JPH02500065A - マトリクスアドレス平面パネルデイスプレイ - Google Patents
マトリクスアドレス平面パネルデイスプレイInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
マトリクスアドレス平面パネルディスプレイ用するマトリクスアドレス平面パネ
ルディスプレイに関する。
陰極線管(CRT)はコンピュータ、テレビジョンセット等の可視情報表示のた
めのディスプレイモニターにおいて使用される。この広い用途は、陰極線管によ
り実現できるディスプレイの良好な性質、すなわち色、輝度、コントラストおよ
び分解能によるものである。これらの性質を実現できるCRTの1つの主要な特
性は、透明な面を被覆する蛍光物質の使用である。しかしながら、通常のCRT
は物理的な深さ、すなわちそれらを大型および複雑にする実際のディスプレイス
クリーンの背後の空間をかなり必要とするという欠点を有する。多数の重要な応
用ではこのような要求は有害である。
例えば多数の小型ポータプルコンピュータディスプレイおよび動作ディスプレイ
に利用することができる深さは、ディスプレイとしてのCRTの使用を不可能に
する。したがって、典型的なCRTの深さ要求がなく、一方では例えば輝度、分
解能、ディスプレイにおける多様性、電力要求等が匹敵し、またはそれより良好
なディスプレイ特性を備えた満足できるいワユる“平面パネルディスプレイ”ま
たは“疑似平面パネルディスプレイ”を提供するためにかなりの支出と研究およ
び開発が行われてきた。これらの試みは、いくつかの適用には利用可能な平面パ
ネルディスプレイを生成したが、通常のCRTに適合し得るディスプレイを生成
していない。
発明の要約
本発明は、ディスプレイの物理的な薄さを維持しながらCRTにおいて使用され
るタイプの蛍光物質の利点を利用する平面パネルディスプレイ装置に関する。そ
れは別々にアドレス可能な光発生手段、好ましくは電子衝撃に反応して可視光線
を放射するCRTタイプの蛍光手段と組合わせられた陰極を備えたカソードルミ
ネセンス型のマトリクスアレイを含む。各陰極は自体が薄型フィルム電界放射陰
極のアレイであることが好ましく、蛍光手段がこのような陰極に密接な間隔を付
けられた透明な表面プレート上の被覆として設けられていることが好ましい。密
接な間隔(以後しばしば“中間電極”空間という)は所望の薄さ゛をディスプレ
イ全体に与えるときだけでなく、高い分解能が達成されることを保証するために
も重要である。すなわち、電子源とディスプレイスクリーン間に短い距離がある
ために、所望のバス以外のパスを電子が通る傾向が減少し、クリアでシャープな
画素になる。本発明は平面パネルディスプレイを得るために薄型フィルム電界放
射陰極を透明な面に結合しようとする最初の試みではない。
このような装置は米国特許第3500102号明細書に記載されている。クロス
ト他の特許は広い概念を表わしてはいるが、その構造は満足できるディスプレイ
を提供するものではない。
この特許明細書では、中間電極空間において生じる気体絶縁破壊または電子雪崩
を防止することの重要性およびその防止方法については何も論じていない。さら
にクロスト他の特許の明細書にしたがって形成された実際の平面パネルディスプ
レイは、排気された中空構造への大気圧の力による透明面の歪曲のためにスクリ
ーン上に著しい歪みを呈すると考えられる。アレイにおける隣接した陰極基体間
の電気絶縁の問題も述べられていない。
本発明の顕著な特徴は、蛍光手段と陰極との間の空間が中間電極空間における圧
力において電子の平均自由行程に等しいか、もしくはそれより狭くなるように選
択されることである。この密接性が気体絶縁破壊またはイオン化雪崩の可能性を
大幅に減少させる。すなわち、それはこのような絶縁破壊または雪崩となり得る
中間電極空間における気体分子のイオン化の可能性を著しく減少する。
さらに本発明は、電界放射型陰極と関連された最少の中間電極空間により所望の
マトリクスアドレシングを可能にする各画素用の電気接続構造を含む。すなわち
