(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブ等の繊維状カーボンからなる電子源を備えた電子管の製造方法において、活性化した繊維状カーボンの長さを均一化した後、カソード基板とアノード基板の間隔を小さく（狭く）すること。【解決手段】カソード基板１、アノード基板２、シール材３１、スペーサ３２を保持用治具により保持して蛍光表示管を組み立て、加熱してシール部材３１を軟化して両基板を接着する。次にカソード導体１２とアノード導体２２に電源Ｅ１を接続する。繊維状カーボン１４１，１４２は、電子を放出するが、電界は長い繊維状カーボン１４１の先端に集中するため、その先端は、ジュール熱によって焼失し、繊維状カーボンの長さは、図１（ｃ）のように均一になる。その均一化後図１（ｃ）の蛍光表示管を再加熱して、シール部材３１、スペーサ３２を軟化すると、保持用治具のＸ２方向の押圧力によって、シール材３１、スペーサ３２は押しつぶされて図１（ｄ）のように、カソード基板１とアノード基板２の間隔は小さくなる（Ｈ１＞Ｈ２）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード導体に繊維状カーボンからなる電子源を形成してあるカソード基板とアノード導体を形成してあるアノード基板の内面の周辺にシール材を被着して電子管を組立てる工程、その電子管を加熱してシール材を軟化し両基板を押圧して両基板を接着する工程、カソード導体とアノード導体に順バイアス電圧を印加して繊維状カーボンの長さを均一化する工程、電子管を再加熱してシール材を軟化し両基板を押圧して両基板の間隔を小さくする工程からなることを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子管の製造方法において、両基板の間隔は、シール材のビーズで規定することを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項３】
カソード導体に繊維状カーボンからなる電子源を形成してあるカソード基板とアノード導体を形成してあるアノード基板の内面の周辺にシール材を被着し、両基板の間にスペーサを配置して電子管を組立てる工程、その電子管を加熱してシール材を軟化し両基板を押圧して両基板を接着する工程、カソード導体とアノード導体に順バイアス電圧を印加して繊維状カーボンの長さを均一化する工程、電子管を再加熱してシール材とスペーサを軟化し両基板を押圧して両基板の間隔を小さくする工程からなることを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電子管の製造方法において、両基板の間隔は、スペーサのビーズで規定することを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子管の製造方法において、繊維状カーボンの長さを均一化するとき反応ガスを導入することを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の電子管の製造方法において、前記電子源は、カソード導体とアノード導体に逆バイアス電圧を印加し、カソード導体に形成したカーボン層を活性化ガスにより活性化して作製することを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかの請求項に記載の電子管の製造方法において、アノード導体には蛍光体を被着してあることを特徴とする電子管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、蛍光表示管等の表示装置、プリントヘッド用蛍光発光管、撮像管等の電子管の製造方法に関し、特に繊維状カーボンからなる電界放出型の電子源を用いた電子管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光表示管や蛍光発光管等は、蛍光体を発光させる電子源として単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等の繊維状カーボンからなる電界放出型の電子源を用いている。その場合電子源は、通常アーク放電によって生成した繊維状カーボンを溶剤に分散してペーストを作成し、そのペーストをカソード導体に塗布して製造する。アーク放電によって繊維状カーボンを生成すると、同時にカーボン不純物も生成するため、ペーストには、繊維状カーボンの外カーボン不純物も分散している。そのため、電子放出に寄与する繊維状カーボンは、カーボン不純物に埋もれてしまい、充分な電子放出が得られない。
