KR100401281B1 - 다이오드구조평판디스플레이 - Google Patents

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에스아이 다이아몬드 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

매트릭스 어드레스된 다이오드 평판 디스플레이(820)는 다이오드 픽셀 구조를 포함한다. 평판 디스플레이는 각 음극이 복수의 음극 도전 물질(440) 및 음극 도전 물질 위에 증착된 저효율 일함수 물질의 층을 포함하는 복수의 음극들(210-280)을 갖는 음극 어셈블리, 및 각 양극이 양극 도전 물질(410) 및 양극 도전 물질 위에 증착된 음극발광 물질(430)을 포함하는 복수의 양극들(290-292)을 갖는 양극 어셈블리를 포함하고, 음극 어셈블리에 근접하여 위치한 양극 어셈블리는 음극 어셈블리로 부터 하전 입자 방사를 수신한다. 본 디스플레이는 복수의 대응하는 광방사 양극 및 필드방사 음극들 사이의 필드방사를 선택적으로 변화시키기 위한 수단(100)을 더 포함한다.

Description

다이오드 구조 평판 디스플레이
발명의 기술 분야
본 발명은 일반적인 컴퓨터용 등의 평판 디스플레이에 관한 것으로, 더 자세하게는 픽셀들이 개별적으로 어드레싱되는 다이오드 픽셀 구조를 사용한 전계 방출형의 디스플레이에 관한 것이다.
발명의 배경
종래 음극선관(CRT)은 정보를 가시적으로 디스플레이하기 위한 컴퓨터, 텔레비전 세트, 및 기타의 비디오 장치용 디스플레이 모니터에서 사용된다. 유리와 같이 투명한 면상에 덮여진 발광성의 인의 사용은 CRT로 하여금 시청자를 위한 화면을 형성하는 컬러, 휘도, 콘트라스트 및 해상도와 같은 특성을 전달할 수 있게 한다.
그 중에서도 특히 종래 CRT는 중요한 물리적 깊이, 즉, 실제 디스플레이 스크린 배면 공간을 필요로 하는 단점을 갖고, 결과적으로 그러한 장치는 크기가 커지는 부담이 있다. 이러한 물리적 깊이가 해가 되는 중요한 적용들이 많이 있다. 예를 들면, 많은 소형 휴대용 컴퓨터 디스플레이용으로 가능한 깊이는 종래 CRT의 사용을 배제한다. 더욱이, 휴대용 컴퓨터는 종래 CRT의 과중한 무게 및 전력소비를 허용할 수 없다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 디스플레이는 종래 CRT의 깊이, 무게 또는 전력 소비를 갖지 않도록 개발되어 왔다. 이들 "평판(flat panel)" 디스플레이는 수동 또는 능동 매트릭스 액정 디스플레이("LCD") 또는 전자형광("EL") 또는 기체 플라즈마 디스플레이와 같은 기술들을 사용하여 설계되어 왔다.
평판 디스플레이는 종래 CRT로 인해 비어있는 곳을 채운다. 그러나, 액정 기술에 기초한 평판 디스플레이는 그의 충실도를 감소시키거나 또는 방출되지 않는(비방출 ; non-emissive) 화면을 생성한다. 액정 디스플레이는 배면광을 제공함으로써 비방출 문제를 극복하지만, 이것은 더 많은 에너지를 필요로 하는 단점이 있다. 휴대용 컴퓨터는 전형적으로 제한된 전지 전력으로 동작하기 때문에, 이것은 최고의 단점이 된다. 수동 매트릭스 LCD의 성능은 능동 매트릭스 LCD 기술을 사용함으로써 개선될 수 있지만, 그러나 그러한 디스플레이의 제조율은 복잡한 처리 제어 및 엄격한 오차허용도가 요구되기 때문에 매우 낮다. EL 및 기체 플라즈마 디스플레이는 액정 디스플레이보다 더 밝고 더 읽기 쉽지만, 더 비싸고 동작을 위하여 많은 에너지가 필요하다.
전계 방출 디스플레이는 종래의 평판 액정, EL 및 기체 플라즈마 디스플레이의 깊이, 무게 및 전력소비의 이점들과 종래 CRT의 가시적 디스플레이 이점을 조합한다. 그러한 전계 방출 디스플레이는 냉전자 에미터와 같은 텅스텐, 몰리브덴 또는 실리콘으로 만들어진 매우 뾰족한 미세팁(micro-tip)을 사용한다. 음극(캐소드)에서 방출된 전자는 음극과 그리드 사이에 공급되는 전계의 존재로 인하여 인광물질(애노드)과 충돌하며, 그에 따라 광을 생성한다.
그러한 매트릭스 어드레싱된 평판 디스플레이는 스핀 등에 의해 제출되어 1991년 5월 14일 공고된 전계 방출형 미세팁을 사용한 미국특허 제 5,015,912 호에서 개시된다. 음극은 디스플레이 배면 구조에 통합되고 평면상의 해당 음극 발광 영역에 전압을 가한다. 바람직한 실시예에서 표면 감광판은 음극 장치로부터 40미크론 떨어져 있고, 기체는 평면과 음극 사이의 공간에 제공된다. 픽셀들 사이에 산재된 다리 형태의 스페이서(spacer)는 간격을 유지하고, 음극들의 베이스용 전기적 접속부는 배면 구조를 통하여 확산된 섹션들이다.
스핀 등에 의해 개시된 본 발명의 이점은 음극 어셈블리 내에 매트릭스 어드레스 구조를 제공하는 것이다. 각 음극은 면 구조 방향으로 상방향으로 돌출된 다수의 간격에 벌어진 방출 팁을 포함한다. 전기적으로 도전 게이트 또는 추출 전극 장치는 후자로부터 전자 방출을 생성 및 제어하기 위하여 팁 주위에 위치된다. 그러한 장치는 베이스 스트립들과 수직이고 팁들에 의하여 방출된 전자가 통과할 수 있는 구멍들을 포함한다. 추출 전극은 선택된 개별 음극들로부터 방출을 생성하기 위하여 선택된 개별 음극과 함께 어드레싱된다. 그리드 음극장치는 전자의 방출을 야기하기 위하여 필요한 추출 전계가 미터 당 50메가볼트(MV/m)를 초과하기 때문에 텅스텐, 몰리브덴 또는 실리콘으로 구성된 미세팁 음극에 필요하다. 따라서, 그리드는 미세팁 음극에 근접(거의 1마이크로미터 이내)하여 위치해야만 한다. 이들 엄격한 허용오차는 게이트 전극이 공통 베이스로부터 각 픽셀의 게이트들을 전기적으로 분리하는 전기적 절연층상에 광학 석판인쇄 기술을 사용하여 생성될 것을 요한다. 사진인쇄는 고가이고 디스플레이를 생성하기 위하여 필요한 정확도로 성취되기 어렵다. 따라서, 완전한 디스플레이를 위한 리잭션율(rejection rate)이 올라간다.
