JP3009706B2 - 薄型画像表示装置 - Google Patents

薄型画像表示装置

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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、蛍光スクリーン上にピクセルからなる画像
を表示する真空外囲器を備えた画像表示装置に関し、特
に従来の表示装置と明確に区別される薄型画像表示装置
（つまり、「前面から背面への距離」が小である画像表
示装置）に関する。
〔発明の背景〕
薄型画像表示装置に近い従来の典型的な装置は、その
内側に蛍光パターンが設けられている透明フェースプレ
ートを有し、その一面に導電被覆（このフェースプレー
トと被覆の組合せも又蛍光スクリーンと称される）が設
けられている装置である。（ビデオ情報により制御され
た）電子が蛍光スクリーンに衝突すると、フェースプレ
ートの前面を介して見ることが出来る可視画像が形成さ
れる。このフェースプレートは平坦であっても良いし、
又必要に応じて曲面（例えば、球面状又は円筒状）であ
っても良い。
第一カテゴリーの薄型画像表示装置の場合には、必要
な電子を発生させる多数の加熱されたワイヤーカソード
は、画像表示装置内のスクリーンから離れる距離にある
位置で蛍光スクリーンと平行な面に配置されている。発
生した電子は電子雲の形で存在し得る。その様な装置内
で画像を発生させるために電子を蛍光スクリーン上の特
定な位置に衝突させるためには、必要な電子流を電子雲
から引き出さなければならない。このことはアドレス電
極、（バッファ電極）、フォーカス電極、及び場合によ
っては偏向手段の組み合わせ形状を必要とする。従来こ
の様な画像表示装置に発生した問題は、それらが視認出
来る明るさの変化を生じてしまうことである。
別のカテゴリーの薄型画像表示装置においては、最初
表示装置の面に実質上平行に走り、最終的には、蛍光ス
クリーンの所望の位置にアドレスさせるために、直接又
は、例えばグリッド構造の選択によって、表示スクリー
ンに向けて曲げられる一本又は複数本のビームが使用さ
れる。
（電子ビームと言う表現は、ビーム内の電子のパスが実
質上平行であるか、又は互いに成す角度が僅かであって
かつ電子が移動する主たる方向が存在していると言う事
を意味するものと理解される。）上述した装置は、それ
自身に、複雑な電子光学構造を必要とする。
更に、単一ビーム型の画像表示装置は、一般にマトリ
ックス型の複雑な（チャンネルプレート）電子マルチプ
ライアを必要とし、特にこの事はそれらの画像表示装置
が大画面を有する場合に顕著になる。
従来の画像表示装置を薄型状態にする場合の欠点の更
に広範な分析はヨーロッパ公開特許公報第213,839号に
示されている。
〔発明の概要〕
この様な状況で本発明の目的は、既知の装置が有する
欠点を実質上持たない薄型画像表示装置を提供すること
にある。
本発明の画像表示装置は、並置された複数の電子発生
源と、前記発生源と協働し、かつ前記蛍光スクリーンか
ら短い距離に並置させた軌道を電子流の形で発生させた
電子を電子流の形で真空中を搬送させるための、１以上
の二次放出係数を有する電気絶縁材料の壁を有している
局所電子ダクトと、そのダクトから所定の位置で各電子
流を引き出しかつそれをピクセルからなる画像を発生さ
せるために前記蛍光スクリーンの所望の位置に向ける手
段とを有する蛍光スクリーン上にピクセルからなる画像
を表示する真空外囲器を有する画像表示装置である。
薄型画像表示装置を提供する本発明は、（コンパート
メントの両端に電位差を与えることにより）充分なパワ
ーの電界をコンパートメントの長さ方向に発生させる
と、電気絶縁材料（例えばガラス）の壁によって囲まれ
た細長い真空空洞（いわゆるコンパートメント）内の電
子搬送が可能になると言う発見に基づいている。後に詳
細に説明されるように、一定真空電流がコンパートメン
ト内を流れる様に、条件（電界Ｅ、壁の電気抵抗、壁の
二次放出係数δ）を選択することが可能である。電子を
所望の位置で（順時に）蛍光スクリーンの方向にコンパ
ートメントから確実に離すために、蛍光スクリーンに面
しているコンパートメントの壁には、開口を介してコン
パートメントから電子流を引き出せるように（正の）第
一電圧によって活性化させ、又、電子がコンパートメン
トから局所的に引き出されない場合には第二電圧によっ
て活性化させない、電極と結合した一列の開口を設ける
ことが出来る。
この認識に基づいた本発明の装置の第一実施例の特徴
とする点は、前記電子ダクトが、二次放出係数δの電気
材料の壁によって規定される細長い空洞によって構成さ
れていて、前記壁が前記空洞の長さ方向に電界を印加す
る電極を備え、当該電界が強度Ｅを有し、そして前記蛍
光スクリーンに面する各空洞の壁が、全ての開口が協同
して行と列の配置を構成する様に複数の開口を備えてい
る点である。この場合、δとＥは、空洞中の電子の搬送
を可能とする値である。これによって得られる利点は、
後に詳細に説明される。
電子ダクト内の真空中を搬送する電子を発生させるた
めには、蛍光スクリーン（の端）に平行な複数の電子エ
ミッタからなる（ライン）カソード部を使用することが
可能である。熱カソード及びフィールドエミッタのよう
な冷カソードが、この目的にかなう。
真空中の電子の搬送を可能とする他の方法も本発明の
範囲内にある。それには電子の誘導のみの場合と、電子
の誘導と共に、ダクトの一部（特に初めの部分）又はダ
クトの長さ全体に渡って電子増幅を行う場合がある。電
子ダクト内で増幅が行われる場合には、各エミッタが供
給する電流は小電流（例えばnAのオーダー）で構わな
い。エミッタ部は、例えば、その主表面の一面がディス
プレイパネルを構成している薄くて背の高い箱の底部
で、蛍光スクリーンの一端に近接した場所に、一列に配
