JPH07182994A - 三極発光素子を組み込んだ単一基板真空蛍光表示装置 - Google Patents
三極発光素子を組み込んだ単一基板真空蛍光表示装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/028—Mounting or supporting arrangements for flat panel cathode ray tubes, e.g. spacers particularly relating to electrodes
-
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- H01J29/085—Anode plates, e.g. for screens of flat panel displays
-
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- 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
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- H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
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- 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
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J2329/86—Vessels
- H01J2329/8625—Spacing members
Landscapes
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板５０上に第１導電層５２を形成し、第
１導電層上に第１絶縁層５５を沈積し、第１絶縁層上に
水平横列状に第２導電層５６を沈積し、第２導電層上に
第２絶縁層５８を沈積し、縦列／横列交差部７０に多数
の画素が形成されるように第２絶縁層上に縦列状に低仕
事関数材料の電子放出層６０を沈積することを含む、単
一基板蛍光表示管の製造方法を提供する。 【構成】 各画素に、電子放出材の層，第２絶縁層，第
２導電層，および第１絶縁層を貫通して、第１導電層ま
で伸長する開口部７２を形成する。各画素の開口部の第
１導電層上に発光材の層を沈積する。
１導電層上に第１絶縁層５５を沈積し、第１絶縁層上に
水平横列状に第２導電層５６を沈積し、第２導電層上に
第２絶縁層５８を沈積し、縦列／横列交差部７０に多数
の画素が形成されるように第２絶縁層上に縦列状に低仕
事関数材料の電子放出層６０を沈積することを含む、単
一基板蛍光表示管の製造方法を提供する。 【構成】 各画素に、電子放出材の層，第２絶縁層，第
２導電層，および第１絶縁層を貫通して、第１導電層ま
で伸長する開口部７２を形成する。各画素の開口部の第
１導電層上に発光材の層を沈積する。
Description
【０００１】
【関連特許出願】同一譲受人に譲渡された"Single Subs
trate, Vacuum Fluorescent Display"と称する１９９３
年３月２９日出願の米国特許同時係属出願第０８／０４
５，４０７号（モトローラ事件整理番号第ＣＲ０８３２
２号）を、引用によってここに組み込む。
trate, Vacuum Fluorescent Display"と称する１９９３
年３月２９日出願の米国特許同時係属出願第０８／０４
５，４０７号（モトローラ事件整理番号第ＣＲ０８３２
２号）を、引用によってここに組み込む。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、真空蛍光表示管に関
し、さらに詳しくは、改良された発光素子を組み込んだ
単一基板蛍光表示管に関する。
し、さらに詳しくは、改良された発光素子を組み込んだ
単一基板蛍光表示管に関する。
【０００３】
【従来の技術】真空蛍光表示管は現在、多くの一般的な
家庭用ディジタル時計などに使用される。一般的な青緑
色の時計ディスプレイの他に、様々な色のディスプレイ
や高解像度グラフィック・ディスプレイが製品として提
供される。
家庭用ディジタル時計などに使用される。一般的な青緑
色の時計ディスプレイの他に、様々な色のディスプレイ
や高解像度グラフィック・ディスプレイが製品として提
供される。
【０００４】真空蛍光表示管の基本動作は、低仕事関数
の熱電子フィラメント陰極から電子を放出すること，熱
電子放出された電子を電場によって加速すること，およ
び衝突電子によって蛍光体陽極を刺激して、蛍光体に陰
極ルミネセンス光(cathodoluminescent light)を発生さ
せることを含む。
の熱電子フィラメント陰極から電子を放出すること，熱
電子放出された電子を電場によって加速すること，およ
び衝突電子によって蛍光体陽極を刺激して、蛍光体に陰
極ルミネセンス光(cathodoluminescent light)を発生さ
せることを含む。
【０００５】真空蛍光表示管では、フィラメント陰極−
蛍光体陽極間電圧が、蛍光体が発光するか否か，および
発光強度を決定する。陰極線管（ブラウン管）は、電磁
石を用いて電子をアドレス指定された画素に向けるが、
真空蛍光表示管は発光する画素に個々にバイアスをかけ
る必要があるということを除くと、真空蛍光表示管は、
テレビやモニタに見られる一般的な陰極線管に似る。真
空蛍光表示管の中には、メッシュ・グリッドを利用して
陰極領域への電子流を「ゲート制御」するものがあり、
それによってメッシュ・グリッドはどの画素を発光させ
