JPH03190042A - 陰極線画像表示装置 - 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、文字、グラフィック表示を行なう陰極線画像
表示装置に関し、特に線状陰極からの陰極線（電子線）
を集束、偏向しつつ陽極と一体化された蛍光体に照射す
ることにより任意の画像を得るようにした陰極線画像表
示装置の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 本出願人は、先に、複数の線状陰極から放射される陰極
線（電子線）を陽極と一体の蛍光体に照射して画像を表
示するようにした陰極線画像表示装置を提案している（
特願平１−１８２４７１号参照）。

この画像表示装置は、第１図に示されており、基本的に
は、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｏ等の電子放射性物質を被覆
した直径数十μｍのタングステンフィラメントから成り
相互に数〜数十ｍｍの間隔を置いて平行に固定し、片端
あるいは両端に設けた伸長手段によって張力をかけて張
架した複数本の線状陰極１２と、各線状陰極１２の両側
にこの陰極１２の長手方向と平行で且つこの陰極１２に
近接して表示画面の水平方向にわたって延びる１対の垂
直偏向電極１４と、この垂直偏向電極１４の直下で裏面
基板１８側に同様に陰極１２に平行に延びる垂直制御電
極１６と、線状陰極１２の背面側にこの線状陰極１２と
直交するように、複数の線状陰極１２を横切って裏面基
板１８上に設けられたストライブ状の複数の水平制御電
極２０と、正面基板２２上に陽極２４と一体に設けられ
た蛍光体２６を有する蛍光表示手段２８とを備えている
。

垂直偏向電極１４及び垂直制御電極１６は、陰極１２付
近に適当な電界を印加するためにＯ２１〜２ｍｍ程度の
厚さのエツチングされた４２６合金等の薄板金属または
ニッケル等によってメツキ被覆された薄板材料から構成
されている。

正面基＠２２は５ガラス等の透明絶縁性材料から作られ
、陰極１２、水平制御電極２０に対向するように配置さ
れていて表示面を構成している。

陽極２４は、Ｉ　Ｔｏ　（Ｉ　ｎｔ　Ｏｓ　：　Ｓ　ｎ
ｏｔ）のような透明酸化物か蒸着アルミニウム等の金属
材料（いわゆるメタルバック陽極）から成っているが、
陽極２４が透明酸化物である場合には、蛍光体２６は正
面基板２２上に陽極をスパッタ、ＣＶＤ　（化学気相蒸
着法）等の手段によって形成したのち沈降法、電着法、
スラリー法等の蛍光面形成手段によって形成され、また
陽極２４がメタルバック陽極である場合には、正面基板
２２上に上記と同様にして蛍光体２６を形成した後フィ
ルミング処理を行なって金属膜を形成して陽極２４を形
成している。

次に、この画像表示装置の各電極の機能をのべると、垂
直偏向電極１４は、陰極１２からの電子ビームを集束す
る共に陰極１２に平行なシート状にして陰極１２に直交
する方向に電子ビームを偏向する働きを有する。

垂直方向集束作用は、１対の偏向電極１４．１４に陰極
１２より数〜数十Ｖの負の等電位を与えることによって
陰極１２の直前に、陰極１２、陽極２４、垂直偏向電極
１４、垂直制御電極１６、水平制御電極２０によって形
成される陽極に向かって集束性を有する凸形の電子レン
ズによって行なわれ、その最適電位はこの電子レンズに
よって電子ビームが陽極２４面で所望する幅に集束する
条件を選んで設定される。

一方、垂直偏向作用は、１対の垂直偏向電極１４．１４
に上記集束条件として得られた一定の電位に加えて、正
、負のほぼ同等の偏向電圧をそれぞれ印加してなされ、
電子ビームは正の電位を持った偏向電極の方向に偏向さ
れる。

また、垂直制御電極１６は、陰極１２を挾むように対を
なして配置されているが、この垂直制御電極１６には陰
極１２と同じ電位を印加することによって陰極１２の周
辺に、陰極１２の電位に対して正の高電位に印加されて
いる陽極２４からの正の等電位面を入り込ませ、陽極２
′　４に向かって電子が放射される導通状態としたり、
陰極１２の電位に対して十分深い負の電圧をパルス状に
印加することによって複数本の陰極１２のうちいずれか
の陰極を選択する陰極選択作用あるいは陰極変調を行な
っている。

次に、この画像表示装置の駆動方法及び動作説明する。

この装置には２つの方式の駆動手段のいずれかが用いら
れる。

第一の方式は、垂直制御電極１６及び垂直偏向電極１４
の組が走査電極であり、水平制御電極２０がデータ電極
であり、この走査電極、データ電極の組を線順次駆動す
ることによって任意の画素を制御する方式であり、第二
の方式は水平制御電極２０が走査電極であり、陰極、垂
直制御電極、垂直偏向電極がデータ電極となってこの走
査電極、データ電極の組を線順次駆動することによって
任意の画素を制御する方式である。

