(57)【要約】【課題】  液晶表示装置のバックライトとして，熱電子衝突方式の円筒状の真空蛍光管を用いることにより，放電方式やＬＥＤ方式の問題点を解決し，かつ，バックライトの薄型化を可能にし，輝度むらを少なくし，製造作業を単純化する。【解決手段】  透明な円筒管１２の内面に透明な陽極１８を形成し，その上に蛍光体層２０を形成する。円筒管１２の中心に陰極フィラメント３２を配置し，そこから離れた位置に支持電極４４を配置する。円筒管１２の両端はステム３８とガラスビード３６で封止する。ステム３８には２本の陰極リード４０，４２を設けて，第１の陰極リード４０に陰極フィラメント３２の一端を接続し，第２の陰極リード４２に支持電極４４の一端を接続する。支持電極４４の他端にはテンショナー５０を固定し，これに陰極フィラメント３２の他端を接続する。陽極リード２２には陽極接触体２４を固定し，これを陽極１８に加圧接触させる。【選択図】  図１
2005044640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の構成を備える，液晶表示装置のバックライトのための真空蛍光管。
（ａ）内部を真空排気された透明な細長い円筒管。
（ｂ）前記円筒管の内面に形成された透明な陽極。
（ｃ）前記陽極の内面に形成された蛍光体層。
（ｄ）前記円筒管の一端を気密に封止する第１の封止部材。
（ｅ）前記円筒管の他端を気密に封止する第２の封止部材。
（ｆ）前記円筒管の中心に配置されて，前記円筒管の軸方向に延びる陰極フィラメント。
（ｇ）前記円筒管の内部において前記陰極フィラメントから離れた位置で前記円筒管の軸方向に延びる支持電極。
（ｈ）前記陰極フィラメントの一端に接続されて，前記第１の封止部材を貫通する第１の陰極リード。
（ｉ）前記支持電極の一端に接続されて，前記第１の封止部材を貫通する第２の陰極リード。
（ｊ）前記支持電極の他端に固定されて，前記陰極フィラメントの他端に接続されることによって前記陰極フィラメントに張力を付与する導電性の張力付与部材。
（ｋ）前記陽極に加圧接触する陽極接触体。
（ｌ）前記陽極接触体に接続され，前記第２の封止部材を貫通する陽極リード。
【請求項２】
請求項１に記載の真空蛍光管において，前記陽極リードにゲッターが固定されていることを特徴とする真空蛍光管。
【請求項３】
次の構成を備える，液晶表示装置のバックライト。
（ａ）平板状で概略矩形のライトガイド。
（ｂ）前記ライトガイドのひとつの側面の近傍において，その側面に対して平行に形成された円筒状の孔。
（ｃ）前記孔に挿入された請求項１に記載の真空蛍光管。
（ｄ）前記ライトガイドの表面側に配置されて，前記真空蛍光管から放出されて前記ライトガイドを通過してきた光を白色光に変換する光フィルター。
【請求項４】
次の構成を備える，液晶表示装置のバックライト。
（ａ）平板状で概略矩形のライトガイド。
（ｂ）前記ライトガイドのひとつの側面の近傍において，その側面に対して平行に形成された円筒状の孔。
（ｃ）前記孔に挿入された請求項１に記載の真空蛍光管。
（ｄ）前記真空蛍光管の外周に配置されて，前記真空蛍光管から放出された光を白色光に変換する光フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライトのための真空蛍光管に関し，特に，陰極フィラメントから放出された熱電子を陽極上の蛍光体層に衝突させて発光させる形式の，熱電子衝突式の真空蛍光管に関する。また，そのような真空蛍光管を備えた液晶表示装置用バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライトには多くの方式が提唱され，実用化されている。代表的なものとして，放電方式とＬＥＤ（発光ダイオード）方式がある。放電方式は，管内のガス放電による蛍光体の発光を利用するものであり，通常は，円筒状の細長い蛍光灯を，矩形のライトガイドの側面に配置している。あるいは，放電管を扁平に押しつぶして矩形に形成し，これを液晶表示装置の直下に配置するものもある。ＬＥＤ方式は，赤・青・緑の３色のＬＥＤを利用するものや，３波長を含む白色ＬＥＤを利用するものがある。
