ガラス溶着方法
【課題】 信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶着方法を提供する。
【解決手段】 入熱量変化領域Ｒ１において入熱量を漸増させる。このため、エッジ部分Ｅ１及び入熱量変化領域Ｒ１において、ガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。しかも、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を初めて通過させるときに、照射領域の移動速度を漸減させる。これにより、入熱量変化領域Ｒ１において溶融再固化領域Ｍ１が末広がり状に形成される。この入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再度通過させることにより、有効部分同士を確実に封止できる。さらに、入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときに入熱量を減少させる。このため、別のガラス層３に照射領域を進入させるときに、エッジ部分Ｅ１においてガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。よって、信頼性の高いガラス溶着体を製造できる。
【解決手段】 入熱量変化領域Ｒ１において入熱量を漸増させる。このため、エッジ部分Ｅ１及び入熱量変化領域Ｒ１において、ガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。しかも、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を初めて通過させるときに、照射領域の移動速度を漸減させる。これにより、入熱量変化領域Ｒ１において溶融再固化領域Ｍ１が末広がり状に形成される。この入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再度通過させることにより、有効部分同士を確実に封止できる。さらに、入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときに入熱量を減少させる。このため、別のガラス層３に照射領域を進入させるときに、エッジ部分Ｅ１においてガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。よって、信頼性の高いガラス溶着体を製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、ガラス部材同士が溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野のガラス溶着方法として、複数の環状のガラス層を介して互いに重ね合わされた第１及び第２のガラス基板を用意し、各ガラス層にレーザ光を照射することによって第１のガラス基板と第２のガラス基板とを溶着し、ガラス層ごとに第１及び第２のガラス基板を切断して複数のガラス溶着体を製造する方法が特許文献１に記載されている。このガラス溶着方法では、ガラス層上の所定の照射開始位置においてレーザ光をオンにしてレーザ光の照射を開始し、レーザ光がガラス層を一周して照射開始位置を再度通過した後に、このガラス層上の所定の照射終了位置においてレーザ光をオフにしてレーザ光の照射を終了し、一のガラス層から別のガラス層にレーザ光の照射を移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７４２５１６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のガラス溶着方法では、レーザ光の照射開始位置や照射終了位置においてガラス層等にクラックが生じたり、ガラス層による封止が不十分となったりする場合があり、結果としてガラス溶着体の信頼性が損なわれるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のガラス溶着方法は、環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、第１のガラス部材に対応する第１の部分を複数含む第１のガラス基板に対し、第１の部分ごとに溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、第２のガラス部材に対応する第２の部分を複数含む第２のガラス基板を、第１の部分のそれぞれと第２の部分のそれぞれとがガラス層を介して対向するように第１のガラス基板に重ね合わせる第２の工程と、溶着予定領域に沿ってガラス層にレーザ光を照射することにより、対向する第１の部分と第２の部分とを溶着する第３の工程と、を備え、第３の工程では、溶着予定領域のうちの一の溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させた後、溶着予定領域のうちの別の溶着予定領域に沿って照射領域を相対的に移動させ、第３の工程では、一の溶着予定領域内に設定された第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の照射によるガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、別の溶着予定領域の手前に設定された第２の領域に照射領域を通過させるとき、入熱量を当該第２の領域において減少させ、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とする。
【０００７】
このガラス溶着方法では、一の溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させるに際し、レーザ光によるガラス層への入熱量を漸増させる。このため、照射領域をガラス層に進入させるときに、その進入位置となるガラス層のエッジ部分及び第１の領域において、入熱過多や温度の急上昇に起因してガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることが防止される。しかも、第１の領域に照射領域を初めて通過させるときに、照射領域の移動速度を漸減させる。これにより、第１の領域において、レーザ光の照射によって溶融して再固化するガラス層の溶融再固化領域が、第１の領域の始点から終点に向かって徐々に大きくなるような末広がり状に形成される。このような第１の領域に照射領域を再度通過させることにより、第１及び第２の部分を確実に封止することができる。さらに、第１の領域に照射領域を再度通過させた後に第２の領域に照射領域を通過させるときに、入熱量を減少させる。このため、別のガラス層に照射領域を進入させるときに、その進入位置となる別のガラス層のエッジ部分において、入熱過多に起因して別のガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることが防止される。よって、このガラス溶着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
【０００８】
ここで、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の出力を当該第１の領域において略一定に維持することが好ましい。この場合、各溶着領域に沿ってレーザ光を照射する上で、レーザ光の出力の制御の複雑化が避けられる。また、レーザ光の出力を変更することに伴うレーザ光源への負荷が低減される。
【０００９】
或いは、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の出力を当該第１の領域において漸増させることが好ましい。この場合、第１の領域において、末広がり状の溶融再固化領域がより確実に形成される。
【００１０】
また、第２の領域は、その一部が一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、第３の工程では、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、第２の領域に照射領域を通過させるとき、入熱量を当該第２の領域において漸減させることが好ましい。この場合、レーザ光の照射領域をガラス層から退出させるときに、その退出位置となるガラス層のエッジ部分では入熱量が比較的小さくなるので、当該エッジ部分において入熱過多に起因してガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることが防止される。
【００１１】
さらに、第２の領域は、その全部が一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、第３の工程では、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、第２の領域に照射領域を通過させるとき、入熱量を当該第２の領域において漸減させることが好ましい。この場合、レーザ光の照射領域をガラス層から退出させるときに、その退出位置となるガラス層のエッジ部分では入熱量が一層小さくなるので、当該エッジ部分において入熱過多が起こり、それに起因してガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることがより確実に防止される。
【００１２】
