CN1907894A - 用于拉伸玻璃构件、隔离件以及图像显示装置的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于拉伸玻璃构件的生产方法，其中在拉伸一个玻璃基体构件的过程中，前一个玻璃基体构件与另一玻璃基材热接合在一起，同时迫使沿着前一或另一玻璃基材的拉伸方向并且包括热接合部分的侧平面变得平整，由此获得玻璃基体构件的侧平面的平整接合结构。

Description

用于拉伸玻璃构件、隔离件 以及图像显示装置的生产方法
技术领域
本发明涉及一种用热拉伸方式生产拉伸玻璃构件的方法，一种使用这种方式的用于图像显示装置的隔离件的生产方法和一种使用这种方式的图像显示装置生产方法。
背景技术
众所周知，通过连续地将通过在加热炉中加热软化的玻璃基体构件的一端从加热炉中拉出，并在利用驱动辊或带进行拉伸的条件下冷却，从而得到一种其截面形状类似于玻璃基材的截面形状的拉伸玻璃构件。这种工艺例如被用来生产光纤基材或平板图像显示装置中的隔离件。
其中，用于光纤的生产方法将被作为例子来进行解释。对光纤基材的连续拉伸在加热炉中进行，同时借助于诸如设置在加热炉上部中的电子炉或者火焰燃烧器，在于加热炉中拉伸的情况下，将另一光纤基材的下端与上述前一光纤基材的上端熔合。已知一种生产方法和生产设备，它们能够以这种方式连续地拉伸多个基材(例如参见日本专利申请公开No.平05-279067)。
然而，在日本专利申请公开No.平05-279067中公开的玻璃基材互相熔合连接存在一个缺点，即在熔合部分附近的玻璃基材会显示出变形，因而在基材中无法获得均一的截面形状。
发明内容
本发明的目的在于，在拉伸操作期间，将玻璃基材相互热接合起来，以便形成甚至是在热接合部分都均一的基材截面形状，因而以连续的方式获得一种均一的和高精度的拉伸玻璃构件。
附图说明
图1是使用本发明中的隔离件的图像显示装置的示意图；
图2是一个示意图，示出了一个本发明中的拉伸玻璃构件的生产方法的实施例；
图3是一个示意图，示出了实施本发明的玻璃基材和拉伸玻璃构件的形状；
图4是一个示意图，示出了实施本发明的玻璃基材和拉伸玻璃构件的形状。
具体实施方式
在第一方面，本发明提供了一种拉伸玻璃构件的生产方法，包括加热软化和拉伸一个玻璃基材的一端的步骤和使前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合的步骤，其中在使得沿着前一或另一玻璃基材拉伸方向且包括热接合部分的侧平面变平整的同时，执行将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤。
如较好的实施例所示，本发明中的拉伸玻璃构件的生产方法包括，在前一玻璃基材的一端被拉伸的步骤期间，执行将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤；以及通过使用平整工具来对齐玻璃基材的端部，执行将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤。
在第二方面，本发明还提供了一种生产用于图像显示装置的隔离件的方法，该图像显示装置包括具有多个电子发射器件的后板；与后板相对配置并带有荧光体部件的前板，该荧光体部件通过来自电子发射器件发射的电子辐射而发光；在后板和前板周边部分配置并与两个板一起构成气密容器的框架部件；和在后板和前板之间配置用于保持两个板之间距离的隔离件，其中的隔离件通过前面提及的本发明用于拉伸玻璃构件的生产方法生产出的拉伸玻璃构件制成。
在第三方面，本发明还提供了一种图像显示装置的生产方法，该图像显示装置包括具有多个电子发射器件的后板；与后板相对配置并带有荧光体部件的前板，该荧光体部件通过来自电子发射器件发射的电子辐射而发光；在后板和前板周边部分配置并与两个板一起构成气密容器的框架部件；和在后板和前板之间配置用于保持两个板之间距离的隔离件，其中的隔离件通过前面提及的本发明用于拉伸玻璃构件的生产方法生产出的拉伸玻璃构件制成。
