JP2001505355A - マイクロチップ支持体を通して観測可能なマイクロチップ電子源を備えたディスプレイスクリーンならびにマイクロチップ電子源の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、マイクロチップの支持体を通して観測可能なマイクロチップ電子源を備えたディスプレイスクリーン、ならびに、この電子源の製造方法に関するものである。本発明のディスプレイスクリーンは、陰極線発光型陽極（Ａ）と、透明支持体（２）と、この支持体上に形成されるとともに、開口を有した第１パターンにしたがってメッシュ状とされた陰極導体（５）と、支持体上に形成されるとともに、第２パターンにしたがってメッシュ状とされ、かつ、第１パターンにおける開口内に配置された固体領域を有している、抵抗層（７）と、固体領域上に形成ざさたマイクロチップ（１２）と、第２パターンにしたがってメッシュ状とされたグリッド（１０ｇ）と、透明であるとともに、陰極導体および抵抗層の上において延在し、かつ、陰極導体および抵抗層と、グリッドと、の間に延在する、非メッシュ状電気絶縁体層（８）と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロチップ支持体を通して観測可能なマイクロチップ電子源を備えた ディスプレイスクリーンならびにマイクロチップ電子源の製造方法発明の属する技術分野 本発明は、電界放出または冷陰極放出によって励起される陰極線発光によるデ ィスプレイデバイスに関するものである。より詳細には、本発明ば、マイクロチ ップ支持体を通して観測可能なマイクロチップ電子源を備えたディスプレイスク リーンならびにマイクロチップ電子源の製造方法に関するものである。 本発明は、とりわけ、固定イメージまたは動画イメージのディスプレイのため のマトリクス型ディスプレイデバイスの製造に応用可能である。 本発明に適合したスクリーンは、部分的に透明な陰極構造を備えている。 このタイプの部分的に透明な陰極構造の利点は、蛍光体を励起する電子と同じ 側からスクリーン上の蛍光体を観測するために使用することができて、そのため 、より多くの光量を利用することができて、スクリーンの光効率を改良すること ができることであることに留意されたい。従来の技術 励起する側から蛍光体を観測する原理は、公知である。 それは、特に、ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display、真空蛍光ディスプレイ ）デバイスにおいて、使用されている。 このようなデバイスとマイクロチップスクリーンとの間の相違は、電子放出方 法の違いに過ぎない。 図１は、ＶＦＤの構造を概略的に示している。 このＶＦＤにおいては、電気絶縁性基板Ｐ１とガラスプレートＰ２とが、真空 が形成される領域Ｚを規定しており、領域Ｚの周縁部は、シール材料Ｍによって 閉塞される。 領域Ｚ内には、熱電子効果によって電子を放出し得る加熱フィラメントＦが設 けられている。 アルミニウム製の陰極導体Ｃは、基板Ｐ１上において加熱フィラメントＦを向 いて形成されており、蛍光体Ｐがコーティングされている。 これら蛍光体から放出される光は、ガラスプレートＰ２を通して位置Ｏにおい て観測される。 さらに、加熱フィラメントＦと陰極導体Ｃとの間に配置されたグリッドＧは、 電子電流を制御する。 上記原理は、既に、プラズマカラーディスプレイスクリーンにおいても使用さ れている。 １９８４年７月２７日に出願された仏国特許出願第８４１１９８６号を文献（ １）とすれば、この文献（１）にも、また、励起側から蛍光体を観測することが できるマイクロチップスクリーン構造が開示されている。 COLORAY DISPLAY CORPORATIONによる国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９１／０４４ ９１、公開番号で言えばＷＯ９２／００６００を、文献（２）とすれば、この文 献（２）には、マイクロチップスクリーンにおいて、「透明」陰極を通して励起 する側から蛍光体を観測することが開示されている。 