JP4736111B2

JP4736111B2 - タブレット一体型ガラス管の製造方法

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Publication number: JP4736111B2
Application number: JP2004364077A
Authority: JP
Inventors: 一雄木下; 文雄田村
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: JP2005281125A

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ製造における排気管として使用されるタブレット一体型ガラス管の製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイ（ＦＤＰ）等に代表される平面画像表示管には、その表示管の内部を真空状態（または減圧）とするか、あるいは排気後にパージガスの導入を目的とし、一般に排気管（排出管と呼ばれることもある）と呼ばれるガラス管が配設されている。このガラス管は、平面画像表示管の表示部裏面等に設けられた排気孔位置と排気管の開口部の位置を合致する様に配設して利用される。

このガラス管よりなる排気管の配設にあたっては、排気系を構成する排気装置への接続工程等を容易なものとするような各種の工夫を行い、しかも平面画像表示管の機能を経時的に低下させるようなことのないように排気管の平面画像表示管への封着部位の気密性を維持できるような注意が要求される。さらに、この排気管の封着部位の機械的な強度についても後工程等において、支障のないような安定性を有するものとなるような管理を行う必要がある。

排気管の平面画像表示管への配設方法にも種々の方法があるが、代表的なものとしては、低融点ガラス粉末を所定形状に成形した封着ガラスタブレットを使用する方法がある。この方法を採用する場合、封着ガラスタブレットの形状としては、ガラス管を中央に挿入できるような挿入孔が貫通していて、封止した時に充分な強度を有する状態となるだけの厚みのある封止面積が確保できるような環形状である。そして、その封着ガラスタブレットの挿入孔と平面画像表示管の排気孔の位置を合わせた後に挿入孔にガラス管先端部を挿入し、その後にこの状態で保持しつつ封着ガラスタブレットをその融点以上の温度まで加熱することによって軟化させて平面画像表示管とガラス管の双方に封着することによって、ガラス製排気管を平面画像表示管に配設するものである。

このような方法では、ガラス製排気管、封着ガラスタブレット、平面画像表示管の各パーツの位置決めを同時に行うといった工程が必要となり、それぞれの寸法等に高い精度が要求され、また封着温度についてもその精密な管理が必要となる。そこで、特許文献１に開示された様に、予め封着ガラスタブレットをガラス製排気管に取り付けたものが採用されて利用されるようになった。そして、この封着ガラスタブレット付きガラス管について、特許文献２や特許文献３には封着後の工程でガラス管が破損、あるいは傾くのを防ぐためにガラス管と封着ガラスタブレットの位置関係やその寸法についての発明が行われた。また、特許文献４では、封着ガラスタブレットとして低融点と高融点の２種類の材質を採用することによって、封着後の封着ガラスタブレットの融着形状を改善する構成が開示された。さらに特許文献５では、逆さ封着や横方向への封着において封着ガラスタブレットの形状の乱れを防止する発明が行われ、特許文献６では、特許文献４の技術の延長としてガラス管内に封着ガラスが入り込むことによってガラス管が閉塞されて排気の妨げになるのを防止する発明が開示されている。

また特許文献７では、封着ガラスの封着性改善を目的として非晶質の低融点ガラスに代えて結晶質の低融点ガラス粉末を使用することが示された。さらに、特許文献８では、排気管の位置のずれ等に起因する破損を防止するために排気管の配設位置を正確なものにするように排気管と封着ガラスの間に接続リングを介する方法も開示されている。
特開２００１−２５３７２４号公報特開２００１−８４８９２号公報特開２００２−２９３５８０号公報特開２００２−３０８６５３号公報特開２００３−３０６３５５号公報特開２００３−３３５５５７号公報特開２０００−８２４１０号公報特開平９−２４５６４９号公報

しかし、これまでに開示されたものだけでは、高い安定性のある封着を実現し、平面画像表示管の製造等において発生する封着部のリーク等の問題を低減し、タブレット一体型ガラス管を使用して良質な排気管を製造するには十分なものではない。

封着ガラスタブレット付きガラス管を平面画像表示管等に封止するために両方のパーツの位置決めを行うが、タブレット一体型ガラス管と平面画像表示管等に設けられた通気孔の位置を正確に設定し、しかも封着ガラスタブレットの軟化融着の間にその相対位置に狂いが生じないようにすることが困難なものとなることが多い。前記した特許文献８の方法は、正確な位置決めを行うには好適であるが、部品点数を増加させるものであり、封着に関わる粉末ガラスについては、その形状等に留意するものではないため、大きな改善効果が期待できない。

