JPH01173553A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、映像機器における画像表示装置に関するもの
である。

従来の技術 従来、カラーテレビジョン画像表示素子としては、ブラ
ウン管が主として用いられているが、ブラウン管では画
面に比して奥行が非常に長く、薄形テレビジョン受像機
を製作することは不可能であった。そこで、平板状の表
示素子として最近ＥＬ表示素子、プラズマ表示素子、液
晶表示素子等が開発されているが、いずれも輝度、コン
トラスト、色再現性等の性能面で不十分である。そこで
、ブラウン管並みの高品質の画像が得られる電子ビーム
を用いて、カラーテレビジョン画像を平板状の装置で表
示することを目的として、スクリーン上の画面をマトリ
クス状の区分にすき間なく分割し、それぞれの区分毎に
電子ビームを偏向・走査して蛍光体を発光させ、全体と
してカラーテレビジョン画像を構成する画像表示装置が
ある。以下図面を参照しながら、上述した従来の画像表
示装置の一例について説明する。

第５図は従来の画像表示装置の内部構成を示すものであ
る第２図において、１は背面電極、２は電子ビーム源と
しての線陰極、３ａは電子ビーム引き出し電極、３ｂは
垂直集束電極、４は垂直偏向電極、５は信号電極、６ａ
および６ｂは水平集束電極、７は水平偏向電極、８は加
速電極であり、これらの構成部品をガラス容器９および
２２の中に収納し、容器内を真空としたものである。

線陰極２は水平方向に一様に分布する電子流を発生する
ように水平方向に架張されており、かかる線陰極２は適
宜間隔を介して垂直方向に複数本（ここでは２イ〜２二
の３本のみ示している）設けられている。これらの線陰
極は、たとえばタングステン線の表面に酸化物陰極材料
が塗着されて構成される。背面電極１は平板状の導電材
からなり、線陰極２イ〜２二に対し平行に設けられてい
る。ここではさらに背面スペーサ２３が付加されている
が、これは省略してもよい。引き出し電極３ａおよび垂
直集束電極３ｂ（図示せず）は、線陰極２イ〜２二を介
して背面電極１と対向し、水平方向に細長いスリット１
０を有する導電板１１からなる。スリット１０は途中に
適宜間隔で桟が設けられていても良く、あるいは水平方
向に小さい間隔で多数個差べられた貫通孔の列で実質的
にスリットとして構成されてもよい。垂直偏向電極４は
、上記スリット１０のそれぞれの中間の位置に水平に複
数個配置され、それぞれ絶縁基板１２の上面と下面に導
電体１３ａ、１３ｂが設けられたもので構成される。信
号電極５は垂直方向に細長いスリット１４を有する導電
板１５を所定間隔を介して水平方向に複数個並設されて
いる。垂直集束電極６ａおよび６ｂは、信号電極５のス
リット１４と相対向する位置に垂直方向に細長い複数本
のスリット１６を有する導電板１７で構成される。水平
偏向電極７は、垂直方向に細長い導電板１８を複数個水
平方向に配置して柵状にした構成であり、特に水平集束
電極６ａおよび６ｂのスリット１６の残りしるに相当す
る導電板２４の部分と相対向する位置に導電板１８をそ
れぞれ配置している。加速電極８は、垂直偏向電極４と
同じ高さにそれぞれ水平方向に設けられた複数本の導電
線１９で構成されている。これは、導電板あるいは棒状
のものでもよい。スクリーン２１は電子ビームの照射に
よって発光する蛍光体２０をガラス容器９の内面に塗布
し、その上にメタルバック層（図示せず）が付加されて
構成される。

