JP2006120447A - 真空蛍光管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平板状のベースプレートとハーフパイプとを接合して真空容器を構成することで，放電方式やＬＥＤ方式の問題点が生じることなく，電子衝突方式で，小型化が可能で，製造が容易で量産化に適している真空蛍光管を提供する。
【解決手段】平板状の細長いベースプレート１０と，断面が半円形の細長いハーフパイプ１２とを接合して真空容器を構成する。ハーフパイプ１０の内面には透明導電膜１６（陽極）を形成する。この陽極の上に蛍光体膜１８を形成する。陰極フィラメント４６は，ハーフパイプ１２の長手方向に延びている。ベースプレート１０の真空側の表面には対面電極６６を形成する。対面電極６６の表面は反射面とすることができる。また，対面電極６６は電位を調節できるようにするのが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、陰極フィラメントから放出された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，電子衝突式の真空蛍光管に関し，またその製造方法に関する。

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。

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。

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。

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。
特開２０００−２０００５０号公報

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。

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。
特開平９−３０６３９８号公報

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。

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。

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。

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。この真空蛍光表示管は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。

以上のような問題点を解決するために，本件出願の出願人は，熱電子衝突方式のバックライト用真空蛍光管の発明を開発し，これを特許出願した（特願２００３−２７８００７。以下，先願という）。この先願の発明は，円筒状のガラス管の中心部に陰極フィラメントを配置した熱電子衝突方式であり，真空蛍光管の両端から陽極リードと陰極リードを取り出している。

上述の先願の発明は，外径が３ｍｍ以下にできて，バックライトの薄型化に寄与し，かつ，コストが安くて製造作業も比較的容易である，という優れた利点を有する。しかしながら，円筒状のガラス管の内面にＩＴＯ膜を形成するのに難点がある。直径３ｍｍ以下の細いガラス管の内面にＩＴＯ膜を形成する手段としては，現在のところ，溶液塗布法以外に適当な手段が見つからない。溶液塗布法を用いた製造方法の概略は次のとおりである。ガラス管の内面に溶液を塗布し，数回の熱処理工程を経て，抵抗値１ｋΩ・ｃｍ程度のＩＴＯの被膜を得ることができる。その上に蛍光体を塗布してから，ガラス管の両端に，電極リードを封入したステムで真空封止をする。この場合，ガラス管とステムを高温で（約８５０℃で）溶融接着する際に，溶液塗布で形成したＩＴＯ膜が熱分解してガスを発生し，このガスが蛍光体を汚染するおそれがある。また，このような高温での封止は，ステムに封入されたステムピン（電極リード）にも影響を与える。陰極フィラメントは数グラムに相当する張力でリードに溶接固定されているが，ステムが高温のために軟化すると，上述の張力によってステムピンが引き込まれて，張力の効果を無効にするおそれがある。さらに，小型化が著しい情報機器に搭載する液晶パネル用バックライトの場合，ガラス管の外径をますます細くする要望が強まり，上述の円筒ガラスを用いるタイプでは，ガラス管の内面に膜を形成するなどの作業がますます困難になり，量産性を損なうことになる。

ところで，本発明の特徴のひとつに，平板状のベースプレートとハーフパイプとを接合して真空容器を構成することが挙げられるが，このような本発明の主題に関連する従来技術として，次の特許文献３が知られている。
特開平５−３２５８９４号公報

この特許文献３に開示の放電灯は，液晶パネルのバックライト用の面発光型放電灯に関するものであって，平板状のガラス板と波板状のガラス板を重ね合わせて，複数の細長い放電空間を形成している。ひとつの放電空間を考えると，平板状のガラス板と断面が半円形のガラス容器を重ねた構造をしている。波板状のガラス板の内面には蛍光体を形成してあり，放電空間内にアルゴンと水銀の混合ガスを封入している。そして，冷陰極放電によって発生する紫外線によって蛍光体を発光させている。この放電灯は，放電式のバックライトに関する上述の問題点を本質的に備えている。また，電極リードを真空容器の外部に取り出すのに，２枚のガラス板の重ね合わせ部分で電極リードを挟んだ構造をしている。このようなリード取出し構造は，真空蛍光管を小型化していくと，製造上の困難さが増大し，量産性が劣ると考えられる。

