(57)【要約】保護フェースプレート構造（９００）は、フェースプレート（１００）とシリカのバリア層（９０２）とを含む。フェースプレート（１００）はソーダガラスから、バリア層（９０２）はシリカから形成することができる。
2004505427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界放出型ディスプレイ装置の保護フェースプレート構造であって、
ａ）電界放出型ディスプレイ装置のフェースプレート手段であって、その一方の側に配置される蛍光体含有ウェルを有するのに適したフェースプレート手段と、
ｂ）前記フェースプレートの前記一方の側を覆って配置されたバリア層であって、前記蛍光体含有ウェルに向かって導かれた電子による電子衝撃に起因した前記フェースプレートの劣化を防ぐのに適したバリア層と
を備える保護フェースプレート構造。
【請求項２】
電界放出型ディスプレイ装置の保護陰極基板構造であって、
ａ）電界放出型ディスプレイ装置の陰極基板手段であって、その一方の側に配置される電子放出構造を有するのに適した陰極基板手段と、
ｂ）前記陰極基板の前記一方の側を覆って配置されたバリア層であって、前記電子放出構造から生じた電子による電子衝撃に起因した前記陰極基板の劣化を防ぐのに適したバリア層と
を備える保護陰極基板構造。
【請求項３】
前記バリア層が、電子による損傷を受けにくい実質的に透明な材料から成る、請求項１または２に記載の構造。
【請求項４】
前記電子が前記手段に衝突しないように、前記バリア層は、前記電子が前記バリア層を貫通するのを実質的に防ぐだけの十分な厚さを有する、請求項１または２に記載の構造。
【請求項５】
前記バリア層が、二酸化ケイ素、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＯｘ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴａＯ５、酸化スズ、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２およびＭｇＯ、並びに、これらの組合せから成るグループから選択された、請求項１または２に記載の構造。
【請求項６】
前記バリア層の厚さが約１００ナノメートルである、請求項５に記載の構造。
【請求項７】
前記バリア層が、前記手段から前記電界放出型ディスプレイ装置内への汚染物質の移動を防止する、請求項１または２に記載の構造。
【請求項８】
前記バリア層が、前記手段から前記電界放出型ディスプレイ装置内へのナトリウムの移動を防止する、請求項３に記載の構造。
【請求項９】
前記バリア層が導電性を有している、請求項１または２に記載の構造。
【請求項１０】
前記バリア層が選択的光吸収成分を含む、請求項１に記載の構造。
【請求項１１】
前記選択的光吸収成分が染料および顔料から成るグループから選択された、請求項１０に記載の構造。
【請求項１２】
前記フェースプレートの各々のサブピクセルが、異なる選択的光吸収成分を含む、請求項１０に記載の構造。
【請求項１３】
電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法であって、
ａ）電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を提供するステップと、
ｂ）電子による衝撃に起因した前記基板構造の劣化を防ぐのに適したバリア層を、前記基板構造を覆って配置するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記基板構造が、前記電界放出型ディスプレイ装置のフェースプレートを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項１５】
前記基板構造が、前記電界放出型ディスプレイ装置の陰極基板を含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項１６】
ステップａ）が、高ナトリウムガラス基板構造を前記電界放出型ディスプレイ装置に提供することを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項１７】
ステップｂ）が、電子による損傷を受けにくい実質的に透明な材料から成る前記バリア層を、前記基板構造を覆って配置することを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項１８】
ステップｂ）が、前記電子が前記バリア層を貫通するのを実質的に防ぐのに十分な厚さを有するように、前記バリア層を前記基板構造を覆って配置することを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項１９】
ステップｂ）が、二酸化ケイ素、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＯｘ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴａＯ５、酸化スズ、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＭｇＯ、並びに、これらの組合せから成るグループから選択されたバリア層を、前記基板構造を覆って配置することを含む、請求項１９に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２０】
ステップｂ）が、前記基板構造を覆って前記バリア層を約１００ナノメートルの厚さに配置することを含む、請求項１９に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２１】
ステップｂ）が、前記基板構造から前記電界放出型ディスプレイ装置内への汚染物質の移動を防ぐ前記バリア層を、前記基板構造を覆って配置することを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２２】
ステップｂ）が、前記基板構造を覆って前記バリア層を、前記バリア層が前記基板構造から前記電界放出型ディスプレイ装置内へのナトリウムの移動を防ぐように配置することを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２３】
ステップｂ）が、前記基板構造を覆って導電性のバリア層を配置することを含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２４】
前記バリア層が選択的光吸収成分を含む、請求項１３に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２５】
前記選択的光吸収成分が染料および顔料から成るグループから選択される、請求項２４に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２６】
前記フェースプレートの各々のサブピクセルが異なる選択的光吸収成分を含む、請求項２４に記載の、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護するための方法。
【請求項２７】
前記手段が高ナトリウムガラス基板から成る、請求項１または２に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願との相互参照）
本出願は、Ｌｅａｒｎ他によって１９９８年５月２９日に提出された「ＥＮＣＡＰＳＵＬＡＴＥＤ　ＦＬＡＴ　ＰＡＮＥＬ　ＤＩＳＰＬＡＹ　ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ」という名称の同一所有権者の同時係属米国特許出願０９／０８７７８５号の一部継続出願である。
【０００２】
（分野）
本開示はフラットパネルディスプレイの分野に関する。詳細には本開示は、フラットパネルディスプレイのスクリーン構造の「ブラックマトリクス」に関する。一例では、電界放出型ディスプレイ（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｉｓｐｌａｙ）装置の保護基板構造（ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が開示される。
【０００３】
（背景技術）
フラットパネルディスプレイのフェースプレート上のサブピクセル領域は一般に、マトリクスまたは「ブラックマトリクス」と一般に呼ばれている不透明なメッシュ状構造によって互いに分離されている。ブラックマトリクスは、サブピクセル領域を相互に分離することによって、ある１つのサブピクセルに導かれた電子の一部が別のサブピクセルに重なることを防ぐ。そうすることで従来のブラックマトリクスは、フラットパネルディスプレイの色純度の維持に寄与している。ブラックマトリクスはさらに、例えば支持壁などの構造をその上に配置するベースとしても使用される。さらに、ブラックマトリクスは、３次元マトリクスである（すなわち発光する蛍光体の面よりもブラックマトリクスのほうが高く延びている）場合には、ある１つのサブピクセルの蛍光体から後方に散乱した電子の一部が別のサブピクセルに衝突することを防ぎ、それによって色純度を向上させる。
