(57)【要約】マイクロコンポーネントの製造方法を開示する。かかる方法は、マイクロコンポーネントを前検査し、調整するステップを含む。検査又は調整で不合格になったマイクロコンポーネントは、廃棄され、合格したものは、パネルに組み込まれる。
2005536015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコンポーネントを製造するプロセスであって、
所定形状のシェルを形成し、その中にプラズマ生成ガス(plasma-forming gas)を封入し、これにより、マイクロコンポーネントを形成するステップ、
形成された前記マイクロコンポーネントについて特定の所定物理的特性をテストするステップ、
前記所定の物理的特性を満たさない各マイクロコンポーネントを廃棄するステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１のプロセスにおいて、さらに、プラズマ生成ガスが存在する状態において、製造される前記マイクロコンポーネントと同じ形状の液滴(liquid droplets)を作るステップ、
前記シェルを形成する材料と同じものを用いて、前記液滴を閉じこめるステップ、および
前記閉じこめられた液滴を硬化させるステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１のプロセスにおいて、前記所定形状は、球形であること、
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１のプロセスにおいて、前記所定形状は、細管(capillary)であること、
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１のプロセスにおいて、前記テストステップは、形成されたマイクロコンポーネントの物理的欠陥を検査し、その後、その中のガスを励磁するステップ、形成された各マイクロコンポーネントからの発光出力(luminous output)を検出するステップ、および、物理的欠陥を有する、あるいは、所定レベルの発光出力が達成出来ない、前記形成済みの各マイクロコンポーネントを廃棄するステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１のプロセスにおいて、前記マイクロコンポーネントは、シェルを形成し、その後、その中にプラズマ生成ガスを注入し、前記シェル内に前記プラズマ生成ガスを封入するため、封止することにより形成されること、
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１のプロセスにおいて、前記マイクロコンポーネントは、少なくとも一のプラズマ生成ガスが存在する状態において、２枚の基板の少なくとも１枚にキャビテイー(cavity)を形成し、当該２枚の基板を一緒に貼り合わせることにより形成されること、
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１のプロセスにおいて、さらに、少なくとも約１０ミクロンから約数センチメーターのサイズの前記マイクロコンポーネントを生成するステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項１のプロセスにおいて、さらに、前記マイクロコンポーネントに、周波数変換被膜(frequency converting coating)をコーテイングするステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項9のプロセスにおいて、前記周波数変換被膜は、リン光体(phosphor)であること、
を特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項9のプロセスにおいて、前記周波数変換被膜は、希土類元素(rare earth)であること、
を特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１のプロセスにおいて、前記プラズマ生成ガスは、希ガスハライド(rare gas halide)であること、
を特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１のプロセスにおいて、前記プラズマ生成ガスは、希ガスハライド類(rare gas halides)の少なくとも一つを含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項９のプロセスにおいて、前記被膜は、フッ化バリウム(barium fluoride)、イットリウムアルミニウムガーネット(yttrium aluminum garnet)、セリウムを添加したイットリウムアルミニウムガーネット(yttrium aluminum garnet doped with cerium)およびガドリニウムガリウムガーネット(gadolinum galium garnet)の少なくとも一つであること、             
を特徴とするもの。
【請求項１５】
形成されたマイクロコンポーネントをテストするプロセスであって、
連続するプロセスにおいて、これらが構造的な欠陥を伴うので、前記マイクロコンポーネントを光学的に検査するステップ、および、
構造的な欠陥が検出されたマイクロコンポーネントを廃棄するステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１５のプロセスにおいて、さらに、その中のプラズマ生成ガスを励磁するため、前記形成済みのマイクロコンポーネントに対して励起場(excitation field)を印加するステップ、
マイクロコンポーネントが発光しているかを判断するため、各マイクロコンポーネントを光学的に検査するステップ、および
発光しないマイクロコンポーネントを廃棄するステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項１６のプロセスにおいて、前記マイクロコンポーネントは、電子ビームにより励磁されること、
を特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１６のプロセスにおいて、前記マイクロコンポーネントは、テスラコイル(tesla coil)により励磁されること、
を特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１６のプロセスにおいて、前記マイクロコンポーネントは、高周波無線(high frequency RF)により励磁されること、
を特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１のプロセスにおいて、前記マイクロコンポーネントは、ガラス吹き製法(glass blowing)により細管に形成され、プラズマ生成ガスが封入されたマイクロコンポーネントを形成するため、プラズマ生成ガスが、前記細管を通じて吹き込まれること、
を特徴とするもの。
【請求項２１】
プラズマディスプレイに用いられるマイクロコンポーネントを調整する方法であって、
バッチにおいてディスプレイ内に組み込まれる、マイクロコンポーネントを組み立てるステップ、
前記マイクロコンポーネント内のプラズマ生成ガスを所定時間励磁するため、組み込まれたマイクロコンポーネントに対して励起場を印加するステップ、および
前記励磁を終了するとともに、前記マイクロコンポーネント機能を連続して個別にテストするステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項２２】
請求項１７の方法において、前記個別のテストステップは、当該個別テストに合格しなかったマイクロコンポーネントを廃棄するステップ、を備えること、
を特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項１７の方法において、前記マイクロコンポーネントは、プラズマディスプレイに組み込まれた際に印加されるいずれの励磁を超える励磁レベルで励磁されること、
を特徴とするもの。
【請求項２４】
請求項１７の方法において、前記所定時間は、当該所定時間中に、故障すべきほぼ全てのマイクロコンポーネントが故障するのに十分となるような時間に、選択されること、
