JPH09504642A - 高電極間電圧のフラットディスプレイスクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フラットディスプレイスクリーンは、ゲートに係合して電気的に衝撃するマイクロチップを含むカソードと、蛍光素子を含むアノードと、電極間ギャップとを有する。前記スクリーンは、プレートをアノードから離隔して維持する手段に係合した電極間ギャップを規定している開口を有する絶縁プレートを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 高電極間電圧のフラットディスプレイスクリーン 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、フラットディスプレイスクリーンの製造に関する。より詳細には、 本発明は、蛍光素子を含むアノードを電気的に衝撃するマイクロチップを含むカ ソードを備えるフラットディスプレイスクリーンに適用される。このスクリーン のタイプは、一般にマイクロチップスクリーンと呼ばれる。 従来の技術 図１は、本発明で用いられるタイプのマイクロチップを有するフラットマイク ロチップスクリーンの構造を表している。 このようなマイクロチップスクリーンは、主に、マイクロチップ２を含むカソ ード１と、マイクロチップ２の位置に対応するホール４を有するゲート３とから 構成されている。カソード１は、スクリーン表面を構成するガラス基板６上に形 成された陰極発光アノード５に対向するように配置されている。 このようなマイクロチップスクリーンの動作と詳しい構 造は、コミッサリア・タ・レネルジー・アトミークに譲渡された米国特許第４， ９４０，９１６号に記述されている。 カソード１は、複数列に配置され、かつガラス基板１０上に導電層を網状に配 列したカソード導体から構成されている。マイクロチップ２は、カソード導体上 にデポジットされている抵抗層１１上に配置されており、かつカソード導体で規 定された網の内側に配置されている。図１は、カソード導体を除く、網の内側を 部分的に表している。カソード１は、カソード導体とゲート３との間におかれて いる絶縁層（図に表されていない）と、複数行に配列されているゲート３とに係 合する。カソード１の一つの行とゲート３の一つの列との交点は、一つの画素を 規定する。 この装置は、電子がマイクロチップ２からアノード５の蛍光素子７に向かって 飛ぶように、カソード１とゲート３との間で発生された電場を用いている。カラ ースクリーンにおいて、アノード５は、色（赤、緑、青）に対応する各ストリッ プである互い違いの蛍光ストリップ７を有する。これらストリップは、絶縁体８ で互いに離隔されている。蛍光素子７は、電極９上にデポジットされている。こ れは、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）のような、透明導電層の対応するストリ ップから構成される。赤、緑、青のストリップ群は、カソード／ゲートの一つの 画素のマイクロチップ２から抽出された電子が、各色の対向している蛍光素子７ の方向へ交互に向けられるように、カソード１に関し て互い違いにバイアスされる。 アノード５及びカソード１を支持する二つの基板即ちプレート６及び１０の組 合せはそれぞれ、カソード１から放射された電子が流れる内部空間１２を提供す る。 一つの問題点が、空間１２の構造の中にある。それは、スクリーンの明るさが 全表面で一定であるように、カソード１とアノード５との間の距離が一定でなけ ればならないためである。 このために、例えば、ガラスからなり、かつゲート３とアノード５との間で一 定に分散されているビーズ（図に表されていない）が、従来、使われている。し かしながら、スクリーンの全有効表面上に分散されたビーズを用いることにより 、マイクロチップ２から放射された電子のパスを妨害するという欠点がある。こ れら妨害は、ビーズに対向する蛍光素子７が電子を受信できないために、スクリ ーン上に影の領域を生じる。球形であることにより、スペーサと蛍光素子７との 間の接触表面が減少することによってこの影響は制限されるが、これは、小さい 直径のビーズについてのみ真となるものである。 実際に、ビーズの直径が大きくなるほど、これらビーズがスクリーンの表面上 に影領域を発生するのが目立つ。これは、真空空間１２の厚さ、従ってアノード ５とカソード１との間の距離を制限する小さい直径のビーズを使用することを要 求することとなる。アノード５とカソード１との間の距離をより短くするならば 、アノード−カソード電圧 は、スクリーンを破壊するであろう電気的アークの発生を防止するために、より 低減しなければならない。しかしながら、アノード−カソード電圧は、スクリー ンの明るさに直接関係する。即ち、スペーサの直径を小さくすることによって影 領域を減らしたいならば、アノード−カソード電圧は低減されなければならず、 これによりスクリーンの明るさが低減される。 