【０００３】
そこで従来カーボン不純物に埋もれた繊維状カーボンを露出させ、電子放出のエミッションサイト数を増加させるため、活性化処理を行なっている。例えば、図５（ａ）のように、ガラスの基板１１にカソード導体１２を形成し、そのカソード導体１２に繊維状カーボンとカーボン不純物の混合物からなるペーストを塗布してカーボン層１３を形成してカソード基板１を作製し、そのカーボン層１３に粘着テープ（図示せず）を貼り付け、その後粘着テープを剥してカーボン層１３の表面のカーボン不純物の一部を剥ぎ取り、表面を荒らして（破壊して）、図５（ｂ）のように繊維状カーボン１４１，１４２を露出させる活性化方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
次に図５（ｃ）〜図５（ｅ）により、図５（ｂ）のカソード基板１を用いて蛍光表示管を作製する方法について説明する。図５（ｅ）は、蛍光表示管の平面図、図５（ｃ）、図５（ｄ）は、図５（ｅ）のＸ１部分の矢印方向の断面図である。
蛍光表示管は、図５（ｃ）のように、カソード基板１とアノード基板２を対向させて配置し、両基板の内面の周囲をフリットガラス等のシール材３１で接着（封着）してある。両基板は、多数のスペーサ（支柱）３２によって所定間隔に保持されている。アノード基板２は、ガラスの基板２１にアノード導体２２を形成し、そのアノード導体２２に蛍光体２３を被着してある。カソード基板１のカソード導体１２には、活性化処理によって露出した繊維状カーボン１４１，１４２からなる電子源を形成してある。
【０００５】
図５（ｂ）のカソード基板１の繊維状カーボンは、長い（背の高い）繊維状カーボン１４１と短い（背の低い）繊維状カーボン１４２が混在する。長・短の繊維状カーボンが混在すると、蛍光表示管を駆動したとき、電界は長い繊維状カーボン１４１に集中するため、繊維状カーボン１４１，１４２から放出する電子量は、繊維状カーボン１４１の方が多くなる。その結果、蛍光体の発光輝度は、繊維状カーボン１４１が対向する部分と繊維状カーボン１４２が対向する部分とで相違し、繊維状カーボン１４１に対向する部分は、輝点状に発光する。そのため蛍光表示管の表示品質は、低下する。
そこで繊維状カーボンから放出する電子量を均一化するため、繊維状カーボンの長さを揃えて均一化する方法が提案されている。
【０００６】
均一化方法としては、図５（ｃ）のように、電源Ｅ１により、カソード基板１のカソード電極１２に負電圧を、アノード基板２のアノード導体２２に正電圧を印加して、繊維状カーボン１４１，１４２から電子を放出し、長い繊維状カーボン１４１の先端を、放出電子のジュール熱により焼き切る方法（例えば特許文献２参照）、さらに図５（ｃ）状態において、Ｏ2，Ｈ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等の反応ガスを導入し、繊維状カーボン１４１の先端をエッチングして除去する方法（例えば特許文献３参照）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５３６０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５７８号公報
【特許文献３】特開２００２−１５０９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図５（ｃ）において長い繊維状カーボン１４１の先端を除去すると、繊維状カーボンの長さは、図５（ｄ）のように繊維状カーボン１４２の長さに揃うが、繊維状カーボン１４２の先端とアノード導体２２（或いは蛍光体２３）の距離（間隔）は、図５（ｃ）の繊維状カーボン１４１の先端とアノード導体２２の距離よりも大きくなる。即ち繊維状カーボンを均一化処理すると、繊維状カーボンとアノード導体間のギャップが大きくなり、発光特性が悪化する。
