KR100198765B1 - 전자-방출 장치, 전자원 및 화상 생성 장치를 제조하는 방법과, 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한쌍의 장치 전극과 이들 전극들 간에 배열된 전자-방출 영역을 갖고 있는 전기 전도성 박막을 구비한 전자-방출 장치를 제공하는 것을 목적으로한다.

본 발명의 전자-방출 장치는 장치의 방출 전류를 증가시키기 위한 활성화 처리를 통해 제조된다.

활성화 처리는 a) 초기 조건들 하에서 간극부를 갖는 전기 전도성 박막에 전압(Vact)을 인가하는 단계와, b) 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 단계와, c) 필요할 경우, 초기 조건들을 전기 전도성 박막의 검출된 전기적 성능의 함수로서 변경시키는 단계를 포함하고 있다.

Description

전자-방출 장치, 전자원 및 화상 생성 장치를 제조하는 방법과, 전자-방출 장치에 대해 활성화처리를 행하기 위한 장치

제1a도는 본 발명에 따른 제조 장치의 가능한 구성을 나타내는 블럭도.

제1b도는 본 발명에 따른 제조 장치의 가능한 구성을 나내는 블럭도.

제2도는 본 발명에 따른 제조 방법을 나타내는 흐름도.

제3a 및 3b도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 표면 전도형 전자-방출 장치의 개략도.

제4도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 다른 표면 전도형 전자-방출 장치의 개략도.

제5a내지 5c도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 또 다른 표면 전도형 전자-방출 장치를 제조단계별로 나타내는 개략도.

제6a 및 6b도는 표면 전도형 전자-방출 장치를 제조하는 통전 포밍 처리에 사용될 수 있는 펄스 전압 파형을 나타내는 그래프.

제7a 및 7b도는 표면 전도형 전자-방출 장치를 제조하는 활성화 처리에 사용될 수 있는 펄스 전압 파형을 나타내는 그래프.

제8도는 표면 전도형 전자-방출 장치 또는 전자원의 전자-방출 성능을 결정하는 게이징 시스템의 블럭도.

제9도는 표면 전도형 전자-방출 장치 또는 전자원의 장치 전압과 장치 전류 간의 관계와 장치 전압과 방출 전류 간의 관계를 나타내는 그래프.

제10도는 매트릭스 배열의 전자원에 대한 부분적인 개략 평면도.

제11도는 매트릭스 배열의 전자원을 구비하는 화상 생성 장치의 일부를 절단한 개략적인 사시도.

제12a 및 12b도는 본 발명의 목적에 사용될 수 있는 형광막의 가능한 두가지 구성에 대한 개략도.

제13도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 화상생성장치의 구동회로에 대한 블럭도.

제14도는 사다리형 배열의 전자원에 대한 개략적인 평면도.

제15도는 사다리형 배열의 전자원을 구비하는 화상생성 장치의 일부를 절단한 개략적인 사시도.

제16a도는 본 발명에 따른 제조 장치의 또다른 가능한 구성을 나타내는 블럭도.

제16b도는 본 발명에 따른 제조 장치의 또다른 가능한 구성을 나타내는 블럭도.

제17도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 직렬 배열된 표면 전도형 전자-방출 장치의 개략적인 평면도.

제18a 및 18b도는 본 발명에 따른 제조 장치와 제조 방법의 활성화 처리에 사용될 수 있는 펄스 전압 파형을 나타내는 그래프.

제19a내지 19H도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 전자원의 제조 방법을 도시하는 개략적인 부분도.

제20도는 통전 포밍 처리를 행하기 위한 배선을 나타내는 매트릭스 배열의 전자원에 대한 개략적인 평면도.

제21도는 실시예 13에서 활성화 펄스 전압을 인가시키기 위한 수단의 개략적인 블럭도.

제22도는 실시예 13에서의 라인 선택부의 동작을 나타내는 개략도.

제23도는 실시예 13에서의 라인 선택부의 동작과 펄스 발생간의 관계를 나타내는 타이밍 챠트.

제24도는 여러 방향으로의 배선에 인가되는 펄스 전압 간의 관계를 나타내는 타이밍 챠트.

제25도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 화상 생성 장치의 블럭도.

제26도는 Harweel씨와 그 외 공동인에 의해 제안된 종래의 표면 전도형 전자-방출 장치의 개략 평면도.

제27a내지 27c도는 사다리형 배열의 전자원의 제조 단계 중 일부를 도시하는 개략적인 부분도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 진공실 12 : 테스트 장비

13 : 조건 설정 수단 14 : 제어 수단

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 전자원과 화상 생성 장치를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

[관련 배경 기술]

전자-방출 장치로서는 두가지 형이 공지되어 있는데, 즉 열전자-방출형과 냉음극 전자-방출형이 있다. 물론, 냉음극 방출형은 전계 방출형(이하 FE형으로 기술함)장치와, 금속/절연층/금속형(이하 MIM형으로 기술함)장치 및 표면 전도형 전자-방출 장치를 포함하는 장치를 일컫는 것이다. FE형 장치의 예로서는 W.P. Dyke W.W.Dolan에 의한 Advance in Electron Physics, 8. 89(1956)의 "Field emission"과 C.A. Spindt에 의한 J. Appl. Phys., 47, 5284(1976)의 "PHYSIcaL Properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones"에서 제시된 것들을 들 수 있다.

MIM 장치의 예로서는 C.A. Mead에 의한 J. Appl. Phys., 32, 646(1961)의 "The tunnel-emission amplifier"를 포함하는 논문에서 기재된 것들을 들 수 있다.

표면 전도형 전자-방출 장치의 예로서는 M.I. Elison에 의해 Radio Eng. Electron phys., 10(1065)에서 제안된 것을 들 수 있다.

표면 전도형 전자-방출 장치는 기판 성에 형성된 소규모 박막으로부터, 이 박막 표면과 평행하게 전류를 강제적으로 흐르게 함으로써 전자들이 방출되어지는 현상을 이용하여 구현된 것이다. Elison은 이러한 형의 장치의 경우 SnO₂박막을 사용하였지만, [G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317(1983)]에서는 Au박막을 이용한 반면에, [M. Hartwell and C.G. Fonstad: "IEEE Trans. ED Cont.", 519(1975)]와 [H.Araki et al: "Vacuum", Vol. 26, No. 1, P. 22 (1983)]에서는 In₂O₃/SnO₂와 탄소 박막을 사용하였다.

제26도는 M. Hartwell에 의해 제안된 전형적인 표면 전도형 전자-방출 장치를 개략으로 도시하고 있다. 제26도에서, 참조 번호 (1)은 기판을 나타내고, 참조 번호 (4)는 통상적으로 스퍼터링에 의해 H형의 금속 산화물 박막을 형성시켜 준비되어진 전기 전도성 박막을 나타내며, 이 박막 중 일부가 결국에는 이후 기술된 "통전 포밍(energization forming)"으로 참조되는 전기적으로 통전 처리를 받을 때 전자-방출 영역(5)이 된다. 제26도에서, 한쌍의 장치 전극을 분리시키는 금속 산화물막의 소규모 수평 영역은 길이 L이 0.5내지 1[mm]이고 폭 W가 0.1[mm]이다.

그러나, 표면 전도형 전자-방출 장치는 반드시 단일 동작으로 준비된 형의 박막을 가질 필요는 없다는 것에 주목된다. 선택적으로, 한쌍의 전극들은 제1위치에서 H형의 기둥(Pillar)과 같이를 서로 평행하게 배치될 수 있어 전기 전도성 박막이 형성되어 전극들을 연결시킬 수 있다. 이 박막의 물질 및 두께는 전극의 물질 및 두께와는 다를 수 있다.

종래에는, 표면 전도형 전자-방출 장치에서 이 장치의 전기 전도성 박막(4)에 대해 "통전 포밍"으로서 참조되는 통전 예비 처리를 행함으로써 전자-방출 영역(5)을 형성시켰다. 통전 포밍 처리의 경우, 전형적으로 1 v/min.의 비율로 상승하는 일정 DC 전압 또는 저속 상승 DC 전압을 전기 전도성 박막(4)의 소정의 대향 단부에 인가하여, 박막을 부분적으로 파괴, 변형 또는 이형시켜 전기적으로 높은 저항성을 갖는 전자-방출 영역(5)을 형성시킨다. 이 때문에, 전자-방출 영역(5)은 전형적으로 간극 또는 간극들 (gap)을 포함하는 전기 전도성 박막(4)의 일부분이 되어, 전자들이 이 간극들로부터 방출될 수가 있다. 표면 전도형 전자-방출 장치에 대해 일단 통전 포밍 처리가 행해지면, 적정 전압이 전도성 박막(4)에 인가되어 전류가 장치를 흐르게 될 때 마다 전자-방출 영역(5)으로부터 전자들이 방출되어지게 된다는 것에 주목해야 한다.

표면 전도형 전자-방출 장치의 구조가 특히 단순하여 간단하게 제조될 수 있으므로, 이러한 장치를 대규모 면적 상에 어려움없이 대다수 배치시킬 수 있다. 사실상, 표면 전도형 전자-방출 장치의 이와 같은 장점을 완전하게 이용하려는 많은 연구가 진행되어져 왔다. 예를 들어, 자기-방출형 평면(self-emission type flat)화상생성 장치를 포함하여 여러 종류의 화상 생성 장치가 제안되어 있다.

대다수의 표면 전도형 전자-방출 장치를 포함하는 전자원의 전형적인 실시예의 경우, 이 장치들은 평행한 행들로 배열될 수 있으며 각 행의 장치들의 포지티브 전극과 네가티브 전극은 제14도에서 도시된 바와 같이 각각의 공통 배선(사다리형 배열)에 연결될 수 있거나 매트릭스형의 배선이 형성될 수 있으며, 이 장치는 제10도에서 도시된 바와 같이 각각의 배선에 연결될 수 있다.

다수의 전자-방출 장치를 포함하는 화상 생성 장치에 대해 뚜렷하고 밝은 화상을 안정적으로 제공하기 위해서는 전자-방출 장치들이 전자-방출에 대해 균일하고 효율적으로 동작할 필요가 있다. 표면 전도형 전자-방출 장치의 효율은 일정 전압이 장치 전극에 인가될 때 장치의 쌍을 이룬 전극들 간에 흐르는 전류(이후 "장치 전류"라 칭함)대 화상 생성 장치의 진공실 내로 방출된 전자에 의해 발생된 전류의 비로 정해진다. 만일 전자원의 모든 전자-방출 장치들이 예를 들어 화상 생성 부재로서 형광체를 구비하는 화상 형성 장치에서 전자-방출에 대해 균일하고 효율적으로 동작하면, 이러한 화상 생성 장치는 매우 평편하고 전력을 감소된 비율로 소모하는 고선명도 화상 형성 장치 또는 텔레비젼 수상기가 될 수 있다. 부수적으로, 이러한 에너지 절약형 장치의 구동 회로와 다른 구성 소자들을 저가로 제조할 수 있다.

[발명의 요약]

집중적인 연구 노력의 결과로서, 본 발명의 발명자들은, 상술한 통전 포밍에 의해 표면 전도형 전자-방출 장치에서 전자-방출 영역을 형성시킨 후 유기 물질을 함유한 대기중에서 표면 전도형 전자-방출 장치에 일정 전압을 인가하면, 상기 영역으로부터 방출된 전자에 의해 발생되는 전류가 현저하게 증가된다는 것을 발견하였다. 이러한 동작을 "활성화(activation)"라 칭한다. 상기 현상은 전압 인가의 결과로서 전자-방출 영역의 부근에서 생성된 탄소 또는 탄소 화합물의 활성화된 박막 형태의 피착물에 의해 초래될 수 있다.

제14또는 10도에서 도시된 전자원에 대해 활성화 처리를 행할 때, 펄스 전압이 동일 행의 모든 장치에 동시에 인가되거나 또는 동일 행의 장치에 하나씩 순차로 인가되어 각 장치 상에 활성화된 물질의 박막 피착물이 형성될 수 있다.

그러나, 상술된 활성화 기술에 의하면, 주어진 조건 하에서 소정의 시간 주기동안 펄스 전압을 인가하고 경우, 전자-방출 장치는 전기 전도성 박막의 박막 두께에서의 편차와 같은 장치의 제조 조건에서의 미소차와 장치의 관련 부분에 따라 제조 환경에서 유기 물질의 부분 압력차의 함수로서 서로 다른 활성화 정도를 나타낼 수 있다. 이로써, 전자원의 장치들은 균일하게 동작하지 않게 되며 화상 생성 장치의 휘도 분포도 현저하게 불균일하게 된다. 비록 이러한 문제들을 각 장치가 구동될 때 각 장치의 동작을 보정함으로써 어느 정도는 해결할 수 있더라도, 보정 수단으로서 각 장치마다 보정 정보를 기억하고 있는 대용량의 메모리 장치를 필요로하여 결과적으로는 대다수의 전자-방출 장치를 구비하는 화상 생성 장치는 불가피하게 대형으로 되며 비용도 추가되어된다.

또한, 활성화 처리 중에 전자-방출 장치의 불필요한 영역에 활성화된 박막 형태의 피착물이 형성되어 포지티브 전극과 네가티브 전극을 전기 접속시킬 수 있다. 이로써, 전자-방출에 대해 양호하지 않은 전류(누설 전류)가 전극들 간에서 흐르게 되어 전자-방출의 효율을 감소시키며 장치의 전력 소모율이 상승되어진다. 또한, 상기 장치는 전자원의 내부에 열을 발생시켜 전자원은 내부에 축적되는 열을 방출시키기 위한 열 방사기구를 갖추고 있어야 하므로, 부수적으로 전력 소모용 구동 회로를 필요로 할 수도 있다. 전체적으로, 이들 및 다른 부정적으로 요인들은 화상 생성 장치의 설계를 심하게 제한시킬 수 있다. 비록 이러한 요인들 이 누설 전류의 통로(route)가 현저하게 증가하기 전에 활성화 처리를 완료시키고 누설 임의 가능 통로를 제거시키기 위한 부가적인 안정화 동작을 행함으로써 화면에 입력되는 것을 방지시킬 수 있다고 하더라도, 전자-방출전류 Ie를 충분히 크게 하기 위해서는 활성화 처리를 장치가 처리되기전에 종료시켜야 할 필요가 있다.

상술된 기술적인 문제점들을 감안하여, 본 발명의 목적은 전자-방출에 대해 저전력 소모율로 균일하게 동작하는 전자원과 이 전자원을 포함한 화상 생성 장치를 제조하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 한쌍의 장치 전극과 이들 전극 사이에 배치된 전자-방출 영역을 포함한 전기 전도성 박막을 갖는 전자-방출 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 장치의 방출 전류를 증가시키기 위한 활성화처리를 포함하여, 상기 활성화 처리는 a)초기 조건 하에서 간극부를 갖는 전기 전도성 박막에 전압(Vact)을 인가시키는 단계와, b)상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 단계와, c)필요할 경우, 상기 초기 조건을 검출되어진 전기 전도성 박막의 전기적 성능의 함수로서 변형하는 단계를 포함하는 방법이 제공되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 한쌍의 장치 전극과 이들 전극 사이에 배치된 전자-방출 영역을 포함하는 전기 전도성 박막을 갖는 전자-방출에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치에 있어서, a)초기 조건 하에서 간극부를 갖는 전기 전도성 박막에 전압(Vact)을 인가시키는 수단과, b) 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 수단과, c)필요할 경우, 상기 초기 조건을 검출되어진 전기 전도성 박막의 전기적 성능의 함수로서 변경하는 수단을 포함하는 장치가 제공되어있다.

[바람직한 실시예의 설명]

표면 전도형 전자-방출 장치, 다수의 상기 표면 전도형 전자-방출 장치를 구비하는 전자원과, 상기 전자원을 구비하는 화상 생성 장치를 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치에 있어서, 상기 표면 전도형 전자-방출 장치를 활성화시키기 위해서,

(a)전자-방출 장치의 전기적 성능을 검출하며 이장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 수단과,

(b)활성화 처리를 위한 조건들을 설정하기 위한 수단과,

(c)상기 수단 (a)에서 검출된 전기 전도성 박막의 전기적 성능의 함수로서 활성화 처리의 계속, 필요할 경우 활성화 처리의 조건들의 변경, 또는 활성화 처리의 종료를 결정하는 수단을 구비하고 있다.

상기 수단 (a)는 전형적으로 장치 전극들 사이에서 흐르는 전류(장치 전류) If와, 장치로부터 진공실 내로 방출되어 애노드에 도달하는 전자에 의해 발생된 전류(방출 전류) Ie와, 장치 전극에 인가되는 전압(장치 전압) Vf중 적어도 둘간의 관계를 검출한다.

상기 수단 (b)는 전형적으로 무엇보다도 우선적으로 활성화를 위해 장치에 인가해야 할 전압의 파형과 활성화대기의 파라미터를 설정한다. 펄스 전압은 전형적으로 펄스 폭, 펄스 간격 및 삼각형, 구형 또는 사다리형일 수 있는 파형으로 표현된다. 활성화대기는 활성화대기중에 함유된 유기 물질, 활성화 처리에 사용된 각각의 활성화 기체 및 활성화 시스템내에 일시적으로 도입된 수소와 같은 에칭 기체로 표현된다.

제1도의 블럭도는 상기 열거된 수단들 간의 관계를 도시한다.

표면 전도형 전자-방출 장치, 다수의 상기 표면 전도형 전자-방출 장치를 구비한 전자원 및 상기 전자원을 구비한 화상 생성 장치를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에 있어서,

(A)개시 시퀸스로 불리우는, 초기 조건들을 설정하여 활성화 처리를 개시시키는 단계와,

(B)소정의 정규 동작 시퀀스에 후속하는, 활성화 처리를 행하는 단계와,

(C)필요할 경우 전자-방출 장치 또는 전자원의 성능을 검출하기 위해 상기 정규 시퀀스를 인터럽트시키거나 또는 동시에 발생하는 단계와,

(D)상기 (C)단계에서 얻어진 정보에 따라 상기 정규 시퀀스의 조건의 계속또는 변경이나 활성화처리의 종료를 선택하는 단계와,

(E)단계 (D)에서 변경이 선택되어지면 상기 정규 시퀸스의 조건을 변경하는 단계와,

(F)종료 시퀀스로 불리우는, 단계 (D)에서 종료가 선택되어지면 활성화 처리를 종료시키는 동작 시퀀스를 행하는 단계를 구비하고 있다.

제2도에서는 상기 열거된 단계들 간의 관계를 도시하고 있다.

상기 단계 (A)는 상술하자면 활성화 처리를 위한 전압을 발생시키는 발진기를 초기화시키고, 각 전자-방출 장치 또는 전자-방출 장치의 각 그룹에 펄스 전압이 인가되면 스위칭 장치에 대한 프로그램을 초기화 시키고, 유기 기체를 장치 내로 도입 시키고 장치를 진공 상태로 하고 필요할 경우 장치를 베이킹(baking)하는 타이밍을 도입 또는 결정하기 위한 프로그램을 초기화하는 동작들을 포함한다.

