JP3762871B2 - 電子管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材、線状スペーサーや線状ダンパー等の支持用補助線状部材を備えた電子管とその電子管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子管の一つである蛍光表示管について、図８、図９を参照して説明する。
図８において、図８（ａ）は、カソード用フィラメント、線状スペーサー、線状ダンパー等を、取付けたガラスの基板の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＸ１−Ｘ１部分の断面図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の別の例を示す。
まず図８（ａ），（ｂ）について説明する。９１は、基材であるガラスの基板、９３は、線状部材であるカソード用フィラメント、９５1と９５２は、フィラメント９１の支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパーである。
基板９１に被着形成したカソード取付け電極用の金属層９２に、コイル部９３１を有するフィラメント９３の端部を、金属片９２１により取付けてある。フィラメント９３は、蛍光体を塗布したアノード電極等のアノード部９６の上に、ガラス等絶縁材の線状（或いは棒状）スペーサー９５１により、アノード部９６と所定の間隔をおいて張架してある。フィラメント９３が振動して、アノード部９６等に接触するのを防止するため、スペーサー９５１と同材料のダンパー９５２を基板９１に取付けてある。スペーサー９５１、ダンパー９５２は、基板９１に直接、或いは基板９１の絶縁層にフリットガラス等の接着剤により固着してある。
【０００３】
図８（ｃ）は、導電性のスペーサー９５１を用いた例で、スペーサー９５１は、基板９１に被着形成した金属層９４１に、導電性ペーストにより固着してある。スペーサー９５１は、全体が導電材のものと、ガラス等の絶縁材に導電材を被覆したものとがある。
【０００４】
図９は、金属線から成るグリッド、いわゆるワイヤーグリッドを用いた例で、図９（ａ）は、ワイヤーグリッド等を取付けたガラスの基板の平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸ２−Ｘ２部分の断面図である。図８と同じ部分は、同じ符号を使用している。
図９において、９７は、線状部材であるワイヤーグリッド、９５３、９５４は、ワイヤーグリッド９７の支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパーである。
ワイヤーグリッド９７は、カソード用のフィラメント９３とアノード部９６の間に、フィラメント９３と直交する方向に張架してある。ワイヤーグリッド９７は、ガラス等絶縁材の線状（或いは棒状）スペーサー９５３により、所定の高さに保持し、その端部は、基板９１と側面板９１２とにより固着してある。ワイヤーグリッド９７の振動により、ワイヤーグリッド９７がアノード部９６等に接触するのを防止するため、スペーサー９５３と同材料のダンパー９５４を、基板９１に取付けてある。スペーサー９５３、ダンパー９５４は、基板９１に直接、或いは基板９１の絶縁層にフリットガラス等の接着剤により固着してある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来スペーサーやダンパー等の支持用補助線状部材の固着には、フリットガラスや導電性ペースト等の接着剤を使用するため、蛍光表示管等の電子管内にそれら接着剤のガスが発生して、真空度を下げる問題がある。
スペーサーやダンパー等は、フリットガラス等の接着剤を加熱軟化して基板等の基材に取付け、冷却固化して固着するが、その後の工程で再加熱された際、接着層が軟化して、スペーサーやダンパー等が剥離したり、位置ずれを起こしたりすることがある。そのため、スペーサーやダンパー等の固着後の工程を勘案して接着剤を選定しなければならないし、その固着後の工程の温度管理に留意しなければならないから、スペーサーやダンパー等の取付け作業は、面倒になり、製造コストが高くなる。また基板等の基材、接着剤、スペーサー、ダンパー等は、それらの熱膨張係数がほぼ同じ物を使用しなければならないため、それらの材質が限られてしまう。
【０００６】
従来のスペーサーは、線状或いは棒状で、その表面が滑らかであるため、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材は、位置ずれを起こすことがある。その位置ずれを防止するため、スペーサーの表面に凹部を形成し、その凹部にフィラメントやワイヤーグリッド等を配置するものもあるが、スペーサーの製造コストが高くなる。
【０００７】
本願発明は、これらの点に鑑み、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材の補助的支持に用いるスペーサーやダンパー等の支持用補助線状部材を、接着剤を用いることなく基板等の基材に固着して、真空度を下げるガスの発生を低減し、かつ支持用補助線状部材の取付け工程を簡単にするとともに、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材の位置ずれ防止用の凹部を簡単に形成することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子管は、基材に被着形成した金属層に金属の線状部材を支持する金属の支持用補助線状部材を溶接により固着してあり、前記金属層は、前記金属の線状部材に給電し該金属の線状部材の取付け電極であって、前記金属の線状部材は、ワイヤーグリッドであり、前記金属の支持用補助線状部材は、ワイヤーグリッドのスペーサーであり、前記金属層は、グリッド取付け電極であることを特徴とする。
請求項２に記載の電子管は、基材に被着形成した金属層に金属の線状部材を支持する金属の支持用補助線状部材を溶接により固着してあり、前記金属層は、前記金属の線状部材に給電し該金属の線状部材の取付け電極であって、前記金属の線状部材は、カソード用フィラメントであり、前記金属の支持用補助線状部材は、カソード用フィラメントのスペーサーであり、前記金属層は、カソード取付け電極であることを特徴とする。
請求項３に記載の電子管は、請求項１又は請求項２に記載の電子管において、前記金属の支持用補助線状部材は前記金属の線状部材毎に独立していることを特徴とする。
