JP2789754B2 - 大画面ディスプレイ装置 - Google Patents

大画面ディスプレイ装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光源用表示管を用いた大画面ディスプレ
イ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
現在、多数個の光源用表示管より構成される大画面デ
イスプレイ装置では、例えば屋外では18mX10mの大き
さ、屋内では3mX4mの大きさのものが実用化されてい
る。そして、この大画面デイスプレイ装置に用いられる
光源用表示管は、屋外で約4000cd/m2、屋内でも約1000c
d/cm2の高輝度を必要とする。このような高輝度を発生
できる光源用表示管として、特開昭62−10849号公報に
示されるようなものがある。ここでは、R(赤色)B
(青色)G(緑色)に発光する蛍光体が塗布された画素
が、3×3のマトリクス状に配されたものについて説明
する。第6図及び第7図はこの光源用表示管の基本的構
成を示す正面図とこのA−A線での断面図であり、第8
図は上記光源用表示管の一部分割斜視図である。図にお
いて、(1)は前面パネル(2)と背面板(3)及び側
板(4)から構成される真空外囲器としてのガラス管
体、(5)は前面パネル(2)のガラス管体(1)内側
に配され、電子ビームが照射されるとR.G.Bにそれぞれ
発光する蛍光体が塗布された画素、(6)は画素(5)
の周辺を取り囲み前記前面パネル(2)に対して垂直に
配され、電子を画素(5)に導く加速用陽極電極、
(7)は画素(5)にそれぞれ対応して背面板(3)上
に配されたカソード電極で、線状タングステン上に酸化
物をコーテイングした電子放出用の線状カソード(7a)
と、この両端を背面板(3)に固定する一対の金属サポ
ート(7b)より構成される。(8)はカソード電極
(7)と画素(5)間に配された行選択用の制御グリツ
ド電極で、カソード電極(7)より放出された電子を通
過させるための開口部である電子通過穴(9)がカソー
ド電極(7)と対向する位置に設けられている。(10)
は背面板(3)のガラス管体(1)の内側で、かつカソ
ード電極(7)下に設けられたストライプ状の列選択用
の背面電極、(11)はこの背面電極(10)、カソード電
極(7)及び制御グリツド電極(8)に駆動電圧を印加
するための外部端子、(12)は加速用陽極電極(6)に
高電圧を印加するための外部端子である。
このように構成された光源用表示管は、次のように動
作する。カソード電極(7)に電圧を加えられ、線状カ
ソード(7a)を摂氏700〜750度程度に赤熱されると、熱
電子が放出される。この時、カソード電極(7)の電位
に対して背面電極(10)及び制御グリツド電極(8)に
適当な正の電位が与えられると、カソード電極(7)の
周辺の電位は正となる。この時、陽極電極(6)には高
電圧が印加されており、電位勾配は、陽極電極(6)に
向かつて、正の勾配をもつことになり、カソード(7a)
から放出された電子は、この電位勾配に沿つて飛び、陽
極電極(6)の高電圧により加速されて、高速で画素
(5)に衝突し高輝度に発光する。また、背面電極(1
0)及び制御グリツド電極(8)の両方の電位、また
は、いずれか一方の電位が、カソード電極(7)の電位
に対して、負のレベルになれば、カソード電極(7)周
辺の電位が負となり、電子は陽極電極(6)の方向に飛
ばず、画素は非発光状態になる。
このような光源用表示管は、背面電極(10)を走査電
極に、制御電極グリツド電極(8)をデータ電極に割り
当て、ダイナミツク駆動される。まず、カソード電極
(7)に対して正の電位と成るように列状に配された背
面電極(101)に対し電圧を印加し、他の背面電極(1
02)(103)には負の電位となるように電圧を印加し、
かつそれと同期して、行方向に配された制御グリツド電
極(81)(82)(83)にデータ電圧が入力される。例え
ば制御グリツド電極(81)が正の電位、制御グリツド電
極(82)(83)が負の電位となると、背面電極(101
と制御グリツド電極(81)が交差した位置上の画素のみ
発光することとなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような光源用表示管のカソード電
極(7)は、通常線状タングステンで構成されたカソー
ド(7a)の両端を、スポツト溶接することによつて金属
サポート(7b)に接合されることになるので、その接触
抵抗にバラツキが生じやすく、各カソード(7a)に流れ
る電流が異なり、電子放出量にバラツキが生じ、各画素
(5)の発光輝度にバラツキが生じるという問題がある
とともに、金属サポート(7b)の近辺ではカソード(7
a)の温度が上がらず、電子の放出がカソード(7a)の
