JP2797696B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スクリーン上の画面を垂直方向に複数に分
割したときのそれぞれの区分毎の電子ビームを垂直方向
に偏向して複数のラインを表示し全体として画像を表示
する装置に関する。

従来の技術 従来の画像表示素子の基本的な構造を第４図に示して
説明する。

表示素子は後方からアノード側に向かって順に電子ビ
ーム流制御背面電極４、電子ビーム源としての線陰極
２、ビーム引き出し電極３、水平偏向電極７、垂直偏向
電極８、スクリーン板10、等々が配置されて構成されて
おり、これらが真空容器の内部に収納されている。

ビーム源としての線陰極２は水平方向に線状に分布す
る電子ビームを発生するように水平方向に張られてお
り、線陰極２はさらに垂直方向に間隔をもって複数本
（本説明では２イ〜２ニの４本のみ示している。）設け
られている。本構成では線陰極の間隔は3mm、本数は30
本設けられているものとして、前記線陰極を２イ〜２マ
とする。前記線陰極の間隔は自由に大きくとることはで
きず、後述する垂直偏向電極８とスクリーン10の間隔に
より規制されている。これらの線陰極２の構成として10
〜30μｍφのタングステン棒の表面に酸化物陰極材料を
塗布している。前記の線陰極は後述するように、上方の
線陰極２イから下方の２マまで順番に一定時間ずつ電子
ビームを放出するように制御される。ビーム引き出し電
極３は線陰極２イ〜２マのそれぞれと対向する水平方向
に一定間隔で多数個並べて設けられた貫通孔12を有し、
線陰極２から放出された電子ビームをその貫通孔12を通
して取り出す。

電子ビーム流制御背面電極４は、映像信号の絵素に対
応して、線陰極２から発生する電子ビームの量を、後述
する水平偏向のタイミングに同期させて制御している。

水平偏向電極７は、前記貫通孔17のそれぞれ水平方向
の両サイドに沿って垂直方向に複数本配置された導伝板
７イ、７ロで構成されており、それぞれの導電板には水
平偏向電圧が印加されている。各絵素ごとの電子ビーム
はそれぞれ水平方向に偏向され、スクリーン10でR,G,B
の各蛍光体を順次照射して発光している。

本構成では、電子ビームごとの２トリオ分偏向してい
る。

垂直偏向電極８は、前記貫通孔17のそれぞれ垂直方向
の中間の位置に水平方向に複数本配置された導伝板８
イ、８ロで構成されており、垂直偏向用電圧が印加さ
れ、電子ビームを垂直方向に偏向している。本構成では
一対の電極８イ、８ロによって１本の線陰極から生じた
電子ビームを垂直方向に８ライン分偏向している。そし
て31個で構成された垂直偏向電極８によって、30本の線
陰極のそれぞれに対応する30対の垂直偏向導電体対が構
成され、スクリーン上10に垂直方向に240本の水平走査
ラインを描いている。前記に説明したように本構成では
水平偏向電極７、垂直偏向電極８をそれぞれ複数本クシ
状に張り巡らしている。さらに水平、垂直の各偏向電極
間の距離に比べるとスクリーン10までの距離を長く設定
することにより、小さな偏向量で電子ビームをスクリー
ン10に照射させることが可能となる。これにより水平、
垂直共偏向歪みを少なくすることが出来る。

スクリーン10は硝子板の裏面に蛍光体をストライプ状
に塗布して構成している。また図示していないがメタル
バック、カーボンも塗布されている。蛍光体は電子ビー
ム流制御電極４の電極一本分の電子ビームを水平方向に
偏向することによりR,G,Bの３色の蛍光体を２トリオ分
照射するように設けられており、垂直方向にストライプ
状に塗布している。

第４図において、スクリーン10に記入した破線は複数
本の線陰極２のそれぞれに対応して表示される垂直方向
の区分を示し、１点鎖線は複数本の電子ビーム制御背面
電極４の各々に対応して表示される水平方向の区分を示
す。破線、一点鎖線で仕切られた１つの区画の拡大図を
第５図に示す。第５図に示すように、水平方向では２ト
リオ分のＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体、垂直方向では８ライン分
の幅を有している。１区画の大きさは本例では水平方向
1mm、垂直方向3mmである。

