JP3902559B2

JP3902559B2 - フラットパネルディスプレイにおけるスペーサの装着方法

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Publication number: JP3902559B2
Application number: JP2003064213A
Authority: JP
Inventors: ファーレン、セオドア・エス; コンテ、アルフレッド・エス; デュボック、ロバート・エム・ジュニア; ホップル、ジョージ・ビイ; オレイリー、ジョン・ケイ; チャカロフ、バージル・エム; マリオン、ロバート・エル; チョ、スティーブン・ティー; ネイメイヤー、ロバート・ジー; サン、ジェニファー・ワイ; モリス、デイビッド・エル; スピント、クリストファー・ジェイ; ナラヤナン、コレンゴード・エス
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: EP1768158A3; JP3507081B2; DE948802T1; EP1768159B1; WO1998028774A1; EP0948802B1; EP0948802A1; KR20000057676A; EP1768157A3; JP2004006261A; EP1768158A2; JP2000510282A; DE69738947D1; EP1768159A2; DE69739874D1; US20010032735A1; US6278066B1; EP1768156A2; EP1768159A3; EP1768157A2

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、フラットパネルディスプレイのフェースプレート構造とバックプレート構造との間に配設されるスペーサ構造に関するものである。本発明はまた、このようなスペーサ構造の形成及び装着方法に関するものである。
【０００２】
発明の背景
フラット型ＣＲＴディスプレイは、従来型の反射ビーム式ＣＲＴディスプレイより大きなアスペクト比（例えば１０対１以上）を有し、発光材料への分子の衝突に応答して画像を表示するディスプレイを有している。このアスペクト比は、ディスプレイの厚みに対するディスプレイ表面の対角線長さとして定義される。発光材料に衝突する電子は、例えば電界放出カソードまたは熱電子カソードのような種々のデバイスにより放出され得る。本明細書においては、フラット型ＣＲＴディスプレイをフラットパネルディスプレイと称する。
【０００３】
従来型のフラットパネルディスプレイは、典型的には、フェースプレート構造とバックプレート構造とを有し、両者はフェースプレート及びバックプレート構造の周縁部に壁を取り付けることにより互いに結合されている。このようにして形成されたエンクロージャは通常減圧状態に保持される。大気圧の下でフラットパネルディスプレイが崩壊するのを防止するために、典型的には、フラットパネルディスプレイのアクティブ領域の中央において複数のスペーサがフェースプレート構造とバックプレート構造との間に配設される。
【０００４】
フェースプレート構造は、絶縁性フェースプレート（典型的にはガラス製）及び絶縁性フェースプレートの内側表面上に形成された発光構造を有する。この発光構造は、発光材料または燐光体を有し、これがディスプレイのアクティブ領域を画定している。バックプレート構造は、絶縁性バックプレートと、バックプレート表面の内側に配設された電子放出構造とを有する。電子放出構造は、選択的に励起されて電子を放出する複数の電子放出素子（例えばフィールドエミッタ）を有する。発光構造は、電子放出構造に対して相対的に正の高い電位（例えば２００Ｖ〜１０ｋＶ）に保持される。この結果、電子放出素子から放出された電子は発光構造の燐光体に向かって加速され、燐光体が発光し、この光をフェースプレートの外側表面（視聴面）において視聴者が見ることになる。
【０００５】
図１は、フラットパネルディスプレイ５０の視聴面の模式図である。フラットパネルディスプレイ５０のフェースプレート構造は、例えばピクセル（画素）行１〜３１のような複数の行の発光素子（即ちピクセル行）に配置された発光構造を有する。フラットパネルディスプレイ５０は、典型的には、各行が通常数百のピクセルを有する数百のピクセル行を有する。
【０００６】
フラットパネルディスプレイ５０の電子放出構造は、フェースプレート構造のピクセル行１〜３１に対応する電子放出素子の行に配置されている。電子放出素子の各行は、発光構造のピクセルのそれぞれに対応する電子放出素子を有する。電子放出素子が活性化されて電子を発生し、この電子は対応するピクセルに向かって動き、フラットパネルディスプレイ５０の視聴面に画像を形成する。
【０００７】
スペーサ壁４１〜４３は、フェースプレート構造とバックプレート構造の間に配設される。ピクセル行１〜３１及びスペーサ壁４１〜４３は、明示のため図１においては拡大して示してある。スペーサ４１〜４３は、ピクセル行１〜３１と平行にディスプレイ５０を水平方向に横断して延在することが望ましい。スペーサ壁４１は適切に配置されたスペーサ壁として図面に示されている。スペーサ壁４１は、このスペーサ壁４１がピクセル行８及び９における任意のピクセルを遮断しないように、完全にピクセル行８と９との間に配置されている。スペーサ壁４１はスペーサ壁の理想的な配置を示しているが、スペーサ壁４２及び４３は従来の方法による配置を示している。スペーサ壁４２は直線形ではあるが、ピクセル行１６及び１７と完全に平行に配置されていない。この結果スペーサ壁４２は、ピクセル行１６及び１７の末端の近傍のピクセルを遮る。遮られたピクセルは電子放出構造から向けられた電子を受け取ることができず、このため使用者が視聴する画像が劣化することになる。スペーサ壁４３はスペーサ壁４３を形成するのに用いられる材料に固有の波打ち歪（waviness）を有する。従ってスペーサ壁４３はピクセル行２４及び２５全体に亘ってピクセルを遮断して、視聴者から見られる画像を劣化させる。スペーサ壁４１〜４３は、フェースプレート構造とバックプレート構造との間に、それらに垂直でない形で配置することもできる。このような非垂直形配置によって、望ましくない電子の偏向が生じ得る。この電子の偏向も視聴者が見る画像の劣化の原因となり得る。
【０００８】
結局、フラットパネルディスプレイの内部に正確に整列されたスペーサ壁を有することが好ましい。しかし、スペーサ壁４１〜４３のサイズが比較的小さいため、これらのスペーサ壁４１〜４３をフェースプレート構造とバックプレート構造との間に配設することには困難が伴う。たとえスペーサ壁４１〜４３が初めは適切に整合されていたとしても、これらのスペーサ壁４１〜４３は、その後フラットパネルディスプレイの通常の動作中に整合にずれが生じることがある。このずれは、フラットパネルディスプレイで起こる熱的衝撃や物理的衝撃によって生じ得る。
【０００９】
スペーサ壁４１〜４３は、スペーサ４１〜４３に隣接したフェースプレート構造とバックプレート構造との間の電圧分布を制御するために用いられるフェース電極を有し得る。所定の外部電圧をフェース電極に印加して、この電圧分布を制御する。しかし、外部電圧がフェース電極に印加され得るように、これらのフェース電極とフェースプレート構造或いはバックプレート構造との間で電気的接続をなすことは困難であることが多い。
【００１０】
従って、フェースプレート構造とバックプレート構造との間に容易に配置できるスペーサ構造を有することが望まれる。また、たとえ熱サイクルや物理的衝撃に曝された場合でもこのスペーサがフラットパネルディスプレイの組立後に正確な整合を維持できることが望まれる。更にこのようなスペーサが、フェース電極とフェースプレート及び／またはバックプレート構造と接続を一層容易にするものであることが望まれる。
【００１１】
要約
本発明によれば、フラットパネルディスプレイにスペーサ壁を装着する方法が開示される。この方法は、
（１）スペーサ壁の両端において１または２以上のスペーサ壁を形成する過程と、
（２）フラットパネルディスプレイのフェースプレート構造（またはバックプレート構造）の上に前記スペーサ壁を配置する過程と、
（３）フェースプレート（またはバックプレート）構造において形成された複数の電極によって導入された静電力によって、スペーサ壁の末端を前記フェースプレート（バックプレート）構造の上に保持する過程と、
（４）前記選択された構造に前記スペーサ壁の両端を結合する過程とを有し、かつ
（５）前記結合過程の前に前記スペーサ壁を膨張させる過程と、
（６）前記結合過程の後に前記スペーサ壁が収縮できるようにする過程とを有する。
【００１２】
フラットパネルディスプレイにスペーサ壁を装着する本発明の別の方法は、
（１）スペーサ壁の両端において１または２以上のスペーサ壁を形成する過程と、
（２）フラットパネルディスプレイのフェースプレート構造（またはバックプレート構造）の上に前記スペーサ壁を配置する過程と、
（３）フェースプレート（またはバックプレート）構造において形成された複数の電極によって導入された静電力によって、スペーサ壁の末端を前記フェースプレート（バックプレート）構造の上に保持する過程と、
