JP2000517069A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 イオン化可能なガス(33)を含むチャネル(30,30'、30")を有する表示装置であって、このチャネル(30,30'、30")の壁は、動作中イオン化可能なガス(33)を選択的にイオン化するための行電極(31,32)を具備する。表示装置はさらに、電気光学的層(35)とこの電気光学的層(35)を活性化するための手段とを有する。当該ディスプレイ装置は、当該イオン化可能なガス(33)が、水素、重水素及びジュウテリウムハイドロゲンによって形成されるグループのガスを含み、当該ディスプレイ装置が、当該イオン化可能なガスに対して水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンを供給するための手段を具備することを特徴とする。適切な物質は、Lがランタニドであり、Zが水素及び/又は重水素であるように成した、VZ₂,LZ₃,PdZ_0.6,LaNi₅Z₆,LaNi₂Z_x,LaCo₅Z_x,Zr-Mn-Z_x又はPd-Ag-Z_xを包む。当該手段は、好ましくは、ポンプ接続部(45)の中においてチャネルプレート(39)の周りにおける凹部(48)の中に配され、及び/又はこれらが電極(31,32)の一部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 表示装置 技術分野 本発明は、イオン化可能なガスを含む少なくとも一つの部屋を有する表示装置 に関し、この部屋の壁は、動作中イオン化可能なガスを選択的にイオン化するた めの電極を具備し、電気光学的物質の電気光学的層とこの電気光学的層の部分を 活性化するための手段とを有する。 モノクロ画像又はカラー画像を表示するための表示装置は、プラズマアドレス 液晶表示装置、いわゆるPALCディスプレイが含まれ、これは好ましくも薄いタイ プのディスプレイである。PALCディスプレイは、テレビ及びコンピュータディス プレイとして用いられている。 背景技術 冒頭に述べられたタイプの表示装置は、米国特許公報第5596431号(本出願人整 理番号PHA60092)に開示されている。この文献に記載された薄型タイプの表示装 置は、(同一の)いわゆるデータストレージ又は表示素子のパターンを持つ表示ス クリーンと複数の部屋とを有する。前記部屋は、イオン化可能なガスで満たされ 、動作中このイオン化可能なガスを(選択的に)イオン化するための電極を具備す る。知られている表示装置では、これら部屋は、(いわゆるチャネルプレートで 形成された)相互に平行な長手のチャネルであり、表示装置のための選択手段(い わゆるプラズマアドレス行電極)として役立つ。チャネルプレートのチャネルの 一つにある電極間に異なる電圧の印加は、(カソードから)射出されるべき電子を 生じ、これら電子は前記イオン化可能なガスをイオン化し、これによりプラズマ を形成する(プラズマ放電)。一つのチャネルの電極間の電圧がスイッチオフされ ガスが脱イオン化されると、後続のチャネルは活発化される。表示装置の表示ス クリーン側で、これらの部屋は、電 気光学的物質の層を具備する(薄い)誘電層(マイクロシート)によりシールされ、 いわゆるデータ電極として役立つ他の電極は表示装置の列電極である。前記他の 電極は、基板に設けられる。表示装置は、電極及びイオン化可能なガスを持つチ ャネルプレートと、誘電層と、電気光学的物質と他の電極とのアセンブリにより 形成される。 知られている表示装置の不具合は、このような表示装置は限定的な有効寿命を 有することである。 発明の開示 本発明の目的は、とりわけ、より長い有効寿命を有する表示装置を提供する ことである。 この目的を達成するため、本発明による表示装置は、イオン化可能なガスが水 素、重水素、及びジュウテリウムハイドロゲンにより形成されるグループのガス を有し、当該表示装置、水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンをイオン 化可能なガスに供給する手段を具備することを特徴とする。 表示装置のプラズマ放電サイクルの始めに、プラズマ放電が、部屋の中の電極 間に(相対的に高い)電圧パルス(いわゆるストローブパルス)を印加することによ り、部屋内に又はこれら部屋(例えばPALCディスプレイのチャネル)の一つに作ら れる。帯電された粒子は、このようなプラズマ放電内で作られる。放電による電 流及び電圧は、２，３μｓ内で安定状態(いわゆる定常状態)に達する。プラズマ 放電をスイッチオフした後、各表示素子のグレイレベルは、対応する他の電極( データ電極又は列電極)間に(相対的に低い)電圧を印加することにより調べられ る。結果として、荷電粒子の一部は、(薄い)誘電層(マイクロシート)に向かって 引きつけられ、電気光学的層間に形成される電界を生じる。結果として、電気光 学的層は、完全にデータ電圧が前記層間に存在するまでキャパシタのように充電 され、当該電気光学的層の透明さが変化する(例えば透明度が増すか減る)。透明 度は、データ電圧の値により決められる。 放電がいわゆる「アフタグロー(afterglow)」で消滅していった後、前記部屋は絶 縁体(1nsulator)を形成し、電気光学的層がチャージされたままである。部屋内 の新しいプラズマ放電が表示素子のリセットとして動作する。 一般に、表示装置は多くの部屋を有し、各部屋はガスをイオン化するために少 なくとも２つの電極を含む。 表示装置のプラズマ放電サイクルの重要なパラメータは、プラズマ放電の電気 的導電度及びアフタグロー期間内の導電度の減衰である。プラズマ放電の導電度 に関する減衰があまりにもゆっくり起こるならば、次のデータラインがすでに書 き込まれていく間放電が持続するかもしれず、このことは望ましくはない。導電 度のあまりにも速い減衰もまた逆効果である。 冒頭に述べられたタイプの表示装置にもっとも普通に用いられる(キャリア)ガ スは、ヘリウム(He)である。プラズマ放電のイグニッション電圧は、少量のガス (数パーセントのオーダー)をヘリウムに添加することにより低減できる。一般に 、このようなガスのイオン化ポテンシャルは、ヘリウムのものより低い。結果と して生じるガス混合物は、ペニング混合物と呼ばれている。よく知られた付加ガ スは水素(H₂)である。このようなガス混合物の使用は、プラズマ放電の点火特性 (イグニッション特性)に影響を与えるだけでなく、例えば放電のアフタグロー特 性と同様に放電を維持するために必要な電流(いわゆる持続(sustain)電流)にも 影響を与える。 本発明者らは、表示装置の有効寿命に関して、イオン化可能なガス又はガス混 合物の組成が前記有効寿命に渡って一定に留まることが重要であるということを 認識した。当該付加ガス(ヘリウムに対して付加される)の濃度が相対的に低いの で、当該付加ガスの圧力(分圧)が可能な限り一定に留まることを保証する処置を 講ずることが好適である。当該付加ガスの損失は、当該表示装置の部屋からのこ のようなガスの拡散、例えば電極の中へのこのようなガスの埋込み、又はこのよ うなガスの化合 に帰することが可能であり、この結果、もはや、当該イオン化可能なガスの特性 (プラズマ放電、持続電流、アフタグロー特性)に寄与するものではないことにな る。これは、水素の場合には、結果として、水素化物の生成を生じる。 当該付加ガスの圧力をチェックすることは、当該付加ガスの圧力を調節するた めの手段を当該表示装置に設けることによって可能とされる。これは、好ましく は、水素、重水素又はジュウテリウムハイドロケンを供給する物質を当該表示装 置の中に組み込むことによって達成される。 本発明の目的のために適当である物質は、当該付加ガスの一定の分圧を保証す るものであり、前記圧力は、当該イオン化可能なガスのための所望のレベルを有 するものであり、且つ当該手段の物質の中における当該ガスの濃度から少なくと も実質的に独立している。このような適切な物質の具体例は、Lがランタニドで あり、Zが水素及び/又は重水素であるように成した、VZ₂,LZ₃,PdZ_0.6,LaNi₅Z₆,L aNi₂Z_x,LaCo₅Z_x,Zr-Mn-Z_x又はPd-Ag-Z_xを含む。適切なランタン水素化物の具体 例は、LaH₃及びCeH₃である。水素化物を形成し或いは重水素化物を形成する他の 適切な物質は、Y,Sc及びTiである。更なる適切な物質は、Lがランタニドであり 、Bが例えばNi又はCoであるように成した、LB₂Z_x及びLB₅Z_x形式の化合物であり 、当該化合物は、化学量論的な組成であるか又は化学量論的な組成のものではな いことも可能である。 当該手段は、好ましくは、例えば当該表示装置のポンプ接続部を含む当該表示 装置のチャンバである１種の「リザーバ」の中に設けられる。当該手段は、例えば 、当該チャンバの壁部(の１つ)に対して付与される層の形態を為して、又は当該 付加ガスの分圧を調節する当該物質のペレットの形態を為して、「排気ボックス」 とも呼ばれ、このチャンバの中に配される。このチャンバが当該表示装置の部屋 又は複数の部屋と連通しているとき、各々の部屋の中における当該付加ガスの分 圧が調節されるのである。 当該手段を収容するために前記「排気ボックス」を使用する代わりに、 前記手段は、代替的に、当該部屋それ自体の中に又は複数の部屋それら自体の中 に設けられることも可能である。当該表示装置の１つの実施例は、当該手段が電 極の一部を形成することを特徴とする。好適には、前記電極が、前記手段から成 る層を具備する。当該電極をカバーするために特に適切に使用されることが可能 である物質は、Zが水素及び/又は重水素であるように成した、VZ₂である。当該 電極の体積は、当該付加ガスの圧力を調節するに足る十分な大きさである。 図面の簡単な説明 これら及び他の本発明の特徴が、これ以降述べられる実施例を参照して明らか に説明されるだろう。 第１図は、表示装置の概略的ブロック図を示す。第２図は、プラズマアドレス 液晶表示装置(PALC)の構成の一部について部分的に破断した透視図である。第３ 図は、物質の水素濃度の関数として水素の圧力を示す。第４図は、プラズマアド レス液晶表示装置(PALC)の構成の一部について部分的に破断した透視図である。 これらの図は概略的であり、実寸通りには描かれていない。明瞭性のため特に 、いくつかの寸法が誇張されている。これらの図では、可能な限り部品について 参照番号が振られている。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、従来の表示装置のブロック図をとても概略的に示している。この表 示装置は、垂直方向及び水平方向に互いに離れた(ピクセル間のスペースは既定 されている)ピクセルのパターンを具備する表面２を持つ基板１を有する。各ピ クセル３は、垂直列に配される電極グループの(薄くて狭い)電極４と水平行に配 される電極のの他のグループの(薄くて狭い)電極５とが重なり合った部分を有す る。電極のグループの前記電極４は列電極とも呼ばれ、電極の他のグループの前 記電極５は行電極とも呼ばれている。プラズマアドレス液晶表示装置(PALC)では 、これら の行は長くて狭いチャネル(部屋)により形成されている。電極の行(チャネル)各 々にあるピクセル３は、一つのデータラインを表す。 これら電極4,5の幅は、典型的には長方形の形状であるピクセル３の大きさを 決める。電極４はパラレル導体６を介して駆動回路８から(アナログの)駆動信号 (データ駆動信号)を受ける。電極５はパラレル導体７を介して駆動回路8'から( アナログの)駆動信号(データ駆動信号)を受ける。 基板１の表面２の関連領域に画像又はデータグラフィック表示を作るために、 この表示装置は駆動回路8,8'を制御する制御回路8"(スキャン制御回路)を実行す る。この表示装置では、種々のタイプの電気光学的物質が使用されてもよい。電 気光学的物質の例は、(ツイスト)ネマテイツク又は強電(フェロー)液晶物質を含 む。一般に、電気光学的物質は、この物質間に印加される電圧に依存して透過し た又は反射された光を絞る。 第２図は、第１基板38及び第２基板39を有するプラズマアドレス液晶表示装置 (PALC)の構成の一部について部分的に破断した透視図である。第２図では、3個 の列電極29,29'、29"だけが示されている。選択手段として役立つ行電極30,30' 、30"は、電気光学的物質の層35の下にある多くの相互に平行な長手のチャネル( 部屋)により形成される。パネルは、列電極29,29'、29"及びプラズマ電極31,32 との電気的接続部を有し、これら列電極29,29',29"は出力増幅器27,27'27"から の(アナログの)駆動信号を受け、(プラズマ)チャネル30,30'30"のアノード電極3 2が出力増幅器26,26'からの駆動信号を受ける。(プラズマ)チャネル30,30'、30" の各々はイオン化可能なガス33で満たされている。これら(プラズマ)チャネル30 ,30'、30"は例えばガラスで出来ている薄い誘電層（マイクロシート)36により覆 われている。これら部屋(チャネル)の各々は、チャネルの長さ全体に延在する第 １及び第２の長手の電極31,32を内面(壁)に具備する。第２の電極32がアノード と呼ばれ、パルス電圧、いわゆる「ストロープパルス」が当該アノードに印加され 、ガスをイオン化 するためにカソード31から射出される電子を生じ、これによりプラズマを形成す る。択一的に他の実施例では、負の(直流)パルスがカソードに印加される。次の チャネルは、「ストローブパルス」が終わった後でガスが脱イオン化されるまで活 性化されない。サイクルの期間を低減するために、次のチャネルは先行するチャ ネルが(完全に)脱イオン化されてしまう前に一般的には既にイオン化される。列 電極29,29'29"各々は列全体のピクセルと交わり、クロストークを防止するため 、時間単位当たりのプラズマ行接続の数が一つだけに制限される。 このような表示装置では、ヘリウム(He)がイオン化可能なガス33の主要な構成 物として通常使用される。択一的に他の実施例では、窒素(N₂)がキャリアガスと して用いられる。プラズマ放電のイグニッション電圧は少量のガス(0.1-3%オー ダー)を当該ヘリウム(又は窒素)に添加することにより低減できる。いわゆるペ ニング混合物を形成するためにキャリアガスに加えられるよく知られたガスは、 水素(H₂)である。このようなガス混合物の使用は、プラズマ放電の特性に影響を 与える。 本発明による、H₂,D₂及びHDによって形成されるグループから成るガスが、イ オン化可能なガス(33)の主要な構成要素(キャリアガス)に対して添加され、当該 表示装置は、水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンを供給（再供給）す るための手段及び/又は(これらの圧力を)調節するための手段を含む。この目的 のために適切に使用されることが可能であり、代替的にゲスト物質と呼ばれる物 質は、当該付加ガスの一定の分圧を保証するものであり、当該圧力は、当該イオ ン化可能なガスのための所望のレベルを有するものであり、当該手段の物質の中 における当該ガスの濃度から少なくとも実質的に独立している。具体例として、 第３図では、水素の圧力p(H₂)が、ゲスト物質の中における水素濃度[H]の関数と してプロットされている。第３図における曲線の中央部分は、当該ガスの分圧が 当該ゲスト物質の中における当該ガスの濃度から少なくとも実質的に独立してい るように成した、参照番号45として表示されるプラトー部を含む。加えて、プラ トー部45のレベルは、当該表示装 置における所望のH₂分圧に対応するものであることが好適である。 ヘリウムに対して少量の前記ガスを添加(付加)することは、プラズマ放電の始 動電圧及び持続電圧に影響を与えるだけでなく、概ね、当該プラズマ放電の残光 (アフタグロー)減衰時間τに対しても影響する。本出願では、「残光減衰時間」は 、当該プラズマの導電率が1/eの係数で減少することになった時間周期を意味す るものとして考慮されるべきである。当該残光減衰時間は、主として、準安定粒 子の存在及びその減衰によって決定される。H₂,D₂及び/又はHDの添加は、当該プ ラズマの残光減衰時間に大きな影響を与えるものであり、これは、準安定粒子が 消光されるように成した、いわゆるペニング反応に帰することが可能であるとい うことが、測定によって示されることになった。 PALCディスプレイの中におけるイオン化可能なガスの圧力がほぼ20kPaに達す ると、当該付加ガスの分圧pは、ほぼ0.4kPaである。ファント・ホッフの方程式 に拠れば、所望の物質の生成熱(△H)は、以下の通りに計算されることが可能で ある： lnp(H₂)=△H/RT-△S/R △H=RTlnp(H₂)＋T△S ここで、Ｒはガス定数(R2≒8.3J/moIK)であり、Tは温度(絶対温度K)であり、△S は当該付加ガスの吸収のためのエントロピーの変化(H₂に関しては△S2≒130J/mo lK)である。このようにすれば、温度T=293K及びp=0.4kPaは、△H2≒52J/molとい うH₂に関する生成熱を生じることになる。所望の圧力範囲内においてプラトー部 を提示するすべての水素化物形成物質は、H₂,D₂又はHDを供給(再供給)するため の手段及び/又はH₂,D₂又はHDの圧力を調節するための手段として適切に使用され ることが可能である。適切な水素化物形成物質の具体例は、LH₃がランタン水素 化物(例えばLaH₃又はCeH₃)であり、１つ又はそれ以上の水素原子が重水素によっ て置き換えられ得るように成した、VH₂,LH₃,PdH_0.6,LaNi₅H₆,LaNi₂H_x,LaCo₅H_x,Z r-Mn-H_x又はPd-Ag-H_xである。例えば、VH₂は、△H≒-54J/molという生成熱を有 するものであり、それは、所定の条件下 において、分圧p(H₂)≒0.15kPaに対応する。PdH_0.6は、p(H₂)≒0.3kPaという値 を有する。LaNi₅H₆,LaNi₂H_xのプラトー部は、p(H₂)>0.1kPaの上にあり、LaCo₅H_x の水素分圧は、所定の条件下において、p(H₂)≒0.4kPaという値に達する。例え ばLaNi_5-XCo_xという形式の化合物を形成すれば、当該表示装置の中における圧力 は、所望のレベルに設定され得ることになる。 第４図は、第２図で示された当該表示装置の一部を、即ち第２の基板39だけが 示されている。第１の基板、マイクロシート、電気光学層、行及び列の電極及び 出力増幅器などは、明快に示すために省略されている。当該第２の基板39は、相 互に平行であるべく配される複数の長手のチャネル30,30',30"を含む、いわゆる チャネルプレートであるようにして具体化されている。各々の部屋(当該チャネ ル)は、内側表面(壁部)において、当該チャネルの長さの全体に渡って延在する 長手の電極31,32を設けられる。第４図に示された具体例では、チャネルプレー ト39が、更なる基板49の凹部の中に収容される。代替的な１つの実施例では、チ ャネルプレート39及び更なる基板49が、一体的に構築されている。イオン化可能 なガス33は、チャネルプレート39のチャネル30,30',30"の中に入れられる。第４ 図に示された具体例では、当該表示装置の中における均質なガス配分をもたらす 凹部即ち溝48が、チャネルプレート39の廻りにおいて更なる基板49の中に配置さ れる。マイクロシートがチャネルプレート39に設けられた後に、当該表示装置に 所望のイオン化可能なガス(混合物)を満たすために、更には、当該表示装置を所 望の圧力(下に)に持っていくために、当該表示装置は、「排気ボックス」即ち「排 気管」45を具備する。 水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンの圧力を調節する手段は、好ま しくは、凹部即ち溝48の中に、又は当該表示装置の排気管45の中に設けられる。 前記手段は、例えば、層の形態を為して、凹部48の壁部(の１つ)に配されるもの であり、又は、これらは、ペレット即ちワイヤの形態を為している。上述のVH₂ は、壁部に被せてフィルムとし て容易に被着されることが可能である。PdH_0.6は、ワイヤ即ちペレツトとして非 常に適切に使用され得るものであるが、これは、代替的にフィルムとして被着さ れることも可能である。 水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンの圧力を調節する手段を凹部48 又は「排気管」45の中に収容する代わりに、前記手段は、例えば、前記手段が電極 31,32の一部を形成するという理由で、代替的にチャネルそれら自体の中に設け られることも可能である。好ましくは、当該電極は、当該手段から成る層を具備 する。当該電極をカバーするために特に適切な物質は、VH₂又はVD₂である。当該 電極の体積は、当該付加ガスの圧力を調節するに足る十分な大きさである。当該 電極をコーティングすることの利点は、H₂,D₂及び/又はHDのリザーバが、チャネ ルプレート39のチャネル30,30',30"に関して均質に配分されるということである 。PALCディスプレイの中における拡散速度は、当該チャネルの中における比較的 高い圧力及び当該チャネルの比較的小さな寸法の結果として、概ね低いものであ るので、当該調節物質による当該電極のコーティングは、本発明の非常に好都合 な実施例を構成することになる。 カソードスパッタリングの結果としての損傷を予め排除するために、当該表示 装置の好適な実施例は、アノードだけが当該手段の層を具備し、カソードが保護 層を具備することを特徴とする。適切な保護物質は、LaB₆又はGdB₆である。好ま しくは、当該保護層は、LaB₆又はGdB₆及びガラス・フリットを含む。 本発明の範囲内において、多くのバリエーションが、当業者にとって実行可能 であることが明白であろう。 概略すると、本発明は、イオン化可能なガス(33)を含むチャネル(30,30',30") を有するチャネルプレート(39)を有する表示装置に関し、当該チャネル(30,30', 30")の壁部はイオン化可能なガス(33)を動作中選択的にイオン化するための電極 (31,32)を具備する。当該表示装置は、更に、電気光学層、及び前記電気光学層 を活性化させるための手段をも含む。当該表示装置は、当該イオン化可能なガス が、水素、重水素及び ジュウテリウムハイドロゲンによって形成されるグループのガスを含み、当該表 示装置が、当該イオン化可能なガスに対して水素、重水素又はジュウテリウムハ イドロゲンを供給するための手段を具備することを特徴とする。適切な物質は、 Lがランタニドであり、Zが水素及び/又は重水素であるように成した、VZ₂,LZ₃,P dZ_0.6,LaNi₅Z₆,LaNi₂Z_x,LaCo₅Z_x,Zr-Mn-Z_x又はPd-Ag-Z_xを含む。当該手段は、好 ましくは、ポンプ接続部(45)の中においてチャネルプレート(39)の周りにおける 凹部(48)の中に配されるものであり、及び/又はそれらが当該電極の一部を形成 することになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノッテン ペトラス ヘンリカス ローレ ンティウス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1．イオン化可能なガス(33)を含む少なくとも一つの部屋(30,30'、30")を有する 表示装置であって、この部屋(30,30'、30")の壁は、動作中イオン化可能なガス( 33)を選択的にイオン化するための電極(31,32)を具備し、電気光学的物質の電気 光学的層(35)とこの電気光学的層(35)を活性化するための手段とを有する表示装 置において、前記イオン化可能なガス(33)が、水素、重水素及びジュウテリウム ハイドロゲンによって形成されるグループのガスを含み、当該表示装置が、当該 イオン化可能なガスに対して水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンを供 給するための手段を具備することを特徴とする表示装置。 2．当該手段が、水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンの圧力を調節す ることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。 3．当該手段が、水素、重水素又はジュウテリウムハイドロゲンを供給する物質 を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。 4．前記物質が、Lがランタニドであり、Zが水素及び/又は重水素であるVZ₂,LZ₃, PdZ_0.6,LaNi₅Z₆,LaNi₂Z_x,LaCo₅Z_x,Zr-Mn-Z_x及びPd-Ag-Z_xによって形成されるグ ループから選択されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。 5．前記手段が、ポンプ接続部(45)を含むチャンバ(48)の中に配されることを特 徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。 6．前記手段が、前記電極(31,32)の一部を形成することを特徴とする請求項１又 は２に記載の表示装置。 7．前記電極(31,32)が、前記手段の層を具備することを特徴とする請求項６に記 載の表示装置。 8．アノードだけが、前記手段の層を具備することを特徴とする請求項６に記載 の表示装置。 9．カソードが、保護層を具備することを特徴とする請求項８に記載の表示装置 。 10．前記保護層が、LaB₆若しくはGdB₆を有するか、又はLaB₆若しくはGdB₆及びガ ラス・フリットを有することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。