JPH1096902A

JPH1096902A - アドレス指定構体用陰極及びスパッタリング損傷軽減方法

Info

Publication number: JPH1096902A
Application number: JP9219631A
Authority: JP
Inventors: John S Moore; ジョン・エス・ムーア; William W Stein; ウィリアム・ダブリュ・ステイン; Donald E Kephart; ドナルド・イー・ケファート
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1998-04-14
Anticipated expiration: 2017-08-14
Also published as: KR19980018665A; EP0827176A2; EP0827176A3; JP3218430B2; TW403928B

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＡＬＣ表示器の陰極のスパッタリング耐性
を高める。【解決手段】ＰＡＬＣチャンネルの長手方向に沿って
導電性の耐酸化性直線状部分１７６’を設ける。この耐
酸化性直線状部分の長手方向に沿って延びると共にこれ
を覆う少なくとも１つの電気的導電性耐熱性化合物１８
４’を包含する粒子を有すると共に、電気的非導電性セ
ラミック化合物１９２で斑点となった外面を有するコー
ティング１８８’を設けて、陰極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、特定の特
性を有する電極構成に関し、特に、直流プラズマ・アド
レス指定構体の陰極にスパッタリング耐性を与えたアド
レス指定構体用陰極と、スパッタリング損傷を軽減する
方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】データ蓄積要素を有するシステムには、
例えば、ビデオ・カメラ及び画像表示器がある。かかる
システムは、蓄積要素にデータを供給するか、かかる蓄
積要素からデータを回収するアドレス指定構体を用いて
いる。本発明の一実施例が特に適用されるこの形式の１
つのシステムは、蓄積要素又は表示要素が光学パターン
・データを蓄積する汎用フラット・パネル液晶表示器で
ある。よって、蓄積要素又は表示要素をデータ要素とも
呼ぶ。比較的重く、かさばり、高電圧の陰極線管を基本
にした表示装置を、フラット・パネルを基本にした表示
装置に置き換えることができる。

【０００３】代表的なフラット・パネル液晶表示装置
は、２枚のガラス・パネル間に液晶材料を内包してお
り、これら２枚のガラス・パネルは、数ミクロンだけ分
離しており、これらパネルのエッジにて互いに密封され
る。この構造に決まる視野領域は、多数の表示要素、即
ち、「ピクセル」に分割される。各ピクセルの光学的特
性は、ピクセル位置での液晶材料の厚さに対してかかる
電位（「ピクセル勾配」）により決まる。各ピクセルに
て各ガラス・パネルの内面に設けられた１対の透明電極
は、その厚さ方向に互いに対向しており、コンデンサを
形成する。端子を設けて、各ピクセル勾配と、その結果
のピクセルの光学的特性を独立に操作する。これらピク
セルは、互いに充分離れているので、あるピクセル勾配
は、隣接したピクセルのピクセル勾配に顕著な影響を与
えない。

【０００４】各ピクセル勾配を独立に設定できるように
する種々の技術が提案されている。現在利用可能なアク
ティブ・マトリクス液晶配列においては、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）が、総てのピクセルにて、ピクセル・コ
ンデンサに接続されている。典型的には、このＴＦＴ
は、行駆動ラインにより「オン」にストローブされ、列
駆動ラインからの値を受ける。この値は、行ラインが次
にストローブされるまで、そのピクセル・コンデンサに
蓄積される。この方法では、５１２×５１２ピクセルの
モノクロ表示に対して２５万個以上のＴＦＴを必要と
し、カラー表示では、７５万個以上のＴＦＴを必要とす
る。単一のＴＦＴの欠陥でも観察者には目立つため、各
ピクセルがＴＦＴを設けることは、表示装置の価格が高
くなる。

【０００５】米国特許第４８９６１４９号は、アクティ
ブ・マトリックス液晶配列の代わりの形式で、「プラズ
マ・アドレス可能液晶」、即ち、「ＰＡＬＣ」表示装置
と呼ばれる配列の構成及び動作を記載している。この技
術は、ピクセル毎に薄膜トランジスタを用いることによ
る煩わしさと制限とをなくせる。このＰＡＬＣでは、他
のフラット・パネル表示装置と同様に、接近した間隔の
２枚のガラス・パネル間に液晶材料を内包している。接
近した間隔の２枚のパネルの一方から成る薄く不浸透性
の誘電体障壁（バリヤ：本明細書では単に「障壁」とも
呼ぶ）の第１表面と、他のガラス・パネル上に形成され
たフォトパターンによる導電性表面との間に配置された
液晶材料の小さな領域（典型的には、０．２５平方ミリ
メートルのオーダ）により各ピクセルを形成する。チャ
ンネル内に貯蔵されたガスから成るガス媒体は、第１表
面と反対側の障壁の第２表面と接触する。チャンネル内
の長手方向に沿った対向する陰極電極及び陰極電極（本
明細書では単に、陰極及び陽極と呼ぶこともある）の間
に充分な電位（本明細書では、「チャンネル電位」と呼
ぶ）を供給して、このガス媒体を、イオン化されていな
い電気的非導通状態から、イオン化された導電プラズマ
状態に選択的に切り替えることができる。この電位を除
去すると、ガス媒体は、電気的非導通状態に戻る。

