具有隔板的平板显示器及隔板和平板显示器的制造方法.pdf

一种具有隔板的平板显示器，一种制造该隔板的方法，和一种制造该平板显示器的方法。该平板显示器包括一包含一第一衬底和一第二衬底的真空组件。该第一和第二衬底之间有一预定间隙且彼此正对，和一真空状态被维持在该第一和第二衬底间。安装在该第一衬底和第二衬底间的多个隔板。每一隔板包括一主体部分，和一安装在主体部分的末端且正对第一衬底和第二衬底中的一个(即正对末端)的缓冲层。该缓冲层填充主体部分该末端和第一衬底与第二衬底中的一个之间的空间。缓冲层填充隔板主体部分的正对末端和最接近隔板主体部分的正对末端的第一衬底与第二衬底中的一个之间的空间。

1、  一种平板显示器，包括：
一真空组件，包括具有一预定间隙且彼此正对的一第一衬底和一第二衬底，在该第一衬底和该第二衬底间维持真空状态；和
多个隔板，被安装在第一衬底和第二衬底间，其中该多个隔板的每一个包括一主体部分，和一缓冲层，被安装在每一个主体部分的一个末端且填充主体部分该末端与第一衬底和第二衬底中的一个之间的空间。

2、  如权利要求1所述的平板显示器，其中每一个缓冲层的厚度在所述多个不同的隔板间变化。

3、  权利要求书1中平板显示器，其中对于每一所述多个隔板主体部分的长度和缓冲层之和基本上相等。

4、  如权利要求书1所述的平板显示器，其中一缓冲层的横截面尺寸和横截面形状基本上等于每一主体部分的横截面尺寸和横截面形状，其中该横截面沿着基本上与第一和第二衬底平行的平面获得。

5、  如权利要求书1所述的平板显示器，其中该平板显示器是一场致发射显示器，该场致发射显示器包括：
阴极和栅电极，形成于第一衬底上，在两者之间插入绝缘层；
在阴极上形成的电子发射源；
在第二衬底上形成的一阳极；和
在阳极的一个表面上安置的荧光层。

6、  如权利要求书1所述的平板显示器，其中缓冲层的材料用与主体部分不同的材料制造。

7、  一种制造隔板的方法，包括：
在一衬底上印制一感光膏体；
干燥该膏体以形成一基层；
在该基层上安置该主体部分；
用其上的主体部分对基层暴光，上述主体部分作为主体部分下面的基层部分的一掩模；
对该衬底显影从而移除基层的被暴光的区域，和保留主体部分正下方的基层部分；和
从衬底上移除带有附着于衬底的基层保留区域的主体部分。

8、  如权利要求书7所述的方法，其中基层的厚度是隔板整个高度的3-15％。

9、  如权利要求书7所述的方法，还包括先于在一衬底上印制一感光膏体在衬底的整个表面上形成一离地(lift-off)金属层。

10、  如权利要求书9所述的方法，还包括为了移除带有附着于衬底的基层的主体部分，在对衬垫显影后进行离地金属层的湿蚀刻法。

11、  一种制造平板显示器的方法，包括：
在一第一衬底和一第二衬底上形成用于实现图像显示的结构；
制造隔板，其中每个隔板包括一主体部分和一形成在该主体部分的一个末端上的高度补偿层；
将该隔板安置于第一衬底的预定非像素区中的第一衬底上；
将第一衬底和第二衬底安置在一彼此相对且其间放入隔板的状态；和
朝着第一衬底的方向向第二衬底施加压力使第一衬底和第二衬底隔绝；和同时进行烧结从而高度补偿层被熔化，因此隔板和第二衬底间的任何间隙被高度补偿层填充。

