JPS6334589B2

JPS6334589B2 -

Info

Publication number: JPS6334589B2
Application number: JP5591879A
Authority: JP
Inventors: Eiso Nosaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1979-05-08
Publication date: 1988-07-11
Also published as: JPS55148340A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光源用陰極線管に関するものである。
従来表示用光源管として、各種の光源用ランプ、
小型モノクロ陰極線管等が用いられていた。光源
用ランプは発光輝度が不十分であり、寿命が短か
く保守が困難であつた。又小型モノクロ陰極線管
は陰極線管中に封入された電子銃から出る電子ビ
ームを偏向させて陰極線管の螢光面を発光させる
もので、偏向回路系を必要とし駆動回路が複雑と
なり多数の小型陰極線管を配列させ、これらを同
時に駆動させることが非常に困難になる欠点があ
つた。

従つて本発明は、光源用陰極線管として十分な
発光輝度が得られ、電子ビームの偏向系を不要と
しそのため陰極線管の駆動回路が簡単となり、多
数の陰極線管を容易に配列でき、駆動させること
のできる光源用陰極線管を提供するものである。

即ち陰極線管の螢光面電圧を高電位に保持し、
陰極線管内の電子銃から放出した電子ビームを一
様に発散させ螢光面全体に当たるようにして、電
子ビームの偏向系を除去し、駆動回路を簡略化し
高輝度の光源管としたものである。

第１図は従来からよく知られているカソード、
第１グリツド、第２グリツド、第３グリツドより
成る３電極電子銃の略断面図と陰極線管の螢光面
位置関係を図示したものである。

電子放出物質を有するカソード４から放出した
電子ビーム６は第１グリツド１に印加されている
電圧Ec₁で制御され、第２グリツド２に印加され
ている電圧Ec₂で加速され、さらに第３グリツド
３に印加されている電圧で加速され螢光面５を発
光させる。この時の螢光面の電圧は第３グリツド
３の電圧Ec₃と同電位になるように接続されてい
る（図示していない）第１図に示した第１グリツ
ド１はカソード４に対向する部分に直径0.5〜１
mmφの穴が設けられている。第２グリツド２につ
いても同様である。

第２グリツド２と第３グリツド３との対向した
開放端は円筒電極となつている電子レンズを形成
している。

従つて第１グリツド１の電圧Ec₁を可変するこ
とにより電子ビーム６の電流IKを可変すること
ができる。この電子ビーム６は第２グリツド２と
第３グリツド３の円筒電子レンズで電子ビームの
発散がおさえられそのまま螢光面へ直進し螢光面
５上に円形のスポツトを発光させる。この発光ス
ポツトの直径をＤと定義しておく。

第２図は第１図で示した電子銃から放出された
電子ビームの電流IKと陰極線管の螢光面上の発
光スポツト直径Ｄとの関係を示したものである。

この場合、螢光面５と第２グリツド２の距離に
より発光スポツト径Ｄが変化するため一定の値に
固定、又Ec₂の値も任意の値に固定する。この場
合例えば、電子ビームの電流IKがIK＝Ik₀の時の
螢光面上の発光スポツト径Ｄを考えてみると、螢
光面電圧Ec₃がEc₃＝EaのときＤ＝Da、Ec₃＝Eb
のときＤ＝Db、Ec₃＝EcのときＤ＝Dcとなる。
この時Ec₃電圧の関係はEc＞Eb＞Eaである。

即ち螢光面５の電圧を下げると発光スポツト径
Ｄは大きくなり、螢光面電圧Ec₃を上げると発光
スポツト径Ｄは小さくなる。

従つて発光スポツトの輝度を上げるため、螢光
面電圧Ec₃を上げて、発光スポツト径を大きくす
ることは相反することになる。又Ikの値が小なる
場合（例えば０〜50μA）螢光面電圧を下げても
必要とされる発光スポツト径Ｄが得られなくな
る。発光スポツト径Ｄと電子ビームの電流Ikとの
比Ｄ／Ikは螢光面の物質及び螢光面電圧により決
まり螢光面の許容電流密度以下で使用する必要が
ある。一般に陰極線管を連続使用する場合３〜
4μA／cm²以下で、不連続で使用する場合ピーク
10μA／cm²以下で使用する必要がある。

