CN100533645C - 支撑结构及其制造方法、以及使用它的显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种支撑结构及其制造方法、以及使用它的显示装置，可用简单的方法提供耐破坏强度优异、表面上具有防静电用的多条槽的支撑结构。将激光照射在沿着平行于该槽的方向对表面上有多条槽的玻璃母材进行加热并延伸而获得的玻璃基板上，在照射区熔融了的状态下，以该照射区为中心，通过牵引玻璃基板的一侧，在固定侧的玻璃基板的切断面上槽不到达端部，形成良好的R形状。

Description

支撑结构及其制造方法、以及使用它的显示装置
技术领域
本发明涉及在用电子发射元件构成的平面型显示装置中，作为真空容器的耐大气压手段使用的支撑结构及其制造方法，还涉及用该支撑结构构成的显示装置。
背景技术
一般说来，在将具有多个电子发射元件的作为电子源基板的第一基板和作为显示面的第二基板间隔开相对配置的显示装置中，为了获得必要的耐大气压性能，将用绝缘材料构成的支撑结构(隔离物)夹在第一基板和第二基板之间。
作为该支撑结构的制造方法，已知一种加热玻璃母材使其延伸，用金刚石切割器、或通过激光照射，将其切断成规定的长度的方法(日本专利申请特开2000-251705号公报)。另外，还知道通过在支撑结构的表面上形成多个槽，能防止支撑结构带电。这样，作为表面上有多个槽的支撑结构的制造方法，已知一种加热玻璃母材使其延伸，用金刚石切割器、或通过激光照射，将其切断成规定的长度的方法(特开2003-229056号公报)。可是应力集中在切断工序中在切断面上产生的微小突起或豁口上，存在支撑结构发生压曲破坏，或者，由于电场集中在该突起或豁口上，容易发生表面放电的问题。
因此在特开2000-251705号公报中，还公开了通过对切断后的支撑结构实施加热处理或化学刻蚀处理，进行切断面的平滑化处理，谋求防止该支撑结构体的压曲破坏及表面放电的制造方法。
可是，通过在表面上形成槽，制造能防静电的支撑结构的情况下，采用特开2000-251705号公报中公开的制造方法，由于退火或化学刻蚀，槽的形状(深度、角度、棱部的形状)发生变化，不能谋求所希望的防静电。
本发明在于解决上述问题，不附加繁杂的工序，就能提供一种耐破坏强度高、而且表面上具有所希望的槽、谋求防静电的支撑结构，用该支撑结构构成可靠性高的显示装置。
发明内容
本发明的第一方面，是一种支撑结构，在板状的基体材料的表面上，有相对于该基体材料的纵向平行的多个槽，在该基体材料的与该纵向平行的端部上支撑着显示装置的构成部件，其特征在于：上述槽的端部离开与上述基体材料的横向平行的端部。
本发明的第二方面，是一种支撑结构，在板状的基体材料的表面上，有相对于该基体材料的纵向平行的多个槽，在与该基体材料的该纵向平行的端部上支撑着显示装置的构成部件，其特征在于：在与基体材料的横向平行的端部上，有曲率半径比该基体材料的厚度大的弯曲部分。
本发明的第三方面，是一种表面上有多条槽的板状的支撑结构的制造方法，其特征在于包括：
对表面上有多条槽的板状的玻璃母材进行加热，使其沿平行于该槽的方向延伸的工序；以及
沿与该玻璃基体材料的槽正交的方向，对延伸后的玻璃基体材料照射激光，切断该玻璃基体材料的工序，且
切断该玻璃基体材料的工序，是在使该玻璃基体材料的该激光的照射区熔融了的状态下，将该照射区作为边界，通过牵引该玻璃基体材料的一端，在该照射区将该玻璃基体材料切断。
本发明的第四方面，是一种显示装置，其特征在于：具有：具有电子发射元件的第一基板；具有通过照射从上述电子发射元件发射的电子而发光的发光部件和电极的第二基板；以及位于上述第一基板和第二基板之间支撑两个基板，且表面上具有与上述第一基板或第二基板平行的多个槽的板状的支撑结构，上述槽的端部离开上述支撑结构的不面对上述第一基板或第二基板的端部。
