JP4414114B2

JP4414114B2 - Fluorescent display tube, driving method thereof and driving circuit

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Publication number: JP4414114B2
Application number: JP2001138346A
Authority: JP
Inventors: 純子余谷; 佐四郎上村; 武志長廻; 宏行倉知; 弘山田; 智隆江崎
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP2002334674A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光表示管及びその駆動方法並びに駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光表示管は、少なくとも一方が透明な真空容器の中で、電子放出部から放出される電子を蛍光体に衝突させて発光させ、その光を利用する電子管である。この蛍光表示管は、電子の働きを制御するためのグリッドを備えた３極管構造のものが最も多く用いられている。従来、蛍光表示管の電子放出部には、通電加熱により熱電子放出を行うフィラメントカソードが用いられてきたが、近年になって、蛍光表示管の輝度を飛躍的に向上させるものとして、カーボンナノチューブなどの電界放出型電子放出材料を電子放出部に用いた蛍光表示管が提案され、注目されている。
【０００３】
図６は、このような蛍光表示管の一例を示す断面図である。同図において、この蛍光表示管は、円筒形のガラス管３０１の一端に透光性を有するフェースガラス３０２が低融点フリットガラスで接着固定され、他端に複数のリードピン３０３ａ，３０３ｂが挿通されると共に排気管３０４ａが一体的に形成されたステムガラス３０４が溶着されて形成された真空容器（外囲器）を有する。フェースガラス３０２の真空容器内の表面には、蛍光体３０５と蛍光体３０５が被着した陽極となるＡｌメタルバック膜３０６とからなる蛍光面が形成されている。Ａｌメタルバック膜３０６は、ステムガラス３０４に設けられた陽極用のリードピン（図示せず）を介して陽極電圧を印加可能に構成されている。
【０００４】
また、真空容器内には、Ａｌメタルバック膜３０６と対向して配置した電界放出型電子放出材料３１０からなる陰極と、Ａｌメタルバック膜３０６と電界放出型電子放出材料３１０との間に配置した電子引き出し電極３１１とが設けられている。電界放出型電子放出材料３１０は、例えば、カーボンナノチューブの集合体からなる長さ数十μｍ〜数ｍｍの針形状の柱状グラファイトであり、長手方向をほぼ蛍光面の方向に向けて導電性接着剤により基板電極３１２上に固定されている。基板電極３１２は、外形が円柱状で、セラミック基板３１３上の中央部に配置されている。この基板電極３１２は、一部がセラミック基板３１３に設けられた図示されない貫通穴を通してセラミック基板３１３の下側に引き出されており、陰極用のリードピン３０３ａに接続されている。
【０００５】
電子引き出し電極３１１は、メッシュ状のステンレス板であり、外形が円柱状で頂部に円形の開口部を有するステンレス製キャップであるグリッドハウジング３１４の開口部に溶接で取り付けられている。グリッドハウジング３１４は、電子引き出し電極３１１と電界放出型電子放出材料３１０の間が所定間隔となるようにセラミック基板３１３に取り付けられると共に、電子引き出し電極用のリードピン３０３ｂに接続されている。
【０００６】
次に、この蛍光表示管の駆動方法について図７を参照して説明する。図７は、この蛍光表示管を発光させる駆動回路の接続図である。同図において、この駆動回路は、陰極電源３３０と陽極電源３３１を備えている。陰極電源３３０と陽極電源３３１は、共に直流高圧電源であり、正側出力端子と負側出力端子を備え、これらの端子間に直流の高電圧を出力する。陰極電源３３０は、負側出力端子が陰極となる電界放出型電子放出材料３１０に、正側出力端子が駆動回路のグランド（接地）にそれぞれ接続されており、陰極に所定の負電圧（陰極電圧）を印加可能に構成されている。
【０００７】
陽極電源３３１は、正側出力端子が陽極となるＡｌメタルバック膜３０６に、負側出力端子が駆動回路のグランドにそれぞれ接続されており、陽極に所定の正電圧（陽極電圧）を印加可能に構成されている。また、電子引き出し電極３１１がグリッドハウジング３１４を介して駆動回路のグランドに接続されている。このような構成において、陽極電源３３１が陽極に１０〜４０ｋＶ程度の正電圧を印加した状態で、陰極電源３３０が陰極に−２．５〜−４．０ｋＶ程度の負電圧を印加すると、電界放出型電子放出材料３１０に高電界が作用し、電子が引き出される。引き出された電子は、陰極の負電圧に反発して電子引き出し電極３１１側に向かい、電子引き出し電極３１１のメッシュ状開口部より放出される。
【０００８】
電子引き出し電極３１１のメッシュ状開口部から放出された電子は、Ａｌメタルバック膜３０６と電子引き出し電極３１１との間に印加された高電圧によって発生した電界によりＡｌメタルバック膜３０６に向かって加速される。加速された電子は、Ａｌメタルバック膜３０６を貫通して蛍光体３０５に衝突する。この結果、蛍光体３０５は電子衝撃で励起し、蛍光体３０５に応じた発光色で発光する。この発光がフェースガラス３０２を透過して出射され発光表示される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような蛍光表示管は、Ａｌメタルバック膜３０６と電子引き出し電極３１１の間に印加する電圧（陽極電圧）を高くすることにより輝度を高めることができる。しかしながら、前述した蛍光表示管では、Ａｌメタルバック膜３０６と電子引き出し電極３１１の間に２０ｋＶを超える電圧を印加すると、ガラス管３０１の管壁から電子引き出し電極３１１やグリッドハウジング３１４への放電が生じ、電子引き出し電極３１１に一瞬異常な正の高電圧が印加されるという現象が発生することがあった。
【００１０】
電子引き出し電極３１１にこの異常電圧が印加されると、基板電極３１２と電子引き出し電極３１１との間に異常な高電界が生じ、電界放出型電子放出材料３１０が多量の電子を放出する結果、陰極を流れる電流が異常に増加して陰極を構成する電界放出型材料が加熱され、急激な温度上昇により損傷を受けるため、陽極電圧の高電圧化による輝度向上が困難であった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、電子引き出し電極への異常な高電圧の印加を防止して陰極の損傷を抑止するとともに、発光輝度の向上が可能な蛍光表示管及びその駆動方法並びに駆動回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、外囲器内に蛍光体が被着した陽極と、この陽極と対向して配置された電界放出型電子放出材料からなる陰極と、陽極と陰極との間に配置された電子引き出し電極とを有し、陰極から放出された電子を蛍光体に衝突させて発光させる蛍光表示管において、外囲器内に少なくとも電子引き出し電極より陽極側に延在し、陽極に対向した開口部を有する筒状電極を備え、電子引き出し電極は、この筒状電極の内側に筒状電極から離間して配置され、筒状電極は、グランド電位に接続され、開口部は、電子引き出し電極よりも大きく、かつ、陽極と対向する面に何も設けられていないていることによって特徴づけられる。
【００１２】
また、本発明にかかる蛍光表示管の駆動方法は、前述した蛍光表示管の筒状電極をグランド電位とし、電子引き出し電極をグランド電位を中心とする所定範囲内の電位とし、陰極を電子引き出し電極の電位よりも負側の所定の負電位とし、陽極を電子引き出し電極の電位よりも正側の所定の正電位とすることによって特徴づけられる。この蛍光表示管の駆動方法の一構成例は、陰極と電子引き出し電極との間に流れる電流を一定に保つように陰極の電位を制御する。
【００１３】
また、本発明にかかる蛍光表示管の駆動回路は、出力電圧をグランド電位を中心とする所定範囲内で変更可能な第１の直流電源と、所定の負電圧を出力する第２の直流電源と、所定の正電圧を出力する第３の直流電源とを備え、筒状電極は回路のグランドに接続され、第１の直流電源は電子引き出し電極に接続され、第２の直流電源は陰極に接続され、第３の直流電源は陽極に接続されていることによって特徴づけられる。