【０００４】
マトリクスの形成にはポリイミド材料を使用することができる。ポリイミド材料は、窒素、水素、炭素、酸素など、多数の成分を含んでいることが知られている。ポリイミド材料の内部に含まれている間は上述の成分が、フラットパネルディスプレイの真空環境に不利な影響を及ぼすことはない。しかし残念ながら、従来のポリイミドマトリクスおよびその成分は常にポリイミド材料の内部にとどまっているわけではない。すなわち、ある条件下では、ポリイミドの成分およびそれらの組合せがポリイミドマトリクスのポリイミド材料から放出される。その結果、フラットパネルディスプレイの真空環境は危険にさらされる。
【０００５】
ポリイミド（または他のブラックマトリクス材料）の成分による汚染はさまざまな方法で起こる。例えば、従来のポリイミドマトリクスを熱処理すなわち加熱すると、ポリイミド材料の低分子量成分（フラグメント、単量体、または複数の単量体から成る原子団）がマトリクスの表面に移動する。次いでこれらの低分子量成分はマトリクスからフェースプレート上へ移動する。汚染物質で覆われたフェースプレートに高エネルギーの電子が衝突すると汚染物質の重合が起こる可能性がある。この重合により、フェースプレート上に黒ずんだコーティングが形成される。この黒ずんだコーティングはディスプレイの輝度を低下させ、それによってフラットパネルディスプレイの全体的な性能を劣化させる。
【０００６】
熱によって誘発される汚染に加えて、従来のポリイミドマトリクスは、汚染物質の電子刺激脱離（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）によっても不利な影響を受ける。すなわち、フラットパネルディスプレイの陰極部分は動作中に、フェースプレート上のサブピクセル領域へ向けて電子を放出する。しかし、放出されたこれらの電子の一部はマトリクスに衝突する。この従来のポリイミドマトリクスへの電子衝撃（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）の結果、汚染物質（すなわちポリイミドマトリクスの成分または分解産物）の電子刺激脱離が起こる。ポリイミドマトリクスに由来するこれらの放出汚染物質は、フラットパネルディスプレイの真空環境に有害に導入される。真空環境中に放出された汚染物質は真空環境を劣化させ、場合によってはスパッタリングを誘発し、さらにはフィールドエミッタ（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｔｔｅｒ）の表面を覆ってしまう可能性がある。
【０００７】
さらに、従来のポリイミドマトリクスは汚染物質のＸ線刺激脱離（Ｘ−ｒａｙ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）によっても不利な影響を受ける。すなわち、動作中には、例えば蛍光体に衝突した電子によってＸ線（すなわち高エネルギー光子）が発生する。発生したこれらのＸ線の一部はマトリクスに衝突することがある。このような従来のポリイミドマトリクスへのＸ線衝撃の結果、汚染物質（すなわちポリイミドマトリクスの成分または分解産物）のＸ線刺激脱離が起こる。先に述べたとおり、ポリイミドマトリクスに由来するこれらの放出汚染物質は、フラットパネルディスプレイの真空環境に有害に導入される。電子刺激汚染物質と同様に、これらの成分は真空環境を劣化させ、場合によってはスパッタリングを誘発し、さらにはフィールドエミッタの表面を覆ってしまう可能性がある。
【０００８】
電界放出型陰極線管のフェースプレートは、ディスプレイを照明するのに使用する電流を運ぶための導電性の陽極電極を必要とする。導電性のブラックマトリクス構造はさらに、電気アーク発生の可能性を低下させる定電位面を提供する。残念ながら従来のポリイミドマトリクスは導電性ではない。したがって、ブラックマトリクス表面に局所的な帯電が起こる可能性があり、陰極と従来のマトリクス構造との間にアークが発生する可能性がある。
【０００９】
以上のことから、温度変化を受けたときにガスを有害に放出しないマトリクス構造の必要性が存在する。上記の必要性を満たし、かつ汚染物質の不必要な電子または光子刺激脱離による不利な影響を受けないマトリクス構造の必要性も存在する。最後に、上記の両方の必要性を満たし、かつアーク発生の可能性を低下させる定電位面（ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｓｕｒｆａｃｅ）を提供することによってフェースプレートの電気的なロバストネスを達成するマトリクス構造の必要性も存在する。
【００１０】
さらに、電界放出型ディスプレイ装置の動作中には、電界放出型ディスプレイ装置の陰極部分に配置されたフィールドエミッタから電子が放出される。放出されたこれらの電子は次いで、電位場によって、蛍光体を含んだウェル（蛍光体含有ウェル）に向かって加速される。電子が衝突すると蛍光体含有ウェル中の蛍光体は発光する。残念なことに、最終的にフェースプレートに衝突した電子の衝撃によって従来のフェースプレートは劣化を受ける。これらの衝撃電子は、フェースプレート中の化学結合を切断すると考えられている。化学結合が切断されるとフェースプレートは光を吸収するようになり、電界放出型ディスプレイ装置の動作に有害な影響を与える。
【００１１】
他の欠点として、フェースプレートの電子衝撃によって、従来のフェースプレートがその成分をガスとして放出する可能性があることが挙げられる。例えば、いくつかの応用では安価な高ナトリウムガラスをフェースプレートに使用することが望ましい。しかし、このような安価な高ナトリウムガラスへの電子衝撃は、フェースプレートから電界放出型ディスプレイ装置の能動領域への汚染物質（例えばナトリウム）の不必要な移動を引き起こす。汚染物質のこのような移動が結果的に、繊細な装置部品（例えばフィールドエミッタ）の有害な汚染を引き起こす可能性がある。
【００１２】
フェースプレートを劣化させることに加え、電子衝撃はさらに、電界放出型ディスプレイ装置の陰極基板構造を劣化させる可能性がある。この劣化は、電子放出構造から生じた電子による電子衝撃に起因する。生じた電子はなんらかの方法で偏向され陰極基板構造に衝突する。陰極基板構造の電子衝撃に関連した欠点の一例として、いくつかの応用では安価な高ナトリウムガラスを陰極基板構造に使用することが望まれる。しかし、このような安価な高ナトリウムガラスへの電子衝撃は、陰極基板構造から電界放出型ディスプレイ装置の能動領域への汚染物質（例えばナトリウム）の不必要な移動を引き起こす。汚染物質のこのような移動が結果的に、繊細な装置部品（例えばフィールドエミッタ）の有害な汚染を引き起こす可能性がある。
【００１３】
以上のことから、電界放出型ディスプレイ装置のフェースプレートの電子衝撃およびそれに続くフェースプレートの劣化を防ぐ方法および装置の必要性が存在する。さらに、電界放出型ディスプレイ装置の陰極基板構造の電子衝撃およびそれに続く陰極基板構造の劣化を防ぐ方法および装置の必要性も存在する。さらに、基板構造（例えばフェースプレートまたは陰極基板構造）から電界放出型ディスプレイ装置の能動領域への汚染物質の移動を防ぐ方法および装置の必要性も存在する。
【００１４】
（発明の概要）
本発明は、一実施形態において、電界放出型ディスプレイ装置のフェースプレートの電子衝撃およびその後の劣化を防ぐ方法および装置を提供する。本発明はさらに、一実施形態において、電界放出型ディスプレイ装置の陰極基板構造の電子衝撃およびその後の劣化を防ぐ方法および装置を提供する。本発明はさらに、一実施形態において、基板構造（例えばフェースプレートまたは陰極基板構造）から電界放出型ディスプレイ装置の能動領域内への汚染物質の移動を防ぐ方法および装置を提供する。
【００１５】
具体的には一実施形態では本発明が、電界放出型ディスプレイ装置のフェースプレートを提供する。この電界放出型ディスプレイ装置のフェースプレートは、自体の片面に配置された蛍光体含有ウェルを有するように適合されている。この実施形態はさらに、自体の上に配置された蛍光体含有ウェルを有するように適合された前記フェースプレートの前記片面を覆って配置されたバリア層から成る。この実施形態のバリア層は、フェースプレートの劣化を防ぐように適合されている。具体的にはこの実施形態のバリア層は、蛍光体含有ウェルに向かって導かれた電子による電子衝撃に起因したフェースプレートの劣化を防ぐように適合されている。
【００１６】
