KR100715332B1

KR100715332B1 - Field emission device having a vacuum bridge focusing structure

Info

Publication number: KR100715332B1
Application number: KR1020000015557A
Authority: KR
Inventors: 커티스디. 모여; 피터에이. 스미쓰; 로버트에이치. 러쓰; 트로이에이. 트로티어; 스티븐에이. 보이트; 다이엔에이. 카를로; 케빈제이. 노드퀴스트; 제이널에이. 몰라; 데이비드더블류. 야곱스; 케슬린에이. 토빈
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2007-05-08
Also published as: KR20010092894A

Abstract

전계 방출 장치(100, 150)는 전자 이미터(116)를 갖는 음극판(102, 180)과, 상기 전자 이미터(116)에 의해 방출된 전자(119)에 의해 활성화되는 형광체(107, 207, 307, 407)을 갖는 양극판(104, 170)과, 그리고 상기 전자 이미터(116)에 의해 방출된 상기 전자(119)의 초점을 맞추기 위한 진공 브리지 포커싱 구조(118, 158, 218, 318)를 포함한다. 상기 진공 브리지 포커싱 구조(118, 158, 218, 318)는 상기 음극판(102, 180)에 부착된 랜딩(121, 122, 221, 322)을 갖고, 상기 음극판(102, 180)에서 일정한 간격만큼 떨어진 자체 지지 구조를 제공하기 위해서 상기 랜딩(121, 122, 221, 322, 421) 위를 지나서 연장하는 브리지(120, 220, 320)를 더 가진다. The field emission devices 100 and 150 are provided with cathode plates 102 and 180 having an electron emitter 116 and phosphors 107, 207, which are activated by electrons 119 emitted by the electron emitter 116. Positive electrode plates 104, 170 having 307, 407, and vacuum bridge focusing structures 118, 158, 218, 318 for focusing the electrons 119 emitted by the electron emitter 116. Include. The vacuum bridge focusing structures 118, 158, 218, 318 have landings 121, 122, 221, 322 attached to the negative electrode plates 102, 180, and are spaced apart from the negative electrode plates 102, 180 by a predetermined distance. It further has bridges 120, 220, 320 extending over the landings 121, 122, 221, 322, 421 to provide a self supporting structure.

Description

Field emission device having a vacuum bridge focusing structure {FIELD EMISSION DEVICE HAVING A VACUUM BRIDGE FOCUSING STRUCTURE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 장치(field emission device having a vacuum bridge focusing structure)의 분해된 사시도.1 is an exploded perspective view of a field emission device having a vacuum bridge focusing structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 절단선(2-2)을 따라 취해진 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line 2-2 of FIG. 1.

도 3은 도 1의 절단선(3-3)을 따라 취해진 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the cutting line 3-3 of FIG.

도 4는 도 1의 절단선(4-4)을 따라 취해진 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the cutting line 4-4 of FIG. 1.

도 5는, 도 2와 유사한, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 복수의 가변 크기의 개구를 한정하는 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치의 단면도.5 is a cross-sectional view of a field emission device having a vacuum bridge focusing structure that defines a plurality of variable sized openings in accordance with a further embodiment of the present invention similar to FIG.

도 6은, 도 2와 유사한, 본 발명의 또 다른 추가적인 실시예에 따른, 주어진 음극에 따라 이웃한 픽셀 사이에 랜딩(landing)을 갖는 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치의 단면도.6 is a cross-sectional view of a field emission device having a vacuum bridge focusing structure having landings between neighboring pixels according to a given cathode, in accordance with another additional embodiment of the present invention, similar to FIG.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방출 장치의 음극판을 위에서 본 도면.7 is a view from above of a negative plate of a field emission device according to a preferred embodiment of the present invention;

도 8은 도 7의 절단선(8-8)을 따라 취해진 단면도.8 is a cross-sectional view taken along the cutting line 8-8 of FIG. 7.

도 9는 도 7의 절단선(9-9)을 따라 취해진 단면도.9 is a cross-sectional view taken along the cutting line 9-9 of FIG. 7.

도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 진공 브리지 포커싱 구조의 제조 시에 다양한 단계에서 음극판의 단면도.10-14 are cross-sectional views of the negative electrode plate at various stages in the manufacture of a vacuum bridge focusing structure according to the present invention.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 각 음극 위로 연장한 하나의 브리지 층을 갖는 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치의 음극판의 사시도.Figure 15 is a perspective view of a negative electrode plate of the field emission device having a vacuum bridge focusing structure having one bridge layer extending over each cathode according to another embodiment of the present invention.

도 16은 본 발명이 또 다른 실시예에 따른 각 쌍의 이웃한 게이트 전극 사이에 위치한 하나의 브리지 층을 갖는 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치의 음극판의 사시도.16 is a perspective view of a negative electrode plate of a field emission device having a vacuum bridge focusing structure having one bridge layer located between each pair of neighboring gate electrodes according to another embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 여전히 또 다른 실시예에 따른 양극판에 부착된 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치의 단면도.17 is a cross-sectional view of a field emission device having a vacuum bridge focusing structure attached to a bipolar plate according to yet another embodiment of the present invention.

도 18 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 브리지 포커싱 구조의 제조시의 다양한 단계에서 양극판의 단면도.18-23 are cross-sectional views of a bipolar plate at various stages in the manufacture of a vacuum bridge focusing structure in accordance with another embodiment of the present invention.

도 24는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 브리지 포커싱 구조의 랜딩 상에 지원되는 스페이서(spacer)를 갖는 전계 방출 장치의 단면도.24 is a cross-sectional view of a field emission device having spacers supported on the landing of a vacuum bridge focusing structure in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 25는 본 발명의 아직 또 다른 실시예에 따른 진공 브리지 포커싱 구조와 게이트 전극에 인가된 추가적인 전도성 도금을 갖는 전계 방출 장치의 음극판의 사시도.25 is a perspective view of a negative electrode plate of a field emission device having a vacuum bridge focusing structure and additional conductive plating applied to a gate electrode according to yet another embodiment of the present invention.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 전계 방출 장치 102 : 음극판100: field emission device 102: negative electrode plate

104 : 양극판 105 : 투명 기판 104: positive electrode plate 105: transparent substrate

106 : 양극 107 : 형광체106: anode 107: phosphor

108 : 기판 109 : 음극108: substrate 109: cathode

110 : 유전층 112 : 게이트 전극110: dielectric layer 112: gate electrode

114 : 이미터 우물 116 : 전자 이미터114: emitter well 116: electron emitter

117 : 픽셀 118 : 진공 브리지 포커싱 구조117: pixel 118: vacuum bridge focusing structure

119 : 전자 120 : 브리지119: electronic 120: bridge

121 : 랜딩 122 : 랜딩121: Landing 122: Landing

123 : 개구 124 : 포커싱 개구123: opening 124: focusing opening

125 : 게터 브리지 126 : 게터 물질125: getter bridge 126: getter material

127 : 내부영역(interspace) 128 : 레이저 빔127: interspace 128: laser beam

129 : 도트(dots) 130 : 포토-레지스트 층129 dots 130 photo-resist layer

132 : 시드(seed)층 134 : 제 2 저항층132: seed layer 134: second resistive layer

136 : 전도층 145 : 제 1 저항층136: conductive layer 145: first resistive layer

146 : 전도층 147 : 제 2 저항층146: conductive layer 147: second resistance layer

150 : FED 158 : 진공 브리지 포커싱 구조150: FED 158: vacuum bridge focusing structure

160 : 가변 크기를 갖는 포커싱 개구 170 : 양극160: focusing opening having a variable size 170: anode

180 : 음극판 207 : 제 1 형광체180: negative electrode plate 207: first phosphor

218 : 진공 브리지 포커싱 구조 219 : 브리지 층218: vacuum bridge focusing structure 219: bridge layer

220 : 브리지 221 : 랜딩220: bridge 221: landing

224 : 개구 307 : 제 2 형광체224: opening 307: second phosphor

318 : 진공 브리지 포커싱 구조 319 : 브리지 층318: vacuum bridge focusing structure 319: bridge layer

320 : 브리지 322 : 랜딩320: bridge 322: landing

323 : 게이트 사이의 표면 400 : FED323: surface between the gate 400: FED

407 : 제 3 형광체 418 : 진공 브리지 포커싱 구조407: Third Phosphor 418: Vacuum Bridge Focusing Structure

419 : 보호층 420 : 브리지419: protective layer 420: bridge

421 : 랜딩 423 : 유전층421 Landing 423 Dielectric Layer

424 : 개구 425 : 제 1 전압원424: opening 425: first voltage source

426 : 독립적으로 제어 가능한 전압원 427 : 전자426: independently controllable voltage source 427 electronic

428 : 오염물질 602 : 전도층428: pollutant 602: conductive layer

본 발명은 일반적으로 전계 방출 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는, 상기 전계 방출 장치를 위한 포커싱 구조(focusing structure)에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to field emission devices and, more particularly, to focusing structures for such field emission devices.

전계 방출 장치는 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 전계 방출 장치는 음극판(cathode plate)에서 전자 이미터로부터 전자빔을 생성한다. 각각의 전자빔은 양극판(anode plate)의 한 "스폿(spot)"에서 수신되고, 하나의 대응하는 "스폿 크기"를 한정한다. 음극판과 양극판 사이의 분리 거리는, 부분적으로, 이 스폿 크기를 결정한다. 전자빔을 콜리메이팅(collimating)하는 포커싱 구조를 사용하여 스폿 크기를 제어하는 것은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다.Field emission devices are well known in the art. Field emission devices generate electron beams from electron emitters in a cathode plate. Each electron beam is received at one "spot" of the anode plate and defines one corresponding "spot size". The separation distance between the negative electrode plate and the positive electrode plate determines, in part, this spot size. It is well known in the art to control the spot size using a focusing structure that collimates the electron beam.