中央部でしかおこらず、画素(5)ピツチが短くなるに
つれて、放出しない部分の割合が大きくなるので、発光
輝度が低下し、高解像度化を図るにあたつては、大きな
問題となる。また、カソード電極(7)に常時電流を流
し、カソード(7a)を赤熱させておかなければならない
ので、消費電力が大きいという課題もあつた。
本発明は係る課題を解決するためになされたもので、
画素間に発光輝度バラツキが小さく、低消費電力で、か
つ高解像度の光源用表示管を得て、更にこの光源用表示
管を用いて大画面ディスプレイ装置を構成することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る大画面ディスプレイ装置は、多数個の
光源用表示管を配列してなる大画面ディスプレイ装置で
あって、それぞれの前記光源用表示管は、前面パネルに
設けられ電子が照射されると一色の可視光を発光する画
素と、この画素に対向し、複数の尖頭を有するカソード
が形成されたカソード群と、このカソード群に電気的に
接続されるとともに、第1の信号が印加される第1の電
極と、前記カソード群と前記画素間に配され、前記カソ
ードの尖頭部に対応する位置にそれぞれ開口部を有し、
前記第1の信号とによって前記カソードの尖頭部近傍を
高電界とし、このカソードの尖頭部より電子を放出させ
る期間を形成するための第2の信号が印加される第2の
電極と、前記画素近傍に配され、前記カソード群から放
出された電子を前記画素へ導く第3の電極と、前記画素
と前記カソード群との間に設けられ、隣接画素への電子
の飛散を防止する制御電圧が印加される集束電極と、前
記画素、前記カソード群、前記第1の電極、前記第2の
電極、前記第3の電極および前記集束電極を収納する真
空容器とを備えたものである。
〔作用〕
上記のように構成された大画面ディスプレイ装置にお
いては、第1の信号が印加される第1の電極と第2の信
号が印加される第2の電極とにより尖頭部を有するカソ
ードの周辺を高電界とし、カソードの尖頭部より電子を
放出させるので、消費電力は小さく抑えられる。さら
に、画素に対して複数のカソードより形成されたカソー
ド群より放出された電子は、対向した画素に照射され、
各画素の電流値は一定となり、発光輝度のばらつきや低
下がなく、且つ高解像度が得られる。また、カソート群
から放出された電子を画素に導く第3の電極を更に備え
ているのでより高解像度となる。また、集束電極により
隣接画素への電子の飛散を防止し、隣接画素への発光洩
れがないので、さらに高解像度とすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図に基づいて
説明する。第1図は本発明の一実施例の光源用表示管の
基本構成を示す正面図、第2図は第1図の光源用表示管
のB−B線での断面図を示す。また、第3図は、この光
源用表示管の一部分割斜視図、第4図はこの光源用表示
管の要部断面斜視図である。図において、(1)は断面
が長方形の真空容器としてのガラス管体、(5)はそれ
ぞれ前面パネル(2)に蛍光体が塗布された画素で、こ
の実施例では画素(5)は、6mmX6mmの大きさで、3x3の
マトリクス状に隙間1.5mmで配されており、R.G.Bの3色
の蛍光体が配されている。(6)は画素(5)に電子を
導く第3の電極である陽極電極、(21)は二酸化ケイ素
(SiO2)等よりなる絶縁性基板で、背面パネル(3)の
外周部を除いた上面全面に設けられる。(22)はこの絶
縁性基板(21)上に例えば幅6mm、隙間1.5mmで行方向に
平行に3本配され、蒸着等により形成された薄い金属膜
からなる第1の電極である走査電極で、対応した行に配
された画素(5)と対向した位置に配される。(23)は
上記走査電極(22)上に、電気的接続されるように半導
体形成手段を用い、仕事関数の大きい材料であるモリブ
デン(Mo)等の単結晶を成長させるようにして、形成さ
れた尖頭部を有するカソードで、1つの画素(5)に対
して形成された複数のカソードによつてカソード群が構
成され、この実施例においては直径2μm、高さ1.5μ
mの円錐形状のコールドカソードが用いられ、約100個x
100個のコールドカソード(23)(図中には図面が複雑
となるので、3x3個のコールドカソード(23)で示
す。)によつて1つのカソード群は構成される。(25)
は各円錐形状のコールドカソード(23)の先端とほぼ同
じ高さで、列方向に幅6mm、隙間1.5mmで平行に3本配さ
れ、各コールドカソード(23)に対応する位置に列えば
直径1.5μmの開口部である電子通過穴(26)を有する
電子を放出させる第2の電極であるデータ電極で、この
実施例ではデータ電極(25)は、走査電極(22)と直交
し、二酸化ケイ素(SiO2)等の絶縁物により電気的に絶
