KR20020065625A - 전계 방출 음극에서 동적 빔 형상 보정을 위한 세그먼트게이트 구동 - Google Patents
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Abstract
빔 형상을 동적으로 조절하기 위한 전계 방출 음극이 개시된다. 빔 형상의 조절은 게이트를 가진 전계 방출 음극의 게이트 전극(17)을 세그먼트하고 원하는 빔 형상을 형성하기 위해 여러가지 형태의 게이트 세그먼트를 독립적으로 구동함으로써 성취된다. 이 세그먼트들은 빔이 편향될 때 턴 온 및 턴 오프됨으로써 빔 왜곡의 동적 보정을 가능케 한다. 집속 렌즈(32)가 평행한 전자빔을 만들기 위해 게이트를 가진 음극에 배치될 수 있다. 또한, 빔의 공간 전하 반발력을 최소화하기 위해 중공의 음극이 만들어질 수 있다.
Description
일반적으로 전자빔을 필요로 하는 음극선관(CRT) 등의 장치는 음극으로부터 열이온을 방출하기 위하여 열 필라멘트(hot filament)를 포함한다. 열음극 (hot cathode)을 대체하기 위하여 전자의 전계 방출에 따른 냉음극(cold cathode)을 개발하려는 노력이 지속되어 왔다. 주사 전자 현미경과 같은 저전류 장치를 위한 전계 방출 전자총을 기술한 특허가 많다. 전계 방출기가 낮은 듀티 사이클을 갖는 전계 방출 평판 디스플레이에 대한 특허도 많이 있다. TV 디스플레이와 같은 고전류 응용에 대하여, 일반적으로 몰리브덴과 실리콘을 기반으로 한 종래 기술의 전계 방출 음극은 상업적 응용에서 충분히 만족치 못한 것이었다. 배경 가스의 존재에 기인한 이온 후방 산란에 의해 팁 손상이 일어나며 고전류 밀도로 동작시키면 팁이 고장난다.
탄소 베이스 마이크로팁 음극이 몰리브덴 또는 실리콘 베이스 마이크로팁 전계 방출 음극을 대신하여 제조 및 사용될 수 있다는 것이 알려져 있다. 집적 회로 제조 기술("익스트림 애플리케이션을 위한 진보된 CVD 다이아몬드 마이크로팁 디바이스", Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.509(1998))을 사용하여 다이아몬드가 자기 정렬 구조에서 게이트를 가진 전극과 함께 모노리식 집적될 수 있다는 것도 알려져 있다.
전계 방출 음극 개발에 있어 많은 연구가 평판 디스플레이에서 사용하기 위한 전자 소소에 관한 것이었다. 미합중국 특허 제 3,753,022호는 전자빔을 집속 및 편향시키기 위한 몇 개의 절연체와 도체로 이루어진 증착층을 갖는 전자빔 소스를 개시한다. 증착층은 층을 관통하여 점전계 방출 소스까지 에칭된 컬럼(column)을 갖는다. 이 디바이스는 물질 증착 기술에 의해 제조된다. 미합중국 특허 제 4,178,531호는 전계 방출 음극을 갖는 음극선관을 개시하고 있다. 음극은 다수의 간격지고 뾰족한 돌출부를 포함하며 각각의 돌출부는 자체의 전계 방출 발생 전극을 갖는다. 집속 전극은 전자빔을 발생시키는데 사용된다. 집속 전극의 구조는 CRT의 스크린에 집속 및 주사되어야 할 평행 경로를 따라 다발로 투사되는 다수의 조절된 빔을 발생시킨다. 포토레지스트 또는 열적 레지스트층을 사용한 제조 방법이 개시된다. 미합중국 특허 제 5,430,347호는 디바이스의 일체 부분으로서의 정전 렌즈를 갖는 냉음극 전계 방출 디바이스를 개시한다. 정전 렌즈는 크기에 있어서 게이트 전극 애퍼쳐의 제 1 크기와 다른 애퍼쳐를 갖는다. 정전 렌즈 시스템은 대략 2 내지 25 미크론의 픽셀 크기가 사용될 수 있는 전자빔 단면을 제공하는 것으로 알려져 있다. 종래 기술의 전자 방출기의 컴퓨터 모델 측면도가 도시되어 있다.
