KR20030029617A - Field emission display having discharge electron emitter - Google Patents
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Abstract
전계 방출 디스플레이(100, 200, 300, 400)는 표면(105)을 정의하는 스페이서(106); 충전 전자 이미터(116); 충전 전자 이미터(116)에 의해 방출되는 전자들(130)을 수신하도록 배열되는 양극(125)으로서, 양극(125)은 충전 전자 이미터(116)에 비해 약 1000볼트보다 큰 동작 전압에서 동작되도록 설계되고, 양극(125)에 의해 수신하기 위한 충전 전자 이미터(116)에 의해 방출되는 전자들(130)의 일부분은 스페이서(106)의 표면(105)의 정전기적 충전을 야기하는, 양극(125)과; 양극(125)에서 전압이 동작 전압과 동일한 동안 충전된 스페이서 표면(105)을 방전하도록 설계되는 방전 전자 이미터(109, 209, 409)를 구비한다. 방전 전자 이미터(109, 209, 409)는 스페이서(106)와 충전 전자 이미터(116) 중간에 배열되고 바람직하게 카본 나노튜브들으로부터 만들어진다.The field emission display 100, 200, 300, 400 includes a spacer 106 defining a surface 105; Charging electron emitter 116; An anode 125 arranged to receive electrons 130 emitted by the charging electron emitter 116, the anode 125 operating at an operating voltage greater than about 1000 volts relative to the charging electron emitter 116. A portion of the electrons 130, which are designed to be discharged by the charging electron emitter 116 for reception by the anode 125, cause an electrostatic charging of the surface 105 of the spacer 106. 125; Discharge electron emitters 109, 209, 409 are designed to discharge charged spacer surface 105 while the voltage at anode 125 is equal to the operating voltage. Discharge electron emitters 109, 209, 409 are arranged in between the spacer 106 and the charge electron emitter 116 and are preferably made from carbon nanotubes.
Description
디스플레이의 음극판과 양극판 사이에 간격 거리를 유지하기 위해 유전체 스페이서들을 가진, 전계 방출 디스플레이들이 이 기술 분야에 알려진다. 유전체 스페이서들의 표면들이 디스플레이의 동작 동안 정전기적으로 충전될 수 있다는 것이 이 기술 분야에서 알려진다. 유전체 스페이서들의 정전기적으로 충전되는 스페이서들은 디스플레이의 뷰어에게 스페이서 구조들의 "가시성(visibility)과 같은 문제들을 야기할 수 있다. 즉, 충전된 표면들은 형광체(phosphor)들을 향하게 되는 전자들이 충전된 표면들을 향해 그리고 형광체들과 떨어져 끌어당겨지도록 한다. 이런 방식으로, 원하지 않는 갭(gap)이 각각의 스페이서의 위치에 디스플레이 이미지들에서 형성된다.Field emission displays are known in the art, having dielectric spacers to maintain a gap distance between the cathode and anode plates of the display. It is known in the art that the surfaces of the dielectric spacers can be electrostatically charged during operation of the display. Electrostatically charged spacers of dielectric spacers can cause problems such as "visibility" of the spacer structures to the viewer of the display, i.e., the charged surfaces are those filled with electrons that are directed toward phosphors. Attracted and away from the phosphors In this way, an unwanted gap is formed in the display images at the location of each spacer.
본 발명은 전계 방출 디스플레이들의 영역에 관한 것이고, 특히, 유전체 스페이서(dielectric spacer)들을 가진 전계 방출 디스플레이들에 관한 것이며, 이는 전계 방출 디스플레이의 음극판(cathode plate)과 양극판(anode plate) 사이에 간격 거리를 유지한다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the area of field emission displays, and more particularly, to field emission displays with dielectric spacers, which are the distance between the cathode plate and the anode plate of the field emission display. Keep it.
도 1은 이 발명의 양호한 실시예에 따라 에지 이미터(edge emitter)인 방전전자 이미터를 가진 전계 방출 디스플레이의 부분을 보인 단면도1 is a cross-sectional view of a portion of a field emission display with a discharge electron emitter that is an edge emitter in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 이 발명의 또다른 실시예에 따라 표면 이미터(surface emitter)인 방전 전자 이미터를 가진 전계 방출 디스플레이의 부분을 보인 단면도2 is a cross-sectional view of a portion of a field emission display having a discharge electron emitter that is a surface emitter in accordance with another embodiment of the present invention;
도 3은 이 발명의 이미 또다른 실시예에 따라 전극들의 3극 구성(triode configuration)에 의해 방출하도록 야기되는 방전 전자 이미터를 가진 전계 방출 디스플레이의 부분을 보인 단면도3 is a cross sectional view of a portion of a field emission display with discharge electron emitter caused to emit by a triode configuration of electrodes according to another embodiment of this invention;
도 4는 충전 전자 이미터가 방출하도록 야기될 때 방출하도록 야기되는 스핀드 팁 이미터(Spindt tip emitter)인 방전 전자 이미터를 가진 전계 방출 디스플레이의 부분을 보인 단면도4 is a cross-sectional view of a portion of a field emission display with a discharge electron emitter that is a Spindt tip emitter caused to emit when the charge electron emitter is caused to emit
도시의 간단함과 명확함을 위해, 도면들에 도시된 구성요소들은 반드시 크기를 조정하도록 도시되지 않음이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 구성요소들의 크기들은 서로에 비해 과장된다. 또한, 참조 번호들은 대응하는 구성요소들을 나타내도록 도면들 중에서 반복되는 것을 상당히 이해한다.For simplicity and clarity of illustration, it will be understood that the components shown in the figures are not necessarily drawn to scale. For example, the sizes of some components are exaggerated relative to each other. Further, it is to be understood that reference numerals are repeated among the figures to indicate corresponding components.
