JPH04319234A - 平面型表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蛍光体面に電子放射
して発光する平面型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば特開昭６３−１８４２３９
号公報に示されるような従来の平面型表示装置の一部を
示す斜視図であり、１は支持体に接続され通電すること
によって電子を放射する電子放射源としての線状熱陰極
、２はこの線状熱陰極１の上面を覆う断面楕円形状の有
孔カバー電極である。

【０００３】この有孔カバー電極２は、電子を通過させ
るための多数の小孔３を有しており、適当な電圧を印加
することで上記線状熱陰極１から電子が引き出される。 ４はこの有孔カバー電極２によって引き出された電子に
より励起されて赤、緑、青に発光する３種の蛍光体５が
内面側にドット状に塗膜され、さらにその上に導電性を
持たせるためのアルミ膜（図示せず）が形成された前面
ガラスであり、このアルミ膜に１０〜３０ｋｖ程度の電
圧を印加することにより電子が加速され、蛍光体５を励
起し発光させる。

【０００４】６は、この前面ガラス４と上記線状熱陰極
１との間に介在し、上記有孔カバー電極３によって引き
出され、前面ガラス４へ向かう電子を通過あるいは遮断
する制御電極部である。図７（ａ）にその分解構成図を
示すように、前面ガラス４上の画素に対応する電子通過
孔７を有する絶縁基板８と、その絶縁基板８の下面に画
素の１列ずつに対応して配列され、電子通過孔９ｂを有
する短冊状の金属電極９ａからなる第１の制御電極９と
、同様に電子通過孔１０ｂを有して絶縁基板８の上面に
画素の１行ずつに対応して配列された短冊状の金属電極
１０ａからなる第２の制御電極１０とから構成される。 図８は制御電極部の断面図であるが、金属電極９ａ、１
０ａはそれぞれ直交する方向で配設されている。 これら第１、第２の制御電極９、１０の各金属電極９ａ
、１０ａは、それぞれ短冊状の金属からなり、また図７
（ｂ）に示すように、各電子通過孔９ｂ，１０ｂは電子
通過孔７に対応する部分に多数の小孔１１をあけてメッ
シュ状に形成している。

【０００５】なお、図示していないが、前面ガラス４の
周囲はさらに下方に向かってわん曲しながら伸び、背面
電極１２の下で閉じており、内部は真空に保たれている
。各電極は側面に設けられた封止部から外部へ電気的に
接続されている。

【０００６】次に動作について説明する。線状熱陰極１
から放出された熱電子は、線状熱陰極１に印加された電
圧に対して約５〜３０ｖ高い電圧を有効カバー電極２に
印加することにより、熱電子はこの電極に引き寄せられ
、制御電極部６に達する。なお、ここで線状熱陰極１の
動作中に印加されている平均電圧を０ｖとして基準の電
圧とする。有孔カバー電極２の楕円柱形状、第１の制御
電極９の位置、およびそれぞれの金属電極９ａへの印加
電圧を調整することにより、上記第１の制御電極９の任
意の１本の金属電極９ａの前面での電子流密度がほぼ均
一になるようになっている。

【０００７】制御電極６の動作については上記特開昭６
３−１８４２３９号公報には説明されていないが、例え
ば特開昭６２−１７２６４２号公報および特開平１−１
２６６８８号公報などに記載されているような一般のマ
トリックス型ディスプレイと類似であり、以下の通りで
ある。即ち、上記のように第１の制御電極９のうち１本
の金属電極９ａのみプラス電圧となり他は０ｖまたはマ
イナス電圧となっていれば、線状熱陰極１から放出され
た熱電子はこのプラス電圧の１本の金属電極９ａにのみ
引き寄せられ、その金属電極９ａの各電子通過孔９ｂを
通って絶縁基板８の電子通過孔７に入っていく。そして
この電子通過孔７に入った電子はそのまま全てが前面ガ
ラス４側へ通過するのではなく、電子通過孔７上部に配
置された第２の制御電極１０のうち例えば４０〜１００
ｖの電圧が印加されている金属電極１０ａの電子通過孔
１０ｂのみ電子が通過し、他の０ｖまたはマイナス電圧
となっている金属電極１０ａの電子通過孔１０ｂは通過
せず、電子通過孔７内に止まる。従って、第１の制御電
極９のうちプラス電圧の印加されたオン状態の１本の金
属電極９ａと、第２の制御電極１０のうちプラス電圧が
印加されている金属電極１０ａとの交点の電子通過孔７
のみで電子が通過する。そして、その通過電子によりそ
の電子通過孔７に対応する画素の位置の蛍光体が発光し
、画面表示が行われる。よって、上記交点が所望の位置
に対応するように各金属電極９ａ，１０ａへの電圧印加
を制御することにより、所望の画像表示が行える。例え
ば、第１の制御電極９のうち金属電極９ａを１本ずつ順
次走査してオン状態とし、それにに同期させて発光させ
るべき位置に対応する第２の制御電極１０中の金属電極
１０ａをオン状態とし、これを人間の目に感じない程度
の周期、例えば１秒あたり６０画面繰り返す（走査）す
ることにより画像が表示される。

