加熱拉制設備和使用該設備製造玻璃間隔件的方法

2023-10-21 04:09:17 2

專利名稱：加熱拉制設備和使用該設備製造玻璃間隔件的方法
技術領域：
本發明涉及一種用來製造插入在電子或電氣器件的一對基片之間以支撐基片的間隔件的加熱拉制設備，並且涉及一種使用該設備製造玻璃間隔件的方法。更具體地說，涉及用於在平板顯示器中使用並且具有在縱向上形成的用來抑制帶電的平行溝槽的玻璃間隔件的加熱拉制設備，並且涉及一種製造這種玻璃間隔件的方法。
背景技術：
現在正在開發一種平板顯示器，在該平板顯示器中，表面傳導電子發射裝置以矩陣形式布置在基片上，該基片和具有螢光體的基片彼此相對以形成氣密容器(面板)，並且發射的電子作用到螢光體上以形成圖像。
在包括電子發射裝置的這樣一種面板中，電子發射裝置布置在基片對之間的空間中，間隔件插入在基片之間，以形成耐大氣壓力的結構。作為製造間隔件的方法，通過加熱拉制形成具有矩形截面的玻璃母材的加熱拉制方法是已知的。JP-A-2000-203857(USP 6385998)公開了用來改進得到的間隔件與母材的形狀相似性以及通過規定在加熱拉制時玻璃母材的粘度來防止在拉制時斷裂的技術。
關於在以上平板顯示器中使用的間隔件，一般認為，通過從電子發射裝置發射的某些電子與間隔件的碰撞，或者通過由發射的電子的作用而產生的離子附著在間隔件上，間隔件可能帶電。當間隔件帶電時，從電子發射裝置發射的電子的軌道不能被精確地控制，由此引起諸如顯示圖像失真之類的問題。
為了解決由間隔件的帶電而引起的這樣一種問題，JP-A-2000-311608(EP-A-1032014)提出了一種間隔件，在該間隔件中，在表面上在與基片相平行的方向上形成多個溝槽以抑制帶電。作為製造間隔件的方法，已知有一種通過預先加熱拉制在表面上具有溝槽的玻璃母材而形成具有與玻璃母材相類似的形狀的間隔件的方法。
玻璃材料一般被加熱拉制，以保證玻璃材料的粘度為105至1010P(泊，1P＝0.1帕·秒)。當通過增加加熱溫度在以上範圍內把玻璃材料的粘度設置得較低時，如圖4中所示，在與玻璃材料的拉制方向相垂直的截面形狀上在縱向上的端部都往往變圓和膨脹。當具有這種形狀的間隔件豎直地安裝從而在基片上水平方向較長(拉制方向平行於基片)時，由於間隔件與基片的接觸表面是彎曲的，所以面板的穩定性和組裝效率降低並且很難得到支撐強度。
當通過降低加熱溫度把粘度設置得較高時，如圖5中所示，在與玻璃材料的拉制方向相垂直的截面形狀上，在縱向上的中部趨於收縮。當使用具有這種形狀的間隔件時，由於面板的內壓力被減小，所以不可能得到要求的耐大氣壓力的支撐性。而且，間隔件可能因用於拉制的拉力斷裂。
而且，當間隔件的截面形狀的可控制性低時，在為了抑制帶電間隔件在表面上具有所形成的溝槽的情況下，得不到設計的溝槽，由此使得不可能得到希望的抑制帶電的效果。

發明內容
本發明的目的在於製造一種可良好控制的間隔件，該間隔件如設計的那樣，解決了上述問題並且在其表面上具有溝槽以抑制帶電。
根據本發明的一個方面，提供有一種製造在顯示裝置中使用的玻璃間隔件的方法，該方法包括步驟用圍繞玻璃母材布置的矩形加熱器加熱玻璃母材，該玻璃母材具有矩形截面和在至少一個表面上的多個平行溝槽；在玻璃母材的粘度為107.0P或更大並且小於108.0P的情況下拉制玻璃母材，其特徵在於，在與玻璃母材相對的區域中加熱器的熱通量輸出，是與玻璃母材的中心部分相對應的部分的加熱器的熱通量輸出的95％或更大並且小於與玻璃母材的中心部分相對應的部分的加熱器的熱通量輸出的105％。
而且，根據本發明的另一方面，提供一種加熱拉制設備，其用來加熱拉制玻璃母材以製造玻璃間隔件，該玻璃母材具有矩形截面和在至少一個表面上的多個平行溝槽，所述至少一個表面在與所述溝槽相平行的方向上，所述玻璃間隔件具有與該截面形狀類似的截面並具有溝槽，其特徵在於加熱拉制設備具有在與玻璃母材的拉制軸線相垂直的縱向上延伸的直線加熱器；在與玻璃母材相對的區域中直線加熱器的熱通量輸出，是直線加熱器的中心部分的熱通量輸出的95％或更大並且是所述直線加熱器的中心部分的熱通量輸出的105％或更小。