を特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の記載】
【０００１】
本出願は、２０００年１０月２７日に出願され、その親出願の出願日について優先権が主張された”発光パネルに用いられるマイクロコンポーネント”と題する米国特許出願番号０９／６９７、３５８の一部継続出願である。また、ここでは、参照のためその全体が本明細書に取り込まれ、その出願日の利益を主張する以下の出願：２０００年１０月２７日に出願された”発光パネルおよび製造方法”と題する米国特許出願番号０９／６９７、３４４；２０００年１０月２７日に出願された”発光パネルのテスト方法およびその中のコンポーネント”と題する米国特許出願番号０９／６９７、４９８；２０００年１０月２７日に出願された”発光パネル内のマイクロコンポーネントを励磁する方法およびシステム”と題する米国特許出願番号０９／６９７、３４５；２０００年１０月２７日に出願された”発光パネルに用いられるソケット”と題する米国特許出願番号０９／６９７、３４６；同時出願される”マイクロコンポーネントの設置に用いられるプリンティングおよび他の技術”と題する米国特許出願番号（代理人整理番号ＳＡＩＣ００２９ーＣＩＰ２）；同時出願される”パネルレイヤーを構成するための液製造プロセス”と題する米国特許出願番号（代理人整理番号ＳＡＩＣ００２９ーＣＩＰ１）；同時出願される”発光パネルのオンラインテスト方法”と題する米国特許出願番号（代理人整理番号ＳＡＩＣ００２５ーＣＩＰ）；および同時出願される”プラズマディスプレイパネル内にマイクロコンポーネントを設置する方法及び装置”と題する米国特許出願番号（代理人整理番号ＳＡＩＣ００２６ーＣＩＰ）；を参照する。
【発明の属する分野】
【０００２】
本発明は、発光パネルおよびそれを組み立てる方法に関する。また、本発明は、発光パネルに用いられるマイクロコンポーネントに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
［関連技術の説明］
典型的なプラズマディスプレイにおいては、直角に交差し、間隔が開けられたコンダクタ間に、ガスあるいはガス混合が封入されている。交差するコンダクタは、光を発する、アレイの縮小ピクチャエレメント（画素）として構成される、交差ポイントのマトリクスを定義する。いずれの画素においても、封入されたガスが誘電体としての役割を果たすとともに、直角に交差し、間隔が開けられた導電体は、キャパシタにおける対向するプレートとして機能する。十分に大きい電圧が印加されると、画素におけるガスが分解され(break down)、プラスの導電体に引き付けられる自由電子、ならびに、マイナスに帯電した導電体に引き付けられるプラスに帯電したガスイオンが生成される。これらの自由電子およびプラスに帯電したガスイオンは、他のガス原子と衝突し、より多くの自由電子ならびにプラスに帯電したイオンを発生させる雪崩効果(avalanche effect)を生じさせ、これにより、プラズマが発生する。このプラズマを生成するための放電が生じる電圧レベルは、書き込み電圧と呼ばれる。
【０００４】
書き込み電圧が印加されると、画素におけるガスは、イオン化され、そこで、これらの電荷が印加された電圧と逆電圧を生じさせ、最終的に放電を消滅させる、セルの絶縁誘電性の壁へのイオンの電離移動(ionization migrate)によって生じた自由電荷として一時的に発光する。画素に書き込みが行われると、交流の維持電圧(alternating sustain voltage)により、連続的な発光手順が行われる。前の書き込み又は維持動作から残存する壁の電荷が、イオン化された維持電圧を生じさせるために逆極性で印加される、後に生じる維持波形(sustain waveform)の電圧に加えられる電圧を生じさせるので、維持波形の振幅は、書き込み電圧より小さくてもよい。数学的に、かかるアイデアは、Vs  =  Vw - Vwallであり、ここで、Vsは維持電圧、Vwは書き込み電圧、Vwallは壁の電圧であると設定することができる。したがって、前に書き込み行われていない（あるいは消去された）画素は、維持波形のみでは、イオン化することができない。消去動作は、前に帯電したセルの壁が放電を可能となるまで行われる、書き込み動作と同じと考えられ、タイミングおよび振幅を除いて、書き込み動作と同じである。
【０００５】
通常、書き込み、消去、および維持動作に用いられる導電体には、異なる２種類の構造がある。かかる構造と通じて共通する一つのエレメントは、維持電極およびアドレス電極が、その間にプラズマ生成ガスを伴った状態で間隔を開けて配置されることである。したがって、プラズマ生成ガスがイオン化され、プラズマディスプレイを励磁する際、アドレス又は維持電極の少なくとも一つのは、光が移動する経路内に位置するようにしてもよい。これにより、電極がプラズマディスプレイからの画像を邪魔しないように、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明あるいは半透明の導電材料を用いなければならない。しかし、ＩＴＯは高価であるため、ＩＴＯを用いることにより製造コストを上昇させ、最終的にプラズマディスプレイの価格を上昇させる等のいくつかの不利益を生じさせる。
【０００６】
第一の構成は、２の直角に交差するコンダクタであって、一つがコンダクタをアドレス指定し、もう一つがコンダクタを維持するものを用いる。このタイプのガスパネルにおいては、ガスパネルが、前に書き込まれた発光画素パターンを維持するよう、維持波形が、全てのアドレス指定コンダクタおよび維持コンダクタに全体に印加される。従来の書き込み作業では、書き込みパルスおよび維持パルスがイオン化を実行するよう、維持電圧波形に、適切な書き込みの電圧パルスが加えられる。各画素に独立して書き込みを行うため、アドレスおよび維持コンダクタのそれぞれは、独立した選択回路を有する。したがって、全てのアドレス指定および維持コンダクターにわたって、維持波形を印加するが、１のアドレスならびに１の維持コンダクターだけに書き込みパルスを印加することにより、選択されたアドレスおよび維持コンダクターの交点における１の画素だけに書き込み作業が実行される。
【０００７】
第二の構成は、３つのコンダクタを用いる。共面維持パネル(coplanar sustaining panels)と呼ばれる、このタイプのパネルにおいて、各画素は、１のアドレスコンダクタおよび２の平行な維持コンダクタの３つのコンダクタの交点において形成される。この構成においては、アドレスコンダクタは、２の平行な維持コンダクタと直交する。このタイプのパネルを用いると、２の平行な維持コンダクタ間で維持作業が実行され、アドレスコンダクタと２の平行な維持コンダクタの一との間の放電によりアドレス指定が行われる。  
前記維持コンダクタは、アドレス−維持(addressing-sustsining)コンダクタおよび維持専用(solely sustaining)コンダクタの２つのタイプからなる。アドレス−維持コンダクタの機能は、維持専用コンダクタの比ではない維持放出を達成すること、および、アドレス指定の役割を全うすること、の２つである。したがって、一以上のいずれのアドレス−維持コンダクタにアドレス波形を印加することができるよう、アドレス−維持コンダクタは独自に選択することができる。一方、維持専用コンダクタは、それらが、同じ電圧で同時に伝わるよう、維持波形が全ての維持専用コンダクタに同時に印加されるよう接続されている。
【０００８】
対電極の間にプラズマ生成ガスを封止するための多様な方法を用いた、様々なタイプのプラズマパネルディスプレイ装置が構成される。あるタイプのプラズマパネルにおいては、その表面上にワイヤ電極を有するガラス製の平行な板が等間隔に設けられ、その間に形成されたキャビテイーにプラズマ生成ガスが充填されたものが、外端部において一緒にシールされている。このタイプのオープンディスプレイ構造は、広く用いられているが、様々な欠点がある。平行な板の外端部のシーリンングを行い、真空にするため排気を行い、真空下でベークアウトを行い(baking out)、プラズマガスを導入すること、はコストも手間もかかる作業であるので、最終製品が高価になってしまう。また、平行な板の端部を通じて電極が貫通接続する(fed through)場所で良好なシールを達成するのは、特に困難である。これにより、ガス漏れが生じ、製品寿命を短くなってしまう。他の欠点としては、独立した画素が、平行な板内で分離されていないことである。この結果、選択された画素におけるガスイオン化動作が、隣接する画素に及んでしまい、書き込みパルスが印加されていないにも拘わらず、隣接する画素が点灯しまうおそれが高くなってしまう。隣接する画素が点灯しないまでも、イオン化動作は、近接する画素のオンおよびオフ特性を変化させることができる。
【０００９】
既知の他のタイプのプラズマディスプレイにおいて、独立した画素は、平行な板の一つに溝を形成すること、あるいは、平行な板の間に、穴のあいた絶縁膜を挟むように加えること、のいずれかによって機械的に分離されている。しかし、このような機械的に分離された画素は、パネル全体で均一な圧力を確保するために、プラズマガスが画素間を自由に通過する必要があるため、互いが完全に囲われ分離されている訳ではない。このタイプのディスプレイ構造は、隣接画素に影響を及ぼす可能性を減少させるが、画素自体が物理的に完全に分離されたわけではないので、その可能性が少なからず存在する。また、このタイプのディスプレイパネルにおいては、電極およびガスチャンバーを正確に配置することが困難であり、これにより、画素が誤点灯してしまう。また、オープン構造ディスプレイ構造と同様に、板の端部で良好なシールを得るのは、困難である。 さらに、真空にするため排気を行い、真空下でベークアウトを行い、プラズマ生成ガスを導入し、平行な板の外端部のシーリン光体グを行うことは、コストと手間のかかる作業である。
【００１０】
既知のさらに別タイプのプラズマディスプレイにおいて、独立した画素は、平行な板の間で機械的に分離されている。このタイプのディスプレイにおいて、プラズマガスは、閉ざされた透明シェルでできた透明球体内に封入されている。平行な板の間に、かかるガスを封入するため様々な方法が用いられている。最初の方法においては、様々なサイズの球体がしっかりとまとめられ、単一のレイヤを通してランダムに供給され、平行な板の間に挟まれる。二番目の方法においては、球体が、透明の誘電性材料のシート内に埋め込まれ、次に、かかる材料が、平行な板の間に挟まれる。三番目の方法においては、電気的な絶縁性材料でできた穴の開いたシートが、平行な板の間に挟まれ、穴の中にガスが充填された球体が配置される。
【００１１】
上述の各タイプのディスプレイは、異なるデザインコンセプトに基づいているが、これらを組み立てるために用いられる製造アプローチは、一般に同じものである。従来、これらのタイプのディスプレイを製造するためには、バッチ組み立てプロセスが用いられる。よく知られているように、バッチプロセスにおいて、各コンポーネントパーツは、時には別の施設で、別の製造者によって別々に組み立てられ、各プラズマパネルが一台づつ製造される場所に、最終的な組み立てのために集められる。バッチプロセスは、最終製品を製造するのに長い時間が必要である等の多数の欠点を有している。所要時間が長いことは、製品コストを押し上げ、本技術で知られてい様々な追加の理由から好ましくない。たとえば、いずれかのコンポーネントの欠陥又は故障の検出と欠陥又は故障の手直しとの間に、基準外、欠陥、あるいは、完全に使用不可又は部分的に不完全なプラズマパネルが、かなりの量、製造されてしまう。
【００１２】
このことは、上述の最初の二つのタイプのディスプレイであって、第一は、機械的に分離されていない画素を有するもの、第二は、平行板の一つに溝を形成すること、あるいは、平行な板の間に挟まれた穴のあいた絶縁膜を加えること、のいずれかによって、機械的に分離した各画素を有するものにおいて特にその傾向が強い。プラズマ生成ガスは、各画素／サブ画素のレベルで分離されていないことから、最終的にディスプレイが組み立てられるまで、組み立てプロセスは、各コンポーネントの大部分がテストされるのを阻害する。したがって、ディスプレイは、平行な２枚の板が一緒にシールされ、プラズマ生成ガスが２枚の板間のキャビテイー内に充填された後にしかテストすることができない。製造後のテストにおいて、潜在的な問題（発光度合いが不足し、あるいは、特定の画素／サブ画素において発光しない等）が一つでも生じた場合には、ディスプレイ全体が廃棄されることになる。
【発明の概要】
【００１３】
本発明の好ましい実施形態は、広領域照射源として、エネルギー変調(energy modulation)のため、粒子検出(particle detection)のため、ならびに、フラットパネルディスプレイとして、用いることができる発光パネルを提供する。ガスプラズマパネルは、その特有の性質故に、これらの用途に用いられることが好ましい。
【００１４】
基本的な形式において、発光パネルは、広領域照射源として用いてもよい。紫外線（ＵＶ）を放つよう発光パネルを構成することにより、かかるパネルは、ペンキ又は他の被膜を硬化させるとともに、消毒の用途を有するようになる。紫外線を可視白色光に変換するため、一以上のリン光体によるコーテイングを追加することで、パネルは、照明源としての用途を有することになる。
【００１５】
また、発光パネルは、少なくとも一の実施形態において、かかるパネルを、マイクロ波による伝送モードにするよう構成することによって、プラズマ切り替えフェイズアレイ(plasma-switched phase array)として用いるようにしてもよい。当該パネルは、イオン化中に、プラズマ生成ガスが、（他の電磁気の波長が通用するにも拘わらず）マイクロ波について屈折変更の局部的なインデックスを作成するような方法によって構成される。パネルからのマイクロ波ビームは、局部に、フェーズシフトを導入し、および／又は、パネルの特定の開口からマイクロ波を方向付けることにより、いずれかの所望のパターンに導かれ又は方向づけられる。
【００１６】
また、発光パネルは、粒子／フォトン検出用に用いてもよい。この実施形態において、発光パネルは、イオン化のために必要な書き込み電圧よりも若干低い電位に晒される。かかる装置が、前記パネルにおける特定箇所又は位置において外部エネルギーに晒されると、かかる追加のエネルギーが、特定領域においてプラズマ生成ガスをイオン化させるので、これにより、外部エネルギーを検出する手段が提供される。
【００１７】
さらに、かかる発光パネルは、フラットパネルディスプレイに用いてもよい。これらのディスプレイは、同じようなサイズの陰極線管（ＣＲＴ）と比較した場合、非常に薄く、軽量に製造することができ、家庭、オフィス、劇場および広告板用に最適なものとなる。また、これらのディスプレイは、高精細テレビ（ＨＤＴＶ）に収納される十分な解像度を有する大きなサイズに作ることもできる。ガスプラズマパネルは、電磁波の偏向に苦しむことがなく、したがって、軍事用、レーダーシステム、鉄道の駅および他の地下システム等の、磁界により強く影響される用途に適している。
【００１８】
本発明の一般的な実施形態において、発光パネルは２枚の基板から構成され、かかる基板のいずれかは、複数のソケットを含み、少なくとも２の電極が配されている。そこに、一以上のマイクロコンポーネントを配置してもよいが、各ソケットには、複数のマイクロコンポーネントの少なくとも一部が配されている。各マイクロコンポーネントは、その一部にイオン化が可能なガスあるいはガス混合が充填された、シェルを含んでいる。マイクロコンポーネントにわたって十分に大きい電圧が印加されると、ガスあるいはガス混合がイオン化されてプラズマを生成し、発光する。
【００１９】
本発明の一の実施形態において、マイクロコンポーネントは、リン光体により各マイクロコンポーネントの一部をコーテイングすることによって可視光線に変換される、紫外線（ＵＶ）を発するよう構成される。放射特性を向上させるため、各マイクロコンポーネントの少なくとも一部を、二次放射を強化する材料(secondary emission enhancement material)で被膜するようにしてもよい。
【００２０】
他の実施形態において、各マイクロコンポーネントは、少なくとも一部が、反射性材料によってコートされている。前記反射性材料の少なくとも一部と接触するよう、屈折率整合材料(index matching material)が配される。屈折率整合材料と反射性材料を組み合わせることにより、屈折率整合材料と反射性材料間の接点において各マイクロコンポーネントから所定波長の光が発せられる。