第一の駆動方式では、複数の線状陰極１２に常に直流あ
るいは交流の電圧またはパルス電圧が印加され、その陰
極表面温度は、この陰極１２の表面に塗布されている電
子放射性酸化物から電子が放射される温度である６００
〜８００℃に加熱されて電子放射状態にされており、陰
極１２から電子を放射するタイミングにおいて陰極１２
の通電電流を一時的に遮断することによって陰極１２の
電位をその長手方向に亙って零電位にし、各制御電極と
の相対的電位を一定にして駆動される。このように線状
陰極１２では陰極１２０両端にこれを加熱するための電
圧を印加すると、陰極１２自体の抵抗によって陰極１２
長手方向に亙って電位勾配が生じ、従って陽極２４をは
じめとする各制御電極との相対的な電位が変化するので
、電子放射を行なわない時、即ち当該陰極１２が選択さ
れない時には通電して陰極１２を加熱しておき、各制御
電極との相対的電位差が問題となる電子ビーム放出時に
は、ヒータ電流の通電を止め、余熱によって電子放射を
行なわせる。従って、この際には陰極１２の電位は零■
にあり、また陰極１２にセータ電流を流していても垂直
制御電極１６の電位を十分深い負電位にしていれば、陰
極１２の周囲も負電位となって電子は放射されないし、
ヒータ電流に対して陰極１２から陽極２４に向かって放
射され、蛍光体２６を励起発光させるいわゆる陽極電流
はヒータ電流に比べて極めて小さい。

これらの複数の陰極１２ば、それぞれ偏向されて個々の
陰極１２に割り当てられて陰極の数だけ分割された偏向
領域を第１図の上から下に向かって走査していく。第１
図の偏向電極１４＋　、　　ｌ　４ｓ　−１４ｓは共通
接続され、また偏向電極１４オ、１４．が共通接続され
、これらの偏向電極群の間に極性が異なりその電位に同
期して漸増あるいは漸減する電圧を印加することによっ
てこの間にある電子放射状態になっている陰極１２から
の電子をシート状に陽極２４に向かって放射する。

この場合、第１図の最上端の陰極１２から最下端の陰極
１２へと順に電子を放射していくためには、最上端の陰
ｔｆｉｔ１２から最下端の陰極１２に向かって各陰極１
２を挾むようにして配置されている各垂直制御電極１６
の電位を順次変化させる。即ち、先ず、最上端の偏向領
域を選択するには最上端の垂直偏向電極１４＋と１４２
の直下の垂直制御電極１６の電位を陰極電位と同程度の
電位にし、一方他のすべての垂直制御電極１６の電位を
十分深い負の電位（カットオフ電位）にすることによっ
て最上端の陰極１２からのみ電子を選択的に放出させる
ことができ、更に垂直偏向電極１４の電位を変化させる
ことによって垂直方向の表示領域のすべてを走査するこ
とができる。

次に、最上端から第２番目の偏向領域を選択するには、
最上端の場合と同様に２番目の陰極１２を挾むようにし
て配置されている垂直制御電極１６の電位のみを陰極１
２とほぼ等電位にし、他のすべての垂直制御電極１６を
カットオフ電位にする。

第３番目以降の陰極１２についても同様の操作が行なわ
れ、最下段の陰極１２まで選択すると、再び最上段の陰
極１２に戻って走査が行なわれる。

このようにして、垂直方向の走査が行なわれるが、それ
ぞれの垂直制御のタイミングにあわせて水平方向の画素
のアドレスが行なわれる。

即ち、ある１本の陰極１２が垂直制御電極１６によって
選択され％　１対の垂直偏向電極１４のいずれか一方に
鋸歯状の漸増する電圧を印加し、また他方の垂直偏向電
極１４に漸減する電圧を印加することによって陰極１２
から放射される電子ビームを所定の垂直走査距離偏向す
る間の各位置において、それぞれの垂直走査に同期して
各水平制御電極２０に所望する表示パターンに従ってカ
ットオフ電位または陰極１２とほぼ同等の電位を印加す
ることによって画素の水平アドレスが行なわれる。

尚、上記した偏向電極の結線では最上端での偏向方向を
上から下に取る場合は次の偏向方向は下から上に取る。

また、垂直偏向電極１４は、陽極２４と垂直偏向電極１
４との間に平行電界を形成して偏向感度と集束感度を高
めるために、裏面基板１８を覆うようにして形成されて
いる。

