DE69530826T2

DE69530826T2 - Elektronen emittierende Vorrichtung und Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69530826T2
Application number: DE69530826T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ohta-ku Okuda; Akira Ohta-ku Asai; Shigeki Ohta-ku Masutani
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: DE69530826D1; EP0716439B8; EP0716439A1; KR100278183B1; JPH0982214A; CN1132406A; CN1106657C; US6262701B1; EP0716439B1

Description

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Elektronen emittierende Vorrichtung mit
einer Anodenelektrode;
einer Elektronen emittierenden Einrichtung, die sich gegenüber der Anodenelektrode befindet und ein Isolationssubstrat besitzt, das erste und zweite Einrichtungselektroden beabstandet, und einem elektrisch leitenden Dünnfilm, der sich dazwischen erstreckt und verbunden ist mit der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode, die über einen Elektronen emittierenden Abschnitt mit einem Riß verfügen; und mit
einem Spannungsquellenmittel, das mit der Anodenelektrode und mit der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode verbunden ist, um ein Potential an die zweite Einrichtungselektrode anzulegen, das höher ist als ein Potential, das an der ersten Einrichtungselektrode anliegt, und um die Anodenelektrode mit einem Potential zu beaufschlagen, das höher ist als ein Potential, das an der zweiten Einrichtungselektrode anliegt.
Die vorliegenden Erfindung betrifft auch eine speziell zugeschnittene Elektronen emittierende Vorrichtung und ein Bilderzeugungsgerät mit einer darin enthaltenen Elektronen emittierenden Vorrichtung vom oben genannten Typ, in der sich eine Vielzahl der Elektronen emittierende Einrichtungen und ein Bilderzeugungsglied befinden. Die vorliegenden Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der oben erwähnten Elektronen emittierenden Vorrichtung.
Bisher wurden Elektronen emittierende Einrichtungen in glühelektrische Emissions- und Elektronen emittierende Einrichtungen vom Kaltkathodentyp eingeordnet. Die Elektronen emittierende Einrichtungen vom Kaltkathodentyp bestehen aus Einrichtungen vom Feldemissionstyp, Einrichtungen vom Metall/Isolationsschicht/Metall-Typ und oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung und oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen. Die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung ist eine Einrichtung, die Elektronen emittiert, wenn ein elektrischer Strom veranlaßt wird, parallel zur Oberfläche einer Dünnschicht mit einer kleinen Fläche zu fließen, und die auf einer Isolationssubstrat gebildet wird.
Als oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtungen waren bisher bekannt: Eine Einrichtung, die eine dünne SnO₂-Schicht (Zinnoxid) verwendet [M. I. Elinson, Radio Eng. Electr. Phys., 10, 1290 (1965)], eine Einrichtung, die eine dünne Au-Schicht (Gold) verwendet [G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317 (1972)], eine Einrichtung, die eine dünne In₂O₃-Schicht (Indiumoxid) verwendet [M. Hartwell und C. G. Fonstad: IEE Trans. ED Conf., 519 (1975)] und eine Einrichtung, die eine dünne Kohlenstoffschicht verwendet [Hisashi Araki, u. a.: Vacuum, Band 26, 1. Ausgabe, Seite 22 (1983)].
Einen typischen Aufbau einer oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung wird in den 28A und 28B gezeigt, Es sei angemerkt, daß der in den 28A und 28B gezeigte Aufbau vom Anmelder der vorliegenden Erfindung bekannt gegeben wurde. Bezugnehmend auf die 28A und 28B bedeuten die Bezugszeichen: 2001 ein Substrat, 2002 ein Elektronen emittierender Abschnitt, 2003 eine elektrisch leitende Schicht, einschließlich dem Elektronen emittierenden Abschnitt 2002, und 2004 sowie 2005 Einrichtungselektroden.
Bei der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung wird der Elektronen emittierenden Abschnitt 2002 zuvor in der elektrisch leitenden Schicht, die aus leitfähigen Feinteilchen besteht, durch eine elektrische Strombehandlung, "Formierung" genannt, gebildet. Der Formierungsvorgang wird üblicherweise durchgeführt, indem eine Spannung an die beiden Enden der elektrisch leitenden Schicht 2003 angelegt wird, um die elektrisch leitende Schicht zu unterbrechen, zu deformieren oder zu entarten, damit ein Strukturwechsel in der Weise vorgenommen wird, daß der Elektronen emittierende Abschnitt 2002 in einen elektrisch hochohmigen Zustand übergeht. Es sei angemerkt, daß ein Riß in einem Abschnitt der elektrisch leitender Schicht 2003 des Elektronen emittierenden Abschnitts 2002 gebildet wird, wodurch Elektronen veranlaßt werden, vom Abschnitt in der Nachbarschaft des Risses zu emittieren.
Die vorhergehende oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung mit einem oben beschriebenen einfachen Aufbau hat den Vorteil, daß eine Vielzahl von Einrichtungen auf einer großen Fläche angeordnet werden kann. Um die vorhergehende Eigenschaft zu nutzen, wurden eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten entwickelt, beispielsweise eine Anwendung auf eine Elektronenquelle und eine Bilderzeugungsanzeigegerät mit einer Elektronenquelle.
Als ein konventioneller Aufbau mit einer Vielzahl darin angeordneter oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen wird durch eine Elektronenquelle mit einem Aufbau in der Weise verdeutlich, daß die oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen parallel angeordnet sind. Die beiden Enden jeder der oberflächenleitende, Elektronen emittierenden Einrichtungen sind mit Drähten ("gemeinsamen Drähten") zur Bildung einer Zeile verbunden, und die Vielzahl der Zeilen werden angeordnet (sogenannte "leiterartige Anordnung"; siehe beispielsweise offengelegte Japanische Patentanmeldung No. 64-31332, offengelegte Japanische Patentanmeldung No. 1-283749 und offengelegte Japanische Patentanmeldung No. 2-257552).
Da ein Anzeiggerät, das in einem Flachbildanzeigegerät, ähnlich einem Anzeigegerät, das Flüssigkristalle verwendet, gebildet werden kann, und mit dem ein Anzeigegerät vom spontanen lichtemittierenden Typ, das kein Hintergrundlicht benötigt, gebildet werden kann. Eine Anzeigegerät wurde vorgeschlagen, das durch Kombination einer Elektronenquelle mit einer Vielzahl von oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen mit fluoreszierenden Gliedern, die sichtbare Strahlen emittieren, wenn sie mit Elektronenstrahlen bestrahlt werden, die von einer Vielzahl von Elektronenquellen emittiert werden (siehe U.S.P. No. 5 066 883).
Bisher wurden Einrichtungen, die zum Aussenden fluoreszierenden Lichts veranlaßt wurden, wenn sie durch die von der Elektronenquelle, bestehend aus einer Vielzahl von oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen, emittierten Elektronen bestrahlt wurde, ausgewählt, aufgrund entsprechender Steuersignale, die den parallel angeordneten Drähten ("Drähte in Zeilenrichtung") zugeführt werden, indem die Vielzahl oberflächenleitender, Elektronen emittierender Einrichtungen mit Steuerelektroden ("Gitter"), die in einem Raum zwischen den Elektronen emittierende Einrichtungen, und den fluoreszierenden Gliedern angeordnet werden, verbunden werden. Die Gitter sind senkrecht zu den Drähten in Zeilenrichtung angeordnet (siehe beispielsweise offengelegte Japanische Patentanmeldung No. 1-283749, die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung).
Wenn die Elektronen emittierende Einrichtung zur Verwendung in der Elektronenquelle oder in dem Bilderzeugungsgerät über einen längeren Zeitraum betrieben wird, waren stabile und gesteuerte Elektronen emittierende Kenndaten und eine Verbesserung im Wirkungsgrad beim Emittieren von Elektronen gefordert.
Der vorhergehende Wirkungsgrad gilt im Fall der vorhergehenden oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung das Verhältnis eines elektrischen Stroms ("Einrichtungsstrom If"), der fließt, wenn Spannung an ein Paar gegenüberliegender Einrichtungselektroden angelegt wird, und einem elektrischen Strom ("Emissionsstrom I"), der ins Vakuum emittiert wird. Das heißt, eine Verbesserung des Wirkungsgrads kann erzielt werden, wenn der Einrichtungsstrom If so weit wie möglich verkleinert und der Emissionsstrom Ie so weit wie möglich vergrößert wird. Werden stabile und gesteuerte Elektronen emittierende Kenndaten erhalten, und wird der Wirkungsgrad beim Emittieren von Elektronen verbessert, kann ein Bilderzeugungsgerät mit beispielsweise fluoreszierenden Gliedern als bilderzeugende Elemente gebildet werden, kann in einem hellen und hochwertigen Bilderzeugungsgerät mit geringem Strombedarf, beispielsweise einem flachen Fernsehbildschirm realisiert werden. Da darüber hinaus nur ein geringer Strom erforderlich ist, lassen sich die Gesamtkosten des Steuerschaltung, die das Bilderzeugungsgerät bildet, verringern.
Die vorliegenden Erfindung setzt sich zum Ziel, den Elektronen emittierenden Wirkungsgrad früherer Geräte zu verbessern.
Ein Gerät entsprechend der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
die Elektronen emittierende Einrichtung eine Feldkorrekturelektrode enthält, die der ersten oder der zweiten Einrichtungselektrode benachbart ist; und daß das Spannungsquellenmittel ein Mittel zum Anlegen eines Potentials an die Feldkorrekturelektrode enthält, das höher ist als das Potential, das an der ersten Einrichtungselektrode anliegt, wobei ein Einzelpunkt des durch Anlegen der Potentiale an die Anodenelektrode erzeugten elektrischen Feldes eine Verschiebung hin zum Riß erfährt.
Während das gerade erwähnte Gerät eine Elektronen emittierende Einrichtung vom Kaltkathodentyp enthält und eine Elektrode zur Beeinflussung des elektrischen Feldes zwischen der Anodenelektrode und der Elektronen emittierender Einrichtung enthält, ist festzustellen, daß Elektronen emittierende Einrichtungen vom Feldemissionstyp bekannt sind, die unabhängig arbeitende Elektroden zur Elektronenstrahlfokussierung oder Elektronenstrahlsteuerung enthalten. Beispiele sind in den folgenden veröffentlichten Patentanmeldungen beschrieben: WO-A-9 209 095; EP-A-O 550 335; WO-A-9 520 821; EP-A-O 645 794 und US-A-5 340 997.
Da das erwähnte Gerät zusätzlich zur ersten und zur zweiten Einrichtungselektrode und zur Anodenelektrode eine Elektrode enthält, ist festzustellen, daß es bisher insoweit bekannt war, eine Gitterelektrode (oder Gitterelektroden) zur Strahlfokussierung, Strahlsteuerung oder Strahlstrommodulation zur Verfügung zu stellen. Beispiele von Geräten, die Gitterelektroden zur Verwendung bei der Strahlstrommodulation enthalten, sind beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-O 536 732 beschrieben.
Die vorliegenden Erfindung stellt auch ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung, das zur Anwendung in solchen Geräten angepaßt werden kann, ein Bilderzeugungsgerät, das solch ein Gerät enthält, und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Geräts, wie in den begleitenden Patentansprüchen aufgezeigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1A und 1B zeigen im Grundriß beziehungsweise im vertikalen Querschnitt ein Beispiel einer oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung, die als Beispiel einer Elektronen emittierenden Einrichtung in einer Elektronen emittierenden Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung dient;
2 zeigt die Potentialverteilung zur Erläuterung seiner Wirkungsweise einer Feldkorrekturelektrode in der Elektronen emittierenden Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt die Potentialverteilung für eine oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung ohne Feldkorrekturelektrode;
4A bis 4C zeigen ein Herstellungsverfahren für die in den 1A und 1B gezeigten oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen;
5A und 5B zeigen Beispiele von Spannungswellenformen zur Verwendung in einem Formierungsverfahren;
6 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus eines Meß-/ Auswertungssystems zur Messung der Elektronen emittierenden Kenndaten einer oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung des Geräts, das die vorliegenden Erfindung verkörpert;
7 zeigt eine emittierte Strom-/Einrichtungsspannungs-Kennlinie (I/V-Kennlinie) der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung des Geräts, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
8 zeigt die Beziehung zwischen den an der Feldkorrekturelektrode anliegenden Spannungen und den Emissionsströmen, die bei der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung des Geräts, das die vorliegenden Erfindung verkörpert, realisiert werden;
9 zeigt den Aufbau einer Elektronenquelle in einer einfachen Matrixanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt die Anordnung eines Anzeigefeldes zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung, das eine Elektronenquelle mit einer einfachen Matrixanordnung enthält;
Die 11A und 11B zeigen alternative fluoreszierende Schichtanordnungen des in 10 gezeigten Anzeigefeldes;
12 zeigt in einem Diagramm ein Beispiel einer Schaltung zum Betreiben des Anzeigefeldes von 10;
13A und 13B zeigen eine Elektronenquelle mit einer Anordnung von Leitertyp, und die für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angepaßt ist;
14 zeigt den Aufbau eines Anzeigefeldes zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung, die ein Elektronenquellenanordnung von Leitertyp enthält;
16 zeigt die Kennlinie einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 1;
16 zeigt in einem vertikalen Querschnitt eine Elektronen emittierende Einrichtung entsprechend Beispiel 2;
17 zeigt die Kennlinie einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 2;
Die 18A und 18B zeigen vertikale Querschnitte einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 3;
19 zeigt die Kennlinie einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 3;
20 zeigt einen vertikalen Querschnitt einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 4;
21 zeigt die Kennlinie einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 4;
22 zeigt einen vertikalen Querschnitt einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 5;
23 zeigt die Kennlinie einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 5;
24A und 24B zeigen elektrische Feldverteilung und Elektronentrajektorien bei einer Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend Beispiel 6;
25 zeigt einen Teilgrundriß einer Elektronenquelle mit Matrixanordnung entsprechend Beispiel 4;
26 zeigt einen Teilquerschnitt der in 20 gezeigten Elektronenquelle;
27 zeigt ein Blockdiagramm eines Bilderzeugungsgeräts entsprechend Beispiel 5;
28A und 28B zeigen den Aufbau einer oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung mit einer Feldkorrekturelektrode; und
29 zeigt die Anziehung emittierter Elektronen der Einrichtungselektrode, die mit der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung ohne Feldkorrekturelektrode auftreten.
Bei einer wie in 29 gezeigten Elektronen emittierenden Einrichtung bewirkt der Aufbau, daß Elektronen zeitweise von einem Elektronen emittierenden Abschnitt 2002 in ein Vakuum emittiert werden, um bei hoher Geschwindigkeit durch einen hohen Potentialabschnitt einer elektrisch leitenden Schicht 2003, die sehr nahe an dem Emissionsabschnitt oder an der Einrichtungselektrode 2005 der Seite höheren Potentials lokalisiert ist. Daher können Elektronen eine Anodenelektrode 21 nicht erreichen, was eine Erniedrigung der Wirkungsgrads bei den emittierenden Elektronen bewirkt. Wird eine Elektronen emittierende Einrichtung mit einem schlechten Elektronen emittierende Wirkungsgrad in einem Bilderzeugungsgerät verwendet, ist ein großer Einrichtungsstrom If erforderlich, um den erforderlichen Emissionsstrom zu erhalten. Als Ergebnis kann der elektrische Leistungsbedarf nicht verkleinert werden, oder die Spannung fällt aufgrund des ohmschen Widerstands der Drähte stark ab, was eine unregelmäßige Helligkeit bewirkt.
Die vorliegenden Erfindung ist in Hinsicht auf das vorstehend Beschriebene entstanden.
Wie oben beschrieben, setzt die vorliegenden Erfindung eine Elektronen emittierende Vorrichtung, ein Gerät mit einer Elektronenquelle mit einer Vielzahl Elektronen emittierender Einrichtungen und einem Bilderzeugungsgerät bei Verwendung der Elektronenquelle in Beziehung zueinander. Der Aufbau und die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung ist nachstehend beschrieben.
Ein Beispiel des Grundaufbaus einer oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung, die zur Verwendung in einem Gerät entsprechend der vorliegenden Erfindung modifiziert wurde, wird in der 1A und 1B gezeigt. Bezugnehmend auf die 1A und 1B bezeichnen die Bezugszeichen: 1 ein Substrat, 2 einen Elektronen emittierenden Abschnitt mit einem Riß 6, 3 eine elektrisch leitenden Schicht, 4 eine Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials, 5 eine Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials und 7 eine Feldkorrekturelektrode.
Das Substrat 1 wird aus einem Material wie Quarzglas, Glas, beidem die Menge an Verunreinigungen wie Natrium reduziert ist, Kronglas, eine beschichtete Platte, die durch Beschichten von SiO₂ (Siliziumoxid) auf Kronglas, beispielsweise durch Kathodenzerstäubung und Keramiken wie beispielsweise Tonerde hergestellt.
Das Material der sich gegenüberstehenden Einrichtungselektroden 4 und 5 und der Feldkorrekturelektrode 7 besteht aus einem üblichen, leitfähigen Material wie einem Metall, beispielsweise Nickel, Chrom, Gold, Molybdän, Wolfram, Platin, Titan, Aluminium, Kupfer und Palladium oder deren Legierungen, einem aufgedruckten metallischen Leiter, wie beispielsweise Palladium, Silber, Gold, Rutheniumoxid (RuO₂) oder Palladium-Silber oder deren Metalloxide und Glas, einem lichtdurchlässigem Leiter, wie beispielsweise Indiumoxid-Zinnoxid (In₂O₃-SnO₂) und Halbleitermaterialien wie beispielsweise polykristallinem Silizium.
Der Abstand G1 zwischen den Einrichtungselektroden ist einige Zehfache Nanometer (einige Hundert Angström) bis einige Hundert Mikrometer, der Abstand G1 wird in Abhängigkeit von der Betriebseigenschaft der photolithographischen Techniken bestimmt, die die Grundlage zur Herstellung der Einrichtungselektroden sind, das heißt, die Betriebseigenschaft der Belichtungsmaschine, dem verwendeten Ätzverfahren und der zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 anliegende Spannung. Der Abstand G1 sollte einige Mikrometer bis einige Zehnfache Mikrometer sein.
Die Länge L1 der Einrichtungselektrode und die Schichtdicke D der Einrichtungselektrode wird bei Berücksichtigung des ohmschen Widerstandswerts der Elektrode und der Struktur der vielen angeordneten Elektronenquelle bestimmt. Die Länge L1 der Einrichtungselektrode beträgt üblicherweise einige Mikrometer bis einige Hundert Mikrometer, während die Schichtdicke D der Einrichtungselektrode einige Zehnfache Nanometer (einige Hundert Angström) bis einige Mikrometer beträgt.
