接合体の製造方法
【課題】接合材の厚さに制限されることなく、より確実にかつより強い強度で接合された接合体を製造する方法を提供する。
【解決手段】加熱光５の照射によって加熱溶融する接合材４を用いて第一および第二の部材２，３が接合された接合体１の製造方法に係る。第一の部材２の、第二の部材３と接合される接合面に第一の接合材料層４ａを形成する工程と、第一の接合材料層４ａの、第一の部材２と接触している面とは反対側の面、または第二の部材３の、第一の部材２と接合される接合面に、所定の波長を有する第一の加熱光５に対して第一の接合材料層４ａの吸光率よりも大きい吸光率を有する第二の接合材料層４ｂを形成する工程と、第一および第二の部材の間に第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを挟んだ状態で第一および第二の部材を配置する工程と、第一の加熱光５を、第一の接合材料層４ａの側から照射する第一加熱光照射工程と、を含む。
【解決手段】加熱光５の照射によって加熱溶融する接合材４を用いて第一および第二の部材２，３が接合された接合体１の製造方法に係る。第一の部材２の、第二の部材３と接合される接合面に第一の接合材料層４ａを形成する工程と、第一の接合材料層４ａの、第一の部材２と接触している面とは反対側の面、または第二の部材３の、第一の部材２と接合される接合面に、所定の波長を有する第一の加熱光５に対して第一の接合材料層４ａの吸光率よりも大きい吸光率を有する第二の接合材料層４ｂを形成する工程と、第一および第二の部材の間に第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを挟んだ状態で第一および第二の部材を配置する工程と、第一の加熱光５を、第一の接合材料層４ａの側から照射する第一加熱光照射工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱光の照射によって溶融する接合材を用いて２つの部材が接合されてなる接合体の製造方法に関する。特に、画像処理表示装置の気密容器（外囲器）として使用される接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等のフラットパネルタイプの画像表示装置が公知である。これらの画像表示装置は、内部空間が外部に対して仕切られた外囲器を備えている。外囲器は気密性が確保された気密容器であり、該気密容器の内部に画像表示装置を駆動させるデバイスが配置されている。
【０００３】
図６（ａ）は気密容器の平面図であり、図６（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ図６（ａ）に示すＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図、Ｃ−Ｃ’断面図およびＤ−Ｄ’断面図である。
【０００４】
図６に示すように、気密容器１は、対向して配置された一対の部材２，３が接合されてなる。気密容器１は、次のように製造される。すなわち、一対の部材２，３のうちの第一の部材２の接合面に接合材４を当該部材の周長に沿って環状に塗布し、接合材４と第二の部材３を当接させる。互いに近づく方向に一対の部材２，３を押圧した状態で、接合材４を加熱溶融し、その後接合材４を冷却することによって一対の部材２，３を接合する。
【０００５】
接合材４を加熱する方法としては、組み合わせられた一対の部材２，３を加熱炉に投入して全体をベークする方法や、レーザ光といった加熱光を照射して接合材４の周辺部分を局所加熱する方法が知られている。
【０００６】
特許文献１では、加熱光を用いたＯＬＥＤの外囲器の製造方法が開示されている。図７（ａ）は、加熱光を用いて接合材４を加熱して気密容器１を製造する方法の概略を示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ’断面図である。
【０００７】
特許文献１で開示されている外囲器の製造方法では、まず、対向して配置された、ガラス板からなる一対の部材２，３の周長に沿って接合材４を環状に塗布する。接合材４を塗布する際に、一対の部材２，３の間に間隔規定部材（不図示）を配置する。
【０００８】
次に、第一の部材２の、第二の部材３が位置する側とは反対の側から接合材４へ向かって加熱光５を照射する。加熱光５は、第一の部材２を透過して接合材４に到達し、接合材４の温度が上昇して接合材４は溶融する。加熱光５の光源６を環状に塗布された接合材４に沿って移動させて、接合材４の全体を加熱して一対の部材２，３が接合される。
【０００９】
一対の部材２，３および接合材４の熱膨張係数が異なっていると、加熱光５により接合材４が加熱されて温度が上昇した際に一対の部材２，３が破損することがある。そのため、特許文献１で開示されている気密容器１の製造方法では、一対の部材２，３および接合材４の熱膨張係数がほぼ等しい条件に限られていた。
【００１０】
特許文献２には、異なる熱膨張係数を有する２つの部材が接合されてなる気密容器を、加熱光５を用いて製造する方法が開示されている。気密容器１は、第一の部材２と、該第一の部材２の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、該第一の部材２に対向離間して配置された第二の部材３と、を備えている。第一および第二の部材２，３の間に接合材４が塗布されている。
【００１１】
特許文献２で開示されている製造方法で使用されている接合材４の熱膨張係数は、第一の部材２から第二の部材３へ向かって変化している。接合材４の、第一の部材２に近接する部分は第一の部材２の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、接合材４の、第二の部材３に近接する部分は第二の部材３の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有している。したがって、加熱光５の照射により接合材４の温度が上昇しても、第一の部材２と接合材４との間の熱膨張による差、および第二の部材３と接合材４との間の熱膨張による差はほとんどなく、第一および第二の部材２，３の破損を抑制することができる。
【００１２】
加熱光５を用いて接合材４を局所加熱して気密容器１を製造する方法は、加熱冷却時間や加熱に要するエネルギー、生産性、気密容器１の熱変形防止、気密容器１の内部に配置されたデバイスの熱劣化防止等の観点から、全体をベークする方法よりも有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表２００８−５１７４４６号公報
【特許文献２】特開平１１−２１３９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２で開示されている、加熱光５を用いて気密容器１を製造する方法では、接合材４の片面（図７（ａ）に示す第一の部材２に接触している面）から加熱光５が照射される。そのため、第一の部材２から第一の部材３へ向かう方向（以下、厚さ方向Ｚという）における温度分布に差が生じる。接合材４の、加熱光５が照射される照射側の温度は、接合材４の、照射側とは反対側の非照射側の温度よりも高くなる。
【００１５】
接合材４の内部で温度差が生じると、熱収縮の差によりクラックが発生しやすくなり、第一の部材２と第二の部材３とが接合されている接合部のシール性および接合強度が低下する場合があった。
【００１６】
さらに、接合材４の非照射側の温度が十分に上昇せず、接合材４の溶融不足による接合不良が発生する懸念があった。接合材４の非照射側の温度を上昇させるために加熱光５の出力を大きくすると、照射側の部材２が過加熱されて破損するという問題もあった。
【００１７】
接合材４内の温度分布より生じる問題は、特に接合材４の厚さ方向Ｚの寸法（以下、厚さという）が大きくなるほど顕著である。そのため、気密容器１といった接合体を、加熱光５を用いて製造する方法では接合材４の厚さが制限されていた。その結果、第一の部材２と第二の部材３とが接合されている接合部のシール性や強度を高めるために接合材４を厚くすることができなかった。
【００１８】
そこで、本発明は、接合材の厚さを厚くしても接合部のシール性や接合強度が確保することができる、接合体の製造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】
【００１９】
本発明は、加熱光の照射によって加熱溶融する接合材を用いて第一の部材と第二の部材とが接合された接合体の製造方法に係る。第一の部材の、第二の部材と接合される接合面に第一の接合材料層を形成する工程と、第一の接合材料層の、該第一の部材と接触している面とは反対側の面、または第二の部材の、第一の部材と接合させる接合面に、所定の波長を有する第一の加熱光に対して第一の接合材料層の吸光率よりも大きい吸光率を有する第二の接合材料層を形成する工程と、第一および第二の部材の間に第一および第二の積層材料層を挟んだ状態で第一および第二の部材を配置する工程と、第一の加熱光を、第一の接合材料層の側から照射する第一加熱光照射工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の接合体の製造方法によれば、接合材の厚さを厚くしても接合部のシール性や接合強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る気密容器１の製造方法の概略を示す平面図および断面図。
