JPH0352875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カツトオフ特性の改善を図つた、陰
極直流加熱形の蛍光表示管に関するものである。

現在、表示装置に要求されている一つの方向と
して、表示量や、表示密度の向上がある。蛍光表
示管にあつても例外ではなく、例えばコンピユー
タ関連機器の端末用表示装置として用いられる場
合は、40けたから80けたの文字・記号等を表示す
るものとか、あるいは数万の画素をもち、それら
の組合せによつて図形表示等を行うグラフイツク
表示用の蛍光表示管も、一部実用化されるように
なつてきている。

この場合、表示管内の各電極に駆動信号を供給
するための外部端子数をできるだけ少なくするた
め、一般には、陰極と陽極間に制御電極を配設し
て、この制御電極を時分割的に駆動する、いわゆ
るダイナミツク駆動方式又は、走査駆動方式と呼
ばれる駆動方式が採用される。

例えば、多けた表示を行う蛍光表示管では、第
１図に示すような電極配線構造をとる。すなわ
ち、蛍光表示管１内の各けた２，２₁，２₂，…２
_ｏの対応する陽極３，３₁，３₂，…３_nどうしを陽
極配線４により共通に接続して、外部端子５に導
出する。また、各けた電気的に独立した制御電極
６，６₁，６₂…６_oを配設し、外部端子７に導出
する。

そして、前記制御電極６をドライバ部８により
順次時分割的に駆動し、陰極用の電源９（一般に
は交流電源が用いられる）により加熱された陰極
１０からの電子を、陽極用のドライバ部１１によ
り正電位が付与された陽極３に射突させて、陽極
３上に被着した蛍光体層を発光表示させるもので
ある。

この場合、制御電極６により選択されたけたに
は、第２図ａに示すように陰極の電位E_kに対し
て、正の制御電圧Egが与えられる。そして、例
えばいま、第１けた目が選択されているとすれ
ば、そのけた内で発光さすべき陽極２にも、第２
図ｂに示すように陰極電位E_kに対して正となる
陽極電圧Eaが印加される。

ところが、ダイナミツク駆動方式の表示装置で
は、各けたの対応する陽極は共通接続されている
ために、第ｎけた目の対応する陽極２にも、第２
図ｂに示すように、陽極電圧Eaが付与される。
したがつて、ｎけた目の制御電極６の電位が、陰
極電位E_kよりも多少でも高くなつていると、ｎ
けた目でも不要なもれ発光が生じてしまうおそれ
がある。

そこで、この種のダイナミツク駆動方式の表示
装置では、第１図に示すように陰極に対して負と
なる、いわゆるカツトオフ用のバイアス電源１２
を用意し、各陽極３及び制御電極６を、抵抗Ra，
Rgを介して前記バイアス電源に接続する。そし
て、表示を行わない陽極２及び制御電極６の電位
を、第２図ａ，ｂに示すように、陰極電位E_kよ
りもカツトオフバイアス電圧Ek分だけ負側に引
き下げ、もれ発光を確実に防止するようにしてい
るものである。

このことは、多けた表示の場合に限らず、第３
図に示すような図形表示等を行うグラフイツク表
示用のけい光表示管にあつても、当然必要とされ
ることである。

この第３図は、グラフイツク表示用の蛍光表示
管３０を平面的にみた模式図を示している。グラ
フイツク表示用の蛍光表示管としては、従来より
種々の形式のものが提案されているが、ここで
は、ストライプ状に配設された陽極導体３１上
に、ベタ状ないしはドツト状に蛍光体層３２を被
着し、この陽極導体３１上に所定距離をもつて離
間して、かつ陽極導体３１と交差する方向に複数
本の線状の制御電極３３を配設する。そして、制
御電極３３上に離間して張架された複数本の陰極
３４から放出される電子を、前記陽極導体３１と
制御電極３３とに選択的に印加された駆動電圧に
より加速し、陽極導体３１上に被着された蛍光体
層３２に射突させて発光表示を得るものである。

この場合、一般には陽極用のドライバー部１１
より表示信号を印加し、制御電極用のドライバー
部８により、制御電極３３を一本ずつ、あるいは
同時に複数本ずつ順次走査する、いわゆる走査駆
動方式により、表示を行う。

しかして、このようなグラフイツク表示用の蛍
光表示管にあつて、第１図に示す多けた表示用の
けい光表示管のダイナミツク駆動時と同様に、表
示を行わない制御電極３３は、抵抗Rgにより陰
極電位E_kに対して負となるカツトオフバイアス
電圧Ekを印加することが必要となるものである。

