JP2625727B2 - 螢光表示管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば大画面表示装置において２次元的に
多数に配列される高輝度発光の螢光表示管に関する。

〔発明の概要〕 本発明は、表示セルを２次元的に多数配列して表示装
置を構成する場合の表示セルとなる高輝度発光の螢光表
示管において、その共通の加速電極（即ち第２グリッド
G₂）を線状カソードの架張方向に関して螢光体層側に凸
状に彎曲すると共に、加速電極の電子ビーム透過孔の幅
を前記架張方向の中央から両端に向かって小となすこと
によって、カソード端部の低温に因る発光低下を解消し
て螢光体層の全面発光を可能にすると同時に、高圧に流
れる無効電流（発光に寄与しない電流）を少なくして発
光効率の向上及び消費電力の低減を図るようにしたもの
である。

〔従来の技術〕

カソードと、第１グリッド及び第２グリッドと、例え
ば赤、緑及び青の３色の螢光体層からなる所謂螢光体ト
リオを有した発光表示管を単位セルとしてこの発光表示
セルを２次元的に配列して大画面を得るようにした表示
装置が提案されている。

第10図乃至第12図は２組の螢光体トリオを一体に有せ
しめた螢光表示管即ち表示セルの一例である。この表示
セルは、ガラス匡体（１）内に互いに面積の等しい赤、
緑及び青の３色の螢光体層（2R），（2G）及び（2B）か
らなる２組の螢光体トリオ（３）〔（3A）及び（3B）〕
を形成し、各螢光体トリオ（3A）及び（3B）に対して、
夫々各色螢光体層（2R），（2G），（2B）に対応する３
つの線状カソード（Ｋ）〔（K_R），（K_G），（K_B）〕、
３つの第１グリッド（制御電極（G₁）〔（G_1R），
（G_1G），（G_1B）〕と共通の第２グリッド（加速電極）
（G₂）からなる電極ユニット（４）〔（4A）及び（4
B）〕を配し、さらに２組の螢光体トリオ（３）の各色
螢光体層（2R），（2G），（2B）を囲むように導電性材
よりなるセパレータ構体（５）を設けて構成される。第
２グリッド（G₂）は各第１グリッド（G_1R），（G_1G），
（G_1B）に対応した部分に螢光体層（2R），（2G），（2
B）と同様の長方形をなすメッシュ状の電子ビーム透過
孔（6R），（6G），（6B）が形成される。

アノードリード（７）はセパレータ構体（５）の一部
に電気的且つ機械的に支持した導電性のゲッタ容器
（８）に接続され、ガラス匡体（１）の背面に取付けた
排気管（チップオフ管）（９）を通して外部に導出され
る。

かかる表示セルにおいては、各螢光体トリオ（３）の
赤、緑及び青の各色螢光体層（2R），（2G），（2B）に
アノードリード（７）−セパレータ溝体（５）を通じて
例えば8KV程度のアノード電圧が供給され、又各第１グ
リッドG₁には例えば０〜5V以下の電圧が印加され、また
第２グリッド（G₂）には例えば30V〜50Vの電圧が印加さ
れ、アノード側と第２グリッド（G₂）の電圧が固定され
て第１グリッド（G₁）に与える電圧によって選択的にオ
ン・オフ表示されるものである（特願昭60−191703号、
特願昭59−256357号参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の表示セルにおいては、螢光体層と螢光体層の間
が狭く、かつ螢光体層を全面発光させようとする場合、
アノード電位のセパレータ構体（５）に多少電流を流
し、組立等によるバラツキを補償している。一方、動作
時において、線状カソード（Ｋ）では両端部の温度低下
により、両端部での熱電子放出が充分得られず、その結
果螢光体層（2R），（2G），（2B）の上下に発光の弱い
部分が表われていた。

