JPH08146886A - スペーサの製造方法および支持構造体の製造方法 - Google Patents

スペーサの製造方法および支持構造体の製造方法

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JPH08146886A JP7208120A JP20812095A JPH08146886A JP H08146886 A JPH08146886 A JP H08146886A JP 7208120 A JP7208120 A JP 7208120A JP 20812095 A JP20812095 A JP 20812095A JP H08146886 A JPH08146886 A JP H08146886A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大画面表示装置に於て有用なスペーサを形成
するための製造方法を提供する。 【解決手段】 本製造方法は，結合剤で相互に結束され
たファイバ素線からなる束を形成する工程と，束をスラ
イスに切断する工程と，表示装置の電極プレートにスラ
イスを接着する工程と，結合剤を除去する工程よりな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は平面パネル表示装
置，更に詳しくは，画像の解像度を低下せしめることな
く，平面パネル表示装置を，これに加わる大気圧に対し
て支えることができるスペーサ構造体を創出するための
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界放出陰極型の平面パネル表示装置に
おいて，陰極電子放出面とそれに対応する陽極表示面
（陽極，陰極ルミネセンス画面，表示画面，フェースプ
レート，もしくは表示電極ともいう）との間の空洞が真
空に維持されていることが重要である。
【０００３】陰極放出面（ベース電極，ベースプレー
ト，エミッタ面，陰極面ともいう）と表示画面との間に
は，比較的高い電圧差（例えば一般には３００Ｖを超え
る）が生じる。電子放出面と陽極表示面の間の致命的な
電気故障を防ぐことが重要である。同時に，所望の構造
厚さを維持し，高画像解像度を得るためには，プレート
の間隔を狭めることが，必要である。
【０００４】一定の画像解像度と輝度が得られるよう
に，且つ，表示のゆがみなどを防止するために，プレー
ト間隔は均等でなければならない。外部の大気圧と，ベ
ースプレートおよびフェースプレートとの間の真空室内
の圧力との間に存在する圧力差が大きいため，マトリッ
クス指定された平面真空型表示装置の電界放出陰極で
は，その他の表示型式に比べて，間隔が不均一になりや
すい。真空室内の圧力は，標準的には１０-6 torr 以下
である。
【０００５】小画面表示装置（例えば，対角線約１イン
チ（２．５ｃｍ））はスペーサを必要としないが，これ
は厚さ約０．０４０インチ（０．１ｃｍ）のガラスがそ
れほど著しく弓形とならずに大気荷重を支えることがで
きるからであって，表示面積が拡大するに従ってスペー
サの支持がより重要となる。例えば，対角線測定値が３
０インチ（７６．２ｃｍ）の画面では，その上に数トン
の大気圧が加わっている。このように著しく大きい圧力
が加わるので，スペーサは大画面で軽量な表示装置の構
造においては重要な役割を果すことになる。
【０００６】スペーサは，フェースプレートとエミッタ
の先端部が成形されているベースプレートとの間に，組
み込まれている。スペーサは，薄型で軽量な基板と組み
合わされて大気圧を支え，従って基板の厚みをほとんど
または全く増加させることなく表示面積を拡大すること
が可能となる。
【０００７】スペーサの構造は一定のパラメータに適合
しなければならない。支持体は，（１）電極間スペース
が比較的狭く（約２００μｍ程度），また，電極間電圧
差が比較的大きい（約３００Ｖ以上）にも関わらず，陰
極配列と陽極間の致命的な電気的破壊を防ぐために十分
な非伝導性を有し，（２）大気圧下で平面パネル表示装
置が破壊するのを防ぐことができるような機械的強度を
有しており，（３）電子が各画素に於て発生するため，
