DE69531035T2 - Bildanzeigevorrichtung und Verfahren zur Aktivierung eines Getters - Google Patents

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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle und einem Bilderzeugungselement (fluoreszierender Körper) zur Erzeugung eines Bilds durch Bestrahlung von von der Elektronenquelle emittierten Elektronenstrahlen sowie eine Elektronenquelle dafür und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • In einem Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle, einem fluoreszierenden Körper, der als ein Bilderzeugungselement wirkt und fluoresziert, um ein Bild darauf zu erzeugen, wenn es mit von der Elektronenquelle emittierten Elektronenstrahlen bestrahlt wird, und einem Vakuumbehälter zum Enthalten der Elektronenquelle und des Bilderzeugungselements, wobei das Innere des Vakuumbehälters auf einem hohen Vakuum gehalten werden muss. Andererseits beeinflusst irgendein in dem Vakuumbehälter verbleibendes Gas die Elektronenquelle nachteilig, um die Elektronenemissionsleistung der Elektronenquelle zu verschlechtern und eventuell das Gerät unfähig zur Erzeugung eines klaren und leuchtenden Bilds zu machen, wenn der Gasdruck im Inneren bedeutend ansteigt, obwohl das Ausmaß einer nachteiligen Wirkung von der Art des in dem Vakuumbehälter enthaltenen Gases abhängt. Das Gas in dem Vakuumbehälter kann durch Elektronenstrahlen ionisiert werden und die erzeugten Ionen können durch das an die Elektronen von der Elektronenquelle angelegte elektrische Feld beschleunigt werden, bevor einige der Ionen mit der Elektronenquelle zusammenstoßen, um die letztere zu beschädigen. In einigen Fällen kann das Gas in dem Vakuumbehälter ansteigen, um sich im Inneren elektrisch zu entladen und eventuell das Bilderzeugungsgerät zu zerstören.
  • Der Vakuumbehälter eines Bilderzeugungsgeräts ist typischerweise durch Zusammenfügen von Glasbestandteilen und Verbinden von ihnen durch geschmolzenes Glas an ihren Verbindungen hergestellt. Die Vakuumbedingung des Inneren des zusammengefügten und verbundenen Vakuumbehälters wird mittels eines innerhalb des Vakuumbehälters angeordneten Getters beibehalten.
  • Der Getter in einer einfachen Kathodenstrahlröhre bzw. CRT ist eine Schicht aus einer Legierung, die Ba als einen Hauptbestandteil enthält und auf der inneren Wand des Behälters angeordnet ist, indem die Legierung elektrisch oder mittels einer hochfrequenten Welle erhitzt wird, um zu verdampfen. Die aufgebrachte Legierung adsorbiert das innerhalb des Behälters erzeugte Gas, um das Innere auf einem erhöhten Vakuumgrad zu behalten.
  • Inzwischen wurden Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtungen entwickelt, die eine Elektronenquelle umfassen, die durch Anordnen einer Anzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen auf einem flachen Substrat verwirklicht sind. Während der Vakuumbehälter eines derartigen Anzeigegeräts ein Volumen kleiner als das einer Kathodenstrahlröhre besitzt, wird der Oberflächenbereich der Wände des Vakuumbehälters des Anzeigegeräts, der Gas erzeugen kann, im Vergleich mit einer Kathodenstrahlröhre nicht verringert. Mit anderen Worten, wenn der Vakuumbehälter einer Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung und der einer Kathodenstrahlröhre im selben Ausmaß Gas erzeugen, kann der Druckanstieg in dem Behälter für die erstere größer als für die letztere sein und das Nettoergebnis wird beim ersteren katastrophaler sein. Während zusätzlich der Vakuumbehälter einer Kathodenstrahlröhre Wandoberflächen besitzt, die darauf keinerlei Elektronenquelle oder kein Bilderzeugungselement tragen, und eine Getterschicht dort gebildet sein kann, ist der innere Oberflächenbereich der Wände des Vakuumbehälters einer Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung meist durch eine Elektronenquelle und ein Bilderzeugungselement belegt. Irgendeine auf diesen Bestandteilen durch Dampfaufbringung gebildete Getterschicht kann die Leistung des Geräts nachteilig beeinflussen, so dass beispielsweise eine Kurzschlussverdrahtung in ihm zunimmt. Somit besitzt das Gerät einen sehr begrenzten Bereich zur Erzeugung einer Getterschicht. Während Wandkanten und -ecken des Vakuumbehälters zur Erzeugung einer Getterschicht verwendet werden können, um das Bilderzeugungselement und die Elektronenquelle (im nachfolgenden gesammelt als der „Bildanzeigebereich" bezeichnet) frei von der Gettersubstanz zu machen, kann eine derartige Maßnahme kaum einen ausreichend großen Bereich für den Getter ausbilden, der das erzeugte Gas zufriedenstellend adsorbieren kann, wenn die Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung große Abmessungen besitzt.
  • Bei einem Versuch, das vorstehende Problem zu lösen und einen großen Oberflächenbereich für den Getter zu sichern, wurden Vorschläge gemacht einschließlich einem, gemäß dem Getterdrähte außerhalb des Bildanzeigebereichs, wie beispielsweise der Randwand des Anzeigegeräts, angeordnet sind und eine Getterschicht auf der Wand durch Dampfaufbringung gebildet ist, um einen ausreichenden Oberflächenbereich für den Getter auszubilden (Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschicht Nr. 5-151916, wie schematisch im Querschnitt in 14A gezeigt), einem, in dem eine Getterkammer an eine Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung angehängt ist, um eine Getterschicht zu bilden (Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 4-289640, wie schematisch in 14B gezeigt), und eine, in der ein Raum zwischen dem Elektronenquellensubstrat und einer Rückplatte des Vakuumbehälters ausgebildet ist und eine Getterschicht dort gebildet ist (Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 1-235152). Im Hinblick auf in dem Vakuumbehälter der Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung erzeugtes Gas gibt es auch ein Problem eines lokalen Druckanstiegs. In einem Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle und einem Bilderzeugungselement wird Gas hauptsächlich innerhalb des Vakuumbehälters von dem mit Elektronenstrahlen zu bestrahlenden Bilderzeugungselement und der Elektronenquelle selbst erzeugt. In einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre sind das Bilderzeugungselement und die Elektronenquelle voneinander durch einen großen Abstand getrennt und es ist eine Getterschicht auf den Wänden des zwischen ihnen angeordneten Vakuumbehälters gebildet, so dass das durch das Bilderzeugungselement erzeugte Gas in verschiedene Richtungen verteilt wird, bevor es zur Elektronenquelle gelangt und wird teilweise durch die Getterschicht adsarbiert und daher tritt kein bedeutender Druckanstieg auf der Elektronenquelle auf. Da zusätzlich eine Getterschicht rund um die Elektronenquelle selbst gebildet ist, sammelt sich das von der Elektronenquelle selbst entladene Gas nicht bedeutend, um einen dort bedeutenden örtlichen Druckanstieg zu erzeugen. In einer Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung kann sich im Gegensatz dazu das von dem Bilderzeugungselement erzeugte Gas einfach sammeln, ohne sich zufriedenstellend zu verteilen, um demzufolge einen bedeutenden örtlichen Druckanstieg auf der Elektronenquelle zu verursachen, da das Bilderzeugungselement sehr nahe bei der Elektronenquelle angeordnet ist. Dieser Druckanstieg ist im Zentrum bemerkenswerter als in den Randbereichen des Bildanzeigebereichs, da sich Gas nicht verteilen kann, um zur Getterschicht zu kommen. Das erzeugte Gas kann durch Elektronen von der Elektronenquelle ionisiert werden, die durch das zwischen der Elektronenquelle und dem Bilderzeugungselement existierende elektrische Feld beschleunigt werden können. Derartige Ionen können mit der Elektronenquelle zusammenstoßen, um die letztere zu beschädigen und eine elektrische Entladung im Inneren ansteigen zu lassen, um eventuell die Elektronenquelle zu zerstören.
  • Bei einem Versuch, mit diesem Problem zurechtzukommen, wurden Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtungen vorgeschlagen, in denen eine Gettersubstanz innerhalb des Bildanzeigebereichs angeord net ist, um irgendein im Inneren erzeugtes Gas sofort zu adsorbieren. Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 4-12436 ein Verfahren zum Erzeugen von Gateelektroden aus einer Gettersubstanz, die in einer Elektronenquelle enthalten ist, um Elektronenstrahlen zu extrahieren. Sie beschreibt eine Elektronenquelle vom Feldemissionstyp unter Verwendung einer konischen Projektion für eine Kathode und eine Halbleiter-Elektronenquelle mit pn-Übergängen. Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungs-schrift Nr. 63-181248 offenbart ein Verfahren zum Anordnen einer Gettersubstanz auf Steuerelektronen (einschließlich Gitterelektroden), um in einer Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung enthalten zu sein, um Elektronenstrahlen innerhalb der Anzeige zu steuern, wobei die Steuerelektroden zwischen den Kathoden und der Frontplatte des Vakuumbehälters der Anzeige angeordnet sind.
  • Das US-Patent Nr. 5 453 659 „Anode Plate for Flat Panel Display having Integrated Getter", erteilt am 26. September 1995 an Wallace et al., offenbart eine in dem Spalt zwischen benachbarten streifenförmigen fluoreszierenden Körpern in der Anzeige angeordnete Gettersubstanz. Die angeordnete Gettersubstanz ist von den fluoreszierenden Körpern elektrisch isoliert und die elektrisch mit der ersteren verbundenen elektrisch leitfähigen Körper in der Anzeige und der Getter werden durch Anlegen einer Spannung daran und Bestrahlen und Erhitzen von ihm durch von der Elektronenquelle der Anzeige emittierte Elektronen oder durch mit elektrischer Energie Versorgen und Erhitzen aktiviert.
  • Es ist unnötig zu sagen, dass eine für die Elektronenquelle einer Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung zu verwendende elektronenemittierende Einrichtung gewünscht eine einfache Struktur besitzt, die durch ein einfaches Verfahren aus dem Gesichts punkt von Technologie und Herstellungskosten hergestellt werden kann.
  • Aus einem derartigen Gesichtpunkt enthält das Verfahren zum Erzeugen von Gateelektroden einer in einer Elektronenquelle zu enthaltenden Gettersubstanz, wie in der vorstehend aufgeführten japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 4-12436, Herstellungsschritte zur Herstellung von konischen Kathodenbausteinen, zum Erzeugen von Verbindungen von Halbleitern und anderen in einem Vakuumgerät auszuführenden komplizierten Funktionen und ist aufgrund der Beschränkungen in Bezug auf das Herstellungsgerät nicht geeignet, eine große Elektronenquelle herzustellen.