本発明は、上述の点に鑑み、線状カソード端部の低温
にもとづく弱発光部分の発生を解消すると共に、このと
きのセパレータ構体に流れる無効電流を少なくし、実質
的なアノード電流を減らし、螢光体層の発光効率を向上
するようにした発光表示管を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、１つの絶縁匡体（１）内に例えば赤、緑及
び青の３色の螢光体層（２）〔（2R），（2G），（2
B）〕からなる螢光体トリオ（３）を１組或いは複数組
設けると共に、１組毎の螢光体トリオ（３）に対して、
各螢光体層（２）に対応する複数の線状カソード（Ｋ）
及び複数の制御電極（G₁）を共通の加速電極（G₂）とを
配して螢光表示管を構成する。螢光体トリオ側において
はその各螢光体層（２）を囲むようにセパレータ構体
（５）が設けられる。そして、共通の加速度電極（G₂）
は線状カソード（Ｋ）の架張方向に関して、螢光体層
（２）側に凸状となるように所要の曲率をもって彎曲せ
しめると共に、電子ビーム透過孔（６）の幅を上述架張
方向の中央より両端に向かって小となるように形成す
る。

〔作用〕

加速電極（G₂）が線状カソード（Ｋ）の架張方向に関
して彎曲されることにより、第６図に示すようにカソー
ド（Ｋ）からの電子ビーム（21）は広げられ、例えば線
状カソード（Ｋ）の端部より距離ｘの位置から放出され
た電子ビーム（21a）か丁度セパレータ構体（５）の螢
光体層（２）を囲うセパレータ部（5a）のほぼ上端に近
接する位置に到達する。本発明では距離ｘまでの部分か
らの電子ビーム（21）を加速電極（G₂）でカットするよ
うに加速電極（G₂）の電子ビーム透過孔（６）を形成し
ている。従って、線状カソード（Ｋ）の温度の下る部分
を含む距離ｘまでの部分からの電子ビーム（21）は加速
電極（G₂）に流れ、螢光体層（２）に照射されないの
で、螢光体層（２）の上下端での弱い発光部分が解消さ
れ、同時に螢光体層（２）の全面発光が得られる。又、
セパレータ部（5a）に流れる発光に付与しない無効電流
が少なくなる。

一方、アノード電位のセパレータ部（5a）も加速電極
（G₂）の形状に沿って同様に彎曲すると加速電極面と螢
光体層間の高さの違いでカソード架張方向に関して電圧
の拡散レンズが各部分で異なり、このため電子ビームの
広がり（カソード架張方向と直交する幅方向の広がり）
が各部分で異なり、セパレータ（5a）に流れる電子ビー
ムが増え、無効電流が増すことになる。

しかし、本発明では加速電極（G₂）の電子ビーム透過
孔（６）の形状をそのカソードの架張方向と直交する方
向の幅が架張方向の中央から両端部に向かって小となる
ような所謂たる形状に形成することにより、セパサータ
部（5a）に流れる電子ビームが低圧の加速電極（G₂）で
カットされ、かかる無効電流が少なくなる。

従って螢光体層の発光効率が上がり、また消費電力が
低減する。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第４図を参照して本発明による螢光
表示管の実施例について詳述する。

同図中、（１）は前面パネル（1a）と背面パネル（1
b）と側板（1c）からなるガラス匡体を示す。このガラ
ス匡体（１）は前面パネル（1a）において例えば縦41mm
×横88mmの大きさに形成される。このガラス匡体（１）
内に螢光体層からなる２組の絵素となる螢光表示部即ち
所謂螢光体トリオ（３）〔（3A），（3B）〕と、これら
螢光体トリオ（３）毎に対応する２組の電極ユニット
（４）〔（4A），（4B）〕が対向して配される。２組の
螢光トリオ（３）は前面パネル（1a）の内面に螢光体層
を被着して形成されるもので、この場合各螢光体トリオ
（３）は赤発光、緑発光、青発光の３つの螢光表示セグ
メント即ち螢光体層〔（2R），（2G），（2B）〕にて構
成される。具体的には前面パネル（1a）の内面に枠状に
導電層であるカーボン層（11）が印刷され、枠状内の各
空所に対応して、夫々赤螢光体層（2R）、緑螢光体層
（2G）及び青螢光体層（2B）が一部カーボン層（11）上
にまたがるようにして印刷によって形成され、その上に
中間膜を介して例えばアルミニウムよりなるメタルバッ
ク層が被着形成される。

