JPH0676766A - 電界放射ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】各カソードの各アレイをそれぞれ異なる数の電
界放射片から構成することにより、これらのアレイに対
向するサブピクセルのそれぞれ異なる蛍光能力を補償す
る。 【構成】電界放射ディスプレイのスクリーン１０は複数
のピクセルに分割される。各ピクセルはそれぞれ異なる
蛍光能力を有する複数のサブピクセル１３０，１４０，
１５０を有する。電界放射カソード８０のマトリクスは
上記スクリーン１０の対応するピクセルの方に向けられ
る。各カソード８０は対応するサブピクセルに向けられ
た電界放射片の複数のアレイ８１，８２，８３を有す
る。対応するサブピクセルの蛍光能力の違いの影響を軽
減するように、各カソード８０のアレイ８１，８２，８
３はそれぞれ異なる数の電界放射片からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー電界放射ディス
プレイ、 特に放射片の配置がサブピクセルの蛍光能力
の関数として決定されるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第４８５７７９９号は典型的な
電界放射ディスプレイの一例を述べている。そのような
ディスプレイは一般に、電界放射カソードの２次元マト
リクスから距離をおいてその上に配置された平面状のカ
ソード発光スクリーンから成る。米国特許第３７８９４
７１号，第３６６５２４１号，第３７７５７０４号で
は、そのようなカソードやその製造方法について述べら
れている。各カソードは、電界放射片の３つのアレイに
よりなる。各アレイにおける放射片の数は実質的に同じ
である（例えば１０００）。スクリ−ンは複数のピクセ
ルに分けられ、各ピクセルは３つのサブピクセルに分け
られる。各サブピクセルは３原色（赤・緑・青）の異な
るひとつに対応した蛍光体から構成される。カソードの
各アレイは、対応するピクセルの異なったサブピクセル
に面している。各アレイは行及び列導線を介して個別に
アドレスすることができる。動作時において、赤緑青の
入力ビデオ信号により定められた電圧は、各カソードを
次々にラスタ様式でアドレスするために、逐次に行及び
列導線に与えられる。これらの電圧は相互に作用して、
各放射片の箇所で局部的な高電界を発生させる。その局
部的な電界に応じて放射片から放出された電子は、スク
リーンとカソードマトリックスの間に発生した電界によ
り、蛍光体の方へひとまとめに加速される。蛍光体は、
衝突した電子により励起され、入力ビデオ信号の関数と
しての画像が表示される。

【０００３】各カソードに対応する３つの蛍光体は一般
に、異なる量子効率または蛍光能力（efficacy)を有し
ている（一般に赤は１．５ lm/w、緑は０．５ lm/w、
青は４．０ lm/w）。従来は、ビデオ信号の各々を個々
のアルゴリズムにより電圧に変換し、これらの電圧をそ
れぞれのアレイにアドレスすることにより、グレースケ
ール表示された画像の原色要素間のトラッキングを維持
するようにしていた。言いかえれば、個々のアルゴリズ
ムが、グレースケールの両端の間のイメージである「カ
ラーポイント」または「ホワイトポイント」を維持す
る。この要件は、行及び列導線へ電圧をアドレスするた
めのドライブ回路を複雑なものにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の欠点を取り除くことであり、特に低い蛍光
能力を有するサブピクセルには比較的多数の放射片を有
するアレイを対向させ、高い蛍光能力を有するサブピク
セルには比較的少数の放射片を有するアレイを対向させ
るというように、異なる数の放射片をそれぞれのアレイ
に割当てれば異なる蛍光能力を補償することができると
いう知見に基づいて、従来技術の電界放射ディスプレイ
を改善せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電界放射ディスプレイは、スクリーンが複
数のピクセルに分割され、各ピクセルが異なる蛍光能力
を有する複数のサブピクセルを有し、上記スクリーンの
対応するピクセルに向けられた電界放射カソードのマト
リクスを有し、各カソードが対応するサブピクセルに向
けられた電界放射片の複数のアレイを有する電界放射デ
ィスプレイを基礎とし、各カソードのアレイを異なる数
の電界放射片から構成することにより、対応するサブピ
クセルの蛍光能力の違いの効果を軽減するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例では、各カソードはそれぞれ
赤・緑・青のサブピクセルの方に向けられた３つのアレ
イから成る。このうち、最も多い数の電界放射片を持つ
アレイは蛍光能力が最も小さい緑蛍光体に対向し、最も
数が少ない電界放射片を持つアレイは蛍光能力が最も大
きい青蛍光体に対向し、中間の数の電界放射片を持つア
レイは中間的な蛍光能力を持つ赤蛍光体に対向するよう
にそれぞれ配置されている。

【０００７】図１を参照すると、本発明のカラー電界放
射ディスプレイは透明のスクリーンプレート １０を備
え、これは例えば二酸化シリコンの非導電性バックプレ
−ト２０を覆うようにそれから空間をおいて配置されて
いる。バックプレート ２０に対向するスクリーンプレ
ート １０の表面は、透明の導電層 ７０（例えばインジ
ウムスズ酸化物）を担持する。カソ−ド ８０のマトリ
クスは、スクリーンプレート １０に対向するバックプ
レート ２０の表面上にある。各カソード ８０は、電界
放射片の３つのアレイ ８１−８３（例えばモリブデ
ン）からなる。各アレイは実質的に同じ面積を占有し、
３原色の異なる一つに対応する。各放射片の直径は約
１．４ｕｍであり、放射片相互間の間隔は約５ｕｍであ
る。各アレイの面積は、典型的なもので１２５０ｕｍ^２
である。

【０００８】アレイ ８１−８３は、バックプレート ２
０に沿って延在する導電性基板 ３０（例えばアモルフ
ァスシリコン）を有している。マトリクスの各列内にあ
るカソ−ドの基板 ３０は、導電性ストリップまたは列
導線 ４０（例えばニオブ）により、相互接続されてい
る。その放射片は、絶縁層 ５０（例えば二酸化シリコ
ン）に形成された穴から、スクリーンプレート １０の
方向に突き出ている。導電性ゲート層 １２０（例えば
ニオブ）は、スクリーンプレート １０に対向する絶縁
層 ５０の表面上に置かれている。ゲート層 １２０はア
レイ ８１−８３の各々ごとに３つのゲートを形成する
ように分割されている。マトリクスアレイの各行に沿っ
たアレイ ８１−８３のゲートは相互に接続されて、導
電性ストリップまたは行導線 ９０，１００，１１０を
形成する。それゆえ各カソード ８０の各アレイ ８１−
８３は直行するアドレス線、すなわちカソード ８０の
基板 ３０に接続された列導線 ４０と、アレイ ８１−
８３の放射片が置かれている穴を穿たれている行導線
９０−１１０の組み合わせによりアドレスされうる。

【０００９】３原色ＲＧＢに対応する蛍光体ストリップ
１３０，１４０，１５０は、導電層 ７０上に設けられ
ている。ストリップ １３０，１４０，１５０の各々
は、アレイ ８１−８３のうち異なるひとつに対向して
いる。スクリーンプレート １０とバックプレート ２０
の間の空間は、真空である。それゆえ、この空間の歪み
を防止するため、スペーサ ６０がスクリーンプレート
１０とバックプレート２０の間に置かれている。スペー
サ ６０は、スクリーンプレート １０とバックプレート
２０の間隔を例えば２００ｕｍに維持している。

【００１０】バックプレート ２０、導線 ４０，１２
０、絶縁層 ５０は、プレナー拡散、電子化学エッチン
グ、ＣＶＤ等の通常のプロセスと組み合わせて通常のフ
ォトリソグラフィで製造することができる。放射片が置
かれた穴は、絶縁層 ５０をイオンエッチングして作る
ことができる。放射片それ自体は電子ビームー蒸着及び
電子化学エッチングの組み合わせで製造することができ
る。ディスプレイの機械的強度を強めるために、バック
プレート ２０を、ガラス基板上に作ることもできる。

