(57)【要約】【課題】酸化物カソードを備えた蛍光表示管の製造方法において、エミッションサイト数を増加させることのできるフィラメント活性化方法を提供すること。【解決手段】トレー１５には、アノード基板２１１とカソード基板２１２を離間して設置してある。トレー１５は、焼成室１１１〜冷却室１１４を順次移動する。活性化・封止室１１３は、二酸化炭素ガスを導入して真空度（室圧）ＰをＰ１（５０Ｐａ）に設定し、時間ｔ１にフィラメントの通電加熱を開始し、時間ｔ２に排気を開始する。活性化・封止室１１３の真空度Ｐは、Ｐ２（１０-2〜１０-4Ｐａ）まで排気して時間ｔ３に通電を停止し活性化を終了する。活性化終了後、アノード基板２１１をカソード基板２１２のシール部２３に圧着（接着）して封止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離間して対向する第１基板とシール部を形成した第２基板及び両基板間に配置した少なくとも芯材に電子放出材料の炭酸塩を被着したカソードとアノード電極を焼成する焼成工程、焼成後二酸化炭素ガスを導入しカソードを通電加熱して電子放出材料の炭酸塩を活性化しその後シール部を加熱溶融して第１基板をシール部に圧着し封止する活性化・封止工程、封止後冷却する冷却工程からなることを特徴とする真空デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の真空デバイスの製造方法において、焼成工程、活性化・封止工程及び冷却工程は、共通の１個の室内で行うことを特徴とする真空デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の真空デバイスの製造方法において、活性化・封止工程において導入する二酸化炭素ガス圧は、１０Ｐａ以上であることを特徴とする真空デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の真空デバイスの製造方法において、活性化・封止工程は、活性化の際活性化と二酸化炭素ガスの排気を平行して行うことを特徴とする真空デバイスの製造方法。
【請求項５】
離間して対向する第１基板とシール部を形成した第２基板及び両基板間に配置した少なくとも芯材に電子放出材料の炭酸塩を被着したカソードとアノード電極を焼成する焼成室、焼成後二酸化炭素ガスを導入しカソードを通電加熱して電子放出材料の炭酸塩を活性化しその後シール部を加熱溶融して第１基板をシール部に圧着し封止する活性化・封止室、封止後冷却する冷却室からなることを特徴とする真空デバイスの製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の真空デバイスの製造装置において、焼成室、活性化・封止室及び冷却室は、共通の１個の室からなることを特徴とする真空デバイスの製造装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の真空デバイスの製造装置において、活性化・封止室に導入する二酸化炭素ガス圧は、１０Ｐａ以上であることを特徴とする真空デバイスの製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の真空デバイスの製造装置において、活性化・封止室は、活性化の際活性化と二酸化炭素ガスの排気を平行して行うことを特徴とする真空デバイスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、蛍光表示管、ＣＲＴ、光源、真空管等の酸化物カソードを備えた真空デバイスの製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光表示管は、対向するアノード基板とカソード基板の間に介在するシール部（側面部材）とからなる気密容器内にカソード、制御電極、アノード電極等を配置してある。その蛍光表示管の製造装置の一つとして、インライン式製造装置が提案されている（特許文献１参照）。
