基材の接合方法及び画像表示装置の製造方法
【課題】比較的熱膨張係数の差が小さい基材を、割れやクラックの発生を防止しつつ、さらに反りの程度を抑えながら接合する。
【解決手段】基材の接合方法は、互いに熱容量が異なり、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内である一対の基材間１２，１４（１３，１４）に接合材を配置する工程と、一対の基材１２，１４間に配置された接合材３に電磁波を照射することで接合材３を溶融させ、その後に固化させることによって一対の基材１２，１４を接合材３で接合する工程と、を有している。接合材３の、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材１４に面する部位の熱膨張係数は、１０×１０-7／℃以内の差で、熱容量の大きい方の基材１２（１３）に面する部位の熱膨張係数よりも小さくされている。
【解決手段】基材の接合方法は、互いに熱容量が異なり、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内である一対の基材間１２，１４（１３，１４）に接合材を配置する工程と、一対の基材１２，１４間に配置された接合材３に電磁波を照射することで接合材３を溶融させ、その後に固化させることによって一対の基材１２，１４を接合材３で接合する工程と、を有している。接合材３の、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材１４に面する部位の熱膨張係数は、１０×１０-7／℃以内の差で、熱容量の大きい方の基材１２（１３）に面する部位の熱膨張係数よりも小さくされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の接合方法及び画像表示装置の製造方法に関し、特に、画像表示装置の外囲器を構成する部材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、陰極線管から放出される電子が照射されて画像を表示する蛍光体層を備えたフェースプレートと、陰極線管の外容器となるファンネルコーン部と、をガラス付け（フリットシール）することを含む、陰極線管の製造方法が開示されている。ファンネルコーン部とフェースプレートとでは熱膨張係数が少なくとも１０×１０-7／℃以上異なるため、ガラス付けの際にフリットガラスの熱収縮によってファンネルコーン部及びフェースプレートに割れやクラックが発生する可能性がある。同文献によれば、これを防止するため、フリットガラスの熱膨張係数を部位により異ならせている。例えば、フリットガラスの熱膨張係数をフェースプレートとファンネルコーン部との間で段階的に変化させる方法や、フリットガラスを互いに熱膨張係数の異なる複数種類のフリットガラスの積層体として構成する方法が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、有機発光ダイオードディスプレイの気密封止方法が開示されている。カバープレートと基板は、カバープレートに設けられたフリットにレーザビームを照射し、フリットを溶融させることによって気密封止される。基板上には封止線に沿って、電極を含む領域と含まない領域とが存在している。そこで、レーザビームの移動速度及び／またはパワーを封止線に沿って変えることによってフリットが一様に加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００-１０６１０８号公報
【特許文献２】特表２００８-５１７４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、接合される一対の基材の熱膨張率が大きい場合は、基材の割れやクラックの発生という問題が顕著に現れる。換言すれば、熱膨張係数の差が同文献に示される目安値である１０×１０-7／℃を下まわる場合は、基材の割れやクラックの発生という問題はさほど顕在化しない。しかし、熱膨張係数の差が小さく割れやクラックが発生しない場合でも、熱膨張係数の差に起因して基材に反りが生じる場合がある。
【０００６】
図５を参照して、この問題を具体的に説明する。図５（ａ）は、平板及び枠部材と、これらを接合する接合材を示している。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。接合材１０３は、平板１０１と枠部材１０２の間を、枠部材１０２に沿って枠状に延びている。レーザ光を枠部材１０２側あるいは平板１０１側から接合材１０３に照射すると、接合材１０３はレーザで溶融し、その後固化して、平板１０１と枠部材１０２は接合される。レーザは接合材１０３に合焦されて照射されるため、接合材１０３は大きな熱エネルギーを受け高温となるが、この熱は平板１０１及び枠部材１０２にも伝達されて、平板１０１及び枠部材１０２の温度を上昇させる。平板１０１及び枠部材１０２はその熱膨張率に応じて熱膨張するが、接合材１０３が溶融しているので、接合材１０３は平板１０１及び枠部材１０２の熱変形に追従して変形する。このため、平板１０１及び枠部材１０２は接合材１０３によって拘束されず、平板１０１と枠部材１０２には応力はほとんど生じない。その後冷却が始まるが、接合材１０３が溶融している間は同様の理由により平板１０１と枠部材１０２には応力はほとんど生じない。しかし、接合材１０３が固化を始めると、接合材１０３は平板１０１と枠部材１０２を拘束し、その状態で平板１０１と枠部材１０２は冷却され、図中矢印で示すように収縮を始める。この熱収縮は平板１０１と枠部材１０２が各々相似形を保ったまま各辺の長さが減少するような熱収縮であるが、熱膨張率の違いや温度降下量の違いにより、平板１０１と枠部材１０２の熱収縮量は異なる。この熱収縮量の違いのために、図５（ｃ）に示すように、接合材１０３で互いに接合された平板１０１と枠部材１０２の組立体は反りを生じる。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みて、比較的熱膨張係数の差が小さい基材を、割れやクラックの発生を防止しつつ、さらに反りの程度を抑えながら接合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】
【０００８】
本発明の基材の接合方法は、互いに熱容量が異なり、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内である一対の基材間に接合材を配置する工程と、一対の基材間に配置された接合材に電磁波を照射することで接合材を溶融させ、その後に固化させることによって一対の基材を接合材で接合する工程と、を有している。接合材の、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材に面する部位の熱膨張係数は、１０×１０-7／℃以内の差で、熱容量の大きい方の基材に面する部位の熱膨張係数よりも小さくされている。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、一対の基材の熱膨張係数の差は１０×１０-7／℃以内と非常に小さいため、一対の基材の熱膨張量（熱収縮量）の差に基づく基材の割れやクラックの発生は十分に防止することができる。また、接合材の一方の基材に面する部位での熱膨張係数と、接合材の他方の基材に面する部位での熱膨張係数との差も１０×１０-7／℃以内と非常に小さいため、接合材自体の割れやクラックの発生も十分に防止することができる。
【００１０】
