JPH0326496B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビームを螢光体に射突させること
によつて画像表示を行なう画像表示装置に関し、
特に偏向作用によつてカラー画像表示を行なう場
合の水平方向の偏向および水平フオーカスの改善
に関するものである。

電子源から得られた電子ビームを偏向すること
によりカラー画像表示を行なう平板型画像表示装
置を実現する試みが各社でなされているが、今だ
実用化されるに至つていない。本発明者らは、平
板型の画像表示装置を実現すべく先に第１図に示
される様な構成の画像表示装置を提案した。

本発明は本発明者らがすでに提案した画像表示
装置の高解像度化高輝度化、および省消費電力化
を実現するための電極構成についてさらに検討し
たものである。

まず第１図に示した従来の画像表示装置の構成
を説明する。同図において１２は外囲器の一部を
示し、ガラス容器で構成されている。１３は前記
外囲記１２の内側に設けられた背面電極である。
１４は線状熱陰極であり、１５は前記線状熱陰極
から放射れた電子ビームを取り出すための電子ビ
ーム取り出し電極である。電子ビーム取り出し電
極１５は前記線状熱陰極１４に沿うスリツト状貫
通孔１６が設けられている。１７は電極基板１
８，１８で構成した第１の偏向手段であり、前記
基板上に偏向電極１９，１９を設けている。２
０，２１および２２は前記第１の偏向手段１７を
経た電子ビームを変調するための電子ビーム制御
手段２３を構成する第１格子状電極、電子ビーム
変調電極、および第２格子状電極である。これら
の各電極２０，２１，２２には前記線状熱陰極１
４にほぼ直交する方向に向けスリツト状貫通孔２
４，２５，２４′（図示せず）が等間隔に設けら
れている。前記貫通孔２４，２５，２４′に平行
になる様に複数の電極片２６ａと同形状電極片２
６ｂを交互にストライプ状に配列して構成した第
２の偏向電極手段２６を配置し、相隣接する２本
の電極片２６ａ，２６ｂが１対の偏向電極を構成
し、任意の１対の電極片２６ａ，２６ｂの間の間
隙が前記制御電極手段２３のスリツト状貫通孔２
４，２５，２４′に１対１に対応する様にしてい
る。２９は１対で垂直偏向を補助するための加速
電極２８を構成している平板電極である。３２は
透明なガラス容器などで構成される前記の外囲器
１２の一部裏面に各色螢光体層３０およびその表
面にメタルバツク層３１を積層して形成した表示
電極である。ここでメタルバツク層は高圧が印加
される加速電極でもある。

第２図ａ，ｂに前記構成の従来の画像表示装置
を水平方向（第１図のＸ―X′方向）に切断した
時の前記第１格子状電極２０以降の断面図を示
す。同図ａは偏向電極２６の電極片２６ａおよび
２６ｂを同電位にした場合、すなわち電子ビーム
を偏向しない場合の電子ビームの集束の状態を示
す。同図ｂは偏向電極２６に電位差を与えて図面
の右側に偏向した時の電子ビーム軌道を示す。図
において２０は第１格子状電極、２１は第２格子
状電極、２２は電子ビーム変調電極である。２６
は第２の偏向電極であり電極片２６ａ，および２
６ｂで構成される。３２は表示電極であり、３色
螢光体層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとメタルバツク
層３１によつて構成される。同図ａおよびｂにお
いて１対の偏向電極片２６ａ，２６ｂの偏向作用
によつて、たとえば、赤、青、緑の１トリオのカ
ラー表示を行なおうとする場合、電子ビームの衝
突によつてそれぞれの色を順次発光させるために
は電子ビームの水平方向の幅が表示範囲の約１／
３にする必要がある。

同図ａの構成において、電極２０に50ボルト、
電極２２に０ボルト、電極２１に−５ボルト、電
極３２に７キロボルトを印加した時の電子ビーム
の水平方向のビーム幅は300μmであつた。これは
電極３２側からの高電界３３のしみ込みが形成さ
れ、電子ビームにレンズ的に作用するからであ
る。その時仮に表示範囲が１mmで表示面にブラツ
クストライプを含めて、赤、緑、青の３色のカラ
ーストライプが塗布されていて、ブラツクストラ
イプの幅110μ、各螢光体の幅をそれぞれ220μと
すると１色の螢光体の占める幅は両側のブラツク
ストライプを含めて約440μとなるため、赤、緑、
青各色のカラー表示が可能であるが、さらに２倍
の解像度を得るために、１mmの表示範囲内に、
赤、青、緑が交互に２色ずつ塗られていた場合、
１色の螢光体の占める幅は従来の１／２となるた
めに、そのままでは２つの螢光体に電子ビームが
当たるために良質の画像を得ることができない。
そのためには水平方向のビーム幅を小さくする必
要があり、電極２６に印加する電圧を高くするこ
とである程度可能であるがより小さくするには限
界がある。また画面の輝度を上げるために表示電
極３２に印加する高圧を上げようとすると、それ
に対応して電極２６の電圧をさらに高くしなけれ
ばならないという欠点があつた。