置させることが出来る。これとは別に、エミッタ部をｎ
本の平行な列によって構成しかつ各列を、それらによっ
て発生させた電子が動作中ディスプレイパネルの高さ全
体を協動して走査する事が可能となるような距離分その
箱の底部から離れた位置に配置させる事も可能である。
（ｎ＝１と言う特別な場合には、エミッタ部は蛍光スク
リーンの２個の平行端の中央に配置される。）後に詳細
に説明されるように、この変形例の利点は、電子の誘導
に必要な電界を発生させるために必要となる最大電位差
を、エミッタ部を１個底部に配置させた場合よりもより
小にすることが出来る点である。
エミッタにより発生させた全ての電子流は、電子ダク
ト内で、「箱」の高さの少なくとも一部分に渡って蛍光
スクリーンの上端又は下端の方向に誘導されなければな
らない。
電子エミッタは、それらが協動する電子ダクト内に配
置させることも出来るが、電子エミッタはそれらが協動
する電子ダクトの入り口部分に対面する外側に各々配置
させるのが望ましい。
充分に大きな正の電圧差をエミッタとそれと協動する
電子ダクトの端との間に印加することによって、エミッ
タによって発生させた電子を加速することが出来る。こ
れらの加速された電子はその後、壁との干渉によって電
子ダクト内に二次電子を発生させる。この過程を、関連
する電子ダクトを一定した真空電流が流れるように調整
することも可能である。
電極の配列部を、開口を有する壁の蛍光スクリーンに
面している側に、電子の搬送及び／又は（画像）ライン
の選択の目的のために設けることも可能である。これ
は、（線形に）増加する電圧をこれらの電極に印加する
事により電子搬送に必要な軸方向の電界を発生させるこ
とが可能となり、又適切な電圧パルスの印加により開口
をライン順次的に制御して、各電子流をその電子ダクト
から離して、一列の開口の内の目的とする開口に向かわ
せるか又は向かわせないようにさせる事も可能である事
も意味している。電子ダクトからライン状に引き出され
た電子は、電子ダクトとスクリーンとの間に、例えば3K
vの、充分に大きな電圧差を印加することにより、蛍光
スクリーンの方向に加速される。このようにして、一時
に一本の画像ラインを書く事が可能になる。ビデオ情報
（グレイレベル）は、例えばパルス幅変調の形態で表す
事が出来る。スクリーンへの距離を非常に小にしておけ
ば、スポットを小に維持することが出来る。スクリーン
に向かって加速される各電子ビームは、例えば電子ダク
トと蛍光スクリーンとの間に、壁の（ウェーハ）構造の
形（この構造は簡便である）で、引出し開口と同軸であ
る開口を電子ダクト内に備えたスペーサ、の様な電子ビ
ーム局所化構造を設けることによって、局所化させる事
が出来る。
望ましくない場所にルミネッセンスを発生させる原因
になる、スクリーンに向かう電子の望ましくない放出を
防止するためには、電極部の電極を電気絶縁材料内に埋
め込むことが有利である。電極部の電極を二重構造にす
ることにより、形成される画像のコントラストを改善す
る事が出来る。この目的のためには、例えば互いに対応
した電極パターンを両側に設けた合成材料のフォイル
（例えばカプトンフォイル）を使用することが出来る。
局所化構造の壁がチャージされることを防ぐために
は、局所化構造に、各電子ビームのパスを包囲しかつ電
極部の電極に電気的に接続されている複数の中空電極手
段を設ける事が出来る。これらの電極手段を、セルフサ
ポートの円柱状又は円錐状の金属部品、又は中空絶縁補
助構造の内面に真空デポジットさせた金属層とすること
が出来る。これらの電極手段が２個の部分により形成さ
れている場合には、後に詳細に説明するように、それら
を別々に活性化することによりカラー選択に使用するこ
とも可能である。例えば、それらに、全てが共通した一
列にある開口を備えた二枚の平行板を設けることも可能
である。
電子ダクト内で電子を均一に搬送させるためには、
（実質状線形に）増大する電圧（これにより軸方向にお
ける長さ方向の搬送電界の強度がそれに対応して変化す
る）を電極部の電極に印加する。
電子が所望の位置でのみ選択電極に対する正の電圧パ
ルスの印加によって電子ダクトから離れる事を確実にす
るためには、発生する長さ方向の（搬送）電界の（軸方
向の）変化を動作中実質上均一にさせる手段を設けるこ
とが重要である。この事は、電子ダクトを構成する各コ
ンパートメントの少なくとも１個の面、例えば前面壁及
び／又は背面壁又は２個の側面壁、に高抵抗層を設ける
ことにより適切に実現される。この抵抗層に蛇行パター
ンを設けて抵抗値を増大させる事も可能である。
電子ダクト中の搬送の間、速度が大きく成り過ぎた電
子が多くなると、コントラストが減少してしまう。速度
が過大になるのは、壁との弾性衝突（バックスキャッタ
リング）によるか又は低速度でスタートした電子が壁に
衝突せずにその途中で増々エネルギを得てしまうからで
ある。これを防ぐには、電子ダクトに、例えば幾何学的
な障害物を設ける事によって、これらのダクト内に搬送
される電子の速度を実質状一定にする事が出来る。
本発明の非常に興味のある点は、選択電極を容量的に
駆動させる事が出来る点で、これにより必要な真空リー
ドスプレーの数を減らす事が可能になる。望ましい実施
例の場合には、電子エミッタも容量的にスイッチさせ、
これにより真空リードスルーの数を10以下、例えば３に
することが可能となる。
本発明により提案された画像表示装置の重要な点は、
これにより均一な画像を得ることが出来る点である。こ
れは、コンパートメント内での電子の発生及びその中で
の電子の搬送が修正電界飽和及び／又は空間電荷飽和に
よって制限されると言う事実によっている。必要に応じ
て、コンパートメントの端での電流を（画像ブランキン
グ期間において順次に）測定する事も可能である。相互
に同一性が無い場合には、ビデオ信号へのフィードバッ
ク又はエミッタ電流（大きさの制御）の電流制御によっ
