CN1048276A - 薄型图象显示装置 - Google Patents

Abstract

具有一个用于显示由荧光屏上的象素构成的图 象的真空泡这样一个图象显示装置，包括许多并列的 电子发生源，与电子发生源共同工作并具有电绝缘材 料壁的本地电子通道，所说的电绝缘材料具有适于电 子在真空中传输的二次发射率，所产生的电子以电子 流的形式在并列的路径上通过一段距荧光屏很短的 距离；以及取出每个电子的装置，该装置在距电子流 通道的预定位置取出电子流并将其导向荧光屏的一 个需要的位置以产生由象素构成的图象。

Description

本发明涉及一种图象显示装置，它具有一个真空泡以用于显示由荧光屏上的象素构成的图象。本发明特别涉及一种薄的图象显示装置（即，一个前后尺寸小的图象显示装置），该装置明显地与现有的显示装置不同。

与薄型图象显示装置近似的具有代表性的现有显示装置，是带有一个透明面板的显示装置，在透明面板内侧有荧光层，在荧光层的一侧有一导电涂层（它们的组合层也被认为是荧光屏）。如果（被视频信息控制的）电子射到荧光屏上，则可通过透明面板的前侧看到形成的影象。透明面板可以是平的，或根据需要制成弯曲的（如，球形的或圆柱形的）。

在第一类薄型图象显示装置中，许多的热致阴极金属丝排列在与荧光屏平行的平面上，此平面在图象显示装置中远离荧光屏，该阴极用来产生所需要的电子。所产生的电子能以电子云的形式存在。为了使电子射到荧光屏上的特定位置在该显示装置上形成图象，电子流必须从电子云中分离出来。这就需要将寻址电极、（一个缓冲电极）、聚焦电极叠落在一起，且有时需要偏转装置。迄今为止，这种图象显示装置存在的问题是显示的亮度有变化。

另一类薄型图象显示装置使用单个或多个电子束，最初该电子束基本上在平行于显示屏的方向上扩展，但最终它弯向显示屏，直接地或通过选择栅网装置到达荧光屏上的预定区域。（所谓的电子束的含义是，在电子束中电子的轨迹基本上是平行的，即电子的轨迹仅在一小角度内相互扩展，并且电子束中的电子运动有一主方向）。上述的装置需要复杂的电子光学设备。

另外，如果图象显示装置具有一个略大的屏幕幅面，那么单个电子束的图象显示装置通常需要一个复杂的矩阵式的（信道板）电子倍增器。

EP-A  213，839中对已有的薄型图象显示装置的缺点作了详尽的评述。

鉴于上述情况，本发明的目的是提出一种克服了已有的图象显示装置的缺点的薄型图象显示装置。

根据本发明，图象显示装置具有一个真空泡用于显示由荧光屏上的象素组成的图象，该图象显示装置包含许多并列的电子发射源;包含有与电子发射源共同工作的本地电子通道，该电子通道的壁是具有二次发射率的电绝缘材料构成的，以适应通过真空传输电子，让产生的电子以电子流的形式在并列路径上通过一般距荧光屏很短的距离;还包含在预定（特定连续）区内从电子通道中将每束电子流分离的，并且为产生由象素构成的图象将电子直接射到荧光屏指定区域上的设备。

本发明所提出的薄型图象显示装置是基于这样一个发现，即，如果在细长的腔室纵向上获得足够大功率的电场（通过在腔室两端施加电位差），那么被电绝缘材料壁（例如玻璃）包围的腔室中电子可以传输。环境参数（电场强度E，壁的电阻，壁的二次发射率δ）的选择应使恒定的真空电子流能在腔室中流动。为了保证电子流在荧光屏方向所需的（连续）位置上离开腔室，面对荧光屏的腔室壁上可开有与电极结合在一起的一行窗孔，此电极由第一（正）电压供电以使电子流经窗孔离开腔室;如果不要电子流从腔室处离开，则在电极上施加第二电压。

按上述原理制成的本发明装置的第一实施例，其特征在于电子通道是由具有二次发射率δ的电绝缘材料壁限定的拉长的腔室构成的，此绝缘壁带有电极装置，在腔室的纵向施加电场，所说的电场具有场强E，并且每个面对荧光屏的腔室壁都具有许多窗孔，结果所有的窗孔共同排成行和列阵。在这种情况下，δ和E的值可使电子经腔室而传输，上述装置的优点将在下文中详述。