異常のように構成された従来の画像表示装置についてい
、以下その動作について説明する。

まず、背面電極１および背面スペーサ電極に電圧を印加
し、引き出し電極３ａには上記電圧より高い電圧を印加
する。さらに、線陰極２の電圧を適切に設定すれば、線
陰極から放出された電子流は引き出し電極３ａに向って
加速される。また線陰極２の電圧を例えば引き出し電極
電圧、より高（すれば線陰極表面の電界は夏となり電子
の発生を抑止することも可能である。そこで、線陰極２
イ〜２二の電圧を個別に制御することにより、上方の線
陰極２イから順に２０，２ハ、・・・・・・と一定時間
ずつ電子ビームを放出させるように繰返す。このように
して発生した水平方向に一様分布をもった電子ビームの
一部は、引き出し電極３ａのスリット１０を通過して取
り出される。さらに垂直偏向電極４および垂直集束電極
３ｂと引き出し電極３ａで作る矩形断面の空間において
、それぞれの電圧を適宜制御することにより、静電レン
ズ効果および静電偏向効果による電子ビームの垂直集束
および垂直偏向を行なう。

つぎに各電子ビームは信号電極５のスリット１４によっ
て、水平方向にも複数本の電子ビームに分離され、かつ
信号電極５の電圧を経時的に制御することにより、絵素
を表示するための映像信号に応じて電子ビーム通過量を
調節する。その後、各電子ビームは水平集束電極６ａお
よび６ｂによる静電レンズ作用によって集束され、また
水平偏向電極７において、ビームを介して隣接する導電
板１８の組に偏向電圧を印加することにより、静電偏向
作用を受は水平方向に偏向される。

さらにスクリーン９のメタルバック層には高電圧（例え
ば１０ＫＶ）が印加されており、電子ビームはスクリー
ンに向けて加速されて高エネルギーでメタルバックに衝
突し、蛍光体を発光させる。この際に、加速電極８には
高電圧（例えば１０ＫＶ）を印加することにより、各導
電線１９に挟まれた空間には垂直方向に発散効果のある
静電レンズが形成され、電子ビームの垂直偏向感度を向
上させる補助的役割を行なう。

このようにして、テレビジョン画面を縦横にマトリクス
状に分割し、小区分２５の組み合わせとしたとき、各小
区分に対し上述のようにして分離された電子ビームを１
本ずつ対応させ、各々の電子ビームを小区分内のみ偏向
・走査なることによって全画面をスクリーン上に構成す
ることができる。また各絵素に対応したＲ、Ｇ、Ｂ映像
信号を信号電極で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ものである。

発明が解決しようとする問題点 上記のような構成において、ブラウン管並みの高品質の
画像を得るためには、つぎのような問題点があった。

第１に、マトリクス状の小区分をつなぎ合わせて全体画
面を構成するとき、各電極の位置精度や直線性のバラツ
キによって、各電子ビームの軌道に歪みを生じ、必ずし
も各小区分の画像が一様な長方形に整わないため、小区
分間のつなぎ目が現れ、全体として画像に横線や縦線が
見られるという問題点があった。とりわけ、垂直偏向電
極４と加速電極８は、垂直方向の分割段数（線陰極の本
数）に応じて部品点数が増加し、個々の部品の加工精度
と組立精度を均一にそろえることは困難である。例えば
、これらの電極が反りや曲りを生じた場合、電子ビーム
の垂直偏向感度が水平方向に一様でなくなり、スクリー
ン上の電子ビームスポットの列も曲りを生じ、画像に横
線を発生する。

第２の問題点は、垂直偏向電極４が上記理由（こより、
例えば平面度１０μｍ以内程度という厳しい加工精度が
要求され、部品点数も覆いことから、非常にコスト高と
なる点であった。

第３の問題点は、加速電極８の静電気力による変形であ
った。すなわち、加速電極８には、対面する水平集束電
極６ｂに対して非常に高い電圧が印加されるため、クー
ロン力によって導電線が変形し、電子ビームの垂直偏向
感度を不均一としていた。この加速電極を導電板や導電
棒といった剛性の高い材料にして静電変形を防ぐ方策を
施した場合、第２の問題点と同様、部品加工精度が厳し
く、非常にコスト高となっていた。

本発明は上記問題点に鑑み、高品質の画像を低コストで
実現する画像表示装置を提出するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明では、引き出し電
極、信号電極、第１集束電極、第２集束電極、水平偏向
電極、垂直偏向電極の順に構成したもの、すなわち上記
構成に、第２集束電極を追加したものとしている。