一方近時、蛍光表示管の使途の拡大にともな
い、直流電源しか得られない環境での使用も行わ
れるようになつてきている。これは、自動車など
のバツテリイやロジツク用の直流電源で直接陰極
を直流加熱することにより、電源装置の簡略化お
よび交流加熱の場合における表示のちらつきなど
を避けることができるようになるためである。

しかしながら、陰極を直流電圧で加熱した場
合、以下に示すような問題点がある。

まず、例えば多けた表示における直流陰極加熱
方式の陰極回路及び制御電極のカツトオフバイア
ス回路を模式的に書けば、第４図ａに示すように
なる。なおここで第１図と同一機能の部分には同
一符号を付してある。

この第４図ａで、陽極２に陽極電圧Eaが付与
されてはいるが、制御電極６に制御電圧Egが与
えられず、選択されていないけたにおける、各電
極の電位状態を示すと、第４図ｂに示すようにな
る。

すなわち、制御電極６にバイアス電源１２によ
りカツトオフバイアス電圧Ekを印加すると、陰
極１０の負電位側は、前記バイアス電源１２の
負電位Eoからみて、カツトオフバイアス電圧Ek
分だけもち上げられる。これに対し、陰極１０の
正電位側では、その加熱電圧Efが重畳される
ことになるので、陰極電位E_kは、図示実線のよ
うに傾斜することになる。したがつて、本来的に
は、陰極１０に対して負方向に図示破線で示すカ
ツトオフバイアス電圧Ekを与えればよいにもか
かわらず、実際には、正電位側に過剰なバイア
ス電圧Ek′（＝Ek＋Ef）が与えられていることに
なる。

このことは、逆に、陽極２の点灯時において
は、陰極の正電位側では、陰極−陽極間電圧が
前記過剰なカツトオフバイアス電圧分だけ小さく
なつてしまうことを意味する。したがつて、正電
位側では発光強度の低下がみられ、また、発光
強度のばらつきの原因ともなる。

さらに前述したように、表示のけた数が多くな
つてくると、陰極もその分だけ長くなり、前記加
熱電圧Efも大きくならざるを得ない。したがつ
て、バイアス電圧Ekも高電圧となり、陰極の正
電位側と負電位側とで陰極電位E_kに大きな
差が生ずる、という問題点がある。

同時に、陰極の正電位側での輝度低下と輝度
のばらつきの程度がその分だけ激しくなる、とい
う不具合も生ずる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
であり、真空管としてみた蛍光表示管の増幅率μ
を、直流電圧で加熱される陰極の両端部において
異ならしめることにより、フイラメント状の陰極
の長手方向全長にわたつて陰極からみた実質的な
カツトオフバイアス電圧を均一化し、同時に表示
時における実質的な陰極−制御電極電圧も陰極の
長手方向全領域にわたつて均一にすることによつ
て、輝度の向上を図るとともに、輝度のばらつき
をなくした蛍光表示管を提供することを目的とす
るものである。

したがつて本発明は、上述した目的を達成すべ
く、ダイナミツク方式で駆動される蛍光表示管、
すなわち真空容器内に配設された多数個の陽極
を、複数本の配線導体によつてそれぞれ電気的に
共通接続された複数組の陽極として外部に導出
し、直流電源によつて加熱される陰極からの電子
を、陰極に対して制御電極、陽極がともに正電位
となつている位置にある陽極上の蛍光体層に射突
させ、文字・図形等の表示を行う蛍光表示管にお
いて、前記陰極の正電位側における増幅率を、陰
極の負電位側における増幅率よりも小ならしめた
構造とする蛍光表示管を提供するものである。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
するに、まず、本発明の構成原理について説明す
る。

前述の第１図に示した多けた表示を行う蛍光表
示装置、あるいは第３図のように多数個の画素を
マトリクス状に配列して、文字・図形等の表示を
行うグラフイツク表示用の蛍光表示装置にあつて
も、構造上からみれば、陰極と陽極間に制御電極
を有する三極真空管とみなせる。

ところで、三極真空管の場合、制御電極の電位
が陰極に対して零から負の領域では、陽極に流れ
込む電流Iaは、制御電極に印加するカツトオフバ
イアス電圧をEkとして、下式で与えられること
が知られている。

Ia＝Ｇ（−Ek＋Ea／μ）^3/2 …(1) ここでＧは、パービアンスであり、電極の構
造、寸法から定まる定数である。またμは、真空
管としての増幅率であり、陽極−制御電極間の距
離、制御電極の格子ピツチ及び格子線の太さ等に
より決る。