12、  如权利要求书11所述的方法，其中高度补偿层的厚度是整个隔板高度的3-15％。

13、  如权利要求书11所述的方法，其中该制造隔板步骤包括：
形成主体部分；
在一衬底上印制一感光膏体；
使膏体干燥以形成一基层，该基层由与该高度补偿层相同材料构成；
在该基层上安置主体部分；
对由主体部分掩蔽的该基层暴光，从而除被主体部分覆盖的区域以外该基层的所有区域被暴光；
显影基层从而移除该基层所有被暴光的部分；
从衬底上移除带有附着于衬底的基层保留区域的主体部分。

14、  如权利要求书13所述的方法，还包括先于在一衬底上印制一感光膏体在衬底的整个表面上形成一离地金属层。

15、  如权利要求书14所述的方法，还包括在对衬垫显影后、移除主体部分之前进行离地金属层的湿蚀刻法。

16、  如权利要求书11所述的方法，其中不具有高度补偿层的隔板的末端附着于第一衬底。

具有隔板的平板显示器及隔板和平板显示器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种平板显示器，特别是涉及一种具有隔板的平板显示器、一种制造该隔板的方法以及一种制造该平板显示器的方法，其中该隔板被设计成完全配合并在显示器内。
背景技术
与阴极射线管体积大且需要高电压不同，平板显示器具有一薄剖面并且能够利用低电压运转。不同类型的平板显示器的例子包括FED(场致发射显示器)、VFD(真空荧光显示器)、LCD(液晶显示器)和PDP(等离子体显示板)。
平板显示器具有明显不同的结构，在同等的不同照明原理下运转取决于显示器的类型，显示器类型的例子已经在上面列出。然而，它们都有一些共有的方面，例如利用密封剂通过结合两个衬底以及通过排空两个衬底间的空间而形成真空组件。大部分不同类型的平板显示器也使用安装在衬底间的隔板来保持两个衬底间隔一定距离。
隔板能够使平板显示器经受由于内部真空压力和外部大气压力的差异而施加的压力。另外，隔板可用来在两衬底间维持统一的距离。在平板显示器中使用的隔板典型地由玻璃制品或陶瓷制品制成，并且通常形成柱状、条状、加号状或圆柱状的形状。根据最适合平板显示器的特定特征以及使用在显示器系统中的隔板的数量来选择隔板的材料和形状。在平板显示器中使用的隔板一般通过注模法或机械制造工艺生产。
一个问题是由于许多原因，隔板在两衬底间没有形成一紧配合。如果一个隔板比其它的长，则剩下的隔板不能与衬底形成接触和因此不能正常运行。并且长隔板将遭受导致隔板裂纹和折断的大量压力。此外，该构造可能导致两个衬底间的间隙在整个显示器中的变化。因此，所需要的是一种用于隔板的新设计、一种制造该隔板的方法和一种利用该隔板制造显示器的方法，从而所有隔板等同的防止隔板折断且使衬底间的距离在整个显示器中维持一致。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在平板显示器中使用的隔板的改进设计。
本发明的另一个目的是提供一种制造便宜且需要较少工艺步骤的隔板的方法。
本发明的另一个目的是提供一种利用新颖隔板制造平板显示器的方法，从而在每一个隔板上被设置相等数量的压力且平板显示器的两个衬底之间的距离在整个显示器中被保持不变。
这些和其它目的可以通过一种具有隔板的平板显示器、一种制造该隔板的方法和一种制造该平板显示器的方法实现，在该平板显示器中隔板被制成具有相同的高度从而能够防止隔板破裂和遭受其它形式的物理破坏，从而在衬底间维持一统一的间隙以及防止图形质量上的下降。