  • Ein in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 63-181248 offenbartes Anzeigegerät mit zwischen der Elektronenquelle und der Frontplatte des Geräts angeordneten Steuerelektroden besitzt einen komplizierten Aufbau und erfordert aufwendige Herstellungsschritte zum Ausrichten derartiger Bestandteile.
  • Das US-Patent Nr. 5 453 659 offenbart ein Verfahren zum Bilden einer Gettersubstanz auf einer Anodenplatte einer Elektronenquelle. Mit diesem Verfahren muss die Gettersubstanz jedoch elektrisch von dem fluoreszierenden Körper der Elektronenquelle isoliert sein und Musterbildungsvorgänge unter Verwendung einer photolithographischen Technik müssen zur Präzisionsverarbeitung wiederholt werden.
  • Das vorgeschlagene Verfahren enthält daher aufwendige Verarbeitungsschritte und die Verwendung eines großen Geräts für die Photolithographie, so dass die durch das Verfahren hergestellten Bilderzeugungsgeräte unvermeidbar Abmessungseinschränkungen unterliegen.
  • Eine elektronenemittierende Einrichtung, die die Erfordernisse eines einfachen Herstellungsverfahrens erfüllen kann, kann eine elektronenemittierende Einrichtung vom seitlichen Feldemissionstyp oder eine elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtung sein. Eine elektronenemittierende Einrichtung vom seitlichen Feldemissionstyp umfasst eine Kathode mit einem punktuellen elektronenemittierenden Bereich und ein Gate zum Anlegen einer Spannung an die auf einem flachen Substrat angeordnete Kathode und wird mittels einer Dünnschicht-Aufbringungstechnik, wie beispielsweise Dampfaufbringung, Kathodenzerstäubung oder Plattieren und einer einfachen photolithographischen Technik hergestellt. Eine elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtung umfasst eine elektrisch leitfähige Dünnschicht einschließlich eines Bereichs mit hohem elektrischen Widerstand und emittiert Elektronen, wenn ein elektrischer Strom dadurch fließen gelassen wird. Eine derartige Einrichtung ist typischerweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-235255 offenbart.
  • Wie früher beschrieben, sind das Bilderzeugungselement, das typischerweise eine fluoreszierende Schicht ist, das Zusammenstößen mit hochenergetischen Elektronen unterliegt, und die Elektronenquelle selbst, die zwei größten Gaserzeuger in einem Bilderzeugungsgerät. Wenn der Druck des erzeugten Gases relativ niedrig ist, kann das Gas durch die elektronenemittierenden Bereiche der Elektronenquelle adsorbiert werden, um die Leistung der Elektronenquelle nachteilig zu beeinflussen und Gasmoleküle, die durch von der Elektronenquelle kommende Elektronen ionisiert sind, werden durch die zwischen dem Bilderzeugungselement und der Elektronenquelle oder zwischen der Seite mit höherem Potential und der Seite mit niedrigerem Potential der Elektronenquelle angelegte Spannung beschleunigt und treffen die Seite mit höherem Potential oder die Seite mit niedrigerem Potential der Elektronenquelle hart, um sie zu beschädigen. Wenn der Gasdruck örtlich und unverzüglich hoch an steigt, stoßen durch das elektrische Feld beschleunigte Ionen mit Gasmolekülen zusammen, um zusätzliche Ionen zu erzeugen und erhöhen somit eine elektrische Entladung innerhalb des Geräts. Dann kann die Elektronenquelle örtlich zerstört werden, um die Elektronenemissionsleistung der Elektronenquelle zu verschlechtern. Wie bei dem Bilderzeugungselement, das typischerweise eine fluoreszierende Schicht ist, können H2O-Gas und anderes Gas abrupt von dem fluoreszierenden Körper erzeugt werden, wenn Elektronen emittiert werden, um den fluoreszierenden Körper zu veranlassen, nach der Beendigung des Bilderzeugungsgeräts zu fluoreszieren. Somit kann die Helligkeit des auf dem Anzeigeschirm des Geräts angezeigten Bilds bedeutend in den Anfangsstufen des Vorgangs eines Ansteuerns des Geräts verringert werden. Wenn das Gerät danach weiter angesteuert wird, kann Gas auch von Bereichen rund um die Elektronenquelle erzeugt werden, um die Leistung des Bilderzeugungsgeräts stufenweise zu verschlechtern. Solange ein Getter außerhalb des Bildanzeigebereichs des Geräts angeordnet ist, wie im Fall von herkömmlichen Bilderzeugungsgeräten, brauchen die im Zentrum des Bildanzeigebereichs erzeugten Gasmoleküle nicht nur eine lange Zeit, bevor sie zum externen Getterbereich kommen, sondern können auch wieder durch die Elektronenquelle adsorbiert werden, so dass der Getter nicht wirkungsvoll funktionieren kann, um die Verschlechterung der Elektronenemissionsleistung der Elektronenquelle zu verhindern und die Helligkeit des auf dem Bildanzeigebereich angezeigten Bilds kann im Zentrum bedeutend verschlechtert werden. Angesichts der bevorstehend identifizierten Nachteile herkömmlicher Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtungen mit weder Gateelektroden noch Steuerelektroden, gibt es einen Bedarf für eine neue flache Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtung mit einer verbesserten Konfiguration, wobei eine Gettersubstanz innerhalb des Bildanzeigebereichs angeordnet ist, so dass irgendein erzeugtes Gas schnell und wirkungsvoll entfernt werden kann.
  • Die internationale Patentanmeldung WO-A-9420975 offenbart ein Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Feldemissions-Einrichtungen und einem in einer luftleer gepumpten Hülle angeordneten Phosphor-Bilderzeugungselement. In dem bevorzugten Aufbau dieses Geräts-ist die fluoreszierende Phosphorschicht mit einer Rückseite aus dünnem Metall beschichtet, die wiederum mit einer Dünnschicht aus einer Barium-Gettersubstanz beschichtet ist.
  • Patent Abstracts of Japan, Band 010, Nr. 042 (E-382), 19. Februar 1986, und die japanische Patentanmeldung JP-A-60 198044 offenbaren ein Flach-Bildschirm-Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle, einen Elektrodengruppe zur Beschleunigung, Fokussierung, Ablenkung und Modulation von Elektronen und eine Phosphorschicht in einer luftleer gepumpten Glashülle. Ein Barium-Legierungs-Getter ist in der Hülle angeordnet und ist derart angeordnet, dass, wenn der Getter beleuchtet wird, eine Getterschicht auf der Rückseite der Rückelektrode nahe heissen Kathodenelementen dampfaufgebracht ist.
  • Die europäische Patentanmeldung EP-A-0623944 mit den in dem Oberbegriff der angehängten Patentansprüche 1 und 3 aufgeführten Merkmalen offenbart ein derartiges Bilderzeugungsgerät, wobei eine Gettersubstanz innerhalb des Bildanzeigebereichs angeordnet ist. Insbesondere ist dort eine Flach-Bildschirm-Feldemissions-Anzeigeeinrichtung offenbart, in der der Phosphor in den Aperturen einer netzförmigen Schicht mit einer Gettersubstanz eingebettet ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend identifizierten Probleme durch Ausbilden eines Bilderzeugungsgeräts zu lösen, das im wesentlichen frei von einer Verschlechterung der Helligkeit des darauf angezeigten Bilds über die Zeit ist.
  • Ein Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung mit den in dem Oberbegriff der angehängten Ansprüche 1 und 3 aufgeführten Merkmalen ist in den Ansprüchen 1 und 3 definitiv dargelegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gettersubstanz auf einer Isolierschicht auf den unteren Drähten ausgebildet ist oder sie auf den oberen Drähten ausgebildet ist. Sie kann sowohl auf den oberen Drähten als auch auf den Isolierschichten auf den unteren Drähten ausgebildet sein: Wenn sie auf den vorstehend erwähnten Isolierschichten ausgebildet ist, dann ist sie mit einem Getteraktivierungsdraht verbunden.
  • Eine Elektronenquelle zur Verwendung in dem Gerät gemäß einem oder anderem der Ansprüche 1 und 3 ist durch die angehängten Ansprüche 9 bzw. 11 definiert.
  • Jeweilige Verfahren zur Getteraktivierung des beanspruchten Geräts sind durch angehängte Ansprüche 14 und 15 definiert.
  • Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen, werden bevorzugte Ausführungsbeispiele nun unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung genau beschrieben. Diese Beschreibung, die nur als Beispiel erfolgt, folgt, nachdem erst ein alternativen Aufbau beschrieben ist.
  • Es zeigen:
  • 1 eins schematische perspektivische Ansicht eines alternativen Bitderzeugungsgeräts, die seinen Aufbau zeigt,
  • 2A eine schematische Draufsicht auf eine fluoreszierende Schicht mit schwarzen Streifen,
  • 2B eine schematische Draufsicht auf eine fluoreszierende Schicht mit einer schwarzen Matrix,
  • 3A eine schematische Teil-Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung, die seinen Aufbau veranschaulicht,
  • 3B eine schematische Teil-Schnittansicht entlang einer Linie 3B-3B in 3A,
  • 4 eine schematische Teil-Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung,
  • 5 ein schematisches Blockschaltbild einer Ansteuerschaltung eines Bilderzeugungsgeräts, das entworfen ist, Bilder gemäß NTSC-Signalen anzuzeigen,
  • 6 ein schematisches Blockschaltbild eines zur Herstellung des Bilderzeugungsgeräts zu verwendenden Vakuumsystems,
  • 7 ein schematisches Schaltbild einer zur Erregungsbildung und für Aktivierungsschritte bei der Herstellung des Bilderzeugungsgeräts zu verwendenden Schaltung,
  • 8 eine Darstellung der Leistungen der in den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel hergestellten elektronenemittierenden Einrichtungen, die nachfolgend beschrieben werden,
  • 9A bis 9I schematische Schnittansichten einer elektronenemittierenden Einrichtung gemäß Beispiel 1 in verschiedenen Herstellungsschritten,
  • 10 eine schematische Teil-Draufsicht des Bilderzeugungsgeräts gemäß Beispiel 2,
  • 11A und 11B schematische Teilansichten des Bilderzeugungsgeräts gemäß Beispiel 3,
  • 12 eine schematische Teil-Schnittansicht des Bilderzeugungsgeräts gemäß Beispiel 3, die das Verfahren zur Herstellung derselben veranschaulicht,
  • 13 eine schematische perspektivische Ansicht einer elektronenemittierenden Einrichtung gemäß Beispiel 4, die das Profil des elektronenemittierenden Bereichs und seiner Nachbarschaft veranschaulicht,
  • 14A und 14B schematische Teilansichten von herkömmlichen Flach-Bildschirmanzeigeeinrichtungen,
  • 15 eine schematische Teil-Draufsicht einer Elektronenquelle mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen, die mit einer Matrixverdrahtung angeordnet sind,
  • 16 eine schematische Teil-Schnittansicht entlang einer Linie 16-16 in 15,
  • 17A bis 17H schematische Teil-Schnittansichten der Elektronenquelle gemäß 15, die ihre verschiedenen Herstellungsschritte veranschaulichen.