反りについては、以下のような理由によって抑制することが可能である。接合材は固化が始まると基材を拘束し始める。このとき、一対の基材はまだ高温であるため、冷却に伴って熱収縮する。反りを生じさせるのは、接合材固化開始後の一対の基材の熱収縮の差である。ところで、一対の基材のうち、熱容量の小さい部材は温度上昇を受けやすいため、接合材固化開始時に、熱容量の大きい部材よりも高温状態にある。つまり、熱容量の小さい部材は、接合材固化開始後の熱収縮量が大きい。本実施態様では、接合材の、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材に面する部位の熱膨張係数は、熱容量の大きい方の基材に面する部位の熱膨張係数よりも小さくなっている。これは、接合材の熱容量の小さい方の基材に面する部位は、接合材固化開始後の熱収縮量が小さくなることを意味する。基材は接合材によって固定され、熱収縮する接合材からもせん断力を受けるが、接合材の固化開始後の熱収縮量が小さいことから、熱膨張係数の大きい部位を熱容量の小さい方の基材に面して設ける場合と比べ、接合材から内向きのせん断力を受けにくくなる。つまり、熱容量の小さい方の基材の熱収縮が抑えられることになる。このようにして、接合材固化開始後の一対の基材の熱収縮の差が抑制され、反りの大きさを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の画像表示装置の概略図である。
【図２】本発明のプロセスフローを示す、接合部の断面図である。
【図３】本発明の接合部の上面図である。
【図４】本発明の接合部の部分断面図である。
【図５】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の基材の接合方法は、真空容器を用いる画像表示装置の製造方法に好適に使用することができる。特に、真空外囲器のフェースプレートに蛍光膜および電子加速電極が形成され、リアプレートに多数の電子放出素子が形成された画像表示装置は、本発明が適用される好ましい形態である。しかし、本発明は、複数の部材を接合して気密容器を製造する場合に、広く適用することができる。
【００１３】
図１は、本発明の対象となる画像表示装置の一例を示す部分破断斜視図である。画像表示装置１１は、第１の基板（リアプレート）１２と、第２の基板（フェースプレート）１３と、枠部材１４と、を有している。枠部材１４は第１の基板１２と第２の基板１３との間に位置し、第１の基板１２と第２の基板１３との間に密閉空間Ｓ（図４参照）を形成している。具体的には、第１の基板１２と枠部材１４、および第２の基板１３と枠部材１４とが互いに対向する面同士で接合されることによって、密閉された内部空間Ｓを有する外囲器１０が形成されている。外囲器１０の内部空間Ｓは真空に維持されている。枠部材１４の第１の基板１２に固定された面の反対面が、第２の基板１３に固定される面となっている。第１の基板１２と枠部材１４とはあらかじめ接合されていてもよい。第１の基板１２、第２の基板１３、及び枠部材１４は、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内のガラスからなっている。第１の基板１２及び第２の基板１３はガラス部材からなっていることで、接合後の反りが一層少なくなり、安全性が向上し気密性に優れた接合が得られる。
【００１４】
第１の基板１２には、画像信号に応じて電子を放出する多数の電子放出素子２７が設けられ、画像信号に応じて各電子放出素子２７を作動させるための配線（Ｘ方向配線２８，Ｙ方向配線２９）が形成されている。第１の基板１２と対向して位置する第２の基板１３には、電子放出素子２７から放出された電子の照射を受けて発光し画像を表示する蛍光膜３４が設けられている。第２の基板１３上にはさらにブラックストライプ３５が設けられている。蛍光膜３４とブラックストライプ３５は交互に配列して設けられている。蛍光膜３４の上にはＡｌ薄膜よりなるメタルバック３６が形成されている。メタルバック３６は電子を引き付ける電極としての機能を有し、外囲器１０に設けられた高圧端子Ｈｖから電位の供給を受ける。メタルバック３６の上にはＴｉ薄膜よりなる非蒸発型ゲッタ３７が形成されている。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について、図２〜４を用いて具体的に説明する。図２は、本発明のプロセスフロー（接合手順）を示す断面図である。図３は、接合部の上面図であり、同図（ａ）は図２の（ｂ）に、同図（ｂ）は図２の（ｄ）に、同図（ｃ）は図２の（Ｂ）に、同図（ｄ）は図２の（Ｄ）に、各々対応する。図４は、接合部の一例を示す断面図である。
【００１６】
（ステップＳ１：接合材の枠部材への配置工程）
まず、枠部材１４の片側の面に、第１の接合材１と第２の接合材２との積層体からなる接合材３を配置する。具体的にはまず、第１の接合材１を、周長に沿ってスクリーン印刷で所望の幅と厚みで形成した後、１２０℃で乾燥する（図２（ｂ）、図３（ａ））。その後、第１の接合材１の上に、第１の接合材１より１０×１０-7／℃以内の差で熱膨張係数の大きい、ガラスフリットからなる第２の接合材２を、第１の接合材１と同様にスクリーン印刷で所望の厚さで形成する（図２（ｃ））。そして、有機物をバーンアウトするため少なくとも一度、３５０℃以上で加熱、焼成し、接合材３を形成する（図２（ｄ），図３（ｂ））。塗布の方法としては、スクリーン印刷以外にディスペンサー方式、オフセット印刷方式等を用いることができる。少なくとも一度、３５０℃以上の温度で焼成することにより、接合時に接合材から発生する気泡が抑制され、より気密性に優れる接合が得られる。
【００１７】
接合材３は２層の接合材の積層体であるが、３層以上の積層体を用いることもできる。また、接合材を１層構成としてもよく、この場合は、フィラーの含有量を調整するなどの公知の手法によって、接合材の両面で熱膨張係数が１０×１０-7／℃以内の差で異なるようにすることが望ましい。
【００１８】
（ステップＳ１’：接合材の第２の基板への配置工程）
ステップＳ１と同様の工程で、第１の接合材１と第２の接合材２との積層体からなる接合材３’を配置する。具体的にはまず、第２の基板１３の枠部材１４と対向すべき面に、第２の接合材２を、周長に沿ってスクリーン印刷で所望の幅と厚みで形成した後、１２０℃で乾燥する（図２（Ｂ）、図３（ｃ））。その後、第２の接合材２の上に第１の接合材１を同様にしてスクリーン印刷で所望の厚さで形成する（図２（Ｃ））。そして、有機物をバーンアウトするため、３５０℃以上で加熱、焼成し、接合材３’を形成する（図２（Ｄ），図３（ｄ））。
【００１９】
（ステップＳ２：第１の基板と枠との接合工程）
次に、接合材３を第１の基板１２に接触させて、第１の基板１２上の所定の位置に枠部材１４を設置する（図２（ｅ））。そして、枠部材１４側から加圧しながら、ハロゲンランプやレーザ出射装置から出射された光を集光して、接合材３に照射して、接合材３を局所加熱する。接合材３は溶融し、その後固化され、第１の基板１２と枠部材１４とが接合される（図２(ｆ)）。用いる光は接合材３を溶融可能なエネルギーを有する電磁波であればこれらに限定されない。第１の基板１２は枠部材１４よりも熱容量が大きい。従って、第１の接合材１は熱容量の小さい方の基材（枠部材１４）に面して配置され、第１の接合材１より熱膨張係数の大きい第２の接合材２は、熱容量の大きい方の基材（第１の基板１２）に面して配置されることになる。
【００２０】
１層構成の接合材を用いる場合は、第１の基板１２と枠部材１４のうち熱容量の小さい基材である枠部材１４に面する部位の熱膨張係数が、熱容量の大きい基材である第１の基板１２に面する部位の熱膨張係数よりも小さくなるように配置する。
