(57)【要約】本発明は、ガス放電装置、特に放電ランプ又はプラズマディスプレイユニットの製造方法に関する。ガス状放電媒体を収容する放電容器への媒体の充填および容器の閉鎖を、過圧状態にある封入ガスにより洗浄される室内において行うことを特徴とする。このため、従来必要であった真空室が不要となり、不所望の残留ガスは洗浄に伴い排出できる。過圧は過小でも、過大でも不可であり、１０〜３００、特に５０〜１００ｈＰａの範囲に保つとよい。
2005529459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電装置の放電容器が封入ガスを充填されて封鎖されるようなガス放電装置、特に放電ランプ又はＰＤＰの製造方法において、
放電容器の充填および封鎖を、過圧状態にある封入ガスにより洗浄される室（１０）において行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
室（１０）が加熱可能であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
過圧が少なくとも１０ｈＰａであることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
洗浄のためにガス出口管（９）を使用することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
室（１０）を放電容器の封鎖後に水冷される冷却体との接触によって冷却することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
放電容器を充填前に且つ場合によっては加熱後に酸素を含む雰囲気で加熱することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
放電容器を充填前に且つ場合によっては酸素を含む雰囲気における加熱後に不活性ガスによって洗浄することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
放電容器に、光発生のために充填する放電ガスの他に、内部圧力の増大のための緩衝ガスを含む封入ガスを充填することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
放電容器に、光発生のために設けられる放電ガスの他に、放電ガスに関するペニング効果を有する希ガスを含む封入ガスを充填することことを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
光発生のために充填する放電ガスはＸｅであり、放電容器に、室温において６０〜３５０ｈＰａの範囲のＸｅ分圧を有するような分圧のＸｅを充填することを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
室（１０）に希ガス凍結分離装置又は希ガス緩衝装置を接続することを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
放電容器の封鎖後に希ガス流を止めることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
放電容器の封鎖後に低コストのガスに切り換えることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
光発生のために充填される放電ガスを含む封入ガスおよび場合によってその後に室（１０）に入れるべきガスを、その際に存在している放電容器温度に相当する温度をもって流入させることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
室（１０）が、少なくとも大部分において高々８ｍｍの壁厚を有することを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法。
【請求項１６】
放電容器を同一の室（１０）において加熱し、洗浄し、充填し、そして封鎖することを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の方法。
【請求項１７】
室（１０）は２つの室部分（２、３）の隔離によって開放可能であり、両室部分（２、３）間の接触面に真空通路（６）を介して押圧力を加えることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
