DE69731398T2

DE69731398T2 - Anode für eine flache anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69731398T2
Application number: DE69731398T
Authority: DE
Inventors: A. David CATHEY; M. Charles WATKINS; J. James HOFMANN
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2018-01-01
Also published as: EP0951729A2; US5827101A; US6037711A; ATE280999T1; JP3958374B2; KR100468280B1; WO1998031039A2; DE69731398D1; KR20000070059A; EP0951729B1; WO1998031039A3; AU6936898A; JP2001508233A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anode einer Flachbildschirmanzeige sowie Verfahren zur Verbesserung eines Bildes, das ein Betrachter einer Flachbildschirmanzeige sieht.
Hintergrund der Erfindung
Flachbildschirmanzeigen enthalten eine Kathode und eine Anode, die mit Abstandshaltern voneinander getrennt und in einem Vakuum eingeschlossen sind. Die Anode enthält typischerweise eine äußere Glasschicht und eine innere Phosphorschicht. Emitter in der Kathode emittieren Elektronen, die auf die Phosphorschicht auf der Anode treffen und Licht emittieren.
Während des Betrachtens wird Umgebungslicht von außerhalb der Anode tendenziell von der Glasschicht der Anode und den verschiedenen inneren Schichten der Anode an den Schnittpunkten zwischen Schichten reflektiert. Diese Reflexionen verringern den Kontrast und verringern die Pixelqualität, wie von einem Betrachter gesehen. Der Gesamtreflexionsgrad so eines Systems kann so viel wie 14% sein, was in manchen Fällen inakzeptabel ist.
In der EP-A-0 635 865 ist eine Feldemissions-Anzeige mit einer Phosphorbildschirmbaugruppe offenbart, die eine transparente Elektrode, eine Mehrzahl von beschichteten Phosphorschichten, die auf der transparenten Elektrode angeordnet sind, für Emission von Licht als Antwort auf Bombardement durch aus Feldemissions-Kathoden emittierte Elektronenstrahlen, eine Mehrzahl von schwarzen isolierenden Schichten, die zwischen den beschichteten Phosphorschichten angeordnet sind, und eine Mehrzahl von leitfähigen Schichten umfasst, die jeweils zwischen den beschichteten Phosphorschichten auf den schwarzen isolierenden Schichten angeordnet und durch die schwarze isolierende Schicht elektrisch von den transparenten Elektroden isoliert sind. Die schwarzen isolierenden Schichten bilden eine schwarze Maske zwischen den Phosphorschichten, um das Kontrastverhältnis zu verbessern, und die leitfähigen Schichten bewirken eine Vergrößerung des Prozentsatzes der Elektronenstrahlausnutzung, was die Qualität und Auflösung der angezeigten Bilder verbessert.
Im US-Patent 4,815,821 ist eine Frontplatte für eine Anzeige offenbart, bei der eine lichtdurchlässige Schicht auf einer transparenten Glasplatte ausgebildet ist, wobei die lichtdurchlässige Schicht einen größeren Brechungsindex als derjenige einer Glasplatte hat, und eine lichtabsorbierende Schicht mit einem lichtdurchlässigen Bereich auf der lichtdurchlässigen Schicht ausgebildet ist. Das von der Grenzfläche der Glasplatte und der lichtabsorbierenden Schicht reflektierte Licht wird durch die lichtdurchlässige Schicht wirksam abgeschwächt, so dass man ein exzellentes Bild mit ziemlich starkem Kontrast erhalten kann. Gemäß einer Ausführungsform ist die lichtdurchlässige Schicht, die einen größeren Brechungsindex als derjenige einer Glasfrontplatte hat, zwischen einer schwarzen lichtabsorbierenden Matrixschicht und der Glasfrontplatte vorgesehen. Eine zweite lichtdurchlässige Schicht, die einen kleineren Brechungsindex als derjenige der lichtdurchlässigen Schicht hat, kann derart ausgebildet sein, dass eine zweite lichtdurchlässige Schicht sowohl die lichtabsorbierende Schicht als auch die lichtdurchlässige Schicht bedeckt.
