JPS58150253A - 平板状デイスプレイ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は平板状ディスプレイ装置に係り、特に熱陰極か
ら放出された電子流を多数の孔部が穿設さｆ’ｌ、た平
面状の制御電極群及び加速電極により制御・加速し平面
状螢光面の所望の画素を発光させる平板状ディスプレイ
装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

平板状アイスプレイ装置としては、プラズマディスプレ
イ方式が文字表示に実用化されているが、高速走査で高
密度の画像が必要かテレビジョン受像用には発光能率に
限界があり実用的でない。

このためテレビジョン用としては電子流加速式の平板状
ディスプレイ装置が注目され、ている。この電子流加速
式については例えば米国特許第３９３５５０号明細書な
どに示されているように実質的に平面状の電子放出源を
もち、この′−電子流多数の孔部を治する平面状電極群
に与えた電圧の組合せによ峠制御し、更に後段で加える
加速電圧により加速してエネルギーを付加し、平面状の
電子放出源に対設［−だ平面状螢光面の所望の画素を発
光させるように々っている１、 このような電子加速式の平板状ディスプレイ装置として
は、例えば米国特許第２９６５８０１．　。

３４０８５２３．３９３５５００号各明細書などに示さ
れているように平面状の電子放出源をもち、この電子放
出源から真空中に電子流を放出し、この電子流を多数の
孔部を有する平面状電極群に与えた電圧の絹合せにより
制御し、更に後段で与える加速電圧により加速してエネ
ルギーを付加し、平面状の電子放出源に対設された平面
状螢光面の所望の画素に射突し発光させる基本的構造を
有している。

これら基本的な材料と物理的な原理は、加速された電子
流が螢光面を発光させる点では陰極線管と同様であり、
前述したエレクトロルミネッセンスなどが今後の革新的
材料の開発を持つ必要があ乙のに対して、現時点で陰極
線管が持っている高い発光効率を引きつき実現しうる唯
一の方式である。

この方式の実現のための最大の問題点は平面状の熱電子
放出源であυ、例えば前述した米国特許第３４０８５３
２号明細書では放射線反応または光電効果を利用した冷
陰極を基本とし、この冷陰極から放出される少址の電子
源をその而に対向ｌ〜て配設した多段の２次電子増倍電
棒で電子増幅し、必要な量の′ポ、子流を得るようにし
ている。この主旨とほぼ同様なものは特開昭５２−６７
９５７号公報などにも記載されている。これらに示され
た技術で既存の技術である熱電子陰極を用いたのは熱電
子放出の場合の必要な加熱用電力と、この消費電力によ
るデバイスの温度上昇を避けるためである。

しかし、これらは安定で均質な冷陰極と、電子増倍を得
るという困難な問題を有しており、容易に実現すること
が出来ない状況にある。

前述した欠点を解決するため、平板状ディスプレイ装置
として米国のＩ　ＢＥＥ　ｌＮＣｏＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
誌１９７３年１１月号２０巻１０５２ページ〜１０６１
ページに記載の直線状のフィラメントがあり、また前述
の米国特許第３９３５５００号明細書では、タングステ
ン線をヘアピン状に持ち上げた構造が示されており、更
に特開昭５１−１２３０５８号公報、特開昭５１−１３
５４６０号公報、特開昭５２−１１７５６号公報などで
は絶縁基板の上に形成１〜だ薄膜帯状の熱陰極を基本と
し、これを所要の部分のみ局部的に抵抗を高める工夫と
、走査に応じた加熱電力印加という技術を提案しでいる
。これらの技術は平面状に広がった熱電子陰極をより少
い消費電力で実現しようとする目的で外されたものであ
るが、平板状ディスプレイ装置としては必ずしも充分で
あるとは云えない。

即ち線状のタングステン線フィラメントは、これから広
い平面にわたって一様な電子ビームを得ることが困難で
あシ、またヘアピン構造及び薄膜陰極は共に加熱時の熱
エネルギーの基板への伝導損失が大きく、大面積の平板
状ディスプレイダを得るためには実状に合わない大きな
電力が必要である。

