JPH09503335A - 薄型パネル画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発光スクリーンを持つ薄型パネル画像表示装置である。アドレス系により、発光スクリーン上の所望の位置に電子が指向される。電子を通過させる開口を備える電気的絶縁材料のスペーサプレートが上記アドレス系とスクリーンとの間に位置する。該スペーサプレートの厚さ方向に少なくとも５ｋＶの電圧差を印加することができるように、少なくとも上記開口の壁は、δmax≦３.５なる二次電子放射係数及び少なくとも１０¹²Ω／□なる電気面積抵抗を持つクロム、イットリウム、タンタルの窒化物、ホウ化物、炭化物、酸化物の粒子の被覆により被覆される。

Description

【発明の詳細な説明】 薄型パネル画像表示装置 技術分野 本発明は透明なフェースプレートと発光画素のパターンを持つ表示スクリーン と後部壁とを具える真空包体を有する画像表示装置であって、更に前記装置が電 子発生手段と、該手段と前記フェースプレートとの間に配置されて所望の画素を アドレスするアドレス手段と、前記表示スクリーンに隣接し電子を通過させるた めの電気的絶縁材料からなる穿孔されたスペーサプレートとを有するような画像 表示装置に関する。 上述した表示装置は薄型パネル形式のものである。薄型パネル形式の表示装置 は透明なフェースプレートと、該プレートから僅かな距離離隔して配置されたリ アプレートとを有し、フェースプレートの内側表面には蛍光ドットの（例えば６ 角形の）パターンが設けられている。（ビデオ情報により制御された）電子が前 記発光スクリーンに衝突すると可視像が形成され、該像は前記フェースプレート の前面側を介して見ることができる。このフェースプレートは平坦でもよく、所 望なら曲面（例えば球面状又は円柱状）でもよい。 背景技術 米国特許第5,313,136号（出願人整理番号PHN12927）に記載された薄型パネル 表示装置は、複数の並設された電子放出源と、各々が放出された電子の伝搬に適 した二次電子放出係数を持つ高抵抗の実質的に電気的に絶縁な材料からなる壁を 有し上記電子放出源と共働する局部電子伝搬手段と、行毎に駆動することができ 前記発光スクリーンに対向する所定の位置において前記伝搬手段から電子を取り 出すための電極（選択電極）を備えるアドレス系とを有し、更に取り出された電 子を前記発光スクリーンの画素に指向させて画素からなる画像を形成する他の手 段が設けられている。 上記薄型パネル形式の他の表示装置は、例えば、プラズマ表示器又は電界放出 表示器等である。 前記発光スクリーンは蛍光スクリーンとも呼ばれる。上述した表示装置の重要 な構成部品は前記スクリーンスペーサである。 スクリーンスペーサは蛍光スクリーンに隣接している。蛍光材料の効率及び飽 和特性から、蛍光スクリーンへの加速電圧は可能な限り高いということが極めて 重要である。使用される蛍光材料に応じて、３ｋＶ又はしばしば４〜５ｋＶが最 低限の要件である。 前記スクリーンスペーサは絶縁材料、特にガラス、からなる。一方、前記フェ ースプレートには例えばＩＴＯ等の低抵抗の透明な導電電極が設けられる。この 被覆には前記蛍光スクリーン及び（多分）ブラックマトリクスが設けられる。前 記スクリーンスペーサの典型的な厚さは０.３或いは０.４〜１.０mmである。ス クリーンスペーサの入力側と前記ＩＴＯ被覆との間の電圧差は可能な限り高くな くてはならない。しかし、大きな電圧差においては、画像エラーの形での多くの 不所望な作用が発生する可能性がある。本発明は、これらの作用がスクリーンス ペーサを介して流れる「真空電流」に関係するという認識に基づくものである。 発明の開示 本発明は、冒頭で述べたような形式の表示装置であって、前記スクリーンスペ ーサの特に開口壁の表面が、前記の不所望な作用（本発明によれば、上記スペー サの間の少なくとも５ｋＶの電圧差において表示スクリーンから後方に散乱され る電子の二次放射に基づく）が完全に又は部分的に除去されるように、処理され るような表示装置を提供する。