一種發光板及其製造方法

2023-04-28 04:09:56 2

專利名稱：一種發光板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種發光板及其製造方法。本發明互涉及用於製造發光板的網狀(web)加工工藝。
背景技術：
通常在等離子體顯示器中，將一種氣體或氣體混合物密封在正交交叉且間隔開的導線之間。該交叉的導線限定了一個被安置成發光的最小圖像單元(像素)陣列的交叉點矩陣。在任意給定像素處，正交交叉且間隔開的導線起到電容的相對兩基板的作用，其中封入的氣體起電介質的作用。當施加足夠大的電壓時，該像素處的氣體擊穿而產生受正極導線吸引的自由電子和受帶負電導線吸引的帶正電氣體離子。這些自由電子和帶正電氣體離子與其它氣體原子碰撞，引起雪崩效應而產生更多的自由電子和正離子，從而形成等離子體。產生這種電離的電壓值稱為寫電壓。
當施加一個寫電壓時，該像素處的氣體被電離，並僅僅當電離產生的自由電荷移動到該單元的絕緣介質壁上且這些電荷由此產生一個與所加電壓相反的電壓而熄滅電離時才發光。一旦寫了某個像素，交變的維持電壓便可以維持一個連續的發光。維持波形的幅值可以小於寫電壓的幅值，這是因為執行寫操作或維持操作而剩餘的介質壁電荷產生一個電壓，且該電壓疊加到後續的為了產生電離電壓而反極性施加的維持波形電壓上。這一概念可以用數學式Vs＝Vw-Vwall表達出來，其中是Vs維持電壓，Vw是寫電壓，而Vwall是壁電壓。因此，事先未寫的(或已擦除的)像素不能單憑維持波形來電離。擦除操作可以被看成是一種寫操作，該操作僅僅是使單元壁上原來所帶電荷放電；除了定時和幅值以外類似於寫操作。
通常，用於執行寫、擦除和維持操作的導線有兩種不同的排列方式。這些排列方式都有一個共同元件，即彼此間隔開的維持和地址電極，而等離子體發生氣體位於其間。於是，當器件用作等離子體顯示器時，一旦等離子體發生氣體被電離，地址或維持電極的至少之一將位於光傳輸路徑中。因此，必須採用透明或半透明導線材料，如氧化銦(ITO)，以使電極不會干擾等離子體顯示器中顯示的圖像。但是，採用ITO有幾個缺點，如ITO比較昂貴，會大大增加製造過程成本並最終增加等離子體顯示器的成本。
第一種排列方式採用兩根正交交叉的導線，一個尋址電極和一個維持導線。在這種類型的氣體發光板中，把維持波形施加在所有尋址電極與維持電極之間，使得該氣體發光板保持一個事先寫入的發光像素圖形。為便於寫操作，將適當的寫電壓脈衝加到維持電壓波形上，寫脈衝與維持脈衝相加從而產生電離。為了獨立地寫各個像素，每根尋址和維持導線都有其各自的選取電路。於是，將維持波形施加在所有尋址電極與維持電極之間，而寫脈衝僅僅施加到一根尋址和一根維持導線上，這樣寫操作就會僅在選出的尋址和維持導線交叉點處的一個像素上進行。
第二種排列方式採用三根導線。在這種類型的發光板中，即所謂共面維持發光板中，每個像素形成在尋址導線和兩個平行的維持導線這三根導線的交叉點處。在這種排列方式中，尋址導線與兩個平行的維持導線正交交叉。用這種發光板，在兩個平行的維持導線之間實現維持功能，而尋址功能則通過尋址導線與兩平行維持導線中的一個之間的放電來完成。
維持導線有兩種，尋址-維持導線和單純維持導線。尋址-維持導線的作用有兩方面與單純維持導線共同完成維持放電；和起尋址導線的作用。因此，尋址-維持導線是可以獨立選取的，由此使得尋址波形可以加在一個或多個尋址-維持導線上。另一方面，單純維持導線的連接方式通常是使維持波形能夠加到所有單純維持導線上，由此使它們同時帶有相同電位。
用在電極組之間封入等離子體發生氣體的各種方法，已經製成了多種類型的等離子體平板顯示器。在一種等離子體顯示發光板中，表面上帶有導線電極的平行玻璃板彼此留有均勻間隔並在外邊沿處密封在一起，且該平行平板之間形成的腔室內充有等離子體發生氣體。儘管這種開放型顯示器結構已廣泛應用，但是還是有一些缺陷。平行平板外邊沿的密封以及等離子體發生氣體的引入，是一個即昂貴又費時的過程，使最終產品成本增加。此外，經由平行平板端部的電極處很難實現很好的密封。這可以導致氣體洩漏和產品壽命縮短。另一個缺點是，在平行平板內的各個像素不能分隔開。因此，在寫操作過程中，選定像素的氣體電離作用會擴散到周圍的相鄰像素上，由此引起不希望的相鄰像素點亮。即使相鄰像素不被點亮，該電離作用也能改變附近像素的開關特性。
在另一種公知的等離子體顯示器中，或通過在一個平板上形成溝槽，或通過在平行平板之間夾一個打了孔的隔離層，使各個像素機械地分隔開。但是，這些機械隔開的像素彼此不是完全密封隔離的，因為像素之間必須有等離子體發生氣體的自由通道，以確保整個發光板有均勻的氣體壓力。儘管這種顯示器結構減少了溢出，但是因為像素之間不是完全電絕緣的，所以仍然存在溢出現象。此外，在這種顯示發光板中，電極與氣體腔室很難精確對準，由此引起像素不亮的現象。當採用開放式顯示器結構時，平板邊沿還難以進行很好的密封。而且，注入等離子體發生氣體和密封平行平板的外邊沿都是昂貴費時的工作。
在另一種公知的等離子體顯示器中，平行平板之間的各個像素也是機械地隔開的。在這種顯示器中，等離子體發生氣體被包容在密封透明殼體構成的透明球中。將充氣球體包容在平行平板之間的方法有許多。其中一種方法是，將各種尺寸的球緊密聚攏並隨意分布成一層，而夾在平行平板之間。第二種方法是，將球體埋入透明介質材料片中，然後將該材料夾在平行平板之間。第三種方法是，在平行平板之間夾入一個打孔的非導電材料，充氣球體分布在所述孔中。
