DE69430568T2

DE69430568T2 - Flacher bildschirm mit innerer tragstruktur

Info

Publication number: DE69430568T2
Application number: DE69430568T
Authority: DE
Inventors: J Curtin; M Duboc; S Fahlen; A Lovoi; L Morris; S Nowicki; P Schmid; J Spindt
Original assignee: Candescent Intellectual Property Services Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2014-02-02
Also published as: EP0683920A4; EP0683920B2; JPH08508846A; EP0683920B1; AU6163494A; WO1994018694A1; DE69430568T3; DE69430568D1; EP0683920A1; JP3595336B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Flachbildschirmeinrichtungen, wie beispielsweise Flachkathoden-Strahlröhren (CRT)- Bildschirme. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Techniken, welche bei der Herstellung von Flachbildschirmeinrichtungen verwendet werden.
Das US-Patent 4 451 759 umfasst einen CRT-Flachbildschirm, in dem eine Gruppe von Abstandshaltern zwischen zwei Glasplatten angeordnet ist. Jeder Abstandshalter besteht aus: (a) einem Hohlzylinder, der mit einer der Platten einteilig ausgebildet ist und von der Innenfläche einer der Platten vorsteht; und (b) aus einem zylindrischen Stift, der einteilig mit der anderen Platte ausgebildet ist und von der Innenfläche der anderen Platte vorsteht. Die Stifte sind jeweils in die Hohlzylinder zum Bilden von Abstandshaltern eingesetzt. Das US- Patent 4 451 759 beschreibt die Tatsache, dass eine Widerstandsbeschichtung auf wenigstens einem der Stifte und wenigstens einem der Zylinder ausgebildet werden kann.
Die europäische Patentveröffentlichung EP 523 702 A1 umfaßt einen CRT-Flachbildschirm, in dem eine Frontplatte und eine Rückplatte durch mindestens eine Abstandshalterwand voneinander getrennt sind, welche zum Verhindern einer Elektrisierung (Aufladung) der äußeren Wandflächen ausgebildet ist. Jede Abstandshalterwand besteht typischerweise aus einer Hauptglaswand und einem elektrisch leitfähigen Film, der über beide Seitenflächen der Hauptwand angeordnet ist, um so die Rückplatte oder das elektrisch leitfähige Material, das über der Rückplatte angeordnet ist, zu berühren. In einigen Ausführungsbeispielen erstreckt sich der elektrisch leitfähige Film jeder Abstandshalterwand über die Endflächen der Hauptwand nahe der Rückplatte. Der elektrisch leitfähige Film jedes Abstandshalters ist mit einem elektrischen Potential versehen, das nicht größer ist als das Potential, welches an die elektronen emittierenden Elemente angelegt ist, welche über der Rückplatte ausgebildet sind.
Mehrere Versuche wurden in den zurückliegenden Jahren unternommen, einen CRT-Flachbildschirm (auch bekannt als "Flachbildschirmanzeige") zu konstruieren, um den herkömmlichen Ablenkstrahl-CRT-Bildschirm zu ersetzen, um einen leichteren und weniger sperrigen Bildschirm zu schaffen. Zusätzlich zu CRT-Flachbildschirmen wurden andere Flachbildschirme, wie beispielsweise Plasmabildschirme, entwickelt.
In Flachbildschirmen bilden eine Frontplatte, eine Rückplatte und Verbindungswände um den Umfang der Frontplatte und der Rückplatte herum eine Umhüllung. In einigen Flachbildschirmen ist die Umhüllung unter einem Vakuumdruck, beispielsweise in CRT-Flachbildschirmen unter einem Druck von ungefähr 133,32 · 10&supmin;&sup7; kg/m·s² (ca. 10&supmin;&sup7; torr) gehalten. Die Innenfläche der Frontplatte ist mit licht-emittierenden Elementen, wie beispielsweise Phosphor oder Phosphormustern, welche den aktiven Bereich des Bildschirms definieren, beschichtet. Die lichtemittierenden Elemente werden angeregt, um Licht zu emittieren, beispielsweise werden Kathodenelemente, die nahe der Rückplatte angeordnet sind, für ein Aussenden von Elektronen angeregt, welche in Richtung des Phosphors auf der Frontplatte beschleunigt werden, wodurch das Phosphor Licht emittiert, welches von einem Zuseher an der Außenfläche der Frontplatte (der "Sichtfläche") sichtbar ist.
Beim Anzeigebetrieb werden die elektronen emittierenden Elemente ausgewählt angeregt, damit bestimmte Elemente Elektronen emittieren, welche sich in Richtung des Phosphors auf der Frontplatte bewegen. Dieses Phosphor emittiert, während es von den aufprallenden Elektronen getroffen wird, Licht, welches auf der Außenfläche der Frontplatte sichtbar ist.
Die Elektronen, welche von jedem Satz der elektronenemittierenden Elemente emittiert werden, sollen nur bestimmte Phosphorziele treffen. Jedoch treffen einige der emittierten Elektronen unvermeidlich Bereiche der Frontplatte außerhalb des Phosphorziels. Für eine Verbesserung des Kontrastes auf der Frontplatte ist eine Matrix von dunklen lichtreflektierenden Bereichen über die Phosphorbereiche passend verteilt, welche im wesentlichen kein Licht emittiert, falls sie durch Elektronen von den elektronen emittierenden Elementen getroffen wird. Bei einem farbigen Bildschirm verbessert diese schwarze Matrix auch die Farbreinheit bzw. Farbschärfe. Die Phosphorbereiche erstrecken sich weiter weg von der Frontplatte als die schwarze Matrix.
In unter Vakuumdruck stehenden Flachbildschirmen wird eine Kraft auf die Wände des Flachbildschirms aufgrund des unterschiedlichen Drucks zwischen dem inneren Vakuumdruck und dem äußeren atmosphärischen Druck ausgeübt, welche, falls ihr nicht entgegengewirkt wird, den Flachbildschirm zerstören kann. In rechtwinkligen Bildschirmen, welche eine größere Diagonale als ungefähr 0,0254 m (ein Inch) (die Diagonale ist der Abstand zwischen gegenüberliegenden Ecken des aktiven Bereiches) besitzen, sind die Frontplatte und die Rückplatte besonders anfällig für diese Art von mechanischen Fehlern aufgrund ihres hohen Flächenverhältnisses. In diesem Fall ist das "Flächenverhältnis" definiert als entweder die Breite, d. h. der Abstand zwischen den Innenflächen gegenüberliegender Verbindungswände, oder die Höhe, d. h. der Abstand zwischen der Innenfläche der Frontplatte und der Innenfläche der Rückplatte, geteilt durch die Dicke. Die Frontplatte und die Rückplatte eines Flachbildschirms können ebenfalls aufgrund externer Kräfte kaputtgehen, welche von von dem Flachbildschirm erlittenen Aufschlägen resultieren.
Abstandshalter wurden für eine innere Stütze der Frontplatte und/oder der Rückplatte verwendet. Bisherige Abstandshalter wurden als Wände oder Stützen ausgebildet, welche zwischen den Pixeln (Phosphorbereiche, welche das kleinste individuelle Bildelement des Bildschirms darstellen) in dem aktiven Bereich des Bildschirms angeordnet sind.
Die Abstandshalter sind durch Photomusterprozesse von Polyimid gebildet worden. Jedoch hat sich herausgestellt, daß Polyimidabstandshalter unpassend sind, aufgrund: 1.) einer nicht ausreichenden Stärke; 2.) der Unfähigkeit, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten entsprechend den Materialien zu übernehmen, die typischerweise für die Frontplatte (beispielsweise Glas), die Rückplatte (beispielsweise Glas, Keramik, Glas-Keramik oder Metall) und dem Adressierungsgitter (beispielsweise Glas-Keramik oder Keramik) verwendet werden, was in Registrierungsproblemen resultiert; und 3.) der Gasabgabe, die auftreten kann, falls Polyimid in einer Vakuumdruckumgebung verwendet wird.
Abstandshalter wurden ebenfalls aus Glas hergestellt. Jedoch kann Glas nicht eine passende Stärke besitzen. Ferner machen Mikrorisse, die in dem Glas inhärent vorhanden sind, die Glasabstandshalter aufgrund der Tendenz der Mikrorisse zur leichten Ausbreitung durch das Glas hindurch noch schwächer als "ideales" Glas.
Zusätzlich kann für jegliches Abstandshaltermaterial das Vorhandensein der Abstandshalter nachteilig den Fluß der Elektronen in Richtung der Frontplatte in der Nähe des Abstandshalters beeinflussen. Beispielsweise können Streuelektronen die Oberfläche des Abstandshalters elektrostatisch aufladen, wodurch die Spannungsverteilung nahe des Abstandshalters von der gewünschten Verteilung abgeändert wird und in einer Verzerrung des Elektronenflusses resultiert, wodurch Verzerrungen in dem durch den Bildschirm hergestellten Bild verursacht werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 1 definiert ist, umfaßt eine Flachbildschirmeinrichtung einen Abstandshalter zum Liefern einer inneren Stütze der Einrichtung. Insbesondere verhindert der Abstandshalter bei Einrichtungen, welche mit einem inneren Vakuumdruck betrieben werden, die Einrichtung vor einem Zusammenbruch aufgrund von Spannungen, welche von dem unterschiedlichen Druck zwischen dem inneren Vakuumdruck (d. h. irgendein Druck der geringer ist als der atmosphärische Druck) und dem äußeren atmosphärischen Druck herrühren. Der Abstandshalter unterstützt auch innerlich die Einrichtung gegen Drücke, welche von externen auftreffenden Kräften herrühren. Zusätzlich werden die Oberflächen des Abstandshalters in der Umhüllung für ein Verhindern oder Minimieren eines Ladungsaufbaus auf den Abstandshalterflächen behandelt. Folglich wirkt sich das Vorhandensein des Abstandshalters nicht nachteilig auf den Fluss der Elektronen nahe des Abstandshalters aus, so dass das durch die Einrichtung erzeugte Bild nicht gestört wird.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Beschichtung auf den Abstandshalteroberflächen gebildet, wobei die Beschichtung aus einem Material mit einer sekundären Emissionsrate δ kleiner als 4 und einem Flächenwiderstand zwischen 10&sup9; und 10¹&sup4; Ohm/D besteht. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Beschichtung eine sekundäre Emissionsrate δ kleiner als 2 auf. Die Beschichtung ist aus einer Gruppe von Chromoxid, Kupferoxid, Karbon, Titanoxid und Vanadiumoxid ausgewählt. In einer besonderen Ausführungsform ist die Beschichtung Chromoxid.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine erste Beschichtung auf den Abstandshalterflächen gebildet. Eine zweite Beschichtung ist über der ersten Beschichtung gebildet. Die erste Beschichtung besteht aus einem Material mit einem Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohn/ . Die zweite Beschichtung besteht aus einem Material mit einer sekundären Emissionsrate δ kleiner als 4. In einem weiteren Ausführungsbeispiel besitzt die zweite Beschichtung eine sekundäre Emissionsrate δ kleiner als 2.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalterflächen zuerst zum Herstellen eines Flächenwiderstandes zwischen 109 und 1014 Ohm/ oberflächendotiert. Danach wird eine Beschichtung über den dotierten Abstandshalterflächen gebildet, wobei die Beschichtung ein Material mit einer sekundären Emissionsrate δ kleiner als 4 aufweist. In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel besitzt die Beschichtung eine sekundäre Emissionsrate δ kleiner als 2. Die Beschichtung ist aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus Chromoxid, Kupferoxid, Karbon, Titanoxid und Vanadiumoxid ausgewählt. In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Beschichtung Chromoxid.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalterflächen zum Herstellen eines Flächenwiderstandes zwischen 109 und 1014 Ohm/ oberflächendotiert.
In jedem der oben genannten Ausführungsbeispiele mit einer Beschichtung oder Beschichtungen beträgt die gesamte Dicke der Beschichtung oder der Beschichtungen zwischen 0,05 und 20 um. In dem Ausführungsbeispiel mit zwei Beschichtungen ist die Beschichtung mit einer sekundären Emissionsrate δ kleiner als 4 vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 0,01 und 0,05 um ausgebildet. Vorteilhaft sind die Beschichtung oder die Beschichtungen derart ausgebildet, dass der Flächenwiderstand überall in der Beschichtung nicht mehr als ±2% variiert. In jedem der Ausführungsbeispiele, in dem die Abstandshalterflächen oberflächendotiert sind, kann die Dotiersubstanz beispielsweise Titan, Eisen, Mangan oder Chrom sein.
Der Abstandshalter kann beispielsweise aus Keramik hergestellt sein und als Abstandshalterwand, Abstandshalterstruktur oder als irgendeine Kombination aus Abstandshalterwand, Abstandshalterwände und Abstandshalterstrukturen ausgebildet sein. Die Flachbildschirmeinrichtung weist ferner einen Mechanismus zum Emittieren von Licht auf. Die Flachbildschirmeinrichtung kann eine Feldemitterkathode oder eine thermionische Kathode aufweisen. In alternativen Ausführungsbeispielen können die Frontplatte und die Rückplatte der Flachbildschirmeinrichtung beide gerade oder beide gekrümmt ausgebildet sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Flachbildschirmeinrichtung ein Adressierungsgitter aufweisen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind ein oder mehrere Elektroden auf den behandelten Abstandshalterflächen gebildet. Beispielsweise kann eine Elektrode nahe einer Grenzfläche des Abstandshalters und der Rückplatte gebildet sein, wobei die Spannung der Elektrode zum Erreichen einer gewünschten Spannungsverteilung in der Nähe der Grenzfläche gesteuert wird, wodurch der Fluß der Elektronen wie gewünscht für eine Korrektur aufgrund von Fehlstellen in der Oberflächenbehandlung oder aufgrund der Fehlausrichtung des Abstandshalters abgelenkt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann diese Elektrode mit einem schlangenlinienförmigen Weg bezüglich einer Innenfläche der Rückplatte gebildet sein, um eine gewünschte Spannungsverteilung zu erzielen.
Ein Spannungsteiler legt die Spannung jeder Elektrode fest. In einem Ausführungsbeispiel ist der Spannungsteiler eine Widerstandsbeschichtung, die auf den Abstandshalterflächen gebildet ist. Der Flächenwiderstand der Beschichtung muß zum Erzielen genauer Spannungen an den Elektroden fein gesteuert werden (vorzugsweise ± 2%). In einem weiteren Ausführurgsbeispiel kann der Spannungsteiler ein Widerstandsstreifen sein, der außerhalb der Umhüllung gegenüber den elektrisch leitfähigen Spuren angeordnet ist, welche sich von jeder der Elektroden aus erstrecken. Die Spannungssteuerung des Spannungsteilers kann durch ein "Trimmen" fein einstellbar sein, d. h. ausgewähltes Entfernen von Material von dem Spannungsteiler zum Ändern des lokalen Widerstandes zum Festlegen der gewünschten Spannungen an den Elektroden.
In der Flachbildschirmeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Streifen aus einem elektrisch leitfähigen Material (Kantenmetallisierung) auf einer Endfläche des Abstandshalters nahe der Rückplatte gebildet und ist in engem Kontakt mit der gesamten Länge des Abstandshalters. Falls eine Widerstandsbeschichtung auf den Abstandshalterflächen gebildet ist, ist die Kantenmetallisierung elektrisch mit der Widerstandsbeschichtung verbunden. In diesem Fall sind die Kantenmetallisierung und die Widerstandsbeschichtung derart gebildet, daß eine Grenzfläche zwischen der Kantenmetallisierung und der Widerstandsbeschichtung in einem konstanten Abstand von der Innenfläche der Rückplatte vorgesehen ist. In ähnlicher Weise ist die Kantenmetallisierung zwischen einer Kantenfläche des Abstandshalters und der Rückplatte zum Festlegen einer guten elektrischen Verbindung zwischen der Frontplatte und dem Abstandshalter gebildet.
In einem Verfahren, wie es im Anspruch 21 definiert ist, gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Flachbildschirmeinrichtung durch Befestigung eines Abstandshalters zwischen eine Rückplatte und eine Frontplatte; Behandeln von Flächen des Abstandshalters zum Verhindern oder Minimieren eines Ladungsaufbaus auf den Abstandshalterflächen; Beschichten einer Kantenfläche des Abstandshalters mit einer Kantenmetallisierung derart, daß die Kantenmetallisierung eine elektrische Verbindung zwischen dem Abstandshalter und der Rückplatte bildet; und durch Abdichten der Rückplatte und der Frontplatte miteinander, um den Abstandshalter in einer Umhüllung zu ummanteln zusammengebaut. Die Oberflächen können durch Bilden einer Widerstandsbeschichtung oder -beschichtungen, durch Oberflächendotierung, durch Oberflächendotierung und Bildung einer Widerstandsbeschichtung oder -beschichtungen, oder durch Brennen zum Reduzieren der Oberfläche behandelt werden. Die Widerstandsbeschichtung oder -beschichtungen können durch chemische Dampfbeschichtung, Sputtern oder Verdampfung gebildet werden.
Ferner liefert die vorliegende Erfindung eine lichtemittierende Struktur, die für eine Verwendung in optischen Einrichtungen, wie beispielsweise CRT-Flachbildschirmen geeignet ist. Die licht-emittierende Struktur der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Hauptabschnitt, ein Muster von Rippen, welche entlang des Hauptabschnitts angeordnet sind, und mehrere licht-emittierende Bereiche, die entlang des Hauptabschnitts in den Zwischenbereichen zwischen den Rippen angeordnet sind. Die licht-emittierenden Bereiche produzieren Licht beim Auftreffen von Elektronen. Die Rippen dagegen sind im wesentlichen nicht licht-emittierend, wenn sie von Elektronen getroffen werden. Die Rippen erstrecken sich weiter weg von dem Hauptabschnitt als die licht-emittierenden Bereiche.
Jede Rippe umfaßt einen dunklen Bereich, der im wesentlichen die gesamte Breite dieser Rippe und wenigstens ein Teil seiner Höhe umschließt. Das Muster der Rippen bildet dabei eine erhöhte bzw. aufgewachsene schwarze Matrix, welche den Kontrast der licht-emittierenden Struktur verbessert. Die aufgewachsene bzw. erhöhte schwarze Matrix verbessert auch die Farbenreinheit bzw. -schärfe, wenn die licht-emittierenden Bereiche wahlweise Licht aus zwei oder mehreren Farben herstellen.
In einer typischen optischen Einrichtung, welche die vorliegende licht-emittierende Struktur verwendet, bildet der Hauptabschnitt die erste von zwei Platten mit Innenflächen, welche gegenüberliegend angeordnet und voneinander beabstandet sind. Die licht-emittierenden Bereiche und die erhöhten Rippen sind entlang der Innenfläche der ersten Platte angeordnet. Die erste Platte ist wenigstens in sich entlang der licht-emittierenden Bereiche erstreckenden Teilen transparent. Ein Feld von seitlich getrennten Sätzen an elektronenemittierenden Elementen ist entlang der Innenfläche der zweiten Platte angeordnet. Die elektronen emittierenden Elemente emittieren Elektronen, welche die licht-emittierenden Bereiche dazu veranlassen, Licht zu emittieren. Die optische Einrichtung weist eine Stützstruktur auf, welche die beiden Platten stützt und beide voneinander beabstandet hält.
