JP3486904B2 - Flat screen with individually dipole protected microdots - Google Patents

Flat screen with individually dipole protected microdots

Info

Publication number
JP3486904B2
JP3486904B2 JP51385294A JP51385294A JP3486904B2 JP 3486904 B2 JP3486904 B2 JP 3486904B2 JP 51385294 A JP51385294 A JP 51385294A JP 51385294 A JP51385294 A JP 51385294A JP 3486904 B2 JP3486904 B2 JP 3486904B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
dipole
flat screen
layer
microdots
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP51385294A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07506456A (en
Inventor
ガルシア,ミシェル
Original Assignee
ピクセル・アンテルナショナル・ソシエテ・アノニム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ピクセル・アンテルナショナル・ソシエテ・アノニム filed Critical ピクセル・アンテルナショナル・ソシエテ・アノニム
Publication of JPH07506456A publication Critical patent/JPH07506456A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3486904B2 publication Critical patent/JP3486904B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/04Cathodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/319Circuit elements associated with the emitters by direct integration

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイポールにより個々に保護されたマイクロ
ドットを有するフラットスクリーンを目的とするもので
ある。 本発明は一般的にあらゆる寸法のマトリックスアドレ
ス性をもつフラットディスプレースクリーンの分野に関
するもので、この種のスクリーンを利用するすべての工
業部品、例えばテレビ、情報機器、遠隔通信器、制御機
器、監視装置等々に応用できる。 公知のマイクロドットスクリーンは、一般に気密状に
シールした2枚の薄いガラスプレートから成る真空管
で、後方又は陰極板は、マィクロドットを形成された電
界効果エミッタマトリックス格子から成り、前方又は陽
極板は透明な導電性膜と発光団で被覆される。 各光点(ピクセル)には、これに向き合って位置づけ
た無数のマイクロドット(約10000/mm2)から成る放出
陰極表面が組み合わされる。この放出表面はマトリクス
の線(グリッド)と柱(陰極導体)との交点により形成
される。 ドット−グリッド間の小さな距離(1μm)とドッ
トの増幅効果とによって、線と柱間に印加される少なく
とも100ボルトの電位差がドットの頂点で、電子の放出
と高い輝度を発光団の低い電圧で引き起こすのに十分な
電界を得させる。 マイクロドットスクリーンの陰極の古典的な構造は、
特にガラス基質又はシリコン基質上に順次に付着された
次のものから成る: −絶縁層、 −シリコン又はその他の材料の抵抗層、 −抵抗層の下又は上に置かれ得る金属層から成る“柱状
導体”、 −グリッドの絶縁を構成する絶縁層(Si又はSiO2)、 −グリッドを構成する金属層。 上記各層を付着させた後、絶縁グリッドの中に公知の
エッチング技術によって孔が加工され、その中に次いで
マイクロドットが形成される。 抵抗層の本質的目的は、電子放出を均一化させるため
各エミッタにおける電流を制限し、ドット/グリッドの
短絡の場合にドットを流れるであろう最大電流を制限す
ることである。 ドットと直列になった抵抗から生じる負荷の特性は直
線である。この抵抗における電圧の降下はそこを流れる
電流に比例し、ドットにより発せられる電流が大きい時
はかなり大きいと認められる。ドット−抵抗保護システ
ムに適用されるべき電圧はそれだけ増大し、その結果特
にスクリーンの消耗に重大な影響をもつ。 本発明に係る装置はこの問題を解決することを提案す
る。本装置は、ドットがグリッドと直接に接触した時で
さえ、しきい値以上の放出電流の自動調整により各マイ
クロドットを流れる電流の有効な制御を得させるだけで
なく、放出の最良な均一性、並びにスクリーンの輝度の
有効且つ単純な制御をも可能にするものである。 この装置は、デプレション形電界効果トランジスタに
より形成されるダイポールとの直列電気接続によって各
々個々に保護されたマイクロドットから成る電界放出フ
ラットスクリーンの放出陰極から構成される。これらダ
イポールは、保護のしきい値と放出電流のレベル、従っ
てスクリーンの輝度を、これらダイポール又はいくつか
のダイポール群に共通な基質の極性に対し働きかけをす
るだけで、グローバルな様式で(すべてのドットについ
て同時に)修正することができるように設計される。 添付図面は本発明の実施例の1つの形体を非限定的に
示すもので、 図1は公知のマイクロドットスクリーンの作用原理を
説明する断面図、 図2は図1のマイクロドットの素子を示す略図、 図3はダイポールにより個々に保護されたマイクロド
ットの素子略図、 図4は本発明に係るマイクロドット放出陰極の断面
図、 図5はマイクロドットの周囲の電界効果トランジスタ
のチャネルを斜視図で示す部分図である。 マイクロドットスクリーンの基本原理は図1に示され
ていて、そこには下から上(実際には、後から前)へ順
次に以下のものが見られる: ガラス又はシリコンのプレート1、被覆層2、陰極導
体又は柱状導体3、抵抗層4、絶縁層5、線導体又はグ
リッド6、真空スペース7、及び陽極9を構成する透明
導体層を内面で被覆する前方ガラス層8、そして発光団
10。 陰極導体に電子的に接続されグリッド6の電位により
調整されたマイクロドット12により真空下で発せられる
電子束11は、陰極9の方向へ加速され、そこで発光団10
を励起する(機能的にトライオード)。ドット−陽極間
の距離が小さいため、何等光電子なしに近接効果により
集束が得られる。 このタイプの陰極において、各マイクロドット12は負
荷抵抗と直列にすることにより過剰電流から保護されて
いる(図2)。この抵抗は一般にアモルファスシリコン
(又はその他の材料)の抵抗層3により構成される。 本発明に係る放出陰極において、各マイクロドット12
の保護は、負荷抵抗との直列ではなく、その電圧−電流
特性が非線形であるダイポール13と直列にすることによ
り実現される。このダイポールは電界効果トランジス
タ、好適にデプレション形絶縁グリッドタイプのトラン
ジスタにより構成され、そのドレンDはマイクロドット
12と、ソースSは対応する柱状導体3と接続され、各ト
ランジスタのポート又は“ゲート"G(又はピンチ電極)
はソースS又はドレンDと直接に結線される。 この構成は、ドット内の電流を完全にブロックするこ
とによりドットとグリッド6間の短絡事故からマイクロ
ドット12の完全な保護を実現することを可能にする。 ダイポール13は、好ましくは、すべてのダイポールに
共通であり得る単一のシリコン基質4(塊状又は薄膜)
を極性化することにより、保護しきい値と放出電流レベ
ルをグローバルな様式で(すべてのドットについて同時
に)修正(スクリーンの輝度の調整)ができるように、
単一のシリコン基質14上に集積技術によって、製作され
る。 一例として、図4にダイポール13によって保護された
マイクロドット放出陰極の部分図を示すが、これはP型
の基質14にN型のドーピング領域15を拡散又はその他
(注入)によって形成してソースとして、チャネル20
(デプレショントランジスタ)を例えばN型のイオン注
入により形成し、またシリカの絶縁グリッド層16は酸化
又は付着により得られる。ピンチ電極17は柱状導体3と
同時に金属化により作られる。ドットは普通の方法で作
られるが、トランジスタのピンチゲートの上に載せる。
好適に、マイクロドットの下に位置するドレンは、古典
的なMOS構造において普通なように、オーバドーピング