儘管上述討論的各種類型顯示器其設計構思不同，但是製造過程中所用的方法基本相同。通常，這些類型的等離子體發光板採用的都是成批生產。如本領域公知的，在批量生產過程中，各個組件通常採用不同的設備且由不同的製造商分別製造並隨後組裝在一起，其中各個等離子體發光板是一個一個地製造出來的。批量生產有許多缺點，如生產一個最終產品的需要時間較長。長的周期時間增加了產品的成本，並且從本領域公知的其它多種因素考慮這一問題也是不希望出現的。例如，在檢測到有缺陷或失敗的那個組件與該缺陷或失敗被糾正之間所經歷的時間內，可能會製造出大量不合格，有缺陷或完全廢棄的或半成品的等離子體發光板。
前述的兩種顯示器尤其如此；第一種各個像素之間沒有機械地隔開，第二種各個像素或者用形成在一個平行平板上溝槽或者用夾在兩個平行平板之間有開孔的隔離層機械地隔開。由於等離子體發生氣體在各個像素/子像素之間不是隔離的，所有製造過程主要是各個組件從檢驗到組裝成最終顯示器的工作。因此，顯示器僅僅是在兩個平行平板密封在一起且在兩平板之間腔室內充入等離子體發生氣體之後得到測試。如果所得產品測試顯示發生了任何潛在的問題(如某些像素/子像素髮光不好或不發光)，整個顯示器就報廢了。

發明內容
本發明的優選實施方案提供了一種發光板，它可以用作能量調製，粒子檢測的大面積光源，而且可以用作平板顯示器。氣體等離子體發光板由於其獨有的特性而適於這些用途。
在一種形式中，發光板可以用作大面積輻射光源。通過讓發光板發射紫外(UV)光，該發光板可以用於治療，噴塗，和殺菌。在有白色螢光塗層將紫外光轉換成可見光的情況下，該發光板可以用於照明光源。
此外，在至少一個實施方案中，通過按照微波傳輸模式構成該發光板，可以將該發光板用作等離子體開關的相控陣列。該發光板的結構是這樣的，在電離時使等離子體發生氣體產生局部微波折射率改變(儘管其它光波長也可以做到)。然後通過在局部區域引入相移和/或從發光板的特定孔徑定向地發出微波，可以按設計的任意圖形對發光板發出的微波束進行控制或定向。
此外，發光板可以用於粒子或光子的檢測。在本實施方案中，發光板帶有一個稍稍低於電離所需寫電壓的電位。當器件在其發光板的特定部位或位置處接收到外部的能量時，該附加的能量使所述特定區域的等離子體發生氣體產生電離，由此提供了檢測外部能量的手段。
而且，發光板可以用於平板顯示器。這些顯示器可以做得很薄很輕，與相同尺寸的陰極射線管(CRT)比較，它們非常適合於家庭，辦公室，影院和廣告牌。此外，這些顯示器可以做得尺寸很大且解析度很高，適用於高清晰度電視(HDTV)。氣體等離子體發光板不受電磁幹擾，而且適於有強磁場幹擾的場合，如軍事用途，雷達系統，火車站以及其它地下系統。
根據本發明一個普通的實施方案，發光板由兩塊基板構成，其中一塊基板包含有許多凹口，而且至少布置有兩個電極。每個凹口至少部分地布置有微組件，當然其中也可以放置多於一個的微組件。每個微組件包括一個外殼，其中至少部分地填充有可電離的氣體或氣體混合物。當在微組件上加足夠大的電壓時，氣體或氣體混合物電離而形成等離子體並且發出光。
在本發明的另一個實施方案中，至少兩個電極附著在第一基板，第二基板或它們的任何組合上。
在另一實施方案中，至少兩個電極被安置成，使得由電極上所加電壓引起的至少一個微組件發出的光沒有電極阻擋地透過發光板的視場。
在另一個實施方案中，在每一個凹口中或大致在其中布置至少一個增強材料。
本發明的另一個優選實施方案表示了用於製作發光板的網狀加工工藝，在一個實施例中，網狀加工工藝包括提供第一基板，在第一基板上設置多個微組件，將第二基板放在第一基板上，把微組件夾在第一和第一基板之間，以及將第一和第二基板砌成塊形成一個個發光板。在另一實施例中，網狀加工工藝包括下列步驟形成微組件步驟；微組件塗覆步驟；印刷電路和電極步驟；形成圖形步驟；微組件定位步驟；電極印刷步驟；放置第二基板並對準的步驟；以及發光板切塊步驟。
本發明的其它特徵、優點、和實施方案將在下文中給予說明，其中一部分從這些說明中可以顯而易見地獲知，或者從本發明的事實中獲知。


本發明的其它特徵與優點，可以閱讀通過下文中結合下列附圖的詳細說明而更為清楚；圖1表示了發光板的一部分，作為本發明的一個實施方案，顯示出按圖形形成在基板上的凹口的基本凹口結構。
圖2表示了發光板的一部分，作為本發明的另一個實施方案，顯示出按圖形形成在基板上的凹口的基本凹口結構；圖3A表示出一個管形的腔室實例；圖3B表示出一個圓錐形的腔室實例；圖3C表示出一個圓錐臺形的腔室實例；圖3D表示出一個拋物面形的腔室實例；圖3E表示出一個球面形的腔室實例；圖3F表示出一個柱面形的腔室實例；圖3G表示出一個稜錐形的腔室實例；圖3H表示出一個稜錐臺形的腔室實例；圖3I表示出一個平行六面體形的腔室實例；圖3J表示出一個稜柱形的腔室實例；圖4表示出本發明一個實施方案的窄視場發光板的凹口結構；圖5表示出本發明一個實施方案的寬視場發光板的凹口結構；圖6A表示了發光板的一部分，顯示出的基本凹口結構，該凹口是通過澱積多層材料然後選擇性地除去材料層部分而形成的，其中電極呈共面分布；圖6B是圖6A的局部剖開圖，表示出共面維持電極的細節；圖7A表示了發光板的一部分，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過澱積多層材料然後選擇性地除去材料層部分而形成的，其中電極呈中間面分布；圖7B是圖7A的局部剖開圖，表示出最上面維持電極的細節；圖8表示了發光板的一部分，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過澱積多層材料然後選擇性地除去材料層部分而形成的，電極結構是兩個維持電極和兩個地址電極