は後の作業にとって有利である。その理由
は、制御回路及び陰極を有する支持体を、それらを完成
する前に試験することができ、しかもそれらを所要に応
じ一時的に保管しておくことができ、また容器の前壁及
び後壁を別々に製造して、保管することができるからで
ある。

電子ビームを前壁及び後壁に対して平行な平面から偏
向させた後には画像を種々の方法で表示させることがで
きる。

例えば２色の場合には所謂透過（penetration）原理
を選択して、表示すべき色に応じて前壁に印加される電
圧を変化させることができる。

しかし、表示装置にはシャドウマスク（これには偏向
電極を設けることができる）を用いるのが好適である。
シャドウマスクは前述した磁気遮蔽の一部を構成形成す
ることができる。この場合には画像を表示させるのに、
先の画像を表示させ、かつつぎの（副）画像を記憶させ
るためにそれぞれ２個（単色）又は６個（カラー）のラ
インメモリを必要とする。

フェースプレートの前には例えば赤、緑及び青色の副
画像を順次通す液晶のような光バルブを設けることがで
きる。この場合には、表示装置に画像メモリを用いる必
要がある。

以下図面につき本発明を説明する。

なお、各図は実寸図示したものではなく、対応する部
分には同じ参照番号を付して示してある。

第１図は本発明による表示装置１の概略正面図であ
り、第２図は同じくその断面図であり、この表示装置は
前壁３と後壁４とを有しているほぼ排気した容器を具え
ている。前壁３は側壁６と相俟って全体の高さが例えば
5cmのガラスカバー又はガラスタブの一部を形成し、ま
た本例における後壁４は薄いスチール壁状のものとし、
この後壁には補強リブを設けることができる。発光材料
層、例えばけい光スクリーン５を前壁３の内側に沿って
設ける。

表示装置１は複数本の電子ビーム14を発生する手段も
具えており、これらの電子ビームは、それらがけい光ス
クリーン５の方向に偏向されるまでは前壁３及び後壁４
に対して少なくともほぼ平行な平面内を移動する。電子
ビームは前壁３及び後壁４に対して平行に進むだけでな
く、表示すべき画像の画像ラインに対してほぼ垂直の方
向にも進み、これは特に本例におけるように、少なくと
も１つの電子ビームが各画素列に対して有効となる場合
である。ビームを当てるべきけい光部分（換言するに、
動作させるべき画像ライン）の選択は、本例では絶縁性
の支持体８に配置する偏向電極７の電圧で行う。これに
より電子ビーム14はけい光スクリーン５の方へと偏向さ
れる。

本発明によれば、別々に駆動させることのできる半導
体陰極10によって電子ビーム14を発生させ、またこれら
陰極のビーム放出面12を前壁３及び後壁４に対して平行
に延在させる。発生電子ビーム14は或る特殊の電子−光
学系15によって１〜2cm以下の距離内で90゜の角度にわ
たって偏向され、この電子−光学系15の構造及び製造方
法については本出願人の出願に係る特開昭63−226862号
公報に詳細に記載されている。

その後偏向電子ビームは高圧部21のグリッドによって
壁部3,4に対して平行な方向に加速される。この場合に
発生するおそれのある正のイオンもこれらの壁部に平行
に、かつ反対方向に移動するも、これらの正イオンは電
子に対する質量差が大きいために、電子ビーム放出面12
に当たることはできない。

電子ビームが高電圧領域にまで加速された後には、各
電子ビームが約90゜にわたり２度曲げられるようにして
電子ビームはけい光スクリーン５の方へと偏向される。
電子ビームは側面から見て最初は右に曲げられ、その後
はビーム進行方向に見て左に曲げられるため、非点収差
が大いに回避され、このことは電子−光学観点からして
好都合なことである。

