DE69229485T2

DE69229485T2 - Anordnung für Feldemissions-Mikrokathoden

Info

Publication number: DE69229485T2
Application number: DE69229485T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Betsui; Shin'ya Fukuta; Hiroshi Inoue
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2012-02-01
Also published as: EP0720199A1; DE69221174T2; EP0720199B1; EP0497627A2; DE69221174D1; KR950001249B1; EP0497627A3; DE69229485D1; EP0497627B1; US5489933A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtungen zur Verwendung zum Beispiel in Vakuummikrovorrichtungen, wie sehr kleine Mikrowellen- Vakuumröhren und Anzeigeelemente.
Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist in der US-A- 4908539 angegeben.
Die Fig. 1(A) und 1(B) der begleitenden Zeichnungen illustrieren eine Struktur einer Feldemissionsmikrokathode, wobei Fig. 1(A) eine perspektivische Ansicht ist und Fig. 1(B) eine Schnittansicht ist.
In den Figuren besteht ein Substrat 1' aus zum Beispiel einem Halbleiter. Ein Kegel 2', der als ein Emitter dient, ist an dem Substrat 1' ausgebildet. Eine Spitze 20' des Kegels 2' ist von einer Gate-Elektrode 30 umgeben. Das Substrat 1' ist von der Gate-Elektrode 30 durch einen Gate- Isolationsfilm (nicht gezeigt) separiert. Eine Gate-Öffnung 3 ist um die Spitze 20' des Konus 2' gebildet. Operationscharakteristika dieser Feldemissionsmikrokathode sind hauptsächlich bestimmt durch den Radius Rg der Gate-Öffnung 3, der Höhe Ht des Kegels 2' und der Dicke Hg des Gate- Isolationsfilms.
Das Halbleitersubstrat 1' dient als eine Kathodenelektrode. Dieses Substrat kann aus Isolationsmaterial bestehen, und eine Kathodenelektrode, die aus einem leitfähigen Film besteht, kann zwischen dem Substrat und dem Kegel angeordnet sein. Üblicherweise werden diese Elemente einige Mikrometer oder in kleinerer Größe durch Photolithographie hergestellt, welche auf dem Gebiet von Halbleiter-ICs bekannt ist.
Wenn an den Kegel 2', der negativ ist, und die positive Gate-Elektrode 30 eine Spannung angelegt ist, emittiert die Spitze 20' des Kegels 2' Elektronen. Das heißt, daß der Kegel 2' als eine Feldemissionsmikrokathode wirkt.
Obwohl das Beispiel der Fig. 1(A) und 1(B) nur einen Emitterkegel enthält, kann eine Mehrzahl von Kegeln in einer Anordnung an einem einzigen Substrat angeordnet sein.
Die Fig. 2(A) und 2(B) sind Beispiele einer solchen Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zur Verwendung bei einer Anzeige, wobei die Fig. 2(A) eine Schnittansicht ist, die einen Teil der Anzeige zeigt, und die Fig. 2(B) ein Diagramm zum Erklären eines Verfahrens zum Betreiben der Anzeige ist.
In den Figuren enthält die Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50' viele Feldemissionsmikrokathoden (Elektroden), die an einem Substrat 1' ausgebildet sind. Die Mikrokathoden können zweidimensional oder in Längs- und Querreihen angeordnet sein, um eine X-Y-Matrix an dem Substrat 1' zu bilden.
Die Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung selbst ist bereits bekannt. Sie kann in Größen und mit Abständen hergestellt werden, die von den vorliegenden Erfindern (Institute of Electonics, Information and Communication Engineers of Japan, Autumn National Convention, 1990, SC-8- 2, 5-28-2) offenbart wurden.
Gegenüber der Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50' ist ein transparentes Substrat 10 angeordnet, das zum Beispiel aus Glas besteht. Anoden 12 sind an der unteren Seite des Substrats 10 ausgebildet jede der Anoden 12 besteht aus einem ITO- (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;-) Film, der eine Dicke von 200 bis 300 nm und eine Fläche von 100 · 100 um hat. Ein Abstand zwischen benachbarten Anoden 12 ist ungefähr 30 um. An jeder der Anoden 12 ist ein Fluoreszenzpunkt 11 angeordnet, der kleiner als die Anode 12 ist. Der Punkt 11 besteht aus zum Beispiel einem ZnO : Zn-Film, der eine Dicke von 2 um hat. Jeder Punkt 11 bildet einen Bildpunkt.
Die Substrate 1' und 10 sind voneinander um einen Abstand von ungefähr 200 um beabstandet, um ein Anzeigefeld 100 zu bilden.
Das Anzeigefeld 100 wird durch eine Steuerschaltung (eine Anodenauswahlschaltung) 200 betrieben, die in der Fig. 2(B) gezeigt ist. Die Anodenauswahlschaltung 200 ist an die Anoden 12 angeschlossen. Eine Gate-Leistungsquelle 260 legt eine Gate-Spannung an, so daß die Kegel 2' gleichzeitig Elektronen emittieren, die spezifisch durch eine spezielle der Anoden 12 angezogen werden, die durch die Anodenauswahlschaltung 200 ausgewählt sind. Die Elektronen, die von der spezifischen Anode angezogen werden, gestatten es dem Fluoreszenzpunkt 11 an der fraglichen Anode 12, Licht zu emittieren.
Auf diese Weise wählt die Anodenauswahlschaltung 200 richtig eine optionale Anode 12 aus, an welche ein positives Potential angelegt ist, um es dem Fluoreszenzpunkt 11 an der fraglichen Anode 12 zu gestatten, Licht zu emittieren, wodurch die Anzeige betrieben wird.
Die Fig. 3(A) bis 3(C) zeigen eine früher in Betracht gezogene Anordnung einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, wobei die Fig. 3(A) eine perspektivische Ansicht ist, die Fig. 3(B) eine teilweise vergrößerte. Ansicht ist, und die Fig. 3(C) eine Schnittansicht längs einer Linie X-X von Fig. 3(A) ist. Von dieser Vorrichtung kann angenommen werden, daß sie eine Anordnung von Elektroden enthält, von welchen Elektroden jede von einer Hauptseite eines Substrats der Vorrichtung vorsteht, und daß sie auch ein Gate-Elektrodenteil enthält, das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite angeordnet ist und mit Öffnungen ausgebildet ist, die jeweils in Ausrichtung mit den Elektroden sind.
