JPH05504002A - 薄膜カラー制御を用いるカラー表示装置 - Google Patents

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】 薄膜カラー制御を用いるカラー表示装置発明の背景 本発明は、表示装置の分野に関連し、かかる分野における新規な技術及び新規な 商業的見通しの基盤を与える。

本発明によって指向される表示装置の分野及び他の分野の一部は、消費者用及び 産業用のビデオ、投射用ビデオ、軍事用及び科学用表示パネル、カラー・フィル タ制御、及び光源を含む。ここで使用される如き用語“表示”は、他の言及がな ければ、表示装置及び表示装置に類似の装置を含む。

表示装置の技術の情況は、（光源光のパーセントとして）青−緑のスペクトル範 囲に対して約６０、また赤に対して９０、の表示透過率の強さを有するマトリッ クス光源手段に関連するゼラチン又は色素ポリイミド・フィルタ材料を含む。参 考のために、例えば、固体技術（１９８８年５月）に掲載の、ラザム（ｔ、ａｔ ｈａｍ）他の“色素ポリイミドからのカラー・フィルタ（Ｃｏｌｏｒ　Ｆｆｌｔ ｅｒｓ　Ｆｒｏｍ　Ｄｙｅｄ　Ｐｏｌｙｍｉｄｅｓ）”を参照せよ。また当該技 術の情況は、活性マトリックス液晶表示（Ｌ　ＣＤ）装置を含む。例えば、Ｓ　 Ｉ　Ｄ（Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ） ８８ダイジエスト、第４００−４０３頁の５ａｋａｉ他（ＮＴＴ）による“周辺 回路と共に集積化された活性マトリックスＬＣＤのための欠陥耐性技術（Ａ　Ｄ ｅｆｅｃｔ−Ｔｏｌｅｒａｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｕ　Ａｎ　Ａｃｔｉ ｖｅ−Ｍａｔｒｉｘ　ＬＣＤ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｗｉｔｈ　Ｐｅｒｉｐｈ ｅｒａｌ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ）”をQ照せ よ。薄膜ダイオード又はトランジスタ光放出アレイは、同様の方法で提供可能で ある。前述の刊行物は、ここであたかも詳細述に説明されるかの如く参照される 。

本発明は、当該技術の情況及びその産業上の慣行に比較して、十分な利点を与え る。

本発明の目的は、注文設計及び製造における大きなスペクトル範囲に亘って選択 可能な高程度のカラー利用性を伴って、高解像度ドツト領域（画素）選択の表示 装置を提供することである。

本発明の目的は更に、（赤、青、緑を含む）可視光学スペクトルに亘って、また 好ましくは視外の特殊なスペクトル範囲（例えば、ＩＲ付近、ＩＲよりはるかに 遠く、ｕＶ）において、８５パーセントを越える（好ましくは９ｏパ一セント以 上）の光強度を提供することである。

本発明の目的は更に、小型のそのような表示装置を提供することである。

本発明の目的は更に、長寿命で故障の少ない、そのような表示装置を提供するこ とである。

本発明の目的は更に、経済的で且つ簡単な、そのような表示装置を提供すること である。

本発明の目的は更に、信号及びそれに組合わされた簡単な制御手段を制御するた めに、高速の応答性を備えた、そのような表示装置を提供することである。

本発明の目、的は更に、光学特性において視差及び／又は非等方性の制約のない 、そのような表示装置を提供することである。

本発明の目的は更に、製造上及び使用上のあらゆる条件のもとて高度の温度安定 性及び／又は化学的安定性を備えた、そのような表示装置を提供することである 。

発明の概要 本発明の目的は、キー・カラー制御セクションを与えるために薄膜技術を使用し 、またそのような技術をカラー・フィルタ処理以外の光制御ステップに対して使 用する装置で実現される。

表示装置は、光源と、高解像度で光の起点又は経路の選択されたドツト（又は、 本質的にコリメート光の環境での光阻止のドツト）を生成する高解像度光制御フ ィルタとを有する。

本発明の光経路の実施例において、本装置は、光のビームが薄膜カラー制御パネ ルに衝突し且つそれを通過しく或いはそれによって反射され）、そして好ましく は保護透明スクリーンを通過して観察者に至るように構成され且つ配置される。

カラー制御パネルは、高い粘着性のカラ一応答材料より成り、タンタルの陰極酸 化された薄膜、又は窒化タンタル、又は他の陰極酸化可能な金属（バルブ金属） が好ましい。

好ましくは、カラー制御及び光制御フィルタの部分は、以下に記述されるように ある程度集積化され、陰影をつけた（例えばｘ、ｙの）電極の自動的な自己アラ イメントを与え、正確なアレイ位置に自動的に従属されるクロス・オーバーのア レイを画定する。光のドツトは、クロス・オーバーで生成可能であり、単一ドツ トと同じ程度の、或いは各画素を画定する一部の（幾つか又は多数の）ドツトに より、制御された“画素”を与える。

本発明によれば、酸化タンタルの選択された領域（−組の隣接のストライブであ って、そのような組のストライブを反復するアレイが好ましい）は、入射する／ 伝達される光に対して異なる応答性を生ずるように異なる厚さのものである。

本発明の別の特徴によれば、酸化タンタルの“層”は、酸化タンタルと透明材料 、例えば、二酸化ケイ素との内部二次層（ｓｕｂｌａｙｅｒ）を有する。本発明 の別の特徴によれば、カラ一応答の輝度を増強するために、相互に積層されるそ のような二次層を更に倍増させることができる。

カラー制御素子は、単一の薄膜層において、或いは幾つがのそのような二次層の 各々において、並べて構成されるのが好ましく、それによって高い強度を与える 。制御層のカラー帯を通過する大体の照明光は、非等方性の光学応答、即ち９０ ′以上の視角（好ましくは１３５′以上）を有するカラ一層を通過した後に、広 角の空間に投影する。酸化タンタル膜、又は同様のものは、非常に安定であり、 温度及び／又は酸性又はアルカリ性の環境の苛酷な条件に耐える。それは、金属 をそれ自体陰極として、透明薄膜金属コーティングの下位層を用いて陰極酸化に よって形成される。金属は、最終的に使用する場合に、最適の抵抗率に与えるた めに導電性の透明材料の強化層で補うことができる。