【００２１】
本発明の他の目的は、発光パネルに用いられるマイクロコンポーネントを提供することである。その一部に少なくとも一のプラズマ生成ガスが充填されたマイクロコンポーネントが、基本的なマイクロコンポーネント構造を提供する。シェルは、二次放射を強化し、および／又は、紫外線を可視光線に変換する導電材料をドープしても、イオン注入してもよい。かかるマイクロコンポーネントは、球形、円筒形、あるは、他のいずれの形状として構成しても良い。サイズおよび形状は、組み立てられるディスプレイパネルに求められる解像度に基づいて決定される。形状とは無関係に、一般的なサイズは、約数百マイクロンである。
【００２２】
本発明の他の好ましい実施形態は、マイクロコンポーネントの製造方法を提供するためのものである。ある実施形態において、かかる方法は、連続するプロセスの一部であり、それが形成された場合に、シェルがガスあるいはガス混合によって充填されるよう、少なくとも一のプラズマ生成ガスの存在する状態で、シェルの少なくとも一部が形成される。
【００２３】
他の実施形態において、マイクロコンポーネントは、少なくとも一のプラズマ生成ガスの存在する状態で、第一基板を第二基板に貼り合わせることによって形成される。この方法においては、第一基板が第二基板に貼り合わせられると、複数のキャビテイーがプラズマ生成ガス又はガス混合によって満たされるよう、第一基板および／又は第二基板のいずれかが複数のキャビテイーを含んでいる。好ましい実施形態において、第一基板は、複数のノジュール(nodules)を有するローラーならびに複数の凹部(depressions)を有するローラー、を備えた第一ローラーアセンブリを介して進む。複数のノジュールおよび複数の凹部の両方は、第一基板が第一ローラーアセンブリを通過する際、第一基板内に複数のキャビテイーが形成されるよう、互いに見当付けられる(in registration)。第二基板は、第二ローラーアセンブリを介して進み、２枚の基板が貼り合わされると、キャビテイーがガス又はガス混合によって満たされるよう、少なくとも一のガスの存在する状態で、第一基板に貼り合わせられる。他の好ましい実施形態において、第二基板が第二ローラーアセンブリを通過する際、第二基板内にも複数のキャビテイーが形成されるよう、第二ローラーアセンブリは、複数のノジュールを有するローラーならびに複数の凹部を有するローラーを備えている。これらの実施形態のいずれにおいても、基板同士が貼り合わせられる前に、少なくとも一の電極が第一基板と第二基板の間に挟まれている
他の実施形態において、少なくとも一の基板は、プラズマ生成ガス又はガス混合が充填されるシェルが生成されるよう、少なくとも一のプラズマ生成ガスが存在する状態中で熱処理される。
【００２４】
特定の側面において、球形、細管又は他の形状のマイクロコンポーネントは、周波数変換被膜によってコーテイングされる。かかる被膜の一例は、リン光体である。より具体的には、前記被膜は、プラズマで生成された電磁波をスペクトラムの紫外線領域に変換し、それを、スペクトラムの可視の赤、青又は緑領域に変換する。
【００２５】
別の実施形態は、その中にマイクロコンポーネントが配されるソケット内に周波数変換材料を滴下し、あるいは、マイクロコンポネント自体を、周波数変換器である希土類元素等の材料によりドープするステップを含んでいる。かかる材料の例は、フッ化バリウム等、イットリウムアルミニウムガーネットあるいはガドリニウムガリウムガーネットを含んでいる。マイクロコンポーネント内のプラズマ生成ガスは、塩化キセノン(xenon chloride)、塩化アルゴン等の希ガスハライドを含んでいる。
【００２６】
他の側面において、マイクロコンポーネントは、製造時にテストが行われる。かかるマイクロコンポーネントは、たとえば、タワーを落下する際に、球形等の形状およびサイズを検出する光学野における特定の物理特性又は欠陥を発見するため、状況に応じてスキャンされる。マイクロコンポーネント移動装置は、不良コンポーネントを除去するため用いることができる。次の段階において、落下するマイクロコンポーネントは、ガスを励磁するための電子ビーム照射、マイクロ波又は高周波（ＲＦ）に晒される。特定の発光出力が達成されるか等の他の物理特性又は欠陥がテストされ、達成等が確認されると、基本的に合格である。所望の発光出力が達成されなかったものは、たとえば、第二マイクロコンポーネント移動装置を通じて、廃棄される。
【００２７】
さらに他の側面において、マイクロコンポーネントは、所定時間励磁することにより前調整が行われる。この例は、初期テストに合格したマイクロコンポーネントを取り出し、これらを容器内に入れて５時間から１０時間励磁することを含む。なお、これらを、平行に形成された大きな電極間に置くようにしても良い。バッチが行われた後、これらは、励磁状態で出力を検出して、タワーを通じて落下し、励磁されていないものは、流れから取り除かれる。
【００２８】
本発明の他の特徴、効果、ならびに、実施形態は、以下の説明部分において述べられ、とりわけ、かかる説明、あるいは、本発明の実施を参考にすると明らかである。
【本発明の好ましい実施形態の詳細な説明】
【００２９】
本発明の前述および他の特徴ならびに効果は、添付した図面とともに発明の詳細な説明を参照することにより、より明確になる。
【００３０】
ここで実施され、広範に説明されているように、本発明の好ましい実施形態は、新しい発光パネルに関する。具体的に述べると、好ましい実施形態は、発光パネルに用いることができ、少なくともその一部を、少なくとも一のソケット内に配することができるマイクロコンポーネントに関する。
【００３１】
図１および図２は、発光パネルが、第一の基板１０および第二の基板２０を含む、本発明の２つの実施形態を示している。第一の基板１０は、シリケート、ポリプロピレン、水晶、ガラス、いずれのポリマーから作られる材料、あるいは、当業者に知られたいずれの材料またはこれらの組み合わせから作られてもよい。同様に、第二の基板２０は、シリケート、ポリプロピレン、水晶、ガラス、いずれのポリマーから作られる材料、あるいは、当業者に知られたいずれの材料またはこれらの組み合わせから作られてもよい。第一の基板１０および第二の基板２０は、いずれも、同じ材料またはそれぞれ異なる材料から作られても良い。また、第一および第二基板は、発光パネルからの熱を放出する材料から作られても良い。好ましい実施形態において、各基板は、機械的に柔軟性がある材料から作られている。
【００３２】
第一基板１０は、複数のソケット３０を含んでいる。第一基板１０内、および/または、その上に形成されるキャビテイー５５が、基本ソケット３０の構造を提供する。かかるキャビテイー５５は、どのような形状およびサイズであってもよい。図３Ａから図３Ｊに示すように、キャビテイー５５の形状は、立方体１００、円錐１１０、円錐台１２０、放物面１３０、球状１４０、円筒１５０、ピラミッド１６０、ピラミッド錐台、平行六面体１７０あるいはプリズム１８０を含んでもよいが、これらに限定されない。ソケット３０のサイズおよび形状は、発光パネルの性能および特性に影響を及ぼし、パネルの動作効率を最適化するため選択される。また、マイクロコンポーネントとソケット間の当たり(surface contact)を最適化し、および/または、マイクロコンポーネントとソケット内に配されたいずれの電極との接続性を維持するため、マイクロコンポーネントの形状およびサイズに基づき、ソケットの構造を選択しても良い。さらに、ソケット３０のサイズおよび形状は、フォトンの生成を最適化し、光度および光の透過効率を高くするために選択可能である。
【００３３】
各ソケット３０の少なくとも一部には、少なくとも一のマイクロコンポーネント４０が配されている。光度を高くし、光の透過効率を向上させるため、ソケット内に複数のマイクロコンポーネントを配するようにしてもよい。本発明の一実施形態におけるカラーの発光パネルにおいては、１つのソケットが、赤、緑、青の光を発する３つのマイクロコンポーネントをそれぞれ支持する。これらのマイクロコンポーネント４０は、球形、円筒形、および、非球形を含むが、これらに限定されない、どのような形状であってもよい。また、円筒形状の構造内に球状のマイクロコンポーネントを配するよう、マイクロコンポーネント４０が、他の構造の内側に設けられ、あるいは、形成されたマイクロコンポーネントを含むようにすることが考えられる。本発明の一実施形態におけるカラーの発光パネルにおいては、各円筒形状構造が、単色、または、赤、緑、青で構成された複数色、あるいは、その他の適切な色で構成された可視光を発するよう構成されたマイクロコンポーネントを保持する。
