KR0172195B1 - 전자 빔 발생장치, 화상표시 장치 및 이 장치들의 구동 방법 - Google Patents
전자 빔 발생장치, 화상표시 장치 및 이 장치들의 구동 방법 Download PDFInfo
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Abstract
기판 상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자를 포함하는 전자 빔 소스용 전자빔 발생장치는 상기 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 장치, 상기 측정 장치에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 장치, 상기 측정 장치에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 장치에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 장치, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 장치, 및 상기 보정값 기억 장치내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 장치를 포함한다. 화상 표시 장치 및 이 장치를 구동시키는 방법도 개시되어 있다.
Description
제1도는 제1실시예의 전자빔 발생 장치의 회로 블록도.
제2도는 제1실시예의 초기 특성 검사 모드에서의 동작 과정을 도시한 흐름도.
제3도는 제1실시예의 특성 변화 검사 모드에서의 동작 과정을 도시한 흐름도.
제4도는 제2실시예의 화상 표시 장치의 회로 블록도.
제5도는 제2실시예의 초기 특성 검사 모드에서의 동작 과정을 도시한 흐름도.
제6도는 방출 절류의 측정에 의해 구동 조건의 보정값(초기값)을 결정하기 위한 회로 블록도.
제7도는 휘도 측정에 의해 구동 조건의 보정값(초기값)을 결정하기 위한 회로 블록도.
제8도는 제2실시예의 특성 변화 검사 모드에서의 동작 과정을 도시한 흐름도.
제9도는 표면 전도 전자 방출 소자의 특성 변화를 도시한 그래프.
제10도는 디스플레이 패널이 부분적으로 절단된 본 발명의 제2실시예에 따른 화상 표시 장치의 사시도.
제11a도 및 11b도는 디스플레이 패널의 정면 플레이트 상의 인광체 어레이의 예를 도시한 도면,
제12a 및 12b도는 각각 실시예에 사용된 평면 전도 전자 방출 소자의 평면도 및 단면도.
제13a 및 13e도는 평면 전도 전자 방출 소자의 형성 단계를 도시한 단면도.
제14도는 통전 포밍(energization forming) 공전시에 인가된 접압의 파형도.
제15a 및 15b도는 각각 통전 활성화(energization activation) 공정시, 인가된 전압 파형도 및 방출 전류(Ie)의 변화도.
제16도는 본 실시예에 사용된 계단형 표면 전도 전자 방출 소자의 단면도,
제17a 및 17f도는 계단형 표면 전도 전자 방출 소자의 제조 단계를 도시한 단면도.
제18도는 본 실시예에서 사용된 표면 전도 전자 방출 소자의 전형적 특성을 도시한 그래프.
제19도는 본 실시예에서 사용된 다중-전자 빔 소스(multiple electron beam source)의 기판의 평면도.
제20도는 본 실시예에서 사용된 다중-전자 빔 소스의 기판의 부분 단면도.
제21도는 본 발명의 제3실시예에 따른 다기능 화상 표시 장희의 블록도.
제22도는 본 발명에 의해 시도된 전자 방출 소자 배선 방법을 설명한 도면.
제23도는 종래의 표면 전도 전자 방출 소자의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41 : 디스플레이 패널 42 : 스켄 신호 발생기
43 : 소자 전류 측정 회로 44 : 타이밍 제어기
45 : 변조된 신호 발생기 46 : 직렬/병렬 변환기
47 : 연산 유닛 48,51 : 메모리
49 : 메모리 제어 CPU 50 : 비교기
52 :스위칭 회로 53 : 테스트 패턴 발생기
54 : 동작 모드 제어 CPU 55 : 디코더
56 : 전압원 1003 : 행-방향 배선 전극
1004 : 열-방향 배선 전극
본 발명은 전자 방출 소자를 포함하는 전자빔 발생 장치, 이 전자빔 발생 장치를 이용한 화성 표시 장치 및 이들 장치들의 구동 방법에 관한 것이다.
열음극 소자 및 냉음극 소자는 일반적으로 전자 방출 소자로서 알려져 있다. 냉음극 소자로서, 전계 방출 소자(field emission device)(이후부터 FE소자라고 칭함), 금속/절연체/금속 방출 소자(이후부터 MIM 소자라고 칭함) 및 표면 전도 전자 방출 소자가 알려져 있다.
FE 소자로서 공지된 예는, Advance in Electron Physics 8,89(1956)에 게재된 더블유 피 다이크(W. P. Dyke)와 더블유 더블유 돌란(W. W. Dolan)의 전계 방출 소자(Field emission)와 J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)에 게재된 씨. 에이. 스핀드트(C. A. Spindt)의 몰리브덴 콘이 있는 박막 전계 방출 음극의 물리적 특성에 개시되어 있다.
MIM 소자로서 공지된 예는 J. Appl. Phys., 32, 646(1961)에 실린 씨. 에이. 메드(C. A. Mead)의 터널 방출 소자의 동작(operation of turnnel-emission devices)에 개시되어 있다.
표면 전도 전자 방출 소자로는 엠. 아이. 엘린슨(M. I. Elinson)에 의해 Radio Eng. Electron Physics., 10, 1290(1965)에 소개되었으며 이후에 기술하는 다른 소자들이 공지되어 있다.
표면 전도 전자 방출 소자는 기판에 형성된 작은 면적을 갖는 면적을 갖는 박막 표면과 평행하게 전류를 흐르게 함으로써 전자 방출을 일으키는 현상을 이용한다. 상술된 엘리슨 등에 의한 SnO2박막을 사용하는 소자 외에도, Au 박막을 사용하는 소자[지 디트머(G. Dittmer): 경화 박막, 9,317(1972)], In2O3/SnO2박막을 사용하는 소자[엠 하트웰(M. Hartwell) 및 시. 지. 폰스타드(C. G. Fonstad) : IEEE Trans. ED Conf, 519(1975)], 및 탄소 박막을 사용하는 소자 [하사시 아라키 등: Vacuum, 제26권. 1호, 22(1983)]등이 연구되고 있다.
제23도는 상술된 엠. 하트웰의 이들 표면 전도 전자 방출 소자의 전형적인 소자 구조의 예를 도시한 평면도이다. 제23도를 참조하면, 참조 부호(3001)는 기판들을 표시하고, 참조 부호(3004)는 스퍼터링에 의해 형성된 산화 금속의 전도성 박막을 표시한다. 제23도에서, 전도성 박막(3004)은 H형 평면을 같도록 형성된다. 전도성 박막(3004) 상에는, 전자 방출부(3005)가 통전 포밍(energization forming)(이하 기술됨)이라 불리는 전자 공정에 의해 형성된다. 제23도에서 거리 L은 0.5 내지 1[mm]로 설정되고 W는 0.1[mm]로 설정된다. 제23도에서, 전자 방출부(3005)는 편의상 전도성 박막(3004)의 중앙부에 사각형으로 도시되었으나, 이는 그 부분을 간략하게 도시한 개략도일 뿐이다. 즉, 실제 전자 방출부의 위치와 모양을 제23도에서는 정확하게 기술하지 않았다.
상술된 표면 전도 전자 방출 소자는, 엠 하트 웰 등에 의해 제시된 소자를 나타내는 것으로, 전자 방출을 발생하기 전에 전도성 박막(3004)에 대한 통전 포밍이라 불리는 전자 공정을 수행하여 전자 방출부(3005)를 형성하는 일반적인 접근 방식을 기술한 것이다. 통전 포밍은 일정한 DC전압 또는 예를 들어, 분당 IV의 속도로 서서히 상승하는 DC 전압이 전도성 박막(3004)을 거쳐 인가되어, 이 전도성 박막(3004)을 국부 파괴, 변형 또는 변경시키고, 이에 의해서 전기적으로 고저항 상태인 전자 방출부(3005)를 형성한다. 국부적으로 파괴, 변형 또는 변경된 전도성 박막(3004) 내에 열극(fissure)이 형성됨을 주목하자. 전자 방출은 통전 포밍 이후에 적절한 전압을 전도성 박막에 가함으로써 이 열극 가까이에서 발생한다.
상술한 표면 전도 전자 방출 소자는 간단한 구조들을 갖고, 제조하기 쉽다. 그 결과, 다수의 소자가 넓은 영역에 걸쳐 형성될 수 있다는 장점을 갓는다. 이러한 이유 때문에, 복수의 이들 소자의 배열을 구동시키는 방법이 본 발명의 출원인에 의해 출원된 일본 특개소 64-31332호에 개시된 바와 같이 연구되고 있다.
또한, 표면 전도 전자 방출 소자의 응용으로써, 예를 들어, 화상 표시 장치 및 화상 기록 장치와 같은 화상 형성 장치 및 하전된 빔 소스(charged beam sources)에 대한 연구가 행해지고 있다.
특히, 화상 표시 장치에 표면 전도 전자 방출 소자를 적용한 것으로, 본 출원인에 의해서 출원된 미합중국 특허 제 5,066,883호 또는 일본국 특개소 2-257551호에 개시된 바와 같이, 상기 표면 전도 전자 방출 소자와 전자빔이 조사되었을 때 냉광을 발하는 인광체의 조합을 이용하는 화상 표시 장치가 연구되고 있다.표면 전도 전자 방출 소자와 인광체의 조합을 이용하는 이들 화상 표시 장치는 종래 다른 형태의 화상 표시 장치에서 얻어지는 특성보다 우수한 특성을 제공하는 것으로 기대된다. 예를 들어, 이들 형태의 화상 표시 장치는 최근 대중화된 액정 디스플레이보다, 이들 소자들이 자체 발광형이고 넓은 시계각(viewing angle)을 가지므로 백라이트(back light)가 불필요하다는 점에서 우수하다.
본 발명의 발명자는 상술한 종래 소자를 포함하여, 재료, 제조 방법, 및 구조의 면에서 서로 다른 다양한 표면 전도 전자 방출 소자의 제조하고자 한다. 또한, 본 발명자는 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배치된 다중-전자빔 소스와, 상기 다중-전자 빔 소스가 사용되는 화상 표시 장치에 대해 폭넓게 연구하였다.
예로써, 본 발명자는 제22도에 도시한 바와 같이, 전기 배선 방법에 기초한 다중-전자 빔 소스를 실현하였다. 이들 다중-전자 빔 소스에서, 다수의 표면 전도 전자 방출 소자는 2차원적으로 배열되고, 제22도에 도시한 메트릭스 방식으로 접속된다.
제22도에서 참조 부호(4001)는 표면 전도 전자 방출 소자를 개략적으로 도시한 것이고, 참조 부호(4002)는 행-방향 라인이며 참조 부호(4003)은 열-방향 라인이다. 실제로, 행-방향 라인과 열-방향 라인(4002 및 4003)은 한정된 전기 저항을 갖는다. 제22도에서, 이들 저항은 선저항(4004 및 4005)로 도시되었다. 이들 종류의 배선 방법은 단순 매트릭스 배선이라 불린다.
제22도는 도식적으로 표현하기 위해 편의상 6×6 행렬을 표시하였으마, 매트릭스의 크기는 이것에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 화성 표시 장치를 위한 다중-전자 빔 소스인 경우, 원하는 화상 표시를 행하기에 충분한 계수의 소자들이 배열 및 접속된다.
표면 전도 전자 방출 소자가 단순 매트릭스 배선에 의해 접속되는 다중-전자 빔 원에 있어서는, 적절한 전기 신호가 행-방향 라인(4002)과 열-방향 라인(4003)에 인가되어 원하는 전자빔을 출력한다. 예를 들어, 매트릭스의 소정행에 있는 표면 전도 전자 방출 소자를 구동하기 위해서는, 선택 전압(Vs)이 선택될 행의 행-방향 라인(4002)에 인가되고, 동시에 비선택 전압(Vns)은 선택되지 않을 행의 행-방향 라인(4002)으로 인가된다. 이들 전압 인가 동작에 동기화되어 전자빔을 출력하기 위한 구동 전압(Ve)이 열-방향 라인(4003)에 인가된다. 이러한 방법으로, 선저항(4004 및 4005)에 의한 전압강하를 무시하면, 전압Ve-Vs가 선택된 행의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가되며, 전압Ve-Vns가 이들 비선택 행으로 인가된다. 전압 Ve, Vs 및 Vns가 각각 적절한 전압으로 설정되면, 원하는 세기의 전자빔이 오직 선택된 행의 표면 전도 전자 방출 소자로부터 출력되고, 서로 다른 구동 전압(Ve)이 개개의 열-방향 라인에 인가되면 서로 다른 세기의 전자빔이 선택된 행의 소자에서, 출력될 것으로 예상된다. 추가적으로, 표면 전도 전자 방출 소자의 응답 속도가 빠르기 때문에, 전자빔이 출력되는 동안의 시간 주기는 구동 전압(Ve)를 인가하는 시간의 길이에 따라서 변화될 수 있을 것으로 예상된다.
따라서, 표면 전도 전자 방출 소자를 단순 매트릭스 배선에 의해 접속하여 제조되는 다중-전자 빔 소스를 다양하게 응용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 형태의 다중-전자 빔 소스는 화상 정보에 대응하는 적절한 전기 신호를 인가함으로써 화상 표시 장치의 전자원(source)으로 바람직하게 사용될 수 있다.
표면 전도 전자 방출 소자가 단순 매트릭스 배선에 의해 접속되는 다중-전자 빔 소스를 사용하는 화상 표시 장치에서, 다음의 문제가 발견된다.
즉, 예를 들어 텔레비젼 또는 컴퓨터 단말기에 사용되는 경우, 화상 표시 장치는 고선명도, 광폭 디스플레이 스크린, 다수의 픽셀 및 장시간의 사용수명과 같은 특성이 요구된다. 이들 특성을 달성하기 위해, 다중-전자 빔 소스는 수백 내지 수천의 행과 열이 배열되는 대규모의 단순 매트릭스를 구비해야 한다. 추가적으로, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성은 균일하고 이 균일성은 장시간 유지되는 것이 요망된다.
그러나, 상술한 바와 같은 대규모 다중-전자 빔 소스는 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성이 제조 과정에서 변화하는 문제가 발생한다.
