気密容器の製造方法および製造装置
【課題】高い生産性と信頼性を両立した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１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１と接触させるように、接合材１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４１は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に入射することで、接合材１の枠状に延びる方向に沿って線状にビーム整形される。ビーム整形された局所加熱光を、接合材１の枠状に延びる方向に沿って移動させながら接合材１に照射し、対向配置された第１のガラス基材１４と第２のガラス基材１３とを接合する。
【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１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１と接触させるように、接合材１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４１は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に入射することで、接合材１の枠状に延びる方向に沿って線状にビーム整形される。ビーム整形された局所加熱光を、接合材１の枠状に延びる方向に沿って移動させながら接合材１に照射し、対向配置された第１のガラス基材１４と第２のガラス基材１３とを接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密容器の製造方法および製造装置に関し、特に、内部が真空にされ、電子放出素子や蛍光膜を備えた画像表示装置に適用できる気密容器の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対向するガラス基材を気密接合して気密性を有する内部空間を形成する技術が知られている。この技術は、真空断熱容器の製造方法や、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、フラットパネルの気密容器（外囲器）の製造方法に適用されている。これらの気密容器の製造においては、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等を配置した上で、周辺部に接合材を配置して、加熱等によりガラス基材同士を接合する。ガラス基材同士の接合方法としては、ガラス基材を仮組みして得られた組立体を加熱炉によって全体加熱（ベーク）する方法と、組立体の周縁部のみを局所加熱手段によって選択的に加熱する方法と、が提案されている。加熱冷却時間、加熱に要するエネルギーの低減、容器内部の機能デバイスの熱劣化防止といった観点で、局所加熱は全体加熱よりも有利である。
【０００３】
特許文献１には、局所加熱の長所を生かしてレーザ光による気密接合を平面表示装置の製造方法に適用した例が開示されている。平面表示装置を製造するには、接合材（フリット）部分が開口しているマスクを平面表示装置に設置し、レーザ光の照射によってフリットを加熱溶融させ、ガラス基材同士を接合する。マスクを使用している効果によって、平面表示装置の素子部へのレーザ光の照射は防止され、信頼性の高い平面表示装置が提供される。
【０００４】
特許文献２には、フラットパネルディスプレイや電子デバイスの気密封止の方法として、レーザ光による気密封止の例が開示されている。気密封止を行う装置として、複数のレーザ光を並べて線状のレーザ光に集光したり、光学レンズを用いて照射したレーザ光を線状に集光したりすることによって基材同士を接合する。線状のレーザに集光させて基材の封止を行うことで、温度差に起因した残留応力の発生を抑制でき、信頼性の高い気密封止を行える。
【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２０１０／００３５５０３号明細書
【特許文献２】特開２００９−１０４８４１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、素子部を保護し、また接合部の残留応力を低減する為に、局所加熱光を走査方向に対して線状に整形する手法が知られている。しかしながら、局所加熱光の整形手法として光学レンズや複数の局所加熱光を用いる場合、残留応力を低減した信頼性の高い気密封止が可能であるが、装置コストの観点から生産性の確保が難しい場合がある。一方、光学レンズや複数の局所加熱光を不要とするマスクを用いた場合、高い生産性は確保されるが、十分な接合を得るためには局所加熱光のエネルギーが不足し、それに伴ってクラックや剥離等の接合不良を引き起こす可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、上述の問題点を解決し、高い生産性と信頼性を両立した気密容器の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、第１のガラス基材と、該第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が提供される。
【０００９】
本発明の気密容器の製造方法は、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のガラス基材と対向配置する工程と、接合材の枠状に延びる方向に沿って線状に、局所加熱光をビーム整形する工程と、ビーム整形された局所加熱光を、接合材の枠状に延びる方向に沿って移動させながら接合材に照射し、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、局所加熱光をビーム整形する工程は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に、ビーム整形されるべき前記局所加熱光を入射することを含んでいる。
【００１０】
また、本発明によれば、上記に記載の気密容器の製造方法を実施するための気密容器の製造装置が提供される。
【００１１】
本発明の気密容器の製造装置は、局所加熱光を出射する光源装置と、ギャップを挟んで対向配置された一対の反射部材を備えたビーム整形部材と、を有している。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、高い生産性と信頼性を両立した気密容器の製造方法および製造装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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、ガラス基材の断面図である。