るかを選択するのに使用することができる。フィラメン
ト陰極の配列を使用し、グリッド構造と組み合わせて個
々の画素にバイアスをかけることによって、マトリック
ス・アドレス指定のフラット・パネル・ディスプレイ(m
atrix addressed flat panel display) が得られる。対
称的に、陰極線管は、電子線の偏向を可能にするために
深い奥行きが必要になる。
蛍光体陽極間電圧が、蛍光体が発光するか否か，および
発光強度を決定する。陰極線管（ブラウン管）は、電磁
石を用いて電子をアドレス指定された画素に向けるが、
真空蛍光表示管は発光する画素に個々にバイアスをかけ
る必要があるということを除くと、真空蛍光表示管は、
テレビやモニタに見られる一般的な陰極線管に似る。真
空蛍光表示管の中には、メッシュ・グリッドを利用して
陰極領域への電子流を「ゲート制御」するものがあり、
それによってメッシュ・グリッドはどの画素を発光させ
るかを選択するのに使用することができる。フィラメン
ト陰極の配列を使用し、グリッド構造と組み合わせて個
々の画素にバイアスをかけることによって、マトリック
ス・アドレス指定のフラット・パネル・ディスプレイ(m
atrix addressed flat panel display) が得られる。対
称的に、陰極線管は、電子線の偏向を可能にするために
深い奥行きが必要になる。
【０００６】真空蛍光表示管では、典型的なフィラメン
ト陰極は、フィラメント温度が６００℃のとき約１０ボ
ルトのバイアス電圧で充分な電子放出が可能な、バリウ
ムとストロンチウムの化合物で被覆したタングステン線
である。この低バイアス電圧で使用される一般的な蛍光
体はＺｎＯ：Ｚｎであり、これは青緑色の陰極ルミネセ
ンス発光を生じる。
ト陰極は、フィラメント温度が６００℃のとき約１０ボ
ルトのバイアス電圧で充分な電子放出が可能な、バリウ
ムとストロンチウムの化合物で被覆したタングステン線
である。この低バイアス電圧で使用される一般的な蛍光
体はＺｎＯ：Ｚｎであり、これは青緑色の陰極ルミネセ
ンス発光を生じる。
【０００７】一般的な４分の３インチ×３インチ（３／
４”×３”）の時計モジュールは、フィラメントにバイ
アスをかけるため（加熱のため）に約３００ｍＷを使用
する。さらに、ホット・フィラメントのために、ホット
・フィラメントと蛍光体との間の間隔はかなりの大きさ
になり、現在その厚さは約４分の１インチ（１／４”）
である。
４”×３”）の時計モジュールは、フィラメントにバイ
アスをかけるため（加熱のため）に約３００ｍＷを使用
する。さらに、ホット・フィラメントのために、ホット
・フィラメントと蛍光体との間の間隔はかなりの大きさ
になり、現在その厚さは約４分の１インチ（１／４”）
である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の内容および関連
特許出願は、ダイオード発光素子を組み込んだ単一基板
蛍光表示管を開示する。ダイオード発光素子の１つの欠
点は、エミッタと陽極との間の距離が動作電圧によって
制限されることである。つまり、陽極の蛍光体とエミッ
タのダイヤモンド材との間の近接した間隔を維持しなけ
ればならない。陽極とエミッタとの間の間隔および印加
バイアスは、次にエミッタからの電子放出電流を決定す
る抽出電場(extraction field)を設定する。上述の間隔
は、蛍光体とダイヤモンド・エミッタと間の間隔である
ので、蛍光体を析出する際に細心の注意を払わなければ
ならない。
特許出願は、ダイオード発光素子を組み込んだ単一基板
蛍光表示管を開示する。ダイオード発光素子の１つの欠
点は、エミッタと陽極との間の距離が動作電圧によって
制限されることである。つまり、陽極の蛍光体とエミッ
タのダイヤモンド材との間の近接した間隔を維持しなけ
ればならない。陽極とエミッタとの間の間隔および印加
バイアスは、次にエミッタからの電子放出電流を決定す
る抽出電場(extraction field)を設定する。上述の間隔
は、蛍光体とダイヤモンド・エミッタと間の間隔である
ので、蛍光体を析出する際に細心の注意を払わなければ
ならない。
【０００９】多くの蛍光体は、高温で粉末として作られ
る。一般的な粉末蛍光体を利用するデバイスは、効果的
な蛍光体を製造するために必要な温度まで耐えることの
できない安価な基板（ガラス）を用いる。さらに、蛍光
体粉末の使用により、様々な蛍光体粉末を順次析出して
パターン化する製造工程が可能になり、それによってカ
ラー・ディスプレイの組立が可能になる。蛍光体粉末の
粒径は、数ミクロンの範囲である。しかし、上記特許出
願のダイオード素子で一般に利用される陽極とエミッタ
と間の間隔は、約１±０．１ミクロンである。一般に、
上記特許出願の発光素子は、薄膜蛍光体または微粒子化
電着粉末蛍光体(very fine grained electrophoretical
ly deposited powder phosphors)の使用に制限される。
この制限は、製造のコストおよび複雑さを増大する。
る。一般的な粉末蛍光体を利用するデバイスは、効果的
な蛍光体を製造するために必要な温度まで耐えることの
できない安価な基板（ガラス）を用いる。さらに、蛍光
体粉末の使用により、様々な蛍光体粉末を順次析出して
パターン化する製造工程が可能になり、それによってカ
ラー・ディスプレイの組立が可能になる。蛍光体粉末の
粒径は、数ミクロンの範囲である。しかし、上記特許出
願のダイオード素子で一般に利用される陽極とエミッタ
と間の間隔は、約１±０．１ミクロンである。一般に、
上記特許出願の発光素子は、薄膜蛍光体または微粒子化
電着粉末蛍光体(very fine grained electrophoretical
ly deposited powder phosphors)の使用に制限される。