In den Figuren besteht das Substrat 1 aus Glas. Eine Kathode 6 ist an dem Substrat 1 ausgebildet, und ein Isolationsfilm 7 ist an der Kathode 6 ausgebildet. Viele Kegel (Elektroden) 2 sind zweidimensional in dem Isolationsfilm 7 ausgebildet. Eine Gate-Elektrode 30, die Gate-Öffnungen 3 hat, ist laminiert, so daß jede Öffnung 3 eine Spitze 20 eines entsprechenden Kegels 2 umgibt, um dadurch eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50' zu bilden.
Bei diesem Beispiel sind die Kegel 2 zweidimensional über dem Substrat 1 angeordnet. Sie können in Längs- und Querreihen angeordnet sein, um eine X-Y-Matrix für jeden Bildpunkt zu bilden. (IEEE Trans. on Electron Device, Vol. 36, S. 225, 1989)
Die kegelförmigen Elektroden (Mikrokathoden), von denen jede einen Durchmesser von einigen Mikrometern hat, der Anordnungsvorrichtung 50 können in Intervallen von einigen Mikrometern angeordnet sein, so daß einige hunderte von Mikrokathoden für jedes Pixel angeordnet sein können, um einen Bereich von ungefähr 100 · 100 um zu bilden. Dies erzeugt einen hellen Schirm und schafft eine gute Redundanz gegen eine Ungleichmäßigkeit in der Helligkeit, die durch Unterschiede in den Charakteristika von einzelnen Mikrokathoden verursacht wird.
Um die Vorrichtung der Fig. 3(A) bis 3(C) herzustellen, ist das Substrat 1 eine Glasplatte von zum Beispiel 1,1 mm Dicke. Die Kathode 6, die zum Beispiel aus einem Ta-Film besteht, der eine Dicke von 100 nm hat, ist durch Sputtern gebildet. Der Isolationsfilm 7, der zum Beispiel aus einem SiO&sub2;-Film von 1000 nm Dicke besteht, ist über der Kathode 6 angeordnet. An der Kathode 6 ist die Gate-Elektrode 30 mit einem Film aus Cr, Ta oder Mo, der eine Dicke von ungefähr 150 nm hat, durch ein bekanntes Verfahren ausgebildet.
Die Öffnungen 3 werden an dem Gate-Elektrodenfilm 30 ausgebildet, und Löcher für Kegel werden an dem Isolationsfilm 7 ausgebildet. Danach wird zum Beispiel Mo schräg an der Kathode 6 abgelagert, die auf dem Grund der Löcher freiliegen, wodurch Kegel 2 gebildet werden (J. Appl. Phys., Vol. 39, S. 3504, 1968).
Die Mitte jeder Öffnung 3 der Gate-Elektrode 30 muß korrekt mit der Mitte der Spitze eines entsprechenden Kegels 2 gemäß einem vorher betrachteten Herstellungsverfahren zusammenfallen. Was wichtig ist, ist der Abstand zwischen der Gate-Elektrode und der Spitze des Kegels. Wenn der Abstand bestimmte Kriterien erfüllt, wird ein ausreichender Emissionsstrom erhalten. Wenn der Abstand nicht innerhalb der Kriterien ist, wird der Emissionsstrom unpraktikabel niedrig sein. Das heißt, daß der Durchmesser jeder Gate-Öffnung oder der Abstand zwischen der Spitze des Kegels und der Gate- Elektrode streng kontrolliert werden muß.
Die Fig. 4 erklärt diesen Punkt. Wenn der Durchmesser der Öffnung 3 der Gate-Elektrode 30 richtig eingestellt ist, ist der Emissionsstrom wünschenswert hoch. Wenn der optimale Zustand nur leicht verpaßt wird, wird der Emissionsstrom unpraktikabel niedrig.
Die Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer Gate- Spannung Vg und einem Emissionsstrom Ie für drei verschiedene Werte des Gate-Öffnungs-Durchmessers. In der Figur repräsentieren eine Ordinate den Entladungsstrom Ie und eine Abszisse die Gate-Spannung Vg. Eine Kurve (1) repräsentiert die Charakteristika einer Feldemissionskathode mit einer mittelgroßen Gate-Öffnung 3b, eine Kurve (2) repräsentiert die Charakteristika einer Feldemissionskathode mit einer Gate- Öffnung 3 kleiner Größe, und eine Kurve (3) repräsentiert die Charakteristika einer Feldemissionskathode mit einer Gate-Öffnung 3a großer Größe.
Ein optimaler Radius der Gate-Öffnung ist Rgo. Wenn die tatsächliche Größe irgend einer Gate-Öffnung größer oder kleiner als die optimale Größe ist, erzeugt sie einen sehr kleinen Emissionsstrom. Das heißt, daß ein ausreichender Emissionsstrom nicht erhalten wird, wenn der Radius der Gate-Öffnung von dem optimalen Wert verschieden ist.
Entsprechend muß der Bereich und die Form jeder Öffnung der Gate-Elektrode in der Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung streng gesteuert werden während der Herstellung durch genaues Gestalten und Prozeßsteuerung. Selbst unter einer solchen strengen Steuerung kann der Durchmesser der Öffnungen der Gate-Elektrode aus verschiedenen Gründen fluktuieren. In diesem Fall können sich die Produktionskosten der Mikrokathodenanordnungsvorrichtung erhöhen und die Produktionsausbeute kann sich verringern.
Entsprechend ist es wünschenswert, eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zu schaffen, die frei von den obigen Problemen ist, die mit den oben diskutierten Herstellungstechniken verbunden sind, ausreichend spezifizierte Charakteristika zeigt und effizient hergestellt werden kann mit einer hohen Produktionsausbeute bei niedrigen Kosten.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung geschaffen, die eine Anordnung von Elektroden enthält, von welchen Elektroden jede von einer Hauptseite eines Substrats der Vorrichtung vorsteht, und auch ein Gate-Elektrodenteil enthält, das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite angeordnet zu sein, und ausgebildet ist mit Öffnungen, die jeweils in Ausrichtung mit den Elektroden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen an vorgewählten verschiedenen jeweiligen Orten ausgebil det sind, die sich voneinander in einer vorgewählten Weise dimensionsmäßig unterscheiden.
Bei einer Ausführung sind die Elektroden in der Form von Kegeln, von denen jeder eine Basis an der Hauptseite und eine scharfe Spitze hat, die von einer der Öffnungen umgeben ist, um Elektronen durch Feldemission zu emittieren, wenn die Vorrichtung im Einsatz ist, und sind die Öffnungen kreisförmig und sind mit wenigstens zwei verschiedenen Durchmessern ausgebildet.
