JP2000509899A - 電界放出ディスプレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電界放出ディスプレイは、陰極プレート、陽極プレートおよびそれらの間に配置される機械的支持／ゲッタ構成体を含む。その構成体は、感光性ガラスから製造される単位スペーサ／フレーム構成体を含む。機械的支持／ゲッタ構成体の製法は、インタスペーサ領域と感光ガラス層のゲッタフレーム領域とを選択的に紫外線に晒す段階、紫外線に晒された領域の結晶化のために当該層を加熱する段階、酸と当該層との接触で、結晶化したインタスペーサ領域を除去し、結晶化したゲッタフレーム領域を部分的に除去し、よって、スペーサリブおよびケッタ領域を形成する段階を含む。その方法により、スペーサ領域上にゲッタフレームをもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】 電界放出ディスプレイおよびその製造方法 産業上の利用可能性 本発明は、電界放出ディスプレイ（field emission display）の領域に関連し 、特に電界放出ディスプレイのためのスペーサ構造に関連する。 背景技術 電界放出ディスプレイのためのスペーサは、公知技術である。従来技術のスペ ーサは、個別に配置および整列しなければならない構成要素を含む。これらの要 素の個々の配置は、電界放出ディスプレイの製造に時間がかかり、かつ複雑にす る。 従来技術のスペーサも、ディスプレイの能動領域内のディスプレイ・プレート に、付加（affixation）を必要とする。ディスプレイの能動領域は、電子放出要 素を含む。それはスピント・チップでもよく、光放出蛍光体要素でもよい。能動 領域内の付加物を使用することの不利な点は、付加工程の間に、これらの能動要 素へダメージを与える危険性が高いことである。 電界放出ディスプレイは、高いアスペクト比を有するスペーサを必要とする。 アスペクト比は、幅に対するスペーサの高さの比率である。見ようとする者に見 えないスペーサを作るために、スペーサは、隣り合うピクセルの間の利用できる 領域内に合う厚さを有することを必要とする。この距離は約100マイクロメート ルに等しく、ディスプレイ・プレートの間の距離のおよそ10分の1である。 従来技術の電界放出ディスプレイは、更に汚染物質ガスの除去の ためのゲッタリング材料を含む。電界放出ディスプレイのための従来技術のゲッ タの構成は、必要以上の重さおよび大きさを装置に付加する。1つの従来技術の 構成において、陰極プレートの内側に、ゲッタリング材料は高圧状態で内蔵され る。その高圧状態は追加のバックプレートによって決定されるそして、それは必 要以上の重さおよび大きさをディスプレイに付加する。 それゆえに、ディスプレイの能動領域内に、付加を必要とせず、処理および調 整しやすく、さらに高いアスペクト比スペーサを提供する電界放出ディスプレイ のための改良型のスペーサ構造の必要性が存在する。更に、ディスプレイの大き さおよび重量を減少させる改良型ゲッタの構成の必要性が存在する。 発明の開示 本発明が、機械的支持1ゲッタ構成体（mechanical support/getter assembly ）を有する電界放出ディスプレイをに関する、そして、その電界放出ディスプレ イを製造する方法に関する。本発明は、電界放出ディスプレイの製造を簡単化す る。本発明の方法は、スペーサ構造の形成の間に、ディスプレイの能動要素の損 傷の危険性を減少させる。本発明の方法は、スペーサの配列の容易性をも提供す る。本発明の電界放出ディスプレイは、ディスプレイの重量および大きさを減少 させるゲッタリング構成を有する。 図1は、本発明の電界放出ディスプレイを製造する方法で使用される感光性ガ ラス層100の斜視図を図示する。層100は、厚さｔを有する。図1の実施例におい て、厚さｔは、約1ミリメートルである。代表的に、この感光性ガラスは、熱処 理前に、紫外線への露出を含む工程を使用することで結晶化が可能になるガラス を含む。熱処理は、結果として感光性ガラスの結晶化をもたらす。結晶化された 材料は、酸への露出によってエッチングできる。 