디스플레이의 동작 동안 종종 충전된 스페이서 표면들을 중화시키는(neutralize) 것이 이 기술 분야에서 알려진다. 예를 들어, 형광체들을 활성화하기 위해 이용되는 전자 이미터들을 이용하고, 충전된 스페이서 표면들을 방전하기 위해 방전 전자들을 제공하는 것이 이 기술 분야에서 알려진다. 종래의 기술은 방전 전자들이 형광체들에 전압이 디스플레이 모드 값으로부터 감소되는 동안 제공되는 것을 가르친다. 이 디스플레이 모드 값은 형광체들을 활성화하기 위해 이용되는 값이다. 이러한 방전 전자들은 스페이서 표면들을 방전하기 위해 유용하지만, 전자들의 일부는 비-스페이서 표면들을 향해 끌어당겨질 수 있다. 이상 전자들이 비-스페이서 표면(non-spacer surface)들에 부딪힐 때, 이 이상 전자(deviant election)들은 오염 종(contaminant species)의 배출(outgassing)을 야기할 수 있고, 이는 전자 이미터들의 방출 특성들의 저하를 야기할 수 있다.It is often known in the art to neutralize filled spacer surfaces during operation of the display. For example, it is known in the art to use electron emitters used to activate phosphors and to provide discharge electrons to discharge charged spacer surfaces. The prior art teaches that discharge electrons are provided to the phosphors while the voltage is reduced from the display mode value. This display mode value is the value used to activate the phosphors. These discharge electrons are useful for discharging the spacer surfaces, but some of the electrons can be attracted towards the non-spacer surfaces. When anomalous electrons strike non-spacer surfaces, these deviant elections can cause outgassing of contaminant species, which is the emission of electron emitters May cause degradation of properties.
이 종래의 기술 방식을 가진 또다른 문제는 상당한 에너지가 양극 전압을 끌어내리고 다시 끌어올리는데 소비되는 것이다. 디스플레이 이미지가 만들어지는 동안, 이 디스플레이 모드 동안 이용되는 양극 전압은 1000볼트(volts) 보다 클 수 있다. 이 스페이서들이 방전되는 동안, 이 양극 전압이 방전 모드 동안 약 400볼트보다 적게 감소하는 것이 알려진다. 따라서, 이는 양극 전압에서 감소를 요구하지 않고 종래의 기술의 비율보다 낮게 배출 비율을 감소시키는 스페이서들을 방전하기 위한 수단을 제공하는 개선된 전계 방출 디스플레이에 대한 요구가 존재한다.Another problem with this prior art approach is that significant energy is consumed to bring the anode voltage down and back up. While the display image is being made, the anode voltage used during this display mode may be greater than 1000 volts. While these spacers are discharged, it is known that this anode voltage decreases less than about 400 volts during the discharge mode. Thus, there is a need for an improved field emission display that provides a means for discharging spacers that reduce the emission rate below the rate of the prior art without requiring a reduction in the anode voltage.
(양호한 실시예들의 상세한 설명)Detailed Description of the Preferred Embodiments
이 발명은 전계 방출 디스플레이에 대한 것이고, 이는 유전체 스페이서들의 비가시성을 유지하는 동안 고 전압들에서 동작될 수 있다. 스페이서 비가시성은 방전 전자 이미터들을 제공함으로써 성취된다. 이 방전 전자 이미터들은 양극에 전압이 동작 전압과 동일한 동안(예를 들어, 충전 전자 이미터들에 비해 약 1000볼트보다 클 때) 정전기적으로 충전된 스페이서 표면들을 방전하도록 설계된다. 즉, 양극전압은 스페이서 비가시성을 성취하도록 감소될 필요가 없고, 이에 의해 종래의 기술에 비해 개선된 전력 소모 요구들을 실현한다. 바람직하게, 이 방전 전자 이미터들은 카본(carbon)으로부터 만들어지고 디스플레이의 양극에 관련하여 다이오드 구조(diode configuration)를 정의한다. 바람직하게, 방전 전자 이미터들은 스페이서에 충분히 근접하여 배열되고, 그래서 방전 전자 이미터에 의해 방출되는 전자들은 충전된 스페이서 표면의 방전을 야기할 수 있다.This invention is directed to a field emission display, which can be operated at high voltages while maintaining the invisibility of the dielectric spacers. Spacer invisibility is achieved by providing discharge electron emitters. These discharge electron emitters are designed to discharge electrostatically charged spacer surfaces while the voltage at the anode is equal to the operating voltage (eg, greater than about 1000 volts relative to charging electron emitters). That is, the anode voltage need not be reduced to achieve spacer invisibility, thereby realizing improved power consumption requirements compared to the prior art. Preferably, these discharge electron emitters are made from carbon and define a diode configuration with respect to the anode of the display. Preferably, the discharge electron emitters are arranged close enough to the spacer, so that the electrons emitted by the discharge electron emitter can cause discharge of the charged spacer surface.