【０００６】陽極及び陰極間に充分な電位を供給する
と、陰極から放出された電子がガス原子をイオン化し、
イオン化したガス原子が陰極に衝突し、なだれ効果の迅
速な過程において多くの電子が発生し、ガスを導電性に
する。また、チャンネル全体にわたってプラズマが迅速
に発生する。この現象は、電位を供給した後、マイクロ
秒のオーダで生じる。次に、陰極及び陽極の両方が接地
電位に切り替わり、その後の数マイクロ秒内にプラズマ
が減衰する。このプラズマの減衰過程により、障壁の第
２表面を含むチャンネルの総ての表面が、プラズマ動作
前又はその期間中になった電位に関係なく接地電位に戻
る。

【０００７】したがって、この状態では、ピクセルの液
晶材料及び薄い誘電体障壁のみが、導電性表面を接地か
ら分離する。よって、ピクセルの電位降下は、導電性表
面と接地との間の電位の差に比例して設定される。これ
は、導電性表面のその後の電位変化に関係なく、ピクセ
ル勾配を凍結する。

【０００８】概略的に見ると、ＰＡＬＣ表示器は、絶縁
プレートの内又は上に形成され、上部プレートの下でイ
オン化可能なガスを含む１組のチャンネルを具えてい
る。この上部プレートは、チャンネルを形成するリブの
上部に接触し、周辺部の周りで絶縁プレートに密封的に
連結されている。プラズマ・チャンネルは、これら表示
装置において水平であり、電極は、垂直である。各チャ
ンネルが、ピクセルの行を定める。ピクセル幅で、透明
且つ電気的導電性材料（代表的には、酸化錫インジウ
ム）のストリップは、チャンネルと直角に延び、液晶材
料と交差するチャンネル配列と対向する。各ストリップ
が、ピクセルの列を定める。動作期間中、一時に１つず
つ順次導電性になる。チャンネルが導電性になる各時点
で、導電性ストリップの各々に適切な電界を誘導するこ
とにより、対応する行のピクセルに対して、所望のピク
セル勾配を設定する。この動作は、表示装置が動作期間
中に、各チャンネルにおいて、１秒間に多数回生じる。

【０００９】対向する側の各チャンネルの長手方向に沿
って、平行電極が延びる。ガス媒体のイオン化期間中
に、チャンネル陰極の長手方向に沿う電位の違いを避け
るために、電極の単位長さ当たりの抵抗を、１ｃｍ当た
り２オーム（１インチ当たり５オーム）より大きくなら
ないようにすることが望ましい。電極に対して利用可能
な小さな断面領域にかかわらず、この単位長さ当たりの
小さな抵抗値を達成するために、金、銀、銅又はアルミ
ニウム等の電気的導電性の高い金属を用いる。

【００１０】ＰＡＬＣ表示器の製造過程の一部で、標準
大気内で１時間の焼成を行っても、金及び銀の酸化は最
小であるが、これら金属は、高価なため望ましくない。
銅は、この焼成により際だって酸化されて、電気的導電
性を失う。残念なことに、アルミニウムは、電気的導電
性が理想よりも低い。クロム、パラジウム又はニッケル
などの如く導電性が低い耐酸化性金属でメッキされた銅
は、単位長さ当たりの抵抗が均一で低い電極となり、酸
化に対する充分な耐性もある。

【００１１】従来の別の構成では、平坦な基板を用い
る。この基板上に、奇数のニッケルのストリップと、ガ
ラス・フリット粒子とをスクリーン印刷処理により設け
る。細かなメッシュ・スクリーンの第１部分を非多孔性
とする。このスクリーンを基板上に配置し、結合剤内で
懸濁したニッケル及びガラス粒子のペーストをスクリー
ンにプレスして、多孔性領域ではペーストを通過させ、
非多孔性領域では通過を阻止する。この処理で作った物
を空気中で焼成し、有機結合剤を除き、約２５ミクロン
（１ミル）の厚さのニッケル及びガラス粒子の被覆物を
残す。

【００１２】この場合、ガラス及びニッケル材料の一連
のストリップが形成される。電極の単位長さ当たりを所
望の抵抗にするには、この処理を１回以上繰り返して、
薄く、且つ一層導電性の電極を作る。

【００１３】引き続き、同じ処理により、各々の厚さが
約１５ミクロンの導電材料の約６層を、いずれかの端部
から数えて奇数のストリップ毎に設ける。この構造によ
り、チャンネル中央に沿って延びるガラス及びニッケル
・ストリップを各々が有する１組のチャンネルとする。

【００１４】この中央ストリップを陰極として調整し、
各チャンネルのいずれかの側のニッケル及びガラス・ス
トリップを定めるチャンネルを陽極に調整する。ニッケ
ル及びガラスの混合物は、銅又はアルミニウムよりも導
電性が低いが、これらストリップは、充分に広い断面積
により適切な導電性が得られるので、長さ全体にわたっ
て、接地に対して実質的に均一な電位とすることができ
る。

【００１５】しかし、ＰＡＬＣ陰極の露出面として用い
た場合、クロム、ニッケル、その他の金属は、一般に、
スパッタリング損傷を受ける高い可能性がある。陰極及
び陽極間に生じた電界により加速された正イオンが陰極
表面に衝突し、この表面から原子を追い出したとき、ス
パッタリング損傷が生じる。これは、結局、パネルの透
明性を低下させ、障壁の第２表面の導電性を高めるの
で、チャンネルの動作効率が劣化して、表示装置が破壊
される。

