專利名稱：用于拉伸玻璃構件、隔離件以及圖像顯示裝置的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種用熱拉伸方式生產拉伸玻璃構件的方法，一種使用這種方式的用于圖像顯示裝置的隔離件的生產方法和一種使用這種方式的圖像顯示裝置生產方法。
背景技術：
眾所周知，通過連續地將通過在加熱爐中加熱軟化的玻璃基體構件的一端從加熱爐中拉出，并在利用驅動輥或帶進行拉伸的條件下冷卻，從而得到一種其截面形狀類似于玻璃基材的截面形狀的拉伸玻璃構件。這種工藝例如被用來生產光纖基材或平板圖像顯示裝置中的隔離件。
其中，用于光纖的生產方法將被作為例子來進行解釋。對光纖基材的連續拉伸在加熱爐中進行，同時借助于諸如設置在加熱爐上部中的電子爐或者火焰燃燒器，在于加熱爐中拉伸的情況下，將另一光纖基材的下端與上述前一光纖基材的上端熔合。已知一種生產方法和生產設備，它們能夠以這種方式連續地拉伸多個基材(例如參見日本專利申請公開No.平05-279067)。
然而，在日本專利申請公開No.平05-279067中公開的玻璃基材互相熔合連接存在一個缺點，即在熔合部分附近的玻璃基材會顯示出變形，因而在基材中無法獲得均一的截面形狀。
發明內容
本發明的目的在于，在拉伸操作期間，將玻璃基材相互熱接合起來，以便形成甚至是在熱接合部分都均一的基材截面形狀，因而以連續的方式獲得一種均一的和高精度的拉伸玻璃構件。
圖1是使用本發明中的隔離件的圖像顯示裝置的示意圖；圖2是一個示意圖，示出了一個本發明中的拉伸玻璃構件的生產方法的實施例；圖3是一個示意圖，示出了實施本發明的玻璃基材和拉伸玻璃構件的形狀；圖4是一個示意圖，示出了實施本發明的玻璃基材和拉伸玻璃構件的形狀。
具體實施例方式
在第一方面，本發明提供了一種拉伸玻璃構件的生產方法，包括加熱軟化和拉伸一個玻璃基材的一端的步驟和使前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合的步驟，其中在使得沿著前一或另一玻璃基材拉伸方向且包括熱接合部分的側平面變平整的同時，執行將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟。
如較好的實施例所示，本發明中的拉伸玻璃構件的生產方法包括，在前一玻璃基材的一端被拉伸的步驟期間，執行將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟；以及通過使用平整工具來對齊玻璃基材的端部，執行將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟。
在第二方面，本發明還提供了一種生產用于圖像顯示裝置的隔離件的方法，該圖像顯示裝置包括具有多個電子發射器件的后板；與后板相對配置并帶有熒光體部件的前板，該熒光體部件通過來自電子發射器件發射的電子輻射而發光；在后板和前板周邊部分配置并與兩個板一起構成氣密容器的框架部件；和在后板和前板之間配置用于保持兩個板之間距離的隔離件，其中的隔離件通過前面提及的本發明用于拉伸玻璃構件的生產方法生產出的拉伸玻璃構件制成。
在第三方面，本發明還提供了一種圖像顯示裝置的生產方法，該圖像顯示裝置包括具有多個電子發射器件的后板；與后板相對配置并帶有熒光體部件的前板，該熒光體部件通過來自電子發射器件發射的電子輻射而發光；在后板和前板周邊部分配置并與兩個板一起構成氣密容器的框架部件；和在后板和前板之間配置用于保持兩個板之間距離的隔離件，其中的隔離件通過前面提及的本發明用于拉伸玻璃構件的生產方法生產出的拉伸玻璃構件制成。