陰極酸化がｘ、ｙ電極等を分離すると（好適な実施例に関して前述の如く）、そ のような電極群の非常に高い誘電定数の分離は、高い電気的な絶縁値をもって形 成できるが、接近した間隔を調節する。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の添付図面に関連する好適な実施例の 詳細な説明より明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 図１は本発明の表示システムの一実施例の等周回である。

図２及び図３は、図１の実施例の一部分の尺度を拡大した（図１の各視点方向Ｉ Ｉ−ＩＩ（！：ＩＩＩ−ＩＩＩから見た）側面及び横断面図である。

図３Ａ、図３Ｃ，図３Ｄは、図１の実施例の色制御部（及びビクセル選択部の一 部）の一部分が更に拡大され概略的に示された組立ステップの部分図であり、図 ３Ｂはこれらの組立ステップのフローチャートによる概要である（図３と比較す ると図３Ａ乃至３Ｄにおける組立には変更があり、図３の分離したｙ電極が省略 され、図３Ａと図３Ｄの色ストライブと一体になったｙ電極に置換されているこ とに注意されたい）。

図４は図１の実施例のガラス基板（スクリーン）の拡大した正面図であり、選択 的に規定された光経路及び遮断のドツトと、９ドツト平方によって９ドツトとし て任意に規定された信号ビクセル（ビクセルは、もっと大きく又は１個のドツト 相当に小さく規定することができる）とを示している。

図５乃至図７は表示スクリーンのビクセル決定の他の実施例の類似の正面図であ る。

図８Ａ及び図８Ｂは高い解像度範囲部分を除いた表示システムの色フィルタの使 用法の図であり、該フィルタはむしろ透過（８Ａ）及び反射（８ｂ）モードにお いて広領域色制御フィルタである。

図９は、伸長した導体に沿った抵抗率損失を減らすように、バス・バーを用いる 図１乃至図８Ｂの実施例の変形物の（図２のように側面から見た）部分図である 。

図１０は関連する回路図である。

図１１は本発明の特徴を通して強調されるインジウム−スズ酸化物コーティング のシートの抵抗率の図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図１を参照すると、光源１０、光経路部２０、及び後に説明する（２０と３０と の間のインターフェース平面領域の）色画定バック・コーティング４０をもつ表 示スクリーン３０を備える本発明の一実施例が示されている。本実施例の変形物 としては、（ａ）光源は距離をおいて後方に設置することができる。又は（ｂ） 光源と光フィルタは以下で説明するように多種の方法で一体化することができる 。

見る人の位置はＥで示されている。素子１０，２０，３０は好ましくは小型のス ラブ様の形であり、各々が実質的に１インチ以下の厚さに作られる。また図１は 部分２０を示しており、それは電気的に制御されていて、間隔をとられた平行な 面において、線形の導体がアレー形式になったＸ電極とｙ電極を有する（各アレ ーに対して１個の面）。電流が１個のＸ電極導体２２と１個のＸ電極導体２４に 供給されるとき、このような能動的導体の電流は（このような伸長した導体に伴 う電圧降下を考慮して）制御されるので、電圧は実質的に管状のクロスオーバー スポットに供給される。

光源１０は好適には全スペクトルのレベル強度の光源を備えるが、特定の応用（ 又は経済性のために）では狭いスペクトル範囲（可視範囲内又は外）でも、又は 通常の強度を伴っても、又は特定の波長で減衰を伴っていてもよい。光源の材質 の選択は、電気蛍光発光、白熱、蛍光手段又は他の熱、光起電力、又は放電手段 であってよい。

図２と図３は、Ｘ及びｙ電極それぞれのための線（又はストライプ型コーティン グ又は他の同等のもの）２２及び２４を備える図１の装置の光通過素子２ｏの拡 大した側面及び平面図を示す。その電極線又はストライブは、小さい直径又はス パンであり、光起電力液晶材質２６を挟んでいる。交差するＸ及びｙ電極がクロ スオーバー材質延長点（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｐａｎｎｉ ｎｇ　ｐｏｉｎｔ）で活性化されれるとき、局部の材質は、領　００５”Ｘ　０ ．００５”より高くなく、下は０゜０００１インチＸ０．０００１インチまでで 、好適には約０．０００５乃至０゜００１インチ（０，０１２５乃至０．０２５ ｍｍ、１／２乃至１ミル）ＸＯ，０ＯＯ５乃至０．００１インチ又はそれと同等 の円形の、光経路（又は遮断）の高解像度のスポットを作るために、光を通過又 は阻止するように活性化される（材質による）。一般に、均一の間隔のＸ及びｙ 電極アレーでは、スポットは理想的な円形及び正方形形態（角の丸いほぼ正方形 ）の中間にある。しかし、特別の電極／光制御材質の組み合わせをもって本質的 に完全な正方形又は円の光経路（又は遮断）を作ることができ、又は高解像度デ ィスプレイの当業者には公知のアーティファクトを用いて、伸長したスポットを 作ることができる。

