(57)【要約】【課題】この発明は、冷却時に生じる温度斑に起因した基板の割れを防止でき、基板の冷却時間を短縮できる真空外囲器の製造方法、および製造装置を提供することを課題とする。【解決手段】真空外囲器の製造装置４０は、上下ヒータ４２、５１、リアプレート１０の周縁部に設置した側壁１４を押える押さえ部材６０、上ヒータ５１を昇降移動させる昇降機構５４、および押さえ部材６０を吊り上げるためのハンガー６１を有する。上下ヒータ４２、５１を閉じて封着材を加熱溶融して側壁１４をリアプレート１０に接着した後、上ヒータ５１を上昇させるとともに押さえ部材６０を側壁１４の上端面１４ａから離間させ、リアプレート１０および側壁１４を冷却する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状の側壁を介して２枚の基板の周縁部同士を貼り合わせて内部を真空引きした真空外囲器を製造する方法であって、
上記２枚の基板のうち一方の基板の周縁部に封着材を介して上記枠状の側壁を位置決め配置する工程と、
上記基板から離間した上記側壁の上端面に側壁保持具の平らな押圧面を押し当てて上記側壁を押える工程と、
上記基板、側壁、および側壁保持具を加熱して上記封着材を溶融させ、上記側壁を上記基板に接着する工程と、
上記側壁を上記基板に接着した後、上記側壁の上記上端面から上記側壁保持具の上記押圧面を離間させる工程と、
上記基板および上記側壁を冷却させる工程と、
を有することを特徴とする真空外囲器の製造方法。
【請求項２】
上記側壁を押える工程は、上記基板、側壁、および側壁保持具の熱膨張を許容しつつ上記側壁を押えることを特徴とする請求項１に記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項３】
枠状の側壁を介して２枚の基板の周縁部同士を貼り合わせて内部を真空引きした真空外囲器を製造する装置であって、
上記２枚の基板のうち一方の基板の周縁部に封着材を介して上記枠状の側壁を位置決め配置して上記基板から離間した上記側壁の上端面に側壁保持具の平らな押圧面を押し当てた状態の組立体を収容配置するチャンバと、
このチャンバ内を加熱して上記封着材を溶融するヒータと、
上記側壁保持具を押圧して上記押圧面を上記側壁の上端面に押し付ける押圧機構と、
上記側壁保持具の上記押圧面を上記側壁の上端面から離間させる離間機構と、を備え、
上記封着材を加熱溶融して上記側壁を上記基板に接着した後、上記離間機構によって上記押圧面を上記上端面から離間させた状態で上記基板および側壁を冷却させることを特徴とする真空外囲器の製造装置。
【請求項４】
上記離間機構は、上記側壁保持具を支持する支持部材、およびこの支持部材を上記側壁から離間する方向へ移動させる移動機構を有し、上記支持部材は、上記側壁保持具をガタを有して支持することを特徴とする請求項４に記載の真空外囲器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、枠状の側壁を介して２枚の基板を張り合わせて内部を真空引きした真空外囲器の製造方法、および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄板状の真空外囲器を有する平面表示装置として、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、ＳＥＤの開発が進められている。
【０００３】
ＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置されたフェースプレートおよびリアプレートを有し、これらのプレートは、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合するとともに内部を真空にすることにより真空外囲器を構成している。フェースプレートの内面には３色の蛍光体層が形成され、リアプレートの内面には、蛍光体を励起する電子放出源として、画素毎に対応する多数のエミッタが配列されている。
【０００４】
また、両プレート間には板状のグリッドが配設されている。このグリッドには、エミッタに対して整列した位置関係で多数のビーム通過孔が形成されているとともに、フェースプレートおよびリアプレートの内面に当接することでプレート間の隙間を維持するための複数の柱状のスペーサが設けられている。
【０００５】
しかして、各エミッタから放出された電子ビームが、グリッドの対応するビーム通過孔を通り所望の蛍光体層上に収束され、蛍光体が励起発光されて画像が表示されるようになっている。
【０００６】
上述したＳＥＤの真空外囲器を製造する場合、例えば、多数のエミッタを形成したリアプレートの周縁部にフリットガラスなどの封着材を介して矩形枠状の側壁を位置決め配置し、この組立体を加熱して封着材を溶融させ、リアプレートと側壁を接着する。そして、この後、真空雰囲気中で、リアプレートから離間した側壁の上端面に蛍光体層を有するフェースプレートを重ねて接着する。
【０００７】
フェースプレートを側壁の上端面に接着する場合、真空リークの発生を防止するため隙間なく接着することが重要であり、側壁上端面の平面度を高く保つことが重要となる。しかし、側壁の厚さが薄いため、側壁の上端面を平らな状態にして側壁をリアプレートに接着することは極めて困難である。このため、側壁をリアプレートに接着する際、側壁の上端面に厚い枠状のガラスの押さえ板を乗せて側壁の上端面が平らになるようにしている。
【０００８】
しかし、このように厚い押さえ板を側壁の上端面に乗せてこの組立体を加熱すると、封着材を溶融させて側壁をリアプレートに接着した後、組立体を冷却する際に、側壁近傍の熱容量が大きくなるため、側壁の近傍だけなかなか冷却できなくなり、他の部位（例えば、リアプレートの中央付近）との間に温度差を生じる。このようにリアプレートの一部に温度斑を生じると、最悪の場合、リアプレートが割れてしまう問題があった。
【０００９】
これに対し、従来、リアプレートの割れを防止するため、例えば、次の２つの方法が採用されていた。すなわち、熱容量が大きくなる側壁近傍の冷却速度に合わせて他の部位を加熱する方法、および押さえ板を含む側壁近傍をエアブローにより強制的に冷却する方法（例えば、特許文献１参照。）などが採用されていた。
【００１０】
しかし、前者の方法によると、リアプレートの全面に亘って温度を略均一にすることができる反面、冷却中に一部を加熱するため、冷却速度が遅くなり、プロセス時間が長くなてしまう問題があった。また、後者の方法によると、エアブローによりゴミが舞って環境を汚染する問題があり、且つ冷却が不十分な場合にはリアプレートに温度斑を生じて割れの原因となる問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２５５５７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、冷却時に生じる温度斑に起因した基板の割れを防止でき、基板の冷却時間を短縮できる真空外囲器の製造方法、および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の真空外囲器の製造方法によると、２枚の基板のうち一方の基板の周縁部に封着材を介して上記枠状の側壁を位置決め配置する工程と、上記基板から離間した上記側壁の上端面に側壁保持具の平らな押圧面を押し当てて上記側壁を押える工程と、上記基板、側壁、および側壁保持具を加熱して上記封着材を溶融させ、上記側壁を上記基板に接着する工程と、上記側壁を上記基板に接着した後、上記側壁の上記上端面から上記側壁保持具の上記押圧面を離間させる工程と、上記基板および上記側壁を冷却させる工程と、を有する。
【００１３】
また、本発明の真空外囲器の製造装置は、２枚の基板のうち一方の基板の周縁部に封着材を介して上記枠状の側壁を位置決め配置して上記基板から離間した上記側壁の上端面に側壁保持具の平らな押圧面を押し当てた状態の組立体を収容配置するチャンバと、このチャンバ内を加熱して上記封着材を溶融するヒータと、上記側壁保持具を押圧して上記押圧面を上記側壁の上端面に押し付ける押圧機構と、上記側壁保持具の上記押圧面を上記側壁の上端面から離間させる離間機構と、を備え、上記封着材を加熱溶融して上記側壁を上記基板に接着した後、上記離間機構によって上記押圧面を上記上端面から離間させた状態で上記基板および側壁を冷却させることを特徴とする。
【００１４】