【０００３】
放電方式のバックライトは安価であるが，次のような問題点がある。第１に，放電開始のためにスターターが必要であり，このスターターの電源（高電圧発生回路）はバックライト自身よりも高価である。第２に，低温の環境下では放電開始に時間がかかったり，不安定になったりすることがある。第３に，放電に伴う電気的ノイズが発生し，高級なオーディオ製品や精密測定器などに液晶表示装置を使う場合は，上述の電気的ノイズが製品に悪影響を与えるおそれがある。
【０００４】
一方，ＬＥＤ方式のバックライトは，放電方式のような欠点はないが，次のような別の問題点がある。第１に，消費電力が放電方式に比べて多い。第２に，基本的に点発光であり，この点発光を面状の均一な発光源に変換するのは困難である。したがって，発光点から遠いところでは輝度が低下するなどの輝度分布が生じることが避けられず，線状または面状の発光が得られる放電方式に比べて，均一な輝度分布の点で不利である。点状の光源は，種々の輝度むら軽減の手法が取られているにもかかわらず，近年ますます高精細でカラー再現度の進歩が著しい液晶表示装置には不十分で，高性能の液晶表示装置の機能を十分に発揮できないなどの指摘がある。
【０００５】
上述の２種類の方式の欠点を同時に解消できるものとして，熱電子衝突方式の平板型の真空蛍光管を用いたバックライトが知られており，次の特許文献１はこのようなバックライトを開示している。
【特許文献１】特開２０００−２０００５０号公報
【０００６】
このバックライトは，２枚のガラス基板の一方の内面に透明な陽極を形成して，その上に蛍光体被膜を形成し，２枚のガラス基板に挟まれた真空の空間内に直線状の複数の陰極フィラメントを張り渡している。各陰極フィラメントの両端に電圧を印加すると陰極フィラメントから熱電子が放出される。これらの熱電子は，陰極フィラメントと陽極との間に印加された電界によって，陽極に向かって加速され，蛍光体被膜に衝突する。これにより蛍光体被膜が発光し，この光が透明な陽極とガラス板とを透過して，外部に放出される。
【０００７】
一方，バックライト用ではないが，真空蛍光管を表示セルとして使用する蛍光表示管の分野では，熱電子衝突方式の真空蛍光管を円筒状にしたものが知られている。次の特許文献２は，このような真空蛍光表示管を開示している。
【特許文献２】特開平９−３０６３９８号公報
【０００８】
この真空蛍光表示管は，円筒状のガラス管の内面に透明な陽極を形成して，その上に蛍光体層を形成している。一方で，ガラス管の中心に直線状の陰極フィラメントを配置している。さらに，陰極フィラメントから離した位置において，複数の制御電極を軸方向に並べて配置している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献１に記載されたバックライトは，次の問題点がある。第１に，真空蛍光管が厚くなる。真空に耐える所定の大きさの平板ガラスを得ようとすると，円筒管などと比較して，ガラスを厚くする必要がある。さらに，これに陰極フィラメントの支持体の厚さ等を加えると，真空蛍光管の厚さを所望の高さ以内（例えば３ｍｍ以下）にするのが困難である。今後，バックライトの薄型化の要望がますます強まると予想されるので，薄型化が難しいのは重要な問題点になる。
【００１０】
第２に，均一な面発光を得にくい。特許文献１に記載の平板状の真空蛍光管は，陰極フィラメントと陽極との２極管構造であり，原理的に，陰極フィラメントに対向する位置の蛍光体被膜と，陰極フィラメントから遠い位置の蛍光体被膜とでは，到達する電子量に差があり，電子の疎密に起因する輝度むらが生じる。電子の疎密を平均化するためには，陰極フィラメントと陽極の間に電子拡散用のグリッドを設けることも考えられるが，グリッドを設けると，真空蛍光管の厚さをさらに増やす結果となる。
【００１１】
一方，上述の特許文献２の真空蛍光表示管を液晶表示装置のバックライトとして用いることができれば，特許文献１の問題点を解消できる可能性がある。しかし，特許文献２の真空蛍光表示管をバックライトとして用いる場合には，次の問題点がある。第１に，電気接続のためのリードが円筒管の側面から突き出ているので，バックライトの薄型化の障害になる。すなわち，特許文献２の真空蛍光表示管は，円筒管の側面に溝状の開口部を設けて，ここから陽極リードと陰極リード（２本のうちの１本）を円筒管の外部に引き出している。これらの陽極リードと陰極リードは円筒管の外周から半径方向に突き出ており，これが薄型化の障害になる。バックライトの全体の厚さ方向を上下方向と仮定すると，陽極リードと陰極リードを円筒管から横方向に突き出せば薄型化に支障はなさそうであるが，，横方向の一方にはライトガイドを配置することになるし，横方向の他方には反射板を配置することになるから，そのような配置も不可能である。
【００１２】
第２に，製造作業が複雑である。陰極フィラメントの一端は第１の陰極リードに接続されるが，この第１の陰極リードは，円筒管の一端の蓋部材に設けられている。陰極フィラメントの他端は，円筒管の他端の近傍で第２の陰極リードに接続されている。この第２の陰極リードは上記他端の近傍の側面の開口部から引き出されていて，その開口部は封止部材で封止されている。したがって，陰極フィラメントを円筒管に組み付けた状態で，その両端を陰極リードに溶接したり，上述の開口部を封止したりする作業が必要である。陽極リードも円筒管の側面の開口部から引き出されているので，その開口部を封止部材で封止する作業は，陰極フィラメントや陽極リードを円筒管に組み付けた状態で実施する必要がある。ゆえに，陰極フィラメントの組立作業並びに陰極リード及び陽極リードの円筒管への取り付け作業は，陰極フィラメント，陰極リード及び陽極リードを円筒管に組み付けた状態で同時に行う必要があり，これらの作業は複雑であって，これを実施するのは容易ではない。
【００１３】
本発明は以上のような問題点を解決するためになされたものであり，その第１の目的は，放電方式やＬＥＤ方式の問題点が生じないバックライト用真空蛍光管を提供することにある。本発明の第２目的は，熱電子衝突方式で，かつ，バックライトの薄型化が可能なバックライト用真空蛍光管を提供することにある。本発明の第３の目的は，熱電子衝突方式で，かつ，輝度むらが生じないバックライト用真空蛍光管を提供することにある。本発明の第４の目的は，熱電子衝突方式を用で，かつ，製造作業を単純化できるバックライト用真空蛍光管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の真空蛍光管は、液晶表示装置のバックライトのための真空蛍光管であって，熱電子衝突方式で，かつ，円筒状の真空蛍光管である。この真空蛍光管の外殻は，内部を真空排気された透明な細長い円筒管である。この円筒管の内面に透明な陽極が形成され，その陽極の内面に蛍光体層が形成されている。円筒管の中心には陰極フィラメントが配置され，この陰極フィラメントは円筒管の軸方向に直線状に延びている。この陰極フィラメントから離れた位置には支持電極が配置され，この支持電極は円筒管の内部において円筒管の軸方向に直線状に延びている。円筒管の両端は第１及び第２の封止部材で封止されている。第１の封止部材には第１及び第２の陰極リードが貫通している。陰極フィラメントの一端は第１の陰極リードに接続されている。支持電極の一端は第２の陰極リードに接続されている。支持電極の他端には導電性の張力付与部材が固定されている。この張力付与部材は陰極フィラメントの他端に接続されて，陰極フィラメントに張力を付与している。陽極には陽極接触体が加圧接触する。この陽極接触体に陽極リードが接続されていて，陽極リードは第２の封止部材を貫通する。
【００１５】
陰極フィラメントの両端に電圧を印加すると陰極フィラメントから熱電子が放出される。この熱電子は，陽極と陰極フィラメントの間に印加された電界に加速されて陽極上の蛍光体層に衝突する。これにより蛍光体層が発光し，その光が陽極と円筒管とを透過して外部に放出される。
【００１６】
このような真空蛍光管を液晶表示装置のバックライトとして使うには，次のような構成にする。平板状で概略矩形のライトガイドを準備する。このライトガイドのひとつの側面の近傍に円筒状の孔を形成する。この孔は前記側面に平行である。この孔に上述の真空蛍光管を挿入する。ライトガイドの表面側（液晶表示装置に対向する側）には光フィルターを配置する。真空蛍光管から放出された光はライトガイドに入射し，ライトガイドの底面で反射してからライトガイドの表面側に出て行き，光フィルターで白色光に変換されて，液晶表示装置を照射する。光フィルターは，ライトガイドの表面側に配置する代わりに，真空蛍光管の外周に巻きつけてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
この真空蛍光管は熱電子衝突方式の蛍光管なので，これを液晶表示装置のバックライトとして使えば，放電方式やＬＥＤ方式のバックライトの問題点を解決できる。すなわち，放電方式と比較して，高電圧発生回路が不要であり，−４０℃〜＋８５℃の温度範囲で安定しており，放電ノイズが生じない。また，ＬＥＤ方式と比較して，消費電力が少なく，輝度むらが少ない。また，この真空蛍光管は，外形が円筒状で，その両端だけから陽極リードと陰極リードを引き出しているので，これを液晶表示装置のバックライトとして使えば，バックライトを薄くできる。バックライトの厚さは，真空蛍光管の直径よりも少しだけ大きくなる程度で済む。そして，この真空蛍光管は線状の光源であり，これを矩形のライトガイドの側面に配置することで，面光源に変換することができる。このような面光源は，平面状の真空蛍光管をそのまま使う場合に比べて，場所による輝度むらが少なく，均一な面光源となる。さらに，この真空蛍光管を製造する場合，陰極フィラメントとそれを支持する支持電極は，あらかじめ第１の封止部材に組み付けてユニット化しておくことができ，陽極接触体についても，あらかじめ第２の封止部材に組み付けてユニット化しておくことができる。したがって，製造作業を単純化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に，図面を参照して，本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の真空蛍光管のひとつの実施例を示す斜視図である。この図は，円筒管の一部を切り欠いて内部を見えるようにしてあり，また，円筒管の中央部分を省略して，両端付近だけを詳しく示している。この真空蛍光管１０は，大きく分けると，ガラス製の透明な細長い円筒管１２と陰極組立体１４と陽極組立体１６から成る。円筒管１２の内面には透明導電膜（ＩＴＯ膜）からなる陽極１８が形成されている。この陽極１８上には（すなわち，陽極１８の内面には），酸化物蛍光体，具体的には酸化亜鉛蛍光体（ＺｎＯ：Ｚｎ），からなる蛍光体層２０が均一な厚さに形成されている。蛍光体層２０の形成方法としては電着法が最適である。その一例を示すと，次のとおりである。酸化亜鉛蛍光体をイソプロピルアルコールに分散させて懸濁液とし，これに微量の電解質を加えて電着浴とする。円筒管を電着浴に浸漬して，円筒管の中心に一方の電極としてのワイヤーを配置し，このワイヤーと円筒管の内面の陽極１８との間に電界を印加する。これにより，陽極１８の内面に蛍光体層２０を電着できる。
【００１９】
この実施例は，小型の液晶表示装置のためのバックライトを想定しており，円筒管１２の外形は３ｍｍ，内径は２．４ｍｍである。円筒管１２の長さは，蛍光体層の必要長さに依存する。この実施例では，蛍光体層２０の長さが４２ｍｍであり，円筒管１２の長さは６６ｍｍである。蛍光体層２０と円筒管１２の長さは，照明する液晶表示装置の大きさに応じて，最適な数値に設定すればよい。陽極１８の形成長さは，円筒管１２の長さとほぼ同じで良いが，図１では，図面を分かりやすくするために，円筒管の端部付近に，陽極１８を形成しない領域を設けている。蛍光体層２０の長さは，陰極フィラメント３２に対向するだけの長さがあれば足りる。上述の電着法によって円筒管１２の内面の全長に蛍光体層２０を形成した場合は，不要な部分（後述するステム３８の封着部と，陽極接触体２４が陽極１８に接触する部分及びそれよりも端部側の領域）を電着後にブラシなどで削ぎ落としたり，電着前に不要部分にレジストを塗布しておいて，電着後にレジストとともに蛍光体層２０を除去したりすればよい。
【００２０】
次に，陽極組立体１６について説明する。図２は陽極組立体１６の斜視図である。二つの方向から見た状態を示している。陽極リード２２の先端から少しだけ離れた位置に，導電性の陽極接触体２４が溶接で固定されている。すなわち，陽極接触体２４のボス部２５の中心には貫通孔が形成されていて，陽極リード２２をボス部２５の貫通孔に通してから，ボス部２５と陽極リード２２を溶接してある。陽極接触体２４は末広がり形状の３個の接触子２６を等間隔に備えている。この接触子２６は先端が緩やかに折れ曲がっていて，その頂部２８が，円筒管の内面の陽極に接触することになる。この陽極接触体２４は，ばね性を備える導電材料（例えば，ステンレス鋼ＳＵＳ３４０）で形成されている。３個の接触子２６のそれぞれの頂部２８を通る仮想円の直径は，陽極の内径よりもわずかに大きくなっている。したがって，各接触子２６の頂部２８が陽極に電気的に接触した状態では，接触子２６がわずかに内側に弾性的に変形した状態になり，その弾性復元力によって適度な接触圧力が保たれる。接触子２６の構造は図示のような三つ割構造に限ることはなく，適度な接触圧力を維持できればほかの構造でもよい。
【００２１】
陽極リード２２の先端２３付近の外周面（図では上面）にはリング状のゲッター３０が溶接で固定されている。このゲッター３０は，後述するように，真空蛍光管の真空度を高めるために使われる。ゲッター３０は極小のものを用いており，外形は１．７ｍｍ，厚さは０．３ｍｍである。
【００２２】
陽極リード２２の材質は，強度を考慮して，直径０．７ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３４０にしてある。ただし，その途中だけはジュメット線３４を接続している。このジュメット線３４の外周にガラスビード３６が設けられている。このガラスビード３６は円筒管と陽極組立体１６とを封止するのに用いる。ガラスビード３６の外形は２ｍｍ程度である。ガラスビード３６が本発明における第２の封止部材に該当する。
【００２３】
次に，陰極組立体１６を説明する。図３は陰極組立体１４の斜視図である。途中は省略して両端付近だけを詳しく示している。円板状のガラス製のステム３８は，円筒管の一端に嵌合して円筒管の端部を封止するものである。ステム３８の外形は円筒管の内径にほぼ等しくなっている。このステム３８は本発明における第１の封止部材に該当する。このステム３８を第１の陰極リード４０と第２の陰極リード４２が貫通していて，かつ，ステム３８にハーメチックシールで固定されている。二つの陰極リード４０，４２の材質は，ステム３８を貫通する部分がジュメット線であり，円筒管の内部に突き出ている部分がステンレス鋼ＳＵＳ３４０であり，円筒管の外部に突き出ている部分が銅である。陰極リード４０，４２の直径は０．３ｍｍである。
【００２４】
第１の陰極リード４０には陰極フィラメント３２の一端が溶接されることになる。その溶接作業は後述する。陰極フィラメント３２は円筒管の中心において円筒管の軸方向に延びるものである。第２の陰極リード４２には支持電極４４の一端が溶接で固定されている。支持電極４４は陰極フィラメント３２から離れた位置で陰極フィラメント３２に平行に（すなわち，円筒管の軸方向に）延びるものである。この支持電極４４は陰極フィラメント３２の他端を支持するためのものである。支持電極４４は，強度を持たせるために，長手方向に垂直な断面において，凹部４６が形成されていて，この凹部が長手方向に延びている。この実施例では支持電極４４は片持ち梁の状態にあり，その先端４８（第２の陰極リード４２に固定されていない側の端部）は円筒管の内部で浮いている。ただし，支持電極４４の強度が心配な場合は（あるいは，振動が加わる恐れのある用途では），支持電極４４の先端付近にセラミックなどの絶縁性の小片を取り付けて，この小片を介して，支持電極４４の先端を円筒管の内面で支持するようにしてもよい。
【００２５】
支持電極４４の先端４８には導電性のテンショナー５０が溶接で固定されている。このテンショナー５０は本発明における張力付与部材に該当する。テンショナー５０は，円筒管の側面方向から見て，ステム３８の側に湾曲している。テンショナー５０の上端の中央部にはＶ字形の切り欠き５２が形成されている。テンショナー５０は，後の工程で曝される３５０℃の高温でも弾性を失わない材料にする必要がある。この実施例では，板厚が５０μｍのＳＵＳ３４０製の薄板で形成している。
【００２６】
次に，陰極フィラメント３２の組み付け作業を説明する。最初に陰極フィラメント３２の他端を切り欠き５２に挿入してから，テンショナー５０に溶接固定する。そのあとに，陰極フィラメント３２に適度の張力（約４ｇに相当する張力）を与えながら（すなわち，テンショナー５０の上端をステム３８側にわずかに引っ張って撓ませた状態で），陰極フィラメント３２の一端を上述の第１の陰極リード４０に溶接固定する。その結果，テンショナー５０の弾性復元力によって陰極フィラメント３２に適度の張力が付与され，その状態が保たれる。
【００２７】
図４は図１に示す真空蛍光管の断面図である。この断面図は，円筒管１２の長手方向の中央において長手方向に垂直な断面で切断して，ステム３８側を見たときの断面図である。円筒管１２の内面に陽極１８と蛍光体層２０が形成されている。円筒管１２の中心には陰極フィラメント３２が存在し，その下方に支持電極４４が存在している。陰極フィラメント３２につながっている第１の陰極リード４０と，支持電極４４につながっている第２の陰極リード４２が見えている。
【００２８】
次に，図１を参照して，この真空蛍光管の製造方法を説明する。円筒管１２の内面に陽極１８と蛍光体層２０を形成するところまでは既に説明した。また，陰極組立体１４と陽極組立体１６を作るところまでも説明した。したがって，円筒管１２と陰極組立体１４と陽極組立体１６とを組み合わせるところから説明する。まず，円筒管１２の一端の内面に陰極組立体１４のステム３８を嵌め込んで溶着する。次に，陽極組立体１６を円筒管１２の他端から所定距離だけ挿入する。その際，陽極接触体２４の３個の接触子２６の頂部が，円筒管１２の陽極１８の内面に接触して，接触子２６がわずかに内側に撓んだ状態となる。これにより，接触子２６は陽極１８に加圧接触した状態になる。適当な組立治具を用いることにより，陽極リード２２を円筒管１２の中心位置に正しく保持し，かつ，陽極組立体１６の挿入位置を正しく位置決めすることができる。
【００２９】
次に，陽極組立体１６を挿入した状態で，陽極組立体１６側の円筒管１２の端部を排気装置に接続する。排気装置によって円筒管１２の内部を真空に排気しながら，円筒管１２の全体を３５０℃に加熱する。そして，円筒管１２の内部の圧力が１０のマイナス４乗Ｐａに到達したら，陰極フィラメント３２を加熱して，陰極フィラメント３２の表面のエミッタ材料（ＢａＣＯ3など）を酸化物エミッタ（ＢａＯ）に変換する。その後，陽極リード２２のガラスビード３６のところで円筒管１２の溶融・封止切りを行う。その後，高周波誘導加熱装置を用いてゲッター３０を加熱してこれを活性化（ゲッターフラッシュ）し，これによって，円筒管１２の内部の真空度を高める。以上で真空蛍光管の製造工程が完了する。
【００３０】
上述の組立工程では，陰極組立体１４と陽極組立体１６は，既に別工程で出来上がっているので，作業工程は単純化されている。陰極組立体１４の封着工程と，陽極組立体１６の挿入工程と，排気・加熱工程と，封じ切り工程と，最後のゲッターフラッシュ工程とを順にこなすだけである。陰極フィラメント３２は，すでに陰極組立体１４に組み付けられているので，円筒管１２への組立作業のときに陰極フィラメント３２の溶接などの細かい作業は不要である。また，陰極組立体１４の封着工程と，陽極組立体の封じ切り工程は，単独の作業として実施できる。
【００３１】
この真空蛍光管は，用いる材料としては，家電製品や自動車において膨大な数量が使われている蛍光表示管と同じものを使うことができるので，安価で品質の良いものが容易に入手できる。
【００３２】
次に，この真空蛍光管の動作を説明する。図５は真空蛍光管１０の電気回路図である。第１の陰極リード４０と第２の陰極リード４２の間にはフィラメント加熱電源５４が接続されている。第２の陰極リード４２と陽極リード２２の間には主電源５６が接続されている。加熱電源５４の出力電圧を直流約２Ｖにするとフィラメント温度は６５０℃になり，十分な量の熱電子を放出できる。そして，主電源５６の出力電圧を，液晶表示装置の駆動電源の直流３５Ｖから流用すると（陽極リード２２の側を正，陰極リード４２または４０の側を負にする），図４に模式的に示すように，熱電子５８が電界に加速されて蛍光体層２０に衝突し，光６０が外部に放出される。真空蛍光管全体としては棒状の発光源となる。発光輝度は８０００〜１００００ｃｄ／ｍ2が期待できる。
【００３３】
この実施例で使用した酸化亜鉛蛍光体の発光スペクトルを図６に示す。縦軸は発光エネルギーであり，その最大値を１としてある。発光エネルギーが最大値を示すときの波長は５２５ｎｍであり，その発光色は青緑色である。波長が６２５ｎｍの近傍の赤色領域では，発光エネルギーは最大値の約２５％である。波長が４５０ｎｍの近傍の青色領域では，発光エネルギーは最大値の約４３％である。
【００３４】
次に，この真空蛍光管を用いたバックライトの構造を説明する。図７はバックライトの斜視図であり，図８は図７のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図７において，概略矩形のライトガイド６２のひとつの側面６６の近傍に貫通孔６４が形成されている。この貫通孔６４は側面６６に対して平行に延びている。貫通孔６４の内径は真空蛍光管１０の直径よりもわずかに大きくしてある。この貫通孔６４に真空蛍光管１０を挿入する。図８に示すように，貫通孔６４の内面のうちの，側面６６の側に位置する約半分の領域には光反射層６８を形成するのが好ましい。この光反射層６８はアルミニウムの真空蒸着膜である。光反射層６８を形成しなくてもライトガイドと空気との屈折率の差によって光は反射するが，光反射層６８を形成すれば，反射率が高まる。また，真空蛍光管１０のガラス製の円筒管と空気との屈折率の差に起因する光量損失を軽減するために，貫通孔６４と真空蛍光管１０との隙間にシリコーンオイルを充填するのが好ましい。
【００３５】
ライトガイド６２の表面６３には光フィルター７０が貼り付けられている。光フィルター７０の上には液晶表示装置７２が配置されることになる。ライトガイド６２の材質はアクリルなどの透明度の高いプラスチックである。光フィルター７０の材質はポリエステルやアクリルでできたフィルムである。
【００３６】
次に，このバックライトの動作を説明する。真空蛍光管１０から放出された光は，直接に，あるいは，光反射層６８で反射してから，ライトガイド６２の内部に入る。ライトガイド６２の底面７４は表面６３に対して傾斜していて，かつ，光反射面になっている。底面７４で反射した光は表面６３に向かうことになる。このライトガイド６２の働きにより，棒状の光源が均一な面状の光源になる。ライトガイド６２の表面６３から出た光は，光フィルター７０で白色光に変換されて，液晶表示装置７２に入射する。
【００３７】
図９は光フィルター７０の分光透過率を示す。この光フィルターは，真空蛍光管の発光スペクトルに適合するように，波長が５００〜５７０ｎｍ付近で光の透過率が大きく低下するような透過波長特性を備えている。このような特性を示す光フィルターはピンク色に見える。図６に示すような発光スペクトルの光（青緑色）を，図９に示すような透過波長特性を示す光フィルターに通すと，白色光が得られる。この白色光は，青，緑，赤の３つの波長をバランス良く含んでおり，液晶表示装置のバックライト光として好ましいものになる。なお，光フィルターを通すと，発光強度は，光フィルターを通さない場合と比較して，可視光全域で２５％程度に低下する。光フィルターに所望の分光透過率を持たせるには，厳密には蒸着膜の膜厚を制御するなどの方法が考えられるが，簡便的にはピンク色の染料をプラスチックフィルムに混ぜるだけでもよい。この種の光フィルターは市販されている。
【００３８】
次に，このバックライトの性能を試算する。液晶表示装置に入射する入射光（白色光）の輝度は次の式で計算できる。
Ｌｆ＝Ｌｐ・（Ｓ／Ａ）・Ｆ・ｋ
ここで，Ｌｆ：白色変換された入射光の輝度
Ｌｐ：真空蛍光管の輝度
Ｓ：蛍光体層の面積
Ａ：ライトガイドが液晶表示装置に向き合う面積
Ｆ：光フィルターの透過率
ｋ：光学経路減衰率
【００３９】
上述の計算式に具体的な数値をあてはめると次のようになる。真空蛍光管の輝度Ｌｐは９０００ｃｄ／ｍ2と仮定する。蛍光体層の面積Ｓは，真空蛍光管の直径を３ｍｍ，蛍光体層の長さを４０ｍｍとして，円筒管の外周の位置で計算すると，３７７ｍｍ2になる。ライトガイドの面積Ａは４０ｍｍ×３０ｍｍ＝１２００ｍｍ2である。光フィルターの透過率Ｆは０．２５である。光学経路減衰率ｋは０．６５と仮定する。以上の数値を上述の計算式に代入すると，液晶表示装置に入射する入射光の輝度Ｌｆは４５９ｃｄ／ｍ2となる。この値は，業界標準の３００ｃｄ／ｍ2の約１．５倍になり，非常に明るいバックライトが得られる。このときの消費電力は，陰極フィラメントの加熱電力が５０ｍＷであり，陽極・陰極間で消費される電力が３０ｍＷであり，合計で８０ｍＷである。
【００４０】
上述の実施例では，ライトガイドの表面に光フィルターを配置しているが，真空蛍光管の外周に光フィルターを巻きつけてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の真空蛍光管のひとつの実施例を示す斜視図である。
【図２】陽極組立体の斜視図である。
【図３】陰極組立体の斜視図である。
【図４】図１に示す真空蛍光管の断面図である。
【図５】真空蛍光管の電気回路図である。
【図６】酸化亜鉛蛍光体の発光スペクトルのグラフである。
【図７】バックライトの斜視図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図９】光フィルターの分光透過率のグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０  真空蛍光管
１２  円筒管
１４  陰極組立体
１６  陽極組立体
１８  陽極
２０  蛍光体層
２２  陽極リード
２４  陽極接触体
２６  接触子
３０  ゲッター
３２  陰極フィラメント
３６  ガラスビード
３８  ステム
４０  第１の陰極リード
４２  第２の陰極リード
４４  支持電極
５０  テンショナー
６２  ライトガイド
６４  貫通孔
６８  光反射層
７０  光フィルター
７２  液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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