JP3984946B2 - 画像表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、気密容器を用いた画像表示装置の製造方法に関する。

平面型画像形成装置に用いられる気密容器に関連する先行技術としては、特開２００１−２１０２５８号公報（特許文献１）や特開２０００−２５１６５４号公報（特許文献２）や特開２００１−２２９８２８号公報（特許文献３）等が挙げられる。

特許文献１は、真空外囲器を有する画像表示装置を開示している。特に、真空槽内で、基板と側壁とを低融点金属材料により封着する技術を開示している。

特許文献２には、気密容器に係る発明として、「互いに対向する一対のパネルと、該パネル間の間隔を支持する支持部材と、前記パネル間を気密に保つための気密封着部と、を有する気密容器において、前記気密封着部を低融点金属によって封着する。」ことが開示されており、特に気密封着部を金属部材とし、金属部材をそれぞれ設けた背面板と前面板とを位置合わせしながら重ね合わせた後、３軸のハンダ付けロボットを用いて金属部材の貼り合わせ部を順次低融点金属にて接合し容器の封着を行う構成を開示している。

また、特許文献３には、画像表示装置の製造法に係る発明として、「第１基板と第２基板とを真空雰囲気の封着処理室に真空雰囲気下で搬入して対向状態で加熱封着する工程を有しており、この封着工程で用いる封着材が低融点物質である。」ことが開示されており、画像表示装置の製造工程時間を大幅に短縮している。

特開２００１−２１０２５８号公報 特開２０００−２５１６５４号公報 特開２００１−２２９８２８号公報

気密容器の製造に際して、封着可能な温度まで全体を加熱する構成を採用すると、冷却にかかる時間が長くなってしまう。局部加熱を利用することにより加熱及び冷却にかかる時間を短縮することができるが、特に本発明は、局部加熱を利用して、容易に、また歩留まりよく気密容器を製造できる新規な技術を実現することを課題とする。

第１の発明は、表示素子と、該表示素子を内包する気密容器と、を有する画像表示装置の製造方法であって、
基板と、該基板とともに前記気密容器を形成するための枠と、を低融点金属を含む封着材で接合するステップを有しており、
前記ステップは、前記枠と前記基板を突き当てることによって形成される該枠と該基板との隅部に沿って前記封着材を設け、前記隅部に沿った小領域毎に、前記封着材の前記枠と前記基板とに接合が可能な温度以上での加熱と固化とを順次行い、前記枠と前記基板との対向面間に前記封着材を浸入させて前記基板と前記枠とを接合するステップである
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法である。

局部加熱の場合、加熱を停止したり、加熱位置を変更するなどによってそれまで加熱していた位置の温度を速やかに低下させることができる。温度の速やかな低下を実現するためには、接合可能な温度以上の温度に局部加熱されている位置の近傍は接合可能な温度より低い温度になる条件で局部加熱することが望ましい。

なお、接合可能な温度とは接合するステップを行う環境においてその温度では少なくとも接合が可能となる温度のことを言う。例えば封着材として金属を用いる場合は、該金属が溶融していれば接合可能な状態となるので、該金属の溶融温度以上であれば、封着可能な温度以上の温度に加熱されている状態に該当する。

封着材を接合可能な温度以上の温度に局部加熱する構成としては、局部を加熱する所定の加熱手段と、例えば該所定の加熱手段による昇温に比べてより広い範囲をより均等に昇温可能な他の加熱手段を組み合わせて用いる構成とし、前記所定の加熱手段による加熱と前記他の加熱手段による加熱を組み合わせて封着材を封着可能な温度以上に加熱する構成も採用できる。所定の加熱手段による昇温量が前記接合材よりも低い位置においては、前記封着材が接合可能である温度よりも低い温度であることによって速やかな冷却を実現することができる。

上記基板と上記部材によって構成された隅部もしくは上記突き当てるステップによって隅部となるべき部分に封着材を供給するステップは、上記基板と上記部材によって構成された隅部に封着材を供給するステップであれば、上記突き当てるステップの後に行うことになり、上記突き当てるステップによって隅部となるべき部分に封着材を供給するステップであれば突き当てるステップの前に行うことになる。ただし隅部を形成してから封着材を供給することで、封着材の供給の際に供給位置決めが容易になるので、隅部を形成してから封着材を供給する構成が特に望ましい。

ここでいう基板としては種々の構成のものを用いることができる。好適にはガラス板を用いることができる。また基体上に絶縁膜等の所定の膜が被覆されている板を用いることもできる。また基体上に配線などの所定の部材が形成されている板を用いることもできる。基体上に所定の膜もしくは所定の部材が形成されてなる基板を用いる場合は、基板上に前記気密空間を区画する部材を突き当てるステップでは、該所定の膜もしくは所定の部材に前記気密空間を区画する部材を突き当てるようにしても良い。

なお、封着材を供給するステップの後、接合可能な温度以上の温度に局部加熱するステップを行うことで、封着材の供給形態の自由度を増大することができる。特に、固体状態の成型された封着材を用いることができるため好適である。ただし本願は以下のように、接合可能な温度以上の温度に加熱した封着材を供給することで接合を行う発明を含んでいる。