また図２、図３及び図３Ａはガラス表示スクリーン３０及び保護された、高解像 変色画定システムをもたらす色画定バック・コーティング４０を示す。スクリー ンは、透明又は半透明のプラスチック及びセラミック板（又は網）材質を含む、 多種の応用に適合する多種の形式のガラス又はガラスと同等のものによって作ら れる。コーティング４０は（例えば図２と図３の実施例では）タンタルのベース ４２と陽極的に形成された５酸化タンタルの被覆層４４、そしてそれらを覆う２ 酸化シリコンの保護コート４４を備える。コーティング４ｏは好ましくは（例え ば図３Ａ乃至りと共になった図２、図３の実施例では）、スクリーン３ｏに制御 されて被覆される（又は一時的基板に、それからスクリーンに移される）好適に は約３０００オングストロームの厚さのインジウム／スズ酸化物の透明のベース 部分２５を備える。コーティング方法は好適にはスパッタリングであり、（不活 性周囲ガスのバックグラウンドでの酸素の６ミクロンの分圧をもつ）ＩＸＩＯ− ’トル（Ｔｏｒｒ）の圧力、１０００ポルト、１．５アンペアの放電の所定の条 件のもとてインジウム／スズ混合カソード・ターゲットを正方形シートあたり約 ５オームの抵抗率のインジウム／スズ酸化物を与えるように調整された堆積条件 でスパッタリングする。このようなインジウム／スズ酸化物システムそのものは 公知であり、ディスプレイ技術の特徴である。それらは全可視スペクトルにおい て透明であり、制御可能な電気的抵抗率／導電率の更なる状態を有する。インジ ウム／スズ酸化物は、好適には１０００オングストロームのオーダーであり、真 空蒸着、スパッタリング、又は電解分子線エピタキシ（ＭＢＥ）によって加えら れた窒化タンタルの薄い層４２でオーバーコートされる。窒化タンタルは次に青 フィルタとして効果する厚さに５酸化タンタルの層４６を形成するように陽極的 に酸化される。インターバル・ストライブ２６１は下方のガラスレベルまでコー ティング４０にエツチングされる。残った分離している金属／金属酸化物ストラ イプ４６Ｇ及び４６Ｒは次に、タンタル酸化物の徐々に変化する厚さの反復する 一組のセットにおいて、近接するこのようなストライブの酸化物の厚さと異なる ように酸化され、酸化ストライブ４６Ｒ，４６Ｇ、及び４６Ｂ（典型的には、赤 、緑、及び青に応答するストライブをそれぞれ定めるように、１０００オングス トロームの元のタンタル膜を基礎にして、各々約１６００．１４００、及び１２ ００オングストロームのタンタル及びタンタル酸化物の組み合わせの厚さをもつ ）として示されるタンタル酸化物の厚さに対応する異なる色応答を生む。分離し たストライブ４２／２５は緑及び赤に対するストライブ４６Ｇ及び４６Ｒを形成 する陽極電極として使用可能である。与えられた色に対する「応答」又は「反応 」によって、ストライブは光源のその色スペクトル要素を通過させるということ を意味する。

３個の近接するストライブ４６Ｒ１４６Ｇ、及び４６Ｂは、全表示範囲を定める コーティングをスパンする一組のその様なセットの１つであるセット４６Ｓを定 める。

判るように、図２及び図３の実施例においては、光通過素子２０用の別々のｙ電 極２４（好ましくは、インジウム／錫酸化物、Ｉ　、　Ｔ、　Ｏ，のように、光 学的には透明であるが、電気的には導体の材料のもの）と、タンタルのストライ ブ２６（アノード電極として、そして最終的には色フィルタとして）とを設けて いる。

これでは、電極２４と電極２６との位置合わせの問題があり、これは克服できる ものである。また、これは回避できるものである。図３Ａに示したように、■。

Ｔ、　Ｏ，ストライブ２５（又はその各ストライブ・インターバル２６Ｉでのエ ツチングの前の完全なベース層）は、そのタンタル層（一層または複数の層）の 下に設けて、素子２０のｙ電極として働くためのそれの導電率を高めるようにす ることができ、これによって位置合わせ問題を解消することができる。

その陽極処理（酸化）条件は、インジウム／錫酸化物のシート（これには、タン タル（アノードとして作用）と遠いほうの対向電極（カソード）を重ねることに より各ストライブを生成する）に陽極処理条件及び制御の下にて行う種々の異な った電圧での一連の陽極処理ステップと、電気化学分野（これは、好°ましくは 、ここでの目的のためには、クエン酸水性電解液の使用を含む）では周知の諸々 の規準と、から成っている。在来の高解像度のマスキング法は、ある特定のステ ップにおいて処理すべきでないストライブを保護するのに使うことができる。し かし、好ましいのは、インターバル・ストライブがそのインジウム／錫酸化物ス トライプを分離する時には、そのインジウム／錫酸化物ベース層を選択活性化電 極（又は異なった電圧レベルで同時に活性化する）として使って、陽極処理を促 進させるようにする。

図３Ｂに示したその好ましい正常なプロセス（これは、集積ｙ電極色制御ストラ イブ・アレイの構成のため）は、それのガラスに１．Ｔ、Ｏ，を被覆し、次にＴ ａ２Ｎを被覆し、そして陽極処理して青透過にし、次にインターバル・ストライ ブをエッチしくこれには、インターバルと残りの盛り上がりストライブとの精密 で信頼性の高い幅制御をもたらすマスキング・ステップを含む、在来のフォトリ ソグラフィ処理を使う）、そして次に陽極処理して緑透過ストライプ及び光透過 ストライブにし、そしてフォトレジスト保護マスクをそれら３色のものの上に堆 積させて、色ストライブ間のインターバル・ストライブをクリアのまま残し、そ して次にそのプレート全体に不透明材料を堆積させる。そして最後に、要らない 不透明材料と残っているフォト残留物とをリフトオフする。

このようにして、その結果として生じた１つのセットの互いに隣接したストライ ブを、高解像度の不透明インターバル・セグメントで分離する。あるいはこれの 代わりとして、高解像度のインターバル規定マスク・ストライブを、そのコーテ ィングに現像の任意の段階で適用するようにすることができる。そのようなイン ターバルは、これを使ったときには、色に対するレリーフをよりシャープにする ための機会を提供する。