【００１６】スパッタリング損傷を避けるために、ＰＡ
ＬＣの陰極の外側層は、「２次電子」の良好な放射電極
（エミッタ）であり、昇華熱が高くなければならない。
「２次電子」は、高エネルギーの外側原子価レベルから
低エネルギー原子価レベルに「１次電子」が崩壊するこ
とにより生じた略（原子スケールで）「準安定（メタス
テーブル）」原子からのエネルギーの放出に応答して、
陰極から放射された電子である。（高エネルギーの外側
原子価レベルに持ち上げられ、低エネルギー状態に戻る
ことを量子力学的に禁じられた電子の存在が、準安定な
原子の特性である。）イオン化した原子による同様な過
程により、２次電子が陰極から放出され、同時にイオン
を中和する。

【００１７】イオン又は準安定原子の衝突に応答して陰
極から放出される２次電子の確率は、他よりも高い。所
定の表面に対する放出確率が高いと、プラズマを維持す
るための充分な２次電子を発生するのに必要なイオン又
は準安定原子の数が少なくなる。よって、ガス媒体をプ
ラズマに遷移させるのに、陽極から陰極への電位が低く
てよい。この低いチャンネル電位は、ガス・イオンに配
分された運動エネルギーを減少させるので、陰極との衝
突が低速となる。したがって、各衝突におけるスパッタ
リング損傷の確率が小さくなる。

【００１８】「昇華熱」は、固体（この場合、陰極の外
側層）から原子を分離するのに必要なエネルギー量であ
る。したがって、昇華熱が高いのは、各衝突におけるス
パッタリング損傷の確率が低いことと同等である。

【００１９】陰極の外側コーティングは、ＰＡＬＣ表示
器の製造過程の絶対必要な部分である１時間の空気中で
の焼成の間、酸化を受けてはいけない。さらに、上述の
問題を解決できる陰極を形成するのに用いる材料の取り
合わせは、この取り合わせを実現する過程が経済的でな
ければ、実行不能である。

【００２０】本願出願人に譲渡され、１９９５年８月２
０日に出願したアメリカ合衆国特許出願第０８／５２０
９９６号（特願平８−２４４０８３号に対応）には、チ
ャンネルの長手方向に沿って予め設けた導電性で耐酸化
性リードを覆うように希土ヘキサホウ化物（rare earth
hexaborides）粒子を電気泳動付着によりＰＡＬＣ表示
器用陰極の構造を記載している。これは、従来技術と比
較した場合、スパッタリングに耐性があり、２次電子放
出が良好である陰極を作れるという技術的な利点があ
る。

【００２１】しかし、コーティングが電気的に非導電性
であると、理論的に更に重要な利点が得られる。原子レ
ベルでプラズマの形成を理解することが、なぜこうなる
かを理解する上で助けになる。陰極に電圧を供給する際
に、イオン又は準安定原子のの衝突に応答して、電子の
放出が開始する。放出された各原子は、ガス原子との衝
突及び電子の追い出しにより、正イオンを組成する。代
わりに、電子を励起したエネルギー状態に励起して、電
子及び原子の衝突が準安定原子を形成してもよい。これ
により、外部摂動がなくても、低いエネルギー状態への
変遷が量子力学的に禁止される。

【００２２】正イオンは、電界により陰極方向に引っ張
られる。準安定原子は、ランダムに移動し、偶然に陰極
に達するかもしれない。いずれの場合にも、準安定原子
又はイオンが陰極の近く（原子のスケールで）に達する
と、「オージェ（Auger）励起」として知られている過
程が、イオン又は準安定原子を非励起し、同時に、陰極
内の電子を高いエネルギー状態に励起する。イオン又は
準安定原子から出た位置エネルギーが充分に大きいと、
陰極内の電子は、「真空レベル」以上の状態に励起され
る。

【００２３】陰極表面が導電材料の場合、陰極及び陽極
間の電界は、陰極表面を通過しない。その結果、励起し
た電子は、陰極表面に引き寄せられて、放出しない。依
然、電子が、ランダムに移動するという傾向により、そ
の表面に拡散して、その表面に偶然到達することによ
り、低エネルギー状態に減衰する前に放射されるとい
う、いくらかの確率がある。

【００２４】しかし、電気的に励起した電子が電気的に
非導電性の領域内に存在すると、陰極及び陽極間の電界
がその領域を通過し、電子を陰極表面に引きつけて、プ
ラズマに放射する。電気的に非導電性の領域は、電界に
より電子を表面に引きつけるので、陰極がより多くの電
子を放射し、不活性ガスをプラズマにより効果的に変換
する。さらに、多くの非導電性材料、特に、ＭｇＯ及び
Ａｌ₂Ｏ₃は、スパッタリングの耐性が良好である。

【００２５】しかし、電気的に非導電性の陰極領域に付
随する問題は、電子がこの領域を流れて電子を放出でき
ないので、これら領域が迅速に充電され、これらの表面
から電子が跳ね返されてしまうことである。この問題
は、クリステンセンに譲渡されたアメリカ合衆国特許第
４６６３５５９号で指摘されている。このアメリカ合衆
国合衆国特許は、電界放射素子内の電子放出電極の表面
上の導電粒子により、直径が３．５ｎｍのオーダの電気
的非導電性粒子が散らばることを記載している。しか
し、このアメリカ合衆国特許の技術分野は、本願発明の
技術分野とは非常に異なっている。この電界放射素子
は、典型的には、真空中内に納められる。さらに、この
電界放射素子の陰極は、代表的には、円錐形状である。
この円錐の頂部は、小さいので、電界が密集し、使用す
る材料のエネルギー・バンドが低エネルギー・レベルに
する。このアメリカ合衆国特許第４６６３５５９号が開
示するように、非導電性材料を用いると、最低エネルギ
ー電子の価電子帯を曲げることができるので、円錐の頂
部表面にて、真空レベル未満になる。これら電子は、同
時に放射される。非導電体材料が、導電体材料から約
３．５ｎｍ未満だけ離れていると、これらは、再び、ト
ンネルして（ポテンシャル障壁を通り抜けて）放射され
る。