この制限は、製造のコストおよび複雑さを増大する。
【００１０】そこで、特別な製造技術を必要とすること
なく、単純かつ安価な蛍光体粉末を発光層として利用す
ることのできる単一基板真空蛍光表示管は、非常に望ま
しい。
なく、単純かつ安価な蛍光体粉末を発光層として利用す
ることのできる単一基板真空蛍光表示管は、非常に望ま
しい。
【００１１】したがって、本発明の目的は、三極発光素
子を組み込んだ新規の改良された単一基板真空蛍光表示
管を提供することである。
子を組み込んだ新規の改良された単一基板真空蛍光表示
管を提供することである。
【００１２】本発明のさらなる目的は、エミッタと蛍光
体を支持する陽極との間の間隔が動作のために重要不可
欠でない、三極発光素子を組み込んだ新規の改良された
単一基板真空蛍光表示管を提供することである。
体を支持する陽極との間の間隔が動作のために重要不可
欠でない、三極発光素子を組み込んだ新規の改良された
単一基板真空蛍光表示管を提供することである。
【００１３】本発明のさらなる別の目的は、単純で比較
的安価に製造できる、三極発光素子を組み込んだ新規の
改良された単一基板真空蛍光表示管を提供することであ
る。
的安価に製造できる、三極発光素子を組み込んだ新規の
改良された単一基板真空蛍光表示管を提供することであ
る。
【００１４】本発明のさらなる別の目的は、安価な蛍光
体粉末を利用できる、三極発光素子を組み込んだ新規の
改良された単一基板真空蛍光表示管を提供することであ
る。
体粉末を利用できる、三極発光素子を組み込んだ新規の
改良された単一基板真空蛍光表示管を提供することであ
る。
【００１５】本発明のさらなる別の目的は、安価な蛍光
体粉末を単純かつ容易に陽極構造に組み込むことのでき
る、三極発光素子を組み込んだ新規の改良された単一基
板真空蛍光表示管を提供することである。
体粉末を単純かつ容易に陽極構造に組み込むことのでき
る、三極発光素子を組み込んだ新規の改良された単一基
板真空蛍光表示管を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】発光材料層が支持基板と
接するように支持基板上に配置された陽極，陽極から間
隔をおいて配置され基板によって支持されたグリッド，
およびグリッドから間隔をおいて配置されグリッドによ
って支持されたエミッタを有する支持基板から成る三極
発光素子を利用した単一基板真空蛍光表示管において、
上述の問題等は実質的に解決され、上述の目的等は実現
される。エミッタおよび発光材料はさらに、放出電子が
発光材料に衝突するように配置される。
接するように支持基板上に配置された陽極，陽極から間
隔をおいて配置され基板によって支持されたグリッド，
およびグリッドから間隔をおいて配置されグリッドによ
って支持されたエミッタを有する支持基板から成る三極
発光素子を利用した単一基板真空蛍光表示管において、
上述の問題等は実質的に解決され、上述の目的等は実現
される。エミッタおよび発光材料はさらに、放出電子が
発光材料に衝突するように配置される。
【００１７】支持基板、および三極陽極を形成するよう
に支持基板上に第１導電性材料層を配置して成る三極発
光素子を含む単一基板真空蛍光表示管において、上述の
問題等はさらに実質的に解決され、かつ上述の目的等は
実現される。所定の高さを有する第１絶縁層を、第１導
電性材料層の上に配置する。所定の高さより低い高さを
有する蛍光体を含む発光層を、第１導電性材料層の上
に、第１絶縁層に隣接して配置する。第２導電性材料層
を第１絶縁層上に支持させ、第１導電性材料層から電気
的に絶縁して三極ゲートを形成する。第２絶縁層を第２
導電性材料層上に配置し、低仕事関数の材料の電子放出
層を三極エミッタが形成されるように第２絶縁層上に配
置し、さらに、放出された電子が発光層に衝突するよう
に配置する。第１絶縁層は、蛍光体粉末等を陽極の発光
層の形成に使用するための適切な空間が得られるよう
に、陽極とグリッドとの間の間隔を決定する。この間隔
は、動作のために重要不可欠な間隔ではない。
に支持基板上に第１導電性材料層を配置して成る三極発
光素子を含む単一基板真空蛍光表示管において、上述の
問題等はさらに実質的に解決され、かつ上述の目的等は
実現される。所定の高さを有する第１絶縁層を、第１導
電性材料層の上に配置する。所定の高さより低い高さを
有する蛍光体を含む発光層を、第１導電性材料層の上
に、第１絶縁層に隣接して配置する。第２導電性材料層
を第１絶縁層上に支持させ、第１導電性材料層から電気
的に絶縁して三極ゲートを形成する。第２絶縁層を第２
導電性材料層上に配置し、低仕事関数の材料の電子放出
層を三極エミッタが形成されるように第２絶縁層上に配
置し、さらに、放出された電子が発光層に衝突するよう
に配置する。第１絶縁層は、蛍光体粉末等を陽極の発光
層の形成に使用するための適切な空間が得られるよう
に、陽極とグリッドとの間の間隔を決定する。この間隔
は、動作のために重要不可欠な間隔ではない。
【００１８】
【実施例】本発明を実施する単一基板表示管の製造の様
々な段階の簡単な断面図を、図１ないし図４に示す。特
に、図１は導電性材料層１２がその上に配置された基板
１０を示す。基板１０は、ガラス，金属，半導体ウェハ
等，どれでも適切な材料で形成することができる。例え
ば、仮に基板１０を最終素子の光出力（スクリーン）と
することが望ましい場合には、基板１０を光学的に透明
なガラスで形成され、導電性材料１２をインジウム−錫
−酸化物（ＩＴＯ）のような光学的に透明な導電性材料
で形成される。ここで、「光学的に透明」という用語
は、素子内で発生し、その中を実質的に自由に伝達され
なければならない光波のことを指すと理解されたい。他
の適用例として、基板１０を半導体ウェハ上に形成し、
その上に駆動電子装置を包含して外部接続等を減少する