本発明は，これまでに述べたさまざま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真空蛍光管を提供することにある。本発明の第２目的は，電子衝突方式で，かつ，小型化が可能な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，電子衝突方式で，かつ，製造が容易で量産化に適している真空蛍光管を提供することにある。

本発明の真空蛍光管は、平板状の細長いベースプレートと，断面が半円形の細長いハーフパイプとを接合して真空容器を構成したことに特徴がある。ハーフパイプの内面には透明な陽極（透明導電膜）が形成される。この陽極の上に蛍光体膜が形成される。真空容器の内部には陰極フィラメントがあり，ハーフパイプの長手方向に延びている。ベースプレートの真空側の表面には対面電極があり，この対面電極は蛍光体膜に対面している。対面電極の表面は，光を反射する反射面とすることができる。また，対面電極は電位を調節できるようにするのが好ましい。陰極フィラメントは少なくともその表面をカーボンナノチューブで構成してもよい。

この真空蛍光管は，好ましくは，ベースプレートの真空側の表面に，陽極パッドと一対の陰極パッドが形成され，かつ，ベースプレートの大気側の表面に，陽極外部端子と一対の陰極外部端子が形成される。ベースプレートの内部には陽極配線と陰極配線が形成される。陽極配線は陽極パッドと陽極外部端子を電気的に接続し，陰極配線は陰極パッドと陰極外部端子を電気的に接続する。真空容器の内部には陽極接触体が設けられ，この陽極接触体が陽極パッドと陽極接触体を電気的に接続する。陽極接触体にはゲッターを固定することができる。一対の陰極パッドには一対のテンショナーを固定することができ，このテンショナーで陰極フィラメントを所定の張力で支持することができる。ベースプレートは低温同時焼成セラミックからなる多層配線セラミックで作ることが好ましい。

この真空蛍光管は次の効果を奏する。
（１）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，いかなる温度環境でも安定しており，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。

（２）円筒管の内面ではなくて，ハーフパイプの内面に透明導電膜を形成するので，透明導電膜を形成する方法として，スパッタリング法，真空蒸着法，ＣＶＤ法などの，ディスプレイ産業で日常的に使用されている気相成長法を採用できる。気相成長法を採用したことにより，塗布法で形成した透明導電膜と比較して，その後の処理で透明導電膜が高温にさらされても透明導電膜が熱分解しない。

（３）ハーフパイプとベースプレートの間の封止手段としてフリット封止を採用できる。フリット封止は，ディスプレイ作業では日常的に用いられており，従来法のガラス管とステムの間の溶着封止と比較して，４００〜５００℃程度の比較的低温で封止作業ができる。また，排気作業と封止作業を同じ真空槽内で行うことができ，工数の短縮に効果がある。フリット封止に代えて，低融点合金封止を採用することも可能である。

（４）ハーフパイプと平板状のベースプレートとの組み合わせは，製造が容易である。そして，ハーフパイプの内面には容易に膜を形成できるので，ハーフパイプの直径を小さくすることが可能である。円筒状の構造では限界とされた３ｍｍよりも細い（例えば，その半分程度までのサイズで）真空蛍光管を容易に製造できる。

（５）多層配線セラミックを用いてベースプレートを作れば，ベースプレートの内部に配線を形成でき，ベースプレートの背面から外部端子を取り出すことができる。その場合は，真空蛍光管の両端付近の発光に寄与しない領域を３ｍｍ程度まで短縮できる。円筒状の従来構造では発光に寄与しない領域は６ｍｍ程度が必要であった。

（６）ベースプレートとハーフパイプは別個に製造できるので，それらを多面取り可能なベースプレート連結体及びハーフパイプ連結体として製造でき，真空蛍光管を多面取りで生産できる。これにより，量産効率が著しく向上する。