この文献（２）に開示された構造は、十分な間隔で配置された金属製行列を備 えている。そのため、陰極は、光を８０％透過させることができる。 このような状況下においては、マイクロチップによってカバーされた領域は、 陰極領域の１％を占めるに過ぎない。このことは、平均化効果を著しく低減させ 、必要な電子電流を得るために必要なアドレス用電圧を大きなものとしてしまう 。 さらに、この陰極は、メッシュ構造や抵抗層を有していない。 部分的に透明でありかつ抵抗層やメッシュ構造を有した陰極を備えたディスプ レイスクリーンは、文献（３）としての１９９２年２月２６日付で出願された仏 国特許出願第９２０２２２０号（仏国特許出願公開第２６８７８３９号）に開示 されている。この文献は、欧州特許出願公開第０５５８３９３号、および、１９ ９３年２月２６日付で（Ｌｅｒｏｕｘ氏他により）出願された米国特許出願第０ ８／０２２，９３５号に対応している。 この文献（３）は、参考のため、本明細書中に組み込まれる。 この文献（３）に開示された部分透明陰極は、孔開きグリッド構造と、透明抵 抗層と、を基本としている。 これは、文献（３）における図５および図６に図示されている。 このタイプの構造を得るためには、適切な抵抗値（１０³〜１０⁴Ωｃｍの程度 ）および可視領域における大きな透過率（８０％以上）を有した抵抗材料の開発 が必要である。 この材料は、製造が困難であって、特に、再現性良く製造することおよび大面 積でもって一様に製造することが困難である。発明の概要 本発明の目的は、マイクロチップ支持体を通して観測可能であるマイクロチッ プディスプレイスクリーンであって、メッシュ構造とされた陰極導体と、メッシ ュ構造とされたグリッドと、グリッドと同じパターンのメッシュ構造とされた抵 抗層と、を備えたスクリーンを提供することにより、上記欠点を克服することで ある。 よって、本発明においては、必ずしも透明である必要のない抵抗層を使用する ことができる。 より詳細には、本発明の目的は、ディスプレイスクリーンであって、 陰極線発光型陽極とマイクロチップ電子源とを具備してなり、 陰極線発光型陽極は、 −第１支持体と、 −この第１支持体上に形成された少なくとも１つの陽極導体と、 −この陽極導体上に形成された少なくとも１つの陰極線発光材料と、 を備え、 マイクロチップ電子源は、 −一方の面が陰極線発光材料に対向して配置されるとともに、陰極線発光材料か ら放出される光に対して透明であるような、第２支持体と、 −この第２支持体の前記面上に形成されるとともに、開口を有した第１パターン にしたがってメッシュ状とされた、陰極導体と、 −第２支持体の前記面上に形成されるとともに、第２パターンにしたがってメッ シュ状とされ、かつ、第１パターンにおける開口内に配置された固体領域を有し ている、抵抗層と、 −固体領域上に形成されたマイクロチップと、 −第２パターンにしたがってメッシュ状とされた導電性グリッドと、 −前記光に対して透明であるとともに、陰極導体および抵抗層の上において延在 し、かつ、陰極導体および抵抗層と、グリッドと、の間に延在する、非メッシュ 状電気絶縁体層と、 を備えていることを特徴としている。 本発明においては、抵抗層を、前記光に対して透明なものとすることも、ある いは、不透明なものとすることもできる。 例えば、この抵抗層は、アモルファスシリコン、あるいは、Ｃｒ₂Ｏ₃、あるい は、シリコンカーバイド、あるいは、ＣｒＳｉＯから形成することができる。 本発明によるディスプレイスクリーンの好ましい一実施形態においては、スク リーンの外部から到達する光の反射を防止し得る層が、第２支持体と陰極導体と の間に、および、第２支持体と抵抗層との間に、介装される。 