また、封着ガラスタブレットは、タブレット成形時の仮焼きの加熱工程、管ガラスとの封着時の加熱工程そして平面画像表示管等の被接着物との封止時の加熱工程と計３回の加熱処理工程を行うことによって排気管に封止された状態で利用されるものであるが、被接着物との封止時の加熱工程においてタブレット接着表面にそれまでの加熱工程によって結晶等が析出する場合、あるいは接着表面の表面形状等に問題がある場合に、タブレットの加熱によるガラスの流動性が阻害されることになる。そしてこのような場合には、封止後の接合部について充分に高い封着強度を実現することができず、その結果排気管の利用される排気工程等で接合部の破損する危険性が大きくなるという問題もあった。

本発明者らは、かかる状況に鑑み平面画像表示管等の排気操作を行う際にガラス管やタブレットの破損、あるいはガラス管とタブレットの接合部の破損やリーク、さらに平面画像表示管内の汚染等を防止し、安定した封止形状を実現することのできるタブレット一体型ガラス管の製造方法を提示することを課題とする。

すなわち、本発明のタブレット一体型ガラス管の製造方法は、ガラス管先端に環状の封着ガラスタブレットを加熱封着するタブレット一体型ガラス管の製造方法であって、ガラス管に接触しているタブレット表面の温度をそれに対向するタブレット表面の温度より高温となるように加熱することを特徴とする。

ここで、ガラス管先端に環状の封着ガラスタブレットを加熱封着するタブレット一体型ガラス管の製造方法であって、ガラス管に接触しているタブレット表面の温度をそれに対向するタブレット表面の温度より高温となるように加熱することとは、タブレット一体型ガラス管を形成するため、加熱源からの熱エネルギーをガラス管と接触しているタブレット表面に優先的に供給することによって局所的に高温状態となるように加熱し、ガラス管と接触しているガラスタブレット表面のみを軟化することでガラス管と融着させるものである。

このような製造方法として具体的なものを例示すれば、予めガラス管を所定温度まで加熱した後にガラス管表面をタブレット表面に押圧固定することによってガラス管と接触しているタブレット表面の温度のみを急激に上昇させ、さらに軟化温度まで加熱することによってガラス管と融着させる方法、あるいは赤外線等の電磁波を使用することによって、ガラスタブレットの対向する二面の内、その一方側の表面のみを加熱することによって高温状態として軟化させた後にガラス管と接触させることで効率的な融着を実現する方法、さらに電磁誘導加熱源やレーザー加熱源によってガラス管とタブレットを接触させた状態でガラス管とタブレットの接触部のみを局所的に加熱することによって封止する方法等がある。

いずれにせよ、ガラスタブレットの接着に係る対向する二面について、一面側の表面のみを加熱することで他面に対して高温となる状態とし、他面が軟化変形しにくい状態でガラスタブレットとガラス管が接触した面のみを融着して固定することである。このような加熱方法を採用することによって、ガラスタブレットの外周端面についても加熱前の形状のまま著しく変形することがなくなり、加熱処理前の形状が維持された状態で封着することが可能となり、排気管を被加熱物へ封着する際のタブレット部の封着形状を偏りのない状態とできる。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管の製造方法は、上記に加え環状のガラスタブレットの外周端表面がその被接着面に対して８０°〜１１０°の角度範囲となるように封着ガラスタブレットをガラス管の先端部に接合することが好適である。

ここで、環状のガラスタブレットの外周端表面がその被接着面に対して８０°〜１１０°の角度範囲となるように封着ガラスタブレットをガラス管の先端部に接合することとは、リング形状のガラスタブレットのタブレット接着面をガラス管の先端部に接合する工程において、タブレット外周端表面とタブレット接着面との角度が８０°から１１０°の範囲内となるように固定しつつ加熱源による加熱操作を行い、ガラスタブレットを軟化させることによってガラス管との融着を行うことを意味している。

ここで、加熱源としてはどのようなものを使用してもよく、ガラスタブレットの固定方法についても特に限定されるものではない。いずれにせよガラス管表面にガラスタブレットを加熱封止する際に、ガラスタブレットの形状を予め成形された形態を維持しつつ、一方でガラス管表面とタブレット表面の融着については融着不足となることのないような加熱源と固定方法を採用した方法によって行うことができるならば支障のないものである。また加熱源によってガラス管に封着する働きをするのは、タブレットを構成する粉末ガラスであって、粉末ガラス以外の有機バインダ、接着剤等の加熱融着反応を利用するものではない。

