專利名稱：顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置及其制造方法，特別地涉及例如抗沖擊的強(qiáng)度增加的一種顯示裝置及其制造方法。
圖2表示了一常規(guī)的顯示裝置及其制造方法的一個例子。在圖2中，標(biāo)號11表示用鈉鈣玻璃、硼硅酸鹽玻璃或類似物制成的一玻璃基底，其表面上形成有一用SiO2制成的鈉鈣化膜12，以及通過蒸汽淀積，濺射或類似方法形成并構(gòu)圖的用ITO制成的透明電極13的薄膜。一玻璃基底14與玻璃基底11相對，在基底14的表面上逐次形成有如玻璃基底11中的一鈉鈍化膜15和一透明電極16，基底14與基底11通過一密封介質(zhì)17粘接在一起，在間隙中填入如液晶或電致變色材料類的顯示材料18，從而構(gòu)成一顯示裝置。
目前，這樣的顯示裝置由于提供一不同于CRT的平板，從而具有便攜性及低能耗，因此在從數(shù)字手表到計(jì)算機(jī)的顯示器廣泛地得到應(yīng)用。
然而，這樣的平板顯示器目前采用玻璃作為基底，因?yàn)椴ＡЬ哂懈咄腹庑??？墒牵@有一個缺點(diǎn)，那就是由于是用玻璃制成，因此容易破裂。
尤其是，平板顯示器經(jīng)常在便攜式電子儀器中采用，因此，最好它具有相應(yīng)的強(qiáng)度以抵抗下落沖擊。然而，便攜式電子儀器還需要輕、薄、短和小。從而，該儀器存在一個矛盾問題。當(dāng)玻璃基底的厚度變薄時，其強(qiáng)度減弱，不能滿足需要。
為了解決上述問題，目的是在即使玻璃基底的厚度變薄的情況下也能保持足夠的強(qiáng)度，本發(fā)明人發(fā)明了一種用鈉玻璃制成的顯示裝置，及其制造方法，通過用具有較鈉原子的離子半徑大的離子半徑的原子替代其表面的鈉原子，以化學(xué)方式增加其強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的增加玻璃強(qiáng)度的方法，一鈉玻璃基底或采用該基底制成的用于顯示器件的元件只要浸入含有具有較鈉原子的離子半徑大的正離子的鹽溶液或熔鹽液中，就可以非常簡單的方法得到強(qiáng)度增加的一顯示裝置。
實(shí)質(zhì)上，玻璃具有可觀的理論強(qiáng)度。然而，在實(shí)際情況下，玻璃很容易出現(xiàn)脆性斷裂。一個原因是，當(dāng)一些類型的缺陷分布在表面上時，由于在玻璃的表面上出現(xiàn)拉伸應(yīng)力，該應(yīng)力集中在該缺陷上，該缺陷成為斷裂的初始點(diǎn)，從而，玻璃在遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度的強(qiáng)度值時即遭毀壞。考慮到玻璃這樣的斷裂機(jī)制，人們提出了增加玻璃強(qiáng)度的方法，即通過采用噴氣回火強(qiáng)化玻璃、低熱膨脹玻璃、高彈性模量玻璃、結(jié)晶玻璃、采用化學(xué)方式增強(qiáng)的玻璃及類似物。
在噴氣回火強(qiáng)化玻璃中，通過將出現(xiàn)在玻璃表面上的拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力，增加抗斷裂強(qiáng)度。特別地，空氣噴流吹到加熱到約700℃的玻璃板的表面上，在保持玻璃板內(nèi)部與其表面間的溫差的情形下，玻璃板被冷卻。然后，按照可增加玻璃強(qiáng)度的固化狀態(tài)下，使玻璃的強(qiáng)度在其表面以壓縮應(yīng)力形式保留，而在其內(nèi)部以拉伸應(yīng)力形式保留。在此情況下，表面上的壓力應(yīng)縮達(dá)900～1500kg/cm2，而內(nèi)部的拉伸應(yīng)力為300～500kg/cm2。