請求項４に記載の電子管は、請求項１又は請求項２に記載の電子管は、蛍光表示管であることを特徴とする。
請求項５に記載の電子管は、請求項１又は請求項２に記載の溶接は、超音波溶接であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図を参照して本願発明の実施の形態を説明する。
まず図１〜図３により、本願発明の第１の実施の形態に係る蛍光表示管を説明する。
図１において、図１（ａ）は、カソード用フィラメント、線状スペーサー、線状ダンパー等を、取付けたガラスの基板の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＹ１−Ｙ１部分の断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＹ２−Ｙ２部分の断面図である。
【００１１】
図１において、１１は、基材であるガラス等絶縁材の基板、１３は、線状部材であるカソード用のフィラメント（例えば、ＷやＲｅ−Ｗ等の合金）、１２は、カソード取付け電極、１２２は、カソード取付け電極１２に接続され蛍光表示管の外へ引き出され、給電点となるカソード配線、１５１，１５２は、フィラメント１３の支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパー（ともにアルミニウム等の金属から成る）である。フィラメント１３は、その端部にバネ性を有するコイル部１３１を備え、そのコイル部１３１により、フィラメント１３に所定のテンションを付与する。
基板１１に被着形成したカソード取付け電極用の金属層１２（アルミニウム等の金属から成る）に、フィラメント１３のコイル部１３１の端部を、アルミニウム等の金属片１２１により取付けてある。フィラメント１３は、ＺｎＯ：Ｚｎ等の蛍光体を塗布したアノード電極等のアノード部１６の上に、アルミニウム等の金属から成る線状（或いは棒状）スペーサー１５１により、アノード部１６と所定の間隔をおいて張架してある。フィラメント１３が振動して、アノード部１６等に接触するのを防止するため、スペーサー１５１と同材料のダンパー１５２を、必要に応じて設ける。スペーサー１５１、ダンパー１５２は、基板１１に被着形成したアルミニウム薄膜等の金属層１４１、１４２に超音波溶接してある。
なおアルミニウム等の金属片１２１は、超音波溶接により金属層１２に固着することもできる。
【００１２】
金属層１４１とスペーサー１５１との溶接は、金属層１４１にスペーサー１５１を載せ、スペーサー１５１のフィラメント１３が接触する位置に、超音波溶接機のウエッジツールを押し当て、そのウエッジツールを超音波で駆動して行う。その溶接の際、スペーサー１５１の表面には、ウエッジツールの内面の形状に応じた凹部が形成される。その凹部は、図１（ｃ）のようにＵ字状になる。フィラメント１３を張架する際、その凹部にフィラメント１３を配置すれば、フィラメント１３は、位置ずれを起こすことがない。スペーサー１５１は、その両端を金属層１４１に溶接するのみでもよいが、フィラメント１３の位置ずれ防止には、前記のように、スペーサー１５１の各フィラメント１３が接触する箇所と両端を溶接する方がよい。
【００１３】
ダンパー１５２は、スペーサー１５１と同様に超音波溶接により、金属層１４２に固着する。しかしダンパー１５２は、フィラメント１３との接触部分におけるフィラメント１３の放熱を少なくするため、通常（フィラメント１３が振動しないとき）は、フィラメント１３に接触しないように、その直径を設定してある。そのため、フィラメント１３の凹部に相当するものは必要がない。したがって、ダンパー１５２は、その両端を金属層１４２に溶接するのみでもよい。
【００１４】
本実施の形態においては、スペーサー１５１は、直径０．１〜１．０ｍｍのアルミニウム線を、ダンパー１５２は、スペーサー１５１よりも細い、直径０．０５〜０．８ｍｍのアルミニウム線を使用した。溶接の際、スペーサー１５１には、幅が０．１〜１．０ｍｍ、深さが０．０５〜０．５ｍｍの凹部を形成した。また金属片１２１は、直径０．１〜１．０ｍｍのアルミニウム線を使用した。溶接の際、金属片１２１には、深さが直径の３分の１程の凹部を形成した。金属片１２１は、断面の一辺が０．１〜１．０ｍｍの角形アルミニウム線であってもよい。
【００１５】
スペーサー１５１は、金属であるから、金属層１４１をカソード取付け電極用の金属層１２又はカソード配線１２２に接続すれば、フィラメント１３の給電手段としても利用できる。この場合、フィラメント１３のコイル部１３１には、電流が流れないから、コイル部１３１は、加熱することはない。したがって、コイル部１３１の加熱により、コイル部１３１にコートしてある炭酸塩等の電子放出材が蒸発して蛍光体等を汚染したり、コイル部１３１のばね特性を低下させたりすることはない。またコイル部１３１の無駄な電力消費をなくし、かつコイル部１３１が加熱により赤色に発光して表示の妨げになることもない。
【００１６】
本実施の形態におけるスペーサー１５１やダンパー１５２は、フリットガラスや導電性ペースト等の接着剤を使用せずに固着するため、その後の工程の加熱により剥離したり、位置ずれを起こしたりすることはない。また蛍光表示管等の電子管の真空度を低下させるガスを発生することもない。さらにスペーサー１５１は、その溶接と同時にフィラメントの位置ずれ防止用の凹部が形成されるから、予め凹部を加工したスペーサーを用いる必要はない。
なおアノード部１６の選択性を向上させるため、フィラメント１３とアノード部１６の間に、メッシュグリッドや平面グリッド等のグリッドを配置してもよいし、アノード部１６のアノード電極と同一平面に平面グリッドを配置してもよい。
【００１７】
図２は、図１の金属層１４１の変形例に係り、図１と同じ部分は、同じ符号を使用している。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＹ３−Ｙ３部分の断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＹ４−Ｙ４部分の断面図である。
図２の例は、カソード取付け電極用のアルミニウム薄膜等の金属層２２に、フィラメント１３の端部を金属片１２１により固着するとともに、スペーサー１５１も固着してある。即ち金属層２２は、フィラメント１３とスペーサー１５１の固着に共用している。したがって図２の場合には、フィラメント１３は、スペーサー１５１から給電されるから、図１で説明したコイル部１２１の加熱の問題は起きない。なお２２１は、カソード配線である。
【００１８】
