KR0172635B1 - 화상 형성 장치 - Google Patents

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KR0172635B1
KR0172635B1 KR1019940010880A KR19940010880A KR0172635B1 KR 0172635 B1 KR0172635 B1 KR 0172635B1 KR 1019940010880 A KR1019940010880 A KR 1019940010880A KR 19940010880 A KR19940010880 A KR 19940010880A KR 0172635 B1 KR0172635 B1 KR 0172635B1
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도모까즈 안도
요시유끼 오사다
도시히꼬 미야자끼
히데아끼 미쯔다께
나오또 나까무라
마사히로 다가와
다다시 가네꼬
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미따라이 하지메
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Abstract

화상 형성 장치는 복수의 전자 방출 소자를 그 위에 실장하고 있는 뒤판, 상기 뒤판과 마주하여 배열되고 형광 부재를 그 위에 실장하고 있는 앞판, 및 반 대기압 스페이서를 포함한다. 반 대기압 스페이서의 종축은 상기 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔의 편향 방향과 실질적으로 평행하게 배열된다.

Description

화상 형성 장치
제1a도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 전체 사시도.
제1b도는 본 발명의 제2 내지 제10 실시예에도 공통적인, 제1a도의 실시예의 부분 절취 개략 사시도.
제1c도는 본 발명의 따른 화상 형성 장치의 제4 실시예를 개략적으로 도시한 전체 사시도.
제2도는 X-Y 평면을 따라 취해진 제1a도의 실시예의 부분 평면도.
제3a 및 3b도는 각각 X-Y 평면 및 X-Z 평면을 따라 취해진 본 발명의 제2 실시예의 부분 평면도 및 부분 측단면도.
제4도는 X-Z 평면을 따라 취해진 본 발명의 제3 실시예의 부분 측단면도.
제5도는 X-Y 평면을 따라 취해진 제4도의 실시예의 부분 평면도.
제6도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명의 제6 실시예의 부분 평면도.
제7도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명의 제5 실시예의 부분 평면도.
제8도는 본 발명의 제7 실시예의 부분 절취 개략 사시도.
제9도는 X-Y 평면을 따라 취해진 제8도의 실시예의 부분 확대 평면도.
제10도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명의 제8 실시예의 부분 확대 평면도.
제11도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명의 제9 실시예의 부분 확대 평면도.
제12도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명의 제10 실시예의 부분 확대 평면도.
제13도는 본 발명의 제11 실시예를 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도로서, 이것의 주요 부품 및 이들의 배열을 도시한 도면.
제14도는 제13도의 실시예에 사용될 전자 방출 소자의 전자 방출 영역을 개략적으로 도시한 확대 평면도.
제15도는 제13도의 실시예의 형광층을 개략적으로 도시한 부분 확대 평면도.
제16도는 본 발명의 제12 실시예의 부분 분해 개략 사시도로서, 이것의 주요 부품 및 이들의 배열을 도시한 도면.
제17도는 본 발명의 제13 실시예의 부분 분해 개략 사시도로서, 이것의 주요 부품 및 이들의 배열을 도시한 도면.
제18도는 제17도의 실시예의 형광층을 개략적으로 도시한 부분 확대 평면도.
제19도는 본 발명의 제14 실시예의 부분 확대 개략 사시도로서, 이것의 주요 부품 및 이들의 배열을 도시한 도면.
제20도는 종래의 플랫형 화상 형성 장치를 개략적으로 도시한 부분 측단면도.
제21도는 종래의 플랫형 화상 형성 장치의 형광층을 개략적으로 도시한 부분 확대 평면도.
제22도는 전형적인 표면 전도 전자 방출 소자의 개략 평면도.
제23a 및 제23b도는 표면 전도 전자 방출 소자의 성능을 검사하는데 사용될 게이징 장치를 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도 및 측면도.
제24도는 제13도의 제11 실시예를 변형함으로써 얻어진 화상 형성 장치의 개략 사시도로서, 전자원 기판을 더욱 상세하게 도시한 도면.
제25도는 B-B' 선을 따라 절취하여 도시한 제24도 장치의 부분 측단면도.
제26도는 제13도의 제11 실시예를 변형함으로써 얻어진 다른 화상 형성 장치의 개략 사시도.
제27도는 제26도의 화상 형성 장치의 형광층을 개략적으로 도시한 부분 확대 평면도.
제28a 및 28b도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 적절하게 사용될 플랫형 표면 전도 전자 방출 소자의 평면도 및 측면도로서, 이것의 기본 구성을 개략적으로 도시한 도면.
제29도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 적절하게 사용될 직립형 표면 전도 전자 방출 소자의 사시도로서, 이것의 기본 구성을 개략적으로 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1001 : 뒤판 1003 : 앞판
1004, 1004' : 반 대기압 스페이서 1007 : 전자 방출 소자
2002, 2003 : 리브 2009 : 형광층
본 발명은 디스플레이 장치와 같은 화상 형성 장치에 관한 것으로, 특히 장치 내부에 배열된 스페이서를 포함하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.
이것은 2가지 형태의 전자 방출 소자, 즉 열전자형 및 냉음극형이 공지되어 있다.
이들 중, 냉음극형은 전계 방출형(이후, FE형이라 칭함), 금속/절연층/금속형(이후, MIM형이라 칭함) 및 표면 전도형을 포함한다.
FE 전자 방출 소자의 예는 더블유. 피. 디케(W. P. Dyke) 및 더블유. 더블유. 돌란(W.W. Dolan), Field emission, Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956) 및 씨. 에이. 스피트(C. A. Spindt), PHYSICAL Properties of thin-film field emission cathodes with Molybdenum cones, J. Appl. Phys., 47, 5284 (1976)에 기술되어 있다. MIM 소자는 씨. 에이. 미드(C. A. Mead), The tunnel-emission amplifier, J. Appl. Phys., 32, 646 (1961)를 포함하는 논문에 개시되어 있다. 표면 전도 전자 방출 소자는 엠. 아이. 엘린스(M. I. Elinson), Radio Eng. Electron Phys., 10 (1965)를 포함하는 논문에 제안되어 있다.
표면 전도 전자 방출 소자는 전류가 막 표면과 평행하게 흐르게 될 때 기판상에 형성된 소형 박막 밖으로 전자가 방출되는 현상을 이용함으로써 실현된다. 엘린슨이 이러한 형태의 소자용으로 SnO2박막의 사용을 제안하지만, Au 박막의 사용은 지. 디트머(G. Dittmer): Thin Solid Films, 9, 317 (1972)에 제안되어 있는 반면에, In2O3/SnO2박막의 사용 및 카본 박막의 사용은 엠. 하트웰(M. Hartwell) 및 씨. 지. 폰스타드(C. G. Fonstad): IEEE Trans. ED Conf., 519 (1975) 및 에이취. 아라키(H. Araki) 등: Vaccum, Vol. 26, No. 1, p.22 (1983)에 각각 기술되어 있다.
첨부 도면의 제22도는 엠. 하트웰에 의해 제안된 전형적인 표면 전도 전자 방출 소자를 개략적으로 도시한 것이다. 제22도에서, 참조번호(1011 및 1013)은 각각 기판 및 전기적 도전성 막을 나타내는 것으로, 이는 스퍼터링에 의해 소정 패턴에 따라 H형 금속 산화물 박막을 생성함으로써 통상적으로 준비되고, 그 일부는 전기적 포밍(electric forming)이라고 불리우는 전기적 활성화 공정 처리될 때 궁극적으로 전자 방출 영역(1012)를 형성한다. 제22도에서, 한쌍의 소자 전극을 분리하는 금속 산화물막의 얇은 수평 영역은 길이(L)가 0.5 내지 1 mm 이고 폭(W')이 0.1 mm이다. 전자 방출 영역(1012)는 이것의 윤곽 및 위치를 정확히 알 수 없기 때문에 단지 매우 개략적으로 도시한 것이다.
상술된 바와 같이, 이러한 표면 전도 전자 방출 소자의 도전성 막(1013)은 통상적으로 전자 방출 영역(1012)를 생성하기 위해, 전기적 포밍이라고 불리는 전기적 활성화 예비 공정 처리되게 된다. 전기적 포밍 처리에 있어서, DC 전압 또는 전형적으로 1 V/min의 비율로 서서히 상승하는 전압이 도전성 막(1013)의 소정의 대향 단부에 인가되어 박막을 부분적으로 파괴, 변형 또는 변질시키고, 전기적으로 극히 저항성인 전자 방출 영역(1012)를 생성한다. 그러므로, 전자 방출 영역(1012)는 전형적으로 내부에 균열을 갖고 있는 도전성 막(1013)의 일부이므로, 전자가 이들 균열에서 방출될 수 있다.
일단 전기적 포밍 처리되게 되면, 표면 전도 전자 방출 소자는 전류가 장치를 통해 흐르도록 하기 위해 도전성 막(1013)에 적절한 전압이 인가될 때마다 전자를 전자 방출 영역(1012)로부터 방출하게 한다.
상술된 바와 같이 표면 전도 전자 방출 소자는 구조적으로 단순하고, 간단한 방식으로 제조될 수 있기 때문에, 이와 같은 많은 소자는 어려움없이 넓은 영역 상에 유리하게 배열될 수 있다. 사실상, 표면 전도 전자 방출 소자의 이러한 장점을 충분히 이용하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 고려 중인 형태의 소자의 응용은 대전된 전자 빔 소스 및 전자 디스플레이를 포함한다.
