JPH0746579B2

JPH0746579B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH0746579B2
Application number: JP27719286A
Authority: JP
Inventors: 準西田; 薫冨井; 博深山; 義和河内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS63131445A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、カラーテレビジョン受像機，計算機の端末デ
ィスプレイ等に用いる平板形の画像表示装置に関するも
のである。

従来の技術最近、薄形表示装置が画像，文字等のディスプレイ分野
で盛んに利用されるようになってきた。これら薄形表示
装置として平板形映像管がある。本出願人は先に特開昭
60−189848号、特開昭60−193242号公報に平板形映像管
を提案した。

以下、第８図を参照してその構成について説明する。実
際は真空外囲器であるガラス容器内に各電極を内蔵した
構成が採られるが、図においては内部電極を明確にする
ため真空外囲器は一部を除いて省略している。また画
像，文字等を表示する画面の水平、垂直方向を明確にす
るため、フェースプレート部に水平方向Ｈ及び垂直方向
Ｖを図示している。垂直方向に長い線状カソード101が
等間隔で独立して複数本配置され、この線状カソード10
1はタングステン線の表面に酸化物陰極が形成されてい
る。線状カソード101の本数、並びに配置される間隔は
任意であり、例えば表示画面サイズが10インチであると
すると、配置される間隔は約10mmで、20本の線状カソー
ド101が垂直方向に約160mmの長さで配置される。線状カ
ソード101を挾むように線状カソード101と離隔する画面
部であるフェースプレート部102と、線状カソード101と
近接する垂直走査電極103が配置されている。垂直走査
電極103は水平方向に細長く、等ピッチで、且つ電気的
に分割されて絶縁支持体104上に支持されている。これ
らの垂直走査電極103は、例えば通常のテレビジョン画
像を表示するのであれば垂直方向に水平走査線の数（NT
SC方式では約480本）と同等の独立した電極として形成
する。なお、垂直走査電極103は水平走査線数の1/n本で
も良い。線状カソード101とフェースプレート102との間
には線状カソード101側より順次第１グリッド電極（以
下、G₁電極と称す）105、第２グリッド電極（以下、G₂
電極と称す）106、第３グリッド電極（以下、G₃電極と
称す）107及び第４グリッド電極（以下、G₄電極と称
す）108が配置されている。G₁電極105は線状カソード10
1に対応した部分に開孔109（第９図参照）を有する面状
電極が各隣接する線状カソード101間で互いに分割さ
れ、個々の電極に映像信号を印加してビーム変調を行な
う。G₂電極106とG₃電極107はG₁電極105と同様な開孔11
0,111（第９図参照）を有し、垂直方向に分割されてい
ない。G₄電極108はG₂電極106,G₃電極107の開孔110,111
と同じか、或は垂直方向に比べて水平方向に広い開孔11
2（第８図参照）を有する。G₄電極108とフェースプレー
ト102の間には水平偏向電極113A,113B,113Cが各線状カ
ソード101からの電子ビーム直進軸と対称で、且つ線状
カソード間隔と同じ間隔で配置されている。各水平偏向
電極113A,113B,113Cは絶縁支持体114の表面にメッキ、
或は真空蒸着等の手段により形成され、水平フォーカ
ス、並びに、水平偏向を行なう。フェースプレート102
の内面には蛍光体115とメタルバック電極116から成る発
光層が形成されている。蛍光体115はカラー表示の際に
水平方向に順次赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のストラ
イプ、若しくはドットとして形成される。