为了产生经电子通道中的真空而传输的电子流，可将多个平行于荧光屏（的一个边）的电子发射体组成一个（线）阵。热阴极，诸如场致发射体那样的冷阴极可用于上述目的。

在本发明的范围内，通过真空传输电子可有不同的方式。在部分区域（特别是初始部分）上或在通道整个长度上，有电子导引方式或有与电子导引结合的电子放大方式。如果在电子通道内有电子放大时，仅需为每个发射体供给一个小电流（如，毫微安级）。发射体可排成一行，与位于一窄而高的箱子底部的荧光屏的一边相接，该箱子的主面构成显示板。另外，发射体可距箱了底部某一距离排成相互平行的几行，使得发射体产生的电子流共同在显示板的整个高度上扫描。（如果在n＝1的特殊情况下，发射体设置在荧光屏两平行边的中间）。正如以后进一步解释的那样，发射体的第二种设置的优点是，产生电场所需要的电压小于将发射体设置在底部时所需的电压，这里所说的电场对于电子引导是必须的。

至少在横跨“箱子”高度的一部分的电子通道中，由发射体产生的全部电子流被引导向荧光屏的上边缘和下边缘。

电子发射体可设置在与其配合工作的电子通道内，但最好设置在与其配合工作的电子通道入口相对的外侧。

通过向发射体和与其配合工作的电子通道端部施加足够大的正电压，由发射体发射的电子即向电子通道加速，随后，在与通道壁相互作用下，加速的电子在电子通道中产生二次电子。此过程可以用流过相应电子通道的恒定真空电流加以调整。

为实现电子传输和/或（图象）行选择，在面对荧光屏窗孔壁的一面设置一行电极。这意味着加在电极上（线性）增大的电压可产生所需的轴向电场以实现电子传输，而施加适当的电压脉冲可行序列地控制窗孔，以使每个电子流能或不能通过与其相对应的一行窗孔离开其电子通道。在电子通道和荧光屏之间施加足够大的电压（如，3KV的电压），以行的形式从电子通道离开的电子便向着荧光屏加速。从而，可一次显现出一行图象。视频信息（灰度级）能以脉冲宽度调制的形式显示。电子通道距荧光屏很近，因此光点很小。通过在电子通道和荧光屏之间装载电子束定位装置，例如一个壁式结构（极板），可以使单个电子束向着荧光屏定位加速。较简单地，通过设置带有窗孔的空间隔板，可以确定这种单个电子束，该窗孔与电子通道中的窗孔共轴。

为了防止电子向荧光屏进行有害的自激发射，（这种发射会导致荧光屏非工作区亮度提高），将电极阵中的电极埋置在电绝缘材料中是有益的。

为了改善图象的对比度，可将电极阵中的电极排成双重结构。为此，可使用合成材料箔（例如，卡伯顿箔Kapton箔），箔的两侧各有一电极图板，两电极板相互对应。

为了避免定位装置壁带电，定位装置可包含多个空心电极装置，它们将每个单一电子束的通路封闭起来，并与电极阵中的电极实行电连接。这些电极装置可以是自支撑的圆柱或圆锥形金属元件，或是蒸镀在一个空心绝缘附加装置内侧的金属层。如将上述的电极装置制作在两个部分上，通过向这两个部分分别供电，电极装置可用于颜色选择，对此将进一步加以描述。例如，电极装置可包含两个平行板，它们具有公用的全部行窗孔。

（基本上线性地）增加施加在阵列电极上的电压，可使电子通道内的电子均匀传输，同时使得纵向电传输场的强度在轴向相应地变化。

为了保证由于在选择电极上施加正电压脉冲而使电子离开电子通道（这是所希望的），提供这样的装置是很重要的，它保证工作中产生的纵向电（传输）场的变化基本上是均匀的。可以至少在每个构成电子通道的腔室壁上设置一个高电阻层，例如在前壁和/或后壁或在前后两个壁上设置。为了增大电阻值，设置的电阻层的形状可以是弯曲的。

如果在电子通道中传输的大量电子速度太高，就会导致对比度下降。由于电子与腔室壁的弹性碰撞（反向散射），或是由于那些初始速度不高的电子没有与壁接触，这样电子在传输路径上获得的能量越来越大，因此电子速度就可能会太高。为了防止上述情况发生，可以在电子通道上设置有几何形状的障碍物，以使通道中传输的电子获得基本一致的速度。

本发明的一个很重要的方面是，选择电极可以采用电容式激励，以使所需要的真空通道数量相对较小。根据本发明一个最佳实施例，如果电子发射体也采用电容式激励，这肯定会减小真空通道的数量（甚至会小于10，例如为3）。

本发明的图象显示装置的一个重要方面是可以实现良好的图象均匀性。这是由于场失真饱和和/或空间电荷饱和限制了腔室内产生并传输电子的结果。如果需要可（在连续的图象消隐期内）在腔室端部测量电子流。在相互不平衡的情况下，对视频信号反馈或发射电流的控制可以获得所需要的均匀性。