【００２６】しかし、ＰＡＬＣ表示器の陰極は、チャン
ネル内がガス媒体で満たされており、スパッタリング損
傷を受ける可能性が高まる。これにより、電界放射素子
に用いる高電圧をＰＡＬＣ表示器に用いることができな
くなり、真空レベル未満の陰極材料電子の価電子帯を曲
げる可能性がなくなる。また、ＰＡＬＣ表示器用陰極に
材料を付着させることに伴う問題は、電界放射素子の小
さく密な頂部に材料を付着することに伴う問題とは異な
る。さらに、上述のアメリカ合衆国特許第４６６３５５
９号は、その素子を製造する方法を完全には開示してい
ない。

【００２７】直径が３．５ｎｍのオーダである電気的に
非導電性の粒子を用いることにより、陰極の導電粒子か
らの電子の量子力学の「トンネル」により補充される。
「トンネル」現象により、薄い電位障壁が別の低いエネ
ルギー領域から分離されたある低いエネルギー領域内の
電子が、その別の低いエネルギー領域内に同時に現れる
ことができる。電子がトンネルする可能性は、介在する
電位障壁の幅の指数的関数である。よって、電気的非導
電性粒子が小さくなるほど、電子がガス内に放射された
後、電子放射により生じた正荷電領域が、隣接する導電
陰極粒子からトンネルする電子により中和される可能性
が高まる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的の１つは、ＰＡＬＣ表示器などのアドレス指定構体
の陰極におけるスパッタリングに対する耐性を高めると
共に、スパッタリング損傷を軽減する方法の提供にあ
り、電気的非導電スポットにより表面層が斑点になっ
て、２次電子の発生器としての陰極の効率を高める。

【００２９】本発明の利点は、従来のＰＡＬＣ表示器と
比較して、予測寿命が長くできるＰＡＬＣ表示器の提供
にある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性で非酸
化性の直線状陰極部分を有する直線状陰極を具えてお
り、その表面は、非導電性スパッタリング耐性材料によ
り斑点となる。この構造により、ＰＡＬＣ表示器のチャ
ンネルのガス媒体に「低下した電圧」を供給して、その
ガス媒体にかかる陰極を適用できる。本願明細書におけ
る「低下した電圧」とは、「ガス媒体をイオン化するの
に今まで必要であった電圧よりも低い電圧」をいう。低
下した電圧により、スパッタリング損傷が減る。これ
は、低下した電圧が、より少ない力でガス媒体のイオン
を加速して、これらイオンが陰極と衝突する際の運動エ
ネルギーを少なくするからである。

【００３１】本発明の好適な実施例においては、耐熱性
化合物の第１粒子が電気泳動法により第２層状に付着さ
れる。その後、平均直径が約３．５ｎｍの電気的非導電
性セラミック第２粒子を第１粒子の頂部に付着する。

【００３２】本発明の他の目的及び利点は、以下の好適
実施例の詳細な説明から明らかになろう。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施例を
説明する前に、本発明を理解しやすくするために、先
ず、添付図を参照しながらプラズマ・アドレス指定構体
の一例であるＰＡＬＣ表示器の原理を説明する。

【００３４】図６は、本発明を使用できるプラズマ・ア
ドレス指定構体の従来の表示パネルの表示面の平面図及
び関連した駆動回路のブロック図であり、図７は、図６
において左側から見た場合の従来の表示パネルを形成す
る構成部品である層を示す部分的拡大斜視図であり、図
８は、図７の従来の表示パネルの内部の異なる深さ部分
を示すために部分的に切り欠いた拡大平面図である。こ
れら図６〜８は、フラット・パネル表示装置１０を示し
ており、この装置１０が従来のプラズマ・アドレス指定
構体を実現する。このアドレス指定構体は、１組の細長
い（ストライプ状の）陰極６２を含んでおり、この陰極
に本発明が実施される。これら図６〜８において、フラ
ット・パネル表示装置１０は、表示面１４を有する表示
パネル１２を具えており、この表示面１４は、垂直及び
水平方向に所定距離だけ相互に離間され、公称的に同じ
データ蓄積要素（データ要素）、即ち、表示要素（ピク
セル）１６の矩形平面配列により形成されたパターンを
含んでいる。この配列の各表示要素、即ち、ピクセル１
６は、薄く狭い垂直方向（図６での方向）の電極１８
と、細長く狭い水平方向（図６での方向）のプラズマ・
チャンネル２０とが重なり合った交差部を表す。（以
後、電極１８を「列電極１８」と呼ぶ。）プラズマ・チ
ャンネル２０内の不活性ガスが充分にイオン化される時
と同時に、特定のプラズマ・チャンネル２０の総ての表
示要素、即ち、ピクセル１６が同時に設定される。各ピ
クセルは、この時の列電極１８及び接地間の電位勾配に
比例した固定値に設定される。

【００３５】列電極１８及びプラズマ・チャンネル２０
の幅が、矩形形状である表示要素１６の寸法を決定す
る。電気的に非導電性で光学的に透明な第１基板の主面
に列電極１８を配置（付着）し、電気的に非導電性で光
学的に透明な第２基板の主面にプラズマ・チャンネル２
０を刻むなどして形成する。代わりに、第２基板上に設
けた２個の平行な壁により、各プラズマ・チャンネル２
０を形成指定もよい。