【００１４】
また、駆動回路の一構成例は、出力電圧をグランド電位を中心とする所定範囲内で変更可能な第１の直流電源と、電圧変更可能に構成された負電圧を出力する第２の直流電源と、所定の正電圧を出力する第３の直流電源と、電子引き出し電極と陰極の間を流れる電流を検出し、この電流が所定の電流値を保つように第２の直流電源の出力電圧を制御する制御回路とを備え、筒状電極は回路のグランドに接続され、第１の直流電源は電子引き出し電極に接続され、第２の直流電源は陰極に接続され、第３の直流電源は陽極に接続されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図を用いてこの発明の実施の形態を説明する。
はじめに、本発明の蛍光表示管における第１の実施の形態について説明する。図１は、この実施の形態にかかる蛍光表示管の構成を示す断面図である。同図において、この蛍光表示管は、例えば、直径約２０ｍｍ、長さ約５０ｍｍの円筒形のガラス管１０１の一端に透光性を有するフェースガラス１０２が低融点フリットガラスで接着固定され、他端に複数のリードピン１０３ａ〜１０３ｃが挿通されると共に排気管１０４ａが一体的に形成されたステムガラス１０４が溶着されて形成された真空容器（外囲器）を有し、真空容器内は１０^-3〜１０^-4Ｐａ程度の圧力に真空排気されている。
【００１６】
フェースガラス１０２の真空容器内の表面には、蛍光体１０５と蛍光体１０５が被着した陽極となるＡｌメタルバック膜１０６とからなる蛍光面が形成されている。ここで、蛍光体１０５は、例えば、白色蛍光体となるＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ＋Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ混合蛍光体を溶媒に溶かしたペーストをフェースガラス１０２の真空容器内となる表面に２０μｍ程度の厚さで印刷塗布した後、加熱焼成して形成する。Ａｌメタルバック膜１０６は、蛍光体１０５の表面に蒸着により厚さ１００〜１５０ｎｍ程度にアルミニウム膜を成膜して形成する。Ａｌメタルバック膜１０６は、ステムガラス１０４に設けられた陽極用のリードピン（図示せず）を介して陽極電圧を印加可能に構成されている。
【００１７】
また、真空容器内には、Ａｌメタルバック膜１０６と対向して配置した電界放出型電子放出材料１１０からなる陰極と、Ａｌメタルバック膜１０６と電界放出型電子放出材料１１０との間に配置した電子引き出し電極１１１と、電子引き出し電極１１１が内側となり開口部がＡｌメタルバック膜１０６側となるように配置した筒状電極１２０とが設けられている。
【００１８】
電界放出型電子放出材料１１０は、カーボンナノチューブの集合体からなる長さ数十μｍ〜数ｍｍの針形状の柱状グラファイトであり、長手方向をほぼ蛍光面の方向に向けて導電性接着剤により基板電極１１２上面の約３ｍｍφの領域に固定されている。この柱状グラファイトは、カーボンナノチューブがほぼ同一方向を向いて集合した構造体であり、ヘリウムガス中で２本の炭素電極を１〜２ｍｍ程度離した状態で直流アーク放電を発生させることにより、陰極側の炭素電極先端に形成される堆積物柱から得られる。この堆積物柱は、グラファイトの多結晶体からなる外側の固い殻と、その内側のもろくて黒い芯の２つの領域から構成されており、内側の芯は堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の組織をもっている。この繊維状の組織が上述した柱状グラファイトであり、堆積物柱を切り出すことなどにより、柱状グラファイトを得ることができる。
【００１９】
基板電極１１２は、外形が円柱状で、セラミック基板１１３上の中央部に配置されている。この基板電極１１２は、一部がセラミック基板１１３に設けられた図示されない貫通穴を通してセラミック基板１１３の下側に引き出されており、陰極用のリードピン１０３ａに接続されている。
【００２０】
電子引き出し電極１１１は、メッシュ状のステンレス板であり、外形が円柱状で頂部に円形の開口部を有するステンレス製キャップであるグリッドハウジング１１４の開口部に溶接で取り付けられている。グリッドハウジング１１４は、電子引き出し電極１１１と電界放出型電子放出材料１１０の間が所定間隔となるとともに、開口部の中心が基板電極１１２の中心と一致するようにセラミック基板１１３に取り付けられるとともに、電子引き出し電極用のリードピン１０３ｂに接続されている。
【００２１】
ここでは、セラミック基板１１３から電界放出型電子放出材料１１０頂部までの高さを８ｍｍとし、セラミック基板１１３から電子引き出し電極１１１までの高さを９ｍｍとして、陰極と電子引き出し電極の間の距離が１ｍｍとなるようにした。また、グリッドハウジング１１４の外径を７．６ｍｍとした。なお、セラミック基板１１３から電界放出型電子放出材料１１０頂部までの高さと、セラミック基板１１３から電子引き出し電極１１１までの高さはこれに限られるものではなく、使用する基板電極１１２や電界放出型電子放出材料１１０によって様々な値を取り得ることは言うまでもない。
【００２２】
例えば、ＣＶＤ法によって金属板をナノチューブ状繊維で膜状に覆った電界放出型電子放出源を電界放出型電子放出材料１１０として用いた場合、金属板が基板電極１１２を兼ねるので、セラミック基板１１３から電界放出型電子放出材料１１０頂部までの高さが０．２ｍｍ程度となる。このように、セラミック基板１１３からの高さは様々な値とすることができるが、陰極と電子引き出し電極の間の距離は０．５〜１．５ｍｍの範囲とすることが望ましい。これは、０．５ｍｍ未満では陰極と電子引き出し電極が接触しないようにするために部品の加工精度や組立精度を高くする必要があり、コストアップや歩留り低下につながるためである。また、１．５ｍｍを超えると電子放出に必要な電界強度を得るために電源電圧をより高くする必要があり、コストアップにつながるためである。
【００２３】
筒状電極１２０は、接触することなくグリッドハウジング１１４を内側に収容可能な内径と長さを有するステンレスの筒であり、中心軸がグリッドハウジング１１４の中心軸と一致するように配置されるとともに、筒状電極用のリードピン１０３ｃに接続されている。この場合、筒状電極１２０は外径１４ｍｍ、長さ１３ｍｍの円筒状とした。なお、基板電極１１２とグリッドハウジング１１４を取り付けたセラミック基板１１３と、筒状電極１２０は、これらの電極が所定位置に保持されるように、それぞれ図示しないリードピンにより固定されている。
【００２４】
次に、この蛍光表示管の駆動方法について図２を参照して説明する。図２は、この実施の形態の蛍光表示管を発光させる駆動回路の接続図である。同図において、この駆動回路は、陰極電源１３０と陽極電源１３１を備えている。陰極電源１３０と陽極電源１３１は、共に直流高圧電源であり、正側出力端子と負側出力端子を備え、これらの端子間に直流の高電圧を出力する。陰極電源１３０は、負側出力端子が陰極となる電界放出型電子放出材料１１０に、正側出力端子が駆動回路のグランド（接地）にそれぞれ接続されており、電界放出型電子放出材料１１０に所定の負電圧（陰極電圧）を印加可能に構成されている。
【００２５】
陽極電源１３１は、正側出力端子が陽極となるＡｌメタルバック膜１０６に、負側出力端子が駆動回路のグランドにそれぞれ接続されており、Ａｌメタルバック膜１０６に所定の正電圧（陽極電圧）を印加可能に構成されている。電子引き出し電極１１１と筒状電極１２０は、それぞれ駆動回路のグランド（接地）に接続されている。
【００２６】
このような構成において、陽極電源１３１がＡｌメタルバック膜１０６に所定の陽極電圧を印加した状態で、陰極電源１３０が電界放出型電子放出材料１１０に所定の陰極電圧を印加する。このようにすることにより、電界放出型電子放出材料１１０に高電界が作用して電子が引き出されるとともに、引き出された電子が陰極電圧（負電圧）に反発して電子引き出し電極１１１側に向かい、電子引き出し電極１１１のメッシュ状開口部より放出される。
【００２７】
電子引き出し電極１１１のメッシュ状開口部から放出された電子は、Ａｌメタルバック膜１０６と電子引き出し電極１１１との間に印加された高電圧によって発生した電界によりＡｌメタルバック膜１０６に向かって加速される。加速された電子は、Ａｌメタルバック膜１０６を貫通して蛍光体１０５に衝突する。この結果、蛍光体１０５は電子衝撃で励起し、蛍光体１０５に応じた発光色で発光する。この発光がフェースガラス１０２を透過して出射され発光表示される。
