気密容器および画像表示装置の製造方法
【課題】接合強度と気密性を両立した信頼性の高い気密容器の製造方法を提供する。
【解決手段】粘度が負の温度係数を有し、第１および第２のガラス基材１４、１３よりも軟化点が低い接合材１ａを、第１のガラス基材１４の上に枠状に形成し、第２のガラス基材１３を、接合材１ａと接触させるように、接合材１ａが形成された第１のガラス基材１４に対向配置する。局所加熱光の照射は、局所加熱光が照射された接合材１ａの第１の領域５０と、第１の領域５０に隣接し、局所加熱光が照射されていない接合材１ａの第２の領域５１との境界５２において、第１の領域５０の、境界５２に隣接する部分５３の接合材１ａの粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、第２の領域５１の、境界５２に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる。
【解決手段】粘度が負の温度係数を有し、第１および第２のガラス基材１４、１３よりも軟化点が低い接合材１ａを、第１のガラス基材１４の上に枠状に形成し、第２のガラス基材１３を、接合材１ａと接触させるように、接合材１ａが形成された第１のガラス基材１４に対向配置する。局所加熱光の照射は、局所加熱光が照射された接合材１ａの第１の領域５０と、第１の領域５０に隣接し、局所加熱光が照射されていない接合材１ａの第２の領域５１との境界５２において、第１の領域５０の、境界５２に隣接する部分５３の接合材１ａの粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、第２の領域５１の、境界５２に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密容器および画像表示装置の製造方法に関し、特に、内部が真空にされ、電子放出素子や蛍光膜を備える画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＬＥＤ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パネル（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、対向するガラス基材を気密接合して製造され、内部空間が外部空間に対して仕切られた外囲器を備えている。これらの気密容器を製造するには、対向するガラス基材の間に必要に応じて間隔規定部材や局所的な接着材を配置し、周辺部に接合材を枠状に配置して、加熱接合を行う。このようにして製造された気密容器の一例を図７（ａ）に示す。接合材の加熱方法としては、ガラス基材全体を加熱炉によってベークする方法や、局所加熱により接合材周辺を選択的に加熱する方法が知られている。局所加熱は、加熱冷却時間、加熱に要するエネルギー、生産性、容器の熱変形防止、容器内部に配置された機能デバイスの熱劣化防止等の観点から、全体加熱より有利である。特に、局所加熱の手段としてレーザ光が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＯＬＥＤの外囲器の製造方法が開示されている。まず、対向配置された第１のガラス基材と第２のガラス基材の周縁部に枠部材と接合材（フリット）を配置する。次に、接合材の延びる方向に沿って、実質的に接合材に一定の温度が維持されるような形態でレーザ光を照射して、気密接合を得る。
【０００４】
特許文献２には、ＦＥＤやＰＤＰの外囲器の製造方法が開示されている。まず、対向配置された第１のガラス基材と第２のガラス基材の４辺の間に封着材料を配置する。次に、４辺上の各封着材料にそれぞれレーザ光を照射し、４辺上の各封着材料を一緒に溶融させて、気密接合を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００８２２９８号明細書
【特許文献２】特開２００８−０５９７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来より、レーザ光を単純に４辺に照射するのではなく、レーザ照射条件を変更したり、照射ルートや照射順を様々に改良した接合方法が知られている。しかしながら、図７（ａ）に示すような連続的、かつ閉じた接合を有する気密容器を得るために、図７（ｂ）に示すように、局所加熱光５８を接合材に沿って走査する場合、クラック発生の問題が生じ、気密性および接合の信頼性が低下する場合があった。これは、局所加熱光５８を用いる場合には、図７（ｂ）に示すように、局所加熱光５８が照射された領域（接合部）５６と、局所加熱光５８が照射されていない領域（未接合部）５７とが存在するためであると考えられる。すなわち、接合部５６の冷却過程において、接合部５６と未接合部５７との間で局所的な収縮差が発生し、それに起因したクラックが、接合部５６と未接合部５７との境界５５近傍のガラス基材に発生するためであると考えられる。
【０００７】
本発明は、接合強度と気密性を両立した信頼性の高い気密容器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】
【０００８】
本発明は、第１のガラス基材と、第１のガラス基材とともに気密容器の少なくとも一部を形成する第２のガラス基材と、を接合することを含む、気密容器の製造方法に関する。
【０００９】
本発明は、粘度が負の温度係数を有し、第１および第２のガラス基材よりも軟化点が低い接合材を、第１のガラス基材の上に枠状に形成する工程と、第２のガラス基材を、接合材と接触させるように、接合材が形成された第１のガラス基材に対向配置する工程と、局所加熱光を、接合材の枠状に延びる方向に沿って接合材に照射し、対向配置された第１のガラス基材と第２のガラス基材とを接合する工程と、を有し、局所加熱光の照射は、局所加熱光が照射された接合材の第１の領域と、第１の領域に隣接し、局所加熱光が照射されていない接合材の第２の領域との境界において、第１の領域の、境界に隣接する部分の接合材の粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、第２の領域の、境界に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、局所加熱光が照射された第１の領域（接合部）に隣接する第２の領域（未接合部）への局所加熱光の照射は、接合部の、未接合部との境界に隣接する部分（接合材境界領域）の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に行われる。これにより、未接合部の接合材粘度が下降するが、局所加熱光は、接合部と未接合部との境界にも照射されるため、接合材境界領域の接合材粘度も、室温の状態に戻る前に再下降することになる。その結果、クラックの発生要因となる局所的な接合材の収縮差は低減され、接合強度と気密性を両立した信頼性の高い気密容器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の気密容器の製造方法を適用可能なＦＥＤの一部破断斜視図である。
【図２】本発明のプロセスフローの一例を示す、ガラス基材の斜視図である。
【図３】接合部と未接合部との状態を示す平面図である。
【図４】第２の局所加熱光を照射する時の接合材粘度とクラック発生頻度との関係を示す例示的な特性図である。
【図５】未接合部との境界に隣接した接合部の接合材粘度と経過時間との関係を示す例示的な特性図である。
【図６】第１および第２の局所加熱光の照射方法を示す平面図である。
