JPH103886A - 表示用発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小形化および省電力化を図ることができ、カラ
ー表示の色調を正確に再現できるとともに輝度を向上す
ることのできる表示用発光素子を提供する。 【解決手段】本発明の表示用発光素子は、一端側に透光
面１ａを有し、内部に希ガスおよび水銀が封入された状
態で密閉され、透光面を除く少なくとも内面の一部に反
射面を有する外管１と；外管１内に形成され、外管１内
を複数個の放電空間に区画する反射面を有する隔壁２ａ
と；各放電空間の透光面１ａ側にそれぞれ配設された複
数個の冷陽極３と；外管１の他端側に配設され、冷陽極
３との間に放電路を形成する複数の冷陽極３に共通の熱
陰極４と；放電路に対向する外管１および隔壁２ａの少
なくとも一部に被着され、各放電空間で発された紫外線
の照射により励起されて異種の可視光を発光する蛍光体
膜と；を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、文字や画像を表示
する表示装置に用いられる表示用発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、競技場等において、文字や画像等
の表示を大形の表示面に表示するディスプレイ装置が普
及し始めている。この種の装置にあっては、表示面に数
千ないし数万個の表示用発光素子を密に配設し、これら
表示用発光素子を表示信号に応じて選択的に適宜点灯さ
せることにより、表示面上に所望の表示を行うようにな
っている。

【０００３】ところで、上記表示用発光素子としては、
現在ＣＲＴと称されるブラウン管や透光性塗料を塗布し
たカラー電球が知られているが、いずれの場合も多彩な
色調を表わす場合には、赤、緑、青の各単色を発する３
〜４種の表示用発光素子を１組とし、その表示用発光素
子を複数組表示面上に配設するため、一絵素当りの発光
面積が大となり、その結果、高解像の表示の実現は困難
であった。

【０００４】この問題を解消するため、例えば、特開昭
５９−５１４５２号公報に記載されている表示用発光素
子が提案されている。この表示用発光素子は、異なる有
色光を発する複数の放電路が一絵素内に形成されるもの
であり、第１０図ないし第１２図に示すが如く、有底筒
状の管体２１と、管体２１の開口に封着され中央部に位
置する共通フィラメント電極２２と、管体２１の開口周
囲に位置する３個の対向フィラメント電極２３と、これ
ら対向フィラメント電極２３を互いに区分する隔壁２４
と、管体２１頂部内面に形成された蛍光体膜２５とを具
備している。隔壁２４は、共通フィラメント電極２２と
対向フィラメント電極２３との間に管体２１の頂部を折
返し点とする３個のＵ字状の放電路を形成する。また、
蛍光体膜２５は、赤、緑、青をそれぞれ発光するように
設けられている。共通フィラメント電極２２および３個
の対向フィラメント電極２３は、電源からの通電により
それぞれ予熱される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の表示用発光素子は、共通フィラメント電極および３
個の対向フィラメント電極をそれぞれ予熱しているた
め、余剰な電力を浪費していた。さらに、例えば、赤を
表示したい場合、赤を発光する蛍光体膜に対向する放電
空間に放電を形成させても、隔壁２４が透光性であるた
めに、赤の可視光が隔壁を透過して、緑、青の放電空間
が赤みがかってしまう。すなわち、１絵素あたりの有色
光がにじんで見えてしまうばかりでなく、隣接する放電
空間からの可視光の影響を受けて混色してしまい、カラ
ー表示の色調を正確に再現できない。

【０００６】また、可視光が他の放電空間に透過するこ
とで、表示したい色の輝度が低下してしまうという問題
があった。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、小形化および省電力化を図ることができ、カラー表
示の色調を正確に再現できるとともに輝度を向上するこ
とのできる表示用発光素子を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の表示用発光素子
は、一端側に透光面を有し、内部に希ガスおよび水銀が
封入された状態で密閉され、透光面を除く少なくとも内
面の一部に反射面を有する外管と；外管内に形成され、
外管内を複数個の放電空間に区画する反射面を有する隔
壁と；各放電空間の透光面側にそれぞれ配設された複数
個の冷陽極と；外管の他端側に配設され、冷陽極との間
に放電路を形成する複数の冷陽極に共通の熱陰極と；放
電路に対向する外管および隔壁の少なくとも一部に被着
され、各放電空間で発された紫外線の照射により励起さ
れて異種の可視光を発光する蛍光体膜と；を具備してい
ることを特徴とする。

【０００９】外管および隔壁の反射面は、蛍光体膜から
放射された光を透光面側に反射可能なように外管の少な
くとも一部の内面および隔壁に構成されたものである。
なお、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの金
属酸化物からなる膜によって外管および隔壁とは別構成
の反射膜として構成してもよいが、反射面はこうした構
成に限定されない。

【００１０】上記構成の表示用発光素子は、電気接続さ
れる点灯回路を制御すれば、熱陰極と冷陽極との間で形
成される複数の放電路のうち、任意の放電路に選択的に
放電を形成することが可能である。この放電により発生
した紫外線の照射によって特定の蛍光体膜が励起され、
特定の有色光を発光する。そして、特定の有色光は透光
面から外管外部に放射される。

【００１１】例えば、所望の色、ここでは赤に表示しよ
うとした場合、熱陰極と赤に対応する蛍光体膜に対向す
る放電空間に設けられた冷陽極との間に放電を形成す
る。この放電によって発せられた紫外線の照射によって
赤に対応する蛍光体膜は励起されて赤の可視光を発光
し、赤の可視光は直接または反射面によって反射されて
透光面から外管外部に放射される。赤に対応する蛍光体
膜が設けられた放電空間は、他の色に対応した蛍光体膜
が設けられた隣接する放電空間と隔壁によって区画され
ているが、隔壁が反射面を有しているので、赤に対応す
る蛍光体膜が発光した赤の可視光の殆どは隣接する放電
空間に至ることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【００１３】図１および図２は第１の実施の形態を示す
一部切欠斜視図および同上横断面図である。外管１は、
一端側に透光面１ａを、他端側にステム面１ｂを有し、
透光性材料の石英ガラスで製作された略円柱状のもので
あり、透光面を除く内面は反射面であるとともに、その
内部には希ガス等が封入されている。また、この外管１
内部に配設され、絶縁材料である例えばガラスなどによ
って形成される反射面を有する隔壁２ａは、外管１内部
を放射状に３等分割するように外管１の内壁面に当接し
ながら固定され、冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃと熱陰極４を
結ぶ放電路を妨げることのないような構造となってい
る。そして、透光面１ａとステム面１ｂとを除いた外管
１の周囲面および隔壁２ａには、隔壁２ａによって分割
されたそれぞれの放電空間５ａ，５ｂ，５ｃが異なった
色を発光するように、赤、緑、青の有色光を発光する蛍
光体膜がそれぞれ被着されている。

【００１４】また、放電空間５ａ，５ｂ，５ｃの透光面
１ａ近傍に配設される３個の冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃは
中空扇状をなし、導体を兼ねた支持体６ａ，６ｂ，６ｃ
によってそれぞれ支持され、外管１の外部へ電気的に導
出されている。

【００１５】冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃは透光面１ａ近傍
に配設されているから、透光面から熱陰極が隔って配設
され、熱陰極グローの透光面への影響がなく、またファ
ラデー暗部の影響もない。この支持体６ａ，６ｂ，６ｃ
は、放電路中に位置する部分が図示しない電気絶縁膜で
覆われた銅によって形成されたものであり、ステム面１
ｂを気密状に挿通している。また、透光面１ａに対面し
た外管１の他端面であるステム面１ｂの略中央に配設さ
れる共通の熱陰極４は、同じく支持体６ｄによって支持
され、外部へ電気的に導出されている。

【００１６】図３は、表示用発光素子と外部電源回路１
０との電気的接続関係を示す概略電気接続回路図であ
る。唯一の熱陰極４は導体６ｄを介し予熱電源１１と接
続され、常時予熱状態となっている。また３個の冷陽極
３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれの導体を兼ねた支持体６
ａ，６ｂ，６ｃを介し点灯制御回路１２と接続されてい
る。冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃには、それぞれの発光色の
光度が調整されるように、各色の点灯制御回路１２ａ，
１２ｂ，１２ｃより発せられた電気信号が付加される。
また、点灯制御回路１２には、その電源１３により電力
が供給されている。

【００１７】このように電気的接続がなされた表示用発
光素子において、熱陰極４と各冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃ
との間に直流電圧を印加すると、隔壁２ａによって離間
された各放電空間５ａ，５ｂ，５ｃで放電が行なわれ、
外管１に設けられた透光面１ａは、前述の外管１内周面
および隔壁２ａに被着された蛍光体膜に対応した赤、
緑、青の可視光を発光する。前記したように冷陽極３
ａ，３ｂ，３ｃは透光面１ａの近傍に配設され、熱陰極
４は透光面１ａから隔った位置に配設されているから、
熱陰極４の近傍に発生する熱陰極グローが透光面１ａに
影響を及ぼして発光色を変化させることがなく、したが
って透光面１ａの発光が阻害されず、またファラデー暗
部なども透光面１ａには一切影響することがない。

【００１８】さらに、これら３色の可視光の強度は、点
灯制御回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃから出力される電気
信号に応じてそれぞれ変化するため、この電気信号を調
整することにより、１絵素となる表示用発光素子の発光
色の色調を変化させることが可能である。

【００１９】第１の実施の形態によれば、外管１の内部
に唯一の熱陰極４と、３個の冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃと
を設けているので、導体を兼ねた支持体の数は５本とな
り従来例に比して低減化することができ、また、予熱を
要する電極が唯一の熱陰極４のみであることから、余剰
な電力を消費することがない。また外管１内部を区画
し、３つの放電空間５ａ，５ｂ，５ｃを形成する隔壁２
ａも単純な形状とすることができる。したがって、表示
用発光素子の構造が簡素化および小形化され、またそれ
に伴って製造工程の大幅な削減が可能となる。

【００２０】また、予熱されることにより赤色を帯びる
熱陰極４が、透光面１ａから遠隔したステム面１ｂに配
設されるので、表示用発光素子の発光色の赤色化を抑制
することができる。

【００２１】第１の実施の形態では、絶縁性の隔壁２ａ
と、それぞれの冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃを互いに独立さ
せ、外管１内部に配設しているが、絶縁性の隔壁２ａ
と、その隔壁２ａによって区画されたそれぞれの放電空
間５ａ，５ｂ，５ｃの透光面１ａ近傍に配設されるそれ
ぞれの冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃとを一体的に構成させ、
その冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃとそれぞれ電気的接続され
た導体の役割を果たす支持体６ａ，６ｂ，６ｃがそれぞ
れの冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃおよび隔壁２ａを支え得る
ように、ステム面１ｂを気密状に挿通し外部へ突出する
構造としてもよい。

【００２２】この様に構成すれば、それぞれの放電空間
５ａ，５ｂ，５ｃを区画する隔壁２ａと、その放電空間
５ａ，５ｂ，５ｃに対応する冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃと
が一体的に構成されているため、恒久的に隔壁２ａと冷
陽極３ａ，３ｂ，３ｃの相対的配置は変化しない。その
ため、製造時の隔壁２ａと冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃとの
位置合せ作業が不要となる。また、隔壁２ａと外管１と
の当接状態の変化が、発光時および輸送時に生じたとし
ても、ステム面１ｂに気密状に挿通された３本の支持体
６ａ，６ｂ，６ｃが隔壁２ａを保持するので、隔壁２ａ
の配置位置は変化することがない。このように、隔壁２
ａとそれぞれの冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃと熱陰極４の全
体的配置は常に一定であるので、それぞれの放電空間５
ａ，５ｂ，５ｃの放電路長は変化することはなく、その
ためそれぞれの放電空間５ａ，５ｂ，５ｃの発光状態は
常に一定に維持される。

【００２３】図４は、第２の実施の形態を示す一部切欠
斜視図である。この実施の形態では、外管１に、管軸に
沿った方向に所定の間隔をもって隔壁２ｂを設置して、
放電空間５ａ，５ｂ，５ｃを形成している。ここで隔壁
２ｂは、ステム面１ｂ近傍で切欠き、冷陽極３ａ，３
ｂ，３ｃと熱陰極４とをそれぞれ結ぶ放電路を妨げるこ
とのないようにしている。この実施の形態によれば、支
持体の数量を低減できると共に、３つの放電空間５ａ，
５ｂ，５ｃを形成する隔壁２ｂがいたって簡略された形
状となる。

【００２４】図５および図６は、それぞれ第３および第
４の実施の形態を示す一部切欠斜視図である。第１およ
び第２の実施の形態では、外管の外観は略円柱状として
いるが、これに限られることなく、例えば図５および図
６に示す様に、外管の形状を略多角柱状にし、その外管
１´に当接しながら固定される隔壁２ｃ若しくは２ｄ等
をその内部に配置することも可能である。

【００２５】図７は、第５の実施の形態を示す一部切欠
斜視図である。この実施の形態では、外管１内部に管状
の隔壁２ｅを設け、その管状の隔壁２ｅの透光面１ａ近
傍に冷陽極３ａ，３ｂ，３ｃを配し、ステム面１ｂ近傍
で、放電路を妨げることのないように切欠いた構造にし
ている。

【００２６】図８は、第６の実施の形態を示す一部切欠
斜視図である。第１ないし第５の実施の形態において
は、外管の内部を隔壁を用いて区画し、それぞれ等しい
容積をもつ３つの放電空間５ａ，５ｂ，５ｃを形成して
いるが、それぞれの放電空間の容積を変化させることも
可能である。例えば、図８の如く緑色を発光するよう
に、蛍光体膜が被着された放電空間５Ｇの容積を他の２
つの放電空間５Ｒ，５Ｂに比して、大となる様な隔壁２
ｆを外管１内部に配設するものである。

【００２７】ここで、周知の通り人間の視感度分布は緑
色を頂点に、赤色、青色では弱まる傾向にあり、よって
明るさ、解像度には緑色の情報が大きく寄与する。この
特性を利用したもので、第６の実施の形態では、緑色を
発光する放電空間５Ｇを拡大して、視感的な明るさを増
大した。

【００２８】また、第６の実施の形態では、赤色、青色
を発光する放電空間５Ｒ，５Ｂを略等しく構成している
が、両者を比較すると、解像度への寄与は青色より赤色
の方が少ないため、赤色を発光する放電空間５Ｒの容積
を、より縮小する様に隔壁２ｆを形成してもよい。

【００２９】以上のように、第６の実施の形態によれ
ば、外管１の管径を太くすることなく、また電力消費の
増加を誘発することなく、視感的な明るさを増大するこ
とができる。

【００３０】図９は、第７の実施の形態を示す一部切欠
斜視図である。この実施の形態は、外管１′の内部を略
四等分割に区画する隔壁２ｇを用いて、４つの放電空間
を形成し、その内の２つの放電空間に対応する外管１′
の内壁面と隔壁２ｇの部分に緑色を発光する図示しない
蛍光体膜を被着し、他の２つの放電空間に対応する外管
１′の内壁面と隔壁２ｇに、異種の可視光を発光する蛍
光体膜、つまり赤色および青色を発光する蛍光体膜を被
着することもできる。

【００３１】また、第６および第７の実施の形態では、
緑色の放電空間の容積を拡大しているが、種々の目的に
応じて、例えば、赤色を発光する放電空間の容積を拡大
することも可能である。

【００３２】以上、第１ないし第７の実施の形態におい
ては、外管１，１′を石英ガラスによって形成している
が、これは透明ガラス等の材料であっても良く、また、
透光面１ａに前述のような透光性ガラスを用い、他の部
所の少なくとも一部は、例えばセラミック等のように、
紫外線劣化が少なく、耐熱性に優れた絶縁物で形成し、
これらを一体化して外管１，１′を構成しても良い。

【００３３】なお、隔壁２を構成する材料が透明または
半透明であると、外管１内を分割して区画されたそれぞ
れの放電空間５内で放射される光が隔壁２を透過して混
色されてしまい、透光面１ａから所望の有色光を得難く
なってしまう。また、光が他の放電空間５に透過すると
放電空間５で発光する輝度が低下してしまう。したがっ
て、外管１の透光面１ａを除く内面および隔壁２は反射
面を有している。これにより、混色のない所望の有色光
を得ることができる。反射面は隔壁２に酸化アルニミウ
ムや酸化チタンなどの光反射膜によって形成してもよ
い。