（７）ベースプレートの真空側の表面に対面電極を形成すれば，この対面電極を輝度増強や輝度制御に使用できる。すなわち，対面電極の表面を光反射面にすることで放出光を増やすことができる。また，対面電極の電位を調整することで，蛍光体膜に向かう電子を増減させることができて，輝度を調節できる。さらに，対面電極の表面に蛍光体を形成して対面電極に陽極電位を印加すれば，対面電極も発光して，発光輝度がさらに増加する。

（８）この真空蛍光管の製造に当たっては，蛍光表示管産業や放電管産業で用いられている現在の生産基盤（成膜作業や封止作業を実施する装置など）のほとんどを有効に活用することができる。

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分解斜視図であり，主要部品のベースプレート１０とハーフパイプ１２だけを示している。この真空蛍光管はベースプレート１０とハーフパイプ１２を互いに接合することで真空容器を構成することができる。ベースプレート１０は概略平板状で細長い形状をしている。その長さはおよそ５０ｍｍで，幅が２ｍｍ，厚さが０．８ｍｍである。ハーフパイプ１２は，その長手方向に垂直な断面形状が概略半円形で，透明なガラスでできている。その長さはベースプレートと同様で，外面の半径が０．９ｍｍ（外径が１．８ｍｍ），内面の半径が０．７ｍｍである。

図２は，図１に示す真空蛍光管の左端の付近を拡大して示した分解斜視図である。図３は左端付近の組立状態の側面断面図である。図３において，ハーフパイプ１２は，その両端に端面壁１３があり，この端面壁１３は角度θの傾斜をした抜き勾配が形成されている。ハーフパイプ１２は，ガラス板を加熱して作ることができる。例えば，非酸化雰囲気中で，ガラス板を加熱しながらカーボン型に押し付けることで製造できる。この成形工程によって透明度が低下する場合は，成形後に透明化処理工程を実施することもある。ハーフパイプ１２の両端付近の内面の２箇所には陽極接触パッド１４（図２も参照）が形成されている。この陽極接触パッド１４は，銀ペーストなどの導電性ペーストをドット形状に塗布して，乾燥後に加熱処理することで形成できる。この方法により，陽極接触パッド１４はハーフパイプの内面に強固に固着する。次に，ハーフパイプ１２の内面の全面に，ＩＴＯからなる透明導電膜１６が形成される。透明導電膜１６はスパッタリング法，真空蒸着法，ＣＶＤ法などを利用して形成できる。透明導電膜１６の抵抗値は真空蛍光管の両端で１ｋΩ以下となるようにするのが好ましく，そのような抵抗値となるように透明導電膜１６の膜厚を設定する。透明導電膜１６の可視光の透過率は８５％以上にするのが望ましい。

透明導電膜１６の上には，ハーフパイプ１２の両端から数ｍｍの領域を除いて，蛍光体膜１８（図２も参照）が形成されている。蛍光体の材質は酸化亜鉛蛍光体（ＺｎＯ：Ｚｎ）である。この蛍光体膜１８は電着法で形成することができる。例えば，イソプロピルアルコールに蛍光体を懸濁し，微量の電解質を添加して，これを電着液とする。そして，ハーフパイプ１２の両端の蛍光体付着禁止領域に，ハーフパイプの内径よりわずかに小さい直径をもつ電極棒（金属棒またはカーボン棒）を当てて，これを輪ゴムやテープなどで固定する。その状態で，両端の電極棒に正の電圧を印加し，電解液中に浸して，適当な距離をおいて正対する金属板（例えば，アルミニウムまたはステンレス鋼）を負電圧とすることで，透明導電膜１６上に蛍光体膜１８が形成される。電解液中を流れる電流と電圧印加時間を制御することで，蛍光体膜１８の膜厚を数μｍ〜数１０μｍの範囲で容易に制御できる。