本发明的一个具体实施例中，一平板显示器包括一包含具有一预定间隙且彼此正对的一第一衬底和一第二衬底的真空组件，一维持在该第一和第二衬底间的真空状态，和安装在该第一衬底和第二衬底间的多个隔板。每一隔板包括一主体部分，和一安装在主体部分的末端且正对第一衬底和第二衬底中的一个的缓冲层，该缓冲层填充主体部分该末端和第一衬底与第二衬底中的一个之间的空间。
缓冲层对每一个隔板具有不同的厚度。此外，主体部分合并的高度和用于每一隔板地缓冲层的高度基本上相同。另外，缓冲层具有与主体部分基本上相同的横截面形状，其中该横截面沿着基本上与第一和第二衬底平行的平面获得。
在另一实施例中，一种制造隔板的方法包括在隔板主体部分的至少一个末端上印制一膏体，和通过干燥该膏体形成高度补偿层。该高度补偿层的厚度是隔板整个高度的3-15％。
形成高度补偿层包括在一衬底上印制一感光膏体，干燥该膏体以形成一组成高度补偿层的基层，在基层上安置该主体部分，选择性地暴光该基层，即除被主体部分覆盖的区域外的基层的所有区域，对衬垫显影以移除基层的被暴光的区域，和从衬底上移除带有附着于衬底的基层保留区域的主体部分。
该方法还包括形成一在衬底整个表面上形成的离地金属层。此先于在一衬底上印制一感光膏体进行。该方法还包括在对衬垫显影后、移除主体部分之前进行离地金属层的湿蚀刻法。
在另一实施例中，一种制造一平板显示器的方法，包括在一第一衬底和一第二衬底上形成用于实现图像显示的结构，制造包括主体部分和在该主体部分的一个末端上形成的高度补偿层的隔板，将该隔板安置于第一衬底的预定非像素区中的第一衬底上，将第一衬底和第二衬底安置在一彼此正对且其间放入隔板的状态，朝着第一衬底的方向向第二衬底施加压力使第一衬底和第二衬底隔绝，和同时进行烧结从而高度补偿层被熔化，因此隔板和第二衬底间的任何间隙被高度补偿层填充。
附图说明
本发明的更完整的评价和其中许多附带优点将配合所附图式参考以下详细说明变得明显和较好理解，附图中相应的参考符号代表相同或类似的组件，其中：
图1是平板显示器的部分截面图，其中只选择说明了显示器的元件；
图2和图3是根据本发明具体实施例的平板显示器的部分截面图；
图4是图2和图3中的平板显示器的部分截面图，其中只选择说明了真空组件的元件和隔板；和
图5-图10B是图2和图3中平板显示器的部分截面图，其中只选择说明了经历连续制造工艺的元件。
具体实施方式
现参考图1，图1分别说明了带有上部衬底1和下部衬底3之间的隔板5的一平板显示器101。图1中隔板的一个严重的问题是它们的高度可能在平板显示器内不统一。如图1所示，其中安装在一上部衬底1和一下部衬底3间的隔板5具有不同高度。这样的问题可归因于不同因素之一或不同因素的结合，例如隔板5本身具有不同长度、用于将隔板5固定到合适位置的膏体(未显示)具有不同厚度，和在上部衬底1和下部衬底3间形成的结构(未显示)具有不同高度。
图1中这些问题的结果是施加到上述平板显示器101的压力集中到具有最大高度的隔板5上。这可能导致隔板5的物理断裂，从而引起上部衬底1和下部衬底3间的间隙变得甚至更不均匀并且最终降低图像质量。
现参考图2和图3，图2和图3是根据本发明的具体实施例是平板显示器的部分截面图，图4是图2和图3中平板显示器的部分截面图，其中只选择说明真空组件的元件和隔板。
平板显示器102包括一真空组件6。该真空组件6由其间具有一预定间隙彼此正对的一第一衬底2和一第二衬底4组成，和在第一和第二衬底2和4间的间隙中形成一真空。此外，在第一和第二衬底2和4间安装多个隔板8。隔板8能够使平板显示器102经受由于内部压力和外部压力差异而施加的压力。