タブレット外周端表面のタブレット被接着面に対する傾斜角度が８０°より少ない場合には、被封着物（例えば平面画像表示管等）とタブレット一体型ガラス管を封止する工程等においてタブレットの先端部が破損することによる欠損、あるいは加熱封着操作における封着形状不良等の問題を発生する危険性がある。このような危険性は、タブレット一体型ガラス管を扱う手順や方法等にも依存するものであるが、さらにこの危険性を低くするためには、８３°以上の傾斜角とする方がよく、さらに好ましくは８５°以上とすることである。また、タブレット外周端表面のタブレット被接着面に対する傾斜角度が１１０°より大きい場合には、被封着物に対しての封着後のガラスタブレット形状が、いわゆるリエントランス形状となりやすく、リエントランス形状となった状態で封止された場合には、封止後にリエントランス箇所が応力の集中等に伴う強度低下原因となりやすく、封止後に排気操作を行う際に重大な欠陥を発生させる危険性が高くなる。以上のような観点からタブレット一体型ガラス管についてより安定した状態とするためには、タブレット外周端表面のタブレット被接着面に対する傾斜角度を１０５°以下とする方がよく、さらに好ましくは１００°以下とする方がよく、一層好ましくは９５°以下とする方がよい。

タブレット外周端表面とタブレット被接着面との角度が８０°から１１０°の範囲内となるように調整する具体的な手段としては、例えば前記したようにタブレットとガラス管の加熱融着時に加熱源を選択することによって熱の伝播を調整することでも可能であるが、タブレットの形状を予め加熱されることによって変形することを見越した形状にすることによって、加熱後に８０°から１１０°の範囲内とすることも可能である。またタブレット成形の仮焼き加熱時やガラス管との融着加熱時において、タブレット外周端表面を保持する治具を採用することで角度を調整することもできる。

本発明のタブレット一体型ガラス管は、ガラス管の先端部に、環状の封着ガラスタブレットが加熱融着されており、環状のガラスタブレットの外周端表面とその被接着面とのなす角部の曲率半径が、タブレット厚みの４分の１以下の寸法であることが好適である。

ここで、ガラス管の先端部に、環状の封着ガラスタブレットが加熱融着されており、環状のガラスタブレットの外周端表面とその被接着面とのなす角部の曲率半径が、タブレット厚みの４分の１以下の寸法であるとは、リング形状のタブレットが平面画像表示管等の被封着物表面と加熱封着される表面の形状について、タブレットの外周端面とタブレットの被接着面との間に形成される角部の曲率半径について、垂直破断面方向で観察してその値を計測すると、タブレット厚みの１/４以下の寸法、すなわちタブレット厚み寸法を１００とした時にその２５％以下の寸法となることを意味するものである。

ここで、角部の曲率半径の計測装置としては、例えば投影機等の寸法計測装置を使用することによって、測定することが可能である。ただ、その評価に際しては、測定検体の大きさが小さいため、少なくとも５検体以上の計測を行うことで、測定精度を確保することが肝要である。

また、前記のタブレット厚みは、タブレットの被接着面から垂直方向のタブレットの最大寸法を意味するものである。よって環状タブレットの被接着面が、段付き形状であるような場合には、最も寸法の大きい箇所の計測値に基づくものである。

外周端表面とタブレットの被接着面とがなす角部の曲率半径が、タブレット厚みの１/４以下とする具体的な方法としては、この角部の成形、加工寸法を予め調整することに加え、タブレットをガラス管に加熱融着する際にガラス管近傍部のタブレット表面のみを集中加熱する等してタブレットの角部には熱が伝播しにくい状態で処理することが好適である。あるいは加熱封着の熱エネルギーの供与方法として熱量や時間に制限を加える方法、このタブレット部を他のタブレットとが濡れにくいガラス製カーボン部材等によって保持するといった方法を採用することによっても実現することができる。また、ガラス管とタブレットを加熱する時にタブレットの表面の一部を自由表面で保持しつつ、加熱状態となるのを阻止する箇所に、低温雰囲気を強制的に送りこみ、過加熱を防止する処置を採用してもよい。なぜならタブレット角部が軟化することによってタブレット厚み寸法の１／４を越えると排気管の位置決め等の作業性に問題が発生する危険性が高くなり、好ましくないためである。

