JP2009070687A - 気密容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気密性を向上した気密容器の製造方法を提供する。
【解決手段】不図示の形状測定器により、接合部材４の場所毎の高さを接合部材４の延在方向全部にわたって測定する。測定した接合部材４の高さ情報は制御コンピュータ７に伝送される。制御コンピュータ７は、加熱装置６により加熱される位置の接合部材４の高さに基づいて基板１と接合部材４の間に一定の圧力がかかるように、基板1を加圧変形する加圧シリンダ１０の加圧力を決定する。次に、一体に固定された回転体５と加熱装置６と加圧シリンダ１０を接合部材４に沿って走査する。そして、制御コンピュータ７により計算された加圧力で加圧シリンダ１０を駆動して回転体５を基板１側へ加圧しつつ回転移動させ、レーザ装置などの加熱装置６による光線を照射する。これにより、光線が基板１を透過し、接合部材４を溶融させ、基板１と枠部材３が、場所ごとにむらの無い均一な溶融状態の接合部材４で接合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型表示装置や平面型照明装置などに用いられる気密容器の製造方法に関する。

内部空間を気密に維持することが必要な気密容器の製造方法としては、これまで様々な方法が特許文献１，２，３などにより提案されている。

特許文献1には、可動定盤部に加圧手段を備えるとともに、加圧箇所におけるガラス基板間のギャップを検出する検出手段を備え、その検出値によって加圧手段を制御するガラス基板の張り合わせ装置が記載されている。また、特許文献２には、複層ガラス材料の厚みを検出すると共に、この検出厚みとプレス装置の対向間隔が同等になるように進退駆動装置を作用させる複層ガラスの製造装置が記載されている。また、特許文献３には、磁石による加圧手段を備えた基板の接合方法が記載されている。
特開平０６−１８８２９号公報（請求項１、図１参照） 特開平１０−２３６８５２号公報（請求項２、段落[００４５]、図１０参照） 米国特許２００６／００８２２９８号公報（段落［００５１］、図１１）

特許文献１，２，３に記載の構成では、いずれも基板と接合部材の隙間を連続的に密着させることが困難で気密性を確保できない場合があり、より安定的に容器の気密性を確保できる製造方法が望まれていた。

より詳述すると、一対の基板間に枠部材を配置し、枠部材と基板の間を接合部材で接合して気密容器を製造する方法では、接合部材に厚みむらが生じていると、接合部材と基板の間に隙間（接触むら）が出来る。この隙間は、基板を通して接合部材を加熱溶融させて基板と枠部材を接合するときに接合部材へ熱を伝わりにくくする。その結果、接合部材の溶融状態が場所ごとに異なり、基板と接合部材とを接合部材に沿って均一に密着できなくなる。その故、接合部材の加熱溶融工程において基板と接合部材の間を連続的に密着させられることが容器の気密性向上の観点から望まれる。

以上の背景技術の課題に鑑み、本発明は、基板と接合部材の気密性を向上した気密容器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された枠部材と、前記基板と前記枠部材とを接合する接合部材と、で構成される気密容器を製造する方法であって、接合部材を加熱して枠部材と基板とを接合する工程を有する気密容器の製造方法を提供する。上記目的を達成するため、上記の工程は、基板に直交する方向における接合部材の高さを測定する測定段階と、接合部材の延在方向に沿って接合部材を部分的に加熱および加圧する加熱加圧段階とを有する。この加熱加圧段階において、加熱位置における前記接合部材の高さに基づいて、接合部材への加圧力を変えることにより、上記目的が達成される。

本発明によれば、基板と接合部材の気密性を向上した気密容器が得られる。

以下に説明する気密容器の製造方法は、有機ＬＥＤディスプレイ、プラズマ表示装置、または、電子線表示装置の製造方法に適用可能である。特に、有機ＬＥＤディスプレイや電子線表示装置は高い気密性が必要という点からこれらを構成するための気密容器の製造方法に好適である。

