JP2001523375A - 冷陰極電界放出極フラットスクリーンディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 行に配置された電界放出極の帯は、観察方向に見たときに格子電極と重複してピクセルドットを規定する。走査電圧を電界放出極の行に印加して走査を実行し、そしてデータ電圧を格子電極に印加してディスプレイの輝度を制御する。格子電極に印加された電圧はまた、電界放出極からの電子を焦点合わせする。金属メッシュ上に格子電極を組み立てて集積構造を成形する金属メッシュにより、ディスプレイの製造が非常に単純になる。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 冷陰極電界放出極フラットスクリーンディスプレイ発明の背景 本発明は、一般的にフラットパネルディスプレイ構造に関し、さらに詳しく言 えば、冷陰極電界放出極を搭載したフラットパネルディスプレイに関する。 フラットパネルディスプレイは、薄型軽量の利点からその応用の数は増加して いる。これらは、アクティブおよびパッシブ液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ，Ｌ ＣＤ），ＡＣおよびＤＣプラズマディスプレイ（ＰＤＰ），電界ルミネセンス（ ＥＬ）ディスプレイ，電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）およびフラットマトリッ クス陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイを含む。しかしながら、ＡＭＬＣＤの製造 費は高いものである。さらに、歩留りが悪いため、大画面のＡＭＬＣＤを製造す るのは困難となる。したがって、ＡＭＬＣＤがノートブックコンピュータや高情 報のグラフィックスディスプレイ市場を支配していても、大画面の最高ビデオ速 度をもつフラットパネルディスプレイでの可能性は制限を受けるものと思われる 。 フラットマトリックスＣＲＴおよびプラズマ放電パネル（ＰＤＰ）ディスプレ イ等の放出タイプのフラットパネルディスプレイは、電力消費が大きいため不利 である。ディスプレイの長さに延びた陰極フィラメントを搭載したフラットＣＲ Ｔディスプレイも提案されてきた。例えば、米国特許第５，１７０，１００号を 参照されたい。そのような熱電子放出ディスプレイの動作が信頼性のあるもので あることは証明されており、低コストで大量に製造できるが、それでもこれらの 装置は、広い領域のフラットパネルディスプレイシステムで使用される際、欠点 があることが分かっている。したがって、熱電子陰極フィラメントは両端にばね を付けて設けなければならず、適度な張力を設定して振動を減少させる必要があ る。接触によるフィラメント支持体への熱損失は冷い終端効果を引き起こし、フ ィラメントの両端での電子放出が悪くなる。フィラメントは高温で動作させなけ ればならず、それは逆に蛍光体の効率や寿命に影響を及ぼすことになる。フィラ メントアレイの搭載は、費用有効かつ高処理能力での製造を考慮すると困難なも のである。 電界放出極は、フラットパネルディスプレイおよび真空マイクロエレクトロニ クスの応用分野で使用されてきた。冷陰極および電界放出ベースのフラットパネ ルディスプレイは、他のタイプのフラットパネルディ スプレイよりも利点がいくつかある。これらは、ＡＭＬＣＤと比較すると、例え ば、低電力消費，高輝度，改良された視野角度および製造の複雑性削減とコスト 削減を含む。しかしながら、従来の方法でこの技術を使用する広範囲領域のパネ ルの完全性には、高密度の同一の鋭いマイクロチップを組み立てる必要があるた め問題がある。このため、ＦＥＤパネルは、ＡＭＬＣＤの組立で生じたものと同 じ高コストおよび低歩留りを被ることになる。このことは、以下でさらに詳しく 説明する。 各電界放出極は、ベース電極およびゲート電極を通常含む。ディスプレイは、 Ｘ−Ｙのアドレッシングスキームで、走査電圧をベース電極もしくはゲート電極 の行に印加し、そしてデータ変調電圧を残りの電極の列に印加し、そうすること で１以上のマイクロチップのグループに対応する各ピクセルでディスプレイ輝度 を制御する。それ故に、各ピクセルでの輝度は、電界放出極の対応するグループ またはグループ群の放出特性によるものとなる。個々の電界放出極が、製造過程 での変化から生じる異なる電流−電圧特性をもつので、そのような電界放出極は 異なる電子放出特性をもち、それにより輝度に違いが生じてくる。そのような要 因から生じた輝度のばらつきは、小画面ディスプレイではまだ我慢できるもので はあるが、そのような従来の ＦＥＤパネルを大画面のフラットパネルまで拡大すると困難になる。 さらに、各マイクロチップは、マイクロチップの軸を中心とした広角度の円錐 内に電子を放出するので、電界放出極のゲートとディスプレイの陽極との間に短 い隔離距離が維持されなければならない。もしゲートと画面の間に長い隔離距離 が維持されるならば、マイクロチップから放出された電子は横方向に広がり、深 刻な漏話や低解像度のディスプレイを引き起こすことになる。そのような問題を 避けるために、短い隔離距離を、一方は陽極そして他方はマイクロチップのゲー トとの間に維持する。つまり、陽極と電界放出極との間の電圧は小さくなければ ならず、そうでなければ、陽極の高電圧が電界放出極のゲートに打ち勝つ電力を 与えてしまい、単純にディスプレイのすべてのピクセルを漠然とオン状態にする ので、画像のディスプレイが全くなくってしまう。このため、装置は低電圧で動 作されなければならないので、高性能の蛍光体を使用しても、そのような低電圧 では効果的に動作しない。 さらに、アドレッシングが各個々のマイクロチップアレイのゲートおよびベー ス電極を制御することでなされるので、ディスプレイの各行と列はＸ−Ｙアドレ ッシングで制御されなければならない。６４０行×４８０列のディスプレイの場 合、６４０行に対して６４ ０電気接続、そして列に対して４８０接続が存在するので、行と列の集積回路駆 動装置をテレビに設けるのは、扱いにくくまたコストがかかる。 従来のＦＥＤパネルの上記欠点を考慮して、米国特許第５，３４７，２０１号 にあるシステムのような代替となるものが提案されてきた。米国特許第５，３４ ７，２０１号のシステムには、電界放出極アレイが使用されており、電子蛍光デ ィスプレイの陰極フィラメントと取り替えられている。その提案されたシステム において、冷陰極電界放出極は陰極フィラメントの代わりに電子源として用いら れ、そして３つの格子電極のセットが、ディスプレイ輝度の走査およびデータ変 調を制御するように用いられる。しかしながら、そのような考えでは、３つの電 極のセットを正確に載せる必要があり、非常に面倒な作業となる。 上述した構造はどれも完全に満足のいくものではない。それ故に、改良を施し たフラットパネルディスプレイを提供することが望ましく、それは、上述した欠 点を回避もしくは削減するものである。発明の要約 本発明の第１の特徴は、陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置に関するもの であり、前記装置は、前記装置を視覚方向に見るとき、画像を表示するための複 数のピクセルドットをもつ。装置はそこに室を規定するハウジングを含み、前記 ハウジングは面板と背板をもち、また、前記装置は、前記面板上かその近くにあ る陽極と、電極に応じて光を発光し、陽極上からそれに隣接しているルミネセン ス手段を含む。前記装置はさらに、面板と背板の間にある室に電界放出陰極エレ メントの複数の行を含み、また、電子通路用に孔を規定する第１のスペーサ構造 と、陽極と陰極の間にある長い格子電極の第１のセットを含み、前記電極は、視 覚方向に見たとき、ルミネセンス手段と前記行の位置が重複し、ここで重複した 位置はピクセルドットを規定する。