JP2782196B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP2782196B2 JP63111545A JP11154588A JP2782196B2 JP 2782196 B2 JP2782196 B2 JP 2782196B2 JP 63111545 A JP63111545 A JP 63111545A JP 11154588 A JP11154588 A JP 11154588A JP 2782196 B2 JP2782196 B2 JP 2782196B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、表面伝導形電子放出素子、またはこれと類
似した機能を有する電子ビーム発生素子を電子源として
用いる画像表示装置に関する。
[開示の概要] 本明細書及び図面は、並設した電極を介してその間の
電子放出部に電圧を印加して電子放出させる電子放出素
子を電子源として用いる画像表示装置において、蛍光体
ターゲット上の発光点の偏位やスポットサイズの変化を
防止しつつ輝度制御を行う技術を開示するものである。
[従来の技術] 面状に展開した複数の電子源を有する画像表示装置が
特開昭56−28445号において提案されている。この方式
は電子ビームを偏向する必要がないため、CRTと比べて
奥ゆきが非常に小さい薄形の画像表示装置の実現が期待
できる。しかし、前記従来方式においては、電子源とし
てコイル状ヒータ形式の熱カソードを用いているため、
電子放出効率が低く、しかも、構造が複雑化するという
問題があった。このため装置の消費電力や製造コストが
莫大なものとなり、実用化されるまでには至っていな
い。
一方、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン(M.I.Elinson)
等によって発表された冷陰極素子が知られている。[ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
(Radio Eng.Electron Phys.)第10巻,1290〜1296頁,19
65年] これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導形電子放出素子(以
下、電子放出素子という)と呼ばれている。
この電子放出素子としては、前記エリンソン等により
開発されたSnO2(Sb)薄膜を用いたもの、Au薄膜による
もの[ジー・ディトマー“スインソリド フィルムス”
(G.Dittmer:“Thin Solid Films",9巻,317頁,(1972
年)],ITO薄膜によるもの[エム ハートウェル アン
ド シージー フォンスタッド“アイ イー イー イ
ー トランス”イー ディー コンフ(M.Hartwell and
C.G.Fonstad : “IEEE Trans.ED Conf.")519頁,(1
975年)],カーボン薄膜によるもの[荒木久他:“真
空",第26巻,第1号,22頁,(1983年)]などが報告さ
れている。
これらの電子放出素子は、 1)高い電子放出効率が得られる 2)構造が簡単であるため、製造が容易である 3)同一基板上に多数の素子を配列形成できる 4)応答速度が速い 等の利点があり、前述した薄形の画像表示装置の電子源
としての応用が期待されている。
[発明が解決しようとする課題] 第8図は、上記電子放出素子を用いた従来の画像表示
装置の一例を示す概略構成図である。図において、1は
ガラス基板、2は金属、金属酸化物もしくはカーボンな
どを材料とする薄膜で、その中間部には従来公知のフォ
ーミング処理により、電子放出部5が形成されている。
3と4は薄膜2に電圧を印加するために設けられた電極
で、3を正極、4を負極として用いる。電子放出素子10
は、この2〜5の部材により構成される。6はガラス板
で、その内面には透明電極7を介して蛍光体ターゲット
8が設けられている。9は電子放出部5から放出された
電子ビームの軌道を制御するためのグリッド電極であ
り、20は電子ビームを通過させるための空孔である。ま
た、11は電子放出素子に電圧Vfを印加する可変電圧源、
12はグリッド電極9に電圧VGを印加する可変電圧源、13
は透明電圧7に加速電圧Vaを印加する高電圧電源であ
る。
一般に電子放出素子においては、電極3と4に印加さ
れる電位の影響から、電子ビームは基板面に対して垂直
に飛翔せず、発光点は電子放出部5の真上から電極(正
極)3側に偏る性質がある(図中点線)。ここで、発光
点の位置を電子放出部5からの方位αで示す。
従来、このような電子ビームで蛍光体を励起する画像
表示装置では、輝度を変調するために電子ビームの電流
量を制御していた。具体的には、 電子放出素子の印加電圧を輝度信号に応じて変化さ
せ、放出電流の量を制御する 電子放出素子と蛍光体ターゲットの間に配置したグリ
ッド電極の印加電圧を輝度信号に応じて変化させる という2つの方法が行なわれていた。
しかしながら、前記の方法においては、Vfの電圧値
により放出電流は変化するが、同時に発光点の位置も変
わってしまうという問題点があった。例えば、輝度を高
くするためにVfを大きくするとαは小さくなる傾向があ