他の実施形態では本発明が、自体の上に配置されたバリア層を有する陰極基板構造を含む。この実施形態のバリア層は、陰極基板構造の劣化を防ぐように適合されている。具体的にはこの実施形態のバリア層は、電界放出型ディスプレイ装置のフィールドエミッタから生じた電子による電子衝撃に起因した陰極基板構造の劣化を防ぐように適合されている。
【００１７】
さまざまな図面に示した好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ当業者には、本発明のこれらの目的および利点、ならびにその他の目的および利点は明白であろう。
【００１８】
本明細書に組み込まれ本明細書の一部分を構成する添付図面には本発明の実施形態が示されており、これらの図面は、本明細書の記述ともに本発明の原理を説明する役目を果たす。
【００１９】
特に明記しない限り、この説明の中で引用されている図面の尺度は一律でないことを理解されたい。
【００２０】
（好ましい実施形態の説明）
次に、本発明のいくつかの好ましい実施形態を詳細に参照する。添付図面にはこれらの例が示されている。本発明は、これらの好ましい実施形態に関して説明されるが、これらの好ましい実施形態は本発明を限定しようとするものではないことを理解されたい。反対に本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の趣旨および範囲に含まれる代替、修正および等価形態をカバーする。さらに、本発明の以下の詳細な説明には、本発明の完全な理解を提供するために数多くの具体的な詳細が記載される。しかし、これらの詳細がなくても本発明を実施できることは当業者には明白であろう。また、本発明の諸態様が不必要に不明瞭とならないよう、周知の方法、手順および構成要素については詳細に説明しなかった。
【００２１】
次に図１Ａを参照すると、カプセル封入されたマトリクスの形成においてこの実施形態によって使用される第１のステップが示されている。具体的に言うと図１Ａには、マトリクス構造１０２が結合されたフラットパネルディスプレイ装置のフェースプレート１００の透視図が示されている。図１Ａの実施形態ではフェースプレート１００上にマトリクス構造１０２が、マトリクス構造１０２の行および列が一般に１０４で示される隣接するサブピクセル領域どうしを分離するように配置されている。さらにこの実施形態では、マトリクス構造１０２がポリイミド材料から形成されている。この実施形態ではマトリクス構造１０２がポリイミド材料から形成されているが、本発明は、有害な汚染を引き起こす可能性がある他のさまざまなマトリクス形成材料とともに使用することにも十分に適合している。一例として本発明は、ポリイミド以外の成分を含んだ感光性ポリイミド製剤から成るマトリクス構造とともに使用することにも十分に適合している。
【００２２】
図１Ａをさらに参照する。マトリクス構造１０２は「マルチレベル」マトリクス構造である。すなわちマトリクス構造１０２の行の高さと列の高さとが異なっている。このようなマルチレベルマトリクス構造を図１Ａの実施形態に示したのは、サブピクセル領域１０４をよりはっきりと示すためである。本発明は、マルチレベル構造ではないマトリクス構造とともに使用することに十分に適合している。本発明のマトリクス構造をブラックマトリクスと呼ぶことがあるが、用語「ブラック」は、マトリクス構造の不透明な特性を指す言葉であることを理解されたい。すなわち本発明は、黒以外の色を有することにも十分に適合している。さらに、以降の図では、分かりやすくするためにフェースプレートの内面の一部分だけを示した。さらに、以下の議論では特に、汚染物質阻止構造によってカプセル封入されたブラックマトリクスに言及する。このような特定的な記載はこの後も出てくるが、本発明は、フラットパネルディスプレイ装置の他のさまざまな物理構成要素とともに使用することにも十分に適合している。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、フラットパネルディスプレイの画素および／またはサブピクセル領域を画定するマトリクス構造に関するが、本発明は、画素および／またはサブピクセルを画定する構造が「マトリクス」構造ではない実施形態にも十分に適合している。したがってこの応用の目的上、マトリクス構造という用語は、画素および／またはサブピクセルを画定する構造を指すのであって、その構造の特定の物理形状を指して言っているわけではない。
【００２３】
次に図１Ｂを参照すると、この請求の発明の一実施形態に基づく汚染物質阻止構造によってカプセル封入されるように適合された支持構造１５０の透視図が示されている。マトリクス構造の実施形態に関連して後に詳細に説明するが、この実施形態では支持構造１５０が汚染物質阻止構造によってカプセル封入される。すなわち、汚染物質阻止構造は、支持構造１５０の内部で生じた汚染物質がそのまま支持構造１５０の内部に閉じ込められるような物理構造を有する。したがって汚染物質阻止構造は、支持構造１５０の内部で生み出された汚染物質が支持構造１５０の外部へ移動することを防ぐ。支持構造１５０の内部に汚染物質を閉じ込めることに加え、本発明の汚染物質阻止構造を構成する材料は、フラットパネルディスプレイの陰極部分から放出された電子が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。図１Ｂの実施形態では支持構造１５０が壁であるが、本発明は、支持構造が例えばピン、ボール、柱または他のさまざまな支持構造から成る実施形態にも十分に適合している。
【００２４】
次に図１Ｃを参照すると、この請求の発明の一実施形態に基づく汚染物質阻止構造によってカプセル封入されるように適合された集束構造１６０の側断面が示されている。マトリクス構造実施形態に関連して後に詳細に説明するが、この実施形態では集束構造１６０が汚染物質阻止構造によってカプセル封入される。すなわち、汚染物質阻止構造は、集束構造１６０の内部で生じた汚染物質がそのまま集束構造１６０の内部に閉じ込められるような物理構造を有する。したがって汚染物質阻止構造は、集束構造１６０の内部で生み出された汚染物質が集束構造１６０の外部へ移動することを防ぐ。集束構造１６０の内部に汚染物質を閉じ込めることに加え、本発明の汚染物質阻止構造を構成する材料は、フラットパネルディスプレイの陰極部分から放出された電子が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。図１Ｃの実施形態では集束構造１６０がワッフル状の構造であるが、本発明は、集束構造が異なる形状を有する実施形態にも十分に適合している。
【００２５】
次に図２を参照すると、図１Ａの線Ａ−Ａに沿ってとったフェースプレート１００およびマトリクス構造１０２の側断面図が示されている。分かりやすくするためにこの側断面図にはマトリクス構造１０２の一部分だけが示されている。しかし、以下の諸ステップは、マトリクス構造１０２のこれよりもはるかに大きな部分に対して実行され、図２に示したマトリクス構造１０２の部分だけに限定されない。さらに、本発明の形成において使用される以下の諸ステップは、予備的なベークアウトステップを使用して最初に汚染物質の一部をマトリクスから除去してしまう方法にも十分に適合している。ベークアウトステップでは、フラットパネルディスプレイの密封された真空環境中にポリイミドマトリクスを配置する前に、ポリイミドマトリクスを加熱する。
【００２６】
図２をさらに参照する。本発明の一実施形態では、マトリクス構造１０２を覆って汚染物質阻止構造１０６が配置される。この実施形態では汚染物質阻止構造１０６が実質的に非多孔質の材料層から成る。すなわち、汚染物質阻止構造１０６は、マトリクス構造１０２の内部で生じた汚染物質がそのままマトリクス構造１０２の内部に閉じ込められるような物理構造を有する。したがって汚染物質阻止構造１０６は、マトリクス構造１０２の内部で生み出された汚染物質がマトリクス構造１０２の外部へ移動することを防ぐ。マトリクス構造１０２の内部に汚染物質を閉じ込めることに加え、本発明の汚染物質阻止構造１０６を構成する材料は、フラットパネルディスプレイの陰極部分から放出された電子が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。
【００２７】
さらに図２を参照する。矢印１０８は、マトリクス構造１０２の内部で生み出された汚染物質の経路を示す。このような汚染物質には例えばＮ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏなどの化学種が含まれることを理解されたい。矢印１０８で示すとおり汚染物質阻止構造１０６は、マトリクス構造１０２から汚染物質が放出されることを防ぐ。
【００２８】
さらに図２を参照する。先に述べたとおりこの実施形態では汚染物質阻止構造１０６が実質的に非多孔質の材料から成る。一実施形態では、汚染物質阻止構造１０６の実質的に非多孔質の材料が、酸化ケイ素、金属フィルム、無機固体などから成るグループから選択される。この実施形態は、非多孔質阻止構造１０６に対してアルミニウム、ベリリウム、化学蒸着させた酸化ケイ素などの材料を使用することにも十分に適合している。さらに、本発明は、非多孔質阻止構造１０６の材料が約５００℃を超える融点を有する固体材料である実施形態にも十分に適合している。一実施形態では、化学蒸着（ＣＶＤ）、蒸着、スパッタリングなどの手段によって実質的に非多孔質の材料を、マトリクス構造１０２を覆って約５０〜５００ナノメートルの厚さに付着させる。ただし本発明は、マトリクス構造１０２の内部に汚染物質を閉じ込めることに適合した実質的に非多孔質の他のさまざまな材料の使用に十分に適合していることを理解されたい。本発明は、汚染物質阻止構造１０６の厚さを変更して先に記載した厚さ範囲よりも厚く、または薄くすることにも十分に適合している。
【００２９】
さらに図２を参照する。本発明の一実施形態では汚染物質阻止構造１０６が、フェースプレート１００に向かって導かれた電子の貫通を防ぐだけの十分な厚さを有する。このような一実施形態では汚染物質阻止構造１０６が、ＣＶＤ、蒸着、スパッタリングなどの手段によってマトリクス１０２を覆って約１００〜５００ナノメートルの厚さに付着させた二酸化ケイ素の層から成る。その結果、このような実施形態は、熱によって生み出された汚染物質をマトリクス構造１０２の内部または表面に閉じ込め、さらに、電子刺激脱離によって汚染物質が形成されることを防ぐ。すなわちこの実施形態は、マトリクス構造１０２の電子衝撃に関連した主要な有害条件を実質的に排除する。汚染物質阻止構造が電子の貫通を防ぐこのような一実施形態では、汚染物質阻止構造がその下の構成要素を気密封止しない。この実施形態ではこのバリア層の材料として特に二酸化ケイ素を挙げたが、本発明（上記および下記のそれぞれの実施形態を含む）は、バリア層の材料としてＡｌ２Ｏ３、ＣｒＯｘ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴａＯ５、酸化スズ、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２およびＭｇＯ、ならびにこれらの組合せを使用することにも十分に適合している。
【００３０】
次に図３を参照する。この実施形態では、マトリクス構造１０２を覆って多層汚染物質阻止構造が配置される。この実施形態では、多層汚染物質阻止構造が、実質的に非多孔質の複数の材料層１０６および１１０から成る。すなわち、多層汚染物質阻止構造は、マトリクス構造１０２の内部で生じた汚染物質がそのままマトリクス構造１０２の内部に閉じ込められるような物理構造を有する。したがってこの多層汚染物質阻止構造は、マトリクス構造１０２の内部で生み出された汚染物質がマトリクス構造１０２の外部へ移動することを防ぐ。マトリクス構造１０２の内部に汚染物質を閉じ込めることに加え、本発明の多層汚染物質阻止構造を構成する層１０６および１１０は、フラットパネルディスプレイの陰極部分から放出された電子が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。
【００３１】
上で説明した実施形態と同様に、矢印１０８は、マトリクス構造１０２の内部で生み出された汚染物質の経路を示す。このような汚染物質には例えばＮ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏなどの化学種が含まれることを理解されたい。矢印１０８で示すとおりこの多層汚染物質阻止構造は、マトリクス構造１０２から汚染物質が放出されることを防ぐ。
【００３２】
さらに図３を参照する。先に述べたとおりこの実施形態では、多層汚染物質阻止構造が実質的に非多孔質の複数の材料層から成る。一実施形態では、多層汚染物質阻止構造の少なくとも１つの実質的に非多孔質の材料層１０６および１１０が、二酸化ケイ素；金属フィルム；無機固体、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＯｘ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴａＯ５、酸化スズ、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２およびＭｇＯ、ならびにこれらの組合せなどから成るグループから選択される。この実施形態は、少なくとも１つの実質的に非多孔質の材料層１０６および１１０に対してアルミニウム、ベリリウム、化学蒸着させた酸化ケイ素などの材料を使用することにも十分に適合している。さらに、本発明は、少なくとも１つの実質的に非多孔質の材料層１０６および１１０の材料が約５００℃を超える融点を有する固体材料から成る実施形態にも十分に適合している。一実施形態では、化学蒸着（ＣＶＤ）、蒸着、スパッタリングなどの手段によって少なくとも１つの材料層１０６および１１０を、マトリクス構造１０２を覆って付着させる。この実施形態では、多層汚染物質阻止構造の全厚が約５０〜５００ナノメートルである。ただし本発明は、マトリクス構造１０２の内部に汚染物質を閉じ込めることに適合した実質的に非多孔質の他のさまざまな材料の使用に十分に適合していることを理解されたい。本発明は、多層汚染物質阻止構造の全厚を変更して、先に記載した厚さ範囲よりも厚く、または薄くすることにも十分に適合している。さらに、本発明は、多層汚染物質阻止構造を構成する実質的に非多孔質の材料層の数を変更することにも十分に適合している。
【００３３】
この実施形態では多層汚染物質阻止構造が、フェースプレート１００に向かって導かれた電子の貫通を防ぐだけの十分な厚さを有する。このような一実施形態では多層汚染物質阻止構造が、ＣＶＤによってマトリクス１０２を覆って約１００〜５００ナノメートルの厚さに付着させた二酸化ケイ素の層を含む。その結果、このような実施形態は、熱によって生み出された汚染物質をマトリクス構造１０２の内部に閉じ込め、さらに、電子刺激脱離によって汚染物質が形成されることを防ぐ。すなわちこの実施形態は、マトリクス構造１０２の電子衝撃に関連した主要な有害条件を実質的に排除する。
【００３４】
次に図４を参照する。この実施形態では、マトリクス構造１０２およびフェースプレート１００のサブピクセル領域１１４を覆って汚染物質阻止構造１１２が配置される。この実施形態では、実質的に非多孔質の材料が、化学蒸着（ＣＶＤ）、蒸着、スパッタリングなどの手段によってマトリクス構造１０２およびサブピクセル領域１１４を覆って約５０〜５００ナノメートルの厚さに付着させた二酸化ケイ素、インジウムスズ酸化物などの透明材料である。汚染物質阻止構造１１２はサブピクセル領域１１４の中まで延びているが、サブピクセル領域１１４中に存在する二酸化ケイ素材料は、フラットパネルディスプレイの形成または動作に不利な影響を与えない。ただし本発明は、マトリクス構造１０２の内部に汚染物質を閉じ込めることに適合し、かつフラットパネルディスプレイの形成または動作に不利な影響を与えない実質的に非多孔質の他のさまざまな材料の使用に十分に適合していることを理解されたい。本発明は、汚染物質阻止構造１１２の厚さを変更して先に記載した厚さ範囲よりも厚く、または薄くするすることにも十分に適合している。
【００３５】
図４の実施形態では、汚染物質阻止構造１１２が、フェースプレート１００に向かって導かれた電子の貫通を防ぐだけの十分な厚さを有する。したがってこの実施形態は、これまでに記載した実施形態と同様に、熱によって生み出された汚染物質をマトリクス構造１０２の内部に閉じ込め、さらに、電子刺激脱離によって汚染物質が形成されることを防ぐ。すなわちこの実施形態は、マトリクス構造１０２の電子衝撃に関連した主要な有害条件を実質的に排除する。
【００３６】
次に図５Ａを参照すると、汚染物質阻止構造１０６を覆って導電性コーティング１１６が配置された本発明の他の実施形態が示されている。（この実施形態は、その上を覆って導電性コーティング１１６が配置された図２の実施形態を示す。）この実施形態では、導電性コーティングが低原子番号材料から成ることが好ましい。この応用の目的上、低原子番号材料とは、原子番号が１８よりも小さい元素から成る材料を言う。さらに、低原子番号材料は高原子番号材料に比べて電子の散乱を低減する。具体的に言うと一実施形態では導電性コーティング１１６が例えば、米ミシガン州Ｐｏｒｔ　ＨｕｒｏｎのＡｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社によって製造されているＣＢ８００Ａ　ＤＡＧから成る。他の実施形態では、導電性コーティング１１６が炭素ベースの導電性材料から成る。他の実施形態では、炭素ベースの導電性材料層を半乾燥スプレーとして塗布して、導電性コーティング１１６の収縮を低減させる。こうすることで、本発明は、導電性コーティング１１６の最終的な深さの制御を向上させることができる。このような付着方法については先に説明したが、本発明は、他のさまざまな付着方法を使用して他のさまざまな導電性コーティングを汚染物質阻止構造１０６を覆って付着させることにも十分に適合していることを理解されたい。例えば本発明は、アングル蒸着（ａｎｇｌｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）によって適用したアルミニウムコーティングの使用にも十分に適合している。
