DE69528334T2

DE69528334T2 - Licht emittierende Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69528334T2
Application number: DE69528334T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kiyomiya; Toshio Ohoshi; Masanobu Yamamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2015-11-11
Also published as: EP0949650B1; EP0949650A3; DE69528334D1; EP0949650A2; US5949184A; EP0712149B1; DE69532615D1; KR960019419A; EP0712149A2; EP0712149A3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung, zum Beispiel eine Feldemissionsanzeige.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Beispiel für eine Feldemissionsanzeige (FED) weist eine fluoreszierende Anzeigetafel 14 mit roten, grünen und blauen Fluoreszenzmaterialien R, G und B, welche in Streifen auf einem Glassubstrat 24 angeordnet sind, sowie eine Rückseitentafel auf, welche beide gegenüberliegend zueinander in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, wie das in der schematischen und perspektivischen Explosionsansicht gemäß Fig. 32 dargestellt ist. Die Rückseitentafel 16 besitzt Kathodenleitungen 17 mit Mikrochipkathoden 21, die als Feldemissionskathoden dienen und die auf dem Glassubstrat 26 angeordnet sind. Ferner sind Gateelektrodenleitungen 19 vorgesehen, die in rechten Winkeln zu den Kathodenleitungen 17 in einer isolierenden Schicht 18 angeordnet sind, wie das aus der vergrößerten Darstellung der Fig. 33 hervorgeht.
Beide Substrate 24 und 26 sind einander gegenüberliegend mit einem vorgegebenen Abstand von einigen hundert um, z. B. 300 um, dazwischen angeordnet. Der Umfangsbereich oder die Peripherie des Bildbereichs ist mittels einer Glasfrittenversiegelung versiegelt, so dass im Inneren des Bildbereichs ein Ultrahochvakuum von 10&supmin;&sup4; bis 10&supmin;&sup7; Pa aufrecht erhalten werden kann.
Bei einer Feldemissionsanzeige mit dem oben beschriebenen Aufbau werden, wenn eine Spannung zwischen den Kathoden- und den Gateelektroden angelegt wird, um ein elektrisches Feld von 10&sup8; bis 10&sup9; V/m der Kathoden oberfläche aufzuprägen, Elektronenstrahlen aus den oberen Bereichen der Mikrochipkathoden 21 aufgrund eines Tunneleffekts durch Kathodenlöcher emittiert oder ausgesandt. Ein nachfolgend angelegtes Potenzial zwischen den Kathoden- und den Gateelektroden in Matrixform, korrespondierend mit der Emission der Elektronenstrahlen, bewirkt, dass die emittierenden Elektronenstrahlen die ausgewählten Fluoreszenzstreifen R, G oder B beaufschlagen, um diese Streifen hell zu machen und ein Bild anzuzeigen.
Wenn der Zwischenraum zwischen dem kathodenseitigen Substrat 26 und dem fluoreszenzmaterialseitigen Substrat 24 der Feldemissionsanzeige einem hohen Vakuum ausgesetzt wird, wie das oben beschrieben wurde, wirkt ein vergleichsweise hoher Druck von 1 kg/cm² auf die Feldemissionsanzeige, welche sich ihrerseits auf atmosphärischem Druck befindet. Falls hier keine dem Vakuumdruck widerstehende Haltestruktur zwischen dem kathodenseitigen Substrat 26 und dem fluoreszenzmaterialseitigen Substrat 24 vorgesehen wird, müssen die Glasplatten beider Substrate 24 und 26 eine Stärke von jeweils einigen Zehnteln mm aufweisen, um die Feldemissionsanzeige gegenüber diesem Druck widerstandsfähig genug zu machen.
Um die Glasplatte beider Substrate 24 und 26 mit einer Stärke von jeweils 1 mm gegenüber dem Atmosphärendruck widerstandsfähig zu machen, ist es notwendig, eine gegenüber dem Vakuumdruck widerstandsfähige Haltestruktur zwischen den Substraten 24 und 26 vorzusehen, insbesondere indem eine säulenförmige oder blockartige Vakuumdruckstabilisierungsspacerstruktur in Abständen von einigen mm zwischen den Substraten 24 und 26 vorgesehen wird.
Derartige Spacer oder Abstandselemente müssen Eigenschaften derart aufweisen, dass sie dem Kompressionsdruck oder der Kompressionsspannung gut widerstehen können und dass sie somit eine Widerstandsfähigkeit gegen Atmosphärendruck von etwa 1 kg/cm² derart aufweisen, dass eine gleichmäßige Stärke oder Dicke über der gesamten Oberfläche der Feldemissionsanzeige gewährleistet werden kann. Ferner dürfen die Spacer oder Abstandselemente keinen Einfluss haben auf die Emissionsorte der Elektronenstrahlen der Kathoden. Ferner dürfen die Spacer oder Abstandselemente nur wenig gasförmige Substanzen im Vakuum abgeben, d. h. sie müssen im Vakuum stabil bleiben. Ferner müssen die Spacer oder Abstandselemente gegenüber einer Hochtemperaturbehandlung beim Versiegeln mittels der Fritte und beim Ausbacken der Fritte widerstandsfähig genug sein.
Das Dokument EP-A-0 616 354 aus dem Stand der Technik beschreibt Spacer oder Abstandselemente für eine flache Anzeigetafel, bei welcher transparente Anzeigeflächen einer Rückseitentafel und dielektrische Rippen zwischen der Anzeigetafel und der Rückseitentafel vorgesehen sind. Jeder Spacer oder jedes Abstandselement weisen einen Strang auf oder einen sich länglich erstreckenden Bereich eines anorganischen dielektrischen Materials auf, zum Beispiel aus Keramik oder Glas. An einem Ende wird der Strang mit einer Schicht eines Anbringungsmaterials oder Kontaktmaterials versehen zum Anbringen des Strangs an der Rückseitentafel der Anzeige. Die dielektrischen Spacer oder Abstandselemente besitzen einen kreuzförmigen Querschnitt, um eine gesteigerte Stabilität ohne nennenswerten Anstieg ihrer Sichtbarkeit zu gewährleisten. Wenn erst einmal sämtliche der etwa hundert Spacer oder Abstandselemente auf der Rückseitentafel angebracht sind, wird die Anzeigetafel auf der Rückseitentafel platziert.
Das weitere Dokument EP-A-0 523 702 aus dem Stand der Technik beschreibt ein Bilderzeugungsgerät, bei welchem ein Trägerelement zwischen einem Substrat mit Elektronenemissionselementen auf der einen Seite und einer Vorderseitentafel auf der anderen Seite ausgebildet ist. Das Trägerelement wird durch Bearbeiten eines photoempfindlichen Glases und durch Vorsehen und Ausbilden eines elektrisch leitfähigen Films oder einer elektrisch leitfähigen Schicht auf der Oberfläche davon erzeugt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtemittierende Vorrichtung mit einer hohen Qualität und einer hohen Zuverlässigkeit zu schaffen, wobei ein Ablösen oder Kollabieren der Spacer oder Abstandselemente bei atmosphärischem Druck während des Herstellungsverfahrens der fluoreszierenden Anzeigetafel oder nach deren Zusammenbau vermieden werden kann und bei welcher eine Herstellung mit hoher Produktivität möglich ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine lichtemittierende Vorrichtung zu schaffen, welche das Ausbilden einer feinen Struktur für die Fluoreszenzmaterialien ermöglicht und welche verhindert, dass Maskenschichten (zum Beispiel schwarze Masken), welche auf lichtemittieren den Bereichen ausgebildet sind, die Fluoreszenzmaterialien nachteilig beeinflussen. Dadurch soll eine gute Lichtemission bei hoher Auflösung sichergestellt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung oder Einrichtung weist auf ein erstes Substrat, welches fluoreszierende Materialien aufweist, ein zweites Substrat sowie Spacer zum Halten der ersten und zweiten Substrate einander gegenüberliegend und mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen, wobei die Spacer oder Abstandselemente auf lichtemittierenden Bereichen ohne Fluoreszenzmaterialien eine Grundschicht aufweisen sowie ein Spacerelement auf der Grundschicht.
Eine andere lichtemittierende Vorrichtung oder Einrichtung weist Elektroden auf einem Substrat, Fluoreszenzmaterialien, welche jeweils auf den Elektroden vorgesehen sind, sowie Maskenschichten zum Maskieren nichtemittierender Bereiche ohne Fluoreszenzmaterialien auf, wobei die Maskenschichten derart ausgebildet und vorgesehen sind, dass sie mit den Elektroden nicht überlappen.
Da die lichtemittierende Vorrichtung oder Einrichtung Spacer oder Abstandselemente aufweist, welche jeweils eine Basisschicht oder Grundschicht und ein Spacerelement auf der Basis- oder Grundschicht aufweisen, ist es möglich, die Basis- oder Grundschicht mit einer größeren Fläche oder einem größeren Bereich als dem des Spacerelements auszubilden oder ein geeignetes Material für beide Elemente auszuwählen, so dass dadurch besonders starke oder widerstandsfähige Spacer oder Abstandselemente ausbildbar sind, die sich weder ablösen noch kollabieren.
Da bei der lichtemittierenden Vorrichtung oder Einrichtung die Spacerelemente zum Halten der den Vakuumdruck aufnehmenden Struktur ausgebildet werden durch eine Laminierungsbeschichtung einer Glaspaste (glass paste) auf dem Substrat der Lichtemissionsseite, z. B. durch Siebdruck (screen printing), werden die Höhe der Spacer oder Abstandselemente und die Breite der Spacerelemente und der Basis- oder Grundschichten unabhängig voneinander bestimmbar. Es ist somit möglich, den Abstand der Spacerele mente zu einander zu reduzieren, und zwar gemäß dem Abstand oder Pitch zugrundeliegender schwarzer Masken, d. h. dem Pixelabstand, während die Höhe der Spacer oder Abstandselemente gemäß dem Raum zwischen den ersten und zweiten Substraten bestimmt wird. Falls die lichtemittierende Vorrichtung oder Einrichtung Pixel aufweist, die mit einem feinen Pitch oder Abstand gegeneinander angeordnet sind, kann somit versucht werden, das Kontrastverhältnis und die Bildqualität zu verbessern.
Da die Spacerelemente mittels einer Laminierungsbeschichtung (lamination coating), z. B. durch Siebdruck (screen printing) ausgebildet werden, können die Spacerelemente mit hoher Produktivität bei einer gewünschten Ausformung ausgebildet werden. Es ist nämlich möglich, die Spacerelemente mit einer gewünschten Höhe dadurch auszubilden, dass die Anzahl der Beschichtungsvorgänge geändert wird. Dadurch werden Spacer oder Abstandselemente mit einer gleichmäßigen oder gleichförmigen Höhe erzeugt. Es ist auch möglich, Spacerelemente mit einer engmaschigen Anordnung mit einer Breite von etwa 50 um auszubilden.
Zusätzlich sind, weil ein Frittenmaterial zum Verbinden der GET (Kathodenstrahlröhre, cathode ray tube) als Glaspaste zum Siebdrucken (screen printing) verwendet werden kann, die Spacer oder Abstandselemente so mittels Siebdruck (screen printing) ausgebildet, dass sie weniger Gas abgeben und dass sie im Vakuum stabil und gegen eine Hochtemperaturbehandlung, insbesondere beim Versiegeln und Backen der Fritte, widerstandsfähig sind. Es ist auch möglich, verschiedene Zusätze beizumischen, um weitere Funktionalitäten im Bezug auf die Glaspaste zu schaffen.
Des Weiteren wird das zweite Substrat (z. B. das kathodenseitige Substrat) während der Ausbildung der Spacer oder Abstandselemente nicht verunreinigt oder kontaminiert, weil die Spacer oder Abstandselemente auf dem ersten Substrat ausgebildet werden. Dadurch sind keine nachteilige Beeinflussungen in Bezug auf den Feldemissionsprozess zu erwarten.

