(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の平坦な表面と該第一の平坦な表面に平行な第二の平坦な表面を有するセラミック基板と、
前記第一の平坦な表面に搭載された複数のエレクトロルミネッセント・セルと、
前記第二の平坦な表面上に搭載され、前記エレクトロルミネッセント・セルを駆動する複数のドライバ回路と、
前記セラミック基板を通して延び、前記複数のエレクトロルミネッセント・セルを前記複数のドライバ回路に結合する複数のコネクタと、を備え、
前記セラミック基板は、２個のセラミック層間に金属コア層を配置した構成を有し、
前記複数のコネクタのそれぞれは、前記セラミック基板を通るフィードスルーを規定する絶縁壁を備え、
前記フィードスルーには前記結合のために導電材料を充填し、該フィードスルーと前記金属コア層とを前記絶縁壁によって電気的に絶縁したことを特徴とするエレクトロルミネッセント・ディスプレイ。
【請求項２】
前記複数のドライバ回路は、前記各エレクトロルミネッセント・セルの異なる１つをそれぞれ駆動することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセント・ディスプレイ。
【請求項３】
前記複数のドライバ回路は、前記各エレクトロルミネッセント・セルの異なる群をそれぞれ駆動することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセント・ディスプレイ。
【請求項４】
前記セラミック基板は、前記第一および第二の平坦な表面に垂直な端面を含み、前記端面は第二のセラミック基板と該セラミック基板を電気的に接続するためのコネクタを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記セラミック基板は、該セラミック基板の端面を前記第二のセラミック基板の端面に向けて接することによって前記第二のセラミック基板に電気的に接続され、前記端面の各々は電気的なコネクタを含むことを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記複数のエレクトロルミネッセント・セルの内の選択されたものは、前記第一の平坦な表面の端部に隣接して配置され、前記第一の平坦な表面の端部と前記エレクトロルミネッセント・セルの内の選択されたものとの間の間隔が前記第一の平坦な表面の内部の部分に配置された隣接のエレクトロルミネッセント・セル間の間隔の半分より小さいことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記セラミック基板は、前記第一の平坦な表面及び前記第二の平坦な表面に垂直な端面を含み、大きな領域のディスプレイは複数のセラミック基板の端面を接することによって形成されることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記セラミック基板の第一の平坦な表面が研磨され、その研磨された表面にガラス層を被覆したことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に、エレクトロルミネセント（電界発光、electroluminescent：ＥＬ）・ディスプレイに、そして、特に多層セラミック基板上に形成されるＥＬディスプレイに関連する。
ＥＬディスプレイ技術、特にフル・カラーのディスプレイは、輝度（brightness）において、ＥＬセルのキャパシタンスがリフレッシュされる速度（rate）依存する非常に深刻な限界を持つ。本リフレッシュ速度が、１／（ｓｑ．ｒｏｏｔ（ＲＣ）に比例し、このため駆動ラインのＲＣ時定数によって制限される。
従来のディスプレイにおいては、ＩＣドライバは、ディスプレイ・パネルの端部に搭載されて、パネルの選ばれた行（row）の画素（pixel）の全てを駆動する。図１の中で示されるように、複数のＩＣドライバ３６ａ−３６ｈが表示領域の周辺部上に配置される。スキャナ３７は、ドライバ３６ａ−３６ｈを制御する。選択ライン２６はドライバ３６ａ−３６ｈによって駆動され、データライン３０はレジスタ１２によって駆動され、選択ライン２６及びデータライン３０は各ピクセル・セル３２へのアクセスを提供する。画素セル３２は、各選択ライン２６と各データライン３０の交点に配置される。ディスプレイをアドレス指定するために、ドライバ３６ａ−３６ｈの１つが選択ライン２６を活性化する一方、１行の表示データはシフト・レジスタ１２から供給される。表示データは、選ばれた行において画素を活性化する。各画素に関連するキャパシタンスは、リフレッシュ・サイクルの時まで光を発するために画素に必要なディスプレイ電圧を保有する。このようにして、ディスプレイ全体が、行毎にアドレス指定される。