【００３６】直視型又は投写型のいずれかの反射表示器
の如き装置は、これら基板の一方のみが光学的に透明で
あればよいことが当業者には明らかであろう列電極１８は、データ・ドライバ、即ち、駆動回路２４
の出力増幅器２２（図７及び８）の異なる夫々により平
行な出力導体２２’に発生したアナログ電圧形式のデー
タ駆動信号を受ける。プラズマ・チャンネル２０は、デ
ータ・ストローブ回路２８の出力信号から出力増幅器２
６（図７及び８）の異なる夫々により出力導体２６’に
発生した電圧パルス形式のデータ・ストローブ信号を受
ける。プラズマ・チャンネル２０の各々は、基準電極３
０（図７及び８）を具えており、これら基準電極に、各
チャンネル２０及びデータ・ストローブ回路２８に共通
の基準電位を供給する。

【００３７】表示面１４の全領域上に画像を合成するた
めに、表示装置１０は、データ・ドライバ２４及びデー
タ・ストローブ回路２８の機能を制御する走査制御回路
３２を具えている。よって、行走査方法により、表示パ
ネル１２の表示要素１６の総ての列を行毎にアドレス指
定する。よって、データ要素及び電気的基準の間に中断
可能な電気的接続を行って、データ要素を選択的にアド
レス指定できる。表示パネル１２は、異なる形式の電気
光学物質（材料）を用いてもよい。例えば、入射光線３
３（図７）の偏光状態を変化させる物質を用いる場合、
表示パネル１２を１対の光偏光フィルタ３４及び３６
（図７）の間に配置する。これら偏光フィルタは、表示
パネル１２と協動して、これらを伝搬する光の輝度を変
化させる。しかし、電気光学物質としての散乱液晶セル
を用いる場合、偏光フィルタ３４及び３６を用いる必要
がない。表示パネル１２内にカラー・フィルタ（図示せ
ず）を配置して、制御可能なカラー強度のマルチ・カラ
ー画像を形成してもよい。投射表示の場合、３個の独立
したモノクロ・パネル１０を用い、各パネルが３原色の
１つを制御するようにして、カラー表示を達成できる。

【００３８】特に、図７及び８を参照する。表示パネル
１２は、アドレス指定構体を具えている。このアドレス
指定構体は、ネマチック液晶の如き電気光学物質の層４
４により分離された１対の略平行な電極構体４０及び４
２と、ガラス、マイカ又はプラスチックなどの誘電体物
質（材料）の薄い層４６とを具えている。電極構体４０
は、光学的に透明である酸化スズ・インジウムの列電極
１８の内面５０に配置されたガラス誘電体基板４８を具
えており、ストライプ状のパターンを形成する。列電極
１８の隣接した対は、距離５２だけ離間しており、この
距離により、行においてすぐ隣に隣接した表示要素１６
間の水平間隔が決まる。

【００３９】電極構体４２は、ガラス誘電体基板５４を
具えており、この基板の上面５６に、側壁が曲線的で、
断面が台形である多数のプラズマ・チャンネル２０を刻
むなどして形成する。プラズマ・チャンネル２０の深さ
５８は、上面５６から基部６０までの寸法である。プラ
ズマ・チャンネル２０の各々は、陽極（電極）３０及び
陰極（電極）６２を有しており、これら両方の電極は、
薄く狭い。これら電極の各々は、基部６０と交差すると
共に、１対の内側壁６４に沿って延びる。なお、内側壁
６４は、基部６０から内面（上面）５６に向かう方向に
広がっている。プラズマ・チャンネル２０の陽極電極３
０を共通基準電位に接続する。この共通基準電位は、図
示の如く接地電位に固定できる。プラズマ・チャンネル
２０の陰極６２をデータ・ストローブ回路２８の出力増
幅器２６（図７及び８にこれらの３個及び５個を夫々示
す）の異なる１個に各々接続する。アドレス指定構体の
適切な動作を確実にするために、陽極３０及び陰極６２
を、表示パネル１０の対向する縁にて、基準電位及びデ
ータ・ストローブ回路２８の増幅器出力２６’を夫々受
ける。

【００４０】隣接したプラズマ・チャンネル２０間の側
壁６４は、複数の支持構体６６を限定し、その支持構体
の上面５６は、誘電体物質の層４６を支持する。隣接し
たプラズマ・チャンネル２０は、各支持構体６６の上部
部分の幅６８だけ離間しており、この幅６８が列におい
てすぐ隣に隣接した表示要素１６間の垂直間隔を定め
る。列電極１８及びプラズマ・チャンネル２０の重なり
合った領域７０が表示要素１６の寸法を定めるが、これ
らを図７及び８において点線で示す。図８は、表示要素
１６の配列と、これらの間の垂直及び水平間隔を明瞭に
示している。

【００４１】列電極１８に供給した電圧の大きさによ
り、隣接した列電極１８の分離を確実にするための距離
５２が決まる。一般的には、この距離５２は、列電極１
８の幅よりも非常に短い。隣接したプラズマ・チャンネ
ル２０の間の側壁６４の傾斜は、距離６８を定めるが、
この距離は、一般的には、プラズマ・チャンネル２０の
幅よりも非常に短い。典型的には、列電極１８及びプラ
ズマ・チャンネル２０の幅は同じであり、所望の画像分
解能の関数である。なお、この画像分解能は、表示装置
の用途により特定される。距離５２及び６８は、できる
だけ短くするのが望ましい。表示パネル１２の現在のモ
デルでは、チャンネルの深さ５８は、チャンネルの幅の
約２分の１である。