FIGURENKURZBESCHREIBUNG

Fig. 1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feldemissionsanzeige (FED).
Fig. 2 ist eine vergrößerte und teilweise Vorderansicht eines Bildanzeigebereichs derselben Anzeige, und zwar von der Seite der Rückseitentafel aus.
Fig. 3 ist eine vergrößerte und teilweise Vorderansicht einer Fluoreszenzanzeigetafel derselben Anzeige, und zwar von der Seite der Rückseitentafel aus betrachtet.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht aus Fig. 3 entlang der Linie IV- IV.
Fig. 5 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen ersten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 6 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen zweiten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 7 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen dritten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 8 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen vierten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 9 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen fünften Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 10 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen sechsten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 11 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen siebten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 12 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen achten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 13 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen neunten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 14 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen elften Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel zeigt.
Fig. 15 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Vorrichtung für die Elektroabscheidung eines Fluoreszenzmaterials zeigt.
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang der Herstellung einer Fluoreszenzanzeigetafel beschreibt.
Fig. 17 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen wesentlichen Bereich des FED gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, ähnlich zu der in Fig. 1, zeigt.
Fig. 18 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen ersten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 19 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen zweiten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 20 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen dritten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 21 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen ersten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 22 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen zweiten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 23 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen dritten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 24 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen ersten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 25 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen zweiten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 26 ist eine vergrößerte und teilweise geschnittene Ansicht eines Substrats, welche einen dritten Herstellungsschritt für die Fluoreszenzanzeigetafel gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 27 ist eine perspektivische Explosionsansicht der FED, und zwar von der Vorderseite betrachtet.
Fig. 28 ist eine perspektivische Explosionsansicht der FED, und zwar von der Seite betrachtet.
Fig. 29 ist eine vergrößerte schematische und perspektivische Ansicht, welche den wesentlichen Bereich der Rückseitentafel der FED zeigt.
Fig. 30 ist eine Zeichnung, welche die Farbauswahl durch Schalten der drei Anschlüsse R, G und B der FED illustriert.
Fig. 31 ist eine Zeichnung, welche einen Zeitablauf für die Farbauswahl darstellt.
Fig. 32 ist eine schematische und perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen FED.
Fig. 33 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht Rückseitentafel einer herkömmlichen FED.

DETAILBESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Beispiel einer Feldemissionsanzeige (FED) weist auf eine Fluoreszenzanzeigetafel 14 mit roten, grünen und blauen Fluoreszenzmaterialstreifen R, G und B, welche auf einem Glassubstrat 24 angeordnet sind, sowie eine Rückseitentafel 16, welche beide einander gegenüberliegend mit einem vorbestimmten dazwischenliegenden Zwischenraum angeordnet sind, wie das in den schematischen und perspektivischen Explosionsansichten der Fig. 27 und 28 dargestellt ist. Die Rückseitentafel 16 besitzt eine Elektrodenstruktur 15 mit Kathodenleitungen 17, welche jeweils konische Mikrochipkathoden (Emitterkonus, emitter cones) 21 aufweisen, die als Feldemissionskathoden fungieren, welche auf dem Glassubstrat 26 angeordnet sind. Des Weiteren sind Gateelektrodenleitungen 19 vorgesehen, welche rechtwinklig zu den Kathodenleitungen 17 über eine Isolierschicht 18 angeordnet sind, wie das in der vergrößerten Ansicht der Fig. 29 gezeigt ist. In der Fig. 27 bezeichnen das Bezugszeichen 31 Elektrodentreiber-IC-Chips, 32 eine Schnittstellenplatine und 33 einen Host-Computer.
Beide Substrate 24 und 26 sind einander gegenüberliegend in einem vorbestimmten Abstand von einigen hundert um, z. B. 300 um, angeordnet. Die Peripherie oder der Umfang eines Bildbereiches ist mit einer Glasfrittenversiegelung (nicht dargestellt) versiegelt, so dass das Innere des Bildbereichs auf einem ultrahohen Vakuum von 10&supmin;&sup4; von 10&supmin;&sup7; Pa gehalten werden kann.
Bei der Feldemissionsanzeige (nachfolgend als FED bezeichnet) mit dem oben beschriebenen Aufbau werden, wenn eine Spannung zwischen den Kathoden- und den Gateelektroden angelegt wird, um ein elektrisches Feld von 10&supmin;&sup8; bis 10&supmin;&sup9; V/m an die Kathodenoberfläche anzulegen, Elektronenstrahlen von den oberen Bereichen der Mikrochipkathoden 21 mittels des Tunneleffekts durch die Kathodenlöcher 20 emittiert. Nachfolgend wird ein Potenzial an die Kathoden- und an die Gateelektroden in einer Matrixanordnung oder -struktur korrespondierend mit der Emission von Elektrodenstrahlen derart angelegt, dass die emittierten Elektrodenstrahlen auf die ausgewählten Fluoreszenzmaterialstreifen R, G oder B beaufschlagt werden, um diese Streifen hell zu machen und ein Bild anzuzeigen.
Farbanzeigeverfahren unter Verwendung eines FED sind zum Beispiel ein Verfahren, durch welches bewirkt wird, dass jede Kathode an ausgewählten Schnittbereichen oder Überlappungen 22 mit einem Fluoreszenzmaterial einer bestimmten Farbe korrespondieren. Andererseits kann an ein so genanntes Farbauswahlverfahren (color selection method) gedacht werden, durch welches bewirkt wird, dass jede der Kathoden jeweils mit Fluoreszenzmaterialien einer Mehrzahl von Farben korrespondiert. Der Farbauswahlbetrieb wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 30 und 31 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 30 ist gezeigt, dass die Fluoreszenzmaterialien R, G und B, welche mit den jeweiligen Farben korrespondieren, aufeinanderfolgend auf einer Mehrzahl streifenförmiger transparenter Elektroden auf der Innenseite der Fluoreszenzanzeigetafel 14 ausgebildet werden. Die Elektroden der jeweiligen Farben werden dabei zusammengefasst und über grüne und blaue Anschlüsse 3R, 3G und 3B nach außen geführt.
Auf der gegenüberliegenden Rückseitentafel 16 sind die Kathodenelektroden 17 und die Gateelektroden 19 in Streifen rechtwinklig zueinander vorgesehen, wie das oben beschrieben wurde. Wenn zwischen den Kathodenelektroden 17 und den Gateelektroden 19 ein elektrisches Feld von 10&sup8; bis 10&sup9; V/m angelegt wird, werden Elektroden e von den Emitterkonen 21 an den Schnittbereichen oder Überkreuzungsbereichen 22 zwischen beiden Elektroden ausgesandt.
Wenn andererseits eine Spannung von 100 bis 1000 V zwischen den transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B (d. h. den Anodenelektroden) und den Kathodenelektroden 17 angelegt wird, werden die emittierten Elektronen derart beschleunigt, dass von den Fluoreszenzmaterialien Licht emittiert oder ausgesandt wird. Fig. 30 zeigt einen Fall, bei welchem nur an das rote Fluoreszenzmaterial R eine Spannung angelegt wird, damit die Elektronen e beschleunigt werden, wie das durch die Pfeile angedeutet ist.
Auf diese Weise ermöglicht eine zeitliche Abfolge oder Zeitserie für die Auswahl der drei Anschlüsse für die Farben R, G und B eine Farbanzeige. Fig. 31 ist ein Zeitablaufdiagramm für ein NTSC-Farbauswahlsystem unter Verwendung der Kathode, des Gates und der Anode (Fluoreszenzmaterialstreifen) an einem Punkt auf jeder der Kathodenelektrodenleitungen. Wenn die Kathodenelektrodenleitungen 17 aufeinanderfolgend mit einer Periode von 1 H angetrieben oder betrieben werden, wird ein Signal von +hV an jedes der Fluoreszenzmaterialien R, G und B mit einer Periode von H/3 angelegt. Andererseits wird ein Gatesignal oder Gattersignal +αV und ein Kathodensignal -αV bis -βV synchron an jedes der Fluoreszenzmaterialien R, G und B mit einer Periode von H/3 angelegt. Wenn die Gate- Kathoden-Spannung Vpp = +2αV beträgt, werden die Elektronen ausgesandt oder emittiert, um die Fluoreszenzmaterialien R, G und B hell zu machen, welche mit einer Periode von H/3 ausgewählt werden, wodurch eine Farbauswahl ermöglicht wird. Dies ermöglicht insgesamt gesehen eine volle Farbanzeige.
Nun werden bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs der FED gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Schichten 28 schwarzer Masken sind zwischen den jeweiligen Fluoreszenzelementen R, G und B von den jeweiligen transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B vorgesehen. Breite Schichten 8 schwarzer Masken sind in Abständen von 3 TRIOs vorgesehen, welche jeweils rote, grüne und blaue Farben aufweisen. Es sind Spacerelemente 9 auf jeder der Schichten 8 schwarzer Masken vorgesehen. Jeder Spacer 10 oder jedes Abstandselement 10 weist auf die Schicht 8 der schwarzen Maske sowie das Spacerelement 9 auf. Jede der Schichten 8 schwarzer Masken besitzt eine Breite (eine Fläche), welche größer ist als diejenige des Spacerelements 9, und zwar damit der Spacer 10 oder das Abstandselement 10 stabil werden. Die Fluoreszenzanzeigetafel 14 und die Rückseitentafel oder Platte 16 sind mit der Elektrodenstruktur 15 ausgebildet und werden mittels der Spacer oder Abstandselemente 10 auf einen vorgegebenen Abstand zueinander gehalten. Da die nicht emittierenden Bereiche (insbesondere die Bereiche zwischen den jeweiligen Fluoreszenzelementen) jeweils mit den Schichten 8 und 28 der schwarzen Masken beschichtet sind, wird eine gute Farbanzeige mit einem verbesserten Kontrast möglich.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilfrontansicht eines Bildanzeigebereichs (eines Bereichs mit den Fluoreszenzmaterialien) 30A der Fluoreszenzanzeigetafel 14, und zwar von der Seite der Rückseitentafel oder Rückseitentafel aus betrachtet.
