JP2911161B2 - フラットディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子ビームによってディスプレイの蛍光体
を励起し画像を表示する装置と、その製法及びディスプ
レイパネル中にグリッド電極を張設する治具に関するも
のである。

（従来の技術） ディスプレイ用デバイスとしては、高速の電子ビーム
が蛍光体を照射して励起するCRT方式が画質の点から考
えると最も優れている。しかし、大画面のデレビジョン
の場合、これをCRT方式で行なうと、装置の重量は170k
g、奥行850mmを超えるため、一般家庭用としては受け入
れ難い。

そこで米国特許第4,719,388号或いは日本国公開特許
公報61−242489号、同62−90831号においては、電子ビ
ームの放出源としてライン状のフィラメントカソードを
具え、XYマトリクス電極により引出した高速の電子ビー
ムによって、蛍光面の所定アドレスを叩く様にした電子
ビーム方式のフラットディスプレイが提案されている。

第12図は上記米国特許に係るフラットディスプレイの
構成を示している。これは裏面に蛍光面（10）を具えた
前面パネル（１）と、内面にバック電極（20）を具えた
背面パネル（２）とによって形成した扁平な空間に、ラ
イン状フィラメントカソード（３）とアドレス電極基板
（４）を配備すると共に、フィラメントカソード（３）
とアドレス電極基板（４）との間に、これ等と平行にグ
リッド状の加速電極（５）を配備したものである。アド
レス電極基板（４）は、基体（40）の一方の表面にXYマ
トリクスの一方向に延びる第１アドレス電極（42）を配
備すると共に、基体（40）の他方の表面には前記アドレ
ス電極（42）と直交する方向に延びる第２アドレス電極
（44）を配備したものである。該アドレス電極基板
（４）には、第１アドレス電極（42）と第２アドレス電
極（44）が交差する点に夫々アパチャー（41）が開設さ
れている。該装置に於いては、選択された２本のアドレ
ス電極（42）（44）へ同時にプラス電圧が印加される
と、これらの電極の交差点に位置するアパチャー（41）
から電子ビームが引出されて、高電圧に印加された前面
パネル（１）の蛍光面の所定アドレスを照射し、発行さ
せるものである。

この方式は基本的にはCRTと同じ原理によって蛍光面
を励起しているから、フラットディスプレイの他方式、
例えばプラズマディスプレイパネル（PDP）方式、液晶
ディスプレイ（LCD）方式、蛍光表示管（VFT）方式等と
比べて高画質が得られる。

（解決しようとする問題点） しかし、第12図に示す従来例の場合、グリッド電極
（５）は、アドレス電極基板（４）に接近して配置され
ているから、装置に外部衝撃が作用したとき、グリッド
電極は振動してアドレス電極基板（４）に接触する虞れ
があり、アドレス電極基板の電気回路に悪影響を与える
問題があった。

又、グリッド電極（５）の自重及びグリッド電流の通
電による発熱とカソード（３）から放出された熱電子の
吸収による温度上昇によって、グリッド電極（５）は熱
膨張して撓み変形し、アドレス電極基板（４）との間の
距離が不均一となる。

更に蛍光面の輝度を上げるには、アドレス電極の電圧
を高めると共に、グリッド電流を増すことによるビーム
電流を増加させる必要がある。しかしビーム電流の増加
は必然的にグリッド電極の発熱を伴い、熱膨張によるグ
リッド電極のたわみを助長する問題があった。

そのため電子ビームの一部がアドレス電極基板に掛っ
て、発光輝度のバラツキ、ビームの断面形状の変形など
の問題があった。

この問題に対処するには、グリッド電極をフラットデ
ィスプレイの気密空間中に予め緊張状態で支持すること
が必要であるが、グリッド電極の緊張支持機構を扁平な
気密空間中に配備することは作業が困難であり、しかも
装置が複雑化する問題がある。

