CN1947214A - 图像显示装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种图像显示装置的制造方法，该制造方法包括：以侧壁(13)与密封层(33)间隔的状态在内周边缘上排列沿前基板(11)或后基板(12)的内周边缘延伸的金属制成的侧壁(13)的步骤；通过加热密封层(33)和侧壁(13)以熔化或软化密封层(33)，并从侧壁(33)释放气体的步骤；以及通过沿使两基板互相靠近的方向移动前基板(11)和后基板(12)以将侧壁(13)压抵密封层(33)以与其粘接的步骤。通过利用该制造方法，减小了材料成本和工艺步骤的数量，且提高了制造效率。充分释放侧壁(13)表面吸收的气体之后，将侧壁(13)压抵密封层(33)。因此，可获得良好的粘接而没有表面吸收的气体被限制和留在侧壁(13)和密封层(33)之间的接触点中的可能。

Description

图像显示装置的制造方法

技术领域

本发明涉及具有相对置排列的基板的平面形状的图像显示装置的制造方法。

背景技术

最近，各种类型的图像显示装置已经发展成为下一代轻重量和平面形状的图像显示装置，它将取代阴极射线管(称为CRT)。这些图像显示装置的例子是：通过利用液晶的排列控制光亮度的液晶显示装置(称为LCD)、等离子体显示面板(称为PDP)(其中等离子体放电中的紫外线激发荧光材料发光)、场致发射显示器(称为FED)其中从场致发射类型电子发射元件发射的电子束激发荧光材料以发射光、以及作为一种FED采用表面传导型电子发射元件的表面传导型电子发射器显示器(称为SED)。

通常，FED包括前基板和后基板，它们相对排列，同时以一预定间隙互相间隔。这些基板以矩形框状侧壁插入于其间的状态在外围部分粘接在一起，从而形成真空外壳。荧光屏形成于前基板的内表面上。许多个用于激发荧光材料发光的作为电子发射源的电子发射元件设置在后基板的内表面上。

多个支撑构件排列在后基板和前基板之间以支撑施加到这些基板上的大气压力。后基板的电位基本等于接地电位，而将阳极电压施加到荧光表面上。图像以这种方式显示：用从各电子发射元件发射的电子束照射红、绿和蓝荧光材料构成的荧光屏，从而发光。

这些类型的显示装置的厚度可减小到约几毫米。与当前用于电视和计算机的CRT比较可获得尺寸和厚度的减小。

在FED的情况下，有必要抽空外壳的内部。同样在PDP的情况下，抽空外壳然后充入放电气体。在日本专利申请公开第2001-229825号中，有用于抽空外壳的装置的建议。在该建议中，组装构成外壳的前基板和后基板的最后步骤在真空室内完成。

在这种方法中，放置在真空室内的前基板和后基板被充分地加热。目的是抑制通过外壳的内壁的气体的释放，这是外壳内真空度降低的主要原因。

当前基板和后基板冷却且真空室中的真空度令人满意地增加时，用于提高外壳内的真空度并保持该提高的真空度的吸气剂膜形成于荧光屏上。然后，将前和后基板再次加热到密封材料熔化的温度。将前和后基板在它们被组装在预定位置的状态下冷却直到密封材料固化。

在通过这种方法制造真空外壳时，密封步骤和真空密封步骤同时完成，不需要花时间抽空外壳，且可获得十分令人满意的真空度。

如日本专利申请公开第2002-319346号中公开的，外壳的侧壁由玻璃框架形成。当玻璃框架相当小时，它通过直接模压熔融玻璃或直接切割大尺寸薄片玻璃来制造。

发明内容

上述的方法使用昂贵的玻璃。为此，在较大的玻璃框架的情况下，制造成本高，需要高的工艺技术，且制造效率降低。

因此，根据以上情况进行了本发明，且本发明的目的是提供能以低成本且容易地制造的图像显示装置的制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了图像显示装置的制造方法，该图像显示装置包括具有相对置地排列并具有图像显示像素的前基板和后基板、以及密封前基板和后基板的外围边缘的密封部分的外壳，该方法包括：在前基板的内周边缘和后基板的内周边缘中的至少一个上并沿其完整地形成密封层；以框体与密封层间隔的状态在内周边缘上排列沿前基板或后基板的内周边缘延伸的金属框体；在排列框体后，以基板互相面对的状态排列前基板和后基板；在排列基板后，加热密封层和框体以熔化或软化密封层，同时从框体中放出气体；在放出气体后，沿基板互相靠近的方向移动前基板和后基板，从而将框体压抵密封材料层以与其粘接，并且将前基板和后基板的周边缘密封。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的FED的立体图。

图2是示出去除其前基板时的FED的立体图。

图3是沿图1中的线A-A截取的横截面图。

图4是示出FED的荧光屏的俯视图。

图5是示出FED制造过程的一个阶段的横截面图，其中屏幕形成于前基板上。

图6是示出FED制造过程的另一个阶段的横截面图，其中电子发射元件等形成于后基板上。

图7是示出FED制造过程的又一个阶段的立体图，其中形成了侧壁。

图8是示出FED制造过程的再一个阶段的横截面图，其中基底层和铟层形成于前基板上。

图9是示出FED制造过程的再另一个阶段的横截面图，其中基底层和铟层形成于后基板上。

图10是示出FED制造过程的另外的阶段的横截面图，其中侧壁形成于前基板上。

图11是示出FED制造过程的另外的阶段的横截面图，其中后基板与前基板相对。

图12是示意性地示出用于FED的制造中的真空处理设备的视图。

图13是示出FED制造过程的另外的阶段的横截面图，其中侧壁被粘接到前基板和后基板上。

图14示出侧壁的另一个凸起。

图15示出侧壁的又一个凸起。

图16示出FED的制造过程的一个阶段，其中粘接了图15的侧壁

图17是示出本发明的另一个实施例的侧壁的俯视图。

具体实施方式

参考附图描述了本发明的实施例，其中将根据本发明的显示装置应用到FED。

如图1至3所示，FED包括由矩形玻璃板形成的前基板11和后基板12的绝缘基板。该两基板以形成于其间的1至2mm的间隙相对地排列。前基板11和后基板12以矩形框状侧壁13插于其间的状态沿周边部分粘接在一起，从而构成其内部保持为真空的平面的矩形真空外壳10。

前基板11和后基板12的外围部分通过密封部分40粘接在一起。更具体地，起框体作用的侧壁13排列在位于前基板11的内周边缘上的密封面和后基板12的内周边缘上的密封面之间。前基板11和侧壁13之间的间隙与后基板12和侧壁13之间的间隙分别用密封层33密封，形成于基板的密封面上的基底层31和形成于基底层31上的铟层32熔入密封层33。密封层33和侧壁13构成密封部分40。

在本实施例中，侧壁13的横截面是圆形的。

多个板状支撑构件14设置于真空外壳10中以支撑施加到后基板12和前基板11上的大气压力负载。这些支撑构件14与真空外壳的短侧平行延伸，并在平行于真空外壳的长侧的方向上以恒定间隔排列。每一个支撑构件14的构造不限于特定的构造，但它可以是柱形。

如图4所示，荧光屏16形成于前基板11的内表面上。用于发射红、蓝和绿三种颜色的光的条纹形荧光层R、G和B以及用作非发光单元的各自位于邻近的荧光层之间的条纹形黑光吸收层20在荧光屏16上并排排列。荧光层R、G和B与真空外壳10的短侧平行延伸，并在平行于真空外壳10的长侧的方向上以恒定间隔排列。由铝制成的金属背17气相沉积在荧光屏16上，吸气剂膜(未示出)形成于金属背上。

作为电子发射源用于激发荧光层R、G和B的多个场致发射型电子发射元件22被设置于后基板12的内表面上。电子发射元件22被排列成多个排和多个列，它们的位置对应于像素。用于向电子发射元件22提供驱动信号的多个引线21形成为后基板12的内表面上的矩阵。引线的端点引出到后基板的外围边缘。

现在将详细描述如此配置的FED的制造方法。

首先，如图5所示，荧光屏16形成于作为前基板11的玻璃片上。准确地说，准备与前基板11尺寸相等的玻璃片，然后荧光层的条纹图案通过绘图机形成于玻璃片上。具有形成于其上的荧光条纹图案的玻璃片和用于前基板的玻璃片被放置在定位夹具上以设置在曝光台上，然后进行曝光和显影工艺从而形成荧光屏16。

随后，如图6所示，电子发射元件22形成于用于后基板的玻璃片上。在这种情况下，矩阵形的导电阴极层形成于玻璃片上，然后作为绝缘膜的二氧化硅膜通过例如热氧化法、CVD法或溅射法形成于导电阴极层上。其后，由钼或铌制成的用于形成栅电极的金属膜通过例如溅射法或电子束气相沉积法形成于绝缘膜上。然后，形状对应于将形成的栅电极的抗蚀剂图案通过平板印刷工艺形成于金属膜上。利用抗蚀剂图案作为掩模通过湿法或干法蚀刻工艺将金属膜蚀刻掉，从而形成栅电极28。

将高电压施加到荧光屏16。为此，用于前基板11、后基板12和支撑构件14的玻璃片由高应变点的玻璃制成。

随后，利用抗蚀剂图案和栅电极通过湿法或干法蚀刻工艺将绝缘膜蚀刻掉以形成空腔25。去除抗蚀剂图案后，将电子束气相沉积工艺以一预定角度施加到后基板的表面从而在栅电极28上形成由例如铝或镍制成的剥离层。然后，例如钼的阴极形成材料沿垂直的方向涂饰到后基板的表面，从而通过电子束气相沉积工艺对其表面进行气相沉积。由此，电子发射元件22形成于空腔25中。此后，剥离层和其上形成的金属膜一起通过提升工艺去除。

随后，如图7所示，形成侧壁13，它用作沿两基板的周围边缘定位的金属框体。侧壁13由横截面是圆形的金属圆柱棒或引线形成。更具体地，侧壁13以这种方式配置：它根据需要的尺寸在三个位置弯曲成矩形，然后其两端由激光焊接机焊接。焊接操作通过激光焊接机仅在焊接点处瞬间进行。

用于侧壁13的金属是含Fe、Ni和Ti中的至少一种的导电金属或合金，或诸如玻璃或陶瓷等非导电金属。在此实例中，使用了Ni合金等。

由金属形成的多个弹性凸起13a从侧壁13的外围向上突出，同时以恒定的间隔沿侧壁的外围排列。例如，凸起13a向下倾斜并通过焊接整体地接合到侧壁13。

然后，如图8和9所示，通过丝网印刷的方法用银浆涂饰前基板11的内周边缘上的密封面和后基板12的内周边缘上的密封面，从而形成框状基底层31，随后，用作为导电的金属密封材料的铟涂每一个基底层31，从而形成沿基底层的整个外围延伸的铟层32。

金属密封材料较佳的是熔点低(不高于350℃)且粘附和粘接特性极好的金属材料。实施例中使用的铟(In)不仅具有低熔点(156.7℃)而且具有极好的特性：其蒸汽气压低、对于撞击柔软耐用、即使在低温下也不易碎。此外，在适当的条件下它可直接粘接到玻璃上。在这方面，铟是适用于本发明的材料中的一种。

随后，如图10所示，将侧壁13放在前基板11上。此时，侧壁13的凸起13a的端部在离开基底层31和铟层32的位置与前基板11接触。结果，侧壁13在凸起13a的帮助下以位于铟层32上方的状态支撑在前基板11上。

然后，如图11所示，具有形成于其密封面上的基底层31和铟层32的后基板12及具有置于其上的侧壁13的前基板11在其密封面以插于其间的预定间隔互相面对的状态下互相对置，且这两基板由夹具等保持。此时，面向上的前基板11排列在后基板12之下。在此状态下，前基板11和后基板12被放入真空处理设备中。

如图12所示的真空处理设备100包括装载室101、烘焙/电子束清洗室102、冷却室103、吸气剂膜气相沉积室104、组装室105、冷却外壳106及卸载室107，这些室并排排列。这些室被构造成能够进行真空处理的处理室，并在制造FED时是真空的。邻近的处理室通过闸阀等装置互相连接。

将具有置于其间的侧壁13的前基板11和后基板12放入装载室101，将装载室101抽真空，然后将基板转移到烘焙/电子束清洗室102。在烘焙/电子束清洗室102中，在达到约10到5Pa的高真空度的时间点上，将前和后基板加热到约300℃并烘焙，从而自构件释放表面吸收的气体。注意，如图11所示侧壁13与铟层32分离。因此，较好的释放了表面吸收气体，因此，表面吸收气体被限制和留在它和铟层32之间的间隔中是不可能的。

在300℃时，铟层(熔点：156℃)32是熔化的。然而，铟层32分别形成于各自具有对铟层高亲和力的基底层31上，因此，铟不流动并被保持在基底层31上。

在烘焙/电子束清洗室102中，在加热过程的同时，安装在烘焙/电子束清洗室102中的电子束发生器(未示出)向前基板侧组件的荧光屏和后基板12的电子发射元件表面发射电子束。因为电子束由安装在电子束发生器外部的偏转装置偏转，所以荧光屏表面和电子发射元件表面被电子束完全地清洗。

热处理和电子束清洗之后，前基板11和后基板12被转移到冷却室103中，在冷却室103中基板并被冷却到约100℃。随后，前基板11和后基板12被转移到吸气剂膜气相沉积室104中，在其中Ba膜作为吸气剂膜气相沉积在荧光屏和金属背上。防止Ba膜表面被氧和碳污染，因此可保持其活性。

前基板11和后基板12被转移到组装室105，在那里该基板被加热到200℃，结果，铟层32再次熔化并软化。在此状态，如图13所示，后基板12向前基板11移动。因此，侧壁13的凸起13a被随着后基板12的移动而移动的压体35下压。通过这一下压，侧壁13被下压，且其下表面压抵前基板11的铟层32，同时后基板12的铟层32压抵侧壁的上表面。

