KR19990088327A - 기밀용기제조방법및기밀용기를이용한화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

배기관을 사용하여 용기 내부를 배기한 후 배기관을 밀봉하는 기밀 용기를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 상기 용기 내에 미리 배치된 게터가 활성화된 다음 상기 배기관의 일부를 용융하여 상기 용기를 가열하면서 밀봉되게 한다.

Description

기밀 용기 제조 방법 및 기밀 용기를 이용한 화상 형성 장치{METHOD FOR MANUFACTURING AIRTIGHT VESSEL AND IMAGE-FORMING APPARATUS USING AIRTIGHT VESSEL}
본 발명은 기밀 용기를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 화상 형성 장치에 사용되는 기밀 용기를 제조하는 방법에 있어서 배기관을 밀봉하면서 배출된 가스를 배기하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 기술 분야에 공지된 전자 방출 소자는 주로 열음극과 냉음극으로 분류된다. 냉음극은 전계 방출형 (이하 FE형으로 칭함), 금속/절연층/금속형 (이하 MIM형으로 칭함), 및 표면 도전형 전자 방출 소자를 포함한다.
FE형 전자 방출 소자의 예는 W. P. Dyke와 W. W. Dolan의 "Field Emission" (Advance in Electron Physics, 8, 89, 1956), 또는 C. A. Spindt의 "Physical Properties of Thin-film Field Emission Cathods with Molybdenum Cones" (J. Appl. Phys., 47, 5248, 1976)에 개시되어 있다.
MIM형 전자 방출 소자의 예는 C. A. Mead의 "Operation of Tunnel-Emission Devices" (J. Appl. Phys., 32, 646, 1961)에 개시되어 있다.
표면 도전형 전자 방출 소자의 예는 M. I. Elinson의 Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290 (1965)에 개시되어 있다.
표면 도전형 전자 방출 소자는, 전류가 기판 상에 형성된 작은 면적의 박막을 통해 막 표면에 대하여 평행하게 흐르도록 함으로써 전자가 방출되는 현상을 이용한다. SnO2박막 (Elinon 등), Au박막 (G, Dittmer, "Thin Solid Files", 9, 317, 1972), In2O3/SnO2박막 (M. Hartwell과 C. G. Fonstad의 IEEE Trans., ED Conf., 519, 1975), 및 탄소 박막 (Hisashi Araki 등, Shinku(Vacuum), 26, 1, 22p, 1983)을 이용하는 소자가 이러한 표면 도전형 전자 방출 소자로서 보고되었다.
이러한 냉음극 전자 방출 소자로부터 발생된 전자 빔으로 형광막이 광 방출하게 하는 평탄한 패널 표시 장치가 개발되고 있다.
상기 표시 장치는 장기간 냉음극 전자 방출 소자를 안정하게 동작하기 위해 초고진공을 필요로 한다. 표시 장치는, 한 프레임이 다수의 전자 방출 소자를 가진 기판과 형광막을 가진 대향하는 기판 사이에 삽입되는 기밀 용기를 포함하고, 용기는 이하 서술되는 방법에 의해 밀봉된다.
상술한 바대로 내부가 고진공을 유지하는 기밀 용기를 제조하기 위해서, 종래의 기술에서는 먼저 용기 내부가 용기에 연결된 배기관을 통해 진공 펌프로 진공이 된다. 그 후, 용기를 수시간동안 300 내지 350 ℃의 고온에 둠으로써 베이킹하는 단계에 의해 용기의 내부에서 충분히 가스가 제거된다. 실온으로 용기를 냉각한 후에, 용기 내에 놓이고 주로 Ba로 구성된 증발형 게터는, 마이크로파로 가열되거나, Ba를 함유한 게터를 배기시킴으로써 게터막을 형성하도록 (이후 게터 플래시로 칭함) 전류를 흐르게 함으로써 가열된다. 기밀 용기는, 가열-용융에 의해 진공 펌프에 연결된 배기관의 일부를 밀봉한 후, 배기관으로부터 절단된다. 기밀 용기 내의 진공은 게터막으로 유지된다.
용기 내의 초고진공을 유지하기 위한 방법은, 예를 들어 일본 특허 공개 공보 제7-302545호에 개시된다. 이 방법에서, 표시 장치의 배기 단계를 여러번 반복한 후에, 표시 장치의 내부를 베이킹하면서 표시 장치로 가스를 주입하고 보유하기 위한 단계를 반복함으로써 표시 장치의 내부 표면에 흡착된 가스가 쉽게 배출되어, 표시 장치의 흡착된 가스의 양을 감소시켜 표시 장치의 초고진공을 유지하는 것이 가능하게 된다.
일본 특허 공개 공보 제7-296748호도 또한 용기를 베이킹하고, 배기관에 배치된 게터를 활성화하며, 배기관을 밀봉하여 기밀 용기를 형성함으로써 용기 내부에서 쉽게 가스를 제거하는 단계를 개시한다. 증발형 게터 또는 비증발형 게터가 게터로 사용될 수 있다.
일본 특허 공개 공보 제7-296731호는 다른 밀봉 방법을 개시한다. 상기 특허 공보에 따르면, 용기의 베이킹 단계동안 용기를 가열하기 위한 온도보다 더 높은 온도에서 배기관을 가열한 후 밀봉함으로써 기밀 용기가 얻어진다.
그러나, 상기 게터로 진공을 유지하기 위해서는 후술될 문제점들이 있다.
기밀 용기에서의 압력 P는 등식 "P = Q/S" - 여기서 Q는 용기의 표면으로부터 배출된 가스의 양이고, S는 유효 배기 속도 - 로 표현된다. 유효 배기 속도는 기밀 용기의 구성, 게터의 위치, 및 게터의 배기 속도에 의해 결정된다. 다시 말하자면, 기밀 용기의 구성, 게터의 위치, 및 게터의 배기 속도가 고정되면, 가능한 한 기밀 용기의 가스압을 낮게 감소시키기 위해 기밀 용기에서의 배출된 가스의 양 Q가 감소되어야 한다. 이러한 목적을 위해 베이킹 처리와 같은 충분한 가스 제거 처리가 밀봉 단계 전에 필요하다. 그러나 , 가스는 밀봉 단계동안 다시 배출된다.
배출된 가스의 양은 약 5 × 10-7내지 1 × 10-5Pa·m3이고, 그 배출된 가스의 주성분은 물이다. 밀봉에 의해 발생된 가스에서, 배기관을 밀봉하는 동안 연화점 이상으로 가열됨으로써 배기관을 구성하는 글래스에 혼합되는 물질이 글래스로부터 배출된다는 것이 추측된다. 밀봉에 의해 배출되는 가스의 대부분은 기밀 용기 내에 포획되어, 베이킹 단계에 의해 일단 세정된 기밀 용기의 실내를 다시 오염시킨다.
밀봉하는 동안 배기관으로부터 발생된 가스는 상기 인용된 일본 특허 공개 공보 제7-296748호에 따라 배기관에 배치된 게터에 의해 제거된다. 그러나, 상기 구조는 용기의 배기 시간을 너무 길게 하거나 또는 배기관 자체의 직경이 배기관에서의 게터때문에 커야만 한다.
배기관의 직경이 크면, 밀봉이 어렵게 되어서 기밀 용기의 성능을 유지할 수가 없게 된다.
전자원의 전자 방출 특성을 안정화시키기 위해 전계 방출형 전자 방출 소자와 표면 도전형 전자 방출 소자를 이용하는 평탄형 화상 표시 장치에서 물, 산소 및 CO와 같은 불순물은 가능한 한 적어야 한다. 따라서, 지금까지 기술된 바와 같은 배기 방법은, 전자원의 전자 방출 특성이 밀봉 단계에서 배출되는 불순물때문에 안정화되지 않는 단점이 있어 상기 장치의 수명을 감소시킨다.
본 발명의 목적은, 긴 수명을 가지며, 상기 문제점들을 해소하여 장기간 안정하게 동작할 수 있는 전자 방출 소자가 구비된 화상 형성 장치를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용기 내부를 배기하기 위한 배기관을 밀봉하는 동안 배출된 가스를 제거함으로써 기밀 용기를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특성에 따르면, 용기에 연결되고, 용기 내에 배치된 게터가 활성화되는 동안 가열하여 용기를 배기하기 위한 배기관을 밀봉함으로써 기밀 용기가 제조된다.
