DE69218637T2 - Wiedergabeanordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Wiedergabeanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Flache Wiedergabeanordnungen dieser Art werden als Wiedergabepanele in beispielsweise tragbaren Cornputern und als Flachbildschirm für Video-Gebrach verwendet.
• Eine Wiedergabeanordnung der eingangs beschriebenen Art ist in EP-A-0.405.262 beschrieben. In dieser Anordnung sind halbzylinderförmige Perlen, die je einen Distanzhalter bilden, auf beiden Seiten einer leitenden Platte angebracht. Auf dise Weise wird der Abstand zwischen den Trägern verbessert, wodurch eine etwaige Funkenentladung vermieden wird. Im Betrieb treffen Eleketronen, emittiert von der Elektronenquelle, nach Duchgang durch Löcher in der leitenden Platte auf die Bildelemente, die durch Phosphore gebildet werden. Die halbzylinderförmigen Perlen auf jeder Seite der leitenden Platte erstrecken sich parallel zueinander. Dies bedeutet, daß zwischen zwei solcher Perlen auf der Seite des zweiten Trägers Rückstreuung von Elektronen oder eine sekundäre Emission zwischen benachbarten Bildelementen auftreten kann. Weiterhin erschweren die halbzylinderförmigen Perlen auf den Seiten der beiden Träger durch ihre längliche Form eine Evakuierung der Anordnung.
• Es ist nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wiedergabeanordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei eine derartige Rückstreuung nicht auftritt, während Evakuierung durchaus möglich ist.
• Dazu ist eine erfindungsgemäße Anordnung gekennzeichnet gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
• Die geschlossene Struktur an der Stelle der Bildelemente vermeidet eine Streuung der Elektronen zu benachbarten Bildelementen, während die Öffnungen zwischen dem Distanzteil grenzend an den ersten Träger eine gute Möglichkeit zur Evakuierung gewährleistet.
• Rückstreuung kann weiterhin durch Bedeckung der Distanzteile grenzend an den zweiten Träger mit einer Schicht vermieden werden, die mit dem zweiten Träger "durchverbunden" ist.
• Wenn ein organisches Polymer als Material für den Distanzteil verwendet wird, wird die Möglichkeit geboten, Strukturen mit verschiedenen Querschnitten in verschiedenen Höhen zu definieren. Auf diese Weise läßt sich eine Distanzteilstruktur mit optimalem Querschnitt verwirklichen, je nach der durchzuführenden Funktion (Einschlüsse, welche die Bildelemente in der Nähe des einen Trägers schützen, und beispielsweise säulenförmige Strukturen mit Öffnungen zur Evakuierung in der Nähe des anderen Trägers).
• In USP 4.451.579 sind Distanzteile dargestellt, die je einen Stift aufweisen, der von einem der Träger (der Vorderplatte) vorspringt und einen Zylinder, der von dem anderen Träger vorspringt, wobei jeder Stift in einen Hohizylinder eingeführt wird. Im Bereich eines Bildelementes ragen nur Stifte von dem Träger empor, ohne daß um das Bildelement herum eine geschlossene Struktur gebildet wird.
• In USP 3.771.008 ist ein isolierender Distanzteil mit Öffnungen zwischen einer Elektronenerzeugungsstruktur und einer Vorderplatte dargestellt. Die dargestellte Anordnung basiert auf Plasmaentladung und zeigt nur Einzeldistanzteile, die nicht in verschiedene Teile aufgeteilt sind zwischen der Vorderplatte und der Oberfläche, von der Elektronen emittiert werden.
• USP 3.855.499 zeigt eine Anordnung für alphanumerische Wiedergabe mit verschiedenen Kathodensegmenten, entsprechend Wiedergabeabschnitten, die auf einem ersten Träger vorgesehen sind, und mit Phosphoren auf einem zweiten Träger. Der zweite Träger befindet sich durch ein einziges Distanzelement, das die ganze Anordnung umgibt, in einem Abstand von dem ersten Träger, der eine Kathodenstruktur trägt, so daß eine Streuung von Elektronen von dem einen Segment zu einem anderen Segment nicht vermieden wird.
• Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wiedergabeanordnung weist das Kennzeichen auf, daß wenigstens eine Schicht aus leitendem Material zwischen den Distanzteilen vorgesehen ist.
• Auf diese Weise lassen sich Beschleunigungsgitter in den Distanzteilen integrieren, beispielsweise dadurch, daß strukturierte Metallschichten vorgesehen werden.
• Die Anordnung läßt sich mit einem Verfahren herstellen entsprechend dem Verfahren, wie dies in PCT/WO 90.00808 beschrieben worden ist. Schichten aus strukturierbarem Material werden auf einem Träger angebracht, wobei in diesen Schichten wenigstens Distazteile photolithographisch definiert werden.
• Die Distanzteilestruktur wird vorzugsweise durch Hilfsschichten geschaffen, indem, ggf., zwischen zwei Hilfsschichten photolithographisch Hilfsmasken vorgesehen werden, während in einer Draufsicht die Hilfsmasken und die Maske auf der letzten vorgesehenen Schicht einander nicht oder nur teilweise überlappen.
• Auf alternative Weise kann, nachdem wenigstens eine Hilfsschicht vorgesehn worden ist, ein Teil des Distanzelementes in Teile strukturierbaren Materials definiert werden, wonach dieses Materials mit einer strukturierten Schicht aus leitendem Material, die an sich wieder mit wenigstens einer Hilfsschicht zum Definieren weiterer Teile des Distanzelementes bedeckt ist. Auf diese Weise können die genannten integrierten Beschleunigungsgitter erhalten werden.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Wiedergabeanordnung,
• Fig. 2 bis 7 je eine schematische Darstellung gemäß der Linie II-II in Fig. 1 der Wiedergabeanordnung nach Fig. 1 in einigen Phasen des Herstellungsprozesses,
• Fig. 8 und Fig. 9 je eine schematische Darstellung der Herstellung einer anderen erfindungsgemäßen Wiedergabeanordnung,
• Fig. 10 und 11 je eine Darstellung der Herstellung wieder einer anderen Anordnung,
• Fig. 12 eine schematische Darstellung noch einer anderen erfindungsgemäßen Wiedergabeanordnung.
• Fig. 1 zeigt einen Teil einer erfmdungsgemäßen Wiedergabeanordnung mit einem ersten Träger aus beispielsweise Glas oder Silizium, das in diesem Fall mit einer Matrix von Elektronenquellen 2 versehen ist (beeispielsweise Feldemittern), die auf an sich bekannte Art und Weise hergestellt sind. Gegenüber den Elektronenquellen befinden sich auf einem zweiten Träger 3 aus Glas die Bildelemente 4, die in diesem Beispiel mit Phosphoren nahezu zusammenfallen, die auf der den Elektronenquellen 2 gegenüberliegenden Seite des Trägers 3 angebracht sind. Obschon hier nur zwei Bildelemente 4 dargestellt sind, enthält die Anordnung in Wirklichkeit, je nach der Art der Anordnung (monochrom, Farbe) wenigstens 100.000 bis 1.000.000 solcher Bildelemente.
• Die Träger 1 und 2 werden durch Distanzhalter 5 in einem Abstand von etwa 500 µm voneinander entfernt gehalten. In dem betreffenden beispiel bestehen die Distanzhalter aus zwei Teilen, und zwar einem ersten Teil 5a an der Stelle des ersten Trägers 1 und aus einem zweiten Teil 5b an der Stelle der Bildelemente 4 auf dem zweiten Träger 3. Die Teile 5b können sich dabei völlig um ein Bildelement 4 herum erstrecken. Die dargestellte Anordnung wird dadurch betrieben, daß man Elektronen aus den Quellen 2 die den Bildelementen 4 zugeordneten Phosphoren treffen läßt. Ruckgestreute Elektronen treffen nun die Teile 5b und können auf diese Weise die benachbarten Bildelemente nicht beeinflußen. Durch den großen Abstand zwischen den beiden Trägern kann zwischen dieselben nun ein relativ hoher Spannungsunterschied angelegt werden (5 -10 kV) ohne Gefahr vor Durchschlag. Mit Hilfe der Öffnungen 6 in den Distanzteilen 5 läßt sich die Wiedergabeanordnung evakuieren.