많은 수의 표면 전도 전자 방출 소자와 관련된 응용의 전형적인 예에 있어서, 소자들은 평행하게 행으로 배열되어 사다리 형태를 나타내며, 각각의 소자들은 열로 배열된 배선(공통 배선)에 의해 소정의 대향 단부에 각각 접속되어 전자원을 형성한다(일본국 특허 출원 공개 공보 제(소)64-31332호, (평)1-283749호 및 (평)1-257552호에 기술됨). 디스플레이 장치, 및 전자 디스플레이와 같은 표면 전도 전자 방출 소자를 포함하는 다른 화상 형상 장치의 경우는, CRT 대신에 액정 패널을 구비한 플랫 패널형 디스플레이가 최근 인기를 얻고 있지만, 이러한 디스플레이는 문제가 없지 않다. 문제들 중의 하나는 디스플레이가 소위 방출형이 아니기 때문에 액정 패널을 조명하기 위해 광원이 디스플레이 내에 추가로 사용될 필요가 있다는 것이며, 따라서 방출형 디스플레이 장치의 개발이 업계에서 간절히 기대되어 왔다. 이러한 문제가 없는 방출형 전자 디스플레이는 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 가시광을 발하게 되는 형광 부재와 조합하여 많은 수의 표면 전도 전자 방출 소자를 배열하여 준비된 광원을 사용함으로써 실현될 수 있다(예를 들어, 본 특허 출원 출원인의 미합중국 특허 제5066883호 참조).
상술된 바와 같은 구성을 갖는 화상 형성 장치는 디스플레이 화면이 대기압을 견뎌야 하는 넓은 표면적을 갖는 경우에 소자를 최적하게 동작시키도록 그 내부를 소정의 진공도로 유지하기 위해 장치 내부에 배열된 하나 이상의 스페이서를 필요로 한다(일본국 특허 출원 공개 공보 제(평) 2-299136호 참조). 상술된 형태의 화상 형성 장치는 첨부된 도면에 도시되어 있다.
제20도는 상술된 형태의 화상 형성 장치의 부분 단면도이다. 이 장치는 표면 전도 전자 방출 소자를 포함하는 냉음극 전자원을 사용함으로써 실현된다. 제20도를 참조하면, 복수의 전자 방출 소자(2025)[한쌍의 전극(2022, 2023) 및 이들 사이에 배열된 전자 방출 영역(2024)를 각각 갖고 있음]는 기판(2021) 상에 형성되고, 기판(2021)과 마주보는 상태로 배치된 앞판(2030)은 판 유리(2027) 및 이 판 유리(2027)의 내부면 상에 배열된 형광층(2028)을 포함한다. 화상 형성 장치가 컬러 화상 형성 장치인 경우, 제21도에 도시된 바와 같이, 형광층(2028)은, 소위 블랙 스트라이프라고 칭해지는 다수의 형광 부재(2032) 및 블랙 부재(2031)을 교호로 배열함으로써 실현된다. 이 블랙 스트라이프는 보다 덜 현저한 컬러 디스플레이에 반드시 사용되는 적색, 녹색, 청색 형광 부재를 분리시키는 보더(boarder) 라인을 만들기 위해 사용되고, 형광층(2028)에 의해 반사된 외부 광에 의해 발생될 수 있는 디스플레이된 화상내의 콘트라스트의 소정의 가능한 감소를 방지한다.
형광층(2028)은 메탈 백(metal back)(2029)로 칭해지는 라이닝(lining)을 갖는 내부면 상에 통상적으로 제공된다. 메탈 백(2029)는 1010과 1012Ωcm 사이의 범위인 비교적 높은 특수한 저항을 갖고 있는 형광층(2028)상에 축적될 수 있는 전하(전자)에 의해 생성될 수 있는 장치 전위의 소정의 가능한 감소를 방지하도록 배열되고, 이것을 장치 내부에 발생된 전자 빔에 전압을 인가하고 전자 빔의 전자를 가속하기 위한 전극으로서 이용할 수 있으며, 이와 동시에 형광 부재에 의해 방출되어 장치의 내부를 향하는 광선의 미러 반사를 통해 디스플레이 화면의 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라, 이온에 의해 이들에 야기될 수 있는 손상에 대항하여 형광 부재(2032)를 보호한다. 통상적으로, 알루미늄이 상기 목적에 가정 적절한 재료로서 메탈 백(2029)에 사용된다.
다수의 스페이서(2026)은 복수의 전자 방출 소자(2025)를 실장하는 기판(2021)과 앞판(2030) 사이의 거리를 대기압에 대해 선정된 일정한 값으로 유지하기 위해 장치 내부에 일정하게 배열된다.
본 발명의 목적은 특히, 장치의 전자원으로부터 방출된 전자 빔과 반(anti) 대기압 스페이서의 충돌에 의해 야기될 수 있는 화상 형성 부재(형광 타겟)의 전자 빔 조사 비율에서의 소정의 가능한 감소를 효과적으로 방지하는 반 대기압 스페이서를 포함하는 디스플레이 장치와 같은 화상 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전자 빔과 반 대기압 스페이서의 충돌로 인한 소정의 차지-업(charge-up) 현상, 장치의 전자 빔 트랙에서의 예상할 수 없는 일탈로 인해 디스플레이 화면 상에 형성된 화질의 저하, 및 장치내의 크리핑 방전으로 인한 소정의 전자 방출 소자의 파괴를 효과적으로 방지하는 화상 형성 장치를 제공하기 위한 것으로, 상기 화질의 저하 및 소자의 파괴는 차지-업 현상에 의한 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 장치의 진공 효율을 향상시키기 위해 효과적으로 배열된 반 대기압 스페이서를 포함하는 화상 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장치가 서비스 수명이 늘어나 매우 선명한 화상을 생성하기 위해 안정하게 동작할 수 있도록, 반 대기압 스페이서에 의해 장치의 전자 방출 소자 및 형광층에 야기될 수 있는 손상이 없는 반 대기압 스페이서를 포함하는 화상 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적 및 본 발명의 그밖의 다른 목적은 뒤판의 실장 표면 상에 배치된 한쌍의 전극과, 상기 한쌍의 전극 사이에 배치된 전자 방출 영역을 각각 구비한 복수의 전자 방출 소자를 위해 실장하고 있는 뒤판, 상기 뒤판과 대향하여 배열되고 위에 형광 부재를 실장하고 있는 앞판, 및 상기 장치의 안쪽에 배치된 다수의 판형 반 대기압 스페이서를 구비하되, 상기 판형 반 대기압 스페이서는 그의 모든 주 표면들이 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향과 실질적으로 평행하도록 배열되는 화상 형성 장치를 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 뒤판의 실장 표면 상에 배치된 한쌍의 전극과, 상기 한쌍의 전극 사이에 배치된 전자 방출 영역을 각각 구비한 복수의 전자 방출 소자를 위해 실장하고 있는 뒤판, 상기 뒤판과 대향하여 배열되고 형광 부재를 위해 실장하고 있는 앞판, 및 상기 장치의 안쪽에 배치된 다수의 판형 반 대기압 스페이서를 구비하되, 상기 판형 반 대기압 스페이서는, 그의 주 표면들 모두가 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향과 실질적으로 평행하도록 배열되고, 소자측 리브가 상기 전자 방출 소자의 상기 전극들 중 임의의 전극보다 높게 상기 뒤판으로부터 돌출하여 상기 뒤판 상에 배열되며, 형광층측 리브가 상기 형광층보다 높게 상기 앞판으로부터 돌출하여 상기 앞판 상에 배열되며, 상기 반 대기압 스페이서들은 상기 소자측 리브 및 상기 형광층측 리브에 의해 각각 상기 뒤판 및 상기 앞판과 접촉하여 보유되는 화상 형성 장치가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하겠다.
상세하게 후술되는 바와 같이, 본 발명의 목적에 특히 적절하게 사용될 전자 방출 소자는 표면 전도 전자 방출 소자이다. 이것은 상술된 바와 같이 표면 전도 전자 방출 소자가 구조적으로 단순하고 간단한 방식으로 제조될 수 있기 때문에, 따라서 이와 같은 많은 수의 소자들이 어려움없이 넓은 영역 상에 유리하게 배열될 수 있다.
표면 전도 전자 방출 소자는 후술되는 방식으로 전자 방출을 위해 특성적으로 동작한다.
제23a 및 23b도는 표면 전도 전자 방출 소자의 성능을 그 전자 방출 영역으로부터 방출된 전자의 관점에서 검사하기 위해 사용될 게이징 장치의 부분 분해 개략 사시도 및 A-A' 라인을 따라 절취하여 도시한 개략 측면도이다. 제23a 및 23b도를 참조하면, 검사될 표면 전도 전자 방출 소자는 기판(1011), 한쌍의 소자 전극(1014 및 1015), 및 전자 방출 영역(1012)를 포함하는 도전성막(1013)을 포함하는 반면, 게이징 장치는 유리 기판(1016), 투명 도전성 막으로 이루어진 애노드(1017), 전자가 조사될 때에 가시광을 방출하는 형광층(1018), 및 전압을 전자 방출 소자에 인가하는 전원(1019)를 포함한다.
소자 전극(1014 및 1015)는 전원(1019)에 접속되고, 애노드(1017)은 다른 전원(1020)에 접속되어 전자 방출 소자 상에 배치된다.
애노드(1017), 형광층(1018)을 실장하는 유리 기판(1016), 및 전자 방출 소자는 게이징 장치 내부에 배열되는데, 그 내부는 진공 상태하로 유지된다.
전자 방출 영역(1012)이 전자를 방출하도록 소자 전극(1014 및 1015)(각각 저 전위 전극 및 고전위 전극)에 소정의 전압이 인가되고, 수백과 수천 볼트 사이의 고전압이 애노드(1017)에 인가되면, 전자 방출 영역으로부터 방출된 전자는 제23b도의 화살표로 표시된 점선 G를 따라 전자 방출 영역(1012)의 중심에서부터 절연 기판(1011)의 표면에 대해 그어진 법선(제23b도의 점선 H)에서 고전위 전극[소자 전극(1015)]쪽으로 벗어나게 되므로(또는 후술되는 바와 같이 편향됨) 형광층(1018)의 광방출 구역(J)의 중심은 법선으로부터 거리(S)만큼 변위된다.
상술된 바와 같이 방출된 전자의 동작은 절연 기판(1011)과 평행한 평면상의 전위 분포가 전자 방출 영역에 대해 비대칭이라는 사실에 기인한 것으로 생각되고, 이것이 표면 전도 전자 방출 소자의 특징이다(상술된 FE형 및 MIM형 소자는 소자 구성에 따라 이러한 동작을 나타낼 수 있다).
그러므로, 본 발명은, 상술된 편향 동작을 특징적으로 나타내는 전자 방출 소자를 포함하는 화상 형성 장치는 장치 내부에 스페이서를 적절하게 배열함으로써 장치의 반 대기압 구조를 손상시키지 않고 장치의 내부에 배치된 반 대기압 스페이서 및 방출된 전자의 충돌을 막도록 제조될 수 있다는 사실에 기초하여 이루어진 것이다.
또한, 본 발명은, 고려 중인 형태의 화상 형성 장치는 스페이서를 장치 내부에 적절하게 배열함으로써 형광층 및/또는 전자 방출 소자를 손상시키지 않고 만족스럽게 동작하도록 제조될 수 있다는 다른 사실에 기초하여 이루어진 것이다.
이제, 본 발명의 목적에 적합하게 사용될 수 있는 표면 전도 전자 방출 소자에 대하여 설명하겠다.
본 발명의 목적에 사용될 표면 전도 전자 방출 소자는 플랫형 또는 직렵형일 수 있다. 먼저, 플랫형 표면 전도 전자 방출 소자에 대해 설명하겠다.
제28a 및 28b도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 적절하게 사용될 플랫형 표면 전도 전자 방출 소자의 평면도 및 측면도로서, 이것의 기본 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
제28a 및 28b도를 참조하면, 고려 중인 형태의 표면 전도 전자 방출 소자는 기판(3201), 한쌍의 소자 전극(3205 및 3206), 및 전자 방출 영역(3203)을 포함하는 박막(3204)를 포함한다.
기판(3201)에 사용될 수 있는 재료는 석영, 감소된 농도 레벨로 Na와 같은 불순물을 함유하는 유리, 소다석회 유리, 스퍼터링에 의해 소다 석회 유리 상에 SiO2층을 형성함으로써 실현된 유리 기판, 알루미나와 같은 세라믹 물질, 및 실리콘 웨이퍼를 포함한다.
대향적으로 배열된 소자 전극(3205 및 3206)이 소정의 높은 도전 재료로 제조될 수 있지만, 바람직한 후보 재료는 Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu 및 Pd와 같은 금속 및 이들의 합금, 금속 또는 Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 및 유리로부터 선택된 금속 산화물로 이루어진 프린트 가능한 도전 재료, In2O3-SnO2와 같은 투명 도전 재료, 및 폴리실리콘과 같은 반도전 재료를 포함한다.
전극을 분리하는 거리(L1)은 수백 옹스트롬과 수백 마이크로미터 사이이고, 관련된 얼라이너의 성능과 에칭법을 포함하여, 장치를 제조하는 데 사용될 포토리소그래피의 여러가지 기술적인 특징의 기능 및 전극에 인가될 전압뿐만 아니라 전자 방출을 위해 설계된 전계 세기로서 결정된다. 양호하게, 이것은 수 마이크로미터와 수십 마이크로미터 사이이다. 비록 전극의 길이(W1)이 통상적으로 수 마이크로미터와 수백 마이크로미터 사이이고, 소자 전극(3205 및 3206)의 두께(D)가 전형적으로 수백 옹스트롬과 수 마이크로미터 사이이지만, 소자 전극(3205 및 3206)의 길이(W1)및 두께(d)는 전극의 저항과 같이 소자를 설계하는데 관련된 요구 조건, 및 장치 내에 제공된 다수의 전자원의 배열이 기초하여 결정될 수 있다.
소자의 박막(3204)는 기판(3201) 상에 대향적으로 배치된 소자 전극(3205와 3206) 사이에 배열되고, 전자 방출 영역(3203)을 포함한다. 전자 방출 영역(3203)을 포함하는 박막(3204)는 제28b도에서 소자 전극(3205 및 3206) 상에 부분적으로 배치되지만, 선택적으로 기판(3201) 상에서 소자 전극(3205 및 3206)을 벗어나 배치되도록 배열될 수 있다. 이러한 경우이면, 전자 방출 영역을 형성하는 박막은 먼저 기판(3201) 상에 형성된 다음에, 한쌍의 대향적으로 배열된 소자 전극(3205 및 3206)은 이러한 소자를 생성하기 위해 기판(3201) 상에 퇴적된다.
또한 선택적으로, 대향적으로 배열된 소자 전극(3205와 3206) 사이에 설치된 박막의 모든 영역은 전자 방출 영역으로서 동작하도록 배열될 수 있다. 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3204)의 두께는 양호하게 수 옹스트롬과 수천 옹스트롬 사이, 가장 양호하게는 10과 200 옹스트롬 사이이고, 소자 전극(3205 및 3206) 상의 박막(3204)의 스텝 커버리지의 함수, 전자 방출 영역(3203)과 소자 전극(3205 및 3206)사이의 저항, 전자 방출 영역(3203)의 도전 입자들의 평균 크기, 및 후술될 포밍 공정을 위한 파라미터뿐만 아니라 그밖의 다른 요인들로서 결정된다. 박막(3204)는 통상적으로 103과 107Ω/■ 사이의 시트 저항을 나타낸다.
전자 방출 영역을 포함하는 박막(3204)는 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, CeB6, YB4및 GdB4와 같은 붕소화물, TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC 및 WC와 같은 탄화물, TiN, ZrN 및 HfN과 같은 질화물, Si 및 Ge와 같은 반도체, 탄소, AgMg 및 NiCu로부터 선택된 재료의 미립자로 이루어진다.
여기에서 사용된 미립자 막이라는 용어는 (소정의 조건하에서 섬 구조를 형성하기 위해) 느슨하게 분산되고, 긴밀하게 배열되거나, 상호 랜덤하게 겹쳐질 수 있는 많은 수의 미립자로 구성된 박막을 가리킨다.
전자 방출 영역(3203)은 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3204)의 두께, 소자 제조 시에 선택된 방법 및 후술될 포밍 공정을 위한 파라미터를 포함하는 다수의 요인에 따라 평균 미립자의 크기가 수 옹스트롬과 수천 옹스트롬 사이, 양호하게 10과 200 옹스트롬 사이인 많은 수의 미세한 도체 입자로 구성된다. 전자 방출 영역(3203)의 재료는 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3204)를 준비하는데 사용될 수 있는 모든 재료 또는 일부 재료로부터 선택될 수 있다.
이제, 선택적인 프로필을 갖고 있는 표면 전도형 전자 방출 소자, 또는 직립 전자 방출 소자에 대하여 설명하겠다.
제29도는 본 발명에 적합하게 사용될 직립형 표면 전도 전자 방출 소자의 개략 사시도이다.
제29도에 도시된 바와 같이, 소자는 기판(3251), 한쌍의 소자 전극(3255 및 3256), 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3254), 및 단차 형성부(3257)을 포함한다. 여기에서 전자 방출 영역(3253)의 정확한 위치는 단차 형성부(3257)의 두께 및 단차 형성부(3257)을 준비하는 방법 뿐만 아니라, 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3254)의 두께 및 박막(3254)를 준비하는 방법에 따라 매우 다를 수 있으므로, 제29도에 배치된 것과 동일하지 않을 수 있다.
기판(3251), 소자 전극(3255 및 3256), 및 소자의 전자 방출 영역(3253)을 포함하는 박막(3254)는 상술된 바와 같이 플랫형 표면 전도 전자 방출 소자의 대응부와 동일한 재료로부터 준비되기 때문에, 직립형 표면 전도 전자 방출 소자를 특징으로 하는 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3254) 및 단차 형성부(3257)에 대해서만 상세하게 설명하겠다.
단차 형성부(3257)은 SiO2와 같은 절연 물질로 이루어지고, 진공 증착, 프린팅, 스퍼터링, 또는 소정의 그밖의 다른 적절한 방법에 의해 형성된다. 단차 형성부(3257)의 두께는 단차 형성부(3257)을 형성하기 위해 선택된 기법의 기능, 소자 전극에 인가될 전압, 및 전자 방출에 이용할 수 있는 전계 세기, 양호하게 천 옹스트롬에서 10 마이크로미터 사이의 범위의 세기로서 결정될 수 있지만, 상술된 플랫형 표면 전도 전자 방출 소자의 전극을 분리하는 거리(L1)에 대응하고, 수백 옹스트롬과 수십 마이크로미터 사이의 범위이다.
전자 방출 영역을 포함하는 박막(3254)가 소자 전극(3255 및 3256) 및 단차 형성부(3257) 이후에 형성되므로, 이것은 소자 전극(3255 및 3256) 상에 양호하게 형성될 수 있고, 또는 적절하다면, 전기 접속에 사용될 작은 영역을 제외하고 소자 전극(3255 및 3256) 상에 형성되지 않고 적절하게 배열되도록 형성될 수 있다. 전자 방출 영역을 포함하는 박막(3254)의 두께는 이것을 준비하는 방법의 기능이고, 많은 경우에 단차 형성부 및 소자 전극(3255 및 3256)에 따라 변화한다. 통상적으로, 박막(3254)는 전극위보다 단차 형성부 상에서 보다 얇은 두께로 제조된다. 따라서, 박막은 전자 방출 영역(3253)을 생성하기 위해 플랫형 표면 전도 전자 방출 소자의 대응부보다 더 용이하게 전기적으로 취급(전기적 포밍)될 수 있다.
이제, 본 발명은 양호한 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이다.
[실시예 1]
제1a 및 제1b도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제1 양호한 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 제1a도는 이 실시예의 개략적인 전체사시도이고, 제1b도는 이 실시예의 부분 절취 개략 사시도로서, 반 대기압 스페이서가 장치에서 제거될 때 전자 방출 소자가 내부에 배열되는 방법을 나타내는 도면이다. 제2도는 장치의 앞판이 제거될 때 X-Y 평면을 따라 취해진 제1도의 실시예의 부분 평면도이다.