，其中地址電極在兩個維持電極之間；圖9表示了發光板的一部分，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過在基板上形成圖形然後在該基板上澱積多層材料使得材料層符合腔室的形狀，其中電極呈共面分布；圖10表示了發光板的一部分，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過在基板上形成圖形然後在該基板上澱積多層材料使得材料層符合腔室的形狀，其中電極呈中間面分布；圖11表示了發光板的一部分，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過在基板上形成圖形然後在該基板上澱積多層材料使得材料層符合腔室的形狀，電極結構是兩個維持電極和兩個地址電極，其中地址電極在兩個維持電極之間；圖12是描述用於製造本發明上述實施方案的發光板的網狀加工工藝的流程圖；圖13是表示用於製造本發明上述實施方案的發光板的網狀加工工藝的示意圖；圖14表示了一部分發光板的分解圖，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過在基板上澱積多層帶有對準孔的材料層而形成的，其中電極呈共面分布；圖15表示了一部分發光板的分解圖，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過在基板上澱積多層帶有對準孔的材料層而形成的，其中電極呈中間面分布；圖16示了一部分發光板的分解圖，顯示出基本凹口結構，該凹口是通過在基板上澱積多層帶有對準孔的材料層而形成的，電極結構是兩個維持電極和兩個地址電極，其中地址電極在兩個維持電極之間；圖17表示了本發明一個實施方案的一部分凹口，其中微組件與腔室構成陰陽連接的形式；圖18表示了一部分發光板的頂視圖，其中顯示出通過將單一微組件排布在整個發光板中來製造發光板的方法；圖19表示一部分發光板的項視圖，其中顯示出通過將多個微組件排布到整個發光板中來製造彩色發光板的方法。
具體實施例方式
如本文概括而廣泛地描述的，本發明的優選實施方案旨在提出一種新穎的發光板。尤其是，優選實施方案旨在提出一種發光板及用於製造發光板的網狀加工工藝。
圖1和2表示了本發明的兩個實施方案，其中的發光板包括第一基板10和第二基板20。第一基板10可以由矽酸鹽類，聚丙烯，石英，玻璃，任何聚合物基質材料或本領域普通技術人員公知的任何材料或材料組合構成。同樣地，第二發光板20可以由矽酸鹽類，聚丙烯，石英，玻璃，任何聚合物基質材料或本領域普通技術人員公知的任何材料或材料組合構成。第一基板10和第二基板20可以用相同的材料或不同的材料製成。此外，第一和第二基板可以由一種使發光板散熱的材料製成。在一個優選實施方案中，每個基板有機械柔韌的材料製成。
第一基板10包括多個凹口30。凹口30可以按具有均勻或不均勻的相鄰凹口間隔的任意圖形設置。圖形可以包括文字數字符號，記號，圖標，或圖畫，但不局限於這些。優選地，凹口30設置在第一基板10上，使相鄰凹口30之間的距離近似相等。凹口30也可以成組設置一組凹口與另一組凹口之間的距離近似相等。尤其是，後者對應於彩色發光板其中每組中的每個凹口可以分別代表紅、綠、藍。
每個凹口30中至少部分地設置至少一個微組件40。多個微組件刻有至於一個凹口中，以提供更高的亮度和更強的透光效率。在本發明一個實施方案的彩色發光板中，一個凹口中有三個分別發紅光、綠光、藍光的微組件。微組件40可以包括球面形、圓柱形、和非球面形，但不局限於這些形狀。此外，所希望的是，微組件40包括位於或形成於另一結構內部的微組件，如將球形微組件放入圓柱形結構內等。在本發明一個實施方案的彩色發光板中，每個圓柱形結構中放置有發出單色可見光或紅、綠、藍或其它適合顏色多色光的微組件。
在本發明的另一實施方案中，在每個微組件上塗覆粘合劑或粘結劑，以幫助一個微組件40或多個微組件在凹口30中定位/固定。在另一個實施方案中，使每個微組件上帶靜電並對每個微組件施加靜電場，以幫助一個微組件40或多個微組件在凹口30中定位。使每個微組件上帶靜電，還有助於避免多個微組件之間的聚集。在本發明的一個實施方案中，可以用電子槍使每個微組件帶電，且可以激勵位於每個凹口30附近的一個電極以便為吸引帶靜電的微組件提供必要的靜電場。
另外，為了幫助微組件40或多個微組件在凹口30中定位/固定，凹口30克已包含粘結劑或粘合劑。可以通過差量剝離(differential stripping)，平版印刷，濺射，雷射澱積，化學澱積，蒸發澱積，或用噴墨技術澱積，將粘結劑或粘合劑塗覆在凹口30內。本領與普通技術人員也可以採用其它方法塗覆凹口30的內表面。
在其最基本的形式中，每個微組件40包括一個衝入等離子體發生氣體或氣體混合物45的外殼50。可以電離的任意適合氣體或氣體混合物45都能作為等離子體發生氣體，包括氪，氙，氬，氖，氧，氦，汞，及其混合物，但不局限於這些。事實上，任何惰性氣體都可以用作等離子體發生氣體，包括混有銫或汞的惰性氣體，但不局限於此。本領與普通技術人員應當知道其它也可與採用的氣體或氣體混合物。根據另一個實施方案，在彩色顯示器中，選擇等離子體發生氣體或氣體混合物，使得氣體在電離過程中發出與所需顏色對應的特定波長光。例如氖-氬發出紅光，氙-氧發出綠光，而氪-氖發出藍光。儘管在優選實施方案中採用了等離子體發生氣體或氣體混合物45，具有發光特性的任何其它材料也可以採用，如電發光材料，有機發光二極體(OLED)，或電-原子間致導電材料。