【図２】接合材の、加熱光の波長と吸光率との関係を示すグラフ。
【図３】本発明を適用可能なＦＥＤの一部破断斜視図。
【図４】第一の実施例に係る気密容器の製造方法を示す図。
【図５】第二の実施例に係る気密容器の製造方法を示す図。
【図６】気密容器の平面図および断面図。
【図７】加熱光を用いて接合材を加熱して気密容器を製造する方法の概略を示す平面図および断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明は、ＦＥＤやＯＬＥＤ、ＰＤＰ等の画像表示装置の、外部雰囲気から気密遮断されることが必要なデバイスを有する気密容器の製造に適用することが可能である。酸素や水等の流体の流入によって性能が低下する表示素子や、減圧空間で使用される電子放出素子や蛍光膜を備える画像表示装置の気密容器の製造に好適に適用できる。
【００２３】
特に、内部が減圧空間とされたＦＥＤ等の画像表示装置においては、内部空間の負圧によって発生する大気圧荷重に対抗可能な接合強度が求められる。本発明によれば、接合強度がより強く、より確実な接合を実現することが可能である。
【００２４】
もちろん、本発明は、気密容器の製造に限られず、加熱光の照射により溶融する接合材を用いて２つの部材が接合されてなる接合体の製造に広く適用することができる。
【００２５】
図１（ａ）は、本発明に係る気密容器１の製造方法の概略を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＦ−Ｆ’断面図である。
【００２６】
まず、ガラス基板からなる第一および第二の部材２，３を準備する。
【００２７】
第一の部材２は、気密容器１を構成する一対のガラス基材のいずれか一方のガラス基材であってもよいし、気密容器１の周縁部で一対のガラス基板の間に挟持される枠部材や間隔規定部材であってもよい。さらには、当該枠部材や間隔規定部材とガラス基板とが一体成形された物でも良い。
【００２８】
次に、第一の部材２の片方の面に、第一の部材２の周長に沿って接合材４を塗布する。接合材４を塗布した面が第一の部材２の接合面となる。接合材４を塗布する方法としては、ディスペンサを用いた方法やスクリーン印刷等を用いることができる。
【００２９】
接合材４は、接合材４の厚さ方向Ｚに積層された第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを有する。まず、第一の部材２の接合面に第一の接合材料層４ａを形成する。さらに、第一の接合材料層４ａの、第一の部材２と接する面とは反対側の面に第二の接合材料層４ｂを形成する。
【００３０】
第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂには、加熱された際に流動性が得られ、かつ、低温では固着機能が得られる接合材が適用可能である。すなわち、粘度が負の温度依存性を有する接合材が適用可能である。粘度が負の温度依存性を有する接合材としては、ガラスフリットや無機接着材が挙げられる。
【００３１】
さらに、本発明に適用可能な接合材は、加熱光の波長に対して、第一および第二の部材２，３よりも高い吸光率を有することが、第一および第二の部材２，３への熱ストレスを抑制する点で好ましい。
【００３２】
第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さは、それぞれ１〜１５μｍ程度が好適である。第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さの増加に伴って、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂに吸収される加熱光の量が増加する。ある厚さになると、厚さ方向Ｚに沿って照射された加熱光が、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂのうちの照射側に位置する第一の接合材料層４ａ内ですべて吸収される。当該厚さを超える厚さでは、非照射側に位置する第二の接合材料層４ｂに加熱光が到達しない領域が発生し、接合が困難になる。
【００３３】
第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂが吸収する光量は、接合材の種類や吸光率に依存するため、上記厚さに限定されるものではなく、使用する接合材の種類等により、適宜選択することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、加熱光の所定の波長ｇに対して第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂは異なる吸光率を有している。第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの吸光率について、図２を用いて説明する。
【００３５】
図２は、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの、加熱光の波長と吸光率との関係を示すグラフである。図２に示すように、所定の波長ｇを有する加熱光に対する第二の接合材料層４ｂは、当該加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光率より大きい。
【００３６】
第一の部材２に接合材４を塗布したところで、第一の部材２を仮焼形する。なお、ここで言う「仮焼成」とは、接合材の軟化点以下、かつ接合材が分解や結晶化しない温度以下で加熱することを意味する。仮焼成することによって、接合材４に含まれるバインダーを接合材４から抜き出すことができる。
【００３７】
次に、第一の部材２と第二の部材３との間に接合材４を挟んだ状態で第一の部材２と第二の部材３を配置し、第二の接合材料層４ｂと第２の部材３とを当接させる。その結果、図１に示す組み立て体が形成される。
【００３８】
続いて、不図示の押圧手段によって、第一および第二の部材２，３が互いに近づく方向に組み立て体を押圧する。
【００３９】
押圧手段としては、加重ピン等を介して外部から第一および第二の部材２，３を加圧するメカニカル手段が挙げられる。第一および第二の部材２，３並びに接合材４によって密閉空間が形成されている場合には、該密閉空間内の気体を排気する排気手段や、組み立て体の周囲の圧力を陽圧する陽圧手段を押圧手段として用いることができる。第一または第二の部材２，３自身の自重により接合材４を加圧できる場合には、押圧手段は必要としない。
【００４０】
組み立て体への押圧を維持しながら、加熱光５を、第一の部材２の、第二の部材３が位置する側とは反対側から接合材４へ向けて照射する。すなわち、第一の接合材料層４ａの、第一の部材２と接する面が照射されるように加熱光５を照射する。
【００４１】
加熱光５としては、接合材４を局所的に加熱する性能や第一および第二の部材２，３の透過性等の観点から、赤外域に波長を有する加工用半導体レーザが好適である。
【００４２】
レーザといった局所加熱光を用いると、加熱領域が、接合材４の近傍のみに限定される。そのため、第一および第二の部材２，３の中央部の温度を加熱領域に対して低く保つことができる。その結果、第一または第二の部材２，３上に設けられたデバイスへの熱的なダメージを最小限にすることができる。
【００４３】
加熱光５の光源６を、接合材４に沿って移動させることにより接合材４の全体が加熱され、接合材４が溶融する。組み立て体が押圧された状態で接合材４が溶融することにより、接合材４が第一および第二の部材２，３に密着する。その後、接合材４が冷却されて固化することにより第一および第二の部材２，３が接合され、気密容器１が完成する。
【００４４】
第一の接合材料層４ａの温度の上昇は、加熱光５から第一の接合材料層４ａが吸収する吸光量に依存する。また、第二の接合材料層４ｂの温度の上昇は、加熱光５のうちの第一の接合材料層４ａを透過した分から第二の接合材料層４ｂが吸収する吸光量に依存する。
【００４５】
本実施形態では、波長ｇを有する加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光率は従来よりも小さい。したがって、第一の接合材料層４ａにより吸収される吸光量は従来よりも少なく、第一の接合材料層４ａを通過する光量は従来よりも多くなる。その結果、第二の接合材料層４ｂへも十分な光量が到達する。
【００４６】
波長ｇを有する加熱光に対する第二の接合材料層４ｂの吸光量は、当該加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光よりも大きい。そのため、加熱光５のうちの第一の接合材料層４ａを透過した光量であっても十分に加熱され、第二の接合材料層４ａを溶融させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では２種類の接合材料層４ａ，４ｂを用いたが、本発明は接合材料層を２種類に限定するものではない。３種類以上の接合材料層を厚さ方向Ｚに積層することも可能である。