本発明は、比較的簡単な構成によってグリッド電極全
体を均一な張力で保持するフラットディスプレイ装置を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明のフラットディスプレイ装置は、裏面に蛍光面
を備えた前面パネルと、該前面パネルに対し平行に配置
され、前面パネルとの間に扁平な気密空間を形成した背
面パネルと、背面パネルの内面に沿って平行に配備した
複数本のライン状フィラメントカソードと、該カソード
と前面パネルとの間に配備され蛍光面の特定位置へ電子
の照射を制御して行うアドレス電極基板と、該アドレス
電極基板とカソードとの間に配備され多数の貫通孔を配
列したグリッド面を有するグリッド電極とから構成した
フラットディスプレイ装置に於て、グリッド電極は、前
面パネル及び背面パネルの熱膨張係数よりも大なる膨張
係数の金属材料によって形成された互いに平行な複数の
グリッド電極条によって構成され、各グリッド電極条
は、予め前面及び背面パネルの間の気密空間へ張力状態
で配設され、水平走査方向の動作中のアドレス電極に応
じて切替え作動するグリッド切替手段を介してグリッド
電圧源に接続されているものである。

（作用・効果） 本発明のフラットディスプレイは、グリッド電極が熱
膨張係数の大なる金属材料によって形成され、且つ予め
緊張状態に保持されているから、装置に外部衝撃が作用
してもグリッド電極は小なる振幅で振動するだけであ
り、グリッド電極がアドレス電極基板に接触することも
無くなり、電気回路は保護される。

更にグリッド電極は、製造時に予め治具によって緊張
状態に保持され、その状態で前面パネルと背面パネルの
間に組み立てられ、加熱により一体化するから、グリッ
ド電極は、フラットディスプレイが室温まで冷却する
と、グリッド電極と両パネルの熱膨張係数の違いによる
グリッド電極の収縮量が大きい分だけ更に緊張し、グリ
ッド電極の緊張状態を一層強めることができる。

グリッド電極を複数のグリッド電極条に分割した場
合、水平方向のアドレス電極列の所定数について１条の
グリッド電極条（53）が対応する。切換手段（７）は、
動作中の水平走査方向のアドレス電極に対応して１条の
グリッド電極条をグリッド電圧源に導通し、他のグリッ
ド電極条にはグリッド電圧は印加しない。

グリッド電圧が印加されているグリッド電極の範囲
は、１条のグリッド電極条の幅に限定されるから、カソ
ードから放出された熱電子は電圧印加中のグリッド電極
条へ集中し、電子ビーム密度が高まる。

更にグリッド電極へ印加する電力量が同じであって
も、グリッド電極をｎ分割してｎ本のグリッド条によっ
て構成することにより、通電できる電流は、分割しない
場合と較べてｎ倍に増大できるから、蛍光面の輝度を高
めることができる。

（望ましい実施例） 第１図は、本発明によってカラーディスプレイ装置を
構成した例を示し、前面パネル（１）及び背面パネル
（３）の間に、アドレス電極基板（４）及びグリッド電
極（５）を配置している。

前面パネル（１）は横長さ880mm、縦長さ497mm、厚さ
３〜4mmの大型パネルであって、内面には公知のとお
り、赤、青、緑の３原色蛍光体ドットが全面に規則正し
く、夫々一定の配列ピッチで形成された蛍光面（10）を
具えている。

前面パネルの内面及び蛍光体ドット間にはコントラス
ト向上のためカーボンを塗布し、それ等の表面は第２図
の如くアルミニウム製のメタルバック層（11）で覆って
帯電を防止している。

背面パネル（２）は３〜4mmのガラス板によって形成
され、周囲を前面パネル（１）の内面と一体に結合し、
ディスプレイパネルユニットを構成する。

背面パネル（２）の内側には、両端をアンカー（30）
（30）に留めたライン状フィラメントカソード（３）が
緊張状態で張られている。該カソードは、直径30〜50μ
ｍのタングステンワイヤーに酸化バリウム等の電子のエ
ミッター材を塗布したものであって、第２図の如く背面
パネル（２）から離して、アンカー（30）に支持されて
いる。カソード（３）は、水平方向（図面左右方向）に
並ぶ蛍光体ドット列の３列毎に１本が対応して、密な間
隔で平行に張られる。

第２図の如く、背面パネル（16）の内面を金属膜によ
って覆い、バック電極（20）を形成する。

カソード（３）は零ボルトを中心電圧として振幅±2V
の範囲で100KHzの交流が加わり、自由電子を放出してお
り、一方バツク電極（20）は直流零ボルト或いはやや高
い電位に保たれて、カソード（３）の周面から電子の放
出を容易にする。