（４）前記選択された構造に前記スペーサ壁の両端を結合する過程とを有し、かつ
（５）前記結合する過程の前に前記選択された構造を収縮させる過程と、
（６）前記結合する過程の後に前記選択された構造が膨張できるようにする過程とを有する。
【００１３】
これらの方法では、スペーサ壁の末端に静電力を加えることにより、スペーサ壁がフラットパネルディスプレイの組立の際に一定の位置に保持されるという利点が得られる。ひとたび静電力が加えられると、スペーサ壁の末端はフェースプレート（またはバックプレート）構造に結合され得る。フラットパネルディスプレイの組立が終了した後、静電力は取り除くことができる。スペーサ壁の装着の際に、スペーサ壁をフェースプレート（またはバックプレート）構造における溝に挿入し、これによって容易にスペーサ壁の整合をとることができる。
【００１４】
別のスペーサ壁を装着する方法は、
（１）スペーサ壁を伸ばすべく、スペーサ壁を所定の温度まで加熱する過程と、
（２）フェースプレート構造又はバックプレート構造に、加熱されたスペーサ壁の末端を接着する過程であって、前記フェースプレート（またはバックプレート）構造の温度が加熱されたスペーサ壁の温度より低い、該過程と、
（３）スペーサ壁が冷却されて収縮するように、接着されたスペーサ壁の温度を低下させる過程とを有する。スペーサ壁が収縮した時、このスペーサ壁はまっすぐに引っ張られ、これによってスペーサ壁固有の波打ち歪が除去される。
【００１５】
更に別のスペーサ壁を装着する方法は、
（１）第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料からスペーサ壁を形成する過程と、
（２）第２のＣＴＥを有する材料のフェースプレート（またはバックプレート）構造を形成する過程であって、前記第１ＣＴＥが前記第２ＣＴＥより大きい、該過程と、
（３）前記スペーサ壁及び前記フェースプレート（またはバックプレート）構造を室温より高い温度まで加熱する過程と、
（４）前記スペーサ壁の末端を前記フェースプレート（またはバックプレート）構造に取着する過程と、
（５）前記スペーサ壁及び前記フェースプレート（またはバックプレート）構造の温度を低下させ、それが収縮できるようにする過程であって、前記スペーサ壁が前記フェースプレート（またはバックプレート）構造よりも収縮度が大きいことによって前記壁を真っ直ぐに引っ張り、前記スペーサ壁に固有の波打ち歪を除去する、該過程とを有する。
【００１６】
更に別の方法は、
（１）フェースプレート（またはバックプレート）構造を冷却して、前記フェースプレート（またはバックプレート）構造が収縮するようにする過程と、
（２）前記スペーサ壁の末端を前記フェースプレート（またはバックプレート）構造に取着する過程であって、前記フェースプレート（またはバックプレート）構造が前記スペーサ壁の温度より低い一定の温度である、該過程と、
（３）前記フェースプレート（またはバックプレート）構造が膨張するように、前記フェースプレート（またはバックプレート）構造を加熱できるようにする過程とを有する。フェースプレート（またはバックプレート）構造が膨張すると、スペーサ壁は真っ直ぐに引っ張られ、これによってスペーサ壁に固有の波打ち歪が除去される。
【００１７】
別のスペーサ壁の取り付け方法は、
（１）前記スペーサ壁の両端にスペーサ脚部を取着する過程と、
（２）スペーサ脚部間に力を加えることにより前記スペーサ壁を機械的に伸ばす過程と、
（３）前記スペーサ壁の両端を、前記フェースプレート（またはバックプレート）構造に結合する過程と、
（４）前記スペーサ脚部間に加えた力を取り除く過程とを有する。この力は機械的なねじ、圧電素子、または高熱膨張合金によって加えられ得る。この方法は、スペーサ壁に長さ方向の引っ張り力を与え、これがスペーサ壁に固有の波打ち歪を取り除くのに役立つ。
【００１８】
更に別のスペーサ壁の取り付け方法は、
（１）スペーサ壁をフェースプレート（またはバックプレート）構造に結合する前に、フェースプレート（またはバックプレート）構造を収縮させる過程と、
（２）フェースプレート（またはバックプレート）構造にスペーサ壁の末端を結合する過程と、
スペーサ壁がフェースプレート（またはバックプレート）構造に結合された後、フェースプレート（またはバックプレート）構造を膨張可能にする過程とを有する。フェースプレート（またはバックプレート）構造は、フェースプレート（またはバックプレート）構造を凹形状に曲げることにより収縮され得る。この方法はまた、スペーサ壁に長さ方向の引っ張り力を導入して、この引っ張り力がスペーサ壁固有の波打ち歪を除去するのに役立つ。
【００１９】
以下の詳細な説明を添付の図面と共に参照することにより、本発明はより完全に理解されよう。
【００２０】
詳細な説明
以下の定義は、後の説明において用いられものである。本明細書において、用語「（電気的に）絶縁性の」または（「誘電体の」）は、１０^１２Ω−ｃｍの抵抗率を有する材料に対して用いられる。従って、用語「電気的に非絶縁性の」は、抵抗率が１０^１２Ω−ｃｍ未満の材料を有する。電気的に非絶縁性の材料は、（ａ）抵抗率が１Ω−ｃｍ未満の導電性材料と、（ｂ）抵抗率が１〜１０^１２Ω−ｃｍの範囲にある電気的に抵抗性の材料とに分けられる。何れのカテゴリーに属するかは、低電界において決定される。
【００２１】
導電性材料（またはコンダクタ）の例には、金属、金属−半導体化合物、及び金属−半導体共融混合物が含まれる。電気的に導電性の材料には、中程度から高程度の濃度までドープされた（ｎ型またはｐ型の）半導体が含まれる。電気的に抵抗性の材料には、真性半導体又は低濃度にドープされた（ｎ型またはｐ型の）半導体が含まれる。電気的に抵抗性の材料の他の例には、サーメット（埋没金属粒子を含むセラミック）及び他のこのような金属−絶縁体複合材がある。電気的に抵抗性の材料にはまた、導電性セラミック及び充填材入りガラスが含まれる。
【００２２】
本発明の実施例を説明する前に、初めに、図２乃至図８を参照して本発明で用いられるスペーサ壁の種々の参考形態について説明する。図２は、１つの参考形態として示すスペーサ壁１００の等角図である。スペーサ壁は、主スペーサ本体部１０１、スペーサ脚部１１１及び１１２、エッジ電極１２１及び１２２、及びフェース電極１３１及び１３２を有する。スペーサ壁１００は、フラットパネルディスプレイのフェースプレート構造とバックプレート構造との間に配置されるように適合されている。同一の形態では、スペーサ本体部１０１は、セラミックに、クロム酸化物やチタン酸化物のような１または２種以上の遷移金属酸化物を有するたとえばアルミナがそのセラミック全体に分散したものから作られる。一般に、スペーサ本体部１０１は電気的に抵抗性であり、その抵抗率は約１×１０^９Ω−ｃｍで、１ｋＶで２未満の２次電子放出係数を有する。スペーサ本体部１０１を形成するのに用いられ得る種々の材料は、（ａ）Schmid等に賦与された米国特許第５、６７５、２１２号及び（ｂ）Spindt等に賦与された米国特許第５、６１４、７８１号に記載されており、両文献はここに引用することにより本明細書と一体にされたものとする。
【００２３】
上述の形態では、スペーサ本体部１０１の寸法は、Ｘ軸に沿って５ｃｍ、Ｙ軸に沿って６０μｍ、Ｚ軸に沿って１．３ｍｍである。他の形態では、スペーサ本体部１０１はスペーサ壁１０１の必要に応じて異なる寸法を有し得る。
【００２４】
スペーサ本体部１０１は、第１フェース表面１０１Ａ、第２フェース表面１０１Ｂ、第１エッジ表面１０１Ｃ及び第２エッジ表面１０１Ｄを有する。スペーサ本体部１０１は更に、第１末端１０１Ｅ及び第２末端１０１Ｆを有する。フェース電極１３１及び１３２は、第１フェース表面１０１Ａ上に配置されている導電性要素である。フェース電極１３１及び１３２は、典型的にはクロム−ニッケルのような金属から作られる。フェース電極１３１及び１３２は、第１及び第２エッジ表面１０１Ｃ及び１０１Ｂに平行に（即ちＸ軸に沿って）延在し、次に第２エッジ表面１０１Ｄに向かって下方に（即ちＺ軸に沿って）延びている。後に詳細に説明するように、第１及び第２フェース電極１３１及び１３２は外部電源に接続されて、スペーサ壁１００に沿った（Ｚ軸に沿った）電圧分布を制御する。フェース電極１３１及び１３２の構造及び動作は、前に引用した米国特許５，６７５，２１２号により詳細に記載されている。
【００２５】
エッジ電極１２１及び１２２は、それぞれスペーサ本体部１０１の第１及び第２エッジ表面１０１Ｃ及び１０１Ｄに配置された導電性要素である。エッジ電極１２１及び１２２は、典型的には、クロム−ニッケルのような金属から作られる。スペーサ壁１００がフラットパネルディスプレイのフェースプレート構造とバックプレート構造との間に配置される時、エッジ電極１２１及び１２２は、フェースプレート及びバックプレート構造に接触する。エッジ電極１２１及び１２２は、スペーサ本体部１０１の第１及び第２エッジ表面１０１Ｃ及び１０１Ｄのそれぞれに沿って均一な電位を与える。エッジ電極１２１及び１２２の構造及び動作は、前に引用した米国特許第５，６７５，２１２号及び第５，６１４，７８１号により詳細に記載されている。
【００２６】