ことが望ましい場合もある。基板１０が半導体ウェハで
ある場合、導電層１２は高密度注入部(highly doped po
rtion)またはその表面に隣接した層とすることができ
る。
々な段階の簡単な断面図を、図１ないし図４に示す。特
に、図１は導電性材料層１２がその上に配置された基板
１０を示す。基板１０は、ガラス，金属，半導体ウェハ
等，どれでも適切な材料で形成することができる。例え
ば、仮に基板１０を最終素子の光出力（スクリーン）と
することが望ましい場合には、基板１０を光学的に透明
なガラスで形成され、導電性材料１２をインジウム−錫
−酸化物（ＩＴＯ）のような光学的に透明な導電性材料
で形成される。ここで、「光学的に透明」という用語
は、素子内で発生し、その中を実質的に自由に伝達され
なければならない光波のことを指すと理解されたい。他
の適用例として、基板１０を半導体ウェハ上に形成し、
その上に駆動電子装置を包含して外部接続等を減少する
ことが望ましい場合もある。基板１０が半導体ウェハで
ある場合、導電層１２は高密度注入部(highly doped po
rtion)またはその表面に隣接した層とすることができ
る。
【００１９】特に図２を参照して、第１絶縁層１５の材
料が導電層１２を覆うブランケット層に沈積する。絶縁
層１５は、ＳｉＯ2 ，ガラス等，どれでも適切な材料で
形成することができる。さらに、絶縁層１５は、次に説
明する他の製造段階によって決定される所定の厚さを有
するように形成する。簡単には、絶縁層１５の厚さは、
１ないし数ミクロン（通常、１０ミクロン未満）の範囲
内である。しかしながら、絶縁層１５をそれよりかなり
厚く形成することが望ましい場合には、そうすることが
できる。第２導電層１６は、絶縁層１５上のブランケッ
ト層に沈積させる。導電層１６は、金属または高密度注
入半導体層等，どれでも適切な導電性物質とすることが
できる。第２絶縁層１８もまた、ＳｉＯ2 やガラス等，
どれでも適切な絶縁材とすることができ、これをブラン
ケット層の導電性材料１６の上に沈積させる。一般に、
第２絶縁層１８は、約１〜１０ミクロンの範囲内の厚さ
である。
料が導電層１２を覆うブランケット層に沈積する。絶縁
層１５は、ＳｉＯ2 ，ガラス等，どれでも適切な材料で
形成することができる。さらに、絶縁層１５は、次に説
明する他の製造段階によって決定される所定の厚さを有
するように形成する。簡単には、絶縁層１５の厚さは、
１ないし数ミクロン（通常、１０ミクロン未満）の範囲
内である。しかしながら、絶縁層１５をそれよりかなり
厚く形成することが望ましい場合には、そうすることが
できる。第２導電層１６は、絶縁層１５上のブランケッ
ト層に沈積させる。導電層１６は、金属または高密度注
入半導体層等，どれでも適切な導電性物質とすることが
できる。第２絶縁層１８もまた、ＳｉＯ2 やガラス等，
どれでも適切な絶縁材とすることができ、これをブラン
ケット層の導電性材料１６の上に沈積させる。一般に、
第２絶縁層１８は、約１〜１０ミクロンの範囲内の厚さ
である。
【００２０】電子放出層２０をブランケット層の絶縁層
１８上に沈積させる。電子放出層２０は一般に、低仕事
関数の電子放出材から構成される。低仕事関数の電子放
出材は、ダイヤモンドや，セシウムまたはセシウムと酸
素で活性化された表面を有するアルミニウムやガリウム
のような様々な金属など、比較的低バイアス電圧で容易
に電子を放出する材料を含む。その他の大半の材料が使
用と共に劣化する傾向があるので、ダイヤモンドは、層
２０に好ましい。層２０は、ダイヤモンド・グリット，
ＣＶＤダイヤモンド，ダイヤモンド膜（ダイヤモンド膜
の一例については、"Deposition of Diamond films on
Semiconductor Substrates" と称する１９９２年７月７
日発行の米国特許第５，１２８，００６号を参照された
い），ダイヤモンド状炭素，その他の沈積ダイヤモン
ド，金属をベースとする電界放出構造，ダイヤモンドと
金属の多層構造，またはその他の適切な電子源を含むこ
とができる。ダイヤモンドを層２０に使用するときは、
オーム接触が得られる方法で層２０に導電性材料のキャ
ップを被せることが望ましい。キャップ材料は，例え
ば，金またはアルミニウムに続いてチタンとすることが
でき、さらに別の可能な例としてモリブデンやチタン−
タングステンとすることもできる。多くの場合、放出材
全体における電子の良好な導電性を確保するために、ダ
イヤモンドまたはダイヤモンド状材料の層を２つの導電
層つまり金属層の間に挟むことが望ましい。高抵抗バラ
スト機能を電子放出層２０に組み込み、各素子にバラス
ト（安定器）を提供し、暴走状態を防止することも可能
である。
１８上に沈積させる。電子放出層２０は一般に、低仕事
関数の電子放出材から構成される。低仕事関数の電子放
出材は、ダイヤモンドや，セシウムまたはセシウムと酸
素で活性化された表面を有するアルミニウムやガリウム
のような様々な金属など、比較的低バイアス電圧で容易
に電子を放出する材料を含む。その他の大半の材料が使
用と共に劣化する傾向があるので、ダイヤモンドは、層
２０に好ましい。層２０は、ダイヤモンド・グリット，
ＣＶＤダイヤモンド，ダイヤモンド膜（ダイヤモンド膜
の一例については、"Deposition of Diamond films on
Semiconductor Substrates" と称する１９９２年７月７
日発行の米国特許第５，１２８，００６号を参照された
い），ダイヤモンド状炭素，その他の沈積ダイヤモン
ド，金属をベースとする電界放出構造，ダイヤモンドと
金属の多層構造，またはその他の適切な電子源を含むこ
とができる。ダイヤモンドを層２０に使用するときは、
オーム接触が得られる方法で層２０に導電性材料のキャ
