(57)【要約】【課題】グリッド電極を適切に固定することができる蛍光表示管の製造方法および蛍光表示管を提供する。【解決手段】グリッド電極１１をあらかじめ形成した溶接材料からなる溶着材１２上に溶接できるので、固定信頼性やパターン設計自由度、性能、コストを損ねることなくメッシュ状のグリッド電極１１を溶接法で固定することができる。【選択図】  図１
2008041518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板内面に少なくとも配線層、絶縁層、アノード電極層、蛍光体層を順次形成する工程と、
前記基板上に前記蛍光体層と離間してメッシュ状グリッド電極を配設する工程と、
前記グリッド電極上方にフィラメントカソード電極を架設する工程と、
前記基板と対向配置され少なくとも一部が透過性を有するフロントガラスを有し、少なくとも前記基板の内面、前記グリッド電極および前記フィラメントカソード電極を収容する真空容器を真空封止する工程とを有する蛍光表示管の製造方法であって、
前記グリッド電極を配設する工程は、
溶接材料からなる溶着材を前記基板上のグリッド電極の両端固定部に接着固定する工程と、
前記グリッド電極の両端を前記基板上に形成された溶着材上に溶接固定する工程と
を備えることを特徴とする蛍光表示管の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光表示管の製造方法において、
前記グリッド電極を配設する工程は、
前記グリッド電極の温度が、前記基板より高い状態とする工程と、
前記基板より温度が高い状態の前記グリッド電極の両端を前記基板上に形成された溶着材上に溶接固定する工程とをさらに備えることを特徴とする請求項１の蛍光表示管の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の蛍光表示管の製造方法において、
前記溶着材およびグリッド電極は、前記両端固定部で互いに嵌合する突起部または溝を備える
こと特徴とする蛍光表示管
【請求項４】
請求項３記載の蛍光表示管の製造方法において、
前記グリッド電極を配設する工程は、
前記固定部に勘合した突起部を溶かして潰す工程
をさらに備えることを特徴とする蛍光表示管の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の蛍光表示管の製造方法において、
前記溶着材は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅのうち少なくとも何れか一つを含む合金から構成されることを特徴とする蛍光表示管の製造方法。
【請求項６】
請求項１，２，４のうち何れか１項に記載の蛍光表示管の製造方法において、
前記溶接固定する工程は、レーザ溶接により前記グリッド電極を固定する
ことを特徴とする蛍光表示管の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする蛍光表示管。
【請求項８】
内面に少なくとも配線層、絶縁層、アノード電極層、蛍光体層が形成されたガラス基板と、
前記蛍光体層上の空間を介して上方に設けられたメッシュ状グリッド電極と、
該制御電極の上方に設けられたフィラメントカソード電極と、
前記ガラス基板内面と前記電極を高真空状態に保つ為の外囲器と、
前記電極を真空管外に引き出す引き出し電極を有し、請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法によって製造される蛍光表示管において、
前記グリッド電極は、熱膨張率が室温から４００℃までの領域にわたって前記ガラス基板の熱膨張率より小さい材料からなる
ことを特徴とする蛍光表示管。
【請求項９】
請求項８記載の蛍光表示管において、
前記グリッド電極は、Ｆｅを５０％以上含む合金から構成される
ことを特徴とする蛍光表示管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光表示管の製造方法および蛍光表示管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７、図８に従来の蛍光表示管を示す。同図において、蛍光表示管１００は、ガラスからなる基板１１１と、少なくとも一部が透過性を有するフロントガラス１１２およびスペーサガラス１１３をフリットガラス１１４で接着してなる外囲器１０１から構成され、基板１１１と外囲器１０１とフリットガラス１１５で接着することで蛍光表示管としての真空容器が構成される。外囲器１０１内部の基板１１１上には、所定のパターンに形成されたアルミニウム等からなる配線１１６と、この配線１１６が形成された基板１１１上に形成された絶縁層１１７と、配線１１６の所定の位置に形成され表面に蛍光体１２１ａが付着した陽極１１８とを備えた表示部（アノード電極）１２１と、この表示部１２１上方に表示部１２１を覆うように互いに略平行に垂設された複数のグリッド電極１２２と、このグリッド電極１２２上方にグリッド電極１２２の長手方向と直交する方向に配設された複数のフィラメントカソード１２３とが少なくとも収容される。
【０００３】
ここで、グリッド電極１２２は、略矩形の平面メッシュ形状を有する。また、図８に示すように、両端部１２２ａから垂設された両支持部１２２ｂによりメッシュ部１２２ｃが基板１１１と略並行になるよう吊設された略凸字状の断面形状を有する。このようなグリッド電極１２２は、以下に示すような方法で基板１１１上に配設される。
【０００４】
