KR100249876B1 - 전자 발생 장치, 화상 형성 장치 및 이들의 제조 및 조정 방법 - Google Patents

전자 발생 장치, 화상 형성 장치 및 이들의 제조 및 조정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 구동 전압의 변화에 의해 영향받지 않는 전자 방출 장치, 이 전자 방출 장치를 이용하는 화상 형성 장치, 및 이들의 제조하고 조정하는 방법을 제공하는 것이다. 다중 전자 빔원(300)의 행 배선층은 제어 회로(302)에 의해 순차적으로 선택적으로 스위치되고 DC 전압원(301)로부터의 정상 구동 전압의 최대값의 약 1.05 내지 1.5배인 값을 갖는 펄스 전압이 인가된다. 다중 전자 빔원(300)의 모든 표면 전도 전자 방출 장치의 특성은 고 전위측으로 시프트된다. 이러한 처리로, 구동 전압이 잡음 및 구동 전압의 중첩으로 인해 높게 되어도, 표면 전도 전자 방출 장치의 전압 시프트 특성에 의해 발생된 전자 방출 특성의 변화가 방지될 수 있다.

Description

전자 발생 장치, 화상 형성 장치 및 이들의 제조 및 조정 방법
본 발명은 다수의 표면 전도 전자 방출 장치가 배열된 전자 발생 장치, 전자 발생 장치를 이용하는 화상 형상 장치 및 이들을 제조하고 조정하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 2가지 유형이 장치, 즉 열 이온 및 음극 장치가 전자 방출 장치로서 공지되어 있다. 냉음극 장치의 예는 표면 전도 전자 방출 장치, 전계 방출형 장치(이하 FE형 장치라고 함), 및 금속/절연체/금속형 방출 장치(이하 MIM형 장치라고 함)이다.
FE형 장치의 공지된 예는 W. P. Dyke 및 W. W. Dolan, "Field Emission", Advance in Electron Physics, 8, 89(1956)과 C. A. Spindt, "Physical properties of thin-film emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)에 기술되어 있다.
MIM형 장치의 공지된 예는 C. A. Mead, "Operation of Tunnel - emission Devices", J. Appl. Phys., 32, 646(1961)에 기술되어 있다.
표면 전도 전자 방출 장치의 공지된 예는 예를 들어, M. I. Elinson, Radio, Eng. Electron Phys., 10, 1290(1965) 및 이후에 설명될 다른 예에 기술되어 있다.
표면 전도 전자 방출 장치는 전자 방출이 막 표면에 평행하게 전류를 통과시킴으로써 기판 상에 형성된 소영역 박막 내에서 일어난다는 현상을 이용하고 있다. 표면 전도 전자 방출 장치는 상술한 Elinson에 따른 SnO2박막 이외에, Au 박막(G. Dittmer, "Thin Solid Films", 9, 317(1972)), In2O3/SnO2박막(M. Hartwell과 C. G. Fonstad, "IEEE Trans. ED Conf.", 519(1975)), 및 탄소 박막(Hisashi Araki, 등 "Vacuum", Vol 26, No. 1, P. 22(1983))등을 사용하는 장치를 포함한다.
도25는 이들 표면 전도 전자 방출 장치의 구조의 전형적인 예로서, M. Hartwell 등에 따른 표면 전도 방출 장치의 평면도이다. 도25를 참조하면, 참조번호(3001)은 기판을 표시하고, 참조 번호(3004)는 스퍼터링에 의해 형성된 금속 산화물로 이루어진 전도성 박막을 표시한다. 이 전도성 박막(3004)는 도25에 도시한 바와 같이, H자형 패턴을 갖는다. 전자 방출부(3005)는 도전성 박막(3004)에 대하여 대전 처리(이후 활성화 포밍 처리이라 함)을 수행함으로써 형성된다. 도25를 참조하면, 간격 L은 0.5 내지 1[mm]로 설정되고, 폭 W는 0.1[mm]로 설정된다. 전자 방출부(3005)는 예시의 편의상 도전성 박막(3004)의 중심에서 직사각형 형태로 도시되어 있으나, 이것은 전자 방출부의 실제 위치 및 형상을 정확히 도시한 것은 아니다.
M. Hartwell 등에 의한 상기 표면 전도 전자 방출 장치에서, 전형적으로 전자 방출부(3005)는 전자 방출 전에 도전성 박막(3004)에 대해 활성화 포밍 처리이라고 하는 대전 처리를 수행함으로써 형성된다. 활성화 포밍 처리에 따르면, 대전은 예를 들어 1 V/min의 매우 느린 속도로 증가하는 일정한 DC 전압을 도전성 박막(3004)의 양단에 인가함으로써 수행되어, 도전성 박막(3004)를 부분적으로 파괴 또는 변형시키어, 전기적으로 높은 저항을 갖는 전자 방출부(3005)를 형성한다. 주목할 것은 도전성 박막(3004)의 파괴되거나 변형된 부분 또는 특성이 변화된 부분은 균열을 갖는다는 것이다. 활성화 포밍 처리 이후에 도전성 박막에 적절한 전압을 인가할 때, 전자 방출은 균열에 인접하여 수행된다.
상기 표면 전도 전자 방출 장치는 냉음극 장치로 인해 그들이 간단한 구조를 갖고 용이하게 제조될 수 있다는 장점이 있다. 이러한 이유로 인해, 많은 장치가 넓은 영역 상에 형성될 수 있다. 본 출원인에 의해 출원된 일본 특개공 64-31332에서 개시된 바와 같은 여러가지 장치를 배열하고 구동시키는 방법이 연구되었다.
화상 표시 장치 및 화상 기록 장치와 같은 예를 들어 화상 형성 장치, 충전된 빔원 등에 표면 전도 전자 방출 장치를 적용하는 것이 연구되었다.
화상 표시 장치에의 적용으로서, 특히 본 출원인에 의해 출원된 미국 특허 5,066,883 및 일본 특개공 2-257551 및 4-28137호에 개시된 바와 같이, 표면 전도 전자 방출 장치와 전자 빔의 조사시 광을 방출하는 형광체의 결합을 이용하는 화상 표시 장치가 연구되었다. 이런 유형의 화상 표시 장치는 다른 종래의 화상 표시 장치보다 더 우수한 특성을 갖는 것을 기대된다. 예를 들어, 최근의 인기있는 액정 표시 장치에 비해, 상기 표시 장치는 광 방출형이고 넓은 시야각을 갖기 때문에 백라이트를 필요로 하지 않는다는 점에서 우수하다.
본 발명자는 상기 종래의 장치 이외에, 다양한 물질에 따른 냉음극 장치, 제조 방법 및 구조를 조사하였다. 본 발명자는 또한 다수의 냉음극 장치가 배열된 다중 전자 빔원, 및 다중 전자 빔원이 적용되는 화상 표시 장치를 또한 연구하였다.
본 발명자는 또한 도26에 도시한 전기 배선 방법에 따른 다중 전자 빔원을 연구하였다. 특히, 이 다중 빔원은 다수의 냉음극 장치를 2차원 배열시키고 이들 장치를 도26에 도시한 바와 같이 배선함으로써 구성된다.
도26을 참조하면, 참조 번호(4001)은 냉음극 장치를, 참조 번호(4002)는 행배선층을, 참조 번호(4003)은 열 배선층을 표시한다. 행 배선층(4002) 및 열 배선층(4003)은 실질적으로 도26의 배선 저항(4004 및 4005)로 표시된 제한된 전기 저항을 갖는다. 도26에 도시된 배선은 단순 매트릭스 배선이라고 한다. 예시의 편의상, 6×6 매트릭스로 구성된 다중 전자 빔원이 도26에 도시되어 있다. 그러나, 매트릭스의 규모는 물론 이 구성으로 제한되지 않는다. 화상 형성 장치용 다중 전자 빔원에서, 원하는 화상 표시를 수행하기에 충분한 다수의 장치가 배열되고 배선된다.
표면 전도 전자 방출 장치가 단순 매트릭스로 배선된 다중 전자 빔원에서, 적절한 전기 신호가 행 배선층(4002) 및 열 배선층(4003)에 공급되어 원하는 전자 빔을 출력한다. 매트릭스의 임의의 행의 표면 전도 전자 방출 장치가 구동될 때, 선택 전압 Vs가 선택된 행의 행 배선층(4002)에 인가된다. 동시에, 비선택 전압 Vns는 비선택된 행의 행 배선층(4002)에 인가된다. 이 동작과 동기하여, 전자 빔을 출력하기 위한 구동 전압 Ve가 모든 열 배선층(4003)에 인가된다. 이 방법에 따라, 전압(Ve-Vs)는 선택된 행의 표면 전도 전자 방출 장치에 인가되고, 전압(Ve-Vns)는 비선택된 행의 표면 전도 전자 방출 장치에 인가되어, 배선 저항(4004 및 4005)에 의해 발생된 전압 강하는 무시할 수 있는 것으로 가정한다. 전압 Ve, Vs 및 Vns가 적절한 레벨로 설정될 때, 원하는 세기를 갖는 전자 빔은 선택된 행의 표면 전도 전자 방출 장치로부터만 출력된다. 다른구동 전압 Ve가 각각의 열 배선층(4003)에 인가될 때, 서로 다른 세기들을 갖는 전자 빔들이 선택된 행의 각각의 장치로부터 출력된다. 표면 전도 전자 방출 장치의 응답율이 빠르기 때문에, 전자 빔이 출력되는 시간 주기는 또한 구동 전압 Ve를 인가하기 위한 시간 주기에 따라 변화될 수 있다.
단순 매트릭스로 배열된 표면 전도 전자 방출 장치를 갖는 다중 전자 빔원은 다양한 응용에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 다중 전자 빔원은 화상 형성에 따라 전기 신호를 적절히 공급함으로써 화상 형성 장치용의 전자원으로서 적합하게 사용될 수 있다.
표면 전도 전자 방출 장치의 특성을 개선시키는 집중적인 연구의 결과로, 본 발명자는 제조 처리에서의 통전 활성화 처리가 유효하다는 것을 발견하였다.
상술한 바와 같이, 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출부가 형성될 때, 박막을 국부적으로 파괴, 변형, 또는 저하시키고 균열을 형성하기 위해 도전성 박막에 전류를 흘리게 하는 처리(통전 포밍 처리)이 수행된다. 그 다음에, 통전 활성화 처리가 수행될 때, 전자 방출 특성은 상당히 개선될 수 있다. 특히, 통전 활성화 처리는 적절한 조건 하에 통전 포밍 처리에 의해 형성된 전자 방출부의 대전을 수행하여, 전자 방출부 주위에 탄소 또는 탄소 화합물을 피착시키는 처리이다. 예를 들어, 선정된 전압 펄스가 적절한 부분 압력에서 유기 물질이 존재하는 진공 분위기에 부분적으로 인가되고, 전체 압력은 10-4내지 10-5[Torr]이다. 이 처리로, 단결정 흑연, 다결정 흑연, 비결정 탄소, 및 이들의 혼합물 중의 하나가 약 500[Å] 이하의 두께로 전자 방출부 주위에 피착된다. 이들 조건은 단지 예에 불과하고 표면 전도 전자 방출 장치의 물질 및 형상에 따라 적절히 변화되기도 한다.
이 처리로, 전자 방출부를 통전 활성화 처리 전의 것과 비교하면, 동일한 인가 전압에서의 방출 전류는 전형적으로 약 100배 이상 증가될 수 있다. 그러므로, 다수의 표면 전도 전자 방출 장치를 사용하여 다중 전자 빔원을 제조하는데 있어서, 통전 활성화 처리는 각 장치에 대해 양호하게 수행된다.
통전 활성화 처리가 완료된 이후에, 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출 특성을 안정화시키기 위한 목적으로, 표면 전도 전자 방출 장치 주위의 진공 분위기에서의 유기 가스의 부분 압력은 감소되어, 전압이 표면 전도 전자 방출 장치에 인가되어도 전자 방출부 또는 그 주변부에서의 탄소 또는 탄소 화합물의 더 이상의 피착이 방지되고, 이 상태가 유지된다. 양호하게는, 대기에서의 유기 가스의 부분 압력은 10-8[Torr] 이하로 감소되고, 이 상태가 유지된다. 가능한 경우에, 부분 압력은 양호하게는 10-10[Torr] 이하로 유지된다. 주목할 것은 유기 가스의 부분 압력은 주 성분으로서 탄소 및 수소를 갖고 질량 분광 사진을 이용하여 정량적으로 측정된 13 내지 200의 질량수를 갖는 유기 분자의 부분 압력을 통합시킴으로써 얻어진다.