상기 (B) 단계의 정규 시퀀스는 소정의 대기 중에서 일정 펄스 전압을 연속적으로 인가하거나 프로그램의 함수로서 펄스의 높이와 폭을 변화시키는 동작과, 대기를 주기적으로 변화시키는 동작을 포함한다.

상기 단계 (C)는 각 전자-방출 장치 또는 전자-방출 장치의 각그룹에서 Ie와 Vf 및 If와 Vf간의 관계를 검출하기 위한 것으로, 상기 정규 시퀀스와 동시에 상기 관계를 검출하기 위해 정규 시퀀스의 활성화 펄스 내로 측정 펄스를 주기적으로 삽입 시키고 삼각형, 사다리형 또는 스텝형(제7b도 참조) 펄스를 이용하는 동작들을 포함한다.

If와 Vf간의 관계와 Ie와 Vf간의 관계는 If, Ie 및 Vf의 전 범위에 대해 표현될 수 있거나 또는 사용된 펄스에 따라 Vf의 주어진 값에 대해 If와 I의 각 값으로 표현될 수 있다.

상기 단계(D)는 활성화 펄스의 파높이 Vact 이하의 장치 전압(Vf2)의 특정값에 대한 장치 전류 If(Vf2)의 값과, Ie 및 If에 대한 임계 전압과, 임계 전압 간의 차와, Ie(Vact)의 값과, 단계(C)에서 검출된 관계들로부터의 다른 값을 결정하고 발생된 조건에 따라 정규 시퀀스의 계속 또는 특정 동작이나 전체 활성화 처리의 종류를 선택하는 동작들을 포함한다.

단계 (E)는 상기 단계 (D)의 결과에 따라 정규 시퀸스에 대한 활성화 펄스의 파형 및 대기를 변화시키거나 정규 시퀀스 중 대응하는 시퀀스와 다른 임의 다른 동작을 일시적으로 행하기 위한 것이다. 단계 (E)는 그 동작이 일단 완료되면 정규 시퀀스로 복귀한다는 것에 주목해야 한다.

단계 (F)는 활성화 처리를 종료시키기 위해 활성화 펄스, 유기 물질의 도입, 장치의 배기 및다른 동작들을 증기시키기 위한 것이다.

상기 단계들은 각 활성화 단계마다 보다 정확하게 한정될 수 있다.

예를 들어, 다수의 전자 발생 장치들이 상술된 장치 및 방법으로 제조될 때, 장치들은 활성화 처리가 행해지면 동일한 방출 전류를 나타내며, 활성화 처리가 종료되면 iie(Vact)소정 레벨에 도달한다. 사다리형 또는 매트릭스형 배열을 나타내도록 배치 및 배선된 다수의 전자-방출 장치를 구비하는 전자원과 이 전자원을 구비한 화상 생성 장치를 제조하는 경우에도 동일하게 적용된다.

비록 전자-방출 장치의 전기적 성능이 활성화 처리의 진보에 따라 변화되더라도, Ie는 전형적으로 활성화 처리의 중간의 어느 곳에서 최대값을 나타낼 때까지는 증가하고 그 후에는 시간에 따라 감소한다는 것에 주목해야 한다. 만약 이러한 경우, 최대 가능 Ie를 갖는 장치는 장치 전류 Ie를 모니터하고 dle/dt를 계산하고 dle/dt=0가 얻어지면 활성화 처리를 종료함으로써 준비될 수 있다. 이러한 기술에 의해, 상기 장치는 Ie에 의해 최적화될 수 있다.

η=Ie/If와 같은 다른 파라미터도 동일하다.

단지 매우 낮은 누설 전류만을 나타내는 전자-방출 장치는, Vmid=Vact/2 일 때 If 값(Vmid)을 모니터하면서 활성화 처리를 행하며, 장치의 누설 전류가 예를 들어 If(Vact)/200를 초과할 때 마다 비교적 높은 펄스 전압을 일시적으로 인가함으로써 준비될 수 있다. 단순한 매트릭스 구동 방법에 의해 동작하도록 구동될 수 있는 매트릭스 배선 배열을 갖는 전자원을 화상 생성 장치에 사용하면, 전자-방출을 위해 선택된 장치의 동일 행 또는 열의 모든 장치들에는 선택된 장치에 인가된 전압(구동 전압)의 절반과 동일한 전압(절반 선택전압)이 인가되어 진다. If의 값(Vmid)이 크면, 비유효 전류가 이들 장치에 흐르게 되어 전력이 높은 비율로 소모되어지며 전자원의 구동 회로는 과도하게 큰 부하를 받게 되어 계속 구동될 경우 열이 발생하게 된다. 본 발명의 상기 방법 및 장치는 이러한 문제점을 효과적으로 극복할 것이다.

지금부터, 표면 전도형 전자-방출 장치를 제조하는 방법에 대해서 상세히 기술하고자 한다.

제3a 및 3b도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 표면 전도형 전자-방출 장치의 기본 구성을 나타내는 개략 평면도 및 측단면도 이다.

제3a 및 3b도를 참조해보면, 장치는 기판(1), 한쌍의 장치 전극(2 및 3), 전기 전도성 박막(4) 및 전자-방출 영역(5)을 포함하고 있다.

기판(1)에 사용될 수 있는 물질로서는 석영 유리, Na와 같은 불순물을 감소된 농도 레벨로 함유하는 유리, 소다 석회 유리, 소다 석회 유리 상에 스퍼터링에 의해 SiO₂층을 형성시켜구현한 유리 기판, 알루미늄과 같은 세라믹 물질 및 Si를 포함할 수 있다.

대향으로 배열되어있는 장치 전극들이 임의의 고전도성 물질로 제조될 수 있더라도, 바람직한 다른 물질로서는 Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu 및 Pb와 같은 금속 및 이들의 합금과, Pb, Ag, PuO₂, Pb-Ag 및 유리 중에서 선택된 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 프린트가능 전도 물질과, In₂O₃-SnO₂와 같은 투명 전도 물질과 풀리실리콘과 반도체 물질을 포함할 수 있다.

장치 전극들을 분리하는 거리 L, 장치 전극들을 분리하는 길이 W, 전기 전도성박막(4)의 윤곽(contour) 및 본 발명에 따른 표면 전도형 전자-방출 장치를 설계하는 다른 요인들은 장치의 응용에 따라 결정될 수 있다.

장치 전극들(2 및 3)을 분리하는 거리 L은 수백 나노미터와 수백 마이크로미터 사이인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는 장치 전극에 인가해야할 전압과 전자-방출에 이용가능한 전계 강도에 따라 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터이다.

장치 전극들(2 및 3)의 길이 W는 전극의 저항과 장치의 전자-방출 특성에 따라 수마이크로미터 내지 수백 마이크로미터인 것이 바람직하다. 장치 전극(2 및 3)의 박막 두께 d는 수십 나노미터와 수 마이크로 미터 사이의 범위내에 있다.

본 발명에 따른 표면 전도형 전자-방출 장치는 제3a 및 3b도에서 도시된 것과는 다른 구성을 갖을 수 있으며, 선택적으로, 기판(1)상에 전자-방출 영역을 포함한 박막(4)을 적층시키고 다음에 박막(4)상에 대향배치된 한쌍의 장치 전극(2 및 3)를 적층시켜 준비될 수 있다.

전기 전도성 박막(4)은 우수한 전자-방출 특성을 제공하기 위해 미립자막인 것이 적합하다. 전기 전도성 박막(4)의 두께는 장치 전극(2 및 3)상의 전기 전도성 박막의 스텝된 범위와, 장치 전극(2 및 3)간의 전기 저항과, 후술된 포밍 동작에 대한 파라미터와 다른 요인들의 함수로서 결정되며 0.1나노미터 내지 수백 나노미터인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1나노미터 내지 50나노미터이다. 전기 전도성 박막(4)은 명속상 10²내지 10⁷Ω/㎠ 인 단위 표면적당 저항 Rs를 나타낸다. Rs는 R=Rs(1/W)로 정해진 저항이며, 여기서 t, w 및 1은 박막의 두께, 폭 및 길이인 것에 주목할 필요가 있다. 또한, 포밍 처리가 본 발명의 목적을 위해 통전 포밍 처리로 기술되더라도, 이것에만 한정되지 않고 박막에 고저항 영역을 형성하기 위해 박막에 간극이 형성되는 처리를 포함할 수 있다.

전기 전도성 박막(4)은 Pb, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W 및 Pb와 같은 금속 중에서 선택된 물질과, PdO, SnO₂, In₂O₃, PbO 및 Sb₂O₃등과 같은 산화물과, HfB₂, ZrB₂, LaB , Yb 및 GdB₄와 같은 붕화물과,Tic, Zrc, Hfc, Tac 및 WC등과 같은 탄화물과, Tin, ZrN 및 HfN 등과 같은 질화물과, Si 및 Ge와 같은 반도체와, 탄소로 이루어진 미립자로 제조된다.

본 원에서 사용된 "미립자막"이란 용어는 (일정 조건 하에서 섬 모양을 갖도록)조밀하지 않게 산포되거나, 밀접하게 배열되거나 상호 임의적으로 오버래핑 될 수 있는 대다수의 미립자로 구성된 박막을 일컫는다.

본 발명의 목적에 사용될 수 있는 미립자의 직경은 0.1나노미터 내지 수백 나노미터 사이이며, 바람직하게는 1나노미터내지 20나노미터이다.

본 원에서 "미립자"란 용어가 자주 사용되므로, 이하에서 보다 깊이있게 기술하고자 한다.

작은 입자를 "미립자"라 칭하며, 미립자보다 작은 입자를 "초미립자"라 칭한다.

"초미립자"보다 작은 입자와 수백 원자로 구성된 입자를 "클러스터(cluster)"라 칭한다.

그러나, 이러한 정의(definition)는 엄격한 것은 아니고, 각 용어의 범주는 처리해야 할 입자의 특정 양상에 따라 변화될 수 있다. "초미립자"를 단순히 본 발명의 경우에서와 같이 "미립자로 나타낼 수있다.

"The Experimental Physics Course No. 14:Surface/Fine Particle"(ed, Koreo Kinoshita: Kyoritu Publication, September 1,1986)에서는 다음과 같이 기재되어 있다.

"여기서 기술된 미립자는 2 3㎛ 내지 10㎚ 사이의 직경을 갖는 입자를 가리키며, 초미립자는 10㎚ 내지 2∼3㎚ 사이의 직경을 갖는 입자를 가리킨다. 그러나, 이러한 한정은 엄격한 것은 아니고 초미립자를 단순히 미립자라 칭할 수 있다. 따라서, 이러한 한정은 제한적이지 않다. 2내지 수백개 원자로 구성된 입자를 클러스터라 칭한다. "(Ibid., p. 195, 11.22-26)

또한, "(The New Technology Development Coporation의 "Hayashi's UItrafine Particle Project"에서는 입자 크기에 대해 보다 낮은 한계를 사용하여 다음과 같이 기재하고 있다. "the Creative Science and Technology Promoting Schem의 초미립자 프로젝트(1981-1996)에서는 초미립자를 약 1 내지 100㎚ 사이의 직경을 갖는 입자로서 정의 하고 있다. 이것은 초미립자가 약 100 내지 10⁸원자의 집합체인 것을 의미한다. 원자의 관점에서 보면, 초미립자는 거대한 또는 매우 거대한 입자이다. "(Ultrafine Particle-Creative Science and Technology: ed., Chikara Hayashi, Ryoji Ueda, Akira Tazaki: Mita Publication, 1988, p. 2, 11.1-4)

상기 일반적인 정의를 고려해 보면, 본 원에서 사용된 "미립자"용어는 하한 0.1㎚ 내지 1㎚에서 상한 수 마이크로미터까지의 범위내에 있는 직경을 갖는 대다수의 원자 또는 분자의 집합체로 볼 수있다.

전자-방출 영역(5)은 전기 전도성 박막(4)의 일부분으로서 전기적으로 높은 저항의 간극을 포함하는데, 그 성능은 전기 전도성 박막(4)의 두께 및 물질과, 후술될통전 포밍 처리에 따라 좌우된다. 전자-방출 영역(5)은 그 내부에 0.1 나노미터의 수배 내지 수십 나노미터 사이의 직경을 갖는 전기 전도성 미립자를 포함할 수 있다. 이러한 전기 전도성 미립자의 물질은 전자-방출 영역을 포함하는 박막(4)을 준비하는데 사용될 수 있는 물질들 전부 또는 일부에서 선택될 수 있다. 전자-방출 영역(5)과 이 영역을 둘러싸고 있는 박막(4)은 탄소와 탄소 화합물을 함유할 수 있다.

지금부터, 선택적 프로필(profile)을 갖는 본 발명에 따라 표면 전도형 전자-방출 장치 즉 스텝형 표면 전도형 전자-방출 장치에 대해 기술하기로 한다.

제4도는 본 발명을 적용시킬 수 있는 스텝형 표면 전도형 전자-방출 장치의 개략적인 측단면도 이다.

제4도에서, 제3a 및 3b도의 구성 소자와 동일한 소자들은 동일 참조 번호로 표시하고 있다. 참조 번호 (21)은 스텝 형성부를 나타낸다. 장치는 기판(1), 한쌍의 장치 전극(2 및 3)전자-방출 영역(5)을 포함하는 전기 전도성 박막(4)을 포함하며, 이들은 상술된 평면형 표면 전도형 전자-방출 장치와 동일한 물질로 제조되며, 스텝형성부(21)는 진공 피착, 프린팅 또는 스퍼터링에 의해 형성되며 상술된 평면형 표면 전도형 전자-방출 장치의 장치 전극들을 분리시키는 거리 L에 대응하는 막 두께 즉 수백 나노미터 내지 수십 마이크로미터 사이의 막 두께를 갖는 SiO₂와 같은 절연물질로 제조된다. 스텝 형성부(21)의 막 두께는 비록 여기서 사용된 스텝 형성부를 형성하는 방법, 장치 전극에 인가해야 할 전압과 전자-방출에 이용가능한 전계의 함수로서 선택되더라도, 수십 나노미터 내지 수 마이크로미터 사이인 것이 바람직하다.

전자-방출 영역을 포함한 전기 전도성 박막(4)은 장치 전극(2 및 3)과 스텝 형성부(21)다음에 형성되어지므로, 장치 전극(2 및 3)상에 적층시키는 것이 바람직할 수도 있다. 전자-방출 영역(5)이 제2도에서 스텝 형성부(21)에 형성되더라도, 그 위치 및 윤곽은 준비 조건, 통전 포밍 조건 및 다른 관련조건들에 따라 결정되며 제2도에서 도시된 것에만 한하지 않는다.

비록 표면 전도형 전자-방출 장치를 제조하는 여러 방법들을 고려할 수 있지만, 제5a 내지 5c도가 이들 방법 중 대표적인 방법을 나타내고 있다.

지금부터, 제3a 및 3b와 5a 내지 5c도를 참조하여 본 발명에 따른 평명형 표면 전도형 전자-방출 장치를 제조하는 방법에 대해 기술하고자 한다.

1)기판(1)을 청정제와 정제수로 완전히 세정시킨 후, 포토리소그래피에 의해 형성되는 한쌍의 장치 전극(2 및 3)에 대해 진공 피착, 스퍼터링 또는 임의 다른 기술에 의해 기판(1)상에 물질을 피착시킨다(제5a도).

2)한쌍의 전극(2 및 3)을 포함하고 있는 기판(1)상에 유기 금속 용제를 도포시켜 소정의 시간동안 도포된 용제를 남겨놓음으로써 유기 금속 박막을 형성시킨다. 유기 금속 용제는 전기 전도성 박막(4)에 대해 상기 열거된 금속 중 임의의 것을 주요 성분으로서 포함할 수 있다. 그 후, 유기 금속 박막을 리프트-오프(lift-off)또는 에칭과 같은 적당한 기술을 이용하여 가열, 베이크 및 패터닝 처리하여 전기 전도성 박막(4)을 형성시킨다(제5b). 비록 상기 기술에서는 유기 금속 용제를 사용하여 박막을 형성하였지만, 전기 전도성 박막(4)은 진공 피착, 스퍼터링, 화학 증기상 증착, 산포 도포, 침전, 스피너(spinner)또는 임의 다른 기술로 형성될 수 있다.

3)그 후, 장치 전극(2 및 3)에 대해 "포밍"이라 불리우는 처리를 행한다. 여기서, 포밍의 선택으로서 통전 포밍 처리에 대해 기술하기로 한다. 보다 상술하자면, 장치 전극(2 및 3)은 전자-방출 영역(5)이 전기 전도성 박막(4)의 소정 영역에 형성되어 전기 전동성 박막(4)의 구조와 다른 변형된 구조를 나타낼 때까지 전원(도시 안됨)에 의해 통전된다. 환언하자면, 통전 포밍 처리의 결과로서, 전기 전도성 박막(4)이 국부적 및 구조적으로 파괴, 변형 또는 이형되어 전자-방출 영역(5)이 형성되어진다. 제6a 및 6b도는 통전 포밍에서 사용될 수 있는 서로 다른 2개의 펄스전압을 도시하고 있다.

통전 포밍에 사용되는 전압은 펄스 파형을 갖는 것이 바람직하다. 제6a도에서 도시된 바와 같이 일정 높이 또는 일정 피크 전압을 갖는 펄스 전압이 연속으로 인가되거나, 또는 제6b도에서 도시된바와 같이 높이와 피크 전압이 증가하는 펄스 전압이 인가될 수 있다.

제6b도에서, 펄스 전압은 펄스 폭 T1과 펄스 간격 T2를 가지며, 이들은 전형적으로 1㎲ec. 내지 10msec와 10㎲ec. 내지 100 msec. 사이이다. 삼각파의 높이(통전 포밍 동작을 위한 피크 전압)는 표면전도형 전자-방출 장치의 프로필에 따라 적정하게 선택된다. 전압은 전형적으로 수십 분 동안 인가된다. 그러나, 펄스 파형은 삼각파 또는 구형파에 한정되지 않고 임의 다른 파형을 사용할 수 있다. 제6b도에서는 펄스 높이가 시간에 따라 증가하는 펄스 전압을 나타내고 있다. 제6b 도에서, 펄스 전압은 제6a도의 조건과 거의 동일한 펄스 폭 T1과 펄스 간격 T2를 갖는다. 삼각파의 높이(통전 포밍 동작을 위한 파크 전압)는 예를 들어 스텝당 0.1V의 비율로 상승한다.

통전 포밍 동작은, 전기 전도성 박막(4)을 국부적으로 파괴 또는 변형시킬 수 없는 충분히 낮은 전압이 펄스 전압의 간격 T2동안 장치에 인가될 때 장치 전극에 흐르는 전류를 측정함으로써 종료될 것이다. 전형적으로, 통전 포밍 동작은 약 0.1의 전압이 장치 전극에 인가되는 동안 전기 전도성 박막(4)에 흐르는 장치 전류에 대해 1㏁이상의 저항이 관찰되면 종료되어진다.

4)통전 포밍 동작 후에, 장치에 대해 활성화 처리를 행한다. 활성화처리는 장치 전류 If와 방출 전류 Ie가 현저하게 변화되어지는 처리이다.

활성화 처리의 경우, 통전 포밍 처리의 경우에서와 같이 유기 물질의 기체의 대기 중에서 펄스 전압이 장치에 반복적으로 인가되어진다. 대기는 오일 확산 펌프 또는 회전 펌프에 의해 진공실을 배기시킨 후 진공실에 남아있는 유기 기체를 사용하거나 또는 이온 펌프에 의해 진공실을 충분히 배기시키고 그 후에 유기 물질기체를 진공실 내로 도입시킴으로써 생성된다. 유기의 기체 압력은 처리해야 할 전자-방출 장치의 프로필, 진공실의 프로필, 유기 물질의 유형 및 다른 요인들의 함수로서 결정된다. 활성화 처리의 목적에 적합하게 사용될 수 있는 유기 물질들로서는 알칸, 알켄 및 알킨과 같은 지방족 탄화수소, 방향적 탄화수소, 알코올, 알데히드, 케톤, 아민, 페놀과 같은 유기산, 탄산 및 설폰산을 포함할 수 있다. 특정 예로서는 메탄, 에탄 및 프로판 등과 같은 일반식 CnH_₂n+로 표현된 포화 탄화수소, 에틸렌 및 프로필렌과 같은 일반식 CnH_2n으로 표현된 비포화탄화수소, 벤젠, 톨루엔, 메탄올, 에탄올, 포름알데히드, 아세트알데히드, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아민, 에틸아민, 페놀, 포름산, 아세트산 및 프로피온산을 포함할 수 있다. 활성화 처리의 결과, 탄소 또는 탄소 화합물이 대기중에 존재하는 유기 물질에서 빠져나와 장치에 피착되어 장치 전류 Ie 와 방출 전류 Ie를 현저하게 변화시킨다.

상기 열거된 유기 물질들 이외에도 탄소 일산화물(CO)와 같은 무기 물질들을 활성화 처리에 사용할 수 있다.

본 발명의 목적으로서, 탄소와 탄소 화합물은 흑연과 비결정탄소[비정질 탄소, 비정질 탄소와 흑연분(fine graphite crystal)의 혼합물]를 가리키며, 이러한 탄소 또는 탄소 화합물의 피착 두께는 50㎚이하인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는 330㎚이하인 것이 적합하다.

활성화 처리는 전형적으로 후술되는 방법으로 행해진다.

제1a도는 표면 전도형 전자-방출 장치 또는 다수의 표면 전도형 전자-방출 장치를 구비한 전자원에 대해 활성화 처리를 행하도록 설계된 장치의 블록을 도시하고 있다. 제1a도를 참조해 보면, 활성화 처리가 행해질 표면 전도형 전자 장출 장치 또는 전자원이 위치되어지는 진공실(11)이 도시되어있다. 처리에 필요한 진공 펌프(15) 및 다른 장비부품들이 진공실에 연결되어 있다.

참조 번호(12)는 전자-방출 장치 또는 전자원의 전기적 성능을 시험하기 위한 테스트 장비를 나타낸다. 이 장비는 전류계, 고전압원 및 여러 분석기와 같은 다수의 부품을 구비하고 있다. 전기적인 성능은 전자-방출 장치 또는 전주원에 대해 If와 Vf 및 Ie와 Vf 간의 관계와, 특정의 Vf값에 대응하는 If 또는 Ie 값과 ,Ie/If의 비와 그들의 시간차분으로 시험될 수 있다. 필요한 경우 전자원의 모든 전자-방출 장치에 대한 평균을 결정할 수도 있다.

참조 번호(13)는 특히 장치에 인가해야 할 전압을 설정하기 위한 조건 설정 수단을 나타낸다. 이 수단은 펄스 전압을 발생하기 위한 펄스 발생기, 전압이 인가되어 지는 장치를 선택하기 위한 스위칭 수단, 펄스 발생기와 스위칭 수단의 동작을 동기화시키기 위한 제어 수단, 전류 증폭기와 다른 필요한 부재로 구성된 활성화 펄스 전압 인가 수단, 압력 게이지 또는 Q -질량 분광계와 같은 대기 감지 수단, 질량 흐름 제어기와 솔레노이드 밸브를 포함하여 진공 실내로 기체를 도입시키는 수단 및 질량 흐름 제어기와 솔레노이드 밸브 또한 다른 필요한 수단을 조정하여 희망 대기를 설정하기 위한 구동기 수단을 구비하고 있다.

제1b도는 진공 용기, 전자원 및, 형광체와 같은 화상 생성 부재를 구비하는 화상 생성 장치에 대해 활성화 처리를 행하도록 설계된 장치의 블록을 도시하고 있다. 화상 생성 장치(17)는 배기파이프(18)에 의해 진공실에 연결되어 있다. 장치 내의 대기는 진공실 중의 대기를 감지 하여 기체 도입 수단, 조건 설정 수단(13)의 구성 성분 및 배기를 위한 게이트 밸브 (16)를 조정함으로써 제어된다.

참조 번호(14)는 제어 수단을 나타낸다. If는 주어진 프로그램과 테스트 장비 (12)에서 얻어진 데이터에 따라 활성화 처리를 위한 조건들과 종료되어질 처리에 대한 타이밍을 결정하여 조건 설정 수단(13)이 동작하도록 구동한다.

이하에서는 제2도의 흐름도를 참조하면서 활성화 처리의 제어 방법에 대해 기술하기로 한다.

개시 시퀀스는 활성화 처리를 개시시키는데 필요한 초기 조건들을 설정하도록 설계된 일련의 동작들 이다. 예를 들어, 진공실의 내부는 소정 레벨이하의 압력으로 배기되어지며 그 후에 메탄, 아세톤 및 다른 유기물질들과 같은 활성화 처리에 필요한 물질들 이 단계에서 활성화 처리에 도입된다. 필요할 경우, 장치의 전자원 폴더(folder)는 시퀀스가 완료되기전에 가열될 것이다.

그 후에, 처리는 정규 시퀀스로 진행한다. 이것은 일련의 동작으로서, 이 동안 대기와 펄스 전압이 일정 레벨로 유지될 수 있으며, 펄스파의 높이 및 펄스 폭은 주어진 프로그램에 따라 시간의 함수로서 변화될 수 있거나, 또는 대기는 유기 물질의 부분 압력을 점차로 변경시키거나 탄소 에칭을 위해 수소 기체와 같은 에칭 기체를 간헐적으로 소정의 사이클로 도입시켜 변화될 수 있다.

감지 단계에서, 전자-방출 장치의 전기적 성능을 처리의 제어를 양호하게 하기 위해 다수의 양상으로 시험한다. 이 단계는 정규 시퀀스를 주기적으로 인터럽트시켜 측정용으로 설정된 펄스 전압을 삽입시키거나 또는 이 단계에 정규 시퀀스의 펄스 전압을 일정하게 사용함으로써 행해질 수 있다. 구형 펄스를 활성화 처리의 정규 시퀀스에 사용하면, 삼각형 펄스 전압을 측정하고자 하는 물체에 간헐적으로 또한 부가로 인가시킬 수 있으며 그 물체의 If 및 Ie는 그 성능을 알 수 있도록 모니터 될 수 있다. 펄스 전압의 행태는 삼각형에 한하지 않고 정규 시퀀스의 펄스 전압의 것과는 다른 파 높이를 갖는 구형 펄스 전압을 사용할 수 있다. 반면에, 활성화 처리의 정규 시퀄스에서 삼각형, 사다리형 또는 스텝형 펄스를 사용하면, 감지 단계는 동시에 실행될 수 있다.

다수의 전자-방출 장치가 시에 동시에 처리되거나 다수의 라인으로 배열된 다수의 전자-방출 장치를 구비한 전자원에 대해 라인마다 활성화 처리가 행해지면, 감지 단계는 장치마다 또는 장치의 라일마다 행해질 수 있다. 선택적으로, 관찰을 위한 표본으로서 하나이상의 장치 또는 장치의 라인을 선택함으로써 행해질 수 있다.

판정 단계에서, 감지 시퀀스에서 얻어진 데이터를 주어진 데이터에 대해 검사하여 조건 설정 수단의 제어 방법을 판정한다. 보다 상술하자면, (1)정규 시퀀스의 계속, (2)처리 시퀀스로의 진행 또는 (3)종료 시퀀스로의 진행을 판정한다.

처리 시퀀스는 정규 시퀀스를 변경시키기 위한 동작들의 시퀀스이다. 이 시퀀스의 결과, 정규 시퀀스를 행하기 위한 조건 중 일부 또는 전부를 변경시킬 수 있거나 또는 소정의 동작 단계 후에 정규 시퀀스를 재개할 수 있다.

종료 시퀀스는 활성화 처리를 종료시키기 위한 일련의 동작이다. 이 시퀀스에서, 예를 들어, 펄스 전압 인가와 유기 물질 및 에칭 기체의 공급이 중단되고 진공용기의 내부를 또 다시 배기시켜 내부 압력을 주어진 레벨 이하로 확실하게 떨어뜨린다.

5)통전 포밍 처리 및 활성화 처리 되어진 전자-방출 장치에 대해 다음에 안정화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이것은 진공실 내에 남아있는 임의 유기 물질을 제거시키기 위한 처리이다. 이러한 처리에 사용되는 진공 및 배기 장비는 바람직하게도 오일을 사용하지 않기 때문에 처리 중에 처리된 장치의 성능에 악영향을 끼칠 수 있는 어떠한 증발된 오일을 발생시키지 않게 된다. 따라서, 흡수 펌프나 이온 펌프를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

오일 확산 펌프나 회전 펌프가 활성화 처리시에 사용되며 오일에 의해 발생된 유기 기체를 사용하면, 유기 기체의 부분 압력을 임의 수단에 의해 최소화시켜야 한다. 진공실 내의 유기 기체의 부분 압력은 1×10^-6Pa 이하인 것이 바람직하며, 탄소 또는 탄소 화합물이 추가로 피착되어질 경우에는 1×10^-8Pa 이하인 것이 보다 바람직하다. 진공실은 진공실의 내벽과 진공실의 전자-방출 장치에 의해 흡수된 유기 분자들을 용이하게 제거 시키기 위해 진공실 전체를 가열시킨 후배기시키는 것이 바람직하다. 대부분의 경우 진공실를 5시간 이상동안 80내지 250℃로 가열시키는 것이 바람직하지만, 진공실의 크기 및 프로필과 진공실 내의 전자-방출 장치의 구성과 또한 다른 사항에 따라 다른 가열 조건들을 선택할 수 있다. 진공실 내의 압력은 가능한 낮게 유지하는 것이 필요한데, 바람직하게는 1 내지 4×10^-5Pa 이하로 유기할 필요가 있으며 보다 바람직하게는 1×10^-6Pa 이하로 유지할 필요가 있다.

안정화 처리 후에, 전자-방출 장치 또는 전자원을 구동시키기 위한 대기로서는, 진공실 내의 유기 물질들이 충분히 제거된 경우 비록 전자-방출 장치 또는 전자원의 동작의 안정성에 손상을 주지 않으면서 낮은 압력을 사용할 수 있더라도 안정화 처리를 종료할 때의 것과 동일한 것이 바람직하다.

이러한 대기를 사용함으로써, 탄소 또는 탄소 화합물의 추가의 피착 형성이 실제로 억제 되어 장치 전류 If 및 방출 전류 Ie 를 안정화시킬 수 있다.

본 발명을 적용시킬 수 있는, 상술된 처리에 의해 준비된 전자-방출 장치의 성능에 대해 제8 및 9도를 참조하면서 기술하기로 한다.

제8도는 상기 처리에 사용될 수 있는 진공실을 구비한 장치의 개략적인 블록도 이다. 이 장치는 고려 중인 형태의 전자-방출 장치의 성능을 결정하기 위한 게이징 시스템(gauging system)으로서도 사용될 수 있다. 제8도를 참조해 보면, 게이징 시스템은 진공실 (31)과 진공 펌프 (32)를 포함한다. 진공실 (31)내에 전자-방출 장치가 배치되어있다. 이 장치는 기판(1), 한쌍의 장치 전극 (2 및 3), 박막(4) 및 전자-방출 영역(5)를 구비하고 있다. 또한, 게이징 시스템은 장치에 장치 전압 Vf를 인가시키기 위한 전원(33), 장치 전극(2와 3)간의 박막(4)를 통해 흐르는 장치 전류 Ie를 계측하기 위한 전류계 (34), 장치의 전자-방출 영역으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 방출 전류 I를 포착하기 위한 애노드(35), 게이징 시스템의 애노드(35)에 전압을 인가시키기 위한 고전압원(36) 및 장치의 전자-방출 영역(5)으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 방출 전류 Ie를 계측하기 위한 다른 전류계(37)를 포함하고 있다.

전자-방출 장치의 성능을 결정하기 위해, 1내지 10KV전압을 애노드에 인가할 수 있으며, 이 애노드는 전자-방출 장치와 2 내지 8㎚인 거리 H만큼 이격되어있다.

게이징 시스템에 필요한 장비의 진공 게이지와 다른 부품을 포함한 기구(instruments)를, 진공실 내의 전가-방출 장치 또는 전자원의 성능을 적절하게 시험하도록 진공실(31)내에 배치시킨다. 진공 펌프(32)에는 터보(turbo)펌프나 회전 펌프를 구비한 통상의 고진공 시스템이나 또는 자기 부양 (magnetic levitation)터보 펌프 또는 드라이 펌프를 구비한 무오일 고진공 시스템과 이온 펌프를 구비한 얼트라(ultra)고진공 시스템이 포함될 수 있다. 전자원을 내포하고 있는 진공실은 가열기(도시되지 않음)에 의해 250℃까지 가열될 수 있다.

제9도는 제8도의 게이징 시스템에 의해 대표적으로 관찰되어진 장치 전압 Vf와 방출 전류 Ie, 및 장치 전압 Vf와 장치 전류 If간의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다. Ie가 If의 크기보다 훨씬 더 작은 크기를 갖는다는 사실에 비추어 제9도에서는 Ie와 If에 대해 임의로 다른 단위(unit)를 사용한 것에 주목할 필요가 있다. 그래프의 수직 및 수평축은 직선을 나타낸다는 것에 주목해야 한다.

제9도에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자-방출 장치는 이후 기술될, 방출 전류 Ie에 대하여 현저한 3가지 특징을 갖고 있다.

(i)첫째로, 본 발명에 따른 전자-방출 장치는 인가된 전압이 소정 레벨(이후부터 임계 전압으로 지칭되며 제9도에서 Vt로 표시되어있음)을 초과할 때 방출 전류 Ie가 갑작스럽고 급격하게 증가하는 반면에, 인가된 전압이 임계 전압 Vth이하일 경우에는 사실상 검출되지 않는다. 달리 말하자면, 본 발명에 따른 전자 -방출 장치는 방출 전류 Ie에 대해 명백한 임계 전압 Vth를 갖는 비선형 장치이다.

(ii)둘째로, 방출 전류 I가 장치 전압 Vf에 크게 좌우되므로, 방출 전류 Ie는 장치 전압 Vf으로 사실상 제어될 수 있다.

(iii)셋째로, 애노드 (35)에서 포착되어진 방출될 전하는 장치 전압 Vf의 인가지속 시간의 함수이다. 환언하자면, 애노드 (35)에서 포착된 전하량은 장치 전압 Vf가 인가되어지는 시간에 의해 사실상 제어된다.

상기의 현저한 특징들 때문에, 본 발명에 따른 다수의 전자-방출 장치를 구비한 전자원과 이러한 전자원을 구비한 화상 생성 장치의 전자-방출 동작은 입력 신호에 따라 용이하게 제어될 수 있다. 따라서, 이러한 전자원 및 화상 생성 장치는 여러 가지로 응용될 수 있다.

반면에, 장치 전류 If는 장치 전압 Vf에 대해 단조 증가하거나 (제9도의 실선으로 도시되며, 이하에서 "MI 특성"으로 기술함)또는 전압-제어-부성-저항 특성 (이하에서 "VCNR특성"으로 기술함)으로 상세된 곡선 (도시되지 않음)을 나타내도록 변화된다. 장치 전류의 이러한 특성들은 제조 방법, 게이지되는 조건들 및 장치를 동작시키기 위한 환경을 포함하여 여러 요인들에 따라 좌우된다.

Ie의 경우에서와 같이 If에 대한 임계 전압이 존재 하더라도, If는 누설 전류를 무시할 수 없는 경우 제9도의 점선으로 도시된 바와 같이 오랜기간의 낮은 Vf동안 링거(linger)하여 임계 전압이 불가피하게도 매우 낮게 되어진다.

지금부터, 본 발명을 적용시킬 수 있는 전자-방출 장치의 사용에 대한 몇 가지실시예에 대한 기술하기로 한다. 전자원 및 화상 생성 장치는 본 발명에 따른 다수의 전자-방출 장치들은 기판 상에 다수의 모드로 배열될 수 있다.

예를 들어 , 다수의 전자-방출 장치는 한 방향을 따르는 평행한 행(이후에서는 행-방향으로 기술함)으로 배열될 수 있으며, 각각의 장치는 그들 대향단에서 배선에 의해 접속되며 행-방향과 수직인 방향(이후에서는 열-방향으로 기술함)을 따라 전자-방출 장치 상에 일정 간격으로 배열되어 사다리형으로 구성서 된다. 선택적으로, 다수의 전자-방출 장치들은 X-방향을 따르는 행과 Y-방향을 따르는 열로 배열되어 매트릭스로 구성되며, X-방향과 Y-방향은 서로 수직하며, 동일 행상의 전자-방출 장치들은 각 장치의 전극 중 하나에 의해 공통의 X-방향 배선에 접속되며, 한편 동일 열 상의 전자-방출 장치는 각 장치의 다른 전극에 의해 공통의 Y-방향 배선에 접속된다. 후자의 구성을 단순한 매트릭스 구성이라 칭한다. 지금부터, 단순한 매트릭스 구성에 대한 상세히 기술하기로 한다.

본 발명을 적용시킬 수 있는 표면 전도형 전자-방출 장치의 상술된 기본적인 세가지 특징(i) 내지 (iii)에 비추어, 임계 전압 레벨 이상으로 장치의 대항 전극에 인가된 펄스 전압의 펄스 파 높이와 펄스파 폭을 제어함으로써 전자-방출을 제어시킬 수 있다. 반면에, 장치는 임계 전압 레벨 이하에서는 실제로 어떠한 전자도 방출시키지 않는다. 따라서 장치에 배열된 전자-방출 장치의 수에는 관계없이, 희망의 표면 전도형 전자-방출 장치들을 선택할 수 있으며 선택된 장치 각각에 펄스 전압을 인가시킴으로써 입력 신호에 응답하여 전자-방출을 제어시킬 수 있다.

제10도는 상기 특성의 특징을 이용하기 위해, 본 발명을 적용시킬 수 있는 다수의 전자-방출 장치를 배열함구현된 전자원의 기판에 대한 평면을 개략적으로 도시하고 있다. 제10도에서, 전자원은 기판(71), X-방향 배선(72), Y-방향 배선(73), 표면 전도형 전자-방출 장치(74) 및 접속 와이어(75)를 구비하고 있다. 표면 전도형 전자-방출 장치들을 상술된 평면형 또는 스텝형 중 어느 하나일 수 있다.

X-방향 배선(72)이 전체 m개 제공되어있으며, 배선(72)은 Dx1,Dx2,...Dx으로 표시되며 진공 피착, 프린팅 또는 스퍼터링에 의해 생성된 전기 전도성 금속으로 제조된다. 이들 배선들은 필요할 경우, 표면전도형 전자-방출 장치에 사실상 동일한 전압이 인가될 수 있도록 물질,두께 및 폭의 관점에서 설계된다. Y-방향 배선들은 전체 n개 배열되어 있으며 Dy1,Dy2,...Dyn으로 표시되며 물질, 두께 및 폭의 관점에서 X-방향 배선과 동일하다. X-방향 배선과 Y-방향 배선 사이에 층간 절연층 (도시되지 않음)이 배치되어 이들 배선들을 서로 전기적으로 절연시킨 다(여기서, m 및 n은 모 두 정수),

층간 절연층(도시되지 않음)은 전형적으로 SiO₂으로 제조되며 절연 기판(71)의 표면 전체 또는 표면 일부상에 형성되어 진공 피착, 프린팅 또는 스퍼터링에 의해 희망하는 윤곽이 나타난다. 층간 절연층의 두께, 물질 및 제조 방법은 X-방향 배선(72)중 임의 것과 Y-방향 배선 중 임의 것 사의이의 교차점에서 관찰할 수 있는 전위차에 견뎌낼 수 있도록 선택된다. X-방향 배선(72) 및 Y-방향 배선(73) 각각은 외부단자를 형성하도록 인출되어진다.

표면 전도형 전자-방출 장치(74)각각의 대향 배열된 전극늬도시되지 않음)은 m개의 X-방향 배선(72)중 관련된 것과 n개의 Y-방향 배선(73)중 관련된 것에 전기전도성 물질의 각각의 접속 와이어에 의해 접속되어진다.

장치 전극의 전기 전도성 금속 물질과, m개의 X-방향 배선(72) 및 n개의 Y-방향 배선(73)에서부터 연하는 접속 와이어(75)의 전기 전도성 금속 물질은 동일하거나 성분으로서 공통 요소를 포함할 수 있다. 선택적으로, 이들은 서로 다른 물질일 수 있다. 이들 물질들은 장치 전극용으로 상기에서 열거된 후보물질들에서 적당하게 선택될 수 있다. 장치 전극과 접속 와이어가 동일물질로 제조되면, 이들은 접속 와이어와 구별없이 장치 전극으로 집합적으로 칭할 수 있다.

X-방향 배선(72)은 표면 전도형 전자-방출 장치(74)중 선택된 행에 주사 신호를 인가시키기 위한 주사 신호 인가 수단(도시되지 않음)에 전기 접속된다. 반면에, Y-방향 배선(73)은 표면 전도형 전자-방출 장치(74)중 선택된 열에 변조 신호를 인가시켜 선택된 열을 입력 신호에 따라 변조시키기 위한 변조 신호 발생수단(도시되지 않음)에전기 접속된다. 각각의 표면 전도형 전자-방출 장치에 인가해야 할 구동 신호는 장치에 인가되는 주사 신호와 변조 신호의 전압차로서 표현된다.

상기 구성의 경우, 각각의 장치는 단순한 매트릭스 배선 구성에 의해 독립적으로 동작하도록 선택 및 구동된다.

지금부터, 상술된 단순한 매트릭스 구성의 전자원을 갖는 화상 형성 장치에 대해 제11,12a,12b 및 13도를 참조하면서 기술하기로 한다. 제11도는 화상 생성 장치의 일부를 절단한 개략 사시도이며, 제12a 및 12b 도는 제11도의 화상 생성 장치에 사용될 수 있는 형광막의 가능한 두가지 구성을 나타내는 개략도이며, 제13도는 NTSC텔레비젼 신호에 의해 동작하는 제11도의 화상 생성 장치의 구동 회로에 대한 블록도 이다.

우선 화상 생성 장치의 표시 패널의 기본 구성을 나타내는 제11도를 참조해 보면, 다수의 전자-방출 장치를 포함하고 있는 상술된 형의 전자원 기판(71)와 ,전자원 기판(71)을 견고하게 보유시키는 배면판(81)와 ,유리 기판(83)의 내면 상에 형광막(84)와 금속 백(85)을 적층시켜 준비된 면판(86) 및, 배면판(81)와 면판(86)이 프릿유리(frit glass)에 의해 접착되어지는 지지 프레임(82)을 구비하고 있다. 참조 번호(87)는 포락부(envelope)를 나타내는데, 이 포락부은 대기 또는 질소 중에서 10분 이상간 400내지 500℃로 베이크되어 용접 밀봉 및 기밀 밀봉되어진다.

제11도에서, 참조 번호(74)는 제3도에서 도시된 각각의 전자-방출 장치의 전자-방출 영역은 나타낸다. 참조 번호(72 및 73)는 각 전자-방출 장치의 각 장치 전극에 접속된 X-방향 배선과 Y-방향 배선을 나타낸다.

상기 실시예의 포락부(87)가 면판(86),지지 프레임(82) 및 배면판(81)으로 형성되더라도, 배면판(81)은 주로 기판(71)을 보강하기 위해 제공되기 때문에 기판(71)이 그 자체로 충분히 강하다면 배면판(81)을 생략할 수 있다. 만일 이러한 경우, 독립된 배면판(81)을 필요로 하지 않고 기판(71)은 지지 프레임(82)에 지 직접 접착되므로 포락부(87)는 면판(86), 지지 프레임(82) 및 기판(71)으로 구성된다. 포락부(87)의 전체 강도는 면판 (86)과 배면판(81) 사이에 스페이서(도시되지 않음)라 칭하는 다수의 지지 부재를 배열함으로써 증가될 수 있다.

제12a 및 12b도는 형광막에 대한 가능한 두가지 구성을 나타낸다. 표시 패널이 흑색 화상 및 백색 화상을 나타내는로 사용되면 형광막(84)은 단일의 형광체만을 구비하기 때문에, 칼라 화상을 표시하기 위해 흑색 전도 부재(91)와 형광체(92)를 구비해야 하는데, 흑색 전도 부재는 형광체의 구성에 따른 흑색 매트릭스의 흑색 스트라이프 또는 부재로서 불리워진다. 흑색 매트릭스의 흑색 스트라이프 또는 부재는 서로 다른 3원색의 형광에(92)가 덜 구분되게 만들어지고 외부광의 표시된 화상의 콘트라스트를 감소시키는 악영향을, 주위 영역을 흑색화시킴으로써 약화시키도록 칼라 표시 패널에 배열된다. 흑색 스트라이프의 주 성분으로서 통상 흑연을 사용하지만, 낮은 광 투과도와 반사도를 갖는 다른 전도 물질을 사용할 수 있다.

흑색 및 백색 또는 칼라 표시 패널에는 상관없이 유리 기판 상에 형광 물질을 도포시키는데는 침전 또는 프린팅 기술을 적당하게 사용한다. 통상의 금속 백(85)은 형광막(84)의 내면 상에 배열된다. 금속 백 (85)은 형광체로부터 방출된 포락부의 내측으로 전달되는 광선을 면판(86)쪽으로 되돌아가게 함으로써 표시 패널의 휘도를 증가시키고, 전자 빔에 가속 전압을 인가시키기 위한 전극으로서 사용하고, 포락부의 내부에서 발생된 음이온이 형광체에 부딪힐 때 초래될 수 있는 형광체의 손상을 보호하기 위해서 제공된 것이다. 금속 백(85)은 형광막(84)를 형성한 후 형광막(84)의 내면을 평탄화시키고 (통상 "필름밍"이라 칭하는 동작에서)진공 피착에 의해 형광막(84)상에 a1막을 형성시킴으로써 준비된다.

형광막(84)의 전도도를 증가시키기 위해 면판(86)상에 형광막(84)의 외면에 대향하여 투명 전극(도시되지 않음)을 형성시킬 수 있다.

칼라 표시 패널을 포함할 경우 상기 열거된 포락부의 부품들을 서로 접착시키기 전에 각 셋트의 칼라 형광체와 전자-방출 장치를 정확하게 배열시키는 것에 주의를 기울여야 한다.

포밍 처리는 이후 기술될 바와 같이 표면 전도형 전자-방출 장치에 대해 실행된다.

다음에 활성화 처리가 다음과 같이 실행된다. 제1b도는 이러한 처리에 적합하게 사용될 수 있는 장치를 도시한다.

상술된 바와 같이 용접 밀봉 및 기밀 밀봉된 화상 생성 장치는 배기 파이프에 의해 진공실에 접속되어진다. 진공실은 진공실의 내부 압력이 선정된 레벨로 될 때까지 진공 펌프에 의해 진공으로 된다.

이 장치는 이후 설명되는 다수의 이러한 장치들을 포함하는 표면 전도형 전자-방출 장치 또는 전자원을 활성화시키기 위한 구성의 것들과 유사한 테스트 장비, 조건 설정 수단 및 제어 수단을 포함한다. 그러나, 활성화 처리중에 화상 생성 장치의 포락부의 내부의 대기를 직접 모니터 하기가 어렵기 때문에, 진공실 내부의 대기는 장치의 대기를 제어하도록 정상적으로 모니터되고 제어된다.

진공실 내부의 대기를 제어하기 위해서는 제2도의 흐름도에 도시된 절차를 표면 전도형 전자-방출 장치 또는 다수의 이러한 장치를 포함하는 전자원을 활성화시키는 경우에서와 같이 사용한다.

포락부(87)는 오일의 사용을 포함하지 않는 이온 펌프 또는 흡수 펌프와 같은 적절한 진공 펌프에 의해 진공으로 되고, 내부의 대기가 충분히 낮은 레벨로 유기 물질을 포함하는 10^-5P의 진공도로 감소될 때까지 안정화 처리의 경우에서와 같이 가열되고 그 다음에 용접 및 기밀 밀봉된다. 밀용된 후에 포락부(87)내부에서 달성된 진공도를 유지하기 위해 게터(getter) 처리를 행할 수 있다. 게터 처리에서, 포락부(87)내의 선정된 위치에 배열된 게터가 저항 가열기 또는 고주파 가열기에 의해 가열되어 포락부(87)의 밀봉 직전 또는 직후에 증착에 의해 막이 형성된다. 게터는 전형적으로 주 성분으로서 Ba를 포함하고 증착막의 흡수 효과에 의해 1×10^-4내지 1×10^-5의 진공도를 유지할 수 있다.

지금부터, NTSC텔레비젼 신호에 따라 텔레비젼 화상을 표시하기 위해 간단한 매트릭스 배열로 되어 있는 전자원을 포함하는 표시 패널을 구동시키기 위한 구동 회로에 대해 제13도를 참조하여 설명하기로 한다. 제13도에서, 참조 번호(101)는 표시패널을 나타낸다. 상기 구동 회로는 주사 회로(102), 제어 회로(103), 시프트 레지스터(104), 라인 메모리(105), 동기 신호 분리 회로(106) 및 변조 신호 발생기(107)을 포함한다. 제13에서 Vx 및 Va는 DC 전압원을 나타낸다.

표시 패널(101)은 단자 Dox1내지 Doxm, Dox1내지 Doyn 및 고전압 단자 Hv를 통해 외부 회로에 접속되고, 단자 Dox1내지 Doxm은 M개의 행과 N개의 열을 갖는 형태로 배열된 다수의 표면 전도형 전자-방출 장치를 포함하는 장치에서 전자원의 (N개의 장치의 )행을 하나씩 순차적으로 구동시키기 위한 주사 신호를 수신하도록 설계되어 있다.

한편, 단자 Doy1 내지 Doyn은 주사 신호에 의해 선택된 행의 표면 전도형 전자-방출 장치의 각각의 출력 전자 빔을 제어하기 위한 변조 신호를 수신하도록 설계되어 있다. 고전압 단자 Hv는 전형적으로 10KV레벨 근방의 DC전압을 갖는 DC전압원에 의해 공급되고, 이 전압은 선택된 표면 전도형 전자-방출 장치의 형광제를 통전시키기에 충분히 높은 것이다.

주사 회로 (102)는 다음과 같은 방식으로 동작한다. 회로는 M개의 스위칭 장치(제13도에는 장치 SI 및 Sm만이 상세하게 도시됨)를 포함하고, 각각은 DC전압원 Vx의 출력 전압 또는 0[V](접지 전위 레벨)을 취하고 표시 패널(101)의 단자 Dox1내지 Doxm중의 하나와 접속된다. 스위칭 장치 SI 내지 Sm각각은 제어 회로 (103)로부터 공급된 제어 신호 Tscan에 따라 동작하고 FET와 같은 트랜지스터를 조합함으로써 준비될 수 있다.

이 회로의 DC전압원 Vx는 표면 전도형 전자-방출 장치의 성능으로 인해 주사되지 않은 장치에 인가된 어떤 구동 전압(또는 전자-방출에 대한 임계 전압)이 임계 전압 미만으로 감소되지 않도록 정전압을 출력하도록 설계되어있다.

제어 회로 (103)는 화상이 외부적으로 공급된 비디오 신호에 따라 적절히 표시될 수 있도록 관련된 소자들의 동작을 조정한다. 또한 회로 (103)는 아래에 설명되는 동기 신호 분리 회로로부터 공급된 동기 신호 Tsync에 응답하여 제어 신호 Tscan, Tsft 및 Tmry를 발생시킨다.

동기 신호 분리 회로(106)는 외부적으로 공급된 NTSC텔레비젼 신호로부터 동기신호 성분 및 휘도 성분을 분리하고 공지된 주파수 분리(필터)회로를 이용하여 용이하게 구현될 수 있다. 동기 신호 분리 회로(106)에 의해 텔레비젼 신호로부터 추출된 동기 신호가 잘 알려진 바와 같이 수직 동기 신호와 수평동기 신호로 구성되어있지만, 이것은 성분 신호에 관계없이 편의상 여기서는 Tsyn로 표시하기로 한다. 한편, 텔레비젼 신호로부터 나와 시프트 레지스터(104)에 공급되는 휘도 신호는 DATA신호로서 표시된다.

시프트 레지스터(104)는 제어 회로 (103)로부터 공급된 제어 신호 Tsf에 따라 시간 직렬 방식으로 직렬로 공급되는 DATA신호에 대해 직렬/병렬 변환을 각 라인에서 수행한다. [바꾸어 말하면, 제어 신호 Tsft는 시프트 레지스터(104)의 시프트 클럭으로서 동작한다. ]직렬/병렬 변환이 행해진(N개의 전자-방출 장치에 대한 구동 데이터 셋트에 대응하는)라인의 데이터 셋트가 n개의 병렬 신호 Id1 내지 Idn으로서 시프트 레지스터(104)에서 보내진다.

라인 메모리(105)는 제어 회로 (103)에서 나온 제어 신호 Tmry 에 따라 요구된 시간 주기 동안신호 Id1 내지 Idn인 라인의 데이터 셋트를 저장하는 메모리이다. 저장된 데이터는 I'd1 내지 I'dn으로서 출력되어 변조 신호 발생기(107)에 공급된다.

상기 변조 신호 기(107)는 실제로는 표면 전도형 전자-방출 장치의 각각 동작을 적절히 구동하고 변조하는 신호원이고, 이 장치의 출력 신호는 단자 Doy1내지 Doyn를 통해 표시 패널(101)내의 표면 전도형 전자-방출 장치에 공급된다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 적용시킬 수 있는 전자-방출 장치는 방출 전류(Ie)에 대해 다음의 특징을 갖는다. 첫째, 분명한 임계 전압 Vth가 존재하고 장치는 Vth를 초과하는 전압만이 인가되는 전자를 방출한다. 둘째, 방출 전류(Ie)의 레벨은 임계 전압 Vth를 넘는 인가된 전압 변화의 함수로서 변화하지만, 그러나 Vth의 값과 인가된 전압과 방출 전류 간의 관계는 물질, 전자-방출 장치의 구성 및 제조 방법에 따라 다르다. 보다 구체적으로 말하면, 펄스형 전압이 본 발명에 따른 전자-방출 장치에 인가될 때, 인가된 전압이 임계 레벨 미만으로 남는로 방출 전류는 발생되지 않고, 인가된 전압이 임계 레벨 이상으로 상승하는 경우에 전자 빔이 발생된다. 여기서 주목하여야 할 것은 출력 전자빔의 세기는 펄스형 전압의 피크 레벨(vm)을 변경시킴으로써 제어될 수 있다. 부가적으로, 전자 빔의 전하의 총량은 펄스 폭(Pw)를 변경시킴으로써 제어될 수 있다.

그러므로, 변조 방법 또는 펄스 폭 변조 방법은 입력 신호에 응답하여 전자-방출장치를 변조시키는데 사용될 수 있다. 전압 변조의 경우, 전압 변조형 회로는 변조 신호발생기(107)용으로 사용되어, 펄스형 전압의 피크 레벨이 입력 데이터에 따라 변조되는 한편, 펄스 폭은 일정하게 유지된다.

반면에, 펄스 폭 변조의 경우에는 펄스 폭 변조형 회로는 변조 신호 발생기(107)에 사용되어, 인가된 전압의 펄스 폭은 입력 데이터에 따라 변조되는 반면, 인가된 전압의 피크 레벨은 일정하게 유지된다.

상기에서 특정하게 언급되지 않았지만, 시프트 레지스터(104) 및 라인 메모리(105)는 직렬/병렬 변환 및 비디오 신호의 저장이 주어진 속도로 수행되는 한 디지탈 또는 아날로그 신호형으로 될 수 있다.

디지탈 신호용 장치가 사용된다면, 동기 신호 분리 회로 (106)의 출력 신호 DaTa는 디지탈화될 필요가 있다. 그러나, 이러한 변환은 동기 신호 분리 회로(106)의 출력에서 A/D 변환기를 배열함으로써 용이하게 수행될 수 있다. 물론 다른 회로가 라인 메모리(105)의 출력 신호가 디지탈 신호인지 또는 아날로그 신호인지에 따라 변조 신호 발생기(107)용으로 사용될 수 있다. 디지탈 신호가 사용되는 경우, 공지된 형태의 D/a변환기가 변조 신호 생기(107)용으로 사용될 수 있고 증폭기 회로가 필요한 경우, 부가적으로 사용될 수 있다. 펄스 폭 변조의 경우에는, 변조 신호 발생기(107)는 고속 반진기, 상기 발진기에 의해 발생된 파의 수를 계수하는 카운터 및 카운터의 출력과 메모리의 출력을 비교하는 비교기를 결합한 회로를 사용함으로써 구현될 수 있다. 필요한 경우, 변조된 펄스 폭을 갖는 비교기의 출력 신호의 전압을 본 발명에 따른 표면 전도형 전자-방출 장치의 구동 전압의 레벨까지 증폭시키는 증폭기를 부가할 수 있다.