インライン式製造装置は、焼成室、真空焼成室、活性化・封止室、冷却室からなり、各室は、ロードロックよって仕切られている。蛍光表示管を製造するときは、離間して対向するアノード基板とカソード基板の間に各種電極等を配置してトレー上に設置し、そのトレーを焼成室、真空焼成室、活性化・封止室、冷却室へ順次搬入して所定の処理を行う。活性化・封止室は、真空にしカソード（フィラメント）を通電加熱してカソードに被着した電子放出材料の炭酸塩を酸化物に変える、いわゆる活性化を行う。活性化後シール部を加熱溶融して両基板を圧着し封止する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３１７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来カソード（フィラメント）の炭酸塩は、例えば三元炭酸塩（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ3が用いられているが、三元炭酸塩は、活性化すると（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏとなり、一部のＢａＯは、遊離Ｂａとなり、いわゆるエミッションサイト（電子放出源）を生成する。カソードの電子放出量を多くするには、遊離Ｂａを多くしエミッションサイト数を多くする必要がある。
本願発明者は、エミッションサイト数を多くするため、従来のフィラメントの活性化について種々実験し研究した結果、従来は真空中で活性化するため遊離Ｂａの一部は、カソード周辺の雰囲気ガス（水分等）と反応して水酸化物や酸化物になってしまいエミッションサイト数の増加に寄与しないことが分かった。
本願発明は、その点に鑑み、遊離Ｂａの水酸化物や酸化物を抑制してエミッションサイト数を多くすることのできるカソードの活性化方法を提供し、電子放出量の多い酸化物カソードを備えた真空デバイスの製造方法と製造装置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】
【０００５】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の真空デバイスの製造方法は、離間して対向する第１基板とシール部を形成した第２基板及び両基板間に配置した少なくとも芯材に電子放出材料の炭酸塩を被着したカソードとアノード電極を焼成する焼成工程、焼成後二酸化炭素ガスを導入しカソードを通電加熱して電子放出材料の炭酸塩を活性化しその後シール部を加熱溶融して第１基板をシール部に圧着し封止する活性化・封止工程、封止後冷却する冷却工程からなることを特徴とする。
請求項２に記載の真空デバイスの製造方法は、請求項１に記載の真空デバイスの製造方法において、焼成工程、活性化・封止工程及び冷却工程は、共通の１個の室内で行うことを特徴とする。
請求項３に記載の真空デバイスの製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の真空デバイスの製造方法において、活性化・封止工程において導入する二酸化炭素ガス圧は、１０Ｐａ以上であることを特徴とする。
請求項４に記載の真空デバイスの製造方法は、請求項３に記載の真空デバイスの製造方法において、活性化・封止工程は、活性化の際活性化と二酸化炭素ガスの排気を平行して行うことを特徴とする。
請求項５に記載の真空デバイスの製造装置は、離間して対向する第１基板とシール部を形成した第２基板及び両基板間に配置した少なくとも芯材に電子放出材料の炭酸塩を被着したカソードとアノード電極を焼成する焼成室、焼成後二酸化炭素ガスを導入しカソードを通電加熱して電子放出材料の炭酸塩を活性化しその後シール部を加熱溶融して第１基板をシール部に圧着し封止する活性化・封止室、封止後冷却する冷却室からなることを特徴とする。
請求項６に記載の真空デバイスの製造装置は、請求項５に記載の真空デバイスの製造装置において、焼成室、活性化・封止室及び冷却室は、共通の１個の室からなることを特徴とする。
請求項７に記載の真空デバイスの製造装置は、請求項５又は請求項６に記載の真空デバイスの製造装置において、活性化・封止室に導入する二酸化炭素ガス圧は、１０Ｐａ以上であることを特徴とする。
請求項８に記載の真空デバイスの製造装置は、請求項７に記載の真空デバイスの製造装置において、活性化・封止室は、活性化の際活性化と二酸化炭素ガスの排気を平行して行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明は、電子放出材料の炭酸塩を活性化して酸化物カソードを形成する際、活性化・封止室に二酸化炭素ガスを導入するから、活性化よって生成した遊離Ｂａは、水酸化物や酸化物へ変化することがない。したがって本願発明によって活性化したカソードは、従来の真空中で活性化したカソードよりもエミッションサイト数が多くなり、熱電子放出量が多くなる。また本願発明によって活性化したカソードは、カソード電圧（フィラメント電圧）に対するカソード電流の立上がり特性がよくなり、カソード電圧（フィラメント電圧）に対するアノード電流の経時特性もよくなる。
