JPH0326896B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンピユーター端末や、OA機器
の表示部等の電子部品や、車載用の各種メータや
時計等の表示部や、画像表示用等の各種表示装置
に使われている偏平状の表示管であり、特に偏平
状の外囲器の少なくとも一部がガラスで構成され
ており、外囲器内に酸化物陰極を配設した表示管
の製造方法の改良に関するものである。

表示管の具体例には蛍光表示管、蛍光光源管、
蛍光発光管、平板形CRT等があるが、以下蛍光
表示管の例について本発明を説明する。

〔従来技術及びその問題点〕

蛍光表示管の第１世代は、単管と呼ばれ、小型
真空管形状のガラス真空容器内に１つの数字を表
示するための電極構造体を収容したものであつ
た。第２世代は、丸型多桁管と呼ばれ、丸形のガ
ラス管を横にしてその中にセラミツク基板を配設
し、この基板上に多桁の数字を発光表示するため
の電極構造を収容したものであつた。

これらの単管、丸形多桁管の封着は、通常外部
リード、気密導入部材（ジユメツト線、426合金
など）内部リードを一体に接続したウエルズと呼
ばれる導入線又は気密導入部材を延長して一体化
した導入線を配設したボタン状のステムに発光電
極構造体を接続固定し、その外側にガラス管球を
かぶせ前記ステムとガラス管球の端部をガスバー
ナーなどで加熱融着して表示管を構成していた。
したがつて封着部は非常に高温（約1000℃）にな
つても電極構造体の温度は高々300℃程度であつ
て酸化物陰極を使用した表示管であつても陰極を
劣化損傷することはなかつた。

しかしながら、表示装置の機能を上げるための
表示パターン面積を大きくしようとすると丸形多
桁管では直径が大きくなり奥行が大きくなつてし
まい、表示装置に実装する場合スペースフアクタ
ーが悪くなる。

そこで考え出されたのが第３世代の偏平な形状
をした平形蛍光表示管である。

一般に平形蛍光表示管は、外囲器の一部とな
り、蛍光体を被着した陽極などを厚膜印刷技術に
よりガラス板上に積層配設した陽極基板と、陽極
基板上に配設した制御電極や酸化物陰極を収容
し、外囲器の一部となるガラスの上蓋部とから構
成される。

前記上蓋部は、一枚のガラス板を平船底形状に
成形した成形上蓋部や、ガラスの平面板の周縁に
側面板を低融点フリツトガラスセメント（以下ガ
ラスセメントと省略する）により接着組立て箱形
状に形成した組立て上蓋部がある。

いずれの上蓋部においても前記陽極基板との間
に気密導入部材などをはさんでガラスセメントに
より封着し、気密外囲器を構成している。そして
この気密外囲器の内部に発光電極構造体を配設し
たものである。

このような構造の外囲器を封着するときの加熱
は、丸形管のように封着部だけバーナーで加熱し
て封着しようとすれば加熱歪のためにガラスの陽
極基板や、上蓋部は殆ど破損してしまうのであ
る。そこで必然的に表示管の外囲器全体を均熱性
のよい加熱炉に入れて、ガラスセメントを溶融し
て部材間を封着することになるのである。この封
着工程に必要な封着温度は、ガラスセメントの溶
融点により異なるが一般的には約400℃以上の温
度が必要である。そのために炉内の雰囲気が空気
など酸素を含んだ酸化性雰囲気の場合には外囲器
内に配設した電極構造体は酸化されてしまい品質
が劣化する原因となつていた。

そこで従来の製造方法においては、封着時の雰
囲気ガスとしては、チツソガスやアルゴンガスな
どの不活性ガスを用いて加熱封着し陰極などの酸
化を防止していた。

しかして平形蛍光表示管のように陰極に酸化物
陰極、すなわちタングステン線やニツケル線など
の基本金属の表面状にバリウム、ストロンチウム
およびカルシウムの炭酸塩すなわち（Ba、Sr、
Ca）CO₃を被覆してあり封着後の排気工程の段
階で前記炭酸塩を分解して酸化バリウム、酸化ス
トロンチウムおよび酸化カルシウムの固溶体
（Ba、Sr、Ca）Ｏに変換するという分解活性化
処理工程を経て効率のよい電子放出物質層を形成
させるのが理想的であつた。