도 1은 이 발명의 양호한 실시예에 따라 에지 이미터(edge emitter)인 방전 전자 이미터(109)를 가진 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED)(100)의 부분을 보인 단면도이다. 여기에 설명된 도면들은 디스플레이 장치들을 나타내지만, 이 발명의 범위는 장치들을 디스플레이하는 것이 제한되지 않는다. 오히려, 이 발명은 그러한 구조들을 가진 전계 방출의 임의의 유형에서 다른 충전된 구조들 및 스페이서들을 방전하기 위해 유용하다.1 is a cross-sectional view of a portion of a field emission display (FED) 100 having a discharge electron emitter 109 that is an edge emitter in accordance with a preferred embodiment of the present invention. Although the figures described herein represent display devices, the scope of the present invention is not limited to displaying the devices. Rather, this invention is useful for discharging other filled structures and spacers in any type of field emission with such structures.
FED(100)는 음극판(cathode plate)(102)과 양극판(anode plate)(104)을 포함한다. 음극판(102)은 그것들 사이에 인터스페이스 영역(interface region)을 정의하도록 스페이서(106)에 의해 양극판(104)과 떨어져 이격된다. 음극판(102)은 기판(108)을 포함하고, 이는 유리, 실리콘, 세라믹, 및 그와 같은 것으로부터 만들어질 수 있다. 음극(110)은 기판(108) 위에 배열된다. 음극(110)은 제 1 전압원(126)에 접속된다. 유전체 층(112)은 음극(110) 위에 배열되고 충전 이미터 웰(charging emitter well)(114)을 정의한다.The FED 100 includes a cathode plate 102 and an anode plate 104. The negative electrode plate 102 is spaced apart from the positive electrode plate 104 by spacers 106 to define an interface region therebetween. The negative electrode plate 102 includes a substrate 108, which may be made from glass, silicon, ceramics, and the like. The cathode 110 is arranged over the substrate 108. The cathode 110 is connected to the first voltage source 126. Dielectric layer 112 is arranged over cathode 110 and defines a charging emitter well 114.
충전 전자 이미터(116)는 충전 이미터 웰(114) 내에 배열된다. 도 1의 실시예에서, 충전 전자 이미터(116)는 스핀드 팁 전자 이미터(Spindt tip electron emitter)이고, 이는 몰리브덴(molybdenum)으로부터 만들어질 수 있다. 그러나, 이 발명은 또한 원추형 지오메트리(conical geometry) 이외의 지오메트리를 가지는 충전 전자 이미터를 가진 장치에 의해 구성된다. 예를 들어, 충전 전자 이미터는 에지 이미터, 표면 이미터, 및 그와 같은 것일 수 있다. 또한 다이아몬드, 카본 나노튜브들(carbon nanotubes), 및 그와 같은 것과 같은, 몰리브덴 이외의 방사성 부재(emissive material)로부터 만들어질 수 있다.The charging electron emitter 116 is arranged within the charging emitter well 114. In the embodiment of FIG. 1, the charging electron emitter 116 is a Spindt tip electron emitter, which may be made from molybdenum. However, this invention is also constituted by a device having a charging electron emitter having a geometry other than conical geometry. For example, the charging electron emitter may be an edge emitter, a surface emitter, and the like. It may also be made from an emissive material other than molybdenum, such as diamond, carbon nanotubes, and the like.
음극판(102)은 게이트 추출 전극(gate extraction electrode)(118)을 더 구비하고, 이는 유전체 층(112) 위에 배열되며 제 2 전압원(127)에 접속된다. 음극(110) 및 게이트 추출 전극(118)에 선택된 전위들의 인가는 충전 전자 이미터(116)가 전자들을 방출하도록 야기할 수 있다.The negative electrode plate 102 further includes a gate extraction electrode 118, which is arranged over the dielectric layer 112 and connected to the second voltage source 127. Application of selected potentials to the cathode 110 and the gate extraction electrode 118 can cause the charge electron emitter 116 to emit electrons.
도 1의 실시예에서, 음극판(102)은 제어 전극(113)을 구비하고, 이는 유전체 층(112) 위에 배열된다. 제어 전극(113)은 제 4 전압원(129)에 접속된다. 제어 전극(113)은 방전 전자 이미터(109)에서 전위를 제어하기 위해 방전 전자 이미터(109)에 접속된다. 도 1의 실시예에서, 방전 전자 이미터(109)는 에지 이미터를 정의한다. 방전 전자 이미터(109)는 전자 방사성 부재로부터 만들어진다. 바람직하게, 방전 전자 이미터(109)는 적어도 부분적으로 카본으로부터, 가장 바람직하게는 카본 나노튜브들로부터 만들어진다.In the embodiment of FIG. 1, the negative electrode plate 102 has a control electrode 113, which is arranged over the dielectric layer 112. The control electrode 113 is connected to the fourth voltage source 129. The control electrode 113 is connected to the discharge electron emitter 109 to control the potential at the discharge electron emitter 109. In the embodiment of FIG. 1, the discharge electron emitter 109 defines an edge emitter. Discharge electron emitter 109 is made from an electron emitting member. Preferably, the discharge electron emitter 109 is at least partially made from carbon, most preferably from carbon nanotubes.
양극판(104)은 유리와 같이, 투명한 부재인, 고체로부터 만들어진다. 블랙 매트릭스(black matrix)(122)는 투명한 기판(120) 위에 배열되고 바람직하게 크롬옥사이드(chrome oxide)로부터 만들어진다. 형광체(124)는 블랙 매트릭스(122)에 의해 정의되는 오프닝(123) 내에 배열된다. 형광체(124)는 음극발광(cathodoluminescent)이고 충전 전자 이미터(116)에 의해 방출되는 전자들에 의한 활성화 시에 빛을 방출한다.The positive plate 104 is made from a solid, which is a transparent member, such as glass. The black matrix 122 is arranged on the transparent substrate 120 and is preferably made from chromium oxide. Phosphor 124 is arranged in opening 123 defined by black matrix 122. Phosphor 124 is cathodoluminescent and emits light upon activation by electrons emitted by charging electron emitter 116.
