(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外囲器の一部を構成し、前記外囲器の内部における表面に陽極を有する陽極基板上に半導体素子が配設されたチップイングラス蛍光表示管において、
前記半導体素子の上部を覆う上板部を有して前記陽極基板に固定された支持体と、
前記支持体の上板部に固定され、前記半導体素子と前記上板部との間に複数のフィラメント状陰極を所定ピッチで架設する張架部材とを備えたことを特徴とするチップイングラス蛍光表示管。
【請求項２】
前記張架部材は、前記支持体の上板部に固定される板状のアンカー基部と、前記アンカー基部の下方に折曲されるとともに前記各フィラメント状陰極のピッチ方向の一方に弾性を有して延設された自由端に前記各フィラメント状陰極の一端を固定して前記各フィラメント状陰極に張力を付与する複数のアームとからなることを特徴とする請求項１記載のチップイングラス蛍光表示管。
【請求項３】
前記支持体の上板部よりも前記各フィラメント状陰極のピッチ方向に長く形成された板状の中間部材を備え、
前記中間部材を前記上板部の上面に固定するとともに、前記中間部材の上に前記張架部材を固定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のチップイングラス蛍光表示管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回路や制御回路等がＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）からなる半導体素子で構成され、この半導体素子が外囲器内部に内蔵されたチップイングラス蛍光表示管に関し、特にフィラメント状陰極を支持する部材（アンカーやサポートの支持部材）の下に半導体素子が配置された半導体素子内蔵タイプのチップイングラス蛍光表示管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップイングラス蛍光表示管は、駆動回路や制御回路等がＩＣからなる半導体素子で構成され、この半導体素子が高真空状態に保持された外囲器の内部に内蔵されたものである。このチップイングラス蛍光表示管によれば、回路に関する外部への配線引き出しの省略、蛍光表示管を含むモジュール全体の小型化を図ることができるという利点を有している。
【０００３】
その反面、チップイングラス蛍光表示管は、外囲器の内部に半導体素子が内蔵された構成のため、半導体素子の設置スペースがデッドスペースとなり、十分な表示面積（陽極の配置面積）を確保することができないという問題があった。加えて、外部から入射する紫外線や可視光線によって半導体素子が誤動作を起こすおそれがあった。
【０００４】
そこで、上記問題を解消するため、従来のチップイングラス蛍光表示管では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、複数のフィラメント状陰極５０（以下、フィラメントと略称する）を所定のピッチで架設するアンカー５１を支持体５２に固定し、この支持体５２の下方の隙間に半導体素子５３を配置して表示面積を得るとともに半導体素子５３を保護していた。
【０００５】
更に上記チップイングラス蛍光表示管の構成について説明すると、金属板からなる支持体５２は、半導体素子５３の上部を覆う上板部５２ａと、上板部５２ａの側部（フィラメント５０のピッチ方向）に折り曲げ形成されて上板部５２ａに半導体素子５３を覆う高さを付与する側板部５２ｂと、側板部５２ｂの下端に折り曲げ形成されて陽極基板５４に対して固定される脚板部５２ｃとを有している。アンカー５１は、支持体５２の上板部５２ａの上面に固定される。アンカー５１は、上板部５２ａの上面に固定される板状のアンカー基部５１ａと、アンカー基部５１ａから延設された自由端にフィラメント５０の一端を固定する複数のアーム５１ｂとからなる。各アーム５１ｂの自由端は、アンカー基部５１ａよりも上方に延設されている。そして、各フィラメント５０は、支持体５２およびアンカー基部５１ａの上方にて所定の張力をもって架設される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図３に示す従来のチップイングラス蛍光表示管では、フィラメント５０が半導体素子５３を覆う支持体５２（およびアンカー基部５１ａ）の上方にて架設されているので、陽極基板５４の表面に配された蛍光体を有する陽極からフィラメント５０までの高さＦＨが高くなり、十分な発光輝度が得られなくなるという問題があった。
【０００７】
具体的に、図３に示すチップイングラス蛍光表示管では、陽極基板５４の上に配設された半導体素子５３の高さに加え、半導体素子５３と支持体５２との間にスペースが必要なことは勿論のこと、支持体５２上にあるアンカー基部５１ａとフィラメント５０の間にもある程度の高さが生じる。このため、陽極からフィラメント５０までの高さＦＨが高くなり、最小でも１．３ｍｍ必要であった。その結果、この種のチップイングラス蛍光表示管を自動車に搭載して使用した場合、例えば１２Ｖ程度の低電圧で駆動する条件下では、十分な発光輝度が得られなかった。