고-전압 전계 방출 장치는 음극 전압에 비해 약 4000 볼트 더 큰 양극 전압에서 동작한다. 이러한 고-전압 장치에서, 음극판과 양극판 사이의 분리 거리는, 음극판과 양극판 사이의 아크발생(arcing)과 같은 원치 않는 전기 현상을 방지하도록 충분히 커야만 한다. 원치 않는 전기 현상을 방지하기에 충분한 분리 거리는 결국 바람직하지 않을 정도로 큰 스폿 크기를 초래할 수 있다. 그래서, 포커싱 구조가 고-전압 전계 방출 장치에서 자주 사용된다.The high-voltage field emitter operates at a positive voltage of about 4000 volts greater than the negative voltage. In such high-voltage devices, the separation distance between the negative electrode plate and the positive electrode plate must be large enough to prevent unwanted electrical phenomena such as arcing between the negative electrode plate and the positive electrode plate. Sufficient separation distances to prevent unwanted electrical phenomena may result in undesirably large spot sizes. Thus, focusing structures are often used in high-voltage field emission devices.

그러나, 종래 기술의 포커싱 구조는, 흔히 포커싱 전극을 지지하기 위해서 그리고, 전계 방출 장치의 게이트 추출 전극과 같은 다른 전극들로부터 이 포커싱 전극을 분리하기 위해서, 유전층들을 사용한다. 게다가, 이러한 지지 유전층들은 포커싱 전극과 다른 장치 전극들 사이의 거리를 결정한다.However, prior art focusing structures often use dielectric layers to support the focusing electrode and to separate it from other electrodes, such as the gate extraction electrode of the field emission device. In addition, these support dielectric layers determine the distance between the focusing electrode and the other device electrodes.

이러한 종래 기술의 포커싱 구조는 몇 가지 단점을 가진다. 예를 들면, 포커싱 구조와 게이트 추출 전극 사이의 정전용량은 해당 장치의 전력 요구량(power requirements)을 증가시킨다. 게다가, 추가적인 지지층의 존재는 가스 상태의 오염물질을 생성할 위험을 증가시킨다. 즉, 오염물질이 상기 지지층으로부터 생겨날 수 있다. 가스 상태의 오염물질의 생성은, 전형적으로 상기 장치의 제조시 최종 밀봉 단계 중에 겪을 수 있는 것과 같은 고온 상태 동안 발생할 수 있다.This prior art focusing structure has several disadvantages. For example, the capacitance between the focusing structure and the gate extraction electrode increases the power requirements of the device. In addition, the presence of additional support layers increases the risk of producing gaseous contaminants. That is, contaminants may be generated from the support layer. The generation of contaminants in the gaseous state can typically occur during high temperature conditions such as may be experienced during the final sealing step in the manufacture of the device.

따라서, 종래 기술에 대해 동작 전력 요구량을 개선할 뿐만 아니라 오염물질 레벨을 개선함과 동시에, 고-해상도 디스플레이를 위해 필요한 작은 "스폿 크기"가 가능한 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치에 대한 필요가 존재한다.Thus, there is a need for a field emission device having a focusing structure capable of improving the operating power requirements as well as contaminant levels while at the same time allowing for the small “spot size” required for high-resolution displays. .

본 발명은 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치와 상기 전계 방출 장치를 제조하기 위한 방법에 대한 것이다. 본 발명의 진공 브리지 포커싱 구조는 많은 장점을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 진공 브리지 포커싱 구조는 자체 지지(self-supporting) 방식이다. 자체 지지 특성에 의해, 추가적인 지지층에 대한 필요성이 사라진다. 추가적인 지지층이 생략되기 때문에, 진공 브리지 포커싱 구조와 음극판의 다른 전극들 사이에 정전용량을 감소시킨다는 장점이 초래된다. 감소된 정전용량은 결국 종래 기술에 대비하여 개선된 전력 요구량을 초래한다. 게다가, 유기 혹은 무기물질로 만들어질 수 있는 추가적인 지지층에 대한 필요를 제거함으로써, 오염물질이 장치의 진공 부분으로 유입될 위험이 줄어들게 된다.The present invention relates to a field emission device having a vacuum bridge focusing structure and a method for manufacturing the field emission device. The vacuum bridge focusing structure of the present invention provides many advantages. For example, the vacuum bridge focusing structure of the present invention is a self-supporting method. By its self-supporting nature, the need for an additional support layer is eliminated. Since the additional support layer is omitted, the advantage is to reduce the capacitance between the vacuum bridge focusing structure and the other electrodes of the negative plate. Reduced capacitance results in improved power requirements compared to the prior art. In addition, by eliminating the need for additional support layers that can be made of organic or inorganic materials, the risk of contaminants entering the vacuum portion of the device is reduced.

도면을 간단하고, 명료하게 하기 위해서, 도면에 도시된 요소가 반드시 실제 축적에 맞게 도시되어 있지 않다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 일부 요소의 크기는 상대적으로 과장되어 있다. 게다가, 적절하다고 생각될 때마다, 도면들에서 참조 번호는 대응하는 요소를 가리키도록 반복되어 있다.For simplicity and clarity of the drawings, it will be understood that the elements depicted in the drawings are not necessarily drawn to scale. For example, the size of some elements is relatively exaggerated. In addition, whenever appropriate, reference numerals have been repeated in the figures to indicate corresponding elements.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방출 장치(FED)(100)의 분해 사시도이다. FED(100)는 음극판(102)과 상기 음극판(102)과 마주보는 양극판(104)을 포함한다.1 is an exploded perspective view of a field emission device (FED) 100 according to a preferred embodiment of the present invention. The FED 100 includes a negative electrode plate 102 and a positive electrode plate 104 facing the negative electrode plate 102.

음극판(102)은 바람직하게 유리, 석영, 및 이와 유사한 투명한 물질로 만들어진 기판(108)을 포함한다. 기판(108) 상에는 복수의 음극(cathode)(109)이 형성된다. 음극 (109)은 복수의 전자 이미터(116)를 어드레싱하는데 유용한 도체 열이다. 음극(109)은 상기 장치에 대한 전류의 분배를 제어하기 위해서 조정용 저항(ballast resistor)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 한 유전층(110)이 음극(109)들 상에 형성되고, 복수의 이미터 우물(114)들이 유전층(110)내에 형성된다. 금속팁(Spindt tip)을 포함할 수 있는 전자 이미터(116)들 중 하나의 전자 이미터가 각각의 이미터 우물(114) 안에 형성된다. 복수의 게이트 전극(112)이 유전층(110) 상에 형성되어, 이미터 우물(114)의 주위를 둘러싼다. 게이트 전극(112)은 또한 선택적으로 전자 이미터(116)를 어드레싱하는데 유용하다. 음극판을 형성하는 방법에 대해서는 당업자에게 잘 알려져 있다.The negative electrode plate 102 preferably includes a substrate 108 made of glass, quartz, and similar transparent materials. A plurality of cathodes 109 are formed on the substrate 108. Cathode 109 is a conductor row useful for addressing a plurality of electron emitters 116. Cathode 109 may include a ballast resistor (not shown) to control the distribution of current to the device. One dielectric layer 110 is formed on the cathodes 109, and a plurality of emitter wells 114 are formed in the dielectric layer 110. An electron emitter of one of the electron emitters 116, which may include a Spindt tip, is formed in each emitter well 114. A plurality of gate electrodes 112 are formed on the dielectric layer 110, surrounding the emitter well 114. Gate electrode 112 is also useful for selectively addressing electron emitter 116. The method for forming the negative electrode plate is well known to those skilled in the art.

양극판(104)은 전자 이미터(116)에 의해 방출된 전자를 받을 수 있게 배치된다. 양극판(104)은 투명한 기판(105)을 포함하고, 상기 기판에는 양극(anode)(106)이 형성된다. 투명 기판(105)은 바람직하게 유리로 만들어지고, 그리고 양극(106)은 바람직하게 산화주석인듐으로 만들어진다.The positive plate 104 is arranged to receive electrons emitted by the electron emitter 116. The anode plate 104 includes a transparent substrate 105, on which an anode 106 is formed. The transparent substrate 105 is preferably made of glass, and the anode 106 is preferably made of tin indium oxide.

양극판(104)은 복수의 형광체(107)를 더 포함하고, 상기 형광체는 양극(106)상에 형성되며, 양극판(104)의 픽셀을 한정한다. 형광체(107) 각각은 같은 파장의 빛을 방출할 수 있고, 이 경우 FED(100)는 단색 디스플레이가 된다. 대안적으로, 형광체(107)은 다양한 컬러의 빛을 방출할 수 있고, 이 경우 FED(100)은 다색 디스플레이가 된다. 이러한 양극판을 형성하기 위한 방법은 당업자에게 알려져 있다.The anode plate 104 further includes a plurality of phosphors 107, which are formed on the anode 106 and define the pixels of the anode plate 104. Each of the phosphors 107 can emit light of the same wavelength, in which case the FED 100 becomes a monochrome display. Alternatively, phosphor 107 can emit light of various colors, in which case FED 100 becomes a multicolor display. Methods for forming such a bipolar plate are known to those skilled in the art.

도 1에서, 3개의 전자 이미터(116)는 하나의 해당 픽셀(117)을 한정한다. 전자들이 하나의 주어진 픽셀(117)의 전자 이미터(116)들에 의해 방출될 때, 상기 전자들은 상기 주어진 픽셀 (117)에 상당하는 형광체(107)들 중 하나를 향하여 포커싱된다.In FIG. 1, three electron emitters 116 define one corresponding pixel 117. When electrons are emitted by the electron emitters 116 of one given pixel 117, the electrons are focused toward one of the phosphors 107 corresponding to the given pixel 117.

본 발명에 따라, FED(100)는, 전자-포커싱 기능을 제공하는, 진공 브리지 포커싱 구조(118)를 더 포함한다. 도 1의 바람직한 실시예에서, 상기 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 음극판(102)에 걸쳐 연장되어 음극판에 부착되는 단일 구조체이다. 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 전자 이미터(116)에 의해 방출된 전자의 궤적을 제어하는데 유용하다.In accordance with the present invention, the FED 100 further includes a vacuum bridge focusing structure 118 that provides an electron-focusing function. In the preferred embodiment of FIG. 1, the vacuum bridge focusing structure 118 is a unitary structure extending over the negative plate 102 and attached to the negative plate. The vacuum bridge focusing structure 118 is useful for controlling the trajectory of the electrons emitted by the electron emitter 116.

