JPH05314932A - 画像表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は平板ブラウン管等、真空管の中で内
部に電位勾配を有する画像表示素子において、コントラ
ストの向上を目的とする。 【構成】 蛍光膜上部２０にアルミニウム層１０１を形
成し、この厚みを調整することにより電子ビームの突入
時に発生する二次電子ビーム１０３の再突入効率を３０
％以下におさえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平板ブラウン管等、真
空管の中で内部に電位勾配を有する画像表示素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像表示素子の基本的な構造を図
３に示して説明する。

【０００３】この表示素子は後方からアノード側に向か
って順に背面電極１、ビーム源としての線陰極２、ビー
ム引き出し電極３，ビーム流制御電極４，収束電極５，
水平偏向電極６，垂直偏向電極７，スクリーン板８，等
々が配置されて構成されており、これらが真空容器の内
部に収納されている。

【０００４】ビーム源としての線陰極２は水平方向に線
状に分布する電子ビームを発生するように水平方向に張
られており、線陰極２はさらに垂直方向に間隔をもって
複数本（本説明では２イ〜２トの７本のみ示してい
る。）設けられている。本構成では線陰極の間隔は３m
m、本数は３０本設けられているものとして、前記線陰
極を２イ〜２マとする。前記線陰極の間隔は自由に大き
くとることはできず、後述する垂直偏向電極７とスクリ
ーン８の間隔により規制されている。これらの線陰極２
の構成として１０〜３０μｍφのタングステン棒の表面
に酸化物陰極材料を塗布している。前記の線陰極は後述
するように、上方の線陰極２イから下方の２マまで順番
に一定時間ずつ電子ビームを放出するように制御され
る。背面電極１は該当する線陰極以外の線陰極からの電
子ビームの発生を抑止すると共に、電子ビームをアノー
ド方向のみに押し出す作用もしている。図３では真空容
器は記していないが、背面電極１を利用して真空容器と
一体となす構造をとることも可能である。ビーム引き出
し電極３は線陰極２イ〜２マのそれぞれと対向する水平
方向に一定間隔で多数個並べ設けられた貫通孔１０を有
する導電板１１であり、線陰極２から放出された電子ビ
ームをその貫通孔１０を通して取り出す。次に制御電極
４は線陰極２イ〜２マのそれぞれと対向する位置に貫通
孔１４を有する垂直方向に長い導電板１５で構成されて
おり、所定間隔を介して水平方向に複数個並設されてい
る。本構成では１２０本の制御電極用導電板１５ａ〜１
５ｎが設けられている（図３では８本のみ図示してい
る）。制御電極４は前記ビーム引き出し電極３により水
平方向に区分された電子ビームのそれぞれの通過量を、
映像信号の絵素に対応して、しかも後述する水平偏向の
タイミングに同期させて制御している。収束電極５は、
制御電極４に設けられた各貫通孔１４と対向する位置に
貫通孔１６を有する導電板１７で、電子ビームを収束し
ている。

【０００５】水平偏向電極６は、前記貫通孔１６のそれ
ぞれ水平方向の両サイドに沿って垂直方向に複数本配置
された導電板１８，１８′で構成されており、それぞれ
の導電板には水平偏向用電圧が印加されている。各絵素
ごとの電子ビームはそれぞれ水平方向に偏向され、スク
リーン８上でＲ，Ｇ，Ｂの各蛍光体を順次照射して発光
している。本構成では、電子ビームごとに２トリオ分偏
向している。垂直偏向電極７は、前記貫通孔１６のそれ
ぞれ垂直方向の中間の位置に水平方向に複数本配置され
た導電板１９，１９′で構成されており、垂直偏向用電
圧が印加され、電子ビームを垂直方向に偏向している。
本構成では、一対の電極１９，１９′によって１本の線
陰極から生じた電子ビームを垂直方向に８ライン分偏向
している。そして３１個で構成された垂直偏向電極７に
よって、３０本の線陰極のそれぞれに対応する３０対の
垂直偏向導電体対が構成され、スクリーン上８に垂直方
向に２４０本の水平走査ラインを描いている。