바람직하게 알루미늄(aluminum)으로부터 만들어지는, 양극(125)은 형광체(124)와 블랙 매트릭스(122) 위에 눕혀져있는 블랭킷 층(blanket layer)을 정의한다. 양극(125)은 제 3 전압원(128)에 접속된다. 매트릭스-어드레스가능한 FED들에 대한 전자 이미터들 및 양극판들을 제조하기 위한 방법들은 이 기술 분야에 보통 숙련된 자들에게 알려진다.Anode 125, preferably made from aluminum, defines a blanket layer lying over phosphor 124 and black matrix 122. The anode 125 is connected to the third voltage source 128. Methods for manufacturing electron emitters and bipolar plates for matrix-addressable FEDs are commonly known to those skilled in the art.
스페이서(106)는 유리, 알루미늄 옥사이드(AL203) 및 그와 같은, 유전체 부재로부터 만들어진다. 스페이서(106)는 제 1 스페이스(105) 및 제 2 스페이스(111)를 정의한다. 도 1의 실시예에서, 방전 전자 이미터(109)는 제 2 표면(111)에 접속되고, 그래서 스페이서(106)는 양극(125)과 방전 전자 이미터(109) 사이를 확장한다.Spacer 106 is made from glass, aluminum oxide (AL 2 O 3 ) and such dielectric members. The spacer 106 defines a first space 105 and a second space 111. In the embodiment of FIG. 1, the discharge electron emitter 109 is connected to the second surface 111, so the spacer 106 extends between the anode 125 and the discharge electron emitter 109.
방전 전자 이미터(109)는 스페이서(106)가 만들어지고 그 후 니켈, 철, 및 그와 같은 것과 같은 나노튜브-형성 촉매 층(nanotube-forming catalyst layer)의 층을 유전체 부재의 시트 위에 침착하는 것으로부터 유전체 부재의 시트를 제공함으로써 만들어질 수 있다. 촉매 층을 가진 유전체 부재의 시트는 그 후, 예를 들어 주축들(ribs), 또는 다른 유용한 지오메트리로 잘려진다. 그 후, 나노튜브들은 에탄 가스(ethane gas)를 이용하는 화학적인 증기 침착법(chemical vapordeposition)과 같은, 편리한 방법을 이용함으로써 촉매 층에서 성장한다.The discharge electron emitter 109 is made of a spacer 106 and then deposits a layer of nanotube-forming catalyst layer, such as nickel, iron, and the like, onto a sheet of dielectric member. Can be made by providing a sheet of the dielectric member. The sheet of dielectric member with the catalyst layer is then cut into, for example, ribs, or other useful geometry. The nanotubes are then grown in the catalyst bed by using a convenient method, such as chemical vapor deposition using ethane gas.
FED(100)의 동작 동안, 양극(125)에 동작 전압은 복수의 충전 전자들(130)을 끌어당기도록 선택되고, 이는 충전 전자 이미터(116)에 의해 방출된다. 바람직하게, 양극(125)에 동작 전압은 높다(예를 들어, 충전 전자 이미터(116)에 비해 1000볼트보다 크다). 가장 바람직하게, 양극(125)에 동작 전압은 약 3000볼트이다. 제어 전극(113)에 전압은 바람직하게 그라운드 전위(ground potential)와 대략 동일하다.During operation of the FED 100, an operating voltage at the anode 125 is selected to attract a plurality of charging electrons 130, which are emitted by the charging electron emitter 116. Preferably, the operating voltage on anode 125 is high (eg, greater than 1000 volts relative to charging electron emitter 116). Most preferably, the operating voltage at anode 125 is about 3000 volts. The voltage at the control electrode 113 is preferably approximately equal to the ground potential.
이 발명의 이점들 중 하나는 양극(125)에 전위가 방전 스페이서(106)를 처리하는 동안 동작 전압에서 유지될 수 있다는 것이다. 즉, 양극(125)에 전위는 스페이서 비가시성(invisibility)을 성취하기 위해 감소될 필요가 없다. 양극(125)에 전위를 유지하는 능력은 감소된 전력 소모, 더 낮은 동작 비용들, 및 단순화된 구동 전자장치들과 같은 이로운 것들을 만든다.One of the advantages of this invention is that the potential at the anode 125 can be maintained at the operating voltage while processing the discharge spacer 106. That is, the potential at anode 125 does not need to be reduced to achieve spacer invisibility. The ability to maintain a potential at anode 125 creates beneficial things such as reduced power consumption, lower operating costs, and simplified drive electronics.
충전 전자들(130)의 일부분은 스페이서(106)에 의해 수신된다. 이 부분은 복수의 스페이서 충전 전자들(132)을 정의하고, 이는 고-에너지 전자들이다. 예를 들어, 제 1 표면(105)에 스페이서 충전 전자들(132)의 에너지는 약 1000전자-볼트(electron-volts)보다 클 수 있다. 스페이서(106)의 제 1 표면(105)에 도달시, 스페이서 충전 전자들(132)의 에너지는 제 1 표면(105) 상의 양의 전자들을 만들만큼 충분히 높다.A portion of the charging electrons 130 is received by the spacer 106. This portion defines a plurality of spacer charging electrons 132, which are high-energy electrons. For example, the energy of the spacer charging electrons 132 on the first surface 105 may be greater than about 1000 electron-volts. Upon reaching the first surface 105 of the spacer 106, the energy of the spacer charging electrons 132 is high enough to make positive electrons on the first surface 105.