本願発明は、従来の均一化方法の前記問題点に鑑み、蛍光表示管等の電子管の製造方法において、繊維状カーボンの均一化処理を行なった後、カソード基板とアノード基板の間隔を小さく（狭く）する方法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】
【０００９】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の電子管の製造方法は、カソード導体に繊維状カーボンからなる電子源を形成してあるカソード基板とアノード導体を形成してあるアノード基板の内面の周辺にシール材を被着して電子管を組立てる工程、その電子管を加熱してシール材を軟化し両基板を押圧して両基板を接着する工程、カソード導体とアノード導体に順バイアス電圧を印加して繊維状カーボンの長さを均一化する工程、電子管を再加熱してシール材を軟化し両基板を押圧して両基板の間隔を小さくする工程からなることを特徴とする。
請求項２に記載の電子管の製造方法は、請求項１に記載の電子管の製造方法において、両基板の間隔は、シール材のビーズで規定することを特徴とする。
請求項３に記載の電子管の製造方法は、カソード導体に繊維状カーボンからなる電子源を形成してあるカソード基板とアノード導体を形成してあるアノード基板の内面の周辺にシール材を被着し、両基板の間にスペーサを配置して電子管を組立てる工程、その電子管を加熱してシール材を軟化し両基板を押圧して両基板を接着する工程、カソード導体とアノード導体に順バイアス電圧を印加して繊維状カーボンの長さを均一化する工程、電子管を再加熱してシール材とスペーサを軟化し両基板を押圧して両基板の間隔を小さくする工程からなることを特徴とする。
請求項４に記載の電子管の製造方法は、請求項３に記載の電子管の製造方法において、両基板の間隔は、スペーサのビーズで規定することを特徴とする。
請求項５に記載の電子管の製造方法は、請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子管の製造方法において、繊維状カーボンの長さを均一化するとき反応ガスを導入することを特徴とする。
請求項６に記載の電子管の製造方法は、請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の電子管の製造方法において、前記電子源は、カソード導体とアノード導体に逆バイアス電圧を印加し、カソード導体に形成したカーボン層を活性化ガスにより活性化して作製することを特徴とする。
請求項７に記載の電子管の製造方法は、請求項１から請求項６のいずれかの請求項に記載の電子管の製造方法において、アノード導体には蛍光体を被着してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明は、電子管の製造工程において電子源の繊維状カーボンの長さを揃える均一化処理を行い、その均一化処理により大きくなった繊維状カーボンとアノード導体（或いは蛍光体）の距離を小さくすることができる。即ち本願発明は、均一化処理を行なった後、繊維状カーボンとアノード導体の距離を適正な大きさに修正することができる。したがって本願発明は、繊維状カーボンを均一化処理しても電子管の発光特性等に悪影響を与えることがない。
本願発明は、均一化処理をした後、カソード基板とアノード基板の距離（間隔）を小さくするから、出来上がった電子管は薄くなる。即ち本願発明は、電子管の薄型化の効果も奏する。
本願発明は、活性化処理と均一化処理を、電子管の製造工程において実施でき、かつ両処理に同じ減圧室を使用できるから、製造工程が簡単になり、効率的に電子管を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図４により本願発明の実施例を説明する。なお各図に共通な部分は、同じ符号を使用している。また図５と同じ部分は、同じ符号を使用している。
【実施例１】
【００１２】
図１により本願発明の実施例１に係る蛍光表示管の製造方法を説明する。
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、蛍光表示管の断面図を示し、図１（ｅ）、図１（ｆ）は、スペーサ（支柱）、シール材の断面図を示す。