【図７】気密容器が製造される様子を示す平面図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の気密容器の製造方法は、内部空間が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ＦＥＤ、ＯＬＥＤ、ＰＤＰ等の製造方法に適用することが可能である。特に、内部が減圧空間とされたＦＥＤ等の画像表示装置では、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が、本発明の気密容器の製造方法によれば、接合強度の確保と気密性とを高度に両立することができる。しかし、本発明の気密容器の製造方法は、上述の気密容器の製造に限定されるものではなく、対向するガラス基材の周縁部に気密性が要求される接合部を有する気密容器の製造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の外囲器（気密容器）１０は、いずれもガラス製のフェースプレート１２、リアプレート１３、および枠部材１４を有している。枠部材１４はそれぞれが平板状のフェースプレート１２とリアプレート１３との間に位置し、フェースプレート１２とリアプレート１３と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１２と枠部材１４、およびリアプレート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の内部空間は真空に維持され、フェースプレート１２とリアプレート１３との間の間隔規定部材であるスペーサ８が所定のピッチで設けられている。フェースプレート１２と枠部材１４、またはリアプレート１３と枠部材１４は、あらかじめ接合または一体形成されていてもよい。
【００１４】
リアプレート１３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駆動用マトリックス配線（Ｘ方向配線２８，Ｙ方向配線２９）が形成されている。リアプレート１３と対向して位置するフェースプレート１２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体からなる蛍光膜３４が設けられている。フェースプレート１２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】
フェースプレート１２、リアプレート１３、および枠部材１４は、透明で透光性を有していればよく、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、無アルカリガラス等が使用可能である。後述する局所加熱光の使用波長および接合材の吸収波長域において、これらの部材が良好な波長透過性を有していることが望ましい。
【００１６】
次に、本発明の気密容器の製造方法におけるガラス基材の接合方法について、図２から図６を参照して説明する。なお、以下の説明では、第１のガラス基材を接合材が形成される基材、第２のガラス基材を第１のガラス基材と対向配置される基材という意味で用いている。このため、第１および第２のガラス基材が意味する具体的な部材が異なる場合がある。
【００１７】
（ステップ１）まず、図２（ａ）に示すように、枠部材１４（第１のガラス基材）を準備し、次に、図２（ｂ）に示すように、接合材１ａを枠部材１４の上に、複数の直線部（辺）とこの直線部を連結する連結部（コーナー部）からなる枠状に形成する。接合材１ａは、粘度が負の温度係数を有し、高温度で軟化すればよく、フェースプレート１２、リアプレート１３、および枠部材１４のいずれよりも軟化点が低いことが望ましい。接合材１ａの例として、ガラスフリット、無機接着剤、有機接着剤等が挙げられる。接合材１ａは、後述する局所加熱光の波長に対して高い吸収性を示すことが好ましい。内部空間の真空度維持が要求されるＦＥＤ等に適用する場合は、残留ハイドロカーボンの分解を抑制できるガラスフリットや無機接着剤が好適に用いられる。
【００１８】
（ステップ２）次に、図２（ｃ）に示すように、電子放出素子２７等が形成されたリアプレート１３（第２のガラス基材）を枠部材１４に対向配置する。このとき、接合材１ａとリアプレート１３との接触を確保し、接合材１ａへの押圧力を均一化するために、補助的に、第３のガラス基材５２で枠部材１４を覆い、接合材１ａを押圧するのが好適である。
【００１９】
（ステップ３）次に、図２（ｃ）および図３に示すように、第１の局所加熱光４１を接合材１ａの任意の位置から枠状に沿って照射する。本実施形態では、第１の局所加熱光４１の照射開始位置は第１のコーナー部Ｃ１である。第１の局所加熱光４１の照射によって、接合材１ａの枠状に延びる方向に沿って、接合材１ａが順次加熱されて溶融する。その後、溶融した接合材１ａの温度が軟化点以下まで低下して、接合材１ａの枠状に延びる方向に沿って、接合材１ａの一部領域にリアプレート１３と枠部材１４との間の接合部５０が順次形成される。第１の局所加熱光４１の照射開始後に、図２（ｄ）から図２（ｇ）に示すように、枠状に延びる接合材１ａの各辺ごとに第２から第４の局所加熱光４２−４４を照射し、各辺に接合部を形成することで、リアプレート１３と枠部材１４とを接合する。
【００２０】
前述のように、接合材１ａは、粘度が負の温度係数を有しているため、加熱溶融すると一旦粘度が下がって流動化するが、照射が終わると粘度が回復して、室温の状態まで戻る。接合材１ａの粘度回復過程、すなわち冷却過程において、局所加熱光が照射された接合部（第１の領域）５０と、局所加熱光が照射されていない未接合部（第２の領域）５１との間には収縮差が存在する。接合部５０が室温の状態まで戻ると、接合部５０と未接合部５１との収縮差が増大し、それに伴い、接合部５０と未接合部５１との境界５２での残留応力が増大することで、境界５２付近のガラス基材にはクラックが発生してしまう。そのため、第１の局所加熱光４１によって形成された接合部５０に隣接する未接合部５１は、その未接合部５１に隣接する接合部５０が室温の状態に戻る前に、第２の局所加熱光４２によって加熱溶融されることが望ましい。具体的には、接合部５０の、未接合部５１との境界５２に隣接する部分（接合部境界領域）５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、未接合部５１の、境界５２に隣接する部分に第２の局所加熱光４２が照射されることが望ましい。これにより、接合部境界領域５３にも第２の局所加熱光４２が照射されることになり、接合部境界領域５３が室温の状態まで戻る前に、その接合材粘度は再下降する。その結果、局所的な接合材の収縮差は低減され、上述のクラックの発生を回避することが可能となる。
【００２１】
図４は、図３に示す接合部境界領域５３の接合材粘度に対して、その粘度において第２の局所加熱光４２を照射したときの、経験的に得られたクラック発生頻度を示したグラフである。図４に示すように、接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以上のときに、クラック発生率の増加が見られているが、このクラックはすべて接合部５０と未接合部５１との境界５２付近のガラス基材に発生したものである。一方で、第２の局所加熱光４２を、接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下の状態で未接合部５１に照射することで、クラックの発生が大幅に抑えられていることがわかる。ただし、図４では見られていないが、歪点温度以下での冷却過程では、接合材の収縮が進行し、境界に引張り応力が生じるため、クラックの発生確率が増加する可能性がある。このため、接合部の長期信頼性の観点からは、接合材粘度ηが１０13.5（Ｐａ・ｓｅｃ）以下の条件を満たす温度範囲で第２の局所加熱光４２の照射を行い、接合材が溶融されることがより望ましい。
【００２２】
図５は、図３に示す接合部境界領域５３の接合材粘度を、局所加熱光４１の照射開始時刻（接合部と未接合部の境界形成時刻）を原点Ｔ0とした経過時間に対して示したグラフである。図５において第２の局所加熱光が照射される好ましいタイミングは、接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下に相当するＴ1以内である。
【００２３】