【図３】本発明の気密容器の製造装置におけるビーム整形部材を示す斜視図である。
【図４】図３のビーム整形部材の上面図、正面図、および側面図である。
【図５】ビーム整形された局所加熱光の接合材への照射の様子を示す平面図である。
【図６】レーザヘッドとビーム整形部材とガラス基材との関係を示す側面図である。
【図７】実施例における局所加熱光の有効ビーム径を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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７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。
【００１９】
（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１を枠部材１４の上に形成する。接合材１は、粘度が負の温度係数を有し、高温で軟化すればよく、かつフェースプレート１２、リアプレート１３、及び枠部材１４のいずれよりも軟化点が低いことが望ましい。接合材１の例として、ガラスフリット、無機接着剤、有機接着剤が挙げられる。接合材１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。
【００２０】
（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と対向配置する。これによって、枠部材１４（第１のガラス基材）とリアプレート１３（第２のガラス基材）との間に、枠部材１４とリアプレート１３の双方に接触するように、接合材１が配置される。この際、図２（ｄ）に示すように、接合材１とリアプレート１３との接触を確保するために、補助的にガラス基材５２で枠部材１４を覆い、接合材１をリアプレート１３に押しつけることが好ましい。
【００２１】
（ステップ３）次に、図２（ｅ）および図３に示すように、ビーム整形部材７０を用いて、局所加熱光４１をビーム整形する。図４は、本実施形態で用いるビーム整形部材７０の詳細な構成を示している。
【００２２】
ビーム整形部材７０は、図４に示すように、対向配置された一対の反射膜（反射部材）７３を備えており、反射膜７３の間には、ギャップ７１が形成されている。局所加熱光４１は、レーザヘッド６１から放射され、全光束がギャップ７１内に入射されるようになっている。ギャップ７１内に入射した局所加熱光４１は、反射膜７３によって反射を繰り返すことで集光され、図３に示すように、ほぼ線状の有効ビーム径４１ｂにビーム整形されてレーザヘッド６１の側とは反対側から射出される。
【００２３】
反射膜７３は、局所加熱光４１をより反射させる材料であることが好ましい。例えば、局所加熱光４１に近赤外線を用いる場合においては、例えば銀や銅、またはアルミニウムなどが好適に用いられる。このような材料を選択することによって、レーザヘッド６１から放射された局所加熱光４１を、対向配置された反射膜７３のギャップ７１内で、エネルギー強度の減衰を最小限に抑えてビーム整形させることが可能となる。
【００２４】
ギャップ７１内への局所加熱光４１の全光束の入射は、レーザヘッド６１からビーム整形部材の上面までの距離７２を、使用する局所加熱光４１の焦点距離に調整することによって可能となる。このようにすることで、局所加熱光４１のエネルギーのほとんどをギャップ７１内に投入することができる。しかしながら、使用する局所加熱光４１のビーム特性によっては、ビーム整形部材７０の上面において局所加熱光４１が反射、あるいは散乱し、全光束がビーム整形部材に投入されない場合がある。そのため、本実施形態においては、ビーム整形部材７０のギャップ７１の大きさを、局所加熱光４１の焦点位置における有効ビーム径よりも大きくすることが好ましい。そうすることで、ビーム整形部材７０の上面での反射および散乱を低減することができ、局所加熱光４１のエネルギーロスを抑制することが可能になる。
【００２５】
以上述べたように、本実施形態では、レーザヘッド６１から放射された局所加熱光４１を、ビーム整形部材７０のギャップ７１内に入射することで、レーザヘッド６１の側とは反対側から、ビーム整形された局所加熱光４１ｂを取り出すことが可能となる。ビーム整形された局所加熱光４１ｂは、本実施形態のビーム整形部材７０を使用しない（ビーム整形されない）場合の局所加熱光に対して、後述するようにエネルギー密度を向上させることができる。このように、本実施形態では、高価な光学レンズ等を用いることなく局所加熱光をほぼ線状にビーム整形させることができる。また、気密容器を製造する分野だけでなく、その他の接合、溶接の幅広い分野においても、上述のビーム整形された局所加熱光を好適に用いることができる。
【００２６】
（ステップ４）次に、レーザヘッド６１とビーム整形部材７０とを一体的に移動させることによって、ステップ３でビーム整形された局所加熱光４１ｂを接合材１に照射し、対向配置されたリアプレート１３と枠部材１４とを接合する。このとき、ビーム整形部材７０は、ギャップ７１が、接合材１の枠状に延びる部分に対向するように配置され、この配置が維持されるように、接合材１の枠状に延びる方向に沿って移動する。したがって、ビーム整形された局所加熱光４１ｂは、図５に示すように、有効ビーム径の長手方向が、接合材１の枠状に延びる方向とほぼ平行になった状態で、その方向Ｄに沿って移動しながら、接合材１に照射される。
【００２７】
本実施形態では、図６（ａ）に示すように、局所加熱光４１を出射するレーザヘッド（光源装置）６１は、搬送ガイド６０に移動可能に取り付けられ、ビーム整形部材７０とアーム７４で連結されている。これにより、レーザヘッド６１の搬送に伴って、ビーム整形部材７０をレーザヘッド６１と共に搬送させることができる。一方で、ビーム整形部材を、レーザヘッドから分離して、接合材への加圧力を補助するためにガラス基材上に配置される補助加圧装置（図示せず）に取り付けることで、レーザヘッドのみを移動させてもよい。その場合、ビーム整形部材は、局所加熱光が照射される接合材に対して固定された構成となるため、その接合材の長さと同等の長さを有している必要がある。
【００２８】
局所加熱光は、接合領域の近傍を局所的に加熱可能であればよく、光源としては半導体レーザが好適に用いられる。接合材１を局所的に加熱する性能や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ましい。
【００２９】