Die Stützstruktur umfaßt vorzugsweise eine Gruppe von seitlich getrennten Innenstützen, welche zwischen den Rippen und der zweiten Platte angeordnet sind, um so die Rippen zu kreuzen. Die Innenstützen erstrecken sich in Richtung von Bereichen zwischen den elektronen emittierenden Elementen. Daraus resultierend sind die Innenstützen größtenteils an den Außenflächen der Frontplatte - d. h. der Sichtfläche nicht sichtbar.
Die licht-emittierenden Bereiche sind typischerweise ziemlich zerbrechlich. Da sich die Rippen weiter weg von der ersten Platte erstrecken als die licht-emittierenden Bereiche, verhindern die Rippen, dass die Innenstützen direkt eine Kraft auf die licht-emittierenden Bereiche ausüben. Die Kombination von Innenstützen und erhöhten Rippen liefert dadurch einen Mechanismus zum Aufrechterhalten einer gewünschten Beabstandung zwischen den zwei Platten entlang des vollkommen aktiven Bereichs der optischen Einrichtung, ohne dass die zerbrechlichen licht-emittierenden Bereiche potentiellen schädigenden mechanischen Kräften, verursacht durch die Innenstützen, ausgesetzt werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Einrichtung.
Die licht-emittierende Struktur der vorliegenden Erfindung kann durch verschiedene Techniken hergestellt werden. In einer Gruppe von Techniken gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Muster der Rippen entlang des Hauptabschnitts durch ein Verfahren hergestellt, welches ein ausgewähltes Entfernen von Bereichen einer Schicht des Rippenmaterials beinhaltet, welches entlang des Hauptabschnitts vorgesehen ist. In einer weiteren Gruppe von Techniken gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden Abschnitte eines Körpers ausgewählt bis zu einer bestimmten Tiefe entfernt, so dass der Rest des Körpers den Hauptabschnitt und das Muster der Rippen umfaßt.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Flachbildschirms mit einer thermionischen Kathode;
Fig. 2A und 2B vereinfachte Querschnittsansichten eines Flachbildschirms, welche die Verwendung von Abstandshalterwänden illustrieren;
Fig. 2A eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 2B- 2B in Fig. 2B;
Fig. 2B eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 2A- 2A in Fig. 2A;
Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Flachbildschirms mit einer Feldemitterkathode;
Fig. 4A eine detaillierte perspektivische Querschnittsansicht eines Abschnitts des Flachbildschirms in Fig. 3;
Fig. 4B und 4C Draufsichten auf Innenteile des Bildschirms in Fig. 4A, jeweils aus Sicht der Positionen und in Richtung der Pfeile C und D;
Fig. 4D eine Querschnittsseitenansicht des gesamten CRT-Flachbildschirms in Fig. 4A;
Fig. 4E eine vergrößerte strukturelle Querschnittsansicht eines Teils des CRT-Bildschirms in Fig. 4A, der zentriert um die schwarze Matrix herum angeordnet ist;
Fig. 5 eine detaillierte Ansicht eines Teils der Fig. 2B, welche eine Einrichtung zum Ausrichten der Abstandshalterwände illustriert;
Fig. 6 eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt aus derselben Richtung wie Fig. 2A, welche einen Flachbildschirm mit Abstandshalterwänden und einer Abstandshalterstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7A eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in derselben Richtung wie Fig. 2A, eines Teils eines Flachbildschirms mit einer Feldemitterkathode und Abstandshalterwänden;
Fig. 7B eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in derselben Richtung wie Fig. 2A, eines Teils eines Flachbildschirms mit einer Feldemitterkathode, Abstandshalterwänden und einem Adressierungsgitter;
Fig. 7C eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in derselben Richtung wie Fig. 2A, eines Teils eines Flachbildschirms mit einer Feldemitterkathode, einer Abstandshalterstruktur und einem Adressierungsgitter;
Fig. 8 eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in derselben Richtung wie Fig. 2A, welche den Gebrauch von Abstandshaltern in einem Flachbildschirm mit einer gekrümmten Frontplatte und Rückplatte illustriert;
Fig. 9A und 9B vereinfachte Querschnittsansichten eines Flachbildschirms gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche eine auf den Flächen der Abstandshalterwände gebildete Beschichtung illustrieren. Fig. 9A ist eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 9B- 9B in Fig. 9B, und Fig. 9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 9A-9A in Fig. 9A;
Fig. 10 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Spannung von dem Abstand eines Feldemitters in einer Richtung senkrecht zu einer Basisplatte, auf der der Feldemitter angeordnet ist;
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der sekundären Emissionsrate von der Spannung, welche die Charakteristiken zweier Materialien darstellt;
Fig. 12A bis 12D Querschnittsansichten, welche die Grenzfläche zwischen einer Abstandshalterwand, einer Metallisierung und fokussierender Rippen der Rückplatte gemäß mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13F, 13 G und 13H Querschnittsansichten, welche die Herstellungsschritte einer licht-emittierenden schwarzen Matrixstruktur für den Bildschirm aus Fig. 4A darstellen;
Fig. 14A, 14B, 14C, 14D, 14E, 14F, 14 G, 14H, 14I und 14J Querschnittsansichten, die Verfahrensschritte einer anderen licht-emittierenden schwarzen Matrixstruktur für den Bildschirm aus Fig. 4A darstellen;
Fig. 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, 15 G, 15H, 15I und 15 J Querschnittsansichten, die Verfahrensschritte einer weiteren licht-emittierenden schwarzen Matrixstruktur für den Bildschirm aus Fig. 4A darstellen; und
Fig. 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F, 16 G, 16H, 16I und 16J Querschnittsansichten, die Verfahrensschritte einer weiteren licht-emittierenden schwarzen Matrixstruktur für den Bildschirm aus Fig. 4A darstellen.
Die gleichen Bezugszeichen werden in den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen zur Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Komponenten verwendet.
In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezüglich eines Flachkathoden- Strahlröhren-(CRT)-Bildschirms beschrieben. Es ist zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere Flachbildschirme, wie beispielsweise Plasmabildschirme oder vakuumfluoreszierende Bildschirme anwendbar ist. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht begrenzt auf den Gebrauch mit Bildschirmen, sondern kann mit anderen Flachbildschirmeinrichtungen verwendet werden, welche für andere Zwecke, beispielsweise für eine optische Signalerzeugung, eine optische Adressierung für einen Gebrauch zur Steuerung anderer Einrichtungen, wie beispielsweise von Phasenfeld-Radareinrichtungen, oder zum Scannen von Bildern für eine Reproduzierung auf ein anderes Medium, wie beispielsweise in Kopierern oder Printern verwendet werden. Zusätzlich kann die Erfindung auch Flachbildschirmeinrichtungen mit nicht rechteckigen Bildschirmformen, beispielsweise runden und irregulären Bildschirmformen, wie sie beispielsweise in einer Kraftfahrzeuganzeigetafel oder einer Flugzeugsteuerungstafel verwendet werden können.
Hierbei ist ein Flachbildschirm ein Bildschirm, in dem die Frontplatte und die Rückplatte im wesentlichen parallel zueinander sind und die Dicke des Displays klein verglichen zur Dicke eines herkömmlichen CRT-Bildschirms mit abgelenktem Strahl ist, wobei die Dicke des Bildschirms in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Frontplatte und Rückplatte gemessen wird. Obwohl es nicht notwendig ist, ist die Dicke eines Flachbildschirms typischerweise kleiner als 2 Inches (5,08 cm). Oft ist die Dicke eines Flachbildschirms im wesentlichen kleiner als 2 Inches (5,08 cm), beispielsweise 0,25 bis 1,0 Inches (0,64-2,54 cm).
Fig. 1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht eines Flachbildschirms 100. Der Flachbildschirm 100 umfaßt eine Frontplatte 102, eine Rückplatte 103 und eine Schicht 105 mit einem Umfangsbereich 105a außerhalb von Dichtungen 101a, iQib, auf eine Elektronik 110 angeordnet ist. Die Frontplatte 102, die Rückplatte 103, die Schicht 105 und die Dichtungen 101a, 101b bilden eine Umhüllung, welche unter einem Vakuumdruck (hierbei ist Vakuumdruck als derjenige Druck definiert, der geringer ist als der atmosphärische Druck) von ungefähr 1 · 10&supmin;&sup7; torr (1 torr = 133, 32 kg/m s²) gehalten wird. In der Umhüllung wird eine Kathode 109, welche auf oder nahe der Rückplatte 103 gebildet ist, für eine Emission von Elektronen in Richtung der phosphorbeschichteten Innenfläche der Frontplatte 102 (d. h der Anode) erhitzt. Ein Adressierungsgitter 106 ist zwischen der Kathode 109 und der Frontplatte 102 angeordnet. Die Elektronik 110 umfaßt eine Antriebsschaltung zur Steuerung der Spannung der Elektroden in Löchern 111 des Adressierungsgitters 106, so daß der Fluß der Elektronen zur Frontplatte 102 gesteuert wird. Abstandshalter 108 stützen die Frontplatte 102 gegen das Adressierungsgitter 106 ab.
Fig. 2A stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht entlang der Ebene 2B-2B aus Fig. 2B eines Flachbildschirms 200 dar. Fig. 2B ist eine vereinfachte Querschnittsansicht entlang der Ebene 2A-2A aus Fig. 2A eines Flachbildschirms 200. Eine Frontplatte 202, eine Rückplatte 203, eine obere Wand 204a, eine untere Wand 204c und Seitenwände 204b, 204d bilden eine Umhüllung 201, welche unter Vakuumdruck gehalten ist. Die Seite (Innenfläche) der Frontplatte 202, welche in die Umhüllung 201 ragt, ist mit Phosphor oder Phosphormustern beschichtet. Eine Schicht 205 ist zwischen der Frontplatte 202 und der Rückplatte 203 angeordnet. Ein Adressierungsgitter 206 ist in der Umhüllung 201 auf dem Abschnitt der Schicht 205 gebildet, der dem aktiven Bereich der Frontplatte 202 entspricht (d. h. dem vorstehenden Bereich des phosphorbeschichteten Bereichs der Frontplatte 202 auf eine Ebene parallel zur Frontplatte 202). Abstandshalterwände 207 (Kathodenabstandshalterwände) und 208 (Anodenabstandshalterwände) sind jeweils zwischen der Rückplatte 203 unter dem Adressierungsgitter 206 und der Frontplatte 202 und dem Adressierungsgitter 206 angeordnet.
Hierbei wird der Begriff "Abstandshalter" zur allgemeinen Beschreibung einer Struktur verwendet, welche als innere Stütze in einem Flachbildschirm Verwendung findet. In dieser Beschreibung werden bestimmte Ausführungsbeispiele von Abstandshaltern gemäß der vorliegenden Erfindung als "Abstandshalterwand", "Abstandshalterwände" oder als "Abstandshalterstruktur" beschrieben. Der Begriff "Abstandshalter" subsummiert "Abstandshalterwand", "Abstandshalterwände" und "Abstandshalterstruktur" sowie jede andere Struktur, welche die oben beschriebene Funktion eines Abstandshalters ausführt.
Eine thermionische Kathode ist zwischen dem Adressierungsgitter 206 und der Rückplatte 203 angeordnet. Die thermionische Kathode umfaßt Kathodendrähte 209 und in gleiche Richtung verlaufende bzw. ausgerichtete Elektroden 210, die auf den Kathodenabstandshalterwänden 207 gebildet sind. Obwohl nicht dargestellt, können die Elektroden auch auf der Rückplatte 203 gebildet sein. Obwohl zwei ausgerichtete Elektroden 210 auf jeder Seite jeder Kathodenabstandshalterwand 207 ausgebildet dargestellt sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß eine andere Anzahl an ausgerichteten Elektroden 210 verwendet werden kann. Obwohl ein Kathodendraht 209 zwischen jeder Kathodenabstandshalterwand 207 dargestellt ist, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, daß mehr als ein Kathodendraht 209 zwischen jeder Kathodenabstandshalterwand 207 vorgesehen sein kann.
Jedes Ende jedes Kathodendrahtes 209 ist an einer Feder (nicht dargestellt) durch beispielsweise einen Lötvorgang befestigt. Die Federn sind wiederum an die Rückplatte 203, das Adressierungsgitter 206 oder die Kathodenabstandshalterwände 207 befestigt. Die Federn halten die Kathodendrähte 209 parallel zur Rückplatte 203, zum Adressierungsgitter 206 und zu dem Kathodenabstandshalterwänden 207, wenn sich die Kathodendrähte 209 erhitzen und beim Betrieb des Bildschirms 200 ausdehnen, und danach beim Ausschalten des Bildschirms 200 sich abkühlen und zusammenziehen.
Jeder Kathodendraht 209 wird zum Auslösen bzw. Freilassen von Elektronen erhitzt. Eine Spannung wird an jede ausgerichtete Elektrode 210 zur Gestaltungshilfe der Elektronenverteilung und der Elektronenwege angelegt, wenn sich die Elektronen in Richtung des Adressierungsgitters 206 bewegen. Spannungen, welche an Elektroden (nicht dargestellt), die auf der Oberfläche von in dem Adressierungsgitter 206 gebildeten Löchern 211 gebildet sind, angelegt werden, steuern, ob die Elektronen durch das Adressierungsgitter 206 zum Auftreffen auf das auf der Frontplatte 202 geschichtete Phosphor hindurch treten. Das Adressierungsgitter 206 kann auch Elektroden umfassen, welche die Elektronen zum Auftreffen auf einen bestimmten Phosphorbereich oder -bereichen lenken, und Elektroden aufweisen, welche die Elektronenverteilung fokussieren. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, können die Kathodenabstandshalterwände 207 und/oder die Anodenabstandshalterwände 208 zum Verhindern eines elektrostatischen Laufladens der Abstandshalterwände 207 und/oder 208 behandelt werden, welches unerwünschterweise den Elektronenfluß in Richtung der phosphorbeschichteten Frontplatte 202 beeinflussen kann und somit die Qualität des durch den Flachbildschirm 200 erzeugten Bildes verschlechtern kann.
Obwohl vorstehend eine thermionische Kathode beschrieben ist, in welcher ein Draht zum Emittieren von Elektronen erhitzt wird, können andere Arten von thermionischen Kathoden verwendet werden. Beispielsweise kann eine thermionische Kathode (mikrothermionische Kathode) anstatt eines Drahtes vielmehr Punkte (die Punkte können jegliche Form besitzen) aus einem auf der Rückplatte 203 gebildeten Material besitzen, welche zum Emittieren von Elektronen erhitzt werden.
Die Frontplatte 202 ist beispielsweise aus Glas hergestellt. Die Rückplatte 203 ist beispielsweise aus Glas, Keramik, Glas-Keramik, Silikon oder Metall hergestellt. Das Adressierungsgitter 206 ist beispielsweise aus Keramik oder Glas- Keramik hergestellt. Die Wände 204a, 204b, 204c, 204d sind beispielsweise aus Glas, Keramik, Glas-Keramik oder Metall hergestellt.
Beispielsweise beträgt die Dicke der Frontplatte 202 ungefähr 0,080 Inches (2,03 mm), die Dicke des Adressierungsgitters 206 ungefähr 0,020 Inches (0,51 mm) und die Dicke der Rückplatte 203 ungefähr 0,080 Inches (2,03 mm).
Die Innenfläche der Frontplatte 202 ist mit Phosphor oder Phosphormustern beschichtet. Der mit Phosphor beschichtete Bereich der Frontplatte 202 wird der aktive Bereiche genannt. (Beachte: Der Begriff "aktive Bereich" wurde in dieser Beschreibung an anderer Stelle verwendet, um zusätzlich zu dem oben beschriebenen Bereich der Frontplatte 202 den projektierten Bereich dieses Bereichs der Frontplatte 202 in irgendeiner Ebene parallel zur Frontplatte 202 zu beschreiben). Das Phosphor muß nicht den gesamten aktiven Bereich bedecken. Das Phosphor kann in Bereiche segmentiert sein. Phosphorbereiche können dadurch bestimmt werden, daß sie durch eine schwarze Grenze, eine sogenannte "schwarze Matrix", für eine Verbesserung des Kontrastes umgeben werden. Um einen "Gefängnis-Zellen-Effekt" auf der äußeren Sichtfläche der Frontplatte 202 zu vermeiden, müssen die Anodenabstandshalterwände 208 über der schwarzen Matrix in dem aktiven Bereich der Frontplatte 202 derart angeordnet sein, daß die Anodenabstandshalterwände 208 nicht auf der Sichtfläche des Flachbildschirms 200 gesehen werden können.
In einem Ausführungsbeispiel ist die schwarze Matrix über der Phosphorbeschichtung auf der Innenfläche der Frontplatte 202 mittels Photolithographiemustern und Wegätzen des Materials der schwarzen Matrix in den mit Phosphor zu beschichtenden Bereichen aufgewachsen. Die Anodenabstandshalterwände 208 berühren einen Teil der schwarzen Matrix. Da die schwarze Matrix über dem Rest der Frontplatte 202 aufgewachsen wird, werden die Anodenabstandshalterwände 208, sogar falls die Anodenabstandshalterwände 208 von ihren ursprünglichen Positionen wegrutschen, über der Phosphorbeschichtung durch einen anderen Teil der schwarzen Matrix derart gehalten, daß die Phosphorbeschichtung nicht durch den Kontakt mit den Anodenabstandshalterwänden 208 beschädigt wird, wie aus der detaillierteren Beschreibung der schwarzen Matrix weiter unten verständlich wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Fläche der schwarzen Matrix ungefähr auf einem Niveau bzw. einem Level mit der Phosphorbeschichtung auf der Frontplatte 202. Wiederum berühren die Anodenabstandshalterwände 208 die schwarze Matrix.
Der Abstand 222 zwischen der phosphorbeschichteten Innenfläche der Frontplatte 202 und der gegenüberliegenden Fläche des Adressierungsgitters 206 hängt von den Spannungsdurchschlagserfordernissen ab. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand 222 ungefähr 0,100 Inches (2,54 mm). Der Abstand 223 zwischen der Innenfläche der Rückplatte 203 und der gegenüberliegenden Fläche des Adressierungsgitters 206 hängt von der Gleichmäßigkeit des Elektronenflusses von der Kathode ab. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand 223 ungefähr 0,25 Inches (6,35 mm).
Als wichtig hat sich ferner die Tatsache herausgestellt, daß aufgrund der Stütze durch die Abstandshalterwände 207 und 208 die oben beschriebenen Abmessungen für Flachbildschirme mit einer Diagonalen (d. h. der diagonale Abstand zwischen gegenüberliegenden Ecken des aktiven Bereiches) von jeglicher Größe geeignet sind.
