专利名称：显示器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及显示器件及其制造方法，更详细地说，涉及在抗冲击性等的强度方面已得到改善的显示器件及其制造方法。
以下将描述一种常规显示器件的示意性结构。在由钠钙玻璃、硼硅玻璃等制成的的玻璃基板表面上形成由SiO2构成的钠钝化膜，接着在其上形成由诸如蒸发或溅射法生长的膜状ITO制成的透明电极，同时使其形成图形。用密封剂将两个各在其表面上如以上所描述的那样顺序地形成钠钝化膜和透明电极的玻璃基板互相粘接，使得两个玻璃基板彼此相对，并将诸如液晶或电致变色材料的显示材料封入于玻璃基板之间的间隙内以形成显示器件。
由于这种显示器件与CRT(阴极射线管)等相反，在可携带性方面性能良好以及消耗很少的电功率，故目前它在数字手表、计算机显示等方面得到广泛的应用。
但是，由于对于这种平板显示希望使用高透明的基板，故在目前情况下使用的是玻璃基板。但玻璃基板有一个缺陷，即该基板由玻璃制成，故易破碎。
特别是由于平板显示经常用于便携电子设备，故需要很强的抗跌落冲击的性能。另一方面，由于希望便携电子设备是轻、薄、短、小的，故希望玻璃基板的厚度较薄，这就导致其强度下降。即，显示器件在这个问题上自相矛盾。
因而本发明的一个目的是实现一种即使其玻璃基板的厚度做得较薄也具有足够的强度的显示器件。
为了解决这个问题，根据本发明，在一种显示器件中，一对其表面上各形成一个电极的玻璃基板彼此相对，并且将显示材料封入于基板之间的间隙中，在至少一个玻璃基板的表面上形成厚度不大于20微米的化学增强层。此外，一种制造显示器件的方法包括下述的化学增强处理步骤将玻璃基板浸在一种含有其离子半径大于钠离子半径的正离子的盐的溶液或熔融液中，以在玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化学增强层。
再有，一种制造显示器件的方法包括下述步骤将玻璃基板浸在含有其离子半径大于钠离子半径的正离子的盐的溶液或熔融液中；在玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化学增强层；形成由一对在其上形成化学增强层的玻璃基板构成的多个单元；对形成化学增强层的玻璃表面进行划线；以及切割玻璃基板以将该多个单元分离成单个的单元。
在按照本发明的显示器件中，在玻璃基板的表面上的钠原子被其离子半径大于钠离子半径的原子所代替，使得该基板被化学增强和在机械强度方面得到改善。
此外，显示器件的玻璃强度可通过只增加一个将玻璃基板浸在含有其离子半径大于钠离子半径的正离子的溶液或熔融液中的步骤得到改善，这一点是很简单的。此外，按照本方法，可通过调整浸入时间等来控制化学增强层的厚度，器件可在这样一种条件下来形成玻璃切割等工作可以甚至在基板增强之后来完成。
再有，在玻璃厚度不大于2毫米的情况下，如果化学增强层的厚度不大于20微米，则可容易地得到具有足够的机械强度的显示器件而不使玻璃切割等常规步骤变得特别复杂。
图1是示出按照本发明的显示器件的截面图；以及图2(A)至2(F)是描述按照本发明的显示器件的制造步骤的视图。
在理论上本来玻璃具有很大的强度。但是，实际上由于其脆性的缘故，玻璃容易破碎。其原因如下由于在玻璃的表面存在拉伸应力，如果表面上分布某种缺陷，则应力被集中到该缺陷上，这些缺陷变成破碎出发点，故使玻璃在比理论强度低很多的强度下破碎。鉴于这种玻璃的破碎机理，已有人提出了诸如风冷回火玻璃、低膨胀玻璃、高弹性玻璃、晶体化玻璃和化学增强玻璃等增强玻璃。
风冷回火玻璃具有抗破碎的强度，这是通过将存在于玻璃表面的拉伸应力转变为压缩应力使强度得到改善的。具体地说，将空气的喷射流吹在加热到高达约700℃的玻璃板表面，在保持内部和表面的温度差的同时使玻璃板冷却。其结果是在固化状态下，按照温度差，变形在表面上保持为压缩应力状态，在内部保持为拉伸应力状态，使得玻璃的强度得到改善。此时，在表面上的压缩应力达到900-1500kg/cm2，在内部的拉伸应力变成300-500kg/cm2。一般认为，实际的增强层厚度是玻璃厚度的六分之一或不小于100微米。
低膨胀玻璃的设计是为了防止玻璃由于加热或冷却时产生的热应力而破碎。
高弹性玻璃是通过将具有强的键合力的氮引入到常规的氧化玻璃中来增强玻璃的网格而制成的。其弹性得到很大改善，提高了30至50％，因而强度得到改善。
晶体化玻璃是一种复合材料，在该材料中通过反复加热玻璃使晶粒分散到点阵中，通过晶粒来阻止裂纹发展为破裂。
与风冷回火玻璃相同，化学增强玻璃是通过将存在于玻璃表面的拉伸应力转变为压缩应力来使抗破碎的强度得到改善的。具体地说，将含有离子半径小的碱离子(Li，Na等)的玻璃在不高于玻璃转变点的范围内的温度(例如，400℃)下浸在具有大的离子半径的碱性熔融盐中，使之在玻璃表面进行两者之间的离子交换。其结果是玻璃表面层中体积增加，在该层中于冷却后存在压缩应力。可得到约100kg/cm2的压缩应力。
在这些增强玻璃中，风冷回火玻璃、低膨胀玻璃、高弹性玻璃和晶体化玻璃应用于显示器件是困难的，这是由于这些增强玻璃有下述的限制在玻璃的制造期间玻璃本身的组分发生变化或进行增强处理，使之不能在之后的步骤内进行增强处理。另一方面，由于化学增强处理可在比较低的温度下进行，故化学增强玻璃可包括于显示器件的制造步骤中。即，即使在进行显示器件所特有的步骤(抛光步骤等)之后，也可进行化学增强处理，这样就使得化学增强玻璃的应用不会使显示器件的常规制造步骤有较大的变化和变得复杂。
当制造用于液晶显示器件等的平板显示时，采用如下的步骤在两个大的玻璃基板上形成许多显示器件；将两个玻璃基板互相粘合在一起；以及然后对基板进行切割以便将显示器件诸单元分离成单个的单元。该切割通常是通过用硬的金刚石刀等在玻璃表面划线以及然后对玻璃加压力使其裂开来进行的。在对玻璃进行了化学增强处理的情况下，如果化学增强层太厚，则该划线作用难以传递到玻璃内部，故使得切割和分离不能很好地进行以及使被分离的各单元端表面不能成一直线。
因此，在本发明中，将化学增强选择为对玻璃进行增强的方法，以及使化学增强步骤在显示器件的制造步骤中进行，从而能使切割和分离步骤如常规方法那样来进行。
即，将厚度不大于2毫米的玻璃基板浸在含有其离子半径大于钠离子半径的正离子的盐的溶液或熔融液中，从而在玻璃基板的表面上形成其厚度不大于20微米的化学增强层。
按照该方法，由于在玻璃表面上的钠原子被其离子半径大于钠离子半径的原子所代替从而对玻璃基板进行化学增强，故即使玻璃基板的厚度做得较薄也能保持足够的强度。此外，该方法不会使诸如玻璃切割的常规步骤变得复杂。
这里，玻璃基板含有即使是很少量的碱离子就足够了。可使用铅玻璃、硼硅玻璃等，钠玻璃就不用说了。
以下将参照图1和2具体地描述本发明的实施例。
(实施例1)图1是示出按照本发明的显示器件的一个例子的示意性截面图。虽然其基本结构类似于常规显示器件的结构，但由钠玻璃构成的玻璃基板1和4的表面被化学增强。在该经化学增强的玻璃基板上形成由SiO2构成的钠钝化膜2和5，接着在钝化膜的上表面上形成通过诸如蒸发或溅射的方法生长的膜状ITO构成的透明电极3和6，同时形成图形。使这样形成的玻璃基板1和4彼此相对，并用密封剂7粘合在一起，将由STN液晶构成的显示材料8封入于基板之间的间隙中以形成显示器件。
图2(A)至2(F)描述一种制造显示器件的方法，其中包括本发明的化学增强步骤。在图2(A)中，制成厚度为0.55毫米的钠玻璃31。在图2(B)中，对钠玻璃进行抛光直到可得到对显示器件来说是足够的表面平整度为止。在图2(C)中，将钠玻璃在430℃的温度下浸到由50％KNO3和50％KNO2的混合熔融液构成的增强溶液32中，从而得到化学增强玻璃基板33。调整浸入时间使得化学增强层的厚度是从表面算起的8微米。在图2(D)中，在玻璃基板上形成由SiO2构成的钠钝化膜34和由诸如蒸发或溅射法生长的膜状ITO构成的透明电极35，其电极数目等于待形成的多个显示器件的电极数目，其图形彼此相同。在图2(E)中，在玻璃基板36上形成钠钝化膜37和多个透明电极38，玻璃基板36的表面如玻璃基板33那样被化学增强。使玻璃基板36与玻璃基板33相对并使用密封剂39将两者粘合在一起，从而由相同的玻璃基板形成多个单元。在图2(F)中，在希望基板被分离的位置处用金刚石刀在玻璃基板上形成直线状的划线40。之后，对划线40附近加压力以便切割和分离玻璃。将由STN液晶构成的显示材料封入于分离成单个的各单元的间隙中，从而形成显示器件。
在这种STN液晶器件中，为了实现液晶层的均匀厚度，对基板表面的平整度要求0.05微米的精度。因此，玻璃表面的抛光是必不可少的步骤。但是如果增强玻璃从一开始就用作原材料的话，则表面的抛光难以完成，并产生很大的困难。但如在本实施例中，如果化学增强处理在抛光之后的比较低的温度下进行，则可容易地得到玻璃表面的平整度，并且即使在其后的增强处理中也可避免玻璃的翘曲和起伏，使之能在不降低显示性能的情况下实现强度方面得到改善的显示器件。
此外，尽管是增强玻璃，但切割和分离能在几乎不改变常规步骤的情况下进行，因此能非常简单地制造显示器件。尽管如此，当使按照本实施例的显示器件从2米的高度落下时，没有发现损伤，这显示了该器件在机械强度方面是良好的。
(比较例)在与实施例1相同的条件下制造显示器件，其不同点是延长实施例1中的化学增强处理时间，使得化学增强层的厚度是从其表面算起的25微米。在切割和分离步骤中，玻璃的裂开表面变成锯齿状，并观察到很多的裂纹。此外，当使显示器件从2米的高度落下时，该器件从裂纹处裂开。
(实施例2)玻璃基板是厚度为0.7毫米的钠玻璃，将其浸在由加热达400℃的KNO3熔融盐构成的增强溶液中，从而对其进行化学增强处理。在与实施例1相同的条件下制造显示器件，其不同点是调整化学增强处理的浸入时间，使得化学增强层的厚度是从其表面算起的15微米。在本实施例中也得到与实施例1相同的效果。
(实施例3)玻璃基板是厚度为1.1毫米的钠玻璃，调整化学增强处理的浸入时间，使得化学增强层的厚度是从其表面算起的20微米。除了上述这一点外在与实施例1相同的条件下制造显示器件。在本实施例中也得到与实施例1相同的效果。
(实施例4)玻璃基板是铅玻璃，除了上述这一点外在与实施例1相同的条件下制造显示器件。在本实施例中也得到与实施例1相同的效果。
(实施例5)玻璃基板是硼硅玻璃，除了上述这一点外在与实施例1相同的条件下制造显示器件。在本实施例中也得到与实施例1相同的效果。
按照这些方法，玻璃表面上的钠原子被其离子半径大于钠离子半径的原子所代替，从而进行化学增强处理。因此，即使玻璃基板的厚度做得较薄，也可保持足够的机械强度。此外，由于化学增强处理可在玻璃基板的抛光之后进行，故可容易地得到具有高精度的表面粗糙度的增强玻璃。
此外，在玻璃基板的厚度不大于2毫米的情况下，即使化学增强层的厚度不大于20微米，也可得到足够的机械强度，此外不会使诸如玻璃切割的常规步骤变得复杂。即，可容易地得到在抗跌落冲击的强度方面得到改善的便携电子设备。
一种在本发明中特别有效的玻璃基板是含有大量钠的钠玻璃基板。
权利要求
1.一种显示器件，包括一对玻璃基板，在各个所述玻璃基板的表面上形成电极，并且所述玻璃基板彼此相对；以及一种封入于所述玻璃基板之间的间隙内的显示材料；其特征在于，在至少一个所述玻璃基板的表面上形成其厚度不大于20微米的化学增强层。
2.一种制造显示器件的方法，其特征在于包括以下的化学增强处理步骤将玻璃基板浸在含有其离子半径大于钠离子半径的正离子的盐的溶液或熔融液中，从而在所述玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化学增强层。
3.一种制造显示器件的方法，其特征在于包括下述步骤将其厚度不大于2毫米的玻璃基板浸在含有其离子半径大于钠离子半径的正离子的盐的溶液或熔融液中；在所述玻璃基板上形成厚度不大于20微米的化学增强层；使用已在其上形成了所述化学增强层的玻璃基板制造由一对玻璃基板构成的多个单元；对在其上已形成了所述化学增强层的所述玻璃基板的表面进行划线；以及切割所述玻璃基板以将所述诸单元分离成单个的单元。
全文摘要
在将显示材料封入于粘合在一起的玻璃基板之间的间隙内的显示器件中和在制造该器件的方法中，为了使用对玻璃基板的表面进行划线以将其分离成单元的常规方法，在厚度不大于2毫米的玻璃基板表面上的钠原子被其离子半径大于钠离子半径的原子所代替从而形成厚度不大于20微米的化学增强层。按照该显示器件和制造该器件的该方法，可容易地改善用于便携电子设备的平板显示器件的强度。
文档编号C03C21/00GK1160924SQ97102879
公开日1997年10月1日 申请日期1997年2月27日 优先权日1996年2月29日
发明者杉野谷充, 岛田和夫, 熊井幸子 申请人:精工电子工业株式会社