JPH0215539A - 真空蛍光発光管とその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高電圧で駆動される光プリンタ用蛍光発光管
やグラフィック蛍光表示管（平面テレビ）等に利用する
ことができる。

［従来の技術］ 特開昭６２−１５４５４１号公報には、蛍光体が被着さ
れた微小発光セグメントを走査方向に一列に配列した蛍
光体ドツトアレイ管が開示されている。この蛍光体ドツ
トアレイ管は、互いに独立した多数のドツト状の陽極セ
グメントを所定間隔をおいて一列に並べ、陽極セグメン
トの列の周囲にプレート状の制御電極を配設した構成と
されている。そして、制御電圧と低圧の陽極電圧によっ
て発光させるべき陽極セグメントを選択し、フィラメン
トから放出された電子を低速で該陽極セグメントに射突
させてドツト状の発光表示を得るものである。

［発明か解決しようとする課題］ １１１１記従来の蛍光発光管によれば、次のような問題
点かあった。

１、陽極セグメントの大きさは１例えば４０×４０μｍ
乃至５０ｘ５０μｍと非常に小さい。さらに、隣接する
陽極セグメントを電気的に絶縁させるために、両陽極セ
グメントの間にはある程度の隙間を設けなければならな
い。従って、このような構造だと、狭いスペースに多数
の陽極セグメントを配設するのは製造技術の面で非常に
困難であった。

２、面述のようなドツトアレイ管をプリンタ用光源とし
て用いると、陽極セグメント数を例えば２０００以上も
の多数にしなければならないが、その場合には１回の走
査における１セグメントあたりの発光時間すなわちデユ
ーティファクタが小さくなってしまう。ところが、従来
は、陽極セクメントを低速電子線で発光駆動させていた
ので、各陽極セグメントの発光輝度が小さくなってしま
うという問題点があった。

本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、
小さなピッチで並設された多数の微小な発光ドツトを高
輝度で発光駆動させることができ、省エネタイプでエネ
ルギー効率のよい簡単な構造の真空蛍光管とその駆動方
法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の真空蛍光発光管は、内部を高真空雰囲気に保持
された外囲器と、前記外囲器内に設けられた電子を放出
する線状陰極と、前記外囲器の背面側の内面に形成され
て前記線状陰極からの電子を制御する背面電極と、前記
外囲器の前面側の内面に形成さねた高電圧用蛍光体層を
有する陽極と、前記線状陰極と前記陽極との間において
内電極と交差する方向に一定間隔で張設された複数本の
金属細線よりなり、前記陽極を多数の発光部分に区画す
る第１制御電極と、前記第１制御電極と前記陽極との間
において第１制御電極の各金属細線と同方行となるよう
に張設された複数本の金属細線よりなり、第１制御電極
を通過した電子ビームを収束させる第２制御電極とを具
備することを特徴としている。

そして、この真空蛍光発光管は、陽極の電圧より低く第
１制御電極の電圧より高い電圧を第２制御電圧に常に印
加することによって駆動することができる。また、複数
に分割された背面電極に線状陰極と同電位又はそれに近
い電位の陰極制御電圧を順次印加することにより選択的
に電子を放出し、前記陰極制御電圧に同期して第１制御
電極の隣接する一対の金属細線に正の制御電圧を印加す
ることにより、前記一対の金属細線によって区画された
陽極の発光部分を選択的に発光駆動させることができる
。

また、本発明の真空蛍光発光管は、前記外囲器と線状陰
極と第１制御電極と第２制御電極に加え、さらに前記外
囲器の前面側の内面に形成された一定幅の帯状透孔部を
有する遮光性被膜の表面に高電圧用蛍光体層を被着して
形成した陽極を備え、前記帯状透孔部によって一定幅の
連続帯状に区画された高電圧用蛍光体層のドツト状の発
光を、外囲器の前面側を通して外部に照射させる構成と
することもできる。