제조 과정에서의 변화는 예를 들면, 크기, 모양, 또는 개개의 표면 전도 전자 방출 소자의 전극 또는 도전막을 형성하는 패턴화(pattrrming) 단계 또는 막 형성 단계에서의 재료 조성과 연관된 소정의 원인으로 인해 오차가 발생할 때 일어난다.
또한, 단순 매트릭스 배선에 의해 제조된 다중-전자 빔 소스가 장시간 사용되면, 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성이 변화되는데, 이들 변화는 유감스럽게도 다음과 같은 이유로 각 소자마다 그 정도의 차이가 있다. 즉, 다중-전자 빔 소스가 화상 표시 장치에 인가될 때, 개개의 표면 전도 전자 방출 소자는 디스플레이 될 화상에 따라서 구동된다. 결과적으로, 전체의 구동시간은 소자마다 차이가 발생한다. 이와 같은 이유로, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자는 시간에 따라 서로 다른 정도로 다르게 변화한다.
만일 표면 전도 전자 방출 소자가 제조 과정에서 소자의 특성에 변화를 가져오거나, 상술한 바와 같이 시간에 따라 불균일한 변화를 갖는다면, 다중-전자 빔 소스에서 방출된 전자빔의 세기가 변화되고, 결과적으로 휘도가 변화하거나 표시 화상의 색 밸런스(balance)에 장애가 발생한다. 결과적으로, 표시된 화상의 품질이 저하된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 고려하고, 다중-전자 빔 소스의 제조 과정 상의 특성 변화 또는 시간에 따른 비균일한 변화로 인해 야기되는 다중-전자 빔 소스의 출력 변화를 보정하여, 표시된 화상의 품질 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기본 개념은 개개의 표면 전도 전자 방출 소자에 초기 특성 변화를사전에 측정하여 기억시키고, 기억된 내용에 따라 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 구동 조건을 보정하는 것이다. 또한, 본 발명의 개념은 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 시간에 따른 변화를 검출하고, 이와 같이 검출된 시간 변화에 따라서 표면 전도 전자 방출 소자에 고유한 특성을 이옹하여 각 소자의 구동 조건에 대한 보정량을 조절하는 것이다. 본 명세서에 기술한 표면 전도 전자 방출 소자의 고유한 특성은 소자를 통해 흐르는 전류 (이후부터 소자 전류라 칭함)와 소자로부터 조사된 전자빔의 세기와 밀접한 관계가 있다. 따라서 시간에 다른 전자빔 출력 특성의 변화는, 시간에 따른 소자 전류를 측정함으로써 검출될 수 있다.
본 발명의 제1특징에 따르면, 기판 상에 형성된 전자빔 소스용 전자빔 발생 장치가 제공되는데, 이 전자빔 발생 장치는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단 내에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자로 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단 및 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함한다.
본 발명의 두 번째 특징에 따르면, 제1특징에 의한 전자빔 발생 장치에 있어서, 측정 수단이 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 임계 전압(threshold voltage)보다 낮은 전압을 인가함으로써 소자 전류를 측정하는 것이다.
본 발명의 세 번째 특징에 따르면, 제1특징에 의한 전자빔 발생 장치에 있어서, 표면 전도 전자 방출 소자는 행-방향 및 열-방향 라인에 의해 매트릭스 형태로 접속되며, 표면 전도 전자 방출 소자에 인가되는 구동 신호는 행-방향 라인으로부터 인가되는 스캔 신호와 열-방향 라인으로부터 인가되는 변조 신호를 포함하고, 변조 신호는 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값에 의해 보정된다.
본 발명의 네 번째 특징에 따르면, 기판 상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자와 전자빔이 조사될 때 가시광을 방출하는 인광체를 포함하는 화상 표시 장치는, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 측정 수단에 의해 특정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하는 비교 수단, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함한다.
본 발명의 다섯번째 특징에 따르면, 네 번째 특징에 의한 화상 표시 장치에 있어서, 특정 수단은 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 임계 전압보다 낮은 전압을 인가하므로써 소자 전류를 측정한다.
본 발명의 여섯 번재 특징에 따르면, 네 번째 특징에 의한 화성 표시 장치에 있어서, 표면 전도 전자 방출 소자가 행-방향 라인과 열-방향 라인에 의해 매트릭스 형태로 접속되고, 표면 전도 전자 방출 소자에 인가되는 구동 신호는 행-방향 라인으로부터 인가되는 스캔 신호와 열-방향 라인으로부터 인가되는 변조 신호를 포함하며, 변조 신호는 보정값 기억 수단에 기억된 보정값에 의해 보정된다.
본 발명의 일곱 번째 특징에 따르면, 기판 상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자, 전자빔이 조사될 때 가시광을 방출하는 인광체, 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 소자 전류 기억 수단에 표면 전도 전자 방출 소자의 제조한 후 초기 단계에서 측정된 소자 전류의 값을 기억시키는 단계, 보정값 기억 수단에 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 초기 소자 전류의 측정값에 의해 결정된 보정값을 초기값으로서 기억시키는 단계, 임의의 시간 주기 동안 화상이 표시된 후에 소자 전류 측정 수단으로 소자 전류를 측정하는 단계, 임의 시간 동안 구동한 후에 소자 전류 측정 소자에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교 수단에 의해 비교하는 단계, 비교 결과가 선정된 범위를 초과하는 경우 조절 수단이 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 여덟 번째 특징에 따르면, 기판 상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자, 전자빔이 조사될 때 가시광을 방출하는 인광체, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하는 보정값 기억 수단 및, 보정값 기억 수단에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 표면 전도 전자 방출 소자를 제조한 후 초기 단계에서 측정된 소자 전류값을 소자 전류 기억 수단에 기억시키는 단계, 보정값 기억 수단에 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 초기 전자빔(방출 전류)의 측정에 의해 결정된 보정값을 초기값으로 기억시키는 단계, 임의 시간 동안 화상이 표시된 후에 소자 전류 기억 수단에 의해 기억된 데이터를 비교 수단에 의해서 비교하는 단계, 및 비교 결과가 선정된 범위를 초과하는 경우 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값을 조절 수단에 의해서 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 아홉 번째 특징에 따르면, 기판 상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자, 전자빔이 조사될 때 가시광을 방출하는 인광체, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단 및, 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 표면 전도 전자 방출 소자를 제조한 후 초기 단계에서 소자 전류의 측정된 값을 소자 전류 기억 수단에 기억시키는 단계, 보정값 기억 수단에 각각의 표면 전도 전자 방출 소자가 전자빔을 안광체에 조사할 때 얻어진 측정된 휘도값에 의해 결정된 보정값을 초기값으로 기억시키는 단계, 임의 시간 주기 동안 화상이 표시된 후 소자 전류를 소자 전류 측정 수단에 의해 측정하는 단계, 임의 시간 주기동안 구동한 후에 소자 전류 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하는 단계, 및 비교 결과가 선정된 범위를 초과한 경우 보정값 기억 수단에 기억된 보정값을 상기 조절 수단에 의해 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은, 동일 부분 및 유사 부분에 동일한 참조 부호를 사용한 첨부 도면을 참조한 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
전자빔 발생 장치, 화상 표시 장치 및 이들 장치를 구동하는 방법의 양호한 실시예를 이하 기술하였다.
설명의 편의상 양호한 표면 전도 전자 방출 소자의 구조, 형성 방법 및 특성, 양호한 화성 표시 장치의 디스플레이 패널의 구조 및 제조 방법은 제1 및 제2실시에가 설명된 뒤에 상세히 설명될 것이다.
[실시예 1]
본 발명에 의한 전자빔 발생 장치의 실시예는 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명하였다.
제1도는 전자빔 발생 장치의 구성을 도시한 회로 블록도이다. 제1도에서, 참조 부호(1)는 다중-전자 빔 소스, (2)는 스캔 신호 발생기, (3)은 소자 전류 측정 회로, (4)는 타이밍 제어기, (5)는 변조 신호 발생기, (6)은 직렬/병렬 변환기, (7)은 연산 유닛, (8)은 보정값을 기억하는 메모리, (9)는 메모리 제어 CPU, (10)은 비교기, (11)은 소자 전류의 초기값을 기억하는 메모리, (12)는 스위칭 회로, (13)은 테스트 패턴 발생기, 및 (14)는 동작 모드 제어 CPU이다.
다중-전자 빔 소스(1)에는 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 기판 상에 형성되고 행 및 열-방향 라인에 의해 매트릭스 형태로 접속된다. 다중-전자 빔 소스(1)의 상세한 구조는 제19도 및 제20도를 참조하여 상세히 후술될 것이다.
스캔 신호 발생기(2) 및 변조 신호 발생기(5)는 다중-전자 빔 소스(1)을 구동하는 회로이다. 스캔 신호 발생기(2)로부터의 출력은 다중-전자 빔 소스(1)의 행-방향 라인으로 인가된다. 변조 신호 발생기(5)로부터의 출력은 다중-전자빔 소스(1)의 열-방향 라인에 인가된다. 스캔 신호 발생기(2)는 매트릭스 형태로 형성된 다수의 표면 전도 전자 방출 소자의 행들 중에서 구동될 행을 순차적으로 선택한다. 변조 신호 발생기(5)는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자로부터 방출된 전자빔을 변조한다. 변조 방법은 예를 들어 펄스-폭 변조 또는 전압-진폭(valatge-amplitude modulation) 변조 방법이다.
소자 전류 측정 회로(3)는 다중-전자 빔 소스(1)의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 전류(소자 전류)를 측정한다.
타이밍 제어기(4)는 타이밍 제어 신호를 발생하여 각 회로의 동작 시간을 매칭(matching)시킨다.
직렬/병렬 변환기(6)는 (보정후의) 직렬 입력 구동 데이터를 병렬 데이터로 라인 단위(line by line)로 변환한다.
연산 유닛(7)은 외부로부터 입력된 구동데이터를 메모리(8)에 기억된 보정값에 기초하여 보정한다.
메모리(8)는 다중-전자 빔 소스(1)의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 구동 조건에 대한 보정값을 기억한다. 이들 보정값은 표면 전도 전자 방출 소자의 특성 변화에 기초하여 결정된다.
메모리(11)는 제조 후 초기 단계에서 다중-전자 빔 소스(1)의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 전류 (초기값)를 기억한다.
메모리 제어 CPU(9)는 메모리(8)로의 보정값 기입 및 판독 동작을 제어하고, 메모리(11)로의 소자 전류의 기입 및 판독 동작을 제어한다.
비교기(10)는 소자 전류 측정 회로(3)에 의해 측정된 가장 최근의 소자 전류을 메모리(11) 내에 기억된 소자 전류 (초기값)과 비교한다.
테스트 패턴 발생기(13)는 다중-전자 빔 소스(1)의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 특성을 검사하는 검사 구동 신호를 발생시키는 신호 발생기이다.
스위칭 회로(12)는 외부 신호원으로부터 제공된 구동 신호 또는 테스트 패턴 발생기(13)에 의해 발생된 검사 고동 신호 중 어느 하나를 선택한다.
동작 모드 제어 CPU(14)는 장치의 동작 모드를 제어한다. 특히 동작 모드 제어 CPU(14)는, 예를 들어, 초기 특성 검사 모드, 정상 구동 모드 및 특성 변화 검사 모드의 세 가지 중 하나의 적당한 값을 선택하여 소자를 동작시킨다.
제1도에 도시된 장치의 동작은 이하 기술될 것이다. 장치는 상술한 초기 특성 검사 모드, 정상 구동 모드 및 특성 변화 검사 모드의 3가지 형태의 동작 모드에서 동작함으로, 이들 동작 모드는 위에 호명한 순서대로 기술될 것이다.
[초기 특성 검사 모드]
초기 특성 검사 모드는 제조 후에 다중-전자 빔 소스(1)의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 초기 특성을 검사하여 저장하고 이들 소자 각가에 대응하는 구동 보정값을 결정하여 저장하는 동작 모드이다. 특히, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 전류 (초기값)는 소자 전류 측정 회로(3)에 의해 측정되어 메모리(11) 내에 기억된다. 또한, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 대한 구동 보정값은 측정 결과에 따라 결정되어 메모리(8) 내에 기억된다.
동작 과정은 제2도 내의 흐름도를 참조하여 설명될 것이다.
단계(S21) : 먼저 스위칭 회로(12)의 내부 스위치는 테스트 패턴 발생기(13)측에 접속된다. 구체적으로, 동작 모드 제어 CPU(14)가 스위칭 회로(12)에 제어 신호 (Sel)를 출력하여 이 단계를 수행한다.
단계(S22) : 이어서, 테스트 패턴 발생기(13)는 검사용 구동 신호를 출력한다. 이 단계는 동작 모드 제어 CPU(14)가 제어 신호(Test)를 테스트 패턴 발생기(13)에 출력할 때 시작된다.
단계(S23) : 다음에는, 소자 전류가 측정되어 메모리(11) 내에 기억된다. 이 단계에서, 동작 모드 제어 CPU(14)는 메모리 제어 CPU(9)에 메모리(11)에 기입 액세스를 지시하는 명령어(Mc)를 출력한다. 메모리(11)에의 기입 액세스는 메모리 제어 CPU(9)의 제어에 의해 수행된다.
더욱 구체적으로, 타이밍 제어기(4)는 테스트 패턴 발생기(13)로부터 츨력된 동기 신호에 기초하여 다양한 시간 제어 신호를 발생시켜서, S/P 변환기(6), 변조 신호 발생기(5), 스캔 신호 발생기(2), 및 메모리 제어 CPU(9)의 동작 타이밍을 조정한다. 테스트 패턴 발생기(13)로부터 출력된 검사 구동 데이터는 연산 유닛(7)으로 입력된다. 이 단계에서, 어떠한 보정값도 메모리(8) 내에 설정되지 않는다. 따라서, 구동 데이터는 직접 S/P 변환기(6)로 인가된다. S/P 변환기(6)에 의해 병렬 데이터로 변환된 검사 구동 데이터에 기초하여, 변조 신호 발생기(5)는 변조된 신호를 출력한다. 동시에, 소자 전류 측정 회로(3)는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정한다. 각각의 측정 결과는 소자 전류 (초기값)로서 메모리(11) 내에 기억된다.