本发明的第五方面，是一种显示装置，它具有：有电子发射元件的第一基板；具有通过照射从上述电子发射元件发射的电子而发光的发光部件和电极的第二基板；以及位于上述第一基板和第二基板之间支撑两个基板，表面上有相对于上述第一基板或第二基板平行的多个槽的板状的支撑结构，该显示装置的特征在于：上述支撑结构的不面对上述第一基板或第二基板的端部上，有曲率半径比该支撑结构的厚度大的弯曲部分。
附图说明
图1A和1B是表示本发明的支撑结构体的优选实施方式的图。
图2A和2B是表示本发明的支撑结构体的另一实施方式的图。
图3A和3B是表示现有的支撑结构体之一例图。
图4A和4B是表示本发明的支撑结构体的另一优选实施方式的图。
图5A和5B是表示本发明的制造方法中的激光的照射图形的图。
图6是表示本发明的制造方法中的切断工序的图。
图7是表示本发明的制造方法中的切断后的玻璃基板的切断部的图。
图8是表示本发明的显示装置的显示面板的结构的图。
图9是支撑结构(隔离物)的局部放大图。
具体实施方式
以下，举出优选实施方式说明本发明的支撑结构、使用该支撑结构的显示装置、以及该支撑结构的制造方法。
图8是表示本发明的显示装置的优选实施方式的显示面板的结构的斜视图，是表示将一部分结构切去后示出的图。
如图8所示，本例的显示面板使作为第一基板的背面板81和作为第二基板的正面板82隔开一定间隔相对，将平板状的支撑结构(以下有时也称为隔离物)83夹入两者之间，同时用侧壁84密封周围，使内部呈真空气氛。
形成了行方向布线85、列方向布线86、层间绝缘层(图中未示出)及电子发射元件88的电子源基板89被固定在背面板81上。
图示的电子发射元件88是连接着在一对元件电极之间有电子发射部的导电性薄膜的表面传导型电子发射元件。本例是配置了N×M个该表面传导型的电子发射元件88、有呈矩阵状配置了分别以等间隔形成的M条行方向布线85和N条列方向布线86的多电子束源的例子。另外，在本例中，行方向布线85隔着层间绝缘层(图中未示出)位于列方向布线86上。而且扫描信号通过引出端子Dx1～Dxm加在行方向布线85上，调制信号(图像信号)通过引出端子Dy1～Dyn加在列方向布线86上。
在正面板82的下表面(与背面板81相对置的面)上，形成荧光膜90作为发光部件，另外，作为导电性部件的金属背(加速电极)91设置在该荧光膜90的表面上。该金属背91是使从电子发射元件88发射的电子加速用的，从高压端子Hv施加高电压，规定为比上述行方向布线85高的电位。
呈平板状的隔离物83与行方向布线85平行地安装在行方向布线85上。该隔离物83的隔离物固定块92被安装在两端，以载于行方向布线85上的状态，被固定在电子源基板89上。由于用隔离物固定块92固定隔离物83，所以电子的动能小，能降低电子轨道容易受电场的影响的电子发射元件88附近的电场的干扰。
另外，图9中只示出了图8中的隔离物。在图9中，100是隔离物的与正面板或背面板面对的端部，101是隔离物的不与正面板或背面板面对的端部。换言之，100是隔离物的与纵向平行的端部，101是隔离物的与横向平行的端部。另外，102是隔离物的纵向(图8中的X方向)，103是隔离物的横向(图8中的Z方向)。
隔离物83被夹在具有电子源基板89的背面板81和设置了荧光膜90及金属背91的正面板82之间，上下面分别被压焊在金属背91和行方向布线85上。为了使显示面板具有耐大气压性能，通常，等间隔地设置多个隔离物83。另外，侧壁84被夹在背面板81和正面板82的边缘部中，背面板81和侧壁84的接合部、以及正面板82和侧壁84的接合部，分别用玻璃料密封。