外殼50可以由各種材料製成，包括但不局限於矽酸鹽類，聚丙烯，玻璃，任何聚合物基質材料，氧化鎂和石英，並且可以有任何適合的尺寸。按照貫穿其短軸的方向計，外殼50可以有從微米到釐米量級的直徑，實際上按其主軸的方向計其尺寸是沒有限制的。如圓柱形的微組件短軸直徑僅僅為100微米，但其主軸方向可由長達幾百米。在有個優選實施方案中，按短軸方向計，外殼的外徑是從100微米到300微米。此外，外殼的厚度可又從微米到毫米的量級，優選的厚度是1微米到10微米。
當微組件上施加的電壓足夠高時，氣體或氣體混合物電離形成等離子體並發光。初始電離外殼50內的氣體或氣體混合物所需的電壓由帕邢(Paschen)定律確定，而且與外殼內氣體壓力有密切關係。在本發明中，外殼50內的氣壓從幾十乇到幾個乇乇大氣壓。在優選實施方案中，該氣壓從100乇至700乇。微組件40的尺寸和形狀以及其中所含等離子體發生氣體的種類和壓力，對發光板的功能與特性有影響，為了優化發光板的工作效率，應對其進行選擇。
微組件40可以添加各種影響發光板功能與特性的塗層300和摻雜劑。塗層300可以塗覆在外殼50的內部或外部，且可以塗在外殼50的一部分或全部上。外塗層的種類包括但不局限於用於將UV光轉換成可見光的塗層(如螢光層)，用作反射濾光的塗層，以及用作帶隙濾光層的塗層。內部塗層的類型包括但不局限於用於將UV光轉換成可見光的塗層(如螢光層)，用於增強二次發射塗層以及用於防腐蝕的塗層。本另於普通技術人員應當知道，也可以採用其它塗層。塗層300可以通過差量剝離，平版印刷，濺射，雷射澱積，化學澱積，蒸發澱積，或用噴墨技術進行澱積來塗覆。本領域的普通技術人員應當知道，可以用其它方法對外殼50的內部和/或外部進行塗覆。摻雜劑的種類包括但不局限於將UV光轉換成可見光的摻雜劑(如螢光劑)，用於增強二次發射的摻雜劑以及用於提供穿過外殼50的導電線路的摻雜劑。這些摻雜劑可採用本領域普通技術人員公知的任何適用的技術添加，包括離子注入。而且傾向於將塗層與摻雜劑的任意組合施用在微組件40上。此外，或者在施用到微組件40中的塗層與摻雜劑組合中，可以在凹口30內部塗覆各種塗層350。這些塗層350包括但不局限於用於把UV光轉換成可見光的塗層，用於反射濾光的塗層，和用於帶隙濾光的塗層。
在本發明的實施方案中，當把微組件構造成發射UV光的形式時，通過在外殼50內部至少部分地塗覆螢光層，在外殼50外部至少部分地塗覆螢光層，在外殼50中摻雜螢光劑和/或在凹口30內部塗覆螢光層，可將UV光轉換成可見光。根據本發明的實施方案，在彩色面版中，選擇彩色螢光劑使各個微組件發出的可見光是紅色、綠色和藍色光。通過按光強變化組合這些基色光，可以形成各種顏色的光。也可以採用其它的顏色組合和方案。在另一彩色發光板的實施方案中，通過在微組件40和/或凹口30內提供單色螢光劑，將UV光轉換成可見光。然後可以在每個凹口30上方交替地塗覆彩色濾光層，以將可見光轉變成各種適用方案的彩色光，如紅光、綠光和藍光。通過用單色螢光劑塗覆每個微組件，然後用塗覆在每個凹口項部的至少一種濾光層把可見光轉變成彩色光，使得微組件的定位不再複雜，且更易於配置發光板。
在本發明的一個實施方案中，為了提高亮度和透光效率，每個微組件40的外殼50至少部分地塗覆有二次發射增強材料。可以採用任何低親和性材料，包括但不局限於氧化鎂，氧化銩。本領域普通技術人員應當知道，能過提供二次發射強加功能的其它材料也可以採用。在本發明的另一實施方案中，外殼50摻雜有二次發射增強材料。用二次發射增強材料摻雜外殼50可以代替在外殼50上塗覆二次發射增強材料。
此外，根據本發明的一個實施方案，除了用二次發射增強材料摻雜外殼50之外，外殼50還可以摻雜導電材料。可用得到電材料包括但不局限於銀、金、鉑，和鋁。用導電材料摻雜外殼50為外殼50中的氣體或氣體混合物提供了一種定嚮導電線路，並為直流發光板提供了一種可能的實現方式。
在本發明的另一實施方案中，微組件40的外殼50上塗覆有反射材料。按照與至少一部分反射材料相接觸的方式，設置與反射材料折射率相匹配的折射率匹配材料。反射塗層和折射率匹配材料可以與前述實施方案中的螢光塗層和二次發射增強塗層分離開或相鄰。為了增強透光性，在外殼50上塗覆反射塗層。通過使折射率匹配材料與至少部分反射塗層接觸，預定波長範圍的光可以透過反射塗層與折射率匹配材料層之間的界面而從反射層洩露出來。通過加強從反射塗層與折射率匹配材料層之間界面區域洩露出微組件的光，提高亮度和微組件的效率。在一個實施方案中，折射率匹配材料直接塗覆在反射層的至少一部分上。在另一實施方案中，將折射率匹配材料置於一種與微組件接觸的材料層中等，以使得折射率匹配材料與至少一部分反射塗層接觸。在另一實施方案中，為了確定辦光發光板的視場，對界面的尺寸進行選擇。
形成在第一基板10內和/或上的腔室55提供了基本的凹口30結構。該腔室55可以使人以形狀和尺寸的。如圖3A-3J所示，腔室55的形狀包括但不局限於管形100，圓錐形110，圓錐臺形120，拋物面形130，球面140，圓柱形150，稜錐形160，稜錐臺形170，平行六面體形180，或稜柱形190。
凹口30的形狀和尺寸對發光板的功能與特性有影響，為了優化發光板的工作效率，對其進行選擇。此外，凹口的幾何形狀可又根據微組件的形狀尺寸來選擇，以優化微組件於凹口之間的的表面接觸和/或確保微組件與凹口內設置的任意電極的連接。而且，也可以通過選擇凹口30的尺寸與形狀，來優化光子的發生和獲得更高的亮度與透光率。例如如圖4和5所示，尺寸和形狀可以為獲得特定角度θ的視場400來選擇，設置於深凹口30內的微組件40可提供更好的準直光和較窄視場角θ(圖4)，而設置於淺凹口30中的微組件40可提供較寬的視場角θ(圖5)。即，選擇腔室的尺寸，可以深達包容凹口內的微組件，或可以淺至微組件僅僅部分地置於凹口內。另外，在本發明的另一實施方案中，可以通過在第二基板上設置至少一個光學透鏡來設定視場400的角度θ。該透鏡可又覆蓋整個第二發光板，或者在有多個透鏡情況下，將其布置成與每個凹口對應的形式。在另一實施方案中，用所述的一個或多個光學透鏡調節發光板的視場。