て必要な均一性を得ることが可能である。
他の重要な点は、複雑な電子光学系または磁界遮蔽を
必要としない点である。
チャンネルプレート電子マルチプライアを使用する時
に一般に発生するイオンフィードバックの問題も無い。
これは、正イオンが、それらが望ましくない電子を発生
させる前に、コンパートメント内に電子を保持させてい
る電界によって引き出されてしまうと言う事実によって
いる。
本発明の重要な点は、電子ダクトが真空を保持する機
能を有しているので、本発明の画像表示装置の前面壁及
び背面壁を、既知の薄型画像表示装置のそれらの壁に比
較して薄くすることが出来る（全体の厚さで、例えば＜
10mm）と言う点である。この点での一実施例の特徴とす
る点は、電気絶縁材料からなる複数の平行な隔壁が、前
記電子流を横方向に局所化させるように設けられてい
て、それらの隔壁が真空を保持する機能も有している点
である。
この点での一実施例の特徴とする点は、電気絶縁材料
の中央板が設けられていて、一方の主表面が当該隔壁を
構成する壁によって分離されている複数の第一溝を有
し、そして他方の主表面が前記第一溝を横切る方向に延
在する複数の第二溝を有している点である。これらの第
一及び第二溝は互いに交わる様に交差しているので、そ
れらの溝が交差する点には電子を引き出す開口が形成さ
れる。これとは別に、第一及び第二溝を交わらない様に
交差させ、中央板の第一及び第二溝が交差する点に当該
開口となる孔を開けることもできる。
この点での利点を有する別の実施例が特徴とする点
は、前記空洞が、基板内に設けられていて、前記基板
が、前記真空外囲器としても機能している点である。
［実施例］ 本発明のいくつかの実施例を添付の図面を参照して更
に詳細に説明する。
第１図は、パネル（窓）３及び当該パネルの反対側に
位置する背面壁４を有する薄型画像表示装置１を示す。
例えば、多数（例えば600個）のカソードを電極手段に
よって提供するラインカソード、又はそれと同数の分離
電極と言う様なカソード部５が、パネル３と背面壁４と
を結合している壁２の近傍に位置する。これらのカソー
ドの各々は、例えば数nAのみの、僅かな電流（増幅度に
依存）さえ供給すれば良いので、多くのカソード（熱又
は冷カソード）を用いる事ができる。これらのカソード
は協動させてあるいは独立させて配置させることが出来
る。これらの電極には一定な又は制御可能な放出を行う
ことが可能である。
第2A及び2B図を参照して、本発明の基になった原理の
二種類の実施例： ａ）コンパートメント内で増幅が行われる電子搬送及
び、 ｂ）コンパートメント内で増幅が行われない電子搬送、 を順次説明する。実施例ａに於いては、コンパートメン
ト6,6′,6″，……から構成される一列の電子ダクト
（この場合には１カソード当り１コンパートメント）
が、カソード部５の上に配置される。これらのコンパー
トメントは空洞11,11′,11″を囲む壁を有しているが、
これらの壁は、本発明の目的に応じた適切な電気抵抗を
有し（例えばセラミック材料、ガラス合成材料、被覆さ
れている又はされていない材料）かつそれらの二次放出
係数δが一次電子エネルギーの所定の範囲内で１より大
きい材料からなる。壁材料の電気抵抗は、電子搬送に必
要とされる100〜数100V/cmの電位差に於て、壁内に最小
可能電流値（望ましくは、例えば10mA以下）しか流れな
いように、充分大でなければならない。コンパートメン
トの「前面」壁を、結合中央板10によって構成しても良
い。コンパートメントの「背面」壁は、画像表示装置の
背面壁４によって構成させても良い。背面壁を、例えば
多数の平行な垂直空洞が形成されている表面を有する基
板とし、中央板10を平坦な板としても良い。これとは別
に、第1B図に示されているように、中央板10を、交差す
るチャンネルが両側に設けられている（例えば事前に形
成された）板とし、背面壁４を平坦な壁とすることも可
能である。
必要な軸方向の電界を発生させるために、数百V/cmの
オーダーの電圧（例えば、200V/cm）が、結合された全
てのコンパートメントに対し長さ方向ｌに印加される。
100Vのオーダの電圧（電圧は条件に依存する）をカソー
ド列５とコンパートメント6,6′,6″との間に印加する
ことにより、電子がカソードからコンパートメントへ加
速され、その後それらがコンパートメント内の壁に衝突
して、二次電子を発生させる。更に、発生した二次電子
は加速され新たな電子を発生させる。これは飽和するま
で継続される。（この飽和は空間電荷飽和及び／又は修
正電界によって生じる）。飽和点からは一定真空電流が
当該コンパートメントを流れる（第2A図）。
上述した実施例ａの場合には、例えはコンパートメン
トの壁が充分な二次放出を行うようにそれらの壁に所定
の処理を施しているか、又は高い二次放出を有する別の
薄い層をコンパートメントの壁に設けているので、電子
搬送と電子増幅の両方がコンパートメント内で行われ
る。しかしながら驚くべきことに、電子搬送のみを行わ
せるように（実施例ｂ）条件を選択することも可能であ
る。このことは、コンパートメントに印加する電圧差を
かなり小さくすることが出来ると言う効果を有し、これ
は画像表示装置を電気的に駆動する際に非常に重要とな
る。この結果消費電力はかなり小さくなり、この事は壁
内には最小電流しか流れないと言う事実によってさらに
増長される。更にこの動作はこの場合の飽和効果には依
存しない。クロース近似に於いては、電流はコンパート
メントの長さ方向で一定であり、コンパートメントに入
る電流はコンパートメントから出る電流と等しくなる
（第2B図）。
実施例ｂは、電気絶縁材料の壁を有するコンパートメ
ント内での真空電子搬送が、コンパートメントの長さ方
向に充分なパワーの電界を印加した場合に可能であると
言う認識に基づいている。このような電界によってコン
パートメントに注入される電子に所定のエネルギー分布