このような反射防止層は、抵抗層の下側において全体的に配置することができ る、あるいは、抵抗層の固体領域の下側にだけ配置することができる。この場合 、反射防止層の構成材料として、導電材料を使用することができる。そうでない 場合には、抵抗層よりも大きな抵抗を有する可能性がある。 好ましくは、陽極導体は、陰極導体に対して平行な導電トラックを備えている 。 陽極導体は、例えばアルミニウムのような、光反射材料を備えることができる 。 本発明は、また、本発明によるディスプレイスクリーンの一部を構成するマイ クロチップ電子源の製造方法に関するものであって、陰極導体を、第１パターン にしたがったメッシュ状に形成し、抵抗層を、第２パターンにしたがったメッシ ュ状に形成し、絶縁層を形成し、グリッド層を、絶縁体層上に形成し、マイクロ チップを受領し得る孔を、グリッド層および絶縁体層内に形成し、マイクロチッ プを形成し、グリッド層を出発材料として使用して、第２パターンにしたがった メッシュ状のグリッドを、形成することを特徴としている。図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照しつつ、単に例示の目的のためだけのものであって 本発明を一切制限するものではない例示としての実施形態に関しての以下の説明 を読むことにより、より明瞭に理解されるであろう。 図１は、既に説明済みのものであって、ＶＦＤを概略的に示す図である。 図２は、本発明によるディスプレイスクリーンを概略的に示す断面図である。 図３Ａは、図２のスクリーンの一部をなすマイクロチップ電子源を概略的に示 す平面図である。 図３Ｂは、図３ＡにおけるＤ−Ｄ線に沿う断面を概略的に示す断面図である。 図４は、本発明によるマイクロチップ電子源の製造方法を概略的に示す図であ る。 図５は、本発明による他のディスプレイスクリーンを概略的に示す断面図であ る。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明によるディスプレイスクリーンは、陰極線発光型陽極と、この陽極に対 向したマイクロチップ電子源と、を備えている。マイクロチップ電子源は、陰極 線発光型陽極によって放出される光に対して部分的に透明である。 このマイクロチツプ電子源は、メッシュ状抵抗構造を備えている。文献（３） に開示されたタイプのものと類似しているものの、本発明においては、透明であ る必要のない抵抗材料を使用している。したがって、例えばアモルファスシリコ ンのような不透明な材料を使用することができる。 本発明による電子源と、文献（３）に開示されたマイクロチップ電子源との間 の本質的な相違点は、本発明によるスクリーンのための電子源の場合には、電子 源の一部をなす孔開きグリッドのパターンにしたがって、抵抗層がメッシュ状と されているのに対し、文献（３）に開示された電子源の抵抗層がメッシュ状では ないことである。 この理由により、本発明において使用する抵抗材料は、マイクロチップ電子源 によって放出される光に対して透明である必要がない。このため、本発明による ディスプレイスクリーンの製造を容易なものとすることができる。 抵抗層をエッチングするという原理は、文献（４）としての１９８７年１１月 ６日付で出願された仏国特許出願第８７ １５４３２号に開示されている。この 文献は、米国特許第４，９４０，９１６号に対応している。 この文献（４）の図５においては、抵抗性酸化鉄層が、陰極導体どうしを互い により良好に絶縁するために、ディスプレイスクリーンの陰極導体どうしの間に おいてエッチングされている。 本発明によるディスプレイスクリーンの製造方法の一例においては、例えばア モルファスシリコン層のような抵抗材料層は、陰極導体によって形成されたメッ シュ内において、ディスプレイスクリーングリッドのパターンにしたがって、エ ッチングされる。 このエッチングは、電気的な役割を一切果たさない。 このエッチングを使用した試みは、ディスプレイスクリーン上におけるマイク ロチップ電子源の透過度を向上させるためになされたに過ぎない。 以下、図２、３Ａ、３Ｂを参照して、本発明によるディスプレイスクリーンの 一例について説明する。 その次に、図４を参照して、ディスプレイスクリーンを製造するための不発明 による方法の一例について説明する。 これら図面の理解を容易とするために、参考のため本明細書中に組み込まれる 文献（３）における図２ａ、２ｂ、５において使用されたものと同じ符号を、本 発明の図面において使用することとする。本発明における図２、３Ａ、３Ｂが、 文献（３）におけるそれぞれ図５、２ａ、２ｂに対応していることが理解される であろう。 図３Ｂは、図３ＡにおけるＤ−Ｄ断面を示している。 本発明によるディスプレイスクリーンは、図２、３Ａ、３Ｂに概略的に示され ているものであって、マイクロチップ電子源Ｓと、この電子源Ｓに対向配置され た陰極線発光型陽極Ａと、を具備している。 マイクロチップ電子源Ｓは、陽極Ａ上に形成されている陰極線発光材料によっ て放出される光に対して透明な支持体２を備えている。 例えば、この支持体２は、ガラス基板とすることができ、陰極線発光型陽極を 向いた面上に、シリカ製の薄膜４を備えることができる。 陰極導体５が、このシリカ層４上に形成されている。 これら陰極導体５は、開口を備えた第１パターンにしたがってメッシュ状とさ れている。 図示の例においては、各陰極導体は、格子構造を有しており、よって、互いに 交差する陰極トラック５ａを備えている。 したがって、各陰極導体は、これらトラック５ａによって形成された開口６を 備えている。 抵抗層７が、シリカ層４上におよび陰極導体上に形成されている。 この抵抗層は、第２パターンにしたがってメッシュ状とされていて、陰極導体 ５に対応した第１パターンの開口内に配置された固体領域を備えている。 この例においては、電気絶縁性でありかつメッシュ状ではない層８が、陰極導 体および抵抗層をカバーしている。この場合、層８は、陽極Ａから放出される光 に対して透明なものであり、例えばシリカから形成することができる。 図示の例においては、絶縁性非メッシュ状層は、陰極導体どうしの間に挿入さ れており、また、抵抗層と、マイクロチップ電子源Ｓの一構成要素である電気伝 導性グリッド１０ｇと、の間に挿入されている。 これらグリッド１０ｇは、また、第２パターンにしたがってメッシュ状とされ ている。 各グリッド１０ｇは、適切な格子の形態とされている。 各グリッドのための格子は、陰極導体がなす格子に対して、行に関しても列に 関してもそれぞれ平行に半分だけずらされている。そのため、組み立てられたマ イクロチップを上から見たときには（図３Ａ参照）、このグリッドば、正方形表 面１０ａを有している。この正方形表面１０ａは、このグリッドの格子の一部を なす４つのトラック１０ｂが終端するところにおいて孔１４ａによって孔開けさ れている。 図３Ａにおいては、グリッドに形成された開口が符号１１で示されている。 図２、３Ａ、３Ｂにおいて符号１２で示すマイクロチップは、（グリッドと同 じパターンにしたがってメッシュ状とされた）抵抗層の固体領域上に形成されて いる。 陰極線発光型陽極Ａは、支持体４４と、この支持体４４上においてディスプレ イスクリーンのマイクロチップ電子源に対向して形成された１つまたは複数の陽 極導体４６と、この（または、これらの）陽極導体４６上においてマイクロチッ プ電子源に対向して形成された１つまたは複数の陰極線発光材料４８（数は、モ ノクロディスプレイが要望されているか、あるいは、カラーディスプレイが要望 されているか、に依存する）と、を備えている。 陽極導体は、好ましくは、光を反射するような材料（例えば、アルミニウム） から形成されている。そのため、放出された全光量が、観測者へと到達する。 真空状態とされることとなる空間３０が、マイクロチップ電子源Ｓと、陰極線 発光型陽極Ａと、を隔離している。 