JPH05506746A

JPH05506746A - 一体型平面電界放出装置制御を採用している電界放出ディスプレイ装置

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Publication number: JPH05506746A
Application number: JP92508132A
Authority: JP
Inventors: ケイン・ロバート　シー
Original assignee: モトローラ・インコーポレーテッド
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: FR2673481A1; US5140219A; GB2261766A; WO1992016006A1; GB9221660D0; GB2261766B; JP2620896B2

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】Ｃ）前記絶縁体層の前記アパーチャ内に配置され、さらに前記基板の前記主表面上に配置された、電子を放出するための電子エミッタ；Ｄ）前記絶縁体層上に配置された非絶縁体層であって：電子を放出するための一体化された電界放出制御装置エミッタ電極であって、前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極の少なくとも一部が、前記アパーチャの少なくとも一部のまわりに実質的に対称に周囲に配置されている一体化された電界放出制御装置エミッタ電極；前記の第１の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極に関して遠端に配置され、前記の一体化された電界放出制御装置電子エミッタ電極により放出された電子の少なくともいくつかを収集する、一体化された電界放出制御装置アノード電極；および前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極と、前記の一体化された電界放出制御装置アノード電極との間に介在する空間内に配置され、前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極から、前記の一体化された電界放出制御装置アノード電極へと流れる電子流を制御する、一体化された電界放出制御ゲート電極；を含むように形成された非絶縁体層；Ｅ）その上に配置された陰極ルミネッセント材料層を有するディスプレイ・フェースプレートを含み、前記電子エミッタに関して遠端に配置されて、前記電子エミッタにより放出される電子のうち少なくともいくつかを収集するアノード；を具備し、前記の一体化された電子制御装置の電極群が、実質的に互いに平面的に配置され、前記電子エミッタから放出された電子の少なくともいくつかの前記陰極ルミネッセント材料層に対する衝突を実質的に制御することを特徴とする一体型電界放出制御装置デイスプレイ・ユニット。

２、電子を放出する前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極に、複数の選択的に形成された小さい曲率半径を実質的に有する幾何学的に不連続な部分が含まれる、請求項１記載の一体化された電界放出制御装置ディスプレ３、実質的に平面の電界放出装置により一体的に制御されるディスプレイ・ユニットであって：Ａ）主表面を有する基板；Ｂ）前記基板の前記主表面上に配置され、それを通り抜けるアパーチャを有する絶縁体層；Ｃ）前記絶縁体層の前記アパーチャ内と、前記基板の前記主表面上とに配置された、電子を放出する電子エミッタ；Ｄ）前記絶縁体層上に配置され、実質的に平面の電界放出制御装置を形成する複数の電気的に絶縁された領域を規定する非絶縁層であって、前記実質的に平面の電界放出制御装置は少なくとも電子を放出する制御装置エミッタと、前記制御装置エミッタに関して遠端に配置され、前記制御装置エミッタから放出された電子の少なくともいくつかを収集する制御装置アノードとを含み、前記制御装置エミッタと制御装置アノードのうち１つが、前記アパーチャのまわりに少なくとも部分的に、実質的に対称に周囲に配置されている非絶縁体層；およびＥ）その上に配置された陰極ルミネッセント材料層を有し、前記電子エミッタと前記電界放出制御装置とに関して遠端に配置されたディスプレイ・フェースプレートであって、前記の実質的に平面の電界放出制御装置は、前７記デイスプレイ・ユニットに一体的に形成され、前記陰極ルミネッセント材料層に対する前記電子エミッタにより放出された電子の衝突を制御するディスプレイ・フェースプレート；を具備することを特徴とするディスプレイ・ユニット。

４、前記電界放出制御装置が、前記制御装置エミッタと、前記制御装置アノード電極との間に介在する空間内に配置されて、前記制御装置エミッタから前記制御装置アノードに対する電子の流れを制御する制御装置ゲート電極をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の実質的に平面の電界放出装置により一体的に制御されるディスプレイ・ユニット。

