本发明一般地涉及电子荧光显示器，并具体地涉及低压阴极发光装置;后者对全色壁挂式显示器特别有用。

对许多平板显示技术一如LCD、PDP、EL、LED、VFD、单CRT-的研究，已试图开发全色壁挂式电视。已制出了几至10英寸屏幕的采用LCD技术的彩色电视。利用LCD的这种电视，在其基板上采用了大量的薄膜晶体管，因而很昂贵。由于制作困难，难以进一步增大这类产品的基板和电视屏幕的尺寸。LCD采用了背发光方案。带有薄膜晶体管的基板只传送光源的一小部分光，这限制了显示器的亮度。由于这些困难，为了用LCD技术开发大型彩色电视，该领域中的研究主要集中于投影电视。

目前，采用PDP技术的彩色电视仍处于研究阶段，已提出了二十英寸屏幕的彩色电视。PDP型彩色电视开发中的主要问题，包括其荧光效率低、其驱动电路复杂、亮度不均匀和产品寿命短。LEDEL的研究尚未能开发蓝光的发光元件。虽然已开发了采用VFD的多色显示器，但这类装置的电视屏幕尺寸较小。另外，除了采用利用氧化锌和锌产生兰-绿光的发光元件之外，其他颜色的荧光体的产品寿命和效率仍不令人满意。从上述可见，已提出的、采用任何已有平板显示技术的大屏幕平面全色壁挂电视仍不完全令人满意。

阴极射线管（CRT）已被普遍地用于显示目的，如在传统的 电视系统中。传统CRT系统的体积较大，因为电子枪和电子偏转系统要求有深度。在许多应用中，最好采用扁平显示系统，其中减小了显示器的体积。例如，在授予Oess等人的美国专利第3，935，500号中，提出了一种CRT系统，其中在一系列阴极和阴极之间采用了一偏转控制结构。该结构有可让电子束通过的若干孔，每个孔都与多组X-Y偏转电极相联。Oess等人定义的偏转控制结构，通常称为网式结构。虽然网式结构易于制作，但这种结构的制作成本高，特别是在大型结构的情况下。

目前采用的另一种传统平板系统称为Jumbotron，如Japanese    Patent    Publication    Nos.62-150638和62-52846中所述的。Jumbotron的结构与上述扁平矩阵CRT相似。Jumbotron中的每个阳极有少于20个的象素，以致难于用Jumbotron结构组成高荧光点密度式显示系统。

扁平矩阵CRT和Jumbotron结构在原理上与上述Oess等人所描述的扁平CRT系统有些相似。这些结构不外乎在一面板中包围若干个分别控制的电子枪，每个枪均装有自己的栅极，以控制X-Y寻址和/或显示器的亮度。在上述CRT装置中，所用的控制栅极是网状结构的。这些网状结构一般通过在导电板上用光刻刻出孔来制成。从电子枪阴极射出的电子束则通过网状结构中的这些孔而到达阳极处的荧光材料。如上所述，网状结构制作成本高，且难于制成大型的网状结构。因此，各阴极均有其专用的网状结构，用于控制来自阴极的电子束。由于电子束必须通过网状结构中的孔，故来自 阴极的大量电子未通过孔，而是在结构的实体部分上消耗了而成为栅极电流，因而仅有一小部分电子能穿过孔而到达阳极上的荧光材料。因此，被定义为孔的面积与阴极的网状结构的面积之比的渗透系数是很低的。

如在本发明的起始发明中所述的，为避免传统装置中渗透系数低的问题，不采用单独控制的电子枪，而是用两或多组长栅极以扫描并控制整个栅极的象素的亮度，其中阻挡电子的栅极的面积大大小于传统装置的网状结构的面积。

上述CRT装置还有一个缺点。在Jumbotron的情况下，每个电子枪被用于扫描20个象素。在上述的Oess等人的专利中，通过孔的各个电子束也被用来寻址并照亮许多的象素。当要照亮一特定象素时，一定的电压被加在孔的内表面上的X-Y偏转电极上，使通过该孔的电子束中的电子打在该象素上。但电子噪声及其他环境因素，会使Oess等人的系统及Jumbotron中的电子偏离其预定路径。此外，一些电子不可避免地要偏离电子束并落在被寻址象素以外的阳极区中。这使邻近被寻址象素的象素发光，造成交扰并降低了显示器的性能。

如本领域人员所知，阴极发光可视显示器的内腔必须抽真空，以免阴极发射的电子受到空气粒子的阻挡，并使之自由到达阳极处的发光元件。为此，容纳阴极、阳极和控制电极的外壳必须坚固，以在外壳内的腔被抽空时能经受大气压力。当显示装置的表面积很大时（如在大屏幕显示器中），当外壳内的腔被抽空时，加到外壳上的大气压力可以很大。因此，传统阴极发光显示器采用了厚的面板和后板，以得到坚固的外壳。这种厚板使外壳既重又厚，故装置 既重又贵又难于制作。因此，很希望能提供一种改进的阴极发光可视显示装置，其中不出现上述问题。

本发明是基于以下观测结果，即为减少相邻象素或象素点的交扰，在阳极和阴极间设置了一隔离板;后者带有用于通过电子的孔，其中预定数目的一或多个象素点对应于并在空间上重迭于一个孔，从而降低了交扰。在一较佳实施例中，数目较少的象素点（如二、四或六个象素点），对应于并在空间上重迭于一个孔。

本发明的一个方面，涉及一种阴极发光可视显示器;它有多个象点，用于当装置被从观察方向观看时显示图象。此装置包括在其内部限定有一腔的外壳;此外壳有面板和后板及位于面板和背板之间环绕并包围腔的侧壁或板。该装置还包括：位于面板之上或附近的阳极;响应于电子而发光的荧光装置，后者位于阳极之上或附近;至少一个在腔中位于面板和后板之间的阴极;在阳极和阴极之间的至少一第一和一第二组细长栅极。当从观察方向看时，各组中的电极与至少另一组中的电极、荧光装置和阴极有所重叠，其中重叠的点限定了象素点。该装置还包括：阴极加热装置，用于使阴极发射电子;用于把电势加到阳极上的装置;阴极和两或更多组栅极，用于使阴极发射的电子行进到荧光装置位于阳极之上或附近的象素点处，以显示图象。该装置还包括隔离装置;后者连接面板和背板，以为这些板提供机械支撑，从而使外壳在抽真空时不致被压垮。隔离装置包括一位于阳极和阴极之间的隔板，后者带有供电子通过的孔。预定数目的一或多个象素点对应于并在空间上重叠于一个孔。隔板降低了交扰。隔板连在围绕腔的侧壁上，以加强外壳抵抗横向力的能力。

在本发明的最佳实施例中，隔离装置还包括至少一个网状结构;后者有允许电子通过以寻址多个象素点的网。该结构和隔板与面板和背板刚性连接。在最佳实施例中，隔离装置还包括邻近阴极的长隔离部件。隔离板、结构及隔离部件的部分相互毗邻并与面板和背板沿垂直于面板和背板的方向相邻接，以形成沿该方向对面板和后板的刚性支撑。在最佳实施例中，孔和隔板是锥形的，并可包括单独的壁，以把各孔分成更小的孔;后者与各象素点相对应以进一步减小邻近象素点间的交扰。

对大型显示器，希望把阴极分成较短的灯丝，以防止下垂并便于处理。阴极发光可视显示系统的一个常见问题，是阴极灯丝的两端比中部冷，因此发射的电子比中部少。当把长灯丝换成较短的灯丝段时，上述在灯丝端部电子发射效率的问题变得复杂了。本发明也是基于下述观测，即通过使每个灯丝段的端部从观察方向看接近并重叠于不同灯丝段的端部，即可减轻上述问题。因而，本发明的另一方面，是提供一阴极发光可视显示装置，它包括一阴极、响应于电子而发光且位于阴极之上或附近的荧光装置和至少一个阴极。该装置还包括位于阳极和阴极之间的一第一和一第二组长栅极，用于扫描并控制显示器的亮度;用于把电势加到阳极、至少一个阴极及栅极组上的装置;用于加热阴极以使阴极发射电子的装置;以及，用于支撑阳极、阴极、栅极和发光装置的外壳。阴极发射的电子行进到荧光装置位于阳极之上或附近的象素点，用于显示图象。阴极包括至少两根每根均有两个端的长灯丝及用于把灯丝连到外壳上的装置。一根灯丝发射的电子行进到荧光装置的象素点处，当从观察方向看时，该象素点基本上不与另一灯丝所发射的电子到 达的象素点重叠。这两根灯丝被如下设置，即当从观测方向看时一根灯丝的一端接近并重叠于另一灯丝的端部，从而减少因灯丝端部比其余部分的温度低而造成的有害影响。

本发明的另一个方面，涉及利用至少两组细长栅极来描述和控制象素点的亮度。根据此方面的电极包括阳极、荧光装置、阴极、阴极加热装置、至少一第一和一第二组细长栅极、和用于向阳极、阴极及栅极施加电势以使阴极发射的电子行进到荧光装置位于阳极之上或附近的象点以显示图象的装置;所有栅极均基本上如上所述。电势的施加，使第一组栅极被用于扫描，而第二组栅极被用于控制象素点的亮度。

本发明的再一个方面，是减少用于支撑面板和背板的隔离部件造成的阴影。这种装置包括在其内限定一个腔的外壳，所述外壳有面板和背板;所述装置还包括位于面板之上或附近的阳极和响应电子而发光且位于阳极之上或附近的发光装置。该装置包括腔中位于面板和背板之间的长阴极、在阳极和阴极之间的至少一第一和一第二组长栅极及用于加热阴极以使阴极发射电子之中的电子的装置。当从观看方向看时，各组中的栅极与荧光装置、阴极和至少另一组中的电极在一些点相重叠，其中重叠的点限定了象素点。该装置还包括用于向阳极、阴极和两或多组栅极施加电势的装置和连接面板和背板以为这些板提供机械支撑以使外壳在腔被抽真空时不致被压垮的隔离装置。阴极发射的电子行进到荧光装置位于电极之上或附近的象素点处，以显示图象。隔离装置还包括当从观看方向看时沿着但不与阴极重叠的长隔离部件。这些电极在背板和栅极之间、在栅极组之间或在栅极与阳极之间。该装置还包括与隔离部件相邻的 一或多个长阴影减小电极。电压施加装置给阴影减小电极施加一电势，后者高于电势施加装置加于阴极的电势，使阴极发射的电子之中的电子在驶向阳极之间被分散，从而减少隔离部件造成的阴影。

本发明的另一方面，涉及一种阴极发光可视显示装置，包括由多个装置并排拼成的更大型的显示器。这些装置的每一个均包括上述装置的部件，其中各装置包括一隔离装置，所述隔离装置包括一位于阳极和阴极之间的隔板;该隔板上形成有用于电子通过的孔，其中当沿观看方向看时，预定数目的一或多个象素点对应于并在空间上重叠于一个孔，从而降低交扰。

本发明使得能够制作屏幕尺寸从几英寸至一百英寸的全色壁挂电视。这种电视产生全范围的高分辨率色彩和亮度，并且即使在大屏幕尺寸电视情况下也有较薄的外壳。用于支撑面板和背板的隔离装置，使得即使在大屏幕显示器的情况下，薄的显示器外壳也有足够的机械强度。该显示器有减低的交扰，而且阴影减小电极使得显示器即使在有隔离装置的情况下仍有均匀的亮度。栅极的设置也使显示器的聚焦和分辨率得以改善。