一个进一步重要方面是本发明不需要复杂的电子光学系统或磁场屏蔽。

使用信道板电子倍增器时所通常发生的离子反馈的任何问题都不会出现。这是因为在正离子产生不需要的电子之前，使电子保留在腔室内的场就将正离子吸出的结果。

本发明的一个重要方面是电子通道可以作为真空的支撑物，使得本发明图象显示装置的前后壁与已知的薄型图象显示装置相比相对地薄（例如，总厚度＜10mm）。与此有关的实施例的特征是，大量平行的电绝缘材料板被用于在横向确定产生的电子的位置，上述的电绝缘材料板也用作真空支撑物。

与此有关的进一步的实施例的特征是，图象显示装置带有一个电绝缘材料的中间板，并且中间板的一个主面有用所说的隔板构成的壁分离开的许多第一凹槽，在中间板的另一主面上有许多相对第一凹槽横向伸展的第二凹槽。第一和第二凹槽可以相互贯穿，在交叉点处，窗孔将交叉点处的电子取出。换句话说，第一和第二凹槽可相互跨接，在跨接点处将板穿通以形成所说的窗孔。

与本发明有关的实施例的进一步的优点是，腔室可制作在一个基底上，该基底也是构成真空泡的部件。

下面将结合附图对本发明的一些实施例作更详细的描述，其中

图1是本发明图象显示装置结构的部分立体视图，其中有部分剖视图，此部件末按比例绘制;

图1A是图1装置的侧视图;

图1B是本发明图象显示装置一个可能的调制结构横截面示意图;

图1C是图1装置中使用的（选择）电极阵的一部分;

图1D是驱动一个（选择）电极阵的开关电路;

图1E是一个可激励的电极发射体的行阵图;

图2A和2B是用于图1装置的两种电子通道的横截面示意图;

图3是切过图1装置的一部分的一个“水平”横截面图;

图4、5、6和7是切过类似于图1装置电子通道的“垂直”横截面图;

图8是切过适于显示彩色图象的图1装置的一部分的“垂直的”横截面图;

图9是本发明图象显示装置的一个可能的调制结构示意图;

图10A，B，C是切过本发明的图象显示装置一个横截面的正视图，图中的显示装置带有不同的阴极阵列和施加的电压;

图11和12是带有更多阴极阵列的图象显示装置的横截面图;

图13是图1D中的电极开关电路的一个变型图;

图14是一曲线图，图中画出了作为初始电子能E_p函数的二次发射率δ，它适用于本发明装置的电绝缘材料;

图15是图1所示装置的一种变型图;

图16是切过图15所示装置的一部分的“水平”横截面图;并且

图17是图15所示装置的元件44的前视图。

图1所示的薄型图象显示装置1具有一个面板（窗孔）3和位于与面板3相对的后壁4。阴极装置5设置在壁2附近，壁2将面板3与后壁4连接在一起，阴极装置5是一行阴极阵，通过电极装置提供大量的阴极，如600，或类似数量的分立电极。每个阴极（依据放大率）可提供仅几毫微安的电流，因此许多类型的阴极（冷或热阴极）均可适用。所用的阴极可连在一起或分开设置。它们可恒定发射或受控发射。

下面结合附图2A和2B，描述基于本发明的两个实施例：

a）在腔室内具有放大作用的电子传输;

b）在腔室内没有放大作用的电子传输。

在实施例a中，由腔室6，6′，6″……等构成一行电子通道，（这时每个阴极有一个腔室），该通道被设置在阴极装置5的上面。这些腔室由腔室壁11，11′，11″所围成。腔室壁由具有能达到本发明的目的合适的电阻材料构成（如，陶瓷材料，玻璃，合成材料，涂覆的或不涂覆的材料），并且腔室壁具有的二次发射率δ＞1，超过初始电子能量的给定范围。腔室壁电阻值要这样高，以使在电压为每厘米100伏特到几百伏特的情况下，存在可能最小的电流（最好小于10mA），来满足电子传输的需要。腔室的“前壁”可由连接的中间板10构成。腔室的“后壁”可由图象显示装置的后壁4构成。后壁也可是基底板，可在基底板的表面上形成许多的平行直立的腔体。中间板10可以是一平板。另外，中间板10可以是一块如图1B所示的（预制的）板，在该板的两侧交叉设置多个通道。后壁4可以是一块平板。