제1a, 1b도 및 제2도를 참조하면, 장치는 뒤판(1001), 봉입부(1002), 앞판(1003), 도면에 도시된 X축과 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 반 대기압 스페이서(1004), 각각의 반 대기압 스페이서를 견고하게 보유하는 앵커 블럭(1005), 반 대기압 스페이서를 앵커 블럭(1005)으로서 봉입부(1002)에 견고하게 고정시키는 프릿 유리 고정구(1006), 및 뒤판(1001) 상에 형성된 복수의 전자 방출 소자(1007)을 포함하는데, 상기 전자 방출 소자는 행으로 배열되고, 이들 각각은 복수의 전자 방출 소자(제1b도에서 1007x1, ..., 1007x4로 표시됨)를 포함한다. 참조번호(1020)은 전자 방출 소자가 전자를 방출하도록 전압을 전자 방출 소자에 인가하는데 사용될 배선을 나타낸다.
이 실시예에 있어서, 전자 방출 소자(1007)의 행 및 반 대기압 스페이서(1004)는 교호로 배열되고, 표면 전도 전자 방출 소자는 전자 방출 소자용으로 사용되는데, 이들 각각에는 한쌍의 대향적으로 배치된 소자 전극 (1014 및 1015)가 제23a 및 23b도에 도시된 방식으로 X축을 따라 배열된다.
상술된 방식으로 배열된 전자 방출 소자(1007)로부터 방출된 전자 빔은 가속 전압이 뒤판(1001)과 앞판(1003) 사이에서 주로 인가되므로, Z 방향 속도 성분을 갖게 되고, 또한 이들이 각각의 소자 애노드 쪽으로 편향되므로 +X 또는 -X 방향 속도 성분을 갖게 된다. 결국 전자빔은 앞판의 내부면 상에 배열된 전자 빔 조사의 각각의 형광 부재와 충돌하여, 장치의 디스플레이 화면 상에 화상을 형성하기 위해 후자로 하여금 광을 방출하게 한다. 반 대기압 스페이서는 가속 전압에 의해 가속되는 소정의 전자 빔을 간섭하지 않으므로, 전자 빔은 장치 내부에 배열된 반 대기압 스페이서가 없더라도 각각의 형과 부재와 충돌한다.
이 실시예에 있어서, 반 대기압 스페이서(1004)는 각각 인접하는 형광 타겟을 상호 분리하는 각각의 경계 갭(블랙 스트라이프)과 위치적으로 일치하여 배열된다. 바꾸어 말하면, 반 대기압 스페이서(1004)는 소정의 형광 타겟과 마주하여 배치되지 않는다. 부수적으로, 이들은 전자 방출 소자에 의해 점유되지 않은 영역 내의 뒤판상에 배열된다. 상기 설명은 본 발명과 관련하여 여기에 설명된 실시예를 통해 옳다는 것을 알 수 있을 것이다.
이 실시예에 있어서, 이러한 배열이 만족스러운 강도와 위치 정확도를 보장한다면, 각각의 반 대기압 스페이서는 감소된 수의 앵커 블럭으로 움직이지 않게 보유되어 뒤판 또는 앞판 중의 하나에만 고정될 수 있지만, 각각의 반 대기압 스페이서(1004)는 프릿 유리 고정구에 의해 앞판(1003) 및/또는 뒤판(1001)에 견고하게 고정되고, 4개의 앵커 블럭에 의해 움직이지 않게 보유된다. 다시, 각각의 반 대기압 스페이서가 이 실시예에서 그 대향 단부에서 봉입부(1002)에 견고하게 고정되지만, 이것은 만족스러운 강도와 위치 정확도가 배열에 의해 보장되는 경우에 그 한 단부에만 봉입부(1002)에 고정될 수 있다.
그밖에, 반 대기압 스페이서가 이 실시예에서 봉입부에 고정되는 반면, 이들은 봉입부 내부에 배열된 지지 프레임에 교호로 고정될 수 있다. 프릿 유리 고정구가 이 실시예에서 반 대기압 스페이서 또는 앵커 블럭을 견고하게 보유하는데 사용되지만, 접착제가 동일한 목적을 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 다시, 지지 프레임 및 접착제 사용에 관한 상기 설명은 본 발명에 관련하여 여기에 설명된 실시예를 통해 옳다고 판단된다.
제1a도가 전자 방출 소자의 10개의 행을 포함하는 화상 형성 장치를 도시하고, 제2도가 각각의 행이 4개의 전자 방출 소자를 포함하는 것을 도시하였지만, 행의 수 및 각각의 행 내에서 소자의 수는 이것에 제한되지 않으며 이들은 적절하게 변화될 수 있다. 장치의 내부는 배출 파이프(도시되지 않음) 및 진공 펌프에 의해 진공으로 되고, 진공 펌프 및 배출 파이프(도시되지 않음)는 내부가 약 10-6Torr의 진공도로 진공으로 되는 경우에 봉입부를 밀봉하여 봉입하도록 용융된다.
[실시예 2]
제3a 및 3b도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제2 실시예를 도시한 것이다. 제3a도는 X-Y 평면을 따라 취해진 부분 평면도이고, 제3b도는 X-Z 평면을 따라 취해진 부분 측면도이다.
제3a 및 3b도를 참조하면, 이 실시예는 앞판(1003) 상에 형성된 형광 타겟(1010), 및 반 대기압 스페이서(1004)를 앞판(1003)에 견고하게 보유하기 위한 앵커 블럭(1005')를 포함한다.
이 실시예는 반 대기압 스페이서(1004)를 지지하고 견고하게 보유하기 위한 앵커 블럭(1005')가 전자 빔의 트랙을 벗어나 배열되어 프릿 유리 고정구에 의해 앞판(1003) 상에 끼워 맞추어지는 것을 특징으로 한다.
앵커 블럭(1005')는 뒤판(1001) 상에 또는 앞판(1003)과 뒤판(1001) 상에, 이들이 장치 내에서 전자 빔의 트랙을 간섭하지 않는 한 선택적으로 끼워 맞추어질 수 있다.
더욱 견고한 반 대기압 스페이서 구조는 제1 실시예에서 사용된 형태의 앵커 블럭(1005)가 또한 앵커 블럭(1005')와 결합하여 사용되고 이 실시예의 봉입부에 끼워 맞추어지는 경우에 이 실시예에서 얻어질 수 있다.
[실시예 3]
제4도 및 제5도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제3 실시예를 도시한 것이다. 제4도는 X-Z 평면을 따라 취해진 본 발명의 제3 실시예의 부분 측면도이고, 제5도는 X-Z 평면을 따라 취해진 제4도의 실시예의 부분 평면도이다.
제4도 및 제5도를 참조하면, 참조번호(1009)는 프릿 유리 고정구(1006)에 의해 홈(1009) 내에 견고하게 끼워 맞추어진, 각각의 반 대기압 스페이서(1004)를 수용하는 홈을 나타낸다.
이 실시예는 홈이 이 실시예에서 반 대기압 스페이서를 견고하게 보유하기 위해 제공된다는 점에서만 제1 실시예와 다르다.
이 실시예는 반 대기압 스페이서(1004)가 홈(1009)를 따라 배열되어 스페이서가 어려움없이 지지 부재에 안전하고 정확하게 접합될 수 있는 것을 특징으로 한다.
제4도에 도시된 바와 같이, 홈이 하나 또는 몇개의 앞판, 뒤판, 봉입부 및 이 봉입부 내부에 배열된 지지 프레임에만 선택적으로 형성될 수 있지만, 홈(1009)는 앞판(1003) 및 뒤판(1001)뿐만 아니라 이 실시예의 봉입부(1002) 내에 형성되어, 각각의 반 대기압 스페이서(1004)를 안전하게 수용한다.
홈이 이 실시예에서는 반 대기압 스페이서를 안전하게 보유는데 사용되지만, 제1 및 제2 실시예에서 반 대기압 스페이서를 보유하는 데 사용된 형태의 앵커 블럭은 이 실시예의 홈과 결합하여 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 홈은 또한 이 실시예의 전자 방출 소자 또는 형광 타겟에 의해 점유되지 않은 영역내에 배열된다.
[실시예 4]
제1c도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제4 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예는 제1 실시예의 반 대기압 스페이서(1004)가, 제1 실시예에 사용된 형태의 반 대기압 스페이서를 통해 구멍을 뚫음으로써 각각 준비된 반 대기압 스페이서(1004)로 대체된다는 점만 제1 실시예와 다르다.
[실시예 5]
제7도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제5 실시예의 부분 단면도이다.
이 실시예는 반 대기압 스페이서(1004)의 행이 전자 방출 소자의 다수 행(1008)를 위해 형성되어 있다는 점만 제1 실시예와 다르다.
제2 및 제3 실시예는 단일 행의 반 대기압 스페이서가 이 실시예의 경우에서 처럼 다수 행의 전자 방출 소자를 위해 형성되도록 변형될 수 있다.
[실시예 6]
제6도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제6 실시예의 부분 평면도이다.
제6도를 참조하면, 이 실시예는 X축을 따른 봉입부(1002)의 길이(L)보다 짧은 각각의 길이(L' 및 L)를 갖고 있는 2가지 형태의 반 대기압 스페이서(1004 및 1004')를 포함한다. 스페이서는 제3 실시예를 참조로 설명된 앞판 또는 뒤판 상에 형성된 홈 내에 견고하게 끼워 맞추어진다. 전자 방출 소자의 행 및 이들의 반 대기압 스페이서는 제1, 제2 및 제3 실시예의 경우에서처럼 교호로 배열된다.
반 대기압 스페이서(1004)가 전자 방출 소자(1007)로부터 방출된 전자 빔의 편향 방향(X 방향)과 실질적으로 평행하게 배열되지만, 반 대기압 스페이서(1004')는 X축으로부터 약간 기울어져 있다. 스페이서(1004')의 기울기는 장치 내의 전자 빔의 트랙에 영향을 미치지 않는다.
이 실시예의 반 대기압 스페이서는 제1 및 제2 실시예를 참조로 설명된 앵커 블럭에 의해 선택적으로 앵커(anchored)될 수 있다. 반 대기압 스페이서가 봉입부에 고정되지 않으면, 이들은 앞판 또는 뒤판 상으로 견고하게 끼워 맞추어진다.
X축을 따른 봉입부의 길이(L)보다 짧은 길이(L' 또는 L)를 갖는 스페이서를 사용함으로써, 장치의 내부가 매우 효율적으로 진공으로 될 수 있다. 부수적으로, 장치의 내부는 비교적 작은 표면적을 갖는 스페이서를 사용하면서 높은 진공도로 유지될 수 있다.
[실시예 7]
제8도 및 제9도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제7 실시예를 도시한 것이다. 제8도는 이 실시예의 부분 절취 개략 사시도이고, 제9도는 X-Y 평면을 따라 취해진 이 실시예의 확대 부분 평면도이다. 제8도 및 제9도를 참조하면, 이 실시예는 X축을 따라 배열된 반 대기압 스페이서(1004)의 행(1021), 및 또한 X축을 따라 배열된 전자 방출 소자(1007)의 행(1008)을 포함한다. 전자 방출 소자(1007)의 행(1008)과 반 대기압 스페이서(1004)의 행(1021) 사이의 위치 관계는 제1 실시예의 그것과 동일하다.
이 실시예에서 포함된 모든 반 대기압 스페이서(1004)는 동일하게 작고, X축을 따른 길이 A를 가지며, 인접한 반 대기압 스페이서는 반 대기압 스페이서의 각각의 행(1021)에서 거리(B) 만큼 서로 분리된다. 바꾸어 말하면, 이 실시예의 반 대기압 스페이서(1004)의 각각의 행(1021)은 X축과 평행한 선을 배열된 다수의 스페이서를 포함하되, 이들 각각은 길이(A)를 가지며 소정의 인접한 스페이서는 행으로 거리(B)만큼 서로 분리된다.
그 다음, 반 대기압 스페이서의 2개의 인접한 행(1021)은 한 행이 다른 행에 대해 (A+B)/2의 거리만큼 X축을 따라 변위되고, 2개의 행은 전자 방출 소자의 10개의 행 또는 거리(C)만큼 Y 방향으로 분리되는 방식으로 배열된다. 반 대기압 스페이서의 모든 행은 화상 형성 장치 내부에 이러한 방식으로 배열된다.
이 실시예에 대해 본 발명의 본 발명자에 의해 행해진 실험에 있어서, 유리로 제조되고, 길이(A)가 40 mm 이고, Y축을 따른 두께가 0.2 mm이며, Z축을 따른 높이가 3 mm인 반 대기압 스페이서는 소정의 2개의 인접한 반 대기압 스페이서가 동일한 행에서 X축을 따라 40 mm의 거리(B)만큼 서로 분리되고, 소정의 반 대기압 스페이서의 2개의 인접한 행이 15 mm의 Y축을 따라 거리(C)만큼 서로 분리되는 방식으로 본 발명에 따른 화상 형성 장치 내부에 배열되었다. 장치의 앞판 및 뒤판 모두는 정사각형이고, 300 mm 길이의 연부와 3 mm의 두께를 가졌다. 그 다음, 다수의 작은 반 대기압 스페이서가 장치의 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔과 평행하거나 실질적으로 평행하게 그리고 전자 빔의 방향과 직각인 방향으로 지그 재그로 각각의 행에 배열되었다. 이러한 배열로, 장치의 내부는 효과적이고 효율적으로 고진공도로 진공되었다. 따라서, 각각의 스페이서의 표면적이 상당히 감소되었기 때문에, 장치는 연장된 시간동안 개선된 내부 진공 상태를 유지할 수 있었다.
[실시예 8]
제10도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제8 실시예의 확대 부분 평면도로서, 여기에서는 앞판이 제거되었다.
이 실시예는 제7 실시예와 유사하고, 소정의 2개의 인접한 반 대기압 스페이서를 분리하는 거리에서만 제7 실시예와 다르다.
이 실시예에 대해 본 발명의 본 발명자들에 의해 행해진 실험에 있어서, 유리로 제조되고, 길이(A)가 40 mm 이고, Y축을 따른 두께가 0.2 mm이며, Z축을 따른 높이가 3 mm인 반 대기압 스페이서는 소정의 2개의 인접한 반 대기압 스페이서가 동일한 행에서 X축을 따라 30 mm의 거리(B)만큼 서로 분리되고, 반 대기압 스페이서의 소정의 2개의 인접한 행이 20 mm의 Y축을 따라 거리(C)만큼 서로 분리되는 방식으로 본 발명에 따른 화상 형성 장치 내부에 배열되었다. 장치의 앞판 및 뒤판 모두는 정사각형이고, 300 mm 길이의 연부와 3 mm의 두께를 가졌다.
이러한 배열로, 장치의 내부는 효과적이고 효율적으로 고진공도로 진공으로 되고, 장치는 제7 실시예의 경우에서처럼 연장된 시간동안 개선된 내부 진공 상태를 유지할 수 있었다.
[실시예 9]
제11도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명의 화상 형성 장치의 제9 실시예로, 앞판이 제거되어 있는 상태를 나타내는 확대 부분 평면도이다.
이 실시예는 제7 및 제8 실시예와 유사하지만, 크기가 다른 반 대기압 스페이서의 행이 교호로 배열되어 있는 것만이 상기 제7 및 제8 실시예와 다르다.
제11도에서, 제1 형태의 반 대기압 스페이서(1024)의 행(1022) 및 제2 형태의 반 대기압 스페이서(1023)의 행(1025)는 인접되게 배열되어 있다. 제1 형태의 반 대기압 스테이서(1024)는 X축을 따라 a1의 길이를 갖는 반면, 제2 형태의 반 대기압 스페이서(1023)은 X축을 따라 a2의 길이를 갖는다. 제1 형태의 임의의 인접한 2개의 반 대기압 스페이서(1024)는 X축을 따라 연장하는 제1 형태의 반 대기압 스페이서(1024)의 각 행(1022)에서 X축을 따라 b1의 거리만큼 서로 분리되어 있는 반면, 제2 형태의 임의의 인접한 2개의 반 대기압 스페이서(1023)은 X축을 따라 연장하는 제2 형태의 반 대기압 스페이서(1023)의 각 행(1025)에서 X축을 따라 b2의 거리만큼 서로 분리되어 있다. 그 다음, 제1 형태의 반 대기압 스페이서(1024)의 각행(1022)는 전자 방출 소자의 10개의 행 또는 C의 거리만큼 제2 형태의 반 대기압 스페이서(1023)의 임의의 인접한 행(1025)로부터 분리되어 있다.
이 실시예에 대해 본 발명의 발명자가 실시한 실험에서, 제1 형태의 반 대기압 스페이서(1024)는 유리로 제조되고, 길이(a1)은 40 mm로 했으며, Y축을 따른 두께는 0.2 mm로 했고, Z축을 따른 높이는 3 mm로 한 반면에, 제2 형태의 반 대기압 스페이서(1023)은 유리로 만들었으나, 길이(a2)는 10 mm로 했고, Y축을 따른 두께는 0.2 mm로 했고, X축을 따른 높이는 3 mm로 했다. 제1 형태의 임의의 인접한 2개의 반 대기압 스페이서(1024)는 행으로 40 mm의 X축을 따라 거리 b1만큼 서로 분리되어 있는 반면에 제2 형태의 임의의 2개의 인접한 반 대기압 스페이서(1023)은 행으로 X축을 따라 70 mm의 거리(b2)만큼 상호 분리되어 있었다. 반 대기압 스페이서의 임의의 2개의 인접한 행은 Y축을 따라 15 mm의 거리(c)만큼 서로 분리되어 있었다. 장치의 앞판과 뒤판 모두는 4각형이었고 300 mm 길이의 연부와 3 mm의 두께를 갖고 있었다.
이러한 배열로 인해 장치의 내부는 효율적이고 효과적으로 높은 진공도로 진공으로 될 수 있고, 제7 실시예의 경우에서와 같이 연장된 시간 동안 향상된 내부 진공 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
[실시예 10]
제12도는 X-Y 평면을 따라 취해진 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제11 실시예로서, 앞판이 제거된 확대 부분 평면도이다.
이 실시예는 동일한 반 대기압 스페이서가 반 대기압 스페이서의 행을 형성하도록 사용되고 반 대기압 스페이서의 인접하는 2개 행이 X축을 따른 라인에 대해 대칭을 이루는 방식으로 X축을 따라 배열되어 있는 것에 특징이 있다.
제12도를 참조하면 반 대기압 스페이서의 각 행(1021)은 X축을 따라 a의 길이를 가지며 X축을 따라 b의 거리만큼 임의의 인접한 반 대기압 스페이서로부터 분리되어 있는 소정수의 동일한 반 대기압 스페이서(1004)를 포함한다. 이어서, 반 대기압 스페이서의 임의의 2개의 인접하는 행(1021)은 Y축을 따라 c의 거리만큼 서로 분리되어 있다.
이 실시예에 대해 본 발명의 발명자가 실시한 실험에서, 반 대기압 스페이서(1021)은 유리로 만들어졌고, 길이 a는 50 mm였고, Y축을 따른 두께는 0.2 mm였으며, Z축을 따른 높이는 3 mm였으며 반 대기압 스페이서의 임의의 2개의 인접한 행은 동일한 행에서 40mm의 X축을 따라 거리(b)만큼 서로 분리되고, 반 대기압 스페이서의 임의의 2개의 인접한 행은 Y축을 따라 15 mm의 거리(c)만큼 서로 분리되는 방식으로 본 발명에 따른 화상 형성 장치 내에 배열되었다. 이 장치의 앞판 및 뒤판 모두는 정사각형이었고 길이 300 mm의 연부와 3 mm의 두께를 갖고 있었다.
이러한 배열로 인해, 이 장치의 내부는 효율적이고 효과적으로 높은 진공도로 유지될 수 있고, 제7 실시예의 경우에서와 같이 연장된 시간동안 향상된 내부 진공 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
[실시예 11]
제13도 및 제14도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제11 실시예를 나타낸다.
제13도 및 제14도를 참조하면, 이 실시예는 유리 기판(1001) 및 복수의 전자 방출 소자, 배선(2001), 소자 전극(2004) 및 전극 방출 영역(2006)뿐만 아니라, 봉입부(1002), 다수의 반 대기압 스페이서(1004), 및 판유리(2008)과 이 판유리(2008)의 내부면에 배열된 형광층(2009)를 가진 앞판(1003)을 구비한다. 또한, 이것은 전극(2004)보다 높은 높이(두께)를 가진 다수의 소자측 리브(2002) 및 형광층(2009)보다 높은 높이(두께)를 가진 다수의 형광층측 리브(2003)을 구비한다.
이 실시예에서, 소자측 리브(2002) 및 형광층측 리브(2003) 모두는 이 리브에 대해 수직으로 연장하는(X방향을 따라) 스페이서(1004)와 접촉하여 배열된다.
그러나, 소자측 리브 및 형광층측 리브의 배열과 형태는 제13도에 도시한 것들에 제한되지 않으며, 여러가지로 변형될 수 있다. 또한, 다수의 그리드 전극(도시 생략)이 장치내에서 변조를 위해 배치될 수 있다.
제14도는 이 실시예에 사용될 수 있는 전자 방출 장치의 확대 개략 평면도이다. 제14도에서, 소자의 전자 방출 영역을 포함하는 박막을 도면 참조 부호(2006)으로 표시하여 빗금친 영역으로 도시하였다. 제15도는 이 실시예의 형광층의 확대 개략 부분 평면도이다. 제15도를 참조하면, 각 형광층즉 리브(2003)은 그것이 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)의 임의의 2개의 인접 형광 부재 사이에 배열된 블랙 스트라이프(2010)상에 정확히 형성될 수 있도록 스트라이프의 형태로 실현된다. 형광층(2009)는 메탈 백(metal back) 층(도시 생략)으로 정렬되어 있다.
본 발명의 발명자가 실시한 실험에서, 상기한 실시예와 동일한 구성을 갖는 화상 형성 장치는 상술한 방법으로 준비되었다.
(1) 유리 기판(2000)은 유리 용매로 완전히 세척되었다. 그 후, 니켈(Ni)의 전극층이 1,000 Å의 두께로 기판(2000)에 형성되었다(제13도 및 제14도 참조). 이어서, 한쌍의 근접 배치된 소자 전극(2004)가 3 μm의 거리(제14도의 L1)만큼 서로 분리되고 한쌍의 관련 배선(2001)에 각각 접속되도록 앞판측 상에 배열된 스트라이프형의 형광층에 수직인 방향을 따라(제14도의 X방향을 따라) 각각의 소자 전극(2004)와 함께 복수의 배선(2001)이 형성되었다.
(2) 유리 기판(2000)에 용액을 함유하는 유기 팔라듐(오쿠노 파르마세우티컬 사제의 CCP-4230)을 도포한 후, 팔라듐 산화물의 미립자 막을 형성하기 위해 10분동안 300 ℃에서 열 처리하였다. 이어서, 막은 한쌍의 소자 전극(2004) 사이에 각각 배치되는 전자 방출 영역을 형성하기 위한 박막(2006)을 생성하도록 에칭을 포함하는 패턴 처리되었다(제14도 참조). 전자 방출 영역을 형성하는 박막(2006)의 각각은 100 Å의 막두께와 5 x 10 Ω/■의 시트 저항을 갖도록 만들어졌다. 본 명세서에 사용되는 미립자 막의 용어는 느슨하게 분산되거나, 긴밀하게 배열 또는 상호 무작위로 겹쳐지는(특정 조건에서 섬 구조 형성) 많은 수의 미립자로 구성된 박막을 나타내는데, 평균 입자 크기란 표현이 사용되는 경우, 이것은 식별할 수 있는 미립자의 크기만을 가르킨다.
(3) 그 후, 전기적 포밍이라 불리우는 정기 활성화 처리에 소자 전극(2004)를 노출시켜 소자 전극(2004)의 각각의 적절한 쌍 사이에 전자 방출 영역(2007)을 만들기 위해 그것에 소정의 전압을 인가하였다.
(4) 복수의 전자 방출 소자가 복수의 행의 배선(2001)을 따라 마련되어 있으므로, 소자측 리브(2002)가 배선을 따라 배열된(X방향) 임의의 2개의 인접한 소자 전극 간의 중앙에서 연장하는 방식으로 배열된다. 다시 말하면, 이 리브는 제14도의 Y축을 따라 배열되었다. 소자측 리브(2002)는 저용융점을 가진 프릿 유리로 만들어졌으며, 각 리브가 100 μm와 동일한 폭과 높이를 갖도록 프링팅에 의해 형성되었다.
(5) 이어서, 앞판(1003)이 이하 기술하는 방식으로 준비되었다.
불화수소산을 함유하는 용액에서 판 유리(2008)을 완전히 세척한 후, 블랙 스트라이프(2010)이 주요 성분으로서 그래파이트를 사용하는 포토리소그래피에 의해 형성되었다(제15도 참조). 그 후에, CRT를 제작하는데 가장 많이 사용되는 기술인 소위 슬러리(slurry) 방법에 의해 형광층(2009)이 판 유리(2008)상에 형성되었는데, 여기서 적색, 녹색 및 청색에 대한 각각의 컬러 형광 물질을 슬러리와 같은 상태로 감소시키도록 포토레지스트와 혼합된 다음, 모든 3 원색의 스트라이프가 형성될 때까지 스트라이프형 형광 부재(2011)를 만들도록 판 유리(2008)상에 도포되었다. 형성된 스트라이프는 포토리소그래피적으로 현상되어 고착되었다. 형광 부재(2011)은 이들이 20과 30 μm 범위의 두께로 균일하게 형성되었다는 점에 만족스러웠다.
(6) 그 후, 형광층(2009)의 표면은 필르밍(filming) 이라고 불리우는 기술을 사용하여 평활하된 다음, 알루미늄의 메탈 백 층(도시 생략)이 진공 증착에 의해 대략 2,000 Å의 두께로 형광층(2009)의 내부면에 균일하게 형성되었다.
(7) 형광층(2009) 및 메탈 백 층을 만든 후, 프릿 유리의 형광층측 리브(2003) 각각이 메 세 번째 블랙 스트라이프(2010) 상에 정확히 형성되어 다른 원색의 3개의 형광 부재를 위해 형성되는 프릿 유리의 형광층측 리브(2003)이 100 μm의 두께 및 폭으로 형광층(2009)상에 형성되었다.
(8) 이어서 복수의 전자 방출 소자를 그 위에 실장하고 있는 기판(2000) 및 앞판(1003)은 복수의 반 대기압 스페이서(1004) 및 이들 사이에 배열된 봉입부(1002)와 대향으로 배치되어 있고, 대기 중 또는 질소 분위기에서 부품의 조립을 봉입적으로 밀봉하기 위해 10분 이상 동안 400 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 베이킹되기 전에 함께 결합될 앞판(1003), 봉입부(1002) 그리고 기판(2000)의 영역에 프릿 유리가 도포되었다. 실시예에서는 변조를 위해 다수의 그리드 전극(도시생략)이 또한 배열될 수 있다. 이어서 5mm의 높이 그리고 200 μm의 두께를 각각 가진 판 유리의 동일 부분을 배열하여 리브(2002, 2003)에 수직한 방향(X방향)을 따라 많은 스페이서가 기판(2000) 및 앞판(1003) 상에 각각 배치되게 했다.
(9) 그 후, 준비된 유리 봉입부 어셈블리[기판(2000), 봉입부(1002) 및 앞판(1003) 포함]의 내부는 만족스러운 진공도, 또는 대략 10-6Torr를 달성하도록 배출파이프(도시생략)를 통해 진공 펌프에 의해 진공으로 되었고, 이어서 봉입부 어셈블리가 개스 버너에 의해 배출 파이프(도시생략)를 용융함으로써 봉입적으로 밀봉되었다.
(10) 마지막으로, 만족스러운 진공도로 내부를 유지하기 위해 봉입부 어셈블리가 게터 처리되었다. 이것은 화상 형성 장치의 봉입부 어셈블리내의 소정 위치에 미리 배열되어 있었던 게터(도시 생략)가 증착에 의해 게터의 물질막을 생성하도록 고주파 유도 히터 또는 저항성 히터에 의해 통상적으로 가열되는 공정이다. 게터는 통상적으로 주 성분으로서 바륨을 함유하고 있고, 게터의 증차된 막은 그 흡착 작용을 통해 향상된 진공도로 봉입적으로 밀봉된 용기의 내부를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 화상 형성 장치의 준비 공정은 본 발명의 제11 실시예에 따라 화상 형성 장치가 제조되는 실험을 참조로 상술되었지만, 특히 관련된 재료 및 장치의 상세한 설계와 관련하여 제조되는 화상 형성 장치의 응용에 따라 많은 변형이 가해질 수 있음을 알 수 있다.
제24도 및 제25도는 상술한 제11 실시예를 변형하여 얻어진 화상 형상 장치를 나타내는데, 여기서 다수의 그리드 전극은 전자 방출 소자가 배열된 동일 유리기판 상에 변조를 위해 배열된다. 제24도는 변형된 실시예의 개략 사시도이며, 제25도는 B-B'라인을 따라 절취한 변형 실시에의 측단면도이다. 제13도의 실시예의 소자와 동일한 소자는 동일 참조 부호로 디스플레이하였다. 제24도 및 제25도와 참조하면, 이 실시예는 유리 기판(1001), 다수의 전자 방출 영역(1007), 배선(2001) 및 소자 전극(2004), 다수의 변조 그리드 전극(2037), 및 이 변조 그리드 전극(2037)로부터 전자 방출 소자[전자 방출 영역(1007) 포함]를 전기적으로 절연하기 위한 절연체 막(2033)을 구비한다. 참조부호(2002)는 상기 실시예의 것과 동일한 리브를 표시하고 있다. 제24도 및 제25도로부터 알 수 있는 바와 같이, 변조 그리드 전극(2037)은 전자 방출 영역(1007), 소자 전극(2004) 및 배선(2001)이 배치되는 평면 위, 그리고 소자 전극(2004) 밑에 배치된다.
이 변형된 실시예가 초기 실시예의 경우와 같이 진공 증착 및 에칭을 포함하는 공정에 의해 만들어질 수 있으므로, 추가의 설명은 생략한다.
이 실시예에서, 형광 부재가 전자빔으로 조사되는 비율은 변조 그리드 전극 (2037)에 인가된 전압을 조정함에 의해 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이, 화상 형성 장치에 대한 상술한 실시예에서, 반 대기압 스페이서가 형광층 및 전자 방출 장치용 소자 전극을 손상시키지 않고 앞판과 기판 사이에 용이하고 적절하게 배열될 수 있으므로 어려움없이 전체 장치가 조립될 수 있다. 또한, 이 실시예는 장치가 변형 및 응력을 받는 경우에도 장치의 화면 상에 디스플레이되는 화상의 품질에 손상시킬 수 있는 스페이서의 임의의 변위를 수반하지 않는다.
[실시예 12]
제16도는 본 발명의 제12 실시예의 분해 개략 사시도를 도시한 것이다.
기판(1) 상의 전자 방출 소자, 형광층(9) 및 전체 장치를 형성하는데 관련된 기법이 상술한 제1 실시예에서 사용된 것과 동일하므로, 더 이상의 설명은 여기에서 생략한다. 더우기, 이 실시예의 측벽 및 그리드 전극은 제1 실시에의 대상물과 동일하기 때문에, 이들은 제16도에 도시되지 않는다.
그러나 제1 실시예와는 달리, 본 실시예의 소자측 리브(11), 형광층측 리브(12) 및 반 대기압 스페이서(7)는 비선형적이고 연속적이지만 간헐적으로 배열된다.
그럼에도 불구하고, 약 100 μm의 높이와 폭을 갖고 있는 프릿 유리로 제조된 리브가, 스페이서(7)가 형광층 또는 전자 방출 소자의 어떠한 전극(도시하지 않음)과도 접촉하지 않도록 하기 위해 프린팅에 의해 스페이서(7)의 위치에 대응하는 위치의 형광층(9) 및 기판(1) 상에 형성되기 때문에, 스페이서는 제1 실시예의 스페이서와 같이 효과적으로 동작한다.
추가적으로, 본 실시예의 스페이서(7)가 상술한 제11 실시예의 스페이서보다 짧기 때문에, 스페이서는 이들을 준비하는 공정에서 덜 변형되고, 보다 높은 수준의 정확도로 만들어질 수 있다. 마지막으로, 여기에서는 본 실시예의 전도도를 방해하는 것이 전혀 존재하지 않기 때문에, 약 10-6Torr의 진공도로 진공으로 된 것을 밀봉하는데 필요한 시간이 현저하게 감소될 수 있다.
[실시예 13]
제18도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제13 실시예의 형광층의 확대 개략 부분 평면도이다.
제18도에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 형광 부재(2011)은 소위 델타 어레이(delta array)를 나타내도록 배열된다. 제18도에 있어서, 참조 번호(2012)는 형광 부재가 매트릭스를 나타내도록 배열된 블랙층을 나타낸다. 동일 컬러(또는 도트 피치)의 임의의 2개의 가장 근접하게 배열된 형광 부재를 분리하는 거리가 형광 부재의 델타 어레이에서 P인 경우, 2개의 동일 컬러 부재의 수평 거리는 (√3/2)P인데, 이것은 전체 디스플레이 화면이 수평으로 향상된 해상도를 나타내고, 깨끗한 화상을 디스플레이할 수 있는 것을 의미한다.
제17도는 형광 부재의 델타 어레이를 포함하는 제13 실시예의 분해 개략 사시도로, 이는 이들의 주요 부품 및 이들의 배열을 도시한다. 제17도에 도시하는 바와 같이, 소자측 리브(2002) 및 형광층측 리브(2003)은 3개의 손가락 모양의 불가사리 형태로 실현되고, 각각의 실린더형 반 대기압 스페이서(1001)와 접촉하여 보유하도록 배열된다. 이러한 배열로 인해, 형광층 및 소자 전극(2004)는 최소로 손상될 수 있고, 따라서 이 실시예는 연장된 서비스 수명으로 깨끗한 화상을 안정하게 디스플레이할 수 있다.
임의의 상술한 실시예가 화상 기록 장치의 광원으로 사용될 때, 이 장치는 깨끗하고 결함이 없는 화상을 재생하도록 안정하게 동작한다.
[실시예 14]
제19도는 본 발명의 제14 실시예의 분해 개략 사시도로, 이는 이것의 주요 부품 및 이들의 배열을 도시한다. 뒤판은 제1b도와 같이 제19도에서 방향성을 가지고 배열된다.
제1 실시예에서 사용되고 제1b도에 도시된 바와 같이 X-Y 평면 상에 매트릭스 형태로 배열된 배선, 및 복수의 전자 방출 소자를 그 위에 실장하고 있는 뒤판은 또한 본 실시예에 사용되고, 제19도에 도시된 바와 같이, 소자측 리브(2002)는 제11 실시예의 경우와 같이 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔의 편향 방향과 수직인 방향을 따라 뒤판 상에 배열된다. 그 다음, X축을 따라 봉입부(1002)의 길이(L)보다 짧은 길이(L')(제6도 참조)를 갖고 있는 복수의 작은 반 대기압 스페이서(3004)가 소자로부터 방출된 전자 빔의 편향 방향과 평행하게 배열된다. 추가적으로, 임의의 수의 작은 반 대기압 스페이서는 상술한 작은 스페이서의 배열 방향과 수직인 방향(Y 방향)을 따라 지그재그 방식으로 배열된다.
이들 부품과 함께, 제15도에 도시된 제11 실시예와 같은 다수의 형광층측 리브(2003)이 제공되고 형광층을 실장하고 있는 앞판은 화상 형성 장치를 형성하는데 사용된다. 임의의 공지된 기법은 장치의 진공 및 게터를 이용하는 공정에 사용될 수 있다.
또, 여기에서는 이것이 진공으로 되었을 때, 실시예에서의 전도도를 방해하는 것이 실제로 존재하지 않기 때문에, 약 10-6Torr의 진공도로 진공으로 된 것을 밀봉하는데 필요한 시간이 현저하게 감소될 수 있다. 추가적으로, 반 대기압 스페이서가 전자 방출 소자의 형광층 및 소자 전극을 손상시키지 않고 앞판과 기판 사이에 배열될 수 있기 때문에, 전체 장치는 어떠한 문제없이 조립될 수 있다. 마지막으로, 배열된 반 대기압 스페이서가 의도하는 것과는 달리 변위되는 것이 최소로 될 수 있기 때문에, 방출된 전자 빔의 트랙은 방해되지 않으므로, 장치는 변형 및 응력을 종종 받더라도 연장된 서비스 수명으로 깨끗한 화상을 디스플레이할 수 있다.
[실시예 15]
제26도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제15 실시예의 개략 사시도이다. 본 실시예는 [제13도에 도시한 바와 같이 유리 기판(1001) 및 그 위에 형성된 전자 방출 소자를 포함하는] 제11 실시예의 뒤판을 제1 실시예(제1b도에 도시한 바와 같이)의 두판(1001)로 대체함으로써 얻어진다. 제26도에 있어서, 제1 및 제11 실시예의 부품과 동일한 부품은 동일한 참조 번호로 나타낸다.
제26도를 참조하면, 본 실시예는 유리 기판(1001), 봉입부(1002), 앞판(1003), X축과 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 반 대기압 스페이서(1004), 유리 기판(1001) 상에 형성되고 매트릭스를 나타내도록 배열된 복수의 전자 방출 소자, 및 전자를 방출시키도록 각각의 전자 방출 소자를 인가하기 위한 배선을 포함한다.
전자 방출 소자(1007)는 한쌍의 소자 전극(1014 및 1015) 및 소자 전극들 사이에 형성된 전자 방출 영역을 포함하는 박막(1013)을 각각 포함하는 표면 전도 전자 방출 소자이다. 반 대기압 스페이서(1004)와 같이, 소자 전극(1014 및 1015)쌍은 각각의 전자 방출 소자에서 X축과 실질적으로 평행하게 배열된다.
다수의 스트라이프형 직사각형의 적색(R) 형광 부재(2009R), 녹색(G) 형광 부재(2009G) 및 청색(B)형광 부재(2009B)는 형광층(2009)를 형성하기 위하여 Y축을 따라 서로 평행하게 앞판(1003) 상에 규칙적으로 배열되고, 임의의 2개의 인접한 형광 부재는 블랙 스트라이프(2010)에 의해 분리된다. 메탈 백 층(도시하지 않음)은 형광층(2009)의 내부면 상에 형성된다.
이 실시예는 추가적으로 각각의 배선(1020) 상에서 Y축을 따라 서로 평행하게 배열되고 소자 전극(1014)보다 큰 높이를 갖고 있는 다수의 소자측 리브(2002), 및 각각의 블랙 스트라이프(2010) 상에서 Y축을 따라 서로 평행하게 배열되고 형광 부재(2009)보다 더 큰 높이를 갖고 있는 다수의 스트라이프형 형광층측 리브(2003)을 포함한다. 소자측 리브(2002) 및 형광층측 리브(2003)은 이들과 수직인 방향(X 방향)을 따라 배열된 복수의 스페이서(1004)와 접촉하여 배열된다.