  • 1 ist eine Ansicht eines alternativen Bilderzeugungsgeräts, das verwirklicht wurde, indem eine Dünnschicht einer elektrisch leitfähigen Gettersubstanz auf einer auf einer fluoreszierenden Schicht gebildeten Metallrückseite angeordnet wird.
  • Gemäß 1, die schematisch ein alternatives Bilderzeugungsgerät veranschaulicht, umfasst es eine durch Verbinden einer Elektronenquelle 1 mit einer Vielzahl von auf einem Substrat angeordneten und geeignet verdrahteten elektronenemittierenden Einrichtungen, einer Rückplatte 2, einem Trägerrahmen 3 und einer Frontplatte 4 zusammen entlang deren Verbindungen gebildete Hülle 5. Die Frontplatte 4 wiederum ist durch Anordnen einer fluoreszierenden Schicht 7, einer Metallrückseite 8 und einer Getterschicht 9 auf einem Glassubstrat 6 gebildet, um einen Bildanzeigebereich zu erzeugen. Während die fluoreszierende Schicht 7 in einem Bilderzeugungsgerät für schwarze und weiße Bilder nur aus einem fluoreszierenden Körper gemacht ist, kann sie anstelle davon in einem Bilderzeugungsgerät für Farbbilder Bildelemente aus fluoreszierenden Körpern der drei Primärfarben rot, grün und blau enthalten, die voneinander durch schwarze, elektrisch leitfähige Elemente getrennt sind. Derartige schwarze, elektrisch leitfähige Elemente können schwarze Streifen oder eine schwarze Matrix bilden, die nachstehend genauer beschrieben werden. Die Metallrückseite ist aus einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht, typischerweise aus Aluminium hergestellt. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann sie alternativ aus einer Gettersubstanz hergestellt sein, so dass sie auch als eine Getterschicht funktionieren kann. Die Metallrückseite ist derart entworfen, dass sie die Helligkeit des Anzeigeschirms durch derartiges Reflektieren von von den fluoreszierenden Körpern kommenden und sich zur Elektronenquelle bewegenden Lichtstrahlen, dass sie entlang der Richtung zum Glassubstrat geleitet werden können und zur selben Zeit verhindert wird, dass als Ergebnis einer Ionisierung des in der Hülle verbleibenden Gases durch Elektronenstrahlen erzeugte Ionen die fluoreszierenden Körper beschädigen. Sie wirkt auch als Anode relativ zur Elektronenquelle und prägt dem Bildanzeigebereich der Frontplatte elektrische Leitfähigkeit auf, um dort irgendeine Ansammlung von elektrischer Ladung zu verhindern.
  • Die auf der Frontplatte gebildete Getterschicht ist entworfen, durch die Elektronenquelle und die Frontplatte erzeugtes Gas zu adsorbieren.
  • Es ist zu beachten, dass, wenn die Getterschicht als eine Metallrückseite dient, sie ausreichend elektrisch leitfähig sein sollte.
  • Wenn im allgemeinen der elektrische Widerstand einer Dünnschicht mit einer Dicke t, einer Breite w und einer Länge 1 gleich R ist, ist ein „Flächenwiderstand" Rs durch die Gleichung R = Rs(1/w) definiert und Rs sollte für die Schicht keinen großen Wert haben, um eine ausreichend große elektrische Leitfähigkeit zu zeigen. Wenn die Dünnschicht strukturell einheitlich ist, weisen Rs und der spezifische elektrische Widerstand p der Substanz der Dünnschicht eine Beziehung Rs = p/t auf. Somit sollte t einen relativ großen Wert haben. Zusätzlich ist es erforderlich, dass der Getter ein relativ großes Volumen aufweist, damit er Gas in einem ausreichenden Ausmaß adsorbieren kann. Dies bedeutet, dass t für den Getter sehr klein sein sollte, um gut zu funktionieren und es kann eine untere Grenze dafür definiert werden.
  • Andererseits sollte die Metallrückseite ausreichend dünn sein, um Elektronenstrahlen ein Hindurchgehen und Erreichen der fluoreszierenden Körper zu erlauben. Die Dicke t der Metallrückseite, die Intensität Io der einfallenden Elektronen und die Intensität It von durchgehenden Elektronen zeigt eine Beziehung, die grob ausgedrückt ist durch It = Io exp{–t)Io)}. Io ist der mittlere freie Weg von Elektronen in der Metallrückseite und durch das Material der Metallrückseite und die Energie von einfallenden Elektronen definiert. Da dieser jedoch durch das Verhältnis von darin beobachteter elastischer Streuung zu nichtelastischer Streuung, die besondere Struktur der Schichten der Metallrückseite und andere Faktoren beeinflusst wird, sollte er experimentell bestimmt werden.
  • Wenn die Gettersubstanz nicht sehr dick ist, kann sie alternativ auf einer Aluminium-Metallrückseite als einer einzigen Schicht gebildet sein. Wenn dies der Fall ist, wird die Schicht der Gettersubstanz, da die Metallrückseite eine ausreichend große elektrische Leitfähigkeit besitzt, dünn gemacht, so lange wie sie wirkungsvoll funktioniert.
  • Bevorzugt ist die Gettersubstanz ausgewählt auf den schwarzen Streifen oder der schwarzen Matrix der fluoreszierenden Schicht (mit der Metallrückseite dazwischen angeordnet) angeordnet, so dass Elektronen durch die Gettersubstanz nicht adsorbiert werden können und daher die Schicht der Gettersubstanz ausreichend dick gemacht werden kann.
  • Ein Bilderzeugungselement mit einem Aufbau wie vorstehend beschrieben kann in einem relativ einfachen Verfahren hergestellt werden, da die Gettersubstanz und die fluoreszierenden Körper elektrisch verbunden sind. Es kann durch ein viel einfacheres Verfahren hergestellt werden als durch das in dem früher zitierten US-Patent Nr. 5,453,659 „Anode Plate" offenbarte und es kann sich selbst auf große Abmessungen anpassen. Wenn die Gettersubstanz mit einem Muster versehen wird, ist es nicht erforderlich, sie elektrisch von den fluoreszierenden Körpern zu isolieren und daher ist keine rigorose Steuerung für den Mustererzeugungsvorgang erforderlich. Eine mit Muster versehene Schicht einer Gettersubstanz kann durch Anordnen einer geeigneten Maske auf der Metallrückseite und Bilden einer Schicht der Gettersubstanz mittels von Vakuumdampfaufbringung oder Kathodenzerstäubung erzeugt werden. Die Gründe, aus denen ein Bilderzeugungselement auf eine derart einfache Weise verglichen mit dem US-Patent Nr. 5,453,659 angeordnet werden kann, werden nachfolgend beschrieben.
  • Die Gettersubstanz kann aus bekannten einfachen Substanzen mit einer ausreichend hohen elektrischen Leitfähigkeit einschließlich Metallen, wie beispielsweise Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und W und ihren Legierungen ausgewählt werden. Legierungen, die verwendet werden können, können Al, Fe und/oder Ni enthalten.
  • Als Einrichtung zum Sicherstellen einer ausreichend hohen elektrischen Leitfähigkeit für den Getter, auch, wenn er Gas in einem großen Ausmaß adsorbiert hat, kann die Grundsubstanz des Getters ein Metall enthalten, dass weniger reaktiv ist als das erstere. Genauer, ein derartiges Hilfsmetall kann einen negativ elektrischen Ladungs-Wert größer als der des Elements besitzen, das die Basis für den Getter bildet. Wenn dann in der Gettersubstanz enthaltenes Zr oder Ti durch das adsorbierte Gas oxidiert wird, kann das andere Metallelement nichtoxidiert bleiben, um die elektrische Leitfähigkeit des Getters sicherzustellen. Eine derartige Kombination von zwei Metallen für eine Legierung kann Ti (negative elektrische Ladung von 1,5) oder Zr (1,4) und Fe oder No (beide mit einer negativen elektrischen Ladung von 1,8) sein. Ein Metall mit einer großen negativen elektrischen Ladung verschieden von Fe und Ni kann auch verwendet werden.
  • Wiederum gemäß 1 umfasst das Gerät zusätzlich Reihenauswahlanschlüsse 10 und Signaleingabeanschlüsse zum Anlegen eines Signals zur Steuerung der Rate einer Elektronenemission der elektronenemittierenden Einrichtungen der ausgewählten Reihe. Diese Anschlüsse können ein durch Berücksichtigen der Gestaltung der Elektronenquelle und das Verfahren ihrer Steuerung geeignet ausgewähltes Profil aufweisen und sind daher nicht auf die veranschaulichten beschränkt.
  • Nun wird die fluoreszierende Schicht genau beschrieben. 2A zeigt streifenförmige, in einer Abfolge von drei Primärfarben von rot (R), grün (G) und blau (B) angeordnete und voneinander durch schwarze elektrisch leitfähige Elemente 12, die als schwarze Streifen bezeichnet werden, getrennte fluoreszierende Körper 13. In 2B sind punktförmige fluoreszierende Körper 13 in einer Gitteranordnung angeordnet und voneinander durch eine Matrix von schwarzen elektrisch leitfähigen Substanzen 12 getrennt. Punkte von fluoreszierenden Körpern der drei Primärfarben können auf zahlreiche verschiedene Arten und einer Quadratgitteranordnung anstelle einer dreieckigen Gitteranordnung, wie in 2B veranschaulicht, angeordnet sein.
  • Ein schwarzes elektrisch leitfähiges Material 12 und fluoreszierende Körper können auf einem Gassubstrat 6 angeordnet sein, um mittels eines geeigneten Mustererzeugungsvorgangs unter Verwendung einer Schmirgelpulveremulsions- oder Drucktechnik ein vorbestimmtes Muster zu zeigen. Nach Bildung einer fluoreszierenden Schicht, wird eine Metallschicht, typischerweise aus Aluminium, darauf als eine Metallrückseite hergestellt, auf der eine Schicht einer Gettersubstanz gebildet wird. Wenn eine Schicht aus einer Gettersubstanz ausgewählt nur auf der schwarzen Matrix oder den schwarzen Streifen gebildet ist, muss eine Maske mit einem geeigneten Muster von Öffnungen genau damit ausgerichtet und auf der Metallrückseite gesichert sein. Es sollte Rücksicht darauf genommen werden, die Maske so nahe wie möglich an der Metallrückseite ohne Kontaktierung mit der letzteren anzuordnen. Dann wird eine Schicht aus einer Gettersubstanz, die aus einem Metall, wie beispielsweise Ti oder Zr oder einer ein derartiges Metall enthaltenden Legierung, hergestellt sein kann, auf der fluoreszierenden Schicht oder der Metallrückseite durch Kathodenzerstäubung oder Vakuumdampfaufbringung gebildet. Bevorzugt kann eine dünne stabilisierte Schicht aus einem Nitrid zusätzlich auf der Oberfläche der Gettersubstanzschicht gebildet sein, um die Gettersubstanzschicht in den nachfolgenden Verarbeitungsschritten einfach zu handhaben. Eine derartige Nitridschicht kann durch Einfügen von Stickstoffgas in das Vakuumgerät und Erhitzen nach dem Bilden der Getterschicht hergestellt werden. Die hergestellte Nitridschicht wird in einem nachfol genden „Getteraktivierungsschritt" (wie er nachfolgend beschrieben wird) entfernt.