いずれにせよ、外周端表面とタブレットの被接着面とがなす角部の曲率半径が、タブレット厚み寸法の１/４以下であることによって、タブレットを被接着物に配設する際に、タブレットの位置を正確に調整し易くなり、また被接着物上でのタブレット一体型ガラス管の座りがよくなり、加熱後に良好な融着形状とすることができるものである。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管は、タブレットの被接着面の表面粗さがＲａ１．０μｍ以上を有することが好適である。

ここで、タブレットの被接着面の表面粗さがＲａ１．０μｍ以上を有するとは、粉末ガラスを固結したリング形状を呈するガラスタブレットがガラス管の先端部に加熱接着されており、ガラスタブレットの被接着物と接触して封止される用に供する被接着面の性状がＲａ１．０μｍ以上の表面粗さであることを意味している。

このタブレットの被接着面についての表面粗さが、Ｒａ１．０μｍ以上であることによって、外部から供給される熱エネルギーをタブレットが効率良く吸収することで好適な封止形状を実現することができガラスタブレットの封着時の形状が好ましいものとなる。また、このような表面粗さとすることによって、タブレットに残留しているバインダ等の有機成分が加熱時に封着界面部の隙間から外部へ逃げやすくなる。このため封止部に残留していた有機成分が泡等となりにくくなるため、接着面の封止強度を高い状態で安定化させるためにも好適なものとなる。以上のような点から環状ガラスタブレットについて、その被接着面の表面粗さは、Ｒａ１．０μｍ以上であることが好ましい。ちなみに、このＲａは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に規定されている表面粗さを規定する尺度の一つであって、この値を計測するためには、触針式の表面粗さ計やレーザー式の表面粗さ計を使用すればよい。

このように、タブレットの被接着面の表面粗さをＲａ１．０μｍ以上とする具体的な手段としては、前記したように加熱時のタブレット表面の温度制御を可能とする各種の方法を採用することに加え、予めタブレットを成形する際にその表面を調整することも採用することが可能である。例えば、タブレットの形状に成形した後の仮焼き加熱温度を充分に低温に保持することやタブレットの形状に成形する際の粉末粒度の調整や成形金型表面の粗さの調整を行うこともできる。さらに必要に応じてタブレット表面を研削、研磨等の物理的な加工や酸、アルカリ等の浸食性薬剤による化学処理を施すことも可能である。このような処置を施すことによって、本発明のタブレット一体型ガラス管のガラスタブレット被接着面について、その表面粗さはＲａ１．０μｍ以上の品位を実現することが可能となる。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管は、上記に加えてガラス管の先端部が拡径されていることが好適である。

ここで、ガラス管の先端部が拡径されているとは、粉末ガラスを加熱封着した先端部分のガラス管の直径が大きい状態となっていることであって、具体的に例示すれば、ガラス管先端部がフレア形状あるいはフランジ形状であるような形状となっていることを意味している。

ガラス管の先端部がフレア形状あるいはフランジ形状であるとは、ガラス管のタブレットを加熱封着する側の管端形状が略放射状あるいは略円錐状であるか、あるいはガラス管の伸張方向に対して直角方向に伸びたリング状の突起あるいは鍔（つば）形状を有するものである。このフランジ形状部は、ガラス管の直径が管端に向かうにつれて連続的に増加するようなものであっても、断続的にその増加率が変化するものであってもよい。またフランジ形状部についても、ガラス管の管壁の厚みが、管端近傍部にて局所的に増加するものであるが、この場合についても断続的なものであってもよい。

ガラス管のタブレットを加熱融着する側の管の先端をこのような形状とすることによって、ガラス管と平面画像表示管等の被封着体との接触面積を大きくすることが可能となり、また接合の際に傾き等が発生しにくいものであって、排気管の接合強度を充分に強い状態とすることが可能となり、リーク等の問題を少なくするためにも好適なものとなる。さらに、排気管の取り付け方法にも依存するものであるが、必要に応じてこのフレア形状部やフランジ形状部を利用することによって、排気管を押圧状態で配設することも可能となる。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管は、上記に加えて画像出力装置の排気管として使用されることが好適である。

ここで、画像出力装置の排気管として使用されるとは、動画や静止画等の画像出力装置として利用される電子機器について、その電子機器の保護あるいは必要となる機能を実現するために減圧あるいは真空に脱気することが必要となるような装置に使用される排気管として好適であることを意味するものである。このような画像入力装置や画像出力装置の具体例としては、テレビ（ＴＶ）、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等の静止画・動画表示装置、プロジェクター等の投射管等がある。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管は、上記に加え平面画像表示管の排気管として用いられることが好適である。