スペーサ壁１００は更に、スペーサ本体部１０１のフェース表面１０１Ａ上に配置されたスペーサ脚部１１１及び１１２を有する。スペーサ脚部１１１及び１１２はそれぞれ、スペーサ本体部１０１の第１末端１０１Ｅ及び第２末端１０１Ｆに位置する。スペーサ脚部１１１及び１１２は、スペーサ壁１００を自立位置に支持するような寸法を有する。即ち、スペーサ脚部１１１及び１１２は、スペーサ壁１００が第１エッジ表面１０１Ｃまたは第２エッジ表面１０１Ｂ上に設置された時、スペーサ壁１００が落ちるのを防止する。更に、スペーサ脚部１１１及び１１２は、スペーサ本体部１０１が、（スペーサ壁１００が載せられる表面に対して）垂直な状態に保持されるようにする。上述の形態では、スペーサ脚部１１１及び１１２はそれぞれ、Ｘ軸に沿って約２．５ｍｍ、Ｙ軸に沿って１ｍｍ、Ｚ軸に沿って１．３ｍｍの寸法を有する。スペーサ脚部１１１及び１１２の表面１１１Ａ及び１１２Ａは、スペーサ本体部１０１の第１エッジ表面１０１Ｃと同一平面上にある。同様に、スペーサ脚部１１１及び１１２の表面１１１Ｂ及び１１２Ｂは、スペーサ本体部の第２エッジ表面１０１Ｄと同一平面上にある。この結果、スペーサ脚部１１１及び１１２は、スペーサ壁１００が表面１０１Ｃ、１１１Ａ、及び１１２Ａ（または１０１Ｄ、１１１Ｂ、及び１１２Ｂ）上に設置されている時、スペーサ壁１００を直立位置に支持する。
【００２７】
スペーサ脚部１１１及び１１２の表面１１１Ａ及び１１２Ａは、スペーサ本体部１０１の第１フェース表面１０１Ａ及び第２フェース表面１０１Ｂに対して垂直である。同様に、スペーサ脚部１１１及び１１２の表面１１１Ｂ及び１１２Ｂは、スペーサ本体部１０１の第１フェース表面１０１Ａ及び第２フェース１０１Ｂに対して垂直である。後により詳細に説明するように、スペーサ脚部１１１及び１１２によって、スペーサ壁１０１を、フラットパネルディスプレイのフェースプレート構造とバックプレート構造との間に垂直に装着することが容易になる。スペーサ壁１０１をフェースプレート構造とバックプレート構造との間に配置した時、スペーサ脚部１１１及び１１２はフェースプレート構造及びバックプレート構造に接触する。この結果、スペーサ壁１０１はフェースプレート構造とバックプレート構造との間に保持され、このときスペーサ本体部１０１の第１及び第２フェース表面１０１Ａ及び１０１Ｂは、フェースプレート構造及びバックプレート構造に対して垂直になる。
【００２８】
図３は、別の参考形態として示すスペーサ壁２００の等角図である。スペーサ壁２００がスペーサ壁１０１（図２）と実質的に同一であることから、スペーサ壁２００及び１００の類似の要素には類似の符号を付して示した。スペーサ壁２００は、更に、スペーサ脚部１１３及び１１４を有する。スペーサ脚部１１３及び１１４は、スペーサ壁２００のフェース表面１０１Ｂ上に配置され、この時スペーサ脚部１１３はスペーサ本体部１０１の第１末端１０１Ｅに位置し、スペーサ脚部１１４はスペーサ本体部１０１の第２末端１０１Ｆに位置する。スペーサ脚部１１３及び１１４はスペーサ脚部１１１及び１１２と実質的に同一であり、スペーサ壁構造に構造的安定性を加えることにより、スペーサ壁２００が自立構造となりやすくなる。更にスペーサ脚部１１３及び１１４によって、スペーサ壁２００が対応するフェースプレート構造とバックプレート構造との間に垂直に配設するのを容易にする。
【００２９】
ここで上述のスペーサ壁１００及び２００の製作方法を説明する。図４〜図８は、スペーサ壁１００及び２００を形成するために用いられる選択されたプロセス過程を示す図である。図４に示すように、セラミックウェハ４０１が形成され焼成される。この形態では、セラミックウェハ４０１の成分は、約３４％のアルミナ、６４％のクロム酸化物、及び２％のチタン酸化物である。更に、セラミックウェハ４０１の組成及び製造についての詳細は前に引用した米国特許第５，６７５，２１２号に説明されている。
【００３０】
フェース電極１３１〜１３８は、図面に示すように焼成されたウェハ４０１のフェース表面４０１Ａ上に形成される。ある形態では、フェース電極１３１〜１３８は、ウェハ４０１の全フェース表面４０１上にクロム−ニッケルのような金属のブランケット層をスパッタリングにより形成する。次にフェース電極１３１〜１３８を確定するパターンを有するフォトレジストマスクをブランケット金属層上に形成する。次に金属エッチングを行い、金属層の不必要な部分を除去する。次にフォトレジストマスクを除去して、フェース電極１３１〜１３８を残す。別法では、焼成されたウェハ４０１に付けられたマスクを通して金属をスパッタリングすることにより、フェース電極１３１〜１３８を形成することができる。
【００３１】
ここで図５に戻ると、封止ガラス（ガラスフリットとも称される）を用いて、ウェハ４０１のエッジの近傍に連続的なフリットバー４１１及び４１２を形成する。フリットバー４１１及び４１２は、従来型のディスペンサーまたはスクリーンプリンタを用いてガラスフリットを塗布することにより形成することができる。別法では、フリットバー４１１及び４１２は、ウェハ４０１に載置される予め形成されたガラスフリットのバーであり得る。フリットバー４１１及び４１２を形成するのに用いられるガラスフリットは電気的に絶縁性であり、焼成されたウェハ４０１と同一の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。或る形態では、ウェハ４０１及びガラスフリットのＣＴＥは約７．２ｐｐｍ／℃である。フリットバー４１１及び４１２は、約１ｍｍの厚みを有する。
【００３２】
得られた構造をフリットバー４１１及び４１２を圧縮し焼結するべく一定の温度で焼成する。或る形態では、この焼成ステップは約４５０℃の温度で行われる。別の形態では、焼成ステップの前に、一対のガラスバー（図示せず）をフリットバー４１１及び４１２の上に配置する。焼成ステップが終了した後、フリットバー４１１及び４１２はガラスバーをウェハ４０１に結合する。更に別の形態では、フリットバー４１１及び４１２の代わりに一対のガラスバーが用いられる。この形態では、ガラスバーが焼成されてガラスバーがウェハ４０１に（溶解することにより）直接結合されることになる。得られた構造は、他の３つの形態と実質的に等価なものである。更に別の形態では、フリットバー４１１及び４１２の代わりにウェハ４０１と同じ組成を有するセラミックストリップが用いられる。このセラミックストリップはウェハ４０１上に積層されて、ウェハ４０１と同時に焼成される。更に別の形態では、焼成されたセラミックバーの末端にガラス棒の末端が取りつけられる。このガラス棒は、次にセラミックウェハ４０１上に配置される。得られた構造は５２０℃まで加熱され、これによりガラス棒が溶解しセラミックバーをセラミックウェハ４０１に結合する。フリットバー４１３及び４１４からなる第２のフリットバーの組をフリットバー４１１及び４１２について前述したのと同じ方法でウェハ４０１のバック表面４０１Ｂ上に形成することができる（図７参照）。
【００３３】
次に得られた構造を図６に示すようにガラス基板４１０に結合する。このときウェハ４０１の表面４０１Ａはガラス基板４１０上に配置される。この形態では、この結合は、ウェハ４０１とガラス基板４１０の界面に設けられたワックス材料を加熱することにより行われる。ガラス基板４１０は、焼成されたフリットバー４１１及び４１２を受容するための溝４１０Ａ及び４１０Ｂを有する。このガラス基板４１０は、ウェハ４０１を平坦な形態に維持するものである。ガラス基板４１０に結合された時、ウェハ４１０のバック表面４０１Ｂが露出される。この結果、フェース電極１３１〜１３８は、ウェハ４０１の前面４０１Ａではなくバック表面４０１Ｂに形成され得る。図６の構造に適用されるようなこの改変形態では、フェース電極１３１〜１３８は、ウェハ４０１が基板４１０に結合された状態となるまで形成されない。フェース電極１３１〜１３８は、表面４０１Ａではなく表面４０１Ｂ上に前に説明したプロセスステップを用いて形成される。この改変形態では、フリットバー４１１及び４１２の位置とフェース電極１３１〜１３８の位置との間の誤差は、フリットバー４１１〜４１２及びフェース電極１３１〜１３８がウェハ４０１の反対側の表面上に形成されるため問題にならない。
【００３４】
ウェハ４００のバック表面４０１Ｂ上に保護用コーティング（図示せず）が塗布される。或る形態では、この保護用コーティングはShipley社から市販されているMicropositであり、塗膜の厚みは約０．００３ｃｍである。保護用コーティングの目的は、後の方形切断過程の際にチッピングを最小限にすること、及び後にスパッタリングエッジ電極のためのマスクを形成することである。
【００３５】
得られた構造は複数のスペーサ壁ストリップ１６１〜１６４に方形切断される。この方形切断ステップは、基板４０１がガラス基板４１０に結合された状態で行われる。図８に示すのは、ウェハ４０１が方形切断される際の切断線４２１〜４２３である。この方形切断ステップにより、スペーサ壁ストリップ１６１〜１６４のそれぞれの末端にたとえばスペーサ脚部１１１及び１１２のようなスペーサ脚部が形成される。更にこの方形切断ステップによって、例えばスペーサ本体部１０１のようなスペーサ本体部が形成される。同じ切断処理によりスペーサ脚部よりスペーサ本体部のエッジ表面が形成されることにより、スペーサ脚部の支持表面が、スペーサ本体部のエッジ表面と同一表面上にくることになる。方形切断は、スペーサ脚部の支持表面が、スペーサ本体部のフェース表面に対して垂直となるように行われる。