図３は、図１や図２の支持用補助線状部材であるスペーサー１５１の変形例に係り、図１、図２と同じ部分は、同じ符号を使用している。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＹ５−Ｙ５部分の断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＹ６−Ｙ６部分の断面図である。
図３のフィラメント１３のスペーサー２５１は、フィラメント１３毎に独立した支持用補助線状部材である。即ち図３の支持用補助線状部材は、フィラメント毎に独立している。各スペーサー２５１は、超音波溶接の際、超音波溶接機のウエッジツールにより、図（ｃ）のようにＵ字状の凹部が形成される。その凹部は、フィラメント１３の位置ずれを防止する。
スペーサー２５１は、金属線を用いて、各スペーサーを溶接する都度カッターで切断して、独立した支持用補助線状部材としてもよいし、予め切断した支持用補助線状部材を用いてもよい。
図１〜図３の場合には、カソード取付け電極用の金属層、カソード配線、スペーサーやダンパーの固着用金属層、アノード電極、アノード配線等を同一製造工程により、被着形成し、パターン化することが可能である。
【００１９】
図４は、本願発明の第２の実施の形態に係る蛍光表示管の断面図で、図１、図２と同じ部分は、同じ符号を使用している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｙ７−Ｙ７方向の断面の平面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）の矢印Ｙ８−Ｙ８方向の断面の平面図である。
図４において、４１１は、基材であるガラス等絶縁材のアノード基板で、アノード電極上に蛍光体層を被着形成したアノード部４６、アノード電極に接続され、蛍光表示管の外へ引き出されて表示信号等の給電点となるアノード配線４６１を形成してある。４１２は、背面基板で、フィラメント１３、スペーサー１５１、ダンパー１５２等を取付けてある。
【００２０】
図１〜図３の場合には、基板１１に、カソード取付け電極用の金属層１２，２２及びアノード部１６を形成してあるため、アノード部１６の配線は、多層配線でない場合（アノード配線とカソード取付け電極用の金属層の間に絶縁層を設けた積層構造でない場合）には、図１〜図３の矢印Ａ，Ｂ方向に引き出さなければならない。これに対して、図４のカソード取付け電極用の金属層２２及びカソード配線２２１は、背面基板４１２に形成してあるから、アノード部４６のアノード配線４６１は、金属層２２の引き出し方向と同じ方向にも、或いは図１〜図３の矢印Ａ，Ｂ方向にも引き出すことができる。したがって蛍光表示管の種類に応じてアノード配線の引き出し方向を任意に選択できる。また図４の場合には、アノード基板４１１と背面基板４１２の組立てを別々に平行して行うことができるから、蛍光表示管の製造時間を短縮できる。また歩留まりの向上も可能になる。なお背面基板４１２上にネサ膜を形成する場合には、背面基板４１２のネサ膜と金属層２２又は金属層１４２との間に絶縁層を設ける。
【００２１】
図５は、本願発明の第３の実施の形態に係る蛍光表示管に係り、図５（ａ）は、ワイヤーグリッド、カソード用フィラメント、線状スペーサー、線状ダンパー等を、取付けたガラス等絶縁材の基板の平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ９−Ｙ９部分の断面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＹ１０−Ｙ１０部分の断面図である。
図５において、５１は、基材であるガラス等絶縁材の基板、５３は、線状部材であるカソード用フィラメント（例えば、ＷやＲｅ−Ｗ等の合金）、５７は、線状部材であるワイヤーグリッド（例えば、４２６合金やステンレス等から成る）、５５１，５５２は、ワイヤーグリッド５７を補助的に支持する支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパーである。５２は、グリッド取付け電極（グリッド配線を備えている）用のアルミニウム薄膜等の金属層である。金属層５２には、ワイヤーグリッド５７の端部を金属片５２１により固着し、スペーサー５５１を超音波溶接により固着してある。ダンパー５５２は、基板５１に被着形成したアルミニウム薄膜等の金属層５４２に超音波溶接により固着してある。なお金属片５２１は、超音波溶接により金属層５２に固着することもできる。
【００２２】
ワイヤーグリッド５７は、アルミニウム等の金属の線状（或いは棒状）スペーサー５５１により、アノード部５６と所定の間隔をおいて張架してある。ワイヤーグリッド５７が振動して、アノード部５６等に接触するのを防止するため、スペーサー５５１と同材料のダンパー５５２を設けてある。ダンパー５５２は、必要に応じて設ける。スペーサー５５１及びダンパー５５２は、ワイヤーグリッド５５１毎に独立し、それらを取付ける金属層５４１、５４２も、各スペーサー、ダンパー毎に独立している。
【００２３】
図６、図７は、本願発明の第４の実施の形態に係る蛍光表示管の断面図で、カソード用フィラメントとそのスペーサー、ダンパーの配置例を示す。
図６（ａ）は、アノード基板６１１に、カソード取付け電極（カソード配線を備えている）用のアルミニウム薄膜等の金属層６２、フィラメント６３、スペーサー６５１、アノード部６６を配置し、背面基板６１２に、ダンパー６５２を配置してある。
図６（ｂ）は、アノード基板６１１に、アノード配線６１１、アノード部６６、ダンパー６５３を配置し、背面基板６１２に、金属層６２、フィラメント６３、スペーサー６５１を配置してある。
【００２４】
図６（ａ）の場合は、ダンパー６５２を背面基板６１２に取付けるから、アノード部６６にダンパー６５２を取付けるスペースのない蛍光表示管に適している。図６（ｂ）の場合は、フィラメント６３を取付ける金属層６２を背面基板６１２に形成するから、アノード部６６のアノード配線６６１の引き出し方向を任意に選択できる。
【００２５】
図７は、ダンパーをアノード基板と背面基板の双方に取付けた例である。
図７（ａ）は、アノード基板６１１に、金属層６２、フィラメント６３、スペーサー６５１、ダンパー６５５、アノード部６６を配置し、背面基板６１２に、ダンパー６５４を配置してある。
図７（ｂ）は、アノード基板６１１に、アノード配線６６１、アノード部６６、ダンパー６５６を配置し、背面基板６１２に、フィラメント６３、スペーサー６５１、ダンパー６５５を配置してある。