미합중국 특허 제 5,786,657호는 전계 방출기로부터의 전자빔의 주위 전기장의 비균일 영향을 최소화하는 방법을 제안한다. 방출 표면의 홀 및 적절한 전위를 갖는 전극이 빔 왜곡을 최소화하기 위해 사용된다.
최근의 논문("전계 방출기 어레이 음극선관", SID 99 Digest, pp.1150-1153, 1999)는 CRT의 전계 방출기 전자총의 사용에 대해 논의한다. 이 논문은 소직경 게이트로 만들거나 다른 조절에 의해 빔 직경을 감소시키는 수단을 논의한다. 또한, 타원 형상 빔의 주변부에서의 제한된 픽셀 한정에 대한 문제가 기술되고 빔 집속을 향상시키기 위해 세그먼트된 또는 분할된 집속 전극의 제조 및 사용이 기술된다.
공간 전하, 빔 편향, 빔 사이즈와 위치, 및 다른 요인은 빔이 전자 광학을 통해 지나 물체에 집속될 때 빔의 형상에 영향을 준다. 빔의 형상은 빔이 자기적으로 또는 정전기적으로 편향될 때 편향각에 따라 변화될 수 있다. 동적 빔 정형 방법 및 장치의 개선으로 CRT 등의 장치에 사용하기 위한 전계 방출기 어레이에 대한 부가가치가 높아질 것이다. 동적 빔 정형 방법은 전자빔이 자기장에 의해 편향될 때 최종 빔 형상이 향상을 필요로 하는 다양한 조건에 폭넓게 적용될 수 있어야 한다. 동적 빔 정형 방법은 빔의 상이한 편향각에서 연속적인 조절을 가능케 하여야 한다.
본 발명은 음극선관(CRT)과 같은 장치를 위한 전자총에 관한 것이며, 특히 통합 전극을 갖는 개선된 전계 방출 어레이에 관한 것이다.
도 1a, 1b 및 1c는 어레이의 각 방출기의 개별적 제어에 대한 모노리식 집적된 세그먼트 게이트 전극을 구비한 전계 방출 어레이 영역을 나타낸 도면.
도 2a 및 2b는 어레이 영역의 개별적 제어에 대한 모노리식 집적된 세그먼트 게이트 전극을 갖는 전계 방출 어레이 영역을 나타낸 도면.
도 3a 및 3b는 모노리식 집적된 세그먼트 게이트 전극 및 집적된 집속 전극을 갖는 전계 방출 어레이를 나타낸 도면.
도 4는 추출 전극 영역의 제어에 대한 집적된 추출 및 집속 전극으로 방출기 어레이를 형성하는데 사용되는 제조 공정을 나타낸 도면.
도 5는 회로에 의한 어레이 영역의 제어에 대한 방출 어레이의 CRT에서의 응용을 나타낸 도면.
게이트 전극을 갖는 전계 방출 음극으로부터 방출된 빔 형상을 동적으로 조절하는 장치 및 방법이 제공된다. 방출 음극이 탄소 베이스일 수 있지만 다른 방출 물질도 사용될 수도 있다. 전계 방출원의 어레이의 게이트 전극은 상이한 어레이영역의 각 방출기 또는 방출기의 그룹에 대하여 독립적으로 제어된다. 게이트 전극의 전압 제어는 방출이 턴 오프 및 온되도록 또는 상이한 영역으로부터의 세기가 조절되도록 한다. 이 제어는 음극 어레이로부터 방출된 빔의 방출 영역 및 형상을 조절함으로써 빔의 왜곡에 대한 동적 보정을 가능케 한다. 제어 전압은 마이크로컨트롤러에 의해 제어될 수 있는 구동 회로로부터 공급될 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 이해 및 그 장점을 이해하기 위하여, 유사한 참조 부호가 유사한 구성요소를 나타내는 첨부한 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명으로 참조된다.