【００３６】
エッジ電極１２１〜１２８は、スペーサ壁ストリップ１１６〜１６４がガラス基板４１０に結合されている間に、スペーサ壁ストリップ１６１〜１６４に取着される。これらのエッジ電極１２１〜１２８は、スペーサ壁ストリップ１６１〜１６４上にマスクを形成してエッジ電極１２１〜１２８の位置を確定し、次にこのマスクを通してエッジ電極をスパッタリングによって形成することができる。一定の角度でスパッタリングを行うことにより、エッジ電極１２１〜１２８はスペーサ壁ストリップ１６１〜１６４のエッジ表面上にのみ形成される。第１の傾斜スパッタリング処理により、エッジ電極１２１、１２３，１２５及び１２７を形成し、第２の傾斜スパッタリング処理（反対方向から）によりエッジ電極１２２、１２４、１２６及び１２８を形成する。方形切断ステップにより、スペーサ壁ストリップ１６１〜１６４がガラス基板４１０に結合されている間にエッジ電極１２１〜１２８が形成されるのに十分なスペーサ壁ストリップ１６１〜１６４の間の空間が形成される。たとえばアセトンのような溶媒を用いて、形成されたスペーサ壁をガラス基板４１０から脱離させ、スペーサ壁を基板４１０に保持するワックス材料を溶解し、これによりスペーサ壁の形成が終了する。
【００３７】
以下、本発明によるスペーサ壁２００をフラットパネルディスプレイのフェースプレート構造とバックプレート構造との間に装着する方法の実施例について説明する。スペーサ壁１００の装着にも類似の方法を用いることができるということは理解されよう。スペーサ壁２００を受容するためのフェースプレート構造について以下説明する。図９は、本発明の一実施例によるフェースプレート構造３０１の一部の模式的な底面図である。図１０は、図９の線１０−１０で切ったフェースプレート構造３０１の断面図である。図１１は、図９の線１１〜１１で切ったフェースプレート構造３０１の断面図である。図９の模式図には、フェースプレート構造３０１が、その幅より大きな長さを有すものとして示されているが、これは単に明示のためである。フェースプレート構造３０１は、典型的には、その長さより大きい幅を有することを理解されたい。
【００３８】
フェースプレート構造３０１は、電気的に絶縁性のフェースプレート３２１（典型的にはガラス製）及び絶縁性フェースプレート３２１の内側表面上に形成された発光構造３２２を有する。この発光構造３２２は、フェースプレート構造３０１のアクティブ領域上に位置する隆起したブラックマトリクス３３１を有する。この隆起ブラックマトリクス３３１は、例えばポリイミドのような誘電体材料から作られる。マトリクス３３１は約５０μｍの高さを有し、複数のピクセル開口部３５０及び複数のマトリクスギャップ３４１〜３４３を有する（図９）。後により詳細に説明するように、マトリクスギャップ３４１〜３４３はスペーサ壁２００を受容する。ただ３つのギャップ３４１〜３４３が第９図には示されているが、３以上のギャップは通常はフェースプレート構造３０１上に存在するということは理解されよう。更に、マトリクスギャップ３４１〜３４３は、説明のため、幅を誇張して大きくして示されていることを理解されたい。フェースプレート構造３０１において、各マトリクスギャップ３４１〜３４３の幅は、（開口部３５０によって確定される）隣接するピクセル間の間隔以下である。更にスペーサ壁２００はマトリクスギャップ３４１〜３４３より薄い。このような構成により装着されたスペーサ壁２００が視聴者から見えないようになる。或る実施例では、ギャップ３４１〜３４３が横方向の間隔１ｃｍで、互いに平行に延在している。
【００３９】
発光材料つまり燐光体３３０は、マトリクス３３１のピクセル開口部３５０に配置され、これらの発光材料３３０は絶縁性フェースプレート３２１上に配置される（図１０及び図１１）。薄い反射性金属層３３２は、マトリクス３３１及び発光材料３３０の上に配置される。反射性金属層３３２は、典型的には約５００〜１２００Åの厚みを有するアルミニウムである。
【００４０】
発光構造３２２は更に、フェースプレート３２１上に形成された複数の金属電極３５１〜３５６、及びアクティブ領域の外側のポリイミドマトリクス３３１を取り囲む薄いポリイミド層３３５を有する。絶縁性フェースプレート３２１がフェースプレート構造３０１のエッジの近傍で露出され、これによってフェースプレート構造３０１を対応するバックプレート構造に結合することが容易になっているということに注意されたい。電極３５１〜３５６は、例えばスパッタリングやフォトリソグラフィ技術のような従来の薄膜プロセス技術を用いてガラスフェースプレート３２１上に被着される。電極３５１〜３５６は、約０．５μｍの厚みを有するアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成される。薄いポリイミド層３３５は約１６μｍの厚みを有し、電極３５１〜３５６の上に延在する。後により詳細に説明するように、電極３５１〜３５５を用いることにより、フラットパネルディスプレイの組立時にスペーサ壁２００を一定の位置に保持する静電的な仮付け力を与えることができると共に、スペーサ壁２００のフェース電極１３１及び１３２への接続をなさしめることができる。
【００４１】
図１０に示すように、反射性金属層３３２は、薄いポリイミド層３３５を通して延在する導電性バイアによって電極３５６に電気的に接続される。図面には示されていないが、電極３５６は、形成されたフラットパネルディスプレイの通常の動作時に、反射性金属層３３２に数ｋＶの電圧を効果的に印加する電源回路に達している。電極３５３，３５４、及び３５５は図１１に示されている。これらの電極について後に詳細に説明する。
【００４２】
フェースプレート構造３０１に関するより詳細な情報は、本出願と出願人を同じくする米国特許第５，４７７，１０５号及び１９９５年３月１６日に公開されたＰＣＴ公開番号ＷＯ９５／０７５４３により詳細に記載されており、両文献はここに引用することによりその内容全体が本明細書と一体にされたものとする。
【００４３】
スペーサ２００をフェースプレート構造３０１上に装着するために、スペーサ壁２００は、図１２に示すようにマトリクスギャップ３４１〜３４３にフィットする。マトリクスギャップ３４１〜３４３は、外囲するマトリクス３３１がスペーサ壁２００に小さな把持力を加え得るような寸法に形成される。スペーサ壁２００をマトリクスギャップ３４１〜３４３に設置する作業は、スペーサ壁２００を持ち上げて、それを適切なマトリクスギャップに配置するために真空ワンド（wand）または真空エンドエフェクタを用いる自動化された処理工程である。
【００４４】
図１２に示すように、スペーサ壁２００のそれぞれのスペーサ脚部１１２及び１１４は、電極３５４及び３５５上に配置される。同様に、スペーサ壁２００のスペーサ脚部１１１及び１１３はそれぞれ、電極３５１及び３５２の上に配置される。電圧Ｖが電極３５４と３５５の間に印加され、電極３５４及び３５５とスペーサ脚部１１２及び１１４の間に誘引静電力Ｐが発生する。電圧Ｖの関数としてこの力Ｐを以下の関係から計算することができる。
【００４５】
Ｐ＝Ｃ^２Ｖ^２／（２∈Ａ^２）
ここでＰはパスカルを単位とする圧力（力）に等しく、Ｃはスペーサ脚部１１２及び１１４及び電極３５４及び３５５の間のファラッドを単位とするキャパシタンスに等しく、ＶはＶを単位とする電圧に等しく、∈はポリイミドの相対誘電率（３．５）に等しく、Ａはスペーサ脚部１１２及び１１４と電極３５４及び３５５の間の平方メートルを単位とする面積に等しい。この実施例では、５００〜１１００Ｖの範囲の電圧を印加した時、約３４〜１０３ｋＰａの範囲の圧力が発生し得る。これらの電圧において発生する電界は、約２ｋＶ／ｍｉｌであり、これはポリイミドについての既知の絶縁破壊の強さより遙かに小さい（〜６ｋＶ／ｍｉｌ）。
【００４６】
静電力Ｐにより、スペーサ壁２００がフェースプレート構造３０１に効果的に押しつけられる。静電力Ｐは、典型的には、数秒（即ちポリイミドを荷電するのに必要な時間）内で生成される。静電力Ｐはフェースプレート構造３０１が対応するバックプレート構造に結合している間維持され、これによってスペーサ壁２００がこの結合がなされている間に動かないようにする。フェースプレート構造３２１が対応するバックプレート構造に結合された後、電圧Ｖは取り除かれ得る。
【００４７】
同様の方式で、電圧Ｖを電極３５１と３５２の間に印加し、スペーサ脚部１１１及び１１３をスペーサ壁２００の他の端部に保持する静電力が生成される。別の実施例では、電極３５１及び３５２が取り除かれ、各スペーサ壁の唯１つが静電力によって仮付けされる。
【００４８】
仮付け用の電極３５１〜３５２及び３５４〜３５５は、フェースプレート構造及びバックプレート構造の組立の際にスペーサ壁２００を保持するための機械的な固定具または有機接着剤を用いる必要性をなくすことができるという利点をもたらす。有機接着剤は、典型的には、塗布が困難で、硬化に時間がかかる。更に、有機接着剤は、フラットパネルディスプレイのアクティブ領域に流れて性能を劣化させることがある。機械的固定具は、配置及び係合に時間がかかり、かさばることが多い。