図２において，陽極接触体２０は陽極パッド２２に溶接で固定されている。陽極パッド２２はベースプレート１０上に形成されているものである。陽極接触体２０は厚さが数十μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）の薄板をプレス成形して作ることができる。陽極接触体２０は，第１直立部２４と底部２５と第２直立部２６とからなる。底部２５が陽極パッド２２に固定される。第１直立部２４は高さが約１ｍｍである。この第１直立部２４の上端２８が，陽極接触パッド１４上の隆起した透明導電膜１６（図３を参照）に接触する。透明導電膜１６の下に陽極接触パッド１４が存在するので，陽極接触体２０の上端２８と透明導電膜１６の接触が良好になる。第２直立部２６よりも内側にはゲッター３０が溶接で固定されている（図３も参照）。このゲッター３０は非蒸発型のものである。

テンショナー３２は陰極パッド３４に溶接で固定されている。陰極パッド３４はベースプレート１０上に形成されているものである。テンショナー３２は厚さが数十μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）の薄板をプレス成形して作ることができる。テンショナー３２は底部３６と直立部３８からなる。底部３６は陰極パッド３４に固定される。直立部３８の根元の一部に孔４０が形成されているので，直立部３８は適度な弾性を備えていて，その弾性復元力により，矢印４２の方向に陰極フィラメント４６を引っ張ることができる。直立部３８の上端にはＶ字形の溝４４が形成されている。この溝４４に陰極フィラメント４６の一端がテンショナー３２に溶接固定されている。陰極フィラメント４６の他端も同様に他方のテンショナーに固定されていて，陰極フィラメント４６には一対のテンショナー３２によって張力が付与された状態になる。テンショナー３２の適度なしなりにより，陰極フィラメント４６には適当な張力（数グラムの張力）が付与されている。陰極フィラメントの材質は３元酸化物である。

図４は図１に示す真空蛍光管の右端付近での分解斜視図である。基本的に，図３に示した左端付近の構造と対称的な構造になっている。

図５は焼成する前のベースプレートの分解斜視図である。また，図６は図１に示す真空蛍光管の左端付近の分解側面断面図である。図５と図６を参照してベースプレートの構造を説明する。このベースプレートは，低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）でできており，厚さが０．１ｍｍ程度の複数のグリーンシートを重ねて，約８５０℃の温度（通常のセラミックの焼成温度より低温である）で焼成することで作られている。低温同時焼成セラミックは，焼成時の収縮率が非常に小さく，電子回路基板の形成などに使われている。各層の間に回路形成に必要な配線を形成できて，各層を貫通するビアホールを介して，配線間の導通をとることができる。この実施例では，７枚のグリーンシート４８，５０，５２，５４，５６，５８，６０を重ねている。第１シート４８の厚さは０．２ｍｍであり，ほかの６枚のセラミックシートの厚さは０．１ｍｍである。第１シート４８（最上層）には電極や配線膜は形成されておらず，部品の位置を容易に示すための貫通孔が形成された窓枠状のフレームである。第１シート４８の両端付近には，それぞれ，陽極パッド２２を露出させるための貫通孔６２と，陰極パッド３４を露出させるための貫通孔６４が形成されている。また，長手方向の中央には，対面電極６６を露出させるための細長い貫通孔６８が形成されている。

第２シート５０の上面には，その両端付近にそれぞれ，陽極パッド２２と陰極パッド３４が形成されている。すなわち，陽極パッド２２と陰極パッド３４は２個ずつ形成されている。陽極パッド２２は原理的にはひとつで足りるが，冗長性をもたせるために２個にしている。第２シート５０の長手方向の中央には，細長い対面電極６６が形成されている。一方，一番下の第７シート６０の下面には，その両端付近にそれぞれ，陽極外部端子７０と陰極外部端子７２が形成されている。また，長手方向の中央には，対面電極外部端子７４が形成されている。陽極パッド２２，陰極パッド３４，及び，３種類の外部端子７０，７２，７４は，厚さが数十μｍで，すべて，ニッケル合金であるか，または，表面にニッケルメッキまたは金メッキが施されていて，これらに金属部品をハンダ付けで接続できるようになっている。