도 1a를 참조하면, 전계 방출 음극 영역을 일반적으로 참조 부호(10)로 나타낸다. 방출 물질(12)은 이하에 기술될 공정을 이용하여 방출 물질의 팁(14) 어레이를 형성하기 위해 사용된다. 하나의 실시예에서, 방출 물질(12)은 여기에 참조로써 결합된, 1998년 12월 10일 출원되고 계류중인 미합중국 특허출원 제 09/169,908 및 09/169,909호에 개시된 것과 같은 탄소 베이스 물질이다. 다른 실시예에서, 방출 물질(12)은 일반적으로 전계 방출원 또는 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물과 같은 광대역 방출에 사용되는 텅스텐, 몰리브덴, 실리콘 또는 그 밖의 물질이다. 절연층(16)이 방출 물질에서 성장되고 게이트 전극(17)이 절연층에 증착된다. 그리고, 게이트 홀은 계류중인 미합중국 특허출원 제 09/169,908과 09/169,909호에 기술된 것과 같은 에칭 기술을 사용하여 각 방출기 주변에 한정된다. 각 방출점에 대하여 세그먼트된 또는 분리된 게이트 전극(17)이 도 1a 및 1b에 도시되어 있다. 비아(Via:18)는 세그먼트된 추출 전극을 와이어 패드(19)에 연결한다. 패드에 부착된 와이어(도시하지 않음)는 각 점으로부터의 방출을 제어하기 위하여 전압을 공급할 수 있다. 일반적으로 어레이로 된 많은 수의 방출점으로 인하여 이 실시예는 많은 수의 비아, 패드, 와이어 및 제어 전압원을 필요로 한다. 제어된 전압을 각 추출 게이트에 연결하는 어떠한 방법도 사용될 수 있다. 비아는 어레이의 에지로 연장될 수 있다. 게이트 표면에 부착하는 다이렉트 와이어가 사용될 수 있다. 하기에 기술된 것과 같은 동적 빔 조절은 빔 형상 전면에 걸쳐서 제어될 수 있다.
도 1b는 음극(10)의 단면을 나타낸다. 게이트(17)는 유전체층(16) 상부의 금속 박막이다. 도 1c는 팁(14)으로부터 방출된 전자빔(15)을 보여주는 디바이스의단면을 나타낸다. 게이트 전극(17)의 전압은 원하는 빔 전류를 얻기 위해 선택된다. 음극(10)이 원형 설계로서 도시되었지만, 일반적으로 정방형, 사각형, 또는 다른 어떠한 원하는 형상일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 2a에서, 전계 방출 어레이 영역을 일반적으로 참조 부호(20)로 나타낸다. 물질은 도 1에 나타낸 것과 동일할 수 있지만, 도 2에서 추출 게이트는 영역(22)으로 나타낸 것과 같이 전압 제어 영역을 형성하기 위해 방출 어레이 영역 전면에 걸쳐 선택된 세그먼트로 함께 집단화 된다. 전압 제어 영역(22)은 하기에 더 설명되는 것과 같이 빔 형상을 동적으로 제어하는 능력을 얻기 위해 선택된다. 영역(22)과 같은 영역은 최적의 결과를 제공하도록 만들어질 수 있다. 영역의 수는 마이크로팁의 전체 수보다 많거나 적다. 영역은 어레이를 가로지르는 띠, 동심 패턴, 또는 다른 형상일 수 있다. 패드는 도 1에 나타낸 것과 같이 이러한 어레이에 있을 수 있지만, 대안적으로 와어어 본딩이 영역(22)과 같은 영역에 가해질 수 있다. 도 2b는 어레이(20) 영역의 절개면을 나타낸다.