表示装置１は表示すべき各画素列に対して少なくとも
１個の陰極10を具えており、これらの陰極には概略的に
図示してあり、しかも回路42によって制御される制御ユ
ニット41により所望な電子放出を行なえる正しい電圧を
印加する。このような画素列毎の制御が可能な理由は、
一方では相対距離が1mm以下の極めて小さな別々の陰極
を使用できる半導体陰極を使用するからであり、他方で
はこれらの陰極に前記本出願人の出願に係る特開昭63−
226862号公報に記載してあるような電子−光学系を適用
し得るからである。

陰極と他の部品のアセンブリは金属トラックを介して
相互接続される種々の部品と一緒に後壁４に固着させる
ことができ、この場合には後壁４を例えばガラス製とす
る。

表示装置の内部はほぼ真空とするから、ガラス壁に大
きな力が及ぶため、これらのガラス壁は比較的厚くする
必要があり、このためにアセンブリは極めて厚くなり、
従って実際に使用するのには重くなり過ぎる。このため
に金属（例えばスチール）製の後壁４を選定し、かつ電
子−光学系15の制御回路41,42及び結線部を中間部材13
によって支持することのできる別個の支持体33（第２
図）の上に設けるのが好適である。

ビーム14の電子は、それらが実際の表示領域９に達す
る前に前壁及び後壁に対して平行に加速される。これら
の電子は地磁界の影響下でそれら電子の真直ぐの通路か
らずれることがあるも、そのための横方向の補正を行う
ことはできない。これがため、電子が加速され、かつ前
壁及び後壁に対して平行に移動する平面のほぼ全体を磁
気遮蔽体によって囲むようにする。本例ではこの磁気遮
蔽体をかご状のものとし、これを例えば電極７用の支持
体８で構成し、このためにこの支持体の下側には金属層
のパターン18を設け、また磁気遮蔽体は前記金属パター
ンに接続され、第１壁16（これは高圧グリッドとしても
作用する）と端壁17とを伴う導電ブッシュを有してお
り、これらのアセンブリをシャドウマスタ19によって磁
気的に閉成する。磁気遮蔽体はもっと開放的な構造のも
のとすることもできるが、所要に応じ減磁させる一般に
既知の方法を本例のように用いることもできる。電極７
の制御は制御回路20を介して行うことができ、これらの
制御回路も本例では支持体８の上に設け、かつこれらの
制御回路を側壁６から突出している金属トラック（図示
せず）によって電極７に接触させる。

表示装置には陰極10に対向させてセシウム源49を設け
て、陰極面にセシウム（又は他の作業機能低減材料）を
供給せしめるようにすることができる。

真空の空所を規定する容器は、画像の可視部分を残
し、しかも作動素子を収納させることのできる保護キャ
ビネット内に組込むことができる。

冒頭にて述べるように、電子ビーム14をけい光スクリ
ーン５に偏向させた後には画像を種々の方法で表示させ
ることができる。カラー表示の場合には、特に２色以下
の表示管に使用する透過原理を使用することができ、或
いは所謂インデックス原理を用いることができる。

図示の表示装置では、けい光スクリーン５を例えば３
つの異なる色（R,G及びＢ）に発光する材料から成る水
平方向の複数の細条に分ける。３色の各色に対する情報
はライン周期の1/3の期間中に与え、その後偏向電極に
おける電圧を僅かに変えて、隣接する色トラック用の情
報をライン周期の1/3の期間中与えて、以下同様にす
る。テレビジョン表示装置では（色）情報は同時に読取
られ、しかも到来信号により与えられるから、色情報は
ラインメモリに一時的に記憶させる。表示すべき各色に
は２つのラインメモリ、即ち読取られるラインに対する
ラインメモリと、つぎのラインを記憶させるラインメモ
リとが必要である。

画像周期の1/3の部分の期間中毎に単色管を赤、緑及
び青の画像信号でそれぞれ駆動させる所謂ライト−バル
ブ（光弁）を用い、また単色管の前に設ける光弁、例え
ば赤、緑又は青色フィルタ付きのLCDを同時にスイッチ
・オンさせることもできる。この場合には画像メモリを
用いる必要がある。

