JP2006331789A - 蛍光表示管の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蛍光表示管に対し同時にフィラメント活性化のための通電処理を行うこと。
【解決手段】複数の蛍光表示管を取り出せるサイズの二枚の共通基板１，２に蛍光表示管Ａとなる小領域を設定し、各小領域ごとに、陰極側の共通基板１にフィラメント５及びこれと接続される一対の配線パターンを設け、この各配線パターンを共通に接続する一対の共通配線４を各小領域外の共通基板１上に設ける。陽極側の共通基板には小領域に対応して陽極を設ける。製造時、両共通基板をシール材３を介して小領域が対応するように対面させ、両基板がずれた部分に露出した共通配線のターミナル４ａに高真空雰囲気内で移動式電極４０を接触させて通電し、各フィラメント５を一括して活性化する。
【選択図】図４

Description

本発明は、蛍光表示管の製造方法に関し、特に同時に複数の蛍光表示管のフィラメントに通電して活性化することにより、複数の蛍光表示管を同時に製造する方法と、これに用いられる製造装置に関するものである。

蛍光表示管の製造方法・装置として下記特許文献１に開示されているものがある。この方法では、陽極基板、前面板、スペーサフレームをそれぞれ独立に準備し、各部品を組合わせて加熱封着している。すなわち、スペーサフレームのフィラメント電極部分を電極部分から分離した後、１つのチャンバー内に複数の蛍光表示管を配列し、各蛍光表示管のフィラメント電極にフィラメント活性化用の電極を接続してセットし、そして、そのチャンバー内でフィラメントの活性化、排気、封止を順次行い蛍光表示管を完成させるようにしている。
特開昭５２−４５８６５号公報

前記特許文献１記載の方法では、封着まで完了したパネルをチャンバー内に複数セットし、それぞれのフィラメント電極に電源を接続し、活性化を行っていたが、このような方法ではバッチ毎に加熱、冷却を必要とし、プロセスに長時間を要し、エネルギーの無駄が多かった。
フィラメントはタングステンの細線を芯線とし、これにバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の三元の炭酸塩を電着して準備する。蛍光表示管の管内を真空にする排気工程でフィラメントを加熱して前記三元炭酸塩を酸化物陰極として熱分解し、電子放出源として機能しうる状態にすることをフィラメントの活性化という。
熱分解により発生する炭酸ガスがフィラメントの周囲に存在するとフィラメントの活性化を阻害するので、炭酸ガスは速やかに排気する必要がある。しかし、蛍光表示管が形作られた後にチャンバー内にこれを複数セットした場合は、蛍光表示管の管内からの排気抵抗が高いので装置の排気口との位置関係等により個々の蛍光表示管毎に炭酸ガスの排気状況がばらついて活性化の均一性が損なわれることがあった。

以上のように従来技術では、特に複数の蛍光表示管に対して同時にフィラメントの活性化処理を行うことは、パネルごとのセッティング状況が異なるため、フィラメントの活性化を均一に効率良く行うことは困難であった。特に、プロセス時間の短縮、エネルギー消費を低減できるインライン型装置においては、フィラメント活性化の均一性や効率が悪いため、高効率のインライン型装置の特徴を生かし切れていなかった。

そこで本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、フィラメントを電子源としている蛍光表示管の製造工程において、複数個の蛍光表示管に対して同時にフィラメント活性化のための通電処理を均一に行うことができる方法及び装置を提供することにある。

請求項１に記載された蛍光表示管の製造方法は、
少なくとも一対の基板を有する真空容器の内部に電子源であるフィラメントと、該フィラメントから放出される電子の射突を受けて発光する蛍光体を有する陽極とを備えた蛍光表示管の製造方法において、
前記一対の基板をそれぞれ複数枚取り出しうる大きさの一対の共通基板の一方に、前記蛍光表示管となる複数の小領域を設定し、
前記蛍光表示管にそれぞれ設けられるフィラメントと接続される一対の配線パターンを前記各小領域に設けるとともに、前記小領域の各配線パターンを共通に接続する一対の共通配線を前記各小領域外の前記共通基板上に設け、
前記各小領域の前記各配線パターンにそれぞれ前記フィラメントを接続し、
前記蛍光表示管の製造工程において、高真空雰囲気内で前記共通配線に通電することにより複数の前記小領域のフィラメントを一括して均一に活性化することを特徴としている。