ガス放電装置が誘電体バリア放電の放電ランプであることを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
ガス放電装置は、殆ど平面平行な２つの放電容器板を有する放電容器を備えた平面形放射器又はＰＤＰであることを特徴とする請求項１乃至１８の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス放電装置、特に放電ランプ又はプラズマディスプレイユニット（ＰＤＰ）の製造方法に関する。ガス放電装置は通常ガス状放電媒体を収容する放電容器を有する。それ故、ガス放電装置の製造方法は、必然的に放電容器へのこの封入ガスの充填および放電容器の封鎖のステップを含む。
【０００２】
以下の説明において、ガス放電装置、例えば放電ランプが封鎖後に少なくとも大部分完成しているということを出発点とする。それ故製造方法は、放電容器の封鎖に伴って既に少なくとも殆ど終了したものと見なされる。これは、殆ど完成した放電ランプが放電容器封鎖後に、例えばなおも電極を備えさせられ、反射膜をコーティングされ、或いは他の方法で後処理されることを排除するものではない。しかし、請求項の意味合いにおける製造方法は、放電容器の封鎖に伴って終了したものとみなす。
【０００３】
［従来の技術］
一般に、放電ランプ又はＰＤＰの放電容器は、放電容器の排気および封入ガスの充填を可能にする排気管又は他の接続部を備えている。これらの接続部は一般に融着により封鎖され、その後に突き出ている部分は折り取られるか、又は切り取られる。
【０００４】
本発明は、特に誘電体バリア放電用に設計されたガス放電装置に関し、特に所謂平面形放射器およびＰＤＰに関する。平面形放射器もＰＤＰも放電容器は平らであり、強度に比べてかなり大形に構成されていて、２つの殆ど平行平面の板を有する。これらの板は厳密な語義にて平らである必要はなく、むしろ構造化されていてもよい。平面形放射器は、特に液晶技術（ＬＣＤ）におけるディスプレイおよびモニタのバックライト用として関心を寄せられている。ＰＤＰはＬＣＤと違ってバックライトを必要としない。何故ならば、ガス放電による光発生に基づいて、自己発光するからである。ＰＤＰは最近において特にＴＶ装置に使用されている。
【０００５】
平面形放射器又はＰＤＰの技術分野から、放電容器を所謂真空炉において排気および封入する方法も知られている。真空炉は真空化可能で加熱可能な空間である。排気により、通常の排気管におけるように、完成した放電ランプの封入ガスをできる限り純粋に保つために、願わしくないガスおよび吸着物が遠ざけられる。
【０００６】
排気管による解決策および類似の処置は、放電容器の幾何学的構造の制限につながる。真空炉における方法は、真空炉に関する技術的費用のためにコストがかかり、更に比較的時間もかかる。
【０００７】
［発明の説明］
本発明の課題は、放電容器の封入と封鎖に関し改善したガス放電装置の製造方法、特に放電ランプおよびＰＤＰの製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明は、ガス放電装置の放電容器がガスの充填後封鎖されるガス放電装置、特に放電ランプ又はＰＤＰの製造方法において、放電容器の充填と封鎖を、過圧状態の封入ガスにより洗浄される室（１０）において行うことを特徴とする方法に関する。
【０００９】
本発明は、適切に構成された室で行う封入と封鎖のステップが、排気管又は類似の装置による解決策に比べて好ましいという認識に基づく。本発明は、比較的大量の放電容器ユニットを同時処理する可能性を提供する。更に排気管接続を通した排気および封入ステップと、排気管接続の封鎖に関して最適化される放電容器構造にとって境界条件が存在しない。その代わりに、放電容器構造において大幅に自由になり、封鎖のために互いに接続すべき放電容器部分の取り扱いとその他の封鎖に必要なステップを確保しさえすればよい。
【００１０】
他方で本発明者は、真空炉が装置費用に関しても、処理時間に関しても不必要な出費を意味するという前提から出発している。
【００１１】
その代わりに、本発明によれば、放電容器のための封入ガスが過圧の状態にある室が使用される。従って、室は真空化が可能である必要はない。その代わりに願わしくない残留ガスは室の洗浄によって遠ざけられる。炉の高真空密封および真空化ステップの省略により、製造方法が著しく低コストとなり且つ時間短縮される。
