專(zhuān)利名稱(chēng)：真空顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)真空顯示設(shè)備，該設(shè)備包含一個(gè)顯示屏，用于顯示圖象信息，所述顯示屏包含排列在第一陣列的發(fā)光像素；陰極裝置，用于形成排列在第二陣列的多個(gè)電子束，所述第二陣列與第一陣列一致，因此每個(gè)電子束對(duì)應(yīng)于顯示屏的一個(gè)像素；尋址裝置，用于通過(guò)根據(jù)圖象信息調(diào)制相應(yīng)的電子束為像素尋址，及管道結(jié)構(gòu)，裝備有排列在第三陣列的電子束引導(dǎo)諧振腔，所述第三陣列與第一陣列一致，該管道結(jié)構(gòu)用于將各電子束引導(dǎo)至顯示屏相應(yīng)的像素，所述電子束引導(dǎo)諧振腔各擁有一個(gè)面向陰極裝置的入口和一個(gè)面向顯示屏的出射孔。
這樣一個(gè)顯示屏的實(shí)施方案已由US-A-5986399公開(kāi)。
在已公開(kāi)的顯示設(shè)備中，陰極裝置包含微端場(chǎng)發(fā)射器，也稱(chēng)為Spindt發(fā)射器，用于各像素(象素)。當(dāng)鄰近微端的陰極電極由陰極電壓激活時(shí)，因?yàn)槲⒍吮容^強(qiáng)的本地電場(chǎng)從微端發(fā)射出電子。
從微端發(fā)射出的電子通過(guò)電場(chǎng)向著顯示屏相應(yīng)的象素加速。出于這個(gè)目的，所述顯示屏裝備有接收陰極電壓的陽(yáng)極。這些象素包含發(fā)光材料，這些材料在電子束沖擊時(shí)發(fā)射光并且象素排列在行和列上。
已公開(kāi)的顯示設(shè)備裝備有尋址裝置。特別地微端由列電子可控制，該列電子用于激勵(lì)微端列，并裝備柵格電極，該電極通過(guò)隔離層與列電極分隔并沿與列正交的方向擴(kuò)展，以便調(diào)制電子束行的束流。這樣，顯示屏上的各象素通過(guò)相應(yīng)的列電極與柵格電極的相應(yīng)的結(jié)合是可尋址的。
通過(guò)根據(jù)供應(yīng)給顯示設(shè)備的圖象信息對(duì)象素尋址，所述圖象信息能顯示在屏幕上。
在已公開(kāi)的顯示設(shè)備里提供一個(gè)選擇板。這個(gè)選擇板為每個(gè)象素裝備有一個(gè)孔。各孔的內(nèi)表面裝備有金屬鍍膜的模式。這個(gè)孔將電子束引導(dǎo)至顯示屏相應(yīng)的象素。選擇板安裝在靠近顯示屏以獲得孔和象素之間的關(guān)系基本上為1∶1。
已公開(kāi)的顯示設(shè)備有以下問(wèn)題，所顯示的圖象的亮度在設(shè)備的使用期內(nèi)衰減。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)如開(kāi)頭幾段所說(shuō)明的真空顯示設(shè)備，這個(gè)設(shè)備有在其使用期內(nèi)降低的圖象亮度的衰減。
這個(gè)目的通過(guò)本發(fā)明的真空顯示設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備的特征在于管道結(jié)構(gòu)排列在鄰近陰極裝置，而且所述入口比所述出射孔大。
本發(fā)明基于這個(gè)認(rèn)知，陰極裝置的發(fā)射特性在該設(shè)備的使用期內(nèi)由于在設(shè)備里形成的正離子而減弱。在顯示設(shè)備里建立了真空條件后，仍存在具有低分壓的殘留氣體。這些殘留氣體在被電子束撞擊時(shí)分離。產(chǎn)生的正離子以與電子相反的方向移動(dòng)并因此向著陰極裝置加速，該陰極裝置可因離子碰撞而被損害。由此所發(fā)射的電子束的亮度和圖象亮度因此在顯示設(shè)備的使用期內(nèi)衰減了。
在本發(fā)明的顯示設(shè)備里，管道結(jié)構(gòu)排列在鄰近陰極裝置。因此多個(gè)正離子在管道結(jié)構(gòu)和顯示屏間產(chǎn)生。因?yàn)槌錾淇着c入口的表面積及因此管道結(jié)構(gòu)的表面積比較相對(duì)小，正離子主要與管道結(jié)構(gòu)碰撞。管道結(jié)構(gòu)對(duì)向著陰極裝置加速的離子形成障礙。
與陰極裝置碰撞的離子數(shù)量減少，因?yàn)橥ㄟ^(guò)出射孔進(jìn)入電子束引導(dǎo)諧振腔的小部分正離子和基本上到達(dá)陰極裝置的小部分正離子是比較少的。因此，在顯示設(shè)備的使用期間對(duì)陰極裝置造成的損害減小。在本發(fā)明的顯示設(shè)備里，射出的電子束的束流的衰減和因此圖象亮度的衰減在顯示設(shè)備的使用期內(nèi)降低。
而且，因?yàn)槿肟诒瘸錾淇状?，電子束引?dǎo)諧振腔集中電子束，所以它有比較高的亮度。電子束的空間分布也比較均勻。因此，象素內(nèi)的發(fā)光特別均勻而且圖象質(zhì)量比較高。