電子源Ｓのマイクロチップ１２から放出された電子によって陰極線発光材料が 衝撃を受けたときには、スクリーンの使用者４０は、陽極Ａの陰極線発光材料か ら放出される光５０を観測する。 次に、図２、３Ａ、３Ｂを参照しつつ図４を使用して、ディスプレイスクリー ンのためのマイクロチップ電子源の製造方法について説明する。 第１ステップは、基板２上に、（例えば）ニオブ、モリブデン、タングステン 、アルミニウム、あるいは、銅からなる層を成膜する。そして、この層をエッチ ングすることによって、陰極導体５を得る。 次なるステップは、例えば陰極スパッタリングによって、基板２上に、例えば アモルファスシリコン、Ｓｉｃ、Ｃｒ₂Ｏ₃、からなる抵抗層７を成膜する。 この抵抗層７は、抵抗層のために選択されたパターン（孔開きグリッドのため のパターンと同一）にしたがってエッチングされる。 例えば、アモルファスシリコンの場合の抵抗層の厚さは、１μｍとすることが できる。また、例えば、反応性イオンエッチングによってエッチングすることが できる。 唯一の方法というわけではなく、反応性イオンエッチングの一例としては、NE XTRAL社からＮＥ５５０と称して市販されている装置を使用することができる。 その場合のエッチング条件は、以下のようなものである。 −エッチングガス： Ｏ₂およびＳＦ₆ −流量 ： Ｏ₂は５０ｃｍ³／ｓ、ＳＦ₆は５０ｃｍ³／ｓ −圧力 ： ５ｍＴｏｒｒ（約０．５Ｐａ） −パワー ： ２００ワット −処理時間 ： ３５０秒 次に、電気絶縁層８が、陰極導体５および抵抗層の上に、成膜される。この絶 縁層８は、スクリーンの陽極から放出される光に対して透明なものであって、例 えばシリカから形成される。 次に、例えばニオブ製のグリッド層１０が、絶縁層８上に成膜される。このグ リッド層１０は、引き続いての孔開きグリッド層１０ｇの形成のために使用され ることとなる。 次に、孔１５（図３Ｂ）が、このグリッド層１０および絶縁体層８内にエッチ ングされる。これら孔１５は、マイクロチップ１２を保持し得るよう構成されて いる。 引き続いて、マイクロチップが形成される。 次なるステップは、グリッド層１０を、孔開きグリッド１０ｇを得るための所 望パターンにしたがって、エッチングすることである。この場合、孔開きグリッ ド１０ｇは、抵抗層７と同じパターンにしたがってメッシュ状とされる。 次に、陰極導体５上におけるコンタクトコネクタ回りに、空間が形成される。 図５に概略的に示す好ましい他の実施形態においては、スクリーンの外部から の光５４を反射を防止し得る層５２が、ガラス基板２と陰極導体５との間に、ま た、ガラス基板２と抵抗層７との間に、介装されている。これにより、鏡面反射 が低減される。 例えば、この層５２は、Ｃｒ₂Ｏ₃あるいはＣｒＳｉＯあるいは酸化モリブデン から形成することができる。 この層５２は、シリカ層４上に成膜される。層５２は、その後、例えば、陰極 導体の下方および抵抗層の下方のみにおいて延在するように、エッチングされる 。 層７がＣｒＳｉＯ製である場合には、この場合の層７は、反射を防止し得る層 として機能する。この場合には、層５２を使用する必要がない。 マイクロチップ型発光スクリーン陰極の製造方法は、既に公知であって、文献 （５）としての欧州特許出願公開第０６６８６０４号（PIXEL INT SA）に開示さ れている。この方法においては、部分的に透明な陰極構造をもたらし得る３つの マスクレベルを使用している。この陰極構造においては、絶縁層、抵抗層、およ び、グリッドは、同じパターンにしたがってメッシュ状とされている。 文献（５）による公知構造は、欠点を有している。つまり、この公知構造にお いては、グリッドと陰極導体との間の電気絶縁が、絶縁層のメッシュ化のために 、文献（３）に開示された構造ほども良好ではない。したがって、文献（５）に 開示された構造においては、回路短絡というリスクが、文献（３）による構造よ りも、大きい。 