【０００８】また、各画素の輝度は、第２の制御電極１
０の各金属電極１０ａをオン状態とする時間により制御
している。すなわち、第１の制御電極９のオン状態時間
をｔｙ　とすると、所定位置の画素をＰ％の輝度にする
場合、その位置に対応する第２の制御電極１０の金属電
極１０ａのオン状態時間ｔｘ　をＰｔｙ　／１００とす
ればよい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の平
面型表示装置では、電子が第２の制御電極を通過した後
に広がり、その電子通過孔に対応した画素の位置の蛍光
体に正確に当てることができない。そのため、となりの
画素にも電子が当り、コントラスト、解像度、色純度が
低下するという問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電子の広がりを防止することに
よってコントラスト、解像度、色純度の優れた平面型表
示装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る平面型表
示装置は、蛍光体と制御電極部の間にほぼ制御電極部に
接触して介在し、電子通過孔を有し、さらに制御電極部
とは電気的に絶縁され、通過電子収束電圧が印加される
収束電極とを備えたものである。また、収束電極と蛍光
体までの距離をＬｍｍ、蛍光体に印加する電圧を電子放
射源の電圧を基準の０ｖとしてＶａ　ｋｖ、収束電極の
厚さをｈｍｍ、電子通過孔の中心軸相互間の距離が最短
である任意の２本の中心軸を含む平面上で、収束電極と
制御電極部のそれぞれの電子通過孔の蛍光体側の巾をＤ
ｍｍ、ｄｍｍとすると、 ０．５≦Ｌ／Ｖａ　≦１．５ （Ｄ−ｄ＋０．７）／２≦ｈ≦２．５ｄ１．１ｄ≦Ｄ なる関係を満たすようにしたものである。

【００１２】さらに、後の実施例に示すように、第１、
第２の制御電極に関して、少なくとも、蛍光体側の第２
制御電極は、制御電極部の電子通過孔の側面部分内部ま
で、電極を延長させてもよい。

【００１３】

【作用】図３は、制御電極部６及び収束電極１３の電子
通過孔の近傍の等電位線の状態を示している。この発明
における収束電極は、図３（ａ）の収束電極なしの場合
と、図３（ｂ）の収束電極有りの場合の等電位線の比較
に示すように、収束電極を設けることにより、等電位線
が電子通過孔に深く入り込み、その結果、等電位線の傾
きが大きくなり、等電位線に直交する方向に働らく電子
に作用する力が、等電位線の傾きが大きいほど中心に向
うことになり、電子ビーム１６の広がりを抑える働きを
生じる。

【００１４】なお、電子ビームの広がりを防止する作用
に関しては、ｈ、Ｄ、ｄ、Ｌ、Ｖａ間に密接な関連があ
り、これらに関する上記３条件式によって、さらに詳細
に説明する。

【００１５】収束電極のｈ、Ｄと制御電極ｄの関係に関
しては、次の実験により、電子ビームの広がりについて
試験を行った。ｄが０．４である場合を中心にして、電
子通過孔が少数のみ開けられている制御電極に対して、
電子の広がりを観測するために均一に蛍光体を塗布した
前面ガラスを用い、Ｌ／Ｖａ　＝１．５（Ｖａ　＝１０
ｋｖ、Ｌ＝１５ｍｍ）に固定し、厚さ、電子通過孔の径
を部分によって変化させた収束電極を用いて、電子の広
がりを輝度分布で測定した。その結果を図４に示す。な
お、収束電極の印加電圧については、制御電極との間に
放電を生じない範囲である、収束電極と制御電極の電圧
差が最大±２００ｖ以内で試験を行ない、図４には、こ
の内、収束電極の印加電圧の最良の結果のデータを示し
ている。図において、９０％の光量が分布する範囲の直
径が制御電極の電子通過孔の直径ｄ以下の場合を○印、
以上の場合を×印で示す。

【００１６】この図から（Ｄ−ｄ＋０．７）／２≦ｈ、
Ｄ≧１．１ｄを満せば電子の広がりを小さくできること
がわかる。さらに電子軌道計算と、この実験結果とを対
応させ、異なるｄにおいて同程度の広がりとなる範囲を
計算したが、ほとんど図４の結果と変らず、（Ｄ−ｄ＋
０．７）／２≦ｈ、Ｄ≧１．１ｄを満せばよいことがわ
かった。