단계(S24) : 이어서, 메모리 제어 CPU(9)는 소자 전류 (초기값)를 메모리(11)로부터 판독하여 판독된 값에 기초하여 구동 조건에 대한 보정값을 계산한다. 이 단계에서, 동작 모드 제어 CPU(14)는 메모리 제어 CPU(9)에 구동 조건에 대한 보정값의 계산을 지시하는 명령어(MC)를 출력한다.
구동 조건 보정값을 계산하는데는 다양한 계산 방법이 사용된다. 한가지 양호한 방법은 선정된 설정값을 메모리(11)로부터 판독된 측정값으로 나누는 것이다. 즉, 소자 전류의 설정값이 3.3[mA]이고 임의의 표면 전도 전자 방출 소자의 측정값이 3.0[mA]일 때, 보정값은 1.1로 계산된다.
단계(S25) : 단계(S24)에서 계산된 구동 조건 보정값은 메모리(8) 내에 기억된다. 동작 모드 제어 CPU(14)는 메모리(8)에 보정값을 기억시키는 것을 지시하는 명령어(Mc)를 메모리 제어 CPU(9)에 출력하여 이 단계를 수행한다.
초기 특성 검사 모드는 상술된 동작 과정에 따라 수행된다.
[정상 구동 모드]
다음에는 정상 구동 모드가 기술될 것이다. 이 모드에서 다중-전자 빔 소스(1)은 외부 신호원으로부터 제공된 구동 데이터에 의해 전자빔을 출력하도록 구동된다. 이 모드의 동작 과정이 후술될 것이다.
이 모드에서, 스위치 회로(12)의 내부 스위치는 외부 신호원에 접속된다. 일반적으로 외부 신호원은 구동 데이터와 동기 신호(syns signal)를 분리하여 공급한다. 만일 구동 데이터와 동기 신호가 합성 신호 형태로 공급되면, 이 합성 신호는 처리되기 이전에 (도시되지 않은) 디코더에 의해 분리된다.
타이밍 제어기(4)는 다양한 타이밍 제어 신호를 외부 신호원으로부터 제공된 동기 신호에 따라 발생시켜, S/P 변환기(6), 변조 신호 발생기(5), 스캔 신호 발생기(2) 및 메모리 제어 CPU(9)의 동작 타이밍을 조정한다. 특히, 타이밍 제어기(4)는 S/P 변환기(6)에 클럭 신호(Tsft)를 출력하여 한 라인의 구동 데이터를 병렬 데이터로 변환하고, 변조 신호 발생기(5)에 제어 신호(Tmod)를 출력하여 변조된 신호의 발생 타이밍을 제어하고, 스캔 신호 발생기(2)에 제어 신호(Tscan)를 출력하여 라인 순차 스캔을 수행하며, 메모리 제어 CPU(9)에 제어 신호(Tmry)를 출력하여 보정값이 메모리(8)로부터 판독되는 타이밍을 조정한다.
외부 신호원으로부터 연산 유닛(7)으로 구동 데이터가 제공되고, 연산 유닛(7)은 메모리(8)로부터 판독된 보정값을 사용하여 데이터를 보정한다. (물론, 구동 데이터에 대응하는 위치의 표면 전도 전자 방출 소자와 관련된 보정값은 메모리 제어 CPU(9)의 제어 하에서 판독된다.) 보정 방법으로 다양한 계산 방법이 가능하다. 한가지 양호한 실시예는 구동 데이터를 보정값으로 곱하는 것이다. 보정된 구동 데이터는 S/P 변환기(6)로 인가된다. S/P 변환기(6)에 의해 병렬 데이터로 변환된 구동 데이터에 따라서, 변조 신호 발생기(5)는 한 라인의 변조된 신호를 동시에 출력한다. 이 출력과 동기하여, 스캔 신호 발생기(2)는 구동될 라인을 선택하기 위해 스캔 신호를 출력한다.
상술된 일련의 동작에 의해, 다중-전자 빔 소스(1)는 구동 데이터에 따라 전자빔을 출력한다. 표면 전도 전자 방출 소자에 인가된 구동 신호는 소자 각각의 특성에 기초하여 미리 보정되었으므로, 전자빔이 외부 신호원으로부터 인가된 구동 데이터에 따라 정확하게 출력된다.
정상 구동 모드는 상술된 과정에 따라서 수행된다. 이 모드에서는, 메모리(11), 비교기(10) 및 테스트 패턴 발생기(13) 중 어느 것도 동작시킬 필요가 없다.
[특성 변화 검사 모드]
이제, 특성 변화 검사 모드를 설명할 것이다. 이 특성 변화 검사 모드에서, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 시간에 따른 전자 방출 특성 변화가 검사되고, 메모리(8)에 기억된 구동 조건에 대한 보정값이 필요한 검사 결과에 기초하여 조절된다. 특히, 소자 전류 측정 회로(3)에 의해서 측정된 가장 최근의 측정 결과와 메모리(11) 내에 기억된 소자 전류 (초기값)을 비교하여 각 소자에 대해서 시간에 따른 변화가 발생되었는지의 여부를 검사한다.
이 동작 과정을 제3도에 있는 흐름도를 참조하여 후술할 것이다.
단계(S31) : 먼저, 스위칭 회로(12)의 내부 스위치는 테스트 패턴 발생기(13)측에 접속되어 있다. 특히, 동작 모드 제어 CPU(14)는 스위칭 회로(12)에 제어 신호 (Sel)를 출력하여 이 단계를 수행한다.
단계(S32) : 이어서, 테스트 패턴 발생기(13)는 검사용 구동 신호를 발생한다. 이 단계는 동작 모드 제어 CPU(14)가 제어 신호(Test)를 테스트 패턴 발생기(13)에 출력할 때 시작된다.
단계(S33) : 측정된 값과 초기값이 비교된다.
우선, 소자 전류가 소자 전류 측정 회로(3)에 측정되어 비교기로 출력된다.더욱 구체적으로, 이 단계에서, 타이밍 제어기(4)는 테스트 패턴 발생기(13)로부터 츨력된 동기 신호에 따라 다양한 타이밍 제어 신호를 발생하여, S/P 변환기(6), 변조 신호 발생기(5), 스캔 신호 발생기(2), 및 메모리 제어 CPU(9)의 동작 타이밍을 조정한다. 테스트 패턴 발생기(13)로부터 출력된 검사 구동 데이터는 연산 유닛(7)으로 입력된다. 이 단계에서, 메모리 모드 제어 CPU(9)는 메모리(8)로부터 어떤 보정값도 판독되지 않도록 제어를 행하기 때문에, 구동 데이터는 직접 S/P 변환기(6)에 입력된다. S/P 변환기(6)에 의해 병렬 데이터로 변환된 검사 구동 데이터에 기초하여, 변조 신호 발생기(5) 는 변조 신호를 발생한다. 동시에 소자 전류 측정 회로(3)는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정한다.
동시에, 소자 전류 (초기값)가 메모리(11)로부터 판독되어 비교기(10)로 출력된다. 이 단계에서, 동작 모드 제어 CPU(14)는 메모리(11)로부터의 판독을 지시하는 명령어(Mc)를 메모리 제어 CPU(9)에 출력한다. 결과적으로, 메모리(11)에서의 판독 액세스가 메모리 제어 CPU(9)의 제어하에서 수행된다.
비교기(10)은 측정값과 초기값을 비교한다. 시간에 따른 변화가 없는 것으로 판정되면, 특성 변화 검사 모드가 종료된다. 반면에, 시간에 따른 변화가 발생한 것으로 판정되면, 그 흐름이 단계(S34)로 진행한다. 시간에 따른 변화의 존재 유무를 판정하기 위해서는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 양호한 예로서, 측정값과 초기값 사이의 차가 선정된 범위를 초과할 경우 시간에 따른 변화가 검출되는 방법과, 초기값에 대한 측정값의 비가 소정 범위를 초과할 경우 시간에 따른 변화가 검출되는 방법이 사용되고 있다. 본 실시예에서는, 전자의 방법이 이용되었는데. 측정값과 초기값 사이의 차기 0.1[mA] 초과하면, 시간에 따른 변화가 발생한 것으로 판정한다.
단계(S34) : 시간에 따른 변화가 발견된 표면 전도 전자 방출 소자에 대해서, 메모리 제어 CPU(9)는 시간에 다른 변화 후에 구동 조건에 대한 보정값을 계산한다. 구동 조건 보정값을 계산하는데 다양한 계산 방법을 사용할 수 있다. 한가지 양호한 방법은 시간에 다른 변화 후에 소정의 설정값을 측정값으로 나누는 것이다. 즉, 소자 전류의 설정값이 3.3[mA]인 표면 전도 전자 방출 소자의 시간에 따른 변화 후의 측정값이 2.7[mA]라면, 계산된 보정값은 대략 1.2이다.
단계(S35) : 이어서, 시간에 따른 변화를 갖는 소자에 대해서 구동 조건 보정값을 조절할 수 있다. 즉, 메모리(8)의 내용이 시간에 따른 변화가 발생한 후에 단계(S34)에서 계산된 구동 조건 보정값으로 재기록된다.
특성 변화 검사 모드가 상술된 과정에 따라서 수행된다.
제1도의 전자빔 발생 장치의 세가지 동작 모드의 내용을 상술하였다. 이제, 이들 동작 모드가 수행되는 타이밍을 설명할 것이다.
전자빔 발생 장치가 제조될 때, 초기 특성 검사 모드가 첫 번째로 수행된다. 그 다음에, 장치가 정상 구동 모드에서 동작되고, 적절한 시간 간격으로 동작 모드 제어 CPU(14)의 명령에 의해 특성 변화 검사 모드가 수행된다. 한가지 양호한 방법은 정상 구동 모드에 있는 동작 시간이 누적되어, 소정 시간 (예를 들어, 100시간)이 경과한 경우에만 특성 변화 검사 모드가 수행되는 방법이다. 어떤 경우에는, 전자빔 발생 장치의 전원이 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 각 시간마다 특성 변화 검사 모드를 수행할 수도 있다.
본 발명의 한 실시예로써 전자빔 발생 장치가 상술되었다.
초기 특성 검사 모드와 특성 변화 검사 모드에서 소자 전류를 측정하는데 사용되는 양호한 검사 전압은 표면 전도 전자 방출 소자의 특성을 기술할 때 설명될 것이다.
상기 실시예에서, 메모리(11)는 소자 전류의 초기값이 초기 특성 검사 모드에서 기록된 후에 판독 전용 메모리(read-only memory)로서 사용된다. 그러나, 상황에 따라서, 특성 변화 검사 모드가 수행된 후에 가장 최근의 소자 전류 측정값이 메모리(11)에 기록될 수 있다. 본 예에서, 특성 변화 검사 모드가 최종 수행된 후 및 다시 한번 수행되기 전에 또 다른 시간에 다른 변화가 발생했는지 여부를 검사할 수 있다. 본 발명의 개념에 따르면, 중요한 점은 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성의 변화를 소자의 소자 전류 변화를 검출함으로써 검출할 수 있고, 이에 의해서 소자의 구동 조건을 적절히 보정할 수 있다는 것이다.
[실시예 2]
본 발명에 따른 화상 표시 장치의 실시예가 제4도 내지 제8도를 참조하여 설명될 것이다.
제4도는 화상 표시 장치의 구성을 도시한 회로 블록도이다. 제4도에서, 참조 부호(41)은 디스플레이 패널, 참조 부호(42)는 스캔 신호 발생기, 참조 부호(43)은 소자 전류 측정 회로, 참조 부호(44)는 타이밍 제어기, 참조 부호(45)는 변조 신호 발생기, 참조 부호(46)은 직렬/병렬 변환기, 참조 부호(47)은 연산 유닛, 참조 부호(48)은 보정값을 기억하는 메모리, 참조 부호(49)는 메모리 제어 CPU, 참조 부호(50)은 비교기, 참조 부호(51)은 소자 전류의 초기값을 기억하는 메모리, 참조 부호(52)는 스위칭 회로, 참조 부호(53)은 테스트 패턴 발생기, 참조 부호(54)는 동작 모드 제어 CPU, 참조 부호(55)는 디코더, 참조 부호(56)은 전압원이다.
디스플레이 패널(41)은 다중-전자 빔 소스와 인광체를 포함한다. 다중-전자 빔 소스 내에는, 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 기판 상에 형성되고 행-방향 라인과 열-방향 라인에 의해서 매트릭스 형태로 접속되어 있다. 인광체는 조사될 때 가시광을 방출한다. 디스플레이 패널(41)의 상세한 구조는 제10도를 참조하여 후술될 것이다.
스캔 신호 발생기(42)와 변조 신호 발생기(45)는 디스플레이 패널(41)에 내장된 다중-전자 빔 소스를 구동시키는 회로이다. 스캔 신호 발생기(42)의 출력은 다중-전자 빔 소스의 행-방향 라인에 인가된다. 변조 신호 발생기(45)의 출력은 다중-전자 빔 소스의 행-방향 라인에 인가된다. 스캔 신호 발생기(42)는 매트릭스 형태로 형성된 표면 전도 전자 방출 소자의 다수의 행들 중에서 구동될 행을 순차적으로 선택한다. 변조 신호 발생기 (45)는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에서 방출된 전자빔을 변조한다. 변조 과정은 예를 들어 펄스-폭 변조 또는 전압-진폭 변조이다.
소자 전류 측정 회로(43)은 다중-전자 빔 소스의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 전류 (소자 전류)를 측정한다.
타이밍 제어기(44)는 각 회로의 동작 타이밍을 매칭시키기 위한 타이밍 제어 신호를 발생한다.
직렬/병렬 변환기(46)는 (보정 후)직렬로 입력된 구동 데이터를 라인 단위로 병렬 데이터로 변환한다.
연산 유닛(47)은 외부 입력된 구동 데이터를 메모리(48)에 기억된 보정값에 기초하여 보정한다.
메모리(48)는 디스플레이 패널(41)에 내장된 다중-전자 빔 소스의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 구동 조건에 대한 보정값을 기억한다. 이들 보정값은 표면 전도 전자 방출 소자의 특성 변화에 기초하여 결정된다.
메모리(51)는 제조 후 초기 단계에서 디스플레이 패널(41)의 다중-전자 빔 소스의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 전류 (초기값)을 기억한다.
메모리 제어 CPU(49)는 메모리(48)로의 보정값 기입 및 판독 동작을 제어하고, 메모리(51)에 소자 전루 (초기값)의 기입 및 판독 동작을 제어한다.
비교기(50)는 소자 전류 측정 회로(43)에 의해 측정된 가장 최근의 소자 전류를 메모리(11)내에 기억된 소자 전류 (초기값)과 비교한다.
테스트 패턴 발생기(53)는 디스플레이 패널(41)의 다중-전자 빔 소스의 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 특성을 검사하기 위한 검사 구동 신호를 발생시키는 신호 발생기이다.
스위칭 회로(52)는 디코더(55)로부터 공급된 구동 신호 또는 테스트 패턴 발생기에 의해 발생된 검사 구동 신호 중 하나를 선택한다.
동작 모드 제어 CPU(54)는 장치의 동작 모드를 제어한다. 특히, 동작 모드 제어 CPU(54)는 초기 특성 검사 모드, 정상 구동 모드 및 특성 변화 검사 모드의 세가지 동작 모드 중 적절한 하나를 선택하여 장치를 동작시킨다.
디코더(55)는 외부에서 제공된 화상 신호를 동기 신호와 화상 데이터로 분리하기 위해 디코딩한다.
전압원(56)은 단자(Hv)를 통해 디스플레이 패널(41)에 내장된 인광체에 전기적으로 접속된다. 전압원(56)은, 예를 들어 5f[kv]의 DC 전압을 출력하여 인광체가 충분한 휘도를 가지고 발광하도록 한다.
제4도에 도시된 장치의 동작이 설명될 것이다. 이 장치는 상기 3가지 동작 모드, 즉 초기 특성 검사 모드, 정상 구동 모드 및 특성 변화 검사 모드에서 동작하고 이들 동작 모드는 호명된 순서로 후술된다.
[초기 특성 검사 모드]
초기 특성 검사 모드는, 제조 후 디스플레이 패널(41)의 전자빔 원 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 초기 특성이 검사 및 저장되는 동작 모드이고, 각 소자의 특성에 대응하는 구동 보정값이 결정되어 기억된다. 특히, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 전류(초기값)는 소자 전류 측정기(43)에 의해 측정되어 메모리(51) 내에 기억된다. 또한, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 대한 구동 보정값은 측정 결과에 따라 결정되어 메모리(48) 내에 기억된다.
동작 과정은 제5도 내의 흐름도를 참조하여 설명될 것이다.
단계(S51) : 먼저, 스위칭 회로(52)의 내부 스위치는 테스트 패턴 발생기(53)측 위치로 설정된다. 구체적으로는, 동작 모드 제어 CPU(54)는 스위칭 회로(52)에 제어 신호(sel)를 출력하여 이 단계를 시작한다.
단계(S52) : 이어서, 테스트 패턴 발생기(53)는 검사용 구동 신호를 출력한다. 이 단계는 동작 모드 제어 CPU(54)가 제어 신호(Test)를 테스트 패턴 발생기(53)에 출력할 때 시작된다.
단계(S53) : 다음에는, 소자 전류가 측정되어 메모리(51) 내에 기억된다. 이 단계에서, 동작 모드 제어 CPU(54)는 메모리 제어 CPU(49)에 메모리(51)로의 기입 액세스를 지시하는 명령어(Mc)를 출력한다. 메모리(51)로의 기입 액세스는 메모리 제어 CPU(49)의 제어 하에서 수행된다.
더욱 구체적으로, 타이밍 제어기(44)는 다양한 타이밍 발생 신호를 테스트 패턴 발생기(53)의 출력 동기 신호에 근거하여 발생시켜서, S/P 변환기(46), 변조 신호 발생기(45), 스캔 신호 발생기(42), 및 메모리 제어 CPU(49)의 동작 타이밍을 조절한다. 테스트 패턴 발생기(53)로부터 출력된 검사 구동 데이터는 연산 유닛(47)으로 입력된다. 그러나, 이 단계에서는 어떠한 보정값도 메모리(48) 내에 설정되지 않는다. 따라서, 구동 데이터는 직접 S/P 변환기(46)로 인가된다. S/P 변환기(46)에 의해 병렬 데이터로 변환된 검사 구동 데이터에 기초하여, 변조 신호 발생기(45)는 변조된 신호를 출력한다. 동시에 소자 전류 측정 회로(43)는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정한다. 각각의 측정 결과는 소자 전류 (초기값)로서 메모리(51) 내에 기억된다.
단계(S54) : 이어서, 메모리 제어 CPU(49)는 소자 전류 (초기값)를 메모리(51)로부터 판독하고 이 판독된 값에 기초하여 구동 조건에 대한 보정값을 계산한다. 이 단계에서, 동작 모드 제어 CPU(54)는 메모리 제어 CPU(49)에 구동 조건에 대한 보정값의 계산을 지시하는 명령어(MC)를 출력한다.
구동 조건 보정값을 계산하는데는 다양한 계산 방법이 사용될 수 있다. 한가지 양호한 방법은 선정된 설정값을 메모리(11)로부터 판독된 측정값으로 나누는 것이다. 즉, 소자 전류의 설정값이 3.3[mA]이고 임의의 표면 전도 전자 방출 소자의 측정값이 3.0[mA]일 때, 보정값은 1.1로 계산된다.
단계(S55) : 단계(S54)에서 계산된 구동 조건 보정값은 메모리(48) 내에 기억된다. 동작 모드 제어 CPU(54)는 메모리(48)에 보정값의 기억을 지시하는 명령어(Mc)를 메모리 제어 CPU(49)에 출력하여 이 단계를 수행한다.
초기 특성 검사 모드는 상술된 동작 과정에 다라서 수행된다.
본 실시예의 단계(S54)에서, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 대한 구동 조건 보정값은 소자 전류(초기값)의 측정값에 기초하여 계산된다. 그러나, 다른 계산 방법도 가능하다.
예를 들어, 제6도에서 도시한 것처럼, 전압원(56)과 직렬로 되어 있는 전자빔 계기(60)은 메모리 제어 CPU(49)에 접속될 수 있다. 이 배열에서, 구동 조건을 위한 보정값은 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 방출 전류(초기값)의 측정값에 기초하여 계산될 수 있다.
선택적으로, 제7도에 도시한 바와 같이 디스플레이 패널의 각각의 픽셀의 휘도를 측정하기 위한 휘도 계기(70)가 메모리 제어 CPU(49)에 접속될 수 있다. 이 경우, 인광체의 휘도(초기값)에 따라 구동 조건에 대한 보정값의 계산이 가능하다.
중요한 점은 직접 또는 간접적으로 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 초기 전자 방출 특성을 측정하거나 이 측정 결과에 따라 구동 조건 보정값을 계산하는 것이 필요하다는 것이다.
[정상 구동 모드]
다음에는 정상 구동 모드에 대한 설명이다. 이 모드에서 디스플레이 패널(41)은 외부 신호원에서 제공된 텔레비젼 신호와 같은 화상 신호에 의해 화상 표시를 실시하기 위해서 구동된다. 이 모드의 동작 과정은 아래에 설명한다.
이 모드에서, 스위치 회로(52)의 내부 스위치는 디코더(55)측에 접속된다. 텔레비젼 신호와 같은 합성 신호는 디코더(55)에 의해 복호되어 동기 산호와 화상 데이터로 분리된다.
타이밍 제어기(44)는 디코더(55)에서 제공된 동기 신호에 따라 다양한 타이밍 제어 신호를 발생하여, S/P 변환기(46), 변조 신호 발생기(45), 스캔 신호 발생기(42) 및 메모리 제어 CPU(49)의 동작 타이밍을 조정한다. 특히, 타이밍 제어기(44)는 S/P 변환기(46)에 클럭 신호(Tsft)를 출력하여 하나의 라인의 구동 데이터를 병렬 데이터로 변환하고, 제어 신호(Tmod)를 변조 신호 발생기(45)에 출력하여 변조 신호 발생 타이밍을 제어하고, 제어 신호(Tscan)를 스캔 신호 발생기(2)에 출력하여 라인 순차 스캔(scan)을 실시하며, 메모리 제어 CPU(49)에 제어 신호(Tmry)를 출력하여 보정값이 메모리(48)로부터 판독되는 시간을 조정한다.
디코더(55)에서 제공된 화상 데이터는 연산 유닛(47)으로 입력되고 연산 유닛(47)은 메모리(48)에서 판독한 보정값을 사용하여 데이터를 보정한다. 구동 데이터(화상 데이터)에 대응하는 위치에서 표면 전도 전자 방출 소자에 관한 보정값은 메모리 제어 CPU(49)의 제어 하에서 판독된다. 보정 방법에 따라 다양한 계산 방법이 가능하다. 한가지 양호한 방법은 화상 데이터를 보정값으로 곱하는 것이다. 보정된 화상 데이터는 S/P 변환기(46)에 인가된다. S/P 변환기(46)에 의해 병렬 데이터로 변환된 화상 데이터를 기초로 하여, 변조 신호 발생기(45)는 한 라인의 변조된 신호를 동시에 출력한다. 이 출력과 동기하여, 스캔 신호 발생기(42)는 스캔 신호를 출력하여 구동될 라인을 선택한다.
상기 일련의 동작에 의해, 디스플에이 패널(41)에 내장된 다중-전자 빔 소스는 화상 데이터에 따라 전자빔을 출력한다. 표면 전도 전자 방출 소자로 인가된 구동 신호는 소자의 각각의 특성에 따라 미리 보정되었으므로, 외부 신호원으로부터 제공된 화상 테이터에 대해서 전자빔이 정확하게 출력된다. 즉, 화상 신호에 충실한 휘도를 갖도록 화상을 다스플레이 할 수 있다.
정상 구동 모드는 상술된 과정에 따라서 수행된다. 이 모드에서는 메모리(51), 비교기(50) 및 테스트 패턴 발생기(53) 중 어느 것도 동작하지 않는다.
[특성 변화 검사 모드]
이제, 특성 변화 검사 모드를 후술한다. 이 모드에서 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 시간에 따른 전자 방출 특성이 검사되고, 메모리(48)에 기억된 구동 조건을 위한 보정값이 필요한 검사 결과에 기초하여 조절된다. 특히, 시간에 따른 변화가 발생되었는지의 여부가 소자 전류 측정 회로(43)에 의해 측정된 가장 최근의 측정 결과와 메모리(51) 내에 기억된 소자 전류 (초기값)과 비교함으로써 각 소자에 대해서 검사된다.
그 동작 과정이 제3도에 있는 흐름도를 참조하여 후술될 것이다.
단계(S81) : 먼저, 스위칭 회로(52)의 내부 스위치는 테스트 패턴 발생기(53)측 위치로 설정된다. 특히, 동작 모드 제어 CPU(54)는 스위칭 회로(52)에 제어 신호 (Sel)를 출력하여 이 단계를 수행한다.
단계(S82) : 결과적으로, 테스트 패턴 발생기(53)는 검사용 구동 신호를 발생한다. 이 단계는 동작 모드 제어 CPU(54)가 제어 신호(Test)를 테스트 패턴 발생기(53)에 출력할 때 시작된다.
단계(S83) : 측정된 값과 초기값이 비교된다.
우선, 소자 전류가 소자 전류 측정 회로(43)에 의해 측정되어 비교기(50)로 출력된다. 특히, 이 단계에서, 타이밍 제어기(44)는 테스트 패턴 발생기(53)로부터 출력된 동기 신호에 따라 다양한 타이밍 제어 신호를 발생하여, S/P 변환기(46), 변조 신호 발생기(45), 스캔 신호 발생기(42), 및 메모리 제어 CPU(49)의 동작 타이밍을 조정한다. 테스트 패턴 발생기(53)로부터 출력된 검사 구동 데이터는 연산 유닛(47)으로 입력된다. 이 단계에서 메모리 제어 CPU(49)는 어떤 보정값도 메모리(48)로부터 판독되지 않도록 제어를 행함으로, 구동 데이터가 직접 S/P 변환기(46)에 입력된다. S/P 변환기(46)에 의해 병렬 데이터로 변환된 검사 구동 데이터에 기초로 하여, 변조 신호 발생기(45)는 변조된 신호를 출력한다. 동시에, 소자 전류 측정 회로(43)는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자를 통해 흐르는 소자 전류를 측정한다.
동시에, 소자 전류 (초기값)가 메모리(51)로부터 판독되어 비교기(50)로 출력된다. 이 단계에서, 동작 모드 제어 CPU(54)는 메모리 제어 CPU(49)에 메모리(51)로부터의 판독을 지시하는 명령어(Mc)를 출력한다. 결과적으로, 메모리(51)로의 판독 액세스는 메모리 제어 CPU(49)에 의해 제어된다.
비교기(50)은 측정값을 초기값과 비교한다. 시간에 따른 변화가 없는 것으로 판정되면, 특성 변화 검사 모드가 종료된다. 반면에, 시간에 따른 변화가 발생한 것으로 판정되면, 흐름이 단계(S84)로 진행한다. 시간에 따른 변화의 발생 유무를 판정하는 다양한 방법이 있다. 양호한 실시예의 한가지 방법은, 측정값과 초기값 이 소정 범위를 초과할 경우 시간에 따른 변화가 검출되는 방법이 사용된다. 본 실시예에서는, 전술한 방법이 적용되었고, 측정값과 초기값 사이의 차가 0.1[mA] 초과하면, 시간에 따른 변화가 발생한 것으로 판정한다.
단계(S84) : 시간에 따른 변화가 발생되는 표면 전도 전자 방출 소자에 대해서, 메모리 제어 CPU(49)는 시간에 따른 변화 후에 구동 조건에 대한 보정값을 계산한다. 구동 조건 보정값을 계산하는데 다양한 계산 방법을 사용할 수 있다. 한가지 양호한 실시예는 시간에 따른 변화 후 소정의 설정값을 측정값으로 나누는 것이다. 즉, 소자 전류의 설정값이 3.3[mA]인 표면 전도 전자 방출 소자의 시간에 따른 변화 후의 측정값이 2.7[mA]이라면, 계산된 보정값은 대략 1.2이다.
단계(S85) : 따라서, 시간에 따른 변화를 갖는 소자에 대해서 구동 조건 보정값이 조절된다. 즉, 메모리(48)의 내용이 시간에 따른 변화가 발생한 후에 단계(S84)에서 계산된 구동 조건 보정값에 의해서 재기록된다.
특성 변화 검사 모드가 상술된 과정에 따라서 수행된다.
제4도의 전자빔 발생 장치의 세가지 동작 모드의 내용은 위에 설명하였다. 이제, 이들 동작 모드가 수행되는 타이밍을 후술할 것이다.
화상 표시 장치를 제조할 때, 초기 특성 검사 모드가 처음 수행된다. 그 다음에는, 이 장치가 정상 구동 모드에서 동작되고, 특성 변화 검사 모드가 적절한 시간 간격으로 동작 모드 제어 CPU(54)의 명령에 의해 수행된다. 한가지 바람직한 방법은 정상 구동 모드에서 동작 시간이 누적되고, 특성 변화 검사 모드는 예정된 시간(예를 들어, 100시간)이 경과한 경우에만 수행된다. 어떤 경우, 화상 표시 장치의 전자빔 발생소자의 전원이 온(ON), 오프(OFF)되는 각 시간마다 특성 변화 검사 모드를 수행하는 것이 가능하다.
본 발명의 한 실시예로서 화상 표시 장치가 위에 기술되었다.
초기 특성 검사 모드와 특성 변화 검사 모드에서 소자 전류를 측정하는데 사용되는 양호한 검사 전압이 표면 전도 전자 방출 소자를 기술할 때 설명될 것이다.
상기 실시예에서, 메모리(51)는 소자 전류의 초기값이 초기 특성 검사 모드에서 기록된 후에 판독 전용 메모리(read-only memory)로서 사용된다. 그러나, 상황에 따라, 가장 최근의 측정된 소자 전류는 특성 변화 검사 모드가 수행된 뒤에 메모리(51) 상에 기록된다. 이 예에서, 특성 변화 검사 모드가 마지막으로 수행된 후 다시 한번 수행되기 전에 또 다른 시간에 따른 변화가 발생했는지 여부를 검사할 수 있다. 본 발명의 개념에 따르면, 중요한 점은 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성 검사를 소자의 소자 전류 변화로 검사하는 것이 가능하고, 따라서, 소자의 구동 조건을 적절히 보정한다.
[다중-전자 빔 소소]
실시예 1의 전자빔 발생 장치와 제2실시예의 화상 표시 장치에 쓰이는 다중-전자 빔 소스를 형성하는 방법이 후술될 것이다. 본 발명의 화상 표시 장치에 사용되는 다중-전자 빔 소스는 표면 전도 전자 방출 소자가 단순 매트릭스 배선에 의해 접속되는 전자원(electron source)이다. 따라서, 표면 전도 전자 방출 소자의 재료, 모양, 및 제조 방법은 특정하게 제한되지는 않는다. 그러나, 본 발명자는 전자 방출부 또는 그 주변부가 미세 입자막으로 형성된 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성이 탁월하고, 쉽게 제조될 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 이런 형태의 표면 전도 전자 방출 소자는 높은 휘도를 갖는 광폭 스크린 화상 표시 장치의 다중-전자 빔 소스로 사용되기에 적합하다고 할 수 있다. 이와 같은 이유로, 상기 실시예에는 전자 방출부 또는 그 주변부가 미세입자 막으로 구성되는 표면 전도 전자 방출 소자를 사용한다. 따라서, 양호한 표면 전도 전자 방출 소자의 배열, 제조 방법 및 특성이 먼저 설명될 것이다. 다수의 소자들이 단순 매트릭스 배선으로 접속된 다중-전자 빔 소스의 구조가 설명될 것이다.
[표면 전도형 방출 소자의 양호한 소자 구성과 제조 방법]
평면 및 계단형 소자 구조는 전자 방출부 또는 그 주변부는 미세 입자막으로 형성되는 표면 전도 전자 방출 소자의 대표적인 구성이다.
[평면 전도형(Planar Surface Conduction Type) 방출 소자]
평면 전도 전자 방출 소자의 소자 구조 및 제조 방법이 설명될 것이다.
제12a도 및 제12b도는 각각 표면 전도 전자 방출 소자의 배열을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 제12a도 및 제12b도에서, 참조 부호(1104)는 전도성 박막, 참조 부호(1102 및 1103)은 소자 전극, 참조 부호(1104)는 전도성 박막, 참조 부호(1113)은 통전 활성화 공정(energization activation processing)에 의해 형성된 박막이다.
기판(1101)으로는, 예를 들어 수정 유리 및 소오다 석회 유리 기판, 알루미나 기판같은 다양한 세라믹 기판, 및 예를 들어 SiO2를 함유한 절연층을 이들 기판사에 적층하여 형성된 기판등이 사용 가능하다.
기판 표면과 평행하고 서로 대항 관계가 되도록 기판(1101) 상에 형성된 소자 전극(1102 및 1103)은 전도성 물질로 되어 있다. 예를 들어, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd 및 Ag 같은 금속, 이들 금속들의 합금, In2O3-SnO2같은 금속 산화물 및 폴리실리콘 같은 반도체를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 전극들은 진공 기상 증착(vaccum vapor deposition)과 같은 막 생성 기술과 사진 평판(photolithography) 또는 에칭과 같은 패터닝 기술을 조합하여 쉽게 형성될 수 있다. 이들 전극은 다른 방법(예를 들어 프린팅 공정)을 통해 형성될 수 있다.
소자 전극(1102 및 1102)의 모양은 전자 방출 소자의 응용 목적을 충족하도록 적절히 설계된다. 대체로, 전극 거리(L)는 수백 Å에서 수백 ㎛의 범위에서 임의값을 선택하여 설계된다. 이러한 소자를 표시 장치에 작용하기 위해서는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 범위가 바람직하다. 소자 전극의 두께()로서, 수백 Å에서 수 ㎛에 이르는 적절한 값이 선택된다.
미세 입자막이 전도성 박막(1104)으로 사용된다. 여기서 미세 입자막은 다수의 미세 입자를 구성 요소로서 포함하는 [아일랜드(island)의 군집을 포함하는] 막을 의미한다. 미세 입자막을 현미경으로 관찰하면 통상 각각의 미세 입자가 서로 떨어져 있거나 인접해 있고, 상호간 겹쳐있는 구조가 관찰된다.
미세 입자막에 사용된 미세 입자의 입자 크기는 수 Å 내지 수천 Å 범위를 갖는다. 입자의 크기는 10 내지 200Å이 가장 바람직하다. 미세 입자막의 막 두께는, 예를 들어 막을 소자 전극(1102 또는 1103)에 전기적으로 잘 접속시키기 위해 필요한 조건, 후에 기술하는 통전 포밍을 성공적으로 수행하기 위해 필요한 조건 및 미세 입자막 자체의 전기 저항을 적절한 값으로 설정하기에 필요한 조건 등 여러 조건을 고려하여 적절하게 결정된다. 더욱 구체적으로, 막의 도께는 수 Å 내지 수천 Å 사이에서 설정되며, 10Å에서 500Å 사이가 가장 바람직하다.
미세 입자막의 형성에 사용되는 물질의 예는 Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W 및 Pb와 같은 금속, PdO, SnO2, In2O3, PbO 및 Sb2O3와 같은 산화물, HfB2, ZrB2, LaB6, YB4및 GdB4와 같은 붕소화물, TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC 및 WC와 같은 탄화물, TiN, ZrN 및 HfN와 같은 질화물, Si 및 Ge와 같은 반도체, 및 탄소(Carbon)가 있다. 미세 입자막의 물질은 이들 물질중에서 바람직하게 선택된다.
전도성 박막(1104)는 상술한 바와 같이 미세 입자막으로 형성된다. 전도성 박막(1104)의 시트 저항은 103내지 107(9/sq) 범위 내에서 설정된다.
전도성 박막(1104)과 소자 전극(1102 및 1103)은 이들 부분이 전기적으로 잘 접속되기 위해 일부 겹쳐있음을 주목하라. 제12a도 및 제12b도에서 도시한 배열에서 기판, 소자 전극 및 전도성 박막은 하부에서부터 이 순서로 적층된다. 어떤 경우에는, 기판, 전도성 박막 및 소자 전극을 호명된 순서로 하부에서부터 적층할 수도 있다.
전자 방출부(1105)는 전도성 박막(1104)의 일부에 형성된 열극형 부분이다. 전자 방출부(1105)는 이 부분을 둘러싸는 전도성 박막보다 높은 저항을 갖는다. 전도성 박박(1104)에 대해서 (후술된) 통전 포밍 공정을 수행하여 열극이 형성된다. 소정의 경우에, 입자의 크기가 수 Å에서 수백 Å에 달하는 미세 입자들이 열극내에 배열된다. 실제의 전자 방출부의 위치와 모양을 간단하고 정확히 묘사하는 것이 어려우므로 이 부분은 제12a도 및 제12b도에 개략적으로 도시하였다.
박막(1113)은 탄소 또는 탄소화합물로 구성되고 전자 방출부(1105) 및 이 주변부를 덮는다. 박막(1113)은 통전 포밍 공정 후에 통전 활성화 공정을 수행하여 형성된다.
박막(1113)은 단결정 흑연, 다결정 흑연 및 비정형 탄소 또는 이들의 혼합물 중 하나로 구성되어 있다. 박막(1113)의 막 두께는 500[Å] 또는 그 이하이고, 양호하게는 300[Å] 또는 그 이하이다.
실제 박막의 위치와 모양을 정확히 기술하는 것이 어려우므로 박막(1113)을 제12a도 및 제12b도에 개략 도시하였다. 제12a도는 소자로부터 박막(1113)이 제거된 평면도이다.
양호한 소자의 기본 구성을 설명하였다. 다음의 소자들이 실시예에서 사용되었다.
즉, 소다 석회 유리가 기판(1101)으로서 사용되었고, Ni 박막이 소자 전극(1102 및 1103)으로 사용되었다. 소자 전극의 두께()는 1,000[Å]으로 설정되었고, 전극거리(L)는 2[㎛]로 설정되었다.
Pd 또는 Pd0가 미세 입자 막의 주요 물질로 사용되었다. 미세 입자막의 두께는 약 100[Å]이고, 그 폭(W)은 100[㎛]로 설정되었다.
양호한 표면 전도 전자 방출 소자의 제조 방법이 이하 기술될 것이다.
제13a도 내지 제13e도는 표면 전도 전자 방출 소자의 제조 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 제13a도 내지 제13e도에서, 제12a도 및 제12b도에서, 동일한 참조 부호는 동일한 부분을 지시한다.
(1) 먼저 제13a도에 도시한 바와 같이, 소자 전극(1102 및 1103)이 기판(1101) 상에 형성된다.
형성 과정중, 기판(1101)을 세척제, 증류수 및 유기용제로 충분히 세척한 다음, 소자 전극 물질이 피착된다. 피착 방법은, 예를 들어, 진공 피착 또는 스퍼터링과 같은 진공 막 형성 기술이다. 그 다음에는, 증착된 전극 물질이 사진 평판과 에칭 기술을 사용하여 패턴화되어 제13a도에 도시된 소자 전극(1102 및 1103)을 형성한다.
(2) 이어서, 전도성 박막(1104)이 제13b도와 같이 형성된다.
즉, 유기 금속 용액이 제13a도의 기판상에 도포되어 건조된 후 열에 의해 소결되어 미세 입자막을 형성하고, 막은 사진 평판과 에칭에 의해서 소정 형태로 에칭된다. 유기 금속 용액은 전도성 박막에 사용되는 미세 입자 물질을 주요 요소로서 포함하는 유기 금속 혼합 용액이다. 더욱 구체적으로, 본 실시예에서 Pd가 주요 요소로 사용된다. 추가적으로, 본 실시에에서 코팅 방법으로 디핑(dipping) 방법을 사용하였으나, 스피너(spinner) 방법 또는 스프레이(spray) 방법과 같은 다른 방법이 사용될 수도 있다.
또한, 미세 입자막을 포함하는 전도성 박막을 형성하는 방법으로, 진공 기상 피착, 스퍼터링 또는 화학적 기상 피착이 본 실시예에서 사용된 유기 금속 용액의 코팅을 대신해서 사용될 수 있다.
(3) 이어서, 제13c도에서, 통전 포밍 공정이 포밍용 전원(forming power supply)(1110)으로부터 소자 전극(1102 및 1103)으로 적절한 전압을 인가함으로써 행해져 전자 방출부(1105)를 형성한다.
통전 포밍 공정은 미세 입자로 형성된 전도성 박막(11204)에 전류를 통하여, 막의 일부를 적절한 크기로 파괴, 변형 및 변경하고, 이에 의해서 막을 전자 방출에 적당한 구조로 변형한다. 적당한 열극이 미세 입자막으로 구성된 전도성 박막의 일부[즉, 전자 방출부(1105)]에 형성되어 전자 방출에 적당한 구조로 변경된다. 전자 방출부(1105)가 형성된 후 소자 전극(1102 및 1103) 사이에서 측정된 전기 저항은 형성전에 비해 상당히 증가된다.
통전 방법을 상세히 설명하기 위해 포밍용 전원(1110)으로부터 제공된 전압 파형의 일례가 제14도에 도시되었다. 미세 입자막으로 된 전도성 박막을 형성하는 통전 과정에서는 펄스형 전압이 바람직하다. 본 실시예에서, 펄스폭(T1)을 갖는 삼각 펄스가 펄스 간격(T2)으로 지속적으로 인가된다. 인가되는 동안, 삼각 펄스의 피크값(Vpf)은 점차 증가된다. 또한, 전자 방출부(1105)의 형성 상태를 모니터하기 위한 모니터 펄스(Pm)가 적당한 간격으로 삼각 펄스 사이에 삽입되고, 이 삽입부에 흐르는 전류를 전류계(1111)로 측정하였다.
