JPH0313961Y2

JPH0313961Y2 -

Info

Publication number: JPH0313961Y2
Application number: JP11914683U
Authority: JP
Priority date: 1983-07-30
Filing date: 1983-07-30
Publication date: 1991-03-28
Also published as: JPS6029353U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、高輝度発光の蛍光表示装置などに使
用して好適な直熱型カソードに関する。

背景技術とその問題点ワイヤカソード（所謂ワイヤーフイラメント）
を電子放出源としている高輝度発光の蛍光表示装
置などでは、ワイヤカソードからの電子放出量を
増加させて発光輝度を上げる必要がある。蛍光表
示装置で使用されるワイヤカソードは温度制限領
域で使用するために即ちオキサイドカソードのカ
ソードローデイングを数十分の一で使用し赤く見
えない様にしているために１本当りのカソードか
らの電子放出量は少ない。これを解決する方法と
しては例えばタングステンワイヤを螺旋状にまい
て実質的にオキサイドの表面積を増加させること
が考えられるけれども、螺旋の長さが長い場合に
は熱によるたるみ等が発生して螺旋部間の短絡、
変形、特性の変化、振動によるゆれ等が発生する
懼れがある。

また、ワイヤカソード即ちヒータとなるタング
ステン線上に電子放出物質（炭酸塩）を付着して
なるワイヤカソードでは、第１７図に示すように
ワイヤカソードＫの一端を一方の支持部６に固着
すると共に、他端を他方の支持部７のたるみ防止
用スプリング部７ａを固着して架張されるが、こ
の場合両端からの熱の逃げで両端のカソード温度
が中央に比べて下り、均一な温度分布領域Ａが狭
くなり、充分な電子放出が得られない。又、オキ
サイド表面積を増すにはタングステン線の径を太
くしなければならず、よけい両端と中央とに温度
差が生じ易くなる。

考案の目的本考案は、上述の問題点を解決し、１本当りの
カソートからの電子放出量を増加するようにした
直熱型カソードを提供するものである。

考案の概要本考案は、絶縁物で被覆した芯線にヒータとな
るタングステン線を螺旋状に巻装し、このタング
ステン線上に電子放出物質を付着してなる直熱型
カソードである。この考案の直熱型カソードで
は、実質的な電子放出物質の表面積の増加と、ヒ
ータ両端と中央との温度差の減少を図ることがで
き、電子放出量が増加し、また電子放出有効長を
伸ばすことができる。さらにたるみ、変形、振動
等の発生をなくすことができる。

実施例以下図面を参照して本考案による直熱型カソー
ドの実施例について詳細に説明する。

第１図、第２図、第３図及び第４図は、本考案
の直熱型カソードが適用される高輝度発光の蛍光
表示装置、特にその単位セルを示す正面図、その
Ａ−Ａ線上の断面図、そのＢ−Ｂ線上の断面図及
び１部破断とした斜視図を示す。同図中、１は前
面パネル１Ａと背面板１Ｂと側板１Ｃからなるガ
ラス管体を示し、このガラス管体１内に蛍光体層
からなる複数の蛍光表示セグメント２〔２Ｒ，２
Ｇ，２Ｂ〕と、各表示セグメントに対応する複数
のカソードＫ〔K_R，K_G，K_B〕及び第１グリツド
（制御電極）G₁〔G_1R，G_1G，G_1B〕と、共通の第２
グリツド（加速電極）G₂が配される。蛍光表示
セグメント２は前面パネル１Ａの内面に蛍光体層
を被着して形成されるものであり、この場合赤発
光、緑発光、青発光の３つの蛍光表示セグメント
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが形成される。具体的には第５
図に示すように前面パネル１Ａの内面に枠状に導
電層であるカーボン層３が印刷され、その枠状内
の各空所に対応して各表示セグメントとなる夫々
の赤の蛍光体層２Ｒ、緑の蛍光体層２Ｇ及び青の
蛍光体層２Ｂが一部カーボン層３上にまたがるよ
うにして印刷によつて形成され、その全面に中間
膜４を介して例えばアルミニウムよりなるメタル
バツク層５が被着形成される。この各蛍光体層に
よる表示セグメント２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに夫々対向
するように背面パネル１Ｂの内側に夫々ワイヤカ
ソードK_R，K_G，K_Bとその各ワイヤカソードK_R，
K_G，K_Bに対向して夫々第１グリツドG_1R，G_1G，
Ｇ1Bが配され、更に３つの第１グリツドG_1R，
G_1G，G_1Bに共通に第２グリツドG₂が配置される。
各、ワイヤカソード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。各ワイヤカソードK_R，K_G，K_Bは
夫々背面パネル１Ｂの両側に配置した一対の導電
性支持部６，７に架張される。一方の支持部６は
ワイヤカソードの一端を固定するものであり、他
方の支持部７にはスプリング部７ａが設けられて
このスプリング部７ａに各ワイヤカソードの他端
が固定される。これによつて温度上昇によつてワ
イヤカソードが伸びても、その伸びをスプリング
部７ａによつて吸収し、ワイヤカソードは弛むこ
とがない。各第１グリツドG_1R，G_1G，G_1Bは各ワ
イヤカソードに対向するように円筒面を有したか
まぼこ状に形成され、その円筒面に長手方向に沿
つて所定ピツチをおいて多数のスリツト８が設け
られる。このスリツト８はワイヤカソードＫから
放射される電子の透過孔である。第２グリツド
G₂は各第１グリツドG_1R，G_1G，G_1Bに対応した部
分に第１グリツドのスリツト８と同じ対応位置に
スリツト９を形成して構成される。この場合第２
のグリツドG₂のスリツト部分９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ
は各対応する第１グリツドG_1R，G_1G，G_1Bと同心
円的な円筒面を有するように構成することができ
る。この場合にはワイヤカソードからの電子ビー
ムが第１グリツド及び第２グリツドのスリツト
８，９を通過して直線的に放射され、スリツトの
長手方向に関して広げられる。一方、第２グリツ
ドとしては第６図に示す様にそのスリツト９が形
成される部分を水平に形成してもよい。この時に
は電子ビームは点線３０′で示すように第２グリ
ツドを透過してスリツトの長手方向に関して多少
内側に曲げられるように放射される。

一方、各蛍光表示セグメント２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ
を囲むように導電性材よりなるセパレータ１０が
配置される。このセパレータ１０は、カソードか
らの電子ビームが第１又は第２グリツドG₁，G₂
に当つてそれよりの２次電子３１（第６図参照）
が隣接する蛍光表示セグメントを発光しないよう
にこれを阻止するためのシールドと、夫々のワイ
ヤカソードＫからの電子ビーム３０が対応する蛍
光表示セグメント２の全体に照射されるように電
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、同時に各蛍光表示セグメントに高電圧
例えば10KVを与えるための給電手段としても用
いられるものである。このセパレータ１０は組立
てに際してはガラス管体１の表面パネル１Ａと側
板１Ｃとの間で支持されスリツトによつて固定さ
れる。即ちセパレータ１０は第７図に示すように
各蛍光表示セグメントが囲まれるように３つに仕
切られた枠状態をなして、その上端部の一方の相
対向する両側に夫々外方に突出する支持用爪１１
が設けられ、更に他方の相対向する両側に夫々高
圧（アノード電圧）を供給するためのアノードリ
ード１２が導出される。またセパレータの側部に
は位置決め用の弾性屈曲片１３が切起される。従
つて、セパレータ１０をガラス管体の側板１Ｃ内
に上方より挿入した時、第８図に示すように丁度
支持用爪１１が側板１Ｃの上端面に当接してセパ
レータが支持されると同時に、屈曲部１３が側板
１Ｃ内壁に当接してセパレータが中央に位置する
ようになされる。更にこのセパレータ１０の上端
部には内方に折曲する突部１４が設けられ、その
突部１４の面に突起１５が設けられる。この突起
１５はセパレータ１０を側板１Ｃ内に収納し、側
板１Ｃ上に表面パネル１Ａを重ね合せて封止する
時に丁度カーボン層３に接触する（第９図参照）。
これによつてアノードリード１２よりの高圧が各
蛍光表示セグメント２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに共通に供
給されるようになる。組立てられた状態におい
て、高圧が印加されるアノードリード１２は表面
パネル１Ａと側板１Ｃの上端面との間の封止部を
通つて外部に導出される。又、ワイヤカソードＫ
のリード、第１グリツドG₁のリード、第２グリ
ツドG₂のリードは夫々背面板１Ｂと側板１Ｃの
下端面との間の封止部を通つて外部に導出され
る。なお、カソードＫ、第１グリツドG₁及び第
２グリツドG₂の各リードは支持を兼ねるために
複数本ずつ導出される。例えば各第１グリツド
G_1R，G_1G，G_1Bは夫々両面に２本ずつ合計４本ず
つのリード１６G₁，１７G₁，１８G₁が導出され
る。又第２グリツドG₂は背面パネルの四隅部に
対応するように４本のリード１９G₂が導出され
る。又、カソードＫのリード２０Ｆは各両支持部
材６，７より夫々複数本ずつ左右に導出される。
そして各カソードのリード２０Ｆは夫々支持部材
６及び７毎に共通接続され、又各第１グリツド
G₁、第２グリツドG₂も夫々対応したリードが共
通接続される。