본 발명에 따른 용기는, 내부 및 외부가 배기관을 통해 상호 연결된 용기를 가리킨다.
한편, 본 발명에 따른 기밀 용기는, 내부가 용기에 연결된 배기관을 밀봉함으로써 외부로부터 차단된 용기를 가리킨다.
상기한 바와 같은 구조는, 미리 활성화된 게터로 배기관으로부터 배출된 가스를 제거하면서, 배기관의 구성 재료의 연화점 이상의 온도에서 배출된 물과 산소와 같은 가스가 용기의 내벽에 흡착되는 것을 막는다. 따라서, 배기관으로부터 배출된 가스로 용기 내부가 오염되는 것이 억제되어 용기가 신속히 고진공이 되는 것을 가능하게 한다.
배기관을 밀봉하기 전에 활성화되는 게터는 증발형 게터 또는 비증발형 게터일 있다. 게터의 활성화는, 예를 들어 Ba를 사용한 증발형 게터인 경우, 게터를 플래시(flash)함으로써 용기의 내벽 상에 Ba막 (게터 막)을 형성한 것을 나타낸다.
상기한 것으로부터 명백한 것처럼, 밀봉 단계동안 용기의 가열은 본 발명에 있어서 필수적이다. 그러므로, 증발형 게터보다 더 나은 열저항을 가진 비증발형 게터가 본 발명에서의 밀봉하기 전에 활성화되는 게터로서 바람직하다.
기밀 용기의 구성 부재로서 배기관의 일부는 배기관의 밀봉 단계 후에 남겨 진다. 따라서, 밀봉 단계동안 배출된 가스가 기밀 용기 측면에 남겨진 배기관의 내벽 상에 흡착되는 것을 방지하기 위해 연결점을 통해 밀봉점으로부터 배기관을 가열하면서 배기관을 밀봉하는 것이 바람직하다.
배기관의 밀봉 공정동안 배출된 가스가 진공 펌프로 가능한 한 빨리 배기되어야 하기 때문에, 진공 펌프에 배기관을 연결함으로써 용기의 내부를 배기하면서, 배기관이 양호하게 밀봉된다.
본 발명에 있어서, 배기관은, 용기 내부를 배기하고 가열하여 가스를 제거하기 위해서 배기관을 밀봉하기 전에 용기를 가열하면서 진공 펌프에 연결되는 것 또한 보다 양호하다.
용기는 게터를 활성화하기 전에 가열하여 양호하게 가스를 제거한다.
게터가 활성화되는 동안 게터로부터 배출된 가스는 용기의 내벽 상에 흡착되지 않고 주로 진공 펌프에 의해 용기로부터 쉽게 배기되기 때문에, 또한 바람직하게 용기가 게터의 활성화동안 가열로 계속해서 가스가 제거된다. 또한, 비증발형 게터가 게터로 사용될 때 게터를 충분히 활성화하기 위해 요구되는 온도가 500 ℃이상이기 때문에, 상기 공정에서 용기를 구성하는 글래스의 용융 및 열-변형은 용기와 게터 간의 온도 차를 감소시킴으로써 억제된다. 한편으로, 용기 내벽의 열-가스 제거동안 배출된 가스를 가능한 한 빨리 배기하기 위해 용기의 열-가스 제거 전에 게터를 활성화하는 것이 양호하다.
또한, 생산 공정동안 가열 온도의 증가 및 감소의 반복을 피함으로써 생산성이 개선되고 생산 비용이 절감되기 때문에, 열-가스 제거 단계에서의 가열 온도는 밀봉 단계에서의 용기의 가열 온도와 거의 동일한 것이 양호하다.
밀봉 단계동안 양호한 가열 온도는 100 ℃ 이상이다.
비증발형 게터가 게터로서 사용된 때에는, 밀봉 단계에서 오염되었던 비증발형 게터의 표면을 재활성화하기 위해, 밀봉 단계 후 재활성화될 수 있어서, 밀봉 후 연장된 시간동안 보다 고진공을 유지하는 것이 가능하게 된다.
비증발형 게터가 밀봉 전에 활성화될 게터로서 사용된 때에는, 증발형 게터도 또한 함께 양호하게 사용된다. 그러나, 이러한 경우, 증발형 게터를 활성화 (게터 플래시)함으로써 형성된 게터막은, 게터막이 고온에 노출되면 게터 특성을 잃게 될 수 있다. 그러므로, 용기의 온도가 충분히 내려간 때 밀봉한 후 증발형 게터를 활성화 (게터 플래시)하는 것이 보다 양호하다.
증발형 게터를 활성화하기 전에 가열함으로써 증발형 게터는 양호하게 가스가 제거된다. 밀봉 후의 증발형 게터의 활성화 단계 (게터 플래시)동안 배출된 가스가 억제될 수 있기 때문에, 이 가스 제거 단계가 밀봉 단계 전에 양호하게 실행되어, 장기간 고진공을 유지할 수 있게 된다.
전자 방출 소자의 특성이 기밀 용기 내의 잔존 가스에 의해 거의 열화되지 않는 긴 수명의 화상 형성 장치는, 전자 방출 소자와, 기밀 용기 내의 전자 방출 소자로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하기 위한 화상 형성 부재를 구비한 화상 형성 장치를 제조하기 위한 방법에 상기 서술된 제조 방법을 적용함으로써 얻어질 수 있다.
전계 방출형 전자 방출 소자, MIM형 전자 방출 소자, 및 표면 도전형 전자 방출 소자와 같은 냉음극 전자 방출 소자가 전자 방출 소자로서 양호하게 사용된다. 본 발명은 특히, 전자 방출 특성이 산소와 물에 의해 현저하게 열화되는 탄소막을 포함하는 전자 방출 소자를 이용한 화상 형성 장치, 탄소막을 포함하는 표면 도전형 잔자 방출 소자를 사용한 화상 형성 장치에 더욱 효과적이다. 그러나, 본 발명은 결코 이러한 소자에 한정되지 않는다.
도 1은 실시예 1에서의 가스 제거 단계를 도시한 흐름도.
도 2는 표면 도전형 전자 방출 소자를 이용한 화상 형성 장치에 대한 개요를 도시한 투시도.
도 3a 내지 3b는 표면 도전형 전자 방출 소자의 구조를 도시한 예시 도면.
도 4는 비증발형 게터의 임의의 단위 영역 당 흡착 특성 및 온도 간의 관계를 도시한 그래프도.
도 5는 실시예들에서의 베이킹 처리 전후의 공정에서 용기의 온도 프로파일(profile) 및 용기내의 압력 간의 관계를 도시한 그래프도.
도 6은 비교 실시예 1에서의 공정을 도시한 흐름도.
도 7은 비교 실시예 1에서의 베이킹 처리 전후 용기의 온도 프로파일 및 용기 내의 압력 간의 관계를 도시한 그래프도.
도 8은 실시예 2에서의 가스 제거 단계를 도시한 흐름도.
도 9는 실시예 2와 비교 실시예 2에서의 전자 방출 특성의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프도.
도 10은 전계 효과형 전자 방출 소자를 도시한 예시 도면.
도 11은 실시예 3에서 형성된 전계 효과형 전자 방출 소자를 이용한 화상 형성 장치의 개요를 도시한 투시도.
도 12는 실시예 3에서의 가스 제거 공정을 도시한 흐름도.
도 13은 실시예 3과 비교 실시예 3에서 제조된 용기 내 압력의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프도.
도 14는 실시예 4에서 제조된 화상 형성 장치의 개요를 도시한 투시도.
도 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 및 15f는 실시예 4에서 제조되는 전자원 기판을 형성하기 위한 공정을 도시한 예시 도면.
도 16a 내지 16b는 표면 도전형 전자 방출 소자의 활성화 단계에서 양호하게 사용되는 펄스 파형을 도시한 도면.
도 17a 내지 17b는 표면 도전형 전자 방출 소자의 형성 단계에서 양호하게 사용되는 펄스 파형을 도시한 도면.