Die Breite W1 der Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials beträgt einige Hundert Nanometer bis einige Hundert Mikrometer, die zu bestimmende Breite W1 hängt von verschiedenen Parametern ab, wie der zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 angelegten Einrichtungsspannung Vf, der an die Anodenelektrode 21 angelegten Anodenspannung Va, um, wie in 29 gezeigt, die vom Elektronen emittierenden Abschnitt 2 emittierten Elektronen und den Abstand h von der Anodenelektrode zur Elektronen emittierenden Einrichtung zu erhöhen.
Der Abstand G2 der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials zur Feldkorrekturelektrode 7 beträgt einige Zehnfache Nanometers (einige Hundert Angström) bis einige Hundert Mikrometer, der Abstand G2 wird, ähnlich zu dem vorangegangenen Abstand G1 zwischen den Einrichtungselektroden, in Abhängigkeit von der Betriebseigenschaft der pholithographischen Techniken bestimmt, das die Grundlage der Herstellung der Einrichtungselektroden ist, das heißt, der Betriebseigenschaft einer Belichtungsmaschine, dem verwendeten Ätzverfahren und der zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 anliegende Spannung. Der Abstand G2 sollte einige Mikrometer bis einige Zehnfache Mikrometer sein. Die Breite W3 der Feldkorrekturelektrode 7 sollte einen ungefähren Wert im Bereich einiger Zehfach Nanometer (einige Hundert Angström) bis einige Zehfache Millimeter haben.
Die elektrisch leitende Schicht 3 besteht aus einem Material, bestehend aus Metallen, wie Palladium, Platin, Ruthenium, Silber, Gold, Titan, Indium, Kupfer, Chrom, Eisen, Zink, Zinn, Tantal, Wolfram oder Blei, aus Oxiden wie Palladiumoxid, Zinnoxid, Indiumoxid, Bleioxid oder Antimonoxid, aus Boriden wie Hafmiumborid, Zirkonborid, Lanthanborid, Cerborid, Yttriumborid, Gadoliniumborid, aus Karbiden wie Titankarbid, Zirkoniumkarbid, Hafniumkarbid, Tantalkarbid, Siliziumkarbid oder Wolframkarbid, aus Nitriden wie Titannitrid, Zirkoniumnitrid oder Hafmiumnitrid, aus einem Halbleiter wie Silizium oder Germanium und aus Kohlenstoff.
Es ist darüber hinaus sinnvoll, daß die elektrisch leitende Schicht 3 eine durch feine Teilchen gebildete Feinteilchenschicht ist, um hervorragende Elektronen emittierende Eigenschaften zu erhalten. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Schicht 3 wird bestimmt, ein geeigneter Wert zu sein, der von der Stufenbedeckung auf den Einrichtungselektroden 4 und 5, den ohmschen Widerstandswerten des Elektronen emittierenden Abschnitts 2 und zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5, der Teilchengröße der elektrisch leitenden Feinteilchen des Elektronen emittierenden Abschnitts 2 und den noch zu beschreibenden Formierungsbedingungen abhängt. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Schicht 3 sollte einige Zehntel Nanometer (einige Angström) bis einige Hundert Nanometer (Tausend Angström) und besser 1 nm (10 Å) bis 50 nm (500 Å) sein. Der Flächenwiderstandswert der elektrisch leitenden Schicht 3 ist 10³ Ω/☐ bis 10⁷ Ω/☐.
Die "Feinteilchenschicht" ist eine Schicht, die durch Anhäufung einer Vielzahl von Feinteilchen gebildet wird, und eine Feinstruktur hat, wie beispielsweise eine Struktur, bei der Teilchen einzeln verteilt und angeordnet sind, und eine Struktur, bei der Teilchen nebeneinander oder überlappt angeordnet sind (einschließlich einem Fall, bei dem einige Teilchen angehäuft sind, und eine Inselstruktur wird als die Gesamtstruktur gebildet). In diesem Fall sollte die Teilchengröße der Feinteilchenschicht einige Zehntel Nanometer (einige Angström) bis einige Hundert Nanometer (Tausend Angström) oder besser 1 nm bis 50 nm (10 Å bis 500 Å) sein.
Der Begriff "Feinteilchen" bei dieser Beschreibung bezieht sich auf eine Anhäufung einer Vielzahl von Atomen oder Molekülen mit einer unteren Grenze der Teilchengröße von etwa einigen Zehntel Nanometer (einigen Angström) bis etwa 1 nm (10 Å) und eine obere Grenze von etwa einigen Mikrometern.
Der Elektronen emittierende Abschnitt 2 enthält den Riß 6, wodurch Elektronen in einem Abschnitt in Nachbarschaft des Risses 6 emittiert werden. Der Elektronen emittierenden Abschnitt 2 mit dem Riß 6, und der Riß 6 werden in Abhängigkeit der Schichtdicke, der Kenngröße und dem Material der elektrisch leitenden Schicht 3 und dem Herstellungsverfahren, wie die noch zu beschreibenden Formierungsbedingungen, gebildet. Deshalb sind der Ort und die Gestalt des Elektronen emittierenden Abschnitts 2 nicht auf die in den 1A und 1B gezeigten Abschnitte beschränkt.
Im Riß 6 sind manchmal elektrisch leitenden Feinteilchen mit einer Teilchengröße von etwa einigen Zehntel Nanometer (einige Angström) bis zu einigen Zehnfache Nanometer (einige Hundert Angström). Die elektrisch leitenden Feinteilchen sind Anschnitte eines Elements oder sämtlicher Elemente, die die elektrisch leitenden Schicht 3 bilden. Der Elektronen emittierende Abschnitt 2 einschließlich dem Riß 6 und die dem Elektronen emittierenden Abschnitt 2 benachbarte elektrisch leitende Schicht haben manchmal Schichten, deren Hauptanteil Kohlenstoff ist.
Wird eine oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung mit dem obigen Aufbau betrieben wird, wird das an die Feldkorrekturelektrode 7 anzulegende Potential geeignet bestimmt, wodurch Qualitätsminderung bei dem Elektronen emittierenden Wirkungsgrad aufgrund von Absaugen der durch den Elektronen emittierenden Abschnitt 2 emittierten Elektronen in Richtung der Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials verhindert werden kann. Das Prinzip dieser Erscheinung wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
2 zeigt die Potentialverteilung entlang der Einrichtungselektrode, wenn auf den vertikalen Querschnitt (der gleiche Querschnitt wie in 1B) der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung geblickt wird. 3 zeigt die Potentialverteilung entlang der Einrichtungselektroden der konventionellen Einrichtung der 28A und 28B. Unter Bezugnahme auf die vorangegangene Zeichnung bedeutet Bezugszeichen 21 eine Anodenelektrode (Anodenplatte), um von dem Elektronen emittierenden Abschnitt emittierte Elektronen anzuziehen. Bei einem aktuellen Fall, bei dem die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung an das Bilderzeugungsgerät angepaßt ist, beträgt das Potential Va der Anodenelektrode 21 etwa 1 kV bis etwa 10 kV, wobei der Abstand h vom Substrat, auf dem die Elektronen emittierende Einrichtung gebildet wurde, einige Millimeter beträgt. Wird die Einrichtung in Betrieb gesetzt, beträgt die an den Einrichtungselektroden 4 und 5 anliegende Einrichtungsspannung Vf etwa 10 V bis etwa 20 V.
In dem Fall der Einrichtung (siehe 28A und 28B), bei dem die Elektronen die Feldkorrekturelektrode 7 nicht erreichen, haben die Potentialverteilung und das elektrische Feld, wenn die Einrichtung in Betrieb gesetzt ist, auf der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials einen singulären Punkt, der, wie in 3 gezeigt, eine deutliche Entfernung vom Riß 6 hat. In der Zone des singulären Punkts 22 zum Elektronen emittierenden Abschnitt richtet sich das elektrische Feld nach oben (steht der Anodenelektrode 21 gegenüber), wie 3 zeigt. Da auf die vom Elektronen emittierenden Punkt Elektronen eine nach unten gerichtete Kraft einwirkt (in Richtung zur Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials), können Elektronen, deren kinetischer Energieinhalt nicht hoch genug ist, durch die oben erwähnte Zone nicht hindurchtreten, und sie fallen auf die Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials.
Wenn andererseits die Elektronen emittierende Einrichtung, wie gezeigt angepaßt ist (siehe 1A und 1B), und die Feldkorrekturelektrode 7 auf der Außenseite der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials enthält, kann die Feldkorrekturelektrode 7 auf ein Potential gesetzt werden, das von der an der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials, anliegenden Spannung unterschiedlich ist. Daher ermöglicht angepaßtes Einstellen des Potentials der Feldkorrekturelektrode 7 die Potentialverteilung in einer Zone, was erreicht, daß der singuläre Punkt etwas willkürlich eingestellt werden kann.
Genauer: Ist durch Einstellen das Potentials, das beispielsweise an die Feldkorrekturelektrode 7 angelegt werden soll, höher als das Potential, das an die Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials angelegt wird, kann das Verhältnis der Elektronen, die die Anodenelektrode erreichen können, erhöht werden. Der Grund hierfür, daß das Einstellen das Potentials, das beispielsweise an die Feldkorrekturelektrode 7 angelegt werden soll, höher als das Potential, das an die Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials angelegt wird, bewirkt, daß sich die Stelle des singulären Punkts 22 des elektrischen Feldes einer Stelle in der Nähe des Risses 6, wie in 2 gezeigt, nähert, und als Folge wird die Zone, in der emittierte Elektronen zeitweise der nach unten gerichteten Kraft ausgesetzt sind, wird verkleinert, wodurch viele Elektronen, die sonst auf die Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials gefallen wären, statt dessen von der Anodenelektrode 21 angezogen werden.
Die vorgenommene Korrektur des elektrischen Feldes entsprechend der vorliegenden Erfindung, und der Effekt auf die Trajektorien der emittierten Elektronen wird nun genauer beschrieben.
Entsprechend den Versuchen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung zur Untersuchung der elektrischen Feldverteilung durchgeführt wurden, in dem Fall, bei dem Spannungen entsprechend an die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung und die Anodenelektrode, die der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung gegenübersteht, angelegt wurden, und Berechnungen zur Aufzeigen der Trajektorien der Elektronen durchgeführt wurden, wurde herausgefunden, daß die folgenden Annahmen die Ergebnisse des Versuchs möglich machen, gewissermaßen erklärt wird.

1. In dem Riß der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung werden Elektronen von einer Stelle des Risses ins Vakuum emittiert, die der Elektrode auf der Seite höheren Potentials benachbart ist.
2. Die zeitweilig emittierten Elektronen bewegen sich in einem elektrischen Feld, das zwischen den Einrichtungselektroden und der Anodenelektrode gebildet wurde, und energiereiche Elektronen, die Stellen weit entfernt vom singulären Punkt (ein Staupunkt) im elektrischen Feld auf der Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials (oder der benachbarten elektrisch leitenden Schicht) erreichen, werden zur Anodenplatte durch das elektrische Feld, das sich durch Anlegen von Spannung an die Anodenplatte gebildet hatte, gezogen.
3. Weniger energetische Elektronen, die im elektrischen Feld nicht weit entfernt vom singulären Punkt sind, fallen auf die Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials zurück, ein Teil der Elektronen streuen an diesem Abschnitt, um anschließend wieder ins Vakuum emittiert zu werden. Nur diese gestreuten Elektronen, die fähig sind, in elektrischen Feld weit vom singulären Punkt entfernt zu sein, können die Anodenplatte erreichen.

Es ist verständlich, daß der Elektronen emittierende Wirkungsgrad durch Einstellen der elektrischen Feldbedingungen für den vorhergehenden Elektronen emittierenden Mechanismus bedeutend verbessert werden kann, indem der Hauptteil der zeitweise emittierten Elektronen nicht wieder auf die Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials zurückfallen, sondern von der Anodenplatte angezogen werden. Ein charakteristisches Entwurfsverfahren zur Justierung etlicher Parameter, um den obigen Anforderungen Genüge zu tun, wird nun beschrieben.
Bei der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung ohne Feldkorrekturelektrode (siehe 28A und 28B) wird der singulären Punkt im elektrischen Feld an einer Stelle erzeugt, die weit weg von der Stelle des in der elektrisch leitenden Schicht gebildeten Risses ist und einen Abstand xs hat, der durch Gleichung (1) ausgedrückt wird:
wobei h der Abstand von der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung zur Anodenplatte, π die Kreiszahl, d die Breite des Risses, Vf die Einrichtungsspannung und Va die Anodenspannung ist.
Bei Gleichung (1) ist das "Ungefähr gleich"-Zeichen dann gültig, wenn Vf/d >> Va/h ist (dies kann bei einer üblichen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung eingehalten werden), wobei d eine effektive Breite des Risses ist.
Wenn als ein Ergebnis der Berechnungen der Elektronenbewegung in Zoneninneren, anstatt dem singulären Punkt im elektrischen Feld, wenn Elektronen mit einer bestimmte kinetischen Energie, die von der Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials nahe des Risses emittiert werden, sind die emittierten Elektronen in der Lage über eine Entfernung, die nicht größer als das C-fache des Abstands von der Emissionsstelle zum Mittelabschnitt des Risses ist, zu fliegen, wenn keine Streuung auftritt. Es sei angemerkt, daß die Variable C einen Parameter darstellt, der durch die kinetische Energie der Elektronen bestimmt wird, dargestellt durch Gleichung (2), wenn das Elektron emittiert wird; die Variable C ist ein Parameter, der durch genaue, von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführte Berechnungen erhalten wurde.
wobei Vf [V] die anliegende Spannung zwischen der kathodenseitigen Elektrode und der Elektrode auf der Seite höheren Potentials ist, Wf [eV] ist die Austrittsarbeit einer Substanz nahe des Risses und e [C] ist die Elementarladung.
Demgemäß werden die Bedingungen für mindestens einen Abschnitt der Elektronen, die zeitweilig ins Vakuum emittiert werden, um die Anodenplatte zu erreichen, ohne wieder zurück auf die Einrichtung zu fallen, durch folgende Gleichung (3) ausgedrückt: CL > xs, (3) wobei L der Abstand von einem Abschnitt, von dem das Elektron anfänglich emittiert wird, zum Mittelabschnitt des Risses ist. Der Abstand wird als ein Mittelwert, ausgedrückt durch Gleichung (4), betrachtet, indem die effektive Breite d des Risses und die mittlere freie Weglänge λ der gestreuten Elektronen verwendet wird:
Der Abstand CL ist der berechnete Abstand auf der Grundlage von Versuchen in der Weise, daß eine Einrichtung, die durch Ausführung einer Formierung hergestellt wird, indem eine dünne elektrisch leitenden Schicht oder ein Material einer Einrichtungselektrode mit einem sehr niedrigen elastischen Streuungswirkungsgrad verwendet wird, über einen gewissen Zeitraum mit einer vorgegebenen Spannung in einer Vakuumatmosphäre, in der, wie weiter unten beschrieben, organische Substanzen vorliegen, betrieben wird (obgleich keine Anode zur Verfügung steht oder die Anodenspannung Va = 0 ist), der Abstand CL ist der Abstand von Kohlenstoff, der auf der Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials oder auf der dünnen elektrisch leitenden Schicht, die am weitesten vom Ort des Risses entfernt ist, abgeschieden wird, und vom Ort des Risses.
Bei einem typischen Beispiel wird die Berechnung der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung ohne Feldkorrekturelektrode, bei der Annahme, daß Vf = 15 V, h ≅ 5 mm, Va = 5 kV und Wf = 4 eV ist, durchgeführt, als würden die vorausgegangenen Bedingungen erfüllt sein. Als Ergebnis ergibt sich CL ≈ 0,3 μm und xs ≈ 5 μm, was außerhalb der Bedingungen von Gleichung (3) liegt. Wird die Anodenspannung Va so geändert, daß die vorausgegangene Bedingungsgleichung erfüllt wird, muß eine Anodenspannung Va von einigen Zehnfachen Kilovolt und einigen Hundert Kilovolt angelegt werden. Deshalb war die Anwendung auf ein Bilderzeugungsgerät bei Berücksichtigung, wie leicht es zu einer Entladung kommen kann, unmöglich. Im Fall des Aufbaus der in den 1A und 1B gezeigten oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung kann, bei der Annahme, daß die angelegte Spannung an die Feldkorrekturelektrode 7 Vc ist, der singuläre Punkt beim elektrischen Feld, das die Emission von Elektronen betrifft, an eine entfernte Stelle vom Ort des Risses eingestellt werden, deren Abstand xs durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden kann:
Gleichung (5) läßt sich vereinfachen, wenn der Wert der an die Feldkorrekturelektrode angelegte Spannung Vc hoch ist.
Diese Gleichung zeigt eine Tatsache an, daß der gleiche Effekt für den singulären Punkt, der durch Erhöhen der Anodenspannung Va erreicht wurde, auch durch Erhöhen der an der Feldkorrekturelektrode anliegenden Spannung Vc erzielt werden kann. Da die Feldkorrekturelektrode 7, verglichen mit der Anodenelektrode 21, ziemlich nahe an dem Elektronen emittierenden Abschnitt 2 liegt, läßt sich ein bedeutender Effekt bei niedriger Spannung erwarten. Im Fall einer gleichen Anordnung wie bei der konventionellen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung, außer, daß die Feldkorrekturelektrode 7 hinzugefügt wird, ermöglicht die Einstellung der an die Feldkorrekturelektrode 7 angelegten Spannung Vc durch Hinzufügen eines zehnfachen Spannungswert in Volt und eines Spannungswerts von einigen hundert Volt, damit die obige Bedingung (Gleichung (3)) erfüllt wird.
Ein ähnlicher Effekt kann in dem Fall erwartet werden, bei dem die Feldkorrekturelektrode 7 an der Außenseite der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials angeordnet ist. Im vorherigen Fall bestimmt der singuläre Punkt beim auf der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials gebildeten elektrische Feld, ob das Elektron fähig, ist, die Anodenelektrode 21 zu erreichen oder nicht. Befindet sich die Spannung Vc auf einem bestimmten Wert, wird der singuläre Punkt beim elektrischen Feld angenähert, ausgedrückt durch die folgenden Gleichung (7) und (8):
Besonders, wenn die an die Feldkorrekturelektrode 7 angelegte Spannung Vc in dem Fall hoch ist, bei dem die Feldkorrekturelektrode 7 an der Außenseite der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials angeordnet ist, kann ein Entwurfsverfahren ähnlich dem Verfahren angewendet werden, bei dem die Feldkorrekturelektrode 7 außerhalb der Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials angeordnet ist.