陰極の基体が密封された真空環境の外側で必要な電気接続を分配するように支持
構造を通じて延在し、陰極と駆動装置間に電気接続を容易にする。これは多数の
陰極およびそれらの間の密接な間隔のために、特に陰極アレイを有する平面パネ
ルディスプレイにおいて有効である。この装置の重要な点は、隣接する陰極間の
電気的“混線″を回避するステップが実行されることである。支持構造はシリコ
ンのような半導体材料であることが非常に望ましく、各基体に対する電気接続は
それぞれ半導体材料を通る拡散領域のような導電領域である。半導体材料はn型
材料であり、一方陰極用の導電領域はp型である。その結果、負の電位が特定の
陰極導電領域のいずれかに与えられたときに、導電領域を支持部分の中のその他
の導電領域から自動的に絶縁し、それによって絶縁バリヤを設ける逆バイアスp
n接合が形成される。
図面の簡単な説明
第1図は、本発明のディスプレイパネルの好ましい実施例の全体的な斜視図であ
る。
第2図は第1図に示された本発明の好ましい実施例の部分的な拡大図である。
第3図は好ましい実施例の単一画素の断面の拡大図である。
第4図は、アドレススキムを示す本発明の好ましい実施例のブロック図である。
第5図は第2図の一部分に類似した別の構造の断面の拡大第1図乃至第4図は、
本発明の平面パネルディスプレイの好ましい実施例を理解するために参照される
。簡単化された好ましい実施例は全体的に参照番号11で表わされる。それは透
明なフェイスプレートまたは構造12と背面支持プレートまたは構造13を含む
。陰極のマトリクスアレイは支持プレートとフェイスプレート間に設けられる。
各陰極は、例えば米国特許第3865241号明細書、第3755704号明細
書および第3791471号明細書等(これらは全てチャールズ、A、スピンド
を発明者とする)に記載された型の集積抽出電極を具備した電界放射チップのア
レイから成る。このような陰極の内の3つは、3原色である赤、緑および青の各
画素に対して1つづつ含まれている。
このような陰極が本発明の好ましい実施例に含まれる方法は、第2図によって最
も良く表わされている。これに関して電界放射型陰極を使用する1つの利点は、
陰極が真空空間を定めるプレートの1つである支持プレート中に直接食まれ得る
ことである。説明された好ましい実施例はカラーディスプレイ用に構成され、そ
れにしたがって前述のように各画素が3つの別々のト3極を含む。支持構造13
はシリコン等の半導体材料から成り、各画素の3つの陰極は支持構造を通って延
在する導電領域である共通の基体14に例えば標準拡散または熱移動(拡散の1
形態)技術によって設けられる。支持構造を通って延在する電極用にこの基体を
設けることによって、マトリクス駆動装置は真空構造を通って基体と電気接続さ
れる。
このような接続は、例えば第3図に示されるように支持部分の外側上の導電金属
等の薄いストリップ6を介して形成されることができる。前述されたように支持
構造が半導体材料である場合には、それはこのような支持構造を通じて電気接続
を設けるp型の導電領域を有するn型である。負の電位がp型頭域に生じたとき
には、逆バイアスpn接合がその領域の境界に隣接して形成され、それによって
p型頭域を別のp型である導電領域から電気的に絶縁する。半導体材料におい″
C導電領域を絶縁するために逆バイアスpn接合を使用すること自体は新しくな
いが、本発明の観点にしたがってそれを使用することは、特に平面パネルディス
プレイにおいて好ましい分解能を得るために必要な隣接した陰極の密接な間隔を
生成することを助けるためを効である。導電領域を設ける導電材料は、半導体材
料を通じて拡散される例えばアルミニウム等である。しかしながら支持構造はシ
リコンまたはその他の半導体材料以外の材料でもよいことが留意されるべきであ
る。
例えば支持構造上、またはそれを通して電気接続を設けることができるガラスで
あってもよい。
説明されたように、各陰極はそこから上方にフェイスプレート構造12に向かっ
て突出する多数の間隔を隔てられた電子放射チップ15を含む。一般に各色素子