도 18은 실시예 5에서의 가스 제거 단계를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 비증발형 게터
2, 3 : 전류 입출력 단자
11, 12, 128, 129 : 배기관
21, 31 : 기판
22 : 표면 도전형 방출 소자
23 : 행 방향 배선(하부 배선)
24 : 열 방향 배선(상부 배선)
25, 111 : 배면판
26 : 지지 프레임
27, 67, 112 : 전면판
28 : 형광막
29 : 메탈 백
32, 33 : 전극
34 : 도전막
35 : 전자 방출부
113 : 음극
114 : 게이트 전극
115 : 절연층
116 : 스페이서
123 : 지지 프레임
126 : 비증발형 게터
Dox1 ... Doxm, Doy1 ... Doyn, Hv : 핀
T1, T2 : 펄스간 거리
T3 : 펄스 폭
T4 : 펄스 간격
본 발명에 대한 자세한 설명은 도면을 참조하여 기술될 것이나, 본 발명은 이러한 기술에 결코 제한되지 않는다.
실시예 1
도 2에 도시된 것과 같은 구조를 가진 화상 형성 장치가 제조된다. 다수의 표면 도전형 전자 방출 소자 - 냉음극 전자 방출 소자의 한 종류 - 는 이 실시예에서 배면판 상에 형성된다. 형광막은 전면판 상에 제공되고, 대각선 길이가 15인치이고 가로 대 세로의 길이의 비가 4 : 3인 유효 표시 영역을 가지는 컬러 화상 형성 장치가 제조된다.
이 실시예에 따른 화상 형성 장치는 도 2를 참조하여 기술될 것이다.
도 2는 이 실시예에서 사용되는 화상 형성 장치의 개요를 도시한 투시도로, 내부 구조를 도시하기 위해 패널의 일부가 절단되어 있다.
도면에서 참조 번호 25, 26 및 27은 표시 패널에서 진공을 유지하기 위한 용기를 형성하는 배면판, 지지 프레임, 전면판에 각각 해당한다. 각 부재 간의 접합부에 용기를 조립하는 데 있어 충분한 강도와 기밀 특성을 부여하기 위해 밀봉 결합 단계가 요구된다.
도면에서 참조 번호 11 및 12는 용기의 내부가 배기된 때 용기를 진공 펌프로 연결시키기 위한 배기관을 표시한다. 이 배기관은 용기가 조립된 후에 활성화 공정이 실행된 때 활성화 가스의 가스 주입관(gas-inlet tube)으로 이용될 수 있다.
소형 압력계 (총압력계, 도면에는 도시되지 않음)가 패널에서의 압력을 측정함으로써 이 실시예의 효율을 평가하기 위해 배기관(11)의 끝에 부착된다.
도면에서 참조 번호 1은 배기관을 밀봉한 후에 기밀 용기 내를 진공으로 유지하기 위한 비증발형 게터를 도시한다. 참조 번호 2 및 3은 비증발형 게터에 전류를 흐르게 하기 위한 전류 입출력 단자를 도시한다. 이 실시예에서 주성분으로서 Ti를 함유하고, Zr, V, 및 Fe를 함유한 비증발형 게터가 사용되었지만, 주성분으로 Zr을 함유한 비증발형 게터가 사용될 수 있다.
이 실시예에서 사용되는 비증발형 게터의 H2O 흡착 특성이 도 4에 도시된다. 세로 및 가로축은 배기 속도 및 흡착량을 각각 표시한다. 스루풋(through-put)법이 이 측정에 사용된다. 실온(R.T.), 150 ℃, 및 300 ℃에서의 비증발형 게터의 특성이 그래프로 도시된다.
그래프로부터, 비증발형 게터에서 온도가 점점 상승함에 따라 흡착률와 흡착량이 증가한다는 것이 명확하고, 이는 이 실시예에서 사용된 게터가 고온에서 양호한 배기 특성을 갖는다는 것을 확인한다.
N × M 개 (여기서 N과 M은 소정의 화소의 수에 따라 적절하게 선택된 2 이상의 정수임)의 표면 도전형 방출 소자(22)가 배면판(25) 상에 형성되어 멀티-빔원을 구성한다.
행 방향을 따르는 M개의 배선 (하부 배선으로 칭함)과 열 방향을 따르는 N개의 배선 (상부 배선으로 칭함)은 N × M 개의 표면 도전형 방출 소자에 대한 하나의 매트릭스를 형성한다.
도 3a는 상부 평면도이고, 도 3b는 표면 도전형 전자 방출 소자의 구조를 도시하는 단면도이다. 도면에서 참조 번호 31, 32와 33, 34, 및 35는 기판, 전극, 도전막 및 전자 방출부를 각각 표시한다.
도 2에서 도시된 바대로, 형광막(28)은 전면판(27)의 하면 상에 형성된다. 이 실시예에서는 컬러 표시 장치가 사용되므로, CRT에서 사용되는 R(적), G(녹), B(청)의 3원색을 가진 형광 물질이 각 형광막(28) 상에 각각 코팅된다.
CRT 기술에서 공지된 메탈 백(29)이 형광막(28)의 배면판 측면 상에 제공된다. 메탈 백(29)은, 형광막(28)으로부터 투사된 빛의 일부를 반사하기 위한 거울로서의 역할을 하게 함으로써 발광 효율을 향상하고, 음이온의 충돌으로부터 형광막(28)을 보호하며, 전자 빔 가속 전압을 인가하기 위한 전극으로서 사용하고, 형광막(28)을 여기한 후에 전자에 대한 전류 안내부로서의 역할을 하도록 제공된다.
메탈 백(29)은 전면판 기판(27) 상에 형광막(28)을 형성한 후 그 형광막(28)을 평활화 처리하고 나서 그 위에 Al을 진공 증착함으로써 형성된다. 그러나, 저가속 전압을 위한 형광막이 형광막(28)으로 사용될 때에는 메탈 백(29)이 필요하지 않다.
이 실시예에서는 사용되지 않지만, 투명 도전막, 예를 들어 ITO막이 전면판 기판(27) 및 형광막(28) 간에 제공될 수도 있다.
기호 Dox1 내지 Doxm, Doy1 내지 Doyn, 및 Hv로 표시되는 핀들은, 본 발명의 표시 패널로서의 기밀 용기를 전기 회로 (도면에 도시되지 않음)와 함께 전기적으로 연결하도록 제공되는 단자에 해당한다.
핀들 Dox1 내지 Doxm, Doy1 내지 Doyn, 및 Hv는 멀티-전자 빔원의 행 방향(23) 배선, 멀티-전자 빔원의 열 방향 배선, 및 전면판의 메탈 백(29)에 각각 전기적으로 연결된다.
본 실시예에서 제조된 화상 형성 장치를 구성하는 기밀 용기의 구조는 상기 설명에서 기술되었다.
이제는, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 사용되는 기밀 용기의 제조 방법이 도 1 및 2를 참조하여 하기에 기술될 것이다.
(배면판의 제조)
(R-1) 소다 석회 글래스를 세정한 후, 하부 배선(23)이 실리콘 산화막의 스퍼터링(sputtering) 법에 의해 배면판 상에 스크린 인쇄로 형성된다. 그 후, 층간 절연막이 하부 배선(23) 및 상부 배선(24) 간에 형성된다. 상부 배선(24)의 형성 후에, 하부 배선(23) 및 상부 배선(24)에 전기적으로 연결된 전극들(32 및 33)이 형성된다.
(R-2) 다음 단계에서는, PdO로 구성된 도전성 박막(34)이 스퍼터링한 다음 소정의 형태로의 패턴성에 의해 형성된다.
(R-3) 지지 프레임(26)를 고정하기 위한 프릿(frit) 글래스가 인쇄에 의해 소정의 위치에 형성된다.
포밍(forming) 단계를 적용하기 전에 매트릭스로 상호 연결된 표면 도전형 전자 방출 소자 및 지지판을 위한 접착제가 형성되는 배면판이 상기의 단계들에 의해 제조된다.
(전면판의 제조)
(F-1) 형광막(28)과 흑색 도전 부재가 소다 석회 글래스 기판 상에 인쇄된다. 형광막의 내부 측면을 평활화 처리한 후, Al이 진공 증착법에 의해 증착되어 메탈 백을 형성한다.