【０００６】前記に説明したように本構成では水平偏向
電極６，垂直偏向電極７をそれぞれ複数本クシ状に張り
巡らしている。さらに水平，垂直の各偏向電極間の距離
に比べるとスクリーン８までの距離を長く設定すること
により、小さな偏向量で電子ビームをスクリーン８に照
射させることが可能となる。これにより水平，垂直共偏
向歪みを少なくすることが出来る。

【０００７】スクリーン８は図３に示すように、ガラス
板２１の裏面に蛍光体２０をストライプ状に塗布して構
成している。また図示していないがアルミニウム層も塗
布されている。蛍光体２０は制御電極４の１つの貫通孔
１４を通過する電子ビームを水平方向に偏向することに
よりＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体対を２トリオ分照射する
ように設けられており、垂直方向にストライプ状に塗布
している。

【０００８】図３において、スクリーン８に記入した破
線は複数本の線陰極２のそれぞれに対応して表示される
垂直方向の区分を示し、２点鎖線は複数本の制御電極４
の各々に対応して表示される水平方向の区分を示す。破
線，２点鎖線で仕切られた１つの区画の拡大図を図４に
示す。図４に示すように、水平方向では２トリオ分の
Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光体、垂直方向では８ライン分の幅を有
している。１区画の大きさは本例では水平方向１mm，垂
直方向３mmである。

【０００９】尚図４ではＲ，Ｇ，Ｂの各々の３色の蛍光
体はストライプ状に図示しているが、デルタ状に配置し
ても良い。ただしデルタ状に配置したときはそれに適合
した水平偏向，垂直偏向波形を印加する必要がある。

【００１０】尚図４では説明の都合で縦横の寸法比が実
際のスクリーンに表示したイメージと異なっている。

【００１１】また本構成では、制御電極４の１つの貫通
孔１４に対してＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体が２トリオ分設けら
れているが、１トリオ分あるいは３トリオ分以上で構成
されていても良い。ただし制御電極４には１トリオ、あ
るいは３トリオ以上のＲ，Ｇ，Ｂ映像信号が順次加えら
れ、それに同期して水平偏向をする必要がある。

【００１２】次にこの表示素子を駆動するための駆動回
路の動作を、図５を参照して説明する。まず電子ビーム
をスクリーン８に照射して表示する駆動部分の説明を行
う。電源回路２２は表示素子の各電極に所定のバイアス
電圧を印加するための回路で、背面電極１にはＶ１、ビ
ーム引き出し電極３にはＶ３、収束電極５にはＶ５、ス
クリーン８にはＶ８の直流電圧を印加する。線陰極駆動
回路２６は、垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈを用いて
線陰極駆動パルス（イ〜マ）を作成する。図６にそのタ
イミング図を示す。各線陰極２イ〜２マは図５（イ〜
マ）に示すように、駆動パルスが高電位の間に電流が流
れて加熱されており、駆動パルス（イ〜マ）が低電位の
期間に電子を放出するように加熱状態が保持される。こ
れにより３０本の線陰極２イ〜２マより、それぞれ低電
位の駆動パルス（イ〜マ）が加えられた８水平走査期間
のみ電子が放出される。高電位が加えられる期間には、
背面電極１とビーム引き出し電極３とに加えられている
バイアス電圧によって定められた線陰極２の周辺におけ
る電位よりも線陰極２イ〜２マに加えられている電位の
方が高くなるため、線陰極からは電子が放出されない。
１画面を構成するには、上方の線陰極２イから下方の線
陰極２マまで順次８走査期間ずつ電位を切り替えて行け
ば良い。

【００１３】次に偏向部分の説明を行う。偏向電圧発生
回路４０は、ダイレクトメモリアクセスコントローラ
（以下ＤＭＡコントローラと称す）４１、偏向電圧波形
記憶用メモリ（以下偏向メモリと称す）４２、デジタル
−アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器と称す）４３ｈ，
４３ｖ等によって構成され、垂直偏向信号ｖ，ｖ′およ
び水平偏向信号ｈ，ｈ′を発生する。

【００１４】本構成においては垂直偏向信号に関して、
オーバースキャンを考慮して、１フィールドで２４０水
平走査期間表示している。またそれぞれのラインに対応
する垂直偏向位置情報を記憶しているメモリアドレスエ
リアを第１フィールドおよび第２フィールドに分けそれ
ぞれ１組のメモリ容量を有している。表示する際は該当
の偏向メモリ４２からデータを読み出してＤ／Ａ変換器
４３ｖでアナログ信号に変換して、垂直偏向電極７に加
えている。前記の偏向メモリ４２に記憶された垂直偏向
位置情報は８水平走査期間毎にほぼ規則性のあるデータ
で構成されており、Ｄ／Ａ変換された波形もほぼ８段階
の垂直偏向信号となっているが前記のように２フィール
ド分のメモリ容量を有して、各水平走査線毎に位置を微
調整できるようにしている。

【００１５】また水平偏向信号に対しては、１水平走査
期間に６段階に電子ビームを水平偏向させる必要性と水
平走査毎に偏向位置を微調整可能なようにメモリを持っ
ている。従って１フレーム間に４８０水平走査期間表示
するとして、４８０×６＝２８８０バイトのメモリが必
要であるが、第１フィールドと第２フィールドのデータ
を共用しているために、実際には１４４０バイトのメモ
リを使用している。表示の際は各水平走査ラインに対応
した偏向情報を前記偏向メモリ４２から読み出して、Ｄ
／Ａ変換器４３ｖでアナログ信号に変換して、水平偏向
電極６に加えている。要約すると、垂直周期のうちの垂
直帰線期間を除いた表示期間に、線陰極２イ〜２マのう
ちの低電位の駆動パルスを印加している線陰極から放出
された電子ビームは、ビーム引き出し電極３によって水
平方向に１２０区分に分割され、１２０本の電子ビーム
列を構成している。この電子ビームは、後述するように
各区分毎に制御電極４によってビームの通過量が制御さ
れ、収束電極５によって収束された後、図６に示すよう
にほぼ６段階に変化する一対の水平偏向信号ｈ，ｈ′を
加えられた水平偏向電極１８，１８′等により、各水平
表示期間にスクリーン８のＲ１，Ｇ１，Ｂ１およびＲ
２，Ｇ２，Ｂ２等の蛍光体に順次、水平表示期間／６ず
つ照射される。かくして、各水平ラインのラスターは１
２０個の各区分毎に電子ビームをＲ１，Ｇ１，Ｂ１およ
びＲ２，Ｇ２，Ｂ２に該当する映像信号によって変調す
ることにより、スクリーン８の上にカラー画像を表示す
る事ができる。

【００１６】次に電子ビームの変調制御部分について説
明する。まず図５において、信号入力端子２３Ｒ，２３
Ｇ，２３Ｂに加えられたＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号は、１
２０組のサンプルホールド回路組、３１ａ〜３１ｎに加
えられる。各サンプルホールド組３１ａ〜３１ｎはそれ
ぞれＲ１用，Ｇ１用，Ｂ１用、およびＲ２用，Ｇ２用，
Ｂ２用の６個のサンプルホールド回路で構成されてい
る。サンプリングパルス発生回路３４は、水平周期（６
３．５μｓ）のうちの水平表示期間（約５０μｓ）に、
前記１２０組のサンプルホールド回路３１ａ〜３１ｎの
各々Ｒ１用，Ｇ１用，Ｂ１用、およびＲ２用，Ｇ２用，
Ｂ２用のサンプルホールド回路に対応する７２０個（１
２０×６）のサンプリングパルスＲａ１〜Ｒｎ２を順次
発生する。前記７２０個のサンプリングパルスがそれぞ
れ１２０組のサンプルホールド回路組３１ａ〜３１ｎに
６個ずつ加えられ、これによって各サンプルホールド回
路組には、１ラインを１２０個に区分したときのそれぞ
れの２絵素分のＲ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の
映像信号が個別にサンプリングされホールドされる。サ
ンプルホールドされた１２０組のＲ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ
２，Ｇ２，Ｂ２の映像信号は１ライン分のサンプルホー
ルド終了後に１２０組のメモリ３２ａ〜３２ｎに転送パ
ルスｔによって一斉に転送され、ここで次の１水平走査
期間保持される。保持された信号は１２０組のスイッチ
ング回路３５ａ〜３５ｎに加えられる。スイッチング回
路３５ａ〜３５ｎはそれぞれがＲ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ
２，Ｇ２，Ｂ２の個別入力端子とそれらを順次切り替え
て出力する共通出力端子とを有する回路により構成され
たもので、スイッチングパルス発生回路３６から加えら
れるスイッチングパルスｒ１，ｇ１，ｂ１，ｒ２，ｇ
２，ｂ２によって同時に切り替え制御される。