화상 형성 장치의 실시예를 준비하는데 관련된 기법은 상술한 제11 실시예(제13도)에 사용된 기법과 동일하기 때문에, 이 기술에 대한 설명은 여기에서 생략한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖고 있는 전자 방출 소자(1007)로부터 방출된 전자 빔은, 가속 전압이 유리 기판(1001)과 앞판(1003) 사이에 주로 인가되므로 Z 방향 속도 성분을 갖게 되고, 또한 이들이 각각의 소자 애노드 쪽으로 편향되므로 +X 또는 -X 방향 속도 성분을 갖게 된다(제23도 참조). 전자 빔은 결과적으로 앞판의 내부면 상에 배열된 전자 빔 조사의 각각의 형광 타겟과 충돌하고, 앞판의 내부면으로 하여금 광을 방출하게 하여 장치의 디스플레이 화면 상에 화상을 형성하도록 한다. 본 실시예에 있어서, 반 대기압 스페이서는, 장치 내에 배열된 반 대기압 스페이서가 존재하지 않았던 것처럼 전자 빔이 각각의 형광 타겟과 충돌하도록 가속 전압에 의해 가속되는 임의의 전자 빔을 방해하지 않는다는 것을 알아야 한다.
상술한 바와 같이, 리브(2002 및 2003)을 포함하는 화상 형성 장치의 상술한 실시예에 있어서, 반 대기압 스페이서는 전체 장치가 어려움업이 조립될 수 있도록 전자 방출 소자용 소자 전극과 형광층을 손상시키지 않고 앞판과 소자 기판 사이에 용이하고 적절하게 배열될 수 있다. 추가적으로, 이 실시예는 장치가 변형 및 응력을 받게 되더라도 장치의 화면 상에 디스플레이된 화질을 손상시킬 수 있는 스페이서의 임의의 변위를 수반하지 않는다.
스트라이프형 형광 부재(2009)가 이 실시예의 앞판(1003) 상에 Y축을 따라 배열되기 때문에, 전자 방출 소자를 그 위에 실장하고 있는 유리 기판(1001)은 Y 방향[스트라이프형 형광 부재(2009)의 방향과 평행한 방향]에 대해 형광 부재(2009)를 그 위에 실장하고 있는 앞판(1003)과 정밀하게 배열될 필요가 없다. 이 실험에서 유기 기판(1001) 및 앞판(1003)이 Y 방향으로 약간 오정렬되는 경우 디스플레이된 화상의 휘도에 있어서의 어떠한 감소도 그리고 디스플레이 화면에서의 어떠한 컬러 파괴도 관찰되지 않았다. 추가적으로, 스페이서(1004)가 (X축에 평행하게) 앞판(1003)상에 배열될 때, X 및 Y 방향으로 정확한 상호 정렬을 필요로 하지 않고, 이들을 각각의 전자 방출 소자에 대응하여 일정한 간격으로 배열시키기에 충분하다.
본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제15 실시예를 준비하는 공정이 상술되는 동안, 관련된 재료 및 장치의 설계 상세면에서 특정적으로 제조될 화상 형성 장치의 응용에 따라 많은 변경이 행해질 수 있다는 것을 알 수 있다.
제27도는 상술한 제15 실시예를 변경시킴으로써 얻어진 화상 형성 장치의 앞판 상의 형광 부재의 배열을 도시한 것이다. 변경된 실시예는 각각의 스트라이프형 직사각형의 형광 부재가 다수의 구간으로 분할되어 이 구간들이 각각의 화소에 대응하도록 한 점에서 제26도의 실시예와 다르다. 블랙 세이드(black shade) 부재가 임의의 2개의 인접 구간의 경계(2010) 상에 배열될 수 있다.
다시 변경된 실시예에 있어서, 전자 방출 소자를 그 위에 실장하고 있는 유리 기판(1001)은 Y 방향[스트라이프형 형광 부재(2009)의 방향과 평행한 방향]으로 형광 부재(2009)를 위해 실장하고 있는 앞판(1003)이 정확하게 배열될 필요가 없다. 실험에 있어서, 유리 기판(1001) 및 앞판(1003)이 Y 방향으로 약간 오정렬인 경우 디스플레이된 화상의 어떠한 휘도 감소도 그리고 디스플레이 화면에서 어떠한 컬러 파괴도 관찰되지 않았다. 추가적으로, 스페이서(1004)는 (X축과 평행하게) 앞판(1003) 상에 배열될 때 X 및 Y 방향으로 정확하게 상호 정렬될 필요가 없고, 이들을 각각의 전자 방출 소자에 대응하여 일정한 간격으로 배열시키기에 충분하다.
상술한 실시예는 많은 다른 방법으로 변경될 수 있다. 예를 들면, 소자측 리브(2002)는 매 몇 개의 전자 방출 소자마다 제공될 수 있거나, 또는 형광층측 리브는 적색, 녹색 및 청색을 위해 매 3개의 스트라이프형 형광 부재마다 제공될 수 있다.
상세하게 상술한 바와 같이, 특히 표면 전도 전자 방출 소자를 포함하는 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 있어서, 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔의 트랙이 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔의 편향 방향과 평행하게 반 대기압 스페이서의 배열 결과로서 방해가 없이 제조되는 패널 구조가 제공된다. 그러므로, 본 발명에 따른 화상 형성 장치는 다음과 같은 장점을 갖는다.
(1) 장치가 형광층과의 전자의 충돌 비율면에서 어떠한 손실이 없으므로, 형광층이 화상 디스플레이용의 광을 안정하고 효과적으로 방출할 수 있다.
(2) 장치가 장치 내의 반 대기압 스페이서의 차지-업으로 인한 전위의 분포에서 원하지 않은 변화에 의해 초래될 수 있는 전자의 어떤 벗어난 트랙도 없고, 또 내압 크립핑 전압의 감소로 인한 크리핑 방전에 의해 초래될 수 있는 소자의 어떠한 파괴가 없다.
(3) 장치가 증가된 내압 크립핑 전압을 가질 수 있고, 따라서 높은 가속 전압을 가질 수 있기 때문에 고휘도로 효과적으로 광을 방출시킬 수 있는 광 방출부를 가질 수 있다.
(4) 전자 방출 소자 및 반 대기압 스페이서가 장치 내에 조밀하게 배열될 수 있기 때문에, 장치가 매우 선명해진 깨끗한 화상을 디스플레이할 수 있다.
(5) 소형 반 대기압 스페이서를 사용함으로써 장치 내의 전도도가 향상될 수 있기 때문에 장치가 효과적으로 제조될 수 있다.
(6) 장치 내에 포함된 스페이서의 전체 표면적이 지그재그 방식으로 반 대기압 스페이서를 배열함으로써 감소될 수 있기 때문에, 장치가 장치 내부를 높은 진공도로 유지할 수 있는 향상된 능력을 가질 수 있다.
부수적으로, 장치는 소자측 및 형광층측 리브를 포함하는 경우에 다음과 같은 장점을 갖는다.
(7) 기판과 앞판을 분리하는 반 대기압 스페이서가 전자 방출 소자 및 형광 부재와 접촉하여 보유되지 않기 때문에, 반 대기압 스페이서가 약간의 변위 또는 변형을 갖고 배열되는 경우에, 장치는 소자 및 형광 부재에 손상을 주지 않는다. 그러므로, 전체 장치는 보다 적은 노력으로 조립할 수 있고, 연장된 서비스 수명으로 깨끗한 화상을 디스플레이할 수 있다.

Claims (15)

  1. 화상 형성 장치에 있어서, 뒤판의 실장 표면 상에 배치된 한쌍의 전극과, 상기 한쌍의 전극 사이에 배치된 전자 방출 영역을 각각 구비한 복수의 전자 방출 소자를 위에 실장하고 있는 뒤판, 상기 뒤판과 대향하여 배열되고 위에 형광 부재를 실장하고 있는 앞판, 및 상기 장치의 안쪽에 배치된 다수의 판형 반 대기압 스페이서(a plurality of plate-like anti-atmospheric-pressure spacers)를 구비하되, 상기 판형 반 대기압 스페이서는 그의 모든 주 표면들이 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향과 실질적으로 평행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 반 대기압 스페이서는 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향에 실질적으로 수직인 행으로 배열되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반 대기압 스페이서의 각각은 다수의 작은 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다수의 작은 스페이서는 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향에 대해 지그재그 또는 엇갈리게(zigzag or in a staggered manner) 배열 되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 냉음극 전자 방출 소자인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 표면 전도 전자 방출 소자인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 앞판의 상기 형광 부재는 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향에 실질적으로 수직으로 배열된 구획(partitions)에 의해 다수의 구간(sections)으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  8. 화상 형성 장치에 있어서, 뒤판의 실장 표면 상에 배치된 한쌍의 전극과, 상기 한쌍의 전극 사이에 배치된 전자 방출 영역을 각각 구비한 복수의 전자 방출 소자를 위에 실장하고 있는 뒤판, 상기 뒤판과 대향하여 배열되고 위에 형광 부재를 실장하고 있는 앞판, 및 상기 장치의 안쪽에 배치된 다수의 판형 반 대기압 스페이서(a plurality of plate-like anti-atmospheric-pressure spacers)를 구비하되, 상기 판형 반 대기압 스페이서는 그의 주 표면들이 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향과 실질적으로 평행하도록 배열되도, 소자측 리브(a device- side rib)가 상기 전자 방출 소자의 상기 전극들 중 임의의 전극보다 높게 상기 뒤판으로부터 돌출하여 상기 뒤판 상에 배열되며, 형광층측 리브가 상기 형광층 보다 높게 상기 앞판으로부터 돌출하여 상기 앞판 상에 배열되며, 상기 반 대기압 스페이서들은 상기 소자측 리브 및 상기 형광층측 리브에 의해 각각 상기 뒤판 및 상기 앞판과 접촉하여 보유되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다수의 반 대기압 스페이서는 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향에 실질적으로 수직인 행으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 반 대기압 스페이서들의 각각은 다수의 작은 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다수의 작은 스페이서는 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향에 대해 지그재그 또는 엇갈리게 배열된 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 형광층측 리브는 블랙(black)인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 냉음극 전자 방출 소자인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  14. 제8항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 표면 전도 전자 방출 소자인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 앞판의 상기 형광 부재는 상기 한쌍의 전극이 배치되어 있는 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배열된 구획에 의해 다수의 구간으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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