专利名称：装配平面板设备的方法
技术领域：
本发明涉及平面板设备，更具体地讲，是涉及装配诸如可寻址点阵场致发射设备的平面板设备。
平面板设备在本领域中是众所周知的。平面板设备有许多好处，例如体积小并且重量轻。在诸如可寻址点阵场致发射显示器和场致发光显示器的某些类型的平面板设备中，两个设备面板中的一个面板上的部件必须与另一个设备面板上的部件精确对齐。例如，平面板场致发射显示器在一个阴极板上具有电子发射器，该发射器必须与一个阳极板上的荧光体精确对齐。通常，一个电子发射器阵列与一个荧光体涂层阵列对齐。
为了在最终产品的相对极板之间达到合理的对齐，首先使设备的相对极板对齐，例如通过光学方法。接着，在后续装配步骤期间必须保持初始的对齐。对于场致发射显示器，初始对齐步骤之后通常跟随着处理步骤和热处理步骤，例如在相对极板之间构成真空密封所需要的步骤。在这些处理步骤期间，必须在预定的公差内保持对齐。随着显示器分辨率的提高，对齐公差要求被对齐的部件具有更小的相对偏移。因此，高分辨率设备需要非常精确的对齐方法。
在本领域中都知道是用夹具来保持对齐的。在初始对齐步骤之后这些夹具通常被用来夹住相对的极板。在后续的处理和热处理步骤期间夹紧的夹具保持相对极板的相对位置。但是已知现有技术的夹具会使错位超出期望的公差级别。
已知使用的对齐夹具是用不锈钢制造的。并且已知在现有技术中玻璃衬底被用于场致发射显示器的相对极板。已经发现使用现有技术的不锈钢夹具实现的高分辨率场致发射显示器的对齐效果很差。错位是由不锈钢和玻璃衬底在热处理期间所具有的不同膨胀率造成的。
在真空密封处理期间，设备的相对极板通常在内部彼此之间会发生移位。上述现有技术的对齐方法的缺点是，在这种垂直相对移位期间，夹具在极板上施加的夹力会发生改变，从而在极板之间产生相对侧向错位。
相应地，需要一种装配平面板设备的改进方法，该方法改进了平面板设备的相对极板之间的对齐。
参照附图
图1是根据本发明一个实施例装配的一个设备的横截面视图；图2是根据本发明装配的一个场致发射显示器的横截面视图；图3是根据本发明另一个实施例装配的一个设备的横截面视图。
可以理解，为了说明的简单和清晰，不必按比例绘出图中所示的部件。例如，某些部件的尺寸彼此相对被夸大了。并且，在认为适当的情况下，在图中重复索引号以指示对应的部件。
本发明涉及一种装配平面板设备的方法。一般来讲，根据本发明装配的平面板设备包含彼此精确对齐的第一和第二设备极板。例如，本发明的方法适用于装配可寻址点阵场致发射显示器，场致发光显示器和类似显示器。
本发明的方法包含的步骤有把一个对齐构件与平面板设备的第一和第二设备极板固定在一起，使第一和第二设备极板彼此固定，并且，在此之后，从第一和第二设备极板上除去对齐构件。在最优实施例中，本发明的对齐构件在初始对齐步骤之后的装配步骤期间保持第一和第二设备极板的对齐。
根据本发明，通过把对齐构件与平面板设备的第一和第二设备极板固定在一起实现的设备带来了易于处理，能够使用装箱同时处理多个设备的额外好处。例如，许多设备可以被紧凑地装配到一个装箱内。使用一个紧凑装箱的能力允许完成所有的传送步骤，从而有关利用了诸如密封箱的处理设备内的空间，并且通常大大提高了平面板设备的生产率。
图1是根据本发明一个实施例装配的一个装置100的横截面视图。装置100包含一个阳极板113和一个阴极板112。阴极板112包含多个电子发射器116，这些发射器被排列在一个衬底109上并且位于绝缘层115的腔室内。衬底109则诸如玻璃，硅或类似材料的绝缘材料构成。阴极板112还包含用于有选择地定位电子发射器116的导电行和列(未示出)。在可寻址点阵场致发射显示器上装配阴极板的方法是本领域普通技术人员已知的。
阳极板113包含一个由例如玻璃材料构成的透明衬底111。阳极板113还包含多个荧光体117，这些荧光体由阴极发光材料构成并且被布置在衬底111上。在可寻址点阵场致发射显示器上装配阳极板的方法是本领域普通技术人员已知的。