横跨所有的腔室，在纵向l上施加每厘米几百伏特数量级的电压（如，200V/cm），以便产生所需的轴向电场。通过在阴极装置5和腔室6，6′，6″之间施加100伏特量级的电压（电压值依据周围状况），电子从阴极向腔室加速，随后被加速了的电子射到腔室壁上，产生二次电子。折转中二次电子被加速，并产生新的电子。这种情况一直持续到饱和为止（饱和可以是空间电荷饱和和/或由电场畸变产生的饱和）。恒定的真空电子流将从饱和点流过相应的腔室。

在上述的实施例a中的情况是，电子传输和电子倍增均发生在腔室内。这是因为腔室壁经过了预处理，因而具有更大的二次发射能力，即因为腔室壁上有具有高二次发射的分立薄层。然而，选用只有电子传输这种情况（实施例b）可能更令人惊奇。尤其是，它的优点为，施加在腔室两端的电压可以相当小，这对于图象显示装置的电激励非常重要。电压小的结果是功率损耗也很小，同样在腔室壁中流过的极小的电流亦可使功耗更小。此外，在这种情况下，工作状况不依赖于饱和效应。流过整个腔室的电流几乎恒定不变，即，进入腔室的电流等于离开腔室的电流（图2B）。

实施例b是基于这样一种认识：如果在腔室的纵向施加足够功率的电场，在具有电绝缘材料壁的腔室内可实现真空电子传输。上述的电场将使注入腔室的电子具有一预定的能量分布和空间分布，从而使腔室壁的二次有效发射率δ_eff在工作过程中平均值为1。在这种状况下，（平均地）进入一个电子，就有一个电子离开，换言之，整个腔室中电子流恒定不变，且近似等于输入的电子流。如果腔室壁的材料具有足够高的电阻（这些材料可以是所有适宜的未处理的玻璃材料及卡伯顿Kapton，酚醛塑料，陶瓷材料等），腔室壁就不能产生或引起任何（既使是很接近的）等于进入电流的净电流。如果所形成的电场值大于使δ_eff＝1，时所需要的电场最小值，下述的情况就会发生。一旦δ_eff稍大于1，腔室壁就被不均匀地正向充电（由于导电性极小，所以这些电荷不能被耗尽）。其结果是电子将平均比没有这些正电荷时较早到达腔室壁。也就是说，从纵向电场产生的平均能量将较小，结果将自行调整到δ_eff＝1的状态。这一点是有益的，因为如果电场值大于前述的最小值将有上述情况出现，则电场的精确值就不重要了。

这里还有一个优点。实施例a进行电子倍增（δ_eff＞1）。δ值在整个腔室上和从腔室到腔室可以变化。如果电流强度的空间电荷限制足够地恒定并能重复，则在荧光屏上才可以得到均匀的图象。在不具有电子倍增（δ_eff≈1）的实施例中，腔室内的电子流是恒定的，并且对于每个腔室，电子流可经检测和反馈或经电流控制使之成为很令人满意的常量，从而确保图象的均匀性。

参见图1A，腔室壁10面对荧光屏7，壁10上有窗孔8，8′，8″等。荧光屏7位于面板3的内侧。为了在使用共同激励的阴极时从所需要的窗孔“拉出”电子流，可设置一个栅网装置。单独被激励的电子发射体最好与带有窗孔的用选择电压激励的选择电极9，9′，9″……共同使用。选择电极9，9′，9″，……等，位于腔室和荧光屏7之间。图1E显示出如何通过行阴极16和带有窗孔15的电子隔板B构成电子发射体的，该电子发射体可以单独地由电极17a，17b激励。由该发射体产生的电子被拉入腔室14。对每一图象行设有选择电极9，9′，9″，……，如图1C所示（电极上的窗孔与窗孔8，8′，8″……共轴）。电极上的窗孔与窗孔8，8′，8″，……基本一样大。如果电极上的窗孔较大，对准将比较容易。借助于单独电子发射体矩阵激励装置和选择电极9，9′，9″，……，可在荧光屏上寻找所需要的位置。（从阴极面看）施加在选择电极9，9′，9″，……上的电压基本上是线性增加的（图1D）。断路时，开关S是打开的。当图象行必须被激活时，例如，当电子在窗孔行中，经窗孔从在窗孔后面流动的圆柱形电子流中被分离出来时，通过闭合一个与相应的行连接的电路开关，可将脉动电压△U迭加到本地电压上。鉴于腔室中的电子由于与腔室壁碰撞，其速度相对较低，所以△U也可相应地低（100V量级）、在这种情况下，在腔室的总高度两端加有一电压V_a，该电压太小，不能将电子从窗孔中拉出来。这要通过施加正确的行选择脉冲正电压值来实现。