圖1是示意圖，表示本發明的加熱拉制設備的優選實施例的構造；圖2是與圖1的加熱拉制設備的拉制方向相垂直的截面視圖；圖3是由本發明得到的間隔件的例子的立體圖；圖4是由常規製造方法得到的間隔件的例子的立體圖；圖5是由常規製造方法得到的間隔件的另一個例子的立體圖；圖6表示在拉制時在玻璃母材的粘度與得到的間隔件的角部的下垂量之間的關係；圖7表示在本發明的例子中間隔件的溝槽深度的實際測量值；及圖8表示在本發明的例子中使用的加熱器的熱通量輸出。
具體實施例方式
通過由本發明的發明人進行的研究，已經發現，當通過加熱拉制形成在表面上具有多個溝槽的間隔件時，溝槽的截面使原來的形狀發生鬆弛的新問題。這個問題的原因被認為是，當加熱具有與拉制方向相垂直的矩形截面的玻璃母材時，在截面的縱向上由表面接收的熱量具有一種分布。
例如，當用圓環加熱器加熱具有矩形截面的玻璃母材時，在截面的縱向上的中間部分遠離作為加熱源的加熱器，而兩個端部靠近加熱器並比中間部分受到更多的熱。因此，當在玻璃母材的縱向上的整個截面被加熱，直至得到玻璃母材被容易拉制的預定粘度時，兩個端部都被過分地加熱並且在這些部分處的粘度降低，因此在兩個端部處的溝槽變得比在中間部分處的溝槽淺。
根據本發明的一個方面的一種加熱拉制設備包括直線加熱器，該直線加熱器與玻璃母材的拉制軸線(拉制方向)相垂直地延伸，並且還把與玻璃母材相對的區域中該加熱器的熱通量輸出控制到加熱器的中心部分的熱通量輸出的95％至105％。在玻璃母材中的粘度分布通過在固定溫度下加熱玻璃母材而被抑制，由此使得有可能直至端部以高精度形成溝槽。
根據本發明的另一方面的一種製造玻璃間隔件的方法用來加熱拉制玻璃母材，從而玻璃母材的粘度成為107.0P或更大並且小於109.0P。能以良好的再現性形成具有矩形截面而沒有在圖4和5中所示的在兩個端部處的膨脹和在中間部分處的收縮的玻璃間隔件。
下文將詳細描述本發明的加熱拉制設備和製造方法。
圖1是示意圖，表示本發明的加熱拉制設備的優選實施例的構造。圖2是與該設備的拉制方向相垂直的示意性截面視圖。在這些圖中，附圖標記1指玻璃母材；1′指加熱拉制的玻璃母材；2指間隔件；3指加熱器；及4指機械夾持機構。標號5指接收輥；6指刀具；及7指爐殼。
在這個實施例中，與玻璃母材1的拉制方向相垂直的截面是矩形的，優選地是矩形的。與截面垂直(就是說，與拉制方向平行)的為了方便未表示的多個平行溝槽形成在至少一個表面上，優選地在與截面的縱向相平行的表面上。本發明特別優選地適用於具有這樣一種截面的玻璃母材，該截面在縱向上的長度是在橫向方向上的長度的5倍或更多。在本發明中的玻璃母材的矩形截面可以是具有四個直角角部的那一種，或具有倒角角部或圓角(R-修整)角部的那一種。在玻璃母材的表面上形成的多個溝槽的截面形式沒有特別限制，可以是矩形、梯形、半圓形、或三角形的，並且根據在拉制之後完成的間隔件2的抑制帶電效果適當地選擇，如由JP-A-2000-311608公開的那樣。圖3表示具有每個為梯形截面的溝槽的間隔件的例子。由於具有每個為梯形截面的溝槽的間隔件能使施加到間隔件表面上的電子的入射角很小，所以它具有巨大的抑制帶電功能，並且優選地用作在面板中耐大氣壓力的結構。
在該加熱拉制方法中，由於在加熱拉制時母材的粘度的減小，在拉制母材1′中的溝槽的深度變得小於計算的變形率，並且傾斜角而變緩。當在加熱拉制時母材的粘度太高時，在拉制期間加熱拉制的母材1′斷裂，這不是優選的。
在本發明中，母材1被加熱到這樣一種程度，在拉制時母材1的粘度變成107.0P或更大並且小於108.0P，由此解決以上問題。為了均勻地加熱玻璃母材1以達到玻璃母材1的上述粘度範圍，重要的是，應該按希望控制直線加熱器的熱通量輸出。更明確地說，通過把與母材相對的區域中加熱器的熱通量輸出，控制在與母材的中心部分相對應的部分的加熱器的熱通量輸出的95％或更大且105％或更小，加熱拉制母材。