図１（ａ）において、カソード基板１は、ガラスの基板１１にカソード導体１２を形成し、そのカソード導体１２に活性化処理した繊維状カーボン１４１，１４２からなる電子源を形成してあり、アノード基板２は、ガラスの基板２１にアノード導体２２を形成し、そのカソード導体２２に蛍光体２３を被着してある。カソード基板１とアノード基板２は、内面の周囲にフリットガスのシール材３１を被着してあり、両基板の間には多数のスペーサ（支柱）３２を配置してある。なお繊維状カーボンには、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル、カーボンパーテイクル等がある。
【００１３】
まず図１（ａ）の状態において、カソード基板１とアノード基板２を保持用治具（封着クリップ）により一体的に保持して蛍光表示管を組み立て（面付けし）、加熱炉（図示せず）にセットし、加熱炉内を真空ポンプで排気して減圧し、シール材３１が軟化する温度（例えば４７０℃）に加熱して両基板を接着（仮封着）する。その際スペーサ３２は、シール材３１の軟化温度では軟化しない材料のものを用いる。
【００１４】
次に常温で図１（ｂ）のように、カソード導体１２とアノード導体２２に電源Ｅ１を接続し、カソード導体１２に負電圧を、アノード導体２２に正電圧を印加する。即ちカソード導体１２とアノード導体２２に順バイアス電圧を印加する。長い（背の高い）繊維状カーボン１４１と短い（背の低い）繊維状カーボン１４２は、電子を放出するが、電界は、先端がアノード導体２２に近い繊維状カーボン１４１に集中するため、繊維状カーボン１４１の先端がジュール熱によって焼失する。したがって繊維状カーボンの長さは、図１（ｃ）のように均一化されて繊維状カーボン１４２の長さに揃う。その結果図１（ｃ）における繊維状カーボンの先端とアノード導体２２（或いは蛍光体２３）との距離（間隔）、即ち繊維状カーボン１４２の先端とアノード導体２２（或いは蛍光体２３）との距離（間隔）は、図１（ｂ）における繊維状カーボンの先端とアノード導体２２（或いは蛍光体２３）との距離（間隔）、即ち繊維状カーボン１４１の先端とアノード導体２２（或いは蛍光体２３）との距離（間隔）よりも大きくなる。
【００１５】
次に図１（ｃ）の蛍光表示管を加熱炉において、図１（ａ）の場合よりも高い温度（例えば５００℃）に加熱してカソード基板１とアノード基板２を本封着して蛍光表示管を完成する。その際シール材３１は再び軟化するとともに、スペーサ３２も軟化するため、シール材３１とスペーサ３２は、図１（ｄ）のように、保持用治具のＸ２方向の押圧力によって押しつぶされ、両基板の間隔（距離）は小さくなる。即ち図１（ｄ）の間隔Ｈ２は、図１（ｃ）の間隔Ｈ１よりも小さくなる（Ｈ１＞Ｈ２）。その場合、間隔Ｈ２は、後述するスペーサ３２内のビーズの高さで規定する。本実施例では、Ｈ１＝４０μｍ、Ｈ２＝３３μｍに設定した。
なお前記図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｄ）の工程において、炭素系等のガスが発生するが、そのガスは、蛍光表示管内に取り付けたゲッタ（図示せず）によって吸収する。
【００１６】
スペーサ３２は、図１（ｅ）のようにガラス３２１内にビーズ３２２を埋め込んである。ビーズ３２２は、ガラス３２１よりも軟化温度の高いガラスやセラミックで形成する。カソード基板１とアノード基板２の間隔は、スペーサ３２の代わりに、図１（ｆ）のようにガラス３１１内にビーズ３１２を埋め込んだシール材３１を用い、そのビーズ３１２により規定してもよい。
本実施例の蛍光表示管は、均一化処理により大きくなった繊維状カーボンの先端とアノード導体の距離を、図１（ｄ）のように修正できるから、均一化処理後も、高電子放出特性を実現できる。即ち均一化処理後、カソード基板１とアノード基板２の間隔を修正しない場合には、駆動電圧を高くしなければ所定の電子放出量が得られず、発光特性に悪影響する。しかし本実施例の蛍光表示管は、そのような問題はない。またカソード基板１とアノード基板２の間隔は、繊維状カーボン１４１の長さが短縮した分小さくなるから、その分蛍光表示管を薄くすることができる。また本実施例の蛍光表示管は、カソード基板１とアノード基板２を仮封着した後に均一化処理を行なうから、アノード基板２の蛍光体２３の表面の凹凸に応じて繊維状カーボンの長さを均一化し、そのまま両基板の間隔を小さくできる。即ち蛍光体２３の表面に凹凸があっても、均一化処理によって蛍光体２３の表面と繊維状カーボンの先端との間隔は、均一になり、その状態で両基板の間隔を小さくできる。