また、第３の工程では、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、第２の領域に照射領域を通過させるとき、照射領域の相対的な移動速度を当該第２の領域において漸増させることが好ましい。この場合、第２の領域において、レーザ光の出力の変更に依らずに、入熱量を漸減させることができるので、レーザ光の出力を変更することに伴うレーザ光源への負荷が低減される。また、第２の領域において照射領域の移動速度を漸増させるので、ガラス溶着体の製造におけるタクトタイムの短縮化が図られる。
【００１３】
さらに、第１のガラス基板及び第２のガラス基板から、溶着された第１の部分及び第２の部分を切り出し、複数のガラス溶着体を得る第４の工程を更に備えることが好ましい。これにより、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体が複数得られる。
【００１４】
また、本発明の溶着方法は、環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、第１のガラス部材に対し、溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、第２のガラス部材を、ガラス層を介して第１のガラス部材に重ね合わせる第２の工程と、溶着予定領域に沿ってガラス層にレーザ光を照射することにより、第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着する第３の工程と、を備え、第３の工程では、溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させ、第３の工程では、溶着予定領域内に設定された第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の照射によるガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とする。
【００１５】
このガラス溶着方法によれば、上述したように、ガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることを防止することができると共に、第１及び第２の部分を確実に封止することができるので、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶着方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態のガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。
【図２】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図３】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための平面図である。
【図５】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための部分拡大図である。
【図６】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するためのタイムチャートである。
【図７】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図８】溶融再固化領域及び未溶融領域の形状を説明するための部分拡大図である。
【図９】レーザ光の照射領域における温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１に示されるように、ガラス溶着体１は、溶着予定領域Ｒに沿うように配置されたガラス層３を介して、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着されたものである。ガラス部材４，５は、例えば、無アルカリガラスからなる熱さ０．７ｍｍの矩形板状の部材であり、溶着予定領域Ｒは、ガラス部材４，５の外縁に沿うように矩形環状に設定されている。ガラス層３は、例えば、低融点ガラス（バナジウムリン酸系ガラス、鉛ホウ酸ガラス等）からなる層であり、溶着予定領域Ｒに沿うように矩形環状に設定されている。ガラス溶着体１は、有機ＥＬディスプレイであり、溶着予定領域Ｒの内側に形成された発光素子領域が、ガラス部材４，５及びガラス層３によって外部雰囲気から封止されている。
【００２０】
次に、環状の溶着予定領域Ｒに沿った溶着用レーザ光Ｌの照射によって、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法について説明する。まず、図２に示されるように、マトリックス状（ここでは２行３列）に配置された有効部分（第１の部分）４１〜４６を含むガラス基板４０を準備する。各有効部分４１〜４６は、ガラス部材４に対応している。そして、有効部分４１〜４６ごとに環状に溶着予定領域Ｒを設定する。
【００２１】
続いて、ディスペンサやスクリーン印刷等によってフリットペーストを塗布することにより、有効部分４１〜４６ごとに溶着予定領域Ｒに沿うようにガラス基板４０の表面４０ａにペースト層６を配置する。フリットペーストは、例えば、低融点ガラスからなる粉末状のガラスフリット（ガラス粉）２、酸化鉄等の無機顔料であるレーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）、酢酸アミル等である有機溶剤、及びアクリル等の樹脂成分であるバインダが混練されたものである。
【００２２】
続いて、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去し、ペースト層６を加熱してバインダを除去することにより、ガラス基板４０の表面４０ａにガラス層３を固着させる。更に、ガラス層３を加熱してガラスフリット２を溶融・再固化させることにより、ガラス基板４０の表面４０ａに、レーザ光吸収性顔料を含むガラス層３を定着させる。続いて、ガラス基板４０の表面４０ａに、有効部分４１〜４６を包囲するように接着層７を配置する。接着層７は、例えば紫外線硬化樹脂からなり、ガラス基板４０の外縁に沿って矩形環状に形成されている。
【００２３】
続いて、図３に示されるように、マトリックス状（ここでは２行３列）に配置された有効部分（第２の部分）５１〜５６を含むガラス基板５０を準備する。各有効部分５１〜５６は、ガラス部材５に対応しており、各有効部分５１〜５６には、発光素子領域が形成されている。そして、有効部分４１〜４６のそれぞれと有効部分５１〜５６のそれぞれとがガラス層３を介して対向するようにガラス基板４０とガラス基板５０とを重ね合わせる。
【００２４】
続いて、接着層７を紫外線の照射によって硬化させ、ガラス基板４０とガラス基板５０との間の空間（有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とで挟まれる空間）を接着層７によって外部雰囲気から封止する。なお、ガラス基板４０とガラス基板５０との重ね合わせ、及び、接着層７による封止は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で実施される。
【００２５】
続いて、溶着予定領域Ｒに沿ってガラス層３にレーザ光Ｌを照射することにより、互いに対向する有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とを溶着する（以下、この工程を「溶着工程」という。溶着においては、ガラス層３が溶融し、ガラス基板４０，５０（ガラス部材４，５）が溶融しない場合もある）。図４に示されるように、溶着工程では、有効部分４１，５１に対応する溶着予定領域Ｒから有効部分４６，５６に対応する溶着予定領域Ｒまで連続してレーザ光Ｌを走査していく。つまり、一の溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌの照射領域を相対的に移動させた後、別の溶着予定領域Ｒに沿って照射領域を相対的に移動させるといったように、各溶着予定領域Ｒに沿って照射領域を相対的に移動させる。このとき、一の溶着予定領域Ｒから別の溶着予定領域Ｒに照射領域を移動させる際には、レーザ光Ｌをオンにしたままとする。なお、レーザ光Ｌを照射する順序は、例えば、有効部分４１，５１に対応する溶着予定領域Ｒから時計回りに設定される。
【００２６】
ここで、有効部分４１，５１に着目して、溶着工程についてより詳細に説明する。溶着工程では、まず、図５に示されるように、ガラス基板４０，５０外の所定の位置Ｓにおいてレーザ光Ｌをオンにした後に、有効部分４１，５１に対応するガラス層３の角部Ｃ１から当該ガラス層３にレーザ光Ｌの照射領域を進入させる。このとき、ガラス層３の角部Ｃ１のエッジ部分Ｅ１が、照射領域の進入位置となる。その後、レーザ光Ｌの照射領域を、角部Ｃ２、角部Ｃ３、角部Ｃ４の順に時計回りに移動させていき、角部Ｃ１を再び通過させた後に角部Ｃ２においてガラス層３から退出させる。このとき、ガラス層３の角部Ｃ２のエッジ部分Ｅ２が照射領域の退出位置となる。その後、レーザ光Ｌの照射領域を、有効部分４２，５２に対応する別のガラス層３の角部Ｃ１のエッジ部分Ｅ１から当該ガラス層３に進入させた後、同様にして照射領域を移動させていく。
【００２７】