图2和3说明一场致发射显示器(FED)的结构，场致发射显示器是不同类型平板显示器的一个例子。尽管本发明也能应用到VFD、LCD和PDP显示器中，但本说明书将阐明和描述本发明如何应用到FED中。图2说明显示器102朝+y方向的横截面，图3说明相同的显示器102但是改为朝+x方向。在FED中，形成在正对着第二衬底4的第一衬底2的表面上的是阴极10，在阴极10上形成一绝缘层14，并且在绝缘层14上形成栅电极12，从而在阴极10和栅电极12间放入绝缘层14。长轴沿着一个方向(+/-y方向)排列形成一条带状图案的阴极10，同时长轴沿着基本上垂直于阴极10长轴方向的一个方向(+/-x方向)排列形成一条带状图案的栅电极12。
像素区形成在阴极10和栅电极12相交的区域。经由栅电极12和像素区中的绝缘层14形成孔16。孔16暴露阴极10。此外，在阴极10被暴露的区域上的每一个孔16中形成一发射极18。
在正对着第一衬底2的第二衬底4的一表面上形成一阳极26。包括荧光层20和黑层22的一荧光屏24被形成于正对着与第二衬底4相邻的一表面的阳极26的一表面上，或被放入到阳极26和第二衬底4之间。阳极26由一透射材料例如ITO(锡氧化铟)制成，从而能够使通过的可见光透射，其中通过荧光层20的激发产生可见光。可能形成覆盖荧光屏24的一金属层(未显示)，从而提供一用于提高屏幕亮度的金属背作用。如果使用该构造，通过施加一高的正电压到金属层，金属层可以用于代替阳极26，从而发自在第一衬底2上的发射器18的电子加速向第二衬底4。
通过向阴极10和栅电极12施加预定的驱动电压，利用阴极10和栅电极12间的压差在发射器18的附近形成电场。这导致来自发射器18的电子的发射。此外，通过向阳极26施加一正电压，被发射的电子向着第二衬底4被吸引(即加速)，从而撞击荧光屏20。这激发了荧光层20因此而照亮。这一操作有选择地进行从而实现了图像的显示。
在被说明的实施例中，隔板8被安装在第一衬底2上的非像素区中。可以想到隔板8能够改为安装在第二衬底4上。隔板8被形成为基本上相等的长度(高度)从而在第一衬底2和第二衬底4之间维持一统一的预定间隙。如图2和图3所示，隔板8朝+/-z方向延伸。每一个隔板8包括一主体部分8a和一缓冲层8b。提供每一个隔板8的缓冲层8b使隔板8的整体高度基本上相等，根据隔板8被安装在第一和第二衬底2和4中的哪一个上，缓冲层8b被放入主体部分8a与第一衬底2或第二衬底4之间。例如，如果隔板8安装在上述第一衬底2上，则缓冲层8b被放入主体部分8a和第二衬底4之间。如果隔板8被安装在第二衬底4上，则缓冲层将在主体部分8a和第一衬底2间。可以想到实施例中的隔板首先被安装在第一衬底2上或首先被安装在第二衬底4上都是在本发明的范围之内，然而，将要说明的是隔板首先被安装在第一衬底2上的情况。
隔板8的主体部分8a是用玻璃制品、陶瓷制品或感光玻璃制造，且形成柱状、条状、加号状或圆柱状的形状。仅以主体部分8a被形成加号(当沿着+/-z方向观察)形状的情况说明。作为在制造过程中发生变化的结果的主体部分8a在长度上可以不同。将缓冲层8b形成和主体部分8a相同的形状。也就是说，在这种情况下，当沿着+/-z方向观察时缓冲层8b被形成加号形状。缓冲层8b由一感光材料或一感光电阻制成。
结合上述构成的第一衬底2和第二衬底4，沿着第一和第二衬底2和4相对的边缘提供一密封剂(未显示)，然后在一高温环境中把第二衬底4压到第一衬底2(或反之亦然)上从而密封它们。此时施加的高温熔化隔板8的缓冲层8b，从而填充隔板8的主体部分8a和第二衬底4(当隔板8首先安装在第一衬底2上时)之间的空间。因此，缓冲层8b补偿了主体部分8a在高度上的任何差异，从而使得隔板8的所有高度基本上相同。