【実施例２】
【００１７】
図２により本願発明の実施例２に係る蛍光表示管の製造方法を説明する。
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、蛍光表示管の断面図を示し、図２（ｅ）、図２（ｆ）は、スペーサ（支柱）、シール部の断面図を示す。
図２の蛍光表示管の製造方法は、基本的には図１の蛍光表示管の製造方法と同じであるが、均一化処理に反応ガスを導入して長い繊維状カーボンの先端をエッチングにより除去する点が相違している。
まず図２（ａ）のように、カソード基板１とアノード基板２の間に、シール材３１とスペーサ３２を配置し、それらを保持用治具（封着クリップ）により保持して蛍光表示管を組立てる（面付けする）。シール材３１には、通気孔３１３を形成してある。通気孔３１３の形状、個数、場所は、適宜選定する。
保持用治具で保持した蛍光表示管は、加熱炉（図示せず）にセットし、加熱してカソード基板１とアノード基板２を接着（仮封着）する。
【００１８】
仮封着した図２（ａ）の蛍光表示管は、常温の減圧室（図示せず）にセットし、１０-2Ｔｏｒｒ程度以上に真空排気した後、その減圧室にＯ2，Ｈ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，空気等のいずれか１種類のガス又はそれらの２種類以上の混合ガスを反応ガスとして導入する。反応ガスは、前記ガスに不活性ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ2等）を混合して希釈したガスを用いることもできる。
減圧室にセットした蛍光表示管には、反応ガスが通気孔３１３を介して導入される。カソード導体１２とアノード導体２２に電源Ｅ１を接続して順バイアス電圧を印加すると、繊維状カーボン１４１，１４２は、電子を放出する。その際電界が集中する繊維状カーボン１４１の先端は、ジュール熱により反応ガスと反応して除去され、繊維状カーボンの長さは、図２（ｃ）のように均一化される。
【００１９】
図２（ｃ）の蛍光表示管は、加熱炉（図示せず）にセットし、仮封着より高い温度で加熱して排気、本封着して蛍光表示管を完成する。その際シール材３１とスペーサ３２は、軟化するため、保持用治具のＸ２方向の押圧力によってカソード基板１とアノード基板２の間隔は小さく（狭く）なる（Ｈ１＞Ｈ２）。
なお蛍光表示管には、ゲッタ（図示せず）を取り付けてあり、そのゲッターは、仮封着及び本封着中の所定の温度以上（例えば２５０℃以上）で活性化するものを用いる。
カソード基板１とアノード基板２の間隔は、図２（ｅ）のスペーサ３２のビーズ３２２又は図２（ｆ）のシール材３１のビーズ３１２によって規定する。
【実施例３】
【００２０】
図３により本願発明の実施例３に係る蛍光表示管の製造方法を説明する。
図３の蛍光表示管の製造方法は、繊維状カーボンの活性化処理と均一化処理を、蛍光表示管の製造工程において行なうもので、均一化方法は、図２の蛍光表示管の製造方法と同じである。したがって図３では、主に活性化方法を説明する。
まず図３（ａ）のように、カソード基板１とアノード基板２の間に、シール部材３１とスペーサ３２を配置し、それらを保持用治具（封着クリップ）により保持して蛍光表示管を組立てる（面付けする）。カソード基板１のカソード導体１２には、繊維状カーボンとカーボン不純物の混合物からなるペーストを塗布してカーボン層１３を形成してある。ペーストは、例えばエチルセルローズ（バインダ）をテルピオネールに溶解した溶液に、繊維状カーボンとカーボン不純物の混合物を分散したものを用いる。またシール材３１には、通気孔３１３を形成してある。通気孔３１３の形状、個数、場所は、適宜選定する。
【００２１】
図３（ａ）のように面付けした蛍光表示管は、加熱炉（図示せず）にセットし、加熱してカソード基板１とアノード基板２を接着（仮封着）する。