(F-2) 지지 프레임(26)을 고정하기 위한 프릿 글래스가 소정의 위치에 인쇄된다.
3원색의 형광 물질의 스트라이프가 번갈아 형성되는 형광막 및 지지 프레임을 위한 접착제가 상기의 단계들에 의해 전면판 상에 형성된다.
(배면판 및 전면판으로 밀봉하는 용기의 제조)
(FR-1) 배면판이 X, Y, 및 θ 조정 스테이지(stage) 상에 보유되고, 배면판과 전면판은, 전면판의 위치를 조정하면서 밀봉 온도에서 가열된다. 밀봉 온도가 프릿 글래스의 성질에 따르지만, 이 실시예에서는 410 ℃의 온도가 밀봉에 사용된다.
온도가 밀봉 온도에 도달한 후, X, Y, 및 θ 조정 스테이지로 그 위치를 조정하면서 지지 프레임이 배면판과 전면판에 접촉한다. 압력 하의 판들과 지지 프레임을 10분동안 유지한 후, 온도는 분당 3 ℃의 속도로 감소된다. 온도가 밀봉 온도보다 100 ℃정도 보다 낮게 감소된 때, 스테이지의 고정을 풀면, 위치 조정이 중지되고 온도는 실온으로 감소된다.
(전자 방출 소자의 제조)
(S-1) 상기한 바와 같이 제조된 용기의 전면판(27) 상에 부착된 배기관(12)은 진공 펌프에 연결되어 용기를 진공으로 만든다. 다른 배기관(11)에는 총압력계가 구비되어 있다 (도면에는 도시되지 않음).
(S-2) 용기 내의 압력이 0.1 Pa 이하로 감소된 때, 용기로부터 돌출된 단자들(Dox1 내지 Doxm, 및 Doy1 내지 Doyn)을 통해 각 소자 전극에 전압을 인가하여 도전 박막(34)을 포밍 처리한다.
(S-3) 용기 내의 압력이 1 × 10-3Pa 이하로 감소된 때, 활성화 가스로서 아세톤을 배기관(12)을 통해 1 Pa의 압력으로 용기에 주입하며, 용기로부터 돌출된 단자들(Dox1 내지 Doxm, 및 Doy1 내지 Doyn)을 통해 각 소자 전극에 전압을 인가함으로써 소자를 활성화 처리한다.
(용기 내부의 가스 제거 단계 및 기밀 밀봉 단계)
용기 내부의 가스를 제거하는 다음 단계가 도 1에 의해 기술될 것이다.
(D-1) 상기 활성화 가스를 충분히 배기한 후, 용기 내부가 베이킹에 의해 가스가 제거된다. 베이킹 온도는 300 ℃이고, 가열 속도는 분당 2 ℃이다.
(D-2) 용기의 온도가 300 ℃에 도달하면, 비증발형 게터를 활성화시키도록 용기의 온도를 300 ℃로 유지하면서, 비증발형 게터의 전류 입출력 단자(2 및 3)를 통해 전류를 흐르게 한다. 활성화 온도가 비증발형 게터의 종류에 따르지만, 15분간 600 ℃에서 전류를 흐르게 함으로써 가열 처리가 실시된다.
(D-3) 용기의 온도를 10시간동안 300 ℃로 유지한 후, 배기관의 일부(11 및 12)는 가열될 용기를 300 ℃로 유지하면서 가열-용융에 의해 밀봉되어, 용기의 내부를 외부로부터 차단함으로써 기밀 용기를 형성한다.
(D-4) 밀봉 단계를 완성한 후에, 기밀 용기가 분당 2 ℃의 냉각 속도로 실온까지 냉각된다.
상기한 바와 같이 제조된 용기의 압력은 가스 제거 단계 이후 각 단계에서 결정된다. 그 결과가 도 5에 도시된다. 가스 제거 단계가 후술되는 단계에 의해 실행될 때 얻어지는 압력 측정의 결과가 도 7에 도시된다.
비교 실시예 1
(용기 내의 가스 제거 단계)
용기 내의 가스 제거 단계가 이하 도 6을 참조로 하여 기술될 것이다. 본 비교 실시예에서 사용되는 다른 공정들은 실시예 1에서 사용되는 공정들과 동일하다.
(D-1) 용기가 베이킹되면서 가스가 제거된다. 베이킹 온도는 300 ℃이고, 가열 속도는 분당 2 ℃이다.
(D-2) 용기의 온도를 10시간동안 300 ℃로 유지한 후, 파이프를 밀봉하기 위해 배기관(11)의 일부를 가열해서 용융시켜, 기밀 용기를 얻는다.
(D-3) 밀봉 후, 기밀 용기는 분당 2 ℃의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
(D-4) 기밀 용기를 실온으로 냉각한 후에, 비증발형 게터의 전류 입출력 단자들(2 및 3)을 통해서 전류가 흘러서 비증발형 게터에서 가스를 제거하고 비증발형 게터를 활성화한다. 비증발형 게터의 활성화 온도는 게터의 종류에 따르지만, 15분간 전류를 흐르게 함으로써 가열 처리한다.
도 5 및 도 7은, 밀봉 후 압력이 안정화된 때, 도 1에서 제공된 기밀 용기가 비교 실시예 1에서 제공된 기밀 용기보다 보다 낮은 압력을 유지한다는 것을 도시한다. 기밀 용기에서의 분압은, 용기에서의 총압력을 측정하는 것 대신에 4중극 질량 분광계(quadrupole mass spectrometer)로 측정된다. 밀봉 후 24시간동안 변하는 산소 및 물 분압의 결과가 표 1에 도시된다.
물의 분압 산소의 분압
실시예 1 6 × 10-10Pa 5 × 10-11Pa
비교 실시예 1 2 × 10-9Pa 1 × 10-10Pa
실시예 1에 따른 제조 방법은, 냉음극의 전자 방출 특성이 열화된 가스인 물과 산소에 대해 비교 실시예 1에서의 제조 방법보다 한 자리수 정도 더 낮은 분압을 제공한다는 것을 표 1로부터 확인할 수 있다.
실시예 2
본 실시예 또한 표면 도전형 전자 방출 소자를 이용한 화상 형성 장치를 제공한다(화상 형성 장치에 관하여 도 2, 3, 및 4를 참조함).
본 실시예에 따르는 화상 형성 장치를 제조하기 위한 방법은 도 8을 참조하여 기술될 것이다.
(배면판의 제조)
(R-1) 소다 석회 글래스를 세정한 후, 하부 배선(23)이, 실리콘 산화막이 스퍼터링(sputtering) 법에 의해 형성된 배면판 상에 스크린 인쇄함으로써 형성된다. 그 후, 층간 절연막이 하부 배선(23) 및 상부 배선(24) 간에 형성된다. 상부 배선(24)의 형성 후에, 하부 배선(23) 및 상부 배선(24)에 연결된 전극들(32 및 33)이 형성된다.
(R-2) PdO로 구성된 도전 박막(34)을 스퍼터링에 의해 퇴적한 후, 상기 막이 소정의 형태로 패턴화된다.
(R-3) 지지 프레임(26)를 고정하기 위한 프릿 글래스가 소정의 위치에 형성된다.
포밍 단계를 적용하기 전에 매트릭스로 상호 연결된 표면 도전형 전자 방출 소자 및 지지 프레임을 위한 접착제가 형성된 배면판이 상기의 단계들에 의해 제조된다.
(전면판의 제조)
(F-1) 형광막(28)과 흑색 도전 부재가 청글래스 기판 상에 인쇄된다. 형광막의 내면 측표면을 평활화 처리한 후, Al이 진공 증착법에 의해 퇴적되어 메탈 백을 형성한다.
(F-2) 지지 프레임(26)을 고정하기 위한 프릿 글래스가 소정의 위치에 인쇄된다.
3원색의 형광막의 스트라이프가 번갈아 형성된 형광막 및 지지 프레임을 위한 접착제가 상기의 단계들에 의해 전면판 상에 형성된다.
(배면판 및 전면판 부착에 의한 용기의 제조)
(FR-1) 배면판(25)이 X, Y, 및 θ 조정 스테이지(stage) 상에 보유되고, 전면판(27)의 위치를 조정하면서, 배면판 및 전면판의 온도가 밀봉 온도로 상승된다. 밀봉 온도는 프릿 글래스의 성질에 따르지만, 이 실시예에서는 410 ℃의 온도가 밀봉에 사용된다.