好適な実施例において、感光性ガラスは以下の構成を有する：約75重量パーセ ントのＳｉＯ₂、約7重量パーセントのＬｉＯ₂、約3重量パーセントのＫ₂Ｏ、約3 重量パーセントのＡｌ₂Ｏ₃、約0.1重量パーセントのＡｇ₂Ｏおよび約0.02重量パ ーセントのＣｅＯ₂である。この材料は、ＰＥＧ3ガラスから感光性ガラスを製造 する、日本の東京にある（株）ホーヤの光学部門から得られることができる。 それは、また、フォーチュランガラス（ＦＯＴＵＲＡＮ glass）から感光性ガ ラスを製造する、ドイツのマインツにあるSchott Glaswerkeから得られることが できる。 図2は、層100の平面図を図示する。複数のインタ・スペーサ領域110が、図2に おいて破線枠によって示される。それは、層100の領域（一般的には方形）を含 む。本発明の方法に従えば、インタ・スペーサ領域110は、除去される。好適な 実施例において、最初に、この除去は、インタ・スペーサ領域110を280〜320ナ ノメートルの範囲内の波長を有している紫外線の放射に、選択的に晒すことによ って成し遂げられる。好適な実施例においては、320ナノメートルでの紫外線が 、使用される。このＵＶ露出ステップは、室温で、実行される。 ＵＶ露出に続き、層100は約580℃の温度に加熱される。この熱処理は、インタ ・スペーサ領域110の結晶化を達成する。この熱処理の継続時間は、所望の結晶 化の温度に依る。より高い温度での結晶化は、結果として、酸によるエッチング を非常に容易にする。結晶化の温度を制御することによって、次の酸による処理 の間のエッチング速度が、制御される得る。インタ・スペーサ領域110は完全に 除去され、そのため、高度な結晶化が、期待される。これは、約1時間の加熱ス テップを実行することによって達成される。 インタ・スペーサ領域110の選択的な結晶化に続いて、結晶化させられたイン タ・スペーサ領域は、酸性の溶液で層100をすすぐことによって除去される。図2 の実施例のために、酸性の溶液は、5〜 6モルパーセントの水素塩化物を有する、水素塩化物の水溶液を含む。酸性の溶 液は、結晶化させられたインタ・スペーサ領域の反対側の外部表面と同様に接す る。それによって、層100の深さに沿って先細りになることは軽減される。 隣り合うインタ・スペーサ領域110は、約100ミクロンだけ間隔があけられる。 スペーサ領域114が、隣り合うインタ・スペーサ領域110の間に配置されている。 スペーサ領域114は、紫外線照射されず、したがって、層100の加熱の間、結晶化 しない。このように、酸によるすすぎの間、スペーサ領域114は、完全におよび ガラス状のまま残る。 図3は、酸によるすすぎ段階に続く層100の平面図を図示する。インタ・スペー サ領域110の除去により、開口315および複数のスペーサ・リブ314が、結果とし て形成される。スペーサ・リブ314は、フレーム312と同一の広がりを有する。フ レーム312は、スペーサ・リブ314を囲む層100の一部分を含む。図3の実施例にお いては、各々のスペーサ・リブ314は、約100ミクロンの幅および約1ミリメート ルの高さを有する。スペーサ・リブ314の長さと同様に、スペーサ・リブ314の寸 法は、電界放出ディスプレイの構成と互換性を持つようにあらかじめ決定される 。更に、破線の枠および斜線によって、ゲッタ・フレーム領域120が、図3におい て図示される。 スペーサ・リブ314の形成に続いて、ゲッタ・フレーム領域120でゲッタ領域を 形成するために、層100の厚みを減少させる。それは、より詳細には図4に記載さ れている。実施例において、インタ・スペーサ領域110の除去に関して記載され ているのと同様の方法で、層100のゲッタ・フレーム領域120における厚みが、ゲ ッタ・フレーム領域120をエッチングすることによって削減される。ゲッタ・フ レーム領域120は、図2を参照して記載されているのと同様の方法で、選択的に結 晶化する。しかし、ゲッタ・フレーム領域120の結晶体の大きさは、インタ・ス ペーサ領域110の大きさ未満である。これは、 結晶化段階の以下に示す変更態様の一方または両方によって達成される。その変 更態様は、第一に、ＵＶ露出の時間を減少させる。第2に、加熱ステップの持続 および／または温度を減少させる。 ゲッタ・フレーム領域120の選択的な結晶化の後、図2を参照して記載されてい るのと同様の酸性エッチングが、実行される。ゲッタ・フレーム領域120が部分 的に層100の厚み未満である所定の深さまで除去されるように、酸性エッチング は制御される。図3の実施例においては、酸性エッチングは層100の相対する主表 面のうちの1つで実行される。結果的な構造は、単一性スペーサ/フレーム構成体 から構成される。それは、より詳細には図4および5に記載されている。 本発明のもう一つの実施例においては、ゲッタ・フレーム領域120における層1 00の厚みを減少させる段階には、ゲッタ・フレーム領域120の選択的な物理的エ ッチングを実行することが含まれる。選択的な物理的エッチングは、精砂噴射技 術（precision sand blasting technique）を使用することによって達成するこ とができる。ゲッタ・フレーム領域120のこの物理的エッチングは、インタ・ス ペーサ領域110の除去の前に実行される。 本発明によれば、図4は機械的支持/ゲッタ構成体300の拡大させられた斜視図 を図示する。機械的支持/ゲッタ構成体300は、単一性スペーサ/フレーム構成体3 10およびゲッタ・フレーム320を含む。単一性スペーサ/フレーム構成体310は、 図1〜3を参照して記載されている方法で製造される。図3のゲッタ・フレーム領 域120の部分的な除去は、フレーム312の第1周辺部分316を形成する。図4におい て示されるように、第1周縁部分316は、ゲッタ領域322を決定する。ゲッタ領域3 22は、ゲッタ・フレーム320が配置される表面を含む。エッチングされないフレ ーム312の領域は、図4において示されるような第2周縁部分318を含む。 ゲッタ・フレーム320は、ゲッタリング材料（好ましくはパウダ状のＺｒＯ₂） から製造され、基板に結合される。基板は、ニッケルか ら製造されることができ、かつ約50ミクロンの厚みを有する。本発明の技術的範 囲は、好適な実施例の特定のゲッタリング材料に限定されない。 図4の実施例においては、ゲッタ領域322の形成を参照して記載されているのと 同様の方法で、フレーム312の外側周縁部分319は、所定の深さまで部分的にエッ チングされる。一対のフリット領域323が外側周縁部分319において形成されるよ うに、外側周縁部分319の部分的エッチングは、層100の相対する主表面の両方に おいて実行される。 図5は、本発明に従った電界放出ディスプレイ400の拡大された斜視図を図示す る。電界放出ディスプレイ400は、図4の機械的支持/ゲッタ構成体300を含む。電 界放出ディスプレイ400は、陰極プレート410および陽極プレート430を含む。機 械的支持/ゲッタ構成体300は、陰極プレート410の能動主表面420および陽極プレ ート430の能動主表面440との間に配置される。 陰極プレート410の能動主表面420は、電子放出要素（例えばスピント・チップ 、エッジ・エミッタ、表層エミッタ、など）を含む。陽極プレート430の能動主 表面440は電子受領要素を含み、陰極プレート410の電子放出要素と位置が合わせ られる。これらの電子受領要素は、冷陰極ルミネッセンス材料の堆積物を含む。 機械的支持/ゲッタ構成体300は、陰極プレート410および陽極プレート430へ次 のように付加される。フリット封止材（frit sealant）（図示せず）をフリット 領域323に付加し、図5に示すように、そこへ陰極および陽極プレート410、430を 付加する。フリット領域323へのフリット封止材の適用は、ディスプレイ幅を減 少させる。 フリット封止工程は、真空炉において実行される。真空炉内での封止は、同時 に電界放出ディスプレイ400の区画内での真空条件を決定する。これらの区画は 、スペーサ・リブ314、能動主表面420、440、フレーム312およびゲッタ・フレー ム320によって決定される。 真空炉内でフリット封止段階を実行することによって、フリット封止段階に続く これらの区画の排気が、不要になる。 本発明のもう一つの実施例では、ゲッタ・フレーム320の高さおよび第1周縁部 分316の高さの合計は、第2周縁部分318の高さ未満である。この構成は、連続的 にディスプレイの区画の間に流体を流すことを可能にするギャップを決定する。 これらのギャップは、ガスがスペーサ・リブ314のまわりに流れることを可能に する、それによって、封止段階に続いてディスプレイ区画が排気されることがで きる。これらのギャップの各々は、スペーサ・リブ314のうちの1つ、第2周縁部 分318、能動主表面440およびゲッタ・フレーム320によって決定される。スペー サ・リブ314が、それらの間の真空引きに続いて、陰極プレート410および陽極プ レート430の間に離間的（standoff）支持をもたらす。ゲッタ・フレーム320は、 フリット封止工程の間、および電界放出ディスプレイ400の動作の間、発生され るガスの種の汚染を除去する。ゲッタ・フレーム320は、スペーサ・リブ314によ って決定される各々の区画に露出している。これは、電界放出ディスプレイ400 の全体にわたってゲッタリング動作を確実にする。 概して、本発明の電界放出ディスプレイは、製造、処理、位置合わせおよび付 加しやすいスペーサを提供する。本発明は、電界放出ディスプレイの重量および 大きさを減少させるゲッタ構成およびフリット封止構成を更に提供する。 我々が本発明の具体的な実施例を図と共に記載した一方、更なる変更態様およ び改良は当業者に思い付くであろう。我々がそれをよく理解されていることを期 待する。したがって、本発明は示される特定の形式に限定されず、我々は添付の 請求項内でこの発明の精神および技術的範囲から逸脱しない全ての変更態様をカ バーする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 29/94 Ｈ０１Ｊ 29/94 (72)発明者 ピーターセン、ロナルド・オー アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、 イースト・マウンテン・セイジ・ドライブ 778

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電界放出ディスプレイ（400）であって： 能動主表面（420）を有している陰極プレート（410）； 前記陰極プレート（410）の前記能動主表面（420）に対向する主表面（440） を有している陽極プレート（430）； 前記陰極プレート（410）および前記陽極プレート（430）との間に位置づけら れる、感光性ガラスである単一性スペーサ/フレーム構成体（310）；および 前記単一性スペーサ/フレーム構成体（310）上に位置づけられたゲッタ．フレ ーム（320）； から構成されることを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ２．請求項1記載の電界放出ディスプレイ（400）であって： 前記感光性ガラスは、約75重量パーセントのＳｉＯ₂、約7重量パーセントのＬ ｉＯ₂、約3重量パーセントのＫ₂Ｏ、約3重量パーセントのＡｌ₂Ｏ₃、約0.1重量 パーセントのＡｇ₂Ｏおよび約0.02重量パーセントのＣｅＯ₂から構成される、 ことを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ３．請求項1記載の電界放出ディスプレイ（400）であって： 前記感光性ガラスである単一性スペーサ/フレーム構成体（310）は、 第１および第２の相対する端を有するスペーサ・リブ（314）およびフレー ム（312）であって、前記スペーサ・リブ（314）は、各々の第１および第２の相 対する端において前記フレーム（312）と同一の広がりを有することを特徴とす る、スペーサ・リブおよびフレームから構成される、 ことを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ４．請求項3記載の前記電界放出ディスプレイ（400）であって： 前記フレーム（312）は、 第1高さを有している第1周縁部分（316）および第2高さを有している第2周 縁部分（318）から成り、 該第1周縁部分（316）は該第2周縁部分（318）と同一の広がりを有し、該 第1高さは該第2高さ未満である、 ことを特徴とするフレーム、 を含むことを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ５．請求項4記載の前記電界放出ディスプレイ（400）であって： 前記第1周縁部分（316）は、ゲッタ領域（322）を有し、前記ゲッタ・フレー ム（320）は前記第1周縁部分（316）の当該ゲッタ領域（322）上に位置づけられ る、 ことを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ６．請求項5記載の前記電界放出ディスプレイ（400）であって： 前記ゲッタ・フレーム（320）は所定の高さを有し、前記ゲッタ・フレーム（3 20）の高さおよび前記第1周縁部分（316）の前記第１高さの合計は前記第2周縁 部分（318）の前記第2高さ未満である、 ことを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ７．請求項４記載の前記電界放出ディスプレイ（400）であって： 前記単一性スペーサ/フレーム構成体（310）の前記フレーム（312）は、第3外 側周縁部分（319）から成り、第3外側周縁部分（319）は、前記第2周縁部分（31 8）と同一の広がりを有し、かつ外接し、さらに第3高さを有し、 該第3の高さは、前記第2高さ未満であり、該第3外側周縁部分（319）はフリ ット領域（323）を決定している、 ことを特徴とする電界放出ディスプレイ。 ８．電界放出ディスプレイ（400）を製造する方法であって： 能動主表面（420）を有している陰極プレート（410）を準備する段階； 陰極プレート（410）の能動主表面（420）に対向している能動主表面（440） を有している陽極プレート（430）を準備する段階； インタ・スペーサ領域（110）およびゲッタ・フレーム領域（120）を有し、所 定の厚さを有する感光ガラス層（100）を準備する段階； 前記感光性ガラス層（100）のインタ・スペーサ領域（110）を選択的結晶化す る段階であって、それにより結晶化されたインタ・スペーサ領域を形成する選択 的結晶化段階； 前記感光性ガラス層（100）の前記ゲッタ・フレーム領域（120）における前記 厚みを削減させる段階であって、それによりゲッタ領域（322）を形成する厚み 削減段階； 前記結晶化されたインタ・スペーサ領域を除去する段階であって、それにより 、複数の開口（315）を形成し、更に、単一性スペーサ/フレーム構成体（310） を成す、ところの段階； 前記ゲッタ領域（322）にゲッタ・フレーム（320）を準備する段階であって、 それにより、第１および第２相対表面を有している機械的支持/ゲッタ構成体（3 00）を形成する、ところの段階； 前記機械的支持/ゲッタ構成体（300）の前記第１相対表面に前記陰極プレート （410）を付加する段階；および 前記機械的支持/ゲッタ構成体（300）の前記第２相対表面に前記陽極プレート （430）を付加する段階； から構成されることを特徴とする方法。 ９．請求項8に記載の電界放出ディスプレイ（400）を製造する方法であって： 前記感光性ガラスの前記層（100）の前記ゲッタ・フレーム領域（120）におけ る前記厚み削減段階は、ゲッタ・フレーム領域（120）を選択的に結晶化する前 記選択的結晶化段階から構成され、それにより、結晶化されたゲッタ・フレーム 領域を形成し、前記結晶化されたゲッタ・フレーム領域を、前記感光性ガラス層 （100）の前記厚み未満の所定の深さまで除去する、 ことを特徴とする方法。 １０．請求項9に記載の電界放出ディスプレイ（400）を製造する方 法であって： 前記ゲッタ・フレーム領域（120）の前記選択的結晶化段階は、選択的に前記 ゲッタ・フレーム領域（120）を紫外線にさらし、その後、前記ゲッタ・フレー ム領域（120）を結晶化させるのに十分な時間の間、約580℃の温度に前記感光性 ガラス層（100）を熱する段階から構成される、 ことを特徴とする方法。