Der Zwischenbereich 225 der Kathodenabstandshalterwände 207 ist entsprechend den mechanischen und elektrischen Zwängen bestimmt. Mechanisch muß eine passende Anzahl von Kathodenabstandshalterwänden 207 vorhanden sein, die bezüglich des Adressierungsgitters 206 passend angeordnet sind, um die Rückplatte 203 geeignet gegen den Druckunterschied zwischen dem Vakuumdruck in der Umhüllung 201 und dem das äußere des Flachbildschirms 200 umgebenden atmosphärischen Druck geeignet zu stützen. Der Zwischenbereich 225 hängt ab von dem Abstand 223 zwischen der Innenfläche der Rückplatte 203 und der gegenüberliegenden Fläche des Adressierungsgitters 206, dem Material, aus dem die Kathodenabstandshalterwände 207 hergestellt sind, und der Dicke und dem Material der Rückplatte 203.
Elektrisch müssen die Kathodenabstandshalterwände 207 derart angeordnet sein, daß die ausgerichteten Elektroden 210 einen passenden Abstand von jedem Kathodendraht 209 aufweisen, um eine gewünschte Verteilung und Wegform der von den Kathodendrähten 209 emittierten Elektronen zu erreichen, und um sicherzustellen, daß die Elektronen ausreichend in Richtung des Adressierungsgitters 206 beschleunigt werden. Abhängig von den besonderen elektrischen und geometrischen Charakteristiken des Flachbildschirms 200 können entweder elektrische oder mechanische Zwänge den maximal möglichen Zwischenbereich 225 bestimmen.
Zusätzlich zu den obigen Zwängen müssen die Kathodenabstandshalterwände 207 derart angeordnet sein, daß sie nicht die in dem Adressierungsgitter 206 gebildeten Löcher 211 bedecken oder die Elektronen nachteilig abfangen oder ablenken. Jedoch können, wie oben erwähnt wurde und im nachfolgenden detaillierter beschrieben wird, die Kathodenabstandshalterwände 207 zum Minimieren oder Eliminieren eines unerwünschten Abfangens oder Ablenkens der Elektronen behandelt werden.
Der Zwischenbereich 224 der Anodenabstandshalterwände 208 ist ebenfalls entsprechend den mechanischen und elektrischen Umständen bestimmt. Mechanisch muß eine passende Anzahl an Anodenabstandshalterwänden 208, die bezüglich des Adressierungsgitters 206 geeignet angeordnet sind, für eine passende Stütze der Frontplatte 202 gegen den Druckunterschied zwischen dem Vakuumdruck in der Umhüllung 201 und dem das äußere des Flachbildschirms 200 umgebenden atmosphärischen Druck vorgesehen sein. Ähnlich zum Zwischenbereich 225 hängt der Zwischenbereich 224 von dem Abstand 222 zwischen der Innenfläche der Frontplatte 202 und der gegenüberliegenden Fläche des Adressierungsgitters 206, von dem Material, aus dem die Anodenabstandshalterwände 208 hergestellt sind, und von der Dicke der Frontplatte 202 ab.
Ferner müssen die Anodenabstandshalterwände 208 derart angeordnet sein, dass sie nicht die in dem Adressierungsgitter 206 gebildeten Löcher 211 oder das Phosphor auf der Frontplatte 202 bedecken oder nachteilig Elektronen abfangen oder ablenken. Jedoch können die Anodenabstandshalterwände 208 wiederum zum Minimieren oder Eliminieren eines unerwünschten Ablenkens oder Abfangens von Elektronen behandelt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem die Glas- Frontplatte 202 eine Dicke von 0,080 Inches (2,03 mm), die Glas-Keramik-Anodenabstandshalterwände 208 eine Dicke von 4 mils (0,102 mm) aufweist und der Abstand 222 0,1 Inches (2,54 mm) beträgt, beträgt der Zwischenbereich 224 ungefähr 1 Inch (2,54 cm). Bei einer Glas-Rückplatte 203 mit einer Dicke von 0,080 Inches (2,03 mm) Glas-Keramik-Kathodenabstandshalterwände 207 mit einer Dicke von 4 mils (0,102 mm) und einem Abstand 223 von 0,25 Inches (6,4 mm) beträgt der Zwischenbereich 225 ebenfalls ungefähr 1 Inch (2,54 cm), wobei lediglich mechanische Zwänge im Zwischenbereich 225 Berücksichtigung gefunden haben. Jedoch kann der maximale Zwischenbereich 225 der Kathodenabstandshalterwände 207 von diesem Wert abweichen, da die Kathodenabstandshalterwände 207 geformt sein können und da die Rückplatte 203 aus einem anderen Material als Glas hergestellt sein kann. Ferner, wie oben bereits erwähnt wurde, können elektrische Umstände einen unterschiedlichen Zwischenbereich 225 begründen.
Die Anodenabstandshalterwände 208 können derart angeordnet sein, daß jede Anodenabstandshalterwand 208 auf der anderen Seite des Adressierungsgitters 206 gegenüber einer der Kathodenabstandshalterwände 207 vorgesehen ist. Die Anodenabstandshalterwände 208 müssen nicht gegenüber jeder Kathodenabstandshalterwand 207 gebildet sein, wenn die Rückplatte 203 ausreichend dick ist. Ferner müssen die Kathodenabstandshalterwände 207 nicht gegenüber jeder Anodenabstandshalterwand 208 gebildet sein.
In dem soweit erläuterten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Kathodenabstandshalterwände, beispielsweise die Kathodenabstandshalterwände 207, den ganzen Weg von der Rückplatte 203 bis zu dem Adressierungsgitter 206. Jedoch muß dieses nicht für alle Kathodenabstandshalterwände der Fall sein.
In der obigen Beschreibung folgen die Abstandshalterwände 207 und 208 einem gradlinigen Weg zwischen den Reihen an Löchern 211 in dem Adressierungsgitter von der oberen Wand 204a zur unteren Wand 204c. In zusätzlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Abstandshalterwände auch anderen Wegen außer geradlinigen durch die Reihen an Löchern 211 in dem Adressierungsgitter 206 folgen.
In der obigen Beschreibung erstrecken sich die Abstandshalterwände 207 und 208 von nahe der oberen Wand 204a zu nahe der unteren Wand 204c. Im allgemeinen können die Abstandshalterwände 207 und 208 auf jegliche Art zum Schaffen einer Stütze gebildet werden, solange sie nicht den Elektronenfluß zur Frontplatte 202 nachteilig beeinflussen. Beispielsweise können die Abstandshalterwände 207 und 208 so gebildet sein, dass sie sich von einer Seitenwand 204b zur anderen Seitenwand 204d erstrecken, oder die Abstandshalterwände 207 und 208 können sich diagonal über den Flachbildschirm 200 erstrecken. Welche dieser Ausgestaltungen gewählt wird, hängt von den Charakteristiken der Kathode ab.
Die Abstandshalterwände 207 und 208 müssen eine ausreichend geringe Dicke besitzen, so daß die Abstandshalterwände 207 und 208 sich nicht überlappen und die Löcher 211 in dem Adressierungsgitter 206 nicht blockieren. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weisen die Löcher 211 einen Durchmesser von ungefähr 5 mils (0,127 mm) und einen Mitte-zu-Mitte-Abstand, gemessen zwischen den Löchern 211 in derselben Reihe oder Spalte, von 12,5 mils (0,318 mm) auf. Die Abstandshalterwände 207 und 208 besitzen eine Dicke von ungefähr 4 mils (0,102 mm).
Im allgemeinen sind die Abstandshalterwände und die Abstandshalterstrukturen in den oben und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aus einem dünnen Material hergestellt, welches in einem unbehandelten Zustand gleich bearbeitbar ist und welches steif und fest nach einer vorbestimmten Behandlung wird. Das Material muß auch kompatibel mit einer Verwendung in einer Vakuumumgebung sein. Ferner sind die Abstandshalterwände und die Abstandshalterstrukturen aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, der nahezu den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Frontplatte, Rückplatte und des Adressierungsgitters (falls vorhanden) angepaßt ist. Anpassen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bedeutet, daß die Abstandshalterwände, das Adressierungsgitter, die Frontplatte und die Rückplatte sich beim Erhitzen und Abkühlen, wenn der Flachbildschirm zusammengebaut und betrieben wird, sich ungefähr in dem selben Maß ausdehnen und zusammenziehen. Folglich wird eine passende Ausrichtung unter den Abstandshalterwänden, dem Adressierungsgitter, der Frontplatte und der Rückplatte aufrechterhalten. Mögliche Folgen einer Nichtanpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind: eine Beschädigung des Phosphors aufgrund einer Bewegung der Anodenabstandshalterwände und der Abstandshalterstruktur relativ zur Frontplatte, Spannungen in dem Flachbildschirm, welche zu Fehlern von Teilen des Flachbildschirms führen können (eingeschlossen ein Fehler der Vakuumunversehrtheit des Bildschirms) oder eine Fehlfunktion der Anoden- oder Kathodenabstandshalterwände. Ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die Abstandshalterwände und die Abstandshalterstrukturen aus dem selben Material hergestellt sind, welches zum Bilden des Adressierungsgitters (falls vorhanden) verwendet wird.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalterwände 207 und 208 aus einem keramischen oder glas-keramischen Material hergestellt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalterwände 207 und 208 aus einem keramischen Band bzw. Streifen gebildet. Später in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind keramische oder glas-keramische Streifen und Schlicker bzw. Schlamm die Materialien, welche für die Abstandshalterwände und Abstandshalterstrukturen verwendet werden.
Andere Materialien, wie beispielsweise keramisch verstärktes Glas, und entglastes Glas, amorphes Glas in einer flexiblen Matrix, Metall mit einer elektrisch nicht-leitenden Beschichtung oder hochtemperatur-vakuumkompatibles Polyimid können verwendet werden. Anders ausgedrückt sind die Anforderungen an das Material für Abstandshalter gemäß der vorliegenden Erfindung derart zu stellen, daß (a) es in dünnen Schichten herstellbar ist, (b) die Schichten im nicht gebrannten Zustand biegsam sind, (c) Löcher in eine Schicht oder mehrere Schichten zusammen in ungebranntem Zustand erzeugt werden können, (d) die Löcher wo gewünscht, mit elektrischen Leitern gefüllt werden können, (e) leitfähige Spuren sauber auf die Flächen der ungebrannten Schichten gelegt werden können (f) die Schichten derart laminiert werden können, daß sie zumindest bei einem Endbrennvorgang zusammenhaften, (g) die gebrannte Struktur einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der im wesentlichen an denjenigen einer Frontplatte und einer Rückplatte angepaßt werden kann, welche aus Materialien wie beispielsweise Floatglas hergestellt sind, (h) die gebrannte, laminierte Struktur starr und fest ist, (i) die gebrannte Struktur vakuumkompatibel ist, (j) die gebrannte Struktur keine Materialien aufweist, welche die Kathode der CRT giftig gestalten, und daß (k) alle Materialien und Herstellungen zu einem vernünftigen Preis möglich sind.
In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird der Begriff "Keramik" oft in Verbindung mit keramischen Streifen oder keramischen Schichten oder keramischen Flächen verwendet. Der Begriff soll sich auf jegliche bekannte Familie von glas-keramischen Streifen, entglasten Glasstreifen, keramischen Glasstreifen, keramischen Streifen oder anderen Streifen beziehen, welche plastische Bindemittel und Keramik- oder Glasteilchen besitzen und welche biegsam und im ungebrannten Zustand bearbeitbar sind, zu einer harten und starren Schicht beim Brennen aushärtbar sind, als auch andere dazu gleichwertige Materialien besitzen, welche anfänglich biegsam sind und in einen letztendlich harten und starren Zustand verarbeitbar sind.
Ein keramischer Streifen ist aus einer Mischung aus keramischen Teilchen, amorphen Glasteilchen, Bindemitteln und Weichmachern gebildet. Anfänglich ist die Mischung ein Schlamm, welcher, anstatt zu einem keramischen Streifen gebildet zu werden, geformt werden kann. Der keramische Streifen kann aus dem Schlamm gebildet werden und in einem ungebrannten Zustand ist er ein deformierbares Material, welches leicht geschnitten und wie gewünscht geformt werden kann. Ein keramischer Streifen kann in dünnen Flächen, beispielsweise mit 0,3 bis 10 mils (1 mil ist gleich 0,0000254 m) hergestellt werden. Beispiele für keramische Streifen, welche für die Erfindung verwendet werden können sind die von der Firma Coors Electronic Package Co. aus Chattanooga, Tennessee mit der Katalognummer CC-92771/777 und CC-LT20 erhältlichen oder Streifen, die im wesentlichen äquivalent zu den keramischen Streifen der Firma Coors sind.
Ein weiteres Beispiel für ein Niedrigtemperatur-Glaskeramik- Material, welches für die vorliegende Erfindung herkömmlicherweise verwendet werden kann, ist das du Pont's Green Tape (Marke der Firma du Pont). Green Tape ist in sehr dünnen Flächen (beispielsweise ca. 3 mils bis 10 mils (1 mil ist gleich 0,0000254 m)) erhältlich und besitzt eine relativ niedrige Brenntemperatur von ungefähr 900º bis 1000º, und umfaßt Weichmacher im ungebrannten Zustand, welche eine ausgezeichnete Bearbeitungsfähigkeit schaffen. Das Green Tape Produkt ist eine Mischung aus keramischen Teilchen und amorphem Glas, ebenfalls in aus Partikeln bestehender Form mit Bindemitteln und Weichmachern. Hierzu wird auf die US-Patente Nr. 4 820 661, 4 867 935 und 4 948 759 verwiesen.
Der ungebrannte keramische Streifen kann gleich auf die Arten gebildet werden, die im folgenden zum Schaffen von Abstandshalterwänden und Abstandshalterstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Nach dem Bildungsvorgang wird der keramische Streifen gebrannt. Der Brennvorgang wird in zwei Schritten durchgeführt: Einem ersten Schritt, in welchem der Streifen bis zu einer Temperatur von ungefähr 350º zum Ausbrennen der Bindemittel und Weichmacher aus dem Streifen erhitzt wird, und einem zweiten Schritt, in welchem der Streifen bis zu einer Temperatur (zwischen 800º und 2000º, abhängig von der Zusammensetzung der Keramik) erhitzt wird, bei welcher die keramischen Teilchen zusammensintern, um eine feste und dichte Struktur zu bilden.
Die Abstandshalterwände 207 und 208 aus den Fig. 2A und 2B werden wie folgt gebildet und in den Flachbildschirm 200 zusammengebaut. Streifen mit einer entsprechend den besonderen Anforderungen des Flachbildschirms 200 gewählten Länge und Breite, wie oben detaillierter erläutert wurde, werden von einer Fläche bzw. einem Blatt eines ungebrannten Keramikstreifens geschnitten. Ein Vorteil der Verwendung einer ungebrannten Keramik oder Glas-Keramik ist, daß die Streifen auf einfache Weise durch Längsschneiden oder Abstanzen hergestellt werden können. Die Streifen werden dann, wie oben erläutert, gebrannt. Die gebrannten Streifen (Abstandshalterwände 207 und 208) werden an geeigneten vorbestimmten Stellen bezüglich des Adressierungsgitters 206, der Frontplatte 202 und der Rückplatte 203 angeordnet und an dem Adressierungsgitter 206 mittels beispielsweise Kleben oder Glasfritten angebracht. Beim Zusammenbau werden die Abstandshalterwände 207 und 208 derart in Stellung gehalten, daß sie geeignet bezüglich der Frontplatte 202, der Rückplatte 203 und des Adressietungsgitters 206 ausgerichtet sind. Eine geeignete Ausrichtung der Abstandshalterwände 207 und 208 kann durch Verwendung beispielsweise des weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen Ansatzes bzw. Weges erreicht werden.
Die Streifen für die Abstandshalterwände 207 und 208 können auch dadurch hergestellt werden, daß zunächst Flächen aus Keramik oder Glas-Keramik hergestellt und gebrannt werden. Die gebrannten Flächen können dann beschichtet (wie weiter unten detaillierter beschrieben wird) und in Streifen geschnitten werden, welche Abstandshalterwände 207 und 208 bilden. Alternativ dazu können die gebrannten Flächen zunächst in Streifen geschnitten und dann beschichtet werden.
Fig. 3 ist eine perspektivische Teilschnittansicht eines Flachbildschirms 300. Der Flachbildschirm 300 umfaßt eine Frontplatte 302, eine Rückplatte 303 und Seitenwände 304, welche zusammen eine abgedichtete Umhüllung 301 bilden, die unter Vakuumdruck, beispielsweise ungefähr mit einem Druck von 1 · 10&supmin;&sup7; torr (1 torr ist gleich 133, 32 kg/m s²) oder weniger, gehalten wird. Abstandshalterwände 308 stützen die Frontplatte 302 gegen die Rückplatte 303 ab.
Eine Feldemitterkathode 305 ist auf einer Fläche der Rückplatte 303 in der Umhüllung 301 gebildet. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, steuern Elektrodenreihen und -spalten (nicht dargestellt) die Emission von Elektronen von einem kathodischen Emissionselement (nicht dargestellt). Die Elektronen werden in Richtung der phosphorbeschichteten Innenfläche der Frontplatte 302 (d. h. der Anode) beschleunigt, wie ebenfalls weiter unten detaillierter beschrieben wird. Ein integrierter Schaltungschip 310 umfaßt eine Antriebsschaltung zur Steuerung der Spannung der Reihen- und Spaltenelektroden, so dass der Fluß der Elektronen zur Frontplatte 302 hin gesteuert wird. Elektrisch leitfähige Spuren (nicht dargestellt) werden für eine elektrische Verbindung der Schaltung auf den Chips 310 mit den Reihen- und Spaltenelektroden verwendet.
Fig. 4A illustriert einen Teil eines farbigen CRT- Flachbildschirms, der eine Bereichs-Feldemitterkathode in Verbindung mit einer aufgewachsenen schwarzen Matrix verwendet. Der CRT-Bildschirm in Fig. 4A enthält eine transparente, elektrisch isolierte, flache Frontplatte 302 und eine elektrisch isolierte, flache Rückplatte 303. Die Innenflächen der Platten 302 und 303 sind zueinander gegenüberliegend und typischerweise 0,01-2,5 mm voneinander beabstandet angeordnet. Die Frontplatte 302 besteht aus Glas mit typischeweise einer Dicke von 1 mm. Die Rückplatte 303 besteht aus Glas, Keramik oder Silikon mit typischerweise einer Dicke von 1 mm.
Eine Gruppe von seitlich getrennten, elektrisch isolierten Abstandshalterwänden 308 ist zwischen den Platten 302 und 302 angeordnet. Die Abstandshalterwände 308 erstrecken sich parallel zueinander mit einem gleichförmigen Zwischenbereich. Die Wände 308 erstrecken sich senkrecht zu den Platten 302 und 303. Jede Wand 308 besteht aus Keramik und besitzt typischerweise eine Dicke von 80-90 um. Der Mitte-zu-Mitte Zwischenbereich der Wände 308 beträgt typischerweise 8 mm bis 25 mm. Wie weiter unten erläutert wird, bilden die Wände 308 Innenstützen zur Aufrechterhaltung des Zwischenbereiches zwischen den Platten 302 und 303 mit einem im wesentlichen einheitlichen Wert über den gesamten aktiven Bereich des Bildschirms.