【００３４】
本発明の他の実施形態において、マイクロコンポーネント４０、あるいは、ソケット３０内への複数のマイクロコンポーネントの設置/固定を補助するため、各マイクロコンポーネントに接着剤または結合剤が塗布される。また別の実施形態においては、マイクロコンポーネント４０またはソケット３０内の複数のマイクロコンポーネントの代わりとなることを補助するため、各マイクロコンポーネントに静電気が加えられ、各マイクロコンポーネントに静電界が与えられる。マイクロコンポーネントに静電気を加えることにより、複数のマイクロコンポーネント間の集積（agglomeration)を阻止する。本発明の一の実施形態において、各マイクロコンポーネントに静電気を与えるために、電子銃が用いられ、各ソケット３０の近傍に配された１の電極は、静電的に帯電したマイクロコンポーネントを引き付けるため必要とされる静電界を提供するため励起される(energized)。
【００３５】
自身のもっとも基本的な形態において、各マイクロコンポーネント４０は、プラズマ生成ガスあるいはガス混合４５によって満たされたシェル５０を含んでいる。クリプトン(krypton)、キセノン(xexnon)、アルゴン(argon)、ネオン(neon)、酸素(oxygen)、ヘリウム(herium)、水銀(mercury)、および、それらのガス混合を含むが、これらに限定されることがなく、イオン化が可能な、いずれの適切なガスまたはガス混合を、プラズマ生成ガスとして用いてもよい。実際には、セシウム又は水銀と混合される希ガスを含むが、これらに限定されることがない、いずれの希ガスを、プラズマ生成ガスとして用いることも可能である。また、たとえば、塩化キセノン(xenon chloride)、フッ化キセノン(xenon fluoride)等の希ガスハライド混合(rare gas halide mixture）も、プラズマ生成ガスに適している。希ガスハライドは、純キセノンの波長（１４７から１７０nm)より長い、約３００から３５０nmの発光波長を有する効率的な発光体である。これにより、量子効率利得(quantum efficiency gain)が全体として向上、すなわち、混合割合によっては、２倍以上になる。さらに、本発明の他の実施形態において、希ガスハライド混合は、上に挙げられた他のプラズマ生成ガスとも混合される。かかる列挙は、限定することを意図したものではない。当業者であれば、他のガスあるいはガス混合を用いても良いことを認識するであろう。他の実施形態に基づくカラーデイスプレーにおいて、プラズマ生成ガスあるいはガス混合４５は、イオン化の間、かかるガスが、所望の色に対応する特定波長の光を照射するようなものが選ばれる。たとえば、ネオン−アルゴンが、赤の光を、キセノン−酸素が、緑の光を、クリプトン−ネオンが青の光を発する。好ましい実施形態においては、プラズマ生成ガスあるいはガス混合４５が用いられているが、エレクトロルミネッセント材料、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）あるいは電気泳動材料（electro-phoretic material)等の光を発することが可能ないずれの材料を想定することもできる。  
シェル５０は、シリケート(silicates)、ポリプロピレン(polypropylene)、ガラス(glass)、高分子ベースのいずれの材料(any polymeric-based material)、酸化マグネシウム(magnesium oxide)、および、水晶、を含むがこれには限定されることがない、幅広い材料の組み合わせの中から作成することができ、また、適切なサイズに作ることもできる。シェル５０は、その短軸(minor axis)を測ると、マイクロメーターからセンチメータ−の範囲の直径を有し、その長軸(major axis)を測定するとそのサイズに実質的に制限がないように構成しても良い。たとえば、円筒形状のマイクロコンポーネントは、その短軸を横切ると、直径がたった１００ミクロンでもよいが、その長軸を横切ると数百メーターであってもよい。好ましい実施形態において、その短軸を測った場合のシェルの外径は、１００マイクロンから３００マイクロンである。また、好ましい厚さは１マイクロンから１０マイクロンであるが、シェルの厚さは、マイクロメーターからミリメータ−の範囲であってもよい。
【００３６】
マイクロコンポーネントにわたり、十分に大きな電圧が印加されると、ガスあるいはガス混合は、イオン化してプラズマを発生させ、発光する。図２において、第一サステイン電極５２０およびアドレス電極５３０を含む、２電極構造が示されている。図１においては、３電極構造であって、第一膜１０を形成する複数の材料膜６０内に、第一サステイン電極５２０、アドレス電極５３０および第二サステイン電極５２０、５４０が配置されたもの、が示されている。シェル５０内で、ガスあるいはガス混合を最初にイオン化するのに必要とされる電位差は、パッシェンの法則(paschen's Law)によって管理され、シェル内部の圧力と密接に関係している。本発明において、シェル５０内部のガス圧力は、数十トル(torr)から数気圧(several atmospheres)範囲である。特定の実施形態において、かかるガス圧力は、１００トルから７００トルあるいは、必要に応じ、それより高い圧力の範囲である。ここで述べるマイクロコンポーネント４０のサイズおよび形状、ならびに、プラズマ生成ガスのタイプおよび圧力は、発光パネルの性能および特性に影響を及ぼし、パネルの動作効率を最適化するよう選択される。
【００３７】
マイクロコンポーネント４０に加えられ、発光パネルの性能および特性に影響を及ぼす、様々な被膜３００および添加物が存在する。かかる被膜３００は、シェル５０の内側又は外側に塗布してもよく、シェル５０の一部又は全体に被膜してもよい。外側の膜のタイプは、紫外線を可視光線に変換するために用いられる被膜（たとえばリン光体）、二次放射を強化するのに用いられる被膜、ならびに、腐蝕を防止するために用いられる被膜を含むが、これらに限定されることはない。当業者であれば、他の被膜を用いても良いことを認識する。被膜３００は、異なるストリッピング(stripping)、リソグラフィックプロセス(lithographic)、スパッタリング、レーザー堆積、化学堆積、蒸着、あるいは、インクジェット技術を用いた堆積によりシェル５０に塗布しても良い。当業者は、内側および／又は外側を被膜する他のコーテイング方法も同様に有効であることに気づくであろう。添加物のタイプは、紫外線を可視光線に変換するために用いられる添加物（たとえばリン光体）、二次放射を強化するのに用いられる添加物、ならびに、シェル５０を介して導電経路を提供するために用いられる添加物を含むが、これらに限定されることはない。この添加物は、イオン注入を含む、当業者に既知のいずれの技術によってシェル５０に添加される。マイクロコンポーネント４０に対し、いずれのコーテイングおよび添加物の組み合わせを添加することも想定可能である。
【００３８】
本発明のある実施形態において、マイクロコンポーネント４０が紫外線を発するよう構成された場合、かかる紫外線は、内部にリン光体が塗布されたシェル５０の少なくとも一部を被膜すること、外部にリン光体が塗布されたシェル５０の少なくとも一部を被膜すること、シェル５０にリン光体を添加すること、および／又は、リン光体によりソケットの内側を被膜することにより、可視光線に変換される。本発明に基づくカラーパネルにおいて、色の付いたリン光体が選ばれ、別のマイクロコンポーネントから発せられた可視光線は、それぞれ、赤、緑および青に色づけられる。これら基本色を、変動するインテンシテイーにより組み合わせることにより、全ての色を表現することが可能となる。他の色の組み合わせおよび構成を用いることができることが想定される。
【００３９】