しかしながら、前記のような酸化物陰極を配設
した表示装置の場合は、不活性ガス中において電
極構造体の酸化は防止できても、酸化物陰極の電
子放出物質層の炭酸塩が化学変化を起こしてしま
い分解活性化処理の段階でシンター現象（焼結現
象）が現われて電子放出能力すなわちエミツシヨ
ンが著しく低下して、表示管の機能が低下すると
いう問題点があつた。

そこで本発明者は、その原因を解明するために
封着時の雰囲気ガスとして多くの不活性ガス：例
えばチツソガス、ヘリウムガス、ネオンガス、ア
ルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、お
よび弱酸化性ガスとして炭酸ガス、アルゴンガス
と酸素の混合ガス、さらに又弱還元性ガスとして
アルゴンガスと水素ガスの混合ガス、アルゴンガ
スと一酸化炭素ガスの混合ガス等について、封着
時の温度条件および封着時間等を変えて実験し
た。

その結果、前記炭酸バリウム、炭酸ストロンチ
ウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩は炭酸ガス濃度
の低い雰囲気中例えば真空中、又は不活性ガス中
において温度を上げると分解することを知見し
た。

すなわち充分高い温度約800℃以上で一気に分
解させると、炭酸塩の大部分は次のような反応式
で分解される。

(Ba、Sr、Ca)CO₃→(Ba、Sr、Ca)Ｏ ＋CO₂ しかして酸化バリウム、酸化ストロンチウム、
および酸化カルシウムの固溶体（Ba、Sr、Ca）
Ｏが得られ炭酸ガスCO₂は排気されるので良好な
電子放出物質層が形成される。

ところが分解温度が600℃より低い温度で徐々
に炭酸塩を分解させると炭酸バリウム、炭酸スト
ロンチウム、炭酸カルシウムの各々の分解活性化
エネルギーの差により、活性化エネルギーの一番
低い炭酸ストロチウムがまず分解して酸化ストロ
ンチウム（SrO）となり、次に炭酸バリウム
（BaCO₃）が分解して酸化バリウム（BaO）とな
り、最後に炭酸カルシウム（CaCO₃）が分解し
て酸化カルシウム（CaO）となり、結果として
BaO＋SrO＋CaOのような単体酸化物の混合体に
なつてしまう。この単体酸化物は、高温度状態に
あるときわめてシンターしやすい物質であり、目
的とするシンター現象のない良好なバリウム、ス
トロンチウム、カルシウムの固溶体酸化物（Ba、
Sr、Ca）Ｏを得ることは容易でなく分解完了と
同時にシンターしてしまう。このような現象を低
温分解と言い、活性化以前の段階ではさけなけれ
ばならないとされている。

前記封着操作は、通常450℃〜550℃で処理され
るので、真空中および不活性ガス中でこれを行つ
た場合には丁度前述の低温分解の状態になり、シ
ンターを生じることになる。

しかしながら、炭酸塩の分解するときには、前
述の反応式のように炭酸ガス（CO₂）が発生する
がこの反応は、可逆反応であり、分解の進行は炭
酸塩の反応温度（450℃以上）と雰囲気の炭酸ガ
ス濃度のバランスにより支配される。したがつ
て、その反応系にすでに高濃度の炭酸ガス
（CO₂）が入つている場合には反応は進まない。
すなわち封着工程において炭酸ガス雰囲気中で加
熱封着した場合には炭酸ガス濃度が高いので低温
分解は起らず、封着工程、排気工程の後の活性化
処理で良好な電子放出物質層であるバリウム、ス
トロンチウム、カルシウムの酸化物固溶体が得ら
れるものと考えられる。

〔発明の目的〕

そこで前述の事情に鑑みて、酸化物陰極を有す
る偏平状の表示管において、炭酸塩を被着した陰
極をシンターさせずに分解し電子放出特性の良好
な酸化物固溶体を形成させることが可能な表示管
の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の構成〕

前記目的を達成させる為の本発明は、表示管の
酸化物陰極を含む電極構造体を収容する偏平状外
囲器が複数の部材で構成され、少なくともその一
部がガラス部材であり、このガラス部材の結合部
に低融点フリツトガラスセメントが被着され、こ
の低融点フリツトガラスセメントを加熱溶融させ
て形成させる表示管の製造方法において、前記低
融点フリツトガラスセメントが被着された複数の
部材を酸化性雰囲気中で予備焼成する工程と、前
記電極構造体を挟持した複数の部材を炭酸ガス又
は真空雰囲気中で低融点フリツトガラスセメント
が溶融始める温度まで短時間内に加熱昇温する工
程と、前記電極構造体を挟持した複数の部材を炭
酸ガス雰囲気中で低融点フリツトガラスセメント
の溶融温度に保持して封着する工程と、少なくと
も低融点フリツトガラスセメントが固化する温度
まで炭酸ガス雰囲気で冷却した後、排気操作を行
い、外囲内を真空状態にして陰極の点火を行い、
陰極に付着されている炭酸塩を分解して酸化物陰
極を形成させる工程と、外囲器の排気孔を塞いで
気密外囲器器を形成させる工程とを有することを
特徴とする。

〔実施例の説明〕

本発明を以下図示の実施例にもとづいて説明す
る。

第１図は、蛍光表示管の分解斜視図であり、第
２図は、第１図の縦断面図である。第３図は本発
明の製造方法を示す流れ図である。

第１図においてＡは外囲器Ｈを構成する複数の
部材の一つである陽極基板であり、Ｂも同様の部
材の一つである上蓋部、Ｃは、電極構造体であ
り、この三部品を封着工程において結合させて蛍
光表示管が形成される。

陽極基板Ａは、絶縁性基板であるガラス基板１
の一面に、各陽極セグメント２にリード線に相当
する配線導体３を導電材料、例えば銀ペーストに
より厚膜印刷法で印刷した後ペースト中のバイン
ダーや溶剤を蒸発させるために焼成し配設させ
る。

次に配線導体３の表面に絶縁層４を印刷にて被
着させる。絶縁層４は、鉛硼珪酸ガラスなどを主
成分とし、ビークルや溶剤及び顔料等を混合して
ペースト状に調合したものである。絶縁層４は、
全面に塗付するのでなく、第２図に示すように配
線導体３と後述の陽極導体５とを導通させる為の
スルーホール６を除いて厚膜印刷法で被着させた
後焼成して形成する。

また陽極基板１の周縁部にガラスセメント７を
被着する。ガラスセメントは、鉛硼珪酸ガラスを
主材料とし、ビークルや有機溶剤等を混合してペ
ースト状に形成して印刷法により披着形成させる
かその他の公知の方法で塗付してもよい。塗付後
酸化性雰囲気中であらかじめ予備焼成してバイン
ダーや各部材の汚染物質などを焼成又は蒸発させ
てもよい。次に陽極導体５をやはり印刷法で形成
し前記スルーホールを介して前記配線に接続させ
る。

次に前記陽極導体５上に蛍光体８を被着させ
る。蛍光体８は、印刷法、電着法、沈澱法、スラ
リー法等の公知の方法で被着形成させて陽極基板
Ａが形成される。

上蓋部Ｂは、一枚のガラスを型で成形した成形
上蓋部とか平面板と側面板とを接着組立てた組立
て上蓋部があるが、以下、組立て上蓋部について
本発明を説明する。

絶縁性及び透光性を有するガラス平面板９に酸
化スズ等の透明導電膜９ａを吹付け法により被着
する工程と、次に透明導電膜の形成したガラス平
面板９の周縁に粘着性を有するガラスセメント１
０を厚膜印刷し、そこに側面板１１を接着立設
し、排気管もガラスセメントで側面板１１に配設
する。その次に側面板の端部１３にガラスセメン
ト１０を被着させた後予備焼成する工程により上
蓋部Ｂが形成される。

電極構造体Ｃは、426合金のエツチングやプレ
ス等により電極支持枠体１４を形成する工程と、
電極支持枠体１４を炉に入れ酸化処理をし、表面
に酸化物層を形成させて、ガラスセメント１０と
のなじみを良くする工程と、電極支持枠体１４上
にメツシユ状の制御電極１５を溶接する工程と、
次に電極支持枠体１４の左右端部付近にアンカー
とサポートからなる陰極支持体１６を溶接して取
付ける工程と、この陰極支持体に、Ba、Sr、Ca
の炭酸塩を被着した線状陰極１７を張架配設する
工程と、さらにゲツター１８を配設して電極構造
体Ｃが形成される。

次に組立て工程は前述の陽極基板Ａ上に電極構
造体Ｃを内蔵させ上蓋部Ｂを封着するために、前
記Ａ、Ｂ、Ｃ部材を組立て上下から押圧する工程
である。次に封着工程は押圧した状態で封着炉内
に入れて第４図の温度曲線に示すように加熱封着
される。また封着炉にはバツチ式とインライン式
があるが、いずれの場合も給排気装置が装備され
ていて、封着炉内の雰囲気を変えることができる
構造である。まずバツチ式の場合について説明す
る。

加熱条件は、第４図に示すよに内蔵させた電極
構造体Ｃが著しい酸化を起こさない温度範囲であ
る約300〜350℃になるまで酸化性雰囲気中で加熱
されて予備焼成する。この予備焼成の工程でガラ
スセメント中のバインダーや各部材に付着した汚
染物質などを燃焼又は蒸発させる。又前述のよう
に各部材をあらかじめ予備焼成してあるときに
は、第４図鎖線に示すように温度を上昇させても
よい。

次に封着炉内の雰囲気を酸化性雰囲気から真空
または炭酸ガスに変更する。前記封着炉内の雰囲
気が真空雰囲気の場合は、酸化性雰囲気を排気し
て真空状態でガラスセメントが溶融始める温度ま
で保持して加熱昇温させる。するとガラスセメン
ト中に含まれている気体が排気された状態で、ガ
ラスセメントが溶け始める為に、ガラスセメント
に気体が非常に少ない。従つて次の封着工程にお
いて、溶融したガラスセメント中に気泡が無く、
ガラス性分の密度の高い封着部が形成されるの
で、接着強度が強く、スローリークの発生が起こ
らない封着状態となる。

又、封着炉内の雰囲気が炭酸ガス雰囲気の場合
は、加熱昇温度する前に酸化性雰囲気を排気して
真空状態にする。この時の炉内温度は300〜350℃
になつているので、ガラスセメント中の気体も放
出し易い状態である。したがつてある程度排気時
間を長くすることによりガラスセメント中の気体
が排気される。そして真空状態の炉内温度は約
300℃以下となるので、シール部品の寿命が長く
なる。次に加熱昇温するときには炭酸ガス雰囲気
とするのでそのままの雰囲気で次の封着工程に入
ることができる。したがつて、400〜450℃の高温
状態でのガス置換がなくなるので封着炉のガス置
換装置が簡単になり真空機器の寿命が長くなる。
このように、昇温工程では炉内雰囲気は、２種類
あるがいずれにしても加熱し炉内温度を400℃以
上好ましくはガラスセメントが融け始めるまで昇
温させる。昇温速度は蛍光表示管の大きさ、ガラ
ス板の厚さなどにより異なり２℃／分〜50℃／分
である。

次に炉内をほぼ大気圧の炭酸ガスの雰囲気と
し、温度を封着に適当な温度たとえば450〜550℃
に保ち所定時間（５〜30分間、温度条件によりき
まる）保持することによりガラスセメントが溶融
して封着される。

次に炉内温度をガラスセメントが固化する温度
（300〜380℃）以下になるまで徐冷する。このと
き雰囲気は炭酸ガスである。

徐冷工程の終つた蛍光表示管で排気管を有して
いるものは、封着炉から排気マシンに移し、排気
および陰極の分解活性化工程を行う。外囲器内の
真空度が所定以上に上つたところで、線状陰極に
通電することにより加熱し、バリウム、ストロン
チウム、カルシウムの炭酸塩（Ba、Sr、Ca）
CO₃を分解してバリウム、ストロンチウム、カル
シウムの酸化物の固溶体（Ba、Sr、Ca）Ｏと炭
酸ガスが発生する。炭酸ガスは、排気系により排
気されて陰極の分解活性化が終了する。

次に排気管を加熱溶融して外囲器を封止して密
封外囲器を形成し、外囲器内を真空に保持する。

封止された外囲器は、外囲器内の真空度を上げ
るためと、封止後発生するガスを吸着させるため
にあらかじめ配設してあつたゲツターを高周波加
熱により加熱蒸発させてゲツター膜を形成させ
る。

次にエージング工程により蛍光表示管をエージ
ング良好な電子放射および安定した発光特性を得
ることができる。

また前実施例の応用例として次の方法を説明す
る。

まず封着炉に入れ、大気中雰囲気での予備焼成
工程、真空中又は炭酸ガス雰囲気中で封着温度に
達するまでの昇温工程、さらに炭酸ガス雰囲気中
で封着温度で保持する封着工程と次の徐冷工程ま
では前実施例と同じであるが、本実施例は徐冷
後、炉に設けられた真空排気系により炉内を排気
して真空にすることにより炉内にある外囲器内も
真空状態にし、所定の真空度になつたら線状陰極
を点火して炭酸塩を分解活性化し、排気管を封止
するようにすれば、封着後陰極や蛍光体が大気に
さらされることがなくなるため、大気中の湿気な
どによる汚染を受けないのでさらに良好な特性の
蛍光表示管を得ることができる。

次にインライン式の炉の場合について説明す
る。

第５図はインライン式封着炉の構成を示す説明
図である。２１は予備焼成炉であり、２２は雰囲
気ガス置換室であり、２３は封着炉であり、２４
は徐冷室であり、２５は雰囲気ガス置換室であ
り、２６は搬送装置である。

被封着組立部材は、搬送装置２６上に載置さ
れ、所定のインターバルで順次送られ、予備焼成
炉２１を通過中に、大気中で300〜350℃にて予備
焼成された後、雰囲気ガス置換室２２に送り込ま
れ、ここで雰囲気を大気から炭酸ガスに置換され
る。さらに封着炉２３に送られて昇温され封着温
度に保持して封着が行われる。

封着が終ると、徐冷室２４に送られてガラスセ
メントの固化温度以下になるまで冷却される。し
かして雰囲気ガス置換室２５で炉内を大気雰囲気
に戻されて出口から放出されて封着は完了する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように表示管の製造方
法において、表示管を構成する複数のガラス部材
の結合部にガラスセメントを被着し、それを加熱
溶融させる封着工程が酸化性雰囲気中で予備焼成
する工程と、炭酸ガス又は真空中で加熱昇温する
工程と、炭酸ガス中で前記ガラスセメントを溶融
封着する工程と、冷却工程と、排気操作をし外囲
器内を真空状態にしながら陰極の分解活性化処理
をして酸化物固溶体を形成させる工程と、外囲器
の排気孔を塞ぐ封止工程とを有するので次に述べ
るような効果を有する。

(1) バリウム、ストロンチウム、カルシウムの炭
酸塩をタングステン芯線に被着した線状陰極が
封着時に低温分解して、各元素の酸化物の混合
体を作ることなく、炭酸塩のままで保ち、後述
の陰極の分解活性化工程においてシンターする
ことなく、バリウム、ストロンチウム、カルシ
ウムの酸化物の良好な固溶体を形成させること
ができ、エミツシヨン特性（電子放出特性）の
の優れた酸化物陰極を有する表示管を提供でき
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である蛍光表示管
の分解斜視図、第２図は、同実施例の断面図、第
３図は、本発明の製造方法を示す流れ図、第４図
は、封着炉の温度条件を示す温度曲線図、第５図
は、インライン式封着炉の構成を示す説明図であ
る。 Ａ……陽極基板、Ｂ……容器部、Ｃ……電極構
造体、Ｈ……外囲器、１０……低融点フリツトガ
ラスセメント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表示管の酸化物陰極を含む電極構造体を収容
   する偏平状外囲器が複数の部材で構成され、少な
   くともその一部がガラス部材であり、このガラス
   部材の結合部に低融点フリツトガラスセメントが
   被着され、この低融点フリツトガラスセメントを
   加熱溶融させて形成させる表示管の製造方法にお
   いて、前記低融点フリツトガラスセメントが被着
   された複数の部材を酸化性雰囲気中で予備焼成す
   る工程と、前記電極構造体を挟持した複数の部材
   を炭酸ガス又は真空雰囲気中で低融点フリツトガ
   ラスセメントが溶融始める温度まで短時間内に加
   熱昇温する工程と、前記電極構造体を挟持した複
   数の部材を炭酸ガス雰囲気中で低融点フリツトガ
   ラスセメントの溶融温度に保持して封着する工程
   と、少なくとも低融点フリツトガラスセメントが
   固化する温度まで炭酸ガス雰囲気で冷却した後、
   排気操作を行い、外囲器内を真空状態にして陰極
   の点火を行い、陰極に付着させている炭酸塩を分
   解して酸化物陰極を形成させる工程と、外囲器の
   排気孔を塞いで気密外囲器を形成させる工程とを
   有することを特徴とする表示管の製造方法。