Die gemusterte Bereichs-Feldemitter-Kathodenstruktur 305 ist zwischen der Rückplatte 303 und den Abstandshalterwänden 308 angeordnet. Fig. 4B zeigt das Layout der Feldemitterkathodenstruktur 305 aus Blickrichtung und von der Position der in Fig. 4A dargestellten Pfeile C. Die Kathodenstruktur 305 besteht aus einer großen Gruppe von elektronen emittierenden Elementen 309, einer gemusterten metallischen Emitterelektrode (manchmal auch als Basiselektrode bezeichnet), welche in eine Gruppe aus im wesentlichen identischen geraden Linien 310 aufgeteilt ist, einer metallischen Gate-Elektrode, welche in eine Gruppe von im wesentlichen identischen geraden Linien 311 aufgeteilt ist, und einer elektrisch isolierenden Schicht 312.
Die Emitterelektrodenlinien 310 sind auf der Innenfläche der Rückplatte 303 angeordnet und erstrecken sich parallel zueinander mit einem gleichförmigen Abstand bzw. Zwischenbereich. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand beziehungsweise -Zwischenbereich der Emitterlinien 310 beträgt typischerweise 315 um bis 320 um. Die Linien 310 sind typischerweise aus Molybdän oder Chrom mit einer Dicke von 0,5 um gebildet. Jede Linie 310 besitzt typischerweise eine Breite von 100 um. Eine Isolationsschicht 312 liegt auf den Linien 310 und auf seitlich damit verbundenen Abschnitten der Rückplatte 303. Die Isolationsschicht 312 besteht typischerweise aus Silikondioxid mit einer Dicke von 1 um.
Die Gateelektrodenlinien 311 sind auf der Isolationsschicht 312 angeordnet und erstrecken sich parallel zueinander mit einem gleichförmigen Abstand bzw. Zwischenbereich. Der Mittezu-Mitte-Abstand der Gatelinien 311 beträgt typischerweise 105 bis 110 um. Die Gatelinien 311 erstrecken sich ebenfalls senkrecht zu den Emitterlinien 310 und die Gatelinien 311 sind typischerweise aus einer Titan-Molybdän-Verbindung mit einer Dicke von 0,02 um bis 0,05 um gebildet. Jede Linie 311 besitzt typischerweise eine Breite von 30 um.
Die elektronen emittierenden Elemente 309 sind über der Innenfläche der Rückplatte 303 in einem Feld von seitlich getrennten Mehrelementensätzen verteilt. Insbesondere ist jeder · Satz an elektronen emittierenden Elementen 309 über der Innenfläche der Rückplatte 303 teilweise oder ganz auf dem projektierten Bereich angeordnet, in dem eine der Gatelinien 311 eine der Emitterlinien 310 kreuzt. Die Abstandshalterwände 311 erstrecken sich in Richtung der Bereiche zwischen den Sätzen an elektronen emittierenden Elementen 309 und auch zwischen den Emitterlinien 310.
Jedes elektronen-emittierende Element 309 ist ein Feldemitter, der sich durch eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Isolationsschicht 312 erstreckt, um eine darunterliegende Linie der Emitterlinien 310 zu berühren. Das Oberteil (oder obere Ende) jedes Feldemitters 309 ist durch eine zugeordnete Öffnung (nicht dargestellt) einer darüberliegenden Linie der Gatelinien 311 freigelegt.
Die Feldemitter 309 können verschiedene Formen, wie beispielsweise nadelförmige Filamente oder Kegel, besitzen. Die Formen der Feldemitter 309 sind nicht im besonderen wesentlich, solange sie gute Elektronenemissions-Charakteristiken besitzen. Die Emitter 309 können mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden.
Eine licht-emittierende Struktur, welche eine schwarze Matrix beinhaltet, ist zwischen der Frontplatte 302 und den Abstandshalterwänden 308 angeordnet. Die licht-emittierende Struktur besteht aus einer Gruppe von licht-emittierenden Bereichen 313, einem Muster aus im wesentlichen identischen dunklen Rippen 314, die im wesentlichen kein Licht reflektieren, und einer licht-reflektierenden Schicht 315. Fig. 4C zeigt das Layout der licht-emittierenden Struktur, dargestellt in Blickrichtung und aus Position der in Fig. 4A dargestellten Pfeile D.
Die licht-emittierenden Bereiche 313 und die dunklen Rippen 314 sind beide auf der Innenfläche der Frontplatte 302 angeordnet. Die licht-emittierenden Bereiche 313 sind in Zwischenbereichen zwischen den dunklen Rippen 314 (oder vice versa) angeordnet. Wenn die Bereiche 313 und die Rippen 314 von von den elektronen mittierenden Elementen 309 emittierten Elektronen getroffen werden, erzeugen die lichtemittierenden Bereiche 313 Licht aus verschiedenen Farben. Die dunklen Rippen 314 sind im wesentlichen nicht-licht-emittierend bezüglich der licht-emittierenden Bereiche 313 und bilden dadurch eine schwarze Matrix für die Bereiche 313.
Genauer gesagt bestehen die lichtemittierenden Bereiche 313 aus Phosphor, das in geradlinigen gleich breiten Streifen ausgebildet ist, die sich parallel zueinander und mit einem einheitlichen Abstand voneinander in derselben Richtung wie die Gate-Linien 311 erstrecken. Jeder Phosphorstreifen 313 besitzt typischerweise eine Breite von 80 um. Die Dicke (oder Höhe) der Phosphorstreifen 313 beträgt 1 um bis 30 um, typischerweise 25 um.
Die Phosphorstreifen 313 sind in mehrere im wesentlichen identische Streifen 313r unterteilt, die rotes Licht (R) emittieren, eine gleiche Anzahl an im wesentlichen identischen Streifen 313 g, die grünes Licht (g) emittieren, und eine weitere gleiche Anzahl von im wesentlichen identischen Streifen 313b, die blaues Licht (b) emittieren. Die Phosphorstreifen 313r, 313 g und 313b wiederholen sich an jedem dritten Steifen 313, wie in Fig. 4A dargestellt ist. Jeder Phosphorstreifen 313 ist gegenüberliegend einer zugeordneten Linie der Gatelinien 311 angeordnet. Folglich ist der Mitte-zu- Mitte-Abstand der Streifen 313 derselbe wie derjenige der Gatelinien 311.
Die dunklen Rippen 314 erstrecken sich in ähnlicher Weise parallel zueinander und mit einem gleichförmigen Abstand in derselben Richtung wie die Gatelinien 311. Der Mitte-zu- Mitte-Abstand der Rippen 314 ist ebenfalls derselbe wie derjenige der Linien 311. Das Verhältnis der Durchschnittshöhe jeder dunklen Rippe 314 zu seiner Durchschnittsbreite liegt im Bereich von 0,5 bis 3, typischerweise 2. Die Durchschnittsbreite der Rippen 314 beträgt 10 um bis 50 um, typischerweise 25 um. Die Durchschnittshöhe der Rippen 314 beträgt 20 um bis 60 um, typischerweise 50 um.
Die Durchschnittshöhe der dunklen Rippen 314 übersteigt die Dicke (oder Höhe) der Phosphorstreifen 313 bei wenigstens 2 um. In dem typischen oben beschriebenen Fall erstrecken sich die Rippen 314 25 um über die Streifen 313. Demgemäß erstrecken sich die Rippen 314 weiter weg von der Frontplatte 302 als die Streifen 313.
Jede Rippe 314 enthält einen dunklen (im wesentlichen schwarzen) nicht-reflektierenden Bereich, der die gesamte Breite dieser Rippe 314 und wenigstens einen Teil seiner Höhe einnimmt. Fig. 4A zeigt ein Beispiel, in welchem diese dunklen nicht-reflektierenden Bereiche die gesamte Höhe der Rippen 314 umfassen. Die späteren Zeichnungen zeigen Beispiele, in denen die dunklen nicht-reflektierenden Bereiche nur Teile der Rippenhöhe einnehmen.
Die Wahl der Materialien für die dunklen Rippen 314 ist breit. Die Rippen 314 können aus Metall, beispielsweise Nickel, Chrom, Niob, Gold oder Nickel-Eisen-Legierungen gebil- · det werden. Die Rippen 314 können auch aus elektrischen Isolatoren wie beispielsweise Glas, Lötglas (oder Frittenglas), Keramik, oder Glas-Keramik, mit Halbleitern, wie beispielsweise Silikon, und mit Materialien wie beispielsweise Silikoncarbid gebildet sein. Kombinationen dieser Materialien können ebenfalls in den Rippen 314 verwendet werden.
Wenn die Rippen 314 aus Metall bestehen, werden sie ausreichend weich bei einer Temperatur im Bereich von 300ºC bis 600ºC um es Gegenständen, wie beispielsweise Abstandshalterwänden 308, zu erlauben, leicht in diese geschoben zu werden. Wenn die Rippen 314 aus Lötglas gebildet sind, sind sie bei einer Temperatur im Bereich von 300ºC bis 500ºC derart weich. Wenn das Rippenmaterial Glas ist, sind die Rippen 314 bei einer Temperatur in dem Bereich von 500ºC bis 700ºC derart weich.
Die licht-reflektierende Schicht 315 ist auf den Phosphorstreifen 313 und den dunklen Rippen 314 angeordnet, wie in Fig. 4B dargestellt ist. Die Dicke der Schicht 315 ist ausreichend klein, typischerweise 50 nm bis 100 nm, damit nahezu alle der auftreffenden Elektronen von den elektronenemittierenden Elementen 309 durch die Schicht 315 mit einem geringen Energieverlust hindurchtreten.
Die Flächenabschnitte der licht-reflektierenden Schicht 315, welche mit den Phosphorstreifen 313 verbunden sind, sind ziemlich weich. Die Schicht 315 besteht aus Metall, vorzugsweise Aluminium. Ein Teil des von den Streifen 313 emittierten Lichtes wird somit durch die Schicht 315 durch die Frontplatte 302 hindurch reflektiert. Das liegt daran, dass die Schicht 315 im wesentlichen ein Spiegel ist. Die Schicht 315 agiert auch als die letzte Anode für den Bildschirm. Da die Streifen 313 die Schicht 315 berühren, ist die Anodenspannung auf die Streifen 313 eingeprägt.
Die Abstandshalterwände 308 berühren die licht-reflektierende Schicht 315 auf der Anodenseite des Bildschirms. Da die dunklen Rippen 314 sich weiter in Richtung der Rückplatte 303 als die Phosphorstreifen 313 erstrecken, berühren die Wände 308 insbesondere die Abschnitte der Schicht 315 entlang der Oberteile (oder der Unterteile bei der in Fig. 4A dargestellten Orientierung) der Rippen 314. Die Extrahöhe der Rippen 314 hindert die Wände 308 daran, die licht-reflektierende Schicht 315 entlang der Phosphorstreifen 313 zu berühren.
Auf der Kathodenseite des Bildschirms sind die Abstandshalterwände 308 als berührende Gatelinien 311 in Fig. 4A dargestellt. Alternativ können die Wände 308 fokussierende Rippen berühren, die sich über die Linien 311 erstrecken.
Der von außen auf den Bildschirm wirkende Luftdruck ist normalerweise der atmosphärische Druck - das heißt er liegt in der Größenordnung von 760 torr (1 torr ist gleich 133,32 kg/m s²). Der innere Druck des Bildschirms ist normalerweise auf einen Wert unter 10&supmin;&sup7; torr (1 torr ist gleich 133, 32 kg/m s²) gesetzt. Da dieses sehr viel geringer ist als der normale äußere Druck, werden Kräfte aufgrund hoher Druckunterschiede gewöhnlicherweise auf die Platten 302 und 302 ausgeübt. Die Abstandshalterwände 308 widerstehen diesen Druckkräften bzw. wirken diesen entgegen.
Die Phosphorstreifen 313 können leicht beschädigt werden, falls sie mechanisch berührt werden. Da die Extrahöhe der dunklen Rippen 314 ein Zwischenbereich zwischen den Wänden 308 und den Abschnitten der licht-reflektierenden Schicht 315 entlang der Streifen 313 schafft, üben die Wände 308 ihre Widerstandskräfte nicht direkt auf die Streifen 313 aus. Der Anteil der Schädigung, die die Streifen 313 sich andererseits aufgrund dieser Widerstandskräfte zuziehen könnten, wird wesentlich reduziert.
Der Bildschirm ist in ein Feld von Reihen und Spalten von Bildelementen ("Pixeln") unterteilt. Die Grenzen eines typischen Pixels 316 sind durch die Linien mit Pfeilköpfen in der Fig. 4A und durch gepunktete Linien in den Fig. 4B und 4C dargestellt. Jede Emitterlinie 310 ist eine Reihenelektrode für eine der Reihen von Pixeln. Aus Gründen der Darstellbarkeit ist nur eine Pixelreihe in den Fig. 4A, 4B und 4C dargestellt, wie sie zwischen einem Paar von benachbarten Abstandshalterwänden 308 angeordnet ist (mit einer leichten, aber inkonsequenten Überlappung entlang der Seiten der Pixelreihe). Jedoch sind normalerweise zwei oder mehrere Pixelreihen, typischerweise 24 bis 100 Pixelreihen, zwischen jedem Paar von benachbarten Wänden 308 angeordnet.
Jede Spalte von Pixeln besitzt drei Gatelinien 311: (a) eine erste für rot, (b) eine zweite für grün, und (c) die dritte für blau. Ebenfalls umfaßt jede Pixelspalte einen von jedem der Phosphorstreifen 313r, 313 g und 313b. Jede Pixelspalte verwendet vier der dunklen Rippen 314. Zwei der Rippen 314 sind im Inneren der Pixelspalte. Die restlichen zwei Rippen 314 werden mit dem (den) Pixel(n) in der (den) benachbarten Spalte(n) geteilt.
Die licht-reflektierende Schicht 315 und folglich die Phosphorstreifen 313 werden mit einer positiven Spannung von 1.500 bis 10.000 Volt relativ zu der Emitterelektrodenspannung aufrechterhalten. Wenn einer der Sätze von elektronenemittierenden Elementen 309 passend durch eine geeignete Einstellung der Spannungen der Emitterlinien 310 und der Gatelinien 311 angeregt wird, emittieren die Elemente 309 in diesem Satz Elektronen, welche in Richtung eines Zielabschnitts des Phosphors in dem zugeordneten Streifen 313 beschleunigt werden. Fig. 4A illustriert Flugbahnen 317, die von einer solchen Gruppe von Elektronen gefolgt werden. Durch das Erreichen des Zielphosphors in dem zugeordneten Streifen 313 regen die emittierten Elektronen dieses Phosphor dazu an, Licht, das in Fig. 4A durch das Bezugszeichen 318 dargestellt ist, zu emittieren.
Einige der Elektronen treffen unweigerlich auf andere Teile der licht-emittierenden Struktur als auf das Zielphosphor. Die Toleranz beim Treffen von Lichtzielpunkten ist in Richtung der Reihe (das heißt entlang der Reihen) geringer als in Richtung der Spalte (das heißt entlang den Spalten), da jedes Pixel Phosphor von drei verschiedenen Streifen 313 beinhaltet. Die durch die dunkle Rippen 314 gebildete schwarze Matrix kompensiert Nicht-Ziel-Treffer in Reihenrichtung, um einen scharfen Kontrast sowie eine hohe Farbreinheit zu schaffen.
Fig. 4D zeigt einen Querschnitt des vollständigen CRT- Bildschirms aus Fig. 4A. Eine elektrisch isolierende Außenwand 304 erstreckt sich zwischen den Platten 302 und 303 außerhalb des aktiven Bereichs der Einrichtung, um eine abgedichtete Umhüllung 301 zu schaffen. Eine Außenwand 304, welche durch vier einzelne in einem Quadrat oder Rechteck angeordnete Wände gebildet werden kann, besteht typischerweise aus Glas oder Keramik mit einer Dicke von 2 mm bis 3 mm. Wie in Fig. 4D gezeigt ist, erstrecken sich die Abstandshalterwände 308 typischerweise bis nahe zur Außenwand 304. Die Ab- · standshalterwände 308 können jedoch die Außenwand 304 berühren.
Die Rückplatte 303 erstreckt sich seitlich über die Frontplatte 302 hinaus. Eine elektrische Schaltung (nicht dargestellt), wie beispielsweise Leitungen für einen Zugang von Emitterlinien 310 und Gatelinien 311, ist auf der Innenfläche der Rückplatte 303 außerhalb der Außenwand 304 angebracht. Die licht-reflektierende Schicht 315 erstreckt sich durch die Umfangsdichtung hindurch zu einem Kontaktpad 319, an dem die Anoden-/Phosphorspannung angelegt ist.
Fig. 4E zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der licht-emittierenden schwarzen Matrixstruktur in dem CRT-Bildschirm aus Fig. 4A. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und Darstellbarkeit ist in Fig. 4E jede dunkle Rippe 314 bestehend aus einem dunklen Hauptabschnitt 314a und einem hellen weiteren Abschnitt 314b dargestellt. Der dunkle Abschnitt 314a, welcher zwischen der Frontplatte 302 und dem hellen Abschnitt 314b angeordnet ist, erstreckt sich über die ganze Breite der Rippe 314 in Fig. 4E. Der helle Abschnitt 314b ist aus einem Material gebildet, das transparent sein kann. Fig. 4E zeigt auch, daß die Flächenabschnitte der aus Aluminium bestehenden licht-reflektierenden Schicht 315 entlang der Grenzfläche zwischen dem Phosphor 313 und der Schicht 315 weich sind, obwohl die Fläche des Phosphors 313 entlang der Phosphor-/Aluminium-Grenzfläche rauh ist.
Fig. 5 ist eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts aus Fig. 2B, welche ein Mittel zur Ausrichtung der Abstandshalterwände 207 oder 208 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Kerbe 504 ist mittels beispielsweise Schneiden in einer Richtung senkrecht zur Ebene von Fig. 5 in der oberen Wand 204a des Flachbildschirms 200 an einer Stelle entsprechend der Stelle der Anodenabstandshalterwand 208 gebildet.
Beim Zusammenbau des Flachbildschirms 200 wird das eine Ende 208a der Anodenabstandshalterwand 208 in die Kerbe 504 eingesetzt und das andere Ende 208b (Fig. 2B) wird in eine ähnliche Kerbe eingesetzt, die in der unteren Wand 204c derart gebildet ist, daß die Anodenabstandshalterwand 208 in ihrer Stellung gehalten wird. Die Breite 504a der Kerbe 504 ist etwas größer hergestellt als die Dicke der Anodenabstandshalterwand 208, so dass die Anodenabstandshalterwand 208 in Stellung in Richtung parallel zur oberen Wand 204a in der Ebene der Fig. 5 gehalten wird. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Anodenabstandshalterwand 208 4 mils (0,102 mm) und die Breite 504a beträgt ungefähr 4, 5 mils (0, 114 mm)
Die Tiefe 504b der Kerbe 504 ist groß genug hergestellt, so dass mit Dimensionierungstoleranzen die Anodenabstandshalterwand 208 in die Kerbe 504 paßt und aus dieser nicht herausrutscht. Die Tiefe 504b der Kerbe 504 beträgt beispielsweise ungefähr 10 mils (0,102 mm). Die Anodenabstandshalterwand 208 ist ausreichend lang hergestellt, so dass das Ende 208b ( Fig. 2B), falls das Ende 208a sich aus der Kerbe 504 zu bewegen beginnt, eine zugeordnete Kerbe berührt, die in der unteren Wand 204c gebildet ist, bevor das Ende 208a sich vollständig aus der Kerbe 504 bewegen kann. Folglich wird die Anodenabstandshalterwand 208 in Stellung in Richtung senkrecht zur oberen Wand 204a gehalten. Falls beispielsweise die Tiefe 504b 10 mils (0,25 mm) beträgt, wird die Anodenabstandshalterwand 208 etwas weniger als 10 mils (0,25 mm) länger als der Abstand 221 (Fig. 2A) zwischen der oberen Wand ·· 204a und der unter Wand 204c des Flachbildschirms 200 hergestellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstatt jeweils Schneiden von Kerben in die obere Wand 204a und die untere Wand 204c, wie oben beschrieben ist, eine Kerbe in dem Adressierungsgitter 206 gebildet, in welche die Anodenabstandshalterwand 208 paßt. Beim Zusammenbau des Flachbildschirms 200 wird die Anodenabstandshalterwand 208 in die Kerbe in dem Adressierungsgitter 206 eingesetzt. Die Breite der Kerbe wird etwas größer hergestellt als die Dicke der Anodenabstandshalterwand 208. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Breite der Kerbe ungefähr 4,5 mils (0,114 mm). Die Tiefe der Kerbe beträgt beispielsweise ungefähr 1 bis 2 mils (0,025 mm bis 0,051 mm). Die Anodenabstandshalterwand 208 wird etwas weniger als 1 bis 2 mils (0,025 bis 0,051 mm) breiter als der Abstand 222 zwischen der Frontplatte 202 und dem Adressierungsgitter 206 hergestellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Kerben, wie oben beschrieben ist, sowohl in der oberen Wand 204a, in der unteren Wand 204c als auch in dem Adressierungsgitter 206 geschnitten.