ビーズの直径は、従来、影領域の発生を避けるためにおよそ２００μｍに制限 されている。またアノード−カソード電圧は、およそ５００Ｖ〜１０００Ｖに制 限されている。 発明の概要 本発明の目的は、高アノード−カソード電圧で動作させることができるマイク ロチップスクリーンを提供することによって、前記欠点を解消することである。 この目的を達成するために、本発明は、ゲートに係合して電気的に衝撃するマ イクロチップを含むカソードと、蛍光素子を含むアノードと、電極間ギャップと を有するフラットディスプレイスクリーンを提供する。このスクリーンは、更に 、このギャップを規定する絶縁プレートを含んでおり、かつアノードから離隔し てマイクロチップ領域に対向するホールを有するプレートを維持する手段に係合 する。 本発明の一実施態様によれば、プレートを離隔して維持 する手段は、プレートとアノードとの間に分散されたビーズによって形成される 。 本発明の一実施態様によれば、離隔してプレートを維持する手段は、アノード に対向するプレートの表面に含まれる突起によって形成される。 本発明の一実施態様によれば、前記プレートは、更に、スクリーンの有効表面 の外側に、ゲッタを収容するための開口部を含む。 本発明の一実施態様によれば、前記プレートは、アノード側を導電層で被覆さ れている。 本発明の一実施態様によれば、前記導電層は、アノードの方へ反射している。 本発明の一実施態様によれば、前記導電層は、不純物トラッピング材料からな る。 本発明の一実施態様によれば、前記プレートは、ガラスからなり、前記ホール は、フォト形成されている。 本発明の一実施態様によれば、前記プレートの厚さは、０．２ｍｍ〜２ｍｍで あり、前記プレートをアノードから離隔して維持する手段は、０．０５ｍｍ〜０ ．２ｍｍの範囲の所定の厚さを有する。 本発明の前述した及び他の目的、特徴、態様並びに効果は、添付図面に関連し た本発明の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 既に述べた図１は、従来技術の状況及びその問題点を説明している。 図２は、本発明の一実施態様により用いられたスペーサの斜視図である。 図３は、本発明によるフラットディスプレイスクリーンの概略的な断面図であ る。 明確にするために、前記複数の図は実尺で描かれてなく、かつ同じ要素は種々 の図の中で同じ参照記号で参照される。 詳細な説明 本発明の特徴は、カソードから放射される電子のパスを妨害しない構造で、か つスクリーンの光放射の一定性に影響を及ぼさない厚さを有するスペーサを提供 することである。 従って、図２に表しているように、本発明は、一定の厚さを有しており、かつ スクリーンのカソード及びアノードと十分に同じ表面領域を有している絶縁プレ ート１３を用いる。プレート１３は、一つのゲート列と一つのカソード行との交 点から規定された各画素に対向する、即ちカソード導体の網の内側に規定された 各副画素に対向するホール１４を有する。 図３に表されているように、プレート１３は、アノード５から離隔してプレー ト１３自体を維持する手段と係合している。これらの手段は、例えば、図３に表 されているよ うな、プレート１３とアノード５との間に分散された小さい直径のビーズ２０か 、又はアノード５に対向するプレート１３の表面上に直接形成された突起である 。これらの突起は、アノード５との接触表面ができる限り小さくなるように形作 ることが好ましい。例えば突起は、球状又はアノード５に向かってテーパ状とす ることができる。 従って、アノード５と離隔しておく手段をホール１４によって開口されたプレ ート１３に結合することにより、電極間空間を大きくすると共に、カソード１の マイクロチップ２から放射された電子に対しての妨害を不可能とする。 プレート１３は、例えばガラスからなり、ホール１４は、例えばフォト形成で 形成できる。 ホール１４は、円、正方形、又はその他の形とすることができる。しかしなが ら、ホール４のサイズ及びプレート１３内のこれらの周期性は、モアレ効果がス クリーン表面上に現れないように講じられるべきである。このために、一つの副 画素の又は選択される実施形態においては一つの画素の表面が、ホール１４の内 側となり得るように講じられるべきである。ゲート３上へのプレート１３を位置 決めするときに、可能性のあるわずかな列のずれを考慮するために、ホール１４ のサイズは、一つの画素又は一つの副画素のサイズよりもわずかに大きくなるよ うにすることが好ましい。 図３に表されているように、スクリーンの組み立ての際は、プレート１３がゲ ート３上におかれ、プレート１３の ホール１４がゲート３の列１５とカソード１の行１６との間の交点に、即ちカソ ード導体の網に対向する。 明確にするために、カソード導体の網及びゲートの複数列のホールの詳細は、 図３に表されていない。