尚第５図ではＲ、Ｇ、Ｂの各々３色の蛍光体はストラ
イプ状に図示しているが、デルタ状に配置しても良い。
ただしデルタ状に配置したときはそれに適合した水平偏
向、垂直偏向波形を印加する必要がある。

尚第４図では説明の都合で縦横の寸法比が実際のスク
リーンに表示したイメージと異なっている。

また本構成では、電子ビーム流制御背面電極４のそれ
ぞれの電極に対してＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体が２トリオ分設
けられているが、１トリオ分あるいは３トリオ分以上で
構成されていても良い。ただし電子ビーム制御背面電極
４には１トリオ、あるいは３トリオ以上のＲ、Ｇ、Ｂ映
像信号が順次加えられ、それに同期して水面偏向をする
必要がある。

次にこの表示素子を駆動するための駆動回路の動作を
第６図を参照して説明する。まず電子ビームをスクリー
ン10に照射して表示する駆動部分の説明を行う。

電源回路22は表示素子の各電極に所定のバイアス電圧
を印加するための回路で、ビーム出し電極３にはV3、ス
クリーン10にはV8の直流電圧を印加する。線陰極駆動回
路26は、垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈを用いて線陰
極駆動パルス（イ〜マ）を作成する。第７図にそのタイ
ミング図を示す。各線陰極２イ〜２マは第７図（イ〜
マ）に示すように、駆動パルスが高電位の間に電流が流
れて加熱されており、駆動パルス（イ〜マ）が低電位の
期間に電子を放出するように加熱状態が保持される。こ
れにより30本の線陰極２イ〜２マより、それぞれ低電位
の駆動パルス（イ〜マ）が加えられた８水平走査期間の
み電子が放出される。高電位が加えられる期間には、電
子ビーム制御背面電極４はビーム引出し電極３とに加え
られているバイアス電圧によって定められた線陰極２の
周辺における電位よりも線陰極２イ〜２マに加えられて
いる電位のほうが高くなるため、線陰極からは電子が放
出されない。１画面を構成するには、上方の線陰極２イ
から下方の線陰極２マまで順次８走査期間ずつ電位を切
り替えて行けば良い。次に偏向部分の説明を行う。偏向
電圧発生回路40は、ダイレクトメモリアクセスコントロ
ーラ（以下DMAコントローラと称す）41、偏向電圧波形
記憶用メモリ（以下偏向メモリと称す）42、デジタル−
アナログ変換器（以下D/A変換器と称す）43h、43v等に
よって構成され、垂直偏向信号ｖ、ｖ′及び水平偏向信
号ｈ、ｈ′を発生する。本構成においては垂直偏向信号
に関して、オーバースキャンを考慮して、１フィールド
で240水平走査期間表示している。またそれぞれのライ
ンに対応する垂直偏向位置情報を記憶しているメモリア
ルアドレスエリアを第１フィールド及び第２フィールド
に分けそれぞれ１組のメモリ容量を有している。表示す
る際は該当の偏向メモリ42からデータを読み出してD/A
変換器43vでアナログ信号に変換して、垂直偏向電極７
に加えている。前記の偏向メモリ42に記憶された垂直偏
向位置情報は８水平走査期間毎にほぼ規則性のあるデー
タで構成されており、D/A変換された波形もほぼ８段階
の垂直偏向信号となっているが前記のように２フィール
ド分のメモリ容量を有して、各水平走査線毎に位置を微
調整できるようにしている。

また水平偏向信号に対しては、１水平走査期間に６段
階に電子ビームを水平偏向させる必要性と水平走査毎に
偏向位置を微調整可能なようにメモリを持っている。従
って１フレーム間に480水平走査期間表示するとして、4
80×６＝2880バイトのメモリが必要であるが、第１フィ
ールドと第２フィールドのデータを共用しているため
に、実際には1440バイトのメモリを使用している。表示
の際には各水平走査ラインに対応した偏向情報を前記偏
向メモリ42から読み出して、D/A変換器43vでアナログ信
号に変換して、水平偏向電極６に加えている。要約する
と、垂直周期のうちの垂直帰線期間を除いた表示期間
に、線陰極２イ〜２マのうちの低電位の駆動パルスを印
加いている線陰極から放出された電子ビームは、ビーム
引出し電極３によって水平方向に120区分に分割され、1
20本の電子ビーム列を構成している。この電子ビーム
は、後述するように各区分毎に電子ビーム制御背面電極
４によってビーム量が制御され、第５図に示すようにほ
ぼ６段階に変化する一対の水平偏向信号ｈ、ｈ′を加え
られた水平偏向電極７イ、７ロ等により、各水平表示期
間にスクリーン10のR1、G1、B1およびR2、G2、B2等の蛍
光体に順次、水平表示期間/6ずつ照射される。かくし
て、各水平ラインのラスターは120個の各区分毎に電子
ビームをR1、G1、B1およびR2、G2、B2に該当する映像信
号によって変調することにより、スクリーン10の上にカ
ラー画像を表示する事ができる。