出射孔可是圓形或方形的，或優(yōu)選地為諸如橢圓或矩形的拉長(zhǎng)的形狀。
在本文件的剩余部分中使用詞“諧振腔”的地方，在管道結(jié)構(gòu)中提供的電子束引導(dǎo)諧振腔作為參考。
即使本發(fā)明的顯示設(shè)備有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即出射孔表面積和入口間的任意比例大于1，優(yōu)選地是這個(gè)比值比1大很多，例如5或20。
管道結(jié)構(gòu)為諧振腔的每個(gè)出射孔可在其面向屏幕的邊上裝備一個(gè)跳躍電極，而且諧振腔的每個(gè)出射孔的內(nèi)表面可包含具有二次發(fā)射功能的電絕緣材料。這些特征使電子束引導(dǎo)能通過(guò)這個(gè)諧振腔。這個(gè)特定的電子束引導(dǎo)基于電子的跳躍傳輸，如本身在US-A-5270611公開(kāi)的。
電子的跳躍傳輸基于二次發(fā)射過(guò)程。在工作中，跳躍電極接收跳躍電壓，以便諧振腔中的電子向著出射孔加速。諧振腔的內(nèi)表面包含具有二次發(fā)射功能的電絕緣材料。當(dāng)一個(gè)電子撞擊到內(nèi)表面上，該電子被吸收，而且釋放一個(gè)二次電子并向出射孔加速。對(duì)于每個(gè)進(jìn)入諧振腔中的已發(fā)射出的電子，平均從出射孔發(fā)射出一個(gè)電子。這樣，平均離開(kāi)諧振腔的電子數(shù)和進(jìn)入諧振腔的電子數(shù)一樣多，并且引導(dǎo)電子束穿過(guò)諧振腔。
如果在顯示屏里為加速電子裝備一個(gè)陽(yáng)極，則這個(gè)實(shí)施方案是特別有利的。因?yàn)楸容^小的出射孔和存在跳躍電極，通過(guò)管道結(jié)構(gòu)陽(yáng)極的加速電場(chǎng)有可以忽略的導(dǎo)電系數(shù)。因此，加速階段不會(huì)干擾由陰極裝置產(chǎn)生的電子束。能相互獨(dú)立的選擇陽(yáng)極電壓和陰極電壓。
通常，比較高的陰極電壓用于加速電子。電子束里的電子以比較高的沖擊能量沖擊象素，以致由發(fā)光材料產(chǎn)生的光特別有效，然而陰極電壓能如此選擇使得它是最合適于用于顯示設(shè)備的電子發(fā)射器的類(lèi)型。
電子束引導(dǎo)諧振腔優(yōu)選地基本上是漏斗形的，這個(gè)漏斗的展開(kāi)角譬如，在10度到100度的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在30度和80度之間。
發(fā)明者已示出從這樣一個(gè)諧振腔射出的電子束導(dǎo)致有利的和特別均勻的象素的填充。
而且，閾值跳躍電壓、即啟動(dòng)跳躍電子傳輸必需的跳躍電壓、是比較低的，而且跳躍傳輸過(guò)程建立在比較低的跳躍電壓。
優(yōu)選地，對(duì)每個(gè)電子束陰極裝置至少包含一個(gè)場(chǎng)發(fā)射器。這樣，本發(fā)明的顯示設(shè)備的這個(gè)實(shí)施方案本質(zhì)上是一個(gè)場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)。場(chǎng)發(fā)射器只需要一個(gè)比較低的電源用于產(chǎn)生有足夠高的束流的電子束。
如果各個(gè)電子束的場(chǎng)發(fā)射器的數(shù)量比較大，則這個(gè)實(shí)施方案是特別有利的。在已公開(kāi)的FED的實(shí)施方案里，經(jīng)常發(fā)生在所發(fā)射的電子束里象素內(nèi)的發(fā)光均勻和波動(dòng)的問(wèn)題。這些問(wèn)題在這個(gè)實(shí)施方案中減少，因?yàn)檫@些諧振腔將來(lái)自比較大數(shù)量的場(chǎng)發(fā)射器的所發(fā)射的電子集中到單個(gè)電子束里。
場(chǎng)發(fā)射器優(yōu)選地包含Spindt型發(fā)射器，印制的場(chǎng)發(fā)射器或碳納米管。
可替代地，陰極裝置可包含一個(gè)或多個(gè)熱電子發(fā)射器，例如氧化物陰極。這個(gè)陰極的大小可與顯示屏的大小相比較，或它可有幾個(gè)段。
優(yōu)選地，為每個(gè)電子束陰極裝置包含一個(gè)陰極電極，以便從所述的陰極裝置的相應(yīng)部分能發(fā)射電子；該裝置還含有各個(gè)電子束的柵極，以致控制來(lái)自所述的陰極裝置的相應(yīng)部分的電子發(fā)射。
第一陣列、第二陣列和第三陣列一般包含行和列。這些行和列都可沿直的垂直線排列，或替代地以所謂的delta-nabla結(jié)構(gòu)排列，其中這些行沿直線排列而這些列以鋸齒型排列并基本上與行垂直。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，尋址裝置包含行電極和列電極，這個(gè)行電極連接排列在相應(yīng)行的電子束引導(dǎo)諧振腔的柵極，而且列電極連接排列在相應(yīng)列的電子束引導(dǎo)諧振腔的跳躍電極。