(집단화 또는 집단화 되지 않은 게이트 전극)의 경우에, 부가적인 집적된 집속 렌즈층이 세그먼트 게이트층위에 더해질 수 있다. 추출 게이트는 실제로 전자를 방출하는 구조의 영역을 결정한다. 집속 렌즈는 각 방출 팁으로부터 평행한 전자빔을 발생시키는 경향이 있다. 도 3은 통합 집속 렌즈(32)를 포함하는, 일반적으로 참조 부호(30)의 세그먼트 전계 방출 어레이 영역을 나타낸다. 추출 전극(17)이 있지만 유전체층(16)은 전극(17)위로 연장된다. 패드(34)가 영역의 주변에서 노출되어 도 1의 추출 전극(17) 또는 도 2에 나타낸 것과 같은 영역(22)의 선택된 세그먼트에 와이어 본딩을 가능케한다. 패드는 통합 집속 렌즈(32)에 전기적으로 연결될 수 있고 와이어 본딩은 렌즈 세그먼트에 직접적으로 가해질 수 있다. 도 3b는 어레이 영역의 단면을 나타낸다. 전자빔(36)의 전류량은 추출 게이트(17)에 의해 제어되고 각 빔렛(beamlet)은 각 점(14)주변의 집속 전극(32)에 의해 집속된다. 게이트 전극 (17)은 어느 팁이 턴 온된 지를 판단한다.
여기에 개시된 세그먼트된 또는 개개의 추출 게이트를 만드는데 사용되는 제조 프로세스는 모두 여기에 참조로써 결합된 계류중인 미합중국 특허출원 제 09/169,908, 09/169,909호 및 1999년 7월 19일 출원된 특허 "컴팩트한 전자총 및 집속 렌즈"에 기술된 단계와 함께 표준 전계 방출 어레이 제조 단계의 특정 조합을 포함한다. 도 4는 사용될 수 있는 제조 프로세스의 단계를 나타낸다. 방출 어레이는 여기에 개시된 탄소 베이스 물질 또는 다른 물질과 같은 적절한 물질로 제조된다. 일반적으로 이러한 어레이는, 각각이 종래 기술에 잘 알려진 것과 같이 방출 팁의 어레이를 갖는, 이후 다이로 분할되는 웨이퍼의 표면의 선택된 부분에서 성장될 것이다. 팁이 성장된 후에 유전체 또는, 종종 실리콘 산화물로 이루어진 절연층이 팁위에서 성장 또는 증착된다. 그리고, 도전 금속층이 공지된 기술을 사용하여 증착된다. 그리고, 포토레지스트층이 추출 게이트 구조, 비아 및 커넥팅 와이어 패드에 대한 원하는 패턴을 형성하기 위해 표준 사진석판(photolithographical) 프로세스의 일부로서 증착된다. 이러한 단계는 홀이 팁 주변에서 에칭되기 전에 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 구조를 만든다. 도 3에 나타낸 구조를 형성하기 위해, 제 2 절연층이 추출 전극위에 증착되고 나서 집속 렌즈를 형성할 제 2 금속층이 성장된다. 그리고, 제 2 포토레지스트층이 증착되지만 제 1 층과 같이 패터닝되지는 않는다. 다소, 이 층은 자기 정렬 집속 렌즈 구조를 형성하는데 사용된다. 레지스트층은 박막 및 경화된 포토레지스트 물질의 레진으로 전개된다. 포토레지스트층은 각 마이크로팁위에 돌출부를 만드는 어레이의 마이크로팁보다 얇아진다. 이러한 특징은 돌출부의 팁에서만 제 2 금속층을 노출하도록 제어된 건식 에칭을 가능케한다. 그리고, 일련의 습식 및/또는 건식 에칭은 방출 팁이 노출될 때 까지 성공적인 도전층 및 절연층을 통해 에칭할 수 있게 한다. 전반적인 구조는 우물 바닥의 팁과 비슷하다.