한편, 아날로그 신호가 전압 변조에 사용되는 경우, 공지된 연산 증폭기를 포함하는 증폭기 회로가 변조 신호 발생기(107)에 사용될 수 있고, 레벨 시프트 회로가 필요한 경우 부가될 수 있다. 펄스 폭 변조의 경우, 공지된 전압 제어형 발진 회로 (VcO)를, 필요한 경우, 표면 전도형 전자-방출 장치의 구동 전압까지 전압을 증폭시키는 다른 증폭기에서 사용할 수 있다.

본 발명을 적용시킬 수 있는 상술한 구성을 갖는 화상 생성 장치의 경우에, 전자-방출 장치는 전압이 외부 단자 Dox1내지 Doxm 및 Doy1내지 Doyn에 의해 인가될 때 전자를 방출시킨다. 다음에, 발생된 전자 빔은 고전압 단자 Hv에 의해 금속 백(85)또는 투명 전극 (도시안됨)에 고전압을 인가함으로써 가속화된다. 가속화된 전자가 최종에는 형광막(84)과 충동하여, 글로우(glow)하여 화상을 생성시킨다.

화상 생성 장치의 상술한 구성은 본 발명을 적용시킬 수 있는 예에 불과하며 다양한 변경이 더욱이 이루어질 수 있다. 이러한 장치에 사용될 TV신호 시스템은 특정한 것에 제한되지 않고, NTSC, PAL또는 SECAM와 같은 임의의 시스템을 사용할 수 있으며, 다수의 픽셀을 포함하는 대형 표시 패널에 사용될 수 있기 때문에 많은 수의 주사선을 포함하는 TV신호에 특히 적합하다.

지금부터, 기판 상에 사다리형으로 배열된 다수의 표면 전도형 전자-방출 장치를 포함하는 전자원 및 이러한 전자원을 포함하는 화상 생성 장치에 대해 제14도 및 제15도를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 제 14도를 참조하면, 참조 번호(110)는 전자원 기판을 표시하고 참조 번호(111)는 기판 상에 배열된 표면 전도형 전자-방출 장치를 표시하며, 참조 번호(112)는 표면 전도형 전자-방출 장치를 연결시키는 공통 배선 Dx1내지 Dx10을 표시한다. 전자-방출 장치(111)는 각각 다수의 장치를 갖는 다수의 장치 행을 포함하는 전자원을 형성하기 위해 (이후 장치 행이라고 하는←)행으로 배열된다. 각 장치 행의 표면전도형 전자-방출 장치는 이들이 적절한 구동 전압을 한쌍의 공통배선에 인가함으로써 독립적으로 구동될 수 있도록 한쌍의 공통배선에 의해 서로 병렬로 전기적으로 접속된다. 보다 구체적으로 말하면, 전자-방출 임계 레벨을 초과하는 전압은 전자를 방출하도록 구동될 장치 행에 인가되고, 전자-방출 임계 레벨 아래의 전압은 나머지장치 행에 인가된다. 이와는 다르게, 2개의 인접한 장치 행들 사이에 배열된 임의의 2개의 외부 단자는 단일의 공통배선을 공유할 수 있다. 때문에, 공통배선 Dx2내지 Dx9중에서, Dx2 및 Dx3는 2개의 배선 대신에 단일의 공통배선을 공유할 수 있다.

제15도는 전자-방출 장치의 사다리형 구성을 갖는 전자원을 결합한 화상 생성 장치의 표시 패널의 개략 사시도 이다. 제15도에서, 표시 패널은 그리드 전극들 (120)과 전자원 기판(71)을 구비하며, 각각의 그리드 전극에는 전자를 통과하게 하는 다수의 구멍과, 각각의 그리드 전극(120)에접속된 외부단자 셋트 G1, G2,...Gn와 함께 다른 외부 단자 셋트 Dox1,Dox2,...,Doxm를 갖고 있다. 화상 생성 장치는 제15도의 장치가 전자원 기판(71)과 면판(86)사이에 배열된 그리드 전극(120)을 갖는다는 점에서 제11도의 단순한 매트릭스 구성을 갖는 화상 생성 장치와는 다르다.

제15도에서, 스트라이프형 그리드 전극(120)은 기판(71)과 면판(86)사이에서 표면 전도형 전자-방출 장치로부터 방출된 전자 빔을 변조시키도록 사다리형 장치 행에 대해 수직으로 배열되어있으며, 그리드 전극 각각은 각각의 전자-방출에 대응하여 전자 빔이 통과할 수 있는 광통 구멍(121)을 갖고 있다. 그러나, 스트라이프형 그리드 전극이 제15도에 도시되어 있지만, 전극의 프로필 및 위치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 이들은 다르게는 망형 구멍을 구비할 수 있고 표면 전도형 전자-방출 장치의 주위 또는 가까이 에 배열된다.

외부 단자 D1내지 Dm 및 그리드 G1내지 Gn용 외부 단자는 제어 단자(도시 안됨)에 전기적으로 접속된다.

상술한 구성을 갖는 화상 형성 장치는 한 행씩 전자-방출 장치를 구동(주사)하는 동작과 동기하여 화상의 단일 라일 마다 그리드 전극의 행에 변조 신호를 동시에 인가함으로써 전자 빔 조사를 위해 동작될 수 있으므로 화상이 한 라인씩 표시될 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따르고 상술한 구성을 가지는 표시 장치는 텔레비젼 방송용 표시 장치, 원격지간 화상 회의용 단말장치, 정지 및 등 화상용 편집 장치, 컴퓨터 시스템용 단말장치, 감광 드럼을 포함하는 광 프린터 및 기타 많은 방식으로 동작할 수 있기 때문에 여러 분야의 산업 및 상업에 응용할 수 있다.

지금부터, 본 발명을 실시예를 들어 설명하고자 한다.

[실시예 1]

제3a도 및 제3b도는 이 실시예에서 준비된 전자-방출 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 단순화를 위해 단일 장치만이 도시되었지만, 5애의 장치들이 이 실시예에서 준비된 전자원의 기판 상에 병렬로 배열된다. 전자원을 제조하기 위해 이용되는 처리가 제5a도 내지 5c도를 참조하여 설명된다.

단계-a: 소다 석회 유리판을 전체적으로 세정한 후에, 이 유리판 상에 스퍼터링에 의해 실리콘 산화술 막을 0.5㎛의 두께로 형성시켜 기판(1)을 형성하였으며, 기판(1)상에는 구멍을 갖는 한쌍의 전국가의 패턴에 대응하는 포토레지스트(Hitachi chemical co., Ltd에서 구득할 수 있는 RD-2000 N-41)패턴을 형성시켰다. 다음에, Ti막 및 Ni막을 진공 피착에 의해 각각 5㎚ 및 100㎚의 두께로 순차적으로 형성시켰다. 그 다음에, 포토레지스트를 유기 용매로 용해하고 Ni/Ti 막을 리프트-오프시켜 한쌍의 장치 전극(2 및 3)을 형성시켰다. 장치 전극은 3㎛의 거리 만큼 분리되었고 300㎛의 폭W를 가졌다(제5a도).

단계-b: Cr막을 진공 피착에 의해 100㎚의 장치 형성시킨 후 전기 전도성 박막의 패턴에 대응하는 구멍을 포토리소그래피에 의해 형성시켰다. 그 다음에, 전기 전도성 박막을 형성하기 위해 Cr마스크를 형성하였다.

그 다음에, Pd-아민 복합 용액(Okuno Pharmaceutical Co.에서 구득할 수 있는 ccp 4230)을 스피너에 의해 Cr막에 도포하고 10분간 베이크시커 주 성분으로서 PdO를 함유하는 미립자막을 형성시켰다. 이막은 10㎚의 막 두께를 가졌다.

단계-c: Cr 마스크를 습식-에칭에 의해 제거하고 Pdo 미립자막을 리프트-오프시켜 원하는 프로필을 갖는 전기 전도성 박막을 얻었다. 전기 전도성 박막은 Rs=2×10⁴Ω/?의 전기 저항과 10㎚의 두께를 가졌다(제5b도).

단계-d: 전자원(43)을 제16a도에 도시된 것과 같은 게이징 시스템의 진공실(41)내의 샘플 홀더(42)상에 위치시켰으며 진공실(41)을 1.3×10^-3Pa의 압력까지 진공 펌프 유닛(44)에 의해 진공 상태로 하였다. 진공 펌프 유닛(44)은 터보펌프와 회전 펌프를 포함하는 고진공 펌프 유닛이었다. 진공 펌프 유닛(44)은 초고진공 상태를 생하기 위한 이온 펌프를 부가적으로 포함하고 이들 펌프들은 선택적으로 사용될 수 있다. 이 유닛은 펌프를 스위칭하고, 진공 게이지의 밸브를 개방하고 펌프를 턴 온 및 턴오프시키는 구동기(45)를 더 포함한다. 다음에, 펄스 전압을 구동회로 (46)에 의해 장치들 각각에 인가시켜 통전 포밍 처리를 수행하여 전자-방출 영역을 형성하였다. 펄스 전압은 그 피크 값이 제6b도에 도시한 바와 같이 시간에 따라 점차적으로 증가하는 삼각 펄스 전압이었다. T1=1msec의 펄스 폭과 T2=10msec의 펄스 간격을 사용하였다. 통전 포밍 처리 중에, 0.1V의 여분의 펄스 전압을 포밍 펄스 전압의 각격에 삽입시켜 전자-방출 영역의 저항을 결정하였으며 통전 포밍 처리를 저항이 1㏁ 초과할 때 종료 시켰다.

포밍 처리가 종료되었을 때 펄스 전압의 피크값은 5.0내지 5.1V이었다.

단계-e: 다음에, 전자원에 대해 진공실의 내부 압력을 약 1.3×10^-3pa로 유지하면서 활성화 처리를 행하였다.

14V의 높이를 갖는 구형 펄스 전압을 구동 회로 (46)에 의해 장치들 각각에 인가하였다. 제6b도의 시스템이 전류계(47)를 포함하지만, 이것은 이 처리에 사용되지 않았다. 시스템은 또한 전자원(43)으로부터 방출된 전자를 포착하기 위한 애노드(48)를 포함하였고 이 애노드에는 전자원(43)에 인가된 전압보다 +1 KV만큼 높은 전압이 고전압원(49)로부터 인가되었다. 장치와 애노드를 H=4㎜의 거리 만큼 분리시켰다. 각 장치의 방출 전류 Ie를 다른 전류계(50)에 의해 검출되었다.

전류계(50)에 의해 검출된 전류 Ie는 제어 유닛(5)에 공급된다.

이 실시예에서, 제어 유닛(55)은 각 장치의 방출 전류가 0.9㎂에 도달하면, 구동 회로(46)로 하여금 장치에 펄스 전압의 인가를 중지 하게 하도록 설계되었다.

그 다음에, 인정화 처리가 수행되었다. 이 단계에서, 진공 펌프 유닛(44)의 초고진공 이온 펌프가 사용되었고 전자원은 샘플홀더(42)내에 포함된 가열기(도시 안됨)에 의해 120℃로 10시간 동안 가열되었다. (이 실시예에서는 이온화 진공 게이지와 Q-질량 분광계를 포함하는)대기 감지 수단(53)에 의해 진공실(41)의 내부 압력이 약 6.3×10 Pa 이라는 것이 검출되었다(단계-d 및 e에서 사용된 고진공 펌프의 오일에서 유래된 유기 물질의 부분압력은 6.3×10 Pa 미만이었다). 참조 번호(54)는 대기 감지 수단용 구동 회로를 표시한다.

(100㎲e의 펄스 폭을 갖는) 14V의 펄스 전압을 Ie가 포화상태에 도달한 것으로 판명될 때까지 이 조건 하에서 소정 시간 동안 전자원에 인가하였다.

전자원은 14V의 (100㎲e의 펄스 폭을 갖는 )삼각 펄스 전압을 인가함으로써 그 성능이 테스트되었다. 모든 장치들은 M에 대하여 동일하게 수행하였다.

[실시예 2]

실시예 1의 세계-a내지 d는 또한 이 실시예에서도 수행되었고 그 다음 활성화 처리가 단계-e의 경우에서와 같이 시작되었다. 장치 #5의 Ie는 장치 #1내지 #4의 것보다 약간 느리게 상승하였다. 제어 유닛(55)은 전류계(50)에 의해 검출된 Ie의 증가 속도를 연속적으로 계산하여 주어진 시간 주기에 걸친 평균을 결정하였다. 선택된 순간에서의 속도가 장치들 중 어느 하나에 대한 제한을 넘어서 다르다면, 장치에 인가된 펄스 전압의 펄스 높이가 이차의 함수로서 수정되었다. 결과적으로, 장치 #5에 대한 펄스 높이만이 활성화 처리 과정 중에 15V로 상승하였다. Ie≥0.9㎂의 요건은 처리를 종료하는 요건으로 주어진다. 그러므로, 펄스 전압의 인가는 장치에 대한 Ie가 0.9㎂에 이르자마자 각 장치 마다 중지되었다.

후속하여, 활성화 처리가 실시예1의 단계-f에서와 같이 수행되었고 그다음에 각 장치의 성능이 테스트되었다.

모든 장치들은 MI에 대하여 동일하게 수행하였다.

[실시예 3]

실시예1의 단계-a내지 d가 역시 이 실시예에서도 모든 장치에 대해 수행되었고 그 다음에 활성화 처리가 단계-e의 경우에서와 같이 시작되었다. 장치#5의 Ie는 장치 #1내지 #4의 것보다 약간느리게 상승하였다. 프로그램된 표준 처리가 14V의 펄스 높이와 30㎳ec의 구형 펄스 폭을 갖는 펄스 전압이 활성화를 위해 인가되고, 펄스 폭이 활성화 처리가 종료하기 전에 20㎳ec로 변경되도록 설계되었다. 제어 유닛(55)은 전류계(50)에 의해 검출된 Ie의 증가속도를 계산하여 주어진 시간 주기에 걸친 평균을 결정하였다. 선택된 순간에서의 속도가 장치들 중 어느 것에 대한 주어진 한계를 넘어 다르다면, 장치에 인가된 펄스 전압의 퍼스 폭은 펄스 폭의 변경 이후에 이 차이의 함수로서 수정되었다. 표준 처리가 장치#1내지 #4에 대해 수행되었고 펄스 폭은 20㎳e로 변경되었다. 한편, 장치 #5에 대해서는, 30㎳ce의 펄스폭을 갖는 펄스 전압이 활성화 처리의 종료까지 계속 인가되었다. 펄스 전압의 인가는 Ie가 장치에 대해 0.9㎂에 이르자마자 각 장치 마다 중단되었다.

후속하여, 활성화 처리는 실시예 1의 단계-f의 경우에서와 같이 수행되었고 다음에 각 장치의 성능이 테스트 되었다. 모든 장치는MI에 대하여 동일하게 수행하였다.

[비교 실시예 1]

실시예1의 단계-a 내지 d가 또한 수행되었고 또한 활성화 처리가 14V의 구형펄스 전압을 인가함으로써 이 예에서 모든 장치에 대해 수행되었다. 그 다음에, 단계-f는 또한 실시예1의 경우에서와 같이 수행되었고 14V의 삼각 펄스 전압이 각 장치의 성능을 테스트하도록 인가되었다. 모든 장치가 MI에 대해 유사하게 수행되었지만, 장치 #1내지 #4는 상술한 실시예1내지 3과 비교하여 성능의 미소한 편차를 보였다. 장치 #5의 Ie는 각각 다른 장치의 것들의 약 ⅔ 및 ½ 이었다.

실시예 1 내지 3 및 비교 실시예1의 장치는 단계-a 내지 d를 따름으로써 준비 되었고 장치 #5는 각 경우에서 성능이 떨어지는 경향을 드러냈다. 이러한 사실은 단계-a 내지 d의 어떤 것에 기인하는 것으로 추정하는 것이 합당할 수 있지만, 정확한 원인은 밝혀 내지 못했다. 그러나, 이 문제는 본 발명에 따른 장치에 의해 활성화 처리를 수행함으로써 해결될 수 있는 것으로 판명되었다.

장치 #1내지 #4의 성능의 편차는 사소하고 우연에 의한 것일 수 있지만, 이러한 편차는 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있다.

[실시예4, 비교 실시예2]

이들 실시예와 비교 실시예에서 사용된 장치들은 제3도에 도시한 프로필을 가졌고, 총 48개의 장치가 제17도에 개략적으로 도시한 바와 같이 각 실시예 마다 기판상의 단일 행에 배열되었다.

단계-a내지 c가 수행되었고 Pdo 미립자막의 전기 전도성 박막이 실시예1의 경우에서와 같이 형성되었다. 그 다음에 포밍 처리가 실시예1의 단계-d를 수행함으로써 수행되었다. 진공실의 내부 압력은 2.7×10 Pa이었다.

단계-e: 후속하여, 활성화 처리가 수행되었다.

진공실은, 진공실을 약 10 Pa로 이온 펌프에 의해 진공으로 한 후에, 진공실의 내부 압력이 2.7×10 Pa로 상승 할 때까지 기체 공급유닛(51)과 솔레노이드 밸브(52)를 조절함으로써 아세톤을 진공실내로 도입하도록 제어 유닛(55)에 의해 동작되었다. 동시에, 진공 펌프 유닛의 구동 회로는 또한 게이트 밸브에 의해 진공 비를 조정하도록 제어 유닛(55)에 의해 동작되었다.

장치들은 번호 1에서 번호 48까지 직렬로 번호가 애겨졌고 짝수 번호를 갖는 장치들은 다음과 같은 방식으로 처리되었다.

장치에 공급된 펄스 전압은 제18b도에 도시된 바와 같이 그 극성이 교대로 역전되는 구형 펄스파를 갖는다. 펄스폭은 양 극성 모두에서 T1=1㎳ec 이고 펄스 간격은 T2=10㎳ec 이었다. 즉, 펄스의 주기는 20㎳ec 이고 주파수는 50Hz가 되는 것이다. 펄스의 높이는 처음에 10V이고 0.2V/min의 비율로 증가해서 18V에 도달한다. 정규 시퀀스에 대해 이를 사용해서 If와 Vf사이의 관계를 검출되도록 매 30초마다 동일 펄스 높이를 갖는 삼각 펄스 전압을 부가로 공급하였다.

이들 실시예에서, If는 Vact보다 낮은 Vf2에 대한 소정 레벨을 넘지 않도록 제어되었다. 특히 관계식 Vf2=0.8×Vact를 사용하였으며 정규 시퀀스는 If(Vf2)〈0.05 ma의 조건을 만족하는 한 계속되었다.

반면, 위의 조건이 만족되지 않으면, 즉 If(Vf2) 0.05ma가 관촬되면, vact는 0.2V만큼 증가되었고 정규 시퀀스가 재개되었다.

이러한 조건 하에서, If-Vf관계는 If가 If(Vf2)의 값을 올리기 위해 제9도에 파선으로 개략적으로 도시된 바와 같이 낮은 Vf범위에 따라 링거링하도록 되어있다. 본 발명의 발명자는 이것은 애노드와 전자-보았출 영역이 그 사이에 배열되어 있는 반대로 배치된 캐소드 사이의 전도성 박막 내의 탄소 또는 탄소 화합물에 의해 형성된 누설 전류의 작은 통로에 의해 형성되었다고 가정한다. If-Vf관계에 대한 이 링거링 현상은 아마도 누설 전류의 통로를 형성하는 탄소 또는 탄소 화합물이 주울 열에 의해 증발되기 때문에 Vact를 상승시킴으로써 해결되었다.