以上のように、本発明では、接合部と未接合部との境界に局所加熱光を照射するタイミングが重要である。その一方で、第２の局所加熱光４２の照射開始位置や移動走査方向は、図２（ｄ）に示す例に限定されず、図６に示すように、第１の局所加熱光４１の照射開始位置や移動走査方向に応じて適宜変更可能である。例えば、図６（ａ）に示すように、第１の局所加熱光４１が第１のコーナー部Ｃ１から照射を開始した場合、第２の局所加熱光４２は、第４のコーナー部Ｃ４から照射を開始して、第１のコーナー部Ｃ１に向かって移動走査することができる。あるいは、その逆で、第２の局所加熱光４２は、第１のコーナー部Ｃ１から照射を開始して、第４のコーナー部Ｃ４に向かって移動走査してもよい。このことは、第１の局所加熱光４１が任意の直線部分から照射を開始する場合においても同様である。つまり、第２の局所加熱光４２は、図６（ｂ）に示すように、第１の局所加熱光４１による接合部と、その接合部に隣接する未接合部との境界５４から照射を開始してもよく、あるいは、図６（ｃ）に示すように、境界５４で照射を完了させてもよい。いずれにしろ、第２の局所加熱光４２は、接合部の、未接合部との境界に隣接する部分の接合材粘度が所定の条件のときに、この接合部に隣接する未接合部の接合材を溶融させればよい。すなわち、上述の接合材粘度が周囲との平衡温度の値まで増大する前で、かつ１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である（照射後の経過時間）内に、接合部に隣接する未接合部の接合材が溶融されればよい。したがって、その移動走査方向は限定されない。
【００２４】
図２（ｃ）および図２（ｄ）に示す工程では、まず、第１の局所加熱光４１が第１のコーナー部Ｃ１から第２のコーナー部Ｃ２に向かって照射を開始する。そして、所定のインターバルの後、第２の局所加熱光４２が第１のコーナー部Ｃ１から第４のコーナー部Ｃ４に向かって照射を開始している。一方で、第２の局所加熱光４２は、第１の局所加熱光４１よりも先に第１のコーナー部Ｃ１から第４のコーナー部Ｃ４に向かって照射を開始してもよい。その場合には、第２の局所加熱光４２は、図５に示すように、第２の局所加熱光４２が先に照射されてからＴ1以内に第１の局所加熱光４１が第１のコーナー部Ｃ１を照射するようなタイミングで照射されることが好ましい。さらには、第２の局所加熱光４２は、図６（ｄ）に示すように、第１の局所加熱光４１と同時に第１のコーナー部Ｃ１から照射を開始してもよい。ただし、照射開始地点となる第１のコーナー部Ｃ１では、第１および第２の局所加熱光４１、４２が同一時刻で照射され、接合材１ａが軟化点以上になるため、接合材１ａの過熱による信頼性の低下をもたらす懸念がある。このことから、接合部と未接合部との境界に隣接した接合部の接合材粘度ηが、軟化点に相当する１０6.7（Ｐａ・ｓｅｃ）以上である間に、この境界に隣接した未接合部の接合材に局所加熱光を照射して、境界での接合が完結することがより好ましい。つまり、第２の局所加熱光４２の未接合部への照射タイミングとしては、未接合部との境界に隣接した接合部の接合材粘度ηが１０6.7≦η≦１０13.5（Ｐａ・ｓｅｃ）の範囲、すなわち歪点以上、軟化点以下にある間がより好ましい。これにより、クラックの発生を一層抑制することができる。以上、上述したように、第２の局所加熱光は、第１の局所加熱光に対して、インターバルを設けて照射する方法や、それぞれの照射開始位置において同期させる方法などを用いることができ、その照射方向は限定されない。接合材の各辺に対する局所加熱光の照射には、これらの照射方法の一つを利用してもよいし、これらの組み合わせを用いてもよい。なお、第１のコーナー部Ｃ１において、第１の局所加熱光４１と第２の局所加熱光４２とについて上述したことが、他のコーナー部Ｃ２−Ｃ４における、他の局所加熱光４１−４４の場合にも当てはまることは言うまでもない。
【００２５】
第１から第４の局所加熱光４１−４４は、接合領域近傍を局所的に加熱可能であればよく、半導体レーザが好適に用いられる。接合材１ａを局所的に加熱する性能、ガラス基材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。また、第１から第４の局所加熱光４１−４４は、所望の接合予定領域を加熱できればよいため、接合対象物に対して、同じ側に位置していても、それぞれ反対側に位置していてもよい。
【００２６】
なお、局所加熱光（レーザ）の走査速度、パワー、スポット径サイズ、波長、使用台数（個数）等は、工業的な生産性や接合材の温度特性に応じて任意に選択可能である。本実施形態においては、例えば、接合材として、幅が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、厚さが５μｍ以上１２μｍ以下のガラスフリットを使用することができ、被接合材として、高歪点ガラス基材を使用することができる。その場合、第１〜第４の局所加熱光は、パワー８０Ｗ〜１０００Ｗ、波長８０８ｎｍ〜９８０ｎｍ、スポット径０．８ｍｍφ〜３．９ｍｍφ、走査速度１００〜２５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で適用可能である。ただし、局所加熱光の照射条件は、これらの条件に限定されず、より好ましい接合をするために、すなわち、図３に示す接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下となるように、接合材の特性に合わせて調整することが望ましい。
【００２７】
（ステップ４）次に、図２（ｈ）から図２（ｏ）に示すように、ステップ１〜３と同様の手順で、フェースプレート１２（第１のガラス基材）と枠部材１４（第２のガラス基材）とを接合する。具体的にはまず、図２（ｈ）に示すように、蛍光膜３４等が形成されたフェースプレート１２を準備する。次に、図２（ｉ）に示すように、フェースプレート１２の上に、ステップ１と同様にして接合材１ｂを枠状に形成する。次に、図２（ｊ）に示すように、ステップ２と同様にして、フェースプレート１２と枠部材１４とを接合材１ｂを介して接触させる。ここでは第３のガラス基材５２は用いていない。次に、図２（ｋ）から図２（ｎ）に示すように、ステップ３と同様にして、枠状の接合材１ｂの各辺に沿って第１から第４の局所加熱光４１−４４を順次照射する。このようにして、図２（ｏ）に示すように、フェースプレート１２とリアプレート１３が枠部材１４を介して対向し、内部空間が形成された外囲器１０を形成する。本実施形態において、接合材１ｂはフェースプレート１２に形成しているが、枠部材１４に形成することも可能である。なお、接合材１ｂの種類・物性、レーザ光の照射条件等はステップ１〜３と同様とすることが好ましい。
【００２８】
以上説明した実施形態では、リアプレート１３と枠部材１４を接合し、さらにフェースプレート１２と枠部材１４を接合し、それによってフェースプレート１２とリアプレート１３の間に枠部材１４が挿入された外囲器１０が製造される。しかし、本発明はより一般的には、少なくとも一部がリアプレート１３とフェースプレート１２とからなる気密容器を製造する方法を提供するものである。従って、枠部材１４の形状をした突状部があらかじめ一体形成されたガラス基材をリアプレート１３またはフェースプレート１２の一方として用い、他方のプレートと接合することも可能である。また、フェースプレート１２と枠部材１４を先に接合し、その後にリアプレート１３と枠部材１４を接合することも可能である。
【００２９】
さらに、以上説明した実施形態は画像表示装置を対象としたが、本発明はより一般的に、第１のガラス基材と第２のガラス基材との接合に適用することができる。この場合、第１から第４の局所加熱光はすべて第１のガラス基材側から照射してもよく、いくつかを第１のガラス基材側から、残りを第２のガラス基材側から照射してもよく、あるいは、すべてを第２のガラス基材側から照射してもよい。
【実施例】
【００３０】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００３１】
（実施例１）
上述した実施形態を適用して枠部材とリアプレートの気密接合を行い、さらに、枠部材とフェースプレートの気密接合を行い、真空気密容器を製造した。
【００３２】
（ステップ１）
まず、枠部材１４を形成した。具体的には、１．５ｍｍ厚の高歪点ガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を、外形９８０ｍｍ×５８０ｍｍ×１．５ｍｍに切り出した。次に、切削加工によって、中央部の９７０ｍｍ×５７０ｍｍ×１．５ｍｍの領域を切り出して、幅５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの略四角形断面の枠部材１４を成形した。次に、有機溶媒洗浄、純水リンスおよびＵＶ−オゾン洗浄により、枠部材１４の表面を脱脂した。
【００３３】