【００２１】
接合材３が加熱されると、接合材３が熱源となって隣接する第１の基板１２と枠部材１４も加熱され、昇温する。この結果、第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３は熱膨張するが、熱膨張率の違いや温度の違いのために膨張の比率は一般的に異なっており、これらの部材は相互にずれ運動をする。しかし、接合材３は溶融しているため、熱膨張の差による相互のずれ運動は吸収され、第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３は各々他の部材から拘束されずに自由に熱膨張する。その後レーザ光等の照射が終了し、第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３の温度が低下し始め、再び熱膨張の差による相互のずれ運動が生じる。しかし、接合材３の固化温度に達するまでは、同様の理由により第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３は各々他の部材から拘束されずに自由に熱収縮する。
【００２２】
次に、接合材３が固化温度に達すると、接合材３は第１の基板１２と枠部材１４を拘束する。この時点では第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３はまだ高温状態にあるため、接合材３の固化後もさらに温度低下しながら熱収縮を続ける。枠部材１４は第１の基板１２よりも熱容量が小さいため、枠部材１４は第１の基板１２よりも温度上昇しやすく、接合材３が固化温度に達しても依然として第１の基板１２よりも高温状態にある。従って、枠部材１４は第１の基板１２と比べて接合材３の固化後の温度低下幅が大きく、熱収縮しやすい。つまり、反りの低減には枠部材１４の熱収縮を抑制することが重要である。
【００２３】
ところで、接合材３も同様に温度低下しながら熱収縮するが、接合材３は枠部材１４を拘束しているため、枠部材１４にせん断力を及ぼし、枠部材１４の収縮に影響を与える。枠部材１４に接する第１の接合材１は第２の接合材２よりも熱膨張係数が小さいため、第１の接合材１の熱収縮量は第２の接合材２の熱収縮量よりも小さい。換言すれば、第１の接合材１は第２の接合材２と比べて、枠部材１４を内側へ引きずり込もうとする力が小さいことになる。あるいは、第１の接合材１及び枠部材１４の熱膨張率や温度降下量によっては、第１の接合材１は枠部材１４に対して、枠部材１４を外側へ拡げようとする力を及ぼすことも考えられる。この場合も、枠部材１４を外側へ拡げようとする力は第２の接合材２と比べて大きくなる。いずれにしても、枠部材１４の熱収縮は第２の接合材２が隣接している場合と比べて緩和され、反りが低減される。その結果、第１の基板１２と枠部材１４は、気密性を確保しつつ、少ない反りで、安全かつ強固に固定される。
【００２４】
（ステップＳ３：第１の基板が接合された枠部材を第２の基板に接合する工程）
次に、スペーサ８を第１の基板１２の配線２７，２８上に配置する。その後、接合材３’を枠部材１４に接触させて、枠部材１４の第１の基板１２と接合されていない他方の面に第２の基板１３をアライメントして設置する（図２（ｇ）参照）。そして、第２の基板１３側から加圧しながら、ハロゲンランプやレーザ出射装置から出射された光を集光して、接合材３’に照射して、接合材３’を局所加熱する。加圧は、メカニカルに荷重を加えるやり方でもいいし、減圧しながら大気圧を加えるやり方でもいい。接合材３’は溶融し、その後固化され、第２の基板１３と枠部材１４とが接合される（図２(ｈ）)。このとき、スペーサ８と第２の基板１３とが接触し、第１の基板１２と第２の基板１３との間隔は一定に維持される。
【００２５】
枠部材１４と第２の基板１３の接合においても、熱容量の小さい枠部材１４の方に熱膨張率の小さい第１の接合材１が位置しているため、同様の効果が生じる。その結果、第２の基板１３と枠部材１４は、気密性を確保しつつ、少ない反りで、安全かつ強固に固定され、気密性の高い外囲器１０が得られる。
【００２６】
（ステップＳ４：ベーク・封止工程）
外囲器１０の内部空間の真空度を高めるため、加熱工程の後に、所定の温度でベーキングを行う。具体的には、外囲器１０を真空チャンバー（不図示）内に設置し、外囲器１０内部を排気孔７を介して真空排気しながら、チャンバー内の真空度を１０-3Ｐａ台に下げる。その後、外囲器１０全体を加熱し、非蒸発型ゲッタ３７を活性化させる。さらに、封止材６と封止蓋５で排気孔７を封止し、画像表示装置１１を形成する。封止蓋５は第１の基板１２と同じ材質が好ましいが、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の真空ベーク中で溶融しない金属、合金でもかまわない。加熱工程（図２(ｈ））はベーク工程（図２(ｉ)）の後に行っても同様の効果が得られる。
【００２７】
画像表示装置に適用可能な接合材と接合方法を決定するには下記の事項を考慮する必要がある。
（１）真空中ベーク（高真空形成）工程における耐熱性
（２）高真空維持（真空リーク極小、ガス透過極小）
（３）ガラス部材との接着性確保
（４）低放出ガス（高真空維持）特性の確保
（５）接合後の画像表示装置の反りが少ないこと
本実施形態の接合方法はこのような条件を全て満たすものである。
【実施例】
【００２８】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００２９】
（実施例１）
本実施例の接合材と接合方法を用いた画像表示装置１１は、図１に模式的に示された装置と同様の構成を有している。第１の基板１２には複数の電子放出素子２７が配置され、配線が施されている。第１の基板１２と枠部材１４、及び第２の基板１３と枠部材１４は各々、第１及び第２の接合材１，２により接合されている。
【００３０】
第１の基板１２、第２の基板１３、及び枠部材１４の熱膨張係数は８０×１０-7／℃で同じとした。枠部材１４の材質は、第１の基板１２、第２の基板１３と同じ（ＰＤ２００（旭硝子社製））としたため、枠部材１４の熱容量は、第１の基板１２及び第２の基板１３の熱容量より小さい。
【００３１】
本実施例の画像表示装置では、第１の基板１２上に、複数(２４０行×７２０列)の表面伝導型電子放出素子２７が形成されている。表面伝導型電子放出素子２７はＸ方向配線２８(上配線とも呼ぶ。)及びＹ方向配線２９(下配線とも呼ぶ。)と電気的に接続され、単純マトリクス配線されている。第２の基板１３上にはストライプ状の赤，緑，青の蛍光体（不図示）からなる蛍光膜３４と、ブラックストライプ３５と、が交互に配列されている。蛍光膜３４の上には、Ａｌ薄膜よりなるメタルバック３６がスパッタリング法により０.１μｍの厚さで形成され、さらに非蒸発型ゲッタ３７として、電子ビーム真空蒸着法により０.１μｍの厚さに形成されたＴｉ膜が設けられている。
【００３２】
以下に、本実施例の画像表示装置の接合方法について、図１，２，３を参照しつつ説明する。本実施例では、接合材３としてガラスフリットを用いる。
【００３３】
（工程ａ）テルピネオールと、エルバサイトと、第１の接合材１の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７５×１０-7／℃）と、を調合したペースト（第１の接合材１）を準備した。このペーストを枠部材１４上の周長に沿って、スクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成した後、１２０℃で乾燥させた（図２（ｂ）、図３（Ａ））。