電子の衝突下に於ても安定性を有し，（４）表示装置の
フェースプレートとバックプレートとの間を高真空にす
るために必要な約４００°Ｃの焼損温度に耐えることが
可能であり，（５）表示操作を視覚的に妨害しないよう
に幅が十分に狭くなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】現行のスペーサとその
製造方法には若干の欠点がある。スクリーン印刷，型紙
印刷，またはガラスボールを用いる方法では，十分に高
いアスペクト比を有するスペーサを提供することが出来
ないという欠点がある。これらの方法によって形成され
たスペーサは短かすぎて高電圧を支えることができない
か，もしくは広すぎて表示画像を妨害する。
【０００９】被着した材料を反応性イオンエッチング
（Ｒ．Ｉ．Ｅ）することおよびプラズマエッチングする
ことは処理能力が遅く（即ち成形時間が長い），エッチ
ング速度が遅く，エッチングマスクが劣化するという欠
点を有する。光活性の有機化合物は写真製版技術によっ
て限定され，電界放出平面パネル表示装置の製造時の高
真空条件もしくは高温度特性に適合しないスペーサが形
成されてしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様は，
大画面表示装置に有用なスペーサを形成するための製造
方法である。この製造方法は，結合剤によってまとめら
れたファイバ素線からなる束を形成する工程と，その束
をスライスする工程と，表示装置の電極板にスライスを
接着する工程と，結合剤を除去する工程とからなる。
【００１１】本発明の別の態様は，マイクロピラーを製
造する方法であって，結合剤によってまとめられたガラ
スファイバの束を形成する工程と，ガラスファイバの束
をスライスする工程とからなる。ガラスファイバは研磨
された端末部を有し，研磨後ガラスファイバの端末部近
くの結合剤がエッチングされる。平面パネル表示装置内
の大気圧を支えるプレート上にスライスを配置する。結
合剤を除去し，マイクロピラーが形成される。
【００１２】本発明のさらに別の態様は，高アスペクト
比の支持構造体を形成するための製造方法であって，真
空表示装置の電極板上に接着剤を印刷し，この接着剤上
にファイバを有するスライスを配置し，次いで真空の表
示空洞内の物理的支持体としてそのファイバのいくつか
を使用することを含んでいる。
【００１３】本発明は，添付図面を参照して，以下の本
発明を限定しない実施例に関する説明を読むことによ
り，さらに理解できよう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１を参照すると，表示セグメン
ト２２を使用した代表的電界放出表示装置が示されてい
る。各表示セグメント２２は，例えば，赤／緑／青の純
色３色画素のうち緑のドットとして，情報の１画素もし
くはその画素の一部を表示することができる。
【００１５】好ましくは，シリコン層は，ガラス基板１
１上で放出領域の役目を果す。別法としては，電流を通
すことのできる別の材料を基板の表面に存在せしめ，こ
れを用いて放出領域１３を形成することもできる。
【００１６】電界型の放出領域１３は基板１１の上面に
構成されている。放出領域１３は，電子を放出するため
の微小点を有する突起部であって，角錐形，円錐形，も
しくはその他の多様な形状とすることができる。微小陰
極１３の周囲には，グリッド構造体１５が設けられてい
る。ソース２０に依り陰極１３とグリッド１５との間に
電圧差が加えられると，電子の流れ１７はけい光物質を
塗布した面１６に向けて放出される。
【００１７】電子放出領域１３は，基板１１と一体化さ
れており，陰極として作用する。ゲート１５は，電界電
位をそれぞれの陰極１３に供給するグリッド構造体とし
て作用する。
【００１８】絶縁層１４は導電性陰極上に被着される
が，この陰極１３は，基板もしくはクロム−無定形シリ
コン二重層などの１つ以上の被着導電膜から形成するこ
とができる。絶縁体１４は，また，電界放出領域位置に
開口部を有する。
【００１９】エミッタ領域１３が適切に機能するため