と空間分布を持たせる事が可能となる。そのためコンパ
ートメントの壁の実質的な二次放射係数δeffを動作中
平均値で１に等しくなる様にすることが出来る。このよ
うな状況に於いては入る各電子に対して（平均して）１
個の電子が出るであろう。つまり、電子流はコンパート
メント中で一定であり、入る電子流にほぼ等しくなる。
壁材料が充分に高抵抗である場合（全ての未処理の適切
なガラス型材料、及びカプトン、パーティナックス及び
セラミック材料の場合）、コンパートメントの壁が如何
なるネット電子流をも発生させ、あるいは吸収すること
がないので、この電子流はクロス近似に於いて入って来
る電子流に等しくなる。電界を、δeff＝１を得るのに
必要となる最小値よりも大きくした場合には次の事が起
こる。δeffが１よりも僅か大きくなると、即座に壁は
不均一に正にチャージされる（コンダクタンスが非常に
小さいのでこの電荷が除去される事はない）。この結果
電子はこの正の電荷が存在しない場合よりも平均して速
く壁に到達する。換言すればこの長さ方向の電界により
与えられる平均エネルギーがより小さくなり、その結果
δeff＝１と言う状態がそれ自身の調整により得られ
る。このことは、電界が前述した最小値よりも大きい場
合には電界の正確な値は重要でないと言う理由で、望ま
しい事である。
別の利点もある。実施例ａは電子増倍（δeff＞１）
を利用ている。δの値はしかしながらコンパートメント
の長さに渡って変化し、コンパートメント毎に異なる。
空間電荷による電流強度の制限が充分に一定で再現可能
である限り、蛍光スクリーン上に均一な画像を得ること
が出来る。増幅（δeff１）が行われない実施例に於
いては、コンパートメント内の電子流は一定であり、か
つそれを測定及びフィードバック又は電流制御によっ
て、非常に満足行くように各コンパートメント毎に等し
くすることが出来、その結果一定性を確保する事が出来
る。
パネル３の内側壁に配置されている蛍光スクリーン７
に面しているコンパートメント壁の中央板10は（第1A図
参照）、開口8,8′,8″，……を備えている。独立して
駆動させることが出来ないカソードを有する場合には、
所望の開口から電子の流れを「引い出す」ためにゲート
構造を採用することも可能である。しかしながら個々に
駆動させることが出来る電子エミッタを、選択電圧によ
って活性化出来るコンパートメントとスクリーン７との
間に存在している穴の開いた選択電極9,9″,9，……
と共に使用することが望ましい。第1E図は、電極17a,17
bによって個々に駆動させることが出来る電子エミッタ
が、ラインカソード16と開口15を有する電気絶縁板Ｂと
によりどの様に実現されるかと言う点を示す。このよう
にして発生させた電子はコンパートメント14に引き込ま
れる。選択電極9,9′,9″，……は、例えば第1C図に示
されているように、各画像ライン（開口8,8′,8″，…
…と同軸の開口を有する電極）に対応している。これら
の電極の開口は一般的には開口8,8′,8″，…と同じ大
きさである。もしそれらがより大きい場合には位置調整
がより容易になるであろう。スクリーン７上の所望の位
置は、個々の電子エミッタ及び選択電極9,9′,9″，…
…のマトリックス駆動によりアドレスさせることが出来
る。（カソード側から見て）実質上線形に増大する電圧
が、選択電極9,9′,9″，……に印加される（第1D
図）。スイッチＳはオフ状態に於いては解放されてい
る。画像ラインが活性化されるとき、つまり電子を開口
列の開口を介してそれらの後面に流れている柱状に配置
されている電子流から引き出さなければならない場合に
は、当該ラインに接続されているスイッチを電気的に閉
じることによってパルス状の電圧ΔＵが局所電圧に加え
られる。コンパートメント内の電子が壁との衝突により
相対的に低い速度を有していると言う事実により、ΔＵ
は相対的に低く（100Vのオーダーに）することが出来
る。この場合コンパートメント全体の高さからは電位差
Vaが得られるが、これは充分小であるので開口からこれ
が電子を引き出すことはない。このことは正のライン選
択パルスに正しい値を選択して与えることによって実現
出来る。
第３図は第１図に示される構成の一部の「水平」断面
図である。矢印で示すように、開口８を介してコンパー
トメントの壁によって囲まれている電子ダクト空洞11か
ら選択電極９によって引き込まれた電子が蛍光スクリー
ン７の方向に加速される。この様にして一時に一本の画
像ラインを走査させることが出来る。ビデオ情報は、例
えばパルス幅変調、の形で与えることが出来る。例えば
電子ダクトと協動するカソードを、より短い又はより長
い時間で活性化させても良い。ホワイトピクセルを発生
させるためには、ライン期間全体に渡ってカソードを活
性化させても良い。これの代わりに放出レベルを制御す
る間、ライン期間全体にカソードを一定に活性化させる
ことも出来る。開口８を介して引き込まれた電子流は、
所望の真空を確実に維持する機能も同時に有する「水
平」壁12（第１図）の間及び又は「垂直」壁13（第３
図）の間にトラップさせることが出来る。これとは別に
スクリーン７と中央板10（これは第３図では参照番号13
によって示されている）の間の空間を、開口8,8′,
8″，……よりも大きくかつそれらと同軸でかつ回転対
称で有ることが望ましい開口を有しているスペーサ板に
よって満たすことも可能である。全体に渡って真空を維
持する事により前面及び後面壁を薄く（1mm以下）する
ことが出来、その結果画像表示装置それ自身の重量を軽
くすることも可能である。画像表示装置のスクリーンを
横切る外側の寸法（深さ）を小にすることも可能であ
る。1m2程度のスクリーンサイズに対して例えば1cmも可
能である。更に他の利点は： −カラー純度に関する問題が発生しない； −蛍光スクリーンからのバックスキャッタリングによる