しない。 ダイポール13を構成する電界効果トランジスタは円形
幾何学形状を呈するのが好ましく、その導電チャネルは
マイクロドット12の全周に位置される(図5)。 こうしてダイポールの作用は以下のようになる。引出
し電圧が電極6(グリッド)にかけられる。この電圧が
弱い時(ドット/ソース電圧がデプレショントランジス
タのしきい値より以下であるように十分弱い時)ドット
12と直列であるダイポールは注入チャネル20の抵抗とほ
とんど等しく、その値は十分小さい。引出し電圧が増加
してドット/ソース電圧がデプレショントランジスタの
しきい値のオーダー又はそれ以上になると、ピンチゲー
ト17が稼働し、チャネル20を“ピンチして”ダイポール
を流れる電流を或る値、すなわち一次的にもはや全体の
幾何学寸法とソース15に対する基質14の電圧との関数で
はない値(デプレショントランジスタの飽和電流)に減
少させる。ダイポールの電圧の損失はそれ自体がもはや
ドットを流れる電流の関数ではなく、もっぱらデプレシ
ョントランジスタのしきい値の電圧の関数であることに
なる。事実、各ドットにはこれを保護しているデプレシ
ョントランジスタの飽和電流が流される。これらトラン
ジスタの幾何学形状が同一であれば、ドットを流れる電
流は(諸ドットの放出の固有特性がどうであろうと)同
一になる。 この放出陰極はそれ自体集積技術によってシリコン上
に形成される。この場合、柱状導体3と、場合により線
導体(或いはグリッド6)は拡散層(埋設した又はしな
い)により構成され得るが、変形として場所により拡散
層を金属化によりダブルにすることもできる(例えば邪
魔にならない部分に、又はカップリングの容量を最小に
するように位置付けて)。 種々の構成要素の配置は本発明の目的に今日まで同様
な装置によっては決して得られなかった有用な最大効果
をもたらす。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to a flat screen having microdots individually protected by dipoles. The present invention relates generally to the field of matrix-addressable flat display screens of any size, and all industrial components utilizing such screens, such as televisions, information devices, telecommunications devices, control devices, monitoring devices. It can be applied to various things. Known microdot screens are generally vacuum tubes consisting of two thin glass plates hermetically sealed, the back or cathode plate consisting of a microdot formed field effect emitter matrix grid, and the front or anode plate being transparent. Covered with a conductive film and a luminophore. Each light spot (pixel) is associated with an emitting cathode surface consisting of countless microdots (approximately 10,000 / mm 2 ) positioned opposite it. The emission surface is formed by the intersection of the matrix lines (grids) and columns (cathode conductors). Due to the small distance between the dot and the grid (1 μm) and the effect of the dot amplification, a potential difference of at least 100 volts applied between the line and the column results in the emission of electrons and high brightness at the apex of the dot at low voltage of the luminophore Get enough electric field to cause it. The classic structure of the microdot screen cathode is
In particular, consisting of the following, deposited sequentially on a glass or silicon substrate: an insulating layer; a resistive layer of silicon or other material; a "column" consisting of a metal layer which can be placed under or on the resistive layer. conductor ", - insulating layer constituting the insulating grid (Si or SiO 2), - a metal layer constituting the grid. After the above layers are deposited, holes are machined into the insulating grid by known etching techniques, and then microdots are formed therein. The essential purpose of the resistive layer is to limit the current at each emitter to equalize the electron emission, and to limit the maximum current that will flow through the dot in the event of a dot / grid short. The characteristic of the load resulting from the resistor in series with the dot is linear. The voltage drop across this resistor is proportional to the current flowing through it and is considered to be quite large when the current emitted by the dot is large. The voltage to be applied to the dot-resistor protection system increases accordingly, which has a significant effect, especially on screen wear. The device according to the invention proposes to solve this problem. The device not only allows effective control of the current flowing through each microdot, by automatic adjustment of the emission current above the threshold, even when the dots are in direct contact with the grid, but also provides the best uniformity of emission , As well as effective and simple control of the screen brightness. This device consists of a field emission flat screen emission cathode consisting of microdots each individually protected by a series electrical connection with a dipole formed