If(Vf2)가 정규적 시퀀스로 복귀한 후에 다시 상승하였다면, 상기 동작은 원하는 성능을 보이는 전자-방출 장치를 얻도록 반복되었다.

Vact가 18V에 도달할 때, 만약 If≥2ma가 활성화 처리를 종료하도록 관찰되었다면 동작은 종료 시퀄스로 진행하였다. 상기 요건이 만족되지 않았다면, Vact=10V가 재개되었고 정규 시퀀스가 반복되었다.

비교 목적을 위해, 상기 정규 시퀀스의 경우에서와 같이 교대로 극성이 반전되는 구형 펄스 전압이 홀수번째 장치에 인가되었고 Vact가 0.2V/min의 속도 Vact=10V에서 Vact=18V로 상승되었고 이 순차는 40분안에 종료되었다. 이들 장치들을 비교 실시예2의 것들로서 참조된다.

그 다음에, 전공실을 이온 펌프가 배기시키는 동안 이온 펌프에 의해 진공실과 그 안의 전자-방출 장치는 2시간 동안 180℃ 가열되었고 안정화 처리가 장치들에 수행되었다. 장치의 If는 활성화 처리의 종료후와 안정화처리의 종료 후에 정상적으로 다르다.

다음에, 16V의 삼각 펄스 전압이 이들의 성능을 보기 위해 장치들에 인가되었다. 진공실의 내부 압력은 1.3×10^-3Pa로 유지되었고 전자-방출 장치들은 서로 4㎜만큼 분리되었고, 전위차는 1KV로 유지되었다.

V=8V인 경우의 If의 값은 Ifmi로 표시되었다. 이 값은 간단한 매트릭스 배선용으로 배열된 다수의 전자-방출 장치를 포함하는 전자원이 동작되도록 구동할 때 소위 "½선택전류"에 대응하고 양호하게는 가능한한 적게 되어야 한다. 아래의 테이블은 실시예4의 24개의 장치와 비교 실시예 2의 24개의 장치에 대한 Ie의 평균 값 및 편차를 나타낸다.

[실시예 5, 비교실시예 3]

장치들이 실시예4의 경우에서와 같이 준비되었고 포밍 처리가 이들에 대해 수행되었다.

그 다음에,

단계-e: 진공실은 이온 펌프에 의해 진공으로 되었고 다음에 진공실의 내부 압력이 2.7×10^-3Pa로 유지되도록 기체 공급 유닛(51)과 솔레노이드 밸브(52)를 제어함으로써 n-핵산이 진공실 내로 도입되었다.

제7a도에서 도시한 것과 같은 16V의 펄스 높이를 갖는 사다리꼴형 펄스 전압이 장치들에 인가되었다. 펄스의 상승 엣지는 경사지었고 이 경사는 If-Vf 및 Ie-Vf관계를 구하는데 사용되었다. 기타의 경우, 펄스는 T2=10㎳ec, T3=10㎲ec 및 정규 순차 동안에 5분 내에 2배로 되는 속도로 10㎲ec로부터 점차적으로 증가된 펄스폭 T1으로 정의되었다. 애노드와 장치는 서로 4㎜만큼 분리되었고 전위차는 1KV이었다.

관찰된 성능으로부터, 임계 전압 Vth 및 Vte=16V에 대하여 If 및 Ie값의 1/100의 각전압값으로서 정의되었다. 실시예4의 경우에서와 같이, 정규 시퀀스는 Vte-Vth1V의 요건이 만족되는 한 짝수번째 장치에 대해 계속되었고, 반면 이 요건이 만족되지 않는 경우 T2는 그순간에 2배이었고 그다음에 정규 시퀀스가 재개된 것이 판명되었다. T1≥1㎳e가 관찰되었을 때, Ie≥2㎂인 경우 동작은 종료 시퀀스로 진행한다. 그렇지 않은 경우, T1=10㎲ec가 설정되었고 그 다음에 정규 시퀀스가 재개되었다.

n-핵산이 유기 물질로서 사용된 경우, 활성화 처리는 아세톤의 부분압력보다 낮은 부분압력으로 수행될 수 있었다. 아세톤이 실시예4의 경우에서와 같이 10^-1의 부분 압력을 보이는 경우, 전기적 방전이 일어나 고전압이 Ie를 관찰하기 위해 애노드에 인가될 때, 활성화 처리를 받는 전자-방출 장치가 파손된다. 반면에, 비교적 낮은 부분압력을 가지는 n-핵산이 이들 실시예에 사용되었고 따라서 활성화 처리가 원할하게 수행될 수 있었고 어떤 위험없이 Ie를 관찰하였다.

비교의 목적를 위해, 동일 펄스 전압이 활성화 처리를 위해 약 30분동안 홀수번째 장치에 인가되었고, 그 기간 중에 T1은 10㎲ec에서 1㎳ec로 증가되었다. 이들 장치는 비교 실시예3의 장치로서 참조된다.

그 다음에, 안정화 처리가 실시예 4의 경우에서와 같이 수행되었다. 그 결과가 아래의 도표에 나타난다. 주목할 것은 장치의 If 및 Ie는 활성화 처리의 종료 후에 안정화 처리의 종료후에 보통 다르다는 것이다.

[실시예 6, 비교실시예 4]

장치들은 실시예 4의 경우에서와 같이 준비되었고 포밍 처리가 이 장치들에 수용 되었다.

그 다음에,

단계-e: 진공실은 이온 펌프에 의해 진공으로 되었고 진공실의 내부 압력이 2.7×10^-3P로 유지되도록 도데케인이 진공 펌프구동 회로(45), 기체 공급유닛(51) 및 솔레노이드 밸브(52)를 제어함으로써 진공실 내에 도입되었다. T1=1㎳ec의 펄스, T2=10㎳ec의 펄스 간격, 16V의 펄스 높이 및 12V의 감소된 펄스 높이를 갖는 제7b도에 도시한 것과 같은 스텝형 펄스 전압이 인가되었다. 감소된 높이의 부분 폭은 T=100㎲ec 이었다.

펄스 전압은 정규 시퀀스 동안 계속 되었다.

실시예4 및 5의 경우에서와 같이, 짝수번째 장치들이 다음의 방식으로 처리되었다.

If 및 Ie를 모니터하는 동안, 펄스 높이는 If(Vf=12V)≥0.05m가 관찰될 때만 5초 동안에 18V로 상승되었고 그 다음 정규 시퀀스가 재개되었다.

활성화 처리가 종료되었고 Ie(Vf=16V)≥2㎂가 관찰될 때, 종료 시퀀스가 시작되었다.

상기 16V 펄스 전압은 활성화 처리를 종료하도록 홀수번째 장치들에 30분동안 인가되었다. 이들 장치들은 비교실시예4의 장치로서 참조된다.

그 다음에, 안정화 처리가 실시예 4 및 5의 경우에서와 같이 수행되었다. 결과는 아래의 테이블에 도시된다.

[실시예 7]

장치들은 실시예6의 시퀀스와 같은 정규 시퀀스에 의해 활성화 되었다. Ie를 모니터가 하기 위해 고전압을 애노드에 인가하기 위한 고전압 전원은 If(Vf=12V) ≥0.05ma 가 관찰되었을 때 턴 오프되었고 그 다음에 수소 기체가 기체 공급유닛(51)과 솔레노이드 밸브(52)를 제어함으로써 진공실 내에 도입되었다. 기체 유동율은 수소 가스의 부분 압력이 약 0.13 Pa에 도달하도록 조정되었다. 20초 후에, 솔레노이드 밸아브는 가스 공급을 중지 하도록 폐쇄되었고 고전압 전원이 정규 시퀀스를 재개하도록 턴 온되었다.

활성화 처리가 실시예6의 경우에서와 같이 종료되었다.

그 다음에, 안정화 처리가 수행되었다. 결과가 아래의 테이블에 도사된다.

[실시예 8, 비교 실시예 5]

장치들은 실시예 4의 경우에서와 같이 준비되었고 포밍 처리가 이 장치들에 대해 수행되었다.

그 다음에

단계-e: 진공실은 이온 펌프에 의해 진공으로 되었고 진공실의 내부 압력이 초기화를 위해 2.7×10^-1Pa로 유지되도록 되었고, 도데케인이 진공 펌프구동 회로 (45),기체 공급유닛(51) 및 솔레노이드 밸브 (52)를 제어함으로써 진공실 내로 유입되었다.

실시예 4의 것과 같은 펄스 전압이 인가되었으나, 펄스 높이는 일정하게 16V이었다.

실시예들 4내지 6에서와 같이, 짝수번째 장치들은 아래에 설명되는 것과 같이 활성화 처리된다.

If1.5mA가 관찰되었을 때, 유입 아세톤의 양은 그것의 부분압력이 1/10로 될 때까지 감소되었다. 이 동작은 아세톤의 부분압력이 2.7×10^-5Pa 보다낮을 때까지 반복되었다. 그 다음에 활성화 처리는 종료되어 종료 절차를 시작한다.

상기와 동일한 펄스 전압이 2.7×10^-2Pa 인 아세톤의 부분압력을 갖는 대기에서 30분 동안 홀수번째 장치들에 인가되었다. 이 장치들은 비교 실시예5의 장치로서 암조된다.

그 다음에, 안정화 처리가 실시예들 4내지 7의 경우에서와 같이 수행되었다. 결과는 아래의 테이블에 도시된다.

[실시예 9, 비교실시예 6]

이 실시예 4에서, 장치들이 기판 상에 준비되었다. 실시예1의 단계-a내지 d가 또한 이 실시예에서 수행되었고, 그 다음에서 단계 e에서 :

활성화 처리가 수행되었다. 전공실의 내부 압력은 2.7×10 Pa이었다. 여기서 사용된 진공 펌프는 고진공형 펌프이었다.

제18a도에 도시한 것과 같은 구형 펄스 전압이 이 장치들에 인가되었다. 펄스 전압은 14V의 펄스 높이, 100㎲ec의 펄스 폭, 및 10㎳ec의 펄스 간격을 가졌다.

활성화 처리가 수행되었고, 장치 전류 If 및 방출 전류 Ie가 모니터되었다. 전자-방출 장치는 애노드와 4㎜만큼 분리되었고 애노드는 1KV의 전위를 가졌다.

이 실시예에 사용된 제어 유닛은 Ie검출 전류계의 데이터를 읽어 Ie의 최대, 또는 dle/dt=0을 구하기 위해 시간에 따른 증가율 또는 dle/dt를 계산하였다. 실제로는, Ie의 관찰된 값은 잡음을 포함하기 때문에, 이 값은 dle/dt가 1분 동안 거의 0으로 유지되는 시간을 구하기 위해 1초의 시정수로 적분되었고 활성화처리는 그 때문에 종료되었다.

활성화 처리는 실제로는 4개의 장치 중 2개에 대해 수행되었다. 이 처리는 2개의 장치 모드에 대해 약60분내에 종료되었다.

활성화 처리는 동일한 펄스 전압을 사용하여 나머지 두 장치에 대해 40분 동안또 수행되었는데, 이는 비교의 목적으로 행해지는 것이다.

그 후, 진공 펌프를 이온 펌프로 교체하고 실시예1의 단계-f조건 하에서 안정화 처리를 수행했다. Ie,I f둘다가 상기 처리시 일시적으로 감소하지만 결국에는 각각의 일정값으로 수렴했다.

이 결과를 아래의 표에 나타낸다.

[실시예 10]

이 실시예의 진공 펌프 장치용으로서는 드라이 펌프(스크롤펌프)와 자기 부동형 터프 펌프(magnetic floatimg type pump)를 사용했다. 이러한 구성을 통해 포함된 유기 물질이 진공실로 확산되는 것이 억제되므로써 다음처리를 위해 만족할 만한 진공 상태를 확립시킬 수 있다.

실시예9의 경우에서와 같이 이 실시에서도 단계-a 내지 단계-d가 행해지고, 그 후 단계-e가 행해졌다.

기체 공급 장치(51)와 솔레노이드 밸브(52)를 제어하므로써 아세톤을 진공실로 공급했다. 아세톤의 부분압력은 2.7×10^-3Pa로 조절되었다. 여기에 사용된 진공펌프는 고진공형 펌프였다.

실시예 9의 경우와 동일한 구형 펄스 전압을 공급하였다. 장치 전류 If와 방출 전류 Ie를 모니터링하면서 활성화 처리를 50분 동안 수행했다.

그리고, 아세톤의 공급을 중지 하고 진공실의 내압을 약 1.3×10^-5P로 감소시켰다. 그후, 실시예 1의 경우에서와 같이 안정화 처리를 수행했다.

[실시예 11]

실시예9의 경우에서와 같이 이 실시예에서도 단계-a 내지 단계-d가 행해지고, 그 후 단계-e 가 행해졌다.

진공실의 내압은 터보 펌프와 회전 펌프를 포함하는 고진공 펌프 장치를 통해 약 2.0×10^-3으로 감소되었다.

실시예9와 마찬가지로, 장치 전류(If)와 방출 전류(Ie)를 모니터링하면서 활성화처리를 수행했다. 제어 장치는 If와 Ie의 측정값으로부터 η=Ie/If를 계산한 후dn/dt를 계산했다. η 또는 dn/dt=0의 최대값이 얻어질 때 활성화 처리를 종료했다.

활성화 처리는 약 2분 동안 계속 되었다.

그리고, 진공 펌프를 이온 펌프로 교체해서 진공실을 더 배기시키고 실시예1의 경우에서와 같이 안정화 처리를 수행했다.

이결과를 아래의 표에 나타낸다.

[실시예 12]

이 실시예에서는 매트릭스를 형성하기 위해 다수의 표면 전도형 전자-방출 장치를 기판 상에 배치학도 이들을 배선하므로써 준비된 전자원에 본 발명을 적용시켰다. 전자원 X-방향 및 Y-방향으로 100개의 장치를 구비했다.

[단계-A]

소다 석회 유리판을 완전히 세정한 후 기판(1)을 생성하기 위해 스퍼터링 기법으로 소다 석회 유리판 상에 실리콘 산화막을 0.5㎛의 두께로 형성했다. 그 위에 각각 5nm와 600nm의 두께로 Cr과 Au를 순차 적층한 후 스피너를 통해 막을 회전시키면서 그 위에 포토레지스트(AZ1370 : Hoechst Corporation으로부터 입수 가능)를 형성하고 베이크했다. 그 후, 포토-마스크 화상을 노광하고 현상에서 하부 배선(72)용의 레지스터 패턴을 만든 후 피착된 Au/Cr 막을 습식 에칭해서 하부 배선(72)을 만들었다(제19a도).

[단계-B]

실리콘 산화막을 RF 스퍼터링에 의해 1.0㎛의 두께로 층간 절연층(61)으로 형성시켰다(제19b도).

[단계-C]

포토레지스트 패턴은 단계-B에서 피착된 실리콘 산화막에 접촉 구멍(62)을 형성하기 위해 준비되었다. 이 접촉 구멍(62)은 마스크용의 포토레지스트 패턴을 사용하여 층간 절연층(61)을 에칭하므로써 실제로 형성되었다(제19c도). 에칭 공정을 위해서는 CF₄와 H₂가스를 사용하는 RIE(반응 이온 에칭) 기법을 채택했다.

[단계-D]

그 후, 포토레지스트(RD-200N-41: Hitachi Chemical Co., Lte. 로부터 입수 가능)의 패턴을 장치 전극(2, 3)의 쌍과 이 전극들을 분리시키는 간극 G용으로 형성한 후 Ti와 Ni을 진공 피착 기법으로 5㎚와 100㎚두께로 각각 전극들 상에 순차 피착했다. 포토레지스트 패턴을 유기 용매로 용해하고 리프트-오프 기법(lift-off technique)을 사용하여 Ni/Ti피착 막을 처리하므로써 300㎛의 폭을 가지며 3㎛의 거리(G)만큼 서로 분리된 한쌍의 장치 전극(2, 3)을 형성했다. (제19D도).

[단계-E]

상부 배선(73)용의 장치 전극(2, 3)상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 각각5㎚와 500㎚의 두께로 진공 피착 기법을 통해 Ti와 Au를 순차 피착하고 리트프-오프 기법을 통해 불필요한 영역을 제거해서 소망의 프로빌을 갖는 상부 배선(73)을 형성했다. (제19E도)

[단계-F]

Cr막(63)을 진공 피착 기법을 통해 30㎜의 막 두께로 형성하는데, 이 과정은 구멍이 있는 전기 전도성 박막(4)의 패턴을 보이기 위해 패터닝 작업에 후속되었다. 그 후, Pd유기 화합물(ccp4230: Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. 로부터 입수 가능)을 상기 막을 회전시키면서 스피너를 통해 Cr막에 공급하고, 300℃에서 120분 동안 베이크 했다. 형성된 전기 전도성 박막(64)은 주요 성분으로 Pdo를 함유하고 있는 미립자로 이루어져 있고 막 두께가 70㎚였다. (제19F도).

[단계-G]

Cr막(63)을 부식액을 사용하여 습식 에칭하고 전기 전도성 박막(64)의 불필요한 부분과 함께 제거해서 소망 패턴을 만들었다. (제19G도). 단위 면적 당 전기 저항은 4×10⁴Ω/? 였다.

[단계-H]

포토레지스트를 접촉 구멍(62)를 제외한 전 표면 영역에 적용하기 위한 패턴을 준비하고 진공 피착 기법을 통해 각각 5㎚와 500㎚의 두께로 Ti와 Au를 순차 피착했다. 리프트-오프 기법을 통해 어떤 불필요한 영역도 제거해서, 그 결과로 접촉 구멍을 매립했다(제19H도).

상술한 방법으로 준비된 전자원을 사용하여 화상 형성 장치를 준비했다. 이것은 제10도 및 제11도를 참고로 설명된다.

[단계-I]

전자원 기판(71)을 배면판(81)상에 고정한 후, 기판(71)위로 5㎚위치에 그 사이에 지지 프레임(82)을 배치하면서 면판[86: 유리 기판(83)의 내면 상에 있는 형광막 (84)와 금속 백 (85)을 포함함]을 배치했다. 계속해서, 프릿 유리(frit glass를 면판(86), 지지 프레임(82) 및 배면판(81)의 접촉 영역에 제공하고 400내지 500℃에서 10분 이상 대기 또는 질소 대기 중에서 베이크해서 용기를 밀총했다. 또, 프릿유리를 기판(71)을 배면판(81)에 고정했다. 제10도 및 제11도에서 참조 부호(74)는 전자-방출 장치를, 참조 부호 (72, 73)는 각각상기 장치용의 X-방향 및 Y-방향의 배선을 나타내고 있다.