図６を参照して説明すると，陽極パッド２２と陽極外部端子７０とをつなぐ陽極配線は次の部分からなる。すなわち，第２シート５０に貫通形成されたビアホールに埋め込まれた導体７６と，第３シート５２の上面に形成された配線膜７８と，第３シート５２に貫通形成されたビアホールに埋め込まれた導体８０と，第４シート５４に貫通形成されたビアホールに埋め込まれた導体８２と，第５シート５６の上面に形成された配線膜８４と，第５シート５６に貫通形成されたビアホールに埋め込まれた導体８６と，第６シート５８の上面に形成された配線膜８８と，第６シート５８に貫通形成されたビアホールに埋め込まれた導体９０と，第７シート６０の上面に形成された配線膜９２と，第７シート６０に貫通形成されたビアホールに埋め込まれた導体９４とからなる。各シートのビアホールを単純に一直線上に形成せずに，複雑に折り返しながらジグザグ状に形成したのは，長期間にわたって，ビアホールからの万が一の気密漏れを防ぐためである。陰極パッド３４と陰極外部端子７２とをつなぐ陰極配線も，陽極配線と同様の構造になっている。ビアホールの内径は０．１ｍｍであり，配線膜の幅は０．５ｍｍである。セラミックの内部に形成される配線膜や導体は，例えば，銀ベースの材質である。図３の完成後の断面図では，７枚のセラミックシートを焼成した後の一体化されたベースプレート１０を示している。ベースプレート１０の内部に陽極配線９６と陰極配線９８が形成されているのが分かる。

図５において，ベースプレート１０の長手方向の中央においても，対面電極６６と対面電極外部端子７４との間に，ジグザグ状の対面電極配線が形成されている。この図５に示されているように，第５シート５６の上面に形成された配線膜８４は，シート５６の長手方向に沿って長く延びていて，左端の陽極配線と右端の陽極配線を接続している。

図７は図３の７−７線で切断した切断端面図である。ベースプレート１０とハーフパイプ１２とで構成された真空容器の内部において，陰極フィラメント４６がハーフパイプ１２の長手方向（紙面に垂直な方向）に延びている。ハーフパイプ１２の内面には透明導電膜１６（陽極）と蛍光体膜１８が形成されている。ベースプレート１０の上面には対面電極６６が形成されている。ハーフパイプ１２はベースプレート１０に対してフリットガラス１００で真空封止されている。陰極フィラメント４６の両端にフィラメント電圧を印加し，かつ，陰極フィラメント４６に対して透明導電膜１６（陽極である）に正電圧を印加すれば，陰極フィラメント４６が加熱されて熱電子１０２が放出される。この熱電子１０２が蛍光体膜１８に当たると，蛍光体膜１８から光１０４が発生して，この光１０４は透明導電膜１６と透明なハーフパイプ１２を透過して，外部に放出される。蛍光体膜１８で発生してから下方に向かう光１０６も，対面電極６６の表面で反射して，上方から有効に取り出される。蛍光体膜１８を構成する酸化亜鉛蛍光体から発生する光は，その発光エネルギーのピーク波長が５０５ｎｍ付近（青緑色）である。

ベースプレート１０の真空側の表面に形成された対面電極６６は，ハーフパイプ１２の内面に形成された透明導電膜１６及び蛍光体膜１８に対面しており，また，中央の陰極フィラメント４６に対しても対面している。陰極フィラメント４６から放出される熱電子１０２は，対面電極６６がなければ，あらゆる方向に放射状に広がる。これに対して，対面電極６６を陰極フィラメント４６と同電位にするか，あるいは，陰極フィラメント４６よりもマイナス側の電位にすることで，陰極フィラメント４６から放出された電子を，なるべく蛍光体膜１８に向かわせるようにすることができる。さらには，対面電極６６の電位を調節することで，真空蛍光管の発光輝度を調節することも可能になる。対面電極６６の表面は光が反射しやすいように鏡面状に仕上げることが好ましい。あるいは，対面電極６６の表面に，鏡面を有する金属の薄板を貼り付けてもよい。