図３及び図３Ａは、１つのＲＧＢセットの色ストライプ間及び各セット間のイン ターバルを使う上記のストライブ化法について、その拡大した例示を示している 。ガラススクリーン３０は、２５〜４０ミル厚（これは、剛性のためディスプレ イの総合サイズに依存）のものであり、そしてこれに繰り返しセットをコートす る（各セットは、３つのストライブ、即ち４６Ｒ（赤’）　、４６Ｇ　（緑）、 ４６Ｂ（青）から成っていて、インターバル４６Ｉにより分離しである）。その インターバル４６１は、裸でも不透明材料で埋め戻してもよい。これらインター バルは、ストライブ２６Ｒ１２６Ｂ、２６Ｇの電気的分離、並びにそれら色スト ライブの視覚的な鮮明性を保持するようにするものである。上記から分かるよう に、それらストライブは、多層の薄膜である。ストライブ２６Ｒ，２６Ｇ、２６ Ｂの各々の幅スパンは、約０．００５’　（好ましくは、民生ＴＶ分野での実施 において現在の産業上の到達水準（０，０１５″）で使うには、例えば、０．０ ０１″）であるが、その他の応用例えばＨＤＴＶでは、その幅は、０．０００１ 〜１０００２′もの細さに設定することができる。これは、エンドユースのディ スプレイに対して、光フィルタ・セクション２０の選択スポット・サイズ、及び 所望ディスプレイ・スクリーン色分解能、かつ／又は所望のピクセル・サイズに 対し、全体として関係させることできる（それらは、全て以下で更に説明する） 。そのストライプ幅は、好ましくは均一とするが、ある種の応用では、不均一と してもよい。また、インターバル・ストライブは、隣の色ストライブの幅（その 隣接のストライブが異なった幅のものである場合には、その平均を取る）の２０ 〜１５０％の幅である。もちろん、それらインターバル・ストライブは、より小 さくしたり、また削除したりするようにすることができる（即ち、隣の活性スト ライブ幅の１０％以下）。

図３Ａは、また均一の好ましくはコリメートされた光出力し１を生成する関連さ れた光源１０および電気的に制御されたフィルタ・セクション２０（典型的には １０から４０ミル、即ち、０．０１０−０．０４０インチの範囲）を示している 。上述したように、逆の計画、即ち選択的な遮断を使用することができる。光路 の大きなスポット（又は遮断）はこのような光路の隣接した小さいスポット（又 は遮断）からなる。

上述したように、図３Ａ（そして図３Ｃ−３Ｄ）はまた発明の別の実施例を示し 、光源および制御がエレクトロルミネッセンス材料（または他のアーティファク ト、例えば半導体発光ダイオードまたは発光りん光体のアレイ）を使用した１０ ／２Ｏ−ＥＬに示される。電極片２２．２５は選択発光のために交差するＸ　− 。

ｙ−動作マトリックスを与える。

好ましくは、約１０００オンゲストロンの厚さのシリコン酸化物層（図示せず） はスパッタリングまたは化学真空メッキにより、最小の光減衰で保護するために 、酸化タンタル・ストライブの上に置かれている。Ｔａ２０５およびＳ　１０２ の続く層、即ち各々典型的には２または３のいくつかの“セット（ｓ　ｅ　ｔ　 ｓ）“は伝送率を高めまたはピークにしそしてより明るいレスポンスを与えるた めに加えられている。これは図３Ｄにおいてストライブ２６Ｂ、２６Ｇに適用さ れているようにタンタル・リピート４２−１．４２−３．４３−３およびタンタ ル酸化物リピート４４−１．４４−２．４４−３で図示されている。

図４は駆動可能な光路（または妨害）スポットのｘ　−、ｙ−アレイとして制限 される高解像度フィルタをかぶせる隣接するカラーセットのストライブの面の例 示である。光フィルタ２０のｘ　−、ｙ−電極（図１の２２．２４または図３Ａ の２２．２５）は選択可能な光路又は遮断の均一に制御されたスポット２０Ｌを 動作可能にする。これらは実質的には円形で、言わば、あるとすれば隣りのスポ ットの最小の重なりを有した例えば直径０．０００１インチであり得る。セット ２６Ｓのストライブ２６Ｂ、２６Ｇ、２６Ｒは、セットのストライブ間そして隣 のセット間で、０．０００１インチの幅の間隔ストライブ２６１をもった０、０ ００２インチで有り、０．０００９インチの単一セットのカラー・スパン幅を生 じる。図４の目的のために不透明な間隔ストライプ２６Ｉで整合されたスポット ２０Ｌの使用が仮定される。勿論、これらは余分でありそして高度重量製造設計 （または少な（ともこのような交差位置のための電子制御が省かれまたは図４に 示されるような不足遮光モードでセットされることができる）において省かれる ことができる。

ｘ　−、ｙ−電極は、１以上のドツト（交差）またはドツトのセットまたは１以 上のドツトの高さまたは、積分ユニットまたは非積分ユニット中のドツトのセッ トの幅の均一サイズのピクセルのピクセル計画で制御され得る。独自に制限され たこのような各ピクセルは、ストライブにより制限されたカラー帯域を通した選 択された量（活性化されているスポット数）における光の選択的経路及び遮断を 介してスペクトル及び強度選択の選択可能性を有する。

ディスプレイの解像度の基本的な単位である通常の用語「ピクセル」は、（ラス ター走査陰極線管、発光ダイオード・マトリックス、放電管マトリックス、白熱 灯マトリックスなどの当該技術のディスプレイの物理的スポットに対応してはい るが）任意の定数として本願発明に対して適用される。第４図に適用されたよう に便宜的にピクセルという用語を受け入れ、ピクセル幅ＰＷを１組の幅としピク セル高さＰＨをその幅と同じに定義すれば、０．０００９インチＸ　Ｏ，０００ ９インチのピクセルが定められる（即ち約１ミル×１ミルである）。これは、い わゆる高解像度テレビジョン規格のピクセルと比較できる。この高解像度テレビ ジョン規格は、最近の商用のあるいは商用として提案されている８〜１０ミル× ８〜１０ミルの幅／高さの次元を持つものであり、通常の（家庭の）ＮＴＳＣ（ 米国規格）テレビジョンは約３０ミルＸ３０ミル、投射型テレビジョン・システ ムは６０〜８０ミル×６０〜８０ミルである。計算機のＣＲＴモニターでは現在 １５ミル×１５ミルのピクセル規格を用いており、計算機のＬＣＤモニターでは ２５ミル×２５ミルのピクセルを用いている。第４図の実施例では、５倍の比率 で（即ち５ミル×５ミルの「ピクセル」として）低い方に評価しているが、それ でも現在の解像度を超えている。さらに、本願発明では、インターリーブされた ピクセルを与える（即ち基本的解像度単位としてスポット２ＯＬを参照する他の 方法を適用させる）計算機制御によるＸ及びＹ電極制御によって明瞭なピクセル の制限が避けられる。