問題が発生しない； −相対的に低い真空度（約10-3Torr以下）でも電子搬送
が可能である（この場合必要な真空度はカソードにより
決る）； −複雑な電子光学系を必要としない； −厳密な寸法の許容誤差を必要としない； 点である。
コンパートメント空洞内の電子の誘導に必要となるコ
ンパートメントに加えられる電圧は、コンパートメント
の長さが増大するにつれて増大する。しかしながら（第
10A図に示されるように）エミッタ21のライン配置を表
示装置の「底部」に代えてその中心に配置することによ
り、この電圧を減少させることも可能である。エミッタ
を表示装置の「底部」に配置して高さ方向に6kVの電圧
差を印加する代わりに、例えば3kVの、電圧差を先ずコ
ンパートメントの中心とそれらの上側の端との間に印加
して電子流を「引き上げ」、そして次に同じ電圧差を中
心と底部との間に印加して電子流を「引き下げる」こと
も可能である。
第３図は、中央板10内の一列の開口８を通る、第１図
に示される型の構成の水平断面図である。
（ビデオ）ラインを選択するには、正の電圧パルスを
当該選択電極（９）に印加する。発生した電子が当該選
択された電極内の開口のみを介してそのコンパートメン
ト空洞から引き込れることを確実にするためには、この
パルスは300Vのオーダの大きな値でなければならない。
これを実現することは可能であるが、回路が高価にな
る。この大きさは、又スクリーン７と電極9,……との間
の開口を介した高電圧によるパンチスルーの発生も考慮
して正確な値にしなければならない。
上述した問題は電子の搬送がライン選択から充分に分
離されていないときに発生する。この分離は、「垂直」
に電子が搬送されるコンパートメント空洞11の背面壁４
又は側壁上に、高抵抗層（第４図及び７図に於て参照番
号30によって示される）を設けることによって改善する
ことが出来る。この層による電圧降下によって搬送に必
要となる電界Eyが発生する。ある選択電極での電圧を、
局所抵抗層電位よりも例えば50V低くすると、電子はこ
の選択電極の位置でのチャンネルから離れずに更に搬送
されるであろう。この場合、画像ラインを選択するに
は、例えば100V（これもパンチスルーに依存する）の正
のパルスで充分となる。抵抗層30の代わりに別々の導電
ストリップを使用することも可能である。抵抗層に対し
てはその抵抗層の高さ（装置の上端と下端の間）に対し
約108〜1012Ωの抵抗が考慮されるべきである。これを
達成するために蛇行パターンをその層内に堀り込むこと
も可能である。所望の開口のみから電子が引き出される
ことを確実にするために、電極9,9′，……を第４図に
示されるように、二重構造（例えば導電トラック又はス
トリップをカプトンフォイル32の両側に設ける）とする
ことが有利である。
選択電極9,……と蛍光スクリーン７との間の距離Ｓ
は、例えば2mm（第５図参照）である。電子ビームが存
在しない場合には、これは例えば3kVの加速電圧を与え
るのに充分な値である。しかしながら完全動作に於て
は、コンパートメント空洞11をスクリーンから離した状
態に保つ壁12が正にチャージされ、その結果ここの電圧
がそれらの電極の電圧により近くなる。このことは、電
極9,9′，……からスクリーン７へのフィードエミッシ
ョンを生じ、不必要なルミネッセンスを生ずる原因とな
る。
この問題は例えば次のようにして解決することが出来
る； a.選択電極9,……を電気絶縁材料31に埋め込む（第５図
参照）、 b.円筒状（図示の場合）でかつ、引出し開口８と同軸で
あって、選択電極9,……の電位を与える電極33によっ
て、壁13を二次電子から遮蔽する（第６図参照）。これ
にはこのアセンブリが正のレンズ動作をすると言う利点
もある。満足の行く動作をさせるために、電極33を、壁
が「遮弊」されるように、壁の表面の実質状の部分に渡
って壁12から離して置くことが重要である。セルフサポ
ートされた金属電極33の代わりに、内側に金属層を真空
蒸着した合成材料部品を用いることも可能である。
第６図は、第１図に示される型の構成の、コンパート
メント空洞11を通る垂直断面図である。コンパートメン
ト空洞11は、背面壁４と開口８を有する中央板10とによ
って規定されている。特に中央板10が第1B図に示される
ように両側に交差するチャンネルを有している構造の場
合には、それを、合成材料（例えばテフロン）により形
成し、導電トラック9,9′，……を、50μｍから100μｍ
の厚さの第一カプトンフォイル32の中央板10の側に設
け、導電トラック9A,9′A,……を、50μｍから100μｍ
の厚さの第二カプトンフォイル34の中央板10とは反対の
側に設けることが可能である。
例えば0.1mmの厚さの円柱壁を有し底の厚さが、例え
ば0.05mmで、開口が1.0φ又は1.2φ（底がない場合には
1.2φ）の、銅ニッケルからなる円柱補助電極33,33′…
…が、スペーサ壁12の間に配置される。補助電極33は、
例えば穴の開いた金属ストリップから、例えば電着によ
って、ボアの周りに設けられたブッシュを用いて形成す
ることが出来る。補助電極33は、それらに正しい電圧を
与えることによって（画像）ラインの選択に使用するこ
とも可能である。この場合には選択電極9,9′，……及
び9A,9′A,……は省略することも可能である。二重選択
電極を使用する場合には、スクリーンに面する電極を、
第７図に示されるように、円柱補助電極と一体化させる
ことも可能である。カウンタ電圧（例えば200V）を隣接
する前の列のブッシュに印加しておいて、例えば一列の
内の「ブッシュ」35に正の選択パルスを与えることによ
ってラインを選択する事が可能である。
上述した構成においては、電子は、スクリーン側に
（小さい）開口を設けた（適切な二次放出係数を有す
る）電気絶縁材料からなる壁を有するコンパートメント
内を搬送される。高抵抗層が設けられた場合を除いて、
電極はこれらの開口のすぐ外側に存在しているので、電