在用於製造有多個凹口的發光板的一個方法實施方案中，腔室55形成或分布在第一基板上，提供了一個基本的凹口形狀。用物理，機械，熱，電，光，或化學這些改變基板形狀手段的任意組合，可以按適當的形狀和尺寸形成該腔室。在每個凹口附近和/或內設置各種增強材料325。這些增強材料包括但不局限於防眩光塗層，觸敏表面，對比度增強塗層，保護塗層，電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝形成網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。
在用於製造有多個凹口的發光板的另一個方法實施方案中，凹口30是這樣形成的，設置多個材料層60而形成第一基板10；或直接在第一基板上、這些材料層內或其任意組合中設置至少一個電極；以及選擇性地去除一部分材料層60而形成腔室。材料層60包括全部或部分電介質材料、金屬以及增強材料325的任意組合。增強材料325包括但不局限於防眩光塗層，觸敏表面，對比度增強塗層，保護塗層，電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。材料層60的定位可以通過任何轉印方法，光刻，濺射，雷射澱積，化學澱積，蒸發澱積，或用噴墨技術的澱積來完成。本領域的普通技術人員應當知道其它在基板上澱積多個材料層的適用方法。腔室55可以通過各種方法形成材料層60中，包括但不局限於溼刻或幹刻，光刻，雷射熱處理，熱成型，機械打孔，軋花，衝壓，鑽孔，電成型或通過造窩。
在用於製造有多個凹口的發光板的另一個方法實施方案中，凹口30是這樣形成的，在第一基板上形成腔室圖形；在第一基板10上設置多個材料層65使材料層65與腔室55相配合；並在第一基板上、材料層65內或其任意組合中設置至少一個電極。用物理，機械，熱，電，光，或化學這些改變基板形狀手段的任意組合，可以按適當的形狀和尺寸形成該腔室。材料層60包括全部或部分電介質材料、金屬以及增強材料325的任意組合。增強材料325包括但不局限於防眩光塗層，觸敏表面，對比度增強塗層，保護塗層，電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。材料層60的定位可以通過任何轉印方法，光刻，濺射，雷射澱積，化學澱積，蒸發澱積，或用噴墨技術的澱積來完成。本領域的普通技術人員應當知道其它在基板上澱積多個材料層的適用方法。
在用於製造有多個凹口的發光板的另一個方法實施方案中，凹口30是這樣形成的，第一基板10上澱積多個材料層66；在第一基板上、材料層66內或其任意組合中設置至少一個電極。每個材料層包括預先形成的貫穿整個材料層的孔56。孔的尺寸可以相同或不同。在帶孔的第一基板上對準澱積多個材料層66，由此形成腔室55。材料層66包括全部或部分電介質材料、金屬以及增強材料325的任意組合。增強材料325包括但不局限於防眩光塗層，觸敏表面，對比度增強塗層，保護塗層，電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。材料層60的定位可以通過任何轉印方法，光刻，濺射，雷射澱積，化學澱積，蒸發澱積，或用噴墨技術的澱積來完成。本領域的普通技術人員應當知道其它在基板上澱積多個材料層的適用方法。
在描述了用於製造發光板中凹口的四種不同方法的上述實施方案中，可以在每個凹口中或附近澱積至少一種增強材料。如上所述，該增強材料325可以包括但不局限於防眩光塗層，觸敏表面，對比度增強塗層，保護塗層，電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。在本發明的優選實施方案中，材料層可以通過任何轉印方法，光刻，濺射，雷射澱積，化學澱積，蒸發澱積，採用噴墨技術的澱積，或機械手段形成在每個凹口中或附近。在本發明的另一個實施方案中，製造發光板的方法包括在每個凹口中或附近設置至少一種電增強材料(如電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路)，方法是將至少一種電增強材料懸浮在液體中並使該液體流過第一基板。當液體流過第一基板時，該至少一種電增強材料將留在每個凹口中。應當知道其它的物質或手段也可以用於使電增強材料在基板上移動。這樣的手段包括但不局限於用空氣使電增強材料在基板上移動。在本發明的另一實施方案中，凹口與該至少一種電增強材料的形狀相對應，以使該至少一種電增強材料與凹口自對準。
將電增強材料用於發光板有多種目的，包括但不局限於降低電離微組件中等離子體發生氣體所必需的電壓，降低維持/擦除微組件中電離電荷的電壓，提高亮度和/或微組件的透光率，以及擴大微組件的發光頻率。此外，電增強材料可以用於連接發光板與驅動電路，以改變驅動發光板所需的供電。例如，調諧電路可以與驅動電路連接，以使直流電源用於交流型發光板。在本發明的一個實施方案中，設置一個與電增強材料連接並能夠控制其工作的控制器。賦予單獨控制每個向蘇/子像素的電增強材料的能力，提供了一種在發光板製成之後單獨改變/校正各個微組件特性的手段。這些特性包括但不局限於亮度和微組件的發光頻率。本領域的普通技術人員應當知道，設置在發光板中每個凹口中或附近的電增強材料的其它用途。
激勵微組件40所需的電壓要通過至少兩個電極來施加。在本發明的一般性實施方案中，發光板包括多個電極，其中至少兩個電極僅附著在第一基板上，僅附著在第二基板上，或第一基板和第二基板都附著至少一個電極，且對電極進行排布，以使加到電極上的電壓引起一個或更多的微組件發光。在另一個一般性實施方案中，發光板包括多個電極，其中至少兩個電極布置成，使該電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光，並且沒有遇到任何電極阻礙地透過發光板的視場。
在第一基扳10上構成凹口30圖形進而在第一基板上形成凹口的實施方案中，至少兩個電極可以設置在第一基板10上，第二基板20上，或兩者上。在圖1和2所示的示範性實施方案中，維持電極70附著在第二基板20上，而地址電極80附著在第一基板上。在一個優選實施方案中，附著在第一基基板上的至少一個電極至少部分地置於凹口內(見圖1和2)。
在第一基板10包括多個材料層60且凹口30形成在該材料層30內的實施方案中，至少兩個電極可以設置在第一基板上10上，設置在材料層60內，設置在第二基板20上，或其組合中。在一個實施方案，如圖6A所示，第一地址電極80設置在材料層60內，第一維持電極設置在材料層60內，且第二維持電極75設置在材料層60內，以使第一維持電極與第二維持電極形成共面排布。圖6B是圖6A的剖開視圖，表示了共面維持電極70和75的分布情況。在另一實施方案中，如圖7A所示，第一維持電極70設置在第一基板10上，第一地址電極80設置在材料層60內，第二維持電極75設置在材料層60內，使得第一地址電極位於中間面排布的第一維持電極與第二維持電極之間。圖7B是是圖7A的剖開視圖，表示了第一維持電極70。如圖8所示，在本發明的一個優選實施方案中，第一維持電極70設置在材料層60內，第一地址電極80設置在材料層60內，第二地址電極85設置在材料層60內，且第二維持電極75也設置在材料層60內，使得第一地址電極和第二地址電極位於第一維持電極與第二維持電極之間。
在腔室55的圖形形成在第一基板上並將材料層65形成在第一基板10上且這些材料層與腔室55相配合的實施方案中，至少兩個電極可以設置在第一基板10上，至少部分地設置在材料層65內，設置在第二基板20上，或其任意組合中。如圖9所示，在一個實施方案中，第一地址電極80設置在第一基板10上，第一維持電極70設置在材料層65內，第二維持電極75設置在材料層65內，使得第一維持電極與第二維持電極成共面排布。在另一實施方案中，如圖10所示，第一維持電極70設置在第一基板10上，第一地址電極80設置在材料層65內，第二維持電極75設置在材料層65內，使得第一地址電極位於中間面結構的第一維持電極與第二維持電極之間。如圖11所示，在本發明的一個優選實施方案中，第一維持電極70設置在第一基板10上，第一地址電極80設置在材料層65內，第二地址電極85設置在材料層65內，第二維持電極75設置在材料層65內，使得第一地址電極和第二地址電極位於第一維持電極與第二維持電極之間。
在將對準孔56的多個材料層66設置在第一基板10上從而形成腔室55的實施方案中，至少兩個電極可以設置在第一基板10上，至少部分的設置在材料層65內，設置在第二基板20上，或其組合中。在一個實施方案中，如圖14所示，第一地址電極80設置在第一基板10上，第一維持電極70設置在材料層66內，第二維持電極75設置在材料層66內，使得第一維持電極和第二維持電極成共面排布。在另一實施方案中，如圖15所示，第一維持電極70設置在第一基板10上，第一地址電極80設置在材料層66內，第二維持電極75設置材料層66內，使得第一地址電極位於中間面排布的第一維持電極與第二維持電極之間。如圖16所示，在本發明一個優選實施方案中，第一維持電極70設置在第一基板10上，第一地址電極80設置在材料層66內，第二地址電極85設置在材料層66內，第二維持電極75設置在材料層66內，第一地址電極和第二地址電極位於第一維持電極與第二維持電極之間。
以上就是對發光板的各種組件，製造這些組件和製造發光板的方法，以及其它事務的詳細說明。在本發明的一個實施方案中，可以採用作為製造發光板的網狀加工工藝的一部分的那些方法來製造這些組件。在本發明的另一實施方案中，製造發光板的網狀加工工藝包括下列步驟提供第一基板，在第一基板上設置微組件，在第一基板上設置第二基板以將微組件夾在第一和第二基板之間，將「夾層」的第一和第二基板切割成塊以形成單個的發光板。在另一實施方案中，第一和二基板是網狀提供的。作為網狀加工工藝的一部分，多個凹口可以在預先形成在第一基板上貨形成在第一基板中和/或上。同樣地，第一和第二基板可以預成型，以使第一基板，第二基板或兩塊基板包括多個電極。另外，作為網狀加工工藝的一部分，多個電極可以設置在第一基板上或內，第二基板上或內，或第一基板和第二基板上和內。應當注意，生產步驟可以按任意適合的次序進行。還應當注意，微組件可以作為網狀加工工藝的一部分進行成型，或預先成型。在另一實施方案中，網狀加工工藝是按照連續高速流水直線式(inline)的方式進行的，可以用比成批生產的發光板更快的速度製造發光板。如圖11和12所示，在本發明的一個實施方案中，網狀加工工藝包括下屬步驟用於形成微組件外客並在微組件中充入等離子體發生氣體的微組件形成步驟200；用於在微組件上塗覆螢光劑或任何其它適合塗層的微組件塗覆步驟210；用於在第一基板上印製至少一個電極和任何所需驅動和控制電路的電極印刷步驟220；用於在第一基板上形成多個腔室圖形以便形成多個凹口的圖形形成步驟240；用於在每個凹口定位為至少一個微組件的微組件定位步驟250；(如需要)用於在第二基板上印製至少一個電極的電極印製步驟260；用於將第二基板對準在第一基板上以使微組件夾在第一基板與第二基板之間的第二基板施加和對準步驟270；以及切割第一和第二基板形成單個發光板的發光板切割分塊步驟280。