［作用］ 線状陰極に通電して電子を放出させ、ｌｌ！極には正の
高電圧を常時印加しておく。そして、第１制御電極の隣
接する一対の金属細線に正の制御電極を印加し、背面電
極には線状電極と同電位又はそれに近い電位の電圧を印
加して、第１制御電極によって区画された陽極の発光部
分を選択的に発光させる。即ち、前記陰極から放出され
た電子は、背面電極の電界によって進路をはばまれるこ
となく第１制御電極に引かれ、さらに選択された前記対
の金属細線を経て高電圧の印加された陽極に向かう。こ
こで、背面電極に負のカットオフ電圧を印加すれば、線
状陰極から放出された電子は負の電界が線状陰極の周囲
まで形成されるので、陽極に向うことはできない。また
ここで、陽極の電圧よりは低く第１制御電極の電圧より
も高い電圧を第２制御電極に常時印加しておけば、第１
制御電極を通過した電子線は、この第２制御電極によっ
て収束されて陽極の高電圧用蛍光体層に射突する。また
、第２制御電極にこのような中間的な電位を与えておく
ことにより、高電圧の印加された陽極から低電位の第１
制御電極に放電した場合の保護手段を第２制御電極にほ
どこすことにより、第１制御電極に放電を及ぼさないよ
うにすることができる。さて、陽極の高電圧用蛍光体層
は、外囲器の前面側から見ると遮光性被膜の帯状透孔部
によって一定幅の連続帯状に区画されている。そして高
電圧によって高速に加速された前記電子線は、この高電
圧用蛍光体層に射突し、これをドツト状に発光させる。

このドツト状の発光は、外囲器の前面側から外部に照射
される。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図〜第９図によって説明する。

本実施例の真空蛍光発光管は、１本の帯状の陽極をドツ
ト状に発光させるもので、光プリンタの光源として用い
られる。

第１図及び第２図に示すように、真空蛍光発光管１の外
囲器２を構成する細長い矩形状の前面板３の内外一方の
表面（本実施例では内面）には、遮光性被膜としての遮
光マスク４が形成されている。この遮光マスク４は、一
定幅の蛍光体層を形成するために被着するものであり、
スパッタリング法や蒸着法で前面板３に形成したＡ１薄
膜より成り、その中央には、前面板３の長手方向に沿う
一定幅の帯状透孔部５がフォトエツチングによって設け
られている。遮光マスク４はＡｆｉに限らず、黒鉛や低
融点着色ガラスによって形成することもできる。

次に、前記遮光マスク４の上面（遮光マスク４が前面板
３の外面に設けられた時は、前面板３の内面）には、前
記帯状透孔部５を覆フて高電圧用蛍光体層６（以下、蛍
光体層６と呼ぶ。）が被着されている。被着方法は、印
刷精度が必要ないのでスクリーン印刷法を利用できる。

高電圧用蛍光体としては、例えばＺｎＳ：Ａｇ、ＣＩ（
Ｂ）、Ｙ３（Ａ１Ｇａ）　５０１２’：Ｔｂ（Ｇ）、Ｚ
ｎＳ：Ａｇ、Ａ１（８）等をあげることができる。また
、蛍光体層６がフォトリソグラフィ法等で一定幅の帯状
に形成される場合には、遮光マスク４がなくてもよい。

次に、前記蛍光体層６及び遮光マスク４の表面には、Ａ
ｎの薄膜よりなるメタルバック層７が設けられており、
蛍光体層６及びメタルバック層７により陽極８が構成さ
れている。またメタルバック層７の被着は、前記遮光マ
スク４と同様、スパッタリング法やマスク蒸着法を利用
することができる。