스핀 등에 의해 개시된 장치가 갖고 있는 두 가지 중요한 문제점은 1) 미세팁 음극의 형성 및 2) 음극에 대하여 추출 전극들의 형성 및 배열이다. 스핀 등이 개시한 구조는 넓은 면적의 디스플레이인 경우 복잡하고 제조에 어려움이 있다. 따라서, 스핀 등이 개시한 발명은 제조를 위하여 덜 복잡하고 덜 비싼 평판 디스플레이의 필요성을 언급하지 않았다.
상기 언급된 문제들은 그리드 구조 및 뾰족한 미세팁이 요구되지 않는다면 완화될 것이다. 이것은 양극이 인광물질로 코팅된 다이오드 구조에서 전계 에미터로 평판 음극을 사용함으로써 성취될 수 있다. 그러한 디스플레이에서는 추출 그리드가 필요하지 않고, 그에 따라서 상대적으로 디스플레이를 구성하기가 쉽다.
불행하게도, 다이오드(음극/양극) 구조를 갖는 그러한 전계 방출 평판 디스플레이는 몇 가지 단점을 제공한다.
첫째로, 양극을 코팅한 인광물질과 충돌하는 전자의 에너지는 음극과 양극상의 인광물질 사이의 전압에 의하여 결정된다. 컬러 디스플레이에 있어서, 인광물질이 특별히 높은 전자 에너지에 의하여 여기되어야만 하는 경우, 음극/양극 전압은 300볼트 이상이 될 것이다. 이러한 높은 전압 요구는 음극 및 양극 구동기가 더 높은 전압을 조절할 수 있도록 하고, 따라서 상기 구동기들은 제조를 위하여 더 고가가 된다. 그러한 높은 전압 구동기는 또한 디스플레이내의 도전체 상에 더 높은 전압을 나타내기 위해 소모하는 시간 때문에 상대적으로 느리다.
파울러-노르하임("F-N") 원리에 따라, 전계 방출의 전류밀도는 음극/양극 격리(서로 떨어져 위치된 상태)가 1퍼센트 정도 변할 때 10퍼센트만큼 변한다. 종래 기술의 평평한 판넬 디스플레이는 전계 방출 변화의 문제를 극복하는데 완전히 성공하지는 못했다.
모든 평판 디스플레이는 컴퓨터 또는 다른 장비에 의해 상기 디스플레이로 제공되는 정보가 적합한 순서로 배치되도록 하는 소정 종류의 어드레싱 구조를 사용하여야 한다. 어드레싱은 개별적인 디스플레이 또는 화소(흔히 "픽셀"이라 불림)들에 정보를 디스플레이하기 위하여 액세스되며 구성되는 간단한 수단이다.
평판 디스플레이에 관하여 처리되어야 하는 관련된 쟁점은 양극과 음극 어셈블리 사이의 적정 간격 설정이다. 논의된 바에 따라, 적당한 간격은 한 픽셀로부터 다른 픽셀로 전계 방출 변화를 제어하고 디스플레이를 구동하기 위해 요구되는 전압을 최소화하는 것이 중요하다. 3극 진공관 디스플레이에서, 유리 구슬, 섬유, 중합체 및 다른 절연체가 적당한 격리를 유지하기 위하여 사용된다. 그러한 디스플레이에서, 격리는 양극과 전자 추출 그리드 사이의 전계가 그리드와 음극(전자 추출 전계) 사이의 전계 전체(거의 10퍼센트 정도)와 같지 않기 때문에 중요한 것은 아니다. 다이오드 디스플레이에서, 스페이서(spacer)는 음극용 전자 추출 전계보다 매우 큰 브레이크다운 전계를 가져야만 한다.
현대의 컴퓨터 및 비디오 시장에서 사용되기 위하여, 평판 디스플레이는 회색조(grey-scale)(반색조;half-tones)를 갖는 화소를 생성할 수 있어야만 하고 그에 따라 디스플레이가 문자 이미지에 부가하여 화상 이미지를 생성하도록 허용한다. 과거에는, 아날로그 및 듀티사이클 변조 기술이 평판 디스플레이의 회색조 동작을 수행하기 위하여 사용되었다.
이들 중 제 1은 아날로그 제어이다. 연속적인 방식으로 전압을 변화시켜서,그에 따라 여기된 개별적인 픽셀들이 가변 강도로 구동되며 회색조 동작을 허용한다. 이들 중 제 2는 듀티사이클 변조이다. 이런 종류의 제어변화로 가장 흔히 사용되는 것들 중 하나는 펄스폭 변조이고, 주어진 시간에 주어진 픽셀은 완전히 "on" 또는 완전히 "off" 되지만, 그러나 픽셀은 픽셀이 "on"과 "off" 상태 사이의 상태로 가정되도록 "on"과 "off" 상태 사이를 빠르게 전환한다. "on" 또는 "off" 상태에서의 정체 시간(dwell time)이 다르게 이루어진다면, 픽셀은 흑과 백 사이의 많은 회색 상태들 중 임의의 하나로 가정될 수 있다. 이들 방법들 모두는 다이오드 디스플레이를 제어하는데 유리하다.
상기 언급된 단점들을 극복하기 위하여, 간단하고 제조하기에 상대적으로 저렴하며 디스플레이 내에서 각 픽셀의 연속된 동작을 위한 잔여분을 통합하는 매트릭스 어드레싱 가능한 평판 디스플레이가 필요하다. 디스플레이는 복잡한 음극/양극 간격 구조를 구성함에도 불구하고 제조가 안정적이고 저렴하다. 마지막으로, 디스플레이는 개별 픽셀이 흑색과 백색 사이의 음영을 가정하는 것을 허용하도록 다이오드 픽셀 구조의 평판 디스플레이 내에 회색조 모드를 수행하기 위한 구조를 구성해야 하며, 그에 따라서 디스플레이의 정보 전송 용량 및 다양한 변형이 증가된다.