표면 전도 전자 방출 장치 주위의 유기 가스의 부분 압력을 감소시키는 전형적인 방법은 다음과 같다. 표면 전도 전자 방출 장치가 형성된 기판을 포함하는 진공 용기가 가열된다. 용기 내의 각 부재의 표면으로부터 유기 가스 분자를 디소빙(desorbing)하는 동안, 흡수 펌프와 같은 진공 펌프 또는 오일을 사용하지 않는 이온 펌프를 사용하여 증착이 수행된다. 유기 가스의 부분 압력이 이 방식으로 감소된 후에, 이 상태는 오일없는 진공 펌프를 사용하여 증착을 연속적으로 수행함으로써 유지될 수 있다. 그러나, 연속 증착을 위해 진공 펌프를 이용한 이 방법은 체적, 전력 소비, 중량 및 응용 목적에 따른 비용에 있어서 단점을 갖는다. 표면 전도 전자 방출 장치가 화상 표시 장치에 적용될 때, 유기 가스 분자는 유기 가스의 부분 압력을 감소시키도록 충분히 디소브되고, 그 다음에, 게터 막이 진공 용기 내에 형성되고, 동시에 배기 파이프가 밀봉되어, 이 상태를 유지한다.
이 처리로, 탄소나 탄소 화합물 어느 것이나 통전 활성화 처리 이후의 시간의 경과에 따라 표면 전도 전자 방출 장치의 대전 또는 변화에 의해 새롭게 피착되지 않게 되어, 전자 방출 특성이 안정화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 표면 전도 전자 방출 장치를 이용한 다중 전자 빔원이 다음의 문제를 가질지라도, 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출 특성을 개선시키고 안정화시키는 조치가 취해진다.
몇가지 경우에, 다중 전자 빔원을 구동시키기 위해 인가된 전압의 피크값은 구동 회로의 온도 특성(예를 들어, 온도 드리프트)로 인해 증가하고, 또는 도 3에 도시한 바와 같이, 장해(예를 들어, 회로의 잡음 또는 정전기)로 인해 순간적으로 증가한다. 전압값의 이러한 증가가 선정된 값(이전에 다중 전자 빔원에 인가된 전압의 최대값) 이상으로 구동 전압의 피크값을 증가시킬 때, 표면 전도 전자 방출 장치의 장치 특성은 전압이 다중 전압 빔원에 인가된 후 즉시 변화한다. 이 때문에, 다중 전자 빔원의 표면 전도 전자 방출 장치의 특성의 변화 전의 것과 동일한 전압이 인가되는 때에도, 전자 방출양은 변화(감소)한다. 다중 전자 빔원이 화상 표시 장치에 인가될 때, 구동 동작 중에 화상이 표시되는 행의 휘도는 감소하여, 표시 화상의 행 방향으로의 휘도 변화가 일어난다.
본 발명은 상기 종래의 상황을 고려하여 이루어진 것이고 구동 전압의 변화에 의해 영향받지 않는 전자 발생 장치, 전자 발생 장치를 이용한 화상 형성 장치, 및 이들을 제조하고 조절하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명 기판 상에 매트릭스로 배열된 다수의 표면 전도 전자 방출 장치를 포함하고, 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 장치에는 정상 구동 전압의 최대값과 상기 표면 전도 전자 방출 장치에 들어갈 수 있는 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 전압을 갖는 전압 펄스가 미리 인가되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치를 제공한다.
양호하게는, 상기 표면 전도 전자 방출 장치는 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr보다 크지 않는 진공 용기 내에 배열된다.
양호하게는, 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 장치는 행 배선층 및 열 배선층에 의해 매트릭스로 2차원적으로 배열되고 접속된다.
양호하게는, 펄스 전압의 값은 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배이다.
양호하게는, 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 장치는 2차원적으로 배열되고, 상기 표면 전도 전자 방출 장치로부터 방출된 전자 빔의 양을 조정하기 위한 그리드 전극을 더 포함한다.
본 발명은 또한, 상기 전자 발생 장치, 및 전자 빔의 입사시에 여기되어 광을 방출하는 형광체를 포함하는 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 다수의 표면 전도 전자 방출 장치가 배열되는 다중 전자 빔원과, 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치를 제조하는 방법에 있어서, 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 장치에 미리 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법을 제공한다.
양호하게는, 상기 특성 시프트 전압은 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr보다 크지 않은 분위기에서 인가된다. 양호하게는, 상기 특성 시프트 전압은 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배이다. 본 발명에 따르면, 전자 발생 장치 위에, 전자 빔의 조사시 여기되어 광을 방출하는 형광체를 갖는 화상 형성 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전자 발생 장치를 제조하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 제조 방법이 제공된다.
본 발명은 전자 발생 장치 또는 화상 형성 장치의 제조의 완료 후에 구동 전압에 포함된 잡음 전압이 증가할 때, 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출 특성이 잡음 전압에 대한 안전한 마진을 고려하여 시프트되는 화상 형성 장치를 조정하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 다수의 표면 전도 전자 방출 장치가 배열되는 다중 전자 빔원과, 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치를 조정하는 방법에 있어서, 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 장치에 미리 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 조정 방법을 제공한다.
양호하게는, 상기 특성 시프트 전압은 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr보다 크지 않은 분위기에서 인가된다. 양호하게는, 특성 시프트 전압은 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배이다.
본 발명에 따르면, 전자 발생 장치 위에, 전자 빔의 조사시 여기되어 광을 방출하는 형광체를 갖는 화상 형성 장치를 조정하는 방법에 있어서, 상기 전자 발생 장치를 조정하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 조정 방법이 제공된다.
본 발명의 전자 발생 장치는 반도체 제조 처리에서 EB(전자 빔) 인출에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 구동 전압의 변화에 의해 영향받지 않는 전자 발생 장치, 전자 발생 장치를 이용한 화상 형성 장치 및 이들을 제조하고 조정하는 방법이 제공된다.
도1a 및 도1b는 본 발명에 따라 표면 전도 전자 방출 장치의 전기적 특성의 측정 및 시프트에 사용된 파형을 도시한 도표.
도2a 및 도2b는 본 발명의 표면 전도 전자 방출 장치의 메모리 기능을 설명하는 그래프.
도 3은 본 발명에 의해 해결될 문제, 즉 잡음에 의해 발생된 구동 전압의 왜곡 또는 온도 특성을 설명하는 파형도.
도4는 제1실시예에 따른 화상 표시 장치의 화상 패널을 도시한 부분 절단 사시도.
도5a 및 도5b는 제1실시예의 표시 패널의 면판 상의 형광체의 배열을 도시한 평면도.
도6a 및 도6b는 제1실시예에서 사용된 평면형 표면 전도 전자 방출 장치의 평면도 및 단면도.
도7a 내지 도7e는 제1실시예의 평면형 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하는데 있어서의 단계들을 도시한 단면도.
도8은 제1실시예의 통전 포밍 처리에서 인가된 전압의 파형을 도시한 도표.
도9a 및 도9b는 제1실시예의 통전 활성화 처리에서 인가된 전압의 파형 및 방출 전류 Ie의 변화를 각각 도시한 도표.
도10은 제1실시예에서 사용된 계단형 표면 전도 전자 방출 장치의 단면도.
도11a 내지 도11f는 계단형 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하는데 있어서의 단계들을 도시한 단면도.
도12는 제1실시예에서 사용된 다중 전자 빔원의 기판의 평면도.
도13은 제1실시예에서 사용된 다중 전자 빔원의 기판의 평면도.
도14는 제1실시예에 따른 다중 전자 빔원에 메모리 기능을 부여하기 위한 회로 구성을 도시한 블럭도.
도15는 제1실시예에서 사용된 메모리 기능을 실현하기 위한 전압 파형도.
도16은 제1실시예의 표시 패널을 사용하여 TV 신호 표시 회로의 구성을 도시한 블럭도.
도17은 제1실시예의 다중 전자 빔원의 전자 방출 장치의 구성예를 도시한 평면도.
도18은 제1실시예의 단위 라인 내의 표시의 예를 설명하는 도면.
도19는 도17에 도시한 회로의 표시 형태의 상세예를 도시한 도면.
도20은 도19에 도시한 표시한 타이밍예를 도시한 타이밍 챠트.
도21은 제1실시예의 표시의 타이밍예를 도시한 타이밍 챠트.
도22는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시 패널을 도시한 부분 절단 사시도.
도23은 제1실시예의 형광체 표면 상의 그리드 인가 전압과 전류값 사이의 관계를 도시한 그래프.
도24는 본 발명의 화상 표시 장치를 사용하는 다기능 화상 표시 장치의 블럭도.
도25는 종래의 표면 전도 전자 방출 장치의 예를 도시한 평면도.
도26은 전자 방출 장치의 일반적인 매트릭스 배선을 설명하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102 : 주사 회로 103 : 제어 회로
104 : 시프트 레지스터 105 : 라인 메모리
106 : 동기 신호 분리 회로 107 : 변조 신호 발생기
203 : 전극 204 : 전자 방출 장치
206 : 그리드 300 : 다중 전자 빔원
301 : DC 전압원 302 : 제어 회로
304 : FET 1000 : 표시 패널
1003 : 행방향 배선 1004 : 열방향 배선
본 발명의 다른 특징 및 장점은 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호가 동일하거나 유사한 부분을 표시하는 첨부 도면과 함께 이루어진 다음의 설명으로부터 분명해질 것이다.
표면 전도 전자 방출 장치에 의해 나타나는 전자 방출 특성 메모리 기능이 먼저 설명된다.
본 발명자는 표면 전도 전자 방출 장치가 유기 가스의 부분 압력이 감소되는 분위기에서 통전 포밍 처리 및 통전 활성화 처리를 받게하였고 그것의 전기적 특성을 측정하였다.
도1a 및 도1b는 표면 전도 전자 방출 장치에 인가된 구동 신호의 전압 파형을 도시한 도표이다. 횡축은 시간축을 나타내고, 종축은 표면 전도 전자 방출 장치에 인가된 전압(이후 장치 전압 Vf라고 함)을 나타낸다.
도1a에 도시한 바와 같이, 연속 장방형 전압 펄스가 구동 신호로서 사용되었고, 전압 펄스의 인가 주지가 3개의 주기, 즉 제1내지 제3주기로 나누어졌다. 각 주기에서, 100개의 동일 펄스가 인가되었다. 도1b는 도1a에 도시한 그러한 전압 펄스의 파형의 확대도이다.
측정 조건은 펄스 폭 T1=66.8[μsec] 및 각 주기에서 펄스 주기 T2=16.7[msec]이었다. 이들 조건은 표면 전도 전자 방출 장치가 일반적인 TV 수신기에 인가될 때 설정된 표준 구동 조건을 기준으로 결정되었다. 그러나, 메모리 기능은 다른 조건 하에서 측정되었다. 주목할 것은 측정은 구동 신호원으로부터 각 표면 전도 전자 방출 장치까지의 배선 경로의 임피던스가 표면 전도 전자 방출 장치에 효과적으로 인가된 전압 펄스의 상승 시간 Tr 및 하강 시간 Tf 모두가 100[ns] 이하로 되도록 충분히 감소된 동안 수행되었다는 것이다.
장치 전압 Vf는 제1및 제3주기에서 Vf=Vf1이었고, 제2주기에서 Vf=Vf2이었다. 장치 전압 Vf1 및 Vf2 모두는 각 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출 임계 전압보다 높게 설정되어 Vf1＜Vf2를 만족시켰다. 표면 전도 전자 방출 장치의 형상 및 물질에 따라 전자 방출 임계 전압이 변화하기 때문에, 이들 전압은 측정될 표면 전도 전자 방출 장치에 따라 적절히 설정된다. 측정 동작시의 표면 전도 전자 방출 장치 주위의 대기에 관여하는, 전체 압력은 1×10-6[Torr]이었고, 유기 가스의 부분 압력은 1×10-9[Torr]이었다.
도2a 및 도2b는 도1a 및 도1b에 도시한 구동 신호의 인가시에 표면 전도 전자 방출 장치의 전기적 특성을 도시한 그래프이다. 도2a를 참조하면, 횡축은 장치 전압 Vf를 나타내고, 종축은 표면 전도 전자 방출 장치로부터 방출된 전류(이후 방출 전류 Ie라 함)의 측정값을 나타낸다. 도2b도를 참조하면, 횡축은 장치전압 Vf를 나타내고, 종축은 표면 전도 전자 방출 장치에 흐르는 전류(이후 장치 전류 If라고 함)의 측정값을 표시한다.
도2a에 도시한(장치 전압 Vf) 대(방출 전류 Ie) 특성이 먼저 설명된다.