Bei dieser Ausführung sind die Gate-Elektrodenöffnungen, die die Elektronenstrahl-Emissionscharakteristika stark beeinflussen, zum Beispiel in drei Größen (groß, mittel und klein) vorbereitet und sind vermischt. Wenn solche Öffnungen, die verschiedene Größen haben, vermischt sind, werden die Gate-Öffnungen mit großer Größe einen optimalen Radius für Feldemissionszwecke haben, wenn jede Öffnung versehentlich mit einem verringerten Radius auf Grund von Fabrikationsfehlern hergestellt wurde. Andererseits werden, wenn jede Öffnung versehentlich mit einem vergrößerten Radius auf Grund von Fabrikationsfehlern hergestellt wurde, die Gate- Öffnungen mit kleiner Größe den optimalen Radius haben.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Feldemissionsmikrokathodenvorrichtung geschaffen, die eine längliche Elektrode enthält, die von einer Hauptseite eines Substrats der Vorrichtung vorsteht und eine scharfe lineare Kante hat, und auch ein Gate-Elektrodenteil enthält, das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite angeordnet zu sein, und mit einer Öffnung ausgebildet ist, die die lineare Kante der Elektrode umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Öffnung längs der Länge der Kante in einer vorgewählten Weise variiert.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung geschaffen, die eine Mehrzahl von länglichen Elektroden enthält, die über einer Hauptseite eines Substrats der Vorrichtung angeordnet sind, wobei jede Elektrode von der Hauptseite vorsteht und eine scharfe lineare Kante hat, und auch ein Gate-Elektrodenteil enthält, das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite zu sein, und mit einer Mehrzahl von solchen Öffnungen ausgebildet ist, wobei jede die lineare Kante einer entsprechenden der Elektroden umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite jeder Öffnung längs der Länge der Kante, die sie umgibt, in einer vorgewählten Weise variiert.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung geschaffen, die den vorerwähnten ersten Aspekt der Erfindung verkörpert, enthaltend die Schritte: Ausbilden eines vorgegebenen Maskiermusters auf dem Substrat, welches Muster an den vorgewählten verschiedenen jeweiligen Orten Öffnungsdefinierende Teile enthält, die sich dimensionsmäßig in einer vorgegebenen Weise voneinander unterscheiden; Ätzen freiliegender Teile des Substrats, um eine ausgenommene Substratoberfläche zu bilden, die die Hauptseite bereitstellt, und damit die Elektroden davon an den Orten vorstehen; Ausbilden einer Abstandsschicht an der ausgenommenen Substratoberfläche; Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht an der Abstandsschicht, wobei die Öffnungsdefinierenden Teile durch die elektrisch Leitende Schicht an den Orten vorstehen; und Wegätzen der Öffnungsdefinierenden Teile, um den Gate-Elektrodenteil in der elektrisch leitfähigen Schicht zu bilden, so daß die Öffnungen, die sich dimensionsmäßig in einer vorgewählten Weise voneinander unterscheiden, an den vorgewählten verschiedenen jeweiligen Orten ausgebildet werden.
Bei allen obigen Aspekten der Erfindung werden, selbst wenn die tatsächlichen Größen einiger Öffnungen leicht von dem beabsichtigten optimalen Wert für Feldemissionszwecke auf Grund von Herstellungsfehlern abweichen, Kegel, die Öffnungen des optimalen Radius haben, oder ggf. optimal weite Teile der länglichen Elektroden veranlaßt, selbstselektiev Elektronenstrahlen zu emittieren. Diese Anordnungen können daher eine stabile Elektronenemission über einen großen Bereich oder längs einer langen Linie in zum Beispiel einer Anzeigeeinheit sicherstellen.
Nun wird beispielsweise auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1(A) und 1(B) entsprechend perspektivische und geschnittene Ansichten einer Feldemissionsmikrokathode sind,
Fig. 2(A) und 2(B) entsprechend geschnittene und allgemeine Ansichten sind, die eine Anzeige zeigen, die eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung enthält,
Fig. 3(A) bis 3(C) Ansichten sind, die eine früher in Betracht gezogene Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zeigen,
Fig. 4 und 5 Graphen sind, die Relationen zwischen dem Durchmesser einer Gate-Elektrode, einem Emissionsstrom und einer Gate-Spannung bei einer früher in Betracht gezogenen Feldemissionsmikrokathodenvorrichtung illustrieren,
Fig. 6(1) bis 6(6) Ansichten sind, die Schritte bei einem Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zeigen,
Fig. 7 eine Ansicht ist, die Teile einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8 eine Ansicht ist, die eine früher in Betracht gezogene Struktur eines Emitterelements einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zeigt, die die vorliegende Erfindung nicht verkörpert,
Fig. 9 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Anordnung einer Mehrzahl der Emitter der Fig. 8 zeigt, die eine Anordnung bilden,
Fig. 10 eine Ansicht ist, die Teile einer weiteren Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung zeigt,
Fig. 11 eine Ansicht ist, die Teile eines optischen Systems eines optischen Druckers zeigt,
Fig. 12 eine Ansicht ist, die zeigt, wie eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, in einem optischen Drucker enthalten sein kann,
Fig. 13 eine Ansicht ist, die genauer Teile des Druckers von Fig. 12 zeigt,
Fig. 14 ein Diagramm ist, das eine Schaltung zum Betreiben des Druckers von Fig. 13 illustriert,
Fig. 15 eine Ansicht ist, die Teile einer anderen Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zeigt, die zur Verwendung in einem Drucker geeignet ist,