방출 팁이 노출된 후, 집속층은 최종 디바이스 구조를 형성하기 위해 사진석판 패터닝된다. 각 디바이스는 하나의 세그먼트된 어레이로 구성된다. 그리고, 상이한 음극 디바이스간의 웨이퍼의 과잉 금속이 에칭될 수 있다. 이어서 게이트 구조 접촉 패드로의 비아가 도 3a의 패드(34)와 같은 게이트 전극 접촉 패드를 노출하기 위해 에칭된다. 바람직하게, 도 3a에 나타낸 것과 같이 계층(tier)이 형성되어 유전체층(16)이 방출 물질(12)의 에지로 연장된다. 방출 물질은 전계 방출점의 어레이가 선택된 위치에서의 웨이퍼에서 성장된 후에 웨이퍼로부터 잘려진 다이의 형태이다. 유사하게, 회로 단락을 최소화하기 위해 집속 전극(32)은 바람직하게는 도 3의 유전체층(16)의 에지로 연장하지 않는다. 방출 어레이의 원형 영역이 도 1,2 및 3에 도시되었지만, 다이는 종종 사각형 또는 다른 형상으로 잘려진다. 각 다이의 전계 방출 어레이는 사각형, 원형 또는 다른 원하는 형상일 수 있다.
도 5는 음극선관(CRT)의 세그먼트된 전계 방출 어레이의 응용을 나타낸다.CRT(50)는 음극을 제외하고 종래의 설계이다. 평범한 열이온 방출 음극은 일반적으로 참조 부호(52)로 나타낸 전계 방출 음극 구조로 대체되었다. 도 5b를 참조하면, 세라믹 기판(53)은 상술한 세그먼트 방출 어레이(56)를 갖는 다이(54)를 지지하고 그것에 전기적으로 연결된다. 와이어(58)는 음극 또는 전극을 핀(62)에 전기적으로 연결한다. 와이어(58)는 그 단부를 패드 또는 핀(62)에 와이어 본딩함으로써 결합될 수 있다. 핀(62)은 글래스 실(glass seal;64)을 통해 CRT(50) 외부로 통과된다. 그리고, 핀(62)은 와이어(66)에 의해 전자 카드 또는 회로(70)의 패드(68)에 와이어 본딩될 수 있다. 구동 회로(72)(도 5a)는 각 패드(68)에 소정의 동기 신호로서 선택된 전압을 전송한다. 전압은 어레이(56)로부터의 전자 방출의 각 점 또는 각 선택되고 집단화된 영역으로부터의 방출을 제어한다. 어레이의 각각의 선택된 세그먼트로부터 빔 전류를 턴 온/오프 또는 변경함으로써, 음극 구조(52)로부터의 전체 전자 빔의 형상이 수정된다. 이것은, 예를 들어 자기 편향동안 상이한 각에서 빔을 동적 변화시키는데 사용될 수 있다. 전압 변화가 동기화될 수 있어서 빔 형상이 각각의 편향각에 대하여 선택된다. 이것은 지금까지 사용할 수 없었던, 전계 방출 음극으로 성취할 수 있지만 열이온 음극으로는 성취할 수 없는 빔 정형 능력을 제공한다.
하나의 실시예에서, 전계 방출 음극 구조(52)로부터 전자빔이 디스플레이의 선택된 부분에 편향될 때 빔의 왜곡을 피하는데 필요한 빔 조절은 고정 및 선택된 위치에서의 CRT의 스크린상의 스폿의 빔 형상을 측정함으로써 실험적으로 결정된다. 빔은 CRT(50)의 디스플레이 스크린(75)의 선택된 부분에 편향되고 빔 형상이스크린에서 측정된다. 전압은 선택된 팁에 대한 게이트 전극에서 감소되거나 턴 오프되고 빔 치수가 측정되는 동안 다른 팁에서 증가된다. 최적의 빔 치수는 선택된 팁 또는 팁의 세그먼트에 게이트 전극 전압을 선택적으로 턴 오프 또는 온함으로써 얻어진다. 바람직하게, 팁으로부터의 전자 빔 전류를 감소시키기 위해 전압이 팁에서 감소될 때, 전압은 거의 정전압에서 전체 빔 전류를 유지하기 위해 다른 팁에서 증가된다. 게이트 전극 전압의 조절은 디스플레이의 상이한 영역에 대한 빔 치수의 측정과 일치하게 프로그램된 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 마이크로프로세서는 빔에 의한 스폿이 디스플레이에 위치되는 곳에 따른 다양한 세그먼트 또는 어레이 영역을 턴 온한다. 마이크로프로세서는 다양한 전압 패턴을 상이한 방출 어레이 영역에 가하기 위해 초기 프로그램될 수 있고, 수작업으로 또는 잘 알려진 감광 기구에 의해 얻어진 빔 영역의 측정은 빔의 스위프 사이클동안 최종 전압 변화 시퀀스를 선택하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 빔 치수는 전자빔 시뮬레이션을 위한 공지된 수학적 방법을 사용하여 산출된다. 