除了本发明的上述方面之外，本发明人在上述本发明的一般范围中还发现了若干改进，这些改进概括如下。

阴极可包括两或多根灯丝;后者有两个端及把灯丝的两端连到外壳的弹簧装置。对至少一根灯丝，有另一根灯丝位于弹簧装置附近，用于支撑所述至少一根灯丝，以减少弹簧装置造成的暗区。

响应于电子而发光的荧光装置可包括荧光层和氧化镁或氧化锌保护层，以增加荧光层的使用寿命。

在另一发现中，显示装置的外壳包括一正面板、一后面板、及 一在正和后面板之间并包围和围绕一腔的侧壁。隔板层和隔离条阵列、正面板、及后面板在其中限定了定位孔。该装置包括置于这些孔中的定位销，以固定板和/或阵列间的相对位置。

在另一种改进中，栅电极包括平行细金属线组、金属线布网、穿孔或蚀刻的金属箔、或在隔板或隔离条阵列的表面上的电镀电极。

另一改进涉及用上述各方面的装置显示图象的方法，其中装置包括设在阳极和阴极间的不同平面上的第一和一第二组栅极。首先，使阴极产生电子云。此方法包括从栅极选出待扫描的栅极的步骤。在扫描时，此加在阴极上的电势高的电势被依次加到选出的栅极上。加在未选出的栅极上的电势，至少在某一时间内，低于加在阴极上的电势，以限制电子从阴极到阳极的传送的空间散布，从而改善扫描分辨率并减小交扰。

在另一改进中，侧壁、隔离条、隔板、以及后面板上有位于腔内或朝着腔的电极。这些电极包括在受到电子撞击时发射二次电子的材料，从而使电极产生的电子散开，以改善装置的均匀性并抵消因电荷累积造成的电场。

在另一改进中，在被电子撞击时发光的荧光点限定了点的有效区，且一些点的有效区与另一些点的不同。这改善了显示的图象的均匀性，并使发射不同颜色的光的荧光点的寿命相等。这一目标也可用另一方法实现，其中施加了适当的电势，以使一些栅极以较长的时间周期被扫描，或当一些栅极被扫描时使加到另一些栅极的电势高于加到上述一些电极上的电势。

另一改进在于显示器的图象和对比度。在此改进中，荧光点被 设置成具有从下列组中选出的同一颜色的线性阵列：红、绿和兰。在最佳实施例中，象素点形成了沿垂直和水平方向的重复的RGBG点阵列，从而使每一绿荧光点沿水平和垂直方向均匀-红和兰荧光点相邻。

正面板由一层光谱选择玻璃构成，或包括后者;该层有与荧光点的发光峰值相匹配的透射峰值，以改进对比度和图象质量。

在另一改进中，正面板包括一费涅耳（Fresnel）光透镜。

本发明的另一方面，涉及组装阴极发光可视显示装置的方法。该方法包括提供一正面板和一后面板、一或多个侧壁、包括至少一个阴极的多个电极、一个阳极和栅电极，以及在一或多个光敏板上蚀刻出孔以提供一或多个隔板或用于电子通过的结构的网形隔离器。该方法还包括在正面板和后面板之间设置电极和隔板或结构，并把面板、侧壁、及隔板或结构连接起来以构成装置。在此方法中，面板、侧壁和隔板最好有定位孔和定位销，用于使不同的部件相互对准。部件最好在上述设置步骤之后和连接步骤之前进行对准。

图1A是显示本发明最佳实施例的阴极发光图象显示装置的一部分的横截面图。

图1B是图1A的装置的正视图，但其中未显示图1A的电流源。

图2A是图1A的装置的隔板的一部分及用于调节显示器亮度的栅电极的剖视图。

图2B是图2A所示的隔板的一部分的正视图。

图3A是显示本发明的另一实施例的阴极发光可视显示器的一 部分的剖视图。

图3B是图3A中装置300的一部分的正视图。

图3C是象元中象素点的一种设置的示意图。

图3D是象元中象素点的另一种设置的示意图。

图4是显示本发明的图1A和3A的装置的一部分剖视图。

图5是图1A、3A中的阴极的一部分的示意图。

图6是阴极发光显示器的示意图，显示了用附加的阴极来减小因采用安装阴极灯丝的弹簧而造成的暗区。

图7是图1的阴极发光显示器的一部分的剖视图，用于显示本发明的最佳实施例。

图8A是从阴极侧看的EFD拼块的示图;为清楚起见未画控制栅极。

图8B是图8A中从8B-8B方向看的剖视分解图。

图8C是从图8A中8C-8C方向看的剖视分解图。

图9A是图8A的侧壁结构的细节。

图9B显示了传统的侧壁结构，作为与图9A的结构的比较，以显示本发明的改进。

图10是图8A-8C的装置的各部分之间的装配关系的分解图，以显示对准关系。本图有所简化且未显示隔板的细节。

图11A是阴极、三层控制电极及阳极的设置。

图11B显示了从图11A的K方向看的扫描控制电极的聚焦效果。

图12A隔离结构及其与正面板的关系的切开视图。

图12B显示了从图12A的L方向看的绝缘壁的控制电极的细 节。

图13A、13B是象素的示意图，显示了用于改变象素点的有效区的两个实施例。

图14A、14B是曲线图，显示了把电压加到栅极上以改变图象质量（如均匀性）的两种方法。

图15显示了本发明的一实施例的光谱选择玻璃板的透射曲线的形状。

图16显示了滤色器之间的间隙的作用、滤色器和荧光点之间的对准及滤色器间隙与视角间的关系。

图17A显示了显示块的补偿透镜及显示块之间的块间间隙。

图18A显示了灯丝阴极组件的可能构造。

图18B和18C显示了灯丝阴极段的两种不同支撑结构的例子。

图19A-19C是三种不同象素点图案的示意图，显示了用于实现高度均匀的彩色显示器的本发明。图19C显示了最佳的荧光点设置。

图20是每个均有四个象素点（RGBG）的15个象素的阵列的示意图，象素点由沿水平方向运行的10个栅极G3和沿垂直方向运行的12个栅极G2来寻址。

图21A、21B是用于向显示器的电极施加评定信号的电路的示意图，用以显示本发明。

图22是本发明的显示装置的一部分的示意图，用于显示本发明的栅极的结构。

图23A是传统的阳极和除气连接的设计。

图23B是用于本发明的除气和阳极连接的设计。

图24A-24C是本发明的显示器的电极和指形连接器的最佳实施例。

图25A-25C是从几个角度看的本装置的图示。为简化起见，在图25A-25C的大部分中省略了控制电极。

图25A是从图25B的25A-25A方向看的分割图。

图25B是从后面板一侧看的图示。

图25C是从图25B中25C-25C方向看的分割图。

图25D是图25C的装置的一部分的放大图。

图26是定位槽及其与控制电极外线的关系的闭合图。

图27是用于组成一较大隔板以提供一整个大型显示装置的两个较小隔板之间的接口。

图28是栅极和显示屏幕的示意图;该栅极用于以下列方式对屏幕进行寻址，即每次扫描两行，以给出更亮的显示器。

图1A是平板阴极发光可视显示装置100及用于向装置100供电的电源150的一部分的剖视图，用于显示本发明的最佳实施例。图1B是装置100沿图1A的方向50的视图。由于在许多场合本装置及这里所述的所有装置的外观都是决定因素，因此以下的“观看方向”是指从装置的正面观看如图1A和1B中的显示装置的方向，就象在一般情况下观看者观察显示器时那样;尽管在其他许多图中并未示出。在此意义上，若装置的两个部件当从这种观看方向看重叠或不重叠，则以下将称这些装置为“重叠”或“不重叠”。装置100包括阴极101、三组栅极102、103、104、阳极105和隔离器106、107和108。 这些电极和部件被封在一个由面板109和背板110及侧板或壁110′包围的腔中，其中面、背和侧板相连接构成了扁平真空装置的外壳的一部分而包围和围绕着一个腔。装置100由面、背和侧板包围的腔被抽真空，以使阴极产生的电子以下述方式自由向阳极行进。

阴极101构成一组大致平行的直接加热氧化物涂层灯丝。三组栅极102、103和104的每一个均包括大致平行的金属线。在图1A的最佳实施例中，在第一组栅极102（以下称之为G1）和背板110之间为一组大致平行的长隔离部件111;后者沿灯丝101设置并最好大致平行于灯丝101。金属线G1被连到隔离器106，以减小其因装置的移动而引起的振动的幅度。在第一组栅极102（G1）和第二组栅极103（G2）之间，是一网状隔离结构106，该结构限定了其中的网目，每一个网目都允许阴极和阳极间的电子行进能寻址多个象素点。在第二组栅极103（G2）和第三组栅极104（G3）之间是另一隔离结构107;后者的结构最好与结构106相似。这两个隔离结构隔开了三组栅极。三组栅极的线也可与这两个隔离结构相连，以减小振动。

在面板109的内表面109a上，是阳极105;后者包括有三个基色的低电压阴极发光荧光点112的透明导电膜层，和在荧光点之间的、用于增强对比度的黑色绝缘层113。在阳极105和第三组电极104（G3）之间是一其上有孔的隔板108，其中孔与荧光点和阳极重叠并匹配。这意味着隔板108上的各个孔对应于少量的几个预定的、由组成象素的象素点构成的 组，并有与象素大致相同的尺寸和形状，并位于板108中，从而使其位置与其相应象素的位置相匹配，从而使来自阴极的电子能通过这种孔而不是围绕该象素的绝缘层113而到达相应荧光点的部分。电极G3的线连到并被置于隔板108和隔离结构107之间。

如下面所详述的，背板110的内表面和长隔离部件111的表面分别有用于改进显示器的亮度均匀性的阴影减小电极114和115。后板110的外表面连有印刷线路板116，后者上焊接有阴极、阳极和三组栅极的输入和输出引线。阴极101与电流源150（在图1A中未显示此连接）相连，以加热阴极灯丝。除电流源150之外，装置100的电子线路也被省略，以简化附图。

当电流源150向阴极101提供电流时，阴极灯丝被加热，以发射在一电子云中的电子。这与多重CRT式装置很不同，后者产生电子束而非电子云。电子云中的这些电子被吸引向阳极，后者相对于阴极加有高的正电压。电子向阳极行进的路径由加在三组栅极上的电压控制，以使电子到达寻址或扫描的适当象素的各荧光点，以显示彩色图象。

如上所述，传统CRT系统中的电噪声和偏离的电子常使与被寻址象素相邻的象素发光，造成交扰和CRT装置性能下降，交扰借助隔板108来降低，后者在图2A、2B中详细地显示。图2A是隔板200的剖视图，而图2B是从图2A的2B方向看的隔板200的正视图，其中图2A的电极被省略以简化图2B。隔板200最好由光敏玻璃陶瓷制成;在最佳实施例中，板200由加有用少量的银和铈而敏化的钾和铝改性剂的硅酸锂玻璃矩阵组 成。板200中的孔201以光刻制成。孔201可有倾斜的表面从而使它们在正表面200a上的端部202大于孔在板的后表面200b上的端部。孔201在正表面200a上的端部均有与其相应的荧光或象素点相同的尺寸，其中孔201的位置使端部202大致与其对应象素点相匹配和重叠。孔201大体为矩形，与其对应象素点相匹配。