Fig. 16 eine Ansicht ist, die Teile einer weiteren Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung zeigt, die zur Verwendung in einem Drucker geeignet ist,
Fig. 17 eine Ansicht ist, die Teile noch eines anderen Druckers zeigt, der eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung enthält, die die Erfindung verkörpert, und
Fig. 18 ein Diagramm ist, das eine Schaltung zum Betreiben des Druckers von Fig. 17 illustriert.
Eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung; die die vorliegende Erfindung verkörpert, kann hergestellt werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die Fig. 6(1) bis 6(6) zeigen Beispiele von Fabrikationsprozessen. Diese Prozesse bilden einen kalten Kathodenkegel durch isotrophes Ätzen eines Siliziumsubstrats (Mat. Res. Soc. Symp., Vol. 76, p. 25, 1987).
In der Fig. 6(1) wird ein SiO&sub2;-Film 500 von gleichmäßiger Dicke auf einem Siliziumsubstrat 1 durch thermische Oxidation ausgebildet.
In der Fig. 6(2) wird der SiO&sub2;-Film 500 durch Photolithographie in eine vorgegebene Form und Größe geätzt, um ein SiO&sub2;-Maskenmuster 500' zu bilden.
In der Fig. 6(3) wird nur Silizium des Substrats isotrophisch geätzt in einer Mischung von HF und HNO&sub3;, um einen Kegel 2 zu bilden, der als ein Emitter dient, unter dem SiO&sub2;-Maskenmuster 500'.
In der Figur C(4) wird SiO&sub2; abgelagert oder gesputtert über dem bearbeiteten Substrat, um einen SiO&sub2;-Film 510 zu bilden, so daß ein Freiraum um den Kegel 2 gebildet wird.
In der Fig. 6(5) wird ein Gate-Elektrodenfilm 310, der zum Beispiel aus Mo besteht, gleichmäßig ausgebildet. Dabei ist wenigstens ein Teil der Seitenflächen des SiO&sub2;-Maskenmusters 500' freigelegt.
In der Fig. 6(6) wird selektives Ätzen mit HF ausgeführt, um das gesamte SiO&sub2;-Maskenmuster 500' und einen Teil des SiO&sub2;-Films 510 zu entfernen. Als ein Ergebnis wird eine Öffnung 3 gebildet und liegt der Kegel 2 in dem Freiraum frei. Dies schließt das Bilden einer Feldemissionsmikrokathode an dem Siliziumsubstrat ab.
Obwohl die obigen Erklärungen eine einzelne Kathode betreffen, kann eine Anordnung von Kathoden an einem Substrat durch Einsetzen einer geeigneten Maske und Photolithographietechnik gebildet werden.
Bei den oben angegebenen Fabrikationsprozessen ist eine Positionsbeziehung zwischen jedem Kegel 2 und einer entsprechenden Öffnung 3, die an der Gate-Elektrode 30 gebildet ist, sehr wichtig. Die Spitze des Kegels 2 muß mit der Mitte der Öffnung 3 übereinstimmen. Ein Problem beim Erhalten einer solchen Übereinstimmung besteht darin, daß der Durchmesser oder die Weite einer kreisförmigen oder rechtwinkligen Gate-Elektrodenöffnung in Abhängigkeit von Herstellungsbedingungen fluktuieren kann. Diese Fluktuation ist unvermeidbar selbst bei strenger Gestaltung. Wenn der Durchmesser jeder Öffnung 3 der Gate-Elektrode 30 fluktuiert, kann ein erforderlicher Emissionsstrom nicht erhalten werden.
Unter Bezugnahme wieder auf die Fig. 5 sind Betriebscharakteristika der Feldemissionsmikrokathode bestimmt durch den Radius Rg der Gate-Elektrodenöffnung 3, die Höhe Ht des Kegels 2 und die Dicke Hg des Gate-Isolationsfilms. In der Figur repräsentieren eine Ordinate einen Emissionsstrom Ie und eine Abszisse eine Gate-Spannung Vg.
Eine Kurve (1) in der Fig. 5 repräsentiert ein typisches Beispiel, bei dem der Durchmesser der Öffnung 3 gleich einem erforderlichen Wert (d. h. 2Rgo) ist. Wenn eine Spannung angelegt und erhöht wird an dem Kegel 2, der negativ ist, und dem Gate 30, das positiv ist, emittiert die Oberseite 20 des Kegels 2 plötzlich Elektronen bei einer bestimmten Schwellenwertspannung. Bei einer Betriebs-Gate- Spannung von Vgo wird ein Betriebsemissionsstrom von Ieo erhalten.
Wenn der Durchmesser jeglicher Öffnung 3 der Gate- Elektrode größer wie im Fall einer Kurve (3) in der Fig. 5, oder kleiner, wie im Fall einer Kurve (2) als der erforderliche Wert ist, verringert sich ein Emissionsstrom, der von derselben Gate-Spannung erhalten wird, signifikant auf einen nicht akzeptierbaren niedrigen Pegel.
Wenn die Kegel für eine Anordnungsvorrichtung derart, wie in der Fig. 3(A) gezeigt ist, hergestellt werden, kann das obige Problem nicht unangemessen gravierend sein, wenn die Anzahl von Kegeln klein ist, da die Höhe Ht des Kegels 2 und der Durchmesser 2Rg der Gate-Elektrodenöffnung 3 jeweils einige Mykrometer oder kleiner sind. Wenn jedoch viele Kegel in einem großen Bereich ausgebildet werden oder eine lange lineare Kante vorbereitet wird, kann das obige Problem bei den Prozessen der Ablagerung, der Freilegung, des Ätzens, etc. auftreten.
Wenn die Größe der Gate-Elektrodenöffnung größer oder kleiner als der optimale Wert ist, wird ein Emissionsstrom sehr klein sein. Das heißt, daß ein ausreichender Emissionsstrom nicht erhalten wird, wenn der Durchmesser der Gate- Elektrodenöffnung von dem optimalen Wert abweicht. Als ein Ergebnis verschlechtert sich die Produktionsausbeute von Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtungen, die erforderliche Charakteristika haben.
Eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung enthält ein Substrat 1, an welchem Kegel 2, von denen jeder eine scharfe Spitze hat, ausgebildet sind und Gate-Elektrodenöffnungen 3, von denen jede die Spitze 20 eines entsprechenden Kegels 2 umgibt. Die Spitze 20 jedes Kegels 2 emittiert Elektronenstrahlen wegen Feldemission. Die Gate-Elektrodenöffnungen 3 haben verschiedene Größen und sind über dem Substrat vermischt.