根據本發明，在將前一玻璃基材與另一玻璃基材的熱接合過程中，有利地防止了由于基材在熱接合部分的變形造成基材的截面形狀變得不均勻，因而可在垂直于基材的拉伸方向的方向上保持不變的截面形狀。因此，可以實現從玻璃基材中拉伸出穩定的相同的截面形狀，因而可用連續的方式獲得一種相同的和滿意的拉伸玻璃構件。這種拉伸玻璃構件也可用于生產隔離件，因而容易獲得一種高質量的圖像顯示裝置。
本發明的發明人已經注意到以下事實，在前面提及的現有技術中的玻璃基材的熱接合方法中，玻璃基材已經由于其重量引發塑化變形，并且在玻璃基材的相互熔合中，一個玻璃基材對另一玻璃基材的壓靠破壞了玻璃基材的截面形狀的精度，因此才有了本發明。
本發明的拉伸玻璃構件的生產方法不僅適用于生產圖像顯示裝置的隔離件，還適用于生產例如一種光纖的基材。由于用于圖像顯示裝置的隔離件要求特別高的尺寸精度，可重現地在形狀上獲得正/負幾個微米精度的本發明的生產方法對用于生產這樣的圖像顯示裝置的隔離件是有利的。
下面，通過采用一種用于圖像顯示裝置中的隔離件的生產方法作為例子，詳細地闡明本發明。
圖1是一個圖像顯示裝置的示意圖，其中應用了使用本發明中用于拉伸玻璃構件的生產方法生產出的隔離件。
參照圖1所示裝置，后板1帶有由多個電子發射器件2形成的電子源，該電子源由多個行配線3和多個列配線4以矩陣結構布線形成。
前板5還帶有熒光體部件6和金屬背7，構成一個陽極。
在這樣的圖像顯示裝置中，后板1的電子源根據圖像信號發射電子。電子通過金屬背7加速，形成在前板5上并獲得達1到20千伏的高壓，并輻射到熒光體部件6上，由此根據圖像信號顯示出圖像。已知的現有技術中，構成電子源的電子發射器件2可通過場發射器件(FE)，MIM型的電子發射器件，或表面導電型電子發射器件來形成。
后板1和前板5通過密封膠與位于兩者之間的框架部件8粘附在一起，并由后板1、前板5和框架部件8形成一個氣密容器。
這樣的氣密容器的內部保持10-4到10-6的真空度，在氣密容器中配置的多個隔離件9作為從其內側支撐該氣密容器的結構件，以抵抗加在該容器上的大氣壓。
下面，將參照圖2來說明生產圖像顯示裝置的隔離件的生產方法的一個具體實施例。
圖2顯示的是一個本發明中的拉伸玻璃構件的生產方法的較好的用于圖像顯示裝置的隔離件9中的拉伸玻璃構件21通過拉伸玻璃基材10獲得。玻璃基材10可采用例如Sumita Kogaku公司生產的SK18玻璃材料。玻璃基材10被成型以使其在垂直于拉伸方向上的截面形狀與拉伸玻璃構件21的截面形狀相類似。
首先，被預先成型的玻璃基材11的一端由基材進給裝置16a、16b支撐。玻璃基材11通過基材進給裝置16a、16b逐漸地降低并在其端部被引導進入包括有加熱器18a、18b的加熱爐17，因而玻璃基材11的這個端部被加熱和軟化到允許連續抽取和拉伸的溫度。這樣的加熱溫度適宜選擇在玻璃基材11的軟化溫度或之上。
玻璃基材11通過基材進給裝置16a、16b進入加熱爐的進給率通常選擇為大約1到5mm/min。加熱爐17的內部所設定的溫度依賴于玻璃基材11的類型，其使得進給進入加熱爐17的玻璃基材11的端部具有logη＝7.0-7.9泊的粘度。考慮到拉伸的穩定性，這個溫度最好也被控制在±0.1℃的精度范圍內。