Die Schichten 8 schwarzer Masken sind in Streifenform zwischen den blauen und roten Farben in Abständen und Intervallen von je 3 TRIOs vorgesehen, von denen jedes aus den Farben Rot, Grün und Blau besteht, wobei die Spacerelemente 9 jeweils aufgerichtet auf den schwarzen Masken 8 vorgesehen sind. In diesem Fall ist der Abstand der TRIOs 0,4 mm, und die dabei vorgesehenen Spacer oder Abstandselemente 10 sind in einem Abstand von 1,2 mm, in einem Abstand also von 3 TRIOs, vorgesehen, wie das durch P&sub1; gezeigt ist. Im FED ist das Verhältnis der Gesamtlänge in der Richtung des Pitches oder Abstands P&sub1; zur Gesamtlänge in der Richtung der Streifen senkrecht zur Richtung des Pitches oder Abstands P&sub1; gewöhnlich 4 : 3. Der Abstand oder Pitch 82 der Spacerelemente 9, die jeweils auf den Schichten 8 der schwarzen Masken vorgesehen sind, ist somit zum Beispiel 0,9 mm. Im Bildanzeigebereich 30A sind Spacer oder Abstandselemente 10 in Richtungen vorgesehen, die zum Beispiel in einem rechten Winkel kreuzen. Diese besitzen zum Beispiel jeweils einen Abstand oder Pitch von 1,2 mm bzw. 0,9 mm.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Fluoreszenzanzeigetafel 14, und zwar von der Seite der Rückseitentafel oder Tafel aus betrachtet. Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 3. Die TRIOs sind in n Zeilen und x Spalten angeordnet, wobei A1TRIO bis AnTRIO jeweils TRIO-Bereiche in der Zeile A, B1TRIO bis BnTRIO jeweils TRIO-Bereiche in der Zeile B und x1TRIO bis xnTRIO jeweils TRIO-Bereiche in einer Zeile x bezeichnen.
Eine versiegelnde Glaswand 29 ist in aufrechter Art und Weise durch eine Verbindung über die gesamte Kante des Substrats 24 der Fluoreszenzanzeigetafel 14 derart vorgesehen, dass ein hohes Vakuum im Zwischenraum zwischen der Fluoreszenzanzeigetafel 14 und der Rückseitentafel oder Platte 16 verbleibt und aufrecht erhalten werden kann. Dabei sind die Schichten 8 der schwarzen Masken in einem Bereich in einem Abstand von der Glaswand 29 zwischen dem Bildanzeigebereich 30 und der Glaswand 29 vorgesehen. In diesem Bereich der Schichten 8 der schwarzen Masken sind die Spacerelemente 9 (siehe Fig. 1) in aufrechter Art und Weise vorgesehen, um die Spacer 10 oder Abstandselemente 10 zu bilden. In diesem Bereich sind die Spacer oder Abstandselemente 10 in 3 Zeilen in der Richtung senkrecht zu der der Fluoreszenzmaterialstreifen und in 4 Zeilen in der Richtung parallel zu der der Fluoreszenzmaterialstreifen vorgesehen.
Ein Bereich, welcher den Bereich der Schicht 8 der schwarzen Maske, wo die Spacer oder Abstandselemente 10 vorgesehen sind, und das Innere des Bildanzeigebereichs 30a umfasst, wird als gesamter Anzeigebereich bezeichnet (nachfolgend mit dem Bezugszeichen 30B). Die Elektrodentreiber- IC-Chips (in Fig. 28 mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet) sind dem Bereich 30C zwischen dem Gesamtanzeigebereich 30B und der Glaswand 29 vorgesehen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen, dass mehrere oder viele Spacer oder Abstandselemente 10 in einem Bereich des Gesamtanzeigebereichs 30B außerhalb des Bildanzeigebereichs 30A vorgesehen sind. Es ist ferner gezeigt, dass weitere Abstandselemente oder Spacer 10 im Bildanzeigebereich 30A in vorgegebenen Abständen vorgesehen sein können (in diesem Beispiel mit Abständen oder Pitches von 1,2 mm und 0,9 mm). Folglich können beide Substrate 24 und 26 dem atmosphärischen Druck widerstehen und in einem konstanten Abstand selbst dann zueinander verbleiben, falls der Raum zwischen der Fluoreszenzanzeigetafel 14 und der Rückseitentafel oder Platte 16, welcher durch virtuelle Linien in Fig. 4 dargestellt ist, unter ein hohes Vakuum gesetzt wird. In Fig. 3 sind die Dimensionen der Gesamtanzeigefläche 30B derart, dass ihre Länge 8 Zoll oder Inches und ihre Breite 6 Zoll oder Inches beträgt.
In dieser Ausführungsform verdient der Aspekt Aufmerksamkeit, dass die Schichten 8 und 28 der schwarzen Masken zwischen den jeweiligen transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B derart vorgesehen sind, dass sie nicht mit den transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B überlappen. Die Schichten 8 und 28 der schwarzen Masken werden durch ein Druckverfahren ausgebildet (z. B. durch ein Siebdruckverfahren, screen printing), und zwar unter Verwendung von Resistmasken, die ausgebildet sind, die jeweiligen transparenten Elektroden mittels Fotolithographie abzudecken.
Die Schichten 8 und 28 der schwarzen Masken können somit mit hoher Präzision strukturiert werden. Das Beschichten oder Drucken unter der Verwendung von Resistmasken verhindert, dass die Schichten 8 und 28 für die schwarzen Masken die Kanten der transparenten Elektroden 1R, 1G bzw. 1B überdecken, weil die Seiten der Schichten der schwarzen Masken im Wesentlichen vertikal in Bezug auf die Hauptoberfläche des Substrats 24 ausgebildet sind. Daher überlappen die Fluoreszenzmaterialien R, G und B, die jeweils auf den transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B (z. B. durch Elektroabscheidung) ausgebildet sind, nicht mit den Schichten 8 und 28 der schwarzen Masken. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 12 beschrieben.
Da die Fluoreszenzmaterialien R, G und B die Schichten 8 und 28 für die schwarzen Masken nicht überlappen, ergibt sich auch nicht die Gefahr, dass sich die Fluoreszenzmaterialien ablösen, wie das oben bereits beschrieben wurde, wodurch eine höhere Stabilität bei einem guten Emissionsvermögen erreicht wird. Da die Fluoreszenzmaterialien R, G und B jeweils auf den transparenten Elektroden (die jeweils bezeichnet werden mit dem Bezugszeichen 1R, 1G und 1B in Korrespondenz mit den Farben der Fluoreszenzmaterialelemente, die darauf ausgebildet werden) ausgebildet sind, und zwar mit derselben Breite, muss nicht jede der transparenten Elektroden mit einer übermäßig großen Breite ausgebildet werden, wie das in Fig. 32 dargestellt ist. Somit ist es möglich, den Abstand oder Pitch der transparenten Elektroden der Fluoreszenzmaterialien zu verringern und damit eine Emission mit hoher räumlicher Auflösung zu erreichen.
Ein Herstellungsverfahren für die Fluoreszenzanzeigetafel wird nun beschrieben.
Die transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B, bestehend aus ITO (Indiumzinnoxid: Eine Mischung von Oxid von Indium und von Zinn), werden zunächst in Streifenform auf dem Substrat 24 mittels herkömmlicher Fotolithographietechnologie ausgebildet, wie das in Fig. 5 dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt einen Zustand, bei welchem Resistmasken zum Ausbilden der transparenten Elektroden bereits entfernt sind.
Ein blattförmiger oder schichtförmiger photoempfindlicher Resist 34A mit einer Stärke von mehreren zig um wird dann auf der gesamten Oberfläche des Substrats 24 mit einem Laminator oder dergleichen verbunden, wie das in Fig. 6 dargestellt ist. Es werden dann eine Ultraviolettbelichtung sowie eine alkalische oder basische Entwicklung durchgeführt, um negative Resistmasken 34B auszubilden, welche etwas breiter sind als die transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B, und zwar damit die Außenseite des Gesamtanzeigebereichs 30B und die transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B abgedeckt werden, wie das in Fig. 7 dargestellt ist.