ここで、平面画像表示管の排気管として用いられるとは、前記の各種画像入出力装置の内でも、特にフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のような平面画像表示管に採用される排気管として使用するのに好適なものであることを表している。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管は、上記に加え平面画像表示管が、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマアドレスリキッドクリスタルディスプレイ（ＰＡＬＣ）、または蛍光表示管（ＶＦＤ）であることが好適である。

すなわち、平面画像表示管について、特に限定されるものではないが、具体的に例示すればプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマアドレスリキッドクリスタルディスプレイ（ＰＡＬＣ）、または蛍光表示管（ＶＦＤ）といった画像表示管について使用するものである方が好ましい。

そして、本発明のタブレット一体型ガラス管は、ガラス管やタブレットのガラス材質について、所望の機能を実現することができるものであれば、特に限定されるものではない。すなわち、ガラス管としては、珪酸塩ガラスや硼珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス等を適宜選択して使用することができるものである。

具体的にガラス管の材質を例示するなら、例えば硼珪酸ガラスを使用する場合には、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスであって、含有するホウ素をＢ₂Ｏ₃として換算し、含有するＲ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫから選ばれる１種以上）をＲ₂Ｏとして換算した時の質量比（Ｂ₂Ｏ₃／Ｒ₂Ｏ）が０．５０〜５．０であるのが好適である。質量比（Ｂ₂Ｏ₃／Ｒ₂Ｏ）が０．５０よりも小さいと、熱膨張係数が大きくなる傾向があり、基板ガラスやタブレットとの熱膨張係数の差に起因する応力が生じやすくなるため封着部で破損またはリークする危険性があり、加熱封止時の条件を強くすると熱衝撃や封止部近傍の残留応力よって破損する等の虞があり、封止時間を短縮できない。一方、５．０よりも大きいと、加熱時におけるホウ酸起因の揮発物、蒸発物が増加する傾向となるため、均一なガラスが得られず、ガラス管の厚みや管径が不均一となる傾向がある。また、熱膨張係数は小さくなる傾向があり、基板ガラスの熱膨張係数と整合できず封着部で破損またはリークするおそれがある。質量比（Ｂ₂Ｏ₃／Ｒ₂Ｏ）のさらに好ましい範囲は０．６０〜４．５である。また例えば鉛ガラスを使用する場合には、ＳｉＯ₂−ＰｂＯ−Ｎａ₂Ｏ系ガラスであって、ＳｉＯ₂の含有量が質量百分率で２５％〜６５％の範囲内であることが好適である。ＳｉＯ₂の含有量が２５質量％未満であると耐水性が低くなり問題の発生する危険があるため好ましくない。また６５質量％を超えると、膨張係数が低くなりすぎるため好ましくない。

また、ガラス管の線膨張係数は、３０〜３８０℃において、５５〜１００×１０^-7／℃であると、基板ガラスとの間で熱膨張係数の差を適宜選択でき、封着部の応力を小さくできるため好ましい。よって、このような膨張範囲とすることで封着部で破損またはリークが発生しにくいものとすることができる。また、加熱封止時に受ける熱衝撃や封止部近傍の残留応力が小さくなるため、短時間で加熱封止することができる。さらに好ましい熱膨張係数の範囲は５８〜９８×１０^-7／℃である。

また、タブレットのガラス材質については、結晶質ガラスの粉末成形体であっても非晶質ガラスの粉末成形体であってもよく、フィラー等のタブレットの性状を調整するための添加材料も使用することができる。また粉末の粒度や粒度分布、さらに粉末の形状等についても特に限定されるものではない。また、タブレットは１種類のタブレットである必要性はなく複数の性状を有するタブレットを組み合わせた構成とするものであってもよい。例えば軟化点の高いタブレットと軟化点の低いタブレットを組み合わせた構成や膨張係数の異なるタブレットを組み合わせて採用する構成等を適宜選択することができるものである。

また、本発明のタブレット一体型ガラス管を構成するガラス管の寸法は、全長が３０ｍｍから４００ｍｍ、直径が３ｍｍから５０ｍｍまでのガラス管である。そして、タブレットの寸法については、外直径が４ｍｍから５０ｍｍ、内直径が３ｍｍから１５ｍｍ、厚みが０．２ｍｍから５ｍｍである。