by a depletion type field effect transistor. These dipoles only act on the threshold of protection and the level of emission current, and thus the brightness of the screen, on the polarity of the substrate common to these or some dipoles, and in a global manner (all It is designed so that it can be modified (simultaneously for the dots). BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings illustrate one non-limiting embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the principle of operation of a known microdot screen, and FIG. 2 illustrates the microdot element of FIG. FIG. 3 is a schematic view of a microdot element individually protected by a dipole, FIG. 4 is a cross-sectional view of a microdot emission cathode according to the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of a channel of a field effect transistor around the microdot. FIG. The basic principle of a microdot screen is shown in FIG. 1, in which, from bottom to top (actually from back to front), one can see in order: a glass or silicon plate 1, a coating layer 2 A cathode conductor or columnar conductor 3, a resistance layer 4, an insulating layer 5, a line conductor or grid 6, a vacuum space 7, and a front glass layer 8 covering the transparent conductor layer constituting the anode 9 on the inner surface;
Ten. The electron flux 11 emitted under vacuum by the microdots 12 electronically connected to the cathode conductor and adjusted by the potential of the grid 6 is accelerated in the direction of the cathode 9 where the luminophore 10
To excite (functionally triode). Since the distance between the dot and the anode is small, focusing can be obtained by the proximity effect without any photoelectrons. In this type of cathode, each microdot 12 is protected from excess current by being in series with a load resistor (FIG. 2). This resistance is generally constituted by a resistance layer 3 of amorphous silicon (or other material). In the emission cathode according to the present invention, each microdot 12
Is realized by not connecting in series with the load resistor but in series with the dipole 13 whose voltage-current characteristic is nonlinear. This dipole is composed of a field-effect transistor, preferably a depletion-type insulating grid type transistor, and its drain D is a microdot
12 and the source S are connected to the corresponding columnar conductor 3, and the port or "gate" G (or pinch electrode) of each transistor
Is directly connected to the source S or the drain D. This configuration makes it possible to achieve complete protection of the microdot 12 from a short circuit between the dot and the grid 6 by completely blocking the current in the dot. The dipole 13 is preferably a single silicon substrate 4 (bulk or thin film) which may be common to all dipoles
, So that the protection threshold and emission current level can be modified (adjusted for all dots) globally (adjusting the screen brightness)
Fabricated on a single silicon substrate 14 by integrated technology. By way of example, FIG. 4 shows a partial view of a microdot emission cathode protected by a dipole 13 which is formed by diffusion or other (implantation) formation of an N-type doping region 15 in a P-type substrate 14 as a source. , Channel 20
The (depletion transistor) is formed by, for example, N-type ion implantation, and the silica insulating grid layer 16 is obtained by oxidation or adhesion. The pinch electrode 17 is formed by metallization at the same time as the columnar conductor 3. The dots are made in the usual way, but rest on the pinch gate of the transistor.
Preferably, the drain located below the microdots is not overdoped, as is usual in classical MOS structures. The field effect transistors that make up the dipole 13 preferably exhibit a circular geometry, the conductive channels of which are located all around the microdot 12 (FIG. 5). Thus, the operation of the dipole is as follows. An extraction voltage is applied to the electrode 6 (grid). When this voltage is weak (when the dot / source voltage is weak enough to be below the threshold of the depletion transistor)
