CN1675736B - 气体放电装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新的用于制造气体放电装置、特别是放电灯或者等离子体显示单元的方法，其中，用一个充气机构对气体放电装置的一个放电容器进行充气，然后封闭，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在超压时用所述充气机构对其中设置了所述放电容器的腔室进行冲刷；然后使得设置在该腔室中的所述放电容器利用充气机构在超压时进行了所述充气；最后封闭所述放电容器。

Description

气体放电装置的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于一个气体放电装置、特别是一个放电灯或一个等离子体显示单元(PDP)的制造方法。气体放电装置通常具有一个用于容纳气态放电介质的放电容器。用于气体放电装置的一个制造方法必然包括用充气机构对放电容器充气和封闭放电容器的步骤。

本发明由此出发：气体放电装置、例如放电灯在封闭后至少在很大程度上已制造完毕，因此随着放电容器的封闭，所述制造方法视为至少已基本结束。当然，这并不排除在放电容器封闭后还要给已基本制造完毕的放电灯例如安装电极、涂反光层、与安装机构连接，或者以另外的方式继续处理。但是随着放电容器的封闭，权利要求意义上的制造方法即视为已实现。

背景技术

通常放电灯以及等离子体显示单元装配有抽气管或者其它的接头，通过它们可以对放电容器进行抽空和充气。这些接头通常通过熔接进行封闭，然后折断或者割掉突出部分。

本发明特别是针对为介电势垒放电设计的气体放电装置，其中首要的是针对所谓的平面辐射体以及等离子体显示单元。无论是在平面辐射体中还是在等离子体显示单元中放电容器均为平面的，与厚度相比，较大形状地构成，并且具有两个基本平面平行的板。在这方面在制造技术上有共同的特点。其中，当然这些板不必是严格字义上的平面，而是也可以进行结构化。平面辐射体特别是对用液晶技术(LLD)的显示器和监控器的背景照明非常重要。与LCD不同的是等离子体显示单元不需要背景照明，因为它们是通过气体放电产生光而自行发光的。另外近来等离子体显示单元在电视机中得到应用。

在平面辐射体和等离子体显示单元技术领域中也已知一种制造方法，其中放电容器在一个所谓的真空炉中抽真空，并且充气。在这里所述真空炉是一个可抽真空和可加热的腔室。通过抽真空一例如采用常规的抽气管解决方案那样-将所不希望的气体和吸附物去除掉，以便能将已制成的放电灯的充气机构尽可能地保持干净。

抽气方案和可对比的方案对于放电容器的几何形状有局限性。真空炉办法由于真空炉技术上很费事所以成本高，并且比较费时间。

发明内容

本发明的任务是在放电容器的充气和封闭步骤方面为气体放电装置、特别是一个放电灯和一个等离子体显示单元提供一种改进的制造方法。

本发明针对一种用于制造一个气体放电装置、特别是一个放电灯或者一个等离子体显示单元的方法，其中对气体放电装置的放电容器用一个充气机构进行充气，然后进行封闭，其特征在于，在超压时用所述充气机构对其中设置了所述放电容器的腔室进行冲刷；然后使得设置在该腔室中的所述放电容器在超压时用充气机构进行所述充气，最后封闭所述放电容器。

本发明是以下述认识为依据的：与用抽吸管或类似装置的方案相比，在相应设计的腔室中进行充气和封闭的步骤是更有利的。特别是这些步骤提供了能同时加工更大量的放电容器的可能性。此外，对于按照通过抽气管接头进行抽真空和充气步骤以及按照抽气管接头进行封闭的最佳化的放电容器结构来说不存在边界条件。取而代之的是在设计放电容器时人们有很大程度的自由，并且只必须关注为了封闭而必须连接在一起的放电容器部件的处理或者通常用于封闭所必须的步骤。

此外，发明人以此为依据，即真空炉无论在设备成本上还是在加工时间上都意味着不必要的消费。

取而代之的是根据本发明应该采用一种腔室，其中在超压时对放电容器进行充气。也就是说腔室不必是可抽真空的。取而代之是所不希望的残存气体通过对腔室的冲刷而被排除。由于省略了炉子的高真空密封以及抽真空步骤，从而大大地降低了制造方法的成本，并且缩短了该制造方法。

此外，本发明还力图降低腔室、特别是腔室壁的热惯性，并且将该壁设计得不太厚。可通过下述措施达到这一点，即根据本发明的超压不是太大。当然本发明也包括这样一些实施形式，其中这种超压例如最高为1巴。然而优选地不超过300毫巴，或者更有利的是不超过100毫巴。