請求項２に記載された蛍光表示管の製造装置は、
蛍光表示管となる複数の小領域が設定され、各小領域ごとに設けられてフィラメントが張設される一対の配線パターンと、各小領域の一対の配線パターンを共通に接続して前記各小領域外に設けられた一対の共通配線とを有する第１の共通基板に対し、第２の共通基板を対面させて各小領域ごとに封着し、複数の蛍光表示管を同時に製造する蛍光表示管の製造装置において、
排気手段及び加熱手段を備えた気密室と、
前記気密室内に移動自在に設けられて前記共通配線に所定圧力で接触する移動式電極とを備え、
前記蛍光表示管の製造工程において、前記移動式電極を移動させ、その先端部を前記共通配線に接触させて通電することにより、前記共通配線を介して各小領域の前記フィラメントに同時に通電を行うように構成されたことを特徴としている。

請求項３に記載された蛍光表示管の製造方法は、請求項１記載の蛍光表示管の製造方法において、
複数の前記小領域のフィラメントを一括して活性化する作業が、前記一対の共通基板が前記小領域ごとに互いに封着される前に行われることを特徴としている。

請求項４に記載された蛍光表示管の製造装置は、請求項２記載の蛍光表示管の製造装置において、
前記共通配線を介して各小領域の前記フィラメントに同時に通電を行う作業が、前記第１の共通基板と前記第２の共通基板が前記各小領域ごとに封着される前に行われるように構成されたことを特徴としている。

本発明の方法によれば、次のような効果が得られる。
まず、インライン又はバッチ方式の製造装置により、多数の蛍光表時間の多数のフィラメントの点火を通電により一括で行うことができ、工程時間の短縮が可能となる。

また、陰極側の共通基板、陽極側の共通基板共に、蛍光表示管１個の外径寸法より大きく、少なくともその数個分のサイズの共通基板（例えば□３００寸法の共通基板）で最終工程まで処理することが可能となり、一個の処理に対する最終製品の取数が増加し、生産性が向上する。さらに、取り扱う基板サイズが一定に統一できるため、ワークサイズ毎に治工具の交換や段取変更がない。更に、品種ごとへの切り替えに対する負担が少ないか又はほとんどなくなる。

同一ロットでのフィラメントの活性化処理が均一に行われるため、製造パネル品質の均質化を容易に図ることができる。特にフィラメントの活性化処理後に両共通基板を封着する場合は、フィラメント活性化時の両共通基板間の排気抵抗が小さく脱ガスが容易に行えるため活性化処理をより均一に行い更なる製造パネル品質の均一性向上が可能となる。

更に、蛍光表示管として完成後に単品にカットするので、従来のように工程途中でガラスクズが管内に入ることがなく、不良を低減できる。

本発明の製造装置によれば、１つの移動式電極を移動させて該電極を各蛍光表示管の各フィラメントに接続される共通配線に接触させ、電圧を印加すれば、複数の蛍光表示管の複数のフィラメントに一斉に均一通電して活性化処理を一括して均一に行うことができる。

以下、本発明の最良の実施の形態につき図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態（以下、本例と呼ぶ）に係る製造装置の全体構成を示す模式図及び製造工程における昇温の状態を上記模式図に対応させて示した図であり、図２は同製造装置の詳細を示す正面図、図３は図２のａ−ａ切断線における断面図、図４は本発明において製造される蛍光発光装置が多数構成されたパネルを示し、分図（ａ）は平面図、分図（ｂ）は分図（ａ）のｂ−ｂ切断線における断面図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は同製造工程を示す断面説明図である。

本例の製造装置１０は、図１に示すように、複数の処理室として、焼成室１１と、真空焼成室１２と、封止室１３と、冷却室１４を有している。これら４つの処理室１１〜１４はこの順で互いに連通して配置されており、その連通部分には開閉自在で材料が通過可能な気密構造のロードロック１５がそれぞれ設けられている。

そして、４つの処理室１１〜１４には、それぞれ排気手段１６が連通しており、前記ロードロック１５の閉止により各処理室内を工程に応じた所望の真空状態にすることができる。

さらに、焼成室１１，封止室１３及び冷却室１４にはガス導入手段１８が接続連通しており、工程に応じた所望の種類のガスを各処理室内に所望の量だけ導入して所望の処理雰囲気とすることができる。