在孔201位于后表面200b的端部，有若干栅极线203（图1中第三组电极104的线）;后者大致平行于孔201的长边。与各孔对准的有一或多根线203;若一个以上的线重叠于一个孔（即图1A所示情况，其中三根线重叠于一个孔），则重叠于同一孔的线相互电连接而形成电极。这种由一或多根栅极线形成的电极，可用于通过控制电极的电压来控制对应该孔的象素点的亮度。如图2B所示，每个象素250可对应于三个相邻的孔201;后者对应具有一个红、一个兰和一个绿象素点的三个荧光象素点。在板200上的孔201的设置，可被视为对应于显示器的1个象素的一个大孔250，其中板200对每个孔250有二个隔离壁204，把该孔分成三个较小的孔，每个孔均与象素的红、兰或绿色荧光点相匹配、重叠和对应。

隔离壁204降低或消除了同一象素的相邻荧光点之间的交扰，从而大大改善了显示器的色纯度。如图2A所示，隔离壁204是楔形的，楔的细的一端朝向表面200a，以减小隔离壁在显示的图象上投下的阴影。参见图2A和1A，从阴极101发出的电子将经过位于隔板200的后表面200b处的孔端而进入孔201，并从孔的端部202出来。由于孔的端部202与对应的 荧光及象素点对应和匹配，故电子打到这些点上，使被寻址的适当的点发光，从而显示图象。

现在参照图1A和2A来描述图1A的显示装置的整个隔板设置。见图1A，隔离结构106和107均包括一网状结构;后者可是由第一阵列的大致平行的条与第二阵列的大致平行的条刚性连接而成，其中两组条彼此大体垂直，从而在第一组的各对相邻条与第二组的各对相邻条之间限定了网目。最好，每个网目的面积应足以包容若干象素，从而使在阴极和阳极间行进并以这类象素为目的地的电子通过这种网目，其中条不会阻挡较大比例的所产生的电子。

两个隔离结构106、107和隔板108（图2A中的200）被以下述方式叠置，即为面板109和背板110提供有力的刚性支撑。如图1A所示，隔板108（与图2A的板200相同）壁250a（在图1中不是这个标号），沿着一条与大体相互平行的面和背板相垂直的线，与结构107中的一根条和结构106中的另一根条及隔离部件111相对准。以此方式，隔板108、结构106和107及隔离部件111的对准部分彼此邻接并与面和背板相邻接，从而沿垂直于面和背板的方向形成对面和背板的支撑。显然，结构106和107、板108及部件111可包括未沿与面和后板垂直的线对准的其他部分，且面和后板不必彼此平行;所有这类结构均属于本发明。借助对面和背板的这种支撑，显示器100的屏幕面积可以很大，同时面和背板可用较薄的玻璃制成。虽然面和背板较薄，上述的隔离器设置导致了在机械上很强的外壳结构，足以在大屏幕的外壳被抽空时支撑该外壳。

为减小显示器上的有害阴影，通过隔板108、结构106和107及部件111的与相邻象素间的屏幕部分对应的部分，提供了刚性的支撑。在隔板200（108）的正表面200a处的楔204的厚度小于或等于相邻象素点之间的间隔。为制作超大屏幕电视，为便于制造，可用较小的板和结构来构成隔板108和隔离结构106和107，以用这种较小的板制作较大的板或结构，并通过把较小的板或结构置于同一平面中的二维阵列中并使之彼此相邻，而构成更大的板或结构。

图3A是阴极发光可视显示装置300的一部分的剖视图，用于显示本发明的另一实施例。图3B是图3A中的装置300的俯视图。如图3A所示，阴极301、三组栅极302、303、304、阳极305被包围在面板309和后板310之间的腔中如图3A所示。装置300还包括结构与图1A的隔板108相似的隔板308及构造与图1A的结构106、107相似的隔离装置306、307。装置300还包括与图1A的部件111相似的隔离部件311，其中部件311以与图1A中相似的方式与隔离结构306、307及隔板308相连，以为面板和后板提供刚性支撑。装置300与图1A的装置100的不同之处在于隔板308位于第二组栅极303（G2）和第三组栅极304（G3）之间，而不是象在装置100中那样位于第三组栅极和阳极之间;而隔离结构307被置于第三栅极和阳极之间。因此;若第一、第二和第三组栅极分别被置于面板309和背板310的平面之间的第一、第二和第三平面上，则隔板108、308可被设 在位于阳极平面和第三平面之间，或设在第三和第二平面之间。面和背板最好大致彼此平行。装置300与图1A的装置100的不同之处还在于，在装置300中第一和第三组电极302、304大致彼此平行但与第二组303中的电极和阴极301垂直。但在图1A的装置100中，第一和第二组栅极103、102彼此大体平行但却与第三组栅极104和阴极101垂直。

如图3A中所示，结构307中的隔离杆最好成锥形，且其角度基本上与隔板308中的象素之间的锥形分割部件的角度相同，并与该部件相对准，且有如图3A所示的宽度，以使隔离板308中的孔间的壁308a（与图2A的壁250a相似）与这些隔离条组成基本上平滑的锥形表面，以尽量增大可通过其的电子数目，并减小隔板设置造成的阴影区。与在装置100中一样，隔板308和隔离结构306、307及隔离部件311均有沿与面和背板垂直的线的至少一部分相互并与面和背板邻接，以在面和背板之间的腔被抽空时为面和背板提供刚性的机械支撑。

图3C是四个象素350的示意图;每个象素350均包括三个象素点351及其用于控制这些象素的扫描和亮度的相应控制栅极。与图2A中三条线重叠于对应各象素点的各个孔201的情况不同，组G2′、G2″和G2′″的每一个均包括与用于控制与该孔重叠和匹配的象素点的亮度和各个象素点351（对应于图2A中的各个孔201）相电连接和重叠的五根导线。如图3C所示，各象素点上半部被一组扫描线（如线G131）所寻址，而下半部被扫描线G132所寻址。虽然可通过施加相同的电压给两组线G131、G132，从而同时对象素350的上和下半部进行扫描，但也可对象素的两个半部分 别地寻地，并作为两个不同象素分别处理以增加分辨率。

图3D是四个象素350′的示意图，用于显示本发明的另一实施例;每个象素350′包括四个象素点352及用于扫描和控制象素352的亮度的控制栅行。如图3D所示，四个象素350′中的每一个均包括一红、一兰和两个绿象点352。在此情况下，用于扫描素的电极组应使全部四个象点被扫描，以提供所需的正确发光。在采用图3D的方案时，图1A、2A或3A中的隔板108、200或308应被两个大体垂直的隔离壁分成与图图3D中各个象素350′的四个象素点352之一相对准和重叠的四个较小的孔。显然，可采用象素中象素点的其他设置，且可采用把与一象素对应的各个较大的孔250分成与这种象素点设置相匹配的较小的孔的隔壁的其他设置，且这些都属于本发明的范围。

如图1A、3A中的所示，隔离部件111、311分别比结构106、107和306、307中的条厚。为减小隔离结构106、107、306、307所造成的阴影，与这些结构的条较近的栅极的间距比距条较远的栅极的小。为同样的理由，加在距这些条较近的栅极上的电势比加在距条较远的栅极的高。这两个特征均倾向于使阳极产生的电子的较大部分打到距条较近的象素点部分上，从而补偿条对电子的阻挡。

借助上述隔离装置，面板和背板可用厚度小于1mm的玻璃板制作。三个组的每一个中的栅极可用横截面尺寸大于约5微米的镀金钨丝制作。图2A的孔201的尺寸大于约0.2毫米。虽然在图3C、3D中显示了多色荧光，该理解的是单色荧光也可被用于 单色显示器且也属于本发明的范围。

显示图象的清晰度和分辨率取决于三组栅电极和阴极灯丝的相对方向。下述的四种设置实现了可接受的分辨率和聚焦：

1.阴极灯丝水平设置，并大体与第一和第二组栅极G1、G2平行。第一和第二组栅极G1和G2被用于行扫描。第三组栅极G3与第一和第二组垂直并用于调节被扫描象素点的亮度。

2.阴极灯丝水平设置，且大体与第一和第三组栅极G1、G3平行;第一和第三组栅极G1、G3被用于行扫描。第二组栅极G2大体与第一和第三组的栅极垂直并被用于调节象素点的亮度。

3.阴极灯丝大体竖直设置并大体垂直于第一和第二组栅电极G1、G2;第一和第二组栅极被用于行扫描。第三组栅极G3大体垂直于第一和第二组并被用于调节象素点的亮度。

4.阴极灯丝大体竖直地设置，并大体垂直于第一和第三组栅极;第一和第三组栅极G1、G3被用于行扫描。第二组栅极大体垂直于第一和第三组并被用于调节象素点的亮度。

阴极灯丝也许最好竖直地设置，以减小下垂。把第一和第三组栅极用于行扫描并用于第二组电极调节象素点亮度的第二和第四种电极设置的优点，在于低调节电压、低电流、及简单的驱动电路。

图1A和3A的装置100和300，可通过只采用两组而不是三组栅极（比如分别去掉第三组栅极104和304），来进行简化。此时，为保持良好的分辨率和聚焦性能，第一组电极102    302与阴极灯丝平行并以下列方式设置;

1.阴极灯丝水平设置并大体平行于第一组栅极，其中第一组 栅极G1被用于平行扫描。第二组栅极103、303大体垂直于第一组栅极并被用于调节象素点的亮度。

2.阴极灯丝竖直设置并与第一组栅极平行，其中第一组栅极G1被用于调节调节亮度。第二组栅电极G2大体与第一组垂直并用于行扫描。

在上述实施例中，用了不同的隔离器设置，以在面板和背板所包围的腔被抽空时为这些板提供机械支撑。隔离器有时成为阴极发射的电子的障碍，并在阴极发射光可视显示器上造成不希望的暗区。为减小乃至消除这种暗区，改变了围绕阴极灯丝的电场，以使打到距隔离部件较近的荧光点部分上的电子多于距这种隔离部件较远的象素点部分上的电子。

图4是图1A、3A的装置100、300的后部的剖视图用于说明围绕阴极灯丝的所有三个电场的方案。背板402的内表面有分成两组403和404的传导层。电极组403直接对着灯丝，因而与阴极灯丝重叠，加在电极403上的电压与加在阴极灯丝403上的相同。电极404不与阴极401重合。电极404上加有适当的电压，以使它们相对于阴极灯丝401和电极403处于较高的电势，从而使它们倾向于吸引灯丝401发出的电子，造成更多的电子打到阳极上距隔离部件405较近的位置处的荧光点上。在最佳实施例中，两个电极组403、404均大体平行于阴极灯丝401，并有效降低了因隔离部件405而在也与阴极灯丝平行的隔离条106、107、306、307处产生的阴影。

位于隔离部件405两侧的另一组电极406也处在此阴极灯丝401高的电势上，以进一步吸引阴极灯丝发射的电子，并使之 沿着距隔离部件405较近的方向进行，从而减小隔离部件造成的阴影。

包括电极407、408的第一组电极也以这种间距隔开，以使更多电子距隔离部件406更近地行进。这是通过使栅极线408在距隔离部件较近处比距隔离部件较远处的栅极线407有更小的间距而实现的。如图4所示，这是通过设置栅极从而使电极408比电极407相隔更紧密而实现的。