子の搬送と活性化したビデオラインの選択は確実に行わ
れる。コントラストを改良するために、選択電極を二重
構造にすることも可能であるが、この場合はその物理的
構造がかなり複雑になる。又、多数の電子の速度が搬送
の間大きくなると、これは、この構成に於ては、例えば
コントラストの減少の原因となる。
この様な問題は、電子が大きな速度に至るまで直接加
速されない様にするために、幾何学的な障害物をコンパ
ートメント内に設置することによって解決することが可
能である。
今まで述べてきた様に、電子流を横方向に局在化させ
る事は、コンパートメント空洞の間に真空サポートとし
ても機能する縦方向の隔壁を置くことにより実現するこ
とが出来るが、横方向の局在化を電子的手段、例えば適
切な電圧を背面壁上の垂直導電トラックに印加すること
により、達成させることも可能である。
上述した高抵抗層を設けるには、次の様な手段を使用
することが可能である。ガラス板には、ガラスエナメル
粒子及びRuO2等の粒子を有する均一な粉末層を被覆す
る。この粉末層には、例えばスクラッチング・シルクス
クリーン又はフオトリソグラフィーにより蛇行構造を形
成することが可能である。続いて粉末層を有するそのガ
ラス板を、抵抗層が所望の抵抗値に到達するまで加熱す
る。この様な抵抗層はまた選択電極が接続される電圧分
割器として使用することも可能である。
電子ダクトの壁に使用されるべき材料は、高抵抗を有
し、かつその二次放出係数δが、少なくとも一次電子エ
ネルギEpのEI〜EIIの範囲で１より大でなければならな
い（第14図参照）。EIは、例えば１又は数10eVの様に出
来る限り低い値が望ましい（第14図参照）。この点に関
しては、ガラス（EIがほぼ30eV）、セラミック材料、パ
ーティナックス、カプトンがこの要求を満たす。
電気抵抗は、電子ダクトの電子の誘導のみならず増幅
が（一部の長さ又は全体に渡り）必要であるか否かと、
消費電力との関連で壁に流すことが可能である全電流量
とに依存する。
勿論、電子の誘導のみを使用するモードが望ましい。
この時の電気抵抗は106と1015Ωの範囲内にすることが
出来る。これとは別に、増幅を確実にするために電子ダ
クトの少なくともカソード側の部分を、例えば10KΩと1
00MΩの間の範囲の高抵抗層とすることも出来る。これ
らの値の場合には必要な電力が100Wを越えることはな
い。
この条件の場合には、長さ17cm及び直径1mmのボア
（電気抵抗＞1015Ω）の鉛ガラスからなるコンパートメ
ント内での電子搬送を、その両端に3.5kVの電圧を印加
することによって、実現することが出来た。
更に壁を構成機能と二次放出機能の両方の機能を有す
る電気絶縁材料から形成することも可能であることに注
意されたい。これとは別にそれらを、構成機能のみを有
する材料（例えば合成材料）上に、二次放出機能を有す
る層（例えば石英又はガラス又はMgOの様なセラミック
材料）を設けた電気絶縁材料により構成することも可能
である。
カラーの選択は、別の方法、例えば赤、緑、青の蛍光
ラインの縦方向のトリプレットを有する蛍光スクリーン
を使用し、かつモノクロの表示装置の場合の３倍の電子
エミッタと電子ダクトを水平方向の走査と共に使用する
ことによって実現することが可能である。
しかしながら、前述した例は、例えば隔壁12によっ
て、分離されている蛍光材料の複数の水平方向の領域を
有する蛍光スクリーン７（第1A図）を使用している。
（モノクロの画像表示装置の場合には、これらの領域の
蛍光体は全て同じ色である。）カラー画像表示装置の場
合には、上述した領域を各々赤、緑及び青の３個のサブ
領域の蛍光体領域に分割するのが実際的である。画像表
示装置を、各サブ領域が一列の引出し開口と協動するよ
うに構成することによりサブ領域を駆動させることが出
来る。この事は、縦方向の引出し開口の数がモノクロの
画像表示装置の場合の数の３倍で、電子エミッタと電子
ダクトの数が同じである事を意味している。この場合カ
ラー選択電極は非常に狭い間隔で配置されているので、
蛍光スクリーン３に対する真空を維持する「水平方向
の」壁12を正確に配置することは困難である（第１
図）。この状態の場合には、第15図に原理的に示される
ように、搬送コンパートメント42の側壁41に平行に延在
する「垂直の」支持壁40を、配置することが有利であ
る。第16図は、第15図の構成の中間板44内の一列の開口
43を通る断面図を示している。又第16図では、穴の開い
た導電ストリップの部品の内の一本が45として示されて
いる。第17図は、導電ストリップ45の、その様な部品が
設けられている中間板44の前面図を示す。各ストリップ
はカラーラインの選択電極として機能する。蛍光スクリ
ーン46上のスポットの位置は、中間板44内の開口43によ
って決定される（第16図）。中間板44は、実際には高精
度で構成されなければならない第15図の表示管構成の一
部である。本発明は、カラートリプレットを有する平行
ライン型の蛍光スクリーンの使用に限定されないことに
注意されたい。他のトリプレット構成（例えばデルタ構
成）も同様に使用することが可能である。ストリップ45
は、例えば真空デポジションによって形成することが可
能である。第17図においてストリップ45は、非円形で
（この図の場合実質上楕円形）、同じ形状の中央板44内
の開口43と同一線上にある開口を有している。搬送コン
パートメント42から引き出される電子の数を増大させる
必要がある場合には、非円形の開口43の方が円状の開口
8,8″，……（第１図）の場合よりも望ましい。第８図
には別の例が示されている。この図に示される構成は、
ガラスパネル53の内側壁に設けられている赤、緑及び青
の蛍光サブ領域50,51,52のトリプレットが、毎回、引出
し開口54と協動するように構成されている。開口54から
引き出された電流が蛍光サブ領域50,51,52の方向に加速