よって、以下では電子線表示装置の製造方法を例に挙げ、図１及び図２に基づいて本発明の第１の実施形態を具体的に説明する。尚、図１は本発明の第１の実施形態に係る気密容器の製造方法を示す斜視図で、接合を行う気密容器の一部分を図示している。図２は図１の枠部材に沿って切断した縦断面図である。

図１及び図２において、製造する気密容器は、対向する一対の基板１，２と、一対の基板１，２の間に配置された枠部材３と、一方の基板１と枠部材３とを接合する接合部材４と、で構成される。枠部材３は一対の基板１，２間の間隔を維持するとともに、一対の基板１，２とで内側に空間部を形成する。この気密容器の基板２は支持台９の上面に支持されている。

さらに、基板１の上には、接合部材４に沿って基板１上面を回転移動可能である回転体５が配置されている。回転体５は加熱装置６の下部に固定され、さらに基板２を介して部分的に接合部材４を加圧力Ｗで加圧し得るよう加圧シリンダ１０に固定されている。また、加熱装置６および加圧シリンダ１０は制御コンピュータ７に接続され制御される。

回転体５には、図１及び図２のようなディスク状回転体の他に、球状回転体などの、枠部材３上に延在する接合部材４に対し無限軌道の連続的な押圧点が確保できるものが選択される。

加熱装置６は、接合材料４を加熱するための光線を発生できるレーザ装置やランプ加熱装置などの加熱装置から選択され得る。このため、回転体５は加熱装置６の基板１側への光線を妨げない配置および形状をとっている。

また本実施形態では、電子線表示装置を製造するため、基板１は蛍光体が配置された蛍光体基板で、基板２は電子源が配置された電子源基板である。蛍光体基板は表示面側となるため光透過材料から構成されるので、接合部材４と接する側の基板が蛍光体基板であることは光線の透過率が高い点で好ましい。

また、枠部材３の材料としてはガラス、セラミックス、金属などから選択され得る。接合部材４の材料としては、金、銀、アルミニウム、インジウムなどの金属や、ガラス、ガラスフリットなどから選択され得る。

次に、本実施形態の気密容器の製法を説明する。

まず基板２の上に枠部材３を予め接合する。接合方法としては、ガラスフリットを塗布したのち焼成する方法や、金属を配置し炉内で溶融する方法などが選択され得る。

そして、枠部材３の上に接合部材４を形成し、その上に基板1を設置し、この組立体を支持台９に設置する。

その後、不図示の形状測定器により、接合部材４の場所毎の高さを接合部材４の延在方向全部にわたって測定する。

測定した接合部材４の高さ情報は制御コンピュータ７に伝送される。ここで、接合部材４の高さとは、基板２から接合部材４までを重ね合せた、基板１と直交する方向における高さを指す。

制御コンピュータ７は、加熱装置６により加熱される位置の接合部材４の高さに基づいて基板１と接合部材４の間に一定の圧力がかかるように、基板1を加圧変形する加圧シリンダ１０の加圧力を算出する。

制御コンピュータ７による加圧力の計算は、加熱装置６による加熱位置とその前後の３点の接合部材４の高さ情報と、前記３点の距離と、基板１の厚さと弾性率を用いて算出する。

ここで、回転体５の配置箇所によっては、加圧部位の前後や左右の接合部材4の高さ情報を使用して加圧シリンダ１０の加圧力を決定しても良い。

次に、一体に固定された回転体５と加熱装置６と加圧シリンダ１０を不図示のＸＹ駆動装置にて接合部材４に沿って走査させる。これと同時に、制御コンピュータ７により計算された加圧力で加圧シリンダ１０を駆動して回転体５を基板１側へ加圧しつつ回転移動させることで、基板１と接合部材４を隙間無く連続的に密着させながら、レーザ装置などの加熱装置６による光線を照射する。

これにより、光線が基板１を透過し、接合部材４を加熱、溶融させ、基板１と枠部材３が、場所ごとにむらの無い均一な溶融状態の接合部材４で接合される。このとき、回転体５の高さ情報も加圧シリンダ１０により検知し、接合部材４が溶融して加圧し過ぎないように接合部材４の厚み（高さ）を一定量以上に保つように加圧シリンダ１０の加圧力を制御する。勿論、このとき基板１と接合部材４の間に隙間の無い密着状態を維持する。以上の結果、従来製法に比べ、基板と接合部材の気密性が向上する。また本実施形態によれば、接合部材の高さ情報を予め測定したことで、接合部材の高さ情報を測定する測定段階と接合部材を加熱し加圧する加熱加圧段階とを別工程にすることができるため、気密容器製造装置を簡略化できる。また、回転体５を加圧手段として用いているため、接合部材４に対し無限軌道の連続的な押圧点を確保できるとともに、基板１に傷をつけずに加圧できる。

次に、図３に基づいて本発明の第２の実施形態を具体的に説明する。図３は本発明の第２の実施形態に係る気密容器の製造方法を示す斜視図で、枠部材に沿って切断した縦断面図である。

図３に示される本実施形態は、上記第１の実施形態の気密容器製造装置の構成に、形状測定器８をさらに追加したものである。形状測定器８は、回転体５の回転移動方向に先だって、接合部材４の場所による高さの違いを測定するものである。

さらに、第２の実施形態の気密容器の製法を説明する。

まず基板２の上に枠部材３を予め接合する。接合方法としては、ガラスフリットを塗布したのち焼成する方法や、金属を配置し炉内で溶融する方法などが選択され得る。

そして、枠部材３の上に接合部材４を形成し、その上に基板1を設置し、この組立体を支持台９に設置する。基板１、基板２、枠部材３および接合部材４の材料は第１の実施形態と同様にものが選択され得る。

次に、一体に固定された回転体５と加熱装置６と加圧シリンダ１０と形状測定器８を不図示のＸＹ駆動装置にて接合部材４に沿って走査させるとともに、形状測定器8で接合部材４の場所による高さの違いを測定する。このとき、加熱装置６により加熱される位置の接合部材４の高さに基づいて基板１と接合部材４の間に一定の圧力がかかるように基板1を加圧変形できる加圧シリンダ１０の加圧力を制御コンピュータ７が計算し、加圧シリンダ１０の加圧力を場所毎に制御する。

ここで、回転体５の配置箇所によっては、回転体５による加圧部位だけでなく、加圧部位の前後や左右の接合部材4の高さ情報を使用して加圧シリンダ１０の加圧力を決定しても良い。また、接合部材４の高さとは、基板２から接合部材４までを重ね合せた、基板１と直交する方向における高さを指す。

そして、制御コンピュータ７により計算された加圧力で加圧シリンダ１０を駆動して回転体５を基板１側へ加圧しつつ回転移動させることで、基板１と接合部材４を隙間無く連続的に密着させながら、レーザ装置などの加熱装置６による光線を照射する。

これにより、光線が基板１を透過し、接合部材４を加熱、溶融させ、基板１と枠部材３が、場所ごとにむらの無い均一な溶融状態の接合部材４で接合される。このとき、回転体５の高さ情報も加圧シリンダ１０により検知し、接合部材４が溶融して加圧し過ぎないように接合部材４の厚み（高さ）を一定量以上に保つように加圧シリンダ１０の加圧力を制御する。勿論、このとき基板１と接合部材４の間に隙間の無い密着状態を維持する。以上の結果、従来製法に比べ、基板と接合部材の気密性が向上する。また本実施形態によれば、接合部材を加熱および加圧する加熱加圧段階において接合部材の高さ情報を測定するので、気密容器製造工程の総時間を短縮できる。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。

