JPH0689675A - フラットパネル電界放射表示装置 - Google Patents

フラットパネル電界放射表示装置

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JPH0689675A
JPH0689675A JP5126426A JP12642693A JPH0689675A JP H0689675 A JPH0689675 A JP H0689675A JP 5126426 A JP5126426 A JP 5126426A JP 12642693 A JP12642693 A JP 12642693A JP H0689675 A JPH0689675 A JP H0689675A
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JP
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gate electrode
micropoint
impedance
given
cathode
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JP5126426A
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Gregory P Kochanski
ピーター コチャンスキー グレゴリー
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
    • H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/319—Circuit elements associated with the emitters by direct integration

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 安価なフラットパネル電界放射カソードルミ
ネセンス表示を提供する。 【構成】 ピクセルの１ないし複数のミクロポイントエ
ミッタのすべてに電流のすべてを運ぶ第１のインピーダ
ンス２２を含む。 【効果】 第１のインピーダンスを設けることにより、
含まれるピクセルを自己補償でき、ミクロポイントエミ
ッタ／ピクセル及びカラーの必要な数を本質的に減すこ
とが可能である。このことにより、表示の速度を増し、
パワー消費を下ることが可能になる。第１のインピーダ
ンスは容量９２から成ると有利である。他の必要に応じ
て設ければよい特徴の利点には、ゲートインピーダンス
８１１−８１ｍ、導電要素７０、補助ゲート電極６７及
びゲッタリング手段を設けることが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の分野 本発明は電界放射表示装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】本発明の背景 フラットパネル電界放射表示（ＦＰＦＥＤ）は知られて
いる。たとえば、セミコンダクター・インターナショナ
ル（Semiconductor International)の１９９１年１２月
の１１頁にある報告を参照のこと。また、シー・エイ・
スピント（C. A. Spindt) ら、アイ・イーイーイー・ト
ランスアクションズ・オン・エレクトロン・デバイスズ
（IEEE Transactions on Electron Devices)、第３
６（１）巻、２２５−２２８頁も参照のこと。簡単にい
うと、そのような表示は典型的な場合、平坦な真空セル
から成り、セルの裏面に形成された微小な電界放射陰極
チップのマトリクスアレイと、セルの前面上のリン被覆
陽極を有する。陰極と陽極の間に、しばしば“格子”又
は“ゲート”とよばれる第３の要素がある。
【０００３】たとえば米国特許第4,940,916 号に述べら
れているように、陰極構造は典型的な場合、個々に場所
が探せる多くの条導電体(conductor strip) から成り、
ゲート構造は同様に陰極条導電体に対し、一定（典型的
な場合、直角）の角度で配置された多数の、個々に場所
が探せる条導電体から成る。各交差領域は表示要素（ピ
クセル）を規定する。各ピクセルには多数のエミッタ
（たとえば１０2 −１０3 エミッタ／ピクセル）が付随
し、各エミッタにはゲートを貫く開口があり、電子がエ
ミッタから陽極へ自由に通過できるようになっている。
与えられたピクセルは陰極条導電体と交差点がピクセル
を規定するゲート条導電体間に、適当な電圧を印加する
