JPH0668820A - 平面表示装置 - Google Patents

平面表示装置

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JPH0668820A
JPH0668820A JP4220399A JP22039992A JPH0668820A JP H0668820 A JPH0668820 A JP H0668820A JP 4220399 A JP4220399 A JP 4220399A JP 22039992 A JP22039992 A JP 22039992A JP H0668820 A JPH0668820 A JP H0668820A
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JP
Japan
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cathode
electrode
zener diode
voltage
display device
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Pending
Application number
JP4220399A
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English (en)
Inventor
Osamu Akimoto
修 秋元
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 FED等の平面表示装置において、誤操作や
パルスノイズによって生じるカソード素子への過電圧印
加を回避して素子のダメージを低減し、平面表示装置の
長寿命化をはかる。 【構成】 カソード電極7とゲート電極9との間にツェ
ナーダイオード20を設け、このツェナーダイオード2
0のアノードをカソード電極7側、ツェナーダイオード
20のカソードをゲート電極9側にそれぞれ接続して構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は平面表示装置、特にその
電子放出源として電界放出型カソードを用いるいわゆる
FED(Field Emission Display)型構成の平面表示装
置に係わる。
【0002】
【従来の技術】近年薄型の平面表示装置、即ちパネル型
表示装置として種々のものが提案されており、明るい画
像表示を行うものでは一般に蛍光面に電子ビームを衝撃
して発光させる陰極線管型構成がとられる。
【0003】例えばフィールドエミッションディスプレ
イFEDは、カソードの大きさが数μm以下程度とされ
た微小サイズのいわゆるスピント(Spindt)型の電界放
出型マイクロカソードを用いて電子を取り出し、これを
蛍光体に加速照射することによって発光表示させる平面
表示装置である。
【0004】図7にその一例の分解斜視図を示すよう
に、この平面表示装置においては例えばR,G,B
(赤、青、緑)の三原色の各蛍光体素子が枡目状に配列
されて蛍光面1がITO等の透明導電層(図示せず)等
を介して形成される光透過性の前面パネル2と、電界放
出型カソードを有する電極構体5が形成された背面パネ
ル3とが、シール材等により気密に封止されて、所定の
真空度に保持されて構成される。図示しないが各パネル
2及び3はその間隔を一定に保持するために所要の高さ
のスペーサを介して封止される。
【0005】電極構体5としては、背面パネル3の内面
上に例えば図7においてx軸で示す方向に延長する帯状
のカソード電極7がストライプ状に平行配列され、これ
らカソード電極7上に絶縁層8を介してカソード電極7
の延長方向とほぼ直交するy軸方向に、同様に帯状のゲ
ート電極9がストライプ状に平行配列されて成る。
【0006】そして各カソード電極7とゲート電極9と
の互いの交叉部10に、蛍光面1におけるR,G,Bで
示す三原色の各蛍光体素子に対応するように所定の開口
幅wを有するカソードホール11が例えば複数個穿設さ
れ、これらカソードホール11内においてカソード電極
7上にそれぞれ例えば図8にその要部の略線的拡大斜視
図を示すように、円錐状の電界放出型カソード12が被
着形成されて電極構体5が構成される。図8において、
図7に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。
【0007】このような構成において、カソード電極7
とゲート電極9間、又はカソード電極7と蛍光面1側の
アノード電極との間に耐電圧以上の過剰な電圧が印加さ
れると電界放出型カソード素子が破壊され、装置全体の
寿命が短くなってしまう。従来は、素子に抵抗層を直列
接続的に設けるなどして過電流への対策はなされている
ものの、過電圧に対する保護対策は何ら考慮されておら
ず、入力信号の切換え時のインパルスノイズによる素子
の劣化が危惧されている。
【0008】また、隣接する他のラインからのスパイク
ノイズによる逆印加電圧を低減するために、各ゲート電
極ライン間に整流ダイオードをそれぞれ設ける構成が特
開平4−28137号公開公報に提案されているが、こ
の場合表示ライン自体で生じるスパイクノイズに対して
は何らの考慮もなされていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、FED等の
平面表示装置において、誤操作やパルスノイズによって
生じるカソード素子への過電圧印加を回避して素子のダ
メージを低減し、平面表示装置の長寿命化をはかる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明平面表示装置は、