因此，在大的平面部件中腔室壁厚优选地最厚为8毫米，更好的是最厚为6毫米，最佳状况是最厚为4毫米。当然其中会出现型材结构。

超压的有利下限为10毫巴，并且该下限的一个优选值为50毫巴。

此外正如已提到的，本发明还规定，用充气机构对腔室进行冲刷。这种冲刷可以如此地进行，即由于腔室的一种简单结构而已存在的不密封或者有意设置的孔由于超压则允许相应的气体空气流出，并且为了保持超压而将这些气体引入到腔室中。一个替代方案是使用一个原来的排气导管。然而在使用一个排气导管时存在这样的事实，即超压导致从不密封处流出或者泄漏，被认为是本发明的重要优点。除了在超压时气体空气、例如从放电容器部件中出来的气体排走腔室中的杂质的这种更为有利的冲刷效果外，还能阻止杂质通过腔室的这些孔渗入。因而省却了必须费事的密封，这些费事的密封会提高成本，并且可能导致在打开和关闭腔室时附加的麻烦。

本发明优选地规定腔室是可加热的，也就是一般意义上讲的该腔室是一个炉子。通过加热可排除吸附物以及在放电容器的某些组成部件中所包含的杂质，并且启动其它的工艺步骤，例如下面还将详细叙述。所述加热特别地对于封闭放电容器是必要的。所述腔室最好是可完全加热的。

其中也取消了对于耐高温的密封的要求。这些要求通常导致技术问题或者相应的费时间和增加成本。例如在简单的密封表面之间的平面接触就足够用于密封了。因为由于腔室内部超压所引起的残存泄漏不成为问题。在本发明的构思内腔室原本是可以开口的，也就是腔室内部的空气的排出不仅通过泄漏、而且也通过本身的排气孔。已经确定，在排气管道中也可以存在这样的排气孔。

为了缩短工序时间，也可以希望腔室不仅能很快加热而且也能很快冷却。在这种情况下，通过本发明力图使腔室的热惯性小是第一着眼点。此外腔室也可以强制冷却。其中可优选地考虑将一个冷却组件与腔室接触，这样就可取消原来的使冷却介质引导穿过腔室本身的做法。所述冷却组件例如可用水冷却。因为它本身不被加热到腔室的高的工艺温度，所以在此水冷却不成问题。由于在腔室上是平面接触，所以冷却组件能很快地和简单地冷却腔室。

为了排出有机杂质、例如所谓的玻璃焊接中的粘合材料或者荧光材料层和反光层，有利的是在充气之前在含氧的大气中、例如在空气中对放电容器进行加热。在这种情况下为了将排出的杂质运走可以使空气处在不停的流动之中。

此外可以在充气之前、如有必要在含氧的环境中加热之后用惰性气体对放电容器进行冲刷。在充气时除了原来的放电气体、也就是放电时在技术上利用其光辐射的那种气体(其中也可以是一种放电气体混合物)外，所述气体混合物也可以包含其它气体、特别是稀有气体。所述放电气体最好为氙。掺入的稀有气体例如可以是氖和/或氦。特别是除了放电气体外也可以是另一种相对于放电气体显示出一种彭宁效应(Penningeffkt)的气体，这种气体通过其本身的激励促进放电气体的电离。在使用放电气体氙时这也适用氖。此外，也可以掺入一种缓冲气体(Puffergas)，它的作用是在预定力图达到放电气体以及必要时彭宁气体的分压时，在充气中和在已制成的经冷却的放电灯中达到所希望的总压。在这种情况下，在充气时分压和总压总是如此地进行调节，即在所期待的放电灯的工作温度中这些压力达到力图达到的数值。对于放电气体氙来说最好(指的是室温)选择为分压60～350毫巴，优选地选择为70～210毫巴，特别优选地选择80～160毫巴。

此外还可以规定，例如将大致在气体排出管道处的稀有气体冻凝单元和/或收集机构连接到其中应用含有一种稀有气体的、用于充气的充气机构的腔室上，以便能重新使用至少一部分价格昂贵的稀有气体。为了不必将稀有气体冻凝单元设计得太大，或者为了在没有这一冻凝单元时对稀有气体的消耗进行限制，可以在放电容器封闭后立即切断稀有气体气流。其中也可以转接到价格较低的另一种气体或者气流。最好是空气。

总之为了使机械应力最小，为了使温度分布尽可能均匀以及对温度进行准确的控制，流入腔室的气体基本上应具有这一时刻的放电容器的温度。这意味着根据放电容器的实际温度，温度偏差尽可能不应大于+/-100K，优选地不应大于+/-50K。

其中，特别是这些气体可以穿过在一个较长的段上达到腔室温度的气体进入导管。这个气体进入管例如可以是在腔室的实心部分钻穿或者铣削形成，并且为了延长还具有一个相应的形状、例如曲折的形状。