はディスプレイの寸法および所望される分解能にしたがって100個から数百側
のこのようなチップを含んでいる二実際的な理由により実際に同一の表示を図面
で示すことばできない。導電ゲートまたは抽出電極装置はそこから電子放射を引
起こし制御するためにチップに隣接して位置される。このような装置は基体スト
リップに直角であり、チップによりて放射される電子が通る開口を含む。3原色
の各色に対して1つづつ、3つの異なるゲート17.18および19が各画素に
存在する(第3図参照)。第2図に最も良く示されているように、ゲート17乃
至19は支持構造の前面を横切って第2図に見られるように水平に延在する画素
の列全体に共通のストリップとして形成されている。このようなゲート電極は、
通常の光りソゲラフ技術によって共通基体から各画素のゲートを電気的に分離す
る電気絶縁層21上に簡単に設けられることができる。
この好ましい実施例における各画素の陽極は、インジウム錫酸化物のような導電
性の透明材料の薄い被覆またはフィルム22である。各画素用の陽極は以下に示
されたスペーサを有する領域を除いてフェイスプレートの内面を被覆する。
3原色を提供する蛍光体ストリップ23.24および26が層22上に設けられ
ている。このようなストリップは、それぞれゲートストリップ17.18および
19の各々に1つづつ対向し、複数の画素に対しても延在している。
電極ゲートと蛍光ストップの位置の間に真空空間が設けられる。真空度はを害な
電子雪崩(パッシェン)イオン化絶縁破壊および2次電子生成が所定の陰極・蛍
光体間隔およびその他の物理的ディメンションで避けられるようなものであるべ
きである。前述のように、中間電極空間は中間電極空間における圧力での電子の
平均自由行程以下であることが最も望ましい。この密接性は中間空間における気
体分子のイオン化の可能性を著しく減少させ、それによって気体の絶縁破壊また
は電子雪崩の可能性を阻止する。
密接した陰極・蛍光体間隔は、ゲート構造が実効的な輝度を増加する各画素の背
後にある反射面として動作させることを可能にする。これはディスプレイを付勢
するために電子が通過しなければならないアルミニウムのような蛍光物質上の反
射層を含む必要をなくす。
真空ために、平面パネルディスプレイを歪めて支持構造と表面プレート間の距離
を減少させる傾向があるディスプレイへの著しい大気圧が存在することが理解さ
れるであろう。支持構造はこのような荷重に抵抗し、フェイスプレートと画素陰
極アレイ間の選択された距離を維持する。このような支持構造は、画素の隣接し
た列の間に配置されるフェイスプレートと一体連結の細長い平行な脚部であるス
ペーサ27を含む。
このような脚部は、可視ディスプレイの分解能および品質に有害な影響を及ぼす
ことなく画素間に配置されることができる。第3図の拡大図に示されているよう
・に、脚部27は絶縁層21上の支持構造13と単に接触しているだけである。
このような脚部はフェイスプレートの領域全体を支持し、したがって電極ゲート
と蛍光体ストリップ間の空間内の真空はフェイスプレートの有害な歪みを生じな
い。
陰極のマトリクスアレイは、直角に関連された陰極基体とゲートとを一般的な通
常のマトリクス・アドレススキムでアドレスすることによって極めて簡単に付勢
される。基体およびゲート駆動装置の直角関係は、第1図において略図的にブロ
ック28および29により示されている。(3本の線がゲート駆動ブロック29
からディスプレイに延在し、また基体駆動ブロック28とディスプレイ間に延在
するただ1本の線が示されているが、これはそれらの関係すなわち各基体に対し
て3個のゲートが別々に付勢されることを示すためのものである)。
第4図は標準的なマトリクス・アドレススキム中に含まれるブロック28および
29を示す。直列データバス31は、バッファ32を通ってメモリ33に所望の
ディスプレイを定めるデジタルデータを供給する。マイクロプロセッサ34もま
たメモリ33の出力を制御する。もし情報がアルファベットや数字の文字を定め