第３図はけい光スクリーン５を平坦な前壁３に設けた
表示装置１の変形例を示す。この表示装置も各画素列に
対して１個以上の陰極10を具えており、これらの陰極に
は所望な電子が放出を得るために制御ユニット41及び回
路42を介して正しい電圧を印加する。

陰極10に発生する電子ビーム14は電子−光学系15によ
り90゜にわたり偏向され、ついで加速される。真空空所
はガラス壁３と軟磁性材料製のカバー又はタブ24とを空
密法で互いに固着させることにより構成する。前壁３と
冷却ひれ25も設けてあるタブ24の一端との間には陰極1
0、電子−光学系15及び補助電子回路41,42用の支持体33
を設ける。電子ビーム14は偏向電極７の電圧によって表
示部分９に偏向される。偏向電極７は例えばガラス製の
支持体８の上に設け、これらの偏向電極にはリードスル
ー26を介して正しい電圧を供給することができる。他の
参照番号は第２図に示したものと同じものを示す。

本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾
多の変更を加え得ること勿論である。例えば、前述した
ように陰極は画素列毎に多数用いることができる。半導
体陰極としては例えば米国特許第4,516,146号、米国特
許第4,506,284号及びオランダ国特許願第8,600,675号及
び同第8,600,676号に記載されているような陰極を選択
することもできる。

以上説明したように本発明によれば、電子ビーム発生
手段としてライン状に配置した複数個の半導体陰極を用
い、これら半導体陰極のビーム放出面を発光スクリーン
と平行になるように配置し、放出された電子ビームを偏
向電極により90゜回転させて発光スクリーンと平行な方
向に進行させているので、電子ビームが残留ガスと衝突
して正イオンが発生しても、その正イオンがビーム放出
面に入射するのが防止され、動作中に電子ビーム発生手
段の効率を常時一定に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表示装置の第１例を示す概略正面
図； 第２図は第１図のII−II線上での概略断面図； 第３図は本発明による表示装置の第２例の一部を示す概
略断面図である。 １……表示装置、３……前壁 ４……後壁、５……けい光スクリーン ６……側壁、７……偏向電極 ８……絶縁性支持体、９……表示領域 10……半導体陰極、12……ビーム放出面 13……中間部材、14……電子ビーム 15……電子−光学系、18……金属パターン 19……シャドウマスク、20……制御回路 21……高圧領域、22……キャビネット 24……カバー、25……冷却ひれ 26……リードスルー、41,42……制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−124341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−87731（ＪＰ，Ａ) 特表 昭61−502151（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主として平坦な前壁及び後壁と、前壁の内
   側面に設けた発光材料を有するスクリーンと、複数の電
   子ビームを発生する放射手段とを有するほぼ排気した容
   器を具え、前記後壁に電子を前記発光スクリーンに向け
   て偏向する偏向電極が設けられている画像表示装置にお
   いて、 前記放射手段が複数の半導体陰極を具え、これら半導体
   陰極の電子ビーム放出領域を前記前壁に平行な面内に配
   置し、動作中に個々の半導体陰極が、１個の画素列に対
   して１本の電子ビームを発生し、放出された電子ビーム
   が、法線が表示すべき各画像ラインに対して平行な面内
   に存在し、放出された電子ビームが前記スクリーンと直
   交する経路に沿って進行し、前記半導体陰極に、前記放
   出された電子ビームをスクリーンと並行な方向に偏向す
   る手段を設けたことを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記半導体陰極の放出領域を前記前壁と対向する面内に
   配置したことを特徴とする画像表示装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記半導体陰極の放出領域を前記前壁から離れて対向す
   る面内に配置したことを特徴とする画像表示装置。
4. 【請求項４】請求項1,2又は３に記載の画像表示装置に
   おいて、前記発光材料のスクリーンが、異なる色に対応
   する異なる発光色の水平方向に延在する細条に分割さ
   れ、この画像表示装置が前記各色毎に２個のラインメモ
   リを具えることを特徴とする画像表示装置。