ガラス管体１は前面パネル１Ａと側板１Ｃと背
面板１Ｂを相互にフリツト２２で封止して構成さ
れる。背面板１Ｂには排気用のテツプオフ管２１
がフリツトで固定される。

次に斯る構成の表示セル４０の動作を説明す
る。赤、緑及び青の各色の蛍光表示セグメント２
Ｒ，２Ｇ，２Ｂにはアノードリード１２を通じて
例えば10KV程度のアノード電圧が供給される。
又各第１グリツドG_1R，G_1G，G_1Bには夫々例えば
0V〜30Vの電圧が印加され又、第２グリツドG₂
には例えば300Vの電圧が印加される。ワイヤカ
ソードK_R，K_G，K_Bは１本当り60〜70W程度であ
る。この構成においてはアノード側と第２グリツ
ドG₂は電圧が固定されており、第１グリツドG₁
に与える電圧によつて選択的にオン、オフ表示す
るものである。即ち第１グリツドG₁に0Vが印加
された時にはカソードＫからの電子ビームがカツ
トオフされて、その対応する表示セグメント２は
発光表示されない。そして第１グリツドG₁例え
ば30Vが印加されるとカソードＫからの電子ビー
ムは第１グリツドG₁を通り第２グリツドG₂で加
速されて対応する表示セグメント２の蛍光体を叩
きこれを発光表示させる。この時第１グリツド
G₁に印加する電圧30Vのパルス巾（印加時間））
を制御することにより発光輝度が制御される。そ
して第６図で示すようにカソードＫからの電子ビ
ームはセパレータ１０によつて広げられて表示セ
グメント２の全面に照射される。又、カソードか
らの電子ビームが第１グリツド、第２グリツドに
当り第１グリツド、第２グリツドからの２次電子
３１が発生するが、この２次電子３１はセパレー
タ１０によつて阻止されて隣接する表示セグメン
ト２を叩くことがない。この様にして第１グリツ
ドの電圧を選択的に制御することによつて各表示
セグメント２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが選択的に高輝度で
発光表示されるものである。

この蛍光表示セル４０では、全体が薄型に構成
され、しかもカソード、各第１グリツド、第２グ
リツド等の低電圧側のリードはガラス管体１の背
面板１Ｂ側より導出され、高圧側のアノードリー
ド１２は前面パネル１Ａ側より導出されるので、
放電、配線時の危険が回避され、安定した発光表
示が得られる。

また、各蛍光表示セグメント２を囲むようにア
ノード電圧が印加されたセパレータ１０が配され
るので、このセパレータ１０によつて拡散レンズ
が構成され、第１グリツドG₁だけ曲率をもたせ、
第２グリツドG₂は平坦であつても（第６図の場
合）カソードＫからの電子ビームは横方向（スリ
ツト方向）に広がり、表示セグメント２の全面に
照射される。同時にセパレータ１０によつて、第
１グリツド又は第２グリツドからの２次電子が阻
止され、カツトオフされた隣接の表示セグメント
を発光させることがない。