各画素セル３２の電極は直列に接続されるので、所与の行または列における全てのセルの抵抗が直列に接続される。これは、最大の可能なリフレッシュ速度と後にディスプレイの輝度を制限する大きいＲＣ時定数をつくる。インジウム錫酸化物薄膜（透明電極）の１ラインを駆動するとき、これが特に悪い。典型的に、この膜は、およそ５Ｘ／平方のシート抵抗を有する。幅１０ミリメートル、長さ１０インチのラインは、このため、およそ１０００オームの抵抗を有する。もう一つの欠点は、ディスプレイ・パネルの寸法が増加すると、データラインと選択ラインの電子的なグリッドの複雑性が増加するということである。
リフレッシュ速度、それ故ディスプレイの輝度を増加する一つの方法は、画素を並列に、理想的には一時に一つを駆動することである（これは「アクティブ駆動」として知られている）。そのような方式は、しかしながら、２つのトランジスタを画素につき要求するので、とても高価である。図２の中で示されるように、各ＥＬセル２６は２つのトランジスタ１４及び２０によって駆動される。データライン１８及び選択ライン１６が、ＥＬセル２６を活性化するために使われる。電流源２８は、ＥＬセル２６及びトランジスタ２０を通って接地に流れる電流を与える。この構成も、駆動トランジスタを搭載するためにディスプレイの領域の大部分の使用を要求する。
代わりの方式は、単一のドライバで小さいグループの画素を駆動することである。これは、しかしながら、ちょうどディスプレイの端部だけでなくディスプレイの中央の多数の点においても電極と接触をとることができることを要求する。（ガラス製の基板の上の）従来のＥＬパネルは、これをすることができない。さらにより効率的な方式は、セルのより大きな群（またはさらに完全な行若しくは列）を単一のドライバからではあるが、直列というよりはむしろ並列に、駆動することである。
本発明は、セラミック基板を含むＥＬディスプレイである。ＥＬセルは、セラミック基板上の前面側上に搭載され、ドライバ回路はセラミック基板の裏側に搭載される。コネクタは、セラミック基板を貫通して延び、複数のドライバ回路にＥＬセルを結合させる。このようにすれば、ＥＬセルを搭載するためにセラミック基板の前面の表面領域を使用できる。ドライバ回路は、セラミック基板の背表面上のどこにでも置かれることができる。これは、駆動ライン長を短縮し、各ＥＬセルを駆動することに関連したＲＣ時定数を縮小する。縮小されたＲＣ時定数は、リフレッシュ速度を増加させ、このため、ディスプレイの輝度を増加させる。
さらに、セラミック基板の上に搭載されるＥＬディスプレイは、他のセラミック基板の端に沿っていくつかのセラミック基板に接することによって、他のセラミック基板と組み合わされることができる。これは、拡大されたディスプレイの領域を形成する。
本発明の第二の具体例の中において、ＥＬディスプレイはフィールド放射性のデバイスによって駆動される。このディスプレイは、サーメット背面の電極とサーメット背面電極に結合される薄膜の蛍光体層とを含む薄膜ＥＬデバイスを有する。制御回路部分（control circuitry）は、選択的に電子を発するフィールド放出デバイスを制御する。フィールド放出デバイスから放出される電子は、真空空間を横切り、サーメット背面電極と接触する。サーメット背面電極に接触するＥＬディスプレイ電子は、ＥＬディスプレイの部分に光の放出を引き起こす。
本発明の教示は、添付の図面に関連して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解されることができる。
図１（先行技術）は、従来のＥＬディスプレイのブロック図である。
図２（先行技術）は、各ＥＬセルのアクティブ駆動を使用する従来のＥＬディスプレイの概略図である。
図３は、本発明に従ってセラミック基板の上に搭載されたＥＬディスプレイを含む構造の側面図である。
図４は、ＥＬセルとドライバ回路の間の接続を図示している、図３の中で示された構造のような、構造の側面図である。