Dann wird ein schwarzes Maskenmaterial (schwarze Glaspaste) aufgetragen oder in die Bereiche gefüllt, von denen der Resist 34A beim Entwickeln entfernt wurde, und zwar unter Verwendung der Resistmasken 34B als Masken, wie das in Fig. 8 dargestellt ist. Es folgt ein Trocknungsschritt, z. B. bei einer Temperatur von etwa 150ºC, damit die Schichten 8 und 28 der schwarzen Masken zwischen den jeweiligen transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B ausgebildet werden. Dieses Beschichten oder Verfüllen kann mit einer Rakel oder Abstreifklinge oder mit einem Siebdruckverfahren (screen printing) durchgeführt werden.
Die trockene Resistschicht (z. B. A-840, hergestellt von Fuji Hant Electronics Technology Co., Ltd.) kann als blattartiger oder schichtartiger fotoempfindlicher Resist 34A verwendet werden. Ein derartiger Resist kann unter Verwendung einer alkalischen Lösung oder durch Verbrennen bei einer Brenntemperatur beim Backen oder Brennen der Glaspaste abgelöst werden.
Frittenmaterialien, z. B. B&sub2;O&sub3;-PbO-ZnO, B&sub2;O&sub3;-PbO-SiO&sub2; oder dergleichen, welche in Bindematerialien wie z. B. Ethylcellulose dispergiert sind, können als Glaspasten verwendet werden. Eine derartige Glaspaste wird bevorzugt, weil, wenn sie getrocknet oder halbgetrocknet wird bei einer Temperatur von etwa 150ºC nach dem Beschichten und dann gebrannt oder verbrannt wird bei einer Temperatur von 500 bis 600ºC, dann die organische Substanz vollständig zerlegt oder zersetzt wird und zu einer anorganischen Substanz wird, welche weniger Gase im Vakuum abgibt. Bei die ser Ausführungsform wird eine schwarze Glaspaste verwendet (G3-0428: hergestellt von Okuno Seiyaku Co., Ltd.).
Dann werden die Resistmasken 34B durch eine andere Druckmaske 35 ersetzt. Die Maske 35 wird, wie in Fig. 9 dargestellt ist, angeordnet oder positioniert. Bereiche der Spacerelemente 9 werden darin durch ein Siebdruckverfahren unter Verwendung derselben Glaspaste ausgebildet, wie das oben beschrieben wurde und wie das in Fig. 10 dargestellt ist. Bei diesem Schritt wird für jeden Vorgang des Siebdruckens (screen printing) ein Trocknungsvorgang durchgeführt. Diese Vorgehensweise wird wiederholt, um die Spacerelemente 9 mit einer vorgegebenen Stärke oder Dicke auszubilden. Die Spacerelemente mit der vorgegebenen Stärke oder Dicke können auf einfache Art und Weise und in korrekter Form ausgebildet werden durch Wiederholen des Siebdruckverfahrens und des Trocknens, weil eine abgeschiedene Schicht mit einer Stärke von einigen um bis einigen zig um auf einmal bei einem Siebdruckvorgang ausgebildet werden kann. Da die Spacer oder Abstandselemente durch das Siebdruckverfahren. (screen printing) ausgebildet werden, wird die Seite der Rückseitentafel oder der Rückseitentafel nicht verunreinigt oder kontaminiert während des Vorgangs des Ausbildens der Spacer oder der Abstandselemente. Dadurch wird kein nachteiliger Einfluss auf den Feldemissionsvorgang ausgeübt.
Ein Gitter oder Netz aus Metall, z. B. aus rostfreiem Stahl oder dergleichen, kann als Bildschirmtafel oder Bildschirmplatte verwendet werden. Es wird gewöhnlich eine Glasplatte als fluoreszenzmaterialseitiges Substrat 24 verwendet. In den Fig. 9 und 10 bezeichnet das Bezugszeichen 35a einen gedruckten Bereich mit einem schraffierten Gitter oder Netz.
Nachdem die Spacerelemente 9 durch ein wiederholtes Siebdruckverfahren ausgebildet wurden, wie das in Fig. 11 dargestellt ist, werden die Resistmasken 34B durch Auflösen entfernt. Fig. 12 zeigt den Zustand ohne Resistmasken 34B.
Das Substrat 24 wird dann bei einer Temperatur von. 580ºC gebrannt, um die Schichten 28 für die schwarzen Masken zu verflüssigen oder aufzulösen und die Schichten 8 für die schwarzen Masken und die Spacerelemente 9 aufzulösen und einstückig umzuarbeiten, um die Spacer oder Abstandselemente 10 auszubilden. Da die Spacerelemente 9 jeweils auf den Schichten 8 für die schwarzen Masken ausgebildet werden, welche breiter sind als die Spacerelemente 9, ergeben sich stabile Spacer oder Abstandselemente 10, wodurch Beschädigungen verhindert werden, z. B. ein Ablösen oder ein Brechen oder Durchbrechen während des Druckverfahrens, während des nachfolgenden Aufdruckens der Fluoreszenzmaterialien oder während des Zusammenbaus oder der Verwendung der FED. Selbst dann, wenn die Resistmasken 34B vor dem Brennen nicht entfernt werden, können die Resistmasken 34B durch einen Verbrennungsvorgang während des Brennens oder Backens entfernt werden.
Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Spacer oder Abstandselemente auf dem Substrat 24 durch ein Siebdruckverfahren (screen printing) ausgebildet werden, wie das oben beschrieben wurde, ist es am geeignetsten, die Spacer oder Abstandselemente durch das Siebdruckverfahren vor dem Ausbilden der Fluoreszenzmaterialien in Streifen auf dem Substrat 24 auszubilden.
Das Verfahren zum jeweiligen Ausbilden der Fluoreszenzmaterialelemente (Schichten) auf den transparenten Elektroden durch Elektroabscheidung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15 beschrieben.
Die Fluoreszenzmaterialschichten werden aufeinanderfolgend auf den transparenten Elektroden abgeschieden, und zwar Farbe für Farbe, so wie das in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist. Zum Beispiel wird zuerst das rote Fluoreszenzmaterial R auf den transparenten Elektroden 1R (Fig. 13), dann das grüne Fluoreszenzmaterial G auf den transparenten Elektroden 1G und dann schließlich das blaue Fluoreszenzmaterial B nachfolgend auf den transparenten Elektroden 1B (Fig. 14) abgeschieden.
Die Tafel oder Platte 14 wird zunächst in ein Bad 11 zur Elektroabscheidung eingebracht, in welchem ein Fluoreszenzpulver mit der benötigten Farbe aufgelöst oder dispergiert ist, so wie das in Fig. 15 dargestellt ist. Es werden rote, grüne und blaue Fluoreszenzmaterialien aufeinanderfolgend durch Elektroabscheidung auf den streifenförmigen transparenten Elektroden gemäß den jeweiligen Farben unter gleichförmiger Durchmischung durch ein Rührgerät 13 oder dergleichen abgeschieden. Das Durchmischen oder das Rühren kann durch eine Rührschlaufe oder Rührklinge, durch eine Pumpzirkulation unter Verwendung einer Pumpe oder durch eine andere Einrichtung bewirkt werden.
Es wird nämlich die Platte oder die Tafel, wie es z. B. in Fig. 12 dargestellt ist, in das Elektroabscheidungsbad 11 eingebracht, welches eine Elektroabscheidungslösung 12 enthält, in welcher rotes Fluoreszenzpulver aufgelöst oder dispergiert ist. Eine Spannung von 0 oder von einem Voreinstellungswert, welcher umgekehrt ist zu dem der Elektroden (in diesem Beispiel der Elektroden 1R), auf welchen das rote Fluoreszenzmaterial abgeschieden wird, wird an die Elektroden angelegt (in diesem Beispiel die Elektroden 1G und 1B), auf welchen das rote Fluoreszenzmaterial nicht abgeschieden wird, und zwar in der wasserlöslichen oder wasserunlöslichen Elektroabscheidungslösung 12.