その一例の略線的構成図を図1に示すように、カソード
電極7とゲート電極9との間にツェナーダイオード20
を設け、このツェナーダイオード20のアノードをカソ
ード電極7側、ツェナーダイオード20のカソードをゲ
ート電極9側にそれぞれ接続して構成する。
【0011】また本発明は、カソード電極7とアノード
電極16との間にツェナーダイオード21を設け、この
ツェナーダイオード21のアノードをカソード電極7
側、ツェナーダイオード21のカソードをアノード電極
16側にそれぞれ接続して構成する。
【0012】更にまた本発明は、上述の平面表示装置に
おいて、電子放出源として電界放出型カソード12を用
いて構成する。
【0013】また本発明は、上述の平面表示装置におい
て、電界放出型カソード12とカソード電極7との間に
高抵抗層15を形成して構成する。
【0014】更に本発明は、この平面表示装置におい
て、高抵抗層15をシリコンより構成する。
【0015】また更に本発明は、上述の平面表示装置に
おいて、高抵抗層15の厚さを1〜1000μmとして
構成する。
【0016】
【作用】上述したように、本発明においては平面表示装
置のカソード電極7とゲート電極9との間、またカソー
ド電極7とアノード電極16との間にツェナーダイオー
ド20、21を組み込む構成とすることによって、確実
に電子放出源であるカソードに過剰な電圧が印加される
ことを回避でき、素子のダメージの低減をはかって平面
表示装置の寿命の長期化をはかることができた。
【0017】ツェナーダイオードは、その電圧電流特性
を図2に示すように、順方向に電圧を印加した場合は通
常のダイオードと同様な特性を示すが、逆方向に電圧を
印加するとある値に達するまでは電流が殆ど流れず、あ
る電圧即ちツェナー電圧で急に電流が流れ出すと共に、
ダイオードの両端の電圧が一定となる。図2においてV
tは立ち上がり電圧、Vzはツェナー電圧をそれぞれ示
す。但しこれらの大きさの関係はVz≫Vtである。
【0018】このツェナーダイオードを平面表示装置等
に組み込んだ場合の使用方法としては、例えば図3に示
すように、ツェナー電圧以上の過電圧が印加されたとき
にツェナーダイオード20に過電流が流れないように、
保護抵抗Rをツェナーダイオード20のアノード側に接
続して構成する。そして入力側即ち図3において左側か
ら逆方向の電圧を印加すると、出力側即ち図3において
右側にツェナー電圧以下の電圧が出力される。即ち、入
力電圧Vinがツェナー電圧Vz以下の場合はVout
=Vinとなり、VinがVzより大きくなるとVou
t=Vzとなって、出力電圧Voutに制限を与えるこ
とになる。
【0019】従って、このようなツェナーダイオードを
カソード電極−ゲート電極間、又はカソード電極−アノ
ード電極間に組み込むことによって、これらの間に過剰
な電圧が印加されることを回避できる。
【0020】また、電子放出源として電界放出型カソー
ド12を用いる場合は、上述したようにツェナーダイオ
ードを組み込むことによってそのカソード12のダメー
ジの低減をはかって長寿命化をはかることができると共
に、特にその作製にあたって通常の半導体プロセスによ
り簡単に形成することができる。
【0021】また更に、この電界放出型カソード12と
カソード電極7との間に高抵抗層15を設けることによ
り、電圧制限と共に過電流が流れることをも回避でき
る。
【0022】またこのように高抵抗層15を設ける場合
に、とくにその材料をシリコンとすることによって、そ
の厚さ等を適切に選定することによって1kΩ〜10M
Ω程度の高範囲の抵抗値を用途に応じて精度よく形成す
ることができる。
【0023】また高抵抗層15の厚さを1〜1000μ
mとして構成することにより、同様にその抵抗値を精度
良く形成することができる。
【0024】
【実施例】この例においては、電界による電子放出を利
用したFEDに本発明を適用した場合を示す。このFE
Dの構成は前述の図7及び図8において説明したよう
に、例えばR,G,B(赤、青、緑)の三原色の各蛍光
体素子が枡目状に配列されて蛍光面1がITO等の透明
導電層より成るアノード電極(図示せず)を介して形成
される光透過性のガラス等より成る前面パネル2と、電
界放出型カソードを有する電極構体5が形成されたガラ
ス、SiO2 等より成る背面パネル3とが、シール材等
により気密に封止されて、超高真空に保持されて構成さ
れる。図示しないが各パネル2及び3はその間隔を一定
に保持するために所要の高さのスペーサを介して封止さ
れる。
【0025】電極構体5としては、背面パネル3の内面
上に例えば図7においてx軸で示す方向に延長する帯状
のCr等の良導電性材料より成るカソード電極7がスト
ライプ状に平行配列され、これらカソード電極7上にそ
の延長方向とほぼ直交するy軸方向に、同様に帯状のC
r等より成るゲート電極9がストライプ状に平行配列さ
れて成る。
【0026】そして各カソード電極7とゲート電極9と
の互いの交叉部10に、蛍光面1におけるR,G,Bで
示す三原色の各蛍光体素子に対応するように所定の開口
幅wを有するカソードホール11が等間隔に複数個穿設
され、これらカソードホール11内においてカソード電
極7上にそれぞれ例えば図8に示すように、Mo等の金
属から成る円錐状の電界放出型カソード12が被着形成
されて電極構体5が構成される。
【0027】このような構成において、カソード電極7
の電位をVk、ゲート電極9の電位をVg、蛍光面のア
ノード電極16の電位をVaとすると、Va>Vg>V
kとなるように適切な電圧を印加することによって、電
子を放出させ、蛍光面の蛍光体を発光させる。蛍光面上
の発光位置は、直交に交叉するゲート電極とカソード電
極とを順次選択する等して信号に対応した表示を行うこ