前記装置はさらに、陽極，陰極，格子電極の セット，そして電界放出陰極エレメントの行に電圧を印加して、陰極エレメント に電子を放出させ、そして望ましいピクセルドットで陽極上かそれに隣接した位 置にあるルミネセンス手段までそのような電子を向かわせて、望ましい輝度の画 像を表示する。 本発明の別の特徴は、スペーサ構造をもつディスプレイ装置を製造するための 方法に関し、前記方法は、予め定めたパターンの孔をもつ金属メッシュを形成す るために金属層を処理するステップと、前記金属メッシュに絶縁コーティングを 施すステップと、前記絶縁層に格子電極パターンを形成するステップと、そして 前記ディスプレイ装置を形成するために陽極と少なく とも１つの陰極の間に前記スペーサ構造を挿入するステップとを含む。 本発明のさらなる別の特徴は、陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置により 画像を表示するための方法に関する。前記装置は、陽極と，電極に応じて光を発 光し陽極上かそれに隣接しているルミネセンス手段と，面板および背板の間にあ る複数の行もしくは電界放出エレメントと，そして陽極と陰極の間にある長い格 子電極の第１のセットを含み、前記電極は、視覚方向に見たとき、ルミネセンス 手段と前記行の位置が重複しており、ここで重複した位置はピクセルドットを規 定する。前記方法は、陰極エレメントの行に電子を連続して放出させ、ここにお いて、各行により一度に電子を放出し、陽極，陰極および格子電極のセットに電 圧を印加することで、陰極エレメントにより放出された電子を望ましいピクセル ドットで陽極上もしくはそれに隣接したルミネセンス手段まで向かわせて、望ま しい輝度の画像を表示する。 本発明のさらなる特徴は、ルミネセンス手段および画像を表示するために選択 された位置でルミネセンス手段の方へ電子を放出するための複数の電子源を含む ディスプレイ装置に関する。各電子源は、ベース電極，前記ベース電極とは電気 的に絶縁されているゲート電極，複数のマイクロチップ構造，そしてレジスタの 第 １のセットを含み、前記第１のセットにある各レジスタは対応するマイクロチッ プ構造に電気的に接続されている。各電子源はさらに、ベース電極とマイクロチ ップ構造の間に接続された実質的に一定の電流源を含み、総量が実質的に一定の 電流を前記複数のマイクロチップ構造に供給する。 本発明のさらなる特徴は、ルミネセンス手段および画像を表示するために選択 された位置でルミネセンス手段の方へ電子を放出するための複数の電子源を含む ディスプレイ装置に関し、各電子源は、ベース電極と前記ベース電極とは電気的 に絶縁されたゲート電極と複数のマイクロチップ構造と、そしてレジスタの第１ のセットを含み、前記第１のセットにある各レジスタは対応する１つの構造に電 気的に接続されている。各電子源はさらに、電流制限回路をレジスタに接続する ことで、レジスタと回路はベース電極をマイクロチップ構造に接続して、ベース 電極により前記複数のマイクロチップ構造へ送られた電流の総量を制限する電流 制御回路と、そして電流をベース電極に供給して、マイクロチップにルミネセン ス手段の方へ電子を放出させる電流供給手段を含む。図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施例を説明するもので、上側も しくは底側からの冷陰極のフラットパネルディスプレイ装置の一部の側面断面図 である。 図２は、図１の発明を説明するもので、図１の線２−２で切り取った装置の左 側もしくは右側からの図１の装置の一部の断面図である。 図３は、上側もしくは底側から見たときの電界分布や冷陰極電界放出極と陽極 との間の電子通路を示すもので、図１および図２の装置の一部の断面図である。 図４は、本発明を説明するもので、図１〜３のディスプレイ装置の一部の斜視 図である。 図５は、本発明の別の実施例を説明するもので、格子電極の２つのセットを搭 載した冷陰極フラットパネルディスプレイ装置の一部の概略的断面図である。 図６Ａは、本発明の好適な実施例を説明するもので、本発明のディスプレイに ある単一ピクセルもしくはピクセルドットに対応する冷陰極電界放出極アレイの 断面図である。 図６Ｂは、図６Ａの構造を示した回路図である。 図６Ｃは、本発明を説明するもので、図６Ａに代替する実施例の回路図である 。 図７Ａは、本発明を説明するもので比較するために、従来の冷陰極電界放出極 で一定の時間流れる電流と、本発明のものにより流れる電流とを示したグラフで ある。 図７Ｂは、電界放出極のＩ〜Ｖの特徴を示したグラフである。 図８Ａは、本発明を説明するもので、スペーサ，格子電極および冷陰極電界放 出極アレイの一部の断面図である。 図８Ｂは、本発明を説明するもので、図８Ａの冷陰極電界放出極アレイの平面 図であり、図８Ａと並べて示されている。 図９Ａは、本発明を説明するもので、スペーサ，格子電極および区分された薄 膜の金属電極アレイを含む冷陰極電界放出極アレイの一部の断面図である。 図９Ｂは、本発明を説明するもので、アレイの他の部分により覆われていない 図９Ａの区分された薄膜の金属電極アレイの平面図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明を説明するもので、金属メッシュ−グリッ ドワイヤのスペーサ構造を搭載したディスプレイ装置の一部の断面図であり、こ こでは、構造での各グリッドワイヤは、金属メッシュにある孔の端部近くか、も しくは孔の中心に揃えた部分に置かれ、ここで２つの図の２つの金属メッシュは 孔において異なる形状の端部をもつものである。 図１０Ｃおよび図１０Ｄは、本発明を説明するもので、金属メッシューグリッ ドワイヤのスペーサ構造を搭載したディスプレイ装置の一部の断面図であり、前 記構造は、各孔に対応する構造で２つもしくは３つのグリッドワイヤをもち、メ ッシュの孔の端部および／／もしくはその中心に揃えた位置に置かれる。 図１１は、本発明を説明するもので、図１０Ａ〜１０Ｄで使用される金属メッ シュ−グリッドワイヤのスペーサ構造の実施例を示した斜視図である。 図１２は、ディスプレイ装置の動作を説明するもので、図１０Ａ〜１０Ｄおよ び図１１のディスプレイ装置の一部の概略的断面図である。 図１３Ａは、本発明の好適な実施例を説明するもので、図１１の金属メッシュ −グリッドワイヤ構造の代わりに、図１０Ａ〜１０Ｄで使用される金属メッシュ −グリッドワイヤのスペーサ構造の別の実施例を示した平面図である。 図１３Ｂは、本発明の好適な実施例を説明するもので、図１３Ａの線１３Ｂ− １３Ｂに沿った図１３Ａの構造の断面図である。 図１４Ａは、本発明を説明するもので、図１０Ａ〜１０Ｄ、１１および図１２ の実施例において、個々のワイヤの代わりに使用されるグリッドワイヤ構造の平 面図である。 図１４Ｂ〜１４Ｅは、図１４Ａのワイヤ構造の一部の分解図である。 簡潔に記載するために、異なる図で同一な部分は同 じ参照番号で表示している。発明の実施の形態 図１および図２は、本発明を説明するもので、それぞれ上側もしくは底側と横 側から見たもので、冷陰極電界放出極アレイと格子電極と統合させた１つのスペ ーサをもつ３つのスペーサを搭載したディスプレイ装置の断面図である。したが って、図１および図２に示されているように、装置２０は、透明な面板２２と背 板２４をもち、それらの間に室を規定する。面板の内面にある導電材料の層は、 陽極２６として働き、その上部には、蛍光体２８のような蛍光材料の層がある。 背板２４の内面には、電子を放出するための図１および図２に示されたアレイ３ ０のような冷陰極電界放出極のアレイがある。格子電極３２，３２’，３''は、 アレイ３０にある電界放出極から蛍光体２８に通過する電子量を制御し、それに よってオン／オフの切換に加えさらに蛍光体２８からの光の輝度も制御する。そ うして表示される画像は視覚方向３６に沿って観察者３４により観察される。図 １に示されているように、３つの格子電極３２，３２’，３２''のパターンは、 ディスプレイの左側から右側へと繰り返される。 