CS251083B2 - Plošná tenkovrstvová termická katoda - Google Patents

Abstract

Podstata řešení spočívá v konstrukcí pravoúhlé matice tenkovrstvových termických emitorů elektronů, zkráceně TTEE, spočívající na plošném nevodivém substrátu. Každý TTEE je určen oboustranným překrytím nevodivé vrstvy, tzv. nosné vrstvy, dvěma elektrodami jednou ze systému plochých rovnoběžných tzv. opěrných elektrod, a druhou z druhého systému plochých rovnoběžných tzv. průchozích elektrod, přičemž oba systémy elektrod jsou vůči sobě v ploše pootočeny o úhel 90°. Systém opěrných elektrod je bezprostředně umístěn na plošném nevodivém substrátu, na tomto systému je nanesena nevodivá nosná vrstva, a na ni leží systém průchozích elektrod. Nevodivá nosná vrstva v místě každého TTEE má polovodivý charakter, získaný dodatečně technologickou úpravou. Systém průchozích elektrod obsahuje v místě každého TTEE soustavu mikroskopických průchozích otvorů, na jejichž dnech je nanesena emisní ploška emisního materiálu. Plošná tenkovrstvová termická katoda je základním stavebním prvkem ploché televizní obrazovky.

Description

Vynález se týká. plošné* tenkovrstvové termické katody’, sestávající! z tenkovrstvavých termických emitorů elekťronfl, která je zdrojem v ploše řízené emise elektronů.

Dosud známými velkoplošnými níženými zdroji elektronů jsou plazmové katoďy aitenkovrstvové katody typu kov-izolátor-kov. Plošná struktura, těchto katod dovoluje, aby v určeném časovém okamžiku emitovala pouze jejich malá, přesně vymezená oblast, tzv. emisní element. Emisní elementy jsou většinou v ploše pravoúhle uspořádány a jejich počet a velikost záleží na druhu použití katody.

Termicky buzený emisní element, složený z tenkých vrstev, je nazván tenkovrstovým termickým emitorem elektronů, zkráceně TTEE.

Nedostatky plazmových katod vyplývají přímo z fyzikálního principu funkce. Je to potřeba plynného prostředí, malá hustota toku elektronů a jejich poměrně vysoká energie, a nízká účinnost. Nedostatečná účinnost a velmi nízká plošná hustota toku náboje jsou základními nedostatky katod kov-izolátor-kov.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny u plošné tenkovrsvové termické katody, sestávající z tenkovrstvových termických emitorfl elektronů, která je zdrojem v ploše řízené emise elektronů, jejíž podstatou je pravoúhlá matice TTEE, spočívající na plošném nevodivém substrátu, u níž každý TTEE je určen oboustranným překrytím nevodivé vrstvy, dvěma elektrodami, jednou ze systému plochých rovnoběžných elektrod, nazvaného systémem opěrných elektrod, a druhou z druhého systému plochých rovnoběžných elektrod, nazvaného systémem průchozích elektrod, kde oba systémy elektrod jsou vůči sobě v ploše pootočeny o úhel 90°, přičemž systém opěrných elektrod je bezprostředně umístěn na plošném nevodivém substrátu, na tomto systému leží nevodivá nosná vrstva a tuto vrstvu pokrývá systém průchozích elektrod.

Nevodivá nosná vrstva v místě každého TTEE, tj. v místech překřížení elektrod z obou systémů, má polovodivý charakter, získaný dodatečně technologickou úpravou. Systém průchozích elektrod obsahuje v místě každého TTEE soustavu mikroskopických průchozích otvorů, aby v každém otvoru byl obnažen povrch nosné vrstvy, přičemž těmito otvory je na povrch, nebo do objemu nosné vrstvy vpraven emisní materiál, takže na dnech otvorů jsou vytvořeny emisní plošky. Souhrn emisních plošek jednoho TTEE tvoří jeho aktivní emisní plochu.

Je účelné, aby průchozí elektrody měly takové uspořádání mikroskopických průchozích otvorů, které by zachovalo kompromis mezi požadavkem největší aktivní emisní plochy TTEE a dostatečnou teplotou zahřívaného emisního materiálu uprostřed emisních plošek.