とができる。
【0028】そして特に本発明においては、図1に示す
ように、このカソード電極7とゲート電極9の間、即ち
図7及び図8において絶縁層8を設けた位置に、ツェナ
ーダイオード20をそのアノードをカソード電極7側、
カソードをゲート電極9側にそれぞれ接続するように設
け、更に電界放出型カソード12とカソード電極7との
間に保護用の高抵抗層15を設ける。この場合、電界放
出型カソード12とゲート電極9との間に並列にツェナ
ーダイオード20が接続された構成となり、上述したよ
うにカソード電極7とゲート電極9との間の電圧がツェ
ナー電圧Vz以下に制限されることとなり、ここにおけ
る過電圧制御を行うことができる。
【0029】また更にこの場合、カソード電極7とアノ
ード電極16との間にツェナーダイオード21を設ける
構成とする。このように、カソード電極7−ゲート電極
9間及びカソード電極7−アノード電極16間との両方
にツェナーダイオードを設ける構成とすることによっ
て、それぞれ各電極間の過電圧印加を抑制できると共
に、アノード電極16を表示に合わせて切り換えた場合
に生じるスパイク電圧によるカソードの損傷をも回避す
ることができ、より平面表示装置の長寿命化をはかるこ
とができる。
【0030】また、逆電圧を印加した場合は各ツェナー
ダイオード20、21に対しては順方向電圧となるの
で、ツェナー電圧Vzに比し極めて低いダイオードの立
ち上がり電圧Vtによってカソード電極−ゲート電極
間、カソード電極−アノード電極間の電圧が制限される
こととなる。従って、このような構成とすることによ
り、図4にその電圧制限の様子を模式的に示すように、
電圧印加している表示ライン自体のスパイクノイズsを
それぞれ、順方向電極ではVz以下、逆方向ではVt以
下に制限することができる。
【0031】図5にカソード電極7とゲート電極9との
間にツェナーダイオードを半導体プロセスを適用して設
けた場合の具体的構成図を示す。この場合においてもカ
ソード電極7と電界放出型カソード12、ツェナーダイ
オード20との間に高抵抗層15が設けられた場合で、
ツェナーダイオード20としては、図7及び図8におい
て絶縁層8を形成した位置に、例えばp型半導体層1
7、真性の半導体層18及びn型半導体19が順次積層
されて構成される。
【0032】この高抵抗層15は、例えばシリコンより
成り、その厚さを1〜1000μmとすることによっ
て、抵抗値を1kΩ〜10MΩの範囲で適切に選定する
ことができる。
【0033】更に、上述のツェナーダイオード20を構
成する各半導体層としてはシリコンを用いることができ
る。n型のSi拡散型ダイオードの比抵抗とツェナー電
圧との関係を図6に示す。図6において実線aは接合の
深さが6.0×10-3cmの場合、実線bは4.5×1
-3cm、破線cは3.0×10-3cm、一点鎖線dは
1.5×10-3cmの場合をそれぞれ示す。この結果か
らわかるように、ツェナー電圧Vzが所望の値となるよ
うに、そのn型拡散層の接合深さを選定することによっ
て、適切な電圧制限を行うことができる。即ちこの場
合、比抵抗を0.002Ω・cm〜10Ω・cmとし、
接合深さを0.001〜0.006cmとして上述のツ
ェナーダイオードを構成することにより、ツェナー電圧
を5V〜200Vとすることができる。
【0034】尚、上述の例においては本発明をFEDに
適用した場合を示すが、本発明はその他種々の平面表示
装置に適用することができ、またツェナーダイオードを
各電界放出型カソード毎に設けることなく、各画素毎、
各ライン毎に設ける構成とすることもできるなど、各種
変形変更をなし得ることはいうまでもない。
【0035】
【発明の効果】上述したように、本発明においては平面
表示装置のカソード電極7とゲート電極9との間、また
カソード電極7とアノード電極16との間にツェナーダ
イオード20、21を組み込む構成とすることによっ
て、確実に電子放出源であるカソードに過剰な電圧が印
加されることを回避でき、また、逆電圧印加をも抑制す
ることができて、素子のダメージの低減をはかって平面
表示装置の寿命の長期化をはかることができる。
【0036】また、電子放出源として電界放出型カソー
ド12を用いる場合は、その作製にあたって通常の半導
体プロセスにより簡単に形成することができる。
【0037】また更に、この電界放出型カソード12と
カソード電極7との間に高抵抗層15を設けることによ
り、電圧制限と共に過電流が流れることをも回避でき
る。
【0038】またこのように高抵抗層15を設ける場合
に、とくにその材料をシリコンとすることによって、そ
の厚さ等を適切に選定することによって1kΩ〜10M
Ω程度の高範囲の抵抗値を用途に応じて精度よく形成す
ることができる。
【0039】また高抵抗層15の厚さを1〜1000μ
mとして構成することにより、同様にその抵抗値を精度
良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明平面表示装置の一例の要部の略線的構成
図である。
【図2】ツェナーダイオードの電圧電流特性を示す図で
ある。
【図3】ツェナーダイオードの説明図である。
【図4】電極間電圧制限の模式図である。
【図5】平面表示装置の他の例の要部の略線的構成図で
ある。
【図6】n型Si拡散型ダイオードの比抵抗−ツェナー
電圧特性を示す図である。
【図7】平面表示装置の一例の分解斜視図である。
【図8】電界放出型カソードの一例の略線的拡大斜視図
である。
【符号の説明】
1 蛍光面 2 前面パネル 3 背面パネル 5 電極構体 7 カソード電極 9 ゲート電極 12 電界放出型カソード 15 高抵抗層 16 アノード電極 20 ツェナーダイオード 21 ツェナーダイオード