また同図ｂにおいても同図ａと同様に電界３３
のしみ込みの作用があり（図示せず）、電子ビー
ム幅が大きくなる。電子ビームを図面の右方向に
偏向する場合、偏向電極２６の電極片２６ａに負
の電圧および２６ｂに正の電圧を印加することに
より偏向するが、水平方向のビーム幅を小さくす
るための電圧（フオーカス電圧）が低いと、偏向
電圧を高くしても、充分な偏向を行なうことがで
きない。すなわち従来の構成の画像表示装置で
は、電極２６のフオーカス電圧200ボルト以上の
場合のみ、電極片に偏向差電圧100ボルトを与え
ると表示範囲内の偏向が可能である。

本発明はこの様な点に鑑み、高輝度で高解像度
でしかも低消費電力の画像表示装置を実現するた
めに、さらに電極構造に検討を加えたものであ
る。

従来の画像表示装置は最終段の電極（偏向電
極）が表示電極に印加する高圧の影響を受けやす
い構造になつている。そのために高電界が偏向電
極のスリツト内にしみ込んでそこを通過する電子
ビームの水平方向のビーム幅が広くなつたり、水
平偏向が充分にできにくくなつている。この効果
は表示電極の電圧を高くするとさらに顕著に現わ
れる。

そこで本発明の画像表示装置は、表示電極と偏
向電極との間に格子状電極を設けることにより、
表示電極に印加する高圧の電界が格子状電極にし
み込んで、偏向電極と格子状電極と表示電極で形
成されるレンズ系にて集束作用をもたせ、電子ビ
ーム幅を非常に小さくしよりよく制御しようとす
るものである。

以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明
する。実施例における画像表示装置の基本構成を
第３図に示す。同図において従来例を示す第１図
と同一箇所には同一番号を付している。同図にお
いて１２は外囲器であり内面に背面電極１３を有
している。１４は線状熱陰極であり、10〜20μφ
のタングステン線の表面に熱電子放射材料を塗着
したものである。１５は線状熱陰極から放射され
た電子ビームをライン状に取り出し、図面の下方
に導くための電子ビーム取り出し電極であり電子
ビームを通過させるためのスリツト状貫通孔１６
を有している。１９はガラス等の絶縁性基板１８
の両面に蒸着又はスクリーン印刷等により設けら
れた第１の偏向電極であり、１対で１つの偏向手
段１７を構成していて、絶縁性基板の内面の両電
極に電位差を与えることにより電子ビームをライ
ン状に上下方向に偏向させるものである。２０は
第１格子状電極であり、ライン状に偏向されて来
た電子ビームを水平方向にセパレートして次の電
極２２に導くための電極でありそのための貫通孔
２４を有している。２２はセパレートされた電子
ビームのそれぞれに変調をかけるための変調電極
であり、前記電極２０の貫通孔２４と同軸の貫通
孔２５を有している。２１は第２格子状電極であ
り電子ビームを集束して前記電極２２の貫通孔２
５を通過する電子ビームのクロストークを防止す
る電極であり、前記電極２２の貫通孔２５と同軸
の貫通孔２４′（図示せず）を有する。２６は前
記電極群を通過して来た電子ビームを左右方向に
偏向するための第２の偏向手段であり、複数の電
極片２６ａおよび２６ｂによつて構成される。電
極片２６ａと２６ｂは１対で水平偏向電極とな
り、電極片２６ａと２６ｂの間隙が前記電極群２
０，２１，２２のそれぞれの貫通孔２４，２５，
２４′と同軸になる様に配置される。即ち、この
実施例では複数の垂直偏向電極、複数の水平偏向
電極が変調電極を挾んで構成されている。２７は
本実施例で新しく用いた第３格子状電極であり、
前記電極群２０，２１，２２のそれぞれの貫通孔
２４，２５，２４′と同軸の貫通孔２４″（図示せ
ず）を有している。２９は１対で垂直偏向を補助
するための加速電極２８を構成している平板状電
極である。３２は外囲器の一部をなすガラス容器
の内面に螢光体層３０（カラーの場合、赤、緑、
青の螢光体ストライプとその間のブラツクストラ
イプ層）とメタルバツク層３１よりなる表示電極
である。

この場合、線状陰極のピツチを小さくすること
により平板状の加速電極２８を取り除くことも可
能である。さらにメタルバツク層３１は加速電極
であり、螢光体層３０と併せて表示電極をも構成
している。

本実施例の画像表示装置の効果を説明するため
に第３図の画像表示装置を水平方向（Ｘ―X′方
向）に切断した第１格子状電極以後の断面図を第
４図ａ，ｂに示す。同図ａは電子ビームを偏向し
ない場合の電子ビームの水平方向の集束の状態を
示す図である。図において従来の様に水平偏向電
極２６で集束された電子ビームは、その後、徐々
に発散されたビームになるが、本実施例の画像表
示装置においては、さらに第３格子状電極２７に
より高電界３４のしみ込みの形状がなめらかにな
り、集束が可能であるために電子ビーム幅をより
小さくすることができる。第３格子状電極２７の
貫通孔２４″の水平方向の開孔部の大きさは前記
電極片２６ａ，２６ｂの間隙と同等以上にした方
がより、その効果が著しくなる。また前記偏向電
極２６との間隔は電極間絶縁を保つために0.2mm
以上必要であるが、あまり間隔を保つと高電界の
しみ込みが大きくなり、集束の作用が少なくなる
ため1.2mmが限度である。

