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[디스플레이] 전자 디스플레이 장치 평가B괜찮아요

전자 디스플레이 장치란?전자디스플레이 장치(electronic display device)는 그 역할로부터 정의하면, 일반적으로 인간-기계-인터페이스(man-machine-interface)로 일컬어지듯이 각종 전자기기(machine)로부터 다양한 정보를 시각을 통해 인간(man)에 전달하는 전자 장치를 말한다.즉, 전자기기와 시각을 통해서 인간과의 정보교환을 위한 전자적 툴이라고 말할 수 있다.또한 인간과 전자기기를 연결하는 가교적인 역할(interface)을 담당하는 요소장치로 정의될 수 있다.따라서 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치의 역할은 매우 중요하며, 각종 전자 디스플레이 장치가 산업분야와 민생분야를 불문하고 다양한 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다.전자 디스플레이 분야는 발전을 거듭하여 다양화하는 정보와 사회의 요구에 적합한 새로운 고 기능의 전자 디스플레이 장치가 계속 개발되고 있다.{각종 전자기기로부터 출력되는 전기적 정보신호를 인간의 시각으로 인식가능한 광정보신호로 변환하는 전자 장치로 정의할 수 있다.그리고 이 전자장치는 일반적으로 변환 광정보신호를 2차원 공간에 형상화하는 기능 즉, 광정보신호를 숫자, 문자, 도형, 화상 등의 패턴화된 정보로 표시하는 기능을 갖추고 있다.광정보신호가 발광에 의해 표시되는 경우가 발광형 표시(emissive display)로 불려지고 있으며 반사, 산란, 간섭현상 등에 의한 주변광의 제어 즉, 광변조로 표시되는 경우가 수광형 표시(non-emissive display)로 불려지고 있다.발광형 표시는 능동형 표시(active display), 수광형 표시는 수동형 표시(passive display)라고 불려지기도 한다.{CRT (Cathode-Ray-Tube)TV에서 영상을 비추어 내는 수상관(CRT, Cathode-Ray-Tube)은 1897년 독일의 물리학자 브라운에 의해서 발명우리 나라에서는 브라운관이라 불리우고 있다.CRT는 휘도, 시야각, 제조단가, 콘트라스트등이 우수하여 전세계적으로 가장일에 흐르는 전류의 방향이나 양에따라 가감된다.그림에서 좌단위치인 경우는 브라운관면상에서 좌측 맨끝이 되고 중앙은 전자빔이 직진하는 화면 중앙을, 우단은 브라운관의 가장 우측을 전자빔이 쏘게된다. 그리고 다시 좌단으로 급격히 편향된다.{LCD (Liquid Crystal Display)란 무엇인가?LCD의 정의 및 특징LCD에서 LC는 일정 온도 범위에서 유동성을 지닌 액정 상태이며 동시에 광학적으로 복굴절성을 나타내는결정이다. 보통 물질은 용융 온도에서 고체로부터 투명한 액체로 변화하지만, 액정물질은 용융 온도에서 우선불투명하고 혼탁한 액체로 일단 변화하고 그 후 더욱 온도를 올리면 보통의 투명한 액체로 변화한다.액정이란 명칭은 고체상과 액체상의 중간상태인 액정상을 가리키는 경우와 이러한 액정상을 같는 물질그 자체를 가리키는 경우의 두 가지 의미로 사용되고 있다.{{그림 1. 액정 물질의 온도 변화에 의한 상태 변화.그림 2. 액정상에서의 분자 배열 구조.LCD는 이러한 액정의 특성을 이용해 만드는 디스플레이로서 특징을 열거하 면 다음과 같다.(1) 저소비 전력(수∼수십μW/cm2)으로 장시간의 전지구동이 가능한 에너지 절약형이다.(2) 저전압에서 동작(수∼10V)하므로 직접 IC 구동이 가능하고 구동 전자회로의 소형화, 간략화가가능하다.