【００４８】
また、接合材４の吸光率が、第一の部材２との接触面から第二の部材３との接触面へ向かうにつれて高くなるように変化する接合材を用いることもできる。このような接合材を用いることによって、接合材４の厚さ方向Ｚに分布する温度の調整をより柔軟に行うことが可能になる。
【００４９】
接合材４を設ける工程において、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを塗布する対象となる部材が、第一または第二の部材２，３のうちのどちらかの一方である必要はない。すなわち、第一の部材２に第一の接合材料層４ａを形成し、第二の部材３に第二の接合材料層４ｂを形成する。その後、第一および第二の部材２，３を対向して配置し、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを接触させる。
【００５０】
さらに、接合材４に照射される加熱光は１種類に限られない。すなわち、波長ｇ以外の波長を有する加熱光をさらに接合材４に照射してもよい。２種類の加熱光を用いる場合には、第二の加熱光に対する第二の接合材料層４ｂの吸光率は、第二の加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光率に相当する値かそれよりも小さい値になるように選択する。
【００５１】
このように第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを選択することにより、第一および第二の加熱光を同じ側から照射しても、第一の加熱光が第二の接合材料層４ｂを加熱し、第二の加熱光が第一の接合材料層４ａを加熱する。すなわち、テーブル上に組み立て体を載置した状態で第一および第二の加熱光を照射する場合であっても、第一，第二の加熱光のそれぞれの出力を調整することで第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの温度の制御をより容易にできるようになる。
【００５２】
２種類の加熱光を接合材４に照射する場合は、第一の加熱光によって加熱された第二の接合材料層４ｂの温度が歪点まで冷却される前に第二の加熱光を照射して第一の接合材料層４ａを加熱することが望ましい。歪点まで冷却される前に第一の接合材料層４ａを加熱することによって、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂの温度差により生じるクラックを抑制することができる。
【００５３】
第一または第二の加熱光から第一の接合材料層４ａが吸収する吸光量Ｅ１と、第一または第二の加熱光のうちの第一の接合材料層４ａを透過した透過光から第二の接合材料層４ｂが吸収する吸光量Ｅ２とが、次の関係を満たすことが望ましい。すなわち、第一の加熱光に対してはＥ１＜Ｅ２であり、第二の加熱光に対してはＥ１＞Ｅ２である。
【００５４】
このような関係を満たすように加熱光並びに第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂの条件を選定することによって、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂの温度を容易に制御することができる。それぞれの接合材料層４ａ，４ｂの吸光量は、接合材の厚さと吸光率により決まる。第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さと吸光率、および光源６から生じる加熱光の光量の設定について説明する。
【００５５】
第一の接合材料層４ａの、第一，第二の加熱光に対する吸光率をＡ１１，Ａ１２、第二の接合材料層４ｂの、第一，第二の加熱光に対する吸光率をＡ２１，Ａ２２とする。また、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さをＴ１，Ｔ２、光源６から生じる第一，第二の加熱光の光量をＩ１，Ｉ２とする。このときの、第一の加熱光に対して、
【００５６】
【数１】
【００５７】
という関係を満たし、第二の加熱光に対して、
【００５８】
【数２】
【００５９】
という関係を満たすように、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さと吸光率、および光源６から生じる加熱光の光量を設定すればよい。
【００６０】
本実施形態における気密容器１の製造方法では、加熱光５の照射開始位置を自由に選択することができる。図１に示すように接合材４が矩形形状の輪郭を描くように塗布されている場合には、当該矩形形状の４つの頂角のいずれから照射を開始してもよく、または、辺上から開始することもできる。接合部４がすべて加熱溶融するように加熱光が照射されればよい。
【００６１】
また、本発明は、矩形形状の輪郭を描くように塗布された接合材４に限られず、接合材４を多角形形状や円形形状の輪郭を描くように塗布してもよい。
【００６２】
本発明によれば、接合材４を加熱する時の、接合材４の厚さ方向Ｚにおける温度分布の差が低減されるため、接合材４の未溶融領域がなくなり、より確実に第一および第二の部材２，３を接合することができる。また、第一の接合材料層４ａの温度が必要以上に上がることがなくなるため、接合材４を加熱したときの第一の部材２への熱的ダメージを低減することができる。その結果、接合材４の厚さに制限されることなく、より確実に接合された気密容器１を製造することができる。
【００６３】
以下、本発明の具体的な実施例について詳述する。ここでは、枠部材および電子放出素子を備えたリアプレート（第１の部材）とフェースプレート（第２の部材）とが接合されてなるＦＥＤ用の外囲器として適用可能な真空気密容器の製造方法について説明する。
【００６４】
（実施例１）
第一の実施例について、図３および図４を用いて説明する。図３は、第一の実施例を用いて製造可能な画像表示装置の一部破断斜視図である。
【００６５】
図３に示すように、画像表示装置７の気密容器１（外囲器）は、いずれもガラス製のフェースプレート８、リアプレート９および枠部材１０を備えている。
【００６６】
枠部材１０はそれぞれが平板状のフェースプレート８およびリアプレート９の間に位置し、フェースプレート８およびリアプレート９の間に密閉空間を形成している。具体的には、フェースプレート８と枠部材１０、およびリアプレート９と枠部材１０とが互いに接合されて、密閉された内部空間を有する気密容器１が形成されている。
【００６７】
気密容器１の内部空間は真空に維持され、フェースプレート８とリアプレート９との間の間隔規定部材であるスペーサ１１が所定のピッチで設けられている。
【００６８】
リアプレート９には、画像信号に応じて電子を放出する複数の電子放出素子１２が設けられている。また、画像信号に応じて各電子放出素子１２を作動させるための駆動用マトリックス配線（Ｘ方向配線１３，Ｙ方向配線１４）がリアプレート９に形成されている。
【００６９】
リアプレート９と対向して位置するフェースプレート８には、電子放出素子１２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体からなる蛍光膜１５が設けられている。フェースプレート８上にはさらにブラックストライプ１６が設けられている。蛍光膜１５とブラックストライプ１６は交互に配列して設けられている。
【００７０】
蛍光膜１５の上にはＡｌ薄膜よりなるメタルバック１７が形成されている。メタルバック１７は電子を引き付ける電極としての機能を有し、気密容器１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１７の上にはＴｉ薄膜よりなる非蒸発型ゲッタ１８が形成される。
【００７１】
次に、図４を用いて第一の実施例に係る気密容器１の製造方法について説明する。図４は、本実施例に係る気密容器１の製造方法を示す図である。
【００７２】
（ステップ１）
まず、１．８ｍｍ厚の高歪点ガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）からなるリアプレート９を準備した。リアプレート９の片面にマトリクス駆動配線（不図示）を形成し、電子放出素子１２（図３）を当該マトリクス駆動配線の各マトリクス交差部に形成した。
【００７３】
その後、ＰＤ２００からなる枠部材１０をリアプレート９の周縁部に接合した。枠部材１０の厚さ方向Ｚの寸法を１．５ｍｍとし、厚さ方向Ｚと垂直に交わる方向の枠部材１０の太さを４ｍｍとした。枠部材１０とリアプレート９とを接合する材料としてガラスフリットからなる接合材１９を用いた。
【００７４】
ガラスフリットとしては、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃、転移点３５７℃、軟化点４２０℃のＢｉ系鉛非含有ガラスフリットを母材とし、バインダーとして有機物を分散混合したペーストを用いた。このように調整した接合材１９を、第一の部材２上に電子放出素子１２（図３）を取り囲むように塗布した。