Kurze Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das von einem Betrachter gesehene Bild einer Flachbildschirmanzeige durch Verringerung des Reflexionsgrades von Umgebungslicht zu verbessern.
Dies wird durch Flachbildschirmanzeigen gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 und durch Verfahren zur Herstellung von Anoden für Feldemissionsanzeigen gemäß den Ansprüchen 16 und 17 erreicht.
Die vorliegende Erfindung stellt somit Anoden für Flachbildschirmanzeigen und Verfahren zur Herstellung von Anoden mit verringerten Reflexionsgrad und verbessertem Kontrast bereit. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer bekannten Feldemissionsanzeige mit einer bekannten Kathode und Anode.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Anode für eine Feldemissionsanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Eine konventionelle Struktur einer bekannten Feldemissionsanzeige (FED) ist in 1 dargestellt. Die FED 10 hat eine Kathode 12 mit einer regelmäßigen Anordnung von kegelförmigen Dünnfilm-Emittern 14 und eine Anode 16 mit einer Phosphorschicht 18 in den durch ein gemustertes schwarzes Gitter 26 definierten offenen Bereichen. Wenn aktiviert, emittieren die Emitter 14 Elektronen 20, um die Phosphorschicht 18 zu erregen, ein erleuchtetes Bild zu erzeugen. Die Anode 16 und Kathode 12 haben einen Vakuumspalt zwischen sich und können mit Abstandshaltern (nicht gezeigt) voneinander getrennt sein.
Die Anode 16 hat ein Glassubstrat 22, das mit einer transparenten leitfähigen Schicht 24 bedeckt ist, vorzugsweise Indiumzinnoxid (ITO). Über der ITO-Schicht 24 ist eine gemusterte schwarze Matrix 26 wie z. B. Kobaltoxid als Partikel abgelagert, um ein Gitter auszubilden. Wie gesagt, definiert dieses Gitter eine regelmäßige Anordnung von Bereichen, in denen die Phosphorschicht 18 angeordnet ist. Alternativ kann die schwarze Matrix auf dem Substrat 22 gemustert werden. In dieser Ausführungsform ist die transparente leitfähige Schicht 24 über das Gitter 26 und das Substrat gelegt, und die Phosphorschicht 18 ist auf der leitfähigen Schicht angeordnet.
Die Kathode hat ein Substrat 32 und eine Zahl leitfähiger Schichten 34, die als Streifen über dem Substrat angeordnet sind. Die kegelförmigen Emitter 14 sind auf den leitfähigen Schichten 34 ausgebildet. Eine dielektrische Schicht 36 umgibt die Emitter 14. Ein leitfähiges Extraktionsgitter 38 bedeckt die dielektrische Schicht 36.
Eine Stromquelle 30 ist mit der leitfähigen Schicht 24 in der Anode 16, dem Extraktionsgitter 38 und den leitfähigen Schichten 34 in der Kathode 12 gekoppelt. Die Stromquelle steuert das elektrische Feld und damit den Strom und die Helligkeit der Anzeige und ermöglicht außerdem Reihen/Spalten-Adressierung durch wahlweises Aktivieren des Extraktionsgitters 38 und der leitfähigen Schichten 34. Wird ein Emitter 14 aktiviert, werden Elektronen emittiert und treffen auf die Phosphorschicht 18.
In 2, auf die Bezug genommen wird, ist eine Anode 40 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Anode kann mit der in 1 gezeigten Kathode 12 oder einer anderen konventionellen Kathodenstruktur verwendet werden. Die Anode 40 ist so konstruiert, dass der Reflexionsgrad des FED-Bildschirms wesentlich verringert wird. Um dies zu erreichen, enthält die Anode 40 eine oder mehrere zusätzliche Schichten an bestimmten Grenzflächen.