【０００８】
実際、この種のチップイングラス蛍光表示管を車載用に使用して低電圧駆動する場合、ＦＨ０．９〜１．１０ｍｍが必要となる。また、高電圧駆動の条件下においても、ＦＨ１．２ｍｍ程度を必要とする場合があり、上述した従来のチップイングラス蛍光表示管では使用できないものもある。
【０００９】
また、図３に示すチップイングラス蛍光表示管の支持体５２は、上板部５２ａおよび脚板部５２ｃに対して側板部５２ｂを９０°に折り曲げ形成することが難しい。このため、支持体５２を陽極基板５４に固定した際、図３（ｂ）に示すように、側板部５２ｂが下方に向かって斜めになってしまう。その結果、フィラメント５０のピッチ方向に対して上板部５２ａの寸法が短くなり、アンカー基部５１ａを固定するための面積が狭くなる。これにより、フィラメント５０の数、即ちピッチ方向の幅ＦＷが限定されてしまい、フィラメント５０のピッチ方向にかかる表示面積を広く取ることができなかった。
【００１０】
さらに、アンカー５１は、各アーム５１ｂの自由端をフィラメント５０のピッチ方向の一方（図３（ｂ）の左方）にそれぞれ向けて弾性を生じさせることにより、フィラメント５０に所定の張力を付与している。ところが、上述したように、上板部５２ａの面積が狭くフィラメント５０の数に限定があるため、フィラメント５０のピッチ方向の他方（図３（ｂ）の右方）がデットスペースとなってしまい、その分だけフィラメント５０のピッチ方向にかかる表示面積を広く取ることができなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解消するために、低電圧駆動でも十分な発光輝度を得ることができ、しかも、表示面積を広く取ることができるチップイングラス蛍光表示管を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による請求項１記載のチップイングラス蛍光表示管は、
外囲器の一部を構成し、前記外囲器の内部における表面に陽極を有する陽極基板上に半導体素子が配設されたチップイングラス蛍光表示管において、
前記半導体素子の上部を覆う上板部を有して前記陽極基板に固定された支持体と、
前記支持体の上板部に固定され、前記半導体素子と前記上板部との間に複数のフィラメント状陰極を所定ピッチで架設する張架部材とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載のチップイングラス蛍光表示管は、請求項１記載のチップイングラス蛍光表示管において、
前記張架部材は、前記支持体の上板部に固定される板状のアンカー基部と、前記アンカー基部の下方に折曲されるとともに前記各フィラメント状陰極のピッチ方向の一方に弾性を有して延設された自由端に前記各フィラメント状陰極の一端を固定して前記各フィラメント状陰極に張力を付与する複数のアームとからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載のチップイングラス蛍光表示管は、請求項１又は請求項２記載のチップイングラス蛍光表示管において、
前記支持体の上板部よりも前記各フィラメント状陰極のピッチ方向に長く形成された板状の中間部材を備え、
前記中間部材を前記上板部の上面に固定するとともに、前記中間部材の上に前記張架部材を固定したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明によるチップイングラス蛍光表示管の実施の形態を示す断面図、図２は同斜視図である。
【００１６】
本発明のチップイングラス蛍光表示管は、図１（ａ）に示すように、内部が高真空状態に保持された箱状の外囲器１を有している。外囲器１は、それぞれガラス基板からなる陽極基板２と平面板３と側面板４を備えた構成であり、所定間隔をおいた陽極基板２と平面板３との外周面が側面板４を介して封着剤によって封止されている。
【００１７】
外囲器１の内部における陽極基板２の表面には、陽極導体上に蛍光体を被着した所定パターン形状の陽極（不図示）が形成されており、さらに陽極の上方を覆うように制御電極（不図示）が設けられている。制御電極の上方には、電子を放出する複数のフィラメント５が所定のピッチおよび所定の高さＦＨで陽極と対面して架設されている。
【００１８】
フィラメント５は、直径数μｍから数十μｍのタングステン等の芯線の表面に、例えばアルカリ土類金属の炭酸塩からなる電子放出物質を被着させたものである。アルカリ土類金属の炭酸塩としては、例えばＢａＣＯ３  、ＳｒＣＯ３  、ＣａＣＯ３  を所定の配合割合で混合した三元炭酸塩が用いられる。
【００１９】