ップを被せることが望ましい。キャップ材料は，例え
ば，金またはアルミニウムに続いてチタンとすることが
でき、さらに別の可能な例としてモリブデンやチタン−
タングステンとすることもできる。多くの場合、放出材
全体における電子の良好な導電性を確保するために、ダ
イヤモンドまたはダイヤモンド状材料の層を２つの導電
層つまり金属層の間に挟むことが望ましい。高抵抗バラ
スト機能を電子放出層２０に組み込み、各素子にバラス
ト（安定器）を提供し、暴走状態を防止することも可能
である。
【００２１】次に、図２の構造にフォトリトグラフィに
よるパターン形成およびエッチングを行い、次にフォト
レジストを除去して、図３の断面図に示す素子２５を形
成する。素子２５は、発光部位となる表示管の一領域を
表わし、単一画素，色画素トライアッド(color pixel t
riad) の単一要素，または、画素またはトライアッド要
素内の幾つかの冗長部位の一つとすることができる。素
子２５は、導電層１２が陽極として動作し、導電層１６
がグリッドとして動作し、電子放出層２０がエミッタと
して動作する三極管である。
よるパターン形成およびエッチングを行い、次にフォト
レジストを除去して、図３の断面図に示す素子２５を形
成する。素子２５は、発光部位となる表示管の一領域を
表わし、単一画素，色画素トライアッド(color pixel t
riad) の単一要素，または、画素またはトライアッド要
素内の幾つかの冗長部位の一つとすることができる。素
子２５は、導電層１２が陽極として動作し、導電層１６
がグリッドとして動作し、電子放出層２０がエミッタと
して動作する三極管である。
【００２２】動作時には、正の陽極電圧が導電層１２に
印加され、それより低いが正のゲート電圧が導電層１６
に印加され、負のバイアス（ゲート電圧に対する）が電
子放出層２０に印加される。電子放出層２０と導電層１
６との間に生じる電場は、ゲート−エミッタ間バイアス
電圧（および、それより弱い程度であるが陽極電圧），
および絶縁層１８の厚さによって決まる。電子放出層２
０の電場は、ダイヤモンドまたは電子放出層２０のその
他の材料から電子を放出させ、この放出電子は次に正の
バイアスによって導電層１２に向けて加速される。様々
な電圧およびバイアスを印加するために、周知の技術に
おける方法および材料を用いて、エミッタ端子２６，ゲ
ート端子２７，および陽極端子２８が提供される。
印加され、それより低いが正のゲート電圧が導電層１６
に印加され、負のバイアス（ゲート電圧に対する）が電
子放出層２０に印加される。電子放出層２０と導電層１
６との間に生じる電場は、ゲート−エミッタ間バイアス
電圧（および、それより弱い程度であるが陽極電圧），
および絶縁層１８の厚さによって決まる。電子放出層２
０の電場は、ダイヤモンドまたは電子放出層２０のその
他の材料から電子を放出させ、この放出電子は次に正の
バイアスによって導電層１２に向けて加速される。様々
な電圧およびバイアスを印加するために、周知の技術に
おける方法および材料を用いて、エミッタ端子２６，ゲ
ート端子２７，および陽極端子２８が提供される。
【００２３】図４を参照して、追加製造工程が実施され
た後の図３の素子２５が図示される。蛍光体粉末を湿潤
溶液（wet solution）から沈降させ、パターン形成する
ことによって、導電層１２の露出表面上に発光層３０を
沈積させる。色トライアッドの場合、蛍光体は予め選択
された色を有する。その他の方法として、蛍光体は、蛍
光体粉末の蛍光体の電気泳動，薄膜蒸着，または周知の
技術におけるその他の方法で沈積することもできる。こ
こで、蛍光体粉末が市場で比較的安価に購入できること
に注意されたい。また、バッチ全体で比較的一定の粒径
を有する蛍光体粉末も、価格の実質的な増加を招くこと
なく、購入することができる。
た後の図３の素子２５が図示される。蛍光体粉末を湿潤
溶液（wet solution）から沈降させ、パターン形成する
ことによって、導電層１２の露出表面上に発光層３０を
沈積させる。色トライアッドの場合、蛍光体は予め選択
された色を有する。その他の方法として、蛍光体は、蛍
光体粉末の蛍光体の電気泳動，薄膜蒸着，または周知の
技術におけるその他の方法で沈積することもできる。こ
こで、蛍光体粉末が市場で比較的安価に購入できること
に注意されたい。また、バッチ全体で比較的一定の粒径
を有する蛍光体粉末も、価格の実質的な増加を招くこと
なく、購入することができる。
【００２４】例えば、約２ミクロンの粒径を有する一般
に入手可能なＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体粉末は、市場で購入す
ることができる。次に、この材料を周知の適切な液体で
懸濁させる。この特定の例では、絶縁層１５の厚さを約
５ミクロンに予め設定する。次に、この懸濁液を導電層
１２の露出表面に加え、沈降させる。沈降後、素子を炉
内で加熱して、液体の残部を除去し、図４に示すように
蛍光体粉末をしっかりした層状態に固定する。
に入手可能なＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体粉末は、市場で購入す
ることができる。次に、この材料を周知の適切な液体で
懸濁させる。この特定の例では、絶縁層１５の厚さを約
５ミクロンに予め設定する。次に、この懸濁液を導電層
１２の露出表面に加え、沈降させる。沈降後、素子を炉
内で加熱して、液体の残部を除去し、図４に示すように
蛍光体粉末をしっかりした層状態に固定する。
【００２５】次に、図５を参照して、封止層３５が素子
２５上に配置される状態が示される。封止層３５は絶縁
層３６を含み、素子２５の光出力またはスクリーンとし
て使用する場合には、これはガラスであってもよい。さ
らに、絶縁層３６の内部表面に蓄積する電荷を逃がすた