次に電子ビームの変調制御部分について説明する。ま
ず第６図において、信号入力端子23R、23G、23Bに加え
られたＲ、Ｇ、Ｂの各映像信号は、120組のサンプルホ
ールド回路組、31a〜31nに加えられる。各サンプルホー
ルド組31a〜31nはそれぞれR1用、G1用、B1用、およびR2
用、G2用、B2用の６個のサンプルホールド回路で構成さ
れている。サンプリングパルス発生回路34は、水平周期
（63.5μｓ）のうちの水平表示期間（約50μｓ）に、前
記120組のサンプルホールド回路31a〜31nの各々R1用、G
1用、B1用、およびR2用、G2用、B2用のサンプルホール
ド回路に対応する720個（120×６）のサンプリングパル
スRa1〜Rn2を順次発生する。前記720個のサンプリング
パルスがそれぞれ120組のサンプルホールド回路組31a〜
31nに６個ずつ加えられ、これによって各サンプルホー
ルド回路組には、１ラインを120個に区分したときのそ
れぞれの２絵素分のR1、G1、B1、R2、G2、B2の各映像信
号が個別にサンプリングされホールドされる。サンプル
ホールドされた120組のR1、G1、B1、R2、G2、B2の映像
信号は１ライン分のサンプルホールド終了後に120組の
メモリ32a〜32nに転送パルスｔによって一斉に転送さ
れ、ここで次の１水平走査期間保持される。保持された
信号は120個のスイッチング回路35a〜35nに加えられ
る。スイッチング回路35a〜35nはそれぞれがR1、G1、B
1、R2、G2、B2の個別入力端子とそれらを順次切り替え
て出力する共通出力端子とを有する回路により構成され
たもので、スイッチングパルス発生回路36から加えられ
るスイッチングパルスr1、g1、b1、r2、g2、b2によって
同時に切り替え制御される。

前記スイッチングパルスr1、g1、b1、r2、g2、b2は、
各水平表示期間を６分割して、水平表示期間/6ずつスイ
ッチング回路35a〜35nを切り替えR1、G1、B1、R2、G2、
B2の各映像信号を時分割して順次出力し、パルス幅変調
回路37a〜37nに供給している。各スイッチング回路35a
〜35nの出力は、120組のパルス幅変調（以下PWMと称
す）回路37a〜37nに加えられ、R1、G1、B1、R2、G2、B2
の各映像信号の大きさに応じてパルス幅変調され出力さ
れる。このパルス幅変調回路37a〜37nの出力は電子ビー
ムを変調するための制御信号として表示素子の電子ビー
ム制御背面電極４の120本の導電板にそれぞれ個別に加
えられる。