本発明においては、非メッシュ状の絶縁層を使用することによって、この欠点 を克服する（しかしながら、絶縁層は、明らかに、マイクロチップ形成のために 必要な孔、および、スクリーンの動作のために必要な開口、例えば、陰極導体に 対するコンタクトのための周縁開口のような開口を有している）。このことは、 グリッドと陰極導体との間において、文献（３）による公知構造の場合に得られ ているのと同じくらい良好な絶縁をもたらす。したがって、文献（５）による公 知構造の場合よりも回路短絡のリスクが小さい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モンメイユ，ブリジット フランス国 38190 ベルニン シデック ス 19アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ディスプレイスクリーンであって、 陰極線発光型陽極（Ａ）とマイクロチップ電子源（Ｓ）とを具備してなり、 前記陰極線発光型陽極（Ａ）は、 −第１支持体（４４）と、 −該第１支持体上に形成された少なくとも１つの陽極導体（４６）と、 −該陽極導体上に形成された少なくとも１つの陰極線発光材料（４８）と、 を備え、 前記マイクロチップ電子源（Ｓ）は、 −一方の面が前記陰極線発光材料に対向して配置されるとともに、前記陰極線発 光材料から放出される光に対して透明であるような、第２支持体（２）と、 −該第２支持体の前記面上に形成されるとともに、開口を有した第１パターンに したがってメッシュ状とされた、陰極導体（５）と、 −前記第２支持体の前記面上に形成されるとともに、第２パターンにしたがって メッシュ状とされ、かつ、前記第１パターンにおける前記開口内に配置された固 体領域を有している、抵抗層（７）と、 −前記固体領域上に形成されたマイクロチップ（１２）と、 −前記第２パターンにしたがってメッシュ状とされた導電性グリッド（１０ｇ） と、 −前記光に対して透明であるとともに、前記陰極導体先および前記抵抗層の上に おいて延在し、かつ、前記陰極導体および前記抵抗層と、前記グリッドと、の間 に延在する、非メッシュ状電気絶縁体層（８）と、 を備えていることを特徴とするディスプレイスクリーン。 ２．前記抵抗層（７）が、前記光に対して透明であるまたは不透明であることを 特徴とする請求項１記載のディスプレイスクリーン。 ３．前記抵抗層（７）が、アモルファスシリコン、あるいは、Ｃｒ₂Ｏ₃、あるい は、ＳｉＣ、あるいは、ＣｒＳｉＯから形成されていることを特徴とする請求項 ２記載のディスプレイスクリーン。 ４．前記スクリーンの外部から到達する光の反射を防止し得る層（５２）が、前 記第２支持体（２）と前記陰極導体（５）との間に、および、前記第２支持体と 前記抵抗層（７）との間に、介装されていることを特徴とする請求項１〜３のい ずれかに記載のディスプレイスクリーン。 ５．前記陽極導体（４６）が、前記陰極導体（５）に対して平行な導電トラック を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディスプレイス クリーン。 ６．前記陽極導体が、例えばアルミニウムのような、光反射材料を備えているこ とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のディスプレイスクリーン。 ７．請求項１記載のディスプレイスクリーンの一部を構成するマイクロチップ電 子源の製造方法であって、 前記陰極導体（５）を、第１パターンにしたがったメッシュ状に形成し、 前記抵抗層（７）を、第２パターンにしたがったメッシュ状に形成し、 前記絶縁層（８）を、形成し、 グリッド層（１０）を、前記絶縁体層上に形成し、 マイクロチップ（１２）を受領し得る孔（１５）を、前記グリッド層および前 記絶縁体層内に形成し、 前記マイクロチップを、形成し、 前記グリッド層をもとにして、前記第２パターンにしたがったメッシュ状のグ リッド（１０ｇ）を、形成することを特徴とする製造方法。