【００３４】
（工程ｂ）テルピネオールと、エルバサイトと、第２の接合材２の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃）と、を調合したペースト（第２の接合材２）を準備した。このペーストを、乾燥した第１の接合材１の上に、第１の接合材１と同様にスクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成した（図１（ｃ））。
【００３５】
（工程ｃ）有機物をバーンアウトするため、４８０℃で加熱、焼成し、接合材３を形成した（図２（ｄ），図３（ｂ））。
【００３６】
（工程Ａ）テルピネオールと、エルバサイトと、第２の接合材２の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃）と、を調合したペースト（第２の接合材２）を準備した。このペーストを、第２の基板１３の枠部材１４と対向する面に、周長に沿って、スクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成し、１２０℃で乾燥させた（図２（Ｂ）、図３（ｃ））。
【００３７】
（工程Ｂ）次に、テルピネオールと、エルバサイトと、第１の接合材１の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７５×１０-7／℃）と、を調合したペーストを準備した。このペーストを、乾燥した第２の接合材２の上に、第１の接合材１を同様にしてスクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成した（図２（Ｃ））。
【００３８】
（工程Ｃ）有機物をバーンアウトするため４８０℃で加熱、焼成し、接合材３’を形成した（図２（Ｄ），図３（ｄ））。
【００３９】
（工程ｄ）第１の基板１２上に接合材３を接触させて、枠部材１４を第１の基板１２の所定の位置に設置した（図２（ｅ））。
【００４０】
（工程ｅ）枠部材１４側から加圧しながら、波長９８０ｎｍ、１３０Ｗ、有効径１ｍｍのパワーの半導体レーザを３００ｍｍ／Ｓの速度で走査しながら接合材３に照射して局所加熱した。これによって、接合材３を溶融・固化させて、第１の基板１２と枠部材１４とを接合した（図２(ｆ)）。
【００４１】
（工程ｆ）スペーサ８を第１の基板１２の配線２７，２８上に配置した。
【００４２】
（工程ｇ）枠部材１４の第１の基板１２が接合されていない他方の面に、第２の基板１３上に形成された接合材３’を接触させ、第２の基板１３を第１の基板１２の上にアライメントして設置した（図２（ｇ）参照）。
【００４３】
（工程ｈ）第２の基板１３側から加圧しながら、波長９８０ｎｍ、１３０Ｗ、有効径１ｍｍのパワーの半導体レーザを３００ｍｍ／Ｓの速度で走査しながら接合材３’に照射して局所加熱した。これによって、接合材３’を溶融・固化させて、第２の基板１３に接合された枠部材１４を第１の基板１２に接合した（図２(ｈ)。スペーサ８と第２の基板１３は接触し、第１の基板１２と第２の基板１３の間隔は一定に維持され、外囲器１０が形成された。
【００４４】
（工程ｉ）外囲器１０を真空チャンバー（不図示）内に設置し、排気孔７から外囲器１０内を真空排気しながら、チャンバー内の真空度を１０-3Ｐａ台とした。外囲器１０全体を３５０℃まで加熱し、非蒸発型ゲッタ３７を活性化した後、Ｉｎからなる封止材６とガラス基板からなる封止蓋５とで排気孔７を封止し、画像表示装置１１を形成した。
【００４５】
以上のように接合された本実施例の図１の画像表示装置は、工程ａ〜ｃ（工程Ａ〜Ｃ）で、２種類の接合材のうち熱膨張係数の小さい方の接合材を、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材側（枠部材１４）に形成している。これによって、温度が上がりやすい熱容量の小さい基材の熱収縮が抑制され、基材を接合した後の反りがより一層低減し、安全性が向上し、かつ気密性に優れるレーザ接合が得られた。
【００４６】
（実施例２）
本実施例は、枠部材の材料としてＰＤ２００の代わりに青板（ＡＳソーダライムガラス、熱膨張係数８７×１０-7／℃）を用いた以外は実施例１と同様である。
【００４７】
本実施例の画像表示装置では、枠部材１４の熱膨張係数が第１の基板１２及び第２の基板１３の熱膨張係数より大きく、枠部材１４の熱容量が第１の基板１２及び第２の基板１３の熱容量より小さい。工程ａ〜ｃ（工程Ａ〜Ｃ）で、２種類の接合材のうち熱膨張係数の小さい方の接合材を、枠部材１４側に形成した。これによって、温度が上がりやすい熱容量の小さい基材（枠部材１４）の熱収縮が抑制され、基材を接合した後の反りがより一層低減し、安全性が向上し、かつ気密性に優れるレーザ接合が得られた。
【００４８】
（実施例３）
本実施例はシートフリットを用いた点が実施例１，２と異なり、それ以外は実施例１，２と同様である。具体的には、熱膨張係数α＝７５×１０-7／℃、厚さ０．０２ｍｍ、幅１ｍｍの全周平坦な第１の接合材１をあらかじめシート状に焼成してフリットとした。次に、このフリット上に熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃、厚さ０．０２ｍｍ、幅１ｍｍの全周平坦な第２の接合材２をシート状に積層し、焼成して、接合材３を作成した。工程ａ、ｂ、工程Ａ、Ｂを省略し、熱容量の小さい枠部材１４上に熱膨張係数の小さい第１の接合材１が接触するように接合材３を配置した。
【００４９】
以上のように製造された本実施例の画像表示装置では、温度が上がりやすい熱容量の小さい基材の熱収縮を抑制できるために、基材を接合した後の反りがより一層低減し、安全性が向上しかつ気密性に優れるレーザ接合が得られた。本実施例では非蒸発型ゲッタ３７を第２の基板１３に設置した例で説明したが、第１の基板１２の配線上に配置してもよい（不図示）。
【符号の説明】
【００５０】
１ 第１の接合材
２ 第２の接合材
１２ 第１の基板
１３ 第２の基板
１４ 枠部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の接合方法及び画像表示装置の製造方法に関し、特に、画像表示装置の外囲器を構成する部材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、陰極線管から放出される電子が照射されて画像を表示する蛍光体層を備えたフェースプレートと、陰極線管の外容器となるファンネルコーン部と、をガラス付け（フリットシール）することを含む、陰極線管の製造方法が開示されている。ファンネルコーン部とフェースプレートとでは熱膨張係数が少なくとも１０×１０-7／℃以上異なるため、ガラス付けの際にフリットガラスの熱収縮によってファンネルコーン部及びフェースプレートに割れやクラックが発生する可能性がある。同文献によれば、これを防止するため、フリットガラスの熱膨張係数を部位により異ならせている。例えば、フリットガラスの熱膨張係数をフェースプレートとファンネルコーン部との間で段階的に変化させる方法や、フリットガラスを互いに熱膨張係数の異なる複数種類のフリットガラスの積層体として構成する方法が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、有機発光ダイオードディスプレイの気密封止方法が開示されている。カバープレートと基板は、カバープレートに設けられたフリットにレーザビームを照射し、フリットを溶融させることによって気密封止される。基板上には封止線に沿って、電極を含む領域と含まない領域とが存在している。そこで、レーザビームの移動速度及び／またはパワーを封止線に沿って変えることによってフリットが一様に加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００-１０６１０８号公報