The dipole in series with 12 is almost equal to the resistance of the injection channel 20, and its value is small enough. When the withdrawal voltage increases and the dot / source voltage is on or above the threshold of the depletion transistor, pinch gate 17 is activated to "pinch" channel 20 and allow the current through the dipole to a certain value, That is, it is primarily reduced to a value (saturation current of the depletion transistor) which is no longer a function of the overall geometry and the voltage of the substrate 14 with respect to the source 15. The dipole voltage loss will no longer be a function of the current flowing through the dot itself, but will be solely a function of the threshold voltage of the depletion transistor. In fact, each dot receives the saturation current of the depletion transistor protecting it. If the transistors have the same geometry, the current flowing through the dots will be the same (regardless of the intrinsic properties of the emission of the dots). This emission cathode is itself formed on silicon by integrated technology. In this case, the columnar conductor 3 and possibly the line conductor (or grid 6) may be constituted by a diffusion layer (embedded or not), but as a modification, the diffusion layer may be doubled by metallization depending on the location (for example, Out of the way or to minimize the coupling capacity). The arrangement of the various components has the purpose of the present invention with a maximum useful effect never obtained by a similar device to date.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 31/12 H01J 31/15 H01J 1/30 H01J 29/04 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 31/12 H01J 31/15 H01J 1/30 H01J 29/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】第1の導電型のシリコン層をふくむフラッ
トスクリーンにおいて、 前記シリコン層の中に形成され、電圧−電流特性が非線
形のダイポール接続される電界効果トランジスタのソー
ス領域を構成するカソード導体に結合し、高いドープレ
ベルをもつ第2導電型の複数の第1領域と、 前記シリコン層の中に形成される第2領域とを有し、 該第2領域はドレイン領域を構成する中央部と、前記第
1領域の近傍でチャネル領域を構成する周辺部とを有
し、 該ドレイン領域と該チャネル領域は第2導電型で前記第
1導電領域より低いドープレベルをもち、 前記第2領域は該第2領域の前記中央部の少なくとも一
部を露出する開口を有する絶縁層により覆われ、 前記第2領域の露出された部分を覆い前記開口を充填し
ゲート電極に結合する導体層がもうけられ、 前記開口の上で前記導体層の上にもうけられるマイクロ
チップを有することを特徴とするフラットスクリーン。
(57) Claims 1. In a flat screen including a silicon layer of a first conductivity type, a field effect formed in the silicon layer and connected by a dipole having a non-linear voltage-current characteristic. A plurality of first regions of a second conductivity type coupled to a cathode conductor constituting a source region of the transistor and having a high doping level, and a second region formed in the silicon layer; The region has a central portion forming a drain region and a peripheral portion forming a channel region near the first region, wherein the drain region and the channel region are of a second conductivity type and lower than the first conductive region. A second region having a doping level, the second region being covered with an insulating layer having an opening exposing at least a part of the central portion of the second region, covering the exposed portion of the second region and filling the opening; Conductor layer is provided coupled to the gate electrode, flat screen, characterized in that it comprises a microchip provided on the conductive layer over the opening.
JP51385294A 1992-12-04 1993-12-03 Flat screen with individually dipole protected microdots Expired - Fee Related JP3486904B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR92/14893 1992-12-04
FR9214893A FR2698992B1 (en) 1992-12-04 1992-12-04 Flat screen with microtips individually protected by dipole.
PCT/FR1993/001190 WO1994014153A1 (en) 1992-12-04 1993-12-03 Flat screen having individually dipole-protected microdots

