JPS588547B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表示装置にかかり、一つの螢光表示装置を用い
て、必要に応じて異なる色で表示することのできる表示
装置を提供するものである。

従来、低速電子線励起による螢光体としては、青緑色を
発光するＺｎＯ：Ｚｎ螢光体が古くから知られている。

この螢光体は５ｅＶ程度の低速電子線で発光する。

その輝度は電子の加速電圧や、励起電流密度とほぼ比例
して増減する。

ＺｎＯ：Ｚｎ螢光体はこのような特徴を生かして、低速
電子線で動作する螢光表示管に使用されている。

螢光表示管は、熱陰極から電子を取り出し、２０〜５０
ｅＶの加速エネルギーを与えて、陽極上に設けられた螢
光膜に入射させ、それを発光させて文字やパターンを表
示するものである。

このような螢光表示管は古くから電卓の数字表示素子と
して使われており、最近では家電製品、自動車、計測機
器などの各種動作表示にも広く使用されている。

螢光表示管を各種の動作表示に使用する場合、多色表示
機能を付加することにより、表示をわかりやすくし、さ
らに情報量を増加させることができる。

このような背景から、低速電子線励起により、ＺｎＯ：
Ｚｎの青緑色以外の発光を示す螢光体の開発が積極的に
行なわれ、Ｓｎ０２：Ｅｕ螢光体や従来の高速電子線励
起用螢光体と導電性のＺｎＯや■ｎ２Ｏ３粉末との混合
物が低速電子線励起により効率よく発光することが見い
出されている。

また、これらの螢光体を用いて多色螢光表示管も開発さ
れている。

しかし、この多色螢光表示管では互いに電気絶縁された
表示陽極上に、異なる発光色を示す低速電子線励起用螢
光体で構成された螢光膜を設けたものであり、文字やパ
ターンを異なる２色で表示できる表示管の場合、単色の
表示管に必要な陽極の２倍の数の陽極が必要となり、製
造工程が複雑になる。

そして、厳密には同一表示部分の発光色を変えるのでは
ないため、表示が不明瞭になる。

以上のように、このように多色表示管は、製造面からも
使用面からも問題の多いものであった。

本発明は、ＺｎＯ：Ｚｎ螢光体やＳｎ０２：Ｅｕ螢光体
などの発光特性を検討するなかで、見い出されたもので
ある。

すなわち、本発明は、発光波長と発光の電流密度依存性
の互いに異なる複数種の電子線励起用螢光体の混合物で
構成された螢光膜を有する螢光表示装置を使用し、その
印加電圧をパルス状にして、デューティーファクターを
変えることにより、複数種の発光色を得られるようにし
、これまでのこの種の装置にあった種々の問題点を解決
した新規な表示装置を提供しようとする．ものである。

螢光膜を構成する螢光体の一つとして、発光の電流密度
依存性が強い飽和特性を示すＳｎ０２：Ｅｕ螢光体を含
むものが螢光表示装置に適している。

さらに、Ｓｎ０２：Ｂｕ螢光体と混合される螢光体と．
しては、ＺｎＯ：Ｚｎ螢光体、Ｚｎ２Ｓｔ０４：Ｍｎ螢
光体、ＺｎＳ：Ｏｕ系螢光体、（Ｚｎ，ｃａ）Ｓ：Ｏｕ
系螢光体、ＺｎＧａ２ｏ４：Ｍｎ螢光体、Ｙ３Ａ１５０
１２：Ｏｅ螢光体、Ｙ３（ＡｌｔＧａ）５０１２：Ｏｅ
螢光体、Ｌａ２０２Ｓ：Ｔｂ螢光体、Ｇｄ２０２８：Ｔ
ｂ螢光体、，Ｙ２０２Ｓ：Ｔｂ螢光体、ＺｎＳ：Ａｇ系
螢光体、および（ＺｎｔＯｄ）Ｓ：Ａｇ系螢光体からな
る螢光体群より選ばれた少なくとも一つの螢光体が、発
光色や輝度の点で好ましい。

また、発光色の変化の応答性改善のためには、ＺｎＳ：
Ｏｕ系螢光体、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ系螢光体、Ｚｎ
Ｓ：Ａｇ系螢光体、および（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ系螢
光体については、低抵抗化処理されていることが望まし
い。

次に本発明の表示装置の原理、実施例について図面を用
いて説明する。

第１図は異なる発光波長を有する低速電子線用螢光体の
発光スペクトルの代表例を示す。

第２図は本発明の基本原理となる一例の特性であり、代
表的な螢光体の電子線の加速電圧５０Ｖにおける発光の
電流密度依存性を示す。

ＺｎＯ：Ｚｎ螢光体、Ｓｎ０２＋Ｚｎ２Ｓｉ０４：Ｍｎ
螢光体、ＺｎＯ２＋ＺｎＳ：Ｏｕ螢光体、Ｓｎ０２＋低
抵抗化処理を施したＺｎＳ：Ｏｕ系螢光体、ＳｎＯ２＋
ＺｎＳ：Ａｇ系螢光体、Ｓｎ０２＋（ＺｎｔＣａ）Ｓ：
Ａｇ系螢光体、Ｓｎ０２＋Ｙ３（ＡＩ，Ｇａ）５０，２
：Ｏｅ螢光体、Ｓｎ０２十Ｇｄ２０２Ｓ：Ｔｂ螢光体な
どの発光の電流密度依存性は、１００Ｖまでの電圧にお
いてほぼ直線的であるが、ＳｎＯ２：Ｅｕ螢光体は飽和
特性を示す。

これらの特性測定の際、高速電子線励起用螢光体にＳｎ
Ｏ２粉末を混合して１００ｖ以下の電圧で発光させたが
、Ｓｎ０２：Ｅｕ螢光体と混合しても混合前におけると
きと同じ特性が得られる。

第１図および第２図に示すような発光特性が互いな異な
る螢光体の混合物で螢光面を構成し、これに電子ビーム
を当てて発光させる。

このとき、第２図の特性を利用して、陽極と陰極との間
の印加電圧のパルス巾またはパルス周期を変 テイーファクターを変化させることによって、異なる発
光色を現出することができるものである。

第３図Ａ，Ｂに、ＺｎＯ：Ｚｎ螢光体およびＳｎ０２：
Ｅｕ螢光体について、陽極電圧を７０Ｖとして、パルス
巾ｔｗおよびパルス周期Ｔを変えたときの発光強度をそ
れぞれ示している。

図から明らかなように、デューテイーファクターｔｗ／
Ｔに応じて、ＺｎＯ：Ｚｎ螢光体の発光輝度が直線的に
変化しているのに対して、Ｓｎ０２：Ｂｕ螢光体ではデ
ューティーファクターの値が大きくなると発光輝度が飽
和する傾向が望められる。

第４図Ａは本発明において使用される螢光表示装置の一
実施例の一部破断斜視図であり、同図Ｂはその断面図で
ある。

図において、１は透明なガラス外囲器で、その内部には
、最前部から後方へ向かって順次フィラメント状の熱電
子放射能を有する陰極２、網状の加速電極３、文字表示
電極構体４が平行に並置されている。

文字表示電極構体４は、ガラス支持基板５と、その前面
上に形成されたたとえば９個の文字セグメントからなる
陽極６と、さらにその上に形成された螢光膜６とで構成
されている。

８はリード線であり、これらは電極２，３，４のそれぞ
れをガラス外囲器１の外部へ電気的に導出するためのも
のである。

この螢光表示装置の構造は、従来の装置のそれと基本的
に同じである。

上記螢光膜７は、互いに発光波長と発光強度の電流密度
依存性の異なる複数の螢光体を混合して、電極６上に塗
布、形成したものである。

たとえばＺｎＯ：Ｚｎ螢光体、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ螢
光体、ＺｎＳ：Ｏｕ系螢光体、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ二Ｏｕ
系螢光体ＺｎＧａ２０４：Ｍｎ螢光体、Ｙ３Ａｌ５０１
２：Ｏｅ螢光体、Ｙ３（ＡＩｔＧａ）５Ｏ＋２：Ｏｅ螢
光体、Ｌａ２０２Ｓ：Ｔｂ螢光体、Ｇｄ２０２Ｓ：Ｔｂ
螢光体、Ｙ２０２Ｓ：Ｔｂ螢光体、ＺｎＳ：Ａｇ系螢光
体ならびに（Ｚｎｔｅａ）Ｓ：Ａｇ系螢光体からなる螢
光体群より選ばれた少なくとも一つの螢光体と、ＳｎＯ
２：Ｅｕ螢光体との混合物を使用することができる。

Ｓｎ０２：Ｅｕ螢光体と高速電子線励起用螢光体との混
合物を使用し、デューテイーファクターの大きい状態か
ら小さい状態ヘスイツチしたとき、第５図に一例を示す
ように、デューテイーファクターの小さい状態における
発光輝度の応答性が悪いときがある。

この現象は、螢光膜のチャージアップによるものと考え
られる。

ＺｎＳ系螢光体や（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ系螢光体を用いる場
合には、低抵抗化処理を施すことにより応答性が改善さ
れることが見い出された。

低抵抗化処理は、たとえばＺｎＳ系螢光体や（Ｚｎ，Ｃ
ｄ）Ｓ系螢光体と、亜鉛または亜鉛とアルミニウムとを
石英管に真空封入し、８００〜１２００℃の範囲内の湿
度で０．５〜２０時間程度熱処理することによりなされ
る。

螢光体の混合割合については、螢光体粒子の大きさ、比
表面積によって異なるものであり、特にある一定の比率
に限定されるものではない。

第４図Ｃは文字表示電極構体４の構造の一例を示すもの
であり、陽極６上に、たとえばＺｎＯ：Ｚｎ螢光体粒子
９とＳｎ０２：Ｅｕ螢光体粒子１０とが固着されている
。

次に上記螢光表示装置の表示動作について簡単に説明す
る。

陰極２に通電し、熱電子を放射し得る状態に保持して、
加速電極３と陽極６とに同じ電圧を印加しておく。

この状態で、文字信号に応じて電極６に選択的に電圧を
印加一てやると、文字を表示することができる。

そのとき、印加電圧をパルス状とし、そのデューテイー
ファクターを変えることによって、螢光膜７０発光色を
選釈することができる。

下表に、Ｓｎ０２：Ｅｕ螢光体とＺｎＳ：Ｃｕ系螢光体
との重量比が４対６である螢光表示装置を用いて、グリ
ッド電圧、陽極電圧をそれぞれ２０Ｖおよび７０Ｖとし
、１ｋＨｚの繰り返し周波数でデューテイーファクター
を変えたときの発光色の変化のようすを表す。

なお、ここでは電子源として熱電子源を使用した場合に
ついて述べたが、プラズマ発生用のガス、たとえばヘリ
ウム、ネオン、アルゴンなどをガラス外囲器に封入して
おき、これをプラズマとし、その電子で螢光体を励起さ
せ、発光させることもできる。

次に、第４図に示した螢光表示装置を使用して構成した
、本発明の表示装置の実施例について説明する。

第６図Ａはその一実施例の構成を示す。

図において、１１は螢光表示装置であり、ここではその
主な構成要素のみを示している。

１２は単安定回路で、その入力端子１３．１４間に印加
される文字信号によって、可変抵抗ＲとコンデンサＣと
からなる時定数回路の時定数ＯＲに応じた巾のパルス出
力を発生する。

単安定回路の出力パルスは螢光表示装置の電極２，６間
に印加される。

１５は陰極２に通電し、それを発熱させるためのヒータ
電源、１６は電極２，３間に一定のバイアス電圧を与え
るためのバイアス電源である。

このような構成の装置において、単安定回路１２０時定
数ＯＲを変えてやると、それに応じたパルス巾で周期が
一定の出力電圧が得られる。

パルス巾が狭いときには、螢光膜７０発光色において、
輝度の電流密度依存注が飽和傾向を示す螢光体による発
光邑が顕著なものとなる。

パルス巾が広くなると、輝度の電流密度依存性がリニア
またはスーパーリニアな傾向を示す螢光体による発光が
顕著となる。

第６図Ｂはこの実施例の構成を一部変形し、電極２，６
間にバイアス電源１６でバイアス電圧を印加するととも
に、単安定回路１２の出力電圧を電極２，３間に印加す
るよう構成したものである。

この場合、螢光表示装置１１の加速電極３を、たとえば
文字セグメント状とし、それに出力パルス電圧を選択的
に印加する。

ここで、螢光膜７をＳｎ０２：Ｅｕ螢光体とＺｎＳ：Ｃ
ｕ：Ａｌ螢光体とを重量比で、４対６の割合で混合した
もので形成し、陽極電圧を７０Ｖとし、単安定回路１２
の出力パルス（２０Ｖ）の周期を１ミリ秒一定とした。

そして、出力パルス巾が４０マイクロ秒のときには、螢
光膜７の発光色は橙色であり、それが０、１ミリ秒のと
きには赤と緑の混合色であり、０．９ミリ秒のときには
黄緑色であった。

第７図Ａは、池の実施例の構成を示す。

図において、１７はＮＡＮＤゲート回路で、その一方の
入力端は入力端１８に直接接続され、池方の入力端は抵
抗ＲとコンデンサＣとからなる時定数回路を介して入力
端子１８に接続されている。

この実施例においては、ＮＡＮＤゲート回路１１の出力
パルス電圧が電極２，６間に、また、電源１６によるバ
イアス電圧が電極２，３間にそれぞれ印加される。

第７図Ｂは上記実施例の構成を一部変更し、ＮＡＮＤゲ
ート回路１７の出力パルス電圧を電極２，３間に、また
電源１６によるバイアス電圧を電極２，６間にそれぞれ
印加するよう構成したものである。

以上の実施例では、パルス巾可変の駆動回路として、単
安定回路や論理回路を使用して構成した場合について述
べたが、一般に使用されているパルス巾変調回路を用い
てそれを構成できることも言うまでもないことである。

また、パルス巾を一定にして、パルスの周期を変化させ
るパルス周期変調回路を用いても、同様の表示装置を形
成することができる。

これは、第３図から明らかなように、それぞれの螢光体
の発光輝度が、デューテイーファクターにより決定され
るからである。

以上の説明から明らかなように、本発明にかかる表示装
置は、螢光膜を互いに発光波長と発光強度の電流密度依
存性が異なる複数種の螢光体の混合物で構成した螢光表
示装置を、デューテイーファクター可変の駆動回路で駆
動制御しているので、その出力パルスの巾または、パル
スの周期を選択することによって、螢光表示装置の発光
色を容易に変えることができる。

この装置を使用することによってデイジタル表示の多様
化が可能となり、各種応用機器の表示機能を高めること
ができる。

そして、本発明をキャラクタディスプレイやグラフィッ
クディスプレイに適用して効果のあることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な低速電子線用螢光体の発光スペクトル
を示す図、第２図はそれらの５０ｅＶの電子線照射にお
ける発光の電流密度依存性を示す。 第３図は発光強度のパルス巾およびパルス周期依存性を
示し、同図Ａ，ＢはそれぞれＺｎＯ：Ｚｎ螢光体、およ
びＳｎＯ２：Ｅｕ螢光体の結果である。 第４図は本発明の表示装置において使用される螢光表示
装置の一例を示す図で、同図Ａは一部破断斜視図、同図
Ｂは断面図、同図Ｃは文字表示電極構体の断面図である
。 第５図はＳｎＯ２：Ｅｕ螢光体とＺｎＳ二Ｃｕ螢光体と
の重量比が４対６である螢光表示装置をパルス駆動中に
そのデューテイーファクターを変えたときの発光輝度の
変化の様子を示す図である。 第６図Ａは本発明の表示装置の一実施例の構成を示す図
、同図Ｂはそれを一部変形した実施例の構成を示す図、
第７図Ａは同じく池の実施例の構成を示す図、同図Ｂは
それを一部変形した実施例の構成を示す図である。 １・・・・・・ガラス外囲器、２・・・・・・陰極、３
・・・・・・加速電極、４・・・・・・文字表示電極構
体、５・・・・・・支持基板、６・・・・・・陽極、７
・・・・・・螢光膜、１１・・・・・・螢光表示装置、
１２・・・・・・単安定回路、１３，１４・・・・・・
入力端子、１７・・・・・・ＮＡＮＤゲート回路、１８
・・・・・・入力端子、Ｒ，Ｃ・・・・・・時定数回路
を構成する抵抗、コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １発光波長と発光強度の電流密度依存性の互いに異なる
   複数種の電子線励起用螢光体の混合物で構成された螢光
   膜を有する螢光表示装置を、デューテイーファクターの
   可変なパルス駆動回路で駆動制御して、前記螢光表示装
   置の発光色を選択しるように構成してなることを特徴と
   する表示装置。 ２螢光膜がＳｎ０２：Ｅｕ螢光体を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の表示装置。 ３螢光膜が、Ｓｎ０２：Ｂｕ螢光体と、ＺｎＯ：Ｚｎ螢
   光体、Ｚｎ２Ｓｉｏ４：Ｍｎ螢光体、ＺｎＳ：Ｃｕ系螢
   光体、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｏｕ系螢光体、ＺｎＧａ２ｏ
   ４：Ｍｎ螢光体、Ｙ３Ａｌ５０１２：Ｏｅ螢光体、Ｙ３
   （ＡｌｙＧａ）５０１２：Ｏｅ螢光体、Ｌａ２０２Ｓ：
   Ｔｂ螢光体、Ｇｄ２０２Ｓ：Ｔｂ螢光体、Ｙ２０２Ｓ：
   Ｔｂ螢光体、ＺｎＳ：Ａｇ系螢光体、ならびに（Ｚｎｔ
   Ｏｄ）Ｓ：Ａｇ系螢光体からなる螢光体群より選ばれた
   少なくとも一つとの混合物で構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の表示装置。