【００１７】１．１ｄ≦Ｄの条件は収束電極の電子通過
孔が制御電極の電子通過孔より大きくなければならない
ことを示しているが、これは次のように説明される。

【００１８】図５は電子軌道を計算した例である。電子
ビーム１６は制御電極部の電子通過孔内で焦点をむすん
でいるが、これは、蛍光体の高電圧が孔内に入り込み強
い電界レンズが作られていることを示している。この電
界レンズは制御電極、収束電極の印加電圧にはそれほど
影響されず、その形状に関係しており、収束電極の電子
通過孔の径が制御電極の電子通過孔と同程度の場合、焦
点がその厚さ分だけ蛍光体側にずれるのみで広がりは変
化しない。一方、収束電極の電子通過孔の径が制御電極
の電子通過孔に比較してわずかに大きいと、焦点があま
り変化せず、焦点を通過直後の特に広がりに影響する部
分で、広がりを抑えるように収束電極が作用するためで
ある。このことによって１．１ｄ≦Ｄの式の条件が与え
られる。

【００１９】また、収束電極の厚さｈは大きいほど広が
りを抑える効果は強く、一定のｈに対しては収束電極の
電子通過孔の径には最適値があって，Ｄが大きくなるに
従って収束電極の電界が影響しなくなり、これによって
Ｄの増加に併って、ｈが増加する（Ｄ−ｄ＋０．７）／
２≦ｈ式の条件が与えられると考えられる。

【００２０】一方ｈに関しては、収束電極を厚くすると
輝度が低下する。この原因は電子軌道を計算した結果か
ら、ななめに制御電極の電子通過孔に入射した電子が収
束電極の電子通過孔に当っていることが判明した。ｈ≦
２．５ｄの場合には輝度の低下は小さく、特にｈ≦１．
５ｄの場合はほぼ輝度の低下がないことがわかった。

【００２１】また、収束電極と蛍光体間の距離Ｌと蛍光
体印加電圧Ｖａ　に関しては、一般に、Ｖａ　を低くす
ると電子ビームの径が大きくなるが、Ｌ／Ｖａ　≦１．
５であれば、他の条件を選定することにより、電子ビー
ムの広がりを小さくすることができることがわかった。 一方Ｌが小さいと、収束電極と蛍光体間で真空放電を生
じるため、Ｌ／Ｖａ　≧０．５の条件が必要となる。

【００２２】また、制御電極について、制御電極部の電
子通過孔の側面部分内部まで電極を延長することにより
、従来例に示す様な、制御電極の電子通過孔を加工の困
難なメッシュ状の小孔構成とする必要がなくなり、従来
同様の蛍光体画素のオン−オフ制御特性は維持して、加
工の困難さを回避できる。

【００２３】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の実施例による電子通過孔の中心
軸相互間の最短距離が０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲
にある精細度平面型表示装置の一部を示す斜視図であり
、線状熱陰極１、有孔カバー電極２、前面ガラス４、蛍
光体５、絶縁性基板８、背面電極１２は上記従来例と同
様のものである。

【００２４】６の制御電極部には画素に対応した円形の
電子通過孔があり、上記制御電極部の蛍光体側には、上
記制御電極部６と同様に円形の電子通過孔１４を有する
収束電極１３が設けられている。

【００２５】図２は制御電極部６から蛍光体までの断面
正面図である。絶縁基板８には両側から円錐状に開いた
電子通過孔７をあけ、その線状熱陰極側には第１の制御
電極の金属電極９ａ、蛍光体側には第２の制御電極の金
属電極１０ａが取り付けてある。それぞれの金属電極は
電子通過孔７の内側まで入り込んでいる。制御電極部の
蛍光体側には絶縁物１５を中間に介して収束電極１３が
取り付けられている。

【００２６】ここで、収束電極１３から蛍光体５までの
距離をＬｍｍ、蛍光体５に印加する電圧をＶａ　ｋｖ、
収束電極１３の厚さをｈｍｍ、電子通過孔の中心軸相互
間の距離が最短である任意の２本の中心軸を含む平面上
で、収束電極１３と制御電極部６のそれぞれの電子通過
孔の蛍光体側の巾をＤｍｍ、ｄｍｍとする。また、各々
の電子通過孔の中心軸間の最短距離Ｐｍｍをピッチと呼
ぶ。

【００２７】本実施例においては、図２において、次の
各値を設定した。 Ｖａ　＝１０ｋｖ、Ｌ＝８ｍｍ、ｈ＝０．５ｍｍ、Ｄ＝
０．４５ｍｍ、ｄ＝０．４ｍｍ、Ｐ＝０．６ｍｍ