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（形状）、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。また、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、局所加熱光４１は、パワー１０Ｗ〜１０００Ｗ、波長８０８ｎｍ〜９８０ｎｍ、スポット径０．１ｍｍφ〜６．０ｍｍφ、走査速度５〜２５００ｍｍ／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、接合材の特性に合わせて調整することが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、ビーム整形された局所加熱光４１ｂの有効ビーム径（形状）は、ビーム整形部材７０のギャップ７１の大きさと、ビーム整形部材７０上面と接合材１との間隔７５（図６（ａ）参照）を変化させることによって調整可能である。具体的には、有効ビーム径４１ｂの長手方向の長さは、ビーム整形部材７０上面と接合材１との間隔７５を大きくすることで、長くすることができる。一方、横方向の長さ、すなわち幅は、ビーム整形部材７０のギャップ７１を大きくすることで、大きくすることができる。前述したように、ビーム整形された局所加熱光４１ｂの有効ビーム径（形状）は、被接合材の特性に合わせて調整することが好ましい。すなわち、被接合材の特性に合わせてビーム整形部材７０のギャップ７１の大きさと、ビーム整形部材７０上面と接合材１との間隔７５とを調整することが、信頼性の高い気密容器を製造する上で重要である。
【００３１】
（ステップ５）次に、図２（ｇ）から図２（ｋ）に示すように、ステップ１〜４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（ｇ）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（ｈ）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２を枠状に形成する。次に、図２（ｉ）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２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（ｊ）に示すように、ステップ３およびステップ４と同様にして、ビーム整形部材７０によりビーム整形された局所加熱光４１ｂを、枠状の接合材２の各辺に沿って照射する。このようにして、図２（ｋ）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２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２の種類・物性、レーザ光の照射条件等はステップ１〜５と同様とすることが好ましい。
【００３２】
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。
【００３３】
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。複数の局所加熱光を用いる場合は、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】
【００３４】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００３５】
（実施例１）
上記実施形態で説明した製造方法を適用して枠部材とリアプレートとの気密接合を行い、さらに、枠部材とフェースプレートとの気密接合を行って、真空気密容器を製造した。
【００３６】
（工程１）第１のガラス基材として枠部材１４を形成した。具体的にはまず、１．５ｍｍ厚の高歪点ガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を用意し、外形９８０ｍｍ×５８０ｍｍ×１．５ｍｍに切り出した。次に、切削加工により、中央部の９７０ｍｍ×５７０ｍｍ×１．５ｍｍの領域を切り出して、幅５ｍｍ、厚さ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、純水リンス及びＵＶ−オゾン洗浄によって、枠部材１４の表面を脱脂した。
【００３７】
次に、接合材１を準備した。本実施例では、接合材１としてガラスフリットを用いた（接合材２も同様）。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（旭硝子株式会社社製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を用いた。このようなペーストを、スクリーン印刷によって、枠部材１４上に、枠部材１４の周長に沿って幅１ｍｍ、厚さ７μｍで塗布した。次に、それを１２０℃で乾燥し、その後有機物をバーンアウトするため４６０℃で加熱、焼成し、接合材１を形成した（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）。
【００３８】
（工程２）第２のガラス基材として、リアプレート１３を形成した。具体的にはまず、外形１０００ｍｍ×６００ｍｍ×１．８ｍｍのガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を用意し、有機溶媒洗浄、純水リンス及びＵＶ−オゾン洗浄により表面を脱脂した。次に、このようにして得られたガラス基材の中央部の９６０ｍｍ×５５０ｍｍの領域に、表面電子伝導型電子放出素子２７とマトリクス配線２８，２９を形成した。形成した電子放出素子２７は、１９２０×３×１０８０の画素数を個別に駆動可能なように、マトリクス配線２８，２９に接続した。次に、マトリクス配線２８，２９上に、Ｔｉからなる非蒸発ゲッタ材料を、厚さ２μｍでスパッタリングにより成膜し、非蒸発型ゲッタ（図示せず）を形成した。以上のようにして、第２のガラス基材であるリアプレート１３を用意した。なお、真空排気を行うために、リアプレート１３のマトリクス配線２８，２９が形成されていない領域に、ガラス基材を貫通する直径３ｍｍの開口（図示せず）を予め設けた。
【００３９】
次に、接合材１が形成された枠部材１４をリアプレート１３に対してアライメントしながら、接合材１がリアプレート１３の電子放出素子２７を備えた面と接触するように、これらの部材を仮組みした。その後、接合材１への加圧力を均一化するために、補助的に、ガラス基材５２（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を、枠部材１４を覆うように配置した。ガラス基材５２は、リアプレート１３と同じサイズのものを用いた。さらに、加圧力を補助するために、加圧装置（図示せず）によってリアプレート１３と、接合材１と、枠部材１４とを加圧した。このようにして、リアプレート１３と枠部材１４とを接合材１を介して接触させた（図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）。
