JPH07104682A - 電界放出陰極を用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光ダイオードによる表示部と、電界放出陰
極を電子源とする蛍光表示部とを有する表示管におい
て、アノード−カソード間の間隔を小さくして蛍光表示
部の表示品位を向上させる。 【構成】基板２の上面には、ｎ型層6nとｐ型層6pからな
るＬＥＤ３が多数作り込まれている。（赤色表示部Ｒ）
各ＬＥＤはマトリクスを構成する第１第２電極7,10によ
り駆動される。基板の上の電界放出陰極11は、基板と対
面する透光性の前面板に形成された蛍光表示部20と駆動
マトリクスを組む。（青色表示部Ｂ，緑色表示部Ｇ）電
界放出陰極が形成された基板に別体のＬＥＤを載せてワ
イヤボンディングする従来例より、ＬＥＤを作り込んだ
基板に電界放出陰極を設けた本構成の方が、電界放出陰
極と蛍光表示部の間隔が小さくなり、表示品位が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電界放出陰極からの電
子で発光する蛍光表示部と、発光ダイオード表示部とを
有する表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特願平２−７９０８２号において蛍光表
示部と発光ダイオード表示部を共通の真空容器内に収納
した表示装置が提案されている。図４に示すように、こ
の表示装置においては、蛍光表示部の電子源である電界
放出陰極１００はシリコン基板１０１に作り込まれてお
り、真空容器を構成する一方のガラス基板１０２の上に
該シリコン基板１０１が載置されている。真空容器を構
成する他方のガラス基板１０３の内面には蛍光表示部１
０４が形成され、前記電界放出陰極１００に対面してい
る。そして、前記電界放出陰極１００からの電子が射突
して発光した前記蛍光表示部１０４は、前記他方のガラ
ス基板１０３を介して観察されるように構成されてい
る。

【０００３】他方、前記シリコン基板１０１の上面に
は、他の表示部である発光ダイオード１０５が載置さ
れ、該シリコン基板１０１上の電極に図示しないワイヤ
でボンディングされている。そして該発光ダイオード１
０５の発光は、前記他方のガラス基板１０３を介して観
察されるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した図４に示す表
示装置によれば、電界放出陰極１００が作り込まれたシ
リコン基板１０１の上に発光ダイオード１０５を載置
し、これをワイヤボンディングでシリコン基板１０１側
に接続する構成とされていた。ここで、シリコン基板１
０１の上に設けられた発光ダイオード１０５は、厚さを
含むチップ自体の寸法が大きい。さらに該発光ダイオー
ド１０５とシリコン基板１０１側とをワイヤボンディン
グするためには、ワイヤを引き回すために、該発光ダイ
オード１０５の周辺に空間的余裕をみておかなければな
らない。

【０００５】この為、従来の表示装置によれば、蛍光表
示部１０４と発光ダイオード１０５を高密度なパターン
で配設することができないという問題があった。また、
電界放出陰極１００と蛍光表示部１０４との間隔を必要
以上に大きく設定せざるを得ず、電界放出陰極１００か
らの電子ビームが広がりすぎて、蛍光表示部１０４の表
示品位が低下するという問題があった。

【０００６】また、前述した従来の発光ダイオード１０
５は、ｐ型半導体のチップとｎ型半導体のチップを単に
接合した構成であり、チップ状の発光ダイオードの側周
面にあらわれたｐｎ接合面から多くの光が放射されるよ
うになっていた。このため、表示の観察側である前面側
のガラス基板の側には必ずしも十分な光が届かないとい
う問題があり、さらに発光ダイオードから側方に放射さ
れる光が隣接する蛍光表示部の発光表示の妨げになると
いう問題もあった。

【０００７】本発明は、発光ダイオードによる表示部
と、電界放出陰極を電子源とする蛍光表示部とを有する
表示管において、アノード−カソード間の間隔を小さく
して蛍光表示部の表示品位を向上させ、さらに発光ダイ
オードの発光を観察側に効率的に放出させるようにし、
さらに両表示部を高密度で配設して表示装置全体として
の表示品位を高めることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電界放出陰極を
用いた表示装置は、発光ダイオードが作り込まれた基板
と、前記基板の上面に形成された電界放出陰極と、所定
間隔を置いて前記基板に対面する透光性を備えた前面板
と、前記電界放出陰極に相対する前記前面板の内面に形
成された蛍光表示部を具備している。

【０００９】

【作用】電界放出陰極は、発光ダイオードが作り込まれ
た基板の上に形成されているので、該電界放出陰極と蛍
光表示部との距離は小さく設定できる。また基板に作り
込まれた発光ダイオードは、ｐｎ接合の境界面が観察側
に向いており、効率的に光を観察面側に放出する。

【００１０】

【実施例】図１〜図３を参照して本発明の第１実施例で
ある表示装置１を説明する。図１に示す本表示装置１の
基板２は、ｐ型の半導体基板であるＧａＰ基板である。
この基板の上面にｎ型層６ｎが選択拡散法で形成され、
さらに該ｎ型層に選択拡散法でｐ型層６ｐが形成され、
発光ダイオード３（以下、ＬＥＤ３と呼ぶ。）が構成さ
れている。このＬＥＤ３は、本表示装置１の表示部にお
いて、赤色に発光する赤色表示部（Ｒ）となる。また、
このＬＥＤ３のｐｎ接合の境界面４は基板２の上面にあ
らわれている。

【００１１】ＬＥＤ３は基板上の複数箇所に形成されて
いる。図２に示すように、各ＬＥＤ３は、第１の方向で
あるＸ方向及びこれと直交する第２の方向であるＹ方向
について、それぞれ所定の間隔をおき、所定のパターン
で配設されている。

【００１２】図１に示すように、前記基板２の上面に
は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等からなる透光性の第１絶縁層５が形成
されている。第１絶縁層５は、前記ＬＥＤ３のｐ型層６
ｐの中央部を除き、基板２の全上面に所定の厚さで形成
されている。そして、第１絶縁層５の上面には、Ｘ方向
に平行なＬＥＤ３の列ごとに、第１電極７が所定の間隔
をおいて互いに平行に複数本形成されている。各ＬＥＤ
３のｐ型層６ｐからは、第１絶縁層５の上面に接続導体
８がそれぞれ延出され、各接続導体８はＸ方向に並んだ
ＬＥＤ３の列ごとに共通の第１電極７に接続されてい
る。

【００１３】図１に示すように、前記第１絶縁層５の上
には第２絶縁層９が形成されている。第２絶縁層９の上
には、Ｙ方向に平行なＬＥＤ３の列ごとに、第２電極１
０が所定の間隔をおいて互いに平行に複数本形成されて
いる。各ＬＥＤ３のｎ型層は、Ｙ方向に並んだＬＥＤ３
の列ごとに、それぞれ共通の第２電極１０に接続されて
いる。

【００１４】上記の構成において、前記第１電極７と前
記第２電極１０のいずれか一方に走査信号を与え、他方
にデータ信号を与えて前記ＬＥＤ３を駆動すれば、表示
面における所望のＬＥＤ３を選択して赤色に発光させる
ことができる。

【００１５】次に、図１に示すように前記第２絶縁層９
の上には、前記各第２電極１０の間の位置に電界放出陰
極１１が形成されている。電界放出陰極１１は帯状であ
り、第２電極１０と平行にＹ方向に沿い、Ｙ方向に平行
なＬＥＤ３の各列の間に２本ずつ形成されている。

【００１６】この電界放出陰極１１は、第２絶縁層９の
上に、Ｙ方向に沿う帯状の陰極導体１２を有している。
図３に示すように、陰極導体１２の上には絶縁層１３が
形成され、絶縁層１３の上にはゲート電極１４が形成さ
れている。絶縁層１３とゲート電極１４には、エッチン
グ等の加工手段によって孔１５が形成され、この孔１５
の内部の前記陰極導体１２上には、コーン形状のエミッ
タ１６が形成されている。

【００１７】前記電界放出陰極１１は、電子を放出する
エミッタ１６の形成された電子放出部１７をその全面に
有しているわけではない。図１乃至図２に示すように、
電界放出陰極１１の電子放出部１７は、Ｘ方向及びＹ方
向についてそれぞれ一個置きに形成されている。

【００１８】前記基板２は、透光性を有する図示しない
前面板に所定間隔をおいて対面している。基板２と前面
板は、図示しないスペーサ部材を介して封着された外囲
器を構成しており、その内部は高真空状態とされてい
る。そして、図１及び図２に示すように、この前面板の
内面には蛍光表示部２０が形成されている。蛍光表示部
２０は、Ｘ方向に対して平行な帯状であり、図２に示す
ようにＸ方向に平行なＬＥＤ３の各列の間に２本ずつ配
設されるように形成されている。

【００１９】前記蛍光表示部２０は、前面板の内面に形
成された透光性を有する帯状の陽極導体２１と、該陽極
導体２１にベタ状に被着された蛍光体層２２を有する。
本実施例においては、蛍光体はＺｎＯ：Ｚｎであり、前
記蛍光表示部２０の蛍光体層２２と陽極導体２１の間に
は、緑色のフィルタ又は青色のフィルタが一本置きに設
けられており、各蛍光表示部２０は緑色表示部（Ｇ）又
は青色表示部（Ｂ）として構成されている。即ち、Ｚｎ
Ｏ：Ｚｎ蛍光体の青緑色の発光は、緑色表示部（Ｇ）に
おいては緑色フィルタを経て緑色に観察され、青色表示
部（Ｂ）においては青色フィルタを経て青色に観察され
る。

【００２０】但し、前記蛍光体層２２はベタ状である
が、その全面が発光するわけではなく、前記電界放出陰
極１１の電子放出部１７に対応する領域のみが発光に与
かる。即ち、図２に示すように、Ｘ方向又はＹ方向につ
いて緑色表示部（Ｇ）又は青色表示部（Ｂ）が一個置き
にあらわれるようになっている。

【００２１】上記の構成において、蛍光表示部２０の陽
極導体２１、電界放出陰極１１の陰極導体１２、電界放
出陰極１１のゲート電極１４のいずれかに走査信号を与
え、残りの電極のいずれかにデータ信号を与えれば、表
示面の蛍光表示部２０における所望のドット状の部分を
緑（Ｇ）又は青（Ｂ）に選択発光させることができる。

【００２２】次に、以上の構成になる表示装置１の駆動
方法について説明する。まず、蛍光表示部２０の陽極導
体２１とＬＥＤ３の第１電極７（ｐ型層６ｐ側）を、共
通の走査信号制御部によって走査する。そして、電界放
出陰極１１のゲート電極１４とＬＥＤ３の第２電極１０
（ｎ型層６ｎ側）に、共通のデータ信号制御部から所定
のタイミングでデータ信号（表示信号）を与える。これ
によって、蛍光表示部２０とＬＥＤ３は同期して駆動さ
れ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に発光する各
画素により、フルカラーで所望の画像表示が行われる。

【００２３】以上説明した本実施例の表示装置１の構成
によれば、緑又は青の発光色はＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体とカ
ラーフィルタの組み合わせで得、赤色はＬＥＤ３で得て
いる。従って、Ｓの飛散によって陰極のエミッションが
低下する等、種々の弊害が指摘されていた硫化物系のカ
ラー蛍光体を使用する必要がない。

【００２４】ここで使用している複数のＬＥＤ３は共通
の基板２に作り込まれており、各ＬＥＤ３のｐｎ接合の
境界線４は該基板２の前面にあらわれている。そして、
各ＬＥＤ３のｐ型層６ｐとｎ型層６ｎは、基板２の前面
に設けられた駆動用の配線（前記第１電極７及び第２電
極１０）に直接接続されている。

【００２５】このため、基板２とは別体のＬＥＤ３を基
板２上に載置し、ボンディングワイヤを使用して各ＬＥ
Ｄ３を基板２側の電極に接続していた従来の構造とは異
なり、電子放出陰極と蛍光表示部との間隔を従来よりも
小さくできる。従って、電界放出陰極から放出される電
子線が広がりにくく、蛍光表示部における表示の品位が
向上する。

【００２６】また、ＬＥＤを基板に直接作り込む本実施
例の表示部の構造によれば、ＬＥＤの配設密度が従来よ
りも高くなり、蛍光表示部を含めた表示装置の表示密度
を従来よりも高めることができる。

【００２７】また、本実施例の蛍光表示管２０では、各
ＬＥＤ３の発光は横方向に漏れることなく前面板を介し
て表示装置１の前面側に効率的に放出される。このため
表示品位が高い。

【００２８】なお、前述したＬＥＤ３の発光色は赤色に
限定されず、さらに緑色に発光するＬＥＤ３も使用し、
青色のみを蛍光体の発光で得て、前述したような複合型
のフルカラーの表示管を構成してもよい。また、前述し
た実施例では電界放出陰極はコーン形状のエミッタを有
する縦形（スピントタイプ）であったが、ゲートとエッ
ジ状のエミッタが略同一面内に配設される横形の電界放
出陰極を利用してもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る表示装置によれば、発光ダ
イオードが直接作り込まれた基板上に電界放出陰極を設
けて対面する蛍光表示部を駆動するようにしたので、次
のような効果が得られる。

【００３０】電界放出陰極と蛍光表示部との間隔を従来
よりも小さくできる。従って、電界放出陰極から放出さ
れる電子線が広がりにくく、蛍光表示部における表示の
品位が向上する。

【００３１】ＬＥＤの配設密度が改善され、表示管全体
としての表示密度が従来よりも向上する。

【００３２】ＬＥＤにおけるｐｎ接合の境界線が表示方
向に向くので、ＬＥＤの発光が効率的に観察側に放射さ
れ、ＬＥＤにおける表示品位も改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の斜視図である。

【図２】本考案の一実施例の表示部を前面側から見た透
視図である。

【図３】本考案の一実施例における電界放出陰極の断面
図である。

【図４】ＬＥＤと蛍光表示部を備えた従来の表示装置の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 表示装置 ２ 基板 ３ 発光ダイオード（ＬＥＤ） １１ 電界放出陰極 ２０ 蛍光表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光ダイオードが作り込まれた基板と、
   前記基板の上面に形成された電界放出陰極と、所定間隔
   を置いて前記基板に対面する透光性を備えた前面板と、
   前記電界放出陰極に相対する前記前面板の内面に形成さ
   れた蛍光表示部を具備する電界放出陰極を用いた表示装
   置。