온도가 밀봉 온도에 도달한 후에, 지지 프레임은 X, Y, 및 θ 조정 스테이지로 위치를 조정하면서 배면판과 전면판에 접촉한다. 10분동안 기판들과 지지 프레임을 압력 하에 유지한 후, 온도가 분당 3 ℃의 속도로 감소된다. 온도가 밀봉 온도보다 100 ℃정도 보다 낮게 감소된 때, 스테이지의 고정을 해체하면서, 위치 조정이 중지되고 온도가 실온으로 감소된다.
(전자 방출 소자의 제조)
(S-1) 상기한 바와 같이 제조된 용기의 전면판 상에 부착된 배기관(11 및 12)이 진공 펌프에 연결되어 용기를 진공으로 만든다.
(S-2) 용기 내의 압력이 0.1 Pa 이하로 감소된 때, 용기로부터 돌출된 단자들(Dox1 내지 Doxm, 및 Doy1 내지 Doyn)을 통해 전압이 각 소자 전극에 인가되어 도전 박막(34)이 포밍 처리된다.
(S-3) 용기 내의 압력이 1 × 10-3Pa 이하로 감소된 때, 활성화 가스로서의 아세톤이 배기관(11)을 통해 1 Pa의 압력으로 용기에 주입되어, 용기로부터 돌출된 단자들(Dox1 내지 Doxm, 및 Doy1 내지 Doyn)을 통해 각 소자 전극에 전압을 인가함으로써 소자를 활성화 처리한다.
(용기 내부의 가스 제거 단계 및 기밀 밀봉 단계)
용기 내부의 가스를 제거하는 다음 단계가 도 8을 참조로 하여 기술될 것이다.
(D-1) 소자에 대해 활성화 가스를 완전히 배기한 후, 전류 입출력 단자들(2 및 3)을 통해서 전류가 흐르게 되어 비증발형 게터를 가스 제거 처리하고 게터를 활성화시킨다. 비증발형 게터의 활성화 온도는 그 성질에 따르지만, 15분간 전류를 흐르게 함으로써 600 ℃로 가열된다.
(D-2) 그 후 용기가 베이킹되고 가스가 제거된다. 분당 2 ℃의 온도 증가 속도로 베이킹 온도는 300 ℃이다.
(D-3) 용기를 10시간동안 300 ℃로 유지한 후, 상기 온도를 유지하면서 배기관(11 및 12)의 일부가 가열-용융에 의해 밀봉되어, 그에 의해 기밀 용기를 제조한다.
(D-4) 밀봉 단계를 마친 후에 기밀 용기가 분당 2 ℃의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
상기한 바와 같이 제조된 기밀 용기의 전자 방출 특성의 시간에 따른 변화를 측정하였다. 그 결과가 도 9에 도시된다. Va = 5 kV 의 고전압을 전면판에 인가하면서 15 V의 전압을 가진 펄스 파형이 전자 방출 소자 중에 인가된다. 전면판을 통해 흐르는 전류는 Ie로 표시된다. 그러나, 그래프에서 작도하는데 사용된 전류는 전압을 인가한 직후 전류와 함께 규격화된다.
비교 실시예 2
(용기의 가스 제거 단계)
용기 내부의 가스 제거 단계가 공정 흐름도(도 6)를 참조하여 서술될 것이다.
(D-1) 용기가 베이킹되고 가스가 제거된다. 베이킹 온도는 분당 2 ℃씩 온도가 상승하는 속도로 300 ℃에 조정된다.
(D-2) 용기의 온도를 10시간 동안 300 ℃로 유지한 후, 배기관(11 및 12)의 일부가 밀봉을 위해 가열-용융된다.
(D-3) 밀봉 단계가 완성되면, 기밀 용기는 분당 2 ℃의 속도로 온도를 감소함으로써 실온으로 냉각된다.
(D-4) 기밀 용기를 실온으로 냉각한 후, 전류가 비증발형 게터의 전류 입출력 단자들(2 및 3)을 통해 흐르게 되어 가스 제거 및 활성화 처리된다. 비증발형 게터의 활성화 온도는 그 성질에 따르지만, 15분간 전류를 흐르게 함으로써 600 ℃에서 가열-처리한다.
상기한 바와 같이 제조된 기밀 용기에서의 전자 방출 특성의 시간에 따른 변화가 측정된다. 그 결과가 도 9에 도시된다.
도 9는, 본 실시예에서 제조되는 기밀 용기를 사용한 화상 형성 장치에서 형광막의 휘도를 결정하는 Ie 또는 전자원의 전자 방출 특성이 비교 실시예 2보다 거의 열화가 없는 더욱 안정화된 것을 도시한다.
실시예 3
도 10에 도시된 바와 같은 구조를 가진 기밀 용기를 이용한 화상 형성 장치가 본 실시예에서 제조된다.
다수의 전계 방출 소자가 배면판(111) 상에 형성되고, 화상 형성 장치를 경량화하기 위해 대기 압력 하에서 사용되는 지지 부재로서 전면판(112)과 배면판(111) 사이에 스페이서(116)을 제공한다. 전면판(112)에는 형광막이 제공되고, 유효 표시 영역이 10 인치의 대각선 길이를 가지며, 3 : 4의 세로 대 가로 길이의 비를 가진 컬러 화상 형성 장치가 제조된다.
본 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 기밀 용기의 구조 외에 또한 상기물을 제조하기 위한 방법이 도 11을 참조하여 기술될 것이다. 도 10에서, 참조 번호 111은 배면판을 가리키고, 참조 번호 112는 전면판을 가리키며, 참조 번호 113은 음극을 표시하고, 참조 번호 114는 게이트 전극을 표시하며, 참조 번호 115는 게이트와 음극 사이의 절연층을 표시한다. 도 11에서, 참조 번호 112는 전면판을 표시하고, 참조 번호 123은 지지 프레임을 표시하며, 참조 번호 111은 배면판을 표시하고, 참조 번호 116은 스페이서를 표시한다. 전면판(121)과 배면판(125) 사이의 간격은 1.5 mm이다. 참조 번호 126은 비증발형 게터를 표시한다.
본 실시예에 따르는 기밀 용기를 제조하기 위한 방법은 도 12를 참조하여 그 후에 기술될 것이다.
(배면판의 제조)
(R-1) 소다 석회 글래스를 세정한 후, 도 10에 도시된 음극(이미터), 게이트 전극, 및 배선이 본 기술에 공지된 방법에 의해 형성된다. Mo가 음극(113)용의 재료로 사용된다.
(R-2) 지지 프레임을 고정하기 위한 프릿 글래스가 소정의 위치에 인쇄된다.
매트릭스로 상호 연결된 표면 도전형 전자 방출 소자 및 지지 기판을 위한 접착제가 형성된 배면판이 상기의 단계들에 의해 제조된다.
(전면판의 제조)
(F-1) 형광막과 흑색 도전 부재가 소다 석회 글래스 상에 인쇄된다. 형광막 내측 표면이 평활화 처리된 다음에 진공 증착에 의해 Al을 퇴적함으로써 메탈 백을 형성하게 한다.
(F-2) 지지 프레임을 고정하기 위한 프릿 글래스가 소정의 위치에 인쇄된다.
3원색의 형광막의 스트라이프가 번갈아 형성되는 형광막 및 지지 프레임을 위한 접착제가 상기된 것과 같은 단계들에 의해 전면판 상에 형성된다.
(배면판과 전면판을 밀봉함으로써의 용기의 제조)
(FR-1) 배면판이 X, Y, 및 θ 조정 스테이지(stage) 상의 고온 기판 상에 보유되고, 배면판과 전면판의 온도는, 전면판의 위치를 조정하면서 밀봉 온도로 가열된다. 밀봉 온도는 프릿 글래스의 성질을 따르지만, 본 실시예에서는 460 ℃의 온도가 밀봉하기 위해 사용된다.