ことにより励起される。典型的な場合、ゲート電圧より
陰極に対してより正の電圧が陽極に印加される。その目
的は放出された電子に、必要な比較的高いエネルギー
（たとえば約４００ eＶ）を与えることである。
【０００４】’９１６特許中にも述べられているよう
に、ＦＰＦＥＤは各陰極条導電体と直列に、電流制限抵
抗（’９１６の図３の１８）をもつことができる。その
うよな構成に存在する問題（すなわち、特に性能のよい
構造のエミッタチップの存在が避けられないことにより
る異常に明るい点を、そのようなＦＰＦＥＤがしばしば
含むという事実）を避けるため、’９１６特許は電流制
限抵抗１８の代りに、各エミッタチップに直列抵抗Ｒi
を設けることを教えている。このことは、陰極条電体と
その上のエミッタチップ間に、抵抗層（’９１６の図４
の５）をはさむことにより、実現される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような構
成は典型的な場合、もしエミッタチップの１個又は複数
が異常であっても、識別できる明るさの変化を避けるた
めに、各ピクセルに対し、多くの（たとえば約１０3 ）
のエミッタチップを必要とする。このことにより、ピク
セル当りの容量が相対的に高くなり、一般に比較的高い
パワー消費となる。
【０００６】考えうる安価なＦＰＦＥＤの可能性という
点で、従来技術のＦＰＦＥＤの上述の短所又は他の短所
がないか少いＦＰＦＥＤが得られることが非常に望まし
い。本明細書はそのようなＦＰＦＥＤを明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要約 本発明は特許請求の範囲により規定され、具体例はフラ
ットパネル電界放射カソードルミネセンス表示から成る
製品で示される。そのような製品は典型的な場合、複数
の一般に平行な陰極手段、複数のゲート電極手段を含
み、陰極及びゲート電極手段は多数の交差領域を含むマ
トリクス構造を形成するように構成される。陰極手段は
多数の微小エミッタ手段（“ミクロポイント”）及びミ
クロポイントを流れる電流を制限するためのインピーダ
ンス手段を含む。与えられた交差領域には、複数（たと
えば１色当り＞１０）のミクロポイントが配置される。
ミクロポイントはゲート電極手段の方を向き、与えられ
た交差領域中の本質的に各ミクロポイントには、ゲート
電極手段を貫く開口が付随している。更に、製品はカソ
ードルミネセンスが可能な材料を含む陽極手段を含む。
陽極手段は与えられた交差領域中のミクロポイントから
放出された電子が、陽極手段に入射できるような配置に
なっている。更に、製品はあらかじめ決められた陰極手
段と与えられたあらかじめ決められたゲート電極手段の
間に第１の電圧Ｖ1 を印加する手段と、あらかじめ決め
られた陰極手段と陽極手段の間に、第２の電圧Ｖ2 を印
加する手段を含む。
【０００８】重要なことは、上述のインピーダンス手段
は１ないし複数（典型的な場合５未満、好ましくは１）
の交差領域中のミクロポイントエミッタ手段の、本質的
にすべてに付随した本質的に全電流を運ぶ第１のインピ
ーダンス手段を含み、与えられた交差領域を含み、一列
又は行中の全交差領域より少く含むことである。
【０００９】本発明を実施するＦＰＦＥＤはまた、しば
しば第２のインピーダンス手段を含み、それは複数のイ
ンピーダンスを含み、前記複数の与えられたインピーダ
ンスは、与えられた交差領域の１ないし複数の（典型的
な場合５未満、しかしすべての場合全部より少い）ミク
ロポイントエミッタへ電流を運ぶ。
【００１０】ピクセルのすべてのミクロポイントに共通
の第１のインピーダンスが存在することにより、与えら
れたピクセルに対する自己補償が可能になる。このこと
で、与えられた交差領域中の１ないし複数のミクロポイ
ントの（高放射、低放射、回路切断すら含む）放射特性
が著しく変化する場合には、与えられたピクセルの明る
さの変化は、比較的小さい。なぜなら、他のミクロポイ
ントへの電流は、全体の明るさが相対的に変らないよう
に自動的に調整されるからである。従って、ピクセル当
り必要なミクロポイントはより少く、パワー消費は小さ
く、高速が可能にある。ミクロポイントの放射特性の変
化は、（表示の寿命に対するミクロポイントの汚染の影
響により）適切な形のＦＰＦＥＤの実質的に避けられな
い点であることが、認識されよう。本発明を実施する表
示は、放射特性のそのような変化に、比較的影響を受け
ない。
【００１１】ゲートインピーダンスを必要に応じて設け
ることにより、以下でより詳細に述べるように、与えら