次に、前記メタルバック層７の表面にはアノード枠体９
が固定されている。該アノード枠体９の端にはアノード
リード９ａが延出している。

次に、前記前面板３の内面には、セラミック製の枠状の
第１スペーサ１０が、ガラス接着材で固定されている。

第１スペーサ１０は、その外形が前面板３よりも−回り
小さい細長い矩形で、枠の窓部の大きさは前記陽極８乃
至アノード枠体９よりも大きい。また、その厚さは、少
くとも前記アノート枠体９の高さよりも犬きく、ｎ４記
陽極８と後述する第２制御電極１２との距離を定めてい
る。この第１スペーサ１０の上面には略同形の第２スペ
ーサ１１が低融点ガラスで接着されているが、両スペー
サ１０．１１の間には、前記陽極８の長手方向と直角に
交差するように、第２制御電極１２が挟持・固定されて
いる。この第２制御電極１２は、陽８ｉ８に射突する電
子ビームを収束すると共に、高電圧の印加された陽極８
から低電圧部へ放電した場合の保護手段を′ｆＪ２１１
御電極にほどこすことにより、第１制御電極へ放電が及
ぶのを防止する機能を有している。そして第２制御電極
１２は、４２・６合金等の封着金属をフォトエツチング
によって加工し、多数本の金属細線に形成したものであ
り、第４図に示すように、各金属細線はつなぎ１３によ
って電気的に導通されている。また各金属細線は互いに
平行で等間隔となっている。次に、前記第２スペーサ１
１の上面には略同形の第３スペーサ１４が低融点ガラス
で接着されているが、両スペーサ１１．１４の間には第
１制御′１［極１５が挟持・固定されている。この第１
制御′−＝ｔｔＶｉ１５は、帯状の陽極８をドツト状に
区画するとともに、後述する背面型ｇ！１９と共働して
ドツト状の発光部分を選択する機能を有している。そし
て第１制御電極１５は、前記第２中制御電極１２と同一
ピッチの金属細線より成り、第１：し制御電極１５の金
属細線と第２制御電極１２の合金細線は、互いに平行で
上下の位置が一致している。

第４図に示すように、前記第１．第２制御電極１５．１
２及び各スペーサ１０，１１．１４を互いに位置決めし
て固着する際には、治具１６を使用するとよい。まず、
治具１６上の所定位置に、上面にガラス接着材を塗布し
た第１スペーサ１０を固定する。次に第２制御電極１２
の両端部にある位置決め板１２ａの合せ孔１２ｂを治具
１６のガイドビン１６ａに嵌合し、第１スペーサ１０と
この第２制御電極１２を位置合せする。その上に、第２
スペーサ１１を積層し、その上から第１制御電極１５を
第２制御電極１２と同様に張設する。ざらにその上に、
ガラス接着材を介して第３スペーサ１４を積層する。そ
して５各制御電極１２．１５の金属細線にテンションを
かけたまま、これらを５００℃〜８００℃で焼成し、各
部材を固着させて、制御電極構体を形成する。後は、こ
の構体を、前面板３上に固定し、各スペーサｔｏ、１１
．１４の窓部に帯状の陽極８が位置し、該陽極８が第１
制御電極１５によってドツト状の発光部分に区画される
ようにする。

次に、スペーサ１０，１１．１４の長手方向の両端近傍
であって、前面板３の内面上には、一対の支持体が設け
られており１両支持体の間には線状陰極１７が張設され
ている。線状陰極１７は直熱形でも傍熱形でもよい。

次に、外囲器２の一部を成す背面板１Ｂの内面には、背
面電極１９が設けられている。この背面電極１９はスパ
ッタリング法又はフォトリソグラフィによって形成した
へ１薄膜より成り、背面板１８の長手方向、即ち前記帯
状の陽極８の長手方向について複数に分割された構造と
なっている。

そして、例えば第１図に示すように、前記第１及び第２
制御電極１５．１２の金属細線の各８本について、又は
第１制御電極１５によって区切られた陽極８の８つの発
光部分について、それぞれひとつの背面型８ｉ１９が対
応するようになっている。図示はしないが、各背面電極
１９は、配線導体を介して背面板１８の長平方向両端に
それぞれ導出されており、該両端に設けられるリード端
子からそれぞれ独立の信号が与えられるようになってい
る。