图1A及1B中，示出了本发明的第一支撑结构、即图8中的隔离物3的优选实施方式。图1A是侧视图(在图8中，是从Y方向看到的隔离物的图，X-Z平面图)，1B是俯视图(在图8中，是从Z方向看到的隔离物的图，X-Y平面图。另外，本图表示与隔离物的正面板82面对且接触的端面)。另外，后面所述的图2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A及5B也是从与图1A及1B同样的方向看到的图。
如图1A及1B所示，本发明的支撑结构呈平板状，在表面上有平行于第一及第二基板的多条槽1，该槽1不到达端部是本发明的特征。换句话说，槽1的端部离开支撑结构的不面对背面板或正面板的端部。这样，由于槽1不到达端部，所以在耐破坏强度方面，能确保充分的强度。没有槽1的区域的长度(t)最好与支撑结构体的厚度(T)等同或更大。其理由是因为如果采用后面所述的本发明的制造方法，则在延伸的玻璃基板的切断工序中，没有槽1的区域的长度(t)和垂直于基板的端部的形状有相关关系。
如图1B所示，端部的形状最好在厚度(T)的范围内形成缓和的R形状(RT1)。这时，如果至少RT1在外侧呈凸的R形状，则用本例的支撑结构组装显示面板时的所谓处理(handling)时，使该端部与其他部件接触时，该端部缺损的可能性很小。
另一方面，随着切断工序的条件的不同，如图2A及2B所示，没有槽1的区域的长度(t)有时小于支撑结构的厚度(T)，在此情况下，在端部上朝外侧形成凹陷的R形状(RT2)。在这样的形状的情况下，在耐破坏强度方面由于槽1不到达端部，所以没有问题，但有必要注意支撑结构的使用。这是因为端部具有反向弯曲的形状，即呈尖状，所以用这样的支撑结构组装显示面板时进行处理时，该端部与其他部件接触时该端部有可能损坏，处理时需要注意。
另外，关于高度(H)方向(图8中的Z方向)上存在的R形状(图1A及1B中的RH1、图2A及2B中的RH2)，最好尽可能地呈缓和的弯曲形状。如果对图1A及1B中的RH1和图2A及2B中的RH2进行比较，则如图2A及2B所示，端部形状呈反向弯曲(RT2)时的RH2明显地比图1A及1B中的RH1的曲率小，呈尖状。即，图2A及2B中的端部呈处理时容易发生豁口的形状。
图3A及3B是使用现有的例如玻璃划线器等中用的金刚石切割器切断延伸了的基板而制造的支撑结构。这样，与横向平行的端部(切断部)的形状非常锐利，槽1的棱线清楚地到达切断面的棱线。另外，在这样的支撑结构中，在切断面的棱线上存在不少微小的裂纹(豁口或伤痕)，成为应力集中的主要原因，不利于耐破坏强度。另外，处理时也成为发生豁口的原因。
图4A及4B中，示出了本发明的第二种支撑结构的优选实施方式。本例是在与横向平行的端部上，通过形成曲率半径比支撑结构的厚度(T)大的弯曲部(RT4)，该弯曲部具有作为端部的增强构件的作用，提高耐破坏强度。在本例的情况下，槽1即使到达与横向平行的端部也没关系，但在用后面所述的本发明的制造方法制造的情况下，实际上槽1不到达与横向平行的端部。另外，为了有意地使槽1不到达与横向平行的端部，特别是如果没有槽1的区域的长度(t)比支撑结构体的厚度(T)大，则与图1A及1B所示的支撑结构相比，进一步提高了耐破坏强度，所以是所希望的。另外，具有高度(H)方向的R形状(RH4)也比图1A及1B所示的支撑结构大的倾向，这样很好。
另外，在将本发明的支撑结构装入图8所示的显示装置中的情况下，利用隔离物固定块92固定没有槽的区域，以便配置得对显示区没有影响。