【００７５】
接合材１９のリアプレート９上への形成は、スクリーン印刷により行った。接合材１９を塗布し、枠部材１０とリアプレート９とを当接させた状態でこれらを加熱炉にて仮焼成および本焼成し、リアプレート９と枠部材１０を接合した。
【００７６】
リアプレート９と枠部材１０との接合においては、接合材１９の幅を１ｍｍ、厚さを１０μｍとし、相対的に長い辺の長さを８００ｍｍ、相対的に短い辺の長さを４５０ｍｍとして矩形状に形成した。
【００７７】
（ステップ2）
次に、フェースプレート８を準備する工程を行った。まず、フェースプレート８上に、ステップ１において形成した接合材１９と同様のサイズで、第一の接合材料層４ａを矩形状に形成した。第一の接合材料層４ａは、波長９８０ｎｍの加熱光に対して吸光率が３８．３％となるように調整した。第一の接合材料層４ａの幅および厚さをそれぞれ１ｍｍ、５μｍとした。
【００７８】
続いて、波長９８０ｎｍの加熱光に対して第一の接合材料層４ａの吸光率とは異なる第二の接合材料層４ｂを準備し、第一の接合材料層４ａの、フェースプレート８と接触している面とは反対側の面に第二の接合材料層４ｂを積層し、接合材４を形成した。第二の接合材料層４ｂは、波長９８０ｎｍの加熱光に対して吸光率が９２．０％となるように調製した。
【００７９】
その後、フェースプレート８を４６０℃で３０ｍｉｎ仮焼成を行った。
【００８０】
（ステップ３）
次に、フェースプレート８の接合材４が形成された面と、リアプレート９の枠部材１０が接合された面とを向かい合わせて、接合材４と枠部材１０とを当接させた。このとき、約６０ｋＰａの荷重でフェースプレート８およびリアプレート９を押圧した。
【００８１】
なお、フェースプレート８には、予め、不図示の蛍光体とブラックマトリクスとアノードを形成しておく。蛍光体の配列は、リアプレート９上の電子放出素子１２（図３）の配列に対応した画素配列とした。
【００８２】
（ステップ４）
次に、フェースプレート８、リアプレート９および枠部材１０からなる組み立て体に、加熱光としてレーザ光２０を照射した。レーザ光２０の照射方法について以下に説明する。
【００８３】
レーザ光２０の光源としてレーザ光ヘッド２１を用い、レーザ光ヘッド２１を不図示のブレッドボード上に配置して使用した。接合材４の全体が照射されるように、ブレッドボードを接合材４に対して相対移動させた。
【００８４】
レーザ光２０は次の照射条件で照射した。レーザ光ヘッド２１からのレーザ光２０は、波長９８０ｎｍ、レーザパワー２１２Ｗ、有効径２ｍｍとし、１０００ｍｍ／ｓの速度でレーザ光ヘッド２１を走査させた。レーザ光２０の出力としては、接合材４の温度が７００℃となるように予め調整されたレーザパワーを用いた。
【００８５】
ここで、レーザ光２０の有効径は、ピーク強度のｅ-2（ｅは自然対数）倍の強度を示すビーム照射範囲内とした。
【００８６】
以上のようにして、リアプレート９上の枠部材１０と、フェースプレート８との間に連続した接合部を形成して、気密容器１を完成させた。次に、完成した気密容器１の内部の気体を排気して、ＦＥＤの外囲器として完成させた。完成したＦＥＤを作動させたところ、長時間安定した電子放出と画像表示が可能であり、完成した外囲器は、ＦＥＤに適用可能な程度の安定した気密性と強度が確保されていることを確認した。
【００８７】
（実施例２）
実施例２では、図５に示されるように、２種類の加熱光を用いて、気密容器１の製造を行った。図５は、本実施例に係る気密容器１の製造方法を示す図である。
【００８８】
まず、実施例１と同様の方法で、枠部材１０を接合したリアプレート９を用意した。次に、フェースプレート８上に、実施例１と同様の方法で第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを形成した。本実施例では、第一の接合材料層４ａについては、波長９８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が３８．３％となり、波長３８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が９０．１％となるように調整した。また、第二の接合材料層４ｂについては、波長９８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が９２．０％となり、波長３８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が９２．７％となるように調製した。その後、４６０℃で３０ｍｉｎの仮焼成を行った。
【００８９】
次に、枠部材１０が接合されたリアプレート９と、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂが形成されたフェースプレート８とを対向配置させ、組み立て体を形成した。対向配置された組み立て体を実施例１と同様の方法で押圧し、加熱光の照射を行った。加熱光を照射した方法を以下に説明する。
【００９０】
本実施例では、加熱光として２種類のレーザ光２０ａ，２０ｂを用いた。第一のレーザ光２０ａを照射する第一のレーザ光ヘッド２１ａと、第二のレーザ光２０ｂを照射する第二のレーザ光ヘッド２１ｂとの間隔を２０ｍｍとしてこれらを不図示のブレッドボードに配置した。第一および第二のレーザ光２０ａ，２ｂの照射位置の間隔を２０ｍｍとした。
【００９１】
接合材４の全体が照射されるように、ブレッドボードを接合材４に対して相対移動させた。第二のレーザ光２０ｂが第一のレーザ光２０ａに追従しながら接合材４へ照射されるようにブレッドボードを移動させた。
【００９２】
第一および第二のレーザ光２０ａ，２０ｂは次の照射条件で照射した。第一のレーザ光ヘッド２１ａからの第一のレーザ光２０ａの、波長を９８０ｎｍ、レーザパワーを２１２Ｗ、有効径を２ｍｍとした第二のレーザ光ヘッド２１ｂからの第二のレーザ光２０ｂの、波長を３８０ｎｍ、レーザパワーを２１２Ｗ、有効径を２ｍｍとした。
【００９３】
第一および第二のレーザ光ヘッド２１ａ，２０ｂの走査の速度を１０００ｍｍ／ｓとした。第一および第二のレーザ光ヘッド２１ａ，２０ｂの間隔が２０ｍｍであるため、第二のレーザ光２０ｂは、第一のレーザ光２０ａが通過した箇所を０．０２秒後に通過する。すなわち、第一のレーザ光２０ａを照射する第一照射工程と、第二のレーザ光２０ａを照射する第二照射工程と、の間隔は０．０２秒である。
【００９４】
また、第一、第二のレーザ光２０ａ，２０ｂのパワーとしては、第一、第二のレーザ光２０ａ，２０ｂの照射によって接合材４の温度が７００℃となるように予め調整されたレーザパワーを用いた。
【００９５】
以上のようにして、リアプレート９と枠部材１０、および枠部材１０とフェースプレート８との間にそれぞれ連続した接合部を形成して、気密容器１を完成させた。次に、完成した気密容器１の内部の気体を排気してＦＥＤの外囲器として完成させた。完成したＦＥＤを作動させたところ、長時間安定した電子放出と画像表示が可能であり、完成した外囲器は、ＦＥＤに適用可能な程度の安定した気密性と強度が確保されていることを確認した。
【符号の説明】
【００９６】
１ 気密容器
２ 第一の部材
３ 第二の部材
４ 接合材
４ａ 第一の接合材料層
４ｂ 第二の接合材料層
５ 加熱光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱光の照射によって溶融する接合材を用いて２つの部材が接合されてなる接合体の製造方法に関する。特に、画像処理表示装置の気密容器（外囲器）として使用される接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等のフラットパネルタイプの画像表示装置が公知である。これらの画像表示装置は、内部空間が外部に対して仕切られた外囲器を備えている。外囲器は気密性が確保された気密容器であり、該気密容器の内部に画像表示装置を駆動させるデバイスが配置されている。
【０００３】
図６（ａ）は気密容器の平面図であり、図６（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ図６（ａ）に示すＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図、Ｃ−Ｃ’断面図およびＤ−Ｄ’断面図である。
【０００４】
図６に示すように、気密容器１は、対向して配置された一対の部材２，３が接合されてなる。気密容器１は、次のように製造される。すなわち、一対の部材２，３のうちの第一の部材２の接合面に接合材４を当該部材の周長に沿って環状に塗布し、接合材４と第二の部材３を当接させる。互いに近づく方向に一対の部材２，３を押圧した状態で、接合材４を加熱溶融し、その後接合材４を冷却することによって一対の部材２，３を接合する。
【０００５】
接合材４を加熱する方法としては、組み合わせられた一対の部材２，３を加熱炉に投入して全体をベークする方法や、レーザ光といった加熱光を照射して接合材４の周辺部分を局所加熱する方法が知られている。