此后，铟层32逐渐冷却凝固。结果，后基板12和侧壁13以熔入了铟层32和基底层31的密封层33密封。同时，前基板11和侧壁13以熔入了铟层32和基底层31的密封层33密封，由此形成真空外壳。

由此形成的真空外壳10在冷却室106中被冷却到室温，此后，从卸载室107中取出。由此，完成了FED。

如上所述，根据本实施例，侧壁13由金属框体构成。这种特征带来很多优点：减少了材料成本及由此的制造成本、减少了工艺步骤的数量、及提高了制造效率。

当前和后基板通过将其加热至约300℃来烘焙以释放各个构件表面吸收的气体时，侧壁13保持为与铟层32间隔的状态。以这种特征，表面吸收气体被限制或留在它和铟层32之间的间隔中是不可能的，因此侧壁13被良好地粘接到铟层32上。

图14示出侧壁13的另一种凸起。

在此凸起45中，定位弯曲部分45a形成于与侧壁13的相反的凸起的端部。当将侧壁13置于前基板11上时，它通过使弯曲部分45a与前基板11的侧面接合来定位。根据这个例子，易于将侧壁13定位到前基板11。

图15示出侧壁的又一种凸起。

此凸起47水平地突出，不向侧壁13倾斜。支撑构件46垂直地设置在与侧壁13相反的凸起47的端部。支撑构件46由在烘焙过程中熔化的材料(例如，Bi、In、Sn、和Ag合金)制成。侧壁13在凸起47和支撑构件46的帮助下以它与铟层32间隔的状态支撑在前基板11上。

在此例子中，当在烘焙过程中加热时，支撑构件46熔化且侧壁13通过重力下落并与铟层32接触并与之粘接，如图16所示。

图17示出侧壁和凸起的另一个实施例。

在此实施例中，侧壁50由四个金属棒50a到50d形成。凸起51a到51d通过将四个金属棒50a到50d的两端弯曲并重叠，并将重叠部分通过热熔合接合来形成。

在上述的实施例中，侧壁13的凸起13a通过随后基板12的移动而移动的压体35下压，从而将侧壁13压抵铟层32。或者，压体35通过单独提供的驱动机构来移动从而将侧壁13压抵铟层32。

当然在不背离本发明的情况下可修改、改变和变化本发明。

工业实用性

在本发明中，侧壁由金属框体形成。因此，减小了材料成本及由此的制造成本，减少了工艺步骤的数量，且提高了制造效率。

在框体与密封层分离的状态下，将框体加热，然后压抵密封层。因此，在充分释放框体表面吸收的气体之后，将框体压抵密封层。结果，可获得良好的粘接而没有表面吸收的气体被限制和留在它和铟层32之间的间隔中的可能。

Claims (9)

1.一种图像显示装置的制造方法，所述图像显示装置包括具有对置且具有图像显示像素的前基板和后基板、及密封所述前基板和后基板的周边缘的密封部分的外壳，所述方法包括：

在所述前基板的内周边缘和所述后基板的内周边缘中的至少一个上并沿其完整地形成密封层；

以框体与所述密封层隔开的状态在内周边缘上排列沿所述前基板或所述后基板的内周部分延伸的金属框体；

在排列所述框体后，以所述基板互相面对的状态排列所述前基板和所述后基板；

在排列所述基板后，加热所述密封层和所述框体以熔化或软化所述密封层，同时从所述框体中放出气体；

在放出所述气体后，沿所述基板互相靠近的方向移动所述前基板和所述后基板，从而将所述框体压抵密封材料层以与其粘接，并且将所述前基板和所述后基板的周边缘密封。

2.如权利要求1所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述框体由Ni合金制成。

3.如权利要求1所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述密封层和所述框体在真空中加热。

4.如权利要求1所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述金属框体具有位于所述周围部分的向外延伸的凸起，且所述框体由所述凸起支撑使得所述框体与所述密封材料层间隔。

5.如权利要求4所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述金属框体通过所述凸起加压以与所述密封层接触并与之粘接。

6.如权利要求4或5所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述金属框体的诸凸起各自包括位于与所述框体相对的端部的弯曲部分，并且所述框体通过将所述弯曲部分与所述前基板或后基板的端部接合来定位。

7.如权利要求1所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述金属框体具有位于所述周围部分的向外延伸的若干凸起，且所述框体通过支撑构件支撑所述凸起而与所述密封层间隔。

8.如权利要求7所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，当加热所述金属框体时，所述支撑构件熔化且所述金属框体由于重力下落而与密封层接触以与其粘接。

9.如权利要求4所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，所述金属框体诸凸起中的每一个的厚度小于所述前基板和后基板之间的间隙。

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