【００２８】
このような駆動方法により、陽極電圧を１０ｋＶ〜４０ｋＶの範囲で変化させガラス管壁からの放電の有無を確認した。この場合、陰極電圧は、−２．５ｋＶ〜−４．０ｋＶの範囲とした。その結果、図６で示した筒状電極のない従来の蛍光表示管では、陽極電圧が２０ｋＶより高くなるとガラス管壁からの放電が生じることがあったが、この実施の形態の蛍光表示管では陽極電圧を４０ｋＶまで高くしてもガラス管壁からの放電が生じなかった。
【００２９】
このような筒状電極によってガラス管壁からの放電が防止できる理由を説明する。図６で示した従来の蛍光表示管では、電界放出型電子放出材料から放出され電子引き出し電極を通過した電子の内、ガラス管壁方向の速度成分が大きい電子がガラス管壁に衝突する。この電子は数ｋｅＶのエネルギーを持つので、ガラス管壁に衝突するとガラス管壁から衝突した電子を上回る数の２次電子が放出され、衝突した部分が正に帯電する。ガラス管壁は絶縁性なので帯電した部分から電荷が逃げず、電子衝突による帯電電圧（正電位）の上昇が続き、ついにはガラス管壁と電子引き出し電極あるいはグリッドハウジングとの間で放電が生じる。
【００３０】
一方、この実施の形態の蛍光表示管は、図１で示したように電子引き出し電極１１１の周囲に筒状電極１２０が配置されているので、電子引き出し電極１１１を通過した電子の内、従来近傍のガラス管壁に衝突していたガラス管壁方向の速度成分が大きい電子が筒状電極１２０により遮られるため、電子引き出し電極１１１近傍のガラス管壁への衝突が防止される。このため、電子引き出し電極１１１近傍のガラス管壁が帯電しないので、ガラス管壁からの放電そのものが防止できる。
【００３１】
この実施の形態によれば、陽極電圧を３０〜４０ｋＶに上げてもガラス管壁から電子引き出し電極１１１への放電が発生しないので、電界放出型電子放出材料１１０を損傷することなく輝度を向上することが可能である。また、放電による電子引き出し電極１１１への異常電圧印加の恐れがないので、電子引き出し電極１１１と電界放出型電子放出材料１１０の間隔を短くでき、陰極電圧を低くすることが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の蛍光表示管における参考例について説明する。図３は、参考例にかかる蛍光表示管の構成を示す断面図である。この参考例の蛍光表示管が前述した図１の蛍光表示管と異なる点は、筒状電極２２０のＡｌメタルバック膜２０６側の開口部をメッシュ状としたことである。この場合、筒状電極２２０の一端にメッシュ状のステンレス板２２１を溶接により固定し、一方の開口部をメッシュ状とした。この蛍光表示管の駆動方法は、第１の実施の形態で説明した駆動方法と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
この蛍光表示管によれば、筒状電極２２０のＡｌメタルバック膜２０６側の開口部に導体からなるメッシュ状部材が設けられているので、電子引き出し電極２１１近傍のガラス管壁からの放電防止に加えて、陽極や陽極近傍のガラス管壁など上方から電子引き出し電極２１１やグリッドハウジング２１４への放電を阻止することができる。このため、陽極電圧を陽極からの放電が発生する可能性のある４０ｋＶ以上とした場合でも、電界放出型電子放出材料２１０の損傷を防止することができる。また、メッシュ状部材により陽極からの高電界がシールドされるので、４０ｋＶを超える陽極電圧を印加したときに発生する電界放出型電子放出材料２１０からの不要な電子放出を抑止することができる。よって、さらに輝度を向上することができる。
【００３４】
第１及び参考例では筒状電極を円筒状としたが、少なくとも電子引き出し電極（１１１，２１１）を収容可能な筒状であればこれに限られるものではない。例えば、断面形状は楕円や多角形などであってもよく、筒部の一部がメッシュ状であってもよい。また、構成材料はステンレスに限られるものではなく、他の導電性材料でもよい。なお、筒状電極以外の構成部材は、図６に示した従来例と同じものを用いたが、これらの部材を周知の蛍光表示管で用いられている部材と置き換えてもよい。例えば、電界放出型電子放出材料は、アーク放電によって得られるカーボンナノチューブを含む柱状グラファイトに限られるものではなく、例えばＣＶＤ法のような他の周知の製造方法により作成したカーボンナノチューブを用いてもよい。また、カーボンナノチューブに限られるものではなく、電界放出型電子源として使用できる他の周知の材料でもよい。
【００３５】
次に、本実施の形態にかかる蛍光表示管の第２の駆動方法について、図１の蛍光表示管を例に図４を参照して説明する。図４は、第２の駆動方法に用いる駆動回路の接続図であり、図２と同符号は同一部分を示す。この駆動回路が図２で示した駆動回路と異なる点は、電子引き出し電極１１１にグランド電位を中心とする所定範囲内の予め設定した直流電圧を印加する電子引き出し電極電源１３２を備えていることである。ここで、電子引き出し電極電源１３２は、２つの出力端子を備え、一方の出力端子が電子引き出し電極１１１に、他方の出力端子がグランドにそれぞれ接続されており、電子引き出し電極１１１にグランド電位を中心とする所定範囲内の予め設定した直流電圧を出力するように構成されている。この場合、電子引き出し電極電源１３２として、例えば出力電圧が−５０Ｖ〜＋５０Ｖの間で変更可能な直流電源を用いる。
【００３６】
このように構成したので、電子引き出し電極電源１３２を用いて電子引き出し電極１１１の電位を変化させることにより、筒状電極１２０と電子引き出し電極１１１との電位差により陽極に照射される電子流を広げたり、収束させたりすることが可能となり、発光領域の拡大や縮小の調節を行うことができる。例えば、筒状電極１２０の電位が０Ｖ（グランド電位）の場合、電子引き出し電極１１１が負電位になると電子流が広がって発光領域が拡大し、正電位になると電子流が収束し発光領域が縮小する。よって、この駆動方法によれば、第１の実施の形態で説明した駆動方法と同様の輝度向上効果に加えて、発光領域の面積を容易に調整することが可能となる効果が得られる。なお、ここでは、図１の蛍光表示管を例に説明したが、図３の蛍光表示管に適用しても同様の効果が得られる。
【００３７】
次に、本実施の形態にかかる蛍光表示管の第３の駆動方法について、図１の蛍光表示管を例に図５を参照して説明する。図５は、第３の駆動方法に用いる駆動回路の接続図であり、図４と同符号は同一部分を示す。この駆動回路が図４で示した駆動回路と異なる点は、陰極電源１３３が電圧変更可能に構成されていることと、電子引き出し電極１１１と陰極となる電界放出型電子放出材料１１０の間を流れる電流を検出し、この電流が所定の電流値を保つように陰極電源１３３の出力電圧を制御する陰極電源制御回路１３４を備えていることである。
【００３８】
この場合、陰極電源１３３は電界放出型電子放出材料１１０に印加される電圧が−２．５ｋＶ〜−４．０ｋＶの範囲で変更可能に構成されている。また、陰極電源制御回路１３４は、電子引き出し電極電源１３２のグランド側出力端子とグランドの間に流れる電流をこれらの間に配置した電流検出抵抗１３５の両端の電圧により検出し、陰極電源制御回路１３４内に設けられた基準電圧と比較し、両者が一致するように陰極電源１３３の出力電圧を制御するように構成されている。なお、図５に示す駆動回路は一例であり、陰極となる電界放出型電子放出材料１１０と電子引き出し電極１１１との間に流れる電流を一定に保つように電界放出型電子放出材料１１０の電位を制御するものであれば何でもよい。
【００３９】
このように構成したので、電子引き出し電極１１１と陰極となる電界放出型電子放出材料１１０の間を流れる電流を所定値に保つことができる。ここで、陰極となる電界放出型電子放出材料１１０から放出された電子の電子引き出し電極１１１に流れ込む量と陽極となるＡｌメタルバック膜１０６に流れ込む量の分配率はほぼ一定である。よって、電子引き出し電極１１１と陰極となる電界放出型電子放出材料１１０の間を流れる電流を所定値に保つことにより、陽極となるＡｌメタルバック膜１０６と陰極となる電界放出型電子放出材料１１０の間を流れる電流（陽極電流）を一定に保つことができる。これにより、輝度を安定化することができる。
【００４０】