図５は、セラミック基板の金属コア（中心部、芯、core）に形成されたフィードスルーを図示する、図３の中で示された構造のような、構造の一部の側面図である。
図６は、セラミック基板を通してＥＬセルに接続される複数のドライバ回路を図示する、図３の中で示された構造のような、構造の側面図である。
図７は、大領域ディスプレイを形成するためにタイル張りセラミック基板を図示する、図３の中で示された構造のような、多層構造の期待図である。
図８は、セラミック基板上のＥＬセルとセラミック基板に隣接するのためのエッジ・コネクタとの配置を図示する、図３の中で示された構造のような、構造の平面図である。
図９Ａ及び９Ｂは（先行技術）は、セラミック基板の上に形成された従来のＥＬディスプレイの側面図である。
図９Ｃ及び９Ｄは、セラミック基板の上にＥＬセルを形成する層を図示する、図３の中で示された構造のような、構造の側面図である。
図１０は、本発明の第二の実施例に従うフィールド放出駆動されるＥＬディスプレイの側面図である。
図１１は、フィールド放出デバイスを図示する図１０に示された構造のような構造の部分の側面図である。
図１２は、本発明の第二の実施例に従う電子ビーム駆動されるＥＬディスプレイの側面図である。
先行技術のＥＬディスプレイに関連する問題は、新規な電子パッケージ技術を使用することによって回避される。「低温で共に焼かれる金属上のセラミック（Low Temperature Co-fired Ceramic on Metal（ＬＴＣＣ−Ｍ））」技術が、セラミック基板をつくるために使用される。セラミック基板は、金属コアと金属コアの両面上に形成される多層セラミックとを含む。セラミック基板は、セラミック基板の前面の側に搭載されたＥＬセルから基板の背面の側に搭載されたドライブ回路に、基板を通して接続を経路づけることが可能となる。
セラミック基板を通して接続を経路づけするために、金属コアを貫通するフィードスルーが使用されている。図３の中で示されるように、フィードスルー３０によれば、下側のセラミック層３２上に搭載されたＩＣドライバ・チップ１０を上側のセラミック層３１上に搭載されたＥＬディスプレイ・セル２０の対に接続できる。インジウム錫酸化物層２１は、ＥＬセル２０のための透明の上側電極を与える。セラミック多層３１及び３２は、低温で共に焼かれたセラミック多層構造から作り上げられ、好ましくはシリコンに一致する熱膨張指数を持つ。
図５は、フィードスルー３０の断面図である。図３で示されている上側のセラミック層３１及び下側のセラミック層３２は、図５で示されていない。金属コア２４は、好ましくはＣｕ／Ｍｏ／Ｃｕ金属複合物（composite）であるが、他の材料を代用できる。開口部は、金属コア２４内に、小さい直径の穿孔（孔）をあけることができる機械的なドリリング装置またはレーザを使用することによって形成される。金属コア２４内の穿孔はバリが取り除かれ（debur）、従来のニッケル電気メッキによって達成されるニッケルメッキされる。図５中に示された例において、２つの誘電体ガラス層２６及び２８は、金属コア２４上に形成されている。しかしながら、より大きい数又はより小さい数の誘電体ガラス層が、形成されてもよい。金属コアの一方側上に融解したガラスを置くと共に、反対側の側面を真空状態に引くことによって、誘電体ガラス層が形成される。これによれば、穿孔を通してガラスを引き寄せ、誘電体層２６を形成する。その処理は繰り返され、誘電体層２８を形成する。厚膜の伝導性の充填インク（fill ink）は、伝導性の充填層３０を形成するために使用される。伝導性の充填インクは、予め選ばれたガラス粉及び有機溶剤と一緒に細かく分割された伝導性の金属粉を調合することによって作られる。伝導性の充填インクが、金属コアに塗布され（apply）ガラスで絶縁された穿孔を満たされて、それから伝導性の絶縁フィードスルー３０を得るために熱せら有機材料を取り除くと共に金属粉を焼結する。
金属コア２４は、（図３の中で示されるように）金属コア上に形成される多層セラミック３１及び３２を支える。この全体の構造は、セラミック基板として参照される。金属コア２４は、多くの重要な機能を提供する。金属コア２４は、機械的な強度及び全部の組立に対する構造上の支持を提供する。多層のセラミック３１及び３２は、どちらかと言えば砕けやすく、大きなサイズのディスプレイを支持できない。また、金属コア２４は、内蔵ヒートシンクであるので、電気的なシールド及びグランド接続と生成された熱の効率的な拡張のために優れた熱管理とを提供する。ＬＴＣＣ−Ｍ技術に関する追加情報は、金属上の共に熱せられるセラミック回路ボードにおいて水平方向の縮小を最小化する方法という題名のアメリカ特許５，２７７，７２４号、及びセラミック回路ボードの支持基板のための電気的フィードスルーという題名の１９９５年１月２７日提出された出願中のアメリカ特許出願シリアル番号０８／３７９２６４号に見いだされることができ、これらの両方をここで参照によって取り入れる。
図４の中で示されるように、ＬＴＣＣ−Ｍ技術は、セラミック基板の背面側上にＩＣドライブ（駆動）・チップ１０の配置を可能にする。ＥＬディスプレイ・セル２０は、セラミック基板の前面側上に配置される。ＩＣ駆動チップ１０は、直接にセラミック基板を貫通してＥＬセル２０に接続される。ＩＣ駆動チップ１０と一緒にＥＬセル２０のこの集積を達成するためには、図６の中で示されるように、パワー配線、アドレス配線及びデータ配線９７をセラミック−金属−セラミックのサンドイッチの側端に搭載できる。多層セラミックに埋め込まれた多層回路部分（図中に示さず）を、回路密度をさらに増加させると共に経路の長さを減少させるために使用できる。セラミック層３１及び３２は、従来の多層の回路基板にある回路通路（pathway）に類似の埋め込まれた回路通路（図中に示さず）を含む。
図４は、ＥＬディスプレイ領域を詳細に図示する。蛍光体層２４は、２つの誘電体層２３の間にはさまれる（sandwich）。例えばインジウム錫酸化物で、作られている透明の上側電極２１と下側電極２２とは、各ＥＬセルへの必要な接続を与える。電気的なビア（via）２７は、多層セラミック３１及び多層セラミック３２内の回路通路へ下側電極２２を、ＩＣドライバ１０へ上側電極２１を電気的に接続する。図７の中で示される熱的ビア４１は、熱を、ＥＬディスプレイ・セル２０から離しヒートシンクを与える金属コア２４へ向けて移す。
図９Ａから図９Ｄは、どのようにＥＬディスプレイがセラミック基板上に形成されるかを図示している。ＥＬセルは、セラミック基板の前面の表面上に形成され、いくつかの層を含む。図９Ａは、セラミック基板８６上に形成された従来のＥＬディスプレイを示す。従来のＥＬディスプレイは、印刷された底面導体８５、絶縁体８４、蛍光体層８３、随意の第二の絶縁体８２、及び上部導体８１を備える。各層８１〜８５は、厚さ１マイクロメートルのオーダである。
セラミック基板上にＥＬディスプレイを形成する際の一つの困難は、ＥＬスタックの薄い絶縁体層に欠陥を引き起こす基板表面の粗さの傾向であった。例えば、底面絶縁体層に侵入しているアスペリティ（asperity）８０が、図９Ｂに示されている。アスペリティ８０の近くでは底面導体８５と蛍光体層８３との間にはほとんど絶縁性がない。高さ１マイクロメートルのアスペリティは、絶縁体層８５に侵入するのに十分であり、動作中に電気的な降伏を引き起こし、ディスプレイを役に立たなくさせる。セラミック表面は、典型的には、この大きさ又はより大きな粗さがあり、それで過去においてはＴＦＥＬスタックを支持するために不適当だった。
本発明は、先行技術の問題に２つの解を提供する。ＬＴＣＣ−Ｍ基板上のＥＬディスプレイの製作におけるステップとして、セラミック上部の表面層８６が細かな仕上がりに研磨され（polish）、必要ならばガラスの平坦化する層を用いて被覆される。研磨は単独で、粗さ問題を解決するのに十分かもしれない。もしそうでなければ、ガラス（例えば、ＢＰＳＧ）の層が、スピン法によってまたは化学的気相堆積（ＣＶＤ）法によって利用される（apply）ことができる。これらの層を適用するための手法は、シリコン・デバイスの被覆するために半導体産業でよく知られているが、セラミックスを被覆するためには一般に使用されない。そのようなガラス層は、マイクロメートル・スケールでなめらかである。結果として生ずる構造は、研磨されたセラミックの層８６及びＣＶＤガラス層８７と共に図９Ｃに示される。研摩またはガラス被覆がないと、予想されるように、ＥＬディスプレイは速く焼き切れる（burn out）傾向がある。しかしながら、図９Ｃ内に示されるように、基板を覆う（over）ＣＶＤ・ＢＰＳＧ層や研磨のために、ディスプレイは比較的長い期間の間、故障なしで動作する。