이러한 전자 빔 시뮬레이션(EBS) 방법은, 예를 들어 여기에 참조로써 결합된 1999년 7월 19일 출원되고 현재 계류중인 특허 "컴팩트한 전계 방출 전자총 및 집속 렌즈"에 기술된다. 이러한 산출은 빔 전류 또는 선택된 빔 전류를 방출하지 않는 선택된 어레이 영역으로 수행될 수 있다. 그리고, 선택된 거리에서의 디스플레이의 빔 사이즈 및 형상이 산출될 수 있다. 빔의 편향은 빔 치수의 산출에 시뮬레이션 및 포함될 수 있다. 또한, 중공 빔 패턴은 어레이 영역으로부터의 전류를 제거 또는 최소화하기 위해 어레이 중앙의 추출 전극 전압의 제어에 의해 만들어질 수 있다. 이 빔 패턴은 빔의 공간 전하 반발력을 최소화한다.
세그먼트된 게이트 구동을 제조하는 상술한 개시 및 설명이 주로 "자기 정렬" 제조 기술로 집중되었지만, 세그먼트된 게이트 구동의 제조는 다른 타입의 전계 방출 음극 구조를 제조하는 프로세스에 수정으로서 쉽게 더해질 수 있다. 여기에 참조로써 결합된, 미합중국 특허 제 3,755,704호, 제 3,789,471호, 제 3,812 ,559호 및 제 3,970,887호는 전계 방출 음극을 제조하는데 사용되는 그 밖의 종래 기술을 대표한다. 종래 기술의 전계 방출 음극을 제조하는 본 발명의 세그먼트된 게이트 구조는 일련의 사진석판 및 금속 에칭 단계를 통해 세그먼트 구조를 현재의 추출 게이트 구조로 사진석판적으로 한정함으로써 더해질 수 있다. 그리고, 집속 전극이 여기에 기술된 방식으로 종래 기술의 음극에 더해질 수 있다.
상술한 개시 및 설명은 도시 및 설명을 위한 것이며, 도시한 장치와 구조 및 동작 방법의 상세에 있어 다양한 변경들이 본 발명의 정신을 일탈하지 않고서 이루어 질 수 있다.
Claims (27)
- 표면을 가지며 상기 표면으로부터 외부로 연장하는 마이크로팁 돌출부의 어레이가 있는 다이;상기 어레이와 근접한 제 1 유전체층;전압의 변수값이 게이트 전극에 가해질 때 상기 마이크로팁으로부터의 전자빔의 전류에 영향을 미치도록 상기 제 1 유전체층으로부터 연장되고 상기 각각의 마이크로팁 돌출부 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 게이트 전극; 및상기 게이트 전극과의 전기적 연결물을 포함하는 전계 방출 음극.
- 제 1항에 있어서, 상기 다이 및 마이크로팁 돌출부는 탄소 베이스 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 유전체층은 실리콘 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극.
- 제 1항에 있어서, 상기 전기적 연결물은 비아 및 와이어 본딩 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 유전체층과 연속적이고 상기 게이트 전극으로부터 외부로 연장하는 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층으로부터 외부로 연장하고 상기 각각의 마이크로팁 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 집속 렌즈와, 상기 집속 렌즈와의 전기적 연결물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극.
- 제 5항에 있어서, 상기 집속 렌즈와의 전기적 연결물은 상기 집속 렌즈를 포함하는 층에 결합된 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극.
- 제 1항에 있어서, 선택된 게이트 전극을 함께 집단화하고 전압 제어 영역을 형성하기 위해 선택된 게이트 전극사이에 전기적 도전 물질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극.