次に、接合材１ａが枠部材１４の幅方向の中心に配置されるように、枠部材１４上に接合材１ａを形成した。本実施例では、接合材１ａとしてガラスフリットを用いた（接合材１ｂも同様）。使用したガラスフリットは、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃、転移点３５７℃、軟化点４２０℃のＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子株式会社製ＢＡＳ１１５）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である。次に、枠部材１４上の周長に沿って、スクリーン印刷にて、幅１ｍｍ、厚さ７μｍの接合材１ａを形成し、１２０℃で乾燥した。そして、有機物をバーンアウトするため４６０℃で加熱、焼成し、接合材１ａを形成した（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）。
【００３４】
（ステップ２）
次に、リアプレート１３として、高歪点ガラス基材（ＰＤ２００）からなるガラス基材上に電子放出素子２７と駆動用マトリックス配線２８、２９とが予め形成された電子放出素子基板を用意した。次に、接合材１ａが形成された枠部材１４とリアプレート１３とを、接合材１ａを介して互いに接触するように対向配置させた。具体的には、枠部材１４の接合材１ａが形成された面と、リアプレート１３の電子放出素子２７が形成された面（気密容器の内面側となる面）とが対向するように、枠部材１４とリアプレート１３とを向かい合わせて、アライメントしながら接触させた。接合材１ａへの押圧力を均一化するために、高歪点ガラス基材（ＰＤ２００）からなり、リアプレート１３と同一サイズの第３のガラス基材５２を枠部材１４の上に載置した。さらに、押圧力を補助するために不図示の加圧装置によって第３のガラス基材５２を押圧した。以上のようにして、リアプレート１３と枠部材１４を、接合材１ａを介して接触させた（図２（ｃ）参照）。
【００３５】
（ステップ３）
次に、リアプレート１３と枠部材１４と接合材１ａと第３のガラス基材５２とからなる仮組み構造物に、レーザ光を照射した。レーザ光源として、加工用半導体レーザ装置を４つ用意した。第１から第４の局所加熱光４１−４４は、それぞれ波長９８０ｎｍ、レーザパワー３４０Ｗのレーザ光とし、１０００ｍｍ／ｓの速度で接合材の各辺に沿って走査した。
【００３６】
最初に、第１の局所加熱光４１を接合材の第１のコーナー部Ｃ１から第２のコーナー部Ｃ２に向かって走査した（図２（ｃ）参照）。次に、第１の局所加熱光４１が接合材１ａの第１のコーナー部Ｃ１を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、第２の局所加熱光４２を接合材１ａの第１のコーナー部Ｃ１から第４のコーナー部Ｃ４に向かって走査した（図２（ｄ）参照）。次に、第１の局所加熱光４１が接合材１ａの第２のコーナー部Ｃ２を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、第４の局所加熱光４４を接合材１ａの第２のコーナー部Ｃ２から第３のコーナー部Ｃ３に向かって走査した（図２（ｅ）参照）。最後に、第２の局所加熱光４２が接合材１ａの第４のコーナー部Ｃ４を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、第３の局所加熱光４３を接合材１ａの第４のコーナー部Ｃ４から第３のコーナー部Ｃ３に向かって走査した（図２（ｅ）参照）。第３の局所加熱光４３は、第４の局所加熱光４４が接合材１ａの第３のコーナー部Ｃ３を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、接合材１ａの第３のコーナー部Ｃ３を照射して（図２（ｆ））、リアプレート１３と枠部材１４の接合を完了した（図２（ｇ）参照）。
【００３７】
ここで、接合材１ａの第１のコーナー部Ｃ１について、第１の局所加熱光４１を照射してから（接合部５０と未接合部５１との境界５２が形成されてから）第２の局所加熱光４２が照射される直前の状態を確認した。具体的には、接合部境界領域５３（図３参照）の、第２の局所加熱光４２が照射される直前の温度を、不図示の放射温度計で測定した。接合部境界領域５３の温度は、放射温度計の測定値で３３０℃〜３６０℃であり、接合材１ａの粘度に換算すると、１０11〜１０12（Ｐａ・ｓｅｃ）に相当した。他のコーナー部Ｃ２−Ｃ４についても、一方の辺に局所加熱光を照射してから他方の辺に局所加熱光が照射される直前の接合部境界領域の温度を放射温度計にて測定した。各コーナー部Ｃ２−Ｃ４での接合部境界領域の温度は、放射温度計の測定値で、第１のコーナー部Ｃ１と同様に３３０〜３６０℃であり、接合材の粘度に換算すると、同じく１０11〜１０12（Ｐａ・ｓｅｃ）に相当した。また、接合部５０と未接合部５１の境界５２付近に第２の局所加熱光４２が照射されている時の接合材１ａのピーク温度は、放射温度計によれば７８０℃〜８００℃であり、第２の局所加熱光４２によって接合材１ａが溶融したことを確認した。
【００３８】
（ステップ４）
次に、蛍光膜等が形成されたフェースプレート１２を準備し、以上のステップ１〜３と同様の手順で、フェースプレート１２と枠部材１４を接合した。本ステップでは押圧用の第３のガラス基材５２は用いず、フェースプレート１２の上から直接レーザ光を照射した。接合材１ｂはフェースプレート１２に形成し、レーザ光の照射条件（配置条件、レーザヘッドの仕様等）はステップ３と同一とした（図２（ｈ）から図２（ｏ）参照）。
【００３９】
以上のようにして気密容器を作成し、さらに通常の方法に従ってＦＥＤ装置を完成させた。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、ＦＥＤに適用可能な程度の安定した気密性が確保されていることが確認された。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ、１ｂ 接合材
１２ フェースプレート
１３ リアプレート
１４ 枠部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密容器および画像表示装置の製造方法に関し、特に、内部が真空にされ、電子放出素子や蛍光膜を備える画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＬＥＤ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パネル（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、対向するガラス基材を気密接合して製造され、内部空間が外部空間に対して仕切られた外囲器を備えている。これらの気密容器を製造するには、対向するガラス基材の間に必要に応じて間隔規定部材や局所的な接着材を配置し、周辺部に接合材を枠状に配置して、加熱接合を行う。このようにして製造された気密容器の一例を図７（ａ）に示す。接合材の加熱方法としては、ガラス基材全体を加熱炉によってベークする方法や、局所加熱により接合材周辺を選択的に加熱する方法が知られている。局所加熱は、加熱冷却時間、加熱に要するエネルギー、生産性、容器の熱変形防止、容器内部に配置された機能デバイスの熱劣化防止等の観点から、全体加熱より有利である。特に、局所加熱の手段としてレーザ光が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＯＬＥＤの外囲器の製造方法が開示されている。まず、対向配置された第１のガラス基材と第２のガラス基材の周縁部に枠部材と接合材（フリット）を配置する。次に、接合材の延びる方向に沿って、実質的に接合材に一定の温度が維持されるような形態でレーザ光を照射して、気密接合を得る。
【０００４】
特許文献２には、ＦＥＤやＰＤＰの外囲器の製造方法が開示されている。まず、対向配置された第１のガラス基材と第２のガラス基材の４辺の間に封着材料を配置する。次に、４辺上の各封着材料にそれぞれレーザ光を照射し、４辺上の各封着材料を一緒に溶融させて、気密接合を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００８２２９８号明細書