图3所示的是切过图1装置的一部分的“水平”横截面图。其中的箭头表示被选择电极9从由腔室壁围住的电子通道腔11经窗孔8拉出来的电子向荧光屏7加速，在荧光屏7上一次可扫描出一条图象行。在脉冲宽度调制下，视频信息可被加上去。例如，与电子通道共同工作的阴极在较短或较长时间内被激励。在这种情况下，为了产生白色象素，可在整个行周期内激励阴极。一种方案是在整个行周期内恒定地激励，同时控制发射水平。经窗孔8被拉出的电子流可在“水平”壁12（图1）之间和/或“垂直”壁13（图3）之间被捕获，这几个壁共同保证所需的真空支撑体。另一种方案是在荧光屏7和中间板10之间使用空间隔板（图3中的标号为13），该隔板带有比窗孔8，8′，8″，……大且与它们共轴的窗孔，隔板最好是轴对称的。由于整个真空支撑体的前壁和后壁可以很薄（≤1mm），所以图象显示装置本身的重量很轻。横跨图象显示装置的荧光屏（深度）的外部尺寸也很小。甚至荧光屏的面积可能约为1m²，厚度可能为1cm。

进一步的优点是：

-没有彩色纯度问题;

-没有由荧光屏的后向散射带来的问题;

-电子传输在较低的真空度下进行（约低于10^-3乇），所以，可以由阴极确定对真空的要求;

-不需要复杂的电子光学系统;

-没有严格的机械公差要求。

腔室中电子引导所需要的跨接腔室两端的电压，随腔室长度的增加而增加。另外，在显示装置内，通过在中心而不是在上面设置行排列的发射体21（如图1），此电压可以降低。如果发射体设置在显示装置的“底部”，则将电压（如，3KV）首先加在腔室中心与上端之间，（而不是将6KV的电压加在腔室的整个高度上），可将电子流向上拉。然后，把同样的电压加在腔室中心与底部之间，可将电子流向下吸。

图3所示是一个切过图1所示装置的“水平”部分的横截面图，在中间板10上有一行穿透的窗孔8……。

当选择一个（视频）行时，要将一正电压脉冲加到相应的选择电极（9）上。为确保产生的电子仅经与选择电极相应的窗孔离开腔室，施加的脉冲振幅应达到300V量级，脉冲被实现后，进入一放大电路。脉冲振幅的准确值也取决于通过荧光屏7和电极9之间的窗孔的高压的穿通程度。

当电子的传输不能充分地从行选择分离时，上述问题就会出现。通过在后壁4或腔室（11）的侧壁上设置一高欧姆电阻层可以改善分离情况，电子的（垂直）传输就发生在腔室（11）中，电阻层在（图4和图7中的标号为30）跨过电阻层的电压降中产生电子传输所需要的E_y。如果加在选择电极上的电压（例如，50V）小于此处电阻层的电位，则电子不离开位于这个选择电极区域的通道而继续传输。例如，一个100V的正脉冲（也取决于穿通情况）足以选择一个图象行。可用分立的导电带代替电阻层30，48。对于一个电阻层，横跨整个电阻层高度的电阻值约为10⁸～10¹²Ω。为此，可在电阻层中做出弯曲的凹槽。为确保电子只从一个所需要的窗孔取出，通过在一卡伯顿（kapton）箔32的两侧设置导电条或带，将电极9，9′，9″，……做成如图4所示的双层结构是有益的。

如图5所示，选择电极9，……与荧光屏7之间的距离是2mm。在没有电子束的情况下，这足以提供一个加速电压，例如3KV。然而，在整个工作过程中，使腔室11与屏幕隔开的壁13被正向充电，这样该电压很接近电极电压。有时这会产生从电极9，9′，……到荧光屏7的场发射，该场发射可以引起不需要的发光。

用下述方法可解决上述的问题：

a.在电绝缘材料31中埋置选择电极9，……见图5。

b.用电极33把壁13与二次电子隔开，这里所说的电极33是柱状的且与取出窗孔8共轴，电极33带有选择电极9，……的电位，见图6。这里的附加优点是系统的正透镜作用。在电极33的大部分表面上，电极33与壁13没有关系，因此电极33成为“遮蔽的”，这一点对于实现令人满意的操作很重要。另外，可用其内侧带有蒸镀金属的空心合成材料的元件代替自支撑的金属电极33。图6中实施例的尺寸以毫米计。