玻璃基材11的端部，在加熱爐17中以前述溫度加熱被軟化，懸垂并被拉伸成拉伸玻璃構件21，其在拉伸狀態下從加熱爐17中被抽取進入緊接著加熱爐17設置的管狀覆蓋物23。
覆蓋物23具有熱絕緣特性，并能在其中借助于加熱器22a、22b形成沿著拉伸方向逐漸降低的溫度梯度。舉例來說，可以形成例如從玻璃基材11的軟化溫度T1到固化溫度T2或更低溫度的一個溫度梯度。拉伸玻璃構件21在拉伸狀態下移動進入覆蓋物23并被冷卻到拉伸玻璃構件21的固化溫度T2，于是完成了拉伸操作。
在覆蓋物23中冷卻到固化溫度并完成了拉伸操作的拉伸玻璃構件21通過一對抽取輥24a、24b壓緊并抽取。
拉伸玻璃構件21通過抽取輥24a、24b的抽取速度最好在1000到5000mm/min的范圍內。例如為了確保在玻璃基材11和拉伸完成后的拉伸玻璃構件21之間的截面形狀相似性，進給速度和抽取速度的比率(抽取速度/進給速度)最好也在例如200到2000的范圍內。
經過抽取輥24a、24b后的拉伸玻璃構件21被圖中沒有示出的刀具切斷并被用于做隔離件9的基材。這種基材可直接被用作隔離件9(參看圖1)，但須經過進一步加工以形成隔離件9。
在這種拉伸過程中，玻璃基材11和玻璃基材10被熔合在一起。
在熔合操作中，平整器12a、12b被加熱器13a、13b加熱到使得玻璃基材10、11的端部的粘度為logη＝7.2-8.5泊的溫度。考慮到熔合的穩定性，這個溫度最好被控制在±0.1℃的精度范圍內。特別地，平整器12a、12b最好也具有與玻璃基材10、11的外部尺寸一樣的內部尺寸。從而受熱的平整器12a、12b與玻璃基材10、11的沿著玻璃基材11的拉伸方向并且包括待熔合部分的側平面相接觸，以便玻璃基材10、11的截面形狀不在被連接部分(被熔合部分)擴展開。或者，最好在當玻璃基材10、11包括被熔合部分在內的側平面通過受熱的平整器12a、12b加壓時實施加熱。然后通過鄰接的基材進給裝置15a、15b使玻璃基材10壓向玻璃基材11，由此玻璃基材10的一端被熔合連接到玻璃基材11的另一端。
平整器12a、12b最好用阻熱材料諸如碳，超硬的鋼或陶瓷材料形成。在這些材料中，在使用超硬的鋼或陶瓷材料形成平整器12a、12b的情形中，與基材形成接觸的部分最好用貴金屬或碳涂覆。
在熔合操作期間，在拉伸方向上平整器12a、12b以與基材進給裝置16a、16b的進給速度相同的速度移動。完成熔合操作之后，平整器通過沒有圖示出的驅動裝置在垂直于拉伸方向的方向上移動，因而從基材10、11中釋放。平整器然后提升到在覆蓋物14的內側預定的位置，等待下一次熔合操作。上述的操作重復以供應基材使之能持續地拉伸。
為了防止平整器12a、12b在高溫狀態下的氧化，在其周圍用覆蓋物14覆蓋，并在其內部填充有從氣體入口20導入的惰性氣體如氮氣。必要的話，氮氣也可從氣體出口19排出以便保持覆蓋物14的內部壓力在安全狀態下。
通過上述步驟，用作隔離件9的基材的拉伸玻璃構件21能以連續的方式被制成。在生產隔離件9(參照圖1)中，拉伸玻璃構件21可以經過切割加工以調整尺寸，或接受在拉伸玻璃構件21的表面涂上電阻膜的工藝。形成這種電阻膜的目的在于防止由于來自如圖1所示的圖像顯示裝置中的電子源發射的電子輻射而引起的隔離件9的表面充電。
在拉伸玻璃構件21的表面，電阻膜能通過蒸發、濺射、CVD或等離子CVD形成，厚度從10μm到1.0μm，最好是從50到500納米，最好表面電阻從107至1014Ω/cm。
