CN101399145A - 荧光显示装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种荧光显示装置，其包括具有玻璃基底的壳体以及粘接到所述壳体的玻璃基底的内表面的电路板。所述电路板包括由多个阳极导体、用于控制所述阳极导体的控制元件以及形成在所述阳极导体上的磷光层形成的阳极。所述荧光显示装置进一步包括形成在所述壳体中的所述阳极上方的电子源，将来自所述电子源的电子轰击到对应于由所述控制元件选择的阳极导体的磷光层上从而获得期望的显示。在所述玻璃基底的所述内表面上形成铝面积比在30％至60％范围内的铝制薄膜并且经由固晶材料将所述电路板固定到所述铝制薄膜。

Description

荧光显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及有源矩阵驱动类型的荧光显示装置，其中在壳体的内表面上形成具有要通过开关元件选择的以矩阵形式排列的多个阳极导体和用于覆盖所述阳极导体的磷光层的电路板并且将来自电子源的电子轰击到对应于由所述开关元件选择的所述阳极导体的所述磷光层从而获得期望的显示，本发明尤其涉及一种荧光显示装置及其制造方法，其能够将包括阳极的电路板紧固地固定到壳体的基底并且防止所述电路板从所述基底脱离。

背景技术

在早期公开的申请号为H11-224622的日本专利申请中公开一种荧光显示装置的示例，其中将半导体芯片粘接到玻璃基底以在壳体中形成单一的单元主体。这里，安装在玻璃基底内表面上的半导体芯片形成荧光显示装置的壳体的一部分并且将其通过胶固定到该壳体，不需要将半导体芯片卸除以检查该半导体芯片的粘接状态，因此可以提高检查工作的效率和生产率。

如图7和图8所示，在安装有半导体芯片的接地配线层30的部分处设置有多个狭缝31，由铝制成的配线层30形成在玻璃基底20上。图7中的狭缝31沿平面视图中的X方向(即水平方向)和Y方向(即垂直方向)形成，而图8中的狭缝31为同圆心地设置。

如图9A所示，将导电胶40涂覆在配线层30上，并且然后将半导体芯片50向下按压以使导电胶40扩展从而使半导体芯片50固定到玻璃基底20上，如图9B所示。由于配线层30具有如图7和图8所示的具有狭缝31的图案，可以从荧光显示装置的玻璃基底20的背面容易地检查导电胶40的扩展形状，而不用剥离半导体芯片50以检查导电胶40是否被均匀地按压。

JP-A-H11-224622公开的荧光显示装置中形成在玻璃基底20上的铝制配线层30上的多个狭缝31仅仅用于检查用于电连接半导体芯片50和配线层30的导电胶40是否被一致地按压并且是否在半导体芯片50和配线层30之间均匀地扩展。然而，这里没有公开配线层30对半导体芯片50和玻璃基底20之间经由导电胶40的固定强度的影响。

通过对诸如在JP-A-H11-224622中公开的用于将半导体芯片固定到其上具有狭缝的配线层的结构的研究，本发明人发现，玻璃基底上的铝制配线层的狭缝用于视觉检查并且可以在配线层和半导体芯片之间形成具有30μm厚度的绝缘层。在该结构中，半导体芯片到玻璃基底的固定可能不会被加固并且半导体芯片可能会从玻璃基底脱离。该研究还同时发现，如果不通过配线层而使用粘接剂将半导体芯片直接固定到玻璃基底，则玻璃基底会由于粘接剂和玻璃之间热膨胀系数的不同而破裂，并且进而半导体芯片会脱离。

基于这些发现，本发明人总结如下，在用于通过使用粘接剂将半导体电路板固定到壳体中的玻璃基底的结构中，通过在玻璃基底上形成具有特殊结构的铝制薄膜，可以将电路板紧固地固定到玻璃基底。

发明内容

考虑到上述问题，本发明提供一种能够将半导体电路板紧固地固定到荧光显示装置的壳体中的玻璃基底的结构和方法，其中将具有用作光发射显示单元的阳极的电路板固定到玻璃基底的内表面。

根据本发明的第一方面，提供一种荧光显示装置，其包括具有玻璃基底的壳体以及粘接到所述壳体的所述玻璃基底的所述内表面的电路板。所述电路板设置有由多个阳极导体、用于控制所述阳极导体的控制元件以及形成在所述阳极导体上的磷光层形成的阳极。所述荧光显示器进一步包括形成在所述壳体中的所述阳极上方的电子源，将来自所述电子源的电子轰击到对应于由所述控制元件选择的阳极导体的磷光层从而获得期望的显示。在所述玻璃基底的所述内表面上形成铝面积比在30％至60％范围内的铝制薄膜并且经由固晶(die-bond)材料将所述电路板固定到所述铝制薄膜。