図２、図３は前記装置１０のより詳しい構成を示している。図２では装置１０の側壁を省略して図示している。装置１０における焼成室１１の上下には加熱手段としてのヒータ１７が設けられている。また詳細は図示しないが、真空焼成室１２と封止室にも加熱手段としての温度調整手段が設けられており、工程に応じてパネル構成材料の温度を適宜調整できるようにしている。

ヒータ１７間には後述する基板設置用のトレー２０が設置されている。このトレー２０は搬送手段としての支持ローラ３０により各処理室内を移動可能となっている。

封止室１３内には、特に図３に示すように、封止室１３の上部の壁体を気密に貫通して内部に突出するように移動式電極４０が配置されており、その先端には一対の接触子４０ａが設けられている。この一対の接触子４０ａは、加工対象である後述の共通基板のフィラメント用共通電極の端部に形成された電極ターミナルに所定の圧力で接触し、この状態で外部電源より電圧を印加することにより、共通基板に作り込まれた複数の蛍光表示管の多数のフィラメントに同時に通電を行い、酸化物陰極として活性化を行うことができる。この移動式電極４０には緩衝手段として図示しないばね手段などが設けられ、電極ターミナルに接触した際にはそのばね圧により常時一定の接触圧を保ち、接触圧変動に伴う接触抵抗の変動によりフィラメントに電圧変動が生じるのを防止することができる。

なお、図中符号３３は前記トレー２０を移送方向にガイドする図示しないラック・ピニオンなどを駆動するための駆動機構、符号５０は移送の際にトレー２０の蛇行を防止するためのガイド手段である。

次に、以上の製造装置を用い、一対の大型の基板から複数個の蛍光表示管を一度に製造する製造工程（所謂多数個取りの製造工程）を図４を用いて説明する。
図４（ａ）に想像線にて示すように、ガラス製の第１の共通基板１には、蛍光表示管Ａの陰極基板となる外形の等しい複数の小領域が所定間隔で並べて設定されている。図では、６個の蛍光表示管Ａに対応する６つの小領域を一列に配列した例を示している。

各小領域の両端部には一対の配線パターン７，７が形成されており、各小領域の各一対の配線パターン７，７には、それぞれ電子源であるフィラメント５が接続されている。フィラメント５の接続形態は特に問わないが、金属製のアンカーとサポート等の支持体によるものでもよいし、フィラメント５の端部を配線パターン７に直付けし、絶縁性のスペーサを介して中空に持ち上げる構造でもよい。そして、各小領域の各配線パターン７は、各小領域外の前記共通基板１上に設けられた一対の共通配線４，４で共通に接続され、共通基板１の一端部に引き出されて、前記製造装置１０の移動式電極４０が接触するためのターミナル４ａ，４ｂとなっている。

なお、本例の配線パターン７、共通配線４及びターミナル４ａは、アルミニウムからなる薄膜であり、一工程で一体に製造される。また、移動式電極４０をターミナル４ａに接触させて通電した際に、共通配線４に生じる電圧降下は、同時に電圧を印加しようとしている複数の蛍光表示管Ａのフィラメント５に生じる電圧に差を生じさせ、共通基板１内での小領域の配置によってフィラメント５の点火条件（電流を流して加熱することによりフィラメントに設けた電子放出物質の活性化を行う際の条件）に差を生じさせてしまう可能性がある。そこで、共通配線４の幅は設計上可能な限り幅を広くとり、抵抗を小さくすることが好ましい。幅が広くとれない場合には、厚さを十分にして抵抗を小さくしてもよい。なお、前述したように移動式電極４０の先端には接触圧を一定かつ安定させるためにばね手段が設けられているので、移動式電極４０がターミナル４ａに接触して通電する際の接触抵抗による電圧降下は十分に小さい。

第１の共通基板１の上には、各小領域を囲むように、図示しない排気用の間隙を備えたシール材３が枠状に設けられており、その上に、各蛍光表示管Ａの陽極基板となる第２の共通基板２が重ねられている。この第２の共通基板２の外形は第１の共通基板１と同等である。各蛍光表示管Ａの陰極基板となる共通基板１の内面に対面する共通基板２は、各蛍光表示管Ａの陽極基板となる部材であり、共通基板１の各小領域に対応する部分には、陽極導体と蛍光体層からなる発光表示部としての陽極（図示せず）がそれぞれ形成されている。尚、各蛍光表示管Ａの陰極基板となる共通基板１の各小領域に発光表示部としての陽極を形成してもよい。

