JP3060655B2

JP3060655B2 - 平面型表示装置

Info

Publication number: JP3060655B2
Application number: JP3281324A
Authority: JP
Inventors: 量鈴木; 正人斉藤; 哲也白石; 卓也大平; 美子藤間; 敬二福山; 勁二渡部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 2000-07-10
Anticipated expiration: 2015-07-10
Also published as: DE69219432D1; KR930008702A; EP0539679B1; JPH05121014A; US5436530A; KR960015915B1; CA2075698C; DE69219432T2; EP0539679A1; CA2075698A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子ビームを利用した
平面型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は例えば同出願人の先願である特
願平２−２２７６８、特願平２−４１６０１に示される
ような従来の平面型表示装置の一部を示す断面斜視図で
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。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を有して
おり、適当な電位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。この線状熱陰極１と有孔カバー
電極２、さらに平行に並んだ有孔カバー電極を固定し、
有孔カバー電極と同電位になっている背後電極４２とで
電子放射源４０を構成している。

【０００３】４は電子放射源４０から放出された電子に
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布され、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）が形成された密封
容器４３を構成する前面ガラスであり、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。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り、
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
表面絶縁性基板、例えばガラス製の絶縁基板８と、その
絶縁基板８の電子放射源側の面に画素の１行ずつに対応
して配列され、短冊状の金属電極９ａからなる第１の制
御電極群９と、同様に絶縁基板８の蛍光体側の面に画素
の１列ずつに対応して配列された短冊状の金属電極１０
ａからなる第２の制御電極群１０とから構成される。こ
れら第１、第２の制御電極群９、１０の各金属電極は例
えばニッケル膜からなり、それぞれ電子通過孔７内に入
り込んでいるが、孔内にニッケル膜の付着していない部
分があって、第１、第２の制御電極群の間は絶縁されて
いる。

【０００４】また、第１の制御電極群９には線状熱陰極
１と直交する方向にニッケル膜の付着していない絶縁溝
すなわち分離帯４４がそれぞれの電子通過孔の間に設け
られている。同様に第２の制御電極群１０には第１の制
御電極群の分離帯４４と直交する方向、すなわち線状熱
陰極１と平行な方向に分離帯４５が設けられている。こ
れらは密封容器４３内に設置され、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。

【０００５】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の平均電位を基
準にして（以後この平均電位を０Ｖとする）約５〜４０
Ｖ印加されている有孔カバー電極２によって引き出さ
れ、さらに線状熱陰極１と直交する方向に配設された金
属電極９ａからなる第１の制御電極群９のうちの１本に
約２０〜１００Ｖのプラス電位を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。有孔カバー電極２の楕円柱形状、第１の制御電極群
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
一本の金属電極９ａ前面での電子電流密度がほぼ均一に
なるようになっている。

【０００６】制御電極部６の動作については以下の通り
である。上記のように第１の制御電極群９のうち１本の
金属電極のみプラス電位（オン状態）となり、他は０Ｖ
またはマイナス電位（オフ状態）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１本のオン状態の
金属電極９ａにのみ引き寄せられ、その金属電極９ａが
設けられている１列の電子通過孔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側へ通過するわけではなく、電子通過孔７の前
面ガラス４側に設けられた第２の制御電極群１０のうち
例えば４０〜１００Ｖの電位が印加されているオン状態
の金属電極１０ａに対応する電子通過孔７のみ電子が通
過し、他の０Ｖまたはマイナス電位となっているオフ状
態の金属電極１０ａに対応する電子通過孔７は通過しな
い。

【０００７】従って、第１の制御電極群９のうちオン状
態の１本の金属電極９ａと、第２の制御電極群１０のう
ちオン状態の金属電極１０ａとの交点の電子通過孔のみ
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５が発光し、表
示が行われる。すなわち、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の制御電極群９の金属電極９ａを１本ずつ順次走査オ
ン状態とし、それに同期させて発光させるべき位置に対
応する第２の制御電極群１０のなかの金属電極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】なお、各制御電極は電子通過孔に入り込ん
でいるが、これは、オフ状態にしたときに、各制御電極
に０Ｖから数１０Ｖの小さいマイナス電位を印加すれば
電子の通過を遮断できるようにするためのもので、電子
通過孔に入った電子に有効に電界が加わるようにしてい
る。

【０００９】また、各画素の輝度は、第２の制御電極群
１０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の制御電極群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の制御電極群１０の金属
電極１０ａのオン状態時間ｔｘをＰ×ｔｙ／１００とす
るとよい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例にお
いては第１の制御電極群９のうちオン状態の金属電極９
ａは１本程度であるため、線状熱陰極から有孔カバー電
極により引き出された電子のほとんどは、オフ状態の金
属電極のマイナス電位により電子放射源側に戻され、オ
ン状態の金属電極に到達できるものは極めて少なかっ
た。このため不必要な電力消費が多く、輝度も十分でな
いという問題点があった。