【００３７】
先に述べたとおり、物理的に、マトリクス構造１０２の上面のほうがフェースプレート１００よりもフィールドエミッタに近い。マトリクス構造１０２の上面を覆って導電性コーティング１１６を適用することによって、この実施形態は定電位面を提供する。定電位面を提供することによってこの実施形態は、潜在的なアーク発生の可能性を低下させる。その結果、この実施形態は、蛍光体およびその上のアルミニウム層（図５Ａの実施形態ではまだ付着されていない）の完全性が維持されることを保証するのに寄与する。さらに、この導電性カプセル封入層は、より厚くし、またはより伝導性の材料から形成することによって、蛍光体を覆うアルミニウム層よりもこの層の電気伝導性または熱伝導性を高くすることができる。これによってこのカプセル封入材料が、潜在的なアークの高電流を流し去ることによって局所的な電圧スパイクを防ぎ、かつ起こる可能性があるアークに物理的により抵抗するようにすることができる。さらに、導電性コーティングは、（図２のように）ブラックマトリクス上の単一の層とすることができ、図示のような２重の層とする必要はない。
【００３８】
次に図５Ｂを参照すると、多層汚染物質阻止構造の層１０６および１１０を覆って導電性コーティング１１６が配置された本発明の他の実施形態が示されている。（この実施形態は、その上を覆って導電性コーティング１１６が配置された図３の実施形態を示す。）この実施形態では導電性コーティングが低原子番号材料、または主に低原子番号元素から成る材料から成ることが好ましい。この応用の目的上、低原子番号材料とは、原子番号が１８よりも小さい元素から成る材料を言う。ここではこのような定義を挙げたが、この応用は、導電性コーティングが低原子番号材料以外から成る実施形態にも十分に適合している。具体的に言うと一実施形態では導電性コーティング１１６が例えば、米ミシガン州Ｐｏｒｔ　ＨｕｒｏｎのＡｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社によって製造されているＣＢ８００Ａ　ＤＡＧから成る。他の実施形態では、導電性コーティング１１６が炭素ベースの導電性材料から成る。他の実施形態では、炭素ベースの導電性材料層を半乾燥スプレーとして塗布して、導電性コーティング１１６の収縮を低減させる。こうすることで、本発明は、導電性コーティング１１６の最終的な深さの制御を向上させることができる。このような付着方法については先に説明したが、本発明は、他のさまざまな付着方法を使用して他のさまざまな導電性コーティングを多層汚染物質阻止構造の層１０６および１１０を覆って付着させることにも十分に適合していることを理解されたい。例えば本発明は、アングル蒸着によって適用したアルミニウムコーティングの使用にも十分に適合している。
【００３９】
先に詳細に述べた理由から、この実施形態は定電位面を提供し、電気アークが発生する可能性を低下させる。その結果、この実施形態は、蛍光体およびその上のアルミニウム層（図５Ｂの実施形態ではまだ付着されていない）の完全性が維持されることを保証するのに寄与する。
【００４０】
次に図５Ｃを参照すると、汚染物質阻止構造１１２を覆って導電性コーティング１１６が配置された本発明の他の実施形態が示されている。（この実施形態は、その上を覆って導電性コーティング１１６が配置された図４の実施形態を示す。）この実施形態では導電性コーティングが低原子番号材料から成ることが好ましい。具体的に言うと一実施形態では導電性コーティング１１６が例えば、米ミシガン州Ｐｏｒｔ　ＨｕｒｏｎのＡｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社によって製造されているＣＢ８００Ａ　ＤＡＧから成る。他の実施形態では、導電性コーティング１１６が炭素ベースの導電性材料から成る。他の実施形態では、炭素ベースの導電性材料層を半乾燥スプレーとして塗布して、導電性コーティング１１６の収縮を低減させる。こうすることで、本発明は、導電性コーティング１１６の最終的な深さの制御を向上させることができる。このような付着方法については先に説明したが、本発明は、他のさまざまな付着方法を使用して他のさまざまな導電性コーティングを汚染物質阻止構造１１２を覆って付着させることにも十分に適合していることを理解されたい。例えば本発明は、アングル蒸着によって適用したアルミニウムコーティングの使用にも十分に適合している。
【００４１】
先に詳細に述べた理由から、この実施形態は定電位面を提供し、電気アークが発生する可能性を低下させる。その結果、この実施形態は、蛍光体およびその上のアルミニウム層（図５Ｃの実施形態ではまだ付着されていない）の完全性が維持されることを保証するのに寄与する。
【００４２】
本発明の以上の実施形態は、自体に関連したいくつかの重大な利益をもたらす。例えば本発明は、ポリイミドベースの従来技術のブラックマトリクス構造に関連した有害なブラウニング（ｂｒｏｗｎｉｎｇ）およびガス放出を排除する。さらに、マトリクス構造から汚染物質が放出されることを防ぐことによって、本発明は、放出された汚染物質によるフィールドエミッタの被覆を防ぐ。さらに、ポリイミドに衝突する電子の数およびエネルギーを低減することによって、汚染物質の電子脱離が低減される。その結果、本発明はフィールドエミッタの寿命を延ばす。追加の利点として、本発明の汚染物質阻止構造はさらに、その後の処理ステップ中の潜在的な損傷および電気アークからマトリクス構造を保護する。
【００４３】
次に図６Ａを参照すると、図１Ａの線Ａ−Ａに沿ってとったフェースプレート１００およびマトリクス構造１０２の側断面図が示されている。先に述べたとおり、この実施形態ではマトリクス構造１０２がポリイミド材料から形成されている。本発明は、有害な汚染を引き起こす可能性がある他のさまざまなマトリクス形成材料とともに使用することにも十分に適合している。一例として本発明は、ポリイミド以外の成分を含んだ感光性ポリイミド製剤から成るマトリクス構造とともに使用するのにも十分に適合している。本発明はさらに、例えば支持構造および／または集束構造などの他のさまざまな物理構成要素とともに使用することにも十分に適合している。
【００４４】
さらに図６Ａを参照する。本発明のこの実施形態では、マトリクス構造１０２およびフェースプレート１００のサブピクセル領域１１４を覆って汚染物質阻止構造６０２が配置される。汚染物質阻止構造６０２はサブピクセルまたは画素領域１１４の中まで延びているが、サブピクセルまたは画素領域１１４中に存在する多孔質または非多孔質の透明材料は、フラットパネルディスプレイの形成または動作に不利な影響を与えない。ただし本発明は、汚染物質阻止構造６０２の多孔質材料がサブピクセル領域１１４の中へ延びていない実施形態に十分に適合していることを理解されたい。この実施形態では、汚染物質阻止構造６０２が多孔質材料層から成る。この実施形態では、汚染物質阻止構造６０２を構成する多孔質材料が、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子およびＸ線がマトリクス構造１０２に衝突することを防ぐ。さらに、本発明の汚染物質阻止構造６０２を構成する材料は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子およびＸ線が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。このような汚染物質には例えばＮ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏなどの化学種が含まれることを理解されたい。
【００４５】
さらに図６Ａを参照する。先に述べたとおりこの実施形態では汚染物質阻止構造６０２が多孔質材料から成る。一実施形態では、汚染物質阻止構造６０２の多孔質材料が、コロイドシリカ；酸化ケイ素；および化学蒸着させた酸化ケイ素から成るグループから選択される。ただし本発明は、例えばケイ素、酸化物、窒化物、炭化物、ダイヤモンドなどの他のさまざまな多孔質材料とともに使用することにも十分に適合していることを理解されたい。さらに、本発明は、多孔質汚染物質阻止構造６０２の材料が約５００℃を超える融点を有する固体材料である実施形態にも十分に適合している。