(3) 소자가 얇고(수mm), 또한 대형표시(수십 cm대각)에서 부터 소형표시(수 mm대각)까지 가능하다.특히 휴대형(portable)기기에 적합하다.(4) 수광형 표시이므로 밝은 장소에서도 표시가 선명하다.(5) 표시의 컬러화가 쉽기 때문에 표시기능의 확대, 다양화가 이루어질 수 있다.(6) 투사확대 표시나 집적표시가 가능하여 대화면 표시 (수 m대각)가 용이하다.그러나 이러한 LCD의 경우 다음과 같은 단점도 가지고 있다.(1) 비발광형이므로 반사형 표시인 경우 어두운 곳에서 표시의 선명함이 떨어진다.(2) 선명한 표시가 요구되는 경우 또는 컬러 표시의 경우 후광(back light)을 필요로한다.(3) 표시 콘트라스트가바 있다. Color PDP도 같은 기술로 만들 수 있으나 지금까지 개발된 각사의 PDP 특성을 보면 셀 피치와 휘도는 반비례하는 경향을 보여주고 있어 현재 40인치급 NTSC 방식의 PDP의 휘 도가 최대 350㏅/㎡임을 감안하면 고휘도를 유지하면서 고해상도를 갖는 PDP를 만들기 위해서는 더욱 효과적으로 고온, 고밀도 플라즈마를 만드는 기술 이 필요하다.고전압 구동회로현재 약 150∼ 200 V, 70 ∼ 80 kHz 의 전압과 주파수를 갖는 펄스가 PDP 구동에 이용되고 있어 구동에 고내압 IC 가 필요하게 되어 구동 IC 의 가격이 총 패널가격에서 점하는 비율이 매우 높아 구동전압을 낮춤과 동시에 구동 방법의 개선을 통해 구동 IC 가 점하는 비용 비율을 낮출 필요가 있다 .PDP의 역사최초의 가스 방전 표시 장치는 1927 년 Bell Telephone Laboratory의 Gray(1)등에 의해 개발되었다 . 이 표시 장치는 2,500 화소로 (50 lines × 50 lines) 이루어진 네온 가스로 충전된 방전관을 기계적 회전 브러시 전환자에 의해 동작시키는 표시 장치였으며 , 약 60cm 의 폭과 75cm 의 높이를 갖는 극장용 표시 장치로 이용되었다 . 그러나 이 표시 장치는 각 화소별로 독립적으로 구동시키는 방식이었으며 , 따라서 2500 개의 방전관을 순차적으로 표시해야 하므로 초당 16 frames의 낮은 화상 표시 능력을 갖고 있었다 . 이와 같은 시기에 Nicholson은 최초로 행구동 방식을 이용한 가스 방전 TV 표시 장치를 개발하였다 . 그러나 1930 년대 초반 CRT의 급속한 발전과 더불어 가스 발광 표시 장치를 TV 표시 장치로 이용하는데 대한 관심이 멀어져 갔고 , 옥외 광고 표시기나 alpha-numeric 표시 장치로서의 이용에 한정되게 되었다 .{그림 1 Nixie 방전 표시 장치1940 년대의 가장 성공적인 가스 방전 표시 장치의 하나가 Bacon과 Pollard 에 의해 개발된 Dekatron tube이다 . 이자의 경우 147 nm의 UV를 방출하게 된다. 이 UV로 여기된 형광체의 발광에 의하여 가시광을 보게되는 것이다.PDP에 사용되는 구동 IC의 소요비용을 줄이기 위하여 낮은 방전전압이 필요하게 되는데 이 방전전압은 방전가스의 조성과 압력에 따른 이온화계수(타운젠트계수)와 cathode의 전자방출특성으로 결정된다. 방전현상 중 avalanche에 의해 전자와 이온의 수가 급격하게 증가하면 타운젠트계수가 커지게 된다. 방전전압 Vf는 다음과 같은 공식으로 결정된다.