【００１１】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、有孔カバー電極を通過した電子
を出来るだけ有効に発光に寄与させることにより、不必
要な電力消費の少ない、輝度が十分な平面型表示装置を
得ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この第１の発明に係る平
面型表示装置は、真空に保たれた密封容器に、陰極と有
孔カバー電極からなり、発光体方向に電子を広げて放射
する電子放射源と、この電子放射源と上記発光体の間に
介在し、複数の一定のピッチで開けられた電子通過孔を
有する表面絶縁性基板と、この表面絶縁性基板の両面に
それぞれ複数に分離して設けられ、通過電子制御電圧が
印加される制御電極と、この制御電極と上記電子放射源
との間に、上記制御電極との距離を、上記表面絶縁性基
板に設けられた電子通過孔のピッチの５倍以上離して設
けられると共に、導電体に複数の電子通過孔を有し、上
記陰極より高い電圧が印加される第２グリッドとを備
え、第２グリッドの近傍で発光体方向に略均一な電子流
を形成させるものである。

【００１３】また第２の発明は上記第２グリッドを複数
のグリッドで構成したものである。

【００１４】

【００１５】また第３の発明は、上記第２グリッドの上
記陰極に近い部分を陰極側に凸となるように湾曲させた
ものである。

【００１６】また第４の発明は上記陰極を線状陰極とす
るとともに複数本の線状陰極と有孔カバー電極の組をそ
れぞれ平行に配置し、かつ、上記表面絶縁性基板の一方
の面の側のそれぞれの制御電極は、線状陰極と平行な分
離帯により電気的に分離されて順次、オン状態に対応す
る通過電子制御電圧が印加され、他方の面の側のそれぞ
れの制御電極は、線状陰極と交差する方向の分離帯によ
り分離されて画像の輝度情報に対応する通過電子制御電
圧が印加され、さらに上記線状陰極と平行な分離帯より
分離されている側のオン状態の制御電極に電子を供給す
る線状陰極からのみ電子を放射させ、他の線状陰極から
は、有孔カバー電極との電位差を小さく、または逆転さ
せることにより、電子の放射量を小さくしたものであ
る。

【００１７】また第５の発明は、上記陰極を線状陰極と
するとともに線状陰極と有孔カバー電極の組を複数個そ
れぞれ平行に配置し、かつ上記有孔カバー電極間にこの
有孔カバー電極と絶縁物を介して連結して設けられ、有
孔カバー電極より低い電位が印加される第２背後電極を
備えたものである。

【００１８】また第６の発明は、上記陰極を線状陰極と
するとともに線状陰極と有孔カバー電極の組を複数個そ
れぞれ平行に配置し、かつ上記有孔カバー電極間を電気
的に接続するとともに固定する背後電極と、この背後電
極と上記第２グリッドとの間で、かつ上記有孔カバー電
極間に位置し、これら背後電極、第２グリッドおよび有
孔カバー電極のいずれとも絶縁され上記有孔カバー電極
より低い電圧が印加される第２背後電極とを備えたもの
である。

【００１９】

【作用】この発明の平面型表示装置においては、制御電
極と上記電子放射源との間に制御電極と離れて介在し、
導電体に複数の電子通過孔を有する第２グリッドを設け
ることにより、有孔カバー電極を通過したほとんどの電
子をまず第２グリッドで均一化しながら引き寄せ、次に
第１の制御電極の直前に電子を引き出すので、オフ状態
の第１の制御電極のマイナス電位によって電子放射源の
方向に押し戻される前にオン状態の第１の制御電極の位
置に到達させる。また、第２グリッドと制御電極との間
の距離は、表面絶縁性基板に設けられた電子通過孔のピ
ッチの５倍以上離れているので、第２グリッドの架橋部
分の影により電子流の不均一が生じても、制御電極の位
置では電子流のむらが均一化するため、第２グリッドの
電子通過孔のピッチおよび中心軸を表面絶縁性基板の電
子通過孔のピッチおよび中心軸に一致させなくとも、画
像上の表示むらをなくすことができる。

【００２０】また、更に上記第２グリッドを複数のグリ
ッドで構成し、上記各グリッドに印加する電圧を選択す
ることにより、電子放射源側のグリッドで電子流を均一
化した後、制御電極側のグリッドで電子を加速し、第１
の制御電極の前に電子を引き出すので、更に電子がオン
状態の第１の制御電極の位置に到達する率が上昇する。

【００２１】

【００２２】また、上記第２グリッドの上記陰極に近い
部分を陰極側に凸となるように湾曲させているので、有
孔カバー電極２の側面側に出た電子が軌道を、より垂直
方向へ変え、第２グリッド４６を通過後、制御電極部６
の電子通過孔７に入るときにより垂直に入射させる。

【００２３】また、線状陰極と平行な分離帯より分離さ
れている側のオン状態の制御電極に電子を供給する線状
陰極からのみ電子を放射させ、他の線状陰極からは、有
孔カバー電極との電位差を小さく、または逆転させるこ
とによって電子の放射量を小さくすることにより、利用
されない電子数を減少させる。

【００２４】また、線状陰極と有孔カバー電極の組を複
数個それぞれ平行に配置し、かつ上記有孔カバー電極間
に、この有孔カバー電極と絶縁物を介して連結して設け
られ、上記有孔カバー電極より低い電位が印加される第
２背後電極により、上記有孔カバー電極を通過した電子
は軌道を制御電極方向に変えられ、第２グリッドを通過
後、電子通過孔に垂直に近い方向で入射する。