フィラメント６３がアノード部６６と垂直な方向に振動する場合、ダンパーはアノード基板又は背面基板のいずれか一方に配置することで、通常はその振動を防止できるが、特にその振動が激しい車両等に蛍光表示管を設置する場合には、図７のようにダンパーをアノード基板及び背面基板の双方に配置することにより、その振動をより有効に防止できる。
【００２６】
前記各本実施の形態においては、スペーサーとダンパー及びそれらを取付ける金属層は、ともにアルミニウムの場合について説明したが、それらは、銅、金、ニッケル、銀等であってもよい。またスペーサーとダンパー及びそれらを取付ける金属層は、同種の金属を用いるのが好ましいが、異種の金属であってもよい。前記各本実施の形態においては、スペーサーとダンパーを取付ける金属層は、薄膜について説明したが、厚膜であってもよい。
前記各実施の形態においては、スペーサーやダンパーは、断面が円形のものについて説明したが、円形に限らず、多角形であってもよいし、また板状のものであってもよい。
前記各実施の形態においては、基材としてガラス等の絶縁材の基板を用いた例について説明したが、導電性を有する基板に絶縁層を形成したものを基材として用いてもよい。
【００２７】
前記各実施の形態は、蛍光表示管について説明したが、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材、その線状部材を補助的に支持する線状スペーサーや線状ダンパー等の支持用補助線状部材を備えた電子管、例えば、陰極線管等の表示管、熱陰極放電管等の放電管、真空管等であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本願発明は、蛍光表示管等の電子管において、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材を補助的に支持する線状スペーサーや線状ダンパー等の支持用補助線状部材を、フリットガラスや導電性ペースト等の接着剤を使用せずに、超音波溶接により基板等の基材に固着するため、支持用補助線状部材は、支持用補助線状部材取付け後の工程の加熱により剥離したり、位置ずれを起こしたりすることがない。また本願発明は、接着剤を使用しないから、蛍光表示管等の電子管の真空度を低下させるガスが発生することもない。なお本願発明は、支持用補助線状部材を取付ける薄膜、厚膜等の金属層を基板等の基材に被着形成するが、その金属層は、周知の真空蒸着法やスクリーン印刷法等により形成し、接着剤を使用しないから、ガスの発生はない。
【００２９】
本願発明のスペーサーやダンパー等の支持用補助線状部材は、超音波溶接により基板等の基材に被着形成した金属層に固着するから、従来のように支持用補助線状部材の熱膨張係数を基板等の基材の熱膨張係数に合わせる必要がない。
本願発明は、支持用補助線状部材が、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材のスペーサーである場合には、そのスペーサーを超音波溶接する際、線状部材の位置ずれ防止用の凹部も溶接と同時に形成されるから、予めその凹部を形成したスペーサーを準備する必要がない。したがってスペーサーの加工費を低減できる。また超音波溶接機のウエッジツールの内面形状を変えることにより、前記凹部の深さを変えることができるから、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材の高さを容易に変更することができる。
【００３０】
本願発明は、カソード用フィラメントのスペーサーを、カソード用フィラメントの給電手段に利用できるから、カソード用フィラメントにテンションを付与するコイル部は、加熱することがない。したがって、コイル部の加熱により、コイル部にコートしてある炭酸塩等の電子放出材が蒸発して蛍光体等を汚染したり、コイル部のばね特性を低下させたりすることがない。またコイル部の無駄な電力消費がなく、かつコイル部は、赤色に発光することがないから、表示の妨げになることもない。
【００３１】
本願発明は、カソード取付け電極用の金属層、カソード配線、スペーサーやダンパーの固着用金属層、アノード電極、アノード配線等を同一製造工程により、被着形成し、パターン化することが可能であり、またカソード取付け電極用の金属層とスペーサーとの固着や、ダンパーの固着用金属層とダンパーとの固着は、同一製造工程において超音波溶接することができ、さらには、カソード取付け電極用の金属層とカソード用フィラメントとの固着も超音波溶接することができるから、蛍光表示管の製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図２】図１の変形例の平面図と断面図である。
【図３】図１の別の変形例の平面図と断面図である。
【図４】本願発明の第２の実施の形態に係る蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図５】本願発明の第３の実施の形態に係る蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図６】本願発明の第４の実施の形態に係る蛍光表示管の断面図である。
【図７】図６の変形例の断面図である。
【図８】従来の蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図９】従来の蛍光表示管の平面図と断面図である。
【符号の説明】
１１，４１１，４１２，５１，６１１，６１２ ガラスの基板
１２，２２，６２ カソード取付け電極用の金属層
１２２．２２１ カソード配線
１４１ スペーサー固着用の金属層
１４２，５４２、６４２，６４３，６４４，６４５，６４６ ダンパー固着用の金属層
１３，５３，６３ カソード用フィラメント
１５１，５５１，６５１ スペーサー
１５２，５５２，６５２，６５３，６５４，６５５，６５６ ダンパー
１６，４６，５６，６６ アノード部
５２ グリッド取付け電極用の金属層
５７ ワイヤーグリッド
４６１，６６１ アノード配線
【発明の属する技術分野】
本願発明は、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材、線状スペーサーや線状ダンパー等の支持用補助線状部材を備えた電子管とその電子管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子管の一つである蛍光表示管について、図８、図９を参照して説明する。