同図ａの構成において、電極２０に50ボルト、
電極２２に０ボルト、電極２１に−５ボルト、電
極２６に100ボルト、電極２７に250ボルト、電極
３２に７キロボルト印加した時の水平方向のビー
ム幅は200μであつた。さらに輝度を上げるため
に電極３２に９キロボルトを印加した場合、電極
２６の電圧を上げることなく、電極２７に350ボ
ルトを印加することにより、水平方向のビーム幅
を200μに維持することができる。

また同図ｂのごとく、電子ビームを図面の右方
向に偏向する場合、水平フオーカスのための電圧
100ボルトを基準に電極片２６ｂに80ボルト、電
極片２６ａに−80ボルトを印加する、すなわち電
極片２６ｂに180ボルト、電極片２６ａに20ボル
トを印加するとよい。また逆に左方向に偏向する
場合はこの逆の電圧を印加すればよい。実施例に
おいて、電極２０に50ボルト、電極２２に０ボル
ト、電極２１に−５ボルト、電極２６の電極片２
６ａに20ボルトから180ボルトを電極片２６ｂに
180ボルトから20ボルトを基準電圧からの差電圧
が等しくなる様に印加してやると、電極３２に９
キロボルトを印加した場合、表示範囲内で電子ビ
ームのビーム幅が200μ以下での偏向が可能とな
る。

以上の様な点から本発明の画像表示装置の特徴
は従来の画像表示装置と比較して、まず第１に高
解度の画像表示が可能であるということである。
すなわち水平方向の電子ビームの幅を200μ以下
にすることが可能であるために、たとえば、１mm
の画像表示内に２トリオ（赤、緑、青のストライ
プが２本ずつ）のカラー表示が可能であり、従来
の２倍の解像度を得ることができる。

第２に従来、水平方向のビーム幅を小さくする
ための偏向電極に印加する電圧が高く、しかも、
その電圧を階段状に切換えなければならないため
に偏向回路を駆動するため消費電力の他の回路に
対する割合が非常に大きなものになつていた。し
かし、本発明の画像表示装置は水平方向のビーム
幅を本発明に用いた電極により制御したために、
偏向電極に印加する電圧を軽減できるために消費
電力を非常に小さくすることができる。

第２に水平方向のビーム幅を小さくするために
は表示電極の電圧をあまり上げることができなか
つたために輝度の低い画像表示しかできなかつた
ものが、表示電極の電圧に左右されずにビーム幅
を小さくできるために輝度の高い画像を表示する
ことが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像表示装置の全体構成を示す
斜視図、第２図ａは従来の同画像表示装置の構成
における画面の水平方向のビーム集束状態を示す
断面図、第２図ｂは従来の同画像表示装置の構成
における画面の水平方向に偏向した場合のビーム
軌道を示す断面図、第３図は本発明の一実施例に
おける画像表示装置の基本構成を示す斜視図、第
４図ａは同画像表示装置の構成における画面の水
平方向のビーム集束状態を示す断面図、第４図ｂ
は同画像表示装置の構成における画面の水平方向
に偏向した場合のビーム軌道を示す断面図であ
る。 １２…外囲器、１３…背面電極、１４…線状熱
陰極、１５…電子ビーム作り出し電極、１６…ス
リツト状貫通孔、１８…絶縁性基板、１９…第１
の偏向電極、２０…第１格子状電極、２１…第２
格子状電極、２２…電極、２４，２５…貫通孔、
２６…第２の偏向手段、２６ａ，２６ｂ…電極
片、２７…第３格子状電極、２８…加速電極、２
９…平板状電極、３０…螢光体層、３１…メタル
バツク層、３２…表示電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の熱陰極を有する電子源と、前記電子源
   から放射された電子ビームを変調するための複数
   の電子ビーム制御電極と、電子ビームを偏向する
   ための複数の偏向電極と、電子ビームを加速する
   ための加速電極と、電子ビームの衝突により発光
   する蛍光体層を有する表示板とを備え、前記偏向
   電極と前記加速電極との間に前記電子ビーム制御
   電極と同軸の複数の開孔部を有する格子状電極を
   前記偏向電極と0.2mm以上1.2mm以下隔てて配設
   し、前記表示板からの高電界のしみ込みを前記開
   孔部に形成したことを特徴とする画像表示装置。 ２ 格子状電極の水平方向の開孔部の大きさがそ
   の前方に配設された前記偏向電極間の間隙の大き
   さと同等以上であ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 格子状電極が偏向電極に対して±300V以内
   の電圧を印加されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の画像表示装置。