また、線状陰極１２は電子ビームを広角で振るために、
１対の垂直偏向電極１４の間隙の中央で且つ垂直制御電
極１６のほぼ中央部に配置され、陰極１２から放出され
る電子ビームが水平制御電極２０と垂直制御電極１６と
の間で構成される空間において充分細い集束ができるよ
うに、また陰極１２から放出され消費電力を増加させる
原因となる赤外線を陰極１２に向けて戻すように反射さ
せることによって電力消費を押えるように構成されてい
る。

画像の中間調表示は、垂直制御電極１６に与えられるパ
ルス幅を変調することによって制御されるが、これは電
子ビームの放射量を制御することによっても行える。即
ち、裏面基板１８上に設けられた水平制御電極２０ある
いは垂直制御電極１６のいずれかに陰極電位とカットオ
フ電位の中間の値の電位を与えることによってこれに対
応して中間の量の電子ビームが陰極１２から陽極２４に
向かって放射され、その結果蛍光体スクリーンには中間
の輝度を持つスポットが表示されることになる。

一方、第二の駆動方式は次のようにして行なわれる。即
ち、第２の駆動方式においては水平制御電極２０の電位
は、例えば第１図の最左端の電極から最右端の電極まで
、順次その電位が時分割されて、変化し、例えば、最左
端の水平制御電極２０をアドレスするときには、この水
平制御電極のみを陰極電位とほぼ等電位にし、他の全て
の水平制御電極をカットオフ電位にし、従って水平制御
電極によって分割された陰極の一部分から電子ビームが
一斉に放射されることになる。この水平アドレス期間に
、垂直偏向電極１４に１〜数サイクルの鋸歯状の偏向電
圧を印加することによって、１垂直偏向走査を行い、こ
の垂直偏向期間に垂直制御電極１６に所定のタイミング
でビーム放射電位あるいはカットオフ電位を印加するこ
とによって任意の画像を表示する。

また、この方式の場合には中間調表示のためには垂直偏
向電極１４の電位を最大ビーム放射電位とカットオフ電
位の中間にとることによって行われている。

このように、この表示装置においては、複数の陰極１２
によって一つの表示画面をカバーし、またこの陰極１２
を垂直制御電極によって選択し、さらに垂直偏向電極１
４によって垂直方向に偏向走査し、水平制御電極２０に
よって画面の水平方向のアドレスを行い、この水平制御
のタイミングをそれぞれの垂直偏向電極１４の偏向位置
のタイミングと同期させることによって画面全体にわた
って所望の画像を表示させるものである。

尚、本明細書において「水平１、「垂直１という表現は
便宜的なものであって陰極１２の畏れ方向に直交する方
向及び平行な方向をそれぞれ垂直、水平としている。

また、案際の表示装置は、第１図に示されている電極だ
けでな（、ビームの制御をよりよくするための他の電極
手段、これらを囲む真空外囲器や、真空度を所定の圧力
に保つためのゲッタ等を備えているが、ここでは説明を
簡略化するためこれらは省略している。また、第１図の
例においては陰極数が５本である場合を示しているが、
陰極数は任意であることはいうまでもない。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記の表示装置には次の４つの問題点があった
。

（１）電子ビーム取り出し効率が低いこと。

上記のように従来の垂直偏向電極１４は、正面基板２２
の表示面（スクリーン面）上で所望のスポット径を与え
るために、垂直偏向電極１４、垂直制御電極１６と水平
制御電極２０、陽極２４等によって陽極２４に向かって
凸の静電レンズを構成するために、垂直偏向電極１４に
数〜数十ボルトの負の電位が印加されている。

しかし、このように負の電位を有する垂直偏向電極１４
が陰極１２の近傍にあり、且つ通常の非平面型ＣＲＴで
用いられているように負電位が与えられる電極に近接し
てその陽極２４側に設けられて正電位が印加される電子
取り出し電極を有しないため、電子の取り出し効率が低
く、通常の電子銃においては電子ビームの取り出し効率
が０．０５〜０．３Ａ／ｃｍ”であるのに対して、上記
表示装置では１０−”Ａ／ｃｍ”と通常の電子銃の１割
程度の取り出し効率しかなく、その結果高い輝度、効率
を得ることが極めて困難であった。

（２）偏向収差が大きいこと。

従来の表示装置での電子ビームの放出について第２図を
参照してのべると、垂直制御電極１６及び水平制御電極
２０は、電子放射温度にある複数の陰極１２のうち走査
すべき陰極の選択及び水平方向（陰極の長手方向）の画
素の選択にそれぞれ用いられ、これらの制御電極１６．
２０はそれに陰極１２とほぼ等電位の電位を印加してオ
ン動作し、また深い負電位（カットオ））を印加してオ
フ操作を行っていた。