其次，说明本发明的支撑结构的制造方法。按照规定的长度，将呈平板状、表面上有平行的多条(与支撑结构上的槽数量相同的)槽的玻璃母材沿着平行于该槽方向加热延伸获得的玻璃基板切断，能获得本发明的支撑结构。在本发明的制造方法中，特征在于：在上述切断工序中，从与玻璃基板上的槽正交的方向照射激光，在使照射区熔融了的状态下，通过牵引玻璃基板的一端，进行切断。即，在本发明的制造方法中，通过用光的方向性高的激光，局部地加热玻璃基板，只在照射区使玻璃基板熔融，将槽埋没，同时照射区以外能保持槽的形状而切断。另外，通过调节照射条件或牵引玻璃基板时的条件，能容易地形成图1A、1B、图4A及4B所示的端部(与横向平行的端部)形状。
本发明中用的激光的波长，只要作为切断对象的玻璃基板能有效地吸收激光，则哪个范围都可以。例如能举出波长为10.6微米的CO2(二氧化碳)激光、或波长为1.06微米的YAG激光，特别是玻璃对CO2激光的吸收率高，所以CO2激光好。
另外，有必要根据玻璃基板的形态(材质、厚度、宽度)等，选择激光的输出功率和频率。如果激光的功率过大，则照射区的温度上升过快，切断部上产生裂纹，引起玻璃基板燃烧、蒸发、飞散等，往往造成周边污染。为了避免这样的不良现象的发生，如果减小振荡频率，则照射区的时间性的(断续的)温度变化增大，有时会发生裂纹。因此，尽可能将激光频率设定得高一些，照射片刻，缓和时间性的温度变化。另外如后面所述，在能切断玻璃基板的范围内设定功率。
如本发明所述，在将激光照射在加热延伸了的玻璃基板上的情况下，为了在不发生、飞扬或飞散不需要的熔融物的状态下进行切断，有必要将对应于高度(H)方向尽可能均匀的激光照射在对应于延伸方向尽可能狭窄的区域上。
具体地说，考虑将激光聚焦成从数微米至数十微米的点状，沿高度方向进行扫描的方法；或通过掩模形成照射区等方法。可是，在前一种情况下，通过用点光进行扫描，切断部的时间性的温度变化大，多半在玻璃基板上产生裂纹。另外，为了避免这种情况，虽然也可以考虑提高扫描速度，但在机械性地使反射镜振动进行扫描的方式中，扫描速度有极限。另外，在后一种情况下，CO2或YAG激光的波长长，对应于掩蔽的图形精度不好(图形的边界模糊)，而且掩模的磨损厉害(能有效地反射或吸收激光的掩模材料少)，所以很难说是最佳方法。
图5A及5B中示出了最好的方式。图中，11是延伸了的玻璃基板，12是激光的照射图形。如图5A及5B所示，通过圆柱状透镜将激光本身聚焦成细长的图形12，这样进行照射：使照射图形12的长度方向(W)成为支撑结构体的高度(H)方向。而且，通过从玻璃基板11的两面同时照射，能效率更高地加热玻璃基板11的厚度(T)方向。在此情况下，有必要使两面的照射图形12的位置充分地一致。
如图5A及5B所示，在照射激光，使玻璃基板11的照射区熔融的状态下，如图6所示，通过以激光的照射图形12为中心(界线)，将一侧13固定，牵引另一侧14，能获得图7所示的切断形状。然后，将固定的一侧作为产品，将牵引了的一侧14废弃。
使玻璃基板11熔融后，牵引另一侧14时，最好在熔融物随着玻璃基板的另一侧14移动的期间继续照射激光。在熔融物被牵引的过程中，如果停止照射激光，则熔融物的温度急剧下降(散热)，所以会在牵引的(拉丝的)状态下直接硬化。不能将一侧13的端部加工成所希望的形状。图2A及2B所示的反向弯曲形状示出了在与其类似的状态下切断了的情况。
另外，将激光的照射时间设定得长一些，提高熔融温度(熔融面积也随着时间的推移而扩展)，熔融部的体积增大。因此牵引另一侧14时，熔融物残留在一侧13上，能获得图4A及4B所示的弯曲部的直径大的切断部。
[实施例1
(实施例1)
如图5A及5B所示，对通过加热延伸加工获得的玻璃基板(材质：无碱玻璃，高度(H)：1.6mm，厚度(T)：0.195mm，槽深度：8微米，槽数：40条，槽宽：15微米，槽间距：30微米)，从两侧进行3秒钟的激光照射，激光照射图形为长度方向(W)：6mm，宽(L)：1.5mm。
激光振荡器使用输出功率为10W的CO2激光器(シンラッド公司：型号48-1W)。用光束扩展器将2mm