最终结果是所有隔板8基本上接受了相同数量的压力从而显著地减小了任何一个隔板物理断裂的可能性。而且，在整个显示器中第一衬底2和第二衬底4间的间隙被均一地维持从而图像的质量得到提高。
尽管在图2和3中说明的FED给予的印象为隔板8被安装在每一个非像素区中用于阴极10的所有行以及用于栅电极12的所有行，但是隔板8可以改为被选择性地形成在阴极10的特定行和栅电极12之间，以及在特定非像素区中且不在每一个单独非像素区中。
上面给出了一个FED作为一平板显示器例子。然而，本发明的具体实施例也可以被应用到其它平板显示器构造中例如VFD(真空荧光显示器)、LCD(液晶显示器)和PDP(等离子体显示板)。
现参考剩下附图，图5-10B是图2和图3中平板显示器102的部分截面图，其中只选择说明了经历连续制造工艺的元件。
首先在第一衬底2和第二衬底4间形成一结构从而实现图像的显示。例如，如图2中所说明的平板显示器是FED的情况中，在第一衬底2上形成阴极10、绝缘层14、栅电极12和发射器18。同样，在第二衬底4上形成荧光屏24和金属层26。
随后，参考图5，制造隔板8的主体部分8a。利用注模法或机械制造工艺、使用玻璃制品或陶瓷制品制造主体部分8a。可选择地，使用感光玻璃将主体部分8a制成期望的形状，在这种情况下进行暴光和显影从而得到主体部分8a。作为一例子，当沿着主体部分8a的横截面观察时所说明的主体部分8a形成为一加号形状。
主体部分8a长度的差异作为在用于制造主体部分8a的过程中变化的结果出现。因此，一高度补偿层8c形成在每一个主体部分8a的一个末端。参考图6至9，描述形成高度补偿层8c的方法的一个例子。
首先参考图6，准备一衬底28，然后在衬底28上形成一离地金属层30。接下来，印制一感光膏体且在离地金属层30上将其干燥从而形成一用于形成高度补偿层8c的基层32。在一个实施例中，铬(Cr)或铝(Al)被用作离地金属层30。基层32随后将成为随后成为隔板缓冲层8b的高度补偿层8c。该基层的材料优选感光的，具有延展性或当加热和加压时熔化，并且能够与其它材料连接。同时，使用一真空淀积工艺或溅射工艺形成一厚度为500-2000X的离地金属层30。
随后，参考图7，在基层32上安置主体部分8a的一个末端。利用在衬底28(邻近基层32正对着主体部分8a的一侧)上安置的一光源(未显示)，向所有元件上照射紫外线从而暴光基层32。紫外线的方向如图7的箭头所示。在这个过程中，当基层32所有其它区域被暴光时，防止被主体部分8a覆盖的基层32的区域被暴光。因而，主体部分8a作为一掩模用于作为感光材料的一层的基层32。
接下来，如图8所示，衬底28被显影从而基层32被暴光的区域被选择性地移除。这导致只有基层32相应主体部分8a正下方位置的的区域保留在衬底28上。
因此，在以上暴光和显影工艺中，主体部分8a作为暴光掩模。这使得没有必要使用一分离掩模并且对该掩模进行排列。因此，工艺作为能够在衬底28的整个表面上进行一感光膏体印刷的结果、且通过不必用分离掩模的事实被简化。大规模生产也明显简化。因此，以一单一步骤完成暴光和排列，从而减少了大量降低制造成本的工艺步骤。为了改进主体部分8a能力以屏蔽紫外线，可在主体部分8a末端上正对着安置在基层32上的末端形成一金属层(未显示)。这提高了基层32的构图。