Wie oben beschrieben, ist es für die vorliegenden Erfindung vorteilhaft, daß die Parameter Vf, Va, Vc, L, h, r und Wf so eingestellt werden, daß die oben angeführten Bedingungsgleichungen erfüllt werden. Als Ergebnis fallen Elektronen, die zeitweise von der Einrichtung in der Nähe des Risses in das Vakuum emittiert werden, aufgrund von Streuung nicht auf die Einrichtung zurück, sondern die Elektronen erreichen die Anodenelektrode 21 mit einer weiteren hohen Wahrscheinlichkeit, was zu einer bedeutenden Verbesserung des Elektronen emittierenden Wirkungsgrads führt.
Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Grundaufbaus einer modifizierten oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 4A bis 4C beschrieben. Es sei angemerkt, daß die in den 4A bis 4C gezeigten Bezugszeichen den in den 1A und 1B gezeigten Bezugszeichen entsprechen und somit die gleichen Elemente darstellen.

(1) Das Substrat 1 wird ausreichend mit einem chemischen Reinigungsmittel, reinem Wasser und organischem Lösungsmittel gereinigt, und anschließend wird ein Material der Einrichtung mit Hilfe eines Aufdampfens im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung aufgebracht. Danach wird photolithographische Technik zur Bildung der Einrichtungselektroden 4 und 5 und der Feldkorrekturelektrode 7 auf der Oberfläche des Substrats langewendet (siehe 4A).
(2) Eine organischen Metallösung wird auf dem Substrat 1 auf die Oberfläche des Substrats 1 mit den Einrichtungselektroden 4 und 5 angewendet, und das Substrat 1 bleibt erhalten. Auf diese Weise werden die Einrichtungselektroden 4 und 5 miteinander elektrisch verbunden, wodurch eine organische Metallschicht gebildet wird. Es sei angemerkt, daß die organische Metallösung aus einer organischen Verbindung besteht, wobei das Hauptelement das Metall, das den elektrisch leitenden Schicht 3 bildet, ist. Danach wird die organische Metallschicht einem Sintervorgang unterworfen, und die elektrisch leitende Schicht 3 wird durch ein Abtragungs- und ein Ätzverfahren strukturiert. (siehe 4B).

Auch wenn das Verfahren des Aufbringens der organischen Metallösung beschrieben wurde, ist das Verfahren hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise können auch Verfahren wie Verdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung, Abscheidung aus der Gasphase, Dispersionsanwendung, Tauchen und Schleudern angewendet werden.

(3) Anschließend wird ein Formierungsvorgang ausgeführt. Als Beispiel eines Formierungsvorgangs wird nun eine elektrische Stromflußbehandlung beschrieben. Der Formierungsvorgang entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es kann jedes Verfahren verwendet werden, wenn das Verfahren gewährleistet, einen hohen ohmschen Widerstand zu bilden, indem in der elektrisch leitenden Schicht 3 ein Riß erzeugt wird. Wird elektrische Leistung zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 von einer Stromversorgungsquelle (hier nicht gezeigt) angelegt, wird der Elektronen emittierende Abschnitt 2, dessen Struktur geändert wurde, an einer Stelle der elektrisch leitende Schicht 3 gebildet (siehe 4C). Als Folge der elektrischen Stromflußbehandlung ist die elektrisch leitenden Schicht 3 örtlich unterbrochen, deformiert und entartet, wodurch die Struktur des Elektronen emittierenden Abschnitts 2 verändert wurde.

Ein Beispiel der Spannungswellenform bei der Erregerformierungsbehandlung wird in den 5A und 5B gezeigt.
Es ist günstig, wenn die Spannungswellenform die Gestalt einer Impulswellenform hat. Die Spannungsimpulse werden durch ein Verfahren angewendet, daß diese Spannungsimpulse, deren konstante Spannung der hohe Pegel der Impulswelle ist, kontinuierlich angewendet wird (siehe 5A) oder durch ein Verfahren, bei dem die Spannungsimpulse in der Weise angewendet werden, daß der hohe Pegel der Impulswelle erhöht wird (siehe 5B).
Der Fall, bei dem der hohe Pegel der Impulswelle eine konstante Spannung darstellt, wird nun bezugnehmend auf 5A beschrieben.
Bezugnehmend auf 5A, bezeichnen T1 und T2 die Impulsbreite und der Impulsabstand der Spannungswellenform. Beispielsweise wird T1 zwischen 1 μs bis 10 ms, T2 zwischen 10 μs bis 100 ms eingestellt, eine zugehörige Amplitude (die Spitzenspannung des Erregerbildungsvorgangs) wird so ausgewählt, daß sie an die Gestalt der Elektronen emittierenden Einrichtung angepaßt wird, und die derart eingestellte Wellenform in einer Vakuumatmosphäre mit einem geeigneten Evakuierungsgrad über eine Zeitdauer zwischen einigen Sekunden und einige Zehnfache von Minuten angelegt wird. Die angelegte Spannungswellenform ist nicht auf die hier gezeigte Dreieckswelle beschränkt ist. Als geforderte Wellenform kann eine Rechteckswellenform verwendet werden. Ebenso sind die Amplitude, die Impulsbreite und der Impulsabstand nicht auf die oben angegebenen Werte beschränkt. das heißt, die geforderten Werte können so ausgewählt werden, daß sie dem ohmschen Widerstandswert der Elektronen emittierenden Einrichtung angepaßt ist, um den geforderten Elektronen emittierenden Abschnitt 2 zufriedenstellend zu bilden.
Der Fall, bei dem die Spannungsimpulse mit ansteigender Impulsamplitude angelegt wird, wird nun, bezugnehmend auf 5B, beschrieben.
Bezugnehmend auf 5B sind die Werte von T1 und T2 die gleichen wie oben Die Amplitude (die Spitzenspannung bei Formierungsvorgang) wird beispielsweise jeweils um 0,1 V erhöht und die Spannungsimpulse werden in einer geeigneten Vakuumatmosphäre ähnlich wie in 5A gezeigt, angewendet.
Es wird empfohlen, eine Spannung von beispielsweise 0,1 V, die die elektrisch leitende Schicht 3 örtlich nicht unterbricht, nicht deformiert und nicht entartet, zu wählen, um den Einrichtungsstrom während des Impulsabstands T2 zur Bestimmung des ohmschen Widerstandswerts zu bestimmen, damit der Formierungsvorgang beendet werden kann, wenn der Widerstandswert größer 1 MΩ gemessen wird.
Die dem Formierungsvorgang folgenden Verarbeitungen können in einem Meß-/Auswertungssystem, wie in 6 gezeigt, durchgeführt werden. Das Meß-/Auswertungssystems wird nun beschreieben.
Bezogen auf 6 entsprechen die Bezugszeichen der 1A und 1B den gleichen Elementen. Diese bedeuten: 21 eine Anodenelektrode, um emittierte Elektronen vom Elektronen emittierenden Abschnitt 2 einzufangen, 51 eine Stromversorgungseinheit, um die Einrichtungsspannung Vf an die Einrichtung anzulegen, 52 ein Amperemeter zur Messung des Einrichtungsstroms If, der in der elektrisch leitenden Schicht 3 zwischen den Einrichtungselektrode 4 und 5 fließt, 53 eine Hochspannungsquelle zum Anlegen von Spannung an die Anodenelektrode 21, 54 ein Amperemeter zum Messen des von dem Elektronen emittierenden Abschnitt 2 emittierten Stroms Ie, 55 eine Stromversorgungsspannung, um Spannung an die Feldkorrekturelektrode 7 anzulegen, 56 ein Amperemeter zur Erfassung eines elektrischen Stroms, der in der Feldkorrekturelektrode 7 fließt, 57 eine Vakuumvorrichtung und 58 eine Evakuierungspumpe.
Die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung und die Anodenelektrode 21 werden in der Vakuumvorrichtung 57 untergebracht. Die Vakuumvorrichtung 57 ist mit den erforderliche Einheiten, wie Vakuummeter (hier nicht gezeigt) versehen, um die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung bei einem bestimmte Vakuumzustand messen und auswerten zu können.
Die Evakuierungspumpe 58 besteht aus einer üblichen Vakuumvorrichtungssystem, gebildet durch eine Turbopumpe oder eine Rotationspumpe und einer Ultravakuumvorrichtung mit einer Ionenpumpe. Die gesamte Vakuumvorrichtung 57 und das Substrat 1 der Elektronen emittierenden Einrichtung kann mit Hilfe eines Heizgeräts (hier nicht gezeigt) aufgeheizt werden. Es sei angemerkt, daß das Meß-/Auswertungssystem, wie später beschrieben wird, angepaßt werden kann, um Messung, Auswertung und Verfahren des Formierungsvorgangs und Folgevorgänge durch Bilden eines Anzeigefeldes und seines inneren Teils wie die Vakuumvorrichtung 57 und seines inneren Teils beim Zusammenbau des Anzeigefeldes (siehe 201 in 10) durchzuführen.
Es ist sinnvoll, einen Aktivierungsvorgang zur Ablagerung von Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindung auf der Zone, einschließlich dem Elektronen emittierenden Abschnitt 2 durchzuführen.
Als ein Verfahren, Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindung auf der Zone, einschließlich dem Elektronen emittierenden Abschnitt 2 aufzubringen, ist es sinnvoll, daß ein Verfahren verwendet wird, bei dem Spannungsimpulse zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 in einer Vakuumatmosphäre (mit beispielsweise einem Evakuierungsgrad von etwa 10^–2 Pa bis 10^–3 Pa (10^–4 Torr und 10^–5 Torr)), bei der zur Vereinfachung organische Substanzen vorhanden sind. Genauer: Das vorhergehende Verfahren ist fähig, die Elektronen emittierenden Kenndaten im Fall der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung bedeutend zu verbessern.
Die Vakuumatmosphäre, die für die Aktivierungsverarbeitung erforderlich ist, und in der organische Substanzen vorhanden sind, kann durch Verwendung organischen Gases, das in der Atmosphäre, im Fall beim Evakuieren von Gas aus dem Gasbehälter beim Verwenden einer beispielsweise Öldiffusionspumpe oder einer Rotationspumpe, verblieben ist. Ebenso kann die Vakuumatmosphäre durch Einführung eines geeigneten Gases ins Vakuum gebildet werden, aus dem Gas mit einer Ionenpumpe ausreichend abgepumpt wurde. Der bevorzugte Gasdruck der organischen Substanzen verändert sich in Abhängigkeit der Art der Anwendung, der Gestalt des Vakuumbehälters oder der Art der organischen Substanz. Daher wird ein geeigneter Druckpegel ausgewählt. Eine bevorzugte organische Substanz wird aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen wie Alkane, Alkene und Alkine, aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und aus organischen Säuren wie beispielsweise Alkohole, Aldehyde, Ketone, Amine, Phenole, Karbonsäure und Sulfosäure. Genauer: Es könnte ein Material verwendet werden, das aus einer Gruppe von gesättigtem Kohlenwasserstoff mit der allgemeinen chemischen Formel C_nH_2n+2 wie Methan, Ethan oder Propan, von ungesättigtem Kohlenwasserstoff mit der allgemeinen chemischen Formel C_nH_2n wie Ethylen und Propylen, Benzen, Toluol, Methanol, Ethanol, Formaldehyd, Acetaldehyd, Azeton, Methylethylketon, Methylamin, Ethylamin, Phenol, Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure. Als Ergebnis des obigen Verfahrens werden Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen auf der Einrichtung von in der Atmosphäre bestehenden organischen Substanzen abgeschieden, wodurch der Einrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie beträchtlich verändert werden.
Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindung sind beispielsweise Graphit (Graphit enthält sogenannte HOPG, PG oder GC; von denen HOPG (High Oriented Pyrolitic Graphite, hoch ausgerichteter Pyrographit) eine nahezu perfekte Kristallstruktur des Graphits aufweist, PG (Pyrolitic Graphite, Pyrographit), ein Graphit mit einer Kristallgröße von etwa 200 nm (200 Å) und mit etwas gestörter Kristallstruktur, und GC (Glassy Carbon, glasartiger Kohlenstoff), ein Graphit mit einer Kristallgröße von 2 nm (20 Å) und weiterer unregelmäßiger Kristallstruktur und amorphem Kohlenstoff (amorpher Kohlenstoff bedeutet ein Gemisch aus amorphem Kohlenstoff und Feinkristallen aus obigem Graphit). Die Schichtdicke der aufgebrachten Schicht beträgt bevorzugt 500 nm (500 Å) oder weniger und besser 30 nm (300 Å) oder dünner

(5) Es ist sinnvoll daß die derart gefertigte Elektronen emittierende Einrichtung einem Stabilisierungsverfahren unterworfen werden. Dieses Stabilisierungsverfahren ist ein Verfahren, um organische Substanzen im Vakuumbehälter abzupumpen. Es ist vorzuziehen, daß der Druck im Vakuumbehälter 1 × 10^–5 Pa (1 × 10^–7 Torr) oder niedriger, besser 1 × 10^–6 Pa (1 × 10^–8 Torr) beträgt. Es ist sinnvoll, daß eine Vakuumabsaugvorrichtung zum Absaugen von im Vakuumbehälter befindlichem Gas von einem Typ ist, der kein Öl verwendet, um den Einfluß von durch die Vorrichtung generiertem Öl auf die Kenndaten der Einrichtung zu verhindern. Speziell kann eine Adsorptionspumpe oder eine Ionenpumpe verwendet werden. Wird in dem Vakuumbehälter befindliches Gas abgepumpt, sollte der Gesamtkörper des Vakuumbehälters aufgeheizt wird, um einfacher organische Substanzmoleküle, die sich auf der inneren Oberfläche des Vakuumbehälters und der Elektronen emittierenden Einrichtung befinden, abzusaugen. Die Temperaturen für die Aufheizbedingungen liegen bei 80°C bis 300°C, der Zeitraum des Absaugens beträgt fünf Stunden und länger; die Bedingungen sind nicht auf die oben angegebenen Bedingungen beschränkt. Der Aufheizvorgang kann unter geeignet ausgewählten Bedingungen durchgeführt werden, um an Bedingungen angepaßt zu werden wie der Größe und der Gestalt des Vakuumbehälters und der Struktur der Elektronen emittierenden Einrichtung.

Obgleich es sinnvoll ist, daß die Atmosphäre nach Beendigung des Stabilisierungsverfahrens aufrecht erhalten wird, wenn sich die Einrichtung in Betrieb befindet, ist die Atmosphäre auf diesen Zustand nicht beschränkt. Ausreichendes Entfernen der organischen Substanzen ermöglicht ausreichend stabile Kenndaten, die selbst dann aufrecht erhalten werden, wenn der Evakuierungsgrad sich etwa erniedrigt hat.
Bei Betreiben der Einrichtung in der obigen Vakuumatmosphäre kann weitere Anlagerung von Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindung verhindert werden, was zur Stabilisierung des Einrichtungsstroms If und des Emissionsstroms Ie führt.
Die Grundeigenschaft der auf diese Weise erhaltenen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung wird nun beschrieben.
Die Grundeigenschaft der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung werden üblicherweise in der Art gemessen, daß die Spannung der Anodenelektrode 21 des in 6 gezeigten Meß-/Auswertungssystems auf 1 kV bis 10 kV eingestellt ist, und der Abstand h von der Anodenelektrode 21 zur oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung wird auf 2 mm bis 8 mm eingestellt.
Ein typisches Beispiel der Beziehung zwischen dem Emissionsstrom Ie, dem Einrichtungsstrom If und der Einrichtungsspannung Vf wird in 7 gezeigt. Da, bezüglich 7, der Emissionsstrom Ie beträchtlich kleiner als der Einrichtungsstrom If ist, sind die Einheiten in der Figur willkürlich. Es sei angemerkt, daß der Maßstab der Ordinate und der Abszisse linear ist.
Wie 7 zu entnehmen ist, hat die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung, bezogen auf den Emissionsstrom Ie, drei Kennlinien.
Wird eine Einrichtungsspannung Vf, deren Pegel höher als ein bestimmter Pegel (in 7 eine Schwellenspannung Vth genannt) ist, an die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung angelegt, erhöht sich der Emissionsstrom Ie sehr schnell. Ist die Einrichtungsspannung Vf niedriger als die Schwellenspannung Vth, wird so gut wie kein Emissionsstrom Ie festgestellt. das heißt, die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung ist eine nichtlineare Einrichtung mit einer, bezogen auf den Emissionsstrom Ie, klar definierten Schwellenspannung Vth.
Da der Emissionsstrom Ie eine monoton ansteigende Kennlinie bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf hat, kann der Emissionsstrom Ie über die Einrichtungsspannung Vf gesteuert werden.
Die emittierte Ladung, die von der Anodenelektrode 21 eingefangen wird (siehe 6), hängt von der Zeitdauer der anliegenden Einrichtungsspannung Vf ab. das heißt, die von der Anodenelektrode 21 eingefangene Ladungsmenge kann über den Zeitraum der anliegenden Einrichtungsspannung Vf gesteuert werden.
Gleichzeitig mit dem Emissionsstrom Ie mit der monoton ansteigenden Kennlinie, bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf, hat der Einrichtungsstrom If manchmal die monoton ansteigende Kennlinie bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf. Als Beispiel wird die Kennlinie der obigen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung in 7 durch eine durchgezogene Linie angezeigt. Eine in 7 gezeigte gestrichelte Linie zeigt einen Fall, bei dem der Einrichtungsstrom If einen spannungsgesteuerten negativen Widerstand bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf hat. Die Kennlinie, die realisiert werden soll, hängt von dem Herstellungsverfahren der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung und den Meßbedingungen ab. Selbst wenn die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung von dem Typ ist, daß der Einrichtungsstrom If die spannungsgesteuerte negative Widerstandskennlinie bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf hat, hat der Emissionsstrom Ie bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf die monoton ansteigende Kennlinie.
Der Emissionsstrom Ie ändert sich bezogen auf die Spannung Vc, die an die Feldkorrekturelektrode 7, wie zusätzlich in 7 gezeigt wird, angelegt werden soll. Da, bezogen auf 7 Vc1 > Vc2 > Vc3 ist, steigt üblicherweise Ie bezogen auf Vc monoton an.
Die Beziehung zwischen dem Emissionsstrom Ie der Elektronen emittierenden Einrichtung und die an der Feldkorrekturelektrode 7 anliegenden Spannung Vc wird in 8 gezeigt. Wie aus 8 zu ersehen ist, ändert sich der Emissionsstrom Ie beträchtlich in Abhängigkeit von der Korrekturspannung Vc. Die Korrekturspannung Vc wird als die Spannung bezüglich der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials, definiert. das heißt, ist die Korrekturspannung Vc Null Volt, stimmt die realisierte Kennlinie in wesentlichen mit der Kennlinie der konventionellen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung ohne Feldkorrekturelektrode 7 überein.