【特許文献２】特表２００８-５１７４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、接合される一対の基材の熱膨張率が大きい場合は、基材の割れやクラックの発生という問題が顕著に現れる。換言すれば、熱膨張係数の差が同文献に示される目安値である１０×１０-7／℃を下まわる場合は、基材の割れやクラックの発生という問題はさほど顕在化しない。しかし、熱膨張係数の差が小さく割れやクラックが発生しない場合でも、熱膨張係数の差に起因して基材に反りが生じる場合がある。
【０００６】
図５を参照して、この問題を具体的に説明する。図５（ａ）は、平板及び枠部材と、これらを接合する接合材を示している。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。接合材１０３は、平板１０１と枠部材１０２の間を、枠部材１０２に沿って枠状に延びている。レーザ光を枠部材１０２側あるいは平板１０１側から接合材１０３に照射すると、接合材１０３はレーザで溶融し、その後固化して、平板１０１と枠部材１０２は接合される。レーザは接合材１０３に合焦されて照射されるため、接合材１０３は大きな熱エネルギーを受け高温となるが、この熱は平板１０１及び枠部材１０２にも伝達されて、平板１０１及び枠部材１０２の温度を上昇させる。平板１０１及び枠部材１０２はその熱膨張率に応じて熱膨張するが、接合材１０３が溶融しているので、接合材１０３は平板１０１及び枠部材１０２の熱変形に追従して変形する。このため、平板１０１及び枠部材１０２は接合材１０３によって拘束されず、平板１０１と枠部材１０２には応力はほとんど生じない。その後冷却が始まるが、接合材１０３が溶融している間は同様の理由により平板１０１と枠部材１０２には応力はほとんど生じない。しかし、接合材１０３が固化を始めると、接合材１０３は平板１０１と枠部材１０２を拘束し、その状態で平板１０１と枠部材１０２は冷却され、図中矢印で示すように収縮を始める。この熱収縮は平板１０１と枠部材１０２が各々相似形を保ったまま各辺の長さが減少するような熱収縮であるが、熱膨張率の違いや温度降下量の違いにより、平板１０１と枠部材１０２の熱収縮量は異なる。この熱収縮量の違いのために、図５（ｃ）に示すように、接合材１０３で互いに接合された平板１０１と枠部材１０２の組立体は反りを生じる。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みて、比較的熱膨張係数の差が小さい基材を、割れやクラックの発生を防止しつつ、さらに反りの程度を抑えながら接合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】
【０００８】
本発明の基材の接合方法は、互いに熱容量が異なり、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内である一対の基材間に接合材を配置する工程と、一対の基材間に配置された接合材に電磁波を照射することで接合材を溶融させ、その後に固化させることによって一対の基材を接合材で接合する工程と、を有している。接合材の、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材に面する部位の熱膨張係数は、１０×１０-7／℃以内の差で、熱容量の大きい方の基材に面する部位の熱膨張係数よりも小さくされている。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、一対の基材の熱膨張係数の差は１０×１０-7／℃以内と非常に小さいため、一対の基材の熱膨張量（熱収縮量）の差に基づく基材の割れやクラックの発生は十分に防止することができる。また、接合材の一方の基材に面する部位での熱膨張係数と、接合材の他方の基材に面する部位での熱膨張係数との差も１０×１０-7／℃以内と非常に小さいため、接合材自体の割れやクラックの発生も十分に防止することができる。
【００１０】
反りについては、以下のような理由によって抑制することが可能である。接合材は固化が始まると基材を拘束し始める。このとき、一対の基材はまだ高温であるため、冷却に伴って熱収縮する。反りを生じさせるのは、接合材固化開始後の一対の基材の熱収縮の差である。ところで、一対の基材のうち、熱容量の小さい部材は温度上昇を受けやすいため、接合材固化開始時に、熱容量の大きい部材よりも高温状態にある。つまり、熱容量の小さい部材は、接合材固化開始後の熱収縮量が大きい。本実施態様では、接合材の、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材に面する部位の熱膨張係数は、熱容量の大きい方の基材に面する部位の熱膨張係数よりも小さくなっている。これは、接合材の熱容量の小さい方の基材に面する部位は、接合材固化開始後の熱収縮量が小さくなることを意味する。基材は接合材によって固定され、熱収縮する接合材からもせん断力を受けるが、接合材の固化開始後の熱収縮量が小さいことから、熱膨張係数の大きい部位を熱容量の小さい方の基材に面して設ける場合と比べ、接合材から内向きのせん断力を受けにくくなる。つまり、熱容量の小さい方の基材の熱収縮が抑えられることになる。このようにして、接合材固化開始後の一対の基材の熱収縮の差が抑制され、反りの大きさを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の画像表示装置の概略図である。
【図２】本発明のプロセスフローを示す、接合部の断面図である。
【図３】本発明の接合部の上面図である。
【図４】本発明の接合部の部分断面図である。
【図５】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の基材の接合方法は、真空容器を用いる画像表示装置の製造方法に好適に使用することができる。特に、真空外囲器のフェースプレートに蛍光膜および電子加速電極が形成され、リアプレートに多数の電子放出素子が形成された画像表示装置は、本発明が適用される好ましい形態である。しかし、本発明は、複数の部材を接合して気密容器を製造する場合に、広く適用することができる。
【００１３】
図１は、本発明の対象となる画像表示装置の一例を示す部分破断斜視図である。画像表示装置１１は、第１の基板（リアプレート）１２と、第２の基板（フェースプレート）１３と、枠部材１４と、を有している。枠部材１４は第１の基板１２と第２の基板１３との間に位置し、第１の基板１２と第２の基板１３との間に密閉空間Ｓ（図４参照）を形成している。具体的には、第１の基板１２と枠部材１４、および第２の基板１３と枠部材１４とが互いに対向する面同士で接合されることによって、密閉された内部空間Ｓを有する外囲器１０が形成されている。外囲器１０の内部空間Ｓは真空に維持されている。枠部材１４の第１の基板１２に固定された面の反対面が、第２の基板１３に固定される面となっている。第１の基板１２と枠部材１４とはあらかじめ接合されていてもよい。第１の基板１２、第２の基板１３、及び枠部材１４は、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内のガラスからなっている。第１の基板１２及び第２の基板１３はガラス部材からなっていることで、接合後の反りが一層少なくなり、安全性が向上し気密性に優れた接合が得られる。