도1a에 도시한 제1주기에서, 표면 전도 전자 방출 장치는 구동 펄스에 응답하여 특성 곡선 Iec(1)에 따라 방출 전류를 출력한다. 구동 펄스의 상승 시간 Tr에서, 인가된 전압 Vf가 Vth1을 초과할 때, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(1)에 따라 갑자기 증가한다. Vf=Vf1의 주기에서, 즉 펄스 폭 T1의 간격에서, 방출 전류 Ie는 Ie1로 유지된다. 구동 펄스의 하강 시간 Tf에서, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(1)에 따라 갑자기 감소한다.
제2주기에서, Vf=Vf2로 주어진 펄스의 인가가 개시될 때, 특성 곡선 Iec(1)은 특성 곡선 Iec(2)로 변화한다. 특히, 구동 펄스의 상승 시간 Tr에서, 인가된 전압 Vf가 Vth2를 초과할 때, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(2)에 따라 갑자기 증가한다. Vf = Vf2의 주기에서, 즉, 간격 T1에서, 방출 전류 Ie는 Ie2로 유지된다. 구동 펄스의 하강 시간 Tf에서, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(2)에 따라 갑자기 감소한다.
제3주기에서, Vf=Vf1으로 주어진 펄스가 다시 인가되어도, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(2)에 따라 변화한다. 특히, 구동 펄스의 상승 시간 Tr에서, 인가된 전압 Vf가 Vth2를 초과할 때, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(2)에 따라 갑자기 증가한다. Vf=Vf1의 주기에서, 즉, 간격 T1에서, 방출 전류 Ie는 Ie3으로 유지된다. 구동 펄스의 하강 시간 Tf에서, 방출 전류 Ie는 특성 곡선 Iec(2)에 따라 갑자기 감소한다.
상술한 바와 같이, 제3주기에서, 제2주기 내의 특성 곡선 Iec(2)가 저장되기 때문에, 장치 전압 Vf=Vf1으로의 방출 전류 Ie는 Ie1에서 Ie3으로 감소하고 제1주기의 것보다 작아진다.
도2b에 도시한 것과 같은(장치 전압 Vf) 대(장치 전류 If) 특성에 관해서는, 장치는 제1주기에서 특성 곡선 Ifc(1)에 따라 동작한다. 그러나, 제2주기에서, 장치는 특성곡선 Ifc(2)에 따라 동작한다. 제3주기에서, 장치는 제2주기에서 저장된 특성 곡선 Ifc(2)에 따라 동작한다.
설명의 편의 상, 3개의 주기 즉 제1내지 제3주기만이 설명된다. 그러나, 분명한 바와 같이, 이 설정은 이 조건에 제한되지 않는다. 메모리 기능을 갖는 표면 전도 전자 방출 장치에 펄스 전압을 인가하는데 있어서, 이전에 인가된 펄스의 것보다 큰 전압값을 갖는 펄스가 인가될때, 특성 곡선은 시프트하고, 결과적인 특성이 저장된다. 후속하여, 특성 곡선(전자 방출 특성)이 큰 전압값을 갖는 펄스가 인가되지 않으면 저장된 채로 유지된다. 이러한 메모리 기능은 FE형 전자 방출 장치를 포함하는 다른 전자 방출 장치에서 관찰되지 않았다. 그러므로, 이 특성은 표면 전도 전자 방출 장치에 독특한 것이다.
이 실시예에서, 다중 전자 빔원의 모든 표면 전도 전자 방출 장치는 전압 △V 및 안전한 마진 전압 Vsf를 가산하여 얻어진 메모리 전압 Vmn(Vmn=Vdr+△V+ Vsf)로 미리 인가되고, 장해 또는 온도 특성에 의한 구동 전압의 피크 전압의 최대 증가량은 모든 표면 전도 전자 방출 장치의 장치 특성이 시프트되고 저장되도록 이상적인 구동 전압의 피크값 Vdr로 평가된다.
안전한 마진 전압 Vsf가 실제 구동 전압이 장해 또는 온도 특성으로 인한 메모리 전압 Vmn 이상으로 증가하지 않도록 적절한 값으로 설정될 때, 전자 방출 특성은 표면 전도 전자 방출 장치의 메모리 특성으로 인해 시프트되지 않는다. 즉, 다중 전자 빔원이 화상 표시 장치에 적용될 때 구동 동작 중의 표시 화상의 휘도는 감소되지 않고, 또는 표시 화상의 휘도 변화가 제거될 수 있다. 메모리 전압 Vmn의 양호한 범위는 구동 전압의 최대값의 약 1.05 내지 1.5배이다.
본 발명의 양호한 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 이하 상세히 설명된다.
[제1실시예]
표시 패널의 구성 및 제조 방법
본 발명의 제1실시예에 따른 화상 표시 장치의 표시 패널의 구성 및 제조 방법이 상세한 실시예를 참조하여 아래에 설명된다.
도4는 패널의 내부 구조를 도시한, 제1실시예에서 사용된 표시 패널의 부분 절단 사시도이다.
도4를 참조하면, 참조 번호(1005)는 배면 판, 참조 번호(1006)은 측벽, 참조번호(1007)은 전면 판을 표시한다. 이들 부분(1005 내지 1007)은 표시 패널(1000)내에 진공을 유지하기 위한 기밀 용기를 형성한다. 기밀 용기를 구성하기 위해, 이들의 접합부가 충분한 강도 및 기밀 상태를 유지하게 하도록 각 부분을 밀봉 접속할 필요가 있다. 예를 들어, 프릿 유리가 접합부에 가해지고 10분여동안 공기 또는 질소 분위기에서 400℃ 내지 500℃로 소결되어, 부분들을 밀봉 접속시킨다. 기밀 용기를 진공화시키는 방법이 이후 설명된다.
배면 판(1005)는 N×M 표면 전도 전자 방출 장치가 그 위에 형성되어 그 위에 고정된 기판(1001)을 갖는다. M과 N은 2보다 큰 양의 정수이고 표시 화소의 타겟수에 따라 적절히 설정된다. 예를 들어, 고 품위 텔레비젼 표시용 표시 장치에서, 양호하게는 N=3,000이상이고, M=1,000이상이다. 이 실시예에서, N=3,071이고 M=1,024이다. N×M 표면 전도 전자 방출 장치는 M개의 행 배선층(1003)과 N개의 열 배선층(1004)를 갖는 단순 매트릭스로 배열된다. 기판(1001), 다수의 전자 방출 장치, 행 배선층(1003), 및 열 배선층(1004)로 구성된 부분은 다중 전자 빔원이라고 한다. 다중 전자 빔원의 제조 방법 및 구조가 이후 상세히 설명된다.
이 실시예에서, 다중 전자 빔원의 기판(1001)은 기밀 용기의 배면 판(1005)에 고정된다. 그러나, 다중 전자 빔원의 기판(1001)이 충분한 강도를 가지면, 다중 전자 빔원의 기판(1001) 자체는 기밀 용기의 배면 판으로서 사용될 수 있다.
또한, 형광체 막(1008)은 전면 판(1007)의 하부면 상에 형성된다. 이 실시예의 액정 패널(1000)이 컬러 표시 패널이기 때문에, 형광체 막(1008)은 적(R), 녹(G), 및 청(B) 형광체, 즉 CTR 분야에서 사용된 3원색 형광체로 코팅된다. 도5a에 도시한 바와 같이, R, G 및 B 형광체는 줄 무늬 구성에서 적용된다. 흑색 전도 물질(1010)은 형광체의 줄 무늬 사이에 제공된다. 흑색 전도 물질(1010)을 제공하는 목적은 전자 빔 조사 위치가 어느 정도 시프트되어도 표시 컬러 미스레지스트레이션을 방지하고, 외부광의 반사를 차단함으로써 표시 콘트라스트의 저하를 방지하고, 전자 빔 등에 의해 형광체 막(1008)이 충전되는 것을 방지하는 것이다. 흑색 전도물질(1010)은 임의 의 다른 물질이 상기 목적이 달성될 수 있는 한 사용될 수 있어도, 흑연으로 이루어진다.
3원색, 즉 R, G 및 B의 형광체의 구성은 도5a에 도시한 줄 무늬 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 도5b에 도시한 텔타 구성 또는 다른 구성이 사용될 수 있다.
단색 표시 패널이 형성될 때, 단색 형광체 물질이 형광체 막(1008)용으로 사용되어야 한다. 이 경우에, 흑색 전도 물질(1010)이 항상 사용되는 것은 아니다. 또한, CRT 분야에서 공지된 금속 백(1009)는 형광체 막(1008)의 배면 판측 표면 상에 제공된다.
금속 백(1009)를 제공하는 목적은 형광체 막(1008)로부터 방출되 광의 거울 반사부에 의해 광 이용율을 개선시키고, 형광체 막(1008)의 음 이온과의 충돌을 방지하고, 전자 빔 가속 전압을 인가하기 위한 전극으로서 금속 백(1009)를 사용하고, 형광체 막(1008)을 여기시키는 전자의 전도성 경로로서 금속 백(1009)를 사용하는 것 등이다. 금속 백(1009)는 전면 판(1007)상에 형광체 막(1008)을 형성하고, 형광체 막 표면에 스무씽 처리를 가하고, 증착에 의해 그 위에 알루미늄(Al)을 피착함으로써 형성된다. 주목할 것은 저 전압용 형광체 물질이 형광체 막(1008)에 사용될 때, 금속 백(1009)가 사용되지 않는다는 것이다.
또한, 가속 전압의 인가와 형광체 막의 도전성의 개선을 위해, 예를 들어 ITO로 이루어진 투명 전극이 전면 판(1007)과 형광체 막(1008) 사이에 제공된다.
도4를 참조하면, 참조 부호(Dx1 내지 DxM), (Dy1 내지 DyN), 및(Hv)는 표시 패널(1000)을 전기 회로(이후에 설명됨)에 전기적으로 접속시키기 위해 제공된 기밀 구조를 위한 전기 접속 단자를 표시한다. 단자(Dx1 내지 DxM)은 기판(1001)의 행 배선층(1003)에 전기적으로 접속되고, 단자(Dy1 내지 DyN)은 기판(1001)의 열 배선층(1004)에 접속되고, 단자(Hv)는 전면 판(1007)의 금속 백(1009)에 접속된다.
기밀 용기를 진공화시키기 위해서, 기밀 용기를 형성한 후에, 오일을 사용하지 않는 배기 파이프 및 진공 펌프(2개 다 도시 안됨)가 접속되고, 기밀 용기는 약 10-7[Torr]의 진공으로 진공화된다. 진공을 유지하면서, 표시 패널(1000)은 80℃ 내지 200℃로 가열되고 유기 가스의 부분 압력을 감소시키기 위해서 약 5시간동안 구워진다. 그 다음에, 배기 파이프가 밀봉된다. 기밀 용기 내에 진공을 유지하기 위해서, 게터 막(도시 안됨)이 밀봉 바로 전후에 기밀 용기 내에 선정된 위치에 형성된다. 게터 막은 가열 또는 RF 가열함으로써 예를 들어 주로 Ba로 이루어진 게터링 물질을 가열 및 증착함으로써 형성된 막이다. 게터 막의 흡입 효과는 기밀 용기 내에 1×10-5내지 1×10-7[Torr]의 진공을 유지시키는 것이다. 이 경우에, 주로 탄소 및 수소로 이루어지고 13 내지 200의 질량수를 갖는 유기 가스의 부분 압력은 10-8[Torr]보다 작게 설정된다.
제1실시예에 따른 표시 패널(1000)의 기본 구성 및 제조 방법이 위에 설명되었다.
본 실시예의 표시 패널(1000)의 사용된 다중 전자 빔원의 제조 방법이 다음에 설명된다. 본 실시예의 화상 표시 장치에 사용된 다중 전자 빔원의 경우에, 어떤 물질, 형상 및 표면 전도 전자 방출 장치의 제조 방법이 그것이 단순 매트릭스로 배열된 표면 전도 전자 방출 장치를 갖는 다중 전자 빔원용인 한 어떤 것이든지 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명자는 표면 전도 전자 방출 장치 중에서, 미세 입자막으로 이루어진 전자 방출부 또는 그것의 주변부를 갖는 것이 전자 방출 특성에 있어서 우수하고 용이하게 제조될 수 있다. 따라서, 이러한 장치는 고 밝기, 대형 화면 화상 표시 장치에 사용될 가장 적절한 표면 전도 전자 방출 장치이다. 이 실시예의 표시 패널에서, 미세 입자막으로 이루어진 전자 방출부 또는 그것의 주변부를 각각 갖는 표면 전도 전자 방출 장치가 사용된다. 먼저, 양호한 표면 전도 전자 방출 장치의 기본 구조, 제조 방법, 및 특성이 설명되고, 단순 매트릭스로 배선된 많은 장치를 갖는 다중 전자 빔원의 구조가 나중에 설명된다.