次に上記平板形映像管の動作について説明する。第９図
において線状カソード101に電流を流してこれを加熱
し、G₁電極105、垂直走査電極103には線状カソード101
の電位とほぼ同じ電圧を印加する。この時G₁電極105,G₂
電極106に向って線状カソード101から電子ビームが進行
し、各電極105,106に設けられた開孔110,111部を電子ビ
ームが通過するように線状カソード101の電位よりも高
い電圧（100〜500V程度）をG₂電極106に印加する。ここ
で電子ビームがG₁,G₂電極105,106の各開孔110,111を通
過する量を制御するには、G₁電極105の電圧を変化させ
ることによって行なう。G₂電極106の開孔部111を通過し
た電子ビームはG₃電極107,G₄電極108,電子ビームを挾ん
で対向する水平偏向電極113A,113B,113Cと進むが、これ
らの電極には蛍光面で電子ビームが小さいスポットとな
るように所定の電圧が印加される。ここで垂直方向のビ
ームフォーカスはG₄電極108の開孔112の出口で形成され
る静電レンズで行なわれ、水平方向のビームフォーカス
は水平偏向電極113A,113B,113Cに印加される各中心電圧
を変化させることによって得ることができる。またこの
水平偏向電極113A,113B,113Cは各々に２系統の共通母線
113A−a,b,113B−a,b,113C−a,bによって接続され、こ
れらの母線を通じて水平走査周期の鋸歯状波、或は階段
状波の偏向電力が各々の水平フォーカス電圧と同時に重
畳され、各々の電子ビームは所定の幅で水平方向に偏向
される。偏向された電子ビームは蛍光体115を刺激して
画面上で発光像を形成する。この時、カラー画像等を得
るには、上記のように各電子ビームが蛍光体115を水平
走査する時、電子ビームが入射している各色の蛍光体と
対応した色の変調信号をG₁電極105に印加すれば良い。

次に垂直走査について第10図及び第11図を参照して説明
する。上記のように線状カソード101を取り囲む空間の
電位を線状カソード101の電位よりも正、或は負の電位
となるように垂直走査電極103の電圧を制御することに
より線状カソード101からの電子の発生は制御される。
この時、線状カソード101と垂直走査電極103との距離が
小さければ線状カソード101からの電子ビームのON,OFF
を制御する電圧は小さくて済む。垂直走査電極103に
は、インタレース方式を採用している場合、最初の１フ
ィールド目においては垂直走査電極103Aより１水平走査
期間（1H）のみ電子ビームが発生する（以下ON）信号
が、次の1H間には103Cに電子ビームがONになる信号が、
以下順次、垂直走査電極１本置きに1H間のみ電子ビーム
がONになる信号が印加され、画面下部に相当する103Xが
終了すると最初の１フィールドの垂直走査が完了する。
次の第２フィールド目は垂直走査電極103Bにより、同時
に1H間のみ電子ビームがONとなる信号が印加され、最終
的に103Yまでの走査によって１フレームの垂直走査が完
了する。

また上記平板形カラー陰極線管のように水平方向に多数
の電子ビーム発生源を有する陰極線管を用いたテレビ画
像表示のためのG₁電極に印加する信号処理系統いつい
て、第12図，第13図を参照して説明する。テレビ同期信
号142をもとにタイミングパルス発生器144では後述する
回路ブロックを駆動させるタイミングパルスを発生させ
る。先ず、その中の１つのタイミングパルスで復調され
た映像141をA/Dコンバータ143にてディジタル信号に変
換し、1H間の信号を第１のラインメモリー145に入力す
る。1H間の信号が全て入力されると、その信号は第２の
ラインメモリー146に同時に転送され、次の1Hの信号が
また第１のラインメモリー145に入力される。第２のラ
インメモリー146に転送された信号は1H間記憶保持され
ると共に、D/Aコンバーター（或はパルス幅変換器）147
に信号を送り、ここで元のアナログ信号（或はパルス幅
変調信号）に変換され、これを増幅して陰極線管の各G₁
電極105に印加される。ここでラインメモリーは時間軸
変換のために用いられるもので、その具体的な説明を第
13図を用いて行なう。表示画面領域を走査するために用
いられる電子ビームの数（即ちカソード本数）をＡ本と
すると、或1H間の映像信号151の映像信号挿入時間ＴをT
/Aに分割し、分割された個々の期間の映像信号の時間軸
をＡ倍してＴ時間に延長し、この信号152をそれぞれの
対応するG₁電極105に印加する。このようにして1H全体
に亘っての画像が表示され、これを垂直走査によって順
次行なうことによって、全体の画像を画面上で合成する
ことができる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら以上のような構成では線状カソード101は
垂直走査電極103とG₁電極105間全域にわたり垂直走査電
極103とG₁電極105との間にある一定の間隔を保って維持
されねばならず、例えば第14図（ａ）に示すように垂直
走査電極103から一定の距離を保つ固定台座151に一端を
固定し、他端はバネ152によって架張され、かつ垂直走
査電極103と一定の間隔を保ち固定される。当然G₁電極
とも一定の距離に保たれる。この線状カソード101は直
径15〜20μｍの金属細線に酸化物陰極材料が塗布された
ものであり、短端固定された弦を構成し、外部からの機
械的衝撃もしくは電磁的振動に結合して振動が発生し易
く、その結果線状カソード101とG₁電極105間距離が時間
的に変動することとなり、放出電流量がその振動周期に
より変調されることとなる。これは表示画像のゆらぎの
原因となるのみならず、振幅の大きい場合は線状カソー
ド101が垂直走査電極103、或はG₁電極105と短絡し線状
カソード101を破損させる原因ともなる。この振動を抑
制する手段としては、第14図（ａ）（ｂ）に示すように
線状カソード101の片端又は両端に金属又は絶縁細線153
を接触させることにより振動を吸収させることが実施さ
れて来た。特に外部からの機械的衝撃等に対してはその
効果を発揮し、実用的にカソード振動による画像ゆらぎ
を無視し得る状態に保つことが実証されている。

しかしテレビ画像を再生する場合を考えると、その映像
信号が線状カソード101、G₁電極105間に印加される場
合、その映像信号の振動数或はその高調波成分が、架張
された線状カソード101の固有振動数或はその高調波成
分と結合して、カソードに振動が発生するのは避け難
く、画像のゆらぎを完全に取り除くことは困難であっ
た。

本発明は上記の原因で発生する線状カソード101の振動
をも防止又は抑制することによって、ゆらぎの極力少な
い画像の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段真空外囲器内に配された線状カソードの張力又は実効的
長さを可変させることにより線状カソードの固有振動数
をずらせることにより上記目的を達成するものである。

作用本発明は上記の構造により、平板形映像管等に用いられ
る線状カソードが外部振動源の振動数に同調して振動が
発生する場合、固有振動数をずらすことにより振動源と
の電気的結合を疎にしてこれをさけることができるか
ら、カソード振動による画像のゆらぎを防ぎ、カソード
が振動して他の電極に接触して引き起される損傷をさけ
ることが出来、装置の信頼性向上を図ることができる。

実施例以下図面とともに本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例を説明するための線状カソ
ード部の構成図である。

第１図において11はガラス板等の絶縁基板であり、12は
その上に形成した垂直走査電極である。一般にはガラス
板上の金属薄膜又は導電性酸化薄膜等を電気的に分離し
得るパターンを形成させて設ける。10は線状カソードで
タングステン等高融点金属線又は金属線の表面に陰極用
酸化物が形成されたものである。この線状カソード10は
一端は固定支持台20に固定され、他端はバネ21により一
定の張力Ｔで架張される。23は弾性を有する絶縁細線で
カソードに軽く触れ、カソードの振動を吸収するための
振動ダンパーで固定台22によって基板11にとりつけられ
る。この振動ダンパー23は絶縁細線の代りに金属細線上
に絶縁物を形成されたものも用いられる。バネ21上には
磁性体からなる磁極30がとりつけられる。又はバネ材自
身を磁性体で形成してもよい。この磁極30に対向して電
磁コイル31が設置される。

以上の構成を全体構造の中で説明する。

第１図は第８図に示す平板形陰極線管の線状カソード部
の一部を示したものであり、絶縁基板11上に電子ビーム
を垂直方向に走査するための切換え用垂直走査電極12が
所定のピッチで配置されている。その他の電極部分およ
びフェースプレート部は第８図と同一である。線状カソ
ード10は垂直走査電極12と第一グリッド（G₁）電極13と
の間にG₁電極13の電子ビーム透過孔に位置合わせをし、
かつ垂直走査電極12とG₁電極13との間隔を一定に保って
架張される。この線状カソード10は数10ミクロン以下の
直径のタングステン線等上に酸化物陰極が形成されたも
のを用い、バネ21で一定の張力が保たれるように架張さ
れる。図は一方の端部を固定支持台20に溶接等の手段に
より固定し、反対端をバネ21に同様の手段で固定した状
態を示している。このバネ21の作用により、線状カソー
ド10には一定の張力が与えられる。このバネ21には磁性
材料からなる磁極30が同様に溶接等の手段で取りつけら
れる。この磁極30に相対して電磁コイル31が絶縁基板11
上にコイル固定台32により固定される。この電磁コイル
31に電流を流すことにより磁極30は引き寄せられ、従っ
て線状カソード10の張力を増加させることが出来る。

つぎにこの線状カソード10の両端部には一端を絶縁基板
11上に固定台22により固定され、他端は開放状態で各線
状カソード10に接触しているフレキシブルな金属細線、
又はガラスファイバー等の絶縁細線からなる線状カソー
ド上に発生した振動を吸収する振動ダンパー23が配置さ
れる。このダンパー効果のみでは、外部から線状カソー
ド10の固有振動数又はその高調波成分が連続的に振動源
として存在する場合、完全に振動を除去するのが困難で
あるので、その場合はカソード架張の張力Ｔを変化させ
て外部振動源の振動数と線状カソードの固有振動数とを
ずらせることにより振動を除去しようとするものであ
る。

第２図には本発明の動作系統を示す。線状カソード10は
バネ21で架張されていてかつ図示されていないヒーター
加熱電源により通電され熱電子放出が可能な状態（通常
約650℃以上）に加熱されている。放出された熱電子はG
₁電極13の開孔部を通過して発光層（第８図116）の方に
導かれるが、このビーム電流はG₁電極13〜線状カソード
10間の距離に依存する。すなわち線状カソード10に振動
が発生するとこの放出電流にゆらぎが生ずる。従ってカ
ソード近傍にビーム電流検知電極33を設置し、線状カソ
ード10からの放出電流を検出し、ゆらぎが発生したか否
かをカソード振動電流判定回路34により判定し、ゆらぎ
の発生した場合出力されるようにしておくことにより、
この出力を電流増幅器35で増巾し、波形整形した一定電
流を電磁コイル31に加えることにより、磁極30が移動
し、カソードの張力が変化する。この振動電流の検出原
理を第３図で説明する。301は線状カソード10に印加さ
れる映像信号であり、この信号の中にカソードの固有振
動の共振振動数foを含んでいると線状カソード10には振
動が発生する。302は垂直ブランキング信号がG₁電極13
に加えられる状態を示す。303はビーム電流検知電極33
に加えられる電圧を示す。即ち輝線消去区間のみ放出電
流を検知する。これは映像信号によるビーム変調の影響
をさけて振動による変化電流量を正しく検知するための
ものである。304はこの検知電極61に流れる電流例で、3
041は振動していない状態の電流、3042、3043は振動が
発生した場合の電流を示す。この電流3041を基準とし30
42、3043、…の電流をカソード振動電流判定回路34で比
較することにより、305に示すように振動が発生してい
る場合は差の電流出力が現れる。この出力を増幅整形し
た波形の信号306により電磁コイル31を動作させ、カソ
ード張力を変化させる。従って外部振動源の周波数に対
し線状カソード10の固有振動数が変化し、共振状態を解
くことにより、振動ダンパー23の効果ですみやかに線状
カソード10に発生した振動を抑制することが出来る。第
４図（ａ）（ｂ）には本発明の第２の実施例を示す。第
１図と同様に垂直走査電極12の形成された絶縁基板11上
に、垂直走査電極12と一定の間隔を保って線状カソード
10が設置される。線状カソード10は一端がバネ21で架張
されるが、他端は圧電接合素子61に固定される。この圧
電接合素子61は片端が固定台62によって絶縁基板11に固
定され、線状カソード10が固定される端部は開放端とな
っている。線状カソード10の両端には振動吸収用の振動
ダンパー23が配置されるところも第１図の場合と同様で
ある。この振動ダンパー23は片端のみでもその効果は期
待される。この圧電接合素子61の端子63、64に所定の電
圧を印加すると電歪効果により、開放端部がｙ方向に歪
曲する。そのため線状カソード10の張力が変化してカソ
ード振動の固有振動数を変化させることができる。振動
抑制効果としては第一の実施例と同様に第３図に示すよ
うに振動時の放出電流を垂直帰線区間に検知して、この
出力電圧を圧電接合素子61の端子63、64に加えればよ
い。これらはまた別の電源を用いて圧電接合素子61を駆
動しておき、振動検知出力に応じて、この電源を切り換
え又は変化させて作動させてもよい。さらにこの圧電接
合素子61以外に２種の熱膨脹係数の異る材料の接合から
なるバイメタルの如き、電気入力により機械的変位の得
られるものは全て有効である。