【００４６】
さらに図６Ａを参照する。一実施形態では多孔質材料が、常圧物理蒸着（ＡＰＰＶＤ）によってマトリクス構造１０２を覆って約３０〜１，０００ナノメートルの厚さに付着させた二酸化ケイ素である。ただし本発明は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子および／またはＸ線による電子および／またはＸ線貫通を防ぐことに適合した他のさまざまな多孔質材料の使用に十分に適合していることを理解されたい。本発明はさらに、多孔質材料層を例えば、スパッタリング、ｅビーム蒸着、溶射法、浸せき塗装法などによって適用する実施形態にも十分に適合している。本発明は、汚染物質阻止構造６０２の厚さを変更して先に記載した厚さ範囲よりも厚く、または薄くすることにも十分に適合している。具体的に言うと、６ｋｅＶでは大多数の電子は、６００ナノメートルよりも深く二酸化ケイ素中へ侵入しない。１０ｋｅＶでは大多数の電子は、１，０００ナノメートルよりも深く二酸化ケイ素の中へ侵入しない。したがってこの実施形態では、汚染物質阻止構造６０２を構成する多孔質材料の深さが、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子および／またはＸ線によってマトリクス構造１０２が衝撃を受けないことが保証されるように調整される。
【００４７】
次に図６Ｂを参照する。この実施形態ではマトリクス構造１０２を覆って多層汚染物質阻止構造が配置される。この実施形態では、多層汚染物質阻止構造が複数の多孔質材料層６０２および６０４から成る。図６Ａの実施形態と同様に、この実施形態は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子およびＸ線がマトリクス構造１０２に衝突することを防ぐ。さらに、本発明の汚染物質阻止構造を構成する材料は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子およびＸ線が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。
【００４８】
さらに図６Ｂを参照する。先に述べたとおりこの実施形態では多層汚染物質阻止構造が複数の多孔質材料層から成る。一実施形態では、多層汚染物質阻止構造の少なくとも１つの多孔質材料層６０２および６０４が、コロイドシリカ；酸化ケイ素；および化学蒸着させた酸化ケイ素から成るグループから選択される。ただし本発明は、例えばケイ素、酸化物、窒化物、炭化物、黒鉛、アルミニウム、ダイヤモンドなどの他のさまざまな多孔質材料とともに使用することにも十分に適合していることを理解されたい。さらに、本発明は、少なくとも１つの多孔質材料層６０２および６０４が約５００℃を超える融点を有する固体層である実施形態にも十分に適合している。
【００４９】
さらに図６Ｂを参照する。一実施形態では、少なくとも１つの多孔質材料層６０２および６０４の多孔質材料が、常圧物理蒸着（ＡＰＰＶＤ）によってマトリクス構造１０２を覆って約３０〜１，０００ナノメートルの厚さに付着させた二酸化ケイ素である。ただし本発明は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子および／またはＸ線による電子および／またはＸ線貫通を防ぐことに適合した他のさまざまな多孔質材料の使用に十分に適合していることを理解されたい。本発明はさらに、多孔質材料層を例えば、スパッタリング、ｅビーム蒸着、溶射法、浸せき塗装法などによって適用する実施形態にも十分に適合している。本発明は、汚染物質阻止構造の厚さを変更して先に記載した厚さ範囲よりも厚く、または薄くすることにも十分に適合している。この実施形態では、汚染物質阻止構造を構成する多孔質材料層６０２および６０４の合計の深さが、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子および／またはＸ線によってマトリクス構造１０２が衝撃を受けないことが保証されるように調整される。
【００５０】
次に図６Ｃを参照すると、汚染物質阻止構造を覆って導電性コーティング６０６が配置された本発明の他の実施形態が示されている。この実施形態は、その上を覆って導電性コーティング６０６が配置された図６Ｂの実施形態を示す。ただし本発明は、導電性コーティング６０６が例えば図６Ａの実施形態を覆って配置された実施形態に十分に適合している。この実施形態では導電性コーティングが低原子番号材料から成ることが好ましい。具体的に言うと一実施形態では導電性コーティング６０６が例えば、米ミシガン州Ｐｏｒｔ　ＨｕｒｏｎのＡｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社によって製造されているＣＢ８００Ａ　ＤＡＧから成る。他の実施形態では、導電性コーティング６０６が炭素ベースの導電性材料から成る。他の実施形態では、炭素ベースの導電性材料層を半乾燥スプレーとして塗布して、導電性コーティング６０６の収縮を低減させる。こうすることで、本発明は、導電性コーティング６０６の最終的な深さの制御を向上させることができる。このような付着方法については先に説明したが、本発明は、他のさまざまな付着方法を使用して他のさまざまな導電性コーティング（例えばアルミニウム）を汚染物質阻止構造を覆って付着させることにも十分に適合していることを理解されたい。さらにこの実施形態では、導電性コーティング６０６を１００〜５００ナノメートルの深さに付着させる。
【００５１】
先に詳細に述べた理由から、この実施形態は定電位面を提供し、電気アークが発生する可能性を低下させる。その結果、この実施形態は、蛍光体およびその上のアルミニウム層（図６Ｃの実施形態ではまだ付着されていない）の完全性が維持されることを保証するのに寄与する。
【００５２】
次に図７Ａを参照する。この実施形態ではマトリクス構造１０２を覆って多層汚染物質阻止構造が配置される。この実施形態では、多層汚染物質阻止構造が複数の層７０２および７０４から成る。この実施形態では層７０２が多孔質材料から成り、層７０４が実質的に非多孔質の材料の層から成る。図６Ａの実施形態と同様に、この実施形態は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子およびＸ線がマトリクス構造１０２に衝突することを防ぐ。この実施形態はさらに、熱によって発生した汚染物質をマトリクス構造１０２の内部に閉じ込める。さらに、本発明の汚染物質阻止構造を構成する材料は、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子およびＸ線が衝突しても汚染物質ガスを放出しない。
【００５３】
さらに図７Ａを参照する。先に述べたとおりこの実施形態では多層汚染物質阻止構造が複数の材料層から成る。一実施形態では、多層汚染物質阻止構造の多孔質材料７０２が、コロイドシリカ；酸化ケイ素；および化学蒸着させた酸化ケイ素から成るグループから選択される。ただし本発明は、例えばケイ素、酸化物、窒化物、炭化物、ダイヤモンドなどの他のさまざまな多孔質材料とともに使用することにも十分に適合していることを理解されたい。さらに、本発明は、少なくとも１つの材料層７０２および７０４が約５００℃を超える融点を有する固体層である実施形態にも十分に適合している。
【００５４】
さらに図７Ａを参照する。一実施形態では複数の材料層が次のように定義される。層７０２は、約１００〜１，０００ナノメートルの深さに付着させたインジウムスズ酸化物層から成る。層７０４は、マトリクス構造１０２を覆って約３０〜１，０００ナノメートルの厚さに付着させた酸化ケイ素から成る。ただし本発明は、他のさまざまな多孔質および非多孔質材料の使用に十分に適合していることを理解されたい。本発明はさらに、多孔質材料層を例えば、スパッタリング、ｅビーム蒸着、溶射法、浸せき塗装法などによって適用する実施形態にも十分に適合している。本発明は、汚染物質阻止構造の厚さを変更して先に記載した厚さ範囲よりも厚く、または薄くすることにも十分に適合している。この実施形態では、汚染物質阻止構造を構成する材料層７０２および７０４の合計の深さが、フラットパネルディスプレイの内部で発生した電子および／またはＸ線によってマトリクス構造１０２が衝撃を受けないことが保証されるように調整される。
【００５５】
次に図７Ｂを参照すると、汚染物質阻止構造を覆って導電性コーティング７０６が配置された本発明の他の実施形態が示されている。この実施形態は、その上を覆って導電性コーティング７０６が配置された図７Ａの実施形態を示す。具体的にはこのような実施形態では、層７０２が、約１００〜１，０００ナノメートルの深さに付着させたインジウムスズ酸化物層から成る。層７０４は、マトリクス構造１０２を覆って約３０〜１，０００ナノメートルの厚さに付着させた酸化ケイ素から成る。この実施形態の層７０６は、約３０〜２００ナノメートルの深さに付着させたアルミニウム層から成る。この実施形態では導電性コーティングが低原子番号材料から成ることが好ましい。具体的に言うと一実施形態では導電性コーティング７０６が例えば、米ミシガン州Ｐｏｒｔ　ＨｕｒｏｎのＡｃｈｅｓｏｎ　Ｃｏｌｌｏｉｄｓ社によって製造されているＣＢ８００Ａ　ＤＡＧから成る。他の実施形態では、導電性コーティング７０６が炭素ベースの導電性材料から成る。他の実施形態では、炭素ベースの導電性材料層を半乾燥スプレーとして塗布して、導電性コーティング７０６の収縮を低減させる。こうすることで、本発明は、導電性コーティング７０６の最終的な深さの制御を向上させることができる。このような付着方法については先に説明したが、本発明は、他のさまざまな付着方法を使用して他のさまざまな導電性コーティング（例えばアルミニウム）を汚染物質阻止構造を覆って付着させることにも十分に適合していることを理解されたい。
【００５６】
さらに図７Ｂを参照する。この実施形態では汚染物質構造が２層の異なる材料層７０２および７０４から成る。しかし他の実施形態では汚染物質阻止構造が、非多孔質材料（例えば層７０２のインジウムスズ酸化物）をその中に含浸させた多孔質材料層（例えば酸化ケイ素層７０４）から成る。すなわち、本発明は、実質的に多孔質の材料層の中に実質的に非多孔質の材料を含浸させた実施形態にも十分に適合している。このような一実施形態では、実質的に多孔質の材料層を先に詳細に説明したとおりに付着させる。さらに、実質的に非多孔質の材料を、例えばスパッタリング、物理蒸着などによって、実質的に多孔質の材料層の内部に含浸させる。さらにこの実施形態は、この構造を覆って導電性コーティングを先に詳細に説明したとおりに配置することにも十分に適合している。
【００５７】
次に図８を参照すると、図１Ａの線Ａ−Ａに沿ってとったフェースプレート１００およびマトリクス構造１０２の側断面図が示されている。先に述べたとおり、この実施形態ではマトリクス構造１０２がポリイミド材料から形成されている。本発明は、有害な汚染を引き起こす可能性がある他のさまざまなマトリクス形成材料とともに使用することにも十分に適合している。一例として本発明は、ポリイミド以外の成分を含んだ感光性ポリイミド製剤から成るマトリクス構造とともに使用するのにも十分に適合している。本発明はさらに、例えば支持構造および／または集束構造などの他のさまざまな物理構成要素とともに使用することにも十分に適合している。この実施形態では汚染物質阻止構造８０２が、マトリクス構造１０２の上、およびサブピクセル領域１１４の中に配置されている。汚染物質阻止構造８０２はさらに、一般に８０４で示される選択的光吸収成分（例えば染料または顔料）を含む。このような一実施形態では汚染物質阻止構造８０２が、染料／顔料材料でドープされた酸化ケイ素から成る。こうすることでこの実施形態は、反射される周囲光を低減することによってディスプレイのコントラストを高めるカラーフィルタを提供する。さらにこの実施形態は、サブピクセル領域１１４の上にあたる汚染物質阻止構造８０２にだけ染料／顔料を配置することにも十分に適合している。この実施形態はさらに、汚染物質阻止構造８０２全体に染料／顔料を配置することにも十分に適合している。
【００５８】
先に詳細に述べた理由から、この実施形態は定電位面を提供し、電気アークが発生する可能性を低下させる。その結果、この実施形態は、蛍光体およびその上のアルミニウム層（図７Ｂの実施形態ではまだ付着されていない）の完全性が維持されることを保証するのに寄与する。
【００５９】
したがって一実施形態では本発明が、温度変化を受けたときにガスを有害に放出しないマトリクス構造を提供する。本発明はさらに、マトリクス構造が上記の必要性を満たし、かつ汚染物質の不必要な電子刺激脱離を低減する実施形態を提供する。最後に、他の実施形態では本発明が、上記の両方の必要性を満たし、アーク発生の可能性を低下させる定電位面を提供することによってフェースプレートの電気的なロバストネスを達成するマトリクス構造を提供する。さらに、本発明の導電性マトリクス構造は、多数のタイプのフラットパネルディスプレイに適用可能であることを理解されたい。
【００６０】
次に図９を参照すると、電界放出型ディスプレイ装置の保護フェースプレート構造９００の側断面図が示されている。この実施形態ではフェースプレート１００が、その片面を覆って配置されたバリア層９０２を有する。この実施形態ではマトリクス構造１０２が、領域１１４として示された蛍光体含有ウェル（サブピクセル領域とも呼ぶ）を画定する。動作時には、電界放出型ディスプレイ装置の陰極部分（図示せず）に配置されたフィールドエミッタから電子が放出される。放出されたこれらの電子は次いで、電位場によって、蛍光体含有ウェル１１４に向かって加速される。電子が衝突すると蛍光体含有ウェル１１４の中の蛍光体は発光する。先に述べたとおり、電子が衝突すると従来のフェースプレートは劣化を受ける。しかしこの実施形態ではバリア層９０２が、電子衝撃によるフェースプレート１００の劣化を防ぐ（これについては後に詳細に論じる）。
【００６１】
さらに図９を参照する。この実施形態ではバリア層９０２が、電子による損傷を受けにくい実質的に透明な材料から成る。この実施形態では、バリア層９０２が、電界放出型ディスプレイ装置の形成において実行される初期プロセスステップの１つとしてフェースプレート１００を覆って付着される。すなわち、この実施形態のバリア層９０２は、マトリクス１０２の形成および蛍光体含有ウェル１１４の形成の前にフェースプレート１００の上に配置される。この実施形態ではこのような形成順序を特に挙げたが、本発明は、バリア層および電界放出型ディスプレイの他のさまざまなフィーチャを製作する順序を変更することにも十分に適合している。
【００６２】
さらに図９を参照する。一実施形態ではバリア層９０２が、電子がフェースプレート１００に衝突しないようバリア層９０２を通した電子の重大な貫通を防ぐだけの十分な厚さを有する。具体的に言うと一実施形態ではバリア層９０２が、厚さ約１００ナノメートルの二酸化ケイ素から成る。この実施形態ではこのような特定の材料のタイプおよび材料の厚さを挙げたが、本発明は、他のさまざまな材料の使用および／またはさまざまな厚さの材料（例えばより厚い材料またはより薄い材料）の使用に十分に適合している。さらに、この実施形態では、１つまたは複数の材料とその厚さとを組み合わせることによって、フェースプレートを透過する光をあまり低減させず、かつ電子衝撃による劣化からフェースプレートを保護するバリア層が提供される。
【００６３】
図９をさらに参照する。一実施形態では、フェースプレート１００に対する電子の重大な衝突を防ぐことに加えて、バリア層９０２が、フェースプレート１００から電界放出型ディスプレイ装置内への汚染物質の移動を防ぐ。その結果、フェースプレート１００はもはや、電界放出型ディスプレイ装置の繊細な諸フィーチャに損傷を与える可能性がある汚染物質の潜在的に重大な供給源とはならない。したがってバリア層９０２は、望ましい安価な高ナトリウムガラス基板をフェースプレート１００として使用することを可能にする。高ナトリウムガラスのナトリウムが（電子衝撃によって）電界放出型ディスプレイ装置の能動領域にしばしば移動する従来の電界放出型ディスプレイとは違い、この実施形態は、フェースプレート１００から電界放出型ディスプレイ装置内へのナトリウムの移動を防ぐ。他の実施形態では、フェースプレート１００に対する電子の重大な衝突を防ぐこと、およびフェースプレート１００から電界放出型ディスプレイ装置内への汚染物質の移動を防ぐことに加えて、バリア層９０２が導電性である。こうすることで、バリア層９０２を使用して余分な電荷をフェースプレート１００から除去することができる。
【００６４】
次に図１０を参照すると、電界放出型ディスプレイ装置の保護陰極基板構造１０００の側断面図が示されている。この実施形態では陰極基板１００１が、その片面を覆って配置されたバリア層１００２を有する。この実施形態では、一般に１００４で示されるフィールドエミッタが、陰極基板１００１の上で集束構造１６０の間に配置されて示されている。動作時には、フィールドエミッタ１００４から電子が放出される。放出されたこれらの電子は次いで、電位場によって、蛍光体含有ウェル（図示せず）に向かって加速される。電子が衝突すると蛍光体含有ウェルの中の蛍光体が発光する。先に述べたとおり、電子が衝突すると従来の陰極基板は劣化を受ける。電子は、例えば散乱によって陰極基板に衝突する。しかしこの実施形態ではバリア層１００２が、電子衝撃による陰極基板１００１の劣化を防ぐ（これについては後に詳細に論じる）。
【００６５】
さらに図１０を参照する。この実施形態ではバリア層１００２が、電子による損傷を受けにくい実質的に透明な材料から成る。この実施形態ではバリア層１００２が、電界放出型ディスプレイ装置の形成において実行される初期プロセスステップの１つとして陰極基板１００１を覆って付着される。すなわち、この実施形態のバリア層１００２は、マトリクスフィールドエミッタ１００４の形成および集束構造１６０の形成の前に陰極基板１００１の上に配置される。この実施形態ではこのような形成順序を特に挙げたが、本発明は、バリア層および電界放出型ディスプレイの他のさまざまなフィーチャを製作する順序を変更することにも十分に適合している。
【００６６】
さらに図１０を参照する。一実施形態ではバリア層１００２が、電子が陰極基板１００１に衝突しないようバリア層１００２を通した電子の重大な貫通を防ぐだけの十分な厚さを有する。具体的に言うと一実施形態ではバリア層１００２が、厚さ約１００ナノメートルの二酸化ケイ素から成る。この実施形態ではこのような特定の材料のタイプおよび材料の厚さを挙げたが、本発明は、他のさまざまな材料の使用および／またはさまざまな厚さの材料（例えばより厚い材料またはより薄い材料）の使用に十分に適合している。
【００６７】
さらに図１０を参照する。一実施形態では、陰極基板１００１に対する電子の重大な衝突を防ぐことに加えて、バリア層１００２が、陰極基板１００１から電界放出型ディスプレイ装置内への汚染物質の移動を防ぐ。その結果、陰極基板１００１はもはや、電界放出型ディスプレイ装置の繊細な諸フィーチャに損傷を与える可能性がある汚染物質の潜在的に重大な供給源とはならない。したがってバリア層１００２は、望ましい安価な高ナトリウムガラス基板を陰極基板１００１として使用することを可能にする。高ナトリウムガラスのナトリウムが（電子衝撃によって）電界放出型ディスプレイ装置の能動領域にしばしば移動する従来の電界放出型ディスプレイとは違い、この実施形態は、陰極基板１００１から電界放出型ディスプレイ装置内へのナトリウムの移動を防ぐ。他の実施形態では、陰極基板１００１に対する電子の重大な衝突を防ぐこと、および陰極基板１００１から電界放出型ディスプレイ装置内への汚染物質の移動を防ぐことに加え、バリア層１００２が導電性である。こうすることで、バリア層１００２を使用して余分な電荷を陰極基板１００１から除去することができる。
【００６８】
図１１を参照すると、本発明の一実施形態に基づいて実行される諸ステップの流れ図１１００が示されている。図９および１０に関連して先に説明したとおり、この実施形態は、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を保護する方法を提供する。具体的に言うと一実施形態では、本発明が、電界放出型ディスプレイ装置の基板構造を提供するステップ１１０２を含む。このような基板構造は例えば、図９のフェースプレート１００または図１０の陰極基板１００１を含む。さらに、一実施形態では本発明が、電界放出型ディスプレイ装置に高ナトリウムガラス基板構造を使用することを可能にする。
【００６９】
次にステップ１１０４で、この実施形態では、電子による衝撃に起因した基板構造の劣化を防ぐように適合されたバリア層を基板構造を覆って配置する。先に述べたとおり一実施形態ではバリア層１００２が、バリア層を通した電子の重大な貫通を防ぐだけの十分な厚さ（例えば１００ナノメートル）を有し、かつ電子による損傷を受けにくい実質的に透明な材料（例えば、二酸化ケイ素、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＯｘ、ＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴａＯ５、酸化スズ、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２およびＭｇＯ、並びに、これらの組合せ）から成る。さらに一実施形態では、バリア層が、基板から能動領域内への汚染物質の移動を防ぐ。他の実施形態ではバリア層が導電性であり、そのためバリア層を使用して基板構造から余分な電荷を除去することができる。
【００７０】
本発明の特定の実施形態の以上の説明は例示および説明を目的としたものである。以上の説明は本発明を完全に説明しようとするものでも、または開示の形態に本発明を限定しようとするものでもない。多くの修正および変形が可能なことはこれまでの教示を検討すれば明らかである。これらの実施形態は、本発明の原理およびその実際の応用を最もよく説明し、それによって当業者が、本発明およびさまざまな実施形態を、企図された特定の用途に適合したさまざまな修正を加えて最もよく利用できるように選択し説明した。本発明の範囲は、本明細書に添付の請求項およびそれらの等価物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
請求の発明の一実施形態に基づくフラットパネルディスプレイ装置のフェースプレートの透視図である。このフェースプレートはその上に配置されたマトリクス構造を有する。
【図１Ｂ】
請求の発明の一実施形態に基づくフラットパネルディスプレイ装置の支持構造の透視図である。この支持構造はカプセル封入される。
【図１Ｃ】
請求の発明の一実施形態に基づくフラットパネルディスプレイ装置の集束構造の側断面図である。この集束構造はカプセル封入される。
【図２】
請求の発明の一実施形態に基づく、線Ａ−Ａに沿ってとった図１Ａのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された汚染物質阻止構造を有する。
【図３】
請求の発明の一実施形態に基づく、線Ａ−Ａに沿ってとった図１Ａのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された多層汚染物質阻止構造を有する。
【図４】
請求の発明の一実施形態に基づく汚染物質阻止構造の側断面図である。
この汚染物質阻止構造は、マトリクス構造とフェースプレートのサブピクセル領域とを覆って配置されている。
【図５Ａ】
請求の発明の一実施形態に基づく図２のフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された導電性コーティングを有する。
【図５Ｂ】
請求の発明の一実施形態に基づく図３のフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された導電性コーティングを有する。
【図５Ｃ】
請求の発明の一実施形態に基づく図４のフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された導電性コーティングを有する。
【図６Ａ】
請求の発明の一実施形態に基づく、線Ａ−Ａに沿ってとった図１Ａのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、多孔質材料から成る、その上を覆って配置された汚染物質阻止構造を有する。
【図６Ｂ】
請求の発明の一実施形態に基づく、線Ａ−Ａに沿ってとった図１Ａのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、複数の多孔質材料層から成る、その上を覆って配置された汚染物質阻止構造を有する。
【図６Ｃ】
請求の発明の一実施形態に基づく図６Ｂのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された導電性コーティングを有する。
【図７Ａ】
請求の発明の一実施形態に基づく、線Ａ−Ａに沿ってとった図１Ａのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、多孔質材料層と非多孔質材料層とから成る、その上を覆って配置された汚染物質阻止構造を有する。
【図７Ｂ】
請求の発明の一実施形態に基づく、図７Ａのフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、その上を覆って配置された導電性コーティングを有する。
【図８】
請求の発明の一実施形態に基づくフェースプレートおよびマトリクス構造の側断面図である。このマトリクス構造は、染料／顔料を含む、その上を覆って配置された汚染物質阻止構造を有する。
【図９】
請求の発明の一実施形態に基づく保護フェースプレート構造の側断面図である。その上を覆って配置されたバリア層を有するフェースプレートが示されている。
【図１０】
請求の発明の一実施形態に基づく保護陰極基板構造の側断面図である。その上を覆って配置されたバリア層を有する陰極基板が示されている。
【図１１】
請求の発明の一実施形態に基づく、保護基板構造を提供するために実行される諸ステップの流れ図である。
【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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