【００４９】
図１３は、図１２の線１３−１３に沿ったフェースプレート構造３０１及びスペーサ壁２００の断面図である。図１３に示すように、電極３５４は、仮付け機能を発揮することに加えて、スペーサ壁２００のフェース電極１３１への電気的接続をもなす。電極３５３が、フェースプレート電極１３２への電気的接続をなすことに注意されたい。この電気的接続は、薄いポリイミド層３３５の開口部に配置された金のバンプ３７１及び３７２によって確立される。圧力、熱、及び／または紫外線エネルギーを金属バンプ３７１及び３７２に加えて、これらのバンプがフェース電極１３１及び１３２と対応する電極３５４及び３５３と結合するようにすることができる。金バンプ３７１及び３７２は、フェースプレート構造３０１とスペーサ壁２００との間にさらなるタッキング力を与える。金バンプ３７１及び３７２によって与えられたこの仮付け力は、フラットパネルディスプレイが組み立てられ、静電力が加えられなくなった後にスペーサ壁２００を定位置に保持する。金バンプ３７１及び３７２によって与えられる仮付け力がスペーサ壁２００を仮付けするのに不十分である場合には、追加的にスペーサ壁２００の一端または両端に接着剤を塗布することができる。金バンプ３７１及び３７２の代わりに、例えばインジウム−金または錫−金のような金化合物を用いることができる。他の実施形態として、金バンプ３７１及び３７２の代わりに、金属含浸エポキシからワイヤボンディングを用いることができる。
【００５０】
電極３５３及び３５４は、フェース電極１３１及び１３２に印加された電圧を制御する電源（図示せず）に接続され得る。フェース電極１３１及び１３２に印加される電圧を制御することにより、フェースプレート構造とバックプレート構造との間の電圧分布をスペーサ壁の近傍で制御することができる。
【００５１】
本発明の別の実施例では、仮付け用電極３５１、３５２、及び３５５がフェースプレート構造３０１上に設けられない（電極３５４はフェース電極１３１に対する接続を提供するために保持される）。この実施例では、スペーサ壁２００が初めに所定の温度まで加熱され、この時スペーサ壁２００の長さが伸びる。スペーサ壁２００は約７．２×１０^６／℃の熱膨張係数を有する。従って前述したスペーサ壁２００は、室温より１００度高い温度まで加熱された時、Ｘ軸方向に約３６μｍ長くなる。
【００５２】
次に加熱されたスペーサ壁２００をフェースプレート構造のマトリクスギャップ３４１〜３４３に配置する。加熱されたスペーサ壁２００の両端は、例えばEpoxy Technology Inc.で市販されているEPO-TEK P-1011（金属充填材を含まず）のような接着剤を用いてフェースプレート構造３０１に取り付けられる。加熱されたスペーサ壁２００がフェースプレート構造３０１に取着された時、フェースプレート構造３０１の温度は室温である。次にスペーサ壁２００は冷却され得るようになる。冷却時にスペーサ壁２００は収縮し、これによってスペーサ壁２００内部に引っ張り応力が生成される。この引っ張り応力は、各スペーサ壁２００を真っ直ぐな形状に引っ張ることに役立つ。この発生した応力は、フックの法則により以下の式で定義される。
【００５３】
Ｅ＝σ／∈
ここでＥはスペーサ壁の弾性係数（２．３×１０^１１Ｐａ）、σはＰａを単位とする応力、∈は、ここではスペーサ壁における歪み（３．６×１０^−４ｃｍ／ｃｍ）である。この実施例では、スペーサ壁２００に導入される引っ張り応力は約８．３×１０^７Ｐａである（この応力はスペーサ壁２００の引っ張り強さより小さい）。これは、スペーサ壁２００への予加重の合理的な上限である。
【００５４】
この実施例の改変形態では、スペーサ壁２００は、第１熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料で形成され、フェースプレート構造３０１の絶縁性フェースプレート３２１は第２ＣＴＥを有する材料から形成され、第１ＣＴＥは第２ＣＴＥより大きい。両スペーサ壁２００及びフェースプレート構造３０１は、室温より高い温度まで加熱される。この時スペーサ壁２００及びフェースプレート構造３０１は膨張する。スペーサ壁２００のＣＴＥがフェースプレート構造３０１のＣＴＥより高いことから、スペーサ壁２００はフェースプレート構造３０１より膨張率は大きい。スペーサ壁２００及びフェースプレート構造３０１が加熱された状態にある間、スペーサ壁２００の末端はフェースプレート構造３０１に付けられる。スペーサ壁２００及びフェースプレート構造３０１は、次に冷却できるようになる。冷却時、スペーサ壁２００はフェースプレート構造３０１よりも大きく収縮する。この結果スペーサ壁２００内に内部応力が生じ、これがスペーサ壁２００を真っ直ぐに引っ張り、またスペーサ壁２００固有の波打ち歪を除去するのに役立つ。
【００５５】
別の実施例では、フェースプレート構造３０１が、スペーサ壁２００が取着される前に冷却され、これによってフェースプレート構造３０１が収縮できるようになる。スペーサ壁２００の末端は、室温に維持され、次に冷却されたフェースプレート構造３０１に固着され、またフェースプレート構造３０１は室温まで温度が上昇できるようになる。温度上昇時、フェースプレート構造３０１は膨張し、これによってスペーサ壁２００内に引っ張り応力が導入され、この引っ張り応力はスペーサ壁２００を真っ直ぐに引っ張るのに役立つ。
【００５６】
フェースプレート構造３０１は、種々の方法で冷却することができる。或る実施例では、フェースプレート構造３０１は以下のように冷却される。初めにフェースプレート構造３０１の絶縁性フェースプレート３２１が、１または２以上の孔を有する平坦なアルミニウムプラテンの表面上に設置される。負の圧力を孔に導入し、フェースプレート３２１がアルミニウムプラテンの表面上に確実に保持されるようにする。例えばエチレングリコールまたはアルコールのような液体を、従来型の冷却構造によって冷却し、アルミニウムプラテンを通して延在するチャネルの中に流し、これによってアルミニウムプラテン（更にそれに固着されたフェースプレート構造３０１）が冷却される。絶縁グリコール及びアルコールは、約−２０〜−３０℃の凍結温度を示し、このため、フェースプレート構造３０１は、実質的に室温（〜２０℃〜２５℃）より低い温度まで冷却され得ることになる。別の実施例では、他の液体を用いてアルミニウムプラテンを冷却することもできる。
【００５７】
更に別の実施例では、スペーサ壁２００が、フェースプレート構造３０１に付く前に（熱的ではなく）機械的に膨張され得る。この機械的膨張は、スペーサ脚部１１１及び１１２（またはスペーサ脚部１１３及び１１４）の間に位置し、スペーサ脚部１１１及び１１２がＸ軸方向に互いに離れるような力を加える膨張する固定具を用いることにより実現され得る。この膨張する固定具は、機械的なねじ、圧電デバイスまたは高熱膨張性金属を用いて実現され得る。この機械的に伸ばされるスペーサ壁２００は、スペーサ壁２００に所定の大きさの負荷が与えられた後、スペーサ壁２００の両端においてフェースプレート構造３０１に固着される。スペーサ壁２００がフェースプレート構造３０１に固着された後、膨張する固定具は、スペーサ壁２００から取り除かれ、これによって引っ張り応力がスペーサ壁２００に導入される。
【００５８】
本発明の更に別の実施例では、フェースプレート構造３０１がスペーサ壁２００に取り付けられる前に、凹形状に曲げられる。図１４は、この方法を示す模式図である。フェースプレート構造３０１は、曲げられた真空チャック５００内に初めに設置される。排気は、真空チャック５００の真空ポート５０１を通して行われ、これによってフェースプレート構造３０１が、進行チャック５００の凹形状に合致する形態となる。フェースプレート構造３０１が、凹形状位置に保持されている間、スペーサ壁２００の両端は接着剤を用いてフェースプレート構造３０１に固着される。スペーサ壁２００が取り付けられた後、フェースプレート構造３０１は脱離され、フェースプレート構造３０１が平坦になる。このように平坦になることにより、スペーサ壁２００内に引っ張り応力が生ずる。スペーサ壁２００に導入された応力は、スペーサ壁２００が伸びる距離に関連する。スペーサ壁の伸びＤ_ＷＡＬＬは、
Ｄ_ＷＡＬＬ＝（Ｓ−Ｗ_Ｌ）
と定義され、ここでＳはスペーサ壁２００がフェースプレート構造３０１に固着された位置の間のフェースプレート構造３０１の曲がった表面に沿った距離に等しく、Ｗ_Ｌは、スペーサ壁２００のＸ軸に沿った初めの伸びていない状態の長さに等しい（図１４参照）。
【００５９】
前に説明した実施例においてスペーサ脚部を保持する接着剤に対する剪断負荷τは、壁に対する負荷Ｌをスペーサ脚部の面積Ａで除したものに等しい。壁負荷Ｌは、壁応力にスペーサ壁２００の断面積を乗じたものに等しい。従って、高さ１．３ｍｍ、厚み６０μｍのスペーサ壁２００に８．３×１０^７Ｐａの応力が加わっている場合には、壁負荷Ｌは６．４５Ｎである。スペーサ脚部から２．５ｍｍ×１ｍｍの面積を有し、スペーサ脚部を保持する接着剤への剪断負荷τは２．６×１０^６Ｐａである。２．６×１０^６Ｐａの剪断負荷は、接着剤の剪断強さの半分より小さい。