また、電界放出型電子放出材料１１０から放出される電子の量は、電界放出型電子放出材料１１０と電子引き出し電極１１１との間の電位差により変わるので、発光領域の面積を調整するため電子引き出し電極電源１３２の出力電圧を変更すると結果として輝度が変化するが、この駆動方法によれば、上述したように陰極電源１３３の出力電圧が制御され、陽極電流を一定に保つことができるので発光領域の面積を調整しても輝度の変化が生じない。よって、この駆動方法によれば、第２の駆動方法の効果に加えて、輝度を安定化する効果が得られる。なお、ここでは、図１の蛍光表示管を例に説明したが、図３の蛍光表示管に適用しても同様の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる蛍光表示管は、外囲器内に少なくとも電子引き出し電極より陽極側に延在し、陽極に対向した開口部を有する筒状電極を備えたので、電子引き出し電極から放出される電子が近傍のガラス管壁に衝突してガラス管壁を帯電させることがない。このため、ガラス管壁から電子引き出し電極への放電をなくすことができるので、電界放出型電子放出材料を損傷させることなく陽極電圧の高電圧化による輝度向上を図ることができる。
【００４２】
また、電子引き出し電極は、この筒状電極の内側に筒状電極から離間して配置されているので、ガラス管壁から電子引き出し電極への放電をなくすことができるので、電界放出型電子放出材料を損傷させることなく陽極電圧の高電圧化による輝度向上を図ることができる。また、参考例によれば、電子引き出し電極と離間した筒状電極の陽極側に対向した開口部にメッシュ状の導電性部材を備えたので、筒状電極がシールドとなり陽極や陽極近傍のガラス管壁からの放電から電子引き出し電極を保護することができる。このため、さらに陽極電圧を高めることができるので、より一層の輝度向上を図ることができる。
【００４３】
また、本発明にかかる蛍光表示管の駆動方法は、電子引き出し電極にグランド電位を中心とする所定範囲内の予め設定した直流電圧を印加するので、輝度向上に加え、陽極に照射される電子流を広げたり、収束させたりすることが可能となり、発光領域の拡大や縮小の調節を行うことができる。また、陰極と電子引き出し電極との間に流れる電流を一定に保つように陰極の電位を制御するようにしたので、陽極電流を一定に保つことができ、輝度を安定化する効果が得られる。
【００４４】
また、本発明にかかる蛍光表示管の駆動回路は、電子引き出し電極にグランド電位を中心とする所定範囲内の予め設定した直流電圧を印加する電子引き出し電極電源を備えたので、陽極に照射される電子流を広げたり、収束させたりすることが可能となり、輝度向上に加え、発光領域の拡大や縮小の調節を行うことができる。また、電圧変更可能な陰極電源と、陰極と電子引き出し電極との間に流れる電流を一定に保つように陰極電源を制御する制御回路とを備えたので、陽極電流を一定に保つことができ、輝度を安定化する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の構成を示す断面図である。
【図２】図１の蛍光表示管を発光させる駆動回路の接続図である。
【図３】参考例にかかる蛍光表示管の構成を示す断面図である。
【図４】第２の駆動方法に用いる駆動回路の接続図である。
【図５】第３の駆動方法に用いる駆動回路の接続図である。
【図６】従来の蛍光表示管の構成を示す断面図である。
【図７】図６の蛍光表示管を発光させる駆動回路の接続図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１…ガラス管、１０２，２０２，３０２…フェースガラス、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，２０２ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，３０３ａ，３０３ｂ…リードピン、１０４，２０４，３０４…ステムガラス、１０４ａ，２０４ａ，３０４ａ…排気管、１０５，２０５，３０５…蛍光体、１０６，２０６，３０６…Ａｌメタルバック膜、１１０，２１０，３１０…電界放出型電子放出材料、１１１，２１１，３１１…電子引き出し電極、１１２，２１２，３１２…基板電極、１１３，２１３，３１３…セラミック基板、１１４，２１４，３１４…グリッドハウジング、１２０，２２０…筒状電極、１３０，１３３，３３０…陰極電源、１３１，３３１…陽極電源、１３２…電子引き出し電極電源、１３４…陰極電源制御回路、１３５…電流検出抵抗、２２１…メッシュ状のステンレス板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluorescent display tube, a driving method thereof, and a driving circuit.
[0002]
[Prior art]
The fluorescent display tube is an electron tube that uses light emitted by causing electrons emitted from an electron emission portion to collide with a fluorescent substance in a vacuum container at least one of which is transparent. As this fluorescent display tube, a triode structure having a grid for controlling the action of electrons is most often used. Conventionally, a filament cathode that emits thermoelectrons by energization heating has been used for the electron emission portion of a fluorescent display tube. Recently, carbon nanotubes have been used as a material for dramatically improving the brightness of a fluorescent display tube. A fluorescent display tube using an electron emission material such as a field emission type electron emission material has been proposed and attracted attention.
[0003]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of such a fluorescent display tube. In this figure, in this fluorescent display tube, a face glass 302 having translucency is bonded and fixed to one end of a cylindrical glass tube 301 with a low melting point frit glass, and a plurality of lead pins 303a and 303b are inserted into the other end. In addition, it has a vacuum container (envelope) formed by welding a stem glass 304 integrally formed with an exhaust pipe 304a. On the surface of the face glass 302 in the vacuum container, a phosphor screen is formed which includes a phosphor 305 and an Al metal back film 306 serving as an anode on which the phosphor 305 is deposited. The Al metal back film 306 is configured such that an anode voltage can be applied via an anode lead pin (not shown) provided on the stem glass 304.