また、外囲器１の内部における陽極基板２の表面には、ＩＣからなる半導体素子６が配設されている。半導体素子６は、陽極・制御電極等の各電極を駆動するものである。半導体素子６は、ボンディングワイヤ６ａによって陽極基板２の不図示の端子に電気的に接続されている。半導体素子６の高さは０．３〜０．３５ｍｍ程度であり、ボンディングワイヤ６ａを加えて約０．５５ｍｍ程度である。
【００２０】
半導体素子６は、支持体７の下側の隙間に配設されている。支持体７は、金属板からなり、半導体素子６の上部を覆う上板部７ａと、上板部７ａの側部に折り曲げ形成されて上板部７ａに半導体素子６を覆う高さを付与する側板部７ｂと、側板部７ｂの下端が上板部７ａとは反対方向に折り曲げられた脚板部７ｃを有する略凸型をなしている。支持体７は、陽極基板２の上に配設され、脚板部７ｃが陽極基板２と側面板４との間で封着剤によって固定されている。この支持体７の材料としては、封着剤の熱膨張係数に近い４２６合金を用いるのが好ましい。
【００２１】
上記半導体素子６および支持体７は、フィラメント５を架設するための張架部材としてのアンカー８の固定位置に配設されている。アンカー８は、支持体７に固定される。アンカー８は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の金属薄板からなり、支持体７の上板部７ａの上面にスポット溶接にて固定される板状のアンカー基部８ａと、アンカー基部８ａから延設された自由端に各フィラメント５の一端を固定する複数のアーム８ｂとからなる。
【００２２】
各アーム８ｂは、アンカー基部８ａから下方に折り曲げられ、フィラメント５の一端を固定する自由端を有している。このアーム８ｂの自由端は、半導体素子６と支持体７（上板部７ａ）の間となる高さ位置となるようにアンカー基部８ａから延設されている。また、各アーム８ｂは、それぞれフィラメント５のピッチ方向の一方（図１（ａ）の右方）に向けて整列して延設されており、フィラメント５の長手方向に弾性を有している。
【００２３】
また、図示しないが、フィラメント５の他端は、一端側と同様に半導体素子６を覆う支持体７の上板部７ａに固定された張架部材としてのサポートにて固定される。サポートは、アンカー８と対をなしてフィラメント５を所定の張力をもって支持するものであり、アンカー基部８ａと同様の板状のサポート基部と、サポート基部から折曲されて各フィラメント５の他端を固定する板片状の固定部とを有している。この固定部は、アーム８ｂのように弾性を有しておらず、フィラメント５の端部が固定される。
【００２４】
なお、サポートは、半導体素子６の有無に関わらず、アンカー８側と同様に支持体７を介して固定してもよい。また、アンカー８側に半導体素子６が無い場合には、図１及び図２に示す構成がサポート側に採用される。さらに、サポートは、図１及び図２に示すような支持体を用いず、フィラメント５が平行に張架されるように、従来より使用されている板状の支持体を介して陽極基板２上に固定してもよい。
【００２５】
張架部材によって一端および他端が固定された各フィラメント５は、互いに平行を保ち、且つ高さＦＨに保持された状態で陽極から半導体素子６と上板部７ａとの間を通過し、所定ピッチで陽極基板２の上に所定の張力が付与されて架設される。
【００２６】
なお、図１（ａ），（ｂ）および図２の例では、フィラメント５が幅ＦＷ間で半導体素子６と上板部７ａとの間を通過しているが、フィラメント５が側板部７ｂの外側を通過していてもよい。すなわち、フィラメント５が半導体素子６と上板部７ａとの間の空間部分であればよい。
【００２７】
このように、本例のチップイングラス蛍光表示管では、フィラメント５が張架される高さを、陽極から半導体素子６と上板部７ａとの間の高さＦＨにした。これにより、従来では陽極−半導体素子−スペース−支持体−スペース−フィラメントの順に配設された構成の高さ（最小１．３ｍｍ）であったのに対し、陽極−半導体素子−スペース−フィラメントの順に配設された構成の高さ（０．９〜１．１ｍｍ程度）となり、陽極からフィラメント５までの高さを低くし、フィラメント５を陽極に近づけることができる。その結果、自動車に搭載して低電圧駆動（例えば１２Ｖ）した場合の条件下においても十分な発光輝度を得ることが可能となる。
【００２８】
ところで、本発明のチップイングラス蛍光表示管では、もう一つの特徴として、図１及び図２に示すように、支持体７の上板部７ａと、アンカー８のアンカー基部８ａ（サポートのサポート基部）との間に中間部材９が設けられている。中間部材９は、アンカー基部８ａ（サポート基部）を支持する剛性を有した金属板からなり、支持体７の上板部７ａよりも架設されるフィラメント５のピッチ方向に長く形成されている。そして、中間部材９は、上板部７ａの上面にスポット溶接にて固定されるとともに、自身の上にアンカー基部８ａ（サポート基部）がスポット溶接にて固定される。なお、中間部材９は、上板部７ａの上面に対してアンカー基部８ａ（サポート基部）とともにスポット溶接されてもよい。また、中間部材９の材質としては、支持体７と同一材料（例えば封着剤と同等の熱膨張係数の４２６合金）を用いるのが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
このように、アンカー８（サポート）が支持体７の上板部７ａよりもフィラメント５のピッチ方向に長い中間部材９に固定されるので、アンカー基部８ａ（サポート基部）を上板部７ａよりもピッチ方向に長く形成し、アーム８ｂ（固定部）の数を増して架設するフィラメント５の数を増加することができる。これにより、フィラメント５の幅ＦＷが広くなり、外囲器１内部のスペースを効率的に活用して表示面積（陽極の面積）を広く取ることが可能となる。
【００３０】
また、中間部材９を介してアンカー８（サポート）を固定することにより、アンカー８（サポート）におけるフィラメント５のピッチ方向の位置を可変できる。特に、アンカー８は、フィラメント５の長手方向に弾性を有するため、アーム８ｂがフィラメント５のピッチ方向の一方（図１（ａ）の右方）に向けて延設されているので、フィラメント５のピッチ方向の他方（図１（ａ）の左方）がデットスペースとなる。
【００３１】
そこで、中間部材９の位置をフィラメント５のピッチ方向の他方に可変することにより、上記デットスペースをなくしてフィラメント５のピッチ方向にかかる表示面積（陽極の面積）を広く取ることが可能となる。
【００３２】
ところで、一般的な蛍光表示管では、張架部材（アンカー８およびサポート）を支持する板状の支持体が外囲器の外まで引き出され、その一部が封着剤を介して陽極基板と側面板との間に挟み込まれた状態で封着剤により固定される。その際、支持体の材料としては、封着部分での熱膨張係数の差によってクラックが生じるのを防止するため、封着剤に近い熱膨張係数の４２６合金が用いられる。これに対し、支持体の上に載置される張架部材の材料の一例としては、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ６３１等のステンレス製のバネ材が用いられるのが一般的であるため、張架部材を封着剤から極力離間させて配設している。その結果、張架部材と外囲器の側面部との間にデットスペースが生じ、表示面積（陽極の面積）を広くすることができなかった。
【００３３】
これに対し、上述した本例の支持体７および中間部材９を備えたチップイングラス蛍光表示管であれば、張架部材を支持体７によって封着剤から遠ざけ、中間部材９によって側面板４に近接した位置に配置することができる。これにより、フィラメント５のピッチ方向の幅ＦＷが増し、フィラメント５の張架本数を増やすことができる。その結果、上記一般的な蛍光表示管と比較しても表示面積（陽極の面積）を広く取ることが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるチップイングラス蛍光表示管は、陽極基板に固定されて半導体素子の上部を覆う支持体の上板部の上面に、複数のフィラメント状陰極を半導体素子と上板部との間の高さで所定ピッチで架設する張架部材を固定した。これにより、陽極からのフィラメント状陰極の高さを半導体素子−スペースだけを介した高さに低くでき、低電圧駆動であっても十分な発光輝度を得ることができる。
【００３５】
また、本発明によるチップイングラス蛍光表示管は、支持体の上板部よりも各フィラメント状陰極のピッチ方向に長く形成された板状の中間部材を上板部の上面に固定するとともに、中間部材の上に張架部材を固定した。これにより、架設するフィラメント状陰極の数を増加し、表示面積（陽極の面積）を広く取ることができる。
【００３６】
支持体の上板部に固定される板状のアンカー基部と、アンカー基部の下方に折曲されるとともに各フィラメント状陰極のピッチ方向の一方に弾性を有して延設された自由端に各フィラメント状陰極の一端を固定するアームとからなる張架部材の場合、中間部材を採用した際に、中間部材の支持体への固定位置をフィラメント状陰極のピッチ方向の他方に可変することにより、上記デットスペースをなくしてフィラメント状陰極のピッチ方向にかかる表示面積（陽極の面積）を広く取ることができる。
【００３７】
また、中間部材を採用した際、張架部材は、支持体によって封着剤から遠ざけ、且つ、中間部材によって側面板に近接して配置することにより、フィラメントのピッチ方向の幅が増し、フィラメントの張架本数を増やして表示面積（陽極の面積）を広く取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）本発明のチップイングラス蛍光表示管を示す断面図。
【図２】同斜視図。
【図３】（ａ）（ｂ）従来のチップイングラス蛍光表示管を示す断面図。
【符号の説明】
１…外囲器、２…陽極基板、５…フィラメント状陰極、６…半導体素子、７…支持体、７ａ…上板部、８…アンカー（張架部材）、８ａ…アンカー基部、８ｂ…アーム、９…中間部材。
【図１】
0003546860.tif 000002
【図２】
0003546860.tif 000003
【図３】
0003546860.tif 000004