TW475081B - Display device and method of manufacturing the same - Google Patents

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475081 A7 B7 五、發明説明（1) 發明背景： 本發明有關於顯示裝置與其製造方法，特別是有關於 可提升如衝擊阻抗等强度之顯示裝置與其製造方法。 習知技術： 圖2示出習知顯示裝置與其製造方法的一例。圖2中 數字11表示由蘇打石灰玻璃或硼矽酸鹽玻璃製成的玻璃 基體，其表面上形成有一層由Si 〇2製成之鈉鈍化膜12 ， 其上再以蒸鍍、濺鍍等方法形成了 一層由I TO製成的 透明電極1 3 ‘。與玻璃基體1 1相似地，玻璃基體1 4的 表面上依序形成有鈉鈍化膜15與透明電極16 ，再使玻 璃基體11與玻璃基體14彼此相對，以密封劑17黏合 後將顯示材料1 8 (如液晶材料或電色彩材料）塡於空隙 中而構成顯示裝置。 由於此種顯示裝置爲平板顯示器而與C RT不同，且 因爲攜帶性與低功率耗損之故，目前此種顯示裝置的應用 範圍非常廣泛，從數位錶至電腦顯示器皆有應用。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 目前此種平板顯示器係使用玻璃作爲基體，這是因爲 玻璃具有高透明度之故。然而，由於是由玻璃製成，因此 有容易破裂的缺點。 尤其是，由於此種平板顯示器經常使用在攜帶式的電 子儀器中，因此最好能夠强固到可以經受摔落的衝擊。然 而，攜帶式電子儀器又必須「輕」「薄」「短」「小」。 於是，在上述電子儀器產生一項相互衝突的問題，即玻璃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 475081 A7 A 7 B7 五、發明説明（2) 基體的厚度必須減薄並降低强度，以滿足上述要求。 發明節要： 爲解決上述問題，且即使在玻璃基體的厚度很薄的情 形下保持足夠的强度，本案發明人遂發現一種由蘇打玻璃 製成的顯示裝置以及此種顯示裝置的製造方法，其中以離 子半徑大於鈉原子的原子來取代表面處的鈉原子，而予以 化學强化。 根據本發明之提昇玻璃强度的方法，僅需將使用於顯 示裝置中的蘇打玻璃基體或單元浸入含有大於鈉原子離子 半徑之陽離子的鹽溶液或熔融態鹽溶液中；依此方式，便 可以很簡單的方法來製成具有增强强度的顯示裝置。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 基本上，玻璃應具有相當的理論强度。但實際上，玻 璃中很容易產生碎裂。其原因之一是因爲，當表面上分佈 有某種形式的缺陷時，由於在玻璃表面存在有張應力，應 力便會集中在缺陷上，而缺陷便成爲破裂開始點，使玻璃 在遠低於理論强度以下的强度値處開始解體。針對玻璃的 此種破碎性質結構，所提出改善玻璃强度的方法包括：使 用噴氣回火（air* jets tempered )玻璃、低熱膨脹玻 璃、高彈性模數玻璃、結晶玻璃、化學强化玻璃等。 在噴氣回火玻璃中，是藉由將存在於玻璃表面上的張 應力改變爲壓縮應力，來提高抵抗破裂的强度。詳言之， 在玻璃板加熱於約7G0°C時在其表面噴氣，並於玻璃板 冷卻時保持其內部與表面間的溫度差。根據該溫度差而以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 475081 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、 發明説明 ( 3) 表 面 壓 縮 應 力 與 內 部 張 應 力 的 形 式保 持 固 化狀 態 時 的 玻 璃 强 度 9 藉 此 提 昇 玻 璃 强 度 0 在 此 狀況 下 > 表 面 上 的 壓 縮 力 到 達 900 至 150C kg / C :m2 、而 內 部 張 應 力 成 爲 300 至 500 kg/ cm2 0 低 熱 膨 脹 玻 璃 係 針 對 改 善 玻 璃加 熱 或 冷 卻 時 之 熱 應 力 所 造 成 的 破 壞 〇 在 高 彈 性 模 數玻璃 中 > 係 將 具有 强 鍵 結 力 的 氮 引 入 習 知 氧 化 物 玻 璃 中 以 强 化 玻 璃 的 結 構， 其 中 彈 性模/數^可 增 强 3 0 至 5 0 % > 而 達 成 强 度 的 提 昇0 於 結 晶 玻 璃 中 ， 係 藉 由 再 加 熱玻 璃 並 在 基 質 結 構 中 散 布 晶 體 粒 子 而 形 成 一 種 複 合 材料 ，並 利 用 晶 體 粒 子 來 防 止 - 碎 裂 的 傳 布 〇 在 化 學 强 化 玻 璃 中 ， 與 噴 氣 回火 玻 璃 相 似 是 藉 由 將 存在 於玻 璃 表 面 上 的 張 應 力改 變 爲壓 縮 應 力 5 來 提 高 抵 抗 破 裂 的 强 度 0 詳 之 在 —·; ί 個 等 於或低 於玻 璃 變 遷 點 的 溫 度 範 圍 ( 例 如 400 °C ) 中：， 1 將 含有 具 較 小 離 子 半 徑 之 鹼 離 子 ( Li 或 Na ) 的 玻 璃 浸 入 具較 小 大 離 子 半 徑 之 鹼 熔 融 鹽 中 9 而 在玻 璃 表 面 上 進 行 兩 者間 的 離 子 交 換 〇 其 結 果 是 體 積 增 加 > 並 在 玻 璃 表 面 層 冷 卻後 呈 現 壓 縮 應 力 0 該 壓 縮 應 力 約 爲 100 kg/ mm 2 C 1 ； 應 用 噴 氣 回 火 玻 璃 > f 熱 膨 脹玻 璃 高 彈 性 模 數 玻 璃 、 與 結 晶 玻 璃 至 顯 示 裝 置 i： 時 9 由於 會 改 變 玻 璃 本 身 的 組 份 或 在 製 造 玻 璃 時 會 進 行 k 種 處 理， 而 這 些 程 序 不 能 在 較 後 的 工 作 步 驟 中 執行 因'k 有 所 限制 0 但化 學 强 化 玻 璃 則 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（>10X297公釐） 475081 A7 • . B7 五、發明説明（4) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可在較低的溫度下處理產生，因此可將該處理包含在顯示 裝置的製造步驟中，甚至可在某一特屬顯示裝置的步驟（ 例如拋光步驟等）執行後才進行該處理，故不會對習知顯 示裝置的製造步驟造成很大的改變或使其更複雜。 因此，本發明採用化學强化作爲强化玻璃的方法，將 其包含於顯示裝置的製造步驟中，而得以藉簡單的步驟、 不需使步驟複雜化，即可提供具有改善强度的顯示裝置。 圖式之簡要說明： 圖1爲本發明之顯示裝置的剖面圖。 圖2爲習知顯示裝置的剖面圖。 圖3示出根據本發明之化學强化步驟。 圖4示出根據本發明之另一化學强化步驟。 較佳費施例之詳細說明：, 以下參照實例來詳細說明本發明的效益。 〔第一實施例〕 圖1示出本發明之顯示裝置的一例。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 圖1中數字1表示由蘇打玻璃製成之玻璃基體，其製 造方法如圖3所示。於圖3 (a)中，先製備0.55 mm 的蘇打玻璃3 1。於圖3 (,b )中進行拋光至某種程度， 以達成顯示裝置所需的表面平滑度。於圖3 (c)中將蘇 打玻璃浸入强化溶液3 2內，此强化溶液3 2係由 430 °C 50¾之KN〇3與50%之KN〇2所構成，藉此達成 ! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 7 _ 475081 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5) 化學强化，而形成圖1中之玻璃基體I。在玻璃基體1上 形成由Si〇2製成的一層鈉鈍化膜2，再在其上以濺鍍等 方法形成一層由I T0構成的透明電極3，並授以圖型。 在與玻璃基體1同樣地經過表面拋光與化學强化的玻璃基 體4上形成鈉鈍化膜5與透明電極6，使玻璃基體4與玻 璃基體1相對，以密封劑7將兩者黏合，再將由STN液 晶材料構成的顯示材料8塡入空隙中而構成顯示裝置。 在此種STN液晶顯示裝置中，基體表面必須達到 土 0.05 pm的精確度，以獲致均勻厚度的液晶層，故玻 璃表面的拋光是一項不可缺少的步驟。然而，若一開始即 使用强化玻璃作爲原始材料，則表面拋光便很難進行，而 步驟會變得十分困難。若如實施例所示在拋光之後於較低 溫度下進行化學强化時，則很容易便可達成所需的玻璃表 面平滑度，並可在後續强化步驟中防止玻璃彎翹或不平， 而達成具有改善强度但不致降低顯示功能的顯示裝置。事 實上當本實施例之顯示裝置由兩公尺高掉落時，並未發現 有任何損壞。 〔第二實施例〕 ' 以類似第一實施例的方法製造顯示裝置，但第一實施 例圖3 ( c )中之强化溶液改爲5 0¾ ( KN〇3與50¾之

RbNO3所構成的混合熔融鹽；其所得效果與第一實施例相 似。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-8 · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝- 訂 475081 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 〔第三實施例〕 於圖1中，在蘇打玻璃製且表面經過拋光之0.55 mm 厚度的玻璃基體1上形成由Si〇2製成的一層鈉鈍化膜2 ， 再在其上以蒸鍍、濺鍍等方法形成一層I T0膜並授以 圖型，而形成透明電極3。相似地，拋光過的玻璃基體4 上接續層疊鈉鈍化膜5與透明電極6，使玻璃基體4與玻 璃基體1相對，以密封劑7將兩者黏合而構成顯示裝置。 接著，再以圖4所示方法實施化學强化。 於圖4 ( a )中，製備了前述顯示單元4 1。有一點 必須留意的是在顯示單元上留設有供注入液晶所必須的密 封孔，而必須避免溶液進入該等密封孔中。於圖4 ( b ) 中將顯示單元4 1浸入强化溶液4 2中進行化學强化，强 化溶液4 2 KN〇3弟融鹽構成，並加熱至40 0 °c。 回 —. "—1 一一一—‘一-〜.一一…一-一I>miI II — 到圖1繼續說，當將由液晶單元構成的顯示材料8塡入 經過化學强化的顯示單元中而構成顯示裝置時，可獲得與 圖1相似的效益。本實施例中必須留意的是密封劑的材料 最好具有充分的熱阻抗，由於顯示單元必須浸入400°c 的熔融鹽中。 〔第四實施例〕 於圖1中，在蘇打玻璃製且表面經過拋光之0.55 mm 厚度的玻璃基體1上形成由Si 〇2製成的一層鈉鈍化膜2 ， 再在其上以蒸鍍、濺鍍等方法形成一層I T0膜並授以 圖型，而形成透明電極3。相似地，拋光過的玻璃基體4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ;裝· 訂 本紙.張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-9 - 475081 A7 —__ B7 五、發明説明（7) 上接續層疊鈉鈍化膜5與透明電極6，使玻璃基體4與玻 璃基體1相對，以密封劑7將兩者黏合並將由液晶構成的 顯示材料8塡入空隙中，而構成顯示裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著，再以圖4所示方法實施化學强化。 於圖4 (a)中，製備了前述顯示單元41。於圖4 (b )中，在10 0 °C溫度將顯示單元4 1浸入强化溶液 4 2中進行化學强化，强化溶液4 2係由0〇3之酸性溶 一 一^ ____ 液所構成。在本實施例中氫氯酸、高氯酸、硼酸、氫氟酸 、硝酸、硫酸、磷酸、蟻酸、醋酸等均可使用來使溶液酸 化，而水溶液等可用來作爲所述溶液。經上述方式予以化 學强化的顯示裝置可以提供與第一賁施例相似的效益。本 實施例中進行化學强化的溫度很低，因此密封劑等的材料 可無需很高的熱阻抗，即使在塡充僅具有低熱阻抗的顯示 材料作爲液晶時仍可進行處理程序，故所執行的方法較爲 1 . 簡單。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 如先前依據實施例所詳述地，根據本發明之顯示裝置 與其製造方法，僅需將使用於顯示裝置中的蘇打玻璃基體 或單元浸入含有大於鈉原子離子半徑之陽離子的鹽溶液或 熔融態鹽溶液中；依此方式，便可以很簡單的方法來製成 具有增强强度的顯示裝置。 根據本發明之方法，係以離子半徑大於鈉原子的原子 來取代玻璃表面處的鈉原子而予以化學强化，因此即使在 玻璃基體的厚度很薄的情形下，仍能保持足夠的强度。 於是，便可以簡單的方式來提供一個具有增强之掉落 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（ 210X 297公釐）-_ 475081 A7 B7五、發明説明（8)衝擊阻抗的攜帶式顯示裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（〇奶）八4規格（210乂297公釐）-11-

Claims (1)

1. 475081 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍

   附件1 a :第8 5 1 0 1 0 7 2號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年5月修正 1 · 一種製造一顯示裝置之方法，包含以下步驟： 拋光鈉玻璃板表面； 浸入該鈉玻璃板於含有陽離子，其離子半徑大於鈉離 子半徑之鹽溶液或熔融鹽溶液中，以在該鈉玻璃板的拋光 表面上形成一加強層； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上 層 強及 加； 的極 璃電 玻明 鈉透 該成 在形 膜上 薄膜 化薄 鈍化 一 鈍 成該 形在 法 。 方 間的 之置。 隙裝熱 間示加 一 顯被 之造液 間製溶 板之鹽 璃述融 玻所熔 鈉項或 對 1 液 相第溶 此圍鹽 彼範的 於利子 晶專離 液請陽 封申含 密如包 2 中 其 方離 的陽 置的 裝徑 示 半 顯子 造離 製之 之大 述徑 所半 項子 Γ1Μ 1 1 離 第之 圍子 範原 利鈉 專比 請有 申具 。 如，鉚 . 中 或 3 其鉀 ， 爲 法子 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1