また本発明では、水平偏向電極が、同一平面上に適宜空
間を介してたがいに噛み合った２枚の櫛歯状の導電板か
らなるように構成したものである。

作　　　用 本発明では、上記した構成による電子レンズ系によって
、電子ビーム束のスクリーン上の水平方向のフォーカス
径を小さくすることを可能とし、良好な色純度を達成す
ることとなる。

さらに、本発明では、水平偏向電極を２枚の櫛歯状導電
板とした構成により、部品の加工組立を容易にして部品
精度のバラツキを低減し、電子ビームの水平偏向感度を
均一化することによって、縦線のない高質画像を実現す
ることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の画像表示装置について図面を参
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内部
構成を示すものである。第１図においては５１は背面電
極、５２イ〜５２二は電子ビーム源としての線陰極、５
３は電子ビーム引き出し電極、５４は信号電極、５５は
第１集束電極、５６は第２集束電極、５フイと５７０は
水平偏向電極、５８イと５８０は垂直偏向電極であり、
これらの構成部品をガラス容器６０及び６１の中に収納
し、容器６１．６１内を真空としたものである。

線陰極５２イ〜５２二は、水平方向にほぼ一様な電流密
度分布の電子流を発生するように水平方向に架張されて
おり、適宜間隔を介して垂直方向に複数本（本実施例で
は、５２イ、５２０，５２ハ、５２二の４本のみ示しで
ある）設けられている。これらの線陰極５２イ〜５２二
は、たとえばタングステン線の表面に酸化物陰極材料が
塗着されて構成される。背面電極５１は平板状の導電材
からなり、線陰極５２イ〜５２二に対し平行に設けられ
ている。引き出し電極５３は線陰極５２イ〜５２二を介
して背面電極５１と対向し、水平方向に適宜間隔で設け
られた貫通孔６２の列を、各線陰極に対向する水平線上
に有する導電板からなる。貫通孔６２は本実施例では円
形であるが、楕円または長方形などでも良く、また前記
した従来の実施例の引き出し電極のごと（スリット様の
ものでも良い。信号電極５４は、引き出し電極５３にお
ける貫通孔６２の各々に水平方向に相対向する位置に所
定間隔を介して複数個配置された垂直方向に細長い導電
板６４の列からなり、各導電板６４においては、引き出
し電極５３の貫通孔６２に相対向する位置に、同様の貫
通孔６３を有している。貫通孔６３の形状は楕円または
長方形でも良く、また前記した従来の実施例の信号電極
のごと（、垂直方向の細長いスリット様のものでも良い
。第１集束電極５５は、信号電極５４の貫通孔６３と各
々に対向する位置に貫通孔６５を有する導電板からなる
。貫通孔６５の形状は、円、楕円。

スリット様のものでも良い。第２集束電極５６は、第１
集束電極５５の貫通孔６５に相対向する位置に縦につな
がったスリット孔６６を有している。スリット孔６６の
形状は、第１集束電極５５の貫通孔６５と同様、丸穴、
楕円、長方形様のものでも良い。水平偏向電極５フイ、
５７０は、同一平面に適宜空間を介してたがいに噛み合
った２枚の櫛歯状の端部でつながった導電板６８．６９
から構成されており、水平偏向電極５フイ、５７０の間
に作られた空間６７は、第２集束電極５６の貫通スリッ
ト孔６６と相対向している。垂直偏向電極５８イ、５８
０は、７０．７１に示すごとく端部で連結された導電板
すなわち、２枚の櫛歯状の導電板を同一平面上で適宜間
隔に介してたがいに噛み合わせた構成からなり、たとえ
ば電子ビーム７２に対しては、下方の導電板７０と、上
方の導電板７１によって一対の垂直偏向電極を成す。ス
クリーン７３は、電子ビームの照射によって発光する蛍
光体７４をガラス容器６０の内面に塗布し、その上にメ
タルバック層（図示せず）が付加されて構成される。

