JP2001155637A - 陰極線管の加熱装置及び加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陰極線管の製造工程で、ゲッタフラッシュを
行なった後に陰極線管のファンネル部内面に形成された
内部導電膜を加熱して真空度を高めると共に、ファンネ
ル部の外郭を形成するガラス材（鉛ガラス）の温度上昇
を極力抑制する。 【解決手段】 加熱装置３１は、赤外線加熱器３２とフ
ィルタ３３から構成され、陰極線管１のファンネル部３
の近傍に配置される。ファンネル部３のガラス材（鉛ガ
ラス）と同じ材料で形成されたフィルタ３３を赤外線加
熱器３２と陰極線管１との間に配置し、フィルタ３３を
通った赤外線をファンネル部３に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極線管の製造方
法及び製造装置に関し、特に陰極線管内の真空度を高め
るための陰極線管の加熱方法及び加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に行われている陰極線管内
を真空にするための主な作業工程は、概ね以下の通りで
ある。先ず、陰極線管を３５０℃〜４５０℃で加熱（ベ
ーキング）しながら、陰極線管のネック先端部に形成さ
れた排気細管からガスを抜き、所定の真空度に至った段
階で排気細管を溶融封止してその真空度を保つ。

【０００３】次に、陰極線管内に配設されたゲッタをゲ
ッタフラッシュして管の内壁にゲッタ膜を形成し、その
後陰極ヒータに通電して陰極の熱分解処理を行なう。こ
のようにして、管内に放出されたガスの多くがゲッタ膜
に吸収されて真空度を高めた後、陰極線管のエージング
工程に移る。

【０００４】しかしながらこれらの工程だけでは、ゲッ
タフラッシュ工程までに管内の内部導電膜等の構成部材
に物理吸着したガスが、陰極線管のエージング工程や通
常の動作中にゲッタ膜以外の部分から管内に徐々に放出
され、陰極に作用して陰極材料の性能劣化を促進させる
問題があった。本出願人による特願平１１−２０５９７
６には、この問題を解決するための方法及び装置が開示
されている。

【０００５】即ち、ゲッタフラッシュ工程の後に陰極線
管のファンネル部分を加熱する工程を設け、主にファン
ネル部内面に形成された内部導電膜を加熱し、管内のゲ
ッタ膜以外の部分に物理吸着されたガスを再放出してゲ
ッタ膜に化学的に吸着させることによりこの問題を解決
するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した方法による
と、陰極線管の特にファンネル部が加熱した状態でガス
抜き処理工程が終了するため、次工程に移す前に陰極線
管の温度低下が望まれ、作業効率の低下につながる恐れ
があった。

【０００７】本発明の目的は、上記したようにゲッタフ
ラッシュ工程の後に陰極線管のファンネル部内面に形成
された内部導電膜を直接加熱して真空度を高めると共
に、ファンネル部の外郭を形成するガラス材（鉛ガラ
ス）の温度上昇を極力抑制して陰極線管を速やかに次工
程に移すことを可能とし、作業効率を良くすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】陰極線管の製造工程で、
陰極線管内を排気して該陰極線管を封止し、更にゲッタ
フラッシュを行なった後に、前記陰極線管の少なくとも
ファンネル部を加熱するために、赤外線を出力する赤外
線加熱器と、前記ファンネル部の外郭を形成するガラス
と同じ赤外の吸収帯を有する素材で形成されたフィルタ
とを有し、前記赤外線加熱器から出力された赤外線を前
記フィルタを通して前記ファンネル部に照射し、少なく
とも前記陰極線管内の前記ファンネル部内側に形成され
た内部導電膜を加熱するように構成する。

【０００９】前記フィルタに冷却路を設け、更にこの冷
却路に赤外域に吸収帯を持たない冷却媒体を供給するよ
うに構成してもよい。更に、前記フィルタを前記ファン
ネル部のガラスと同じ材料で形成してもよい。更に、前
記冷却手段が前記フィルタの熱を吸収した冷却媒体を冷
却する熱交換器を有して冷却した前記冷却媒体を再度前
記フィルタに供給して循環させるように構成してもよ
い。更に、前記冷却媒体を窒素ガスとしてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明に
よる陰極線管の製造工程を説明するための作業工程図で
あり、図２は、本発明装置及び方法によって真空処理さ
れる一般的な陰極線管の要部構成図である。