【００６０】
前に説明したように、引っ張り応力をスペーサ壁２００に導入することは、スペーサ壁２００をまっすぐに伸ばすことに役立つ。スペーサ壁２００は通常は固有の波打ち歪を有しているので、このことは重要である。この波打ち歪は、それをチェックせずに放置しておくと、スペーサ壁２００がフェースプレート構造のピクセル上に伸びて、形成されたフラットパネルディスプレイの性能が劣化することがある。スペーサ壁２００を引っ張ることにより、これらの壁における波打ち歪が除去され得、これによってフラットパネルディスプレイにおける比較的長いスペーサ壁２００が見えなくなるという利点がもたらされる。
【００６１】
スペーサ壁２００は、フェースプレート構造３０１に結合されたものとして説明してきたが、別の実施例では、スペーサ壁２００を類似した方法でバックプレート構造に結合することができる。このようなバックプレート構造は、典型的には絶縁性バックプレートと電子放出構造とを有し、その詳細については、（ａ）Curtin等に付与された米国特許第５，６８６，７９０号、（ｂ）Havenに付与された米国特許第５，６５０，６９０号、及び（ｃ）Spindt等に付与された１９９７年７月１６日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／１１７３０に記載されており、これら全ての文献はここに引用したことにより本明細書と一体にされたものとする。
【００６２】
図１５は、本発明の別の実施例によるスペーサ壁６００の等角図である。スペーサ壁６００はスペーサ壁１００（図１）に類似していることから、図１及び図６における類似の要素には類似の符号を付して示してある。従ってスペーサ壁１００について以前に説明したのと同様に、スペーサ壁６００は、スペーサ本体部１０１、第１エッジ電極１２１、及び第２エッジ電極１２２を有している。スペーサ壁６００は、更に、スペーサ本体部１０１の第１フェース表面１０１Ａ上に配置された第１フェース電極６３１及び第２フェース電極６３２を有する。この第１フェース電極６３１は、スペーサ本体部１０１の第２末端１０１Ｆまで延在している。同様に、第２フェース電極６３２はスペーサ本体部１０１の第１末端１０１Ｅまで延在している。第１フェース電極６３１は、スペーサ本体部１０１の第２末端１０１Ｆの近傍で下に向かって突出しているが、これは必ずしも必要ではない。即ち、第１フェース電極６３１は、スペーサ本体部１０１の第１フェース表面１０１Ａ全体に亘って直線的に延在し得る。
【００６３】
機械的なスペーサクリップは、スペーサ壁６００の第１末端１０１Ｅ及び第２末端１０１Ｆに取り付けるために設けられる。これらのスペーサクリップは導電性であり、従って第１フェース電極６３１と第２フェース電極６３２との電気的接続をなす。これらのスペーサクリップは、スペーサ壁６００を自立した形態に支持する役目も果たす。この場合、スペーサ壁６００は、対応するフェースプレート及びバックプレート構造に対して垂直な位置に保持される。特定の実施例では、これらのスペーサクリップは、スペーサ壁６００に引っ張り応力を与え、これによってスペーサ本体部１０１における固有の波打ち歪が真っ直ぐに伸ばされる。ここで本発明による幾つかのスペーサクリップについて説明する。
【００６４】
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃ、及び図１６Ｄはそれぞれ、本発明のある実施例によるスペーサクリップ１０００の等角図、平面図、正面図、及び側面図である。スペーサクリップ１０００は、例えば燐光体／青銅または他の金属のような導電性の材料から作られる。スペーサクリップ１０００は、ベース部１００１、第１ばね要素１００２、及び第２ばね要素１００３を有する。第１ばね要素１００２及び第２ばね要素１００３はそれぞれ、ヘビ様の形状を有する。ばね要素１００２及び１００３は、２つの点において互いに接近しており、２つのチャネル領域１００５及び１００６を形成している。ばね要素１００２及び１００３は、チャネル１００５及び１００６に連なる傾斜面（１００４）を有する。表１には、本発明のある実施例によるスペーサクリップ１０００の寸法が記載されている。他の実施例では、スペーサクリップ１０００は他の寸法を有し得る。
【００６５】
【表１】

【００６６】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、それぞれ、スペーサ壁６００の第１末端１０１Ｅ及び第２末端１０１Ｆに取り付けられたスペーサクリップ１００Ａ及び１００Ｂの平面図及び側面図である。スペーサクリップ１００Ａ及び１００Ｂは、前に説明したスペーサクリップ１０００と同一のものである。スペーサ壁６００の第１末端１０１Ｅ及び第２末端１０１Ｆはそれぞれスペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂのチャネル１００５及び１００６に滑り込む。スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂの傾斜面１００４によって、スペーサ壁６００のチャネル１００５及び１００６への挿入が容易になる。チャネル１００５及び１００６は、フェースプレート構造に対して垂直な位置にスペーサ壁６００を保持する。スペーサ壁６００を各スペーサクリップの２つのチャネル１００５及び１００６内に配置することにより、スペーサクリップがスペーサ壁６００によって加えられ得る力によってＸ軸の周りに回転することが防止される。
【００６７】
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、スペーサクリップ１０００Ａは、スペーサクリップ１０００Ａのチャネル１００５及び１００６のそれぞれの中で第２フェース電極６３２との物理的及び電気的接触を持つ。同様に、スペーサクリップ１０００Ｂは、スペーサクリップ１０００Ｂのチャネル１００５及び１００６のそれぞれの中で第１フェース電極６３１との物理的及び電気的接続をなす。
【００６８】
ある実施例では、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂは、チャネル１００５及び１００６内でスペーサ壁６００に固定されていない。その代わりに、スペーサ壁６００はチャネル１００５及び１００６内をＸ軸方向に移動できる。この実施例では、スペーサ壁６００は、スペーサ壁の整合に実質的な影響を及ぼすことなく、Ｘ軸方向に自由に伸縮する。
【００６９】
スペーサ壁６００及びスペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂは、図９〜図１３を参照して前に説明したのと概ね同じ方式でフェースプレート構造に固定される。詳述すると、スペーサ壁６００は（それに取り付けられたスペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂと共に）例えばマトリクスギャップ３４１（図１２）のようなマトリクスギャップに挿入される。電極３５１〜３５２及び３５４〜３５５を用いて、前に説明したのと同様にスペーサクリップ１００Ａ及び１００Ｂを静電学的に結合することができる。フェースプレート構造３０１は、導電性バンプが電極３５１または３５２の１つからスペーサクリップ１０００Ａまで延在し、且つ導電性バンプが電極３５４または３５５の一方からスペーサクリップ１０００Ｂまで延在するように僅かに改変しなければならない。上述の実施例では、スペーサクリップ１０００Ａが電極３５１に接続されており、且つスペーサクリップ１０００Ｂが電極３５５に接続されていることが仮定されている。導電性バンプはスペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂをそれらの対応する電極３５１及び３５５に熱、圧力、及び／または紫外線エネルギーを加えることによって結合する金バンプであり得る。この金バンプが、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂをフェースプレート構造３０１に保持するには不十分である場合には、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂとフェースプレート構造３０１の間に接着剤を塗布することができる。
【００７０】
スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂのベース部１００１のみがフェースプレート構造３０１に固定されていることに注意されたい。これによって、スペーサクリップの第１及び第２ばね要素１００２及び１００３が自由に浮遊した状態になり、これによってスペーサクリップがスペーサ壁６００をグリップできる弾性が与えられる。また、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂはアーク放電をさけるため、（バックプレート構造の電子放出素子のみならず）フェースプレート構造３０１の発光構造３２２から離隔されていなければならない。