螢光体トリオ（３）においては、白色での高輝度化と
共に、螢光体層（２）の長寿命化を図るために、赤螢光
体層（2R）、緑螢光体層（2G）及び青螢光体層（2B）の
面積比を従来のR:G:B＝1:1:1に代えて、R:G:B＝0.4〜0.
6:1〜2:1とする。本例では赤螢光体層（2R）、緑螢光体
層（2G）及び青螢光体層（2B）の夫々の横寸法をw_R＝6m
m、w_G＝13mm、w_B＝11mmとし、縦寸法ｌ＝33mm一定とし
た（第４図参照）。

螢光体層（２）としては、例えば青螢光体をZnS:Ag、
赤螢光体をY₂O₃:Eu、緑螢光体層をZnS:CuAlの組合せ或
いは青螢光体をY₃Al₅O₁₂:Ce、赤螢光体をY₂O₃:Eu、緑螢
光体をY₃Al₅O₁₂:Tbの組合せを用いることができる。そ
の他緑螢光体としてY₂SiO₄:Tbを用いることもできる。

又電極ユニット（４）は、螢光体トリオ（３）の各赤
螢光体層（2R）、緑螢光体層（2G）及び青螢光体層（2
B）に対向するように対の導電性支持片（12A）及び（12
B）間に架張された３つの線状カソード（Ｋ）
〔（K_R），（K_G），（K_B）〕と、その線状カソード
（K_R），（K_G），（K_B）に対向して夫々３つの第１グリ
ッド（G₁）〔（G_1R），（G_1G），（G_1B）〕が配され、
更に３つの第グリッド（G₁）に共通に第２グリッド
（G₂）が配置されて成る。線状カソード（Ｋ）は例えば
タングステンヒータの表面に電子放出物質となる炭酸塩
を塗布して形成される。各第１グリッド（G₁）は円筒面
を有するように彎曲したかまぼこ状に形成され、その円
筒面に長手方向に沿って所定ピッチをおいて多数のスリ
ットからなる電子ビーム透過孔（13）〔（13R），（13
G），（13B）〕が設けられて成る。第２グリッド（G₂）
は電極ユニット（4A）及び（4B）間で共通接続される。

螢光面側には２組の螢光体トリオ（３）の各色螢光体
層（2R），（2G），（2B）を囲むように導電性材よりな
るセパレータ構体（５）が配置される。このセパレータ
構体（５）は線状カソード（Ｋ）からの電子ビームが第
１グリッド（G₁）、第２グリッド（G₂）に当たってそれ
より２次電子が隣接する螢光体層を発光しないようにこ
れを阻止するためのシールドと、夫々の線状カソード
（Ｋ）からの電子ビームを広げる作用いわゆる拡散レン
ズの形成とを兼ね、同時に各螢光体トリオ（３）に高電
圧を与えるための給電手段としてとして用いられるもの
である。そして、このセパレータ構体（５）において
は、各螢光体層（2R），（2G），（2B）を仕切るセパレ
ータ部（5a）を有し、このセパレータ部（5a）の電極ユ
ニット（４）側の端は後述の第２グリッド（G₂）の彎曲
した曲率に沿うように凹曲状に形成される。

また、前面パネルの一部に電気的且つ機械的に支持し
た導電性のゲッタ容器（８）が配され、このゲッタ容器
（８）にアノードリード（７）が接続される。アノード
リード（７）は背面パネル（1b）に取付けた排気管
（９）を通して外部に導出される。第２グリッド
（G₂）、各第１グリッド（G₁）、対のカソード支持片
（12A），（12B）は夫々ガラス匡体（１）の背面パネル
（1b）の内面上に配したリードフレーム（15）に直接ス
ポット溶接して電気的且つ機械的に支持される。

しかして、本例においては特に第２グリッド（G₂）が
次のように構成される。即ち第２グリッド（G₂）は、そ
の電子ビーム透過孔（６）〔（6R），（6G），（6B）〕
を有する面を線状カソード（Ｋ）の架張方向に関して螢
光体トリオ（３）側に凸状となるように所定の曲率をも
って彎曲し、且つ各電子ビーム透過孔（６）をその幅が
線状カソード（Ｋ）の架張方向の中央より両端に向かっ
て小となる所謂たる形状に形成して構成される。この第
２グリッド（G₂）の各電子ビーム透過孔（6G），（6
B），（6R）の形状は第６図乃至第９図の電界解析及び
ビーム軌跡を参考にして決めることができる。