표면 전도 전자 방출 장치의 양호한 구조 및 제조 방법
미세 입자막으로 이루어진 전자 방출부 또는 그것의 주변부를 갖는 표면 전도 전자 방출 장치의 전형적인 구조는 평면형 구조 및 계단형 구조를 갖는다.
평면형 표면 전도 전자 방출 장치
평면형 표면 전도 전자 방출 장치의 구조 및 제조 방법이 먼저 설명된다.
도6a 및 도6b는 평면형 표면 전도 전자 방출 장치의 구조를 설명하는 평면도 및 단면도이다.
도6a 및 도6b를 참조하면, 참조 번호(1101)은 기판을, 참조 번호(1102 및 1103)은 장치 전극을, 참조 번호(1104)는 도전성 박막을, 참조 번호(1105)는 통전 포밍 처리에 의해 형성된 전자 방출부를, 참조 번호(1113)은 통전 활성화 처리에 의해 형성된 박막을 표시한다. 기판(1101)으로서, 예를 들어 실리카 유리 및 소다 석회 유리인 다양한 유리 기판, 예를 들어 알루미나인 다양한 세라믹 기판 또는 예를 들어 SiO2로 이루어지고 그 위에 형성된 절연층을 갖는 기판들 중의 임의의 것이 사용될 수 있다. 그것의 표면에 평행이고 서로 대향하도록 기판(1101) 상에 형성된 장치 전극(1102 및 1103)은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 다음의 물질 중의 하나가 선택되고 사용될 수 있다 : Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd 및 Ag와 같은 금속, 이들 물질의 합금, In2O3-SnO2와 같은 금속 산화물 및 폴리실리콘과 같은 반도체. 장치 전극(1102 및 1103)은 증착 및 포토리쏘그래피 또는 에칭과 같은 막 형성 기술의 조합에 의해 용이하게 형성될 수 있으나, 임의의 다른 방법(예를 들어, 프린팅 기술)이 이용될 수 있다.
장치 전극(1102 및 1103)의 형상은 전자 방출 장치의 응용 목적에 따라 적절히 설계된다. 일반적으로, 전극 간격 L은 수백 Å 내지 수백 ㎛의 범위 내의 적절한 값으로 설정된다. 표시 장치를 위한 가장 양호한 범위는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛이다. 장치 전극의 두께 d에 관해서는, 적절한 값이 수백 Å 내지 수 ㎛ 범위에서 일반적으로 선택된다.
도전성 박막(1104)는 미세 입자막으로 만들어진다. "미세 입자막"은 많은 미세 입자(인슐러 아그레게이트(insular aggregate)를 포함함)를 포함하는 막이다. 미세 입자막의 현미경 관찰에서 막 내의 개개의 미세 입자는 서로 떨어져 있기도하고, 서로 인접하기도 하며, 또는 서로 중첩되어 있다는 것이 드러났다.
미세 입자막 내의 한 입자는 수 Å 내지 수천 Å 범위 내의 직경을 갖는다. 양호하게는, 직경은 10 Å 내지 200 Å 범위 내에 있다. 미세 입자막의 두께는 다음의 조건을 고려하여 적절히 설정된다. 그 조건은 장치 전극(1102 또는 1103)과 전기적 접속을 하는데 필요한 조건, 이후에 설명될 통전 포밍 처리를 위한 조건, 이후에 설명될 미세 입자막 자체의 전기적 저항을 적절한 값으로 설정하기 위한 조건이다. 특히, 막의 두께는 수 Å 내지 수천 Å의 범위로 보다 양호하게는 10 Å 내지 500 Å의 범위로 설정된다.
예를 들어, 미세 입자막을 형성하는데 사용되는 물질은 Pd, At, 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 탄소화물, TiN, ZrN, HfN과 같은 질소화물, Si 및 Ge와 같은 반도체, 및 탄소이다. 적절한 물질이 이들 물질로부터 선택된다.
상술한 바와 같이, 도전성 박막(1104)는 미세 입자막을 사용하여 형성되고, 막의 시트 저항은 103내지 107[Ω/sq]의 범위 내로 설정된다.
도전성 박막(1104)가 장치 전극(1102 및 1103)에 전기적으로 접속되는 것이 양호함에 따라, 이들은 서로 부분적으로 중첩하도록 배열된다. 도6a 및 도6b를 참조하면, 각각의 부분은 하부로부터 다음의 순서로 적층된다 : 기판, 장치 전극, 및 도전성 박막. 이 중첩 순서는 하부로부터 기판, 도전성 박막 및 장치 전극이다.
전자 방출부(1105)는 도전성 박막(1104)의 부분에 형성된 균열부이다. 전자 방출부(1105)는 주변 도전성 박막의 것보다 높은 전기 저항을 갖는다. 이 균열부는 도전성 박막(1104) 상의 통전 포밍 처리(이후에 설명됨)에 의해 형성된다. 몇가지 경우에, 수 Å 내지 수백 Å의 직경을 갖는 입자는 균열부 내에 배열된다. 전자 방출부의 실제 위치 및 형상을 정확히 도시하기가 어렵기 때문에, 도6a 및 도6b는 균열부를 개략적으로 도시하고 있다.
탄소 또는 탄소 화합물로 이루어진 박막(1113)은 전자 방출부(1105) 및 그 주변부를 덮는다. 박막(1113)은 통전 포밍 처리 이후에 다음에 설명될 통전 활성화 처리에 의해 형성된다. 박막(1113)은 양호하게는 단결정 흑연, 다결정 흑연, 비결정 탄소, 또는 이들의 혼합물로 이루어지고, 그것의 두께는 500[Å]이하이고 특정하게는 300[Å]이하이다. 박막(1113)의 실제 위치 및 형상을 정확히 도시하기가 어렵기 때문에, 도6a 및 도6b는 막을 개략적으로 도시하고 있다. 도6a는 박막(1113)의 일부가 제거된 장치를 도시한 평면도이다.
장치의 양호한 기본 구조가 상기 설명되었다. 이 실시예에서, 실제적으로 다음의 장치가 사용된다.
기판(1101)은 소다 석회 유리로 이루어진고, 장치 전극(1102 및 1103)은 Ni박막으로 이루어진다. 장치 전극의 두께 d는 1,000[Å]이고, 전극 간격은 2[㎛]이다. 미세 입자막을 위한 주요 물질로서, Pd 또는 Pdo가 사용된다. 미세 입자막의 두께 및 폭 W는 각각 약 100[Å] 및 100[㎛]로 설정된다.
평면형 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하는 양호한 방법이 다음에 설명된다. 도7a 내지 도7e는 평면형 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하는데 있어서의 단계들을 설명하는 단면도이다. 도6a 및 도6a에서와 동일한 참조 번호는 도7a 내지 도7e의 동일한 부분을 표시하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
(1) 먼저, 도7a에 도시한 바와같이, 장치 전극(1102 및 1103)은 기판(1101) 상에 형성된다. 장치 전극(1102 및 1103)을 형성하는데 있어서, 기판(1101)은 세탁제, 순수한 물, 및 유기 솔벤트로 완전히 세척되고, 장치 전극을 위한 물질은 기판(1101) 상에 피착된다. 피착 방법으로서, 증착 또는 스퍼터링과 같은 진공 막형성 기술이 사용될 수 있다. 그 다음에, 피착된 전극 물질은 포토리쏘그래픽 에칭 기술에 의해 패턴된다. 그러므로, 도7a 내의 한쌍의 장치 전극(1102 및 1103)이 형성된다.
(2) 다음에, 도7b에 도시한 바와 같이, 도전성 박막(1104)가 형성된다.
도전성 박막을 형성하는데 있어서, 유기 금속 용액이 먼저 도7a에서 준비된 기판(1101)에 가해지고, 가해진 용액은 다음에 건조되고 소결되어, 미세 입자막을 형성한다. 그 다음에, 미세 입자막이 포토리쏘그래픽 에칭 방법에 의해 선정된 형상으로 패턴된다. 유기 금속 용액은 주 요소로서, 도전성 박막을 위해 사용된 미세입자용의 물질을 포함하는 유기 금속 화합물 용액이다. 이 실시예에서, Pd가 주요소로서 사용된다. 이 실시예에서, 유기 금속 용액의 가함이 디핑 방법에 의해 수행되나, 스피너 방법 또는 스프레잉 방법이 사용될 수 있다.
미세 입자막으로 이루어진 도전성 박막을 형성하는 방법으로서, 이 실시예에서 사용된 유기 금속 용액의 가함은 증착 방법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 증착 방법과 같은 다른 방법으로 대체될 수 있다.
(3) 도7c에 도시한 바와 같이, 적절한 전압이 통전 포밍 처리를 위해 전원(1110)으로부터 장치 전극(1102와 1103) 사이에 인가되고, 통전 포밍 처리는 전자 방출부(1105)를 형성하도록 수행된다.
여기서 통전 포밍 처리는 도전성 박막의 일부를 적절히 파괴, 변형 또는 저하시키기 위해 미세 입자막으로 이루어진 도전성 박막(1104)에 대전을 수행하여, 막을 전자 방출에 적합한 구조로 변화시키는 처리이다. 미세 입자막으로 이루어진 도전성 박막에서, 전자 방출에 적합한 구조로 변화된 부분(즉, 전자 방출부(1105)는 막 내에 적절한 균열을 갖는다. 전자 방출부(1105)를 갖는 박막을 통전 포밍 처리전의 박막과 비교하면, 장치 전극(1102와 1103) 사이에서 측정된 전기 저항이 상당히 증가하였다.
통전 포밍 처리를 위한 대전 방법이 통전 포밍 처리를 위해 전원(1110)으로부터 인가된 적절한 전압의 파형의 예를 도시한 도8을 참조하여 상세히 설명된다. 미세 입자막으로 이루어진 도전성 박막에 대한 통전 포밍 처리에서, 양호하게는 펄스형 전압이 사용된다. 이 실시예에서, 도8에 도시한 바와 같이, 펄스 폭 T3을 갖는 삼각 펄스가 펄스 간력 T4로 연속적으로 인가된다. 이 경우에, 삼각 펄스의 피크값 Vpf가 순차적으로 증가된다. 또한, 모니터 펄스 Pm은 전자 방출부(1105)의 형성된 상태를 모니터하기 위해 적절한 간격으로 삼각 펄스들 사이에 삽입되고, 삽입시 흐르는 전류가 전류계(1111)에 의해 측정된다.
이 실시예에서, 10-5[Torr] 진공 분위기에서, 펄스 폭 T3은 1[msec]로 설정되고, 펄스 간격 T4는 10[msec]로 설정된다. 피크값 Vpf는 각 펄스마다 0.1[V]만큼 증가된다. 5개의 삼각 펄스가 인가될 때마다, 하나의 모니터 펄스 Pm이 삽입된다. 통전 포밍 처리에 대한 악영향을 피하기 위해서, 모니터 펄스의 전압 Vpm은 0.1[V]로 설정된다. 장치 전극(1102와 1103) 사이의 전기 저항이 1×106[Ω]일때, 즉 모니터 펄스의 인가시 전류계(1111)에 의해 측정된 전류가 1×10-7[A]이하일 때, 통전 포밍 처리를 위한 대전이 종료된다.
주목할 것은 상기 방법은 이 실시예의 표면 전도 전자 방출 장치에 양호하다는 것이다. 표면 전도 전자 방출 장치 관련의 설계 예를 들어, 미세 입자막의 물질 또는 두께, 또는 장치 전극 사이의 간격 L을 변화시키는 경우에, 대전을 위한 조건은 양호하게는 장치 설계에 따라 변화된다.
(4) 도7d에 도시한 바와 같이, 다음에 적절한 전압이 장치 전극(1102와 1103) 사이에 통전 활성화 전원(1112)로부터 인가되고, 통전 활성화 처리가 전자 방출 특성을 개선시키기 위해 수행된다.
여기서 통전 활성화 처리는 전자 방출부(1105) 주위에 탄소 또는 탄소 화합물을 피착하기 위해, 적절한 조건 하에서 통전 포밍 처리에 의해 형성된 전자 방출부(1105)의 대전을 수행하는 처리이다. 도7d는 물질(1113)으로서 탄소 또는 탄소 화합물의 피착된 물질을 도시한 것이다. 전자 방출부(1105)는 통전 활성화 처리전의 것과 비교하면, 동일한 인가 전압에서의 방출 전류는 전형적으로 약 100배 이상 증가될 수 있다.
