JPH0233839A - 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（、薄状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、スフノ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。上記画像表示装置の一例として、特公昭５８−３
２８９７号公報に示された従来の実施例について以下図
面を参照しながら説明する。

第６図は従来の画像表示装置の内部構成を示すものであ
る。１は背面電極、２ａ〜２ｄは線陰極、３は電子ビー
ム引き出し電極、４は制御電極、５は集束電極、６は垂
直偏向電極、７は水平偏向電極、８は遮蔽電極、９は表
示手段である。

この従来の実施例の動作原理の概要を以下に示す。線陰
極２ａ〜２ｄから発生した電子流を電子ビーム引き出し
電極３に設けられた貫通孔列１０によって分離して複数
本の電子ビームを取り出す。図中には、１１として１本
のみ示しである。

表示手段９をマトリクス状に分割した小画面］２に対し
、１本の電子ビーム１１が画像を形成するように電極４
〜８によって電子ビーム１］を制御、集束、偏向し、小
画面をすき間なく継ぎ合わせることによって、全体画像
を形成し７、平板状の画像表示装置とするものであった
。

発明が解決しようとする課題 Ｊ：、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、次のような問題点があった。

すなわち、集束電極による各電子ビームの集束機能が不
十分であり、表示手段」二におけるビームスポット径が
絞り切れないことから、十分な解像度を得られない、ま
たは隣接する蛍光体を１つの電子ビームで同時にスポッ
トして色純度が悪化するといった問題である。とりわけ
、水平方向に細長い線陰極を電子源として用いているた
め、水平方向のビーム集束が難しく、従来例の集束電極
５のごと（、導電板に円孔１３を配した単純な静電レン
ズでは、十分な水平集束が実現しなかった。

本発明は上記問題点に鑑み、電子ビームの集束を改沖し
、高品質の画像を提供し、平板型の画像表示装置を実現
するものである。

課題を解決するための手段 Ｅ記問題点を解決するために本発明は、蛍光体を塗布し
た平板状の表示手段と、背面電極とに挟まれた空間に、
背面電極側より順に線陰極と、引き出し電極と、制御電
極と、第１集束電極と、第２集束電極と、水平偏向電極
及び垂直偏向電極とを配設し、第１集束電極は水平方向
に細長い貫通孔列を有する導電板からなるものとし、第
２集束電極は垂直方向に細長い貫通孔列を有する導電板
からなるものとしたことを特徴とする。

作　　　用 本発明では、上記した構成によって電子ビームを垂直及
び水平方向に集束して表示手段上に微小なビームスポッ
ト径を作ることを可能とする。すなわち、第１集束電極
においては垂直方向のみに電界を与えて電子ビームを集
束させるが、水平方向には集束作用を与えず、そののち
、第２集束電極によってビームを加速、整形し、水平偏
向電極において水平方向の集束と偏向を同時に行うこと
により、表示手段上にスポットするビーム径を微小化す
ることができる。

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。２１は背面電極、２２イ〜２２
二は線陰極、２３は電子ビーム引き出し電極、２４は制
御？を極、２５は第１＃８束電極、２６は第２集束電極
、２７は水平偏向電極、２８は垂直偏向電極、２つは表
示手段であり、これらの構成部品をガラス容器３０及び
３１の中に収納し、容器内を真空としたものである。

線陰極２２イ〜２２二は、各線方向にほぼ−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固定さ
れており、たがいに架張固定を介して平行に複数本設け
られている。本実施例では４本のみ示しである。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２１は平板状
の導電材からなり、線陰極２２イ〜２２二に対し平行に
設けられている。

引き出し電極２３は線陰極２２イ〜２２二を介して背面
電極２１と対向し、各線陰極と対向する水平線」二に沿
って！所定の間隔で貫通孔を配し、全体としてマトリク
ス状の配置とした貫通孔３２を有する導電板からなる。

貫通孔３２は本実施例では円形であるが、楕円または長
方形などの形状でも良い。

ここで、以下の説明を容易にするため、座標軸を次のよ
うに設定する。線陰極の架張されている線方向をＹ軸、
背面電極の平面内において、Ｙ軸と直交する方向をＹ軸
（図面では」１下方向）、背面電極から引き出し電極に
向って立てた法線方向をＺ軸とし、以下の説明において
は全てこの定義に従うものとする。