すなわち、第２の発明は、表示素子と、該表示素子を内包する気密容器と、を有する画像表示装置の製造方法であって、
基板と、該基板とともに前記気密容器を形成するための枠と、を低融点金属を含む封着材で接合するステップを有しており、
前記ステップは、前記枠と前記基板を突き当てることによって形成される、該枠と該基板との隅部に沿った小領域毎に、前記枠と前記基板とに接合が可能な温度以上の温度に加熱した封着材の供給と固化とを順次行い、前記枠と前記基板との対向面間に前記封着材を浸入させて前記基板と前記枠とを接合するステップである
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法である。

特に以上の各発明において、上記接合を小領域毎に行うことで、閉じた接合線を形成する構成を好適に採用できる。接合を小領域毎に行うことで閉じた接合線を形成する、とは閉じた接合線を、その一部ごとに形成していくことを言う。小領域毎に行うとは、接合する箇所を連続的に変化させながら行う場合を含む。また接合対象となる小領域は接合線形成予定位置に沿って順次に変更していく構成を好適に採用できるが、これに限るものではない。

なお、以上の各発明において、前記接合するステップを真空雰囲気下で行うと好適である。また突き当てるステップも真空雰囲気下で行うことが望ましい。真空雰囲気とは周囲の雰囲気よりも減圧された雰囲気を意味するが、電子放出素子を内部に有する気密容器を製造する場合には、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力雰囲気であることが望ましい。また所望のガスが封入された気密容器を製造する場合にはそのガスを含む雰囲気中で前記接合するステップもしくは突き当てるステップを行うことが望ましい。

以上の各発明において、前記封着材を封着材供給手段から繰り出しながら、局部加熱手段により溶融させる構成や、前記溶融した封着材を局部加熱手段から繰り出して前記隅部に供給する構成を好適に採用できる。

前記封着材に振動を与えながら前記接合するステップを行う構成を好適に採用できる。また、前記局部加熱に光照射手段を好適に用いることができる。

前記封着材が低融点物質であると好適である。ここで低融点物質とは融点、或いは、軟化点が３００℃以下の物質である。一般的に気密容器材料として代表的なガラスは、高温環境下にて金属原子、特に銀や鉛などの拡散が進みやすく、金属原子の拡散の進行は容器内に形成したもしくは形成する電子デバイスの性能を、著しく損なう可能性が生じる。特に３００℃を超える高温では、時間に比例して拡散することが知られている。よって、金属Ｉｎやその合金、ＰｂＳｎなどの半田材料などが、この条件を満たす物質である。

前記突き当てを行った状態で、前記隅部に封着材による封着が良好に行えるように形状を加工した部分である開先部があるようにすると好適である。該加工は突き当てを行う前に行っておくとよい。

また、前記封着材を配する部位に、下地膜として該封着材と濡れ性の良い材料を形成する構成を好適に採用できる。封着材と濡れ性の良い材料とは、この材料による下地膜を形成しない状態で封着材を配する場合の、封着材と封着材の被配置面との濡れ性よりも、封着材とこの材料による下地膜との濡れ性の方が良い材料のことを言う。この下地膜を加熱して間接的に封着材を加熱溶融する構成も好適に採用できる。

また、冷却固化した封着材を補強材で覆う構成を好適に採用できる。

特に好適なのは、前記接合線の所定位置において前記封着材が固化してなる封着部材を該接合線の長手方向に直交する方向に切った断面は、上記突き当てによって上記基板と上記部材とで構成された隅部において、上記基板と上記部材との対向面間に浸入した侵入長よりも上記部材と接触している接触長のほうが長い形状を有する構成である。特には上記侵入長が０であると好適である。

また、本発明は、画像表示装置の製造方法であって、表示素子を内包する気密容器を上記発明の方法で形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法の発明を含んでいる。表示素子としては表面伝導型放出素子などの電子放出素子やエレクトロルミネセンス素子などを好適に採用できる。

本発明に係る気密容器もしくは画像表示装置の製造方法によれば、隅部を利用した封着を行うことで、２つの部材間の隙間には封着材を配さなくても良いので、歩留まり良く封着作業が行え、低コストで信頼性の高い気密容器もしくは画像表示装置を製造することができる。

局部加熱を利用する利点の一つとして、加熱が終了した箇所を速やかに冷却することができるという点を上げることができる。封着可能な温度以下に全体加熱を行う構成と、局部加熱を組み合わせた場合でもこの利点を活かすことができる。特にこの利点は局部加熱を小領域毎に順次に行うことで順次に接合線を形成していく場合に特に顕著に活かすことができる。