電阻膜可以由例如金屬氧化物形成，其中最好是氧化鉻，氧化鎳或氧化銅，因為這些氧化物具有相對低的二次電子發射率并且當隔離件被電子撞擊時不容易被充電。除了金屬氧化物，碳也具有低的二次電子發射率，是一種優選的材料。特別地，非晶態碳具有高的電阻，能夠容易控制隔離件的電阻使其在要求的值。至于其它的材料，鍺-過渡金屬合金的氮化物和鋁-過渡金屬的氮化物在實際中也容易被用到，并且可以通過調節過渡金屬的成分在從導體到絕緣體的寬范圍內調節電阻。
由此，制備好的隔離件10被裝配到如圖1所示支承熒光體部件6和金屬背7的前板5上，或被裝配到支承電子源的后板上。框架部件8配有諸如燒結玻璃或銦的密封劑。然后以使得所形成的氣密容器內部具有前述真空度的方式，通過將平板5，框架部件8和后板1粘接在一起制備圖像顯示板。
如上所述，獲得的隔離件9具有可重現的滿意的外形。因此，在每一個單獨的隔離件9或在多個隔離件9之間，前板5和后板1之間高度的精度可高達在正/負幾個微米的范圍內，并能防止圖像顯示表面的變形或隔離件9在容器密封時或密封后的彎曲或翻轉。在上述的圖像顯示板制備好后，安裝用于圖像顯示的驅動電路以完成圖像顯示裝置。
(示例)(例1)在本例中，用于圖像顯示裝置的隔離件通過圖2中所示的方法生產。
應用具有如圖3中所示形狀的玻璃構件作為玻璃基材10，11，其形狀為長邊a×短邊b＝49.23mm×6.15mm的矩形截面形狀，其長度h＝600mm，軟化溫度是770℃，玻璃化轉變溫度是640℃。
如圖2所示，玻璃基材10，11以長度h的方向處于拉伸方向的方式被基材進給裝置16a、16b和毗連的基材進給裝置15a、15b支撐。玻璃基材10、11以5mm/min的速度下降，因而玻璃基材11的一端被引導進入具有加熱器18a、18b的加熱爐17中，并且玻璃基材11的另一端和玻璃基材10的一端也被引導進入覆蓋物14。加熱爐17的內部溫度被控制在780℃(±0.1℃)，在這個溫度時玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度，同時平整器12a，12b的溫度被控制在780℃(±0.1℃)，在這個溫度時玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度。
平整器12a，12b具有與玻璃基材10，11的外部尺寸相同的內部尺寸，并且如圖2所示與玻璃基材11沿其拉伸方向并且包括熔合部分的側平面相接觸。
引導進入加熱爐17中的玻璃基材11的一端被軟化并在拉伸狀態下懸垂，因而拉伸玻璃構件21穿過與加熱爐17相鄰設置的覆蓋物23。
覆蓋物23用不銹鋼制成，具有極好的熱絕緣性，與用于加熱爐17外壁的相同。覆蓋物23具有自加熱爐17下端算起的120mm長度。
通過覆蓋物23后，已經固化的拉伸玻璃構件21通過一對抽取輥24a，24b被抽取，抽取速度為4733mm/min，比率(抽取速度/進給速度)＝ca.947(大約947)。
進行拉伸操作以使得拉伸玻璃構件21具有長邊a′×短邊b′＝1.6m×0.2mm的截面形狀，且在通過抽取輥24a，24b后制備10個拉伸玻璃構件21。
在對這10個拉伸玻璃構件的尺寸精度的測量中，單個拉伸玻璃構件21沿著長度h′其長邊a′和短邊b′的尺寸變動為長邊a′為±2μm，短邊b′為±1μm。