온도가 밀봉 온도에 도달한 후, X, Y, 및 θ 조정 스테이지로 위치를 조정하면서 지지 프레임이 배면판과 전면판에 접촉한다. 10분동안 기판들과 지지 프레임을 압력 하에 유지한 후, 온도가 분당 3 ℃의 속도로 감소된다. 온도가 밀봉 온도보다 100 ℃ 정도로 보다 낮게 감소된 때, 스테이지의 고정을 해제하면서, 위치 조정이 중지되고 온도가 실온으로 감소된다.
(배기 단계)
(S-1) 배기관(128)을 진공 펌프로의 연결과 함께 상기한 바와 같이 제조된 용기의 전면판 상의 배기관(129)에 총압력계가 부착되어 용기 내부를 배기한다.
(용기 내부의 가스 제거 단계 및 기밀 밀봉 단계)
용기 내부를 배기하기 위한 공정이 흐름도를 참조하여 기술된다(도 12).
(D-1) 용기 내 압력이 1 × 10-4Pa 이하로 감소하면, 비증발형 게터에서 가스를 제거하고 이를 활성화하기 위해 비증발형 게터를 통해서 전류가 흐르게 된다. 비증발형 게터의 활성화 온도는 그 성질에 따르지만 5분간 전류를 흐르게 함으로써 750 ℃로 가열된다.
(D-2) 그 후 용기가 베이킹되고 가스가 제거된다. 분당 2 ℃의 가열 속도로 베이킹 온도는 350 ℃이다.
(D-3) 용기를 10시간 동안 350 ℃로 유지한 후, 배기관의 일부는 상기 온도를 유지하면서 가열-용융에 의해 밀봉되어 그에 의해 기밀 용기를 제조한다
(D-4) 배기관이 밀봉된 후에, 기밀 용기의 온도는 분당 2 ℃의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
(D-5) 패널이 실온으로 냉각된 후에, 15분간 600 ℃로 가열함으로써 게터를 통해서 전류를 흐르게 하여 비증발형 게터가 재활성화된다.
상기된 대로 제조된 기밀 용기에서의 압력이 밀봉 단계 후 각 단계에서 측정된다. 그 결과가 도 13에 도시된다. 후술될 가스 제거 단계에 의해 준비된 기밀 용기의 압력 측정 결과가 비교 실시예로서 도 13에 또한 도시된다.
비교 실시예 3
(용기 내부의 가스 제거 단계 및 기밀 밀봉 단계)
용기 내부를 배기하기 위한 공정이 흐름도(도 6)를 참조하여 기술된다. 기밀 용기는 상기 사용된 가스 제거 단계 (도 6)을 제외하고는 실시예 3에 기술된 것과 같은 방법에 의해 제조된다.
(D-1) 용기는 분당 2 ℃의 가열 속도로 350 ℃의 온도에서 가스가 제거되도록 베이킹된다.
(D-2) 용기를 10시간동안 350 ℃에 유지한 후, 배기관(128)의 일부분은 상기의 온도를 유지하면서 가열-용융에 의해 밀봉되어, 그에 의해 기밀 용기를 제조한다.
(D-3) 배기관이 밀봉된 후, 기밀 용기의 온도는 분당 2 ℃의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
(D-4) 패널이 실온으로 냉각된 후, 5분간 전류를 흐르게 하여 750 ℃의 온도에서 게터를 통해 전류를 흐르게 함으로써 비증발형 게터(126)가 활성화된다.
도 13은 본 실시예에 따른 기밀 용기가 장기간 안정된 고진공을 유지하면서 진공의 초기 단계로부터 고진공에 도달할 수 있다는 것을 도시한다. 이에 반하여, 비교 실시예에서, 압력이 진공의 초기 단계로부터 높게 유지되다가, 소정의 시간 이후에 급격히 압력이 상승하는 것을 도시한다. 비증발형 게터가 밀봉 후에 활성화되기 때문에 기밀 용기에서의 가스 방출 속도가 실시예에서 보다 비교 실시예에서 더 크게 되므로, 비증발형 게터의 수명이 소모되어 흡착 능력이 두드러지게 열화된다.
실시예 4
본 실시예에서 표면 도전형 전자 방출 소자를 이용한 화상 형성 장치가 제조된다(도 14). 설명을 간단히 하기 위해, 배기관(11 및 12)을 밀봉하기 전의 용기가 도 14에 도시된다. 본 실시예와 실시예 1 간의 가장 큰 차이점은 포밍 단계 및 활성화 단계가 배면판 및 전면판을 밀봉함으로써 용기의 제조 이전에 실시된다는 것이다. 또한 전자원 기판이 본 실시예에서 배면판으로 제공된다.
본 실시예에 따른 화상 형성 장치를 제조하기 위한 방법이 도 14, 도 3, 및 도 15를 참조하여 이하 서술될 것이다. 설명을 간단히 하기 위해, 9개의 표면 도전형 전자 방출 소자를 제조하는 공정이 도 15에 도시된다. 실제로, 행 방향 및 열 방향을 따르는 400개 및 1500개의 전자 방출 소자가 기판(21) 상에 각각 배열되어 매트릭스를 형성한다.
단계 A : 실리콘 산화막이, 스퍼터링법에 의해 세정된 소다 석회 글래스판을 구비하는 기판(21)의 전체 표면 상에 퇴적된다.
단계 B : 5 nm의 두께를 가진 Ti막과 50 nm의 두께를 가진 Pt막이 스퍼터링에 의해 순차적으로 퇴적된다. 그 다음에는, 전극들(32 및 33)의 패턴이 포토레지스트를 사용하여 형성되고, 그 전극(32 및 33)들의 패턴 이외의 Pt/Ti 침전층이 드라이-에칭에 의해 제거된다. 포토레지스트 패턴이 마지막으로 제거되어 전극들(32 및 33)을 형성한다(도 15a). 전극 간의 거리는 이 실시예에서 20 ㎛이다.
단계 C : 각 전극(32)에 연결되는 열 방향(Y-방향)(24)을 따르는 다수의 배선이 스크린-인쇄에 의해 형성된다(도 15b).
단계 D : 그 후, 열 방향을 따르는 배선(24)으로부터 행 방향을 따르는 배선(23)을 전기적으로 절연하기 위한 다수의 층간 절연층(25)이 스크린-인쇄에 의해 형성된다(도 15c).
단계 E : 각 소자 전극(33)에 연결되는 행 방향(X-방향)을 따르는 다수의 배선(23)이 스크린-인쇄에 의해 층간 절연층(25) 상에 형성된다(도 15d). 이 실시예에서 행 방향을 따르는 배선(23), 열 방향을 따르는 배선(24), 및 층간 절연층(25)이 스크린-인쇄에 의해 형성되지만, 다른 제조 방법도 사용될 수 있다.
단계 F : 산화 팔라듐을 구비하는 도전막(34)이 전극(32 및 33) 사이의 간격을 연결하는데 형성된다(도 15e). 본 실시예에서, 10 nm의 막두께를 가진 PdO막은 잉크-젯(ink-jet)법에 의해 전극(32 및 33) 사이에 유기 팔라듐 용액을 제공한 후 베이킹에 의해 형성된다.
포밍 처리되기 전에 전자원 기판이 상기 단계들에 의해 제조되되, 하부 배선(24), 층간 절연층(25), 상부 배선(23), 전극들(32 및 33), 및 도전막(34)이 기판(1) 상에 형성된다.
단계 G (통전 포밍 단계) : 상기한 바와 같이 준비되는 포밍 처리되기 전에 전자원 기판(21)이 챔버(chamber) (도면에는 도시되지 않음) 내로 이송된다. 그 다음에는, 챔버의 내부를 1 × 10-4Pa 압력으로 배기한 후, 행 및 열 방향을 따르는 배선들(23 및 24) 각각을 통해 전극들(32 및 33)을 통하여 전류가 흐르게 되어 (통전 포밍 처리), 그에 의해 각 도전막(34)의 일부 상에 간격을 형성한다.
상기 포밍 단계에 사용된 전압 파형은 양호하게는 펄스 파형이다. 펄스파는, 펄스파의 최고 레벨에서 일정한 전압을 갖는 펄스가 연속하여 인가되는 방법 (도 17a), 또는 펄스파의 최고 레벨을 증가시킬 때 펄스 전압이 인가되는 방법 (도 17b)에 의해 생성된다.
