JP2008192533A

JP2008192533A - 電界放射型照明ランプの製造用治具

Info

Publication number: JP2008192533A
Application number: JP2007027744A
Authority: JP
Inventors: Hideki Harazono; 英樹原園; Hirohisa Hiraki; 博久平木
Original assignee: Dialight Japan Co Ltd
Current assignee: Dialight Japan Co Ltd
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】小径で細長いガラス管の中心に内周面の蛍光体に接触することなく陰極線を空中架設して真空封止して電界放射型照明ランプを製造するのに有効に活用することのできる治具を提供する。
【解決手段】内面に陽極を備えるとともにこの陽極上に蛍光体を備えたガラス管１の中心に沿って電子放出用の陰極線５を空中架設した電界放射型照明ランプを製造するための治具であって、ガラス管１の一端部を所定位置まで挿入する段付きのガラス管装着孔２５が貫通形成されたガラス管ホルダ２２と、挿入されたガラス管１の外周に密着する封止手段と、陰極線５を挿通してガラス管装着孔２５と同芯に挟持する芯出し保持手段と、ガラス管装着孔２５に連通する抜気用孔３３と、をハウジング１１に装備してある。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトなどに用いる電界放射型照明ランプの製造に利用する治具に関する。

液晶表示装置におけるバックライトの照明方式には、照明ランプを液晶パネルの背部（直下）に設置して液晶表示素子を照明する直下方式と、照明ランプを液晶パネルの側方（エッジ）に設置するとともに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があり、この照明ランプには蛍光ランプやＬＥＤ等の各種のものが適宜選択して利用される（例えば、特許文献１参照）。

本出願人は、液晶表示装置におけるバックライトなどに有効に活用することのできる照明ランプとして電界放射型照明ランプを開発提案した。この電界放射型照明ランプは、ガラス管の内面上に陽極を設け、この陽極上に蛍光体を設ける一方、ガラス管内に外周面に電子放出用として例えばＣＶＤ法により炭素膜を成膜した陰極をワイヤ状に空中架設し、陽極と陰極との間に電界を印加して陰極の炭素膜表面から電界放射により電子を放出させ、この放出した電子を蛍光体に衝突させて該蛍光体を励起発光させるようにしたものであり、低電力で高輝度発光が可能である。

以上のようにガラス管に陰極線を空中架設してなる電界放射型照明ランプでは、対象機器のサイズに対応して細長いものにする必要があり、このような細長い円筒管の中心に内周面の蛍光体に接触することなく陰極を空中架設し、ガラス管の両端に真空封止して貫通突出することが製造上の課題となる。
特開２０００−１００９５号公報

本発明は、小径で細長いガラス管の中心に内周面の蛍光体に接触することなく陰極線を空中架設して真空封止するのに有効に活用することのできる治具を提供することを目的としている。

第１の発明は、内面に陽極を備えるとともにこの陽極上に蛍光体を備えたガラス管の中心に沿って電子放出用の陰極線を空中架設した電界放射型照明ランプを製造するための治具であって、
上記ガラス管の一端部を所定位置まで挿入する段付きのガラス管装着孔が貫通形成されたガラス管ホルダと、挿入されたガラス管の外周に密着する封止手段と、陰極線を挿通してガラス管装着孔と同芯に挟持する芯出し保持手段と、ガラス管装着孔に連通する抜気用孔と、をケーシングに装備してあることを特徴とする。

この構成によると、ガラス管装着孔内の段部に当接するまでガラス管をガラス管装着孔に挿入して外周から密着封止するとともに、ガラス管に挿通された陰極線を芯出し保持することで、ガラス管の内部を抜気用孔のみにに連通した状態をもたらすことができる。ガラス管の挿入端と反対側の端部を溶融封止し、ガラス管の内部を抜気用孔を介して真空抜気した後、治具から露出しているガラス管の適所を溶融封止することで所望長さの電界放射型照明ランプを組み立てることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
上記封止手段が、上記ガラス管に外挿されたＯリングを軸心方向に締め込み変形してリング内径を調整可能に構成したものであることを特徴とする。