そして、第２の共通基板２と第１の共通基板１は、横方向の辺は一致しているが、長手方向については互いにずらした状態となるように組み合わされている。従って、第１の共通基板１の前記一端部は第２の共通基板２に覆われておらず、前記第１の共通基板２のターミナル４ａ，４ｂは、上方向に露出しており、上方の所定位置から下降してくる前記製造装置１０の移動式電極４０はこれに接触することができる。

以上のように、６個の蛍光表示管Ａのフィラメント５が共通配線４で接続された第１の共通基板１と、これに対応して６箇所に陽極が形成された第２の共通基板２がシール材３を間において所定間隔で組み合わされ、これが前記製造装置１０に投入されて加熱、封着、排気、封止といった製造工程を経ることで、６個の蛍光表示管Ａが一体となった製品が製造され、後はこれを６個の蛍光表示管Ａに切り分けることで６個の最終製品が得られる。

次に上記製造手順を図５（ａ）〜（ｄ）を用い、かつ前述の図１〜４を援用して説明する。
１）基板のセット
まず、図５（ａ）に示すように、トレ−２０上に前記共通基板１を位置決め設置した上で、同図（ｂ）に示すように、陰極基板１上に陽極基板２を位置決め設置した後、焼成室１１内に投入する。前述したように、共通基板２は前記共通基板１と同様の寸法であって、共通基板１と対応するよう複数の蛍光表示管Ａのパターンを形成・配列したものであり、前記ターミナル４ａ，４ｂは上方に露出した状態である。
なお共通基板１上に設けられて両基板１，２間に位置するシール部３には、詳細は図示しないが、部分的に突起を設けるなどして両者の隙間が確保されているので、後述する工程で室内を排気しながら加圧・封着すれば、両基板１，２の内部を高真空状態とするとともに、シール部分の隙間を埋めて封止することができる。

２）焼成工程
焼成室１１において、大気焼成、特定雰囲気焼成、真空焼成の過程を経てヒータ１７により迅速かつ安定した昇温を行い、３００〜４００℃まで加熱して焼成を行う。

３）焼成工程
焼成室１１での焼成後、ロードロック１５を解放し、トレー２０を真空焼成室１２に移動し、ロードロック１５の閉鎖後、排気手段１６を駆動しつつ、シール部３も含めた脱ガスを４００〜５００℃で行う。

４）フィラメント活性化・封止工程
その後ロードロック１５を解放してトレー２０を封止室１３内に移動し、封止室１３内で温度を３００〜４００℃まで戻すとともに、高真空を維持した状態で、所定位置に位置決めした後、図５（ｃ）に示すように、移動式電極４０を下降させ、その一対の接触子４０ａを両ターミナル４ａ，４ｂに所定圧力で接触させ、外部電源により電圧を印加する。これにより、接触子４０ａ及び共通配線４を通じて、複数の各蛍光表示管Ａが有する各フィラメント５に一定電圧を一定時間一度に通電し、この一括した通電処理により、すべてのフィラメント５において未分解の炭酸塩を酸化物に変化させて活性化させる作業が完了する。なお、この活性化の過程でフィラメント５から放出されたガスは封止室１３外に排気される。

活性化させた後は、移動式電極４０を上昇させてターミナル４ａ，４ｂから離間させる一方、共通基板１，２は位置決め状態のまま、同室内にある図示しない加圧機構を下降させて陽極側の共通基板２の上面を加圧しつつ、共通基板２と共通基板１における各表示管Ａのパターンの輪郭に沿ってシール部３を加熱溶融させ、両共通基板１，２間を完全にシールし、直ちに冷却してシール部３を固化させ、図５（ｄ）に示すように、共通基板１と共通基板２同士を固着し、各蛍光表示管Ａの内部を気密に封止する。

５）冷却工程
トレー２０ごと冷却室１４に移送し、特定雰囲気中で室温まで引下げた後、一体化された基板１，２を装置１０から取出す。

６）ゲッター活性化工程
その後は、封止された各蛍光表示管Ａ内にある図示しないゲッターを活性化することにより、蛍光表示管Ａ内の真空度をさらに高める。

７）切出し工程
以上の各処理の後、各表示管Ａのパターンの外郭に沿って適当な形状で切出しを行うことで、各蛍光表示管Ａは個別に分離され、最終製品として完成する。上記切出し工程において、蛍光表示管と一体となった共通基板のうち、フィラメント５に接続されている共通配線４が設けられている部分を、蛍光表示管の外形から突出するような形状で残せば、フィラメント等の内部電極に導通する外部端子部とすることができる。