上記の第４図の例において、各スポット２０Ｌが励起されないとき通常光学的に 透明であり、その交差するＸ及びＹ電極から電圧を与えられて（ブロッキング法 ）励起されたとき（図に影を付けて示されているように）不透明であるとすれば 、ＰＷ／ＰＨの幅及び高さく以前に定義したように、（０，０００９インチＸＯ ，０Ｏ０９インチ）、即ち９スポツト×９スポツト、２０Ｌ）の「ピクセル」に 対してどのようにして色彩が構成されるかが示される。第４図の選択されたスポ ットを横切るハツチングは制御された以下のブロッキングを示す。

−　コントラストのためのストライブそれ自身の不透明な材料を補完するまたは その代わりとしての、垂直の間隙のストライブに整列された全てのスポット。

−赤の垂直のストライブのスポットの幾つか。

−線の垂直のストライブのスポットは無い。

−青の垂直のストライブのスポットの全て。

全体の効果は人間の観察者（または、人間的分析及び知覚能力を有する機械的画 像観察者）が複合色としてのみ検出する、最大輝度の約４０ノ（−セントの赤の 成分を伴う最大輝度の緑のピクセルに卓越している。これは、数ダースまたは数 百の隣接する制御されたピクセルとともに観察者に色彩の印象を与える。輝度の 制御は別として、制御システムに部分的な故障が発生しても、信頼できる応答を 保証するために、単一の「ピクセル」に負わせられる高度に冗長な色選択信号が あることが望ましい。

第５図及び第６図は、ピクセル制御の他の変形を示す（第４図と同じ面からであ るが、ドツトは四角で表される）。第６図において、間隙のストライブ４６Ｉが 示される。第５図において、Ｙ電極（第３Ａ図乃至第３Ｄ図のストライブ４６の 下塗り部分２５）やＸ電極（第１図乃至第３Ｄ図の２２）の配列は、隣接する電 極との短絡を防止するために細くされ得る。例えば、色ストライブの０．００５ インチに対して０．００３５インチの導電性電極である。

第５図及び第６図において、赤、緑及び青はストライブ４６Ｒ，４６Ｇ、４６Ｂ において１：１：１の関係で互い違いになっている。しかし他の比率も可能であ る。例えば、最適の制御のためには人間の観察では、青：緑：赤がそれぞれ４： ２＝６の比率で繰り返すのが好ましい。ディスプレイ・システムの光の透過／遮 蔽／発光部分における質や、ランプのスペクトル・レンジや、燐光（即ちＬＣＤ ）における変動を保証するために、この種の釣り合いのとれた比率も用いること ができる。

第７図は、５つの垂直電極ストライブ２５と関連する間隙２５Ｉ（全て単一の色 ストライブ層４６Ｂ／青に埋められている）との集合に等しい水平ストライブ幅 ２２を有する他の実施例を示す。交差点の対（１つのＸ電極、１つのＹ電極）の 励起は、導電性ストライブ２５が連結されるか短絡されると、１０個のドツトを 発光（または遮蔽）させる。そのかわりに、別々の電極の接続は、より正確な制 御のために２５−１．２５−２などにたいして可能である。

第８図及び第８Ｂ図は、単純に透過（８Ａ）や反射（８Ｂ）モードのフィルタ− として用いる、ストライブや他の領域的構造なしの色制御部分の使用を示す。

第９図は、Ｙ電極２５（例えば第３Ａ図を参照）が、バス・バー、即ちＢ　（Ｙ ）と共に設けられているディスプレイ・システムを（第２図のような横断面で） 示す。このバス・バーはＹ電極の全領域に対する低抵抗の経路を実現し、それに よってそのようなＹ電極とＸ電極２２の交差点で規定される各ドツトに対する低 抵抗の経路を実現するために間隙に設けられている。同様の構成が電極２２に対 しても設けられ得る。結果としての等価回路が、第１０図に示されており、陽極 酸化皮膜４４の部分はＸ電極とＹ電極の交差点部分２２及び２５と共に容量アレ ーとして働く。陽極酸化物の絶縁値は燐光電子発光（Ｅ　Ｌ）層の絶縁値によっ て補われる。

薄いインジウム錫酸化物層が導電用に使えるが、電極の長さ方向の電圧降下を制 限するためにバス・バーを用いる。

スポット選択と画面表示の表現の制御は、ディスプレイ制御のラスター走査や、 同様の循環方式に比較して、全画面（または画面の大きな部分）について（効果 的に）同時に実現される。しかしながら、循環方式は本願の場合にも美的な理由 や古い制御機器を利用するために用いられ得る。

原色の加算混合に関して色制御を説明したが、他の加算混合または減算混合シス テムの繰り返しの色ストライプも適用可能である。利用可能な色の範囲はディス プレイの部分から部分へコンスタントに変化可能である。

上記のディスプレイ形式を用いる制御システムは、本願発明とその開示として利 用可能なものとして与えられた、以下の類例の１つ以上を用いて、関連するディ スプレイ技術の当業者が外挿により、等価な代替により、拡張により構成可能で ある。

ディスプレイ・システムは、ＣＲＴディスプレイや同様なタイプのものに関する エツジまたはコーナー効果によって制限されない性能の均一性によって、選択さ れた小さなまたは大きなサイズで製作可能である。Ｘ及びＹ制御電極の長さ方向 の抵抗は非常に長い距離（例えば数百の光源長さ）の制限であり得るが、これは フィルタ一部分のモジュラ−構成やフィルター領域内へ高電圧ノードを伝えるた めにフィルター電極線に重なる（好適には透明である）バス・バーを用いること によって避は得る。ガラス３０（または先行伝達層）は、製造において長さを確 定しないことも可能であり、または便利なバッチ・サイズで作って必要に応じて 使用者のサイズに切ることもできる。基本的なフィルターの製造も、経済的な製 造在庫や利用可能なサイズの特注として同様に柔軟にできる。