[0004]
Further, in the vacuum container, the cathode made of the field emission electron emission material 310 disposed opposite to the Al metal back film 306 and the Al metal back film 306 and the field emission electron emission material 310 are arranged. An electron extraction electrode 311 is provided. The field emission electron-emitting material 310 is, for example, needle-shaped columnar graphite made of an aggregate of carbon nanotubes and having a length of several tens of μm to several mm, and a conductive adhesive with the longitudinal direction substantially directed to the phosphor screen. Is fixed on the substrate electrode 312. The substrate electrode 312 has a cylindrical outer shape and is arranged at the center on the ceramic substrate 313. A part of the substrate electrode 312 is drawn to the lower side of the ceramic substrate 313 through a through hole (not shown) provided in the ceramic substrate 313, and is connected to the lead pin 303a for the cathode.
[0005]
The electron extraction electrode 311 is a mesh-like stainless steel plate, and is attached by welding to an opening of a grid housing 314 that is a stainless steel cap having a cylindrical outer shape and a circular opening at the top. The grid housing 314 is attached to the ceramic substrate 313 so that there is a predetermined distance between the electron extraction electrode 311 and the field emission electron emission material 310, and is connected to a lead pin 303b for the electron extraction electrode.
[0006]
Next, a method for driving the fluorescent display tube will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a connection diagram of a drive circuit for causing the fluorescent display tube to emit light. In the figure, this drive circuit includes a cathode power source 330 and an anode power source 331. The cathode power source 330 and the anode power source 331 are both DC high-voltage power sources, and have a positive output terminal and a negative output terminal, and output a DC high voltage between these terminals. The cathode power supply 330 has a negative output terminal connected to a field emission electron emission material 310 whose cathode is a cathode, and a positive output terminal connected to a ground (ground) of a driving circuit. A predetermined negative voltage (cathode voltage) is applied to the cathode. ) Can be applied.
[0007]
The anode power source 331 is connected to the Al metal back film 306 whose positive output terminal is the anode and the negative output terminal is connected to the ground of the drive circuit, so that a predetermined positive voltage (anode voltage) can be applied to the anode. It is configured. Further, the electron extraction electrode 311 is connected to the ground of the drive circuit via the grid housing 314. In such a configuration, when the anode power source 331 applies a positive voltage of about 10 to 40 kV to the anode and the cathode power source 330 applies a negative voltage of about −2.5 to −4.0 kV to the cathode, field emission is performed. A high electric field acts on the mold electron emission material 310 to extract electrons. The extracted electrons are repelled by the negative voltage of the cathode, travel toward the electron extraction electrode 311, and are emitted from the mesh-shaped opening of the electron extraction electrode 311.
[0008]
Electrons emitted from the mesh opening of the electron extraction electrode 311 are accelerated toward the Al metal back film 306 by an electric field generated by a high voltage applied between the Al metal back film 306 and the electron extraction electrode 311. The The accelerated electrons pass through the Al metal back film 306 and collide with the phosphor 305. As a result, the phosphor 305 is excited by electron impact and emits light with a light emission color corresponding to the phosphor 305. This emitted light is transmitted through the face glass 302 to be emitted and displayed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In such a fluorescent display tube, the luminance can be increased by increasing the voltage (anode voltage) applied between the Al metal back film 306 and the electron extraction electrode 311. However, in the above-described fluorescent display tube, when a voltage exceeding 20 kV is applied between the Al metal back film 306 and the electron extraction electrode 311, discharge from the tube wall of the glass tube 301 to the electron extraction electrode 311 and the grid housing 314 occurs. In some cases, an abnormal positive high voltage is applied to the electron extraction electrode 311 for a moment.
[0010]
When this abnormal voltage is applied to the electron extraction electrode 311, an abnormal high electric field is generated between the substrate electrode 312 and the electron extraction electrode 311, and the field emission electron emission material 310 emits a large amount of electrons, resulting in the cathode The field emission material constituting the cathode is heated by abnormally increasing the current flowing through the electrode and is damaged by a rapid temperature rise, so that it is difficult to improve the luminance by increasing the anode voltage.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent the application of an abnormally high voltage to the electron extraction electrode to suppress damage to the cathode and improve the light emission luminance. An object of the present invention is to provide a fluorescent display tube, a driving method thereof, and a driving circuit.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the present invention provides an anode in which a phosphor is deposited in an envelope, a cathode made of a field emission electron-emitting material disposed opposite to the anode, and the anode and the cathode. A fluorescent display tube that emits light emitted from a cathode by colliding with an electron emitted from a cathode, and extends at least from the electron extraction electrode to the anode side. A cylindrical electrode having an opening facing the anode, and the electron extraction electrode is disposed inside the cylindrical electrode so as to be separated from the cylindrical electrode, and the cylindrical electrode is connected to a ground potential., The opening is larger than the electron extraction electrode, and nothing is provided on the surface facing the anodeIs characterized by.
[0012]
The fluorescent display tube driving method according to the present invention includes the above-described cylindrical electrode of the fluorescent display tube as a ground potential, the electron extraction electrode as a potential within a predetermined range centered on the ground potential, and the cathode as an electron extraction electrode. This is characterized by a predetermined negative potential on the negative side with respect to the potential and a positive potential on the positive side with respect to the potential of the electron extraction electrode. In one configuration example of the driving method of the fluorescent display tube, the potential of the cathode is controlled so that the current flowing between the cathode and the electron extraction electrode is kept constant.
[0013]
The fluorescent display tube driving circuit according to the present invention includes a first DC power supply capable of changing an output voltage within a predetermined range centered on a ground potential, and a second DC power supply that outputs a predetermined negative voltage. And a third DC power source that outputs a predetermined positive voltage, the cylindrical electrode is connected to the circuit ground, the first DC power source is connected to the electron extraction electrode, and the second DC power source is connected to the cathode And the third DC power supply is characterized by being connected to the anode.
[0014]
Also, one configuration example of the drive circuit includes a first DC power source that can change the output voltage within a predetermined range centered on the ground potential, and a second DC power source that outputs a negative voltage that can be changed in voltage. And a third DC power supply that outputs a predetermined positive voltage, and a current flowing between the electron extraction electrode and the cathode, and the output voltage of the second DC power supply is set so that the current maintains a predetermined current value. A control circuit for controlling, the cylindrical electrode is connected to the ground of the circuit, the first DC power source is connected to the electron extraction electrode, the second DC power source is connected to the cathode, and the third DC power source is the anode It is connected to the.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the fluorescent display tube of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the fluorescent display tube according to this embodiment. In this figure, this fluorescent display tube has, for example, a face glass 102 having translucency bonded to and fixed to one end of a cylindrical glass tube 101 having a diameter of about 20 mm and a length of about 50 mm with a low melting point frit glass. A vacuum vessel (envelope) is formed by welding a stem glass 104 into which a plurality of lead pins 103a to 103c are inserted and an exhaust pipe 104a is integrally formed.^-3-10^-FourIt is evacuated to a pressure of about Pa.
[0016]
On the surface of the face glass 102 in the vacuum container, a phosphor screen is formed that includes a phosphor 105 and an Al metal back film 106 that serves as an anode on which the phosphor 105 is deposited. Here, the phosphor 105 is, for example, a white phosphor.₂O₂S: Tb + Y₂O_Three: A paste prepared by dissolving Eu mixed phosphor in a solvent is printed and applied on the surface of the face glass 102 in a vacuum container with a thickness of about 20 μm, followed by heating and baking. The Al metal back film 106 is formed by depositing an aluminum film with a thickness of about 100 to 150 nm on the surface of the phosphor 105 by vapor deposition. The Al metal back film 106 is configured to be capable of applying an anode voltage via an anode lead pin (not shown) provided on the stem glass 104.