次に、前記前面板３と前記背面板１８は、枠状に組立て
られた側面板を介して、ガラス接着材で箱状の外囲器２
として一体に組立てられている。

外囲器２の内部は、側面板に設けられたチップ管を介し
て高真空状態に排気されている。

次に、前記真空蛍光発光管１における駆動回路構成の一
例を第５図によって説明する。なおこの図において、真
空蛍光発光管１の電極構造は簡略化し、第１及び第２制
御電極１５．１２は金属細線をそれぞれ１８本づつ有し
、帯状の陽極８はｌ７のドツト状発光部分に区画される
ように示しである。まず、陽極８には１０ｋＶ〜３０ｋ
Ｖの直流量１ｆｉＥｂが接続されている。また第２制御
電Ｖｉ１２には、各金属細線に共通の直流電源Ｅｃ２が
接続されている。また第１制御′Ｉｔ極１５の各金属細
線は、点灯データと、シフトレジスタＲ１又はＲ２から
入力されるスキャニングデータとの論理積をとるアント
要素に、トライバを介してそれぞれ接続されている。そ
して、第１制御電極１５は、６本の金属細線を１組とし
て、隣接する２本の金属細線を１本づつ順次シフトさせ
ながら走査されるように構成されている。また、線状陰
極１７には直流量１ｆｉＥｆが接続されている。また、
分割された各背面電極１９は、それぞれドライバを介し
て２つのシフトレジスタＲ３，Ｒ４に１つおきに接続さ
れており、スキャニング信号が印加されるようになって
いる。

次に、本実施例に係る真空蛍光発光管１の駆動方法につ
いて第６図のタイミングチャートと第７図及び第８図を
参照して説明する。

まず、線状陰極１７には直流電圧を常時印加する。また
、陽極８には、１０ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧を常時印加
しておく。また第２制御電極１２には、陽極電圧よりも
低い０．５ｋＶ〜２ｋＶ程度の電圧を常時印加しておく
。これによって第２制御電極１２を通過して陽極８に向
う電子ビームは電子レンズによって陽極上に収束される
ようになる。そして、この第２制御電極１２が保護電極
となるので、高電圧が印加される陽極８でのスパーク等
が第１制御電極１５等の低電圧部に達するのを防止する
ことができる。また、第１制御電Ｊ４１５には、隣接す
る２本の金属細線に１００ｖ程度の制御電圧を同時に印
加し、これを１本づつ順次シフトしながらスキャンする
。第７図に示すように、第１制御電極１５の金属細線Ｇ
を例えば１６本ごとに一組とし、０１〜０１６の金属細
線を地組の各金属細線とそれぞれ共通接続して、第６図
に示すようにパルスの半分の時間をだぶらせながらスキ
ャンする。なお第６図に示すように、正の信号を印加さ
れない第１制御電極Ｇには一５■程度のカットオフバイ
アスを印加する。また、第７図において、陽極８のドツ
ト状の発光部分８ａは各金属細線Ｇ、Ｇの間の部分と対
応している。そして既に説明した通り、同図に示すよう
に各背面電極１９　（Ｂｌ、Ｂ２．−・・）は各８個の
ドツト状の発光部分８ａと対面するようになっている。

ここで、前記第１制御電極１５のスキャンに同期させて
、発光させるべきドツト状の発光部分８ａに対面してい
る背面電極１９（Ｂｌ。

Ｂ２．−・・）と、これに隣接し前記発光部分８ａに近
い方の背面電極１９　（Ｂ１．Ｂ２．−）とを同時に選
択し、これらに線状陰極１７と同電位の信号を印加する
。そして、これを１個づつ順次シフトしながらスキャン
する。また、選択されていない背面電極１９には一３０
Ｖ程度の深いマイナスの電圧を印加し、線状陰極１７か
ら放出された電子が陽極８側へ向えないようにする。

第９図に示すように、線状陰８ｉ１７から放出された電
子は、選択された背面電極１９の下方にある選択された
第１制御電極１５に引かれ、該第１制御電極１５の金属
細線Ｇの間を通過する。そして、この電子ビームは、さ
らに第２制御電極１２の電界で集束され、信号が印加さ
れた前記第１制御電極！５によって選択された陽極８の
一発光部分８ａに高速で射突し、当該部分の蛍光体層６
を高輝度で発光させる。そして、陽極８における蛍光体
層６のドツト状の発光は、遮光マスク４の帯状透孔部５
を介して前面板３ごしに外部に照射される。

以上説明した駆動方法では、第６図に示すように、第１
制御電極１５には電圧値が時間的に一定な方形の信号を
与えていた。第８図（ａ）に示すように、このような信
号に代えて、高レベルの部分（Ｈ）と低レベルの部分（
Ｌ）より成る山形の制御電圧信号を、時間Ｔだけだぶら
せながら隣接する２本の金属細線Ｇ、Ｇに与え、１本づ
つ順次シフトしながらスキャンするようにしてもよい。

このようにすると、例えば隣接する２本の金属細線Ｇ、
、Ｇ２に同時に信号が与えられている時間Ｔのうち、前
半の時間Ｔ／２では金属細線Ｇ、にはＨか、金属細線Ｇ
２にはＬか与えられるか、後半の時間Ｔ／２ではこれと
逆の信号か与えられる。従って第８図（ｂ）に示すよう
に、１１η記時間Ｔの前半では、電子ビームはＨ信号を
付与された金属細線Ｇ、の側に偏向し、金属細線Ｇ、、
Ｇ２で区画された陽極８の発光部分８ａのうち、金属細
線ＧＩ側の半分に射突してこれを発光させる。

同様に、時間Ｔの後半では、前記発光部分８ａのうち、
金属細線Ｇ２側の半部が発光する。このような駆動方法
によれば、第１制御電極１５によって区画された陽極８
の微小な各発光部分８ａを、それぞれさらに２分割して
発光させることができるので、前述した駆動方法よりも
さらに高蹟細なドツト表示が可能となる。

以上説明した実施例では、１６本１組の第１制御電極１
５を多数組設けて同時にスキャンし、該第１制御電極１
５と分割構造の背面型Ｖｉ１９によって陽極８の発光部
分８ａを選択している。即ち、本実施例の真空蛍光発光
管１はプリンタ用光源であり、多数の発光ドツトが必要
なので、第１；Ｉ＋４＋御′−゛に極１５の本数を多く
シ、これに対応して背面′Ｉｉｆ極１９も分割構造とし
たか、制御電極の本数か少ない場合には背面電極１９は
１枚でもよい。

また、１）η記第２制御電極１２は、第１制御？？１棒
１５と同一ピッチで張設したが、電子レンズ効果や防護
電極としての効果を保ちつる範囲で、ピッチを大きくし
てもかまわない。

［発明の効果］ 本発明の真空蛍光発光管によれば、微小なピッチの制御
電極で陽極を発光部分に区画しており、従来に比較して
部用な構成で高錆細なドツト表示を実現できる。特に、
１前而板の内面に設けた遮光マスクに帯状透光部を形成
し、前面板の外面から観察される陽極の幅を微小な一定
値に規制すれば、表示品位をさらに向上させることがで
きる。