图6是一个切过图1所示的装置的垂直横截面图，即垂直地切过腔室11。腔室11以后壁4和带窗孔8的中间板10为边界。特别地，如果中间板10具有如图1B所示的在两侧有横跨通道的结构时，它可由合成材料（如，聚四氟乙烯）制作;带有导电道9，9′，……的、厚度为50μm～100μm的第一卡伯顿（Kapton）箔32，处在中间板10的外侧靠近中间板10一边，带有导电道9A，和9′A，……、厚度为50μm～100μm的第二卡伯顿（Kapton）箔34，则处在中间板10的远侧。圆柱壁厚0.1mm，底厚0.05mm，所带的窗孔1.0φ或1.2φ（在1.2φ时，无底）的柱状辅助电极33，33′……（如，镍化铜CuNi）处于空间隔壁12之间。辅助电极33可以由芯周围带有套的贯穿的金属带经电镀而制成。辅助电极33也可通过施加适当的电压被用于选择（图象）行。这样可以省去选择电极9，9′，……和9A，9′，……。当使用双选择电极时，面对荧光屏7的电极可如图7所示交替地与柱状辅助电极结合。选行时，将一正选择脉冲加在一列套管35上，而反向电压（如，200V）则加在与前列套管相毗邻的套管上。这可防止电子被从未选择的窗孔吸出并向荧光屏加速。

在上述的装置中，电子在带有由（具有适当的二次发射率的）绝缘材料制作的壁的腔室中传输，在所说壁的屏幕一侧带有（小）窗孔。除具有高电阻层的情况外，在这些窗孔外侧一直存在电极以确保电子传输和激励视频行选择。为了改善对比度，选择电极可具有双重结构。这样的话，机械结构会相对地复杂。另外，在传输许多电子的速度将增大，其结果可能会使这些装置中的对比度下降。

在腔室中放置具有几何形状的障碍物可以解决上面提出的问题。几何障碍物可阻碍电子使其不能被一直加速到高速度。

如上面所述，在腔室之间通过设置垂直隔板可对电子流进行横向定位。此垂直隔板也用作真空支撑体。另外，电子流的横向定位也可经电装置获得，例如，通过向后壁上的垂直导电道施加适当的电位来进行横向定位。

提供前述的高电阻层的方法如下：

用由玻璃搪瓷颗粒和二氧化（RuO₂）颗粒或类似的颗粒组成的均匀粉末层涂覆在一个玻璃上。用刻划、丝网或光刻的方法将上述的粉末层做成弯曲结构;然后，加热有粉末涂层的玻璃，直到电阻层达到所需要的电阻值。这样的电阻层也可用作与选择电极相连的电压隔离层。

电子通道壁所用的材料必须具有高电阻以及至少在超过起始电子能E_p的某一范围E_Ⅰ-E_Ⅱ内，二次发射率δ＞1，见图14。E_Ⅰ最好尽量小，例如，为10eV的一倍或几倍。玻璃（E_Ⅰ约为30eV），陶瓷材料，酚醛塑料，卡伯顿（Kapton）等尤易满足以上要求。

电阻不仅取决于电子通道是否理想，还取决于电子通道倍增系数（在部分或整个长度上）是否理想，以及多大的电流可以在与耗散功率有关的壁内流动。

使用电子引导模式无疑是最佳的。电阻值在10⁶～10¹⁵Ω范围之间。另外，至少在电子通道阴极侧的部分可具有较小的电阻，例如，在10KΩ与100MΩ之间，以确保电子倍增系数。上述量值所要求的电源功率不高于100W。

在给定的条件下，在长度为17cm，芯直径为1mm（电阻＞10¹⁵Ω）的铅玻璃腔室内，通过施加在腔室两端的3.5KV的电压即可实现电子传输。

应进一步指出，腔室壁可用具有构造功能和二次发射功能的电绝缘材料构成。另外，腔室壁可由具有构造功能（如，合成材料）的电绝缘材料构成，腔室壁上涂覆一层具有二次发射的材料（如，石英或玻璃或诸如氧化镁的陶瓷材料）。

可用不同的方式实现彩色选择。例如，通过使用垂直的红、绿、蓝三个一组的磷光行，或通过使用三倍于黑白显示中所使用的电子发射体及电子通道，与水平扫描一同操作来实现彩色选择。