본 실시예에서, 약 10-5[torr]의 진공 분위기에서, 펄스폭(T1)은 1[ms]로 설정되었고, 펄스 간격(T2)은 10[ms]로 설정되었고, 피크값(Vpf)은 각 펄스에 대해서 0.1[V]씩 증가한다. 모니터 펄스(Pm)는 5개의 삼각파가 인가되는 각 시간에 삽입되었다. 통전 포밍 공정에 대한 역효과를 방지하기 위해 모니터 펄스의 전압(Vpm)은 0.1[V]로 설정된다. 통전 포밍 공정 중 통전화는 소자 전극(1102 및 1103) 간의 전기 저항이 1×106[Ω], 즉, 모니터 펄스가 가해질 때 전류계(1111)에 의해 측정된 전류가 1×10-7[a] 또는 이하일 때 종료된다.
상기 방법은 본 실시예의 표면 전도 전자 방출 소자에 대한 양호한 방법이다. 따라서 표면 전도 전자 방출 소자의 설계가 변화되면, 예를 들어 미세 입자막의 재료나 막 두께 또는 소자 전극 거리(L)가 변화되면, 그 변화에 따라 통전 조건을 적절히 변화시키는 것이 바람직하다.
(4) 이어서, 제13d도에 도시된 바와 같이, 통전 활성화 공정이 활성화 전원(1112)으로부터 소자 전극(1102 및 1103)까지 적절한 전압을 인가함으로써 행해져, 전자 방출 특성을 향상시킨다.
통전 활성화 공정은 주어진 조건 하에서 통전 포밍 공정에 의해 형성된 전자 방출부(1105)에 전압을 인가하여, 탄소 또는 탄소 혼합물을 전자 방출부(1105) 주위에 피착시킨다. 제13d도에서, 탄소 또는 탄소 혼합물의 피착이 부재(1113)로서 개략 도시되었다. 통전 활성화 공정은 전형적으로 방출 전류를 동일한 인가 전압에서 처리하기 전보다 100배 증가시킨다.
더욱 구체적으로, 10-4내지 10-5[torr] 범위 내의 진공 분위기에서 주기적으로 전압을 인가함으로써, 진공 분위기 내에 있는 유기 화합물로부터 발생되는 탄소 또는 탄소 화합물이 피착된다. 이 피착물(1113)은 단결정 흑연, 다결정 흑연 및 비정형 탄소 증 하나이거나 또는 이들의 혼합물이다. 증착물(1113)의 막 두께는 500[Å] 또는 그 이하이고, 더욱 양호하게는 300[Å] 또는 그 이하이다.
통전화 벙법을 상세히 설명하기 위해, 활성화 전원(1112)으로부터 인가된 전압 파형의 예를 제15a도에 도시하였다. 본 실시예에서, 통전 활성 공정은 정해진 전압의 방형파를 주기적으로 인가함으로써 행해진다. 더욱 구체적으로, 방형파의 전압(Vac), 펄스폭(T3), 및 펄스 간격(T4)은 각각 14[V], 1[ms] 및 10[ms]이다. 상기의 통전 조건은 본 실시예의 표면 전도 전자 방출 소자에 대한 양호한 조건이다. 따라서, 만일 표면 전도 전자 방출 소자의 설계가 변경된다면 그 변화에 따라서 그 조건을 적절하게 변화시키는 것이 바람직히다.
제13d도에서, 참조 부호(1114)는 표면 전도 전자 방출 소자로부터 방출 전류(Ie)를 포획하기 위한 양극을 표시한다. 양극(1114)은 DC 고전압 전원(1115)과 전류계(1116)에 접속된다. 디스플레이 채널의 인광체 스크린은 기판(1101)이 디스플레이 패널에 결합된 뒤에 활성 공정을 수행할 때 양극(1114)으로 사용된다.
활성화 전원(1112) 이 전압을 인가하는 동안, 통전 활성화 공정의 과정은 방출 전류(Ie)를 전류계(1116)로 측정하여 모니터하고, 이에 의해서 활성화 전원(1112)의 동작을 제어한다. 제15b도는 전류계(1116)에 의해 측정된 방출 전류(Ie)의 예이다. 활성화 전원(1112)이 펄스 전압의 인가를 시작할 때, 방출 전류(Ie)는 임의 시간 동안 시간에 따라서 증가하여 궁극적으로 포화, 즉 더 이상 증가하지 않는 상태가 된다. 방출 전류(Ie)가 거의 포화되었을 때, 활성화 전원(1112)으로부터 전압 인가를 정지시켜 통전 활성화 공정을 종료시킨다.
위의 전압인가 조건은 본 실시예의 표면 전도 전자 방출 소자에 대한 양호한 조건이다. 따라서, 표면 전도 전자 방출 소자의 설계가 변경되는 경우에, 그 조건도 그 변화에 대응하여 적절하게 변화시켜야 한다.
이와 같은 방법으로, 평면 표면 전도 전자 방출 소자는 제13e도에 도시한 바와 같이 제조되었다.
계단형 표면 전도형(Step Type Surface Conduction Type) 방출 소자
이제, 전자 방출부 또는 그 주변부가 미세 입자막으로 형성되는 표면 전도 전자 방출 소자의 다른 대표적인 구조 즉, 계단형 표면 전도 전자 방출 소자의 그조가 설명될 것이다.
제16도는 계단형 소자의 기본 구조를 설명하기 위한 개략 단면도이다. 제16도에서, 참조 부호(1201)는 기판, 참조 부호(1202 및 1203)는 소자 전극; 참조 부호(1206)는 계단 형성 부재, 참조 부호(1204)는 미세 입자막을 사용하는 전도성 박막, 참조 부호(1205)는 통전 포밍 공정에 의해 형성되는 전자 방출부 및, 참조 부호(1213)는 통전 활성화 공정에 의해 형성되는 박막이다.
계단형 소자와 상기 평면형 소자의 차이점은 소자 전극들 중 하나(1202)가 계단 형성 부재(1206) 상에 형성되고 전도성 박막(1204)은 계단 형성 부재(1206)의 측면을 덮는다. 따라서, 제12a도 및 제12b도에 도시된 평면형 소자에서 소자 전극 거리(L)는 계단형 소자내에 있는 계단 형성 부재(1206)의 계단 높이(Ls)로서 설정된다. 기판(1201), 소자 전극(1202 및 1203) 및 미세 입자막을 사용하는 전도성 박막(1204)은 평면형 소자의 설명에서 열거한 상기 물질과 동일한 물질로 만들어진다. 전기절연 물질, 예를 들어, SiO2는 계단 형성 부재(1206)로 사용되었음을 주목하라.
계단형 표면 전도 전자 방출 소자의 제조 방법이 이하 기술될 것이다. 제17a도 내지 제17f도는 제조 단계를 설명하기 위한 단면도이며, 제16도에서 사용된 동일한 참조 부호가 동일한 부분을 지시한다.
(1) 먼저 제17a도에 도시한 바와 같이, 소자 전극(1203)이 기판(1201) 상에 형성된다.
(2) 이어서, 제17b도에 도시한 바와 같이 계단 형성 부재(1206)를 형성하기 위한 절연층이 적층된다. 이 절연층은, 예를 들어 SiO2를 스퍼터링에 의해 적층하여 형성된다. 진공 기상 피착 또는 프린팅과 같은 다른 막 형성 방법이 사용될 수도 있다.
(3) 제17c도와 같이 절연층상에는 소자 전극(1202)이 형성된다.
(4) 후속적으로, 제17d도에서와 같이, 절연층의 일부가 예를 들어 에칭을 사용하여 제거되어 소자 전극(1203)을 노출시킨다.
(5) 그 다음에는, 미세 입자막을 이용한 전도성 박막(1204)이 제17e도와 같이 형성된다. 이는 평면형 소자의 형성에서와 같이, 코팅 기술과 같은 막 형성 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
(6) 다음에는, 평면형 소자의 경우와 같이, 통전 포밍 공정이 수행되어 전자 방출부를 형성한다. 이 통전 포밍 공정은 제13c도를 참조하여 위에 상술한 평면형 소자의 경우와 동일하다.
(7) 마지막으로, 통전 활성화 공정이 평면형 소자에서와 동일한 형태로 수행되어, 탄소 또는 탄소 화합물을 전자 방출부 주위에 침전시킨다. 이러한 통전 활성화 공정은 제13d도를 참조하여 상술한 평면형 소자의 경우와 동일하다.
상술한 바와 같이, 제17f도에 도시된 계단형 표면 전도 전자 방출 소자가 제조되었다.
[실시예에 쓰인 표면 전도형 방출 소자의 특성]
평면 및 계단형 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 구조 및 제조 방법이 상술되었다. 본 실시예에 쓰인 소자의 특성이 다음에 설명될 것이다.
제18도는 [방출 전류(Ie)] 대 [소자에 인가된 전압(Vf)] 특성과 본 실시예에 사용된 [소자 전류(If)] 대 [소자에 인가된 전압(Vf)] 특성의 전형적인 예이다. 방출 전류(Ie)는 소자 전류(If)에 비해 상당히 적으므로 이들 전류는 동일한 척도로 기술할 수는 없고, 이들의 특성이 예를 들어 소자의 크기 또는 모양과 같은 설계 파라미터의 변화에 따라 변하므로 제18도에 2개의 곡선이 각각의 임의의 단위로 그려졌다.
표시 장치에 사용된 소자들은 방출 전류(Ie)와 관련하여 다음의 세가지 특성을 갖는다.
첫째로, 방출 전류(Ie)는, 특정 전압[임계 전압(Vth)이라 함]보다 동일하거나 큰 전압이 인가됨에 따라 급격히 증가한다. 반면에, 이 임계 전압(Vth)보다 낮은 전압에서 방출 전류(Ie)는 거의 검출 되지 않는다.
즉, 본 발명의 소자는 방출 전류(Ie)에 대해 분명한 임계 전압(Vth)을 갖는 비선형 소자이다.
두 번째, 방출 전류(Ie)는 소자에 인가된 전압(Vf)에 따라서 변화되므로, 방출 전류(Ie)의 크기는 전압(Vf)에 의해 제어될 수 있다.
세 번째, 소자로부터 방출되는 전류(Ie)의 응답 속도는 소자에 가해지는 전압(Vf)에 비해 높다. 따라서, 소자에서 방출된 전자의 전하량은 전압(Vf)의 인가 시간의 길이에 따라 제어될 수 있다.
표면 전도 전자 방출 소자의 상기 특성들 때문에 소자가 표시 장치에 적합하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 이들 다수의 소지들이 디스플레이 스크린의 화소와 1 대 1 대응하도록 제공된 표시 장치에서, 화상은 디스플레이 스크린을 순차적으로 스캔하여 디스플레이 된다. 즉, 임계 전압(Vth)과 같거나 높은 주어진 전압은 원하는 휘도에 따라 구동되는 소자로 인가되고, 반면에 임계 전압(Vth)보다 낮은 전압은 비선택 상태인 소자로 인가된다. 구동될 소자들을 순차적으로 절환하여, 디스플레이 스크린을 순차적으로 스캔함으로써 화상이 디스플레이 된다.
또한, 제2 또는 제3의 특성을 사용하여 휘도가 제어되므로 계조(multi-gardation) 디스플레이를 행할 수 있다.
다수의 표면 전도 전자 방출 소자의 특성에서 발견되는 변화는 제9도를 참조하여 이하 설명될 것이다.
제9도의 도면은 다수의 표면 전도 전자 방출 소자의 특성 변화의 전형적인 예이다. 즉, 제9도는 제조 후에 이미 발생된 초기 변화, 또는 소자가 임의 시간 주기 동안 구동된 후 시간에 따른 변화를 도시한다.
제9도에는 3개의 소자 A, B 및 C 각각의 [인가된 전압(Vf) 대 소자 전류(Ie)] 특성 및 [인가 전압(Vf) 대 방출 전류(Ie)] 특성을 도시하였다. 제9도로부터, 소자 전류(If)와 방출 전류(Ie) 사이에는 밀접한 관계가 있음을 알 수 있는데, 대체로, 큰 소자 전류(If)는 큰 방출 전류(Ie)를 갖는다. 전자 방출 임계 전압(Vth)과 같거나 큰 임의의 전압(V1)에서 이들 소자의 방출 전류(Ie)의 비가 IeA ; IeB : IeC 이면 이 비는 상기 전압에서 소자 전류(If)의 비 IfA : IfB : IfC와 같다. 이 비는 전자 방출 임계 전압(Vth)보다 낮은 전압에서 소자 전류의 비 IfA' : IfB' : IfC'와 거의 동일하다.
이 특성은 표면 전도 전자 방출 소자의 고유한 특성이다. 즉, 이 특성은 FE 소자 및 MIM 소자와 같은 다른 냉음극 소자 및 열음극 소자에서 발견할 수 있다. 본 발명은 표면 전도 전자 방출 소자의 이와 같은 특성을 긍정적으로 이용하였다. 즉, 상술한 바와 같이 제1실시예의 전자빔 발생 장치 또는 제2실시예의 화상 표시 장치에서 소자 전류를 측정함으로써 시간에 따른 초기 변화가 검출된다.
상술한 바와 같이 전자 방출 임계 전압(Vth)보다 낮은 전압에서 조차, 소자 전류를 측정함으로써 소자 특성에 대한 초기 변화 또는 시간에 따른 변화를 검출할 수 있다. 이러한 낮은 전압에서 소자 전류를 측정함으로써, 전자빔 발생 장치에서 불필요한 전자빔이 발생되는 것을 방지하고, 화상 표시 장치에서의 불필요한 발광을 방지할 수 있다. 이러한 검사에서 소비된 전력 또한 낮은 것이다. 따라서, 상술한 실시예 1 및 실시예 2에서, 소자 전류(If)는 전자 방출 임계 전압(Vth)보다 낮은 전압(Vtest)을 인가하여 측정한다. 몇몇 경우에는, 측정 전압(Vtest)이 너무 낮으면 소자 전류(If)의 절대값이 감소하여 측정의 정확성이 떨어진다. 따라서, Vtest는 예를 들어 Vth/2VtestVth범위내에서 설정되는 것이 바람직하다.