よりよい放出特性を得るため、本発明において、各マイクロコンポーネント４０のシェル５０は、その内側表面の少なくとも一部が、二次放射強化材料によって被膜されている。酸化マグネシウムおよび酸化ツリウム を含むがこれらに限定されない、いずれの低親和性材料(low affinity material)を用いることもできる。当業者であれば、他の材料が二次放射を強化することを認識する。本発明の他の実施形態において、シェル５０には、二次放射強化材料が添加されている。二次放射強化材料によるシェル５０の添加は、二次放射強化材料によるシャエルの被膜に加えて行われることが想定される。この場合、シェル５０の被膜に用いられる二次放射強化材料とシェル５０に添加されるものは、異なるものであってもよい。
【００４０】
マイクロコンポーネントを被膜するために用いることができ、あるいは、マイクロコンポーネントが内部に組み込まれたディスプレイパネル内のソケット内を覆う、前述したリン光体に代え、マイクロコンポーネントの材料は、周波数変換器である希土類元素を添加しても良い。かかる添加物は、フッ化バリウム、あるいは、イットリウムアルミニウムガーネット又はガドリニウムガリウムガーネッ等の近似する材料を含んでもよい。かかるタイプの周波数変換材料は、紫外線波長におけるプラズマ光を、赤、青又は緑色の可視光線に変換する。かかる場合のマイクロコンポーネント内のガスは、塩化キセノン、フッ化キセノン等の希ガスハライド混合等を含んでいる。希ガスハライドは、純キセノンの波長（１４７から１７０nm)より長い、約３００から３５０nmの発光波長を有する、効率的な発光体である。これにより、量子効率利得が全体として向上、すなわち、混合割合によっては、２倍以上になる。さらに、本発明の他の実施形態において、希ガスハライド混合は、上述の他のプラズマ生成ガスとも混合される。かかる記載は、限定することを意図したものではない。かかる周波数変換材料が用いられる場合、リン光体による被膜に代え、これらをマイクロコンポーネントのシェルにおける添加物として組み入れることが可能である。たとえば、セリウムと一緒に添加されるイットリウムアルミニウムガーネットは、希ガスハライドからの紫外線波長を緑色の光に変換するよう機能することが可能である
本発明のある実施形態に基づくと、二次放射強化材料をシェル５０に添加することに加え、あるいは、それに代え、導電材料がシェル５０に添加される。可能な導電材料は、銀、金、プラチナおよびアルミニウムを含むが、これらに限定されない。電極に似た独自の経路を提供し、あるいは、シェル内に異方性導電（高垂直伝導姓（high perpendicular conductivity)、低インプレース垂直導電（low in-place perpendicular conductivity)）を提供するため、２又はそれ以上の局部においてシェル５０に導電材料を添加することにより、シェル内に含まれるガスあるいはガス混合に対して直接の導電経路を提供するとともに、直流発光パネルの実現を可能にする一の手段を提供する。これにより、短絡を防止することができだけでなく、ガスの励磁を可能とするため、２以上の独立した電極経路が維持される。
【００４１】
本発明の他の実施形態において、マイクロコンポーネント４０のシェル５０は、反射性材料により被膜されている。かかる反射性材料の屈折と整合する屈折率整合材料(index matching material)は、前記反射性材料の少なくとも一部と接触するよう配される。反射性被膜ならびに屈折率整合材料は、前記実施形態のリン光体による被膜および二次放射強化被膜から離れ、あるいは、それらと一緒であってもよい。反射性被膜は、放射効率を高めるため、シェル５０に塗布される。屈折率整合材料を前記反射性被膜の少なくとも一部と接触するよう配することにより、反射性被膜と屈折率整合材料接点間において、反射性被膜を介した所定波長範囲の放射が可能となる。反射性被膜と屈折率整合材料間の接点領域を介したマイクロコンポーネントからの放射を強要することにより、光度を高くするとともにマイクロコンポーネントの効率の向上が達成される。ある実施形態において、屈折率整合材料は、反射性被膜の少なくとも一部上に直接被膜される。他の実施形態において、屈折率整合材料は、屈折率整合材料が反射性被膜の少なくとも一部と接触するよう、マイクロコンポーネントと接触する材料膜等の上に配置される。また、別の実施形態において、前記接点のサイズは、発光パネルの特定の視野を実現するため選択可能である。
【００４２】
様々な実施形態において、発光パネルに用いられるマイクロコンポーネントを製造するためのいくつかの方法が、提案されている。マイクロコンポーネント４０に与えられる、ここで開示された被膜および添加物のそれぞれは、ここで説明されるマイクロコンポーネントを製造するプロセス内に含まれることが想定される。
【００４３】
本発明のある実施形態においては、マイクロコンポーネントを製造するための連続するインライン処理であって、それが形成された場合に、シェルがガスあるいはガス混合によって充填されるよう、少なくとも一のプラズマ生成ガスが存在する状態でシェルの少なくとも一部が形成されるものを説明する。特定の実施形態において、かかるプロセスは、ドロップタワー(drop tower)において行われる。マイクロコンポーネントを製造するためにとり得る多くの方法である連続するインライン処理の一部の例として、図４に基づく、圧力変換器６０５、液注入ポート６１０、圧電変換器６１５、変換駆動信号電極６２０、および、オリフィス板６２５を含む液滴生成器が、所定サイズの均一な水滴を作り出す。かかる水滴は、各水滴が、ガラス材料酸化物（あるいは、マイクロコンポーネントのシェルに使用可能な他のいずれの適切な材料）の水溶液で形成されるゲルアウター部材内に包み込まれる、カプセル封入領域６３０を通過する。次に、各水滴は、中空の硬化したゲルの外殻を残して脱水領域６４０を通過する。この硬化ゲルの外殻は、次に、それを、ガラスの外殻（あるいは、どの水溶液を選んだのかにより他のタイプの外殻）にするよう加熱する、転移領域６５０を通って移動する。かかるプロセスのいずれかの間に、プラズマ生成ガス又はガス混合を導入することが可能であるが、本発明のある実施形態においては、プラズマ生成ガス又はガス混合が存する状態で全てのプロセスを実行することが好ましい。したがって、シェルが精製領域(refinig region)６６０を出て行く際、プラズマ生成ガス又はガス混合がシェル内に封入され、これにより、マイクロコンポーネントが構築される。
【００４４】
本発明のある実施形態においては、他の添加物を用いてもよいが、シェルが二次放射強化被膜および／又は、導電材料によって被膜されるよう、上記プロセスを変更する。プロセスの後の段階において、イオン注入によりシェルに添加物が加えられることが想定されるが、好ましい実施形態においては、シェルが、最初、自身の中に既に存在している添加物により生成されるよう、添加物が水溶液に直接加えられる。
【００４５】
上記プロセスのステップを変更し、あるいは、少なくとも一の被膜を、マイクロコンポーネントに加える手段を提供するため、マイクロコンポーネントを製造するための上記ステップに追加のステップを加えてもよい。シェルの内側に設けられる被膜は、二次放射強化被膜および導電材料を含むがこれらに限定されることはなく、本発明のある実施形態においては、前記外殻が最初の水滴の周囲に形成され、次に、脱水領域６４０を通過する場合、被膜材料が、中空の硬化ゲル外殻の内側に残存するよう、これらの被膜材料が、最初の水滴溶液に加えられることが想定される。シェルの外側に設けられる被膜は、紫外線を可視光線に変換するため用いられる被膜、反射フィルターとして用いられる被膜、ならびに、バンド・ギャプフィルターとして用いられる被膜、を含むがこれらに限定されることはなく、マイクロコンポーネントが、精製領域６６０を去った後、かかるマイクロコンポーネントが少なくとも一の被膜領域を介して移動することが想定される。
【００４６】