れたピクセルは、ピクセルの１ないし複数のミクロポイ
ントの短絡故障の場合ですら、動作できる。簡単に言う
と、もしゲートインピーダンスがエミッタ回路中の等価
なインピーダンスより、実質的に大きいなら、エミッタ
／ゲート短絡回路のピクセルの明るさに対する効果は、
著しく減少させられる。
【００１２】本明細書の重要な点は、ＦＰＦＥＤ中のい
くつかの抵抗の代りに、容量を有利に使えるということ
を認識することである。以下でより詳細に述べるよう
に、抵抗を容量に置きかえるには、いくつかの設計の変
更が必要である。典型的な場合、ミクロポイント／ピク
セルの数を、約２倍増すことが含まれる。しかし、置換
により、生産性は実質的に増す。なぜなら、必要な容量
値のモノリシック容量を作製することは、比較的容易だ
からであり、一方必要な高抵抗のモノリシック抵抗を、
再現性よく作製することは、しばしば困難だからであ
る。更に、容量性のインピーダンスを用いることによ
り、温度変化に対し、比較的鈍感なＦＰＦＥＤ設計をす
ることができる。なぜなら、高い値の抵抗は典型的な場
合、かなりの温度依存性をもち、一方容量は典型的な場
合、比較的温度に鈍感だからである。容量性インピーダ
ンスを有するＦＰＦＥＤにおいて、ミクロポイントの結
合された対の２つのミクロポイントからの放射は、当業
者には容易に認識されるように、典型的な場合等しくな
い。
【００１３】適切な形のフラットパネル表示は一般に対
称性が高い構造で、与えられた交差領域（“ピクセル”
に対応する）に関して述べる特徴が、すべて、あるいは
少くとも本質的にすべての交差領域にあてはまるという
ことが、認識されるであろう。
【００１４】本発明は各種の異なる設計で実施でき、そ
のうちのいくつかについては以下で述べる。更に、改善
するために、新しい必要に応じて設ける特徴を加えるこ
とができる。たとえば、もし要素がピクセルの明るさが
増したとき、ミクロポイントとゲート間の電圧を減す働
きをするよう、設けられれば、光導電性要素により自己
調整が改善できる。光導電体要素を設けることにより、
ピクセルの明るさの、ピクセルに付随した抵抗の正確な
値に対する感度も下る。このことは先に述べた理由によ
り有利な特徴である。パワー消費を制限し、ミクロポイ
ントとゲート電極間の短絡の効果を減すために、ゲート
インピーダンスを追加することができる。陽極と補助ゲ
ート電極間の間隙中で生じたイオンを捕獲するために、
追加された（補助）ゲート電極をつけ加えることができ
る。そのようなつけ加えた電極は、セル中の圧力をモニ
ターし、ミクロポイントエミッタから陽極へ移動する電
子の焦点を合わせ、あるいは曲げるために有利に用いる
ことができる。低圧雰囲気が保てるように、セル中にゲ
ッタリング手段を組込むことができる。そのようなゲッ
タリング手段は、たとえば Ta 、Ti、Nb又は Zr のよう
なゲッタリング金属でできたミクロポイントエミッタ
（及びゲート電極の両方又は一方）から成る。
【００１５】
【実施例】いくつかの好ましい実施例の詳細な記述 図１は従来技術の代表的な回路構成を概略的に描いたも
のである。図は単一交差領域に関するものであることが
理解されよう。数字１１は陰極を、１２はゲート電極
を、１３は陽極をさす。ミクロポイント１５１、１５
２、…１５ｎは抵抗要素１７１、１７２、…１７ｎとゲ
ート電極中の面開口１６１、１６２…１６ｎから成る手
段により、陰極に接続されている。パワー源１８は電極
１１及び１２間の電圧Ｖ1 と１１及び１３間の電圧Ｖ2
を印加するのに適している。
【００１６】本発明に従う表示の例の対応する部分は、
図２に概略的に示されており、この図で２１は陰極をさ
し、２３１…２３ｍは抵抗要素を、２４１…２４ｍはミ
クロポイントを、２５１…２５ｍはゲート電極１２中の
開口をさす。抵抗要素２２はミクロポイント構造を陰極
２１に接続し、全電流を与えられた交差領域中のすべて
のミクロポイントに運ぶ。
【００１７】本発明の更に別の実施例が、図１２中に概
略的に描かれており、この場合ゲートインピーダンス１
２０ｉ（ｉ＝１…ｍ）がつけ加えられ、インピーダンス
２３ｉ（図２の）が省かれている。図１２の実施例は一
体となったゲート電極（たとえば図２の１２）ではな
く、分離したゲート電極１２ｉを含むことが、認識され
よう。
【００１８】図３は上からの平面図で、陰極の適切な一
部を概略的に描いたものである。数字３１は、“バス”
（たとえば列バス）とよぶことにする陰極の高導電性
（たとえばＡl ）部分をさす、バスはパターン形成され
た抵抗（たとえば１０5 Ω−cmの桁の抵抗率）材料３２
（たとえばインジウム−スズ酸化物又は実質的にドーブ
されていないＳi)との電気的接触を作る。パターン形成
された材料は圧縮された部分３３を含み、これは実質的
に図２の抵抗要素２２に対応する。パターン形成された
材料はまた、図２の抵抗要素（２３１−２３ｍ）に本質
的に対応する複数の圧縮された部分３４１〜３４ｍ（ｍ
〜１００）を含んでもよい。放射抵抗要素の末端に、ミ
クロポイント３５１−３５ｍが配置され、これらはそれ
らに付随した抵抗要素と電気的接触を作る。例として、
放射パターンの半径は約５０μｍで、隣接するミクロポ
イント間の間隔は、約５μｍである。更に、たとえば抵
抗要素３３は３−３０×１０6 Ωの範囲、たとえば１０
×１０6 Ωの抵抗を有し、各抵抗要素３４ｉは３−３×
１０9 Ω、たとえば約１０9 Ωの抵抗を有する。当業者
は、抵抗３４ｉの存在は本質的でなく、ここで述べた構
造はリソグラフィ及びエッチングを含む従来の技術によ
り、容易に作製できることを、認識するであろう。更
に、描かれた構成は例を示すことだけを目的としたもの
で、他の構成も可能なことは明らかであろう。たとえ
ば、ミクロポイントエミッタをピクセル領域全体により
均一に分布させるか、円形以外のピクセルをもつことが
望ましいこともありうる。
【００１９】図２の抵抗２３１−２３ｍに対応する抵抗
要素は、図３に示された形の細長い要素である必要はな
く、’９１６特許で明らかにされている形の要素でよ
い。そのような要素は図４中に概略的に示されており、
その場合パターン形成された抵抗材料３２の延長領域４
１上には、場合に応じて４２又は４１上の高抵抗層４３
とともに、必要により高導電層４２があってもよい（こ
れは各ミクロポイントエミッタ４４ｉ；ｉ＝…ｍの抵抗
を等しくする働きをする。）層４３は’９１６特許の層
２４に対応し、その特許で述べられているような特性と
組成をもつ。
【００２０】従来と同様、陰極手段上には、ゲート電極
手段を陰極手段から電気的に分離するスペーサ材料とし
て働く誘電体材料（たとえば SiO2)を堆積させる。’９
１６特許の層８を参照のこと スペーサ層上には誘電材
料を堆積させ、それはパターン形成後、ゲート電極とし
て働く。’９１６特許の層１０を参照のこと 従来のリ
ソグラフィ及びエッチングにより、交差領域中のゲート
層とスペーサ層を貫いて開孔が形成され、すべて周知の
方式により、開孔を通して、ミクロポイントが堆積によ
り形成される。
【００２１】１ないし複数のミクロポイントの抵抗性ゲ
ート電極への短絡により、ピクセルが失われるのを避け
るために、ゲートインピーダンスを設けるのが望まし
い。構成の例として、図３の陰極構造への相補となり、
ゲート抵抗を用いたものが、図５に概略的に描かれてい
る。数字５１はバス（たとえば列バス）をさし、５２は
パターン形成された高抵抗材料をさし、本質的に上述の
ように、すべて誘電体スペーサ層上に堆積させる。環５
３１…５３ｍは高導電性材料から成り、典型的な場合ミ
クロポイントと同じ材料（たとえば Mo)である。“スポ
ーク”５４１−５４ｍはゲート抵抗である。数字５５１
…５５ｍはゲート構造中の開孔をさし、５６１…５６ｍ
はミクロポイントの先端をさす、インピーダンス当りの
ミクロポイントの数を、５又はそれ以下、たとえば３に
制限することは、典型的な場合望ましいが、各ミクロポ
イントに別々のインピーダンス（たとえば抵抗）が付随
することは、必要条件ではない。ゲートインピーダンス
は陰極バス−ミクロポイント接続に付随したインピーダ
ンスの値より、はるかに大きい値（たとえばミクロポイ
ント／ピクセルの数の少くとも数十倍）をもつのが有利
である。
【００２２】陽極とすでに述べたゲート電極構造上に形
成された必要に応じて設ける補助ゲート電極間に流れる
電流は、表示セル中の真空をモニターするために使われ
る。
【００２３】図６は与えられたミクロポイントに付随し
た層構造を、断面で概略的に示す。基板６０上には、導
電層６１が形成されている。（これは適当なインピーダ
ンスを通して、陰極バスにミクロポイントを接続す
る。）数字６２は（’９１６特許の２４に対応する）抵
抗層をさし、６３はスペーサ層を、６４は（図５の環５
３ｉに対応する）ゲート電極をさす。数字６５は（図５
の５４ｉに対応する）ゲート抵抗をさし、６６は絶縁層
（たとえば０．５μｍの SiO2)をさし、６７は補助ゲー
ト電極（たとえば Mo)をさす。陽極６９と補助ゲート電
極間の電流を測定するために、手段６８が設けられてい
る。手段６８は電流があらかじめ決められた値を越えた
時、必要に応じて出力を出し、セル中の圧力があらかじ
め決められたレベル以上に増加したことを示す。
【００２４】電流モニターは周知の手段、たとえばＩＣ
増幅器及び適当な従来の読み出し手段により行うことが
できる。上で引用した手段６８の出力は、以下で述べる
ように、ゲッタリング手段の点火の引き金となる働きを
することができる。
【００２５】当業者には認識されるであろうが、ＦＰＦ
ＥＤ内は典型的な場合何年という長期間、高真空に保つ
必要がある。他方、陽極材料（たとえばリン）の電子照
射により、ガス放出が起り、その結果セル内にガスがた
まることが知られている。許容できないほどの蓄積を防
止するか遅らせ、ＦＰＦＥＤの使用寿命を延すために、
セル内にゲッタリング手段を設けることが望ましい。本
発明の好ましい実施例は、たとえば表示の動作特性の劣
化あるいは補助ゲート／陽極電流の増加が示された時は
いつでも、セルの外側から駆動できるゲッタリング手段
を含む。たとえば、ゲッタリング手段は Ta 、Ti、Nb又
は Zr のような周知のゲッタリング金属の１つから成る
ミクロポイントを含む。ミクロポイントの主成分（＞９
０あるいは９９％）は、通常のエミッタ材料、典型的な
場合 Mo から成ると考えられる。また、他のミクロポイ
ントを駆動することなく、一連のゲッタミクロポイント
（たとえば２０％）を駆動することができる回路を設け
ることも考えられる。“駆動”ということでは、ゲッタ
リング金属がミクロポイント又は付随したゲート電極か
ら蒸発するように、ゲッタミクロポイントから十分電界
放射させることを意味する。このことは典型的な場合、
ゲッタミクロポイントとゲート間にＶ3 ＞Ｖ1 の電圧を
印加し、パワー源とゲッタミクロポイント間に低抵抗路
を作ることを必要とする。蒸発したゲッタ金属は、特に
陽極上に堆積する。この理由により、ガス圧保持の目的
にあわせて、蒸発するゲッタリング金属の量は、できる
だけ制限することが望ましい。たとえば、ゲッタミクロ
ポイントはピクセル列（又は行）間の別々の列（又は
行）を構成し、各列（又は行）は別々にたどれるように
する。あるいは、ゲッタミクロポイントは、表示の周辺
に構成してもよい。
【００２６】本発明の更に別の実施例は、更にピクセル
の明るさの自己調整を改善するのに役立つ光導電性要素
を含む。典型的な場合、光導電性要素は、与えられた要
素が、実質的に付随したピクセルからの光のみを受ける
よう配置された各ピクセルに付随する。たとえば、光導
電性要素は図７に概略的に示されるように接続され、こ
の場合要素は可変抵抗７０として表わされている。別の
接続方式が図８に示されており、８１１…８１ｍはゲー
ト抵抗で、８２は光導電性要素、８３は必要に応じて設
ける電流制限抵抗である。光導電性要素は、たとえば S
bS、PbO 、ZnO、CdS 、CdSe又は PbSのような周知の光
導電性材料を用いて、従来の技術（たとえば気相堆積、
フォトリソグラフィ及びエッチング）により、形成でき
る。
【００２７】上で述べたように、ＦＰＦＥＤの抵抗の少
くともある程度は、容量で置きかえると有利で、より作
製可能な表示を生じることを見い出した。ここで示すよ
うに、一般に一対一ではないが、置換は比較的直線的に
行える。もちろん、もし容量を用いるなら、少くともＶ
1 は交流電圧になる。“交流電圧”ということでは、必
ずしもゼロでなくてもよいある適当なレベルの上と下の
両方にいく電圧を意味する。交流電圧は典型的な場合正
弦波でなく、たとえば三角パルスから成る。
【００２８】図９は交差領域の一部に付随した電気的接
続を、概略的に示す。（典型的な場合、交差領域は２０
又は色当りのより多くのミクロポイントを含む）数字９
０は陰極バス（たとえば列バス）をさし、９１はゲート
バス（たとえば行バス）をさす。全電流をすべてのミク
ロポイントに運ぶインピーダンスは、容量９２（たとえ
ば１pFの桁）と抵抗９６を含む。（抵抗９６は必要に応
じて、バス９０又は適当な定電圧Ｖ3 に接続できる。）
ゲートインピーダンスは容量９３（たとえば約０．０１
pF）と必要に応じて設ける）抵抗９７を含む。数字９４
及び９５はミクロポイントをさし、９８及び９９は付随
したゲート電極をさす。抵抗要素はあるあらかじめ決め
られた値（たとえば３０ボルト）以下の電圧に対して非
常に高抵抗（たとえば９６の場合＞１０8 Ω）で、それ
以上の値では相対的に低抵抗９６の場合＜１０7 Ω）
で、従って電圧をあらかじめ決められた値に固定する働
きをする非線形抵抗（バリスタ）であると、（作製が容
易のため）有利である。当業者は９０及び９１に適切な
位相のａｃ信号を印加することにより、９４及び９５か
ら順に発光させ、その結果陽極から発光させられること
