JPH076714A - Flat panel display device - Google Patents
Flat panel display deviceInfo
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- JPH076714A JPH076714A JP3073894A JP3073894A JPH076714A JP H076714 A JPH076714 A JP H076714A JP 3073894 A JP3073894 A JP 3073894A JP 3073894 A JP3073894 A JP 3073894A JP H076714 A JPH076714 A JP H076714A
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- display device
- electron
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
- H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
- H01J31/123—Flat display tubes
- H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
- H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
Landscapes
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は一般に、ビデオ表示装置
に関し、特に、フラットパネル表示装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to video display devices, and more particularly to flat panel display devices.
【０００２】[0002]
【従来の技術】テレビあるいはコンピュータのコスト、
大きさおよび重量を低減させる上での障害の一つにその
表示装置が挙げられる。高信頼性で効率的かつ製造が容
易な低コストの高解像度フラットパネル表示装置が長年
にわたって追及されてきた。2. Description of the Related Art Television or computer costs,
One of the obstacles in reducing the size and weight is the display device. There has been a long-standing quest for low cost high resolution flat panel displays that are reliable, efficient and easy to manufacture.
【０００３】従来のフラットパネル表示装置の一つに、
高電圧に設定された平坦な蛍光面と、低電圧に設定され
た複数の絶縁金属グリッド層とを有するものがある。電
子源から放出された電子は、グリッドを通る伝擂時に金
属グリッドの低電圧によって変調され、および高電圧に
より加速されて、画面上に画像を形成する。この介在す
る金属グリッドは、集束構造として機能する。残念なが
ら、この金属グリッドは高価なものであり、多数の絶縁
金属グリッド層を製作すること、および、その金属グリ
ッド層を高解像度画像用のアパーチャに位置合わせする
ことを高信頼性をもって行うのは困難である。One of the conventional flat panel display devices is
Some have a flat phosphor screen set to a high voltage and a plurality of insulating metal grid layers set to a low voltage. The electrons emitted from the electron source are modulated by the low voltage of the metal grid as they propagate through the grid and accelerated by the high voltage to form an image on the screen. This intervening metal grid functions as a focusing structure. Unfortunately, this metal grid is expensive and it is not reliable to fabricate multiple insulating metal grid layers and align the metal grid layers with the apertures for high resolution images. Have difficulty.
【０００４】別の従来技術では、画面上の蛍光縞に動的
に変動する電圧を印加する、という方法を用いたものが
ある。これは、アノード切換技術として既知のものであ
る。かかる方法で共通して用いられる電子源は、ゲート
により制御される固体電子放出器である電界放出カソー
ドである。電界放出カソードについては、C.A. Spindt
等の著作による「Physical Properties of thin-film f
ield emission cathodes with molybdenum cones」で説
明されている。画面は、集束用グリッド構造を介在させ
ることなく、電界放出カソードのゲートに非常に近接し
て配置される。多数の蛍光縞上の多数の正電圧により、
電子源からの電子が引きつけられて、画面上に画像が形
成される。Another conventional technique uses a method of applying a dynamically varying voltage to the fluorescent stripes on the screen. This is known as the anode switching technique. The electron source commonly used in such methods is a field emission cathode, which is a gate controlled solid state electron emitter. CA Spindt for field emission cathodes
`` Physical Properties of thin-film f
ield emission cathodes with molybdenum cones ". The screen is placed very close to the gate of the field emission cathode without intervening focusing grid structure. Due to the large number of positive voltages on the large number of fluorescent stripes,
The electrons from the electron source are attracted to form an image on the screen.
【０００５】画面がゲートに非常に近接している場合、
電圧破壊を防止するために、画面上の電位の大きさはゲ
ートの電位と同等になっている。これは、画面とゲート
との間の電位差が低く、このため、画面に到達する電子
のエネルギーが低くなることを意味しており、その結
果、この表示装置の電子／光変換の効率が低下する。If the screen is very close to the gate,
In order to prevent voltage breakdown, the magnitude of the potential on the screen is the same as the potential of the gate. This means that the potential difference between the screen and the gate is low, and thus the energy of the electrons reaching the screen is low, and as a result, the efficiency of electron / light conversion of this display device is reduced. .
【０００６】画面に到達しない電子はかなりの数にのぼ
る。それら電子はゲートにより収集される。画面上の電
位がゲートの電位と同等であるため、かなりの数の電子
がゲートにより収集されるという事実は、かなりのパー
センテージの電力が浪費されることを意味する。これに
より、表示装置の電力効率が低下する。A considerable number of electrons do not reach the screen. The electrons are collected by the gate. The fact that a considerable number of electrons are collected by the gate because the potential on the screen is comparable to that of the gate means that a significant percentage of the power is wasted. This reduces the power efficiency of the display device.