【００１１】図２中、陰極線管１は、パネル部２、ファ
ンネル部３、及びネック部４からなり、これら各部の外
郭は一体に形成されている。陰極線管内においては、パ
ネル部２に色識別を行なうマスク７がパネル面に平行し
て配置され、ファンネル部３及びネック部４の一部の内
側には内部導電膜５が形成されると共に陰極線管内に高
電圧を印加するアノードボタン１１が形成されている。
このアノードボタン１１の取付け部には、ゲッタ（バリ
ウムアルミ化合物）を保持する保持部１３を先端に配置
したゲッタスプリング１０が共に取り付けられている。
尚、パネル部２とファンネル部３とを低融点ガラス（フ
リットガラス）により一体に封着するフリット封止工程
において、陰極線管が加熱されるため、ゲッタには多く
のガスが吸着されている。

【００１２】ネック部４内には、電子銃８が配置され、
この電子銃内には、図示しない陰極、陰極ヒータ等が収
められている。ネック部４の端部には陰極線管１の内部
を排気するために設けられたガラス材からなるチップ管
９が形成されている。

【００１３】以上のように要部が構成された陰極線管１
の管内から、ガス抜きをするための工程を図１の作業工
程図を参照しながら説明する。加熱（ベーキング）及び
排気を行なう工程２１では、陰極管１を排気炉に入れ、
陰極線管１を３５０℃〜４５０℃に加熱した状態で、チ
ップ管９を通して管内の排気を行なう。この加熱によ
り、管内の内部導電膜５やマスク７等の構成部材から放
出されたガスもこの工程で同時に排気される。

【００１４】排気が進んだ所定の段階で、チップ管９を
溶融封止する工程２２に移る。この工程では、チップ管
９を加熱して溶融し、通路を閉じて管内を封止する。こ
のとき溶融部近辺は８００℃程度まで熱せられるため、
これによって加熱された部分から放出されたガスが管内
に残留する。

【００１５】次のゲッタフラッシュ工程２３では、ゲッ
タ保持部１３に保持されたゲッタを高周波加熱すること
でゲッタを飛散するゲッタフラッシュを行なって、ファ
ンネル部３内にゲッタ膜６を形成する。この時、ゲッタ
は飛散する直前に吸着していたガスを放出する。陰極線
管１内のこれらの放出ガスは、形成されたゲッタ膜６に
化学吸着する前に、その一部が陰極線管１内のマスク
７、内部導電膜５等の管内構成部材に物理吸着する。

【００１６】次の陰極の熱分解処理工程２４では、電子
銃８内の図示しない陰極ヒータに通電し、陰極を加熱さ
せて熱分解処理を行なう。この際に放出される二酸化炭
素は、速やかに陰極管内に形成されたゲッタ膜６に化学
吸着する。

【００１７】次のファンネル部加熱工程２５では、後述
する方法で、特に陰極線管１のファンネル部３及びネッ
ク部４の一部の管内側に形成された内部導電膜（グラフ
ァイト）５を加熱し、ゲッタ膜６が形成されていない部
分に物理吸着しているガスを放出させる。図２に示す陰
極線管１に、この段階での管内の残留ガス１２の様子が
模式的に示されている。

【００１８】同図に示すように、加熱されて内部導電膜
から放出されたガスや管内に浮遊しているガスは、やが
て温度上昇によって吸着速度が速くなったゲッタ膜６に
化学吸着し、陰極線管１内の真空度が高められる。この
ようにして陰極線管内の真空度が高められた後、電子銃
８に所定の電圧を印加して酸化物陰極を活性化させるエ
ージング工程２６に移る。

【００１９】尚、ここでいう、物理吸着とは分散エネル
ギー（ファンデルワールス力）が主な働きをする吸着で
あり、化学吸着とは原子価エネルギーが主役をなす吸着
である。また、温度が上昇すると、物理吸着では吸着速
度及び吸着量の増加よりも放出速度及び放出量の増加の
方が大きくなるが、化学吸着では温度が上昇しても結合
エネルギーよりも低くければ放出は殆ど起こらない。