【００１７】前記スイッチングパルスｒ１，ｇ１，ｂ
１，ｒ２，ｇ２，ｂ２は、各水平表示期間を６分割し
て、水平表示期間／６ずつスイッチング回路３５ａ〜３
５ｎを切り替えＲ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の
各映像信号を時分割して順次出力し、パルス幅変調回路
３７ａ〜３７ｎに供給している。

【００１８】各スイッチング回路３５ａ〜３５ｎの出力
は、１２０組のパルス幅変調（以下ＰＷＭと称す）回路
３７ａ〜３７ｎに加えられ、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，
Ｇ２，Ｂ２の各映像信号の大きさに応じてパルス幅変調
され出力される。このパルス幅変調回路３７ａ〜３７ｎ
の出力は電子ビームを変調するための制御信号として表
示素子の制御電極４の１２０本の導電板１５ａ〜１５ｎ
にそれぞれ個別に加えられる。

【００１９】次に水平偏向と表示のタイミングについて
説明する。スイッチング回路３５ａ〜３５ｎにおけるＲ
１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の映像信号の切り替
えと、水平偏向駆動回路４１による電子ビームＲ１，Ｇ
１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の蛍光体への水平偏向の切
り替えタイミングと順序が完全に一致するように同期制
御されている。これにより電子ビームがＲ１蛍光体に照
射されているときには、その電子ビームの照射量がＲ１
制御信号によって制御され、以下、Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，
Ｇ２，Ｂ２についても同様に制御されて、各絵素のＲ
１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２各蛍光体の発光がそ
の絵素のＲ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の映像信
号によってそれぞれ制御されることとなり、各絵素が入
力の映像信号にしたがって発光表示されるのである。か
かる制御が１ライン分の１２０組（各２絵素ずつ）分同
時に実行されて、１ライン２４０絵素の映像が表示さ
れ、さらに１フィールド２４０本のラインについて上方
のラインから順次行われて、スクリーン８上に画像が表
示される。さらに上記の諸動作が入力映像信号の１フィ
ールド毎に繰り返されて、テレビジョン信号等がスクリ
ーン８に表示される。

【００２０】尚、本構成に必要な基本クロックは図５に
示すパルス発生回路３９から供給されており、水平同期
信号Ｈ、および水平同期信号Ｖでタイミングをコントロ
ールしている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像表示装置においては、真空容器（外
囲器）内に電位勾配が発生するため、スクリーン板８に
電子ビームが入射した際発生する二次電子が再びスクリ
ーン板８に再突入する。そのため、実際に発光している
部分の周囲にハレーションが発生し、コントラストを低
減する最大の要因となっていた。

【００２２】以下で図を参考にしながら上記の課題につ
いて説明を行なう。図１は本発明の画像表示装置に用い
られる画像表示素子の横から断面図である。図において
電極３〜７は詳細な説明を必要としないのでブロックで
示している。いま、線陰極２から発生した電子ビーム１
０２は電極ブロック３〜７によって偏向，発光サイズ制
限を受けてスクリーン板８に入射し発光する。この際、
最も線陰極２に近いアルミニウム層１０１で二次電子１
０３が発生するが、本画像表示素子では電極ブロック３
〜７が約２００Ｖと低電圧なのに対し、スクリーン板８
には８〜１０kVといった高電圧が加えられており、その
間の電位勾配から、二次電子１０３は再びアルミニウム
層１０１に再突入し、実際に発光させている部分の周囲
にハレーションが発生する。

【００２３】本発明は、この二次電子のアルミニウム層
への再突入を低減させようとするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の画像表示素子は、蛍光膜上部のアルミニウ
ム層の厚みを調整し、電子ビームの突入時に発生する二
次電子ビームの再突入効率を３０％以下におさえるとい
う構成を備えたものである。