在本發明的加熱拉制設備中，從加熱器3到玻璃母材1的表面的距離L1和L2優選地彼此相等，更優選地等於在玻璃母材1的截面的縱向上的長度L3。
在圖1中表示的實施例中，玻璃母材1固定到機械夾持機構4上並且用其支撐，從而玻璃母材1的表面變得平行於直線加熱器3。母材的下部由加熱器3加熱以被軟化和拉制，並且拉制玻璃母材1′的拉制下部被夾持在接收(take-up)輥5之間。在這種狀態下，在機械夾持機構4逐漸向下運動的同時使接收輥5旋轉，以便以高於機械夾持機構4的下降速度的接收速度接收拉制玻璃母材1′。然後，由於在機械夾持機構4的下降速度與接收輥5的接收速度之間的速度差，連續地形成具有與通過在拉制溫度下加熱而軟化的玻璃母材1的截面形狀相似的截面形狀的拉制玻璃母材1′。用刀具6切削在冷卻和固化狀態下的已經在接收輥5之間通過的拉制玻璃母材1′，由此得到具有在表面上的多個平行溝槽和與玻璃母材1的截面類似的截面的板狀或柱形玻璃間隔件2。
在本發明中，當玻璃母材1的粘度是107.0P或更大時，通過加熱而軟化的玻璃母材的下垂的影響變小，並且間隔件2的形狀可控制性變高。圖6表示在拉制時在玻璃母材1的粘度與間隔件2的每個角部的下垂量之間的關係。
如下面的表1中所示，當玻璃母材的粘度是107.5P或更大時，在表面上溝槽深度的變化(分布)變小，由此有利地得到穩定形狀。


*測量在拉制之後玻璃母材的溝槽。
而且，當考慮到生產率時，希望接收輥5的接收速度應該是1500mm/min或更大。由於考慮到以上速度，當玻璃母材1的粘度是108.0P或更大時，在拉制時拉制玻璃母材1′非常頻繁地斷裂，所以玻璃母材1′應該在小於108.0P的粘度下接收。
(例1)使用具有矩形截面尺寸6.15mm×49.23mm和在表面上有0.335mm深度和0.923mm節距的40個梯形溝槽的玻璃母材。使用在圖1中表示的加熱拉制設備。與上述截面的縱向(49.23mm)相對的加熱器3具有130mm的長度，與該截面的橫向方向(6.15mm)相對的加熱器3具有86mm的長度。這些加熱器都布置在離玻璃母材的表面約49mm的位置處。在加熱器3的縱向上的中心在每個方向上彼此對準。換句話說，母材相對於加熱器以這樣一種方式定位，使得母材每個側面的中心與同母材的該側面相對的加熱器的側面的中心對準。
圖8表示已經在780℃下加熱玻璃母材1的130mm長加熱器3的熱通量輸出。當測量靠近與在玻璃母材1的縱向上的中心相對應的位置的加熱器的熱通量輸出時，它是約77000W/m2。在這種情況下，當測量在從中心向外24.6mm、與玻璃母材1的端部相對應的位置處(由在圖8中表示的虛線指示)加熱器的熱通量輸出時，它是約73200W/m2，是在中心附近的位置處的輸出的95％。
類似地，在橫向方向上加熱器3的中心部位的熱通量輸出是77000W/m2，在與玻璃母材1相對的區域和其周圍部分中的加熱器3的熱通量輸出是77000至73200W/m2，是在中心處的值的95％至105％或更小。
通過以2.5mm/min的速度V1使機械夾持機構4向下運動，把上述玻璃母材1引入到爐內。通過在上述位置處安裝上述加熱器，玻璃母材1在約780±3℃(在這個溫度下玻璃母材的粘度＝107.5P)下被加熱。母材由安裝在加熱器3下面的接收輥5以近似2700mm/min的速度V2接收，由此被加熱拉制。最後，用刀具6將母材切成850mm的長度。與得到的間隔件2的拉制方向相垂直的截面積S2是約0.32mm2(0.2mm×1.6mm)，在表面上溝槽的節距是30μm，並且溝槽的深度是8.5μm±0.15μm。溝槽在形狀上是均勻的，具有1.8％或更小的變化。圖7表示在一個表面上溝槽的深度的實際測量值。
在使用例1的間隔件構造的顯示器上沒有觀察到圖像的失真，並且得到高圖像質量。
(例2)使用與例1相同的加熱拉制設備以與例1中相同的方式製造間隔件2，除了通過降低拉制溫度把玻璃母材的粘度設置到107.6P和107.9P之外。結果，當在這些粘度下執行拉制時，如在例1中那樣得到高質量間隔件。