されるスペース55内では、サブ領域50,51及び52に平行
に延在する（例えば、板状の）電極56及び56′が開口54
の両側に配置されている。これらの（水平）電極は、例
えば全てが共通した列に並ぶ開口を有していても良い。
電極56及び56′を別々に活性化させることにより、電子
流をサブ領域50、又はサブ領域51、又はサブ領域52の何
れかに衝突させるようにすることが出来る。この場合、
標準フィールド周波数を維持しておいて、各画像ライン
に対して３個の各の走査を通常操作周波数よりも３倍高
い周波数で実行するように画像表示装置を動作させるこ
とが出来る。
第９図は、本発明の画像表示装置の可能なモジューラ
構造を示す： A:厚さ2mmの電気絶縁材料（例えばガラス）からなる背
面壁。この背面壁は、正方形の断面を有し、かつ、例え
ば1mmの、リブ及び、例えば1mmの、ピッチＳを有する多
数の空洞14（空洞が深ければ深いほど装置を動作させる
のに必要となる電圧は高くなる）を有している。
B:例えば1mmの、厚さを有する、例えばセラミック材料
の、カソード駆動（制御）板。この板は空洞14の数に対
応した数の開口15を有している。カソードワイヤ16はこ
のカソード駆動板の下に位置する。独立に変調させるこ
とが出来るエミッタは、空洞14内で、電子を放出させる
ための開口15の近くに真空デポジットさせた、例えばア
ルミニウムの、電極17a,17bの手段によって得られる。
全ての電極17aを相互に接続させて、電極17bを独立して
駆動させることが出来るが、この逆も可能である。これ
とは別のエミッタ、例えばフィールドエミッタ、を使う
ことも出来る。
C:例えば3mmの、サイズＳのスペーサ。
D:例えば0.75mmの、厚さの、例えばガラス、からなる絶
縁材料の駆動板。この駆動板は、背面壁Ａに置かれ、空
洞14に対応した位置に開口17を柱状に配置させている。
駆動電極18は、例えば第1C図に示される選択電極9,9′,
9″の配置方法によって、駆動板Ｄの背面壁Ａから離れ
た側で開口17の近くに設けられる。
E:駆動板Ｄ内の開口17の間の位置にバー19または同軸の
開口を備えた、スペーサ板を有する、幅が2mmが格子。
F:例えば１から2mmの、厚さを有するガラス（パネル）
の窓。この窓の内側には水平蛍光体ライン20のパターン
が設けられている。
上述した構造の場合には、画像表示装置の深さは約8m
mになる。このようにして我々は現実的に「壁上の画
像」について話すことが可能となる。部品A,C及びＤ
は、例えばセラミック材料から、例えば（ガラス）背面
壁と共に、一体モジュールに構成することも可能であ
る。
コンパートメント空洞内の電子の誘導に必要となるコ
ンパートメントに与えられる電圧は、コンパートメント
の長さが増大するにつれて増大する。しかしながらエミ
ッタ21のライン配置を底部に代えて（第１図に示される
ように）表示装置の中心に（第10A図に示されるよう
に）配置することにより、この電圧を減少させることが
出来る。この場合、例えば3kVの電圧差をまず電子流を
「引き上げる」ためにコンパートメントの中心とそれら
の上側の端との間に印加し（第10B図）、そして次に同
じ電圧差を電子流を「引き下げる」ために中心と底部と
の間に与えることが出来る（第10C図）。必要な電圧差
を更に減少させることが、エミッタのライン配置を、一
列以上に、例えば列22,23を上と下からコンパートメン
ト長さの４分の１の位置に配置することにより可能とな
る。これにより必要な電圧差を４分の１に減少させるこ
とが出来る。必要な電圧差は、エミッタを３列のエミッ
タ24,25,26とし、かつ第12図に示される様にそれらを配
置することによって、６分の１に減少させることが出来
る。
第10A図の場合、開口28を有する壁27はカソード駆動
（制御）板として機能する。電極30を各開口28の近くに
配置することにより、絶縁体の空間29内に配置されたカ
ソードワイヤ21を独立に変調させることが出来るエミッ
タが実現される。第1E図の電極構成17a,17bの内の一方
の機能を果たす電極30には外側から接続を行うことが出
来る。他の電極構成は図示されていないが、これを設け
ることも可能である（その場合には直列接続となる）。
又駆動の可能性を必要としない場合には（この場合は性
能は落ちるが）それを設けなくても良い。更に有利な実
施例が第11図に示されている。容量的に駆動させること
が出来、スペースの内側に延在する各開口134に出来る
限り近づけた電極132の手段により、スペース131に囲ま
れているカソードワイヤ23を独立に変調させることが出
来るエミッタが得られる。電極132は、スペース131の外
側に配置されている電極33により容量的に駆動される。
カソードワイヤ22も同様に構成されている。第10A図の
記述もこれらの電極に適応出来る。
第1D図のスイッチング回路の変形例は、正の（例えば
200V以下の）ライン選択パルスのみにより動作させるこ
とである。この場合電圧差Va′はコンパートメント6,
6′,6″の高さから取り出されるが（第１図）、この高
さは（開口から）電流を引き出すには小さすぎる。この
ことは、正しい値の正のライン選択パルスを印加するこ
とにより実現される（第14図）。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の画像表示装置の構成の一部の、部分
的に内部を示した線図斜視図で（各部品の比例関係は正
しく表示されていない）、 第1A図は、第１図の構成の側面図で、 駄1B図は、本発明の画像表示装置の可能なモジュラ構造
を線図的にかつ断面的に示したもので、 第1C図は、第１図の構成に使用される（選択）電極部の
一部を示し、 第1D図は、（選択）電極部を駆動するスイッチ回路を示
し、 第1E図は、電子エミッタを駆動するライン部を示し、 第2A及び2B図は、第１図の構成に使用される二種類の電
