(57)【要約】【課題】陽極を容易に外部に引出すことができ、量産性に優れた陽極引出し構造を備えたフィールドエミッションランプを提供すること。【解決手段】ガラス管４の管内面に陽極６と蛍光体８とをこの順に膜状に設けたフィールドエミッションランプ２用の陽極管であって、ガラス管４を２つの分割ガラス管４ａ，４ｂの両開口内部に陽極引出リング２０のリング本体２０ａを挿入しかつ両開口端面を該陽極引出リング２０の径方向外向きの環状部２０ｂを介在して突合わせた状態で上記両分割ガラス管４ａ，４ｂ同士を陽極引出リング２０と共に金属ろう材２６により溶接接合した構造。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の管内面に陽極と蛍光体とを膜状に積層してなるフィールドエミッションランプ用の陽極管であって、
上記ガラス管を２つの分割ガラス管の両開口内部に陽極引出リングのリング本体を挿入しかつ上記両開口端面を該陽極引出リングの径方向外向きの環状部を介在して突合わせた状態で上記両分割ガラス管同士を陽極引出リングと共に金属ろう材により溶接接合した、ことを特徴とするフィールドエミッションランプ用陽極管。
【請求項２】
ガラス管の管内面に陽極と蛍光体とを膜状に積層し、管の両端側から当該管内に陰極引出リードの一端側を引き入れ、この引き入れた両陰極引出リードの一端側に陰極ワイヤの両端を固定して陰極ワイヤを管内に架設してなるフィールドエミッションランプであって、
上記ガラス管を２つの分割ガラス管の両開口内部に陽極引出リングのリング本体を挿入しかつ上記両開口端面を該陽極引出リングの径方向外向きの環状部を介在して突合わせた状態で上記両分割ガラス管同士を陽極引出リングと共に金属ろう材により溶接接合した、ことを特徴とするフィールドエミッションランプ。
【請求項３】
陽極引出リングは陰極引出リードの管内引き入れ部分に対向し、かつ、この管内引き入れ部分に絶縁パイプを被せ付けて陰極引出リードと陽極引出リングとを電気絶縁した、ことを特徴とする請求項２に記載のフィールドエミッションランプ。
【請求項４】
陽極引出リングは、その内径側が絶縁パイプの外周面に当接して当該絶縁パイプを管中心に位置決めする、ことを特徴とする請求項３に記載のフィールドエミッションランプ。
【請求項５】
陽極引出リングのリング本体内径側に管軸方向両端から中央に向けて漸次に内径方向に縮径させて絶縁パイプ挿入誘い用でかつ絶縁パイプの管中心位置決め用のテーパ面を形成した、ことを特徴とする請求項３に記載のフィールドエミッションランプ。
【請求項６】
請求項１に記載の陽極管の製造方法であって、
２つの分割ガラス管を互いの開口端面を陽極引出リングを間にして対向させて同軸上を相対移動可能に配置するとともに分割ガラス管または陽極引出リングの少なくとも一方に金属ろう材を付着する第１工程と、
両分割ガラス管を上記相対移動させて両分割ガラス管の内部に陽極引出リングのリング本体を挿入すると共に上記互いの開口端面を陽極引出リングの環状部を介して突合わせて金属ろう材で溶接接合して両分割ガラス管を陽極引出リングが埋設された１つのガラス管に成形する第２工程と、
を有するフィールドエミッションランプ用陽極管の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載のフィールドエミッションランプの製造方法であって、
２つの分割ガラス管を互いの開口端面を陽極引出リングを間にして対向させて同軸上を相対移動可能に配置するとともに分割ガラス管または陽極引出リングの少なくとも一方に金属ろう材を付着する第１工程と、
両分割ガラス管を上記相対移動させて両分割ガラス管の内部に陽極引出リングのリング本体を挿入すると共に上記互いの開口端面を陽極引出リングの環状部を介して突合わせて金属ろう材で溶接接合して両分割ガラス管を陽極引出リングが埋設された１つのガラス管に成形する第２工程と、
上記成形したガラス管の内面に陽極と蛍光体とをこの順に膜状に積層形成する第３工程と、
一端側に陰極ワイヤが固定されている陰極引出リードをその他端側からガラス管の他端側開口を介してガラス管内に引き入れ同陰極引出リードの他端側を一端側開口を介してガラス管外に引き出すことにより陰極ワイヤをガラス管内に挿入すると共に、陰極引出リードに被せ付けてある絶縁パイプを陽極引出リングと対向させる第４工程と、