【００７１】
このようにして得られた構造では、第１フェース電極６３１が導電性スペーサクリップ１０００Ｂ及び対応する導電性バンプによって電極３５５に電気的に接続されている。同様に、第２フェース電極６３２は、導電性のスペーサクリップ１０００Ａ及び対応する導電性バンプによって電極３５１に電気的に接続されている。（電極３５３は第２フェース電極６３２への接続をなすことからこの実施例では電極３５３が不要であることに注意されたい。）
【００７２】
別の実施例では、スペーサクリップ１０００Ａ及び／またはスペーサクリップ１０００Ｂがチャネル１００５またはチャネル１００６の何れかの中でスペーサ壁６００に固定される。例えば、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂがチャネル１００６の中で（即ちばね要素１００２及び１００３の末端で）スペーサ壁６００に固定されるように、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂのチャネル１００６に接着剤を塗布することができる。別形態では、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂのチャネル１００６の中でフェース電極６３１及び６３２と対応するスペーサクリップとの間にソルダボンドを形成することができる。この点では、スペーサ壁６００及びスペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂを、室温より高い温度まで加熱して、室温に維持されたフェースプレート構造３０１に固着することができる。スペーサ壁６００の温度が低下するにつれ、スペーサ壁６００は収縮し、これによってスペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂのばね要素１００２及び１００３に引っ張り力が加えられる。この引っ張り力はスペーサ壁６００を真っ直ぐに伸ばすのに役立ち、これによって壁に固有の波打ち歪を取り除くことができる。別形態では、フェースプレート構造３０１を例えば機械的なねじ、圧電デバイス、または高熱膨張性合金のような膨張する固定具によって、フェースプレート構造３０１を取り付ける前にばね要素１００２及び１００３に引っ張り力を与えることができる。また、スペーサクリップ１０００Ａ及び１０００Ｂを取り付ける前にフェースプレート構造３０１を凹形状に曲げることによってばね要素１００２及び１００３に引っ張り力を与えることができる（例えば図１４参照）。
【００７３】
他の実施例では、他の形状を有する導電性スペーサクリップを用いることができる。例えば、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃ、図１８Ｄ、及び図１８Ｅは、本発明の他の実施例による種々の形状を有する導電性スペーサクリップ１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、及び１８０５の模式的な平面図である。スペーサクリップ１８０１〜１８０５の形状は、例として示したものであり、これらに限定されない。スペーサクリップ１８０１〜１８０５は、スペーサクリップ１０００について前に説明したのと同じ方式で用いることができる。
【００７４】
更に別の実施例では、例えばセラミック、ガラス、シリコン、または熱可塑性樹脂のような誘電体材料から作られたスペーサクリップを用いることができる。これらの誘電体スペーサクリップは、対応するスペーサ壁の末端の上にフィットするが、スペーサ壁のフェース電極からフェースプレート構造に至る導電経路を与えない。その代わりに、この導電経路は、スペーサ壁２００について前に説明したのと同じ方式で与えられる（例えば図１３参照）。誘電体スペーサクリップを形成するのに用いられる材料は、誘電体スペーサクリップの熱膨張係数が対応するスペーサ壁の熱膨張係数に一致するように選択され得る。図１９Ａ、図１９Ｂ、及び図１９Ｃは、それぞれ本発明の別の実施例による種々の形状を有する誘電体スペーサクリップ１９０１、１９０２、及び１９０３の模式的な平面図である。誘電体スペーサクリップ１９０１〜１９０３は、従来の押し出し成形プロセスによって形成することができる。スペーサクリップ１９０１〜１９０３におけるスロットは、従来の加工ツールによって形成することができる。スペーサ壁は、誘電体スペーサクリップ１９０１〜１９０３のスロット内に固定されるか、或いは自由に動ける状態にされ得る。図１９Ａ〜図１９Ｃに示す矢印は、誘電体スペーサクリップ１９０１〜１９０３に加えられ得る力の方向を示しており、この力によってこれらのスペーサクリップのスロットがスペーサ壁を受け入れられるように更に開かれる。スペーサクリップ１９０１〜１９０３の形状は、例示として示したものであり、これらに限定されない。
【００７５】
図２０は、ハイブリッド金属／セラミックスペーサクリップ２０００の模式的な平面図であり、このスペーサクリップ２０００は誘電体フレーム２００１及び金属ばね２００２及び２００３を有する。ハイブリッドスペーサクリップ２０００はスペーサ壁の末端を保持し、前に説明したのと同じ方式でフェースプレート構造に取り付けられる。
【００７６】
本発明の更に別の実施例では、導電性スペーサクリップが、フェースプレート構造上に形成され、スペーサ壁を支持すると共に、スペーサ壁上のフェース電極への電気的接続をなす。図２１は、本発明のこの実施例によるスペーサクリップ２１００の等角図である。スペーサクリップ２１００は市販の紫外線リボンワイヤウェッジボンダーを用いてフェースプレート構造３０１上に形成される。この実施例では、スペーサクリップ２１００はアルミニウムリボンワイヤから作られ、その寸法を表２に示す。他の実施例では、スペーサクリップ２１００を他の寸法で作ることができる。
【００７７】
【表２】

【００７８】
高さＺ１は、３つの結合部２１１１、２１１２及び２１１３を順に形成することにより２つの大きなループ２１０１及び２１０２が形成されるように調節される。初めの２つの結合部２１１１及び２１１２は、リボンワイヤを切断するためのロック／ニッキングツール（rock/nicking tool）を係合させることなく作られる。中央の幅Ｙ２はリボンボンダーによって用いられるボンドフラット（またはフット）のサイズによって調節される。中央幅Ｙ２は、ワイヤボンドツールヘッド上で０．０５ｍｍの小さいものであり得る。別形態では、結合部２１１１及び２１１３を初めに作り、第２の深く達するウェッジボンディングヘッドを用いて、中央部の結合部２１１２を作ることができる。別々の加工ツールを用いて、ワイヤリボンをスペーサ壁をよりよく保持する形状に形成することができる。
【００７９】
結合部２１１１〜２１１３の１つ（例えば結合部２１１２）は、ポリイミド層３３５を通して、フェースプレート構造３０１における電極３５１に接続されている。スペーサ壁が２つのループ２１０１及び２１０２の間に挿入された時、これらのループの１つはスペーサ壁上のフェース電極に接触し、これによってフェース電極をフェースプレート構造３０１上の電極３５１に電気的に接続する。スペーサクリップ２１００は更にスペーサ壁を支持する。追加の支持が必要な場合には、スペーサクリップ２１００に類似した追加のスペーサクリップが加えられ得る。スペーサ壁によって、スペーサ壁の一部がフェースプレート構造に対して熱膨張のミスマッチのためにＸ軸に沿って僅かに直線的にシフトすることが可能となる。
【００８０】
析出硬化合金リボンを用いることによりスペーサクリップ２１００に高い剛性を与えることができる。例えば、５％の銅をアルミニウムに加え、５４０℃の溶液処理をして急冷すると、ワイヤボンディングに適した十分に柔軟な合金が得られる。この合金を１時間４００℃でエイジングすると、硬度（剛性）及び強度は劇的に高まり、これによって合金にばね用の挙動を与えられる。別法では、２％のベリリウムを銅に加え８００℃の溶液で処理して急冷すると、ワイヤボンディングに適した十分に柔軟な合金が得られる。この合金を３２０℃で１時間エイジングすると合金の硬度が高まり、スペーサクリップ２１００の剛性を高められる。
【００８１】
スペーサクリップ２１００を形成するために既存のリボンワイヤボンディング技術が用いられることから、スペーサクリップ２１００は、スペーサ壁を支持するための単純で経済的な構造となる。
【００８２】
図２２は、本発明の別の実施例による別のスペーサ支持構造２２００の端面図である。スペーサ支持体２２００は、初めに一次接着剤２２１１を用いてスペーサ壁２２０３に接着された一対のスペーサ脚部２２０１及び２２０２を有する。このスペーサ脚部２２０１及び２２０２は、次に永久接着剤２２１２を用いてフェースプレート構造２２０４に固着される。ついで一次接着剤は非接着性となる。この結果、スペーサ壁２２０３は、スペーサ脚部２２０１と２２０２との間に保持されるが、Ｘ軸方向にある程度自由に動けるようになり、スペーサ壁２２０３の熱による伸縮を許容できるようになる。
【００８３】