アドレス電極基板（４）は、ガラス或いはセラミック
によって形成された基体（40）の一方の表面に、XYマト
リックスのＹ方向（垂直方向）に向かう第１アドレス電
極（42）を、その方向に存在する蛍光体ドットの列毎に
形成すると共に、基体（40）の他方の表面には、XYマト
リックスのＸ方向（水平方向）、即ち前記第１アドレス
電極（42）と直交する方向に向かう第２アドレス電極
（44）を、その方向に存在する蛍光体ドット列毎に形成
している。

第１アドレス電極（42）は前面パネル（１）の水平方
向に並ぶ蛍光体ドットの数に対応して3143本が平行に配
置され、これらの電極に対して順次、水平走査方向のア
ドレス信号電圧が印加される。

一方、第２アドレス電極（44）は垂直方向に並ぶ蛍光
体ドットの数に対応して1035本が平行に配置され、これ
らの電極に対して順次、垂直走査方向のアドレス信号電
圧が印加される。

両電極（42）（44）の交差位置は各蛍光体ドットに対
応しており、該交差位置において、第２図の如く電極及
び基体を貫通するアパチャー（41）をアドレス電極基板
（４）の全面に亘って形成する。

アドレス電極基板（４）の両表面の外周縁には、各ア
ドレス電極と導通しているリード端子（43）（45）が形
成され、該リード端子（43）（45）の上にフリットガラ
ス（47）（47）を介して枠ガラス（12）（46）が結合
し、各リード端子に対してフレキシブル配線板（図示せ
ず）が接続される。

カソード（３）は、アドレス電極基板のアパチャー
（41）の間隔よりも粗い間隔で配置されるから、カソー
ド（３）から放出されアパチャー（41）に集束される電
子ビームの強度はアパチャーの位置によって異なり、斑
があるため、画面の輝度は均一とならない。しかしグリ
ッド電極を設けることによって、該グリッド電極（５）
は、面状の電子放出源として作用し、カソード（３）が
線状であることによって生じる上記問題を軽減し、輝度
を可及的に平均化するものである。

グリッド電極（５）は、薄い金属板表面に多数の貫通
孔を細かい密度で第１、第２アドレス電極（42）（44）
の方向へ格子状に配列したグリッド面（50）を具えてい
る。アドレス電極（42）（44）の作動によって蛍光面の
特定位置に対するアパチャー（41）の電圧が高まると、
カソード（３）から放出された熱電子は、グリッド面
（50）へ拡散して引き寄せられ、グリッド面（50）に分
布する貫通孔中を加速して通過する。

グリッド電極は、アパチャーに対して、直近のカソー
ドからばかりでなく、離れた位置のカソードからも熱電
子を引き寄せて送り出すから電子ビームの強さは安定化
し、画面の輝度は均一となる。

グリッド電極（５）は、両端から端子（51）を突出し
ており、第５図に示す如くグリッド面（50）の端縁を枠
ガラス（21）に設けた切込み（24）に嵌め、或いは第６
図の如く枠ガラス（21）の縁へ置き、フリットガラスに
よって上下の枠ガラス（46）（21）と一体に結合させ
て、気密空間中へ緊張状態で張られる。

第３図は、グリッド電極（５）の取付けの他の実施例
であって、背面パネル（２）の内面にカソード（３）の
側方において、一対の支持台（55）を突設し、グリッド
電極（５）の端縁を支持台（55）上へ置き、更に押えガ
ラス（56）を重ね、グリッド電極端縁の両面にフリット
ガラスを配備して、該フリットガラスの溶融によってグ
リッド電極端縁を支持台上へ固定したものである。

第４図の実施例は、支持台（５）をアドレス電極基板
（４）下面に設けてグリッド電極（５）の端縁を該支持
台（５）へ固定したものである。

グリッド電極（５）は、前面、背面パネル（１）
（２）を構成しているガラスに対して熱膨張係数が大と
なる様な金属材料の組み合わせが選ばれる。

例えばパネル（１）（２）が硅酸塩ガラス（82×10^-7
／℃）（但しカッコ内の数字は熱膨張係数である）のと
き、グリッド電極としては、42−６合金（42Ni、6Cr、
残部Fe）（90×10^-7／℃）、パネルがソーダガラス（90
×10^-7／℃）のときは、グリッド電極としてはステンレ
ス鋼（SUS410）50％Ni−50％Fe合金、26％Cr−Fe合金、
フェルニコ合金（30％Ni−25％Co−８％Cr−37％Fe）
（何れも95〜100×10^-7／℃）が選ばれる。

グリッド電極（５）の熱膨張係数は前面及び背面パネ
ルよりも大であるから、ディスプレイユニットを組み立
て、炉中で加熱してフリットガラスを溶融させ、グリッ
ド電極の両端を前面、背面パネル間の端縁と一体化させ
ると、その後にディスプレイユニットを炉から取り出し
て室温まで冷したとき、グリッド電極（５）は熱膨張係
数の違いで気密空間中にて緊張状態で張られる。

グリッド電極（５）の張力を更に増やすため、ディス
プレイユニットの製造の際、第７図、第８図の治具
（６）を用いて、グリッド電極（５）を組み立てる。

該治具（６）は、平行に配置した一対の取付杆（61）
（61）の両端を張り杆（60）（60）によって連結した長
方形の枠体と、押え杆（63）との組み合わせによって構
成したものであって、取付杆（61）と押え杆（63）の夫
々の対向面の一方に突条（62）、他方の凹溝（64）を設
けている。張り杆（60）は、熱膨張係数がグリッド電極
よりも大なる適当な材質のものが選ばれる。グリッド電
極（５）は、第８図に示す如く、グリッド面（50）及び
端子（51）の外側へ、稍大きい張り代（52）を備えてい
る。この張り代（52）を取付杆と押え杆の間に置いて、
両杆（61）（63）を押して嵌合させると、張り代（52）
は凸条（62）によって凹溝（64）中へ押し下げられ、緊
張して治具の枠体中で拡げられる。

ディスプレイパネルの製造に際して、グリッド電極
（５）は治具（６）に予備緊張して取付けた儘、第１図
の如く、前面、背面パネル（１）（２）、アドレス電極
基板（４）、枠ガラス（12）（21）（46）等と組み立て
られる。

組立て体の接合すべき面間にフリットガラスを介在さ
せ、枠ガラス（21）の一部を開設（22）して排気管（2
3）を配置し、炉中でフリットガラスが溶融するまで加
熱する。治具は炉中での加熱によって熱変形し、このと
き張り杆（60）の熱膨張係数はグリッド電極よりも大で
あるから、グリッド電極を増々強く緊張させる。そして
フリットガラスの溶融と、その後の凝固によって、グリ
ッド電極は緊張状態でパネル（１）（２）間に保持され
るのである。

ディスプレイユニットが一体化し、冷却した後、炉か
ら取り出して、治具（６）をグリッド電極から外し、張
り代（52）を切断して除去すると共に、排気管（23）か
ら排気して密封し、ディスプレイユニット中を真空とな
して完成する。

第９図、第10図、第11図はグリッド電極（５）の他の
実施例であって、グリッド電極（５）を治具（６）によ
って第２電極44の方向に沿って予備緊張して張った後、
その緊張方向に沿って切り込みを施し、平行に複数本の
グリッド電極条（53）に分離したものである。各グリッ
ド電極条（53）は接近しているが、接触せず互いに独立
しており、夫々端部に端子（54）を具えている。

各グリッド電極条（53）は切換手段（７）に連結して
規制されており、グリッド電圧は切換手段（７）によっ
て決められた１つのグリッド電極条（53）にのみ印加
し、他のグリッド電極条（53）にはグリッド電圧は加わ
らない。従って第１、第２アドレス電極（42）（44）の
中、水平方向に配置されたスキャン電極、例えば第２電
極（44）の中、１つが動作しているとき、第９図に示す
如く、それに対応するグリッド電極条（53）にのみグリ
ッド電圧を印加する。他のグリッド電極条（53a）（53
b）にはグリッド電圧が作用しないから、１本のグリッ
ド電極条（53）の真下のカソード（３）のみでなく、両
側の広い範囲から熱電子雲を引き寄せて、強い電子ビー
ムを放出できる。しかも１本のグリッド電極条（53）へ
グリッド電流を集中して通電できるから、電力消費は少
なく、グリッド電極の分割数がｎ本であれば、グリッド
電流はｎ倍に高めて、電子ビーム出力を強め、画像の輝
度を向上できる。

この実施例では、特定のグリッド電極条にグリッド電
圧を印加している時間は短時間であり、次の瞬間には、
通電は隣のグリッド電極条（53b）に切換えられるか
ら、グリッド電極条（53）に高いグリッド電圧、電流が
印加されても、発熱量は少なく、グリッド電極条の熱変
形は殆んど起こらない。

第11図は複数のグリッド電極条（53）に対する切換手
段の一例であって、フラットディスプレイユニット（1
4）から突出しているアドレス電極の端子（42）（43）
に対して、公知の如くフレキシブルプリント基板を経
て、データ電極ドライブ回路（75）及びスキャン電極ド
ライブ回路（74）が夫々接続され、メモリ、A/D変換、
タイミングコントロール、ビデオ信号処理等の機能を有
する公知の制御回路（70）がビデオ信号を処理して各ド
ライブ回路（74）（75）を駆動している。該制御回路
（70）から送り出される水平同期信号の一部を分岐し
て、カウンター（71）に入力し、水平走査回路をカウン
トする。１本のグリッド電極条（53）がｍ本のアドレス
電極（44）に対応している場合、ｍ回の水平走査毎に１
パルスを出力し、エンコーダ（72）が所定のグリッド電
極条（53）を指定する信号を出力して、グリッドドライ
ブ回路（73）を駆動する。グリッドドライブ回路（73）
は、指定されたグリッド電極条（53）をグリッド電圧源
に導通させ、グリッド電圧を印加するのである。グリッ
ド電極の分割数は、２以上の任意の数でよく、１本或は
３本のアドレス電極（44）、又はそれ以上のアドレス電
極群毎に１本のグリッド電極条（53）を対応させてもよ
い。

本発明は、グリッド電極をフラットディスプレイユニ
ット中に、簡単な構成で緊張状態に張ることが出来、更
にグリッド電極によって電子ビーム出力を増して、画像
の輝度を向上できる効果がある。

本発明は、上記の記載と図面に限定されるのではな
く、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の範囲で、
設計変更が出来ることは勿論であり、その様な変更例
は、本発明の技術的範囲に属するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はフラットディスプレイの組立状況を示す斜面
図、第２図は第１図中II−II線に沿う断面図、第３図及
び第４図はグリッド電極支持部の他の実施例の断面図、
第５図はグリッド電極とガラス枠との取付状況を示す斜
面図、第６図は同上の他の実施例の平面図、第７図はグ
リッド電極を緊張状態に張る治具の使用状況を示す斜面
図、第８図はグリッド電極を張った治具の第７図中VIII
−VIII線に沿う断面図、第９図はグリッド電極の他の実
施例の動作説明図、第10図はグリッド電極の同上実施例
の平面図、第11図は第９図、第10図の実施例のグリッド
切換部の電気回路図、第12図は従来例の断面図である。 （１）…前面パネル、（10）蛍光面 （２）…背面パネル、（３）…カソード （４）…アドレス電極基板、（40）…基体 （41）…アパチャー （42）…第１アドレス電極 （44）…第２アドレス電極 （５）…グリッド電極 （53）…グリッド電極条、（６）…治具 （７）…切換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 政弘 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 池田 貴司 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小坂 治久 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 河森 允丈 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−90831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−34634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−73670（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−18261（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 31/15 H01J 31/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】裏面に蛍光面を備えた前面パネルと、該前
   面パネルに対し平行に配置され、前面パネルとの間に扁
   平な気密空間を形成した背面パネルと、背面パネルの内
   面に沿って平行に配備した複数本のライン状フィラメン
   トカソードと、該カソードと前面パネルとの間に配備さ
   れ蛍光面の特定位置へ電子の照射を制御して行うアドレ
   ス電極基板と、該アドレス電極基板とカソードとの間に
   配備され多数の貫通孔を配列したグリッド面を有するグ
   リッド電極とから構成したフラットディスプレイ装置に
   於て、 グリッド電極は、前面パネル及び背面パネルの熱膨張係
   数よりも大なる膨張係数の金属材料によって形成された
   互いに平行な複数のグリッド電極条によって構成され、
   各グリッド電極条は、予め前面及び背面パネルの間の空
   気の気密状態へ張力状態で配設され、水平方向の動作中
   のアドレス電極に応じて切替え作動するグリッド切替手
   段を介してグリッド電圧源に接続されていることを特徴
   とするフラットディスプレイ装置。