통전 활성화 처리는 진공 분위기에서 존재하는 유기 화합물로부터 주로 유도된 탄소 또는 탄소 화합물을 피착하기 위해 10-4내지 10-5[Torr]진공 분위기에서 전압 펄스를 주기적으로 인가함으로써 수행된다. 피착 물질(1113)은 단결정 흑연, 다결정 흑연, 비결정 탄소, 및 이들의 혼합물 중의 하나이다. 피착 물질(1113)의 두께는 500[Å]이하이고, 보다 바람직하게는 300[Å]이하이다.
도9a는 대전 방법을 보다 상세히 설명하기 위해 작동 전원(1112)로부터 인가된 적절한 전압의 파형예를 도시한 것이다. 이 실시예에서, 통전 활성화 처리는 일정한 장방형 전압을 주기적으로 인가함으로써 수행된다. 특히, 도시된 장방형 전압 Vac는 14[V]로 설정되고, 펄스 폭 T5는 1[msec]로 설정되고, 펄스 간격 T6은 10[msec]로 설정된다. 주목할 것은 상기 대전 조건이 이 실시예의 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하기에 양호하다는 것이다. 표면 전도 전자 방출 장치의 설계가 변화될 때, 조건은 양호하게는 장치 설계의 변화에 따라 변화된다.
도7d를 참조하면, 참조 번호(1114)는 표면 전도 전자 방출 장치로부터 방출된 방출 전류 Ie를 포착하기 위해 DC 고 전압원(1115) 및 전류계(1116)에 접속된 양극 전극을 표시한다. 주목할 것은 기판(1101)이 통전 활성화 처리 전에 표시 패널(1000) 내로 결합될 때, 표시 패널(1000)의 형광체 표면은 양극 전극(1112)로서 사용된다는 것이다. 작동 전원(1112)로부터 전압을 인가하는 동안, 전류계(1116)은 작동 전원(1112)의 동작을 제어하기 위해 통전 활성화 처리의 진행을 모니터하도록 방출 전류 Ie를 측정한다. 도9b는 전류계(1116)에 의해 측정된 방출 전류 Ie의 예를 도시한 것이다. 작동 전원(1112)로부터의 펄스 전압의 인가가 개시될 때, 방출 전류 Ie는 시간의 경과에 따라 증가하고 점진적으로 포화에 이르게 되고, 그 다음에는 거의 증가하지 않는다. 방출 전류 Ie의 실질적인 포화점에서, 작동 전원(1112)로부터의 전압 인가가 중지되고, 그 다음에 통전 활성화 처리는 종료된다.
주목할 것은 상기 대전 조건은 이 실시예의 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하기에 양호하다는 것이다. 표면 전도 전자 방출 장치의 설계가 변화될 때, 조건은 장치 설계의 변화에 따라 양호하게 변화된다.
도7e에 도시한 평면형 표면 전도 전자 방출 장치가 상기 방식으로 제조된다.
계단형 표면 전도 전자 방출 장치
미세 입자막으로 형성된 전자 방출부 또는 그것의 주변부를 갖는 다른 전형적인 표면 전도 전자 방출 장치, 즉 계단형 표면 전도 전자 방출 장치가 이후에 설명된다.
도10은 이 실시예의 계단형 표면 전도 전자 방출 장치의 기본적 구성을 설명하는 단면도이다. 도10을 참조하면, 참조 번호(1201)은 기판을 표시하고, 참조 번호(1202 및 1203)은 장치 전극을, 참조 번호(1206)은 계단 형성 부재를, 참조 번호(1204)는 미세 입자막을 이용한 도전성 박막을, 참조 번호(1205)는 통전 포밍 처리에 의해 형성된 전자 방출부를, 그리고 참조 번호(1213)은 통전 활성화 처리에 의해 형성된 박막을 표시한다. 계단형 장치는 하나의 장치 전극(1202)가 계단 형성 부재(1206)상에 형성되고, 도전성 박막(1204)가 계단 형성 부재(1206)의 측 표면을 덮는다는 점에서 상술한 평면형 표면 전도 전자 방출 장치와 다르다. 그러므로, 도6a 및 도6b에 도시한 평면형 표면 전도 전자 방출 장치의 장치 전극 간격 L은 계단형 장치의 계단 형성 부재(1206)의 계단 높이 Ls에 대응한다. 기판(1201), 장치 전극(1202 및 1203), 및 미세 입자막을 이용한 도전성 박막(1204)에 대해서는, 평면형 표면 전도 전자 방출 장치가 사용될 수 있다. 계단 형성 부재(1206)용으로는, SiO2와 같은 전기적 절연 물질이 사용된다.
계단형 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하는 방법이 아래에 설명된다. 도11a 내지 도11f는 계단형 표면 전도 전자 방출 장치를 제조하는데 있어서의 단계를 설명하는 단면도이다. 도10과 동일한 참조 번호는 도11a 내지 도11f에서 동일한 부재를 나타내고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
(10 도11a에 도시한 바와 같이, 장치 전극(1203)은 기판(1201) 상에 형성된다.
(2) 도11b에 도시한 바와 같이, 계단 형성 부재를 형성하기 위한 절연층은 최종 구조 상에 적층된다. 절연층을 위해, 예를 들어 SiO2층이 스퍼터링에 의해 형성된다. 그러나, 증착 또는 프린팅과 같은 다른 막 형성 방법이 사용될 수 있다.
(30 도11c에 도시한 바와 같이, 장치 전극(1202)는 절연층 상에 형성된다.
(4) 도11d에 도시한 바와 같이, 절연층의 일부는 예를 들어 장치 전극(1203)을 노출시키는 에칭에 의해 제거된다.
(5) 도11e에 도시한 바와 같이, 미세 입자막을 이용하는 도전성 박막(1204)가 형성된다. 도전성 박막(1204)를 형성하기 위해서, 코팅 방법과 같은 막 형성 방법이 평면형 표면 전도 전자 방출 장치에서와 같이 사용될 수 있다.
(6) 평면형 표면 전도 전자 방출 장치에서와 같이, 통전 포밍 처리는 전자 방출부를 형성하도록 수행된다(도7c를 참조하여 설명된 평면형 표면 전도 전자 방출 장치의 것과 동일한 통전 포밍 처리가 수행된다).
(7) 평면형 표면 전도 전자 방출 장치에서와 같이, 통전 활성화 처리는 전자 방출부 주위에 탄소 또는 탄소 화합물을 피착하도록 수행된다(도7d를 참조하여 설명된 평면형 표면 전도 전자 방출 장치의 것과 동일한 통전 활성화 처리가 수행된다).
상술한 방식으로, 도11f에 도시한 계단형 표면 전도 전자 방출 장치가 제조된다.
단순 매트릭스로 배선된 많은 장치를 갖는 다중 전자 빔원의 구조
상술한 표면 전도 전자 방출 장치가 기판 상에 배열되고 단순 매트릭스로 배선된 다중 전자 빔원의 구조가 이하 설명된다.
도12는 도4에 도시한 표시 패널(1000)에 사용된 다중 전자 빔원을 도시한 평면도이다. 도6a 및 6b에 도시된 것과 동일한 구조를 각각 갖는 표면 전도 전자 방출 장치가 기판(1001) 상에 배열된다. 이들 장치는 행 배선층(1003) 및 열 배선층(1004)에 의해 단순 매트릭스로 배선된다. 행 배선층(1003)과 열 배선층(1004)의 교점에서, 절연층(도시 안됨)은 전기적 절연이 유지되도록 배선층 사이에 형성된다.
도13은 도12의 라인 A-A'를 따라 절취한 단면도이다.
상기 구조를 갖는 다중 전자 빔원은 다음의 방식으로 제조된다. 행 배선층(1003), 열 배선층(1004), 전극간 절연층(도시 안됨), 및 표면 전도 전자 방출 장치의 장치 전극 및 도전성 박막이 미리 형성된다. 그 다음에, 통전 포밍 처리 및 통전 활성화 처리를 수행하도록 행 배선층(1003) 및 열 배선층(1004)를 통해 전력이 각각의 장치에 공급되어, 다중 전자 빔원이 제조된다.
전자 방출 특성을 변화시키는 방법
본 실시예의 특징인 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출 특성을 변화시키는 처리가 이후 설명된다. 이 실시예에서, 상기 제조 방법에 의해 얻어진 다중 전자 빔원의 장치 특성은 표면 전도 전자 방출 장치의 상술한 메모리 기능, 즉 전자 방출 특성을 시프트하는 기능을 사용하여 변화된다. 메모리 전압 또는 특성 시프트 전압이 도14에 도시한 회로를 사용하여 인가된다.
도14를 참조하면, 참조 번호(301)은 DC 전압원을 나타내고, 참조 번호(302)는 다중 전자 빔원(300)의 행 배선층을 순차적으로 스위칭하기 위한 타이밍 신호 Sc를 출력하는 제어 회로를, 참보 번호(304)는 FET를 표시한다. 다중 전자 빔원(300)의 행의 단위에 인가된 메모리 전압은 제어 회로(302)로부터의 타이밍 신호 Sc에 의해 DC 전압원(301)에 접속된 FET(304)를 턴 온/오프시킴으로써 행 배선층을 통해 각각의 장치에 인가된다. 제어 회로(302)는 예를 들어 클럭 발생기 및 단발 멀티바이브레이터를 갖고 메모리 전압을 인가하기 위한 주기의 펄스 폭 및 파형을 발생시킨다. 메모리 전압이 도14에 도시한 회로를 사용하여 실질적으로 인가될 때, DC 전압원의 에이징(aging)은 행 배선층 상의 전압의 변화를 방지하도록 수행된다. 또한, 배선층은 잡음 관련을 방지하기 위해 가능한 한 짧게 만들어진다. 이 실시예에서, 모든 행 배선층은 접지된다.
메모리 전압을 인가하기 위한 회로는 도14에 도시된 것으로 제한되지 않는다. 적절한 전압이 상술한 작동 유닛 또는 이후에 설명될 표시 구동 회로에 의해 발생될 수 있다.
도15는 이 실시예에서 사용된 메모리 전압의 파형을 도시한 도표이다.
도15를 참조하면, 메모리 전압의 피크값 Vme는 15[V]이다. 이 값은 구동 회로의 잡음 또는 온도 특성에 의해 발생된 구동 전압의 증가를 예상하면서 14[V]의 구동 전압에 기초하여 결정된다. 메모리 전압의 펄스 폭 Tm은 66.8[μs]이고, 펄스 주기 Ts는 16.6[ms]이다. 백개의 펄스가 한 장치에 인가된다. 이들 조건은 일반적인 TV 셋트를 위한 구동 조건을 기준으로 결정된다. 그러나, 특성은 다른 조건 하에서도 시프트될 수 있다.
이 방식으로, 메모리 전압은 미리 표면 전도 전자 방출 장치에 인가되고, 장치 특성이 변화(시프트)되고 저장된다. 이 처리로, 장치 특성은 구동 동작시에 새롭게 변화되지 않는다. 그러므로, 표시 장치를 위해 사용되는 종래의 다중 전자 빔원과는 다르게, 표시 화면의 휘도가 감소되는 것이 방지되고, 표시 화면의 휘도 변화가 제거될 수 있다.
메모리 전압 또는 특성 시프트 전압의 인가는 진공 분위기에서 수행된다. 양호하게는, 진공 분위기에서의 유기 가스의 부분 압력은 1×10-8Torr이하이다. 많은 경우에, 진공 분위기에 남아있는 유기 가스의 근원은 회전 펌프 또는 오일 확산 펌프와 같은 진공 배기 유닛에서 사용된 오일의 증기, 또는 표면 전도 전자 방출 장치의 제조 처리에서 사용된 유기 솔벤트의 잉여물이다. 유기 가스의 예는 알칸, 알켄 및 알키네와 같은 알리패틱 하이드로카본, 아로마틱 하이드로 카본, 알콜, 알데히드, 케톤, 아미네스, 페놀, 카르복실산 및 설폰산과 같은 유기산, 또는 상술한 유기 물질의 유도체, 보다 구체적으로는, 부타디엔, n-헥산, 1-헥센, 벤젠, 톨루엔, 0-자일렌, 벤존니트릴레, 클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 메타놀, 에타놀, 이소프로패놀, 포르말데히드, 아세탄데히드, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸라민, 에틸라민, 초산, 및 프로피올산이다.
상술한 방식으로 제조된 표시 패널 상에서 표시 동작을 수행하기 위한 전기회로의 구성이 이후 설명된다.
도16은 NTSC TV 신호에 기초하여 TV 표시를 수행하기 위한 구동 회로의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도16을 참조하면, 참조 번호(1000)은 표시 패널을, 참조 번호(102)는 주사 회로를, 참조 번호(103)은 제어 회로를, 참조 번호(104)는 시프트 레지스터를, 참조 번호(105)는 라인 메모리를, 참조 번호(106)은 동기 신호 분리 회로를, 그리고 참조 번호(107)은 변조 신호 발생기를 표시한다. 참조 기호 Vx 및 Va는 DC 전압원을 표시한다.