種々の変形を、核となる実施例に関して上述した。種々のフィルターの変形も、 本願発明の１つ以上の状況の精神と矛盾無く形成し得る。例えば、粘着性のフィ ルムにできる他のバルブ金属の酸化物のような、５酸化タンタル以外の色制御材 料も用い得る。

インジウム／スズ酸化物のストライブ又はその等偽物はその光学的特性に利用可 能であり、図示のように、その電気的特性（電流を運んで陽極酸化ステップでの モノリシックな陽極電極又は独特な陽極を提供する）及びタンタル基板ブリッジ に対するガラスとしての機械的特性に利用可能である。しかし、最終の使用では 、インジウム／スズ酸化物ストライブは上に重なる被覆層の応答（及び／又はオ ン−オフ応答）を制御するための電極として使用され得る。

基本的なカラー・ストライブ（及び使用時には間隔ストライブ）は一方向の長い ストライブの配列として図示されている。しかし、電気的連続性の必要が過んだ 後のクロス・エツチング、及び、適切なマスキング又は選択的なエツチングの使 用は色応答酸化物スポットのランド（絶縁されたメサ又は島）を提供することが できる。

光源のスペクトル範囲及び強度及び／又はガラススクリーンの透明度特性は、表 示装置を一層密着させるための設計的選択又は利用の際に制御可能な別の独特な 変数である。

直交ｘ、ｙ座標がフィルタ電極配置のために図示されているが、種々の非直交座 標系、例えば極座標を使用することができる。種々の線形又は非線形増分（例え ば、対数的）をそれぞれの座欅の組において課することができる。

この発明の応用範囲は、家庭用及び工業用ビデオ、コンピュータのモニタ、機器 の表示装置、軍事用表示装置、スポーツ競技場のスコアボード、その他の様々な 公共的な広告掲示板を含むが、これに限定されない。また、この発明は、柔軟性 オフコントロール、解像度、製造の低廉さ及び／又は本発明のその他の特徴のう ちの１つ以上を利用した、極めて小型のものから極めて大型のものまでを含む、 表示目的とは独立の制御可能な光源として利用可能である。

また、本発明は、インジウム／スズ酸化物の下側層又は（使用する場合には）上 側層の導電率を強化するための手段と、その結果の強化されたインジウム／スズ 酸化物製品と、強化された被覆製品とを具備する。本発明のこの特徴は、大きな 光透過と両立する導電率のための材料に応用することができる。

本発明の上記の特徴により、従来の技術の５−１５オーム／平方に対比して、２ ．０（場合によっては１．０）オーム／平方以下のオーダーのシート抵抗率が達 成され得る。このインパクトはインジウム／スズ酸化物（等）の導電性ストライ ブの一層長い線形なラン（ｒｕｎ）と厚みの減少とを可能とすることである。

減少された電気的抵抗率／高い導電率の実現は、上記のような電気−光学的表示 装置又はフィルタ応用において大抵のスペクトル範囲で２０パーセントよりも典 型的には小さい適度な光学的伝達損失でのみ達成される。

好ましくは、こうした改良の実現は以下の製造ステップによりなされる。

（１，１）好ましくはソーダライム又はコーニング７０５９のようなガラスで始 めることによって、外部イオン（即ち、ガラス基板に適用されるアルカリ・イオ ン）の無いベース層を確立する。基板を洗剤又は溶剤で洗浄し、空気中又は不活 性ガスの中で約３０分乾燥して湿気を除去し、その後、スパッタ・エッチ又は同 様の放射エネルギ・エッチによって残留汚物を除去する。スパッタ・エツチング は、予備排気とアルゴン充填後に８ミリトルの真空度で１／２〜１キロワツトで 行われる。

（１，２）　約２０００オングストロームの厚さの（スパッタ被着あるいは化学 的蒸着（ＣＶＤ）をされた）二酸化シリコン層でコートされ、アルカリイオンそ の他の外部のスビーシーを後続のコーティングとの相互作用からマスクするため 、及び別のコーティングのための基板を提供するために、上記の表面を覆う。

このような表面スピーシーのない事前処理されたシリコン・ガラス基板は、同じ 目的への別のアプローチである。

（１，３）　次に、上記のようにコートされたガラスは、３５０〜４５０°Ｃの ５ｘｌＯ−’ｍｍＨｇの圧力下で約１５分間加熱される。

（２）　７０００〜１００００オングストロームのインジウム−錫酸化物層が、 上記のように処理された基板上にスパッタ被着される。

（２，１）　このように被着されたものの最初の１００ないし２００オングスト ローム（該被着されたものの最初の数個の単分子層に等しい）は、純度と密度と を最大にするため、バイアスしたスパッタリングの条件の下で導通される。イン ジウム−錫酸化物のスパッタリングが、初めに５−１０”７ｍｍＨｇまで排気さ れ、次いで４〜５Ｘ１０−５ｍｍの分圧の酸素を有する８Ｘ１０−３のアルゴン で再充填された雰囲気の下で導通される。

（２，２）スパッタ装置から取り外さないで、次に、スパッタリング放電が終了 し、酸素の空位を作るため、４〜５Ｘ１０−’ｍｍＨｇの４００〜５００°Ｃで 約１５分間の真空ベーキングが加えられる。

図１１は、上述した、（１，１）ソーダライムと、（１，２）インジウム−錫酸 化物でコートされたＣｏｒｎｉｎｇ７０５９との２つのサンプルの向上した（低 減した）シート抵抗率の進展を示す。Ｙ軸（対数）は、正方形当たりのオームを 示し、Ｘ軸（線形）は酸素空位（ｏｘｉｇｅｎ　ｖａｃａｎｃｉｅｓ）を作るた め、（２，２）の最終のベーキング・ステップの分単位での時間を示す。サンプ ルのシート抵抗率は、正方形当たり１６オームで始まり、ベーキングが１時間を 越えて継続すると、正方形当たり１オームより十分下に劇的に降下し、約１時間 ３０分後にそれ以上の変化はなくなる。