上記発明によると、側壁を基板に接着した後、基板を冷却する際に、側壁を基板に密着させるための側壁保持具を側壁から離間させるようにした。これにより、冷却時における基板の温度斑を解消した。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の真空外囲器の製造方法、および製造装置によると、冷却時に生じる温度斑に起因した基板の割れを防止でき、基板の冷却時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１には、この発明の実施の形態に係る表示装置として表面伝導型電子放出表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の外観斜視図を示してある。
【００１８】
ＳＥＤは、それぞれ矩形状の石英ガラスからなるリアプレート１０（基板）およびフェースプレート１２を有する。これらのプレート１０、１２は、約１．５〜３．０ｍｍの間隔を置いて対向配置されている。そして、リアプレート１０およびフェースプレート１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同志が接合され、偏平な矩形状の真空外囲器１５を構成している。
【００１９】
図２に示すように、フェースプレート１２の内面には蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑の複数の蛍光体層、および蛍光体層間に位置した黒色着色層を並べて構成されている。これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７が形成されている。
【００２０】
リアプレート１０（基板）の内面には、蛍光体層を励起発光させるための電子ビームを放出する多数の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎、すなわち蛍光体層毎に一対一で対応して設けられ、複数列および複数行に並べて配列されている。各電子放出素子１８の詳細、および電子放出素子１８の配線などについては、ここでは説明を省略する。
【００２１】
また、上記のように構成されたフェースプレート１２とリアプレート１０の周縁部同士を接合する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、リアプレート１０の周縁部およびフェースプレート１２の周縁部に封着され、フェースプレート１２およびリアプレート１０を接合している。
【００２２】
さらに、ＳＥＤは、リアプレート１０とフェースプレート１２の間に配設されたスペーサアッセンブリ２２を備えている。このスペーサアッセンブリ２２は、多数の電子ビーム通過孔２６を有する板状のグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサ３０ａ、３０ｂと、を備えている。スペーサ３０ａ、３０ｂは、フェースプレート１２およびリアプレート１０の内面に当接することにより、真空外囲器１５の外側からプレート１０、１２に作用する大気圧荷重を支持し、プレート間の間隔を所定値に維持している。
【００２３】
以下、上記構造のＳＥＤの真空外囲器１５を製造する方法および装置について、特に、リアプレート１０に側壁１４を封着する方法および装置について、図３に示すフローチャートとともに図４乃至図６を参照して説明する。始めに、図４を参照して、本発明の真空外囲器の製造装置４０について説明する。
【００２４】
図４に示すように、製造装置４０は、装置の外殻をなすフレーム４１を有する。フレーム４１の底には、下ヒータ４２が固設されている。下ヒータ４２は、上面が開放した箱状のケース４３、ケース４３内に並設した複数本の加熱ランプ４４を備えている。また、下ヒータ４２は、矩形板状のセッター４５を水平な状態にして且つケース４３の開放部に位置するように支持するための複数本の支持ピン４６を有する。支持ピン４６は、セッター４５の周縁部に沿ってフレーム４１と一体的に設けられケース４３を貫通してそれぞれ延びている。さらに、ケース４３の上端縁部には、後述する上ヒータとの間で加熱空間（チャンバ）を形成するためのステンレス製のシール部材４７が設けられている。
【００２５】
フレーム４１内であって下ヒータ４２の上方に対向する位置には、上ヒータ５１が上下に移動可能に設けられている。上ヒータ５１は、上述した下ヒータ４２と同様に、下ヒータ４２に対向する下面側が開放したケース５２、および複数本の加熱ランプ５３を有する。ケース５２は、昇降機構５４（押圧機構、離間機構、移動機構）を介してフレーム４１に懸垂支持されている。昇降機構５４は、ケース５２に固設された支持フレーム５５、および支持フレーム５５を上下させるためフレーム４１の外側に設けられたハンドル５６を有する。
【００２６】
また、ケース５２の下端縁部には、上述したシール部材４７と共同して加熱空間を形成するためのステンレス製のシール部材５７が設けられている。さらに、ケース５２を支持した支持フレーム５５には、上述した複数本の支持ピン４６にそれぞれ対応する複数本の押圧ピン５８（押圧機構）が固設されている。各押圧ピン５８は、ケース５２を貫通して対応する支持ピン４６に向けて延びている。
【００２７】
上記構造の製造装置４０を用いてリアプレート１０に側壁を封着する場合、まず、図４に示すように、上ヒータ５１を上方に退避させた状態で、処理対象となるリアプレート１０を電子放出素子１８が設けられた内面を上にしてセッター４５の水平な上面４５ａ上に配置する。そして、リアプレート１０の周縁部にフリットガラスなどの封着材２０を介して矩形枠状の側壁１４を配置する。このとき、セッター４５の縁部に図示しない複数個の位置決め治具を予め取り付けておき、リアプレート１０および側壁１４を所定の位置関係に位置決めする（図３；ステップ１）。
【００２８】
この後、矩形枠状の側壁１４を囲うように、リアプレート１０の周縁部近くに矩形枠状の押さえ部材６０（側壁保持具）を設置する（ステップ２）。押さえ部材６０は、比較的厚いガラス板を加工して構成され、側壁１４のリアプレート１０から離間した上面１４ａに面接する平らな押圧面６０ａ、およびリアプレート１０の内面に当接する下面６０ｂを有する。押圧面６０ａと下面６０ｂとの間の段差は、側壁１４の高さに封着材２０の厚さを加えた値と略同じ値に設定されている。尚、押さえ部材６０には、上述した図示しない位置決め治具を逃がすための図示しない複数の切欠き部が設けられている。
【００２９】
また、押さえ部材６０の背面側には、押さえ部材６０を吊り上げるためのハンガー６１（支持部材）が取り付けられている。ハンガー６１は、押さえ部材６０をガタを有して支持する支持部６２、および上ヒータ５１のケース５２の底に設けられた複数の孔５２ａを介してケース５２の外側へ突出する複数本のシャフト６３を有する。
【００３０】
上述したようにリアプレート１０の内面に側壁１４を位置決めして、ハンガー６１を備えた押さえ部材６０を側壁１４を覆うようにセットした後、図示しない位置決め治具を取り外す。そして、この状態で、図５に示すように、ハンドル５６を操作して、上ヒータ５１のシール部材５７と下ヒータ４２のシール部材４７がオーバーラップする位置まで、上ヒータ５１を下降させる。このとき、複数本の押圧ピン５８も同時に下降されるが、押圧ピン５８の先端が押さえ部材６０を押圧することの無い位置まで上ヒータ５１を下降させる。
【００３１】
この状態で、ハンガー６１の複数本のシャフト６３が上ヒータ５１のケース５２の孔５２ａを介してケース５２の外側へ突出する。このとき、突出したシャフト６３の先端付近にカラー６５を取り付けておく。本実施の形態では、シャフト６３に形成された図示しない孔に止めピン（カラー）を挿通した。カラー６５は、上ヒータ５１を上昇させたときにハンガー６１を同時に上昇させるための固定器具として機能する。
【００３２】
この後、下ヒータ４２および上ヒータ５１を作動させて加熱ランプ４４、５３を点灯させ、加熱空間内でリアプレート１０、側壁１４、および押さえ部材６０を重ねた組立体を加熱する（ステップ３）。組立体を加熱すると、封着材２０が溶融するとともに、リアプレート１０、側壁１４、および押さえ部材６０が僅かに熱膨張する。本実施の形態では、ハンガー６１が支持部６２に対してガタを有するため、このガタによって熱膨張を許容し、組立体にずれを生じることを防止できる。
【００３３】
組立体の熱膨張が概ね飽和状態となった後、昇降機構５４を僅かに動作させて複数本の押圧ピン５８によって押さえ部材６０の背面を押圧し、側壁１４をリアプレート１０の周縁部に密着させた状態で接着する（ステップ４）。この押圧により、理想的には、押さえ部材の押圧面６０ａが側壁１４の上面１４ａに密着した状態で面接し、且つ押さえ部材の下面６０ｂがリアプレート１０の内面に密着した状態で面接する。これにより、側壁１４の上面１４ａがリアプレート１０の内面と高精度に平行にされる。
【００３４】