제 1 표면(105)의 정전기적 충전은 또한 제 1 표면(105)의 두 번째 전자 산출이 1보다 크다는 사실에 기인한다. 두 번째 전자 산출은 표면에 의해 수신되는전자들에 대한 표면들로부터 방출되는 전자들의 비율로서 정의된다.The electrostatic charging of the first surface 105 is also due to the fact that the second electron output of the first surface 105 is greater than one. The second electron output is defined as the ratio of electrons emitted from the surfaces to the electrons received by the surface.
일반적으로, 이 발명에 따른 방전 전자 이미터는 양극에 전압이 동작 전압과 동일한 동안 충전된 표면을 방전하도록 설계된다. 방전 전자 이미터(109)는 스페이서(106)의 제 1 표면(105)을 중화하기에 유용하다. 양극(125)에 높은 동작 전압 때문에 그리고 전극(113)(예를 들어, 그라운드 전위)을 제어하도록 적당한 전위를 적용함으로써, 방전 전자 이미터(109)는 복수의 스페이서-방전 전자들(134)을 방출하도록 야기될 수 있다. 제 1표면(105)의 제 1 표면(105)에 도달하는 스페이서-방전 전자들(134)의 에너지는 정전기적 충전보다는 방전을 야기하기에 덜 충분하다. 예를 들어, 제 1 표면(105)에 도달하는 스페이서-방전 전자들(134)의 에너지는 100볼트 정도가 될 수 있다.Generally, the discharge electron emitter according to this invention is designed to discharge the charged surface while the voltage at the anode is equal to the operating voltage. The discharge electron emitter 109 is useful for neutralizing the first surface 105 of the spacer 106. Due to the high operating voltage on the anode 125 and by applying a suitable potential to control the electrode 113 (eg, ground potential), the discharge electron emitter 109 causes the plurality of spacer-discharge electrons 134 to be discharged. Can be caused to release. The energy of the spacer-discharge electrons 134 reaching the first surface 105 of the first surface 105 is less than sufficient to cause a discharge rather than an electrostatic charge. For example, the energy of the spacer-discharge electrons 134 reaching the first surface 105 may be on the order of 100 volts.
방전 전자 이미터(109)가 낮은 에너지 전자들을 제공할 수 있는 하나의 이유는 충전 전자 이미터(116)에 비교하여, 스페이서(106)에 매우 근사하는 것이다. 즉, 스페이서-방전 전자들(134)은 스페이서 충전 전자들(132)보다 더 짧은 거리를 통해 가속되고, 그러므로, 스페이서(106)에 도달시 더 낮은 에너지들을 가진다.One reason that the discharge electron emitter 109 can provide low energy electrons is very close to the spacer 106 as compared to the charging electron emitter 116. In other words, the spacer-discharge electrons 134 are accelerated through a shorter distance than the spacer charge electrons 132 and therefore have lower energies upon reaching the spacer 106.
바람직하게, 이 근사는 스페이서와 충전 전자 이미터 중간에 방전 전자 이미터를 배열함으로써 성취된다. 도 1의 실시예에서, 이 근사는 스페이서(106) 위에 방전 전자 이미터(109)를 배열함으로써 성취되고, 그래서 방전 전자 이미터(109)의 방사성 표면은 스페이서(106)의 제 1 표면(105)과 동일하게 연장된다.Preferably, this approximation is achieved by arranging the discharge electron emitter between the spacer and the charge electron emitter. In the embodiment of FIG. 1, this approximation is achieved by arranging the discharge electron emitter 109 over the spacer 106, so that the radioactive surface of the discharge electron emitter 109 is the first surface 105 of the spacer 106. Extends equally).
또한, 방전 전자 이미터(109)는 스페이서(106)를 방전하기에 충분하고 그것을 비가시적이 되게 하는 방출의 영역을 제공할 수 있다. 충분한 방출 전류는 방사전자 이미터(109)가 만들어지는 것으로부터, 충분하게 방사성 부재의 선택에 의해 부분적으로 제공될 수 있다.In addition, the discharge electron emitter 109 may provide an area of emission sufficient to discharge the spacer 106 and make it invisible. Sufficient emission current may be provided in part by the selection of the radioactive member, from which the radiating electron emitter 109 is made.
도 1의 실시예는 스페이서-방전 전자들(134)을 생산하도록 방전 전자 이미터(109)의 활성화를 위한 다이오드 구성을 제공한다. 다이오드의 제 1 전극은 제어 전극(113)에 의해 정의되고, 다이오드의 제 2 전극은 양극(125)에 의해 정의된다. 방전 전자 이미터(109)는 양극(125)에 동작 전압 때문에 방출하도록 설계된다. 다이오드 구성의 이점은 3극 구성과 대조되는 바와 같이, 스페이서-방전 전극들(134)에 의해 정의된 빔(beam)의 더 낮은 확산을 만드는 것이다. 더 낮은 확산은 빔의 부분들이 비-스페이서 표면들에 의해 수신되기 때문에 오염들의 더 낮은 발생 비율의 이점을 제공한다.1 provides a diode configuration for activation of discharge electron emitter 109 to produce spacer-discharge electrons 134. The first electrode of the diode is defined by the control electrode 113, and the second electrode of the diode is defined by the anode 125. Discharge electron emitter 109 is designed to emit due to the operating voltage at anode 125. The advantage of the diode configuration is to make a lower diffusion of the beam defined by the spacer-discharge electrodes 134, as opposed to the tripolar configuration. Lower diffusion provides the advantage of a lower rate of occurrence of contaminations since portions of the beam are received by non-spacer surfaces.