第６図は第３図でのカソード架張方向に関しての電界
解析及びビーム軌跡を示す。この例では第２グリッド
（G₂）の彎曲面の曲率半径Ｒ＝35mmとした場合であり、
（22）は電界、（21）はカソード（Ｋ）からの電子ビー
ムの軌跡である。この図から明らかなように電子ビーム
（21）は電界によって広げられ、線状カソード（Ｋ）の
端より距離ｘの位置から放射された電子ビーム（21）が
アノード電位のセパレータ部（5a）のほぼ上端に近接す
る位置に照射されることになる。従って、第２グリッド
（G₂）のカソード架張方向では鎖線で示す位置まで遮蔽
し、距離ｘまでの電子ビームが第２グリッド（G₂）でカ
ットされるように電子ビーム透過孔（６）の長さを決定
する。なお、電子ビームの軌跡は曲率半径Ｒの違いによ
って変わるものであり、従って曲率半径Ｒに応じて電子
ビーム透過孔（６）をきめるようになす。

一方、第２グリッド（G₂）を彎曲して形成した場合、
第２グリッド（G₂）と螢光体層（２）間の高さＹの違い
により（第５図参照）カソード架橋方向の各部で高圧の
拡散レンズが異なるようになる。第７図乃至第９図は夫
々第５図の中央のＤ部分及び端のＣ部分のカソード架張
方向と直交する方向に関する電界解析及びビーム軌跡を
示す。

第７図は緑ビームに関するもので、第７図A,Bは中央
のＤ部分のビーム軌跡を示し、第７図C,Dは端のＣ部分
のビーム軌跡を示す。この図から明らかな如く、セパレ
ータ部（5a）に照射する電子ビーム（21）をカットする
ように鎖線で示す位置まで遮蔽して電子ビーム透過孔
（6G）の幅を決定すればよく、従って電子ビーム透過孔
（6G）はその幅が中央で大きく、端に向かって小となる
ような所謂たる形状に形成される。

第８図は青ビームの軌跡を示し、第９図は赤ビームの
軌跡を示す。いずれも緑ビームのビーム透過孔（6G）と
同様に青ビームのビーム透過孔（6B）及び赤ビームのビ
ーム透過孔（6R）の形状もたる形状になる。

この構成によれば、共通の第２グリッド（G₂）の電子
ビーム透過孔（６）を有する面がカソード（Ｋ）の架張
方向に関して螢光面側に凸状となるように所定の曲率を
もって彎曲されることにより、第６図のビーム軌跡で示
すように線状カソード（Ｋ）からの電子ビームは広げら
れる。そして、この場合、電子ビームが広げられる分、
ビーム透過孔（６）が狭められて形成されるので、線状
カソードの端部の温度が下がる部分からの電子ビームは
低圧の第２グリッド（G₂）に流れる。このため、螢光体
層（２）の上下の発光の弱い部分は解消され螢光体層の
全面が高輝度発光される。又、このとき線状カソード
（Ｋ）の架張方向に関する電子ビームのセパレータ部
（5a）へ流れる無効電流も少なくなる。

一方、このように第２グリッド面を彎曲させ、これに
対応してセパレータ部（5a）下端縁も彎曲させて構成し
たとき第２グリッド（G₂）と螢光体層（２）間の高さＹ
の違いでビーム透過孔の幅方向に関する高圧の拡散レン
ズがビーム透過孔の長手方向の各部分で異なるが、しか
し、本構成においては、第２グリッド（G₂）のビーム透
過孔（６）の形状を第７図〜第９図のビーム軌跡に基づ
いてたる形状に形成することにより、アノード電流とし
て螢光体層（２）に流れる以外の電流は低圧の第２グリ
ッド（G₂）でカットされ、セパレータ部に流れる発光に
寄与しない無効電流を少なくすることができる。従っ
て、螢光体層を均一に全面発光させることが出来ると同
時に実質的にアノード電流を減らすことができるので、
螢光体層の発光効率を向上させることができる。従っ
て、この表示セルを多数配した大画面表示装置におい
て、総計的な発光効率を上げることができ、総計の消費
電力を減らすことができる。