【特許文献２】特開２００８−０５９７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来より、レーザ光を単純に４辺に照射するのではなく、レーザ照射条件を変更したり、照射ルートや照射順を様々に改良した接合方法が知られている。しかしながら、図７（ａ）に示すような連続的、かつ閉じた接合を有する気密容器を得るために、図７（ｂ）に示すように、局所加熱光５８を接合材に沿って走査する場合、クラック発生の問題が生じ、気密性および接合の信頼性が低下する場合があった。これは、局所加熱光５８を用いる場合には、図７（ｂ）に示すように、局所加熱光５８が照射された領域（接合部）５６と、局所加熱光５８が照射されていない領域（未接合部）５７とが存在するためであると考えられる。すなわち、接合部５６の冷却過程において、接合部５６と未接合部５７との間で局所的な収縮差が発生し、それに起因したクラックが、接合部５６と未接合部５７との境界５５近傍のガラス基材に発生するためであると考えられる。
【０００７】
本発明は、接合強度と気密性を両立した信頼性の高い気密容器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】
【０００８】
本発明は、第１のガラス基材と、第１のガラス基材とともに気密容器の少なくとも一部を形成する第２のガラス基材と、を接合することを含む、気密容器の製造方法に関する。
【０００９】
本発明は、粘度が負の温度係数を有し、第１および第２のガラス基材よりも軟化点が低い接合材を、第１のガラス基材の上に枠状に形成する工程と、第２のガラス基材を、接合材と接触させるように、接合材が形成された第１のガラス基材に対向配置する工程と、局所加熱光を、接合材の枠状に延びる方向に沿って接合材に照射し、対向配置された第１のガラス基材と第２のガラス基材とを接合する工程と、を有し、局所加熱光の照射は、局所加熱光が照射された接合材の第１の領域と、第１の領域に隣接し、局所加熱光が照射されていない接合材の第２の領域との境界において、第１の領域の、境界に隣接する部分の接合材の粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、第２の領域の、境界に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、局所加熱光が照射された第１の領域（接合部）に隣接する第２の領域（未接合部）への局所加熱光の照射は、接合部の、未接合部との境界に隣接する部分（接合材境界領域）の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に行われる。これにより、未接合部の接合材粘度が下降するが、局所加熱光は、接合部と未接合部との境界にも照射されるため、接合材境界領域の接合材粘度も、室温の状態に戻る前に再下降することになる。その結果、クラックの発生要因となる局所的な接合材の収縮差は低減され、接合強度と気密性を両立した信頼性の高い気密容器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の気密容器の製造方法を適用可能なＦＥＤの一部破断斜視図である。
【図２】本発明のプロセスフローの一例を示す、ガラス基材の斜視図である。
【図３】接合部と未接合部との状態を示す平面図である。
【図４】第２の局所加熱光を照射する時の接合材粘度とクラック発生頻度との関係を示す例示的な特性図である。
【図５】未接合部との境界に隣接した接合部の接合材粘度と経過時間との関係を示す例示的な特性図である。
【図６】第１および第２の局所加熱光の照射方法を示す平面図である。
【図７】気密容器が製造される様子を示す平面図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の気密容器の製造方法は、内部空間が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ＦＥＤ、ＯＬＥＤ、ＰＤＰ等の製造方法に適用することが可能である。特に、内部が減圧空間とされたＦＥＤ等の画像表示装置では、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が、本発明の気密容器の製造方法によれば、接合強度の確保と気密性とを高度に両立することができる。しかし、本発明の気密容器の製造方法は、上述の気密容器の製造に限定されるものではなく、対向するガラス基材の周縁部に気密性が要求される接合部を有する気密容器の製造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の外囲器（気密容器）１０は、いずれもガラス製のフェースプレート１２、リアプレート１３、および枠部材１４を有している。枠部材１４はそれぞれが平板状のフェースプレート１２とリアプレート１３との間に位置し、フェースプレート１２とリアプレート１３と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１２と枠部材１４、およびリアプレート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の内部空間は真空に維持され、フェースプレート１２とリアプレート１３との間の間隔規定部材であるスペーサ８が所定のピッチで設けられている。フェースプレート１２と枠部材１４、またはリアプレート１３と枠部材１４は、あらかじめ接合または一体形成されていてもよい。
【００１４】
リアプレート１３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駆動用マトリックス配線（Ｘ方向配線２８，Ｙ方向配線２９）が形成されている。リアプレート１３と対向して位置するフェースプレート１２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体からなる蛍光膜３４が設けられている。フェースプレート１２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】
フェースプレート１２、リアプレート１３、および枠部材１４は、透明で透光性を有していればよく、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、無アルカリガラス等が使用可能である。後述する局所加熱光の使用波長および接合材の吸収波長域において、これらの部材が良好な波長透過性を有していることが望ましい。
【００１６】
次に、本発明の気密容器の製造方法におけるガラス基材の接合方法について、図２から図６を参照して説明する。なお、以下の説明では、第１のガラス基材を接合材が形成される基材、第２のガラス基材を第１のガラス基材と対向配置される基材という意味で用いている。このため、第１および第２のガラス基材が意味する具体的な部材が異なる場合がある。
【００１７】
（ステップ１）まず、図２（ａ）に示すように、枠部材１４（第１のガラス基材）を準備し、次に、図２（ｂ）に示すように、接合材１ａを枠部材１４の上に、複数の直線部（辺）とこの直線部を連結する連結部（コーナー部）からなる枠状に形成する。接合材１ａは、粘度が負の温度係数を有し、高温度で軟化すればよく、フェースプレート１２、リアプレート１３、および枠部材１４のいずれよりも軟化点が低いことが望ましい。接合材１ａの例として、ガラスフリット、無機接着剤、有機接着剤等が挙げられる。接合材１ａは、後述する局所加熱光の波長に対して高い吸収性を示すことが好ましい。内部空間の真空度維持が要求されるＦＥＤ等に適用する場合は、残留ハイドロカーボンの分解を抑制できるガラスフリットや無機接着剤が好適に用いられる。
【００１８】
（ステップ２）次に、図２（ｃ）に示すように、電子放出素子２７等が形成されたリアプレート１３（第２のガラス基材）を枠部材１４に対向配置する。このとき、接合材１ａとリアプレート１３との接触を確保し、接合材１ａへの押圧力を均一化するために、補助的に、第３のガラス基材５２で枠部材１４を覆い、接合材１ａを押圧するのが好適である。
【００１９】
