CN101096291A - 玻璃-玻璃接合方法、真空壳、电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于接合多个部件的玻璃-玻璃接合方法以及真空壳和电子发射显示器。所述接合方法包括排列将被接合在一起的部件，从而所述部件彼此接触，然后在垂直于所述部件之间的界面的方向上，经过所述部分之一用于激光束照射所述界面，以在所述部件之间的界面周围形成热接合的接合点。

Description

玻璃-玻璃接合方法、真空壳、电子发射显示器

技术领域

本发明涉及一种玻璃-玻璃接合方法，更具体地讲，涉及一种利用激光将一件玻璃产品与另一件玻璃产品直接接合的方法。本发明还涉及一种具有由这种玻璃-玻璃接合方法制造的真空壳的电子发射显示器。

背景技术

通常，为了使部件粘结在一起，使用粘合材料作为部件之间的介质。

例如，在电子发射显示器中，例如在一种传统的平板显示器中，隔离件用粘合材料被固定在基底上。

基底和隔离件通常由玻璃形成，每个隔离件具有与电子发射显示器的性能一致的微小的厚度。

利用粘合材料将部件接合在一起的工艺复杂，并且粘合材料提高了制造成本。

由于粘合材料在烧结过程中变形，所以玻璃部件可被移位。因此，难以期望部件之间会出现准确的粘结和排列。

而且，粘合材料会导致环境污染。

当执行将基底密封在一起并将空气排放到真空壳外的工艺，以利用包含电子发射元件的真空壳制造最终产品时，由于由粘合材料产生的除气作用而导致真空壳内的真空度会降低，从而导致最终产品的质量劣化。

如上所述，当玻璃部件用粘合材料粘合在一起时，由于粘合材料会出现很多问题。因此，需要一种不使用粘合材料的接合方法。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种用于将工件如玻璃接合而无需粘合材料的改进的工艺以及一种用于电子发射显示器的改进的密封的真空壳。

本发明提供了一种无需粘合材料而将部件接合在一起的方法。

本发明还提供了一种用于通过接合方法制造的电子发射显示器的真空壳。

本发明还提供了一种用于制造电子发射显示器的方法，该方法可将隔离件粘结在基底上而无需使用粘合材料。

本发明还提供了一种通过接合方法制造的电子发射显示器。

本发明还提供了一种用于通过接合方法制造的电子发射显示器的阳极组件。

在本发明的示例性实施例中，接合方法包括：排列将被接合在一起的部件，所述部件相互接触；在垂直于所述部件之间的界面的方向上，经过所述部件之一向所述界面照射激光束，以在所述界面周围形成热接合部分。

投射激光束的方法可通过顺序地投射具有不同能量的激光束来执行。

即，所述投射激光束的方法包括投射具有预定能量的第一激光束和投射第二激光束，所述第二激光束具有的能量低于所述第一激光束的所述预定能量。

所述接合方法可包含将所述激光束聚焦到将被接合在一起的所述部件之间的界面上。

所述激光束优选地由固态激光器产生。固态激光器可为三次谐波Nd/YAG激光器。

可选择地，所述激光束可由紫外线(UV)准分子激光器产生。

可选择地，所述激光束可由具有可见波长或近红外波长的激光器产生。在本发明的原理的实施中，所述激光器从由基谐波Nd/YAG激光器、二次谐波Nd/YAG激光器和二极管激光器组成的组中选择。

将被接合在一起的部件可由玻璃材料形成。

将被接合的部件以平板形状形成，所述部件之一以垂直方向排列在所述部件的另一个上。

所述界面的宽度等于或大于0.07mm。

在本发明的另一示例性实施例中，一种真空壳包括：第一基底和第二基底，彼此面向；隔离件，排列在所述第一基底和所述第二基底之间并通过直接接触所述第一基底与所述第一基底接合。

所述第一基底和所述隔离件可通过激光束接合在一起。

热接合部分可通过所述激光束形成在所述第一基底和所述隔离件之间的界面周围。

所述热接合部分可以以斑点形成，所述斑点具有由所述第一基底和所述隔离件的纵向部分所确定的纵向直径。

所述热接合部分可具有等温线。

所述第一基底和所述隔离件可由玻璃材料形成。

在本发明的另一示例性实施例中，一种电子发射显示器包括：阴极基底，电子发射单元设置在所述阴极基底上；阳极基底，发光单元设置在所述阳极基底上；隔离件，排列在所述阴极基底和所述阳极基底之间并与所述阳极基底接合，所述隔离件可通过与所述阳极基底直接接触来与所述阳极基底接合。