溶着予定領域Ｒには、ガラス層３の一辺上において、レーザ光の照射によるガラス層３への入熱量を変化させる入熱量変化領域（第１の領域）Ｒ１及び入熱量変化領域（第２の領域）Ｒ２が設定されている。入熱量変化領域Ｒ１は、ガラス層３の角部Ｃ１と角部Ｃ２との間に位置しており、入熱量変化領域Ｒ２は、入熱量変化領域Ｒ１と角部Ｃ２との間に位置している。この溶着工程では、レーザ光Ｌの照射領域を入熱量変化領域Ｒ１に初めて通過させるときには、照射領域の相対的な移動速度を漸減させることで入熱量を漸増させる。また、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再び通過させた後に、入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときには、照射領域の相対的な移動速度を漸増させることにより入熱量を漸減させる。
【００２８】
より具体的には、図６に示されるように、時刻Ｔ０においてレーザ光Ｌをオンにした後、レーザ光Ｌの出力をＰ１、照射領域の移動速度をＶ１として、時刻Ｔ１においてエッジ部分Ｅ１からガラス層３に照射領域を進入させる。そして、照射領域が入熱量変化領域Ｒ１の始点に初めて到達する時刻Ｔ２において、レーザ光Ｌの出力をＰ１で一定に維持したまま、照射領域の移動速度の漸減を開始し、照射領域が入熱量変化領域Ｒ１の終点に初めて到達する時刻Ｔ３において、照射領域の移動速度の漸減を終了する。これにより、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間において、レーザ光Ｌの出力がＰ１で一定に維持されつつ照射領域の移動速度が当初のＶ１からＶ２に減少する。その結果、入熱量変化領域Ｒ１において入熱量が漸増されて、照射領域の温度が徐々に上昇して融点を上回る。
【００２９】
その後、レーザ光Ｌの出力をＰ１、照射領域の移動速度をＶ２に維持したまま、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５にかけて再び入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を通過させる（即ち、入熱量を維持したまま、入熱量変化領域Ｒ１にオーバーラップしてレーザ光Ｌを照射する）。そして、照射領域が、再び入熱量変化領域Ｒ１を通過した後に入熱量変化領域Ｒ２の始点に到達する時刻Ｔ６において、レーザ光Ｌの出力をＰ１で一定に維持したまま、照射領域の移動速度の漸増を開始する。その後、照射領域が入熱量変化領域Ｒ２の終点に到達する時刻Ｔ７において、照射領域の移動速度の漸増を終了する。これにより、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間において、レーザ光Ｌの出力がＰ１で一定に維持されつつ照射領域の移動速度がＶ２からＶ１に上昇する。その結果、入熱量変化領域Ｒ２において入熱量が漸減され、照射領域の温度が徐々に下降して融点を下回る。そして、時刻Ｔ８において、ガラス層３のエッジ部分Ｅ２から照射領域を退出させる。その後、時刻Ｔ９において、別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１から当該ガラス層３に照射領域を進入させて、照射領域が入熱量変化領域Ｒ１を始めて通過する時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１の間に、再び移動速度を漸減させる。
【００３０】
なお、速度Ｖ１は、レーザ光Ｌの出力がＰ１であるとき、ガラス層３が溶融する入熱量をガラス層３に与えない程度の速度であり、速度Ｖ２は、同じくレーザ光Ｌの出力がＰ１であるとき、ガラス層３を溶融させて有効部分同士を溶着させるのに十分な入熱量をガラス層３に与えられる程度の速度である。
【００３１】
以上のようにして、互いに対向する有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とを溶着した後に、図７に示されるように、ガラス基板４０，５０から溶着された有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とのセットを切り出して、複数（ここでは６セット）のガラス溶着体１を得る。
【００３２】
以上説明したように、ガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、一の溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌの照射領域を相対的に移動させるに際し、入熱量変化領域Ｒ１においてレーザ光Ｌによるガラス層３への入熱量を漸増させる。このため、照射領域をガラス層３に進入させるときに、その進入位置となるガラス層３のエッジ部分Ｅ１及び入熱量変化領域Ｒ１において、入熱過多や温度の急上昇に起因してガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。
【００３３】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、レーザ光Ｌの照射領域を比較的大きい移動速度Ｖ１で溶着予定領域Ｒに進入させた後に、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を初めて通過させるときに照射領域の移動速度をＶ２まで漸減させ、ガラス層３への入熱量を漸増させて溶着を開始する。
【００３４】
一般に、照射領域を所定の移動速度で移動させた場合、その照射領域の温度分布は、図９の実線で示されるようなプロファイルとなる。これに対して、照射領域を上記所定の移動速度よりも小さい移動速度で移動させた場合には、その照射領域の温度分布は、図９の破線で示されるように、比較的なだらかなプロファイルとなる。
【００３５】
したがって、入熱量変化領域Ｒ１において照射領域の移動速度をＶ１からＶ２へ漸減させることにより、ガラス層３の溶融領域が、ガラス層３の幅方向の中心部から徐々に広がっていくこととなる。これにより、図８（ａ）に示されるように、入熱量変化領域Ｒ１における溶融再固化領域Ｍ１が、その幅が入熱量変化領域Ｒ１の始点から終点にかけて徐々に大きくなるような末広がり状に形成される。このとき、溶融再固化領域Ｍ１の外形は、ガラス層３の幅方向の中心に向かって凸となる。このため、入熱量変化領域Ｒ１の始点近傍では未溶融領域Ｍ２が占める割合が増加する。このような入熱量変化領域Ｒ１に対して、入熱量が比較的大きい状態で（レーザ光Ｌの出力をＰ１、照射領域の移動速度をＶ２とした状態で）照射領域を再び通過させることにより、有効部分同士を確実に溶着して封止することができる。
【００３６】
さらに、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再度通過させた後に入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときに、ガラス層３への入熱量を漸減させる。このため、一のガラス層３から照射領域を退出させた後に別のガラス層３に照射領域を進入させるときに、その進入位置となる別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１における入熱量が比較的小さくなる。一般に、ガラス層のエッジ部分は他の部分に比べて放熱性が低いが、この場合には、上述したように別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１では入熱量が比較的小さくなるので、当該エッジ部分Ｅ１において、入熱過多に起因してガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。
【００３７】
しかも、このガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ２の全部が、一の溶着予定領域Ｒ内に位置するように設定されている。このため、レーザ光Ｌの退出位置であるガラス層３のエッジ部分Ｅ２では、ガラス層３への入熱量が十分に小さくなる。その結果、ガラス層３のエッジ部分Ｅ２において、入熱過多に起因してガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることを防止できる。よって、このガラス溶着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
【００３８】
さらに、このガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ１及び入熱量変化領域Ｒ２における入熱量の漸増及び漸減を、レーザ光Ｌの出力を一定に維持しつつ照射領域の移動速度を変更して行う。このため、各溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌを照射する上で、レーザ光Ｌの出力の制御の複雑化が避けられると共に、レーザ光Ｌの出力を変更することに伴うレーザ光源への負荷が低減される。しかも、入熱量変化領域Ｒ２において照射領域の移動速度を漸増させるので、ガラス溶着体１の製造におけるタクトタイムを短縮できる。さらには、レーザ光Ｌをオンにしたまま、一の溶着予定領域Ｒから別の溶着予定領域Ｒへ照射領域を移動させるので、レーザ光Ｌのオン・オフを繰り返すことに起因してレーザ光源へ負荷がかかることを防止できる。
【００３９】