制御電極２４は、引き出し電極２３のＹ軸に沿った貫通
孔の列に対向する位置に貫通孔３４を有するＹ軸方向に
細長い導電板３３ａ、３３ｂ。

３３ｃ・・・・を引き出し電極の貫通孔３２のＸ軸方向
ピッチに対応して、たがいに適宜間隔を介してＸＹ平面
上に配して柵状としたちのである。

貫通孔３４の形状は前記貫通孔３２の形状と同様、円形
以外でも良い。

第１集束電極２５は、貫通孔３２及び３４を介して線陰
極２２イ〜２２二と対向した位置にＸ軸方向に細長いス
リット状の貫通孔３５を有する導電板からなる。

′！ｓ２集東電極東電極２６御電極２４の導電板３３ａ
、３３ｂ、３３ｃ・・・・に対向した位置に、Ｙ方向に
ｍ長いスリット状の貫通孔３６を有する導電板からなる
。

これら第１集束電極２５及び第２集束電極２６の貫通孔
の形は、第２図に示すごとく、スリット３５．３６に適
宜桟を設けて分離した貫通孔４６．４７として引き出し
電極２３及び制御電極２４の荏通孔３２．３４と個別に
対応させ、マトリクス状としても良い。但し、この場合
においても、第１集束電極２５の貫通孔４６の形は、水
平方向に細長いもの、第２集束電極２６の貫通孔４７の
形は、垂直方向に細長いものとし、貫通孔中心における
実質的な静電レンズ効果は、第１図に示した実施例の貫
通孔３５及び３６に近いこととする。

水平偏向電極２７ａ、２７ｂは、図に示すごと（端Ｂ［
で連結された櫛歯状の導電板２枚を、同一平面上で適宜
間隔を介して互いに噛み合わせた７７１１成からなり、
たとえば電子ビーム４０に対しては、両隣の導電板３７
ａ及び３７　ｂ　ｉ：’ｍ電位差を与えて一対の水平偏
向電極を成す。

垂直偏向電極２８ａ、２８ｂも、図に示すごとく端部で
連結された櫛歯状の導電板２枚を、同一平面上で適宜間
隔を介して互いに噛み合わせた構成からなり、たとえば
電子ビー１．４０に対しては、上下の導電板３８ａ及び
３８ｂに電位差をｌｊえて一対の垂直偏向電極を成す。

表示手段２９は、電子ビームの照射によって発光する蛍
光体３９をガラス容器３０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２１に電圧Ｖ１、引き出し電極２３に■
１より高い電圧ｖ２を印加する。さらに線陰極２２イ〜
２２二を加熱し、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Ｖｌ＜ＶＯ＜Ｖ２なる適切な電圧ＶＯ
を印加すれば、線陰極２２イ〜２２二表面の電界が正と
なって電子流が放出され、引き出し電極２３に向って加
速される。また、例えばＶＯ＞Ｖ２なる電圧ＶＯを印加
ずれば、線陰極２２イ〜２２二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、電圧ｖＯを
個別に制御することにより、上方の線陰極２２イから順
に２２０．２２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、線陰極各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、次に引き出し電極２３の
貫通孔３２によって水平方向に複数例に分割され、さら
に多数の電子ビーム列となって制御電極２４の貫通孔３
４に到達、するが、この際に、制御電極２４の電圧Ｖ３
をｖ３＞ｖｏとすれば電子ビームは通過し、Ｖ３＜ＶＯ
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。

制御電極２４を通過した電子ビームは次に第１集束電極
２５に到達し、貫通孔３５の静電レンズ効果によりＹ方
向に集束作用を受け、さらに第２集束電極２６の電位に
よりＺ方向に加速され、整形されて貫通孔３６を通過し
たのち、水平偏向電極２７ａ、２７ｂの静電レンズ効果
によってＸ方向に集束される。さらに、水平偏向電極の
相隣る歯状導電板３７ａ、３７ハ間及び垂直偏向電極２
８ａ、２８ｂの相隣る櫛歯状導電板３８ａ。

３８ハ間に与えられる電位差（偏向電圧と呼ぶ）によっ
て水平（Ｘ軸方向）、及び垂直（Ｙ軸方向）に静電偏向
される。

表示手段２９のメタルバック層には高電圧（例えば１０
Ｋｖ）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４１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
全画面を表示手段２９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、制御電極電圧で上
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。