を含むことを特徴とするフィールドエミッションランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス管の管内面に陽極と蛍光体とをこの順に膜状に設けたフィールドエミッションランプ用の陽極管、これを備えたフィールドエミッションランプ、陽極管の製造方法、フィールドエミッションランプの製造方法に関するものである。
【０００２】
上記陽極管を備えた真空デバイスとしては、上記フィールドエミッションランプ以外に、マイクロマシンデバイス、電子顕微鏡、赤外センサー等がある。真空デバイスにおいて、フィールドエミッションランプには、ガラス管内面に蛍光体付き陽極を形成し、ランプ用ガラス管内に管長手方向に陰極ワイヤ(電子エミッタ)を架設し、電界放射により陰極ワイヤ表面から電子放出を行い、この放出した電子を蛍光体に衝突させて、蛍光体を励起発光させることにより照明光を得るものがある。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置は、自発光することができない。そのために、液晶表示装置はバックライト等のフィールドエミッションランプにより照明することが必要である。バックライトの照明方式には、フィールドエミッションランプを液晶パネルの背部(直下)に配置して液晶表示素子を照明する直下方式と、フィールドエミッションランプを液晶パネルの側方（エッジ）に設置して、液晶パネル側に反射板や導光板等を用いて照明するエッジ方式とがある。液晶パネルの照明に上記方式のいずれを採用するかは液晶パネルを組み込む対象機器による（特許文献１参照）。このフィールドエミッションランプには蛍光ランプやＬＥＤ（発光ダイオード）等の各種のものが提案されている。
【０００４】
ＬＥＤ方式では赤、緑、青の３色のＬＥＤを利用するものとか、３波長を含む白色ＬＥＤを利用するものがある。しかしながら、ＬＥＤ方式のバックライトは、消費電力が大きいことに加えて、基本的に点発光であるために、この点発光を面状の均一な発光に変換することは難しい。
【０００５】
本出願人は、従来の液晶表示装置用バックライトに用いるフィールドエミッションランプについて独自に鋭意研究した結果、液晶表示装置用バックライト等のフィールドエミッションランプに極めて有用な低消費電力で面状に均一に発光可能なフィールドエミッションランプを開発することができるに至った。
【０００６】
本出願人が製作したフィールドエミッションランプの公知ではない構造を、図６および図７を参照して説明する。図６は同フィールドエミッションランプの側面図、図７は図６の要部を拡大して示す断面図である。これらの図において、従来のフィールドエミッションランプ１００は、内面に蛍光体１０１付きの陽極１０２を設けたガラス管１０４を備える。このガラス管１０４の両端にステム１０６，１０８が溶接固定される。陽極１０２は蛍光体１０１よりさらにガラス管１０４の一端側に延びて形成されている。
【０００７】
ガラス管１０４一端側のステム１０６に陽極引出線１１０が固定される。陽極引出線１１０の一端側に板ばね１１２が固定される。陽極引出線１１０の他端側はガラス管１０４外に引き出される。ステム１０６に陰極線端部支持筒１１４が設けられている。この支持筒１１４に陰極線１１６の一端側が挿入されて陰極線１１６の一端側１１６ａが支持される。なお、ガスゲッタの図示は図解の都合で略している。これら板ばね１１２と陽極引出線１１０は陽極引出端子を構成している。
【０００８】
ガラス管１０４他端側のステム１０８に一対の陰極引出線１１８が固定される。一対の陰極引出線１１８の両一端側１１８ａに陰極線１１６の他端側１１６ｂが挟持されて固定される。これにより陰極線１１６はガラス管１０４内に空中架設される。一対の陰極引出線１１８の両他端側１１８ｂはガラス管１０４外に引き出される。
【０００９】
ところで、液晶表示装置用バックライトが例えばカーナビゲーション装置や携帯電話機用になると、そのフィールドエミッションランプ１００においては、ガラス管１０４の管径が数ｍｍあるいは１ｍｍ以下に小さい細管のものが要求されてくる。
【００１０】
このようなフィールドエミッションランプ１００の管径がより細径であることが要求される用途においては、板ばね１１２を細い管径のガラス管１０４内で陽極１０２に電気的に良好に導通接触させるように組み付け難くなり、また、板ばね１１２の製作精度が僅かでも狂うと、板ばね１１２により陽極１０２が削られたり、板ばね１１２が陽極１０２に接触させにくくなったりする。そのため、上記した陽極引出し構造では、上記用途におけるフィールドエミッションランプ１００の製造を困難化し、かつ、フィールドエミッションランプとしての寿命特性にも影響する。