【０００６】
特許文献１では、加熱光を用いたＯＬＥＤの外囲器の製造方法が開示されている。図７（ａ）は、加熱光を用いて接合材４を加熱して気密容器１を製造する方法の概略を示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ’断面図である。
【０００７】
特許文献１で開示されている外囲器の製造方法では、まず、対向して配置された、ガラス板からなる一対の部材２，３の周長に沿って接合材４を環状に塗布する。接合材４を塗布する際に、一対の部材２，３の間に間隔規定部材（不図示）を配置する。
【０００８】
次に、第一の部材２の、第二の部材３が位置する側とは反対の側から接合材４へ向かって加熱光５を照射する。加熱光５は、第一の部材２を透過して接合材４に到達し、接合材４の温度が上昇して接合材４は溶融する。加熱光５の光源６を環状に塗布された接合材４に沿って移動させて、接合材４の全体を加熱して一対の部材２，３が接合される。
【０００９】
一対の部材２，３および接合材４の熱膨張係数が異なっていると、加熱光５により接合材４が加熱されて温度が上昇した際に一対の部材２，３が破損することがある。そのため、特許文献１で開示されている気密容器１の製造方法では、一対の部材２，３および接合材４の熱膨張係数がほぼ等しい条件に限られていた。
【００１０】
特許文献２には、異なる熱膨張係数を有する２つの部材が接合されてなる気密容器を、加熱光５を用いて製造する方法が開示されている。気密容器１は、第一の部材２と、該第一の部材２の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、該第一の部材２に対向離間して配置された第二の部材３と、を備えている。第一および第二の部材２，３の間に接合材４が塗布されている。
【００１１】
特許文献２で開示されている製造方法で使用されている接合材４の熱膨張係数は、第一の部材２から第二の部材３へ向かって変化している。接合材４の、第一の部材２に近接する部分は第一の部材２の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、接合材４の、第二の部材３に近接する部分は第二の部材３の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有している。したがって、加熱光５の照射により接合材４の温度が上昇しても、第一の部材２と接合材４との間の熱膨張による差、および第二の部材３と接合材４との間の熱膨張による差はほとんどなく、第一および第二の部材２，３の破損を抑制することができる。
【００１２】
加熱光５を用いて接合材４を局所加熱して気密容器１を製造する方法は、加熱冷却時間や加熱に要するエネルギー、生産性、気密容器１の熱変形防止、気密容器１の内部に配置されたデバイスの熱劣化防止等の観点から、全体をベークする方法よりも有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表２００８−５１７４４６号公報
【特許文献２】特開平１１−２１３９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２で開示されている、加熱光５を用いて気密容器１を製造する方法では、接合材４の片面（図７（ａ）に示す第一の部材２に接触している面）から加熱光５が照射される。そのため、第一の部材２から第一の部材３へ向かう方向（以下、厚さ方向Ｚという）における温度分布に差が生じる。接合材４の、加熱光５が照射される照射側の温度は、接合材４の、照射側とは反対側の非照射側の温度よりも高くなる。
【００１５】
接合材４の内部で温度差が生じると、熱収縮の差によりクラックが発生しやすくなり、第一の部材２と第二の部材３とが接合されている接合部のシール性および接合強度が低下する場合があった。
【００１６】
さらに、接合材４の非照射側の温度が十分に上昇せず、接合材４の溶融不足による接合不良が発生する懸念があった。接合材４の非照射側の温度を上昇させるために加熱光５の出力を大きくすると、照射側の部材２が過加熱されて破損するという問題もあった。
【００１７】
接合材４内の温度分布より生じる問題は、特に接合材４の厚さ方向Ｚの寸法（以下、厚さという）が大きくなるほど顕著である。そのため、気密容器１といった接合体を、加熱光５を用いて製造する方法では接合材４の厚さが制限されていた。その結果、第一の部材２と第二の部材３とが接合されている接合部のシール性や強度を高めるために接合材４を厚くすることができなかった。
【００１８】
そこで、本発明は、接合材の厚さを厚くしても接合部のシール性や接合強度が確保することができる、接合体の製造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】
【００１９】
本発明は、加熱光の照射によって加熱溶融する接合材を用いて第一の部材と第二の部材とが接合された接合体の製造方法に係る。第一の部材の、第二の部材と接合される接合面に第一の接合材料層を形成する工程と、第一の接合材料層の、該第一の部材と接触している面とは反対側の面、または第二の部材の、第一の部材と接合させる接合面に、所定の波長を有する第一の加熱光に対して第一の接合材料層の吸光率よりも大きい吸光率を有する第二の接合材料層を形成する工程と、第一および第二の部材の間に第一および第二の積層材料層を挟んだ状態で第一および第二の部材を配置する工程と、第一の加熱光を、第一の接合材料層の側から照射する第一加熱光照射工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の接合体の製造方法によれば、接合材の厚さを厚くしても接合部のシール性や接合強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る気密容器１の製造方法の概略を示す平面図および断面図。
【図２】接合材の、加熱光の波長と吸光率との関係を示すグラフ。
【図３】本発明を適用可能なＦＥＤの一部破断斜視図。
【図４】第一の実施例に係る気密容器の製造方法を示す図。
【図５】第二の実施例に係る気密容器の製造方法を示す図。
【図６】気密容器の平面図および断面図。
【図７】加熱光を用いて接合材を加熱して気密容器を製造する方法の概略を示す平面図および断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明は、ＦＥＤやＯＬＥＤ、ＰＤＰ等の画像表示装置の、外部雰囲気から気密遮断されることが必要なデバイスを有する気密容器の製造に適用することが可能である。酸素や水等の流体の流入によって性能が低下する表示素子や、減圧空間で使用される電子放出素子や蛍光膜を備える画像表示装置の気密容器の製造に好適に適用できる。
【００２３】
特に、内部が減圧空間とされたＦＥＤ等の画像表示装置においては、内部空間の負圧によって発生する大気圧荷重に対抗可能な接合強度が求められる。本発明によれば、接合強度がより強く、より確実な接合を実現することが可能である。
【００２４】
もちろん、本発明は、気密容器の製造に限られず、加熱光の照射により溶融する接合材を用いて２つの部材が接合されてなる接合体の製造に広く適用することができる。
【００２５】
図１（ａ）は、本発明に係る気密容器１の製造方法の概略を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＦ−Ｆ’断面図である。
【００２６】
まず、ガラス基板からなる第一および第二の部材２，３を準備する。
【００２７】
第一の部材２は、気密容器１を構成する一対のガラス基材のいずれか一方のガラス基材であってもよいし、気密容器１の周縁部で一対のガラス基板の間に挟持される枠部材や間隔規定部材であってもよい。さらには、当該枠部材や間隔規定部材とガラス基板とが一体成形された物でも良い。
【００２８】
次に、第一の部材２の片方の面に、第一の部材２の周長に沿って接合材４を塗布する。接合材４を塗布した面が第一の部材２の接合面となる。接合材４を塗布する方法としては、ディスペンサを用いた方法やスクリーン印刷等を用いることができる。
【００２９】
接合材４は、接合材４の厚さ方向Ｚに積層された第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを有する。まず、第一の部材２の接合面に第一の接合材料層４ａを形成する。さらに、第一の接合材料層４ａの、第一の部材２と接する面とは反対側の面に第二の接合材料層４ｂを形成する。
【００３０】
第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂには、加熱された際に流動性が得られ、かつ、低温では固着機能が得られる接合材が適用可能である。すなわち、粘度が負の温度依存性を有する接合材が適用可能である。粘度が負の温度依存性を有する接合材としては、ガラスフリットや無機接着材が挙げられる。
【００３１】
さらに、本発明に適用可能な接合材は、加熱光の波長に対して、第一および第二の部材２，３よりも高い吸光率を有することが、第一および第二の部材２，３への熱ストレスを抑制する点で好ましい。