５、電界放出装置ディスプレイ・ユニットであって：Ａ）その上に陰極ルミネッセント材料の層が配置された主表面を有する基板；Ｂ）前記陰極ルミネッセント材料層上に配置され、それを通り抜けるアパーチャを有する第１絶縁体層；Ｃ）前記第１絶縁体層上に配置され、さらに前記アパーチャの少なくとも一部分のまわりに、少なくとも部分的に実質的に対称に周囲に配置された第１非絶縁体層；Ｄ）前記第１非絶縁体層上に配置された第２絶縁体層；およびＥ）前記第２絶縁体層上に配置され、少なくとも、電子を放出する制御装置エミッタと、前記制御装置エミッタに関して遠端に配置された、前記制御装置エミッタから放出された電子の少なくともいくつか収集する、制御装置アノードとを含む電界放出制御装置を形成する複数の電気的に絶縁された領域を規定する第２非絶縁体層であって、前記制御装置エミッタと制御装置アノードの内の１つは、前記アパーチャのまわりに少なくとも部分的に、実質的に対称に周囲に配置され、電子を放出する電子エミッタとして機能して、前記電子エミッタから放出される電子のうち少なくともいくつかを収集するアノードとして動作する前記陰極ルミネッセント材料層が励起されて、表示のために発光し、前記電界放出制御装置は電子の放出と、放出された電子の前記陰極ルミネッセント材料に対する衝突を制御する第２非絶縁体層；を具備することを特徴とする電界放出装置ディスプレイ・ユニット。

６、前記電界放出制御装置がさらに、前記制御装置エミッタと、前記制御装置アノードとの間に介在する空間内に配置され、前記制御装置エミッタから前記制御装置アノードへの電子の流れを制御する制御装置ゲート電極を含むことを特徴とする請求項５記載の電界放出装置ディスプレイ・ユニット。

明　細　書一体型平面電界放出装置制御を採用している電界放出ディスプレイ装置本出願は、次の同時係属出願に関連する：Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｗｆｔｈ　Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ；発明者　Ｒｏｂｅｒｔ　Ｃ０Ｋａｎｅ；譲受人　Ｍｏｔｏｒｏｌａ、Ｉｎｃ、；１９９１年１月２４日出願。

技術分野本発明は、一般的に、電界放出装置ディスプレイに関する。さらに詳しくは、制御素子として平面電界放出装置を採用している、一体層に制御される電界放出装置ディスプレイに関する。

発明の背景電界放出装置（ＦＥＤ）は、当技術ではよく知られており、動作のために使用可能な電子源を必要とする用途によく採用される。このような用途としては、電子を放出して、観察用スクリーンまたはディスプレイ・フェースプレート面に被着（ｄｅｐｏｓｉｔ）された陰極ルミネッセント材料を付勢するために電子を放射する複数のＦＥＤをまとめて、あるいは個別に利用するＦＥＤディスプレイがあげられる。放出された電子は、鋭端部や先端部などの曲率半径の小さい幾何学的に不連続な領域において、ＦＥＤエミッタ電極から発せられる。電子の放出は、適切な極性と大きさとを持つ電位をＦＥＤディスプレイのさまざまな電極に印加することにより引き起こされるＦＥＤディスプレイは、通常は平らなディスプレイであり、走査された電子ビームによって情報が観察用スクリーンに印されるのではなく、ＦＥＤディスプレイを構成するアレイを形成する個々のＦＥＤまたは選択されたＦＥＤ群からの電子の放出速度を選択的に制御することにより印される点で、陰極線管とは異なっている。ディスプレイ装置の観察用スクリーンに情報を伝えるこの方法は、［画素アドレッシング（ｐｉｘｅｌ　ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）Ｊと呼ばれる。これは、個々のＦＥＤまたは選択されたＦＥＤ群を、観察用スクリーンの別々の画素（ピクセル）に関連づけることができるためである。

能動スイッチング装置を採用することにより、さまざまな画素ドライバの能動アドレッシングを行うことが望ましい場合もある。従来の技術でよく用いられるディスプレイ・アドレッシング方法では、ディスプレイの範囲の外に配置されるディスクリート型の能動スイッチング装置と、ディスプレイ内に直接配置された能動半導体スイッチング装置とを利用している。前者の場合は、ディスクリート型のスイッチング装置のために、システムの製造上の複雑性。

寸法およびコストが上昇し、動作効率および信頼性が低くなってしまう。後者の場合は、被着された半導体スイッチは、スイッチング速度が遅い、キャリヤの移動度が低い。

漏洩電流が高い、さらに製造が複雑になるなど性能が落ちる。ＦＥＤ画素ドライバを含む基板上に、半導体スイッチを組み込むと、必然的に製造上の複雑性が増大する。

従って、従来技術の少なくともいくつかの欠点を解決するＦＥＤディスプレイ装置のための改善された能動スイッチング技術に対する必要性が存在する。

発明の概要上記およびその他の必要性は、ＦＥＤのアレイを実質的に制御する素子として少なくとも第１の一体化された電界放出装置を採用する、一体層に制御されるＦＥＤディスプレイを提供することにより実質的に満足される。