（１）以上のように、本発明のタブレット一体型ガラス管の製造方法は、ガラス管先端に環状の封着ガラスタブレットを加熱封着するタブレット一体型ガラス管の製造方法であって、ガラス管に接触しているタブレット表面の温度をそれに対向するタブレット表面の温度より高温となるように加熱するものであるため、タブレットを構成する粉末ガラスの封着温度等の変動を来すことなく封止性能を損なうことのないタブレット一体型ガラス管を製造することができるものである。

（２）また、本発明のタブレット一体型ガラス管の製造方法は、環状のガラスタブレットの外周端表面がその被接着面に対して８０°〜１１０°の角度範囲となるように封着ガラスタブレットをガラス管の先端部に接合するものであるならば、タブレット一体型ガラス管の封着を行う際に封着位置の偏り等が発生しにくいタブレット形状を作製することのできるものである。

（３）本発明のタブレット一体型ガラス管は、ガラス管の先端部に、環状の封着ガラスタブレットが加熱融着されており、環状のガラスタブレットの外周端表面とその被接着面とのなす角部の曲率半径が、タブレット厚みの４分の１以下の寸法であるため、被排気物との封着部の物理的な強度のばらつきのない安定した品位の製品であって、排気処理時に不可避的に加わる外力に対しても信頼性のある強度を有するものである。

（４）本発明のタブレット一体型ガラス管は、ガラス管の先端部に、タブレットの被接着面の表面粗さがＲａ１．０μｍ以上を有するものであるならば、タブレット一体型ガラス管を使用して排気を行う被接着物への封着操作を確実に行うことを可能とするものであって、封着後のタブレット部の形状や肉厚等に偏りや偏肉等の問題が生じにくいものである。

（５）また、本発明のタブレット一体型ガラス管は、ガラス管の先端部が拡径されているならば、封着部の面積を大きくすることによって、高い封着強度を確保することを可能とするものである。

（６）さらに、本発明のタブレット一体型ガラス管は、画像出力装置の排気管として使用されるものであるならば、各種の画像出力装置の排気工程での安定性を高め、機能の高い製品の製造に貢献するものである。

（７）また本発明のタブレット一体型ガラス管は、平面画像表示管の排気管として用いられるものであるならば、高精細な平面画像装置の組み立て工程を効率的に行うことを可能とするものであって、製品の品質向上を実現することができるものである。

（８）また本発明のタブレット一体型ガラス管は、平面画像表示管が、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマアドレスリキッドクリスタルディスプレイ（ＰＡＬＣ）、または蛍光表示管（ＶＦＤ）であるならば、排気工程等で発生する排気管封着部の破損等による不良発生率を減少させ、高い気密性を確保する必要のある装置の製造原価を低減するものである。

以下に本発明のタブレット一体型ガラス管の製造方法とタブレット一体型ガラス管について、実施例に基づいて説明する。

図１と図２に本発明のタブレット一体型ガラス管１０について、その全体像と断面図を例示する。タブレット一体型ガラス管１０は一方のガラス管２０の先端にフランジ形状部２１を設けたガラス管２０とフランジ形状部２１に加熱封着されたガラスタブレット３０より構成されている。ガラス管１０の寸法は、その全長が１２０ｍｍ、外径５ｍｍ、内径３ｍｍであり、フランジ形状部２１の寸法は、その外径が１０ｍｍ、内径が７ｍｍである。またタブレット３０の寸法は、外直径９ｍｍ、内直径７ｍｍ、高さ（厚み）が２．５ｍｍである。

そして、ガラス管２０のガラス材質は、排気管用途として設計された日本電気硝子株式会社製の珪酸塩ガラス（材質コード：ＦＥ−２）であって、温度範囲が３０〜３８０℃の線膨張係数８５×１０^-7／℃、耐熱温度（粘性：１０¹⁰ｄＰａ・ｓに相当する温度）５５０℃である。またガラスタブレット３０は、やはり日本電気硝子製の結晶性複合ガラス（材質コード：ＬＳ−７３０５）であって、推奨封着温度４３０℃（軟化点３８５℃）、熱膨張係数７２．５×１０^-7／℃である。