在工作中，一個(gè)給定的像素通過(guò)將行電壓施加于相應(yīng)的行電極和將列電壓施加于相應(yīng)的列電極是可尋址的。
一般，象素尋址為“每次傳送一行”，由此電壓的第一、譬如行電壓、用于選擇電子束的行，并且電壓的第二、在這個(gè)實(shí)例中為列電壓、用于調(diào)節(jié)獨(dú)立于所選行的各個(gè)電子束的束流。
對(duì)被寫(xiě)出的每幀選擇一次各行，這樣行電壓一般是有幀頻率的信號(hào)。對(duì)被寫(xiě)出的每條線路匹配一次各列電壓，這樣列電壓一般是有行掃描頻率的信號(hào)。這個(gè)束流調(diào)節(jié)可借助脈沖幅度調(diào)制或借助脈寬調(diào)制來(lái)執(zhí)行。
列電壓有行掃描頻率，該行掃描頻率比幀頻率大很多，通常大幾百倍。優(yōu)選的實(shí)施方案有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，用于象素尋址的電源比較低，因?yàn)榱须妷菏┘佑谔S電極，該電極有比較小的容性負(fù)載。
上述的“每次傳送一行”的尋址方法經(jīng)常稱(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)掃描”。替代地可用“轉(zhuǎn)置掃描”，其中行電壓和列電壓的角色互換。在這個(gè)文件的剩余部分里，假定標(biāo)準(zhǔn)掃描用于象素尋址。
陰極電極可排列成段，各段對(duì)應(yīng)于排列在第二陣列的預(yù)定數(shù)量行上的多數(shù)電子束。譬如，段的數(shù)是十。
在工作中，分段的陰極電極用于象素行的多路尋址。這有以下優(yōu)點(diǎn)行電壓的數(shù)目，及因此給行電壓供源的外部連接數(shù)目減少。
替代地，陰極電極和柵極的角色可互換，因此象素行可借助對(duì)應(yīng)行的陰極電極選擇，分段的柵極用于行的多路尋址。
在一個(gè)可替代的實(shí)施方案中，尋址裝置包含行電極和列電極，所述的行電極連接排列在相應(yīng)行的電子束的陰極電極，而且所述的列電極包含排列在相應(yīng)列的電子束引導(dǎo)諧振腔的柵極。象素的行通過(guò)陰極電極是可尋址的，而象素的列通過(guò)柵極是可尋址的。
這是有利的，因?yàn)閱蝹€(gè)跳躍電極能提供給所有諧振腔，所述跳躍電極接收一個(gè)固定的跳躍電壓并具有與諧振腔的第三陣列類(lèi)似的大小。
因?yàn)檫@一點(diǎn)，諧振腔的跳躍傳輸屬性在顯示設(shè)備的工作期間保留相對(duì)地不改變。而且，個(gè)別象素地尋址現(xiàn)在完全地在陰極裝置里執(zhí)行，這些裝置通過(guò)管道結(jié)構(gòu)與加速階段是電絕緣的。
顯示設(shè)備在真空條件下工作。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案里，這個(gè)顯示設(shè)備包含一個(gè)真空密封外殼，該真空密封外殼具有鄰近陰極裝置的后板，鄰近顯示屏的前板，和一個(gè)在前板和后板之間的間隔；所述的間隔包含多個(gè)室，各室排列在預(yù)定數(shù)量的像素及其相應(yīng)的電子束諧振腔之間，而且所述間隔還包含泵室，該泵室設(shè)計(jì)用于抽空真空密封外殼并連接到多個(gè)室中的每一個(gè)。
間隔為顯示屏提供支持，以抵擋大氣壓力。這對(duì)獲得顯示設(shè)備里的真空條件是必要的。顯示設(shè)備的制造過(guò)程包含抽空顯示設(shè)備的步驟，在這個(gè)步驟期間泵室連接到泵。
優(yōu)選地，真空條件貫穿整個(gè)顯示設(shè)備盛行而且顯示設(shè)備的抽氣阻力盡可能小。
這樣一個(gè)間隔的實(shí)施方案對(duì)各個(gè)象素有一個(gè)單獨(dú)的室，在象素和相應(yīng)電子束引導(dǎo)諧振腔的出口之間擴(kuò)展。
為了將各個(gè)室連接到泵室，管道結(jié)構(gòu)可在相鄰諧振腔間裝備通道，以便連接諧振腔的行，諧振腔的列，或兩者都連接。這些鄰近諧振腔結(jié)構(gòu)的邊的諧振腔通過(guò)類(lèi)似的通道連接到所述的泵室。這些通道的大小應(yīng)足夠大，以致允許相鄰諧振腔間的無(wú)限制的氣流，然而又要足夠小，以阻止相鄰的諧振腔間的電子泄漏。
替代地，這樣的通道可在間隔里提供以將室連接到相應(yīng)的相鄰象素。
這個(gè)對(duì)各個(gè)象素具有單獨(dú)室的間隔阻止電子落在錯(cuò)誤的象素上，也就是說(shuō)，象素不對(duì)應(yīng)這個(gè)電子射出的諧振腔。這在彩色顯示設(shè)備里尤其有利，以便阻止所顯示的圖象里的色彩錯(cuò)誤。