【００４０】
（工程３）この工程では、工程２で準備した、リアプレート１３と枠部材１４と接合材１とからなる仮組み構造物に、ビーム整形部材７０によってビーム整形された局所加熱光（レーザ光）を照射した（図２（ｅ）参照）。
【００４１】
具体的にはまず、以下のようなビーム整形部材７０を準備した。母材としてはアルミニウムを用い、反射膜７３には銀をコーティングした。また、反射膜７３間のギャップ７１を２ｍｍとし、ビーム整形部材７０の高さ７７および幅７６を、それぞれ５．３ｃｍおよび１１ｃｍとした（図４参照）。そして、図６に示すように、レーザヘッド６１とビーム整形部材７０とをアーム７４で連結し、レーザヘッド６１を、方向Ｄに移動できるように、搬送ガイド６０に取り付けた。このとき、レーザヘッド６１の先端とビーム整形部材７０の上面との間隔を、局所加熱光４１の焦点距離と等しい距離である１３ｃｍとした。
【００４２】
次に、加工用半導体レーザ発信器を１個用意して、レーザヘッド６１にファイバー（図示せず）で連結し、局所加熱光４１をビーム整形部材７０に入射した。このとき、ビーム整形部材７０の上面（局所加熱光の焦点位置）と被接合材である接合材１との間隔７５（図６（ａ）参照）を９．３ｃｍとした。
【００４３】
局所加熱光４１の照射条件は、波長を９８０ｎｍ、レーザパワーを７３０Ｗ、走査方向Ｄへの走査速度を１０００ｍｍ／ｓとした。また、局所加熱光４１の焦点位置における有効ビーム径は０．８ｍｍφであった。なお、本明細書中において、レーザパワーは、レーザヘッドから出射した全光束を積分した強度値として規定し、有効ビーム径は、レーザ光の強度がピーク強度のｅ-2倍以上となる範囲として規定した。
【００４４】
図７は、本工程とは別に、本実施例のビーム整形部材７０の使用の有無による、ビームプロファイルの差異を調べた結果である。図７によれば、本実施例のビーム整形部材７０を使用することにより、レーザ光の強度が所定の強度以上である有効ビーム径が、ビーム整形部材７０を使用しない場合の円形４１ａから楕円形４１ｂに狭められたことが確認された。このようにして、局所加熱光がほぼ線状にビーム整形されたことが確認された。
【００４５】
ビーム整形部材７０によってビーム整形された局所加熱光４１ｂの照射は、図５に示すように、接合材１の全幅が有効ビーム径内に含まれるように、局所加熱光４１ｂを接合材１に合焦させて行った。本実施例では、ビーム整形された局所加熱光４１ｂは、有効ビーム径を楕円形とすると、長軸方向の長さ４２がおよそ２０ｍｍ、短軸方向の長さ４３がおよそ２ｍｍであった（図７参照）。
【００４６】
上記の工程をプレートの４つの周辺部に対して行い、リアプレート１３と枠部材１４との接合を完了した（図２（ｆ）参照）。
【００４７】
（工程４）次に、リアプレート１３と同様に、旭硝子社株式会社製ＰＤ２００をガラス基材として用いて、蛍光膜３４等を具備したフェースプレート１２を作成した（図２（ｇ）参照）。
【００４８】
その後、工程１〜３と同様にして、フェースプレート１２と枠部材１４とをビーム整形された局所加熱光４１ｂを用いて接合し、気密容器を完成させた。本工程では、工程２で用いた補助的なガラス基材５２は用いなかった。レーザ光の照射条件や走査方法は、工程３の条件と同じとした。本工程では、フリットペーストを、工程１〜３のように枠部材１４に形成せずに、フェースプレート１２に形成した。その他は、工程１〜３と同様にして、フェースプレート１２と枠部材１４とを接合した（図２（ｇ）〜図２（ｋ）、および図６（ｂ）参照）。
【００４９】
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を動作させたところ、電子放出性能および画像表示性能が長時間安定して維持され、接合部が、ＦＥＤに適用可能な程度の強度と安定した気密性とを確保していることが確認された。
【００５０】
（実施例２）
本実施例では、工程３において、ビーム整形部材７０を加圧装置（図示せず）に連結し、レーザヘッド６１のみを移動させて、ビーム整形された局所加熱光４１ｂを接合材１に照射した。これ以外は、実施例１と同様にしてＦＥＤ装置を作成した。
【００５１】
完成したＦＥＤを動作させたところ、電子放出性能および画像表示性能が長時間安定して維持され、接合部が、ＦＥＤに適用可能な程度の強度と安定した気密性とを確保していることが確認された。
【符号の説明】
【００５２】
１，２ 接合材
１２ フェースプレート
１３ リアプレート
１４ 枠部材
４１，４１ｂ 局所加熱光
７０ ビーム整形部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密容器の製造方法および製造装置に関し、特に、内部が真空にされ、電子放出素子や蛍光膜を備えた画像表示装置に適用できる気密容器の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対向するガラス基材を気密接合して気密性を有する内部空間を形成する技術が知られている。この技術は、真空断熱容器の製造方法や、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、フラットパネルの気密容器（外囲器）の製造方法に適用されている。これらの気密容器の製造においては、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等を配置した上で、周辺部に接合材を配置して、加熱等によりガラス基材同士を接合する。ガラス基材同士の接合方法としては、ガラス基材を仮組みして得られた組立体を加熱炉によって全体加熱（ベーク）する方法と、組立体の周縁部のみを局所加熱手段によって選択的に加熱する方法と、が提案されている。加熱冷却時間、加熱に要するエネルギーの低減、容器内部の機能デバイスの熱劣化防止といった観点で、局所加熱は全体加熱よりも有利である。
【０００３】
特許文献１には、局所加熱の長所を生かしてレーザ光による気密接合を平面表示装置の製造方法に適用した例が開示されている。平面表示装置を製造するには、接合材（フリット）部分が開口しているマスクを平面表示装置に設置し、レーザ光の照射によってフリットを加熱溶融させ、ガラス基材同士を接合する。マスクを使用している効果によって、平面表示装置の素子部へのレーザ光の照射は防止され、信頼性の高い平面表示装置が提供される。
【０００４】
特許文献２には、フラットパネルディスプレイや電子デバイスの気密封止の方法として、レーザ光による気密封止の例が開示されている。気密封止を行う装置として、複数のレーザ光を並べて線状のレーザ光に集光したり、光学レンズを用いて照射したレーザ光を線状に集光したりすることによって基材同士を接合する。線状のレーザに集光させて基材の封止を行うことで、温度差に起因した残留応力の発生を抑制でき、信頼性の高い気密封止を行える。
【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２０１０／００３５５０３号明細書
【特許文献２】特開２００９−１０４８４１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、素子部を保護し、また接合部の残留応力を低減する為に、局所加熱光を走査方向に対して線状に整形する手法が知られている。しかしながら、局所加熱光の整形手法として光学レンズや複数の局所加熱光を用いる場合、残留応力を低減した信頼性の高い気密封止が可能であるが、装置コストの観点から生産性の確保が難しい場合がある。一方、光学レンズや複数の局所加熱光を不要とするマスクを用いた場合、高い生産性は確保されるが、十分な接合を得るためには局所加熱光のエネルギーが不足し、それに伴ってクラックや剥離等の接合不良を引き起こす可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、上述の問題点を解決し、高い生産性と信頼性を両立した気密容器の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、第１のガラス基材と、該第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が提供される。
【０００９】
本発明の気密容器の製造方法は、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のガラス基材と対向配置する工程と、接合材の枠状に延びる方向に沿って線状に、局所加熱光をビーム整形する工程と、ビーム整形された局所加熱光を、接合材の枠状に延びる方向に沿って移動させながら接合材に照射し、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、局所加熱光をビーム整形する工程は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に、ビーム整形されるべき前記局所加熱光を入射することを含んでいる。
【００１０】
また、本発明によれば、上記に記載の気密容器の製造方法を実施するための気密容器の製造装置が提供される。
【００１１】
本発明の気密容器の製造装置は、局所加熱光を出射する光源装置と、ギャップを挟んで対向配置された一対の反射部材を備えたビーム整形部材と、を有している。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、高い生産性と信頼性を両立した気密容器の製造方法および製造装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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、ガラス基材の断面図である。
【図３】本発明の気密容器の製造装置におけるビーム整形部材を示す斜視図である。
【図４】図３のビーム整形部材の上面図、正面図、および側面図である。
【図５】ビーム整形された局所加熱光の接合材への照射の様子を示す平面図である。
【図６】レーザヘッドとビーム整形部材とガラス基材との関係を示す側面図である。
【図７】実施例における局所加熱光の有効ビーム径を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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７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。
【００１９】
（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１を枠部材１４の上に形成する。接合材１は、粘度が負の温度係数を有し、高温で軟化すればよく、かつフェースプレート１２、リアプレート１３、及び枠部材１４のいずれよりも軟化点が低いことが望ましい。接合材１の例として、ガラスフリット、無機接着剤、有機接着剤が挙げられる。接合材１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。
【００２０】
（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と対向配置する。これによって、枠部材１４（第１のガラス基材）とリアプレート１３（第２のガラス基材）との間に、枠部材１４とリアプレート１３の双方に接触するように、接合材１が配置される。この際、図２（ｄ）に示すように、接合材１とリアプレート１３との接触を確保するために、補助的にガラス基材５２で枠部材１４を覆い、接合材１をリアプレート１３に押しつけることが好ましい。
【００２１】
（ステップ３）次に、図２（ｅ）および図３に示すように、ビーム整形部材７０を用いて、局所加熱光４１をビーム整形する。図４は、本実施形態で用いるビーム整形部材７０の詳細な構成を示している。
【００２２】
ビーム整形部材７０は、図４に示すように、対向配置された一対の反射膜（反射部材）７３を備えており、反射膜７３の間には、ギャップ７１が形成されている。局所加熱光４１は、レーザヘッド６１から放射され、全光束がギャップ７１内に入射されるようになっている。ギャップ７１内に入射した局所加熱光４１は、反射膜７３によって反射を繰り返すことで集光され、図３に示すように、ほぼ線状の有効ビーム径４１ｂにビーム整形されてレーザヘッド６１の側とは反対側から射出される。
【００２３】
反射膜７３は、局所加熱光４１をより反射させる材料であることが好ましい。例えば、局所加熱光４１に近赤外線を用いる場合においては、例えば銀や銅、またはアルミニウムなどが好適に用いられる。このような材料を選択することによって、レーザヘッド６１から放射された局所加熱光４１を、対向配置された反射膜７３のギャップ７１内で、エネルギー強度の減衰を最小限に抑えてビーム整形させることが可能となる。
【００２４】