在這樣獲得的拉伸玻璃構件21的表面上，由鎢和鍺的氮化物形成的電阻膜被形成為200納米的厚度。該電阻膜在氬氣和氮氣的混合氣體中通過使用W-Ge靶的反應性濺射制得。在膜定型后鎢-鍺氮化物膜具有7.9×103Ω·m的比電阻。如圖1所示，在與行配線3和金屬背7相接觸的表面上也用濺射法形成Pt電極，從而完成了圖像顯示裝置的隔離件9。
如圖1所示，將隔離件9裝配到后板1的行配線3上，然后將框架部件8裝配到后板1上。
在銦作為密封劑涂覆在框架部件8上后，后板1和支承熒光體部件6和金屬背7的前板5被傳送到保持在10-6Pa真空度的真空室中。然后密封劑被加熱以便將前板1粘接到框架部件8上，從而獲得圖像顯示板。隨后，安裝用于圖像顯示的驅動電路以便完成圖像顯示裝置。
本例所生產的圖像顯示裝置是高質量的，不存在圖像顯示板變形并且不存在隔離件在密封操作時或密封后的彎曲或翻轉。
(例2)在本例中，用于圖像顯示裝置的隔離件通過圖2中所示的方法生產，正如例1中一樣。
應用具有如圖4中所示形狀的玻璃構件作為玻璃基材10，11，其形狀為長邊a×短邊b＝49.23mm×6.15mm的矩形截面形狀，其長度h＝600mm，軟化溫度是770℃，玻璃化轉變溫度是640℃。玻璃基材10、11在其長邊a的兩個表面上設有沿著長度h方向延伸的多個節距P約為1mm的槽，因此長邊a的兩個面是不規則的。
如圖2所示，玻璃基材10、11以長度h的方向處于拉伸方向的方式被基材進給裝置16a、16b和毗連的基材進給裝置15a、15b支撐。玻璃基材10、11以5mm/min的速度下降，因而玻璃基材11的一端被引導進入具有加熱器18a、18b的加熱爐17中，并且玻璃基材11的另一端和玻璃基材10的一端也被引導進入覆蓋物14。加熱爐17的內部溫度被控制在780℃(±0.1℃)，在這個溫度時玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度，同時平整器12a，12b溫度被控制在780℃(±0.1℃)，在這個溫度時玻璃基材11呈logη＝7.5泊的粘度。
平整器12a、12b具有與玻璃基材10、11的外部尺寸相同的內部尺寸，并且如圖2所示與玻璃基材11沿著其拉伸方向且包括熔合部分的側平面相接觸。
引導進入加熱爐17中的玻璃基材11的一端被軟化并在拉伸狀態下懸垂，因而拉伸玻璃構件21穿過與加熱爐17相鄰設置的覆蓋物23。
覆蓋物23用不銹鋼制成，具有極好的熱絕緣性，與用于加熱爐17外壁的相同。覆蓋物23具有從加熱爐17的下端算起的120mm的長度。
通過覆蓋物23后，已經固化的拉伸玻璃構件21通過一對抽取輥24a，24b抽取，抽取速度為4733mm/min，比率(抽取速度/進給速度)＝ca.947。
進行拉伸操作以使得拉伸玻璃構件21具有長邊a′×短邊b′＝1.6m×0.2mm的截面形狀，且在通過抽取輥24a，24b后制備10個拉伸玻璃構件21。
在這10個拉伸玻璃構件的尺寸精度的測量中，單個拉伸玻璃構件21沿著長度h′其長邊a′和短邊b′的尺寸變動為長邊a′±2μm，短邊b′±1μm。
同時在每一個拉伸玻璃構件21中，沿著長度方向h′的槽節距p′的變動為±0.1μm，平行槽之間的節距p′的變動為±0.3μm。同時在10個拉伸玻璃構件21中，長邊a′的尺寸變動為±4μm，短邊b′的尺寸變動為±2μm，槽節距p′的變動為±0.5μm。
在這樣獲得的拉伸玻璃構件21的表面上，用鎢和鍺的氮化物生成的電阻膜被形成為200納米的厚度。該電阻膜在氬氣和氮氣的混合氣體中通過使用W-Ge靶的反應性濺射制得。在膜定型后鎢-鍺氮化物膜具有7.9×103Ω·m的比電阻。如圖1所示，在與行配線3和金屬背7相接觸的表面上也用濺射法生成Pt電極，從而完成了圖像顯示裝置的隔離件9。