図８において、図８（ａ）は、カソード用フィラメント、線状スペーサー、線状ダンパー等を、取付けたガラスの基板の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＸ１−Ｘ１部分の断面図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の別の例を示す。
まず図８（ａ），（ｂ）について説明する。９１は、基材であるガラスの基板、９３は、線状部材であるカソード用フィラメント、９５1と９５２は、フィラメント９１の支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパーである。
基板９１に被着形成したカソード取付け電極用の金属層９２に、コイル部９３１を有するフィラメント９３の端部を、金属片９２１により取付けてある。フィラメント９３は、蛍光体を塗布したアノード電極等のアノード部９６の上に、ガラス等絶縁材の線状（或いは棒状）スペーサー９５１により、アノード部９６と所定の間隔をおいて張架してある。フィラメント９３が振動して、アノード部９６等に接触するのを防止するため、スペーサー９５１と同材料のダンパー９５２を基板９１に取付けてある。スペーサー９５１、ダンパー９５２は、基板９１に直接、或いは基板９１の絶縁層にフリットガラス等の接着剤により固着してある。
【０００３】
図８（ｃ）は、導電性のスペーサー９５１を用いた例で、スペーサー９５１は、基板９１に被着形成した金属層９４１に、導電性ペーストにより固着してある。スペーサー９５１は、全体が導電材のものと、ガラス等の絶縁材に導電材を被覆したものとがある。
【０００４】
図９は、金属線から成るグリッド、いわゆるワイヤーグリッドを用いた例で、図９（ａ）は、ワイヤーグリッド等を取付けたガラスの基板の平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸ２−Ｘ２部分の断面図である。図８と同じ部分は、同じ符号を使用している。
図９において、９７は、線状部材であるワイヤーグリッド、９５３、９５４は、ワイヤーグリッド９７の支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパーである。
ワイヤーグリッド９７は、カソード用のフィラメント９３とアノード部９６の間に、フィラメント９３と直交する方向に張架してある。ワイヤーグリッド９７は、ガラス等絶縁材の線状（或いは棒状）スペーサー９５３により、所定の高さに保持し、その端部は、基板９１と側面板９１２とにより固着してある。ワイヤーグリッド９７の振動により、ワイヤーグリッド９７がアノード部９６等に接触するのを防止するため、スペーサー９５３と同材料のダンパー９５４を、基板９１に取付けてある。スペーサー９５３、ダンパー９５４は、基板９１に直接、或いは基板９１の絶縁層にフリットガラス等の接着剤により固着してある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来スペーサーやダンパー等の支持用補助線状部材の固着には、フリットガラスや導電性ペースト等の接着剤を使用するため、蛍光表示管等の電子管内にそれら接着剤のガスが発生して、真空度を下げる問題がある。
スペーサーやダンパー等は、フリットガラス等の接着剤を加熱軟化して基板等の基材に取付け、冷却固化して固着するが、その後の工程で再加熱された際、接着層が軟化して、スペーサーやダンパー等が剥離したり、位置ずれを起こしたりすることがある。そのため、スペーサーやダンパー等の固着後の工程を勘案して接着剤を選定しなければならないし、その固着後の工程の温度管理に留意しなければならないから、スペーサーやダンパー等の取付け作業は、面倒になり、製造コストが高くなる。また基板等の基材、接着剤、スペーサー、ダンパー等は、それらの熱膨張係数がほぼ同じ物を使用しなければならないため、それらの材質が限られてしまう。
【０００６】
従来のスペーサーは、線状或いは棒状で、その表面が滑らかであるため、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材は、位置ずれを起こすことがある。その位置ずれを防止するため、スペーサーの表面に凹部を形成し、その凹部にフィラメントやワイヤーグリッド等を配置するものもあるが、スペーサーの製造コストが高くなる。
【０００７】
本願発明は、これらの点に鑑み、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材の補助的支持に用いるスペーサーやダンパー等の支持用補助線状部材を、接着剤を用いることなく基板等の基材に固着して、真空度を下げるガスの発生を低減し、かつ支持用補助線状部材の取付け工程を簡単にするとともに、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材の位置ずれ防止用の凹部を簡単に形成することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子管は、基材に被着形成した金属層に金属の線状部材を支持する金属の支持用補助線状部材を溶接により固着してあり、前記金属層は、前記金属の線状部材に給電し該金属の線状部材の取付け電極であって、前記金属の線状部材は、ワイヤーグリッドであり、前記金属の支持用補助線状部材は、ワイヤーグリッドのスペーサーであり、前記金属層は、グリッド取付け電極であることを特徴とする。
請求項２に記載の電子管は、基材に被着形成した金属層に金属の線状部材を支持する金属の支持用補助線状部材を溶接により固着してあり、前記金属層は、前記金属の線状部材に給電し該金属の線状部材の取付け電極であって、前記金属の線状部材は、カソード用フィラメントであり、前記金属の支持用補助線状部材は、カソード用フィラメントのスペーサーであり、前記金属層は、カソード取付け電極であることを特徴とする。
請求項３に記載の電子管は、請求項１又は請求項２に記載の電子管において、前記金属の支持用補助線状部材は前記金属の線状部材毎に独立していることを特徴とする。
請求項４に記載の電子管は、請求項１又は請求項２に記載の電子管は、蛍光表示管であることを特徴とする。
請求項５に記載の電子管は、請求項１又は請求項２に記載の溶接は、超音波溶接であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図を参照して本願発明の実施の形態を説明する。
まず図１〜図３により、本願発明の第１の実施の形態に係る蛍光表示管を説明する。