각각의 소자의 기능이 이후 설명된다. 표시 패널(100)은 단자(Dx1 내지 DxM), 단자(Dy1 내지 DyN), 및 고 전압 단자(Hv)를 통해 외부 전기 회로에 접속된다. 표시 패널(1000) 내의 다중 전자 빔원 내에 즉, 한번에 M×N 매트릭스 한 행(N개의 장치)에 배열된 표면 전도 전자 방출 장치 그룹을 순차적으로 구동시키기 위한 주사 신호가 단자(Dx1 내지 DxM)에 공급된다. 주사 신호에 의해 선택된 한 행의 각각의 표면 전도 전자 방출 장치로부터의 출력 전자 빔을 제어하기 위한 변조 신호가 단자(Dy1 내지 DyN)에 공급된다. 예를 들어 10[kV]의 DC 전압이 DC 전압원 Va로부터 고 전압 단자(Hv)에 인가된다. 이 DC 전압은 형광체를 여기시키기에 충분한 에너지를 표면 전도 전자 방출 장치로부터의 전자 빔에 부여하기 위한 가속 전압이다.
주사 회로(102)가 다음에 설명된다. 주사 회로(102)는 M개의 스위칭 장치(도면에 S1 내지 SM으로 개략적으로 도시됨)를 결합시킨다. 각각의 스위칭 장치는 DC 전압원 Vx 또는 0[V](접지 레벨)의 출력 전압을 선택하고 선택된 전압을 표시 패널(1000)의 단자(Dx1 내지 DxM)중의 대응하는 것에 전기적으로 접속시킨다. 주사 회로(102)의 스위칭 장치(S1 내지 SM)은 제어회로(103)으로부터 출력된 제어 신호 Tscan에 기초하여 동작한다. 스위칭 장치는 FET와 같은 스위칭 장치를 조합하여 쉽게 구성될 수 있다.
이 실시예의 DC 전압원 Vx는 7[V]의 정전압을 출력하기 위해 표면 전도 전자 방출 장치의 특성에 기초하여 설정된다.
제어 회로(103)은 외부적으로 입력된 화상 신호에 기초하여 적절한 표시를 나타내도록 각 소자의 동작을 조정하도록 작용한다. 동기 신호 분리 회로(106)(이후에 설명됨)으로부터 보내진 동기 신호 Tsync에 기초하여, 제어 회로(103)은 각 소자에 제어 신호 Tscan, Tsft 및 Tmry를 발생시킨다. 각 제어 신호의 타이밍은 도21을 참조하여 이후 상세히 설명된다.
동기 신호 분리 회로(106)은 외부적으로 입력된 NTSC 텔레비젼 신호로부터 동기 신호 성분과 휘도 신호 성분을 분리시키는 회로이다. 공지된 바와 같이, 동기 신호 분리 회로(106)은 주파수 분리 회로(필터)를 사용하여 용이하게 구성된다. 동기 신호 분리 회로(106)에 의해 분리된 동기 신호는 공지된 바와 같이 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 포함한다. 설명의 편의상, 이들 신호는 신호 Tsync로 나타내어진다. TV 신호로부터 분리된 화상의 휘도 신호 성분은 설명의 편의상 DATA 신호로 표시된다. 이 DATA 신호는 시프트 레지스터(104)에 순차적으로 입력된다. 시프트 레지스터(104)는 직렬 신호로서의 DATA 신호를 화상의 라인 단위로 병렬 신호로 변환시키고 제어 회로(103)으로부터 보내진 제어 신호 Tsft에 기초하여 동작한다. 제어 회로 Tsft는 시프트 레지스터(104)의 시프트 클럭이라고 한다.(N개의 전자 방출 장치의 구동 데이타에 대응하는) 한 라인의 직렬/병렬 변환된 화상 데이타는 N개의 병렬 신호 Id1 내지 IdN으로서 시프트 레지스터(104)로 부터 출력된다.
라인 메모리(105)는 필요한 시간 주기동안 화상 데이타의 한 라인을 저장하는 메모리이다. 라인 메모리(105)는 제어 회로(103)으로부터 보내진 제어 신호 Tmry에 따라 Id1 내지 IdN의 내용을 적절히 저장한다. 라인 메모리(105) 내에 저장된 내용은 I'd1 내지 I'dN으로서 출력되고 변조 신호 발생기(107)에 입력된다. 변조 신호 발생기(107)은 화상 데이타 I'd1 내지 I'dN에 따라 표면 전도 전자 방출 장치 각각을 적절히 변조하고 구동시키는 신호원이다. 변조 신호 발생기(107)로부터의 출력 신호는 단자(Dy1 내지 DyN)을 통해 표시 패널(1000) 내의 표면 전도 전자 방출 장치에 공급된다.
도16에 도시된 각각의 소자의 기능이 상기 설명되었다. 전체 동작을 설명하기 전에, 표시 패널(1000)의 동작이 도17 내지 도20을 참조하여 보다 상세히 설명된다. 예시의 편의상, 표시 패널(1000)의 화소의 수는 6×6(즉, M=N=6)으로 설정된다. 그러나, 분명한 바와 같이, 실제적으로 사용될 표시 패널(1000)은 보다 많은 수의 전자 방출 장치(화소)를 갖는다.
도17은 표면 전도 전자 방출 장치가 6×6 매트릭스로 배선된 다중 전자 빔원을 도시한 회로도이다. 도17에서, 설명의 편의상, 각 장치의 부분은(X, Y) 좌표 : D(1,1), D(1,2), ...., 및 D(6,6)으로 표시된다.
화상이 이러한 다중 전자 빔원을 구동시킴으로써 표시될 때, 화상은 X축에 평행한 라인(행)의 단위로 형성된다. 단자 Dx1 내지 Dx6의 한 라인의 화상에 대응하는 전자 방출 장치를 구동시키기 위해서, 표시 라인에 대응하는 행의 단자에는 0[V]의 전압이 인가되고, 나머지 단자에는 +7[V]의 전압이 인가된다. 이 동작과 동기하여, 변조 신호 발생기(107)로부터의 변조 신호는 라인의 화상 패턴에 따라 단자(Dy1 내지 Dy6)에 공급된다.
도18에 도시된 것과 같은 화상 패턴이 표시되는 예가 설명된다. 설명의 편의상, 화상 패턴의 발광부의 휘도는 서로 동일하고 예를 들어 100[ft.L]에 대응한다. 표시 패널(1000)에서, 공지된 P-22가 형광체로서 사용되었고, 가속 전압은 10[kV]이었고, 상기 특성을 갖는 표면 전도 전자 방출 장치가 전자 방출 장치로서 사용되었다. 이 경우에, 14[V]의 전압이 적합하다. 이 전압값은 각각의 파라메타가 변화될 때 변화한다.
도18에 도시한 화상에 대해, 제3라인의 발광 주기가 설명된다. 도19는 광이 화상의 제3라인으로부터 방출되는 동안 단자(Dx1 내지 Dx6)을 통해 다중 전자 빔원에 인가된 전압값을 도시한 도면이다.
도19로부터 알 수 있는 바와 같이, 14[V]의 전압은 전자 빔이 출력되도록 D(2,3), D(3,3), 및 D(4,3)에 있는 표면 전도 전자 방출 장치의 한쌍의 전극 장치 사이에 인가된다. +7(=14-7)[V]의 전압(도19에 빗금친 장치) 또는 0(7-7)(도19의 무색 장치)가 상기 3개의 장치를 제외하고 전자 방출 장치의 한쌍의 전극 사이에 인가된다. 7V 또는 0V의 전압은 표면 전도 전자 방출 장치의 전자 방출 임계 전압(14V)와 동일하거나 낮아, 전자 빔이 이들 장치로부터 출력되지 않는다.
나머지 라인에 대해서는, 다중 전자 빔원은 도18에 도시한 표시 패턴에 따라 유사한 방식으로 행 단위로 구동되어, 표시 동작이 수행된다. 도20은 이 구동 동작을 시계열로 도시한 타이밍 차트이다.
도20에 도시한 바와 같이, 다중 전자 빔원이 제1라인으로부터 순차적으로 구동될 때, 깜박임이 없이 화상이 실현될 수 있다. 표시 패턴의 발광 휘도를 변화시키기 위해서, 즉 휘도를 증가(감소)시키기 위해서, 단자(Dy1 내지 Dy6)에 인가된 변조 신호의 펄스의 길이는 크게(작게)된다. 이러한 동작으로, 변조가 가능하게 된다.
6×6 화소를 갖는 다중 전자 빔원을 사용하여 표시 패널(1000)을 구동시키는 방법이 상기 설명되었다. 도16에 도시한 장치의 전체 동작이 도21의 타이밍 차트를 참조하여 이하 설명된다.
도21을 참조하면,(1)은 동기 신호 분리 회로(106)에 의해 외부적으로 입력된 NTSC 신호로부터 분리된 휘도 신호 DATA의 타이밍을 표시한다. 도21에 도시한 바와 같이, DATA 신호는 제1라인, 제2라인, 제3라인, ...의 순서로 순차적으로 보내진다. 이 동작과 동기하여, 시프트 클럭 Tsft는 도21의 참조 번호(2)로 표시한 바와 같이, 제어 회로(103)으로부터 시프트 클럭(104)에 출력된다. 한 라인의 화상 데이타가 시프트 클럭 Tsft와 동기하여 시프트 레지스터(104) 내에 누적될 때, 메모리 기입 신호 Tmry는 도21의(3)의 표시된 타이밍에서 제어 회로(103)으로 부터 라인 메모리(105)에 출력되어, 한 라인(N개의 장치)의 화상 데이타가 라인 메모리(105)에 저장되어 유지된다. 결과적으로, 라인 메모리(105)로부터의 출력 신호로서의 I'd1 내지 I'dN의 내용이 도21의 타이밍(4)에서 변화된다.
한편, 주사 회로(102)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호 Tscan의 내용은 도21의 타이밍(5)에 의해 표시된다. 보다 구체적으로, 제1라인이 구동될 때, 주사 회로(102) 내의 스위칭 장치 S1에만 0[V]의 전압이 인가되고, 나머지 스위칭 장치에는 7[V]의 전압이 인가된다. 제2라인이 구동될때, 스위칭 장치 S2에만 0[V]의 전압이 인가되고, 나머지 스위칭 장치에만 7[V]의 전압이 인가된다. 이것은 모든 라인에 적용되고 동작이 제어된다. 이 동작과 동기하여, 각 라인에 대응하는 변조 신호가 도21의 타이밍(6)에서 변조 신호 발생기(107)로부터 표시 패널(1000)에 출력된다.
상기 설명에서 특정하게 명시되지는 않았지만, 시프트 레지스트(104) 및 라인 메모리(105)는 화상 신호의 직렬/병렬 변환 또는 저장이 선정된 속도 및 타이밍에서 수행되는 한 디지탈 신호형 또는 아날로그 신호형 어느 것이든지 될 수 있다. 디지탈 신호형의 경우에, 동기 신호 분리 회로(106)으로부터의 출력 신호 DATA는 디지탈 신호로 변환되어야 한다. 이 처리는 동기 신호 분리 회로(106)의 출력부에 A/D 변화기를 배치함으로써 쉽게 실현될 수 있다.
상술한 동작으로, TV 표시는 표시 패널(100)을 사용하여 가능하게 된다.
[제2실시예]
도22는 본 발명의 제2실시예에 따른 컬러 화상 표시 장치의 전형적인 구성을 도시한 부분 절단 사시도이다.
도22를 참조하면, 다수의 방출 장치가 기판 상에 병렬로 배열된다(예를 들어, 본 출원인에 의해 출원된 일본 특개평 1-31332). 각 방출 장치의 2개의 단부는 배선층에 의해 접속되고, 다수의 이러한 행을 갖는 기판(201)은 배면 판(202) 상에 고정된다. 그 다음에, 전자 통과구(205)를 각각 갖는 그리드(206)은 전자 방출 장치의 정렬 방향에 수직이도록 기판(201) 상에 배열된다.(유리 기판(207)의 내부 표면 상에 형광체 막(208) 및 금속 백(209)를 형성함으로써 구성된) 전면 판(210)이 지지 프레임(211)을 통해 기판(201) 위의 약 5mm 부분에 배열된다. 프릿 유리가 전면 판(210), 지지프레임(211) 및 배면 판(202)의 접합부에 가해지고 공기 중 또는 질소 분위기에서 약 10분여동안 약 400℃ 내지 500℃에서 소결되어 부품을 밀봉접속한다. 배면 판(202)는 또한 프릿 유리로 기판(201)에 고정된다.