間隔的另一個(gè)實(shí)施方案為排列在第一陣列的單列里的預(yù)定數(shù)量的像素裝備有單獨(dú)的室。
在這個(gè)實(shí)施方案里，電子泄漏到相鄰的列的象素是不可能的。這在彩色顯示設(shè)備里是尤其有利的，如果不同色彩的發(fā)光材料排列為條，每條對(duì)應(yīng)排列在列里的預(yù)定數(shù)量的象素。這個(gè)結(jié)構(gòu)也阻止色彩錯(cuò)誤的發(fā)生，一些電子泄漏可發(fā)生在排列在列中的象素間。
當(dāng)跳躍電極包含一個(gè)電子透鏡時(shí)，該透鏡鄰近各個(gè)諧振腔的出射孔，用于匹配與顯示屏的像素一致的相應(yīng)電子束的橫截面積和/或形狀。
因而能獨(dú)立于顯示屏上的像素來(lái)選擇出射孔的形狀和直徑，以致得到一個(gè)大的設(shè)計(jì)自由度。從引導(dǎo)諧振腔射出的電子束通過(guò)電子透鏡形成，以給出顯示屏的相應(yīng)發(fā)光象素的好的填充。這對(duì)于象素里的發(fā)光材料的有效利用是有利的，而且因此對(duì)于所顯示圖象的亮度是有利的。
這樣一個(gè)電子透鏡可包含一個(gè)杯形透鏡或一個(gè)平面電子透鏡，這兩種透鏡都在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO01/26131中公開(kāi)。
本發(fā)明的這些和其它方面將參考


和使之明顯化。
圖中圖1示出了本發(fā)明的顯示設(shè)備的第一實(shí)施方案；圖2是第一實(shí)施方案的更詳細(xì)的等比例的視圖；圖3是第一實(shí)施方案中的尋址裝置的示意圖；圖4是尋址裝置替代實(shí)施方案的示意圖；圖5是尋址裝置另一個(gè)替代實(shí)施方案的示意圖；圖6是第一實(shí)施方案中的前板和間隔的側(cè)圖；圖7示出了本發(fā)明的顯示設(shè)備的第二實(shí)施方案；圖8示出了鄰近管道結(jié)構(gòu)里的單個(gè)諧振腔的出射孔的跳躍電極的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。
顯示設(shè)備的第一實(shí)施方案，如圖1和圖2中示出，有一個(gè)排列在鄰近前板51的顯示屏30，排列在鄰近后板52用于形成電子束EB的陰極裝置20，和排列在顯示屏30和陰極裝置20之間的管道結(jié)構(gòu)10，在后者附近，管道結(jié)構(gòu)裝備有電子束引導(dǎo)諧振腔15。這個(gè)諧振腔15基本上是漏斗形的，其帶有大于出射孔17的入口16。
顯示屏30包含排列在行31和列32里的像素(象素)35。各個(gè)象素35裝備有發(fā)光材料，譬如磷，這種材料在電子束EB撞擊時(shí)發(fā)射出光。在彩色顯示設(shè)備里，應(yīng)用不同的發(fā)光材料，各材料對(duì)應(yīng)于一種顏色紅、綠、和藍(lán)。這個(gè)光穿過(guò)前板51向在外觀看顯示設(shè)備的觀眾傳輸。
顯示屏30可以是矩形的，在行31方向和列32方向間的比例為，譬如，16∶9或4∶3。理想的是顯示屏30是平的并且顯示設(shè)備的厚度盡可能小。然而圖1和圖2示出了只有一些象素35的顯示屏30，實(shí)際的顯示屏有更多數(shù)量的象素。每個(gè)象素35有大約300μm×1mm的表面積。
顯示屏30也可包含一個(gè)用于向它加速所發(fā)射的電子的陽(yáng)極(未示出)。這個(gè)陽(yáng)極接收譬如5kV的陰極電壓。
陰極裝置20包含一個(gè)陰極電極21，對(duì)各自象素35的多個(gè)場(chǎng)發(fā)射器22，和相應(yīng)于行31和象素35的柵極25。
場(chǎng)發(fā)射器22可包含Spindt型的發(fā)射器、印制的場(chǎng)發(fā)射器、或碳納米管。這些發(fā)射器裝在玻璃基底上，該基底覆有陰極電極21和一個(gè)電阻層。采用陰極電極21和柵極25間的電壓差來(lái)激活場(chǎng)發(fā)射器22來(lái)發(fā)射電子。
發(fā)射出的電子由柵極25向管道結(jié)構(gòu)10加速。對(duì)每個(gè)諧振腔15，這個(gè)柵極25包含用于通過(guò)所發(fā)射的電子的多個(gè)通道26，所以他們可傳送到諧振腔15。
管道板10對(duì)每個(gè)象素35有一個(gè)相應(yīng)的電子束引導(dǎo)諧振腔15。每個(gè)諧振腔15是漏斗形的并有一個(gè)中心軸19。諧振腔15的內(nèi)表面18至少部分覆蓋有電絕緣材料，該材料對(duì)預(yù)定范圍的電子撞擊能量有至少為1的二次發(fā)射系數(shù)δ，因此墻18在電子撞擊到它時(shí)能發(fā)射出二次電子。這種材料包含，譬如，氧化鎂(MgO)。管道結(jié)構(gòu)10有譬如400μm的厚度。
在本發(fā)明的顯示設(shè)備里，多數(shù)離子在管道結(jié)構(gòu)10和顯示屏30間產(chǎn)生。因?yàn)槌錾淇?7比較小，離子將主要撞擊在管道結(jié)構(gòu)10上。穿過(guò)出射孔17進(jìn)入諧振腔15并基本上能到達(dá)陰極裝置20的這部分離子比較少。離子和陰極裝置20撞擊的數(shù)量因此減少，并且在顯示設(shè)備使用期內(nèi)改善圖象亮度。
管道板10的面向屏幕的邊為顯示屏30上的象素35的每列32裝備有跳躍電極11。在工作中，跳躍電壓施加于跳躍電極11以在諧振腔15里建立電磁場(chǎng)，用于能穿過(guò)諧振腔15跳躍傳送電子。穿過(guò)出射孔射出諧振腔15的電子的數(shù)量與進(jìn)入諧振腔15的電子的數(shù)量相等，這樣獲得進(jìn)入諧振腔15的電子束EB的引導(dǎo)。
一般，諧振腔的出射孔17小于面向陰極裝置20的入口16。優(yōu)選地，入口16的表面積與出射孔17的比例顯著地大于1，譬如，5或20。
譬如，入口16的直徑是600毫米并且圓的出射孔17的直徑是100毫米。優(yōu)選地，出射孔17可有拉長(zhǎng)的形狀，它的大直徑為300毫米而小直徑為100毫米。在彩色顯示屏中具有拉長(zhǎng)的子象素是尤其有利的。
電子束EB的束流密度在諧振腔的出射孔17處大于入口處。譬如，出射孔處的束流密度大50或100倍。在這種情況下，從陰極裝置20的比較大的部分發(fā)射出的電子收集在電子束EB里，因此電子束EB有好的橫向均衡性和特別高的亮度。
現(xiàn)在將參考圖3詳細(xì)描述第一實(shí)施方案里的尋址裝置41、42。
這個(gè)尋址裝置包含如行電極41一樣工作的柵極25和如列電極42一樣工作的跳躍電極11。在這個(gè)實(shí)施方案中，象素35借助標(biāo)準(zhǔn)掃描尋址。
柵極25各接收一個(gè)相應(yīng)的柵電壓Vg1、Vg2、Vg3，這些電壓可獨(dú)立地?fù)碛性试S穿過(guò)柵極25里的通道26的發(fā)射出的電子通過(guò)的第一值，或第二值，在第二值上沒(méi)有發(fā)射出的電子通過(guò)柵極25。因?yàn)橄笏?5尋址為“每次傳送一行”，只有柵電壓Vg1、Vg2、Vg3中的一個(gè)能在任何時(shí)候有第一值，然而所有其它柵電壓有第二值。這樣只選擇象素35的一個(gè)單行31。圖象信息的一個(gè)幀通過(guò)象素35的各個(gè)行31的連續(xù)選擇被寫(xiě)在顯示屏30上。
對(duì)象素35的每列32通過(guò)改變施加于對(duì)應(yīng)所述象素35的列32的跳躍電極11的跳躍電壓Vhop1、Vhop2、Vhop3能調(diào)節(jié)電子束EB的束流。因?yàn)槊看沃贿x擇象素35的一個(gè)單行31，對(duì)所述行31里的各象素35能獨(dú)立地調(diào)節(jié)電子束EB的束流。
電子束EB的束流可借助脈沖幅度調(diào)制來(lái)調(diào)節(jié)，因此電子束EB的束流可通過(guò)跳躍電壓Vhop1、Vhop2、Vhop3的值來(lái)控制，與所提供的圖象信息一致。在這種情況里，電子束EB的束流為零，如果跳躍電壓Vhop1、Vhop2、Vhop3低于預(yù)定的閾值跳躍電壓，并且當(dāng)跳躍電壓Vhop1、Vhop2、Vhop3等于預(yù)定的最大跳躍電壓時(shí)，這個(gè)束流有其最大值。在最大跳躍電壓處，離開(kāi)諧振腔15的出射孔17的電子與通過(guò)入口16進(jìn)入諧振腔的電子一樣多。
譬如，閾值跳躍電壓位于50至200伏的范圍里，而且高于閾值跳躍電壓的最大跳躍電壓位于100至500伏的范圍里。
替代地，電子束EB的束流可借助脈沖寬度調(diào)制控制。
在根據(jù)圖4的尋址裝置的替代實(shí)施方案里，多路尋址用于象素35的行31，如這個(gè)文件前面所述。陰極裝置現(xiàn)在分為三段221A、221B、221C。在工作期間各段221A、221B、221C接收相應(yīng)的陰極電壓Vcath1、Vcath2、Vcath3。相應(yīng)的柵極225A、225B對(duì)各段221A、221B、221C相互連接，因此他們一起組成了用于象素35的行31尋址裝置。第一組柵極225A接收第一柵電壓Vg1，而第二組柵極225B接收第二柵電壓Vg2。
在傳統(tǒng)的、非多路的尋址結(jié)構(gòu)里，為尋址象素35的六行供應(yīng)六個(gè)行電壓，然而在多路尋址結(jié)構(gòu)里只需要五個(gè)行電壓(Vcath1、Vcath2、Vcath3、Vg1、Vg2)。在實(shí)際的顯示設(shè)備里，行電壓數(shù)量的減少和用于行電壓供源的外部連接的數(shù)量的減少將更多。譬如，在有600行的顯示設(shè)備里，其中陰極電極分為10段，行電壓需要的數(shù)量是70而不是600。然而，多路尋址的電源消耗可能比傳統(tǒng)尋址的電源消耗高。