以上、第２図から明らかなごとく、螢光面電圧
を下げて必要とされる発光スポツト径Ｄが得られ
ても螢光面電圧が下がりすぎて（実際の場合5kv
以下になると）発光スポツトの発光輝度が非常に
暗くなり光源用陰極線管として使用できなくな
る。又螢光面電圧を上げた状態（実際の場合
10kv以上）で必要とされる発光スポツト径Ｄを
得るためには、螢光面と電子銃との距離を不必要
に長くする方法が考えられるが、光源用陰極線管
が非常に長くなる欠点があり実用化できない。

従つて本発明は、カソードより放出された電子
ビームを第１グリツド、第２グリツド、第３グリ
ツド構成の３電極系に導き、第２グリツドの電極
長を変えることにより、螢光面の電圧を下げるこ
となく、螢光面上に必要とされる発光スポツト径
を任意に得られることを見い出したものである。

第３図、第４図は本発明の基本原理を図示した
ものである。第３図においてａ〜ｃは全て電子銃
を含む陰極線管の全長は同じである。第３図ａに
おいてカソード４から放出された電子ビーム６は
第１グリツド１、第２グリツド２、第３グリツド
３を通り螢光面５上に発光スポツトD₁をつくる
ことを示している。この時の第２グリツド２の軸
方向の電極長がl₁でl₁は第２グリツド２の円筒電
極内径ｄ以下である。又螢光面５の電圧は第１図
と同様に第３グリツド３と同電位である。第２グ
リツド２の印加電圧Ec₂と第３グリツドの印加電
圧Ec₃とした時電圧比Ｎ＝Ec₂／Ec₃が第２グリツ
ドと第３グリツドとの間の電子レンズの強さを示
す指標となる。本発明電子銃はEc₂＝50〜100v、
Ec₃＝10kv程度で使用するため電圧比Ｎ＝100〜
200となり非常に強いレンズとなることが推定さ
れる。第３図ａで示したごとく、第２グリツド電
極長l₁が第２グリツド電極内径ｄ以下の場合は電
子レンズを通過する電子ビームの拡散角が減じて
螢光面５上に、アンダーフオーカススポツトD₁
をつくりだす。

しかしながら第３図ｂ、で示したごとく第２グ
リツド電極長l₂が第２グリツド電極内径ｄを越え
ると第２グリツド２と第３グリツド３で構成され
た電子レンズは電圧比Ｎなる非常に強いバイポテ
ンシヤルレンズとして働き螢光面５の前置１０で
電子ビーム６が焦点を結び螢光面５上では過集束
スポツトの発光スポツトD₂をつくることができ
る。

さらに第３図ｃで示したごとく、第２グリツド
電極の長さをl₃に長くすると、第２グリツド２と
第３グリツド３で構成された円筒電極のバイポテ
ンシヤルレンズに対して、物点距離が大きくな
り、結像式より求められる像点位置がレンズに近
ずいてくる。従つてこの強力なバイポテンシヤル
レンズを通過する時のレンズ径に対する電子ビー
ム径のみが大きくなるため電子ビームが受ける屈
折力が大きくなると同時にレンズ収差が増大し電
子ビーム６が焦点を結ぶ点１０が螢光面５からさ
らに離れると同時に電子ビーム６の集束角が大き
くなつたため、螢光面５の前置１０で焦点を結ん
だ後の電子ビーム６の発散角が大きくなり螢光面
５上に第３図ｂで示した発光スポツトD₂よりさ
らに大きい過集束の発光スポツトD₃が得られる。
以上のごとく第２グリツド２と第３グリツド３と
の電圧比Ｎを一定にして第２グリツド電極の軸方
向の長さｌを可変すると螢光面上の発光スポツト
径Ｄが変化することが判明した。この様子を第４
図に示した。

第４図において電子ビームの電流値をIk₁、
Ik₂、Ik₃と増大した時の第２グリツド電極長ｌに
より発光スポツト径Ｄが変化する様子をグラフで
示している。例えば、光源用陰極線管の螢光面の
直径をDxとすると、電子ビームの電流値Ik＝Ik₁
のときlx₁、Ik＝Ik₂のときlx₂、Ik＝Ik₃のときlx₃
として所望の第２グリツド電極長を求めることが
できる。どのIk値を選ぶかは螢光面の大きさと螢
光面の許容電流密度により決定する。

以上のごとく第３グリツド電圧を10kv以上の
高電圧に保ちながら第２グリツド電極長を可変す
ることにより容易に螢光面上に所望の発光スポツ
トを得ることができることになる。