ここで、溶着予定領域（ガラス層）上の所定の照射開始位置でレーザ光をオンにしてピーク出力での照射を開始する場合、図８（ｂ）に示されるように、照射開始位置近傍の照射開始領域Ｒ３において、溶融再固化領域Ｍ３が照射開始位置から急激に広がって形成される。このため、照射開始領域Ｒ３においては、溶融再固化領域Ｍ３が大部分を占めており、未溶融領域Ｍ４が僅かしか形成されない。このため、照射開始領域Ｒ３に再度レーザ光の照射領域を通過させても、有効部分同士の溶着が十分に行われない場合がある。また、このガラス溶着方法では、複数のガラス溶着体を製造する場合に、レーザ光のオン・オフを繰り返し行う必要があり、レーザ光源に対する負荷が大きくなる。したがって、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法が特に有意となる。
【００４０】
なお、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ２の全部が溶着予定領域Ｒ内に位置するものとしたが、これに限らず、例えば、その一部が溶着予定領域Ｒ内に位置するように設定してもよい。この場合においても、レーザ光Ｌの退出位置であるガラス層３のエッジ部分Ｅ２では、ガラス層３への入熱量が十分に小さくなる。
【００４１】
或いは、入熱量変化領域Ｒ２は、入熱量変化領域Ｒ１よりも照射領域の進行方向前方であって、別の溶着予定領域Ｒの手前の位置に設定されていればよい。このように入熱量変化領域Ｒ２が別の溶着予定領域Ｒの手前の位置に設定されていれば、別のガラス層３に照射領域を進入させるときに、その進入位置となる別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１において、入熱過多に起因して別のガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。
【００４２】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ１に初めて照射領域を通過させる際に、レーザ光Ｌの出力をＰ１に一定に維持しつつ照射領域の移動速度を漸減させることで入熱量を漸増させるものとしたが、これに限らない。例えば、入熱量変化領域Ｒ１に初めて照射領域を通過させる際には、照射領域の移動速度を漸減させつつレーザ光Ｌの出力を漸増させて入熱量を漸増させてもよい。
【００４３】
この場合、溶融再固化領域Ｍ１が末広がり状の形状により確実に形成されると共に、溶融再固化領域Ｍ１の外形がガラス層３の幅方向内側に向かって一層凸となるように形成される。したがって、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再び通過させることにより、有効部分同士をより一層確実に溶着して封止することができる。
【００４４】
なお、上記のように、入熱量変化領域Ｒ１に初めて照射領域を通過させる際に、照射領域の移動速度を漸減させつつレーザ光Ｌの出力を漸増させて入熱量を漸増させた場合には、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再び通過させた後に入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させる際に、照射領域の移動速度を漸増させつつレーザ光Ｌの出力を漸減させることが好ましい。
【００４５】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法では、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を通過させた後に入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときには、当該入熱量変化領域Ｒ２内において入熱量を減少させればよく、漸減に限らない。
【００４６】
また、速度Ｖ１は、ガラス基板４０とガラス基板５０との間に配置される物体のうちの最も融点が低い物体に対して、その物体が融点以上となるような入熱量をその物体に与えない程度の速度とすることが好ましい。この場合には、レーザ光の空走時（即ち、照射領域が溶着予定領域Ｒ以外の領域を移動するとき）において、レーザ光の照射による熱的なダメージを軽減できる。
【００４７】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法では、ガラス層３を加熱してガラスフリット２を溶融・再固化させることにより、ガラス基板４０の表面４０ａに、レーザ光吸収性顔料を含むガラス層３を定着させたが、ガラス基板４０に対するガラス層３の配置は、これに限定されない。一例として、ガラス基板４０に対するガラス層３の配置は、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去し、ペースト層６を加熱してバインダを除去することにより、ガラス基板４０の表面４０ａにガラス層３を固着させるだけでもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態においては、ガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法を、ガラス基板上に有効部分が複数設定される、所謂多面取りの場合について説明したが、本発明に係るガラス溶着方法は、一対の有効部分同士を溶着して一つのガラス溶着体を製造する場合にも好適に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…ガラス溶着体、３…ガラス層、４…ガラス部材（第１のガラス部材）、５…ガラス部材（第２のガラス部材）、４０…ガラス基板（第１のガラス基板）、４１〜４６…有効部分（第１の部分）、５０…ガラス基板（第２のガラス基板）、５１〜５６…有効部分（第２の部分）、Ｒ…溶着予定領域、Ｒ１…入熱量変化領域（第１の領域）、Ｒ２…入熱量変化領域（第２の領域）、Ｌ…レーザ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、ガラス部材同士が溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野のガラス溶着方法として、複数の環状のガラス層を介して互いに重ね合わされた第１及び第２のガラス基板を用意し、各ガラス層にレーザ光を照射することによって第１のガラス基板と第２のガラス基板とを溶着し、ガラス層ごとに第１及び第２のガラス基板を切断して複数のガラス溶着体を製造する方法が特許文献１に記載されている。このガラス溶着方法では、ガラス層上の所定の照射開始位置においてレーザ光をオンにしてレーザ光の照射を開始し、レーザ光がガラス層を一周して照射開始位置を再度通過した後に、このガラス層上の所定の照射終了位置においてレーザ光をオフにしてレーザ光の照射を終了し、一のガラス層から別のガラス層にレーザ光の照射を移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７４２５１６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のガラス溶着方法では、レーザ光の照射開始位置や照射終了位置においてガラス層等にクラックが生じたり、ガラス層による封止が不十分となったりする場合があり、結果としてガラス溶着体の信頼性が損なわれるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のガラス溶着方法は、環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、第１のガラス部材に対応する第１の部分を複数含む第１のガラス基板に対し、第１の部分ごとに溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、第２のガラス部材に対応する第２の部分を複数含む第２のガラス基板を、第１の部分のそれぞれと第２の部分のそれぞれとがガラス層を介して対向するように第１のガラス基板に重ね合わせる第２の工程と、溶着予定領域に沿ってガラス層にレーザ光を照射することにより、対向する第１の部分と第２の部分とを溶着する第３の工程と、を備え、第３の工程では、溶着予定領域のうちの一の溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させた後、溶着予定領域のうちの別の溶着予定領域に沿って照射領域を相対的に移動させ、第３の工程では、一の溶着予定領域内に設定された第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の照射によるガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、別の溶着予定領域の手前に設定された第２の領域に照射領域を通過させるとき、入熱量を当該第２の領域において減少させ、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とする。
【０００７】