Eine weitere Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung enthält ein Substrat, an welchem eine längliche Elektrode (Keil) 4, die eine scharfe klingenartige Kante (lineare Kante) 40 hat, ausgebildet ist, und eine nutartige Gate-Elektrodenöffnung 5, die die Kante 40 umgibt. Die klingenartige Kante 40 emittiert Elektronenstrahlen wegen Feldemission. Die Weite der Gate-Elektrodenöffnung 5 variiert längs der Kante 40. Eine Mehrzahl solcher Feldemissionskathoden kann in einer Anordnung an dem Substrat angeordnet sein.
Die Fig. 7 zeigt die erste Ausführung. Zur Vereinfachung zeigt diese Figur nur eine Anordnung von Spitzen 20 von Kegeln und Gate-Elektrodenöffnungen 3, die eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50a bilden. Die Öffnungen 3 haben drei Größen. Sie sind nämlich klassifiziert in Öffnungen 3a großer Größe, Öffnungen 3b mittlerer Größe und Öffnungen 3c kleiner Größe, die zyklisch auftreten. Diese Anordnung kann gemäß zum Beispiel den Prozessen hergestellt werden, die unter Bezugnahme auf die Fig. 6(1) bis 6(6) erklärt wurden. Die Größen und Intervalle der Öffnungen 3 sind gemäß Anforderungen ausgewählt.
Diese Ausführung bildet positiv die Öffnungen 3 aus, die verschiedene Größen haben, die basierend auf einer erforderlichen Größe ausgewählt sind. Es ist zu bevorzugen, wenigstens drei Öffnungsgrößen über und unter der erforderlichen Größe vorzubereiten. Es ist möglich, mehr als drei Größen vorzubereiten. Die Öffnungen 3, die verschiedene Größen haben, können zufällig verteilt oder irgendwie regulär angeordnet sein an der Gate-Elektrode 30.
Selbst wenn einige Öffnungen mit einer der drei Größen von dem erforderlichen Wert abweichen, können andere Öffnungen mit einer anderen Größe mit dem erforderlichen Wert übereinstimmen, so daß die Feldemissionsmikrokathodenanordnung insgesamt nicht nutzlos sein oder zurückgewiesen wird. Obwohl dieses Verfahren die Anzahl von normal arbeitenden Mikrokathoden auf ein Drittel verringern kann, kann dieser Nachteil durch seine Kosteneinsparungswirkung aufgehoben werden. Die Fig. 8 zeigt eine früher in Betracht gezogene Emitterstruktur zur Verwendung bei einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die nicht die vorliegende Erfindung verkörpert. Ungleich dem Emitter der Fig. 1, der konisch ist, ist der Emitter (Elektrode) 4 der Fig. 8 länglich und hat eine klingenartige Kante 40, die linear Elektronen emittiert. Entsprechend ist eine Gate-Elektrodenöffnung 5 zu einer langen dünnen Nut geformt, die eine Weite von 2Rg hat. Diese Struktur kann verwendet werden zum Emittieren eines linearen Strahls.
Die Fig. 9 zeigt eine Anordnung von Gate-Elektrodenöffnungen bei einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die solche Emitter hat. Zur Vereinfachung zeigt diese Figur bloß die klingenartigen Kanten 40 und Gate-Elektrodenöffnungen 5 der Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50'b. Jede Elektrode ist dieselbe, wie in der Fig. 8 gezeigt ist. Dieses Beispiel emittiert Elektronenstrahlen in einem weiten Bereich.
Das Beispiel von Fig. 9 kann an demselben Problem leiden wie jenes, das unter Bezugnahme auf die Fig. 5 erklärt wurde. Die zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, die in der Fig. 10 gezeigt ist, ist vorgesehen, um dieses Problem im Fall länglicher Elektroden anzugehen.
Die Fig. 10 zeigt schematisch Kantenklingen 40 und Gate-Elektrodenöffnungen 5, die bei einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50b gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung verwendet werden.
Gemäß der Ausführung der Fig. 10 ist die Weite jeder Öffnung 5 längs der Länge der klingenartigen Kante 40 der entsprechenden Elektrode verjüngt. An optimal weiten Teilen der Öffnung werden Elektronenstrahlen selbstselektiv emittiert.
Allgemein kann, indem die Weite jeder Öffnung 5 längs der Länge der Emitterkante 40 unregelmäßig gemacht wird, sichergestellt werden, daß optimale Weitenteile jeder Öffnung 5 selbstselektiv Elektronen emittieren wird. Dies gilt für jede Elektrode, so daß Elektronenstrahlen stabil von einem großen Bereich emittiert werden.
Die Ausführung der Fig. 10 betrifft eine Anordnung von Emitterkanten. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar bei einer anderen Ausführung auf eine einzelne lange lineare Feldemissionskathode.
Wie oben erklärt wurde, stellen Ausführungen der Erfindung effektiv Gate-Elektrodenöffnungen 3 (5) mit großer, mittlerer und kleiner Größe bereit und verteilen Sie über das Substrat. Selbst wenn die Größen der Öffnungen wegen Fabrikationsfehlern fluktuieren, können einige Kegel 2 oder Keile 4, deren Gate-Öffnungen einen optimalen Raum (optimaler Radius Rgo) haben, selbstselektiv Elektronenstrahlen emittieren. Auf diese Weise können die Ausführungen stabil Elektronenstrahlen von einem weiten Bereich oder längs einer langen Linie emittieren.
Als nächstes wird ein Drucker, der eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung einsetzt, die die vorliegende Erfindung verkörpert, erklärt.
Anschlagfreie Drucker, wie Laserdrucker, die Optiklinienstrahlen verwenden, sind heutzutage in weiter Verbreitung. Die Laserdrucker erfordern eine Vorrichtung zum Führen eines Lichtstrahls zu vielen Positionen. Verfahren des Führens eines Lichtstrahls zu vielen Positionen enthalten ein Lichtstrahl-Abtastverfahren und ein Optikanordnungsverfahren.
Das Optikanordnungsverfahren ordnet viele lichtemittierende Elemente, wie Laserdioden, jeweils für entsprechende optische Punkte an, wie Druckpunkte. Das Optikanordnungsverfahren trägt zu einem Drucken mit hoher Geschwindigkeit und niedrigen Geräuschen bei.
Das Lichtstrahl-Abtastverfahren tastet einen Gegenstand mit einem Lichtstrahl durch Drehen eines Lichtablenkelements, wie einen Drehpolygonspiegel und eine Hologrammplat te, ab. Dieses Verfahren ist am verbreitetsten verwendet, da es eine hohe Auflösung und einen weiten Abtastwinkel bereitstellt.