In einem weiteren Beispiel, in welchem eine Feldemitterkathode verwendet wird, werden die Kerben mit passender Größe in die Basisplatte 203 geschnitten, in welche die Abstandshalterwände 207 passen.
Obwohl die obige Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 5 bezüglich dem Ende 208a der Anodenabstandshalterwände 208 ausgeführt wurde, soll verstanden werden, dass das Ende 208b (Fig. 2B) beim Bilden des Flachbildschirms 200 unter Verwendung ähnlicher Mittel in Stellung gehalten wird. Ferner können die Kathodenabstandshalterwände 207 bei der Bildung des Flachbildschirms 200 unter Verwendung von Mitteln in Stellung gehalten werden, die ähnlich zu denen sind, welche für die Anodenabstandshalterwände 208 beschrieben wurden. Zusätzlich werden Kerben, falls die Abstandshalterwände 207 und 208 sich zwischen den Seitenwänden 204b und 204d erstrecken in die Seitenwände 204b und 204d geschnitten, wie oben beschrieben ist. Schließlich soll verstanden werden, dass, obwohl die Bildung von Kerben zur Ausrichtung der Abstandshalterwände oben unter Bezugnahme auf den Flachbildschirm 200 mit einer thermionischen Kathode beschrieben wurde, solche Kerben auch in einem Flachbildschirm, beispielsweise einem Flachbildschirm 300 (Fig. 3), mit einer Feldemitterkathode gebildet werden können.
Fig. 6 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in derselben Richtung wie Fig. 2A, welche einen Flachbildschirm 600 mit Kathodenabstandshalterwänden 607 und einer Anodenabstandshalterstruktur 608 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Frontplatte 602, eine Rückplatte 603, eine obere Wand (nicht dargestellt), eine untere Wand (nicht dargestellt) und Seitenwände 604a, 604b bilden eine Umhüllung 601, welche unter einem Vakuumdruck, beispielweise mit ungefähr 1 · 10&supmin;&sup7; torr (1 torr ist gleich 133,32 kg/m s²), gehalten wird. Die Innenseite der Frontplatte 602 ist mit Phosphor beschichtet. Die Schicht 605 ist zwischen der Frontplatte 602 und der Rückplatte 603 in der Umhüllung gebildet und erstreckt sich durch einen abgedichteten Bereich der oberen Wand, der unteren Wand -und der Seitenwände 604a, 604b zur Außenseite der Umhüllung 601. Ein Adressierungsgitter 606 ist auf dem Abschnitt der Schicht 605 gebildet, der dem aktiven Bereich der Frontplatte 602 entspricht. Die Kathodenabstandshalterwände 607 und die Anodenabstandshalterstruktur 608 (bezeichnet als "Gitter-zu- Gitter-Abstandshalterstruktur") werden jeweils zwischen der Rückplatte 603 und dem Adressierungsgitter 606 und zwischen der Frontplatte 602 unter dem Adressierungsgitter 606 angeordnet.
Eine thermionische Kathode ist zwischen dem Adressierungsgitter 606 und der Rückplatte 603 angeordnet. Die thermionische Kathode umfaßt Kathodendrähte 609, Trägerelektroden 612 und Elektronensteuerungsgitter 613. Der Kathodendraht 609 wird zum Aussenden von Elektronen erhitzt. Eine Spannung kann an die Trägerelektrode 612 angelegt werden, um ein Ablenken der Elektronen in Richtung des Adressierungsgitters 606 zu unterstützen. Das Elektronensteuerungsgitter 613 kann verwendet werden, um ein Herauslösen von Elektronen aus dem Kathodendraht 609 und eine Verteilung des Elektronenflusses gleichmäßig zwischen jeder Kathodenabstandshalterwand 607 zu unterstützen. Die Spannungen, welche an auf der Oberfläche von Löchern 611 gebildeten Elektroden (nicht dargestellt) angelegt sind, wobei die Löcher in dem Adressierungsgitter 606 gebildet sind, bestimmen, ob die Elektronen durch das Adressierungsgitter 606 hindurchtreten. Elektronen, welche durch das Adressierungsgitter 606 hindurchtreten, setzen ihre Bewegung durch Löcher 614 in der Anodenabstandshalterstruktur 608 fort, um auf das Phosphor, welches die Frontplatte 602 beschichtet, zu treffen.
In Fig. 6 ist ein Kathodendraht 609 zwischen jeder Kathodenabstandshalterwand 607 dargestellt. Es soll verstanden werden, dass mehr als ein Kathodendraht 609 zwischen jeder Kathodenabstandshalterwand 607 vorhanden sein kann.
Die Kathodenabstandshalterwände 607 werden in dem Flachbildschirm 600 so gebildet und zusammengebaut, wie oben für die Kathodenabstandshalterwände 207 aus den Fig. 2A und 2B beschrieben wurde. Die Anodenabstandshalterstruktur 608 wird wie folgt gebildet. Mehrere Schichten eines ungebrannten keramischen oder glas-keramischen Materials, beispielsweise ein keramischer Streifen, mit selber Länge und Breite werden zusammenlaminiert, indem sie unter Druck zusammengehalten werden und mit einer Temperatur von ungefähr 70ºC erhitzt werden. Die Löcher 614 werden durch die mehrschichtige Laminat- Struktur an Stellen gebildet, die den Löchern 611 in dem Adressierungsgitter 606 entsprechen. Die Löcher 614 können in jeder Schicht vor der Laminierung, in mehreren zusammenlaminierten Schichten, oder gleichzeitig durch alle Schichten in der Mehrschichten-Laminatstruktur gebildet werden. Die Mehrschichten-Laminatstruktur (Anodenabstandshalterstruktur 608) wird danach gebrannt, entweder alleine oder zusammen mit dem Adressierungsgitter 606 in einem zweistufigen Brennvorgang, wie oben unter Bezugnahme auf die Bildung der Abstandshalterwände gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, um Bindemittel zu entfernen und eine Steifheit und eine Stärke zu erreichen.
Die Löcher 614 können durch eine Vielzahl von Verfahren gebildet werden, beispielsweise durch Laserbohren, Flüssigkeitsdruckbohren, Ätzen, Formen oder mechanisches Bohren oder Lochen, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Das Adressierungsgitter 606 kann als Maske zum Bilden der Löcher 614 in der Anodenabstandshalterstruktur 608 verwendet werden, falls die Löcher 614 durch Bohren oder Ätzen gebildet werden.
Die Löcher 614 der Anodenabstandshalterstruktur 608 können koaxial zu den Löchern 611 des Adressierungsgitters 606 gebildet werden, oder die Löcher 614 können derart größer als die Löcher 611 hergestellt werden, dass jedes Loch 614 mehr als ein Loch 611 umfaßt. In einem Ausführungsbeispiel werden die Löcher 614 koaxial zu den Löchern 611 derart gebildet, dass der Durchmesser der Löcher 614 größer ist als der Durchmesser der Löcher 611. Die Löcher 614 mit einem größeren Durchmesser ermöglichen mehr Spielraum bei einem Fehler beim Ausrichten der Löcher 611 und 614.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel bleibt der Durchmesser der Löcher 614 konstant über die Länge der Löcher 614 verteilt oder der Durchmesser der Löcher 614 nimmt schrittweise entlang der Länge der Löcher 614 in einer Richtung zu der Frontplatte 602 zu. In dem letzten Ausführungsbeispiel können die Löcher 614 jede andere benachbarte Frontplatte 602 überlappen. Jedoch muß ein Abschnitt der Anodenabstandshalterstruktur 608 zwischen den Löchern 614 bleiben, um die Frontplatte 602 zum Liefern einer Stütze zwischen dem Adressierungsgitter 606 und der Frontplatte 602 zu berühren.
Die Kathodenabstandshalterwände 607 und die Anodenabstandshalterstruktur 608 können aus dem selben Material wie das Adressierungsgitter 606 hergestellt werden. Verwenden des selben Materials mit demselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten für die Kathodenabstandshalterwände 607, die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 606 bedeutet, dass die Kathodenabstandshalterwände 607, die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 606 sich derart mit dem selben Wert auseinanderziehen und zusammenziehen, daß die Registerregelung der Löcher 611 und 614 aufrechterhalten wird und die Kathodenabstandshalterwände 607 nicht die Löcher 611 überlappen, falls die Kathodenabstandshalterwände 607, die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 606 beim Zusammenbau oder beim Betrieb des Flachbildschirms 600 erhitzt werden. Folglich sind die Kathodenabstandshalterwände 607, die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 600 einfacher gebildet, da keine Kompensierung für unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten durchgeführt werden muß, um die Registerregelung zwischen den Löchern 611 und 614 und die Ausrichtung zwischen den Kathodenabstandshalterwänden 607 und dem Adressierungsgitter 606 aufrechtzuerhalten, wenn die Kathodenabstandshalterwände 607, die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 606 zusammengebaut werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 606 gleichzeitig gebildet werden, indem alle Schichten zusammenlaminiert werden, welche zum Bilden der Anodenabstandshalterstruktur 608 und des Adressierungsgitters 606 verwendet werden, wobei danach die verbundene Struktur gebrannt wird, wie oben beschrieben wurde. Zusätzlich können die Löcher 614 und 611, falls die Anodenabstandshalterstruktur 608 und das Adressierungsgitter 606 aus demselben Material hergestellt sind, jeweils in der Anodenabstandshalterstruktur 608 und dem Adressierungsgitter 606 gleichzeitig gebildet werden, indem alle Schichten zusammenlaminiert werden, welche zum Bilden der Anodenabstandshalterstruktur 608 und des Adressierungsgitters 606 verwendet werden, wobei danach die Löcher 614 und 611 unter Verwendung einer der oben beschriebenen Methoden vor einem Brennen der verbundenen Struktur gebildet werden.
Falls erwünscht, kann eine Metallisierung auf einigen oder allen Schichten der Anodenabstandshalterstruktur 608 gebildet werden. Eine solche Metallisierung könnten beispielsweise Elektroden darstellen, die auf den Wänden der Löcher 614 gebildet sind, welche zur Fokussierung der Elektronen oder zum Festlegen der Spannung an bestimmten Stellen innerhalb der Löcher 614 der Abstandshalterstruktur 608 verwendet werden, wenn sich die Elektronen in Richtung der Frontplatte 602 bewegen.
Obwohl in der obigen Beschreibung die Löcher mit einer runden Querschnittsform durch die Anodenabstandshalterstruktur 608 hindurch gebildet sind, können Löcher mit anderen Querschnittsformen (beispielsweise "achterbahnförmig", oval, rechtwinklig, rautenförmig etc. gebildet werden.
Fig. 7A ist eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in der selben Blickrichtung wie Fig. 2A, eines Abschnitts eines Flachbildschirms 700, welche die Verwendung von Anodenabstandshalterwänden 708 in dem Flachbildschirm 700 mit einer Feldemitterkathodenstruktur (FEC) illustriert. Eine besondere Art einer FEC-Struktur ist in Fig. 7A dargestellt und eine ähnliche FEC-Struktur ist in den nachfolgenden Fig. 7B und 7C dargestellt.
Die FEC-Struktur umfaßt Reihenelektroden 710, die auf einer elektrisch nicht-leitenden Rückplatte 703 gebildet sind. Ein Isolator 712 (hergestellt aus einem elektrisch nichtleitenden Material) ist auf der Rückplatte 703 zum Bedecken der Reinelektroden 710 gebildet. Löcher 712a sind durch den Isolator 712 bis zu den Reihenelektroden 710 gebildet. Emitter 709 sind auf den Reihenelektroden 710 in den Löchern 712a gebildet. Die Emitter 709 sind kegelförmig ausgebildet und -die Spitze 709a der Emitter 709 erstreckt sich gerade über das Niveau bzw. über die Ebene des Isolators 712. Es soll verstanden werden, dass andere Arten von Emittern verwendet werden können. Spaltenelektroden 711 sind auf dem Isolator 712 um die Löcher 712a herum derart gebildet, dass sich die Spaltenelektroden 711 teilweise über die Löcher 712a bis zu einem vorbestimmten Abstand von den Emitterspitzen 709a entfernt erstrecken.
Ein offener Zwischenbereich trennt die Reihenelektroden 711 und die Emitterspitzen 709a von der Frontplatte 702. Der offene Zwischenbereich zwischen der FEC-Struktur und der Frontplatte 702 ist abgedichtet und unter Vakuumdruck, beispielsweise mit einem Druck von ungefähr 10- torr (ein torr ist gleich 133,32 kg/m s²) oder weniger gehalten. Phosphor 713 ist auf der Fläche der Frontplatte 702 gegenüberliegend der FEC-Struktur gebildet. Die Emitter 709 werden zum Auslassen von Elektronen 714 angeregt., welche über den offenen Zwischenbereich zum Auftreffen auf dem Phosphor 713 auf der Frontplatte 702 beschleunigt werden. Wenn Phosphor 713 durch die Elektronen 714 getroffen wird, emittiert der Phosphor 713 Licht, welches durch die Frontplatte 702 gesehen werden kann.
Die Anodenabstandshalterwände 708 erstrecken sich von den Spaltenelektroden 711 zur Frontplatte 702 zur Stützung der Frontplatte 702 gegen die Kraft, welche von dem Druckunterschied zwischen dem Vakuumdruck in dem Flachbildschirm 700 und dem normalen atmosphärischen Druck außerhalb des Flachbildschirms 700 herrührt. Die Anodenabstandshalterwände 708 sind auf dieselbe Weise wie die Anodenabstandshalterwände 208 gebildet, welche mit einer thermionischen Kathode verwendet werden, wie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B beschrieben wurde. Jedes der Ausführungsbeispiele der Anodenabstandshalterwände, die oben mit thermionischen Kathoden verwendet werden, kann mit einem Flachbildschirm 700 verwendet werden. Alternativ kann eine Anodenabstandshalterstruktur, wie beispielsweise die oben beschriebene Anodenabstandshalterstruktur 608 (Fig. 6), mit einem Flachbildschirm 700 verwendet werden.
Fig. 7B ist eine vereinfachte Querschnittsansicht, aus der selben Blickrichtung wie Fig. 2A, eines Abschnitts eines Flachbildschirms 750, welche die Verwendung von Anodenabstandshalterwänden 758 in dem Flachbildschirm 750 mit einer FEC-Struktur und einem Adressierungsgitter 756 illustriert.
Der Flachbildschirm 750 umfaßt eine Frontplatte 752 und eine Rückplatte 753, welche zusammen mit den Seitenwänden (nicht dargestellt) eine abgedichtete Umhüllung bilden, welche unter Vakuumdruck gehalten wird. Eine Isolationsschicht 762 ist auf einer Innenfläche der Rückplatte 753 gebildet. Emitter 759 sind auf der Rückplatte 753 in Löchern 762a gebildet, welche in der Isolationsschicht 762 gebildet sind. Ein Adressierungsgitter 756 ist auf der Isolationsschicht 762 angeordnet. Löcher 756a sind durch das Adressierungsgitter 756 derart gebildet, dass die Löcher 756a koaxial zu den Löchern 762a der Isolationsschicht 762 sind. Elektrische Leiter 756b sind in dem Adressierungsgitter 756 gebildet und erstrecken sich zu den Löchern 756a. Die Emitter 759 lassen Elektronen 764 aus, welche durch die Löcher 762a und 756a durch Anlegen passender Spannungen an die elektrischen Leiter 756b beschleunigt werden, um Phosphorbereiche 763 zu treffen, welche auf einer Innenfläche der Frontplatte 752 gebildet sind.
Die Anodenabstandshalterwände 758 stützen die Frontplatte 752 gegen die Kraft ab, welche von dem Druckunterschied zwischen dem inneren Vakuumdruck und dem äußeren atmosphärischen Druck herrührt. Die Anodenabstandshalterwände 758 sind derart angeordnet, dass die Anodenabstandshalterwände 758 nicht mit dem Fluß der Elektronen 764 wechselwirken bzw. diesen nicht stören. Die Anodenabstandshalterwände 758 sind wie oben beschrieben gebildet. Jedes der oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der Anodenabstandshalterwände kann verwendet werden.
Anstatt Anodenabstandshalterwände kann eine Anodenabstandshalterstruktur verwendet werden. Fig. 7C ist eine vereinfachte Querschnittsansicht, dargestellt in der selben Blickrichtung wie Fig. 2A, eines Abschnitts eines Flachbildschirms 770, welche die Verwendung einer Anodenabstandshalterstruktur 778 in einem Flachbildschirm 770 mit einer Feldemitterkathoden (FEC)-Struktur und einem Adressierungsgitter 756 illustriert. Der Flachbildschirm 770 ist ähnlich dem Flachbildschirm 750, außer dass die Abstandshalterstruktur 778 anstatt der Abstandshalterwände 758 verwendet wird. Die Abstandshalterstruktur 778 ist auf die selbe Weise gebildet wie die oben beschriebene Abstandshalterstruktur, beispielsweise die Abstandshalterstruktur 608 (Fig. 6). Jede der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele oder Modifikationen einer Abstandshalterstruktur kann verwendet werden.
In oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit einer thermionischen Kathode werden Kathodenabstandshalterwände zur Stützung der Rückplatte gegen das Adressierungsgitter verwendet. Wie vorher bereits bemerkt wurde, kann eine mikrothermionische Kathode, in welcher die Elektroden von Punkten eines auf der Rückplatte gebildeten Materials emittiert werden, anstatt einer thermionischen Kathode, in der Elektronen von einem Kathodendraht emittiert werden, verwendet werden. Eine mikrothermionische Kathode ist in der Weise strukturiert, die ähnlich der oben beschriebenen Feldemitter-Kathodenstrukturen ist. Folglich ist es möglich, eine Kathodenabstandshalterstruktur, ähnlich der oben beschriebenen Anodenabstandshalterstruktur, zwischen der Rückplatte und dem Adressierungsgitter zu verwenden, um eine innere Stütze zwischen der Rückplatte und dem Adressierungsgitter des Flachbildschirms zu schaffen. Eine derartige Kathodenabstandshalterstruktur kann in Flachbildschirmen mit entweder einer Anodenabstandshalterstruktur oder Anodenabstandshalterwänden verwendet werden.
Fig. 8 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht, aus in der selben Blickrichtung wie Fig. 2A, welche die Verwendung von Abstandshalterwänden 807 und 808 in einem gekrümmten Flachbildschirm 800 illustriert. Der Flachbildschirm 800 ist ähnlich dem Flachbildschirm 200, außer dass die Frontplatte 802, die Rückplatte 803 und die Schicht 805 (mit einem Adressierungsgitter 806) jeweils derart gekrümmt sind, dass der Flachbildschirm 800 aus Sicht des Zusehers konkav ist. Der Flachbildschirm 800 könnte auch aus Sicht des Zusehers konvex hergestellt sein.