도 17a 및 17b에서 T1 및 T2는 전압 파형의 펄스간 거리를 나타낸다. T2가 10 ㎲ec 내지 수백 밀리초의 범위로 조정되는 한편, T1은 보통 1 ㎲ec 내지 10 msec의 범위로 조정된다. 예를 들어, 상기한 바와 같은 조건 하에서 수초 내지 수십초 동안 전압이 인가된다. 펄스파는 삼각파에 한정되는 것이 아니라 구형파 일 수도 있는 소정의 파이다.
삼각파의 최고 레벨은 한 단계당 0.1 V의 소정의 불연속 속도로 증가할 수 있다.
도 17b에 도시된 바와 같은 파형을 가지는 펄스가 본 실시예의 포밍 단계에서 사용된다. T1 및 T2의 펄스 간격은 본 실시예에서 각각 1 msec 및 10 msec이다.
전류에 의한 포밍 처리의 종점은, 국부적으로 도전막(34)을 없애거나 변형시키지 않는 정도의 펄스 전압이 상기 형성 단계에서의 펄스 전압 사이에 삽입될 때 전류를 측정하여 저항률을 검지함에 의해 결정된다. 예를 들어, 전류를 흐르게 하는 것에 의한 포밍 단계는, 약 0.1 V의 전압을 인가함으로써 도전막(34)를 통해 흐르는 측정된 전류로부터 1 ㏁ 이상의 저항이 관찰될 때 종료된다.
본 실시예에서 저항이 1 ㏁을 초과하기 때문에 도 17에 도시된 인가된 펄스의 파의 레벨이 약 5 V에 도달할 때의 단계에서, 본 실시예에서의 포밍 단계가 종료된다.
단계 H (통전 활성화 단계) : 챔버의 내부는 10-6Pa로 배기된 다음, 벤조니트릴을 주입하여 챔버 내의 총압력이 1 × 10-4Pa에 도달하게 된다. 15 V의 파의 레벨을 가진 펄스 전압은 행 방향을 따르는 각 배선(23)과 열 방향을 따르는 각 배선(24)을 통해 전극들(2 및 3) 상에 인가된다. 도 16a에 도시된 파형을 가진 펄스가 본 실시예의 활성화 처리에서 인가되었지만, 도 16b에 도시된 파형을 가진 펄스가 인가될 수도 있다. T3 및 T4는 도 16에서 각각 펄스 폭과 펄스 간격을 표시한다. 본 실시예에서, 펄스 폭(T3)는 1 msec이고, 펄스 간격(T4)는 10 msec이다.
탄소막이 포밍 단계에 의해 형성된 간격 사이의 기판 상, 및 본 활성화 처리에 의한 간격의 주변 상의 도전막(34) 상에 형성된다.
전자 방출부(5)가 지금까지 기술된 바와 같은 단계에 의해 형성된다(도 15f).
단계 I : 실시예 1에서 도시된 방법과 동일한 방법에 의해, 지지 프레임(26)을 거쳐 프릿 글래스로 (글래스 기판(27)의 내부 표면 상의 형광막(28) 및 메탈 백(29)를 형성함으로써 구성되는) 전면판(67)을 밀봉 (접합)함으로써, 용기가 제조되되 (도 14), 배기관(11 및 12)은 전자원 기판(21) 위의 5 mm에 배치된다.
밀봉은 본 실시예에서 Ar 대기 내의 400 ℃에서 수행된다.
본 실시예에서는, 주로 Zr로 구성된 Zr-V-Fe 합금이 용기 내에 배치된 비휘발성 게터(1)로서 사용된다.
처음에 흑색 스트라이프가 형성되고, 형광막(28)의 스트라이프가 흑색 스트라이프 사이의 개방 공간 상에 각각의 색의 형광 기판을 코팅함으로써 형성된다.
각각의 색을 가진 형광막이, 밀봉하기 이전에 각 전자 방출 소자 상에 정확하게 위치된다.
두 개의 배기관이 본 실시예에서 사용되지만, 배기관의 수는 그것에 한정되지 않고 배기 속도를 가속시키기 위해 4 개의 배기관이 전면판의 네 모서리에 배치될 수도 있다.
단계 J (용기의 가스 제거 단계 및 기밀 밀봉 단계): 본 단계에서, 용기는 가스가 제거되고 밀봉하여 도 1에 도시된 공정에 따르는 기밀 용기를 형성한다.
(D-1) 상기 단계 I에서 준비된 배기관(11 및 12)은 용기 내부를 충분히 배기하기 위해 진공 펌프 (도면에는 도시되지 않음)에 연결된다. 분당 2 ℃ 의 상승 속도로 실온으로부터 배기관(11 및 12)을 포함한 전체 용기의 온도를 증가시키면서 진공이 계속된다.
(D-2) 전류가 비증발형 게터(1)의 전류 입출력 단자(2 및 3)에 흐르게 되어 비증발형 게터를 활성화할 때, 전체 용기의 온도가 온도를 유지하면서 300 ℃에 도달한 후에도 여전히 진공은 계속된다. 게터는 15분간 600 ℃에서 활성화된다.
베이킹 온도를 높게 하면 할수록, 용기를 구성하는 부재로부터 가스를 제거하는 것은 더욱 더 가속된다. 따라서, 베이킹 온도는 300 ℃에 한정되는 것이 아니라, 프릿이 용해되지 않거나 전자 방출 소자가 열로 손상되지 않는 한 보다 높을 수도 있다.
(D-3) 10시간동안 300 ℃에서 용기를 베이킹하고 배기한 후, 배기관을 밀봉 (칩-오프(chip-off))하기 위해 배기와 가열을 유지하면서 배기관(11 및 12)의 일부가 용융된다. 배기관(11 및 12)을 거쳐 진공 펌프에 연결된 용기는 본 단계에 의해 진공 펌프로부터 분리되어, 용기의 외부로부터 공간적으로 차단된 기밀 용기 내부를 제조한다.
(D-4) 밀봉 단계를 완성한 후, 기밀 용기는 분당 2 ℃의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
본 실시예에 따른 기밀 용기를 사용하여, 밀봉된 배기관(11 및 12)은, 신호 발생 수단 (도면에 도시되지 않음)에 의해 발생된 주사 신호가 용기로부터 돌출된 단자들 Dox1 내지 Doxm에 인가하고, 변조 신호를 용기로부터 돌출된 단자들 Doy1 내지 Doyn에 인가되어, 전자가 각 전자 방출 소자로부터 방출되게 한다. 동시에 5 kV의 고전압이 고전압 단자(Hv)를 통해 메탈 백(29)에 인가되어 방출된 전자 빔이 가속 후 형광막(28)에 충돌하여, 그에 의해 여기 및 형광막의 광방출에 의한 화상을 형성한다.
본 실시예에서는 유기 가스를 필요로 하는 통전 활성화 단계가 완료된 후에 밀봉 단계가 실행된다. 따라서, 실시예 1에서 도시한 것과 같이, 용기 내로 유기물의 주입으로 용기의 내벽 및 배기관 상의 유기물의 흡착과 오염을 피할 수 있고, 가스 제거를 용이하게 할 수 있다.
지금까지 기술된 단계에 의해 제조된 본 실시예에 따른 화상 형성 장치는 장기간 텔레비젼에서의 사용을 위한 충분한 휘도를 가진 안정된 고화질의 화상을 형성할 수 있다.
실시예 5
본 실시예에서는, 비증발형 게터(1)외에 증발형 게터로서 Ba 게터를 배치함으로써 화상 형성 장치가 제조된다.
본 실시예에 따르는 제조 공정은 실시예 4에서의 단계 A 내지 I와 동일한 단계를 포함한다.
그러나, 본 실시예에서는 Ba를 포함하는 링(ring) 게터가 기밀 용기 내에 놓여 진다.
링형 증발형 게터가 본 실시예에서 사용되지만, 선(wire)형 증발형 게터 또한 사용될 수 있다.
단계 J (용기의 가스 제거 및 기밀 밀봉 단계): 용기가 도 18에 도시된 공정에 따라 가스 제거 및 기밀 밀봉 처리된다.