このガラス溶着方法では、一の溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させるに際し、レーザ光によるガラス層への入熱量を漸増させる。このため、照射領域をガラス層に進入させるときに、その進入位置となるガラス層のエッジ部分及び第１の領域において、入熱過多や温度の急上昇に起因してガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることが防止される。しかも、第１の領域に照射領域を初めて通過させるときに、照射領域の移動速度を漸減させる。これにより、第１の領域において、レーザ光の照射によって溶融して再固化するガラス層の溶融再固化領域が、第１の領域の始点から終点に向かって徐々に大きくなるような末広がり状に形成される。このような第１の領域に照射領域を再度通過させることにより、第１及び第２の部分を確実に封止することができる。さらに、第１の領域に照射領域を再度通過させた後に第２の領域に照射領域を通過させるときに、入熱量を減少させる。このため、別のガラス層に照射領域を進入させるときに、その進入位置となる別のガラス層のエッジ部分において、入熱過多に起因して別のガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることが防止される。よって、このガラス溶着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
【０００８】
ここで、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の出力を当該第１の領域において略一定に維持することが好ましい。この場合、各溶着領域に沿ってレーザ光を照射する上で、レーザ光の出力の制御の複雑化が避けられる。また、レーザ光の出力を変更することに伴うレーザ光源への負荷が低減される。
【０００９】
或いは、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の出力を当該第１の領域において漸増させることが好ましい。この場合、第１の領域において、末広がり状の溶融再固化領域がより確実に形成される。
【００１０】
また、第２の領域は、その一部が一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、第３の工程では、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、第２の領域に照射領域を通過させるとき、入熱量を当該第２の領域において漸減させることが好ましい。この場合、レーザ光の照射領域をガラス層から退出させるときに、その退出位置となるガラス層のエッジ部分では入熱量が比較的小さくなるので、当該エッジ部分において入熱過多に起因してガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることが防止される。
【００１１】
さらに、第２の領域は、その全部が一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、第３の工程では、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、第２の領域に照射領域を通過させるとき、入熱量を当該第２の領域において漸減させることが好ましい。この場合、レーザ光の照射領域をガラス層から退出させるときに、その退出位置となるガラス層のエッジ部分では入熱量が一層小さくなるので、当該エッジ部分において入熱過多が起こり、それに起因してガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることがより確実に防止される。
【００１２】
また、第３の工程では、第１の領域に照射領域を再び通過させた後、第２の領域に照射領域を通過させるとき、照射領域の相対的な移動速度を当該第２の領域において漸増させることが好ましい。この場合、第２の領域において、レーザ光の出力の変更に依らずに、入熱量を漸減させることができるので、レーザ光の出力を変更することに伴うレーザ光源への負荷が低減される。また、第２の領域において照射領域の移動速度を漸増させるので、ガラス溶着体の製造におけるタクトタイムの短縮化が図られる。
【００１３】
さらに、第１のガラス基板及び第２のガラス基板から、溶着された第１の部分及び第２の部分を切り出し、複数のガラス溶着体を得る第４の工程を更に備えることが好ましい。これにより、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体が複数得られる。
【００１４】
また、本発明の溶着方法は、環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、第１のガラス部材に対し、溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、第２のガラス部材を、ガラス層を介して第１のガラス部材に重ね合わせる第２の工程と、溶着予定領域に沿ってガラス層にレーザ光を照射することにより、第１のガラス部材と第２のガラス部材とを溶着する第３の工程と、を備え、第３の工程では、溶着予定領域に沿ってレーザ光の照射領域を相対的に移動させ、第３の工程では、溶着予定領域内に設定された第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、レーザ光の照射によるガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、第３の工程では、第１の領域に照射領域を初めて通過させるとき、照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とする。
【００１５】
このガラス溶着方法によれば、上述したように、ガラス層や第１及び第２のガラス部材にクラックが生じることを防止することができると共に、第１及び第２の部分を確実に封止することができるので、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができるガラス溶着方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態のガラス溶着方法によって製造されたガラス溶着体の斜視図である。
【図２】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図３】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための平面図である。
【図５】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための部分拡大図である。
【図６】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するためのタイムチャートである。
【図７】図１に示されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法を説明するための斜視図である。
【図８】溶融再固化領域及び未溶融領域の形状を説明するための部分拡大図である。
【図９】レーザ光の照射領域における温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１に示されるように、ガラス溶着体１は、溶着予定領域Ｒに沿うように配置されたガラス層３を介して、ガラス部材４とガラス部材５とが溶着されたものである。ガラス部材４，５は、例えば、無アルカリガラスからなる熱さ０．７ｍｍの矩形板状の部材であり、溶着予定領域Ｒは、ガラス部材４，５の外縁に沿うように矩形環状に設定されている。ガラス層３は、例えば、低融点ガラス（バナジウムリン酸系ガラス、鉛ホウ酸ガラス等）からなる層であり、溶着予定領域Ｒに沿うように矩形環状に設定されている。ガラス溶着体１は、有機ＥＬディスプレイであり、溶着予定領域Ｒの内側に形成された発光素子領域が、ガラス部材４，５及びガラス層３によって外部雰囲気から封止されている。
【００２０】
次に、環状の溶着予定領域Ｒに沿った溶着用レーザ光Ｌの照射によって、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法について説明する。まず、図２に示されるように、マトリックス状（ここでは２行３列）に配置された有効部分（第１の部分）４１〜４６を含むガラス基板４０を準備する。各有効部分４１〜４６は、ガラス部材４に対応している。そして、有効部分４１〜４６ごとに環状に溶着予定領域Ｒを設定する。
【００２１】
続いて、ディスペンサやスクリーン印刷等によってフリットペーストを塗布することにより、有効部分４１〜４６ごとに溶着予定領域Ｒに沿うようにガラス基板４０の表面４０ａにペースト層６を配置する。フリットペーストは、例えば、低融点ガラスからなる粉末状のガラスフリット（ガラス粉）２、酸化鉄等の無機顔料であるレーザ光吸収性顔料（レーザ光吸収材）、酢酸アミル等である有機溶剤、及びアクリル等の樹脂成分であるバインダが混練されたものである。
【００２２】
続いて、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去し、ペースト層６を加熱してバインダを除去することにより、ガラス基板４０の表面４０ａにガラス層３を固着させる。更に、ガラス層３を加熱してガラスフリット２を溶融・再固化させることにより、ガラス基板４０の表面４０ａに、レーザ光吸収性顔料を含むガラス層３を定着させる。続いて、ガラス基板４０の表面４０ａに、有効部分４１〜４６を包囲するように接着層７を配置する。接着層７は、例えば紫外線硬化樹脂からなり、ガラス基板４０の外縁に沿って矩形環状に形成されている。
【００２３】
続いて、図３に示されるように、マトリックス状（ここでは２行３列）に配置された有効部分（第２の部分）５１〜５６を含むガラス基板５０を準備する。各有効部分５１〜５６は、ガラス部材５に対応しており、各有効部分５１〜５６には、発光素子領域が形成されている。そして、有効部分４１〜４６のそれぞれと有効部分５１〜５６のそれぞれとがガラス層３を介して対向するようにガラス基板４０とガラス基板５０とを重ね合わせる。
【００２４】
続いて、接着層７を紫外線の照射によって硬化させ、ガラス基板４０とガラス基板５０との間の空間（有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とで挟まれる空間）を接着層７によって外部雰囲気から封止する。なお、ガラス基板４０とガラス基板５０との重ね合わせ、及び、接着層７による封止は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で実施される。
【００２５】
続いて、溶着予定領域Ｒに沿ってガラス層３にレーザ光Ｌを照射することにより、互いに対向する有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とを溶着する（以下、この工程を「溶着工程」という。溶着においては、ガラス層３が溶融し、ガラス基板４０，５０（ガラス部材４，５）が溶融しない場合もある）。図４に示されるように、溶着工程では、有効部分４１，５１に対応する溶着予定領域Ｒから有効部分４６，５６に対応する溶着予定領域Ｒまで連続してレーザ光Ｌを走査していく。つまり、一の溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌの照射領域を相対的に移動させた後、別の溶着予定領域Ｒに沿って照射領域を相対的に移動させるといったように、各溶着予定領域Ｒに沿って照射領域を相対的に移動させる。このとき、一の溶着予定領域Ｒから別の溶着予定領域Ｒに照射領域を移動させる際には、レーザ光Ｌをオンにしたままとする。なお、レーザ光Ｌを照射する順序は、例えば、有効部分４１，５１に対応する溶着予定領域Ｒから時計回りに設定される。
【００２６】
ここで、有効部分４１，５１に着目して、溶着工程についてより詳細に説明する。溶着工程では、まず、図５に示されるように、ガラス基板４０，５０外の所定の位置Ｓにおいてレーザ光Ｌをオンにした後に、有効部分４１，５１に対応するガラス層３の角部Ｃ１から当該ガラス層３にレーザ光Ｌの照射領域を進入させる。このとき、ガラス層３の角部Ｃ１のエッジ部分Ｅ１が、照射領域の進入位置となる。その後、レーザ光Ｌの照射領域を、角部Ｃ２、角部Ｃ３、角部Ｃ４の順に時計回りに移動させていき、角部Ｃ１を再び通過させた後に角部Ｃ２においてガラス層３から退出させる。このとき、ガラス層３の角部Ｃ２のエッジ部分Ｅ２が照射領域の退出位置となる。その後、レーザ光Ｌの照射領域を、有効部分４２，５２に対応する別のガラス層３の角部Ｃ１のエッジ部分Ｅ１から当該ガラス層３に進入させた後、同様にして照射領域を移動させていく。
【００２７】
溶着予定領域Ｒには、ガラス層３の一辺上において、レーザ光の照射によるガラス層３への入熱量を変化させる入熱量変化領域（第１の領域）Ｒ１及び入熱量変化領域（第２の領域）Ｒ２が設定されている。入熱量変化領域Ｒ１は、ガラス層３の角部Ｃ１と角部Ｃ２との間に位置しており、入熱量変化領域Ｒ２は、入熱量変化領域Ｒ１と角部Ｃ２との間に位置している。この溶着工程では、レーザ光Ｌの照射領域を入熱量変化領域Ｒ１に初めて通過させるときには、照射領域の相対的な移動速度を漸減させることで入熱量を漸増させる。また、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再び通過させた後に、入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときには、照射領域の相対的な移動速度を漸増させることにより入熱量を漸減させる。
【００２８】
より具体的には、図６に示されるように、時刻Ｔ０においてレーザ光Ｌをオンにした後、レーザ光Ｌの出力をＰ１、照射領域の移動速度をＶ１として、時刻Ｔ１においてエッジ部分Ｅ１からガラス層３に照射領域を進入させる。そして、照射領域が入熱量変化領域Ｒ１の始点に初めて到達する時刻Ｔ２において、レーザ光Ｌの出力をＰ１で一定に維持したまま、照射領域の移動速度の漸減を開始し、照射領域が入熱量変化領域Ｒ１の終点に初めて到達する時刻Ｔ３において、照射領域の移動速度の漸減を終了する。これにより、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間において、レーザ光Ｌの出力がＰ１で一定に維持されつつ照射領域の移動速度が当初のＶ１からＶ２に減少する。その結果、入熱量変化領域Ｒ１において入熱量が漸増されて、照射領域の温度が徐々に上昇して融点を上回る。
【００２９】
その後、レーザ光Ｌの出力をＰ１、照射領域の移動速度をＶ２に維持したまま、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５にかけて再び入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を通過させる（即ち、入熱量を維持したまま、入熱量変化領域Ｒ１にオーバーラップしてレーザ光Ｌを照射する）。そして、照射領域が、再び入熱量変化領域Ｒ１を通過した後に入熱量変化領域Ｒ２の始点に到達する時刻Ｔ６において、レーザ光Ｌの出力をＰ１で一定に維持したまま、照射領域の移動速度の漸増を開始する。その後、照射領域が入熱量変化領域Ｒ２の終点に到達する時刻Ｔ７において、照射領域の移動速度の漸増を終了する。これにより、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間において、レーザ光Ｌの出力がＰ１で一定に維持されつつ照射領域の移動速度がＶ２からＶ１に上昇する。その結果、入熱量変化領域Ｒ２において入熱量が漸減され、照射領域の温度が徐々に下降して融点を下回る。そして、時刻Ｔ８において、ガラス層３のエッジ部分Ｅ２から照射領域を退出させる。その後、時刻Ｔ９において、別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１から当該ガラス層３に照射領域を進入させて、照射領域が入熱量変化領域Ｒ１を始めて通過する時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１の間に、再び移動速度を漸減させる。
【００３０】
なお、速度Ｖ１は、レーザ光Ｌの出力がＰ１であるとき、ガラス層３が溶融する入熱量をガラス層３に与えない程度の速度であり、速度Ｖ２は、同じくレーザ光Ｌの出力がＰ１であるとき、ガラス層３を溶融させて有効部分同士を溶着させるのに十分な入熱量をガラス層３に与えられる程度の速度である。
【００３１】
以上のようにして、互いに対向する有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とを溶着した後に、図７に示されるように、ガラス基板４０，５０から溶着された有効部分４１〜４６と有効部分５１〜５６とのセットを切り出して、複数（ここでは６セット）のガラス溶着体１を得る。
【００３２】
以上説明したように、ガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、一の溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌの照射領域を相対的に移動させるに際し、入熱量変化領域Ｒ１においてレーザ光Ｌによるガラス層３への入熱量を漸増させる。このため、照射領域をガラス層３に進入させるときに、その進入位置となるガラス層３のエッジ部分Ｅ１及び入熱量変化領域Ｒ１において、入熱過多や温度の急上昇に起因してガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。
【００３３】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、レーザ光Ｌの照射領域を比較的大きい移動速度Ｖ１で溶着予定領域Ｒに進入させた後に、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を初めて通過させるときに照射領域の移動速度をＶ２まで漸減させ、ガラス層３への入熱量を漸増させて溶着を開始する。
【００３４】
一般に、照射領域を所定の移動速度で移動させた場合、その照射領域の温度分布は、図９の実線で示されるようなプロファイルとなる。これに対して、照射領域を上記所定の移動速度よりも小さい移動速度で移動させた場合には、その照射領域の温度分布は、図９の破線で示されるように、比較的なだらかなプロファイルとなる。
【００３５】
したがって、入熱量変化領域Ｒ１において照射領域の移動速度をＶ１からＶ２へ漸減させることにより、ガラス層３の溶融領域が、ガラス層３の幅方向の中心部から徐々に広がっていくこととなる。これにより、図８（ａ）に示されるように、入熱量変化領域Ｒ１における溶融再固化領域Ｍ１が、その幅が入熱量変化領域Ｒ１の始点から終点にかけて徐々に大きくなるような末広がり状に形成される。このとき、溶融再固化領域Ｍ１の外形は、ガラス層３の幅方向の中心に向かって凸となる。このため、入熱量変化領域Ｒ１の始点近傍では未溶融領域Ｍ２が占める割合が増加する。このような入熱量変化領域Ｒ１に対して、入熱量が比較的大きい状態で（レーザ光Ｌの出力をＰ１、照射領域の移動速度をＶ２とした状態で）照射領域を再び通過させることにより、有効部分同士を確実に溶着して封止することができる。
【００３６】
さらに、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再度通過させた後に入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときに、ガラス層３への入熱量を漸減させる。このため、一のガラス層３から照射領域を退出させた後に別のガラス層３に照射領域を進入させるときに、その進入位置となる別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１における入熱量が比較的小さくなる。一般に、ガラス層のエッジ部分は他の部分に比べて放熱性が低いが、この場合には、上述したように別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１では入熱量が比較的小さくなるので、当該エッジ部分Ｅ１において、入熱過多に起因してガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。
【００３７】
しかも、このガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ２の全部が、一の溶着予定領域Ｒ内に位置するように設定されている。このため、レーザ光Ｌの退出位置であるガラス層３のエッジ部分Ｅ２では、ガラス層３への入熱量が十分に小さくなる。その結果、ガラス層３のエッジ部分Ｅ２において、入熱過多に起因してガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることを防止できる。よって、このガラス溶着方法によれば、信頼性の高いガラス溶着体を製造することができる。
【００３８】
さらに、このガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ１及び入熱量変化領域Ｒ２における入熱量の漸増及び漸減を、レーザ光Ｌの出力を一定に維持しつつ照射領域の移動速度を変更して行う。このため、各溶着予定領域Ｒに沿ってレーザ光Ｌを照射する上で、レーザ光Ｌの出力の制御の複雑化が避けられると共に、レーザ光Ｌの出力を変更することに伴うレーザ光源への負荷が低減される。しかも、入熱量変化領域Ｒ２において照射領域の移動速度を漸増させるので、ガラス溶着体１の製造におけるタクトタイムを短縮できる。さらには、レーザ光Ｌをオンにしたまま、一の溶着予定領域Ｒから別の溶着予定領域Ｒへ照射領域を移動させるので、レーザ光Ｌのオン・オフを繰り返すことに起因してレーザ光源へ負荷がかかることを防止できる。
【００３９】
ここで、溶着予定領域（ガラス層）上の所定の照射開始位置でレーザ光をオンにしてピーク出力での照射を開始する場合、図８（ｂ）に示されるように、照射開始位置近傍の照射開始領域Ｒ３において、溶融再固化領域Ｍ３が照射開始位置から急激に広がって形成される。このため、照射開始領域Ｒ３においては、溶融再固化領域Ｍ３が大部分を占めており、未溶融領域Ｍ４が僅かしか形成されない。このため、照射開始領域Ｒ３に再度レーザ光の照射領域を通過させても、有効部分同士の溶着が十分に行われない場合がある。また、このガラス溶着方法では、複数のガラス溶着体を製造する場合に、レーザ光のオン・オフを繰り返し行う必要があり、レーザ光源に対する負荷が大きくなる。したがって、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法が特に有意となる。
【００４０】
なお、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ２の全部が溶着予定領域Ｒ内に位置するものとしたが、これに限らず、例えば、その一部が溶着予定領域Ｒ内に位置するように設定してもよい。この場合においても、レーザ光Ｌの退出位置であるガラス層３のエッジ部分Ｅ２では、ガラス層３への入熱量が十分に小さくなる。
【００４１】
或いは、入熱量変化領域Ｒ２は、入熱量変化領域Ｒ１よりも照射領域の進行方向前方であって、別の溶着予定領域Ｒの手前の位置に設定されていればよい。このように入熱量変化領域Ｒ２が別の溶着予定領域Ｒの手前の位置に設定されていれば、別のガラス層３に照射領域を進入させるときに、その進入位置となる別のガラス層３のエッジ部分Ｅ１において、入熱過多に起因して別のガラス層３やガラス基板４０，５０にクラックが生じることが防止される。
【００４２】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法においては、入熱量変化領域Ｒ１に初めて照射領域を通過させる際に、レーザ光Ｌの出力をＰ１に一定に維持しつつ照射領域の移動速度を漸減させることで入熱量を漸増させるものとしたが、これに限らない。例えば、入熱量変化領域Ｒ１に初めて照射領域を通過させる際には、照射領域の移動速度を漸減させつつレーザ光Ｌの出力を漸増させて入熱量を漸増させてもよい。
【００４３】
この場合、溶融再固化領域Ｍ１が末広がり状の形状により確実に形成されると共に、溶融再固化領域Ｍ１の外形がガラス層３の幅方向内側に向かって一層凸となるように形成される。したがって、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再び通過させることにより、有効部分同士をより一層確実に溶着して封止することができる。
【００４４】
なお、上記のように、入熱量変化領域Ｒ１に初めて照射領域を通過させる際に、照射領域の移動速度を漸減させつつレーザ光Ｌの出力を漸増させて入熱量を漸増させた場合には、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を再び通過させた後に入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させる際に、照射領域の移動速度を漸増させつつレーザ光Ｌの出力を漸減させることが好ましい。
【００４５】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法では、入熱量変化領域Ｒ１に照射領域を通過させた後に入熱量変化領域Ｒ２に照射領域を通過させるときには、当該入熱量変化領域Ｒ２内において入熱量を減少させればよく、漸減に限らない。
【００４６】
また、速度Ｖ１は、ガラス基板４０とガラス基板５０との間に配置される物体のうちの最も融点が低い物体に対して、その物体が融点以上となるような入熱量をその物体に与えない程度の速度とすることが好ましい。この場合には、レーザ光の空走時（即ち、照射領域が溶着予定領域Ｒ以外の領域を移動するとき）において、レーザ光の照射による熱的なダメージを軽減できる。
【００４７】
また、上述したガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法では、ガラス層３を加熱してガラスフリット２を溶融・再固化させることにより、ガラス基板４０の表面４０ａに、レーザ光吸収性顔料を含むガラス層３を定着させたが、ガラス基板４０に対するガラス層３の配置は、これに限定されない。一例として、ガラス基板４０に対するガラス層３の配置は、ペースト層６を乾燥させて有機溶剤を除去し、ペースト層６を加熱してバインダを除去することにより、ガラス基板４０の表面４０ａにガラス層３を固着させるだけでもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態においては、ガラス溶着体１を製造するためのガラス溶着方法を、ガラス基板上に有効部分が複数設定される、所謂多面取りの場合について説明したが、本発明に係るガラス溶着方法は、一対の有効部分同士を溶着して一つのガラス溶着体を製造する場合にも好適に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…ガラス溶着体、３…ガラス層、４…ガラス部材（第１のガラス部材）、５…ガラス部材（第２のガラス部材）、４０…ガラス基板（第１のガラス基板）、４１〜４６…有効部分（第１の部分）、５０…ガラス基板（第２のガラス基板）、５１〜５６…有効部分（第２の部分）、Ｒ…溶着予定領域、Ｒ１…入熱量変化領域（第１の領域）、Ｒ２…入熱量変化領域（第２の領域）、Ｌ…レーザ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、
前記第１のガラス部材に対応する第１の部分を複数含む第１のガラス基板に対し、前記第１の部分ごとに前記溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、
前記第２のガラス部材に対応する第２の部分を複数含む第２のガラス基板を、前記第１の部分のそれぞれと前記第２の部分のそれぞれとが前記ガラス層を介して対向するように前記第１のガラス基板に重ね合わせる第２の工程と、
前記溶着予定領域に沿って前記ガラス層に前記レーザ光を照射することにより、対向する前記第１の部分と前記第２の部分とを溶着する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程では、前記溶着予定領域のうちの一の溶着予定領域に沿って前記レーザ光の照射領域を相対的に移動させた後、前記溶着予定領域のうちの別の溶着予定領域に沿って前記照射領域を相対的に移動させ、
前記第３の工程では、前記一の溶着予定領域内に設定された第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の照射による前記ガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記別の溶着予定領域の手前に設定された第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記入熱量を当該第２の領域において減少させ、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とするガラス溶着方法。
【請求項２】
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の出力を当該第１の領域において略一定に維持することを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
【請求項３】
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の出力を当該第１の領域において漸増させることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
【請求項４】
前記第２の領域は、その一部が前記一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記入熱量を当該第２の領域において漸減させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項５】
前記第２の領域は、その全部が前記一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記入熱量を当該第２の領域において漸減させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項６】
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記照射領域の相対的な移動速度を当該第２の領域において漸増させることを特徴とする請求項４又は５記載のガラス溶着方法。
【請求項７】
前記第１のガラス基板及び前記第２のガラス基板から、溶着された前記第１の部分及び前記第２の部分を切り出し、複数の前記ガラス溶着体を得る第４の工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項８】
環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、
前記第１のガラス部材に対し、前記溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、
前記第２のガラス部材を、前記ガラス層を介して前記第１のガラス部材に重ね合わせる第２の工程と、
前記溶着予定領域に沿って前記ガラス層に前記レーザ光を照射することにより、前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材とを溶着する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程では、前記溶着予定領域に沿って前記レーザ光の照射領域を相対的に移動させ、
前記第３の工程では、前記溶着予定領域内に設定された第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の照射による前記ガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とするガラス溶着方法。
【請求項１】
環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、
前記第１のガラス部材に対応する第１の部分を複数含む第１のガラス基板に対し、前記第１の部分ごとに前記溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、
前記第２のガラス部材に対応する第２の部分を複数含む第２のガラス基板を、前記第１の部分のそれぞれと前記第２の部分のそれぞれとが前記ガラス層を介して対向するように前記第１のガラス基板に重ね合わせる第２の工程と、
前記溶着予定領域に沿って前記ガラス層に前記レーザ光を照射することにより、対向する前記第１の部分と前記第２の部分とを溶着する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程では、前記溶着予定領域のうちの一の溶着予定領域に沿って前記レーザ光の照射領域を相対的に移動させた後、前記溶着予定領域のうちの別の溶着予定領域に沿って前記照射領域を相対的に移動させ、
前記第３の工程では、前記一の溶着予定領域内に設定された第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の照射による前記ガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記別の溶着予定領域の手前に設定された第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記入熱量を当該第２の領域において減少させ、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とするガラス溶着方法。
【請求項２】
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の出力を当該第１の領域において略一定に維持することを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
【請求項３】
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の出力を当該第１の領域において漸増させることを特徴とする請求項１記載のガラス溶着方法。
【請求項４】
前記第２の領域は、その一部が前記一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記入熱量を当該第２の領域において漸減させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項５】
前記第２の領域は、その全部が前記一の溶着予定領域内に位置するように設定されており、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記入熱量を当該第２の領域において漸減させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項６】
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を再び通過させた後、前記第２の領域に前記照射領域を通過させるとき、前記照射領域の相対的な移動速度を当該第２の領域において漸増させることを特徴とする請求項４又は５記載のガラス溶着方法。
【請求項７】
前記第１のガラス基板及び前記第２のガラス基板から、溶着された前記第１の部分及び前記第２の部分を切り出し、複数の前記ガラス溶着体を得る第４の工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のガラス溶着方法。
【請求項８】
環状の溶着予定領域に沿ったレーザ光の照射によって、第１のガラス部材と第２のガラス部材とが溶着されたガラス溶着体を製造するためのガラス溶着方法であって、
前記第１のガラス部材に対し、前記溶着予定領域に沿うように、レーザ光吸収材を含むガラス層を配置する第１の工程と、
前記第２のガラス部材を、前記ガラス層を介して前記第１のガラス部材に重ね合わせる第２の工程と、
前記溶着予定領域に沿って前記ガラス層に前記レーザ光を照射することにより、前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材とを溶着する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程では、前記溶着予定領域に沿って前記レーザ光の照射領域を相対的に移動させ、
前記第３の工程では、前記溶着予定領域内に設定された第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記レーザ光の照射による前記ガラス層への入熱量を当該第１の領域において漸増させ、
前記第３の工程では、前記第１の領域に前記照射領域を初めて通過させるとき、前記照射領域の相対的な移動速度を当該第１の領域において漸減させることを特徴とするガラス溶着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３１０３３（Ｐ２０１２−３１０３３Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３８８０（Ｐ２０１０−１７３８８０）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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