[0017]
Further, in the vacuum vessel, a cathode made of a field emission electron emission material 110 arranged opposite to the Al metal back film 106 and an Al metal back film 106 and the field emission electron emission material 110 are arranged. An electron extraction electrode 111 and a cylindrical electrode 120 arranged so that the electron extraction electrode 111 is inside and the opening is on the Al metal back film 106 side are provided.
[0018]
The field emission type electron emitting material 110 is a needle-like columnar graphite having a length of several tens of μm to several mm made of an aggregate of carbon nanotubes, and a substrate is formed by a conductive adhesive with the longitudinal direction substantially directed to the fluorescent screen. The upper surface of the electrode 112 is fixed to an area of about 3 mmφ. This columnar graphite is a structure in which carbon nanotubes are gathered in substantially the same direction, and a DC arc discharge is generated in a state where two carbon electrodes are separated by about 1 to 2 mm in helium gas. It is obtained from the deposit pillar formed at the tip of the carbon electrode. This sediment pillar is composed of two regions: an outer hard shell made of graphite and a brittle and black core inside. The inner core is a fiber extending in the length direction of the sediment pillar. Have a tissue. This fibrous structure is the above-described columnar graphite, and columnar graphite can be obtained by cutting out a deposit column.
[0019]
The substrate electrode 112 has a cylindrical outer shape and is arranged at the center on the ceramic substrate 113. A part of the substrate electrode 112 is drawn to the lower side of the ceramic substrate 113 through a through hole (not shown) provided in the ceramic substrate 113, and is connected to the lead pin 103a for the cathode.
[0020]
The electron extraction electrode 111 is a mesh-like stainless steel plate, and is attached by welding to an opening of a grid housing 114 that is a stainless steel cap having a cylindrical outer shape and a circular opening at the top. The grid housing 114 is attached to the ceramic substrate 113 such that the electron extraction electrode 111 and the field emission electron emission material 110 have a predetermined distance, and the center of the opening coincides with the center of the substrate electrode 112. The lead electrode 103b is connected to a lead electrode.
[0021]
Here, the height from the ceramic substrate 113 to the top of the field emission electron emission material 110 is 8 mm, the height from the ceramic substrate 113 to the electron extraction electrode 111 is 9 mm, and the distance between the cathode and the electron extraction electrode is 1 mm. It was made to become. The outer diameter of the grid housing 114 was 7.6 mm. Note that the height from the ceramic substrate 113 to the top of the field emission electron emission material 110 and the height from the ceramic substrate 113 to the electron extraction electrode 111 are not limited to this, and the substrate electrode 112 and the field emission electron to be used are not limited thereto. It goes without saying that various values can be obtained depending on the release material 110.
[0022]
For example, when a field emission electron emission source in which a metal plate is covered with a nanotube fiber by a CVD method is used as the field emission electron emission material 110, the metal plate also serves as the substrate electrode 112. The height to the top of the field emission electron emission material 110 is about 0.2 mm. As described above, the height from the ceramic substrate 113 can be various values, but the distance between the cathode and the electron extraction electrode is preferably in the range of 0.5 to 1.5 mm. This is because if it is less than 0.5 mm, it is necessary to increase the processing accuracy and assembly accuracy of the parts in order to prevent the cathode and the electron extraction electrode from contacting each other, leading to an increase in cost and a decrease in yield. Further, if it exceeds 1.5 mm, it is necessary to increase the power supply voltage in order to obtain the electric field strength necessary for electron emission, leading to an increase in cost.
[0023]
The cylindrical electrode 120 is a stainless steel cylinder having an inner diameter and a length that can accommodate the grid housing 114 inside without contacting, and is arranged so that the central axis coincides with the central axis of the grid housing 114, It is connected to a lead pin 103c for a cylindrical electrode. In this case, the cylindrical electrode 120 was a cylindrical shape having an outer diameter of 14 mm and a length of 13 mm. The ceramic substrate 113 to which the substrate electrode 112 and the grid housing 114 are attached, and the cylindrical electrode 120 are fixed by lead pins (not shown) so that these electrodes are held at predetermined positions.
[0024]
Next, a method for driving the fluorescent display tube will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a connection diagram of a drive circuit for emitting light from the fluorescent display tube of this embodiment. In the figure, the drive circuit includes a cathode power supply 130 and an anode power supply 131. The cathode power supply 130 and the anode power supply 131 are both DC high-voltage power supplies, and have a positive output terminal and a negative output terminal, and output a high DC voltage between these terminals. The cathode power supply 130 has a negative output terminal connected to the field emission electron emitting material 110 whose cathode is the cathode and a positive output terminal connected to the ground (ground) of the drive circuit. The negative voltage (cathode voltage) can be applied.
[0025]
The anode power supply 131 has a positive output terminal connected to the Al metal back film 106 whose anode is the anode, and a negative output terminal connected to the ground of the drive circuit. A predetermined positive voltage (anode voltage) is applied to the Al metal back film 106. Can be applied. The electron extraction electrode 111 and the cylindrical electrode 120 are each connected to the ground (ground) of the drive circuit.
[0026]
In such a configuration, the cathode power supply 130 applies a predetermined cathode voltage to the field emission electron emission material 110 in a state where the anode power supply 131 applies a predetermined anode voltage to the Al metal back film 106. By doing so, a high electric field acts on the field emission electron emission material 110 and electrons are extracted, and the extracted electrons repel the cathode voltage (negative voltage) toward the electron extraction electrode 111 side. It is emitted from the mesh opening of the electron extraction electrode 111.
[0027]
Electrons emitted from the mesh-shaped opening of the electron extraction electrode 111 are accelerated toward the Al metal back film 106 by an electric field generated by a high voltage applied between the Al metal back film 106 and the electron extraction electrode 111. The The accelerated electrons pass through the Al metal back film 106 and collide with the phosphor 105. As a result, the phosphor 105 is excited by electron impact and emits light with a light emission color corresponding to the phosphor 105. This emitted light is transmitted through the face glass 102 and emitted and displayed.
[0028]
By such a driving method, the anode voltage was changed in the range of 10 kV to 40 kV, and the presence or absence of discharge from the glass tube wall was confirmed. In this case, the cathode voltage was in the range of −2.5 kV to −4.0 kV. As a result, in the conventional fluorescent display tube without the cylindrical electrode shown in FIG. 6, discharge from the glass tube wall may occur when the anode voltage is higher than 20 kV. In the fluorescent display tube of this embodiment, however, Even when the anode voltage was increased to 40 kV, discharge from the glass tube wall did not occur.
[0029]
The reason why discharge from the glass tube wall can be prevented by such a cylindrical electrode will be described. In the conventional fluorescent display tube shown in FIG. 6, among the electrons emitted from the field emission electron emission material and passed through the electron extraction electrode, electrons having a large velocity component in the glass tube wall direction collide with the glass tube wall. Since these electrons have energy of several keV, when they collide with the glass tube wall, more secondary electrons than the collided electrons are emitted from the glass tube wall, and the colliding part is positively charged. Since the glass tube wall is insulative, the electric charge does not escape from the charged portion, the charging voltage (positive potential) continues to rise due to electron collision, and finally a discharge occurs between the glass tube wall and the electron extraction electrode or the grid housing.
[0030]
On the other hand, in the fluorescent display tube of this embodiment, the cylindrical electrode 120 is disposed around the electron extraction electrode 111 as shown in FIG. Since the electron having a large velocity component in the glass tube wall direction that has collided with the glass tube wall is blocked by the cylindrical electrode 120, collision with the glass tube wall near the electron extraction electrode 111 is prevented. For this reason, since the glass tube wall in the vicinity of the electron extraction electrode 111 is not charged, the discharge itself from the glass tube wall can be prevented.