所述隔离件可以以条形形成。

所述电子发射显示器可为场发射阵列(FEA)型电子发射显示器。

在本发明的另一示例性实施例中，电子发射显示器的阳极组件可包括：基底；发光单元，设置在所述基底上；隔离件，通过与所述基底直接接触来与所述基底接合。

在本发明的另一示例性实施例中，一种制造电子发射显示器的方法包括：排列隔离件，使得所述隔离件与阳极基底和阴极基底中的一个基底直接接触；在垂直于所述隔离件与挤压所述隔离件的所述阳极基底和阴极基底中的所述一个基底之间的界面的方向上，投射激光束以照射所述界面，从而在所述界面周围形成热接合部分。

附图说明

通过结合附图进行的详细描述，本发明的更全面的理解以及很多的优点将会变得更加清楚同时更易于理解，附图中相同的标号表示相同或相似的组件，其中：

图1是示出如本发明实施例的接合方法的构思视图；

图2是图1中的部分A的放大视图；

图3至图5是示出如本发明实施例的用于将部件接合在一起的连续工艺的示意图；

图6是如本发明实施例的构造的具有真空壳的电子发射显示器的剖视图。

具体实施方式

图1是示出本发明的实施例实践的接合技术的构思视图，图2是图1中的部分A的放大视图。

参照图1和图2，这个实施例的接合技术通过采用穿过部件2和4之一投射的激光束6照射部件2和4之间的界面而将不同的部件2和4接合在一起。即，部件2和4通过激光束6的加热被热接合在一起。

在这个实施例中，电子发射显示器的基底2和隔离件4分别是部件2和4的样件。基底2和隔离件4由玻璃形成。在该实施例中，玻璃可包括可在显示器产品中使用的任何种类的玻璃(例如，PD 200、碱石灰和硼硅酸盐)。

此外，激光束6穿过基底2在垂直于部件2和4之间的界面7的方向(在图中是Y方向)上照射。在此，激光束6可由激光产生单元(未示出)控制，从而激光束6可具有预定的能量并可聚焦到界面7上。

如图2所示，部件2和4在部件2和4相互直接接触的定位处通过激光束6被热接合，部件2和4之一的纵轴垂直地位于另一部件上。

由于隔离件4以宽度为大约0.07mm或更大的微细且非常精确的结构形成，所以部件2和4之间的接合通过微接合执行，通过微接合，接合表面8沿部件2和4之间的界面7的最小宽度W可为0.07mm或更大。部件4的宽度和接合表面8仅是示出本发明原理的示例，本发明并不限于具体的这些示例。即，部件4的宽度和接合表面8可保持在从0.07mm到几毫米的范围内，例如，为大约5mm。

如上所述，根据这个实施例，无需使用例如粘合材料的任何中间介质，就可以通过激光束将部件2和4直接接合在一起。

通过上述的直接接合方法，热接合的接合点10形成在部件2和4之间的界面7周围。

通过激光束6的加热，热接合的接合点10可形成有预定的形状。在这个实施例中，热接合的接合点10形成为斑点，该斑点的纵轴参照部件2和4的纵向尺寸定位。在此，热接合的接合点10可具有由激光束6的热梯度限定的等温线(contour lines)(见图2)。

同时，激光束6可由固态激光器如三次谐波Nd:YGA激光器形成。

可选择地，激光束6可由UV准分子激光器或者具有可见射线或近红外线的激光器形成，这些激光器如基谐波(fundamental harmonic)Nd:YGA激光器、二次谐波Nd:YGA激光器或二极管激光器。

图3至图5是示出了根据本发明实施例的用于将部件接合在一起的连续工艺的示意图。

首先参照图3，将被接合在一起的部件之一隔离件14排列在作为另一部件的基底12上。在此，隔离件14垂直于基底12的主轴尺寸排列。基底12和隔离件14由玻璃形成。

基底12可为电子发射显示器的阳极基底。在此，铟锡氧化物(ITO)层16、称作黑矩阵(BM)的黑层18、例如由铝形成的金属层20可顺序地形成在基底12上。由于ITO层16、黑层18和金属层20在现有技术中是公知的，所以在这里将省略对它们的更详细的描述。