に，ベースプレート２１とフェースプレート１６との間
は真空状態になっているため，電極のフェースプレート
１６とベースプレート２１上に加わる大気圧を支える機
能を持つスペーサ支持構造体１８が，前記フェースプレ
ート１６と前記ベースプレート２１との間に配置されて
いる。
【００２０】本発明のベースプレート２１は，冷陰極放
出領域１３のマトリックス指定可能な配列と，放出領域
１３がその上に作成される基板１１と，絶縁層１４と，
陽極グリッド１５とからなる。
【００２１】本発明の製造方法は，スペーサ１８として
機能する高アスペクト比の支持構造体を製作するための
方法を提供する。簡単に言えば，本発明の製造方法はフ
ァイバ手法である。原料ファイバから組み立てられたス
ペーサ１８まで，多くの製造工程がある。
【００２２】別の実施例においては，図２，図３，およ
び図４に示すとおり，直径２５μｍのガラスファイバが
ナイロンもしくはＰＭＭＡなどの有機物ファイバと混合
されており，束２８が形成されている。ＰＭＭＡファイ
バ２７はガラスファイバ１８の間隔を実質的に均一に保
つのに役立っている。
【００２３】別の実施例においては，ファイバ１８を結
合させるためにアセトンに可溶なワックスなどの除去可
能なファイバ間結合剤（図示されていない）を加える。
本発明のこの実施例では，ファイバ結束２８は可溶性マ
トリックスにより形成される。可溶性マトリックスには
以下のものが含まれるが，これに限定されるものではな
い。： ａ．アクリロイドアクリル・プラスチック樹脂のアセト
ン／トルエン溶液 ｂ．ゼインTMコーンプロテインのＩＰＡ／水性溶媒溶液
（食品および薬品コーティング用） ｃ．アクリロイド／ゼインTMの二層系 ｄ．ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）レジスト水溶液 ｅ．ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の重クロム酸アン
モニウム（ＡＤＣ）との水溶液 ｆ．ワックス，例えばKindt-Collins 社製 電界エミッタ表示装置内のスペーサ１８に関連する１つ
の重要な問題点は，完全な絶縁性のスペーサ１８の表面
を浮遊電子によって徐々に帯電することにより電位が生
じることにある。これにより，最終的には激しいアーク
放電が引き起こされて，パネル破壊の原因となる。
【００２４】本発明の製造方法はファイバ１８を妥旨と
するものであり，これによって，被覆されたファイバ
（図示されていない）あるいは結束する前に表面処理し
たファイバを使用することができるようになる。一時的
な被覆が行われ，これにより，ファイバ１８間に間隔を
与える除去可能な被膜が，結束する前の個々のファイバ
もしくは束２８または隣接する数本のファイバ１８に同
時に形成される。その結果，束２８を含めたファイバ１
８の間隔配置が，除去可能な被膜を使用することによっ
て達成される。
【００２５】また，ファイバ１８に対しては，非常に高
い抵抗率を与えるために表面に永久被覆を行なうことも
できるが，ファイバ自体は純粋な不伝導体ではないた
め，被覆されたファイバ１８は時間と共に僅かなブリー
ドオフを発生せしめ，これにより破壊的アークの発生を
防止する。ファイバ１８に対する有用な薄い被膜として
は，例えば高抵抗シリコンがある。
【００２６】さらに別の実施例においては，ガラスファ
イバ１８は，アセトンに可溶なＰＭＭＡファイバ２７を
混合されて，ファイバ束２８中で使用されている。ＰＭ
ＭＡファイバ２７は，ガラスファイバ１８の物理的分離
を行ない，表示プレート１６，２１の表面上にファイバ
束スライス２９を配置した後に溶解することが出来る。
【００２７】６インチ（１５．２ｃｍ）×８インチ（２
０．３ｃｍ）の電界放出表示装置（ＦＥＤ）は，実質的
可視領域と第１の縁端部の間に１／２インチ（１．３ｃ
ｍ）の大型外縁をもっている。この装置では，装置に加
わる約９１０ポンド（４１２ｋｇ）の圧縮性の大気圧を
支えなければなならい。直径２５μｍ，高さ２００μｍ
の石英柱に対する座屈荷重が０．００６ポンド（２．７
ｇ）であることは，注目に値する。
【００２８】ガラス製のフェースプレート１６のそり抵