（ステップ３）次に、図２（ｃ）および図３に示すように、第１の局所加熱光４１を接合材１ａの任意の位置から枠状に沿って照射する。本実施形態では、第１の局所加熱光４１の照射開始位置は第１のコーナー部Ｃ１である。第１の局所加熱光４１の照射によって、接合材１ａの枠状に延びる方向に沿って、接合材１ａが順次加熱されて溶融する。その後、溶融した接合材１ａの温度が軟化点以下まで低下して、接合材１ａの枠状に延びる方向に沿って、接合材１ａの一部領域にリアプレート１３と枠部材１４との間の接合部５０が順次形成される。第１の局所加熱光４１の照射開始後に、図２（ｄ）から図２（ｇ）に示すように、枠状に延びる接合材１ａの各辺ごとに第２から第４の局所加熱光４２−４４を照射し、各辺に接合部を形成することで、リアプレート１３と枠部材１４とを接合する。
【００２０】
前述のように、接合材１ａは、粘度が負の温度係数を有しているため、加熱溶融すると一旦粘度が下がって流動化するが、照射が終わると粘度が回復して、室温の状態まで戻る。接合材１ａの粘度回復過程、すなわち冷却過程において、局所加熱光が照射された接合部（第１の領域）５０と、局所加熱光が照射されていない未接合部（第２の領域）５１との間には収縮差が存在する。接合部５０が室温の状態まで戻ると、接合部５０と未接合部５１との収縮差が増大し、それに伴い、接合部５０と未接合部５１との境界５２での残留応力が増大することで、境界５２付近のガラス基材にはクラックが発生してしまう。そのため、第１の局所加熱光４１によって形成された接合部５０に隣接する未接合部５１は、その未接合部５１に隣接する接合部５０が室温の状態に戻る前に、第２の局所加熱光４２によって加熱溶融されることが望ましい。具体的には、接合部５０の、未接合部５１との境界５２に隣接する部分（接合部境界領域）５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、未接合部５１の、境界５２に隣接する部分に第２の局所加熱光４２が照射されることが望ましい。これにより、接合部境界領域５３にも第２の局所加熱光４２が照射されることになり、接合部境界領域５３が室温の状態まで戻る前に、その接合材粘度は再下降する。その結果、局所的な接合材の収縮差は低減され、上述のクラックの発生を回避することが可能となる。
【００２１】
図４は、図３に示す接合部境界領域５３の接合材粘度に対して、その粘度において第２の局所加熱光４２を照射したときの、経験的に得られたクラック発生頻度を示したグラフである。図４に示すように、接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以上のときに、クラック発生率の増加が見られているが、このクラックはすべて接合部５０と未接合部５１との境界５２付近のガラス基材に発生したものである。一方で、第２の局所加熱光４２を、接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下の状態で未接合部５１に照射することで、クラックの発生が大幅に抑えられていることがわかる。ただし、図４では見られていないが、歪点温度以下での冷却過程では、接合材の収縮が進行し、境界に引張り応力が生じるため、クラックの発生確率が増加する可能性がある。このため、接合部の長期信頼性の観点からは、接合材粘度ηが１０13.5（Ｐａ・ｓｅｃ）以下の条件を満たす温度範囲で第２の局所加熱光４２の照射を行い、接合材が溶融されることがより望ましい。
【００２２】
図５は、図３に示す接合部境界領域５３の接合材粘度を、局所加熱光４１の照射開始時刻（接合部と未接合部の境界形成時刻）を原点Ｔ0とした経過時間に対して示したグラフである。図５において第２の局所加熱光が照射される好ましいタイミングは、接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下に相当するＴ1以内である。
【００２３】
以上のように、本発明では、接合部と未接合部との境界に局所加熱光を照射するタイミングが重要である。その一方で、第２の局所加熱光４２の照射開始位置や移動走査方向は、図２（ｄ）に示す例に限定されず、図６に示すように、第１の局所加熱光４１の照射開始位置や移動走査方向に応じて適宜変更可能である。例えば、図６（ａ）に示すように、第１の局所加熱光４１が第１のコーナー部Ｃ１から照射を開始した場合、第２の局所加熱光４２は、第４のコーナー部Ｃ４から照射を開始して、第１のコーナー部Ｃ１に向かって移動走査することができる。あるいは、その逆で、第２の局所加熱光４２は、第１のコーナー部Ｃ１から照射を開始して、第４のコーナー部Ｃ４に向かって移動走査してもよい。このことは、第１の局所加熱光４１が任意の直線部分から照射を開始する場合においても同様である。つまり、第２の局所加熱光４２は、図６（ｂ）に示すように、第１の局所加熱光４１による接合部と、その接合部に隣接する未接合部との境界５４から照射を開始してもよく、あるいは、図６（ｃ）に示すように、境界５４で照射を完了させてもよい。いずれにしろ、第２の局所加熱光４２は、接合部の、未接合部との境界に隣接する部分の接合材粘度が所定の条件のときに、この接合部に隣接する未接合部の接合材を溶融させればよい。すなわち、上述の接合材粘度が周囲との平衡温度の値まで増大する前で、かつ１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である（照射後の経過時間）内に、接合部に隣接する未接合部の接合材が溶融されればよい。したがって、その移動走査方向は限定されない。
【００２４】
図２（ｃ）および図２（ｄ）に示す工程では、まず、第１の局所加熱光４１が第１のコーナー部Ｃ１から第２のコーナー部Ｃ２に向かって照射を開始する。そして、所定のインターバルの後、第２の局所加熱光４２が第１のコーナー部Ｃ１から第４のコーナー部Ｃ４に向かって照射を開始している。一方で、第２の局所加熱光４２は、第１の局所加熱光４１よりも先に第１のコーナー部Ｃ１から第４のコーナー部Ｃ４に向かって照射を開始してもよい。その場合には、第２の局所加熱光４２は、図５に示すように、第２の局所加熱光４２が先に照射されてからＴ1以内に第１の局所加熱光４１が第１のコーナー部Ｃ１を照射するようなタイミングで照射されることが好ましい。さらには、第２の局所加熱光４２は、図６（ｄ）に示すように、第１の局所加熱光４１と同時に第１のコーナー部Ｃ１から照射を開始してもよい。ただし、照射開始地点となる第１のコーナー部Ｃ１では、第１および第２の局所加熱光４１、４２が同一時刻で照射され、接合材１ａが軟化点以上になるため、接合材１ａの過熱による信頼性の低下をもたらす懸念がある。このことから、接合部と未接合部との境界に隣接した接合部の接合材粘度ηが、軟化点に相当する１０6.7（Ｐａ・ｓｅｃ）以上である間に、この境界に隣接した未接合部の接合材に局所加熱光を照射して、境界での接合が完結することがより好ましい。つまり、第２の局所加熱光４２の未接合部への照射タイミングとしては、未接合部との境界に隣接した接合部の接合材粘度ηが１０6.7≦η≦１０13.5（Ｐａ・ｓｅｃ）の範囲、すなわち歪点以上、軟化点以下にある間がより好ましい。これにより、クラックの発生を一層抑制することができる。以上、上述したように、第２の局所加熱光は、第１の局所加熱光に対して、インターバルを設けて照射する方法や、それぞれの照射開始位置において同期させる方法などを用いることができ、その照射方向は限定されない。接合材の各辺に対する局所加熱光の照射には、これらの照射方法の一つを利用してもよいし、これらの組み合わせを用いてもよい。なお、第１のコーナー部Ｃ１において、第１の局所加熱光４１と第２の局所加熱光４２とについて上述したことが、他のコーナー部Ｃ２−Ｃ４における、他の局所加熱光４１−４４の場合にも当てはまることは言うまでもない。
【００２５】
第１から第４の局所加熱光４１−４４は、接合領域近傍を局所的に加熱可能であればよく、半導体レーザが好適に用いられる。接合材１ａを局所的に加熱する性能、ガラス基材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。また、第１から第４の局所加熱光４１−４４は、所望の接合予定領域を加熱できればよいため、接合対象物に対して、同じ側に位置していても、それぞれ反対側に位置していてもよい。
【００２６】