도22를 참조하면, 참조 번호(204)는 전자 방출부를 표시한다. 이 실시예에서, 상술한 바와 같이, 전면 판(210), 지지 프레임(211), 및 배면 판(202)를 엔벨로프(212)를 형성한다. 배면 판(202)는 주로 기판(201)을 보강하기 위해 배열된다. 기판(201) 자체가 충분한 강도를 가지면, 배면 판(202)는 생략될 수 있다. 이 경우에, 지지 프레임(211)은 기판(201)에 직접 밀봉될 수 있고, 엔벨로프(212)는 전면 판(210), 지지 프레임(211), 및 기판(201)에 의해 구성된다.
전면 판(210)의 형광체 막(208)은 흑색 줄 무늬(도5a)라고 하는 흑색 도전성 물질(213) 및 형광체(214)에 의해 형성된다. 흑색 스트립을 제공하는 목적은 컬러 표시를 위해 필요한 3원색의 형광체들인 형광체들 사이에 코팅된 부분을 검게함으로써 색 혼합 등이 덜 나타나게 하고, 형광체 막(208)에서 외부 광의 반사에 의해 발생된 콘트라스트의 경사를 억제하는 것이다. 이 실시예에서, 줄 무늬 형광체(도5A)가 사용되고 전자 방출 장치의 정렬 방향(즉, 그리드(26)에 수직인 방향)을 따라 정렬된다. 흑색 줄 무늬가 미리 형성되고, 각각의 색 형광체는 흑색 스트립 사이에 가해져, 형광체 막(208)이 형성된다.
주요 성분이 일반적인 흑연인 물질이 흑색 줄 무늬를 이루는 물질로서 사용되고, 임의의 물질이 전기적 도전성이고 적은 광만이 통과하게 반사되게 하는 한 사용될 수 있다. 유리 기판(207)을 형광체로 코팅하는 방법으로서는, 침전 방법 또는 프린팅 방법이 단색 표시용으로 사용된다. 그러나, 이 실시예에서, 슬러리 방법이 색 표시용으로 사용된다. 프린팅 방법이 색 표시용으로 사용될 때에도, 물론 유사한 코팅 막이 얻어질 수 있다.
금속 백(209)는 통상 형광체 막(208)의 내부 표면 상에 제공된다. 금속 백(209)를 제공하는 목적은 형광체로부터 방출된 광을 전면 판(210)에 거출 반사시킴으로써 휘도를 증가시키고, 전자 빔 가속 전압을 인가하기 위한 전극으로서 금속 백(209)를 사용하고, 엔벨로프(212)에서 발생된 음 이온과의 충돌에 의한 형광체의 손상을 방지하는 것이다. 금속 백(209)는 형광체 막(208)을 형성하고, 형광체 막(208)의 내부 표면에 스무씽 처리(보통 필르밍이라고 함)를 가하고, 증착에 의해 그 위에 알루미늄(Al)을 피착함으로써 형성된다. 형광체 막(208)의 도전성을 증가시키기 위해서, 투명 전극(도시 안됨)은 보통 형광체 막(208)의 외부 표면 상에 형성된다. 이 실시예에서, 투명 전극은 금속 백(209)가 충분한 도전성을 얻기에 충분하기 때문에 생략된다. 전면 판(210), 지지 프레임(211), 및 배면 판(202)의 접합부를 밀봉 접속하는데 있어서, 각각의 색의 형광체(214) 및 전자 방출 장치(110)이 색 표시를 위해 대응하여 만들어져야 하기 때문에 충분히 위치 설정이 수행된다.
상기 방식으로 형성된 유리 용기는 배기 파이프(도시 안됨)를 통해 진공 펌프에 의해 진공화된다. 충분한 진공을 달성한 이후에, 전압이 외부 단자 Dr1 내지 Drm 및 DL1 내지 DLM을 통해 장치 전극(203) 사이에 인가되어, 통전 포밍 처리가 수행된다. 이 처리로, 전자 방출부(204)가 형성되고, 전자 방출 장치(204)가 기판(201) 상에 형성된다. 배기 파이프(도시 안됨)는 배기 파이프를 용접시키기 위해서 약 10-6Torr의 진공 분위기에서 가스 버너에 의해 가열되어, 엔벨로프(212)를 밀봉한다. 마지막으로, 게터 처리가 밀봉 이후에 진공을 유지하기 위해 수행된다. 이것은 밀봉 바로 전후에, 저항 가열 또는 RF 가열에 의해 화상 표시 장치에서 선정된 위치(도시 안됨)에서 게터 막을 가열함으로써 피착 막을 형성하는 처리이다. 게터 막은 주로 Ba로 이루어진다. 피착 막의 흡수 효과는 진공을 유지한다.
상기 방식으로 형성된 화상 표시 장치에서, 전압이 단자(Dr1 내지 DrM) 및(DL1 내지 DLM)을 통해 전자 방출 장치에 인가되어, 각각의 전자 방출부(204)가 전자를 방출한다. 방출된 전자는 변조 전극(206)의 전자 통과구를 통해 통과하고, 고 전압 단자(Hv)를 통해 금속 백(209) 또는 투명 전극(도시 안됨)에 인가된 수 kV 이상의 고 전압에 의해 가속되어, 전자가 형광체 막(208)에 충돌한다. 이 동작으로 형광체는 광을 방출하도록 여기된다. 화상 데이타에 따른 전압이 외부 단자 G1 내지 GN을 통해 변조 전극(206)에 인가될 때, 전자 통과구를 통과하는 전자 빔은 화상 표시하도록 제어된다.
이 실시예에서, 약 50㎛의 직경을 갖는 전자 통과구(205)를 각각 갖는 변조 전극(206)은 절연층으로서 작용하는 SiO2층(도시 안됨)을 통해 기판(201) 위에 거의 10㎛에 배열된다. 6kV의 가속 전압이 인가될 때, 전자 빔의 온/오프는 50V 이하의 변조 전압에 의해 제어될 수 있다.
도23은 변조 전극(206)에 인가된 그리드 전압 VG와 형광체 막(208)로 흐르는 형광체 표면 전류 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 그리드 전압 VG가 소정의 임계 전압 VG1 이상으로 증가함에 따라 형광체 표면 전류가 흐르기 시작한다. 그리드 전압 VG가 더 이상 증가될 때, 형광체 표면 전류는 단조 증가하고 도23에 도시한 바와 같이 궁극적으로 그리드 전압 VG2 이상으로 포화된다.
각각의 부재의 물질을 포함하는 상세가 상술한 것들에 제한되지 않고, 화상 표시 장치의 응용 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 상술한 구성이 화상 표시 장치를 제조하기 위해 필요하다.
제2실시예의 표시 패널의 기본적 구성 및 재료 방법이 상기 설명되었다. 제2실시예에서, 메모리 전압은 표면 전도 전자 방출 장치에 인가되어, 특성이 구동 동작 전에 잡음 안전 영역으로 시프트된다. 이 때의 진공 분위기 등과 같은 조건은 제1실시예의 것과 동일하다.
상기 처리에 의해 제조된 표시 패널은 TV 표시용 구동 회로에 접속되어 구동된다. 종래 기술과 다르게, 표면 전도 전자 방출 장치의 특성의 변화에 의해 발생된 표시 휘도의 갑작스런 변화가 관찰되지 않았다.
제2실시예의 구동 회로의 주요 구성에 대해서는, 변조 신호 발생기로부터의 출력 전압은 그리드에 의해 변조하기 위해 적합한 전압으로 설정되고 단자 G1 내지 GN에 접속된다. 주사 회로(102)로부터의 출력 전압은 주사 전압 = 14.0이고 비주사 전압=0[V]로 설정되고 단자(DL1 내지 DLM)에 접속되도록 설정된다. 단자(Dr1 내지 DrM)은 항상 0[V]로 설정된다.
[적용예]
도24는 전자 방출 장치로서 표면 전도 전자 방출 장치를 사용하여 표시 패널(1000) 상의 TV 방송과 같은 다양한 화상 정보원으로부터 공급된 화상 정보를 표시할 수 있는 다기능 표시 장치의 예를 도시한 블럭도이다. 표시 패널(1000)은 전자 방출 특성이 제1및 제2실시예에 설명된 바와 같이 미리 시프트된 표면 전도 전자 방출 장치를 제공한다.
도24를 참조하면, 참조 번호(1000)은 표시 패널을, 참조 번호(2101)은 액정 패널 구동기를, 참조 번호(2102)는 표시 패널 제어기를, 참조 번호(2103)은 멀티플렉서를, 참조 번호(2104)는 디코더를, 참조 번호(2105)는 입력/출력 인터페이스 회로를, 참조 번호(2106)은 CPU를, 참조 번호(2107)은 화상 생성기를, 참조 번호(2108 내지 2110)은 화상 메모리 인터페이스 회로를, 참조 번호(2111)은 화상 입력 인터페이스 회로를, 참조 번호(2112 및 2113)은 TV 신호 수신기를, 참조 번호(2114)는 입력 유닛을 표시한다.
이 예의 표시 장치가 비디오 정보 및 오디오 정보를 포함하는 TV 신호와 같은 신호를 수신할 때, 비디오 화상 및 사운드가 물론 동시에 재생된다. 오디오 정보의 수신, 분리, 처리 및 저장과 관련된 회로 및 스피커의 설명은 이들 소자가 본 발명의 특징과 직접 연관이 되지 않기 때문에 생략된다. 수신 소자의 기능은 화상 신호의 흐름에 따라 아래에 설명된다.
TV 신호 수신기(2113)은 전파 송신 또는 공간 광 통신과 같은 무선 전송 시스템을 통해 전송된 TV 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다. 수신될 TV 신호의 표준은 특정하게 제한되지 않고, NTSC, PAL 및 SECAM 표준 중의 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 보다 많은 주사선을 포함하는 TV 신호(예를 들어, MUSE 기준으로 표시된 이른바 고 품위 TV용 신호)는 대형 표시 화면 및 많은 화소에 적용될 수 있는 표시 패널의 유리한 특징을 이용하기 위한 양호한 신호원이다. TV 신호 수신기(2113)에 의해 수신된 TV 신호는 디코더(2104)로 출력된다.
TV 신호 수신기(2112)는 동축 케이블 시스템 또는 광 섬유 시스템과 같은 케이블 전송 시스템을 통해 전송된 TV 화상 신호를 수신하는 회로이다. TV 회로 수신기(2113)과 같이, 수신될 TV 신호의 표준은 특정하게 제한되지 않는다. TV 신호 수신기(2112)에 의해 수신된 TV 신호는 또한 디코더(2104)에 출력된다. 화상 입력 인터페이스 회로(2111)은 TV 카메라 또는 화상 판독 스캐너와 같은 화상 입력 장치로부터 공급된 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다.
화상 메모리 인터페이스 회로(2110)은 비디오 테이프 레코더(이후 VTR이라고 함)에 저장된 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다. 수신된 화상 신호는 디코더(2104)에 출력된다. 화상 메모리 인터페이스 회로(2109)는 비디오 디스크 내에 저장된 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다. 수신된 화상 신호는 디코더(2104)에 출력된다. 화상 메모리 인터페이스 회로(2108)은 스틸 화상 데이타를 저장하는 스틸 화상 디스크와 같은 장치로부터 화상 신호를 수신하기 위한 회로이다. 입력/출력 인터페이스 회로(2105)는 이 예의 표시 장치를 외부 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 또는 프린터와 같은 출력 장치에 접속시키는 회로이다. 입력/출력 인터페이스 회로(2105)는 화상 데이타 또는 문자 데이타/그래픽 정보를 입력/출력할 뿐만 아니라 필요하다면 화상 형성 장치의 CPU(2106)과 외부 장치 사이에 제어 신호 또는 수치 데이타를 입력/출력할 수 있다.
화상 생성기(2107)은 입력/출력 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부적으로 입력된 화상 데이타 또는 문자/그래픽 정보 또는 CPU(2106)으로부터 출력된 화상 데이타 또는 문자/그래픽 정보에 기초하여 표시 화상 데이타를 발생하기 위한 회로이다. 이 회로는 화상 데이타 또는 문자/그래픽 정보를 누적하는 리로드가능한 메모리, 문자 코드에 대응하는 화상 패턴을 저장하는 리드 온리 메모리, 및 화상 처리를 수행하는 프로세서를 포함하는, 화상 데이타를 발생하는데 필요한 회로들을 포함한다. 이 회로에 의해 발생된 표시 화상 데이타는 디코더(2104)에 출력된다. 그러나, 표시 화상 데이타는 필요하다면, 외부 컴퓨터 또는 프린터에 입력/출력 인터페이스 회로(2105)를 통해 출력될 수 있다.