これによると、自由状態のＯリングの内径をガラス管の外径と同径あるいは若干大きい径に設定しておくことで、ガラス管挿入時にはＯリングを自由状態にして軽く挿入し、その後、Ｏリングを軸心方向に締め込んで縮径変形させることでガラス管を外周から的確に封止することができる。

第３の発明は、上記第２の発明において、
Ｏリングの軸心方向への圧縮変形を規制する当接規制手段を備えてあることを特徴とする。

これによると、Ｏリングが軸心方向へ過剰に圧縮変形されることがなく、適切な締め込みによる封止を行うことができ、抜気処理を好適に実行することができる。

第４の発明は、上記第１〜３のいずれかの発明において、
上記芯出し保持手段が、上記陰極線を挿通した陰極ホルダを上記ケーシングのテーパー孔に押し込み変位させることで、陰極ホルダに形成したスリット付きのワイヤ挿通孔を縮径変形させ、ワイヤ挿通孔に挿通した陰極線を外周から挟持するよう構成したものであることを特徴とする。

これによると、陰極ホルダに陰極線を挿通してテーパー孔に押し込み変位させるだけで、陰極線の芯出しと保持と簡単かつ的確に行うことができる。

第５の発明は、上記第４の発明において、
上記ケーシングにねじ込み装着される押圧ボルトで上記陰極ホルダをテーパー孔に押し込み変位させるよう構成してあることを特徴とする。

これによると、陰極ホルダを弾性変形しやすく、かつ、挟持する陰極線を損傷しない材料（例えば、銅系合金）で構成し、押圧ボルトを強度の高い材料（例えば、ステンレス鋼）で構成することができ、繰り返し使用にも耐えることができる。

このように、本発明による治具を用いることで、ガラス管の中心に内周面の蛍光体に接触することなく陰極線を空中架設して、この状態でガラス管内の抜気処理、および、ガラス管端部の溶融封止処理を行うことができ、小径で細長い電界放射型の照明ランプを精度良く製造するのに有効に利用することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図１に、電界放射型照明ランプＡの全体が、また、図２に、その一端部の断面がそれぞれ示されている。図３に、電界放射型照明ランプの製造に用いられる治具の縦断側面が、図４に、その治具の要部が示され、さらに、図５に、円筒ガラス管およびワイヤ状陰極を装着した治具の縦断側面が、図６に、円筒ガラス管の封止手段を示す拡大断面が示されている。

まず、図１、図２を参照して、照明ランプＡは、内部が真空の円筒状のガラス管１を備える。このガラス管１は、外径が数ｍｍ〜１０数ｍｍ、長さが２００ｍｍ〜数１００ｍｍ程度の細長いものであり、溶解温度の低いソーダライムガラス、鉛ガラス、などの軟質ガラスが好適である。ガラス管１の内面にはＩＴＯやアルミニウム等の良導電性の金属をスパッタリングやＥＢ蒸着等によって陽極２が薄膜状に形成されるとともに、この陽極２上に電子衝突によって励起発光する蛍光体３がスラリー塗布法、スクリーン印刷、電気泳動法、沈降法、等により設けられている。

ガラス管１の両端はガラス製のビーズ４を介して溶着封止され、このビーズ４に亘って貫通支持した陰極線５がガラス管１の中心に適度の張力をもって線状に空中架設され、その両端がガラス管１の両端から外部に突出されている。また、陽極引出線としての金属線６がガラス管１を貫通装着され陽極２に接合されている。

陰極線５は導電性線材５ａの外周面に電子放出用の炭素膜５ｂがプラズマＣＶＤ法等の適宜の成膜手段により形成されている。陰極線５は陽極２との間の電界印加によりその炭素膜５ｂから電子を陽極２に向けて放出する電子放出源（電子エミッタ）となっている。炭素膜５ｂは、例えば、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブ、その他の炭素膜で形成されている。