{여기에서 A와 B는 상수로서 가스 압력(p), anode와 cathode 사이거리(d)에 따라서 결정되며, Vf는 cathode에서 방출되는 전자방출계수 γf에 따라 변화한다.FED구동원리FED의 구조 및 구동회로의 이론{{구성-FEA, base(cathode) plate, anode plate, phosphor, spacer동작원리- VG - VC = 약 80V ~ 120V- anode voltage = 200V원리방출된 전자가 형광체에 에너지를 가함으로 써 빛을 방출Gray Level Control(계조 표현 )·Pulse Amplitude Modulation (PAM)각 화소에 인가되는 전류 또는 전압의 크기를 조절- 형광체에 공급되는 에너지를 간접 조절 : 각 색상의 밝기를 제어· Pulse Width Modulation (PWM)- 일정한 전류와 전압 인가 ; 시간 자체를 조절 - 형광체에 공급되는 에너지량을 조절{PWM의 구동 펄스의 예(640 X 480 Mode){3D 디스플레이정의 및 특징입체감을 일으키는 여러 요인 중, 우리들의 눈이 가로 방향으로 약 65mm 떨어져서 존재하여 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)가 입체감을 나타내는 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면, 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 입체 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다인간이 현실동시에 보는 것에 의해 입체감을 얻는데 이것을 「양안시차」라고 부르고 3차원 디스플레이의 대부분은 이와 같은 양안시차를 이용하여 입체 영상을 표시하고 있다.그러나 양안시차는 인간이 3차원 공간을 지각하는 요인의 한가지 일 뿐이고 실제로는 인간에게는 더 많은 정보 즉, 폭주(눈의 회전각), 조절(눈의 초점 맞춤), 운동시차(관찰자와 물체의 상대적인 운동에 의한 변화) 및 심리적인 요인(원근법, 음영)등을 기본으로 3차원 공간을 지각하고 있다.인간의 눈을 해부학적으로 보면 이러한 양안(Binocular) 형태를 지니고 태어나는데 사람의 눈이 시스템적으로 어떻게 작동되는지에 대하여 알아보면 다음과 같다.한 쌍의 눈으로 구성된 사람의 시각 시스템은 좌, 우 눈 안에는 검은색의 동공이 있고, 이들은 통로를 통해 시각 피질에서 측면 골절체(lateral geniculate body)라 불리는 신체 부위까지 광 신경 {그림 4. 인간 시각계의 모형섬유를 통해 연결되어 있다.그림 4에서 볼 수 있는 것처럼 광 신경세포 섬유들이 광 시신경 교차점(optic chiasma)에서 분리되고 반대편으로 교차된다. 따라서 오른쪽 동공에서 온 섬유들은 뇌 밑에 있는 왼쪽 측면 골절체를 지나가고, 반대로 왼쪽 동공에서 온 섬유들은 뇌 밑의 오른쪽 측면 골절체를 지나간다. 여기서 어느 정도의 정보처리가 이루어진다. 2개의 각 측면 골절체에서 발생한 시각 정보는 시각 대뇌피질에 있는 시각 영역에 도달된다. 이 외피 처리에서 시각적으로 감지하기 위한 함수를 제공해 준다. 즉, 외부 물체에서 반사된 빛이 눈으로 들어가면, 각막과 동공 렌즈를 통해서 초점이 맺힌다. 빛의 반사량은 각막뿐만 아니라 눈의 근육으로 제어되는 렌즈의 두께에 의해서 좌우된다. 그리고 무의식중에 눈이 움직여 망막에 상이 맺도록 한다. 망막은 간상체(Rods)와 콘(Cones)이라 불리는 빛을 감지하는 수광 소자들로 구성되어 있고, 광 신경을 통해 전기적인 펄스가 생성되어 이들 수광 소자들이 전기적인 반응을 시작함으로써 빛을 한다.

공학/기술| 2001.11.09| 35페이지| 2,000원| 조회(1,357)

디스프레이, display, CRT구조외, display 장치 구조, LCD구조..