도 2는 이 발명의 실시예에 따라 표면 이미터인 방전 전자 이미터(209)를 가진 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED)(200)의 부분을 보인 단면도이다. 방전 전자 이미터(209)는 부분적으로 FED(200)의 음극판(202)을 정의하고 스페이서(106)와 충전 전자 이미터(116) 중간에 배열된다. 도 2의 실시예에서, 방전 전자 이미터(209)는 방사성 표면(211)을 정의한다. 바람직하게, 방사성 표면(211)은 형광체(124) 위에 놓여있지 않은 양극(125)의 일부분과 대향한다. 방전 전자 이미터(209)는 전자 방사성 부재로부터 만들어진다. 바람직하게, 방전 전자 이미터(209)는 적어도 부분적으로 카본으로부터, 가장 바람직하게는 카본 나노튜브들로부터 만들어진다.2 is a cross-sectional view of a portion of a field emission display (FED) 200 having a discharge electron emitter 209 that is a surface emitter in accordance with an embodiment of the invention. The discharge electron emitter 209 partially defines the negative plate 202 of the FED 200 and is arranged between the spacer 106 and the charging electron emitter 116. In the embodiment of FIG. 2, the discharge electron emitter 209 defines a radioactive surface 211. Preferably, the radioactive surface 211 faces a portion of the anode 125 that does not rest on the phosphor 124. Discharge electron emitter 209 is made from an electron emitting member. Preferably, the discharge electron emitter 209 is at least partially made from carbon, most preferably from carbon nanotubes.
방전 전자 이미터(209)는, 예를 들어 은, 금 및 그와 같은 편리한 유도성 부재와 미리-형성된 나노튜브들을 믹싱(mixing)하고 그 후 유전체 층(112) 위에 혼합층을 침착하고 패터닝(patternning)함으로써 만들어진다. 스페이서(106)의 제 2 표면(111)은 그 후 방전 전자 이미터(209)와 근접 배열(abutting engagement)로 배치된다.Discharge electron emitter 209 mixes pre-formed nanotubes with, for example, silver, gold and such convenient inductive members and then deposits and patterning a mixed layer over dielectric layer 112. Is made by). The second surface 111 of the spacer 106 is then disposed in abutting engagement with the discharge electron emitter 209.
도 2의 실시예에서, 제 4 전압원(129)은 방전 전자 이미터(209)로 직접 접속된다. 도 1의 실시예와 유사하게, 도 2의 실시예는 방전 전자 이미터(209)의 활성화를 위한 다이오드 구성을 정의한다.In the embodiment of FIG. 2, the fourth voltage source 129 is directly connected to the discharge electron emitter 209. Similar to the embodiment of FIG. 1, the embodiment of FIG. 2 defines a diode configuration for activation of the discharge electron emitter 209.
스페이서와 전계 방출 디스플레이의 음극판 사이의 컴플리언트 금속(compliant metal)의 층을 배열하는 것이 이 기술 분야에서 알려진다. 이러한 종래 기술의 스페이서 패드(spacer pad)들의 목적은 스페이서 높이의 비-균일성에 기인한 스페이서들의 파손을 방지하는 것이다. 종래 기술의 스페이서 패드들이 일부 중화 전자들을 방출할 수 있지만, 이 종래의 기술은 이 종래의 기술들이 스페이서 비가시성을 실현하거나 선택적으로 어드레스되는 전자 이미터들로부터 방출되는 전자들의 경로(trajectory)의 과도한 왜곡을 방지하기에 적당한 정도로 스페이서를 중화시키기에 충분한 비율에서 방출될 수 있는 것을 가르치거나 제안하지 않는다. 한편, 이 발명에 따른 전계 방출 디스플레이는 적어도 이러한 이점들을 실현하기에 충분한 중화 비율을 제공한다.It is known in the art to arrange a layer of compliant metal between the spacer and the negative plate of the field emission display. The purpose of these prior art spacer pads is to prevent breakage of the spacers due to non-uniformity of spacer height. Although the spacer pads of the prior art can emit some neutralizing electrons, this prior art realizes that the prior art realizes spacer invisibility or excessive distortion of the trajectory of electrons emitted from the electron emitters that are selectively addressed. It is not taught or suggested that it can be released at a rate sufficient to neutralize the spacer to a degree that is adequate to prevent it. On the other hand, the field emission display according to this invention provides a neutralization ratio sufficient to realize at least these advantages.