このように、本発明の構成要素は、いずれも薄い平板状
の部品であることから、全体として奥行が小さ（、フラ
ットな画面を有する画像表示装置が実現する。

以上のように本実施例は、第６図に示した従来例との顕
著な差異として、集束手段が第１集束電極と第２集束電
極の２枚の導電板からなり、貫通孔の形も第１集束電極
では、Ｘ方向に細長いスノット様のもの、第２集束電極
では、Ｙ方向に細長いスリット様のものとなっている。

つぎに上記の特徴について第３図を参照しながら説明す
る。

第３図（ａ）、（ｂ）は、第１図に示した実施例におい
て、ひとつの電子ビームに注目したとき、その垂直断面
及び水平断面を示す図である。第３図（ａ）、（ｂ）に
おいて、第１図と同一物には同一番号を付し説明を省略
する。なお、２２は線陰極である。

はじめに、線陰極２２からは、熱電子が放出されるが、
その熱エネルギーに応じて電子は初速度を有している。

この初速度の方向は、陰極表面に対して任意方向である
。従って、発生した電子流には、４０ａだけでなく、４
０ｂて示したごと（、初速方向がＺ軸と異なる斜行ビー
ムとなって引き出し電極２３の貫通孔に流入するものも
ある。引き出し電極２３の電位Ｖ２．制御電極２４の電
位Ｖ３．第１集束電極２５の電位Ｖ４について、Ｖ２Ｌ
ｉｖ３ζｖ４とし、これらに対し第２集束電極２６の電
圧Ｖ５を相当に高電位とした場合、第１集束電極２５の
貫通孔には電界ギャップが形成されるが、貫通孔の形状
がＸ方向に細長いため、Ｙ方向のみに静電集束効果が現
れ、Ｘ方向には電界は殆ど変化しない。従って、水平断
面においてはビーム４０ａ及び４０ｂのいずれも集束作
用を受けず、そのまま第２集束電極２６の電圧により、
Ｘ方向に加速されて、図に示すごとく整流効果が現れる
。その後、例えば水平偏向電極２７ａ。

２７ｂの電位Ｖ６をＶ５より低電位として今度は水平偏
向電極２７　ａ　、２７　ｔ）において、Ｘ方向のみに
静電集束効果を形成し、表示手段２９上において水平断
面の最小スポット径を得るようにすれば、良好なビーム
フォーカスを実現できる。水平偏向電極２７ａ、２７ｂ
においては、さらに左右の電極に電位差△Ｖを与えて、 片側をＶ６＋△Ｖ　／　２、 他方をＶ６−△Ｖ／２という電位にずれば、ビームは水
平偏向されるが、静電集束効果は、ΔＶによらず上記の
偏向しない場合とほぼ同等のものが得られる。垂直偏向
についても同様である。

第４図は、従来用いられていたような第１集束レンズが
円孔である場合の軌道である。垂直断面は第３図と同様
のため省略し水平断面のみ示した。この場合、第１集束
レンズの水平断面にも静電レンズが現れるため、斜行ビ
ーム４１はＸ方向に主軸を整流される前に集束を受けて
しまう。

従って、図に示ずごと（ビーム４０ａの焦点４１ａと斜
行ビーム４０ｂの焦点４１ｂの位置が、表示手段９上で
大きく異なり、水平スポット径を増大させ、画質を低下
されることとなる。

第１図に示した本発明の一実施例において、いま１つの
特徴は従来例に対し、水平偏向電極と垂直偏向電極の配
置を替えた点である。この理由は、上記のごと（第２集
束電極２６とのレンズ効果の組み合わせにより、水平フ
ォーカスを自在に制御し易くするためであり、上記した
集束効果をさらに高めることにある。

次に、電極の加工、組立方法について述べる。

本実施例において、画像小区分４１の継ぎ目の見えない
、均一性の高い画像を得るためには、各電極を高精度で
加工、位置決めする必要がある。しかし、電極群２３〜
２８は、いずれも板厚の薄い導電板であるから、貫通孔
や櫛歯形状等はエツチング加工によって、ミクロンオー
ダまでの加工精度の管理が可能である。