本発明の第３の実施例を第５図に示す。線状カソードは
絶縁基板上に片端を固定支持台に固定され、他端はバネ
に固定され一定の張力で架張される。カソードは熱電子
を放出させるために約600〜700℃に加熱されるが、線状
カソードの場合多くはカソード線自体に電流を流し加熱
される。第１図、第４図にはこの様子は省略されてい
る。線状カソード10が伸び、バネ21が戻ることにより張
力Ｔが変化することはよく知られている。従って第３図
に示すようにビーム電流検知電極33に流れ込む電子流が
振動カソード電流と判定した場合は、カソード電源切換
素子を動作させカソード加熱電源81からカソード加熱電
源82に、又はこの逆に切り換える。これにより加熱電流
が変化し、カソード温度が変化して熱膨脹により張力Ｔ
が変動して線状カソード10の固有振動数が変化して振動
源に同調する事をさけることができる。この場合カソー
ド温度が若干変動しても電子放出に影響の与えない空間
電荷制限状態で動作させる必要があることは言うまでも
ない。

第４の実施例は第６図に示される。上記実施例と同様に
垂直走査電極12の形成された絶縁基板11上に垂直走査電
極12と一定の間隔を保ち線状カソード10がバネ21により
架張され他端を固定支持台20に固定される。この固定支
持台20から一定距離を保ち、絶縁基板11上に図示される
ようにｚ方向に歪曲し得るように配置された圧電接合素
子71を支持台73により固定される。この圧電接合素子71
上に線状カソード10に対して先端を有する支点片72を設
ける。一方他の実施例と同様にカソード10の両端もしく
は片端に振動吸収用ダンパー23が支持台22によって絶縁
基板11に固定される。この圧電接合素子71はその電極端
子74、75に電圧を印加することにより開放端部がｚ方向
に歪曲する。この場合圧電接合素子71上に設置した支点
片72が線状カソード10に接触するように支点片72と線状
カソード10との距離を定めておく。他の実施例と同様に
外部振動源の振動数が線状カソード10の固有振動数に同
調して線状カソード10に振動が発生した場合、その電流
変化分を検知して圧電接合素子71に印加する。従って支
点片72が線状カソード10に接触すれば、この点が線状カ
ソード10の弦振動の新らしい節となり、振動する線状カ
ソード10の実効長が変化したことになり、線状カソード
10の固有振動数が変化して振動が減衰する。この圧電接
合素子71は振動に応じて支点を線状カソード10に接触さ
せて、実効長を変化させるためのものであり、電磁石も
しくは熱膨脹係数の異る材料の接合からなるバイメタル
等電気信号により機械的変位を誘導するものであればよ
い。弦の固有振動数foは架張力をTo、長さｌ、密度ρと
したとき、ｎを整数としてと表わされることはよく知られている。従って外部振動
源となる交流電界の周波数を変化した場合の振動の発生
する特性を実験的に求めたものの一例を第７図に示す。
これは約300mmの長さのカソードを張力約40grで架張さ
れた場合の特性で、横軸は周波数、縦軸は振動状態を示
す振動検知電流を示す。中心周波数約1100Hzに対して±
35Hzで振動は完全に同調範囲からずれる。即ち約±３％
の周波数ずれを起せばよいことを意味する。従って張力
の必要変動量は±６％であり、これを線状カソードに張
力Ｔを与えているバネを可変して変化させればよいこと
がわかる。一般にバネ荷重の±10％程度の変化では、バ
ネの伸びとは比例関係にあり、本発明によれば張力を±
10％以上可変することも容易であり、カソードが外部振
動源に同調して振動が起れば電流の変化として検知しカ
ソードの固有振動数を変化させて振動持続を防ぐ。