このガラスタブレット３０の平面表示管と加熱封止する表面（すなわち被接着面）３１については、その表面粗さを東京精密（株）製触針式表面粗さ計Ｓｕｒｆｃｏｍを使用して３回に亘り計測したところ、それぞれ、Ｒａ値は１．３８μｍ、１．４８μｍ、１．５８μｍという値であって、その表面粗さを表す平均のＲａ値が、１．４８μｍであり、１．０μｍ以上の値を有するものである。また、タブレットの被接着面３１とタブレットの外周端表面３２のなす角度θは投影機等を使用することで計測することができ、環状ガラスタブレット外周端表面３２のガラスタブレット被接着面３１に対しての角度θは９０°±１°である。また、ガラスタブレット被接着面３１と外周端表面３２とが形成する角部の曲率半径Ｒは、０．４８から０．４９ｍｍであり、タブレット厚みＨの５分の１以下であってタブレット厚みＨの４分の１以下の寸法になっている。この曲率半径Ｒの計測については、株式会社ミツトヨ製投影機を使用し、計測用試料として断面を切断研磨加工した１０検体のタブレット一体型ガラス管１０について調査したものである。

次いで、本発明のタブレット一体型ガラス管１０の製造方法について、以下に具体的に示す。

まず、所定のガラス成分構成となるように調整され、均質化された溶融ガラスを溶融炉に備え付けられた管ガラス成形装置、例えばダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー方等の各種公知の成形装置を使用することによって管状に成形し、冷却する。こうして成形されたガラス管の先端部を所定寸法で切断した後にバーナー加熱や研磨等の冷間加工方法等によって成形加工することでととのえる。またこの後、適宜バーナー等の加熱源によってガラス管の先端部を加熱して拡径加工をおこない、所望の直径を有する形状に熱間加工する。

一方、粉末ガラスタブレットについては、予め所定の溶融、粉砕加工工程等によって得られた所望粒径を有するガラス粉末を準備する。そして必要に応じてフィラー等を所定比率となるように混合して得られた粉末ガラスに有機バインダ等を添加して、造粒し、その後に金型などを使用して所定条件で乾式プレス成形を行った後に、軟化点より低温で仮焼することによって環形状を有するガラスタブレット３０を得る。

このようにして得られたガラス管２０とガラスタブレット３０をカーボン治具等を使用することで所定位置に固定した状態で加熱を行い、ガラスタブレット３０とガラス管２０とを融着する。この時に、タブレット３０が高温になりすぎてしまい、その結果タブレット３０の形状が当初の形状から著しく変形等することで損なわれることのないように、ガラス管２０に融着するガラスタブレット３０の表面のみを局所的に加熱することによって、融着面の温度をこれに対向する面よりも１０℃以上高温にすることによって融着温度まで上昇させ、必要に応じて機械的な押力をガラス管２０とタブレット３０の両方に印加することで、封止をおこなう。ちなみに、ここでは赤外線による加熱方式を採用することによって、ガラス管２０とガラスタブレット３０との接触面のみを集中的に加熱して両方の封止を行い、タブレット一体型ガラス管１０が得られる。

次いで、融着状態を評価するために、投射機を使用して角度についての評価を行ったところ、環状のガラスタブレット３０表面のガラスタブレット外周端面３２に対するガラスタブレット被接着面３１の角度θは８０°から１１０°の範囲内となる。また、タブレットの被接着面３１の表面については、前記同様の表面粗さ測定装置による計測によって、表面粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以上であることを確認することができる。また、ガラスタブレット被接着面３１と外周端表面３２とが形成する角部の曲率半径Ｒは、上記同様の計測装置によって計測したところ、０．４６から０．４９ｍｍであり、タブレット厚みＨの５分の１以下であってタブレット厚みＨの４分の１以下の寸法になっている。

タブレット一体型ガラス管１０のタブレット３０の角部の詳細に関しては、図３に示す。図３（Ａ）にはタブレット一体型ガラス管１０を被封着物Ｓ（例えば平面画像表示管）の表面に封着する場合を想定し、タブレット３０と仮想的な被封着物Ｓとの相対的な位置関係を例示してある。また図３（Ｂ）には、タブレット３０と仮想的な被封着物Ｓの表面Ｓと封着されるタブレット表面３１とのなす角度θを示している。上記したように、角度θについては８０°から１１０°の範囲内にあり、またガラスタブレット被接着面３１と外周端表面３２とが形成する角部の曲率半径Ｒについては、タブレット厚みＨの４分の１以下の寸法になっているのが本発明のタブレット一体型ガラス管１０である。