このオン動作の場合の電位面を第２図に示しているが、
この場合、陰極１２から電子を放射するようにするため
の電極手段は、陽極２４だけであり、陽極２４に印加さ
れる高い正電位によって生じる陰極に向かって生じる正
の等電位面ｅは、陰極１２のオン時には、第２図に示す
ように、垂直制御電極１６、垂直偏向電極１４、水平制
御電極２０によって規制されて陰極１２に向かって深く
入り込み、従ってこれらの電極によって形成される正の
静電レンズは肉厚のものとなる。

一般に、熱陰極から放射される電子は初速度分布を持っ
ており、そのエネルギーはいわゆるマクスウェルの分布
則に応じて分布し、またそのエネルギー分布は陰極温度
が高いほど広がりが多（、通常の陰極温度においては分
布曲線の中心は０．１ｃＶ、その広がりは０値で０．３
ｃＶ程度あるが、この初速度分布が電子ビームの偏向時
の収差（偏向収差）に大きく影響し、またこの偏向収差
は上記のように静電レンズの肉厚が大きい場合には顕著
となるため、この偏向収差に基づくスクリーン面上での
ビームの広がりか生じやす（なる。

この現象は電子ビームが垂直偏向電極１４に垂直に出射
される場合においても見られるが、陽極２４に達するま
での電子の飛行行程が長（なる偏向時に顕著に現われ、
１０ｍｍ離間したスクリーン面に１５ｍｍ偏向した場合
、所定の垂直スポットサイズを０．３ｍｍとすると、最
大偏向位置でのスポットサイズは０．５〜０゜７ｍｍと
なり、これにいわゆるダイナミックフォーカスのための
垂直集束補正電圧を印加してもその垂直方向スポットサ
イズは０．５ｍｍ以下にはすることができなかった。

これは、細かい画像を表示する際の表示品質を低下する
極めて重大な要因であり、これを回避するには偏向距離
を小さくしたり、一対の垂直偏向電極１４の間隔を広げ
て静電レンズの曲率を低減したり、垂直偏向電極１４、
垂直制御電極１６の肉厚を小さくするしたりすることが
考えられるが、偏向距離を小さくすると、個々の陰極１
２間の距離が小さ（なっである表示面積に対して必要と
なる陰極数が増大して消費電力の増大及び工程の増加を
招き、また垂直偏向電極１４の間隔を広（したり、肉厚
を小さ（すると、偏向感度の低下のような新たな問題点
が生じ、実用的な解決策とはならなかった。

（３）陰極寿命を低下すること。

陽極２４は、前述のようにアルミニウムのような電子透
過率が高（、光反射率の高い材料で形成され、いわゆる
メタルバック蛍光面とするか、ＩＴＯ（Ｉｎｘ　Ｏｓ　
：　Ｓｎｏｗ　）のような透明電極としてその上に蛍光
体を配設するが、これらの材料は、基本的に極性が高く
、−酸化炭素、炭酸ガス、水などに加え、メタルバック
に先立って行われる有機物のフィルミング工程、例えば
、フェースパネルの上の蛍光体塗膜の厚さむらをな（し
、数千人厚さのメタルバック薄膜層の切断防止としてア
クリル系樹脂をコティングする工程で生じる有機物の残
留物等によって陰極１２の表面に設けられた活性度の極
めて高い電子放射性物質を酸化汚染し、その熱電子放射
寿命を下げ、従って陰極１２の寿命を低下する欠点があ
った。

（４）電子ビームの変調が困難であること。

従来の表示装置における輝度変調法は、水平制御電極２
０に＃を極１２とほぼ等電位な０電位を印加してオン電
位を与えるパルスの幅を時間的に変化させることによっ
て視覚的に中間調を与えるいわゆるパルス幅変調方式と
、オン時に水平制御電極２０に与える電位をカットオフ
電位とＯ電位の中間に取ることによって、陰極１２と水
平制御電極（グリッド）２０との間の相対的電位を変化
させて陰極１２から放出される電子量そのものを変調す
るいわゆるグリッド変調方式とがあるが、これらの方式
を用いると、それぞれ次の問題点が生じる。

即ち、テレビ画像のような画像を表示するのに必要な階
調数は２５６にも達し、従ってこのような多階調表示の
ためには、パルス変調方式ではパルス幅をこの数だけ変
調する必要が生じ、またグリッド変調方式ではすべての
水平制御電極２０に接続されている駆動ＬＳＩの出力数
を持たせなければならない。しかし、前者の方式の場合
、パルス幅が大きくなると、１画素駆動のための時間が
増大し、その結果表示画素の容量が限られたものとなっ
たり、蛍光面がイオン焼けし易く、また後者の方式の場
合には水平制御電極２０の駆動ＬＳＩのコストが極めて
高（なる。