【００２５】

【作用】本発明は上記した構成により、実際に発光させ
ている部分の周囲に発生するハレーションを低減し、コ
ントラストのある、メリハリのついた美しい画像を表現
することができる。また、本画像表示素子をキャラクタ
ディスプレイとして使用しても、視認性の良い文字をく
っきりと表現することができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例におけるアルミニウ
ム層の厚みの設定方法について図面を参照しながら、説
明を行なう。図２は、アルミニウム層１０１の厚さをパ
ラメータとしたときの、電子の入射エネルギー対エネル
ギー透過率の関係を示したグラフである。

【００２７】いま、図１において、アウミニウム層１０
１が厚さ１０００Åであり、１０kVの電位が加わってい
るとする。この場合、線陰極２（電位

【００２８】

【外１】

【００２９】０Ｖ）から発生した電子ビーム１０２は、
上記アルミニウム層１０１との間でその電位勾配により
加速され、１０keVの入射エネルギーをもって上記アル
ミニウム層１０１に照射される。標的がアルミニウムの
場合、入射した電子の１８％は二次電子１０３として後
方に散乱され、上記二次電子１０３のエネルギーは約６
keVになることは周知の事実である。上記後方に散乱さ
れた二次電子１０３は、上記電位勾配により６keVのエ
ネルギーによって再びアルミニウム層１０１に突入す
る。ここで、図２より、アルミニウム層１０１の厚さが
１０００Åの場合、入射電子（１０keV）のエネルギー
透過率は９２％、二次電子（６keV）のエネルギー透過
率は６４％である。いま、アルミニウム層１０１の厚さ
を２０００Åにした場合、入射電子，二次電子のエネル
ギー透過率は、それぞれ７７％，１６％となる。よっ
て、アルミニウム層１０１の厚さを１０００Å→２００
０Åにした場合、入射電子のエネルギー透過率（輝度に
比例）は、９２％→７７％となり、輝度も若干おちる
が、二次電子のエネルギー透過率（ハレーションに比
例）は６４％→１６％と極端に低減する。しかし、極端
にアルミニウム層１０１の厚さを増加させると、輝度が
大きく下がるため、適度な厚さが要求される。実験によ
り、アルミニウム層の電圧が１０kVの場合、厚みは２０
００〜３５００Å、９kVの場合、１５００〜３０００
Å、８kVの場合、１５００〜２０００Åが適当である。

【００３０】以上のように、アルミニウムの厚みを調整
することにより、若干の輝度低下内で、ハレーションを
大幅に低減することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、アルミニウム
層の厚みを調整し、輝度低下の必要最低限内でハレーシ
ョンを大幅に減少させ、コントラストのあるメリハリの
ついた美しい画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における画像表示素子の側面
断面図

【図２】アルミニウム層の厚さをパラメータとしたとき
の電子エネルギー対エネルギー透過率の関係を示したグ
ラフ

【図３】画像表示素子の分解斜視図

【図４】スクリーンの拡大正面図

【図５】駆動回路の回路図

【図６】図５の動作説明のための各部波形図

【符号の説明】

１ 背面電極 ２ 線陰極 ８ スクリーン板 ２０ 蛍光体 ２１ ガラス板 １０１ アルミニウム層 １０２ 電子ビーム １０３ 二次電子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェースプレートと背面ガラスあるいは背
   面金属板とを有する真空外囲器と、上記真空外囲器内に
   配置された電子ビーム源と、上記電子ビーム源から放射
   された電子ビームを制御する制御電極と、上記フェース
   プレートの内面に形成され電子ビームの突入により発光
   する蛍光膜と、上記蛍光膜上部にあり発光能率を向上さ
   せるアルミニウム層とを備え、上記アルミニウム層は、
   上記電子ビームの突入時に発生する二次電子ビームの再
   突入効率を３０％以下におさえるべく厚みに設定された
   ことを特徴とする画像表示素子。
2. 【請求項２】フェースプレート上のアルミニウム層の電
   圧が１０kVの場合、厚みが２０００Å以上３５００Å以
   下、９kVの場合、１５００Å以上３０００Å以下、８kV
   の場合、１５００Å以上２０００Å以下であることを特
   徴とする請求項１記載の画像表示素子。