발명의 요약
본 발명은 CRT에서 사용되는 형태의 음극발광 인광물질의 장점을 가지며 물리적으로 얇은 디스플레이를 유지하는 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다. 평판 디스플레이는 2단자 다이오드 픽셀 구조를 사용한 전계 방출형이다. 디스플레이는수직 관계의 스트립으로 배열된 양극 및 음극 어셈블리를 사용하여 매트릭스 어드레싱 가능하며 각 양극 스트립과 각 음극 스트립이 양극 및 음극 구동기에 의하여 개별적으로 어드레싱 가능하다. 효과적으로, "픽셀"은 양극 스트립 및 음극 스트립이 교차되어 있다. 양극 스트립과 음극 스트립 모두는 개별적인 어드레싱 능력을 유지하기 위하여 서로 격리되어 있다. 결과적으로 디스플레이 내에 있는 각 픽셀들은 개별적으로 발광한다.
음극 어셈블리는 불규칙하게 패터닝되거나 사진 석판 인쇄 패터닝될 수 있는 평면 음극 또는 미세팁의 세트 중 하나가 될 것이다. 평면 음극은 기판 위에 증착된 도전 물질 및 도전 물질 위에 증착된 저항 물질로 구성된다. 낮은 유효 일함수의 박막은 저항 층위에 증착된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 박막은 비정질 다이아몬드이다. 음극 스트립은 비록 구획 부분 중 하나가 동작하지 않을지라도 특정 픽셀위치에서 동작을 허용하도록 더욱 세분된다. 고저항성 다이아몬드 또는 그와 유사한 물질로 구성될 수 있는 저항층은 다양한 세부 구획들 사이에 적당한 격리를 제공한다. 복수의 세부 구획된 픽셀은 양극 또는 음극 중 하나에 대해 수행될 수 있다.
양극 어셈블리는 저 에너지 인광물질로 기판 위에 증착된 산화 인듐-주석(ITO), 도전성 층위에 증착된 산화 아연(ZnO)과 같은 투명 도전성 물질로 구성된다.
결과적인 양극 어셈블리 및 음극 어셈블리는 인쇄된 회로 보드 상으로 주변 유리 원료 혼합물 봉합제와 함께 어셈블리된다. 적당한 간격은 유리 섬유 또는 유리 구슬 중 어느 하나로 구성되는 스페이서 또는 종래 증착기술에 의해 생성된 고정 스페이서에 의해 두 어셈블리들 사이에서 유지된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 간격은 전자-유도된 도전성에 의한 음극으로부터 양극으로 전류의 손실을 억제하기 위하여 긴 표면 경로를 형성하도록 음극 기판에 형성된 구멍 내부에 증착된 복수의 스페이서에 의해 제공된다. 진공은 배출관을 통해 기체를 제거함으로써 양극 및 음극 어셈블리 사이의 간격 내에 생성된다. 그러한 구조 내에서 진공을 유지하기 위한 시스템은 기술적으로 잘 알려져 있다. 진공내의 불순물은 게터(getter)에 의해 제거된다.
양극 스트립 및 음극 스트립의 개별 행 및 열은 전형적인 반도체 패키지 기술에 의해 제공되는 적응성 접속기에 의해 외부적으로 액세스 가능하게 된다. 이들 접속기는 디스플레이 내에 각 픽셀의 어드레싱 능력을 제공하도록 양극 또는 음극 구동기와 접촉될 수 있다.
개별 픽셀은 그 픽셀에 대응 양극 및 음극 스트립 부분들 사이의 전위가 저 에너지 인광 물질 방향으로 방출하는 음극으로부터 전자를 방출하기에 충분하다. 그러한 전자의 방출은 상당한 양의 전압을 필요로 하기 때문에, 높은 전압으로 전환될 수 있기 위한 추가 회로를 요구하며, 일정한 전위는 양극 및 전자 방출을 위한 충분한 전압이 제공되지 않는 음극 어셈블리 사이로 제공된다. 양극과 음극 사이에 전자방출용 문턱전위를 제공하기 위하여 필요한 잔여전압은 각 양극 및 음극 스트립에 접속된 전압 구동기에 의해 제공된다. 이들 전압 구동기는 각각 양극 구동기 및 음극 구동기로 알려질 수 있다.
픽셀은 필요한 구동 전압이 양극 스트립에 인접해 있는 음극 스트립 부분으로부터 전자 방출이 일어나도록 대응 양극 스트립 및 음극 스트립에 공급된다. 전자는 양극과 음극 사이의 필요한 문턱 전압이 성취되지 않기 때문에 대응 양극 스트립 또는 대응 음극 스트립만으로 픽셀 영역 내에서 방출되지 않고, 오직 요구되는 구동 전압에 의해서만 구동된다.
본 발명은 변조된 일정 전압(펄스폭 변조와 같은)을 제공함으로써 개별 픽셀에 가변전압을 제공하거나 또는 양극 구동기에 의해 개별 어드레싱 가능한 가변 폭의 스트립으로 각 양극 스트립을 세분하는 방법 중 어느 하나에 의해 회색조 모드에서의 디스플레이 능력을 갖는다. 이들 개별적인 스트립은 대응 음극으로부터 방출된 전자에 의하여 픽셀 내에 다양한 양의 광방출 인광물질의 활성화를 야기하는 다양한 조합으로 어드레싱될 수 있다.
본 발명의 이점은 저전력 소비, 고휘도, 저가 및 낮은 구동전압을 포함한다. 부가적으로, 본 발명의 음극 어셈블리는 평면 음극 장치를 생성하기 위하여 복잡한 사진석판 기술이 요구되지 않기 때문에 미세팁에 기초한 3극 디스플레이보다 제작을 위한 복잡도가 낮고 저렴하다.
그에 따라, 평판 디스플레이를 제공하기 위한 본 발명의 기본적인 목적은 1) 각 음극이 음극 도전 물질층 및 음극 도전 물질 위에 증착된 낮은 유효 일함수 물질층을 포함하는 복수의 음극들을 갖는 음극 어셈블리, 및 2) 각 양극이 양극 도전 물질층 및 양극 도전 물질 위에 증착된 음극발광 물질층을 포함하는 복수의 양극들을 갖는 양극 어셈블리를 포함하고, 양극 어셈블리는 음극 어셈블리로부터 하전된입자 방출을 수신하기 위하여 음극 어셈블리에 근접하게 위치하고, 음극발광 물질은 하전된 입자 방출에 대한 응답으로 광을 방출한다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 음극들이 복수의 미세결정을 형성하기 위하여 배열된 낮은 유효 일함수를 포함하는 상대적으로 평평한 방출표면을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 음극이 미세팁 방출 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 음극들이 불규칙하게 제조되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 음극들이 사진석판적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 미세결정(micro-crystallites)이 방출 사이트로서의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 유효 일함수 물질이 비정질 다이아몬드 박막인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방출 사이트가 불순물(dopants) 원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방출 사이트가 주변의 비방출 사이트 위치와 다른 결합구조를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방출 사이트가 주변의 비방출 사이트 주위와 다른결합순서를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방출 사이트가 낮은 유효 일함수 물질과 다른 구성요소의 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방출 사이트가 결정 구조 내에 결함들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 결함들이 점결함(point defect)인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 결함들이 선결함(line defect)인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 결함이 전위(dislocation)인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 1) 각각의 대응 음극으로부터 전자 방출에 대한 응답으로 각 양극이 광을 방출하는 복수의 대응 광방출 양극 및 전계 방출 음극, 및 2) 평판 디스플레이의 어드레싱 가능한 회색조 조작에 영향을 주기 위하여 복수의 대응 광방출 양극과 전계 방출 음극 사이의 전계 방출을 선택적으로 가변시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 복수의 대응 광방출 양극과 전계 방출 음극 사이의 방출이 복수의 광방출 양극과 전계 방출 음극 중 선택가능한 극들 사이에 가변 전위를 제공하여 변화되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 복수의 대응 광방출 양극과 전계 방출 음극 사이의 방출이 복수의 광방출 양극과 전계 방출 음극 중 선택가능한 극들 사이에 전환되는 일정 전위를 제공하도록 가변되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 일정 전기적 전압이 평판 디스플레이의 어드레싱 가능한 회색조 동작을 제공하기 위하여 펄스폭 변조되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 1) 복수의 전계 방출 음극 중 대응하는 하나로부터 방출된 전자에 대한 응답으로 여기된 복수의 광방출 양극, 및 2) 음극 및 양극 쌍 모두의 전위를 변화시킴으로써 복수의 대응하는 특정 음극 및 양극 쌍을 전기적으로 여기시키기 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 음극이 음극 세부 구획 부분으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 양극이 양극 세부 구획 부분으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 음극 세부 구획 부분이 독립적으로 어드레싱 가능한 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 양극 세부 구획 부분이 독립적으로 어드레싱 가능한 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 음극 세부 구획 부분이 음극의 회색조 동작을 허용하기 위하여 다양한 결합으로 어드레싱할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양극 세부 구획 부분이 양극의 회색조 동작을 허용하기 위하여 다양한 조합으로 어드레싱 가능한 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 음극 세부 구획 부분이 다양한 크기인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양극 세부 구획 부분이 다양한 크기인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 음극 세부 구획 부분의 크기가 다른 것들과 2의 거듭제곱 관계인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양극 세부 구획 부분의 크기가 다른 것들과 2의 거듭제곱 관계인 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 양극들이 인광물질 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 음극 각각은:
하나의 기판;
기판 위에 증착된 전기 저항층; 및
저항층위에 증착된 낮은 유효 일함수를 갖는 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 양극 및 복수의 음극은 동작기간동안 다이오드 바이어싱 회로에 의해 제공된 전위에 의해 연속적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개별적인 대응 양극 및 음극 쌍이 다이오드 바이어싱 회로에 의해 제공되는 전위와 구동 회로에 의해 제공되는 전위의 합과 같은 전체 전위의 적용에 대한 응답으로 활성화되는 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구동기 회로에 의해 제공되는 전위가 다이오드 바이어싱 회로에 의해 제공되는 것보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 평판 디스플레이의 회색조를 수행하기 위한 시스템이고, 시스템은 1) 행으로 배열된 복수의 전계 방출 음극, 2) 각 열이 세부열(sub-column)로 세부 분할되어 있고, 음극으로부터 방출된 전자에 대해 응답하는 열로 배열된 복수의 광방출 양극, 3) 픽셀의 패턴을 형성하기 위한 음극 행과 양극 열을 결합하기 위한 회로, 및 4) 픽셀 강도의 다양한 레벨을 생성하기 위하여 양극 열 내의 양극 세부열의 조합 및 음극 행을 독립적이고 동기적으로 어드레싱하기 위한 회로를 포함한다.
상기한 바는 다음이 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 상세 설명을 위하여 본 발명의 기술적 이점 및 비교적 넓게 개설되었다. 본 발명의 부가적인 특징 및 이점들은 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하도록 이후에 설명될 것이다. 그러한 개념및 공개된 특정 실시예는 기술적으로 숙련된 사람들에 의하여 본 발명과 동일한 목적을 얻기 위하여 다른 구조로 변경되거나 또는 설계되기 위한 기초로 쉽게 사용될 수 있도록 인식될 것이다. 또한 기술적으로 숙련된 사람들에 의한 그와 동등한 구조는 참조된 청구항들에서 언급된 바와 같이 본 발명의 정신 및 관점으로부터 벗어나지 않을 것이다.
본 발명 및 그로부터의 이점에 대한 더욱 완전한 이해를 위하여, 동봉된 도면과 연결되어 얻어진 다음 설명을 참조한다:
제 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 채용된 어드레스 구조를 포함하는 다이오드 평판 디스플레이 시스템의 개략도이고;
제 2도는 각 픽셀을 위하여 다수의 전계 방출 음극을 도시하고;
제 3도는 다이오드 평판 디스플레이의 동작에 대한 전류 대 전압 그래프를 도시하고;
제 4도는 다이오드 평판 디스플레이에서 적당한 간격을 제공하기 위한 제 1 방법을 도시하고;
제 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용된 다이오드 평판 디스플레이에 적당한 간격을 제공하기 위한 제 2 방법을 도시하고;
제 6도는 양극 및 음극을 위하여 전압 구동기를 갖는 다이오드 바이어싱 회로를 도시하고;
제 7도는 어드레싱된 픽셀에서의 방출을 야기하는 양극과 음극 사이에 필요한 전위를 도시하고;
제 8도는 인쇄된 회로 보드상의 양극과 음극의 어셈블리의 도시도이고;
제 9도는 양극 스트립을 도시하는 제 8도의 단면도이고;
제 10도는 음극 스트립을 도시하는 제 8도의 단면도이고;
제 11도는 평판 디스플레이내의 픽셀의 동작에 대한 상세도이고;
및 제 12도는 디스플레이내의 회색조 모드의 수행을 위한 양극 스트립의 세부 구획을 도시한 것이다.
제 1도를 참조하면, 본 발명의 매트릭스 어드레싱된 평판 디스플레이를 수행하기 위한 전형적인 시스템(100)의 개략도가 도시되어 있다. 전형적으로, 데이터를 표시하는 비디오, 비디오 그래프 또는 알파뉴메릭 문자가 버퍼(120)를 통해 메모리(150)로 전송되는 직렬 데이터 버스(110)를 통해 시스템(100)으로 도달한다. 버퍼(120)는 또한 타이밍 회로(130)상으로 통과하는 동기 신호를 생성한다.
마이크로프로세서(140)는 메모리(150)내의 데이타를 제어한다. 만일 데이터가 알파뉴메릭 문자들로 정의된 정보가 아니라 비디오라면, 흐름선(194)에 의해 나타난 바와 같은 비트맵으로 쉬프트 레지스터(170)에 직접 전송된다. 쉬프트 레지스터(170)는 양극 구동기(180)를 동작하기 위하여 수신된 비트맵을 사용한다. 제 1도에 도시된 바와 같이, 전압 구동기(185)는 제 3도의 설명과 관련하여 더 자세하게 설명될 방법으로 바이어스 전압을 양극 구동기(180)로 공급한다.
만약 시스템(100)에 도달한 데이터가 알파뉴메릭 문자를 포함한다면, 마이크로프로세서(140)는 메모리(150)로부터 양극 구동기(180)의 동작을 제어하는 쉬프트 레지스터(170)로 원하는 문자를 규정하는 필수 정보를 공급하는 문자 발생기(160)로 이 데이타를 전송한다. 쉬프트 레지스터(170)는 또한 디스플레이 판넬(192)에 표시되어질 이미지를 회복하는 작업을 수행한다.
양극 구동기(180) 및 음극 구동기(190)는 양극 구동기(180)와 음극 구동기(190)의 동작을 동기시키기 위하여 타이밍 회로(130)로부터 타이밍 신호를 수신한다. 양극 구동기(180)들은 실제 데이터 및 디스플레이 판넬에 의해 나타낼 수 있는 해당 비트맵 이미지에 관한 것이다. 음극 구동기는 단순히 디스플레이 판넬(192)상에 원하는 이미지를 제공하기 위하여 양극 구동기(180)와의 동기를 제공하는 것에 관한 것이다.
제 1도에 도시된 시스템(100)의 또 다른 실시예에서, 직렬 데이타 버스(110)는 간단히 스크린 해상도, 칼라, 또는 다른 속성들과 같은 디스플레이 판넬(192)상의 표현 모드를 결정한다. 예를 들면, 버퍼(120)는 디스플레이될 이미지에 대한 정확한 동기를 제공하기 위하여 양극 구동기(180) 및 음극 구동기(190)에 타이밍 신호를 제공할 수 있는 타이밍 회로(130)로 적합한 동기신호를 제공하기 위해 이러한 데이터를 사용한다. 마이크로프로세서(140)는 쉬프트 레지스터(170)로 임의의 비디오 또는 비디오 그래프 데이타를 전송하거나, 또는 문자 발생기(160)로 알파뉴메릭 문자를 전송할 수 있는 메모리(150)에 표시되어질 데이타를 제공할 것이다. 쉬프트 레지스터(170), 양극 구동기(180), 및 음극 구동기(190)는 디스플레이 판넬(192)상에 적당한 이미지가 표시되도록 앞서 설명된 바와 같이 동작할 것이다.
제 2도를 참조하면, 두 픽셀 사이트에서 본 발명의 실시예의 전형적인 동작을 도시한다. 음극 스트립(200)은 개별적으로 각 픽셀에 대해 다수의 전계 에미터(210, 220, 230, 240) 및 에미터(250, 260, 270, 280)를 포함한다. 이러한 설계는 각 픽셀에 대한 실패율을 감소시키고, 디스플레이의 수명 및 제조율을 증가시킨다. 각 픽셀에 대한 각 에미터(210, 220, 230, 240) 및 에미터(250, 260, 270, 280)는 독립적인 저항층을 갖기 때문에, 동일한 픽셀에 대한 나머지 에미터들은 픽셀상의 에미터들 중 하나가 작동하지 않는다면 계속하여 전자를 방출할 것이다. 예를 들어, 전체 에미터(230)가 작동하지 않는다면, 양극 스트립(290)은 전계 에미터(210, 220, 및 240)가 남아있기 때문에 양극 스트립(290) 및 음극 스트립(200)의 교차에 의하여 점유된 지점에서 전자에 의해 계속하여 여기될 것이다. 이러한 잔여분은 픽셀 위치에서 모든 전계 에미터의 고장이 발생하는 것을 제외하고 각 픽셀 위치에서 발생될 것이다. 예를 들면, 양극 스트립(292) 및 음극 스트립(200)의 교차지점의 픽셀이 모두 동작하지 않게 하기 위해 전계 에미터(250, 260, 270 및 280) 모두가 고장이 나야 한다.
상기 설명된 바와 같이, 전계 방출 가변성을 감소시키는 한 방법은 전류-제한 음극/양극 구동기를 채택하는 것이다. 그러한 구동기는 상업적으로 가능하다(텍사스 인스트루먼트 일련 번호 755,777 및 751,516과 같은 전압 구동 칩). 전류-제한 구동기에서, 구동기의 동작 전압이 동작을 위하여 음극/양극 쌍이 가장 높은 문턱 방출 전압을 갖도록 하기 위해 필요한 전압을 초과하는 한, 모든 음극/양극 쌍들은 동일한 동작 전류/전압 Q점으로 방출될 것이다.
본 방법의 원리의 한 예에 대하여, 제 3도는 다이오드 디스플레이에 대한 전류-대-전압 그래프를 도시한다. 전압(V1)은 구동기가 바이어스되는 전압이 될 것이다. (V0)로부터 (V1)으로 변화함에 따라서, 디스플레이 휘도 또는 강도가 변화될 수 있다. 유사하게, (I0)는 디스플레이 휘도 또는 강도를 조정하기 위하여 변화될 수 있다. 전류-제한 구동기를 디스플레이에 결합시키는 방법은 제 5도와 관련되어 설명될 것이다.
이제 제 4도를 보면, 앞에서 언급한 바와 같이, F-N 원리에 따라, 전계 방출의 전류밀도는 음극/양극 격리가 1%만큼 변할 때 10%만큼 변한다.
이러한 변화량을 감소시키기 위하여 채용 가능한 한 방법은 일련번호 제 07/851,701 호에서 설명된 바와 같이 각 음극과 그의 대응 양극 도전체 사이의 저항성 구성요소를 삽입하는 것이다. 불행하게도, 저항성 요소의 삽입은 대응하는 전력소비를 갖는 저항성 요소를 지나는 전압강하로 나타날 수 있고, 그에 의하여 디스플레이의 전체 전력 소비를 증가시킨다. 때때로 추가된 전력 소비가 용인된다.
제 4도는 전계 변화량을 감소시키기 위하여 음극에서 저항성 요소를 채용하는 장치를 도시한다. 또한 다이오드 평판 디스플레이에서 적당한 간격을 제공하기 위한 제 1 방법을 도시한다. 제 4도에 도시된 것은 음극 기판(400)이다. 음극 기판(400) 상에 음극 도전층(420), 도전 기둥(440), 저항성 구성요소(450) 및 낮은 유효 일함수를 갖는 방출 물질(460)이 존재한다.
낮은 유효 일함수 물질은 단위 미터 당 50메가볼트(50MV/m) 보다 적은 임계전계를 갖는 임의의 물질이다. 낮은 효율 일함수 물질의 예는 비정질 다이아몬드(수소가 없이 준비된 비결정질 탄소로 규정되고 과학 텍사스지 1989년 제 41권 제 4호, pp.343-358 에 "박막 다이아몬드"라는 제목으로 콜린 등에 의해 설명된 바와 같이 다이아몬드와 비슷한 특성을 갖는), 합금(그라파이트-다이아몬드, 실리콘-실리콘 카바이드 및 이산화 트리-크롬 모노실리시드-실리콘과 같은 박막 증착 기술에 의하여 세라믹으로 압축하고 및 침전된 물질의 임의 그룹으로 규정되는), 또는 코팅된 미세팁(불규칙하게 또는 사진-석판인 둘 중 하나로 제조되는)을 포함한다.
부가적으로, 제 4도에서, 음극발광층(430)이 증착된 양극 기판(410)이 제공된다. 기둥(470)은 방출 물질(460)과 음극발광층(430) 사이의 적당한 간격을 유지한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 음극 기판(400)은 유리이고, 음극 도전층(420)은 구리와 같은 금속 트레이싱이고, 도전 기둥(440)은 구리이며, 방출 물질(460)은 비정질 다이아몬드 박막이고, 양극 기판(410)은 유리이며, 음극발광층(430)은 ITO이고 및 기둥(470)은 유전체이다.
다이오드 디스플레이에서, 기둥은 음극을 위한 전자 추출 전계보다 매우 큰 항복전압을 가진다. 비정질 다이아몬드 박막으로 구성된 음극의 경우, 전자 추출 전계는 15-20MV/m와 비슷하다. 그러나, 다이오드 전계 방출 디스플레이에서, 기둥들이 5MV/m와 비슷한 항복전압을 갖는 것이 밝혀졌다. 이것은 기둥의 표면상에 발생한 전자-유도된 도전성 때문이다. 따라서, 제 4도에서 개념적으로 도시된 바와 같이, 성공적인 간격 설정의 목적은 전자-유도된 도전성의 효과를 최소화하도록 음극으로부터 양극으로 표면 거리를 증가시킨다. 특별히, 음극으로부터 양극으로 기둥을 통하여 흘러가는 전류에 대하여, 전류는 제 4도의 표면(480)을 따르는 회로적 경로를 통과해야만 한다. 제 4도에 도시된 구조에서, 음극 및 양극 구조는 100미크론 정도 떨어져 있는데, 그에 반해 음극 및 양극의 방출 표면은 20미크론 떨어져 있다.
이제 제 5도를 살펴보면, 도시된 것은 본 발명의 바람직한 실시예에서 채용된 다이오드 평판 디스플레이에 적당한 간격을 제공하기 위한 제 2 방법이다. 제 2 방법은 제 1 방법에서 요구되는 바와 같은 200,000 내지 1,000,000개의 기둥들과는 반대로, 전형적인 평판 디스플레이에서 단지 1,000 내지 2,000개의 스페이서가 요구되기 때문에 제 4도에서 설명된 방법 보다 선호된다. 제 5도에 도시된 방법에 있어서, 스페이서(470)는 음극 기판(400)의 우묵함 곳(510)에 위치한다. 스페이서(470)는 텅스텐, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 또는 다른 금속들로 구성될 수 있다. 스페이서(470)는 음극발광층(430)으로부터 방출 물질(460)을 분리하는 표면(480)이 매우 크기 때문에 도전성이 될 수 있고, 그에 따라 전자-유도된 도전을 방해한다. 스페이서(470)는 이산화 실리콘과 같은 절연 물질로 구성될 수도 있다. 증가된 표면 간격을 제공하기 위하여, 음극 기판(400)에는 복수의 작은 리세스(510)(대략 직경으로 25 내지 50미크론 및 스페이서를 수신하기 위해 사용되는 75 내지 250미크론 깊이)가 함께 제공된다. 리세스는 0.5cm 간격으로 만들어질 수 있고 바람직하게 각 음극 및 양극 스트립 사이에 존재한다. 제 5도에 도시된 구조에서, 음극 및 양극 도전체(420, 430)는 20미크론 떨어져 있었고, 방출 물질(460) 및 양극 도전층(430)은 거의 동일한 거리만큼 떨어져 있다. 스페이서는직경으로 30미크론이 바람직하다.
제 6도를 참조하면, 다이오드 바이어싱 회로(600)는 음극 상에 증착된 낮은 유효 일함수에 의해 요구되는 문턱 전위의 동작 전압으로 디스플레이(192)를 구동하는데 사용된다. 이 문턱 전압은 양극 스트립(610)과 전계 방출 에미터(630)로부터 양극(610)으로 방출된 전자를 발생시키는 음극 스트립(620) 사이에 제공된다. 풀 칼라 디스플레이를 위하여, 양극(610)은 각각 음극 발광물질로 덮여진 세 세트의 스트립으로 패터닝된다. 픽셀은 대응하는 양극 스트립(610)과 수직인 음극(620)을 어드레싱함으로써 어드레싱된다. 음극 스트립(620)은 25볼트 구동기(650)에 의해 어드레싱되고 양극 스트립(610)은 250볼트 DC 전력 공급기상에 플로팅된 다른 25볼트 드라이버(640)에 의해 구동된다. DC 전력 공급기로부터 250볼트의 출력전압이 디스플레이의 문턱전압 이하가 되도록 선택될 것이다. 이들 전자들을 순차적으로 어드레싱함으로써, 이미지(칼라 또는 단색)가 디스플레이될 수 있다. 이들 주어진 전압은 단지 표시될 뿐이고 전압들의 또 다른 조합으로 대치될 수 있다. 부가적으로, 다른 박막 음극은 전계 방출을 위하여 다른 문턱 전압을 필요로 할 것이다.
제 7도는 음극으로부터의 방출이 전압 구동기(640, 650)를 사용하여 디스플레이내의 음극 스트립 및 양극 스트립을 어드레싱함으로써 픽셀 위치에서 얻어지는 방법을 도시한다.
제 8도를 참조하면, 평판 디스플레이(192)의 평면도는 디스플레이(192)상으로 이미지를 표시하기 위한 매트릭스 어드레스 구조를 완성하는데 사용되는 기본적인 양극-음극 구조를 도시한다. 양극 어셈블리(820)는 제 2 도에서 6도에 도시된바와 같이 인쇄 회로 기판(PCB)(800) 또는 다른 적당한 기판 상에 수직적인 관계로 음극 어셈블리(810)와 결합되어 있다. 전형적인 반도체 장착 기술은 음극 어셈블리를 위하여 외부 연결기(830) 및 양극 어셈블리를 위한 외부 접속(840)을 제공하는데 사용된다.
상기 언급된 바와 같이, 전계 변화를 감소시키는 가장 좋은 방법 중 하나는 저항성 구성요소 및 전류-제한 구동기를 채용하는 것이다. 이러한 경우, 구동기는 디스플레이로 유도된 전체 전류를 제어하는데 사용되는 반면, 개별 저항성 구성요소는 다양한 음극/양극 판(음극/양극 쌍의 포션 내)들 사이에 전계 강도의 변화를 최소화하는데 사용된다. 저항성 구성요소는 개별적인 음극/양극 쌍이 서로 쇼트된 경우(음극과 양극 사이에 간격에 없는), 전류를 제한하도록 더 도와준다. 제 8도에서, 전류-제한 구동기(도시되지 않음) 각각은 디스플레이를 제어하기 위하여 적당한 전압으로 접속(830, 840)을 제공하기 위하여 종래 방법으로 접속(830, 840)에 결합된 복수의 전압 출력을 갖는다. 이들 전류-제한 전압 구동기는 제 3도에서 설명된 방법으로 접속(830, 840)에 전류 방출을 제한한다.
제 9도를 참조하면, 제 8도의 디스플레이 판넬(192)의 단면(9-9)을 도시하고, PCB(800)는 기술적으로 잘 알려진 기술을 사용하여 음극 어셈블리(810) 및 양극 어셈블리(820)를 장착하기 위하여 사용된다. 제 6도의 음극 어셈블리(620)는 제 11도에 더 자세히 도시된 음극 스트립(1000)의 행을 도시한다. 양극 어셈블리(820) 및 음극 어셈블리(810)는 주변장치의 유리 원료 봉합제(1010)와 함께 어셈블리된다. 스페이서(910)는 유리섬유 또는 유리구슬이 될 수 있거나 또는 잘 알려진 증착기술에 의하여 수행된 고정 스페이서가 될 것이다.
배출 튜브(1020)는 양극 어셈블리(820)와 음극 어셈블리(810) 사이의 공간(920)에서 진공을 유지하기 위하여 진공 펌프(도시 않음)와 함께 사용된다. 평판 내부의 진공이 10-6토르 또는 그보다 낮게된 후, 배출 튜브(1020)가 닫히고 및 진공 펌프(도시 않음)는 제거된다. 게터(getter)(1030)는 디스플레이를 구성하기 위하여 사용된 다양한 물질, 즉 유리, 스페이서 및 스페이서(920)내의 음극 물질로부터 기체화한 바람직하지 않은 구성요소들을 추출하는데 사용된다. 전형적으로 게터는 다른 물질에 대하여 강한 화학적 친화력을 갖는 물질로 구성된다. 예를 들면, 바륨은 잔여 기체를 제거하기 위하여 현재 진공으로 밀봉되어 있는 필라멘트 게터와 같은 필라멘트 형태로 공간(920)에 삽입될 수 있다.
제 10도를 참조하면, 양극 스트립(900)과 수직 관계인 음극 스트립(1000)의 행을 더 자세하게 도시한 제 8도의 단면(10-10)을 도시한다. 음극 스트립(1000)은 스트립(1000)들 사이에 독립성을 허용하도록 충분히 떨어져 있다. 양극 어셈블리(820)의 외부 접속기(840)가 또한 도시된다.
제 2-10도의 양극 스트립(900) 및 음극 스트립(1000)의 수직 관계를 조사함으로써, 본 발명이 디스플레이 평판(192)내에서 개별 "픽셀"의 매트릭스 어드레싱을 허용하는 방법이 이해될 수 있다. 픽셀들은 제 1도에서 도시된 바와 같은 본 발명의 시스템에 의해 어드레싱된다. 양극 구동기(180)는 외부 접속기(840)에 의하여 상술된 양극 스트립(900)에 연결된다. 음극 구동기(190)는 외부 접속기(830)에 의하여 음극 스트립(1000)에 연결된다. 개별적인 "픽셀"들은 대응 음극 스트립(1000) 및 양극 스트립(900)이 둘 모두 각각의 전압 구동기에 의하여 구동될 때 액세스된다. 그러한 순간에, 양극 구동기(180)에 공급된 구동 전압 및 음극 구동기(190)에 공급된 구동 전압은 문턱 전위를 생성하기 위하여 DC전압과 결합되고, 전자들은 음극 스트립(1000)으로부터 양극 스트립(900)으로 방출되고, 수직으로 배열된 음극 스트립(1000) 및 양극 스트립(900)이 경로 교차하는 특정 위치에서 양극 스트립(900)에 인가된 낮은 에너지의 인광물질에서 광이 방출된다.
제 11도를 참조하면, "픽셀"(1100)의 상세한 도시도가 도시되어 있다. 음극 어셈블리(810)는 기판(1110), 전형적으로 유리, 도전층(1150), 저항층(1160), 및 평평한 음극(1170)으로 구성된다. 도전층(1150), 저항층(1160) 및 평평한 음극(1170)은 음극 스트립(1000)을 포함한다. 개별적인 평면 음극(1170)은 저항층(1160)에 의해 유지되는 독립성의 결과로 서로 간격을 두고 떨어져 있다. 양극 어셈블리(820)는 기판(1120), 전형적으로 유리, 도전층(1130), 전형적인 ITO 및 ZnO와 같은 저 에너지의 인광물질(1140)로 구성된다.
픽셀(1100)은 충분한 구동기 전압이 그 픽셀(1100)과 관련된 음극 스트립(1000)의 도전층(1150)에 공급되는 경우 조사되고, 충분한 구동 전압이 개별적인 픽셀(1100)에 대응 양극 스트립(900)의 ITO 도전층(1130)으로 공급된다. 두 구동기 전압은 픽셀(1100)과 관련된 양극 스트립(900) 및 음극 스트립(1000)의 섹션들 사이의 충분한 전체 문턱 전위를 제공하기 위하여 일정한 DC 공급기 전압과 결합된다. 전체 문턱 전위는 평면 음극(1170)으로부터 광을 방출하는 저 에너지 인광물질(1140)로 전자를 방출시킨다.
제 2도와 11도를 참조함으로써 알 수 있는 바와 같이, 각 음극 스트립(1000)은 잔여 평면 음극(1170)들이 계속 동작될 것이기 때문에 비록 하나 또는 그 이상의 평면 음극(1170)들이 작동하지 않는다 할지라도 픽셀(1100)을 조사하는 다수의 독립된 평면 음극(1170)을 채용한다.
제 12도를 참조하면, 평판 디스플레이(192)상의 회색조 모드의 수행을 도시한다. 음극 스트립(1000)은 양극 스트립(900)과 수직으로 배열된다. 그러나, 각 양극 스트립(900)은 같은 폭 또는 다른 폭을 갖는 다수의 더 작은 스트립(1200, 1210, 1220, 1230, 1240)으로 더 세분될 것이다. 각 세부 구획부분은 독립성을 유지하기 위하여 충분한 간격으로 인접한 세부 구획부분과 절연된다. 각각의 세분된 스트립(1200, 1210, 1220, 1230, 1240)은 양극 구동기(180)에 의해 독립적으로 어드레싱 가능하다. 그 결과는 픽셀(1100)이 회색조 모드에서 조사된다는 것이다. 예를 들면, 만약 세부 구획부분(1200) 및 (1230)에 대응하는 양극 구동기(180)에 의해 구동기 전압이 공급되고, 세부 구획부분(1210, 1220 및 1240)에 구동기 전압이 주어지지 않는다면, 세부 구획부분(1200 및 1230)과 관련된 저 에너지 인광물질은 픽셀(1100)의 최소 조사보다 적게 나타나는 대응 음극 스트립(1000)에 의해 동작될 것이다.
도시될 수 있는 바와 같이, 세부 구획부분(1200, 1210, 1220, 1230, 1240)은 다양한 강도의 픽셀(1100)의 조사를 제공하기 위한 다양한 조합으로 동작될 것이다. 각각의 세분된 스트립은 다른 것들과 2의 거듭제곱 관계에 있는 다양한 크기를갖는다. 예를 들어, 만약 5개의 스트립가 상대적으로 1, 2, 4, 8 및 16의 크기를 갖고, 개별적인 스트립의 동작이 대응하는 픽셀과 어울리게 동작한다면, 픽셀의 동작은 그에 따라 회색조를 생성하기 위하여 0 부터 32까지의 이산적인 강도 단계로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 만약 픽셀 강도 19가 요구된다면, 스트립 크기 16, 2 및 1이 동작될 필요가 있다.
상기로부터, 본 발명은 1) 각각의 음극이 음극 도전 물질층 및 상기 음극 도전 물질 위에 증착된 낮은 유효 일함수 물질의 층을 포함하는 복수의 음극을 갖는 음극 어셈블리; 및 2) 각각의 양극이 양극 도전 물질층 및 상기 양극 도전 물질 위에 증착된 음극발광 물질의 층을 포함하는 복수의 양극을 갖는 양극 어셈블리를 포함하며, 상기 음극 어셈블리 근처에 위치한 상기 양극 어셈블리는 상기 음극 어셈블리로부터 하전 입자 방출을 수신하고, 상기 하전 입자 방출에 대한 응답으로 상기 음극발광 물질이 광을 방출하는 평판 디스플레이를 제공하는 것이 제 1이다.
비록 본 발명 및 그의 이점이 자세하게 설명되었을지라도, 치환 및 변경은 참조된 청구항에 의해서 규정되는 바와 같은 본 발명의 정신 및 관점을 벗어나지 않고 만들어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 각 음극이 음극 도전 물질층 및 상기 음극 도전 물질 위에 증착된 낮은 유효 일함수 물질층을 포함하는 복수의 음극을 갖는 음극 어셈블리; 및
    각 양극이 양극 도전 물질층 및 상기 양극 도전 물질 위에 증착된 음극 발광 물질층을 포함하는 복수의 양극을 갖는 양극 어셈블리를 포함하며,
    상기 음극 어셈블리 근처에 위치한 상기 양극 어셈블리는 상기 음극 어셈블리로부터의 하전 입자 방출을 수신하고, 상기 하전 입자 방출에 응답하여 상기 음극 발광 물질이 광을 방출하며,
    상기 복수의 음극은 복수의 미세결정을 형성하도록 배열된, 상기 낮은 유효 일함수 물질을 포함하는, 상대적으로 평평한 방출 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 낮은 유효 일함수 물질은 비정질 다이아몬드 박막인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 방출 사이트는 불순물 원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 불순물 원자는 탄소인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 방출 사이트는 주변의 비방출 사이트와는 다른 결합 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 방출 사이트는 주변의 비방출 사이트와는 다른 결합 순서를 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방출 사이트는 결정 구조에 결함을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 결함은 점결함인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 결함은 선결함인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 결함은 전위인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  11. 각각의 대응 음극으로부터의 방출에 대한 응답으로 광을 방출하는 복수의 광방출 양극과 복수의 상기 전계 방출 음극; 및
    상기 대응 음극 및 양극 모두의 전위를 변화시킴으로써 상기 대응 양극 및 음극들 중 선택 가능한 것들을 어드레싱하고 전기적으로 여기하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 음극은 음극 세부 구획부분들로 나누어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 양극은 양극 세부 구획부분들로 나누어지는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  14. 제 12항에 있어서,
    각 음극 세부 구획부분들이 독립적으로 어드레싱될 수 있는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  15. 제 13항에 있어서,
    각 양극 세부 구획부분들이 독립적으로 어드레싱될 수 있는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 양극들은 인광물질 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 각 음극은 기판; 상기 기판 위에 증착된 전기적 저항층; 및 상기 저항층 상에 증착된 낮은 유효 일함수 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이.
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