Wie aus 8 entnommen werden kann, ist der Emissionsstrom Ie der Elektronen emittierenden Einrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung angepaßt ist, monoton ansteigend, wenn die an die Feldkorrekturelektrode 7 anliegende Spannung Vc erhöht wird. Die obige Erscheinung wird beibehalten, bis der Wert der Korrekturspannung Vc mit dem Wert der Anodenspannung Va zusammenfällt. In diesem Fall, wie in 8 gezeigt, kann der Elektronen emittierende Wirkungsgrad um etwa das Zehnfache gegenüber der konventionellen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung verbessert werden, wenn die Korrekturspannung Vc auf etwa 200 V eingestellt wird.
Wie aus 8 entnommen werden kann, kann die zu emittierende Elektronenmenge von der Elektronen emittierenden Einrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung angepaßt ist, verkleinert werden, indem die Korrekturspannung Vc, bezogen auf die Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials, negativ eingestellt wird. Wird eine negative Spannung von einigen Volt bis einige Zehnfache Volt, kann die durch die Anodenelektrode einzufangende Elektronenmenge in wesentlichen zu Null gemacht werden. das heißt, die emittierte Elektronenmenge, die von der Anodenelektrode eingefangen werden soll, kann durch Änderung der Korrekturspannung Vc geschaltet werden.
Ein Anzeigegerät mit einer fluoreszierende Schicht auf der Elektronen emittierenden Einrichtung wird, angepaßt entsprechend der vorliegenden Erfindung, nun beschrieben. Im Fall des Anzeigegeräts, bei dem die fluoreszierende Schicht aktiviert und veranlaflt wird, Licht mit Elektronenstrahlen auszusenden, wurde eine Tatsache bekannt, daß Qualitätsminderung, genannt "Einbrennen", auftritt, weil ein Teil der Leuchtstoffplatte immer starken Elektronenstrahlen wegen der Intensitätsverteilung der Elektronenstrahlen ausgesetzt ist. Daher wird die Lebensdauer der Leuchtstoffplatte durch die Qualitätsminderung im Abschnitt, in dem die Intensität der Elektronenstrahlen am höchsten ist, bestimmt.
Um die Lebensdauer zu verlängern, müssen die Elektronenstrahlen einheitlich einwirken. Um dies zu erreichen, wird die Elektronen emittierende Einrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung derart angepaßt, die Stelle zu verschieben, an der die Elektronenstrahlen auf die fluoreszierende Oberfläche einwirken, wobei die zu emittierende Elektronenmenge auf einer konstanten Menge gehalten wird. Genauer: Obwohl die Verschiebung des Staupunkts während des Zeitablaufs verhindert wird, das heißt, obwohl der folgende, in den 6 und 8 gezeigte Parameter auf einem konstanten Wert gehalten wird:
Das Potential (Anodenpotential) Va der metallischen Rückseite 116 oder die lichtdurchlässige Elektrode und das Potential Vc der Korrekturelektrode wird verändert, um die Stelle auf der Leuchtstoffplatte zu verschieben, auf der Elektronen (die fluoreszierende Stelle) auftreffen, um Qualitätsminderung bei der Leuchtstoffplatte zu verhindern.
Das Potential Vc der Feldkorrekturelektrode und der Einrichtungsspannung Vf können gleichzeitig geändert werden, um Ie konstant zu halten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann die zu emittierende Elektronenmenge einfach als Reaktion auf ein zugeführtes Signal gesteuert werden, selbst bei einer Elektronenquelle oder bei einem Bilderzeugungsgerät mit einer Vielzahl von Einrichtungen. Daher können eine Reihe von industriellen Anwendungen ausgeführt werden.
Ein Beispiel für eine entsprechend der vorliegenden Erfindung eingerichtete Elektronenquelle wird nun beschrieben, bei der eine Vielzahl von oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen angeordnet sind. Zunächst wird nun die Anordnung der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen beschrieben.
Was das Verfahren der Anordnung der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen in der Elektronenquelle entsprechend der vorliegenden Erfindung anlangt, kann neben dem bei der Beschreibung des Standes der Technik erwähnten Anordnung vom Leitertyp ein Anordnungsverfahren verwendet werden, bei dem n Drähte in Y-Richtung, durch eine isolierende Zwischenschicht getrennt, auf m Drähten in X-Richtung angeordnet sind, und die Drähte in X-Richtung sowie die Drähte in Y-Richtung sind mit einem Paar von Einrichtungselektroden der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung verbunden. Diese Anordnung wird als "Matrixanordnung" bezeichnet und nun beschrieben.
Die Grundeigenschaft der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung ermöglicht den emittierten Elektronen in der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung, daß sie mittels der Amplitude und der Impulsbreite der Impulsspannung, die an gegenüberliegenden Elektroden angelegt wird, gesteuert wird, wenn die Spannung größer als die Schwellenspannung ist. Ist die Spannung kleiner als die Schwellenspannung, wird im wesentlichen kein Elektron emittiert. Deshalb wird im Fall, bei dem eine Vielzahl von oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen aufgebracht werden, durch das Anlegen der Impulsspannung an jede Einrichtung, der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung aufgrund des Eingabesignals ermöglicht, ausgewählt zu werden, um auf diese Weise die zu emittierende Elektronenmenge zu steuern. Dies bedeutet, daß nur ein Matrixdraht erforderlich ist, jede oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung auszuwählen und einzeln zu betreiben.
Die einfache Matrixanordnung wird auf der Grundlage der obigen Prinzips gebildet. Die Anordnung einer Elektronenquelle mit der einfachen Matrixanordnung, die ein Beispiel der Elektronenquelle entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, wird unter Bezugnahme auf 9 näher beschrieben.
Bezugnehmend auf 9 ist das Substrat 1 eine, wie oben beschrieben, Glasplatte, die Anzahl und die Gestalt der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung, die auf dem Substrat 1 angeordnet werden sollen, werden geeignet bestimmt, um den Zweck zu erfüllen.
M Drähte 102 in X-Richtung haben die externen Anschlüsse Dx1, Dx2, ..., Dxm, die Drähte in X-Richtung sind elektrisch leitende Metalldrähte, die auf dem Substrat 1 durch Verdampfen im Vakuum, Drucken oder Kathodenstrahlzerstäubung gebildet wurden. Um die Spannung an die Vielzahl der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104 gleichmäßig zuzuführen, werden Material, Schichtdicke und die Drahtbreite passend bestimmt.
N Drähte 103 in Y-Richtung haben die externen Anschlüsse Dy1, Dy2, ..., Dyn, die Drähte 103 in Y-Richtung werden ähnlich wie die Drähte in X-Richtung gebildet.
N Feldkorrekturelektrodendrähte 106 haben die externen Anschlüsse Dc1, Dc2, ..., Dcn. Sie werden in ähnlicher Weise wie die Drähte 103 in Y-Richtung gebildet, die Feldkorrekturelektrodendrähte 106 werden parallel zu den Drähten in Y-Richtung 103 angeordnet.
Unter den m Drähten in 102 X-Richtung, den n Drähten in Y-Richtung und den n Feldkorrekturelektrodendrähten 106 werden isolierende Zwischenschichten (hier nicht gezeigt) gebildet, um die Drähte elektrisch zu isolieren, wodurch die matrixartige Drahtanordnung gebildet wird. Es sei angemerkt, daß die Variablen m und n ganzzahlig sind.
Die isolierende Zwischenschicht (hier nicht gezeigt) wird aus SiO₂ (Silizium(II)-oxid) hergestellt und durch Verdampfen im Vakuum, Drucken oder Kathodenstrahlzerstäubung gebildet. Die gesamte Oberfläche des Substrats 1 mit den Drähten 103 in Y-Richtung und die Feldkorrekturelektrodendrähte 106 werden teilweise in einer bestimmten Form gebildet. Um die Unterschiede in der Schnittstelle, die zwischen den Drähte 103 in Y-Richtung, den Feldkorrekturelektrodendrähte 106 und den Drähte 102 in X-Richtung zu überdauern, werden die Dicke, das Material und das Herstellungsverfahren geeignet ausgewählt.
Darüber hinaus werden die gegenüberliegenden Einrichtungselektroden (hier nicht gezeigt) und die Feldkorrekturelektrode (hier nicht gezeigt) der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 entsprechend elektrisch zu m Drähten 102 in X-Richtung, zu n Drähten 103 in Y-Richtung und zu n Feldkorrekturelektrodendrähte 106 durch die aus elektrisch leitendem Material hergestellten Drähte 105, die durch Verdampfen im Vakuum, Drucken oder Kathodenstrahlzerstäubung gebildet wurden, verbunden.
Die m Drähte 102 in X-Richtung, die n Drähte 103 in Y-Richtung, die n Feldkorrekturelektrodendrähte 106 und die Drähte 105 können aus teilweise oder vollständig gleichen Komponenten oder unterschiedlichen Komponenten hergestellt werden. Die obigen Drähte werden aus Materialien hergestellt, die geeignet aus den oben erwähnten Materialien für die Einrichtungselektrode ausgewählt wurden. Die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung 104 kann auf dem Substrat oder der isolierende Zwischenschicht (hier nicht gezeigt) gebildet werden.
Um die Zeilen der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104, die in X-Richtung in Erwiderung auf ein Signal angeordnet sind, abzutasten, wie später beschrieben wird, ist ein Abtastsignalanwendungsmittel (hier nicht gezeigt) zur Bereitstellung des Abtastsignals elektrisch mit den Drähten 102 in X-Richtung verbunden. Um jede Zeile der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104, die in Y-Richtung angeordnet sind, wird ein Modulationserzeugungsmittel (hier nicht gezeigt) zur Bereitstellung eines Modulationssignals elektrisch mit den Drähten 103 in Y-Richtung verbunden. Die an oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 anzulegende Steuerspannung wird als Differenz der Spannung zwischen dem Abtastsignal und dem Modulationssignal an die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung angelegt.
Ein Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts, das unter Verwendung der Elektronenquelle mit der obigen einfache Matrixanordnung gebildet wird, wird nun unter Bezugnahme auf die
10 bis 12 beschrieben. 10 zeigt den Grundaufbau des Anzeigefeldes 201. Die 11A und 11B zeigen eine fluoreszierende Schicht 114 und 12 zeigt ein Blockdiagramm als Beispiel einer Steuerschaltung, um das in 10 gezeigte Anzeigefeld 201 zu veranlassen, eine Fernsehanzeige bezüglich eines NTSC-Fernsehsignals (National Television System Committee) durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf 10 haben die Bezugzeichen folgende Bedeutung: 1 ist ein Elektronenquellesubstrat auf dem Elektronen emittierende Vorrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, angeordnet sind, 111 ist eine Rückwand, auf der das Substrat 1 befestigt ist, 116 ist eine Frontplatte, auf der sich die fluoreszierende Schicht 114 und eine metallischen Rückwand 115, die als Bilderzeugungsmittel dienen, auf der inneren Oberfläche eines Glassubstrats 113 gebildet werden, und ein Stützrahmen 112. Die Rückwand 111, der Stützrahmen 112 und die Frontplatte 116 bilden ein Gefäß 118 und durch Aufbringen einer Glasmasse an den Verbindungsteilen und durch Sintern in einer Stickstoffatmosphäre werden die obigen Bauteile bei 400°C bis 500°C über einen Zeitraum von 10 Minuten oder mehr gesintert
Weitere Bezugszeichen in 10 sind: 102 und 103 die Anschlußdrähte in X-Richtung beziehungsweise in Y-Richtung, die mit dem Paar der Vorrichtungselektroden 4 und 5 (siehe 1) der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 verbunden ist, wobei jeder der Drähten 102 in X-Richtung beziehungsweise der Drähten 103 in Y-Richtung mit den externen Anschlüssen Dx1 bis Dxm beziehungsweise Dy1 bis Dyn verbunden sind, 106 ist ein Draht, der mit der Feldkorrekturelektrode der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 verbunden ist, wobei der Draht 106 mit den externen Anschlüssen Dc1 bis Dcn verbunden ist.
Das Gefäß 118 wird, wie oben beschrieben, durch die Frontplatte 116, den Stützrahmen 112 und die Rückwand 111 gebildet. Da die Rückwand 111 dazu dient, hauptsächlich die Festigkeit des Substrats 1 zu verstärken, ist die Rückwand 111 nicht erforderlich, wenn das Substrat 1 selbst über ausreichende Festigkeit verfügt. Im obigen Fall kann der Stützrahmen 112 unmittelbar mit dem Substrat 1 versiegelt werden, um das Gefäß durch die Frontplatte 116, den Stützrahmen 112 und das Substrat 1 zu bilden. Durch Einsetzen eines Stützmittels, genannt Abstandshalter (hier nicht gezeigt), zwischen die Frontplatte 116 und die Rückwand 111 kann das Gefäß ausreichend widerstandsfähig gegen den äußeren Atmosphärendruck gemacht werden.
Die fluoreszierende Schicht 114 wird nur durch ein Leuchtstoffglied 122 im Fall eines einfarbigen Bildschirm gebildet. Im Fall, bei dem die fluoreszierende Schicht 114 eine fluoreszierende Farbschicht ist, setzt sich die fluoreszierende Schicht 114 aus schwarzen, elektrisch leitenden Gliedern 121, ein schwarzer Streifen (siehe 11A) oder einer schwarzen Matrix (siehe 11B) genannt, und den Leuchtstoffgliedern 122 zusammen. Der schwarze Streifen oder die schwarze Matrix werden bereitgestellt, die Grenze unter den Leuchtstoffgliedern für die drei Farben zu schwärzen, die zur Anzeige des Farbbildes erforderlich ist, um das Auftreten eines Farbgemischs zu verhindern, und um eine Herabsetzung des Kontrastes aufgrund der Reflexion externen Lichts durch die fluoreszierende Schicht 114 zu verhindern. Das Material des schwarzen, elektrisch leitenden Gliedes 121 kann eine Material sein, dessen Hauptbestandteil häufig verwendetes Graphit ist oder jedes Material, wenn das ausgewählte Material elektrische Leitfähigkeit zeigt, und wenn es ermöglicht, Eindringen und Reflexion von Licht zu verhindern.
Als Verfahren, um Leuchtstoffmaterial 122 auf der Glasplatte 113 aufzubringen, wird ein Ausfäll- oder ein Druckverfahren unabhängig von einer Schwarzweiß- oder einer Farbanzeige verwendet.
Wie in 10 gezeigt, wird die metallische Rückwand 115 üblicherweise für die innere Oberfläche der fluoreszierenden Schicht 114 bereitgestellt. Grund für die Bereitstellung der metallischen Rückwand 115 ist es, als eine Spiegeloberfläche zu dienen, um einen Teil des vom Leuchtstoffglied 122 (siehe 11A und 11B) emittierten Lichts auf die Frontplatte 116 zu reflektieren, damit die Helligkeit verbessert wird, um als eine Elektrode zum Anlegen von Spannung zur Beschleunigung der Elektronenstrahls zu wirken, und um das Leuchtstoffglieds 122 davor zu schützen aufgrund des Einwirkens negativer Ionen, die im Gefäß 118 erzeugt werden, zu schützen. Die metallischen Rückwand 115 kann gebildet werden, indem die Oberfläche der Innenseite der fluoreszierenden Schicht 114 einem Glättungsverfahren (allgemein "Beschichtungsverfahren" genannt) unterworfen wurde, nachdem die fluoreszierende Schicht 114 gebildet wurde, und durch Aufbringen von Aluminium mit Hilfe des Verfahrens Verdampfen im Vakuum.
Die Frontplatte 116 kann eine lichtdurchlässige Elektrode (hier nicht gezeigt) auf der äußeren Oberfläche der fluoreszierende Schicht 114 haben, um die Leitfähigkeit der fluoreszierende Schicht 114 zu verbessern.
Wenn der obige Versiegelungsvorgang im Fall einer Farbanzeige durchgeführt wird, müssen die Leuchtstoffglieder 122 für jede Farbe und die oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104 aufeinander abgestimmt sein, indem ihre Stellungen ausreichend abgeglichen sind.
Die internen Abschnitte des Gefäßes 118 wird so versiegelt, daß das darin befindliche über ein Austrittsrohr (hier nicht gezeigt) durch eine Absaugvorrichtung wie eine Ionenpumpe oder eine Absorptionspumpe, die kein Öl verwenden, abgesaugt wird, wobei das Gefäß in geeigneter Weise, ähnlich dem obigen Stabilisierungsvorgang, aufgeheizt wird, um einen Evakuierungsgrad der Atmosphäre von etwa 10^–5 Pa (10^–7 Torr), bei denen organische Substanzen ausreichend vermindert sind, herzustellen. Um den Evakuierungsgrad nach dem Versiegeln des Gefäßes 118 aufrecht zu erhalten, kann ein Getterverfahren durchgeführt werden. Das Getterverfahren ist ein Verfahren zur Bildung einer Aufdampfschicht durch Aufheizen eines Getters (hier nicht gezeigt), der sich an einer vorgegebenen Stelle im Gefäß 118 befindet, durch Widerstandsheizen oder Hochfrequenzheizen unmittelbar bevor oder nachdem das Gefäß 118 versiegelt wurde, durchgeführt wird. Der Getter besteht im wesentlichen aus Barium, um die Aufdampfschicht zu bilden, der Adsorptionswirkung hat, um den Evakuierungsgrad von beispielsweise 10^–5 Pa (10^–7 Torr) aufrecht zu erhalten.
Jedes der Verfahren zur Herstellung der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung nach dem Formierungsvorgang durchgeführt wurde, wird üblicherweise unmittelbar bevor das Gefäß 118, wie in der oben beschrieben Weise versiegelt wird, durchgeführt.
Das obige Anzeigefeld 201 kann durch eine Steuerschaltung mit einer Anordnung wie beispielsweise in 12 gezeigt, betrieben werden. In 12 bedeuten die Bezugszeichen: 201 ein Anzeigefeld, 202 eine Abtastschaltung, 203 eine Steuerschaltung, 204 ein Schieberegister, 205 einen Zeilenspeicher, 206 ein Amplitudensieb, 207 einen Modulationssignalgenerator und Vx beziehungsweise Va Gleichspannungsquellen.