In 2 hat das Glassubstrat 44, vorzugsweise aus Kalknatronglas, eine erste reflexionsverringernde Schicht in Form einer transparenten Zwischenschicht 46, die darauf abgelagert ist. Ein gemustertes schwarzes Gitter 48 ist auf der Zwischenschicht 46 abgelagert und definiert die Bereiche, durch die hindurch die Phosphorschicht, wenn erregt, sichtbar ist. Vorzugsweise besteht das Gitter 48 aus Kobaltoxid (CoOx). Über der Zwischenschicht 46 und dem gemusterten schwarzen Gitter 48 ist eine transparente leitfähige Schicht 42 abgelagert. Wie gezeigt, hat die transparente leitfähige Schicht 42 die Kontur des Musters des schwarzen Gitters. Die transparente leitfähige Schicht kann eine ITO-Schicht sein.
Eine zweite reflexionsverringernde Schicht in Form einer Schicht 50 aus Indexanpassungsglas (IMG) ist auf der ITO-Schicht angeordnet. Die IMG-Schicht sucht den Brechungsindex der leitfähigen Schicht 42 in den Brechungsindex der Phosphorschicht 52 übergehen zu lassen, derart, dass der Reflexionsgrad an der Grenzfläche verringert wird. Der IMG-Schicht folgt eine Phosphorschicht 52, vorzugsweise aus Yttriumoxid (Y₂O₃).
Die zwei zusätzlichen Schichten liegen an zwei Grenzflächen, um kontrollierte Änderungen der Brechungsindizes an diesen Grenzflächen zu bewirken. Die vorliegende Erfindung wird nun im Hinblick auf die zwei Schichten, die hinzugefügt werden, detaillierter beschrieben.
Um einen Gesamtreflexionsgrad zu erreichen, der wesentlich niedriger als die konventionell erlebten 14% ist, werden die Zwischenschicht 46 und die IMG-Schicht 50 verwendet. Wenn diese beiden Schichten verwendet werden, kann der Gesamtreflexionsgrad auf 1% bis 4% verringert werden.
Die erste Reflexionsquelle liegt an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 22 und dem gemusterten schwarzen Gitter 26. Diese starke Reflexion wird durch das Substrat mit einem Brechungsindex (RI) von 1,51 und das schwarze Gitter mit einem RI von 2,9 verursacht. Diese wird verringert, indem die Zwischenschicht 46 zwischen dem Substrat und dem Gitter angeordnet wird. Ein gewünschtes Material für die Zwischenschicht ist ein transparentes Material, das einen durch Ausdruck 1 ausgedrückten Brechungsindex RI hat:
worin
n₁ = Brechungsindex des Substrats 44.
n₂ = Brechungsindex des Gitters 48.
Der durch Ausdruck 1 ausgedrückte RI liegt zwischen den RI-Werten des Gitters und des Substrats.
Nachdem das Material für die Zwischenschicht 46 bestimmt worden ist, muss eine bevorzugte physische Dicke der Schicht bestimmt werden. Das Folgende beschreibt die Bestimmung der physischen Dicke der Zwischenschicht 46.
Die gewünschte optische Dicke der Zwischenschicht 46 muss äquivalent sein zu 1/4 λ der Zentralfrequenz des sichtbaren Spektrums, welche nominell 5200 Å ist. Mit dieser optischen Dicke wird die physische Dicke der Zwischenschicht 46 durch Ausdruck 2 bestimmt:
Ein bevorzugtes Material für die Zwischenschicht 46 ist Siliziumnitrid (Si₃N₄), das einen Brechungsindex von 2,1 hat. Wenn Siliziumnitrid das ausgewählte Material ist, wird seine Dicke gemäß Ausdruck (2) ungefähr 619 Å sein. Diese Dickenbestimmung basiert auf einer optischen Dicke von 5200 Å und darauf, dass der Brechungsindex von Siliziumnitrid 2,1 ist. Wird eine 619 Å dicke Siliziumnitridschicht zwischen das Gitter und das Substrat gelegt, sollte der Reflexionsgrad unter 5% und vorzugsweise bis auf ungefähr 4% verringert werden.