Ein Beispiel eines optischen Druckers, der das Lichtstrahl-Abtastverfahren und ein Hologramm einsetzt, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 grob erklärt. Eine Lichtquelle 610, wie ein Halbleiterlaser, emittiert einen Laserstrahl, der durch eine Konvergenzlinse 604, wie eine Hologrammlinse, auf einen vorgegebenen Durchmesser gebündelt wird. Gleichzeitig wird eine Aberration des Strahls korrigiert. Man läßt dann den Strahl auf ein Hologramm 602 einfallen, das auf einer Hologrammplatte 601 ausgebildet ist. Die Hologrammplatte 601 wird durch einen Motor 603 gedreht. Gemäß der Drehung der Hologrammplatte wird der einfallende Strahl durch das Hologramm 602 in verschiedene Richtungen abgelenkt. Entsprechend tastet ein ausgehender Strahl 605 die Oberfläche einer Photoleitertrommel 300 ab. Andere Vorrichtungen, wie ein Lader, eine Entwickeleinheit und ein Blattzufuhrmechanismus, die zum Ausbilden des elektrostatisch aufzeichnenden optischen Druckers erforderlich sind, sind zum Zwecke der Einfachheit in der Fig. 11 nicht gezeigt.
Andererseits ist das herkömmliche Optikanordnungsverfahren für optische Drucker bei Helligkeit, Auflösung und Kosten unterlegen.
Das oben angegebene Lichtstrahl-Abtastverfahren muß einen Präzisionsmotor und einen feinen Rotationssteuermechanismus für Rotationselemente einsetzen, wie den Rotationspolygonspiegel und die Hologrammplatte, um Druckerfordernisse hoher Qualität zu erfüllen. Dies kann die Größe und die Kosten des Gerätes erhöhen.
Diese Probleme können bei einem optischen Drucker (Fig. 12) gelöst werden, der wenigstens einen Optikkopf 100 des Feldemissionskathodentyps, der eine fluoreszierende Punktanordnung und Feldemissionsmikrokathoden zum Emittieren von Elektronenstrahlen zu der fluoreszierenden Punktanordnung hin enthält, eine Steuerschaltung 200 zum Ein- und Ausschalten des Optikkopfs 100 und eine Photoleitertrommel 300 enthält, die einen Photoleiter 301 hat, an welchem ein Latentbild durch den optischen Kopf 100 ausgebildet wird, wenn er ein- und ausgeschaltet wird. Der Optikkopf 100 enthält eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die entweder kegelartige oder kantenartige Feldemissionsmikrokathoden (Elektroden) hat, die die vorliegende Erfindung verkörpern.
Die Verwendung einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, bei einem Optikkopf 100 zusammen mit den Fluoreszenzelementen macht den optischen Drucker kompakt und stellt einen niedrigen Leistungsverbrauch, einen hohen Grad an Helligkeit und eine stabile Operation ohne sich mechanisch bewegende Teile bereit.
Als nächstes werden Beispiele von optischen Druckern, die eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung des Kegel- oder Kantentyps einsetzen, die die Erfindung verkörpern, erklärt. Obwohl es in den betroffenen Fig. 12 bis 18 nicht spezifisch gezeigt ist, haben die Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtungen 50, die bei den Optikköpfen dieser Beispiele verwendet werden, gemischte Gate- Elektrodenöffnungen 3 (5) verschiedener Größen, um die Effizienz des Druckers weiter zu verbessern.
Die Fig. 12 ist eine Ansicht, die einen wesentlichen Teil eines optischen Druckers zeigt, der eine solche Vorrichtung einsetzt, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet einen Optikkopf des Feldemissionskathodentyps, 150 eine Anordnung von Linsen, wie maßstabsgleiche Aufrichtlinsen, 300 eine Photoleitertrommel und 301 einen Photoleiter.
Der Optikkopf 100 enthält eine Fluoreszenzpunktanordnung (nicht gezeigt) und eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Emittieren von Elektronenstrahlen zu der Fluoreszenzpunktanordnung. Der Optickopf wird ein- und ausgeschaltet durch eine Steuerschaltung (nicht gezeigt) und die Linsenanordnung 150 bildet ein Latentbild auf dem Photoleiter 301, wie ein ZnO:Zn-Film, der um die Photoleitertrommel 300 herum beschichtet ist. Andere Vorrichtungen, wie ein Lader, eine Entwickeleinheit und ein Blattzufuhrmechanismus, die für den optischen Drucker erforderlich sind, sind in der Figur zum Zwecke der Einfachheit nicht gezeigt, da diese Vorrichtungen nicht direkt die vorliegende Erfindung betreffen.
Die Fig. 13 zeigt allgemein die Anwendung einer Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, auf einen Drucker. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein transparentes Substrat, wie ein Glassubstrat, und 12 bezeichnet Anoden, die auf dem transparenten Substrat 10 ausgebildet sind. Jede der Anoden 12 besteht zum Beispiel aus einem ITO- (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;-) Film, der ei ne Dicke von 200 bis 300 nm und eine Größe von ungefähr 50 um hat. Die Anoden 12 entsprechen Druckpunkten und sind in Abständen von ungefähr 70 um angeordnet. An jeder der Anoden 12 ist ein Fluoreszenzpunkt 11 angeordnet, der kleiner als die Anode 12 ist und aus einem ZnO:Zn-Film besteht, der eine Dicke von 2 um hat.
Das Bezugszeichen 50 bezeichnet die Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die ihr Substrat 1 enthält. Bei vorgegebenen Abmessungen und Abständen wird die Anordnungsvorrichtung 50 gemäß zum Beispiel einem Verfahren hergestellt, das durch die vorliegenden Erfinder (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan, Autumn National Conventio, 1990, SC-8-2, 5-28-2) offenbart wurde.
Die Substrate 10 und 1 sind voneinander um einen Abstand von ungefähr 200 um beabstandet, um einen Kopf 100 des Feldemissionskathodentyps zu bilden. Dieser Kopf ist angeordnet, wie in der Fig. 12 gezeigt ist, und mit einer Steuerschaltung, einem Lader, einer Entwickeleinheit, einem Blattzufuhrmechanismus, etc. zusammengebaut, um einen optischen Drucker zu bilden.