도 3은 이 발명의 이미 또다른 실시예에 따라, 전극들의 3극 구성에 의해 방출하도록 야기되는 방전 전자 이미터(209)를 가진 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED)(300)의 부분을 보인 단면도이다. 도 3의 실시예에서, 음극판(302)은 방전 이미터 게이트(321)를 더 구비하고, 이는 제 5 전압원(323)에 접속된다. 음극판(302)의 유전체 층(312)은 게이트 웰(gate well)(325)을 더 정의하고, 이는 방전 이미터 게이트(321)에 전위가 방전 전자 이미터(209)에서 작용하는 것을 허용한다. 방전 이미터 게이트(321)는 방전 전자 이미터(209)로부터 전자들의 추출을 야기하도록 배열된다. 방전 이미터 게이트(321)에 전위는 방전 전자 이미터(209)로부터 방출을 야기하도록 선택된다. 방전 전자 이미터(209), 방전 이미터 게이트(321), 및 양극(125)은 방전 전자 이미터(209)로부터 스페이서-방전 전자들(134)의 추출을 위해 3극 구성을 정의한다.3 shows a portion of a field emission display (FED) 300 having a discharge electron emitter 209 caused to emit by the tripolar configuration of the electrodes, according to another embodiment of this invention. It is a cross section shown. In the embodiment of FIG. 3, the negative electrode plate 302 further includes a discharge emitter gate 321, which is connected to the fifth voltage source 323. The dielectric layer 312 of the negative electrode plate 302 further defines a gate well 325, which allows a potential on the discharge emitter gate 321 to act on the discharge electron emitter 209. Discharge emitter gate 321 is arranged to cause extraction of electrons from discharge electron emitter 209. The potential at the discharge emitter gate 321 is selected to cause emission from the discharge electron emitter 209. Discharge electron emitter 209, discharge emitter gate 321, and anode 125 define a three-pole configuration for extraction of spacer-discharge electrons 134 from discharge electron emitter 209.
도 3의 3극 구성은 스페이서-방전 전자 전류의 선택적인 제어를 허용하는 이점을 제공한다. 예를 들어, FED(300)의 구성 후, 어느 스페이서들이 FED(300)의 동작 동안 충전되고, 충전된 스페이서들에 대응하는 방전 이미터 게이트들만을 방출하기 위해 선택적으로 바이어스하는 가를 결정할 수 있다. 즉, 3극 구성의 이용은 방전 전류를 성취하는데 필요하고, 이는 스페이서의 가시성을 방지하기에 매우 충분하다. 도 3의 실시예는 또한 시간적인 제어를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스페이서-방전 전자들(134)은 각각의 디스플레이 프레임의 끝에서와 같이, 연속적으로 또는 때때로 제공될 수 있다.The three-pole configuration of FIG. 3 provides the advantage of allowing selective control of spacer-discharge electron currents. For example, after the configuration of the FED 300, it may be determined which spacers are charged during operation of the FED 300 and selectively bias to emit only discharge emitter gates corresponding to the filled spacers. In other words, the use of a three-pole configuration is necessary to achieve the discharge current, which is very sufficient to prevent the visibility of the spacer. The embodiment of Figure 3 may also provide temporal control. For example, the spacer-discharge electrons 134 may be provided continuously or sometimes, such as at the end of each display frame.
도 4는 충전 전자 이미터(116)가 방출하도록 야기될 때 방출하도록 야기되는 스핀드 팁 이미터인 방전 전자 이미터(409)를 가진 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED)(400)의 부분을 보인 단면도이다. FED(400)의 음극판(402)은 유전체 층(412)을 가지고, 이는 방전 이미터 웰(411)을 더 정의한다. 방전 전자이미터(409)는 방전 이미터 웰(411) 내에 배치된다.4 is a portion of a field emission display (FED) 400 having a discharge electron emitter 409 which is a spin tip emitter caused to emit when the charging electron emitter 116 is caused to emit. It is a sectional view. The negative plate 402 of the FED 400 has a dielectric layer 412, which further defines a discharge emitter well 411. Discharge electron emitter 409 is disposed within discharge emitter well 411.
도 3의 실시예와 유사하게, FED(400)의 음극판(402)은 방전 이미터 게이트를 가지고, 이는 게이트 추출 전극(418)에 의해 정의된다. 즉, 방전 전자 이미터(116)로부터 방출을 야기하는 전극은 또한 방전 전자 이미터(409)로부터 방출을 야기한다. 이런 방식으로, 스페이서-방전 전자들(134)은 이 스페이서-방전 전자들(134)이 스페이서 충전 전극들(132)이 스페이서(106)의 정전기적 충전을 야기하는 이러한 시간들에서 필요될 때 제공된다. 게이트 추출 전극(418)은 방전 전자 이미터(409)로부터 떨어져 스페이스되고 방전 전자 이미터(409)로부터 스페이서-방전 전자들(134)의 추출을 야기하도록 배열된다.Similar to the embodiment of FIG. 3, the negative plate 402 of the FED 400 has a discharge emitter gate, which is defined by the gate extraction electrode 418. That is, the electrode causing the emission from the discharge electron emitter 116 also causes the emission from the discharge electron emitter 409. In this way, spacer-discharge electrons 134 are provided when these spacer-discharge electrons 134 are needed at such times that the spacer charge electrodes 132 cause electrostatic charging of the spacer 106. do. Gate extraction electrode 418 is spaced away from discharge electron emitter 409 and is arranged to cause extraction of spacer-discharge electrons 134 from discharge electron emitter 409.
도 3의 실시예와 유사하게, FED(400)은 스페이서-방전 전자들(134)의 추출을 위한 3극 구성을 정의한다. 이 3극은 방전 전자 이미터(409), 게이트 추출 전극(418), 및 양극(125)에 의해 정의된다. 도 3의 실시예와는 다르게, 방전 전자 이미터(409)는 음극(110)을 통해 제 1 전압원(126)에 접속된다.Similar to the embodiment of FIG. 3, FED 400 defines a tripolar configuration for the extraction of spacer-discharge electrons 134. These three poles are defined by discharge electron emitter 409, gate extraction electrode 418, and anode 125. Unlike the embodiment of FIG. 3, the discharge electron emitter 409 is connected to the first voltage source 126 through the cathode 110.