上記(1)式より、陽極電流Iaを零、すなわちカツ
トオフするためには、制御電極に印加する負電
圧、すなわちカツトオフバイアス電圧−Ekを、
Ea／μより大きくすればよいことがわかる。

すなわち、制御電極電圧が陰極に対して負の領
域では、 Ed＝−Ek＋Ea／μ …(2) のように等価二極管電圧Edを考えることができ、
この等価二極管電圧を負にすれば表示のカツトオ
フが行われる。

一方、蛍光表示管の陰極を直流電圧で加熱し
て、陰極の両端間にその加熱電圧Ef分だけの電
位差が生ずると、前述した第４図ｂに示すよう
に、その分だけ陰極電位E_kが変化してしまうこ
とになる。

したがつて、当然等価二極管電圧Edも陰極の
負電位側に対して、正電位側では加熱電圧
Ef相当分だけ変化する。これを今、表示のカツ
トオフ時（つまり制御電極電圧Eg≦０の場合）
について考えてみると、陰極の負電位側の等価
二極管電圧Ed−が次式(3)で与えられるのに対し
て、正電位側の等価二極管電圧Ed＋は、(4)式
で示す値となる。

Ed−＝−Ek＋Ea／μ …(3) Ed＋＝−（Ek＋Ef）＋Ea／μ …(4) 上述した等価二極管電圧Edと、各電極の電位
関係を示せば第５図ａに示すようになる。

すなわち、基準電位（バイアス電源の電位）
Eoに対して、陰極の負電位側ではカツトオフ
バイアス電圧Ek分だけ陰極電位E_kが持ちあげら
れ、正電位側では（Ek＋Ef）分だけ持上げら
れているのに対し、(3)，(4)式中におけるEa／μ
は図示一点鎖線で示すようにほぼ一定となる。そ
してこの陰極電位E_kとEa／μとの電位差が、(3)，
(4)式における等価二極管電圧Edとなる。

したがつて、バイアス電圧Ekが図示の大きさ
で、陰極電位が図示実線で示す状態であれば、
陰極の正電位側の図示斜線の領域ではEd≦０
となるので表示のカツトオフができるが、負電位
側ではEd＞０となつて前記(1)式の電流Iaが流
れてもれ発光の原因となつてしまう。これを防ぐ
には、カツトオフバイアス電圧Ekを大きくして
陰極の負電位側でもEd≦０とすることが考え
られるが、この場合は、前述したように陰極の各
領域にわたつて、カツトオフバイアス電圧のアン
バランスな状態が現出する、という不具合が生ず
る。

このような不具合をなくし、陰極の全領域にお
いて、二極管電圧Edを等しくするには、陰極の
負電位側と正電位側で(3)，(4)式中における増
幅率μを変えてやればよいことがわかる。

本発明は、上述した原理に基付くものであつ
て、前記(2)式中における増幅率μを、陰極の負電
位側に比し、正電位側で順次小さくなるよう
に設定する。すなわち、最終的には、前記(3)，(4)
式で規定される等価二極管電圧Ed−とEd＋がほ
ぼ等しくなるよう各陰極位置における各式中の増
幅率μに傾斜をもたせるようにするものである。

すなわち、第５図ａでは、増幅率μが一定であ
ることにより、陰極電位E_kからみた等価二極管
電圧Edが傾斜し、陰極の正電位側では表示の
カツトオフが行われるが、負電位側ではカツト
オフされない、という状態が示されている。これ
に対し、第５図ｂでは、増幅率μを陰極の負電位
側で大きくし、正電位側で小さくして、陰極
電圧Ekの傾斜に対応させてEa／μを傾斜させた
例である。

こうすることにより、陰極電位E_kとEa／μと
の電位差、すなわち等価二極管電圧Edが図示斜
線で示すように陰極の全領域にわたつて一定とな
り、均一なカツトオフが行われることがわかる。

次に、上述した構成原理に基付く本発明による
蛍光表示管の具体的な構成について述べる。

本発明の蛍光表示管では、直流電源で加熱する
陰極の正電位側の増幅率μを負電位側のそれ
に比して小さく設定することを要旨とする。

ところで、増幅率μは、前述したように陽極−
制御電極間の距離dgp、制御電極の格子線の直径
Ｄ、格子線ピツチａとして、下式で与えられるこ
とが知られている。

μ∞dgp・Ｄ／a² …(4) 一方、現在蛍光表示管に用いられている制御電
極形状は、種々のものがあり、一般の多けた蛍光
表示管では正六角形の透過孔を有するタイプや正
方形状、円形状の透過孔を有するタイプのもの、
またグフイツク表示用の蛍光表示管では、多数本
のワイヤを並列した制御電極等が用いられる。

そこでまず正六角形の透過孔を形成した制御電
極を有する蛍光表示管に対して、本発明を適用し
た第１の実施例を第６図ａ，ｂに示す。

この正六角形透過孔タイプでは、増幅率μを決
定する一つの要素である格子線の直径Ｄは、正六
角形透過孔２１を区画する線材部２２の太さとな
る。

したがつて、この第一の実施例では、第５図ａ
に示す陰極の負電位側に位置する制御電極の線
材部２２の直径D₁に対して、陰極の正電位側
に位置する制御電極の線材部２２の直径D₂を細
くする。

すなわち、図示するようにD₁＞D₂とすること
により、陰極の側での増幅率μが小さくなるよ
うに補正し、(4)式における等価二極管電圧Edを
陰極電位に対して正方向に引き上げるものであ
る。そして、この増幅率μの補正により、第５図
ｂで示すように、等価二極管電圧Edが陰極の全
領域にわたつて均一となる。

また、表示時、すなわち制御電極に正の制御電
圧Egが与えられた場合、陽極と陰極の電位差は
陰極の正電位側の方が負電位側より小さくな
る。したがつて、発光は正電位側で弱くなり輝
度の傾斜を生ずる傾向にあるが、上述したように
陰極の負電位側の制御電極では、線材部２２の
直径が太くなつているので、その分だけ電流分配
〔陽極電流／（陽極電流＋制御電極電流）〕が悪く
なる。これにより、陰極の負電位側では陽極に
流入する電流が減少するので、発光も弱まり前記
発光強度の傾斜が緩和されることになる。

第７図ａ，ｂは、本発明の第２の実施例であ
る。この場合は、第７図ａに示す陰極の負電位
側に位置する制御電極の格子ピツチa₁に対して、
第７図ｂに示すように陰極の正電位側に位置す
る制御電極の格子ピツチa₂を大きく設定すること
により、増幅率μを補正する例である。

実際に、上述した各実施例において、制御電極
の格子線径D₁，D₂や格子ピツチa₁，a₂の値をい
くらにするかは、必要とする輝度、したがつて陽
極電圧Ea、制御電圧Eg及び制御電極信号のデユ
ーテイ・フアクタや、陰極の直流加熱電圧等に応
じて適宜設定されるものである。

この第２の実施例においても、第１の実施例と
同様に、陰極の負電位側に位置する制御電極の
格子ピツチが小さくなるので、この側の電流分配
は悪くなり、発光強度の傾斜を緩和できることに
なる。

また、第８図ａ，ｂは、本発明の第３の実施例
である。この実施例は、例えば画素を高密度で配
列し、図形等の表示を行う場合に採用される線
状、梯子形又は円形の孔を有する制御電極に対し
て、本発明を適用した例である。

まず、第８図ａに示す線状の制御電極にあつて
は、格子線２３の直径D₃を陰極の負電位で太
くし、正電位側で細くして、負電位側から正
電位側にかけて、順次増幅率μを小さくしてい
るものである。同様に、第８図ｂに示す梯子形の
制御電極にあつても、梯子を形成する縦方向の線
材部２３ａの直径D₄を、陰極の負電位側で太
く、正電位側で細くして、増幅率μを順次調整
すればよい。なお、この第９図ａ，ｂの制御電極
構造で、ピツチa₃，a₄は、一定に設定する。

さらに、第９図ａ，ｂは、(4)式中における陽極
−制御電極間の距離dgpを調整して、増幅率μの
補正を行つている例である。

すなわち、第９図ａは、グラフイツク表示用の
蛍光表示管に本発明を適用した例であり、陰極２
４の負電位側における電極間距離dgp₁に対し
て、正電位側における電極間距離dgp₂を小さ
く設定している。これにより、陰極２４の負電位
側から正電位側にかけて順次増幅率μを大き
くし、等価二極管電圧Edの均一化を図つている。

また、第９図ｂは、通常のダイナミツク駆動の
蛍光表示管に本発明を適用した例であり、この場
合も同様に陰極２４の負電位側の電極間距離
dgp₁を、正電位側の電極間極離dgp₂よりも大
きく設定し、増幅率μを変化させているものであ
る。