図９Ｃに示されるた取り組みに対する代替取り組みは、図９Ｄに示される。絶縁層８４は、厚い絶縁体８４’と取り替えられる。この層が多マイクロメータ（many micrometer）の厚さであるならば、８０’のような小さいアスペリティは絶縁層に侵入しない。ＥＬディスプレイの動作に際して、電圧が上部導体と底面導体との間に加えられる。光の放射は、蛍光体を横切る電圧に関係づけられる。しかしながら、この電圧のいくつかは絶縁体にわたって降下し、蛍光体にわたる有効な電圧を縮小する。絶縁体の厚さが増加するにつれれて、絶縁体にわたって降下する電圧の大きさが上がる。絶縁体８４’をわたる電圧降下を最小にするために、絶縁体８４’は高い誘電率を有する材料で製作されるべきである。
ＬＴＣＣ−Ｍ基板上に製作されるＥＬデバイスのために、絶縁体膜は、熱せられるとき、高い誘電率を持つセラミックを形成する焼かれていない（green）テープから形成されることができる。そのようなセラミックは、高い誘電率を持つチタン酸バリウムまたは類似の材料のかなりの部分を含むことによって作られることができる。非常に高い誘電率は必要でない。絶縁体８４の厚さを１マイクロメートルに代わって約２５マイクロメートルへ増加することは、誘電率において約２５倍から約３００倍への増加を要求するのみである。これは、典型的な現在の絶縁体によって提供されるのと同じ電圧降下を回復するのに十分である。
セラミック基板の背面上のドライバ回路部分１０は、セラミック基板（図４を見なさい）の前面側に形成されたＥＬディスプレイ・セル２０を活性化する。ドライバは、蛍光体に光を放出させる電圧を蛍光体層にわたって与える。ある構成では、上側の電極２１は接地に接続される。個々のＥＬセルは、下側の電極に十分な電圧を与えることによって活性化される。２つの電極は電圧を保持するキャパシタとして働いて、蛍光体を励起させ続ける。蛍光体の輝度は、新しい電圧が下側の電極に適用されるリフレッシュ・サイクルまでに衰える。
本発明は、ＥＬディスプレイ・セル２０のできるだけ近くにＩＣドライブ・チップ１０を配置できることを提供し、そしてこのため駆動−ラインの長さを最小にできることを提供する。これは、直ちに、（典型的に約５０００オームから約５オームまで）駆動ラインの比較的高い抵抗を減らし、より少ない範囲へ、ライン・キャパシタンス、このためＲＣ時定数も縮小する。このように、控えめな評価は、少くとも４００Ｈｚから５００Ｈｚまでリフレッシュ周波数における増加を示し、このため従来のＥＬディスプレイに相対して約１０の因子で輝度を増加する。システムの電力効率もまた、この変化と共に増加する。フィードスルー３０における伝導材料は、先行技術ディスプレイにおいて使用される長い駆動ラインより低い抵抗を有する。抵抗におけるこの減少も、関連するＩＲ損失を減少させ、このためディスプレイによって生成された発熱量を縮小する。
ディスプレイにおいて、ＩＣドライバをＥＬセルに接続する多くの方法がある。最大リフレッシュ速度のために（アクティブ・アドレス指定におけるように）各セルに対して、一個のＩＣドライバを上側の電極に接続でき、また一個のＩＣドライバを下側の電極に接続できる。しかしながら、この構成は、ドライバ及び相互接続に関して最も高い要求事項を有する。他の極限においては、各ＩＣドライバは単一の行または列のみを（「従来の」アドレス指定におけるように）駆動できる。ＥＬセルに対するドライバの構成は、使用されるアドレス指定を指定する（dictate）。例えば、一個のドライバがＥＬセルの一つの行に与えられると、そのときは、従来の行毎のアドレス指定が適当である。しかしながら、一個のドライバがＥＬセルのＮ×Ｎの群に与えられると、そのとき、グループに基づくアドレス指定が必要となる。
ディスプレイ・アドレス指定は、伝統的な行／列モードに限られない。ＥＬセル群を各ＩＣドライバに結合できる。セラミックの基板を貫通する電気的なビアは、信号処理回路部分から、小さいグループの画素への、つまりディスプレイの完全なアクティブ駆動のために図６中に示されるような個々の画素への、直接の接続を与える。図６中に示されるように、各ＩＣドライバ１０は相互接続９５を通して個々のＥＬセル２０に接続される。金属の熱チャネル２９及び熱散布器２５は、ＩＣドライバの数が増加するにつれて必要になるヒートシンクを与える。接地接続９８は、上部電極に接続され連続する接地面を形成する。