优选地，所述铝制薄膜的铝面积比在40％至50％之间的范围内。

可以将位于所述玻璃基底的所述内表面上的铝制薄膜形成为大于所述电路板。而且，优选地，在所述铝制薄膜的所述顶部表面上优选地形成具有小于所述铝制薄膜并且大于所述电路板的开口的绝缘膜，并且经由所述固晶材料将所述电路板固定到形成在所述绝缘层的所述开口中的所述铝制薄膜。

根据本发明的第二方面，提供一种制造荧光显示装置的方法。

所述荧光显示装置包括具有玻璃基底的壳体；粘接到所述壳体的所述玻璃基底的所述内表面的电路板，所述电路板设置有由多个阳极导体、用于控制所述阳极导体的控制元件以及形成在所述阳极导体上的磷光层形成的阳极。

所述荧光显示装置进一步包括形成在所述壳体中的所述阳极上方的电子源，将来自所述电子源的电子轰击到对应于由所述控制元件选择的阳极导体的磷光层以获得期望的显示。

所述方法包括如下步骤：在所述玻璃基底的所述内表面上形成铝面积比在30％至60％范围内的铝制薄膜；在所述铝制薄膜上印刷条纹图案的固晶胶；通过按压其上安装有所述电路板的所述固晶胶而在所述电路板和所述铝制薄膜之间均匀地扩展所述固晶胶；以及固化所述玻璃基底从而将所述电路板固定到所述玻璃基底。

根据本发明的荧光显示装置，在所述壳体的所述玻璃基底的所述内表面上形成铝面积比在30％至60％范围内，优选地在40％至50％范围内，的铝制薄膜并且经由通过固化所述固晶胶形成的所述固晶材料而将所述电路板固定到所述玻璃基底。因此，获得了电路板和玻璃基底之间的最佳固定强度并且避免了诸如玻璃基底破碎或电路板脱落的缺陷。而且，由于在电路板和铝制薄膜或玻璃基底之间没有绝缘层，所以在固晶材料和铝制薄膜之间或在玻璃基底和半导体基底之间获得了稳定的粘接。

根据本发明的荧光显示装置的制造方法，在所述壳体的所述玻璃基底的所述内表面上形成铝面积比在30％至60％范围内，优选地在40％至50％范围内，的铝制薄膜并且在所述铝制薄膜上印刷条纹图案的所述固晶胶，然后通过电路板将该固晶胶向下按压并且对其进行烧结。因此，对均匀扩展在所述电路板和所述铝制薄膜之间的固晶胶进行烧结，从而将所述电路板以最优的强度紧固地固定到所述玻璃基底。

附图说明

通过下面结合附图给出的对实施例的描述，本发明的目的和特征将变得明显，其中：

图1是根据第一实施例的荧光显示装置的截面图；

图2A至2C是在荧光显示装置的制造过程中在将电路板粘接到玻璃基底之前该玻璃基底的平面图；

图3A和3B分别表示用于解释荧光显示装置制造过程的平面图以及沿着图3A的线A-A’提取的截面图；

图4A和4B分别表示用于解释荧光显示装置制造过程的平面图以及沿着图4A的线B-B’提取的截面图；

图5是显示对荧光显示装置进行步进式冲击测试(step impact test)的结果的表格；

图6是表示由图5所示的荧光显示装置的测试结果获得的铝面积比与极限加速度之间的关系图；

图7是现有技术中公开的荧光显示装置的玻璃基底的平面图；

图8是现有技术中公开的荧光显示装置的玻璃基底的平面图；以及

图9A和9B是用于描述现有技术中公开的将半导体芯片安装到荧光显示装置的玻璃基底的过程的图。

具体实施方式

将参照形成本发明一部分的附图来描述本发明的实施例。

(1)结构

如图1所示，荧光显示装置1具有保持在高水平真空状态的盒形壳体2。壳体2包括绝缘玻璃基底3和底部打开并且被密封到玻璃基底3的内表面的盖形外壳4，该外壳4通过装配玻璃板形成。

如图1所示，铝制薄膜5形成在壳体2中玻璃基底3的内表面上。形成铝制薄膜5以使得在使用固晶胶粘接电路板6时该电路板6可以通过可靠的粘接强度而被牢固地固定到玻璃基底3，这将在下面进行描述。为了实现这一目标，铝制薄膜5的结构需要以下条件。

如图2A至2C所示，铝制薄膜5设置有多个相同形状的开口7，即其中没有形成铝制薄膜5孔，例如以网格图案排列的正方形开口7。而且，铝面积比，即涂覆有铝的面积对铝制薄膜5的总面积的比率，需要设置在30％至60％的范围内。图2A至2C示例中的铝面积比分别为75％、50％和30％。因此，图2A所示的示例不是本发明实施例的示例，而图2B和2C包括在本发明的实施例中。已经根据试验发现，关于铝面积比的条件对于防止电路板6脱落是必需的，这将在后面进行详细描述。

而且，在其上安装有电路板6的铝制薄膜5的外围部分处形成具有开口10a的框形绝缘层10。开口10a对于确定放置电路板6的位置是有用的，而绝缘层10绝缘其他元件并且用作光阻挡元件以阻挡来自外界的光。通过固化包括含有黑色素的低熔点玻璃的胶而形成绝缘层10。

如图1所示，经由用作粘接剂的固晶材料9而将电路板6安装在铝制薄膜5上。

电路板6由矩形硅晶片形成并且在其表面上设置有用作光发射显示单元的阳极。该阳极包括在电路板6的顶部表面上以矩阵形式排列的多个阳极导体、诸如开关单元的控制元件以及磷光层8，控制元件的每一个形成在阳极导体处以打开/关闭阳极导体，并且磷光层8覆盖阳极导体。

用于固晶材料9的固晶胶包括诸如Ag的导电金属颗粒、胶凝剂和辛二醇。固晶胶填充铝制薄膜5的以网格图案排列的开口7并且在铝制薄膜5上形成具有一致厚度的膜，以使得电路板6可以被可靠地固定到玻璃基底3。

尽管未示出，在壳体2内部的电路板6的阳极上方设置有电子源。可以使用丝型电子源。另外，可以在外壳4的内表面上形成板形电子源以面对电路板6。

通过这样一种配置，如果通过向电路板6中控制电路的控制元件施加显示信号而选择期望的阳极导体并且然后将来自电子源的电子轰击到对应于期望的阳极导体的磷光层8，则被选择作为像素的磷光层8的发光部分发射光，因此能够获得期望的显示。

(2)制造过程

在下文中将描述根据本实施例的荧光显示装置1的制造过程，集中于粘接电路板6的过程。

如图3A所示，在玻璃基底3上形成铝面积比在30％至60％范围内的铝制薄膜5。通过印刷在铝制薄膜5和玻璃基底3上以预定图案形成固晶胶9’。这里，按照铝制薄膜5的网格图案，固晶材料9具有间隔平行的条纹图案。

如图3B所示，将具有磷光层8的电路板6放置在条纹图案的固晶胶9’上方并且确定其位置。在图3B中没有示出矩阵形式的阳极导体及其控制元件。

如图4A和4B所示，当通过一致地向下按压固晶胶9’而将电路板6安装到玻璃基底3上时，条纹图案的固晶胶9’被按压以在电路板6和玻璃基底3之间均匀扩展。固晶胶9’填充铝制薄膜5的网格图案的开口7并且在整个铝制薄膜5上形成具有一致厚度的膜。因此，在电路板6和基底3之间一致地施加固晶胶9’。

在具有电路板6的荧光显示装置1的实际制造过程中，将一大块玻璃切割为用于荧光显示装置1的组件尺寸的多个玻璃基底3，并且然后逐个地在每一个玻璃基底3上涂覆用于将电路板6粘接到玻璃基底3的固晶胶9’。然而，该操作使用分配器花费很长时间，因此优选地采用印刷方法。如果使用传统的印刷方法来在电路板6和玻璃基底3(铝制薄膜5)之间形成固晶材料9的一致层，则很难控制胶9’的排放量并且因此传统的印刷方法并非优选。然而，根据该实施例，条纹图案的固晶胶9’通过印刷被快速地印刷到要粘接电路板6的铝制薄膜5上并且然后通过电路板6被按压，以使得在电路板6和玻璃基底3之间能够容易地形成固晶材料9的一致层。

然后，在大气中以480℃到500℃范围内的温度烧结玻璃基底3并且因此使固晶胶9’固化，从而将电路板6固定到玻璃基底3。

尽管未示出，然后形成其它必要的内部组件并且将外壳4密封在玻璃基底3的顶部表面处。如果将内部抽真空并且然后通过固化对其密封，则完成了本实施例的荧光显示装置1。

(3)效果

如上所述，铝制薄膜5的铝面积比优选地在30％至60％的范围内。在下文中将描述发现防止电路板6脱落必需的铝面积比的范围的试验。

在该试验中，准备多个具有上文所述的荧光显示装置1中除铝制薄膜5的铝面积比以外的配置的荧光显示装置1作为测试样本。具体地，每一个铝制薄膜5的铝面积比为30％、40％、50％、60％和75％，即准备5种类型的荧光显示装置，并且如图5和图6所示提供每一种类型的5个样本。