図３は、ゲート３の列１５とカソード１の複数行（１６ で参照されている）との間の交点領域１７を象徴し、かつ従ってスクリーンの画 素を表しているゲート３内の開口のみを表している。同様に、明確にするために 、少数のマイクロチップ２のみが、ホール１４に対向するカソード１上に表わさ れている。実際には、マイクロチップ２は、スクリーン画素当たり数千個であり 、かつカソード導体の網によって規定された副画素内に分散されている。同じ表 示が、アノード５側においても、与えられる。７で参照される層は蛍光素子を表 し、９で参照される層はアノード導体を表している。アノード５側において、こ の表示は、モノカラースクリーンの構造に対応できる。 プレート６及び１０は、従来、密封するジョイント１８によって組み立てられ る。例えば、ジョイント１８は、溶融ガラスシームからなる。 プレート６及び１０を組み立てた後に、空間１２を真空とするために、プレー ト１０は、従来、プレート１０の外部表面から空間１２内に引き込んだポンピン グチューブ１９を、有効表面の外側に有する。このポンピングチューブ１９は、 空間１２が真空となると、その自由端において密封される。 プレート１３をアノード５から離隔しておく手段（例えばビーズ２０）は、ホ ール１４とポンピングチューブ１９との間の連通を可能とする。離隔手段の厚さ は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲の所定の値である。 従って、本発明は、アノード及びカソードに非常に大きい電位差を供給できる ように、真空空間１２の厚さを設定することを可能とし、これによって、スクリ ーンの明るさを改善している。プレート１３は、例えば、０．２ｍｍ〜２ｍｍの 範囲の厚さを有する。 例として、直径およそ０．２ｍｍのビーズに係合する１ｍｍの厚さのプレート １３を用いて、およそ１００００Ｖのアノード−カソード電圧が、電気的アーク の発生するリスクなしに使用できる。 プレート１３のホール１４の直径は、画素又は副画素のサイズに依存する。こ の直径は、例えば、６０μｍ〜３００μｍの範囲の所定の値を有する。プレート １３の二つのホール１４の間の距離は、例えば、およそ１００μｍという所定の 値を有する。 本発明の好ましい一実施形態によれば、スクリーンの内側の方向へ放射する光 を蛍光素子７の方向へ反射することによって、更にスクリーンの明るさを増大す る反射表面２１を生成するために、プレート１３は、アノード５に対向するその 表面をメタライゼーションで覆われている。加えて、合焦ゲートとして働くこの ようなメタライゼーション２１は、カソード１から放射される電子の戻りを合焦 でき 、それによって、スクリーンの明るさ及び近接コントラストを最適化する。 本発明の更なる効果は、高電圧蛍光体７と称されるアノード５を用いることを 可能とすることである。更に、従来は、プレート６と蛍光素子７との間の透明材 料から形成されるアノード導体が、内側において、蛍光素子７上に配置される非 常に薄いアルミニウムフィルムを備えることができる。高アノード−カソード電 圧で放射される電子のパワーにより、電子は薄いアルミニウムフィルムを通過す ることができる。これは、近接コントラストを増大する一方で、スクリーンの明 るさを増大させる。 加えて、電極間空間１２の厚さを増大することによって、特に有利な第２の効 果を提供する。 電極及び密封するジョイント１８を構成している層は、スクリーンの動作中、 ガス抜けしやすい。このようなガス抜けはダメージとなり、かつ真空空間１２に 連通する不純物トラッピング素子即ちゲッタを用意することを必要とする。この ゲッタは、従来、密封する前にポンピングチューブ１９内に配置される。 できる限りフラットなディスプレイスクリーンを形成することが望まれるのに 反して、その結果、得られる欠点は、チューブ１９がスクリーンの平面と垂直に 著しく突出する点である。ゲッタの量は、スクリーンの寿命期間に影響を及ぼす 。ゲッタをより大きくし、スクリーンの寿命をより長くすべきであるが、ゲッタ を収めるチューブ１９がよ り長くなってしまう。 実際には、スクリーンの有効表面がわずか数ｍｍの厚さでできるかぎりフラッ トにすることが望まれるのに反して、これは、従来のスクリーンのポンピングチ ューブ１９が数ｃｍの長さを有することを含んでいる。従って、得られるスクリ ーンの総容量は、必要とするよりも大きくなる。 本発明は、電極間空間１２の中へ、ゲッタを直接組み入れることができる。こ れは、真空空間１２の厚さが薄いために、従来のスクリーンにおいては不可能で ある。 従って、本発明は、ポンピングチューブ１９を最小長に短くすることによって スクリーンの総サイズを削減する。この最小長は、プレート６及び１０が、密封 体によってダメージを受けないようにこれらプレート６及び１０から十分に離れ て密封を行われなければならないために、溶融ガラスによって例えば形成されて いるチューブ１９の密封体の固有の制約に関係する。 