- 선택된 편향각에서 음극선관의 디스플레이 스크린에 닿는 전자빔의 형상을 조절하는 방법으로서,표면과 상기 표면으로부터 외부로 연장하는 마이크로팁 돌출부의 어레이를 갖는 다이와, 상기 어레이와 근접한 제 1 유전체층과, 전압의 변수값이 게이트 전극에 가해질 때 상기 마이크로팁으로부터의 전자빔의 전류에 영향을 미치기 위해 상기 제 1 유전체층으로부터 외부로 연장되고 상기 각각의 마이크로팁 돌출부 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과의 전기적 연결물을 포함하는 전계 방출 음극을 제공하는 단계;상기 음극을 음극선관에 장착하는 단계;선택된 편향각에서 상기 음극선관의 디스플레이 스크린에 상기 빔이 닿고 스폿을 형성하도록 상기 음극선관을 동작시키고 상기 어레이에 전압을 인가하는 단계; 및상기 스폿의 형상을 조절하기 위해 상기 스폿의 형상을 주시하고 하나 또는 그 이상의 게이트 전극에 가해진 상기 전압을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 마이크로팁의 어레이는 본질적으로 탄소 베이스 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 전계 방출 음극은 상기 제 1 유전체층과 연속적이고 상기 게이트 전극으로부터 외부로 연장하는 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층으로부터 외부로 연장하고 상기 각각의 마이크로팁 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 집속 렌즈와, 상기 집속 렌즈와의 전기적 연결물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 전자빔 시뮬레이션을 사용하여 상기 전자빔 형상을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 어레이는 상기 선택된 게이트 전극을 함께 집단화하고 게이트 전극의 전압 제어 영역을 형성하기 위해 선택된 게이트 전극사이의 전기적 도전 물질층을 더 포함하고, 상기 스폿의 형상을 조절하기 위해 하나 또는 그 이상의 게이트 전극에 인가된 전압을 하나 또는 그 이상의 전압 제어 영역에 전압을 인가함으로써 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 어레이로부터의 전자빔의 선택된 편향각에서 상기 어레이를 갖는 전계 방출 음극에 가해져야 할 바람직한 전압 패턴을 결정하는 방법으로서,표면과 상기 표면으로부터 외부로 연장되는 마이크로팁 돌출부의 상기 어레이를 갖는 다이와, 상기 어레이에 근접한 제 1 유전체층과, 전압의 변수값이 상기 게이트 전극에 가해질 때 상기 마이크로팁으로부터의 전자빔의 전류에 영향을 미치도록 상기 제 1 유전체층으로부터 외부로 연장하고 각각의 마이크로팁 돌출부 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과의 전기의 연결물을 포함하는 전계 방출 음극을 제공하는 단계;상기 음극을 음극선과에 장착하는 단계;선택된 편향각에서 상기 음극선관의 디스플레이 스크린에 상기 빔이 닿고 스폿을 형성하는 동안 상기 어레이에 전압 패턴을 만들기 위해 상기 음극선관을 동작시키고 상기 게이트 전극에 전압의 변수값을 가하는 단계;상기 스폿의 선택된 형상이 되기까지 상기 어레이에 가해진 상기 전압 패턴을 조절하는 동안 상기 스폿의 형상을 주시하는 단계; 및상기 선택된 편향각에서 상기 스폿의 선택된 형상을 만드는 상기 어레이의 전압 패턴의 값을 기록하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 13항에 있어서, 상기 마이크로팁의 어레이는 본질적으로 탄소 베이스 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13항에 있어서, 상기 전계 방출 음극은 상기 제 1 유전체층과 연속적이고 상기 게이트 전극으로부터 외부로 연장되는 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층으로부터 외부로 연장되고 각 마이크로팁으로부터 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 집속 렌즈와, 상기 집속 렌즈와의 전기적 연결물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13항에 있어서, 전자 빔 시뮬레이션을 사용하여 상기 전자빔의 형상을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13항에 있어서, 상기 어레이는 상기 선택된 게이트 전극을 함께 