【００２５】また、背後電極と上記第２グリッドとの間
で、かつ上記有孔カバー電極間の背後電極近傍に位置
し、これら背後電極、第２グリッドおよび有孔カバー電
極のいずれとも絶縁された第２背後電極を備え、この第
２背後電極に適当な電圧を印加することにより有孔カバ
ー電極を通過した電子の軌道を第１の制御電極に垂直な
方向に変化させることにより、オフ状態の第１の制御電
極などのマイナス電位によって電子放射源側に押し戻さ
れにくくするとともに制御電極の電子通過孔の通過率を
上昇させる。

【００２６】

【実施例】

実施例１以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。図
１、図２はこの発明の一実施例による平面型表示装置の
一部分の断面斜視図、および断面正面図である。４６は
金属板たとえばステンレス板をエッチングして穴を開け
た第２グリッドであり、この例では２ｍｍピッチで１辺
１．８ｍｍの正方形の穴が格子状に開けられていて、８
１％の開口率で、電子をできるだけ通過させるようにな
っている。この第２グリッド４６は電子放射源４０と第
１の制御電極群の間にそれぞれと離れて位置しており、
たとえば、背後電極４２から第１の制御電極群９まで２
０ｍｍ，第２グリッド４６から第１の制御電極群９まで
５ｍｍである。また、この例では線状熱陰極１相互間の
距離は、２０ｍｍ，画素のピッチ、すなわち電子通過孔
７のピッチは０．６ｍｍである。このほかの構成は従来
例と同様である。

【００２７】有孔カバー電極２、第２グリッド４６、第
１の制御電極群９のうちオン状態の金属電極９ａ、オフ
状態の金属電極には例えば、それぞれ２０Ｖ、２５Ｖ、
６０Ｖ、−４Ｖの電圧が印加されている。このため、ま
ず線状熱陰極１から放出した電子は２０ｅＶの運動エネ
ルギーを得て有孔カバー電極２を通過し、通過した電子
のほとんどは、第２グリッド４６に引かれて軌道を図中
上方に変えながら、広がって、第２グリッドに向かう。
第２グリッド４６の前面で電子の運動方向の図中上方成
分が大きくなるとともに電子電流密度はほぼ均一にな
る。次に第２グリッド４６を通過した電子は、オフ状態
の金属電極方向へ向かうものの多くはそのマイナス電位
によって第２グリッド側に押し戻されるが、オン状態の
金属電極方向に向かったものはオン状態の金属電極に到
達し、第２の制御電極のオン−オフにしたがって電子通
過孔７を通過して蛍光体５の発光に利用される。この電
子の利用効率が、特に電子電流密度が大きい場合に従来
例より顕著に大きくなる。

【００２８】ここで有孔カバー電極２と第２グリッドと
４６の間の距離は電子電流密度を均一にするため線状熱
陰極１相互間の距離の１／２は必要で、１以上あれば十
分である。一方線状熱陰極１相互間の距離は大きいほど
線状熱陰極を加熱するための合計の電力が小さくてす
み、また構造も単純で製造も容易になるので、有孔カバ
ー電極２と第２グリッド４６との距離は大きい必要があ
る。

【００２９】一方、第２グリッド４６と第１の制御電極
群９との距離Ｉは小さいほどオン状態の金属電極（９
ａ）に到達する電子数は大きくなる。第２グリッドにお
ける電子電流密度が小さい場合、この距離Ｉの影響はあ
まりみられず、電子流密度が大きくなると上記の傾向が
はっきりしてくる。例えば、距離Ｉが２０ｍｍの場合、
電子電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ²まではこの電子電流
密度とオン状態の制御電極に到達する電子数Ｎｏｎは比
例するが、０．１５ｍＡ／ｃｍ²以上になると比例せず
逆に減少し始める。この比例する領域では距離Ｉが変化
してもＮｏｎはあまり影響しない。しかし、距離Ｉを小
さくして行くと比例する上限の電子電流密度が上昇す
る。たとえば距離Ｉを５ｍｍとした場合、０．６ｍＡ／
ｃｍ²まで比例する。従って、０．６ｍＡ／ｃｍ²の場
合、距離Ｉが２０ｍｍと５ｍｍではオン状態の金属電極
に到達する電子数が後者の方が約１０倍大きくなる。

【００３０】この現象の理由は、以下の通りである。第
１の制御電極のほとんどはオフ状態であるため、いずれ
にせよ多くの電子は第１の制御電極に到達せず第２グリ
ッドに押し戻されるが、その過程で速度が非常に小さく
なり、電子密度が大きくなる領域ができる。電子電流密
度が大きくなると、この電子密度も大きくなり、この電
子のマイナス電荷によって本来オン状態の金属電極に到
達できる軌道を持つ電子まで第２グリッド側に押し返さ
れることになり、比例しなくなる。また距離Ｉを小さく
すると第２グリッドと第１の金属電極との間の電界が強
くなり、電子密度が大きくなる領域が小さくなるので比
例しなくなる電子電流密度が上昇する。

【００３１】なお、従来例の構成でも背後電極あるいは
有孔カバー電極と第１の制御電極群との距離を十分小さ
くすれば比例する上限の電子電流密度が上昇してゆく
が、電子が十分に広がらないために電子電流密度が不均
一になる。

【００３２】第１の制御電極群９と、この制御電極群９
と対向する第２グリッド４６との距離Ｉは小さくすれば
するほど比例する上限の電子電流密度が上昇してゆく
が、あまり小さくすると第２グリッド４６の架橋部分４
８の影に対応した電子電流の不均一が出てくるので電子
通過孔７のピッチの５倍以上あったほうが好ましい。