めに、絶縁層３６の内部表面に薄い導電層３７を形成す
る。仮に、封止層３５を素子２５のスクリーンとして使
用し、かつ導電層３７を利用する場合には、それはＩＴ
Ｏなどの光学的に透明な材料で形成されなければならな
い。仮に、封止層３５をスクリーンまたは光出力として
使用しない場合には、層３７は、封止領域内に望ましく
ないガスが集まるのを軽減するために、ゲッタ(getter)
を包含するか、あるいはゲッタで被覆することができ
る。封止層３５は、電子放出層２０の上に絶縁材の層３
８を設け、これを封止層３５と電子放出層２０との間の
スペーサとして使用することによって、素子２５上の封
止位置に支持される。
２５上に配置される状態が示される。封止層３５は絶縁
層３６を含み、素子２５の光出力またはスクリーンとし
て使用する場合には、これはガラスであってもよい。さ
らに、絶縁層３６の内部表面に蓄積する電荷を逃がすた
めに、絶縁層３６の内部表面に薄い導電層３７を形成す
る。仮に、封止層３５を素子２５のスクリーンとして使
用し、かつ導電層３７を利用する場合には、それはＩＴ
Ｏなどの光学的に透明な材料で形成されなければならな
い。仮に、封止層３５をスクリーンまたは光出力として
使用しない場合には、層３７は、封止領域内に望ましく
ないガスが集まるのを軽減するために、ゲッタ(getter)
を包含するか、あるいはゲッタで被覆することができ
る。封止層３５は、電子放出層２０の上に絶縁材の層３
８を設け、これを封止層３５と電子放出層２０との間の
スペーサとして使用することによって、素子２５上の封
止位置に支持される。
【００２６】図６および図７を参照して、本発明を実現
する単一基板蛍光表示管の製造における中間構造の断面
図および上面図が示される。前の図の基板１０と同様の
基板５０は、その上に配置された導電層５２を有する。
導電層５２の上に絶縁層５５を配置し、図７にさらに明
瞭に示すように、絶縁層５５の上に第２導電層５６を横
列に並べて配置する。これらの横列は、選択的沈積，フ
ォトレジストによるパターン形成，およびエッチング等
の周知の方法を使用することによって、形成することが
できる。導電層５６の上に第２絶縁層５８を、望ましく
は絶縁層５８の表面が実質的に平坦になるように配置
し、図９により明瞭に示すように、絶縁層５８の上に電
子放出層６０を縦列に並べて形成する。電子放出層６０
は、一般的に前の実施例の層２０と同様であり、縦列は
先に述べたように、層５６の横列に対して形成される。
ここで、符号７０で表わし、破線で図示する、縦列の導
電層６０と横列の導電層５６が重なったクロスオーバ領
域がそれぞれ、表示管の発光素子または画素を定義する
ことに注意されたい。
する単一基板蛍光表示管の製造における中間構造の断面
図および上面図が示される。前の図の基板１０と同様の
基板５０は、その上に配置された導電層５２を有する。
導電層５２の上に絶縁層５５を配置し、図７にさらに明
瞭に示すように、絶縁層５５の上に第２導電層５６を横
列に並べて配置する。これらの横列は、選択的沈積，フ
ォトレジストによるパターン形成，およびエッチング等
の周知の方法を使用することによって、形成することが
できる。導電層５６の上に第２絶縁層５８を、望ましく
は絶縁層５８の表面が実質的に平坦になるように配置
し、図９により明瞭に示すように、絶縁層５８の上に電
子放出層６０を縦列に並べて形成する。電子放出層６０
は、一般的に前の実施例の層２０と同様であり、縦列は
先に述べたように、層５６の横列に対して形成される。
ここで、符号７０で表わし、破線で図示する、縦列の導
電層６０と横列の導電層５６が重なったクロスオーバ領
域がそれぞれ、表示管の発光素子または画素を定義する
ことに注意されたい。
【００２７】この特定の実施例では、導電層６０の縦列
上に絶縁層６５を、望ましくは絶縁層６５の表面が実質
的に平坦になるように配置する。次に、それぞれのクロ
スオーバ領域７０に絶縁層６５，導電層６０，絶縁層５
８，導電層５６，および絶縁層５５を貫通する１つ以上
の開口部７２をエッチングによって形成する。こうし
て、それぞれの開口部７２の底部で導電層５２の上部表
面が露出する。本実施例では、各クロスオーバ領域７０
に４つの開口部７２が形成されるが、用途，利用する工
程段階，およびその他の製造要因によって、単独の開口
部を形成したり、それぞれがトライアッドの異なる色を
表わす３つの開口部７２を形成したり、より小さい方形
または円形の開口部を形成することができる。
上に絶縁層６５を、望ましくは絶縁層６５の表面が実質
的に平坦になるように配置する。次に、それぞれのクロ
スオーバ領域７０に絶縁層６５，導電層６０，絶縁層５
８，導電層５６，および絶縁層５５を貫通する１つ以上
の開口部７２をエッチングによって形成する。こうし
て、それぞれの開口部７２の底部で導電層５２の上部表
面が露出する。本実施例では、各クロスオーバ領域７０
に４つの開口部７２が形成されるが、用途，利用する工
程段階，およびその他の製造要因によって、単独の開口
部を形成したり、それぞれがトライアッドの異なる色を
表わす３つの開口部７２を形成したり、より小さい方形
または円形の開口部を形成することができる。
【００２８】開口部７２の形成後に、各開口部７２の底
部の導電層５２の露出表面上に、発光層７５を沈積す
る。この特定の実施例では、発光層７５は、湿潤溶液か
ら蛍光体粉末を沈降させることによって、導電層５２の
露出表面上に沈積させる。色トライアッドの場合、蛍光
体は異なる開口部７２のそれぞれに対し、予め選択され
た色を有する。発光層７５を沈積した後、加工工程で利
用したパターン形成層またはフォトレジスト層を除去
し、開口部７２の上端の上部に封止層（図示せず）を配
置し密封する。先に説明した通り、基板５０または封止
層のいずれかを表示管のスクリーンとして利用すること