図２３Ａ及び図２３Ｂは、本発明の更に別の実施例によるスペーサ脚部２３０１及び２３１１の端面図である。スペーサ脚部２３０１及び２３１１は、それぞれスペーサ壁２３０２及び２３１２の末端に固着される。スペーサ脚部２３０１は、スペーサ壁２３０２の高さ方向の途中まで延在するが、スペーサ脚部２３１１はスペーサ壁２３１２の高さ方向全体に亘って延在する。スペーサ脚部２３０１及び２３１１は、それぞれフェースプレート構造２３０４及び２３１４に取り付けられ、スペーサ脚部１１１〜１１４（図２、図３）について前に説明したのと同様に作用し、それぞれスペーサ壁２３０２及び２３１２を支持する。
【００８４】
本発明の幾つかの実施例について説明してきたが、本発明はここに開示した実施例には限定されず、当業者には明らかな様々な改変が可能であることは理解されよう。例えば、上述の実施例のそれぞれにおいて、スペーサ脚部またはスペーサクリップを、フラットパネルディスプレイのフェースプレート構造ではなくバックプレート構造に固着することができる。従って、本発明は以下の請求の範囲の内容によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型のフラットパネルディスプレイの視聴面の模式図である。
【図２】本発明で用いられるスペーサ壁の一形態の等角図である。
【図３】本発明で用いられるスペーサ壁の別の形態の等角図である。
【図４】選択されたプロセシング過程の間の図２のスペーサ壁の平面図である。
【図５】選択されたプロセシング過程の間の図２のスペーサ壁の平面図である。
【図６】選択されたプロセシング過程の間の図２及び図３のスペーサ壁の断面図である。
【図７】選択されたプロセシング過程の間の図２及び図３のスペーサ壁の断面図である。
【図８】選択されたプロセシング過程の間の図２のスペーサ壁の平面図である。
【図９】本発明の一実施例によるフェースプレートの一部の模式的な平面図である。
【図１０】図９の線１０−１０で切った図９のフェースプレート構造の断面図である。
【図１１】図９の線１１−１１で切った図９のフェースプレート構造の断面図である。
【図１２】スペーサ壁が取り付けられた後の、図９のフェースプレート構造の模式的な平面図である。
【図１３】図１２の線１３−１３で切った図１２のフェースプレート構造及びスペーサ壁の断面図である。
【図１４】本発明の一実施例によるスペーサ壁のフェースプレート構造への取り付けを示す模式図である。
【図１５】本発明の別の実施例によるスペーサ壁の等角図である。
【図１６】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなり、それぞれ、本発明の一実施例によるスペーサクリップを示す。
【図１７】Ａ、Ｂからなり、それぞれスペーサ壁の第１及び第２末端に取り付けられた第１６Ａ図〜第１６Ｂ図のスペーサクリップの平面図及び側面図である。
【図１８】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅからなり、それぞれ、本発明の別の実施例による種々の形状を有する導電性スペーサクリップの模式的な平面図である。
【図１９】Ａ、Ｂ、Ｃからなり、それぞれ、本発明の別の実施例による種々の形状を有するセラミックスペーサクリップの模式的な平面図である。
【図２０】セラミックフレーム及び金属ばねを有するハイブリッド型金属／セラミックスペーサクリップの模式的な平面図である。
【図２１】本発明の更に別の実施例によるスペーサクリップの等角図である。
【図２２】本発明の別の実施例によるスペーサ支持構造の端面図である。
【図２３】Ａ、Ｂからなり、それぞれ、本発明の更に別の実施例によるスペーサ脚部の端面図である。

Claims

フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサを装着する方法であって、
スペーサ壁上に前記スペーサ壁の両端近傍付近において１または２以上のスペーサ脚部を形成する過程と、
前記フェースプレート構造と前記バックプレート構造の選択された一方の上に前記スペーサ壁を配置する過程と、
前記選択された構造において形成された複数の電極によって導入された静電力で前記選択された構造上に前記スペーサ壁を保持する過程と、
前記選択された構造に前記スペーサ壁の両端を結合する過程とを有し、
前記結合過程の前に前記スペーサ壁を膨張させる過程と、
前記結合過程の後に前記スペーサ壁が収縮できるようにする過程とを含むことを特徴とするスペーサの装着方法。
前記選択された構造に溝を形成する過程と、
前記溝に前記スペーサ壁を設置する過程とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記膨張させる過程が、前記スペーサ壁を加熱する過程を含むことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の方法。
前記膨張させる過程が、前記スペーサ壁に外力を加える過程を含むことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の方法。
フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサを装着する方法であって、
スペーサ壁上に前記スペーサ壁の両端近傍付近において１または２以上のスペーサ脚部を形成する過程と、
前記フェースプレート構造と前記バックプレート構造の選択された一方の上に前記スペーサ壁を配置する過程と、
前記選択された構造において形成された複数の電極によって導入された静電力で前記選択された構造上に前記スペーサ壁を保持する過程と、
前記選択された構造に前記スペーサ壁の両端を結合する過程とを有し、
前記結合する過程の前に前記選択された構造を収縮させる過程と、
前記結合する過程の後に前記選択された構造が膨張できるようにする過程とを更に含むことを特徴とするスペーサの装着方法。
前記収縮させる過程が、前記選択された構造を凹形状に曲げる過程を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記収縮させる過程が、前記選択された構造を前記スペーサ壁の温度より低い温度まで冷却させる過程を含むことを特徴とする請求項５若しくは６に記載の方法。
フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサを装着する方法であって、
前記スペーサ壁を長さ方向に伸ばすべく前記スペーサ壁を所定の温度まで加熱する過程と、
前記フェースプレート構造と前記バックプレート構造の選択された一方に前記加熱されたスペーサ壁の末端を取り付ける過程であって、前記選択された構造が前記加熱されたスペーサ壁の温度より低い温度である、該過程と、
前記スペーサ壁が収縮するように取り付けられた前記スペーサ壁を冷却できるようにする過程とを含むことを特徴とするスペーサの装着方法。
フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサ壁を装着する方法であって、
第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料からスペーサ壁を形成する過程と、
第２のＣＴＥを有する材料からフェースプレート構造及びバックプレート構造の選択された一方を形成する過程であって、第１のＣＴＥが第２のＣＴＥより大きい、該過程と、
前記スペーサ壁及び前記選択された構造を室温より高い温度まで加熱する過程と、
前記選択された構造に前記スペーサ壁の末端を取り付ける過程と、
続けて前記スペーサ壁及び前記選択された構造が冷却できるようにする過程であって、前記スペーサ壁の収縮度が前記選択された構造の収縮度より大きい、該過程とを含むことを特徴とするスペーサの装着方法。
フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサを装着する方法であって、
スペーサ壁に前記スペーサ壁の両端近傍においてスペーサ脚部を取り付ける過程と、
前記スペーサ脚部間に力を加えることによって前記スペーサ壁を機械的に伸ばす過程と、
続けて前記フェースプレート構造と前記バックプレート構造の選択された一方に前記スペーサ壁の両端を取り付ける過程と、
前記スペーサ脚部の間に加えられた力を取り除く過程とを含むことを特徴とするスペーサの装着方法。
前記力が機械的ねじ、圧電素子及び高熱膨張性合金の少なくとも１つによって加えられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサを装着する方法であって、
前記フェースプレート構造と前記バックプレート構造の選択された一方を冷却し、前記選択された構造が収縮するようにする過程と、
前記選択された構造に前記スペーサ壁の両端を取り付ける過程であって、前記選択された構造の温度が前記スペーサ壁の温度より低い、該過程と、
前記選択された構造が膨張するように、前記選択された構造を暖める過程とを含むことを特徴とするスペーサの装着方法。
フェースプレート構造とバックプレート構造とを有するフラットパネルディスプレイにスペーサを装着する方法であって、
前記フェースプレート構造及び前記バックプレート構造の少なくとも一方に、機械的に伸ばされたスペーサ壁の両端部を固着することを特徴とするスペーサの装着方法。