【００４２】プラズマ・チャンネル２０の各々は、イオ
ン化可能なガス又はガス混合物、多くの場合には不活性
ガスの混合物で充填されるが、反応性ガス及び不活性ガ
ス混合物を用いてもよい。誘電体物質の層、即ち、誘電
体層４６は、チャンネル２０内に充填されたイオン化可
能なガス又はガス混合物と、液晶物質の層４４との間の
分離障壁として機能する。しかし、誘電体層４６がない
と、液晶物質がチャンネル２０内に流れてしまうか、イ
オン化可能なガス混合物が液晶物質を汚染する。固体電
気光学物質又はカプセルに包まれた電気光学物質を用い
た表示装置からは、誘電体層４６を除去してもよい。よ
って、図７〜８に示す装置は、データ要素をアドレス指
定するアドレス指定構体であり、イオン化可能なガス媒
体と、データ信号を蓄積するデータ要素と、陰極及び陽
極とを具え、イオン化可能なガス媒体が非イオン化状態
から導電プラズマ状態に遷移するのに充分な大きさの電
位差を陰極及び陽極の間に与えて、データ要素及び電気
的基準の間に中断可能な電気的接続を行って、データ要
素を選択的にアドレス指定する装置である。

【００４３】図９は、ガラス基板５４に形成された従来
のプラズマ・チャンネル２０を詳細に示している。チャ
ンネル２０は、上部の幅が４５０ミクロンで、深さが２
００ミクロンで、底部の幅が約３００ミクロンである。
陰極６２は、幅が約７５ミクロンで、ガラス基板５４に
良好に接着させるためのクロムの底部層７２の厚さが
０．２ミクロンで、良好な導電性のための銅７４の厚さ
が約２．０ミクロンで、銅層７４を酸化しないように密
封するクロムの上層（ガス不透過性層）７６の厚さが
０．２ミクロンである。銅は、高い電気的導電性を有
し、クロムは、電気的導電性とガス媒体不透過性とを有
することが当業者には一般的である。陽極３０は、陰極
６２と一般的に類似した概観及び構成を具えても良い。

【００４４】図１０は、平坦基板７７を有する別の従来
のＰＡＬＣチャンネル２０’を示しており、チャンネル
の側部となる２個の陽極３０’により、このチャンネル
が形成する。２個の陽極３０’の各々は、チャンネルを
更に形成する絶縁リボン（帯板）８２を支持している。
陰極６２’は、チャンネルの中央に沿って直接的に延び
ている。陽極３０’及び陰極６２’の両方は、ニッケル
又は他の導電率の高い金属と、ガラス・フリット粒子と
を具えており、これらは、シルクスクリーン方法により
付着される。絶縁リボン８２も、シルクスクリーン方向
により付着される。

【００４５】図１１及び１２は、上部のクロム層７６が
スパッター損傷を受けやすい点を示している。図１１に
おいて、不活性ガスのイオン７８が、従来の陰極６２内
のクロムの上層７６のうねった表面８０に向かって伝搬
する様子を示している。図１２は、表面８０にイオン７
８が衝突した結果を示し、この表面８０からクロム原子
８２が追い出され、イオン７８が偏向される。ある時間
にわたって、追い出されたクロム原子８２がチャンネル
２０の側部及び底部並びにカバーに付着（沈積）される
数は増えて、透過表示装置１０が暗くなり、その実用性
が損なわれる。さらに、層（シート）４６に沈積された
クロムは、明らかに、この層の表面を充分な導電性にし
て、種々のピクセル１６上の異なる値の電荷を最早蓄積
させない。よって、表示に不均一なグレイの線ができ
る。

【００４６】本発明の理解を容易にするための従来技術
について上述した。図を参照した上述を前提に、本発明
の好適実施例を次に説明する。図１は、本発明により実
行した電気泳動処理を施した表示装置のプラズマ・チャ
ンネル１２０の断面図である。なお、このプラズマ・チ
ャンネル１２０は、図６〜１２に示した表示装置のプラ
ズマ・チャンネル２０の代わりとなる。図１において、
図６〜１２の素子と類似の素子は、図６〜１２の参照番
号に１００を加算した参照番号で示す。電気泳動は、周
知の技術であり、本発明に用いる電気泳動技術は、標準
のものであり、当業者に知られている。

【００４７】代表的には直径が４．０ミクロンの正に帯
電した粒子１８４（耐熱性化合物）を、イソプロピル・
アルコールの如き誘電体液のバス内に浮遊させる。な
お、粒子１８４は、説明を明瞭にするために、拡大して
示す。各粒子１８４をサーメット（陶性合金）メッシュ
で形成し、電気的に非導電性のセラミック化合物を金属
化合物により散在させる。代表的には、電気的に非導電
性のセラミック化合物は、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃、ダイアモンド、又はこれら化合物の２つ又は３つ
の組み合わせから成る。金属化合物は、典型的には、Ｃ
ｒＳｉ₃又は希土ヘキサホウ化物から成る。後述の方法
を用いて粒子１８４を形成する。まず、電気的に非導電
性のセラミック化合物及び金属化合物として利用可能な
粒子を溶融して１つのブロックにする。この過程から得
られたサーメット・メッシュは、材料販売会社から市販
されている。このメッシュは、粒子１８４にすりつぶさ
れる。正に帯電したフリット粒子１８６も、同様に浮遊
している。陰極１６２に供給した負電位により、これら
正に帯電した粒子を陰極１６２に引き寄せる。（一般的
には、沈積期間中、同じ負電位をチャンネル内の総ての
電極に供給する。）図２は、電気泳動を完了した後における図１のチャンネ
ルの断面図である。クロムの層（ガス不透過性層）１７
６の上において、サーメット・マトリクス粒子１８４の
新たな層が、フリット粒子１８６と混合される。この新
たな層の厚さは、約１０．０ミクロンである。粒子の上
層（コーティング）１８８は、不連続であり、気密にな
っていないので、クロムの層１７６は、空気中での１時
間の焼成期間中に、銅層（電気的導電性の高い物質の
層）１７４が酸化されるのを防ぐのに好ましい。クロム
の層（耐酸化性直線状部分）１７６は、陰極１６２の長
さ全体に沿って延びる。