なお、この第９図ａ，ｂにおいて、２５は、制
御電極、２６は、陽極、２７は、基板を示してい
る。

ところで、この第９図ａ，ｂのように、制御電
極−陽極間距離dgpにより増幅率μを補正した場
合、陰極２４の正電位側では陰極−制御電極間
距離dfgが大きくなるので、陰極電位E_kの傾斜に
基く発光強度の傾斜傾向に対しては、構造上これ
を助長する方向にある。

そこで、この発光強度の傾斜をなくすべく、例
えば第９図ａに示すグラフイツク表示用の蛍光表
示管では、陰極２４の正電位側の陰極−制御電
極間距離dfg₂を、負電位側における電極間距離
dfg₁よりも小さくすることにより、発光強度の均
一化を図ることが可能となるものである。

また、上述した各実施例の一つを適用するのみ
では、増幅率μの補正を十分行いきれない場合
は、任意の二つ以上の手段を適宜組合せて実施で
きることはもちろんである。

そのほか本発明は、上記し、かつ図面に示した
実施例に限定されることなく、その要旨を変更し
ない範囲で種々変形して実施できるものである。

以上述べたように、本発明による蛍光表示管
は、直流電圧で加熱される陰極の負電位側にお
ける増幅率μに対して、正電位側の増幅率μを
小さく設定することにより、陽極での発光表示を
消去するのに必要な陰極−制御電極間の実質的な
電圧を、フイラメント状の陰極の全長手方向にわ
たつて平準化しているものである。

したがつて、陰極自体に電位傾斜ができても、
それに応じて陰極からみた等価二極管電圧が補正
されるので、表示のカツトオフに必要なバイアス
電圧は、陰極の全領域にわたつて陽極電流を阻止
するに足る最低の電圧でよく、不要な深いカツト
オフバイアス電圧を与える必要がなくなる。すな
わち、カツトオフバイアス電圧を低減することが
可能となるものである。

同時に、制御電極を正にバイアスして陽極を発
光させる場合、陰極電位の傾斜により生ずる発光
強度の傾斜も、電流分配の変化により補正されて
緩和されるため、陰極の全領域にわたつて輝度の
均一化が図れるとともに、カツトオフバイアス電
圧が浅くなつた分だけ、表示時の制御電極電圧が
上昇するので輝度の向上が期待できるものであ
る。

従来一般に、直流電源により陰極を加熱するタ
イプの蛍光表示管にあつては、陰極に沿つて発光
強度の傾斜が応々にしてみられていたが、本発明
によればカツトオフバイアス電圧の低減と同時
に、この発光強度傾斜の問題も解決できる、とい
うすぐれた特長を有するものである。

特に近時、前述したように蛍光表示管の分野に
おいても、高表示密度化の要求が強く出されてい
るところであるが、これらの蛍光表示管の陰極を
直流電圧で加熱する場合における種々の問題点を
本発明は解決できるものであつて、蛍光表示管の
応用分野を拡大する上からも、得られる効果はき
わめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ダイナミツク方式によつて駆動する
多けた蛍光表示管の結線構造を説明するための
図、第２図は、ダイナミツク駆動方式の動作を説
明するための図、第３図は、グラフイツク表示用
の蛍光表示管における結線構造を説明するための
図、第４図ａ，ｂは直流電源により陰極を加熱す
る場合における要部結線図及び電位関係を説明す
るための図、第５図ａ，ｂは、本発明による蛍光
表示管の動作原理を説明するための図、第６図
ａ，ｂ〜第９図ａ，ｂは、本発明による蛍光表示
管のそれぞれ異なる実施例を説明するための図で
ある。 ２１…正六角形透過孔、２２…線材部、２３…
格子線、２４…陰極、２５…制御電極、２６…陽
極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも透光性の観察用窓部を有する真空
   容器内に、複数本の配線導体によつてそれぞれ電
   気的に共通接続された複数組の陽極が配設され、
   直流電源によつて加熱された陰極から放出される
   電子を、陰極に対面した制御電極を陰極に対して
   正電位にバイアスし、かつ正電位の付与された前
   記陽極に射突させて、陽極上に被着した蛍光体層
   を発光させ、一方、前記制御電極を陰極に対して
   零から負にバイアスすることにより、蛍光体層の
   発光を停止して文字・図形等の表示を行う蛍光表
   示管において、前記制御電極の線径、格子ピツチ
   又は制御電極一陽極間距離の少なくともいずれか
   一つを調整することにより、前記陰極の正電位側
   の増幅率を、陰極の負電位側における増幅率より
   も小ならしめた構造になることを特徴とする蛍光
   表示管。