(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明前面プレートと、発光画素のパターンを持つ表示スクリーンと、後壁とを備えるような真空容器を有する画像表示装置であって、当該装置が電子発生手段と、該手段と前記前面プレートとの間に配されて所望の画素をアドレス指定するアドレス指定系と、前記表示スクリーンに隣接すると共に電子を通過させる開口を備える電気的に絶縁な材料からなるプレートとを有し、動作時には該プレートの間に電圧差が印加されるような画像表示装置において、
前記開口を備えるプレートの電子入力側の表面が、アルミニウム及び／又はシリコン又はアモルファスシリコンの準化学量論的な窒化物、ホウ化物又は炭化物を含む群から選択された材料の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。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記被覆が１０10Ω／□〜１０14Ω／□の範囲内の抵抗値を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記被覆が１０11Ω／□〜１０12Ω／□の範囲内の抵抗値を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記被覆がＳｉＮx（０＜ｘ≦１．３）を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記開口の壁がＳｉ3Ｎ4により被覆されていることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、透明前面プレートと、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容器を有するような画像表示装置に係り、当該装置が電子発生手段と、この手段と上記前面プレートとの間に配置されて所望の画素をアドレス指定するアドレス指定系と、前記表示スクリーンに隣接すると共に電子を通過させる開口を備えた電気的に絶縁な材料からなるプレートとを有するような画像表示装置に関する。
背景技術
上述した表示装置は薄型パネル型式のものである。薄型パネル型式の表示装置は透明前面プレートと、該プレートから僅かな距離をおいて配置された背面プレートとを有する装置で、前面プレートの内側表面には蛍光ドットのパターン（例えば六角形の）が設けられている。電子（ビデオ情報により制御された）が前記発光スクリーンに衝突すると可視画像が形成され、該画像は上記前面プレートの前面側を介して見ることができる。上記前面プレートは平坦であってもよいし、所望なら、湾曲（例えば、球状又は円柱状）していてもよい。
米国特許第5313136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、電子を放出する複数の並置された電子源と、これら電子源と共働する局部電子伝搬手段と、電極（選択電極）を持つアドレス指定系とを有している。この場合、上記局部電子伝搬手段の各々は、放出された電子の伝搬に適した二次電子放射係数を持つような高抵抗の電気的に略絶縁な材料からなる壁を有し、上記電極は行毎に駆動することができ、これにより電子を前記伝搬手段から前記発光スクリーンに面する所定の抽出位置において抽出する。一方、当該装置には抽出された電子を前記発光スクリーンに指向させて画素からなる画像を形成する他の手段も設けられている。
本発明に関係する薄型パネル形式の他の表示装置は、例えば、プラズマ表示器及び、特に、フィールドエミッション表示器である。
尚、前記発光スクリーンは蛍光スクリーンとも呼ぶ。上述した表示器の一つの重要な部品は、電気絶縁材料製の穿孔されたプレートであり、多くの応用例においては「スクリーンスペーサ」と呼ばれている。
上記スクリーンスペーサは前記蛍光スクリーンに隣接する。蛍光体の効率及び飽和特性のため、蛍光スクリーンへの加速電圧は可能な限り高いことが極めて重要である。使用される蛍光体に依存して、３ｋＶ又は、しばしば、４〜５ｋＶが最低限の要件である。
上記スクリーンスペーサは、特にガラス等の絶縁材料から形成される。又、前記前面プレートには、例えばＩＴＯ製の低抵抗透明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。上記スクリーンスペーサの典型的な厚さは、０．３又は０．４〜１．０ｍｍである。上記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、可能な限り大きい必要がある。大きな電圧差では、画像エラーの形での多くの不所望な効果が発生する。
発明の開示
本発明は、これらの効果が上記スクリーンスペーサを経て流れる「真空電流」に関係するとの認識に基づいている。本発明は、冒頭に述べたような形式の表示装置であって、特に前記スクリーンスペーサの電子入力側に、上記のような不所望な効果（本発明によれば、これら効果は前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散乱される電子の二次電子放射に基づくものである）の発生が完全に又は部分的に防止されるように処理された表面を有するような表示装置を提供する。この目的のため、好ましくは電子衝撃下でも特性が安定している組成を有するような被覆が用いられる。このことは、寿命に寄与する。
上記目的のため、冒頭で述べたような形式の表示装置の実施例は、前記開口を備えるプレートの入力側の表面が、Ａｌ及び／又はＳｉ又はアモルファスシリコンの窒化物、ホウ化物又は炭化物であって、オプションとしてＮ及び／又はＨによりドープされたものを含む群から選択された材料の被覆により被覆されていることを特徴としている。
電子衝撃下でも安定していることが判った上記被覆によれば、１０10Ω／□と１０14Ω／□との間の電気抵抗を実現することができ、これらの値は本発明の目的に極めて適している。この場合、１０10Ω／□と１０13Ω／□との間の値、特に１０11Ω／□〜１０12Ω／□の値が好ましい。上記材料のうち、ＳｉＮx（０＜ｘ≦１．３）が、工業製造過程にとって非常に適している。好適な抵抗値は特に０＜ｘ≦０．４の場合に得られる。
一層高い加速電圧においては、画像エラーにつながる不所望な効果は、上記被覆が使用された場合に効果的に防止することができるように思われる。更に、前記開口を備えるプレートの材料の抵抗は、充分に高くなければならない。この抵抗値Ｒ（Ωｃｍ）は、好ましくは、ｌｏｇＲ≧１２を満足するものとする。
上記の必要とされる被覆は、プラズマＣＶＤ、又は好ましくは（ｒｆ又は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は上記被覆により被覆されるが、この場合１又は２側面の被覆は選択次第である。
本発明の上記及び他の特徴は、以下の実施例の説明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）表示装置の一部を部分的に裁断して示す概略斜視図であり、電子伝搬ダクトと、穿孔された前置選択プレートを備えるアドレス指定系と、穿孔された精細選択プレートと、スクリーンスペーサとを備えているが、これらの各部品は寸法通りには示されていない。
第２図は、第１図に示した形式の装置の一部の概略断面図。
第３図は、第２図の拡大図、
第４図は、スクリーンスペーサの一例の断面図。
第５図は、フラット表示器のスクリーン部を概念的に示す。
第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図は、被覆の構造を示す。
第７図は、ＳｉＮxの電気抵抗を、付着時の窒素の流れの関数として示す。
尚、これらの図において同一の部品には同一の参照符号が付してある。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、ヨーロッパ特許出願第EP-A 464937号に記載されている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と該パネルに対向配置された後壁４とを有している。赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の発光蛍光体画素のパターン（例えば、六角形の）を持つ表示スクリーン７が、窓３の内側表面上に配設されている。図示の実施例では、蛍光体要素の三つの組みが当該表示スクリーンの長軸を横切ってトラック状に配置されている（即ち、「垂直方向に千鳥状にずらされている」、挿入図参照）が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、水平方向に千鳥状にずらされた配列も可能である。
電極により例えば６００個もの多数の電子エミッタを形成するような線状陰極、又は同様な数の別個のエミッタの電子源装置５が、パネル３と後壁４とを相互接続する壁２の近傍に配設されている。これらエミッタの各々は比較的小さな電流を供給するためのものであるから、多数の形式の陰極（冷又は熱陰極）がエミッタとして適している。これら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、前記スクリーンに対して略平行に延び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、この場合各電子源に対して一つの部屋がある。これらの部屋は、後壁４と隔壁１２、１２’、…とにより規定される空洞１１、１１’、１１”、…を有している。空洞１１、１１’、…は、後壁４自身内に設けるけるようにしてもよい。各部屋の少なくとも一つの壁（好ましくは後壁）は少なくとも伝搬方向に高電気抵抗を持つ必要があり、該抵抗は本発明の目的に適したものであって、一次電子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を有する（好適な材料は、例えば、被覆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）。上記各部屋内には、これら部屋６、６’、６”、…の高さ方向の間に電位差Ｖpを印加することにより軸方向の伝搬場が発生される。
上記壁材料の電気抵抗は、各部屋の軸方向における電子伝搬に要する百〜数百ボルト／ｃｍ程度の場強度において、これら壁中に最小限の総量の電流（好ましくは、例えば１０ｍＡ未満）しか流れないような値を有する。電子源の行５と部屋６、６’、６”、…との間に数十〜数百ボルト（電圧値は状況に依存する）程度の電圧を印加することにより、電子は上記電子源から部屋に向かって加速され、その後電子は各部屋の壁に衝突して二次電子を発生させる。
上記各部屋とパネル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、本例では、（段階的）アドレス指定系１００を収容している。該アドレス指定系は（能動的）前置選択プレート１０ａと、（受動的）障害プレート１０ｂと、（能動的）（精細）選択プレート１０ｃとを有している（第２図も参照）。該構造体１００は、電気的に絶縁な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図の表示装置の一部、特に開口８、８’、８”、…を備える前置選択プレート１０ａ及び開口Ｒ、Ｇ、Ｂの群を備える精細選択プレート１０ｃを有するアドレス指定構造体１００を断面で詳細に示している。この場合、３個の精細選択開口Ｒ、Ｇ、Ｂが前置選択開口８、８’等の各々に関連付けられている。第２図の概念図では、開口Ｒ、Ｇ、Ｂは共面的である。しかしながら、実際には上記開口は前記蛍光体ドットパターン（第１図参照）に対応する形状に配置されている。この場合、開口108’、108”、…を持つ穿孔された障害プレート１０ｂが前記前置選択プレート１０ａと精細選択プレート１０ｃとの間に配置されている。この障害プレートは、伝搬ダクト１１からの電子が精細選択開口を介して前記表示スクリーンに直接衝突する（不所望な「直接衝突」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、構造体100と後壁４との間に形成されている。ダクト６から開口８、８’、…を介して電子を抽出することができるようにするため、開口から開口へと延在し且つこれら開口を囲むアドレス指定可能な金属前置選択電極９、９’等が、例えばプレート１０ａの表示スクリーン側上に当該表示スクリーンの長軸に平行な（水平）行に配設されている。
開口８、８’、…の壁は金属化されていてもよい。
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の「水平方向に向けられた」アドレス指定可能な（精細）選択電極の行が設けられている。この点に関しては、精細選択電極の対応する行を直接又は容量的に相互結合することができることが重要である。事実、前置選択は既に行われており、原理的には電子は間違った位置には到達することはあり得ない。このことは、３個の別個に形成された精細選択電極の唯一の群又は少数の群のみしか、この繊細選択モードのために必要とされないということを意味する。
前置選択電極９、９’、…には、これらを例えば分圧器に接続することにより、線形的に増加するＤＣ電圧が付与される。上記分圧器は、前記ダクト中の電子移送を実現させるための正しい電位分布がこれら伝搬ダクトの長さの間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（例えば２５０ボルトの）パルスを順次の前置選択電極に短い期間の間印加し、例えば２００ボルトの一層短いパルスを所望の精細選択電極に印加することにより行われる。勿論、上記ライン選択パルスがビデオ情報に同期されることが保証されねばならない。該ビデオ情報は、前記エミッタ（第１図）を駆動する例えば個々のＧ1電極に、例えば時間又は振幅変調された信号の形態で印加される。
第２図に示したような障害プレート１０ｂを有する構造体の幾つかの変形例が可能であることに注意すべきである。例えば、一方又は両方のスペーサプレート102、103を両側に備える単一のユニットに合成することができる。この場合、スペーサプレート103は粗選択スペーサと呼ばれ、スペーサプレート102は障害プレートスペーサ又は「シケイン」スペーサと呼ばれる。
上述した形式のフラットパネル表示器又はフラットＣＲＴにおいては、数ｋＶの加速電圧がカラー選択電極１５と蛍光スクリーン１６との間に印加される（第５図参照）。この電圧は、金属化部１５と例えばＩＴＯのような透明導電層で被覆された蛍光スクリーン１６との間のスペーサ２１の両端間に印加される。上記スペーサ２１はガラスからなり、各蛍光体画素に対応する孔のパターンを有している。電子は蛍光スクリーン１６に向かって加速され、蛍光体２３に衝突し、該蛍光体が光を発する。後方散乱電子により上記スペーサの表面が帯電するのを、従って電気的降伏を防止するために、スペーサ２１は１０10〜１０14Ω／□の抵抗を持つ導電性被覆２２により被覆されねばならない。
“高Ｒ”被覆が当該表示器の高電圧性能に対して必須であるから、以下の説明においては、この目的のために使用される非化学量論的シリコン窒化物ＳｉＮx薄膜の物理的特性を主に強調する。この被覆に関する実用的要件は、空気中で４５０℃で焼き鈍しした後の１０11Ω／□なるシート抵抗値である。
ＳｉＮx（０＜ｘ≦１．３）の薄膜は、空気中で約６００℃までで焼き鈍しすると構造的に安定していることが判った。６００℃を超える温度ではシリコン窒化物の部分的酸化が生じ、８２５℃を超える温度ではサンプル中に結晶シリコンが見られた。ＳｉＮx薄膜の電気シート抵抗値は窒素化学量ｘに依存し、１０7Ω／□と１０15Ω／□以上との間で変化させることができる。６００℃未満の温度での焼き鈍しを行うと、電気抵抗は当該薄膜の化学量ｘに依存して１０9Ω／□と１０15Ω／□以上との間の値に上昇する。このように、空気中で４５０℃で焼き鈍しした後、１０11Ω／□の値が非常に容易に達成することができる。７５０℃を超える焼き鈍し温度では、電気抵抗はシリコンの結晶化の開始により減少する。このように、或る化学量ｘを持つ薄膜の電気抵抗は、焼き鈍し温度により決定される。焼き鈍しをおこなう雰囲気は、あまり重要ではなく、このことは製造にとっては重要な事実である。
ＡｌＮx又は（Ａｌ：Ｓｉ）Ｎx（０＜ｘ≦１）等の他の適した準化学量論的窒化物被覆と比較して、ＳｉＮxはＲが窒素含量ｘの変化に対してあまり敏感でないという利点を有している。このように、これらＳｉＮx層の工業的生産は特に非常に簡単に実施することができる。当該被覆の機能は、低二次電子放射（δmax＜４）を持ち、電子衝撃に対して安定しており且つスペーサ中の孔のガラス表面を劣化から保護する化学量論的ＳＩ3Ｎ4又はＡｌＮ又は（Ａｌ：Ｓｉ）Ｎのような付加的な被覆（被覆Ｂ及びＣ）により改善することができる。第６図に示した被覆形状によれば、電気降伏に対して良好な安定性な結果が得られることが判った。
第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図は被覆されたスペーサを示し、ここで、
２１はスペーサ、
Ａ〜Ｃは被覆、
材料Ａは好ましくは０≦ｘ≦１．３のＳｉＮx、
材料Ｂは好ましくはＳｉ3Ｎ4、
材料Ｃは好ましくはＳｉ3Ｎ4、
第６Ｃ図の材料Ａ及びＢは入れ替え可能である。
被覆Ａの電気抵抗は１０10Ω／□と１０14Ω／□との間であり、Ｂ及びＣの電気抵抗は１０14Ω／□以上、特に１０15Ω／□以上である。ＳｉＮx（材料Ａ）はＡｌＮxにより又は（Ａｌ：Ｓｉ）Ｎxにより置換することができる。材料Ｂ及びＣはＳｉ3Ｎ4又はＡｌＮ又は（Ａｌ：Ｓｉ）Ｎの何れかであればよい。材料Ａの厚さは、５ｎｍと５００ｎｍとの間、好ましくは少なくとも１００ｎｍ、特には略２００ｎｍである。材料Ｂ及びＣの厚さは、５ｎｍと１０００ｎｍとの間、好ましくは少なくとも１００ｎｍ、特には略５００ｎｍである。上述した全ての材料は大きな領域上に反応マグネトロンスパッタリングにより付着することができる。
好ましい材料の組み合わせは、ＳｉＮx（材料Ａ）及びＳｉ3Ｎ4（材料Ｂ及びＣ）である。０．４２ｍｍ厚の被覆されたガラススペーサ上に印加することができる電圧は、再現性をもって５ｋＶより高い。当該被覆は第６Ｃ図に示したようなものである（被覆Ｂ、Ｃ＝５００ｎｍＳｉ3Ｎ4；被覆Ａ＝２００ｎｍＳｉＮx、ｘ≒０．３３）。第６Ｃ図に示す被覆はｘ＝０（α−Ｓｉ）に関してもテストされ、同様の結果が得られた。又、第６Ｂ図に示す例もテストされ（被覆Ｃ＝５００ｎｍＳｉ3Ｎ4；被覆Ａ＝２００ｎｍＳｉＮx、ｘ≒０．１８）、比肩し得る良好な結果が得られた（被覆されたガラススペーサ上の電圧＞５ｋＶ）。
当該材料系ＳｉＮx及びＳｉ3Ｎ4は下記のような利点を有している。
１．ＳｉＮx薄膜（材料Ａ）の約１０11Ω／□の抵抗が、管の組立（空気中及び真空中での４５０℃でのフリット焼き）後に達成される。抵抗は、主に空気中でのフリット焼き温度に依存し、当該薄膜の反応スパッタリングの間の窒素流には比較的不感である（第７図参照）。
２．ＳｉＮxは（ヨーロッパ特許出願第EP-A 580,244号に記載された）酸化物に比較して有利である。何故なら、管の組立中になされるような真空中での４５０℃までの温度での焼き鈍しが、薄膜の減少にはつながらず、従って電気抵抗の変化にはつながらないからである。
３．ＳｉＮx（被覆Ａ）及びＳｉ3Ｎ4（被覆Ｂ及びＣ）の両被覆が、同一の反応スパッタ付着工程においてスパッタリングガス中の窒素の量を変化させるだけで形成することができる。
本発明は、ゼウス表示器及びフィールドエミッション表示器のようなＣＲＴ型フラットパネル表示器の場合にそうであるような、構造化されたガラスプレートの間に数ｋＶの高電圧を印加しなければならないような場合には全て使用することができる。
第７図は、２００ｎｍ厚のＳｉＮx薄膜の電気抵抗Ｒ（Ω／□）をスパッタリング中の窒素流ＦN（標準立方センチメートル／分）の関数として示している。開記号は付着された薄膜の場合を表し、全記号は空気中で４５０℃で焼き鈍しされた薄膜の場合を表している。ＦN＝１０sccmはｘ＝０．３に略対応し、ＦN＝１５sccmはｘ＝０．４に略対応し、ＦN＝２０sccmはｘ＝０．５５に略対応している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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