図１および図２に示されているように、アレイ３０のようなアレイは、左から 右に続いておりディスプレ イの行を形成するのに対して、格子電極３２，３２’，３２''は上から底へと続 いており、好ましくはアレイ３０に垂直であり、ディスプレイの列を形成する。 したがって、５つの格子電極３２，３２’，３２''の断面が図１に示されている のに対して、図２は、図１の線２−２に沿って切り取られて示されている装置２ ０の一部の断面図である。このように、格子電極３２と行３０は蛍光体層２８の ピクセルドットＧを重複するので、観察者３４か方向３６に沿って見たとき、電 子により衝撃を受けたとき緑色を発光する。同様に、格子電極３２’は、層２８ のピクセルドットＲで行３０と重複するので、方向３６に沿って見たとき、電子 により衝突されると赤色を発光する。格子電極３２''は、層２８のピクセルドッ トＢで行３０と重複するので、観察者３４が観察方向３６に沿って見て、電子に より衝撃を受けたとき青色を発光する。好適な実施例において、走査の制御は、 行３０および図１および図２には示されていない同様の行、そして格子電極３２ ，３２’，３２''および他の同様な格子電極に適切な電圧を印加することで行わ れ、それによりディスプレイの輝度を制御する。 上述したディスプレイの構造は、従来の冷陰極電界放出ディスプレイと比較す ると、Ｘ−Ｙアドレッシングの方法や制御回路を非常に単純化したものである。 従来の冷陰極電界放出ディスプレイでは、Ｘ−Ｙアドレッシングや輝度制御を達 成するには、電圧をベースおよびゲート電極の両方に印加する必要がある。それ とは対象的に、図１および図２にある電界放出極の行３０は、電界放出極にある マイクロチップをオンもしくはオフに切り換えて、それらに電子を放出させるか もしくは電子の放出を止めさせるかのいずれかを行うだけで制御される。つまり 、ディスプレイの電界放出極の行３０もしくは他の行に電圧を印加して輝度制御 を行う必要はない。 装置２０はまた、電気蛍光ディスプレイよりも利点があり、ここでは陰極フィ ラメントは冷陰極電界放出極で置き換えられるので、陰極フィラメントを使って 生じる固有の問題は全て避けられる。 装置２０はさらに、従来の電界放出極ディスプレイよりも利点があり、ここで は行３０の電界放出極は、従来の電界放出極ディスプレイと比較すると陽極２６ と蛍光体層２８からさらにかなり離れて間隔を保っている。電子が広範囲の円錐 角で電界放出極により放出され、再度方向付けをしなければ横方向に広がっても 、電子経路は格子電圧３２，３２’，３２''の電圧により形成され制御されるの で、電子は焦点合わせされ、アドレスされる望ましいピクセルドットまたはドッ ト群の方へと向けられる。このため、面板と背板の間隔 は０．５ｍｍより大きくなるようにされ、その間隔は少なくとも１．５ｍｍであ るものが好ましい。そのような間隔で、行３０にある冷陰極と陽極２６の間に約 数キロボルトの電圧のような高電圧を印加し、蛍光体層２８は、ディスプレイの 性能を非常に高める高性能，高電圧タイプのものである。上述した電子経路形成 および焦点結果が図３に示されている。 図３に示されているように、マイクロチップにより放出された電子が通常広範 囲の円錐角内に広がっても、電圧が格子電極６２，６４，６６および６８に印加 されているため、電界分布によりそのような電子が形成されるので、このような ことは起こらない。その結果、広範囲の円錐角内にマイクロチップからもともと 放出された電子は焦点が合わされ、図３に示されているピクセルドット７２の方 向へ向けられる。格子電極に印加された電圧により生じた格子電圧ライン７４は が３に示されている。 スペーサ４０は、面板と背板の間に設けられており、ここでスペース板４０は 孔４２を含み、電子の通路を形成する。スペーサ４０はまた、前記電界放出極か らの電子の経路を望ましいピクセルドットに揃えるように働く。したがって、図 １に示されているように、スペーサ構造４０の分離壁４４は、大きな孔４２を３ つの小さな孔４６，４７，４８に分割し、ここで孔４６ の表面の少なくとも１つの部分（図１，２にある陽極側の部分）は格子電極３２ ’で被覆されており、孔４７の表面の少なくとも１つの部分は格子電極３２によ り被覆され、そして孔４８の表面の少なくとも１つの部分は格子電極３２''によ り被覆される。観察者３４が観察方向３６に見たとき、孔４６はピクセルドット Ｒと重複し、孔４７はピクセルドットＧと重複し、そして孔４８はピクセルドッ トＢと重複する。したがって、孔４６，４７，４８がそれらの間でピクセルドッ トＲ，Ｇ，Ｂにそれぞれ揃うことにより、適切な電圧を対応する格子電極３２′ ，３２，３２''に印加することが容易になり、アレイ３０からの電子を適切なピ クセルドットに焦点合わせでき、周辺の選択していないピクセルドットには焦点 合わせ（漏話となる）しなくなる。 図１および図２に示されているように、スペーサ３７のセットは、スペーサ４ ０と背板２４の間に設けられ、そしてスペーサ３９のセットは、スペーサ４０と 面板２２の間に設けることで、大気圧に対して面板および背板を支持する。スペ ーサ４０は、絶縁層で被覆された金属コアを含む。格子電極は、絶縁層に金属層 を配置することで形成される。金属の一部は、スペーサにある孔の表面上や陽極 もしくは陰極エレメントに面しているスペーサの平面上に形成されるのが好まし い。 上記の特徴は、従来の多くの電界放出極ディスプレイで要求されていたような 、特定のピクセルドットをアドレスするための電界放出極をそのようなピクセル ドットに正確に揃える必要性を緩和するものである。言い換えれば、孔表面で格 子電極とともに適切なピクセルドットに揃えられる孔をもつ空間構造４０とそこ に印加される電圧により、電界放出極と対応するピクセルドット間の不一致に対 して耐久性がある装置２０がもたらされる。そのような構造により、装置２０は 大量かつ低コストで製造が可能となる。 図４は、冷陰極電界放出極アレイ３０（１）〜３０（３）の３つの行と，４番 目の行３０（４）の一部と，そして１２個の格子電極３２（１），３２（２）， ．．．，３２（１２）を示す装置２０の斜視図である。装置２０’の内部をより 明確に示すために、冷陰極電界放出極の一部，格子電極，スペーサ４０，そして 面板２２は取り除いており、スペーサ３７も取り除いている。図１および図４に 示されているように、ピクセルドットＲ，Ｇ，Ｂの１グループが１ピクセルを形 成するので、ディスプレイ装置２０’の一部は、ＸおよびＹ方向に沿って４×４ の構造にある１６ピクセルを含むことになる。明らかに、各ピクセルは、２つの 緑ドット，１つの赤および１つの青ドットを含む４つの ドットのように、異なる数のピクセルドットを含む。また前記および他の種類の ものも本発明の範囲内である。１つの実施例において、スペーサ４０は少なくと も約０．０５ｍｍの厚みをもつものである。 各冷陰極電界放出極の走査は、残りの電極の電圧を一定に保ちながら、適切な 電圧をベース電極かゲート電極のいずれかに印加することで実行される。 例えば、０〜１０００ボルトの範囲の一定電圧を冷陰極電界放出極の全てのベー ス電極に印加する一方で、１〜２００ボルトの範囲の電圧をその時に走査される 選択した行にある電界放出極のゲートに印加することで走査が達成される。３２ ，３２’，３２''のような格子電極に印加された電圧は、−２００〜２００ボル トの範囲にある一方で、陽極は少なくとも１キロボルトの一定電圧であり、蛍光 体がアルミニウムで被覆されていない場合、１〜３キロボルトであるのが好まし く、また、蛍光体がアルミニウムで被覆されている場合、４〜６キロボルトもし くはそれより高いものが好ましい。 替わりに、ディスプレイ２０，２０’のアドレッシングは、適切な電圧を走査 用に３２，３２’，３２''，６２〜６８のような格子電極に印加し、オンとオフ の切り換えやディスプレイ輝度の制御用に陰極電界放出極の行に印加することで 達成される。前記および他の 変更は本発明の範囲内である。冷陰極電界放出極に印加される電圧が、従来の冷 陰極電界放出極ディスブレイと対照的に、ピクセルの輝度を変調することなく電 界放出極のオンとオフの切り換えのみのものであれば、装置２０，２０’で使用 されている集積回路駆動装置は、従来の冷陰極電界放出極ディスプレイで必要と されていたものよりもかなり単純なものにすることが可能となる。 図５は、電極１０２の余分なセットが用いられている点を除けば、装置２０と 実質的に同じものであるディスプレイ装置１００の一部を示した断面図であり、 ここでは、電極１０２は、冷陰極電界放出極の行に実質的に平行なものである。 電極１０２に印加された電圧もまた走査用に使用される。冷陰極電界放出極と電 極１０２の両方の電圧を制御することで、冷陰極電界放出極の行を走査するため の回路は非常に単純なものとなる。特に、電界放出極アレイの単一帯は電子を放 出するのに使用され、５０走査線のような多数の走査線を照明する。アレイの電 界放出極がオンになると、多数の走査線は、格子電極１０２を用いて走査される 。そのような単一帯の電界放出極アレイに重複する格子電極１０２の選択した１ つに適切な電圧を印加することで、そのような選択した格子電極に重複するピク セルドットのみがアドレスされる。図５に示されている ように、格子電極１０２のセットに適切な格子電圧を印加することにより、行３ ０により放出された電子が、多数（例えば、４つ）のピクセルラインの１つに焦 点合わせされるようになることで、行３０により放出された電子は、１つの行だ けでなく多数のピクセルの行を走査するために使用される。再度言うが、３２の ような格子電極に印加された電圧は、ディスプレイの輝度を制御するために使用 される。 従来の冷陰極電界放出極ディスプレイで生じた問題の１つは、ディスプレイに 均一性がないことであり、これは、広範囲に渡って同じ電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特 性をもつマイクロチップを製造することが困難であったためである。さらに、デ ィスプレイがある時間動作した後、放出極の欠陥が増え、ディスプレイを処分し なければならないところまでディスプレイの輝度が落ちてしまう。 本発明の別の特徴は、以下の認識に基づくものであり、それは、アレイにより 特定のピクセルドットもしくはピクセルに流される電流の総量が時間に対して一 定を保つように冷陰極電界放出極をデザインすることで、ディスプレイはそのよ うなドットもしくはピクセルで輝度が均一となるというものである。もしこの総 電流の値がディスプレイのピクセルもしくはピックセルドットの全てに実質的に 達成されれば、ディスプレ イの輝度は均一になる。そのような目標は図６Ａの冷陰極電流電界放出極構造に より達成される。 従来の電界放出極構造にあるように、構造１２０は複数のマイクロチップを含 み、ここでは３つのマイクロチップ１２２のみが簡潔に示すために図示されてい る。実際、行において各構造は何千のマイクロチップを含んでいる。各マイロチ ップのベースは、図６Ａに示されているように、第１の抵抗層１２６，区分され た薄膜金属層１２８および第２の抵抗層１３０を介してベース電極１２４に接続 されている。層１２６，１３０は金属層１２８と比較するとかなり高い抵抗をも つ。それ故に、各マイクロチップ１２２とベース電極１２４との間の接続は、抵 抗層１２６，１３０の一部とマイクロチップと重複する２つの抵抗層の間にある 金属層１２８の部分からなる。また、３つのマイクロチップ１２２に対する層の 電気回路が図６Ｂに略図的に示されており、ここではマイクロチップ１２２のベ ースと金属層１２８の間にある抵抗層１２６の一部の抵抗がＲ１であり、金属層 １２８とベース電極１２４の間にある抵抗層１３０の一部の抵抗がＲ２である。 したがって、電源１３２が電力をベース電極１２４に供給するとき、抵抗層１ ３０の抵抗Ｒ２は、電源１３２により対応するレジスタＲ１を介して３つのマイ クロチップ１２２に流される電流の量を制限する。こ のように、レジスタＲ２，Ｒ１は、電流サージを防ぎ、そのような電力サージに より生じるマイクロチップへのダメージを減らす。さらに、ピクセルの行をアド レスするために、特定の冷陰極電界放出極アレイにあるマイクロチッブ１２２の 全てに流される電流の総量を制限することで、そして各アレイに補助マイクロチ ップを含むことにより、アレイの寿命は従来の構造よりも数倍長くなる。レジス タＲ２があることでアレイのマイクロチップへ流される電流の総量が制限され、 そして補助放出極が追加されることから、行にある放出極の全てが電子を放出す るわけではないので、最初に、マイクロチップのいくつかは電子を放出しないか 、もしくは低い割合で放出するかのいずれかである。特定のマイクロチッブが電 子を放出するか否かは、そのＩ−Ｖ特性による。ディスプレイがある一定の動作 期間を終えた後、全容量で動作してきたマイクロチップは、電子を放出していな いかもしくは低い割合で電子を放出しているものと比較するとより短い寿命にな る。したがって、そのように完全に動作しているマイクロチップは最初に欠陥を もつようになる。しかしながら、これが起こるとき、この時まで電子を放出して いなかったり、低い割合で電子を放出するのみであったマイクロチップは、その ような状況で、スラックを取り除いたり、そして以前とは異なり電子を放出した り、も しくは以前よりも高い割合で電子を放出するかのいずれかを始めることを、出願 人は発見した。この方法で、電源１３２によりレジスタＲ２，Ｒ１を介してマイ クロチップ１２２に流され電子として放出される電流の総量は、本質的に一定の まま維持され、そのような臨時の補助マイクロチップが消耗するまで維持される 。したがって、図６Ａの冷陰極電界放出極構造１２０を使用することにより、ピ クセルの行をアドレスするために補助マイクロチップを各アレイに付加してとも に使用することで、ディスプレイの寿命は従来の電界放出極ディスプレイよりも 数倍に増える。これは、図７Ａに図示されている。 図７Ａに示されており、従来の構造にあるように、層１２６のような単一抵抗 層をもつマイクロチップに電源により電流が流される場合、電流は時間に対して 図７Ａに示されている点線に沿って下降する。Ｒ２のような第２のレジスタがま た補助マイクロチップとともに搭載されている場合、電流は従来の構造と比較し てかなり長い時間一定に維持される。そのように実質的に一定の電流は、図７Ａ に示されている実線で図示されている。図７Ｂは、異なるタイプのＩｏ_n−V_gate もしくは単に電界放出極のＩ−Ｖ特性を示したグラフである。Ｒ１のような単一 のレジスタのみが搭載されているならば、Ｉ−Ｖ特性は点線や「単一Ｒ」とラベ ル付けして示されている。ゆえに、そのような場合、印加される電圧に応じて、 オンになるマイクロチップもあれば、全くオンにならないものもある。ベース電 極と電極Ｒ１のセットの間に連続して接続されている追加のレジスタＲ２を搭載 することで、流される電流は広範囲の電圧に対して達成される値に制限される。 このように、追加のレジスタは電界放出極の性能を高める。単一の抵抗層１３０ を搭載する代わりに、図６Ｃに示されているように実質的に一定の電流源１５０ によりレジスタを置き換えることで同じ効果が実質的に達成される。例えば、一 定の電流源は、トランジスタ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）のドレイン／ソース経路 であり、そのゲートは回路により制御されている（図６Ｃに図示されていない） 。そのような方法でトランジスタを使用する利点は、電源１３２によりベース電 極に流され、レジスタＲ１を介してマイクロチップに流されている電流の総量が 制御回路により調整されることで、ディスプレイの異なるピクセルにより均一の ある輝度を達成することである。前記および他の電流源もまた使用され本発明の 範囲内である。 図８Ａは、本発明を説明するもので、スペーサの一部，格子電極６２，６４お よび図６Ａのものと同様の冷陰極電界放出極構造を示した断面図である。図８Ａ に示されているように、区分された薄膜の金属層１２ ８’は、孔３２'''に対して揃っていない。そのような不一致は、図８Ｂにさら に詳しく示されており、図８Ｂは、図８Ａの線８Ｂ−８Ｂに沿って取られた電界 放出極アレイの平面図である。 図８Ｂに示されているように、活性領域として印が付けられている部分のみが 、図８Ａの孔３２'''と重複しているピクセルドットをアドレスするために電子 を放出することが有効である。これは、活性領域での電界が、そのような領域の 外側のものよりも高いためであり、それは、図３にある陽極と電極６２〜６８の 電位で生じる等位線７４から分かる。したがって、従来の電界放出極ディスプレ イとは対照的に、金属層１２８’が陽極のピクセルもしくはピクセルドットに対 して揃っていなくても、そのような不一致はディスプレイの質にはあまり影響を 及ぼさない。 このように、活性領域での電界放出極は、図８Ｂに印を付けられている活性領 域内にはない外側の領域にあるものと比較すると寿命が短くなる。これらの臨時 放出極は、活性領域にある電界放出極が寿命に達し、そして機能が悪くなるとき 、スラックを取り除く。これは、図９Ａ９Ｂを参照してさらに詳しく示される。 図９Ａは、図８Ａにある１つの広範囲に区分された薄膜金属１２８’の代わり に、区分された薄膜金属層の多数のより狭い帯１２８''が使用されている点を除 けば、図８Ａにあるものと同様なディスプレイ装置の一部を示した断面図である 。図９Ｂは、図９Ａの線９Ｂ−９Ｂに沿って取られたそのような薄膜金属アレイ の図である。それ故に、上記に説明した理由で、最初、帯１６２，１６４，１６ ６の上部にある電界放出極は、電子を放出するのに活性である。しかし、そのよ うな３つの帯にある電界放出極の寿命が尽きて欠陥が出始めたら、帯１６８，１ ７０の上部にあるものが活性になりスラックを取り除く。図９Ａ，９Ｂの構造の 利点は、図８Ａ，８Ｂの構造と比較すると、区分された薄膜金属帯を孔３２''' に揃える必要がない点である。 図１０Ａは、メッシュ−グリッドワイヤのスペーサ構造２１０が、スペーサ４ ０や格子電極３２，３２’，３２''等の代わりに搭載されている点を除けば、装 置２０，２０’の原理と同じであるディスプレイ装置２００の一部を示した断面 図である。図１０Ａに示されているように、金属のメッシュ−グリッドワイヤの スペーサ構造２１０は、金属メッシュ２１２とそれに接続されている多数のグリ ッドワイヤ２１４を含む。グリッドワイヤ２１４は、図１〜３の格子電極のもの と同じ機能を本質的にもち、すなわち、孔２１６を通る電子量を制御する。また 、電圧を金属メッシュ２１６に印加して、望ましいピクセルドットもしくはピク セルに電子を焦点合わせする。装置２００は、金属のメ ッシュ−グリッドワイヤのスペーサ構造２１０が製造コストを低くするのに特に 適しているのに対し、図１〜３のスペーサ４０とその上にある格子電極は多数の 処理ステップを必要とするので利点である。 図１０Ｂは、金属メッシュの縁の形状が孔２１６とグリッドワイヤ２１４の位 置で図１０Ａにあるものと比較すると僅かに異なる点を除けば、図Ｉ０Ａの装置 ２００と実質的に同様のディスプレイ装置２３０の一部を示した断面図である。 図１０Ａにおいて、グリッドワイヤ２１４は、孔２１６の縁の近くにあり、かつ 孔の中心に揃えた位置から離れて置かれている。しかしながら、図１０Ｂにおい て、グリッドワイヤ２１４は、孔２１６の中心に揃えた位置に置かれる。孔２１ ６にある金属メッシュの縁に近い側からグリッドワイヤ２１４を離すことは、グ リッドワイヤが孔２１６の中心に揃っている場合、図１０Ｂよりも利点であり、 それは、図１０Ｂのワイヤのそのような位置が孔を介して電子の通路をふさぐか らである。 図１０Ｃ，１０Ｄは、装置２００と実質的に同じさらなる実施例であるが、こ こでは、２以上のグリッドワイヤが、図１０Ａ，１０Ｂにある１つだけのものの 代わりに使用されている。したがって、図１０Ｃにおいては、２つのグリッドワ イヤが使用されて両側に１つずつあり、孔２１６の縁の近くに両方が設けられて いる。図１０Ｄにおいて、図１０Ｃにあるようにそのような２つのグリッドワイ ヤに加えて、孔２１６の中心に位置しそこに揃えられた追加のグリッドワイヤが 使用されている。 図１１は、図１０Ｂの金属メッシュ２１０’の斜視図であり、グリッドワイヤ と金属メッシュがともに接続されている様子を図示している。図１１に示されて いるように、２つの絶縁棒２５２は最初金属メッシュ２１２に取り付けられてい るか配置されている。その後、グリッドワイヤ２１４がそのような棒の上に設け られる。それから、第２の絶縁棒の対２５４がワイヤの上端に設けられ、ワイヤ を適所にしっかりと締める。棒２５４が棒２５２にしっかりと取り付けられる前 に、ワイヤ２１４は望ましい張力で設けられる。棒２５２，２５４の各セットは 、グリッドワイヤを締めつけるために使用され、４，８，もしくはそれ以上の隣 接したピクセルドットを制御する。金属メッシュ２１２とグリッドワイヤの厚み を合計すると、約０．０５ｍｍよりも大きいものである。 図１２は、装置の動作を説明するもので、上端もしくは底端から見た装置２０ ０と２００’と同様のディスプレイ装置３００の一部を示した断面図である。各 行もしくはアレイにある陰極電界放出極エレメントは、図４に示された方法でク ラスタに配置され、ここでの 各クラスタは、観察方向に見たときピクセルドットＲ，Ｇ，もしくはＢと重複す るものである。前にもあるように、ベース電極かもしくはアレイ３０’にある３ つの冷陰極電界放出極の全てのゲートのいずれかに印加することにより、ディス プレイのピクセルラインを走査するためにアレイにある放出極のオンおよびオフ の切り換えを制御する。図１２に示されているように、冷陰極電界放出極がオン にされるので、それにより電子が放出される。しかしながら、ピクセルドットＧ のディスプレイをオフにするためにグリッドワイヤ２１４（１）に適切な電圧を 印加し、そしてピクセルドットＲ，Ｂでディスプレイをオンにし、ドットＲ，Ｂ での色の輝度をそれぞれ変調するためにグリッドワイヤ２１４（２），２１４（ ３）に適切な電圧を印加する。 図１３Ａは、本発明の好適な実施例を説明するもので、ディスプレイ装置に使 用された金属メッシュ−グリッドワイヤの構造３５０の一部を示した平面図であ る。図１３Ｂは、図１３Ａの線１３Ｂ−１３Ｂに沿って取った構造３５０の断面 図である。図１１を参照すると、ワイヤ２１４を金属メッシュ２１２に載せるた めには多数のステップが必要となる。図１４Ａにおいて４００のようなワイヤ構 造を搭載するためのステップはそれよりも幾分か単純なものであっても、それで もそのようなステップは煩わしいものである。 その過程はさらに単純化され、金属メッシュの片側の平らな表面に絶縁材料３ ５２の層を単に形成し、そして上述した図１２のグリッドワイヤのものと同じ機 能をもつ１以上の導電材料３５４の層を形成して、構造３５０を形成する。層３ ５２は、誘電材料の層を金属メッシュにスクリーン印刷することで形成され、そ のときメッシュをマスクとして用いて、サンドブラスト等によってメッシュでマ スクされていない誘電層の部分を取り除いて区別する。層３５４は、感光導電材 料の層を前記コーティングにラミネートするかもしくはスクリーン印刷したり、 そしてマスクとしてメッシュを使用して、平版印刷して感光導電層のマスクされ ていない部分を取り除くことで形成される。層３５２はまた、金属メッシュ２１ ２の絶縁層や、マスキングや写真平板印刷で除去されたそのような層の望んでい ない部分をラミネートしたりスクリーン印刷することで形成される。そのような 過程で使用されるマスクが金属メッシュのものとは異なるパターンをもつので、 そこから生じる絶縁層はまた、金属メッシュとは形状が異なるものである。 構造３５０は、その製造が特に簡単であるのが利点である。したがって、予め 定めたパターンの孔２１６のような孔は最初に、望ましいパターンをもつマスク により金属層をマスキングして、その後に、金属メッ シュ２１２を形成するために、光化学ミクロ機械加工，レーザーアブレーション ，型成形そして電気成形を含む技術をもちいて、層のマスクされていない部分を 取り除いて形成される。その後、絶縁コーティングが金属メッシュ上に施される 。それから、格子電極パターン３５４が絶縁層に形成される。そして金属メッシ ュ−グリッドワイヤ構造３５０が完成し、ディスプレイ装置を成形するために、 陽極と少なくとも１つの陰極の間に挿入される。そのような構造はまた、フィラ メント陰極を搭載し電界放出極を搭載していないもののような上述したもの以外 のディスプレイ装置でも使用される。前記および他の変更は本発明の範囲内であ る。図１０Ａから図１３Ｂに示されている金属メッシュ−グリッドワイヤタイプ の構造は、図１および図２のスペーサ格子電極の組み合わせとは違って、孔の内 面を絶縁層や導電層で被覆する必要がないので、図１および図２のスペーサ格子 電極の組み合わせよりも利点がある。それ故に、スペーサは、かなり容易に製造 でき、任意に薄く作られるので、多くのタイプのディスプレイ装置でもそれらは 使用される。 図１４Ａは、図１０Ａ〜１０Ｄ，１１および図１２の実施例の個々のワイヤの 代わりに使用されるグリッドワイヤ構造を示した平面図であり、これらの図の金 属メッシュ１１２にワイヤを作り搭載するためのより 有利な方法を説明するものである。図１４Ａに示されているように、ワイヤ構造 ４００は、半導体の実装技術で金属リードフレームと同様の方法で組み立てられ る。したがって、構造４００は、スタンピングもしくはエッチングで除去された 望んでいない部分をもつ金属シートの形状である。構造４００は、リム４０２と リード４０６を接続することにより、リムに接続された個々のワイヤ４０４を含 む。図１０Ａ〜１０Ｄ，図１１および図１２の実施例にあるように、メッシュ２ １２にある孔２１６に対して各ワイヤを個々に揃えるかわりに、構造４００のワ イヤ４０４は、位置を揃える過程を早めるため、多数のピクセルドットに対する 多数の孔２１６に一度のセッティングで揃えられる。リム４０２にある孔４１０ は、ワイヤ４０４がピン（図示せず）を孔４１０に挿入して、その後にピンを引 き離すことで望ましい張力で位置させられるように設けられる。ワイヤが揃えら れて望ましい張力をもった後、それらは上述した方法で棒２５２と２５４の間に 締めつけられる。その後、接続リード４０６は、隣接するリードがともに電気的 に接続されないように働く。図１４Ａはスケールを付けて図示していないので、 隣接したリード４０４の間の間隔は、ワイヤ４０４の断面図よりも実際に広く、 もしくはかなり広いものが好ましいものであることを留意されたい。 各個々のワイヤ４０４は、固形の金属片の代わりにメッシュ構造をもつものが 好ましい。４つの異なる分解図が図１４Ｂ〜１４Ｅに示されており、それは、ワ イヤの４つの異なるタイプを説明するものであり、図１４Ａにある丸１４Ｂ〜１ ４Ｅ内のワイヤの部分を示した分解図である。図１４Ｂに示されているように、 ワイヤ４０４（１）は、メッシュがはちの巣形の孔を底に含む場合、２つの固体 のリブもしくはリム４２０（１）が２つのリブもしくはリムを接続するメッシュ タイプの構造をもつ片側にそれぞれある構造を含む。図１４Ｃのワイヤ４０４（ ２）はまた、２つのリブもしくはリム４２０（２）と、球状もしくは円状の孔を そこにもつメッシュ構造をもつ。図１４Ｄのワイヤ４０４（３）は、２つのリブ もしくはリム４２０（３）と、矩形もしくは立法体形状の孔をそこにもつメッシ ュ構造をもつ。図１４Ｅのワイヤ４０４（４）はまた、薄いワイヤ４２２でとも に接続された２つのリブもしくはリム４２０（４）をもつ。 本発明は異なる実施例を参照して記載してきたが、種々の変化および変更が、 添付の請求の範囲やそれと同等のものによりのみ定義される、本発明の範囲から 逸脱することなくなされるものであることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 リアング、チャールズ、エス. アメリカ合衆国、95135、カリフォルニア 州 サン ホセ、リトルワース ウェイ 4166 (72)発明者 ファン、シ アメリカ合衆国、95131−2401 カリフォ ルニア州、サン ホセ シホング ドライ ブ 1516

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置であり、前記装置を観察方向に見 たとき画像を表示するための複数のピクセルドットをもつ前記装置は： 室をハウジング内に規定するハウジングであり、前記ハウジングは面板と背板 をもつものであるハウジングと； 前記面板上かもしくはその近くにある陽極と； 電子に応じて光を発光し、陽極上かもしくはそれに隣接するルミネセンス手段 と； 面板と背板の間の室にある電界放出陰極エレメントの複数の行と； 電子の通路用にスペーサ構造に孔を規定する第１のスペーサ構造と； 陽極と陰極の間にある長い格子電極の第１のセットであり、前記電極は、観察 方向に見たときルミネセンス手段と前記行の位置が重複し、ここにおいて、重複 した位置はピクセルドットを規定する格子電極の第１のセットと；および 陽極，陰極，格子電極のセットおよび電界放出陰極エレメントの行に電圧を印 加するための手段であり、それにより陰極エレメントに電子を放出させ、そして 陽極上かもしくはそれに隣接する望ましいピクセルド ットにあるルミネセンス手段までそのような電子を向かわせて、望ましい輝度の 画像を表示する電圧を印加する手段とを含む陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ 装置。 ２．前記装置において、格子電極のセットは、第１のスペーサ構造の孔表面に 導電材料の層を含む請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ３．前記装置において、スペーサ構造と格子電極の厚みを合計すると、厚みが 約０．０５ｍｍより大きくなる請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレ イ装置。 ４．前記装置において、第１のスペーサ構造の孔表面は導電性である請求項１ 記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ５．前記装置において、第１のスペーサ構造は導電性である請求項４記載の陰 極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ６．前記装置において、第１のスペーサ構造上に第１の絶縁層をさらに含むも のであり、ここにおいて、 格子電極のセットは第１の絶縁層上に導電材料のワイヤもしくはワイヤ構造を含 む請求項５記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ７．前記装置において、ワイヤ上に第２の絶縁層をさらに含むものであり、前 記第１および第２の絶縁層は、前記ワイヤを締めつける絶縁棒を形成するので、 ワイヤが予め定めた張力をもつものである請求項６記載の陰極ルミネセンス視覚 ディスプレイ装置。 ８．前記装置において、格子電極のセットは前記第１の絶縁層に導電層を含む 請求項５記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ９．前記装置において、第１のスペーサ構造は電気的に絶縁であり、前記装置 は、第１のスペーサ構造上に絶縁層をさらに含み、ここにおいて、格子電極のセ ットは、絶縁層上に導電材料の層を含む請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚デ ィスプレイ装置。 １０．前記装置において、格子電極のセットは第１のスペーサ構造の孔表面に 導電材料の層を含む請求項９記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １１．前記装置において、前記絶縁層と前記導電材料の層は、陽極もしくは陰 極エレメントと面する第１のスペーサ構造の表面の少なくとも１部分上にある請 求項１０記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １２．前記装置において、前記印加手段により電圧を印加することで、電界放 出陰極エレメントの１つの行と格子電極のセットは走査電極として作用し、そし て電界放出陰極エレメントの他の行と格子電極のセットはデータ電極として作用 する請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １３．前記装置において、前記印加手段により電界放出陰極エレメントの行に 前記行を走査するために電圧を印加することで、各行が走査されて電子を放出す るとき、前記行のピクセルドットに対応する格子電極に印加された電圧は、オン もしくはオフの切り換えを制御して前記ピクセルドットの輝度を変調する請求項 １２記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １４．前記装置において、前記第１のスペーサ構造の孔の少なくともいくつか は、それぞれ、対応するピクセルドットと重複する請求項１記載の陰極ルミネセ ンス視覚ディスプレイ装置。 １５．前記装置において、前記ルミネセンス手段は異なる色の光を発光する領 域を含み、前記ピクセルドットの少なくともいくつかは、それぞれ、観察方向に 見たときに前記領域の１つと重複し、ここにおいて、観察方向に見たときに、前 記第１のスペーサ構造は、前記第１のスペーサ構造の孔の前記少なくともいくつ かをそれぞれ、対応するピクセルドットとそれぞれ重複するものより小さな孔に 分割する請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １６．前記装置において、ピクセルドットは電界放出陰極エレメントの対応す る行をもつ請求項１５記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １７．前記装置において、前記格子電極は少なくとも１つの格子電極を含み、 前記格子電極は第１のスペーサ構造と電界放出陰極エレメントとの間にある第１ のスペーサ構造に各対応するより小さい孔に近接しており、そして前記印加手段 は、各対応するより小さい孔を通る電流を制御するのに前記少なくとも１つの格 子電極のそれぞれに電圧を印加して、オンもしくはオフの切り換えを制御し、そ のような小さい孔に対応す るピクセルドットの輝度を変調し、ここで前記ピクセルドットはまた、前記小さ い孔に対応する格子電極の対応するピクセルドットを規定するものである請求項 １６記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １８．前記装置において、ピクセルドットの少なくともいくつかのそれぞれの ために、対応する格子電極は、前記ピクセルドットに対応するより小さい孔と、 前記ピクセルドットに対応する電界放出陰極エレメントの行の間にある請求項１ ７記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 １９．前記装置において、ピクセルドットの少なくともいくつかのそれぞれの ために、対応する格子電極は、前記ピクセルドットに対応するより小さい孔の中 心と、前記ピクセルドットに対応する電界放出陰極エレメントの行との間に実質 的に位置付けられている請求項１８記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装 置。 ２０．前記装置において、ピクセルドットの少なくともいくつかのそれぞれの ために、対応する格子電極は、前記ピクセルドットに対応するより小さい孔の中 心の片側に位置づけられている請求項１８記載の陰極 ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ２１．前記装置において、前記格子電極は少なくとも２つの格子電極を含み、 前記格子電極は第１のスペーサ構造と電界放出陰極エレメントとの間にある第１ のスペーサ構造にそれぞれの対応するより小さい孔に近接している請求項１８記 載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ２２．前記装置において、第１のスペーサ構造は導電性のものであり、前記装 置は、第１のスペーサ構造上に第１の絶縁層を含み、ここにおいて、格子電極の セットは、第１の絶縁層上に導電材料のワイヤを含む請求項１７記載の陰極ルミ ネセンス視覚ディスプレイ装置。 ２３．前記装置において、ワイヤ上に第２の絶縁層をさらに含み、前記第１お よび第２の絶縁層は前記ワイヤを締めつける絶縁棒を形成するので、ワイヤは予 め定めた張力をもつ請求項２２記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ２４．前記装置において、前記印加手段により電界放出陰極エレメントの行に 前記行を走査するために電 圧を印加することで、各行が走査されて電子を放出するとき、前記行のピクセル ドットに対応する格子ワイヤ電極に印加された電圧は、オンもしくはオフの切り 換えを制御して前記ピクセルドットの輝度を変調する請求項２２記載の陰極ルミ ネセンス視覚ディスプレイ装置。 ２５．前記装置において、前記印加手段はまた、電圧を前記スペーサ構造に印 加して孔を通る電子を焦点合わせする請求項２４記載の陰極ルミネセンス視覚デ ィスプレイ装置。 ２６．前記装置において、約＋２００〜−２００ボルトの範囲にある電圧を格 子ワイヤ電極やスペーサ構造に印加する請求項２５記載の陰極ルミネセンス視覚 ディスプレイ装置。 ２７．前記装置において、前記電界放出エレメントは、少なくとも１つのゲー ト電極と少なくとも１つのベース電極を含み、ここで前記ベース電極はマイクロ チップを含むものである請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置 。 ２８．前記装置において、大気圧に耐えるため、第 １のスペーサと面板の間に第２のスペーサと、そして第１のスペーサと背板の間 に第３のスペーサをさらに含む請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレ イ装置。 ２９．前記装置において、前記第２もしくは第３のスペーサは、複数のリブセ グメントを含み、ここで各リブセグメントは、予め定めた数のピクセルドットと 共存する請求項２８記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ３０．前記装置において、第１のスペーサ構造の孔表面は導電性であり、前記 印加手段はまた、電圧を前記スペーサ構造の孔表面に印加して孔を通る電子を焦 点合わせする請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ３１．前記装置において、前記第１のスペーサ構造の孔の少なくともいくつか はそれぞれ、ピクセルドットと重複し、前記印加手段はまた、電圧を前記スペー サ構造の孔表面に印加して、予め定めたピクセルドットに孔を通る電子を焦点合 わせすることで前記ドットで走査したり輝度を変調する請求項３０記載の陰極ル ミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ３２．前記装置において、前記電界放出陰極エレメントのそれぞれは： ベース電極と； 前記ベース電極から電気的に絶縁されたゲート電極と； 複数のマイクロチップ構造と； レジスタの第１のセットであり、ここで前記第１のセットにある各レジスタは 対応する構造に電気的に接続されたものであるレジスタの第１のセットと； 電流制限回路がレジスタに接続されることで、レジスタと回路がベース電極を マイクロチップ構造に接続して、ベース電極により前記複数のマイクロチップ構 造に流される電流の総量を制限する電流制限回路と；および 電流をベース電極に供給して、マイクロチップにルミネセンス手段の方へ電子 を放出させる電流供給手段とを含む請求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディス プレイ装置。 ３３．前記装置において、前記電流制限回路は、レジスタの第１のセットをベ ース電極に接続する第２のレジスタである請求項３２記載の陰極ルミネセンス視 覚ディスプレイ装置。 ３４．前記装置において、第１のセットの前記レジスタは、マイクロチップ構 造に接続された抵抗材料の１以上の第１の層を含み、前記第２のレジスタは、第 １の層とベース電極の間にある抵抗材料の第２の層を含み、電子源は、抵抗材料 の第１および第２の層にある導電層をさらに含む請求項３３記載の陰極ルミネセ ンス視覚ディスプレイ装置。 ３５．前記装置において、面板と背板は、０．５ｍｍより離れたものである請 求項１記載の陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置。 ３６．スペーサ構造をもつディスプレイ装置を組立製造する方法であり、前記 方法は： 金属層を処理して、そこに予め定めたパターンの孔をもつ金属メッシュを形成 する処理ステップと； 絶縁コーティングを金属メッシュに施すステップと； 格子電極パターンを絶縁層に形成するステップと； 陽極と少なくとも１つの陰極の間に前記スペーサ構造を挿入して前記ディスプ レイ装置を成形する挿入ステップとを含むディスプレイ装置を組立製造する方法 。 ３７．前記方法において、前記成形ステップは、ワイヤもしくは少なくとも１ つのワイヤ構造を絶縁コー ティングに位置づけるステップを含む請求項３６記載のディスプレイ装置を組立 製造する方法。 ３８．前記方法において、前記成形ステップは、前記少なくとも１つのワイヤ 構造を作るために、光化学ミクロ機械加工，レーザーアブレーション，型成形， もしくは電気成形処理を含む請求項３７記載のディスプレイ装置を組立製造する 方法。 ３９．前記方法において、前記印加ステップは、メッシュの平らな表面にコー ティングを施すステップであり、ここにおいて、成形ステップは前記絶縁コーテ ィングに導電材料の層を形成してパターンを形成する請求項３６記載のディスプ レイ装置を組立製造する方法。 ４１．前記方法において、前記成形ステップは： 感光導電材料の層を前記コーティングにラミネートするかもしくはスクリーン 印刷するステップと；および マスクを使用し、平板印刷して感光導電層のマスクされていない部分を除去す るステッブとを含む請求項３９記載のディスプレイ装置を組立製造する方法。 ４２．前記方法において、前記処理ステップは： 前記金属層をマスクするステップと；および 光化学ミクロ機械加工，レーザーアブレーション，型成形，もしくは電気成形 処理をすることにより、金属層のマスクされていない部分を除去して、前記金属 メッシュを形成するステップとを含む請求項３６記載のディスプレイ装置を組立 製造する方法。 ４３．ディスプレイ装置であり、前記装置は： ルミネセンス手段と；および 画像を表示するために選択した位置にあるルミネセンス手段の方向に電子を放 出するための複数の電子源を含み、ここで各電子源は： ベース電極と； 前記ベース電極から電気的に絶縁されているゲート電極と； 複数のマイクロチップ構造と； レジスタの第１のセットであり、第１のセットにある各レジスタは対応する構 造に電気的に接続されているレジスタの第１のセットと； 電流制限回路がレジスタに接続されることで、レジスタおよび回路はベース電 極をマイクロチップ構造に接続して、ベース電極により前記複数のマイクロチッ プ構造に流される電流の総量を制限する電流制限回路 と；および 電流をベース電極に供給して、マイクロチップにルミネセンス手段の方へ電子 を放出させる電流供給手段とを含む電子源を含むディスプレイ装置。 ４４．前記電子源において、前記電流制限回路は、ベース電極に連続してレジ スタの第１のセットを接続する第２のレジスタである請求項４３記載の電子源。 ４５．前記電子源において、前記第１のセットのレジスタは、マイクロチップ 構造に接続された抵抗材料の１以上の第１の層を含み、前記第２のレジスタは、 第１の層とベース電極の間に第２の抵抗材料の層を含み、前記電子源は、抵抗材 料の第１および第２の層の間に導電層をさらに含む請求項４４記載の電子源。 ４６．ディスプレイ装置であり、前記装置は： ルミネセンス手段と；および 画像を表示するために選択した位置にあるルミネセンス手段の方向に電子を放 出するための複数の電子源を含み、ここで各電子源は： ベース電極と； 前記ベース電極から電気的に絶縁されているゲート電極と； 複数のマイクロチップ構造と； レジスタの第１のセットであり、第１のセットにある各レジスタは対応する構 造に電気的に接続されているレジスタの第１のセットと；および 実質的に一定の電流源がベース電極とマイクロチップ構造の間に接続されるこ とで、実質的に一定の電流の総量を前記複数のマイクロチップ構造に供給する電 流源とを含む電子源を含むディスプレイ装置。 ４７．陰極ルミネセンス視覚ディスプレイ装置により画像を表示するための方 法であり、前記装置は： 陽極と； 電子に応答して光を発光し、陽極上もしくはそれに隣接するルミネセンス手段 と； 面板と背板の間にある電界放出陰極エレメントの複数の行と； 陽極と陰極の間にある長い格子電極の第１のセットであり、前記電極は、観察 方向に見たときにルミネセンス手段と前記行の位置が重複し、ここにおいて、前 記重複位置はピクセルドットを規定する格子電極の第１のセットとを含む装置で あり；前記方法は： 陰極エレメントの行に電子を連続して放出させるステップであり、ここにおい て、各行は一度に電子を放出するステップと；および 陽極，陰極および格子電極のセットに電圧を印加するステップであり、陰極エ レメントにより放出される電子に、陽極上かもしくはそれに隣接する望ましいピ クセルでルミネセンス手段に向かわせることで、望ましい輝度の画像を表示する 電圧印加ステップとを含む画像を表示するための方法。 ４８．前記方法において、前記装置は、電子の通路用にスペーサ構造に孔を規 定するスペーサ構造を含み、ここにおいて、前記スペーサ構造の孔の少なくとも いくつかはそれぞれ、観察方向に見たとき対応するピクセルドットと重複し、前 記ルミネセンス手段は異なる色の光を放出する領域を含み、前記ピクセルドット のそれぞれは、観察方向に見たとき少なくとも２つの異なる色の前記領域を重複 するピクセルドットを含み、ここにおいて、前記スペーサ構造は前記スペーサ構 造の孔の前記少なくともいくつかをそれぞれより小さな孔に分割する壁を含み、 前記孔のそれぞれは、対応するピクセルドットに重複し、各ピクセルドットのピ クセルドットは電界放出陰極エレメントの対応する行をもち、ここにおいて、前 記格子電極は少なくとも１つの格子電極を含み、前記電極はスペーサ構造と電界 放出陰極エレメントの間のスペーサ構造にある各対応するより小さい孔に近接し ており、 前記少なくとも１つの格子電極の各々に電圧を印加し、各々対応するより小さ い孔を通過する電子の量を制御するための電圧印加ステップであり、その電子の 量はそのようなより小さい孔に関連して、スイッチングオンとオフを制御するこ とおよびピクセルドットの輝度を変調し、そのようなピクセルドットがそのよう なより小さい孔に関連する格子電極の対応するピクセルドットを規定するもので ある電圧印加ステップを含む請求項４７記載の画像を表示するための方法。 ４９．前記方法において、前記印加ステップは行を走査するために電界放出陰 極エレメントに電圧を印加するので、各行が電子を放出して走査されるとき、前 記行のピクセルドットに対応する格子電極に印加された電圧は、切り換えを制御 し前記ピクセルドットの輝度を変調する請求項４８記載の画像を表示するための 方法。 ５０．前記方法において、各前記電界放出陰極エレメントは： ベース電極；および 前記ベース電極から電気的に絶縁されたゲート電極であり、ここにおいて、前 記印加ステップは前記エレメントのベースもしくはゲート電極に電圧を印加して 、 要素の行に電子を連続して放出させるゲート電極を含む請求項４７記載の画像を 表示させるための方法。