장치가 흑백의 화상을 위해 것이라면 형광막(84)이 단지 형광체로 구성되지만 이실시예의 형광막(84)은 흑색 스프라이프늬black stripe를 형성하고 간극을 적녹청의 스프라이프형 형광 부재로 채움으로써 준비되었다. 흑색 스프라이프는 주요 성분으로 흑연을 함유하는 보통재료로 제조되었다. 형광 재료를 유리 기판(83)상에 공급하기 위해 슬러리 기술(slurry technique)을 사용하였다.

금속 백(85)은 형광막(84)의 내면 상에 배치되었다. 형광막의 준비 후 금속 백은 평탄화 작업(smoothing operation:보통 "박막 형성 (filmin)"이라고 함)를 형광막의 내면 상에 수행함으로써 준비되고 , 그리고 나서 그위에진공 피착 거법를 통해 알루미늄층을 형성했다. 투명 전극(도시되지 않음)은 그 전기 전도성을 향시 시키기 위해 형광막(84)의 외면상에 배치 되어있지만 형광막이 단지 금속 백를 사용하여도 충분한 정도의 전기 전도성을 보이기 때문에 이 실시예에서는 투명전극을 사용하지 않고 있다.

상기 접착 작업를 위해서는 배면판(15), 면판(17) 및 스페이서(20)를 주의깊게 정렬해서 컬러 형광 부재와 전자 -방출 장치 사이에 정확한 위치 대응성을 보증하게 했다.

[단계-J]

준비된 유리 용기의 내부는 배기 파이프와 진공 펌프에 의해 10^-4pa의 진공도로 배기되었다. 그후 Y-방향 배선을 공통접속하고 제20도에 도시된 바와 같이 라인 마다 포밍 처리를 수행했다. 제20도에서 참조 부호(131)는 Y-방향 배선 (73)에 공통 접속되는 공통 전극을, 참조 부호 (132)는 전원을 나타낸다. 한편, 참조 부호 (133, 134)는 각각 전류를 측정하는데 사용되는 저항과 전류를 모니터링하는 오실로스코프를 나타낸다.

단계-K; 계속해서 활성화 처리가 수행되었다. 제16b도는 이 실시예에서 사용되는 대기를 설정하는 수단을 나타낸다. 화상 생성 장치 (패널 17 )는 배기 파이프(18)를 통해 진공실(11)에 접속되었다. 진공실 (11)은 게이트 밸브(16)를 통해 진공 펌프 장치(15)에 의해 배기되고 내부의 재기는 압력 게이지(58)과 Q-질량 분광계 (57)에 의해 모니터 되었다. 또 진공실 (11)은 두 개의 기체 공급시스템을 구비했다. 이중의 하나는 활성화를 진공실로 공급 사용되고, 에칭 기체 공급시스템이 이 실시예에서는 사용되지 않을지라도 나머지 하나는 활성화를 에침시키는 재료(에칭 기체)를 공급하도록 설계 되었다. 상기 부품들은 구동기(56)에 의해 작동하도록 제어되었다. 활성화 공급시스템은 활성제원(60)에 접속되었다. 이 실시예에서 활성제원은 아세톤을 함유하는 앰풀(amtule)이었다. 여기서 주의할 것은 활성제가 상온이고 대기압하에서 기체라면 기체 실린더가 사용된다는 것이다.

기체 공급시스템(59)은 패널로 공급된 아세톤이 1.3×10^-1Pa의 부분압을 보이고 18V의 구형 펄스 전압을 공급하도록 제어되었다. 펄스 폭은 100 ㎲ec 이고 펄스 간격은 20msecn였다.

활성화 처리는 행마다 수행되었다. Vact=18의 펄스 높이를 갖는 구형 펄스 전압은 장치의 행에 접속되어 있는 X-방향 배선에만 공급되었고, Y-방향 배선을 단계-J의 경우에서와 같이 공통 전극에 공통 접속되었다. 펄스는 매 분 마다 삼각펄스로 바뀌어서 If-Vf의 관계식으로 장치의 성능을 결정하게 된다. If의 값이 Vf2=Vact/2=9V에 대해 If(Vact)/220이라면, 구형 펄스 전압의 높이는 30초 동안 19V로 상승된 후 활성화 처리를 계속하기 위해 18V로 회복되었다.

동일 행의 각 장치의 장치 전류가 If(18V)≥2mA와V 같아질 때, 그 행에 대한 활성화 작업은 종료되고 다음행이 동일한 작업에 들어가게 되었다.

[단계- L]

활성화 처리가 모든 행에 대해 종료될 때 , 기체 공급시스템의 밸브는 아세톤을 차단하기 위해 폐쇄되고 유리 패널 전체가 5시간 동안 배기되었다. 그 동안 유리 패널은 200 ℃로 가열되었다. 5시간 뒤에 장치는 단순한 매트릭스 배선을 구동하므로써 전자-방출 작업을 수행하고 형광막을 성장시켰다. 유리 패널이 적절처리된 것이 보증되면 , 배기 파이프는 가열되고 밀폐되었다. 그 후, 패널이 배치된 게터는 자신이 섬광될 때까지 고주파 가열에 의해 가열되었다.

[비교 실시예 7]

실시예 12의 단계-A 내지 단계-J가 후속되고, 그 후 Vact=18V의 펄스 높이를 갖는 구형 펄스 전압이 상기 실시예의 단계-K의 대기와 같은 대기에서 행마다 30 분 동안 패널의 각 행에 공급되었다. 그리고, 상기 실시예의 단계-L의 작업도 이 실시예에서 수행되었다.

16V의 구형 스 전압은 각각의 Ie와 If를 결정하기 위해 실시예12 및 비교실시예 7의 화상 생성 장치에 공급되었다. 이러한 측정 작업도 각행의 100개의 장치의 If와 Ie 를 집합적으로 결정하기 위해 활성화 처리의 경우에서와 같이 행 마다처리되었다. If mid도 8V의 공급된 구형 펄스 전압에 의해 결정되었다. 금속 백부와 전자원 사이의 전위차는 1 KV였다.

If와 Ie의 평균값 및 평균 편차[각 행 (100개의 장치)에 대해 △Ie(%)]는 아래의 표와 같다.

[실시예 13]

실시예12의 단계-A 내지 단계-J를 통해 유리 패널을 준비했다. 그리고,

단계-K: 실시예 12의 경우에서와 같이, 아세톤은 1.3×10^-1Pa 의 부분 압력을 보일 때까지 그것체 공급시스템을 제어하므로써 패널로 공급되고 Vact=18V의 구형 펄스 전압은 행에 접속된 X-방향 배선을 통해 행 마다 각행으로 공급되었다. 제21도는 이 실시예에서 사용되고 전자원에 접속되어 있는 펼스 전압 시스템을 도시하고 있다. 제21도를 참조하면 , 상기 시스템은 펄스 전압 발생기(161)와 라인 선택기(162)를 포함하고 있다. 펄스 전압 발생기 (161)와 라인 선택기 (162)의 동작은 펄스 전압을 발생시키고 라인을 선택하기 위해 활성화 구동기(163)에 의해 동기적으로 각각 전환되었다.

펄스 전압 발생기에 의해 펄스 전압은 라인 선택기의 출력단자 Sx1내지 Sxm중의 하나로 공급되었다. 출력 단자 Sx1 내지 Sx는 각 X- 방향 배선 Dx1 내지 Dxm에 접속되고 , Y-방향 배선 Dy1 내지 Dyn는 접지 전위 레벨에 공통 접속되었다.

제21도의 참조 부호 (165)는 고전압을 금속 백으로 공급하는 고전압원을 나타내고, 참조 부호 (166)는 Ie 를 측정하는 전류계를 나XK내지만, 이것은 전류계가 활성화 처리에서 아세톤의 고부분압으로 패널내부에 발생할 수도 있는 전기 방전에 의한 장치의 손상을 방지하기 위해 사용되지는 않았다.

참조 부호(164)는 If 측정하는 전류계를 나타낸다. Ie와 If 의 판독값(이실시예에서는 If만 판독)은 제어장치 (168)에 저장되어, 후술되는 바와 같이 이 값들을 토대로 제어 장치 (168)는 활성화 구동기 (163)의 동작을 제어했다.

제22도는 라인 선택기(162 )의 동작을 도시하는 회로도이다. 출력 단자 Sx1내지 Sxm 는 각스위치 sw1 내지 swm 에 접속되고 스위치 각각은 펄스 전압 발생기 또는 접지 전위 레벨로 안내하는 입력 라인에 차례로 접속되며 활성화 구동기에 의해 제어된다.

제 23도는 펄스 전압 발생기에 의해 발생된 펄스 전압과 라인 선택기의 스위치동작을 도시하는 타이밍 챠트이다. 스위치 sw1 내지 swm 중의 어떤 스위치가 입력측에 접속될 때, 이 스위치는 ON으로 표시되고 반면 스위치가 접지 저위 레벨에 접속되는 경우에는 GND로 표시된다. 스위치들은 단 하나의 스위치가 한 시점에서 입력측에 접속되고 이 입력측에 대한 접속이 한 펄스 간격 후에 주기적으로 다음 스위치로 전환되도록 구동되었다.

그리고 , 펄스들은 라인 마다 X-방향 라인으로 공급되는데 이때 제24도에 도시된 바와 같이 단일 펄스는 어느한 시점에서 한 라인에 공급되었다.

펄스 전압발생기에 의해 발생된 펄스 전압은 펄스 폭이 100㎲ec 이고 펄스 간격이 200 ㎲ec 였다. 라인 선택기에 의한 두 개의 연속적인 스위칭 동작 사이의 간격은 200 ㎲ec의 펄스 간격과 동일해서 100개의 모든 행에 펄스를 공급하는데 필요한 시간은 200㎲ec 였다. 각 행에 공급된 펄스는 실시예12의 경우에서와 같이 펄스 폭이 100㎲ec이고 펄스 간격이 20 ㎲ec 였다.

실시예12의 경우에서와 같이 삼각 펄스 전압은 각행에 대한 If와 Vf 사이의 관계를 알아내기 위해 매1분 마다 공급되었고 , 공급된 삼각 펄스 전압의 펄스는 If(Vf2)≥If(Vact)/220이 검출될 때 마다 30 초동안 19 V로 상승되었다. 그후, 전압은 활성화 처리의 정규 시퀀스로 계속하기 위해 18V로 감소되었다. 게다가 제어 장치의 동작은 19V의 펄스 전압이 이 전압을 필요로 하는 라인들에만 공급되고 나머지라인들에는 18V가 공급 펄스 전압 생기가 라인 선택기의 스위칭 동작과 동기적으로 동작하도록 활성화 구동기를 구동하기 위해 프로그램되었다. 한 행의 장치에 대한 장치 전류가 If(18V)그2mA일 때 그행에 대한 활성화 작업은 종료되고 만 다음행이 동일한 작업을 처리했다. 전압 공급은 모든 행에 대해 약 30 분 내에 종료되었다. 이러한 구동 작업과 함께 활성화 처리에 필요한 전시간은 행 마다의 활성화 처리와 비용하면 감도되었다. 이것은 펄스가 선택된 행으로 공급되지 않는 동안 전압은 다른 일부 행으로 공급될 수 있기 때문이다. 그후 안정화 처리가 수행되고 실시예 12의 경우에서와 같이 게터가 섬광하기 전에 배기 파이프는 가열되고 밀봉된다.

이 실시예에서 얻어진 화상 생성 장치는 동일한 결과를 얻는 실시예 12의 장치와 같은 방법으로 시험되었다.

상술한 화상 생성 장치는 장치가 전자를 방출하도록 외부 단자 Dx1 내지 Dxm, Dy1 내지 Dyn중의 관련된 단자를 통해 각 전자-방출 장치로 주사 신호와 변조 신호를 공급한 후 전자들 이 형광막(85)과 충돌하고 막에 전류를 가하며 빛을 내게 할 때까지 전자 빔을 가속시키기 위해 고전압 단자 Hv를 통해 5.0 KV의 고전압을 금속 백 (85)에 공급하므로써 화상을 표시하는데 이유할 수 있다.

제25도는 다수의 표면 전도형 전자-방출 앙치를 배치하므로써 구현되는 전자원과 표시 패널을 포함하며 다른 신호원으로부터 오는 입력 신호에 따라 텔레비 전송 시스템의 화상뿐 아니라 다양한 시각 데이터를 표시하도록 설계된 표시 장치의 블록도 이다. 제25도를 참조하면 표시 장치는 표시 패(141)표시 패널 구동 회로 (142)표시 제어 장치 (143) 멀티플렉서(144) 디코더 (145) 입력/출력 인터페이스회로 (146) CPU(147) 화상 생성 회로 (148) 화상 메모리 인터페이스 회로 (149,150 ,151)화상 입력 인터페이스 회로 (152) TV 신호 수신 회로 (153,154) 및 입력 장치(155)를 포함하고 있다. (만일 표시 장치가 화상과 음성 신호로 구성되는 텔레비젼 신호를 수신하는로 사용되면, 회로 스피커 및 여타 장치가 도면에서 도시된 회로와 함께 신호를 수신, 분리, 재생성, 처리 및 저장하는데 필요하다. 그러나 이러한 회로와 장치는 본 발명의 범위를 벗어나므로 여기에서는 도시를 생략한다). 지금부터 장치 내에서의 화상 신호의 흐름에 따라 장치의 부품에 대해 설명하기로 한다.

첫째, TV신호 수신회로는 전자기 파 및 또는 공간 광 통신망을 이용한 무선 전송 시스템를 통해 전송되는 TV화상 신호를 수신하는 회로 이다. 여기서 사용되는 TV 신호시스템은 특정 형태의 국한되지 않으면 NTSc,PAL, SECAM같은 어떤 시스템도 이 시스템과 함께 실행 가능하게 사용될 수 있다. 상당히 많은 수의 주사선[MUSE 시스템와 같은 고선명(고품위)시스템의 경우]를 포함하는 TV 신호에 특히 적절하다. 이것은 이시스템이 아주 많은 수의 픽셀을 포함하는 대형 표시 패널용으로 사용될 수 있기 때문이다. TV 신호 수신 회로 (154)에 의해 수신된 TV 신호는 디코더(145)로 전송된다.

둘째 TV 신호 수신 회로 (153)는 동축 케이블 및/또는 광섬유를 사용하는 유선전송 시스템를 통해 전송된 TV화상 신호를 수신하는 회로 이다. TV 신호 수신 회로 (154)와 같이 여기서 사용되는 TV신호 시스템도 특정 형태로 제한되지 않으며 이 회로에 의해 수신된 TV 신호는 디코더(145)로 전송된다.

화상 입력 인터페이스 회로 (152)는 TV카메라 또는 촬상 스캐너(image pick-up scanner) 같은 화상입력장치로부터 전송된 화상 신호를 수신하는 회로 이다. 이 회로에서 수신된 화상 신호를 디코더(145)로 전송한다.

화상메모리 인터페이스 회로 (151)는 비디오 테이프 레코더 (VTR로 칭함 )에저장된 화상신호를 검색하는 회로 인데 검색된 화상 신호은 또 디코더 (145)로 전송된다.

화상 메모리 인터페이스 회로 (150)는 비디오 디스크에 저장된 화상 신호를 검색하는 회로 인데 검색된 화상 신호는 또 디코더(145)로 전송된다.

화상 메모리 인터폐스 회로 (149)는 소위 정지 디스크같은 정지 화상 데이터를 저장하는 장치에 저장되어있는 화상신호를 검색하는 회로 인데 검색된 화상 신호 또디코더 (145)로 전송된다.

입력/출력 인터페이스(146)는 표시 장치와 컴퓨터 컴퓨터망 또는 프린터 같은 외부 출력 신호원을 접속하기 위한 회로 이다. 이 회로는 표시 장치의 CPU(147)와 외부 출력 신호원 사이에서 문자 및 그래픽 상의 화상 데이터 및 데이터와 적절 하다면 제어 신호와 수치 데이터에 대한 입력 /출력 동작을 수행한다.

화상 발생 회로(148)는 입력/출력 인터페이스 회로(146)를 통해 외부의 출력 신호원으로부터 또는 CPU(147)로부터 오는 문자 및 그래픽 데이터와 화상 데이터를 기본으로 표시 화면 상에 표시되는 화상 데이터를 발생시키는 회로이다. 이 회로는 화상 데이터와 문자 및 그래픽 데이터를 저장하는 재로드가능 메모리, 주어진 문자 코드에 대응하는 화상의 패턴을 저장하는 판독 전용 메모리, 화상 데이터를 처리하는 처리기 화면 화상을 발생시키는데 필요한 여타 회로 부품을 포함하고 있다.

표시기용의 화상 발생 회로(148)에 의해 발생된 화상 데이터는 디코더(145)로 전송되고, 만일 적절하다면 데이터는 또 입력/출력 인터페이스 회로(146)를 경유하여 컴퓨터망 또는 프린터 같은 외부 회로로 전송될 수 있다.

CPU(147)는 표시 장치를 제어하고, 표시 화면 상에 표시될 화상을 생성, 선택 및 편집하는 동작을 수행한다.

예를 들면, CPU(147)는 제어 신호를 멀티플렉서(144)로 전송하고, 표시 화면 상에 표시될 화상에 대한 신호를 선택하고 조합한다. 동시에 CPU는 표시 패널 제어 장치(143)용의 제어 신호를 발생시키고, 화상 표시 주파수, 주사 방법(예컨데, 비울 주사 또는 비비월 주사), 프레임 당 주사선의 수 등 등의 항목으로 표시 장치의 동작을 제어한다.

또한, CPU(147)는 화상 데이터와 문자 및 그래픽 데이터를 화상 발생 회로(148)로 직접 전송하고, 외부 화상 데이타와 문자 및 그래픽 데이터를 얻기 위해 입력/출력 인터페이스 회로(146)를 경유해서 외부 컴퓨터 및 메모리를 액세스한다. 게다가, CPU(147)는 퍼스널 컴퓨터의 CPU 또는 워드 프로세서 같이 데이터를 발생 및 처리하는 동작을 포함하는 표시 장치의 다른 동작에도 관여하도록 설계될 수 있다. 또, CPU(147)는 외부 컴퓨터망과 협력하면서 계산 및 여타 작업을 수행하도록 입력/출력 인터페이스 회로(146)를 경유하여 외부의 컴퓨터망에 접속될 수도 있다.

입력장치(155)는 오퍼레이터가 입력 장치에 제공한 데이터 및 명령어와 프로그램을 CPU(147)로 전송하는데 사용된다. 사실상, 입력 장치는 키보드, 마우스, 조이스틱, 바코드 판독기 및 음성 인식 장치 뿐만 아니라 이들의 조합체 등의 여러 가지 다양한 입력 장치 중에서 선택할 수 있다.

디코더(145)는 여러 화상 신호기를 상기 회로(148 내지 154)를 통해 3원색에 대한 신호, 밝기 신호, 그리고 I 및 Q 신호로 변환하는 회로이다. 디코더(145)는 양호하게는 신호 변환용의 화상 메모리를 필요로 하는 MUSE 시스템의 신호들과 같은 텔레비젼 신호를 처리하기 위해 제25도에 점선으로 도시한 바와 같이 화상 메모리를 포함한다. 게다가, 화상메모리의 제공으로 화상의 표시 뿐만 아니라 화상 생성 회로(148) 및 CPU(147)와 협동으로 디코더(145)가 선택적으로 수행하는 프레임에 대한 축소, 보간 확대, 감소, 합성 및 편집이 편리하게 된다.