【００２０】従って、ファンネル部加熱工程２５を設け
ることにより、物理吸着していた管内のガスが放出され
てゲッタ膜６に化学吸着するため、その後のエージング
工程や動作中に放出されるガスが減少し、陰極線管のエ
ミッション特性が向上して信頼性が高くなる。

【００２１】図３は、前記したファンネル部加熱工程２
５で用いる本発明による加熱装置の原理を示す構成図
で、加熱装置３１は、赤外線加熱器３２とフィルタ３３
から構成され、陰極線管１のファンネル部３の近傍に配
置される。フィルタ３３は、同図に示すように赤外線加
熱器３２と陰極線管１との間に配置され、ファンネル部
３のガラス材（鉛ガラス）と同じ材料で形成されてい
る。

【００２２】この様に構成することによって、赤外線が
照射されるファンネル部３のガラス自体をあまり加熱す
ることなく、陰極線管１内の内部導電膜５を速やかに加
熱することができる。これは、ファンネル部３の鉛ガラ
スを加熱するのに必要な赤外の吸収帯の光が、同材料か
らなるフィルタ３３によって吸収され、一方ファンネル
部３の鉛ガラスと異なる赤外の吸収帯を有するグラファ
イトで形成された内部導電膜５が、フィルタ３３によっ
て吸収されることなく到達した光によって直接加熱され
るためである。

【００２３】以上の様に、本発明の実施の形態１の加熱
装置によれば、ファンネル部加熱工程２５での加熱時
に、ファンネル部３の外郭を形成するガラス材は比較的
低温に保たれるため、この陰極線管１を速やかに次工程
に移すことが出来る。

【００２４】実施の形態２．図４は、本発明による加熱
装置の別の実施の形態を示す構成図で、加熱装置４１
は、赤外線加熱器３２と冷却路付フィルタ４３に加え、
この冷却路付フィルタ４３を冷却する冷却手段から構成
されている。この冷却手段は、冷却ガス供給系４４、供
給経路４６、排出経路４７、及び冷却ガス排出系４５に
よって構成されている。

【００２５】加熱装置４１は、図３に示す実施の形態１
の加熱装置３１と同様に陰極線管１のファンネル部３の
近傍に配置され、ファンネル部３の鉛ガラスと同じ材料
で構成された冷却路付フィルタ４３は、赤外線加熱器３
２と陰極線管１との間に配置されている。冷却ガス供給
系４４は、例えばボンベから、流量が調整されて冷却し
た窒素ガスを、供給経路４６を介して冷却路付フィルタ
４３に供給する。冷却路付フィルタ４３の冷却路を通る
ことにより、フィルタから熱を奪って温度が上昇した窒
素ガスは排出経路４７を介して冷却ガス排出系４５に至
り、ここで排気処理される。

【００２６】図６は、冷却路付フィルタ４３の一構成例
を示す構成図で、同図（ａ）に正面図を示し、同図
（ｂ）に側面図を示す。この冷却路付フィルタ４３は、
鉛ガラスで形成された中空の薄板状のフィルタであり、
その外筐４３ｄには、内空部４３ｃに通じ、供給経路４
６に連結して冷却ガスを受入れる受入口４３ａと、内空
部４３ｃに通じ、排出経路４７に連結して冷却ガスを排
出する排出口４３ｂとがそれぞれ形成されている。

【００２７】従って、供給経路４６から受入口４３ａを
介して内空部４３ｃに入った低温の窒素ガスは、赤外線
を吸収した外筐４３ｄに触れて熱を奪って温度上昇した
後、やがて排出口４３ｂから排出経路４７に排出され
る。

【００２８】図７は、冷却路付フィルタの別の実施例を
示す冷却路付フィルタ４９の構成図である。この場合、
冷却路付フィルタ４３と同様に、内空部４９ｃ、外筐４
９ｄが形成されると共に、更にその内空部４９ｃにおい
て、同図中に矢印で示す冷却ガスの移動経路を形成する
ための複数の仕切板４９ｅが固定的に配置されている。
そしてこの移動経路の始端部には受入口４９ａが、また
移動経路の終端部には排出口４９ｂがそれぞれ形成され
ている。以上の様に構成されることにより、冷却ガスが
フィルタ４７の全域にわたって熱を吸収するため、冷却
効率を上げることができる。