• Die Anordnung nach Fig. 1 läßt sich wie folgt herstellen (siehe die Fig. 2 bis 7).
• Es wird ausgegangen von einem Träger 1, beispielsweise einem Halbleiterträger (in diesem Beispiel Silizium oder Glas), in dem oder auf dem (nicht dargestellte) Elektronenquellen angeordnet sind, beispielsweise Feldemitter, aber auch Halbleiterkathoden, wie dies in der niederländischen Patentanmeldung Nr. 7905470 (PHN 9532) der Anmelderin beschrieben worden ist, sind möglich. Auf dem Träger 1 wird eine Schicht 8 aus photoempfindlicher Polyamidsäure oder aus photoempfindlichem Polyamidester mit einer Dicke von etwa 300 µm angebracht. Ein geeigneter Polyamidester ist beispielsweise Probimide 348 FC von der Firma Ciba-Geigy. Bei dünnen Schichten (bis etwa 100 µm) kann eine einmalige Schleuderauftragung des Polyamidesters ausreichen. Bei der hier verwendeten Schichtdicke wird dieser Polyamidester nach dem Verfahren aufgetragen, wie dies anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben wird, oder mit einem dazu geeigneten Werkzeug, wie einem "spacer knife". Zum Schutze der Elektronenquellen kann nötigenfalls vorübergehend eine Schuutzschicht angebracht werden.
• Die Schicht 8 wird daraufhin mit einer dünnen Schicht 9 (etwa 40 nm) bedeckt, in diesem Beispiel aus Gold, auf der eine Photoresistschicht 10 angebracht wird. Nach Belichtung durch UV-Bestrahlung (durch die Pfeile 11 schematisch angegeben) durch eine Maske 12 hindurch, welche die Öffnungen 6 definiert, und nach Entwicklung werden die Teile lob entfernt und der Teil 10a des Photoresists bleibt zurück (Fig. 3). Mit dem restlichen Photoresist als Maske wird danach die Goldschicht 9 in einem dazu geeigneten Ätzmittel naßchemisch geätzt (Fig. 4) (beispielsweise in einer wässerigen Lösung von 25% KI und 10% I&sub2;). Die auf diese Weise entstandene Struktur wird wieder mit einer photoempfindlichen Schicht 13 aus Polyamidester mit einer Dicke von etwa 100 µm bedeckt (Fig. 5). Das ganze wird danach mit UV- und sichtbarer Strahlung belichtet (durch die Pfeile 14 in Fig. 6 schematisch angegeben) über eine Maske 15, welche die Teile 5b der Distanzteile definiert. Die verwendete Wellenlänge und die Dauer der Belichtung sind dabei abhängig von der Lichtstärke, dem verwendeten Material und der Dicke der Schichten 8, 13 (für eine Schicht Probimide 348, mit einer Dicke von etwa 200 µm und einer Belichtung mit dem ganzen Hg-Spektrum beträgt die Lichtstärke beispielsweise 15 mW/cm² während 200 s.). Dadurch, daß es zwischen der Hilfsmaske, gebildet durch die Schichten 9, 10a und der Maske 15 in Draufsicht gesehen offene Räume gibt, wird dort der Polyamidester über die ganze Dicke der Schichten 8, 13 ausgehärtet und es bleiben diese Teile 5 in einem nachfolgenden Entwicklungsschritt auf dem nachfolgenden Träger 1 stehen. Nach reinigung, Entfernung der Schichten 9, 10a, nach etwaigen weiteren Reinigungsschritten und nach einer thermischen Nachbearbeitung ist dann die Anordnung nach Fig. 7 erhalten worden.
• Der auf diese Weise erhaltene Träger 1 mit emittierenden Quellen und Distanzteilen 5 wird dann auf einen zweiten Träger 3 aus beispielsweise Glas und mit Phosphoren versehen, gelegt. Nach Ausrichtung der Phosphoren gegenüber den Elektronenquellen wird das Ganze an den Rändern abgedichtet und evakuiert. Damit ist die Anordnung nach Fig. 1 erhalten worden.
• Die Fig. 8 und 9 zeigen, wie Distanzteile mit einer Höhe von 200 bis 1000 µm erhalten werden können. Die Polyamidschicht 8 wird hier dadurch erhalten, daß nacheinander Teilschichten 8a, 8b, 8c angebracht werden. Jede nächste Teilschicht wird erst angebracht, nachdem die vorhergehende Teilschicht eine definierte Schichtdicke erhalten hat (beispielsweise im Schleuderverfahren). Danach werden über eine Maske 15 die Plätze der zu bildenden Distanzteile bestimmt, wonach das Ganze wieder belichtet, entwickelt, ausgehärtet usw. wird. Die auf diese Weise gebildeten Distanzteile 5 halten die beiden Träger 1, 3 in Fig. 9 in einem Abstand von beispielsweise 450 µm voneinander. In diesem Beispiel werden keine Hilfsmasken verwendet, so daß die Distanzteile einen einheitlichen Querschnitt haben müssten; in der Praxis ist der Querschnitt an der Stelle des ersten Trägers meistens etwa kleiner, und zwar dadurch, daß mit einem negativ photoempfindlichen System gearbeitet wird und in der Schicht Lichtabsorption auftritt.
• Obschon hier eine Anordnung dargestellt ist mit einer Elektronenquelle je Bildelement, können die Distanzteile auch in anderen Flachbildwiedergabeanordnungen verwendet werden, wie beispielsweise in US-P- 4.853.585 (PHN 12047) beschrieben.
• Fig. 10 zeigt teilweise im Schnitt, teilweise in Draufsicht die Herstellung einer anderen Wiedergabeanordnung. Ausgegangen wird wieder von einem Träger 1, beispielsweise einer Glasplatte, auf der eine Matrix von Feldemittern angebracht ist. Auf dem Träger 1 werden wieder Teilschichten 8a, 8b aus Polyamidester angebracht, und zwar auf dieselbe Art und Weise wie oben beschrieben. Durch Belichtung mit UV-Strahlung werden in den Teilschichten ausgehärtete Gebiete 22 gebildet, und zwar an der Stelle der zu bildenden Teile der Distanzteile. Die auf diese Weise gebildete Schicht wird jedoch noch nicht entwickelt, sondern zuerst mit einer dünnen Metallschicht 16 bedeckt, die über den Emittern mit Öffnungen 17 versehen ist. Die Metallschicht 16 kann dabei vorher mit den Öffnungen 17 versehen sein, aber das Muster von Öffnungen (oder irgendein anderes Muster) kann auch nach dem Anbringen der Metallschicht im Ätzverfahren angebracht werden. Danach wird abermals eine Schicht 8c aus Polyamidester angebracht, die wieder mit einer Goldschicht 9 bedeckt wird, die im Ätzverfahren mit einem Muster versehen ist. Daraufhin wird wieder eine Schicht 13 aus Polyamidester angebracht, wonach das Ganze über eine Maske 15 wieder mit UVund/oder sichtbarer Strahlung belichtet wird. Nach Entwicklung, Spülung und etwaiger weiterer Behandlung ist dann die Anordnung nach Fig. 11 erhalten worden. Diese enthält einen Träger 1, auf dem sich in diesem Beispiel quadratische säulenförmige Teile 5a der Distanzteile befinden. Die übrigen Teile der Distanzteile bestehen aus ebenfalls säulenförmigen Elemente 5b und ringsherum geschlossenen Teilen 5c, die in der schlußendlichen Wiedergabeanordnung wieder Bildelemente (Phosphoren) umschließen Zwischen den Teilen 5a und 5b der Distanzteile befindet sich nun die Metallschicht 16, die an de Stelle der Feldemitter 21 auf dem Träger 1 mit Öffnungen 7 versehen ist. Die Platte 16 kann nun als gemeinsame Beschleunigungselektrode wirksam sein. Um eine etwaige Rückstreuung noch weiter zu unterdrücken können die Wähde der geschlossenen Teile 5c mit einer leitenden Schicht versehen werden, die beispielsweise elektrisch leitend mit der Vorderplatte 3 durchverbunden wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein mit der Metallschicht 16 vergleichbares Gitter angebracht und mit der Vorderpiatte 3 elektrisch kurzgeschlossen wird.
• In Fig. 11 sind außerdem schematisch zwei Feldemitter 21 angegeben. Diese bilden in dem betreffenden Beispiel einen Teil einer Matrix von Feldemittern, die durch X-Leitungen 18 und y-Leitungen 19 gesteuert werden, die an der Stelle der Kreuzungen, wo die x-Leitungen mit Anschlußstreifen 18a versehen sind, durch eine Isolierschicht 20 gegeneinander isoliert sind. Zwischen den Teilen 5a sowie zwischen den Teilen 5b befinden sich wieder Öffnungen 7, die bei Abdichtung das Evakuieren ermöglichen.
• Fig. 12 zeigt zum Schluß eine Abwandlung, wobei die geschlossenen Teile 5b der Distanzteile eine Wabenstruktur bilden. Zum Übrigen haben die Bezugszeichen hier wieder dieselbe Bedeutung wie in den vorhergehenden Figuren. Der austretende Elektronenstrom ist dabei durch Pfeile 23 schematisch angegeben.
• Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die hier dargestellten Beispiele; im Rahmen der Erfindung sind aber mehrere Abwandlungen möglich. So kann beispielsweise die Struktur, in der die Distanzteile definiert werden, auch auf der Glasplatte mit Phosphoren angebracht werden statt auf dem Träger 1. Auch können zwischen den Teilschichten mehrere Metallmasken angebracht werden, so daß gleichsam ein Teil der Elektronenoptik in dem (den) Distanzteil(en) integriert wird.

Claims (4)

1. Wiedergabeanordnung mit wenigstens einer Elektronenquelle (2, 21) auf einem ersten Träger (1) und mit einem zweiten träger (3), der mit Bildelementen (4) versehen ist, wobei jedes Bildelement im wesentlichen mit einem Phosphor zusammenfällt, wobei die Träger in einem Abstand von wenigstens 200 µm durch Distanzteile (5) voneinander getrennt sind, wobei diese Teile wenigstens zwei Distanzteilelemente (5a, 5b, 5c) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzteile aus einem organischen Polymer hergestellt sind und Distanzteilelemente (5a, 5b, 5c) aufweisen, wobei wenigstens diejenigen Elemente (5a), die an den ersten Träger (1) grenzen, Öffrnungen (6, 7) haben zum Evakuieren der Anordnung und wobei die Elemente (5c), die an den zweiten Träger (2) grenzen, im Schnitt parallel zu dem genannten Träger geschlossene Strukturen um jedes der Bildelemente bilden.

2. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzteilelemente (5c), die an den zweiten Träger (2) grenzen, mit einer leitenden Schicht bedeckt sind, die durch den zweiten Träger hindurchverbunden ist.

3. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektronenquelle (2, 21) auf dem zweiten Träger (2) wenigstens drei säulenförmigen Distanzteilelementen (5a) zugeordnet ist.

4. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schicht aus leitendem Material (16) zwischen den Distanzteilelementen (5a, 5b, 5c) vorgesehen ist.