Derartige transparente Elektroden 1R, 1G und 1B können durch ein Abscheidungsverfahren für streifenartige transparente Elektroden 1R, 1G und 1B ausgebildet und dann gemäß ihrer Farbe miteinander verbunden werden. Es wird nämlich zuerst eine transparente leitfähige ITO-Schicht auf der gesamten Oberfläche ausgebildet. Dann wird auf der gesamten Oberfläche eine Fotoresistschicht ausgebildet. Nachfolgend wird mittels eines Nahfeldbestrahlungsverfahrens bestrahlt oder belichtet (proximity exposure method). Dann wird ein Kontaktbelichtungsverfahren oder ein so genanntes Stepperverfahren unter Verwendung einer Anordnung streifenförmiger Chrommasken ausgeführt. Es folgt die Entwicklung. Dann wird geätzt, und es folgt ein Resistablöseverfahren, um die streifenförmigen Elektroden 1R, 1G und 1B auszubilden, die z. B. jeweils den Farben Rot, Grün bzw. Blau entsprechen.
Die Bezugszeichen 3R, 3G und 3B bezeichnen die herausgeführten Anschlüsse gemäß den Farben Rot, Grün bzw. Blau. Diese sind ausgebildet, indem sich jeweils eine der transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B für jede der Farben im Vergleich zu den anderen Elektroden erstreckt. Bei dieser Ausführungsform werden die Anschlüsse in Abständen eines TRIOs aus rot, grün und blau herausgeführt. Jedoch sind die Stellen des Herausführens nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Abstände können verändert werden zu verschiedenen Abständen oder Intervallen hin, z. B. zu Abständen von 2 TRIOs oder dergleichen.
Die Fluoreszenzanzeigetafel 14 mit den transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B darauf wird in das Elektroabscheidungsbad 11 eingebracht, in welchem die Elektroabscheidelösung 12 enthalten ist, welche ihrerseits ein Fluoreszenzpulver enthält, welches benötigt wird für die darin disper gierte Farbe. Dies ist in Fig. 15 dargestellt. Dadurch wird Fluoreszenzmaterial dieser bestimmten Farbe durch Elektroabscheidung auf den transparenten Elektroden 11, welche mit dem Fluoreszenzpulver dieser Farbe korrespondieren, abgeschieden. Auf diese Weise werden die roten, grünen und blauen Fluoreszenzmaterialien aufeinanderfolgend auf den transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B abgeschieden.
Zum Beispiel können Y&sub2;O&sub2;S:Eu, CdS und dergleichen, ZnS:CD, Al und dergleichen, ZnS:AG, Cl und dergleichen und ZnS:Mn, Y&sub2;O&sub3;:Eu, ZnO:Zn und dergleichen als rote, grüne, blaue oder andersfarbige Fluoreszenzmaterialien verwendet werden. Fast sämtliche Halbleiter und isolierende Materialien, außer Pulver, welche leicht durch ein Lösungsmittel aufgelöst werden können, können für die Elektroabscheidung verwendet werden. In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 58 eine Gegenelektrode mit einer zu der der Elektroden 1R, 1G und 1B entgegengesetzten Polarität auf der Fluoreszenzanzeigetafel, und zwar in Elektroabscheidung. Bezugszeichen 70A bezeichnet eine Spannungsversorgung für die Elektroabscheidung. Bezugszeichen 70B und 70B bezeichnen jeweils eine Spannungsversorgung für die umgekehrte Vorspannung.
Bei diesem Aufbau wird zunächst die Tafel oder Platte 14 in die Elektroabscheidelösung 12 mit dem darin dispergierten roten Fluoreszenzpulver eingebracht. Zum Beispiel enthält bei Kathodenelektroabscheidung die Elektroabscheidungslösung als Elektrolyten Aluminiumnitrat, Magnesiumnitrat, Lanthannitrat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Toriumnitrat oder dergleichen. Als Dispersant, also als Medium, in welchem dispergiert wird, wird Glyzerin verwendet. Isopropylalkohol, Aceton oder dergleichen dienen als Lösungsmittel. Es wird ein negatives Potenzial (DC- Spannung) an die ersten streifenförmigen transparenten Elektroden 1R über die Anschlüsse 3R angelegt. Ein Nullpotenzial oder ein positives Potenzial (umgekehrte Vorspannung) wird an die anderen streifenförmigen transparenten Elektroden 1G und 1B über die Anschlüsse 3G bzw. 3B angelegt. Wenn ein positives Potenzial an die Gegenelektrode 58 angelegt wird, wird das rote Fluoreszenzpulver ausschließlich an die Elektroden 1R elektroabgeschieden, um rote Fluoreszenzschichten auszubilden (Fig. 13).
Die Tafel oder die Platte 14 wird dann mit einem Alkohol oder dergleichen gewaschen, um Reste anhaftenden Fluoreszenzpulvers in den Zwischen räumen zwischen den jeweiligen streifenförmigen transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B und den Spacern oder Abstandselementen 10 aufgrund nichtelektrostatischer Kräfte, z. B. Van der Waals-Kräfte, zu entfernen. Danach wird mittels heißer Luft getrocknet.
Dann wird die Fluoreszenzanzeigetafel 14 in die Elektroabscheidelösung 12 eingebracht, welche darin dispergiert ein grünes Fluoreszenzpulver enthält. Es wird ein negatives Potenzial an die transparenten Elektroden 1G über die Anschlüsse 3G angelegt, welche mit der grünen Farbe korrespondieren. Es wird ein Nullpotenzial oder ein positives Potenzial (umgekehrte Vorspannung) an die anderen transparenten Elektroden 1R und 1B angelegt. Wenn ein positives Potenzial an die Gegenelektrode 58 angelegt wird, wird das grüne Fluoreszenzpulver ausschließlich an den Elektroden 1G abgeschieden, um dort grüne Fluoreszenzschichten ohne eine farbliche Vermischung mit den roten Fluoreszenzschichten auszubilden. In diesem Fall wird die Tafel oder Platte mit einem Alkohol gewaschen und dann mittels heißer Luft oder warmer Luft in der gleichen Art und Weise, wie es oben beschrieben wurde, getrocknet.
Die Tafel oder Platte 14 wird dann ferner in eine Elektroabscheidelösung 12 eingebracht, welche ein blaues Fluoreszenzpulver darin dispergiert enthält. Es wird an die transparenten Elektroden 1B, welche mit der blauen Farbe korrespondieren, über die Anschlüsse 3B ein negatives Potenzial angelegt. An die anderen transparenten Elektroden 1R und 1G wird ein Nullpotenzial oder ein positives Potenzial (umgekehrte Vorspannung) angelegt. Wenn ein positives Potential ferner an die Gegenelektrode 58 angelegt wird, wird blaues Fluoreszenzpulver ausschließlich an den Elektroden 1B elektroabgeschieden, um blaue Fluoreszenzschichten auszubilden, und zwar ohne Farbmischung mit den roten Fluoreszenzschichten oder mit den grünen Fluoreszenzschichten (Fig. 14). In diesem Fall wird dann die Tafel oder die Platte 14 mit einem Alkohol oder dergleichen gewaschen. Sie wird dann mittels warmer oder heißer Luft in der oben beschriebenen Art und Weise getrocknet.
Die roten, grünen und blauen Fluoreszenzmaterialien R, G und B können selektiv auf den engen streifenförmigen Elektroden 1R, 1G bzw. 1B mittels der oben beschriebenen Schritte abgeschieden werden.