なお、局所加熱光（レーザ）の走査速度、パワー、スポット径サイズ、波長、使用台数（個数）等は、工業的な生産性や接合材の温度特性に応じて任意に選択可能である。本実施形態においては、例えば、接合材として、幅が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、厚さが５μｍ以上１２μｍ以下のガラスフリットを使用することができ、被接合材として、高歪点ガラス基材を使用することができる。その場合、第１〜第４の局所加熱光は、パワー８０Ｗ〜１０００Ｗ、波長８０８ｎｍ〜９８０ｎｍ、スポット径０．８ｍｍφ〜３．９ｍｍφ、走査速度１００〜２５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で適用可能である。ただし、局所加熱光の照射条件は、これらの条件に限定されず、より好ましい接合をするために、すなわち、図３に示す接合部境界領域５３の接合材粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下となるように、接合材の特性に合わせて調整することが望ましい。
【００２７】
（ステップ４）次に、図２（ｈ）から図２（ｏ）に示すように、ステップ１〜３と同様の手順で、フェースプレート１２（第１のガラス基材）と枠部材１４（第２のガラス基材）とを接合する。具体的にはまず、図２（ｈ）に示すように、蛍光膜３４等が形成されたフェースプレート１２を準備する。次に、図２（ｉ）に示すように、フェースプレート１２の上に、ステップ１と同様にして接合材１ｂを枠状に形成する。次に、図２（ｊ）に示すように、ステップ２と同様にして、フェースプレート１２と枠部材１４とを接合材１ｂを介して接触させる。ここでは第３のガラス基材５２は用いていない。次に、図２（ｋ）から図２（ｎ）に示すように、ステップ３と同様にして、枠状の接合材１ｂの各辺に沿って第１から第４の局所加熱光４１−４４を順次照射する。このようにして、図２（ｏ）に示すように、フェースプレート１２とリアプレート１３が枠部材１４を介して対向し、内部空間が形成された外囲器１０を形成する。本実施形態において、接合材１ｂはフェースプレート１２に形成しているが、枠部材１４に形成することも可能である。なお、接合材１ｂの種類・物性、レーザ光の照射条件等はステップ１〜３と同様とすることが好ましい。
【００２８】
以上説明した実施形態では、リアプレート１３と枠部材１４を接合し、さらにフェースプレート１２と枠部材１４を接合し、それによってフェースプレート１２とリアプレート１３の間に枠部材１４が挿入された外囲器１０が製造される。しかし、本発明はより一般的には、少なくとも一部がリアプレート１３とフェースプレート１２とからなる気密容器を製造する方法を提供するものである。従って、枠部材１４の形状をした突状部があらかじめ一体形成されたガラス基材をリアプレート１３またはフェースプレート１２の一方として用い、他方のプレートと接合することも可能である。また、フェースプレート１２と枠部材１４を先に接合し、その後にリアプレート１３と枠部材１４を接合することも可能である。
【００２９】
さらに、以上説明した実施形態は画像表示装置を対象としたが、本発明はより一般的に、第１のガラス基材と第２のガラス基材との接合に適用することができる。この場合、第１から第４の局所加熱光はすべて第１のガラス基材側から照射してもよく、いくつかを第１のガラス基材側から、残りを第２のガラス基材側から照射してもよく、あるいは、すべてを第２のガラス基材側から照射してもよい。
【実施例】
【００３０】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００３１】
（実施例１）
上述した実施形態を適用して枠部材とリアプレートの気密接合を行い、さらに、枠部材とフェースプレートの気密接合を行い、真空気密容器を製造した。
【００３２】
（ステップ１）
まず、枠部材１４を形成した。具体的には、１．５ｍｍ厚の高歪点ガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を、外形９８０ｍｍ×５８０ｍｍ×１．５ｍｍに切り出した。次に、切削加工によって、中央部の９７０ｍｍ×５７０ｍｍ×１．５ｍｍの領域を切り出して、幅５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの略四角形断面の枠部材１４を成形した。次に、有機溶媒洗浄、純水リンスおよびＵＶ−オゾン洗浄により、枠部材１４の表面を脱脂した。
【００３３】
次に、接合材１ａが枠部材１４の幅方向の中心に配置されるように、枠部材１４上に接合材１ａを形成した。本実施例では、接合材１ａとしてガラスフリットを用いた（接合材１ｂも同様）。使用したガラスフリットは、熱膨張係数α＝７９×１０-7／℃、転移点３５７℃、軟化点４２０℃のＢｉ系鉛レスガラスフリット（旭硝子株式会社製ＢＡＳ１１５）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である。次に、枠部材１４上の周長に沿って、スクリーン印刷にて、幅１ｍｍ、厚さ７μｍの接合材１ａを形成し、１２０℃で乾燥した。そして、有機物をバーンアウトするため４６０℃で加熱、焼成し、接合材１ａを形成した（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）。
【００３４】
（ステップ２）
次に、リアプレート１３として、高歪点ガラス基材（ＰＤ２００）からなるガラス基材上に電子放出素子２７と駆動用マトリックス配線２８、２９とが予め形成された電子放出素子基板を用意した。次に、接合材１ａが形成された枠部材１４とリアプレート１３とを、接合材１ａを介して互いに接触するように対向配置させた。具体的には、枠部材１４の接合材１ａが形成された面と、リアプレート１３の電子放出素子２７が形成された面（気密容器の内面側となる面）とが対向するように、枠部材１４とリアプレート１３とを向かい合わせて、アライメントしながら接触させた。接合材１ａへの押圧力を均一化するために、高歪点ガラス基材（ＰＤ２００）からなり、リアプレート１３と同一サイズの第３のガラス基材５２を枠部材１４の上に載置した。さらに、押圧力を補助するために不図示の加圧装置によって第３のガラス基材５２を押圧した。以上のようにして、リアプレート１３と枠部材１４を、接合材１ａを介して接触させた（図２（ｃ）参照）。
【００３５】
（ステップ３）
次に、リアプレート１３と枠部材１４と接合材１ａと第３のガラス基材５２とからなる仮組み構造物に、レーザ光を照射した。レーザ光源として、加工用半導体レーザ装置を４つ用意した。第１から第４の局所加熱光４１−４４は、それぞれ波長９８０ｎｍ、レーザパワー３４０Ｗのレーザ光とし、１０００ｍｍ／ｓの速度で接合材の各辺に沿って走査した。
【００３６】
最初に、第１の局所加熱光４１を接合材の第１のコーナー部Ｃ１から第２のコーナー部Ｃ２に向かって走査した（図２（ｃ）参照）。次に、第１の局所加熱光４１が接合材１ａの第１のコーナー部Ｃ１を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、第２の局所加熱光４２を接合材１ａの第１のコーナー部Ｃ１から第４のコーナー部Ｃ４に向かって走査した（図２（ｄ）参照）。次に、第１の局所加熱光４１が接合材１ａの第２のコーナー部Ｃ２を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、第４の局所加熱光４４を接合材１ａの第２のコーナー部Ｃ２から第３のコーナー部Ｃ３に向かって走査した（図２（ｅ）参照）。最後に、第２の局所加熱光４２が接合材１ａの第４のコーナー部Ｃ４を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、第３の局所加熱光４３を接合材１ａの第４のコーナー部Ｃ４から第３のコーナー部Ｃ３に向かって走査した（図２（ｅ）参照）。第３の局所加熱光４３は、第４の局所加熱光４４が接合材１ａの第３のコーナー部Ｃ３を照射してから４０ｍｓｅｃ後に、接合材１ａの第３のコーナー部Ｃ３を照射して（図２（ｆ））、リアプレート１３と枠部材１４の接合を完了した（図２（ｇ）参照）。
【００３７】