【００１１】
以上から上記フィールドエミッションランプにおいては、安定した発光動作を長期に渡り行うフィールドエミッションランプとしては解決されるべき課題が残されており、本出願人は陽極引出し構造についてさらに鋭意研究開発を重ねた。
【特許文献１】特開２０００−１００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明により解決すべき主たる課題は、管径が１〜数ｍｍ前後、場合によっては１ｍｍ以下に細径化しても、管内の陽極を容易に外部に引出すことができ、量産性に優れた陽極引出し構造を備えたフィールドエミッションランプ用陽極管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるフィールドエミッションランプ用陽極管は、ガラス管の管内面に陽極と蛍光体とをこの順に膜状に設けたフィールドエミッションランプ用の陽極管であって、上記ガラス管を２つの分割ガラス管の両開口内部に陽極引出リングのリング本体を挿入しかつ両開口端面を該陽極引出リングの径方向外向きの環状部を介在して突合わせた状態で上記両分割ガラス管同士を陽極引出リングと共に金属ろう材により溶接接合したことを特徴とする。
【００１４】
金属ろう材は加熱することにより、分割ガラス管の開口端面と陽極引出リングの環状部との接合隙間を毛管現象により浸透し、これによるアンカー効果により金属ろう材と両分割ガラス管および陽極引出リングとが強固に接合される。金属ろう材としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌ及びＰｄのうち少なくとも１種の金属を含むものであればいずれも使用できる。金属ろう材の使用形態については、特に制限はなく、粉体、スラリー、ゾル、ペースト、シート、等の形で使用することができる。スラリーやゾルやペーストは、例えば金属ろう粉をＰＶＡ等のバインダーとともに水や有機溶媒等の溶媒に分散させることで作製される。シートは、例えば金属ろうの塊を圧延することなどで作製される。金属ろうをスラリー、ゾルまたはペーストの形で使用すればその作業上も有利である。
【００１５】
本発明では、両分割ガラス管同士を陽極引出リングと共に金属ろう材により溶接接合したので、フィールドエミッションランプの管径がより細径であることが要求される陽極管においては、従来のように板ばねを細いガラス管内で陽極に電気的に良好に導通接触させて組み付ける必要がなくなり、板ばねの製作精度の僅かな狂いで板ばねにより陽極が削られたり、板ばねが陽極に接触させにくくなったりするといった課題が無くなる。
【００１６】
本発明では陽極引出リングで陽極を引出す陽極管構造としたので上記用途におけるフィールドエミッションランプの製造を容易化することに貢献できる。
【００１７】
本発明によるフィールドエミッションランプは、ガラス管の管内面に陽極と蛍光体とをこの順に膜状に設け、管の両端側から当該管内に陰極引出リードの一端側を引き入れ、この引き入れた両陰極引出リードの一端側に陰極ワイヤの両端を固定して陰極ワイヤを管内に架設してなるフィールドエミッションランプであって、上記ガラス管を２つの分割ガラス管の両開口内部に陽極引出リングのリング本体を挿入しかつ両開口端面を該陽極引出リングの径方向外向きの環状部を介在して突合わせた状態で上記両分割ガラス管同士を陽極引出リングと共に金属ろう材により溶接接合したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明においては、陽極引出リングは陰極引出リードに対して絶縁パイプにより電気的に絶縁した構造であるから、管径が数ｍｍ程度の細いガラス管になっても、陽極引出し構造としては陰極引出リードと陽極引出リングとが電気的に短絡するおそれが全くない構造となり、細管構造のランプの量産性に優れた構造であると共に、陽極を陽極引出リング上に蒸着等により形成することができるので陽極を陽極引出リングに電気的かつ機械的に確実に接続して陽極を管外部に確実に引き出すことができる。
【００１９】
特に本発明においては陽極引出リングのリング中心と管中心とを一致させ、この陽極引出リングの内径側で絶縁パイプに当接させることにより絶縁パイプのパイプ中心を管中心に一致させることができるようになり、この絶縁パイプに貫通支持される陰極引出リードで両端が支持される陰極ワイヤを管中心に沿い架設することができる。
【００２０】