まず、蛍光体１２１ａが形成された基板１１１上の所定の位置に、印刷法やディスペンサー法により導電ペースト１３０を塗布する。ここで、導電ペースト１３０は、グリッド電極を外部に引き出すために設けられたアルミニウム配線の一部をなすグリッド接続電極パッド部１１６ｂに塗布される。次に、固定枠により所定の箇所を連結支持され、蛍光体１２１ａと一定のギャップを形成できるように金型で成型した複数のグリッド電極１２２を用意し、各グリッド電極１２２の一方の端部１２２ａを導電ペースト１３０に埋設させ、グリッド電極１２２を基板１１１上に仮固定する。次に、グリッド電極１２２の他方の端部１２２ａを含むように基板１１１上にフリットガラスペースト１３１を塗布し、各ペースト中の溶媒を揮発させた後、複数のグリッド電極１２２を固定枠から切断、分離する。次に、グリッド電極１２２が仮固定された基板１１１を、４６０〜５００度で焼成する。これにより、導電ペーストおよびフリットガラスペーストが焼成され、グリッド電極１２２が基板１１１上に固定される。
【０００５】
このような一般的なグリッド電極の固定方法に対して、特許文献１〜３には、ワイヤー状のグリッド電極で構成される蛍光表示管において、ワイヤー状のグリッド電極を超音波溶接法によって基板の薄膜電極に直接固定しようとする方法が提案されている。この方法によれば、製造コストを抑えることができる。また、ガス放出性の高いペースト材料を使用しなくてもよい。
【０００６】
一方、これらの蛍光表示管１００において、フィラメントカソード１２３は、通電加熱することによって熱電子を放出する。グリッド電極１２２はフィラメントカソード１２３から電子を引き出すための制御を行う。フィラメントカソード１２３から引き出された熱電子は、グリッド電極１２２およびアノード電極１２１に印加された正電圧に応じて加速され、グリッド電極１２２を通過し、表示部１２１により加速され、表示部１２１の陽極１１８上に塗布された蛍光体１２１ａに衝突する。この蛍光体１２１ａへの衝突によって発光が起こる。
【０００７】
このような蛍光表示管１００の駆動時において、フィラメントカソード１２３から放射される熱電子の大部分は、グリッド電極１２２の開口部を通過して蛍光体１２１ａに到達するが、熱電子の一部は、グリッド電極１２２を通過せず、グリッド電極１２２に衝突し、発熱の原因となる。これにより、グリッド電極１２２が熱膨張して変形すると、例えば、図８に示すように、上方または下方に変形し、フィラメントカソード１２３またはアノード電極１２１と接触して電気的短絡による電極破壊が生じたり、アノードに到達する電流量が変化して輝度変動が生じるなど、不具合が発生する恐れがある。
【０００８】
このような不具合の解決方法としては、グリッド電極１２２に基板より熱膨張の大きな素材を使い、例えばグリッド電極１２２の両端にフリットガラスを塗布することによって駆動時にグリッド電極１２２が温度上昇する領域でより強いテンションがかかった状態にするなど、焼成炉中で基板１１１よりも伸びた状態で固定すること、基板側にダンパーを備えて蛍光面側への接触を防止することなどが挙げられる。グリッドにテンションをかけて固定することは、特許文献４に記載されているように、グリッド電極１２２の接着固定に使用するフリットガラス１３１の軟化点以上の温度領域で、基板ガラスよりも熱膨張の大きな金属材料を使用することで実現することができる。グリッド電極１２２は、フリットガラス１３１が焼成炉中で固化する温度で基板よりも十分伸びた状態で固定された後、冷却する仮定ではグリッド電極１２２が収縮するので、蛍光表示管の駆動時の温度領域（室温〜２５０℃）では適度なテンションが発生した状態となる。これにより、熱電子によってグリッド電極１２２が膨張しても、この膨張がグリッド電極１２２にかけられたテンションによって吸収されるので、グリッド電極１２２が弛むのを防ぐことが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２４５９２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０５２１号公報
【特許文献３】特開２００２−３４３２８５号公報
【特許文献４】特開平５−１４４３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の蛍光表示管では、グリッド電極を適切に固定することができなかった。
【００１１】
例えば、特許文献１，２では、円柱状のグリッド支持部材やダンパーなどの部材および線状グリッドの固定に必要な金属片と超音波ウェッジツールなど多くの部材を用いるために多くの固定スペースが必要である、線状材の取り扱いが困難である、直線を保持した状態で高精細な間隔で多数本のグリッドを固定することが困難である、グリッドの固定強度が不十分である、グリッドにテンションをかけられない等の問題があり、表示パターンの高密度化や高精細化およびコストダウンの実現が困難であった。
【００１２】
また、特許文献３では、グリッド材料そのものは低コストであるものの、多数本のワイヤーを溶接固定するために工数が増加し、グリッド溶接用の薄膜電極や薄膜絶縁層を基板上に形成する工程とエッチング等によるパターニング工程が必要になるため、高コストとなる。また、アノード−グリッド間の距離は、ワイヤーの線径で決定できるが、ワイヤーの線径が蛍光体の面積や表示ピッチなどを制約するため、表示パターンの高精細化や高輝度化を実現するための電極間距離設計が困難である。
【００１３】
また、特許文献４では、グリッド電極１２２に強いテンションをかけようとする場合、グリッド電極１２２の両端部にフリットガラスを塗布する必要があるため、工数が増え、コストが増加する。また、フリットガラス１３１をグリッド電極１２２の両端部に塗布する際、一端の下地には導電ペースト１３０が塗布されており、上からフリットガラスペースト１３１を積層塗布すると、下地の導電ペーストが溶け出し、隣接する隣のグリッドと電気的に短絡して製品不良となりやすい。特に、グリッド接続ピッチの小さな高精細品種では、このような方法では、グリッド間の電気的短絡が多発して製造することが困難であった。さらに、これらの問題を解決するためには、予め導電ペーストを焼成しておくという工程が必要となるので、さらにコストダウンが困難となる。
【００１４】
さらに、フリットガラス１３１をグリッド電極１２２の両端に塗布しなくても、ガラス基板より熱膨張率が大きな材料をグリッド電極に用いれば、片側に塗布するフリットガラスだけでもある程度のテンションをかけることができるが、その熱膨張率が大きい材料は、焼成過程においてグリッド電極が弛んで蛍光体と接触する恐れがある。この結果、グリッドに蛍光体が付着して、漏れ発光が発生する場合があった。また、ＳＵＳ３０４のような熱膨張率が非常に大きい材料を用いると、強いテンションが固定部にかかるので、固定部のフリットガラスや導電ペースト１３０がひび割れを起こすことがある。これにより、ひび割れ部分が脱落して表示部に載ると発光表示を阻害し表示不良を起こすなどの不具合が生じることがあった。また、ひび割れの発生した導電ペースト固定部に過度の応力がかかると、グリッド固着部がはがれて発光しなくなる場合もある。なお、ペースト材料を使用したグリッドの固定方法の場合、グリッドピッチの小さい高精細な蛍光表示管では、導電ペーストが隣のグリッド固定位置までダレて、電気的に短絡することがあった。
【００１５】
また、グリッド電極を構成する材料の熱膨張率が、蛍光表示管の駆動温度の範囲内で基板よりも十分小さい材料の場合は、上述したようなペースト材料と焼成工程による固定方法では、焼成工程でグリッド材料よりも基板の方がより膨張した状態でグリッド電極が固定されるので、グリッド電極が弛んだ状態で固定される。グリッド電極が弛んで固定されると、アノード、グリッド、カソードの電極間の間隔が所定の距離から変化し、所定の輝度を確保できなくなったり、振動して表示が揺れたり、電極間での接触が発生したりする。この結果、グリッド電極を接着固定するフリットガラスが固化する温度領域で、基板よりも熱膨張率が小さい材料はグリッドの材料として使用することができなかった。
【００１６】
このように、従来では、グリッド電極を適切に固定することができなかったので、製造コストが高くなる、不具合が発生する、信頼性を向上するための適切な材料を採用できない等の問題があった。
【００１７】
そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、グリッド電極を適切に固定することができる蛍光表示管の製造方法および蛍光表示管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述したような課題を解決するために、本発明にかかる蛍光表示管の製造方法は、ガラス基板内面に少なくとも配線層、絶縁層、アノード電極層、蛍光体層を順次形成する工程と、基板上に蛍光体層と離間してメッシュ状グリッド電極を配設する工程と、グリッド電極上方にフィラメントカソード電極を架設する工程と、基板と対向配置され少なくとも一部が透過性を有するフロントガラスを有し、少なくとも基板の内面、グリッド電極およびフィラメントカソード電極を収容する真空容器を真空封止する工程とを有する蛍光表示管の製造方法であって、グリッド電極を配設する工程は、溶接材料からなる溶着材を基板上のグリッド電極の両端固定部に接着固定する工程と、グリッド電極の両端を基板上に形成された溶着材上に溶接固定する工程とを備えることを特徴とする。
【００１９】
上記蛍光表示管の製造方法において、グリッド電極を配設する工程は、グリッド電極の温度が、基板より高い状態とする工程と、基板より温度が高い状態のグリッド電極の両端を基板上に形成された溶着材上に溶接固定する工程とをさらに備えるようにしてもよい。
【００２０】
また、上記蛍光表示管の製造方法において、溶着材およびグリッド電極は、両端固定部で互いに嵌合する突起部または溝を備えるようにしてもよい。ここで、グリッド電極を配設する工程は、固定部に勘合した突起部を溶かして潰す工程をさらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
また、上記蛍光表示管の製造方法において、溶着材は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅのうち少なくとも何れか一つを含む合金から構成されるようにしてもよい。
【００２２】
また、上記蛍光表示管の製造方法において、溶接固定する工程は、レーザ溶接によりグリッド電極を固定するようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る蛍光表示管は、上記製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る他の蛍光表示管は、内面に少なくとも配線層、絶縁層、アノード電極層、蛍光体層が形成されたガラス基板と、蛍光体層上の空間を介して上方に設けられたメッシュ状グリッド電極と、該制御電極の上方に設けられたフィラメントカソード電極と、ガラス基板内面と電極を高真空状態に保つための外囲器と、電極を真空管外に引き出す引き出し電極を有し、上記製造方法によって製造される蛍光表示管において、グリッド電極は、熱膨張率が室温から４００℃までの領域にわたってガラス基板の熱膨張率より小さい材料からなることを特徴とする。ここで、グリッド電極は、Ｆｅを５０％以上含む合金から構成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、メッシュ状のグリッド電極を予め溶接材料からなる溶着材を基板上に形成して溶接固定することにより、グリッド電極を適切に固定することができるので、製造コストや不具合の発生を低下させたり、信頼性を向上するための適切な材料を採用したりすることができる。また、溶接法によってグリッド電極を固定することができるので、従来のペースト材料による固定方法と比較して製造工程を減少させることができる。
【００２６】
また、グリッドを基板よりも高い温度の状態で基板上に固定することにより、例えば常温において、テンションがかかった状態で基板にグリッドが固定されるので、駆動時などにグリッドが加熱されて膨張しても、上記温度まではそのテンションによりグリッドの膨張が吸収されるので、グリッドが弛むのを防ぐことができる。また、焼成時など基板およびグリッドが高温に加熱されても、グリッドの熱膨張率が基板より低い材料の場合、基板の方がグリッドよりも膨張し、グリッドが弛むことを防ぐことができる。結果として、焼成炉中での蛍光面接触による漏れ発光不良の発生を防ぐことができる。
【００２７】
さらに、グリッド電極を接着固定するフリットガラスが固化する温度領域で、基板よりも熱膨張率が十分小さい材料を弛むことなく固定することができ、従来蛍光表示管のグリッド材として使用することができなかったインバー合金などの低膨張材を使用することができるようになる。これにより、蛍光表示管の駆動温度域において熱変形の起こりにくい高品質の蛍光表示管を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に示す各実施の形態にかかる蛍光表示管は、図７，図８を参照して説明した従来の蛍光表示管とグリッド電極およびこのグリッド電極の固定部分の構造が異なるものの、その他は同一である。したがって、以下に示す実施の形態において、従来の蛍光表示管と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し適宜その説明を省略する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
本実施の形態にかかる蛍光表示管１は、図７に示すように、ガラスからなる基板１１１と、少なくとも一部が透過性を有するフロントガラス１１２およびスペーサガラス１１３をフリットガラス１１４で接着してなる外囲器１０２から構成され、基板１１１と外囲器１０１とをフリットガラス１１５で接着することで蛍光表示管としての真空管容器が構成される。この外囲器１０１内部の基板１１１上には、所定パターンに形成されたアルミニウム等からなる配線（図示せず）と、この配線が形成された基板１１１上に形成された絶縁層（図示せず）と、配線の所定の領域にマトリックス状に形成され蛍光体（図示せず）が付着した陽極（図示せず）とを少なくとも備えた表示部１２１と、この表示部１２１上方に表示部１２１を覆うように互いに略平行に垂設された複数のメッシュ状グリッド電極１１と、このグリッド電極１１上方にグリッド電極１２２の長手方向と直交する方向に配設された複数のフィラメントカソード１２３とが少なくとも収容される。
【００３０】
図１，図２に示すように、グリッド電極１１は、略矩形の平面形状を有し、かつ、両端部１１ａから垂設された支持部１１ｂによりメッシュ状のメッシュ部１１ｃが基板１１１と略並行になるよう吊設された略凸字状の断面形状を有する。このようなグリッド電極１１は基板１１１上に形成された溶着材１２上に溶接される。グリッド電極１１１には、例えば、インバー合金（例えば３６．５Ｎｉ−６３．５Ｆｅ）、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金、４６Ｎｉ−Ｆｅ合金、スーパーインバー合金（例えば３１Ｎｉ−５Ｃｏ−０．１Ｍｎ−Ｆｅ）、５４Ｃｏ−９．５Ｃｒ−Ｆｅ合金、コバール合金（例えば２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ合金）など、基板１１１を構成するガラスよりも熱膨張率が低い金属が用いることができる。
【００３１】
図３に、インバー合金、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金および４６Ｎｉ−Ｆｅ合金を含むグリッド材料の熱膨張特性を示す。また、図３にはグリッドの固定に使用する一般的なフリットガラスの軟化点と結晶化温度および焼成炉のピーク温度を示してある。図３からわかるように、グリッドを固定するフリットガラスの軟化点付近、および、結晶化温度付近または焼成炉のピーク温度において、上記金属の熱膨張率は、ガラス基板の熱膨張率よりも低い値となっている。このように、本実施の形態においてグリッド電極１１には、基板１１１を構成するガラスよりも熱膨張率が低い金属が用いられる。なお、図３において、「インバー」，「４２」，「４６」，「glass」「４２６」「ＳＵＳ４３０」および「３０４」は、それぞれインバー合金，４２Ｎｉ−Ｆｅ合金，４６Ｎｉ−Ｆｅ合金，基板１１１を構成するソーダライムガラス、４２Ｎｉ−６Ｃｒ−Ｆｅ合金、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ３０４合金の熱膨張曲線を示す。
【００３２】
次に、本実施の形態にかかる蛍光表示管の製造方法について図１，図２を参照して説明する。本実施の形態では、グリッド材料にインバー合金を使用した場合を例に説明する。
【００３３】
まず、所定の形状に加工された基板１１１を用意し、蒸着法等により基板１１１上に所定のパターンを有するアルミニウム配線を形成し、スクリーン印刷等により絶縁層、陽極層を順次形成した後、陽極層上に蛍光体１２１ａを形成する。
【００３４】
次に、蛍光体１２１ａが付着したアノードが配設された基板１１１上のグリッド固定位置に、４２６合金からなる厚み５０μｍのチップ状の溶着材を接着固定する。具体的には、まず、溶着材を固定する位置に低融点ガラスを含む導電接着剤を塗布する。接着剤はディスペンサーまたは印刷法で必要最小限の量を塗布するので、隣接部にダレて短絡するようなことはなく、任意の位置に形成できる。溶着材は固定するグリッドの両端部に配置し、片側はアルミニウム配線１２１ｂと電気的に接続される。このため、溶着材を配線層と電気的接続、固定する側の接着剤は少なくとも導電性である必要がある。グリッドの固定位置はデザインに応じて基板上の任意の位置に配置でき、グリッドの大きさ，形状も任意のものが固定できる。溶着材は接着剤が形成されたグリッド固定位置に載置された後、オーブン乾燥し、最終的に焼成炉で焼成して基板上に固定される。この焼成段階で蛍光体１２１ａなどのアノードを形成する材料の焼成も同時に済ませることができる。また、溶着材を接着する導電ペーストは、従来のようにグリッドメッシュの固定部１１ａが埋まるように厚盛りする必要がなく、必要最小限に留められるので、隣接部へのダレ広がりがなく、電気的に短絡する恐れがなくなった。さらに、溶着材は平板チップ状で、下地面との密着性が高く、十分な接着面積で強固に接着する。
【００３５】
次に、グリッド電極１１を固定する。具体的には、まず、グリッド電極１１は、所定のギャップを持たせた凸形状に金型成型し、所定のグリッド移載装置のホルダー内に他のグリッド電極１１と一緒に積層収容された状態にある。
【００３６】
グリッド電極１１は、図１に示すように、レーザにより両端部１１ａが基板１１１上の溶着材に溶接固定される。レーザ溶接は非接触かつ非常に高速で空間移動して溶接処理できるので、溶接部分のスペース効率に優れ、溶接工程の短縮にとても有効である。溶接位置には先に接着固定した４２６合金からなる十分な厚みの溶着材が用意されているので、容易に信頼性よくインバー合金からなるグリッド材を溶接固定することができる。また、４２６合金とインバー合金は成分比率は異なるものの同じＮｉ，Ｆｅを含む合金であり、溶接時の相互のなじみがよい。ここで、グリッド電極１１は、マグネット吸着または真空吸着による移載装置により上記ホルダーから基板１１１上の溶接位置に移載される。
【００３７】
グリッド電極１１を基板１１１に溶接固定する際、固定されるグリッド電極１１は、治具に吸着された状態によりまっすぐに矯正された状態で固定されるので、アノード＝蛍光体１２１ａに対して所定のギャップを持った状態、略平行な状態で弛むことなく固定される。また固定点はグリッドの平面部を溶接固定できるので溶接点が安定している。さらにアノードとグリッド間のギャップは金型によって所定の高さに規定されているので、溶接によってギャップが変化することはない。グリッドの溶接部位は、ギャップ保持用のスペーサやダンパーなどのスペースを必要としないので、省スペースで溶接固定ができる。
【００３８】
グリッド電極１１が基板１１１上に溶接固定されると、アノード基板の製造工程としては完了する。従来ペースト材料を用いてグリッドを固定する場合、この基板１１１を焼成炉により４６０〜５００℃程度で焼成する必要があったが、本実施の形態によれば、この工程をなくして外囲器の封着工程に進めることができる。
【００３９】
まず外囲器の封着工程の前に、基板１１１上に固定されたグリッド電極１１の上方に、フィラメントカソード１２３を架設する。フィラメントカソード１２３が架設されると、基板１１１とフロントガラス１１２とをスペーサガラス１１３を介して対面させ、これらをフリットガラス１１４，１１５によって接着して、外囲器１０１と基板１１１が封着された真空容器が完成する。
【００４０】
外囲器の接着工程は、本来のグリッド固定炉とは雰囲気が異なるものの焼成する温度はグリッド固定用材料や蛍光体などの焼成時とほぼ同じである。ここで、グリッド材料としてガラス基板より熱膨張の小さなインバー合金を用いて固定されているため、炉の中ではほとんどの領域でガラス基板の方が熱膨張が大きいため、ガラス基板の方が伸びてグリッドには軽くテンションがかかった状態になり、炉の中でグリッドが弛むことはない。この結果、蛍光体にグリッドが接触して起こる漏れ発光等の不良発生を防止することができる。また、ＳＵＳ３０４からなるグリッドを固定する場合のように、過剰な応力が固定部にかかることがなく、導電ペーストやフリットガラスペーストも使用していないので、固定部分の導電ペーストやフリットガラスが割れたり、脱落することがなく、品質が安定する。
【００４１】
最後に、外囲器１０１内の真空排気を行い、外囲器１内部を１０-5Ｐａ程度の真空度に保持すると、図７に示すような蛍光表示管１が完成する。
【００４２】
次に、本実施の形態にかかる蛍光表示管１の動作例について説明する。まず、フィラメントカソード１２３に電圧を印加し、フィラメントカソード１２３が６００〜６５０度前後に加熱されると、フィラメントカソード１２３から熱電子が放射される。この放射された熱電子は、グリッド電極１１およびアノード電極１２１ａに正電圧が印加されている場合、印加された電圧に応じて加速され、グリッド電極１１のメッシュを通過して蛍光体１２１ａに衝突する。この蛍光体１２１ａへの衝突によって発光が起こる。一方、グリッド電極１１およびアノード電極１２１ａに０乃至は負電圧が印加されている場合、フィラメントカソード１２３から放射された熱電子は、アノードに到達せず、発光が起こらない。
【００４３】
このように動作する蛍光表示管１において、フィラメントカソード１２３から放射される熱電子は、グリッド電極１１のメッシュを通過する際、大部分はグリッド電極１１の開口部を通過して蛍光体１２１ａに到達するが、一部はグリッド電極１１を通過せず、グリッド電極１２２に衝突してしまう。このように熱電子が衝突すると、グリッド電極１１は加熱され、図４（ｄ）に示すように長手方向に膨張する。この際、図３に示すように、グリッド電極１１に用いられるインバー合金材料の熱膨張曲線は、蛍光表示管の駆動域において従来用いていたＳＵＳ３０４よりも小さいので、グリッド電極１１の変形量を小さくすることができる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、グリッド電極１１を予め形成した溶接材料からなる溶着材上に溶接できるので、固定信頼性やパターン設計自由度、性能、コストを損ねることなくメッシュ状のグリッド電極を溶接法で固定することができる。
【００４５】
また、複数回の焼成工程を経ずにグリッドを固定でき、過度のテンションもかかっていないので、工数を削減できるとともに、ペースト材料を使用することによるさまざまな問題をクリアすることができる。さらに、基板１１１よりも熱膨張率が低い材料からなるグリッド電極１１を基板１１１に弛むことなく溶接固定できることにより、その後の焼成工程では基板１１１が膨張してもグリッド電極１１にテンションがかかった状態が維持されるので、グリッド電極１１が弛んで蛍光体１２１ａと接触するなどの不具合が発生することを防ぐことができる。また、蛍光表示管１の駆動時にグリッド電極１１が加熱されて膨張しても、蛍光表示管の駆動域で熱膨張が小さく、グリッド電極１１の熱膨張曲線の傾きも小さいので、グリッド電極１１の変形量を小さくすることができ、弛みが緩和されるため、不具合の発生を防ぐことができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態とグリッド材料を基板に移載する工程が異なるものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態において、グリッド電極１１には、例えば、インバー合金（例えば３６．５Ｎｉ−Ｆｅ）、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金、４６Ｎｉ−Ｆｅ合金、スーパーインバー合金（例えば３１Ｎｉ−５Ｃｏ−０．１Ｍｎ−Ｆｅ）、５４Ｃｏ−９．５Ｃｒ−Ｆｅ合金、コバール合金（例えば２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ）など、基板１１１を構成するガラスよりも熱膨張率が低い金属の他に従来から使用されているＳＵＳ４３０や４２６ａｌｌｏｙなど、ガラス基板の熱膨張率とほぼ同じ既存材料も用いることができる。これは、以下で述べるようにグリッドの固定後にテンションがかかった状態にできるため実現できるもので、安価な既存材を選定できることによって、要求特性に応じて低コストの蛍光表示管を実現できる。以下においては、ＳＵＳ４３０を使用した場合を例に説明する。
【００４８】
溶着材を固定する工程までは、上述した第１の実施の形態と同様である。したがって、グリッド電極１１を固定する工程から説明する。
【００４９】
具体的には、まず、グリッド電極１１は、所定のギャップを持たせた凸形状に金型成型し、電熱ヒーターや赤外線ランプなどにより５０〜２５０℃程度に加熱しておく。ここで、グリッド電極１１は、電熱ヒーターや赤外線ランプが配設されたホルダー内に他のグリッド電極１１と一緒に積層収容された状態で加熱される。
【００５０】
一方、基板１１１は、０℃程度に冷却された状態または常温の状態にあり、加熱されたグリッド電極１１は、その基板１１１上に載置された後、図１に示すように、レーザ溶接法により両端部１１ａが基板１１１上の所定の位置で基板１１１と固定される。レーザ溶接は非接触かつ非常に高速で空間移動して溶接処理できるので、溶接部分のスペース効率に優れ、溶接工程の短縮にとても有効である。溶接位置には先に接着固定した４２６合金からなる十分な厚みの溶着材が用意されているので、容易にＳＵＳ４３０からなるグリッド材を溶接固定することができる。また、４２６合金とＳＵＳ４３０は成分比率が異なるものの同じＮｉ，Ｆｅを含む合金であり、溶接時の相互のなじみがよい。ここで、グリッド電極１１は、マグネット吸着による移載装置により上記ホルダーから基板１１１上に移載される。なお、グリッド電極の移載方式としては他に真空吸着など公知の技術を用いることもできる。
【００５１】
グリッド電極１１を基板１１１に固定した後、グリッド電極１１および基板１１１が常温の状態となると、基板１１１上に固定されたグリッド電極１１は、加熱された状態から常温まで冷却される際に長手方向に収縮するので、図４（ｂ）に示すように、テンションがかかった状態となる。予め冷却した基板１１１にグリッド電極１１を固定した場合には、図４（ｂ，ｃ）に示すように、グリッド電極１１および基板１１１が常温の状態となると、グリッド電極１１は室温まで冷却される際に長手方向に収縮し（図４ｂ）、基板１１１は室温まで暖められる際に膨張する（図４ｃ）ので、グリッド電極１１は、常温の状態の基板１１１に固定された場合よりもさらにテンションがかかった状態となる。
【００５２】
グリッド電極１１が基板１１１上に溶接固定されると、アノード基板の製造工程としては完了する。従来ペースト材料を用いてグリッドを固定する場合、この基板１１１を焼成炉により４６０〜５００℃程度で焼成する必要があったが、本実施の形態によれば、この工程をなくして外囲器の封着工程に進めることができる。
【００５３】
外囲器の封着工程の前に、基板１１１上に固定されたグリッド電極１１の上方に、フィラメントカソード１２３を架設する。フィラメントカソード１２３が架設されると、基板１１１とフロントガラス１１２とをスペーサガラス１１３を介して対面させ、これらをフリットガラス１１４，１１５によって接着して、外囲器１０１と基板１１１が封着された真空容器が完成する。
【００５４】
外囲器の接着工程は、本来のグリッド固定炉とは雰囲気が異なるものの焼成する温度はグリッド固定用材料や蛍光体などの焼成時とほぼ同じである。ここで、グリッド材料はガラス基板より熱膨張のやや大きなＳＵＳ４３０を用いて固定されているが、予めグリッド材料の方が収縮してテンションの発生した状態で固定されているため、炉の中でグリッドが基板より膨張しても、所定の収縮量が吸収されるまではグリッドが伸びても変形することはない。この場合変形が始まる温度は、溶接固定時に基板とグリッドにかかっていた温度差に室温を加えた温度である。なお、ＳＵＳ４３０の場合、温度上昇によって所定の収縮量が吸収され、膨張、変形に転じたとしても、基板に対する熱膨張差が小さいため、グリッドが蛍光体に接触するほど変形することはない。最後に、外囲器１０１内の真空排気を行い、外囲器１内部を１０-5Ｐａ台の真空度に保持すると、図６に示すような蛍光表示管１が完成する。
【００５５】
次に、本実施の形態にかかる蛍光表示管１の動作例について説明する。まず、フィラメントカソード１２３に電圧を印加し、フィラメントカソード１２３が６００〜６５０度前後に加熱されると、フィラメントカソード１２３から熱電子が放射される。この放射された熱電子は、グリッド電極１１およびアノード電極１２１ａに正電圧が印加されている場合、グリッド電極１１により加速され、グリッド電極１１のメッシュを通過して蛍光体１２１ａに衝突する。この蛍光体１２１ａへの衝突によって発光が起こる。一方、グリッド電極１１およびアノード電極１２１ａに０乃至は負電圧が印加されている場合、フィラメントカソード１２３から放射された熱電子は、アノードに到達せず、発光が起こらない。
【００５６】
このように動作する蛍光表示管１において、フィラメントカソード１２３から放射される熱電子は、グリッド電極１１のメッシュを通過する際、大部分はグリッド電極１１の開口を通過して蛍光体１２１ａに到達するが、一部はグリッド電極１１を通過せず、グリッド電極１２２に衝突してしまう。このように熱電子が衝突すると、グリッド電極１１は加熱され、図４（ｄ）に示すように長手方向に膨張する。このとき、本実施の形態によれば、グリッド電極１１を基板１１１上に固定する際に加熱した温度までは、グリッド電極１１にかけられたテンションによって熱電子によるグリッド電極１１の膨張が吸収されるので、グリッド電極１１が弛むのを防ぐことができる。また、グリッド電極１１の温度が基板１１１上に固定する際に加熱した温度を超えても、図３に示すように、グリッド電極１１に用いられるＳＵＳ４３０の熱膨張曲線は、蛍光表示管の駆動域において従来用いていたＳＵＳ３０４よりも傾きが小さいので、図４（ｅ）に示すような、グリッド電極１１の変形を小さくすることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、一例としてＳＵＳ４３０を用いた場合について説明したが、インバー合金や４２Ｎｉ−Ｆｅ合金のような低熱膨張材を用いれば、さらに良好な特性が得られることは明白である。この場合、材料の選択は必要とする駆動条件やコストに応じて適切な材料が選定されることになる。
【００５８】
このように、本実施の形態によれば、グリッド電極１１を基板１１１に固定する際に、基板１１１よりも高い温度の状態でグリッド電極１１を基板１１１上に固定することにより、常温の状態においてグリッド電極１１に適度なテンションをかけることができる。この結果、蛍光表示管１の駆動時にグリッド電極１１が加熱されて膨張しても、基板１１１に固定したときにかけた温度差に応じて発生するグリッドの収縮量まではグリッド電極１１の膨張がテンションにより吸収されるので、グリッド電極１１が弛むのを防ぐことができる。基板１１１に固定したときの温度を超えても、グリッド電極１１の熱膨張曲線の傾きが小さいので、グリッド電極１１のグリッド電極１１の変形量を小さくすることができ、弛みが緩和されるため、不具合の発生を防ぐことができる。また、グリッドにテンションがかかっていることから、振動、衝撃に強く、ダンパーなどの衝撃保護材が不要となり、このような部材をつけるコストが削減できる。これらのことから、第２の実施の形態では第１の実施の形態よりも品質が高く、コストの抑えられた蛍光表示管を製造することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態においても、上述した第１の実施の形態の場合と同様、低熱膨張材料を使うことができる、溶接法によりフリットペーストを使わずに済むので工数を低減できる、導電ペーストの溶出によるリークが発生しないなどの効果を得ることができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、レーザ溶接方法によりグリッド電極１１を基板１１１に固定することにより、省スペースで溶接できることなど多くの問題を解決することができる。また、本実施の形態によれば、室温でグリッド電極１１を基板１１１に固定することできるので、例えば、半導体チップなど高温耐性に乏しい材料を基板１１１に搭載する際に品質、信頼性を向上することが可能となる。この場合、蛍光体１２１ａなどのペースト材料はすでに溶着材と共に焼成済なので、グリッド電極１１を固定し半導体チップを搭載した後は高温の焼成工程が外囲器の封着工程のみにできる。このことにより半導体チップを搭載した状態で基板１１１を焼成する工程を減らせるので、半導体チップが高温の影響を受けることを防ぐことが可能となる。
【００６１】
なお、第１，２の実施の形態において、溶着材１２の材料としては、４２６合金などの金属板の他に、高融点ろう付け材、各種導電性材料やフリットガラスを所定の形状に加工した焼結体などグリッド電極１１を基板１１１に溶接固定可能な固形材料を用いることができる。この場合、複数のグリッド電極の両端に配置する各々一対の溶着材の内、少なくとも一方はグリッド電極を電気的接続して外部に引き出すため、導電性である必要がある。
【００６２】
また、溶着材１２は、基板１１１上に印刷法などで溶接性が確保できる高融点の導電性ペーストを基板１１１上に直接形成固定するようにしてもよい。この場合、従来のメッシュをペースト中に埋め込み固定するときのような１５０〜２００μｍも厚く盛る必要はなく、１０〜５０μｍ程度の厚みが確保できればよいので、ペーストが隣接部にダレてタッチするようなことも防止しやすく、グリッドピッチの小さな高精細品種にも対応することができる。また、溶着材１２が導電粉体の焼結体またはろう材などの場合、レーザなどの局部加熱によるホットメルト法により、基板１１１上に溶かして固定するようにしてもよい。
【００６３】
また、配線と接続する側と反対側の溶着材は、絶縁性の溶着材を用いるようにしてもよい。この絶縁性の溶着材としては、フリットガラスペレットやホーローなどの金属の周囲にガラスをコーティングしたものなどを用いることができる。
【００６４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１，２の実施の形態と溶着材１２の構成が異なるものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６５】
溶着材１２は、図５，図６に示すように、平面視略矩形の板状の基部１２ａの上面から円柱状の凸部１２ｂが突出した形状を有するようにしてもよい。この場合、グリッド電極１１の端部１１ａには、凸部１２ｂと嵌合するよう平面視略円形の孔１１ｄを形成する。このような溶着材１２を用いたグリッド電極１１の固定方法は次のようなものである。
【００６６】
まず、溶着材１２を、基板１１１上の所定の位置に固定する。溶着材１２としては、４２６合金、ＳＵＳ４３０などの金属板をハーフエッチング、プレス成形等により凸状に成型したものを用いる。溶着材の接着固定は、導電性接着剤などを印刷法、転写法、ディスペンサー塗布などにより、基板１１１上の所定の箇所に塗布し、この上に溶着材を置いて乾燥固定する。溶着材のグリッド固定位置への載置は、予めグリッドの固定位置に合わせて連結させておいた溶着材群を所定のグリッド固定位置に一括して載置、接着してもよいし、一定形状に加工されたチップ状の溶着材を、半導体ベアチップのダイボンディング装置と同様の機構を使って、個別にグリッド固定位置に移載、接着固定してもよい。このような溶着材のグリッド固定位置への載置方法は、実施の形態１，２には記述しなかったが、同様の方法を採用できることは言うまでもない。なお、溶着材１２としては、高融点ろう付け材や各種導電ペースト、導電性金属粉体、フリットガラス等を単独または混合し、焼結して凸形状などの所定の形状に形成したペレット状のものを用いるようにしてもよい。この場合、溶着材１２は、レーザなどの局部加熱によるホットメルト法により、基板１１１上に固定するようにしてもよい。また、少なくとも溶着材の電極接続側は導電性である必要があるが、別の側は絶縁性の材料を用いてもよい。
【００６７】
溶着材１２が基板１１１上に固定されると、図６（ａ）に示すように、グリッド電極１１の孔１１ｄを凸部１２ｂに嵌合させ、グリッド電極１１を基板１１１上に載置する。
【００６８】
グリッド電極１１が基板１１１に載置されると、図６（ｂ）に示すように、グリッド電極１１の端部１１ａと溶着材１２とが嵌合して突出した溶着材部分をレーザ加熱等で溶かし、グリッド電極１１を溶着材１２を介して基板１１１上に固定する。
【００６９】
グリッド電極１１が溶接されると、図６（ｃ）に示すように、溶着材１２の凸部１２ｂが潰れた状態になり、電気的な接続と固定が完了する。
【００７０】
上述したような形状に溶着材１２を形成することにより、グリッド電極１１を所定の位置に確実に配設することが可能となるので、アノードとグリッド間のギャップを正確にコントロールしたり、高精細パターンの位置合わせを容易に行うことができる。また、溶着材１２の凸部１２ｂにグリッド電極１１の孔１１ｄを嵌合させることにより、溶着時の位置ずれを防止することが可能となる。さらに、溶着材１２の凸部１２ｂを潰して固定することにより、グリッド電極１１を強固に固定することが可能となる。
【００７１】
なお、溶着材１２の凸部１２ｂの形状は、上述した円柱状に限定されず、例えば、四角錐や六角錐などの各種角錐、四角柱や六角柱などの各種角柱、円錐、円柱など適宜自由に設定することができる。この場合、グリッド電極１１の端部１１ａに形成される孔１１ｄの形状は、凸部１２ｂと嵌合するよう凸部１２ｂと対応する形状に形成される。また、凸部１２ｂの数量も一つに限定されず、適宜自由に設定することができる。この場合も、グリッド電極１１の端部１１ａに形成される孔１１ｄの数量は、凸部１２ｄの数量にかならずしも対応する必要はない。
【００７２】
また、本実施の形態において、溶着材側が凸形状としてメッシュ側の穴に合わせる形としたが、溶着材の形状はこの形状に限定されず、溶着材側にメッシュ形状に合致した溝を形成して嵌合する構造にしてもよい。または、メッシュ側に凸形状を形成して溶着材側の溝と嵌合するようにしてもよい。また、何れの場合においても、溶接箇所は凸部などの嵌合部分でなく、平面部を溶接箇所に使ってもよい。この場合も公知の溶接法で溶接固定することができる。
【００７３】
また、第３の実施の形態においても、第１，２の実施の形態で説明したグリッドを加熱しながら溶接することやグリッドの材質などを適用できることは言うまでもない。ここで、溶接方法については、レーザ溶接法を採用しているが、プラズマ溶接、アーク溶接、ティグ溶接、ミグ溶接などのワークと非接触状態で溶接できる方法も用いることができる。さらに本実施の形態では、一様のグリッド形状を持つ蛍光表示管について説明したが、グリッド形状が変則的であったり、１枚のグリッドに対して固定部が複数あったり、固定点が整列しておらず変則位置にあったりする蛍光表示管などにも適用することができる。アノードの形状に関しても、ドットパターンの例を示したが、これに限らず、数字や絵文字などのキャラクターパターンやドットパターンの組み合わせなど、様々な表示パターンに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明にかかる蛍光表示管の要部構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明にかかる蛍光表示管の構成を模式的に示す側面図である。
【図３】各材料の熱膨張率を示す図である。
【図４】グリッドの固定時および駆動時の挙動を模式的に説明する図である。
【図５】他の溶着材の構成を模式的に示す図である。
【図６】溶着材を用いた場合のグリッド電極の固定方法を説明する図である。
【図７】蛍光表示管の構成を模式的に示す図である。
【図８】従来の蛍光表示管の断面構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…蛍光表示管、１１…グリッド電極、１１ａ…端部、１１ｂ…支持部、１１ｃ…メッシュ部、１１ｄ…孔、１２…溶着材、１２ａ…基部、１２ｂ…凸部、１１１…基板、１２１ａ…蛍光体、１２１ｂ…配線。
【図１】
2008041518.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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