縁されているとともに、対応した列に配された画素
(5)と対向した位置に配される。(28)は二酸化ケイ
素(SiO2)等の絶縁物(29)によりデータ電極(25)と
は電気的に絶縁された上に、蒸着等により形成された薄
い金属膜からなり、各画素(5)に対向したカソード群
の電子通過穴(26)を包括する開口部である電子ビーム
通過穴(30)が形成されているビーム集束用電極であ
る。
次に、このように構成された光源用表示管の動作につ
いて説明する。走査電極(22)とデータ電極(25)に適
当な電圧を印加し、この間の電位差が100V以上となる
と、円錐形状のコールドカソード(23)の先端近傍が、
このカソード(23)の表面の電界が107V/cm以上とな
り、円錐形状のコールドカソード(23)の先端より電子
が放出される。この放出された電子は、データ電極(2
5)の電子通過穴(26)を通り、電子ビーム集束用電極
(28)に適当な電圧を印加させておくことにより、電子
ビーム集束用電極(28)の電子ビーム通過穴(30)を通
過する電子ビーム(13)(図示せず)は集束され、加速
用陽極(6)に印加された高電圧により、加速され、対
応する画素(5)に照射され、画素(5)は発光する。
このような光源用表示管においても、ダイナミック駆
動される。このダイナミック駆動を、第5図に基づいて
説明する。この図は、各電極に印加される信号のタイミ
ングが示されたものである。この光源用表示管は、3x3
の画素(5)を有するものなので、走査電極(22)には
デユーテイー比1/3の走査信号が印加されることにな
り、この走査電極(22)の走査電位は、行選択されてい
る期間が0Vで、それ以外の期間は100Vと成るように設定
される。そして、各データ電極(251)(252)(253
に、映像信号の振幅に応じた時間幅で約100Vのデータ電
圧が印加され、データ電極(25)に100Vがかかり、走査
電極(22)に0Vが印加されている場合のみ、電位差が10
0Vとなることになる。
つまり、第5図(a)(b)(c)中に示されるよう
に、まず走査電極(221)には0Vが、この他の走査電極
(222)(223)には100Vが印加される。そして、それに
同期してデータ電極(251)(252)(253)には、第5
図(d)(e)(f)中に示されたようなデータ電圧が
入力されると、データ電極と走査電極(251と221)(25
3と221)間の電位差は100Vとなり、この間に形成された
カソード群の各コールドカソード(23)の近傍の電界は
107V/cm以上となり、このコールドカソード(23)の尖
頭部より電子が放出され、データ電極と走査電極(251
と221)(253と221)が交差した位置に対向した画素(5
11)(513)に電子は照射され、発光することになる。
また、この時データ電極(252)と走査電極(221)間に
は電位差がなく、この電極が交差した位置に形成された
カソード群より電子は放出されず、このカソード群に対
向する画素(512)は発光しない。一方、100Vの電圧が
印加されている走査電極(222)(223)では、電位差が
0又は−100Vとなり、電子の放出が行われない。このよ
うに順次、走査電極(22)が走査され、画面が表示され
る。
このように構成された光源用表示管は、上記した従来
例のように線状カソード(7a)を赤熱させて熱電子を放
出させるものではなく、常時カソード電極(7)に電流
を流し、発熱させておく必要がないので、消費電力は抑
制できる。さらに、約100x100個の円錐形状のコールド
カソード(23)より構成されたカソード群より放出され
た電子は1つの画素(5)に照射されることとなるの
で、画素(5)は高輝度で発光するとともに、各コール
ドカソード(23)形成時にバラツキが生じたり、各コー
ルドカソード(23)使用時に劣化が生じ、電子の放出量
が変化したとしても、多数のコールドカソード(23)に
て平均化されることとなるので、画素(5)間の発光輝
度バラツキは抑制される。また、従来例で示したような
高温に熱し熱電子を放出させる線状カソード電極(7)
の両端では、温度が上がらず熱電子を放出しない部分と
なるが、高解像度とするために、画素(5)が小さくな
ると、この電子の放出しない部分の占める割合がおおき
くなるので、蛍光体に流れる電流値が低下することとな
り、発光輝度が低下するが、この発明では、画素(5)
を小さくしても、画素(5)下にコールドカソード(2
3)を単位面積当りにはほぼ同数個形成することができ
るので、蛍光体に流れる電流値は一定となるので、画素
(5)の発光輝度を低下させることなく、高解像度とす
ることができる。
このように構成された光源用表示管においては、円錐
形状のコールドカソード(23)が走査電極(22)に直
接、半導体形成手段を用いて形成されるので、コールド