るものであれば、ライン36によって表わされたように、出力はゲート駆動回路
の動作を制御するシフトレジスタ38に所望の文字を定める必要情報を供給する
文字発生器37の方向に送られる。他方もし情報がアルファベットや数字の文字
ではない表示を定めるならば、このような情報はライン39によって表わされた
ようにメモリ33からシフトレジスタ38に直接供給される。
タイミング回路41はゲート駆動回路29の動作を制御し、この動作はライン4
2によって示されるように基体の付勢と同期される。1つの列に沿うように選択
されたバスに沿ったディスプレイの適切な陰極基体が付勢されるが、残りの基体
は付勢されない。基体バスに直角な選択されたバスのゲー トも付勢されるが、
残りのゲートは付勢されず、その結果選択され、た画素の基体およびゲートが所
望の画素ディスプレイを与える電子を生成するように同時に付勢される。本発明
において、画素のライン全体が同時に付勢される方が通常のように個々に画素を
付勢するより好ましいことに留意すべきである。したがって、ラスター走査方法
による個々の画素の連続的な付勢とは対照的に、連続的なラインがディスプレイ
フレームを与えるために付勢されることができる。これは各画素が強化された輝
度に対して長いデユーティサイクルを有することを保証する。
第5図には別の構造が示されている。この図面は、第1図乃至第4図の実施例の
第2図で説明された基体およびゲート素子の一部分に類似する等大口である。最
初の実施例と第5図に示された実施例とのただ1つの顕著な違いは、単一画素に
与えられる共通基体および3つのゲートではなく、物理的に互いに分離されてい
る別々の基体31.32および33と共通ゲート34が設けられていることであ
る。別々の基体をもたらす拡散領域間の逆バイアスpn接合の形成は、特にこの
実施例に関連して望ましい。前述の実施例に類似した部品は同じ番号で示されて
いる。
本発明は好ましい実施例に関連して説明されているが、当業者は種々の変更が発
明の技術的範囲から逸脱することなく実行されることができることを理解するで
あろう。例えば本発明の特徴は電界放射型の陰極を宵する陰極・蛍光体平面パネ
ルディスプレイに包括されるが、それらは別の種類の平面パネルディスプレイに
適用されることができる。ゲート17乃至19は支持構造13を通じて拡散また
は延在される電気接続から駆動されてもよい。さらに特定のアドレス技術および
回路が示されているが、本発明が別のマトリクスアドレス配列に同様に適用され
ることができることは理解されるであろう。
本特許権者に与えられるカバレージは請求項およびそれと等価の用語と構造によ
って限定されることが意図されている。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8 )平成元年1月30日
PCT/US87101747
2、発明の名称
マトリクスアドレス平面パネルディスプレイ3、特許出願人 ゛
住所 アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94025メンロ・パーク、ミドル
フィールド・ロード545名称 コムチック・インターナショナル・マネージメ
ント・コーポレーション
国籍 アメリカ合衆国
4、代理人
東京都千代田区霞が関3丁目7番2号
〒100 電話 03(502)3181 (大代表)6、添付書類の目録
(1)補正書の翻訳文 1通
(1)請求の範囲を別紙のとおり訂正する。
(2)明細書第8頁第5行“直列データバス31”を°直列データバス31八′
と訂正し、同行°バッファ32°を“バッファ32A°と訂正し、第6行“メモ
リ33“を°メモリ33A″と訂正し、第7行“マイクロプロセッサ34°を“
マイクロプロセッサ34A″と訂正し、同行“メモリ33”を°メモリ33A°
と訂正し、N13行゛メモリ33”を°メモリ33A”と訂正する。
(3)明細書第9頁第5行“等大口′を“断面図”と訂正(4)図面第3図、第
4図、および第5図を別紙のとおり訂正する(第2図は訂正なし)。
請求の範囲
(1)A、第1の導電型の半導体材料から成る背面支持構造と、