以上により本発明では、管径が数ｍｍ程度の細いガラス管であっても、陰極ワイヤをその管径がきわめて小さいガラス管の管内面に接触させることなく容易に管内に架設することができるので、従来では製作が困難とされていた管径が数ｍｍ程度前後の細長いフィールドエミッションランプであっても、安価に量産することができるようになる。
【００２１】
本発明の好適な一態様は、陽極引出リングの内径側を絶縁パイプの外周面に当接させて当該絶縁パイプを管中心に位置決めすることである。
【００２２】
本発明の好適な一態様は、陽極引出リングのリング本体内径側に管軸方向両端から中央に向けて漸次に内径方向に縮径させて絶縁パイプ挿入誘い用でかつ絶縁パイプの管中心位置決め用のテーパ面を形成することである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のフィールドエミッションランプは、管径が数ｍｍ程度に細くなっても、製造容易でかつ性能的に安定した量産性に優れたフィールドエミッションランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るフィールドエミッションランプを説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
実施の形態１に係るフィールドエミッションランプを図１ないし図３を参照して説明する。図１は同フィールドエミッションランプの側面図、図２は同フィールドエミッションランプの要部を拡大して示す断面図、図３は同フィールドエミッションランプの要部を分解して示す斜視図である。
【００２６】
実施の形態１のフィールドエミッションランプ２は、一方向に細長くストレートに延び円筒形状で真空封止されたガラス管４を備える。ガラス管４は好ましくはコバールガラスからなる。ガラス管４の管内面にＩＴＯやアルミニウム等の金属をスパッタリングやＥＢ蒸着等により膜状に形成してなる陽極６が設けられている。この陽極６上に電子衝突により励起発光する蛍光体８がスラリー塗布法、スクリーン印刷、電気永動法、沈降法等により膜状に形成されている。ガラス管４は、その外径が数ｍｍ程度前後であるが、その外径や長さに特に限定されない。
【００２７】
以上の構成により実施の形態の陽極管が構成される。
【００２８】
ガラス管４の管内にはその両端側から陰極引出リード１０，１２の一端側が引き入れられている。両陰極引出リード１０，１２それぞれの一端側には円筒キャップ１４，１６が取り付け固定されている。この円筒キャップ１４，１６内に陰極ワイヤ１８の両端側が挿入固定されている。陰極ワイヤ１８はガラス管４の管中心をその長手方向に一定のテンションを持たせて架設されている。
【００２９】
陰極ワイヤ１８は導体ワイヤ１８ａの外周面に電子放出部としての炭素膜１８ｂが詳細は略するがプラズマＣＶＤ法等の適宜の成膜手段により成膜されている。陰極ワイヤ１８は、陽極６との間の電界印加によりその炭素膜１８ｂから電子を蛍光体８に向けて放射状に放出する電子放出源（電子エミッタ）となっている。これにより蛍光体８は面状に発光することができる。炭素膜１８ｂは例えばカーボンナノウォール、カーボンナノチューブ、針状、その他の電界放射により電子放出することができる炭素膜である。
【００３０】
ガラス管４の一端側管壁に陽極引出リング２０が金属ろう材２６による溶接接合により埋設されている。陽極引出リング２０は金属製である。陽極引出リング２０は好ましくは、ガラス管４との線膨張率がほぼ同一であるコバールである。陽極引出リング２０の内面はガラス管４内に露出している。陽極引出リング２０はリング本体２０ａと、環状部２０ｂとから構成されている。この環状部２０ｂはガラス管４の管外に引き出されている。陽極６は陽極引出リング２０の内面上にまで延設されている。
【００３１】
両陰極引出リード１０，１２のうち陰極ワイヤ１８の一端側固定用の陰極引出リード１２の管内引き入れ部分１２ａにはガラスパイプ(絶縁パイプ)２４が被せ付けられている。このガラスパイプ２４により陰極引出リード２２の管内引き入れ部分２２ａと陽極引出リング２０とは電気絶縁がとられている。
【００３２】
上記フィールドエミッションランプ１０においては、ガラス管４が、管径数ｍｍ程度前後に細くても、安定して陽極６と陽極引出リング２０との間の電気的導通が確保され、安定した性能を提供できる。
【００３３】
以上において、実施の形態１では、ガラス管４を２つの分割ガラス管４ａ，４ｂの両開口内部に陽極引出リング２０のリング本体２０ａを挿入しかつ両開口端面を該陽極引出リング２０の径方向外向きの環状部２０ｂを介在して突合わせた状態で上記両分割ガラス管４ａ，４ｂ同士を陽極引出リング２０と共に金属ろう材２６により溶接接合したことを特徴とする。
【００３４】
本実施の形態１では、陽極引出リング２０で陽極６を引出す陽極管構造としたので、フィールドエミッションランプ２の管径がより細径であることが要求される陽極管においては、従来のように板ばねを細いガラス管４内で陽極６に電気的に良好に導通接触させて組み付ける必要がなくなり、板ばねの製作精度の僅かな狂いで板ばねにより陽極６が削られたり、板ばねが陽極６に接触させにくくなったりするといった課題が無くなり、フィールドエミッションランプの製造を容易化することに貢献できる。
【００３５】
(実施の形態２)
図４は実施の形態２のフィールドエミッションランプの要部を拡大して示す断面図である。
【００３６】
実施の形態２の陽極引出リング２０は、そのリング本体２０ａ内径側に管軸方向両端から中央に向けて漸次に内径方向に縮径させてガラスパイプ２４挿入誘い用でかつガラスパイプ２４の管中心位置決め用のテーパ面２０ｃを形成したものである。
【００３７】
(実施の形態３)
図５を参照してフィールドエミッションランプの製造方法を説明する。
【００３８】
（第１工程）
一方の分割ガラス管４ａを管保持クリップ３０に保持する。他方の分割ガラス管４ｂをリニアガイド３２上の管保持クリップ３０に保持する。両分割ガラス管４ａ，４ｂの開口端面を陽極引出リング２０を間にして対向させ、両分割ガラス管４ａ，４ｂを同軸上をリニアガイド３２により相対移動可能に配置する。
【００３９】
そして、両分割ガラス管４ａ，４ｂまたは陽極引出リング２０の少なくとも一方に金属ろう材２６を付着する。
【００４０】
(第２工程)
両分割ガラス管４ａ，４ｂをリニアガイド３２により相対移動させて両分割ガラス管４ａ，４ｂの開口端面を突合わせ、加熱することにより金属ろう材２６を溶融接合して陽極引出リング２０の環状部２０ｂを管壁に埋設して両分割ガラス管４ａ，４ｂを１つのガラス管４に成形する。この工程から次の第３工程への過程で必要に応じて陽極引出リング２０の環状部２０ｂを酸洗浄してその表面の酸化膜を除去してもよい。
【００４１】
（第３工程）
ガラス管４の内面に陽極６と蛍光体８とをこの順に膜状に積層形成する。
【００４２】
（第４工程）
陰極引出リード１２をその他端側からガラス管４の他端側開口を介してガラス管４内に引き入れ同陰極引出リード１２の他端側を一端側開口を介してガラス管４外に引き出すことにより陰極ワイヤ１８をガラス管４内に挿入すると共に、陰極引出リード１２に被せ付けてあるガラスパイプ２４を陽極引出リング２０と対向させる。
【００４３】
以上の第１ないし第４工程によりフィールドエミッションランプを製造することができる。
【００４４】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係るフィールドエミッションランプの側面図である。
【図２】図２は実施の形態１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は実施の形態１の要部を分解して示す斜視図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２に係るフィールドエミッションランプの要部を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は本発明のフィールドエミッションランプの製造方法の各工程図である。
【図６】図６は従来のフィールドエミッションランプの側面図である。
【図７】図７は図６の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  フィールドエミッションランプ
４  ガラス管
６  陽極
８  蛍光体
１０  陰極引出リード
１２  陰極引出リード
１８  陰極ワイヤ
２０  陽極引出リング
２０ａ  リング本体
２０ｂ  環状部
２４  ガラスパイプ(絶縁パイプ)
２６  金属ろう材
【図１】
2007317370.tif 000003
【図２】
2007317370.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007317370.tif 000006
【図５】
2007317370.tif 000007
【図６】
2007317370.tif 000008
【図７】
2007317370.tif 000009