在如圖17所示的本發明另一個實施方案中，凹口30可以按照陰陽連接器的形式來形成，陽的微組件40和陰的腔室55。陽微組件40和陰腔室55有互補的形狀。例如如圖12所示，腔室和微組件具有互補的圓柱形。使陰腔室的開口35成型，以便使該開口比陽微組件的直徑小。較大的陽微組件直徑可又用力通過陰腔室55的較小開口，以便將陽微組件40鎖定/保持在腔室中，並自動對準凹口和置於其中的至少一個電極500。這種安排提高了微組件定位的靈活度。在另一實施方案中，這些凹口結構提供了一種將圓柱形微組件一排接一排地放入凹口中，或者在單一長圓柱形微組件(當然其它形狀同樣可以做到)的情況下，放入/排布到整個發光板中的手段。
如圖18所示，在本發明的另一實施方案中，製造發光板的方法包括通過每個凹口30將單一微組件40排布到整個發光板長度中。在本實施方案中，按通道形狀形成的任意凹口30有相同作用。但是在優選實施方案中，採用的如圖17所示並在前描述過的凹口。在一個實施方案中，當單一微組件40通過凹口通道排布/放入時且當單一微組件到達通道的端部時，對微組件40進行熱處理，以使微組件40彎曲繞過凹口通道的端部。如圖19所示，在另一實施方案中，製造彩色發光板的方法包括排布多個微組件40使其交替貫穿整個發光板，每個微組件發出一種特定顏色的可見光，例如如圖19所示，紅色微組件41，綠色微組件42和藍色微組件43被排布/放入到凹口通道中。另外，彩色發光板可以通過在每個凹口通道內部交替塗覆特定顏色螢光劑或其它UV光轉換材料，然後將多個微組件通過凹口通道排布/放入到發光板的整個長度中。
對本領域的普通技術人員而言，從本文公開的發明事實和對應用的考慮中，可以清楚地知道本發明的其它實施方案和用途。說明書及實例應當被視為僅僅是示範性的，而本發明的範圍和構思由權利要求書表述。本領域的普通技術人員應當理解，這裡公開的技術方案的變化和變型及其組合都包括在權利要求書所限定的發明範圍內。
權利要求
1.一種發光板，包括第一基板，其中該第一基板包括多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設置在每個凹口中；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中多個電極中的至少兩個電極僅附著在第一基板上，僅附著在第二基板上，或者第一基板和第二基板都附著至少一個電極，且其中至少兩個電極這樣安置，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光。
2.權利要求1的發光板，其中第二基板包含至少一個透鏡。
3.權利要求2的發光板，其中該至少一個透鏡可以構成為調節發光板的視場。
4.權利要求1的發光板，其中第二基板包含至少一個濾光層。
5.權利要求4的發光板，其中配置多個微組件以發出紫外光，其中每個微組件都塗覆有把紫外光轉換成可見光的螢光劑，並且其中該至少一個濾光層將通過濾光層的可見光變成特定顏色的可見光。
6.一種發光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設置在每個凹口中；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中安排多個電極中的至少兩個電極，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光，並且不受該至少兩個電極阻礙地通過發光板的視場。
7.權利要求6的發光板，其中第一基板是用於發光板散熱的。
8.一種發光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口，且其中每個凹口包含至少一種增強材料；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設置在每個凹口中；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中安排多個電極中的至少兩個電極，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光。
9.權利要求8的發光板，其中該至少一種增強材料澱積在每個凹口中或附近，且其中該至少一種增強材料選自下列一組中電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。
10.權利要求9的發光板，其中該至少一種增強材料在每個凹口中是自對準的。
11.權利要求9的發光板，還包括控制器，其中該控制器選擇地控制至少一種增強材料的工作，以調節微組件的至少一種特性。
12.一種包含發光板的治療或殺菌裝置，其中的發光板包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發生氣體的外殼，其中為了發出紫外光而構造每個微組件，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設置在每個凹口中；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中安排多個電極中的至少兩個電極，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光。