  • Die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Frontplatte 4 wird dann mit einem Trägerrahmen 3, einer Rückplatte 2, einem Elektronenquellensubstrat 1 und anderen Komponenten, von denen der Trägerrahmen 3, die Frontplatte 4 und die Rückplatte 2 miteinander mittels geschmolzenen Glases bei 400°C verbunden sind, kombiniert. Zur selben Zeit werden die internen Komponenten, wie beispielsweise das Elektronenquellensubstrat 1, auch fest in Position gesichert. In der Praxis werden die zusammengefügten Komponenten in der Atmosphäre auf 300°C erhitzt, um das in dem geschmolzenen Glas enthaltene Bindemittel zu beseitigen (ein als „Vorbacken" bezeichneter Vorgang), und danach werden sie in einer Atmosphäre von Inertgas, wie beispielsweise Ar auf 400°C erhitzt, um die Verbindungen der Komponenten zu verbinden.
  • Nachfolgend wird die Elektronenquelle einer Aktivierung und anderen notwendigen Verarbeitungsschritten unterzogen und nach einem Evakuieren der Innenseite der Hülle 5 wird die (nicht gezeigte) Ausstoßröhre der Hülle erhitzt und mittels eines Brenners versiegelt. Danach wird das Gerät einem Gettervorgang unterzogen, wobei Getter 14 vom Verdampfungstyp (in 1 schematisch als ringförmige Getter gezeigt), die sich von der vorstehend beschriebenen Getterschicht unterscheiden, erhitzt werden, bis sie verdampfen und werden auf die inneren Wände der Hülle 5 aufgebracht (ein als eine „plötzliche Verdampfung" des Getters bezeichneter Vorgang), um eine Schicht zu bilden. Die gebildete Getterschicht ist außerhalb des Bildanzeigebereichs innerhalb der Hülle 5 angeordnet.
  • Dann wird die auf der Frontplatte gebildete Schicht 9 der Gettersubstanz einem Aktivierungsschritt unterzogen.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Aktivierung" auf zwei verschiedene Vorgänge. Zuerst werden elektronenemittierende Einrichtungen einem Aktivierungsvorgang unterzogen. Wenn elektronenemittierende Einrichtungen für ein Bilderzeugungsgerät gebildet werden, um ein makroskopisch zufriedenstellendes Profil zu zeigen, können sie entweder überhaupt keine Elektronen emittieren, oder, wenn sie es tun, mit einer niedrigen Rate. Dann müssen sie einem Aktivierungsvorgang unterzogen werden, bei dem die Oberfläche der Einrichtungen qualitativ modifiziert wird, so dass sie Elektronen mit einer gewünschten hohen Rate emittieren. Zweitens gibt es einen anderen Aktivierungsvorgang, der auf eine Gettersubstanz angewendet wird. Wie vorstehend beschrieben, ist die Oberfläche eines Getters vom Nicht-Verdampfungs-Typ, der Zr oder Ti als einen Hauptbestandteil enthält, durch eine Nitridschicht bedeckt, so dass der Getter stabilisiert bleiben kann und ohne Schwierigkeit gehandhabt wird. Dann wird er in einem Vakuum erhitzt, um die Stickstoffatome in die Gettersubstanz zu diffundieren, um die Oberfläche sauber und rein zu machen und damit der Getter korrekt funktioniert. Um Verwirrung zu vermeiden, wird der Aktivierungsvorgang einer Gettersubstanz nachfolgend als „Getteraktivierung" bezeichnet, wo es für notwendig erachtet wird.
  • Für das in 1 gezeigte Bilderzeugungsgerät kann der anfängliche Getteraktivierungsvorgang durch externes Erhitzen oder durch Modifizieren der Spuren von von den elektronenemittierenden Einrichtungen emittierten Elektronen von denen zur Anzeige eines Bilds ausgeführt werden, um die Getterschicht mit Elektronenstrahlen zu bestrahlen. Wenn elektronenemittierende Einrichtungen vom seitlichen Feldemissionstyp oder elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtungen verwendet werden, können die Spuren der Elektronen durch geeignetes Verändern der an die elektronenemittierenden Einrichtungen anzulegenden Spannung und der zwischen die Einrichtungen und die Metallrückseite anzulegenden Spannung modifiziert werden.
  • Wenn der Vorgang der Getteraktivierung mittels von von den vorstehend beschriebenen elektronenemittierenden Einrichtungen des Bilderzeugungsgeräts emittierten Elektronenstrahlen ausgeführt wird, muss für den Vorgang keine besondere Anordnung installiert werden. Wenn somit der Gasadsorptionseffekt der Gettersubstanz verringert wird, nachdem das Bilderzeugungsgerät in Benutzung genommen wurde, kann der Getter mittels von Elektronenstrahlen effektiv „reaktiviert" werden.
  • Der Moment eines von einer elektronenemittierenden Einrichtung vom seitlichen Feldemissions-Typ oder einer elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtung der Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts emittierten Elektrons besitzt aufgrund der bestimmten Struktur der Einrichtung eine entlang einer bestimmten Richtung parallel zum Elektronenquellensubstrat („seitliche Richtung") verlaufende Komponente. (Es ist keine Komponente, die jedes Elektronen zufällig aufgrund der Diffusion des Elektronenstrahls zeigt, aber eine Komponente, die jedes Elektron des Elektronenstrahls Bemittelt zeigt.) Mit anderen Worten, der von einer elektronenemittierenden Einrichtung emittierte Elektronenstrahl berührt das Bilderzeugungselement an einer Position leicht versetzt zum Punkt gerade oberhalb der elektronenemittierenden Einrichtung. Obwohl die Elektronenquelle und das Bilderzeugungselement normalerweise ausgerichtet sind, wobei diese Verschiebung berücksichtigt wird, kann eine derartige Verschiebung durch geeignete Modifikation der an die Einrichtungen anzulegenden Spannung Vf und der zwischen den Einrichtungen und dem Bilderzeugungselement (Anode) anzulegenden Spannung Va reguliert werden. Auf der Grundlage dieses Prinzips kann ein zum Treffen eines fluoreszierenden Körpers emittierter Elektronenstrahl auf ein benachbartes schwarzes elektrisch leitfähiges Element auftreffen gelassen werden. Somit kann die auf einem schwarzen elektrisch leitfähigen Element des Bilderzeugungsgeräts angeordnete Get tersubstanz mit Elektronenstrahlen ohne Verwendung der komplizierten Anordnung des US-Patent Nr. 5,453,659 bestrahlt werden.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung wird eine Getterschicht auf dem Elektronenquellensubstrat in Bereichen verschieden von den elektronenemittierenden Einrichtungen gebildet. Während eine bestimmte Verdrahtungsanordnung für dieses Ausführungsbeispiel erforderlich ist, um eine Spannung an die Getterschicht anzulegen, wenn der Getteraktivierungsvorgang mittels von den elektronenemittierenden Einrichtungen emittierten Elektronenstrahlen ausgeführt wird, können die Drähte auf der höheren Potentialseite jeder elektronenemittierenden Einrichtung verwendt werden oder es kann alternativ ein exklusiver Draht für diesen Zweck angeordnet werden.
  • Die 3A und 3B veranschaulichen schematisch eine auf einer Isolierschicht-Bedeckungsverdrahtung gebildete und nahe einer zugehörigen der elektronenemittierenden Einrichtungen einer Elektronenquelle mit einer Matrixverdrahtungsanordung einschließlich dieser Verdrahtung angeordnete Getterschicht. 3A ist eine Teildraufsicht der Elektronenquelle und 3B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 3B-3B in 3A. Während dort elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtungen gezeigt sind, können sie gut durch elektronenemittierende Einrichtungen eines verschiedenen Typs, z. B. eines Feldemissions-Typs ersetzt werden.
  • Das Ausführungsbeispiel umfasst X-Richtungs-Drähte (obere Drähte) 21 und Y-Richtungs-Drähte (untere Drähte) 22, die jeweils mit den zugehörigen elektronenemittierenden Einrichtungen verbunden sind. Jede der elektronenemittierenden Einrichtungen ist mit einem bestimmten nahe ihr angeordneten Bereich versehen, in dem eine Getterschicht gebildet und mit einem Getteraktivierungsdraht 25 verbunden ist, so dass eine geeignete Spannung an die Getterschicht zur Getteraktivierung angelegt werden kann. Die Y-Richtungs-Drähte sind auf einem Isoliersubstrat 26 angeordnet und eine Isolierschicht 27 ist darauf gebildet. Die X-Richtungs-Drähte 21, die elektronenemittierenden Einrichtungen 23, die Getterschichten 24 und die Getteraktivierungsdrähte 25 sind auf der Isolierschicht 27 angeordnet. Jede der elektronenemittierenden Einrichtungen 23 ist mit einem zugehörigen der Y-Richtungs-Drähte 22 mittels eines Kontaktlochs 28 verbunden. Bezugszahl 29 bezeichnet Verbindungsdrähte.
  • Die vorstehend erwähnten zahlreichen Drähte sind mittels einer Kombination einer Dünnschicht-Aufbringungstechnik, wie beispielsweise Kathodenzerstäubung, Vakuumdampfaufbringung oder Plattieren und Photolithographie oder durch Drucken gebildet. Wie vorher beschrieben, kann die Getterschicht aus einem Metall, wie beispielsweise Zr oder Ti oder einer ein derartiges Metall enthaltenden Legierung mittels von Kathodenzerstäubung und der mit einem Nitrid behandelten Oberfläche der Schicht gebildet werden.