[0031]
According to this embodiment, since the discharge from the glass tube wall to the electron extraction electrode 111 does not occur even when the anode voltage is increased to 30 to 40 kV, the luminance is improved without damaging the field emission electron emission material 110. It is possible. In addition, since there is no fear of applying an abnormal voltage to the electron extraction electrode 111 due to discharge, the distance between the electron extraction electrode 111 and the field emission electron emission material 110 can be shortened, and the cathode voltage can be lowered.
[0032]
  Next, in the fluorescent display tube of the present inventionReference exampleWill be described. FIG.Reference exampleIt is sectional drawing which shows the structure of the fluorescent display tube concerning. thisReference exampleThis fluorescent display tube is different from the fluorescent display tube of FIG. 1 described above in that the opening on the side of the Al metal back film 206 of the cylindrical electrode 220 has a mesh shape. In this case, a mesh-shaped stainless steel plate 221 was fixed to one end of the cylindrical electrode 220 by welding, and one opening was mesh-shaped. Since the driving method of the fluorescent display tube is the same as the driving method described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0033]
According to this fluorescent display tube, since the mesh-shaped member made of a conductor is provided in the opening on the Al metal back film 206 side of the cylindrical electrode 220, it is possible to prevent discharge from the glass tube wall near the electron extraction electrode 211. In addition, discharge to the electron extraction electrode 211 and the grid housing 214 from above such as the anode and the glass tube wall near the anode can be prevented. For this reason, even when the anode voltage is set to 40 kV or more at which discharge from the anode may occur, damage to the field emission electron emission material 210 can be prevented. In addition, since the high electric field from the anode is shielded by the mesh member, unnecessary electron emission from the field emission electron emission material 210 that is generated when an anode voltage exceeding 40 kV is applied can be suppressed. Therefore, the luminance can be further improved.
[0034]
  1st andReference exampleIn this case, the cylindrical electrode is cylindrical. However, the cylindrical electrode is not limited to this as long as it can accommodate at least the electron extraction electrodes (111, 211). For example, the cross-sectional shape may be an ellipse or a polygon, and a part of the cylindrical portion may be a mesh shape. Further, the constituent material is not limited to stainless steel, and other conductive materials may be used. In addition, although constituent members other than the cylindrical electrode are the same as those in the conventional example shown in FIG. 6, these members may be replaced with members used in known fluorescent display tubes. For example, the field emission type electron-emitting material is not limited to columnar graphite including carbon nanotubes obtained by arc discharge, and carbon nanotubes produced by other well-known manufacturing methods such as CVD may be used. . Further, the material is not limited to the carbon nanotube, and other known materials that can be used as a field emission electron source may be used.
[0035]
  next,BookA second driving method of the fluorescent display tube according to the embodiment will be described with reference to FIG. 4 taking the fluorescent display tube of FIG. 1 as an example. FIG. 4 is a connection diagram of a driving circuit used in the second driving method, and the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same parts. The driving circuit is different from the driving circuit shown in FIG. 2 in that an electron extraction electrode power supply 132 for applying a preset DC voltage within a predetermined range centered on the ground potential to the electron extraction electrode 111 is provided. is there. Here, the electron extraction electrode power supply 132 includes two output terminals, one output terminal is connected to the electron extraction electrode 111 and the other output terminal is connected to the ground, and the ground potential is centered on the electron extraction electrode 111. Is configured to output a preset DC voltage within a predetermined range. In this case, for example, a DC power supply that can change the output voltage between −50 V to +50 V is used as the electron extraction electrode power supply 132.
[0036]
With this configuration, by changing the potential of the electron extraction electrode 111 using the electron extraction electrode power source 132, the electron flow applied to the anode can be expanded by the potential difference between the cylindrical electrode 120 and the electron extraction electrode 111. , And the light emitting area can be adjusted to be enlarged or reduced. For example, when the potential of the cylindrical electrode 120 is 0 V (ground potential), when the electron extraction electrode 111 becomes a negative potential, the electron current spreads and the light emitting region expands. To do. Therefore, according to this driving method, in addition to the same luminance improvement effect as that of the driving method described in the first embodiment, an effect of easily adjusting the area of the light emitting region can be obtained. Here, the fluorescent display tube of FIG. 1 has been described as an example, but the same effect can be obtained even when applied to the fluorescent display tube of FIG.
[0037]
  next,BookA third driving method of the fluorescent display tube according to the embodiment will be described with reference to FIG. 5 by taking the fluorescent display tube of FIG. 1 as an example. FIG. 5 is a connection diagram of a driving circuit used in the third driving method, and the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same parts. This drive circuit is different from the drive circuit shown in FIG. 4 in that the cathode power supply 133 is configured to be able to change the voltage, and flows between the electron extraction electrode 111 and the field emission electron emission material 110 serving as the cathode. A cathode power supply control circuit 134 that detects the current and controls the output voltage of the cathode power supply 133 so that the current maintains a predetermined current value is provided.
[0038]
In this case, the cathode power supply 133 is configured such that the voltage applied to the field emission electron emitting material 110 can be changed in the range of −2.5 kV to −4.0 kV. The cathode power supply control circuit 134 detects the current flowing between the ground-side output terminal of the electron lead electrode power supply 132 and the ground by the voltage across the current detection resistor 135 disposed between them, and the cathode power supply control circuit 134. The output voltage of the cathode power supply 133 is controlled so as to match with the reference voltage provided in the inside. Note that the drive circuit shown in FIG. 5 is an example, and the potential of the field emission electron emission material 110 is set so that a current flowing between the field emission electron emission material 110 serving as a cathode and the electron extraction electrode 111 is kept constant. Anything can be used as long as it is controlled.
[0039]
Since it comprised in this way, the electric current which flows between the electron extraction electrode 111 and the field emission type electron emission material 110 used as a cathode can be kept at a predetermined value. Here, the distribution ratio of the amount of electrons emitted from the field emission electron emission material 110 serving as the cathode to flow into the electron extraction electrode 111 and the amount flowing into the Al metal back film 106 serving as the anode is substantially constant. Therefore, by maintaining the current flowing between the electron extraction electrode 111 and the field emission electron emitting material 110 serving as the cathode at a predetermined value, the Al metal back film 106 serving as the anode and the field emission electron emitting material 110 serving as the cathode The current flowing between them (anode current) can be kept constant. Thereby, the luminance can be stabilized.
[0040]
Further, since the amount of electrons emitted from the field emission electron emission material 110 varies depending on the potential difference between the field emission electron emission material 110 and the electron extraction electrode 111, the electron extraction electrode is used to adjust the area of the light emitting region. When the output voltage of the power source 132 is changed, the luminance changes as a result. However, according to this driving method, the output voltage of the cathode power source 133 is controlled as described above, and the anode current can be kept constant. Even if the area is adjusted, the luminance does not change. Therefore, according to this driving method, in addition to the effect of the second driving method, the effect of stabilizing the luminance can be obtained. Here, the fluorescent display tube of FIG. 1 has been described as an example, but the same effect can be obtained even when applied to the fluorescent display tube of FIG.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the fluorescent display tube according to the present invention includes a cylindrical electrode extending at least on the anode side from the electron extraction electrode and having an opening facing the anode in the envelope. Electrons emitted from the electrodes do not collide with nearby glass tube walls and charge the glass tube walls. For this reason, since discharge from the glass tube wall to the electron extraction electrode can be eliminated, the luminance can be improved by increasing the anode voltage without damaging the field emission type electron emission material.