[다수의 소자를 단순 매트릭스 배선에 의해 접속한 다중-전자 빔 소스의 구조]
상술한 표면 전도 전자 방출 소자가 기판 상에 뱌열되고 단순 매트릭스 배선에 의해 접속된 다중-전자 빔 소스(multiple electron beam source)이 이하 설명될 것이다.
제19도는 제10도에 도시된 디스플레이 패널에서 사용된 다중-전자 빔 소스의 평면도이다. 기판 상에, 제12a도 및 제12b도에 도시된 것과 동일하게 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되었다. 이들 표면 전도 전자 방출 소자는 행-방향 배선 전극(1003)과 열-방향 배선 전극(1004)에 의해 단순 매트릭스 방식으로 접속되었다. (도시되지 않은) 전극간 절연층은 전기적 절연을 유지하기 위해서 행-방향과 열-방향 전극(1003 및 1004) 각각의 교차점에 형성된다.
제20도는 제19도 내에서 라인 A-A'를 따라 절취한 단면도이다.
이러한 구조를 갖는 다중-전자 빔 소스는 행-방향 배선 전극(1003), 열-방향 배선 전극(1004), 및 (도시되지 않은)전극간 절연층 및 기판 상에 있는 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 전극과 전도성 박막을 형성하고, 각각의 소자에 행-방향 및 열-방향 배선 전극(1003 및 1004)을 통해 전력을 공급하여 통전 포밍 공정 및 통전 활성화 공정을 행함으로써 제조된다.
[디스플레이 패널의 구성 및 제조 방법]
실시예2에서 사용된 디스플레이 패널(41)의 구성 및 제조 방법을 실례를 들어 설명할 것이다.
제10도는 내부 구조를 보이기 위해 패널의 일부가 절단된, 제2실시예에 사용된 디스플레이 패널의 투시도이다.
제10도에서, 참조 부호(1005)는 배면 플레이트(rear plate)이고, 참조 부호(1006)는 측벽이며, 참조 부호(1007)는 정면 플레이트(faceplate)이다. 이들 부재(1005 내지 1007)는 기밀 용기(airtight vessel)를 형성하여 디스플레이 패널의 내부가 진공이 되도록 한다. 기밀 용기를 조립할 때는 각 부재의 접속부가 충분히 강하고 기밀성을 유지할 수 있도록 밀봉(sealing) 방법이 행해져야 한다. 각각의 접속부에 예를 들어 프릿 글라스(frit glass)를 도포하고, 외부대기 또는 400。C 내지 500。C의 질소 분위기에서 10분 이상 소결하여 밀봉처리한다. 기밀 용기를 진공시키는 방법은 후술될 것이다.
기판(1001)은 배면 플레이트(1005)에 고정되고 N×M 표면 전도 전자 방출 소자(1002)가 기판(1001) 상에 형성된다. (N과 M은 2 이상의 양수이고 디스플레이 픽셀의 의도한 숫자에 따라 적절히 설정된다. 예를 들어, 고해상도 텔레비젼 목적을 위해 N=3000 또는 그 이상이고 M=1000 또는 그 이상인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, N=3072; M=1024이다) N×M 표면 전도 전자 방출 소자는 M개의 행-방향 라인(1003)과 Nro의 열-방향 라인(1004)에 의한 단순 매트릭스 배선에 의해 접속된다. 부재(1001 내지 1004)로 구성된 부분은 다중-전자 빔 소스이라 한다. 다중-전자 빔 소스의 제조 방법 및 구조는 이미 상세히 기술하였으므로 생략될 것이다.
디스플레이 패널내에서, 기판(1001)은 기밀 용기의 배면 플레이트(1005)에 고정된다. 그러나, 다중-전자 빔 소스의 기판(1001)이 충분한 강도를 갖는다면, 다중-전자 빔 소스의 기판(1001) 자체가 기밀 용기의 배면 플레이트로서 사용될 수 있다.
인광막(hosphor film)(1008)이 정면 플레이트(1007)의 하부 표면상에 형성된다. 본 실시예는 칼라 디스플레이 장치이므로, CRT의 분야에서 사용되는 적, 녹, 청의 3원색의 인광체가 안광막(1008)으로서 분리 도포된다. 제11a도에 도시한 바와 같이, 이들 3원색의 인광체는 스트라이프(stripes)로 분리 도포되어 있으며, 흑도체(black conductor)(1010)가 인광체의 스트라이프들 사이로 제공된다. 이 흑도체(1010)는 전자빔의 방사 위치가 약간 이동하여도 색이 잘못 등록되는 것을 방지하고 외부 빛의 편향을 방지함으로써 디스플레이 계조(contrast)가 저하되는 것을 방지하며, 전자빔에 의존해서 인광막의 챠아지-업(charge-up)을 방지한다. 흑도체(1010)의 주요 성분으로 흑연이 사용되었으나, 상기 목적을 충족시킬 수 있다면 다른 물질도 사용될 수 있다.
3원색 인광체의 도포 형태는 제11a도에 도시된 스트라이프형 배열에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도포 형태는 제11b도에 도시한 것과 같은 델타형 배열 또는 그 이외의 배열이 될 수 있다.
단색 디스플레이 패널의 형성시, 인광막(1008)으로서 단색 인광체 물질만을 사용해야만 하기 때문에 흑도체 물질이 전혀 사용될 필요가 없다는 것에 주목하여야 한다.
배면 플레이트 측 상의 인광막(1008)의 표면 상에는, CRT의 분야에서 널리 공지되어 있는 금속화된 스크린(metalized screen)(1009)이 형성된다. 금속화된 스크린(1009)은 인광막(1008)에 의해 방출된 빛의 일부를 미러 표면 반사(mirror-surface-reflecting)하고 인광막(1008)을 음이온의 충돌로부터 보호함으로써 빛의 사용 효율을 개선시키는 목적을 위해 형성된다. 또한, 금속화된 스크린(1009)은 전자빔 가속 전압을 인가하기 위한 전극으로 작용하고 인광막(1008)을 여기킨 전자의 통전 경로로 작용한다. 인광막(1008)이 정면 플레이트 기판(1001) 상에 형성된 후에, 금속화된 스크린(1009)은 인광막의 표면을 평면화하고 표면 상에 Al을 진공에서 피착시킴으로써 형성된다. 금속화된 스크린(1009)은 저 전압 인광체 물질이 인광막(1008)으로서 사용될 때 불필요하다는 것에 주목하여야 한다.
이 실시예에서 사용되지 않았지만, 예를 들어 ITO로 구성된 투명 전극이 가속 전압을 인가하거나 또는 인광막의 도전성을 향상시키기 위해 정면 플레이트 기판(1007)과 인광막(1008) 사이에 또한 형성될 수 있다.
참조 부호Dx1내지 Dxm, Dy1내지 Dyn및 HV는 이 디스플레이 패널을 전기회로(도시 생략)에 전기적으로 접속시키기 위해 제공된 기밀 구조와의 전기적 접속 단자를 나타낸다. 단자(Dx1내지 Dxm)는 다중-전자 빔 소스의 행-방향 라인(1003)에 전기적으로 접속되고, 단자(Dy1내지 Dyn)는 다중-전자 빔 소스의 열-방향 라인(1004)에 전기적으로 접속되며, 단자(HV)는 정면 플레이트의 금속화된 스크린(1009)에 전기적으로 접속된다.
기밀 용기를 진공화시키기 위해, 배기 파이프와 진공 펌프(둘다 도시 생략)는 용기가 조립된 후에 기밀 용기에 접속되고, 용기는 약 10-7[torr]의 진공도로 진공화 된다. 그 다음에, 배기 파이프는 밀봉된다. 기밀 용기에서 진공도를 유지하기 위해, 게터 막(getter film)(도시 생략)은 밀봉되기 직전 또는 밀봉 후에 형성된다. 케터 막은 그것의 주 성분으로서 Ba를 포함하는 게터 물질을 히터 또는 RF 가열을 이용하여 피착시킴으로써 형성된다. 게터 막의 흡수 작용에 의해, 기밀 용기의 내부는 1×10-5내지 1×10-7[torr]의 진공도로 유지된다.
실시예2의 디스플레이 패널(41)의 기본적 구성 및 제조 방법이 상기 설명되었다.
[실시예 3]
제21도는 실시예2의 화성 표시 장치를 사용하고 텔레비젼 방송과 같은 다양한 화상 정보원에 의해 제공되는 화상 정보를 디스플레이 할 수 있는 다기능 표시 장치의 실시예를 도시한 블록도이다.
제21도에서, 참조 번호(2100)는 제2실시예의 화상 표시 장치를 표시하고, 참조 부호(2101)은 디스플레이 패널 구동기를, 참조 부로(21102)는 디스플레이 패널 제어기를, 참조 부호(2103)은 멀티플렉서를, 참조 부호(2104)는 디코더를, 참조 부호(2105)는 I/O 인터페이스 회로를, 참조 부호(2106)은 CPU를, 참조 부호(2107)은 화상 발생기를, 참조 부호(2108, 2109 및 9110)은 화상 메모리 인터페이스 회로를, 참조 부호(2111)은 화상 입력 인터페이스 회로를, (2112 및 2113)은 TV 신호 수신기를, (2114)는 입력 유닛을 표시한다.
이 표시 장치가, 예를 들어 텔레비젼 신호와 같은 비디오 정보 및 오디오 정보를 모두 포함하는 신호를 수신할 때, 이 장치는 화상을 표시함은 물론, 동시에 음성을 재생한다. 그러나, 음성 정보의 수신, 분리, 재상, 처리 및 기억을 하기 위한 회로들과 확성 스피커에 대한 설명은 이 부분들이 본 발명의 특징에 직접 관련되지 않기 때문에 생략한다.
개별적인 부분의 기능은 화상 신호의 흐름 다음에 아래에 설명될 것이다.
TV 신호 수신기(2113)는 무선파 또는 공간 광 통신과 같은 무선 송신 시스템을 이용하여 송신된 TV 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다. TV 신호를 수신하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예로서 NTSC, PAL, 및 SECAM 이 있다. 상기 열거된 방식의 주사선보다 많은 수위 주사선으로 이루어진 TV 신호 (예를 들어 MUSE의 신호와 같은 소위 고품위 TV 신호)는 스크린 영역과 픽셀의 수를 증가시키는데 있어서 선호될 수 있는 상기 디스플레이 패널의 완전한 성능을 유리하게 이용하는데 적합한 신호원이다. TV 신호 수신기(2113)에 의해 수신된 TV 신호는 디코더(2104)에 출력된다.
TV 신호 수신기(2112)는 동축 케이블 또는 광 섬유와 같은 케이블 송신 시스템을 이용하여 송신된 TV 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다. TV 신호 수신기(2113)의 경우에서와 같이, 수신될 TV 신호의 방식은 특별히 제한되지 않는다. 이 회로에 의해 수신된 TV 신호는 또한 디코더(2104)에 출력된다.
화상 입력 인터페이스 회로(2111)는 TV 카메라 또는 화상 판독 스캐너와 같은 화상 입력 소자로부터 공급된 화상 신호를 수신한다. 수신된 화상 신호는 디코더(2104)에 출력된다.
화상 메모리 인터페이스 회로(2110)는 비디오 테이프 레코더 (이후 VTR로 약칭함)에 기억된 화상 신호를 수신한다. 수신된 화상 신호는 디코더(2104)에 출력된다.
화상 메모리 인터페이스 회로(2109)는 비디오 디스크에 기억된 화상 신호를 수신한다. 수신된 화상 신호는 디코더(2104)에 출력된다.
화상 메모리 인터페이스 회로(2108)는 소위 정지 화상 디스크와 같은 정지 화상 데이터를 기억하는 소자로부터 화상 신호를 수신한다. 수신된 화상 신호는 디코더(2104)로 출력된다.
I/O 인터페이스 회로(2105)는 이 표시 장치를 외부 컴퓨터나 컴퓨터 네트워크에 접속하거나 프린터와 같은 출력 장치에 접속시킨다. I/O 인터페이스 회로(2105)는 화상 데이터 및 문자 그래픽 정보의 입/출력을 수행한다. 몇가지 경우들에서, I/O 인터페이스 회로(2105)는 또한 이 표시 장치의 CPU(2106)과 외부 장비 사이에서 제어 신호 및 수치 데이터의 입/출력을 수행할 수 있다.
화상 발생기(2107)는 I/O 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부적으로 입력된 화상 데이터 또는 문자 그래픽 정보에 기초하여, 또는 CPU(2106)로부터 출력된 화상 데이터 또는 문자 그래픽 정보에 기초하여 디스플레이 될 화상 데이터를 발생시킨다. 화상 발생기(2107)는 화상 데이터 또는 문자 그래픽 정보를 기억하기 위한 프로그래머블 메모리, 문자 코드에 대응하는 화상 패턴을 기억하는 판독 전용 메모리, 및 화상 처리를 수행하기 위한 처리기와 같은 화상의 발생을 위해 필요한 회로와 결합된다.
화상 발생기(2107)에 의해 발생된 디스플레이 될 화상 데이터는 디코더(2104)에 출력된다. 몇가지 예에서, 데이터를 I/O 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부 컴퓨터 네트워크 또는 프린터에 출력시키는 것도 가능하다.
CPU(2106)는 주로 이 표시 장치의 동작을 제어하고 디스플레이 될 화상의 발생, 선택 및 편집에 관한 작업을 수행한다.
예를 들어, CPU(2106)는 디스플에이 패널상태 디스플레이 될 화상 신호를 적절히 선택하고 결합하도록 제어 신호를 멀티플렉서(2103)에 출력시킨다. 처리중에, CPU(2106)는 또한 디스플레이 될 화상 신호에 따라 디스플레이 패널 제어기(2102)에 제어 신호를 출력하여, 표시 장치의 동작 조건, 예를 들어, 스크린 디스플레이 주파수, 스캔 방식(예를 들어 비월 방식 또는 비월 방식 이외의 방식) 및 한 프레임 내의 주사선의 수를 적절히 제어한다.