In jedem der oben beschriebenen Beispiele dürfen die Abstandshalter nicht die Laufbahnen der Elektronen beeinflussen, welche zwischen der Kathode und der Phosphorbeschichtung auf der Frontplatte hindurchtreten. Somit müssen die Wände der Abstandshalter derart ausreichend elektrisch leitfähig sein, dass sich die Abstandshalter nicht aufladen und die Elektronen bis zu einem Grad bzw. Winkel anziehen oder abstoßen, bei welchem die Wege der Elektronen in nicht zu akzeptierender Weise gestört werden. Zusätzlich müssen die Abstandshalter derart ausreichend elektrisch isolierend sein, dass kein großer Stromfluß von dem Hochspannungsphosphor auftritt, welcher große Energieverluste zur Folge hat. Abstandshalter, die aus einem elektrisch nicht-leitenden Material gebildet sind und mit einem dünnen elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind, werden bevorzugt.
Fig. 9A ist eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Flachbildschirms 900 mit einer Beschichtung 904, welche auf Abstandshalterwänden 908 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet sind, dargestellt entlang der Ebene 9B-9B aus Fig. 9B. Fig. 9B ist eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Flachbildschirms 900 entlang der Ebene 9A-9A aus Fig. 9A. Der Flachbildschirm 900 umfaßt eine Frontplatte 902, eine Rückplatte 903 und Seitenwände (nicht dargestellt), welche zusammen eine abgedichtete Umhüllung 901 bilden, die unter einem Vakuumdruck, beispielsweise mit einem Druck von ungefähr 1 · 10&supmin;&sup7; torr (1 torr ist gleich 133,32 kg/m5) oder weniger, gehalten wird.
Fokussierende Rippen 912 oder dergleichen sind über der Innenfläche der Rückplatte 903 und senkrecht zu der Ebene der Fig. 9A angeordnet. In der Mulde, die zwischen jedem Paar von fokussierenden Rippen 912 gebildet ist, sind Feldemitter 909 auf einer Innenfläche der Rückplatte 903 gebildet. Die Feldemitter 909 sind in Gruppen von ungefähr 1000 gebildet.
Eine Matrix von dunklen Rippen 911 ist in der Umhüllung 901 auf der Frontplatte 902 angeordnet, wie oben detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. 4A bis 4E beschrieben wurde. Phosphor 913 ist zum teilweise Füllen jeder Mulde zwischen den Rippen 911 gebildet. Eine Anode 914, welche aus einem dünnen, elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Aluminium besteht, ist auf dem Phosphor 913 gebildet.
Abstandshalterwände 908 stützen die Frontplatte 902 gegen die Rückplatte 903 ab. Die Oberflächen jeder Abstandshalterwand 908 zwischen den gegenüberliegenden Enden sind mit einer Widerstandsbeschichtung 904 beschichtet oder oberflächendotiert, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird. Die Widerstandsbeschichtung 904 verhindert oder minimiert einen Ladungsaufbau auf der Abstandshalterwand 908, welcher den Fluß der Elektronen 915 stören kann.
Ein Ende jeder Abstandshalterwand 908 berührt mehrere Rippen 911 und ist mit einer Kantenmetallisierung 905 beschichtet. Ein gegenbüberliegendes Ende jeder Abstandshalterwand 908 berührt mehrere der fokussierenden Rippen 912 und ist mit einer Kantenmetallisierung 906 beschichtet. Die Kantenmetallisierungen 905 und 906 können beispielsweise aus Aluminium oder Nickel hergestellt sein. Die Kantenmetallisierungen 905 und 906 schaffen einen guten elektrischen Kontakt jeweils zwischen der Beschichtung 904 und der Frontplatte 902 oder den Fokussierungsrippen 912, so dass die Spannung an den Enden der Abstandshalterwände 904 gut definiert ist und ein einheitlich ohmischer Kontakt gebildet ist. Die Grenzfläche zwischen der Abstandshalterwand 908, der Beschichtung 904 und der Kantenmetallisierung 905 kann mehrere Ausgestaltungen annehmen, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird. Die Elektroden 917 sind auf den beschichteten (oder dotierten) Flächen jeder Abstandshalterwand 908 gebildet und werden verwendet, um den Spannungsanstieg von den Emittern 909 zu der Anode 914 "zu segmentieren".
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalterwände 908 ohne Elektroden 917 gebildet.
Jede Gruppe von Feldemittern 909 emittiert Elektronen 915 in Richtung der Innenfläche der Frontplatte 902. Eine Schaltung (nicht dargestellt) ist als Teil des Flachbildschirms 900, beispielsweise auf integrierten Schaltungschips, die beispielsweise an der Außenfläche der Rückplatte 903 befestigt werden können, gebildet und wird zur Steuerung der Spannung der Elektroden 917 verwendet. Typischerweise wird die Spannung jeder Elektrode 917 in der Art festgelegt, dass die Spannung linear von dem Spannungsniveau an den Feldemittern 909 zu der höheren Spannung an der Anode 914 ansteigt. Somit werden die Elektronen 915 in Richtung der Frontplatte 902 beschleunigt, um auf das Phosphor 913 zu treffen und um Licht dazu zu veranlassen, von dem Flachbildschirm 900 ausgesendet bzw. abgestrahlt zu werden.
Für eine optimale Fokussierung folgen die gewünschten Äquipotentiallinien in der Ebene der Fig. 9A nahe den Fokussierungsrippen 912 einem schlangenlinienförmigen Weg, der sich über die fokussierenden Rippen 912 erhebt und der über die Ausnehmung fällt, in der die Emitter 909 angeordnet sind. Jedoch erzwingt die Anwesenheit der Abstandshalterwand 908 eine Äquipotentiallinie an dieser Stelle, d. h. der Unterseite der Abstandshalterwand 908, die gerade ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine der Elektroden 917 nahe der Unterseite der Abstandshalterwand 908 angeordnet sein und mit einem schlangenlinienförmigen Weg gebildet sein, um ein Potentialfeld mit Äquipotentiallinien mit der gewünschten Schlangenlinienform zu schaffen.
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Spannung von dem Abstand 907 (Fig. 9B) von den Feldemittern 909. Die Anode 914 ist von den Feldemittern 909 durch den Abstand 916 beabstandet und unter einer höheren Spannung (in Fig. 10 als HV bezeichnet) als die Feldemitter 909 gehalten. Für eine Gruppe von Feldemittern 909, die von einer der Abstandshalterwände 908 entfernt sind, beispielsweise die Feldemitter 909b, wechselwirken die Abstandshalterwände 908 nicht mit dem Fluß der Elektronen 915 von den Feldemittern 909, und die Spannungsänderung von den Feldemittern 909 zur Anode 914 ist ungefähr linear, wie in Fig. 10 gezeigt ist.
Es ist notwendig, dass sich die Spannungsänderung nahe jeder Abstandshalterwand 908 auch linear zwischen den Feldemittern 909 und der Anode 914 derart ändert, dass der Fluß der Elektronen nicht gestört wird (und das Bildschirmbild somit nicht verschlechtert wird). Jedoch kann für eine Gruppe von Feldemittern 909, die nahe einer der Abstandshalterwände 908 angeordnet sind, wie beispielsweise der Feldemitter 908a, die benachbarte Abstandshalterwand 908 mit dem Fluß der Elektronen 915 von den Feldemittern 909 wechselwirken. Streuelektronen 915, die von den Feldemittern 909a emittiert werden, werden auf die Abstandshalterwand 908 treffen, was typischerweise in einer Anhäufung von Ladungen auf der Abstandshalterwand 908 resultiert. Für eine vorgegebene Elektronendichte (Stromdichte j), welche auf die Abstandshalterwand 908 trifft, häuft sich eine Menge an Ladung gleich j (1 - δ) an der Fläche der Abstandshalterwand 908 an. Für δ ≠ 1 verursacht die Anhäufung von Ladungen eine Spannungsabweichung an der Fläche der Abstandshalterwand 908 von der gewünschten Spannung, was in einem von Null abweichenden Fluß von Elektronen von der Abstandshalterwand 908 resultiert. Falls die Leitfähigkeit der Abstandshalterwand 908 gering ist, wird die Spannungsänderung eine Verzerrung des Elektronenflusses nahe der Abstandshalterwand 908 verursachen, was in einer Verschlechterung des Bildschirmbildes resultiert.
Im allgemeiner ergibt sich die Abweichung der Spannung nahe der Abstandshalterwand 908 von der gewünschten Spannung (basierend auf einem linearen Spannungsabfall von den Feldemittern 908 zur Anode 914) durch folgende Gleichung:
ΔV = ρs·[x·(x - d)/2]·j·(1 - δ) (1),
wobei
ΔV = Spannungsabweichung (in Volt)
ρs = Flächenwiderstand der Fläche der Abstandshalterwand (in Ohm/ )
x = Abstand von der nächsten Elektrode 0 < x < d (in cm)
d = Abstand zwischen den Elektroden (in cm)
j = Stromdichte, welche auf die Fläche der Abstandshalterwand trifft (in Ampere)
δ = sekundäre Emissionsrate (ohne Einheit) Die oben genannte Gleichung setzt voraus, daß die Stromdichte j auf der Abstandshalterwand 908 gleichmäßig auftrifft und dass der Flächenwiderstand ρs der Abstandshalterwand 908 einheitlich ist. Genauer würde die Gleichung (1) der Abhängigkeit der Stromdichte j von der Position auf der Abstandshalterwand 908 und der Abhängigkeit der sekundären Emissionsrate δ von der exakten Spannung an der Position auf der Abstandshalterwand 908 Rechnung tragen.
Wie der Gleichung (1) entnommen werden kann, tritt die maximale Spannungsabweichung ΔV an dem Mittelpunkt zwischen zwei Elektroden 917 (d. h. bei dem Maximum der Funktion [x·(x - d)/2] auf, und ist proportional zu dem Abstand zwischen den Elektroden im Quadrat. Aus diesem Grund minimiert ein Liefern von zusätzlichen Elektroden 917 die Spannungsabweichung nahe der Abstandshalterwand 908 und somit die Verzerrung des Flusses der Elektroden 915 in Richtung der Frontplatte 902. Das Hinzufügen von n aus w Elektroden zu einer Abstandshalterwand 908 der Höhe h reduziert den Energieverbrauch des Flachbildschirms 900 gemäß folgendem Verhältnis:
Beispielsweise reduziert das Hinzufügen von vier Elektroden, wobei jede Elektrode 4 mils (1 mil gleich 0,0000254 m) breit ist, zu einer Abstandshalterwand 908 mit einer Höhe h von 100 mils den IZR-Energieverlust für ein vorgegebenes ΔVM~ um einen Faktor von ungefähr 30.
Diese effizientere Ladungsherausnahme bzw. -abbau ermöglicht einen größeren Wert des Flächenwiderstandes ρs und deutliche Einsparungen beim Energieverbrauch. Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Elektroden 917, falls die Elektroden 917 leicht hervorstehen, einen Großteil der Ladung abfangen, wodurch verhindert wird, dass die Ladung auf die Hochwiderstandsabschnitte auftreffen, welche die Spannung abhalten. Allerdings vergrößert jede zusätzliche Elektrode 917 die Herstellungskosten des Bildschirms 900. Die Anzahl der im Flachbildschirm 900 eingesetzten Elektroden 917 wird als Kompromiß zwischen den vorher genannten Faktoren gewählt.
Wie ferner aus der Gleichung (1) gesehen werden kann, sinkt auch für eine vorgegebene Anzahl von Elektroden 915 die Spannungsabweichung ΔV mit einer Abnahme des Flächenwiderstandes ρs, und wenn sich die sekundäre Emissionsrate δ an 1 annähert. Somit ist es wünschenswert, dass die Oberflächen der Abstandshalterwände 908 einen niedrigen Flächenwiderstand ps und eine sekundäre Emissionsrate δ aufweisen, die sich an 1 annähert. Da die sekundäre Emissionsrate δ nur bis Null runtergehen kann, jedoch bis zu einer sehr großen Zahl ansteigen kann, wird die Anforderung an die sekundäre Emissionsrate typischerweise als eine Präferenz für ein Material mit einem niedrigen Wert der sekundären Emissionsrate δ angegeben.
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der sekundären Emissionsrate δ von der Spannung, welche die Charakteristiken von zwei Materialien illustriert: Material 1101 und 1102. Für die meisten Materialien mit einem hohen Wider- standswert, wie beispielsweise das Material 1101, ist die sekundäre Emissionsrate δ größer als 1 (und oftmals viel größer) für einen Energiebereich zwischen 100 Volt und 10.000 Volt, was in einer positiv aufgeladenen Fläche resultiert. Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wurde, ist die Anode 914 typischerweise auf einer positiven Spannung von 1.500 Volt bis 10.000 Volt relativ zu den Emittern 909 gehalten. Ferner sind, wie oben beschrieben wurde, die Abstandshalterwände 908 vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitenden (d. h. aus einem einen hohen Widerstand aufweisenden) Material hergestellt. Somit sind die Abstandshalterwände -908 typischerweise positiv aufgeladen (und oftmals sehr positiv aufgeladen), was in einer Verzerrung des Flusses der Elektronen 917 von den Emittern 909 resultiert.
Jedoch besitzt das Material 1102 eine sekundäre Emissionsrate δ, die für den Spannungsbereich des Flachbildschirms 900 ungefähr 1 bleibt. Da die Spannungsabweichung ΔV sich mit dem Verhältnis 1-δ ändert, wenn die Oberflächen der Abstandshalterwände 908 aus dem Material 1102 hergestellt sind, sammelt sich eine kleine Ladung (positiv oder negativ) auf den Flächen der Abstandshalterwände 908. Folglich hat das Vorhandensein der Abstandshalterwände 908 einen geringen Einfluß auf den Spannungsabfall zwischen den Feldemittern 909 und der Anode 914, und daher wird die Verzerrung des Flusses der Elektronen 915 aufgrund der Anwesenheit von Abstandshalterwänden 908 minimiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die in die Umhüllung 901 ragenden Flächen der Abstandshalterwände 908 mit einem Material mit einer sekundären Emissionsraten δ-Charakteristik behandelt, die sehr ähnlich derjenigen des Materials 1102 in Fig. 11 ist. Ferner wird die Fläche derart behandelt, dass der Flächenwiderstand relativ zum Bahnwiderstand der Abstandshalterwand 908 niedrig ist, wodurch ermöglicht wird, dass die Ladung leicht von den Abstandshalterwänden 908 zur Rückplatte 903 oder von der Frontplatte 902 fließt, jedoch nicht so niedrig, dass ein hoher Strömungsfluß an dem Hochspannungsphosphor auf der Frontplatte 902 und somit ein großer Energieverlust auftritt.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bestehen die Abstandshalter 908 aus Keramik und die Beschichtung 904 ist ein Material mit einer sekundären Emissionsrate kleiner als 4 und mit einem Flächenwiderstand ρs zwischen 10&sup9; und 10¹&sup4; Ohm/. In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel besitzt das für die Beschichtung 904 verwendete Material den oben erwähnten Flächenwiderstand ρs und eine sekundäre Emissionrate δ kleiner als 2. Die Beschichtung 904 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise Chromoxid, Kupferoxid, Carbon, Titanoxid, Vanadiumoxid oder eine Mischung aus diesen Materialien. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Beschichtung 904 Chromoxid. Die Beschichtung 904 besitzt eine Dicke zwischen 0,05 um und 20 um.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Beschichtung 904 eine erste Beschichtung, die auf der Abstandshalterwand 908 gebildet ist, aus einem Material mit einem Flächenwiderstand ρs zwischen 109 und 1014 Ohm/ ohne Bezug zu der Größe der sekundären Emissionsrate δ. Die erste Beschichtung wird dann durch eine zweite Beschichtung mit einer sekundären Emissionsrate δ kleiner als 4 in einem Ausführungsbeispiel und kleiner als 2 in einem weiteren Ausführungsbeispiel beschichtet. Das Material für die erste Beschichtung ist beispielsweise Titan-Chromoxid, Silikoncarbid oder Silikonnitrid. Das Material für die zweite Beschichtung ist beispielsweise Chromoxid, Kupferoxid, Carbon, Titanoxid, Vanadiumoxid oder eine Mischung aus diesen Materialien. Die Gesamtdicke der Beschichtungen 904 liegt zwischen 0,05 um und 20 um.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalterwände 908 oberflächendotiert, um einen Flächenwiderstand ps zwischen 109 und 1014 Ohm/ herzustellen. Die Abstandshalterwände 908 werden dann mit einer Beschichtung 904 mit einer sekundären Emissionsrate δ kleiner als 4 in einem ersten Ausführungsbeispiel und kleiner als 2 in einem weiteren Ausführungsbeispiel beschichtet. Die Dotiersubstanz kann beispielsweise Titan, Eisen, Mangan oder Chrom sein. Die Beschichtung 904 ist beispielsweise Chromoxid, Kupferoxid, Carbon, Titanoxid oder Vandadiumoxid oder eine Mischung aus diesen Materialien. In einem Ausführungsbeispiel besteht die Beschichtung 904 aus Chromoxid. Die Beschichtung 904 besitzt eine Dicke zwischen 0,05 um und 20 um. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalterwände 908 mit einer Konzentration oberflächendotiert, um damit einen Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohm/0 zu erzeugen. Die Dotiersubstanz kann beispielsweise Titan, Eisen, Mangan oder Chrom sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalterwände 908 aus einem teilweise elektrisch leitfähigen keramischen oder glas-keramischen Material hergestellt.
Die oben beschriebene Beschichtung 904 kann auf der Abstandshalterwand 908 durch irgendein passendes Verfahren gebildet werden. Beispielsweise kann die Beschichtung 904 gemäß den gut bekannten Techniken gebildet werden, beispielsweise durch thermische oder plasma-verbesserte chemische Dampfabscheidung, durch Sputtern, durch Verdampfung, durch Bilddrucken, durch Aufrollen, durch Sprühen oder durch Eintauchen. Egal welches Verfahren verwendet wird, es ist wünschenswert, eine Beschichtung 904 mit einer Flächenwiderstands-Gleichmäßigkeit von ± 2% zu bilden. Typischerweise wird dies durch Steuern der Dicke der Beschichtung 904 innerhalb einer bestimmten Toleranz bewerkstelligt.
Eine Alternative zur Beschichtung der Abstandshalterflächen ist es, einen Vorteil aus einem Material zu ziehen, welches in den anfänglichen Keramikschichten enthalten ist, welches in einem späteren Brennverfahren etwas leitfähig gemacht werden kann.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Behandlung von Abstandshalterwänden zum Minimieren oder Eliminieren einer Aufladung der Oberflächen der Abstandshalterwände beschrieben. In den Ausführungsbeispielen der Erfindung mit einer Abstandshalterstruktur, beispielsweise der Abstandshalterstruktur 608 (Fig. 6), werden die Flächen der Löcher in der Abstandshalterstruktur, durch welche die Elektronen fließen, zum Minimieren oder Eliminieren einer Aufladung dieser Flächen behandelt, wie oben beschrieben wurde.
Die Fig. 12A bis 12D illustrieren Querschnittsansichten der Grenzfläche zwischen einer Abstandshalterwand, einer Widerstandsbeschichtung, einer Kantenmetallisierung und zwischen Fokussierungsrippen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Beschichtung in jedem Ausführungsbeispiel kann eine der oben beschriebenen Beschichtungen unter Bezugnahme auf die Fig. 9A, 9B und 9C sein. In jedem Ausführungsbeispiel ist eine scharf definierte Kantenmetallisierungs-Widerstandsbeschichtungs-Grenzfläche gebildet, die geradlinig ist und in einer konstanten Höhe der Kathode derart gebildet ist, dass ein geradliniges Äquipotential an der Basis der Abstandshalterwand entlang der Länge der Abstandshalterwand parallel zu der Rückplatte definiert ist. Die Kantenmetallisierung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen in der vorliegenden Erfindung kann auf den Kantenflächen der Abstandshalterwände durch die oben beschriebenen Techniken zum Bilden einer Widerstandsbeschichtung 904 gebildet werden.