【００３３】また、第２グリッドに印加する電位は高い
ほど上記の比例する上限の電子電流密度が上昇するが、
比例する領域に限っていえば、電子の利用効率に対する
この電位の最適値は有孔カバー電極の電位の少し上にあ
り、さらに大きくしてゆくと電子の利用効率がわずかに
低下して行く。また、第２グリッドの電位が大きくなる
と第２グリッドでの消費電力が増加するという問題点も
ある。

【００３４】実施例２図３は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断面
正面図である。４７は、金属板、例えば厚さ０．２ｍｍ
のステンレス板に２ｍｍピッチで１辺が１８ｍｍの正方
形の穴があけられた、第１の制御電極群９と第２グリッ
ド４６の間に位置する第３グリッドである。背後電極４
２と第１の制御電極群９との距離は２３ｍｍ，背後電極
４２と第２グリッド４６との距離は１５ｍｍ，第２グリ
ッド４６と第３グリッド４７との距離は３ｍｍである。
更にこの例では有孔カバー電極２と背後電極４２に２０
Ｖ，第２グリッド４６に２５Ｖ、第３グリッド４７に１
２０Ｖが印加されている。

【００３５】この例においては、有孔カバー電極２を通
過した電子は、第２グリッド４６に印加された電圧が電
子を均一に広げるのに最適に選ばれているため、均一に
広がって第２グリッド４６に到達する。次に第３グリッ
ド４７によって、１２０ｅＶまで加速されて第３グリッ
ドを通過する。上記したように第１の制御電極群９の前
面のグリッドでの電子電流密度とオン状態の制御電極に
到達する電子数Ｎｏｎが比例する領域では上記グリッド
の電圧が高いほうがオン状態の金属電極（９ａ）に到達
する電子数はむしろ、わずかに小さいが、この比例する
領域が広い。実施例１においては、この電子電流密度は
０．６ｍＡ／ｃｍ²まで比例するのに対して、この例で
は２．０ｍＡ／ｃｍ²でも比例する。このため、更に高
輝度化する場合、たとえば１．０ｍＡ／ｃｍ²で比較す
ると、この実施例ではオン状態の制御電極に到達する電
子数、あるいは輝度は実施例１の約３倍になり、この方
法が有効である。

【００３６】一方、輝度は十分であるが消費電力を減少
させたい場合、第３グリッド４７に低い電圧、たとえば
１５Ｖを印加するとよい。このように第２グリッドには
電子電流の均一化に最適な電位を印加し、第３グリッド
には輝度または消費電力について最適な電位を印加すれ
ば良い。

【００３７】実施例３図４は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断面
正面図である。４６は、金属板、例えば厚さ０．２ｍｍ
のステンレス板に０．６ｍｍピッチで１辺が０．４５ｍ
ｍの正方形の穴が開けられた第２グリッドであり、第１
の制御電極群９までの距離Ｉは０．５ｍｍで、上記正方
形の中心軸はピッチが同じである電子通過孔７の中心軸
とはほぼ一致させている。

【００３８】この例においては上記のように距離Ｉが小
さいため第２グリッドでの電子電流密度とオン状態の制
御電極に到達する電子数Ｎｏｎが比例する領域が広く、
２．０ｍＡ／ｃｍ²でも比例している。このように第２
グリッドを制御電極に近づけても第２グリッド４６と電
子通過孔７のピッチと中心軸が一致しているので架橋部
分４８の影は電子通過孔７の端にかかるのみで、電子流
の不均一はほとんど起こらない。

【００３９】この電子流の不均一が起こらない条件は、
この第２グリッド４６の孔と電子通過孔７の位置が一致
しているとともに距離Ｉが小さいことである。これは、
線状熱陰極１の間では電子の軌道が斜めになっているた
め距離Ｉが大きいと第２グリッド４６の孔と電子通過孔
７の一致していても、架橋部分４８の影が電子通過孔７
の中心近くにできることによる。距離Ｉと電子流の不均
一との関係を調べたところ、距離Ｉがピッチの２倍以下
だと電子流の不均一は小さく、輝度の不均一は問題にな
らないことがわかった。なお、このように第２グリッド
４６と制御電極を密着させないで離している理由は密着
させるとその間に加工が複雑な絶縁膜が必要になること
と、金属電極９ａの露出部分が減少し、電子の通過を正
確に制御するためにより高い通過電子制御電圧が必要に
なることによる。

【００４０】この第２グリッド４６の架橋部分４８が電
子通過孔７と対応しない位置に設けられさえしていれ
ば、第２グリッド４６の孔と電子通過孔７のそれぞれの
ピッチと中心軸とが一致している必要はない。例えば、
第２グリッドのピッチが電子通過孔のピッチの２倍で第
２グリッドの架橋部分が電子通過孔のない部分に位置す
るようにしてもよい。また、図５に示すように第２グリ
ッド４６を、たとえば直径０．０５ｍｍの金属線とし、
互に平行にピッチが電子通過孔のピッチの整数倍で、か
つ電子通過孔のない部分にくるように張っても同様な効
果がある。