を認識するであろう。インピーダンス９６及び９７を適
切に選択するには、余分なミクロポイント９５を設ける
ことは必要ない。
【００２９】図９の設計は列毎に走査される表示に対し
ては適切で、この場合与えられた列中のすべての所望の
ピクセルは、ほぼ同時に照射される。設計は抵抗９６及
び９７の値の比較的大きな変動を許容でき、従って作製
が比較的容易である。このように許容できることは、こ
れらの抵抗はフレーム間で付随した容量を、放電させる
ことのみが必要であるという事実による。従って、１０
倍もの大きな抵抗値の変動は、少くともある種の場合に
許容できる。
【００３０】図１０はＦＰＦＥＤの一部の実施例を概略
的に示し、その部分は図９に本質的に対応する。適応に
準備された基板１０００上に、第１の金属（たとえば M
o)を堆積させ、それは列バス１００、容量電極１０１及
び条導電体１０２が残るよう、パターン形成される。適
当な誘電体層（たとえば０．５μｍの SiO2)を堆積させ
た後、第２の金属（たとえば Al 、Cu) 層を堆積させ、
導電体２００及び行バス２０１が残るように、パターン
形成される。もう１つの誘電体層（たとえば０．５μｍ
SiO2)を堆積させた後、アモルファスSi層を堆積させ、
バリスタ４００及び４０１（それぞれ図９の抵抗９６及
び９７に対応する）が残るように、従来の手段でパター
ン形成される。誘電体を貫き第１の金属条片１０２まで
開口をエッチングした後、パターン形成された第３の金
属（たとえば Mo)層を、たとえば従来のリフトオフ技術
により形成する。パターンは容量対向電極３００（１０
１とともに、図９の容量９２を形成する）、容量対向電
極３０１（２０１とともに図９の容量９３を形成す
る）、ゲート電極３０２及び特に指定されない各種条導
電体を含む。ミクロポイント３０３の形成は、従来技術
による。
【００３１】当業者は、ある種の垂直接続（通路）も必
要なことを認識するであろう。具体的には、第１の金属
条導電体１０２と第３の金属間の通路１３０及び１３１
が必要で、第２の金属と第３の金属の間の通路２３０及
び第２の金属とバリスタ４０１間の通路２４０も同様に
必要である。通路は従来技術により形成できる。
【００３２】図１０のパターンの典型的な寸法は、以下
のとおりである。２０１の幅及び３０１の長さはそれぞ
れ約１０μｍ（１０μｍ×１０μｍのプレーナ容量を生
じる）；１０１の幅は約１０μｍ、１０１の長さは所望
の容量が得られるように選択される。バリスタの値は典
型的な場合、適当なミクロポイントからの放射中、電流
のわずかな割合（たとえば１０％）のみがバリスタを流
れるよう、選択される。
【００３３】例 ＦＰＦＥＤの陰極構造は、以下のよう
に作られる。従来のように準備されたガラス基板上に、
５０nm厚のCu層を堆積させる。層は図１１の行バス１１
０が残るようにパターン形成される。次に、Ta2O5 の
（わずかにTa過剰の）７０nm厚の層を堆積させ、続いて
Moの５０nm厚の層を堆積させる。Mo層は導電体ライン１
１１、容量プレート１１２、１１３及び１１４（図１１
のすべて）が残るよう、パターンが形成される。これに
続いて、１．５μｍ厚の SiO2 層と２００nmのMo層を堆
積させる。Mo層は列バス１１５、容量条片プレート１１
６、１１７、１１８及び導電体条１１９、１２０及び１
２１（図１１のすべて）が残るよう、パターン形成され
る。図１１において、２つのMo層間の通路は、正方形１
２２により示され、（下のMo層上に配置された）ミクロ
ポイントは円１２３により示されている。通路及びミク
ロポイントは、従来の手段により、形成される。各種の
層は従来の方式で、スパッタ堆積させる。
【００３４】図１１は全陰極構造のわずかな部分のみ
を、概略的に示していることが認識されよう。例の構造
全体は、２５６×２５６ピクセルから成り、各ピクセル
は全体の寸法０．３×０．３mmを有する。図１１の容量
１２４は図９の容量９２に対応し、１．６pFの値をも
ち、図１１の容量１２５は図９の容量９３に対応し、
０．０１pFの値をもつ。容量１２４の誘電体は、図９の
抵抗９に対応する実効並列抵抗を生じるよう、漏れ電流
が流れやすい。Ta酸化物の組成は、１２４の漏れ抵抗が
約０．６７×１０9 Ωで、約１０-3秒のＲＣ時定数を生
じるように、選択される。当業者は図１１の構造の例
は、図９の必要に応じて設ければよい抵抗９７と等価な
抵抗を含まないことを認識するであろう。例の構造は１
６対のミクロポイント／ピクセル及びカラーを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＦＰＦＥＤの適切な特徴を概略的に
描いた図。
【図２】本発明に従うＦＰＦＥＤの例の適切な特徴を概
略的に描いた図。
【図３】陰極構造の例を概略的に示す図。
【図４】陰極構造の例を概略的に示す図。
【図５】ゲート構造の例を概略的に示す図。
【図６】ゲート抵抗と圧力モニター手段を有するＦＰＦ
ＥＤの例の中の層構造を示す図。
【図７】光導電性要素を含む本発明のＦＰＦＥＤの相対
的特徴を概略的に示す図。
【図８】光導電性要素を含む本発明のＦＰＦＥＤの相対
的特徴を概略的に示す図。
【図９】容量をインピーダンス要素として用いた本発明
のＦＰＦＥＤの例の構造を示す図。
【図１０】図９に示された形のＦＰＦＥＤの断面の金属
配置を概略的に描いた図。
【図１１】本発明に従う陰極及びゲート構造の一部のリ
ソグラフィパターンの配置を概略的に描いた図。
【図１２】本発明の更に別の例を概略的に示した図。
【符号の説明】
１１ 陰極、電極 １２ ゲート電極、電極 １３ 陽極 １８ パワー源 ２０ 交差領域 ２１ 陰極 ２２ 抵抗要素 ２４ 層 ３１ バス ３２ 抵抗材料 ３３ 部分 ４１ 延長領域 ４２ 高導電層 ４３ 高抵抗層、層 ５１ バス ５２ 抵抗材料 １５１−１５ｎ ミクロポイント １６１−１６ｎ 面開口 １７１−１７ｎ 抵抗要素 ２３１−２３ｍ 抵抗要素、インピーダンス、抵抗 ２４１−２４ｍ ミクロポイント ２５２−２５ｍ 開口 ３４１−３４ｉ 圧縮された部分、抵抗要素 ３５１−３５ｍ ミクロポイント ４４ｉ ミクロポイントエミッタ ５３１−５３ｍ 環 ５４１−５４ｍ スポーク ５５１−５５ｍ 開孔 ５６１−５６ｍ 先端 ６０ 基板 ６１ 導電層 ６２ 抵抗層 ６３ スペーサ層 ６４ ゲート電極 ６５ ゲート抵抗 ６６ 絶縁層 ６７ 補助ゲート電極 ６８ 手段 ６９ 陽極 ７０ 可変抵抗 ８２ 光導電性要素 ８３ 電流制限抵抗 ９０ 陰極バス ９１ ゲートバス ９２、９３ 容量 ９４、９５ ミクロポイント ９６、９７ 抵抗、インピーダンス ９８、９９ ゲート電極 １００ 列バス １０１ 容量電極 １０２ 条導電体、金属条片 １３０、１３１ 通路 ２００ 導電体 ２０１ バス ２３０、２４０ 通路 ３００、３０１ 容量対向電極 ３０２ ゲート電極 ３０３ ミクロポイント ４００、４０１ バリスタ １０００ 基板 １１０ 行バス １１１ 導電体ライン １１２、１１３、１１４ 容量プレート １１５ 列バス １１６、１１７、１１８ 容量条片プレート １１９、１２０、１２１ 条導電体 １２２ 正方形 １２３ 円 １２４、１２５ 容量 １２０１−１２０ｍ ゲートインピーダンス

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電界放射カーノードルミネセンス表示手
    段を含む製品であって、該手段は a) i) 複数のミクロポイントエミッタ手段（たとえば、
    ２４１−２４ｍ）と、ii)前記ミクロポイントエミッタ
    手段に付随した電流を制限するためのインピーダンス手
    段（たとえば１７１−１７ｎ）とを含む複数の陰極手
    段、 b) 複数のゲート電極手段（１２）を含み、前記陰極及
    びゲート電極手段が行及び列と複数の交差領域を有する
    マトリクス構造を形成し、複数の前記ミクロポイントエ
    ミッタ手段は与えられた交差領域に配置され、前記ミク
    ロポイントエミッタ手段は前記ゲート電極手段に対向
    し、与えられた交差領域中の前記ミクロポイントエミッ
    タ手段の実質的にそれぞれには、前記ゲート電極手段を
    貫く開孔（たとえば２５１−２５ｍ）が付随するよう配
    置されており、さらに前記表示手段は、 c) 与えられた交差領域中のミクロエミッタ手段から放
    出された電子が、陽極手段上に入射できるよう配置さ
    れ、カソードルミネセンスが可能な材料から成る陽極手
    段（１３）及び d) 所定の陰極手段と所定のゲート電極手段との間に第
    １の電圧Ｖ1 を印加するための手段（１８）及び所定の
    陰極手段と陽極手段との間に第２の電圧Ｖ2 を印加する
    ための手段（１８）を含む製品において、 e) 前記インピーダンス手段は与えられた交差領域を含
    むが、一行又は一列中のすべての交差領域よりは少く含
    む１ないし複数の交差領域中の実質的にすべてのミクロ
    ポイントエミッタ手段に付随した実質的にすべての電流
    を運ぶ第１のインピーダンス手段（２２）を含むことを
    特徴とする製品。
  2. 【請求項２】 前記第１のインピーダンス手段は容量手
    段（９２）を含み、少くともＶ1 は交流電圧であること
    を特徴とする請求項１記載の製品。
  3. 【請求項３】 前記第１のインピーダンス手段は交差領
    域の５より少い本質的にすべてのミクロエミッタ手段に
    付随した実質的にすべての電流を運ぶことを特徴とする
    請求項１及び２のいずれかに記載の製品。
  4. 【請求項４】 前記インピーダンス手段は複数のインピ
    ーダンス（たとえば２３１−２３ｍ）を含む第２のイン
    ピーダンス手段を更に含み、前記複数のインピーダンス
    の与えられたインピーダンスは、与えられた交差領域の
    すべてよりは少い１ないし複数のミクロポイントエミッ
    タ手段へ電流を運ぶことを特徴とする請求項１及び２の
    いずれかに記載された製品。
  5. 【請求項５】 前記与えられたインピーダンスは容量手
    段を含むことを特徴とする請求項４記載の製品。
  6. 【請求項６】 与えられた交差領域に付随したゲート電
    極手段は、複数のゲート電極（たとえば１２１−１２
    ｍ）を含み、与えられたゲート電極に付随して、与えら
    れた交差領域のすべてよりは少い１ないし複数のミクロ
    ポイントエミッタがあり、前記与えられたゲート電極に
    付随して、インピーダンス値Ｚg のゲートインピーダン
    ス手段（たとえば１２０１）があり、前記インピーダン
    ス手段は第１又は第２電圧の両方又は一方を供給するた
    め、前記ゲート電極（たとえば１２１）から前記手段
    （１８）へ、電流を運ぶのに適していることを特徴とす
    る請求項１及び２のいずれかに記載の製品。
  7. 【請求項７】 与えられた交差領域は、ミクロポイント
    エミッタ（たとえば９４、９５）の少くとも一対の結合
    を含み、結合はミクロポイントエミッタの１つと、付随
    したゲート電極手段間の電圧が、交流電圧Ｖ1 の一周期
    の少くとも一部の間正で、他のミクロポイントエミッタ
    と前記付随したゲート電極手段間の電圧が、Ｖ1 の周期
    の少くとも残りの間、正であるようなものであることを
    特徴とする請求項２記載の製品。
  8. 【請求項８】 与えられた交差領域に付随し、陰極手段
    （２１）とゲート電極手段（１２）間に電流路を形成
    し、その抵抗の値は与えられた交差領域に付随した陽極
    手段の領域から放出された光の関数である光導電性要素
    （たとえば７０）を更に含むことを特徴とする請求項１
    記載の製品。
  9. 【請求項９】 前記ゲート電極手段から分離され、かつ
    前記ゲート電極手段と陽極手段との間に配置された補助
    ゲート電極手段（６７）を更に含むことを特徴とする請
    求項１記載の製品。
  10. 【請求項１０】 導電路は前記補助ゲート電極手段と陽
    極手段との間に形成され、前記導電路はその中を流れる
    電流のレベルを示すのに適した手段（６８）を含むこと
    を特徴とする請求項９記載の製品。
  11. 【請求項１１】 Ta、Ti、Nb及びZrから成る群から選択
    された金属から成る１ないし複数の基体を含み、前記基
    体の少くともいくつかの金属が蒸発するよう、前記基体
    の少くとも１つを加熱するための手段を更に含むことを
    特徴とする請求項１記載の製品。
  12. 【請求項１２】 Ta、Ti、Nb及びZrから成る群から選択
    された金属の１ないし複数の基体を含み、電流のあらか
    じめ決められたレベルを越えた前記導電路中の電流のレ
    ベルに応答して前記基体の少くとも１つを加熱し、前記
    加熱は前記基体の少くともいくつかの金属が蒸発される
    ように行われる加熱手段を更に含むことを特徴とする請
    求項１０記載の製品。
  13. 【請求項１３】 前記第１のインピーダンス手段は前記
    容量手段（９２）と並列の抵抗手段（９６）を更に含
    み、抵抗手段は与えられた交差領域中のミクロポイント
    エミッタ手段からの放射中、前記ミクロポイントエミッ
    タ手段への全電流のせいぜい１０％が、前記抵抗手段を
    貫いて流れるよう選択されることを特徴とする請求項２
    記載の製品。
JP5126426A 1992-05-28 1993-05-28 フラットパネル電界放射表示装置 Pending JPH0689675A (ja)

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