さらにまた、これらデバイスの試みは陰極が一様な面陰
極であるか、少くともそれに近づけた加熱源であり、分
割された陰極加熱源の場合は加熱電力削減のため、その
加熱源の数を極力少なくし、一つの加熱源で多くの画素
と面積を発光させることをねらっている。この例として
は米国特許第２５５ＥＨ１１９号明細書が面陰極、米国
特許第３９７９６３５号明細書、特開昭５２−１２２０
７５号公報、米国特許第３９２２５７８号明細書などに
おいては線状や帯状の陰極、前述１〜た米国特許第３９
３５５００号明細書がヘアピン形のポイント陰極を使用
し、この一つの陰極に偏向電極を組合わせて螢光面の所
定の面積を走査させている。

然るに１１１述したような１個の電子流源陰極で多くの
画素を発光させる場合、平板状ディスプレイ装置の信頼
性、消費電力駆動方法などの種々の問題点がある。

先ず第１は信頼性の点であるが、熱陰極方式の平板状デ
ィスプレイ装置は電子放出能力の低下と、ヒータ断線と
いう寿命磨耗現象からのがれられない。また信頼性にお
いては、この磨耗現象による不良に入る前の現象に偶発
事故があることが指摘されており、この偶発事故により
、ある確率でヒータ断線が発生する。この場合、前述し
た１個の電子流源１骸極により多くの画素の発光を行な
わせている構造においては、１個の陰極の事故はそのま
ま平板状ディスプレイ装置の致命不良となる。

この偶発事故はヒータ（熱陰極）を熱陰極支持体に固定
する工程において多発しており、これは固定時に熱陰極
支持体が微動するのが主要因と考えられる。

第２の消費電力の問題については、比較的侵く、太いヒ
ータを使用すると、画素間の不要な部分に対応するとこ
ろまで、とのヒータを発熱させることになり無用の電力
を使用する１２、まだヒータの伸びにより画素との相関
関係が狂うことになる。

第３の駆動方法については、ヒータが長いと、その両端
部の電位差が犬となシ、例えばＩＣなどを使用して駆動
する場合、このＩＣの駆動電圧に対して無視し得々い大
きさとなり、なんらかの補正手段を行なわない限シ、例
えばシェーディングなどの障害を発生し易い。

これらの問題点があるため、従来は小画面の平板状ナイ
スプレイ装置が実験的に試作されている程度であり、白
黒テレビジョン装置、カラーテレビジョン装置、その他
コンピュータ装置などの画像表示装置などにはいまだ主
として陰極線管が使用され、大画面例えば対角長が１ｍ
にもなると陰極線管では不可能であり、この性能を有す
るディスプレイ装置は実現していないのが現状である。

〔発明の目的〕 本発明は前述した従来の諸問題点に鑑みなさねたもので
あり、対角長が約１．２ｍであり、カラーテレビジョン
受像が可能ｆｉ７５０ＫＦの画素と、現用の陰極線管に
使用されている螢光体とにより、同等またはそれ以上の
発光輝度を得ることが可能であり、また陰極構造も１熱
陰極１画素と云う新規な構造からなり従来のように１個
の電子流源である陰極により多くの画素の発光を行なわ
せる構造よりも信頼性が高く、更に熱陰極の並列接続配
置と通電構体の改良により、陰極電力の最大値を１画素
当り１　ｍＷまで少なくすることが可能な平板状ディス
プレイ装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

即ち本発明は背面基板と内面に螢光体層−７’ｌｉ被着
形成された平板パネルからなる真空外囲器と、との真空
外囲器の内部に背面基板側からの順序で平行に配設され
ている熱陰極構体と、絶縁物を介して積重ねられ電子流
の通過孔部を有する第１制御電極群、第２制御電極群、
第１の加速電極及び螢光体層上に被着形成されたメタル
バックからなる加速電極からなり、熱陰極構体は第１、
第２の制御電極群及び第１の加速電極の通過孔部に対応
する位置にそれぞれ１個の熱陰極を正確に位置ぎめする
ために第１の制御電極群を配列固定ｌ〜だ第１の絶縁支
持板の対向に固定された陰極支持部材とこの陰極支持部
材と共にそれぞれの熱陰４ｔｌの端部を固定する陰極接
合支持部材とから寿る熱陰極構体と、陰極接合支持部材
に導接する陰極通電用金属条とこの陰極通電用金属条に
外部からの電圧を印加する陰極端子取出しリードからな
ることを特徴としており、熱陰極を第１制御電極群側と
ほぼ一体に構成し、各部品の熱膨張などによる位置変化
が発生しても、熱陰極からの電子流を制御電極構体によ
り極めて正確に螢光面の画素に射突させ得るようになさ
れた平板状ディスプレイ装置である。