テーパが付けられた複数の相互接続９５は、表示要素をドライバ・デバイスに接続するために、電気的なビアによって、積層され共に焼かれたセラミック層を通して与えられる。ＩＣドライバ１０に対する接続は、（図示せず）標準的なフリップ・チップ・コネクタによって与えられる。パワー配線、データ配線及びアドレス配線９７は、セラミック基板の端部上で与えられる。銅またはアルミニウム（軽い重量のために）から作られた熱拡散器２５は、熱接着材を介してデバイスまたセラミック基板の背面へ付けられる。背面の熱拡散器２５は、（搭載されたデバイスがセラミックと同じレベルならば）連続であり得、またはＩＣドライバ１０を適応させるために窓状を示して切断され得るかのいずれかである。
セラミック基板の前面上のＥＬディスプレイ・セル及びセラミック基板の背面上のＩＣドライバの両方は、被包され（encapsulate）ていなければならず、つまりさもなければ環境（周囲）から保護されなければならない。ＥＬディスプレイを、低融点ガラスによって重ね塗りできる。アプリケーションに依存して、背面上のチップ・オン・ボード（ＣＯＢ）電子回路部分は、（非常に高価でないデバイスに対しては）可塑性物質のかたまりで覆われ（glob-topped）、共形に（conformally）被覆されるか、または密封したきょう体（enclosure）に入れられるか、のいずれかである。密封したきょう体は、ＬＴＣＣ−Ｍ技術を成し遂げるために、特に簡単であり安価である。なぜなら、相互接続が下側の導体層を介してなされることができるからであり、このため任意のラインに関して気密シール（seal）を介して給電される必要を除去する。
ＬＴＣＣ−Ｍ基板の寸法の十分な安定性を理由に、個々のディスプレイ・デバイスをタイル張りにすることよって、非常に大きい（壁サイズの）ディスプレイ・パネルを生成することが可能である。斜め寸法２０インチまで個々のディスプレイ・デバイスを作ることができる。より大きい個々のディスプレイデバイスに関しては、処理器機はいくぶん高価になり得、このためより小さい個々のディスプレイ・デバイスをタイル張りにすることがより便利である。図７は、個々のディスプレイデバイスが配置されより大領域ディスプレイを形成する方法を図示する。図７中で、第１の個々のディスプレイ・デバイス１００は、ＩＣドライバ・チップ１０及び複数のＥＬディスプレイ・セル２０を含む。個々のディスプレイデバイス１００の部分のみが、便利のために示されている。個々のディスプレイ・デバイス１０１及び１０２は接し１００をタイル張りされ、拡大されたディスプレイを形成する。
図８は、ＥＬディスプレイ・セル２０及びコネクタ５０を含む単一のタイル・ディスプレイを図示する。コネクタ５０は、ハンダバンプであってもよく、または伝導弾性ゴムから製作されることができる。タイル張りの人為的な間違い（artifact）を避けるために、ＥＬディスプレイの端からタイルの端まで距離ｄ２は、各ＥＬディスプレイ・セルの間の間隔である距離ｄ１の半分に等しいかあるいは小さくすべきである。これは、個々のディスプレイ・デバイスの境を接するとき、ディスプレイ内においてなめらかな遷移が、ある個々のディスプレイ・デバイスから次のデバイスへ起こることを確実にする。
個々のディスプレイ・デバイスのタイル張りは、特にセラミック基板が寸法的にとても安定し、機械的に継ぎ目のない構造を成し遂げるために完全な平坦度へセラミック基板が研磨されることができ、Ｅｌディスプレイ・セルはタイルのまさしくその端部に配置されることができるので、ＬＴＣＣ−Ｍ技術を用いて成し遂げることが簡単である。
いくつかの個々のディスプレイ・デバイスが大きいディスプレイを形成するために隣接されるならば、いくらかの制御回路部分が必要である。従来の光センサ及び（図面の中で示されない）ダイナミック輝度−等化回路部分は、全部そろっている（complte）構造で集積化されてもよい。これらのデバイスは、大きいディスプレイにわたる輝度が均一であり、そして個々のディスプレイ・デバイス間の輝度の変動によって影響されないことを確実にする。また、搭載された（オン・ボードの、on-board）駆動システムにプログラム可能な制御を組み込むことによって、個々の各ディスプレイ・デバイスは、輝度においてその隣接デバイスと一致させるためにまた測色において調節されることができ、それによって更にタイル張りの人為的な間違いを除去する。そのようなタイル張りされたディスプレイは、個々の各ディスプレイ・デバイスに並列アドレッシング方式を利用し、そして個々の各ディスプレイ・デバイスは通常のマトリックス化されたパネルにあるように画素をアドレス指定する。