子ダクトを線図的にかつ断面図で示し、 第３図は第１図のタイプの構成の一部分の「水平」断面
図で、 第4,5,6及び７図は第１図の構成と同様な構成の電子ダ
クトの「垂直」断面図を示し、 第８図は、カラー画像を表示するのに適切である第１図
の型の構成の一部分の「垂直」断面図であって、 第９図は、本発明の画像表示装置の可能なモジュラ構造
を線図的にかつ断面で示したもので、 第10A,B及びＣ図は、別のカソード部を有する本発明の
画像表示装置の上面図及び印加される電圧差を示し、 第11図及び12図は、別のカソード部を有する画像表示装
置の断面図であって、 第13図は、第1B図の電極スイッチ回路の変形例を示し、 第14図は、本発明の装置に適した壁材料に対する二次放
出係数δを一次電子エネルギーEpの函数としてプロット
したグラフで、 第15図は、第１図の構成の別の変形例を示し、 第16図は、第15図の構成の一部分の「水平」断面図で、 第17図は、第15図の構成の部品44の前面図を示す。 １……薄型画像表示装置、２……壁、 ３……パネル（窓）、４……背面壁、 ５……カソード部、6,6′,6″……コンパートメント、 9,9′,9″……選択電極、10……中央板、 11,11′,11″……コンパートメント空洞、 12……「水平」壁、13……「垂直」壁、 14……空洞、16……ラインカソード、 15……開口、17……開口、17a,17b……電極、 18……駆動電極、20……水平蛍光体ライン 21,22,23……カソードワイヤ、 24,25,26……エミッタ、27……壁、28……開口、 29……絶縁体の空間、30……電極、30,48……抵抗層、 30……第一カプトンフォイル、31……電気絶縁材料、 32……カプトンフォイル、33,33′……補助電極、 34……第二カブトンフォイル、35……ブッシュ、 40……「垂直」支持壁、41……側壁、 42……コンパートメント、43……開口、44……中間板、 45……導電ストリップ、46……蛍光スクリーン、 50.51,52……蛍光サブ領域、54……開口、 55……スペース、56,56′……電極、131……スペース、 132……電極、134……開口、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−198244（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−114346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−87741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 31/12

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】＊ 相対的に高い電気抵抗と、一次電子エ
    ネルギーの一定範囲でδ＞１の二次放出係数とを有する
    電気絶縁材料を有する各壁を備えた複数の電子搬送ダク
    トと、 ＊ 前記ダクト内に長手方向の電界を発生させる第一電
    極手段と、 ＊ 前記ダクトと協働し、かつ前記各壁との電子−壁相
    互作用を生成するために前記ダクト内に電子を供給する
    ように構成されている電子発生源手段と、 ＊ 真空電子流を前記ダクト中に流すことを可能にする
    電界Ｅを、動作中に、有する前記長手方向の電界と、 ＊ 既定の位置で前記ダクトから電子流を選択的に引き
    出す手段と、 ＊ 既定のスクリーン領域を選択的に活性化させて画像
    を生成するために、引き出された電子流を前記蛍光スク
    リーンに向けて搬送させる手段とを、 有する、蛍光スクリーンを有する表面を含む真空外囲器
    を備えた画像表示装置。
  2. 【請求項２】前記電子発生手段が、前記蛍光スクリーン
    に平行な複数の電子エミッタのライン部を有する事を特
    徴とする請求項（１）に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記電子搬送ダクトが、行と列に配置され
    ている複数の開口が設けられている前記蛍光スクリーン
    に面している共有壁を有する事を特徴とする請求項
    （１）に記載の装置。
  4. 【請求項４】開口の行が、前記蛍光スクリーンに面して
    いる前記開口を有する壁の側に配置されている電極を選
    択的に駆動することが出来るように構成されている事を
    特徴とする請求項（３）に記載の装置。
  5. 【請求項５】動作中前記長手方向の電界の強さを、電子
    搬送方向で実質上均一に増大させる手段を、前記電子搬
    送ダクトが、各々、備えている事を特徴とする請求項
    （３）に記載の装置。
  6. 【請求項６】電極部が、動作時に、前記電極を容量的に
    駆動する回路に接続されるように構成されている事を特
    徴とする請求項（４）に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記電子エミッタが、動作時に、前記電子
    エミッタを容量的に駆動する回路に接続されるように構
    成されている事を特徴とする請求項（２）に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】動作中、実効二次放出係数δeffが、ほぼ
    １であるように、δとＥが、選択される事を特徴とする
    請求項（１）に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記開口が、スペーサ板内の開口を介して
    既定の領域と関係する事を特徴とする請求項（２）に記
    載の装置。
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