而して、本考案において、第１０図及び第１１
図に示す様に高温材料である例えばタングステ
ン、モリブデン等の芯線３５を設け、この芯線３
５の表面にAl₂O₃等の絶縁物３６を被着し、その
上にヒータとなるタングステン線３７を螺旋状に
巻き、螺旋状部分に電子放出物質３８例えば炭酸
塩を吹き付け或いは電着等で付着させて直熱型の
カソード３４を構成する。この場合、芯線３５は
その両端が夫々一方の支持部６と他方の支持部７
のスプリング部７ａにスポツト溶接等で固着さ
れ、張力がかけられた状態で架張され、タングス
テン線は一方の支持部６と他方の第２の支持部
６′間にスポツト溶接等で固着される。

この構成では絶縁物３６を付着させた芯線３５
上に螺旋状にカソードを巻き付けその芯線３５を
スプリング部で架張することによつて螺旋間のシ
ヨート、螺旋部分の熱的変形、振動によるゆれ、
特性の変化等の問題点を取り除くことができる。
そして実質的なオキサイド表面積が増加し、ま
た、第１１図に示すようにカソードの両端と中央
との温度差も少なくなた均一な温度分布領域Ａが
広くなることと相俟つて電子放出量の増加が図ら
れ、従つて全体として１本当りのカソードからの
許容電流量の増加を図ることができる。曲線Ｉは
温度分布を示す。

尚、カラー表示を行なう場合（例えば9300゜系
白色画面の場合）輝度混合比は青が約７％、赤が
約13％、緑が約80％である。又、ワイヤカソード
を電子源として使用する時、寿命をもたせるため
に温度制限領域で使用する場合が多い。そのため
に緑のカソードを他のカソードよりも発光輝度を
上げるためにはカソードの本数を増やすことで解
決できる。例えば緑のカソードK_Gを２本にし赤、
青用のカソードK_R及びK_Bは各１本とする。これ
によつて例えば緑の総電子量は他の赤、青のそれ
よりも多くなりカラー表示が可能となる。尚、当
然他の赤及び青のカソードも複数本用いることに
よつて寿命を長くする効果がある。この様に緑の
カソードの本数を他より増すことによつて輝度を
上げることができ良好なホワイトバランスを得る
ことができる。このことはカソードに対して無理
なローデイングがかからず蛍光表示セルの寿命を
長くすることができる。実際は２本を0.8〜１mm
程度離して取り付けるものであり、電子放出量は
電子反発効果のために１本の時の２倍にはならな
いが７割〜８割の増加は期待できる。尚、緑の輝
度を上げるためにはカソードの本数を増やすかわ
りに例えば蛍光体層の面積を赤及び青のそれより
も広くすることで達成することもできる。

上述した様な表示セル４０は第１２図に示すよ
うにユニツトケース４１に複数個例えば24個組込
まれて１つのユニツトが構成される。更にこのユ
ニツトを多数配列することによつて巨大画像の表
示装置が構成される。ところでこの複数の表示セ
ルをユニツトケースに組込む時には樹脂等でモー
ルドし固定することが行なわれる。しかしながら
この表示セルのアノード電圧が10KV程度と高い
ために固定が不完全であると表面側の汚れ等を取
るために表面から力が加わると剥れる恐れがあ
る。又、経時変化で同様な故障が考えられる。従
つて表示セルを確実にユニツトケースに固定する
必要がある。このために表示セル４０としてはそ
のガラス管体１の前面パネル１Ａが側板１Ｃより
も外方に張り出す様に形成する。この場合第１３
図Ａに示す様に全周に亘つて張り出してもよく或
いは第１３図Ｂに示す様に一方向のみ張り出す様
にしてもよい。一方、ユニツトケース４１は第１
４図に示す様にその前面板４２に表示セル４０が
臨む複数、この場合24個の窓孔４３を設け、その
各窓孔４３の縁部裏面に表示セルの前面パネル１
Ａの周辺部が嵌合される段部４４を形成して構成
する。そして、表示セル４０をその前面パネル１
Ａがユニツトケースの透孔４３に臨むように前面
板４２の裏面にはめ込んで裏面より樹脂モード等
の固定部材４５によつて固定する。この時前面パ
ネル１Ａが外方に張り出しているためにこの張り
出し部５０において固定部材４５とユニツトケス
の前面板４２間で挟持され全体として表示セル４
０がユニツトケース４１に強固に固定される。
又、必要に応じて第１５図及び第１６図に示すよ
うに軸５２を中心に回動自在の係止片５３を設
け、この係止片５３とユニツトケースの前面板４
２間で表示セルの前面パネル１Ａの張り出し部５
０を挟持する。その後樹脂モード等で固定すれば
更に確実な固定ができる。また、高輝度の表示セ
ルであるために蛍光体層の塗布された前面パネル
側は液冷する必要がある。このため表示セルをユ
ニツトケースに装着する時にそのユニツトケース
の前面板４２の段部４４と前面パネル１Ａとの間
に例えばシリコンゴム等のパツキング５４を介装
し、更に前面に例えばポリカーボネート等よりな
る透明板５５を配し、この透明板５５と前面パネ
ル１Ａとユニツトケースの窓孔４３で形成される
空間に冷却液５６を充填させる。勿論この時ユニ
ツトケースの前面板４２には各窓孔４３に連通す
る冷却液導入部５７が設けられる。