「実施例１」
本実施例は、図１及び図２に示される電子線表示装置の製造方法の例である。

まず、基板２としてガラス基板の表面に電子源が形成された電子源基板を用意し、電子源基板にガラスフリットを塗布し、その上に枠部材３として、上面視「ロ」の字型のガラスを設置して焼成により接合する。このような電子源基板としての基板２を支持台９に設置して不図示の位置決め機構により所定の位置に位置決めしたのち、バキュームチャックで支持台９に固定する。

さらに、上面視「ロ」の字型のガラスからなる枠部材３の上に、接合部材４としてアルミニウムを設置する。

次に、接合部材４であるアルミニウムの場所毎による高さの違いを不図示のレーザ変位計により枠部材３全周にわたって測定し、電子源基板のＸＹ座標に対する図中Ｚ方向の値（アルミニウムの高さ）を得る。ここで、アルミニウムの高さとは、電子源基板からアルミニウムまでを重ね合せた、電子源基板と直交するＺ方向における高さを指す。

そして、この値を制御コンピュータ７に伝送する。制御コンピュータ７は、後述の基板１とアルミニウムの間に所望の圧力がかかるように基板１を加圧できる加圧シリンダ１０の加圧力をアルミニウムの加熱部位の高さとその前後の高さに基づいて計算し、ＸＹ座標に対する加圧力を決定する。

ここで、加圧力の計算は、前述の第１の実施形態の方法に基づいて決定する。

次に、基板１としてガラス基板の表面に蛍光体が形成された蛍光体基板を用意する。そして、不図示のアライメント装置により蛍光体基板と電子源基板を所定の精度で位置決めし、アルミニウムの上に、基板１である蛍光体基板を設置する。

次に、回転体５としての２つローラを、蛍光体基板の接合部位の両側に設置する。ここで、このローラ上には、加熱装置６としての半導体レーザが設置固定され、更に加圧シリンダ１０が固定されている。

次に、一体に固定されたローラと半導体レーザと加圧シリンダ１０を不図示のＸＹ駆動装置にて蛍光体基板の接合部位に沿って走査させる。これと同時に、制御コンピュータ７により計算された加圧力で加圧シリンダ１０を駆動してローラを蛍光体基板側へ加圧しつつ回転移動させながら、半導体レーザのレーザ光を照射する。

これにより、蛍光体基板とアルミニウムが隙間無く連続的に密着しながら、光線が蛍光体基板を透過し、アルミニウムを加熱、溶融させ、蛍光体基板と枠部材３のガラスとが、場所ごとにむらの無い均一な溶融状態のアルミニウムで接合される。以上の結果、図１に一部を示したような気密容器からなる電子線表示装置が製造される。この気密容器の場合、上記のように接合部材としてのアルミニウムが場所ごとにむらの無い均一な溶融状態であったため、従来製法より容器の気密性が向上する。

尚、上記製造工程において、ローラの高さ情報も加圧シリンダ１０にて検知し、アルミニウムが溶融して加圧し過ぎないようにアルミニウムの厚み（高さ）を一定量以上に保つように加圧シリンダ１０の加圧力を制御するとよい。勿論、このとき蛍光体基板とアルミニウムの間に隙間の無い密着状態を維持する。

「実施例２」
本実施例は、図３に示される電子線表示装置の製造方法の例である。

本実施例では、形状測定器３を備えている以外は、実施例1と同様の構成である。一体に固定されたローラと半導体レーザと加圧シリンダ１０と形状測定器８としてのレーザ変位計とを不図示のＸＹ駆動装置にて蛍光体基板の接合部位に沿って走査させる。これと同時に、レーザ変位計でアルミニウムの高さ形状を測定するとともに、その測定値に基づき制御コンピュータ７で計算された加圧力で加圧シリンダ１０を駆動してローラを加圧しながら、半導体レーザのレーザ光を照射する。

ここで、加圧力の計算は、第１の実施形態の方法に基づいて決定する。

以上により、蛍光体基板とアルミニウムが隙間無く連続的に密着しながら、レーザ光が蛍光体基板を透過し、アルミニウムを加熱、溶融させ、蛍光体基板と枠部材３のガラスとが、場所ごとにむらの無い均一な溶融状態のアルミニウムで接合される。

尚、本製法においても、ローラの高さ情報を加圧シリンダ１０にて検知し、アルミニウムが溶融して加圧し過ぎないようにアルミニウムの厚みを一定量以上に保つように加圧シリンダ１０の加圧力を制御することが好ましい。

本実施例の電子線表示装置の製造方法は、実施例1と同様、アルミニウムの場所による高さの違いがあっても蛍光体基板とアルミニウムの間を隙間無く連続的に密着させることができる。その結果、アルミニウムの溶融状態が場所ごとにむらの無い均一な状態になるので、蛍光体基板とアルミニウムの気密性を向上させることができる。更に、アルミニウムの高さ情報を測定する段階をアルミニウムを加熱及び加圧する段階において実施できるので、気密容器製造工程の総時間を短縮させることができる。

「実施例３」
本実施例は、図４に示される電子線表示装置の製造方法の例である。図４は本発明の実施例３に係る気密容器として電子線表示装置の製造方法を示す斜視図で、接合を行う気密容器の一部分を図示している。

本実施例では回転体５が透明なガラスで構成されたローラであり、半導体レーザによるレーザ光がローラを透過して接合部材４のアルミニウムを溶融する以外は、実施例２と同様の電子線表示装置の製造方法である。

ここで前記ローラが透明体であることはローラが加熱部位を避ける必要がなく、実施例1の如く加熱部位の両側にあるローラの中間に発生する引っ張り応力が加圧力の上限を制限することを緩和する効果が期待できる。

本実施例の電子線表示装置の製造方法は、実施例２と同様、アルミニウムの場所による高さの違いがあっても蛍光体基板とアルミニウムの間を隙間無く連続的に密着させることができる。その結果、アルミニウムの溶融状態が場所ごとにむらの無い均一な状態になるので、蛍光体基板とアルミニウムの気密性を向上させることができる。更に、レーザ光がローラを透過して接合部材４を溶融することで、加圧部位を直接加熱することができ、充分な加圧力を得ることができるために、蛍光体基板とアルミニウムの密着性及び気密性を実施例２より一層向上させることができる。

本発明の第１の実施形態および実施例１に係る気密容器の製造方法を表す斜視図である。 本発明の第１の実施形態および実施例１に係る気密容器の製造方法の工程を表す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態および実施例２に係る気密容器の製造方法の工程を表す縦断面図である。 本発明の実施例に係る気密容器としての電子線表示装置の製造方法を表す斜視図である。

符号の説明

１ 基板
２ 基板
３ 枠部材
４ 接合部材

Claims (5)

1. 互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された枠部材と、前記基板と前記枠部材とを接合する接合部材とを有する気密容器を製造する方法であって、前記接合部材を加熱して前記枠部材と前記基板とを接合する工程を有し、
   前記工程は、前記基板に直交する方向における前記接合部材の高さを測定する測定段階と、前記接合部材の延在方向に沿って前記接合部材を部分的に加熱および加圧する加熱加圧段階とを有し、該加熱加圧段階では、加熱位置における前記接合部材の高さに基づいて、前記接合部材への加圧力を変えることを特徴とする気密容器の製造方法。
2. 前記加熱加圧段階より前もって、前記接合部材の高さ測定を実施することを特徴とする請求項１に記載の気密容器の製造方法。
3. 前記加熱加圧段階にて前記接合部材の高さ測定を実施することを特徴とする請求項１に記載の気密容器の製造方法。
4. 前記加熱加圧段階では、前記基板を加圧し且つ前記基板の上で回転する回転体と、前記基板を介して前記接合部材を加熱する加熱装置と、を用い、前記回転体および前記加熱装置を前記接合部材に沿って走査させながら前記接合部材を部分的に加熱および加圧することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の気密容器の製造方法。
5. 前記回転体が、透明体であるを特徴とする請求項４に記載の気密容器の製造方法。

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