【００１４】
第１の基板１２には、画像信号に応じて電子を放出する多数の電子放出素子２７が設けられ、画像信号に応じて各電子放出素子２７を作動させるための配線（Ｘ方向配線２８，Ｙ方向配線２９）が形成されている。第１の基板１２と対向して位置する第２の基板１３には、電子放出素子２７から放出された電子の照射を受けて発光し画像を表示する蛍光膜３４が設けられている。第２の基板１３上にはさらにブラックストライプ３５が設けられている。蛍光膜３４とブラックストライプ３５は交互に配列して設けられている。蛍光膜３４の上にはＡｌ薄膜よりなるメタルバック３６が形成されている。メタルバック３６は電子を引き付ける電極としての機能を有し、外囲器１０に設けられた高圧端子Ｈｖから電位の供給を受ける。メタルバック３６の上にはＴｉ薄膜よりなる非蒸発型ゲッタ３７が形成されている。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について、図２〜４を用いて具体的に説明する。図２は、本発明のプロセスフロー（接合手順）を示す断面図である。図３は、接合部の上面図であり、同図（ａ）は図２の（ｂ）に、同図（ｂ）は図２の（ｄ）に、同図（ｃ）は図２の（Ｂ）に、同図（ｄ）は図２の（Ｄ）に、各々対応する。図４は、接合部の一例を示す断面図である。
【００１６】
（ステップＳ１：接合材の枠部材への配置工程）
まず、枠部材１４の片側の面に、第１の接合材１と第２の接合材２との積層体からなる接合材３を配置する。具体的にはまず、第１の接合材１を、周長に沿ってスクリーン印刷で所望の幅と厚みで形成した後、１２０℃で乾燥する（図２（ｂ）、図３（ａ））。その後、第１の接合材１の上に、第１の接合材１より１０×１０-7／℃以内の差で熱膨張係数の大きい、ガラスフリットからなる第２の接合材２を、第１の接合材１と同様にスクリーン印刷で所望の厚さで形成する（図２（ｃ））。そして、有機物をバーンアウトするため少なくとも一度、３５０℃以上で加熱、焼成し、接合材３を形成する（図２（ｄ），図３（ｂ））。塗布の方法としては、スクリーン印刷以外にディスペンサー方式、オフセット印刷方式等を用いることができる。少なくとも一度、３５０℃以上の温度で焼成することにより、接合時に接合材から発生する気泡が抑制され、より気密性に優れる接合が得られる。
【００１７】
接合材３は２層の接合材の積層体であるが、３層以上の積層体を用いることもできる。また、接合材を１層構成としてもよく、この場合は、フィラーの含有量を調整するなどの公知の手法によって、接合材の両面で熱膨張係数が１０×１０-7／℃以内の差で異なるようにすることが望ましい。
【００１８】
（ステップＳ１’：接合材の第２の基板への配置工程）
ステップＳ１と同様の工程で、第１の接合材１と第２の接合材２との積層体からなる接合材３’を配置する。具体的にはまず、第２の基板１３の枠部材１４と対向すべき面に、第２の接合材２を、周長に沿ってスクリーン印刷で所望の幅と厚みで形成した後、１２０℃で乾燥する（図２（Ｂ）、図３（ｃ））。その後、第２の接合材２の上に第１の接合材１を同様にしてスクリーン印刷で所望の厚さで形成する（図２（Ｃ））。そして、有機物をバーンアウトするため、３５０℃以上で加熱、焼成し、接合材３’を形成する（図２（Ｄ），図３（ｄ））。
【００１９】
（ステップＳ２：第１の基板と枠との接合工程）
次に、接合材３を第１の基板１２に接触させて、第１の基板１２上の所定の位置に枠部材１４を設置する（図２（ｅ））。そして、枠部材１４側から加圧しながら、ハロゲンランプやレーザ出射装置から出射された光を集光して、接合材３に照射して、接合材３を局所加熱する。接合材３は溶融し、その後固化され、第１の基板１２と枠部材１４とが接合される（図２(ｆ)）。用いる光は接合材３を溶融可能なエネルギーを有する電磁波であればこれらに限定されない。第１の基板１２は枠部材１４よりも熱容量が大きい。従って、第１の接合材１は熱容量の小さい方の基材（枠部材１４）に面して配置され、第１の接合材１より熱膨張係数の大きい第２の接合材２は、熱容量の大きい方の基材（第１の基板１２）に面して配置されることになる。
【００２０】
１層構成の接合材を用いる場合は、第１の基板１２と枠部材１４のうち熱容量の小さい基材である枠部材１４に面する部位の熱膨張係数が、熱容量の大きい基材である第１の基板１２に面する部位の熱膨張係数よりも小さくなるように配置する。
【００２１】
接合材３が加熱されると、接合材３が熱源となって隣接する第１の基板１２と枠部材１４も加熱され、昇温する。この結果、第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３は熱膨張するが、熱膨張率の違いや温度の違いのために膨張の比率は一般的に異なっており、これらの部材は相互にずれ運動をする。しかし、接合材３は溶融しているため、熱膨張の差による相互のずれ運動は吸収され、第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３は各々他の部材から拘束されずに自由に熱膨張する。その後レーザ光等の照射が終了し、第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３の温度が低下し始め、再び熱膨張の差による相互のずれ運動が生じる。しかし、接合材３の固化温度に達するまでは、同様の理由により第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３は各々他の部材から拘束されずに自由に熱収縮する。
【００２２】
次に、接合材３が固化温度に達すると、接合材３は第１の基板１２と枠部材１４を拘束する。この時点では第１の基板１２、枠部材１４、及び接合材３はまだ高温状態にあるため、接合材３の固化後もさらに温度低下しながら熱収縮を続ける。枠部材１４は第１の基板１２よりも熱容量が小さいため、枠部材１４は第１の基板１２よりも温度上昇しやすく、接合材３が固化温度に達しても依然として第１の基板１２よりも高温状態にある。従って、枠部材１４は第１の基板１２と比べて接合材３の固化後の温度低下幅が大きく、熱収縮しやすい。つまり、反りの低減には枠部材１４の熱収縮を抑制することが重要である。
【００２３】
ところで、接合材３も同様に温度低下しながら熱収縮するが、接合材３は枠部材１４を拘束しているため、枠部材１４にせん断力を及ぼし、枠部材１４の収縮に影響を与える。枠部材１４に接する第１の接合材１は第２の接合材２よりも熱膨張係数が小さいため、第１の接合材１の熱収縮量は第２の接合材２の熱収縮量よりも小さい。換言すれば、第１の接合材１は第２の接合材２と比べて、枠部材１４を内側へ引きずり込もうとする力が小さいことになる。あるいは、第１の接合材１及び枠部材１４の熱膨張率や温度降下量によっては、第１の接合材１は枠部材１４に対して、枠部材１４を外側へ拡げようとする力を及ぼすことも考えられる。この場合も、枠部材１４を外側へ拡げようとする力は第２の接合材２と比べて大きくなる。いずれにしても、枠部材１４の熱収縮は第２の接合材２が隣接している場合と比べて緩和され、反りが低減される。その結果、第１の基板１２と枠部材１４は、気密性を確保しつつ、少ない反りで、安全かつ強固に固定される。
【００２４】
（ステップＳ３：第１の基板が接合された枠部材を第２の基板に接合する工程）