Bei kathodischer Elektroabscheidung entsteht Sauerstoff an der Kathodenseite aufgrund der Elektrolyse von Wasser und der elektrochemischen Reaktion des Elektrolyten (freie Ionen) an der Kathode. Manchmal werden auch die ITO-Schichten reduziert. Dies kann jedoch durch eine Vorbehandlung der Elektroabscheidelösung verhindert werden. Zum Beispiel kann Wasser entfernt werden durch Entfernen von H&sub2; durch elektrolytische Behandlung oder dergleichen. Die freien Ionen des Elektrolyten (z. B. Al³&spplus; und La³ werden durch Ändern des Überstands der Elektroabscheidelösung entfernt.
Bei dem oben beschriebenen Vorgang können die Schichtwerte für jede der Fluoreszenzmaterialien durch die Elektroabscheidezeit, die Stärke des elektrischen Feldes, die Menge des abgeschiedenen Fluoreszenzmaterials, die Rührgeschwindigkeit und dergleichen gesteuert werden. Zum Beispiel kann ein Fluoreszenzmaterial von 15 um auf ITO-Streifen einer effektiven Anzeigetafel mit einer Fläche von 48 · 48 mm² durch Elektroabscheidung für eine Zeitspanne von 1 bis 2 Minuten mit einer DC-Spannung von 5 bis 7,5 V abgeschieden werden [Pitch 330 um, Streifenbreite 200 bis 300 nm, Streifenabstand 50 um, Trio (rot, grün, blau), Abstand 80 um, Streifenstärke 200 bis 300 nm, 145 Streifen pro Farbe, insgesamt 435 Streifen].
Der Grund für die Einstellung der Spannungsbereiche ist, dass, wenn rote, grüne und blaue Fluoreszenzmaterialien durch Elektroabscheidung abgeschieden werden, die Elektroden, welche als Gegenelektroden verwendet werden unterschiedlich sind (der Elektrodenabstand wird ebenso geändert). Wenn die roten Fluoreszenzmaterialien in einem zentralen Bereich der streifenförmigen Elektroden 1R, 1G und 1B für Rot, Grün bzw. Blau durch Elektroabscheidung abgeschieden werden, kann an die roten und blauen streifenförmigen Elektroden 1R und 1B, die als Gegenelektroden (mit demselben Elektrodenabstand) dienen, dasselbe Potenzial (von etwa 7,5 V) an diese Elektroden angelegt werden.
Bei einer anderen Farbe kann die Elektroabscheidung präzise ausgeführt werden durch Steuern des Potenzials gemäß dem Elektrodenabstand (Feinkontrolle der optimalen elektrischen Feldstärke). Da der Bereich der Potenzialdifferenzen, welche an die Gegenelektrode anzulegen sind, von der Elektrodenbeabstandung abhängen, kann dieser Bereich nicht auf einfache Art und Weise bestimmt werden. Jedoch liegt das Potenzial nicht höher als 500 V. Vorzugsweise liegt es im Bereich von 1 bis 50 V.
Wie oben beschrieben wurde, verwendet die vorliegende Ausführungsform ein Elektroabscheideverfahren zum Ausbilden der Fluoreszenzanzeigetafel für die FED, wobei eine DC-Vorspannung verwendet wird, wobei unter einer Feinsteuerung in Bezug auf Bereiche der nicht ausgewählten Elektroden (andere Elektroabscheidungselektroden, welche auf derselben Ebene liegen oder welche zuvor zwischen den jeweiligen Elektroabscheidungselektroden ausgebildet wurden und welche als Gegenelektroden dienen), und zwar relativ zu den ausgewählten Elektroden (Elektroabscheidestreifenelektroden). Diese Ausführungsform hat folgende signifikante Eigenschaften:
(1) Das Elektroabscheidungsbeschichten kann auf vorgegebenen Elektroden unter Verwendung der Nachbarelektrodenanordnungen (oder einer Einzelelektrodenanordnung) als Gegenelektroden selbst dann ausgeführt werden, wenn feste oder mechanische Hindernisse, z. B. Spacer oder dergleichen, vorhanden sind, wodurch Fluoreszenzmaterial elektroabgeschieden werden kann, ohne dass der Vakuumzustand verschlechtert wird.
(2) Es ist möglich, Farbmischungen und das Anhaften von Fluoreszenzmaterialien an Bereiche zwischen den jeweiligen Elektroabscheidungsstreifenelektroden selbst beim Vorhandensein einer schmalen Breite und eines schmalen Pitches oder Abstandes zu verhindern, und zwar durch Anlegen einer umgekehrten DC-Vorspannung an die nicht ausgewählten Elektroden (gleichzeitig ist die an die Gegenelektrode angelegte Spannung für die Elektroabscheidung eine umgekehrte Vorspannung).
(3) Da die Elektroden durch ein Lithographie- oder ein Druckverfahren ausgebildet werden, ist die Präzision der Elektrodenabstände und der Elektrodenanordnung merklich gesteigert. Das elektrische Feld in der Nähe der ausgewählten Elektroden kann auf einfache Art und Weise durch eine Feinsteuerung der DC-Spannung gesteuert werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Abscheidung oder Beschichtung der Fluoreszenzmaterialien mit hoher Auflösung (schmalen oder engen Streifen) ermöglicht.
(4) Da die ausgewählten Elektroden und die Gegenelektroden auf derselben Fläche oder Ebene der Fluoreszenzanzeigetafel vorgesehen werden können, ist es möglich, die Stärken oder Dicken der Elektroabscheidebäder und die Größe der Elektroabscheidevorrichtung zu verringern. Dadurch wird die Menge an eingesetzter Elektroabscheidelösung verringerbar. Eine Verringerung der Menge an Lösung ermöglicht ein besseres Durchmischen.
Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht das Vorsehen von drei Anschlüssen 3R, 3G und 3B eine aufeinanderfolgende Elektroabscheidungsbeschichtung für R-, G- und B-Farbmaterialien. Die gesamte Farbanzeige für ein FED wird somit durch eine zeitliche Abfolge oder Zeitreihe für die Farbauswahl ausgebildet. Die drei Anschlüsse sind somit vorteilhaft.
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, welches die Schritte für das Ausbilden der Spacer oder Abstandselemente zeigt. Fig. 16(A) zeigt die Schritte zum Ausbilden der Schichten für die schwarzen Masken. Fig. 16(H) zeigt die Schritte für das Ausbilden der Spacerelemente.
Es wird eine Glaswand 29 an die gesamte Seitenkante der Fluoreszenzanzeigetafel 14, die wie oben beschrieben (siehe Fig. 4) ausgebildet wurde, angebracht. Die Tafel oder Platte 14 wird dann mit der Rückseitentafel oder Platte 16, welche separat hergestellt wurde, verbunden, um die in Fig. 1 gezeigte FED auszubilden.
Da der Aufbau der Rückseitentafel oder Tafel 16 und der Emissionsmechanismus dieselben sind, wie sie in Zusammenhang mit den Fig. 27 bis 31 beschrieben wurden, werden sie hier nicht noch einmal im Detail erläutert.
Die Schichten für die schwarzen Masken und die Spacerelemente können unter Verwendung verschiedener Materialien oder unterschiedlicher Materialien ausgebildet werden, falls nur die Koeffizienten der thermischen Ausdehnung jeweils gleich sind. In diesem Fall wird es bevorzugt, die Schichten für die schwarzen Masken unter Verwendung eines Materials auszubilden, welches eine höhere mechanische Widerstandsfähigkeit hat als das Material, welches zum Ausbilden der Spacerelemente verwendet wird. Jedoch werden die Schichten 8 für die schwarzen Masken und die Spacerelemente 9 jeweils durch einen Brennvorgang oder Backvorgang integriert, um die Spacer oder Abstandselemente auszubilden. Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht eines FED, welches in der oben beschriebenen Art und Weise hergestellt wurde. Es ist ähnlich zu der Ausführungsform aus Fig. 1.
Die Schichten 8 und 28 für die schwarzen Masken können durch andere Verfahren ausgebildet werden als die, die oben erwähnt wurden. Verschiedene Beispiele (erstes, zweites und viertes Verfahren) dieser Verfahren sind nachfolgend beschrieben.