図１において、図１（ａ）は、カソード用フィラメント、線状スペーサー、線状ダンパー等を、取付けたガラスの基板の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＹ１−Ｙ１部分の断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＹ２−Ｙ２部分の断面図である。
【００１１】
図１において、１１は、基材であるガラス等絶縁材の基板、１３は、線状部材であるカソード用のフィラメント（例えば、ＷやＲｅ−Ｗ等の合金）、１２は、カソード取付け電極、１２２は、カソード取付け電極１２に接続され蛍光表示管の外へ引き出され、給電点となるカソード配線、１５１，１５２は、フィラメント１３の支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパー（ともにアルミニウム等の金属から成る）である。フィラメント１３は、その端部にバネ性を有するコイル部１３１を備え、そのコイル部１３１により、フィラメント１３に所定のテンションを付与する。
基板１１に被着形成したカソード取付け電極用の金属層１２（アルミニウム等の金属から成る）に、フィラメント１３のコイル部１３１の端部を、アルミニウム等の金属片１２１により取付けてある。フィラメント１３は、ＺｎＯ：Ｚｎ等の蛍光体を塗布したアノード電極等のアノード部１６の上に、アルミニウム等の金属から成る線状（或いは棒状）スペーサー１５１により、アノード部１６と所定の間隔をおいて張架してある。フィラメント１３が振動して、アノード部１６等に接触するのを防止するため、スペーサー１５１と同材料のダンパー１５２を、必要に応じて設ける。スペーサー１５１、ダンパー１５２は、基板１１に被着形成したアルミニウム薄膜等の金属層１４１、１４２に超音波溶接してある。
なおアルミニウム等の金属片１２１は、超音波溶接により金属層１２に固着することもできる。
【００１２】
金属層１４１とスペーサー１５１との溶接は、金属層１４１にスペーサー１５１を載せ、スペーサー１５１のフィラメント１３が接触する位置に、超音波溶接機のウエッジツールを押し当て、そのウエッジツールを超音波で駆動して行う。その溶接の際、スペーサー１５１の表面には、ウエッジツールの内面の形状に応じた凹部が形成される。その凹部は、図１（ｃ）のようにＵ字状になる。フィラメント１３を張架する際、その凹部にフィラメント１３を配置すれば、フィラメント１３は、位置ずれを起こすことがない。スペーサー１５１は、その両端を金属層１４１に溶接するのみでもよいが、フィラメント１３の位置ずれ防止には、前記のように、スペーサー１５１の各フィラメント１３が接触する箇所と両端を溶接する方がよい。
【００１３】
ダンパー１５２は、スペーサー１５１と同様に超音波溶接により、金属層１４２に固着する。しかしダンパー１５２は、フィラメント１３との接触部分におけるフィラメント１３の放熱を少なくするため、通常（フィラメント１３が振動しないとき）は、フィラメント１３に接触しないように、その直径を設定してある。そのため、フィラメント１３の凹部に相当するものは必要がない。したがって、ダンパー１５２は、その両端を金属層１４２に溶接するのみでもよい。
【００１４】
本実施の形態においては、スペーサー１５１は、直径０．１〜１．０ｍｍのアルミニウム線を、ダンパー１５２は、スペーサー１５１よりも細い、直径０．０５〜０．８ｍｍのアルミニウム線を使用した。溶接の際、スペーサー１５１には、幅が０．１〜１．０ｍｍ、深さが０．０５〜０．５ｍｍの凹部を形成した。また金属片１２１は、直径０．１〜１．０ｍｍのアルミニウム線を使用した。溶接の際、金属片１２１には、深さが直径の３分の１程の凹部を形成した。金属片１２１は、断面の一辺が０．１〜１．０ｍｍの角形アルミニウム線であってもよい。
【００１５】
スペーサー１５１は、金属であるから、金属層１４１をカソード取付け電極用の金属層１２又はカソード配線１２２に接続すれば、フィラメント１３の給電手段としても利用できる。この場合、フィラメント１３のコイル部１３１には、電流が流れないから、コイル部１３１は、加熱することはない。したがって、コイル部１３１の加熱により、コイル部１３１にコートしてある炭酸塩等の電子放出材が蒸発して蛍光体等を汚染したり、コイル部１３１のばね特性を低下させたりすることはない。またコイル部１３１の無駄な電力消費をなくし、かつコイル部１３１が加熱により赤色に発光して表示の妨げになることもない。
【００１６】
本実施の形態におけるスペーサー１５１やダンパー１５２は、フリットガラスや導電性ペースト等の接着剤を使用せずに固着するため、その後の工程の加熱により剥離したり、位置ずれを起こしたりすることはない。また蛍光表示管等の電子管の真空度を低下させるガスを発生することもない。さらにスペーサー１５１は、その溶接と同時にフィラメントの位置ずれ防止用の凹部が形成されるから、予め凹部を加工したスペーサーを用いる必要はない。
なおアノード部１６の選択性を向上させるため、フィラメント１３とアノード部１６の間に、メッシュグリッドや平面グリッド等のグリッドを配置してもよいし、アノード部１６のアノード電極と同一平面に平面グリッドを配置してもよい。
【００１７】
図２は、図１の金属層１４１の変形例に係り、図１と同じ部分は、同じ符号を使用している。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＹ３−Ｙ３部分の断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＹ４−Ｙ４部分の断面図である。
図２の例は、カソード取付け電極用のアルミニウム薄膜等の金属層２２に、フィラメント１３の端部を金属片１２１により固着するとともに、スペーサー１５１も固着してある。即ち金属層２２は、フィラメント１３とスペーサー１５１の固着に共用している。したがって図２の場合には、フィラメント１３は、スペーサー１５１から給電されるから、図１で説明したコイル部１２１の加熱の問題は起きない。なお２２１は、カソード配線である。
【００１８】
図３は、図１や図２の支持用補助線状部材であるスペーサー１５１の変形例に係り、図１、図２と同じ部分は、同じ符号を使用している。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＹ５−Ｙ５部分の断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＹ６−Ｙ６部分の断面図である。