従って、このような多階調表示のためには、陰極１２の
周囲の複数の電極のすべての電極の電位に対して陰極１
２の電位を変化させて変調度をより高くすることができ
る陰極変調方式が求められていたが、従来の方式におい
ては、電子放射時には陰極１２をオフにして、陰極１２
の長手方向に生じる電位勾配をなくしていたために、電
子放射時の陰極電位な０以外に変えることができないで
大表示容量と多階調表示とを両立されることができなか
った。

本発明の目的は、電子ビームの取り出し効率が高く、偏
向収差が小さく、且つ電子ビームの変調を容易にして表
示特性の良好な画面を得ることができ、また陰極の寿命
を低下することがない陰極線画像表示装置を提供するこ
とにあるく課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の課題を解決するために、複数本の線状
陰極と、これらの線状陰極を挾んで表示面とは反対側で
線状陰極に直交するように配設された複数の制御電極と
、線状陰極から放射される電子を線状陰極と直交する方
向に偏向する偏向電極と、表示面を構成し陽極と一体に
設けられた蛍光体を有する蛍光表示手段とから成る陰極
線画像表示装置において、各線状陰極は少なくとも１本
のヒータを内蔵し、また線状陰極と偏向電極との間に線
状陰極の長手方向に平行に延びる透孔を有する複数の電
子取り出し電極が設けられていることを特徴とする陰極
線画像表示装置を提供するものである。

〈作用〉 このように、線状陰極と偏向電極との間に線状陰極の長
手方向に平行に延びる透孔を有する複数の電子取り出し
電極を設け、この電子取り出し電極に低い正の電位を印
加すると、電子ビームの取り出し効率が向上し、また陽
極からの等電位面は電子取り出し電極より陽極側で滑ら
かな電位分布となって薄肉で径の大きい静電レンズを構
成し、従って表示面に小さなスポット径でランディング
することができる。更に、陰極は内部にヒータを内蔵し
た傍熱型である上に電子取り出し電極によって陽極から
遮蔽されるので加熱温度を一定の低いレベルで通電し、
且つ陽極からのガスの陰極到達率を低くすることができ
て陰極の寿命を向上することができ、また陰極変調が可
能となって大容量で多階調表示を行なうことができる。

〈実施例〉 本発明に係る陰極線画像表示装置を第３図乃至第５図を
参照して詳細にのべると、本発明の陰極線画像表示装置
１０は、第１図に示された装置と同様に、基本的には、
（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｏ等の電子放射性物質が被覆され
た直径が数十μｍのタングステンまたはニッケルのフィ
ラメントから成り相互に数〜数十ｍｍの間隔を置いて平
行に固定し、片端あるいは両端に設けた伸長手段によっ
て張力をかけて張架した複数本の線状陰極１２と、各線
状陰極１２の両側にこの陰極１２の長手方向と平行で且
つこの陰極１２に近接して表示画面の水平方向にわたっ
て延びる１対の垂直偏向電極１４と、線状陰極１２の背
面側にこの線状陰極１２と直交するように、複数の線状
陰極１２を横切って裏面基板１８上に設けられたストラ
イブ状の複数の第１の制御電極（水平制御電極）２０と
、正面基板２２上に陽極２４と一体に設けられた蛍光体
２６を有する蛍光表示手段２８とを備えている。

本発明の陰極線画像表示装置ｌＯにおいては、各線状陰
極１２は、少な（とも１本のヒータ３０を内蔵した傍熱
型の形態であり、また線状陰極１２と垂直偏向電極１４
との間には線状陰極１２の長手方向に平行に延びる透孔
３２ａを有する複数の電子取り出し電極（垂直集束電極
）３２が設けられている。第４図から解るように、裏面
基板１８と垂直集束電極３２との間及び電子取り出し電
極３２と垂直偏向電極１４との間には絶縁スペーサ３４
．３６が配置されている。

陰極１２は、電子放射性物質である（Ｂａ。

Ｓｒ、Ｃａ）Ｏ等と電子放射温度である６００〜８００
℃の温度領域において固相反応を起こして電子放射を劣
化せしめないニッケル、タングステン等の金属材料から
外径が５０〜５００μｍ程度のほぼ円筒状に形成され、
またヒータ３０は、この陰極１２の内部に配置された外
径が数＋μｍでアルミナ等の絶縁性材料が被覆されたタ
ングステン等の金属抵抗線から成っている。