In 12 wird das Anzeigefeld 201 mit einer externen, elektrischen Schaltung über externen Anschlüsse Dx1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und einen Hochspannungsanschluß Hv verbunden. Abtastsignale zum sequentiellen Betreiben einer Zeile (jede mit n Einrichtungen) der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungsgruppe, die matrixartig in der im Anzeigefeld 201 angeordnet ist, in Matrixform, bestehend aus m Zeilen und n Spalten, werden an die externen Anschlüsse Dx1 bis Dxm angeschlossen.
Andererseits werden Modulationssignale zur Steuerung von Ausgangselektronenstrahlen von jeder oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung für eine Zeile, die bezogen auf das Abtastsignal ausgewählt wird, den externen Anschlüssen Dy1 bis Dyn zugeführt.
Die Gleichspannung wird den externen Anschlüssen Dc1 bis Dcn von einer externen Gleichspannungsquelle Vc zugeführt. Üblicherweise wird der Gleichspannungspegel höher als das Potential, das an der Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials der Elektronen emittierenden Einrichtung eingestellt, um einen Effekt zu erzielen, bei dem die Elektronenmenge erhöht wird, wobei die Elektronen in der Lage sind, die Leuchtstoffglieder zu erreichen.
Eine Gleichspannung von beispielsweise 10 kV wird an den Gleichspannungsanschluß Hv von einer Gleichspannungsquelle Va angelegt. Die angelegte Gleichspannung ist eine Beschleunigungsspannung, um ausreichende Energie zur Verfügung zu stellen, damit das Leuchtstoffglied für Elektronen, die von der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung emittiert wurden, zu aktivieren.
Die Abtastschaltung 202 enthält m Schalter (S1 bis Sm, schematisch in 12 gezeigt). Jede der Schalteinrichtungen S1 bis Sm wählt entweder die Ausgangsspannung von der Gleichspannungsquelle Vx oder Null Volt (Massepegel), um sie mit den externen Anschlüsse Dx1 bis Dxm des Anzeigefeldes 201 zu verbinden. Jede der Schaltvorrichtungen S1 bis Sm wird bezogen auf die Steuersignale Ts, die von einer Steuerschaltung 203 übertragen werden, bedient. Die Schalteinrichtungen 51 bis Sm können einfach durch Verbinden von Einrichtungen wie Feldeffekttransistoren, die eine Schaltfunktion haben, gebildet werden.
Die Gleichspannungsquelle Vx entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist derart eingerichtet, eine konstante Ausgangsspannung entsprechend den Eigenschaften der obigen oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung (Schwellenspannung) auszugeben, um die Steuerspannung, die an die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung angelegt wird, zu erniedrigen, die nicht als die Schwellenspannung abgefragt wird.
Die Steuerschaltung 203 synchronisiert die entsprechende Arbeitsabläufe, um eine passende Anzeige zu bewirken, die bezogen auf ein von außen zugeführtes Bildsignal durchgeführt werden soll. Bezogen auf ein Synchronisiersignal Tsync, das von einem später zu beschreibenden Amplitudensieb 206 zugeführt wird, werden die Steuersignale Tscan, Tsft und Tmry erzeugt, die den entsprechenden Abschnitten zugeführt werden.
Das Amplitudensieb 206 ist eine Schaltung zum Trennen eines von außen zugeführtes NTSC-Fernsehsignals (National Television System Committee) in einen Synchronisierungssignalanteil und einen Helligkeitssignalanteil. Das Amplitudensieb 206 läßt sich einfach herzustellen, indem eine wohlbekannte Frequenzweiche (Filter) verwendet wird. Das durch das Amplitudensieb 206 getrennte Synchronisiersignal besteht aus einem vertikalen und aus einem horizontalen Synchronisiersignal. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird das Synchronisiersignal als Tsync bezeichnet. Andrerseits wird das Helligkeitssignal des vom Fernsehsignal abgetrennten Bildes zur Vereinfachung der Beschreibung als Datensignal ausgedrückt. Das Datensignal wird einem Schiebregister 204 zugeführt.
Das Schiebregister 204 setzt die seriell zugeführten Datensignale in parallele Datensignale sequentiell für jede Zeile des Bildes um, das Schiebregister 204 wird durch das Steuersignal Tsft, das von der Steuerschaltung geliefert wird, betrieben. Das Steuersignal Tsft kann als ein Verschiebetaktsignal für das Schiebregister 204 angesehen werden. Die Daten von einer Bildzeile (entsprechend Daten zum Betreiben von n oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung), das einer Serien-/Parallel-Umsetzung unterworden wurde, wird vom Schiebregister 204 in n parallele Signale Id1 bis Idn übertragen.
Der Zeilenspeicher 205 ist eine Speichereinheit zur Zwischenspeicherung von Daten einer Bildzeile, der Zeilenspeicher 205 speichert die Inhalte der Signale Id1 bis Idn aufgrund des Steuersignals Tmry, das von der Steuerschaltung 203 geliefert wird. Die gespeicherten Inhalte werden als Id'1 bis Id'n an einen Modulationssignalgenerator 207 weitergegeben.
Der Modulationssignalgenerator 207 ist eine Signalquelle zur geeigneten Arbeitsweise und zur Modulation jeder der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen entsprechend mit jedem der Bilddaten Id'1 bis Id'n. Ausgabesignale vom Modulationssignalgenerator 207 sind über die Anschlüsse Dy1 bis Dyn den oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen im Anzeigefeld 201 zugeführt.
Wie oben beschrieben, hat eine oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung eine klar definierte Schwellenspannung zum Emittieren von Elektronen, weshalb nur dann Elektronen emittiert werden, wenn die anliegende Spannung höher als die Schwellenspannung ist. Ist die anliegende Spannung höher als die Schwellenspannung, ändert sich der Emitterstrom, wenn die an der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung anliegende Spannung verändert wird. Wird das Material, die Anordnung und das Herstellungsverfahren der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung geändert, wird die Veränderung beim Emitterstrom bezüglich der Schwellenspannung oder der anliegenden Spannung manchmal geändert. In jedem Fall kann die folgende Tatsache ausgedrückt werden.
Wird an die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung eine Impulsspannung angelegt, wird kein Elektron emittiert, wenn die anliegende Spannung niedriger als die Schwellenspannung ist. Ist die anliegende Spannung höher als die Schwellenspannung werden Elektronen emittiert. Durch Änderung der Amplitude des Spannungsimpulses kann die Intensität der zu emittierenden Elektronenstrahlen gesteuert werden. Durch Änderung der Breite des Spannungsimpulses kann die Gesamtmenge der Ladungen der zu emittierenden Elektronenstrahlen gesteuert werden.
Entsprechend kann die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung bezüglich eines zugeführten Signal durch ein Spannungsmodulations- oder ein Pulsbreitenmodulationsverfahren moduliert werden. Wird das Spannungsmodulationsverfahren verwendet, erzeugt der Modulationssignalgenerator 207 Spannungsimpulse mit einer vorgegebenen Länge, der Modulationssignalgenerator 207 wurde durch eine Schaltung eines Spannungsmodulationstyps gebildet, der fähig ist, die Amplitude des Impulses entsprechend den zugeführten Daten zu modulieren. Wird Pulsbreitenmodulationsverfahren verwendet erzeugt der Modulationssignalgenerator 207 Spannungsimpulse mit einer vorgegebenen Amplitude, der Modulationssignalgenerator 207 wurde durch eine Pulsbreitenmodulationsschaltung gebildet, die fähig ist, die Impulsbreite zu modulieren.
Das Schiebregister 204 und der Zeilenspeicher 205 können von einem digitalen oder von einem analogen Signaltyp sein, wenn jede der angewählten Einheit in der Lage ist, eine Serien-/ Parallel-Umsetzung durchzuführen oder das Bildsignal zu speichern Werden digitale Signaltypeinheiten verwendet, muß das Ausgabesignal DATEN vom Amplitudensieb 206 digitalisiert werden, indem ein Analog-/Digital-Umsetzer für den Ausgabeteil des Amplitudensiebs 206 bereitgestellt wird.
Bezogen auf die obige Anordnung ist die bereitgestellte Schaltung für den Modulationssignalgenerator 207 etwas unterschiedlich, und zwar hängt dies davon ab, ob das Ausgangssignal des Zeilenspeichers 205 ein digitales oder ein analoges Signal ist.
Das heißt, werden das digitale Signal und das Spannungsmodulationsverfahren verwendet, wird im Modulationssignalgenerator 207 ein Analog-/Digital-Umsetzer verwendet, und eine Verstärkerschaltung muß, falls erforderlich, hinzugefügt werden. werden das digitale Signal und das Pulsbreitenmodulationsverfahren verwendet, kann der Modulationssignalgenerator 207 sehr leicht erstellt werden, indem eine Schaltung durch Kombinieren beispielsweise eines Hochgeschwindigkeitsoszillators, ein Zähler zum Zählen der Schwingungen, die von Oszillator übertragen wurden, und ein Komparator, zum Vergleichen eines Ausgabewerts des Zählers mit einem Ausgabewert des Speichers, gebildet wird. Falls erforderlich, kann ein Verstärker hinzugefügt werden, der die Spannung des Modulationssignals verstärkt, das vom Komparator übertragen wurde, und dessen Impulsbreite moduliert wurde, auf einen Spannungspegel anzuheben, damit eine oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung betrieben werden kann.
Werden ein analoges Signal und das Spannungsmodulationsverfahren verwendet, kann eine Verstärkerschaltung, die einen Operationsverstärker enthält, als der Modulationssignalgenerator 207 verwendet werden. Falls erforderlich wird eine Pegelverschiebeschaltung addiert. Werden ein analoges Signal und das Pulsbreitenmodulationsverfahren verwendet, ist eine spannungsgesteuerte Oszillatorschaltung erforderlich. Falls erforderlich kann ein Verstärker hinzugefügt werden, der die Spannung auf ein Spannungspegel zum Betreiben der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung verstärkt.
Das Bilderzeugungsgerät, das die vorliegenden Erfindung verkörpert und das Anzeigefeld 201 und die Steuerschaltung enthält, ist in der Lage, seine beliebige oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung zu veranlassen, Elektronen zu emittieren, wenn Spannung über die externen Anschlüssen Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn angelegt wird. Hochspannung wird an die metallische Rückwand 115 oder an die lichtdurchlässige Elektrode über den Hochspannungsanschluß Hv angelegt, um den Elektronenstrahl zu beschleunigen. Der beschleunigte Elektronenstrahl, dem ermöglicht wird, mit der fluoreszierende Schicht 114 zusammenzuprallen, um Erregung und Lichtemission zu erzeugen. Auf diese Weise kann eine Fernsehanzeige aufgrund des NTSC-Fernsehsignals durchgeführt werden.
Die oben beschriebene, schematische Anordnung ist erforderlich, um das Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung aufzubauen. Die Einzelteile, wie das Material jedes Elements, sind nicht auf die obige Beschreibung beschränkt, die zugelassenen Einzelteile, die in geeigneter Weise ausgewählt werden sollten, um den Zweck der Aufgabe des Bilderzeugungsgeräts zu erfüllen. Obgleich das NTSC-Eingabesignal beschrieben wurde, ist das Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses NTSC-Signal beschränkt. Es können auch PAL- (Phase Alternation Line) oder SECAM-Signale (Sequential Coder and Memory) verwendet werden. Ein anderes Fernsehsignal, das für weitere viele Abtastzeilen zusammengesetzt ist, beispielsweise ein hochqualitatives Fernsehverfahren wie das MUSE-Verfahren (Multiple sub-Nyquit Sampling Encoding), kann ebenfalls verwendet werden.
Ein Beispiel der obigen Elektronenquelle vom Leitertyp und das Bilderzeugungsgerät, das die obige Elektronenquelle enthält, angepaßt entsprechend der vorliegenden Erfindung, wird nun unter Bezugnahme auf die 13a, 13b und 14 beschrieben.
Die Bezugszeichen in 13A bedeuten: 1 Substrat, 104 eine oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung, 304 ein gemeinsamer Draht zum Verbinden der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen. Zehn gemeinsame Drähte 304 stehen bereit, die die externen Anschlüsse D1 bis D10 haben.
Eine Vielzahl der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104 sind parallel auf dem Substrat 1 angeordnet, die angeordneten oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104 werden Einrichtungszeilen genannt. Eine Vielzahl der Zeilen werden angeordnet, aufgrund dessen die Elektronenquelle gebildet wird.
Durch Anlegen geeigneter Steuerspannung zwischen den gemeinsamen Drähten 304 für die entsprechenden Zeilen (beispielsweise den gemeinsamen Draht 304 für die externen Anschlüsse D1 und D2), kann jede Einrichtungszeile unabhängig betrieben werden. das heißt, es ist erforderlich, daß eine Einrichtungszeile, die vorgesehen ist, den Elektronenstrahl zu emittieren, wird mit einer Spannung beaufschlagt, die höher als die Schwellenspannung ist, und die Einrichtungszeile, die keinen Elektronenstrahl emittieren soll, wird mit einer Spannung beaufschlagt, die unterhalb der Schwellenspannung liegt. Die obige Anwendung der Steuerspannungen kann durchgeführt werden, indem die nebeneinanderliegenden gemeinsamen Drähte 304 für die externen Anschlüsse D2 bis D9 so aufbereitete werden, daß die gemeinsamen Drähte 304 für die Anschlüsse D2 und D3, D4 und D5, D6 und D7 sowie D8 und D9 zu einem Draht zusammengefaßt werden.
14 zeigt die Anordnung eines Anzeigefeldes 201 mit einer Elektronenquelle vom Leitertyp.
Die Bezugszeichen in 14 bedeuten: 302 eine Gitterelektrode, 303 eine Öffnung, durch die die Elektronen treten, D1 bis Dm externe Anschlüsse, um jeder der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen Spannung zuzuführen, G1 bis Gn Anschlüsse, die mit den Gitterelektroden 302 verbunden sind, und Dc1 bis Dcn externe Anschlüsse, um Spannung an die Feldkorrekturelektrode für jede der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen zuzuführen. Der gemeinsame Draht 304 für jede Einrichtungszeile wird als ein integrierte gleicher Draht auf dem Substrat 1 gebildet.
Bezugnehmend auf 14 entsprechen die Bezugszeichen den Elementen in 10. Ein bedeutender Unterschied gegenüber dem in 10 gezeigten Anzeigefeld 201 mit der einfachen Matrixanordnung ist die Anordnung der Gitterelektroden 302 zwischen dem Substrat 1 und der Frontplatte 116.
Zwischen dem Substrat 1 und der Frontplatte 116 sind die Gitterelektroden 302 angeordnet. Diese Gitterelektroden 302 sind in der Lage, den von der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung emittierten Elektronenstrom zu modulieren, jede dieser Gitterelektroden 302 ist als streifenförmige Elektrode gebildet, die senkrecht zur Einrichtungszeile der leiterförmigen Anordnung aufgebracht ist, und mit einer kreisförmigen Öffnung 303 versehen ist, die zu jeder oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 gehört, damit der Elektronenstrom hindurchtreten kann.
Die Form und die Anordnung der Gitterelektroden 302 ist nicht auf das in 14 gezeigte Beispiel beschränkt. Beispielsweise können eine Vielzahl von Öffnungen 103 als eine maschenförmige Anordnung gebildet werden. Die Gitterelektroden 302 können um oder in Nachbarschaft zu der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 angeordnet werden. Als Gitter kann die Feldkorrekturelektrode verwendet werden, das heißt, die Elektronenmenge, die in der Lage ist, die Anode zu erreichen, kann durch die an die Feldkorrekturelektrode angelegte Spannung Vc gesteuert werden (siehe 8). Das heißt, da der Elektronenstrahl, der von der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 emittiert wird, moduliert werden kann, ermöglicht eine Änderung der an der Feldkorrekturelektrode, die senkrecht zur Einrichtungszeile in der leiterförmigen Anordnung angeordnet ist, anliegenden Spannung, ein Bild für eine Zeile, die durch folgendes Verfahren angezeigt werden kann.
Die externen Anschlüsse D1 bis Dm und G1 bis Gn werden mit der Steuerschaltung (hier nicht gezeigt) verbunden. Durch Anwendung von Modulationssignalen für eine Zeile des Bildes an die Zeilen der Gitterelektroden 302 in Synchronisation mit der sequentiellen Steuerung (Abtasten) der Einrichtungszeilen kann die Bestrahlung der fluoreszierende Schicht 114 mit jedem Elektronenstrahl gesteuert werden, wodurch ein Bild für eine Zeile angezeigt wird.
Wie oben beschrieben, kann das Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung sowohl die einfache Matrixanordnung als auch die leiterförmige Anordnung verwenden. Als Folge ermöglicht die vorliegenden Erfindung ein bevorzugtes Bilderzeugungsgerät, das erhalten wird, um als Anzeigegerät für ein Fernsehsystem zu dienen, und ein Anzeigegerät zur Verwendung bei einem Fernsehkonferenzsystem oder bei einem Computer. Darüber hinaus kann das Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung als Belichtungsgerät für einen Laserdrucker mit photoempfindlicher Trommel verwendet werden.
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nun genauer beschrieben.
Beispiel 1
Bei diesem Beispiel wurde eine oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung mit der in den 1A und 1B gezeigten Anordnung hergestellt. Unter Verwendung der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung werden Versuche zur Auswertung Elektronen emittierenden Kenndaten beschrieben. Es sei angemerkt, daß 1A einen Grundriß der Einrichtung zeigt, und 1B eine Querschnittsdarstellung von 1B ist.
Bezugnehmend auf die 4A bis 4C, wird nun ein Herstellungsverfahren dieser oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung beschrieben.
Verfahren a
Eine Siliziumoxidschicht mit einer Schichtdicke von 0,5 μm wurde auf einem gereinigtem Kronglas durch Kathodenstrahlzerstäubung gebildet, wodurch das Substrat 1 hergestellt wurde. Anschließend wurden Muster der Elektroden 4 und 5 sowie der Feldkorrekturelektrode 7 auf dem Substrat 1 mit Hilfe von Photolack (RD-2000N-41 der Firma Hitachi Chemical Co., Ltd) hergestellt. Das Verfahren Ausdampfen im Vakuum wurde durchgeführt, wodurch eine Titanschicht mit einer Schichtdicke von 5 nm (50 Å) und eine Nickelschicht mit einer Schichtdicke von 100 nm (1000 Å) nacheinander aufgebracht wurden. Die Photolackmaske wurde durch ein organisches Lösungsmittel gelöst, und die aufgebrachten Nickel-/Titan-Schichten wurden abgetragen, wodurch die Einrichtungselektroden 4 und 5 und die Feldkorrekturelektrode 7 gebildet wurden.