【００３４】これにより、それぞれの放電空間５内で放
射される赤、緑、青の光が互いに干渉することなく、そ
れぞれ独立して透光面１ａから有色光を放射をすること
ができ、所望の有色光が容易に得られ、カラー表示の色
調を正確に再現できる。

【００３５】さらに、外管１および隔壁２が反射面を有
していることにより、透光面１ａから放射される有色光
をさらに増大させることが可能である。

【００３６】また、上述の実施の形態では、蛍光体膜
を、外管１，１′の周囲面および隔壁２に被着させてい
るが、種々の条件、目的により、外管１，１′および隔
壁２の一部若しくは全部に被着させることも可能であ
り、また好ましい例として透光面１ａを除く全て若しく
は一部の外管１，１′内壁面に、例えば、酸化アルミニ
ウム、酸化チタン等の光反射膜を形成させ、その光反射
膜上に蛍光体膜を被着し、透光面１ａから発光される有
色光を増大することもできる。加えて、透光面１ａの内
面に光拡散膜を設けて発色を向上することや、同じく着
色コーティングを施し、発された有色光の色度を改善す
ることもできる。

【００３７】また、これらすべての実施の形態において
は、赤色、緑色、青色の三波長領域をそれぞれ発光する
表示用発光素子について説明しているが、これに固執す
ることなく、例えば外管１，１′の内部を隔壁２によっ
て二分割し、それぞれの放電空間に異なる蛍光体膜を被
着させ、二波長領域を発光する表示用発光素子の構成と
することも可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、外管内を複数の放電空間に区
画する電気絶縁性の隔壁が形成されているので、１絵素
を構成する透光面の小形化および省電力化が図れ、各放
電空間からの放射により所望の有色光を得ることが容易
で、さらに冷陽極が透光面に近く熱陰極は透光面から遠
いので熱陰極グローの透光面への影響が少なく、また熱
陰極近傍のファラデー暗部などの光出力への影響も少な
い。

【００３９】さらに、外管の少なくとも一部の内面およ
び隔壁が反射面を有するので、蛍光体膜から放射された
光を透光面側に反射して一層輝度を向上させることがで
きる。

【００４０】また、隔壁が反射面を有するので、任意の
色を発光する蛍光体膜が設けられた放電空間内で発生す
る光は、隔壁を通して隣接する他の色を発光する蛍光体
膜が設けられた放電空間内に至ることがほとんどなく、
その結果、混色による不所望な有色光が発生しないの
で、所望の有色光が確実に得られ、カラー表示の色調を
正確に再現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示用発光素子の第１の実施の形
態の一部切欠斜視図。

【図２】同上表示用発光素子の横断面図。

【図３】同上表示用発光素子と、外部電源回路との電気
的接続図。

【図４】同じく第２の実施の形態の一部切欠斜視図。

【図５】同じく第３の実施の形態の一部切欠斜視図。

【図６】同じく第４の実施の形態の一部切欠斜視図。

【図７】同じく第５の実施の形態の一部切欠斜視図。

【図８】同じく第６の実施の形態の一部切欠斜視図。

【図９】同じく第７の実施の形態の一部切欠斜視図。

【図１０】従来の表示用発光素子を示す横断図。

【図１１】同上表示用発光素子を示す縦断面図。

【図１２】同上表示用発光素子と外部電源回路との電気
的接続図。

【符号の説明】

１，１′…外管、１ａ…透光面、２ａ〜ｇ…隔壁、３
ａ，３ｂ，３ｃ，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…冷陽極、４…熱陰
極、５ａ，５ｂ，５ｃ，５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ…放電空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側に透光面を有し、内部に希ガスおよ
   び水銀が封入された状態で密閉され、透光面を除く少な
   くとも内面の一部に反射面を有する外管と；外管内に形
   成され、外管内を複数個の放電空間に区画する反射面を
   有する隔壁と；各放電空間の透光面側にそれぞれ配設さ
   れた複数個の冷陽極と；外管の他端側に配設され、冷陽
   極との間に放電路を形成する複数の冷陽極に共通の熱陰
   極と；放電路に対向する外管および隔壁の少なくとも一
   部に被着され、各放電空間で発された紫外線の照射によ
   り励起されて異種の可視光を発光する蛍光体膜と；を具
   備していることを特徴とする表示用発光素子。