本願発明は、活性化・封止室に導入する二酸化炭素ガスのガス圧を１０Ｐａ以上に設定することにより、カソードの活性化の効果を一層高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜図３に基づいて本願発明の実施の形態を説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【０００８】
図１は、本願発明の実施の形態に係る蛍光表示管のインライン式製造装置のブロック図（図１（ａ））、各室の加熱温度（図１（ｂ））、活性化・封止室の真空度（図１（ｃ））を示す。
図１（ａ）は、トレー１５を焼成室１１１に搬入した状態を示す。トレー１５には、アノード基板２１１とシール部２３を形成したカソード基板２１２を位置合わせし、冶具（図示せず）により両基板を離間した状態で設置してある。
【０００９】
焼成室１１１は、加熱手段（図示せず）により３００〜４００℃に加熱して、大気焼成、窒素（Ｎ2）ガス焼成、真空焼成を行う。窒素ガスは、ガス供給手段１２１から導入する。そして焼成中、排気手段１３１によって排気する。
次にロードロック１４１を開き、搬送手段（図示せず）によってトレー１５を真空焼成室１１２へ搬入してロードロック１４１を閉じる。真空焼成室１１２は、真空中（１０-4〜１０-5Ｐａ程度）で、加熱手段によって４００〜５００℃に加熱し、アノード基板、カソード基板、シール部、電極等の脱ガスを行う。その間排気手段１３２によって排気する。
【００１０】
次にロードロック１４２を開き、搬送手段によってトレー１５を活性化・封止室１１３へ搬入し、ロードロック１４２を閉じてフィラメントの活性化を行う。活性化・封止室１１３は、加熱手段によって３００〜４００℃に加熱するとともに、ガス供給手段１２２から二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを同室に導入し、図１（ｃ）のように、真空度（室圧）ＰをＰ１（例えば５０Ｐａ）に設定する。時間ｔ１に、フィラメントに所定の電圧を印加して通電加熱を開始する（約１０００℃になる）。フィラメントは、タングステン等の芯線に三元炭酸塩（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ3を被着してある。通電加熱を開始すると、フィラメントからガスが発生するため活性化・封止室１１３の真空度（室圧）Ｐは、少し高くなる。時間ｔ２に、排気手段１３３によって排気を開始し、所定時間後に真空度Ｐ２（例えば１０-2〜１０-4Ｐａ）まで排気し、所定時間ｔ３に通電を停止して活性化を終了する。
二酸化炭素ガスの導入後フィラメントの通電加熱を開始してフィラメントの活性化を開始してから、通電加熱を停止するまで、フィラメントの活性化と二酸化炭素ガスの排気は、平行して行う。
【００１１】
その活性化の過程において（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ3は、ＣＯ2＋（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏとなり、酸化物に熱分解する。そしてＢａＯは、フィラメントのタングステンに還元されて遊離Ｂａとなり、エミッションサイトが生成する、即ち活性化が行なわれる。その活性化の際、活性化・封止室１１３は、従来のように真空でなく、二酸化炭素ガスを導入するため、遊離Ｂａの一部が水酸化物化したり、酸化物化したりすることがない。したがって従来のように真空中で活性化する場合よりもエミッションサイト数を多く生成することができる。
【００１２】
活性化が終了すると、アノード基板２１１を押圧手段（図示せず）によってカソード基板２１２のシール部２３に押付け、シール部２３を加熱溶融（軟化）してアノード基板２１１をシール部２３に圧着（接着）して封止する。即ちアノード基板２１１、シール部２３及びカソード基板２１２からなる気密容器を形成し、気密容器中にフィラメント、アノード電極等を内蔵した蛍光表示管を作製する。
次にロードロック１４３を開き、搬送手段によってトレー１５を冷却室１１４へ搬入してロードロック１４３を閉じる。冷却室１１４は、ガス供給手段１２３によって窒素ガスを導入し、３００〜４００℃から室温まで徐々に冷却する。その間排気手段１３４によって排気する。冷却後トレー１５は、室外へ搬出して蛍光表示管を外す。
冷却した蛍光表示管は、ゲッターを活性化し残留ガスを吸収して完成する。
なおシール部２３とカソード基板２１２の間には、シール部２３の高さを調整するための（完成した蛍光表示管のアノード基板２１１とカソード基板２１２の間隔を調整するための）台座、枠材等を形成してもよい。
【００１３】
図２は、図１のインライン式製造装置を用いて製造する蛍光表示管の構成を示し、大形の２枚の基板を用いて一度に複数の蛍光表示管を製造する、いわゆる多連（多数個取）蛍光表示管の例で、図２は、３連蛍光表示管を示す。