Es sei angemerkt, daß der Abstand G1 zwischen den Einrichtungselektrode 2 μm, und die Länge L1 der Einrichtungselektroden 300 μm betrug. Die Breite W1 der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials betrug 2 μm, und der Abstand G2 betrug 2 μm. Darüber hinaus wurde die Feldkorrekturelektrode 7 mit einer Länge von 300 μm und einer Breite W3 von 300 μm nahe der äußeren Seite der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials angeordnet.
Verfahren b
Danach wurde eine Maske mit dem Abstand G1 zwischen den Einrichtungselektroden und Öffnungen in der Nachbarschaft von dem Abstand G1 verwendet, und eine Chromschicht mit einer Schichtdicke von 100 nm (1 000 Å) wurde aufgebracht und durch das Verfahren Verdampfen im Vakuum strukturiert. Auf der Chromschicht wurde organisches Palladium mit einem Schleuderüberzugsverfahren bei Verwendung eines Schleudergeräts aufgebracht, und anschließend wurde ein Sintervorgang bei 300°C über einen Zeitraum von 10 Minuten durchgeführt. Anschließend wurde die Chromschicht durch ein Säureätzmittel geätzt, wodurch die geforderte elektrisch leitenden Dünnschicht gebildet wurde.
Die Länge L2 der elektrisch leitenden Schicht 3 betrug 50 μm. Die Schichtdicke der auf diese Weise gebildeten elektrisch leitenden Dünnschicht, die vorwiegend aus Palladiumoxid bestand, betrug 10 nm (100 Å) und ihr Flächenwiderstand 2 × 104 Ω/☐.
Verfahren c
Danach wurde das Substrat 1 mit den Einrichtungselektroden 4 und 5, der Feldkorrekturelektrode 7 und der Dünnschicht 3 zur Bildung des Elektronenentladungsabschnitts in die Vakuumvorrichtung 57 des in 6 gezeigten Meß-/ Auswertungssystems eingebracht. Dann wurde die Ausströmpumpe 58 derart betrieben, daß ein Evakuierungsgrad von 3 × 10^–3 Pa (2 × 10^–5 Torr) in der Vakuumvorrichtung 57 realisiert wurde. Dann wurde die Stromversorgungsquelle 51, um die Einrichtungsspannung Vf an die Einrichtung anzulegen, aktiviert, um die Spannung zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 anzulegen, und die elektrische Stromflußbehandlung (Formierungsbehandlung) wurde durchgeführt, wodurch der Elektronen emittierende Abschnitt 2 gebildet wurde. Die Formierungsbehandlung wurde mit Hilfe der in 5B gezeigten Spannungswellenform durchgeführt.
Bei diesem Beispiel wurde die Formierungsbehandlung in der Weise durchgeführt, daß T1 in 5B auf 1 ms und T2 auf 10 ms eingestellt wurden, eine Rechtecksschwingung wurde statt einer Dreiecksschwingung verwendet, und die Amplitude der Rechtecksschwingung (die Spitzenspannung beim Formierungsvorgang) wurde in Schritten von 0,1 V erhöht. Während der Formierungsbehandlung wurde ein Widerstandsmeßimpuls gleichzeitig zwischen T2 ist einer Spannung von 0,1 angelegt, um den Einrichtungswiderstand zu messen. Der Formierungsvorgang wurde beendet, wenn der mit dem Widerstandsmeßimpuls gemessene Widerstandstandswert etwa 1 MΩ oder größer war. Gleichzeitig wurde die Spannungszufuhr beendet. Als Ergebnis betrug bei diesem Beispiel die Spannung Vf an der Einrichtung während des Formierungsvorgangs etwa 5,0 V.
Verfahren d
Dann wurde an die dem Formierungsvorgang unterworfenen Einrichtung eine Rechtecksschwingung mit der Periode T2, der Impulsbreite T1 und der Amplitude von 14 V, ähnlich wie beim Verfahren c, angelegt, wodurch der Aktivierungsvorgang über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten durchgeführt wurde. Es sei angemerkt, daß der Evakuierungsgrad in der Vakuumsvorrichtung 57 zu diesem Zeitpunkt 2,0 × 10^–3 Pa (1,5 × 10^–5 Torr) betrug.
Die auf diese Weise hergestellte Elektronen emittierende Einrichtung wurde Einrichtung A genannt. Eine Vergleichseinrichtung wurde mit dem gleichen Verfahren wie bei der Herstellung der Einrichtung A hergestellt, außer, daß die Feldkorrekturelektrode nicht berücksichtigt wurde. Die Vergleicheinrichtung wurde Einrichtung B genannt.
Die Elektronen emittierenden Kenndaten der beiden Einrichtungen wurden durch kontinuierliche Anwendung des Meß-/ Auswertungssystems durchgemessen. Es sei angemerkt, daß die Meßbedingungen so waren, das der Abstand h von der Anodenelektrode 21 zur Elektronen emittierenden Einrichtung 5 mm betrug, das Potential der Anodenelektrode 21 betrug 5 kV und der Evakuierungsgrad in der Vakuumvorrichtung 57 betrug 1 × 10^–4 Pa (1 × 10^–6 Torr).
Die Einrichtungsspannung von 16 V wurde zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 an jede der Einrichtungen A und B angelegt, um den Einrichtungsstrom If und gleichzeitig den Emissionsstrom Ie zu messen. Es stellte sich heraus, daß bei beiden Einrichtungen der Einrichtungsstrom If und der Emissionsströmen Ie viel stabiler waren als diese Kenndaten, die zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurden.
Während die Spannung Vc, die an die Feldkorrekturelektrode 7 der Einrichtung A angelegt wurde, geändert wurde, wurde der Emissionsstrom Ie gemessen. Als Ergebnis wurden die in 15 gezeigten Werte erhalten. das heißt, der Elektronen emittierende Wirkungsgrad wurde entsprechend mit der Spannung Vc, die an der Feldkorrekturelektrode 7 angelegt wurde, geändert, wobei der Elektronen emittierende Wirkungsgrad eine Tendenz eines monotonen Anwachsens bezogen auf die Korrekturspannung Vc zeigte. In einem Bereich, bei dem die obige Gleichung (3) erfüllt war, wurden für den Elektronen emittierenden Wirkungsgrad sichtlich hervorragende Werte erhalten. Besonders dann, wenn die Korrekturspannung Vc 300 V und die Einrichtungsspannung Vf 16 V betrug, war der Einrichtungsstrom If 0,8 mA. das heißt der Elektronen emittierende Wirkungsgrad lag bei etwa 2,0%.
Die Vergleichseinrichtung B zeigte als Ergebnis, daß die Einrichtungsspannung Vf 16 V, der Einrichtungsstrom If 0,8 mA und der Emissionsstrom Ie 0,8 μA betrug. Als Folge lag der Elektronen emittierende Wirkungsgrad bei 0,1%.
Als Ergebnis zeigte die Einrichtung A einen hervorragenden Elektronen emittierenden Wirkungsgrad, der etwa um das 20fache größer war als bei der konventionellen Einrichtung B. das heißt, es wurde beobachtet, daß die Einrichtung A einen Anteil an Elektronen ermöglichte, der zeitweilig ins Vakuum emittiert wurde, um daran gehindert zu werden, auf die Elektrode zu fallen.
Beispiel 2
Obgleich Beispiel 1 so angeordnet war, daß die Feldkorrekturelektrode 7 auf der gleichen Ebenen wie die Einrichtungselektroden 4 und 5 angeordnet waren, hatte dieses Beispiel eine Anordnung in der Weise, daß die Feldkorrekturelektrode 7 an einer Stelle gebildet wurde, die nicht in der gleichen Ebene an der die Einrichtungselektroden 4 und 5 gebildet wurden, lag.
Bezugnehmend auf 16 entsprechen die Bezugzeichen den gleichen Elemente wie die in den 1A und 1B. Da die Herstellung der Einrichtung und der Versuch zum Auswerten der Elektronen emittierenden Kenndaten ähnlich wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, werden hier genauere Beschreibung unterlassen.
Bei diesem Beispiel betrug die Breite W1 der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials 2 μm, die Pegeldifferenz zwischen der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials und der Feldkorrekturelektrode 7 2 μm, der Abstand G2 in horizontaler Richtung von der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials zur Feldkorrekturelektrode 7 4 μm und die Länge L1 der Feldkorrekturelektrode 7 300 μm
Bei den gleichen Betriebsbedingungen wie in Beispiel 1 kam die Einrichtung entsprechend diesem Beispiel zum Ergebnis, daß der Einrichtungsstrom If 0,8 mA betrug, und der Emissionsstrom Ie wurde, wie aus 17 zu sehen, bezogen auf die Spannung Vc, die an der Feldkorrekturelektrode 7 angelegt wurde, geändert. Die Korrekturspannung Vc muß als die von Beispiel 1 sein, wodurch, wenn der Wert von Vc 300 V betrug, der Elektronen emittierenden Wirkungsgrad etwa 1,5% betrug.
Beispiel 3
Obgleich die Beispiel 1 und 2 eine Anordnung hatten, daß die Feldkorrekturelektrode neben der Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials angeordnet war, hatte dieses Beispiel einen Anordnung, daß die Feldkorrekturelektrode neben der Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials angeordnet war.
18A zeigt einen Grundriß der Einrichtung entsprechend diesem Beispiel, und 18B zeigt einen Querschnitt der Einrichtung.
Bezugnehmend auf die 18A und 18B entsprechen die den gleichen Elementen wie in den 1A und 1B. Da die Herstellung der Einrichtung und der Versuch zum Auswerten der Elektronen emittierenden Kenndaten ähnlich wie in den Beispielen 1 und 2 durchgeführt wurde, werden hier genauere Beschreibung unterlassen.
Bei diesem Beispiel betrug die Breite W1 der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials 2 μm, die Pegeldifferenz zwischen der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials und der Feldkorrekturelektrode 7 2 μm, der Abstand in horizontaler Richtung von der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials zur Feldkorrekturelektrode 7 4 μm und die Breite der Feldkorrekturelektrode 7 300 μm.
Bei den gleichen Betriebsbedingungen wie in Beispiel 1 kam die Einrichtung entsprechend diesem Beispiel zum Ergebnis, daß der Einrichtungsstrom If 0,8 mA betrug, und der Emissionsstrom Ie wurde, wie aus 17 zu sehen, bezogen auf die Spannung Vc, die an der Feldkorrekturelektrode 7 angelegt wurde, geändert. Der Grund, warum der Emissionsstrom Ie eine Spitze in einem Bereich von 10 V hatte, wurde angenommen, daß die Feldkorrekturelektrode an einer Stelle angeordnet war, die sich unterhalb der Einrichtungselektrode befand.
Beispiel 4
Obgleich die Beispiele 2 und 3 eine Anordnung hatten, daß die Feldkorrekturelektrode 7 in einem tiefen Abschnitt von der Oberfläche des Substrats 1 gebildet wurde, hatte dieses Beispiel eine Anordnung derart, daß die Feldkorrekturelektrode 7 auf einem Substrat 1 an einer Stelle gebildet wurde, die höher als die Einrichtungselektroden 4 und 5 (eine Stelle nahe der Anodenelektrode, wenn die Messung durchgeführt wurde) liegt, wie in 20 gezeigt wird.
Bezugnehmend auf 20 entsprechen die Bezugszeichen den gleichen Elementen wie in den 1A und 1B. Da die Herstellung der Einrichtung und der Versuch zum Auswerten der Elektronen emittierenden Eigenschaften ähnlich wie in den Beispiel 1 durchgeführt wurde, wird hier eine genauere Beschreibung unterlassen.
Bei diesem Beispiel betrug die Breite der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials 2 μm, die Pegeldifferenz zwischen der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials und der Feldkorrekturelektrode 7 2 μm, der Abstand in horizontaler Richtung von der Einrichtungselektrode 4 auf der Seite niedrigeren Potentials zur Feldkorrekturelektrode 7 betrug 4 μm und die Breite L1 der Feldkorrekturelektrode 7 betrug 300 μm.
Bei den gleichen Betriebsbedingungen wie in Beispiel 1 kam die Einrichtung entsprechend diesem Beispiel zum Ergebnis, daß der Einrichtungsstrom If 0,8 mA betrug, und der Emissionsstrom Ie wurde, wie aus 21 zu sehen, bezogen auf die Spannung Vc, die an der Feldkorrekturelektrode 7 angelegt wurde, geändert. Die Korrekturspannung Vc wurde niedriger angesetzt als bei den Beispielen 1 und 2, das heißt, wenn Vc 300 V betrug, lag der Elektronen emittierenden Wirkungsgrad bei etwa 2,3%.
Beispiel 5
Obgleich die Beispiele 2 und 3 eine Anordnung hatten, daß die Feldkorrekturelektrode 7 in einem tiefen Abschnitt der Oberfläche des Substrats 1 gebildet wurde, um parallel zu den Einrichtungselektroden 4 und 5 zu verlaufen, hatte dieses Beispiel eine Anordnung derart, daß die Feldkorrekturelektrode 7 bezogen auf die Einrichtungselektroden 4 und 5 geneigt gebildet wurden, wie 22 zeigt.
Bei Beispiel 1, als der an die Feldkorrekturelektrode 7 angelegte Spannungspegel stark erhöht wurde, fielen sämtliche Elektronen, die die Feldkorrekturelektrode 7 erreichten, auf die Feldkorrekturelektrode 7. Grund hierfür war, daß sich ein elektrisches Feld durch die an die Feldkorrekturelektrode 7 angelegte Spannung bildete, das unerwünschterweise größer war als das sich bildende elektrische Feld, das oberhalb der Feldkorrekturelektrode 7 aufgrund der Anodenspannung gebildet wurde.
Entsprechend hatte dieses Beispiel eine Anordnung wie in 22, um die eben besprochene Erscheinung zu verhindern, und um die Elektronen zu veranlassen, mit der an der Feldkorrekturelektrode 7 angelegten Spannung in größerer Entfernung vorbeizufliegen.
Bezugnehmend auf die 22 entsprechen die Bezugszeichen den gleichen Elemente wie in den 1A und 1B. Da die Herstellung der Einrichtung und der Versuch zum Auswerten der Elektronen emittierenden Eigenschaften ähnlich wie in den Beispielen 1 und 2 durchgeführt wurde, wird hier eine genauere Beschreibung unterlassen..
Bei der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend diesem Beispiel betrug der Abstand L1 zwischen den Einrichtungselektroden 4 und 5 2 μm, die Breite L2 der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials 2 μm, der Abstand zwischen der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials und der Feldkorrekturelektrode 7 betrug 4 μm, die Breite L4 der Feldkorrekturelektrode 7 betrug 300 μm, die Höhe D1 des abgestuften Abschnitts betrug 2 μm und der Winkel Θ der Feldkorrekturelektrode 7 betrug 45°.
Bei den gleichen Betriebsbedingungen wie in Beispiel 1 kam die Einrichtung entsprechend diesem Beispiel zum Ergebnis, daß der Einrichtungsstrom If 1,5 mA betrug, und der Emissionsstrom Ie wurde, wie aus 21 zu sehen, bezogen auf die Spannung Vc, die an der Feldkorrekturelektrode 7 angelegt wurde, geändert.
Dieses Beispiel erfordert höhere Spannung Vc, um den gleichen Wirkungsgrad im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 zu erzielen. Ist der Pegel der Spannung Vc niedrig, fielen die Elektronen nicht auf die Feldkorrekturelektrode 7, jedoch waren die Elektronen in der Lage, die Anodenelektrode 21 (siehe 6) zu erreichen, wodurch hervorragende Effektivitätswerte in Form einer Spitze auftraten. War der Pegel der Spannung Vc hoch, wurde ein hervorragender Elektronen emittierender Wirkungsgrad (etwa 0,67% bei Vc = 200 V) erzielt.
Beispiel 6
Eine Tatsache war bekannt, daß eine Anzeige, die Elektronenstrahlen verwendet, ein Problem aufwirft, daß ein Abschnitt einer Leuchtstoffplatte immer starken Elektronenstrahlen in Abhängigkeit von der Intensitätsverteilung der Elektronenstrahlen ausgesetzt ist, und folglich tritt manchmal Qualitätsminderung, die "Einbrennen" genannt wird, auf. Deshalb wird die Lebensdauer der Leuchtstoffplatte durch die Qualitätsminderung in dem Abschnitt, bei dem die Intensität des Elektronenstrahls besonders stark ist, bestimmt.
Um die Lebensdauer zu verlängern, müssen die Elektronenstrahlen gleichförmig angewendet werden. Aufgabe dieses Beispiels ist es, Elektronenstrahlen gleichförmig anzuwenden.
Aus Sicht des Vorhergehenden ist es Aufgabe dieses Beispiels eine Anordnung bereitzustellen, die in der Lage ist, auf einfache Weise die Form des Elektronenstrahls zu korrigieren und ein Steuerungsverfahren bereitzustellen, wobei ein konstanter Wirkungsgrad beibehalten wird.
Die Anordnung der Elektronen emittierenden Einrichtung entsprechend diesem Beispiel war die gleiche wie in Beispiel 1. Die 24A und 24B zeigen Potentialverteilung (durchgezogene Linien) und Elektronenbahnen (Pfeile), wenn die an der Feldkorrekturelektrode anliegende Spannung und die Anodenspannung gleichzeitig geändert wurden, und die Steuerung wurde in der Weise durchgeführt, daß der singuläre Punkt (Punkt, der durch die nach oben weisenden Pfeile bestimmt wird) des elektrische Feldes konstant war.
Da h/πb = 5 × 10^–3 [m] / (3,14 × 4 × 10^–6) [m] = 400, wurde das Beispiel in der Weise eingerichtet, daß das Potential der Korrekturelektrode von 25 V auf 30 V geändert wurde, und das Anodenpotential wurde von 2 kV auf 4 kV geändert, um Va + 200 Vc konstant zu machen, speziell sollte Va + 400 Vc auf 14 000 V eingestellt sein. Obwohl der Elektronen emittierende Wirkungsgrad sich nicht geändert hat, nachdem die vorangegangenen Potentiale geändert wurden, wurden Abschnitte, bei denen Elektronen auftrafen, geändert, wie durch die Intensitätsverteilung, die im oberen Teil der 24A und 24B gezeigt werden. Der vorhergehend durchgeführte Arbeitsablauf, als das Leuchtstoffglied auf der Anodenplatte angeordnet wurde, bewirkt Qualitätsminderung beim Leuchtstoffglied, was verhindert werden soll, ohne die Helligkeit zu verändern.
Beispiel 7
Beispiel 7 hat eine Anordnung, bei der eine Elektronenquelle vorhanden ist, wie in 9 gezeigt, und die aus einer Vielzahl von oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung gebildet wird, die, angepaßt entsprechend der vorliegenden Erfindung, angeordnet in einer einfachen Matrixanordnung, verwendet werden, ein Bilderzeugungsgerät, wie in 10 gezeigt, herzustellen.