図３のフィラメント１３のスペーサー２５１は、フィラメント１３毎に独立した支持用補助線状部材である。即ち図３の支持用補助線状部材は、フィラメント毎に独立している。各スペーサー２５１は、超音波溶接の際、超音波溶接機のウエッジツールにより、図（ｃ）のようにＵ字状の凹部が形成される。その凹部は、フィラメント１３の位置ずれを防止する。
スペーサー２５１は、金属線を用いて、各スペーサーを溶接する都度カッターで切断して、独立した支持用補助線状部材としてもよいし、予め切断した支持用補助線状部材を用いてもよい。
図１〜図３の場合には、カソード取付け電極用の金属層、カソード配線、スペーサーやダンパーの固着用金属層、アノード電極、アノード配線等を同一製造工程により、被着形成し、パターン化することが可能である。
【００１９】
図４は、本願発明の第２の実施の形態に係る蛍光表示管の断面図で、図１、図２と同じ部分は、同じ符号を使用している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｙ７−Ｙ７方向の断面の平面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）の矢印Ｙ８−Ｙ８方向の断面の平面図である。
図４において、４１１は、基材であるガラス等絶縁材のアノード基板で、アノード電極上に蛍光体層を被着形成したアノード部４６、アノード電極に接続され、蛍光表示管の外へ引き出されて表示信号等の給電点となるアノード配線４６１を形成してある。４１２は、背面基板で、フィラメント１３、スペーサー１５１、ダンパー１５２等を取付けてある。
【００２０】
図１〜図３の場合には、基板１１に、カソード取付け電極用の金属層１２，２２及びアノード部１６を形成してあるため、アノード部１６の配線は、多層配線でない場合（アノード配線とカソード取付け電極用の金属層の間に絶縁層を設けた積層構造でない場合）には、図１〜図３の矢印Ａ，Ｂ方向に引き出さなければならない。これに対して、図４のカソード取付け電極用の金属層２２及びカソード配線２２１は、背面基板４１２に形成してあるから、アノード部４６のアノード配線４６１は、金属層２２の引き出し方向と同じ方向にも、或いは図１〜図３の矢印Ａ，Ｂ方向にも引き出すことができる。したがって蛍光表示管の種類に応じてアノード配線の引き出し方向を任意に選択できる。また図４の場合には、アノード基板４１１と背面基板４１２の組立てを別々に平行して行うことができるから、蛍光表示管の製造時間を短縮できる。また歩留まりの向上も可能になる。なお背面基板４１２上にネサ膜を形成する場合には、背面基板４１２のネサ膜と金属層２２又は金属層１４２との間に絶縁層を設ける。
【００２１】
図５は、本願発明の第３の実施の形態に係る蛍光表示管に係り、図５（ａ）は、ワイヤーグリッド、カソード用フィラメント、線状スペーサー、線状ダンパー等を、取付けたガラス等絶縁材の基板の平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ９−Ｙ９部分の断面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＹ１０−Ｙ１０部分の断面図である。
図５において、５１は、基材であるガラス等絶縁材の基板、５３は、線状部材であるカソード用フィラメント（例えば、ＷやＲｅ−Ｗ等の合金）、５７は、線状部材であるワイヤーグリッド（例えば、４２６合金やステンレス等から成る）、５５１，５５２は、ワイヤーグリッド５７を補助的に支持する支持用補助線状部材であるスペーサーとダンパーである。５２は、グリッド取付け電極（グリッド配線を備えている）用のアルミニウム薄膜等の金属層である。金属層５２には、ワイヤーグリッド５７の端部を金属片５２１により固着し、スペーサー５５１を超音波溶接により固着してある。ダンパー５５２は、基板５１に被着形成したアルミニウム薄膜等の金属層５４２に超音波溶接により固着してある。なお金属片５２１は、超音波溶接により金属層５２に固着することもできる。
【００２２】
ワイヤーグリッド５７は、アルミニウム等の金属の線状（或いは棒状）スペーサー５５１により、アノード部５６と所定の間隔をおいて張架してある。ワイヤーグリッド５７が振動して、アノード部５６等に接触するのを防止するため、スペーサー５５１と同材料のダンパー５５２を設けてある。ダンパー５５２は、必要に応じて設ける。スペーサー５５１及びダンパー５５２は、ワイヤーグリッド５５１毎に独立し、それらを取付ける金属層５４１、５４２も、各スペーサー、ダンパー毎に独立している。
【００２３】
図６、図７は、本願発明の第４の実施の形態に係る蛍光表示管の断面図で、カソード用フィラメントとそのスペーサー、ダンパーの配置例を示す。
図６（ａ）は、アノード基板６１１に、カソード取付け電極（カソード配線を備えている）用のアルミニウム薄膜等の金属層６２、フィラメント６３、スペーサー６５１、アノード部６６を配置し、背面基板６１２に、ダンパー６５２を配置してある。
図６（ｂ）は、アノード基板６１１に、アノード配線６１１、アノード部６６、ダンパー６５３を配置し、背面基板６１２に、金属層６２、フィラメント６３、スペーサー６５１を配置してある。
【００２４】
図６（ａ）の場合は、ダンパー６５２を背面基板６１２に取付けるから、アノード部６６にダンパー６５２を取付けるスペースのない蛍光表示管に適している。図６（ｂ）の場合は、フィラメント６３を取付ける金属層６２を背面基板６１２に形成するから、アノード部６６のアノード配線６６１の引き出し方向を任意に選択できる。
【００２５】
図７は、ダンパーをアノード基板と背面基板の双方に取付けた例である。
図７（ａ）は、アノード基板６１１に、金属層６２、フィラメント６３、スペーサー６５１、ダンパー６５５、アノード部６６を配置し、背面基板６１２に、ダンパー６５４を配置してある。
図７（ｂ）は、アノード基板６１１に、アノード配線６６１、アノード部６６、ダンパー６５６を配置し、背面基板６１２に、フィラメント６３、スペーサー６５１、ダンパー６５５を配置してある。
フィラメント６３がアノード部６６と垂直な方向に振動する場合、ダンパーはアノード基板又は背面基板のいずれか一方に配置することで、通常はその振動を防止できるが、特にその振動が激しい車両等に蛍光表示管を設置する場合には、図７のようにダンパーをアノード基板及び背面基板の双方に配置することにより、その振動をより有効に防止できる。
【００２６】
前記各本実施の形態においては、スペーサーとダンパー及びそれらを取付ける金属層は、ともにアルミニウムの場合について説明したが、それらは、銅、金、ニッケル、銀等であってもよい。またスペーサーとダンパー及びそれらを取付ける金属層は、同種の金属を用いるのが好ましいが、異種の金属であってもよい。前記各本実施の形態においては、スペーサーとダンパーを取付ける金属層は、薄膜について説明したが、厚膜であってもよい。