在尋址裝置的另一個(gè)替代的實(shí)施方案里，如圖5所示，陰極裝置由象素35的各行31的線陰極321組成。通過(guò)將相應(yīng)的陰極電壓Vcath1、Vcath2、Vcath3之一設(shè)定為允許電子發(fā)射的第一值，并且將其它陰極電壓設(shè)定為不允許發(fā)射的第二值來(lái)選擇象素35的行31。
尋址裝置包含象素35的各列32的柵極325。電子束EB的束流通過(guò)柵極325里的通道326的調(diào)制能由柵電壓Vg1、Vg2、Vg3的脈沖幅度調(diào)制，或由柵電壓的脈寬調(diào)制來(lái)完成。
這個(gè)實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)是尋址完全在陰極裝置里執(zhí)行。這樣可應(yīng)用單個(gè)跳躍電極，基本上覆蓋管道結(jié)構(gòu)10的整個(gè)面向屏幕的邊的表面。而且，這個(gè)跳躍電極能接收一個(gè)固定的電壓，因此諧振腔15的跳躍傳輸屬性在工作期間不改變。
顯示設(shè)備包含由前板51，后板52和間隔53形成的真空密封外殼50。間隔53和前板51在圖6中更詳細(xì)地示出。間隔53提供真空支持給顯示設(shè)備而且包含一個(gè)用于抽空顯示設(shè)備的泵室55。
對(duì)象素35的各行32，間隔53有相應(yīng)的室54。該室54基本上沿象素35的列32擴(kuò)展。相鄰的室54通過(guò)屏障56分開(kāi)，這個(gè)屏障沿著電子運(yùn)動(dòng)方向上的室54的邊從顯示屏30擴(kuò)展到管道結(jié)構(gòu)10。這個(gè)屏障56的高度，也就是顯示屏30和管道結(jié)構(gòu)10之間的距離為，譬如，3mm。
室54在兩端與泵室55開(kāi)放地聯(lián)系。鄰近管道結(jié)構(gòu)10，室54通過(guò)出射孔17連接到相應(yīng)列32的諧振腔15。在抽空過(guò)程期間，泵通過(guò)泵閥P連接到泵室55。這致使貫穿整個(gè)顯示設(shè)備可能獲得真空條件。
如圖7所示的顯示設(shè)備的第二實(shí)施方案很大程度上類(lèi)似于第一實(shí)施方案，除了匹配間隔和管道結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施方案包含有前板151、后板152、和間隔153的真空密封外殼150。
間隔153有鄰近真空密封外殼150的邊的泵室155，并裝備相應(yīng)于顯示屏130上的各個(gè)象素135的單個(gè)室154。相鄰的室由屏障156分開(kāi)。
室154具有圓柱的或圓錐的形狀，并以電子運(yùn)動(dòng)的方向，在象素135和管道結(jié)構(gòu)里的相應(yīng)的諧振腔115的出射孔117之間擴(kuò)展。在管道結(jié)構(gòu)110的面向屏幕的側(cè)面上，為象素135的各列32提供一個(gè)跳躍電極111，因此排列跳躍電極111來(lái)尋址所述的列。
為象素135的各行引入柵極125，并且該柵極125為所述行控制來(lái)自陰極裝置120的電子發(fā)射。尋址裝置以第一實(shí)施方案的尋址裝置的類(lèi)似方式工作。
管道結(jié)構(gòu)110的相鄰的諧振腔115通過(guò)通道119相互連接。通道119的直徑應(yīng)如此，以致無(wú)限制的氣流可能穿過(guò)這些通道。
該圖示出了裝備在列方向的通道119，但是通道可替代地裝備在行方向，或在兩個(gè)方向上都裝備。管道結(jié)構(gòu)110橫向端的諧振腔115通過(guò)類(lèi)似的通道119連接到泵室155。
替代地，類(lèi)似的通道能裝備在隔開(kāi)室154的屏障156里。
間隔153里的各個(gè)諧振腔115和各個(gè)室154連接到泵室155。在顯示設(shè)備抽空期間，泵連接到泵室155。這個(gè)實(shí)施方案提供貫穿顯示設(shè)備的好的真空條件。
在圖8中示出一個(gè)跳躍電極，該電極包含一個(gè)杯形透鏡，這個(gè)杯形透鏡由一個(gè)比較薄的第一環(huán)形部分411A和一個(gè)比較厚的環(huán)形部分411B組成，跳躍電極從第一部分411A向顯示屏30擴(kuò)展。第一部分411A有對(duì)應(yīng)于諧振腔415的出射孔417的通道。第二部分411B有帶有更大的直徑的圓孔412。
杯形透鏡可用于將從諧振腔415發(fā)射出的電子束的形狀或橫截面積匹配顯示屏30上的象素35的橫截面。通過(guò)調(diào)節(jié)孔412的直徑，第二部分411B的厚度，和/或跳躍電壓，電子束EB的橫截面能如此制造，盡可能填滿(mǎn)象素35。因此，最大地利用象素35里的發(fā)光材料，而且所顯示的圖象有比較高的亮度。