  • Das Elektronenquellensubstrat wird dann mit einer Frontplatte, einem Trägerrahmen und einer Rückplatte wie im Fall der vorstehenden Alternative zusammengesetzt, um ein Bilderzeugungsgerät herzustellen. Die Frontplatte kann eine Metallrückseite sein, die darauf eine Schicht einer Gettersubstanz trägt, wie im Fall der vorstehenden Alternative, oder, die alternativ darauf solange keine Gettersubstanz trägt, so lange wie das Gerät die Erfordernisse eines gegebenen Vakuumgrads und einer bestimmten Lebensdauer erfüllt.
  • Nachdem die elektronenemittierenden Einrichtungen des Ausführungsbeispiels einer Erregungsbildung und Aktivierung unterzogen werden, wie im Fall der vorstehenden Alternative, wird der interne Druck der Hülle auf einen ausreichend niedrigen Pegel von weniger als 10–5 Pa verringert und dann wird ein Getteraktivierungsvorgang für das Gerät ausgeführt. Der Getteraktivierungsvorgang kann durch Erhitzen des Geräts wie im Fall der vorstehenden Alternative oder durch Veranlassen der elektronenemittierenden Einrichtungen 23 zum Emittieren von Elektronenstrahlen und gleichzeitiges Anlegen einer Spannung höher als das Potential der Elektroden mit höherem Potential der elektronenemittierenden Einrichtungen an die Getterschichten 24 mittels der Getteraktivierungsdrähte 25, um die Elektronenstrahlen auf die jeweiligen Getterschichten 24 zu ziehen und die Getterschichten 24 durch Elektronen mit Energie zu versorgen, durchgeführt werden. Die Metallrückseite der Frontplatte kann hergestellt werden, dass sie ein negatives Potential besitzt, um die Elektronenstrahlen abzulenken.
  • Danach wird die Ausstoßröhre des Bilderzeugungsgeräts versiegelt und der Getter vom Dampfaufbringungs-Typ wird plötzlich verdampft. Es ist zu beachten, dass die Abfolge von den Vorgängen, Versiegeln der Ausstoßröhre und plötzliches Verdampfen des Getters vom Dampfaufbringungs-Typ verändert werden können, wenn erforderlich.
  • Dieselbe Behandlung wie die vorstehend beschriebene Getteraktivierung kann ausgeführt werden, wenn die Fähigkeit der Getterschichten erschöpft ist oder periodisch für eine Reaktivierung der Getterschichten. Noch weiterhin ist ein Ausführen derselben Behandlung gleichzeitig mit einer Anzeige von Bildern zum Reinhalten von Oberflächen der Getterschichten wirkungsvoll, um eine Erzeugung von Gasen und eine durch derartige Gase verursachte Entladung zu vermeiden.
  • Als Verfahren für diese Behandlung kann beispielsweise ein Anlegen eines elektrischen Potentials höher als das der Elektroden der höheren Potentialseite der elektronenemittierenden Einrichtungen an die Getterschichten verwendet werden. Aufgrund des Potentials der Getterschichten werden von den elektronenemittierenden Einrichtungen emittierten Elektronen teilweise durch die Getterschichten angezogen, obwohl eine Mehrheit von von elektronenemittierenden Einrichtungen emittierten Elektronen durch die Frontplatte angezogen wird.
  • Oberflächen der Getterschichten würden durch Kollision von Elektronen erhitzt und dies beschleunigt eine Diffusion von adsorbierten Molekülen ins Innere der Getterschichten.
  • Diese Behandlung kann konstant mit einem geeigneten Intervall während einer Anzeige von Bildern ausgeführt werden.
  • Abhängig von Situationen kann irgendein geeignetes Verfahren ausgewählt werden. Als ein Verfahren zum Erhitzen von Getterschichten zur Reaktivierung oder Reinigung kann eine Heizeinrichtung auf dem Elektronenquellensubstrat gebildet sein.
  • In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung wird eine Getterschicht auf den Drähten auf der höheren Potentialseite der Elektronenquelle gebildet, die auf dem Elektronenquellensubstrat freigelegt sind. Wenn die Drähte gebildet werden, kann eine Getterschicht auf einer Schicht des Materials der Drähte (wie beispielsweise Au oder Pt) gebildet werden und die zwei Schichten können alle auf einmal mit Muster versehen werden. In derartigen Fällen ist kein Aktivierungsdraht notwendig. Kurz, das zweite Ausführungsbeispiel kann mit einem einfacheren Verfahren als das erste Ausführungsbeispiel hergestellt werden und besitzt einen einfacheren Aufbau als der des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Der Getteraktivierungsvorgang kann durch Erhitzen des gesamten Geräts oder durch Veranlassen der elektronenemittierenden Einrichtungen zur Emission von Elektronenstrahlen und sie mit den auf den Drähten angeordneten Getterschichten zusammenstoßen lassen durch Anlegen eines negativen Potentials an die Metallrückseite auf der Frontplatte durchgeführt werden.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung, das in 4 veranschaulicht ist, ist tatsächlich eine Kombination der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele. In 4 bezeichnet Bezugszahl 18 auf den (X-Richtungs-)Drähten 21 auf der Seite des höheren Potentials gebildete Getterschichten. Mit dieser Anordnung kann der Gesamtbereich der Getterschichten weiter erhöht werden. Die Getterschichten können einzeln oder durch Bedecken der Bereiche für elektronenemittierende Einrichtungen 23 mit einer Maske gebildet werden, wobei eine Schicht einer Gettersubstanz gebildet wird und danach ein Laser-Mustererzeugungs-Vorgang eines Trennens der Getterschichten 18 auf den Drähten auf der Seite des höheren Potentials von der mit den Getteraktivierungsdrähten 25 verbundenen, verbleibenden Getterschicht 24 mittels eines Abtastlaserpunkts ausgeführt wird. Bezugszahl 19 in 4 bezeichnet Abtastpfade, entlang derer sich ein Laserpunkt für einen Laser-Mustererzeugungs-Vorgang bewegt.
  • In einem vierten Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung werden Getterschichten aus einer Gettersubstanz vom Verdampfungs-Typ hergestellt, die eine Legierung mit Ba als einem Hauptbestandteil ist.
  • Jedoch sollte darauf geachtet werden, ein Problem eines Kurzschließens nicht zu vergrößern, das auftreten kann, wenn eine Getterschicht in irgendwelchen unnötigen Bereichen gebildet ist. Ein Halter aus der Gettersubstanz kann erdacht werden, um die Richtung, entlang der sich die verdampfte Gettersubstanz bewegt, wenn die Gettersubstanz vom Verdampfungs-Typ erhitzt wird, zu begrenzen. Genauer, Getterschichten können durch Dampfaufbringung nur auf gewünschte Bereiche der Drähte der höheren Potentialseite durch Anordnen der Drähte der Gettersubstanz direkt über den Drähten der höheren Potentialseite und Bilden von Schlitzen darauf auf der Seite der Drähte der höheren Potentialseite entland der Längsrichtung der Drähte der Gettersubstanz gebildet werden. Mit dieser Anordnung kann ein unabhängiger Aktivierungsschritt weggelassen werden, da die durch Dampfaufbringung gebildeten Getterschichten irgendein Gas innerhalb der Hülle des Bilderzeugungsgeräts adsorbieren. Während die vorstehende Beschreibung der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele auf einer Elektronenquelle mit Matrixverdrahtung basiert, sind sie bei einer Elektronenquelle mit einer leiterähnlichen Anordnung oder irgendeiner anderen Anordnung anwendbar.
  • Wie vorstehend beschrieben, können Getterschichten nicht nur über einen breiten Bereich gebildet werden, sondern auch nahe an Orten, an denen Gas nachhaltigsten erzeugt wird, wenn die Elektronenquelle angesteuert wird, um durch Bilden von Getterschichten auf den die Verdrahtung des Elektronenquellensubstrats bedeckenden Isolierelementen oder den Drähten der höheren Potentialseite zu funktionieren, so dass der innere Druck der Hülle des Bilderzeugungsgeräts konstant auf einen niedrigen Pegel gehalten werden kann und irgendein im Inneren erzeugtes Gas schnell durch den Getter adsorbiert werden kann. Somit ist ein Bilderzeugungsgerät gemäß der Erfindung frei von einer Verschlechterung oder Schwankungen in der Lichtemissionsleistung aufgrund von im Inneren erzeugten Gases.
  • Nun wird eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern eines Bilderzeugungsgeräts, wie vorstehend gemäß NTSC-Fernsehsignalen beschrieben, unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In 5 bezeichnet Bezugszahl 31 ein Bilderzeugungsgerät. Andererseits umfasst die Schaltung eine Abtastschaltung 32, eine Steuerschaltung 33, ein Verschieberegister 34, eine Zeilenspeichereinrichtung 35, eine Synchronisationssignaltrennschaltung 36 und einen Modulationssignalgenerator 37. Vx und Va in 5 bezeichnen Gleichspannungs(DC-)quellen.
  • Wie in 5 gezeigt, ist das Bilderzeugungsgerät 31 über Anschlüsse Dox1 bis Doxm, Doy1 bis Doyn und einen Hochspannungsanschluss Hv mit externen Schaltungen verbunden, von denen Anschlüsse Dox1 bis Doxm entworfen sind, Abtastsignale zur aufeinanderfolgenden Ansteuerung auf einer Einer-nach-demanderen-Basis der Reihen (von N Einrichtungen) einer Elektronenquelle in dem Gerät mit einer Anzahl von elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen, die in der Form einer Matrix mit M Reihen und N Spalten angeordnet ist, zu empfangen.
  • Andererseits sind Anschlüsse Doy1 bis Doyn entworfen, ein Modulationssignal zur Steuerung des ausgegebenen Elektronenstrahls jeder der elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen einer durch ein Abtastsignal ausgewählten Reihe zu empfangen. Ein Hochspannungsanschluss Hv wird durch die Gleichspannungsquelle Va mit einer Gleichspannung mit einem Pegel von typischerweise ungefähr 10 kV versorgt, die ausreichend ist, um die fluoreszierenden Körper der ausgewählten elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen mit Energie zu versorgen.
  • Die Abtastschaltung 32 funktioniert in einer Weise, wie folgt. Die Schaltung umfasst M Schalteinrichtungen (von denen nur Einrichtungen S1 und Sm in 5 besonders und schematisch angezeigt sind), von denen jede entweder die Ausgabespannung der Gleichspannungsquelle Vx oder 0V (Massepotentialpegel) annimmt und mit einem der Anschlüsse Dox1 bis Doxm des Bilderzeugungsgeräts 31 zu verbinden ist. Jede der Schalteinrichtungen S1 bis Sm funktioniert entsprechend dem von der Steuerschaltung 33 zugeführten Steuersignal Tscan und kann durch Kombination von Transistoren, wie beispielsweise FETs hergestellt werden.