第６図に示すように、ヒータ３０は、陰極１２の両端で
露出されてヒータスイッチ３８を介してヒータ電源４０
に接続され、また電子取り出し電極３２は直流または交
流電源、パルス電源等の電圧印加手段４２に接続されて
陰極１２に対して正または負の電位が印加される。尚、
第６図において符号１３は陰極１２に被覆された電子放
射性物質であり、この電子放射性物質１３は、陰極１２
の両端で除去されてこの電子放射性物質１３が除去され
た陰極１２の端部に陰極駆動パルス発生回路４４が接続
されている図示していないが、これらの電極構体は、正
面基板２２及び裏面基板１８の間に設けられる外囲器に
収納され、またその内部にはゲッタ、耐圧支持部材等が
設けられるが、これらは本発明の要旨に直接関係ないの
で説明を簡単にするために省略されている。

また、裏面基板１８上の水平制御電極２０は所望するデ
ータ電極数に対応する本数だけ設けられるが、その数に
端部の電界の影響を避けるための電位補正電極を加えて
もよく、これらは金属積層法、スクリーン印刷法等の厚
膜法、真空蒸着、スパッタ等の薄膜法等の電極形成手段
によって形成される。

まず、本発明に係る画像表示装置の駆動方法について第
６図を参考して説明する。

陰極１２内のヒータ３０は、直流または交流電源あるい
はパルス電源等の電圧印加手段４２により常時または断
続的に加熱され、陰極１２の表面を高温の電子放射状態
にされている。

陰極１２の表面の電子放射性物質１３から放射される電
子ビームは、電子取り出し電極３２の透過孔３２ａを通
してスクリーンに向かって放射される。

電子取り出し電極３２には、数〜数十Ｖのほぼ一定の電
位が印加されており、一方、陰極１２にはこの電子取り
出し電極３２の電位に対して可変の電位が陰極駆動パル
ス発生回路４４から印加され、陰極１２のアドレス及び
変調が行われる。

例えば、第３図に示す表示パネルの垂直方向（陰極１２
の長手方向）が走査電極、水平方向（陰極１２に直交す
る方向）がデータ電極となる第一の駆動法において、上
段の陰極１２に印加するパルス電位を電子取り出し電極
３２の電位より低く、また、下段の陰極１２に印加する
パルス電位を電子取り出し電極３２の電位より高くする
と、上段においては電子取り出し電極３２は陰極１２よ
り相対的に正になって電子は放出されるが、下段では電
子取り出し電極３２は陰極１２よりも相対的に負になる
ため電子はカットされる。従ってこの動作を上段から下
段へと連続的に、また、２本以上の陰極の場合にはそれ
ぞれ上段から下段へと一本ずつか、またはインタレース
走査のように一つおきに、適宜の方法で一つの画面を複
数の陰極１２をアドレスしていくことによって走査する
。

一方、表示パネルの垂直方向をデータ電極、水平方向を
走査電極とした第二の駆動法においては、複数の水平制
御電極２０のうちの任意の１つの水平制御電極（アドレ
ス電極）２０のみをカットオフ電位よりも高い電圧にし
、他の水平制御電極２０をカットオフ電位にし、同時に
複数の陰極電位をほぼ水平制御電極２０と等電位で且つ
電子取り出し電極３２よりも低い電位にすると、複数の
陰極１２から電子は電子取り出し電極３２の透孔３２ａ
を通して一斉に取り出され、垂直偏向電極１４によって
上記アドレス電極の上の表示画面を走査し、ラスタを形
成する。

ラスタが一周期した後、次の水平制御電極２０がアドレ
スされ、次のラスタを走査し、この走査が順次すべての
水平制御電極２０に亙って行われることによって１フレ
ームが完成する。

このように、各線状陰極１２は少なくとも１本のヒータ
３０を内蔵した傍熱型陰極とし、また線状陰極１２と垂
直偏向電極１４との間に線状陰極１２の長手方向に平行
に延びる透孔３２ａを有する複数の電子取り出し電極３
２を設けると、画像表示装置ＩＯは次のような作用を有
する。

（１）電子取り出し効率が向上すること。

従来のように陰極１２から離間した位置にある陽極２４
からの等電位面が偏向電極１４間に侵入することにのみ
頼っていたのに対して陰極１２に近接して数〜数十Ｖの
低い正の電位が印加される電子取り出し電極３２が設け
られているので、電子が効率よく取り出される。また、
この電子取り出し電極３２を通過した電子は低いエネル
ギーを有するので、陰極近傍に数百〜数ｋＶの高い正の
電位を印加して高い方向性を有する電子ビームを取り出
す通常のＣＲＴに用いられる電子銃に必要とされる高い
偏向電圧が不要となる。