次に、スペーサ８を第１の基板１２の配線２７，２８上に配置する。その後、接合材３’を枠部材１４に接触させて、枠部材１４の第１の基板１２と接合されていない他方の面に第２の基板１３をアライメントして設置する（図２（ｇ）参照）。そして、第２の基板１３側から加圧しながら、ハロゲンランプやレーザ出射装置から出射された光を集光して、接合材３’に照射して、接合材３’を局所加熱する。加圧は、メカニカルに荷重を加えるやり方でもいいし、減圧しながら大気圧を加えるやり方でもいい。接合材３’は溶融し、その後固化され、第２の基板１３と枠部材１４とが接合される（図２(ｈ）)。このとき、スペーサ８と第２の基板１３とが接触し、第１の基板１２と第２の基板１３との間隔は一定に維持される。
【００２５】
枠部材１４と第２の基板１３の接合においても、熱容量の小さい枠部材１４の方に熱膨張率の小さい第１の接合材１が位置しているため、同様の効果が生じる。その結果、第２の基板１３と枠部材１４は、気密性を確保しつつ、少ない反りで、安全かつ強固に固定され、気密性の高い外囲器１０が得られる。
【００２６】
（ステップＳ４：ベーク・封止工程）
外囲器１０の内部空間の真空度を高めるため、加熱工程の後に、所定の温度でベーキングを行う。具体的には、外囲器１０を真空チャンバー（不図示）内に設置し、外囲器１０内部を排気孔７を介して真空排気しながら、チャンバー内の真空度を１０-3Ｐａ台に下げる。その後、外囲器１０全体を加熱し、非蒸発型ゲッタ３７を活性化させる。さらに、封止材６と封止蓋５で排気孔７を封止し、画像表示装置１１を形成する。封止蓋５は第１の基板１２と同じ材質が好ましいが、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の真空ベーク中で溶融しない金属、合金でもかまわない。加熱工程（図２(ｈ））はベーク工程（図２(ｉ)）の後に行っても同様の効果が得られる。
【００２７】
画像表示装置に適用可能な接合材と接合方法を決定するには下記の事項を考慮する必要がある。
（１）真空中ベーク（高真空形成）工程における耐熱性
（２）高真空維持（真空リーク極小、ガス透過極小）
（３）ガラス部材との接着性確保
（４）低放出ガス（高真空維持）特性の確保
（５）接合後の画像表示装置の反りが少ないこと
本実施形態の接合方法はこのような条件を全て満たすものである。
【実施例】
【００２８】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００２９】
（実施例１）
本実施例の接合材と接合方法を用いた画像表示装置１１は、図１に模式的に示された装置と同様の構成を有している。第１の基板１２には複数の電子放出素子２７が配置され、配線が施されている。第１の基板１２と枠部材１４、及び第２の基板１３と枠部材１４は各々、第１及び第２の接合材１，２により接合されている。
【００３０】
第１の基板１２、第２の基板１３、及び枠部材１４の熱膨張係数は８０×１０-7／℃で同じとした。枠部材１４の材質は、第１の基板１２、第２の基板１３と同じ（ＰＤ２００（旭硝子社製））としたため、枠部材１４の熱容量は、第１の基板１２及び第２の基板１３の熱容量より小さい。
【００３１】
本実施例の画像表示装置では、第１の基板１２上に、複数(２４０行×７２０列)の表面伝導型電子放出素子２７が形成されている。表面伝導型電子放出素子２７はＸ方向配線２８(上配線とも呼ぶ。)及びＹ方向配線２９(下配線とも呼ぶ。)と電気的に接続され、単純マトリクス配線されている。第２の基板１３上にはストライプ状の赤，緑，青の蛍光体（不図示）からなる蛍光膜３４と、ブラックストライプ３５と、が交互に配列されている。蛍光膜３４の上には、Ａｌ薄膜よりなるメタルバック３６がスパッタリング法により０.１μｍの厚さで形成され、さらに非蒸発型ゲッタ３７として、電子ビーム真空蒸着法により０.１μｍの厚さに形成されたＴｉ膜が設けられている。
【００３２】
以下に、本実施例の画像表示装置の接合方法について、図１，２，３を参照しつつ説明する。本実施例では、接合材３としてガラスフリットを用いる。
【００３３】
（工程ａ）テルピネオールと、エルバサイトと、第１の接合材１の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７５×１０-7／℃）と、を調合したペースト（第１の接合材１）を準備した。このペーストを枠部材１４上の周長に沿って、スクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成した後、１２０℃で乾燥させた（図２（ｂ）、図３（Ａ））。
【００３４】
（工程ｂ）テルピネオールと、エルバサイトと、第２の接合材２の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃）と、を調合したペースト（第２の接合材２）を準備した。このペーストを、乾燥した第１の接合材１の上に、第１の接合材１と同様にスクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成した（図１（ｃ））。
【００３５】
（工程ｃ）有機物をバーンアウトするため、４８０℃で加熱、焼成し、接合材３を形成した（図２（ｄ），図３（ｂ））。
【００３６】
（工程Ａ）テルピネオールと、エルバサイトと、第２の接合材２の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃）と、を調合したペースト（第２の接合材２）を準備した。このペーストを、第２の基板１３の枠部材１４と対向する面に、周長に沿って、スクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成し、１２０℃で乾燥させた（図２（Ｂ）、図３（ｃ））。
【００３７】
（工程Ｂ）次に、テルピネオールと、エルバサイトと、第１の接合材１の母材となるＢＡＳ１１５ベースのＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子社製、熱膨張係数α＝７５×１０-7／℃）と、を調合したペーストを準備した。このペーストを、乾燥した第２の接合材２の上に、第１の接合材１を同様にしてスクリーン印刷で、幅１ｍｍ、厚さ１０μｍで形成した（図２（Ｃ））。
【００３８】
（工程Ｃ）有機物をバーンアウトするため４８０℃で加熱、焼成し、接合材３’を形成した（図２（Ｄ），図３（ｄ））。
【００３９】
（工程ｄ）第１の基板１２上に接合材３を接触させて、枠部材１４を第１の基板１２の所定の位置に設置した（図２（ｅ））。
【００４０】
（工程ｅ）枠部材１４側から加圧しながら、波長９８０ｎｍ、１３０Ｗ、有効径１ｍｍのパワーの半導体レーザを３００ｍｍ／Ｓの速度で走査しながら接合材３に照射して局所加熱した。これによって、接合材３を溶融・固化させて、第１の基板１２と枠部材１４とを接合した（図２(ｆ)）。
【００４１】
（工程ｆ）スペーサ８を第１の基板１２の配線２７，２８上に配置した。
【００４２】
（工程ｇ）枠部材１４の第１の基板１２が接合されていない他方の面に、第２の基板１３上に形成された接合材３’を接触させ、第２の基板１３を第１の基板１２の上にアライメントして設置した（図２（ｇ）参照）。
【００４３】
（工程ｈ）第２の基板１３側から加圧しながら、波長９８０ｎｍ、１３０Ｗ、有効径１ｍｍのパワーの半導体レーザを３００ｍｍ／Ｓの速度で走査しながら接合材３’に照射して局所加熱した。これによって、接合材３’を溶融・固化させて、第２の基板１３に接合された枠部材１４を第１の基板１２に接合した（図２(ｈ)。スペーサ８と第２の基板１３は接触し、第１の基板１２と第２の基板１３の間隔は一定に維持され、外囲器１０が形成された。
【００４４】
（工程ｉ）外囲器１０を真空チャンバー（不図示）内に設置し、排気孔７から外囲器１０内を真空排気しながら、チャンバー内の真空度を１０-3Ｐａ台とした。外囲器１０全体を３５０℃まで加熱し、非蒸発型ゲッタ３７を活性化した後、Ｉｎからなる封止材６とガラス基板からなる封止蓋５とで排気孔７を封止し、画像表示装置１１を形成した。
【００４５】
以上のように接合された本実施例の図１の画像表示装置は、工程ａ〜ｃ（工程Ａ〜Ｃ）で、２種類の接合材のうち熱膨張係数の小さい方の接合材を、一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材側（枠部材１４）に形成している。これによって、温度が上がりやすい熱容量の小さい基材の熱収縮が抑制され、基材を接合した後の反りがより一層低減し、安全性が向上し、かつ気密性に優れるレーザ接合が得られた。
【００４６】
（実施例２）
本実施例は、枠部材の材料としてＰＤ２００の代わりに青板（ＡＳソーダライムガラス、熱膨張係数８７×１０-7／℃）を用いた以外は実施例１と同様である。
【００４７】
本実施例の画像表示装置では、枠部材１４の熱膨張係数が第１の基板１２及び第２の基板１３の熱膨張係数より大きく、枠部材１４の熱容量が第１の基板１２及び第２の基板１３の熱容量より小さい。工程ａ〜ｃ（工程Ａ〜Ｃ）で、２種類の接合材のうち熱膨張係数の小さい方の接合材を、枠部材１４側に形成した。これによって、温度が上がりやすい熱容量の小さい基材（枠部材１４）の熱収縮が抑制され、基材を接合した後の反りがより一層低減し、安全性が向上し、かつ気密性に優れるレーザ接合が得られた。
【００４８】
（実施例３）
本実施例はシートフリットを用いた点が実施例１，２と異なり、それ以外は実施例１，２と同様である。具体的には、熱膨張係数α＝７５×１０-7／℃、厚さ０．０２ｍｍ、幅１ｍｍの全周平坦な第１の接合材１をあらかじめシート状に焼成してフリットとした。次に、このフリット上に熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃、厚さ０．０２ｍｍ、幅１ｍｍの全周平坦な第２の接合材２をシート状に積層し、焼成して、接合材３を作成した。工程ａ、ｂ、工程Ａ、Ｂを省略し、熱容量の小さい枠部材１４上に熱膨張係数の小さい第１の接合材１が接触するように接合材３を配置した。
【００４９】
以上のように製造された本実施例の画像表示装置では、温度が上がりやすい熱容量の小さい基材の熱収縮を抑制できるために、基材を接合した後の反りがより一層低減し、安全性が向上しかつ気密性に優れるレーザ接合が得られた。本実施例では非蒸発型ゲッタ３７を第２の基板１３に設置した例で説明したが、第１の基板１２の配線上に配置してもよい（不図示）。
【符号の説明】
【００５０】
１ 第１の接合材
２ 第２の接合材
１２ 第１の基板
１３ 第２の基板
１４ 枠部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに熱容量が異なり、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内である一対の基材間に接合材を配置する工程と、
前記一対の基材間に配置された前記接合材に電磁波を照射することで該接合材を溶融させ、その後に固化させることによって前記一対の基材を前記接合材で接合する工程と、
を有し、
前記接合材の、前記一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材に面する部位の熱膨張係数は、１０×１０-7／℃以内の差で、熱容量の大きい方の基材に面する部位の熱膨張係数よりも小さい、基材の接合方法。
【請求項２】
前記接合材は、第１の接合材と、該第１の接合材よりも１０×１０-7／℃以内の差で熱膨張係数が大きい第２の接合材と、の積層体であり、
前記接合材を配置する工程は、前記第１の接合材を前記熱容量の小さい方の基材に面して配置し、前記第２の接合材を前記熱容量の大きい方の基材に面して配置することを含む、請求項１に記載の基材の接合方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の接合材は、少なくとも一度３５０℃以上の温度で焼成したガラスフリットからなる、請求項２に記載の基材の接合方法。
【請求項４】
前記一対の基材はガラスからなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の基材の接合方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の基材の接合方法を用いた画像表示装置の製造方法であって、
前記画像表示装置は、多数の電子放出素子を備えた第１の基板と、該第１の基板と対向して位置し、前記電子放出素子から放出された電子が照射されて画像を表示する蛍光膜を備えた第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に空間を形成する枠部材と、を備え、
前記一対の基材は、前記第１の基板と前記枠部材、または前記第２の基板と前記枠部材である、画像表示装置の製造方法。
【請求項１】
互いに熱容量が異なり、熱膨張係数の差が１０×１０-7／℃以内である一対の基材間に接合材を配置する工程と、
前記一対の基材間に配置された前記接合材に電磁波を照射することで該接合材を溶融させ、その後に固化させることによって前記一対の基材を前記接合材で接合する工程と、
を有し、
前記接合材の、前記一対の基材のうち熱容量の小さい方の基材に面する部位の熱膨張係数は、１０×１０-7／℃以内の差で、熱容量の大きい方の基材に面する部位の熱膨張係数よりも小さい、基材の接合方法。
【請求項２】
前記接合材は、第１の接合材と、該第１の接合材よりも１０×１０-7／℃以内の差で熱膨張係数が大きい第２の接合材と、の積層体であり、
前記接合材を配置する工程は、前記第１の接合材を前記熱容量の小さい方の基材に面して配置し、前記第２の接合材を前記熱容量の大きい方の基材に面して配置することを含む、請求項１に記載の基材の接合方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の接合材は、少なくとも一度３５０℃以上の温度で焼成したガラスフリットからなる、請求項２に記載の基材の接合方法。
【請求項４】
前記一対の基材はガラスからなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の基材の接合方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の基材の接合方法を用いた画像表示装置の製造方法であって、
前記画像表示装置は、多数の電子放出素子を備えた第１の基板と、該第１の基板と対向して位置し、前記電子放出素子から放出された電子が照射されて画像を表示する蛍光膜を備えた第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に空間を形成する枠部材と、を備え、
前記一対の基材は、前記第１の基板と前記枠部材、または前記第２の基板と前記枠部材である、画像表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−６０６９８（Ｐ２０１１−６０６９８Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１７１３（Ｐ２００９−２１１７１３）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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