ここで、接合材１ａの第１のコーナー部Ｃ１について、第１の局所加熱光４１を照射してから（接合部５０と未接合部５１との境界５２が形成されてから）第２の局所加熱光４２が照射される直前の状態を確認した。具体的には、接合部境界領域５３（図３参照）の、第２の局所加熱光４２が照射される直前の温度を、不図示の放射温度計で測定した。接合部境界領域５３の温度は、放射温度計の測定値で３３０℃〜３６０℃であり、接合材１ａの粘度に換算すると、１０11〜１０12（Ｐａ・ｓｅｃ）に相当した。他のコーナー部Ｃ２−Ｃ４についても、一方の辺に局所加熱光を照射してから他方の辺に局所加熱光が照射される直前の接合部境界領域の温度を放射温度計にて測定した。各コーナー部Ｃ２−Ｃ４での接合部境界領域の温度は、放射温度計の測定値で、第１のコーナー部Ｃ１と同様に３３０〜３６０℃であり、接合材の粘度に換算すると、同じく１０11〜１０12（Ｐａ・ｓｅｃ）に相当した。また、接合部５０と未接合部５１の境界５２付近に第２の局所加熱光４２が照射されている時の接合材１ａのピーク温度は、放射温度計によれば７８０℃〜８００℃であり、第２の局所加熱光４２によって接合材１ａが溶融したことを確認した。
【００３８】
（ステップ４）
次に、蛍光膜等が形成されたフェースプレート１２を準備し、以上のステップ１〜３と同様の手順で、フェースプレート１２と枠部材１４を接合した。本ステップでは押圧用の第３のガラス基材５２は用いず、フェースプレート１２の上から直接レーザ光を照射した。接合材１ｂはフェースプレート１２に形成し、レーザ光の照射条件（配置条件、レーザヘッドの仕様等）はステップ３と同一とした（図２（ｈ）から図２（ｏ）参照）。
【００３９】
以上のようにして気密容器を作成し、さらに通常の方法に従ってＦＥＤ装置を完成させた。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、ＦＥＤに適用可能な程度の安定した気密性が確保されていることが確認された。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ、１ｂ 接合材
１２ フェースプレート
１３ リアプレート
１４ 枠部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラス基材と、該第１のガラス基材と共に気密容器の少なくとも一部を形成する第２のガラス基材と、を接合することを含む、気密容器の製造方法であって、 粘度が負の温度係数を有し、前記第１および第２のガラス基材よりも軟化点が低い接合材を、前記第１のガラス基材の上に枠状に形成する工程と、
前記第２のガラス基材を、前記接合材と接触させるように、前記接合材が形成された前記第１のガラス基材に対向配置する工程と、
局所加熱光を、前記接合材の枠状に延びる方向に沿って前記接合材に照射し、対向配置された前記第１のガラス基材と前記第２のガラス基材とを接合する工程と、
を有し、
前記局所加熱光の照射は、該局所加熱光が照射された前記接合材の第１の領域と、該第１の領域に隣接し、前記局所加熱光が照射されていない前記接合材の第２の領域との境界において、前記第１の領域の、前記境界に隣接する部分の前記接合材の粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、前記第２の領域の、前記境界に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる、気密容器の製造方法。
【請求項２】
前記局所加熱光の照射は、前記第１の領域の、前記境界に隣接する部分の前記接合材の粘度が１０6.7（Ｐａ・ｓｅｃ）〜１０13.5（Ｐａ・ｓｅｃ）の範囲にある間に、前記第２の領域の、前記境界に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる、請求項１に記載の気密容器の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２のガラス基材の一方は、平板状のガラス基材であり、他方は、ガラス製の枠部材、または平板状のガラス基材にガラス製の枠部材が接合または一体形成された部材である、請求項１または２に記載の気密容器の製造方法。
【請求項４】
電子放出素子を備えたリアプレートと、前記電子放出素子から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光膜を備え、前記リアプレートと対向して位置するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に位置する枠部材と、を備えた画像表示装置を、請求項１から３のいずれか１項に記載の気密容器の製造方法を用いて製造する、画像表示装置の製造方法であって、
前記リアプレートを前記第１のガラス基材または前記第２のガラス基材の一方として、前記枠部材を他方として、前記気密容器の製造方法に従って、該リアプレートと該枠部材とを接合する工程と、
前記フェースプレートを前記第１のガラス基材または前記第２のガラス基材の一方として、前記枠部材を他方として、前記気密容器の製造方法に従って、該リアプレートと該枠部材とを接合する工程と、
を有する、画像表示装置の製造方法。
【請求項１】
第１のガラス基材と、該第１のガラス基材と共に気密容器の少なくとも一部を形成する第２のガラス基材と、を接合することを含む、気密容器の製造方法であって、 粘度が負の温度係数を有し、前記第１および第２のガラス基材よりも軟化点が低い接合材を、前記第１のガラス基材の上に枠状に形成する工程と、
前記第２のガラス基材を、前記接合材と接触させるように、前記接合材が形成された前記第１のガラス基材に対向配置する工程と、
局所加熱光を、前記接合材の枠状に延びる方向に沿って前記接合材に照射し、対向配置された前記第１のガラス基材と前記第２のガラス基材とを接合する工程と、
を有し、
前記局所加熱光の照射は、該局所加熱光が照射された前記接合材の第１の領域と、該第１の領域に隣接し、前記局所加熱光が照射されていない前記接合材の第２の領域との境界において、前記第１の領域の、前記境界に隣接する部分の前記接合材の粘度が１０18（Ｐａ・ｓｅｃ）以下である間に、前記第２の領域の、前記境界に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる、気密容器の製造方法。
【請求項２】
前記局所加熱光の照射は、前記第１の領域の、前記境界に隣接する部分の前記接合材の粘度が１０6.7（Ｐａ・ｓｅｃ）〜１０13.5（Ｐａ・ｓｅｃ）の範囲にある間に、前記第２の領域の、前記境界に隣接する部分が加熱され溶融するように行われる、請求項１に記載の気密容器の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２のガラス基材の一方は、平板状のガラス基材であり、他方は、ガラス製の枠部材、または平板状のガラス基材にガラス製の枠部材が接合または一体形成された部材である、請求項１または２に記載の気密容器の製造方法。
【請求項４】
電子放出素子を備えたリアプレートと、前記電子放出素子から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光膜を備え、前記リアプレートと対向して位置するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に位置する枠部材と、を備えた画像表示装置を、請求項１から３のいずれか１項に記載の気密容器の製造方法を用いて製造する、画像表示装置の製造方法であって、
前記リアプレートを前記第１のガラス基材または前記第２のガラス基材の一方として、前記枠部材を他方として、前記気密容器の製造方法に従って、該リアプレートと該枠部材とを接合する工程と、
前記フェースプレートを前記第１のガラス基材または前記第２のガラス基材の一方として、前記枠部材を他方として、前記気密容器の製造方法に従って、該リアプレートと該枠部材とを接合する工程と、
を有する、画像表示装置の製造方法。
【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２０１１−２３３４７９（Ｐ２０１１−２３３４７９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５５２５（Ｐ２０１０−１０５５２５）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【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１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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