진공 브리지 포커싱 구조(118)는 도체로 만들어지며, 바람직하게는 금속으로 만들어지며, 가장 바람직하게는 구리로 만들어진다. 일반적으로 본 발명에 따른 진공 브리지 포커싱 구조는 복수의 랜딩(landing)과 복수의 브리지(bridge)를 가진다.The vacuum bridge focusing structure 118 is made of a conductor, preferably made of metal, and most preferably made of copper. In general, the vacuum bridge focusing structure according to the present invention has a plurality of landings and a plurality of bridges.

상기 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 복수의 랜딩(122)과 복수의 브리지(120)를 가진다. 랜딩(122)은 음극판(102)과 물리적인 접촉상태에 있다. 도 1의 바람직한 실시예에서, 랜딩(122)은 유전층(110)에 연결된다. 도 1에 도시된 것처럼, 각각의 랜딩(122)은, 랜딩(122)의 각 단부에서 두 개씩, 네 개의 브리지(120)와 함께 연장된다.The vacuum bridge focusing structure 118 has a plurality of landings 122 and a plurality of bridges 120. Landing 122 is in physical contact with negative plate 102. In the preferred embodiment of FIG. 1, the landing 122 is connected to the dielectric layer 110. As shown in FIG. 1, each landing 122 extends with four bridges 120, two at each end of the landing 122.

각각의 브리지(120)는, 자신에 연결된 랜딩 위로 이 랜딩을 지나서 연장한다. 이러한 방식으로, 브리지(120)는 음극판(102)으로부터 일정한 간격만큼 떨어져서 브리지(120)와 음극판(102) 사이에 내부공간(interspace) 영역(127)을 형성한다. 바람직하게 내부공간 영역(127)은 진공상태이다. FED(100)내의 압력은 약 1.33×10^-4 파스칼 이하이다. 브리지(120)와 음극판(102) 사이의 분리 거리는 FED(100)내의 바람직한 전계 특성을 제공하도록 선택된다. 내부공간 영역(127)의 이점 중 하나는, 이것이 진공 브리지 포커싱 구조(118)와 두 개 이상의 게이트 전극(112) 사이에 접촉을 방지함으로써 게이트 전극(112)의 전기적 단락을 방지한다는 것이다.Each bridge 120 extends past this landing over the landing connected to it. In this manner, the bridge 120 forms an interspace region 127 between the bridge 120 and the negative plate 102 at regular intervals from the negative plate 102. Preferably, the inner space region 127 is in a vacuum state. The pressure in the FED 100 is about 1.33 × 10 ⁻⁴ Pascals or less. The separation distance between the bridge 120 and the negative electrode plate 102 is selected to provide the desired field characteristics within the FED 100. One of the advantages of the interspace region 127 is that it prevents electrical shorting of the gate electrode 112 by preventing contact between the vacuum bridge focusing structure 118 and the two or more gate electrodes 112.

각각의 게이트 전극(112)과 각각의 음극(109)에서 전위는, 픽셀(117)의 선택적인 어드레싱 가능성을 제공하도록 독립적으로 제어 가능하다. 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 또한 독립적으로 제어 가능한 전압원(도시되지 않음)에 연결되도록 설계된다.The potential at each gate electrode 112 and each cathode 109 is independently controllable to provide selective addressability of the pixel 117. The vacuum bridge focusing structure 118 is also designed to be connected to an independently controllable voltage source (not shown).

도 1의 바람직한 실시예에서, 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 적어도 두가지 유형의 개구(opening)를 한정한다. 한 유형의 개구{도 1에서의 개구(123)}는, 전자 이미터(116)를 포함하지 않는 게이트 전극(112) 부분을 둘러싼다. 이 개구(123)는 랜딩(122)과 브리지(120)에 의해서 한정된다. 한편, 제 2 유형의 개구{복수의 포커싱 개구(124)}는 픽셀(117)을 둘러싸고, 오직 브리지(120)에 의해서만 한정된다.In the preferred embodiment of FIG. 1, the vacuum bridge focusing structure 118 defines at least two types of openings. One type of opening (opening 123 in FIG. 1) surrounds a portion of the gate electrode 112 that does not include an electron emitter 116. This opening 123 is defined by the landing 122 and the bridge 120. On the other hand, the second type of opening (the plurality of focusing openings 124) surrounds the pixel 117 and is limited only by the bridge 120.

개구(123)는 진공 브리지 포커싱 구조(118)와 게이트 전극(112) 사이의 정전용량을 감소시키는데 유용하다. 포커싱 개구(124)는, 전자 이미터(116)에 의해 방출된 전자에 대해 적어도 2차원 포커싱을 제공한다. 도 1의 바람직한 실시예에서, 각각의 포커싱 개구(124)는 픽셀(117) 중 하나의 픽셀을 둘러싸며 이 픽셀의 위에서 중심에 놓인다.The opening 123 is useful for reducing the capacitance between the vacuum bridge focusing structure 118 and the gate electrode 112. Focusing opening 124 provides at least two-dimensional focusing for the electrons emitted by electron emitter 116. In the preferred embodiment of FIG. 1, each focusing opening 124 surrounds and centers on one of the pixels 117.

본 발명의 범위는 픽셀의 중심에 놓인 포커싱 개구에만 한정되지 않는다. 본 발명은, 각자의 대응하는 픽셀에 대해서 중심에 놓이지 않는 포커싱 개구를 갖는 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 FED에 의해 구현될 수 있다. 나아가, 본 발명은, 픽셀 상에 투사된 영역을 한정하는 포커싱 개구로서 상기 투사된 영역이 상기 픽셀의 영역보다 적은 포커싱 개구를 갖는 진공 브리지 포커싱 구조를 구비하는 FED에 의해 구현될 수 있다. 이러한 구성은 예를 들면 전자 이미터의 축에 대해 가장 큰 발사각(launch angles)을 갖는 전자를 물리적으로 차단하는데 유용하다.The scope of the invention is not limited to focusing apertures centered in the pixel. The present invention can be implemented by an FED having a vacuum bridge focusing structure with a focusing opening that is not centered for each corresponding pixel. Further, the present invention can be implemented by a FED having a vacuum bridge focusing structure in which the projected area has a focusing opening that defines a projected area on the pixel, the projected area having less than the area of the pixel. This configuration is useful, for example, to physically block electrons with the largest launch angles relative to the axis of the electron emitter.

진공 브리지 포커싱 구조(118)는 자체 지지 방식이다. 즉, 지지층, 벽, 혹은 스페이서와 같은 추가적인 구조가 음극판(102)으로부터의 분리 거리를 이루는데 전혀 필요하지 않다. 예를 들면, 어떠한 추가적인 구조도 진공 브리지 포커싱 구조(118)와 음극판(102) 사이에 최대 거리를 이룩하는데 필요하지 않다.The vacuum bridge focusing structure 118 is self supporting. That is, no additional structure, such as a support layer, wall, or spacer, is necessary at all to achieve a separation distance from the negative electrode plate 102. For example, no additional structure is needed to achieve the maximum distance between the vacuum bridge focusing structure 118 and the negative plate 102.

자체 지지 특성은 많은 이점을 제공한다. 예를 들면, 자체 지지 특성은 포커싱 개구(124)의 영역에 대한 독립적인 제어가 가능하게 한다. 포커싱 개구(124)의 영역은 픽셀(117)의 영역에 한정되지 않는다. 즉, 각 포커싱 개구(124)의 영역은, 픽셀(117)들 중 각각에 대응하는 하나의 픽셀의 영역보다 더 크거나 더 작게 만들어질 수 있다.Self-supporting properties offer many advantages. For example, self-supporting features allow independent control over the area of the focusing opening 124. The area of the focusing opening 124 is not limited to the area of the pixel 117. That is, the area of each focusing opening 124 can be made larger or smaller than the area of one pixel corresponding to each of the pixels 117.

도 2는 도 1의 절단선(2-2)을 따라서 취해진 단면도이고; 도 3은 도 1의 절단선(3-3)을 따라서 취해진 단면도이고; 도 4는 도 1의 절단선(4-4)을 따라서 취해진 단면도이다. 도 2, 도 3, 및 도 4에서 도시되어진 것처럼, 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 음극판(102)으로부터 일정한 간격만큼 떨어져 있어, 진공 브리지 포커싱 구조(118)와 음극판(102) 사이에 최대 분리 간격 h₁과 h₂ 을 갖는 내부공간 영역(127)을 한정한다. 분리 거리 h₁과 h₂ 는 은 동일한 거리이거나 혹은 서로 다른 거리일 수 있다. 픽셀(117) 중 하나의 픽셀의 전자 이미터(116)에 의해 방출된 전자(119)가 도 2에 또한 도시된다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line 2-2 of FIG. 1; 3 is a cross-sectional view taken along the cutting line 3-3 of FIG. 1; 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line 4-4 of FIG. 1. As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the vacuum bridge focusing structure 118 is spaced apart from the negative electrode plate 102 by a predetermined distance, so that the maximum separation distance between the vacuum bridge focusing structure 118 and the negative electrode plate 102. It defines an inner space region 127 having h ₁ and h ₂ . The separation distances h ₁ and h ₂ may be the same distance or different distances. Also shown in FIG. 2 is electron 119 emitted by electron emitter 116 of one of the pixels 117.

크로스토크(cross-talk)는 FED에서 색 순도(color purity)를 감소시키는 현상이다. 크로스토크는, 하나의 형광체를 선택적으로 활성화시키려는 전자가 바람직하지 않게 또 다른 형광체를 활성화시킬 때 발생하는 현상이다.Cross-talk is a phenomenon that reduces color purity in the FED. Crosstalk is a phenomenon that occurs when electrons that want to selectively activate one phosphor activate another phosphor undesirably.

FED(100)에서, 크로스토크는 진공 브리지 포커싱 구조(118)의 적어도 2차원적인 포커싱에 의해 감소한다. 크로스토크는, 도 2에 나타난 것처럼 특히 넓은 발사각을 갖는 전자를 물리적으로 차단함으로써 더 감소될 수 있다. 각 포커싱 개구(124)의 면적은, 일부 전자의 물리적인 차단에 기인한 크로스토크 개선 및 효율 감소의 면에서, 최적화될 수 있다.In FED 100, crosstalk is reduced by at least two-dimensional focusing of vacuum bridge focusing structure 118. Crosstalk can be further reduced by physically blocking electrons with particularly wide launch angles, as shown in FIG. 2. The area of each focusing opening 124 can be optimized in terms of crosstalk improvement and efficiency reduction due to physical blocking of some electrons.