図２（ａ１）は、平面図であり、図２（ａ２）は、図２（ａ１）のＸ１部分の矢印方向の断面図であり、図２（ａ３）は、図２（ａ１）のＸ２部分の矢印方向の断面図である。図２（ｂ１）は、図２（ａ１）においてアノード基板を外した状態の平面図であり、図２（ｂ２）は、その外したアノード基板の平面図である。
【００１４】
３連蛍光表示管２は、対向するアノード基板（第１基板）２１１、カソード基板（第２基板）２１２からなり、両基板は、蛍光表示管２２１，２２２，２２３の気密容器を構成するシール部２３によって接着されている。アノード基板２１１には、蛍光体を被着したアノード電極Ａを形成してあり、カソード基板２１２には、カソード配線導体２４、配線導体Ｗ１，Ｗ２を形成してある。カソード配線導体２４には、フィラメント取付部材２５を固着してあり、そのフィラメント取付部材２５には、フィラメントＦを取付けてある。蛍光表示管２２１，２２２，２２３のカソード配線導体２４は、共通の配線導体Ｗ１，Ｗ２に接続している。
なお図２において、アノード基板（第１基板）とカソード基板（第２基板）の第１基板と第２基板の関係は、逆でもよい。また図２の蛍光表示管２２１，２２２，２２３は、２極管構造であるが、制御電極を設けた３極管等の多極管構造であってもよい。
【００１５】
図３は、図１のインライン式製造装置により、図２の３連蛍光表示管２を製造するときの製造工程を示す。
まず工程Ｓ１において、カソード基板２１２にアルミニウム膜からなる配線導体Ｗ１，Ｗ２、カソード配線導体２４を形成し、カソード配線導体２４にフィラメント取付部材２５を固着し、フィラメント取付部材２５にフィラメントＦを取付ける。そしてカソード基板２１２にガラスペースト（例えばフリットガラス）を印刷してシール部２３を形成する。
なおシール部２３の下（シール部２３とカソード基板２１２の間）には、完成した蛍光表示管のアノード基板２１１とカソード基板２１２の間隔（ギャップ）を大きくするため（或いは調整するため）、適当な厚さの台座、枠材等をあらかじめ形成しておいてもよいし、同時に形成してもよい。
【００１６】
次に工程Ｓ２において、トレー１５に、カソード基板２１２とアノードＡを形成したアノード基板２１１を位置合せし両基板を離間して（アノード基板２１１をシール部２３から離して）設置し、そのトレー１５を焼成室１１１に搬入して大気焼成、窒素ガス焼成、真空焼成を行う。
次に工程Ｓ３において、トレー１５を真空焼成室１１２へ搬入して真空焼成を行ない、アノード基板、カソード基板、シール部、電極等の脱ガスを行う。
【００１７】
次に工程Ｓ４１において、トレー１５を活性化・封止室１１３へ搬入し、例えばガス圧５０Ｐａの二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを同室へ導入し、配線導体Ｗ１，Ｗ２に電源３１を接続してフィラメントＦのタングステン等の芯線を通電加熱するとともに、所定の時間をかけて真空に近い、例えば１０-2〜１０-4Ｐａまで排気して、芯線に被着した三元炭酸塩（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ3を活性化する。通電加熱により三元炭酸塩（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ3は、二酸化炭素ガス雰囲気中で熱分解して、酸化物（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏとなり、ＢａＯは、遊離Ｂａとなりエミッションサイトを生成する。その活性化は、二酸化炭素ガス雰囲気中で行うから、遊離Ｂａが水酸化物や酸化物に変わることがない。したがって生成したエミッションサイト数は、減少しない。
二酸化炭素ガスの導入後フィラメントの活性化終了まで活性化と二酸化炭素ガスの排気は、平行して行う。
【００１８】
次に工程Ｓ４２において、フィラメントＦの活性化後、活性化・封止室１１３において、アノード基板２１１をシール部２３に押付けてシール部２３を加熱溶融（軟化）し、アノード基板２１１をシール部２３に圧着（接着）して封止する。
次に工程Ｓ５において、トレー１５を冷却室１１４へ搬入して室温まで徐々に冷却する。冷却後トレー１５は、室外へ搬出し、３連蛍光表示管２のゲッターを活性化して残留ガスを吸収する。
次に工程Ｓ６において、３連蛍光表示管２を線Ｌ１１〜Ｌ１４、線Ｌ２１，２２の部分で切断して、蛍光表示管２２１，２２２，２２３に分割して３個の蛍光表示管を作製する。
【００１９】