如果顯示屏30的象素35在形狀上拉長(zhǎng)，對(duì)孔412有利的是具有一個(gè)橢圓形或矩形。跳躍電極的第二部分411B也可具有橢圓形或矩形。從諧振腔15射出的電子束EB現(xiàn)在有一個(gè)拉長(zhǎng)的橫截面，以便給出一個(gè)拉長(zhǎng)的子象素的最大的填滿(mǎn)。
跳躍電極可替代地包含一個(gè)平面電子透鏡作為杯形透鏡的替代品。兩種結(jié)構(gòu)本身都在所引用的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO01/26131公開(kāi)。
然后跳躍電極包含鄰近諧振腔的出射孔的第一電極和基本上在與第一電極同一平面上的第二電極，跳躍電極環(huán)繞后者。
這種結(jié)構(gòu)有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，分開(kāi)的電壓示施加于第二電極，以致沒(méi)有施加跳躍電壓平面電子透鏡的長(zhǎng)度和因此橫截面是可改變的。
這些圖是示意性的并且不是真正的用于標(biāo)度。在本發(fā)明已結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方案說(shuō)明時(shí)，應(yīng)理解本發(fā)明不應(yīng)限制于這些優(yōu)選的實(shí)施方案來(lái)構(gòu)造。相反，它包括所有由技術(shù)人員在所附的權(quán)利要求的范圍里在其上所做的變化體。
譬如，可通過(guò)陰極電極、柵極、和跳躍電極的任意結(jié)合，通過(guò)陰極電極，或替代地通過(guò)裝備輔助電極或其它適合這個(gè)意圖的裝置的顯示設(shè)備來(lái)執(zhí)行象素行的尋址、象素列的尋址、和這些行和/或列的多路尋址。
陰極裝置可包含任意類(lèi)型的發(fā)射元素，優(yōu)選地諸如Spindt型的發(fā)射器、碳納米管、或印制的場(chǎng)發(fā)射器的場(chǎng)發(fā)射器，但是替代地諸如氧化物陰極或低功耗光圈陰極管的熱離子發(fā)射器，或其它類(lèi)型的諸如雪崩冷陰極管或?qū)Ь€陰極管(wire cathodes)的發(fā)射器。
權(quán)利要求
1.真空顯示設(shè)備包含顯示屏(30)，用于顯示圖象信息，所述的顯示屏包含排列在第一陣列的像素(35)；陰極裝置(20)，用于形成排列在第二陣列的多個(gè)電子束(EB)，所述第二陣列與第一陣列一致，因此各電子束(EB)對(duì)應(yīng)于顯示屏(30)的像素(35)；尋址裝置(41、42)，用于通過(guò)根據(jù)圖象信息調(diào)制相應(yīng)的電子束(EB)給像素(35)尋址，及管道結(jié)構(gòu)(10)，裝備有排列在第三陣列的電子束引導(dǎo)諧振腔(15)，所述的第三陣列與第一陣列一致，該管道結(jié)構(gòu)用于將各電子束(EB)引導(dǎo)至顯示屏(30)相應(yīng)的像素(35)，所述電子束引導(dǎo)諧振腔(15)各擁有面向陰極裝置(20)的入口(16)和面向顯示屏(30)的出射孔(17)，其特征在于，所述管道結(jié)構(gòu)排列在鄰近所述陰極裝置(20)，而且所述入口(16)比所述出射孔(17)大。
2.如權(quán)利要求1所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，在面向顯示屏(30)的管道結(jié)構(gòu)的一邊為各出射孔(17)裝備一個(gè)跳躍電極(11)，并且各電子束引導(dǎo)諧振腔(15)的內(nèi)表面(18)包含有二次發(fā)射功能的電絕緣材料，以便能引導(dǎo)電子束通過(guò)所述諧振腔(15)。
3.如權(quán)利要求2所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，諧振腔(15)基本上是漏斗形的，所述漏斗有范圍為30度至80度的展開(kāi)角。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，陰極裝置(20)至少包含一個(gè)針對(duì)各電子束(EB)的場(chǎng)發(fā)射器(21)。
5.如權(quán)利要求4所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)場(chǎng)發(fā)射器(21)包含碳納米管、印制的場(chǎng)發(fā)射器、或Spindt型發(fā)射器。
6.如權(quán)利要求1所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，陰極裝置(20)包含一個(gè)陰極電極(21)以使電子能從各電子束(EB)的所述陰極裝置(20)的一部分發(fā)射出，該陰極裝置還包含一個(gè)柵極(25)，該柵極(25)聯(lián)合管道結(jié)構(gòu)(10)里的相應(yīng)諧振腔(15)來(lái)控制來(lái)自所述陰極裝置(20)的所述部分的電子發(fā)射。
7.如權(quán)利要求1所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，尋址裝置(41、42)包含一個(gè)行電極(41)和一個(gè)列電極(42)，行電極(4 )連接排列在相應(yīng)行(31)的電子束引導(dǎo)諧振腔(15)的柵極(25)，而且列電極(42)連接排列在相應(yīng)列(32)的電子束引導(dǎo)諧振腔(15)的跳躍電極(11)。
8.如權(quán)利要求7所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，陰極電極(21)排列成段(221A、221B、221C)，各段對(duì)應(yīng)于排列在預(yù)定數(shù)量的行(31)上的多個(gè)電子束(EB)。
9.如權(quán)利要求1所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，尋址裝置(41、42)包含一個(gè)行電極(41)和一個(gè)列電極(42)，所述行電極(41)連接排列在相應(yīng)行(31)的電子束(EB)的陰極電極(21)，而且列電極(42)包含排列在相應(yīng)列(32)上的電子束引導(dǎo)諧振腔(15)的柵極(25)。
10.如權(quán)利要求1所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，真空顯示設(shè)備包含一個(gè)真空密封外殼(50)，該真空密封外殼(50)具有一個(gè)鄰近陰極裝置(20)的后板(52)，一個(gè)鄰近顯示屏(30)的前板(51)，和一個(gè)在前板(51)與后板(52)之間的間隔(53)，所述間隔(53)包含多個(gè)室(54)，各室排列在預(yù)定數(shù)量的像素(35)和他們相應(yīng)的電子束引導(dǎo)諧振腔(15)之間，間隔還包含一個(gè)泵室(55)，設(shè)計(jì)用于抽空真空密封外殼(50)并連接到多個(gè)室(54)中的每一個(gè)。
11.如權(quán)利要求10所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，間隔(153)有用于各像素(135)的單個(gè)室(154)，這個(gè)室在像素(135)和相應(yīng)的電子束引導(dǎo)諧振腔(115)之間擴(kuò)展。
12.如權(quán)利要求6和11所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，間隔(53)裝備有單個(gè)室(54)，該室用于排列在第一陣列的單個(gè)列(32)上的預(yù)定數(shù)量的像素(35)。
13.如權(quán)利要求2所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，跳躍電極(11)包含電子透鏡，這個(gè)電子透鏡鄰近用于匹配與顯示屏(30)的像素(35)一致的相應(yīng)電子束(EB)的橫截面積和/或形狀的諧振腔(15)的各出射孔(17)。
14.如權(quán)利要求1所述的真空顯示設(shè)備，其特征在于，出射孔(17)有拉長(zhǎng)的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)真空顯示設(shè)備，該設(shè)備包含具有像素(35)的顯示屏(30)，用于產(chǎn)生多個(gè)電子束(EB)的陰極裝置(20)，各電子束相應(yīng)于一個(gè)像素(35)，該設(shè)備還包含尋址裝置(41、42)，尋址裝置用于通過(guò)調(diào)制相應(yīng)像素(35)的電子束的濃度為像素(35)尋址。管道結(jié)構(gòu)(10)排列在鄰近陰極裝置(20)。這個(gè)管道結(jié)構(gòu)(10)包含多個(gè)電子束引導(dǎo)諧振腔(15)，各諧振腔對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素(35)，并保護(hù)陰極裝置(20)遠(yuǎn)離附帶的離子。諧振腔(15)的出口(17)比入口(16)小，因此從諧振腔(15)射出的電子束(EB)有特別高的亮度和空間均衡性。
文檔編號(hào)H01J29/04GK1636256SQ02821981
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者N·C·范德瓦爾特, M·G·H·希丁克, S·T·德瓦特, A·H·M·霍特斯拉格, T·S·巴爾勒, H·－H·貝斯特, G·F·加爾納 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司