JPH06350944A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏平形陰極線管による画像表示装置に於て、
絶対輝度を上げるため背面電極の電極電圧を深くしたと
きも、常に線陰極の寿命が長い画像表示装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】 ビーム引き出し電極の電極電圧を調整し、線
陰極とその近傍の空間電位との電位差を変化させ、線陰
極の電子放出量を規格値内に抑える画像表示装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクリーン上の画面を
垂直方向に複数の区分に分割したときのそれぞれの区分
毎に電子ビームを発生させ、各区分毎にそれぞれの電子
ビームを垂直方向に偏向して複数のラインを表示し全体
として画像を表示する画像表示装置に関するものであ
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、集束電極５、
水平偏向電極６、垂直偏向電極７、スクリーン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４．４mm、
本数は１９本設けられているものとして、前記線陰極を
２イ〜２ツとする。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ツまで順番に一
定時間ずつ電子ビームを放出するように制御される。

【０００５】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。

【０００６】ビーム引き出し電極３は線陰極２イ〜２ツ
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
て設けられた貫通孔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。

【０００７】次に制御電極４は線陰極２イ〜２ツのそれ
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１１４本の制
御電極用導電板１５ａ〜１５ｎ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、映像信号の画素に対応して、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。

【０００８】集束電極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、電子ビームを集束している。

【０００９】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。各画素
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。

【００１０】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１２ライン分偏
向している。そして２０個で構成された垂直偏向電極７
によって、１９本の線陰極のそれぞれに対応する１９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２２８本の水平走査ラインを描いている。

【００１１】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。

【００１２】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メタルバック、カー
ボンも塗布されている。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。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点鎖線でで仕切られた１つの区画の拡大図
を図４に示す。

【００１３】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１２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１
mm、垂直方向４．４mmである。尚図４ではＲ、Ｇ、Ｂの
各々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。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。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。ただしビーム制御電極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。

【００１４】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。

【００１５】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、ビーム出し電極３にはＶ３、集束電極５にはＶ
５、スクリーン８にはＶ８の直流電圧を印加する。

【００１６】パルス発生回路３９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を作成する。
図６にそのタイミング図を示す。図５に示すように、線
陰極駆動回路２６は、線陰極駆動パルスを受けて駆動パ
ルスが高電位の間は、線陰極２を加熱する。この時、加
熱されている線陰極２は、背面電極１とビーム引出し電
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に加えら
れている電位のほうが高くなるため、線陰極からは電子
が放出されない。

【００１７】また一方、駆動パルスが低電位の間、線陰
極２は電子を放出する。即ち、この時の線陰極２は背面
電極１と電子ビーム引き出し電極３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の周辺に於ける
電位よりも線陰極２に加えられている電位の方が低くな
るため、線陰極２から電子が放出される。

【００１８】以上の説明から明らかなように、１９本の
線陰極２イ〜２ツより、それぞれ低電位の駆動パルス
（イ〜ツ）が加えられた１２水平走査期間のみ電子が放
出される。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ツまで順次１２走査期間ずつ電位を切
り替えて行けば良い。

【００１９】次に偏向部分の説明を行う。図５に示すよ
うに、偏向電圧発生回路４０は、ダイレクトメモリアク
セスコローラ（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）４
２、水平偏向信号発生器４３ｈ、垂直偏向信号発生器４
３ｖ等によって構成され、垂直偏向信号ｖ、ｖ′及び水
平偏向信号ｈ、ｈ′を発生する。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２２８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フィールド及び第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からデータを読みだ
して垂直偏向信号発生器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４
２に記憶された垂直偏向位置情報は１２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、偏向信号
に変換された波形もほぼ１２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。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いる。
従って１フレーム間に４５６水平走査期間表示するとし
て、４５６×６＝２７３６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１３６８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、水平偏向信
号発生器４３ｈ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。

【００２０】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ツのうちの低電
位の駆動パルスが印加され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１１４区分に分割され、１１４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
毎にビーム制御電極４によってビームの通過量が制御さ
れ、集束電極５によって集束された後、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。

【００２１】かくして、各水平ラインのラスターは１１
４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。

【００２２】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
１４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(63.
5μsec) のうちの水平表示期間（約 50μsec）に、前記
１１４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６８４個（１１４
×６）のサンプリングパルスＲａ１〜Ｒｎ２を順次発生
する。前記６８４個のサンプリングパルスがそれぞれ１
１４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１１４個に区分したときのそれぞれの
２画素分のＲ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の各映
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１１４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１１４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。

【００２３】保持された信号は１１４個のスイッチング
回路３５ａ〜３５ｎに加えられる。スイッチング回路３
５ａ〜３５ｎはそれぞれがＲ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ
２、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、ｇ２、ｂ２
によって同時に切り替え制御される。前記スイッチング
パルスｒ１、ｇ１、ｂ１、ｒ２、ｇ２ｂ２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〜３５ｎを切り替えＲ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ
２、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。各ス
イッチング回路３５ａ〜３５ｎの出力は、１１４組のパ
ルス幅変調回路（以下ＰＷＭ回路と称す）３７ａ〜３７
ｎ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ＰＷＭ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１１４本の導電板１５ａ〜１５ｎにそれぞれ個別に加
えられる。また、パルス幅を調整することにより、画面
の明るさを変化させている。

【００２４】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、水平偏向信号発生器４３ｈによる電子ビームＲ
１、Ｇ１、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、Ｒ
２、Ｇ２、Ｂ２についても同様に制御されて、各画素の
Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２各蛍光体の発光が
その画素の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なり、各画素が入
力の映像信号にしたがって発光表示されるのである。

【００２５】かかる制御が１ライン分の１１４組（各２
画素ずつ）分同時に実行されて、１ライン２２８画素の
映像が表示され、さらに１フィールド２２８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。

【００２６】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、及び垂直同期信号Ｖでタイミングをコントロー
ルしている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ここで従来の背面電極
の電極電圧では絶対輝度が低いため、背面電極の電極電
圧を深くする必要があった。絶対輝度を上げるため、背
面電極電圧を深くすると、線陰極近傍の空間電位勾配が
急になり、線陰極と背面電極及びビーム引き出し電極と
の相対距離のばらつきによって、線陰極とその近傍の空
間電位との電位差がばらつき、線陰極からの電子放出量
が変化し、電子放出量が規格値を越え、線陰極の寿命が
短くなるという問題を有していた。

【００２８】本発明は上記問題に当たり、背面電極の電
極電圧を深くして絶対輝度を上げても、寿命が短くなら
ない画像表示装置を提供するものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の画像表示装置はビーム引き出し電極の電
極電圧を変化させ、線陰極とその近傍の空間電位との電
位差を一定値内にし、線陰極からの電子放出量を規格値
内に調整するものである。

【００３０】

【作用】本発明は上記した構成によって、線陰極とその
近傍の空間電位との電位差を一定値内にし、線陰極から
の電子放出量を規格値内に調整し、線陰極の寿命を長く
するものである。

【００３１】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を用いて
説明する。

【００３２】図１は本画像表示装置を横からみた背面電
極からビーム引き出し電極までの空間電位勾配を示した
もので、図２は線陰極の近傍の空間電位勾配を示したも
のである。ここで（ロ／ハ）が空間電位勾配、（ａ，
ａ’，ａ”）が線陰極とその近傍の空間電位との電位差
であり、線陰極はまさに電子ビームを放出している状態
である。

【００３３】図２において、一つの画像表示素子内で線
陰極が複数あるため、線陰極と背面電極及びビーム引き
出し電極との相対距離がばらつく時、線陰極近傍の電位
勾配が急なため線陰極とその近傍の空間電位との電位差
（ａ）が大きく変化する（ａ’，ａ”）線陰極が出てく
る。ここで、電子放出量が規格値を越えたとき、ビーム
引き出し電極の電極電圧を低くし、線陰極とその近傍の
空間電位との電位差を小さくし、線陰極からの電子放出
量を規格値内におさえようとするものである。

【００３４】すなわち、一つの画像表示素子内に複数あ
る全ての線陰極が規格値を超えないようにビーム引き出
し電極の電極電圧を調整するものである。

【００３５】また線陰極からの電子放出量が規格値より
小さいときは、ビーム引き出し電極の電極電圧を高く
し、線陰極とその近傍の空間電位との電位差を大きく
し、規格値に近づけ絶対輝度の向上をはかることができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、背面電極の電極
電圧を深くしたときも、線陰極からの電子放出量が規格
値を越えることなく、常に絶対輝度も高く寿命も長くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における空間電位勾配を示す模
式図

【図２】本発明の実施例における空間電位勾配を示す拡
大図

【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】駆動回路の拡大図

【図６】図５の動作説明のための各部波形図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビーム源としての線陰極と、電子ビーム
   を制御する背面電極及びビーム引き出し電極と、前記電
   子ビームの流量を制御するビーム引き出し電極と、前記
   電子ビームを集束する集束電極と、前記電子ビームを水
   平方向に偏向する水平偏向電極と、垂直方向に偏向する
   垂直偏向電極と、前記電子ビームが衝突するスクリーン
   を有する画像表示装置に於て、 上記ビーム引き出し電極の電極電圧を変化させて電子ビ
   ームの総量を調整することを特徴とする画像表示装置。