Die Fig. 14 zeigt eine Schaltung zum Betreiben der Vorrichtung von Fig. 13. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Gate-Elektrode und 200 eine Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten des Optikkopfes 100 des Feldemissionskathodentyps. Die Steuerschaltung 200 legt selektiv eine Gate-Spannung, die durch die Gate-Leistungsquelle 260 bereitgestellt wird, an einen spezifischen Kegel 2 an, dessen Spitze 20 dann Elektronen emittiert. Die Elektronen werden durch eine Anode 12 angezogen, die dem spezifischen Kegel 2 entspricht, welche Anode 12 auf positives Potential angeregt wird durch die Anodenleistungsquelle 250. Entsprechend emittiert ein Fluoreszenzpunkt 11, der an der Anode 12 ausgebildet ist, Licht. Auf diese Weise kann die Steuerschaltung 200 genau ein Gate 30 auswählen, an welches eine Gate-Spannung angelegt wird, um dadurch Licht von einem optionalen Fluoreszenzpunkt 11 zu emittieren.
Bei dieser Vorrichtung dient jeder Kegel 2 als ein Emitter. Indem der Durchmesser jeder Öffnung 3 2 um und ein Abstand zwischen den Spitzen 20 der Kegel 4 um sind, werden Elektronenstrahlen selektiv emittiert, wenn eine Auswahl- Gate-Spannung Vg von 80 V und eine Anodenspannung Va von 100 V angelegt werden. Der Kopf zusammen mit der Steuerschaltung 200 kann einen optischen Hochleistungsdrucker bereitstellen, der eine größere Helligkeit erzielt als ein Drucker, der herkömmliche optische Zugriffsverfahren einsetzt.
Die Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, die Teile eines Druckers zeigt, der eine die Erfindung verkörpernde Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50 hat, die orthogonal zu einem Fluoreszenzpunkt 11 angeordnet ist, so daß Elektronenstrahlen emittiert werden können zu dem Fluoreszenzpunkt 11 hin von der Seite davon. Diese Konstruktion verbessert die Lichtemissionseffizienz, da die Elektronenstrahlen nicht durch den Fluoreszenzpunkt 11 geschwächt werden.
Die Fig. 16 ist eine schematische Ansicht, die Teile eines Druckers zeigt, bei welchem ein Fluoreszenzpunkt 11 und eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung 50, die die vorliegende Erfindung verkörpert, in derselben Ebene ausgebildet sind. Diese Anordnung verbessert die Lichtemissionseffizients und ist leicht herzustellen, weil die zwei Elemente auf derselben Ebene ausgebildet sind. Die Anordnung von Fig. 16 verbessert den Produktionsertrag und verringert Kosten.
Die Fig. 17 ist eine schematische Ansicht, die Teile eines anderen Druckers zeigt, der eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung enthält, die die Erfindung verkörpert. Dieselben Bezugszeichen wie jene, die für die früheren Figuren verwendet wurden, repräsentieren ähnliche Teile.
Eine Feldemissionsmikrokathodenanordnung 50 kann sehr klein gemacht werden durch IC-Technologie. Zum Beispiel kann die Spitze eines Kegels 2 eine Größe von ungefähr einigen Mikrometern haben. Andererseits hat die Größe eines Fluoreszenzpunktes 11 entsprechend einem Druckpunkt eine Größe von einigen 10 bis 100 um. Es ist daher möglich, viele Kegel 2 für jeden Fluoreszenzpunkt 11 anzuordnen, wie in der Figur gezeigt ist. Diese Anordnung kann die Anzahl von Elektronenstrahlen zum Bestrahlen jedes Fluoreszenzpunktes 11 erhöhen und die Redundanz und Zuverlässigkeit des Druckers insgesamt verbessern.
Die Fig. 18 zeigt eine Schaltung zum Betreiben der Vorrichtung von Fig. 17. Die Schaltung unterscheidet sich von der Betriebsschaltung von Fig. 14 darin, daß eine Steuerschaltung 200 nicht als eine Gate-Auswahlschaltung dient, sondern als eine Anodenauswahlschaltung. Eine Gate-Spannung, die durch eine Gate-Leistungsquelle 260 angelegt wird, veranlaßt Elektronen, gleichzeitig emittiert zu werden. Die Elektroden werden durch eine spezifische Anode 12 angezogen, die durch die Steuerschaltung 200 ausgewählt wird. Die Elektronen gestatten es dann einem Fluoreszenzpunkt 11 an der Anode 12 Licht zu emittieren. Die Anode 12, an welche ein positives Potential angelegt wird, wird richtig ausgewählt durch die Steuerschaltung 200, so daß Licht von einem erforderlichen Fluoreszenzpunkt 11 emittiert werden kann. Diese Vorrichtung kann einen Drucker mit größerer Leistung und Helligkeit verglichen mit den herkömmlichen optischen Zugriffsverfahren bereitstellen.
Alle der obigen Ausführungen wurden als Beispiele vorgestellt, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungen beschränkt, mit der Ausnahme, wie es in den angefügten Ansprüchen definiert ist. Andere Materialien, Prozesse, Konfigurationen können eingesetzt werden, um die Erfindung wirksam zu machen. Wie oben beschrieben wurde, enthält eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, die die Erfindung verkörpert, eine Gate-Elektrode, die Öffnungen verschiedener Größen hat, um die Betriebsgrenze auszudehnen.
Ein optischer Drucker kann in vorteilhafter Weise einen Optikkopf des Feldemissionskathodentyps enthalten, der Feldemissionsmikrokathoden und Fluoreszenzpunkte hat, um als eine Lichtquelle des Druckers zu dienen, um den Drucker kompakt zu machen und einen niedrigen Leistungsverbrauch, einen hohen Grad an Helligkeit und einen stabilen Betrieb ohne sich mechanisch bewegende Teile bereitzustellen. Eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung des Kegel- oder Kantentyps, der die vorliegende Erfindung verkörpert, kann zum Erhöhen dieser Vorteile des Optikkopfes, Vereinfachen der Struktur, Stabilisieren der Leistung und Senken der Kosten eines solchen Druckers dienen.