如圖1所示，將隔離件9裝配到后板1的行配線3上，然后將框架部件8裝配到后板1上。
在銦作為密封劑涂覆在框架部件8上后，后板1以及支承熒光體部件6和金屬背7的前板5被傳送到真空度保持為10-6Pa的真空室。然后密封劑被加熱以便將前板1粘接到框架部件8上，從而獲得圖像顯示板。隨后安裝用于圖像顯示的驅動電路以便完成圖像顯示裝置。
正如例1中一樣，本例中所生產的圖像顯示裝置是高質量的，不存在圖像顯示板變形并且不存在隔離件在密封操作時或密封后的彎曲或翻轉。
權利要求
1.一種用于拉伸玻璃構件的生產方法，包括加熱軟化和拉伸一個玻璃基材的一端的步驟；和將上述的前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟；其中在迫使沿著前一或另一玻璃基材的拉伸方向并且包括熱接合部分的側平面變平整的同時，執行上述將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟。
2.根據權利要求1所述的用于拉伸玻璃構件的生產方法，其中在前一玻璃基材的一端被拉伸的步驟期間，執行上述將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟。
3.根據權利要求1所述的用于拉伸玻璃構件的生產方法，其中通過使用平整工具來對齊上述玻璃基材的端部，執行上述將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟。
4.根據權利要求1所述的用于拉伸玻璃構件的生產方法，其中通過傳送力將另一玻璃基材加壓到前一玻璃基材上，執行上述將前一玻璃基材的另一端與另一玻璃基材的一端熱接合在一起的步驟。
5.一種用于圖像顯示裝置的隔離件的生產方法，該圖像顯示裝置包括具有多個電子發射器件的后板；與所述后板相對配置并帶有熒光體部件的前板，該熒光體部件通過由所述電子發射器件發射的電子輻射而發光；在所述后板和前板的周邊部分配置并與所述兩個板一起構成氣密容器的框架部件；以及在所述后板和前板之間配置用于保持所述兩個板之間距離的隔離件，其中通過根據權利要求1至3中任一權利要求所述的用于拉伸玻璃構件的生產方法生產出的拉伸玻璃構件被用作所述隔離件。
6.一種圖像顯示裝置的生產方法，該圖像顯示裝置包括具有多個電子發射器件的后板；與所述后板相對配置并帶有熒光體部件的前板，所述熒光體部件通過來自電子發射器件發射的電子輻射而發光；在所述后板和前板周邊部分配置并與所述兩個板一起構成氣密容器的框架部件；以及在所述后板和前板之間配置用于保持所述兩個板之間距離的隔離件，其中所述隔離件通過根據權利要求1至3中任一權利要求所述的用于拉伸玻璃構件的生產方法生產出來。
全文摘要
一種用于拉伸玻璃構件的生產方法，其中在拉伸一個玻璃基體構件的過程中，前一個玻璃基體構件與另一玻璃基材熱接合在一起，同時迫使沿著前一或另一玻璃基材的拉伸方向并且包括熱接合部分的側平面變得平整，由此獲得玻璃基體構件的側平面的平整接合結構。
文檔編號H01J9/24GK1907894SQ20061010910
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月1日 優先權日2005年8月1日
發明者奧川浩孝 申請人:佳能株式會社