【００３２】
第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さは、それぞれ１〜１５μｍ程度が好適である。第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さの増加に伴って、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂに吸収される加熱光の量が増加する。ある厚さになると、厚さ方向Ｚに沿って照射された加熱光が、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂのうちの照射側に位置する第一の接合材料層４ａ内ですべて吸収される。当該厚さを超える厚さでは、非照射側に位置する第二の接合材料層４ｂに加熱光が到達しない領域が発生し、接合が困難になる。
【００３３】
第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂが吸収する光量は、接合材の種類や吸光率に依存するため、上記厚さに限定されるものではなく、使用する接合材の種類等により、適宜選択することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、加熱光の所定の波長ｇに対して第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂは異なる吸光率を有している。第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの吸光率について、図２を用いて説明する。
【００３５】
図２は、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの、加熱光の波長と吸光率との関係を示すグラフである。図２に示すように、所定の波長ｇを有する加熱光に対する第二の接合材料層４ｂは、当該加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光率より大きい。
【００３６】
第一の部材２に接合材４を塗布したところで、第一の部材２を仮焼形する。なお、ここで言う「仮焼成」とは、接合材の軟化点以下、かつ接合材が分解や結晶化しない温度以下で加熱することを意味する。仮焼成することによって、接合材４に含まれるバインダーを接合材４から抜き出すことができる。
【００３７】
次に、第一の部材２と第二の部材３との間に接合材４を挟んだ状態で第一の部材２と第二の部材３を配置し、第二の接合材料層４ｂと第２の部材３とを当接させる。その結果、図１に示す組み立て体が形成される。
【００３８】
続いて、不図示の押圧手段によって、第一および第二の部材２，３が互いに近づく方向に組み立て体を押圧する。
【００３９】
押圧手段としては、加重ピン等を介して外部から第一および第二の部材２，３を加圧するメカニカル手段が挙げられる。第一および第二の部材２，３並びに接合材４によって密閉空間が形成されている場合には、該密閉空間内の気体を排気する排気手段や、組み立て体の周囲の圧力を陽圧する陽圧手段を押圧手段として用いることができる。第一または第二の部材２，３自身の自重により接合材４を加圧できる場合には、押圧手段は必要としない。
【００４０】
組み立て体への押圧を維持しながら、加熱光５を、第一の部材２の、第二の部材３が位置する側とは反対側から接合材４へ向けて照射する。すなわち、第一の接合材料層４ａの、第一の部材２と接する面が照射されるように加熱光５を照射する。
【００４１】
加熱光５としては、接合材４を局所的に加熱する性能や第一および第二の部材２，３の透過性等の観点から、赤外域に波長を有する加工用半導体レーザが好適である。
【００４２】
レーザといった局所加熱光を用いると、加熱領域が、接合材４の近傍のみに限定される。そのため、第一および第二の部材２，３の中央部の温度を加熱領域に対して低く保つことができる。その結果、第一または第二の部材２，３上に設けられたデバイスへの熱的なダメージを最小限にすることができる。
【００４３】
加熱光５の光源６を、接合材４に沿って移動させることにより接合材４の全体が加熱され、接合材４が溶融する。組み立て体が押圧された状態で接合材４が溶融することにより、接合材４が第一および第二の部材２，３に密着する。その後、接合材４が冷却されて固化することにより第一および第二の部材２，３が接合され、気密容器１が完成する。
【００４４】
第一の接合材料層４ａの温度の上昇は、加熱光５から第一の接合材料層４ａが吸収する吸光量に依存する。また、第二の接合材料層４ｂの温度の上昇は、加熱光５のうちの第一の接合材料層４ａを透過した分から第二の接合材料層４ｂが吸収する吸光量に依存する。
【００４５】
本実施形態では、波長ｇを有する加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光率は従来よりも小さい。したがって、第一の接合材料層４ａにより吸収される吸光量は従来よりも少なく、第一の接合材料層４ａを通過する光量は従来よりも多くなる。その結果、第二の接合材料層４ｂへも十分な光量が到達する。
【００４６】
波長ｇを有する加熱光に対する第二の接合材料層４ｂの吸光量は、当該加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光よりも大きい。そのため、加熱光５のうちの第一の接合材料層４ａを透過した光量であっても十分に加熱され、第二の接合材料層４ａを溶融させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では２種類の接合材料層４ａ，４ｂを用いたが、本発明は接合材料層を２種類に限定するものではない。３種類以上の接合材料層を厚さ方向Ｚに積層することも可能である。
【００４８】
また、接合材４の吸光率が、第一の部材２との接触面から第二の部材３との接触面へ向かうにつれて高くなるように変化する接合材を用いることもできる。このような接合材を用いることによって、接合材４の厚さ方向Ｚに分布する温度の調整をより柔軟に行うことが可能になる。
【００４９】
接合材４を設ける工程において、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを塗布する対象となる部材が、第一または第二の部材２，３のうちのどちらかの一方である必要はない。すなわち、第一の部材２に第一の接合材料層４ａを形成し、第二の部材３に第二の接合材料層４ｂを形成する。その後、第一および第二の部材２，３を対向して配置し、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを接触させる。
【００５０】
さらに、接合材４に照射される加熱光は１種類に限られない。すなわち、波長ｇ以外の波長を有する加熱光をさらに接合材４に照射してもよい。２種類の加熱光を用いる場合には、第二の加熱光に対する第二の接合材料層４ｂの吸光率は、第二の加熱光に対する第一の接合材料層４ａの吸光率に相当する値かそれよりも小さい値になるように選択する。
【００５１】
このように第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを選択することにより、第一および第二の加熱光を同じ側から照射しても、第一の加熱光が第二の接合材料層４ｂを加熱し、第二の加熱光が第一の接合材料層４ａを加熱する。すなわち、テーブル上に組み立て体を載置した状態で第一および第二の加熱光を照射する場合であっても、第一，第二の加熱光のそれぞれの出力を調整することで第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの温度の制御をより容易にできるようになる。
【００５２】
２種類の加熱光を接合材４に照射する場合は、第一の加熱光によって加熱された第二の接合材料層４ｂの温度が歪点まで冷却される前に第二の加熱光を照射して第一の接合材料層４ａを加熱することが望ましい。歪点まで冷却される前に第一の接合材料層４ａを加熱することによって、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂの温度差により生じるクラックを抑制することができる。
【００５３】
第一または第二の加熱光から第一の接合材料層４ａが吸収する吸光量Ｅ１と、第一または第二の加熱光のうちの第一の接合材料層４ａを透過した透過光から第二の接合材料層４ｂが吸収する吸光量Ｅ２とが、次の関係を満たすことが望ましい。すなわち、第一の加熱光に対してはＥ１＜Ｅ２であり、第二の加熱光に対してはＥ１＞Ｅ２である。
【００５４】
このような関係を満たすように加熱光並びに第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂの条件を選定することによって、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂの温度を容易に制御することができる。それぞれの接合材料層４ａ，４ｂの吸光量は、接合材の厚さと吸光率により決まる。第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さと吸光率、および光源６から生じる加熱光の光量の設定について説明する。