応用例上例では、赤、緑、青の３つの蛍光表示セグメ
ントを有した表示セルについて述べたが、その他
の通常の文字、数字等を表示するようなパターン
に複数の蛍光表示セグメントを配置した表示装置
にも適用でるもきである。即ち例えば８の字型に
構成するように複数の蛍光表示セグメントを所定
配列してこれに共通のアノード電位を印加する。
そして各表示セグメントの対向するように複数の
カソード及び複数の第１グリツドを配置し、これ
ら第１グリツドと表示セグメントの間に共通の第
２グリツドを配置する様にしてその第１グリツド
に与える電圧を制御することによつて選択的に所
望の表示セグメントを発光表示するようになすも
のである。

考案の効果上述せる如く本考案によれば、ヒータとなるタ
ングステン線が螺旋状に巻かれ、その上に電子放
出物質が付着されているので、電子放出物質層の
表面積が増すと共に、均一な温度分布領域も伸び
ることになり、１本当りのカソードからの電子放
出量が増大する。同時にタングステン線が芯線上
に巻かれているので、熱によるたるみ、変形、振
動によるゆれ等の問題がない。従つて本案の直熱
型カソードは高輝度発光の蛍光表示装置のカソー
ドに適用して好適ならしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の蛍光表示装置特に単位セルの
正面図、第２図はそのＡ−Ａ線上の断面図、第３
図はそのＢ−Ｂ線上の断面図、第４図は一部破断
とした斜視図、第５図は表示セグメントの拡大断
面図、第６図はセパレータの動作説明に供する断
面図、第７図はセパレータの斜視図、第８図はセ
パレータを管体の側板内に配した状態の平面図、
第９図は表示セグメントとセパレータ部分の断面
図、第１０図はワイヤカソードの他の例を示す断
面図、第１１図はその架張状態を示す斜視図、第
１２図は複数の表示セルを組込んだ１つのユニツ
トを示す正面図、第１３図Ａ及びＢは夫々表示セ
ルの他の例を示す斜視図、第１４図は第１２図の
Ｃ−Ｃ線上の断面図、第１５図は他の取付方法を
示す断面図、第１６図はその裏面図、第１７図は
本考案の説明に供するワイヤカソードの斜視図で
ある。１はガラス管体、２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは蛍光表示
セグメント、G_1R，G_1G，G_1Bは制御電極、C₂は加
速電極、K_R，K_G，K_Bはカソード、１０はセパレ
ータ、３５は芯線、３６は絶縁物、３７はタング
ステン線、３８は電子放出物質、４１はユニツト
ケース、４２は前面板、４３は窓孔、４５は固定
部材、５５は透明板、５６は冷却液である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

絶縁物で被覆した芯線にヒータとなるタングス
テン線が螺旋状に巻装され、該タングステン線上
に電子放出物質が付着されて成る直熱型カソー
ド。