下面的实施例是基于使用图1A所示的荧光屏7，荧光屏7具有多个由隔板12所分成的水平的荧光材料区域。（在黑白图象显示装置中，所有的荧光区均为同一颜色）。在彩色图象显示装置中，上述的每个区域被分为分别发红光、绿光和蓝光的三个子区域。为了能激励子区域，图象显示装置是这样构成的，它的每个子区域都与一列取出窗孔共同工作。这意味着，在垂直方向的取出窗孔数量是黑白显示装置中的三倍，而电子发射体和电子通道的数量也同样如此。在这种情况下，彩色选择电极彼此间隔很窄，难以设置为荧光屏3提供真空支持的“水平”壁12（图1）。在这种结构中最好设置“垂直”支持壁40如图15所示，它相对传输腔室42中的侧壁41平行伸展。图16显示一个切过图15所示结构中的中间板44上的一列窗孔43的横截面。图16中也可看到一列窗孔的导电带45。图17表示带有导电带45的中间板44的前视图。每个带的功能是用作彩色行的选择电极。荧光屏46（图16）上的光点位置由中间板44上的窗孔43确定。板44实际上仅是图15所示的具有高精度的显示管结构所具有的部分。应注意的是，本发明并不仅限于使用彩色的三合一平行行的荧光屏。其它的三合一结构（如，数据结构）也同样可以使用。可以采用真空沉积制作条带45。图17中的条带45具有不是圆形的（实际是椭圆的）窗孔，这些窗孔与中间板44上的窗孔43在一行上，并且具有相同的形状。非圆形的窗孔43最好盖住（图1所示的）圆形窗孔8，8′，……，这对于增加从传输腔室42中所吸出的电子数目是必要的。另一实施例参见图8。图8中所示的结构是这样工作的，每次位于玻璃面板53内壁上的，由红、绿、蓝发光子区域50，51，52组成的三合一的元件与一个取出窗孔54一起工作。在区间55中，从窗孔54被吸出来的电子流向着发光子区域50，51，52加速，（平板形状的）电极56和56′位于窗孔54的两侧且相对于区域50，51和52平行地延伸。这些水平电极可为一列中的全部窗孔共用。通过对电极56和56′分别供电，将影响电子流，使电子流或射到子区域50，或射到子区域51，或射到子区域52上。这时，图象显示装置以正常扫描频率三倍的频率对每一图象行进行三个分立的扫描，同时，保持标准的场频率不变。

图9表示本发明的图象显示装置的一个可能的典型结构：

A：电绝缘材料（如，玻璃）的后壁2mm厚。该后壁有许多凹座14，凹座14具有方形横截面和一个1m的凸缘（凹座越深，则加到本显示装置上的操作电压就越大），和一个1mm的斜坡S。

B：厚度为1mm的陶瓷材料的电绝缘的阴极激励（控制）板。该板有许多与凹座14相对应的窗孔15。阴极行位于阴极激励板的下方。分别被调制的发射体由电极17a、17b构成，电极17a和17b可蒸镀在靠近窗孔15的用于在凹座14内发射电子的铝基上（图1E）。所有的电极17a可相互连接，而所有的电极17b可被分别激励，或反之亦然。另外，也可使用分立发射体，如场发射体。

C：隔板，尺寸S可为3mm。

D：电绝缘材料的激励板，例如，0.75mm厚度的玻璃板。激励板可装在后壁A上，激励板具有一纵列与凹座14相对应的窗孔17。激励电极18按图1C所示的形式被设置在位于激励板D上的远离后壁A一侧的窗孔17附近。

E：具有宽度为2mm且位于激励板D上的窗孔17之间的档板19的网格架，或一个具有共轴窗孔的隔板。

F：厚度为1或2mm的玻璃（面板）窗。在窗的内侧具有水平的磷光体行20。

上述结构的图象显示装置的厚度约为8mm。因而我们确实可称之为“壁画”。可将元件A、C和D用陶瓷材料与一（玻璃）后壁一起集成为一体。

腔室长度增加时，施加在腔室上用以引导腔室内电子的电压也要增加。但是，当发射体行（21）位于显示装置的中间（如图10A），而不是位于底部（如图1）时，这个电压可以减小。可先将一电压（如3KV）加在腔室的中间与腔室的顶端之间，这样向上吸出电子流（图10B），然后，将同样的电压加在腔室的中间与腔室的底部之间，这样向下吸出电子流（图1C）。在图1的情况下，需要6KV的电压。为进一步减小所需要的电压，可设置多于一个的发射体行列，如在距腔室顶部和底部的1/4腔长度处，设置发射体行22和23，则可使所需的电压降到1/4（图11）。通过采用三行发射休24，25，26，并按图12所示的方式排列这三行发射体，可将所需的电压减小到1/6。

在图10A中，带有窗孔28的壁27，具有阴极激励（控制）板的功能，借助于每个窗孔28附近的电极30，设置在电绝缘材料空间29中的阴极行21用作可被分别调制的发射体。实现图1E中电极装置17a，17b功能的电极30可以与外部相连。还有一些其它电极装置未画出来。假如对激励可能性较差的那种情况，激励也没有什么问题，这些电极装置可以要（并构成串式的排列）。也可以不要一个更好的实施例如图11所示。借助于可被电容式激励且在每个窗孔34附近的间隔的内壁上伸展的电极32，为发射体所用的且被围在间隔31中的阴极行23用作被分别调制的发射体。利用位于间隔31外侧上的电极33可电容式地激励电极32。用与上述同样的方式可以设置阴极行22。图10A所示的形式也适用于电极。