次に、図３ないし図６を参照して電界放射型照明ランプＡの製造に用いられる治具Ｂは、基本的には、ベース１０と、これの下方に脱着可能に装着されるハウジング１１とで構成されている。

ベース１０は、図３ないし図６には現れない後述の支持フレーム１２に装着されるベースブラケット１０ａと、これの上端にボルト連結されたベースフランジ１０ｂと、その下面にボルト連結されたボス部１０ｃとで構成されている。これらベースブラケット１０ａ、ベースフランジ１０ｂ、ボス部１０ｃは例えば鋼材により、特にボス部１０ｃは好ましくはステンレス鋼で製作されている。

ボス部１０ｃの外周下部には角ネジ１３が形成され、この角ネジ１３に下方からねじ込み装着されるステンレス鋼製のキャップ１４を介して上記ハウジング１１が脱着可能に取り付けられるようになっている。

ハウジング１１は、ステンレス鋼で上方が閉塞された円筒状に形成されており、その天井部の上面中心に、陰極線５を挿通保持する陰極保持ボス１５が突設されている。

陰極保持ボス１５には装着孔１６が上下に貫通形成され、この装着孔１６に上方から陰極ホルダ１７と押圧ボルト１８とが装着される。

装着孔１６の上部は押圧ボルト１８を螺入するネジ孔に形成されている。装着孔１６の下部には下すぼまり形状のテーパー孔１６ａが形成されている。陰極ホルダ１７は例えば銅系合金、押圧ボルト１８は例えばステンレス鋼で製作されている。

陰極ホルダ１７は、その下半部が装着孔１６のテーパー孔１６ａに内嵌する先細りテーパー形状に形成されている。

陰極ホルダ１７の中心に陰極線５を軽く挿通できる径のワイヤ挿通孔１９が形成されている。

陰極ホルダ１７の外周の一箇所に、ワイヤ挿通孔１９の径より小さい幅のスリット２０が陰極ホルダ１７の全長に亘って形成されている。

装着孔１６の上部にねじ込み装着される押圧ボルト１８には、陰極ホルダ１７に挿通されて上方に突出された陰極線５を挿通する中心孔２１が形成されている。

この押圧ボルト１８をねじ込んで陰極ホルダ１７を下方に当接押圧することで、テーパー孔１６ａを介して陰極ホルダ１７が縮径変形し、ワイヤ挿通孔１９に挿通した陰極線５を外周から挟持するよう構成されている。

ハウジング１１の内部には例えば銅系合金からなるガラス管ホルダ２２が上下動可能に内嵌され、ハウジング１１の外周下部に形成した角ネジ２３を介してステンレス鋼製のキャップ２４がねじ込み装着されてガラス管ホルダ２２が受け止め保持されている。

ガラス管ホルダ２２の中心には、上記陰極保持ボス１５の装着孔１６と同芯にガラス管装着孔２５が形成されている。

ガラス管装着孔２５は、ガラス管１の外径より小径の上部孔２５ａと、ガラス管１を密に内嵌し得る径の中間孔２５ｂと、ガラス管１の外径より少し大径の下部孔２５ｃとを有する段付き孔に形成されており、下方から差し入れられたガラス管１を中間孔２５ｂに芯合わせ挿入して、上部孔２５ａと中間孔２５ｂとの間に形成された段部２６にガラス管１の上端を当接させることで、挿入したガラス管１の軸心方向の位置決めを行うようになっている。

ガラス管１をガラス管装着孔２５に下方から差し入れ装着する際、最初に挿入される下部孔２５ｃは円筒ガラス管１より大径であるので容易に挿入することができ、また、中間孔２５ｂと下部孔２５ｃとの間に形成された段部２７がテーパー段部に形成されており、下部２５ｃに差し入れられたガラス管１をテーパー状の段部２７で案内して中間孔２５ｂに円滑に導くようになっている。