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[물리학(가속기)] 집속 이온빔 장치의 구조 및 기능

차 례제 1 장 서론제 2 장 관련이론2.l. 집속 이온빔 장치(Focused Ion Beam System)2.1.1. 집속 이온빔 장치의 구조2.1.2. 집속 이온빔 장치의 응용a) 이온주입b) 증착c) 에칭d) 이차입자의 되튐이온2.1.3. 이온원 부2.1.4. 빔 정렬 및 집속 부a) 정전렌즈b) 차단기c) 비점수차 조정기d) 편향기2.1.5. 시료 처리 장치 및 화상처리부2.2. 액체금속 이온원 (Liquid Metal Ion Source)2.2.1. 이온원의 역사2.2.2. 이온원의 발생원리2.2.3. 이온원의 형태와 제작2.2.4. 공융 합금 이온원제 3 장 결론제 2 장 관련이론2.1. 집속 이온빔 장치(Focused Ion Beam System)2.1.1. 집속 이온빔 장치의 구조집속 이온빔 장치의 구조는 크게 세 부분, 즉 이온원 부분과 빔 정렬 및 집속을 위한 부분, 시료의 처리를 위한 부분으로 나 눌수 있다. 그림 2.1은 FIB(Focused Ion Beam)의 일반적인 구 조이다.그림 2.1 집속이온빔 장치의 개략도2.1.2. 집속 이온빔 장치의 응용집속 이온빔 장치란 액체금속 이온원으로부터 이온빔을 발생시키고 어느 한 방향으로 빔을 집속시켜 보낼 수 있도록 만들어진 장치를 말한다. 빔을 시료에 입사시킬 경우 그림 2.2와 같은 현상들이 일어나게 된다. 집속 이온빔 장치의 응용은 그림에서의 어느 한 경우를 이용하는 것이라 생각하면 된다.현재 초첨단 산업 기술 현장이나 연구 기관에서 집속이온빔 장치을 이용, 응용되고 있는 분야는 매우 넓고 다양하다. 가장 널리 이용되어질수 있는 분야는 역시 반도체 공정에서의 제작 및 품질검사, 수정등이다. 또한 마스크 없이 그리고 선택적으로 처리를 할 수 있는 장치로 FIB가 유용하며 정교하게 집속된 이온빔으로서 마스크 없이 선택적으로 도핑(doping), 에칭(etching), 증착(deposition)하는 것이 가능하다. 그럼 이 세가지에 대해 간단히 알아보자.a) 이온주입(ion implantatio부딪치게 되어 우리가 쓰고자 하는 이온빔의 특성을 안좋게 바꾸어 놓는다.그림 2.3 LMIS의 구성2.1.4. 빔 정렬 및 집속 부그림 2.1에서 나와 있듯이 렌즈(lens), 편향기(deflector), 차단기(blanker), 비점수차 조정기(stigmator)등이 이 부분을 담당한다. 이온원에서 방출되는 빔의 손실을 최소화하고 순도를 최대화하며 시료에 가능한 작게 원하는 부분에 집속되도록 조정하는 역할을 한다. 각 부분별로 전기장을 이용하기도 하고 자기장을 이용하기도 하며 기하학적 구조에 따라 집속이온빔 장치의 성능을 직접적으로 좌우하므로 한가지 한가지가 모두 중요하다.a) 정전렌즈(einzel lens)한 점으로 이온빔을 집속시키는 장치로서 한 면에서 다른 면으로 빛을 집속시키는 광학렌즈와 매우 유사하다. FIB장치에서는 정전렌즈를 쓰는데 이것과 비교되는 magnetic lens는 주로 전자현미경과 전자빔 리토그라피 장치에서 전자의 경로를 구부리는데 사용된다. magnetic lens는 수차가 작고 외부의 전기력잡음을 차단한다는 장점이 있으나 전자보다 훨씬 무겁고 느린 이온을 쓰는 FIB장치에서는 유용하지 않다.정전렌즈는 세 개의 전도성 평판으로 구성되어 있으며 각각의 평판에는 이온의 통과를 위해서 조그만 구멍이 있다. 