通過設(shè)計(jì)低熱膨脹玻璃，以減少由于加熱或冷卻玻璃而引起的熱應(yīng)力導(dǎo)致玻璃的毀壞。
在高彈性模量玻璃中，具有強(qiáng)鍵合力的氮被引入常規(guī)氧化物玻璃中，借此增強(qiáng)玻璃的網(wǎng)狀構(gòu)造，其中，彈性模量能夠增大30～50％，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度增加。
在結(jié)晶玻璃中，通過再加熱玻璃并在基質(zhì)中散布晶體粒子，形成一種復(fù)合材料，其中，通過晶體顆粒防止裂紋的擴(kuò)展。
在以化學(xué)方式增強(qiáng)的玻璃中，與在噴氣回火強(qiáng)化玻璃中一樣，通過將玻璃表面的拉伸應(yīng)力變?yōu)閴嚎s應(yīng)力，增加抗裂強(qiáng)度。具體來說，將含有具有較小離子半徑的堿離子(Li或Na)的玻璃在等于或低于玻璃相變點(diǎn)的溫度范圍(例如400℃)時浸入一具有較大離子半徑的堿熔鹽中，從而在玻璃的表面上進(jìn)行兩者之間的離子交換。結(jié)果，當(dāng)冷卻玻璃的表層以后，體積增加，出現(xiàn)壓縮應(yīng)力。該壓縮應(yīng)力大約是100kg/mm2。
當(dāng)考慮將噴氣回火強(qiáng)化玻璃、低熱膨脹玻璃、高彈性模量玻璃以及結(jié)晶玻璃應(yīng)用于顯示裝置時，存在著限制，這就是說玻璃本身的結(jié)構(gòu)要發(fā)生改變，或者對其的處理要在制造玻璃的過程中進(jìn)行，而不能在以后的加工步驟中實(shí)現(xiàn)。然而，以化學(xué)方式強(qiáng)化的玻璃能夠在相對較低的溫度下進(jìn)行處理，從而該處理能夠插進(jìn)顯示裝置的制造步驟中，并且該處理甚至能夠在顯示裝置的一特定步驟之后(拋光步驟，等)進(jìn)行，而不會明顯改變常規(guī)顯示裝置的制造步驟，也不會使這些步驟變得復(fù)雜。
從而，本發(fā)明采用化學(xué)強(qiáng)化作為強(qiáng)化玻璃的方法，將其插入到顯示裝置的制造步驟中，并通過簡單步驟提供具有改進(jìn)的強(qiáng)度的一顯示裝置，而不使步驟復(fù)雜化。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一顯示裝置的剖面圖。
圖2是常規(guī)顯示裝置的一剖面圖。
圖3表示了根據(jù)本發(fā)明的以化學(xué)方式強(qiáng)化的步驟。
圖4表示了根據(jù)本發(fā)明的其它以化學(xué)方式強(qiáng)化的步驟。
下面，根據(jù)下述實(shí)施例給出本發(fā)明的效果的具體解釋。
(實(shí)施例1)圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一實(shí)施例。
在圖1中，標(biāo)號1表示用通過圖3所示方法制成的鈉玻璃一玻璃基底。在圖3(a)中，制備具有0.55mm厚的鈉玻璃31。在圖3(b)中，將鈉玻璃拋光到一定程度，使其表面的平滑度足以用于顯示裝置。在圖3(c)中，鈉玻璃浸入在430℃下的由50％KNO3和50％KNO2的混合熔鹽組成的強(qiáng)化溶液32中，以進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)化，從而形成如圖1所示的玻璃基底1。在玻璃基底上，形成用SiO2制成的鈉鈍化膜2，并將通過如濺射或類似方法形成的用ITO制成的透明電極3的薄膜制成圖案。一鈉鈍化膜5和一透明電極6在玻璃基底4上形成，對玻璃基底4的表面象玻璃基底1一樣地進(jìn)行拋光和化學(xué)方式的強(qiáng)化，玻璃基底4與玻璃基底1相對，兩者通過密封介質(zhì)7粘接在一起，將由STN液晶組成的顯示材料8注入間隙中，從而構(gòu)成一顯示裝置。
在這樣的STN液晶顯示裝置中，要求基板的表面的精度為±0.05μm，以達(dá)到液晶層的厚度均勻，因此，對玻璃的表面進(jìn)行拋光是必不可少的步驟。然而，當(dāng)從開始即采用強(qiáng)化玻璃作為原材料時，對其表面進(jìn)行拋光是困難的，而步驟也很困難。如此實(shí)施例中所述，當(dāng)拋光以后以相對較低的溫度進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)化時，能夠容易地保證玻璃表面的平滑，在后面的強(qiáng)化步驟中，避免了玻璃的扭曲和起伏，從而在不損害顯示的功能的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)顯示裝置的強(qiáng)度增加。事實(shí)上，當(dāng)此實(shí)施例的顯示裝置從2米的高度落下時，沒有出現(xiàn)損壞。
(實(shí)施例2)一種顯示裝置如實(shí)施例1中一樣制造，只是實(shí)施例1的圖3(c)中的強(qiáng)化溶液由50％KNO3和50％RbNO3的混合熔鹽組成，其效果相似。
(實(shí)施例3)在圖1中，其表面經(jīng)過拋光并具有0.55mm厚度的用鈉玻璃制成的玻璃基底1上形成用SiO2制成的鈉鈍化膜2，并通過如蒸汽淀積、濺射或類似方法相繼形成一個ITO薄膜并制成圖案，從而構(gòu)成透明電極3。類似地，一鈉鈍化膜5和一透明電極6相繼疊層在經(jīng)過拋光的玻璃基底4上，玻璃基底1與玻璃基底4相對并通過密封介質(zhì)7粘接在一起，從而構(gòu)成一顯示元件。
下面，通過圖4所示的方法來實(shí)現(xiàn)一種化學(xué)方式的強(qiáng)化過程。
在圖4(a)中，制備上述的顯示元件41。這里要注意的一件事情是，必須封住例如液晶注入部位之類的顯示元件上的孔，以使得溶液不會進(jìn)入孔中。在圖4(b)中，通過將顯示元件41浸入加熱到400℃的KNO3熔鹽組成的強(qiáng)化溶液42中，以對顯示元件進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)化。下面回到圖1進(jìn)行解釋，當(dāng)通過將由液晶元件組成的顯示材料8注入經(jīng)化學(xué)方式強(qiáng)化的顯示元件中以制造顯示裝置時，可以得到與圖1中類似的效果。在此實(shí)施例中要注意的一點(diǎn)是，密封介質(zhì)或密封劑的材料最好具有足夠的耐熱性，因?yàn)轱@示元件要浸入400℃的熔鹽中。
(實(shí)施例4)在圖1中，其表面經(jīng)過拋光并具有0.55mm厚度的用鈉玻璃制成的玻璃基底1上形成用SiO2制成的鈉鈍化膜2，并通過如蒸汽淀積、測射或類似方法形成一個ITO薄膜，并制成圖案，從而構(gòu)成一透明電極3。類似地，一鈉鈍化膜5和一透明電極6相繼疊層在一經(jīng)過拋光的玻璃基底4上，玻璃基底1和玻璃基底4相對，兩者通過密封介質(zhì)7粘接在一起，由液晶組成的顯示材料8注入間隙中，從而構(gòu)成一顯示裝置。
下面，通過圖4所示的方法來實(shí)現(xiàn)化學(xué)方式的強(qiáng)化。
在圖4(a)中，制備上述的顯示元件41。在圖4(b)，顯示元件41通過浸入由KNO3酸溶液組成的強(qiáng)化溶液42中，在100℃進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)化。在此情形下，鹽酸、高氯酸、溴酸、氫氟酸、硝酸、硫酸、磷酸、甲酸、醋酸及類似物可以用于制作溶液酸，而水溶液或類似物可以用于該溶液。上述經(jīng)化學(xué)方式強(qiáng)化的顯示裝置具有與實(shí)施例1中類似的效果。在此實(shí)施例中，進(jìn)行化學(xué)方式強(qiáng)化的溫度較低，因此，對密封介質(zhì)或類似物的材料的耐熱性的要求不高，即使在注入具有低耐熱性的顯示材料(如液晶)以后，也能進(jìn)行處理，從而可以實(shí)現(xiàn)一種較簡單的方法。
如通過實(shí)施例所詳細(xì)解釋的，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置及其制造方法，只要將鈉玻璃基底成采用該基底制成的用于顯示裝置的元件浸入含有其離子半徑較鈉原子大的陽離子的鹽溶液或熔鹽液中，就可以非常簡單地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度增加的顯示裝置。
根據(jù)此方法，一種化學(xué)方式的強(qiáng)化通過用具有較鈉原子大的離子半徑的原子來替代玻璃表面的鈉原子來完成，從而，即使玻璃基底的厚度變薄，也能保持足夠的強(qiáng)度。
因此，可以用簡單的方式提供具有增強(qiáng)的抗下落沖擊強(qiáng)度的一種便攜式顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括一對相對的基底，在基底的相對表面上形成的電極，以及封裝在該基底之間的液晶，其中，所述基底用鈉玻璃制成，而其表面上的鈉原子用其它具有較鈉原子半徑大的離子半徑的原子來代替，以進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)化。
2.一種顯示裝置的制造方法，其特征在于，通過將鈉玻璃板浸入含有其第一離子半徑較鈉原子的第二離子半徑大的陽離子的鹽溶液或熔鹽液中并在玻璃板的表面上形成透明電極，以化學(xué)方式強(qiáng)化鈉玻璃板而形成一對玻璃基底，該對玻璃基底相對設(shè)置，而顯示材料注入該對玻璃基底之間的間隙中。
3.一種顯示裝置的制造方法，其特征在于，通過在鈉玻璃板的表面上形成透明電極而構(gòu)成一對玻璃基底，通過相對設(shè)置并粘接該對玻璃基底而構(gòu)成一元件，通過將該元件浸入含有其第一離子半徑較鈉原子的第二離子半徑大的陽離子的鹽溶液或熔鹽液中以進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)化，并將顯示材料注入該元件的間隙中。
4.一種顯示裝置的制造方法，其特征在于，通過在鈉玻璃板的表面上形成透明電極以構(gòu)成一對玻璃基底，該對玻璃基底相對設(shè)置，將顯示材料注入該對玻璃基底間的間隙中，并通過將該對基底浸入含有其第一離子半徑較鈉原子的第二離子半徑大的陽離子的鹽溶液或熔鹽液中以對其表面進(jìn)行化學(xué)方式的強(qiáng)度。
全文摘要
在玻璃基底粘接在一起而顯示材料注入其間的一種顯示裝置及其制造方法中，提供一種由經(jīng)化學(xué)方式強(qiáng)化的鈉玻璃組成的顯示裝置，該化學(xué)方式的強(qiáng)化通過用具有較鈉原子的離子半徑大的離子半徑的原子來替代玻璃基底的表面上的鈉原子而進(jìn)行，并提供一種顯示裝置的制造方法，其中，通過將鈉玻璃基底或用該基底制成的顯示裝置的元件浸入含有其離子半徑較鈉原子的大的陽離子的鹽溶液或熔鹽液中而實(shí)現(xiàn)化學(xué)方式的強(qiáng)化。
文檔編號C03C21/00GK1158430SQ95121638
公開日1997年9月3日 申請日期1995年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月9日
發(fā)明者杉野谷充, 島田和夫 申請人:精工電子工業(yè)株式會社