(比較例)當使用與例1相同的加熱拉制設備以與例1中相同的方式製造間隔件2，除了通過降低拉制溫度把玻璃母材的粘度設置到108.1P之外，拉制玻璃母材1′在它被拉制時在爐殼7與接收輥5之間斷裂。因此，不能得到間隔件。
(例3)使用與例1相同的加熱拉制設備以與例1中相同的方式製造間隔件2，除了通過增大拉制溫度把玻璃母材的粘度設置到107.1P和107.3P之外。儘管在例3中也能以高精度使玻璃母材的溫度均勻，但通過增加加熱器的溫度升高拉制溫度，由此減小了玻璃母材的粘度。這對於相應粘度導致約3％的溝槽深度的變化。然而，在採用這種間隔件的顯示器上沒有觀察到圖像的失真，並且能得到高質量圖像。
以上已經描述了本發明的例子。在上述例子中，加熱器和母材布置成，加熱器的中心和母材的中心彼此對準。本發明不限於此。就是說，即使當母材的中心不與加熱器的中心對準時，在與母材相對的區域中加熱器的熱通量輸出可以是與母材的中心相對應的部分的加熱器的熱通量輸出的95％或更大且105％或更小。就是說，對於例1的加熱器，如果母材的中心部分不與加熱器的中心部分對準，則母材的中心部分的溫度變得低於母材的一個端部的溫度並高於母材的另一端的溫度。在這種情況下，與母材的中心部分相對應的部分的加熱器的熱通量輸出變得低於與母材的一個端部相對應的部分的加熱器的熱通量輸出，高於與母材的另一端部相對應的部分的加熱器的熱通量輸出。然而，即使在這種情況下，當在與母材相對的區域中加熱器的熱通量輸出是與母材的中心部分相對應的部分的加熱器的熱通量輸出的95％或更大且105％或更小時，也能得到準確反映母材的形狀的間隔件。
根據本發明，通過加熱拉制方法能以高生產率和高精度製造一種其截面形式高可控制性和具有希望溝槽的間隔件。因此，能以低成本提供具有優良抑制帶電效果的間隔件，並且能構造具有優良顯示特性的平板顯示器。
本申請要求2005年2月15日提交的日本專利申請No.2004-037048的優先權，該專利申請包括在這裡以供參考。
權利要求
1.一種製造在顯示裝置中使用的玻璃間隔件的方法，包括步驟用圍繞玻璃母材布置的矩形加熱器加熱玻璃母材，該玻璃母材具有矩形截面和在至少一個表面上的多個平行溝槽；和在玻璃母材的粘度為107.0P或更大並且小於108.0P的情況下拉制玻璃母材，其中，在與所述玻璃母材相對的區域中加熱器的熱通量輸出是與所述玻璃母材的中心部分相對應的部分的所述加熱器的熱通量輸出的95％或更大並且小於與所述玻璃母材的中心部分相對應的部分的所述加熱器的熱通量輸出的105％。
2.根據權利要求1所述的製造玻璃間隔件的方法，其中，在107.5P或更大並且小於108.0P的玻璃母材的粘度的情況下拉制玻璃母材。
3.根據權利要求1所述的製造玻璃間隔件的方法，其中，所述矩形加熱器設在距所述玻璃母材的表面一定距離處，所述距離等於和所述玻璃母材的拉制軸線相垂直的截面的縱向上的長度。
4.一種加熱拉制設備，其用來加熱拉制玻璃母材以製造玻璃間隔件，所述玻璃母材具有矩形截面和在至少一個表面上的多個平行溝槽，所述至少一個表面在與所述溝槽相平行的方向上，所述玻璃間隔件具有與該截面形狀類似的截面並具有溝槽，其中加熱拉制設備具有在與所述玻璃母材的拉制軸線相垂直的縱向上延伸的直線加熱器；並且在與所述玻璃母材相對的區域中所述直線加熱器的熱通量輸出是所述直線加熱器的中心部分的熱通量輸出的95％或更大並且是所述直線加熱器的中心部分的熱通量輸出的105％或更小。
全文摘要
通過一種加熱拉制方法製造一種在端部處沒有膨脹並且在中部處沒有收縮且具有設計溝槽的玻璃間隔件。在與玻璃母材相對的寬區域中用來加熱玻璃母材的直線加熱器的熱通量輸出，是在加熱器的縱向上的中心部分的熱通量輸出的95％至105％，玻璃母材在10
文檔編號C03B23/037GK1821131SQ200610009220
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月15日 優先權日2005年2月15日
發明者石川秀紀 申請人:佳能株式會社