次に本発明の実施例を第５図に示す。第５図は
本発明の光源用陰極線管の断面略図である。電子
銃は第３図に示したものと基本的には同じであ
る。陰極線管はガラス外径29mmφの円筒管２０で
あり電子銃に対向する先端平担部分に螢光体が塗
られ螢光面５を形成している。螢光面５と電子銃
の第３グリツド３との接続はコンタクタ７、内塗
黒鉛膜８を通じて行なわれている。

螢光面の形状は円径でその直径ＤはＤ＝23mmφ
である。

第２グリツド２と螢光面迄の距離Ｌはできるだ
け短いことが望ましい。例えば、第２グリツド２
の電極内径をdoとしたとき、Ｌ寸法が12doを越
えると標準生産されている円筒外囲器を使用する
事ができなくなる。又Ｌ寸法が9do以下になると
ゲツターが飛散し、螢光面輝度を低下させるため
好ましくない。

従つて実用的Ｌ寸法は９〜12doに設定するの
が望ましい。本実施例ではＬ＝11doに選定した。

又第５図で示した拡散電子ビーム６は螢光面５
上でわずかに偏心して（例えば0.5do〜doの偏
心）、螢光面５上で発光スポツトが偏移すること
がある。

従つて、この偏移した場合でも十分螢光面５の
全域が発光するように、螢光面５上で発光スポツ
ト径を大きく設定する必要がある。我々の場合、
発光スポツト径を螢光面５の直径Ｄに対してＤ＋
（１〜２）doに設定すると良い事を見い出した。

以上の事項よりＬ＝９〜12doに設定した場合、
第２グリツド電極長ｌが螢光面の直径Ｄ＝３〜
6doで電子ビームが十分拡散し、螢光面全域を発
光させる第２グリツド電極長ｌを実験的に求め
た。その範囲はｌ＝（２〜４）doである。本発明
の実施例ではＬ＝11do、Ｄ＝4doに対して第２グ
リツド電極長はｌ＝3.5〜4doに設定した。

光源用陰極線管に印加する電圧は円筒管１０の
ステム部より印加されカソード電圧Ek、第１グ
リツド電圧Ec₁、第２グリツド電圧Ec₂、第３グ
リツド電圧Ec₃の４種類であるが本実施例ではEk
は駆動電圧、Ec₁＝０（アース電位）、Ec₂＝70v、
Ec₃＝10kvに設定した。電子ビームの電流は螢光
面の許容電流密度を考慮して最大ピーク30μA
（7.2μA／cm²）以下とした。

以上のごとく本発明の実施例を用いると高輝度
の小形の光源用陰極線管をうることができ、又光
源用陰極線管を多数配列して使用する場合陰極線
管の偏向系が不要となり、駆動回路が非常に簡略
化できるためその効果は非常に大きい。

特に電光掲示板等に、この種の光源用陰極線管
を用いるとその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カソード、第１グリツド、第２グリ
ツド、第３グリツドの３電極から成る電子銃内部
を示す拡大図。第２図は、電子銃から放出された
電子ビームが螢光面を発光させる時の発光スポツ
ト径と電子ビーム電流との関係を示す特性図、第
３図は３電極構成電子銃の第２グリツド電極長を
可変した時の螢光面上の発光スポツト径の関係を
示す構成図、第４図は電流値と発光スポツト径と
の関係を示す特性図、第５図はこの発明の一実施
例を示す構成図である。図中、１は第１グリツド、２は第２グリツド、
３は第３グリツド、４はカソード、５は螢光面で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１第１グリツド、第２グリツド、螢光面と電気
的に接続された第３グリツドの３電極構成から成
る単電子銃を配設し、カソードから放出された電
子ビームが第２グリツドと第３グリツドとの円筒
電子レンズでしぼられ、螢光面に到達する迄に一
度集束され、再び拡散し、この拡散電子ビームが
螢光面を発光させることを特徴とする光源用陰極
線管。２単電子銃を囲む部分、螢光面を配設した部分
を全て同一外径の円筒状外囲器とした特許請求の
範囲第１項記載の光源用陰極線管。３第２グリツド電極の第３グリツドに対向する
開放端の電極内径をd₀、第２グリツド電圧をv₁、
第３グリツド電圧をv₂、第２グリツド電極と螢光
面迄の距離をＬ、螢光面の直径をＤとしたとき、
v₂／v₁＝100〜200、Ｌ＝９〜12d₀、Ｄ＝３〜6d₀
とし、第２グリツドの軸方向の電極長ｌをｌ／d₀
＝２〜４に設定したことを特徴とする電子銃を有
する特許請求の範囲第１項記載の光源用陰極線
管。