25 zeigt einen Grundriß eines Abschnitts von Substrat 1, bei dem eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten matrixartig verbunden sind. Ein Querschnitt entlang der Linie 26–26 von 25 zeigt 26. Bezogen auf die 9, 10, 25 und 26 entsprechen die Bezugszeichen den gleichen Elementen.
Die Bezugszeichen bedeuten: 1 ein Substrat, 102 ein Draht in X-Richtung (auch "oberer Draht" genannt), 103 ein Draht 103 in Y-Richtung (auch "unterer Draht" genannt), 106 ein Feldkorrekturelektrodendraht, 3 eine elektrisch leitende Schicht, 4 eine Einrichtungselektrode auf der Seite niedrigeren Potentials, 5 eine Einrichtungselektrode auf der Seite höheren Potentials, 401 eine isolierende Zwischenschicht, 402 eine Kontaktöffnung, um eine elektrische Verbindung zwischen der Einrichtungselektrode 5 auf der Seite höheren Potentials und dem unteren Draht 103 herzustellen,
Zunächst wird in sequentieller Folge ein Herstellungsverfahren der Elektronenquelle entsprechend diesem Beispiel beschrieben.
Verfahren a
Eine Siliziumoxidschicht mit einer Schichtdicke von 0,6 μm wurde auf einem ausreichend gereinigten Kronglas mit Hilfe der Kathodenstrahlzerstäubung aufgebracht, wodurch das Substrat 1 hergestellt war. Dann wurden eine Chromschicht mit einer Schichtdicke von 5 nm und eine Goldschicht mit einer Schichtdicke von 600 nm durch das Verfahren Verdampfen im Vakuum nacheinander auf dem Substrat 1 übereinander angeordnet. Danach wurde Photolack (AZ1370 der Firma Hoechst) mit Hilfe eines Schleudergeräts bei rotierender Bewegung aufgebracht und gesintert. Anschließend wurde eine Photomaske Licht ausgesetzt und entwickelt, wodurch das Widerstandsmuster für die unteren Drähte 103, die Feldkorrekturelektrode 7 und ihr Draht 106 gebildet wurden. Dann wurde eine aufgebrachte Gold-/Chromschicht naßgeätzt, wodurch die unteren Drähte 103, die Feldkorrekturelektrode 7 und die Drähte 106 mit einer bestimmten Form gebildet wurden.
Verfahren b
Danach wurde eine isolierende Zwischenschicht 401 durch eine Siliziumoxidschicht mit einer Schichtdicke von 1,0 μm durch Hochfrequenz-Kathodenzerstäubung aufgebracht.
Verfahren c
Eine Photomaske des Kontaktlochs 403 wurde in der Siliziumoxidschicht, die beim Verfahren b hergestellt wurde, gebildet und die Photomaske wurde auch beim Ätzen der isolierenden Zwischenschicht 401 verwendet, wodurch das Kontaktloch 402 gebildet wurde. Darüber hinaus wurde die Siliziumoxidschicht auf der Feldkorrekturelektrode 7 entfernt. Das Ätzen wurde mit Hilfe des Verfahrens reaktives Ionenätzen unter Verwendung von Kohlenstofffluorid und Wasserstoff durchgeführt.
Verfahren d
Anschließend wurde das Muster der Einrichtungselektrode durch Photolack (RD-2000N-41 der Firma Hitachi Chemical, Ltd.) hergestellt, und das Verfahren Verdampfen im Vakuum wurde verwendet, um nacheinander eine Titanschicht mit einer Schichtdicke von 5 nm und einer Nickelschicht mit einer Schichtdicke von 100 nm aufzubringen. Das Photolackmuster wurde durch ein organisches Lösungsmittel gelöst, und die aufgebrachte Nickel-/Titanschicht wurde abgehoben, wodurch die Einrichtungselektroden 4 und 5 gebildet wurden. Es sei angemerkt, daß die Form des Abstands zwischen den Einrichtungselektroden ähnlich dem von Beispiel 2 war.
Verfahren e
Ein Photolackmuster des oberen Drahts 102 wurde auf den Einrichtungselektroden 4 und 5 gebildet, und anschließend wurden eine Titanschicht mit einer Schichtdicke von 5 nm und eine Goldschicht mit eine Schichtdicke von 500 nm nacheinander mit Hilfe des Verfahrens Verdampfen im Vakuum aufgebracht. Überflüssige Anteile wurden durch Abtragen entfernt, wodurch der obere Draht 102 mit einer vorgegebenen Gestalt gebildet wird.
Verfahren f
Um eine Dünnschicht zur Bildung des Elektronen emittierenden Abschnitts zu bilden, wurde eine Photomaske mit einem Zwischenraum zwischen den Einrichtungselektroden und der dem Zwischenraum benachbarten Öffnung verwendet, und eine Chromschicht mit einer Schichtdicke von 100 nm (1 000 Å) wurde aufgebracht, und mit Hilfe des Verfahren Verdampfen im Vakuum strukturiert. Auf die Chromschicht wurde organisches Palladium ccp4230 der Firma Okuno Pharmaceuticals) mit Hilfe des Überzugsverfahrens bei Verwendung eines Schleudergeräts aufgebracht, und anschließend wurde eine Sinterung bei 300°C über einen Zeitraum von 10 min durchgeführt. Die Schichtdicke der auf diese Weise gebildeten, vorwiegend aus Palladiumoxid bestehenden Dünnschicht 3 zur Bildung des Elektronen emittierenden Abschnitts betrug etwa 10 nm (100 Å) und der Flächenwiderstand betrug 5 × 10⁴ Ω/☐.
Verfahren g
Die Dünnschicht 3 zur Bildung des Elektronen emittierenden Abschnitts auf der die Chromschicht gebildet wurde und die einem Sinterverfahren unterworfen wurde, wurde durch ein säurehaltiges Ätzmittel geätzt, wodurch die erforderliche Struktur gebildet wurde.
Verfahren h
Ein Photolack wurde auf einen Abschnitt, außer dem Abschnitt des Kontaktlochs 402 aufgebracht, wodurch eine Struktur gebildet wurde. Danach wurde das Verfahren Verdampfen im Vakuum verwendet, wodurch eine Titanschicht mit einer Schichtdicke von 5 nm und eine Goldschicht mit einer Schichtdicke von 500 nm nacheinander aufgebracht wurden. Überflüssige Abschnitte wurden durch Abtragung entfernt, wodurch das Kontaktloch 402 vergossen wurde.
Als ein Ergebnis der obigen Verfahren wurden auf dem Substrat 1 gebildet: die Feldkorrekturelektrode 7, der Draht 106, der untere Draht 103, die isolierende Zwischenschicht 401, der obere Draht 102, die Einrichtungselektroden 4 und 5 und die Dünnschicht 3 zur Bildung des Elektronen emittierenden Abschnitts, wodurch eine Elektronenquelle, die der Bildung nicht unterworfen wurde, erhalten wurde.
Anschließend wurde das derart hergestellt Substrat 1 (siehe 20), auf dem eine Vielzahl von elektrisch leitenden Dünnschichten 3 matrixartig verknüpft waren verwendet, wodurch ein Bilderzeugungsgerät hergestellt wurde. Der Herstellungsvorgang wird nun unter Bezugnahme auf die 10 und 11A beschrieben.
Zunächst wurde das Substrat 1 (siehe 25) auf dem eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten 3 matrixartig verknüpft waren, auf der Rückwand 111 befestigt. Danach wurde die Frontplatte 116 (bestehend aus der fluoreszierenden Schicht 114, der metallischen Rückwand 115 auf der inneren Oberfläche der Glasplatte 113) in einer Höhe 5 mm oberhalb des Substrats 1 mit Hilfe eines Stützrahmens 112 angebracht. Dann wurde eine Glasmasse auf die Verbindungsteile zwischen der Frontplatte 116, dem Stützrahmen 112 und der Rückwand 111 aufgebracht, gefolgt von einem Sintervorgang bei 430°C über einen Zeitraum von 10 Minuten oder länger. Das Substrat 1 wurde auf der Rückwand 111 mit einer Glasmasse befestigt.
Die fluoreszierende Schicht 114, die als die bilderzeugende Glieder (siehe 11A) dient, war eine Leuchtstoffglied in Streifenform (siehe 11A), um Farbanzeige zu realisieren. Zunächst wurde ein schwarzer Streifen gebildet, und das Leuchtstoffglied 122 für jede Farbe wurde mit Hilfe eines Aufschlämmverfahrens aufgebracht, wodurch die fluoreszierende Schicht 114 hergestellt wurde. Der schwarze Streifen wurde durch ein Material hergestellt, dessen Hauptbestandteil das viel verwendete Material Graphit war.
Die metallischen Rückwand 115 wurde auf der inneren Oberfläche der fluoreszierenden Schicht 114 gebildet. Die metallischen Rückwand 115 wurde in der Weise hergestellt, daß, nachdem die fluoreszierende Schicht gebildet wurde, die innere Oberfläche der fluoreszierenden Schicht 114 einem Glättungsvorgang (üblicherweise "Beschichtungsverfahren" genannt) unterzogen wurde, und anschließend wurde Aluminium durch Verdampfen im Vakuum aufgebracht.
Die Frontplatte 116 wird manchmal mit einer lichtdurchlässigen Elektrode auf der Außenseite der fluoreszierenden Schicht 114 versehen, um die Leitfähigkeit der fluoreszierenden Schicht 114 zu verbessern. Da jedoch eine ausreichende Leitfähigkeit nur durch die metallische Rückwand 115 erhalten wurde, wurde bei diesem Beispiel auf die lichtdurchlässige Elektrode verzichtet.
Wurde der obige Sintervorgang im Fall einer Farbanzeige durchgeführt, müssen die fluoreszierende Schicht 122 für jede Farbe und die oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtung 104 einander entsprechen, indem ihre Stellungen zufriedenstellend abgeglichen werden.
Der interne Teil des Gefäßes 118 wurde über ein Austrittsrohr (hier nicht gezeigt) mit Hilfe einer Vakuumpumpe auf ein Vakuum von 10^–4 Pa (10^–6 Torr) evakuiert. Danach wurden die Anschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn miteinander verbunden, und Spannung wurde zwischen die Einrichtungselektroden 4 und 5 der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung 104 angelegt. Danach wurde der obige Formierungsvorgang durchgeführt, wodurch der Elektronen emittierende Abschnitt gebildet wurde.
Der Formierungsvorgang wurde durch die in 5B gezeigte Spannungswellenform ( jedoch wurde eine Rechteckswelle statt einer Dreieckswelle verwendet) durchgeführt. Bei diesem Beispiel betrugen T1 1 ms und T2 10 ms.
Der auf diese Weise gebildete Anschnitt 2 befand sich in einem Zustand, in dem Feinteilchen, deren Hauptanteil aus Palladium bestand, verstreut und aufgebracht wurden, die mittlere Teilchengröße der Feinteilchen betrug 3 nm (30 Å).
Anschließend wurde eine Rechtecksschwingung (Amplitude 14 V) mit den gleichen Werten von T1 und T2, die beim Formierungsvorgang verwendet wurden, verwendet, und Azeton bei einem Innendruck des Gefäßes 118 von 10^–1 Pa (10^–3 Torr) wurde zugeführt, wodurch ein Aktivierungsvorgang durchgeführt wurde, wobei der Einrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie gemessen wurde.
Danach wurde der innere Teil des Gefäßes 118 über ein Austrittsrohr (hier nicht gezeigt) auf einen Druck von etwa 10^–5 Pa (10^–7 Torr) evakuiert, und danach wurde das Austrittsrohr mit Hilfe eines Gasbrenners aufgeheizt, wobei ein Schweißvorgang stattfand, um so das Gefäß 118 zu versiegeln. Um den Grad der Evakuierung nach dem Versiegeln aufrecht zu erhalten, wurde ein Hochfrequenzverfahren zur Durchführung des Gettervorgangs verwendet, wobei der Hauptanteil des Getters Barium war.
Bei dem auf diese Weise hergestellten Anzeigefeld 201 (siehe 10) wurden die externen Anschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn des Behälters miteinander verbunden und Abtastsowie Modulationssignale wurden an die entsprechenden oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen 104 von einem signalgenerierenden Mittel (hier nicht gezeigt) angewendet, wodurch Elektronen emittiert wurden. Durch Anlegen einer konstanten Spannung über die externen Anschlüsse Dc1 bis Dcn des Behälters wurde eine Hochspannung von mehreren Kilovolt oder höher an die metallischen Rückwand 114 über den Hochspannungsanschluß Hv zugeführt, wodurch der Elektronenstrahl beschleunigt wurde, um mit der fluoreszierenden Schicht 115 zusammenzustoßen. Auf diese Weise wurden Erregung und Lichtemission veranlaßt, aufzutreten, wodurch ein Bild angezeigt wurde.
Bei diesem Beispiel wurde die von jeder oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung emittierte Elektronenmenge gesteuert, indem jede oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung mit Hilfe der einfachen Matrix betrieben wurde. Wie oben beschrieben, kann die von der Elektronen emittierenden Einrichtung emittierte Elektronenmenge geändert werden, indem die an der Feldkorrekturelektrode anliegende Spannung Vc geändert wird. Deshalb bewirkt die matrixartige Verdrahtung der Feldkorrekturelektrode jeder Elektronen emittierenden Einrichtung die Steuerung der Spannung Vc derart, daß die zu emittierende Elektronenmenge von jeder Elektronen emittierenden Einrichtung gesteuert wird.
Beispiel 8
27 zeigt ein Diagramm eines Bilderzeugungsgeräts, das bei der vorliegenden Erfindung verkörpert wird, bei dem ein Anzeigefeld die obige oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung als Elektronenquelle verwendet wird, dem ermöglicht wird, Bildinformation von eine Vielzahl von Bildinformationsquellen, symbolisiert durch das Fernsehen, anzuzeigen.
Bezugnehmend auf 27 bedeuten die Bezugszeichen: 201 ein Anzeigefeld, 1001 ein Treiber für das Anzeigefeld 201, 1002 eine Anzeigefeldsteuereinheit, 1003 ein Multiplexer, 1004 ein Decodierer, 1005 eine Ein-/Ausgabeschnittstelle, 1006 eine Zentraleinheit, 1007 einen Bildgenerator, 1008, 1009 und 1010 Bildspeicherschnittstellen, 1011 eine Bildeingabeschnittstelle, 1012 und 1013 Fernsehsignalempfänger sowie 1014 ein Eingabeteil.
Wenn natürlich das Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Signal empfängt, beispielsweise ein Fernsehsignal einschließlich sowohl Video- als auch Toninformation, wird der Ton gleichzeitig mit dem anzuzeigenden Bild wiedergegeben. Schaltungen und Lautsprecher, die mit dem Empfang, der Trennung, dem Wiedergabevorgang und der Speicherung von Toninformationen verbunden sind, die mit den Kenndaten der vorliegenden Erfindung nicht in unmittelbarem Zusammenhang stehen, werden bei dieser Beschreibung nicht behandelt.
Die Funktion jedes Anschnitts wird unten entsprechend dem Bildsignalfluß beschrieben.
Der Fernsehsignalempfänger 1013 ist ein Schaltkreis zum Empfang eines Fernsehsignals, das über ein drahtloses Übertragungssystem, beispielsweise eine elektrische Welle oder Funkübertragungssystem wie ein elektrisches Wellenübertragungssystem oder eine optische Nachrichtenübertragung übertragen wird.
Das Fernsehsignal, das empfangen wird, ist nicht speziell begrenzt, und es kann beispielsweise NTSC- (National Television System Committee), PAL- (Phase Alternation Line) oder SECAM-Norm (Sequential Coder and Memory) verwendet werden. Zusätzlich ist ein Fernsehsignal mit vielen Abtastzeilen, beispielsweise sogenanntes hochauflösendes Fernsehen, beispielsweise nach der MUSE-Norm eine bevorzugte Signalquelle zur Verwendung der vorteilhaften Merkmale eines Anzeigfeldes für einen großen Bildschirm und ein Vielzahl von Bildpunkten.
Das vom Fernsehsignalempfänger empfangene Signal wird an den Decodierer 1004 übertragen.
Der Fernsehsignalempfänger 1012 ist ein Schaltkreis zum Empfang eines Fernsehsignals, das über ein drahtgebundenes Übertragungssystem wie ein Koaxialkabelsystem oder ein Glasfasersystem übertragen werden. Ähnlich dem Fernsehsignalempfängerschaltkreis 1013 ist die Art des zu empfangenden Fernsehsignals nicht speziell begrenzt. Auch das von dem Fernsehsignalempfängerschaltkreis 1012 empfangene Fernsehsignal wird an den Decodierer 1004 übertragen.
Die Bildeingabeschnittstelle 1011 ist ein Schaltkreis zum Empfang eines Bildsignals, das von eine Bildeingabegerät wie einer Fernsehkamera oder einem bildabtastenden Scanner kommt. Das empfangene Bildsignal wird an den Decodierer 1004 übertragen.
Die Bildspeicherschnittstelle 1010 ist ein Schaltkreis zum Empfang eines Bildsignals, das auf dem Videoband in einem Videobandgerät abgespeichert wird. Das empfangene Bildsignal wird an den Decodierer 1004 übertragen.
Die Bildspeicherschnittstelle 1009 ist ein Schaltkreis zum Empfang eines Bildsignals, das auf einer Bildspeicherplatte abgespeichert ist. Das empfangene Bildsignal wird an den Decodierer 1004 übertragen.
Die Bildspeicherschnittstelle 1008 ist ein Schaltkreis zum Empfang eines Bildsignals von einem Gerät wie eine Standbildspeicherplatte zum Abspeichern von Standbilddaten. Die empfangenen Standbilddaten werden an den Decodierer 1004 ausgegeben.
Die Ein-/Ausgabeschnittstelle 1005 ist eine Schaltkreis, um die Verbinden zwischen dem Gerät entsprechend der vorliegenden Erfindung und einem externen Computer, einem Rechnernetzwerk oder einem Drucker herzustellen. Natürlich gibt die Ein/Ausgabeschnittstelle 1005 Bilddaten und Zeichen/Graphikinformationen ein oder aus, und sie kann manchmal Steuersignale oder numerische Daten an die oder von der Zentraleinheit 1006 des Bilderzeugungsgeräts entsprechend diesem Beispiel ausgeben oder empfangen.