図４のドロップタワーについて、さらに変更を加え、連続テスト領域８０１を有するものを図１１に示す。かかる連続テスト領域８０１は、それらが生形成されると、各マイクロコンポーネントを検出する第一光学検出器８２１を含んでいる。この光学検出器は、通常、１０キロヘルツのサンプリングレートで動作する連続プロセス中で球形の物体およびサイズ等を検出することができる。検出されたマイクロコンポーネントを表す信号は、ライン８２３を介して制御モジュール８２５に送られる。マイクロコンポーネントが最低の基準を満たしていない場合、制御モジュール８２５から、プロセスから不合格のマイクロコンポーネントを除去するため動作するマイクロコンポーネント移動装置、すなわち、アーム８２９を動作させる機械アクチュエーター８２７へ信号が送られる。連続テスト領域８０１の第二領域は、生成されたマイクロコンポーネント内のプラズマガスを励磁する電界を生成するため、リード８０７を通じて電源８０９によって励起される、電極８０５を選択的に備える。マイクロコンポーネントが励起されるにつれて、発光出力が生成され、第二光学検出器８１１は、前記発光出力を検出するとともに、第二制御ユニット８１５に対し、独立した各マイクロコンポーネントについての発光出力を表す信号を送るよう動作する。
【００４７】
発光出力が検出されず、あるいは、所定のしきい値より小さい発光出力しか検出されない場合、制御ユニット８１５は、プロセスから不合格のマイクロコンポーネントを除去するため動作する、第二マイクロコンポーネント移動装置、すなわち、アーム８１９を動作させるアクチュエーター８１７へ信号を送る。
【００４８】
フォトダイオードについて、これらは、従来からあるものであり紫外線を検出するタイプの物質によって形成することができる。なお、マイクロコンポーネントが、製造工程が終了する前に、リン光体等により被膜されている場合、赤の光出力を検出するタイプの物質によって形成することができる。マイクロコンポーネント移動装置、すなわち、アーム８１９および８２９が、事実上、機械的な構成として説明されているが、これらは、ガスまたは液の流れ等の間欠的な液の流れ(intermittent fluid stream)、あるいは、高強度レーザーパルス等の光パルスの機械的な構成でなくてもよいことに注意すべきである。
【００４９】
本発明の他の実施形態においては、２枚のうち少なくとも１枚が複数のキャビテイーを含む、２枚の基板が提供されている。かかる２枚の基板は、貼り合わされた場合に、キャビテイーにガスまたはガス混合が充満するよう、少なくともプラズマ生成ガスが存在する状態中に一緒に貼り合わされる。本発明のある実施形態においては、２枚の基板間に少なくとも１の電極が設けられている。他の実施形態においては、キャビテイーの内側、外側、あるいは、その内側と外側の両側が少なくとも１の被膜によって覆われることが想定される。ここで開示された、マイクロコンポーネントに対して塗布可能ないずれの被膜を用いても良いことが想定される。図５に示すように、本発明のこの実施形態に基づくマイクロコンポーネントの製造方法は、第一基板２００および第二基板２１０を取り出し、次に、第一基板２００および第二基板２１０を、それぞれ、第一ローラーアセンブリおよび第二ローラーアセンブリに通過させる。第一ローラーアセンブリは、ノジュール(nodule)２２４および第一ローラー凹部２２８を有する第一ローラーを備えている。第一基板２００が、第一ローラーノジュール２２４と第一ローラー凹部２２８間を通過するに従い、第一基板内に複数のキャビテイー２４０が形成されるよう、第一ローラーノジュール２２４が第一ローラー凹部２２８に合わせられる(in register)。理解されるように、かかるキャビテイーは、そこに形成されるマイクロコンポーネント用に適した、半球体(hemispehres)、細管(capillaires)、円筒形(cylinders)等の形状であってもよい。好ましい実施形態に基づく第二ローラーアセンブリは、２つの第二ローラー２３２および２３４を含んでいる。その内部に複数のキャビテイー２４０が形成された第一基板は、第二基板２１０と一緒に、ガスまたはガス混合が存在する状態中に運ばれ、その後貼り合わされ、これにより、シート状のマイクロコンポーネント内に複数のマイクロコンポーネント２５０が一体化して形成される。第一基板２００および第二基板２１０は、いずれの適切な方法によって貼り合わしてもよいが、好ましい実施形態によると、２枚の基板は、凹部２２８を有する第一ローラーおよび第二ローラー２３４を熱することによって、熱的に貼り合わせられる。
【００５０】
第一ローラーノジュール２２４上のノジュールは、隣接するノジュール間に規則的または不規則的な間隔を有する、いすれのパターンで配しても良い。かかるパターンは、英数字(alphanumeric)、シンボル、アイコン、あるいは、絵を含むが、これに限定されない。隣接するノジュール間の間隔は、ほぼ等しいことが好ましい。かかるノジュールは、一のノジュールのグループと他のノジュールのグループ間の距離が等しくなるよう、グループで配するようにしてもよい。後者のアプローチは、特に、グループノジュールにおける各ノジュールを、それぞれ赤、緑および青用に構成するマイクロコンポーネントを形成するため用いることができるカラー発光パネルに関するものである。
【００５１】
第二ローラーアセンブリは、２つの第二ローラー２３２および２３４のみを含むことが好ましいが、図６に示すように、本発明のある実施形態において、第二ローラーアセンブリは、第二基板２１０がノジュール２３６を有する第二ローラーと凹部２３８を有する第二ローラー間を通過する際、第二基板２１０内に複数のキャビテイー２６０が形成されるよう合わせられ、ノジュール２３６を有する第二ローラーおよび凹部２３８を有する第二ローラーを含むようにしてもよい。次に、第一基板２００および第二基板２１０は、第一基板２００内の複数のキャビテイー２４０と第二基板２１０内の複数のキャビテイー２６０が合わせられるよう、少なくとも一のガスが存在する状態中に一緒に運ばれる。かかる２枚の基板は、その後、貼り合わせられ、これにより、シート状のマイクロコンポーネント内に複数のマイクロコンポーネント２７０が一体化して形成される。第一基板２００および第二基板２４０は、いずれの適切な方法によって貼り合わせてもよいが、好ましい実施形態によると、２枚の基板は、凹部２２８を有する第一ローラーおよび凹部２３８を有する第二ローラー２３４を熱することにより、熱的に貼り合わせられる。
【００５２】
上述の２つの方法に適用可能であって、図９に示す本発明のある実施形態においては、少なくとも一の電極２８０が、第一基板２００、第二基板２１０上またはその中に設けられ、あるいは、第一基板および第二基板両方に配置される。電極または複数の電極が、どのように設けられるかにもよるが、かかる電極または複数の電極は、交流または直流発光パネルのいずれかのため、正しい構成を提供する（図７）。換言すると、前記少なくとも一の電極２８０が、キャビテイー２４０または２６０内に少なくとも一部配されている場合、前記少なくとも一の電極とプラズマ生成ガスまたはガス混合との間に直接の導電経路が存在することになり、直流用のパネルが構成される。他方、前記少なくとも一の電極が、プラズマ生成ガスまたはガス混合と直接接触しないよう配されている場合、パネルは交流用に構成される。
【００５３】
本発明の他の実施形態においては、プラズマ生成ガスまたはガス混合を充填した複数のシェル５０を形成するため、少なくとも一の基板が、少なくとも一のプラズマ生成ガスが存在する状態中で熱処理される。本発明の好ましい実施形態においてマイクロコンポーネントを製造するプロセスは、図１０に示すように、材料または混合材料７００から始め、材料７１０内に封入物(inclusions)を導入し、材料７２０内で前記封入物が泡を形成し、これらの泡の融合７３０が多孔性シェル７４０を生成し、かかるシェルを冷却するよう、かかる材料を熱処理する必要がある。かかるプロセスは、シェルが冷えると、シェル５０内部にプラズマ生成ガスが封止されるよう、プラズマ生成ガスが存在する状態で実行される。このプロセスは、当初の出発原料に適切な添加剤を組み合わせることにより、あるいは、シェルが多孔性である間、適切な添加剤を導入することにより、導電材料および/または二次放射強化材料がドープされたシェルを有するマイクロコンポーネントを製造することにも用いることができる。
【００５４】