ができる。
部の導電層５２の露出表面上に、発光層７５を沈積す
る。この特定の実施例では、発光層７５は、湿潤溶液か
ら蛍光体粉末を沈降させることによって、導電層５２の
露出表面上に沈積させる。色トライアッドの場合、蛍光
体は異なる開口部７２のそれぞれに対し、予め選択され
た色を有する。発光層７５を沈積した後、加工工程で利
用したパターン形成層またはフォトレジスト層を除去
し、開口部７２の上端の上部に封止層（図示せず）を配
置し密封する。先に説明した通り、基板５０または封止
層のいずれかを表示管のスクリーンとして利用すること
ができる。
【００２９】最も簡単に理解するために図４，図５，ま
たは図１２を参照して説明すると、上述の素子の動作は
主にエミッタとゲートとの間の間隔によって変化するの
で、ゲートと陽極との間の間隔は、実質的に任意の予め
決められた厚さとすることができる。したがって、ゲー
トと陽極との間の間隔つまり厚さは、実質的にどんな種
類の発光層でも（例えば、蛍光体粉末）、放出電子が発
光層に衝突するように発光層を陽極上に沈積するための
どんな便利な方法でも使用できるように設定することが
できる。これにより、利用できる材料および材料を沈積
する方法に対する制約が大きく緩和される。
たは図１２を参照して説明すると、上述の素子の動作は
主にエミッタとゲートとの間の間隔によって変化するの
で、ゲートと陽極との間の間隔は、実質的に任意の予め
決められた厚さとすることができる。したがって、ゲー
トと陽極との間の間隔つまり厚さは、実質的にどんな種
類の発光層でも（例えば、蛍光体粉末）、放出電子が発
光層に衝突するように発光層を陽極上に沈積するための
どんな便利な方法でも使用できるように設定することが
できる。これにより、利用できる材料および材料を沈積
する方法に対する制約が大きく緩和される。
【００３０】このように、三極発光素子を組み込んだ新
規の改良された単一基板真空蛍光表示管を開示した。さ
らに、単一基板真空蛍光表示管の様々な開示実施例は、
そのエミッタと蛍光体支持陽極との間の間隔が動作のた
めに重要不可欠ではない三極発光素子を含む。特に、安
価な蛍光体粉末を利用し、それを陽極構造に容易に組み
込むことができるということを考慮しても、この三極発
光素子は製造が簡単かつ比較的安価である。
規の改良された単一基板真空蛍光表示管を開示した。さ
らに、単一基板真空蛍光表示管の様々な開示実施例は、
そのエミッタと蛍光体支持陽極との間の間隔が動作のた
めに重要不可欠ではない三極発光素子を含む。特に、安
価な蛍光体粉末を利用し、それを陽極構造に容易に組み
込むことができるということを考慮しても、この三極発
光素子は製造が簡単かつ比較的安価である。
【図１】本発明を実施する単一基板表示管の製造の第１
段階の簡単な断面図である。
段階の簡単な断面図である。
【図２】本発明を実施する単一基板表示管の製造の第２
段階の簡単な断面図である。
段階の簡単な断面図である。
【図３】本発明を実施する単一基板表示管の製造の第３
段階の簡単な断面図である。
段階の簡単な断面図である。
【図４】本発明を実施する単一基板表示管の製造の第４
段階の簡単な断面図である。
段階の簡単な断面図である。
【図５】追加構成部品が追加された状態の図４と同様の
単一基板表示管を示す。
単一基板表示管を示す。
【図６】本発明を組み込んだ単一基板表示管の異なる実
施例の中間段階、および、その結果形成された構造の簡
単な断面図である。
施例の中間段階、および、その結果形成された構造の簡
単な断面図である。
【図７】図６の構造の上面図である。
【図８】追加製造段階、および、その結果形成された構
造を示す、図６と同様の図である。
造を示す、図６と同様の図である。
【図９】図８の構造の上面図である。
【図１０】追加製造段階、および、その結果形成された
構造を示す、図８と同様の図である。
構造を示す、図８と同様の図である。
【図１１】追加製造段階、および、その結果形成された
構造を示す、図１０と同様の構造の上面図である。
構造を示す、図１０と同様の構造の上面図である。
【図１２】図１１の線１２−１２から見た図１１の構造
の断面図である。
の断面図である。
１０ 基板 １２ 導電層（陽極） １５ 絶縁層 １６ 導電層（グリッド） １８ 絶縁層 ２０ 電子放出層（エミッタ） ２６ エミッタ端子 ２７ ゲート端子 ３５ 封止層 ３６ 絶縁層 ３７ 導電層 ５０ 基板 ５２ 導電層 ５５ 絶縁層 ５６ 第２導電層 ５８ 絶縁層 ６０ 電子放出層導電層 ７０ クロスオーバ領域 ７２ 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・イー・ジャスキー アメリカ合衆国アリゾナ州スコッツデー ル、イースト・マウンテン・ビュー12256 (72)発明者 ジョン・ソング アメリカ合衆国アリゾナ州テンピ、イース ト・セクレタリアット・ドライブ1807
Claims (5)
- 【請求項１】 支持基板（３０）上に配置され、発光材
の層（３０）と接触状態にある陽極（１２），前記陽極
から間隔を置いて配置され前記基板によって支持される
グリッド（１６），および前記グリッドから間隔を置い
て配置され前記グリッドによって支持されるエミッタ
（２０）を有する支持基板（１０）によって構成される
ことを特徴とする単一基板蛍光表示管の三極発光素子。 - 【請求項２】 単一基板蛍光表示管の三極発光素子（２
５）であって：支持基板（１０）；三極陽極を形成する
ように前記基板上に配置された第１導電性材料層（１
２）；前記第１導電性材料層上に配置され、予め決めら
れた高さを有する第１絶縁層（１５）；前記第１導電性
材料層上に前記第１絶縁層と隣接して配置された蛍光体
を有する発光層（３０）であって、前記予め決められた
高さより低い高さを有する前記発光層；三極ゲートを形