カソード(23)に流れる電流にバラツキがなく、電子の
放出量が安定するので、画素(5)間の発光輝度バラツ
キを小さく抑えることができる。また、各制御電極にお
いても、半導体形成手段をもちいることによって、所望
の位置に高密度に形成できるため、画素(5)を高密度
にすることができるので、容易に高解像度の光源用表示
管が得られる。
さらに、この実施例では画素(5)とカソード(23)
間にビーム集束用電極(28)を設け、この電極に掛ける
電圧を制御することによつて、電子ビームは画素(5)
の大きさ、形状に応じて集束され、画素(5)に照射さ
れることとなる。したがつて、1000cd/cm2以上の輝度を
必要とする大画面デイスプレイで、加速用陽極(6)間
に約5kV以上の高圧が印加され、ガラス管体(1)内で
の放電を防ぐため、円錐形状のカソード(23)先端より
画素(5)までの距離を、約10mm以下の距離に近づける
ことができない場合においても、隣接画素(5)に電子
が飛散し、隣接画素(5)へ発光洩れすることがないの
で、表示品質を低下させることなく、画素(5)ピツチ
を短くできるため、さらに高解像度の大画面デイスプレ
イとすることができる。
また、上記実施例では3x3の画素より構成された光源
用表示管について説明したが、このものに限るものでは
なく、幾つの画素(5)によつて形成されても、上記実
施例と同様な効果が得られる。
〔発明の効果〕
この発明は以上述べたように、尖頭部を有するカソー
ドを用いることによつて、発光させるべき画素下のカソ
ードの近傍を高電界とすることにより、電子が放出され
るので、大画面デイスプレイ装置の消費電力は小さくで
きる。さらに、画素に対して複数個のカソードが設けら
れていることにより、高解像度にして、高輝度で、発光
輝度のバラツキのない光源用表示管が得られる。また、
容器内での放電を防ぐため、カソード先端と画素までの
距離をある程度以下に出来ない場合でも、集束電極によ
り隣接画素への電子の飛散を防止し、隣接画素への発光
洩れがないので、高解像の大画面ディスプレイが得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の光源用表示管の正面図、
第2図はこの発明の一実施例で用いる光源用表示管の断
面図、第3図はこの発明の一実施例で用いる光源用表示
管の一部分割斜視図、第4図はこの発明の一実施例で用
いる光源用表示管の要部断面斜視図、第5図は各電極に
加わる波形図、第6図は従来の光源用表示管の正面図、
第7図は従来の光源用表示管の断面図、第8図は従来の
光源用表示管の一部分割斜視図である。 図において、(5)は画素、(6)は第3の電極、(2
3)は尖頭部を有するカソード、(22)は第1の電極、
(25)は第2の電極である。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部を示す。
フロントページの続き (72)発明者 中野 雅章 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (72)発明者 寺崎 信夫 長崎県長崎市丸尾町6番14号 三菱電機 株式会社長崎製作所内 (56)参考文献 特開 平1−235137(JP,A) 特開 平3−22329(JP,A) 特表 平2−500065(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数個の光源用表示管を配列してなる大画
    面ディスプレイ装置であって、それぞれの前記光源用表
    示管は、前面パネルに設けられ電子が照射されると一色
    の可視光を発光する画素と、この画素に対向し、複数の
    尖頭を有するカソードが形成されたカソード群と、この
    カソード群に電気的に接続されるとともに、第1の信号
    が印加される第1の電極と、前記カソード群と前記画素
    間に配され、前記カソードの尖頭部に対応する位置にそ
    れぞれ開口部を有し、前記第1の信号とによって前記カ
    ソードの尖頭部近傍を高電界とし、このカソードの尖頭
    部より電子を放出させる期間を形成するための第2の信
    号が印加される第2の電極と、前記画素近傍に配され、
    前記カソード群から放出された電子を前記画素へ導く第
    3の電極と、前記画素と前記カソード群との間に設けら
    れ、隣接画素への電子の飛散を防止する制御電圧が印加
    される集束電極と、前記画素、前記カソード群、前記第
    1の電極、前記第2の電極、前記第3の電極および前記
    集束電極を収納する真空容器とを備えたことを特徴とす
    る大画面ディスプレイ装置。
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