根据本发明，在将前一玻璃基材与另一玻璃基材的热接合过程中，有利地防止了由于基材在热接合部分的变形造成基材的截面形状变得不均匀，因而可在垂直于基材的拉伸方向的方向上保持不变的截面形状。因此，可以实现从玻璃基材中拉伸出稳定的相同的截面形状，因而可用连续的方式获得一种相同的和满意的拉伸玻璃构件。这种拉伸玻璃构件也可用于生产隔离件，因而容易获得一种高质量的图像显示装置。
本发明的发明人已经注意到以下事实，在前面提及的现有技术中的玻璃基材的热接合方法中，玻璃基材已经由于其重量引发塑化变形，并且在玻璃基材的相互熔合中，一个玻璃基材对另一玻璃基材的压靠破坏了玻璃基材的截面形状的精度，因此才有了本发明。
本发明的拉伸玻璃构件的生产方法不仅适用于生产图像显示装置的隔离件，还适用于生产例如一种光纤的基材。由于用于图像显示装置的隔离件要求特别高的尺寸精度，可重现地在形状上获得正/负几个微米精度的本发明的生产方法对用于生产这样的图像显示装置的隔离件是有利的。
下面，通过采用一种用于图像显示装置中的隔离件的生产方法作为例子，详细地阐明本发明。
图1是一个图像显示装置的示意图，其中应用了使用本发明中用于拉伸玻璃构件的生产方法生产出的隔离件。
参照图1所示装置，后板1带有由多个电子发射器件2形成的电子源，该电子源由多个行配线3和多个列配线4以矩阵结构布线形成。
前板5还带有荧光体部件6和金属背7，构成一个阳极。
在这样的图像显示装置中，后板1的电子源根据图像信号发射电子。电子通过金属背7加速，形成在前板5上并获得达1到20千伏的高压，并辐射到荧光体部件6上，由此根据图像信号显示出图像。已知的现有技术中，构成电子源的电子发射器件2可通过场发射器件(FE)，MIM型的电子发射器件，或表面导电型电子发射器件来形成。
后板1和前板5通过密封胶与位于两者之间的框架部件8粘附在一起，并由后板1、前板5和框架部件8形成一个气密容器。
这样的气密容器的内部保持10-4到10-6的真空度，在气密容器中配置的多个隔离件9作为从其内侧支撑该气密容器的结构件，以抵抗加在该容器上的大气压。
下面，将参照图2来说明生产图像显示装置的隔离件的生产方法的一个具体实施例。
图2显示的是一个本发明中的拉伸玻璃构件的生产方法的较好的
实施例。
用于图像显示装置的隔离件9中的拉伸玻璃构件21通过拉伸玻璃基材10获得。玻璃基材10可采用例如Sumita Kogaku公司生产的SK18玻璃材料。玻璃基材10被成型以使其在垂直于拉伸方向上的截面形状与拉伸玻璃构件21的截面形状相类似。
首先，被预先成型的玻璃基材11的一端由基材进给装置16a、16b支撑。玻璃基材11通过基材进给装置16a、16b逐渐地降低并在其端部被引导进入包括有加热器18a、18b的加热炉17，因而玻璃基材11的这个端部被加热和软化到允许连续抽取和拉伸的温度。这样的加热温度适宜选择在玻璃基材11的软化温度或之上。
玻璃基材11通过基材进给装置16a、16b进入加热炉的进给率通常选择为大约1到5mm/min。加热炉17的内部所设定的温度依赖于玻璃基材11的类型，其使得进给进入加热炉17的玻璃基材11的端部具有logη＝7.0-7.9泊的粘度。考虑到拉伸的稳定性，这个温度最好也被控制在±0.1℃的精度范围内。
玻璃基材11的端部，在加热炉17中以前述温度加热被软化，悬垂并被拉伸成拉伸玻璃构件21，其在拉伸状态下从加热炉17中被抽取进入紧接着加热炉17设置的管状覆盖物23。
覆盖物23具有热绝缘特性，并能在其中借助于加热器22a、22b形成沿着拉伸方向逐渐降低的温度梯度。举例来说，可以形成例如从玻璃基材11的软化温度T1到固化温度T2或更低温度的一个温度梯度。拉伸玻璃构件21在拉伸状态下移动进入覆盖物23并被冷却到拉伸玻璃构件21的固化温度T2，于是完成了拉伸操作。
在覆盖物23中冷却到固化温度并完成了拉伸操作的拉伸玻璃构件21通过一对抽取辊24a、24b压紧并抽取。
拉伸玻璃构件21通过抽取辊24a、24b的抽取速度最好在1000到5000mm/min的范围内。例如为了确保在玻璃基材11和拉伸完成后的拉伸玻璃构件21之间的截面形状相似性，进给速度和抽取速度的比率(抽取速度/进给速度)最好也在例如200到2000的范围内。
经过抽取辊24a、24b后的拉伸玻璃构件21被图中没有示出的刀具切断并被用于做隔离件9的基材。这种基材可直接被用作隔离件9(参看图1)，但须经过进一步加工以形成隔离件9。
在这种拉伸过程中，玻璃基材11和玻璃基材10被熔合在一起。
在熔合操作中，平整器12a、12b被加热器13a、13b加热到使得玻璃基材10、11的端部的粘度为logη＝7.2-8.5泊的温度。考虑到熔合的稳定性，这个温度最好被控制在±0.1℃的精度范围内。特别地，平整器12a、12b最好也具有与玻璃基材10、11的外部尺寸一样的内部尺寸。从而受热的平整器12a、12b与玻璃基材10、11的沿着玻璃基材11的拉伸方向并且包括待熔合部分的侧平面相接触，以便玻璃基材10、11的截面形状不在被连接部分(被熔合部分)扩展开。或者，最好在当玻璃基材10、11包括被熔合部分在内的侧平面通过受热的平整器12a、12b加压时实施加热。然后通过邻接的基材进给装置15a、15b使玻璃基材10压向玻璃基材11，由此玻璃基材10的一端被熔合连接到玻璃基材11的另一端。
平整器12a、12b最好用阻热材料诸如碳，超硬的钢或陶瓷材料形成。在这些材料中，在使用超硬的钢或陶瓷材料形成平整器12a、12b的情形中，与基材形成接触的部分最好用贵金属或碳涂覆。
在熔合操作期间，在拉伸方向上平整器12a、12b以与基材进给装置16a、16b的进给速度相同的速度移动。完成熔合操作之后，平整器通过没有图示出的驱动装置在垂直于拉伸方向的方向上移动，因而从基材10、11中释放。平整器然后提升到在覆盖物14的内侧预定的位置，等待下一次熔合操作。上述的操作重复以供应基材使之能持续地拉伸。
为了防止平整器12a、12b在高温状态下的氧化，在其周围用覆盖物14覆盖，并在其内部填充有从气体入口20导入的惰性气体如氮气。必要的话，氮气也可从气体出口19排出以便保持覆盖物14的内部压力在安全状态下。
通过上述步骤，用作隔离件9的基材的拉伸玻璃构件21能以连续的方式被制成。在生产隔离件9(参照图1)中，拉伸玻璃构件21可以经过切割加工以调整尺寸，或接受在拉伸玻璃构件21的表面涂上电阻膜的工艺。形成这种电阻膜的目的在于防止由于来自如图1所示的图像显示装置中的电子源发射的电子辐射而引起的隔离件9的表面充电。
在拉伸玻璃构件21的表面，电阻膜能通过蒸发、溅射、CVD或等离子CVD形成，厚度从10μm到1.0μm，最好是从50到500纳米，最好表面电阻从107至1014Ω/cm。
电阻膜可以由例如金属氧化物形成，其中最好是氧化铬，氧化镍或氧化铜，因为这些氧化物具有相对低的二次电子发射率并且当隔离件被电子撞击时不容易被充电。除了金属氧化物，碳也具有低的二次电子发射率，是一种优选的材料。特别地，非晶态碳具有高的电阻，能够容易控制隔离件的电阻使其在要求的值。至于其它的材料，锗-过渡金属合金的氮化物和铝-过渡金属的氮化物在实际中也容易被用到，并且可以通过调节过渡金属的成分在从导体到绝缘体的宽范围内调节电阻。
由此，制备好的隔离件10被装配到如图1所示支承荧光体部件6和金属背7的前板5上，或被装配到支承电子源的后板上。框架部件8配有诸如烧结玻璃或铟的密封剂。然后以使得所形成的气密容器内部具有前述真空度的方式，通过将平板5，框架部件8和后板1粘接在一起制备图像显示板。
如上所述，获得的隔离件9具有可重现的满意的外形。因此，在每一个单独的隔离件9或在多个隔离件9之间，前板5和后板1之间高度的精度可高达在正/负几个微米的范围内，并能防止图像显示表面的变形或隔离件9在容器密封时或密封后的弯曲或翻转。在上述的图像显示板制备好后，安装用于图像显示的驱动电路以完成图像显示装置。
(示例)
(例1)
在本例中，用于图像显示装置的隔离件通过图2中所示的方法生产。
应用具有如图3中所示形状的玻璃构件作为玻璃基材10，11，其形状为长边a×短边b＝49.23mm×6.15mm的矩形截面形状，其长度h＝600mm，软化温度是770℃，玻璃化转变温度是640℃。
如图2所示，玻璃基材10，11以长度h的方向处于拉伸方向的方式被基材进给装置16a、16b和毗连的基材进给装置15a、15b支撑。玻璃基材10、11以5mm/min的速度下降，因而玻璃基材11的一端被引导进入具有加热器18a、18b的加热炉17中，并且玻璃基材11的另一端和玻璃基材10的一端也被引导进入覆盖物14。加热炉17的内部温度被控制在780℃(±0.1℃)，在这个温度时玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度，同时平整器12a，12b的温度被控制在780℃(±0.1℃)，在这个温度时玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度。
平整器12a，12b具有与玻璃基材10，11的外部尺寸相同的内部尺寸，并且如图2所示与玻璃基材11沿其拉伸方向并且包括熔合部分的侧平面相接触。
引导进入加热炉17中的玻璃基材11的一端被软化并在拉伸状态下悬垂，因而拉伸玻璃构件21穿过与加热炉17相邻设置的覆盖物23。
覆盖物23用不锈钢制成，具有极好的热绝缘性，与用于加热炉17外壁的相同。覆盖物23具有自加热炉17下端算起的120mm长度。
通过覆盖物23后，已经固化的拉伸玻璃构件21通过一对抽取辊24a，24b被抽取，抽取速度为4733mm/min，比率(抽取速度/进给速度)＝ca.947(大约947)。
进行拉伸操作以使得拉伸玻璃构件21具有长边a′×短边b′＝1.6m×0.2mm的截面形状，且在通过抽取辊24a，24b后制备10个拉伸玻璃构件21。
在对这10个拉伸玻璃构件的尺寸精度的测量中，单个拉伸玻璃构件21沿着长度h′其长边a′和短边b′的尺寸变动为：长边a′为±2μm，短边b′为±1μm。
在这样获得的拉伸玻璃构件21的表面上，由钨和锗的氮化物形成的电阻膜被形成为200纳米的厚度。该电阻膜在氩气和氮气的混合气体中通过使用W-Ge靶的反应性溅射制得。在膜定型后钨-锗氮化物膜具有7.9×103Ω·m的比电阻。如图1所示，在与行配线3和金属背7相接触的表面上也用溅射法形成Pt电极，从而完成了图像显示装置的隔离件9。
如图1所示，将隔离件9装配到后板1的行配线3上，然后将框架部件8装配到后板1上。
在铟作为密封剂涂覆在框架部件8上后，后板1和支承荧光体部件6和金属背7的前板5被传送到保持在10-6Pa真空度的真空室中。然后密封剂被加热以便将前板1粘接到框架部件8上，从而获得图像显示板。随后，安装用于图像显示的驱动电路以便完成图像显示装置。
本例所生产的图像显示装置是高质量的，不存在图像显示板变形并且不存在隔离件在密封操作时或密封后的弯曲或翻转。
(例2)
在本例中，用于图像显示装置的隔离件通过图2中所示的方法生产，正如例1中一样。
应用具有如图4中所示形状的玻璃构件作为玻璃基材10，11，其形状为长边a×短边b＝49.23mm×6.15mm的矩形截面形状，其长度h＝600mm，软化温度是770℃，玻璃化转变温度是640℃。玻璃基材10、11在其长边a的两个表面上设有沿着长度h方向延伸的多个节距P约为1mm的槽，因此长边a的两个面是不规则的。
如图2所示，玻璃基材10、11以长度h的方向处于拉伸方向的方式被基材进给装置16a、16b和毗连的基材进给装置15a、15b支撑。玻璃基材10、11以5mm/min的速度下降，因而玻璃基材11的一端被引导进入具有加热器18a、18b的加热炉17中，并且玻璃基材11的另一端和玻璃基材10的一端也被引导进入覆盖物14。加热炉17的内部温度被控制在780℃(±0.1℃)，在这个温度时玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度，同时平整器12a，12b温度被控制在780℃(±0.1℃)，在这个温度时玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度。
平整器12a、12b具有与玻璃基材10、11的外部尺寸相同的内部尺寸，并且如图2所示与玻璃基材11沿着其拉伸方向且包括熔合部分的侧平面相接触。
引导进入加热炉17中的玻璃基材11的一端被软化并在拉伸状态下悬垂，因而拉伸玻璃构件21穿过与加热炉17相邻设置的覆盖物23。
覆盖物23用不锈钢制成，具有极好的热绝缘性，与用于加热炉17外壁的相同。覆盖物23具有从加热炉17的下端算起的120mm的长度。
通过覆盖物23后，已经固化的拉伸玻璃构件21通过一对抽取辊24a，24b抽取，抽取速度为4733mm/min，比率(抽取速度/进给速度)＝ca.947。
进行拉伸操作以使得拉伸玻璃构件21具有长边a′×短边b′＝1.6m×0.2mm的截面形状，且在通过抽取辊24a，24b后制备10个拉伸玻璃构件21。
在这10个拉伸玻璃构件的尺寸精度的测量中，单个拉伸玻璃构件21沿着长度h′其长边a′和短边b′的尺寸变动为：长边a′±2μm，短边b′±1μm。  同时在每一个拉伸玻璃构件21中，沿着长度方向h′的槽节距p′的变动为±0.1μm，平行槽之间的节距p′的变动为±0.3μm。同时在10个拉伸玻璃构件21中，长边a′的尺寸变动为±4μm，短边b′的尺寸变动为±2μm，槽节距p′的变动为±0.5μm。
在这样获得的拉伸玻璃构件21的表面上，用钨和锗的氮化物生成的电阻膜被形成为200纳米的厚度。该电阻膜在氩气和氮气的混合气体中通过使用W-Ge靶的反应性溅射制得。在膜定型后钨-锗氮化物膜具有7.9×103Ω·m的比电阻。如图1所示，在与行配线3和金属背7相接触的表面上也用溅射法生成Pt电极，从而完成了图像显示装置的隔离件9。
如图1所示，将隔离件9装配到后板1的行配线3上，然后将框架部件8装配到后板1上。
在铟作为密封剂涂覆在框架部件8上后，后板1以及支承荧光体部件6和金属背7的前板5被传送到真空度保持为10-6Pa的真空室。然后密封剂被加热以便将前板1粘接到框架部件8上，从而获得图像显示板。随后安装用于图像显示的驱动电路以便完成图像显示装置。
正如例1中一样，本例中所生产的图像显示装置是高质量的，不存在图像显示板变形并且不存在隔离件在密封操作时或密封后的弯曲或翻转。

Claims (6)

1、一种用于拉伸玻璃构件的生产方法，包括：
加热软化和拉伸一个玻璃基材的一端的步骤；和
将上述的前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤；
其中在迫使沿着前一或另一玻璃基材的拉伸方向并且包括热接合部分的侧平面变平整的同时，执行上述将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤。
2、根据权利要求1所述的用于拉伸玻璃构件的生产方法，其中在前一玻璃基材的一端被拉伸的步骤期间，执行上述将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤。
3、根据权利要求1所述的用于拉伸玻璃构件的生产方法，其中通过使用平整工具来对齐上述玻璃基材的端部，执行上述将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤。
4、根据权利要求1所述的用于拉伸玻璃构件的生产方法，其中通过传送力将另一玻璃基材加压到前一玻璃基材上，执行上述将前一玻璃基材的另一端与另一玻璃基材的一端热接合在一起的步骤。
5、一种用于图像显示装置的隔离件的生产方法，该图像显示装置包括具有多个电子发射器件的后板；与所述后板相对配置并带有荧光体部件的前板，该荧光体部件通过由所述电子发射器件发射的电子辐射而发光；在所述后板和前板的周边部分配置并与所述两个板一起构成气密容器的框架部件；以及在所述后板和前板之间配置用于保持所述两个板之间距离的隔离件，其中通过根据权利要求1至3中任一权利要求所述的用于拉伸玻璃构件的生产方法生产出的拉伸玻璃构件被用作所述隔离件。
6、一种图像显示装置的生产方法，该图像显示装置包括具有多个电子发射器件的后板；与所述后板相对配置并带有荧光体部件的前板，所述荧光体部件通过来自电子发射器件发射的电子辐射而发光；在所述后板和前板周边部分配置并与所述两个板一起构成气密容器的框架部件；以及在所述后板和前板之间配置用于保持所述两个板之间距离的隔离件，其中所述隔离件通过根据权利要求1至3中任一权利要求所述的用于拉伸玻璃构件的生产方法生产出来。
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