图1D是在行选择正脉冲（如，200V或更小）下工作的开关电路的另一种形式。在这个电路中，加在腔14高度上的电压V_a′（图1E）较小以致不能（从窗孔）吸出电子流。当施加适当量值的行选择正脉冲时，即会发生从窗孔中吸出电子流这一情况（图14）。

Claims (24)

1、一个具有一个用于显示由荧光屏上的象素构成的图象的真空泡的图象显示装置，包括许多并列的电子发生源；与电子发生源共同工作并具有电绝缘材料的壁的本地电子通道，所说的电绝缘材料具有二次发射率，以适应在真空中传输电子，所产生的电子以电子流的形式在并列的路径上通过一段距荧光屏很短的距离；以及包括取出每个电子流的装置，该装置在距电子流通道的预定位置取出电子流，并把电子流引导向荧光屏上的一个需要的位置以产生由象素构成的图象。

2、一个如权利要求1的装置，其特征在于产生电子的装置包括许多与荧光屏平行的行排列的电子发射体。

3、一个如权利要求2的装置，其特征在于每个电子发射体的发射可被单独地调制。

4、一个如权利要求1的装置，其特征在于电子通道由具有二次发射率δ的电绝缘材料的壁所确定的细长的腔室构成，所设置的壁带有用于沿腔室纵向施加电场的电极装置，所说电场具有场强E，并且每个面对荧光屏的腔室壁带有许多窗孔，结果所有的窗孔共同构成一种行与列的分布。

5、一个如权利要求2所说的装置，其特征在于，电子发射体的行排列包含荧光屏一个边附近的一个单行电子发射体。

6、一个如权利要求2所说的装置，其特征在于，电子发射的行排列包含在荧光屏的两个平行边中间的一个单行电子发射体。

7、一个如权利要求2所说的装置，其特征在于，电子发射的行排列包含n行相互平行电子发射体（n≥2），该电子发射体以这样的方式排列，即在工作中由它们产生的电子束共同在荧光屏全高度上扫描。

8、一个如权利要求4所说的装置，其特征在于，用于电子传输和/或（图象）行选择的一行电极阵被设置在面对荧光屏已开孔的壁的侧面上。

9、一个如权利要求8所说的装置，其特征在于，电极阵的电极被埋置在电绝缘材料中。

10、一个如权利要求9所说的装置，其特征在于，电极阵具有双重结构。

11、一个如权利要求8所说的装置，其特征在于，使电子束定位的定位结构被设置在电极阵与荧光屏之间。

12、一个如权利要求11所说的装置，其特征在于，定位结构包括许多空心电极装置，所说的空心电极装置将每个单独电子束的通道封闭并且与电极阵的电极电连接。

13、一个如权利要求4所说的装置，其特征在于，电子通道各自带有这样的装置，它确保工作中产生的纵向电场具有基本上均匀的轴向变化。

14、一个如权利要求1所说的装置，其特征在于电子通道包括有几何形状的障碍物以使在所说的通道中传输的电子获得均匀的速度。

15、一个如权利要求8所说的装置，其特征在于，在工作中适合于把电极阵连到一个用于电容式激励电极的电路上。

16、一个如权利要求2所说的装置，其特征在于，在工作中电子发射体适应于被连到一个用于电容式激励电子发射体的电路上。

17、一个如权利要求1所说的装置，其特征在于，许多平行的电绝缘材料隔板被用于电子流的横向定位，该隔板也用作真空支撑体。

18、一个如权利要求17所说的装置，其特征在于，该装置设有一电绝缘材料的中间板，而中间板的一个主面上有许多被所说的隔板构成的壁分离开的第一凹槽，另一主面上有许多相对第一凹槽横向伸展的第二凹槽。

19、一个如权利要求4所说的装置，其特征在于，腔室形成在一个基底上。

20、一个如权利要求19所说的装置，其特征在于，基底构成真空泡的一部分。

21、一个如上述任何一个权利要求所说的装置，其特征在于，横跨荧光屏的装置外部尺寸在3到50mm之间的范围内。

22、一个如权利要求4所说的装置，其特征在于，δ＞1覆盖初始电子能量E_Ⅰ-E_Ⅱ的范围。

23、一个如权利要求22所说的装置，其特征在于，在工作中限定腔室的壁的材料，其有效二次发射率δ_eff近似等于1。

24、一个如权利要求4所说的装置，其特征在于，具有在工作中适应于与电压源相连接的电装置，用以在每个电子发射体与同电子发射体共同工作的电子通道入口处之间施加正电压。

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