次いで、本発明のタブレット一体型ガラス管１０について、上記以外の他の態様を示す。

図４に他のタブレット一体型ガラス管１０について、部分断面図を示す。まず図４（Ａ）は、最も単純な構成とした場合であって、ガラス管２０に拡径加工を行わずに採用し、ストレート形状のガラス管２０をガラスタブレット３０に挿入した状態で固定して、加熱することによって得ることのできるものであり、加熱方法としてはガラス管２０をガラスタブレット３０に挿入した状態でガラス管２０内面より加熱を行うことによって封着したものである。ガラスタブレット３０としては、推奨封着温度４５０℃の日本電気硝子製結晶性複合ガラス（材質コード：ＬＳ−７１０５）を用い、ガラス管２０としては前記同様に珪酸塩ガラス（Ｆｅ−２）を使用したものである。また、また、ガラスタブレット被接着面３１と外周端表面３２とが形成する角部の曲率半径Ｒは、上記同様の計測装置によって計測したところ、０．５２から０．４８ｍｍであって、タブレット厚みＨの４分の１以下の寸法になっている。

また、図４（Ｂ）には、上記と同じ材質のガラス管２０にガラスタブレット３０として推奨封着温度４５０℃（軟化点３９５℃、膨張係数７６×１０^-7／℃）の性能を有する日本電気硝子製結晶性複合ガラス（材質コード：ＬＳ−７３０３）材質を使用してガラス管２０の管端部にフレア形状２２とフランジ形状２１を組み合わせた状態としたものを採用し、フランジ形状部２１の表面にタブレット３０を融着した場合について例示する。ここで、ガラス管２０は予めガスバーナーによって加熱しながら、軟化させ、所定のカーボン治具を使用することによって成形したものである。ガラスタブレット３０とガラス管２０の封着については、上記したと同じ赤外線加熱による方法を採用し、ガラス管２０と接触したガラスタブレット３０表面を集中加熱することによって、タブレット３０表面を軟化させてガラス管２０フランジ形状部２１に融着した後に冷却したものである。

次いで、図４（Ｃ）には、上記と同じ材質のガラス管２０にガラスタブレット３０として推奨封着温度４５０℃（軟化点３９０℃、膨張係数６１×１０^-7／℃）の性能を有する日本電気硝子製結晶性複合ガラス（材質コード：ＬＳ−７３０４）材質を使用してガラス管２０の管端部に二段のフランジ形状部２１を採用した場合について示す。ガラス管２０とタブレット３０の融着にはガラス管２０のフランジ形状部２１表面とタブレット３０表面をそれぞれ融着前に加熱し、加熱を行った直後に両方を押圧することによって融着することでタブレット一体型ガラス管１０としたものである。

さらに、図４（Ｄ）には、ガラス管先端部をフレア形状２２とした場合について示す。使用している材質は、上記と同じ材質のガラス管２０とガラスタブレット３０として推奨封着温度４５０℃（軟化点３８５℃、膨張係数７２．５×１０^-7／℃）の性能を有する日本電気硝子製結晶性複合ガラス（材質コード：ＬＳ−７３０５）材質である。この図からも明らかなように、ここではガラス管２０の先端でその管厚を先端部程小さくする構造とし、予めガラス管２０を加熱した後にガラスタブレット３０の表面に押圧することで、ガラス管２０をタブレット３０中に埋入していき、その後少し引き上げることによって融着角度の調整をおこない、ガラス管２０とガラスタブレット３０の融着角度を調整としたものである。

本発明のタブレット一体型ガラス管の斜視図。本発明のタブレット一体型ガラス管の断面図。タブレット一体型ガラス管の封着状態についての説明図。（Ａ）は部分断面図で（Ｂ）は要部拡大図。本発明の他のタブレット一体型ガラス管の部分断面図。

符号の説明

１０タブレット一体型ガラス管
２０ガラス管
２１フランジ形状部
２２フレア形状部
３０タブレット
３１タブレット被接着面
３２タブレット外周端面
θ ガラスタブレットの表面がタブレット接着面に対してなす角度
Ｈタブレットの厚み
Ｒタブレット外周端面と被接着面とのなす角部の曲率半径
Ｓ仮想的な被封着物（例えば平面画像表示管）の表面

Claims

ガラス管先端に環状の封着ガラスタブレットを加熱封着するタブレット一体型ガラス管の製造方法であって、ガラス管に接触しているタブレット表面の温度をそれに対向するタブレット表面の温度より高温となるように加熱することを特徴とするタブレット一体型ガラス管の製造方法。
環状のガラスタブレットの外周端表面がその被接着面に対して８０°〜１１０°の角度範囲となるように封着ガラスタブレットをガラス管の先端部に接合することを特徴とする請求項１に記載のタブレット一体型ガラス管の製造方法。