【００４８】図３は、大気中での焼成が完了した後にお
ける図１のチャンネルの断面図である。フリット粒子１
８６（図２）は、ガラス１９０の層内にとけ込むので、
耐熱性粒子１８４を電極面に接着すると共に、互いにも
接着する。よって、耐熱性化合物コーティングが完成す
る。

【００４９】上述の被覆を、図１０に示す従来の電極に
適用してもよい。これは、シルクスクリーン処理、又は
電気泳動法により達成できる。

【００５０】図４において、図１に類似するが、本発明
の別の実施例であるチャンネルを示す。この実施例にお
いて、図１の粒子１８４を、希土ヘキサホウ化物又はＣ
ｒＳｉ₃の如き耐熱性化合物から成る粒子１８４’と交
換する。図１と類似する総ての他の要素については、そ
れらの参照番号を図１の要素の参照番号にダッシュを付
して示す。図４は、処理過程の付加的なステップを示
す。ここで、代表的には、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃
又はダイヤモンドである電気的に非導電性のセラミック
粒子１９２は、電気泳動法により、前に付着が行われた
層（コーティング）１８８’の頂部に付着する。図５
は、図４の処理の最終結果を示し、粒子１９２が、容易
に層１８８’を覆う表面を覆って間に挟まっている。

【００５１】この結果により生じた表面は、非導電性の
スポットにより斑点となった耐熱性化合物の粒子で構成
される。最適には、スポットの直径は、約３．５〜５．
０ｎｍでなければならないので、導出される電子は、ト
ンネル現象により置き換えられる。しかし、耐熱性化合
物の約２０オングストローム内であるスポットの領域
は、トンネル現象により置き換えられるので、より大き
なスポットも得られる。各非導電性スポットは、一般的
に、２次電子の能率の良い放射電極なので、かかるスポ
ットを高密度にするのに有益である。

【００５２】これら両実施例は、同じ原理により動作す
る。電気的に非導電性の材料においては、オージェ励起
により真空レベル以上に持ち上げた後に、陽極対陰極バ
イアスにより生じた電界によって、２次電子が陰極表面
に向かって引っ張られるため、電気的に非導電性の材料
は、導電性材料よりも一層効率的に２次電子を放射す
る。しかし、電気的に非導電性の粒子は、その直径が好
ましくは３５〜５０オングストロームのオーダなので、
引っ張られた電子は、隣接する導電材料からの電子とト
ンネル現象により置き換えられる。

【００５３】耐熱性物質は、高い昇華熱が特徴であるの
で、耐熱性物質と衝突する衝突ガス媒体イオンは、耐熱
性物質のいかなる分子も昇華させないし、追い出さな
い。さらに、製造過程の一部である１時間の大気中焼成
期間中おける耐酸化性に応じて、使用する耐熱性化合物
を選択する。

【００５４】電気的に非導電性のセラミック粒子は、電
子の優秀な放射電極であるので、ＰＡＬＣ表示器は、そ
の陽極及び陰極の間に供給して低い電位傾斜により動作
可能である。陽極及び陰極の間に電位を供給して、ガス
媒体をプラズマに変換することができるが、非遷移の大
きさは、２００ボルト未満である。これらの動作条件の
下で、一層小さな電界強度でイオンを加速できるので、
イオン・エネルギーが小さくなると共に、スパッタリン
グ損傷も少なくなる。

【００５５】多くの耐熱性化合物又は耐熱性化合物の組
合せが、本発明において機能する。電気的に非導電性の
セラミック粒子は、２次電子の優秀な放射電極であるの
で、耐熱性化合物は、その化合物の仕事関数に関係な
く、昇華熱が最大になるように選択できる。ＣｒＳｉ₃
は、昇華熱が高いので、この使用には好ましい。しかし
ながら、昇華熱の高い希土ヘキサホウ化物のグループ、
特に、ＬａＢ₆ 、ＹＢ₆、ＧｄＢ₆ 及びＣｅＢ₆ も重要
である。この適用の目的にとって、ヘキサホウ化イット
リウム（Yttrium hexaboride）（ＹＢ₆ ）は、希土ヘキ
サホウ化物の中で重要である。イットリウムは、厳密に
は希土成分のグループの仲間ではないが、このグループ
の特性の多くを有する。半導体として作用するダイヤモ
ンドも、この用途において良好な特性を示す。

【００５６】耐熱性化合物の性能を決めるためには、実
験を行なっても良い。この場合、ＰＡＬＣ表示器のプラ
ズマ電極の作成する際に化合物を用い、次に、この表示
装置を動作させて、スパッター損傷を引き起こすレベル
に必要な動作時間長を求める。