〔発明の実施例〕

次に本発明の平板状ディスプレイ装置の一実施例を図に
従い説明する。

第１図は対角長が約１．２ｍの平板状ディスプレイ装置
（１）の外観斜視図であり、内部に背面基板と平面状螢
光面からなる真空容器と、この真空容器内に装着された
電子加速式の各電極と、真空容器の外側に設けられた透
明プラスチック板またはガラス板などからなる保護板（
２）と、この保護板（２）の周縁部に設けられた額縁状
の支持体（３）と、この支持体（３）のフランジ部（４
）に穿設された取付孔部（５）とから構成されている。

次に内部構造を第２図乃至第５図により説明すると、真
空容器の一部を形成する金属板などからなる図示しない
背面基板には絶縁部材からなる陰極支持構体（６）が所
定間隔をもって並設され、ゲッター用空間部を形成する
と共に次に説明する陰極通電構体が固定部材（６）を介
して固定されている。

次に陰極通電構体について説明する。

即ち、陰極通電構体は、両端の逆Ｕ字形の溝部を有する
コバールからなる陰極通電用金属条（８）が絶縁部材（
９）を介ｊ〜で並設されており、この陰極通電用金属条
（８）の両端の逆Ｕ字形の溝部には交互に銅からなる陰
極端子取出しリード（力が導接され、それぞれ外部電諒
に接続されるようになっている。

この様な構造の陰極通電構体上には陰極接合支持構体が
設けられている。

即ち陰極支持構体はガラスからなる第１の絶縁支持板（
１１）に所定間隔をもつようにフリットガラスにより並
設固定された陰極支持部材（１０）と、陰極接合支持部
材（１０ａ）との間にはヒーターをコイル状に巻き電子
放射物質を塗布した熱陰極（１０ｂ）の両端が挟持導接
されている。この陰極接合支持部材（１０ｇ　）は熱陰
極（１０ｂ）−素子毎に独立したものであり、この陰極
接合支持部材（１０ａ）を連接１７てなる部材にヒータ
ーを固定し電子放射物質を塗布後に、陰極接合支持部材
（１０ａ　）を−素子毎に切断し全鍍金や金蒸着などに
より耐酸化処理された陰極支持部材０〔に接合させるよ
うにしている。また第１の絶縁支持板（１１）には熱陰
極（１０ｂ　）−素子毎の対応する位置に電子流通過用
の孔部（ｌｌａ）が穿設されている。

この第１の絶縁支持板（ｌυ上には平板状ディスプレイ
装置（１）の垂直（Ｙ）方向に多数のリボン状の第１の
制御電極（１２＋群が互いに独立し平面状電極を形成す
るように並設されており、この第１の制御電極鰺には第
１の絶縁支持板（１１）の孔部（ｌｌａ）に対応する位
ｒｔにこの孔部（ｌｌａ）よりやや小さめの孔部（１２
ａ）が穿設されている。

次にこの第１の電極（１２１群からなる平面状電極−Ｌ
には第１の絶縁支持根囲と同様な第２の絶縁支持板０■
が設けられ、この第２の絶縁支持板（Ｉ■には孔部（ｌ
ｌａ）と同様な孔部（１３ａ）が穿設されている。

次にこの第２の絶縁支持板Ｕ上には平板状ディスプレイ
装置（１）の水平（３）方向に多数のリボン状の第２の
制御電極α４）群が互いに独立し、平面状電極を形成す
るように配設され、この第２の制御電極Ｉには第１の制
御電極（１２）の孔部（１２ａ）と同様な孔部（１，４
ａ）が穿設されている。

次にこの第２の制御電極Ｉ群からなる平面状電極上には
、第２の絶縁支持板０漕と同様な孔部（１５ａ）が穿設
された第３の絶縁支持板（Ｉ！５１が設けられている。

次にこの第３の絶縁支持板（１５）上には第２の制御電
極Ｉ群の孔部（１４ａ）と同様な孔部（１６ａ）が穿設
された平板状の加速電極（１６１が設けられている。

この加速電極（ＩＱ上には無機絶縁物からなる断面形状
がほぼ円形のスペーサａηを介して内面に画素を規則的
に設けた螢光面と加速電極となるメタルバック層が被着
形成され真空容器の一部を形成する平板パネル（Ｉ榎が
設けられている。

このような電子加速式の平板状ディスプレイ装置は平面
状の電子流放出源をもち、この電子流放出源である熱陰
極（１０ｂ）からの電子流を多数の孔部を有する第１及
び第２の制御電極（１２１（１４）群によ多制御し、更
に加速電極（Ｉ６）メタルバック層により加速してエネ
ルギーを付加し、平面状の電子流放出源であるそれぞれ
の熱陰極（Ｊｏｂ）に対設された平面状螢光面の所望の
画素に射突し、発光させる基本的構造を有している。

高精度の平面状の電子放出源を得るには熱陰極と、この
熱陰極に対設する制御・加速電極群の多数の孔部の位置
ずれが問題となるが、本実施例のように制御電極側の第
１の絶縁支持板０１）に熱陰極を設けることにより熱陰
極と制御・加速電極群との位置関係の狂いは生じにくく
なる。

さらに熱陰極（１０ｂ）を−水子毎に切断した陰極接合
支持部材（１０ａ）に接合することにより、各素子が独
立した状態にあるため、−素子の不良は不良素子に対設
する画素のみの不良にとどまり、ランダムな素子不良の
発生では画像上全く影響はない。

また陰極通電金属条（８）は第２の制御電極Ｑ４）群と
面角方向に配列することも可能でありこの陰極通電構体
の金属条（８）の寸法配列方向により消費電力が大きく
左右されるのでこのような配置にすることにより消費電
力を少くすることができる。

また陰極通電構体の陰極通電用金属条（８）と陰極端子
取出しリード（７）とは同一金属でないため、真空容器
の形成工程の加熱時、陰極通電用金属条（８）の変形が
あっても、陰極端子取出しリート責力端をフリーにし、
線膨張を吸収するようにした。

また陰極通電用金属条（８）の板厚は１龍以下と非常に
薄く、陰極通電用金属条（８）間が絶縁部材（９）によ
り接合され、また陰極通電用金属条（８）と陰極端子取
出しリート電力も接合されて一体化の陰極通電構体が構
成されている。

本実施例の陰極構造はガラス板からなる第１の絶縁支持
板（１１）と陰極支持部材ａ〔が固定され、この第１の
絶縁支持根囲と第１の制御電極（１２）群、第２の絶縁
支持板（１３１及び第２の制御電極（１４）群迄一体化
構造をなしているので、この陰極支持部材（１０）に固
定された熱陰極（１７１も一体化構造に入るだめ制御電
極（１２１（１４）と熱陰極（１０ｂ）との位置関係に
狂いが生じにくく高精度の組立が可能である。

また熱陰極が一素子毎に分離、独立した構造になってお
り一原子の不良は一画素の不良ですみ、ランダムな不良
は画像上全く影響がない構造である。

従って熱陰極から放出された電子流のばらつきが非常に
少なく均一で高精度な画像が得られる。

また陰極通電構体の陰極通電用金属条（８）と陰極端子
取出しリード（力が別金属のため真空容器の形成工程の
加熱時両者に変形があっても端部をフリーにして熱膨張
を吸収するようにしである。

〔発明の効果〕

上述のような構造からなる本発明の平板状ディスプレイ
装置は、次の様な効果がある。

第１に陰極支持部材、熱陰極、陰極接合支持部材が制御
電極側に固定されているので熱陰極と制御電極群との位
置関係に狂いが生じにくく高精度の組立が可能である。

第２に陰極接合支持部材がコイル状のヒーターを固定し
電子放射物質を塗布後１素子毎に切断されたのち陰極支
持部材に固定されるように々っているため電子放射物質
が不要部分に付着することによるガス放出による真空容
器内の真空度低下などを防止することができるし、また
制御電極群の孔部と熱陰極との位置関係のばらつきをな
くすことができる。

第３に熱陰極が１個毎に分離独立しているので１熱陰極
−１画素の関係が明確になり高輝度の画像が得られるし
、また低電圧駆動が可能であり、偏向電極などの複雑な
内部構造も必要とｌ〜ない。

君４に１熱陰極−１画素構造のため、ランダムな熱陰極
不良による画質への影響は極めて少ない。

第５に熱陰極に印加する外部電圧は陰極接合支持部材を
陰極通電用金属条に当接Ｌ　、かつこの陰極通電用金属
条の各端部には異なる金属からなる陰極端子取出しリー
ドから印加されるので、真空容器のｌｉｔ成工程の加熱
時に陰極通′ぼ用金属条の変形があっても陰極接合支持
部材及び陰極端子取出しリードにはほとんど無関係であ
り、平板状ディスプレイ装置としての品位が保持出来る
。

第６に本発明の構造にすることにより電気抵抗率の低い
銅を陰極端子−ソ出しリードに使用し、陰極通電用金属
条にコバールを使用し、この陰極通軍用金属条を第２制
御電極と直角方向に配列することにより電気抵抗率の低
下をはかり、更にこの陰極通電用金属条間に絶縁物から
なる支持板を設は消費電力損失を削減し得る一体化通電
構体とした。

第７に陰極支持部材をフリットガラスで第１の絶縁支持
板に接合する場合この陰極÷持部材の陰極接合支持部材
に接合する面が酸化し接合状態が非常に弱くなるため、
この面に全鍍金や金蒸着などの耐酸化処理を行なうこと
により陰極接合支持部材接合時の低下を防止し、平板状
ディスプレイ装置としての品質を良好にした。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の平板状ディスプレイ装置の
一実施例を示す図であり、第１図は外Ｍ。 図、第２図は内部構造の一部を示す斜視図、第３図は陰
極支持体、陰極通電構体及び陰極支持部材の関係を示す
分解斜視図、第４図は陰極通知′構体の要部拡大側面図
、第５図は陰極支持部材、熱陰極及び陰極接合支持部材
の関係を示す説明図である。 ６・・・陰極支持体　　　　７・・・陰極端子取出しリ
ード８・・・陰極通電用金属条　９・・・絶縁部材１０
・・・陰極支持部材　　１０ａ・・・陰極接合支持部材
１０ｂ・・・熱陰極　　　　　１１．１３．　＋５・・
・絶縁支持板１２．１４・・・制御電極　　１６・・・
加速電極１７・・・スヘ−”’１８・・・平板パネル代
理人　弁理士　井　上　−男

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）背面基板と、螢光面が内面に被着形成された平板
   パネルとにより形成される真空容器と、この真空容器の
   内部に背面基板側から順次配設された陰極通電構体及び
   熱陰極構体と、この熱陰４ｉ！ｉｉ構体のそれぞれの熱
   陰極に対設する位置にこの熱陰極からの電子流の通過孔
   部を有（，７、前記電子流を制御、加速して前記螢光面
   の規則的に定められた画素憔域を発光させるように絶縁
   板を介して配設された少くとも第１制御電極群、第２制
   御電極群及び加速電極を有する電極構体とからなり、前
   記熱陰極構体が前記熱陰極を並列に接続するように配設
   された陰極支持部材及び陰極接合支持部材とからなり、
   前記陰極通電構体が前記陰極接合支持部材に導接する陰
   極通電用金属条と、この陰極通電金属条に接続された陰
   極端子取出しリードからなることを特徴とする平板状デ
   ィスプレイ装置。
2. （２）熱陰極構体が第１制御電極群を配列固定したガラ
   ス板の対面に固定されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の平板状ディスプレイ装置。
3. （３）陰極接合支持部材がヒーターを並列に固定しこの
   ヒーターに熱放射物質を塗布後、各熱陰極毎に切断形成
   されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の平板状ディスプレイ装置。
4. （４）陰極接合支持部材と陰極通電用金属条とが載置状
   態で導接されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の平板状ディスプレイ・装置。
5. （５）　　陰極通電用金属条が絶縁部材を介して互いに
   絶縁されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の平板状ディスプレイ装置。
6. （６）陰極支持部材が第１制御電極群を配列固定したガ
   ラス板の対面にフリットガラスにより固定するために耐
   酸化処理がほどこされていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の平板状ディスプレイ装置。