B、前記支持構造から選択された距離だけ離された透明な表面構造と、
C9前記支持構造および前記表面構造上に設けられそれらの間に位置された別々
にアドレス可能な光発生手段のマトリクスアレイと、
D、前記アレイの選択された光発生手段を付勢する電気駆動手段と、
E9前記支持構造を通って延在し、前記第1の半導体材料の導電型と反対である
第2の導電型の半導体材料から構成された前記各光発生手段用の電気接続とを具
備し、電気接続上の支持構造は第1の導電型がp型であり第2の導電型はp型で
あり、電気駆動手段が各光発生手段を付勢するように選択されたpn接合部を逆
バイアスすることを特徴とする平面パネルディスプレイ。
(2)別々にアドレス可能な光発生手段の前記マトリクスアレイは、前記支持構
造と前記表面構造との間に位置され別々にアドレス可能な陰極を含み、蛍光手段
は前記透明な面構造に存在し、前記陰極から生じた電子による衝撃に反応して可
視光線を放射し、この蛍光手段は電子を誘導する導電手段を含む請求項1記載の
平面パネルディスプレイ。
(3)前記陰極はそれぞれ、
A0間隔を隔ててそこから突出している1つ以上の電子放射チップを有する前記
支持構造における導電基体と、B5電子放射を生成し制御するように前記チップ
に隣接して位置され、前記チップによって放射された電子が通過し得る開口を含
む導電ゲートと、
C1前記ゲー 1・から前記基体を電気的に分離する第1の電気絶縁層とを含む
請求項2記載の平面パネルディスプレイ。
(4)前記基体駆動手段は複数の第1のバスの1つを限定する前記基体のシーケ
ンスを別々に付勢するために前記各電気接続を通じて前記アレイの基体に電気的
に接続され、前記ゲート手段は前記第1の複数のバスと交差する複数の第2のバ
スの1つを限定する前記ゲート・のシーケンスを別々に付勢するように前記アレ
イのゲートに電気的に接続されている請求項3記載の平面パネルディスプレイ。
(5)カラーディスプレイであり、その各画素はそれぞれ互いに物理的に分離さ
れている基体を仔する3個の陰極を含む請求項4記載の平面パネルディスプレイ
。
(6)前記陰極と前記導電手段間の中間電極空間は、中間電極空間における電子
の平均自由行程以下である請求項2記載の平面パネルディスプレイ。
(7)前記第1の電気絶縁層は、固体絶縁体である請求項3記載の平面パネルデ
ィスプレイ。
(8)削除
(9)削除
(10)削除
(11)前記ディスプレイは、それぞれが前記陰極の3個を含むカラー画素のマ
トリクスから成るカラーディスプレイである請求項2記載の平面パネルディスプ
レイ。
(12) A、n型の半導体材料から成る支持構造と、゛B、前記支持構造から
選択された距離を隔てられた透明な表面構造と、
C0前記支持構造および前記表面構造上に設けられそれらの間に位置された別々
にアドレス可能な陰極のマトリクスアミ子による衝撃に反応する前記透明な面構
造に存在し、電子を誘導する導電手段を含む蛍光手段と、E、前記アレイにおい
て選択された陰極を付勢する電気駆動手段と、
F、前記導電手段から前記アレイを電気的に絶縁する陰極の前記アレイと前記導
電手段との間の真空の中間電極空間と、G、中間電極空間における圧力における
電子の平均自由行程以下である前記アレイと前記導電手段間の距離と、H2前記
支持構造を通じて延在し、pn接合を定めるようにp型半導体から構成されてい
る前記各陰極のための電気接続と、各陰極を付勢するために選択されたpn接合
を逆バイアスする電気駆動手段とを特徴とする平面パネルディスプレイ。
(13)前記別々にアドレス可能な陰極はそれぞれ、A8間隔を隔てて突出して
いる多数の電子放射チップを有する前記支持構造における導電基体と、B、電子
放射を生成して制御するために前記チップに隣接して位置され、前記チップによ
って放射された電子が通過する開口を含む導電ゲートと、
C0前記ゲートから前記基体を電気的に分離する第1の電気絶級層とを含む請求
項12記載の平面パネルディスプレイ。
国際調査報告
ANNEX To THE INTEλNATIONAL 5EARCHRE?
ORT 0NIhTER,’tlATIONAL APPLICATION N
CL PCT/US 87101747 (SA 183961tJs−A−3
6652412310S/72 tlS−A−311125592810S/7
4
Claims (13)
- (1)A.第1の導電型の半導体材料から成る背面支持構造と、 B.前記支持構造から選択された距離だけ離された透明な表面構造と、 C.前記支持構造および前記表面構造上に設けられそれらの間に位置された別々 にアドレス可能な光発生手段のマトリクスアレイと、 D.前記アレイの選択された光発生手段を付勢する電気駆動手段と、 E.前記支持構造を通って延在する前記各光発生手段用の別々の電気接続とを具 備している平面パネルディスプレイ。
- (2)別々にアドレス可能な光発生手段の前記マトリクスアレイは、前記支持構 造と前記表面構造との間に位置され別々にアドレス可能な陰極を含み、蛍光手段 は前記透明な面構造に存在し、前記陰極から生じた電子による衝撃に反応して可 視光線を放射し、この蛍光手段は電子を誘導する導電手段を含む請求項1記載の 平面パネルディスプレイ。
- (3)前記陰極はそれぞれ、 A.間隔を隔ててそこから突出している1つ以上の電子放射チップを有する前記 支持構造における導電基体と、B.電子放射を生成し制御するように前記チップ に隣接して位置され、前記チップによって放射された電子が通過し得る開口を含 む導電ゲートと、 C.前記ゲートから前記基体を電気的に分離する第1の電気絶縁層とを含む請求 項2記載の平面パネルディスプレイ。
- (4)前記基体駆動手段は複数の第1のパスの1つを限定する前記基体のシーケ ンスを別々に付勢するために前記アレイの基体に電気的に接続され、前記ゲート 手段は前記第1の複数のパスと交差する複数の第2のパスの1つを限定する前記 ゲートのシーケンスを別々に付勢するように前記アレイのゲートに電気的に接続 されている請求項3記載の平面パネルディスプレイ。
- (5)カラーディスプレイであり、その各画素はそれぞれ互いに物理的に分離さ れている基体を有する3個の陰極を含む請求項4記載の平面パネルディスプレイ 。
- (6)前記陰極と前記導電手段間の中間電極空間は、中間電極空間における電子 の平均自由行程以下である請求項2記載の平面パネルディスプレイ。
- (7)前記第1の電気絶縁層は、固体絶縁体である請求項3記載の平面パネルデ ィスプレイ。
- (8)前記支持構造は前記マトリクスアレイにおける半導体材料であり、前記支 持構造を通って延在する前記電気接続はそれぞれ前記半導体材料を通って延在す る導電領域である請求項1記載の平面パネルディスプレイ。
- (9)負の電位が前記電気接続に供給されたとき、隣接した導電領域から導電領 域を絶縁し、それによって絶縁バリアを設ける逆バイアスpn接合が形成される ように、前記半導体材料は導電領域に隣接したn型材料であり、前記領域はp型 である請求項8記載の平面パネルディスプレイ。
- (10)前記支持構造の半導体材料はシリコンであり、前記陰極の各々に対する 前記導電領域は前記シリコンを通じて拡散されるアルミニウムを含む請求項8記 載の平面パネルディスプレイ。
- (11)前記ディスプレイは、それぞれが前記陰極の3個を含むカラー画素のマ トリクスから成るカラーディスプレイである請求項2記載の平面パネルディスプ レイ。
- (12)A.支持構造と、 B.透明な表面構造と、 C.前記支持構造および前記表面構造上に設けられそれらの間に位置された別々 にアドレス可能な陰極のマトリクスアレイと、 D.可視光線を放射することによって前記陰極から生じた電子による衝撃に反応 する前記透明な面構造に存在し、電子を誘導する導電手段を含む蛍光手段と、E .前記アレイにおいて選択された陰極を付勢する電気駆動手段と、 F.前記導電手段から前記アレイを電気的に絶縁する陰極の前記アレイと前記導 電手段との間の真空の中間電極空間と、G.中間電極空間における圧力における 電子の平均自由行程以下である前記アレイと前記導電手段間の距離とを特徴とす る平面パネルディスプレイ。
- (13)前記別々にアドレス可能な陰極はそれぞれ、A.間隔を隔てて突出して いる多数の電子放射チップを有する前記支持構造における導電基体と、B.電子 放射を生成して制御するために前記チップに隣接して位置され、前記チップによ って放射された電子が通過する開口を含む導電ゲートと、 C.前記ゲートから前記基体を電気的に分離する第1の電気絶縁層とを含む請求 項12記載の平面パネルディスプレイ。
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