專利名稱：顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器件及其制造方法，更詳細(xì)地說，涉及在抗沖擊性等的強(qiáng)度方面已得到改善的顯示器件及其制造方法。
以下將描述一種常規(guī)顯示器件的示意性結(jié)構(gòu)。在由鈉鈣玻璃、硼硅玻璃等制成的的玻璃基板表面上形成由SiO2構(gòu)成的鈉鈍化膜，接著在其上形成由諸如蒸發(fā)或?yàn)R射法生長的膜狀I(lǐng)TO制成的透明電極，同時(shí)使其形成圖形。用密封劑將兩個各在其表面上如以上所描述的那樣順序地形成鈉鈍化膜和透明電極的玻璃基板互相粘接，使得兩個玻璃基板彼此相對，并將諸如液晶或電致變色材料的顯示材料封入于玻璃基板之間的間隙內(nèi)以形成顯示器件。
由于這種顯示器件與CRT(陰極射線管)等相反，在可攜帶性方面性能良好以及消耗很少的電功率，故目前它在數(shù)字手表、計(jì)算機(jī)顯示等方面得到廣泛的應(yīng)用。
但是，由于對于這種平板顯示希望使用高透明的基板，故在目前情況下使用的是玻璃基板。但玻璃基板有一個缺陷，即該基板由玻璃制成，故易破碎。
特別是由于平板顯示經(jīng)常用于便攜電子設(shè)備，故需要很強(qiáng)的抗跌落沖擊的性能。另一方面，由于希望便攜電子設(shè)備是輕、薄、短、小的，故希望玻璃基板的厚度較薄，這就導(dǎo)致其強(qiáng)度下降。即，顯示器件在這個問題上自相矛盾。
因而本發(fā)明的一個目的是實(shí)現(xiàn)一種即使其玻璃基板的厚度做得較薄也具有足夠的強(qiáng)度的顯示器件。
為了解決這個問題，根據(jù)本發(fā)明，在一種顯示器件中，一對其表面上各形成一個電極的玻璃基板彼此相對，并且將顯示材料封入于基板之間的間隙中，在至少一個玻璃基板的表面上形成厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層。此外，一種制造顯示器件的方法包括下述的化學(xué)增強(qiáng)處理步驟將玻璃基板浸在一種含有其離子半徑大于鈉離子半徑的正離子的鹽的溶液或熔融液中，以在玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層。
再有，一種制造顯示器件的方法包括下述步驟將玻璃基板浸在含有其離子半徑大于鈉離子半徑的正離子的鹽的溶液或熔融液中；在玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層；形成由一對在其上形成化學(xué)增強(qiáng)層的玻璃基板構(gòu)成的多個單元；對形成化學(xué)增強(qiáng)層的玻璃表面進(jìn)行劃線；以及切割玻璃基板以將該多個單元分離成單個的單元。
在按照本發(fā)明的顯示器件中，在玻璃基板的表面上的鈉原子被其離子半徑大于鈉離子半徑的原子所代替，使得該基板被化學(xué)增強(qiáng)和在機(jī)械強(qiáng)度方面得到改善。
此外，顯示器件的玻璃強(qiáng)度可通過只增加一個將玻璃基板浸在含有其離子半徑大于鈉離子半徑的正離子的溶液或熔融液中的步驟得到改善，這一點(diǎn)是很簡單的。此外，按照本方法，可通過調(diào)整浸入時(shí)間等來控制化學(xué)增強(qiáng)層的厚度，器件可在這樣一種條件下來形成玻璃切割等工作可以甚至在基板增強(qiáng)之后來完成。
再有，在玻璃厚度不大于2毫米的情況下，如果化學(xué)增強(qiáng)層的厚度不大于20微米，則可容易地得到具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的顯示器件而不使玻璃切割等常規(guī)步驟變得特別復(fù)雜。


圖1是示出按照本發(fā)明的顯示器件的截面圖；以及圖2(A)至2(F)是描述按照本發(fā)明的顯示器件的制造步驟的視圖。
在理論上本來玻璃具有很大的強(qiáng)度。但是，實(shí)際上由于其脆性的緣故，玻璃容易破碎。其原因如下由于在玻璃的表面存在拉伸應(yīng)力，如果表面上分布某種缺陷，則應(yīng)力被集中到該缺陷上，這些缺陷變成破碎出發(fā)點(diǎn)，故使玻璃在比理論強(qiáng)度低很多的強(qiáng)度下破碎。鑒于這種玻璃的破碎機(jī)理，已有人提出了諸如風(fēng)冷回火玻璃、低膨脹玻璃、高彈性玻璃、晶體化玻璃和化學(xué)增強(qiáng)玻璃等增強(qiáng)玻璃。
風(fēng)冷回火玻璃具有抗破碎的強(qiáng)度，這是通過將存在于玻璃表面的拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力使強(qiáng)度得到改善的。具體地說，將空氣的噴射流吹在加熱到高達(dá)約700℃的玻璃板表面，在保持內(nèi)部和表面的溫度差的同時(shí)使玻璃板冷卻。其結(jié)果是在固化狀態(tài)下，按照溫度差，變形在表面上保持為壓縮應(yīng)力狀態(tài)，在內(nèi)部保持為拉伸應(yīng)力狀態(tài)，使得玻璃的強(qiáng)度得到改善。此時(shí)，在表面上的壓縮應(yīng)力達(dá)到900-1500kg/cm2，在內(nèi)部的拉伸應(yīng)力變成300-500kg/cm2。一般認(rèn)為，實(shí)際的增強(qiáng)層厚度是玻璃厚度的六分之一或不小于100微米。
低膨脹玻璃的設(shè)計(jì)是為了防止玻璃由于加熱或冷卻時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力而破碎。
高彈性玻璃是通過將具有強(qiáng)的鍵合力的氮引入到常規(guī)的氧化玻璃中來增強(qiáng)玻璃的網(wǎng)格而制成的。其彈性得到很大改善，提高了30至50％，因而強(qiáng)度得到改善。
晶體化玻璃是一種復(fù)合材料，在該材料中通過反復(fù)加熱玻璃使晶粒分散到點(diǎn)陣中，通過晶粒來阻止裂紋發(fā)展為破裂。
與風(fēng)冷回火玻璃相同，化學(xué)增強(qiáng)玻璃是通過將存在于玻璃表面的拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力來使抗破碎的強(qiáng)度得到改善的。具體地說，將含有離子半徑小的堿離子(Li，Na等)的玻璃在不高于玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)的范圍內(nèi)的溫度(例如，400℃)下浸在具有大的離子半徑的堿性熔融鹽中，使之在玻璃表面進(jìn)行兩者之間的離子交換。其結(jié)果是玻璃表面層中體積增加，在該層中于冷卻后存在壓縮應(yīng)力?？傻玫郊s100kg/cm2的壓縮應(yīng)力。
在這些增強(qiáng)玻璃中，風(fēng)冷回火玻璃、低膨脹玻璃、高彈性玻璃和晶體化玻璃應(yīng)用于顯示器件是困難的，這是由于這些增強(qiáng)玻璃有下述的限制在玻璃的制造期間玻璃本身的組分發(fā)生變化或進(jìn)行增強(qiáng)處理，使之不能在之后的步驟內(nèi)進(jìn)行增強(qiáng)處理。另一方面，由于化學(xué)增強(qiáng)處理可在比較低的溫度下進(jìn)行，故化學(xué)增強(qiáng)玻璃可包括于顯示器件的制造步驟中。即，即使在進(jìn)行顯示器件所特有的步驟(拋光步驟等)之后，也可進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)處理，這樣就使得化學(xué)增強(qiáng)玻璃的應(yīng)用不會使顯示器件的常規(guī)制造步驟有較大的變化和變得復(fù)雜。
當(dāng)制造用于液晶顯示器件等的平板顯示時(shí)，采用如下的步驟在兩個大的玻璃基板上形成許多顯示器件；將兩個玻璃基板互相粘合在一起；以及然后對基板進(jìn)行切割以便將顯示器件諸單元分離成單個的單元。該切割通常是通過用硬的金剛石刀等在玻璃表面劃線以及然后對玻璃加壓力使其裂開來進(jìn)行的。在對玻璃進(jìn)行了化學(xué)增強(qiáng)處理的情況下，如果化學(xué)增強(qiáng)層太厚，則該劃線作用難以傳遞到玻璃內(nèi)部，故使得切割和分離不能很好地進(jìn)行以及使被分離的各單元端表面不能成一直線。
因此，在本發(fā)明中，將化學(xué)增強(qiáng)選擇為對玻璃進(jìn)行增強(qiáng)的方法，以及使化學(xué)增強(qiáng)步驟在顯示器件的制造步驟中進(jìn)行，從而能使切割和分離步驟如常規(guī)方法那樣來進(jìn)行。
即，將厚度不大于2毫米的玻璃基板浸在含有其離子半徑大于鈉離子半徑的正離子的鹽的溶液或熔融液中，從而在玻璃基板的表面上形成其厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層。
按照該方法，由于在玻璃表面上的鈉原子被其離子半徑大于鈉離子半徑的原子所代替從而對玻璃基板進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)，故即使玻璃基板的厚度做得較薄也能保持足夠的強(qiáng)度。此外，該方法不會使諸如玻璃切割的常規(guī)步驟變得復(fù)雜。
這里，玻璃基板含有即使是很少量的堿離子就足夠了?？墒褂勉U玻璃、硼硅玻璃等，鈉玻璃就不用說了。
以下將參照圖1和2具體地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1是示出按照本發(fā)明的顯示器件的一個例子的示意性截面圖。雖然其基本結(jié)構(gòu)類似于常規(guī)顯示器件的結(jié)構(gòu)，但由鈉玻璃構(gòu)成的玻璃基板1和4的表面被化學(xué)增強(qiáng)。在該經(jīng)化學(xué)增強(qiáng)的玻璃基板上形成由SiO2構(gòu)成的鈉鈍化膜2和5，接著在鈍化膜的上表面上形成通過諸如蒸發(fā)或?yàn)R射的方法生長的膜狀I(lǐng)TO構(gòu)成的透明電極3和6，同時(shí)形成圖形。使這樣形成的玻璃基板1和4彼此相對，并用密封劑7粘合在一起，將由STN液晶構(gòu)成的顯示材料8封入于基板之間的間隙中以形成顯示器件。
圖2(A)至2(F)描述一種制造顯示器件的方法，其中包括本發(fā)明的化學(xué)增強(qiáng)步驟。在圖2(A)中，制成厚度為0.55毫米的鈉玻璃31。在圖2(B)中，對鈉玻璃進(jìn)行拋光直到可得到對顯示器件來說是足夠的表面平整度為止。在圖2(C)中，將鈉玻璃在430℃的溫度下浸到由50％KNO3和50％KNO2的混合熔融液構(gòu)成的增強(qiáng)溶液32中，從而得到化學(xué)增強(qiáng)玻璃基板33。調(diào)整浸入時(shí)間使得化學(xué)增強(qiáng)層的厚度是從表面算起的8微米。在圖2(D)中，在玻璃基板上形成由SiO2構(gòu)成的鈉鈍化膜34和由諸如蒸發(fā)或?yàn)R射法生長的膜狀I(lǐng)TO構(gòu)成的透明電極35，其電極數(shù)目等于待形成的多個顯示器件的電極數(shù)目，其圖形彼此相同。在圖2(E)中，在玻璃基板36上形成鈉鈍化膜37和多個透明電極38，玻璃基板36的表面如玻璃基板33那樣被化學(xué)增強(qiáng)。使玻璃基板36與玻璃基板33相對并使用密封劑39將兩者粘合在一起，從而由相同的玻璃基板形成多個單元。在圖2(F)中，在希望基板被分離的位置處用金剛石刀在玻璃基板上形成直線狀的劃線40。之后，對劃線40附近加壓力以便切割和分離玻璃。將由STN液晶構(gòu)成的顯示材料封入于分離成單個的各單元的間隙中，從而形成顯示器件。
在這種STN液晶器件中，為了實(shí)現(xiàn)液晶層的均勻厚度，對基板表面的平整度要求0.05微米的精度。因此，玻璃表面的拋光是必不可少的步驟。但是如果增強(qiáng)玻璃從一開始就用作原材料的話，則表面的拋光難以完成，并產(chǎn)生很大的困難。但如在本實(shí)施例中，如果化學(xué)增強(qiáng)處理在拋光之后的比較低的溫度下進(jìn)行，則可容易地得到玻璃表面的平整度，并且即使在其后的增強(qiáng)處理中也可避免玻璃的翹曲和起伏，使之能在不降低顯示性能的情況下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度方面得到改善的顯示器件。
此外，盡管是增強(qiáng)玻璃，但切割和分離能在幾乎不改變常規(guī)步驟的情況下進(jìn)行，因此能非常簡單地制造顯示器件。盡管如此，當(dāng)使按照本實(shí)施例的顯示器件從2米的高度落下時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)損傷，這顯示了該器件在機(jī)械強(qiáng)度方面是良好的。
(比較例)在與實(shí)施例1相同的條件下制造顯示器件，其不同點(diǎn)是延長實(shí)施例1中的化學(xué)增強(qiáng)處理時(shí)間，使得化學(xué)增強(qiáng)層的厚度是從其表面算起的25微米。在切割和分離步驟中，玻璃的裂開表面變成鋸齒狀，并觀察到很多的裂紋。此外，當(dāng)使顯示器件從2米的高度落下時(shí)，該器件從裂紋處裂開。
(實(shí)施例2)玻璃基板是厚度為0.7毫米的鈉玻璃，將其浸在由加熱達(dá)400℃的KNO3熔融鹽構(gòu)成的增強(qiáng)溶液中，從而對其進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)處理。在與實(shí)施例1相同的條件下制造顯示器件，其不同點(diǎn)是調(diào)整化學(xué)增強(qiáng)處理的浸入時(shí)間，使得化學(xué)增強(qiáng)層的厚度是從其表面算起的15微米。在本實(shí)施例中也得到與實(shí)施例1相同的效果。
(實(shí)施例3)玻璃基板是厚度為1.1毫米的鈉玻璃，調(diào)整化學(xué)增強(qiáng)處理的浸入時(shí)間，使得化學(xué)增強(qiáng)層的厚度是從其表面算起的20微米。除了上述這一點(diǎn)外在與實(shí)施例1相同的條件下制造顯示器件。在本實(shí)施例中也得到與實(shí)施例1相同的效果。
(實(shí)施例4)玻璃基板是鉛玻璃，除了上述這一點(diǎn)外在與實(shí)施例1相同的條件下制造顯示器件。在本實(shí)施例中也得到與實(shí)施例1相同的效果。
(實(shí)施例5)玻璃基板是硼硅玻璃，除了上述這一點(diǎn)外在與實(shí)施例1相同的條件下制造顯示器件。在本實(shí)施例中也得到與實(shí)施例1相同的效果。
按照這些方法，玻璃表面上的鈉原子被其離子半徑大于鈉離子半徑的原子所代替，從而進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)處理。因此，即使玻璃基板的厚度做得較薄，也可保持足夠的機(jī)械強(qiáng)度。此外，由于化學(xué)增強(qiáng)處理可在玻璃基板的拋光之后進(jìn)行，故可容易地得到具有高精度的表面粗糙度的增強(qiáng)玻璃。
此外，在玻璃基板的厚度不大于2毫米的情況下，即使化學(xué)增強(qiáng)層的厚度不大于20微米，也可得到足夠的機(jī)械強(qiáng)度，此外不會使諸如玻璃切割的常規(guī)步驟變得復(fù)雜。即，可容易地得到在抗跌落沖擊的強(qiáng)度方面得到改善的便攜電子設(shè)備。
一種在本發(fā)明中特別有效的玻璃基板是含有大量鈉的鈉玻璃基板。
權(quán)利要求
1.一種顯示器件，包括一對玻璃基板，在各個所述玻璃基板的表面上形成電極，并且所述玻璃基板彼此相對；以及一種封入于所述玻璃基板之間的間隙內(nèi)的顯示材料；其特征在于，在至少一個所述玻璃基板的表面上形成其厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層。
2.一種制造顯示器件的方法，其特征在于包括以下的化學(xué)增強(qiáng)處理步驟將玻璃基板浸在含有其離子半徑大于鈉離子半徑的正離子的鹽的溶液或熔融液中，從而在所述玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層。
3.一種制造顯示器件的方法，其特征在于包括下述步驟將其厚度不大于2毫米的玻璃基板浸在含有其離子半徑大于鈉離子半徑的正離子的鹽的溶液或熔融液中；在所述玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層；使用已在其上形成了所述化學(xué)增強(qiáng)層的玻璃基板制造由一對玻璃基板構(gòu)成的多個單元；對在其上已形成了所述化學(xué)增強(qiáng)層的所述玻璃基板的表面進(jìn)行劃線；以及切割所述玻璃基板以將所述諸單元分離成單個的單元。
全文摘要
在將顯示材料封入于粘合在一起的玻璃基板之間的間隙內(nèi)的顯示器件中和在制造該器件的方法中，為了使用對玻璃基板的表面進(jìn)行劃線以將其分離成單元的常規(guī)方法，在厚度不大于2毫米的玻璃基板表面上的鈉原子被其離子半徑大于鈉離子半徑的原子所代替從而形成厚度不大于20微米的化學(xué)增強(qiáng)層。按照該顯示器件和制造該器件的該方法，可容易地改善用于便攜電子設(shè)備的平板顯示器件的強(qiáng)度。
文檔編號C03C21/00GK1160924SQ97102879
公開日1997年10月1日 申請日期1997年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月29日
發(fā)明者杉野谷充, 島田和夫, 熊井幸子 申請人:精工電子工業(yè)株式會社