一体化された電界放出制御装置ディスプレイ・ユニットは、少なくとも次のものによって構成される。すなわち、少なくとも主表面を有する基板；前記基板の少なくとも前記主表面の少なくとも一部分上に実質的に配置され、少なくとも第１アパーチヤを有する第１絶縁体層；電子を放出する、少なくとも第１の電子エミッタであり、少なくとも前記の第１絶縁体層の前記の少なくとも第１のアパーチャ内に実質的に配置され、さらに前記基板の前記主表面の少なくとも一部分上に実質的に配置された少なくとも第１の電子エミッタ；前記の少なくとも第１の絶縁体層の少なくとも一部分上に実質的に配置された第１非絶縁層であって、少なくとも：第１の一体化された電界放出制御装置アノード電極；第１の一体化された電界放出制御装置ゲート電極：および電子を放出する、第１の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極であって、前記の少なくとも第１の一体化された電子制御装置エミッタ電極の少なくとも一部は、少なくとも第１のアパーチャの少なくとも一部を囲んで、実質的に周囲に対称に配置されている前記エミッタ電極；を具備するように実質的に形成された第１非絶縁層；その上に配置された陰極ルミネッセント材料の少なくとも第１層を有し、少なくとも前記第１電子エミツタに関しては遠端に（ｄｉｓｔａｌｌｙ）配置された第１デイスプレイ・フェースプレートを備える。これにより、前記の少なくとも第１の一体化された電子制御装置が、陰極ルミネッセント材料の前記の少なくとも第１層上に対する放出された電子の衝突を実質的に制御する。

図面の簡単な説明第１Ａ図は、本発明によるディスプレイ内の少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される、一体化された電子制御装置、実質的には一体的に制御される電界放出装置の第１概略図である。

第１Ｂ図は、本発明によるディスプレイ内の少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される、一体化された電子制御装置、実質的には一体的に制御される電界放出装置の第２概略図である。

第２Ａ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第１実施例の部分的な上面図である。

第２Ｂ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第１実施例の部分的な側面断面図である。

第３Ａ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第２実施例の部分的な上面図である。

第３Ｂ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第３実施例の部分的な上面図である。

第３Ｃ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第４実施例の部分的な上面図である。

第３Ｄ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第５実施例の部分的な上面図である。

第４Ａ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第１実施例の側面断面図である。

第４Ｂ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの′Ｐ６実施例の側面断面図である。

第５Ａ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第７実施例の部分的な側面断面図である。

第５Ｂ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第８実施例の側面断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明第１Ａ図は、一体化された電子制御装置、すなわち通常は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される、一体層に制御される電界放出装置（Ｆ　Ｅ　Ｄ）の第１概略図である。第１ＦＥＤ（１００）（第１図の第１破線で囲まれた領域内に図示された部分）は、少なくとも第１装置用電子エミツタ（１０１）と、第１装置用ゲート抽出電極（１０２）と、第１装置用アノード電極（１０３）とから構成される。第２のＦＥＤ（１１０）（第１図の第２破線で囲まれた領域内に図示された部分）は、少なくとも第２装置用電子エミツタ（１０６）と、第２装置用ゲート抽出電極（１０７）と、第２装置用アノード電極（１０５）とから構成される。

第１装置用アノード電極（１０３）は、第２装置用ゲート抽出電極（１０７）に動作可能に結合されている。ディスプレイに用いるためには、第２装置用アノード電極（１０５）は、ディスプレイ・フェースプレートから構成され、通常は、その上に配置された少なくとも第１層の陰極ルミネッセント（ｃａｔｈｏｄｅｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）材料を有して、第２装置用電子エミツタに関して遠端に（ｄｉｓｔａｌｌｙ）配置され、少なくとも第１の一体化された電子制御装置が、陰極ルミネッセント材料の少なくとも第１層に対する放出された電子の衝突を実質的に制御するようにする。

第１Ｂ図は、一体化された電子制御装置、すなわち通常は一体的に制御される電界放出装置であって、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用されるＦＥＤの第２概略図である。第１のＦＥＤ（１００）（第１図の第１破線で囲まれた領域内に図示された部分）は、少なくとも第１装置用電子エミツタ（１０１）と、第１装置用ゲート抽出電極（１０２）と、第１装置用アノード電極（１０３）とから構成される。第２のＦＥＤ（１１０）（第１図の第２破線で囲まれた領域内に図示された部分）は、少なくとも第２装置用電子エミツタ（１０６）と、第２装置用ゲート抽出電極（１０７）と、第２装置用アノード電極（１０５）とから構成される。