本试验为步进式冲击测试以在将样本荧光显示装置1安装在测试仪器的工作台上以使得荧光显示装置的电路板能够朝向下方时通过由预定加速度引起的碰撞冲击来观察电路板6是否会发生脱落；将平台升高并且保持在预定位置处；并且通过松开固定件而释放荧光显示装置1来使其下落。

将加速度从600G至2000G以每100G的增量对一个荧光显示装置1执行冲击测试并且记录电路板6脱落时的加速度。由于准备了对于每种类型的荧光显示装置1的5个样本，所以如图5所示，最初获得每种类型的荧光显示装置1的5个极限加速度数据。为了考查整体趋势，通过对每种类型的荧光显示装置1的5个数据取平均值而获得图6所示的图。

作为试验结果，当铝制薄膜5的铝面积比在30％至60％的范围内时，平均加速度超过1400G，这允许实际使用中足够的强度。例如，在荧光显示装置1用于其中不规则地重复大的冲击的交通工具应用的情况下，为了获得实际应用必需的强度则需要30％至60％的范围。在从40％至50％的范围中平均加速度超过1700G，这是更优选的。

根据该试验结果，在铝制薄膜5的铝面积比在从50％至75％的范围内的区域中，随着铝制薄膜5的铝面积比的增加，固定强度降低。而随着铝制薄膜5的铝面积比的减少，固定强度增加。相比，在铝制薄膜5的铝面积比在小于50％的区域内，随着铝制薄膜5的铝面积比的减少，固定强度减少，偏离了图6中虚线所表示的趋势。其原因似乎在于当在制造过程中过分增加固定强度时会在玻璃基底3和固晶胶9’中形成细小的裂纹并且当测试样本完全形成时固定强度下降。

圆形或椭圆形、多边形或相似形状的开口可以提供与图2所示的实施例的正方形开口相同的效果。而且，可以重复地形成不同形状的开口，这也可以提供与该实施例中的那些开口相同的效果。

经过已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离由如下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出多种变化和修改。

Claims (4)

1、一种荧光显示装置，包括：

具有玻璃基底的壳体；

粘接到所述壳体的所述玻璃基底的内表面的电路板，所述电路板包括由多个阳极导体、用于控制所述阳极导体的控制元件以及形成在所述阳极导体上的磷光层形成的阳极；以及

形成在所述壳体中的所述阳极上方的电子源，将来自所述电子源的电子轰击到与由所述控制元件选择的所述阳极导体对应的所述磷光层从而获得期望的显示，

其中在所述玻璃基底的所述内表面上形成其铝面积比在30％至60％范围内的铝制薄膜并且经由固晶材料将所述电路板固定到所述铝制薄膜。

2、根据权利要求1所述的荧光显示装置，其中所述铝制薄膜的所述铝面积比在40％至50％范围内。

3、根据权利要求1或2所述的荧光显示装置，其中将位于所述玻璃基底的所述内表面上的所述铝制薄膜形成为大于所述电路板；在所述铝制薄膜的所述顶部表面上形成具有小于所述铝制薄膜并且大于所述电路板的开口的绝缘膜；并且经由所述固晶材料将所述电路板固定到形成在所述绝缘层的所述开口中的所述铝制薄膜。

4、一种制造荧光显示装置的方法，所述荧光显示装置包括：

具有玻璃基底的壳体；粘接到所述壳体的所述玻璃基底的所述内表面的电路板，所述电路板包含由多个阳极导体、用于控制所述阳极导体的控制元件以及形成在所述阳极导体上的磷光层形成的阳极；以及

形成在所述壳体中的所述阳极上方的电子源，将来自所述电子源的电子轰击到与由所述控制元件选择的所述阳极导体对应的所述磷光层从而获得期望的显示，所述方法包括如下步骤：

在所述玻璃基底的所述内表面上形成其铝面积比在30％至60％范围内的铝制薄膜；

在所述铝制薄膜上形成条纹图案的固晶胶；

通过按压其上安装有所述电路板的所述固晶胶而在所述电路板和所述铝制薄膜之间均匀地扩展所述固晶胶；以及

烧结所述玻璃基底从而将所述电路板固定到所述玻璃基底。

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