[0042]
  In addition, since the electron extraction electrode is disposed inside the cylindrical electrode so as to be separated from the cylindrical electrode, it is possible to eliminate discharge from the glass tube wall to the electron extraction electrode. The luminance can be improved by increasing the anode voltage without damaging the electrode. Also,According to the reference example:Since the mesh-shaped conductive member is provided in the opening facing the anode side of the cylindrical electrode spaced apart from the electron extraction electrode, the cylindrical electrode serves as a shield and the electron extraction electrode from discharge from the glass tube wall near the anode or anode Can be protected. For this reason, since an anode voltage can be raised further, the brightness | luminance improvement can be aimed at further.
[0043]
In addition, since the fluorescent display tube driving method according to the present invention applies a preset DC voltage within a predetermined range centered on the ground potential to the electron extraction electrode, in addition to improving the luminance, the electron current irradiated to the anode Can be widened or converged, and the expansion or reduction of the light emitting area can be adjusted. Further, since the cathode potential is controlled so as to keep the current flowing between the cathode and the electron extraction electrode constant, the anode current can be kept constant, and the effect of stabilizing the luminance can be obtained.
[0044]
In addition, the drive circuit for the fluorescent display tube according to the present invention includes the electron extraction electrode power source for applying a preset DC voltage within a predetermined range centered on the ground potential to the electron extraction electrode, and therefore the anode is irradiated. It becomes possible to widen or converge the electron flow, and in addition to improving the luminance, it is possible to adjust the expansion or reduction of the light emitting region. In addition, since the cathode power source capable of changing the voltage and a control circuit for controlling the cathode power source so as to keep the current flowing between the cathode and the electron extraction electrode constant, the anode current can be kept constant, The effect of stabilizing the brightness is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a fluorescent display tube according to a first embodiment.
FIG. 2 is a connection diagram of a drive circuit that causes the fluorescent display tube of FIG. 1 to emit light.
[Fig. 3]Reference exampleIt is sectional drawing which shows the structure of the fluorescent display tube concerning.
FIG. 4 is a connection diagram of a driving circuit used in a second driving method.
FIG. 5 is a connection diagram of a driving circuit used in a third driving method.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional fluorescent display tube.
7 is a connection diagram of a drive circuit for causing the fluorescent display tube of FIG. 6 to emit light.
[Explanation of symbols]
101, 201, 301 ... glass tube, 102, 202, 302 ... face glass, 103a, 103b, 103c, 202a, 203b, 203c, 303a, 303b ... lead pin, 104, 204, 304 ... stem glass, 104a, 204a, 304a ... exhaust pipe, 105, 205, 305 ... phosphor, 106, 206, 306 ... Al metal back film, 110, 210, 310 ... field emission electron emission material, 111, 211, 311 ... electron extraction electrode, 112, 212 , 312 ... substrate electrode, 113, 213, 313 ... ceramic substrate, 114, 214, 314 ... grid housing, 120, 220 ... cylindrical electrode, 130, 133, 330 ... cathode power source, 131, 331 ... anode power source, 132 ... Electron extraction electrode power supply, 134... Cathode power supply control circuit 135 ... current detection resistor, 221 ... meshed stainless steel plate.

Claims

外囲器内に蛍光体が被着した陽極と、この陽極と対向して配置された電界放出型電子放出材料からなる陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置された電子引き出し電極とを有し、前記陰極から放出された電子を前記蛍光体に衝突させて発光させる蛍光表示管において、
前記外囲器内に前記陽極に対向した開口部を有する筒状電極を備え、
前記電子引き出し電極は、この筒状電極の内側に前記筒状電極から離間して配置されており、
前記筒状電極は、グランド電位に接続され、
前記開口部は、前記電子引き出し電極よりも大きく、かつ、前記陽極と対向する面に何も設けられていない
ことを特徴とする蛍光表示管。An anode having a phosphor deposited in an envelope; a cathode made of a field emission electron emitting material disposed opposite to the anode; an electron extraction electrode disposed between the anode and the cathode; In a fluorescent display tube that emits light by colliding electrons emitted from the cathode with the phosphor,
A cylindrical electrode having an opening facing the anode in the envelope,
The electron extraction electrode is disposed inside the cylindrical electrode and spaced from the cylindrical electrode,
The cylindrical electrode is connected to a ground potential ,
The fluorescent display tube , wherein the opening is larger than the electron extraction electrode, and nothing is provided on a surface facing the anode .

請求項１記載の蛍光表示管の駆動方法であって、
前記電子引き出し電極をグランド電位を中心とする所定範囲内の電位とし、
前記陰極を前記電子引き出し電極の電位よりも負側の所定の負電位とし、
前記陽極を前記電子引き出し電極の電位よりも正側の所定の正電位とする
ことを特徴とする蛍光表示管の駆動方法。A method for driving a fluorescent display tube according to claim 1 ,
The electron extraction electrode is set to a potential within a predetermined range centered on a ground potential,
The cathode is set to a predetermined negative potential on the negative side of the potential of the electron extraction electrode,
A method of driving a fluorescent display tube , wherein the anode is set to a predetermined positive potential on the positive side of the potential of the electron extraction electrode .

請求項２において、
前記陰極と前記電子引き出し電極との間に流れる電流を一定に保つように前記陰極の電位を制御することを特徴とする蛍光表示管の駆動方法。In claim 2,
A method of driving a fluorescent display tube, characterized by controlling the potential of the cathode so as to keep a current flowing between the cathode and the electron extraction electrode constant .

請求項１記載の蛍光表示管の駆動回路であって、
出力電圧をグランド電位を中心とする所定範囲内で変更可能な第１の直流電源と、所定の負電圧を出力する第２の直流電源と、所定の正電圧を出力する第３の直流電源とを備え、
前記第１の直流電源は、前記電子引き出し電極に接続され、
前記第２の直流電源は、前記陰極に接続され、
前記第３の直流電源は、前記陽極に接続されている
ことを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。 A drive circuit for a fluorescent display tube according to claim 1,
A first DC power supply capable of changing the output voltage within a predetermined range centered on the ground potential; a second DC power supply that outputs a predetermined negative voltage; and a third DC power supply that outputs a predetermined positive voltage; With
The first DC power source is connected to the electron extraction electrode;
The second DC power source is connected to the cathode;
The drive circuit for a fluorescent display tube, wherein the third DC power supply is connected to the anode .

請求項１記載の蛍光表示管の駆動回路であって、
出力電圧をグランド電位を中心とする所定範囲内で変更可能な第１の直流電源と、電圧変更可能に構成された負電圧を出力する第２の直流電源と、所定の正電圧を出力する第３の直流電源と、前記電子引き出し電極と前記陰極の間を流れる電流を検出し、この電流が所定の電流値を保つように前記第２の直流電源の出力電圧を制御する制御回路とを備え、
前記第１の直流電源は、前記電子引き出し電極に接続され、
前記第２の直流電源は、前記陰極に接続され、
前記第３の直流電源は、前記陽極に接続されている
ことを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。A driving circuit for a vacuum fluorescent display according to claim 1 Symbol placement,
A first DC power supply capable of changing the output voltage within a predetermined range centered on the ground potential; a second DC power supply configured to change the voltage; and a second positive DC power supply configured to output a predetermined positive voltage. And a control circuit that detects a current flowing between the electron extraction electrode and the cathode and controls an output voltage of the second DC power supply so that the current maintains a predetermined current value. ,
The first DC power source is connected to the electron extraction electrode;
The second DC power source is connected to the cathode;
The drive circuit for a fluorescent display tube, wherein the third DC power supply is connected to the anode.