【００５５】
第一の接合材料層４ａの、第一，第二の加熱光に対する吸光率をＡ１１，Ａ１２、第二の接合材料層４ｂの、第一，第二の加熱光に対する吸光率をＡ２１，Ａ２２とする。また、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さをＴ１，Ｔ２、光源６から生じる第一，第二の加熱光の光量をＩ１，Ｉ２とする。このときの、第一の加熱光に対して、
【００５６】
【数１】
【００５７】
という関係を満たし、第二の加熱光に対して、
【００５８】
【数２】
【００５９】
という関係を満たすように、第一，第二の接合材料層４ａ，４ｂの厚さと吸光率、および光源６から生じる加熱光の光量を設定すればよい。
【００６０】
本実施形態における気密容器１の製造方法では、加熱光５の照射開始位置を自由に選択することができる。図１に示すように接合材４が矩形形状の輪郭を描くように塗布されている場合には、当該矩形形状の４つの頂角のいずれから照射を開始してもよく、または、辺上から開始することもできる。接合部４がすべて加熱溶融するように加熱光が照射されればよい。
【００６１】
また、本発明は、矩形形状の輪郭を描くように塗布された接合材４に限られず、接合材４を多角形形状や円形形状の輪郭を描くように塗布してもよい。
【００６２】
本発明によれば、接合材４を加熱する時の、接合材４の厚さ方向Ｚにおける温度分布の差が低減されるため、接合材４の未溶融領域がなくなり、より確実に第一および第二の部材２，３を接合することができる。また、第一の接合材料層４ａの温度が必要以上に上がることがなくなるため、接合材４を加熱したときの第一の部材２への熱的ダメージを低減することができる。その結果、接合材４の厚さに制限されることなく、より確実に接合された気密容器１を製造することができる。
【００６３】
以下、本発明の具体的な実施例について詳述する。ここでは、枠部材および電子放出素子を備えたリアプレート（第１の部材）とフェースプレート（第２の部材）とが接合されてなるＦＥＤ用の外囲器として適用可能な真空気密容器の製造方法について説明する。
【００６４】
（実施例１）
第一の実施例について、図３および図４を用いて説明する。図３は、第一の実施例を用いて製造可能な画像表示装置の一部破断斜視図である。
【００６５】
図３に示すように、画像表示装置７の気密容器１（外囲器）は、いずれもガラス製のフェースプレート８、リアプレート９および枠部材１０を備えている。
【００６６】
枠部材１０はそれぞれが平板状のフェースプレート８およびリアプレート９の間に位置し、フェースプレート８およびリアプレート９の間に密閉空間を形成している。具体的には、フェースプレート８と枠部材１０、およびリアプレート９と枠部材１０とが互いに接合されて、密閉された内部空間を有する気密容器１が形成されている。
【００６７】
気密容器１の内部空間は真空に維持され、フェースプレート８とリアプレート９との間の間隔規定部材であるスペーサ１１が所定のピッチで設けられている。
【００６８】
リアプレート９には、画像信号に応じて電子を放出する複数の電子放出素子１２が設けられている。また、画像信号に応じて各電子放出素子１２を作動させるための駆動用マトリックス配線（Ｘ方向配線１３，Ｙ方向配線１４）がリアプレート９に形成されている。
【００６９】
リアプレート９と対向して位置するフェースプレート８には、電子放出素子１２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体からなる蛍光膜１５が設けられている。フェースプレート８上にはさらにブラックストライプ１６が設けられている。蛍光膜１５とブラックストライプ１６は交互に配列して設けられている。
【００７０】
蛍光膜１５の上にはＡｌ薄膜よりなるメタルバック１７が形成されている。メタルバック１７は電子を引き付ける電極としての機能を有し、気密容器１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１７の上にはＴｉ薄膜よりなる非蒸発型ゲッタ１８が形成される。
【００７１】
次に、図４を用いて第一の実施例に係る気密容器１の製造方法について説明する。図４は、本実施例に係る気密容器１の製造方法を示す図である。
【００７２】
（ステップ１）
まず、１．８ｍｍ厚の高歪点ガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）からなるリアプレート９を準備した。リアプレート９の片面にマトリクス駆動配線（不図示）を形成し、電子放出素子１２（図３）を当該マトリクス駆動配線の各マトリクス交差部に形成した。
【００７３】
その後、ＰＤ２００からなる枠部材１０をリアプレート９の周縁部に接合した。枠部材１０の厚さ方向Ｚの寸法を１．５ｍｍとし、厚さ方向Ｚと垂直に交わる方向の枠部材１０の太さを４ｍｍとした。枠部材１０とリアプレート９とを接合する材料としてガラスフリットからなる接合材１９を用いた。
【００７４】
ガラスフリットとしては、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃、転移点３５７℃、軟化点４２０℃のＢｉ系鉛非含有ガラスフリットを母材とし、バインダーとして有機物を分散混合したペーストを用いた。このように調整した接合材１９を、第一の部材２上に電子放出素子１２（図３）を取り囲むように塗布した。
【００７５】
接合材１９のリアプレート９上への形成は、スクリーン印刷により行った。接合材１９を塗布し、枠部材１０とリアプレート９とを当接させた状態でこれらを加熱炉にて仮焼成および本焼成し、リアプレート９と枠部材１０を接合した。
【００７６】
リアプレート９と枠部材１０との接合においては、接合材１９の幅を１ｍｍ、厚さを１０μｍとし、相対的に長い辺の長さを８００ｍｍ、相対的に短い辺の長さを４５０ｍｍとして矩形状に形成した。
【００７７】
（ステップ2）
次に、フェースプレート８を準備する工程を行った。まず、フェースプレート８上に、ステップ１において形成した接合材１９と同様のサイズで、第一の接合材料層４ａを矩形状に形成した。第一の接合材料層４ａは、波長９８０ｎｍの加熱光に対して吸光率が３８．３％となるように調整した。第一の接合材料層４ａの幅および厚さをそれぞれ１ｍｍ、５μｍとした。
【００７８】
続いて、波長９８０ｎｍの加熱光に対して第一の接合材料層４ａの吸光率とは異なる第二の接合材料層４ｂを準備し、第一の接合材料層４ａの、フェースプレート８と接触している面とは反対側の面に第二の接合材料層４ｂを積層し、接合材４を形成した。第二の接合材料層４ｂは、波長９８０ｎｍの加熱光に対して吸光率が９２．０％となるように調製した。
【００７９】
その後、フェースプレート８を４６０℃で３０ｍｉｎ仮焼成を行った。
【００８０】
（ステップ３）
次に、フェースプレート８の接合材４が形成された面と、リアプレート９の枠部材１０が接合された面とを向かい合わせて、接合材４と枠部材１０とを当接させた。このとき、約６０ｋＰａの荷重でフェースプレート８およびリアプレート９を押圧した。
【００８１】
なお、フェースプレート８には、予め、不図示の蛍光体とブラックマトリクスとアノードを形成しておく。蛍光体の配列は、リアプレート９上の電子放出素子１２（図３）の配列に対応した画素配列とした。
【００８２】
（ステップ４）
次に、フェースプレート８、リアプレート９および枠部材１０からなる組み立て体に、加熱光としてレーザ光２０を照射した。レーザ光２０の照射方法について以下に説明する。
【００８３】
レーザ光２０の光源としてレーザ光ヘッド２１を用い、レーザ光ヘッド２１を不図示のブレッドボード上に配置して使用した。接合材４の全体が照射されるように、ブレッドボードを接合材４に対して相対移動させた。
【００８４】
レーザ光２０は次の照射条件で照射した。レーザ光ヘッド２１からのレーザ光２０は、波長９８０ｎｍ、レーザパワー２１２Ｗ、有効径２ｍｍとし、１０００ｍｍ／ｓの速度でレーザ光ヘッド２１を走査させた。レーザ光２０の出力としては、接合材４の温度が７００℃となるように予め調整されたレーザパワーを用いた。
【００８５】
ここで、レーザ光２０の有効径は、ピーク強度のｅ-2（ｅは自然対数）倍の強度を示すビーム照射範囲内とした。
【００８６】
以上のようにして、リアプレート９上の枠部材１０と、フェースプレート８との間に連続した接合部を形成して、気密容器１を完成させた。次に、完成した気密容器１の内部の気体を排気して、ＦＥＤの外囲器として完成させた。完成したＦＥＤを作動させたところ、長時間安定した電子放出と画像表示が可能であり、完成した外囲器は、ＦＥＤに適用可能な程度の安定した気密性と強度が確保されていることを確認した。
【００８７】
（実施例２）
実施例２では、図５に示されるように、２種類の加熱光を用いて、気密容器１の製造を行った。図５は、本実施例に係る気密容器１の製造方法を示す図である。
【００８８】