【００４１】実施例４．図６は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断面
正面図である。４７は、金属板、例えば厚さ０．２ｍｍ
のステンレス板に０．６ｍｍピッチで１辺が０．４５ｍ
ｍの正方形の穴が開けられた第３グリッドであり、第１
の制御電極群９までの距離Ｉは０．５ｍｍで、上記正方
形の中心軸はピッチが同じである電子通過孔７の中心軸
とはほぼ一致している。また、４６は厚さ０．２ｍｍの
ステンレス板に２ｍｍピッチで１辺が１．８ｍｍの正方
形の穴が開けられた第２グリッドで上記第３グリッド４
７から５ｍｍ線状熱陰極１側に設けられている。有孔カ
バー電極２と背後電極４２に２０Ｖ、第２グリッド４６
に２５Ｖ、第３グリッド４７に１２０Ｖが印加されてい
る。上記実施例３と同様この例においても上記のように
距離Ｉが小さいため第２グリッドでの電子電流密度とオ
ン状態の制御電極に到達する電子数Ｎｏｎが比例する領
域が広く、２．０ｍＡ／ｃｍ² でも比例している。この
例における第３グリッド４７の作用は実施例３の第２グ
リッドの作用と同様である。一方この例においては第２
グリッドには電子流の均一化に最適な電位を印加し、第
３グリッドには輝度または消費電力について最適な電位
を印加すればよく、実施例２と同様の効果があり、従っ
て印加電圧も上記のものに限らない。

【００４２】実施例５図７は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断面
斜視図である。４６は金属線たとえば直径０．０５ｍｍ
のステンレス線を１ｍｍピッチで平行に張った第２グリ
ッドであり、開口率は９５％である。この他の構成およ
び作用は実施例１と同様である。このように構成すると
工作が複雑になる問題点はあるが、第２グリッド４６の
開口率を上げることができるので、第２グリッドで吸収
される電子数を減少でき、それにより、輝度を上げられ
るとともに消費電力を減少させることができる。この例
では金属線を線状熱陰極１と平行に張ったが、図８に示
すように垂直に張っても同様に効果があるし、斜めで
も、また２方向以上から編んでも同様に効果がある。

【００４３】実施例６図９は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断面
正面図である。第２グリッド４６は平面状ではなく、有
孔カバー電極２の上では有孔カバー電極２側に湾曲して
おり、有孔カバー電極２の間の背後電極４２の上では第
１の制御電極群９側に湾曲している。この例では背後電
極４２を含む平面から第２グリッドの距離は、最小で１
２ｍｍ、最大で１５ｍｍであり、また有孔カバー電極２
と第２グリッド４６の電位はそれぞれ２０Ｖと２５Ｖで
あった。この結果、有孔カバー電極２の側面側に出た電
子が軌道を、より垂直方向へ変え、第２グリッド４６を
通過後、制御電極部６の電子通過孔７に入るときにより
垂直に入射することになる。電子の電子通過孔７の通過
率は垂直に近い角度で入射するほど高いので、電子の通
過率が上がることになり、従って輝度が上がる。第２グ
リッド前面での電子電流密度が０．４５ｍＡ／ｃｍ²の
場合、この例では実施例１の約１．４倍の輝度が得られ
る。

【００４４】実施例７図１０は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断
面正面図である。第２グリッド４６は平面状ではなく、
有孔カバー電極２の上では有孔カバー電極２側に湾曲し
ており、有孔カバー電極２の間の背後電極４２の上では
第１の制御電極群９側に湾曲している。この例では背後
電極４２を含む平面から第２グリッドの距離は、最小で
６ｍｍ、最大で９ｍｍである。さらに平面状の第３グリ
ッド４７が設けられ、背後電極４２と第３グリッド４７
の距離は１８ｍｍ、背後電極４２と第１の制御電極群７
の距離は２３ｍｍである。また有孔カバー電極２と第２
グリッド４６、第３グリッド４７の電位はそれぞれ２０
Ｖと２５Ｖ、３０Ｖであった。この第２グリッド４６の
電位によって、有孔カバー電極２の側面側に出た電子の
軌道が、より垂直方向へ変えられ、第２グリッド４６、
第３グリッド４７を通過後、制御電極部６の電子通過孔
７に入るときにより垂直に入射することになり、電子の
通過率が上がることになって実施例６と同様、輝度が上
がる。この例ではさらに第３グリッド４７が設けられて
いるため実施例６より電子流が均一で輝度が均一であ
る。

【００４５】実施例８図１１は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断
面側面図である。実施例１と同様第２グリッド４６が設
けられているが、これまでの実施例とは逆に、第１の制
御電極群９の金属電極９ａと分離帯４４は線状熱陰極１
を平行に配置し、第２の制御電極群１０の金属電極１０
ａと分離帯４５は線状熱陰極１と直交するように配置し
てある。これまでの実施例と同様、第１の制御電極群９
の各金属電極を順次１本ずつオン状態にすることにより
走査するが、さらにこの実施例では第１の制御電極群９
のオン状態の金属電極に電子を供給する線状熱陰極１す
なわち、最も近い１本から数本のみ電子を放出するよう
にする。このため、電子を放出させる線状熱陰極１に
は、有孔カバー電極２に対して−２０Ｖを印加し、電子
を放出させない線状熱陰極１には、有孔カバー電極に対
して、０Ｖを印加するようにしてある。このタイミング
を、線状熱陰極１と第１の制御電極群９の各電極との位
置関係を示す図１２、およびタイミングチャートである
図１３を用いて詳細に説明する。