この取り組みの現在の評価は、ディスプレイ・パネルをインチ当たり４０画素から８０画素の画素密度で製作できることを示す（これはプラズマ・ディスプレイに等しいか、あるいはより良い）。多数の個々のディスプレイ・デバイスを利用するディスプレイは、面（side）において数フィートに達し、結局のところフィルムの品質と劇場の大きさとを達成する。
ここに、本発明の第二の実施例が記述される。第二の実施例は、基板の一面に搭載されたＥＬセルと、基板の後に配置され、ＥＬディスプレイ・セルを駆動するために電界放出デバイスとを含む。
開発中であるフラット・パネルのディスプレイ技術に関して、薄膜エレィトロルミネッセント（ＴＦＥＬ）及び電界放出デバイスは、共に有望な自己発光体ディスプレイである。しかしながら、カラーディスプレイの生産において（最小の効率の）青い蛍光体を障害（hindrance）としているＴＦＥＬは、輝度の制約を有する。輝度の問題への伝統的な解は、よりよい材料と高電圧のアクティブ・マトリックスを作るためにＣＭＯＳ及びＤＭＯＳトランジスタ技術を使用する新しい根本的な取り組みとを必要とする。しかしながら、これは高い歩留りプロセスを必要とし、大胆である。
ＦＥＤは、ディスプレイ技術として実証されてきたが、長寿命の、明るい、フルカラーのディスプレイを生産することにまだ成功していなかった。電子放出構造は、ランダムに分布する放射点を形成するために、粗い構造上の特徴の（topographic）表面の形成、または形作られた電子放出の先端を要求する。光を放出する普通の陰極ルミネッセント（cathodoluminescent）蛍光体のためのエネルギ・レベルの要求が十分に高いので、放射の先端が冷陰極電子放出によるために非常に短い寿命を有する傾向にある。ＦＥＤパネルを動作させることは、唯一の低いエネルギ蛍光体を使用して実証されてきたが、しかしながら、この技術の実用性は、プロセス中において放射先端を破壊することなく、フルカラー像を生成するために普通の蛍光体を利用する能力にかかっている。
本発明の第二の実施例は、電界放出デバイスからの電子放出によって刺激されて冷光放出するＴＦＥＬデバイスである。この技術の組合せて、高速度でリフレッシュできるディスプレイを作って、ＥＬ蛍光体から輝度の高いレベルを生成し、フィールド・エミッタからの相対的に低いパワーの放射を求め、存在する材料の可能性内に各先端からの必要とされる放射を減らす。そのようなディスプレイはＣＲＴに匹敵する輝度レベルでフルカラーを与えることを期待できる。電子光学がないので、画素区域は重なる可能性があり、ＣＲＴに類似の脱ピクセル化された（デピクセレイトされた、depixelated）像を与える。そのようなディスプレイの解像度は、ミクロン・レベル・デザインルールにおけるＩＣに類似のプロセスで製作されるＦＥＤによって制御され、とても高い解像度のディスプレイに対する可能性を与える。
また、光子放射を刺激するために電子ビームを使用しＴＦＥＬ構造を横切る電界ポテンシャルを増加させる概念は、ＣＲＴに適用可能である。ビーム位置と寸法とに対応している発光輝点（lumination spot）を与えるＴＦＥＬ膜において、局所電界の密度を増やすために低消費電力の電子ビームを使用してもよい。この取り組みは、大幅に減少された電子ビーム・エネルギの要求により、非常に高い解像度のＣＲＴを生産するための可能性を有する。ビーム・エネルギが増加するにつれて、広がりまたは輝点寸法が増加する。現在、高解像度、高輝度のＣＲＴを生産するために、輝点寸法及び輝点形状を制限し及び制御するために、非常に洗練された電子光学を要する。低いエネルギの電子ビームを使用できることは、高解像度ＣＲＴの製造性と性能において主な改良を与える。
図１０が、本発明の電界放出−エレクトロルミネッセンス（ＦＥ−ＥＬ）のディスプレイを図示する。ＦＥ−ＥＬパネルは、基板１０２上にあるパターン形成されていないＩＴＯ電極１０１から成る。堆積された絶縁体１０３及び１０４は、（現在のＴＦＥＬディスプレイの特色をよく示す）薄膜の蛍光体層１０５の両面上に形成される。アルミウム酸化物または類似の材料から成るサーメット背面の電極１０６は、堆積された絶縁体１０４上に形成される。電極１０１及び１０６、堆積された絶縁体１０３及び１０４、並びに蛍光体層１０５の組合せは、ＥＬスタック（積層）として参照される。電界放出デバイス（ＦＥＤ）１１０は、サーメット背面の電極１０６の後ろに配置される。ＦＥＤ１１０とサーメット背面の電極１０６との間の空間は、真空を形成するために排気される（evacuate）。