接着上述工艺，参考图9，利用一蚀刻剂进行湿蚀刻法从而移除离地金属层30。这从衬底上分离了卸载隔板8″，同时保持高度补偿层8c的生产节拍并且与主体部分8a连接。离地后，卸载隔板8″的加工被完成。每一个完成的卸载隔板8″由一主体部分8a和一高度补偿层8c构成。在以后将要讨论的制造平板显示器的工艺过程中，当高度补偿层8c成为一缓冲层8b时卸载隔板8″将成为隔板8。由于卸载隔板8″由与隔板8稍微不同的部分构成，卸载隔板8″具有与隔板8不同的附图标记，即，高度补偿层8c的存在和缓冲层8b的缺乏。
当进行额外工艺完成平板显示器102的构成时，这些卸载隔板8″被使用。特别地，参考图10A，在第一衬底2上的预定非像素区中安装卸载隔板8″。这是随着主体部分8a被放置在邻近第一衬底2以及高度补偿层8c面对远离第一衬底2的方向而完成的。可以想到卸载隔板8″能够改为被安装在第二衬底4上，但是此处将描述的是卸载隔板8″安装在第一衬底2上的特定场景。例如，一橡皮膏(未显示)被用作去固定该卸载隔板8″在图2(又在非像素区)的绝缘层14上。接下来，在正对着第二衬底4的第一衬底2表面上围绕第一衬底2的一边缘形成一密封剂(未显示)。然后在第一衬底2上安置第二衬底4直到第二衬底4被搁置在卸载隔板8″上。
第二衬底4不能接触到所有的卸载隔板8″，特别是那些高度较小的卸载隔板8″。也就是说，如图10A所示在第一衬底2上安置第二衬底时，一些卸载隔板8″紧密地接触第二衬底4，而其它的卸载隔板8″与第二衬底4有变化长度的间隙t₂。
接下来，在大约450-500EC的高温环境下密封和烧结第一和第二衬底2和4，从而使第一和第二衬底2和4彼此完全固定。在这个工艺中，卸载隔板8″的高度补偿层8c由于高温而熔化，并且通过在朝第一衬底2方向上向第二衬底4施加一预定压力，向下移置第二衬底4从而第二衬底4和特定隔板8间的间隙被移除。因此，高度补偿层8c具有移除间隙t₂所必需的长度，从而在该热和压力处理过程中高度补偿层8c被转变成缓冲层8b。在第二衬底4上向下的压力通过紧密接触密封剂也帮助在第一和第二衬底2和4之间提供一较好的密封，因此把第一和第二衬底2和4制成一整体设备。再一次，当在单一工艺步骤中密封剂和隔板同时被束缚在衬底上时，工艺步骤被消除。通过将这些任务合并为一单一工艺步骤，多余的工艺步骤被消除，这极大地减少了制造成本，特别是在一高生产量的环境中。
在一个实施例中，高度补偿层8c的厚度t₁比在第二衬底4与出现在前面的向第二衬底4施加压力的卸载隔板8″间的最大间隙t₂要大。这样，优选t₂＞t₁。如果高度补偿层8c厚度t₁是隔板8″整个高度的3-15％，如图10B中，主体部分8a和第二衬底4间的空间中安全地填充缓冲层8b。
通过上述高度补偿层8b的操作，隔板8全部达到基本上相同的高度。高度补偿层8b也产生固定隔板8到第二衬底4的作用从而防止隔板8从其预定位置移置。
为了完成平板显示器，在第一衬底2中形成一排气口(未显示)被用于排放第一衬底2和第二衬底4间的空气。然后密封该排气口从而形成真空组件6并且完成如图2和图3所示的平板显示器102。
在上述本发明的平板显示器中，通过缓冲层安置在显示器中的隔板达到基本上相同的高度。因此，所有隔板接收基本上相同的压力从而防止了隔板的物理断裂，提高了隔板的支撑能力，并且维持第一和第二衬底间的间隙的统一从而提高了图像的质量。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，在不背离本发明和附加权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种变化。