도 2와 도 3에서 도시되어진 것처럼, 브리지(118, 120)는 게이트 전극(112)으로부터의 최대 분리 거리 h₁과 h₂ 를 가진다. h₁과 h₂의 값은 바람직한 포커싱 효과를 얻도록 선택된다. 바람직한 실시예의 동작시, 양극(106)의 전위는 약 4000 볼트이고,; 게이트 전극(112)의 전위는 약 80 볼트이고,; 진공 브리지 포커싱 구조(118)의 전위는 대략 접지 전위이다. 더 나아가, 음극판(102)과 양극판(104) 사이의 거리는 바람직하게 대략 1 mm 이고, 하나의 픽셀(117)의 면적은 바람직하게 대략 0.126 ㎟ 이다. 이러한 구성에 있어서, h₁과 h₂의 값은 대략 26㎛로 선택된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the bridges 118, 120 have a maximum separation distance h ₁ and h ₂ from the gate electrode 112. The values of h ₁ and h ₂ are selected to obtain the desired focusing effect. In operation of the preferred embodiment, the potential of anode 106 is about 4000 volts; The potential of the gate electrode 112 is about 80 volts; The potential of the vacuum bridge focusing structure 118 is approximately ground potential. Furthermore, the distance between the negative electrode plate 102 and the positive electrode plate 104 is preferably approximately 1 mm, and the area of one pixel 117 is preferably approximately 0.126 mm 2. In this configuration, the values of h ₁ and h ₂ are selected to be approximately 26 μm.

h₁과 h₂의 예시적인 값은 종래 기술에서 흔히 보게되는 포커싱 전극과 게이트 전극 사이의 분리 거리보다 상당히 더 크다. 게이트 전극과 포커싱 전극 사이의 정전용량 값은 두 전극 사이의 분리 거리에 반비례하기 때문에, 게이트 전극(112)과 진공 브리지 포커싱 구조(118) 사이의 정전용량은 종래 기술의 정전용량보다 상당히 더 작다. 이렇게 더 낮은 정전용량은 결국 종래 기술에 비해 전력 손실을 줄인다는 이점을 가져온다.Exemplary values of h ₁ and h ₂ are considerably larger than the separation distance between the focusing electrode and the gate electrode commonly seen in the prior art. Since the capacitance value between the gate electrode and the focusing electrode is inversely proportional to the separation distance between the two electrodes, the capacitance between the gate electrode 112 and the vacuum bridge focusing structure 118 is considerably smaller than the capacitance of the prior art. This lower capacitance eventually results in the reduction of power loss over the prior art.

도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 단면도와 유사한 전계 방출 장치(150)로서, 복수의 가변-크기(variable-size)를 갖는 포커싱 개구(160)들을 한정하는 진공 브리지 포커싱 구조(158)를 구비하는 전계 방출 장치(150)의 단면도이다. 가변-크기를 갖는 포커싱 개구(160)들은 예를 들면, 컬러 전계 방출 디스플레이에서 컬러 밸런스를 성취하는데 유용하다.FIG. 5 is a field emission device 150 similar to the cross-sectional view of FIG. 2 in accordance with another embodiment of the present invention, comprising vacuum bridge focusing defining a plurality of variable-size focusing openings 160. A cross-sectional view of field emission device 150 having structure 158. Variable-size focusing openings 160 are useful for achieving color balance, for example in color field emission displays.

도 5의 실시예에서, 양극판(170)은 제 1 형광체(207), 제 2 형광체(307), 그리고 제 3 형광체(407)를 가진다. 각각의 형광체(207, 307, 407)는 타 형광체와는 구별되는 하나의 색깔의 빛을 방출한다. 컬러 밸런스를 성취하기 위해서, 상기 제 3 형광체(407)를 위한 전류는 상기 제 2 형광체(307)를 위한 전류보다 더 높아야 하고, 그리고 상기 제 2 형광체(307)를 위한 전류는 상기 제 1 형광체(207)를 위한 전류보다 더 높아야 한다.In the embodiment of FIG. 5, the positive electrode plate 170 has a first phosphor 207, a second phosphor 307, and a third phosphor 407. Each phosphor 207, 307, 407 emits one color of light that is distinct from other phosphors. In order to achieve color balance, the current for the third phosphor 407 must be higher than the current for the second phosphor 307, and the current for the second phosphor 307 is equal to the first phosphor ( Should be higher than the current for 207).

더 큰 전류를 얻기 위해서, 상기 제 3 형광체(407)에 대향하는 음극판(180)의 전자 이미터(116)의 수는 상기 제 2 형광체(307)에 대향하는 전자 이미터(116)의 수보다 더 많다. 개구(160)는 FED(150)의 픽셀의 주위를 둘러싸고 있으므로, 상기 제 3 형광체(407)에 대향하는 개구(160)의 크기는 상기 제 2 형광체(307)에 대향하는 개구(160)의 크기보다 더 크다. 이와 유사하게, 상기 제 2 형광체(307)에 대향하는 개구(160)의 크기와 전자 이미터(116)의 수는 각각 상기 제 1 형광체(207)에 대향하는 개구(160)의 크기와 전자 이미터의 수(116)보다 더 크고 더 많다.To obtain a larger current, the number of electron emitters 116 of the negative electrode plate 180 facing the third phosphor 407 is greater than the number of electron emitters 116 facing the second phosphor 307. more. Since the opening 160 surrounds the pixel of the FED 150, the size of the opening 160 facing the third phosphor 407 is the size of the opening 160 facing the second phosphor 307. Greater than Similarly, the size of the opening 160 opposing the second phosphor 307 and the number of electron emitters 116 are respectively the size of the opening 160 opposing the first phosphor 207 and the electron image. Larger and more than the number of grounds (116).

본 발명의 범위는 상대적인 크기와 상대적인 전류로 이루어진 이러한 특수한 구성에만 제한되지 않는다. 오히려, 컬러 밸런스를 이룩하기에 적합한 임의의 구성이 본 발명의 범위에 포함된다. 게다가, 별개의 형광체들 간의 효율의 변화를 조정하기 위해서 포커싱 개구의 크기와 전류의 규모를 변화시키는 것이 바람직하다.The scope of the present invention is not limited to this particular configuration consisting of relative magnitude and relative current. Rather, any configuration suitable for achieving color balance is included in the scope of the present invention. In addition, it is desirable to change the size of the focusing aperture and the magnitude of the current in order to adjust the change in efficiency between the separate phosphors.

도 6은, 도 2의 단면도와 유사한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른, 음극(109) 중 하나를 따라 이웃한 픽셀(117)들 사이에 하나의 랜딩(121)을 갖는 진공 브리지 포커싱 구조(118)를 갖는 FED(100)의 단면도이다. 도 6의 실시예에서, 상기 진공 브리지 포커싱 구조(118)는 두적어도 두 가지 유형의 랜딩을 포함한다. 제 1 유형은, 도 1과 도 4에서 도시된 것처럼, 이웃한 게이트 전극(112)들 사이에 위치하고, 이 게이트 전극(112)들의 방향으로 픽셀(117)들로부터는 제거된, 랜딩(122)을 포함한다. 제 2 유형은, 도 6에서 도시된 것처럼, 이웃한 픽셀(117)들의 중간에 위치하고, 유전층(110)에 부착된, 랜딩(121)을 포함한다.FIG. 6 shows a vacuum bridge focusing with one landing 121 between neighboring pixels 117 along one of the cathodes 109, according to another embodiment of the present invention, similar to the cross-sectional view of FIG. 2. A cross-sectional view of FED 100 having structure 118. In the embodiment of FIG. 6, the vacuum bridge focusing structure 118 includes at least two types of landings. The first type is a landing 122, located between neighboring gate electrodes 112 and removed from pixels 117 in the direction of the gate electrodes 112, as shown in FIGS. 1 and 4. It includes. The second type includes a landing 121, positioned in the middle of neighboring pixels 117 and attached to the dielectric layer 110, as shown in FIG. 6.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FED(100)의 음극판(102)의 평면도이다. 도 7은 또한 게터(getter: 진공내의 잔류가스를 제거하는 물질) 브리지(125)를 도시한다. 상기 게터 브리지(125)는 인접한 개구(123)들 사이에 위치하고, 한 쌍의 랜딩(122)과 함께 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 게터 브리지는, 이 브리지에 부착되어 있는 게터 물질을 가진 진공 브리지 포커싱 구조의 브리지이다.7 is a plan view of the negative electrode plate 102 of the FED 100 according to a preferred embodiment of the present invention. 7 also shows a getter bridge 125. The getter bridge 125 is located between adjacent openings 123 and is with a pair of landings 122. In general, the getter bridge according to the invention is a bridge of vacuum bridge focusing structure with getter material attached to the bridge.

도 8은 도 7의 절단선(8-8)을 따라 취해진 단면도로서, 게터 브리지(125)를 더 도시한다. 게터 브리지(125)는 음극판(102)에 대향하는 일 표면을 한정한다. 바람직한 실시예에 따라, 게터 물질(126)은 게터 브리지(125)에 의해 한정된 상기 표면을 덮는다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along cut line 8-8 of FIG. 7, further showing the getter bridge 125. The getter bridge 125 defines one surface opposite the negative plate 102. According to a preferred embodiment, getter material 126 covers the surface defined by getter bridge 125.

게터 물질(126)은, FED(100) 내에서 가스 상태의 오염물질을 제거하고 진공 환경을 유지하는데 유용한 티타늄, 크롬, 및 이와 유사한 물질이다. 일반적으로, 게터 물질(126)은 게터 브리지(125)의 표면에 적층되도록 승화될 수 있는 물질이다. 바람직하게, 이러한 게터 물질(126)로서 티타늄이 사용된다.Getter material 126 is titanium, chromium, and the like useful for removing gaseous contaminants and maintaining a vacuum environment within FED 100. In general, the getter material 126 is a material that can be sublimed to deposit on the surface of the getter bridge 125. Preferably, titanium is used as such getter material 126.

도 9는 도 7의 절단선(9-9)을 따라 취해진 단면도이다. 도 9에 도시되어진 것처럼, 게터 물질(126)은, 먼저 음극판(102)의 표면에 하나 이상의 게터 물질 도트(dot)(129)를 제공함으로써, 게터 브리지(125)상에 적층된다. 이러한 도트(129)의 위치는, 도 9에서 화살표로 표시된 레이저 빔(128)에 의한 도트(129)에의 접근이 가능하도록 선택된다. 또한 도트(129)의 위치는 상기 레이저 빔(128)에 의해 승화된 물질이 게터 브리지(125)의 표면에 적층될 수 있도록 선택된다.9 is a cross-sectional view taken along the cutting line 9-9 of FIG. 7. As shown in FIG. 9, getter material 126 is first deposited on getter bridge 125 by first providing one or more getter material dots 129 on the surface of negative plate 102. The position of this dot 129 is selected to allow access to the dot 129 by the laser beam 128 indicated by the arrow in FIG. 9. The position of the dot 129 is also selected so that the material sublimed by the laser beam 128 can be deposited on the surface of the getter bridge 125.

FED(100)의 밀봉과 진공감압(evacuation) 이후, 레이저 빔(128)은 기판(108)과 유전층(110)을 통과하여 도트(129)을 가열하도록 향하게 된다. 이에 따라 도트(129)의 게터 물질은 승화되고 게터 브리지(125) 상으로 적층된다.After sealing and evacuation of the FED 100, the laser beam 128 is directed through the substrate 108 and the dielectric layer 110 to heat the dot 129. As a result, the getter material of the dot 129 is sublimed and deposited onto the getter bridge 125.

도 10 내지 도 14는, 도 6의 단면도와 유사한 음극판(102)으로서, 진공 브리지 포커싱 구조(118)의 제조의 다양한 단계에 있어서의 음극판(102)의 단면도이다. 먼저, 음극판(102)이 제조된다. Spindt-팁 전자 이미터를 갖는 음극판을 제조하기 위한 방법은 당업자에게 알려져 있다.10-14 are cross-sectional views of the negative electrode plate 102, similar to the cross-sectional view of FIG. 6, at various stages of manufacture of the vacuum bridge focusing structure 118. FIG. First, the negative electrode plate 102 is manufactured. Methods for making negative plates with Spindt-tip electron emitters are known to those skilled in the art.

음극판(102)이 제조되어진 후, 음극판(102)의 표면은, 도 10에 도시된 것처럼, 포토-레지스트(photo-resist) 층(130)으로 덮인다. 이 층(130)의 대표적인 두께는 약 25 ㎛이다. 일반적으로, 층(130)의 두께에 따라 음극판(102)과 진공 브리지 구조(118) 사이의 분리 거리가 결정된다.After the negative electrode plate 102 is manufactured, the surface of the negative electrode plate 102 is covered with a photo-resist layer 130, as shown in FIG. The representative thickness of this layer 130 is about 25 μm. In general, the separation distance between the negative electrode plate 102 and the vacuum bridge structure 118 is determined by the thickness of the layer 130.

도 11에 도시된 것처럼, 층(130)은 광-노출(photo-exposure)과 현상 방법을 사용하여 패터닝된다. 층(130)의 패턴(pattern)에 따라 상기 진공 브리지 포커싱 구조의 랜딩과 브리지의 위치가 한정된다.As shown in FIG. 11, layer 130 is patterned using photo-exposure and development methods. The pattern of layer 130 defines the landing and bridge positions of the vacuum bridge focusing structure.

층(130)이 패터닝된 후, 도 12에서 도시된 것처럼, 층(130)은 리플로우(reflow)되도록 열이 가해진다. 상기 리플로우에 의해 층(130)의 수직면들이 제거된다. 층(130)의 둥굴고 경사진 표면은 이후에 상기 층(130)에 부착되는 층들의 연속성을 보장한다. 바람직한 실시예에서, 음극판(102)과 층(130)은 표준 대기 압력의 공기 중에서 1 내지 5분 동안 120℃에서 베이킹(baked)된다.After layer 130 is patterned, as shown in FIG. 12, layer 130 is heated to reflow. The reflow removes the vertical faces of layer 130. The rounded and inclined surface of layer 130 ensures the continuity of the layers subsequently attached to the layer 130. In a preferred embodiment, negative plate 102 and layer 130 are baked at 120 ° C. for 1-5 minutes in air at standard atmospheric pressure.

층(130)에 열을 가한 후, 시드(seed)층(132)이, 도 13에서 도시한 것처럼, 층(130)위에 형성된다. 상기 시드층(132)은 진공 브리지 포커싱 구조(118)에 쓰이는 벌크 금속(bulk metal)을 전기도금하는데 유용하다. 바람직한 실시예에서, 진공 브리지 포커싱 구조(118)에 쓰이는 벌크 금속은 구리이다. 구리에 대해서, 시드층(132)으로 유용한 물질은 크롬과 구리이다. 즉, 크롬층은 층(130)에 편리한 방법으로 부착되고, 그리고 구리층이 이 크롬층에 부착된다. 크롬층은 대략 500Å일 수 있고, 그리고 구리층은 대략 10,000Å일 수 있다.After applying heat to layer 130, a seed layer 132 is formed over layer 130, as shown in FIG. 13. The seed layer 132 is useful for electroplating bulk metal used in the vacuum bridge focusing structure 118. In a preferred embodiment, the bulk metal used for the vacuum bridge focusing structure 118 is copper. For copper, the materials useful as the seed layer 132 are chromium and copper. That is, the chromium layer is attached to the layer 130 in a convenient way, and the copper layer is attached to this chromium layer. The chromium layer may be approximately 500 mm 3, and the copper layer may be approximately 10,000 mm 3.

시드층(132)을 형성한 후, 및 도 13에 도시된 것처럼, 제 2 저항층(134)이 시드층(132) 상에 형성된다. 제 2 저항층(134)은 층(130)과 같은 포토레지스트 물질로 만들어질 수 있다.After forming the seed layer 132, and as shown in FIG. 13, a second resistive layer 134 is formed on the seed layer 132. The second resistive layer 134 may be made of a photoresist material, such as layer 130.

도 14에 도시된 것처럼, 제 2 저항 층(134)은 광-노출과 현상 방법을 사용하여 패터닝된다. 제 2 저항층(134)의 패턴에 따라 진공 브리지 포커싱 구조(118)에서 개구의 위치가 한정된다.As shown in FIG. 14, the second resistive layer 134 is patterned using light-exposure and development methods. The position of the opening in the vacuum bridge focusing structure 118 is defined by the pattern of the second resistive layer 134.

제 2 저항층(134)을 패터닝한 후, 전도층(136)이, 도 14에 도시된 것처럼, 전기도금, 전기를 사용하지 않은 도금(electroless plating), 및 이와 유사한 도금을 사용하여 시드층(132)에 부착된다. 전도층(136)은 바람직하게 구리, 금, 니켈, 및 이와 유사한 금속으로 만들어진다. 바람직한 실시예에서, 전도층(136)은 대략 10 ㎛의 두께를 가진다.After patterning the second resistive layer 134, the conductive layer 136 is formed using a seed layer (e.g., electroplating, electroless plating, and similar plating), as shown in FIG. 132). Conductive layer 136 is preferably made of copper, gold, nickel, and similar metals. In a preferred embodiment, conductive layer 136 has a thickness of approximately 10 μm.

전도층(136)을 형성한 후, 제 2 저항층(134)은 광-노출과 현상에 의해 제거된다. 이후, 시드층(132)은 층(130)을 노출하도록 선택적으로 에칭(etching)되고, 그리고 층(130)은 편리한 제거 약품을 사용하여 제거된다.After forming the conductive layer 136, the second resistive layer 134 is removed by light-exposure and development. The seed layer 132 is then selectively etched to expose the layer 130, and the layer 130 is removed using a convenient removal agent.

본 발명에 따른 전계 방출 장치는 위에서 기술된 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명은, 장치의 판(plate)에 걸쳐서 연장된 단일 구조보다는 복수의 공간적으로 떨어진 브리지 층을 포함하는 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치에 의해 구현된다.The field emission device according to the invention is not limited to the embodiment described above. For example, the present invention is implemented by a field emission device having a vacuum bridge focusing structure that includes a plurality of spatially separated bridge layers rather than a single structure that extends across the plate of the device.

도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 각각의 음극(109) 방향으로 해당 음극 위에서 연장하는 하나의 브리지 층(219)을 갖는 진공 브리지 포커싱 구조(218)를 갖는 FED(100)의 음극판(102)의 사시도이다. 음극판(102)은 복수의 음극(109)을 가지며, 이중 하나가 도 15에 도시된다. 진공 브리지 포커싱 구조(218)는 복수의 브리지 층(219)을 가지며, 이것은 도 15에 도시된다. 도 15의 실시예에서, 각각의 브리지 층(219)은 음극(109) 중 하나의 음극에 위에서 이 하나의 음극의 방향으로 연장한다.FIG. 15 illustrates an FED 100 having a vacuum bridge focusing structure 218 with one bridge layer 219 extending over the cathode in the direction of each cathode 109, according to another embodiment of the present invention. It is a perspective view of the negative electrode plate 102. The negative electrode plate 102 has a plurality of negative electrodes 109, one of which is shown in FIG. 15. The vacuum bridge focusing structure 218 has a plurality of bridge layers 219, which is shown in FIG. 15. In the embodiment of FIG. 15, each bridge layer 219 extends in the direction of this one cathode from above to one of the cathodes 109.

브리지 층(219) 각각은 복수의 브리지(220)와 복수의 랜딩(221)을 가진다. 브리지(220) 각각은 픽셀(117) 중 하나 위에 놓인 개구(224)을 한정한다. 브리지(220)는 또한 진공 브리지 포커싱 구조(218)와 게이트 전극(112) 사이에 전기 절연을 제공한다. 나아가 브리지(220)는 게이트 전극(112)의 전기적인 단락을 방지한다. 각 랜딩(221)은 두 개의 인접한 픽셀(117)들의 중간에 위치한다.Each bridge layer 219 has a plurality of bridges 220 and a plurality of landings 221. Each bridge 220 defines an opening 224 overlying one of the pixels 117. Bridge 220 also provides electrical insulation between vacuum bridge focusing structure 218 and gate electrode 112. Furthermore, the bridge 220 prevents an electrical short of the gate electrode 112. Each landing 221 is located in the middle of two adjacent pixels 117.

도 15의 실시예의 브리지 층(219)은 많은 이점을 제공한다. 예를 들면, 각 브리지 층(219)의 전위는 독립적으로 제어될 수 있다. 바람직하게, 브리지 층(219)들은 서로 연결되지 않고, 그리고 브리지 층(219) 각자가 하나의 독립적으로 제어 가능한 전압원(도시되지 않음)에 연결된다. 선택적으로, 브리지 층(219)은, 음극판(102)의 방출 영역의 바깥쪽과 같은, 임의의 위치에서 공통 전압원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.The bridge layer 219 of the embodiment of FIG. 15 provides many advantages. For example, the potential of each bridge layer 219 can be controlled independently. Preferably, the bridge layers 219 are not connected to each other, and each of the bridge layers 219 is connected to one independently controllable voltage source (not shown). Optionally, the bridge layer 219 may be connected to a common voltage source (not shown) at any location, such as outside of the emission region of the negative electrode plate 102.

도 16은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 음극판(102)으로서, 인접한 게이트 전극(112)의 각각의 쌍 사이에 위치한 하나의 브리지 층(319)을 구비하는 진공 브리지 포커싱 구조(318)를 갖는 FED(100)의 음극판(102)의 사시도이다. 도 16에 도시된 것처럼, 게이트 전극(112)들은 복수의 게이트 사이 표면(inter-gate surface)(323)을 한정한다. 하나의 브리지 층(319)이 하나의 게이트 사이 표면(323)에서 유전층(110)에 부착된다. 브리지 층(319)은 게이트 전극(112)의 방향으로 음극판(102)을 가로질러 연장한다.16 shows a vacuum bridge focusing structure 318 with a negative electrode plate 102 in accordance with another embodiment of the present invention, having one bridge layer 319 positioned between each pair of adjacent gate electrodes 112. It is a perspective view of the negative electrode plate 102 of the FED 100 having. As shown in FIG. 16, the gate electrodes 112 define a plurality of inter-gate surfaces 323. One bridge layer 319 is attached to dielectric layer 110 at one inter-gate surface 323. The bridge layer 319 extends across the negative electrode plate 102 in the direction of the gate electrode 112.

각각의 브리지 층(319)은 복수의 브리지(320)와 복수의 랜딩(322)을 가진다. 도 16의 실시예에서, 브리지(320)는 개구를 한정하지 않는다. 오히려, 서로 하나의 픽셀(117)을 가로질러 마주보는 두 개의 임의의 브리지(320)가 그 두 개의 브리지(320) 사이의 갭을 한정한다. 이러한 구성은 주로 적어도 음극(109)의 방향으로 일차원적인 포커싱을 가능하게 한다. 브리지(320)의 높이는 원하는 포커싱 효과를 야기하도록 선택된다. 랜딩(322)은 픽셀(117)의 바깥쪽의 유전층(110)에 연결된다.Each bridge layer 319 has a plurality of bridges 320 and a plurality of landings 322. In the embodiment of FIG. 16, the bridge 320 does not define an opening. Rather, two arbitrary bridges 320 facing each other across one pixel 117 define a gap between the two bridges 320. This configuration mainly enables one-dimensional focusing in at least the direction of the cathode 109. The height of the bridge 320 is selected to produce the desired focusing effect. Landing 322 is coupled to dielectric layer 110 outside of pixel 117.

도 16의 실시예의 브리지 층(319)은 많은 이점을 제공한다. 예를 들면, 각 브리지 층(319)의 전위는 독립적으로 제어될 수 있다. 각 브리지 층(319)의 전위의 독립적인 제어는 픽셀(117)의 각각의 측면으로부터의 포커싱의 정도를 독립적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 이러한 성능은, 패키지를 밀봉하는 동안 발생할 수 있는 음극판(102)과 양극판(104)의 약간의 오정렬을 정정하는데 사용될 수 있다.The bridge layer 319 of the embodiment of FIG. 16 provides many advantages. For example, the potential of each bridge layer 319 can be controlled independently. Independent control of the potential of each bridge layer 319 can be used to independently control the degree of focusing from each side of the pixel 117. This performance can be used to correct some misalignment of the negative electrode plate 102 and the positive electrode plate 104 that may occur during sealing the package.

각 브리지 층(319)에서 전위의 독립적인 제어는 또한 진공 브리지 포커싱 구조(318)와 음극판(102) 사이의 정전용량에 기인한 전력 손실을 줄이는데 사용될 수 있다. FED(100)이 동작하는 동안, 게이트 전극(112)은 순차적으로 어드레싱된다. 하나의 게이트 전극(112)이 어드레싱되는 동안, 전위는 비디오 데이터에 따라 음극(109)에 인가된다.Independent control of the potential at each bridge layer 319 can also be used to reduce power loss due to capacitance between the vacuum bridge focusing structure 318 and the negative electrode plate 102. While the FED 100 is in operation, the gate electrode 112 is addressed sequentially. While one gate electrode 112 is addressed, a potential is applied to the cathode 109 in accordance with the video data.

어드레싱고 있는 게이트 전극(112)들 중 하나는 한 쌍의 브리지 층(319)의 중간에 위치한다. 이 한 쌍의 브리지 층(319)에 인가된 전위는 포커싱 효과를 성취하도록 선택된다. 전력 요구량을 줄이기 위해서, 나머지 브리지 층(319)들의 전위는 이 나머지 브리지 층(319)들과 음극(109)들과 같은 음극판(102)의 전극들 사이의 전압차를 최소화하도록 선택된다.One of the addressing gate electrodes 112 is positioned in the middle of the pair of bridge layers 319. The potential applied to this pair of bridge layers 319 is selected to achieve a focusing effect. In order to reduce the power requirement, the potential of the remaining bridge layers 319 is selected to minimize the voltage difference between the remaining bridge layers 319 and the electrodes of the negative electrode plate 102 such as the cathodes 109.

정전용량에 기인한 전력손실은 전압 차이의 제곱에 비례하므로, 나머지 브리지 층(319)과 음극판(102)의 전극 사이의 전위차를 최소화하는 것은 이들 전압 차이에 기인한 최종 전력 손실을 최소화시킨다. 나머지 브리지 층(319)에 대한 최적 전위는 하나의 게이트 전극(112)이 어드레싱될 때마다 결정되고, 음극(109)들에 인가된 주어진 세트의 전위에 기초하여 결정된다.Since the power loss due to capacitance is proportional to the square of the voltage difference, minimizing the potential difference between the remaining bridge layer 319 and the electrode of the negative electrode plate 102 minimizes the final power loss due to these voltage differences. The optimum potential for the remaining bridge layer 319 is determined each time one gate electrode 112 is addressed and is determined based on a given set of potentials applied to the cathodes 109.

바람직하게, 브리지 층(319)들은 서로 연결되지 않고, 그리고 각 브리지 층(319)은 독립적으로 제어 가능한 전압원(도시되지 않음)에 연결된다. 대안적으로, 브리지 층(319)들은 음극판(102)의 방출 영역의 바깥쪽과 같은 임의의 위치에서 하나의 공통 전압원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.Preferably, the bridge layers 319 are not connected to each other, and each bridge layer 319 is connected to an independently controllable voltage source (not shown). Alternatively, the bridge layers 319 may be connected to one common voltage source (not shown) at any location, such as outside of the emission region of the cathode plate 102.

진공 브리지 포커싱 구조(318)는 자체 지지 방식이다. 따라서 브리지(320)는 유전층(110)과의 분리 거리를 유지하기 위한 아래에 놓이는 지지층을 필요로 하지 않는다. 오히려, 브리지(320)와 음극판(102) 사이의 내부공간 영역(127)은 진공상태이다. 진공상태는 고체(유전체 혹은 유기물질과 같은)의 유전 상수 보다 더 낮은 유전 상수를 가진다는 특성이 있기 때문에, 브리지(320)와 음극(109) 사이의 정전용량은 고체 지지층을 사용하고 자체지지 방식이 아닌 유사한 구조보다 더 낮다.The vacuum bridge focusing structure 318 is self supporting. Bridge 320 therefore does not require underlying support layers to maintain separation distance from dielectric layer 110. Rather, the inner space region 127 between the bridge 320 and the negative electrode plate 102 is in a vacuum state. Since the vacuum is characterized by a lower dielectric constant than that of a solid (such as a dielectric or organic material), the capacitance between the bridge 320 and the cathode 109 uses a solid support layer and is self-supporting. This is lower than similar structures.

진공 브리지 포커싱 구조(318)는 도 10 내지 도 14를 참조로 설명된 접근법을 사용하여 만들어질 수 있다. 대안적으로, 브리지 층(319)은 와이어 결합(wire bonding) 방법을 사용하여 형성될 수 있다.The vacuum bridge focusing structure 318 can be made using the approach described with reference to FIGS. 10-14. Alternatively, bridge layer 319 may be formed using a wire bonding method.

본 발명의 범위는 또한 진공 브리지 포커싱 구조를 음극판에 부착시키는 것에 한정되지 않는다. 본 발명은 또한 양극판에 부착된 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치에 의해서도 구현된다. 양극판에 부착하기 위한 진공 브리지 포커싱 구조는 도 1 내지 도 16을 참조로 설명된 상기 진공 브리지 포커싱 구조 중 임의의 하나를 포함할 수 있다.The scope of the present invention is also not limited to attaching the vacuum bridge focusing structure to the negative electrode plate. The invention is also implemented by a field emission device having a vacuum bridge focusing structure attached to a bipolar plate. The vacuum bridge focusing structure for attaching to the bipolar plate may comprise any one of the vacuum bridge focusing structures described with reference to FIGS. 1-16.

도 17은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른, 양극판(104)에 부착된 진공 브리지 포커싱 구조(418)를 갖는 FED(400)의 단면도이다. 도 17의 실시예에서, 진공 브리지 포커싱 구조(418)는 도 6을 참조로 설명된 상기 진공 브리지 포커싱 구조(118)와 유사한 구조를 가진다.17 is a cross-sectional view of an FED 400 having a vacuum bridge focusing structure 418 attached to the bipolar plate 104, according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 17, the vacuum bridge focusing structure 418 has a structure similar to the vacuum bridge focusing structure 118 described with reference to FIG. 6.

도 17의 실시예에서, 보호층(419)이 형광체(107) 상에 형성된다. 보호층(419)은 진공 브리지 포커싱 구조(418)을 제조하는 동안 형광체(107)를 보호한다. 바람직하게, 보호층(419)은 알루미늄으로 만들어지고, 또한 형광체(107)에 의해 방출된 빛을 반사하는 역할을 한다.In the embodiment of FIG. 17, a protective layer 419 is formed on the phosphor 107. Protective layer 419 protects phosphor 107 while fabricating vacuum bridge focusing structure 418. Preferably, the protective layer 419 is made of aluminum and also serves to reflect light emitted by the phosphor 107.

FED(400)는 보호층(419) 상에 형성된 유전층(423)을 더 포함한다. 유전층 (423)은 형광체(107)들 사이의 공간에 위치한다. 진공 브리지 포커싱 구조(418)는 복수의 랜딩(421)과 복수의 브리지(420)를 가진다. 랜딩(421)은 유전층(423)에 부착된다. 브리지(420)는 복수의 개구(424)를 한정한다. 각 개구(424)는 형광체(107)들 중 하나의 위에 놓인다. 진공 브리지 포커싱 구조(418)는 자체 지지 방식이므로, 각 개구(424)와 양극판(104) 사이의 분리 거리를 제공하기 위해 어떠한 지지층도 필요하지 않다.The FED 400 further includes a dielectric layer 423 formed on the protective layer 419. The dielectric layer 423 is located in the space between the phosphors 107. The vacuum bridge focusing structure 418 has a plurality of landings 421 and a plurality of bridges 420. Landing 421 is attached to dielectric layer 423. Bridge 420 defines a plurality of openings 424. Each opening 424 overlies one of the phosphors 107. Since the vacuum bridge focusing structure 418 is self supporting, no support layer is needed to provide a separation distance between each opening 424 and the bipolar plate 104.

더욱이, 진공 브리지 포커싱 구조(418)의 자체 지지 특성은 각 포커싱 개구(424)의 영역이 해당하는 픽셀의 영역보다 더 작게 만들어지는 것을 가능하게 한다. 예시 목적으로, 각 형광체(107)와 개구(424)의 모양은 원형이라고 가정한다. 또한 도 17에 나타난 바와 같이, 각 개구(424)의 지름 d 는 각 형광체(107)의 지름 D 보다 더 작다. 따라서, 각 개구(424)의 영역은 각 형광체(107)의 영역보다 작다.Moreover, the self-supporting nature of the vacuum bridge focusing structure 418 allows the area of each focusing opening 424 to be made smaller than the area of the corresponding pixel. For illustrative purposes, assume that the shape of each phosphor 107 and opening 424 is circular. Also, as shown in FIG. 17, the diameter d of each opening 424 is smaller than the diameter D of each phosphor 107. Therefore, the area of each opening 424 is smaller than the area of each phosphor 107.

형광체보다 더 작은 포커싱 개구는, 도 17에서 화살표로 표시된, 양극판(104)에서 나오는 오염물질(428)을 물리적으로 차단하는데 유용하다. 그리하여 전자 이미터(116)와 같은 장치 요소의 오염은 개선된다.A smaller focusing opening than the phosphor is useful for physically blocking the contaminants 428 from the bipolar plate 104, indicated by arrows in FIG. 17. Thus, contamination of device elements such as electron emitter 116 is improved.

FED(400)의 동작시, 전위는 제 1 전압원(425)을 사용하여 양극(106)에 인가된다. 동시에, 양극(106)에서의 전위보다 더 낮은 전위가 독립적으로 제어 가능한 전압원(426)을 사용하여 진공 브리지 포커싱 구조(418)에 인가된다. 전자(427)가 전자 이미터(116)에서 방출되어, 형광체(107)의 고전위를 향하여 끌리게 된다. 전자(427)가 형광체(107)를 활성화할 때, 오염물질(428)이 생성될 수 있다.In operation of FED 400, a potential is applied to anode 106 using a first voltage source 425. At the same time, a potential lower than the potential at anode 106 is applied to vacuum bridge focusing structure 418 using independently controllable voltage source 426. Electrons 427 are emitted from electron emitter 116 and attracted towards the high potential of phosphor 107. When electrons 427 activate the phosphor 107, contaminants 428 may be produced.

본 발명에 따라, 진공 브리지 포커싱 구조(418)를 제조하기 위한 방법은 도 18 내지 도 23 에 도시된다. 도 18 은 제조 과정의 중간 단계에서 양극판(104)의 일 부분을 단면도로 도시한다.According to the present invention, a method for manufacturing a vacuum bridge focusing structure 418 is shown in FIGS. 18-23. 18 shows, in cross section, a portion of the positive plate 104 at an intermediate stage of the fabrication process.

도 18 에서 도시된 것처럼, 보호층(419)의 적층에 이어서, 유전층(423)이 보호층(419) 상에서 패터닝된다. 유전층(423)을 형성한 후, 또한 도 18 에 도시된 것처럼, 제 1 저항층(145)이 양극판(104)에 부착된다. 제 1 저항층(145)은 광-노출과 현상 방법을 사용하여 패터닝된다. 제 1 저항층(145)의 패턴은 랜딩(421)을 부착하기 위한 위치를 한정하는데 사용된다. 플러스 저항 혹은 마이너스 저항은 모두 좋은 선명도를 얻는데 사용된다. 제 1 저항층(145)의 두께는 진공 브리지 포커싱 구조(418)의 높이를 결정하는데 유용하다.As shown in FIG. 18, following deposition of the protective layer 419, a dielectric layer 423 is patterned on the protective layer 419. After forming the dielectric layer 423, a first resistive layer 145 is also attached to the bipolar plate 104, as also shown in FIG. 18. The first resistive layer 145 is patterned using photo-exposure and development methods. The pattern of the first resistive layer 145 is used to define a location for attaching the landing 421. Both positive and negative resistors are used to achieve good clarity. The thickness of the first resistive layer 145 is useful for determining the height of the vacuum bridge focusing structure 418.

제 1 저항층(145)이 패터닝된 후, 도 19에 도시된 것처럼, 제 1 저항층(145)은 리플로우되도록 열이 가해진다. 이러한 가열은 결국 제 1 저항층(145)의 수직면을 제거한다. 제 1 저항층(145)의 둥글고 경사진 표면은 제 1 저항층(145) 상에 후속하여 적층되는 층들의 연속성을 보장한다. 예를 들면, 양극판(104)과 제 1 저항층(145)은 표준 대기 압력에서 공기 중에 1 내지 5분 동안 120℃에서 베이킹될 수 있다.After the first resistive layer 145 is patterned, as shown in FIG. 19, the first resistive layer 145 is heated to reflow. This heating eventually removes the vertical plane of the first resistive layer 145. The rounded and inclined surface of the first resistive layer 145 ensures the continuity of the layers subsequently stacked on the first resistive layer 145. For example, the positive electrode plate 104 and the first resistive layer 145 may be baked at 120 ° C. for 1-5 minutes in air at standard atmospheric pressure.

제 1 저항층(145)에 열을 가하는 단계에 이어서, 전도층(146)이, 도 20에 도시된 것처럼, 제 1 저항층(145) 상에 형성된다. 전도층(146)은 바람직하게 전도 졸-겔(sol-gel)이다. 전도 졸-겔은, 바람직하게 금속 알콕사이드(alcoxide) 화합물, 유기 금속 화합물, 및 교차 결합 화합물 중 하나와 메틸 알콜, 에틸 알콜, 물, 및 이와 유사한 용제를 결합시켜 만들어진다. 예를 들어, 나트륨 바나듐산염과 같은 교차 결합 화합물은, 전도 졸-겔을 형성하기 위해서, 나트륨 바나듐산염 1g 대 물 10g의 비율로 물과 결합될 수 있다. 졸-겔은 그리하여, 스피닝(spinning), 분사, 딥 코팅(dip coating), 증기 적층 및 이와 유사한 편리한 적층 기술을 사용하여 적층된다. 전도층(146)의 전형적인 두께는 대략 1 ㎛ 이다. 그러나 이와는 다른 두께도 사용될 수 있다.Following the step of applying heat to the first resistive layer 145, a conductive layer 146 is formed on the first resistive layer 145, as shown in FIG. 20. Conductive layer 146 is preferably a conductive sol-gel. The conducting sol-gel is preferably made by combining one of a metal alkoxide compound, an organometallic compound, and a crosslinking compound with methyl alcohol, ethyl alcohol, water, and similar solvents. For example, cross-linking compounds, such as sodium vanadate, can be combined with water in a ratio of 1 g sodium vanadate to 10 g water to form a conductive sol-gel. The sol-gel is thus deposited using spinning, spraying, dip coating, vapor lamination and similar convenient lamination techniques. Typical thickness of conductive layer 146 is approximately 1 μm. However, other thicknesses may be used.

전도층(146)을 형성한 후, 제 2 저항층(147)이, 도 21에 도시된 것처럼, 전도층(146)에 부착된다. 제 2 저항층(147)은 광-노출과 현상 방법을 사용하여 패터닝된다. 제 2 저항층(147)의 패턴은 진공 브리지 포커싱 구조(418)에서 개구(424)의 위치를 한정하는데 유용하다.After forming the conductive layer 146, a second resistive layer 147 is attached to the conductive layer 146, as shown in FIG. 21. The second resistive layer 147 is patterned using photo-exposure and development methods. The pattern of the second resistive layer 147 is useful for defining the position of the opening 424 in the vacuum bridge focusing structure 418.

제 2 저항층(147)을 형성한 이후에, 전도층(146)은, 도 22에 도시된 것처럼, 선택적으로 에칭된다. 상기 선택적인 에칭은 결국 전도층(146)의 노출된 부분을 제거한다. 전도층(146)의 선택적인 에칭은 바람직하게 불화 수소산(hydrofluoric acid)과 같은 습식 에칭액을 사용하여 이루어진다. 불화 수소산은, 제 1 저항층(145)이 완전히 그대로이기 때문에, 양극판(104)을 부식시킬 수 없다. 다른 에칭액 또한 양극판(104)의 표면에 영향을 끼치지 않은 채로 사용될 수 있다.After forming the second resistive layer 147, the conductive layer 146 is selectively etched, as shown in FIG. 22. The selective etching eventually removes the exposed portion of the conductive layer 146. Selective etching of conductive layer 146 is preferably accomplished using a wet etchant such as hydrofluoric acid. Hydrofluoric acid cannot corrode the positive electrode plate 104 because the first resistance layer 145 is completely intact. Other etchant may also be used without affecting the surface of the positive electrode plate 104.

선택적으로 전도층(146)을 에칭하는 단계에 이어서, 제 1 저항층(145)과 제 2 저항층(147)은 도 23에 도시되어진 것처럼 제거된다. 제 1 저항층(145)과 제 2 저항층(147)은 아세톤과 같은 편리한 용제를 사용하여 제거된다. 이러한 방식으로, 진공 브리지 포커싱 구조(418)는 양극판(104) 상에 형성된다.Following the step of selectively etching the conductive layer 146, the first resistive layer 145 and the second resistive layer 147 are removed as shown in FIG. 23. The first resistive layer 145 and the second resistive layer 147 are removed using a convenient solvent such as acetone. In this way, the vacuum bridge focusing structure 418 is formed on the bipolar plate 104.

도 24는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 진공 브리지 포커싱 구조 (118)의 랜딩(122) 상에 지지되는 스페이서(500)를 갖는 FED(100)의 단면도이다. 스페이서(500)는 음극판(102)과 양극판(104) 사이의 분리 거리를 유지하는데 유용하다. 스페이서(500)는 유전체, 높은 정전용량의 물질, 및 이와 유사한 편리한 물질로 만들어진다. 스페이서(500)의 물질은, 과도한 전류가 스페이서(500)를 통해서 음극과 양극을 통해 흐르지 못하도록 차단하면서도, 음극(102)과 양극(104) 사이의 전위차를 유지하도록 선택된다.24 is a cross-sectional view of FED 100 with spacers 500 supported on landing 122 of vacuum bridge focusing structure 118, in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The spacer 500 is useful for maintaining the separation distance between the negative electrode plate 102 and the positive electrode plate 104. Spacer 500 is made of a dielectric, a high capacitance material, and similar convenient materials. The material of the spacer 500 is selected to maintain the potential difference between the cathode 102 and the anode 104 while blocking excessive current from flowing through the cathode and anode through the spacer 500.

스페이서(500)는 바람직하게 랜딩(122)에 부착된다. 부착은, 스페이서(500)의 가장자리에 랜딩(122)의 표면 물질에 접착될 수 있는 임의의 물질(도시되지 않음)을 제공함으로써 이루어질 수 있다.Spacer 500 is preferably attached to landing 122. The attachment can be made by providing any material (not shown) that can adhere to the surface material of the landing 122 at the edge of the spacer 500.

예를 들어, 스페이서(500)는 유전체로 만들어진 리브(rib)를 포함할 수 있다. 상기 리브의 가장자리는 금으로 코팅되고, 랜딩(122)의 표면은 금으로 코팅된다. 스페이서(500)의 가장자리의 금은 열 압축 접착과 같은 편리한 접착 방법으로 랜딩(122)의 표면의 금에 접착된다.For example, the spacer 500 may include ribs made of a dielectric. The edge of the rib is coated with gold and the surface of the landing 122 is coated with gold. The gold at the edge of the spacer 500 is bonded to the gold on the surface of the landing 122 by a convenient bonding method such as thermal compression bonding.

랜딩(122)은 스페이서(500)의 전위를 제어하는데 유용하다. 랜딩(122)은 또한 스페이서(500)의 아래에서 연장하는 음극(109) 부분과 같은 밑에 놓인 전극으로부터 스페이서(500)가 분리되도록 보장하는데 유용한 컴플라이언트(compliant)층을 제공한다.Landing 122 is useful for controlling the potential of spacer 500. Landing 122 also provides a compliant layer useful for ensuring that the spacer 500 is separated from underlying electrodes, such as portions of the cathode 109 extending below the spacer 500.

도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 게이트 전극(112) 상에 형성된 전도층(602)을 갖는 FED(100)의 사시도이다. 게이트 전극(112)에 인가된 전도층(602)은 게이트 전극(112) 부분들에 추가적인 전도 영역을 제공하는 효과를 가진다. 상기 추가적인 전도 영역은 게이트 전극(112)의 저항을 낮추는데 유용하다. 전체적으로, 더 낮은 저항은 게이트 전극(112)에서 전압 강하가 더 낮게 이루어지게 하고, 전계 방출 디스플레이를 위한 전력 요구량이 감소되도록 한다. 전도층(602)은, 상술된 벌크 금속으로 전기도금하는 시드층과 전도 졸-겔 기술 중 어느 하나를 사용하여 진공 브리지 포커싱 구조(118)와 함께 형성된다.25 is a perspective view of an FED 100 having a conductive layer 602 formed on a gate electrode 112 in accordance with another embodiment of the present invention. The conductive layer 602 applied to the gate electrode 112 has the effect of providing additional conduction regions to the gate electrode 112 portions. The additional conductive region is useful for lowering the resistance of the gate electrode 112. Overall, lower resistances result in lower voltage drops at the gate electrode 112 and lower power requirements for field emission displays. Conductive layer 602 is formed with vacuum bridge focusing structure 118 using any of the seed layers electroplated with the bulk metals described above and conductive sol-gel techniques.

본 발명의 특정 실시예를 도시하고 기술하였지만, 더 많은 변형과 개선이 당업자에게 발생할 것이다. 예를 들면, 양극과 양극판 상의 보호층은, 진공 브리지 포커싱 구조의 랜딩이 상기 양극판의 투명한 기판에 부착될 수 있도록 패터닝될 수 있다. 다른 추가 실시예로서, 하나의 진공 브리지 포커싱 구조가 주어진 전계 방출 장치의 음극판과 양극판 각각에 부착될 수 있다. 또 다른 추가 실시예로서, 전계 방출 장치를 제조하기 위한 방법은, 금속을 사용하여 상기 전계 방출 장치의 양극판 상에 진공 브리지 포커싱 구조를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 전계 방출 장치를 제조하기 위한 방법은, 졸-겔을 사용하여 상기 전계 방출 장치의 음극판 상에 진공 브리지 포커싱 구조를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명은, 음극 발광 디스플레이 이외에도, 적외선 디스플레이, 아날로그-디지털 신호 변환기, 및 이와 유사한 장치에서 구현될 수 있다.While specific embodiments of the present invention have been shown and described, many more modifications and improvements will occur to those skilled in the art. For example, the anode and the protective layer on the anode plate may be patterned such that the landing of the vacuum bridge focusing structure can be attached to the transparent substrate of the anode plate. As another further embodiment, one vacuum bridge focusing structure may be attached to each of the negative and positive plates of a given field emission device. As a still further embodiment, a method for manufacturing a field emission device may include forming a vacuum bridge focusing structure on a bipolar plate of the field emission device using metal. As yet another embodiment, a method for manufacturing a field emission device may include using a sol-gel to form a vacuum bridge focusing structure on a negative plate of the field emission device. In addition, the present invention can be implemented in infrared displays, analog-to-digital signal converters, and similar devices, in addition to cathode light emitting displays.

따라서, 본 출원인은 본 발명이 도시된 특정한 형태에 한정되지 않는 것으로 이해되기를 원하고, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않은 모든 변형을 포함하는 것으로 의도된다.Accordingly, Applicants want to be understood that this invention is not limited to the specific forms shown, and the appended claims are intended to cover all modifications without departing from the spirit and scope of the invention.

요약하면, 본 발명은 진공 브리지 포커싱 구조를 갖는 전계 방출 장치에 관한 것이고, 상기 전계 방출 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 진공 브리지 포커싱 구조는 오염물질 가스의 감소, 전력 요구량의 감소와 같은 많은 장점을 제공한다.In summary, the present invention relates to a field emission device having a vacuum bridge focusing structure, and to a method of manufacturing the field emission device. The vacuum bridge focusing structure of the present invention provides many advantages, such as reducing contaminant gas and reducing power requirements.

Claims

In the field emission device,

A negative electrode plate having a plurality of electron emitters,

A positive electrode plate disposed to receive electrons emitted by the plurality of electron emitters, and

It includes a vacuum bridge focusing structure disposed on one of the negative electrode plate and the positive electrode plate,

The vacuum bridge focusing structure is single and self-supported, the vacuum bridge focusing structure including an internal space region for the self-support and a first opening for controlling the trajectory of electrons emitted by the plurality of electron emitters. Field emission device.

2. The apparatus of claim 1, wherein the first opening is centered in the plurality of electron emitters, the negative electrode plate further comprises a second plurality of electron emitters, and the vacuum bridge focusing structure comprises a second plurality of electron emitters. And define a second opening overlying the electron emitter, wherein the first opening is smaller than the second opening.

The vacuum bridge focusing structure of claim 1, wherein the vacuum bridge focusing structure comprises a landing and a bridge, the landing disposed on one of the negative plate and the positive plate, and the bridge extending with the landing, And a spaced apart from any one of the negative electrode plate and the positive electrode plate so as to define an internal space region between the positive electrode plates.

4. The field emission device of claim 3 further comprising a spacer extending between the landing of the vacuum bridge focusing structure and the bipolar plate, wherein the spacer is attached to the landing of the vacuum bridge focusing structure.

The method of claim 1, wherein the negative electrode plate further comprises a plurality of cathodes, the vacuum bridge focusing structure comprises a plurality of bridge layers, each of the plurality of bridge layers overlying one of the plurality of cathodes, Extending in the direction of one of the cathodes of, and wherein each of the plurality of bridge layers is adapted to be connected to an independently controllable voltage source.