第１装置用アノード電極（１０３）は、第２装置用電子エミツタ（１０６）に動作可能に結合されている。このように構築された電界放出装置は、第２装置用電子エミ・ンタ（１０６）に印加される電位の切り換え（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）および／または変調により、第１ＦＥＤ　（１００）が策２ＦＥＤ　（１１０）を制御できるようにする。第２装置用アノード電極（１０５）には第１Ａ図に関して前述されたように、ディスプレイ・フェースプレートを含むことかできる。

第２Ａ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される一体型電界放出制御装置の第１実施例の部分的な上面図である。

少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤが、一体化された制御用ＦＥＤとして機能して、これは電子を放出し、曲率半径の小さな少なくとも第１の幾何学的不連続部（エミッタ先端）（２０８）を有する少なくとも第１の電子エミッタ電極（２０１）と、少なくとも第１のゲート抽出電極（２０２）と、放出された電子の少なくともいくつかを収集する少なくとも第１のアノード電極（２０３）とから構成される。実際のＦＥＤに用いるには、曲率半径の小さな幾何学的不連続部は、一般には、１０００オングストローム未満の曲率半径を示す不連続な物理的特徴を意味するものと考えられる。少なくとも第１のアノード電極（２０３）は、少なくとも複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）に動作可能に結合されている。この第２装置用ゲート抽出電極（２０４）は、各々が、複数のアパーチャ（２０５）のうちの１つのまわりに、実質的に周囲に対称にある。実質的に平面のＦＥＤの少なくとも第１のアノード電極（２０３）に適当な電位を印加すると、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）にもその電位が印加される。実質的に平面のＦＥＤの放出した電子電流は、少なくとも第１のアノード電極（２０３）で収集され、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）上に存在する電位に影響を与える。

これは、少なくとも第１のアノード電極（２０３）に動作可能に結合された少なくとも第１のインピーダンス素子（２０９）における関連の電位の降下によるものである。

このように、少なくとも第１の一体化された実質的に平面のＦＥＤにより、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）に印加された電位が効果的に切り換えられおよび／または変調される。第１Ａ図に関して前述されたディスプレイ・フェースプレートを少なくとも第１の第２ＦＥＤに用いてもよい。このＦＥＤのうち、複数のゲート抽出電極（２０４）のみが第２Ａ図には示されて、ＦＥＤディスプレイの一体的なＦＥＤ制御を実現する。

第２Ｂ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される一体型ＦＥＤ制御装置の側面断面図である。これは第２Ａ図に関して一部前述されたものであるが、第２Ｂ図には、上述の少なくともいくつかのＦＥＤ素子を実質的に支持する少なくとも主表面を有する基板（２０６）がさらに示される。

少なくとも第１の絶縁体層（２０７）を実質的に横切って配置される少なくとも第１のアパーチャ（２０５）を有スる第１絶縁体層（２０７）が、基板（２０６）の少なくとも主表面の少なくとも一部の上に実質的に配置される。少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ電極（２１０）は、少なくとも第１のアパーチャ（２０５）内に実質的に対称に置かれて、さらに支持基板（２０６）の少なくとも主表面上に実質的に置かれる。少なくとも第１の非絶縁体層が、少なくとも第１の絶縁体層（２０７）の少なくとも一部の上に置かれて、少なくとも第１の非絶縁体層の少なくとも複数の電気的に絶縁された領域によって、少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤ電子エミッタ電極（２０１）と、少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤゲート抽出電極（２０２）と、少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤアノード電極（２０３）と、少なくとも第１の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）とが構成される。実質的に平面のＦＥＤ　（２０１，２０２，２０３）のさまざまな電極に適切な外部電位（図示せず）を印加することにより、ＦＥＤが動作する。これは通常、実質的に平面のＦＥＤ電子エミッタ電極（２０１）からの電子放出となる。

機能的な一体的にＦＥＤ制御されるディスプレイは、第１Ａ図に関して前述されたように、少なくとも第１の第２ＦＥＤの第２装置用アノード電極として、ディスプレイ・フェースプレート（図示せず）を採用することにより実現される。第２Ｂ図にはこのうち複数のゲート抽出電極（２０４）のみを図示している。

第３Ａ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少な（とも第１０ＦＥＤを制御するために利用される一体型電界放出制御装置の第２実施例の部分的な上面図である。

少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤは、ディスプレイ・ユニットの一体型制御ＦＥＤとして機能し、電子を放出するための、曲率半径の小さい少なくとも第１の幾何学的不連続部分（エミッタ先端部）を有する少なくとも第１の電子エミッタ電極（２０１）と、少なくとも第１のゲート抽出電極（２０２）と、放出された電子のうち少なくともいくつかを収集するための少なくとも第１のアノード電極（２０３）とから構成される。少なくとも第１の電子エミッタ電極（２０１）は、少なくとも複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）に動作可能に結合されている。これらのゲート抽出電極（２０４）はそれぞれが複数のアパーチャ（２０５）の１つのまわりに、実質的に周囲に対称にある。実質的に平面のＦＥＤの少なくとも第１の電子エミッタ電極（２０１）に適切な電位を印加すると、少なくとも複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）にも動作可能に印加される。実質的に平面のＦＥＤが放出した電子電流は、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）における電位に影響を与えるが、これは少なくとも第１の電子エミッタ電極（２０１）に動作可能に結合された少なくとも第１のインピーダンス素子（２０９）における、関連する電位の降下によるものである。このように、少なくとも第１の一体化された実質的に平面のＦＥＤは、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）に印加される電位を効果的に切り換えかっ／または変調する。

第３Ｂ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも複数のＦＥＤを制御するために利用される一体型電界放出制御装置の第３実施例の部分的な上面図である。

少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤは、ＦＥＤディスプレイ・ユニットを一体的に制御するように機能する。この一体型のＦＥＤ制御は、電子を放出し、少なくとも複数の曲率半径の小さな幾何学的不連続部（エミッタ先端部）（２０８）を有する少なくとも第１の電子エミッタ電極（２０１）と、少なくとも第１のゲート抽出電極（２０２）と、放出された電子のうち少なくともいくつかを収集するための少なくとも複数のアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）とから構成される。この少なくとも複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）はそれぞれ、複数のアパーチャ（２０５）の１つのまわりに、実質的に周辺に対称にある。複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）のいずれかにおいて得られる、実質的に平面のＦＥＤが放出した電子電流により、複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）のうちの少なくとも選択された１つにおける電位が影響を受ける。これは複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）の少なくとも第１のアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）に動作可能に結合された少なくとも第１のインピーダンス素子（２０９）における関連する電位の降下によるものである。このように、少な（とも第１の一体化された実質的に平面のＦＥＤは、複数の第２装置用ゲート抽出電極（３０４）に印加される電位を効果的に切り換えおよび／または変調する。

第３Ｃ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも複数のＦＥＤを制御するために利用される一体型電界放出制御装置の第４実施例の部分的な上面図である。

少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤは、ディスプレイ・ユニットの少なくとも複数のＦＥＤを一体的に制御するように機能する。またこのＦＥＤは、電子を放出するための少なくとも複数のエミッタ先端部（ｅｍｉｔｔｅｒ　ｔｉｐｓ）（２０８）と、少なくとも第１のゲート抽出電極（２０２）と、放出された電子の少なくともいくつかを収集するための少なくとも第１のアノード電極（２０３）とから構成される。少なくとも複数のエミッタ先端部（２０８）のそれぞれは、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）の少なくとも第１の第２装置用ゲート抽出電極に動作可能に結合される。この複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）は複数のアパーチャ（２０５）の１つのまわりに、実質的に周囲に対称に配置される。実質的に平面のＦＥＤの選択されたエミッタ先端部（２０８）に適切な電位が印加されると、それは少なくとも複数の第２装置用ゲ−ト抽出電極（２０４）にも動作可能に印加される。得られた被放出電子電流によって、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）の少なくとも選択された第２装置用ゲート抽出電極における電位が影響を受ける。これは、少なくとも複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）の少なくとも第１の選択された第２装置用ゲート抽出電極に動作可能に結合された少なくとも第１のインピーダンス素子（２０９）における関連する電位の降下によるものである。このように、少なくとも第１の一体化された実質的に平面のＦＥＤは、複数の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）に印加される電位を効果的に切り換えおよび／または変調する。

第３Ｄ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される一体型電界放出制御装置の第５実施例の部分的な上面図である。

少なくとも複数の実質的に平面のＦＥＤは、ディスプレイ・ユニットの少なくとも複数のＦＥＤを一体的に制御するように機能する。このＦＥＤは、電子を放出する、少なくとも複数のエミッタ先端部（２０８）と、少なくとも第１のゲート抽出電極（２０２）と、放出された電子の少なくともいくつかを収集する、少なくとも複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）とによって構成される。これらの電極（３０４）は、それぞれ、複数のアパーチャ（２０５）のまわりに実質的に周囲に対称にある。複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）のうち少なくとも第１の電極において収集された、実質的に平面のＦＥＤが放出した電子電流によって、複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）の少なくとも第１の選択された電極における電位が影響を受ける。これは複数の実質的に平面のＦＥＤアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極（３０４）の少なくとも選択されたアノード電極／第２装置用ゲート抽出電極に動作可能に結合された少なくとも第１のインピーダンス素子（２０９）における関連の電位の降下によるものである。このように、少なくとも第１の一体化された実質的に平面のＦＥＤは、複数の第２装置用ゲート抽出電極（３０４）に印加された電位を、効果的に切り換えかつ／または変調する。

第４Ａ図は、本発明によるディスプレイ・ユニットの少なくとも第１のＦＥＤを制御するために利用される少なくとも第１の一体型電界放出制御装置の第１実施例の側面断面図である。この少な（とも第１の一体的に制御される電界放出装置は実質的に第２Ｂ図に関して前述されたものであるが、ここではさらにディスプレイ・フェースプレート／観察用スクリーン（４０２）が図示されている。このフェースプレート／スクリーン（４０２）は、通常は実質的には光学的に透明であり、少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ電極（２１０）に関して遠端に配置される。陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１の層が、少なくとも第１のフェースプレート／観察用スクリーン（４０２）の表面の少なくとも一部分上に置かれて、少なくとも第１の観察用スクリーン（４０２）と少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ電極（２１０）との間の介在領域内に実質的に位置して、この介在領域を横切る被放出電子は、陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１層上に実質的に衝突して、所望のディスプレイを行う。

希望により、実質的には光学的に透明の導電材料（図示せず）の層を少なくとも第１のフェースプレート／観察用スクリーン（４０２）と、少なくとも第１の層の陰極ルミネッセント材料（４０３）との間に入れて、陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１の層に衝突し、その厚みを通り抜ける少なくともいくつかの被放出電子を収集するアノード電極として機能させて、所望のディスプレイを行うこともできる。実質的には光学的に透明な導電材料の層を利用する代わりに、あるいそれと同時に実質的に反射性を持つ導電材料（図示せず）の層を陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１の層の表面上に配置してアノード電極として機能させ、陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１の層に衝突する少な（ともいくつかの電子を収集することもできる。第２Ｂ図に関して前述された少なくとも第１の一体的に制御する実質的に平面のＦＥＤ（４０１）は、少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤ電子エミッタ電極（２０１）と、少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤゲート抽出電極（２０２）と、少なくとも第１の実質的に平面のアノード電極（２０３）と、少なくとも第１の第２装置用ゲート抽出電極（２０４）とを具備するが、これを用いて少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ電極（２１０）からの電子放出の速度を効果的に切り換えおよび／または変調させて、陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１の層において電子を収集する。陰極ルミネッセント材料は、電子を衝突させることにより陰極ルミネッセント材料に与えられるエネルギの結果として光子（フォトン）を放出する。少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ電極（２１０）からの電子放出速度の切り換えおよび／または変調により、陰極ルミネッセント材料（４０３）の少なくとも第１の層からの光子放出速度を切り換えおよび／または変調することができ、それにより、ディスプレイ・ユニットの一体的な電界放出制御装置が実現される。

第４Ｂ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイ・ユニットの第６実施例の側面断面図である。ここでは、第４Ａ図に関して前述された少なくとも複数の第２ＦＥＤが、第４Ａ図に関して前述された第１の一体型制御を行う実質的に平面のＦＥＤ（４０１）により制御される。このディスプレイは典型的には、上記に述べられたのと実質的に同様に機能する。

第５Ａ図は、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイ・ユニットの第７実施例の部分的な側面断面図である。ここでは、基板が、少なくとも第１の実質的には光学的に透明なフェースプレート／観察用スクリーン（５０１）と、少なくとも第１のフェースプレート／観察用スクリーン（５０１）の表面の少なくとも一部分の上に実質的に配置された陰極ルミネッセント材料（５０２）の少なくとも第１の層とによって構成される。実質的に絶縁材料（５０３）の少なくとも第１の層の厚みを通して配置された少なくとも第１のアパーチャ（５０７）を有する少なくとも第１の絶縁体層（５０３）が、陰極ルミネッセント材料（５０２）の少なくとも第１の層の少なくとも一部分上に実質的に配置される。少なくとも第１の非絶縁体層／ゲート抽出電極（５０４）が、少なくとも第１の絶縁体層（５０３）の少なくとも一部分の上に実質的に配置され、少なくとも第１のアパーチャ（５０７）のまわりに少なくとも部分的に、実質的に周囲に対称に配置される。絶縁体材料の少なくとも第２の層は、少なくとも第１の非絶縁体層／ゲート抽出電極（５０４）の少なくとも一部分の上に実質的に配置され、希望によってはさらに、少なくとも第１の絶縁体層（５０３）のいずれかの露出された部分の少なくとも一部分の上にも配置される。少なくとも第２の非絶縁体層は、少なくとも第２の絶縁体層（５０５）の少なくとも一部分の上に実質的に配置され、少なくとも第２の非絶縁体層の少なくとも複数の電気的に絶縁された領域がそれぞれ、実質的に第２Ｂ図に関して前述されたように、少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤ（４０１）を構成し、これが少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ電極（５０６）からの電子放出速度の切り換えおよび／または変調のために利用され、それにより陰極ルミネッセント材料（５０２）の少なくとも第１の層からの光子放出速度を切り換えかつ／または変調させて希望のディスプレイを選択する。第５Ａ図の装置は、少なくとも第１の一体的に制御される電界放出装置ディスプレイ・ユニットとして機能し、このとき、少なくとも第１の第２装置用電子エミツタ（５０６）から放出された少なくともいくつかの電子が、少なくとも第１のアパーチャ（５０７）領域内に加速され、その後で、そのうちの少なくともいくつかが、陰極ルミネッセント材料（５０２）の少なくとも第１の層に衝突する。

第５Ｂ図は、第５Ａ図に関して前述されたものと実質的に同様の、本発明による一体的に制御される電界放出装置ディスプレイの第８実施例の側面断面図である。さらにここでは少なくとも複数の第２ＦＥＤが、第４Ａ図に関して前述された第１の一体型制御を行う実質的に平面のＦＥＤ（４０１）により制御される。

本発明の一体的に制御される電界放出装置ディスプレイは、少なくとも第２組のＦＥＤの電界放出速度を、その少なくとも第２組のＦＥＤのゲート抽出電極／ｍｌ子エミッタ電極に印加された電位を切り換えおよび／または変調することにより制御する少なくとも第１の実質的に平面のＦＥＤにより実質的に構成される一体型の制御装置を利用する。

少なくとも第１の一体型ＦＥＤ制御を利用することによりＦＥＤディスプレイ・ユニットに制御を一体的に組み込んで、製造上の複雑さがより少ないＦＥＤディスプレイ・ユニットを構築することができる。

第１Ａ図第３Ｂ図第３ｃ図　第３Ｄ図第４Ｂ図第５Ａ図第５８図要　約　書陰極ルミネッセント層を励起するために利用される非平面的な電界放出装置のための制御素子として平面電界放出装置を採用している一体的に制御される電界放出装置ディスプレイ（１００，１１０）を提供する。