図３（ａ）の仮封着した蛍光表示管は、常温の減圧室（図示せず）にセットし、１０-2Ｔｏｒｒ程度以上に真空排気した後、その減圧室にＯ2，Ｈ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，空気，不活性ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ2等）等のいずれか１種類のガス又はそれらの２種類以上の混合ガスを活性化ガスとして導入する。活性化ガスは、通気孔３１３を介して蛍光表示管内へ導入される。
減圧室にセットした蛍光表示管には、図３（ｂ）のように逆バイアス電圧を印加する。即ちカソード導体１２とアノード導体２２に電源Ｅ２を接続し、カソード導体１２に正電圧を、アノード導体２２に負電圧を印加する。蛍光表示管に逆バイアス電圧を印加すると、カーボン層１３の表面のカーボン不純物が除去されて図３（ｃ）のように、繊維状カーボン１４１，１４２が露出する。
【００２２】
図３（ｃ）の蛍光表示管は、実施例２の図２（ｂ）と同様に、カソード導体１２とアノード導体２２に順バイアス電圧を印加し、反応ガスを導入して均一化処理を行なう。以下の工程は、図２と同じである。なお活性化ガスと反応ガスは、同じ種類のガスを使用できる。その場合、減圧室で活性化処理を行い、その雰囲気で連続して均一化処理を行なうこともできる。また減圧室で活性化処理を行い、一度排気して同じ種類のガスを導入して均一化処理を行なってもよいし、別の減圧室で均一化処理を行なってもよい。
図３の場合、活性化処理と均一化処理は、蛍光表示管の製造工程において実施でき、かつ両処理には同じ減圧室を使用できるから、蛍光表示管の製造工程が簡単になる。
【００２３】
ここで図４により、活性化処理したカーボン層の表面のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）像を説明する。
図４（ｂ）は、粘着テープを用いて活性化処理をした場合のＳＥＭ像を示し、図４（ａ）は、粘着テープを用いて活性化処理をした後、さらに図３（ｂ）の活性化方法を実施した場合のＳＥＭ像を示す。
図４（ａ）と図４（ｂ）のＳＥＭ像を比較すると、図４（ａ）のカーボン層の表面は、図４（ｂ）のカーボン層の表面よりもよく荒れている（破壊されている）ことが分かる。即ち図３（ｂ）の活性化方法は、カーボン層の活性化に有効であることが分かる。そして従来の粘着テープを用いた活性化方法と図３（ｂ）の活性化方法を併用すると、活性化効果が一層大きくなることが分かる。
【００２４】
前記各実施例は、カソード導体（カソード電極）とアノード導体（アノード電極）を備えている蛍光表示管の製造方法について説明したが、グリッド（制御電極）を備えている場合にも同様に実施できる。
また前記各実施例の製造方法は、蛍光表示管に限らず、プリントヘッド用蛍光発光管、撮像管等の電子管の製造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の実施例１に係る蛍光表示管の製造方法を説明する図である。
【図２】本願発明の実施例２に係る蛍光表示管の製造方法を説明する図である。
【図３】本願発明の実施例３に係る蛍光表示管の製造方法を説明する図である。
【図４】本願発明の実施例に係る活性化方法によって活性化したカーボン層の表面のＳＥＭ像と従来の活性化方法によって活性化したカーボン層の表面のＳＥＭ像である。
【図５】従来の蛍光表示管の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    カソード基板
１１    ガラスの基板
１２    カソード導体
１３    カーボン層
１４１，１４２    繊維状カーボン
２    アノード基板
２１    ガラスの基板
２２    アノード導体
２３    蛍光体
３１    シール材
３１１    ガラス
３１２    ビーズ
３１３    通気孔
３２    スペーサ（支柱）
３２１    ガラス
３２２    ビーズ
Ｅ１，Ｅ２    電源
【図１】
2008097840.tif 000003
【図２】
2008097840.tif 000004
【図３】
2008097840.tif 000005
【図５】
2008097840.tif 000006
【図４】
2008097840.tif 000007