JP2005320204A - ガラス枠の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス枠を複雑な機構を必要とすることなく、効率よく、しかも、高品質に製造できるようにする。
【解決手段】 矩形枠状の収納凹部２３を有し、この収納凹部２３内に複数の帯状ガラス板をその端部が重なる状態で収納する成形型２１と、この成形型２１の収納凹部２３内に収納された複数の帯状ガラス板の端部をそれぞれ同時に加熱し溶融させるコイルヒータと、このコイルヒータによって溶融された複数の帯状ガラス板の端部を帯状ガラス板の板厚になるようにそれぞれ同時に加圧する加圧機構２２とを具備する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）などの表示装置の側壁として適用されるガラス枠の製造方法及び製造装置に関する。

ガラス薄板は、各種電子機器のカバーガラス、スペーサ、ギャップ板などに使用されている。また、ペアガラスのようにコーナ部を持つ二重ガラス製品を組み立てる場合、対向する２枚のガラス薄板間にスペーサとして、例えば帯状のガラス板からなる矩形状のガラス枠を設ける必要がある。特に、これらの二重ガラス製品が真空気密性を保持する場合、枠状のスペーサにはそりや皺のないことは勿論、高い平坦度が要求される。

このようなガラス枠は、比較的小形の場合、溶融ガラスから直接プレス成形したり、あるいは、大判の薄板ガラスから直接切り出して製造することも出来るが、大形のスペーサの場合、これらの方法で製造することは技術的にもコスト面からも困難となる。

また、長尺な帯状薄板ガラスを折り曲げ、端部同士を接合することによりガラス枠を製造することができる。ガラス枠の材料となる長尺の帯状薄板ガラスとしては、近年、リドロー法（加熱延伸法）などの進歩発展により安定した高い品質の製品が得られている。

上記のように長尺の帯状薄板ガラスを用いてガラス枠を製造する場合、帯状薄板ガラスの水平面を維持した状態で４箇所あるいは３箇所を加熱軟化させ直接直角に曲げることはできるが、連続曲げ加工を行った後、少なくとも１個所で帯状薄板ガラスの端部同士を溶着一体化する必要がある。そのため、個々の曲げ成形部分も含めガラス枠全体の肉厚を高い精度で均一にし、平坦度の高い製品を得ることは極めて難しい。また、製造工程も多くなり自動化による低コスト化も困難となる。

そこで、所定長さに切断された複数枚の帯状薄板ガラスを同一垂直面内に枠状に保持し、四隅でその端部同士を重ね合わせて加熱溶融して接合することにより製造する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２６５７７６号公報

しかしながら、この方法は複数枚の帯状薄板ガラスを枠状に垂直に保持する保持部材を回動自在に設け、この保持部材を回動させることにより枠状の帯状薄板ガラスの角隅部を順次、接合位置に送込んで加熱溶着して接合するため、保持部材を回動させるための複雑な駆動機構が必要になり、構造的に複雑化し、コスト高になる。

また、枠状の帯状薄板ガラスの角隅部を一個ずつ加熱溶着して接合するため、製造効率も低下するとう問題がある。

さらに、枠状の帯状薄板ガラスを垂直方向に沿って保持するため、角隅部を加熱して溶融させたときに、重力により溶融ガラスが垂れ下がり、接合部の曲率形状にバラツキが生じ、品質が低下してしまうという問題がある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、複雑な駆動機構を必要とすることなく、効率よく、しかも、高品質にガラス枠を製造できるようにしたガラス枠の製造方法及び製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のガラス枠の製造方法は、成形型に形成された矩形枠状の収納凹部内に両端部が重合した状態で複数の帯状ガラス板を収納する工程と、前記収納凹部内に収納された前記複数の帯状ガラス板の重合する端部を同時に加熱し溶融する工程と、前記帯状ガラス板の溶融された前記複数の帯状ガラス板の重合する端部を同時に加圧して帯状ガラス板の板厚で接合する工程とを具備することを特徴とする。

また、この発明のガラス枠の製造装置は、矩形枠状の収納凹部を有し、この収納凹部内にそれぞれ帯状ガラス板をその端部が重なる状態で収納する成形型と、この成形型の収納凹部内に収納された複数の帯状ガラス板の端部をそれぞれ同時に加熱し溶融させる加熱手段と、この加熱手段によって溶融された複数の帯状ガラス板の端部を帯状ガラス板の板厚になるようにそれぞれ同時に加圧する加圧手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ガラス枠を簡単な構成で、効率よく、高品質に製造することができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）１について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤ１の真空外囲器１０を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線分II-IIで切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。

図１乃至図３に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２および背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同志が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１０を構成している。

前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１２上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。

背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための電子を放出する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１６は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。

接合部材として機能する側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、前面基板２の周縁部および背面基板４の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施の形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス２０ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム２０ｂを用いて接合した。もし、配線１８のある背面基板４と側壁６を低融点金属で封着する場合は、配線１８と封着材２０の電気ショートを避けるため、中間層として絶縁層を設ける必要がある。

また、ＳＥＤ１は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、矩形板状の金属板からなるグリッド（図示せず）と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ（図示せず）と、で構成しても良い。

各スペーサ８は、上述したメタルバック１４、および蛍光体スクリーン１２の遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。

さらに、ＳＥＤ１は、前面基板２のメタルバック１４と背面基板４との間にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、背面基板４の電位を０Ｖに設定し、メタルバック１４の電位を１０ｋＶ程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。

そして、上記ＳＥＤ１において、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

また、上記構造のＳＥＤ１を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともに側壁６およびスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、前面基板２、および背面基板４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。これにより、複数のスペーサ８を備えたＳＥＤ１が製造される。

図４は上記したＳＥＤの外囲器の側壁６として用いられるガラス枠を製造する製造装置を示す斜視図である。

このガラス枠の製造装置は水平に設置される矩形の枠状をなす成形型２１と、この成形型２１に対して接離する方向に移動自在な加圧機構２２とを有して構成される。

成形型２１には図５にも示すように矩形枠状をなす収納凹部２３が形成されている。この成形型１の角隅部の内部には、図６にも示すように加熱手段としてのコイルヒータ２４がそれぞれ配設されている。これらコイルヒータ２４は収納凹部２３の角隅部の下部側に配置され、後述する端部同士が重ね合わされる帯状ガラス板３１，３２の端部を加熱するようになっている。

加圧機構２２は図４に示すように矩形状の昇降プレート２６を有し、この昇降プレート２６は、図示しない駆動機構により昇降されるようになっている。この昇降プレート２６の角隅部にはそれぞれ腕部２７が取り付けられている。これら腕部２７の先端側下面側には図６にも示すように加圧用の突起部２９がそれぞれ突設されている。これら突起部２９は、収納凹部２３の角隅部内に嵌入されて後述する帯状ガラスの加熱溶融される端部を加圧するようになっている。腕部２７の先端側内部には突起部２９を低温加熱する加熱ヒータ３０が設けられている。この突起部２９の加熱により、突起部２９と帯状ガラス板の加熱される端部との間の温度差を小さくして帯状ガラス板の端部を温度差により劣化させることのないようにしている。

次に、ガラス枠の製造方法について説明する。

まず、図７に示すように、長い帯状ガラス板３１と短い帯状ガラス板３２を２枚づつ用意する。そして、図８（ａ）に示すように、成形型２１の収納凹部２３の長辺部２３ａ内にそれぞれ長い帯状ガラス板３１を収納し、ついで、図７（ｂ）に示すように、短辺部２３ｂ内にそれぞれ短い帯状ガラス板３２を収納し、その端部同士を図９にも示すように一部重ね合わせる。

しかるのち、成形型２１内のコイルヒータ２４に通電して発熱させる。これにより、帯状ガラス板３１，３２の重ね合わされた端部が加熱されて溶融される。この溶融後、図１０に示すように昇降プレート２６を下降させてその加圧用の突起部２９を収納凹部２３の角隅部内に嵌入させて帯状ガラス板３１，３２の溶融端部を加圧する。これにより、帯状ガラス板３１，３２の端部がガラスの板厚に形成された状態で接合され、図１１に示すようにガラス枠３５が製造されることになる。

上記したように、この実施の形態によれば、複数の帯状ガラス板３１，３２の端部同士を同時に加熱溶融するとともに加圧して接合するため、従来のように、複数の帯状ガラス板３１，３２の端部同士を一個ずつ接合する場合と比較して製造効率を向上できる。

また、枠状に配置される複数の帯状ガラス板３１，３２を回動させる必要もないため、複雑な駆動機構が不要になり、機構的にも簡略化できる。

さらに、複数の帯状ガラス板３１，３２を水平に配置して加熱溶融させるため、従来のように複数の帯状ガラス板３１，３２を垂直方向に沿って保持した場合のように溶融したガラスが垂直方向に垂れる虞も無い。従って、接合部の曲率形状にバラツキが生じることもなく、品質を良好に維持できる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

この発明の一実施の形態に係るＳＥＤを示す外観斜視図。 同ＳＥＤを図１のII−II線に沿って示す断面図。 図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大図。 同ＳＥＤに組み込まれるガラス枠の製造装置を示す外観斜視図。 同製造装置の成形型を示す平面図。 同成形型及び加圧機構の一部を示す断面図。 同ガラス枠の構成部材である帯状ガラス板を示す斜視図。 同ガラス枠の製造方法を示す図。 同ガラス枠の製造方法を示す図。 同ガラス枠の製造方法を示す図。 同製造方法によって製造されたガラス枠を示す斜視図。

符号の説明

２１…成形型、２２…加圧機構（加圧手段）、２３…収納凹部、２４…コイルヒータ（加熱手段）、２９…加圧用突起部、３０…加熱ヒータ、３１，３２…帯状ガラス板。

Claims (6)

1. 成形型に形成された矩形枠状の収納凹部内に両端部が重合した状態で複数の帯状ガラス板を収納する工程と、
   前記収納凹部内に収納された前記複数の帯状ガラス板の重合する端部を同時に加熱し溶融する工程と、
   前記帯状ガラス板の溶融された前記複数の帯状ガラス板の重合する端部を同時に加圧して帯状ガラス板の板厚で接合する工程と、
   を具備することを特徴とするガラス枠の製造方法。
2. 矩形枠状の収納凹部を有し、この収納凹部内にそれぞれ帯状ガラス板をその端部が重なる状態で収納する成形型と、
   この成形型の収納凹部内に収納された複数の帯状ガラス板の端部をそれぞれ同時に加熱し溶融させる加熱手段と、
   この加熱手段によって溶融された複数の帯状ガラス板の端部を帯状ガラス板の板厚になるようにそれぞれ同時に加圧する加圧手段と、
   を具備することを特徴とするガラス枠の製造装置。
3. 前記成形型は水平に設置されることを特徴とする請求項２記載のガラス枠の製造装置。
4. 前記加熱手段は前記成形型の角隅部内にそれぞれ設けられた複数のヒータであることを特徴とする請求項２記載のガラス枠の製造装置。
5. 前記加圧手段は、前記収納凹部の角隅部内に嵌合されて帯状ガラス板の溶融端部を加圧する加圧用突起部を有することを特徴とする請求項２記載のガラス枠の製造装置。
6. 前記加圧手段は、前記加圧用突起部を加熱するヒータを有したことを特徴とする請求項２記載のガラス枠の製造装置。

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