减小隔离部件406造成的阴影的另一技术，是施加适当的电压，从而使栅极408处于比栅极407更高的电势。最后描述的有关栅极的方法也可用于减小隔离条造成的阴影;该隔离条与阴极灯丝401相交;此方法是通过使平行于这种条的栅极在距隔离条较近处比距隔离条较远处有更小的间距和/或给距隔离条较近的栅极施加比距隔离条更远处的栅极的更高的电压而实现的。

大屏幕CRT型电视需要长距离的阴极灯丝。此时，希望采用设成线状阵列的较短的阴极部件段而不是一根长灯丝，因为长灯丝倾向于下垂。为使阴极灯丝能膨胀和收缩，灯丝的端被用弹簧连到印刷线路板（如图1A的板116）上。传统的弹簧一般有低电阻因而被加热至比灯丝芯的温度低的温度。这种弹簧与灯丝芯端部的温度差，使芯的端部处于较低的温度，从而降低了这部分灯丝发射电子的效率。在制作阴极灯丝的线状阵列以取代超长灯丝时，以图5所示的方式考虑了上述因素。

图5是两个阴极灯丝段501和502的示意显示。两个阴极的每一个均包括一芯503，每个芯503的一端均经弹簧505连到支撑部分506。每个灯丝还有用当加热时发射电子的材料制 作的涂层504。如图5中所示，两个灯丝在一线状阵列中大体沿同一直线设置，其中灯丝501的一端靠近灯丝502的一端，且这两个端部分重叠以减小因灯丝芯503的端部的温度比灯丝中部的低而引起的不利影响，从而减小或消除采用灯丝501、502的装置所显示的图象之间的可见空隙。最好，两个灯丝501、502的两个端的重叠部分，使一根灯丝的涂层504邻近灯丝502的涂层的端部，从而在阳极上的象素点看来，灯丝段501、502似乎为一个灯丝并象是其间没有间隙的单一电子源。

虽然弹簧505可用与芯503相同的材料制作，但有时弹簧505可用比芯503更薄更强的材料制作;所有这类变化均属于本发明范围。以这种方式，灯丝501、502一同组成大致单一的电子源，以沿其长度均匀地发射电子。

图6是阴极发光显示器600的示意图，显示了用附加的阴极来减小因用于安装灯丝的弹簧造成的阴影。如图6所示，显示器600包括一阴极灯丝阵列601，每根灯丝均借助弹簧605装在外壳上，其中灯丝601的各端均借助弹簧605与外壳相连。如上所述，弹簧及与其相连的灯丝端相对于灯丝的中部会处于较低的温度，因而从端部发射的电子较少，从而在显示器上造成暗区。这种暗区可通过增加附加的阴极灯丝-如邻近弹簧605的灯丝601′-来得以减小，其中灯丝601′最好位于与在阳极601的阵列的一侧的弹簧605相邻的位置，以减小在灯丝601的阵列的一侧的弹簧605的阵列造成的显示器上的暗区。如图6所示，采用了两对灯丝601′，一对位于显示器顶部，一对位于底部，以减小在显示器的这些部分的暗区。应注意，灯丝 601在显示器中部以上面结合图5所示的方式重叠，从而使得在这种区域不需用附加的阴极，尽管加上附加的阴极会改进显示器。

图7是图1的面板、阳极和荧光层的一部分的剖视图，显示了本发明的最佳实施例。当装置100正在运行时，荧光层112被电子持续地轰击。因此，为延长荧光层112的使用寿命，采用了用氧化镁或氧化锌制作的保护层112′。若要用氧化镁层，可借助真空蒸发把氧化镁材料淀积在荧光层112上。若保护层用氧化锌制作，可借助真空蒸发把锌材料淀积到荧光层112上。在随后锌材料由于空气中的氧而被氧化时，淀积的锌将形成氧化锌保护层112′。最好用氧化镁或氧化锌来作保护层，因为这种材料易被能量在2KeV～3KeV范围内的电子所穿透，其中阳极和阴极间的电压在2KV～3KV的量级。对在这种电压下工作的阴极发光显示器，氧化镁和氧化锌比诸如氧化铝的其他材料好;后者对这种范围内的电子是不透明的。氧化镁和氧化锌能抗电子的轰击，且对保护荧光层以延长其使用寿命是有效的。

上述平板电视板也可用于形成拼块式大屏幕显示器，其中可把若干个装置100或300设在一个平面中的二维阵列中，以构成这种拼块式大屏幕显示器。虽然本发明在以上是结合彩色显示器说明的，本发明也适用于单色显示器，其中阳极上的红、绿和兰色荧光点所被单色荧光点所取代。

上述本发明涉及EFD（电子荧光显示器），并使此技术得到高分辨率和高质量图象。虽然本发明的许多部分特别适用于EFD技术的拼块式实施例，本发明的许多方面也可用于该技术的其他实施例。本申请人还发现了对上述EFD的其他改进。

上述EFD发明可被分为下列方面：

1.一种新的侧壁结构，它使拼块式实施例大大减小了块间的间隙，并因此改善了这种装置的分辨率。

2.互连和对准特征，它们由于分辨率的大大提高和组装公差的大大缩小而变得重要了。

3.因分辨率增加而变得更为重要的图象、对比度和均匀性增强特征。

有两种显示系统构成方式，一种是制造单块的装置，另一种是把多个显示装置组成拼块系统。由于生产设备的限制，单块装置不可避免地受到可实现的最大尺寸的限制。而拼块式方法则可实现很大的系统尺寸，同时有在小型显示系统中实现高分辨率的问题。在拼块方法中，对分辨率的主要限制是块间的间隙。这些间隙在块被组装在一起时会变成刺眼的黑线。在EFD技术中，块间的间隙有三个主要原因：（1）显示装置的实体侧壁;（2）阴极向块的边缘周围发射电子的速率较低;（3）因阴极电子与侧壁结构间的相互作用造成的亮度变化。借助本发明提出的特征，对上述领域的问题进行了解决，并提供了高分辨率EFD拼块式系统的解决方案。但在解决了这些主要问题之后，一些次要问题便更令人担忧。这些问题包括：（1）由于高分辨率块的公差减小而造成的组装困难;（2）对明亮的观看环境，显示器的对比度需要改善;（3）因阳极收到的阴极电子密度分布不均匀而造成的均匀性问题;（4）由于荧光效率的改变率不同而造成的色偏。这些进一步的改进的若干特征，将有助于解决所有这些问题。此改进的最后一个方面，涉及一新颖的荧光图象，后者将更符合人的视觉特点并增强感受到的全色 显示系统分辨率。

除了对EFD结构的简单回顾之外，下面的讨论还包括下列部分：（1）新的侧壁结构，（2）对准和组装问题，（3）涉及了分辨率方面的考虑，（4）关于均匀性和寿命平衡的特征，（5）对比度和图象改善。

基本的EFD结构：在前面及起始申请中介绍了EFD结构。显示器有包括两个面板和侧壁的真空腔。正面板的内表面包含作为阳极的透明导电覆层。在后面板附近，有一电子云发生阴极，后者通常包括在平行与后面板的平面内的灯丝阵列。在阴极和阳极之间，设有两或多层控制电极，以控制并加速奔向涂在阳极上的荧光层的阴极电子。由玻璃条、光刻玻璃板或其他结构的隔离器，被置于阳极的这些平面，控制电极和阴极之间。这些隔离器相互叠置，并最好把控制电极夹在其间。这些隔离器不仅是保持控制电极位置的装置，而且构成两个面板间的坚固支撑结构。由于这个坚固的支撑结构，EFD技术可被用于大尺寸显示装置，而不必采用厚度为几毫米以上的面板。

新的侧壁结构：用于EFD拼块的新式侧壁结构包括四个单件结构，后者从正面板的各个边伸到后面板的对应边甚至其以外。此侧壁结构（图8A-8C中的SW）可用厚度为0.2mm至2mm的玻璃或陶瓷材料制成。该侧壁结构的内表面可涂有导电线迹，以从外部与内电极相连。在图8A-8C的例子中，侧壁结构连同印在其上的电路线迹伸到了后面板之外，且印刷线路板（PCB）与后面板相连，此结构使控制电极能通过印在侧壁上的线迹与PCB相连。由于侧壁可做得很薄，这种结构使EFD拼块间的块 间间隙（图17A-17C中的ITG）可被精确地控制在约1mm的范围。对新型侧壁的最小厚度的限制出于下列考虑;

（1）在装置被抽真空后抵抗大气压力及作用在装置侧面的其他横向力的能力;

（2）抵抗块间摩擦、灰尘擦划等的破坏的能力;

（3）与正面板一起维持高真空密封的能力。

另一种考虑可借助本发明的两个特征：（a）侧壁结构有由多层隔离器或隔板（图8A-8C及10中的SP）形成的小间隔内部支撑，（b）在没有内部隔离支撑的地方，可把附加的加强条（图8A-8C、9、10中的RB）加到侧壁上。这些层和RB被连到四个侧壁围绕腔的位置处。第二个考虑的解决，是通过把侧壁倾斜约3至10度（图8B、8C中的θ为5度），从而使正面板略大于后面板。这些稍微倾斜的侧壁，当从装置正面看时，不影响块间的看上去的间隙。但倾斜会造成一微小的间隙（图17A-17C）。该间隙可用缓冲或保护材料填充，并将有助减小各种机械破坏的影响。第三个考虑通过选择侧壁和正面板间的密封方法而予以处理。该密封可采取以下三种方式之一：（1）大体沿阳极所在平面，把侧壁的狭窄的边缘表面密封到正面板上，（2）沿一大致与阳极垂直的平面，把侧壁密封到正面板的边缘表面上;或者，（3）沿这两个结构的边缘研磨或用其他方法制出一对匹配的倾斜表面，并用这对表面将它们封在一起。在这些方法中，第一种给出了最佳视角但是密封强度最低。第二种的密封最强，但视角受影响，除非正面板的边缘表面被光学抛光并采用透明密封材料。第三种方法是第一和第二种方法的折衷。

与传统的EFD拼块实施例（其中侧壁由几块彼此叠置并把控制电极夹在其间的玻璃组成（图9））相比，新结构有下列优点：

（1）一件的结构（每侧）大大降低了对不准和泄漏的可能性，并增加了结构的机械强度。

（2）通常由金属或合金制作的电极，不再伸出侧壁之外。与此一同消除的，是多余的封装玻璃熔接;后者通常是维持良好密封的真空腔所必须的。这中伸出和多条玻璃熔接是难于严格控制尺寸的主要原因。

（3）内部控制电极，现在通过印制在侧壁（图8A-8C）内表面上的线迹或通过电极指形连接部分（图24C），被直接从块的后面引出。至这些电极的连接，现在可用目前平板技术中常用的接合技术，来方便地完成。

对准和组装：借助新式侧壁结构，EFD现在可实现高分辨率拼接块。下一个问题是如何保证这些部件和它们之间的对准的精度，以充分实现EFD装置的高分辨潜力。光刻法的现有技术提供的精度超过了现行EFD装置的需要。EFD所需的大部分精确部件，可由诸如美国的Fotoform    glass    of    corning的技术制作。与这些高精度部件一起，下列特征将使精确的对准有助于生产高质量显示器。