【０００７】また、画像は動的に変動するのが普通であ
る。このため、画面上の各縞毎に動的に電圧を変動させ
なければならない。また、電圧破壊を防止するために、
隣接する縞の間の電界が高すぎてはならない。隣接する
画素間の電圧差が固定であることより、縞同士の間隔が
制限され、その結果、表示装置の解像度が制限されるこ
とになる。In addition, the image usually changes dynamically. Therefore, the voltage must be dynamically changed for each stripe on the screen. In addition, in order to prevent voltage breakdown,
The electric field between adjacent stripes should not be too high. Since the voltage difference between adjacent pixels is fixed, the interval between stripes is limited, and as a result, the resolution of the display device is limited.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記より、高信頼性で
高効率で製造が容易な低コストで高解像度のフラットパ
ネル表示装置が必要とされていることが理解されよう。From the foregoing, it will be appreciated that there is a need for a low cost, high resolution flat panel display device that is highly reliable, highly efficient, and easy to manufacture.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、高信頼性で高
効率で製造が容易な低コストで高解像度のフラットパネ
ル表示装置を提供するものである。また画素の解像度が
高く、卓越した画像コントラストを有する。本表示装置
は、高い電子／光変換効率と高い電力効率とを有するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a low cost, high resolution flat panel display device that is highly reliable, highly efficient, and easy to manufacture. In addition, the pixel resolution is high and the image contrast is outstanding. The display device has high electron / light conversion efficiency and high power efficiency.
【００１０】本発明の表示装置の一実施例は、電子源と
シート材料中のアパーチャとを用いて画面上に画像を生
成するものである。そのシート材料は、電子源と画面と
の間に配置され、その画面は、電子が衝突した際に可視
光線を放出して画像を形成するものである。One embodiment of the display device of the present invention uses an electron source and an aperture in the sheet material to generate an image on the screen. The sheet material is disposed between the electron source and the screen, which emits visible light to form an image when hit by electrons.
【００１１】画面およびシート材料は異なる電位にあ
り、シート材料中のアパーチャが電子源からのかなりの
量の電子を案内する電子光学レンズとして機能してフラ
ットパネル表示装置の画面上に画像を形成するようにな
っている。The screen and the sheet material are at different potentials and the apertures in the sheet material act as an electro-optic lens to guide a significant amount of electrons from the electron source to form an image on the screen of the flat panel display. It is like this.
【００１２】本発明の他の特徴および利点は、実施例に
より本発明の原理を例示する図面に関連して以下の詳細
な説明を参照することにより明らかとなろう。Other features and advantages of the invention will become apparent by reference to the following detailed description in connection with the drawings, which illustrate by way of example the principles of the invention.
【００１３】[0013]
【実施例】本発明は、高信頼性で高効率で製造が容易な
低コストで高解像度のフラットパネル表示装置を提供す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The present invention provides a low-cost, high-resolution flat panel display device which is highly reliable, highly efficient, and easy to manufacture.
【００１４】図１は、本発明の表示装置100の一好適実
施例を示す断面図である。画面104は、好適には蛍光画
面であり、電子源106から隔置されている。シート材料1
08は、アパーチャ112を規定するものであり、これを通
って、電子源106により放出された相当量の電子が移動
して画面104に到達する。電子源106は、好適には、電子
放出器109と、その電子放出器109により放出された多数
の電子の変調を行うゲート107とを備えた電界放出カソ
ードからなる。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of the display device 100 of the present invention. Screen 104 is preferably a fluorescent screen and is spaced from electron source 106. Sheet material 1
Reference numeral 08 defines an aperture 112, through which a considerable amount of electrons emitted by the electron source 106 move and reach the screen 104. The electron source 106 preferably comprises a field emission cathode having an electron emitter 109 and a gate 107 for modulating a large number of electrons emitted by the electron emitter 109.
【００１５】画面104とシート材料108との間に電位差が
確立され、シート材料108中のアパーチャ112が電子光学
レンズとして機能するようになっている。このレンズ
は、電子源106からの電子126を案内して画面104に衝突
させ、これにより、画面104が画像102という形で可視光
線を放出することになる。A potential difference is established between the screen 104 and the sheet material 108 so that the aperture 112 in the sheet material 108 functions as an electron optical lens. The lens guides the electrons 126 from the electron source 106 to impinge on the screen 104, which causes the screen 104 to emit visible light in the form of an image 102.
【００１６】図２(A)は、本発明の実施例において電子
光学レンズ123として機能するシート中のアパーチャを
示すものである。画面104に印加される電圧は、シート1
08に印加される電圧よりはるかに高い。画面104とシー
ト108との間に設定される電位差により、複数の等電位
面122が確立される。図２(B)は、電子光学レンズ123の
アパーチャ112の近傍の等電位面151を示すものである。
これらの等電位面151は、シート108の電圧レベルが画面
104の電圧レベルと電子源106のゲート107の電圧レベル
との間にある場合を特徴付けるものである。図２(C)
は、シート材料108の電圧レベルが画面104およびゲート
107の電圧レベルの両者より低い場合におけるアパーチ
ャ112の付近の等電位面153を示すものである。FIG. 2A shows an aperture in the sheet that functions as the electron optical lens 123 in the embodiment of the present invention. The voltage applied to the screen 104 is
Much higher than the voltage applied to 08. A plurality of equipotential surfaces 122 are established by the potential difference set between the screen 104 and the sheet 108. FIG. 2B shows the equipotential surface 151 in the vicinity of the aperture 112 of the electron optical lens 123.
These equipotential surfaces 151 display the voltage level of the sheet 108 on the screen.
It characterizes the case between the voltage level of 104 and the voltage level of the gate 107 of the electron source 106. Figure 2 (C)
The voltage level of the sheet material 108 is the screen 104 and the gate
7 shows an equipotential surface 153 near the aperture 112 when both voltage levels of 107 are lower.