ハウジング１１の下端部にはガラス管１が挿通可能な封止用座金２８が内嵌装着されている。この封止用座金２８は例えば銅系合金で製作されており、封止用座金２８とキャップ２４との間にはスラストベアリング２９が介在され、キャップ２４をねじ込み操作することで、封止用座金２８をキャッ２４と共回りさせることなく上下に移動調節することができるようになっている。

ガラス管ホルダ２２におけるガラス管装着孔２５の下端部と封止用座金２８との間に形成された空隙にＯリング３１が介装されている。

このＯリング３１は、自由状態においてガラス管１を軽く挿通し得る内径に製作されており、封止用座金２８をハウジング１１に対して上方に移動させることでＯリング３１が軸心方向に圧縮変形されて内径が縮径され、挿通したガラス管１の外周に密着されて、ガラス管装着孔２５の下端部と外界とが封止遮断されるようになっている。

封止用座金２８の上面外周部に形成した環状突起２８ａがガラス管ホルダ２２の下面に当接することで封止用座金２８のガラス管ホルダ２２に対する上方移動限界が規制され、Ｏリング３１の過剰な圧縮変形によってガラス管１が必要以上の強い力で締め込まれることが防止されている。

ベース１０におけるベースフラン１０ｂとボス部１０ｃの中心には、陰極保持ボス１５の周囲を通してハウジング１１の上面に臨む孔が大きい開口３２が形成されるとともに、ハウジング１１の上面には、陰極保持ボス１５を囲む４箇所にハウジング内部に連通する抜気孔３３が形成されている。

ボス部１０ｃの下面とハウジング１１の上面との間、および、ハウジング１１の天井部内面とガラス管ホルダ２２の上面との間にそれぞれＯリング３４，３５が介在されており、ガラス管ホルダ２２に差込装着されたガラス管１の内部が抜気孔３３のみを介して開口３２に連通されるようになっている。

必要に応じて上記図１ないし図６と共に図７以降を参照して上記照明ランプ製造用治具Ｂを用いて電界放射型照明ランプＡを製造する手順の概略を説明する。

先ず、図７に示すように、立設された支持フレーム１２に装備された可動ホルダ３６にガラス管１を鉛直姿勢にして保持する。

また、ガラス管１に挿通した陰極線５の下部を支持フレーム１２の下部に固定する。

さらに、陰極線５の上部を、支持フレーム１２の上方に装着固定されている治具Ｂに下方から差し入れて陰極ホルダ１７および押圧ボルト１８に挿通し、図５中の仮想線で示すように、ハンドル付きのボックスレンチ３７を開口３２の上方から挿入して押圧ボル１８を装着孔１６にねじ込み、陰極ホルダ１７を縮径変形させて陰極線５を適度の緊張状態で保持する。

ここで用いられるボックスレンチ３７の中心には押圧ボルト１８の上方に突出した陰極線５が挿入される逃がし孔３８が形成されている。

ガラス管１および陰極線５の装填がすむと、図７中の仮想線で示すように、可動ホルダ３６を支持フレーム１２の案内レール１２ａに沿って押し上げ移動し、保持したガラス管１を治具Ｂに挿入する。

この場合、キャップ２４を下げてＯリングを自由状態にして、ガラス管１を軽くガラス管装着孔２５に導く。

ガラス管１がガラス管装着孔２５の段部２６に当接したところで可動ホルダ３６を固定するとともに、キャップ２４を締め込み回動してＯリングを縮径変形させ、ガラス管１を適度の締め込み力で封止する。

ガラス管１が所定高さにセットされた状態において、陰極線５の上下２箇所に予め装着したビーズ４がガラス管１の内部に挿入され、下方のビーズ４はガラス管１の下端部に臨む位置にセットされる。