同様に第４の実施例によれば固有振動数を10％変化させ
るには長さｌをほゞ10％変化させればよいから、その位
置に振動の節となる支点を振動検知により設置すること
により容易に線状カソードの固有振動数を変化させ、振
動発生を回逃することができる。

発明の効果以上のように本発明は平板形の画像表面装置においてバ
ネによって一定張力に架張され、片端もしくは両端に振
動を吸収するダンパーが設置された各線状カソードに対
し、張力を変化させるか又は線状カソードの実効長を変
化させることにより、外部振動源の振動数に同調するこ
とをさけ、線状カソードに発生する振動を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を説明するための平板形
画像表示装置の線状カソード部構成図、第２図は本発明
の動作機能を説明する電気系統図、第３図は本発明にお
いて線状カソードの振動を動作上検出するための各電極
電圧、電流とを示す波形図、第４図（ａ）、（ｂ）は本
発明の第２の実施例を説明するためのカソード部構成
図、第５図は本発明の第３の実施例における動作機能を
説明する系統図、第６図は本発明の第４の実施例を示す
カソード部構成図、第７図は本発明の効果を説明するた
めのカソードが外部振動源に同調して振動する特性を実
測した特性図、第８図は本発明の適用される平板形画像
表示装置の一例を示す斜視図、第９図は第８図の平板形
画像表示装置の一部横断面図、第10図は第８図の平板形
画像表示装置の垂直走査電極部の斜視図、第11図は第８
図の平板形画像表示装置の垂直走査動作を説明するため
の波形図、第12図および第13図は第８図の平板形画像表
示装置の信号処理系統の回路図およびその動作説明波形
図、第14図（ａ）、（ｂ）は従来の平板形画像表示装置
の線状カソード部の斜視図およびその一部側面図であ
る。 10…線状カソード、11…絶縁基板、12…垂直走査電極、
21…バネ、22…固定台、23…振動ダンパー、30…磁極、
31…電磁コイル固定台、33…ビーム電流検知電極、34…
カソード振動電流判定回路、35…電流増幅器、61、71…
圧電接合素子、62…固定台、72…支点片、81、82…カソ
ード加熱電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空外囲器内に少なくとも一本の線状カソ
ードと、線状カソードを加熱して発生する電子ビームを
偏向する手段と、電子ビームの照射により発光する蛍光
体と、線状カソードの片端または両端に設けられ、前記
線状カソードの固有振動数を制御する手段とが配され、
前記線状カソードから放出される電子流を一定時間毎に
計測しその時間的変動に応じて線状カソードの固有振動
数を変化させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】線状カソードの固有振動数を制御する手段
が線状カソードの架張力を制御する手段である特許請求
の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項３】線状カソードの固有振動数を制御する手段
が線状カソードの実効長を変化させる手段である特許請
求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項４】線状カソードの架張力を制御する手段が、
線状カソードの片端もしくは両端に磁極片を設け、これ
に近接して電磁コイルを配置し、この電磁コイルに電流
を流し、電磁コイルと磁極片の吸引力を変化させること
により、線状カソードの架張力を変化させることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の画像表示装置。
【請求項５】線状カソードの架張力を制御する手段が、
線状カソードの片端もしくは両端に圧電接合素子を設
け、これに電圧を印加することにより、線状カソードの
架張力を変化させることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の画像表示装置。
【請求項６】線状カソードの実効長を変化させる手段
が、線状カソードの片端もしくは両端にカソードに近接
して、カソード振動の節を形成する支点片を持つ圧電接
合素子を設置し、この圧電接合素子に電圧を印加するこ
とにより、支点片をカソードに接触もしくは分離させ、
カソード振動の実効長を変化させることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の画像表示装置。