まず、実施例１と同様の方法で、枠部材１０を接合したリアプレート９を用意した。次に、フェースプレート８上に、実施例１と同様の方法で第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂを形成した。本実施例では、第一の接合材料層４ａについては、波長９８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が３８．３％となり、波長３８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が９０．１％となるように調整した。また、第二の接合材料層４ｂについては、波長９８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が９２．０％となり、波長３８０ｎｍの加熱光に対し吸光率が９２．７％となるように調製した。その後、４６０℃で３０ｍｉｎの仮焼成を行った。
【００８９】
次に、枠部材１０が接合されたリアプレート９と、第一および第二の接合材料層４ａ，４ｂが形成されたフェースプレート８とを対向配置させ、組み立て体を形成した。対向配置された組み立て体を実施例１と同様の方法で押圧し、加熱光の照射を行った。加熱光を照射した方法を以下に説明する。
【００９０】
本実施例では、加熱光として２種類のレーザ光２０ａ，２０ｂを用いた。第一のレーザ光２０ａを照射する第一のレーザ光ヘッド２１ａと、第二のレーザ光２０ｂを照射する第二のレーザ光ヘッド２１ｂとの間隔を２０ｍｍとしてこれらを不図示のブレッドボードに配置した。第一および第二のレーザ光２０ａ，２ｂの照射位置の間隔を２０ｍｍとした。
【００９１】
接合材４の全体が照射されるように、ブレッドボードを接合材４に対して相対移動させた。第二のレーザ光２０ｂが第一のレーザ光２０ａに追従しながら接合材４へ照射されるようにブレッドボードを移動させた。
【００９２】
第一および第二のレーザ光２０ａ，２０ｂは次の照射条件で照射した。第一のレーザ光ヘッド２１ａからの第一のレーザ光２０ａの、波長を９８０ｎｍ、レーザパワーを２１２Ｗ、有効径を２ｍｍとした第二のレーザ光ヘッド２１ｂからの第二のレーザ光２０ｂの、波長を３８０ｎｍ、レーザパワーを２１２Ｗ、有効径を２ｍｍとした。
【００９３】
第一および第二のレーザ光ヘッド２１ａ，２０ｂの走査の速度を１０００ｍｍ／ｓとした。第一および第二のレーザ光ヘッド２１ａ，２０ｂの間隔が２０ｍｍであるため、第二のレーザ光２０ｂは、第一のレーザ光２０ａが通過した箇所を０．０２秒後に通過する。すなわち、第一のレーザ光２０ａを照射する第一照射工程と、第二のレーザ光２０ａを照射する第二照射工程と、の間隔は０．０２秒である。
【００９４】
また、第一、第二のレーザ光２０ａ，２０ｂのパワーとしては、第一、第二のレーザ光２０ａ，２０ｂの照射によって接合材４の温度が７００℃となるように予め調整されたレーザパワーを用いた。
【００９５】
以上のようにして、リアプレート９と枠部材１０、および枠部材１０とフェースプレート８との間にそれぞれ連続した接合部を形成して、気密容器１を完成させた。次に、完成した気密容器１の内部の気体を排気してＦＥＤの外囲器として完成させた。完成したＦＥＤを作動させたところ、長時間安定した電子放出と画像表示が可能であり、完成した外囲器は、ＦＥＤに適用可能な程度の安定した気密性と強度が確保されていることを確認した。
【符号の説明】
【００９６】
１ 気密容器
２ 第一の部材
３ 第二の部材
４ 接合材
４ａ 第一の接合材料層
４ｂ 第二の接合材料層
５ 加熱光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱光の照射によって加熱溶融する接合材を用いて第一の部材と第二の部材とが接合された接合体の製造方法であって
前記第一の部材の、前記第二の部材と接合させる接合面に第一の接合材料層を形成する工程と、
前記第一の接合材料層の、該第一の部材と接触している面とは反対側の面、または前記第二の部材の、前記第一の部材と接合させる接合面に、所定の波長を有する第一の加熱光に対して前記第一の接合材料層の吸光率よりも大きい吸光率を有する第二の接合材料層を形成する工程と、
前記第一および第二の部材の間に前記第一および第二の接合材料層を挟んだ状態で前記第一および第二の部材を配置する工程と、
前記第一の加熱光を、前記第一の接合材料層の側から照射する第一照射工程と、を含む、接合体の製造方法。
【請求項２】
前記第二の接合材料層の、前記第一の加熱光とは異なる波長を有する第二の加熱光に対する吸光率が、前記第一の接合材料層の該第二の加熱光に対する吸光率に相当する値かそれよりも小さい値であり、
前記第一照射工程の後に、前記第二の加熱光を、前記第一の加熱光を照射した側から照射する第二照射工程と、をさらに含む、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記第一照射工程によって加熱された前記第二の接合材料層の温度が該第二の接合材料層の歪点まで冷却される前に、前記第二照射工程を行う、請求項２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記第一，第二の加熱光から前記第一の接合材料層が吸収する吸光量をＥ１とし、前記第一，第二の加熱光のうちの前記第一の接合材料層を透過した透過光から前記第二の接合材料層が吸収する吸光量をＥ２としたときに、前記第一照射工程における前記第一の加熱光の照射に対してＥ１＜Ｅ２となり、前記第二照射工程における前記第二の加熱光の照射に対してＥ１＞Ｅ２となるように前記第一および第二の加熱光を照射することを含む、請求項２または３に記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法であって、
前記接合体が気密容器であり、
前記第一および第二の部材が前記気密容器を構成する一対の基板であり、
前記一対の基板と、前記第一および第二の接合材料層と、で規定された密閉空間を有する接合体の製造方法。
【請求項１】
加熱光の照射によって加熱溶融する接合材を用いて第一の部材と第二の部材とが接合された接合体の製造方法であって
前記第一の部材の、前記第二の部材と接合させる接合面に第一の接合材料層を形成する工程と、
前記第一の接合材料層の、該第一の部材と接触している面とは反対側の面、または前記第二の部材の、前記第一の部材と接合させる接合面に、所定の波長を有する第一の加熱光に対して前記第一の接合材料層の吸光率よりも大きい吸光率を有する第二の接合材料層を形成する工程と、
前記第一および第二の部材の間に前記第一および第二の接合材料層を挟んだ状態で前記第一および第二の部材を配置する工程と、
前記第一の加熱光を、前記第一の接合材料層の側から照射する第一照射工程と、を含む、接合体の製造方法。
【請求項２】
前記第二の接合材料層の、前記第一の加熱光とは異なる波長を有する第二の加熱光に対する吸光率が、前記第一の接合材料層の該第二の加熱光に対する吸光率に相当する値かそれよりも小さい値であり、
前記第一照射工程の後に、前記第二の加熱光を、前記第一の加熱光を照射した側から照射する第二照射工程と、をさらに含む、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記第一照射工程によって加熱された前記第二の接合材料層の温度が該第二の接合材料層の歪点まで冷却される前に、前記第二照射工程を行う、請求項２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記第一，第二の加熱光から前記第一の接合材料層が吸収する吸光量をＥ１とし、前記第一，第二の加熱光のうちの前記第一の接合材料層を透過した透過光から前記第二の接合材料層が吸収する吸光量をＥ２としたときに、前記第一照射工程における前記第一の加熱光の照射に対してＥ１＜Ｅ２となり、前記第二照射工程における前記第二の加熱光の照射に対してＥ１＞Ｅ２となるように前記第一および第二の加熱光を照射することを含む、請求項２または３に記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法であって、
前記接合体が気密容器であり、
前記第一および第二の部材が前記気密容器を構成する一対の基板であり、
前記一対の基板と、前記第一および第二の接合材料層と、で規定された密閉空間を有する接合体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５２８２８（Ｐ２０１２−２５２８２８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３３５８（Ｐ２０１１−１２３３５８）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【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２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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