【００２９】尚、上記の実施の形態２で使用される冷却
媒体として好適なのは窒素のように赤外領域に吸収帯が
ない媒体であり、他にハロゲン（Ｃｌ２、Ｆ２など）、
酸素、水素などの対称２原子分子や、ネオン、アルゴ
ン、ヘリウム、キセノンなどの単原子分子を適用しても
よい。これらも同じく赤外領域に吸収帯がないので、冷
却作用の際にエネルギー損失を与えることなく光を通過
させることができる。一方、赤外域に吸収帯がある二酸
化炭素や水などは、赤外線から直接熱を吸収してしまう
ため、冷却媒体として好ましくない。

【００３０】以上の様に本発明の実施の形態２の加熱装
置によれば、フィルタに吸収された熱が窒素ガス等の媒
体によって外部に除かれるため、結果的にフィルタの過
昇温が抑制され、フィルタの取り扱いが容易になると共
に、フィルタの寿命を延ばすことができる。

【００３１】実施の形態３．図５は、本発明による加熱
装置の更に別の実施の形態を示す構成図であるが、実施
の形態２を示す図４の装置と共通する構成要素には同一
符号を付してその詳しい説明を省略する。この場合、加
熱装置５１の熱交換器５８は、冷却路付フィルタ４３を
冷却して温度の上がったガスを冷却ガス排気系４５から
受けて再度冷却して冷却ガス供給系４４に戻す。そして
冷却ガス供給系４４は、この冷却された窒素ガスを再度
供給経路４６を通して再度冷却路付フィルタ４３に供給
する。

【００３２】以上のように、冷却ガスを循環して使用す
ることにより、冷却ガスとして可燃性ガスの水素や、不
活性ガスの窒素を用いる場合の取り扱い上の困難さや、
冷却ガスの使い捨てによるコスト的な問題を解決でき
る。

【００３３】実施の形態４．図８は、本発明装置を生産
ラインのファンネル部加熱工程２２で使用する場合の実
施の形態を示す構成図で、同図（ａ）はその要部上面図
であり、同図（ｂ）はその要部側面図である。図中、陰
極線管１を、そのパネル部２を下方にした状態で所定位
置に載置する移動台６１は、ガイドレール６２，６３に
ガイドされながら、図示しない移動手段によって矢印Ａ
方向に所定の移動速度で移動する。

【００３４】移動台６１は、パネル部２の長手方向と自
身の移動方向が一致するように陰極線管１を保持し、且
つ陰極線の両側に一対の反射部材６４，６４を固定的に
配置している。この反射部材６４は、図９の斜視図に示
されるように四角推の隣接する２つの側面６４ａ，６４
ｂを有し、この側面が光を反射するための鏡面となって
いる。そして図８に示すように、陰極線管１の両側にあ
って、互いの鏡面が向かい合って陰極線管１の中心を含
む互いに直交する基準面６５ａ，６５ｂに対して各々面
対称となるように配置されている。

【００３５】カバー６６は、移動台６１に載置されて移
動する陰極線管１を覆うようにガイドレール６２，６３
に沿って形成されている。カバー６６の傾斜面６６ａ及
び６６ｂは、移動台６１に載置された陰極線管１のファ
ンネル部３の外部面３ａ及び３ｂに各々略平行に、且つ
所定の間隔を保つ位置に形成されている。各傾斜面６６
ａ及び６６ｂの内部側には、陰極線管１のファンネル部
３の外部面３ａ及び３ｂに各々対向する位置に平板状の
赤外線加熱器６７，６８が傾斜面に沿って固定的に配置
されている。