り、高精細な画像表示を行なうには不適当なものとな
る。
一方、前記の方法では、VGの電圧値により放出電流
を変化させることはできるが、同時に発光点の位置も変
化し、さらには電子ビームの集束状態も変わってしまう
という問題点があった。
このように、VfまたはVGの印加電圧により電子ビーム
の軌道が顕著に変化するという現象は、前述した電子放
出素子またはこれらと類似した構造を有する素子におけ
る特有の技術的課題である。
本発明は、上述従来例における課題に鑑み、発光点の
偏位やスポットサイズの変化を防止し、高精細な画像表
示を可能とする画像表示装置を提供することを目的とす
る。
[課題を解決するための手段] 本発明による画像表示装置は、基板上に並設された電
極間に電子放出部を有しており、該並設した電極を介し
て該電子放出部に電圧を印加して電子を放出する電子放
出素子と、蛍光体ターゲットとが設けられた画像表示装
置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射さ
れる電子ビームの量を、前記電子放出素子の前記並設し
た電極間又は前記蛍光体ターゲットに電圧を印加するパ
ルスの実効的な長さ、若しくは、該パルスの長さ及び/
又は単位時間内に印加する回数により制御することを特
徴とする。
また、本発明による画像表示装置は、基板上に並設さ
れた電極間に電子放出部を有しており、該並設した電極
を介して該電子放出部に電圧を印加して電子を放出する
電子放出素子と、蛍光体ターゲットと、前記電子放出素
子と前記蛍光体ターゲットの間に電子ビームの飛翔を制
御する制御電極とが設けられた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射さ
れる電子ビームの量を、前記制御電極に電圧を印加する
パルスの実効的な長さ、若しくは、該パルスの長さ及び
/又は単位時間内に印加する回数により制御することを
特徴とする。
本発明の画像表示装置は、さらにその特徴として、 前記電子放出素子が前記基板上に複数個配置され、前
記蛍光体ターゲットが前記複数の電子放出素子に対応し
て複数設けられていること、 前記電子放出素子が、表面伝導形電子放出素子である
こと、 前記電子放出素子が、電極間に、電子放出部を含む導
電性膜を有する電子放出素子であること、 をも含むものである。
[作用] 本発明は、並設した電極間に電子放出部を有してお
り、該並設した電極を介して前記電子放出部に電圧を印
加することにより電子を放出する電子放出素子から蛍光
体ターゲットに電子ビームを照射して画像を形成する装
置における固有の問題、すなわち、電子放出素子の並設
した電極間、蛍光体ターゲット、若しくは電子放出素子
と蛍光体ターゲットの間に設けられる制御電極に印加さ
れる電圧を電子ビームの量を所望量変えるように変化さ
せると、該電子ビームの蛍光体ターゲット上における照
射位置が大きく動いてしまうという問題を改善するもの
である。
本発明によれば、印加するパルスの実効的な長さ、若
しくは、パルスの長さ及び/又は単位時間内に印加する
回数を制御することにより、上記問題を改善できる。特
に、電子ビームの量を、印加するパルスの実効的な長
さ、若しくは、パルスの長さ及び/又は単位時間内に印
加する回数のみで制御することにより、電子放出素子の
並設した電極間に印加する電圧、蛍光体ターゲットに印
加する電圧、制御電極に印加する電圧を一定のままで輝
度制御を行うことができるものである。すなわち、輝度
制御に際し電子ビームを一定の軌道で飛翔させることが
でき、発光点の偏位やスポットサイズの変化を防止しつ
つ輝度制御を行うことができるものである。
[実施例] 第1図は本発明の第1の実施例を示す装置の概略構成
図である。図中、1〜8及び10,13は第8図の同一符号
に対応し、同等部分を示す。100は第8図の11に相当す
る電気回路である。なお、グリッド電極は省略されてい
る。
この実施例では、電子ビームの軌道を一定とするた
め、電子放出素子の電極3と4の間に印加する電圧を振
幅一定のパルス波形とし、このパルスの長さを可変とす
ることにより、蛍光体ターゲット8の発光輝度を制御す
るよう構成されている。
第2図は、前記電気回路100の構成図である。図中、1
4はパルスジェネレータ、15はカウンタ、16はコンパレ
ータ、17はレジスタ、18はドライバであり、端子A,Bは
第1図の同一符号に対応している。
第3図は、第2図の各部の出力波形を表わすタイムチ
ャートである。図中、(a)は、パルスジェネレータ14
の出力、(b)はカウンタ15の出力、(c)はレジスタ
17の出力、(d)はコンパレータ16の出力、(e)はド
ライバ18の出力を表わしている。
次に、第2図及び第3図と共に電気回路100の動作を
説明する。
まず、外部から画素(発光点)に関する輝度データが
レジスタ17に入力される。レジスタ17は、このデータを
蓄積し、コンパレータ16に対し出力する。一方、これと
同期してカウンタ15の内容が一旦クリアーされ、以後、
パルスジェネレータ14から入力するパルスをカウント
し、結果をコンパレータ16に出力する。コンパレータ16
はカウンタ出力(b)とレジスタ出力(c)とを比較
し、b<cの間はHレベルを出力する。ここでレジスタ
17に蓄積された輝度データを5とすると、コンパレータ
16の出力は(d)に示すようなパルス波形となる。ドラ
イバ18はコンパレータ16の出力したパルスを、電子放出
素子を駆動するのに適した電圧VFPにまで昇圧し、端子
Aより出力する。
以上の説明から明らかなように、電子放出素子には、
第3図(e)に示すような振幅がVFPで、パルス長がTP
の電圧が印加される。ここで、パルス長TPは、表示画像
の輝度データにもとづき可変となっている。なお、発光
輝度とパルス長TPは、一般には比例関係にある。
このような一連の動作をくり返し行なうことにより、
階調性のある画像を表示することができるが、本発明に
よれば、電子ビームが放出されている間、電子ビームは
常に一定の軌道を飛翔するため、発光点のずれが起こら
ず品位の高い画像を表示できる。
第1図の電気回路100としては、第2図に示す回路の
ほか、第4図に示すような回路を用いることができる。
前記第2図の回路では、輝度データに応じて出力パルス
の長さを変えたが、第4図の回路では出力するパルスの
振幅と長さは一定で、単位時間内に印加する回数を可変
とするよう構成されている。第5図はこの回路の各部の
出力波形を表わすタイムチャートであり、図中、(a)
〜(d)の波形は第3図と同様である。
第4図において、14〜18の各構成要素は、第2図と同
様であるが、本装置では、コンパレータ16の出力は、パ
ルスジェネレータ14の出力が、AND回路19に入力され
る。従って、ドライバ18からは第5図のタイムチャート
(f)に示すようなパルス列が出力され、端子Aを介し
て、電子放出素子に印加される。このように、パルス回
路により輝度を制御する場合においても、電子ビームは
常に一定の軌道を飛翔するため、発光点のずれを防止す
ることが可能となる。
第6図は本発明の第2の実施例を示す装置の概略構成
図である。図中、1〜8及び10,11は第8図の同一符号
に対応し、同等部分を示す。101は第8図の13に相当す
る電気回路である。なお、グリッド電極は省略されてい
る。
この実施例では、透明電極7に印加する加速電圧を振
幅一定のパルス波形とし、パルス長または単位時間内に
印加する回数を可変とすることにより、蛍光体ターゲッ
ト8の発光輝度を制御するよう構成されている。
電気回路101としては、前記第2図または第4図、あ
るいはこれらと同等の機能を有する他の電気回路を用い
ることができる。また、透明電極7に印加する電圧は、
前記実施例と同様、第3図あるいは第5図に示したパル
スを用いることができ、これらのパルスで駆動すること
によって、電子ビームを常に一定の軌道で飛翔させるこ
とができる。
なお、第1図の実施例と比較して高い出力電圧を必要
とする場合には、ドライバ18に高耐圧のトランジスタを
用いれば良い。
第7図は本発明の第3の実施例を示す装置の概略構成
図である。図中、1〜8及び10,11,13は第8図の同一符
号に対応し、同等部分を示す。102は第8図の12に相当
する電気回路である。
この実施例では、電子放出素子10と蛍光体ターゲット
8との間に電子ビームの飛翔を制御するグリッド電極9
を設け、このグリッド電極に印加する電圧を振幅一定の
パルス波形とし、パルス長または単位時間内に印加する
回数を可変とすることにより、発光輝度を制御するよう
構成されている。この構成は、電子放出素子10とグリッ
ド電極9でXYマトリクスを形成する場合に適している。
電気回路102としては、前記第2図または第4図、あ
るいはこれらと同等の機能を有する他の電気回路を用い
ることができる。また、グリッド電極9に印加する電圧
は、前記実施例と同様、第3図あるいは第5図に示した
パルスを用いることができ、これらのパルスをグリッド
電極に印加することにより、前記実施例同様、電子ビー
ムを常に一定の軌道で飛翔させることができる。
なお、この実施例においては、電子ビームをカットオ
フするために第3図(e)もしくは第5図(f)におけ
るVLレベルを0ボルト以下とする場合もあるが、電子ビ
ームの制御に特に支障はない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、並設した電極
間に電子放出部を有しており、該並設した電極を介して
前記電子放出部に電圧を印加することにより電子を放出
する電子放出素子から蛍光体ターゲットに電子ビームを
照射して画像を形成する装置における固有の問題を改善
し、発光点の偏位やスポットサイズの変化を防止しつつ
輝度制御を行うことができる。また、特には電子放出素
子の並設した電極間に印加する電圧、蛍光体ターゲット
に印加する電圧、制御電極に印加する電圧を一定にする
ことができるため、装置の構造を複雑化することなく、
簡単な電気回路で、高精細な画像表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の実施例を示す装置の概略構成図、第2図
は電気回路100の構成図、第3図は電気回路100の出力波
形図、第4図は電気回路101の構成図、第5図は電気回
路101の出力波形図、第6図は第2の実施例を示す装置
の概略構成図、第7図は第3の実施例を示す装置の概略
構成図、第8図は従来装置の一例を示す概略構成図であ
る。 3,4……電極、5……電子放出部、8……蛍光体ターゲ
ット、9……グリッド電極、10……電子放出素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田 芳己 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柿本 誠治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野村 一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−58768(JP,A) 特開 昭50−158275(JP,A) 特開 昭51−103734(JP,A) 特開 昭57−97585(JP,A) 特開 昭63−184230(JP,A) 特開 昭63−298934(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G09G 3/20

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に並設された電極間に電子放出部を
    有しており、該並設した電極を介して該電子放出部に電
    圧を印加して電子を放出する電子放出素子と、蛍光体タ
    ーゲットとが設けられた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射され
    る電子ビームの量を、 前記電子放出素子の前記並設した電極間に電圧を印加す
    るパルスの実効的な長さにより制御することを特徴とす
    る画像表示装置。
  2. 【請求項2】基板上に並設された電極間に電子放出部を
    有しており、該並設した電極を介して該電子放出部に電
    圧を印加して電子を放出する電子放出素子と、蛍光体タ
    ーゲットとが設けられた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射され
    る電子ビームの量を、前記電子放出素子の前記並設した
    電極間に電圧を印加するパルスの長さ及び/又は単位時
    間内に印加する回数により制御することを特徴とする画
    像表示装置。
  3. 【請求項3】基板上に並設された電極間に電子放出部を
    有しており、該並設した電極を介して該電子放出部に電
    圧を印加して電子を放出する電子放出素子と、蛍光体タ
    ーゲットとが設けられた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射され
    る電子ビームの量を、前記蛍光体ターゲットに電圧を印
    加するパルスの実効的な長さにより制御することを特徴
    とする画像表示装置。
  4. 【請求項4】基板上に並設された電極間に電子放出部を
    有しており、該並設した電極を介して該電子放出部に電
    圧を印加して電子を放出する電子放出素子と、蛍光体タ
    ーゲットとが設けられた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射され
    る電子ビームの量を、前記蛍光体ターゲットに電圧を印
    加するパルスの長さ及び/又は単位時間内に印加する回
    数により制御することを特徴とする画像表示装置。
  5. 【請求項5】基板上に並設された電極間に電子放出部を
    有しており、該並設した電極を介して該電子放出部に電
    圧を印加して電子を放出する電子放出素子と、蛍光体タ
    ーゲットと、前記電子放出素子と前記蛍光体ターゲット
    の間に電子ビームの飛翔を制御する制御電極とが設けら
    れた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射され
    る電子ビームの量を、前記制御電極に電圧を印加するパ
    ルスの実効的な長さにより制御することを特徴とする画
    像表示装置。
  6. 【請求項6】基板上に並設された電極間に電子放出部を
    有しており、該並設した電極を介して該電子放出部に電
    圧を印加して電子を放出する電子放出素子と、蛍光体タ
    ーゲットと、前記電子放出素子と前記蛍光体ターゲット
    との間に電子ビームの飛翔を制御する制御電極とが設け
    られた画像表示装置であって、 前記電子放出素子より前記蛍光体ターゲットに照射され
    る電子ビームの量を、前記制御電極に電圧を印加するパ
    ルスの長さ及び/又は単位時間内に印加する回数により
    制御することを特徴とする画像表示装置。
  7. 【請求項7】前記電子放出素子が前記基板上に複数個配
    置され、前記蛍光体ターゲットが前記複数の電子放出素
    子に対応して複数設けられている請求項1〜6のいずれ
    かに記載の画像表示装置。
  8. 【請求項8】前記電子放出素子が、表面伝導形電子放出
    素子である請求項1〜7のいずれかに記載の画像表示装
    置。
  9. 【請求項9】前記電子放出素子が、電極間に、電子放出
    部を含む導電性膜を有する電子放出素子である請求項1
    〜7のいずれかに記載の画像表示装置。
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