집단화하고 게이트 전극의 전압 제어 영역을 형성하기 위해 선택된 게이트 전극사이의 전기적 도전 물질층을 더 포함하고, 상기 스폿의 형상을 조절하기 위해 하나 또는 그 이상의 게이트 전극에 가해진 전압은 하나 또는 그 이상의 전압 제어 영역에 전압을 인가함으로써 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 음극선관의 전자빔을 동적으로 정형하는 방법으로서,표면과 상기 표면으로부터 외부로 연장하는 마이크로팁 돌출부의 어레이를 갖는 다이와, 상기 어레이와 근접한 제 1 유전체층과, 전압의 변수값이 상기 게이트 전극에 가해질 때 상기 마이크로팁으로부터의 전자빔의 전류에 영향을 미치도록 상기 제 1 유전체층으로부터 외부로 연장하고 상기 각각의 마이크로팁 돌출부로부터 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과의 전기적 연결물을 포함하는 전계 방출 음극을 제공하는 단계;상기 음극을 음극선관에 장착하는 단계; 및상기 빔의 편향각에 해당하는 어레이에 선택된 전압 패턴을 만들기 위해 상기 음극선관을 동작시키고 상기 게이트 전극에 전압의 변수값을 가하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 18항에 있어서, 상기 빔의 각 편향각에 대한 선택된 전압 패턴은 마이크로컨트롤러에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18항에 있어서, 상기 빔의 각 편향각에 대한 선택된 전압 패턴은 상기 빔의 각 편향각에 대한 거의 일정한 빔 전류를 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18항에 있어서, 구동 회로는 소정의 동기 신호로서 각 편향각에 대한 어레이에 상기 선택된 전압 패턴을 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 디스플레이 스크린과 전극을 갖는 쉘, 전자빔에 대한 편향기 및 상기 쉘을 통한 전기적 연결물;표면을 가지고 상기 표면으로부터 외부로 연장하는 마이크로팁 돌출부의 어레이가 있는 다이와, 상기 어레이와 근접한 제 1 유전체층과, 전압의 변수값이 상기 게이트 전극에 가해질 때 상기 마이크로팁으로부터의 전자빔의 전류에 영향을 미치기 위해 상기 제 1 유전체층으로부터 외부로 연장되고 각각의 마이크로팁 돌출부 부근 간격을 두고 떨어진 다수의 게이트 전극; 및상기 게이트 전극과의 전기적 연결물을 포함하는 음극선관.
- 제 22항에 있어서, 상기 전계 방출 음극은 상기 제 1 유전체층과 연속적이고 상기 게이트 전극으로부터 외부로 연장하는 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층으로부터 외부로 연장되고 상기 각각의 마이크로팁 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 집속 렌즈와, 상기 집속 렌즈와의 전기적 연결물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 22항에 있어서, 상기 마이크로팁의 어레이는 본질적으로 탄소 베이스 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 22항에 있어서, 상기 전계 방출 음극은 상기 제 1 유전체층과 연속적이고 상기 게이트 전극으로부터 외부로 연장하는 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층으로부터 외부로 연장하고 각각의 마이크로팁 주변 간격을 두고 떨어진 다수의 집속 렌즈와, 상기 집속 렌즈와의 전기적 연결물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제 13항에 있어서, 상기 어레이는 상기 선택된 게이트 전극을 함께 집단화하고 게이트 전극의 전압 제어 영역을 형성하기 위해 선택된 게이트 전극사이의 전기적 도전 물질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 표면위에 형성된 제 1 절연층과, 상기 절연층위에 형성된 도전층과, 상기 절연층에 형성된 개구와 상기 반도체 기판과 통합된 반도체의 돋아진 방출 팁을 형성하는 노출된 반도체의 중앙 영역을 갖는 상기 반도체 기판의 일부를 노출하는 도전층을 포함하는 적어도 하나의 전계 방출 음극 영역;상기 도전층위에 놓이는 제 2 절연층;상기 제 2 절연층위에 놓이는 세그먼트 전압 제어 영역; 및상기 세그먼트 전압 제어 영역과의 전기 연결물을 포함하는 전계 방출 음극.
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