抗を除いても，表示装置は，座屈点に達するのを避ける
ために，２５μｍ×２００μｍの石英柱１８１５１，９
００本が必要である。カラーＶＧＡ表示装置上の約１億
のブラックマトリックス２５の行列の交点を使って，こ
れほどの数のファイバ１８を接着させることが統計学的
に可能であることは，製造可能な処理ウインドを提供す
るのに有用である。
【００２９】図２の混合ファイバ束２８は次に図３と図
４に示すように，薄いディスク２９に切断される。束ね
られたファイバ２８は約０．００８インチ（０．０２ｃ
ｍ）〜０．０１３インチ（０．０３ｃｍ）の希望する厚
さにスライスされる。本発明の製造方法においては，フ
ァイバ束２８をディスク，すなわちスライス２９に切断
するために，のこぎりが使用される。
【００３０】スペーサ１８の配置される領域には，接着
剤によるドット２６が設けられる。接着剤のドット２
６，ブラックマトリックス領域２５内に設けることが望
ましい。
【００３１】表示プレート１６，２１の表面上の多くの
位置に所定の接着領域を生成する方法としては，スクリ
ーン印刷方式が使われる。別の方法として，接着領域２
６は，写真製版技術により限定されるか，またはＸＹ分
配方式により形成される。図５は表示プレート１６，２
１を示すが，そのプレートのブラックマトリックス領域
２５内に接着領域２６が配置されている。ブラックマト
リックス領域２５は，エミッタ１３もけい光点もない領
域である。ブラックマトリックス領域２５では，ピラー
１８が表示画像をゆがめることはない。
【００３２】デュポン社のＶａｃｒｅｌは，ガラス基板
に適合させることが可能なドライフィルムの１例であっ
て，約４００ｎｍの波長でパターンに露光され，１％の
炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）溶液中で現像される。この
製造方法により，接着点２６を限定するために使用でき
るステンシルが得られる。このフィルムは，余分な接着
剤を除去した後，剥離される。この方法は，プロジェク
タ／アライナの精度に適合させることができるという利
点を有する。
【００３３】接着領域を形成するために使用される２つ
の材料について説明する：１）室温から約２００°Ｃに
まで熱硬化された２部のエポキシ樹脂である。エポキシ
は３００°Ｃから４００°Ｃの間では短期間に於ては安
定であり，なかには５００°Ｃから５４０°Ｃの範囲で
安定である場合もある。２）シリカ，アルミナ，および
リン酸塩結合剤で構成されているセメントである。この
材料はガラスに対して良好な接着力を持っており，常温
で硬化する。
【００３４】スライス２９は全て表示プレート１６，２
１の周囲に配置されているが，マイクロピラー１８は接
着ドット２６の領域に於てのみ形成される。接着ドット
２６に接触しているファイバ１８は，プレート１６，２
１上にあり，ファイバ１８の残りは以後の処理によって
除去される接着ドットの数は，表示に必要なマイクロピ
ラー１８の最終的な数より多い。従って，プレート１
６，２１上にスライス２９を配置する際には，高い配置
精度を要しない。ドット２６の数と面積，およびスライ
ス内のファイバ１８の密度は，正当な収量の接着された
マイクロピラー１８を製作するように選ばれる。図７に
図示されているように，ファイバ１８が接着ドット２６
と重ね合ったときにのみ，ファイバ１８は表示プレート
１６，２１と接合する。
【００３５】図６に，ディスク２９の配置方法を示した
が，ディスク２９はフェースプレート１６上のブラック
マトリックス領域２５上の所定の接着領域２６と接触し
て配置されるか，もしくはベースプレート２１に沿って
ブラックマトリックスに対応する位置に配置される。
【００３６】この時点でプレーナ化を行なうこともでき
る。前の工程が如何に良好に実施されたか否かによっ
て，ファイバ１８は全て正確な高さになるか，または僅
かながら不均一になるかいずれかであるが，大抵の場合
は不均一である。５００から６００のグリットの研磨紙
で軽く研磨することにより通常は破損もしくは接着損失
を生ずることなく接合されたマット２９はプレーナ化さ
れる。