次に、図８に示すように、ガラス管１の下端が図示されないトーチで溶融されてビーズ４に溶着される。

ガラス管１の下端での封止処理がすむと、図９に示すように、治具Ｂの上端に形成された開口３２に真空抜気装置４０が連通接続され、下端が封止されているガラス管１の内部が真空状態になるまで抜気処理がなされる。

所定の真空状態までの抜気がなされると、上方のビーズ４の直上箇所に図示されないトーチが接近してガラス管１が溶融されてビーズ４に溶着され、これによってガラス管１の上方での封止処理が完了し、封止箇所の上方でガラス管が切断される。

その後、陰極線５が上下の封止箇所から適当長さ離れた箇所で切断されて、図１に示す電界放射型照明ランプＡの組み付けが終了する。

なお、組み付け後のガラス管１の端部には、突出した陰極線５に接続される端子、および陽極引出線４に接続された端子が装着されて、機器のソケットに嵌め込み脱着可能な照明ランプＡが完成する。

なお、ガラス管ホルダ２２をハウジング１１に一体形成して実施することもできる。陰極線５をハウジング１１に芯出し保持する手段として、スリット付きのテーパー部を備えた陰極ホルダ１７を直接にテーパー孔付きの装着孔１６にねじ込み装着するように構成して実施することもできる。

図１は本発明の実施の形態に係る治具で製造する電界放射型の照明ランプの断面図である。図２は図１の照明ランプの一端部の断面図である。図３は上記治具の縦断側面図である。図４は上記治具の要部を示す切欠き斜視図である。図５は円筒ガラス管およびワイヤ状陰極を装着した治具の縦断側面図である。図６は円筒ガラス管の封止手段を示す拡大断面図である。図７は照明ランプの製造工程を示す側面図である。図８は照明ランプの次の製造工程を示す側面図である。図９は照明ランプのさらに次の製造工程を示す側面図である。

符号の説明

１ガラス管
２陽極
３蛍光体
５陰極線
１１ハウジング
１６ａテーパー孔
１７陰極ホルダ
１８押圧ボルト
１９ワイヤ挿通孔
２０スリット
２２ガラス管ホルダ
２５ガラス管装着孔
３１Ｏリング
３３抜気用孔

Claims

内面に陽極を備えるとともにこの陽極上に蛍光体を備えたガラス管の中心に沿って電子放出用の陰極線を空中架設した電界放射型照明ランプを製造するための治具であって、
上記ガラス管の一端部を所定位置まで挿入する段付きのガラス管装着孔が貫通形成されたガラス管ホルダと、
挿入されたガラス管の外周に密着する封止手段と、
陰極線を挿通してガラス管装着孔と同芯に挟持する芯出し保持手段と、
ガラス管装着孔に連通する抜気用孔と、
をケーシングに装備してある、
ことを特徴とする電界放射型照明ランプ製造用治具。
上記封止手段が、上記ガラス管に外挿されたＯリングを軸心方向に圧縮変形してリング内径を調整可能に構成したものであることを特徴とする請求項１記載の電界放射型照明ランプ製造用治具。
Ｏリングの軸心方向への圧縮変形を規制する当接規制手段を備えてあることを特徴とする請求項２記載の電界放射型照明ランプ製造用治具。
上記芯出し保持手段が、上記陰極線を挿通した陰極ホルダを上記ケーシングのテーパー孔に押し込み変位させることで、陰極ホルダに形成したスリット付きのワイヤ挿通孔を縮径変形させ、ワイヤ挿通孔に挿通した陰極線を外周から挟持するよう構成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電界放射型照明ランプ製造用治具。
上記ケーシングにねじ込み装着される押圧ボルトで上記陰極ホルダをテーパー孔に押し込み変位させるよう構成してあることを特徴とする請求項４記載の電界放射型照明ランプ製造用治具。