しかしながら、この速やかに冷却できるという利点がかえって不都合を生じさせる場合もありうる。例えば特許文献１に記載されているように、２つの部材の間の隙間で封着材を溶融硬化していく構成を採用する場合、封着材の流動状態の程度と硬化の速度の両方を考慮して封着条件を決める必要がある。すなわち隙間を封着材で封止するためにはある程度の期間流動性を維持している必要があるが、加熱する対象位置が変更されることよって加熱対象位置から外れるなどにより加熱が終了した位置は速やかに冷却されることになる。したがって、例えば必要な期間流動性を維持できる程度にゆっくりと加熱部移動を行う必要がある。

ところが、加熱期間が長すぎると、流れすぎてしまい、封着対象である上下面の双方、特に上面との接触が不十分になってしまう。従って、封着対象である２つの部材間の隙間に封着部材を配した構成を局部加熱で実現するためには、その条件を厳密に制御する必要があり、また封着の不良が発生する場合があった。また、本願発明者は封着可能な状態に溶融もしくは軟化した封着材を順次に接合位置に供給していく構成を検討したが、溶融もしくは軟化した封着材を２つの部材間の隙間に順次に供給していこうとすると、該隙間に十分に充填される流動性を実現しつつかつ該隙間の上下両面と封着材との十分な接触を実現するためには、条件を非常に厳密に制御する必要があることがわかった。

以下では、本発明の一例として、本発明者が見出した、２つの部材間の隙間に主に封着材を配そうとすることに起因する以上の問題点を改善できる構成を具体的に説明する。

図１は、本発明に係る気密容器の製造方法の一実施形態を示す説明図である。本例では、以下の一連の工程を、例えば１×１０^-5Ｐａ以下の真空雰囲気に設定された真空チャンバ内で行う。

（組立工程）
図１−ａは組立工程を示しており、真空雰囲気下において、基板上に、該基板とともに気密空間を区画する部材を突き当てて隅部（入隅部）１２を形成する。本例では、基板は画像形成装置を構成するリアプレート２であり、これとともに気密空間を区画する部材は画像形成装置を構成するフェースプレート１に固定されたガラス外枠３である。すなわち、リアプレート２とフェースプレート１とは相対向する一対の基板であり、フリットガラス６を用いてフェースプレート１にガラス外枠３を起立させた状態で接合固定し、このガラス外枠３の端面をリアプレート２に突き当てて隅部１２を形成する。

（封着材配置工程）
図１−ｂは封着材配置工程を示しており、リアプレート２にガラス外枠３の端面を突き当てて形成した隅部１２に封着材を配する。

隅部１２とは、２つの互いに非平行な面で囲まれる部分である。ここではリアプレート２にガラス外枠３の端面を突き当てて形成される部分であり、リアプレート２の上面と、該上面と非平行な面であるガラス外枠３の側面とによって囲まれる隅部である。隅部はフェースプレート１、リアプレート２及びガラス外枠３が区画する気密空間の内側にも形成されるので、いずれの隅部も封着材を配する部分として採用することができるが、接合ステップの実行の容易性を鑑みて、本例では気密空間の外側の隅部に封着材を配する構成を採用している。

この隅部１２に配する封着材としては、低融点物質を用いることが好ましく、本例では、低融点金属としてのインジウム（Ｉｎ）を採用している。Ｉｎは、融点が１５６℃と比較的低く、かつ融点（軟化点）での放出ガスが少ない材料である。フリットガラスを用いる場合には５００℃前後まで加熱する必要があるが、Ｉｎであれば２００℃までの加熱で充分であるため、プロセスが簡素化される効果がある。低融点物質としては純粋なインジウムだけでなくインジウム合金も知られており、インジウム合金も好適に用いることができる。

一連の工程を真空雰囲気下で行わずに、製造する気密容器のいずれかの部位に不図示の排気口を取り付け、該排気口から気密容器内を排気して真空雰囲気を形成した後に排気口を封止する方法を用いることもできる。しかし、本例では、封着材としてＩｎを採用しており、このＩｎは大気中で比較的容易に酸化するため、本例のように真空雰囲気下で行うことが望ましい。これは、金属Ｉｎを大気中で溶融させると表面酸化膜が厚く形成され、酸化Ｉｎは純Ｉｎに比べて硬いので、それが原因で気密性を損なう恐れがあるからである。インジウム合金や他の金属もしくは合金を用いる場合など他の封着材を用いる場合にも雰囲気の影響を受ける可能性があるので、接合のための加熱ステップは真空雰囲気下で行うのが望ましい。

Ｉｎには線材として成形された金属Ｉｎ４を用い、固体状態の線状封着材であるＩｎ１４を隅部１２の全周にループを形成するように配する。すなわち、気密空間を規定するための閉じた接合線を形成できるように配する。真空チャンバ内で本工程を行う場合は、隅部１２に成形された線材を供給する以外に、ディスペンサなどを用いて溶融した液剤として塗布しても良い。ディスペンサは定量吐出型のものが望ましい。定量吐出を行うためには、一般的なエア式制御のディスペンサでは困難であり、シリンダやギア方式の送り機構を有するディスペンサを用いることが好ましい。また封着材は基板と部材の突き当てによって隅部になるべき部分に、予め供給しておいてもよい。

（局部加熱工程）
図１−ｃは局部加熱工程を示しており、隅部１２に配した金属Ｉｎ４を局部加熱手段により小領域で局部加熱して溶融させる。

本例では、局部加熱手段として加熱した封着材に振動を与える手段を備えたものを用いている。具体的には、超音波加熱手段である超音波半田ゴテ５を採用しており、この超音波半田ゴテ５を用いることで溶着部位に超音波振動を与え、Ｉｎを強い密着力で溶着させることができる。局部加熱手段は、超音波加熱手段に限るものではなく種々の加熱形式を用いることができ、例えば、光照射手段等を採用してもよい。この光照射手段としては、例えば、半導体レーザが挙げられる。また輻射熱や電磁波によって加熱する加熱手段を用いることもできる。

本例では、封着材配置工程と局部加熱工程とを別工程とし、隅部１２に線状の封着材を配した後に、該封着材を局部加熱手段により溶融させているが、封着材配置工程及び局部加熱工程とを一工程として簡素化することも可能である。すなわち、封着材供給手段から封着材を隅部１２へ繰り出しながら、局部加熱手段により溶融させるようにしてもよく、例えば、金属Ｉｎ４を配する３軸ロボットに超音波半田ゴテを装備する構成が考えられる。また、局部加熱手段自体が封着材の供給機能を有し、該局部加熱手段から封着材を繰り出しながら、その加熱部に供給して隅部１２に付与してもよく、例えば、３軸ロボットの先端に塗布ヘッドと半田ゴテヘッドの二つを備えて、移動機構等を共有できるような構成が考えられる。

局部加熱により溶融したＩｎは、局部加熱手段を順次移行させることにより、その溶着部は順次冷却固化し始め、上記隅部１２の全周の溶着（封着）が完了する頃には略固化が完了することになる。したがって、冷却時間の大幅な短縮を図ることができる。

このように、封着材の局部加熱は、局部加熱手段を気密容器の外周部に沿って順次移行することにより加熱するが、局部加熱手段を複数備える装置構成であれば、複数箇所の加熱を同時に行って、局部加熱工程をさらに短時間で行うことが可能になる。またレーザ光の照射によって加熱を行う局部加熱手段のように加熱エネルギー源と加熱位置とを近接させる必要がない加熱手段を用いる場合には、局部加熱手段を接合線を形成する位置に沿って移動させなくてもよく、照射位置を順次変更できる構成にすれば良いので、装置構成が簡便になる。

以上のようなにして、図１−ｄに示すような気密容器が完成し、リアプレート２とガラス外枠３との隅部１２の全周は金属Ｉｎ４によって封着されている。

図２は、封着部の状況を拡大して示す概略図である。

図示するように、リアプレート２上にガラス外枠３の端面を最近接させた場合でも、その当接面は微視的に観れば平坦ではなく、表面に凹凸があり完全に接しているとは言い難い。表面凹凸の要因は、リアプレート２上に形成された電極や配線パターンの凹凸などが考えられる。ガラス外枠３とリアプレート２とは、その自重程度の小さな圧力で押し付けられ、金属Ｉｎ４の加熱溶融の前後でも両者の相対位置は変わらないように固定される。

超音波半田ゴテ５により局部的に加熱溶融した金属Ｉｎ４は、リアプレート２とガラス外枠３とが直に接している部位ではなく、その近傍でリアプレート２とガラス外枠３のそれぞれと金属Ｉｎ４とが気密に接合し、該接合位置の集合が閉じた接合線を構成することで、気密容器を形成している。すなわちこの接合線は、ガラス枠３の全外周にわたって形成され、閉ループを形成している。

また、図３に示すように、封着材としての金属Ｉｎ４を配する部位に、下地膜７として加熱溶融した封着材と濡れ性の良い材料を形成してもよい。この下地膜７は、リアプレート２及びガラス外枠３のぞれぞれの接合位置に形成することが好ましい。

下地膜７の材料としては、一般的には、半田付け性が良く科学的に安定なＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の貴金属材料が用いられ、数μｍの厚さで形成される。下地膜７の成膜方法としては、例えば、めっき法や蒸着法等の他、バインダを混ぜたペースト状の材料を印刷、焼成して形成しても良く、特に限定されない。

このように下地膜７を形成する場合には、下地膜７を加熱することにより、間接的に封着材を加熱溶融させてもよい。特に、局部加熱手段として半導体レーザ等の光照射手段を用いる場合には、超音波加熱手段のように超音波振動を発生しないので下地膜を設けておくのが特に望ましい。

さらに、少量の金属Ｉｎ４でも気密性を確保するために、図６に示すような構成が有効である。すなわち、ガラス外枠３は、気密容器を形成するための単一な機能しか必要としないため、図６に示すようにガラス外枠３の端面に面取りを行って開先部１３を形成しても構わない。この場合にも、開先部１３内に下地膜７を形成すれば、加熱溶融した金属Ｉｎ４が下地膜７との濡れ性により広がり、開先部１３であるリアプレート２とガラス外枠３との隙間に入りこみ、少量の金属Ｉｎ４でも充分な気密性を確保することができる。

そして、金属Ｉｎ４からなる封着材を冷却固化した後、この固化した封着材(以下本願発明に係る接合ステップを行って固化した封着材を封着部材と称する)を補強材で覆ってもよい。封着部材の肉厚が薄い場合には、気密容器として、応力が加わり変形し、移動・落下などの衝撃を受けた際に、接合線が剥離して気密性を損なうことになる。そのため、機能的に気密性は充分でないものの強力に接着できる接着剤を補強材として採用して補強することが望ましい。

このように、本例の気密容器の製造方法によれば、相対向する一対の基板を所定の間隔を隔てた状態にて保持し封着の前後で両基板の相対位置を変えないで、接合線形成するための封着材を小領域毎に順次に局部加熱して溶融させる。よって、基板全体を均一に押圧する必要や、均一な温度管理が必要ないため、廉価な方法で信頼性の高い気密容器を実現することができる。

本発明において、前記接合するステップは、前記枠と前記他方の基板とを突き当てた状態で前記封着部材を閉じた接合線を構成するように形成するステップであり、前記接合線の所定位置において前記封着部材を該接合線の長手方向に直交する方向に切った断面は、上記突き当てによって上記基板と上記枠とで構成された隅部において、上記基板と上記枠との対向面間に浸入した侵入長よりも上記枠と接触している接触長のほうが長い形状を有すると好適であり、特には上記侵入長が０であると好適である。

上記構成を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。図９においてリアプレート２（基板）とガラス外枠３（枠）との互いに平行な対向面間には封着材が浸入して固化している。その侵入長がＱ２であり、ガラス外枠３と封着部材との接触長がＱ１である。Ｑ１＞Ｑ２であることが好ましく、特にはＱ２が０であることが好ましい。これを実現するためには、封着材を供給するステップを、その後の封着材の固化によって形成される封着部材においてＱ１＞Ｑ２を実現できる条件で行えばよい。具体的には供給する封着材の量を制御することで実現することができる。また、リアプレート２（基板）とガラス外枠３（部材）との突き当て圧力の制御によってもＱ１＞Ｑ２を実現することができる。

このように本例のの気密容器の製造方法によれば、相対向する一対の基板を所定の間隔を隔てた状態にて保持し封着の前後で両基板の相対位置を変えないで、接合線形成するための封着材を小領域毎に順次に局部加熱して溶融させる。よって、基板全体を均一に押圧する必要や、均一な温度管理が必要ないため、廉価な方法で信頼性の高い気密容器を実現することができる。

また前述したように、リアプレート２に表面凹凸があっても気密容器の気密性を確保できるため、フェースプレート１に蛍光体及び電子加速電極が形成され、リアプレート２に電子源が形成されて成る画像表示装置の製造に用いるのが有効である。なお、この電子源には、表面伝導型の電子放出素子を採用することが好ましい。なお、フェースプレートと外枠との接合に本願に係る発明を用いてもよい。また、表示素子としては電子放出素子以外にも、エレクトロルミネセンス素子など多様な素子を用いることができる。

図１０に本発明による画像表示装置の一例を示す。リアプレート２側に設けられた電子源基板９１上に、マトリクス状にＸ配線９５とＹ配線９６が形成され、各画素毎に対応して、Ｘ配線９５とＹ配線９６に接続された電子放出素子９７を備えている。フリットガラス６にてガラス外枠３とフェースプレート１が接合されており、ガラス外枠３とリアプレート２が金属Ｉｎにて隅部において接合されている。フェースプレート１の内面側には、蛍光膜９３とその表面を覆うメタルバック９４を有するガラス基板９２が設けられており、メタルバック９４には高圧端子Ｈｖから電圧が供給されるものとなっている。また、フェースプレート１と、リアプレート２と、ガラス外枠３とは、内部を真空雰囲気に保つ外囲器９０を構成している。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１を用いて、実施例１の気密容器の製造方法を説明する。本実施例では、以下の一連の工程を１×１０^-5以下の高真空雰囲気に設定された真空チャンバ内で行う。

（工程１−ａ）
図１において、工程１−ａは組立工程を示している。フェースプレート１とリアプレート２とは相対向する一対の基板で、本実施例では、フェースプレート１は蛍光体と電子源から放出される電子を加速する加速電極が形成されたガラス基板であり、リアプレート２は電子源基板である。これらの基板１，２の間に設けるガラス外枠３の高さが、これらの間隔を規定している。

まず、フリットガラス６を用いて、フェースプレート１上にガラス外枠３を起立させた状態で接合固定した後、このガラス外枠３の端面をリアプレート２上に突き当てて隅部１２を形成する。

フェースプレート１及びリアプレート２は、高い精度で位置合わせが行われる。 本実施例の気密容器をカラー表示の平面型画像形成装置に用いる場合、約５０μｍ以内の精度で位置合わせが行われる。組立時の固定圧力は、フェースプレート１及びガラス外枠３の自重程度の弱い圧力で充分であり、他に押圧手段を要しない。

従来の製造方法では、封着材であるフリットガラスがガラス基板の表面凹凸を埋めて気密性を確保しているので、所定の圧力を均一に加える必要があった。そのため、圧力を均一に加えるための高精度の機構が必要であったり、また加える圧力による基板変形に伴う位置ずれなどのフィードバック制御が必要になるなど、大型の製造装置を要し、製造コストが増大していた。しかし、本発明によれば、大きな圧力を加える必要がなく、また均一性にも特別の配慮を要せず、歩留りも良くなるなどの効果がある。

（工程１−ｂ）
図１において、工程１−ｂは封着材配置工程を示している。本実施例では、封着材として金属Ｉｎ４を用いており、ガラス外枠３をリアプレート２上に突き当てて形成された隅部１２に線材として成形された金属Ｉｎ４を配置する。本実施例では、３軸ロボットを用いて、１ｍｍφの線状の金属Ｉｎ４を隅部１２に配置した。

（工程１−ｃ）
図１において、工程１−ｃは局部加熱工程を示しており、上記真空チャンバ内で行われる。局部加熱手段としては超音波半田ゴテ５を用い、この超音波半田ゴテ５により隅部１２に配した金属Ｉｎ４を溶融させると、隅部１２において、封着材である金属Ｉｎ４がリアプレートと枠のそれぞれと気密な接合を形成する。これによりリアプレートと枠とが突き当てにより形成された隅部の封着部材を介して接合される。

前述したように、金属Ｉｎは大気中で室温環境下でも容易に酸化し、線状の表面に硬い表面酸化膜を形成する。Ｉｎ表面酸化膜の融点は８００℃以上の高温であり、加熱時に溶融しないで固体として液体Ｉｎ中に残留するため、真空リークの原因となるリークパスを形成する恐れがある。よって、積極的に表面酸化膜を破るような加熱手段が望ましい。Ｉｎ表面酸化膜が破られれば、内部から液体Ｉｎが染み出し対流するとともに、純Ｉｎとの化学反応によって酸化物が気化等するので、リークの恐れが低減される。該酸化膜を破り、リアプレート２やガラス外枠３のガラス表面に金属Ｉｎ４が接合して高い気密性を発揮するには、超音波半田方式を採用することが望ましい。超音波半田ゴテ５は、２００℃以上のコテ温度にて数Ｗの超音波パワーを有するもので充分である。

図２に示すように、本実施例では、局部加熱を行うための局部加熱手段である超音波半田ゴテ５を隅部１２の全周に沿って順次移行しながら、隅部１２の接合位置において、金属Ｉｎ４とリアプレート２、また金属Ｉｎ４と外枠３とを溶着するしていくことで外枠３の全周に渡って接合線を形成している。

接合線を小領域毎に順次に形成していく構成ではなく全周を一度に加熱する構成では均一な加熱状態を同時に実現することが望まれる。具体的には外枠の全周にわたり±４℃以内程度の均一性で数十ｃｍ角のガラス基板を加熱するには、２０ヶ程度に分割したヒーターを個別に制御するなど高価で大型の温度制御装置を必要とする。しかし、本実施例局部加熱を用い、さらに順次に接合線を形成していく構成としたため、１０℃以上の温度分布があっても問題なく封着することが可能であり、容易に封着作業を行うことができる。

また、金属Ｉｎ４とガラス外枠３のガラス表面との密着性を高めるために、図３に示すように、ガラス表面に濡れ性などの親和性を改善する下地膜７を形成することが望ましい。前述したように、下地膜７の材料としては半田付け性が良く化学的に安定なＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の貴金属材料を用い、数μｍの厚さで形成する。また下地膜７の成膜方法としては、例えば、めっき法や蒸着法等の他、バインダを混ぜたペースト状の材料を印刷、焼成して形成してもよい。

本実施例により、低コストで信頼性の高い気密容器を製造することができた。本実施例による気密容器の気密性は、Ｈｅガスのリーク量で１×１０^-14Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下を示している。この気密容器を表面伝導型電子放出源を有する平面型画像形成装置に応用した場合には、１０，０００時間以上の寿命を確保しうる信頼性の高い高品位な表示が得られる。

〔実施例２〕
実施例２では、装置の小型化を図るために、局部加熱手段として半導体レーザーを用いている。以下、図４を用いて、実施例２の気密容器の製造方法について説明するが、工程４−ａ〜工程４−ｂまでは、実施例１における工程１−ａ〜工程１−ｂと同様に実施する。

（工程４−ｃ）
図４において、工程４−ｃは局部加熱工程を示している。本実施例では、局部加熱手段として、約８００ｎｍの波長の半導体レーザー８を用いている。この半導体レーザー８は、約１０Ｗのパワーの光を不図示の集光レンズにより１ｍｍφ程度に集光して、金属Ｉｎ４に照射する。このように半導体レーザー８の集光加熱による方が、実施例１の超音波半田ゴテを用いる場合よりも、局部加熱手段を小型化できるので、特に、ガラス外枠３の高さが２ｍｍ弱程度の薄型の気密容器を製造する場合にも、容易に封着作業を行うことができる。

集光レンズまでの経路として、光ファイバなどのライトガイドを用いれば、さらに加熱手段の小型化やアセンブリが容易になる。また、光照射手段としては、半導体レーザー以外にも、キセノンランプ等を用いることができる。

また、本実施例では、図５に示すように、封着材としての金属Ｉｎ４を配する部位に、下地膜７として該封着材と濡れ性の良い材料を形成している。具体的には、リアプレート２及びガラス外枠３のぞれぞれの封着材との接合位置に下地膜７を形成する。

この下地膜膜７を設けることにより、次の二つの効果がある。まず、半導体レーザ８を加熱手段として採用している本実施例において、、超音波振動などのアシストがなくても、ガラス面との濡れ性を充分に確保した上で良好な接合をうるという効果である。

もう一つの効果は、金属光沢を有する封着材である金属Ｉｎ４を採用しているので、封着材が光を反射してしまうことによる加熱効率の低下の少なくとも一部を下地層による光吸収による発熱で補うという効果である。その効果をより好適に得るためには、金属Ｉｎ４に直接光照射を行うのではなく、図５に示すように、レーザービーム８ａを下地膜７に照射して、間接的に金属Ｉｎ４を加熱することが望ましい。下地膜７として電子放出素子の配線材料用の銀ペーストを用いる場合、表面に凹凸のある膜を実現することができ、金属光沢がない金属膜となるためエネルギー吸収率が５０％を超え、特に有効である。

また、少量の金属Ｉｎ４でも気密性を確保するために、図６に示すように、ガラス外枠３の端面に面取りを行って開先部１３を形成することが望ましい。この場合にも、開先部１３内に下地膜７を形成すれば、前述したように、加熱溶融した金属Ｉｎ４が下地膜７との濡れ性により広がり、開先部１３であるリアプレート２とガラス外枠３との隙間に入り込み、少量の金属Ｉｎ４でも充分な気密性を確保することができる。

〔実施例３〕
金属Ｉｎ４のような低融点金属は高価な材料であるため、封着材の量をなるべく減らすことが望ましい。

しかし、少量の封着材で封着した場合、接合面積が小さくなり接着強度が小さくなるので、気密容器としての信頼性を補うために、金属Ｉｎ４とガラス外枠３との接合強度を高める工夫や、局部加熱工程後に封着補強工程を実施するとよい。

以下、図７を用いて、実施例３の気密容器の製造方法について説明するが、工程７−ａ〜工程７−ｂまでは、実施例１における工程１−ａ〜工程１−ｂと同様に実施する。

（工程７−ｃ）
図７において、工程７−ｃは局部加熱工程を示している。本実施例では、溶融した金属Ｉｎ４とガラス外枠３との密着力を高めるために、ガラス外枠３をアシスト加熱している。アシスト加熱は該アシスト加熱のみでは封着材が封着可能な状態にまで加熱されない条件の加熱である。このアシスト加熱を行うためにフェースプレート１及びリアプレート２の外面をホットプレート１１，１１で挟み込んでいる。このアシスト加熱を行った上で、更に金属Ｉｎ４の局部加熱を行う。

１３０℃以上の温度では金属Ｉｎ４の酸化反応が進み易くなるため、約１００℃程度に気密容器全体を加熱する。９０〜１１０℃程度まで加熱するだけで充分な濡れ性が確保されるし、局所的に１０℃以上の温度分布があっても濡れ性に差はないので、このような簡易的な加熱手段で充分である。

（工程７−ｄ）
工程７−ｄは補強工程を示しており、新たにこの工程を追加することで、溶着部（封着部）を補強することができる。工程７−ｃにおいて、少量の金属Ｉｎ４で気密性は確保できたものの、気密容器として、応力が加わり変形し、移動・落下などの衝撃を受けた際には、接合線が剥離して気密性を損なうことになる。そのため、機能的に気密性は充分でないものの強力に接着できる接着剤１０を用いて補強することが望ましい。

図７に示すように、シリンジ式のディスペンサ９などを用いて、溶着した金属Ｉｎ４をオーバーコートするように塗布して硬化させる。真空チャンバ内で補強工程を行う場合には、放出ガスの少ない接着剤１０を使用する制約が生じるが、金属Ｉｎ４での接合後に容器を取り出して大気中で行っても、内部は金属Ｉｎ４接合面による気密確保により真空が保持されるため、放出ガスが多い有機接着剤でも充分である。この場合、真空チャンバから大気中に取り出す際に、平面型気密容器が反るなどして接合面に応力がかからないよう配慮することが望ましい。

〔実施例４〕
次に、図８を用いて、実施例４の気密容器の製造方法について説明する。本実施例では、フェースプレートト１とガラス外枠３、リアプレートト２とガラス外枠３との双方の封着を行っている。