【００１２】
更に、室の熱的慣性および特に室壁を減らし、室壁を厚くならないように実施するとよい。これは、本発明による過圧を過大にしないことで達成できる。確かに本発明はこの過圧が例えば１Ｐａ迄になる実施形態も含む。しかし３００ｈＰａ、より好ましくは１００ｈＰａを上回らないようにするのが望ましい。
【００１３】
従って、室壁は、大きな平面部分において高々８ｍｍ、好ましくは高々６ｍｍ、そして最適な場合高々４ｍｍの厚みである。この場合に、勿論輪郭構造が生じてもよい。
【００１４】
過圧についての好ましい下限は１０ｈＰａ、より好ましくは５０ｈＰａである。
【００１５】
更に本発明は、既に述べたように、室を封入ガスで洗浄することを含む。この洗浄は、室の簡単な構成によりそうでなくても存在する不気密性或いは意図的に設けられた開口が過圧により相応の雰囲気ガスの流出を許し、そして過圧の維持のために雰囲気ガスが室に流入することで行なわれる。代りに、本来のガス流出管を使用してもよい。しかしガス流出管を使用する場合にも、過圧が場合によっては起こり得る不気密性又は漏れ口からの流出を招くという事実は本発明の主たる利点である。過圧においてそうでなくても好都合な雰囲気ガスの洗浄作用の他に、室内の汚染物質、例えば放電容器部分から出たガスの排出に伴い、開口を通した室への汚染物質の侵入が阻止される。その結果コストを上昇させ且つ例えば室の開閉の面倒をもたらす高価なシールが不要になる。
【００１６】
室は加熱可能であることが好ましく、従って、これは一般的な意味では炉である。加熱によって、吸着物や、放電容器の特定の構成要素に含まれる汚染物が追放され、以下に更に詳しく説明するように、他の処理ステップが開始される。特に放電容器の封鎖のために加熱が必要である。室は全体が加熱可能であることが好ましい。
【００１７】
通例のように技術的な問題又は相当な時間とコストをもたらす耐熱性シールへの要求もなくなる。例えば簡単なシール面の間における平らな接触は満足できる密閉性にとって既に十分である。何故なら、残る漏れ口は室の内部過圧により問題とならないからである。しかし、室は、本発明の枠内において、本来の意味で炉であってよく、従って漏れ口のみならず本来の出口を通して室内雰囲気の流出を可能にしてもよい。このような出口は特にガス出口管であってもよいことが確認された。
【００１８】
処理時間の短縮のためには、室を速やかに加熱できるだけでなく、速やかに冷却できることが望ましい。このため、室の熱慣性を低減するように努める。更に室は強制冷却することもできる。特に、本来の室自体を通しての冷却媒体の通流をなくすべく、冷却体を室と接触させることが好ましい。冷却体は、例えば水冷するとよい。冷却体自体が室の高い処理温度に加熱されないことから、水冷却に問題はない。室への平らな接触によって、冷却体は室を迅速かつ簡単に冷却することができる。
【００１９】
所謂ガラスろう、蛍光体層或いは反射層中の結合剤の如き有機質の汚染物を追い出すべく、充填前に酸素を含む雰囲気、例えば空気中で放電容器を加熱するとよい。この雰囲気は、追い出された汚染物を搬出すべく、持続的な流れの中に保つのが望ましい。
【００２０】
更に、放電容器は封入前に且つ場合によっては酸素を含む雰囲気の中での加熱後に不活性ガスにより洗浄するとよい。更に、混合ガスが充填時に、本来の放電ガス、即ち放電時に光放出を行うガス（それは混合放電ガスであってもよい）の他に、他のガス、特に希ガスを含むとよい。放電ガスはＸｅであることが好ましい。添加される希ガスは、例えばＮｅおよび／又はＨｅであるとよい。特に放電ガスの他に、放電ガスに関してペニング効果を示す、即ち特別の励起を介して放電容器の電離を促進する他のガスが存在するとよい。これはＸｅの場合にＮｅが当てはまる。更に、予め与えられ、達成しよう努められる放電ガスおよび場合によってはペニングガスの分圧において、充填時および完成した冷却された放電ランプにおいて、所望の全圧を得るのに役立つ緩衝ガスが添加されるとよい。この場合に、充填時における分圧および全圧は、放電ランプの想定される点灯温度において達成しようと努められる値が達成されるように調整せねばならない。放電ガスＸｅについては、特に室温で６０〜３５０ｈＰａ、好ましくは７０〜２１０ｈＰａ、特に好適には８０〜１６０ｈＰａにするとよい。
【００２１】
更に、希ガスを含む封入ガスの充填のために使用される室において、高価な希ガスの一部を再利用可能とすべく、少なくとも希ガス凍結分離ユニットおよび／又は希ガス緩衝装置をガス出口管近傍に接続するとよい。希ガス凍結分離ユニットが非常に大型になるのを防ぎ或いはこのような凍結分離ユニットがない場合に希ガスの消費を制限するために、放電容器の封鎖直後に希ガス流を止める。この際に低コストの雰囲気ガス又はガス流に切り換える。これは、特に空気である。
【００２２】
全体として機械的応力を最小化し、できるだけ一様な温度分布を得、かつ正確な温度制御を行うために、室に流入するガスは、この時点で放電容器内とほぼ同一の温度を有するべきである。これは、温度の偏差が、実際の放電容器温度に応じて、できる限り＋／−１００Ｋ、特に＋／−５０Ｋよりも大きくないことを意味する。
【００２３】
特にこの場合、室の温度に加熱したガス入口管上の比較的長い区間を介してガスを案内するのがよい。ガス入口管は、例えば室の肉厚部分に孔あけ又は切削され、延長のため相応の形状、例えば蛇行形状を有するとよい。
【００２４】
本発明においては、同一の室内で、放電容器の加熱、洗浄、充填および封鎖のために必要な方法ステップを行える特に簡単な実施形態が好ましい。これは、どうしても一度は搬送装置を含まねばならないという訳ではない。搬送装置は連続的駆動ではなくて、バッチ式に積み上げおよび積み下ろしを行える。
【００２５】
従ってこのような室の場合、真空炉と同じく、室内部を処理後に空にすべく、室部分を互いに分離する必要がある。この場合に閉じられた状態の室において互いに接触する室部分の範囲は真空通路を備え、真空通路を介してこれらの接触面が室の開放および封鎖の際に吸引可能とされる。この吸引は、一番目には室内部から汚染物を排出するのに役立ち（集塵機に相当）、二番目にはそれによって一方の室部分を他方の室部分に押しつけることができ、三番目にはそれによって効果的なシール作用が得られる。即ち、真空通路は、外側から侵入する汚染物を室内部に達する前に排出する。他方では、真空通路は室内部において過圧の下に存在するガスの逆流を強め、汚染物の侵入を更に妨げる。真空通路は、このために同様に希ガス回収装置又は希ガス凍結分離装置に接続できる。
【００２６】
［図面の簡単な説明］
以下、添付図面を参照しながら実施例を詳細に説明する。この場合に開示された個別の特徴事項は、他の組み合わせにおいても本発明の本質であり得る。
【００２７】
［発明の有利な実施例］
図１は本発明による設備を断面図で示す。図示の設備１は略平面状をなし、製造すべき平面形放射の放電ランプ又はＰＤＰの平面の方向に対応している。製造すべき平面形放射の放電ランプ又はＰＤＰは、金属ブロック２の内部空間１０に配置される。製造すべき平面形放射の放電ランプ又はＰＤＰは図示しないが、例えば誘電体バリア放電用に設計した公知の平面形放射器であり、放電容器は主にカバー板とベース板からなり、これら板は縁部で互いに接続されている。放電容器の内部又は表面に電極が配設され、これら電極は、少なくとも部分的に誘電体により放電ランプの放電空間から分離されている。構造の詳細は、同一出願人による次の先願、即ち米国特許出願公開第２００２／１６３３１１号および同第２００２／１６３２９６号明細書に開示されている。この関連で重要なのは、放電容器が製造中に放電媒体としての封入ガスを充填され、次いで封鎖される点である。
【００２８】
このために、放電ランプは個別に又は少数ずつ図１の設備１内の室１０に運ばれる。その際室１０の上の平らな金属カバー３がはずされる。各放電ランプのベース板とカバー板の間に、両板間に十分な距離を与えるべくＳＦ６ガラス片が間挿されているので、各放電容器における放電空間は室１０と連通する。
【００２９】
次に金属カバー３が載せられ、室１０が外部に対し閉じられる。カバー３にむけて開いた、断面で示す真空通路６を介して、カバー３が吸引されてしっかりと金属ブロック２の上に保持される。
【００３０】
室１０の下側の金属ブロック２の下部は、３．５ｍｍの厚みを有する比較的薄い金属壁１１である。図１では後で更に説明する加熱装置を明らかにするために若干厚く描いている。金属カバー３は約２ｍｍの厚みを有する。このため室１０は、薄壁状の設備部分から外面の大部分にわたり仕切られている。
【００３１】
金属ブロック２は全体的に、室１０の下の薄壁１１の範囲においても、断面で示す電気ヒータ４で加熱可能であり、薄壁の範囲には僅かの熱慣性しか生じない。カバー３も略示したヒータ８で加熱可能である。
【００３２】
更に、室１０にはガス管５および入口Ｅを介してガスが導入可能であり、このガスは室１０を貫流して管９および出口Ａから流出する。従って、室１０は管５と９により洗浄可能である。両管は、各々金属ブロック２内で、夫々二重断面により管５および９の断面により示すように蛇行しているので、金属ブロック内における管長は長くなり、ガスが予め加熱されて室１０に流入し、管９内の或る流動抵抗に抗して室から抜け出る。この流動抵抗は、管９の適切に求められた断面積又は意図的に設けられた障害物（絞り弁）によって発生可能である。従って、洗浄時に室１０に動圧が生ずる。
【００３３】
出口Ａは、封入ガスとして用いる希ガスを回収可能なように、希ガス凍結分離装置に接続されている。
【００３４】
要約すれば、室を加熱し、まず酸素を含む雰囲気、即ち乾燥した空気で洗浄し、次いで不活性ガス、即ちアルゴンを流して洗浄し、最後に２５０ｈＰａの過圧下でＨｅ、ＮｅおよびＸｅからなる混合ガスで洗浄する。Ｎｅはペニングガスおよび緩衝ガスとして、そしてＨｅは緩衝ガスとしてのみ役立つ。このとき室１０の温度が約５００℃迄上昇する故、前述のＳＦ６部分が軟化し、それにより支えられたカバー板が沈下し、ベース板の上に載る。そこには予めガラスろう（例えば製造元FerroのＴｙｐ１０００４５）が用意されていて、該ろうがこの温度で軟化し、その結果放電容器の両板間の気密な接着が生じる。
【００３５】
その後希ガス流を止め、冷却のために乾いた空気に切り換える。
【００３６】
冷却を加速するために、図示しない水冷型の冷却ブロックを、金属ブロック２を熱伝導によって急冷すべく、金属ブロック２に接触させる。金属ブロック２の平らな幾何学的構造と、特に壁１１およびカバーの３の薄壁特性とにより、室１０内の温度が比較的に速やかに下降する。従って、室１０における放電ランプ、又はその中にある多数の放電ランプを速やかに取り出すことができる。従って、生産はバッチ式に行われる。
【００３７】
カバー３が室１０の上に載せられている間、カバー３は真空通路６における真空に対抗する室１０の過圧により保持されるが、もし不十分なら、更に機械的な締め付け又は錘による押さえ付けによって固定するとよい。室１０における過圧は、カバー３と金属ブロック２との間の完全に気密ではない接触面を通した室１０から真空通路６へ迄の雰囲気ガスの持続的な僅かな流出をもたらす。同時に真空通路６は外側から侵入する汚染物を吸引するので、これら汚染物は室１０に達しない。一方における室１０での洗浄経過からの組み合わせと、他方における汚染物の外側に向けての追い出しとが、室１０における所望のガス純度の迅速且つ徹底的な形成を保証する。従って、真空通路６は閉鎖手段、シール手段および不純化阻止手段をなす。
【００３８】
室容積および装入毎の製造のためにいずれにせよある程度のガス消費が存在するために、カバー３と金属ブロック２との間におけるシール面に沿ったガス流出による損失は重要でない。更に、経済的に有意義であるならば、この範囲も吸引して希ガス排出ユニットに接続してもよい。
【００３９】
室１０は、例えば（４２．７ｃｍ×３２ｃｍの）２１”ランプを収容できる。この際室１０は約５０ｃｍ×４０ｃｍ×５ｃｍの内部寸法を有する。真空通路６は、例えば幅１０ｍｍ、深さ４ｍｍであるとよい。
【００４０】
以上の実施例においては、本発明を平面形放射器を基に詳しく説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の有利な作用は他の形式の放電ランプにおいても得られ、特にＰＤＰにおいても得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】放電装置を製造するための装置の概略断面図
【図２】図１からの装置の概略平面図
【符号の説明】
【００４２】
１  設備、２  金属ブロック、３  金属カバー、４  ヒータ、５  ガス管、６  真空通路、８  ヒータ、９  ガス管、１０  室、１１  金属壁、Ａ  出口、Ｅ  入口
【図１】
2005529459.tif 000003
【図２】
2005529459.tif 000004
【国際調査報告】
2005529459.tif 000005
2005529459.tif 000006
2005529459.tif 000007
2005529459.tif 000008