가운데 평판에 양전압을 가해주는 경우는 감속형 렌즈로, 음전압을 가해주는 경우는 가속형 렌즈로 구분한다. 이 렌즈의 작동 원리는 그림 2.4와 같다.그림 2.4 정전렌즈의 작동 원리b) 차단기(blanker)이온원의 전압을 조정하여 직접 빔을 켜고 끄는 경우 빔의 안정성이 매우 약해지므로 이온원부에서는 일정한 빔 전류를 계속 유지하고 빔정렬부에서 선택된 지역에만 빔을 주사 하기위해 빔을 잠시동안 차단시킬 필요가 있는데 이때 차단기(blanker)가 이용된다. 구조는 단순하며 두 개으 전극으로 이루어져 있다. 빔을 사이에 두고 두 개의 전극을 마주보게 설치하고 전압을 가해 빔이 한쪽면으로 편향되게 한다. 빔이 꺼지고 켜질 때의 선명도는 장 원하는 필름을 입히거나 에칭후 원하는 불순물을 첨가해 주기 위해 사용된다.b) 화상 처리 장치집속된 이온빔을 시료에 주사시키면 이온빔의 에너지나 그밖의 조건에 따라서 이온주입, sputtering, deposition 등의 세 가지 현상이 일어날 수 있다. 이중에서 sputtering을 이용한 것이 SIM(scanning ion microscopy)이다. 시료에 이온빔을 주사하여 sputtering을 시키면 이온, 전자 등 여러 가지의 입자가 시료로부터 튀어나온다. 이때 이온이나 전자를 검출하여 이의 전류량을 조사하면 이온빔이 조사된 부분의 표면 상태를 알 수 있다. 이온빔을 x, y 방향으로 편향시키며 이때의 각 지점의 상태를 display하면 된다.FIB장치의 화상 처리 시스템은 아날로그 신호 처리 방식과 디지털 신호 처리 방식을 가능하도록 하였다. 화상 축출회로에는 CEM(channel electron multiplier)을 사용한 방식으로 하였다. 아날로그방식의 화상 처리 과정은 다음과 같다. 그림 2.6와같이 scangenerator에서 X-Y램프파를 만들어 deflection 증폭기를 통하여 deflector에 공급한다. 동시에 이 파를 display에 보내어 좌표를 표시한다. Deflector에 의하여 주된 이온빔에 의하여 발생되는 이차 이온이나 전자를 CEM으로 검출하여 이를 pre-amp로 증폭하나 후에 display의 Z축에 보내어 X-Y의 좌표에 이 신호를 밝기로서 나타낸다. 디지털 방식은 X, Y, Z signal의 처리를 computer로 한다는 것이 다른 점이다.그림 2.5.1 Analog 방식의 전체 system의 구조그림 2.5.2 Digital 방식의 전체 system의 구조2.2. 액체금속 이온원(Liquid Metal Ion Source)대전 입자빔을 이용한 장치의 개발에 있어서 가장 핵심이 되는 부분은 빔을 발생시키는 장치이다. 사용하려는 입자가 전자인지 이온인지, 이온이면 어느 원소의 이온을 사용할 것인지를 결정해야한다. 있기 때문에 표면 물리학에서 중요한 도구로서 오랫동안 자리잡아 왔다. 오늘날 존재하는 LMIS는 우주선에 쓰이는 제어 모터를 만들기 위한 노력으로부터 성장했다. 1960년대 초반에 TRW, Inc의 Victor E. Krohn Jr.는 작고 전자적으로 충전된 작은 방울을 만들 능력을 갖춘 소스의 연구에 집중적인 노력을 했다. 그는 높은 표면 장력을 가진 금속이 로켓 엔진에 있어서는 바람직하지 못한 방울보다는 이온을 생성하는 경향을 나타내는 것을 발견하였다. 몇 년 후 Krohn는 다른 사람들과 함께 그의 관심을 거시적인 것에서 미시적인 것으로 바꾸었고 이온들을 높은 강도의 focused beams로 정렬시키는 것을 목적으로 하는 LMIS의 연구를 시작하였다.1970년대에 Roy Clampitt와 그의 동료들은 잉글랜드에서 LMIS를 입증하기 시작했다. 그들의 장치는 FIB를 만들기 위해서 빠르게 채용되어졌다. Chicago대학의 Riccardo Levi-Setti와 그의 동료들 그리고 Oregon Graduate Institude of science and Technology의 Lyn W. Swanson을 포함한 많은 그룹의 사람들은 그들의 이온소스에 기초한 FIB시스템을 만들려고 했으나 이러한 노력은 낮은 빔으로 인해 괴롭힘을 당해야 했다. Hughes of Research Laboratory의 Robert L. Seliger, James W. Ward, Harry T. Wang과 Randall L. Kubena는 1978년에 최초로 LMIS를 이용한 이온 주사 현미경을 입증해 보였다. 그들의 가장 중요한 업적은 고능률 FIB기술의 시대를 열었다는 것이다. FIB가 반도체 장치 제작에 즉각적으로 이용될수 있을 것이라는 가능성은 너무도 고무적인 것이어서 작업 시스템의 구성이 LMIS작용의 물리적 이해에 상응하는 발달을 능가하였다. 이러한 불균형은 몇가지 난점과 FIB시스템을 최적으로 사용하지 못하는 결과를 가져왔다. 특히 silicon wafer에 비소나 보 제시된 전계이온화는 Brandon의 실험을 근거로 Ga의 경우E=1.16 TIMES 10^10 Volt/m가 되어야 한다고 주장한다. 이는 바늘 끝의 넓은 표면영역에서 열을 받아서 기화된 중성원자가 분극력에 의해서 고전장 영역인 바늘 정점의 앞쪽으로 끌려서, 대개 정점으로부터10 SIM 100 ANGSTROM부근에서 이온화가 일어난다고 보고되고 있다. 그러나 바늘 본체의 넓은 표면영역에서 열적인 기화를 위한 가열 원리를 설명하기 어려워서 전게이온화가 주된 요인이라는 주장에는 다소 무리가 있다.액체금속 이온원에 대한 또다른 이온 발생원리로서 금속표면에 구속되어 있는 이온 전계방출의 경우로서, 흡착(adsorption)된 원자나 이온들이 그대로 전계방출되는 현상을 전계추출(field desorption)이라고 하고, 금속표면 자체로부터 전계방출되는 것을 전계기화(field evaporation)라고 한다. 액체금속 이원원이 전계기화에 의한 것이라고 주장하는 사람은 Prewett, kingham등인데, 이경우도SIM 10^10 Volt/m이상이 되어야 하는데 이경우에는 정점의 작은 영역의 온도가 1000℃가 되어야 열전계기화가 된다는 것이다.두 종류의 이온형성 이론 모두 전기장의 세기가SIM 10^10 Volt/m정도가 되어야 하는데, 이런 정도의 높은 전기장을 수 kV의 전압에 의하여 얻으려면 액체 돌기의 정점 반경이10Å이 되어야 한다. 실험적인 관측에 의하면 Ga의 경우 정점의 반경이 수 백Å∼수 천Å으로 보고되고 있다. 한편 이온이 방출 될 때 돌기의 정점부근에서 방출되는 이온과 중성원자의 충돌로 중성원자가 여기되기 때문에 가시계 또는 자외선계의 분광선이 보고되고 있다. 현재 이온형성의 메카니즘은 이온전류가 수mu ALPHA정도일 때에는 즉, 이온방출 초기에는 전계기화가 주된 요인이고 이온전류의 크기가 증가함에 따라 이온전류가 30mu ALPHA이상일때는 공간전하의 효과에 의하여 돌기 정점의 전기장이 상당히 감소할 것이며 정점 부근으로의 많은 열에너지의 전

자연과학| 2001.11.08| 25페이지| 1,500원| 조회(2,558)

FIB, 가속기, 이온빔, 집속이온빔장치

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