装置100还包含一个布置在阳极板113和阴极板112之间的框架114，这个框架被用来保持阳极板113和阴极板112之间的分隔距离。在图1的实施例中，框架114具有包含阳极板113和阴极板112的有效面积的矩形结构。框架114的热膨胀系数与阳极板113和阴极板112的热膨胀系数基本相同。在最优实施例中，框架114由玻璃构成。
根据本发明的最优实施例，阴极板112包含一个突出部分121，该部分延伸到框架114以外的位置，而阳极板113包含一个突出部分118，该部分也延伸到框架114以外的位置。突出部分121和118分别是衬底109和111中延伸到有效范围以外的部分。阴极板112的有效范围是电子发射器116所覆盖的区域；阳极板113的有效范围是荧光体117所覆盖的区域。
在图1的实施例中，一个对齐构件120被固定到阳极板113和阴极板112的相对两侧。但是，本发明的范围不仅限于图中示出的对齐构件120的具体数量和结构。可以在设备的极板上定位几个对齐构件，其中选择对齐构件120的数量以便保持极板的初始对齐。对齐构件的数量取决于对齐构件120的长度和平面板设备的尺寸。
在最优实施例中，各个对齐构件120包含两个相对的贴片122，每个贴片的一端被固定到一个设备极板上，而另一端被固定到一个垫片124上。垫片124保持贴片122之间的间隔。但本发明的范围不仅限于图中示出的对齐构件120的具体结构。例如，各个对齐构件120可以包含一个连续结构，其中通过用可浇铸材料进行浇铸为该结构赋予合适的外形。
对齐构件120的热膨胀系数与阳极板113和阴极板112的热膨胀系数基本相同。换言之，阳极板113，阴极板112和对齐构件120在装置100的热处理期间以类似的比例扩张。通过这种方式，没有部件会发生机械失效(断裂)，并且会保持阳极板113和阴极板112的适当对齐。在最优实施例中，衬底109和111由钠钙玻璃构成，而对齐构件120由一种热膨胀系数与钠钙玻璃的热膨胀系数基本相同，诸如钛，镍／铁合金或类似材料的材料构成。
根据本发明装配平面板设备的方法包含把对齐构件120固定到阳极板113和阴极板112上的步骤。在最优实施例中，通过首先装配阳极板113和阴极板112来构成装置100。接着，对齐构件120被固定到阳极板113和阴极板112上。固定对齐构件120的步骤通常包含永久接合，粘接和类似的操作。在完成其构造之后，对齐构件120，阳极板113和阴极板112之间的接合足够牢固并且不可改变，以便在装配步骤中保持阳极板113和阴极板112之间的对齐。
在最优实施例中，固定对齐构件120的步骤包含在进行初始对齐步骤之前把贴片122分别固定到衬底109和111上的步骤。一种固定物123被放在贴片122和突出部分118，121之间。固定物123是一种方便的接合剂，例如不透明焊接玻璃，粘合剂等等。固定物123被用来分别在突出部分121和118上在贴片122与阳极板113和阴极板112之间建立固定粘接。固定物123具有在诸如后续加热步骤的后续装配步骤期间保持不可改变的粘接的特性。
垫片124的第一相对端被点焊到各个贴片122上，而贴片122被附着在阴极板112上。密封层119的一个层面被定位在阴极板112上。密封层119被用来把框架114固定到阴极板112上。在图1的实施例中，密封层119的层面包含一个由未硫化玻璃原料构成的实心块。框架114被放在密封层119的层面上。密封层119的第二层面被放在框架114上并且被用来把框架114固定到阳极板113上。
接着，阳极板113与阴极板112对齐。阳极板113和阴极板112的对齐包含使用本领域普通技术人员已知的方便对齐方法。这样的方法包含光对齐方法，机械对齐方法和类似方法。初始对齐步骤导致多个电子发射器116与多个荧光体117之间的合理相对定位。接着，阳极板113被放在密封层119的第二层面上。在初始对齐步骤之后，垫片124的第二相对端被点焊到各个贴片122上，而贴片122被附着在阳极板113上。
在固定对齐构件120的步骤之后并且根据本发明，阳极板113被固定到阴极板112上。把阳极板113固定到阴极板112上的步骤首先包含把装置100放到一个抽空室中。在装置100被放到抽空室之后，抽空室被抽空到小于大约1．33×10-4帕斯卡(10-6托)压力。在抽空步骤期间，空气能够通过密封层119的实心层与阳极板113之间的间隙和密封层119的实心层与框架114之间的间隙排出阳极板113与阴极板112对齐之间的区域。类似地，也能够通过密封层119的实心层与阴极板112之间的间隙排出空气。
由于对齐构件120没有完全密封或圈住设备，所以能够从对齐构件120中排出空气。在抽空步骤期间，对齐构件120保持阳极板113与阴极板112之间的间隔以便在设备中达到真空。通过这种方式，设备内的压力被降到大约1．33×10-4帕斯卡(10-6托)以下。
在抽空步骤之后，阳极板113被固定到阴极板112上。在图1的实施例中，这个步骤包含把装置100加热到适合密封层119硬化以便在框架114与各个阳极板113和阴极板112之间产生密封封口的温度的步骤。一个示例性的，针对这个由玻璃原料构成的密封层119硬化步骤的温度是大约424摄氏度(℃)。在把阳极板113固定到阴极板112上的加热步骤期间，固定物123保持对齐构件120与阳极板113和阴极板112之间的固定接合，从而保持初始对齐。
在加热步骤的同时，对阳极板113和阴极板112施压以便接合到框架114上。对齐构件120在与阳极板113规定的平面垂直的方向上具有挠性。这种挠性足够使对齐构件120位移到允许阳极板113和阴极板112在对面板施压步骤期间彼此逼近的程度。
另一方面，对齐构件120在与阳极板113平行的方向上具有刚性。这种刚性足够防止对齐构件120位移到不能在期望的公差内保持阳极板113和阴极板112之间的对齐的程度。通过选择诸如贴片122尺寸的合适几何参数，并且根据为对齐构件120选择的材料的机械性质可以部分实现对齐构件120的这些机械性质。
选择固定物123以便在上述密封步骤期间在对齐构件120和设备的面板之间提供足够的不变粘接。可以的话，以类似的方式选择贴片122和垫片124之间的粘接剂以便在密封步骤期间保持固定粘接。
在加热步骤之后，允许装置100冷却到室温。在结构已经冷却后，通过分别从衬底111和109上去除突出部分118和121来去除对齐构件120。通过方便的玻璃切割方法，例如用金刚锯修剪，划线后切断等方法可以实现对突出部分118和121的去除。在衬底109和111上如图1的垂直箭头所示的位置上执行切割步骤。
图2是根据本发明的方法装配的场致发射显示器200的横截面视图。在图2中已经去除了对齐构件120(图1)。阳极板113和阴极板112之间的空间被抽空，并且如图1所述在密封步骤期间构成的密封封口保持内部真空。虽然前面针对场致发射显示器的装配描述了本发明的方法，但本发明的方法可以体现在诸如电致发光显示器和类似显示器的其它平面板设备的装配中。
图3是根据本发明的另一个实施例装配的场致发射显示器300的横截面视图。在图3中通过多个对齐构件125使阳极板113和阴极板112在装配期间保持合理的对齐。
各个对齐构件125包含一个第一配合件126和一个第二配合件128。第一配合件126在一端上被固定到突出部分118的衬底111上。类似地，第二配合件128在一端上被固定到突出部分121的衬底109上。使用固定物123固定第一和第二配合件126，128，其中选择固定物123以便在抽空和密封步骤期间提供固定粘接并且固定物123被用来保持阳极板113和阴极板112之间的对齐。
第一和第二配合件126，128的另一端被设计成固定在一起。在图3的实施例中，第一和第二配合件126，128通常具有柱形结构。但本发明的范围并不仅限于图中所示的具体几何形状。
装配装置300的步骤类似于参照图1所述的步骤。另外，定位第一和第二配合件126，128以便在对齐阳极板113和阴极板112的步骤期间它们可以配合在一起。在把阳极板113固定到阴极板112上的步骤之前，第一配合件126与第二配合件128配合。
本领域的普通技术人员可以理解，可以适当修改这里描述的方法中的步骤顺序。
总之，本发明涉及一种装配平面板设备的方法。本发明的方法包含在彼此固定相对面板的步骤期间把一个对齐构件固定到设备的相对面板上以便保持相对面板之间的对齐的步骤。本发明的方法提供了装配高分辨率平面板设备，例如高分辨率场致发射显示器的方法。
权利要求
1．一种装配场致发射显示器的方法，该方法包括的步骤有提供一个阳极板；提供一个阴极板；使阳极板和阴极板对齐；把一个对齐构件固定到阳极板和阴极板上；把阳极板固定到阴极板上；之后从阳极板和阴极板上去除对齐构件。
2．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中阳极板具有一个第一热膨胀系数，阴极板具有一个第二热膨胀系数，对齐构件具有一个第三热膨胀系数，并且第一，第二和第三热膨胀系数彼此基本相同。
3．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中对齐构件包括一个第一贴片和一个第二贴片，把对齐构件固定到阳极板和阴极板上的步骤包括把第一贴片固定到阳极板上以及把第二贴片固定到阴极板上的步骤。
4．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中阳极板包括一个突出部分，而阴极板也包括一个突出部分，把对齐构件固定到阳极板和阴极板上的步骤包括把对齐构件固定到阳极板的突出部分上以及对齐构件固定到阴极板的突出部分上的步骤，去除对齐构件的步骤包括去除阳极板的突出部分和阴极板的突出部分的步骤。
5．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中对齐构件包括一个第一配合件和一个第二配合件，把对齐构件固定到阳极板和阴极板上的步骤包括把第一配合件固定到阳极板上以及把第二配合件固定到阴极板上的步骤，并且还包括在把阳极板固定到阴极板的步骤之前使第一配合件与第二配合件配合的步骤。
6．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中阴极板包括一个玻璃衬底而阳极板也包括一个玻璃衬底，并且对齐构件含有钛。
7．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中对齐构件的特征在于在与阳极板规定的平面垂直的方向上的灵活度，对齐构件的这种灵活度足够使对齐构件120位移到在把阳极板固定到阴极板的步骤期间允许阳极板和阴极板彼此逼近的程度。
8．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中对齐构件的特征在于在与阳极板平行的方向上的刚性，对齐构件的这种刚性足够防止对齐构件位移到不能保持阳极板和阴极板之间的对齐的程度。
9．如权利要求1所述的装配场致发射显示器的方法，其中把对齐构件固定到阳极板和阴极板上的步骤包括通过一种固定物将一个对齐构件固定到阳极板和阴极板上的步骤。
10．如权利要求9所述的装配场致发射显示器的方法，其中固定物包括不透明焊接玻璃。
全文摘要
装配一个场致发射显示器(200)的方法包含的步骤有:把一个对齐构件与(120)的第一贴片(122)固定到一个阳极板(113)的突出部(118)上,把对齐构件(120)的第二贴片(122)固定到一个阴极板(112)的突出部(121)上,将阳极板(113)与阴极板(112)对齐,把阳极板(113)和阴极板(112)固定在一起,并且,在此之后,通过除去阳极板(113)的突出部(118)和阴极板(112)的突出部(121)来除去对齐构件(120)。贴片(122)被连接到一个垫片(124)。阳极板(113),阴极板(112),和对齐构件(120)的热胀系数彼此基本相同。
文档编号H01J9/24GK1289447SQ99802594
公开日2001年3月28日 申请日期1999年2月2日 优先权日1998年2月2日
发明者哈里·W·里特尔, 索罗门·皮纳, 加藤优美子 申请人:摩托罗拉公司