【００３６】そして赤外線加熱器６７とファンネル部３
の外部面３ａとの間にはフィルタ６９が、また赤外線加
熱器６８とファンネル部３の外部面３ｂとの間にはフィ
ルタ７０がそれぞれ配置されている。これらのフィルタ
６９，７０は、前記したような冷却路付のフィルタで、
ファンネル部３の鉛ガラスと同じ材料で形成され、支持
手段を兼ねた供給経路パイプ６９ｃ，７０ｃで傾斜面の
外側に形成された冷却ガス受入口６９ａ，７０ａに通
じ、同じく支持手段を兼ねた排出経路パイプ６９ｄ，７
０ｄで傾斜面の外側に形成された冷却ガス排出口６９
ｂ，７０ｂに通じている。

【００３７】それぞれの冷却ガス受入口６９ａ，７０ａ
には図示しない冷却ガス供給系から冷却された窒素ガス
が注入され、そしてそれぞれの冷却ガス排出口６９ｂ，
７０ｂからは、フィルタを冷却して温度が上がった窒素
ガスが図示しない冷却ガス排出系に排出される。

【００３８】以上の様に構成されたファンネル部加熱工
程で使用される装置において、移動台６１に載置された
陰極線管１がカバー６６内を移動するとき、ファンネル
部３の外部面３ａには、主にフィルタ６９を介した赤外
線加熱器６７からの赤外線が照射され、ファンネル部３
の外部面３ｂには、主にフィルタ７０を介した赤外線加
熱器６８からの赤外線が照射される。

【００３９】更に、ファンネル部３の外部面３ｃには、
フィルタを介した両赤外線加熱器６７，６８からの赤外
線が各々反射部材６４の反射面６４ａ，６４ｂで反射し
て照射され、ファンネル部３の外部面３ｄには、フィル
タを介した両赤外線加熱器６７，６８からの赤外線が各
々反射部材６４の反射面６４ｂ，６４ａで反射して照射
される。以上のように、実施の形態４の本発明装置によ
れば、生産ラインにおいて、ファンネル部の外部面に、
全面的にむらなくフィルタを介した赤外線を照射するこ
とができる。

【００４０】尚、前記実施の形態では、フィルタ材料と
してファンネルガラスと同じ材料を使用したがこれに限
定されるものではなく、ファンネルガラスの赤外吸収の
メインピークはシロキサン結合によるものなので、例え
ばこのシロキサン結合を有する溶融石英や耐熱性ガラス
を用いても同様の効果を得ることができる。

【００４１】また、前記したように、冷却ガスとして窒
素の他に、ハロゲンガス（Ｃｌ２、Ｆ２など）、酸素、
水素などの対称２原子分子や、ネオン、アルゴン、ヘリ
ウム、キセノンなどの単原子分子を適用してもよいなど
種々の態様を取り得るものである。

【００４２】また、前記実施の形態では、陰極の熱分解
処理（図１の工程２４）を、ゲッタフラッシュ（図１の
工程２３）の後に行なったが、加熱排気の工程２１（図
１）中に行なってもよい。更に、前記実施の形態では、
赤外線をファンネル部６に照射するように説明したが、
ファンネル部６に連続してその内側に内部導電膜５が形
成されたネック部４の一部をも同時に照射するように構
成してもよいことは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、エージング工程の前工
程で、陰極線管のファンネル部を加熱する際に、ファン
ネル部のガラスで形成された外郭の温度を上げることな
く、その内側に配置された内部導電膜やマスクなどの内
部構成部材を直接加熱できるので、処理終了後、速やか
に、且つ容易に次工程に移すことができる。

【００４４】本発明によれば、所望の波長を有する特殊
な赤外線加熱器必要としないため、装置の製作コストを
抑え、且つ製作期間を短縮することができる。

【００４５】本発明によれば、赤外線から熱を吸収する
フィルタを冷却媒体で冷却するので、フィルタの過昇温
を抑えることが可能となり、フィルタの取り扱いが容易
となるばかりでなく、その寿命を延ばすことができる。

【００４６】更に、本発明によれば、冷却媒体を熱交換
器で冷却して循環使用することができるので、冷却媒体
として可燃性ガスの水素や、不活性ガスの窒素を用いる
場合の取り扱い上の困難さや、冷却媒体の使い捨てによ
るコスト的な問題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による陰極線管の製造工程を説明する
ための作業工程図である。