【００
２８】上記の値は、次式を満足している。 ０．５≦Ｌ／Ｖａ　≦１．５ （Ｄ−ｄ＋０．７）／２≦ｈ≦２．５ｄ１．１ｄ≦Ｄ また、本実施例の特性の実測によると、収束電極と蛍光
体間の真空放電がなく、輝度低下の少ない、また、従来
装置に比較して、大巾に電子ビームの広がりが押えられ
た平面型表示装置が得られることが実証できた。

【００２９】さらに、第１、第２の制御電極の金属電極
を制御電極部の電子通過孔の内側まで入り込ませること
により、従来のメッシュ状の電子通過孔の代替ができ、
制御電極の製作が容易となった。

【００３０】実施例２．なお、上記実施例では制御電極
と収束電極のそれぞれに円形の電子通過孔を設けたもの
を示したが、それぞれの電子通過孔の形状は特に円形で
なくてもかまわない。例えば、電子通過孔の形状は正方
形でもよい。

【００３１】実施例３．また、上記の実施例においては
電子放射源側の制御電極を順次１本ずつオン状態にして
走査しているが、この順次１本ずつというのは、インタ
ーレースで１本おきに順次１本ずつたとえば最初は奇数
列、次は偶数列というように交互に走査してもよく、ま
た蛍光体側の制御電極をその延長方向に垂直にその中点
を通る面で電気的に分割し、その両側で独立に電圧を印
加できるようにして、その両側で電子放射源側の制御電
極を別々に同時に１本ずつオン状態になるように走査す
る方式などもあり、この場合も同様に効果を奏する。。

【００３２】これらの実施例にいおては、電子放射源は
線状の熱陰極と有孔カバー電極で構成しているが、これ
はこのような形式でなくとも要は電子を放射し、電子放
射源側の走査しているオン状態の制御電極の前面に電子
を供給することができるものなら同様な効果を奏する。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば密閉容
器内に設けられた蛍光体に電子を放射する電子放射源と
、通過電子制御電圧が印加される制御電極部と、上記蛍
光体と制御電極部の間にほぼ制御電極部に接触して介在
し、電子通過孔を有し、さらに制御電極部とは電気的に
絶縁されている通過電子収束電圧が印加される収束電極
を備え、さらに、収束電極と蛍光体までの距離をＬｍｍ
、蛍光体に印加する電圧をＶａ　ｋｖ、収束電極の厚さ
をｈｍｍ、上記電子通過孔の中心軸相互間の距離が最短
である任意の２本の中心軸を含む平面上で、収束電極と
制御電極部のそれぞれの電子通過孔の蛍光体側の巾をＤ
ｍｍ、ｄｍｍとすると ０．５≦Ｌ／Ｖａ　≦１．５ （Ｄ−ｄ＋０．７）／２≦ｈ≦２．５ｄ１．１ｄ≦Ｄ なる関係を満たすように構成したので、制御電極部を通
過した後に電子が広がることを防ぎ、コントラスト、解
像度、色純度が優れた平面型表示装置が得られるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による平面型表示装置を示
す斜視図である。

【図２】この発明の一実施例による制御電極近傍の断面
正面図である。

【図３】この発明の収束電極の動作を説明する等電位線
図である。

【図４】この発明の電子ビームの収束特性を示す特性図
である。

【図５】この発明の制御電極近傍の電子軌道特性を示す
特性図である。

【図６】従来の平面型表示装置を示す斜視図である。

【図７】従来の平面型表示装置の制御電極部を示す分解
構成図である。

【図８】従来の平面型表示装置の制御電極部を示す断面
図である。

【符号の説明】

１　　電子放射源 ５　　蛍光体 ６　　制御電極部 １３　　収束電極 １４　　収束電極の電子通過孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　密閉容器内に設けられた蛍光体に電子
   を放射する電子放射源と、この電子放射源と上記蛍光体
   との間に介在し、電子通過孔を有し、通過電子制御電圧
   が印加される制御電極部を備えた平面型表示装置におい
   て、上記蛍光体と制御電極部の間にほぼ制御電極部に接
   触して介在し、上記電子通過孔に対応して電子通過孔を
   有し、さらに制御電極部とは電気的に絶縁されていると
   ともに通過電子収束電圧が印加される収束電極を備え、
   さらに、収束電極と蛍光体までの距離をＬｍｍ、蛍光体
   に印加する電圧をＶａ　ｋｖ，収束電極の厚さをｈｍｍ
   、上記電子通過孔の中心軸相互間の距離が最短である任
   意の２本の中心軸を含む平面上で、収束電極と制御電極
   部のそれぞれの電子通過孔の蛍光体側の巾をＤｍｍ、ｄ
   ｍｍとすると ０．５≦Ｌ／Ｖａ　≦１．５ （Ｄ−ｄ＋０．７）／２≦ｈ≦２．５ｄ１．１ｄ≦Ｄ なる関係を満たすことを特徴とする平面型表示装置。