次に水平偏向と表示のタイミングについて説明する。
スイッチング回路35a〜35nにおけるR1、G1、B1、R2、G
2、B2の映像信号の切り替えと、水平偏向駆動回路41に
よる電子ビームR1、G1、B1、R2、G2、B2の蛍光体への水
平偏向の切り替えタイミングと順序が完全に一致するよ
うに同期制御されている。これにより電子ビームがR1蛍
光体に照射されているときには、その電子ビームの照射
量がR1制御信号によって制御され、以下G1、B1、R2、G
2、B2についても同様に制御されて、各絵素のR1、G1、B
1、R2、G2、B2各蛍光体の発光がその絵素のR1、G1、B
1、R2、G2、B2各蛍光体の発光がその絵素のR1、G1、B
1、R2、G2、B2の映像信号によってそれぞれ制御される
ことになり、各絵素が入力の映像信号にしたがって発光
表示されるのである。かかる制御が１ライン分の120組
（各２絵素ずつ）分同時に実行されて、１ライン240絵
素の映像が表示され、さらに１フィールド240本のライ
ンについて上方のラインから順次行われて、スクリーン
10上に画像が表示される。さらに上記の諸動作が入力映
像信号の１フィールド毎に繰り返されて、テレビジョン
信号等がスクリーン10に表示される。尚、本構成に必要
な基本クロックは第６図に示すパルス発生回路39から供
給されており、水平同期信号Ｈ、及び垂直同期信号Ｖで
タイミングをコントロールしている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように構成された画像表示装置
では、線陰極の本数が多く、消費電力も大きくなり、ま
た、線陰極の架張輝度のバラツキによる線陰極間の輝度
むらが多数発生するという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、１本の線陰極で複数の
ブロックを受け持つことにより、消費電力を小さくし、
輝度むらの少ない画像表示装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の画像表示装置
は、線陰極と上記電子ビームが照射されることにより発
光する蛍光体を有するスクリーンと、上記線陰極で発生
された電子ビームを垂直偏向するための上記線陰極と同
一平面上に置いた第１の垂直偏向電極と、上記スクリー
ンに至るまでの間で水平に偏向する水平偏向電極と、第
２の垂直偏向電極と、上記スクリーンに照射される上記
電子ビームの量を制御して発光量を制御する電子ビーム
流制御背面電極を備えたものである。

作用 本発明は、上記のような構成にすることによって、線
陰極の本数が減り消費電力を減少し、同一の線陰極で多
くのブロックを受け持つことによって線陰極間の輝度ば
らつきを少なくすることができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は、本発明の一実施例における画像表示装置の
基本的な構造を示す分解斜視図、第２図は、本発明の一
実施例における画像表示装置の基本駆動回路の回路図、
第３図は、本発明の一実施例における画像表示装置の各
種タイミングの波形を示すものである。

第１図において、４イ〜４リは電子ビームの量を制御
する電子ビーム制御背面電極、２イは電子ビームを発生
する線陰極、30イ〜30ロは第１の垂直偏向電極、３はビ
ーム引き出し電極、７イ〜７ロは水平偏向電極、８イ〜
８ロは第２の垂直偏向電極、23はスクリーンで、これら
の構成部品をガラス容器に10,11に封入して真空にした
ものである。

第２図において、22は電源回路、31a〜31nはサンプル
ホールド回路、32a〜32nはメモリ、34はサンプリングパ
ルス発生回路、35a〜35nはスイッチ、36はスイッチング
パルス発生回路、37a〜37nはPWM回路、39はパルス発生
回路、41はDMAコントローラ、42は偏向メモリ、43h,43v
はディジタルアナログ変換器（D/A）、26は線陰極駆動
回路である。

以上のように構成された画像表示装置について、以下
第１図、第２図、第３図を用いてその動作を説明する。

まず第１図は本画像表示装置の電極構成を示すもので
あって、線陰極２イから発生する電子ビームは電子ビー
ム制御背面電極４イ〜４リに映像信号に応じた電位を印
可することによって制御され、上記電子ビームは線陰極
２イと同一平面上の第１の垂直偏向電極30イ〜30ロによ
ってビーム引き出し電極３の垂直方向に１実施例として
３つの貫通孔を順番に通過するように垂直偏向され、ビ
ーム引き出し電極３で電子ビームを引き出すと同時に水
平方向に区分した各水平区分ごとに正確に分離し、それ
ぞれ電子ビームを水平偏向電極７イ〜７ロおよび第２の
垂直偏向電極２、８イ〜８ロの間に与えられる電位差に
よって水平および垂直に静電偏向する。さらにスクリー
ン23のメタルバック層に高電圧が印可されており、電子
ビームは高エネルギーに加速されてメタルバックに衝突
し、蛍光体を発光させる。

テレビジョン画面を縦横にマトリクス上に分割し、小
区分25の集合体としたとき、各小区分に対し上記のよう
にして分離された電子ビームを各１本ずつ対応させ、電
子ビームを小区分内のみ偏向、走査することによって全
画面をスクリーン上に映し出すことができる。また各絵
素に対応したRGB映像信号を、電子ビーム制御背面電極
電圧４で上記のように経時的に制御することにより、テ
レビジョン動画を再現することができる。