【００１１】図２を参照すると、導電性コーティング
７０はアノード電圧発生器 ２００に接続され、列導線
４０は列ドライバ ２１０に、そして行導線は行ドライ
バ ２２０に接続されている。動作時にはアノード電圧
発生器 ２００が、４００Ｖ程度のアノード電圧を導電
層 ７０（以下「アノード ７０」という）に印加する。
列ドライバ ２１０は、−３０Ｖ程度のドライブ電圧を
列導線 ４０に印加する。このドライブ電圧は、基板 ３
０を介してアレイ ８１−８３の放射片に伝達される。
行ドライバ ２２０は、例えば５０Ｖ程度のバイアス電
圧を、ゲ−トを構成する行導線 ９０−１１０に印加す
る。これらの行及び列導線に印加された電圧は局部的な
高電界を発生させ、これにより各放射片から電子を放出
させる。これらの電子は、アノ−ド ７０の近傍に生じ
た高電界により、全体として蛍光体 １３０−１５０に
向かって加速される。各放射片は例えば３０度の円錐型
のものであって、蛍光体 １３０−１５０の方へ電子を
発散的に放出する。例えば１０００個の放射片からなる
アレイからの総電子ビームは、およそ１００ｕＡであ
る。蛍光体 １３０−１５０は衝突した電子により励起
され、表示画像を生じる。各カソ−ド ８０は表示画像
のピクセルに対応する。カソ−ドの各アレイは、表示画
像の各ピクセルのうち赤緑青のサブピクセルの一つに対
応する。

【００１２】行及び列の導線はドライバー ２１０，２
２０により走査されるが、これは各カソード ８０のア
レイ ８１−８３にドライブおよびバイアス電圧を順次
アドレスするためである。ドライバー ２１０，２２０
は、通常の液晶またはプラズマパネルのアドレスドライ
バーを用いることができる。各カソードのドライブ電圧
は一定に保たれるが、カソードごとに３つあるゲートの
電圧は、それぞれ表示画像を生み出す赤緑青のビデオ信
号の関数として変化する。蛍光体の量子効率または能力
は色ごとに変化する。一般に赤緑青は各々の量子効率ま
たは能力はそれぞれ１．５，０．５，４．０ lm/wであ
る。

【００１３】図３を参照すると、各カソードの３つのア
レイ内にある放射片の密度Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は、蛍光体
の異なった能力を補償するように設定されている。特
に、最も多い放射片Ｎ２を有するアレイは緑に向いてい
る。緑の発光能率が最も悪いからである。一方、最も少
ない放射片Ｎ３を有するアレイは最も能力が高い青の蛍
光体に向いている。中間の放射片の数Ｎ１を有するアレ
イは、中程度の能力を有する赤の蛍光体に向いている。
蛍光体の異なる能力はアレイ中の異なる放射片の数によ
り補償されるので、グレースケール表示画像の原色要素
間のトラッキングを維持するため、赤緑青のビデオ信号
を（各アレイにアドレスされる）ゲート電圧へ変換する
のと同じアルゴリズムを使用することができる。それゆ
え、ディスプレイの「カラ−ポイント」または「ホワイ
トポイント」を、グレースケールの両端の間で維持する
ために、同じアルゴリズムを用いることができる。ビデ
オ信号をゲート電圧に変換するのに別個のアルゴリズム
を必要としないため、行ドライバ回路を大幅に簡素化す
ることができる。

【００１４】アレイ中の放射片の数は、フォトマスクの
開口部により製造プロセスのフォトリソグラフィの段階
において決定される。それゆえ、本発明のディスプレイ
のカラーポイントは、フォトリソグラフィの段階で決定
される。その結果、一旦マスクが設計されると、本発明
のディスプレイ用の複数のバックプレートを、通常の電
界放射ディスプレイの１台分のコストより安く製造する
ことができる。

【００１５】以上で述べた本発明の実施例においては、
各カソ−ド ８０は、一の基板 ３０と赤緑青のビデオ信
号によりぞれぞれ変調されるゲ−ト電圧を受けるための
３つのゲ−トにより構成されている。しかし、本発明の
適用はかかる実施例に限定されるものではなく、各カソ
−ド ８０が一つのゲ−トと、赤緑青のビデオ信号によ
り変調されるベ−ス電圧を受けるような３つの独立した
基板を有する電界放射ディスプレイにも同様に適用可能
である(図４参照）。本発明はスイッチアノード型の電
界放射ディスプレイ、すなわちアノ−ド ７０が各ピク
セルの３つのサブピクセルに対応する３つの個々にアド
レス可能なセクションに分割され、これらの３つのセク
ションに印加されるアノ−ド電圧が赤緑青のビデオ信号
によりスイッチされるようなディスプレイにも適用可能
である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アレイ駆動用の電圧に変換するための同じアルゴリズム
を用いて、グレースケール表示画像の原色要素間のトラ
ッキングを維持することができる。従って、ディスプレ
イのカラーポイントやホワイトポイントを、同一のアル
ゴリズムを用いてグレースケールの両端の間に維持する
ことが可能とる。さらにビデオ信号をゲート電圧へ変換
するための別個のアルゴリズムを不要にしたので、列の
ドライバー回路を大幅に単純化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電界放射ディスプレイの横断面図であ
る。

【図２】本発明の電界放射ディスプレイのブロック図で
ある。

【図３】本発明の電界放射ディスプレイの側面図であ
る。

【図４】基板を３つにし、カソードを１つにした場合の
電界放射ディスプレイの横断面図である。

【符号の説明】

１０ ・・・・ スクリ−ンプレート ２０ ・・・・ バックプレ−ト ３０ ・・・・ 導電性基板 ４０ ・・・・ 列導線 ５０ ・・・・ 絶縁層 ６０ ・・・・ スペ−サ ７０ ・・・・ アノード ８０ ・・・・ カソ−ド ８１−８３・・・・ 電界放射片 ９０−１１０・・・・ 行導線 １２０ ・・・・ 導電性ゲート １３０−１５０・・・・ 蛍光体ストリップ ２００ ・・・・ アノ−ド電圧発生器 ２１０ ・・・・ 列ドライバ− ２２０ ・・・・ 行ドライバ−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーン（１０）が複数のピクセルに
   分割され、各ピクセルが異なる蛍光能力を有する複数の
   サブピクセル（１３０，１４０，１５０）を有し、上記
   スクリーン（１０）の対応するピクセルに向けられた電
   界放射カソード（８０）のマトリクスを有し、各カソー
   ド（８０）が対応するサブピクセルに向けられた電界放
   射片の複数のアレイ（８１，８２，８３）を有する電界
   放射ディスプレイにおいて、 各カソード（８０）のアレイ（８１，８２，８３）を異
   なる数の電界放射片から構成することにより、対応する
   サブピクセルの蛍光能力の違いの影響を軽減するように
   したことを特徴とする電界放射ディスプレイ。
2. 【請求項２】 各カソード（８０）がその電界放射片に
   接続されたベース導電体（３０）と、各々が上記カソー
   ド（８０）の電界放射片のアレイ（８１，８２，８３）
   の異なる一つをそれぞれ囲んだ複数のゲート導線（９
   ０，１００，１１０）からなる請求項１の電界放射ディ
   スプレイ。
3. 【請求項３】 各カソードがその電界放射片を囲んだ１
   つのゲート導電体と、各々が上記カソードのアレイの異
   なる１つの電界放射片にそれぞれ接続された複数のベー
   ス導電体からなる請求項１の電界放射ディスプレイ。