以上のように構成された画像表示装置について、その動
作を説明する。

まず、背面電極５１に電圧Ｖ１、引き出し電極５３にＶ
より高い電圧Ｖ２を印加する。さらに線陰極を加熱し、
電子放出を容易にするためにヒータ電流を流した状態で
Ｖ、＜Ｖ。くｖ２なる適切な電圧Ｖ。を線陰極５２イに
印加すれば、線陰極表面の電界が正となって電子流が放
出され、引き出し電極５３に向って加速される。また、
例えばＶ　＞■なる電圧Ｖ。を線陰極５２イに印加すれ
ば、線陰極表面の電界は負となり電子の放出を抑止する
ことができる。そこで、線陰極の電圧を個別に制御する
ことにより、上方の線陰極５２イから順に５２０，５２
ハ、・・・・・・と順に一定時間ずつ電子ビームを放出
させるように繰返し、線陰極１本毎に水平方向に一様の
電流密度分布を持ったシート状の電子ビームを発生させ
ることができる。

上記のシート状電子ビームは、つぎに引き出し電極５３
の貫通孔６２によって水平方向に複数個に分割され、さ
らに多数の電子ビーム列となって信号電極５４の貫通孔
６３に到達するが、この際に、信号電極５４の電圧ｖ３
をＶ３〉Ｖ。とすれば電子ビームは通過し、Ｖ３くｖ。

とすれば電子ビームは運動エネルギーを失って通過でき
なくなる。

そこで、Ｖ３を経時的に制御することにより、絵素を表
示するための映像信号に応じて電子ビーム通過量を各電
子ビーム個別に調節する。

信号電極５４を通過した電子ビームは次に第１集束電極
５５．第２集束電極５６に到達し、貫通孔６５．スリッ
ト孔６６の静電レンズ効果によって集束され、整形され
たのち、水平偏向電極５フイ、５７０の相隣る導電板間
および垂直偏向電極５８イ、５８０の相隣る導電板’ｉ
ｏ、’１１の間に与えられる電位差（偏向電圧と呼ぶ）
によって水平および垂直に静電偏向される。さらにスク
リーン７３のメタルバック層には高電圧（例えば１０Ｋ
Ｖ）が印加されており、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状に分割し、小区
分７５の集合体としたとき、各小区分に対し上述のよう
にして分離された電子ビームを各１本ずつ対応させ、電
子ビームを各小区分内のみ偏向・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、信号電極電圧で上述
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と第２図に示す実施例は、第５図
に示した従来例と基本構成のうえで、はぼ同様であるが
、顕著な差異として、垂直偏向電極５８イ、５８０が電
極群５３〜５７の後方、すなわちスクリーン側に位置す
ること、および従来の実施例に用いられた加速電極８が
全く省略されたこと、さらに垂直偏向電極５８イ、５８
０が、７０および７１に示すごとく櫛歯状の導電板を噛
み構造からなる点があげられる。

また本実施例の、第２図に示す実施例との顕著な差異と
して、第１集束電極５５と水平偏向電極５フイ、５７０
との間に第２集束電極５６を設け、電子ビームの集束、
整形を更に改善したこと、さらに第２図の実施例では水
平偏向電極３１が図に示す如（細長い導電板４０を個々
に配置していたものを、第１図に示す如く２枚の櫛歯状
の導電板を噛み合わせたことの２点があげられる。

つぎに第２図の実施例に対し、本実施例の上記の特徴に
ついて第３図、第４図を参照しながら詳しく説明する。

引き出し電極５３によって引き出された電子ビーム７２
は、信号電極５４により、信号に応じたビーム量に制御
された後、集束電極の電圧、孔形状により集束、整形さ
れるが本願発明者らによる三次元シュミレーション及び
実験により、第２図の実施例に示す様な一枚の集束電極
３０だけでは、集束、整形に限界があり、スクリーン７
３上での電子ビームのスポット径を小さくしてゆく上で
限界があることを発見した。そこで本発明者らは、第２
集束電極５６を追加し、２枚の集束電極５５．５６で集
束、整形する事を考案した。第３図ａに一枚集束電極の
場合の構成断面図とビーム軌道及びスポット径７６、第
３図すに本実施例の二枚集束電極の場合の構成断面図と
ビーム軌道及びスポット径７７を示す。第３図ａに示す
如く、集束電極による電子ビームの集束、整形が不充分
であると、スクリーン４３上でのスポット径７６が大き
くなり、例えばある色の蛍光体８０を光らせようとして
も、ブラックストライプ７８をオーバーし、他の色の蛍
光体７つ及び８１を光らせてしまい色純度を悪くする要
因となる。第３図すに示す如く、本実施例の様に、集束
電極５５及び５６を２枚設け、集束、整形を充分に行な
うと、スポット径７７が小さくなり、本来光らせたい蛍
光体（例えば８０）のみを光らせることができ、色純度
も良くなった。