Das ITO 42 bedeckt das gemusterte schwarze Gitter 48 und die Zwischenschicht 46.
Normalerweise wird die ITO-Schicht dann mit der Phosphorschicht bedeckt. An dieser Grenzfläche tritt beträchtliche Reflexion auf, die vorzugsweise beseitigt wird.
Um die Reflexion zwischen der ITO-Schicht 42 und der Phosphorschicht 52 zu verringern, wird die transparente IMG-Schicht 50 an der Grenzfläche angeordnet. Die IMG-Schicht dient dazu, die Leerräume zu füllen, die an dieser Grenzfläche existieren und Reflexion verursachen. Vorzugsweise wird die IMG-Schicht aus einem Glas auf Bleibasis mit niedrigem Schmelzpunkt ausgebildet, wie z. B. Corning 1416.
Die IMG-Schicht wird ausgebildet, indem eine Schicht Glaspartikel auf der ITO-Schicht abgelagert wird und dann eine Schicht Phosphormaterial auf der IMG-Schicht abgelagert wird. Die gesamte Struktur wird dann ungefähr 20 Minuten lang bei etwa 525°C gebrannt. Dies lässt das IMG fließen und die Leerräume zwischen den ITO- und Phosphorschichten füllen. Nachdem die IMG-Schicht zwischen den ITO- und Phosphorschichten angeordnet worden ist, wird der Reflexionsgrad der FED weiter auf einen Bereich von 1% bis 4% verringert.
Der Reflexionsgrad kann noch weiter verringert werden, wenn auf der Fläche, die der Fläche gegenüber liegt, auf der die Zwischenschicht 46 angeordnet ist, eine getrennte Schicht 54 auf das Substrat 44 gelegt wird. Dies ist konventionell, und diese Schicht kann aus Magnesiumfluorid (MgF) oder Siliziumdioxid (SiO₂) bestehen.

Claims

Flachbildschirmanzeige, umfassend: eine Anode, die enthält: ein transparentes Substrat (44); eine transparente reflexionsverringernde Zwischenschicht (46), die auf dem Substrat angeordnet ist; ein schwarzes Gitter (48), das auf der Zwischenschicht angeordnet ist, wobei das Gitter derart gemustert ist, dass es eine Zahl offener Bereiche definiert; eine leitfähige Schicht (42); die über dem Gitter und der Zwischenschicht angeordnet ist; und eine Phosphorschicht (52), die auf der leitfähigen Schicht angeordnet ist.
Flachbildschirmanzeige, umfassend: eine Anode, die enthält: ein transparentes Substrat (44); eine transparente reflexionsverringernde Zwischenschicht (46), die auf dem Substrat angeordnet ist; ein schwarzes Gitter (48), das auf der Zwischenschicht angeordnet ist, wobei das Gitter derart gemustert ist, dass es eine Zahl offener Bereiche definiert; eine leitfähige Schicht (42), die über dem Gitter und der Zwischenschicht angeordnet ist; eine transparente reflexionsverringernde Glasschicht (50), die auf der leitfähigen Schicht angeordnet ist; und eine Phosphorschicht, die auf der Glasschicht angeordnet ist.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei das transparente Substrat Kalknatronglas enthält.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Brechungsindex für ein geeignetes Material für die Zwischenschicht durch den Ausdruck bestimmt ist:
wobei n₁ = Brechungsindex des Substrats; n₂ = Brechungsindex des Gitters.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke der Zwischenschicht durch den Ausdruck bestimmt ist:
wobei optische Dicke = 1/4 λ einer Zentralfrequenz eines sichtbaren Spektrums.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht aus Siliziumnitrid gebildet ist.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Kathode mit einer Mehrzahl von wahlweise aktivierbaren Emittern.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Gesamtreflexionsgrad der Flachbildschirmanzeige unter 5% ist.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei das reflexionsverringernde Glas ein Glas auf Bleibasis enthält.