Claims

1. Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, enthaltend eine Anordnung (4) von Elektroden (2), von welchen Elektroden jede von einer Hauptseite eines Substrats (6) der Vorrichtung vorsteht, und auch enthaltend ein Gate- Elektrodenteil (30), das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite zu sein, und mit Öffnungen (3) ausgebildet ist, die in Ausrichtung jeweils mit den Elektroden (2) sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (3a, 3b, 3c), die an vorgewählten verschiedenen jeweiligen Orten ausgebildet sind, voneinander dimensionsmäßig in einer vorgewählten Weise differieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die Elektroden (2) in der Form von Kegeln sind, jeder eine Basis an der Hauptseite und eine scharfe Spitze hat, die von einer der Öffnungen (3) umgeben ist, um Elektronen durch Feldemission zu emittieren, wenn die Vorrichtung in Gebrauch ist, und

die Öffnungen (3a, 3b, 3c) kreisartig sind und mit wenigstens zwei verschiedenen Durchmessern ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Öffnungen (3a, 3b, 3c) wenigstens drei verschiedene Durchmesserwerte haben, wenigstens ein Durchmesserwert kleiner als ein vorgegebener optimaler Durchmesserwert (2Rgo) für Feldemission ist, und wenigstens ein anderer Durchmesserwert größer als jener vorgegebene optimale Durchmesserwert ist.

4. Feldemissionsmikrokathodenvorrichtung, enthaltend eine längliche Elektrode (4), die von einer Hauptseite eines Substrats (6) der Vorrichtung vorsteht und eine scharfe lineare Kante (4) hat, und auch enthaltend ein Gate-Elektrodenteil (30), das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite zu sein, und mit einer Öffnung (5) ausgebildet ist, die die lineare Kante (40) der Elektrode (4) umgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Öffnung (15) längs der Länge der Kante (40) in einer vorgewählten Weise variiert.

5. Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung, enthaltend eine Mehrzahl von länglichen Elektroden (4), die über einer Hauptseite eines Substrats (6) der Vorrichtung angeordnet sind, wobei jede Elektrode von der Hauptseite vorsteht und eine scharfe lineare Kante (40) hat, und auch enthaltend ein Gate-Elektrodenteil (30), das angeordnet ist, um gegenüberliegend der, aber beabstandet von der Hauptseite zu sein, und mit einer Mehrzahl von solchen Öffnungen (5) ausgebildet ist, wobei jede die lineare Kante (40) einer entsprechenden der Elektroden (4) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite jeder Öffnung (5) längs der Länge der Kante (40), die sie umgibt, in einer vorgewählten Weise variiert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die oder jede Öffnung (5) sich in der Weite von einem Ende zum anderen Ende der Kante (40), die sie umgibt, verjüngt.

7. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 1, enthaltend die Schritte:

Ausbilden eines vorgegebenen Maskiermusters an dem Substrat, welches Muster enthält an den vorgewählten verschiedenen jeweiligen Orten Öffnungsdefinierende Teile (500'), die voneinander dimensionsmäßig in einer vorgegebenen Weise differieren,

Ätzen freiliegender Teile des Substrats, um eine ausgenommene Substratoberfläche zu bilden, die die Hauptseite bereitstellt, und um die Elektroden (2) davon an den Orten vorstehen zu lassen,

Ausbilden einer Abstandsschicht (510) an der ausgenommenen Substratoberfläche,

Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht (310) an der Abstandsschicht (510), wobei die Öffnungsdefinierenden Teile (500') durch die elektrisch leitfähigen Schicht an den Orten vorstehen, und

Wegätzen der Öffnungsdefinierenden Teile (500'), um den Gate-Elektrodenteil (30) in der elektrisch leitfähigen Schicht (310) zu bilden, so daß die Öffnungen (3a, 3b, 3c), die voneinander dimensionsmäßig in einer vorgewählten Weise differieren, an den vorgewählten verschiedenen jeweiligen Orten gebildet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei:

die Elektroden (2) in der Form von Kegeln sind, jeder eine Basis an der Hauptseite und eine scharfe Spitze hat, die von einer der Öffnungen (3) umgeben wird, um Elektronen durch Feldemission zu emittieren, wenn die Vorrichtung in Gebrauch ist,

die Öffnungen (3a, 3b, 3c) kreisartig sind, und

die Produktion der Öffnungen gesteuert wird, so daß Öffnungen von wenigstens zwei verschiedenen Durchmessern gebildet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Produktion der Öffnungen gesteuert wird, um Öffnungen (3a, 3b, 3c) herzustellen, die wenigstens drei verschiedene Durchmesserwerte haben, wenigstens ein Durchmesserwert kleiner als ein vorgegebener optimaler Durchmesserwert (2Rgo) zur Feldemission ist, und wenigstens ein anderer Durchmesserwert größer als jener vorgegebene optimale Durchmesserwert ist.

10. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Produktion der oder jeder Öffnung (5) in dem Gate-Elektrodenteil (30) gesteuert wird, so daß die Weite der Öffnung längs der Länge der Kante (40), die sie umgibt, in einer vorgewählten Weise variiert.

11. Drucker, enthaltend eine Photoleitertrommel (300), die eine Photoleiterschicht (301) hat, an welcher ein Latentbild gebildet werden kann durch Projektionslicht auf die Schicht, und auch enthalten einen Optikkopf (100), der der Photoleitertrommel (300) zugewandt ist, wenn der Drucker in Gebrauch ist, und der eine Anordnung von Fluoreszenzpunkten (11) enthält und auch eine Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung oder eine Feldemissionsmikrokathodenvorrichtung enthält, die zum selektiven Emittieren eines Elektronenstrahls zu jeglichem der Fluoreszenzpunkte (11) hin angeordnet ist, um den betreffenden Punkt zu veranlassen, Licht auf die Photoleiterschicht (301) zu emittieren.

12. Drucker nach Anspruch 11, wobei die Feldemissionsmikrokathodenanordnungsvorrichtung oder ggf. die Feldemissionsmikrokathodenvorrichtung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.