コーティングのバルク抵抗率もまた低下し、それは約０．５Ｘ１０〜４オーム− ｃｍにであり、通常使用できるインジウム−錫酸化物の材料に対して実質的な向 上である。

上述の処理は、広い領域にわたって、あるいはマスキングを通して実行でき、導 通コーティングの多数のストリップを提供できる（代替的に、間のストリップを 広い領域のコーティングからエツチングし、あるいは機械的に除去することがで きる）。

上述の処理ステップの幾つかは、レーザ又は電子ビームエツチング、微細機械加 工、イオン被着、電気メッキ、電気泳動及び他のプロセスにより、追加でき、又 は代替できる。

向上した金属コーティングは、２００００オングストローム以下であるが、１０ ０００より十分下であることが好ましい。ガラス基板が、例えば、可視領域で９ ２％の光透過を示す場合、金属コートされたガラス（コーティングの低いシート 抵抗率を有する）は、同じスペクトラム領域において８０％を越えた、好ましく は８５％、あるいはそれ以上の透過率、即ち、コーティングを介しての２０％以 下の、好ましくは１０％以下の低減を示す。対照的に、特別な増強なしでは、か かるガラス上のインジウム−錫酸化物の１ｏｏｏｏオングストロームの通常のコ ーティングは、典型的に約６０％の透過に低下し、より高い電気的シート抵抗率 を有するであろう。

上述の増強処理は、インジウム−錫酸化物コーティング等の半導体特性を、酸素 の空位の生成（あるいは均等手段）を介して変更し、光透過率をより高く保持し ながら低くした抵抗率を作る。

本発明のフィルタの用途（反射及び透過モードにおいて）は、−貫して９０％の 透過／反射を有して超飽和した塩溶液、又は−５５°Ｃ〜＋５５０６Ｃの範囲、 あるいはこれら双方を含む、摩耗、熱、及び環境に対する耐性と、特定の用途に 対して容易にかつ低コストで調整できることとにより特徴付けられる。

ＦＩＧ、　ｌ　ＦＩＧ・２ Ｆ／Ｇ、３Ｂ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、４ ＦＩＧ・５　ＦＩＧ　６ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８Ａ　ＦＩＧ・８日 浄書（内容に変更なし） 吟開　（介） 手続補正書 、ッ４年　、□１０）Ｕ３圃