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07506456A JPH07506456A (en) 1995-07-13
JP3486904B2 true JP3486904B2 (en) 2004-01-13

Family

ID=9436433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51385294A Expired - Fee Related JP3486904B2 (en) 1992-12-04 1993-12-03 Flat screen with individually dipole protected microdots

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0625277B1 (en)
JP (1) JP3486904B2 (en)
DE (1) DE69319225T2 (en)
FR (1) FR2698992B1 (en)
WO (1) WO1994014153A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514937A (en) * 1994-01-24 1996-05-07 Motorola Apparatus and method for compensating electron emission in a field emission device
JP3026484B2 (en) * 1996-08-23 2000-03-27 日本電気株式会社 Field emission cold cathode
JP2000260299A (en) * 1999-03-09 2000-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Cold electron emitting element and its manufacture
US6648711B1 (en) 1999-06-16 2003-11-18 Iljin Nanotech Co., Ltd. Field emitter having carbon nanotube film, method of fabricating the same, and field emission display device using the field emitter
JP4670137B2 (en) * 2000-03-10 2011-04-13 ソニー株式会社 Flat panel display

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2656843B2 (en) * 1990-04-12 1997-09-24 双葉電子工業株式会社 Display device
JPH04221990A (en) * 1990-12-25 1992-08-12 Sony Corp Image display device
US5212426A (en) * 1991-01-24 1993-05-18 Motorola, Inc. Integrally controlled field emission flat display device

Also Published As

Publication number Publication date
WO1994014153A1 (en) 1994-06-23
FR2698992B1 (en) 1995-03-17
JPH07506456A (en) 1995-07-13
DE69319225T2 (en) 1998-11-19
FR2698992A1 (en) 1994-06-10
DE69319225D1 (en) 1998-07-23
EP0625277A1 (en) 1994-11-23
EP0625277B1 (en) 1998-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5212426A (en) Integrally controlled field emission flat display device
US5162704A (en) Field emission cathode
JP3361146B2 (en) Transistor device using free space electron emission from diamond material surface
KR970005760B1 (en) Electron source comprising emissive cathodes with microtips, and display device working by cathod luminescence excited by field emission using this source
US7268482B2 (en) Preventing junction leakage in field emission devices
US5866979A (en) Method for preventing junction leakage in field emission displays
EP0651417B1 (en) A field emission cathode apparatus
JP2001084927A5 (en)
US6163107A (en) Field emission cathode
US5345141A (en) Single substrate, vacuum fluorescent display
JP3486904B2 (en) Flat screen with individually dipole protected microdots
US3401294A (en) Storage tube
US6137232A (en) Linear response field emission device
US5920296A (en) Flat screen having individually dipole-protected microdots
US4942446A (en) Semiconductor device for switching, and the manufacturing method therefor
JP3019650B2 (en) Photo sensor
JP3026484B2 (en) Field emission cold cathode
US6650043B1 (en) Multilayer conductor structure for use in field emission display
US5550426A (en) Field emission device
KR100346548B1 (en) Flat panel display device having a surface conduction type electron emitting source
KR100424967B1 (en) Shielded field emission display
JP2946553B2 (en) Semiconductor device having lateral NPN transistor
JP3405773B2 (en) Micro field emission cathode device and method of manufacturing the same
JP3870300B2 (en) Cold electron emitter
JP3870300B6 (en) Cold electron emitter

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees