KR20050011005A - 매트릭스 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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KR20050011005A
KR20050011005A KR10-2005-7000378A KR20057000378A KR20050011005A KR 20050011005 A KR20050011005 A KR 20050011005A KR 20057000378 A KR20057000378 A KR 20057000378A KR 20050011005 A KR20050011005 A KR 20050011005A
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cavity
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voltage
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KR10-2005-7000378A
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로이 반디크
씨브 티. 디자르트
라몬 피. 반고르콤
헨드리쿠스 비. 반덴브링크
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

매트릭스 디스플레이 디바이스는 적어도 하나가 단위값 이상의 2차 방출 계수를 가지는 재료(24)로 커버되는 벽을 가지는 공동부(20)를 포함한다. 상기 공동부는 인광 디스플레이 스크린을 가진 디스플레이 스크린에 실질적으로 평행한 평면 배열을 형성한다. 상기 공동부는 전극들(21, 215, 217, 22, 225, 228)이 제공되고, 2차 방출로 공동부 내에 전자를 생성하기 위해 상기 디스플레이디바이스는 진동하는 AC 전압(Vr, Vrf)을 상기 전극들(21, 215, 217, 22, 225, 228)로 공급하기 위한 회로를 가진다. 공동부(20)는 스크린(41)을 향하는 구멍(25)을 가지고, 디스플레이 디바이스는 공동부 내에 생성된 전자들을 선택적으로 상기 구멍에 통과시키고 상기 구멍을 통과한 전자들을 상기 인광 디스플레이 디바이스로 가속시키기 위한 회로를 가진다.

Description

매트릭스 디스플레이 디바이스{MATRIX DISPLAY DEVICE}
매트릭스 디스플레이 디바이스는, 일반적으로 행 방향이라 불리는, 제 1 방향으로 확장하는 요소들(행)의 제 1 세트와, 상기 요소들의 제 1 세트를 가로지르면서, 각각의 교차지점이 픽셀(점) 또는 픽셀의 세트를 정의하는, 일반적으로 열 방향이라 불리는 제 2 방향으로 확장하는 요소들(열)의 제 2 세트를 포함한다. 적절한 전압을 이러한 요소들이나 (전극과 같은)상기 요소들에 부착되거나 제공된 부분들로 인가하는 것은 교차점 안이나 근방에서 물리적인 효과나 화학적인 효과를 만들어내고, 이것은 직접 또는 간접적으로 일반적으로 교차점 근방에 있는 픽셀 지점의 디스플레이 스크린 상에서 가시광선의 발생을 초래한다.
매트릭스 디스플레이 디바이스는 디스플레이 스크린 상에 영상을 제공하기 위해 픽셀 지점에서 특정된 시간에 빛을 생성하기 위한 제 1 및 제 2 요소로 보내질 정보를 포함하는 정보 신호를 수신하는 수단을 추가로 포함한다.
알려진 매트릭스 디스플레이 디바이스는 더 많은 용도로 이용되었으나, 많은 애플리케이션에 대해, 알려진 디바이스는 단점을 보여주었다. LCD 효과에 근거한 매트릭스 디스플레이 디바이스는 고유하게 상대적으로 낮은 휘도(광 출력)와 상대적으로 작은 시야각을 가진다. 두 개의 화학적인 상태 사이에서 요소가 스위치되는 상기 디스플레이 디바이스는 보통 상대적으로 느리고 노화는 문제를 만든다. 음극선을 이용한 매트릭스 디스플레이 디바이스는, 심지어 동일한 전압에서도, 다른 음극들이 달라지는 양의 전자를 보냄으로써, 심지어 동일한 전압 설정에서도, 작은 차이에 대해서도 사람의 눈이 매우 민감한 픽셀들의 휘도 값들 사이의 상당한 차이를 일으킨다는 문제를 가지고 있다. 그러한 부정적인 효과를 상쇄시키는 것은 보통 측정 디바이스가 디바이스 안에 내장되는 것과 이러한 효과를 정정하기 위한 빠르고 복잡한 피드백 루프을 요구한다. 음극들 사이의 노화 효과의 차이는 또한 영상에 부정적인 영향을 가진다. 디바이스나 디바이스의 부분들의 느린 워밍업에 의한 열 드리프트(thermal drift)는 또한 영상 품질의 감소를 일으킨다.
본 발명은 행과 열로 배열된 픽셀들과, 픽셀을 어드레스하기 위한 어드레싱 회로와 전극들을 가진 시스템을 포함한 평면 디스플레이 스크린을 가진 매트릭스 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
그러한 많은 매트릭스 디스플레이는 잘 알려져 있고 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 플라즈마-어드레스 액정 패널(PALC), 액정 디스플레이(LCD)에서부터 폴리머 LED(PLED), 전자발광(EL) 디스플레이, 예를 들어, 음극선에 의해 전자들이 생성되는 평면 CRT 디바이스에 이르기까지 광범위하다. 그러한 디스플레이들은, 예를 들어, 배타적이지 않게, 개인용 컴퓨터, 텔레비전 세트 등에 대해 사용된다. 본 발명의 개념 안에서, 픽셀들은 임의의 어드레스 가능한 영상 요소들로 이해될 것이다.
도 1은 매트릭스 디스플레이 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2a와 도 2b 내지 도 4는 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스의 기본 동작 원리를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스의 예시적인 실시예의 상세한 사항을 도시하는 도면.
도 6은 도 5a 및 도 5b에 도시된 디바이스에 대한 구동 방식을 도시하는 도면.
도 7 내지 도 13은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 다양한 실시예들을 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 하나 이상의 위에 언급된 문제들이 줄어들도록 하는 대안적인 형태의 매트릭스 디스플레이를 제공하는 것이다.
이것 때문에, 매트릭스 디스플레이 디바이스는 매트릭스 디바이스가 적어도 하나가 단위값 이상의 제 2 방출 계수를 갖는 재료로 커버되는 벽을 가지는 공동부를 포함하는 공동부는 실질적으로 디스플레이 스크린에 평행인 평면 배열을 형성하고, 디스플레이 스크린은 인광 디스플레이스크린이고, 공동부는 전극 및 제 2 전자 방출에 의해 공동부 내에 전자를 생성하기 위해 진동하는 AC 전압을 상기 전극에 제공하기 위한 회로가 제공되고, 공동부는 스크린을 향한 구멍을 가지고, 디스플레이 디바이스는 공동부 내에서 생성된 전자들이 상기 구멍을 선택적으로 통과하도록 하고 상기 구멍을 통과한 전자들을 인광 디스플레이 스크린으로 가속시키는 회로를 가지는 것을 특징으로 한다.
인광 디스플레이 스크린이 사용될 때 매우 높은 효율과 큰 시야각이 얻어진다. 진동하는(흔히 RF 주파수) AC 전압을 제공하는 것은 2차의 전자 방출에 의한 증식에 의한 공동부 안에 전자 구름(electron cloud)을 생성한다. 상기 구름의 강도는, 발명자가 알 수 있는 바와 같이, 구름이 아마도 포화상태에 있기 때문에 공동부 사이에서 또는 시간 상에서 거의 변화를 보이지 않는다. 그래서, 공동부에서 나온 전자들의 양에 있어서의 변화는, 강도에 있어서의 변화에 의한 문제들을 줄이면서, 상대적으로 작다. 더 나아가 해로운 열 효과는 열전자 음극선이 사용되었을 때보다 훨씬 작다. 반면, 전자들을 생성하기 위한 음극들이 사용되었을 때 열 생성은 국부화되고(음극은 "뜨거운 지점"을 형성한다), 또한 하나의 음극에서 다음 음극으로 바뀌면서 달라지고, 본 발명의 열 생성에 따른 디바이스 안의 열 생성은 일반적으로 더 작고 공동부의 평면 배열 상에 균일하게 분배되어, 필요하다면 열이 또한 더 쉽게 전달되는 더 균일하게 분배된 열 생성을 초래한다. 이것은 온도의 차이의 발생을 강하게 감소시켜, 또한 결과적으로 열 드리프트를 줄인다.
RF 필드에 의한 2차적인 전자의 생성은 알려진 효과라고 알려져 있다. 이 효과는 클라이스트론(klystrons)과 정재파 튜브(standing wave tube)와 같은 디바이스에서 문제를 일으키고, 어떤 경우 매우 심각한 문제를 일으킨다. 미국 특허 US 3,201,640에서, 진동하는 전기장이 그 사이에 제공되는 오목부의 전극의 세트가 사용되는, CRT용 전자총이 개시되었다. 하지만, 알려진 디바이스에서 목적은 표준 음극선관에서 하나의 연필 형태의 집속된 고-강도 전자빔을 제공하는 것이다. 그러한 디바이스에서, 열 발생은 여전히 국부적이고, 큰 열 차이 및 열 드리프트가 일어나며, 더 나아가, 알려진 전자총은 매트릭스 디스플레이 디바이스에서 사용될 수 없거나, 매트릭스 디스플레이 디바이스에서의 사용에 적절하지 않거나 의도되지 않았다.
바람직하게, 공동부의 배열은 행이나 열에 평행하여 한 방향으로 확장하는 연장된 공동부를 포함한다. 여기서, 연장된 공동부는 벽에 의해 구분된다. 각 픽셀에 대해 별개의 공동부가 제공되는 배열과 비교하여, 그러한 배열은 디자인의 단순화를 제공한다. 이것은 RF 주파수를 낮추며, 이 점은 또한 일반적으로 RF 주파수가 낮을수록, 전자장비는 단순해질 수 있기 때문에, 유리하다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양상들은 첨부된 도면을 참조로 이후에 개시된 실시예를 참조로 명백해 질 것이다.
도면들은 스케일에 맞추어 그려진 것은 아니다. 일반적으로, 동일한 요소는 도면에서 동일한 참조 번호에 의해 나타내었다.
도 1은 매트릭스 디스플레이 디바이스(1)의 매우 단순화된 전기적 등가 회로를 개략적으로 도시한다. 이것은 교차점(10)의 매트릭스에서 교차하는 수많은 행 요소(7) 및 열 요소(6)를 포함한다. 열 전극(c1 내지 cn)에 열 드라이버(5)를 통해 데이터가 제공된 반면, 행 요소(r1 내지 rm)는 행 드라이버(4)에 의해 활성화될 수 있다. 이 목적을 위해, 필요하다면, 인입되는 데이터(2)는 프로세서(3)에서 먼저 처리될 수 있다. 행 드라이버(4)와 데이터 열 드라이버(5) 사이의 상호 동기화가일어날 수 있다.
행 드라이버(4)와 열 드라이버(5)로부터의 신호들은 교차점(10)을 선택적으로 활성화시킨다. 흔히, 열 요소(6)는, 행 요소(7)의 전극에 대해 전압을 얻어 교차점이 활성화되고 그래서 연관된 교차점과 연관된 디스플레이 스크린 상에서 하나의 픽셀이 활성화되는(또는 비활성화되지만, 어떤 식이든, 픽셀 안에서 가시적인 효과가 생성된다), 전극을 포함한다. 이 도면은, 매우 단순화된 개략적 방법으로, 많은 매트릭스 디스플레이 요소들의 기본적인 설계 도시한다. 구동 회로(4, 5)를 이용해 전압이 선택적으로 공급될 수 있는 {요소(6, 7)}의 전극들이 존재한다. 적절한 전압이 열과 행 요소의 교차점에 공급되었을 때, 어떤 물리적인, 또는 화학적인 효과가 생성되고, 이것은 상기 교차점과 연관된 픽셀 요소에서 빛을 직접적으로 또는 간접적으로 만들고, 또는 교차점 상 또는 근방의 요소의 물리적 또는 화학적 상태를 변화시키고, 이것은 가시적 효과를 만든다. 교차점 및 그에 따른 디스플레이 스크린 상의 픽셀의 순차적 또는 동시적인 활성은 완전한 영상을 만드는데 사용된다. 그러한 구동 방식이 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스의 바람직한 실시예와 연관되지 않는다면 그리고 않는 한은, 이것은 선단위로 그리고 다양한 구동 방식 즉, 본 발명이 제한되지 않는 구동 방식에서 사용된다.
많은 그러한 매트릭스 디스플레이가 알려져있고 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 플라즈마-어드레스드 액정 패널(PALC), 액정 디스플레이(LCD)로부터 폴리머 LED(PLED), 전자발광(EL) 디스플레이, 예를 들어 음극선에 의해 전자들이 발생되는 평면 CRT 디바이스에 이르기까지 광범위하다. 그러한 디스플레이스는 사용되지만,개인용 컴퓨터, 텔레비전 세트 등에만 사용되는 것은 아니다. 본 발명의 개념 안에서, 픽셀들은, 가시적인 영상을 제공하는, 어떤 어드레스 가능한 영상 요소가 된다는 것이 이해되어야 한다.
알려진 매트릭스 디바이스는 많은 애플리케이션에 대해 많은 용도가 알려졌지만, 알려진 디바이스는 단점을 보여주었다. LCD 효과에 근거한 매트릭스 디스플레이 디바이스는 고유의 상대적인 낮은 휘도(광 출력)를 가지고 상대적으로 작은 시야각을 갖는다. 요소가 두 개의 화학 상태 사이에서 스위치되는 디스플레이 디바이스는 흔히 상대적으로 느리고 시간이 지남에 따라 문제를 형성한다. (음극선을)사용하는 매트릭스 디스플레이 디바이스는 다른 음극들이, 심지어 동일한 전압에서도, 다른 양의 전자를 보내어, 동일한 설정에서도, 작은 차이더라도 사람의 눈에는 매우 민감한, 픽셀들의 휘도 값들 사이의 차이를 만든다는 문제를 가진다. 그러한 부정적 효과를 상쇄시키는 것은 흔히 측정 디바이스가 디바이스 안에 설치되는 것과 이러한 효과를 정정하기 위한 빠르고 광범위한 피드백 루프를 요구한다. 음극들 사이의 노화 효과에서의 차이는 또한 영상에 부정적인 영향을 준다.
도 2(도 2a는 단지 전기 요소를 나타내고, 도 2b는 또한 어떤 물리적 요소를 나타냄)는 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스의 기본 작동 원리를 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서는 연장된 요소(20)인 공동부에서, 연장된 요소 내에 또는 근방에 진공의 두 개의 전극들(21, 22) 사이에 진동하는(보통 RF) 전압을 공급함으로써, 전자 생성 매카니즘이 제공되었다. 진동하는 전압을 공급하는 것은 연장된 요소내에 진동하는 필드을 만든다. 구멍(20)의 벽(23)의 (예시적인 실시예에서 유리로 제조될 수 있는)내부 측면들 중 적어도 하나는 단위값보다 높은 2차의 방전 계수를 갖는 (예를 들어, Al-Mg 화합물층 이나 이것을 포함하는)재료(24)가 제공되었다. 상기 재료가 벽에 제공된다는 특성은, 층이 벽에 제공되거나 재료가 벽 재료에서 혼합되거나 벽 재료그 자체가 상기 속성을 지니는 실시예를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
(우주선 또는 전극 표면에 느슨하게 묶이거나 프로세스를 시작하기 위해 다른 수단에 의해 공급된)"초기" 전자(26)(도 3 참조)는 공동부 안의 인가된 필드에 의해 가속되고, 단위값보다 높은 2차 방전 계수를 가진 재료를 가진 벽에 부딪히고, 2차 전자를 생성한다. 만약 필드가 바뀌면 이러한 2차 전자들은 차례로 가속되어 반대편 벽에 부딪히면서, 2차 전자를 다시 생성한다. 만약 전자의 평균 충격 에너지가 충분히 크다면(>E1, 여기서, E1은 2차 방전 계수가 단위값을 넘어서는 에너지이다), 2차 방전 계수(δ)는 단위값을 넘어서고 증식이 일어난다. 이런 방식으로, 하나의 전자에서 시작하여, 전자 구름은 두 개의 전극 사이에서 튕기면서 생성될 수 있다. 충격 에너지는 그 중에서도 특히 RF 크기, 전하 밀도 및 공동부의 길이에 의해 결정된다. RF 주파수는, 교대로 RF 크기에 의존하는, 플레이트들 사이의 전자들의 플라이트 시간(flight time)과 매치된다. 전극 재료는 RF 크기와 주파수를 낮게 유지하기 위한 바람직하게 좋은 2차 방전기이다. 실시예에서, Al-Mg 화합물이 사용되었다. 바람직하다면, 전극 표면들 중 하나는 (예컨대 MgO로 코팅된)유전층에 의해 커버될 수 있다. 그러한 층들은 (바운싱)전류를 제어하는데 사용될 수 있다.
반복되는 2차 전자 방전에 의해 전자 구름이 만들어지고, 이러한 목적을 위해 공동부의 적어도 벽에 단위값보다 높은 2차 방전 계수를 가지는 재료가 마련된다는 것은 특이하다. 이것은 전자 구름의 생성을 구동하는 주요 전자 생성 프로세스를 구성한다. 공동부 안에 존재하는 가스에 관한 한, 가스 압력은 바람직하게 낮아 하나의 전자가 가스 입자와 충돌하기 전까지 움직일 수 있는 평균 거리는 적어도, 하나의 전자가 벽들 사이를 움직이는 평균 거리에 바람직하게 최소한 두배, 그리고 가장 바람직하게 5배 이상이다. 더 높은 압력에서, 가스는 대부분의 생성된 전자들을 흡수한다. 그래서 가스 압력이 낮고, 주요 프로세스는 진공 방전 프로세스이고, 주요 전자 생성은 벽에 부딪히고 2차 전자를 생성하는 전자에 의해 일어나며, 이러한 프로세스들이 진공에서 가장 잘 진행되지만, 불가피한 잔류 가스 제조 때문에 어떤 잔류 가스가 존재할 수 있다. 하지만, 어떤 바람직한 실시예에서 가스의 세세한 추적은 2차 전자 증식 캐스케이드를 시작하기 위한 "초기 전자"(위를 참조)의 제조에 더욱 유리하다.
생성된 전자들의 일부는, (바람직한 실시예에서)전자 빔(26)을 형성하는 추가의 추출 필드의 도움으로 또는 그러한 것 없이, 공동부의 벽들 중 하나의 구멍(27)을 통과하고, 바람직하게 구멍(27)을 통해 추출된다. 하지만, 각각의 교차에 대해, 공동부가 바람직한 실시예에서 제공될 수 있고, 공동부의 배열은, 행 및 열에 평행하게 확장하는, (여기서 그리고 추가의 도면에서 도시된 것처럼)연장된 요소들을 포함한다. 그러한 "파이프 형태의" 공동부는 설계를 단순화시킨다. 이 도면 및 추가의 도면에서, 공동부는 행 방향으로 확장한다. 하지만, 도시되지 않았지만,연장된 공동부는 열 방향으로 확장할 수도 있다.
빔(26)의 전자는 디스플레이 스크린(40) 상의 인광 스크린(41)을 향해 가속되고(도 4), 인광 스크린에 충돌하고 인광 스크린을 빠져나오고, 그럼으로써 빛의 생성을 일으킨다. 1cm의 플레이트들 사이의 거리(d)에 대한 RF 필드를 이용한 전자를 생성하기 위한 전형적인 값들은 대략 100Volts의 피크-투-피크(peak-to-peak) 전압, 대략 100Mhz의 주파수, 1/d를 가진 스케일, 1-10A/m2의 진공 전류, 1/d를 가진 스케일, 그리고 (d와 독립적으로)약 35W/A의 전력 소비일 것이다. 전자들은 비워진 엔빌로프에서 생성된다. 도 4에서, 전자들은 단순히 구멍을 통과하고 스크린을 향해 가속된다. 하지만, 바람직한 실시예에서, 전자들을 구멍으로부터 능동적으로 추출하기 위한 추출 전극들이 마련될 수 있다.
인광 스크린의 사용은 얻어질 수 있는 최대한의 시야각을 가진 밝은 영상을 가능하게 한다. 진공 엔빌로프 내의 전력 발산은 전체 스크린에 걸쳐 분산된다. 문제를 일으키는 가열 지점은 존재하지 않는다. 본 발명자는 공동부들 사이의 변형 및 노화 효과는, 다른 알려진 디바이스의 그러한 효과와 비교했을 때, 상대적으로 작은 효과라는 것을 추가로 알아냈다. 이것은 아마도 포화된 전자 구름이 만들어졌다는 사실 때문이다.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스의 예시적인 실시예의 상세한 사항을 도시한다. 상기 도 5a 및 5b에서, 수평 방향(행)으로 제 1 전극(215)를 가지고 수직 방향(열)으로 제 2 전극(225)을 가지는 공동부(20)를 포함하는 디스플레이는 도시되었다. 각각의 연장된 요소는 두 개의 측면 벽(51)을 가진다. 행들과 열들의 교차점에서, 2차 방전에 의한 전자 생성은 픽셀을 온 상태로 스위칭하기 위해 설명된 일반 원리에 따라 적용된다. 이 실시예에서, 공동부(20)는 그러므로 제 1 방향으로 연장된 공동부들의 배열을 형성한다. 여기서, 각각의 공동부는 상기 방향으로 확장하는 제 1 전극(215)을 포함하고, 공동부들의 배열은 제 1 전극에 대해 수직으로 확장하는 제 2 전극(225)이 제공되었고, 동작 중에 진동하는 AC 전압은 상기 제 1 전극들 중 하나와 상기 제 2 전극들 중 하나 사이에 선택적으로 제공되었다. 그러한 디스플레이를 구동하는데 사용될 임의의 가능한 구동 방식이 존재한다.
도 6은 하나의 구동 방식을 도시한다.
이 실시예에서, 피크-투-피크 전압(Vr)을 가진 RF 신호는 하나의 행에 인가된다. 열이 접지되었을 때, RF의 크기는 어떤 임계치를 초과하고, 증식에 의해 전자들을 생성하기를 시작한다. (홀의 크기에 종속한)프랙션은 열 안의 구멍을 통해 전송되고(도 5b 참조), 높은 전압(VHV)에 있는 인광 스크린으로 가속된다(도 4 참조). 스위치 오프된 픽셀들은 대응하는 열 위에 높은 음의 전압(>-Vr)을 가진다. 그래서, 이것들은 전자들을 추진시키고 증식 프로세스가 정지된다. 행들 사이에 스페이서가 존재하는 경우, RF 전압상태에 있지 않는 행들은 접지될 수 있다. 이것들은 최소의 전력 발산 및 EMC를 가진 행들 및 열들에 바람직한 신호들이다. 바람직하게, ITO 층(42)은 인광 층(41)과 디스플레이 플레이트(40) 사이에 마련되었다. ITO는 전자기 간섭을 줄이는 EMC 스크린으로 동작한다.
하지만, 다른 구동 방식은 다음과 같다:
RF 전압(Vr)은 행 위에 위치하고, 반대의 위상을 가진 다른 RF 전압은 열을 교차하는 행의 픽셀이 빛을 생성할 필요가 있을 때, 열(-Vr) 위에 스위치 온한다. 다른 열들은 그것들 위에 높은 음의 전압(>-Vr)을 가지고, 그래서, 아무런 전자들이 통과할 수 없고 플레이트에 충돌하는 전자들의 에너지는 E보다 낮다. 그래서, 스위치 온되는 픽셀들에 대해, RF 피크-투-피크 전압은 2Vp+2Vr이다. 이러한 픽셀들은 빛을 생성하는 반면, 다른 픽셀들에 대해 아무런 빛이 생성되지 않는다. 각각의 픽셀이 반대 부호의 RF 전압이 열에 인가되었을 때만 빛을 생성하기 때문에, 각 시간 슬롯에서 빛이 생성되는 시간은 조정될 수 있고 그래서 픽셀의 휘도가 조정될 수 있다.
물리적 설계 및 구동 방식에 있어서 더 많은 변형이 가능하다.
도 7에서, 도 5a와 도 5b에 도시된 것과 비슷한 설계는, n>1인, n번째와 (n+1)번째 행 사이에 스페이서가 존재한다는 차이를 가지고 도시되었다. 즉, 각각의 공동부(20)는 하나 이상의 행 전극(217)을 포함한다. 공동부(20)의 깊이는 그러한 패널을 구동하기 편한 전압 소스의 주파수에 의존한다. 만약 약 100MHz의 주파수가 사용되면, 약 1cm의 길이가 필요하다. 그러한 깊이와 대략 1mm의 라인 폭을 가진 디스플레이를 만들 때, 벽은 전자 생성이 여전히 가능한지에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 공동부(20)의 높이를 약 1cm의 깊이 정도 근방으로 하여, 몇 가지 행들을 포함하는 것이 바람직하다. 극적인 예에서, 스페이서의 수는 디스플레이의 각 측면에 하나의 스페이서로 줄여질 수 있다. 동일한 연장된 요소(20)(스페이서에 의해 분리되지 않음) 안에 있는 행들이 바람직하게 열 전압보다 큰 양의 전압에 있다는 측면에서 이 디스플레이를 구동하는 것은 위에서 논의된 것과 비슷하다. 이것은 스위치 온되지 않은 픽셀들이 전자를 수신하고, 빛을 방출하는 것을 적어도 방지하고 그러한 효과를 줄일 것이다. 지금까지 도시된 설계의 장점은 행 전극, 열 전극 및 ITO 고-전압 스크린에 대해 디스플레이 구조가 간단하다는 것이다.
전체 라인들이 복수의 2차 전자들을 생성하는 다른 설계가 도 8에 도시되었다. 이것은 증식 프로세스가 각 픽셀에 대해 스위치 온 및 오프될 필요가 없다는 장점을 가진다. 각각의 연장된 공동부(20)는 이제 두 개의 행 전극(21, 228)(그래서 서로에 대해 평행)을 가지고 이러한 두 개의 행 전극들 사이에 RF 신호가 인가된다. (공동부 또는 그 내부에 의해 형성된 상기 요소들의 일부인) RF 공동부는 라인 단위로 활성화된다. 인광 스크린 측면에서 행들은 전자들이 추출될 수 있는 홀을 가진다. 이 목적을 위해, 열 전극(81)은 전자들이 추출될 수 있는 구멍에 또는 그 근방에 마련된다. 도 9에 도시된 것처럼 픽셀 선택이 열 상의 적절한 선택 전압에 의해 행해진다. RF, 행 및 열에 대한 신호는 이전에 논의된 것과 비슷하게 선택될 수 있다. 몇 가지 추가의 가능성은 아래 주어졌다:
피크-투-피크 전압(Vr)을 가진 RF 신호를 행 도체가 선택되지 않았더라도 행 도체(22)에 인가하는 것이 가능하고, 이때 행 도체(21)가 접지에 연결된다. 행 전압이 (Vr)일 때, 대부분의 전자는 그리드 행 도체(22)와 충돌한다. 열 전극(81)이 (Vr)보다 작은 전압에 설정되고 바람직하게 (-Vr)보다 작을 때, 전자들은 열 그리드로부터 추진되고, 그래서 픽셀은 스위치 오프된다. 열이 (Vr)보다 큰 전압으로 설정되었을 때, 전자들은 열 그리드를 통해 들어올 수 있고 인광층(41)쪽으로 가속될 수 있다. 그래서, 행과 열의 교차는 활성화되고 픽셀은 스위치 온되고, 즉, 인광 스크린 상에서 픽셀은 점등된다. 이 상황에서, RF 전압은 DC에 있는 공동부 도체와 ITO 인광 스크린에 의해 잘 차폐된다. 그래서 매우 효율적인 EMC 보호가 제공된다.
피크-투-피크 전압(Vr)을 가지는 RF 신호를 접지에 연결된(또는 낮은 DC 전압의) 행 콘덕더(22) 및 선택되지 않은 다른 행 도체와 함께 행 도체(21)에 인가하는 것 또한 가능하다. 그래서, RF 행 신호가 이전 상황에 비교하여 이제 반대 행 도체에 있다. 스위치 오프된 행 도체(21)는 대응하는 행 도체(22)로 접지된다(또는 이러한 행들은 낮은 음의 전압에 있어 전자들이 행 그리드를 통과할 기회를 줄인다). 열 전극(81)이 행 전압(Vr)보다 작은 전압으로 설정되었을 때, 전자들은 열 그리드로부터 추진된다. 그래서, 픽셀은 스위치 오프된다. 열 전극(81)이 행 전압(Vr)보다 큰 전압으로 설정되었을 때, 전자들은 열 전극 안에 또는 근방의 구멍으로 들어갈 수 있고, 인광 스크린(41)으로 가속될 것이고, 픽셀은 스위치 온된다. RF 전압이 후면에 있다는 사실 때문에, 추가의 EMC 차폐가 EMC 방사를 줄이기 위해 바람직하게 제공된다.
1/2 (-Vr)의 RF 전압은 행 전극(21)에 위치한다(행이 낮아짐을 나타낸다), 그리고 -1/2(-Vr)의 다른 RF 전압을 반대 위상으로 공동부 도체에 위치하며, 그에 따라, 그 특정한 행은 스위칭된다. 행 상의 RF 전압이 (Vr)로 낮게 설정되었을 때 전자는 행 그리드를 통과해 지날 수 있다. 열 선택은 픽셀을 스위치 온하기 위해 (Vr)보다 더 큰 전압으로 행해져야 하고 픽셀을 스위치 오프하기 위해 (Vr)보다 작은 전압으로 행해져야 한다. 두 개의 전극에 반대 위상의 RF 전압들을 제공함으로서 픽셀을 구동하는 것의 장점은 상기 반대의 위상 필드의 인가에 의해 생기는 스트레이(stray) 전자기 장이 적어도 부분적으로 서로를 상쇄시켜, EMC와 전자기 간섭을 줄이는 것이다. 또한, 이러한 신호의 각각의 피크-투-피크 전압은 감소된다(2Vrf에서 Vrf로). 이것은 전자 및 전력 발산의 관점에서 유리하다.
도 10은, 도 8 및 도 9(전자의 행 단위 생성 및 별도의 열 추출) 그리고 도 7, 즉, RF 공동부 당 더 많은 행들의 실시예의 조합으로 볼 수 있는, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 추가의 실시예를 도시한다. 도 10에서, 하나의 RF 공동부 안에 더 많은 행들이 존재하는 상황이 주어졌다. 이 디스플레이에서, 동일한 RF 공동부(20) 안의 더 많은 행들이 선택되는 것이 방지되어야 한다. 실시예들에서, 이것은 이러한 행들을 음의 전압(<-Vr)으로 설정함으로써 행해진다. 그럼으로써, 전자가 이러한 행들을 통과하는 것을 방지한다. 전극(21)은 하나의 넓은 전극으로 만들어 질 수 있다. 나머지는 이전에 설명된 것과 같다. 장점은 RF 전압이 행마다 존재하여, 증식 프로세스가 시작해야한다는 것이다. 그럼으로, 충분한 자유 전자들이 시작하도록 존재한다. 임의의 구멍이 이전 행들 또는 공동부 사이에 존재할 때, 한번에 한행 스캐닝은 위에서 아래로 진행할 수 있다. 최상위 행에서, 프로세스는 시작될 수 있거나 다른 전자 소스, 예를 들어 매우 작은 열 에미터의 도움을 얻을 수 있다. 그러한 에미터가 증식 프로세스의 기동에만 필요하다는 것은 두드러진다. 이것은 인광 스크린과 충돌하는 전자를 제공하지 않는다. 그러므로, 기동 에미터는 많은 전력을 필요로 하지 않는다. 전체 행들이 스위치 온되어야 하므로, 그 행의 어디에서 증식은 존재할 필요가 있고, 이것은 전체 행이 스위치 온될 때까지 수평 방향으로 확장할 것이다.
그러나 추가의 실시예는 도 11에 도시되었다. 이 실시예의 구동 방식은 도 12에 개략적으로 도시되었다. 이 실시예에서, 2차 전자 생성은 도 11에 도시된 큰 몇 개의 행들의 RF 공동부(20)에서 일어난다. 공동부 전극들의 한 측면에서, 전극의 행 및 열 선택이 행해질 수 있는 행 선택 전극(22)과 열 선택 전극 구조(81)을 포함하는 전극 그리드가 존재한다. 추출된 전자는 인광 스크린 쪽으로 가속된다. 이 실시예에서, 2차 전자 생성이 행 도체(22)와 평행한 별개의 공동부(20)에서 행해진다. 하나의 그러한 공동부는 하나 이상의 행에 2차 전자를 제공한다. 별개의 행 및 열 선택 신호로, 픽셀들은 선택되어, 전자들을 인광 스크린으로 가속할 수 있고, 그럼으로써 빛을 발할 수 있다. 도 12에 도시된 것처럼, 공동부 안의 RF는 -Vrf와 Vrf사이의 전압을 가진다. 행 그리드 전극에 가장 가까운 공동부 전극은 Vrf에 있을 때, 전자들은 행 전압(Vr)이 (Vrf)보다 크거나 같을 때 그리드를 통과할 수 있다. 전자들을 막기 위해, 행 전압은 (Vrf)보다 작아야 한다. 콘덕션 행 안의 픽셀을 스위치 온하기 위해 열 선택은 (Vr)보다 큰 전압으로 스위치될 수 있다. 전자를 막기 위해, 열 전압은 (Vr)보다 작아야 한다. RF 공동부는 가장자리에 스페이서를 가진 전체 디스플레이만큼 클 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스의 추가의 실시예로서, 도 13에서, 큰 위치가 바뀐 공동부 RF 전자 생성 및 별도의 행 및 열 선택을 가진 디스플레이가 도시되었다.
이 실시예는 이전의 것과 매우 비슷하다. 하지만, 전자 생성은 도 13에 도시된 것처럼 전자 생성에 수직으로 일어난다. 전자 생성은 또한 하나의 행 길이를 가지고 몇 개의 행들을 겹치는 RF 공동부(20)에서 행해진다. 극단적인 경우, 하나의 공동부 만이 존재하여 전체 디스플레이에 대해 전자 생성이 행해진다. 공동부 전극들의 하나의 측면에서, 전자의 행 및 열 선택을 수행할 수 있는 행 선택 전극(131)과 열 선택 전극(81)을 가진 그리드 배열이 존재한다. 이때, 추출된 전자는 인광 스크린(41) 쪽으로 가속된다. 이 실시예에 대한 구동 신호는 이전에 나온 도 12에 도시된 것과 신호와 거의 비슷하다. 행 신호가 공동부 전기장과 너무 간섭하는 것을 막기 위해 올바른 행 추출 신호가 제공되었는지 주의를 해야한다. 이 구조의 장점은 디스플레이의 깊이가 공동부의 크기에 거의 종속하지 않는다는 것이다. 공동부의 크기는 바람직한 주파수에 맞도록 선택될 수 있다. 행의 공동부 전극에 대한거리의 종속성 때문에 불균일성이 도입될 수 있다는 사실에 의해 단점이 형성될 수 있다.
정리하면, 본 발명은 다음과 같이 설명될 수 있다:
매트릭스 디스플레이 디바이스는 적어도 하나가 단위값 이상의 2차 방출 계수를 가지는 재료(24)로 커버되는 벽을 가지는 공동부(20)를 포함한다. 공동부는 실질적으로 인광 디스플레이 스크린인 디스플레이 스크린에 평행한 평면 배열을 형성한다. 공동부에는 전극들(21, 215, 217, 22, 225, 228)이 제공되고, 2차 방출로 공동부 내에 전자들을 생성하기 위해 디스플레이 디바이스는 진동하는 AC 전압(Vr, Vrf)을 상기 전극(21, 215, 217, 22, 225, 228)으로 공급하기 위한 회로를 가진다. 공동부(20)는 스크린(41)을 향하는 구멍(25)을 가지고, 디스플레이 디바이스는 선택적으로 공동부 내에서 생성된 전자를 상기 구멍에 통과시키기 위한 회로를 가지며, 상기 구멍을 통과한 전자를 인광 디스플레이 스크린으로 가속시킨다.
본 발명이 바람직한 실시예와 연관하여 개시된 반면, 위에 개략된 원리 내에서 변경이 당업자에게 명백할 것이라는 것과 본 발명이 바람직한 실시예에 한정되지 않고 그러함 변경들을 포함하도록 의도되었다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 변경은, 청구항에서 명백히 설명되지 않았더라도, 그 중에서 특히 위에서 언급된 특성 및 특징의 어떠한 그리고 각각의 조합을 포함한다. 어떠한 참조 부호는 청구항의 범위를 제한하지 않는다. "포함한다"라는 단어는 청구항에서 언급된 것들 이외의 다른 요소의 존재를 배제하지 않는다. 단수 형태로 기재된 요소의 사용은 그러한 요소의 복수의 존재를 배제하지 않는다.
예를 들어 행과 열을 상호 바꾸는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 행과 열로 배열된 픽셀들과 전극들을 가진 시스템과 픽셀을 어드레스하기 위한 어드레싱 회로를 포함한 평면 디스플레이 스크린을 가진 매트릭스 디스플레이 디바이스에 응용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 행들 및 열들로 배열된 픽셀들과, 픽셀들을 어드레스하기 위해 전극과 어드레싱 회로를 가지는 시스템을 포함한 평면 디스플레이 스크린(41)을 가지는 매트릭스 디스플레이 디바이스에 있어서,
    적어도 하나가 단위값 이상의 2차 방출 계수를 가지는 재료(24)로 커버되는 벽을 가지는 공동부(20) 포함하고,
    상기 공동부는 상기 디스플레이 스크린에 실질적으로 평행한 평면 배열을 형성하고, 상기 디스플레이 스크린은 인광 디스플레이 스크린이고, 상기 공동부에는 전극들(21, 215, 217 ,22, 225, 228)이 제공되었고 상기 디스플레이 디바이스는 상기 공동부 내에 전자들을 생성하기 위해 진동하는 AC 전압(Vr, Vrf)을 상기 전극들(21, 215, 217 ,22, 225, 228)에 공급하기 위한 회로를 가지고, 상기 공동부(20)는 상기 스크린(41)을 향하는 구멍(25)을 가지고, 상기 디스플레이 디바이스는 상기 공동부 내에서 생성된 전자들을 상기 구멍으로 선택적으로 통과시키고 상기 구멍을 통과한 전자들을 상기 인광 디스플레이 스크린으로 가속시키는 회로를 가지는 것을 특징으로 하는, 매트릭스 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공동부의 배열이 행 또는 열에 평행한 방향으로 확장하는 연장된 공동부(20)를 포함하고, 상기 연장된 공동부는 벽(51)에 의해 구분되는 것을 특징으로 하는, 매트릭스 디스플레이 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 공동부(20)는 제 1 방향으로 연장된 공동부의 배열을 형성하고, 각 공동부는 상기 방향으로 확장하는 제 1 전극(215, 217)을 포함하고, 상기 공동부의 배열에는 상기 제 1 전극에 수직으로 확장하는 제 2 전극(225)이 마련되었고, 동작 중에 진동하는 AC 전압은 상기 제 1 전극(215, 217) 중 적어도 하나와 상기 제 2 전극(225)중 적어도 하나 사이에 선택적으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 매트릭스 디스플레이 디바이스.
  4. 제 2항에 있어서, 연장된 공동부가, 동작 중에 진동하는 AC 전압이 그 사이에 인가되는 평행하게 확장하는 두 개의 전극들(21, 228)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매트릭스 디스플레이 디바이스.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 각각의 공동부가 제 1 전극(217)들 중 하나 또는 두 개의 전극들(21, 228)들 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매트릭스 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서, 매트릭스 디스플레이 디바이스는 전자의 행 및 열 선택을 위해 행 선택 전극(21) 및 열 선택 전극(81)을 가지는 그리드 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매트릭스 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 매트릭스 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 방법으로서,
    공동부 안의 전자 구름의 생성을 위해, 반대 위상의 RF 전압이 상기 공동부 내의 제 1 및 제 2 전극에 공급되는, 매트릭스 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 방법.
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