上述したように側壁１４がリアプレート１０に接着された後、上下のヒータ４２、５１がＯＦＦにされ、昇降機構５４が動作されて図６に示すように上ヒータ５１が上昇され、押圧ピン５８による押圧が解除されるとともに、押さえ部材６０がリアプレート１０から離間する方向へ取り外される（ステップ５）。つまり、上ヒータ５１を上昇させると、カラー６５によってケース５２に固定されたハンガー６１も同時に上昇し、押さえ部材６０が上昇する。
【００３５】
さらにこの後、上下のヒータ４２、５１を離間させ且つ押さえ部材６０を側壁１４から離間させた状態で、リアプレート１０および側壁１４からなる組立体を冷却する（ステップ６）。このとき、ステップ３の加熱処理により加熱された押さえ部材６０が側壁１４の上端面１４ａから離間されているため、押さえ部材６０の熱が側壁１４に伝達されることがなく、側壁１４の近傍でリアプレート１０に温度斑を生じることなく、比較的短時間で組立体を冷却でき、リアプレートに割れを生じることもない。
【００３６】
以上のように、本実施の形態によると、側壁１４をリアプレート１０の周縁部に密着させて加熱して接着した後、プレートを冷却する際に、側壁１４を押さえていた押さえ部材６０を離間させるようにしたため、冷却時に押さえ部材６０の熱が側壁１４に伝達されることがない。これにより、リアプレート１０の周縁部に薄い側壁を取り付けただけの構造の組立体を自然に冷却することができ、熱容量が略均一となり、不所望な温度斑を生じることがなく、リアプレート１０の割れを防止できる。
【００３７】
また、押さえ部材６０を側壁１４から離間させることにより、冷却対象となる組立体の熱容量を小さくでき、冷却に要する処理時間を短縮でき、プロセス速度を高速にできる。
【００３８】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【００３９】
例えば、図７に示すように、押圧ピン５８の先端に押さえ部材６０を固定的に取り付けても良い。この場合、押圧ピン５８と押さえ部材６０との間にもガタがある必要がある。
【００４０】
図７に示す製造装置７０を用いてリアプレート１０に側壁１４を取り付ける場合、セッター４５の上にリアプレート１０と側壁１４を位置決め配置した後、昇降機構５４によって押さえ部材６０を下降させ、押さえ部材６０の押圧面６０ａを側壁１４の上端面１４ａに面接させる。このとき、押圧面６０ａによって側壁１４の上端面１４ａを押圧することのない程度に上ヒータ５１を下降させる。
【００４１】
この状態で、上下ヒータ４２、５１を動作させて組立体を加熱し、封着材２０を溶融する。このとき、リアプレート１０、側壁１４、および押さえ部材６０の熱膨張は、上述したガタによって許容される。そして、昇降機構５４を僅かに動作して押さえ部材６０を押圧し、側壁１４とリアプレート１０を密着させた状態で接着する。
【００４２】
この後、昇降機構５４を動作させて上ヒータ５１を上昇させ、押さえ部材６０による押圧を解除すると同時に、押さえ部材６０を側壁１４から離間させ、リアプレート１０および側壁１４を冷却する。
【００４３】
以上のように、この製造装置７０によると、上述した製造装置４０を用いた場合に必要であったカラー６５の取り付け作業が不要となり、プロセス速度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態に係る真空外囲器を有する表示装置を示す外観斜視図。
【図２】図１の表示装置の部分断面図。
【図３】図１の表示装置の真空外囲器を製造する方法を説明するためのフローチャート。
【図４】真空外囲器の製造装置に処理対象物を配置した状態を示す図。
【図５】上ヒータを下降した状態を示す図。
【図６】側壁をプレートに接着した後、冷却のため上ヒータを上昇させた状態を示す図。
【図７】製造装置の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…リアプレート、
１５…真空外囲器、
１４…側壁、
１４ａ…上端面、
２０…封着材、
４０、７０…製造装置、
４２…下ヒータ、
５１…上ヒータ、
５４…昇降機構、
６０…押さえ部材、
６０ａ…押圧面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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