Der Bildgenerator 1007 ist ein Schaltkreis zur Erzeugung von auszugebenden Bilddaten entsprechend Bilddaten, Zeichen- und Graphikinformationen, die von außen über die Ein/Ausgabeschnittstelle 1005 kommen oder Bilddaten oder Zeichen- und Graphikinformationen, die von der Zentraleinheit 1006 übermittelt wurden. Der Bildgenerator 1007 enthält erforderliche Schaltkreise zur Erzeugung eines Bildes wie beispielsweise einen Freigabesignalspeicher zur Speicherung von beispielsweise Bilddaten, Zeichen und Graphik-Informationen, einen Festwertspeicher, der Bildmuster entsprechend der Zeichencodes speichert, und einem Prozessor zur Ausführung einer Bildverarbeitung.
Anzuzeigende Bilddaten, die vom Bildgenerator 1007 erzeugten wurden, werden an den Decodierer 1004 übertragen. Die Bilddaten können an das externe Rechnernetzwerk oder an den Drucker über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 1005 übertragen werden.
Die Zentraleinheit 1006 führt vorwiegend Befehlsvorgänge aus, die die Befehlssteuerung des Anzeigegeräts entsprechend diesem Beispiel, die Erzeugung, die Auswahl sowie die Aufbereitung des anzuzeigenden Bildes betreffen.
Beispielsweise überträgt die Zentraleinheit 1006 ein Steuersignal an den Multiplexer 1003, um passende Bildsignale auszuwählen oder zu kombinieren, die auf dem Anzeigefeld ausgegeben werden sollen. Zu diesem Zeitpunkt überträgt die Zentraleinheit 1006 das Steuersignal an der Anzeigefeldsteuereinheit 1002 in Verbindung mit dem anzuzeigenden Bildssignal, um in geeigneter Weise die Betriebsweise des Anzeigegeräts derart zu steuern, daß die Bildanzeigefrequenz, das Abtastverfahren (beispielsweise Halbbildverfahren oder Nichthalbbildverfahren) und die Anzahl der Abtastzeilen für einem Bild unterrichtet wird. Darüber hinaus überträgt die Zentraleinheit 1006 unmittelbar Bilddaten, Zeichen- und Graphikinformationen an den Bildgenerator 1007, oder sie greift auf einen externen Computer oder auf einen Speicher über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 1005 zur Eingabe von Bilddaten, von Zeichen- und von Graphikinformationen zu.
Es sei angemerkt, daß die Zentraleinheit 1006 andere Arbeitsabläufe durchführen kann. Beispielsweise kann die Zentraleinheit 1006 unmittelbar die Funktion betreffen, beispielsweise einen Personal Computer oder ein Textverarbeitungssystem, die Informationen erzeugt oder verarbeitet. Alternativ kann die Zentraleinheit 1006 an ein externes Rechnernetzwerk über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 1005 angeschlossen werden, um einen Arbeitsablauf, beispielsweise numerische Berechnungen, in Verbindung mit einer externen Einrichtung durchzuführen.
Der Eingabeteil 1014 wird von Anwender verwendet, um einen Befehl, ein Programm oder Daten in die Zentraleinheit 1006 einzugeben, der Eingabeteil 1014 kann eine von verschiedenen Eingabeeinheiten wie eine Tastatur, eine Maus, ein Joy Stick, ein Strichcodeleser oder ein Spracherkennungsgerät sein.
Der Decodierer 1004 ist ein Schaltkreis, um umgekehrt eine Vielzahl von Bildsignalen, die vom Bildgenerator 1007 an den Fernsehsignalempfängerschaltkreis 1013 gelangen, in drei primären Farbsignale oder ein Helligkeitssignal oder ein I-beziehungsweise ein Q-Signalen umzusetzen. Wie durch eine punktierte Linie angedeutet, ist es empfehlenswert, daß der Decodierer 1004 einen Bildspeicher enthält. Grund hierfür ist, ein Fernsehsignale zu verwenden, wie MUSE-Signale, die den Bildspeicher erforderlich machen, wenn inverse Umsetzung erfolgt.
Wenn der Bildspeicher zur Verfügung steht, läßt sich ein Standbild problemlos anzeigen. Alternativ hierzu kann Bildverarbeitung und Bildaufbereitung wie Verkleinerung, Interpolation, Vergrößerung, Reduzierung und Synthese von Bildern sehr einfach durchgeführt werden.
Der Multiplexer 1003 wählt aufgrund eines Steuersignals, das von der Zentraleinheit 1006 kommt, ein geeignetes anzuzeigendes Bild aus. das heißt, der Multiplexer 1003 wählt ein bestimmtes Bildsignal von den invers umgesetzten Bildsignalen, die vom Decodierer 1004 geliefert werden, aus, um das ausgewählte Bildsignal an den Treiber 1001 zu übertragen. In diesem Fall ermöglicht die Auswahl des Bildsignals innerhalb einer Anzeigedauer eines Bildes diese Bild in eine Vielzahl von Bereichen zu unterteilen, um unterschiedliche Bilder auf den unterteilten Anzeigebereichen anzuzeigen, wie es durch eine Mehrfelderfernseheinheit ermöglicht werden kann.
Die Anzeigefeldsteuereinheit 1002 ist ein Schaltkreis zur Steuerung des Arbeitsablaufs des Treibers 1001 aufgrund des Steuersignals, das von der Zentraleinheit 1006 geliefert wird.
Als einen Arbeitsablauf, der den grundlegenden Arbeitsablauf des Anzeigefeldes betrifft, überträgt die Anzeigefeldsteuereinheit 1002 an den Treiber 1001 ein Signal zur Steuerung beispielsweise der Arbeitsabfolge einer Stromversorgungseinheit (hier nicht gezeigt), um das Anzeigefeld zu betreiben. Als einen Arbeitsablauf, der das Verfahren zum Betrieb des Anzeigefeldes betrifft, überträgt die Anzeigefeldsteuereinheit 1002 an den Treiber 1001 ein Signal zur Steuerung beispielsweise der Bildanzeigefrequenz oder des Abtastverfahrens (beispielsweise Zeilensprung oder Nichtzeilensprung). Die Anzeigefeldsteuereinheit 1002 überträgt manchmal an den Treiber 1001 ein Steuersignal, das in Verbindung mit der Einstellung der Bildqualität wie Helligkeit, Kontrast, Farbton und Schärfe des anzuzeigenden Bildes steht.
Der Treiber 1001 ist ein Schaltkreis zur Erzeugung eines Steuersignals, das dem Anzeigefeld 201 zugeführt wird. Das Anzeigefeld 130 arbeitet aufgrund des Bildsignals, das vom Multiplexer 1003 und des Steuersignals, das von der Anzeigefeldsteuereinheit 1002 zugeführt wird.
Die Funktion der entsprechenden Komponenten wurde oben beschrieben. Das Bilderzeugungsgerät entsprechend diesem Beispiel mit der in 22 gezeigten Anordnung kann Bildinformationen, die von unterschiedlichen Bildinformationsquellen kommen, auf dem Anzeigefeld 201 anzeigen. das heißt, jedes der unterschiedlichen Bildsignale, symbolisiert durch Fernsehsignale, wird invers im Decodierer 1004 umgesetzt und anschließen im 1003 passend ausgewählt. Dann wird das aufgewählte Signal dem Treiber 1001 zugeführt. Andererseits erzeugt die Anzeigefeldsteuereinheit 1002 ein Steuersignal zur Steuerung des Arbeitsablaufs des Treibers 1001 aufgrund des anzuzeigenden Bildsignals. Der Treiber 1001 liefert ein Steuersignal an das Anzeigefeld 201 aufgrund des vorherigen Bildsignals und des Steuersignals. Als Folge kann mit diesem Arbeitsablauf ein Bild auf dem Anzeigefeld 201 angezeigt werden. Die Abfolge der Arbeitsabläufe wird vollständig von der Zentraleinheit 1006 gesteuert.
Dieses Bilderzeugungsgerät zeigt nicht nur Bilddaten, die von der Bildinformation des im Decodierer 137 eingebauten Bildspeichers oder dem Bildgenerator 137 ausgewählt werden, sondern sie kann auch anzuzeigende Bildinformationen, Bildverarbeitung, einschließlich Vergrößerung, Verkleinerung, Drehung, Bewegung, Kantenverzerrung, Verdünnung, Interpolation, Farbsignalumsetzung und Bildseitenverhältnisumsetzung, sowie Bildaufbereitung, einschließlich Tongenerierung, Löschen, Mischen, Ersetzung und Einfügung durchführen. Obgleich bei der Beschreibung dieses Beispiels nicht speziell erwähnt, können Schaltkreise, die der Verarbeitung und Aufbereitung von Toninformationen zugeordnet werden, angeordnet werden, wie auch für die Bildverarbeitung und die Bildaufbereitung.
Das Bilderzeugungsgerät kann deshalb entsprechend dem Beispiel Funktionen verschiedener Einrichtungen, beispielsweise Fernsehanzeigeeinrichtung, Telefonkonferenzanschlußeinrichtung, eine Bildaufbereitungseinrichtung für Standbilder und bewegte Bilder, eine Büroanschlußeinrichtung wie einen Computeranschluß, eine Textverarbeitung oder eine Spielmaschine realisieren. Deshalb hat das Bilderzeugungsgerät eine Vielfalt von Anwendungen bei der industriellen und privaten Nutzung.
22 zeigt nur ein Beispiel der Anordnung eines Anzeigegeräts mit Anzeigefeld, die Elektronenstrahlquelle setzt sich aus der oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtung. Natürlich ist die Bilderzeugungsgerät nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Beispielsweise können von den in 22 gezeigten Elementen Schaltkreise, die für den Anwendungszweck unnötig sind, weggelassen werden. Ungekehrt können entsprechende Elemente je nach Anwendungszweck hinzugefügt werden. Wird dieses Anzeigegerät als Bildtelefon verwendet, kann bevorzugt eine Fernsehkamera, ein Mikrofon, eine Beleuchtungseinrichtung, ein Übertragungs-/Empfangsschaltkreis einschließlich einem Modem hinzugefügt werden.
Da ein Bilderzeugungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Elektronenquelle enthält, die durch oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen gebildet wurde, kann ein in den Abmessungen dünnes Anzeigefeld bereitgestellt werden.
Da darüber hinaus ein Anzeigefeld mit einer durch oberflächenleitende, Elektronen emittierende Einrichtungen gebildete Elektronenstrahlquelle ermöglicht, kann die Größe des Bildschirms auf einfache Weise vergrößert werden, kann eine hervorragende Helligkeit realisiert werden, und es können zufriedenstellende Sehfeldkenndaten erhalten werden; das Bilderzeugungsgerät ist in der Lage, ein Bild zu vermitteln, das den Eindruck erweckt, einer echten Darbietung beizuwohnen.
Wie oben beschrieben, hat entsprechend der vorliegenden Erfindung der Elektronen emittierende Abschnitt das elektrische Feld, das ausreichend groß und parallel zum Substrat, um Elektronen zu emittieren, gebildet ist, und der Teil nahe dem Elektronen emittierenden Abschnitt ist in der Lage, das Auftreffen der Elektronen auf die Elektrode zu verhindern, wodurch eine effektive Elektronen emittierende Einrichtung erhalten wird.
Die großflächige Elektronenquelle, die durch Anordnung einer Vielzahl von oberflächenleitenden, Elektronen emittierenden Einrichtungen gebildet wurde, ist in der Lage, den Elektronen emittierenden Wirkungsgrad für jede Elektronen emittierende Einrichtung zu verbessern. Das Bilderzeugungsgerät mit der oben erwähnten Elektronenquelle ist in der Lage die Helligkeit zu verbessern und den Kontrast zu erhöhen, wodurch die Bildqualität bedeutend verbessert wird.
Die erzielte Verbesserung des Elektronen emittierenden Wirkungsgrads ermöglicht, ein preiswertes Gerät zur Verfügung zu stellen, dessen Leistungsbedarf verringert werden kann, und es hat periphere Schaltungen, deren Belastung verringert werden kann.
Wie oben beschrieben kann eine großflächige, flache Anzeige realisiert werden, die in der Lage ist, sich einem Farbbild anzupassen, und die eine hervorragende Helligkeit, hohen Kontrast und hervorragende Bildqualität zeigt.
Obgleich die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem gewissen Grad von Einzelheiten beschrieben wurde, kann verstanden werden, daß die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form in den Einzelheiten der Konstruktion und bei der Kombination und bei der Anordnung von Teilen geändert werden kann, ohne vom Schutzumfang, wie nachfolgend beansprucht, abzuweichen.

Claims

Elektronen emittierende Vorrichtung (51–57), mit einer Anodenelektrode (21); einer Elektronen emittierenden Einrichtung (1–6), die sich gegenüber der Anodenelektrode (21) befindet und ein Isolationssubstrat (1) besitzt, das erste und zweite Einrichtungselektroden (4, 5) beabstandet, und einem elektrisch leitenden Dünnfilm (3), der sich dazwischen erstreckt und verbunden ist mit der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode, die über einen Elektronen emittierenden Abschnitt (2) mit einem Riß (6) verfügen; und mit einem Spannungsquellenmittel (53, 51), das mit der Anodenelektrode (21) und mit der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode (4, 5) verbunden ist, um ein Potential an die zweite Einrichtungselektrode anzulegen, das höher ist als ein Potential, das an der ersten Einrichtungselektrode anliegt, und um die Anodenelektrode mit einem Potential zu beaufschlagen, das höher ist als ein Potential, das an der zweiten Einrichtungselektrode anliegt; dadurch gekennzeichnet, daß: die Elektronen emittierende Einrichtung (1–6) eine Feldkorrekturelektrode (7) enthält, die der ersten oder der zweiten Einrichtungselektrode (4, 5) benachbart ist; und daß das Spannungsquellenmittel (53, 51) ein Mittel (55) zum Anlegen eines Potentials an die Feldkorrekturelektrode (7) enthält, das höher ist als das Potential, das an der ersten Einrichtungselektrode anliegt, wobei ein Einzelpunkt (22) des durch Anlegen der Potentiale an die Anodenelektrode (21) und an die erste und zweite Einrichtungselektrode (4, 5) erzeugten elektrischen Feldes eine Verschiebung hin zum Riß (6) erfährt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abstand Xs von einem Mittelabschnitt des Risses (6) zum Einzelpunkt (22) des auf der zweiten Einrichtungselektrode (5) gebildeten elektrischen Feldes kürzer ist als ein Produkt aus dem Abstand L vom Mittelabschnitt des Risses (6) zu einer Stelle, bei der ein Elektron anfänglich in ein Vakuum emittiert und bei der ein Parameter C durch folgende Gleichung festgelegt ist:
wobei Vf (in Volt) die Einrichtungsspannung ist, die an der ersten Einrichtungselektrode (4) und der zweiten Einrichtungselelektrode (5) anliegt, Wf (in Elektronenvolt) die Austrittsarbeit aus der Oberfläche nahe des Risses ist, wobei e (in Coulomb) die elektrische Elementarladung ist, und wobei die an der Feldkorrekturelektrode (7) anliegende Spannung in Hinsicht auf die erste Einrichtungselektrode (4) gleich Vc ist und der Abstand Xs ungefähr durch folgende Gleichung festgelegt ist:
wobei h der Abstand zwischen der Elektronen emittierenden Einrichtung (1–6) zur Anodenelektrode (21), πdas Verhältnis des Kreisumfanges zu seinem Durchmesser, Va die Spannung, die zwischen die Anodenelektrode und die erste Einrichtungselektrode (4) anzulegen ist, und b der Abstand vom Mittenabschnitt des Risses (6) zu einem Mittenabschnitt eines Spaltes zwischen der Feldkorrekturelektrode (7) und entweder der ersten oder zweiten Einrichtungselektrode (4, 5) ist, die der Feldkorrekturelektrode (7) näher ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einem Steuermittel, das mit dem Spannungsquellenmittel (51–57) zusammenarbeitet, um die Potentiale so einzuregeln, daß die Spannungen Va und Vc sich während des Zeitverlaufs ändern, während sich der folgende Parameter Va + hVc/πb auf einem konstanten Wert hält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einem Steuermittel, das mit dem Spannungsquellenmittel (51–57) zusammenarbeitet, um die Potentiale so einzuregeln, daß die Spannungen Vf und Vc sich synchron mit der Zeit verändern, während der Wert des Emissionsstromes (Ie) konstant bleibt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste und die zweite Einrichtungselektrode (4, 5) in derselben Ebene und die Feldkorrekturelektrode (7) in einer Ebene über der Ebene der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode (4, 5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei der die erste und die zweite Einrichtungselektrode (4, 5) in derselben Ebene und die Feldkorrekturelektrode (7) in einer Ebene unter der Ebene der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode (4, 5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei der die erste und die zweite Einrichtungselektrode (4, 5) in derselben Ebene und die Feldkorrekturelektrode (7) in einer in Hinsicht auf die Ebene der ersten und der zweiten Einrichtungselektrode (4, 5) geneigten Ebene angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Vielzahl Elektronen emittierender Einrichtungen, die jeweils der Anodenelektrode (21) gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils eine obenerwähnte Feldkorrekturelektrode (7) haben.
Vorrichtung nach Anspruch 8, mit einer Matrixverdrahtungskonfiguration, bei der die Elektronen emittierenden Einrichtungen in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei entweder die erste (4) oder die zweite Einrichtungselektrode (5) einer jeden Einrichtung in Hinsicht auf die Zeile mit einer jeweiligen Zeilenleitung (DX₁–DX_n ) verbunden ist und wobei entweder die erste oder die zweite Einrichtungselektrode einer jeden Einrichtung in einer jeweiligen Spalte mit einer jeweiligen Spaltenleitung (DY₁–Dy_n ) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, mit einer leiterförmigen Verdrahtungskonfiguration, bei der die Elektronen emittierenden Einrichtungen in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die erste und zweite Einrichtungselektrode (4, 5) einer jeden Einrichtung in einer jeweiligen Zeile parallelgeschaltet ist mit jeweiligen Paaren (D1, D3, D5 und D2, D4, D6) eines Paares (D1 & D2, D3 & D4, D5 & D6) jeweiliger Zeilenleitungen und wobei die Feldkorrekturelektroden (7) von Einrichtungen in einer jeden jeweiligen Spalte mit einer jeweiligen Spaltenleitung verbunden ist.
Bilderzeugungsgerät mit einer Vorrichtung nach einem Ansprüche 8 bis 10, mit einem Bilderzeugungsglied (114, 115), das die Anodenelektrode (21: 115) enthält.
Gerät nach Anspruch 11, bei dem das Bilderzeugungsglied (114, 115) ein Leuchtstoffglied (114) enthält, das mit der Anodenelektrode (115) zwischen dieser und der Vielzahl von Elektronen emittierenden Einrichtungen angeordnet ist.