13.權利要求12的治療或殺菌裝置，其中多個電極制的至少兩個電極僅附著在第一基板上，僅附著在第二基板上，或者第一基板和第二基板都附著至少一個電極。
14.權利要求12的治療或殺菌裝置，其中的紫外光不受該至少兩個電極阻礙地通過發光板的視場。
15.一種高解析度發光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發生氣體的外殼，其中為了發出紫外光而構造每個微組件，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設置在每個凹口中；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中安排多個電極中的至少兩個電極，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光。
16.一種製造多個發光板的網狀加工工藝，，該工藝包括步驟提供第一基板；在該第一基板上設置多個微組件；在第一基板上設置第二基板，以使該多個微組件夾在第一基板與第二基板之間；以及切割第一基板和第二基板，以形成單個的發光板。
17.權利要求16的工藝，其中該第一基板，第二基板，或第一基板和第二基板是作為材料卷提供的。
18.權利要求16的工藝，其中第一基板包含多個凹口。
19.權利要求16的工藝，還包括在第一基板上，第二基板上設置至少兩個電極，或在第一基板和第二基板上各設置至少一個電極的步驟。
20.權利要求19的工藝，其中每個發光板包含至少兩個電極，其中該至少兩個電極僅附著在第一基板上，僅附著在第二基板上，或者第一基板和第二基板都附著至少一個電極，且其中安排該至少兩個電極，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光。
21.權利要求19的工藝，其中每個發光板包含至少兩個電極，且其中安排該兩個電極，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發光，不受該至少兩個電極阻礙地透過各發光板的視場。
22.權利要求16的工藝，還包括在第一基板上形成多個凹口的步驟，且其中在第一基板上設置多個微組件的步驟還包括將多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設置在多個凹口的每個凹口中。
23.權利要求22的工藝，其中的第一基板包含多個材料層，且其中在第一基板中形成凹口的步驟，包含選擇性地去除該材料層的多個部分以形成多個腔室。
24.權利要求22的工藝，其中在第一基板中形成多個凹口的步驟包含在第一基板上形成多個凹口圖形的步驟。
25.權利要求24的工藝，還包括在第一基板上設置至少一個材料層，使得該至少一個材料層與多個凹口中的每個凹口形狀相匹配，並在第一基板與該至少一個材料層之間設置至少一個電極的步驟。
26.權利要求24的工藝，還包括在第一基板上設置多個材料層，使得該多個材料層與多個凹口中的每個凹口形狀相匹配，並在該多個材料層內設置至少一個電極的步驟。
27.權利要求22的工藝，其中提供第一基板的步驟包含通過設置多個材料層而形成第一基板的步驟，且其中在第一基板中形成多個凹口的步驟還包含選擇性地去除該材料層的多個部分以形成多個腔室的步驟。
28.權利要求27的工藝，還包括在第一基板上，第二基板上，或第一和第二基板上設置至少一個電極的步驟。
29.權利要求28的工藝，其中該至少一個電極是夾在多個材料層中的兩個材料層之間的。
30.權利要求16的工藝，其中還包括在每個凹口中或附近設置至少一種個增強材料的步驟。
31.權利要求30的工藝，其中該至少一種增強材料是選自下列一組中的電晶體，集成電路，半導體器件，電感，電容，電阻，控制電路，驅動電路，二極體，脈衝發生網絡，脈衝壓縮單元，脈衝變換單元，以及調諧電路。
32.權利要求31的工藝，其中在每個凹口中或附近設置至少一種增強材料層的步驟包括如下步驟將至少一種增強材料懸浮在液體中，以及讓液體流過第一基板，以使該至少一種增強材料留在每個凹口中。
33.權利要求31的工藝，其中凹口與至少一種增強材料的形狀相對應，且其中該至少一種增強材料在每個凹口中是自對準的。
34.權利要求16的工藝，其中還包括在第一基板上，第二基板上，或第一基板和第二基板上設置多個控制電路或驅動電路的步驟。
35.權利要求16的工藝，其中該網狀加工工藝是一種連續高速的直線式工藝。
全文摘要
本發明公開了一種在兩個基板之間夾有多個微組件的發光板。每個微組件都包含一種氣體或一種混合氣體，當藉助至少兩個電極在該微組件上施加足夠大電壓時可以電離該氣體。本發明還公開了一種改進的製造發光板的方法，這種方法是製造發光顯示器的網狀加工工藝，該該工藝過程是高速直線式工藝的一部分。
文檔編號H01J17/16GK1529897SQ01817975
公開日2004年9月15日 申請日期2001年10月26日 優先權日2000年10月27日
發明者艾伯特·邁倫·格林, 艾伯特 邁倫 格林, 亞當·託馬斯·德羅博特, 託馬斯 德羅博特, 維克託裡 喬治, 愛德華·維克託裡·喬治, 拉弗內 詹森, 羅傑·拉弗內·詹森, 孔韋爾 韋思, 紐厄爾·孔韋爾·韋思 申請人:科學應用國際公司