ギャップ７１内への局所加熱光４１の全光束の入射は、レーザヘッド６１からビーム整形部材の上面までの距離７２を、使用する局所加熱光４１の焦点距離に調整することによって可能となる。このようにすることで、局所加熱光４１のエネルギーのほとんどをギャップ７１内に投入することができる。しかしながら、使用する局所加熱光４１のビーム特性によっては、ビーム整形部材７０の上面において局所加熱光４１が反射、あるいは散乱し、全光束がビーム整形部材に投入されない場合がある。そのため、本実施形態においては、ビーム整形部材７０のギャップ７１の大きさを、局所加熱光４１の焦点位置における有効ビーム径よりも大きくすることが好ましい。そうすることで、ビーム整形部材７０の上面での反射および散乱を低減することができ、局所加熱光４１のエネルギーロスを抑制することが可能になる。
【００２５】
以上述べたように、本実施形態では、レーザヘッド６１から放射された局所加熱光４１を、ビーム整形部材７０のギャップ７１内に入射することで、レーザヘッド６１の側とは反対側から、ビーム整形された局所加熱光４１ｂを取り出すことが可能となる。ビーム整形された局所加熱光４１ｂは、本実施形態のビーム整形部材７０を使用しない（ビーム整形されない）場合の局所加熱光に対して、後述するようにエネルギー密度を向上させることができる。このように、本実施形態では、高価な光学レンズ等を用いることなく局所加熱光をほぼ線状にビーム整形させることができる。また、気密容器を製造する分野だけでなく、その他の接合、溶接の幅広い分野においても、上述のビーム整形された局所加熱光を好適に用いることができる。
【００２６】
（ステップ４）次に、レーザヘッド６１とビーム整形部材７０とを一体的に移動させることによって、ステップ３でビーム整形された局所加熱光４１ｂを接合材１に照射し、対向配置されたリアプレート１３と枠部材１４とを接合する。このとき、ビーム整形部材７０は、ギャップ７１が、接合材１の枠状に延びる部分に対向するように配置され、この配置が維持されるように、接合材１の枠状に延びる方向に沿って移動する。したがって、ビーム整形された局所加熱光４１ｂは、図５に示すように、有効ビーム径の長手方向が、接合材１の枠状に延びる方向とほぼ平行になった状態で、その方向Ｄに沿って移動しながら、接合材１に照射される。
【００２７】
本実施形態では、図６（ａ）に示すように、局所加熱光４１を出射するレーザヘッド（光源装置）６１は、搬送ガイド６０に移動可能に取り付けられ、ビーム整形部材７０とアーム７４で連結されている。これにより、レーザヘッド６１の搬送に伴って、ビーム整形部材７０をレーザヘッド６１と共に搬送させることができる。一方で、ビーム整形部材を、レーザヘッドから分離して、接合材への加圧力を補助するためにガラス基材上に配置される補助加圧装置（図示せず）に取り付けることで、レーザヘッドのみを移動させてもよい。その場合、ビーム整形部材は、局所加熱光が照射される接合材に対して固定された構成となるため、その接合材の長さと同等の長さを有している必要がある。
【００２８】
局所加熱光は、接合領域の近傍を局所的に加熱可能であればよく、光源としては半導体レーザが好適に用いられる。接合材１を局所的に加熱する性能や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ましい。
【００２９】
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（形状）、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。また、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、局所加熱光４１は、パワー１０Ｗ〜１０００Ｗ、波長８０８ｎｍ〜９８０ｎｍ、スポット径０．１ｍｍφ〜６．０ｍｍφ、走査速度５〜２５００ｍｍ／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、接合材の特性に合わせて調整することが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、ビーム整形された局所加熱光４１ｂの有効ビーム径（形状）は、ビーム整形部材７０のギャップ７１の大きさと、ビーム整形部材７０上面と接合材１との間隔７５（図６（ａ）参照）を変化させることによって調整可能である。具体的には、有効ビーム径４１ｂの長手方向の長さは、ビーム整形部材７０上面と接合材１との間隔７５を大きくすることで、長くすることができる。一方、横方向の長さ、すなわち幅は、ビーム整形部材７０のギャップ７１を大きくすることで、大きくすることができる。前述したように、ビーム整形された局所加熱光４１ｂの有効ビーム径（形状）は、被接合材の特性に合わせて調整することが好ましい。すなわち、被接合材の特性に合わせてビーム整形部材７０のギャップ７１の大きさと、ビーム整形部材７０上面と接合材１との間隔７５とを調整することが、信頼性の高い気密容器を製造する上で重要である。
【００３１】
（ステップ５）次に、図２（ｇ）から図２（ｋ）に示すように、ステップ１〜４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（ｇ）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（ｈ）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２を枠状に形成する。次に、図２（ｉ）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２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（ｊ）に示すように、ステップ３およびステップ４と同様にして、ビーム整形部材７０によりビーム整形された局所加熱光４１ｂを、枠状の接合材２の各辺に沿って照射する。このようにして、図２（ｋ）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２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２の種類・物性、レーザ光の照射条件等はステップ１〜５と同様とすることが好ましい。
【００３２】
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。
【００３３】
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。複数の局所加熱光を用いる場合は、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】
【００３４】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００３５】
（実施例１）
上記実施形態で説明した製造方法を適用して枠部材とリアプレートとの気密接合を行い、さらに、枠部材とフェースプレートとの気密接合を行って、真空気密容器を製造した。
【００３６】
（工程１）第１のガラス基材として枠部材１４を形成した。具体的にはまず、１．５ｍｍ厚の高歪点ガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を用意し、外形９８０ｍｍ×５８０ｍｍ×１．５ｍｍに切り出した。次に、切削加工により、中央部の９７０ｍｍ×５７０ｍｍ×１．５ｍｍの領域を切り出して、幅５ｍｍ、厚さ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、純水リンス及びＵＶ−オゾン洗浄によって、枠部材１４の表面を脱脂した。
【００３７】
次に、接合材１を準備した。本実施例では、接合材１としてガラスフリットを用いた（接合材２も同様）。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（旭硝子株式会社社製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を用いた。このようなペーストを、スクリーン印刷によって、枠部材１４上に、枠部材１４の周長に沿って幅１ｍｍ、厚さ７μｍで塗布した。次に、それを１２０℃で乾燥し、その後有機物をバーンアウトするため４６０℃で加熱、焼成し、接合材１を形成した（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）。
【００３８】
（工程２）第２のガラス基材として、リアプレート１３を形成した。具体的にはまず、外形１０００ｍｍ×６００ｍｍ×１．８ｍｍのガラス基材（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を用意し、有機溶媒洗浄、純水リンス及びＵＶ−オゾン洗浄により表面を脱脂した。次に、このようにして得られたガラス基材の中央部の９６０ｍｍ×５５０ｍｍの領域に、表面電子伝導型電子放出素子２７とマトリクス配線２８，２９を形成した。形成した電子放出素子２７は、１９２０×３×１０８０の画素数を個別に駆動可能なように、マトリクス配線２８，２９に接続した。次に、マトリクス配線２８，２９上に、Ｔｉからなる非蒸発ゲッタ材料を、厚さ２μｍでスパッタリングにより成膜し、非蒸発型ゲッタ（図示せず）を形成した。以上のようにして、第２のガラス基材であるリアプレート１３を用意した。なお、真空排気を行うために、リアプレート１３のマトリクス配線２８，２９が形成されていない領域に、ガラス基材を貫通する直径３ｍｍの開口（図示せず）を予め設けた。
【００３９】
次に、接合材１が形成された枠部材１４をリアプレート１３に対してアライメントしながら、接合材１がリアプレート１３の電子放出素子２７を備えた面と接触するように、これらの部材を仮組みした。その後、接合材１への加圧力を均一化するために、補助的に、ガラス基材５２（旭硝子株式会社製ＰＤ２００）を、枠部材１４を覆うように配置した。ガラス基材５２は、リアプレート１３と同じサイズのものを用いた。さらに、加圧力を補助するために、加圧装置（図示せず）によってリアプレート１３と、接合材１と、枠部材１４とを加圧した。このようにして、リアプレート１３と枠部材１４とを接合材１を介して接触させた（図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）。
【００４０】
（工程３）この工程では、工程２で準備した、リアプレート１３と枠部材１４と接合材１とからなる仮組み構造物に、ビーム整形部材７０によってビーム整形された局所加熱光（レーザ光）を照射した（図２（ｅ）参照）。
【００４１】
具体的にはまず、以下のようなビーム整形部材７０を準備した。母材としてはアルミニウムを用い、反射膜７３には銀をコーティングした。また、反射膜７３間のギャップ７１を２ｍｍとし、ビーム整形部材７０の高さ７７および幅７６を、それぞれ５．３ｃｍおよび１１ｃｍとした（図４参照）。そして、図６に示すように、レーザヘッド６１とビーム整形部材７０とをアーム７４で連結し、レーザヘッド６１を、方向Ｄに移動できるように、搬送ガイド６０に取り付けた。このとき、レーザヘッド６１の先端とビーム整形部材７０の上面との間隔を、局所加熱光４１の焦点距離と等しい距離である１３ｃｍとした。
【００４２】
次に、加工用半導体レーザ発信器を１個用意して、レーザヘッド６１にファイバー（図示せず）で連結し、局所加熱光４１をビーム整形部材７０に入射した。このとき、ビーム整形部材７０の上面（局所加熱光の焦点位置）と被接合材である接合材１との間隔７５（図６（ａ）参照）を９．３ｃｍとした。
【００４３】
局所加熱光４１の照射条件は、波長を９８０ｎｍ、レーザパワーを７３０Ｗ、走査方向Ｄへの走査速度を１０００ｍｍ／ｓとした。また、局所加熱光４１の焦点位置における有効ビーム径は０．８ｍｍφであった。なお、本明細書中において、レーザパワーは、レーザヘッドから出射した全光束を積分した強度値として規定し、有効ビーム径は、レーザ光の強度がピーク強度のｅ-2倍以上となる範囲として規定した。
【００４４】
図７は、本工程とは別に、本実施例のビーム整形部材７０の使用の有無による、ビームプロファイルの差異を調べた結果である。図７によれば、本実施例のビーム整形部材７０を使用することにより、レーザ光の強度が所定の強度以上である有効ビーム径が、ビーム整形部材７０を使用しない場合の円形４１ａから楕円形４１ｂに狭められたことが確認された。このようにして、局所加熱光がほぼ線状にビーム整形されたことが確認された。
【００４５】
ビーム整形部材７０によってビーム整形された局所加熱光４１ｂの照射は、図５に示すように、接合材１の全幅が有効ビーム径内に含まれるように、局所加熱光４１ｂを接合材１に合焦させて行った。本実施例では、ビーム整形された局所加熱光４１ｂは、有効ビーム径を楕円形とすると、長軸方向の長さ４２がおよそ２０ｍｍ、短軸方向の長さ４３がおよそ２ｍｍであった（図７参照）。
【００４６】
上記の工程をプレートの４つの周辺部に対して行い、リアプレート１３と枠部材１４との接合を完了した（図２（ｆ）参照）。
【００４７】
（工程４）次に、リアプレート１３と同様に、旭硝子社株式会社製ＰＤ２００をガラス基材として用いて、蛍光膜３４等を具備したフェースプレート１２を作成した（図２（ｇ）参照）。
【００４８】
その後、工程１〜３と同様にして、フェースプレート１２と枠部材１４とをビーム整形された局所加熱光４１ｂを用いて接合し、気密容器を完成させた。本工程では、工程２で用いた補助的なガラス基材５２は用いなかった。レーザ光の照射条件や走査方法は、工程３の条件と同じとした。本工程では、フリットペーストを、工程１〜３のように枠部材１４に形成せずに、フェースプレート１２に形成した。その他は、工程１〜３と同様にして、フェースプレート１２と枠部材１４とを接合した（図２（ｇ）〜図２（ｋ）、および図６（ｂ）参照）。
【００４９】
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を動作させたところ、電子放出性能および画像表示性能が長時間安定して維持され、接合部が、ＦＥＤに適用可能な程度の強度と安定した気密性とを確保していることが確認された。
【００５０】
（実施例２）
本実施例では、工程３において、ビーム整形部材７０を加圧装置（図示せず）に連結し、レーザヘッド６１のみを移動させて、ビーム整形された局所加熱光４１ｂを接合材１に照射した。これ以外は、実施例１と同様にしてＦＥＤ装置を作成した。
【００５１】
完成したＦＥＤを動作させたところ、電子放出性能および画像表示性能が長時間安定して維持され、接合部が、ＦＥＤに適用可能な程度の強度と安定した気密性とを確保していることが確認された。
【符号の説明】
【００５２】
１，２ 接合材
１２ フェースプレート
１３ リアプレート
１４ 枠部材
４１，４１ｂ 局所加熱光
７０ ビーム整形部材
【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のガラス基材と対向配置する工程と、
前記接合材の枠状に延びる方向に沿って線状に、局所加熱光をビーム整形する工程と、
前記ビーム整形された局所加熱光を、前記接合材の枠状に延びる方向に沿って移動させながら該接合材に照射し、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、
前記局所加熱光をビーム整形する工程は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に、ビーム整形されるべき前記局所加熱光を入射することを含む、気密容器の製造方法。
【請求項２】
前記局所加熱光をビーム整形する工程は、前記接合材の枠状に延びた部分に対向するように配置した前記ギャップ内に、前記局所加熱光の光源からの全光束を入射することを含む、請求項１に記載の気密容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気密容器の製造方法を実施するための気密容器の製造装置であって、
前記局所加熱光を出射する光源装置と、
前記ギャップを挟んで対向配置された前記一対の反射部材を備えたビーム整形部材と、
を有する、気密容器の製造装置。
【請求項４】
前記反射部材が銀を含む、請求項３に記載の気密容器の製造装置。
【請求項５】
前記反射部材が銅を含む、請求項３に記載の気密容器の製造装置。
【請求項６】
前記反射部材がアルミニウムを含む、請求項３に記載の気密容器の製造装置。
【請求項７】
前記光源装置が、前記局所加熱光が照射される前記接合材に対して移動可能に構成され、前記ビーム整形部材が、前記光源装置と一体的に移動するように該光源装置に連結されている、請求項３から６のいずれか１項に記載の気密容器の製造装置。
【請求項８】
前記光源装置が、前記局所加熱光が照射される前記接合材に対して移動可能に構成され、前記ビーム整形部材が、前記局所加熱光が照射される前記接合材に対して固定されている、請求項３から６のいずれか１項に記載の気密容器の製造装置。
【請求項１】
第１のガラス基材と、該第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のガラス基材と対向配置する工程と、
前記接合材の枠状に延びる方向に沿って線状に、局所加熱光をビーム整形する工程と、
前記ビーム整形された局所加熱光を、前記接合材の枠状に延びる方向に沿って移動させながら該接合材に照射し、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、
前記局所加熱光をビーム整形する工程は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に、ビーム整形されるべき前記局所加熱光を入射することを含む、気密容器の製造方法。
【請求項２】
前記局所加熱光をビーム整形する工程は、前記接合材の枠状に延びた部分に対向するように配置した前記ギャップ内に、前記局所加熱光の光源からの全光束を入射することを含む、請求項１に記載の気密容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気密容器の製造方法を実施するための気密容器の製造装置であって、
前記局所加熱光を出射する光源装置と、
前記ギャップを挟んで対向配置された前記一対の反射部材を備えたビーム整形部材と、
を有する、気密容器の製造装置。
【請求項４】
前記反射部材が銀を含む、請求項３に記載の気密容器の製造装置。
【請求項５】
前記反射部材が銅を含む、請求項３に記載の気密容器の製造装置。
【請求項６】
前記反射部材がアルミニウムを含む、請求項３に記載の気密容器の製造装置。
【請求項７】
前記光源装置が、前記局所加熱光が照射される前記接合材に対して移動可能に構成され、前記ビーム整形部材が、前記光源装置と一体的に移動するように該光源装置に連結されている、請求項３から６のいずれか１項に記載の気密容器の製造装置。
【請求項８】
前記光源装置が、前記局所加熱光が照射される前記接合材に対して移動可能に構成され、前記ビーム整形部材が、前記局所加熱光が照射される前記接合材に対して固定されている、請求項３から６のいずれか１項に記載の気密容器の製造装置。
【図３】
【図４】
【図７】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図４】
【図７】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３８４１２（Ｐ２０１２−２３８４１２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５０７６（Ｐ２０１１−１０５０７６）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【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６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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