CPU(2106)은 주로 표시 장치의 동작 제어, 및 표시 화상의 발생, 선택과 에디팅과 관련된 동작을 수행한다. 예를 들어, 제어 신호는 멀티플렉서(2103)에 출력되어, 표시 패널 상에 표시될 화상 신호를 적절히 선택하거나 조합한다. 이 때, 제어 신호는 표시될 화상 신호에 따라 표시 제어기(2102)에 발생되어, 프레임 표시 주파수, 주사 방법(예를 들어 비월 주사 또는 비비월 주사), 및 한 프레임 내의 주사선의 수를 포함하는, 표시 패널의 동작을 적절히 제어한다. 또한, CPU(2106)은 화상 데이타 또는 문자/그래픽 정보를 화상 생성기(2107)에 직접 출력하거나 또는 입력/출력 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부 컴퓨터 또는 메모리에 억세스하여, 화상 데이타 또는 문자/그래픽 정보를 입력한다.
CPU(2106)은 다른 목적을 위해 동작할 수 있다. 예를 들어, CPU(2106)은 퍼스널 컴퓨터 또는 워드프로세서와 같이 정보를 발생 또는 처리하는 기능과 직접 관련될 수 있다. 다르게는, 상술한 바와 같이, CPU(2106)은 수치 계산과 같이 외부 장치와 상호 동작하기 위해 입력/출력 인터페이스 회로(2105)를 통해 외부 컴퓨터 네트워크에 접속될 수 있다.
입력 유닛(2114)는 사용자가 CPU(2106)에 명령, 프로그램 또는 데이타를 입력하는데 사용된다. 키보드 및 마우스 이외에, 조이스틱, 바코드 리더 또는 음성 인식 장치와 같은 다양한 입력 장치가 사용될 수 있다.
디코더(2104)는 회로(2107 내지 2113)으로부터 입력된 다양한 화상 신호를 3원색 신호 또는 휘도 신호 및 I 및 Q 신호로 역변환하기 위한 회로이다. 도24에 점선으로 표시된 바와 같이, 디코더(2104)는 양호하게는 역변환을 위해 화상 메모리를 필요로 하는 MUSE 신호와 같은 TV 신호가 처리될 수 있도록 화상 메모리를 포함한다. 화상 메모리는 스틸 화상의 표시를 용이하게 한다. 또한, 화상 메모리는 화상 생성기(2107 및 2106)과 협력하여 씨닝(thinning), 보간, 확대, 축소 및 합성, 및 화상 데이타의 에디팅을 포함하는 화상 처리를 용이하게 한다. 멀티플렉서(2103)은 CPU(2106)으로부터 입력된 제어 신호에 기초하여 표시 화상을 적절히 선택한다. 특히, 멀트플렉서(2103)은 디코더(2104)로부터 입력된 역변환된 화상 신호로부터 원하는 화상 신호를 선택한다. 이 경우에, 멀티플렉서(2103)은 화면이 한 프레임동안 표시 주기 내에서 화상 신호를 선택적으로 스위칭함으로써 각각의 영역에 다수의 화상을 표시하기 위해 다수의 영역으로 나누어진 이른바 멀티윈도우 텔레비젼을 실현시킬 수 있다. 표시 제어기(2102)는 CPU(2106)으로부터 입력된 제어 신호에 기초하여 구동기(2101)의 동작을 제어하기 위한 회로이다.
표시 패널의 기본 동작을 위해, 표시 제어기(2102)는 표시 패널의 구동 전원(도시 안됨)의 동작 순차를 제어하기 위한 신호를 구동기(2101)에 출력한다. 표시 패널을 구동시키는 방법을 위해, 표시 제어기(2102)는 프레임 표시 주파수 또는 주사 방법(예를 들어 비월 주사 또는 비비월 주사)를 제어하기 위한 신호를 구동기(2101)에 출력한다. 표시 패널 제어기(2102)는 필요하다면, 표시 화상의 휘도, 콘트라스트, 색조 및 선명성을 포함하는 화상 품질의 조정과 관련된 제어 신호를 구동기(2101)에 출력한다.
구동기(2101)은 표시 패널(1000)에 공급될 구동 신호를 발생시키기 위한 회로이다. 구동기(2101)은 멀티플렉서(2103)으로부터 입력된 화상 신호 및 표시 패널 제어기(2102)로부터 입력된 제어 신호에 기초하여 동작한다.
각각의 소자의 기능이 상기 설명되었다. 이 예에서, 도24에 도시한 구성을 갖는 표시 장치는 표시 패널(1000)상에, 다양한 화상 정보원으로부터 입력된 화상 정보를 표시할 수 있다. 특히, TV 방송 신호를 포함하는 다양한 화상 신호는 멀티플렉서(2103)에 의해 적절히 선택된 디코더(2104)에 의해 역변환되고, 구동기(2101)에 입력된다.
표시 패널 제어기(2102)는 표시될 화상 신호에 따라 구동기(2101)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 구동기(2101)은 화상 신호 및 제어 신호에 기초하여 구동 신호를 표시 패널(1000)에 공급한다. 이 동작으로, 화상은 표시 패널(1000) 상에 표시된다. 일련의 동작이 CPU(2106)에 의해 일체로 제어된다.
이 예의 이 표시 장치는 디코더(2014), 화상 발생기(2107), 및 CPU(2106)에 포함된 화상 메모리와 관련하여 다수의 화상 정보로부터 선택된 화상 데이타를 표시할 뿐만 아니라, 표시될 화상 정보에 대해, 확대, 축소, 회전, 이동, 에지 강조, 씨닝, 보간, 색 변환 및 애스펙트비 변환을 포함하는 화상 처리, 및 합성, 삭제, 조합, 교체 및 삽입을 포함하는 화상 편집을 수행할 수 있다. 본 예의 설명에서 특정하게 명시되지 않았지만, 오디오 정보의 처리 및 에디팅 전용의 회로가 화상 처리 및 화상 에디팅을 위해 배열될 수 있다.
이 예의 표시 장치는 다양한 장치, 예를 들어, TV 방송 표시 장치, 원격 회의 터미널 장치, 정지 화상 및 이동 화상을 위한 화상 에디팅 장치, 컴퓨터 터미널 또는 워드프로세서와 같은 사무용 터미널 장치, 게임기 등의 다양한 장치의 기능을 실현시킬 수 있다. 그러므로, 표시 장치는 산업 및 개인용으로 광범위한 응용 범위를 갖는다.
도24는 단지 표면 전도 전자 방출 장치가 전자원으로서 사용된 표시 패널을 사용하는 표시 장치의 구성예를 도시하고, 물론 표시 장치는 이 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 도24에 도시한 구성 요소 중에서, 응용 목적에 필요로 하지 않는 기능과 관련된 회로는 생략될 수 있다. 역으로, 응용 목적에 따라 구성 요소가 추가될 수 있다. 이 예의 표시 장치가 화상 전화, 양호하게는, TV 카메라, 마이크로폰, 조명 장치, 모뎀을 포함하는 송신/수신 회로가 부가될 수 있다.
이 예의 표시 장치가 그것의 전자원으로서 표면 전도 전자 방출 장치를 사용하기 때문에, 저 프로필 표시 패널이 실현될 수 있어, 표시 장치의 두께가 감소될 수 있다. 또한, 전자원으로서 표면 전도 전자 방출 장치를 사용하는 표시 패널이 용이하게 확대될 수 있고, 고 휘도 및 넓은 시야각을 갖기 때문에, 화상 형성 장치는 실감나고 생생한 화상을 표시할 수 있다.
본 발명은 호스트 컴퓨터, 인터페이스, 및 프린터와 같은 다수의 장치로 구성된 시스템, 또는 단일 장치를 포함하는 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 발명이 프로그램을 시스템 또는 장치에 공급함으로써 실현되는 경우에도 적용가능하다. 이 경우에, 본 발명에 따른 메모리 매체는 발명을 이룬다. 시스템 또는 장치는 메모리 매체로부터의 프로그램을 시스템 또는 장치에 판독함으로써 미리 정해진 방식으로 동작된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 표면 전도 전자 방출 장치를 이용한 다중 전자 빔원이 화상 표시 장치에 적용될 때 발생된 휘도 변화 또는 구동 동작 중의 휘도의 감도가 방지될 수 있다.
본 발명의 많은 분명하고 다른 실시예들이 그 취지 및 범위를 벗어나지 않고서 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에 정의된 것 이외의 특정 실시예로 제한되지 않는다.

Claims (24)

  1. 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되는 다중 전자 빔원과, 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자 각각에 전자 방출 부분을 형성하는 단계 및 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자의 상기 전자 방출 부분이 형성된 이후에, 상기 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자 각각의 상기 전자 방출 부분에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특성 시프트 전압은 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr보다 크지 않은 분위기에서 인가되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 특성 시프트 전압은 상기 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  4. 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되는 다중 전자 빔원과, 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치, 전자 빔의 조사시 여기되어 광을 방출하는 형광체를 갖는 화상 형성 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자 각각에 전자 방출 부분을 형성하는 단계 및 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자의 상기 전자 방출 부분이 형성된 이후에 상기 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자 각각의 상기 전자 방출 부분에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 제조 방법.
  5. 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되는 다중 전자 빔원과, 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치를 조정하는 방법에 있어서, 상기 구동 전압이 인가되기 이전에, 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 조정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 특성 시프트 전압은 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr보다 크지 않은 분위기에서 인가되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 조정 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 특성 시프트 전압은 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 조정 방법.
  8. 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되는 다중 전자 빔원과 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치, 전자 빔의 조사시 여기되어 광을 방출하는 형광체를 갖는 화상 형성 장치를 조정하는 방법에 있어서, 상기 구동 전압이 인가되지 이전에, 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 조정 방법.
  9. 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되는 다중 전자 빔원과 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치, 전자 빔의 조사시 여기되어 광을 방출하는 형광체를 갖는 화상 형성 장치를 조정하는 방법에 있어서, 상기 구동 전압이 인가되기 이전에, 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖는 특성 시프트 전압을 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr보다 크지 않은 분위기에서 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 조정 방법.
  10. 다수의 표면 전도 전자 방출 소자가 배열되는 다중 전자 빔원과 입력 화상 신호에 기초하여 상기 다중 전자 빔원에 구동 전압을 인가하는 구동 수단을 포함하는 전자 발생 장치, 전자 빔의 조사시 여기되어 광을 방출하는 형광체를 갖는 화상 형성 장치를 조정하는 방법에 있어서, 상기 구동 전압이 인가되기 이전에, 구동 전압의 최대값과 상기 구동 수단에 의해 발생된 잡음 전압의 합에 대응하는 전압값보다 큰 값을 갖되, 상기 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배인 특성 시프트 전압을 상기 다수의 표면 전도 전자 방출 소자에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치 조정 방법.
  11. 전자 방출 소자를 갖는 전자 발생 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전자 방출 소자에 전자 방출 부분을 형성하는 단계, 상기 전자 방출 소자가 배출된 유기 가스의 부분 압력을 감소시키는 단계, 및 상기 유기 가스의 부분 압력이 감소된 분위기에서, 상기 전자 방출 소자의 구동 전압의 최대값의 1.05배 내지 1.5배의 값을 갖는 전압을 상기 전자 방출 부분에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 상기 전자 방출 부분 근처에 탄소 또는 탄소 화합물을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 감소시키는 단계는 상기 전자 방출 부분 근처에 탄소 또는 탄소 화합물이 피착된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 감소시키는 단계는 상기 전자 방출 소자의 상기 전자 방출 부분이 활성화된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전자 발생 장치는 복수의 전자 방출 소자를 가지며 상기 전압은 상기 복수의 전자 방출 소자의 각각에 인가되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 표면 전도 전자 방출 소자인 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  17. 전자 방출 소자를 갖는 전자 발생 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전자 방출 소자가 배치된 유기 가스의 부분 압력이 10-8Torr 보다 작은 분위기에서, 상기 전자 방출 소자의 구동 전압의 최대값의 1.05 내지 1.5배인 값을 갖는 전압을 상기 전자 방출 소자에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 상기 전자 방출 부분 근처에 탄소 또는 탄소 화합물을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 인가하는 단계는 상기 전자 방출 부분 근처에 탄소 또는 탄소 화합물이 피착된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 인가하는 단계는 상기 전자 방출 소자의 상기 전자 방출 부분이 활성화된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 전자 발생 장치는 복수의 전자 방출 소자를 가지며 상기 전압은 상기 복수의 전자 방출 소자의 각각에 인가되는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 표면 전도 전자 방출 소자인 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  23. 제11항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 다수의 전자 방출 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
  24. 제17항에 있어서, 상기 전자 방출 소자는 다수의 전자 방출 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 발생 장치 제조 방법.
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