尚、上例では螢光体トリオの各螢光体層の面積を異な
らした場合に適用したが、各螢光体層の面積が互いに等
しい場合にも適用でき、同様の効果が得られる。

又、上述の構成においては、螢光体トリオの赤、緑及
び青の各螢光体層の面積比を異ならし、即ち特に緑螢光
体層の面積を増している。これにより、白色での高輝度
化を図ると共に、表示セルの寿命を向上せしめることが
できる。

即ち、赤、緑及び青の各色螢光体層の面積を8mm×29m
m均一とした従来の表示セルの場合、各色のアノード電
流密度は次の通りである。

赤・・・16μA/cm² 緑・・・56μA/cm² 青・・・30μA/cm² 輝度が3000nit時（面平均） これに対して赤、緑及び青の各色螢光体層の面積を夫
々6mm×33mm、13mm×33mm及び11mm×33mmとした本構成
の表示セルの場合、各色のアノード電流密度は次の通り
である。

赤・・・34μA/cm² 緑・・・34μA/cm² 青・・・30μA/cm² 輝度が4000nit時（面平均） 各色共に同面積の場合、電流密度を上げて緑螢光体の
輝度を上げると、比例して青螢光体の輝度を上げる必要
があるが、青螢光体層の寿命を考えると好ましくない。
これに対し、本構成では各色の面積を変えることにより
緑の電流密度が下がり、アノード電流密度が各色ほぼ均
一化できるので、螢光体層の寿命を向上させ、同時に高
輝度化ができる。又、表示セル内で螢光体トリオの各色
螢光体層の面積比を変えるので、解像度を落とすことな
く高輝度化ができる。

尚、上例においては、本発明を２組の螢光体トリオを
有した表示セルに適用したが、その他、それ以上の複数
組の螢光体トリオを有した表示セル或いは１組の螢光体
トリオを有した表示セルにも適用できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、螢光体トリオと、この螢光体トリオ
の各螢光体層に対応する夫々の線状カソード及び制御電
極と、共通の加速電極とを有して成る表示セルとなる螢
光表示管において、その共通の加速電極を線状カソード
の架張方向に関して、彎曲し且つ電子ビーム透過孔の幅
を中央より両端に向かって小となるように構成すること
により、線状カソード端部の温度低下にもとづく螢光体
層での弱い発光部分の発生を解消して螢光体層の全面発
光を可能にし、同時に高圧に流れる無効電流を少なくす
ることができる。従って、この螢光表示管を多数使用に
大画面表示装置を構成したときの消費電力を低減するこ
とができる。また発光効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による螢光表示管の実施例を示す一部破
断とする正面図、第２図及び第３図は第１図のＡ−Ａ線
上の断面図及びＢ−Ｂ線上の断面図、第４図は本発明螢
光表示管の正面図、第５図は本発明の説明に供する断面
図、第６図乃至第９図は本発明の説明に供する電界解析
及びビーム軌跡を示す線図、第10図は従来の螢光表示管
の例を示す一部破断とする正面図、第11図及び第12図は
夫々第10図のＥ−Ｅ線上の断面図及びＦ−Ｆ線状の断面
図である。 （１）はガラス匡体、（2R），（2G），（2B）は螢光体
層、（3A），（3B）は螢光体トリオ、（５）はセパレー
タ構体、（K_R），（K_G），（K_B）は線状カソード、（G
_1R），（G_1G），（G_1B）は第１グリッド、（G₂）は第２
グリッド、（6R），（6G），（6B）は電子ビーム透過孔
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉井 康悦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 和田 春明 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−168321（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−147066（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】螢光体トリオと、 該螢光体トリオの各螢光体層に対応して配された複数の
   線状カソード及び複数の制御電極と、 上記螢光体トリオ及び制御電極間に配された共通の加速
   電極を有し、 上記共通の加速電極は上記線状カソードの架張方向に関
   して、螢光体層側に凸状に彎曲し、且つ電子ビーム透過
   孔の幅が中央より両端に向かって小となるように形成さ
   れて成る螢光表示管。