Figure C200510089584D0011142751QIETU
的激光扩展为6mm
Figure C200510089584D0011142751QIETU
，为了照射在玻璃基板的两面上，用分光器将光路分成两路，各光路将玻璃基板夹在中间相对配置。而且通过用焦距为2.5英寸的圆柱状透镜聚焦在玻璃基板的前面，将上述尺寸的照射图形照射在玻璃基板的两面上。
激光输出条件为：频率为5kHz，功率为7.0W(脉冲的占空因数设定为30％)。另外，牵引条件为：从照射激光开始2.0秒钟后开始牵引，牵引速度为7mm/sec。牵引距离为10mm。
按照这样的条件将玻璃基板切断，结果，切断部呈图1A及1B所示的形状，没有槽的区域的长度(t)为0.2mm，RT1呈向外侧凸起的圆滑的R形状。
关于本例中切断后获得的支撑结构和用现有的方法获得的支撑结构，分别进行了32个弯曲试验，并进行了耐破坏强度的验证。将其结果示于表1中。表中的“切片(タィサ-)”是通过用金刚石砂轮等工具切断玻璃或硅晶片等的现有的方式，将玻璃基板切断获得的支撑结构。该支撑结构的切断面的形状近似于图3A及3B所示的形状，但切断面总体呈皱面，所以存在无数微小的裂纹。
弯曲试验方法，是采用日本岛津制作所制作的牵引压缩试验机AGS-20KNG，以0.05mm/min大小的速度进行了压缩。对试验片进行压缩的压块使用玻璃块。而且，弯曲试验中使用的隔离物的长度为40mm。
由表1可知，本发明的支撑结构与用现有的制造方法制造的支撑结构相比，弯曲强度高出近1.5倍，耐破坏强度优异。
表1
Figure C200510089584D00121
(实施例2)
除了激光功率为5.2W以外，其他与实施例1相同，将玻璃基板切断。其结果，切断部如图2A及2B所示，RT2呈反向弯曲形状。
(实施例3)
除了激光功率为8.6W以外，其他与实施例1相同，将玻璃基板切断。其结果，切断部的形状为：对于厚度0.195mm，RT4的曲率半径为0.22mm，呈更大的弯曲形状。
[发明的效果]
本发明的支撑结构由于表面上有槽，所以能控制带电性，而且，该槽不到达端部，所以由该槽的凹凸引起的应力集中被缓和，压缩强度和弯曲强度优异。
另外，本发明的支撑结构由于表面上有槽，所以能控制带电性，而且，端部具有其曲率半径比该支撑结构的厚度大的弯曲部，所以该弯曲部具有作为支撑结构的增强部件的作用，压缩强度和弯曲强度优异。
另外，如果采用本发明的制造方法，则不增加复杂的工序，就能制造具有所希望的形状的槽的支撑结构。
在本发明的显示装置中，由于使用本发明的支撑结构，所以能很好地控制所发射的电子引起的支撑结构的带电，而且，该支撑结构本身的强度也好，所以在高质量的显示中能获得很高的可靠性。
因此，如果采用本发明，则不会导致制造成本的大幅度上升，能提供比以往强度优异的支撑结构。另外，采用该支撑结构，能提供高质量显示时可靠性高的显示装置。

Claims (2)

1、一种显示装置，其特征在于具有：具有电子发射元件的第一基板；具有通过从上述电子发射元件发射的电子照射而发光的发光部件和电极的第二基板；以及位于上述第一基板和第二基板之间支撑两个基板，且表面上具有与上述第一基板或第二基板平行的多个槽的板状的支撑结构，在上述支撑结构的不面对上述第一基板或第二基板的端部上，具有曲率半径比该支撑结构的厚度大的弯曲部分。
2、一种支撑结构，在板状的基体材料的表面上具有与该基体材料的纵向平行的多个槽，在与该基体材料的该纵向平行的端部上支撑显示装置的构成部件，其特征在于：在与上述基体材料的横向平行的端部上，具有曲率半径比该基体材料的厚度大的弯曲部分。
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