（２）電子の偏向収差が小さくなること。

第５図から解るように、電子取り出し電極３２によって
ビームの偏向に関与する陽極２４からの等電位面ｅは、
垂直偏向電極１４及び電子取り出し電極３２によって規
制される電極形状及びその電位によって電子取り出し電
極３２より陽極２４儒で滑らかな電位分布となり、従っ
て薄肉で且つ直径の大きい静電レンズが形成される。

また、このような電子取り出し電極３２が陰極１２の直
前にあると、陰極１２は、陽極２４からの等電位面ｅの
入り込みを遮蔽するため、陽極２４による電位の影響を
受けないので、電子取り出し電極３２、陰極１２及び水
平制御電極２０によって決定される電位のみによって電
子ビーム取り出し効率を制御することができるため電子
を効果的に引き出すことができる。尚、この場合、電子
取り出し電極３２の透孔３２ａの幅Ｗ（第４図）は、垂
直偏向電極１４の幅よりも狭く設定されており、従って
垂直偏向電極１４の電位変化を受けることがない。

一方、陰極１２からの電子の取り出し作用は、陰極１２
、正電位にある電子取り出し電極３２水平制御電極２０
で囲まれて陽極２４から遮蔽されている空間内で行なわ
れるので電子が電子取り出し電極３２の数〜数十Ｖの電
位によって極めて小さなエネルギーで加速されて電子取
り出し電極３２の透孔３２ａから陽極２４側の空間に出
射した後、垂直偏向電極１４の薄肉の静電レンズにより
集束、偏向を受けてスクリーンに小さなスポット径でラ
ンディングすることができる。

また、陰極１２はヒータによる加熱作用と電子の取り出
し量を制御する電位制御作用とが分離されているので、
電子放射時の陰極電位はＯＶ以外の任意の電位とするこ
とができるため、例えば、第２の駆動方式において電子
ビーム量を垂直偏向時の各タイミングでこれに同期して
陰極電位を陰極駆動パルス発生回路４４からの出力を変
化させることによってアナログ、デジタル的に常時陰極
１２を加熱したまま変化させることができ、従って電子
ビームの変調を容易に行なうことができる。

（３）陰極の寿命を向上することができること電子取り
出し電極３２は陰極１２を陽極２４の空間から遮蔽する
ので、陽極空間からのガスが陰極１２に到達する確率が
従来の数分の一以下になり、従って陰極１２の寿命が太
き（向上する。

また、従来の直熱型陰極のように電子放射時の陰極電位
を一定にするためのヒータ電流の遮断を必要とすること
なく、陰極１２を常に加熱することができるので陰極１
２の加熱温度は一定の低いレベルに保つことができるた
め、この面からも陰極１２の寿命を向上することができ
る。

（４）陰極の放射能力を均一化することができること。

電子取り出し電極３２は陰極１２に対応して電気的に分
離して設けられているので、各電子取り出し電極３２は
表示動作に際してこれに対応する陰極１２からの電子放
射能力がばらつ（のを防止するように微小な電子放射能
力を調整することができる。

（５）電子ビームの集束を容易にすることができること
。

従来技術では、スクリーン面で電子に集束条件を与える
電極が陰極と水平制御電極と垂直制御電極と陽極とであ
り、陽極のみが静電レンズとなる正の等電位面を与えて
おり、且つ陽極の電界に露出されているのは垂直偏向電
極のみであって電子取り出し効率から水平制御電極及び
垂直制御電極に陰極電位以下の負電位を与えることがで
きなかったが、陰極１２の直前に正の電位が印加される
電子取り出し電極３２があると、これが垂直偏向電極１
４の内側に露出する電極面となり、また電子取り出し電
極３２によって水平制御電極２０が陽極電位から遮蔽さ
れており、従って水平制御電極２０に負電位を印加して
も電子を効率よく取り出すことができるため陰極１２の
直前に一層シャープな静電レンズを形成することができ
、従って電子ビームの集束が容易となる。。

（６）陰極の消費電力を抑制することができること。

熱輻射源であるヒータ３０は反射率の高い金属によって
囲まれるので、陰極１２から赤外線の形態で輻射される
エネルギーは陰極１２に戻され、従って陰極１２を常に
電子放射状態にするのに必要な消費電力が少なくてよい
。

（７）多階調表示が可能となること。

電子放射時に陰極電位を０以外にすることができるので
、陰極１２を変調して多階調表示を行なうことができる
。

（８）工数、歩留まりを向上することができること。

従来技術において１対の垂直制御電極を精度よ（位置決
めして各電極との間隔を適正にするのに多大な工数と治
具とを必要としたが、陰極１２とヒータ３０とを一体と
すると１位置決めが面倒な垂直制御電極を必要としない
ため工数が短縮され、また歩留まりが向上する。