【図２】 本発明装置及び方法によって真空処理される
一般的な陰極線管の要部構成図である。

【図３】 本発明で用いられる加熱装置の構成図であ
る。

【図４】 本発明で用いられる加熱装置の別の構成図で
ある。

【図５】 本発明で用いられる加熱装置の更に別の構成
図である。

【図６】 加熱装置を構成するフィルタの構成図であ
る。

【図７】 加熱装置を構成するフィルタの別の構成図で
ある。

【図８】 本発明装置を生産ラインのファンネル部加熱
工程で使用する場合の実施の形態を示す構成図である。

【図９】 反射部材の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 陰極線管、２ パネル部、３ ファンネル部、３ａ
外部面、３ｂ 外部面、３ｃ 外部面、３ｄ 外部
面、４ ネック部、５ 内部導電膜、６ ゲッタ膜、７
マスク、８ 電子銃、９ チップ管、１０ ゲッタス
プリング、１１アノードボタン、１２ 残留ガス、１３
保持部、３１ 加熱装置、３２ 赤外線加熱器、３３
フィルタ、４１ 加熱装置、４３ 冷却路付フィル
タ、４３ａ受入口、４３ｂ 排出口、４３ｃ 中空部、
４３ｄ 外筐、４４ 冷却ガス供給系、４５ 冷却ガズ
排出系、４６ 供給経路、４７ 排出経路、４９ 冷却
路付フィルタ、４９ａ 受入口、４９ｂ 排出口、４９
ｃ 中空部、４９ｄ 外筐、４９ｅ 仕切板、５１ 加
熱装置、５８ 熱交換器、６１ 移動台、６２ ガイド
レール、６３ ガイドレール、６４ 反射部材、６５
基準面、６６ カバー、６６ａ 傾斜面、６６ｂ 傾斜
面、６７ 赤外線加熱器、６８ 赤外線加熱器、６９
フィルタ、６９ａ 冷却ガス受入口、６９ｂ 冷却ガス
排出口、６９ｃ 供給経路パイプ、６９ｄ 排出経路パ
イプ、７０ フィルタ、７０ａ 冷却ガス受入口、７０
ｂ 冷却ガス排出口、７０ｃ 供給経路パイプ、７０ｄ
排出経路パイプ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陰極線管の製造工程で、陰極線管内を排
   気して該陰極線管を封止し、更にゲッタフラッシュを行
   なった後に、前記陰極線管の少なくともファンネル部を
   加熱するための加熱装置であり、 赤外線を出力する赤外線加熱器と、 前記ファンネル部の外郭を形成するガラスと同じ赤外の
   吸収帯を有する素材で形成されたフィルタとを有し、前
   記赤外線加熱器から出力された赤外線を前記フィルタを
   通して前記ファンネル部に照射し、少なくとも前記陰極
   線管内の前記ファンネル部内側に形成された内部導電膜
   を加熱することを特徴とする陰極線管の加熱装置。
2. 【請求項２】 前記フィルタに冷却路を設け、更に該冷
   却路に赤外域に吸収帯を持たない冷却媒体を供給する冷
   却手段を有することを特徴とする請求項１記載の陰極線
   管の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタを前記ファンネル部のガラ
   スと同じ材料で形成したことを特徴とする請求項１記載
   の陰極線管の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記冷却手段は、前記フィルタの熱を吸
   収した冷却媒体を冷却する熱交換器を有し、冷却した前
   記冷却媒体を再度前記フィルタに供給して循環させるこ
   とを特徴とする請求項２記載の陰極線管の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記冷却媒体を窒素ガスとしたことを特
   徴とする請求項２記載の陰極線管の加熱装置。
6. 【請求項６】 陰極線管の製造工程で、陰極線管内を排
   気して該陰極線管を封止し、更にゲッタフラッシュを行
   なった後に、前記陰極線管の少なくともファンネル部を
   加熱する際に、 前記ファンネル部の外郭を形成するガラスと同じ赤外の
   吸収帯を有する素材で形成されたフィルタを通った赤外
   線を前記ファンネル部に照射することを特徴とする陰極
   線管の加熱方法。