図１１中で示されるように、ＦＥＤはＬＴＣＣ−Ｍ基板上に搭載されてもよい。電界放射性デバイス１１０は、パターン形成された放射先端１２０の表面または構造上の特徴（topographic）で構造が与えられた低い仕事関数材料を含む。このデバイスはまた、特定の画素区域のアドレス指定を行うため、且つそのアドレス指定及びリフレッシュ速度を制御するための電子回路（electronics）１２４を含む。放射先端１２０が、前面のセラミック多層１２１上に形成される。制御電子回路１２４が、背面のセラミック多層１２３上で搭載される。金属コア１２２は、先に述べたように第一の実施例において、構造上、電気的な及び熱的な機能を提供する。セラミックの基板を貫く電気的なビア１２５は、ＦＥＤ放射チップへのＦＥＤドライバの直接の接続を許容する。これが、ラインが気密シールを貫いて通過する必要がないので、ＦＥＤデバイス全体の良好な密封きょう体に対して可能になる。
ＥＬスタックにわたって電位を加え、そのポテンシャルをちょうど輝度閾値（約１５０Ｖｏｌｔ）下に電位を持ってくる。この電位は、ＥＬスタック上において１００００Ｈｚまでのリフレッシュを与えるために反復される。サーメット電極１０６は、ディスプレイ領域にわたって連続的な電気接触を与えている一方で、ＦＥＤ先端１２０からの放射に応答して短い期間にわたる電荷の局所的な増強（buildup）を可能にする。蛍光体が正の電圧の過渡状態を経るたびに（すなわち，ＦＥＤが電位の局所的な増加を生成するたびに）、ＴＦＥＬ蛍光体１０５は光パルスを放出する。標準のＥＬ蛍光体は、リフレッシュ速度が増加するとき増加する光出力を与える１０ＫＨｚまでのリフレッシュ速度を取り扱いできる。（１０のＫＨｚを越えるリフレッシュ速度は、蛍光体を飽和させる可能性があり、降伏と光放射の損失とを導く）。１０ＫＨｚの速度において、３０００ｆｔ−Ｌまでの輝度が観察された。
ＥＬスタック内のＩＴＯ電極１０１を陽極として使用することによって、電子はＦＥＤ１１０のエミッタからサーメット電極１０６へ移動し、ＥＬスタックにわたる（５０Ｖｏｌｔｓであると期待される）ポテンシャル場を与える。ＦＥＤ１１０は、ＴＦＥＬスタックの選択された領域をもたらす電子フィールド密度をルミネッセント閾値を越えてサーメット電極１０６上に生成し、且つ電子フィールドが維持される限りＥＬ蛍光体１０５に光放出を引き起こす。この画素の「オン」時間中に、ＥＬスタックをわたる１０ＫＨｚの反復された電位は、一連の電圧過渡状態を経ることを蛍光体１０５に引き起こすリフレッシュ信号として働く。それから、グレイ・レベル制御は、リフレッシュ・サイクルの回数を制御することによって確立されることができ、この場合ＦＥＤが特定の領域に「オン」電圧信号を与える時間の長さによって制御される。１０ＫＨｚのリフレッシュによれば、多数のグレイ・レベルが表示できる。
図１２は、ＥＬディスプレイを活性化するために低パワー電子ビーム源１４０の使用を図示する。従来の制御デバイス１４１は、低パワー電子ビームの位置を制御するために提供される。サーメット背面電極１０６は、蛍光体層のルミネッセント閾値のちょうど下の電位に充電される。電子ビーム源１４０によって与えられる電子は、サーメット背面電極１０６と接触する。これよって、ルミネッセント閾値を越えてＴＦＥＬスタックの選択された領域が至り、蛍光体１０５が光放出する。これは低パワー電子ビーム１４０の使用を可能にし、その低いエネルギーのために、比較的より細かい寸法を提供し、またこのため高解像度ディスプレを提供する。
本発明が典型的な実施例に関して記述された一方、それに制限されない。むしろ、添付の請求項は、本発明の真の精神及び範囲から離れることなく当業者によってなされる可能性のある本発明の他の変形及び実施例を含むように構築されるべきである。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１２】
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