本発明の具体例をのべると、陰極は直径が２００μｍの
ニッケル被覆円筒体であってその表面に（Ｂａ、Ｓｒ、
Ｃａ）Ｏを電子放射性物質として被覆し、またヒータは
アルミナ被覆タングステン線から作り、隣合う陰極の張
架間隔を２０ｍｍとし、陽極との間隔を１０ｍｍとじた
また、垂直偏向電極は厚さが３ｍｍのニッケルメッキ４
２６合金から作られた断面台形の二層電極であり、上層
電極は１ｍｍ幅を有し、下層電極は５ｍｍ幅を有し、傾
斜面の水平長さは２ｍｍであり、隣合う垂直偏向電極の
間隔は５ｍｍであり、垂直偏向距離は１０ｍｍであった
。水平制御電極は裏面基板であるガラス基板上に３００
０人で形成されたクロム下地の上に幅１ｍｍで形成され
たニッケル蒸着層から形成された。尚、裏面基板と陰極
との間隔は０．３ｍｍであった。

電子取り出し電極は厚さが０．２ｍｍのニッケルメッキ
４２６合金から作られ、その透孔の幅は１ｍｍであった
。

この具体例の表示パネルを第１の駆動方式で駆動する際
に、陽極を６ｋＶ、最大偏向電圧を３３０〜３６０ｖと
し、また陰極電圧はカットオフ時にはｌＯｖ、放射時に
はｌＯｖ以下とし、電子取り出し電極の電位はＩＯＶと
し、水平制御電極の電圧はオフ時には一４０Ｖ、オン時
には１３Ｖとし、陰極を走査電極とし、水平制御電極を
データ電極として線順次駆動した。

また、この表示パネルを第２の駆動方式で駆動する際に
は　陽極を６ｋＶ、最大偏向電圧を３３０〜３６０ｖと
し、マタ陰極電圧はｔｏｖ以下とし、電子取り出し電極
の電位はＩＯＶとし、水平制御電極の電圧はオフ時には
一４０Ｖ、オン時には１３Ｖとし、水平制御電極を走査
電極とし、垂直偏向電極及び陰極をデータ電極として線
順次駆動した。

このようにして駆動された表示パネルの電子取り出し効
率はＯ−０５〜Ｏ−１５Ａ／ｃｍ”であり、最小垂直ス
ポット径は０．３ｍｍであり、また陰極寿命は１万時間
以上であったことが確認された。

尚、上記実施例では、水平制御電極は単一層であったが
、ビームモニタ電極を含んだ多層構造であってもよい。

〈発明の効果） 本発明によれば、上記のように、線状陰極と偏向電極と
の間に線状陰極の長手方向に平行に延びる透孔な有し低
い正の電位が印加される複数の電子取り出し電極を設け
たので、電子ビームの取り出し効率が向上し、また陽極
からの等電位面は電子取り出し電極より陽極側で滑らか
な電位分布となって薄肉で径の大きい静電レンズを形成
することになるため電子を表示面に小さなスポット径で
ランディングすることができる。更に、陰極は内部にヒ
ータを内蔵した傍熱型である上に電子取り出し電極によ
って陽極から遮蔽されるので加熱温度を一定の低いレベ
ルで通電し、且つ陽極からのガスの陰極到達率を低くす
ることができて陰極の寿命を向上することができ、また
陰極変調が可能となって大容量で多階調表示を行なうこ
とができる実益がある電位面を示す説明図、第３図は本
発明に係る陰極線画像表示装置の要部の分解斜視図、第
４図は本発明の装置の要部の拡大断面図、第５図は本発
明の装置の電位面を示す説明図、第６図は本発明の装置
の電極回路の系統図である。

１ｏ−−−−一陰極線画像表示装置、１２−−−−一陰
極、１４−−−−一垂直偏向電極、１８−−−−一裏面
基板、２０−−−−一水平制御電極、２２−一−−−正
面基板、２４−−一一一陽極、２６−−−−−蛍光体、
２８−−−−一蛍光表示手段、３０−−−−−ヒータ、
３２−−−−一電子取り出し電極、３２　ａ　−−−ｍ
−透孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数本の線状陰極と、前記線状陰極を挾んで表示面とは
   反対側で前記線状陰極に直交するように配設された複数
   本の制御電極と、前記線状陰極から放射される電子を前
   記線状陰極と直交する方向に偏向する偏向電極と、前記
   表示面を構成し陽極と一体に設けられた蛍光体を有する
   蛍光表示手段とから成る陰極線画像表示装置において、
   前記各線状陰極は少なくとも１本のヒータを内蔵し、ま
   た前記線状陰極と偏向電極との間に前記線状陰極の長手
   方向に平行に延びる透孔を有する複数の電子取り出し電
   極が設けられていることを特徴とする陰極線画像表示装
   置。