なお以上の実施形態では、１つの基板から蛍光表示管Ａを６個取りしたが、得ようとする蛍光表示管の大きさや装置規模に応じてそれ以上または以下の多数個取りが可能であり、いずれにおいても１ロット製造毎に均質な複数の蛍光表示管を得ることができる。

以上説明したように、本例では、気密状態に保持可能な各処理室がロードロックで気密に接続されたインライン式の製造装置１０を用いて製造を行ったが、もちろんバッチ式の製造装置においても、本例で行ったような共通電極によって多数の蛍光表示管のフィラメントを一括した通電で活性化処理する多数個取りの製造工程を行うことができる。

さらに、本例では、蛍光表示管は２枚の基板の間の空間を高真空状態にしてシール材で封止した構造であったが、内部の排気はいずれか一方の基板に設けた排気孔から行い、排気後にその孔を蓋材で封止する構造であっても、本発明の製造装置及び製造方法が適用可能であることは同様である。

本発明に係る製造装置の全体構成を示す模式図及び製造工程における昇温の状態を上記模式図に対応させて示した図である。 本例の気密パネル製造装置の正面図である。 図２のａ−ａ線における断面図である。 本発明に係る蛍光発光装置を構成するパネルを示し、分図（ａ）は平面図、分図（ｂ）は分図（ａ）のｂ−ｂ切断線における断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は製造工程を示す断面説明図である。

符号の説明

１、２…共通基板（１は陰極基板用の共通基板、２は陽極基板用の共通基板）
３…シール部
４…金属導電膜からなる共通配線
４ａ、４ｂ…ターミナル
５…フィラメント
１０…製造装置
１１…焼成室
１２…真空焼成室
１３…封止室
１４…冷却室
１６…排気手段
４０…移動式電極
４０ａ…接触子
Ａ…蛍光表示管

Claims (4)

1. 少なくとも一対の基板を有する真空容器の内部に電子源であるフィラメントと、該フィラメントから放出される電子の射突を受けて発光する蛍光体を有する陽極とを備えた蛍光表示管の製造方法において、
   前記一対の基板をそれぞれ複数枚取り出しうる大きさの一対の共通基板の一方に、前記蛍光表示管となる複数の小領域を設定し、
   前記蛍光表示管にそれぞれ設けられるフィラメントと接続される一対の配線パターンを前記各小領域に設けるとともに、前記小領域の各配線パターンを共通に接続する一対の共通配線を前記各小領域外の前記共通基板上に設け、
   前記各小領域の前記各配線パターンにそれぞれ前記フィラメントを接続し、
   前記蛍光表示管の製造工程において、高真空雰囲気内で前記共通配線に通電することにより複数の前記小領域のフィラメントを一括して活性化することを特徴とする蛍光表示管の製造方法。
2. 蛍光表示管となる複数の小領域が設定され、各小領域ごとに設けられてフィラメントが張設される一対の配線パターンと、各小領域の一対の配線パターンを共通に接続して前記各小領域外に設けられた一対の共通配線とを有する第１の共通基板に対し、第２の共通基板を対面させて各小領域ごとに封着し、複数の蛍光表示管を同時に製造する蛍光表示管の製造装置において、
   排気手段及び加熱手段を備えた気密室と、
   前記気密室内に移動自在に設けられて前記共通配線に所定圧力で接触する移動式電極とを備え、
   前記蛍光表示管の製造工程において、前記移動式電極を移動させ、その先端部を前記共通配線に接触させて通電することにより、前記共通配線を介して各小領域の前記フィラメントに同時に通電を行うように構成されたことを特徴とする蛍光表示管の製造装置。
3. 複数の前記小領域のフィラメントを一括して活性化する作業が、前記一対の共通基板が前記小領域ごとに互いに封着される前に行われることを特徴とする請求項１記載の蛍光表示管の製造方法。
4. 前記共通配線を介して各小領域の前記フィラメントに同時に通電を行う作業が、前記第１の共通基板と前記第２の共通基板が前記各小領域ごとに封着される前に行われるように構成されたことを特徴とする請求項２記載の蛍光表示管の製造装置。

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