在这个实施例中，隔离件14以条形或矩形形成，并相对于黑层18排列在金属层20上。

当隔离件14排列在基底12上时，如图4所示，基底12被在垂直于基底12和隔离件14之间的界面17的方向上的第一激光束照射。

在此，如上所述，第一激光束22由激光控制单元控制，从而第一激光束22具有预定的能量并聚集在界面17上。

在这个实施例中，为了产生第一激光束22，使用能量为4.5W的三次谐波Nd:YGA激光器。

在基底12和隔离件14被热接合在一起之前，第一激光束22溶解并去除已经形成在基底12上的ITO层16、黑层18和金属层20。

然后，如图5所示，用第二激光束24照射基底12和隔离件14之间的界面。第二激光束24的能量比第一激光束的能量小大约1瓦特。

第二激光束24的作用是使基底12和隔离件14热粘结在一起。即，通过第二激光束24，基底12和隔离件14被热接合在一起，从而形成阳极组件25。

如上所述，部件如基底12和隔离件14被顺序施加的不同能量的激光束22、24照射，从而部件12和14可直接接合在一起。

在实际的工艺中，多个隔离件14排列在基底12上，在由相应的激光器发射的具有不同能量的激光束22、24的作用下，隔离件14被同时热接合或粘结到基底12上。

在这个实施例中，尽管隔离件被接合在阳极基底上，但是本发明并不限于这个实施例。例如，本发明的连接方法可应用于将隔离件接合到阴极基底上。

图6是根据本发明的原理构造的具有真空壳的电子发射显示器的剖视图。在这个实施例中，FEA电子发射显示器被用作样件。

参照图6，这个实施例的电子发射显示器30包括具有第一(阴极)基底32和第二(阳极)基底34的真空壳。密封件(未示出)设置在第一基底32和第二基底34的外周以将基底32和34密封在一起。

设计用来发射电子的电子发射单元36设置在第一基底32上，发光单元37被构造为当被由电子发射单元36产生的电子束激发时显示不同的视频图像，并且设置在第二基底34上。

电子发射单元36包括：阴极电极40；栅电极42，通过使阴极电极40与栅电极42和阴极电极40之间的第一绝缘层38以直角交叉而将阴极电极40相互连接；多个电子发射区域44，形成在阴极电极40上。

当阴极电极40和栅电极42的交叉区域限定像素区域时，电子发射区域44形成在各个像素区域内，与各个电子发射区域44对应的开口46和48穿过第一绝缘层38和栅电极42形成以暴露第一基底32上的电子发射区域44。

电子发射区域44由这样一种材料形成，即，当在真空气氛下对该材料施加电场时，该材料发射电子，这种材料例如为含碳材料或纳米尺寸的材料。换言之，电子发射区域44可由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳(diamond-like carbon)、C60(富勒烯)、硅纳米线(nanowires)或其组合形成。

可选择地，电子发射区域44可为由Mo基或Si基材料形成的尖端(tip)。

聚焦电极52可形成在栅电极42和第一绝缘层38上。第二绝缘层50位于聚焦电极52的下方以将聚焦电极52与栅电极42绝缘，开口54在各个像素区域穿过聚焦电极52形成，通常将从对应的像素区域发射的电子聚焦。可选择地，为了独立地聚焦从那些电子发射区域44发射的电子，开口54可与电子发射区域44对应地形成。

发光单元37包括：ITO层56，形成在第二基底34上；红(R)、绿(G)、蓝(B)磷光体层58R、58G、58B，形成在ITO层56上；黑层60，排列在R、G、B磷光体层58R、58G、58B之间以提高显示可视图像的屏幕的对比度。阴极电极40和栅电极42的每个交叉区域与单一颜色的磷光体层对应。

例如由铝形成的金属层62形成在R、G、B磷光体层58R、58G、58B和黑层60上。金属层62接收加速电子束所需的高电压，然后将从R、G、B磷光体层58R、58G、58B向第一基底32辐射的可见光射线朝向第二基底34反射，从而增大屏幕的亮度。

隔离件64排列在第一基底32和第二基底34之间，以抵抗施加到其的压力来支持真空壳并保持第一基底32和第二基底34之间的间隙。隔离件64的位置与黑层60相对应，从而隔离件64不能挡住由R、G、B磷光体层58R、58G、58B占据的区域。隔离件64基于上述的接合方法与第二基底34直接接合。

尽管FEA型电子发射显示器被描述为本发明的示例，但本发明并不限于这个示例。即，本发明可被应用于其它类型的电子发射显示器。

而且，本发明还可应用于在平板显示器如液晶显示器中作为光源使用的背光单元。

根据本发明，由于部件接合在一起而无需使用任何粘合材料，所以可简化制造工艺。另外，可提前避免由粘合材料导致的所有毁坏。

因此，可改善需要隔离件的电子发射显示器的产率。

而且，由于改善了隔离件的接合点的结构，所以可根据消费者的喜好进一步扩大平板显示器的屏幕尺寸。

尽管以上已经详细描述了本发明的示例性实施例，但是应该清楚地理解，在此教导的本发明的基本构思的很多变化和/或修改仍落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (34)

1、一种接合方法，包括：

排列将被接合在一起的部件，使得所述部件相互接触；

在垂直于所述部件之间的界面的方向上，经过所述部件之一向所述界面照射激光束，以在所述界面周围形成热接合部分。

2、根据权利要求1所述的接合方法，其中，所述照射激光束的步骤通过顺序地照射不同能量的激光束来执行。

3、根据权利要求1所述的接合方法，其中，所述照射激光束的步骤包括照射具有预定能量的第一激光束和照射第二激光束，所述第二激光束具有的能量低于所述第一激光束的所述预定能量。

4、根据权利要求1所述的接合方法，还包括将所述激光束聚焦在所述界面上。

5、根据权利要求1所述的接合方法，其中，所述激光束由固态激光器产生。

6、根据权利要求5所述的接合方法，其中，所述固态激光器是三次谐波Nd/YAG激光器。

7、根据权利要求1所述的接合方法，其中，所述激光束由UV准分子激光器产生。

8、根据权利要求1所述的接合方法，其中，所述激光束由具有可见射线或近红外线的波的激光器产生。

9、根据权利要求8所述的接合方法，其中，所述激光器从由基谐波Nd/YAG激光器、二次谐波Nd/YAG激光器和二极管激光器组成的组中选择。

10、根据权利要求1所述的接合方法，其中，所述部件由玻璃形成。

11、根据权利要求1所述的接合方法，所述部件以平板形状形成，所述部件之一以垂直方向排列在所述部件的另一个上。

12、根据权利要求11所述的接合方法，其中，所述界面的宽度等于或大于0.07mm。

13、一种真空壳，包括：

第一基底和第二基底，彼此面对；

隔离件，排列在所述第一基底和所述第二基底之间，并以所述隔离件直接接触所述第一基底的状态接合在所述第一基底上。

14、根据权利要求13所述的真空壳，其中，所述第一基底和所述隔离件通过激光束接合在一起。

15、根据权利要求14所述的真空壳，其中，热接合部分通过所述激光束形成在所述第一基底和所述隔离件之间的界面周围。

16、根据权利要求13所述的真空壳，其中，所述热接合部分以斑点形成，所述斑点具有相对于所述第一基底和所述隔离件的纵向部分的纵向直径。

17、根据权利要求16所述的真空壳，其中，所述热接合部分具有等温线。

18、根据权利要求13所述的真空壳，其中，所述第一基底和所述隔离件由玻璃形成。

19、一种电子发射显示器，包括：

阴极基底，电子发射单元设置在所述阴极基底上；

阳极基底，发光单元设置在所述阳极基底上；

隔离件，排列在所述阴极基底和所述阳极基底之间并接合在所述阳极基底上，

其中，所述隔离件在所述隔离件直接接触所述阳极基底的状态下接合在所述阳极基底上。

20、根据权利要求19所述的电子发射显示器，其中，所述阳极基底和所述阴极基底通过激光束接合在一起。

21、根据权利要求19所述的电子发射显示器，其中，热接合部分通过所述激光束形成在所述阳极基底和所述隔离件之间的界面的周围。

22、根据权利要求19所述的电子发射显示器，其中，所述热接合部分以斑点形成，所述斑点具有相对于所述阳极基底和所述隔离件的纵向部分的纵向直径。

23、根据权利要求22所述的电子发射显示器，其中，所述热接合部分具有等温线。

24、根据权利要求19所述的电子发射显示器，其中，所述阳极基底和所述隔离件由玻璃形成。

25、根据权利要求19所述的电子发射显示器，其中，所述隔离件以条形形成。

26、根据权利要求19所述的电子发射显示器，其中，所述电子发射显示器是FEA型电子发射显示器。

27、一种电子发射显示器的阳极组件，包括：

基底；

发光单元，设置在所述基底上；

隔离件，在所述隔离件直接接触所述基底的状态下接合在所述基底上。

28、根据权利要求27所述的阳极组件，其中，所述基底和所述隔离件通过激光束接合在一起。

29、根据权利要求27所述的阳极组件，其中，热接合部分通过所述激光束形成在所述基底和所述隔离件之间的界面周围。

30、根据权利要求27所述的阳极组件，其中，所述热接合部分以斑点形成，所述斑点具有相对于所述基底和所述隔离件的纵向部分的纵向直径。

31、根据权利要求27所述的阳极组件，其中，所述热接合部分具有等温线。

32、根据权利要求27所述的阳极组件，其中，所述基底和所述隔离件由玻璃形成。

33、根据权利要求27所述的阳极组件，其中，所述隔离件以条形形成。

34、一种制造电子发射显示器的方法，包括：

排列隔离件，使得所述隔离件与阳极基底和阴极基底中的一个基底直接接触；

在垂直于所述隔离件与所述阳极基底和阴极基底中的所述一个基底之间的界面的方向上，向所述界面照射激光束，以在所述界面周围形成热接合部分。

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