在本发明中优选地采用了一个特别简单的实施形式，其中在同一腔室内对放电容器实施加热、冲刷、充气和封闭这些必要的方法步骤。该腔室甚至不必包含输送机构。优选地它也不是连续工作、而是以加料方式(chargenweise)加载和抽空。

在这样一个腔室中、如同在一个真空炉内，将腔室部件彼此分开是必要的，以便对腔室内部加料和抽空。在这种情况下最好使在腔室封闭时彼此接触的腔室部件的区域设置一个真空通道，通过该真空通道在腔室打开和封闭时可以对这个接触面进行抽吸。抽吸的目的一方面是吸掉腔室内部的杂质(相当于吸尘器)，另一方面可因此将腔室部件压紧到另一腔室部件上，第三方面是由此可以达到有效的密封功能。在杂质到达腔室内部之前，真空通道就可除掉可能从外部进入的杂质。另一方面真空通道加强了腔室内部在超压时气体的对流，这种对流也阻止了杂质的进入。为此，真空通道也可以连接在稀有气体收集-或冻凝机构上。

附图说明

下面借助附图对一个实施例进行详细的说明。其中，已公开的单个特征在其它的组合中对本发明来说可能也是重要的。

图1用于采用根据本发明的方法制造放电灯或者等离子体显示单元的设备的剖面简图；

图2图1的设备的俯视简图。

具体实施方式

图1为根据本发明的设备的截面图。在那里所示的设备1基本为平面结构，并且和将要设置在金属组件2中的一个内室10中的待生产的平面辐射器放电灯或者等离子体显示单元的平面性的取向是一致的。所画入的不是平面辐射器放电灯或者等离子体显示单元，而在此所涉及的是例如本身已公开的、为介电势垒放电而设计的平面辐射器。它的放电容器主要由一个盖板和一个底板构成，它们在边缘处彼此连接。在放电容器中或者在放电容器上设置电极，该电极至少部分地通过一种电介质和放电灯中的放电空间分开。关于结构详情请参见本申请人以前的专利申请：US-A 2002/163311和US-A2002/163296。对于本申请来说重要的仅是，在制造时是用充气机构作为放电介质对放电容器进行充气的，然后再进行封闭。

为此放电灯单个地或者小件数地放到图1的设备1中的腔室10中。其中，一个平面的金属盖3突出高于腔室10。其中，在每个放电灯的底板和盖板之间放入SF6-玻璃块，该玻璃块在两个板之间形成了足够的距离，这样，在各个放电容器中的放电空间与腔室10相通。

然后盖上金属盖3，并且向外封闭腔室10。通过在截面中表示的向盖3敞开的真空通道6，盖3可以被吸住，并且牢固地固定在金属组件2上。

腔室10下方的金属组件2的下侧面是一个其厚度为3.5毫米的比较薄的金属壁11。为了清楚地表示后面还将说明的加热装置，此壁在图1中画得比较厚一点。金属盖3的厚度约为2毫米。这样，腔室10在其外表面的大部分上被薄壁的设备部分所包围。

整个金属组件2、也在腔室10下面的薄壁11的区域内可通过一个在截面中表示的电加热装置4加热，其中，在薄壁的区域内产生很小的热惯性。盖3又可通过一个象征性表示的加热装置8加热。

此外，通过一个气体管道5和一个进气口E可将气体引入腔室10，而所述气体又可通过一个管道9和一个出口A离开腔室10。腔室10可通过管道5和9进行冲刷。这些管道分别在金属组件2中弯曲设置，正如穿过管道5和穿过管道9的各个双截面所表示的，这样，在金属组件内的管道长度被延长，气体预热地流进腔室10中，并且迎着管道9内的某种流动阻力又离开该腔室。这种流动阻力是通过管道9的适当确定尺寸的横截面或者也可以通过有意设置的障碍物(节流阀)形成。其目的是在冲刷时在腔室10中形成动压。

出口A与稀有气体冻凝机构连接，以便能重新获得用于充气的稀有气体。

总之对腔室加热，首先是在含氧的空气中、也就是在干燥的空气中进行冲刷，然后用惰性气体，即氩冲刷，最后在250毫巴的超压下由氦、氖和氙组成的混合气体进行冲刷。在此，氖气用作彭宁气体和缓冲气体。氦气只用作缓冲气体使用。其中，腔室10中的温度上升到大约500℃，这样，所提到的SF6-部件如此地软化，并且由它们所支承的盖板往下沉，并且沉降到底板上。在那里已设置了玻璃焊料(制造商Ferro的10045型)，在这种温度下该玻璃焊料软得使得在放电容器的两个板之间产生一种密封的粘接连接。

现在可以切断稀有气体气流。为了进行冷却可以转接到干燥空气上。

为了加速冷却可将一个未示出的水冷冷却组件和金属组件2的下侧面接触，为的是通过传热将该金属组件快速冷却。由于金属组件2的平面几何形状、特别是壁11和盖3的薄壁，所以腔室10中的温度下降得比较快。因此，腔室10中的放电灯或者在其中包含的多个放电灯又可以很快取走。因此生产是加料方式进行的。

当盖3位于腔室10之上时，这个盖通过真空管道6中的真空顶着腔室10中的超压进行固定。此外，若这还不够则可通过机械夹板或者通过增重进行固定。腔室10中的超压导致空气不断地从腔室10中小流量地流出，通过盖3和金属组件2之间的未完全密封的接触表面一直流到真空管道6中。同时，真空管道6抽吸出从外部进入的污染物，这样，这些污染物就不能到达腔室10。一方面由在腔室10中的冲刷过程、另一方面由将污染物向外排除的超压的这种组合保证在腔室10中快速和彻底地产生所希望的纯净气体。因此，真空管道6形成了一个封闭装置，一道密封和一道防止杂质的屏障。

因为由于腔室的容积和加料式的生产总要有一定的气体消耗，所以沿着在盖3和金属组件2之间的密封面的气体的溢出所造成的损失并不十分重要。顺便也可以对这个区域进行抽吸，并且若在经济上具有意义的话，可连接到稀有气体提取单元上。

腔室10例如可容纳一个21″的灯(42.7厘米×32厘米)。它的内部尺寸约为50厘米×40厘米×5厘米。真空通道6例如可为10毫米宽，4毫米高。

虽然在上述实施例中借助一个平面辐射器对本发明进行了较为详细的说明，但本发明并不限于此。本发明也可在其它类型的放电灯、特别是在等离子体显示单元中也能取得有利的效果。

Claims (18)

1.用于制造一种气体放电装置的方法，其中，用一个充气机构对气体放电装置的一个放电容器进行充气，然后封闭，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在超压时用所述充气机构对其中设置了所述放电容器的腔室进行冲刷；

然后使得设置在该腔室中的所述放电容器利用充气机构在超压时进行了所述充气；

最后封闭所述放电容器。

2.按照权利要求1所述的方法，其中腔室(10)是可加热的。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中超压的压力值至少为10毫巴。

4.按照权利要求1或2所述的方法，其中，通过一个管道(5)和一个进气口(E)能够将气体引入腔室(10)，而所述气体又可通过另一个管道(9)和一个出口(A)离开腔室(10)，由此腔室(10)通过所述两个管道(5、9)进行冲刷。

5.按照权利要求2所述的方法，其中，在封闭放电容器之后通过和一个用水冷却的冷却组件的接触对腔室(10)进行冷却。

6.按照权利要求2所述的方法，其中在充气之前将放电容器在含氧的空气中加热。

7.按照权利要求2所述的方法，其中所述放电容器在含氧的环境中加热之后、在充气之前用一种惰性气体进行冲刷。

8.按照权利要求1或2所述的方法，其中用所述充气机构对放电容器进行充气，所述充气机构包括用于产生光而规定的放电气体以及用于提高内压的缓冲气体。

9.按照权利要求1或2所述的方法，其中用所述充气机构对放电容器进行充气，所述充气机构包括用于产生光而规定的放电气体以及一种相对于放电气体具有彭宁效应的稀有气体。

10.按照权利要求8所述的方法，其中为产生光而规定的放电气体为氙，并且用氙的这样一种分压对放电容器进行充气，使得在室温中该放电容器包含一个60-350毫巴范围的氙分压。

11.按照权利要求1或2所述的方法，其中一个稀有气体冻凝机构或者接收机构连接到腔室(10)上。

12.按照权利要求9所述的方法，其中在封闭放电容器后将稀有气体气流切断。

13.按照权利要求1或2所述的方法，其中腔室(10)至少大部分的壁厚(3，11)最多为8毫米。

14.按照权利要求1或2所述的方法，其中放电容器在同一个所述腔室(10)中冲刷、充气和封闭。

15.按照权利要求14所述的方法，其中腔室(10)能够通过两个腔室部分(2，3)的分离而打开，这两个腔室部分(2，3)之间的接触面通过一个真空管道(6)提供压紧力。

16.按照权利要求1或2所述的方法，其中气体放电装置是一种用于介电势垒放电的放电灯。

17.按照权利要求1或2所述的方法，其中气体放电装置是一个平面辐射器。

18.按照权利要求1或2所述的方法，其中气体放电装置是一个具有一个放电容器的等离子体显示单元，所述放电容器具有两个基本平面平行的放电容器板。

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