Je výhodné použít technologii vakuového napař ování či· naprašavání pro výrobu všech tBf vrstev, tj. vrstvy systému opěrnýGh elektrod, nevodivé nosné vrstvy a vrstvy systému průchozích elektrod. Je výhodné použít fotolltografickou technologii pro vytvoření mikroskopických průchozích otvorů. Je výhodné použít iontovou implantaci iontů prvků s nízkou výstupní prací pro získání aktivní emisní plochy TTEE, protože aktivní částice jsou implantovány do materiálu nosné vrstvy; takže lze s plošnou katodou manipulovat ve vzdušném prostředí. Teprve po umístění katody do vakua a následným zadifundovány na povrch emisních plošek, hříváním nosné vrstvy jsou aktivní částice

Dále je výhodné, aby materiálem nevodivé nosné vrstvy byl amorfní polovodič, například, třísložkové ehalkogenní sklo, protože u tohoto materiálu lze poměrně nejjednodušeji změnit v místě každého TTEE jeho nevodivý charakter na polovodivý. Jevíse výhodné, aby materiálem plošného nevodivého substrátu bylo sklo, materiálem obou systémů elektrod tíže tavitelný'- kov a emisním, materiálem, např. iontově implanr tované stroncium.

Uspořádání a detaily konstrukce katody jsou znázorněny na připojených výkresech, kde na obr. 1 je pohled na část pravoúhlé matice TTEE, a na obr. 2 je řez strukturou, vrstvě jednoho TTEE.

Příkladné provedení plošné tenkovrstvové termické katody- podle vynálezu je na obr. 1. Aktivní plocha katody je tvořena pravoúhlou maticí tenkovrstvých termických emitorů 1 elektronů, spočívající na plošném nevodivém substrátu 2, u níž každý tenkovrstvový termický emi-tor 1 elektronů! je. určen oboustranným překrytím nevodivé, nas.né. vrstvy 3·, dvěma elektrodami,, opěrnou; elekinodou 4- ze· aystému: opěrných elektrod, a průchozí elektrodou. 5· ze systému, průcho·· zích elektrod... Na obr. 2 je· vyobrazen řez. strukturou vrstev jednoho, tenkovrstvovéhoi termického emitonu 1. elektronů, kde na, plošném nevodivém substrátu, 2: je bezprostředně, umístěna·, opěrná· elektroda 4,. na ni leží nevodivá nosná- vrstva 3, která je zde; polov,odivého- charakteru, a nosnou vrstvu· pokrývá- průchozí elektroda 5, která je opatřena soustavou mikroskopických, průchozích otvorů 6, na jejichž dnech, jsou emisní plošky 7 emisního! materiálu-..

Napájení každého, TTEE elektrickými proudem· nízkého· napětí se. zajišťuje připojením zdroje k- opěrné a! průchozí· elektrodě ze. systémů opěrných a průchozích elektrod. Průchodem elektrického proudu·, polovodivou nosnou vrstvou se.· zahřívají ty její části·,, kter ré jsou oboustranně, překryty kovem.» elektrod·. Vedeními se, pak předává stimulační tepelná energie emisnímu, materiálu! emisrních plošek. Za přítomnosti vnějšího urychlujícího elektrického pole prochází většina termicky emitovaných elektronů průchozími otvory do· vnějšího vakuového prostředí.

Ztráta náboje aktivní emisní plochy je hrazena elektrony z polovodivé nosné vrstvy.

Plošná tenkovrstvová termická katoda je základním stavebním prvkem ploché televizní obrazovky.

Claims (3)

1. Plošná tenkovrsvová termická katoda, sestávající z tenkovrstvových termických emitorů elektronů, která je zdrojem v ploše řízené emise elektronů, vyznačující se tím, že je tvořena pravoúhlou maticí tenkovrstvových termických emitorů (1) elektronů, spočívající na plošném nevodivém substrátu (2), u níž každý tenko vrstvový termický emitor (1) elektronů je určen oboustranným překrytím nevodivé nosné vrstvy (3) dvěma elektrodami, opěrnou elektrodou (4) ze systému opěrných elektrod a průchozí elektrodou (5) ze systému průchozích elektrod, kde oba systémy elektrod jsou vůči sobě v ploše pootočeny o úhel 90°, přičemž systém opěrných elektrod je bezprostředně umístěn na plošném nevodivém substrátu (2), na

YNÁIEZU tomto systému leží nevodivá nosná vrstva (3), a tuto vrstvu pokrývá systém průchozích elektrod.

2. Plošná tenkovrstvá termická katoda podle bodu 1, vyznačující se tím, že nevodivá nosná vrstva (3) má v místech tenkovrstvových termických emitorů (lj elektronů polovodivý charakter.

3. Plošná tenkovrstvová termická katoda podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že průchozí elektroda (5) ze systému průchozích elektrod je v místě každého tenkovrstvového termického emitorů (1) elektronů opatřena soustavou mikroskopických průchozích otvorů (6), na jejichž dnech jsou emisní plošky (7) emisního materiálu.