In Fig. 12A ist eine Widerstandsbeschichtung 1204 auf den Seitenflächen 1208a einer Abstandshalterwand 1208 gebildet. Die Beschichtung 1204 ist auf den Seitenflächen 1208a derart gebildet, dass sich die Beschichtung 1204 nicht über das Ende der Seitenflächen 1208a koaxial erstreckt. Eine Kantenmetallisierung 1206 ist auf den Endflächen 1208b der Abstandshalterwand 1208 derart gebildet, dass die Kantenmetallisierung 1206 sich nicht über die Beschichtung 1204 hinaus erstreckt.
In Fig. 12B ist eine Widerstandsbeschichtung 1214 auf den Seitenflächen 1218a und der Endfläche 1218b einer Abstandshalterwand 1218 gebildet, um die Abstandshalterwand 1218 vollständig zu beschichten bzw. zu bedecken. Eine Kantenmetallisierung 1206 ist benachbart dem Abschnitt der Beschichtung 1218 gebildet, der auf der Endfläche 1218b der Abstandshalterwand 1218 gebildet ist, so dass die Kantenmetallisierung 1206 sich nicht über die Kante der Beschichtung 1204 erstreckt.
In Fig. 12C ist die Widerstandsbeschichtung 1214 auf den Seitenflächen 1218a und der Endfläche 1218b der Abstandshalterwand 1218 gebildet, um die Abstandshalterwand 1218 vollständig zu beschichten bzw. zu bedecken. Die Kantenmetallisierung 1216 ist benachbart dem Abschnitt der Beschichtung 1214 gebildet, der auf der Endfläche 1218b der Abstandshalterwand 1218 gebildet ist, so dass die Metallisierung 1216 die Beschichtung 1214 überlappt und sich um die Ecken der Beschichtung 1214 herum bis zu einer genau definierten Höhe erstreckt.
In Fig. 12D ist die Widerstandsbeschichtung 1204 auf den Seitenflächen 1208a der Abstandshalterwand 1208, wie in Fig. 12A dargestellt ist, derart gebildet, dass sich die Beschichtung 1204 nicht über das Ende der Seitenflächen 1208a erstreckt. Die Kantenmetallisierung 1216 ist benachbart dem Abschnitt der Beschichtung 1204 gebildet, der auf der Endfläche 1208b der Abstandshalterwand 1208 gebildet ist, so dass die Metallisierung 1216 die Beschichtung 1204 überlappt und sich um die Ecken der Beschichtung 1204 herum bis zu einer genau definierten Höhe erstreckt.
Wie oben beschrieben wurde, sind die Elektroden 915 in Intervallen an den Oberflächen der Abstandshalterwände 908 gebildet, die innerhalb der Umhüllung 901 freigelegt sind. Die Spannungen an diesen Elektroden 915 werden durch einen Spannungsteiler festgelegt. Der Spannungsteiler kann entweder die Beschichtung 904 oder ein Widerstandsstreifen außerhalb des aktiven Bereichs des Bildschirms 900 sein, der mit elektrisch leitfähigen Spuren verbunden ist, die sich von jeder der Elektroden 915 erstrecken. Um die gewünschten Spannungen an jeder Elektrode 915 zu erzielen, kann der Spannungsteiler durch Entfernen von Material von dem Spannungsteiler an ausgewählten Stellen zum Erhöhen des Widerstandes an diesen Stellen falls notwendig "getrimmt" werden. Das Trimmen kann beispielsweise unter Verwendung eines Lasers für eine Ablation bzw. ein Ablösen von Material von dem Spannungsteiler ausgeführt werden. Alternativ kann zum Erzielen des selben Effekts das Material von ausgewählten Spuren der elektrisch leitfähigen Spuren entfernt werden, die sich von einem Spannungsteiler außerhalb der Umhüllung zu den Elektroden 915 erstrecken, beispielsweise kann die Länge von einer oder mehreren Spuren außerhalb der Umhüllung 901 verkürzt werden.
Die Fig. 13A bis 13H (zusammen "Fig. 13"), die Fig. 14A bis 14 J (zusammen "Fig. 14"), die Fig. 15A bis 15J (zusammen "Fig. 15") und die Fig. 16A bis 16J (zusammen "Fig. 16") illustrieren vier Grund-Verfahrensabfolgen zum Herstellen der licht-emittierenden Struktur in dem CRT- Bildschirm aus Fig. 4A. Für eine Erleichterung der Beschreibung dieser Verfahren ist die Orientierung der verschiedenen Bereiche in den Fig. 13, 14, 15 und 16 bezüglich derjenigen in Fig. 4A auf den Kopf gestellt. In der folgenden Verfahrensbeschreibung werden Richtungsausdrücke wie beispielsweise "oben" und "unten" auf die in den Fig. 13 bis 16 verwendete Richtungsorientierung bezogen.
Es wird mit der in Fig. 13 dargestellten Verfahrensabfolge begonnen, wobei der Startpunkt die Frontplatte 302 ist. Die vorgesehene Innenfläche der Frontplatte 302 - d. h. die obere Frontplattenfläche in diesem Fall - ist, wie in Fig. 13A dargestellt ist, zum Reduzieren der Reflexionseigenschaft des Materials, welches zum Bilden der schwarzen Matrix verwendet wird, angerauht. Der Anrauhungsschritt wird typischerweise mit einem chemischen Ätzmittel, wie beispielsweise mit einer Hydrofluor enthaltenden Ätzlösung oder einem halogenbasierenden Plasma-Ätzmittel bewerkstelligt.
Der Schlamm 321 aus Lötglas, welcher eine dunkle nichtreflektierenden Fritte bilden kann, wird auf der oberen Fläche der Frontplatte, wie in Fig. 13B dargestellt ist, abdeckend abgelagert. Der Schlamm 321 wird zu einer erhärteten Lötglasschicht 322 durch Brennen (d. h. Erhitzen) der Struktur bei einer Temperatur von 400ºC bis 450ºC für 1 bis 120 Minuten umgewandelt. Hierzu wird auf die Fig. 13C verwiesen. Die Abschnitte der Lötglasschicht 322 an Stellen zwischen den für die dunklen Rippen 314 vorgesehenen Stellen werden durch chemisches Ätzen oder durch Plasma-Ätzen mittels einer passenden photoresistive Maske (nicht dargestellt) oder durch Ablation unter Verwendung eines passend programmierten Lasers entfernt. Die Fig. 13D illustriert die resultierende Struktur, in welcher die Rippen 314 den Rest der Lötglasschicht 322 darstellen.
Phosphorstreifen 313r, 313 g und 313b werden auf der Oberfläche der Frontplatte 302 in den Zwischenbereichen zwischen den dunklen Rippen 314, wie in Fig. 13E dargestellt ist, gebildet. Insbesondere wird ein Schlamm aus einem Polymer, einer Photosynthetik und aus Phosphorteilchen, die Licht einer der drei Farben rot, grün oder blau emittieren, auf die obere Fläche der Frontplatte 302 abgeschieden. Die Abschnitte des Schlamms an den vorgesehenen Stellen für die Phosphorteilchen mit dieser Farbe werden durch Bestrahlen dieser Schlammabschnitte mit einer aktinischen Strahlung unter Verwendung einer passenden photoresistiven Maske (nicht dargestellt) gehärtet. Der Rest des Schlamms wird weggespült und die Struktur wird gewaschen. Dieser Vorgang wird dann mit den Phosphorteilchen wiederholt, die Licht von jeder der beiden Verbleibenden Farben produzieren. Die Struktur wird zur Vervollständigung der Herstellung der Phosphorstreifen 313 getrocknet.
Eine Schicht 323 eines Lacks wird auf das Phosphor 313 und die Rippen 314 gesprüht. Die obere Fläche der Lackschicht 323 ist, wie in Fig. 13F dargestellt ist, glatt. Aluminium wird auf die Lackschicht 323 zum Bilden einer lichtreflektierenden Schicht 315 dampfabgeschieden. Hierzu wird auf die Fig. 13G verwiesen. Die Struktur wird dann bei einer Temperatur von ungefähr 450ºC für 60 Minuten in einer teilweise Sauerstoffatmosphäre zum Ausbrennen des Lacks 323 erhitzt. Fig. 14H zeigt den abschließenden Strukturzustand. Da die Lackschicht 323 eine glatte obere Fläche besaß, erhält die lichtreflektierende Aluminiumschicht 315 eine glatte untere Fläche.
Es wird sich nun der Fig. 14 zugewandt, wobei der Startpunkt wiederum die Frontplatte 302 ist, deren obere Fläche angerauht ist. Hierzu wird auf die Fig. 15A verwiesen. Eine Schicht 325 eines dunklen nicht-reflektierenden Metalls ist auf der oberen Fläche der Frontplatte 302 vorgesehen, wie in Fig. 14B dargestellt ist. Die Metallschicht 325 besteht typischerweise aus Schwarzchrom oder Niob mit einer Dicke von 50 nm bis 200 nm.
Eine dicke photoresistive Schicht 326 wird auf der Metallschicht 325 gebildet, wie in Fig. 14C dargestellt ist. Die photoresistive Schicht 326 kann beispielsweise aus einem positiven photoresistiven Material wie beispielsweise Morton EL2026 bestehen. Die Dicke des photoresistiven Materials beträgt 25 um bis 75 um, typischerweise 50 um. Das photoresistive Material 326 wird ausgewählt mit einer aktinischen Strahlung bestrahlt und danach zum Bilden von Kanälen 327 mit ungefähr der gewünschten Breite der Rippen 314 weitergebildet. Dabei liegt die Kanalbreite zwischen 10 um und 50 um, typischerweise beträgt sie 25 um. Hierzu wird auf die Fig. 14D verwiesen, in welcher die Bezugszeichen 326a den Rest des photoresistiven Materials 326 bezeichnen.
Die Kanäle 327 werden wahlweise vollständig oder nahezu vollständig mit Metall zum Bilden von Metallrippen 324d, wie in Fig. 14E dargestellt ist, gefüllt. Das wahlweise Füllen wird durch einen elektrochemischen Abscheidungs (galvanischen)- Prozeß bewerkstelligt. Die Metallrippen 314d können aus einem dunklen oder opaken Metall bestehen. Typischerweise ist das Rippenmetall Chrom oder eine Nickel-Eisen-Legierung. Die photoresistive Maske 326a wird folglich zum Bilden der in Fig. 14F dargestellten Struktur entfernt.
Unter Verwendung der Metallrippen 314d als Maske werden die bestrahlten Abschnitte der dunklen Metallschicht 325 entfernt. Fig. 14 G illustriert die resultierende Struktur, in welcher die dunklen Rippen 314e den Rest der Metallschicht 325 darstellen. Jede dunkle Rippe 314e und jeder darüberliegender Rippenabschnitt 314d bilden jeweils eine der dunklen Rippen 314.
Phosphorstreifen 313 und eine licht-reflektierende Schicht 315 werden nun in der in Verbindung mit dem Verfahren aus Fig. 13 oben beschriebenen Art geschaffen. Fig. 14H zeigt die Bildung der Streifen 313. Die Abscheidung der Schicht 315 über der Lackschicht 323 ist in Fig. 14I dargestellt. Fig. 14J zeigt die endgültige licht-emittierende Struktur, nachdem die Lackschicht 323 herausgebrannt ist.
Der Startpunkt für die Verfahrensabfolge von Fig. 15 ist ein transparenter, elektrisch nicht-leitender flacher Körper (oder Platte) 329, der typischerweise aus Glas oder aus einer größtenteils einheitlichen Zusammensetzung besteht. Hierzu wird auf die Fig. 15A verwiesen. Eine gemusterte Schicht 330 aus einem Material, welches als Sandstrahlmaske dienen kann, wird auf der oberen Fläche des transparenten Körpers 329 gebildet, wie in Fig. 15B dargestellt ist. Die Maskenschicht 330 kann durch Abscheidung einer Störschicht aus dem Sandstrahlmaskenmaterial auf dem Körper 329 gebildet werden, und danach können ausgewählte Abschnitte der Störschicht durch Ätzen unter Verwendung einer Maske zum Bestrahlen der Oberflächenabschnitte des Körpers 329 entfernt werden.
Ein ausgewählter Entfernungsprozeß wird durchgeführt, um Abschnitte des transparenten Körpers 329 bis zu einer bestimmten Tiefe an den durch die Maske 330 freigelegten Bereichen zu entfernen. Fig. 15C zeigt die resultierende Struktur, in welcher der Rest des Körpers 329 aus der Frontplatte 302 und einem darüberliegenden Muster von Rippen 314f besteht. Der Entfernungsprozeß wird durch Sandbestrahlung ausgeführt. Die Maske 330 kann während der Sandbestrahlung wegerodiert werden. Falls irgend etwas der Maske 330 am Ende der Sandbestrahlung noch vorhanden ist, wird der Rest der Maske 330, wie in Fig. 15D dargestellt ist, entfernt.
Eine Schicht 331 aus dunklem Material wird abdeckend auf der oberen Fläche der Struktur abgelagert. Hierzu wird auf die Fig. 15E verwiesen. Das dunkle Material kann aus dunklem Glas oder dunklem Metall bestehen. Eine photoresistive Maske 332 ist typischerweise auf der dunklen Schicht 331 direkt über den Rippen 314f gebildet, wie in Fig. 15F dargestellt ist. Um eine Fehlausrichtung zu vermeiden, wird die photoresistive Maske 332 typischerweise unter Verwendung der Strichlinien der Photomaske, welche beim Schaffen der Sandstrahlmaske 330 verwendet wurden, für einen negativen Photowiderstand oder unter Verwendung einer umgedrehten Bildmaske für einen positiven Photowiderstand geschaffen.
Dunkle Rippenabschnitte 314g werden jeweils über den Rippen 314f durch Entfernen der freigelegten Abschnitte der dunklen Schicht 331 geschaffen. Fig. 15G zeigt die daraus resultierende Struktur, nachdem der Photowiderstand 332 entfernt wurde. Jeder Rippenabschnitt 314g und jede darunterliegende Rippe 314f bilden jeweils eine der dunklen Rippen 314.
Die licht-emittierende Struktur wird auf für das Verfahren in Fig. 14 oben beschriebene Weise fertiggestellt. Insbesondere sind Phosphorstreifen 313 in den Zwischenbereichen zwischen den Rippen 314 gebildet, wie in Fig. 15H dargestellt ist. Fig. 15I zeigt die Abscheidung einer licht-reflektierenden Schicht 315 über dem Lack 323. Die fertige Struktur ist in Fig. 15 J nach dem Ausbrennen des Lacks 323 dargestellt.
In Fig. 16 ist der Ausgangspunkt wiederum der transparente Körper 329. Hierzu wird auf die Fig. 16A verwiesen. Eine Schicht 325 aus Metall, wie beispielsweise Chrom, ist entlang der oberen Fläche des Körpers 329 gebildet, wie in Fig. 14B dargestellt ist. Abschnitte der Metallschicht 325 werden wahlweise unter Verwendung eines Ätzvorgangs mit einer Maske entfernt. Hierzu wird auf die Fig. 16C verwiesen, in welcher die Bezugszeichen 335a den Rest der Metallschicht 335 bezeichnen.
Eine Schicht 336 aus einem negativen Photowiderstand, der als Sandstrahlmaske dienen kann, wird auf der oberen Fläche der Struktur abgeschieden, wie in Fig. 16D ersichtlich ist. Die photoresistive Maske 336 wird mit einer aktinischen Strahlung von der Rückseite (oder der unteren Seite) des transparenten Körpers 329 bestrahlt. Die Metallabschnitte 335a dienen als Maske zum Verhindern, dass die darüberliegenden Abschnitte des Photowiderstandes 336 durch das Bestrahlen freigelegt werden. Die nicht freigelegten Abschnitte des Photowiderstandes 336 werden entfernt, um die in Fig. 16E dargestellte Struktur zu schaffen. Die Bezugszeichen 336a bezeichnen die restlichen Abschnitte des Photowiderstandes 336.
Unter Verwendung einer photoresistiven Maske 336a wird ein ausgewählter Entfernungsprozeß durchgeführt, um die Metallabschnitte 335a und die darunterliegenden Abschnitte des Körpers 329 bis zu einer bestimmten Tiefe zu entfernen, wie in Fig. 16F dargestellt ist. Der Rest des Körpers 329 bildet die Frontplatte 302 und ein darüberliegendes Muster der Rippen 314h. Das Entfernen des Materials wird durch Sandbestrahlung durchgeführt. Falls am Ende der Sandbestrahlung irgend etwas des Photowiderstandes 336a noch vorhanden ist, wird der Rest des Photowiderstandes 336a zum Herstellen der in Fig. 16 G dargestellten Struktur entfernt.
Dunkle metallische Rippenabschnitte 314i werden auf den Rippen 314h auf dieselbe Art gebildet, wie dunkle Rippenabschnitte 314g auf den Rippen 314f in dem Verfahren gemäß Fig. 15 gebildet worden sind. Fig. 16H zeigt die resultierende Struktur, in welcher jeder dunkle Rippenabschnitt 314i und jede darunterliegende Rippe 314h jeweils eine der dunklen Rippen 314 bilden. Die licht-emittierende Struktur wird auf dieselbe Weise vervollständigt, wie oben für das Verfahren gemäß Fig. 14 beschrieben wurde. Die Bildung von Phosphorstreifen 313 ist in Fig. 16I illustriert. Fig. 16 J zeigt die Anordnung einer licht-reflektierenden Schicht 315 über den Streifen 313 und den Rippen 314.
Nach Herstellung der Kathodenstruktur für den CRT-Bildschirm in Fig. 4A gemäß einem der in den Fig. 13 bis 16 beschriebenen Verfahren, werden die Abstandshalterwände 308 und die Außenwände 304 passend zwischen die Kathodenstruktur und die licht-emittierende schwarze Matrixstruktur angeordnet, während sich die Komponenten des Bildschirms in einer Kammer befinden, die auf einen Druck unter 10&supmin;&sup7; torr (1 torr ist gleich 133,32 kg/ms s²) runtergepumpt ist. Der Bildschirm wird dann bei einer Temperatur von 300ºC bis 600ºC, typischerweise bei einer Temperatur von 450ºC, abgedichtet.
Die dunklen Rippen 314 erweichen, wie oben beschrieben wurde, bei einer Temperatur im Bereich von 300ºC bis 700ºC, abhängig davon, ob sie aus Metall, Lötglas oder Glas bestehen. Die Rippenerweichungstemperatur wird typischerweise derart gewählt, dass sie ungefähr gleich oder etwas weniger als die Bildschirmabdichtungstemperatur ist. Als Resultat penetrieren die Abstandshalterwände 308 etwas in die Rippen 314 beim Abdichtungsprozeß. Dies kompensiert Höhenunterschiede unter den Wänden 308.
Falls die Rippenerweichungstemperatur die Bildschirmabdichtungstemperatur übersteigt, können die dunklen Rippen 314 vorerweicht werden, kurz bevor der CRT-Bildschirm abgedichtet wird. In diesem Fall penetrieren die Abschlußhalterwälle 308 wiederum leicht in die Rippen 314 beim Abdichten, um Höhenunterschiede der Abstandhalterwände auszugleichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, dient die Beschreibung lediglich einer Illustration, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise könnten die dunklen Abschnitte der Rippen 314 in jedem der Verfahrensabfolgen der Fig. 15 und 16 von der Oberseite der Rippen 314 zu ihren Unterseiten durch Schaffen einer Schicht aus dunklem Material auf der Oberseite eines transparenten Körpers 329 zu Beginn der Prozeßabfolge bewegt werden, und danach könnten die Schritte weggelassen werden, die beim Bilden der oberen Rippenabschnitte 314g oder 314i beteiligt sind. Zusätzliche, parallele, dunkle, nicht-reflektierende Rippen könnten auf der Frontplatte 302 gebildet werden, die sich senkrecht zu den Rippen 314 erstrecken.
Phosphorstreifen 313 könnten aus dünnen Phosphorfilmen anstatt aus Phosphorteilchen geschaffen werden. Lichtemittierende Bereiche 313 könnten mit anderen Elementen als Phosphor (in Teilchen- oder Filmform) implementiert werden.
Eine transparente Anode, die direkt mit der Frontplatte 302 verbunden ist, könnte anstelle oder in Verbindung mit der licht-reflektierenden Schicht 315 verwendet werden. Eine derartige Anode würde typischerweise aus einer Schicht aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Indium-Zinnoxid bestehen. Die Frontplatte 302 und, falls vorhanden, die damit verbundene transparente Anode bilden dann einen Hauptabschnitt der licht-emittierenden schwarzen Matrixstruktur.