（1）隔层和后面板可通过它们中的孔（图8A、10、12A和25中的ATH）对准。与在正面板（图10、25中的EFP）上精确钻出或蚀刻的孔（图10、25中的ATH）一起，这些孔可被用来通过把定位销插入这些孔（图8B、10、25中的ATH），而保持它们的相对位置。这些定位孔还可用于 通过使用作为定位销（图8B、10中的AP，图25中的MAP）的金属芯玻璃管而与阳极连接。此时，这些孔不仅被用作定位装置而且被用作被用作阳极连接的导电金属芯的绝缘壁;后者可承受约500V至5，000V的相对阴极和控制电极的电压。

（2）用于侧壁的加强条的厚度，正好等于后面板（BFP）和隔板（图8A-8C和10）的间距。这可有助于保证这两个板间的精确间距。

（3）侧壁的加强条还可带有槽（图8A和10中的对准线AS），以帮助使隔离条（图8A和10中的SB）与其他隔板层中的壁相对准。这些槽、加强条和隔离条的尺寸可按下列方式设计，即在它们被装在一起后，该结构还可被用作侧壁组件（图10）的其余部分的基准。

（4）加强条在拼块中的作用，就对准隔离条来说，可被EFD（图25中的ESB）的单件实施例中的边缘隔离条（也起侧壁作用）所代替。除隔离条定位槽外，这些边缘隔离条（ESB）还可有其他的通孔，用于与隔板（图25的ATH）的其他层对准。

（5）在隔板的边缘，可蚀刻出定位槽（图26中的AN），以有助于对准和弯曲控制电极线。在线被适当置于槽中后，可大大降低这些线在组装及封密过程中移动的可能性。

该组件如图10所示地组装。首先提供所显示的各个部件。隔板用光刻刻出。随后用定位销及诸如玻璃熔接料的粘合剂把部件对准。

高分辨率寻址：借助高精度隔板、新式侧壁结构及精确的对准 装置，现在可制成高分辨率电视。但除非阴极产生的电子能被精确地引向阳极上的正确位置，所有这些优点都将无济于事。在EFD中，这是借助下述控制电极层和隔板来实现的。

EFD结构，可借助平行细金属线或金属线布、蚀刻或穿孔箔制成的网状结构形成的两或多层控制电极，来实现矩阵寻址。在各层中，控制电极彼此平行。在层之间，电极可成直角相交。相交的区域确定了象素，即最小可控显示单位。

EFD与真空管技术有某些共同的设计原理，比如相对于栅极线间距和栅极层间距的栅极特性。EFD和真空管的一个主要不同，在于在EFD中，加有截止电压（如低于加在阴极的电压的电压）的电极，不仅将关闭它控制的象素，而且通过把电子推开而影响邻近的象素。这种效应在逐行扫描中非常有用，因为在选定行被未选定行包围时，加到未选定行上的截止电压将不仅关闭这些行，而且把电子会聚到选定行，从而大大降低了相邻扫描行间的交扰（图11B）。

在五极管EFD（图11A，11B）的实际应用中，中间的控制栅极层（G2）一般被用于强度调节，而位于G2和阴极之间的第一控制栅极层（G1）和位于G2和阳极间的第三控制栅极层G3一般用于扫描。在此结构中，由于G1和G3的屏蔽，G2的电流和电压要求可被控制在Vp-p≤50V和Ip-p≤1mA的范围内。这一适中的驱动特性使得VLSI（超大规模集成电路）可被用作显示驱动器。矩阵寻址结构的一个例子，是使G2沿垂直取向并用于强度调节;而G1、G3沿水平取向并以一对一对的方式连接，并象在起始申请中描述的那样用于扫描。

由于G1邻近阴极，故它对阴极的电子分布及电子发射速率均有很强影响。有时希望甚至需要让G1覆盖此G3（图11A）实际扫描的区域宽的区域。一个L×N行的EFD显示器，可有L×N个宽度为W的G3电极和N个宽度为L×W的G1电极。G1和G3以下列方式扫描，即当扫描行M时，G3M（寻址行M的G3电极）有电压Von3且G1k-1、G1k和G1k+1将有Von1，其中k＝（M/L），且Von1、Von3分别为G1和G3的开启电压。这将产生与图11B所示的相似的情况，较宽的G1扫描线在较宽的区域产生阴极电子云的平均效应。如普遍认为的，平均的范围越宽，变化就越小，且对EFD来说均匀性就越好。当电子在G3之下时，电子所能通过的区域小于电子对于G1所能通过的区域。显示器的亮度也被增加，因为较宽的G1扫描行，比G1的电子允许通过区域与G3的一样小时能使更多的阴极电子能通过栅极并打到阳极上。

该设置的另一优点是降低了所需的扫描驱动器的数目。这是由于G1和G3要同时开启，以使一行被扫描;这意味着许多G3电极可共用一公共驱动信号，因而减少了驱动器的数目。例如，若L＝4且N＝120，即每一G1电极的宽度为G3电极的四倍。则我们需要4个G3驱动器和120个G1驱动器，或总共124个驱动器，来在逐行扫描操作中扫描L×N＝480条行。

G2和G3的角色可互换。在此结构中，G3将用于调节亮度而G2被用于行扫描。这些栅极的取向也要相应变化，以使G2电极平行于G1电极且G3电极垂直于G1和G2电极。其他的结构也可被用于进行五极管或四极管EFD的矩阵寻址。这些选择对真 空管电路设计领域中的工程人员是熟知的。

就EFD装置的寻址分辨率而言，G3最好，G2次之，G1最差。当我们想到阳极与G3的间距最短时，这便是预料中的了。阳极电压，通过加速电子，也是有利的;它减小了电子行进行到阳极所需的时间，从而减小了散射度。在EFD装置中，阴极、G1、G2、G3和阳极的间距一般在0.5mm至5mm的范围中，用控制栅极就可达到小到约2mm的荧光点间距。为达到更高的分辨率，要有带有精细间壁的隔板。

隔板的结构支撑功能已在上面描述。隔板（特别是由Fotoform制造的）的另一重要功能，是提供象素和荧光点间的绝缘壁（图5中的IW）。在FED中可采用一或多层带有薄绝缘壁图案的隔板（图12A、12B中的SP）。这些间壁，通过在相邻的壁之间形成沟道，而限制了在其之间通过的电子的轨迹。这些沟道的形状和尺寸的设计，使得能进行荧光点的精细分辨寻址。由于目前Fotoform技术的最小特征尺寸为大约1mil或0.025mm，故采用Fotoform隔板的EFD结构的寻址分辨率可小到0.2mm的范围。

需要控制薄绝缘壁的几个特性，以达到所需的分辨率。由于Fotoform玻璃是非常好的绝缘材料，这些绝缘壁的表面将积累电荷并形成静电场。这些静电场即起弯曲电子路径的会聚透镜的作用，也阻挡试图进入沟道的电子。这两种效应可产生有害后果。过份的会聚作用会减小有效的荧光点尺寸。阻挡效应将降低阳极接收的电流密度。由于这两种效应均与累积在壁表面的电荷量有关，因而对于绝缘壁的高度，可通过采用不同厚度的隔板或通过用适当的 蚀刻技术降低绝缘壁的高度来改变它们的强度。控制静电场的另一方法，是在这些绝缘壁上覆一电阻膜（图12B中的RFC），以阻止静电荷的积累，如在下面所要再次叙述的。

另一方面，也可利用这些静电场效应。一方面，会聚作用可有助于降低相邻象素间的交扰。另外，由于荧光点的亮度受绝缘沟道中的静电场的影响，因而可推论出，若这些绝缘壁的表面镀有电极，则可用这些电极控制显示器的运行。换言之，可通过在隔板壁上镀上控制电极（图12A中的PCE），来实现原有EFD（1）中的控制栅极的功能。在荧光点间距小于1mm的EFD装置中，这些镀上的电极在制作方便及可靠性方面均优于线电极或网状电极。

均匀性及色彩平衡：显示装置的一个重要质量因素，是其亮度的均匀性。对阴极发光显示装置，如CRT或EFD，亮度强烈地依赖于阳极收到的电流密度及荧光效率。CRT有单枪阴极结构，且在枪与障板或阳极间的空间中没有什么障碍。借助一些补偿电路，CRT中的阳极电流密度变化较为平缓，且亮度变化人眼一般感觉不到。但在EFD装置中，阳极电流密度的波动有三个主要理由。第一，由于使用了隔离器且在它们的表面上有静电荷积累，在装置内有非均匀电场。这些电场改变了阴极产生的电子的分布。我们将此效应称为隔板充电效应。第二，灯丝产生电子的能力对其温度极为敏感。由于损失到支撑物上的能量，灯丝两端的温度一般低于灯丝的其余部分。这种温度下降，使端部的电子产生率大大下降。这被称作冷端效应。第三，由于灯丝阵列只是近似平面的阴极，故其无法产生真正均匀的电子云。在阴极由灯丝阵列或其他非 平面电子源构成的EFD装置中，到达阳极的电流分布通常在电子源下方达到峰值并在两个源间的中部为最小。我们把这称为洗衣板效应。至于荧光效率，在多年研究之后，现在的荧光即使在低EFD工作电压下一般也有令人满意的性能。荧光效率方面的问题主要不在绝对亮度，而是在随着显示装置的使用而出现的改变率。由于彩色阴极发光装置一般使用三种不同的荧光材料，以产生人眼看到的整个光谱的色彩，故对各种荧光材料发出的相对亮度必须仔细控制，以再现原来的色彩。但这些荧光材料的效率以不同的速率变化。一个例子是兰色荧光，其效率一般比红和绿色荧光下降得快。在正常情况下显示器将逐渐变黄，并因此失去正确再现颜色的能力。为避免这点，应使不同颜色的荧光的效率改变速度尽可能接近。下面的特征就是要解决这个问题。

（1）侧壁的加强条或侧壁本身、隔离条和后面板可带有印刷或涂在其表面上的电极图案（图12B中的SE和BE）。当适当激励时，这些电极能（a）抵抗隔离器电荷效应产生的静电场，（b）产生使各灯丝发出的电子的散布更均匀的电场，以减小洗衣板和冷端效应。

（2）上述电极（图12B的SE和BE）可包含高二次电子发射系数材料，如氧化铯。这不仅补充这些电极吸收的电子，而且产生新的电子。在此组合中，自由电子的分布及产生率均可通过加在这些电极SE和BE上的电压而改变。

（3）隔壁的表面可涂有一层电阻材料（图12B的RFC）如In2O3，pb2Ru2O7。这个涂层通过接触而与控制电极相连，以停止隔离器充电效应。这种涂层的电阻率应足够高以避 免邻近控制电极间的过分泄漏电流，同时又足够低以控制静电荷的累积。106Ω/cm将是合适的。

（4）除了灯丝阵列之外，还可把两个附加的灯丝加到阴极结构上，以补偿冷端效应。例如，若阴极由垂直灯丝组成，可把两个水平灯丝加到阵列顶和底部靠近灯丝端（图18A中的AF）的位置，以使所有区域均为工作在适当温度的灯丝所覆盖，因而消除冷端效应。

（5）当显示器的尺寸很大时，灯丝要被分段（图18A），以控制振动、下垂和/或机械问题。这些段可以下列方式重叠，即一段的冷端被另一段的工作区所覆盖，以避免这些段的端部的冷端效应。

（6）如专利申请No.657，867中所述，螺旋弹簧（图18C）通过将冷端缩进螺旋部分而可以减小冷端效应。然而，螺旋弹簧的机械强度很差。对大型的EFD显示器件而言，灯丝（图18A）包括处于由螺旋弹簧支持的两端的两个较短段和由较强的指形弹簧（图18B）支持的处于中间的一个或一个以上的较长的灯丝段。

（7）荧光物效率的变化量是已经发射到荧光物上的总电荷的函数。参见1960年9月出版的《高级电子管技术》中Pfahnl    A.的“阴极射线管的电子荧光粉的老化”。通过减小较快地老化的荧光物的电流密度的同时增大面积，可以解决由于荧光物效率变化率不同引起的色偏问题。荧光物的寿命，是在相同的工作条件下使其发光的亮度减小50%所需的时间。例如，如果减小荧光物A、B和C发光效率50%所需的电荷量是Qa、Qb和Qc，那 么通过改变控制电极的波形或占空系数就可以设定这些荧光物的电流密度Ja、Jb和Jc，其中Ja∶Jb∶Jc＝Qa∶Qb∶Qc。然后，在这样的电流密度比例下，每个荧光的点的大小就可以得到调整，以产生所要求的色混合。通过改变荧光点的外围尺寸（图13A）或在大小相等的荧光点中留下小孔（图13B）以改变有效的发射区域，可以对点的大小进行调整。

（8）如上所述的改变荧光点的大小和驱动波形的方法也可用来补偿由隔离板带电、冷端或洗衣板效应引起的亮度不稳定性。在区域的电流密度的地方我们可以减小荧光点的大小，而在电流密度低的控制电极我们可以提高其驱动强度。例如，当用垂直灯丝阵列而不用辅助灯丝时，显示块的顶部和底部附近的亮度要比块的其余部分低许多。这可以通过对顶部和底部的行（图14B的行1和N）进行比其余显示部分更频繁的扫描，即提高这些行的扫描时间百分比来加以补偿。或者，通过提高顶部和底部的行（图14A的行1    和N）的控制信号（电压）幅度或脉冲宽度而使用在每行上的时间百分比相等，来补偿亮度之间的不同，这两种方法可以同时使用。

应该注意的是，虽然在以上讨论中我们假定阴极是由灯丝阵列构成的，但是刚刚讨论过的许多方法也同样可以用于其它种类的阴极。例如，如果用场发射极阵列条作为阴极，那么由于电子发射率不再取决于阴极的温度，所以冷端效应便不成其为问题。然而，所有的其它方面均相同，故上述方法仍将是有用的。

对比度和图象增强，显示器件的对比度是由在所希望的观看环境下在其表面测得的最大亮度和最小亮度之比定义的。高对比度的显示系统可以产生高饱和度的色彩，并且各种影象的细节表面得非 常生动。低对比度的显示通常看起来很平淡，不能重现暗部阴影的细节图象。为了提高对比度，传统的CRT    TV系统采用诸如黑色矩阵（black    matrix）、在荧光物上的背面铝涂层、染色荧光物和灰面板的方法。在这些方法的基础上，不可以用三种新方法进一步提高对比度。

（1）器件的面板可由光谱选择玻璃制成，这样，面板在与使用的荧光物的发光峰值相匹配的波长上具有最大的透射率（如图15所示）。例如，HOYA光学公司生产的AC-36或AC-55型对比度增强玻璃，对p-22系列彩色荧光物的峰值来说具有40%以上的透射率，而只允许可见光谱的其余部分的不足2%透过。

（2）由红、绿、蓝透明墨点构成的滤色片可被覆在正面板的外表面上（图8B、8C、16和12B）。这些点的图形应和面板另一侧的荧光物的图形相匹配，并适当对准。这些彩色点将吸收除它们本身的颜色以外的大部分其它颜色的光。

（3）在方法2中所述的滤色层也可以夹在阳极和正面板之间。在本申请中，应只采用在高温EFD密封环境中性能稳定的颜料。

上述三种方法的全部利用了以下事实，即环境光的光谱范围很宽，而荧光物的发光光谱却很窄。这种有选择的吸收，极大地减小了对环境光的反射，同时允许荧光物发出的绝大部分光透过，使显示保持足够的亮度。

当采用方法2的滤色片时，将产生一种不希望有的副作用。因为滤色片和荧光物覆在正面板的两面，所以它们只能在从通常方向 看时是互相对准的。如果偏一个角度看，则荧光物和不同颜色的滤色片可能重叠。由于滤色片被设计成对本身的颜色之外的所有颜色都有很高的吸收率，所以当观看角θ增加时，由这种重叠引起的视在亮度将减小（图16）。这个问题可以通过在不同颜色的滤色片之间留出间隙而加以避免。间隔的大小是面板厚度和所要求的观看角的函数。对一给定的观察角而言，面板越厚，间隔越宽，滤色片越无效。象对许多基于EFD技术的器件来说那样，当面板做很很薄时，这种工艺是最有用的。

EFD的另一主要特征是采用网形隔板。这种特征使EFD能以坚固、重量却很轻的结构实现大面积的显示器件。然而，这些隔板将在前面板上占据一定空间。此外，由于隔板的充电效应，阴极电极不能到达非常接近隔板的区域。总之，这些由于上述两个原因变得不发光的区域将被叫作隔板阴影。这些阴影区域可以被黑色玻璃熔料（黑色矩阵罩或图8B、17A-17C中的BMM）条所覆盖，以提高对比度和减少浪费阳极能量。当显示图象时，这些黑色矩阵罩将留下可见的黑线。这些线可以借助于附在面板前面（图17A中的CL）的补偿透镜（图17C中的菲涅耳透镜）而减至最小。透镜和前面板的光学特性合在一起将减小观看者觉察到的那些黑色条纹的宽度。在EFD的拼块式实施例中，由于块间间隔（图17A中的ITG）（而不是隔离壁的厚度）变成黑色条纹宽度的决定因素，所以这一特征就显得非常重要。这些间隔一般说来比隔离壁的厚度大许多。

本发明的最后一方面，涉及彩色EFD器件中的红、绿、蓝（R、G、B）荧光点的图案。如普遍认为的那样，人眼对绿色特 别敏感。事实上，对白光的亮度的感觉可以粗略地分为60%来自绿色，30%来自红色，和10%来自蓝色。由于人的视觉系统对亮度变化的分辨率比色度变化的分辨率要高许多，所以RGBG图案（图19B）将优于RGB图案（图19A），其理由如下：

（1）给定相同数目的荧光点，重复的RGBG图案将比重复的RGB图案多得到50%的绿点。用数学语言来说，在RGBG图案中，50%的点是G，与之相比，在RGB图案中33.3%的点是G，绿点之比为0.5/0.333＝1.5。由于绿色携带着亮度信息的主要部分，所以看到的RGBG图案比RGB图案的分辨率高，其原因是人的视觉系统对亮度的分辨率比对色度的分辨率要高。

（2）RGBG图案总有一个红点和一个蓝点包围每个绿点（图19B），这意味着围绕每个绿点在局部形成了RGB三点体系，这在人眼看来形成了柔和的彩色混合。

（3）RGBG图案也可按两种方式（图19C）重复。这种排列使得在垂直方向和水平方向都形成了局部的RGB三点体系。除了显著地提高图象的柔和度以外，两种排列方式的RGBG中的绿点将形成不同于垂直线和水平线的棋盘图案，由于当图象包含许多直线时这些垂直线和水平线干扰了景物并引起失真，所以一般认为这些垂直线和水平线产生了劣质图象。

图19A-19C的点的图案也可以用以下方式产生。参照图19A、19B，在图19A的重复RGB的图案中和图19B的重复RGBG的图案中，红（R）、绿（G）和蓝（B）荧光点形成垂直的列。在图19C的重复RGBG的图案中，红、绿和蓝荧 光点形成相同颜色的倾斜的阵列，而不是形成垂直的列。

高分辨率的EFD拼块：

参照图8A至19C，图中描绘了五极管拼块EFD块的一个实施例。在讨论该实施例的过程中，相同的参考号表示相同的或相应的部分。

所示的EFD拼块包括由前面板EFP、后面板BFP和四个侧壁SW构成的真空腔。前面板FFP可以由光谱可选择玻璃制成，透射率曲线和图15所示曲线基本相同。透射率曲线的峰值应与用在器件中的荧光物的发光峰值匹配。

透射率曲线的红外线一侧最好应该较高，这样热量就不会被滞留在器件内。为了全部吸收环境光线，透射率曲线的谷点应具有很低的透射率。透射率曲线使得由荧光物产生的光在没有过分衰减的情况下穿过。此外，由于环境光将穿过FFP两次，一次是从外部比FFP到达荧光层，一次是从荧光层返回到观看者，所以环境光的衰减为FFP的透射率的平方。这种面板玻璃的效果是显著地提高在光照观看环境中的器件的对比度。在透明墨或其它材料制成的滤色片CF层，可被覆在FFP外表面上，以进一步提高对比度。滤光片层的工作原理类似于用作FFP的光谱选择玻璃。其区别在于每个滤色片在其透射率曲线中只有一个峰值。但是由于使滤色片的颜色和荧光物发的光匹配，而将不同颜色的滤色片放在了发射不同颜色的光的荧光物前面，所以这一滤色片层能显著地提高器件的对比度。

在FFP的内表面，覆了一层诸如SnO2或ITO那样的透明导电材料层作为阳极（A）。在A的顶部再覆上一层以类似于图 19C的图案排列并发出红、绿和蓝光的彩色荧光点（p）。在阳极A的顶部与荧光层同一平面处覆有由诸如黑色玻璃熔料制成的黑色矩阵罩BMM层。银糊迹SPT的一种图案被印在阳极A顶部的黑色矩阵罩BMM下。这个图案必须覆盖前面板FFP的对准孔AH.，为阳极在一个很大的区域内提供低阻通路。滤色片CF的图案和荧光点的图案必须匹配，并相互对准。此外，在不同颜色的滤色片点之间的间隔是空白的。间隔宽度G（图16）与FFP的厚度T和折射率、邻近荧光点之间的间隔D、所要求的观看角度θ以及累积对准误差ε有关：

G≌ε+2T×tan（sin-1（sinθ/n））-D

从以上给出的公式可以看到，为了使滤色片有效，必须最大限度地减小正面板的厚度。在FFP之上，对着BFP，一层叠一层地一共叠了三层隔离板（SP）SP1至SP3。这些隔离板有开口，开口设计成这样，即当叠在一起时，它们的壁形成平滑的圆锥面，其尖的一侧对着阳极并压在阳极上。隔离板SP2和SP3有许多薄绝缘壁IW。当SP3和SP2叠置在一起时，组合的结构在这些隔离壁之间形成许多隔离沟道IT（图12A和12B）。每个隔离沟道IT与一对荧光点的轮廓匹配。这些沟道的一个重要作用是限定移向阳极的电子的轨迹，从而最大限度地消除交扰。为了最大限度地减少由于较小交扰造成的色饱和的损失，一个沟道中的两个荧光点来自不同的扫描行，但是颜色一样。SP2的壁表面，或许还有SP1和SP3表面部分，还覆有一层电阻材料，以 控制静电荷的产生。由于隔离板SP3至SP1的壁的坡度很精细，以及由于这些隔离壁SP1至SP3和FFP用诸如玻璃熔料或适当的胶牢固地粘成一个整体（如图12A所示），因此该组合结构比单独增加FFP的厚度在强度上要大许多，这样就使得能够用很薄的玻璃板作FFP。取决于SP3、SP2和SP1的支撑壁的坡度，正面板FFP可以由厚度小于1mm的玻璃板制成，且它仍有足够的强度承受大气压力。

控制栅极由三层直径约为1密耳的细金属线构成，金属线的中心到中心的间距约为0.1至0.5mm（图11A、11B）。这些线分成组，在每一层中形成电极。层G3夹在具有精细的隔离壁的两层隔离板（SP2，SP3）之间。层G2夹在隔离板SP2和SP1之间。层G1被置于SP1的上面，对着阴极，三层电层全被粘在隔离板上，以便最大限度地减小振动、塌陷等。电极G1和G3均水平设置。两个G3电极和一个G1电极在绝缘沟道IT的两个不同的截面覆盖每行沟道。G1和G3同步运行，以完成一行一行的扫描。G2电极垂直设置，每个G2电极覆盖绝缘沟道IT的一列。每个G2电极和G3电极对之间的重叠区域确定一个象素。在每个象素下，在阳极表面确定一个荧光点。两个象素分享一个隔离沟道IT。从前方/观看方看到的重叠现象如图20所示。

通过控制每个电极中金属线的直径和间隔以及阳极G3、G2 G1和阴极间的距离，就能使G1电极的饱和电压Von1在大约20V至80V的范围内且其截止电压Voff1在大约OV至-20V的范围内;G2电极的饱和电压Von2在大约10V至 40V的范围内且其截止电压Voff2在大约5V至-10V的范围内;G3电极的饱和电压Von3在大约10V至30V的范围内且其截止电压Voff3在大约-10V至-60V的范围内，所有这些都假定阴极处于地电平或OV。当对行N进行扫描时，电极G3N和电极G1N12分别具有电压Von3和Von1’并且那一行中每个象素的亮度受施加在相应的G2电极上的电压的控制。如图11B所示，G3可以用来减小相邻扫描行之间的交扰。通过适当地选择G3的截止电压，可以使电极集中在那些正在被扫描的象素上，并被推离那些不是正在被扫描的象素，例如可以施加一个负电压作为截止电压（阴极接地）。

在隔离板SP1和后面板BFP之间是一层隔离棒SB和加强棒RB。如图12B所示，侧电极SE和背电极BE分别放在隔离/加强棒和后面板的表面上。当电压施加在这些电极上时，形成了电场，以分散由灯丝阴极产生的电子，并反抗由隔离壁表面上的静电荷形成的电场。电极SE和BE可以包含很强的二次电子发射材料，如氧化铯化合物。当被适当激励时，这些电极也可以作为二次电子产生中心。由二次电子发射效应产生的额外电子和电场的综合效果是产生一片平滑的电子云。

在前面板FFP、后面板BFP、隔离板SP1至SP3以及隔离棒SB上，有对准孔（AH）和对准通孔（ATH），于是对准销AP可以插入这些孔和通孔，使所有部分都相互对准。一些对准销AP可以是以金属销作为芯的玻璃管。金属销在AP的两端向外伸出。在一端，金属销通过印在阳极A上的银糊与阳极相连。在另一端，AP的金属销与附在后面板BFP的背面的PCB相 连，以便将阳极与BFP背面的PCB相连。在这种结构中，AP的玻璃管和对准通孔ATH的壁都起绝缘的作用，将阳极连接与控制电极和阴极灯丝隔离。组合在一起的壁应足够厚，以便承受阳极电压，该电压通常在大约500V至5，000V之间。对Corning的Fotoform玻璃来说，绝缘强度约为4，000V/密耳，因此组合在一起的绝缘厚度应为大约1.6密耳或0.04mm。印在阳极上的银糊迹SPT通常在隔离板SP3的印迹下占据空间。这些银糊迹SPT在整个阳极提供低阻阳极连接以避免热量集中，否则在阳极涂层和金属连接部分之间接触点附近会产生热集中。

侧壁（Sw）由大约0.2mm至1mm厚的薄玻璃材料构成在内表面可以印上导线迹WT，以便将电极G1、G2、G3和PCB相连。也可以印上其它导线迹，以便连接其它内部电极，如放在隔离板/加强棒表面的侧电极SE以及放在后面板BFP上的背电极BE。控制电极和印在侧壁上的导线迹WT之间的连接，是通过经弹簧作用的机械接触实现的。可以加入导电糊如银糊，以便提高接触点的导电率。

利用在大约430℃的温度下密封玻璃熔料，将侧壁和前面板通过它们很窄的侧边缘密封。这些侧壁SW从内部由隔离板SP1至SP3层、加强棒RB和隔离棒SB支撑。隔离板SP3不象SP1和SP2那样沿边缘有壁或侧棒（其中沿边缘的侧棒在其全部长度上与侧壁SW接触）。但是SP3的精细斜坡壁可以相互隔开不足10mm，它们的边缘附在侧壁SW上，以便对侧壁SW形成足够的支撑，使得能用薄玻璃板作为侧壁SW。沿SP3的边缘 没有壁的主要目的，是最大限制地减小当许多块被放在一起形成一个完整的显示系统时的块间间隙ITG（图17A）。隔离板SP1和SP2都有壁，它们在这些壁上与侧壁SW接触。这些壁构成楔子形状的结构，其尖侧对着阳极。除了向侧壁提供额外的支撑外，这些壁还提供必要的压力，以保证印在侧壁上的导线迹与控制电极有良好的接触。此外，这些壁的锥形面减小了对从阴极奔向阳极的电子流的干扰，从而最大限度地减小了沿块的边缘的阴影。为了进一步减小块间间隔ITG和隔离板的印迹的可见的影响，在前面板FFP上装有一个补偿透镜CL，如图8B、8C和图17A-17C所示。图17B是靠近补偿透镜看到的情况。图17C是CL的另一实施例，是费湼尔透镜的形式。该透镜表面的曲率设计成能光学压缩ITG和黑色矩阵罩BMM的宽度。该透镜可以由透光材料制成，如玻璃、有机玻璃、聚丙烯或塑料。表面的弯曲部分应透光。表面的平坦部分可以是颗粒状的，以散射环境光。另一方法是对整个表面进行抗反光涂层处理。前面板FFP可以做成这样一种形状，使之具有上述透镜的特性，而代替使用分开的透镜。

所有的四面侧壁向内倾斜大约5度，从FFP到BFP。这种倾斜在块之间形成了很微小的缝隙。这些缝隙使邻近块的前面板FFP紧紧地包在一起，而不致在侧壁SW上产生太大的应力。缓冲材料层BL可被加在侧壁SW的外表面。和由倾斜形成的缝隙一起，该缓冲层BL保护侧壁SW不受邻近的块之间的机械摩擦和粉尘颗粒的磨划。

在内壁SW的内部，在隔离板SP1和后面板BFP之间，是 加强棒RB。这些加强棒通过如玻璃熔料那样的材料粘在侧壁SW的内表面。事实上，SP1和BFP之间的侧壁的厚度增大到SW和RB的总厚度。加强棒RB在它们的表面上还有对准槽AS。这些对准槽AS的位置与隔离板SP1中的壁的位置相匹配。和隔离棒中的对准通孔ATH一起，这些对准槽AS使得SB的位置严格地与隔离板SP1至SP3的壁匹配，从而在这些部件之间得到很高的对准精度。另一种结构是在组装的加强棒RB、隔离棒SB中进行蚀刻，形成单片结构。这样做虽然非常精密，但是却需要蚀刻相当厚的、大约1.5mm至5mm的光敏玻璃，这是一种浪费。此外，在单片结构中的侧电极SE的形成工艺将会更复杂。

在隔离板SP1和后面板BFP之间的空间内，有由灯丝阵列构成的阴极。可能的灯丝阵列形式如图18A至18C所示，其中每个灯丝有三段：由螺旋弹簧（CS）支撑的处在两端的两个较短的段，以及由指形弹簧支撑的处在中央的一个较长的段。由于支撑部分的热传导引起能量损失，造成降温而形成冷端;为了补偿这些冷端，三段灯丝相互重叠，因此一个灯丝的冷端将被另一正在正常工作的部分遮盖。此外，两个辅助灯丝AF加在阵列的上部和下部，以便覆盖在每个灯丝端部的弹簧端的冷端。更一般地，阵列具有基本平行的灯丝，每个灯丝在末尾位置有端部。辅助灯丝位于或靠近端部，以便减小冷端效应。指形弹簧的例子和螺旋弹簧的例子分别示于图18B和图18C。与侧电极SE和后电极BE一起，这种灯丝阴极结构将提供在控制电极G1、G2和G3后面的相当均匀的电子云。灯丝可以通过灯丝连接销FCP与PCB相连（图8C），连接销可以由玻璃管制成，用金属销作为它们的芯。然后 将这些销FCP穿过并封装到通过钻或蚀刻的方法在后面板BFP上形成的孔中。

在最佳工作条件下，灯丝由加在它们端部的额定电压加热。这样产生的热使灯丝温度升至足够高，从而通过热离子发射作用产生自由电子。额定的灯丝加热电压是以脉冲形式施加的，如图21A所示，因此在行扫描的间隙，比如垂直消隐期间，能量脉冲被加到灯丝上以保持其温度。加热电压也可以以连续方式施加，如图21B所示，这就要用一个中心抽头并接地的变压器，将AC方波变为平衡电压，以施加到灯丝的端部。

安放在灯丝阴极后部（BE）和侧面（SE）的各个电极进一步使由阴极产生的电子变得均匀。这些相当均匀的电子云然后被施加在G1电极上的电压吸引或排斥。当加在G1上的电压相对于阴极来说要正许多时，电子被加速向G1。

由于G1是由非常细的金属线制成的，所以绝大多数被加速的电子将躲过这些金属线而进入G1和G2之间的空间。在这一空间中，加在G2上的电压决定这些已经躲过G1的电子是被反推回G1还是被拉向G2和G3之间的空间。在G2和G3之间的空间中重复同样的现象。穿过所有这三层控制电极的电子然后被加速飞向阳极，并撞击在涂在阳极上面的荧光物上，其速度由施加的阳极电压确定。

在这一工作过程中，G1影响着对电子进行的大部分初始加速。当电子穿过G1时，它们的运动方向是大致垂直于G1的，因此，也是垂直于阳极的。在穿过G2、G3时总的运动方向保持不变，直至到达阳极，实现EFD控制电极的聚焦作用。EFD矩阵寻址分辨率的一个重要因素，是阳极和控制电极之间的距离。由于在EFD中采用了与常规的彩色CRT电视机相比较低的阳极电 压，并省略了电子束形成和折射装置，所以阳极和控制电极之间的距离可非常短。这一很短的距离显著地减小了横向电子运动的距离和散射的机会，因此改进了装置的寻址分辨率。

通过将象素和象素进行实际隔离，向隔离板增加薄的隔离壁IW的做法进一步提高了EFD的聚焦能力。在本实施例中，由于SP2和SP3都用了很薄的隔离壁，所以分辨率将基本由这些隔离板的精度决定。

当G1和G2被加正电压且所有的G3电极加截止电压时，被G1吸引的电子将在这些电极周围被反射，并且最终由G1吸收。然而，如果G1电极下的一个G3电极接了导通电压，那么大部分多次反射的电子将找到出路，穿过接了导通电压的G3电极，于是提高了其阳极电流的密度。换句话说，增加亮度的一个途径，是使G1电极覆盖大于实际上由G3扫描的区域。