【００５７】本発明の要旨を逸脱することなく、本発明
の上述の実施例の細部に多くの変更が可能なことが当業
者には明らかであろう。したがって、本発明の要旨は、
特許請求の範囲により決定すべきである。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ＰＡＬＣ表
示器などのアドレス指定構体の陰極を電気的に非導電性
のセラミック化合物でスポット状の斑点とする。電気的
非導電性セラミック化合物の２次電子発生効率は、良好
なので、陰極の２次電子の発生器としての動作効率が高
まる。また、セラミック化合物は、スパッタリング耐性
が良好であると共に、陰極の２次電子発生効率が高くな
るので、陰極及び陽極の間の電位差を低くできるため、
陰極のスパッタリング耐性が高まると共に、スパッタリ
ング損傷を軽減できる。スパッタリング耐性が高くなる
ことにより、従来のアドレス指定構体と比較して、寿命
を長くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による電気泳動処理の第１
過程を受けたＰＡＬＣ表示器のチャンネルの極端な拡大
断面図であり、説明を分かり易くするために耐熱性化合
物及びフリット粒子を拡大して示している。

【図２】電気泳動が完了した後の図１のチャンネル及び
粒子の極端な拡大断面図である。

【図３】１時間だけ大気中で焼成して、フリット粒子が
溶融した後の図１のチャンネル及び粒子の極端な拡大断
面図である。

【図４】本発明の第２実施例による電気泳動処理の第２
過程を受けたＰＡＬＣ表示器のチャンネルの極端な拡大
断面図であり、説明を分かり易くするために耐熱性化合
物、セラミック化合物及びフリット粒子を拡大して示し
ている。

【図５】電気泳動及び１時間の焼成の両方が完了した後
の図１のチャンネル及び粒子の極端な拡大断面図であ
る。

【図６】本発明を使用できるプラズマ・アドレス指定構
体の従来の表示パネルの表示面の平面図及び関連した駆
動回路のブロック図である。

【図７】図１において左側から見た場合の従来の表示パ
ネルを形成する構成部品である層を示す部分的拡大斜視
図である。

【図８】図７の従来の表示パネルの内部の異なる深さ部
分を示すために部分的に切り欠いた極端な拡大平面図で
ある。

【図９】従来の陰極電極の断面図を示すために、プラズ
マ・アドレス指定構体のチャンネルの断面図であるが、
説明を分かり易くするために拡大してある。

【図１０】陰極電極及び陽極電極を有するプラズマ・ア
ドレス指定構体における別の従来のチャンネルの断面図
であるが、説明を分かり易くするために拡大してある。

【図１１】図９の従来の陰極の表面を拡大した断面図で
あり、正イオンが陰極に向かって伝搬している状態を示
している。

【図１２】図９の従来の陰極に正イオンが衝突した後の
この陰極の表面の極端な拡大断面図である。

【符号の説明】２０チャンネル３０、３０’ 陽極５４基板１２０プラズマ・チャンネル１６２、１６２’ 陰極１７２クロム層１７４銅層１７６クロム層（耐酸化性直線状部分）１８４、１８４’ 耐熱性粒子（耐熱性化合物）１８６、１８６’ フリット粒子１８８、１８８’ コーティング１９０、１９０’ ガラス層１９２非導電性セラミック粒子（非導電性セラミック
化合物）

フロントページの続き (72)発明者ウィリアム・ダブリュ・ステインアメリカ合衆国オレゴン州 97007 ビーバートンサウスウエストハート・ロード 16710 (72)発明者ドナルド・イー・ケファートアメリカ合衆国オレゴン州 97219 ポートランドサウスウエストフィフス・アベニュー 7131

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ要素をアドレス指定するアドレス
指定装置であって、イオン化可能なガス媒体を内包する
チャンネルを有する基板と、データ信号を蓄積するデー
タ要素と、上記チャンネル内に配置された陰極及び陽極
とを具え、上記イオン化可能なガス媒体が非イオン化状
態から導電プラズマ状態に遷移するのに充分な大きさの
電位差を上記陰極及び上記陽極の間に与えて、上記デー
タ要素及び電気的基準の間に中断可能な電気的接続を行
って、上記データ要素を選択的にアドレス指定するアド
レス指定構体において、上記チャンネルの長手方向に沿って実質的に延びた導電
性の耐酸化性直線状部分と、該耐酸化性直線状部分の長手方向に沿って延びると共に
上記耐酸化性直線状部分を覆う少なくとも１つの電気的
導電性耐熱性化合物を包含する粒子を有すると共に、電
気的非導電性セラミック化合物のスポットで斑点となっ
た外面を有するコーティングとを具えたアドレス指定構
体用陰極。
【請求項２】イオン化可能なガス媒体を内包するチャ
ンネルを有する基板と、データ信号を蓄積するデータ要
素と、ガス媒体不透過性誘電体障壁と、上記ガス媒体と
接触する電気的基準と、上記チャンネル内に配置された
陰極及び陽極とを具え、上記イオン化可能なガス媒体が
非イオン化状態から導電プラズマ状態に遷移するのに充
分な大きさの電位差を上記陰極及び上記陽極の間に与え
て、上記データ要素及び電気的基準の間に中断可能な電
気的接続を行って、上記データ要素を選択的にアドレス
指定するアドレス指定構体の動作期間中のスパッタリン
グ損傷を軽減する方法であって、非導電性セラミック化合物で斑点となった耐火性化合物
を包含するコーティングを上記陰極に施して、上記陰極
が２次電子を放出する効率を高め、上記陰極及び上記陽極間の低い電位差で上記ガス媒体を
導電プラズマに変化させ、非遷移電位差が２００ボルト
未満であることを特徴とするスパッタリング損傷軽減方
法。