以上のように本実施例によれば、第１の垂直偏向を線
陰極２イと同一平面上で行うことによって、従来より、
多くの垂直方向のブロックを１本の線陰極で受け持つこ
とができ、線陰極の本数を少なくすることができて線陰
極で消費される電力を削減することができる。また、１
本の線陰極で垂直方向の複数のブロックを受け持つため
線陰極間の架張誤差による輝度ばらつきを軽減すること
ができる。

第２図の本発明の一実施例における画像表示装置の基
本駆動回路における端子23R,23G,23Bから入力されたR,
G,Bの映像信号は、サンプリングパルス発生回路34によ
って制御されたサンプルホールド回路31a〜31nでサンプ
ルホールド後、メモリ32a〜32nに転送される。この場
合、メモリ32a〜32n全体で、１ライン分をメモリし、ス
イッチ35a〜35nPWM回路37a〜37nに送られて、電子ビー
ム流制御背面電極４イ〜４リに信号が印加される。ま
た、線陰極駆動回路26によって垂直同期信号Ｖと水平同
期信号Ｈを用いてつくられた線陰極駆動パルス２イ〜２
ホによって、電子ビーム流制御背面電極４イ〜４リのそ
れぞれに対応した線陰極が電子を放出し、それと同時
に、上記電子ビームは、ビーム引き出し電極３の垂直方
向に複数の貫通孔を通過するようにDMAコントローラ41
と偏向メモリ42によって出力されたディジタルデータを
D/A変換器でアナログに変換したv1,v1′信号を増幅し、
垂直偏向電極１に印加することによって偏向される。

ビーム引き出し電極３を通過した電子ビームは、DMA
コントローラ41と偏向メモリ42によって出力されたディ
ジタルデータをD/A変換器でアナログに変換した後、h,
h′およびv2,v2′を増幅してそれぞれ、水平偏向電極
７、第２の垂直偏向電極８に印加することによって、水
平偏向、垂直偏向を受けた後、スクリーン23に照射され
発光する。

以上のように、従来の線陰極一本で垂直方向一ブロッ
クを受け持つのに対して、線陰極一本で複数のブロック
を受け持つ本構成による画像表示装置は、線陰極の本数
が少なく、従って線陰極で消費される電力を削減するこ
とができる。また、線陰極一本で複数のブロックを受け
持つため、線陰極の架張誤差によって生じる線陰極間の
輝度ばらつきを少なくすることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、線陰極と同一平面上で垂直偏
向を行うことによって、線陰極の本数を減らすことがで
き、それにともない線陰極の消費電力を減らすことがで
きる。また、１本の線陰極は、従来より多くのブロック
を受け持つため、線陰極の架張誤差によって起こる線陰
極間での輝度むらを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像表示装置の基本
的な構造を示す分解斜視図、 第２図は本発明の一実施例における画像表示装置の基本
駆動回路の回路図、 第３図は本発明の一実施例における画像表示装置の各種
タイミングの波形図、 第４図は従来の画像表示装置の基本的な構造を示す分解
斜視図、 第５図はスクリーンの拡大図、 第６図は画像表示装置の基本駆動回路図、 第７図は各種波形のタイミング図である。 ２……線陰極、３……ビーム引き出し電極、４……ビー
ム流制御背面電極、７……水平偏向電極、８……第２垂
直偏向電極、23……スクリーン、30……第１の垂直偏向
電極。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームが照射されることにより発光す
   る蛍光体が塗布されたスクリーンと、上記スクリーン上
   画面を垂直方向に区分した各垂直区分毎に電子ビームを
   発生する複数本の線陰極と、水平方向に区分した各水平
   区分毎に上記線陰極から発生された電子ビームを分離し
   て上記スクリーンに照射する分離手段と、上記電子ビー
   ムを上記分離手段と上記スクリーンの間で垂直方向に偏
   向する第２の垂直偏向電極と、上記電子ビームを上記ス
   クリーンに至るまでの間に水平方向に複数段階に偏向す
   る水平偏向電極と、上記水平区分毎に分離された電子ビ
   ームを上記スクリーンに照射する量を制御するビーム流
   制御電極と、線陰極と同一平面上に上記第２の垂直偏向
   電極とは別に垂直偏向を行う第１の垂直偏向電極を少な
   くとも線陰極と交互に設置したことを特徴とする画像表
   示装置。