Zweites Verfahren

Wie in Fig. 18 dargestellt ist, werden erste Resistmasken 41 für das Strukturieren der transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B zurückgelassen. Es werden zweite Resistmasken 42 mittels herkömmlicher Fotolithographietechnologie ausgebildet, um jeweils die ersten Resistmasken 41 abzudecken, wie das in Fig. 19 dargestellt ist. Die Schichten 8 und 28 für die schwarzen Masken werden dann zwischen den jeweiligen zweiten Resistmasken 42 mittels desselben Verfahrens, wie es oben beschrieben wurde, ausgebildet, wie das in Fig. 20 dargestellt ist.
Bei diesem Verfahren kann eine Belichtung der Maske zum Strukturieren der zweiten Resistmasken 42 einfach und auf präzise Art und Weise auf der Grundlage der Position oder Stellung der Belichtungsmaske für das Strukturieren der ersten Resistmasken 41 erfolgen. Das Vorgehen zum Ausbilden der Spacer oder Abstandselemente ist dasselbe, wie es bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erläutert wurde (dies betrifft auch die dritten und vierten Verfahren).

Drittes Verfahren

Eine dritte photoempfindliche Resistschicht 43A wird aufgetragen (oder gebunden) über der gesamten Oberfläche des Substrats in dem in Fig. 18 gezeigten Zustand, wie das in Fig. 21 gezeigt ist. Dann wird die gesamte Oberfläche geätzt. Die gesamte Oberflächenätzung hinterlässt die dritten schmalen oder engen Resistmasken 43B auf beiden Seiten der transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B sowie die darauf ausgebildeten ersten Resistmasken 41 und entfernt die anderen Bereiche der dritten Resistmaske, wie das in Fig. 22 gezeigt ist (sog. Seitenwandmethode).
Die Schichten 8 und 28 für die schwarzen Masken werden dann auf Bereichen zwischen den jeweiligen dritten Resistmasken 43B ausgebildet, wo das Substrat frei liegt oder belichtet wurde, und zwar durch dasselbe Verfahren, wie es oben beschrieben wurde und wie es in Fig. 23 dargestellt ist. Da dieses Verfahren nur eine Belichtungsmaske zum Strukturieren der transparenten Elektroden als Strukturierungsbelichtungsmaske verwendet, zeigt diese Vorgehensweise eine höhere geometrische oder Dimensionspräzision.

Viertes Verfahren

Ein Material 48 für eine schwarze Maske wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats in dem in Fig. 18 gezeigten Zustand abgeschieden, wie das in Fig. 24 dargestellt ist. Die ersten Resistmasken 41 werden durch Auflösen vor dem Trocknen entfernt. Als Ergebnis davon werden die schwarzen Masken 48a, welche auf den ersten Resistmasken 41 ausgebildet sind, abgelöst und zusammen mit den ersten Resistmasken 41, wie das in Fig. 25 dargestellt ist, entfernt, um Schichten 8 und 28 schwarzer Masken zwischen den jeweiligen transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B auszubilden. Dieses Verfahren bildet keine Zwischenräume zwischen den transparenten Elektroden 1R, 1G und 1B und den Schichten 8 und 28 für die schwarzen Masken. Dieses Verfahren kann somit den Pitch oder den Abstand für die Fluoreszenzmaterialstreifen verringern helfen. Dies ist auch deshalb der Fall, weil die jeweiligen Fluoreszenzmaterialschichten in der gleichen Anordnung oder Struktur auf den transparenten Elektroden ausgebildet werden.
Obwohl bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele die Schichten für die schwarzen Masken auf den Unterseiten der Spacerelemente breiter sind als die anderen Schichten für die schwarzen Masken und obwohl die Durchmesser der Spacerelemente kleiner sind als diejenigen der unteren Schichten für die schwarzen Masken, können die Größen der Spacerelemente und der Schichten für die schwarzen Masken auch gleich sein.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, können diese Ausführungsformen auch abgewandelt oder modifiziert werden, und zwar auf der Grundlage der technischen Idee der vorliegenden Erfindung.
Zum Beispiel können die Schichten für die schwarzen Masken auch mittels eines anderen Verfahrens als dem Druckverfahren ausgeführt werden. Es können auch andere geeignete Materialien als die oben beschriebenen Materialien als Materialien für die Schichten für die schwarzen Masken oder als Materialien für die Spacerelemente verwendet werden. Andere geeignete Materialien als die oben beschriebenen können auch für die anderen Komponenten oder Bestandteile der FED verwendet werden.
Die Form oder Geometrie der Spacerelemente ist nicht auf eine zylindrische Form beschränkt, sie kann vielmehr auch oval sein, prismenförmig oder dergleichen. Die Spacerelemente können auch in der Form einer Wand oder eines Wandbereichs auf den Schichten für die schwarzen Masken ausgebildet sein.
Die Strukturen und die Anordnung der Fluoreszenzmaterialien und der transparenten Elektroden können auf verschiedene Art und Weise abgeändert werden. Die schwarzen Streifen können durch eine schwarze Matrix ersetzt werden, in welcher Fluoreszenzmaterialien und transparente Elektroden in Form eines Gitters angeordnet sind oder werden.
Des Weiteren können die beschriebenen Fluoreszenzmaterialien durch andere Lumineszenzmaterialien, z. B. Phosphoreszenzmaterialien, ersetzt werden.
Die lichtemittierende Vorrichtung oder Einrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf FED oder andere Anzeigeeinrichtungen beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch bei optischen Kommunikationseinrichtungen verwendet werden, bei welchen eine photoelektrische Wandlung oder ein photoelektrisches Wandlerelement auf einer Fluoreszenzanzeigetafel eines FED vorgesehen ist zum Wandeln eines Emissionsmusters der Fluoreszenzanzeigetafel in ein elektrisches Signal.
Die vorliegende Erfindung weist auf Maskenschichten, welche jeweils auf nichtemittierenden Bereichen ohne Lumineszenzmaterialien und ohne Überlapp mit den jeweiligen Elektroden auf der Unterseite der Lumineszenzmaterialien vorgesehen sind. Folglich hat die vorliegende Erfindung die nachfolgend beschriebenen Eigenschaften.
Da die Maskenschichten auf den nichtemittierenden Bereichen ausgebildet sind, wird Licht in befriedigender Art und Weise von den Emissionsbereichen ausgesandt, ohne durch anderes Licht beeinflusst zu werden. Insbesondere, wenn Licht simultan von einer Mehrzahl Emissionsbereiche ausgesandt wird, verbleibt ein guter Kontrast.
Da die Maskenschichten derart ausgebildet und vorgesehen sind, dass sie mit den Elektroden nicht überlappen und weil die Lumineszenzmaterialien auf den Maskenschichten sich nicht ablösen, entstehen weniger Probleme. Dadurch wird auch eine gute Lichtemission ermöglicht.
Ferner kann der Pitch oder der Abstand der Elektroden und der Lumineszenzmaterialien, welche darauf vorgesehen sind, vermindert werden, da die Lumineszenzmaterialien auf den Elektroden mit derselben Anordnung und derselben Musterung ausgebildet werden können und weil die Maskenschichten mit den Elektroden nicht überlappen. Dies ermöglicht eine Emission mit einer hohen Auflösung.

Claims

1. Lichtemittierende Einrichtung mit:

- einem ersten Substrat (14), welches lumineszierende Materialien aufweist,

- einem zweiten Substrat (16) und

- Spacern (10) zum Anordnen der ersten und zweiten Substrate (14, 16) einander gegenüber liegend und mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen,

- wobei die Spacer (10) jeweils auf nicht emittierenden Bereichen ohne lumineszierende Materialien ausgebildet sind und jeweils eine Grundschicht (8) und einen Spacerkörper (9) darauf ausgebildet aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Grundschicht (8) in einem Bereich vorgesehen ist, der größer ist als der Spacerkörper (9) und dass eine Mehrzahl der lumineszierenden Materialien in Streifen vorgesehen sind und

dass die Grundschichten (8) in Streifen zwischen den jeweiligen lumineszierenden Materialien vorgesehen und zwischen Gruppen von drei Bereichen der lumineszierenden Materialien ausgebildet sind.

2. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Grundschicht (8) und der Spacerkörper (9) aus demselben Material bestehen.

3. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Grundschicht (8) und der Spacerkörper (9) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

4. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Grundschicht (8) der Spacerkörper (9) einstückig ausgebildet sind.

5. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die lumineszierenden Materialien in Gruppen unterteilt sind, wobei jede Gruppe lumineszierende Materialien einer Mehrzahl von Farben aufweist, und bei welcher die Spacer (10) in Abständen einer vorbestimmten Anzahl der lumineszierenden Materialgruppen vorgesehen sind.

6. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Substrat (14) aus einem transparenten Material besteht und bei welchem lumineszierende Materialien auf dem ersten Substrat (14) durch transparente Elektroden vorgesehen sind.

7. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das zweite Substrat (16) eine Teilchenemissionsquelle aufweist, so dass Licht von den lumineszierenden Materialien durch die von der Teilchenemissionsquelle ausgesandten Teilchen ausgesandt wird.

8. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Teilchenemissionsquelle eine Feldemissionskathode ist.

9. Lichtemittierende Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die lumineszierenden Materialien fluoreszierende Materialien sind.

10. Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher jede der Grundschichten eine schwarze Maske aufweist.