特に制御電極２４のごとく分離した多数本の導電板から
なる場合においても、当初は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エツチングで加工、製造し
、電極群２３〜２８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、不要の機
を除去することにより、最終的に分離された柵状導電板
を安価に精度良（製作することができる。

とりわけ、水平偏向電極と垂直偏向電極は、櫛形の導電
板を噛み合わせた構成をとっているが、これには以下の
ごとく製作」二の長所がある。

第５図に垂直偏向電極における櫛歯状導電板の製作方法
を具体的に示す。当初、−枚の導電板５０を第５図に示
すようなエツチングパターンにて加工し１対の垂直偏向
電極２８ａおよび２８ｂは、例えば各櫛歯先端に設けら
れた細い機部５１によってたがいに連結されている。そ
して他の電極群と積層、固定されたのち、機部５１を全
てレーザービーム加工で切断・除去し、分離・絶縁する
という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、及び平面度（紙面に垂直方向の段差な
ど）に誤差が生じにり（、高１１１度の加工、組立が可
能となる。水平偏向量！４２７ａ、２７ｂにおける櫛歯
状導電板の製作方法についても上記と同様にして行う。

以上のようにして、水平方向に細長い貫通孔を有する第
１集束電極と、垂直方向に細長い貫通孔を育する第２集
束電極と、水平偏向電極及び垂直偏向電極とをこの順に
配設することにより、線陰極の線方向に対しても表示手
段上で微小なビームスポット径を実現できる。また、水
平偏向電極と垂直偏向電極を、いずれも櫛歯状導電板で
形成することにより、高精度の部品加工と製造プロセス
を可能にしている。

発明の効果 以」ユのように本発明によれば、線陰極と表示手段と、
電子ビーム引き出し電極と、制御電極と、水平方向に細
長い貫通孔を有する第１集束電極と、垂直方向に細長い
貫通孔を有する第２集束電極と、一対の櫛歯状導電板か
らなる水平偏向電極及び垂直偏向電極を設けることによ
り、従来のＣＲＴ並みの高品質の画像を有する薄型・フ
ラットフェースの画像表示装置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
構成を示す要部の分解斜視図、第２図は第１図の実施例
において集束電極の貫通孔のみ変えた変形例の分解斜視
図、第３図（ａ）、（ｂ）は２７・・・・・・水平偏向
電極、 ２９・・・・・・・表示手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビームの衝突によって発光する蛍光体を塗布
   した平板状の表示手段と、前記表示手段と対向する導電
   板からなる背面電極と、前記表示手段と背面電極によっ
   て挟まれた空間において、背面電極側により順に、電子
   源として互いに平行に架張された複数本の線陰極と、前
   記線陰極のそれぞれと対向する位置に沿って複数の貫通
   孔の列を有する導電板からなり、前記線陰極から発生し
   た電子流を前記貫通孔より通過せしめ複数本の電子ビー
   ムとする引き出し電極と、前記引き出し電極の貫通孔と
   それぞれ対向する位置に貫通孔を有し、前記線陰極と直
   交する方向に細長い導電板を互いに適宜空間を介して同
   一平面上に複数列並設して柵状としたものからなり、貫
   通孔を通過する電子ビームを映像信号に対応して経時的
   に制御する制御電極と、前記制御電極の貫通孔を通過し
   た電子ビームをそれぞれ静電集束する集束手段と、電子
   ビームを前記線陰極の線方向に静電偏向する水平偏向電
   極と、電子ビームを前記線陰極と直交する方向に静電偏
   向する垂直偏向電極とを、少なくとも表示面が透明な真
   空容器の中に配設したことを特徴とする画像表示装置。
2. （２）集束手段が、線陰極の各１本に対応する制御電極
   の貫通孔の列に対向して、線陰極の線方向に細長い貫通
   孔を有する導電板からなる第１集束電極と、前記制御電
   極の貫通孔の列に対向して、線陰極と直交する方向に細
   長い貫通孔を有する導電板からなる第２集束電極とから
   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。
3. （３）水平偏向電極が、同一平面上において互いに適宜
   空間を介して垂直方向に噛み合った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。
4. （４）垂直偏向電極が同一平面上において互いに適宜空
   間を介して水平方向に噛み合った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。