前記各実施の形態においては、スペーサーやダンパーは、断面が円形のものについて説明したが、円形に限らず、多角形であってもよいし、また板状のものであってもよい。
前記各実施の形態においては、基材としてガラス等の絶縁材の基板を用いた例について説明したが、導電性を有する基板に絶縁層を形成したものを基材として用いてもよい。
【００２７】
前記各実施の形態は、蛍光表示管について説明したが、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材、その線状部材を補助的に支持する線状スペーサーや線状ダンパー等の支持用補助線状部材を備えた電子管、例えば、陰極線管等の表示管、熱陰極放電管等の放電管、真空管等であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本願発明は、蛍光表示管等の電子管において、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材を補助的に支持する線状スペーサーや線状ダンパー等の支持用補助線状部材を、フリットガラスや導電性ペースト等の接着剤を使用せずに、超音波溶接により基板等の基材に固着するため、支持用補助線状部材は、支持用補助線状部材取付け後の工程の加熱により剥離したり、位置ずれを起こしたりすることがない。また本願発明は、接着剤を使用しないから、蛍光表示管等の電子管の真空度を低下させるガスが発生することもない。なお本願発明は、支持用補助線状部材を取付ける薄膜、厚膜等の金属層を基板等の基材に被着形成するが、その金属層は、周知の真空蒸着法やスクリーン印刷法等により形成し、接着剤を使用しないから、ガスの発生はない。
【００２９】
本願発明のスペーサーやダンパー等の支持用補助線状部材は、超音波溶接により基板等の基材に被着形成した金属層に固着するから、従来のように支持用補助線状部材の熱膨張係数を基板等の基材の熱膨張係数に合わせる必要がない。
本願発明は、支持用補助線状部材が、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材のスペーサーである場合には、そのスペーサーを超音波溶接する際、線状部材の位置ずれ防止用の凹部も溶接と同時に形成されるから、予めその凹部を形成したスペーサーを準備する必要がない。したがってスペーサーの加工費を低減できる。また超音波溶接機のウエッジツールの内面形状を変えることにより、前記凹部の深さを変えることができるから、カソード用フィラメントやワイヤーグリッド等の線状部材の高さを容易に変更することができる。
【００３０】
本願発明は、カソード用フィラメントのスペーサーを、カソード用フィラメントの給電手段に利用できるから、カソード用フィラメントにテンションを付与するコイル部は、加熱することがない。したがって、コイル部の加熱により、コイル部にコートしてある炭酸塩等の電子放出材が蒸発して蛍光体等を汚染したり、コイル部のばね特性を低下させたりすることがない。またコイル部の無駄な電力消費がなく、かつコイル部は、赤色に発光することがないから、表示の妨げになることもない。
【００３１】
本願発明は、カソード取付け電極用の金属層、カソード配線、スペーサーやダンパーの固着用金属層、アノード電極、アノード配線等を同一製造工程により、被着形成し、パターン化することが可能であり、またカソード取付け電極用の金属層とスペーサーとの固着や、ダンパーの固着用金属層とダンパーとの固着は、同一製造工程において超音波溶接することができ、さらには、カソード取付け電極用の金属層とカソード用フィラメントとの固着も超音波溶接することができるから、蛍光表示管の製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図２】図１の変形例の平面図と断面図である。
【図３】図１の別の変形例の平面図と断面図である。
【図４】本願発明の第２の実施の形態に係る蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図５】本願発明の第３の実施の形態に係る蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図６】本願発明の第４の実施の形態に係る蛍光表示管の断面図である。
【図７】図６の変形例の断面図である。
【図８】従来の蛍光表示管の平面図と断面図である。
【図９】従来の蛍光表示管の平面図と断面図である。
【符号の説明】
１１，４１１，４１２，５１，６１１，６１２ ガラスの基板
１２，２２，６２ カソード取付け電極用の金属層
１２２．２２１ カソード配線
１４１ スペーサー固着用の金属層
１４２，５４２、６４２，６４３，６４４，６４５，６４６ ダンパー固着用の金属層
１３，５３，６３ カソード用フィラメント
１５１，５５１，６５１ スペーサー
１５２，５５２，６５２，６５３，６５４，６５５，６５６ ダンパー
１６，４６，５６，６６ アノード部
５２ グリッド取付け電極用の金属層
５７ ワイヤーグリッド
４６１，６６１ アノード配線
Claims (5)
- 基材に被着形成した金属層に金属の線状部材を支持する金属の支持用補助線状部材を溶接により固着してあり、前記金属層は、前記金属の線状部材に給電し該金属の線状部材の取付け電極であって、前記金属の線状部材は、ワイヤーグリッドであり、前記金属の支持用補助線状部材は、ワイヤーグリッドのスペーサーであり、前記金属層は、グリッド取付け電極であることを特徴とする電子管。
- 基材に被着形成した金属層に金属の線状部材を支持する金属の支持用補助線状部材を溶接により固着してあり、前記金属層は、前記金属の線状部材に給電し該金属の線状部材の取付け電極であって、前記金属の線状部材は、カソード用フィラメントであり、前記金属の支持用補助線状部材は、カソード用フィラメントのスペーサーであり、前記金属層は、カソード取付け電極であることを特徴とする電子管。
- 請求項１又は請求項２に記載の電子管において、前記金属の支持用補助線状部材は前記金属の線状部材毎に独立していることを特徴とする電子管。
- 請求項１又は請求項２に記載の電子管は、蛍光表示管であることを特徴とする電子管。
- 請求項１又は請求項２に記載の溶接は、超音波溶接であることを特徴とする電子管。
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