変更例として，対面電極６６の上に蛍光体を形成して，対面電極６６にも陽極電位を印加すれば，この蛍光体からも発光して，ハーフパイプの内面とベースプレートの表面の両方が発光して，発光輝度がさらに増加する。

次に，この真空蛍光管の全体の製造方法を説明する。個別の部品の製造方法については，これまでの記載の中で既に説明している。図３において，多層セラミックからなるベースプレート１０の製造までは済んでいる。このベースプレート１０の上にフリットガラス１００を印刷形成して，これにガラス化処理を施す。次に，ベースプレート１０の２個の陽極パッド２２に，それぞれ，陽極接触体２０（ゲッター３０を固定済みのもの）を溶接で固定する。２個のテンショナー３２に陰極フィラメント４６の両端を固定してから，これらのテンショナー３２をベースプレート１０の２個の陰極パッド３４に溶接で固定する。２個のテンショナー３２は，その直立部がわずかに中央寄りに撓むように，陰極パッド３４に固定され，それらの間の陰極フィラメント４６には，テンショナー３２の弾性復元力により適度の張力が付与される。次に，真空排気が可能な処理容器の中にベースプレート１０を配置して，適度な圧力（１０のマイナス４乗Ｐａ以下が望ましい）まで真空排気する。そして，陰極フィラメント４６に通電して，フィラメントの分解処理を実施する。次に，蛍光体膜１６の形成までが済んだハーフパイプ１２を，ベースプレート１０上のフリットガラス１００の上に重ねて，ハーフパイプ１２とベースプレート１０をクリップ等で挟んで両者に圧力をかける。そして，これらの組立体を４００〜５００℃に加熱して，フリットガラス１００を溶融する。フリットガラス１００による封止が完了したら，処理容器から真空蛍光管を取出し，赤外線ビームをゲッター３０に照射して，ゲッター３０を活性化し，真空蛍光管の内部の真空度を向上させる。以上で真空蛍光管が完成する。

本発明の真空蛍光管は，ベースプレートとハーフパイプを別個に作って互いに接合するものであるから，ベースプレートとハーフパイプを，それぞれ別個に，多数個取り可能な連結体として生産することができる。ベースプレートは，１個あたり，幅が約２ｍｍで，長さが約５０ｍｍであるが，これを，２４０ｍｍ×５０ｍｍの，大きなサイズ（１２０個分）のベースプレート連結体として形成することができる。多層セラミックの半分以上の層に切り込みを入れておけば，わずかな応力をベースプレート連結体に加えることで，個々のベースプレートに分離できる。ガラス成形によるハーフパイプの製造についても，半円状の凹部を多数個形成した型を用いることで，幅方向にハーフパイプが多数連なったハーフパイプ連結体を作ることができる。このハーフパイプ連結体の状態で，スパッタリング法によるＩＴＯ膜形成や，電着法による蛍光体膜形成を実施すれば，作業が容易になる。陽極接触体とテンショナーをベースプレートに固定する作業も，ベースプレート連結体の状態で実施することができる。そして，ベースプレート連結体とハーフパイプ連結体を，連結体のままで重ね合わせて，真空排気作業と気密封止作業を実施する。最後に，レーザビームを用いてハーフパイプを切断し，かつ，ベースプレートに応力をかけて分割することで，個々の真空蛍光管とすることができる。

図８は真空蛍光管の電気回路図である。第１の陰極外部端子７２ａと第２の陰極外部端子７２ｂの間にはフィラメント加熱電源１０８が接続されている。第２の陰極外部端子７２ｂと第１の陽極外部端子７０ａの間には主電源１１０が接続されている。第１の陽極外部端子７０ａと第２の陽極外部端子７０ｂは互いに接続されている。陽極外部端子は，原理的にはひとつで足りるが，２個にすることで冗長性をもたせている。第２の陰極外部端子７０ｂと対面電極外部端子７４の間には可変電源１１２が接続されている。可変電源１１２ｂの出力電圧を調節することで，対面電極の電位を調節することができる。例えば，陰極に対して対面電極をプラス側にすれば，電子を陽極の側に多く向けることができて，発光輝度を上げることができる。逆に，陰極に対して対面電極をマイナス側にすれば，電子を吸収して，発光輝度を下げることができる。このように，陽極の電位を固定していても，対面電極の電位を調節することで，発光輝度を調節することができる。この真空蛍光管の動作電圧を例示すると，フィラメント加熱電源１０８の出力電圧を直流２Ｖにすると，フィラメント温度が６５０℃になり，十分な量の熱電子を放出できる。そして，主電源１１０の出力電圧を直流３０Ｖ（陽極側を正，陰極側を負）にすると，図７に模式的に示すように，熱電子１０２が蛍光体膜１８に衝突して，光１０４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。

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９は液晶表示装置のバックライトの断面図である。平面視が概略矩形のライトガイド１１４のひとつの側面に凹部１１８が形成されている。この凹部１１８は紙面に垂直な方向に延びている。この凹部１１８の内部に真空蛍光管１２０を配置する。ライトガイド１１４の表面１２２の側には光フィルター１２４が配置されている。光フィルター１２４の上方には液晶表示装置１２６が配置されることになる。ライトガイド１１４の材質は透明度の高いプラスチックであり，光フィルター１２４の材質はプラスチックフィルムである。

次に，このバックライトの動作を説明する。真空蛍光管１２０から放出された光はライトガイド１１４の内部に入る。ライトガイド１１４の底面１２８は表面に対して傾斜していて，底面１２８（光反射層になっている）で反射した光は表面１２２に向かうようになっている。このライトガイド１１４を用いることで，棒状の光源が面状の光源となる。ライトガイド１１４の表面１２２から出た光は光フィルター１２４で白色光に変換されて，液晶表示装置１２６に入射する。この例では，ライトガイド１１４の表面側に光フィルター１２４を配置しているが，真空蛍光管１２０の外周に光フィルターを巻きつけてもよい。

上述の実施例は次のように変更することができる。
（１）ベースプレートの材質は，低温同時焼成セラミック以外のセラミック，あるいは，ガラスを用いてもよい。ただし，外部にリード端子を引き出す部分が真空気密を保持できることが条件である。

（２）フリットガラスの代わりに，低融点合金，例えば，Ａｕ８０％−Ｓｎ合金，を使用してもよい。この場合は，陽極接触体を省略できる。この点を説明すると，図３において，ハーフパイプ１２の内面に形成した陽極接触パッド１４をハーフパイプ１２の下端まで延長し，かつ，ベースプレート１０の陽極パッド２２を幅方向の端部まで延長する。そして，陽極接触パッドと陽極パッドを上述の低融点合金のところで互いに電気的に接続すれば，陽極パッド２２と陽極接触パッド１４との間の導通をとることができる。

（３）陰極フィラメントの表面にカーボンナノチューブの膜を形成してもよい。これにより，冷陰極構造にしても，電子の電界放出が良好になる。

本発明の真空蛍光管のひとつの実施例を示す分解斜視図である。 図１に示す真空蛍光管の左端付近を拡大して示した分解斜視図である。 図１に示す真空蛍光管の左端付近の組立状態の側面断面図である。 図１に示す真空蛍光管の右端付近を拡大して示した分解斜視図である。 焼成する前のベースプレートの分解斜視図である。 図１に示す真空蛍光管の左端付近の分解側面断面図である。 図３の７−７線で切断した切断端面図である。 真空蛍光管の電気回路図である。 バックライトの断面図である。

符号の説明

１０ ベースプレート
１２ ハーフパイプ
１４ 陽極接触パッド
１６ 透明導電膜
１８ 蛍光体膜
２０ 陽極接触体
２２ 陽極パッド
３０ ゲッター
３２ テンショナー
３４ 陰極パッド
４６ 陰極フィラメント
６６ 対面電極
７０ 陽極外部端子
７２ 陰極外部端子
７４ 対面電極外部端子
９６ 陽極配線
９８ 陰極配線
１００ フリットガラス
１２０ 真空蛍光管

Claims (10)

1. 次の構成を備える真空蛍光管。
   （ア）概略平板状で細長いベースプレート。
   （イ）前記ベースプレートに対して接合されることで真空容器を構成するハーフパイプであって，長手方向に垂直な断面形状が概略半円形で透明で細長いハーフパイプ。
   （ウ）前記ハーフパイプの内面に形成された透明な陽極。
   （エ）前記陽極の上に形成された蛍光体膜。
   （オ）前記真空容器内で前記ハーフパイプの長手方向に延びる陰極フィラメント。
   （カ）前記ベースプレートの真空側の表面に形成されていて前記蛍光体膜に対面する対面電極。
2. 請求項１に記載の真空蛍光管において，前記対面電極の表面が光を反射する反射面になっていることを特徴とする真空蛍光管。
3. 請求項１に記載の真空蛍光管において，前記対面電極の電位を調節するための対面電極外部端子が設けられていることを特徴とする真空蛍光管。
4. 請求項１に記載の真空蛍光管において，前記陰極フィラメントの少なくとも表面がカーボンナノチューブでできていることを特徴とする真空蛍光管。
5. 次の構成を備える真空蛍光管。
   （ア）概略平板状で細長いベースプレート。
   （イ）前記ベースプレートに対して接合されることで真空容器を構成するハーフパイプであって，長手方向に垂直な断面形状が概略半円形で透明で細長いハーフパイプ。
   （ウ）前記ベースプレートの真空側の表面に形成された陽極パッド及び一対の陰極パッド。
   （エ）前記ベースプレートの大気側の表面に形成された陽極外部端子及び一対の陰極外部端子。
   （オ）前記ベースプレートの内部に形成された陽極配線であって，前記陽極パッドと前記陽極外部端子を電気的に接続する陽極配線。
   （カ）前記ベースプレートの内部に形成された陰極配線であって，前記陰極パッドと前記陰極外部端子を電気的に接続する陰極配線。
   （キ）前記ハーフパイプの内面に形成された透明な陽極。
   （ク）前記陽極の上に形成された蛍光体膜。
   （ケ）前記陽極パッドと前記陽極を電気的に接続する陽極接触体。
   （コ）前記一対の陰極パッドに接続されて，前記真空容器内で前記ハーフパイプの長手方向に延びる陰極フィラメント。
6. 請求項５に記載の真空蛍光管において，前記ベースプレートの真空側の表面に形成されていて前記蛍光体膜に対面する対面電極を有することを特徴とする真空蛍光管。
7. 請求項５に記載の真空蛍光管において，前記陽極接触体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。
8. 請求項５に記載の真空蛍光管において，前記一対の陰極パッドのそれぞれにテンショナーが固定され，これらのテンショナーの間に前記陰極フィラメントが所定の張力を付与された状態で固定されていることを特徴とする真空蛍光管。
9. 請求項５に記載の真空蛍光管において，前記ベースプレートが低温同時焼成セラミックからなる多層配線セラミックで形成されていることを特徴とする真空蛍光管。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の真空蛍光管を製造する方法において，次の段階を有する製造方法。
    （ア）複数の前記ベースプレートが幅方向に互いにつながったベースプレート連結体を製造する段階。
    （イ）複数の前記ハーフパイプが幅方向に互いにつながったハーフパイプ連結体を製造する段階。
    （ウ）前記ベースプレート連結体と前記ハーフパイプ連結体を重ね合わせて真空排気作業と気密封止作業とを実施する段階。
    （エ）前記ハーフパイプ連結体を個々のハーフパイプに切断し，かつ，前記ベースプレート連結体を個々のベースプレートに分断して，個々の真空蛍光管とする段階。

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