従来の技術による一例として、６ｍｍ長のチューブ１９は、プレート６及び１ ０にダメージを与えることなしに、チューブ１９の端を十分に密封することがで きる。 本発明によるゲッタは、様々な位置に配置できる。 本発明の一実施形態によれば、プレート１３は、スクリーンのエッジの近くに 、ゲッタ２３を収容するための開口部２２を有する。ゲッタ２３の有効な容量は より重要であり、かつその増大された外側表面はそのトラッピング能力を増大さ せる。 一つの変更例によれば、アノード５に対向するプレート１３の表面を覆ってデ ポジットされたメタライゼーション２１は、ゲッタとして働くために選ばれる。 従って、メタライゼーション２１は、例えばバリウムのような適切な材料から形 成される。このような変更例の効果は、真空空間１２内のゲッタによって得られ るトラッピングを均一化できることにある。更に、もし必要なら、この実施形態 は、非常に大きいサイズのゲッタを提供することによってポンピングチューブ１ ９を取り除くことを可能とする。 特に模範的な実施形態によれば、本発明によるスクリーンの種々の要素の厚さ は、次の通りになる。 各プレート６及び１０は、およそ１ｍｍの厚さを有する。アノード５の側にお いて、アノード導体９の層の厚さはおよそ０．１μｍであり、蛍光素子の厚さは ４μｍ〜１０μｍの範囲である。カソード１の側において、複数行１６（カソー ド導体層及び抵抗層）の厚さは、およそ０．４μｍ〜０．８μｍの範囲である。 カソード１とゲート３との間の絶縁層２４の厚さは、およそ１．３μｍである。 ゲート３の厚さは、およそ０．２μｍ〜０．４μｍの範囲である。プレート１３ の厚さは、スクリーンを動作させるアノード−カソード電圧に依存して０．２ｍ ｍ〜２ｍｍの範囲である。もし、メタライゼーション２１がゲッタとして働くな ら、その厚さは、例えば、およそ５０μｍである。ビーズの直径は、およそ５０ μｍである。 当業者によれば明らかであるように、種々の変更を、本 発明で行うことができる。特に一つの層の前記要素の各々は、同じ特徴及び／又 は同じ機能を有する一つ以上の要素で置き換えることができる。 同様に、例として与えられたサイズは、用いられている又は別の材料によって 、望ましい規定の機能及びスクリーンの特徴として変更できる。特に、プレート １３の厚さは、スクリーンを動作させるアノード−カソード電圧に依存する。ホ ール１４の直径及びピッチは、スクリーンの画素又は副画素のサイズに依存する 。アノード５から離隔してプレート１３を維持するための手段の高さ（即ち、ビ ーズ２０の直径）は、より特にホール１４のピッチに依存して選択させる。これ ら離隔する手段は、ビーズの他に、例えばパット、円柱行などであり得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ゲート（３）に係合して電気的に衝撃するマイクロチップ（２）を含むカソ ード（１）と、蛍光素子（７）を含むアノード（５）と、電極間ギャプ（１２） を規定する絶縁プレート（１３）とを有しており、前記絶縁プレート（１３）は 前記マイクロチップ（２）の領域（１７）に対向するホール（１４）を有してお り、更に前記プレートをアノードから離隔して維持する手段を備えていることを 特徴とするフラットディスプレイスクリーン。 ２．前記プレート（１３）をアノードから離隔して維持する前記手段が、該プレ ートと前記アノード（５）との間で分散されているビーズ（２０）であることを 特徴とする請求項１に記載のフラットディスプレイスクリーン。 ３．前記プレート（１３）を離隔して維持する前記手段が、前記アノード（５） に対向する前記プレートの表面に含まれた突起であることを特徴とする請求項２ に記載のフラットディスプレイスクリーン。 ４．前記プレート（１３）は、更に、当該スクリーンの有効表面の外側に、ゲッ タ（２３）を収める開口部（２２）を含むことを特徴とする請求項１から３のい ずれか１項に記載のフラットディスプレイスクリーン。 ５．前記プレート（１３）は、前記アノード（５）側が、導電層（２１）で被覆 されていることを特徴とする請求項 ２又は４に記載のフラットディスプレイスクリーン。 ６．前記導電層（２１）は、前記アノード（５）の方へ反射していることを特徴 とする請求項５に記載のフラットディスプレイスクリーン。 ７．前記導電層（２１）は、ゲッタ材料からなることを特徴とする請求項５又は ６に記載のフラットディスプレイスクリーン。 ８．前記プレート（１３）はガラスからなり、前記ホール（１４）はフォト形成 されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のフラットデ ィスプレイスクリーン。 ９．前記プレート（１３）の厚さは０．２ｍｍ〜２ｍｍであり、該プレート（１ ３）を前記アノード（５）から離隔して維持する手段（２０）は０．０５ｍｍ〜 ０．２ｍｍの範囲の所定の厚さを有することを特徴とする請求項１から８のいず れか１項に記載のフラットディスプレイスクリーン。