由于仅是那些轨迹穿过电极线芯的电子才有机会被电极吸收，所以由细线控制电极构成的EFD的渗透系数，或到达阳极的电子和由阴极发射的电子之比，在适当选择线径和间距的情况下，可以大于95%。如果可以适当控制阻挡区和开放区之比，那么借助由金属线布或用穿孔或蚀刻方法形成的网形箔制成的电极，就可达到类似效果。当采用金属线布或网形箔电极时，电极的图案可以侧壁成45°角（图22）。这有助于避免由电极材料和其余的EFD组成部分的热膨胀系数不一致引起的变形。

当电极是由蚀刻或穿孔的金属箔（例如1.5密耳厚的426合金片）制成时，可以采取一种不同的方法将这些电极与PCB相连。图24A是在电极阵列从框上切下并形成图24B的形状之前 的平面电极框的顶视图。通过在每个电极的一侧留下较长的指形部分，如图24A所示，可以很简单地将这些指形部分连到PCB上，从而实现与PCB的连接，如图24B和24C所示。在这种方法中，侧壁SW不需要有印在它们表面的导线迹WT，并且侧壁SW也不要求延伸到后面板BFP的外面。在侧壁的表面省去了接触点，也使得能够更自由地应用粘合材料，如玻璃熔料，而不必担心妨碍导线接触点。

每个电极的指形部分中的开口，使得侧壁结构中的各部分之间有最大的接合强度。在箔图案中还应注意的，是相邻电极间的微小链路。这些微小链路使电极在组装过程中能保持在它们的适当位置上。这些链路以后可以通过诸如激光切割的方法去掉。

改进阳极连接：

在最初的EFD拼块设计中，如图23A所示，阳极连接是通过位于面背后中部的排气孔707实现的。这种连接方案在阳极电压低于1.5KV时的工作良好。然而，随着阳极电压升高，由灯丝413发射的电子开始经707直接飞向阳极连接处405。阴极和阳极电极之间的这种短路现象是影响原有的EFD结构击穿电压的主要原因。一种改进型的阳极连接如图23B所示，其中带有可选择地与413相连的电极板497的隔离座499被置于排气孔407的上面。通过适当控制孔707的直径、隔离座499的高度、宽度和长度，413和405之间的通路可以有效地被阻断，并且EFD的安全工作阳极电压可以被显著提高。

通过使用图8B、10所示的对准销AP，可以实现另一阳极连接方案。在该方法中，阳极连接通过位于对准销中心的金属连接 部分实现，并且对准销封装在玻璃组件上。由于它们全部被封装在高度绝缘的材料中，所以这些连接部分，以及用这种阳极连接方案构成的EFD器件，能够很稳定地工作在5，000V以上的阳极电压下。

单片高分辨率EFD：

参照图25A至图28，其中描述了五极管单片EFD屏幕的另一实施例。在讨论该部分的全过程中，相同的参考号表示相同或相应的部分。许多部分的结构和功能与刚刚说明过的上面的实施例类似。这些部分用相同的名称表示，并且对它们的说明只涉及不同的部分或容易引起混淆的部分。

示范的EFD单片屏幕包括由前面板FFP、后面板BFP、三层隔离板SP1、SP2和SP3、一层隔离棒SB和边缘隔离棒ESB构成的真空腔。

前面板FFP可以由光谱选择玻璃制成，其透射率曲线类似于图17所示曲线。FFP玻璃的透射率曲线的峰值应与器件中采用的荧光物的发光峰值相匹配。

在FFP的内表面上，涂有一层透明导电材料（在图25A、25C中未示出）如SnO2或ITO，作为阳极A。在阳极的顶部再涂上一层发出红、绿和蓝光的彩色荧光点（P）。荧光点的图案是两个二维重复RGBG，如图19C所示。此外，在阳极的顶部与荧光点层同一平面处涂有由诸如黑色玻璃熔料制成的黑色矩阵罩BMM层。在黑色矩阵罩BMM层下和透明导电体的上部，印上一种银糊迹，以减小阳极的表面电阻率。银糊迹进一步穿过FFP中的对准孔AH。这些孔用于对准的目的，并且还用于和阳极的连 接。

三层隔离板SP1、SP2和SP3叠在FFP的上面，其中SP3直接与阳极接触，SP2在SP3上面，SP1在SP2上面。取决于屏幕的大小，每层隔离板可以由若干片较小的隔离板构成。这些较小的板用本实施例的对准方法组装在一起。能以所要求的精度制造隔离板的一项技术是采用Corning的Fotoform玻璃。能够用Fotoform玻璃方便地生产出来的最大的板为大约16英寸乘20英寸。更大的板也可能造出来，但还没有尝试过。能够精确地把较小片的隔离板放在一起并起到较大隔离板的作用，这对制造对角线大于30英寸的荧光屏来说是至关重要的。

在SP1上是隔离条SB的阵列。沿着荧光屏的四边是形成侧壁的边缘隔离条ESB。在这些隔离条上是后面板BFP，以完成真空腔。

灯丝阵列构成的阴极设在SP1和BFP之间的空间内。灯丝垂直设置，与G1电极的方向垂直。侧电极SE和后电极BE放在侧面并对着灯丝的后部，如图12B所示，以便改善显示的均匀度。每个灯丝可以由若干处在两端由指形弹簧支撑的短段构成。这些段的端部互相重叠，以减小冷端效应。没有采用辅助灯丝，但是灯丝在阳极的上、下边缘略微伸出，以避免这些区域中出现冷端。

在电视和监视器的应用中，可以通过在垂直消隐期间向灯丝提供额定电压的脉冲而对灯丝加热。

三层控制电极G1、G2、G3被设于三片隔离板SP1、SP2和SP3之间，如图12B所示。G1位于SP1之上、隔离棒SB之下。G2位于SP1和SP2之间。G3位于SP3和 SP2之间。G1和G3中的控制电极水平取向。它们同步运行，以完成扫描。每个G1和G3栅极电极由直径大约1密耳的两根或两根以上的细金属线构成并相互平行，其中心间距约为0.1mm至0.5mm。控制电极G2垂直取向。这组电极在行扫描时调整荧光点的亮度。G2电极可以和G1和G3一样用细金属线构成，或者它可以是由镀在隔离板SP2壁上的电极构成。当G2不是由镀的电极构成时，隔离板SP2的壁表面，可能的话还有SP1和SP3壁表面的一部分，被涂有电阻材料层RFC，如图12B所示。这一电阻材料层用于泄放静电荷，不然这些静电荷会累积并建立起一个能够产生不良效果的静电场。当G2是由镀的电极构成时，显示器任何时候都会有两条扫描线。这是通过将每个垂直G2电极（例如g2）分为上半部g2′和下半部g2″而实现的。每一半从显示器的一侧接出，且对每一列来说，可同时发送两个不同的数据信号。在这样一种连接方案下，显示器的亮度可以大大增加，这是因为与一次扫描一行的方法相比，每行扫描的时间百分比加倍了。这是通过同时向G2′和G2″提供独立的数据，以及用G1同时对G2′、G2″扫描而实现的。

边缘隔离条ESB包括对准槽AS和对准通孔ATH。如图25B所示，对准槽AS用来将隔离条SB与隔离板SP1至SP3中的壁对齐。对准孔用来将ESB与隔离板SP1至SP3对齐。考虑到机械强度和组装精度，ESB1、ESB2和ESB3最好由一块玻璃制成。此时AS和ATH的位置可分别被用作隔离条SB和隔离板SP1至SP3的基准。抽空管EVT放在ESB4a和ESB4b之间。在真空腔已经被适当抽空之后，EVT将被密 封，以保持真空。隔离板层SP3和SP2包括薄隔离壁，其作用已在概述和第一实施例中说明过了。沿着荧光屏的四角，在边缘隔离条ESB的宽度内，使用了由玻璃管制的、中心带有金属销的特殊的对准销MAP。除了起对准的作用，这些销还将阳极连到PCB上;PCB是附在后面板BFP的背面的。与印在阳极上部的银糊迹相结合，这些特殊的对准销MAP为非常大的荧光屏提供低电阻的阳极连接。

当隔离板是由多个较小的板构成时，如在本实施例中那样，在每一角可以采用两个或两个以上的MAP，以便最大限度地减小这些小板转动的可能性。另外，可以采用不在四角内的对准通孔。当G2电极由细金属线制成时，由于控制电极夹在每层隔离板之间，所以不处于四角中的一个角内的对准通孔ATH只能在两层相邻的隔离层之间对准。在前面板FFP中可以用钻或蚀刻的方法制出附加的对准孔AH，以便提高对准过程的精度。在本实施例中，每层隔离板由八片较小的板A至H构成，在图25B中用点划线表示。换句话说，SP3是由八片较小的板SP3A至SP3H（即SP3A-H）构成。每片隔离板用略微不同的方法分割或用蚀刻方法在其端部划分出相互匹配的突出部p和槽g，以获得整体最大的机械强度（图27）。在FFP上形成对准孔AH（图25C）对准销APESB用来将SP3A-H与ESB对准。对准销APFFP用来将SP2A-H和SP1A-H与FFP对准。在荧光屏的四角通过将BFP、ESB与FFP至MAP相对准，而实现一个闭合的对准回路。这一对准过程使得所有的隔离板都能准确地对齐。当G2是由镀在SP2表面的电极构成时，在荧光屏组 件的顶侧和底侧不出现金属导线。这使得对准销AP能以非常简单和精确的对准方式穿过FFP中的对准孔和SP3A-H、SP2A-H、SP1A-H和ESB中的对准通孔ATH。刚刚讨论过的两种对准方法能够允许从许多较小的隔离板组装成一个非常大的显示屏。其结果是大大提高了单件EFD技术的最大荧光屏尺寸。

沿着隔离板层SP1、SP2和SP3的边缘，蚀刻出细的对准槽AN，以便对准用于控制电极的细金属线。这些对准槽AN使得在密封过程中控制电极能保持与显示屏的其它部件对准。如果没有这些对准槽AN，那么在高温密封炉内对密封玻璃熔料进行弯曲处理的过程中，由于各种环境因素的影响，细金属线就会倾向于偏离它们的正确位置。导线位置偏离会产生许多不希望的结果，例如邻近电极之间短路、不能对准荧光点、以及控制特性不稳定。

通过将以下几点结合在一起得到了所声称的高分辨率：（1）对阴极、G1、G2和G3的适当设置;（2）短的阳极以控制电极距离;以及（3）在隔离板SP2和SP3中采用隔离壁。采用EFD技术的单位实施例的一个优点，是我们不必担心块间的间隙。由于这一原因，在单件EFD器件中的荧光点的间隔比EFD拼块要小许多。在单件实施例中，荧光点的间隔主要是由显示器件的各部分对准误差和薄隔离壁的最小厚度决定的。对用Corning的Fotoform玻璃技术制造的EFD器件来说，荧光点的间隔可以达到0.2mm以下。

将本实施例中所述的特点结合在一起，可以生产出对角线大于70英寸且荧光点间隔为0.2mm以下的荧光屏。这一技术是生 产当今的高清晰度电视的全色大面积EFD器件所必需的核心部分。

虽然以上根据各种实施例对本发明进行了描述，但是应懂得在不偏离本发明范围的情况下可以进行各种修改。本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。