また、このような遮光マスクを設ける場合には、高電圧
用蛍光体層は少くとも帯状透光部よりも大きければよく
、その被着形状や寸法はラフに設定することができる。

また、本発明によれば、金属細線より成る第１制御電極
と背面電極の組合せで陽極の発光部分をドツト状に選択
するので、駆動回路数を大幅に削減でき、コストを低減
させることができる。また、本発明によれば、高電圧用
蛍光体層を用いて高電圧で陽極を駆動しているので、陽
極の発光輝度が高い。従って、ドツト数が多くなり、デ
ユーティ比が小さくなっても、全体の輝度を十分に高く
保つことができる。また、相対的に高電圧が印加される
陽極と低電圧の印加される第１１１ＨＩ電圧との間にあ
る第２制御電極に、両電圧の中間的な電圧を印加すれば
、第１制御電極を通過してきた電子ビームを収束して陽
極に射突させることができるのに加え、さらに陽極の高
電圧から低電圧の第１制御電極を防護することかできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の切断方向とは直交する方向から切断した同実施例の
断面図、第３図は同実施例における前面板と陽極の分解
斜視図、第４図は同実施例における制御′Ｉ？ｔＪ４構
体の一構造例とその組立て方法を示す分解斜視図、第５
図は同実施例における電極構造及び駆動回路の一構成例
を示す図、第６図は同実施例の駆動タイミングチャート
を一例として示す図、第７図は同実施例における第１制
御電極と背面′電極の対応関係を一例として示す模式図
、第８図（ａ）は同実施例における第１制御電極の他の
駆動方法を示すタイミングチャート、第８図（ｂ）は同
図（ａ）の方法における陽極の発光駆動状態を模式的に
示す図、第９図は同実施例の真空蛍光発光管内における
電子の軌跡を示す図である。 １・・・真空蛍光発光管、 ２・・・外囲器、　　　　　　３１前面板、４・・・遮
光性被膜としての遮光マスク、５・・・帯状透光部、 ６・・・高電圧用蛍光体層（蛍光体層）、８・・・陽極
、　　　　　　８ａ・・・発光部分、１２・・・第２制
御電極、１５−・・第１制御電極、１７・・・線状陰極
、　　　１８・・・背面板、１９・・・背面電極、　　
　　Ｇ・・・金属細線、Ｂ・・・分割された個々の背面
電極。 特許 出 願人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部を高真空雰囲気に保持された外囲器と、前記
   外囲器内に設けられた電子を放出する線状陰極と、前記
   外囲器の背面側の内面に形成されて前記線状陰極からの
   電子を制御する背面電極と、前記外囲器の前面側の内面
   に形成された高電圧用蛍光体層を有する陽極と、前記線
   状陰極と前記陽極との間において両電極と交差する方向
   に一定間隔で張設された複数本の金属細線よりなり、前
   記陽極を多数の発光部分に区画する第１制御電極と、前
   記第１制御電極と前記陽極との間において第１制御電極
   の各金属細線と同方向となるように張設された複数本の
   金属細線よりなり、第１制御電極を通過した電子ビーム
   を収束させる第２制御電極とを具備することを特徴とす
   る真空蛍光発光管。
2. （２）内部を高真空雰囲気に保持された外囲器と、前記
   外囲器内に設けられた電子を放出する線状陰極と、前記
   外囲器の前面側の内面に形成された一定幅の帯状透孔部
   を有する遮光性被膜の表面に高電圧用蛍光体層を被着し
   て形成した陽極と、前記線状陰極と前記陽極との間にお
   いて両電極と交差する方向に一定間隔で張設された複数
   本の金属細線よりなり、前記陽極をドット状に区画する
   第１制御電極と第２制御電極とを有し、前記帯状透孔部
   によって一定幅の連続帯状に区画された高電圧用蛍光体
   層のドット状の発光が、外囲器の前面側を通して外部に
   照射されることを特徴とする真空蛍光発光管。
3. （３）陽極の電圧より低く第１制御電極の電圧より高い
   電圧を第２制御電圧に常に印加するようにした請求項１
   記載による真空蛍光発光管の駆動方法。
4. （４）複数に分割された背面電極に線状陰極と同電位又
   はそれに近い電位の陰極制御電圧を順次印加することに
   より選択的に電子を放出し、前記陰極制御電圧に同期し
   て第１制御電極の隣接する一対の金属細線に正の制御電
   圧を印加することにより、前記一対の金属細線によって
   区画された陽極の発光部分を選択的に発光させることを
   特徴とする請求項１記載による真空蛍光発光管の駆動方
   法。