【００４６】線状熱陰極１のピッチは２０ｍｍ、第１の
制御電極群９のピッチは０．６ｍｍであり、線状熱陰極
１を図１２の左側から順にＣ−１，Ｃ−２・・・、第１
の制御電極群９の金属電極を左側からＹ−１，Ｙ−２・
・・と呼ぶ。Ｃ−１の真上には金属電極が対応していな
いが、Ｃ−２には、ほぼＹ−２８、Ｃ−３にはほぼＹ−
６２というように対応しているのがこの図よりわかる。
図１３に示すようにＹ−１から順にオン状態になるが、
それに対応してＹ−１からＹ−４５がオン状態の間、Ｃ
−１がオン状態（有孔カバー電極に対して−２０Ｖ）、
Ｙ−１からほぼＹ−７８がオン状態の間、Ｃ−２がオン
状態、ほぼＹ−１２からほぼＹ−１１２がオン状態の
間、Ｃ−３オン状態というように同時に３本ずつオン状
態になるように重ねて走査している。この例ではいずれ
の電子通過孔についてもほとんど２本の線状熱陰極１の
みから電子を供給されており、さらに第３の線状熱陰極
１からわずかに電子を供給されている。画像のむらを防
ぐため、この例では３本の線状熱陰極から電子を放出す
るようにしてある。この例では線状熱陰極１は１６本あ
り、そのうち３本しか電子を出さないので実施例１と比
較して電子の利用効率は１６／３倍となる。同時にオン
状態になる線状熱陰極１の本数は１個の電子通過孔に何
本の線状熱陰極が電子を供給するか、あるいは画像のむ
らをどこまで容認するかできまり、１本の場合から２本
あるいは数本の場合まである。さらにオン状態の線状熱
陰極に印加する電圧を有孔カバー電極２に対して変化さ
せることによって画像のむらを改善することもできる。
すなわち、線状熱陰極の真上より間のほうが輝度が高い
場合、線状熱陰極の間の金属電極がオン状態のときの印
加電圧を有孔カバー電極２に対して、たとえば−１７Ｖ
とあげて電子の放出量を下げることにより均一な電子流
分布が得られ、画像のむらを小さくできる。さらにこの
例では線状熱陰極の長さが画像の長さとほぼ等しいが、
１／２あるいは数分の１程度として千鳥に並べるなどし
た場合でも第１の制御電極に対する位置関係で実施例と
同様に電圧印加すれば効果がある。

【００４７】実施例９図１４は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断
面側面図である。隣り合わせの有孔カバー電極２の間に
有孔カバー電極２に接して、まず背後電極４２が設けら
れ、次に絶縁物からなる背面固定体５０が接続され、さ
らに第２背後電極４９が固定されている。この第２背後
電極４９には有孔カバー電極２より低い電位が印加され
ており、この例では２５Ｖ低い電位が印加されている。
ほかの構成および動作は実施例８と同様である。さらに
この例では有孔カバー電極２を通過した電子が第２背後
電極４９の低い電位によって軌道を図の上方に変えら
れ、第２グリッド４６を通過後、電子通過孔７に垂直に
近い距離で入射するため、通過率が上昇する。この例で
は実施例８に比較して輝度が約１．７倍になった。この
例では実施例８と同様、線状熱陰極を走査させたが、た
とえば実施例１のように線状熱陰極を走査させなくても
要は第２グリッドと第２背後電極がともに設けられてい
れば同様に効果がある。

【００４８】第２背後電極を設け、第２グリッドを設け
ない場合、第１の制御電極群がほとんどオフ状態すなわ
ちマイナス電位であるため、電位の低い第２背後電極を
設けると電子の通過する背後電極と制御電極の間の空間
全体の電位が低くなり、電子が電子通過孔に到達しにく
くなる。結局、第２背後電極と有孔カバー電極の電位差
を小さくしてこのマイナス効果を小さくすると、少し効
果がみられる。このように第２背後電極は第２グリッド
と組み合わせて初めて大きな効果を示す。

【００４９】実施例１０図１５は別の実施例による平面型表示装置の一部分の断
面正面図である。隣り合わせの有孔カバー電極２の間に
は線状熱陰極と同様図の前後で固定された金属板からな
る背後電極４２が設けられ、背後電極４２と第１の制御
電極群９の間には第２背後電極４９が設けられている。
この第２背後電極４９は幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのス
テンレス板で背後電極４２から１ｍｍ離れている。この
第２背後電極４９には有孔カバー電極２より低い電位が
印加されており、この例では１０Ｖ低い電位が印加され
ている。ほかの構成および動作は従来例と同様である。
この実施例においては有孔カバー電極２を通過した電子
が第２背後電極４９の低い電位によって軌道を図の上方
に変えられ、電子通過孔７に垂直に近い距離で入射する
ため、通過率が上昇する。この例では従来例に比較して
輝度が約１．２倍になった。実施例９の第２背後電極４
９においては絶縁体である背面固定体５０で固定されて
いるため、背面固定体がチャージアップし、輝度が不安
定になる場合があること、また固定に要する部品が多く
複雑であることなどの問題点があった。それに対してこ
の例では絶縁体である背面固定体５０がないのでチャー
ジアップの可能性がなく、また有孔カバー電極２は金属
板である背後電極４２のみで接続されているため、全体
の構成が簡単であるという特徴を持つ。