次に、水平偏向電極５７の製造方法について述べる。実
施例の説明で述べた通り、水平偏向電極により電子ビー
ム７２を水平方向に偏向するためには、電子ビームをは
さんで相対向する２枚の導電板は電気的に分離されてい
なければならない。

しかしながら第２図の如（、個々に分割された導電板４
０を、組み立てて水平偏向電極３１にすると、組み立て
が困難な上に精度のバラツキが生じやすい。また、電極
端子を一本づつ容器の外に出すか、内部でつなぐ必要が
ある。こういった問題点を解決するために、第１図に示
す如く、最終的に２枚に分離された導電板６８．６９に
よって水平偏向電極５フイ、５７０を構成する様にした
。

具体的な製造方法としては、最初に適宜機等を設けて全
て部分的に連結させた一枚物として、工５ンチングで加
工、製造し、電極群５３〜５８を絶縁スペーサを介して
積層固定したのち、レーザービーム切断加工等の方法で
不要の桟を除去することにより、最終的に２枚に分離さ
れた導電板を安価に精度良く製作することができる。

第４図に水平偏向電極５フイ、５７０の製造方法につい
て示す。第４図は、水平偏向電極の平面図である。当初
、水平偏向電極は、−枚の導電板を第３図に示すような
エツチングパターンに加工され、６８．６９は細い機で
つながっている。そして他の電極群と積層、固定された
のち、第４図に示す如く機部（図中×で示す）をレーザ
ービーム加工で切断、除去して、２枚の導電板に分離す
るプロセスを用いている。このようにすれば櫛歯の平行
度や間隔、および平面度に誤差が生じにく。

いと共に、各々２種類の電圧印加されるべき導電板毎に
、接続する必要がなくなる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、スクリーン上での水平ス
ポット径を小さくすることができ、良好な色純度を得る
ことができる。

また、本発明によれば、水平偏向電極櫛歯状にすること
により、加工を容易にし、高精度の電極の加工、組立を
可能とし、縦線がなく、均一性の高い高品質の画像を提
供することができる。

【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内部
構成を示す部分分解斜視図、第２図は本発明に先立って
発明された画像表示装置の内部構成を示す部分電解分解
斜視図、第３図ａ、ｂは第２図の構成の水平断面とその
電子ビーム軌道及びスクリーン上でのスポット径を表わ
した水平断面図と本実施例の構成の水平断面と電子ビー
ム軌道及びスクリーン上でのスポット径を表わした水平
断面図、第４図は本実施例の水平偏向電極の製造方法を
示す平面図、第５図は従来例の画像表示装置の内部構成
を示す部分分解斜視図である。 ５１・・・・・・背面電極、５２イ、５２０，５２ハ。 ５２二・・・・・・線陰極、５３・・・・・・引き出し
電極、５４・・・・・・信号電極、５５・・・・・・第
１集束電極、５６・・・・・・第２集束電極、５フイ、
５７０・・・・・・水平偏向電極、５８イ、５８０・・
・・・・垂直偏向電極、６０．６１・・・・・・ガラス
容器、７３・・・・・・スクリーン。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第３図 （破 ７θ （ｂ〕 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蛍光体を塗布した平板状のスクリーンと、前記ス
   クリーンと対向する導電板からなる背面電極とを備える
   とともに、前記背面電極とスクリーンによって挟まれた
   空間に、前記背面電極側より順に、線陰極と、複数の貫
   通孔を有する導電板からなる引き出し電極、信号電極、
   第１集束電極及び第２集束電極と、同一平面状に位置す
   る複数の導電板からなる水平偏向電極及び垂直偏向電極
   とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. （２）前記水平偏向電極が、同一平面状にて互いに適宜
   に空間を介して噛み合った２枚の櫛歯状導電板からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像表示
   装置。