この目的のため、好ましくは、電子の衝突下でも 安定な特性を持つ組成を有するような被覆が使用される。これは寿命に貢献する 。 上記目的のため、冒頭で述べた形式の表示装置の一実施例は、前記スペーサプ レートの開口の壁がイットリウム、クロム、タンタルの窒化物、ホウ化物、炭化 物、酸化物を含む群から選択された被覆により被覆されることを特徴とする。上 記窒化物等はオキシ窒化物等をも意味するものと理解されたい。 不所望な電界放射は、上記スペーサの開口を経ての電子の移送（「真空電流」 ）による帯電に際して発生し得ることが解った。これを防止するために、低「δ ma x」（低最大二次電子放射係数）を持つ被覆が前記開口の壁上及び多分前記スペ ーサプレートの表面上にも設けられる。特に、窒化物又はオキシ窒化物及び／又 は金属酸化物を含む被覆により、１０¹²Ω／□以上特に１０¹³Ω／□以上の電気 抵抗と３.５以下特に３未満のδmaxとの組合せが得られ、これら値が本発明の目 的に顕著に適していることが判った。 窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化クロム及び酸化イットリウムが特に好 適であることが判った。何故なら、これらはＴa₂Ｏ₅のような上記抵抗値及びδm axの要件を満たす他の材料に較べて、表示中に発生する電子の衝突の間にも極め て高い安定性（特に電気抵抗の）を有するからである。窒化シリコン及び窒化ア ルミニウムは化学量論的組成（各々Ｓi₃Ｎ₄及びＡlＮ、しかしながら、これは必 要ではない）を有している。より一層高い加速電圧においては、画像エラーとな る上記の不所望な作用は、上記対策が用いられた場合でも常に完全に防止するこ とができるとは限らない。前記スペーサの材料の抵抗は十分に高くなくてはなら ないことが判った。この抵抗Ｒ（Ωcm単位で）は好ましくはlogＲ≧１２を満足 するものとする。 所要の被覆はプラズマＣＶＤ又は（rfまたはdc）マグネトロンスパッタリング により設けることができる。通常、前記プレートの表面及び前記開口の壁が被覆 されるが、その際一方の側を被覆するか２つの側を被覆するかの選択は残される 。通常、上記開口の壁の被覆はプレート表面の被覆より薄くなる。 スパッタリング及び真空蒸着によれば一様な被覆が得られる。最小のδを持つ 被覆を得るためには、一様な被覆の代わりに粒子被覆（「粒状の」又は粗い被覆 ）を設けるのが効果的と思われる。好ましくは、上記被覆の粒子はミクロン又は サブミクロンの範囲の寸法を有する。本発明によれば、このような粒子被覆は粒 子を含む懸濁液を吹き付けることにより比較的簡単な方法で設けることができる 。（吹き付け中では、液滴は霧化される。）驚くべきことに、前記開口の壁の満 足のゆく被覆が、プレート表面上に懸濁液を吹き付けている間に実現され、乾燥 の後粒子被覆が残る。他の例として、浸漬及びカーテン吹き付け（その際には液 体の降下カーテンの下で前記プレートの表面を移動させる）によっても、前記開 口の壁上に許容できるような粒子被覆が得られる。 他の例として、所望の粒子は光粘着処理を用いても前記開口の壁上に得ること ができる。 本発明の上記及び他の特徴は以下に述べる実施例から明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 第１図は（カラー）表示装置の一部を、一部を裁断して概念的に示す斜視図で 、該装置は電子伝搬ダクトと、穿孔された前置選択プレート、穿孔された精細選 択プレート及びスクリーンスペーサを備えるアドレス系とを有し、これらの部品 は寸法通りには図示されていない、 第２図は、第１図に示した形式の装置の一部の概念的断面図、 第３図は、第２図の詳細を示し、 第４図はスクリーンスペーサの一実施例の断面図、 第５図は、スクリーンスペーサプレート上への低δ粒子被覆の配設を概念的に 示す。 尚、同一の部品には同一の符号を付してある。 発明を実施するための最良の形態 第１図はヨーロッパ特許第４６４９３７号に記載されたような形式の薄型パネ ル画像表示装置を示し、該装置は表示パネル（窓）３と、該パネルの反対側に位 置する後壁４とを有している。表示スクリーン７は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（ Ｂ）の発光蛍光画素の（例えば六角形の）パターンを有し、前記窓３の内側表面 上に配置されている。図示された実施例においては、蛍光素子の３つ組は当該表 示スクリーンの長軸を横切る方向にトラック状に（即ち、「垂直方向に食い違わ せて」、挿入図参照）配置されているが、本発明はこれに限定されるものではな い。例えば、水平方向に食い違わせた配列も可能である。 前記パネル３と後壁４とを接続する壁２の近傍には、電極により６００個又は 同様な数の別個の電子エミッタのような多数の電子エミッタを設ける例えば線状 陰極のような電子源装置５が配置されている。これらのエミッタの各々は相対的 に小さな電流を供給するためのものであるから、多くの形式の陰極（冷陰極又は 熱陰極）がエミッタとして好適である。これらのエミッタはビデオ駆動回路によ り駆動することができる。上記電子源装置５は前記スクリーンに略平行に延在す る一列の電子伝搬ダクトの入力開口に対向して配置されている。これらダクトは 部屋６、６'、６"、…により構成されているが、この場合各部屋が各電子源に対 応する。これらの部屋は後壁４と仕切１２、１２'、…とにより規定された空洞 １１、１１'、１１"、…を有している。他の例として、空洞１１、１１'、…は 後壁４自身内に設けることもできる。各部屋の少なくとも一つの壁（好ましくは 後壁）は、少なくとも前記伝搬方向に本発明の目的に適した高電気抵抗を有する べきであり、一次電子のエネルギの所定の範囲にわたってδ＞１なる二次電子放 射係数δを有するべきである（好適な材料は、例えば、被覆された又は被覆され ていないセラミック材料、ガラス、合成材料等である）。各部屋６、６'、６"、 …の高さ方向に電位差Ｖpを印加することにより、各部屋中には軸方向の伝搬電 界が発生される。 上記壁材料の電気抵抗は、電子伝搬用として必要なｃｍ当たり百〜数百ボルト 程度の各部屋の軸方向の電界強度において壁中に最小限の総電流量（好ましくは 例えば１０ｍＡ未満の）しか流れないような値を有する。前記一列の電子源５と 前記部屋６、６'、６"、…との間に数十〜数百ボルト（電圧値は環境に依存する ）の電圧を印加することにより、電子は電子源から各部屋に向かって加速され、 その後電子は各部屋内の壁に衝突して二次電子を放出する。 前記各部屋とパネル３の内壁上に配置された発光スクリーン７との間の空間は 、この場合、（ステップ状の）アドレス系100を含み、該系は（能動的な）前置 選択プレート１０aと、（受動的な）障害プレート１０bと、（能動的な）（精細 ）選択プレート１０cとを有している（第２図も参照）。当該構造100は、電気的 絶縁材料からなる穿孔プレートとして形成されたスクリーンスペーサ101により 前記発光スクリーン７から分離されている。 第２図は第１図の装置の一部を特にアドレス構造100に関して概念的断面で詳 細に示しており、該構造は開口８、８'、８"、…を備える前置選択プレート１０ aと、開口Ｒ、Ｇ及びＢの群を備える精細選択プレート１０cとを有している。こ の場合、３つの精細選択開口Ｒ、Ｇ及びＢは前置選択開口８、８'等の各々に対 応している。 概念的な第２図においては、開口Ｒ、Ｇ及びＢは共面的（coplanar）である。し かしながら、実際にはこれら開口は前記蛍光ドットのパターン（第１図参照）と 対応する態様で配置される。この場合、開口108、108'、…を持つ穿孔された障 害プレート１０bが前置選択プレート１０aと精細選択プレート１０bとの間に配 置され、該障害プレートは前記伝搬ダクト１１からの電子が精細選択開口を介し て真っ直ぐに表示スクリーン上に衝突する（不所望な「直打」として知られてい る）のを防止する。 移送空洞１１、１１'、…を備える電子伝搬ダクト６は前記構造100と後壁４と の間に形成されている。