【００５０】図１５においては第２グリッドがないが、
第２背後電極は第２グリッドを組み合わせて使うと更に
効果が大きい。この第２背後電極４９はこの実施例では
平面状の金属板であったが、異なった形状の金属性の電
極であっても問題はなく、たとえば金属線でもよい。し
かし第２グリッドと組み合わせて用いる場合、第２背後
電極の面積を大きくし、有孔カバー電極との電位差を小
さくした方が均一性がよく、たとえば図１６に示すよう
な中央で制御電極側に延びたような形状も効果的であ
る。また、図１７に示すようにこの第２背後電極４９と
第２グリッド４６とを備え、さらに線状熱陰極１を走査
させても同様の効果がある。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、真空
に保たれた密封容器に、陰極と有孔カバー電極からな
り、発光体方向に電子を広げて放射する電子放射源と、
この電子放射源と上記発光体の間に介在し、複数の一定
のピッチで開けられた電子通過孔を有する表面絶縁性基
板と、この表面絶縁性基板の両面にそれぞれ複数に分離
して設けられ、通過電子制御電圧が印加される制御電極
と、更に、この制御電極と上記電子放射源との間に、上
記制御電極との距離を、上記表面絶縁性基板に設けられ
た電子通過孔のピッチの５倍以上離して設けられると共
に、導電体に複数の電子通過孔を有し、上記陰極より高
い電圧が印加される第２グリッドとを備え、第２グリッ
ドの近傍で発光体方向に略均一な電子流を形成させるの
で電子の利用効率が上がり、電力消費の小さい輝度の大
きいものが得られるという効果がある。また、第２グリ
ッドの電子通過孔のピッチおよび中心軸を表面絶縁性基
板の電子通過孔のピッチおよび中心軸に一致させなくと
も、画像上の表示むらをなくすことができる。

【００５２】また更に上記第２グリッドを複数のグリッ
ドで構成し、上記各グリッドに印加する電圧を選択する
ことにより、電子の利用効率がさらに上がり、さらに電
力消費の小さい輝度の大きいものが得られるという効果
がある。

【００５３】

【００５４】また、上記第２グリッドの上記陰極に近い
部分を陰極側に凸となるように湾曲させているので、有
孔カバー電極の側面側に出た電子が軌道を、より垂直方
向へ変え、第２グリッドを通過後、制御電極部の電子通
過孔に入るときにより垂直に入射され、電子の通過率が
上がる。従って電子の利用効率がさらに上がり、電力消
費の小さい輝度の大きいものが得られるという効果があ
る。

【００５５】また上記第２グリッドを設け、さらに上記
陰極を線状陰極とするとともに複数本の線状陰極と有孔
カバー電極の組をそれぞれ平行に配置し、かつ、上記表
面絶縁性基板の一方の面の側のそれぞれの制御電極は、
線状陰極と平行な分離帯により電気的に分離されて順
次、オン状態に対応する通過電子制御電圧が印加され、
他方の面の側のそれぞれの制御電極は、線状陰極と交差
する方向の分離帯により分離されて画像の輝度情報に対
応する通過電子制御電圧が印加され、さらに上記線状陰
極と平行な分離帯より分離されている側のオン状態の制
御電極に電子を供給する線状陰極からのみ電子を放射さ
せ、他の線状陰極からは、有孔カバー電極との電位差を
小さく、または逆転させることにより、電子の放射量を
小さくしたので、電子の利用効率がさらに上がり、さら
に電力消費の小さい輝度の大きいものが得られるという
効果がある。

【００５６】また、上記第２グリッドを設けるととも
に、真空に保たれた密封容器に平行に配置された複数の
線状陰極と有孔カバー電極からなり、発光体方向に電子
を広げて放射する電子放射源と、この電子放射源と上記
発光体の間に介在し、複数の電子通過孔を有する表面絶
縁性基板と、この表面絶縁性基板の両面にそれぞれ複数
に分離して設けられ、通過電子制御電圧が印加される制
御電極と、更に、上記有孔カバー電極間に位置し、有孔
カバー電極より低い電位が印加される第２背後電極とを
備えたので、電子の利用効率がさらに上がり、さらに電
力消費の小さい輝度の大きいものが得られるという効果
がある。

【００５７】また、上記第２グリッドを設けるととも
に、真空に保たれた密封容器に平行に配置された複数の
線状陰極と有孔カバー電極からなり、発光体方向に電子
を広げて放射する電子放射源と、この電子放射源と上記
発光体の間に介在し、複数の電子通過孔を有する表面絶
縁性基板と、この表面絶縁性基板の両面にそれぞれ複数
に分離して設けられ、通過電子制御電圧が印加される制
御電極と、更に、上記複数の有孔カバー電極間を電気的
に接続するとともに固定する背後電極と、この背後電極
と上記第２グリッドとの間で、かつ上記有孔カバー電極
間に位置し、これら背後電極、第２グリッドおよび有孔
カバー電極のいずれとも絶縁された第２背後電極とを備
えたので、電子の利用効率が上がり、電力消費の小さい
輝度の大きいもの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１実施例による平面型表示装置を示
す断面斜視図である。