成するように前記第１絶縁層上に支持され、前記第１導
電性材料層から電気的に絶縁された第２層導電性材料層
（１６）；前記第２導電性材料層上に配置された第２絶
縁層（１８）；および三極エミッタを形成するように前
記第２絶縁層上に配置され、さらに放出電子が前記発光
層に衝突するように配置された低仕事関数の材料の電子
放出層（２０）； によって構成されることを特徴とす
る三極発光素子。 - 【請求項３】 三極発光素子を含む単一基板蛍光表示管
であって：支持基板（５０）；前記基板上に配置された
第１導電性材料層（５２）；前記第１導電性材料層上に
配置された第１絶縁層（５５）；前記第１絶縁層上に支
持され、前記第１導電性材料層から絶縁された第２導電
性材料層（５６）であって、水平に間隔をおいて配置さ
れた多数の横列状に形成された第２導電性材料層；前記
第２導電性材料層上に配置された第２絶縁層（５８）；
前記第２絶縁層上に配置され、前記第１および第２導電
層から絶縁された低仕事関数の材料の電子放出層（６
０）であって、前記電子放出層は水平に間隔をおいて配
置された多数の縦列状に形成され、各縦列と各横列が重
なる位置（７０）に画素が形成される電子放出層；各画
素位置で前記電子放出材の層，前記第２絶縁層，前記第
２導電性材料層，および前記第１絶縁層を貫通して、前
記第１導電性材料層まで伸長する開口部（７２）；およ
び前記第１導電性材料層上の各画素の前記開口部の位置
に配置された発光材料の層（７５）であって、さらに放
出電子が前記発光材料層に衝突するように配置される発
光材料層；によって構成されることを特徴とする単一基
板蛍光表示管。 - 【請求項４】 単一基板蛍光表示管の製造方法におい
て：支持基板（１０）を提供する段階；前記基板上に第
１導電性材料層（１２）を沈積する段階；前記第１導電
性材料層上に予め決められた高さを有する第１絶縁層
（１５）を沈積する段階；前記第１導電性材料層上に前
記第１絶縁層に隣接して、蛍光体を含む発光層（３０）
であって、前記予め決められた高さより低い高さを有す
る発光層を沈積する段階；前記第１絶縁層上に前記第１
導電性材料層から絶縁された第２導電性材料層（１６）
を沈積する段階；前記第２導電性材料層上に第２絶縁層
（１８）を沈積する段階；および前記第２絶縁層上に、
さらに放出電子が前記発光層に衝突するように配置され
た低仕事関数の材料の電子放出層（２０）を沈積する段
階；から構成されることを特徴とする製造方法。 - 【請求項５】 三極発光素子を組み込んだ単一基板蛍光
表示管の製造方法であって：平坦な上部表面を有する支
持基板（５０）を提供する段階；前記基板の前記表面上
に第１導電性材料層（５２）を形成する段階；前記第１
導電性材料層上に第１層（５５）の絶縁材を沈積する段
階；前記第１絶縁材層上に第２導電性材料層を形成する
段階であって、前記第２導電性材料層を水平に間隔をお
いて配置された多数の横列状に形成する段階；前記第２
導電性材料層上に第２層（５８）の絶縁材を沈積する段
階；横列と縦列が重なる各位置（７０）に１つの画素が
形成され、全体で多数の画素が形成されるように前記第
２絶縁材層上に縦列状に低仕事関数の材料の電子放出層
（６０）を沈積する段階；各画素位置に前記電子放出材
の層，前記第２絶縁材層，前記第２導電材料層，および
前記第１絶縁材層を貫通して前記第１導電性材料層まで
伸長する開口部（７２）を形成する段階；および前記第
１導電性材料層上の各画素の開口部に発光材の層（７
５）であって、電子放出層によって放出された電子が前
記発光材の層に衝突するようにさらに配置された前記発
光材の層に沈積する段階；から構成されることを特徴と
する製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/133,360 US5442256A (en) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | Single substrate, vacuum fluorescent display incorporating triode light emitting devices |
| US133360 | 1993-10-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07182994A true JPH07182994A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=22458238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26442294A Pending JPH07182994A (ja) | 1993-10-08 | 1994-10-05 | 三極発光素子を組み込んだ単一基板真空蛍光表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5442256A (ja) |
| JP (1) | JPH07182994A (ja) |
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- 1993-10-08 US US08/133,360 patent/US5442256A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-05 JP JP26442294A patent/JPH07182994A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5442256A (en) | 1995-08-15 |
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