(D-1) 배기관(11 및 12)은 용기 내부를 충분히 배기하기 위해 진공 펌프 (도면에는 도시되지 않음)에 연결된다. 그 후, 배기관(11 및 12)을 포함한 전체 용기의 온도가 실온으로부터 분당 2 ℃의 상승 속도로 증가하게 하면서 용기의 배기가 계속된다.
(D-2) 전체 용기의 300 ℃에 도달된 후 그 온도를 유지하면서 배기가 계속된다. 용기가 가열되고 배기되면서, 증발형 게터로서의 Ba 게터가, 게터 플래시 (Ba의 증발 및 증착)를 초래하지 않도록 마이크로파로 가열된다. 증발형 게터가 활성화된 때 방출될 가스를 미리 제거하기 위해 게터가 가열된다. Ba 게터가 마이크로파로 가열됨에 의해 가스가 제거되지만, 레이저 투사와 같은 임의의 적절한 가열 수단이 사용될 수 있다.
증발형 게터는, 증발형 게터로부터 방출된 가스가 활성화된 비증발형 게터에 의해 제거되게 함으로써 비증발형 게터의 수명이 단축되는 것을 방지하기 위해, 비증발형 게터의 다음 활성화 단계 전에 가스가 제거된다.
베이킹 온도가 실시예 4와 같이, 본 실시예에서도 300 ℃로 조정되지만 본 발명에 따른 베이킹 온도는 상기 기술로부터 명백한 것처럼 300 ℃에 한정되지 않는다.
(D-3) 다음 단계에서, 기밀 용기를 배기하며 300 ℃로 가열하면서 비증발형 게터(1)의 전류 입출력 단자(2 및 3)을 통해 전류를 흐르게 함으로써, 비증발형 게터가 750 ℃에서 활성화된다.
(D-4) 용기를 300 ℃로 가열하면서 더 배기한 후, 배기관을 밀봉 (칩-오프)하도록 가열 및 진공을 계속하면서 배기관(11 및 12)의 일부가 용융되어, 그에 의해 배기관(11 및 12)을 통해 진공 펌프로 연결된 용기를 진공 펌프로부터 분리함으로써 공간적으로 외부로부터 차단된 기밀 용기 내부를 형성한다.
(D-5) 밀봉 단계를 완료한 후, 기밀 용기가 분당 2 ℃ 의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
(D-6) 그 후, 증발형 게터로서의 Ba 게터가 마이크로파로 가열함으로써 활성화된다 (게터 플래시).
증발형 게터는 게터의 기능이 흡착 후 Ba 막의 응고로 상실되는 것을 방지하기 위해 상기된 것과 같이 실온에서 활성화된다 (게터 플래시).
기밀 용기가 실온으로 냉각된 후 증발형 게터가 활성화되었지만 (게터 플래시), 게터 플래시는 Ba막이 응고되지 않은 경우 밀봉한 후에는 어떤 단계에서도 실시될 수 있다.
본 실시예에 따른 기밀 용기를 사용하여, 밀봉된 배기관(11 및 12)은 신호 발생 수단에 의해 발생되는 주사 신호가 용기로부터 돌출된 단자들 Dox1 내지 Doxm 에 인가되고, 변조 신호가 용기로부터 돌출된 단자들 Doy1 내지 Doyn에 인가되어, 전자가 각 전자 방출 소자로부터 방출되게 한다. 동시에, 5 kV의 고전압이 고전압 단자(Hv)를 통해 메탈 백(29) 상에 인가되어 방출된 전자 빔이 가속 후 형광막(28)과 충돌하게 해서, 그에 의해 여기 및 형광막의 광 방출로 화상을 형성한다.
지금까지 기술된 단계에 의해 제조된 본 실시예에 따라 화상 형성 장치는 장기간 텔레비젼에서의 사용을 위한 충분한 휘도를 가진 안정된 고화질 화상을 형성할 수 있다.
냉음극의 안정화는 기밀 용기에서의 진공 분위기에 의해 영향을 받기 때문에, 냉음극의 안정화에 악영향을 끼치는 물과 산소와 같은 가스는 가능한 한 많이 감소되어야 한다. 본 발명에서, 밀봉 단계에서 방출되는 열화된 가스에 의한 소자의 열화는, 베이킹 단계동안 기밀 용기 내부의 가스 제거 효과를 가속함에 따라 비증발형 게터를 활성화시킴으로써 억제된다. 본 발명에서, 비증발형 게터가 활성화되고 게다가 고온에서 용기를 가열하면서 밀봉되어, 그에 의해 밀봉 단계에서 방출된 열화된 가스를 효과적으로 배기하고 기밀 용기로 확산되게 한다.
비증발형 용기의 흡착 특성이 몇 배로 향상되기 때문에 용기를 고온으로 유지하는 것은, 용기의 내벽 상으로의 열화 가스의 흡착 시간이, 열화 가스를 좀더 신속히 제거함에 따라 크게 단축되는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명은 밀봉 전에 게터를 활성화하고 고온에서 용기를 밀봉함으로써 장기간 전자 방출 특성을 안정하게 유지하는 것을 가능하게 하여, 긴 수명을 가진 화상 형성 장치를 제공한다.

Claims (24)

  1. 기밀 용기의 제조 방법에 있어서,
    상기 용기 내에 배치된 게터를 활성화하는 단계, 및
    상기 용기를 가열하면서 상기 용기 내부를 배기하기 위한 배기관의 일부를 용융함으로써 상기 용기를 밀봉하는 단계
    를 포함하는 기밀 용기 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기관이 상기 가열 단계와 동시에 가열되는 기밀 용기 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 배기관을 통해서 상기 용기 내부를 배기하는 단계를 더 포함하는 기밀 용기 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 게터 활성화 단계, 상기 가열 단계, 및 상기 밀봉 단계 중 적어도 하나와 함께 동시에 실행되는 기밀 용기 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 용기를 가열하면서 적어도 상기 게터 활성화 단계와 동시에 실행되는 기밀 용기 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 게터 활성화 단계 이전에 실행되는 기밀 용기 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 용기가 가열되면서 실행되는 기밀 용기 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 게터는 비증발형 게터인 기밀 용기 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 밀봉 단계 후에 상기 비증발형 게터를 재활성화하는 단계를 더 포함하는 기밀 용기 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 밀봉 단계 후에 증발형 게터를 활성화하는 게터 플래시(getter flash) 단계를 더 포함하는 기밀 용기 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 게터 플래시 단계 이전에 상기 증발형 게터를 가열시켜 그로부터 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 기밀 용기 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상가 가스 제거 단계는 상기 밀봉 단계 이전에 실행되는 기밀 용기 제조 방법.
  13. 다수의 전자 방출 소자와 화상 형성 부재를 포함하는 기밀 용기를 사용하는 화상 형성 장치의 제조 방법에 있어서,
    용기 내에 배치된 게터를 활성화하는 단계, 및
    상기 용기를 가열하면서 상기 용기 내부를 배기하기 위한 배기관의 일부를 용융시킴으로써 상기 용기를 밀봉하는 단계
    를 포함하는 화상 형성 장치 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배기관은 상기 가열 단계와 동시에 가열되는 화상 형성 장치 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 배기관을 통해서 상기 용기의 내부를 배기하는 단계를 더 포함하는 화상 형성 장치 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 게터 활성화 단계, 상기 가열 단계, 및 상기 밀봉 단계 중 적어도 하나와 함께 동시에 실행되는 화상 형성 장치 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 용기를 가열하면서 적어도 상기 게터 활성화 단계와 동시에 실행되는 화상 형성 장치 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 게터 활성화 단계 이전에 실행되는 화상 형성 장치 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 배기 단계는 상기 용기를 가열하면서 실행되는 화상 형성 장치 제조 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 게터는 비증발형 게터인 화상 형성 장치 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 밀봉 단계 이후 상기 비증발형 게터를 재활성화하는 단계를 더 포함하는 화상 형성 장치 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 밀봉 단계 이후 증발형 게터를 활성화하는 게터 플래시 단계를 더 포함하는 화상 형성 장치 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 게터 플래시 단계 이전에 상기 증발형 게터를 가열함으로써 상기 증발형 게터에서 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 화상 형성 장치 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 가스 제거 단계는 상기 밀봉 단계 이전에 실행되는 화상 형성 장치 제조 방법.
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