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カソード電極とゲート電極との間にツェ
    ナーダイオードが設けられ、上記ツェナーダイオードの
    アノードが上記カソード電極側、上記ツェナーダイオー
    ドのカソードが上記ゲート電極側にそれぞれ接続されて
    成ることを特徴とする平面表示装置。
  2. 【請求項2】 カソード電極とアノード電極との間にツ
    ェナーダイオードが設けられ、上記ツェナーダイオード
    のアノードが上記カソード電極側、上記ツェナーダイオ
    ードのカソードがアノード電極側にそれぞれ接続されて
    成ることを特徴とする平面表示装置。
  3. 【請求項3】 電子放出源として電界放出型カソードが
    用いられることを特徴とする上記請求項1又は請求項2
    に記載の平面表示装置。
  4. 【請求項4】 上記電界放出型カソードと上記カソード
    電極との間に高抵抗層が設けられて成ることを特徴とす
    る上記請求項3に記載の平面表示装置。
  5. 【請求項5】 上記高抵抗層がシリコンより成ることを
    特徴とする上記請求項4に記載の平面表示装置。
  6. 【請求項6】 上記高抵抗層の厚さが1〜1000μm
    とされることを特徴とする上記請求項4に記載の平面表
    示装置。
JP4220399A 1992-08-19 1992-08-19 平面表示装置 Pending JPH0668820A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4220399A JPH0668820A (ja) 1992-08-19 1992-08-19 平面表示装置

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JP4220399A JPH0668820A (ja) 1992-08-19 1992-08-19 平面表示装置

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JPH0668820A true JPH0668820A (ja) 1994-03-11

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ID=16750511

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JP4220399A Pending JPH0668820A (ja) 1992-08-19 1992-08-19 平面表示装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002169504A (ja) * 2000-03-10 2002-06-14 Sony Corp 平面型表示装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002169504A (ja) * 2000-03-10 2002-06-14 Sony Corp 平面型表示装置

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