【００１７】電子光学レンズ123は、アパーチャ112を通
過する電子126を案内して画面上に画像102を形成する。
図３は、電子源106からの電子経路を示す線追跡図であ
る。電子光学レンズ123は、焦点175を規定する焦点距離
ｆ(179)を有する。これは、平行光線が集束する点であ
る。所望の倍率Ｍで画像を生成するためには、電子源10
6は、好適には焦点175からおよそ距離ｘ(177)の位置に
配置され、この距離ｘは、ほぼ次式で与えられる。Electro-optic lens 123 guides electrons 126 through aperture 112 to form image 102 on the screen.
FIG. 3 is a line tracing diagram showing the electron path from the electron source 106. The electro-optic lens 123 has a focal length f (179) that defines a focal point 175. This is the point where the parallel rays converge. In order to generate an image at a desired magnification M, the electron source 10
The 6 is preferably located at a distance x (177) from the focal point 175, which distance x is approximately given by:
【００１８】ｘ ＝ （ｆ／Ｍ） …… (1) 電子光学レンズ一般については、A.B. El-Karehおよび
J.C.J. El-Karehの著作による「Electron Beams, Lense
s and Optics」に説明されている。X = (f / M) (1) AB EL-Kareh and
"Electron Beams, Lense" by JCJ El-Kareh
s and Optics ”.
【００１９】図４(A)〜(D)は、本好適実施例におけるシ
ート材料の各種の断面構造を示すものである。図４(A)
は、金属シート200からなるシート108Aを示している。
図４(B)は、１片の絶縁体206の両側に１片の金属208を
備えてなるシート108Bを示している。図４(C)は、１片
の絶縁体216の一方の側面214上に１片の金属212を備え
てなるシート108Cを示している。4A to 4D show various sectional structures of the sheet material in the preferred embodiment. Figure 4 (A)
Shows a sheet 108A made of the metal sheet 200.
FIG. 4 (B) shows a sheet 108B having a piece of metal 208 on each side of a piece of insulator 206. FIG. 4C shows a sheet 108C including a piece of metal 212 on one side surface 214 of a piece of insulator 216.
【００２０】このシート材料の厚さは、そのシート材料
の上面から電子源のゲートまでの距離183に対して小さ
い必要はない。図４(D)に示す好適実施例では、シート
材料は、電子源106のゲート107まで伸張している。シー
ト材料108Dの壁203は、そのシート材料の平面に対して
垂直である必要はない。その壁は、シート平面に対して
斜めの角度を規定するものとすることができる。念のた
めに、シート材料108が「薄く」ない場合には、ゲート1
07に隣接するシート表面に１片の絶縁体を形成するのが
好適である。これにより、ゲート107がシート材料との
導電経路を形成することが防止される。例えば、シート
108Dの表面204は１片の絶縁体201によりゲート107から
絶縁される。The thickness of the sheet material need not be small for the distance 183 from the top surface of the sheet material to the gate of the electron source. In the preferred embodiment shown in FIG. 4D, the sheet material extends to the gate 107 of the electron source 106. The wall 203 of sheet material 108D need not be perpendicular to the plane of the sheet material. The wall may define an oblique angle with respect to the seat plane. Just in case, if the sheet material 108 is not "thin", the gate 1
It is preferred to form a piece of insulator on the sheet surface adjacent to 07. This prevents the gate 107 from forming a conductive path with the sheet material. For example, the sheet
The surface 204 of 108D is insulated from the gate 107 by a piece of insulator 201.
【００２１】シート材料108中のアパーチャ112は、製作
が簡単で安価なものである。ＶＧＡの解像度（640画素
×480画素）を有する6インチ×8インチといった平均的
なサイズの表示装置の場合、その表示装置は無数の画素
を有する。金属グリッドの介在する表示装置では、全て
のアパーチャを多数の画素に位置合わせして多数の絶縁
金属グリッド層を製作するのは困難であり、また高価な
ものとなる。本発明ではシート材料の構造が簡単であ
り、このため、コストおよび複雑さが低減されると共
に、表示装置の製作に係る信頼性が向上する。The aperture 112 in the sheet material 108 is simple and inexpensive to make. For a display device of average size such as 6 inches × 8 inches with VGA resolution (640 pixels × 480 pixels), the display device has innumerable pixels. In a display device with a metal grid interposed, it is difficult and expensive to fabricate a large number of insulating metal grid layers by aligning all apertures with a large number of pixels. In the present invention, the structure of the sheet material is simple, which reduces the cost and complexity and improves the reliability of manufacturing the display device.
【００２２】電子光学レンズ123の形成に加えて、シー
ト108は、電子源106からの望ましくない方向に沿って移
動する電子を捕捉する働きをする。アパーチャ112から
外れた角度で放出された電子がシート108により遮断さ
れるので、電子源106から放出された電子の発散角が制
限される。In addition to forming the electro-optic lens 123, the sheet 108 serves to trap electrons traveling along unwanted directions from the electron source 106. Electrons emitted at an angle outside the aperture 112 are blocked by the sheet 108, so that the divergence angle of the electrons emitted from the electron source 106 is limited.
【００２３】シート108の他の利点は、典型的な蛍光画
面104では、蛍光体を各画素に堆積させる必要があると
いうことである。シート108は、従来の陰極線管の場合
と同様な方法で蛍光体の堆積のためのマスクをパターン
形成するものとして使用することができる。これは、Ｃ
ＲＴ製作用に開発された完成した技術を用いて電子源と
画面上の蛍光体との間における色の位置合わせ（レジス
トレーション？）を確実に行なうのに役立つ。Another advantage of sheet 108 is that in a typical phosphor screen 104, phosphor needs to be deposited on each pixel. Sheet 108 can be used to pattern a mask for phosphor deposition in a manner similar to conventional cathode ray tubes. This is C
It helps to ensure color registration (registration?) Between the electron source and the phosphor on the screen using the completed technology developed for RT fabrication.