【００３７】スライス２９を配置した表示プレート１
６，２１は（図５），接着性を向上し，また表示プレー
ト１６，２１に対して垂直にファイバ１８を配置するた
めに，スライス２９に対して固定する。または押しつけ
てもよい。ガラスファイバ１８が一時的に接着された場
合は，有機ファイバ２７およびファイバ間の結合剤は化
学的に除去される。
【００３８】図３と図４に図示したスライス２９は，図
６に示すように表示プレート１６，２１上に配置されて
いるが，次に，ガラスファイバ１８に対して選択的に作
用する有機溶剤またはその他の化学エッチング剤に短時
間さらす。
【００３９】Kindt-Collins 社製のＫ型固定用ワックス
は，ファイバ１８をスライス中は互いに相対位置に保持
し，その後は表示プレート１６，２１上に配置するため
の，ファイバ束２８内の結合剤として有用である。ヘキ
サンがスライス２９が表示プレート１６，２１上で露出
された後にKindt-Collins 社のＫ型固定用ワックスを溶
解するために使用される。ヘキサンはさらに，ファイバ
１８が表示プレート１６，２１にワックスの残存するこ
となく確実に接着できるように，スライス２９を表示プ
レート１６，２１上で処理する前に，スライス２９内の
ガラスファイバ１８の末端より下の位置までワックスを
引込めるのにも使用される。
【００４０】ガラスファイバ１８間の結合剤が溶解する
と，接着領域２６に接触しなかったガラスファイバ１８
も物理的に分離され，その結果高アスペクト比のマイク
ロピラー１８が分布することになる。その結果，図７に
示すように，所定の位置にあるガラスファイバ１８が表
示プレート１６，２１から外側に向かって突出する。好
ましくは，スペーサ１８は表示プレート１６，２１の表
面に対して実質的に垂直に配置されている。
【００４１】結束されたスライス２９を本発明に従って
使用することは，スペーサ１８を実質的に垂直に配置す
る有用な手段である。
【００４２】本明細書に引用された全ての米国特許は，
この引用の結果として，それらの全体に提示されている
通りに本明細書に組込まれる。
【００４３】ここに詳細に示され開示されているとお
り，具体的な処理はここに明示する前に，目的および特
長を達成することが十分可能であるが，本発明の好まし
い実施態様を説明したものに過ぎないこと，および添付
した請求項に記載された以外にここに示される構成もし
くは設計の詳細に対していかなる制限も意図されないこ
とが理解されるべきである。
【００４４】電界放出表示装置は説明された実施例のと
おりに利用されているが，本製造方法はその他の真空表
示装置（例えば水平パネル表示装置），およびその他の
真空のキャビテーション内で物理的支持を必要とする装
置にも同様に適用可能であることは，当業者によって理
解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に従って形成したスペーサに
支持されたベースプレートに真空密閉され蛍光面を持つ
フェースプレートを有する，電界放出表示装置の代表的
画素の略断面図。
【図２】本発明の製造方法に従って製作されたファイバ
束の略断面図。
【図３】本発明の製造方法に従って製作されたファイバ
束のスライスの図２の線２−２に添った略断面図。
【図４】本発明の製造方法に従って製作された，図２の
ファイバ束のスライスの拡大略断面図。
【図５】図４のスライスを配置していない平面パネル表
示装置の電極プレートの略断面図。
【図６】図４のスライスを配置した平面パネル表示装置
の電極プレートの略断面図。
【図７】本発明の製造方法に従って製作された，スペー
サ支持構造体の略断面図。
【符号の説明】
１１ ガラス基板 １３ エミッタ １４ 絶縁層 １５ グリット構造体 １６ フェースプレート １８ ガラスファイバ ２０ ソース ２１ ベースプレート ２２ 表示セグメント ２５ ブラックマトリックス領域 ２６ 接着領域 ２７ ＰＭＭＡファイバ ２８ ファイバ束 ２９ ファイバスライス
フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ、ジェイ．ホフマン アメリカ合衆国アイダホ州、ボイーズ、ボ ンビュー、ドライブ、3160 (72)発明者 ダニー、ダインカ アメリカ合衆国アイダホ州、メリディア ン、ウェスト、グリーンヘッド、ドライ ブ、1580 (72)発明者 ダリル、エム．スタンズベリ アメリカ合衆国アイダホ州、ボイーズ、ノ ース、ナインス、ストリート、2119

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】大画面表示装置に於て有用なスペーサを形
    成するための製造方法であって，この製造方法が，ファ
    イバ素線を結合剤によって相互に結束してなるファイバ
    素線束を形成する工程と，前記束をスライスに切断する
    工程と，表示装置のプレート上に前記スライスを配置す
    る工程と，前記結合剤を除去する工程と，を有すること
    を特徴とする製造方法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のスペーサを形成するため
    の製造方法に於て，前記結合剤が，アクリロイドアクリ
    ル・プラスチック樹脂のアセトン／トルエン溶液，ゼイ
    ン，コーンプロテインのＩＰＡ／水性溶媒溶液，アクリ
    ロイド／ゼイン，ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）レジ
    スト水溶液，ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と重クロ
    ム酸アンモニウム（ＡＤＣ）との水溶液およびワックス
    のうちの少なくとも１つを含む結合剤であることを特徴
    とする製造方法。
  3. 【請求項３】高アスペクト比の支持構造体を製作するた
    めの製造方法であって，真空の表示装置の電極プレート
    に接着剤を塗布する工程と，ファイバと結合剤を有する
    ディスクを前記接着剤に配置する工程と，前記結合剤を
    除去して，前記ファイバを露出せしめる工程とからなる
    ことを特徴とする製造方法。
  4. 【請求項４】真空の表示装置に於て有用なスペーサを形
    成するための製造方法であって，この製造方法が，ファ
    イバ素線からなる束を形成する工程と，前記束をスライ
    スに切断する工程と，前記スライスを表示装置プレート
    上に配置することによって，前記スライスからの前記フ
    ァイバをスペーサとして機能させる工程と，を備えるこ
    とを特徴とする製造方法。
  5. 【請求項５】請求項４記載のスペーサを形成するための
    製造方法において，前記の各ファイバ素線が，少なくと
    も幅の５倍以上の長さを有することを特徴とする製造方
    法。
  6. 【請求項６】請求項５記載のスペーサを形成するための
    製造方法において，前記の各ファイバ素線の前記幅が５
    ０μｍ未満であることを特徴とする製造方法。
  7. 【請求項７】請求項５記載のスペーサを形成するための
    製造方法において，前記の各ファイバ素線の前記長さが
    0.005インチ（0.013 cm）より長いことを特徴とする製
    造方法。
  8. 【請求項８】請求項４記載のスペーサを形成するための
    製造方法において，前記のファイバ素線がガラスおよび
    ＰＭＭＡの少なくとも１つから成ることを特徴とする製
    造方法。
  9. 【請求項９】請求項４記載のスペーサを形成するための
    製造方法において，前記ファイバ素線が塗膜を有し，前
    記塗膜が前記ファイバ素線間の距離を実質的に均一に保
    ち，電気的放出を行なうために有用であることを特徴と
    する製造方法。
  10. 【請求項１０】請求項４記載のスペーサを形成するため
    の製造方法において，前記束が実質的に０．２５インチ
    （０．６４ｃｍ）〜２．０インチ（５．１ｃｍ）の範囲
    の長さを有する横断面を有することを特徴とする製造方
    法。
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