멀티플렉서(144)는 CPU(147)가 제공하는 제어 신호에 따라 표시 화면 상에 표시되는 화상을 적절하게 선택하는데 사용된다. 환언하면, 멀티플렉서(144)는 디코더(145)로부터 오는 변환된 특정 화상 신호를 선택하고 이를 구동 회로(142)로 보낸다. 또, 멀티플렉서는 단일 프레임을 표시하기 위한 시간 주기 내에 한 집합의 화상 신호로부터 다른 집합의화상 신호로 전환하므로써 상이한 신호를 동시에 표시하기 위해 표시 화면을 다수의 프레임으로 분할할 수 도 있다.

표시 패널 제어 장치(143)는 CPU(147)로부터 전송된 제어 신호에 따라 구동 회로(142)의 동작을 제어하는 회로이다.

여러 동 중에서, 표시 패널 제어 장치는 표시 패널의 기본 동작을 정하기 위해 표시 패널을 구동시키는 전원(도시되지 않음)의 동작 시퀀스를 제어하는 구동 회로(142)로 신호를 전송하도록 동작된다.

이 장치는 또한 표시 패널의 구동 모드를 정하기 위해 화상 표시 주파수와 주사 방법(예컨데, 비월 주사 또는 비비월 주사)을 제어하는 구동 회로(142)로 신호를 전송한다.

적절하다면, 이표시 패널 제어 장치는 또 밝기, 콘트라스트, 색조 및 선명도의 항목으로 표시 화면 상에 표시되는 화상의 품질을 제어하기 위해 구동 회로(142)로 신호를 전송한다.

구동 회로(142)는 표시 패널로 공급되는 구동 신호를 제어하는 회로이다. 구동 회로는 상기 멀티플렉서(144)로부터 오는 화상 신호와 상기 표시 패널 제어 장치(143)로부터 오는 제어 신호에 따라 동작한다.

본 발명에 따르고 상술한 구성을 가지며 제25도에 도시된 바와 같은 표시 장치를 표시 패널 상에 여러 화상 데이터 원으로부터 주어진 여러 화상을 표시할 수 있다. 특히, 텔레비젼 화상 신호와 같은 화상신호는 디코더(145)에 의해 역변화된 후 구동 회로 (142)로 보내기 전에 멀티플렉서(144)에 의해 선택된다. 반면, 표시 제어 장치(143)는 표시 패널 상에 표시되는 화상에 대한 화상 신호에 따라 구동 회로(142)의 동작을 제어하기 위해 제어 신호를 발생시킨다. 그리고, 구동 회로(142)는 화상신호와 제어 신호에 따라 구동 신호를 표시 패널로 공급한다. 따라서, 화상이 표시 패널 상에 표시된다. 상술한 모든 동작은 동일한 방법으로 CPU(147)에 의해 제어된다.

상술한 표시 장치는 이 장치에 제공된 다수의 화상 중에서 특별한 화상들을 선택하고 표시할 수 있을 뿐만 아니라 화상의 확장, 감소, 회전, 엣지 강조, 딘 아웃(thinning out), 보간, 색 변경 및 종횡비의 수정 등을 포함하는 여러 가지 화상 처리 동작과, 화상들이 합성, 삭제, 접속, 대체 및 삽입하는 등의 편집 동작을 수행할 수 있는데, 이것은 디코더(145)에 포함된 화상 메모리, 화상 생성 회로(148) 및 CPU(147)가 이러한 동작에 관계할 때 일어난다. 비록 상기 실시예에서 설명하지는 않았지만, 상기 표시 장치는 음성 신호 처리와 편집 작업 전용의 부가 회로를 구비할 수도 있다.

상술한 표시 장치는 이 장치에 제공된 다수의 화상 중에서 특별한 화상(picture)들을 선택하고 표시할 수 있을 뿐만 아니라 화상의 확장, 감소, 회전, 엣지 강조, 축소, 보간, 색 변경 및 그 종횡비의 수정 등을 포함하는 여러 가지 화상처리 작업과, 화상들의 합성, 삭제, 접속, 대체 및 삽입하는 등의 편집 작업을 수행할 수 있는데, 이것은 디코더(1450에 포함된 화상 메모리, 화상 생성회로(148) 및 CPU(147)가 이러한 동작에 관여할 때일어난다. 비록 상기 실시예에 대해 설명하지는 않았지만, 상기 표시 장치는 음성 신호 처리와 편집 작업 전용의 부가 회로를 구비할 수도 있다.

그리고, 본 발명에 따르며 상술한 구성을 갖는 표시 장치는 산업 및 상업 분야에 폭 넓게 응용할 수 있는데, 이것은 표시 장치가 텔레비젼 방송용의 표시 장치, 원격지간 화상 회의용의 단말장치, 워드 프로세서 같은 OA 장치, 게임기 및 여타 여러 방식으로 작동될 수 있기 때문이다.

제25도가 다수의 표면 전도형 전자-방출 장치를 배치하므로써 준비된 전자원을 구비한 표시 패널을 포함하는 표시 장치의 가능한 구성 중 단지 한 예를 도시하는 것으로서 본 발명에 여기에 제한되는 것이 아니라는 것은 말할 것도 없을 것이다. 예를 들면, 제25도의 일부의 회로 부품은 생략되고 부가의 부품이 응용에 따라 배치될 수 있다. 예컨데, 본 발명의 따른 표시 장치가 화상 전화에 사용된다면, 표시 장치는 텔레비젼 카메라, 발광장치 및 모뎀을 포함하는 송신/수신 회로 같은 부가의 부품을 포함하도록 적절하게 구성될 수 있다.

[실시예 14]

(사다리형 전자원, 화상 표시 장치)

이 실시예에서, 사다리형 배선 패턴을 갖는 전자원과 이러한 전자원을 갖는 화상 생성 장치는 후술되는 방식으로 준비되었다.

단계-A(제27a도): 소다 석회 유리판의 완전 세정 후, 그 위에 실리콘 산화막을 스퍼터링 기법으로 0.5㎛의 두께로 형성해서 기판(71)을 만들고, 그 위에 구멍을 갖는 한쌍의 전극 패턴에 대응하는 포토레지스트(RD-2000N-41 : Hitach Chemical Co., Ltd.로부터 입수 가능) 패턴을 형성했다. 그리고, 진공 피착 기법으로 각각 5 nm와 10 nm의 Ti 막과 Ni 막을 순차 형성했다. 그 후, 포토레지스트를 유기 용매로 용해하고 Ni/Ti 막을 상승시켜서 장치 전극으로도 동작하는 배선(171)을 형성했다. 장치 전극은 3 ㎛의 길이(L)로 분리되었다.

단계-B(제27b도): 진공 피착 기법으로 300 nm의 두께의 Cr 막을 장치 상에 형성한 후, 전기 전도성 박막의 패턴에 대응하는 구멍(173)을 포토리소그래피 기법으로 형성했다. 그 후, 전기 전도성 박막을 만들기 위해 Cr 마스크(173)를 형성했다.

다음에, Pd-아민-착화합물 용액(ccp4230 : Okuno Pharmaceutical Co., Ltd로부터 입수 가능)을 스피너를 통해 Cr 막으로 공급시켰으며 300℃에서 12분 동안 베이크 되어서 주성분으로 Pd를 함유하는 미립자막을 생성시켰다. 이 막은 두께가 7 nm였다.

단계-C(제27도): 습식-에칭 기법으로 Cr 마스크를 제거하고 PdO의 미립자막을 리프트-오프시켜서 소망의 프로필을 갖는 전기 전도성 박막(4)을 얻었다. 전기 전도성 박막은 Rs = 2 ×10^-4Ω/□의 전기 저항을 보였다.

단계-D: 비록 이 실시예에서의 패널이 그리드 전극을 구비하고 있는 실시예 12의 패널과 조금 다를지라도 실시예12의 경우와 같이 표시 패널을 준비하였다. 제15도에 도시된 바와 같이, 전원 기판(71), 배면판(81), 면판(86) 및 그리드 전극(120)은 함께 조립되었고, 외부 단자(122)와 외부 그리드 전극 단자(123)는 정렬 배치되었다.

포밍 처리는 각 행의 캐소드측 배선과 애노드측 배선을 전원에 접속하면서 실시예 12의 경우에서와 같이 화상 생성 장치 상에서 수행되었다.

그 후, 활성화 처리를 수행했다. 전기 접속은 실시예 13의 경우와 동일하고, 각 행의 캐소드측 배선은 접지되나 각 행의 애노드측 배선은 라인 선택기의 출력 단자 Sx×1 내지 Sx×100에 접속되었다.

구형 펄스 전압이 공급되고, If가 2 mA를 넘은 경우 전압 공급이 중단될 때까지 실시예 18의 경우에서와 같이 활성화 처리 중에 If를 관측했다.

활성화 처리의 대기는 아세톤의 부분 압력이 1.3 × 10^-1Pa이 되도록 했다.

각 행에 대한 활성화 처리는 약 30분 후에 완료되었다. 그 후, 패널의 내부를 안정화 처리를 위해 배기시키고, 안정화 처리 후 배기 파이프를 밀봉하고 게터 처리를 수행하였다.

행의 각각을 실시예 12의 경우에서와 같이 그 성능에 대해 시험했다. 그리드 전극은 시험 중 접지되었다.

그 결과는 후에 도시하기로 한다.

[실시예 15]

실시예 12의 단계-a 내지 단계-k를 행하고 활성화 처리를 수행했다. n-핵산은 활성제로서 부분 압력이 2.7 × 10^-3Pa에 이를 때까지 공급되었다. 실시예 13의 경우에서와 같이 18 V의 구형 펄스 전압을 활성화 처리를 위해 공급하고, 1KV의 전압을 공급하면서 If를 관찰했다. 펄스 전압의 공급은 Ie가 장치 당 1㎂를 넘을 때마다 중단되었다. 활성화 처리는 30분 후에 종료되었다.

그 후, 안정화 처리가 수행되고 배기 파이프는 게터 처리가 수행되기 전에 밀봉 되었다.

장치이 전자-방출 영역의 각 행은 실시예 12의 경우에서와 같이 그 성능에 대해 시험되었다. 그 결과는 후에 도시하기로 한다.

[실시예 16]

실시예 12의 단계-A 내지 단계-J가 행해지고 활성화 처리가 수행되었다. 아세톤은 활성제로서 그 부분 압력이 1.3 ×10^-1Pa에 이를 때까지 공급되었다. 실시예 13의 경우에서와 같이 삼각 펄스 전압은 동일한 펄스 폭과 펄스 간격을 가지며 활성화 처리를 위해 공급되었다.

펄스 높이(Vact)는 처음에 10V이고 정규 시퀀스로서 0.2 V/min의 비율로 상승 되었다.

각 rh 행의 If를 관찰하는 동안 활성화 처리가 행해졌다. Vf2 = Vact2의 장치 전압에 대해 If의 값이 If(Vf2) If(Vact)/220에 이를 때, 그 순간의 Vact 전압보다 1 V 만큼 큰 전압이 공급되고 이 전압은 정규 시퀀스가 재개되기 전에 30초 동안 유지되었다. 이 작업은 활성화 처리의 개시 후 2분 지나서 시작되었고, 게이지는 매분 마다 관찰되었다.

펄스 높이가 18 V에 이를 때, 활성화 처리는 종료되고 안정화 처리 단계로 진입한 후, 배기 파이프는 밀봉되고 게터 처리가 수행되었다. 이 후, 장치의 성능이 시험되었다.

실시예 14 내지 16의 화상 생성 장치는 활성화 처리에 사용된 기법을 통해 성능이 시험되었는데, 여기서 펄스 전압은 If와 Ie를 알아보기 위해 각 행에 공급되었다.

펄스 전압은 16 V의 구형 펄스 전압이고 Vf = 8 V에 대해 If의 값은 Ifmid로서 정해졌다. Ie를 측정하기 위해 금속 백에 공급된 전압은 1KV였다.

실시예 12 내지 16에서 각행에 대한 정규 시퀀스를 사용해서 각 행의 성능이 시험되는 동안, 하나 또는 하나 이상의 행이 샘플로서 선택되고 시험받을 수 잇다.

활성화 처리가 실시예 14 및 15의 경우에서와 같이 If 또는 Ie의 측정 후 즉시 종료되면, 일정한 성능이 모든 행에 대해 기대될 수 있다. 이것은 포함된 활성제와 장치의 구성 때문이다. 따라서 샘플링 기법은 이러한 경우에 만족할 만하게 사용될 수 있다. 대안으로서는, 독립적으로 배선되는 다수의 장치가 동시에 활성화될 수도 있다.

이상과 같이 상세히 설명한 바와 같이, 표면 전도형 전자-방출 장치와 다수의 이러한 장치를 배열 설치하므로써 구현되는 전자원과 이러한 전자-방출 영역을 포함하는 화상 생성 장치의 제조에서, 본 발명에 따라 활성화 처리를 수행하는 장치는 장치 품질의 균일성을 향상시키고 누설 전류를 감소시키며 장치들의 성능을 최적화시키는데 효과적이며 유리하게 사용될 수 있다. 이것은 이 장치가 활성화 처리를 위해 조건을 설정하는 수단과 이 조건을 변경하고 직접 전기적으로 검출한 데이터를 기초로 해서 활성화 처리를 종료시키는 타이밍을 결정하는 수단을 포함하고 있기 때문이다.

Claims (45)

1. 전자-방출 장치로서, 한쌍의 장치 전극들과, 상기 장치 전극들 사이에 배열된 전자-방출 영역을 갖고 있는 전기 전도성 박막을 구비한 전자-방출 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 장치의 방출 전류를 증가시키기 위한 활성화 처리를 포함하며, 상기 활성화 처리는 a) 초기 조건들하에서 간극부를 갖는 전기 전도성 박막에 전암(Vact)을 인가시키는 단계와, b) 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 단계와, c) 필요할 경우, 상기 초기 조건들을 상기 전도성 박막의 상기 검출된 전기적 성능의 함수로서 변경시키는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 Vact 이하의 전압(Vf2)에 대해 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류(If2)를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 Vf2는 Vact/2와 동일한 것을 특징으로 하는 전자 -방출 장치 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류와 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류로부터 Ie/If (η)을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 η의 시간에 따른 변화율(dη /dt)을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류에 대한 임계 전압(Vthf)과, 상기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류에 대한 임계 전압(Vthe)을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 Vthf와 상기 Vthe의 차(Vthe-Vthf)를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류의 시간에 따른 변화율(dIe/dt)을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
12. 제1 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초기 조건들을 변경시키는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 전압(Vact)을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 전압(Vact)을 변화시키는 상기 단계는 상기 전도성 박막에 인가되는 펄스 전압의 펄스 높이를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 전압(Vact)을 변화시키는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 펄스 전압의 펄스 폭을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 전압(Vact)을 변화시키는 상기 단계는 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 펄스 전압의 펄스 간격을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
16. 제1 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초기 조건들을 변경시키는 상기 단계는 주위 기체의 물질을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
17. 제16항에 있어서, 주위 기체의 물질을 변화시키는 상기 단계는 주위 기체 내로 에칭 기체를 도입 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 제조 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 에칭 기체는 수소 기체인 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
19. 제1 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초기 조건들을 변경시키는 상기 단계는 주위 기체의 성분들의 부분 압력을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
20. 제19항에 있어서, 주위 기체의 성분들의 부분 압력을 변화시키는 상기 단계는 유기 물질 기체의 부분 압력을 조절시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조방법.
21. 제19항에 있어서, 주위 기체의 성분들의 부분 압력을 변화시키는 상기 단계는 에칭 기체의 부분 압력을 조절시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
22. 제1항에 있어서, 상기 전자-방출 장치는 표면 전도형 전자-방출 장치인 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치 제조 방법.
23. 행으로 배열되고 연결되어진 다수의 전자-방출 장치를 구비한 전자원을 제조하는 방법에 있어서, 상기 전자-방출 장치들은 제1항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 다수의 전자-방출 장치를 구비한 전자원의 제조 방법.
24. 매트릭스형으로 배열되고 연결되어진 다수의 전자-방출 장치를 구비한 전자운을 제조하는 방법에 있어서, 상기 전자-방출 장치들은 제1항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 다수의 전자-방출 장치를 구비한 전자원의 제조 방법.
25. 전자-방출 장치들과 화상 생성 부재들을 구비한 화상 생성 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전자-방출 장치들은 제1항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 화상 생성 장치의 제조 방법.
26. 전자-방출 장치로서, 한쌍의 장치 전극들과, 상기 장치 전극들 사이에 배열되어 상기 장치의 방출 전류를 증가시키는 전자-방출 영역을 갖고 있는 전기 전도성 박막을 구비한 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치에 있어서, a) 초기 조건들 하에서 간극부를 갖는 전기 전도성 박막에 전압(Vact)을 인가시키는 수단과, b) 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 수단과, c)필요할 경우, 상기 초기 조건들을 상기 전기 전도성 박막의 상기 검출된 전기적 성능의 함수로서 변경시키는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치
27. 26항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 Vact 이하의 전압(Vf2)에 대해 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는(If2)를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 Vf2는 Vact/2와 동일한 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
30. 제26항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기 적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류와 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류로부터 Ie/If (η) 을 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 η의 시간에 따른 변화율(dη /dt)을 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
33. 제30항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막을 통해 흐르는 전류에 대한 임계 전압(Vthf)과, 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류에 대한 임계전압(Vthe)을 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 Vthf와 상기 Vthe의 차(Vthe-Vthf)를 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
35. 제26에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류를 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
36. 제35항에 있어서, 상기 전기 전도성 박막의 전기적 성능을 검출하는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막으로부터 방출된 전자에 의해 발생된 전류의 시간에 따른 변화율(dIe/dt)을 검출하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
37. 제26 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 전압(Vact)을 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
38. 제37항에 있어서, 상기 전압(Vact)을 변화시키는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 펄스 전압의 펄스 높이를 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
39. 제37항에 있어서, 상기 전압(Vact)을 변화시키는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 펄스 전압의 펄스 폭을 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
40. 제37항에 있어서, 상기 전압(Vact)을 변화시키는 상기 수단은 상기 전기 전도성 박막에 인가되는 펄스 전압의 펄스 간격을 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
41. 제26 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 주위 기체의 물질을 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
42. 제41항에 있어서, 주위 기체의 물질을 변화시키는 상기 수단은 주위 기체 내로 에칭 기체를 도입시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
43. 제26 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 주위 기체의 성분들의 부분 압력을 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
44. 제43항에 있어서, 주위 기체의 성분들의 부분 압력을 변화시키는 상기 수단은 유기 물질 기체의 부분 압력을 조절시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.
45. 제43항에 있어서, 주위 기체의 성분들의 부분 압력을 변화시키는 상기 수단은 에칭 기체의 부분 압력을 조절시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-방출 장치에 대해 활성화 처리를 행하기 위한 장치.