  • Die Gleichspannungsquelle Vx dieser Schaltung ist entworfen, einen konstante Spannung derart auszugeben, dass irgendeine an Einrichtungen, die aufgrund der Leistung der elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen (oder der Schwellenwertspannung zur Elektronenemission) nicht abgetastet werden, angelegte Ansteuerspannung auf weniger als eine Schwellenwertspannung verringert wird.
  • Die Steuerschaltung 33 koordiniert die Funktionen von zugehörigen Komponenten, so dass Bilder geeignet entsprechend extern zugeführten Videosignalen angezeigt werden können. Sie erzeugt Steuersignale Tscan, Tsft und Tmry ansprechend auf ein von der nachstehend beschriebenen Synchronisationssignaltrennschaltung 36 zugeführtes Synchronisationssignal Tsync.
  • Die Synchronisationssignaltrennschaltung 36 trennt die Synchronisationssignalkomponente und die Leuchtdichtesignalkomponente von einem extern zugeführten NTSC-Fernsehsignal und kann einfach unter Verwendung einer allgemein bekannten Frequenztrenn(Filter)schaltung verwirklicht werden. Obwohl ein aus einem Fernsehsignal durch die Synchronisationstrennschaltung 36 extrahiertes Synchronisationssignal aus einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal gebildet wird, wie es wohl bekannt ist, ist es hier zur Vereinfachung als Tsync-Signal bezeichnet, ohne Berücksichtigung seiner Komponentensignale. Andererseits wird ein von einem Fernsehsignal gezogenes Leuchtdichtesignal, das dem Verschieberegister 34 zugeführt wird, zur Vereinfachung als DATA-Signal bezeichnet.
  • Das Verschieberegister 34 führt für jede Zeile eine Seriell/Parallel-Umwandlung auf DATA-Signale aus, die seriell auf einer zeitseriellen Grundlage entsprechend einem von der Steuerschaltung 33 zugeführten Steuersignal Tsft zugeführt werden. Mit anderen Worten, ein Steuersignal Tsft funktioniert als ein Verschiebetakt für das Verschieberegister 34. Ein Satz von Daten für eine Zeile, der einer Seriell/Parallel-Umwandlung unterzogen wurde (und einem Satz von Ansteuerdaten für n elektronenemittierende Einrichtungen entspricht) werden aus dem Verschieberegister 34 als n parallele Signale Id1 bis Idn gesendet.
  • Die Zeilenspeichereinrichtung 35 ist eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Satzes von Daten für eine Zeile, die Signale Id1 bis Idn für einen erforderlichen Zeitraum gemäß einem von der Steuerschaltung 33 kommenden Steuersignal Tmry sind. Die gespeicherten Daten werden als I'd1 bis I'dn gesendet und einem Modulationssignalgenerator 37 zugeführt.
  • Der Modulationssignalgenerator 37 ist tatsächlich eine Signalleitung, die die Funktion jeder der elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen gemäß jedem der Bilddaten I'd1 bis I'dn ansteuert und moduliert und Ausgangssignale dieser Einrichtung werden den elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen in dem Bilderzeugungsgerät 31 über Anschlüsse Doy1 bis Doyn zugeführt.
  • Eine auf die vorliegende Erfindung anwendbare elektronenemittierende Einrichtung besitzt ein kennzeichnendes Merkmal relativ zum Emissionsstrom Ie, wie nachstehend beschrieben. Es gibt eine klare Schwellenwertspannung Vth für eine elektronenemittierende Einrichtung und die Einrichtung emittiert Elektronen nur, wenn eine die Schwellenwertspannung Vth überschreitende Spannung daran angelegt wird. Der Pegel des Emissionsstroms verändert sich als eine Funktion der Veränderung der angelegten Spannung oberhalb des Schwellenwertpegels. Während der Wert der Schwellenwertspannung und die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem Emissionsstrom sich abhängig von den Materialien, dem Aufbau und dem Herstellungsverfahren der elektronenemittierenden Einrichtung verändern können, ist die folgende Beschreibung in jedem Fall richtig. Wenn eine pulsförmige Spannung an eine elektronenemittierende Einrichtung angelegt wird, wird praktisch kein Emissionsstrom erzeugt, soweit die angelegte Spannung unter dem Schwellenwertpegel bleibt, wohingegen ein Elektronenstrahl emittiert wird, sobald die angelegte Spannung über den Schwellenwertpegel ansteigt. Es sollte hier beachtet werden, dass zuerst die Intensität einer Ausgabeelektronenstrahls durch Veränderung des Wellenhöhenwerts Vm der pulsförmigen Spannung gesteuert werden kann. Zweitens kann das Gesamtausmaß einer elektrischen Ladung des von der Einrichtung emittierten Elektronenstrahls durch Veränderung der Pulsbereite Pw der pulsförmigen Spannung gesteuert werden.
  • Somit kann entweder ein Spannungsmodulationsverfahren oder ein Pulsbreitenmodulationsverfahren zur Modulation einer elektronenemittierenden Einrichtung ansprechend auf ein Eingangssignal verwendet werden. Mit der Spannungsmodulation wird eine Schaltung vom Spannungsmodulationstyp für den Modulationssignalgenerator 37 verwendet, so dass der Spitzenpegel der pulsförmigen Spannung gemäß Eingabedaten moduliert wird, während die Pulsbreite konstant gehalten wird.
  • Bei der Pulsbreitenmodulation wird andererseits eine Schaltung von Pulsbreitenmodulationstyp für den Modulationssignalgenerator 37 verwendet, so dass die Pulsbreite der angelegten Spannung gemäß Eingabedaten moduliert werden kann, während der Spitzenpegel der angelegten Spannung konstant gehalten wird.
  • Obwohl es vorstehend nicht besonders erwähnt ist, kann das Verschieberegister 34 und die Zeilenspeichereinrichtung 35 entweder vom digitalen oder analogen Signal-Typ sein, so lange Seriell/Parallel-Umwandlungen und eine Speicherung von Videosignalen mit einer gegebenen Rate durchgeführt werden.
  • Wenn Einrichtungen vom digitalen Signal-Typ verwendet werden, müssen Ausgangssignale DATA der Synchronisationssignaltrennschaltung 36 digitalisiert werden. Jedoch kann eine derartige Umwandlung durch Anordnung eines A/D-Wandlers am Ausgang der Synchronisationssignaltrennschaltung 36 einfach ausgeführt werden. Es kann unnötig sein, zu sagen, dass verschiedene Schaltungen abhängig davon, ob Ausgangssignale der Zeilenspeichereinrichtung 35 digitale Signale oder analoge Signale sind, für den Modulationssignalgenerator 37 verwendet werden können. wenn digitale Signale verwendet werden, kann eine D/A-Wandler-Schaltung eines bekannten Typs für den Modulationssignalgenerator 37 verwendet werden und eine Verstärkerschaltung kann zusätzlich verwendet werden, wenn notwendig. Wie für eine Pulsbreitenmodulation kann der Modulationssignalgenerator 37 durch Verwendung einer Schaltung verwirklicht werden, die einen Hochgeschwindigkeitsoszillator, einen Zähler zum Zählen der Anzahl von durch den Oszillator erzeugten Wellen und einem Komparator zum Vergleich der Ausgabe des Zählers und der der Speichereinrichtung verwirklicht werden. Wenn erforderlich, kann ein Verstärker hinzugefügt werden, um die Spannung des Ausgangssignals des Komparators mit einer modulierten Pulsbreite auf den Pegel der Ansteuerspannung einer elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtung zu verstärken.
  • Wenn andererseits analoge Signale mit Spannungsmodulation verwendet werden, kann eine Verstärkerschaltung mit einem bekannten Operationsverstärker geeignet für den Modulationssignalgenerator 37 verwendet werden und eine Pegelverschiebeschaltung kann dazu hinzugefügt werden, wenn notwendig. Wie bei der Pulsbreitenmodulation kann eine bekannte spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung (VCO) mit, wenn notwendig, einem zusätzlichen, für eine Spannungsverstärkung bis zur Ansteuerspannung der elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtung zu verwendenden Verstärker verwendet werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau emittiert die elektronenemittierende Einrichtung Elektronen, wenn eine Spannung daran mittels der externen Anschlüsse Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn angelegt wird. Dann werden die erzeugten Elektronenstrahlen durch Anlegen einer Hochspannung an die Metallrückseite 8 oder eine (nicht gezeigte) transparente Elektrode mittels des Hochspannungsanschlusses Hv beschleunigt. Die beschleunigten Elektronen stoßen gelegentlich mit der fluoreszierenden Schicht 114 zusammen, die wiederum fluoresziert, um Fernsehbilder zu erzeugen.
  • Der vorstehend beschriebene Aufbau des Bilderzeugungsgeräts ist nur ein Beispiel, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist und kann zahlreichen Modifikationen unterzogen werden. Das mit einem derartigen Gerät zu verwendende Fernsehsignalsystem ist nicht auf ein bestimmtes beschränkt und irgendein System, wie beispielsweise NTSC, PAL oder SECAM kann geeignet damit verwendet werden. Es ist insbesondere für Fernsehsignale einschließlich einer großen Anzahl von Abtastzeilen (typischerweise ein hochauflösendes Fernsehsystem, wie beispielsweise ein MUSE-System) geeignet, da es für ein großes Bilderzeugungsgerät mit einer großen Anzahl von Bildelementen verwendet werden kann.
  • Mögliche Anwendungen eines Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung enthalten ein Anzeigegerät für Fernsehen, ein Telekonferenzsystem und einen Computer ebenso wie einen optischen Drucker mit einer photoleitfähigen Trommel.
  • Beispiele
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel besitzt einen Aufbau wie schematisch in 1 veranschaulicht und die Metallrückseite 8 des Geräts ist vollständig durch eine Getterschicht 9 bedeckt.
  • In dem Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel ist eine Vielzahl von elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen angeordnet und auf einem Elektronenquellensubstrat 1 verdrahtet, um eine Elektronenquelle mit einer einfachen Matrixanordnung (mit 100 Reihen und 300 Spalten) zu bilden.
  • 15 ist eine Teildraufsicht der Elektronenquelle. 16 ist eine Teilquerschnittansicht entlang einer Linie 16-16 in 15 und den 15 und 16 werden dieselben Komponenten durch dieselben Bezugssymbole bezeichnet. 1 bezeichnet ein Elektronenquellensubstrat und 82 bezeichnet einen X-Richtungs-Draht (auch als unterer Draht bezeichnet), der in 1 Doxm entspricht, während 83 einem Y-Richtungs-Draht (als auch ein oberer Draht bezeichnet) bezeichnet, der in 1 Doxn entspricht. 30 bezeichnet eine elektrisch leitfähige Schicht einschließlich eines elektronenemittierenden Bereichs und 29 bezeichnet Einrichtungselektroden. Andererseits sind eine Zwischenschichtisolierschicht 141 und ein Kontaktloch 142 zur elektrischen Verbindung einer Einrichtungselektrode 29 und des unteren Drahts 82 gezeigt.
  • Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel ist auf eine nachstehend beschriebene Weise hergestellt.
  • Schritt a:
  • Nach intensivem Reinigen einer Natronkalkglasplatte wurde eine Siliziumoxidschicht darauf bis zu einer Dicke von 0,5 μm durch Kathodenzerstäubung gebildet, um ein Substrat 1 herzustellen, auf dem Cr und Au aufeinanderfolgend bis zu Dicken von 5 nm bzw. 600 nm aufgebracht wurden und dann ein Photoresist (AZ1370: verfügbar von der Firma Hoechst) darauf mittels einer Drehscheibeneinrichtung aufgebracht wurde, während die Schicht gedreht wurde, und dann erhitzt wurde. Danach wurde ein Photomaskenbild Licht ausgesetzt und entwickelt, um ein Resistmuster für untere Drähte 82 zu erzeugen, und dann wurde die aufgebrachte Au/Cr-Schicht nassgeätzt, um untere Drähte 82 mit einem beabsichtigten Profil zu erzeugen (17A).
  • Schritt b:
  • Eine Siliziumoxidschicht wurde als eine Zwischenschichtisolierschicht 141 bis zu einer Dicke von 1,0 μm durch Hochfrequenz-Kathodenzerstäubung gebildet (17B).
  • Schritt c:
  • Ein Photoresistmuster wurde hergestellt, um ein Kontaktloch 142 in der in Schritt b aufgebrachten Siliziumoxidschicht zu erzeugen, wobei das Kontaktloch 142 dann tatsächlich durch Ätzen der Zwischenschichtisolierschicht 141 gebildet wurde, wobei das Photoresistmuster als eine Maske verwendet wurde. Eine Technik eines reaktiven Ionenätzens (RIE) unter Verwendung von CF4- und H2-Gas wurde für den Ätzvorgang verwendet (17C).
  • Schritt d:
  • Danach wurde ein Photoresistmuster (RD-2000N-41: verfügbar von Hitachi Chemical Co., Ltd.) für eine Einrichtungselektrode 29 und einen das Paar von Elektroden trennenden Spalt gebildet und dann wurden Ti und Ni aufeinanderfolgend jeweils darauf aufgebracht bis zu Dicken von 5 nm und 100 nm durch Vakuumdampfaufbringung für jede elektronenemittierende Oberflächen- leitungs-Einrichtung. Das Photoresistmuster wurde durch ein organisches Lösungsmittels gelöst und die Ni/Ti-Auftragsschicht wurde unter Verwendung einer Abhebetechnik behandelt, um ein Paar von Einrichtungselektroden 29 mit einer Breite von 300 μm und voneinander durch einen Abstand L von 3 μm für jede elektronenemittierende Einrichtung zu erzeugen (17D).
  • Schritt e:
  • Nach Erzeugung eines Photoresistmusters auf den Einrichtungselektroden 29 für obere Drähte 83 wurden Ti und Au aufeinanderfolgend durch Vakuumdampfaufbringung bis zu jeweiligen Dicken von 5 nm und 500 nm aufgebracht und dann wurden unnötige Bereiche mittels einer Abhebetechnik entfernt, um obere Drähte 84 zu erzeugen (17E).
  • Schritt f:
  • Eine Cr-Schicht 151 wurde bis zu einer Schichtdicke von 100 nm durch Verdampfung gebildet, die dann einem Mustererzeugungsvorgang unterzogen wurde. Danach wurde eine Lösung eines Pd-Amin-Komplexes (ccp4230: verfügbar von Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) auf die Cr-Schicht mittels eine Scheibendreheinrichtung angewendet, während die Schicht gedreht wurde, und für 10 Minuten bei 300°C erhitzt wurde. Die gebildete elektrisch leitfähige Schicht 30 zur Erzeugung eines elektronenemittierenden Bereichs wurde aus feinen Partikeln hergestellt, die Pd als einen Hauptbestandteil enthalten, und besaß eine Schichtdicke von 8,5 nm und einen elektrischen Widerstand Rs = 3,9 × 104W/... Es ist zu beachten, dass eine elektrisch leitfähige Schicht aus feinen Partikeln eine Schicht aus verbundenen feinen Partikeln ist, wobei feine Partikel in einem fein verteilten, benachbart angeordneten oder überlappten Zustand (um Inselstrukturen zu zeigen) sein könnten, wobei die feinen Par tikel einen in irgendeinem der vorstehend aufgeführten Zustände erkennbaren Durchmesser besitzen (17F).
  • Schritt g:
  • Die Cr-Schicht 151 und die erhitzte elektrisch leitfähige Schicht 30 zum Bilden eines elektronenemittierenden Bereichs wurden geätzt, um ein gewünschtes Muster mittels eines säuremittelhaltigen Ätzmittels zu zeigen (17G).
  • Schritt h:
  • Dann wurde ein Muster zum Aufbringen eines Photoresists auf den gesamten Oberflächenbereich außer dem Kontaktloch 142 hergestellt und Ti und Au wurden aufeinanderfolgend durch Vakuumdampfaufbringung bis zu den jeweiligen Dicken von 5 nm und 500 nm aufgebracht. Irgendwelche unnötigen Bereiche wurde mittels einer Abhebetechnik entfernt, um das Kontaktloch 142 demzufolge zu versenken (17H).
  • Durch ein Folgen der vorstehenden Schritte wurde eine Vielzahl (100 Reihen × 300 Spalten) von elektrisch leitfähigen Schichten 30 zum Bilden elektronenemittierender Bereiche, die jeweils mit den oberen Drähten 83 und den unteren Drähten 82 verbunden sind, in der Form einer Matrix auf dem Elektronenquellensubstrat 1 erzeugt.
  • Schritt i:
  • Danach wurde eine Frontplatte 4 mit einem Profil wie in 1 gezeigt auf eine folgende Weise hergestellt.
  • Eine fluoreszierende Schicht 7 wurde auf einem Glassubstrat 6 durch Drucken gebildet. Die fluoreszierende Schicht 7 trug darauf streifenförmige fluoreszierende Körper (R, G, B) 13 und schwarze elektrisch leitfähige Elemente (schwarze Streifen) 12, die abwechselnd angeordnet sind, um eine Anordnung gemäß 2A zu zeigen.
  • Eine Metallrückseite 8 aus einer dünnen Al-Schicht wurde bis zu einer Dicke von 50 nm auf der fluoreszierenden Schicht 7 mittels Kathodenzerstäubung gebildet und nachfolgend wurde eine Getterschicht 9 aus einer Ti-Al-Legierung bis zu einer Dicke von 50 nm auf der Metallrückseite 8 gebildet. Das für den Kathodenzerstäubungsvorgang verwendete Ziel wurde aus einer Legierung mit Ti zu 85% und Al zu 15% hergestellt. Danach wurde das Innere der Vakuumkammer der Kathodenzerstäubungsgeräts mit Stickstoffgas gefüllt und eine Nitridschicht wurde auf der Oberfläche der Getterschicht 9 gebildet.
  • Schritt j:
  • Nachfolgend wurde eine Hülle mit einem Aufbau, wie in 1 gezeigt, auf eine folgende Weise hergestellt.
  • Nach einem festen Befestigen des Elektronenquellensubstrats 1 an der Rückplatte 2 wurde sie mit einem Trägerrahmen 3 und der Frontplatte 4 verbunden, um eine Hülle 5 zu bilden, und die unteren Drähte 82 und die oberen Drähte 83 des Elektronenquellensubstrats 1 wurde jeweils mit den externen Anschlüssen 10 und 11 verbunden. Das Elektronenquellensubstrat 1 und die Frontplatte 4 wurden exakt ausgerichtet und die Hülle 5 wurde hermetisch abgedichtet, indem geschmolzenes Glas an die Verbindungen angelegt, die Hülle 5 bei 300°C in der Atmosphäre erhitzt und eine Hitzebehandlung der kombinierten Elemente bei 400°C für 10 Minuten in Ar-Gas durchgeführt wurde. Das Elektronenquellensubstrat 1 wurde an der Rückplatte 2 auf eine ähnliche Weise befestigt.
  • Bevor die nachfolgenden Schritte beschrieben werden, wird das für sie verwendete Vakuumbehandlungssystem unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden.
  • Das Bilderzeugungsgerät 41 ist mittels einer Ausstoßröhre 42 mit einem Vakuumbehälter 43 verbunden. Der Vakuumbehälter 43 ist wiederum mittels eines Absperrventils 44 mit einer Vakuumpumpeinheit 45 verbunden. Der Vakuumbehälter 43 ist mit einem Druckmesseinrichtung 46 und einem Vierpol-Massen(Q-Massen)-Spektrometer 47 versehen, um den inneren Druck und die Teildrücke der im Inneren verbleibenden Gase zu überwachen. Da es schwierig ist, den inneren Druck der Hülle und die Teildrücke der in der Hülle enthaltenen Gase direkt zu messen, werden die des Vakuumbehälters 43 gemessen und für die der Hülle verwendet. Die Vakuumpumpeinheit 45 umfasst eine Sorptionspumpe und eine Ionenpumpe, um ein ultrahohes Vakuum zu erzeugen. Der Vakuumbehälter 43 ist mit einer Vielzahl von Gaszuführeinrichtungen verbunden und eine in einer Substanzquelle 49 enthaltene gasförmige Substanz kann in den Behälter zugeführt werden. Die zuzuführende Substanz wird abhängig von der Art in eine Gasflasche oder eine Ampulle gefüllt und die Rate, mit der sie zugeführt wird, kann mittels einer Gaszuführratensteuereinrichtung 48 gesteuert werden. Die Gaszuführratensteuereinrichtung kann abhängig von der zuzuführenden Substanz, der Flussrate und der für eine Steuerung der Zuführrate erforderlichen Genauigkeit ein Nadelventil, eine Massenflusssteuereinrichtung oder irgendeine andere Einrichtung sein. In diesem Beispiel war die Substanzquelle eine Glasampulle mit Azeton (CH3)2CO und die Gaszuführratensteuereinrichtung war ein langsames Leckventil.
  • Die folgenden Schritte wurden mit einem Vakuumbehandlungssystem mit einem vorstehend beschriebenen Aufbau ausgeführt.
  • Schritt k:
  • Nach einem Evakuieren des Inneren der Hülle 5 auf einen Druck der Druckmesseinrichtung 86 von weniger als 1 × 10–3 Pa, wurde ein Erregungsbildungsvorgang auf die Vielzahl von elektrisch leitfähigen Schichten zur Bildung von elektronenemittierenden Bereichen (30 in 17H) ausgeführt, die auf dem Elektronenquellensubstrat 1 angeordnet sind.