さらに他の製造方法において、マイクロコンポーネントは、上述のいずれかの方法を用いるが、プラズマ生成ガスが存在せず、真空、空気、あるいは、不活性雰囲気等の他の雰囲気中のいずれかで製造される。マイクロコンポーネントは、一以上の開口を有して製造され、例えば、一の開口を通じてプラズマ生成ガスを注入することにより元からあったガスが他の開口から排出されるように、内部の当初からあったガスは排出される。これらの開口は、従来の方法によってシールされる。
【００５５】
また別の方法においては、一以上のマイクロピペットを有する装置により、従来のガラス吹き製法と似た方法によってマイクロコンポーネントを製造することができる。かかるガラス吹き作業を有効するため用いられるガスは、前述のプラズマ生成ガスの一つであってもよい。
【００５６】
さらに別の方法においては、マイクロコンポーネントを製造するため、光ファイバー押し出し成形装置を用いることができる。光ファイバーのように固い物体の場合、前記装置は、内部が中空である毛細管を押し出すのに用いることができる。毛細管は、その後切断され、プラズマ形成ガスが充填され、封止される。
【００５７】
ここで述べる方法により製造されるマイクロコンポーネントの材料および寸法を選択するにあたり、かかるマイクロコンポーネントは、様々な表示解像度の基準を満たすように製造される。図７は、マイクロコンポーネントが球形であり、４２インチおよび６０インチの高精細度テレビ用ディスプレイであって、アスペクト比が１６：９である場合の、画素サイズならびにマイクロコンポーネントサイズの計算の一例を示している。図８は、様々な表示解像度基準の画素数を示すテーブルであり、ここで述べられる発明に基づく製造方法を用い、かかる基準を容易に満たすことができる。
【００５８】
別の側面において、マイクロコンポーネントが製造されると、プラズマディスプレイパネル内に組み込む前に調整を行うことが好ましい。調整を行うとは、それらをある期間励磁し、プラズマディスプレイパネル内に組み込まれた後に短時間で故障してしまおそれのあるマイクロコンポーネントを、組み立て前に故障させるようにすることを意味する。これにより、最終的に、プラズマディスプレイパネル内に組み込まれるマイクロコンポーネントの歩留まりが著しく向上する。前述の調整を実現するための装置の例を図１１および１２に示す。図１１の調整装置９５１に示すように、製造・検査済みのマイクロコンポーネント９５９を、ここで示される様々な形態をとることが可能な電源９５３からリード線９５５を通じて電力が供給される、２つの導電金属板９５７の間に組み込むことができる。マイクロコンポーネント９５９は、その中に含まれるプラズマガスが励磁されるのに十分な電界にさらされ、プラズマディスプレイパネル内に組み込まれた際に実現されるいかなる励磁レベルよりも高いことが好ましい。かかる励磁は、故障しやすいマイクロコンポーネントが、調整段階で故障するのに十分な時間、通常、５時間から１０時間にわたって行われる。
【００５９】
理解されるであろうが、図１３には、マイクロコンポーネント９１１をその内部に内包するコンテナ９０９を含む調整装置９０１を備えた、別のシステムが示されている。かかるコンテナ９０９は、図１１を参照して説明されたタイプの電源に似た電源９０７からリード線９０５を通じて電力が供給される、平行な板又は電極９０３の間に置いてもよい。かかるシステムの効果は、コンテナ９０９を有することにより、マイクロコンポーネントを、容易に保持することができることにある。調整段階の終了後、製造用ドロップタワー６００を介在させず、その間にマイクロコンポーネントが組み立てられる方法において、前述のテストがなされた各マイクロコンポーネントを、図１１に示す前検査装置(pretesting device)８０１等のシステムを通じて落下させてもよい。これにより、調整がうまくいかなかったマイクロコンポーネントが排除され、これまで述べたように、動作が完全なマイクロコンポーネントのみが、プラズマディスプレイパネル内に組み込まれる。
【００６０】
図５、６および９を参照して説明された方法により製造されたマイクロコンポーネントは、一旦組み立てられると、それらが形成されているシートから切り離される。次に、図１１の下半分で８０１および８０３として示された装置を用い、マイクロコンポーネントを前検査することができる。次に、図１２および１３を参照して説明したように、マイクロコンポーネントを前調整することができ、図１１の下半分で８０１および８０３として示された装置を用いて再検査を行う。
【００６１】
本発明の他の実施形態ならびに用途は、本明細書およびここで開示された発明の実施から当業者にとって明らかである。明細書中の記載および例は、単に例示目的と考えるべきであり、本発明の真の範囲ならびに精神は、特許請求の範囲に表わされている。当業者に理解されるように、それらの組み合わせを含む、開示された各実施形態の変更並びに改良は、許請求の範囲で定義された本発明の範囲内で可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、その中にマイクロコンポーネントを配したソケットを示す。
【図２】図２は、ソケット内に複数のマイクロコンポーネントが配されたことを表す発光パネルの一部を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、立方体形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、円錐形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、円錐台(conical frustum)形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、放物面形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、球形形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、半円筒形状(hemi-cylindrical)を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｇ】図３Ｇは、ピラミッド形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｈ】図３Ｈは、ピラミッド錐台(pyramid conical frustum)形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｉ】図３Ｉは、平行6面体（parallelepiped）形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図３Ｊ】図３Ｊは、プリズム形状を有するキャビテイーの一例を示す。
【図４】図４は、本発明のある実施形態に用いられる、マイクロコンポーネントを製造するための連続プロセスの一部を行う装置を示す。
【図５】図５は、本発明のある実施形態に用いられる、マイクロコンポーネントを製造するための他のプロセスに用いられる装置を示す。
【図６】図６は、マイクロコンポーネントを製造するための他のプロセスに用いられる図５に示す装置の変動を示す。
【図７】図７は、画素サイズ、および、本マイクロコンポーネント製造方法によって製造される、異なるサイズの高精細度テレビ用のマイクロコンポーネント、のサイズ選択の一例である。
【図８】図８は、標準的なディスプレイの解像度についての画素数を表すテーブルである。
【図９】図９は、ある実施形態に基づき、マイクロコンポーネント製造プロセスの一部として２枚の基板間に電極が設けられる方法を示す。
【図１０】図１０は、他のマイクロコンポーネント製造方法のステップを示す。
【図１１】図１１は、図４と同様のマイクロコンポーネントを生成するための連続プロセスの一部として、本発明の一実施形態において用いられる装置であって、パネルに組み込む前に、マイクロコンポーネントの前テスト又は前予備選別を行うメカニズムを含むものを示す。
【図１２】図１２は、マイクロコンポーネントのバッチ調整(batch conditioning)に用いられる装置を示す。
【図１３】図１３は、マイクロコンポーネントのバッチ調整に用いられる装置の他の実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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