（工程８−ａ）
図８において、工程８−ａは組立工程を示している。予め、リアプレート２に接着剤１０を用いてガラス外枠３を起立させた状態で固定しておく。この接着剤１０は気密容器の内部に残存することになるので、硬化後に放出ガスの少ないものを選択し、さらに極力少ない量を用いて接着する。この接着剤１０によりリアプレート２の気密性を確保するものではないため、仮組としての充分な強度が得られれば、点付けによる固定するだけで充分である。

フェースプレート１及びリアプレート２は、高い精度で位置合わせを行った後に、組立固定される。

（工程８−ｂ）
図８において、工程８−ｂは封止材の配置工程を示している。実施例１と同様に、封止材として線材として成形された金属Ｉｎ４を用い、リアプレート２とガラス外枠３との隅部１２に配する。この工程では、予め、ガラス外枠３の外周部全体を覆うのに充分な量の線状の金属Ｉｎ４が配される。

（工程８−ｃ）
図８において、工程８−ｃは局部加熱工程を示している。本実施例では、局所加熱手段として半導体レーザー８を用い、この半導体レーザー８によりリアプレート２とガラス外枠３との隅部１２に配した金属Ｉｎ４を溶融する。

（工程８−ｄ）
工程８−ｄは冷却状態を示しているが、本発明では局部加熱を採用しているので、溶着部（封着部）は局部加熱手段の移行により順次冷却することになり、冷却時間も短く、ガラス外枠３の全体を覆うようにリアプレート２からフェースプレート１までに至る封着部材が形成される。封着部材はガラス外枠３、リアプレート２、フェースプレート１のそれぞれと気密な接合を形成している。

本実施例では、接着剤１０によりリアプレート２とガラス外枠３との内側の隅部を接着剤１０で固定した後に外側の隅部である隅部１２に金属Ｉｎ４を配したが、順序を逆にしても問題ない。すなわち、ガラス外枠３とリアプレート２との隅部１２に金属Ｉｎ４を配した後に内側の隅部を接着剤１０で固定し、フェースプレート１をガラス外枠３上に配してもよい。本実施例の工程順序によれば、ガラス外枠３を取り扱うと同時に金属Ｉｎ４も扱えるので、製造工程の機能管理が容易になる利点もある。

本実施例は、ガラス外枠３の高さが比較的低い、例えば、約１ｍｍ以下の薄型気密容器の封着に特に有効である。これは、本実施例では金属Ｉｎ４の使用量が増加するので、工程の簡素化に伴うコストダウン効果とのトレードオフとなるからである。

本発明の一例に係る気密容器の製造方法及び実施例１の気密容器の製造方法を示す説明図である。 図１の気密容器の製造方法において、封着部を拡大して示す説明図である。 図１の気密容器の製造方法において、下地膜を形成した場合の下地膜付近の状態を拡大して示す説明図である。 実施例２の気密容器の製造方法を示す説明図である。 実施例２において、局部加熱工程を説明する図である。 実施例２において、開先部を形成した状態を拡大して示す説明図である。 実施例３の気密容器の製造方法を示す説明図である。 実施例４の気密容器の製造方法を示す説明図である。 リアプレート（基板）とガラス外枠（枠間）への封着材の侵入長Ｑ２と、枠と封着部材との接触長Ｑ１との関係の説明図である。 本発明によって製造できる画像表示装置の一例を示す一部切欠斜視図である。

符号の説明

１ フェースプレート
２ リアプレート
３ ガラス外枠
４ 金属Ｉｎ
５ 超音波半田ゴテ
７ 下地膜
８ａ レーザービーム
８ 半導体レーザ
９ ディスペンサ
１０ 接着剤
１１ ホットプレート
１２ 隅部
１３ 開先部

Claims (4)

1. 表示素子と、該表示素子を内包する気密容器と、を有する画像表示装置の製造方法であって、
   基板と、該基板とともに前記気密容器を形成するための枠と、を低融点金属を含む封着材で接合するステップを有しており、
   前記ステップは、前記枠と前記基板を突き当てることによって形成される該枠と該基板との隅部に沿って前記封着材を設け、前記隅部に沿った小領域毎に、前記封着材の前記枠と前記基板とに接合が可能な温度以上での加熱と固化とを順次行い、前記枠と前記基板との対向面間に前記封着材を浸入させて前記基板と前記枠とを接合するステップである
   ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
2. 表示素子と、該表示素子を内包する気密容器と、を有する画像表示装置の製造方法であって、
   基板と、該基板とともに前記気密容器を形成するための枠と、を低融点金属を含む封着材で接合するステップを有しており、
   前記ステップは、前記枠と前記基板を突き当てることによって形成される、該枠と該基板との隅部に沿った小領域毎に、前記枠と前記基板とに接合が可能な温度以上の温度に加熱した封着材の供給と固化とを順次行い、前記枠と前記基板との対向面間に前記封着材を浸入させて前記基板と前記枠とを接合するステップである
   ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
3. 前記ステップは、真空雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置の製造方法。
4. 前記封着材を配する部位に、下地膜として該封着材と濡れ性の良い材料を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。

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