방전 전자 이미터(409)는 충전된 제 1 표면(105)을 방전하기에 충분한 비율에서 스페이서-방전 전자들(134)을 제공하도록 설계된다. 예를 들어, 방전 전자 이미터(409)는 전자-방사성 부재(electron-emission material)로부터 만들어지고, 이는 충전 전자 이미터(116)가 만들어지는 재료일 수 있다. 방전 전자 이미터들(409)의 전체 수는 또한 충분한 방전 방출 비율을 제공하도록 선택된다.Discharge electron emitter 409 is designed to provide spacer-discharge electrons 134 at a rate sufficient to discharge the charged first surface 105. For example, the discharge electron emitter 409 is made from an electron-emission material, which may be the material from which the charge electron emitter 116 is made. The total number of discharge electron emitters 409 is also selected to provide a sufficient discharge emission rate.
일반적으로, 방전 전자들 각각의 에너지는 수신한 표면의 정전기적 방전보다는 중화를 야기하기에 덜 충분하다. 바람직하게, 스페이서-방전 전자들(134)의 각각은 스페이서(106)에 도달시 약 1000전자-볼트보다 적은 에너지에 의해 특성화된다. 스페이서-방전 전자들(134)의 스페이서(106)에 도달하는 에너지는 적어도 부분적으로 방전 전자 이미터(409)와 스페이서(106) 사이의 거리에 의해 결정된다.In general, the energy of each of the discharge electrons is less than sufficient to cause neutralization rather than an electrostatic discharge of the received surface. Preferably, each of the spacer-discharge electrons 134 is characterized by less than about 1000 electron-volts upon reaching the spacer 106. The energy reaching the spacer 106 of the spacer-discharge electrons 134 is determined at least in part by the distance between the discharge electron emitter 409 and the spacer 106.
도 4의 실시예는 스페이서 패드(415)를 더 구비한다. 스페이서 패드(415)는 금과 같은 컴플리언트 재료로 만들어진다. 만일, FED(400)의 동작 동안 스페이서 패드(415)로부터의 전자 방출은 스페이서 비가시성을 실현하기에 유용한 정도로제 1 표면(105)을 중화시키기에 불충분하다. 따라서, 방전 전자 이미터(409)가 없었으면, 제 1 표면(105)은 스페이서(106)의 가시성을 만들기에 충분한 정도로 정전기적으로 충전될 것이다.4 further includes a spacer pad 415. Spacer pad 415 is made of a compliant material, such as gold. If the electron emission from the spacer pad 415 during operation of the FED 400 is insufficient to neutralize the first surface 105 to a degree useful to realize spacer invisibility. Thus, without the discharge electron emitter 409, the first surface 105 will be electrostatically charged to a degree sufficient to make the spacer 106 visible.
요약하면, 이 발명은 방전 전자 이미터들을 가진 전계 방출 디스플레이에 대한 것이다. 방전 전자 이미터들은 형광체-활성 전자 이미터들과는 다르다. 또한, 이 방전 전자 이미터들은 양극 전압이 높은 동작 전압 값에서 유지되는 동안 유전체 표면들의 방전을 제공하도록 구성 및 설계되었고, 그에 따라 개선된 전력 소모 요건들과 같은 많은 이점들을 실현한다.In summary, the present invention is directed to a field emission display with discharge electron emitters. Discharge electron emitters are different from phosphor-active electron emitters. In addition, these discharge electron emitters are constructed and designed to provide discharge of the dielectric surfaces while the anode voltage is maintained at a high operating voltage value, thereby realizing many advantages such as improved power consumption requirements.
우리는 본 발명의 특정 실시예들을 도시하고 설명하였지만, 다른 수정들 및 개선들이 이 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 발생될 것이다. 예를 들어, 이 발명은 도 4에 도시되는 것과 유사한 디스플레이에 의해 구성되고 이는 그것으로부터 단지 카본 표면 이미터가 스핀드 팁 방전 전자 이미터에 대용되는 점에서 다른 디스플레이에 의해 구성된다. 다른 예로서, 이 발명은 또한 도 4에 도시된 것과 유사한 디스플레이에 의해 구성되고 이는 그것으로부터 단지 방전 전자 이미터가 방전이미터 게이트에 의해 야기되는 점에서 다르다. 이는 게이트 추출 전극으로부터 독립적으로 제어될 수 있다.While we have shown and described certain embodiments of the invention, other modifications and improvements will be made by those skilled in the art. For example, this invention is constituted by a display similar to that shown in FIG. 4, from which only another carbon surface emitter is constructed in that the spin tip discharge electron emitter is substituted. As another example, the invention is also constituted by a display similar to that shown in FIG. 4, from which only the discharge electron emitter is caused by the discharge emitter gate. This can be controlled independently from the gate extraction electrode.
그러므로, 우리는 이 발명이 도시되는 특정 형태들에 제한되지 않는 것으로 이해되기를 원하고, 우리는 첨부된 청구항들에서 이 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않는 모든 수정들을 커버하도록 의도한다.Therefore, we want to be understood that this invention is not limited to the specific forms shown, and we intend to cover all modifications that do not depart from the spirit and scope of the invention in the appended claims.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |