(57)【要約】【課題】管内にゲッタを配置するスペースが無い真空デバイスにおいて、ゲッタを管内に配置しなくてもゲッタを管内に配置してあると同様の真空排気効果を得ることを可能にする。【解決手段】本真空デバイスの製造方法は、ガラス管４の端部に排気管３０を設け、この排気管３０の管内にゲッタ３６を配置する第１工程と、第１工程の後、ガラス管４の管内を排気管３０の開口部を通じて排気した後、排気管３０の開口部を閉じる第２工程と、この第２工程の後でゲッタ３６を活性化する第３工程と、この第３工程の後でガラス管４の端部を閉じる第４工程と、この第４工程の後、排気管３０をガラス管４から切除する第５工程とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内が真空封止されるガラス管を備えた真空デバイスの製造方法であって、ガラス管の端部に排気管を設け、この排気管の管内にゲッタを配置する第１工程と、第１工程の後、ガラス管の管内を排気管の開口部を通じて排気した後、排気管の開口部を閉じる第２工程と、この第２工程の後でゲッタを活性化する第３工程と、この第３工程の後でガラス管の端部を閉じる第４工程と、この第４工程の後、排気管をガラス管から切除する第５工程と、を含むことを特徴とする真空デバイスの製造方法。
【請求項２】
ガラス管と、このガラス管内に配置されるワイヤとを備えた真空デバイスの製造方法において、
ガラス管を一端側に延ばして排気管を設ける一方、ワイヤに接続したリードの他端側に向けて第１封止ビーズ、ゲッタ、および第２封止ビーズを装着する部材準備工程と、
上記ワイヤに接続したリードをガラス管の一端側開口と排気管の一端側開口との間の排気管の管内に組み込んで、ガラス管の一端側開口に第１封止ビーズ、排気管内にゲッタ、排気管の一端側開口に第２封止ビーズを位置付ける組立工程と、
排気管の一端側開口を通じてガラス管の管内を真空排気した後、第１封止ビーズを溶融して該開口を閉じ、次いで、この排気管の開口を閉じた状態でゲッタを加熱により活性化すると共に、この活性化の状態で第２封止ビーズを溶融してガラス管の一端側開口を封止する排気・封止工程と、
排気管をガラス管から切除する切除工程と、
を含むことを特徴とする真空デバイスの製造方法。
【請求項３】
上記ゲッタが、非蒸発型ゲッタであることを特徴とする請求項１または２に記載の真空デバイスの製造方法。
【請求項４】
上記ガラス管をその内面に蛍光体付き陽極を設けたガラス管として請求項１ないし３のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするフィールドエミッションランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の管長さに制約されたガラス管と、このガラス管内に配置されるワイヤとを備えた真空デバイスの製造方法に関するものである。この真空デバイスとしては、フィールドエミッションランプ(電界放射ランプ)や、マイクロマシンデバイス、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、ＣＲＴ、フラットパネルディスプレイ、赤外センサー等がある。真空デバイスにおいて、フィールドエミッションランプには、ガラス管内面に蛍光体付き陽極を形成し、ガラス管内に管長手方向にワイヤ状の電子エミッタ（フィールドエミッタ）を架設し、電界放射により電子エミッタから電子放出を行い、この放出した電子を蛍光体に衝突させて、蛍光体を励起発光させることにより照明光を得るものがある。
【背景技術】
【０００２】
真空デバイスにおいてフィールドエミッションランプは、電子エミッタの電子放出動作を安定に行うためにガラス管内部を高真空にする必要がある。その理由は、ガラス管内部に残留ガスがあると、電子エミッタの電子放出先端に異種原子が吸着して、電子放出先端の仕事関数が大幅に変化したり、放出された電子の一部がイオン化し、そのイオンが電子放出先端をスパッタしたりして、ランプ寿命が縮められ、また安定な電子放出特性も得られなくなるからである。
【０００３】
従来から、このような管内に排気しきれずに残留した残留ガスや管内の構成部材から放出されるガスを吸着し、管内を高真空度に維持するために、ゲッタが管内に配置されて使用される。ゲッタには、ゲッタ材を容器内に配置し、これを加熱して蒸発させる蒸発型のゲッタや、ゲッタ材を蒸発させる必要のない非蒸発型のゲッタがある(特許文献１参照)。
【０００４】
しかしながら、フィールドエミッションランプにおいてガラス管の管長さが制約されたり、あるいはガラス管の管径が極めて細くなるなどして管内にゲッタを配置するスペースが無い場合では、ガラス管を単に真空排気するだけとなり、上記した理由から寿命が短く、かつ安定した電子放出が得られないフィールドエミッションランプとなる。
【特許文献１】特開平１１−１１１２０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明により解決すべき課題は、製品寸法の制約等により管内にゲッタを配置するスペースが無い真空デバイスにおいて、ゲッタを管内に配置しなくてもゲッタを管内に配置してあるような真空排気効果を得て長時間安定に動作することができる長寿命な真空デバイスを製造可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による真空デバイスの製造方法は、管内が真空封止されるガラス管を備えた真空デバイスの製造方法であって、ガラス管の端部に排気管を設け、この排気管の管内にゲッタを配置する第１工程と、第１工程の後、ガラス管の管内を排気管の開口部を通じて排気した後、排気管の開口部を閉じる第２工程と、この第２工程の後でゲッタを活性化する第３工程と、この第３工程の後でガラス管の端部を閉じる第４工程と、この第４工程の後、排気管をガラス管から切除する第５工程とを含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によると、第２工程でガラス管の管内を排気し、排気管の開口部を閉じ、次いで、第３工程でゲッタを加熱により活性化して、ガラス管内に排気しきれずに残留した残留ガス等を吸着し、第４工程でガラス管の端部を閉じるので、ガラス管内は高真空度に維持される。そして第５工程で排気管を切除する結果、ガラス管の管長さに制約があったり、あるいは管径が極めて細いため、などにより管内にゲッタを配置するスペースが無いガラス管内を、ゲッタが配置されていないが、当該管内に配置されてあると同様のゲッタ効果を得ることができるようになる。
【０００８】
なお、ゲッタは非蒸発型、蒸発型を問わない。非蒸発型ゲッタは、ゲッタ材を蒸発させる手間がなく、蒸発したゲッタ材が電極などの構成部品に付着するおれそがないために好ましい。非蒸発型ゲッタは、真空中に残存する活性ガスをゲッタ材表面で分解して化学的に吸着する。また、非蒸発型ゲッタは加熱により活性化されて、吸着ガス成分のゲッタ材内部への拡散が促進され一層の吸着が可能になる。
【０００９】
また、ゲッタの活性化の方法には限定されない。
【００１０】
以上の真空デバイスの製造方法をフィールドエミッションランプに適用した場合、そのフィールドエミッションランプの用途が小型液晶表示装置のバックライト等のようにガラス管の配置寸法が大きく制約され、管径・長さ共制約されて、例えば、陽陰極間距離が０．数ｍｍ程度にもなる用途の場合、ガラス管内部へのゲッタの配置は極めて困難である。
【００１１】
本発明では、ガラス管内部にゲッタを配置していないのにゲッタが配置されているのと同等にガラス管内部をその全体にわたり長時間にわたり均一に高真空に維持させることができるフィールドエミッションランプを製造することができるものであり、上記した用途を大きく拡大することに寄与できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ゲッタを管内に配置しなくてもゲッタを管内に配置してあると同様の真空排気効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る真空デバイスの製造方法を説明する。この真空デバイスはフィールドエミッションランプに適用する。図１は、製造対象であるフィールドエミッションランプの側面断面図を示す。このフィールドエミッションランプ２は、一方向に細長くストレートに延び円筒形状で真空封止されたガラス管４を備える。ガラス管４の内面に膜状の陽極６が設けられている。この陽極６上に電子衝突により励起発光する蛍光体８が膜状に設けられている。ガラス管４の管内一端側に陽極引出リード１０の一端側が引き入れられている。陽極引出リード１０の一端側には絶縁部材１２を介して陰極ワイヤ固定部材１４が装着されている。この陰極ワイヤ固定部材１４に陰極ワイヤ１６の一端側が固定されている。ガラス管４の管内他端側に陰極引出リード１８の一端側が引き入れられている。陰極引出リード１８の一端側には陰極ワイヤ固定部材２０が装着されている。この陰極ワイヤ固定部材２０に陰極ワイヤ１６の他端側が固定されている。陰極ワイヤ１６は導線１６ａとその表面の電子放出用炭素膜１６ｂとにより構成されている。
【００１４】
以上により陰極ワイヤ１６は管内に空中架設される。
【００１５】
陽極引出リード１０の管内引き入れ部分１０ａに陽極引出カップ２２が外装固定されている。陽極引出リード１０の管内引き入れ部分１０ａは、陽極引出カップ２２の小径円筒部２２ａの中心（カップ中心）を貫通し、さらに大径円筒部２２ｂ外に突き出されている。陽極６はその陽極引出カップ２２の大径円筒部２２ｂと対向する管内面にまで延設されており、この延設された陽極６に陽極引出カップ２２の他端側大径円筒部２２ｂが当接することにより、陽極引出リード１０と陽極６とが電気的に接続されて、陽極６が外部に引き出される。
【００１６】
陽極引出カップ２２は、上記陽極６との接触でそのカップ中心がガラス管４の管中心にほぼ一致させられると共に陽極引出リード１０の管内引き入れ部分１０ａに対する固定位置の調整により陰極ワイヤ１６にテンションを付与することができる。
【００１７】
以上の構成を備えたフィールドエミッションランプ２の製造方法を以下に説明する。
【００１８】
（部材準備工程）
図２にガラス管４と、このガラス管４の一端側に延設してなる排気管３０とを示す。ガラス管４の管長さは当該フィールドエミッションランプ２を装置内に組み込むことができる製品寸法になっている。
【００１９】
図３にガラス管４に組み込まれるフィールドエミッションランプ用部材３２を示す。この組み込み部材３２は、陽極引出リード１０、絶縁部材１２、陰極ワイヤ固定部材１４、陰極ワイヤ１６、陰極ワイヤ固定部材２０、および陰極引出リード１８からなる。陽極引出リード１０には、一端側から他端側にかけて順にガラス材からなる第１封止ビーズ３４、残留ガス吸着用のゲッタ３６、ガラス材からなる第２封止ビーズ３８が装着されている。ゲッタ３６は好ましくは非蒸発型ゲッタであり、両封止ビーズ３４，３８の間に配置されている。ゲッタ３６は箔状体を折曲げて陽極引出リード１０に取り付けたり、棒状体を陽極引出リード１０に巻き付けて取り付けることができる。
【００２０】
（組立工程）
図４で示すように、上記組み込み部材３２をガラス管４とその一端側を延設してなる排気管３０とに組み込む。この組み込み状態で、ガラス管４の一端側開口に第１封止ビーズ３４、排気管３０内にゲッタ３６、排気管３０の一端側開口に第２封止ビーズ３８を位置付ける。
【００２１】
（排気・封止工程）
図５で示すように、排気管３０の一端側開口を通じてガラス管４の管内を真空排気した後、第１封止ビーズ３４を溶融して該開口を閉じる。なお、ガラス管４の他端側開口は封止ビーズ３７で閉じている。次いで、図６で示すようにゲッタ３６を高周波誘導加熱装置４０により加熱して活性化する。この活性化状態で図７で示すように第２封止ビーズ３８を溶融してガラス管４の一端側開口を封止する。この場合、ゲッタ３６には非蒸発型ゲッタがある。この非蒸発型ゲッタの材料には、ジルコニウムやチタン等を主成分とする合金がある。非蒸発型ゲッタは、真空中高温度下で一定時間活性化させた後にガス吸着能が発現する。非蒸発型ゲッタの構成材料としては、融点が１４００℃以上の金属元素単体からなる金属（一種の金属元素から構成される金属）、Ｚｒ−Ａｌ合金、Ｚｒ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ｎｉ合金、Ｚｒ−Ｎｂ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｆｅ合金及びＺｒ−Ｖ−Ｆｅ合金からなる群より選択された１種以上が好適に用いられる。ゲッタ３６の活性化によりガラス管４等の真空排気後にも残留するＨ2Ｏ、Ｏ2、Ｈ2、Ｎ2、ＣＯ等のガスを吸着、除去することができる。この排気・封止工程により残留ガスによる陽極６や陰極ワイヤ１６の品質劣化を防止することができ、また、残留ガスを十分に排気する時間を短縮することができて、ランプの生産効率が向上する。また、ゲッタ３６の活性化処理には、上記高周波による加熱に限定されず、その他として、例えば、電流加熱、赤外線加熱、レーザによる直接加熱の他、熱伝導による間接加熱等の手段を用いることができる。
【００２２】
（切除工程）
図８で示すように排気管３０をガラス管４から切除する。切除した排気管３０を廃棄する。
【００２３】
以上の工程を経て本実施の形態のフィールドエミッションランプ２を製造することができる。
【００２４】
以上の製造方法においては、排気・封止工程でガラス管４の管内を排気し、排気管３０の開口部を閉じ、次いで、ゲッタ３６を加熱により活性化して、ガラス管４内に排気しきれずに残留した残留ガス等を吸着し、次いでガラス管４の端部を閉じるので、ガラス管４内は例えば、１０-4ないし１０-5Ｐａ程度の高真空度に維持される。そして切除工程で排気管３０を切除する結果、ガラス管４の管長さに制約があったり、あるいは管径が極めて細いため、などにより管内にゲッタ３６を配置するスペースが無いガラス管４内を、ゲッタ３６が配置されていないが、当該管内に配置されてあると同様のゲッタ効果を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る真空デバイスの製造方法により製造されるフィールドエミッションランプの断面図である。
【図２】実施の形態の製造方法の工程図である。
【図３】実施の形態の製造方法の工程図である。
【図４】実施の形態の製造方法の工程図である。
【図５】実施の形態の製造方法の工程図である。
【図６】実施の形態の製造方法の工程図である。
【図７】実施の形態の製造方法の工程図である。
【図８】実施の形態の製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００２６】
２  フィールドエミッションランプ
４  ガラス管
３０  排気管
３２  組み込み部材
３４  第１封止ビーズ
３６  ゲッタ
３８  第２封止ビーズ
４０  高周波誘導加熱装置
【図１】
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【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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