Claims

1. Flachbildschirmeinrichtung (600, 900), die folgendes umfasst:

eine Frontplatte (602, 902);

eine Rückplatte (603, 903, 1203), die mit der Frontplatte verbunden ist, um eine abgedichtete Umhüllung (601, 901) zu bilden;

ein Mittel (609/612/613, 909/913) zum Emittieren von Licht von der Flachbildschirmeinrichtung;

einen Abstandshalter (607/608, 908, 1208, 1218), der in der Umhüllung angeordnet ist und die Rückplatte und die Frontplatte gegenüber in einer Richtung auf die Umhüllung zu wirkenden Kräften stützt, wobei der Abstandshalter Seitenflächen (1208a, 1218a) und eine Endfläche (1208b, 1218b) in der Nähe der Rückplatte aufweist, wobei die Seitenflächen des Abstandshalters so behandelt sind, daß der Ladungsaufbau auf den Seitenflächen des Abstandshalters derart verhindert wird oder minimiert ist, daß der Abstandshalter entlang den Seitenflächen des Abstandshalters einen Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohm/Quadrat aufweist, und

eine Kantenmetallisierung (906, 1206, 1216), die derart an der Endfläche des Abstandshalters ausgebildet ist, daß die Kantenmetallisierung den Abstandshalter mit über der Rückplatte angeordnetem elektrisch leitendem Material verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Beschichtung (904, 1204, 1214), die über den Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet ist, wobei die Beschichtung aus einem Material mit einer sekundären Emissionsrate unter 4 und einem Flächenwiderstand zwischen 109 und 10¹&sup4; Ohm/Quadrat besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine erste Beschichtung, die über den Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet ist, wobei die erste Beschichtung aus einem Material mit einem Flächenwiderstand zwischen 10&sup9; und 10¹&sup4; Ohm/Quadrat besteht; und

eine zweite Beschichtung, die über der ersten Beschichtung ausgebildet ist, wobei die zweite Beschichtung aus einem Material mit einer sekundären Emissionsrate unter 4 besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Seitenflächen des Abstandshalters mit einer Dotierungssubstanz oberflächendotiert sind, um einen Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohm/Quadrat zu erhalten.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Dotierungssubstanz aus mindestens einem der Stoffe Titan, Eisen, Mangan und Chrom besteht.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, weiterhin mit einer Beschichtung (904, 1204, 1214), die über den dotierten Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet ist, wobei die Beschichtung aus einem Material mit einer sekundären Emissionsrate unter 4 besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 6, wobei die Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chromoxid, Kupferoxid, Kohlenstoff, Titanoxid und Vanadiumoxid.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Abstandshalter eine allgemein flache Abstandshalterwand (908, 1208, 1218) umfaßt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Abstandshalter eine Abstandshalterstruktur (608) umfaßt, durch die mehrere Abstandshalterstrukturlöcher (614) ausgebildet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, weiterhin mit einer Elektrode (917), die über einer Fläche des Abstandshalters nahe einer Grenzfläche zwischen dem Abstandshalter und dem über der Rückplatte angeordneten leitenden Material ausgebildet ist, wobei die Spannung der Elektrode so gesteuert wird, daß in der Nähe der Grenzfläche eine gewünschte Spannungsverteilung erzielt wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, wobei die Elektrode bezüglich einer Innenfläche der Rückplatte einen schlangenförmigen Weg aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, weiterhin mit mehreren Elektroden (917), die in Abständen über mindestens einer der Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet sind, wobei die Spannung jeder Elektrode so gesteuert wird, daß zwischen dem über der Rückplatte angeordneten leitenden Material und über der Frontplatte angeordnetem, elektrisch leitendem Material eine gewünschte Spannungsverteilung erzielt wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, weiterhin mit einem Spannungsteiler (904), der die Spannung jeder Elektrode festlegt.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, wobei der Spannungsteiler eine Widerstandsbeschichtung (904) umfaßt, die über mindestens einer der Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, weiterhin mit einer zweiten Kantenmetallisierung (905), die derart zwischen einer zweiten Endfläche des Abstandshalters und der Frontplatte angeordnet ist, daß die zweite Kantenmetallisierung den Abstandshalter mit über der Frontplatte angeordnetem elektrisch leitendem Material verbindet.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, weiterhin mit einer Widerstandsbeschichtung (904, 1204, 1214), die über den Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet ist, wobei die erste und zweite Kantenmetallisierung mit der Widerstandsbeschichtung elektrisch verbunden ist.

17. Flachbildschirmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1- 16, weiterhin mit Seitenwänden (604a, 604b), durch die die Frontplatte mit der Rückplatte verbunden ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, wobei das Mittel zum Emittieren von Licht aus folgendem besteht:

einer Feldemitterkathode (909); und

einem über der Frontplatte angeordneten lichtemittierenden Material (913).

19. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die behandelten Seitenflächen des Abstandshalters eine Beschichtung (904, 1204, 1214) umfassen, die über den Seitenflächen des Abstandshalters ausgebildet ist, wobei die Beschichtung aus einem Material mit einer sekundären Emissionsrate unter 4 und einem Flächenwiderstand zwischen 10&sup9; und 10¹&sup4; Ohm/Quadrat besteht.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, wobei die Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chromoxid, Kupferoxid, Kohlenstoff, Titanoxid und Vanadiumoxid.

21. Verfahren zur Montage einer Flachbildschirmeinrichtung (600, 900), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Befestigen eines Abstandshalters (607/608, 908, 1208, 1218) zwischen einer Rückplatte (603, 903, 1203) und einer Frontplatte (602, 902);

Behandeln von Seitenflächen (1208a, 1218a) des Abstandshalters, so daß der Ladungsaufbau auf den Seitenflächen des Abstandshalters derart verhindert wird oder minimiert ist, daß der Abstandshalter entlang den Seitenflächen des Abstandshalters einen Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohm/Quadrat aufweist;

Beschichten einer Endfläche (1208b, 1218b) des Abstandshalters mit einer Kantenmetallisierung (906, 1206, 1216), die den Abstandshalter mit über der Rückplatte angeordnetem elektrisch leitendem Material verbindet; und

Abdichten der Rückplatte und Frontplatte miteinander, um den Abstandshalter in einer Umhüllung (601, 901) zu ummanteln.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Behandlungsschritt das Ausbilden einer Widerstandsbeschichtung (904, 1204, 1214) über den Seitenflächen des Abstandshalters umfaßt.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Widerstandsbeschichtung eine sekundäre Emissionsrate unter 4 und einen Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohm/Quadrat aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Behandlungsschritt folgendes umfaßt:

Ausbilden einer ersten Beschichtung mit einem Flächenwiderstand zwischen 109 und 1014 Ohm/Quadrat über den Seitenflächen des Abstandshalters; und

Ausbilden einer zweiten Beschichtung mit einer sekundären Emissionsrate unter 4 über der ersten Beschichtung.

25. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem bei dem Behandlungsschritt die Seitenflächen des Abstandshalters mit einer Dotierungssubstanz dotiert werden, um den Seitenflächen des Abstandshalters einen Flächenwiderstand zwischen 10&sup9; und 10¹&sup4; Ohm/Quadrat zu verleihen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Dotierungssubstanz aus mindestens einem der Stoffe Titan, Eisen, Mangan und Chrom besteht.

27. Verfahren nach Anspruch 25, wobei bei dem Behandlungsschritt weiterhin über den dotierten Seitenflächen des Abstandshalters eine Beschichtung (904, 1204, 1214) mit einer sekundären Emissionsrate unter 4 ausgebildet wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21-27, wobei der Abstandshalter eine allgemein flache Abstandshalterwand (908, 1208, 1218) umfaßt.