Anzeige nach Anspruch 2, wobei das reflexionsverringernde Glas einen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunkts der leitfähigen Schicht hat.
Anzeige nach Anspruch 10, wobei das reflexionsverringernde Glas einen Schmelzpunkt bei oder unterhalb von 525°C hat.
Anzeige nach Anspruch 2, wobei ein Gesamtreflexionsgrad der Flachbildschirmanzeige im Bereich von 1%–4% liegt.
Anzeige nach Anspruch 2, wobei eine transparente dritte reflexionsverringernde Schicht auf dem Substrat auf einer Fläche gegenüber einer Fläche angeordnet ist, auf der die Zwischenschicht angeordnet ist.
Anzeige nach Anspruch 13, wobei die dritte reflexionsverringernde Schicht aus Magnesiumfluorid gebildet ist.
Anzeige nach Anspruch 12, wobei die dritte reflexionsverringernde Schicht aus Siliziumdioxid gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Anode für eine Feldemissionsanzeige, umfassend die Schritte: Herstellen eines transparenten Substrats (44); Anordnen einer transparenten reflexionsverringernden Zwischenschicht (46) auf dem Substrat; Anordnen eines schwarzen Gitters (48) auf der Zwischenschicht, wobei das Gitter ein Muster offener Bereiche auf der Zwischenschicht definiert; Anordnen einer leitfähigen Schicht (42) über dem Gitter und der Zwischenschicht; und Anordnen einer Phosphorschicht (52) auf der leitfähigen Schicht.
Verfahren zur Herstellung einer Anode für eine Feldemissionsanzeige, umfassend die Schritte: Herstellen eines transparenten Substrats (44); Anordnen einer transparenten reflexionsverringernden Zwischenschicht (46) auf dem Substrat; Anordnen eines schwarzen Gitters (48) auf der Zwischenschicht, wobei das Gitter ein Muster offener Bereiche auf der Zwischenschicht definiert; Anordnen einer leitfähigen Schicht (42) über dem Gitter und der Zwischenschicht; Anordnen einer transparenten reflexionsverringernden Glasschicht (50) auf der leitfähigen Schicht; und Anordnen einer Phosphorschicht (52) auf der leitfähigen Schicht.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Substrat aus Kalknatronglas gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Brechungsindex für die Zwischenschicht durch den Ausdruck bestimmt ist:
wobei n₁ = Brechungsindex des Substrats; n₂ = Brechungsindex des Gitters.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei eine Dicke der Zwischenschicht durch den Ausdruck bestimmt ist:
wobei optische Dicke = 1/4 λ einer Zentralfrequenz eines sichtbaren Spektrums.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die reflexionsverringernde Zwischenschicht aus Siliziumnitrid gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das reflexionsverringernde Glas ein Glas auf Bleibasis enthält.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das reflexionsverringernde Glas einen Schmelzpunkt unterhalt des Schmelzpunkts der leitfähigen Schicht hat.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das reflexionsverringernde Glas einen Schmelzpunkt bei oder unterhalb von 525°C hat.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die reflexionsverringernde Glasschicht zwischen der leitfähigen Schicht und der Phosphorschicht durch Erhitzen der Anode auf eine Temperatur von 525°C gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die reflexionsverringernde Glasschicht zwischen der leitfähigen Schicht und der Phosphorschicht durch Erhitzen der Anode auf 525°C während 20 Minuten gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Anode ferner durch Anordnen einer dritten reflexionsverringernden Schicht auf dem Substrat gegenüber einer Fläche gebildet ist, auf der die Zwischenschicht angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die dritte reflexionsverringernde Schicht aus Magnesiumfluorid gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die dritte reflexionsverringernde Schicht aus Siliziumdioxid gebildet ist.