또한, CPU(2106)은 화상 데이터 또는 문자 그래픽 정보를 화상 발생기(2107)에 직접 출력하거나 I/O 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부 컴퓨터 또는 메모리에 억세스함으로써 화상 데이터 또는 문자 그래픽 정보를 수신한다.
CPU(2106)은 물론 몇 가지 다른 목적을 위한 작업에 관여할 수 있다는 것에 주목하여야 한다. 한 예로서, CPU(2106)은 퍼스널 컴퓨터 또는 워드프로세서에서와 같이, 정보를 발생하거나 처리하는 기능에 직접 관여할 수도 있다.
또한, CPU(2106)은 외부 장비와 함깨하는 수치 계산과 같은 임무를 수행하기 위해 상술한 바와 같이 I/O 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부 컴퓨터 네트워크에 접속될 수 있다.
입력 유닛(2114)은 명령, 프로그램, 또는 데이터를 CPU(2106)에 입력하기 위해 조작자에 의해 사용된다. 키보드, 마우스, 조이 스틱, 바 코드 리더 및 음성 인식 소자와 같은 다양한 입력 소자를 사용할 수 있다.
디코더(2104)는 화상 회로(2107 내지 2113)로부터의 여러 가지 입력 화상 신호를 3원색 신호 또는 휘도 신호 및 I와 Q의 신호로 디코딩하기 위한 회로이다. 제21도에 점선으로 표시된 바와 같이, 디코더(2104)는 내부 화성 메모리를 포함하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 디코딩하는데 있어서 화상 메모리를 필요로 하는 MUSE 신호와 같은 TV 신호가 이 장치에서 처리되기 때문이다. 화상 메모리는 또한 정지 화상을 보다 용이하게 디스플레이 할 수 있다. 화상 메모리를 사용함으로 인한 다른 장점은 화상 메모리가 화상 발생기(2107)와 CPU(2106)과 함께 화상이 세선화(thinning), 보간, 확대, 축소 및 합성과 같은 화상 처리 및 편집을 용이하게 한다는 것이다.
멀티플렉서(2103)는 CPU(2106)로부터의 입력 제어 신호에 기초하여 디스플레이 될 화상을 적절히 선택한다. 즉, 멀티플렉서(2103)는 디코더(2104)에 의해 디코드된 입력 화상 신호로부터 원하는 화상 신호를 선택하여 선택된 신호를 구동기(2101)에 출력한다. 이 경우에, 화상 신호를 한 프레임의 디스플레이 시간 내에 스위칭함으로써, 소위 멀티스크린 텔레비젼 시스템(multi-screen television system)에서와 같이, 프레임을 복수의 영역으로 나누고, 이 영역들에서 서로 다른 화상을 디스플레이 할 수 있다.
디스플레이 패널 제어기(2102)는 CPU(2106)으로부터의 입력 제어 신호에 기초하여 구동기(2101)의 동작을 제어한다.
즉, 디스플레이 패널의 기본동작을 제어하기 위해, 디스플레이 패널 제어기(2102)는 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 전원(도시 생략)의 동작 시퀀스를 제어하기 위한 신호를 구동기(2101)에 출력한다.
또한, 디스플레이 패널 구동 방법을 제어하기 위해, 디스플레이 패널 제어기(2102)는 스크린 디스플레이 주파수 또는 스캔 방식(예를 들어 비월 방식 또는 비월 방식 이외의 방식)을 제어하기 위한 신호를 구동기(2101)에 출력한다.
또한, 상황에 따라, 디스플레이 패널 제어기(2102)는 예를 들어 디스플에이 화상의 밝기, 계조, 색조 또는 선명도와 같은 화상 품질을 조종하기 위한 제어 신호를 구동기(2101)에 출력한다.
구동기(2101)는 디스플레이 패널(2100)에 인가될 구동 신호를 발생하기 위한 회로이다. 구동기(2101)는 멀티플렉서(2103)로부터의 입력 화상 신호와 디스플레이 패널 제어기(2102)로부터의 입력 제어 신호에 기초하여 동작한다.
각 부분의 기능이 상기 설명되었다. 제21도에 도시한 구성의 경우, 이 다기능 표시 장치는 다양한 화성 정보원으로부터의 입력 화상 정보를 디스플레이 패널(2100)에 디스플레이 힐 수 있다.
특히, TV 방송 신호와 같은 다양한 화상 신호는 디코더(2104)에 의해 디코딩되고, 멀티플렉서(2103)에 의해 적절히 선택되어, 구동기(2101)에 인가된다. 디스플레이 제어기(2102)는 디스플레이 될 화상 신호에 따라 구동기(2101)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 화상 신호 및 제어 신호에 기초하여, 구동기(2101)는 구동 신호를 디스플레이 패널(2100)에 인가한다.
결과적으로, 화상은 디스플레이 패널(2100)상에 디스플레이 된다. 일련의 이들 동작은 CPU(2106)에 의해 제어된다.
또한, 이 다기능 표시 장치에서, 디코더(2104)의 내부 화성 메모리, 화상 발생기(2107) 및 CPU(2106)는 서로 협력하여 동작한다. 이것은 다수의 화상 정보 부분 중 선택된 것을 간단히 디스플레이 할 뿐만 아니라 확대, 축소, 회전 이동, 에지 강조(edge emphasis), 세선화, 보간, 백 변환 및 종횡비 변환과 같은 화상 처리와 합성, 소거, 접속, 스위칭 및 페이스팅과 같은 화상 편집을 수행하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 본 실시예의 설명에서 구체적으로 다루지 않았지만, 상기 기술된 화상 처리 및 화상 편집을 수행할 뿐 아니라 음성 정보의 처리 및 편집하기 위한 전용 회로가 또한 제공될 수 있다.
그러므로, 이 다기능 표시 장치는 간단히 텔레비젼 방송 표시 장치, 텔레비젼 회의의 단말기, 정지 및 동화상을 처리하기 위한 화상 편집 장치, 컴퓨터의 디스플레이, 워드프로세서와 같은 사무용 단말 장비, 및 게임기로서 동작할 수 있다. 즉, 이 다기능 디스플레이 소자는 매우 넓은 범위의 응용에서 산업용 및 소비용 시스템으로 사용될 수 있다.
제21도는 다기능 표시 장치의 구성의 한기지 실제 예를 도시한 것으로, 물론 이 장치는 이 예로 제한되지 않는 것에 주목하여야 한다. 예를 들어, 사용 목적 상 불필요한 기능에 관한 회로는 제21도에 도시한 구성으로부터 생략될 수 있다. 반대로, 사용 목적에 따라서 다른 구성 소자가 추가될 수 있다. 한예로서, 이 표시 장치가 텔레비젼 전화기에 응용되는 경우, 소자에 TV 카메라, 마이크로폰, 조명기(illuminator), 및 모뎀을 포함하는 송신기/수신기 회로를 추가하는 것이 바람직하다.
이 다기능 표시 장치에서, 전자빔 소스로서 표면 전도 전자 방출 소자를 사용하는 디스플레이 패널을 용이하게 박형화 할 수 있다. 표시 장치 전체의 두께가 줄어들 수 있다. 또한, 전자빔 소스로서 표면 전도 전자 방출 소자를 사용하는 디스플레이 패널은 스크린 크기에 있어 용이하게 증가될 수 있고, 고 휘도와 넓은 시계각을 갖는다. 따라서, 이 표시 장치는 높은 가시도를 갖는 실감나고 인상 깊은 화상을 디스플레이 할 수 있다.
상술한 것과 같은 본 발명에 따르면, 다수의 표면 전도 전자 방출 소자를 포함하는 전자빔 발생 장치 또는 화상 표시 장치에서, 제조 이후 초기 단계에서 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 특성의 변화를 보정할 수 있다.
또한, 표면 전도 전자 방출 소자의 고유 특성, 즉 소자 전류와 방출 전류 사이의 밀접한 상관 관계에 초점을 맞춤으로써, 본 발명은 매우 간단한 회로 구성을 갖는 표면 전도 전자 방출 소자의 시간에 다른 변화를 검출하는 것이 가능하다. 즉, 표면 전도 전자 방출 소자의 소자 전류를 측정하는데 있어서, 본 발명은 방출 전류 또는 디스플레이 스크린의 휘도를 측정하는 것과는 달리, 고전압에 견디는 전류계나 휘도 계기를 필요로 하지 않는다. 따라서, 각 소자의 특성의 변화가 용이하게 검출될 수 있다.
본 발명에서, 조건을 구동시키기 위한 보정값은 시간에 따른 변화가 검출되는 경우 조절된다. 이것은 각각의 표면 전도 전자 방출 소자로 하여금 오랜 시간 주기동안 적절하게 전자빔을 출력하게 할 수 있다. 결과적으로, 전자빔 발생 장치 또는 화상 표시 장치의 성능은 오랜 시간 주기에 걸쳐 안정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 여러 가지의 광범위하게 다른 실시예들이 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고서 만들어질 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에 정의된 것을 제외하고 특성한 실시예로 제한 되지 않는다는 것을 알 수 있다.
Claims (9)
- 기판상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자(surface conduction electron emission device)를 포함하는 전자빔 소스(sorce)용 전자빔 발생 장치에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 상기 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 상기 보정값 기억 수단에 기억된 상기 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 것을 전자빔 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 임계 전압보다 낮은 전압을 인가함으로써 상기 소자 전류를 측정하는 전자빔 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자는 행-방향 라인과 열-방향 라인에 의해 메트릭스 식으로 접속되고, 상기 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 상기 구동 신호는 상기 행-방향 라인으로부터 인가된 스캔 신호와 살기 열-방향 라인으로부터 인가된 변조된 신호를 포함하며, 상기 변조된 신호는 상기 보정값 기억 수단 내에 기억된 상기 보정값에 의해 보정되는 전자빔 발생 장치.
- 기판상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자 및 전자빔이 조사될 때 가시 광을 방출하는 인광체를 포함하는 화상 표시 장치에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 상기 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 상기 보정값 기억 수단내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 표면 전도 전자 방출 소자의 전자 방출 임계 전압보다 낮은 전압을 인가함으로써 상기 소자 전류를 측정하는 화상 표시 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자는 행-방향 라인과 열-방향 라인에 의해 매트릭스 식으로 접속되고, 상기 표면 전도 전자 방출 소자에 인거될 상기 구동 신호는 상기 행-방향 라인으로부터 인가된 스캔 신호와 상기 열-방향 라인으로부터 인가된 변조된 신호를 포함하며, 상기 변조된 신호는 상기 보정값 기억 수단 내에 기억된 보정값에 의해 보정되는 화상 표시 장치.
- 기판상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자, 전자빔이 조사될 때 가시 광을 방출하는 인광체, 상기 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단에 기억된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 상기 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 상기 보정값 기억 수단내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자를 제조한 후 초기 단계에서 소자 전류의 측정값을 상기 소자 전류 기억 수단에 기억시키는 단계, 상기 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 상기 초기 소자 전류의 상기 측정 값에 따라 결정된 보정값을 상기 보정값 기억 수단에 초기값으로서 기억시키는 단계, 화상이 임의의 시간 주기동안 표시된 후 상기 소자 전류 측정 수단으로 상기 소자 전류를 측정하는 단계, 상기 임의의 시간 주기 동안 구동한 후에 상기 소자 전류 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단내에 기억된 상기 데이터를 상기 비교 수단에 의해 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과가 선정된 범위를 초과한 경우 상기 보정값 기억 수단내에 기억된 상기 보정값을 상기 조절 수단에 의해 조절하는 단계를 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법.
- 기판상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자, 전자빔이 조사될 때 가시 광을 방출하는 인광체, 상기 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단에 기억된 상기 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 상기 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 상기 보정값 기억 수단내에 기억된 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자를 제조한 후 초기 단계에서 소자 전류의 측정된 값을 상기 소자 전류 기억 수단에 기억시키는 단계, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자의 초기 소자 전류의 측정된 값에 따라 결정된 보정값을 상기 보정값 기억 수단에 초기값으로서 기억시키는 단계, 화상이 임의의 시간 주기 동안 표시된 후 상기 소자 전류 측정 수단으로 상기 소자 전류를 측정하는 단계, 상기 임의의 시간 주기 동안 구동한 후에 상기 소자 전류 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단 내에 기억된 상기 데이터를 상기 비교 수단으로 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과가 선정된 범위를 초과한 경우 상기 보정값 기억 수단 내에 기억된 상기 보정값을 상기 조절 수단에 의해 조절하는 단계를 포함하는 화상 쵸시 장치의 구동 방법.
- 기판상에 형성된 표면 전도 전자 방출 소자, 전자빔이 조사될 때 가시 광를 방출하는 인광체, 상기 표면 전도 전자 방출 소자 각각을 통해 흐르는 소자 전류를 측정하기 위한 측정 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 데이터를 기억하기 위한 소자 전류 기억 수단, 상기 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단에 기억된 상기 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 각각의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가될 구동 신호를 보정하기 위한 보정값을 기억하기 위한 보정값 기억 수단, 및 상기 보정값 기억 수단 내에 기억된 상기 보정값을 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표면 전도 전자 방출 소자를 제조한 후 초기 단계에서 소자 전류의 측정 값을 상기 소자 전류 기억 수단에 기억시키는 단계, 상기 각각의 표면 전도 전자 방출 소자가 전자빔을 상기 인광체 상으로 방출할 때 얻어진 휘도의 측정 값에 따라 결정된 보정값을 상기 보정값 기억 수단에 초기값으로서 기억시키는 단계, 상기 임의의 시간 주기 동안 화상이 표시된 후 상기 소자 전류를 측정 수단에 의해 측정하는 단계, 임의의 시간 주기 동안 구동한 후에 상기 소자 전류 측정 수단에 의해 측정된 가장 최근의 데이터와 상기 소자 전류 기억 수단 내에 기억된 상기 데이터를 상기 비교 수단으로 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과가 선정된 범위를 초과한 경우 상기 보정값 기억 수단 내에 기억된 상기 보정값을 상기 조절 수단에 의해 조절하는 단계를 포함하는 화상 표시 장치의 구동 방법.
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