【図２】同じくこの発明の１実施例による平面型表示装
置を示す断面正面図である。

【図３】この発明の他の実施例による平面型表示装置を
示す断面正面図である。

【図４】この発明のさらに他の実施例による平面型表示
装置を示す断面正面図である。

【図５】この発明のさらに他の実施例による平面型表示
装置を示す断面正面図である。

【図６】この発明のさらに他の実施例による平面型表示
装置を示す断面斜視図である。

【図７】この発明のさらに他の実施例による平面型表示
装置を示す断面斜視図である。

【図８】この発明のさらに他の実施例による平面型表示
装置を示す断面斜視図である。

【図９】この発明のさらに他の実施例による平面型表示
装置を示す断面正面図である。

【図１０】この発明のさらに他の実施例による平面型表
示装置を示す断面正面図である。

【図１１】この発明のさらに他の実施例による平面型表
示装置を示す断面側面図である。

【図１２】同じ実施例による平面型表示装置の線状陰極
と制御電極の位置関係を示す模式図である。

【図１３】同じ実施例による平面型表示装置の線状陰極
と制御電極のタイミングチャートである。

【図１４】この発明のさらに他の実施例による平面型表
示装置を示す断面側面図である。

【図１５】別の発明の実施例による平面型表示装置を示
す断面正面図である。

【図１６】この発明の他の実施例による平面型表示装置
を示す断面正面図である。

【図１７】この発明のさらに他の実施例による平面型表
示装置を示す断面正面図である。

【図１８】従来の平面型表示装置を示す断面斜視図であ
る。

【符号の説明】

１線状熱陰極２有孔カバー電極５蛍光体６制御電極部７電子通過孔８絶縁基板（表面絶縁性基板）９第１の制御電極群１０第２の制御電極群４０電子放射源４２背後電極４３密封容器４４、４５分離帯４６第２グリッド４７第３グリッド４９第２背後電極

フロントページの続き (72)発明者大平卓也鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社生活システム研究所内 (72)発明者藤間美子鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社生活システム研究所内 (72)発明者福山敬二鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社生活システム研究所内 (72)発明者渡部勁二鎌倉市大船二丁目14番40号三菱電機株式会社生活システム研究所内 (56)参考文献特開昭57−835（ＪＰ，Ａ) 特開平１−221844（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−73837（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 29/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空に保たれた密封容器に、陰極と有孔
カバー電極からなり、発光体方向に電子を広げて放射す
る電子放射源と、この電子放射源と上記発光体の間に介
在し、複数の一定のピッチで開けられた電子通過孔を有
する表面絶縁性基板と、この表面絶縁性基板の両面にそ
れぞれ複数に分離して設けられ、通過電子制御電圧が印
加される制御電極と、この制御電極と上記電子放射源と
の間に、上記制御電極との距離を、上記表面絶縁性基板
に設けられた電子通過孔のピッチの５倍以上離して設け
られると共に、導電体に複数の電子通過孔を有し、上記
陰極より高い電圧が印加される第２グリッドとを備え、
第２グリッドの近傍で発光体方向に略均一な電子流を形
成させることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】上記第２グリッドを複数のグリッドで構
成したことを特徴とする請求項１記載の平面型表示装
置。
【請求項３】上記第２グリッドの上記陰極に近い部分
を陰極側に凸となるように湾曲させたことを特徴とする
請求項１、または２記載の平面型表示装置。
【請求項４】上記陰極を線状陰極とするとともに線状
陰極と有孔カバー電極の組を複数個それぞれ平行に配置
し、かつ、上記表面絶縁性基板の一方の面の側のそれぞ
れの制御電極は、線状陰極と平行な分離帯により電気的
に分離されて順次、オン状態に対応する通過電子制御電
圧が印加され、他方の面の側のそれぞれの制御電極は、
線状陰極と交差する方向の分離帯により分離されて画像
の輝度情報に対応する通過電子制御電圧が印加され、さ
らに上記線状陰極と平行な分離帯より分離されている側
のオン状態の制御電極に電子を供給する線状陰極からの
み電子を放射させ、他の線状陰極からは、有孔カバー電
極との電位差を小さく、または逆転させることにより、
電子の放射量を小さくしたことを特徴とする請求項１乃
至３の何れかに記載の平面型表示装置。
【請求項５】上記陰極を線状陰極とするとともに線状
陰極と有孔カバー電極の組を複数個それぞれ平行に配置
し、かつ上記有孔カバー電極間にこの有孔カバー電極と
絶縁物を介して連結して設けられ、有孔カバー電極より
低い電位が印加される第２背後電極を備えたことを特徴
とする請求項１乃至４の何れかに記載の平面型表示装
置。
【請求項６】上記陰極を線状陰極とするとともに線状
陰極と有孔カバー電極の組を複数個それぞれ平行に配置
し、かつ上記有孔カバー電極間を電気的に接続するとと
もにこの有孔カバー電極を固定する背後電極と、この背
後電極と上記第２グリッドとの間で、かつ上記有孔カバ
ー電極間に位置し、これら背後電極、第２グリッドおよ
び有孔カバー電極のいずれとも絶縁され、有孔カバー電
極より低い電圧が印加される第２背後電極とを備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の平面型
表示装置。