ここで図４、図５により、図１のインライン式製造装置１を用いて製造した蛍光表示管について、フィラメントの活性化の際、活性化・封止室１１３に二酸化炭素ガスを導入した場合と導入しない場合の特性試験の結果について説明する。
【００２０】
図４（ａ）は、アノード電圧に対するカソード電流特性（アノード電圧に対するフィラメントの熱電子放出特性）を示す。図において、ａ１，ａ２は、活性化・封止室に５０Ｐａ，１０Ｐａの二酸化炭素ガスを導入して活性化した蛍光表示管の熱電子放出特性を示し、ａ３は、従来の真空中で活性化した蛍光表示管の熱電子放出特性を示す。
熱電子の放出量は、活性化の際二酸化炭素ガスを導入すると多くなり、かつ二酸化炭素ガス圧が高くなるほど多くなる。なお図４（ａ）の二酸化炭素ガス圧は、５０Ｐａまで図示してあるが、大気圧程度まで導入しても同様の効果が得られる。
【００２１】
図４（ｂ）は、フィラメント電圧に対するカソード電流特性を示し、ｂ１は、活性化・封止室に５０Ｐａの二酸化炭素ガスを導入して活性化した蛍光表示管のカソード電流特性を示し、ｂ２は、従来の真空中で活性化した蛍光表示管のカソード電流特性を示す。
カソード電流特性（ｂ１）は、カソード電流（ｂ２）よりも立上がり特性がよい。即ちフィラメントの活性化の際、二酸化炭素ガスを導入すると、カソード電流の立上がり特性がよくなる。
【００２２】
図５は、フィラメント電圧に対するアノード電流特性について、フィラメントの点灯開始時のアノード電流特性と８５℃の恒温槽中で９６時間放置後のアノード電流特性を示し、図５（ａ）は、活性化・封止室に５０Ｐａの二酸化炭素ガスを導入して活性化した蛍光表示管のアノード電流特性を示し、図５（ｂ）は、従来の真空中で活性化した蛍光表示管のアノード電流特性を示す。図において、実線は、フィラメントの点灯開始時のアノード電流特性を示し、破線は、９６時間放置後のアノード電流特性を示す。
図５（ａ）と図５（ｂ）のアノード電流特性を比較すると、図５（ａ）のアノード電流特性は、８５℃の恒温放置試験後も点灯開始時と略同じであるが、図５（ｂ）のアノード電流特性は、その試験後の特性が悪くなる。
【００２３】
以上のように図１のインライン式製造装置を用いて蛍光表示管を製造するとき、活性化・封止室に二酸化炭素ガスを導入した場合には、導入しない場合に比べて、フィラメントの熱電子放出特性、フィラメント電圧に対するカソード電流の立上がり特性、及びフィラメント電圧に対するアノード電流の経時特性のいずれもがよくなる。
【００２４】
前記実施例は、焼成室、真空焼成室、活性化・封止室及び冷却室が夫々独立している、いわゆるインライン式製造装置について説明したが、共通の１個の室を用い室内の雰囲気を変えて使用する、いわゆるバッチ式製造装置の場合にも、インライン式製造装置と同様の効果を奏することができる。
前記実施例は、カソードとしてフィラメントについて説明したが、フィラメントに限らず、膜状又は板状の芯材に電子放出材料の炭酸塩を被着したカソードであってもよい。
前記実施例は、蛍光表示管について説明したが、蛍光表示管の外、ＣＲＴ、光源、真空管等の酸化物カソード電極を備えた真空デバイスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の実施の形態に係るインライン式製造装置の構成を示す。
【図２】図１のインライン式製造装置を用いて製造する蛍光表示管の構成を示す。
【図３】図２の蛍光表示管を、図１のインライン式製造装置により製造するときの工程を示す。
【図４】二酸化炭素ガスを導入して活性化した蛍光表示管と二酸化炭素ガスを導入しないで活性化した蛍光表示管のアノード電圧に対するカソード電流特性、フィラメント電圧に対するカソード電流特性を示す。
【図５】二酸化炭素ガスを導入して活性化した蛍光表示管と二酸化炭素ガスを導入しないで活性化した蛍光表示管のフィラメント電圧に対するアノード電流の経時特性を示す。
【符号の説明】
【００２６】
１  インライン式製造装置
１１１    焼成室
１１２    真空焼成室
１１３    活性化・封止室
１１４    冷却室
１２１〜１２３    ガス供給手段
１３１〜１３４    排気手段
１４１〜１４３    ロードロック
２    ３連蛍光表示管
２１１    アノード基板
２１２    カソード基板
２２１〜２２３    蛍光表示管
２３    シール部
２４    カソード配線導体
２５    フィラメント取付部材
Ａ    アノード電極
Ｆ    フィラメント
Ｗ１，Ｗ２    配線導体
【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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