開口８、８'、…を介して前記ダクト６から電子を取り 出すことができるように、これら開口を囲み且つ開口から開口へと延在するアド レス可能な金属製前置選択電極９、９'等が、当該表示スクリーンの長軸に平行 な（「水平」）行として例えば前記プレート１０aの表示スクリーン側に配置さ れている。 上記開口８、８'、…の壁は金属化されてもよい。 プレート１０aと同様に、精細選択プレート１０cには精細選択を実現するため に「水平に指向された」アドレス可能な（精細）選択電極の行が設けられている 。この点に関して言うと、精細選択電極の対応する行を直接に又は容量的に相互 接続することができることが重要である。事実、既に前置選択がなされているの で、原理的に電子が誤った位置に着地することはありえない。このことは、３つ の別個に形成された精細選択電極の１個の群又は少数の群のみしか、精細選択の 該モードにとって必要ではないということを意味する。 前置選択電極９、９'、…には、これら電極を分圧器に接続することにより、 線形に増加する直流電圧が付与される。この分圧器は、ダクト中の電子移送を実 現するための正しい電位分布が伝搬ダクトの長さ方向にわたって発生されるよう に、電圧源に接続される。駆動は、例えば短期間にわたって（例えば250ボルト の）パルスを順次の前置選択電極に印加し、且つ、例えば200ボルトのもっと短 い持続パルスを所望の精細選択電極に印加することにより実行される。勿論、ラ イン選択パルスはビデオ情報と同期がとられていなければならない。このビデオ 情報は、例えば前記エミッタ（第１図参照）を駆動する個々のＧ1電極に時間変 調又は振幅 変調された信号の形で供給される。 ここで、第２図に示したような障害プレート１０bを有する構成の幾つかの変 形が可能であることに注意すべきである。例えば、プレート１０bは一方又は両 方のスペーサプレート102、103を両側に備えた形で１つのユニットに合成するこ ともできる。この場合、スペーサプレート103は粗選択スペーサと称され、スペ ーサ102は障害プレートスペーサ又は「シケイン」スペーサと称される。 電子が精細電極１３、１３'、１３"、…の開口を通過されると、上記スクリー ンスペーサの壁が電荷を帯びる。この帯電は蛍光スクリーンから後方に散乱され 当該スペーサ壁上に二次電子を発生する電子により主になされ、次いでこれら二 次電子は前記蛍光スクリーンに移送される。スクリーンスペーサのこれら開口の 壁は、ガラスの二次電子放射係数よりも小さな二次電子放射係数δmaxを持つ被 覆１８を設けることにより低二次電子エミッタにすることが好ましいと考えられ る。実際には、１≦δmax≦３.５、特にδmax≦３なる被覆が好ましい。電子の 衝突に対して充分な抵抗を持つ材料のうちで、例えば窒化アルミニウムは上記範 囲の高い部分にδmax値を有し、窒化シリコンは中間部分にδmax値を有し、Ｙ₂ Ｏ₃は低い部分にδmax値を有する。上記被覆は、当該スクリーンスペーサの精細 選択側がスクリーン側と「短絡」しないように、十分に高い抵抗値を有していな ければならない。第４図は何処に上記被覆を設けることができるかを示している 。開口壁の「低δ」被覆１８用の材料は、例えば被覆１４及び／又は対面側上の 被覆１６として全スペーサ101上に設けることもできる。即ち、このようにする のが実際には開口壁上のみに被覆を設けるよりもしばしば簡単である。低δ被覆 は種々の技術により設けることが可能である。真空蒸着やスパッタリングのよう な真空技術の欠点は、これらが高価な処理であるということである。更に、上記 低δ被覆にとって特に重要なことは開口の壁が正しく被覆されるということであ る。しかしながら、このことは真空蒸着処理及びスパッタリング処理において実 現するのは困難である。湿式化学処理は相対的に廉価、高速であり、三次元構造 を被覆するのに適している。このような湿式化学処理は、また、低δ被覆を設け る種々の異なる方法を有している。この場合、浸漬又はエアゾール吹き付け等の 技術により基体上に設けられる先駆物質を利用することができる。次いで、これ らの先駆物 質は所望の物質に化学的に変換されるべきである。殆どの場合、上述した全ての 技術によれば十分に薄く且つ一様な被覆が得られる。懸濁液を吹き付ける場合は 、相対的に厚く且つ粗い粒子の被覆が形成される。粒子被覆は「光粘着」処理に よっても設けることが可能である。 ａ）低δ窒化シリコン被覆 窒化シリコン被覆を作成する好適な（スパッタリング又は真空蒸着以外の）方 法は、吹き付けにより粒子被覆を設けることと思われる。このような被覆は２. ２と２.８との間のδmaxを有し、少なくとも５ｘ１０¹³Ω／□の抵抗を有してい た。 ｂ）低δ窒化アルミニウム被覆 スパッタされた窒化アルミニウム被覆は約１０¹³Ω／□の抵抗と、約３.３の δmaxとを有していた。吹き付けられたＡｌＮ被覆に関しては、１０¹³Ω／□と １０¹⁵Ω／□との間の抵抗と、約３のδmax値が得られた。 ｃ）低δＹ₂Ｏ₃被覆 Ｙ₂Ｏ₃粒子被覆によれば２より小さいδmaxが得られた。この値はスパッタ又 は真空蒸着された被覆及びＹ先駆物質を用いて作成された被覆のδmaxよりも小 さい。更に、Ｙ先駆物質（しばしばアルコール媒質中で使用される）とは対照的 に水性媒質を使用することができる。１０¹⁴Ω／□以上の抵抗が得られた。第１実施例 − （サブ）ミクロンの低δ粒子が水中に懸濁され、必要に応じて該懸濁液（第 ５図の符号２０）は安定化剤（例えばポリマ又は水ガラス等）により安定化され た。粘着性を改善する湿潤化剤等を添加してもよい。水ガラス−珪酸ソーダ−が 一つの可能性であるが、Ｙ₂Ｏ₃、ＣrＯ_x又はＭgＯも特に窒化物等の粘着性を改 善するために使用することができる。 − 次いで、上記懸濁液はスプレーガンに導入され、ノズル２１及び圧縮空気２ ２により噴霧された。霧化された懸濁液は被覆されるべき基体（開口２４、２４ '、２４"、…を備えるガラスプレート２３）を被覆する。溶剤の蒸発後、上記基 体上には粒子被覆が残存した。使用された前記ポリマの（多分）焼成の後、所望 のδの粒子被覆が得られた。 − 水の代わりに、例えばアルコールのような他の有機溶剤を使用することもで きる。 − １又は数ミクロンと約１０ミクロンとの間の厚さを持つ一様な被覆を、１０ 分の数ミクロン〜１又は数ミクロンの粒径を持つ粒子を以て吹き付けることによ り得ることができる。上記被覆の厚さは、プレート表面上で例えば約３ミクロン と１０ミクロンとの間であり、前記開口の壁上では例えば１ミクロンと３ミクロ ンとの間でありえる。 懸濁液の吹き付けにより低δの粒子被覆を設けることの利点は： 水性媒質内で実行することが可能な高速且つ安価な処理である。驚くべきこと に、三次元構造（開口の壁）を被覆するのに適している。更に、該被覆の粗さが 前記δ値に良い影響を持つ。即ち、試験された粒子被覆は同様の組成の一様な層 よりも低いδを呈した。第２実施例 ５ｘ５cmのスクリーンスペーサの表面部が、光粘着性（ＰＴ）溶液を注ぐこと によりＰＴ層で被覆された。約２０秒間乾燥させた後、当該スペーサはＣＭＴ照 射テーブル上で（約１０cmの照射距離で）両側を（約３０秒）照射された。次い で、上記照射により粘着的となった上記層にＳi₃Ｎ₄粉（０.３μｍ）が接触され た。余分な粉体を吹き飛ばした後、当該スペーサは空気中で440℃で焼成された 。上記被覆は開口内においても満足のいくものであった。この実験は十分に洗浄 されたガラスプレートを用いて繰り返された。５％のＰＴ溶液が使用された。粉 体は刷毛を用いて供給された。結果として得られた平均層厚は２.５μｍであり 、開口内の被覆は満足のいくものであった。後者の実験はシリコンウェファを用 いて繰り返された。この実験においては、照射時間が粗さえの影響を見るために 延長された。 要約すると、本発明は特に発光スクリーンを持つ薄型パネル画像表示装置に関 するものである。 アドレス系により、電子は前記発光スクリーン上の所望の位置に指向される。 電子を通過させる開口を備える電気的絶縁材料製スペーサプレートは、上記アド レス系とスクリーンとの間に位置する。上記スペーサプレートの厚さの間に少な くとも５ｋＶの電圧差を印加することができるように、δmax≦３.５なる二次電 子放射係数及び少なくとも１０¹²Ω／□なる電気面積抵抗を持つクロム、イット リウム、タンタルの窒化物、ホウ化物、炭化物、酸化物の粒子の被覆により少な くとも前記開口の壁を被覆する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコルテン モニカ オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 ファン ウデン マリア クリスチアーン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透明なフェースプレートと、発光画素のパターンを持つ表示スクリーンと後 壁とを備える真空包体を有する画像表示装置であって、該装置が電子発生手段と 、該手段と前記フェースプレートとの間に配置されて所望の画素をアドレスする アドレス系と、前記表示スクリーンに隣接し且つ電気的絶縁材料からなり電子を 通過させるための開口を備えるスペーサプレートとを有し、動作時には前記スペ ーサプレートの厚さの間に電圧差が存在するような画像表示装置において、 前記スペーサプレートの表面が少なくとも５ｋＶの電圧差において前記表示 スクリーンから後方散乱された電子による二次電子放射を防止又は最小化するよ うに処理されていることを特徴とする画像表示装置。 ２．請求項１に記載の画像表示装置において、前記表面上に粒子特性を持つ被覆 が設けられていることを特徴とする画像表示装置。 ３．透明なフェースプレートと、発光画素のパターンを持つ表示スクリーンと後 壁とを備える真空包体を有する画像表示装置であって、該装置が電子発生手段と 、該手段と前記フェースプレートとの間に配置されて所望の画素をアドレスする アドレス系と、前記表示スクリーンに隣接し且つ電気的絶縁材料からなり電子を 通過させるための開口を備えるスペーサプレートとを有し、動作時には前記スペ ーサプレートの厚さの間に電圧差が存在するような画像表示装置において、 前記スペーサプレートの表面がイットリウム、クロム、タンタルの窒化物、 ホウ化物、炭化物、酸化物を含む群から選択された被覆により被覆されているこ とを特徴とする画像表示装置。 ４．透明なフェースプレートと、発光画素のパターンを持つ表示スクリーンと後 壁とを備える真空包体を有する画像表示装置であって、該装置が電子発生手段と 、該手段と前記フェースプレートとの間に配置されて所望の画素をアドレスする アドレス系と、前記表示スクリーンに隣接し且つ電気的絶縁材料からなり電子を 通過させるための開口を備えるスペーサプレートとを有し、動作時には 前記スペーサプレートの厚さの間に電圧差が存在するような画像表示装置におい て、 前記スペーサプレートの表面が、窒化物又はオキシ窒化物及び／又は金属酸 化物を含み且つ二次電子放射係数δmaxの値が３.５以下特に３未満であり、電気 抵抗が１０¹²Ω／□以上特に１０¹³Ω／□以上であるような被覆により被覆され ていることを特徴とする画像表示装置。 ５．請求項３又は４に記載の表示装置において、前記被覆が窒化シリコン又は窒 化アルミニウムを含む群から選択されていることを特徴とする画像表示装置。 ６．請求項３又は４に記載の表示装置において、前記被覆がＣr₂Ｏ₃及び／又は Ｙ₂Ｏ₃を含むことを特徴とする画像表示装置。 ７．請求項３又は４に記載の表示装置において、前記被覆が粒子特性を有するこ とを特徴とする画像表示装置。 ８．請求項２又は７に記載の表示装置において、前記被覆が吹き付け処理、浸漬 処理又はカーテン吹き付け処理を含む群から選択された処理を用いて懸濁液から 形成されることを特徴とする画像表示装置。 ９．請求項２又は７に記載の表示装置において、前記被覆が光粘着処理を用いて 形成されることを特徴とする画像表示装置。 10．請求項１、３又は４に記載の表示装置において、前記スペーサプレートがlo gＲ≧１０に従う電気抵抗Ｒ（単位Ωcm）を持つ材料からなることを特徴とする 画像表示装置。