【００２４】表示装置100は、多数の画素と、エッジが
くっきりとした解像度と、卓越した色彩度とを有するも
のである。表示装置上の画素数は、アパーチャのサイズ
およびアパーチャの間隔によって決まる。厚さが約50ミ
クロンで、約80ミクロンの幅および約300ミクロンの間
隔を有するアパーチャを有する、10インチ×10インチの
金属シートを製作してＶＧＡの解像度が可能な表示装置
を製作することは困難ではない。The display device 100 has a large number of pixels, a sharp edge resolution, and excellent color saturation. The number of pixels on the display depends on the size of the aperture and the spacing of the apertures. Fabricating a 10 inch by 10 inch metal sheet having a thickness of about 50 microns, an aperture having a width of about 80 microns and a spacing of about 300 microns to produce a VGA resolution capable display device. Not difficult.
【００２５】画像102のエッジがくっきりとした解像度
は、シートが電子の発散角を制限することによるもので
ある。アパーチャ内の経路に沿って移動する電子だけが
画面104に到達する。電子ビーム182がほぼ平行な場合、
アパーチャ112の境界は画像102のくっきりとした境界線
として作用する。The sharp edge resolution of image 102 is due to the sheet limiting the divergence angle of the electrons. Only electrons traveling along the path in the aperture reach the screen 104. If the electron beam 182 is nearly parallel,
The border of the aperture 112 acts as a sharp border of the image 102.
【００２６】画像102はまた優れた色彩度を有する。こ
れは、通常は異なる色のための画素となる隣接する画素
を励起させることなく、相当量の電子が各画素に収束す
るからである。Image 102 also has excellent color saturation. This is because a significant amount of electrons focus on each pixel without exciting adjacent pixels, which would normally be pixels for different colors.
【００２７】多数の絶縁金属グリッド層あるいはアノー
ド切換技術を用いる表示装置に比較して、本発明は、高
い電子／光変換効率と高い電力効率を有する。これは、
電子源106がアパーチャ112に近接しており、また画面10
4とシート材料108との間の電位差がシート材料108とゲ
ート107との間の電位差に比べて高いからである。これ
ら特性により、放出された相当量の電子がアパーチャ11
2に到達して画面104に向かって加速される。画面とシー
ト材料との間の電位差が高い場合には、画面に到達する
際の電子のエネルギーが高くなる。これにより、高い電
子／光変換効率が得られる。Compared to displays using multiple insulating metal grid layers or anode switching technology, the present invention has high electron-to-light conversion efficiency and high power efficiency. this is,
The electron source 106 is in close proximity to the aperture 112 and the screen 10
This is because the potential difference between 4 and the sheet material 108 is higher than the potential difference between the sheet material 108 and the gate 107. Due to these characteristics, a considerable amount of emitted electrons can cause aperture 11
2 is reached and accelerated toward the screen 104. When the potential difference between the screen and the sheet material is high, the energy of electrons when reaching the screen is high. Thereby, high electron / light conversion efficiency can be obtained.
【００２８】画面に到達しない電子は、シート材料108
またはゲート107により捕捉される。ゲートおよびシー
ト上の電圧は、画面上の電圧より大幅に低い。電力を
「電圧×電流」と定義した場合、シートおよびゲートに
より捕捉される電子は、極めて小さな電力しか浪費しな
いことになる。従って、この表示装置は、特にアノード
切換技術を用いた表示装置に比べて高い電力効率を有す
る。Electrons that do not reach the screen are generated by the sheet material 108.
Alternatively, it is captured by the gate 107. The voltage on the gate and sheet is much lower than the voltage on the screen. If power is defined as "voltage x current", the electrons trapped by the sheet and gate will waste very little power. Therefore, this display device has a higher power efficiency than the display device using the anode switching technology.
【００２９】図５は１つのアパーチャ112に対して互い
に隣接した２つの電子源250,252を備えた好適実施例を
示す断面図である。これら電子源は、その２つの電子源
からの相当量の電子がやはり電子光学レンズにより案内
されて画面104上に互いにかなり離れた２つの画像254,2
56を形成するように配置される。このような構造の場
合、アノード切換技術の場合のように画面上の電圧を変
化させて電子を異なる画素に引きつける必要はない。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the preferred embodiment with two electron sources 250, 252 adjacent to each other for one aperture 112. These electron sources have two images 254,2 that are quite far apart from each other on the screen 104, with a considerable amount of electrons from the two sources also being guided by the electro-optic lens.
56 are arranged to form. With such a structure, it is not necessary to change the voltage on the screen to attract electrons to different pixels as in the anode switching technique.
【００３０】図６は、カラー表示装置287用の互いに隣
接した３つの電子源275,277,279を示すものである。こ
れら電子源は、その電子源からの相当量の電子が電子光
学レンズにより案内されて画面104上に３つのかなり離
れた画像281,283,285を形成するように配置される。３
本の平行化電子ビーム291,293,295が画面104上の３つの
画素に衝突する。その各画素は異なる蛍光体を有してお
り、その３つの蛍光体が３原色を生成するようになって
いる。電子源の各々を変調することにより、画面104上
に３原色からあらゆる色を生成することができる。FIG. 6 shows three adjacent electron sources 275, 277, 279 for color display 287. These electron sources are arranged such that a significant amount of electrons from the electron sources are guided by the electro-optic lens to form three well separated images 281,283,285 on the screen 104. Three
The collimated electron beams 291, 293, 295 of the book strike three pixels on the screen 104. Each pixel has a different phosphor so that the three phosphors generate the three primary colors. By modulating each of the electron sources, any color from the three primary colors can be produced on the screen 104.
【００３１】画像を増強させるためには、図１あるいは
図６に示す電子源に隣接して複数の電子源を形成する。
図７(A)は電子源からなる３つのグループ302,304,306を
有するシート材料中のアパーチャ300を示す平面図であ
り、例えば、グループ302は電子源308,312,314を有す
る。各グループは、図６中の各電子源による画像を増強
させ、また同電子源に隣接している。図７(B)は、図１
の電子源による画像を増強させ、同電子源に隣接させる
ための１つの電子源グループ318を有するシート材料中
のアパーチャ316を示す平面図である。各電子源グルー
プから放出される電子の少なくとも30％は、表示装置中
の対応する電子光学レンズにより画面へと案内される。
各グループ中の多数の電子源は、均一強度の画像を提供
し、かかる多数の電子源の平均化効果により画像のノイ
ズレベルを低減させる。図７(A),(B)は矩形のアパーチ
ャを示すものであるが、本発明は、アパーチャの形状を
矩形に制限するものではない。To enhance the image, multiple electron sources are formed adjacent to the electron source shown in FIG. 1 or FIG.
FIG. 7A is a plan view showing an aperture 300 in a sheet material having three groups 302, 304, 306 of electron sources, eg group 302 has electron sources 308, 312, 314. Each group enhances the image by each electron source in FIG. 6 and is adjacent to the same electron source. FIG. 7 (B) is shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view showing an aperture 316 in the sheet material having one electron source group 318 for enhancing and adjoining the image of the electron source of FIG. At least 30% of the electrons emitted from each source group are guided to the screen by the corresponding electro-optical lens in the display.
The large number of electron sources in each group provides a uniform intensity image, and the averaging effect of such large numbers of sources reduces the noise level of the image. 7A and 7B show a rectangular aperture, the present invention does not limit the shape of the aperture to a rectangle.
【００３２】図８および図９は、電子を更なる案内を行
うための２つの異なるタイプの電極を示すものである。
図８は、電子を対応する画像に集束させるための一般に
低い電圧を有する一対の集束電極を示している。これら
電極の好適な位置の１つとしては、電子源329に隣接し
た位置がある。かかる電極は、単一の電子源にも１グル
ープの電子源にも適用される。FIGS. 8 and 9 show two different types of electrodes for further guiding electrons.
FIG. 8 shows a pair of focusing electrodes with a generally low voltage for focusing the electrons on the corresponding image. One of the preferred locations for these electrodes is adjacent to electron source 329. Such electrodes are applicable to single electron sources or groups of electron sources.
【００３３】図９は、平行化ビーム354を画面360上の画
素356から画素358へ操向するための一対の操向電極350,
352を示すものである。ビーム354を１画素／色で３つの
異なる画素へ操向することにより、本発明は、電子ドラ
イバを有する電子源の数を１つの表示装置につき３分の
１に低減させる。全アパーチャに対する操向電極は、１
つの電子制御装置のみのもとに一括することができる。
各アパーチャ毎に、ビームは同色へと操向されるが、画
面上の異なる画素がその色を表示するか否かは、それら
の画素に対応する電子源が起動されたか否かで決まる。
ビームが60Hzより高速で操向される場合、見る者には色
の変動は知覚されない。かかる電極は、単一の電子源に
も１グループの電子源にも適用される。図８に示す集束
電極もビームを操向することができ、また図９に示す操
向電極もビームを集束させることができる。FIG. 9 shows a pair of steering electrodes 350 for steering the collimated beam 354 from pixel 356 on screen 360 to pixel 358.
352 is shown. By steering the beam 354 to three different pixels per pixel / color, the present invention reduces the number of electron sources with electronic drivers by a third per display. 1 steering electrode for all apertures
It can be integrated under only one electronic control unit.
For each aperture, the beam is steered to the same color, but whether different pixels on the screen display that color depends on whether the electron sources corresponding to those pixels are activated.
When the beam is steered faster than 60 Hz, no color variation is perceived by the viewer. Such electrodes are applicable to single electron sources or groups of electron sources. The focusing electrode shown in FIG. 8 can also steer the beam, and the steering electrode shown in FIG. 9 can also focus the beam.
【００３４】画面は平坦なものに制限されるものではな
い。図１０は、湾曲した画面364を備えた本発明の別の
好適実施例362を示すものである。ビームがほぼ平行化
されている場合、画面上の画像は、画面とシートの間隔
には比較的影響されにくい。この特徴により、構造的に
強く平坦な画面より高い圧力に耐えることのできる湾曲
した画面に本発明を適用することが可能となり、従っ
て、上記特徴は有益なものである。The screen is not limited to a flat screen. FIG. 10 illustrates another preferred embodiment 362 of the present invention with a curved screen 364. When the beams are nearly collimated, the image on the screen is relatively insensitive to the screen-to-sheet spacing. This feature allows the invention to be applied to curved screens that can withstand higher pressures than structurally strong flat screens, and thus the above features are beneficial.
【００３５】本発明は、以下の例を考察することによっ
て更に明確に理解されるであろう。ただし、これらは本
発明の使用例を示すものに過ぎない。The invention will be more clearly understood by considering the following example. However, these are merely examples of the use of the present invention.
【００３６】図１１および図１２は、本発明の実施態様
例400を示す斜視図および断面図である。図１１は、画
面401と、多数のアパーチャを有するシート材料408と、
多数の電界放出カソードを有する基板410とを示してい
る。11 and 12 are a perspective view and a sectional view showing an embodiment 400 of the present invention. FIG. 11 shows a screen 401, a sheet material 408 having multiple apertures,
A substrate 410 having multiple field emission cathodes is shown.
【００３７】図１２は、図１１に示す表示装置のA-A断
面の一部を示すものである。画面401は、画素402,404,4
05等の多数の画素を有し、これらの画素は、約100ミク
ロン離れており、３つの隣接した赤の画素402、緑の画
素404および青の画素405からなるグループとして形成さ
れている。画面401とシート408との間の距離406は約２
(mm)である。シート408は、厚さ約50ミクロンの厚さの
金属シートである。シート408と基板410との間の距離は
約100ミクロンである。基板410は、例えば電子放出器44
2とゲート409とを有するカソード440等の多数の電界放
出カソードを有している。前記電子放出器442の高さは
約１ミクロンである。基板410上には、例えばゲート409
から離れて配置された集束電極407等の、ゲートから離
れて配置された多数の集束電極が存在する。電位差は、
画面401とシート408との間で約7000ボルト、シート408
と電界放出カソードのゲート409との間で約100ボルト、
ゲートとその集束電極との間では０±100ボルト、電子
放出器とそのゲートとの間では50〜100ボルトであり、
これは、電子放出器から放出される必要のある電子の量
によって決まる。FIG. 12 shows a part of the AA cross section of the display device shown in FIG. Screen 401 has pixels 402, 404, 4
There are a large number of pixels, such as 05, which are approximately 100 microns apart and are formed as a group of three adjacent red pixels 402, green pixels 404 and blue pixels 405. The distance 406 between the screen 401 and the sheet 408 is about 2
(mm). Sheet 408 is a metal sheet having a thickness of about 50 microns. The distance between the sheet 408 and the substrate 410 is about 100 microns. The substrate 410 is, for example, an electron emitter 44.
It has a number of field emission cathodes, such as cathode 440 with two and a gate 409. The height of the electron emitter 442 is about 1 micron. On the substrate 410, for example, the gate 409
There are a number of focusing electrodes located away from the gate, such as focusing electrode 407 located away from. The potential difference is
Approximately 7,000 volts between screen 401 and seat 408, seat 408
And about 100 volts between the gate of the field emission cathode 409,
0 ± 100 volts between the gate and its focusing electrode, 50-100 volts between the electron emitter and its gate,
This depends on the amount of electrons that need to be emitted from the electron emitter.
【００３８】図１３は、実施態様例400における４つの
アパーチャ425,427,429,431を有するシート材料408の一
部を示す平面図である。各アパーチャは、図７(A)に示
したアパーチャの場合と同様に、３つの電界放出カソー
ドグループの上方に存在する。例えば、アパーチャ431
はグループ441,443,445を有している。各アパーチャの
寸法435,433は、約75ミクロン×約150ミクロンである。
これらのアパーチャは、そのｘ方向437およびｙ方向439
の双方に約300ミクロンの間隔で周期的に配置されてい
る。FIG. 13 is a plan view showing a portion of sheet material 408 having four apertures 425,427,429,431 in example embodiment 400. Each aperture is above three field emission cathode groups, as in the case of the aperture shown in FIG. 7 (A). For example, aperture 431
Has groups 441,443,445. The dimensions 435,433 of each aperture are about 75 microns x about 150 microns.
These apertures have their x-direction 437 and y-direction 439.
Both are periodically arranged at intervals of about 300 microns.
【００３９】上記のような寸法および電圧の場合、電子
光学レンズの焦点距離は、約100ミクロンである。倍率
が４倍の場合には、電子源は、前記の式(1)で示すよう
に、焦点から約25ミクロンの距離に配置される。With the above dimensions and voltage, the focal length of the electro-optic lens is about 100 microns. For a magnification of 4, the electron source is placed at a distance of about 25 microns from the focus, as shown in equation (1) above.
【００４０】この実施態様例により予想される解像度は
約50ミクロンである。その電子源から放出される電子の
少なくとも60％が画面に到達すると予想される場合に
は、表示装置の予想電力効率は99.5％を超えるものとな
る。ＶＧＡの解像度を有する表示装置の最小サイズは５
インチ未満になると予想される。The resolution expected by this example embodiment is about 50 microns. If at least 60% of the electrons emitted from the electron source are expected to reach the screen, then the expected power efficiency of the display device will exceed 99.5%. The minimum size of a display device having VGA resolution is 5
Expected to be less than an inch.
【００４１】図１４(A),(B)は、１つのアパーチャに対
する一対の集束電極の他の好適位置を示すものである。
図１４(A)は、電極447a,447bがアパーチャ446の軸に対
してほぼ垂直であることを示し、図１４(B)は、電極449
a,449bがアパーチャ448の軸に対してほぼ平行であるこ
とを示している。これらの電極は、好適には基板410
上、あるいは基板410とシート材料408との間に配置され
る。FIGS. 14A and 14B show another preferable position of the pair of focusing electrodes with respect to one aperture.
FIG. 14A shows that the electrodes 447a and 447b are substantially perpendicular to the axis of the aperture 446, and FIG.
It shows that a and 449b are almost parallel to the axis of the aperture 448. These electrodes are preferably substrate 410
Located on top, or between substrate 410 and sheet material 408.
【００４２】図１５は、シート全体にわたるアパーチャ
457を有するシート材料453を備えた別の実施態様例を示
すものである。この細長いアパーチャを有するシート材
料は、延伸させた金属リボンにより形成することができ
る。各アパーチャの下には、電界放出カソードが存在す
る。例えば、カソードグループ461を有するアパーチャ4
57は、好適には図７(A)に示す電子源の場合のように配
置される。グループ中の異なるカソードは、電子的に制
御されて、画面上の異なる画素のために電子を放出す
る。FIG. 15 shows the aperture over the entire sheet.
9 illustrates another example embodiment with a sheet material 453 having 457. The sheet material having this elongated aperture can be formed by a drawn metal ribbon. Below each aperture is a field emission cathode. For example, aperture 4 with cathode group 461
57 is preferably arranged as in the electron source shown in FIG. Different cathodes in the group are electronically controlled to emit electrons for different pixels on the screen.
【００４３】図１６(A),(B)は、２タイプの電界放出カ
ソードを示す側面図である。図１６(A)は、点電子源475
であり、ゲート447と、電子放出器としての円錐部479と
を有している。図１６(B)は、ゲート487と、電子放出器
としての線電子源489とを有する電界放出カソード485を
示している。FIGS. 16A and 16B are side views showing two types of field emission cathodes. FIG. 16A shows a point electron source 475.
And has a gate 447 and a conical portion 479 as an electron emitter. FIG. 16B shows a field emission cathode 485 having a gate 487 and a line electron source 489 as an electron emitter.
【００４４】以上から、本発明は、高信頼性で高効率で
製造が容易な低コストで高解像度のフラットパネル表示
装置を提供するものであることが理解されよう。From the foregoing, it will be appreciated that the present invention provides a low cost, high resolution flat panel display device that is highly reliable, highly efficient, and easy to manufacture.
【００４５】当業者であれば、上記の説明及び開示され
た本発明の実施態様を考察することにより、本発明の他
の実施態様を考案することは容易であろう。以上の説明
および実施例は、例として掲げたに過ぎず、本発明の真
の範囲および思想は特許請求の範囲に示されている。Those of skill in the art will readily be able to devise other embodiments of this invention by considering the above description and disclosed embodiments of the invention. The above description and examples are given as examples only, and the true scope and spirit of the invention are set forth in the following claims.
【００４６】以下に本発明の実施態様を列挙する。The embodiments of the present invention will be listed below.
【００４７】1.フラットパネル表示装置であって、この
表示装置が、第１電子源と、電子の衝突時に可視光を放
出して画像を形成する画面と、前記電子源と前記画面と
の間に配設され、電子が前記電子源から前記画面への移
動時に通過するアパーチャを規定する、シート材料であ
って、このシート材料と前記画面とが異なる電位にあ
り、前記電子源からの相当量の電子を案内する電子光学
レンズとして前記アパーチャが機能して、本フラットパ
ネル表示装置の前記画面上に第１画像を形成するように
した、前記シート材料とからなることを特徴とする、フ
ラットパネル表示装置。1. A flat panel display device, which comprises a first electron source, a screen which emits visible light upon collision of electrons to form an image, and a space between the electron source and the screen. A sheet material that defines an aperture through which electrons pass through when moving from the electron source to the screen, the sheet material and the screen being at different potentials and having a substantial amount from the electron source. A flat panel, characterized in that the aperture functions as an electron optical lens for guiding the electrons of the flat panel display device to form a first image on the screen of the flat panel display device. Display device.
【００４８】2.前記画面が湾曲していることを特徴とす
る、前項1記載のフラットパネル表示装置。2. The flat panel display device according to item 1 above, wherein the screen is curved.
【００４９】3.前記シート材料が金属シートからなるこ
とを特徴とする、前項1記載のフラットパネル表示装
置。3. The flat panel display device according to item 1, wherein the sheet material is a metal sheet.
【００５０】4.前記シート材料が、１片の絶縁体上に１
片の金属を設けたものからなることを特徴とする、前項
1記載のフラットパネル表示装置。4. The sheet material is 1 piece on one piece of insulator.
Characterized in that it consists of a piece of metal provided,
The flat panel display device described in 1.
【００５１】5.前記第１電子源による画像を増強させ、
その第１電子源に隣接する、複数の電子源を更に備え、
前記電子光学レンズが全ての電子源からの電子の少なく
とも30％を案内して前記アパーチャから前記画面へのほ
ぼ平行化された電子ビームを形成するようにしたことを
特徴とする、前項1記載のフラットパネル表示装置。5. Enhance the image from the first electron source,
Further comprising a plurality of electron sources adjacent to the first electron source,
The electron optical lens is configured to guide at least 30% of electrons from all electron sources so as to form a substantially collimated electron beam from the aperture to the screen. Flat panel display device.
【００５２】6.前記シート材料が更に複数のアパーチャ
を規定し、本表示装置が前項5記載の種類の電子源グル
ープを更に備え、各アパーチャが１つの電子源グループ
を有することを特徴とする、前項5記載のフラットパネ
ル表示装置。6. The sheet material further defines a plurality of apertures, the display device further comprises an electron source group of the kind described in the preceding paragraph 5, each aperture having one electron source group. The flat panel display device described in 5 above.
【００５３】7.各々が前項8記載の電子源である別の２
つの電子源グループを更に有し、前記電子光学レンズ
が、その３つの電子源グループからの電子の少なくとも
30％を案内してそのアパーチャからの３つのほぼ平行化
された電子ビームにして、本フラットパネル表示装置の
前記画面上に３つの十分に離れた画像を形成するように
したことを特徴とする、前項5記載のフラットパネル表
示装置。7. Another two, each of which is the electron source described in 8 above.
Three electron source groups, wherein the electron optical lens has at least electrons from the three electron source groups.
Characterized in that it guides 30% into three substantially collimated electron beams from its aperture to form three well separated images on the screen of the present flat panel display. The flat panel display device described in 5 above.
【００５４】8.前記の平行化された電子ビームを操向す
る操向電極を更に備えることを特徴とする、前項5また
は前項7記載のフラットパネル表示装置。8. The flat panel display device according to the above item 5 or 7, further comprising a steering electrode for steering the collimated electron beam.
【００５５】9.電子をその対応する画像に向かって集束
させる集束電極を更に備えることを特徴とする、前項1
または前項5あるいは前項7記載のフラットパネル表示装
置。9. The above paragraph 1 further characterized by a focusing electrode for focusing the electrons towards their corresponding image.
Alternatively, the flat panel display device described in 5 or 7 above.
【００５６】10.前記シート材料が更に複数のアパーチ
ャを形成し、本表示装置が前項7記載の種類の電子源グ
ループを更に備え、各アパーチャが３つの電子源グルー
プを有することを特徴とする、前項7記載のフラットパ
ネル表示装置。10. The sheet material further forms a plurality of apertures, the display device further comprises an electron source group of the type described in the preceding paragraph 7, each aperture having three electron source groups. The flat panel display device described in 7 above.
【００５７】[0057]
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、高
信頼性で高効率で製造が容易な低コストで高解像度のフ
ラットパネル表示装置を提供することができる。Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a flat panel display device having high reliability, high efficiency, easy manufacture, and low cost and high resolution.
【図１】本発明の好適実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of the present invention.
【図２】同実施例で確立される等電位面を示す説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an equipotential surface established in the embodiment.
【図３】同実施例における電子源からの電子経路を示す
電子線追跡図である。FIG. 3 is an electron beam tracing diagram showing an electron path from an electron source in the embodiment.
【図４】同実施例におけるシート材料の異なる断面構造
を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a different sectional structure of the sheet material in the example.
【図５】２つの電子源を備えた本発明の好適実施例を示
す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the present invention with two electron sources.
【図６】カラー表示装置用の３つの電子源を備えた本発
明の好適実施例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the present invention with three electron sources for a color display device.
【図７】本発明の好適実施例における多数の電子源を各
々が備えた２つの異なるアパーチャを示す平面図であ
る。FIG. 7 is a plan view showing two different apertures, each with multiple electron sources, in a preferred embodiment of the present invention.
【図８】同実施例において更に電子を案内するための電
極を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing an electrode for further guiding electrons in the same example.
【図９】同実施例において更に電子を案内するための図
８とは異なるタイプの電極を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an electrode of a different type from FIG. 8 for further guiding electrons in the same example.
【図１０】湾曲した画面を備えた本発明の別の好適実施
例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another preferred embodiment of the present invention with a curved screen.
【図１１】本発明の一実施態様例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の一実施態様例を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図１３】同実施態様例における４つのアパーチャを備
えたシート材料の一部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a part of the sheet material provided with four apertures in the embodiment example.
【図１４】同実施態様例における１つのアパーチャに対
する一対の集束電極の異なる位置を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing different positions of a pair of focusing electrodes with respect to one aperture in the embodiment example.
【図１５】本発明の別の実施態様例を示す斜視図であ
る。FIG. 15 is a perspective view showing another embodiment example of the present invention.
【図１６】同実施態様例のための２タイプの電界放出カ
ソードをそれぞれ示す斜視図および平面図である。FIG. 16 is a perspective view and a plan view showing two types of field emission cathodes for the same embodiment example, respectively.
100 表示装置 102 画像 104 画面 106 電子源 107 ゲート 108 シート材料 109 電子放出器 112 アパーチャ 126 電子 100 display 102 image 104 screen 106 electron source 107 gate 108 sheet material 109 electron emitter 112 aperture 126 electron
Claims (1)
示装置が、 第１電子源と、 電子の衝突時に可視光を放出して画像を形成する画面
と、 前記電子源と前記画面との間に配設され、電子が前記電
子源から前記画面への移動時に通過するアパーチャを規
定する、シート材料であって、このシート材料と前記画
面とが異なる電位にあり、前記電子源からの相当量の電
子を案内する電子光学レンズとして前記アパーチャが機
能して、本フラットパネル表示装置の前記画面上に第１
画像を形成するようにした、前記シート材料とからなる
ことを特徴とする、フラットパネル表示装置。1. A flat panel display device, comprising: a first electron source, a screen that emits visible light to form an image upon collision of electrons, and a screen between the electron source and the screen. A sheet material that defines an aperture through which electrons pass through when moving from the electron source to the screen, the sheet material and the screen being at different potentials and having a substantial amount from the electron source. The aperture functions as an electron optical lens for guiding the electrons of the first flat panel display device, and a first screen is displayed on the flat panel display device.
A flat panel display device, characterized in that it is made of the above-mentioned sheet material so as to form an image.
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