国際調査報告ＰＣＴ／ＵＳ９２１００１１９３ｃｌａｉｍ。

Claims

【特許請求の範囲】

１．一体化された電界放出制御装置ディスプレイ・ユニットであって：Ａ）主表面を有する基板；Ｂ）前記基板の前記主表面上に配置され、アパーチャを有する絶縁体層；Ｃ）前記絶縁体層の前記アパーチャ内に配置され、さらに前記基板の前記主表面上に配置された、電子を放出するための電子エミッタ；Ｄ）前記絶縁体層上に配置された非絶縁体層であって：電子を放出するための一体化された電界放出制御装置エミッタ電極であって、前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極の少なくとも一部が、前記アパーチャの少なくとも一部のまわりに実質的に対称に周囲に配置されている一体化された電界放出制御装置エミッタ電極；前記の第１の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極に関して遠端に配置され、前記の一体化された電界放出制御装置電子エミッタ電極により放出された電子の少なくともいくつかを収集する、一体化された電界放出制御装置アノード電極；および前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極と、前記の一体化された電界放出制御装置アノード電極との間に介在する空間内に配置され、前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極から、前記の一体化された電界放出制御装置アノード電極へと流れる電子流を制御する、一体化された電界放出制御ゲート電極；を含むように形成された非絶縁体層；Ｅ）その上に配置された陰極ルミネッセント材料層を有するディスプレイ・フェースプレートを含み、前記電子エミッタに関して遠端に配置されて、前記電子エミッタにより放出される電子のうち少なくともいくつかを収集するアノード；を具備し、前記の一体化された電子制御装置の電極群が、実質的に互いに平面的に配置され、前記電子エミッタから放出された電子の少なくともいくつかの前記陰極ルミネッセント材料層に対する衝突を実質的に制御することを特徴とする一体型電界放出制御装置ディスプレイ・ユニット。
２．電子を放出する前記の一体化された電界放出制御装置エミッタ電極に、複数の選択的に形成された小さい曲率半径を実質的に有する幾何学的に不連続な部分が含まれる、請求項１記載の一体化された電界放出制御装置ディスプレイ・ユニット。
３．実質的に平面の電界放出装置により一体的に制御されるディスプレイ・ユニットであって：Ａ）主表面を有する基板；Ｂ）前記基板の前記主表面上に配置され、それを通り抜けるアパーチャを有する絶縁体層；Ｃ）前記絶縁体層の前記アパーチャ内と、前記基板の前記主表面上とに配置された、電子を放出する電子エミッタ；Ｄ）前記絶縁体層上に配置され、実質的に平面の電界放出制御装置を形成する複数の電気的に絶縁された領域を規定する非絶縁層であって、前記実質的に平面の電界放出制御装置は少なくとも電子を放出する制御装置エミッタと、前記制御装置エミッタに関して遠端に配置され、前記制御装置エミッタから放出された電子の少なくともいくつかを収集する制御装置アノードとを含み、前記制御装置エミッタと制御装置アノードのうち１つが、前記アパーチャのまわりに少なくとも部分的に、実質的に対称に周囲に配置されている非絶縁体層；およびＥ）その上に配置された陰極ルミネッセント材料層を有し、前記電子エミッタと前記電界放出制御装置とに関して遠端に配置されたディスプレイ・フェースプレートであって、前記の実質的に平面の電界放出制御装置は、前記ディスプレイ・ユニットに一体的に形成され、前記陰極ルミネッセント材料層に対する前記電子エミッタにより放出された電子の衝突を制御するディスプレイ・フェースプレート；を具備することを特徴とするディスプレイ・ユニット。
４．前記電界放出制御装置が、前記制御装置エミッタと、前記制御装置アノード電極との間に介在する空間内に配置されて、前記制御装置エミッタから前記制御装置アノードに対する電子の流れを制御する制御装置ゲート電極をさらに含むことを特徴とする、請求項３記載の実質的に平面の電界放出装置により一体的に制御されるディスプレイ・ユニット。
５．電界放出装置ディスプレイ・ユニットであって：Ａ）その上に陰極ルミネッセント材料の層が配置された主表面を有する基板；Ｂ）前記陰極ルミネッセント材料層上に配置され、それを通り抜けるアパーチャを有する第１絶縁体層；Ｃ）前記第１絶縁体層上に配置され、さらに前記アパーチャの少なくとも一部分のまわりに、少なくとも部分的に実質的に対称に周囲に配置された第１非絶縁体層；Ｄ）前記第１非絶縁体層上に配置された第２絶縁体層；およびＥ）前記第２絶縁体層上に配置され、少なくとも、電子を放出する制御装置エミッタと、前記制御装置エミッタに関して遠端に配置された、前記制御装置エミッタから放出された電子の少なくともいくつか収集する、制御装置アノードとを含む電界放出制御装置を形成する複数の電気的に絶縁された領域を規定する第２非絶縁体層であって、前記制御装置エミッタと制御装置アノードの内の１つは、前記アパーチャのまわりに少なくとも部分的に、実質的に対称に周囲に配置され、電子を放出する電子エミッタとして機能して、前記電子エミッタから放出される電子のうち少なくともいくつかを収集するアノードとして動作する前記陰極ルミネッセント材料層が励起されて、表示のために発光し、前記電界放出制御装置は電子の放出と、放出された電子の前記陰極ルミネッセント材料に対する衝突を制御する第２非絶縁体層；を具備することを特徴とする電界放出装置ディスプレイ・ユニット。
６．前記電界放出制御装置がさらに、前記制御装置エミッタと、前記制御装置アノードとの間に介在する空間内に配置され、前記制御装置エミッタから前記制御装置アノードヘの電子の流れを制御する制御装置ゲート電極を含むことを特徴とする、請求項５記載の電界放出装置ディスプレイ・ユニット。