Claims (46)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）細長い平行な導体を含み、第１の電極の組を画定する第１のスラブ状 素子を備え、外部制御によって変化する光制御特性を持つ光源手段と、（ｂ）前 記第１の素子に対して近接し且つ対向して設けられた第２のスラブ状素子の形状 のカラーフィルタ手段であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に正確 に画定された配置で挟まれている誘電体の上面層を持つ細長い導体の一連の透明 な色感知性ストライプを備え、前記第１の電極とクロスハッチ配列において第２ の電極を画定するカラーフィルタ手段と、（ｃ）前記第１及び第２の電極のうち の選択されたものを活性化してその選択された交差部での光応答と前記第２の電 極を通しての光透過とを行うための制御手段と、 を具備する表示装置。
2. ２．前記第２の電極がバルブメタルで被覆された透明な紐長い導体を備え、前記 バルブメタルが、該バルブメタルに高粘着性であり選択された色制御厚みに陽極 的に形成された陽極酸化物で被覆される請求項１記載の表示装置。
3. ３．前記バルブメタルがタンタルであり、前記透明電極がインジウム／スズ酸化 物を含む請求項２記載の表示装置。
4. ４．前記色感知性ストライプが、異なる色に感応する組の異なる部材を持つスト ライプの反復する組を含む請求項１記載の表示装置。
5. ５．前記の色感知性の第２の電極のストライプが、幅が０．００１インチよりも 小さく相互間隔が０．００１インチよりも小さく作られ、同じオーダーの前記第 １の電極と共に使用可能であって、高強度の高解像度の色ドットを画定する請求 項１記載の表示装置。
6. ６．（ａ）光源手段と、 （ｂ）前記光源からの光と相互作用し、表示田力として、限定されたスペクトル 範囲の前記光源の光を高強度で、こうしたスペクトル成分の前記光源強度の８０ パーセントを越えて発するカラーフィルタ手段であって、バルブメタルそのもの の基板上のバルブメタル酸化物を含むカラーフィルタ手段とを具備する表示シス テム。
7. ７．前記バルブメタル酸化物が五酸化タンタルを含む請求項６記載の表示システ ム。
8. ８．前記カラーフィルタ手段が、異なる厚さのこうしたバルブメタル酸化物の多 重領域を含み、高強度でスペクトル範囲応答を異ならせる請求項６記載の表示シ ステム。
9. ９．こうした多重領域の同様の組の反復が配列形式で提供されて表示配列を形成 する請求項８記載の表示システム。
10. １０．それぞれの組が異なる厚さの並んだストライプを含み、該組は並んだスト ライプの平面配列にある請求項９記載の表示システム。
11. １１．バルブメタル酸化物の領域の間にインターバル領域が設けられている請求 項８記載の表示システム。
12. １２．前記インターバル領域が不透明である請求項１１記載の表示システム。
13. １３．前記カラーフィルタ手段が、その選択的なスペクトル範囲透過によって前 記光源からの光と相互作用する請求項６記載の表示システム。
14. １４．前記カラーフィルタ手段が、その選択的なスペクトル範囲反射によって前 記光源からの光と相互作用する請求項６記載の表示システム。
15. １５．前記光源手段及びカラーフィルタ手段が（ａ）前記光源が実質的にスラブ 型であり、電気的応答性材料と一連の間隔を置いて第１の電極として動作する導 体と前記第１の電極を選択的に活性化する手段とを備え、 （ｂ）前記光フィルタも実質的にスラブ型であり、第２の電極の配列と前記第２ の電極を選択的に活性化するための手段とを含み、（ｃ）前記スラブが対向し、 実質的に互いに隣接しており、（ｄ）それにより、前記第１及び第２の電極の部 材の選択的な活性化が、活性化された電極の交差部での電気的応答性材料の領域 を活性化し、選択された領域の光制御を正的又は負的に（光透過／発生又は光阻 止／非発生により）行い、（ｅ）第１及び第２の粗からの最も近接した対向する アクティブな電極が前記バルブメタル酸化物によって電気的に分離され、１５を 越える誘電定数を持つように相互に関係付けられている請求項６記載の表示シス テム。
16. １６．前記カラーフィルタが金属ベース上のバルブメタル酸化物被覆領域の平面 配列を含み、前記第２の電極の１つとして作動するに足る導電率を持ち、前記光 源の対応する第１の電極と相互作用する請求項１５記載の表示システム。
17. １７．前記バルブメタル酸化物ストライプが（ｉ）酸化物の厚さが徐々に変化さ れる光のスペクトル範囲に透明であるほど薄い下側のバルブメタルと（ｉｉ）電 極として動作するに足る導電率を提供する光学的に透明な下側層との結合を含む 請求項１記載の表示システム。
18. １８．前記第２の電極の導電性領域が細長い請求項１５記載の表示システム。
19. １９．前記光学的にが光通過／阻止マトリクスを含む請求項１５記載の表示シス テム。
20. ２０．前記光源が光発生マトリクスを含む請求項１５記載の表示システム。
21. ２１．交差部での前記第１と第２の電極の間隔が０．００１〜０．１インチの範 囲にあり、パララックス効果と干渉効果とを回避する請求項１５記載の表示シス テム。
22. ２２．（ａ）高解像度（即ち０．０５インチよりも小さい幅）の交互の割り当て られた色セグメントの実質的に２次元のフィルム配列を形成し、入力光に感応し て入力光の割り当てられた色成分を高強度で透過させ、活性化及び不活性化の高 い遷移速度を持つ手段と、 （ｂ）前記配列における選択されたセグメント、群及び部分の高速光活性化及び 不活性化を行うための手段と を具備し、該システムの材料が全製造・使用条件の下で高い化学的不活性度と熱 的安定性とを持ち、システムの構成が実質的にパララックスのない小型表示装置 を提供し、実質的に等方性の光出力を提供する、均一な高強度の高解像度・多色 ・薄膜表示システム。
23. ２３．前記活性化／不活性化手段がバックライトの電気的に作動されるマトリク ス・フィルタを備える請求項２１記載の表示システム。
24. ２４．前記活性化／不活性化手段が、直交配列された電極ストリップの間に挟ま れた光起電力層を含む電気的に作動されるエレクトロルミネセンス・マトリクス を備える請求項２１記載の表示システム。
25. ２５．前面フィルム配列に一体な透明な前面保護カバーを更に備える請求項２１ 記載の表示システム。
26. ２６．前記カバーが前記フィルム配列を薄膜被覆として支持するガラス基板を含 む請求項２１記載の表示システム。
27. ２７．前記フィルム配列が（ａ）バルブメタルの光学的に機能する厚さの陽極酸 化物と（ｂ）バルブメタルそのものとの組み合わせの徐々に変化する層である請 求項２１記載の表示システム。
28. ２８．前記要素ａ及びｂの高解像度セグメントのパターンが同じオーダーの大き さであり、互いにそれぞれの配列見当合わせがされている請求項２１記載の表示 システム。
29. ２９．（ａ）徐々に変化する薄膜を画定する手段と、（ｂ）０．００１インチ以 下のスパンの光制御の高解像度スポットの対向する発生器を画定する手段と、 を平行な層において具備するカラー表示システム用積層構造。
30. ３０．前記徐々に変化する薄膜手段（ａ）が、徐々に変化する薄膜セグメントの 組の反復する配列を含み、それぞれの組において前記光発生器手段（ｂ）によっ て印加される光の入力スポットに異なる応答がなされる請求項２８記載の積層構 造。
31. ３１．前記徐々に変化する薄膜セグメントが、可視スペクトル範囲の入力光の異 なる波長に応答する徐々に変化する厚さのバルブメタル酸化物層を含む請求項２ ８記載の積層構造。
32. ３２．前記バルブメタル酸化物が五酸化タンタルである請求項２８記載の積層構 造。
33. ３３．前記発生器手段がマトリクス光フィルタである請求項２８記載の積層構造 。
34. ３４．前記発生器手段がマトリクス光源である請求項２８記載の積層構造。
35. ３５．前記フィルムが透明な基板である請求項２８記載の積層構造。
36. ３６．バルブメタル薄膜を堆積させ、その隣接するセグメントを徐々に変化する 酸化物の厚さに酸化して光に対して異なるスペクトル応答を持たせ、それにより 、多重スペクトル応答能力を実質的に１つの面において形成するステップを備え 、製造の容易さ、光通過強度及び制御の柔軟性を可能とするカラー表示システム の製造方法。
37. ３７．前記バルブメタルがタンタルである請求項３５記載の方法。
38. ３８．前記バルブメタルが導電性材料の透明な薄膜層上に該層よりも薄く透明に 堆積され前記バルブメタルの陽極酸化を可能とする内部電極システムを提供する 請求項３６記載の方法。
39. ３９．前記バルブメタルが保護透明基板上に堆積されている請求項３６記載の方 法。
40. ４０．光制御の選択されたスポットを作る高解像度平面パック・マトリクス発生 器で、徐々に変化する酸化物セグメントを覆うステップを更に備える請求項３５ 記載の方法。
41. ４１．修正された半導体特性を生成するステップを含む、光学的に透明な金属材 料のシート電気抵抗を増強（低下）させる方法であって、前記金属が基板上の２ ００００オングストローム以下の被覆であり、半導体特性の生成によって２０パ ーセントよりも小さく減少される固有の光学的透過性を持つ方法。
42. ４２．前記透過性の減少が１０パーセントよりも小さく、前記被覆の厚さが１０ ０００オングストロームよりも小さい請求項４０記載の方法。
43. ４３．前記被覆の材料がインジウムースズ酸化物である請求項４０記載の方法。
44. ４４．前記半導体特性が酸素空位を作ることによって誘発される請求項４０記載 の方法。
45. ４５．請求項４１、４２又は４３のいづれかにより作られた被覆された製品。
46. ４６．約２００から約３００ナノメータまでの波長の紫外線スペクトル範囲の実 質部分を実質的に完全に紫外線光阻止し、８５パーセント以上の可視光を透過さ せる請求項４４による被覆された製品。