  • Wie in 7 gezeigt, werden die Y-Richtungs-Drähte gemeinsam verbunden und mit Masse verbunden. In 7 ist 51 eine Steuereinheit zur Steuerung eines Impulsgenerators 52 und einer Zeilenauswahleinheit 54. 53 bezeichnet ein Amperemeter. Eine einzelne Zeile wurde aus den X-Richtungs-Drähten 22 ausgesucht und eine Impulsspannung wurde daran angelegt. Die Erregungsbildung wurde auf die Einrichtungen entlang der X-Richtung auf einer Reihe-für-Reihe-Grundlage (300 Einrichtungen) ausgeführt. Der Signalverlauf der angelegten Impulsspannung war ein Dreieckimpuls mit einer stufenweise zunehmenden Signalverlaufshöhe. Die Pulsbreite von T1 = 1 msek und das Impulsintervall von T2 = 10 msek wurden verwendet. Eine Extra-Impulsspannung von 0,1 V wurde in Intervalle der bildenden Impulsspannung eingefügt, um den Widerstand jeder Reihe von Einrichtungen zu bestimmen, und der Erregungsbildungsvorgang wurde für die Reihe beendet, wenn der Widerstand 3,3 kΩ überschritt (1 MΩ pro Einrichtung). Auf diesem Weg wurden alle Reihen und daher alle elektrisch leitfähigen Schichten (zur Bildung von elektronenemittierenden Bereichen) einer Erregungsbildung unterzogen, um elektronenemittierende Bereiche zu erzeugen. Demzufolge wurde eine Elektronenquelle mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen mit einer einfachen Matrixverdrahtung hergestellt.
  • Schritt l:
  • Nachfolgend wurde die Elektronenquelle einem Aktivierungsvorgang unterzogen, wobei Azeton (CH3)2CO und Wasserstoff H2 in die Vakuumkammer 43 eingeführt wurden und der Teildruck des Azetons (CH3)2CO bzw. des Wasserstoffs H2 auf 1,3 × 10–3 Pa bzw. 1,3 × 10–2 Pa beibehalten wurden. Dann wurde eine Impulsspannung an die Elektronenquelle angelegt, um jede der elektronenemittierenden Einrichtungen zu aktivieren, um zu beobachten, ob eine Rechteckimpulsspannung mit einer Pulsbreite von T1 = 100 μsek und einem Impulsintervall von T2 = 167 μsek durch den Impulsgenerator 52 erzeugt wurde. Die Signalverlaufshöhe der Impulsspannung betrug 14 V. Die Zeilen Dx1 bis Dx100 wurde aufeinanderfolgend auf einer Zeile-für-Zeile-Grundlage jede 167 μsek mittels der Zeilenauswahleinheit 54 ausgewählt, so dass eine Rechteckimpulsspannung mit T1 = 100 μsek und T2 = 16,7 msek an die Einrichtungen jeder Zeile mit einer stufenweise verschobenen Phase angelegt wurde.
  • Das Amperemeter 53 wurde in einer Betriebsart zur Erfassung des mittleren elektrischen Strompegels verwendet, wenn der Rechteckimpuls eingeschaltet war (und die Spannung gleich 14 V war) und der Aktivierungsvorgang wurde beendet, wenn der gegenwärtige Strompegel auf 600 mA (2 mA für jede Einrichtung) ging. Dann wurde das Innere der Hülle evakuiert.
  • Schritt m:
  • Das Bilderzeugungsgerät und der Vakuumbehälter wurden voll-ständig durch eine (nicht gezeigte) Heizeinrichtung erhitzt und für 24 Stunden auf 250°C gehalten, wobei das Innere fortwährend evakuiert wurde. Als ein Ergebnis dieses Vorgangs wurden (CH3)2CO und seine Zersetzungsprodukte, die durch die inneren Wände der Hülle und den Vakuumbehälter adsorbiert sein könnten, entfernt. Dies wurde mittels des Q-Massen-Spektrometers 47 bestätigt.
  • Schritt n:
  • Nachfolgend wurde das Bilderzeugungsgerät einem Vorgang einer Getteraktivierung unterzogen. Dies erfolgte durch Bestrahlung der Getterschicht auf der Metallrückseite mit von der Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts erzeugten Elektronenstrahlen.
  • Die Elektronenquelle wurde angesteuert, um im vorstehenden Schritt 1 auf einer Zeile-für-Zeile-Basis zu funktionieren, um die elektronenemittierenden Einrichtungen zu veranlassen, Elektronen mit einer Frequenz von 60 Hz zu emittieren. Zuerst betrug die zwischen der Elektronenquelle und dem Hochspannungsanschluss Hv, der mit der Metallrückseite verbunden ist, angelegte Spannung Va = 4 kV. Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel wurde so geregelt, dass Elektronenstrahlen die jeweiligen Bildelemente treffen, wenn Spannungen von Va = 5 kV und Vf = 15 V (Einrichtungsspannung) verwendet wurden. Da jedes von den elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen emittierte Elektron einen Moment mit einer entlang der Oberfläche des Elektronenquellensubstrats 1 des Bilderzeugungsgeräts verlaufenden Komponente aufweist, erreicht es eine von dem Zielbildelement auf dem Bilderzeugungselement verschobene Position. Nachdem dieser Vorgang 3 Stunden lang durchgeführt wurde, wurde die vorstehende Spannung wiederholt zwischen 4 kV und 5 kV verschoben. Während die Spannungsverschiebungsrate in diesem Beispiel 50 V/Min. betrug, könnte ebenso eine unterschiedliche Rate verwendet werden, wenn sie nicht zu hoch ist.
  • Der vorstehende Vorgang wurde 5 Stunden fortgesetzt, um die Getteraktivierung zu vervollständigen.
  • Es ist zu beachten, dass der Getter hauptsächlich in Bereichen verschieden von denen der Bildelemente während des Bildanzei gevorgangs des Geräts funktioniert und daher derartige Bereiche im ersten Beispiel aktiviert wurden. Danach wurde die an den Hochspannungsanschluss angelegte Spannung stufenweise verändert, um die Zeile der Elektronenstrahlen zu verschieben, bis die gesamte Getterschicht aktiviert wurde. Da die Frontplatte während des vorstehenden Vorgangs mit hochenergetischen Elektronenstrahlen bestrahlt wurde, wurde Gas von den fluoreszierenden Körpern und anderen Komponenten in einem gewissen Ausmaß erzeugt. Jedoch wurde das Gas durch Bereiche adsorbiert, wobei der Vorgang der Getteraktivierung in den Bereichen auf den schwarzen Streifen mit einem relativ niedrigen Energieverbrauchspegel durchgeführt wurde, wobei die Elektronenquelle nicht nachteilig in ihrer Leistung beeinflusst wurde.
  • Danach wurde eine Spannung Va auf einen Pegel von Va = 6 kV erhöht, um die fluoreszierenden Körper zu veranlassen, Gas zu entladen. Da das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel entworfen wurde, bei einem Spannungspegel von Va = 5 kV zu funktionieren, würden sie während der gegenwärtigen Funktion nach einer vorhergehenden Gasentladung aufgrund einer hohen Spannung nicht bedeutend Gas entladen.
  • Da jedes von den elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen des Bilderzeugungsgeräts gemäß diesem Beispiel emittierte Elektron einen Moment mit einer Komponente gerichtet von der niedrigeren Potentialseite zur höheren Potentialseite der Einrichtung zeigte (zur Vereinfachung als „seitlich gerichtet" bezeichnet), trifft das Elektron die Frontplatte an einem Ort leicht und seitlich verschoben vom Punkt direkt über der elektronenemittierenden Einrichtung. Wenn die Verschiebung Δ ist, wurde bewiesen, dass die folgende Näherung richtig ist.
  • Figure 00420001
  • Somit wurde der vorstehende Vorgang eines Anhebens von Va auf 6 kV durchgeführt, wodurch das Verhältnis von Vf/Va auf einem konstanten Pegel beibehalten wird. Beispielsweise wurde, wenn Va = 6 kV war, Vf = 18 V gewählt.
  • Schritt o:
  • Nach Bestätigung, dass der innere Druck auf weniger als 1,3 × 10–5 Pa fiel, wurde die Ausstoßröhre erhitzt und mittels eines Gasbrenners abgedichtet. Danach wurde ein Getter vom Verdampfungstyp, der außerhalb des Bildanzeigebereichs angeordnet ist, durch Erhitzen mit einer hochfrequenten Welle dazu gebracht plötzlich zu verdampfen.
  • Nun wurde das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Bespiel vervollständigt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • In diesem Beispiel wurde ein Bilderzeugungsgerät mit einer Metallrückseite aus einer Getterschicht hergestellt.
  • Zuerst wurde den Schritten bis zu Schritt j des Vergleichsbeispiels 1 gefolgt, außer dass die Metallrückseite aus einer dünnen Schicht einer Gettersubstanz vom Nichtverdampfungstyp hergestellt wurde, wobei die dünne Schicht bis zu einer Dicke von 50 nm durch Kathodenzerstäubung unter Verwendung einer Legierung von Zr; 75%, V; 20% und Fe; 5% für das Ziel gebildet wurde.
  • Eine Hochvakuum-Pumpeinheit mit einer Drehpumpe und einer Turbopumpe wurde verwendet, um das Vakuumgerät auf einen Druckpegel von weniger als 1,3 × 10–4 Pa zur Erregungsbildung in Schritt k zu evakuieren, wie im Fall des Vergleichsbeispiels 1. Ein Impuls exakt gleich dem von Schritt 1 des Vergleichsbeispiels 1 wurde zur Aktivierung verwendet. Es wurde kein Gas in den Vakuumbehälter zugeführt, sondern die von der Vakuumpumpeinheit verteilten und leicht in dem Vakuumbehälter verbleibenden organischen Substanzen wurden verwendet, um Kohlenstoff für den Vorgang einer Aktivierung aufzubringen. Der Druck in dem Vakuumbehälter in diesem Schritt war ungefähr 2,7 × 10–3 Pa.
  • Nach dem Aktivierungsschritt wurde eine Spannung von 16 V verwendet, um den Einrichtungsstrom If und den Emissionsstrom Ie und erhaltene Mittelwerte von If = 2,2 mA und Ie = 2,2 μA für jede Einrichtung zu sehen.
  • Nachfolgend wurde eine Heizeinrichtung außerhalb der Hülle und nahe der Frontplatte angeordnet, um die letztere zur Getteraktivierung auf ungefähr 300°C zu erhitzen.
  • Dann wurde die Ausstoßröhre erhitzt und mittels eines Brenners abgedichtet, wie im Fall von Schritt o des Vergleichsbeispiels 1 und der Getter vom Verdampfungstyp wurde hergestellt, um vollständig zu verdampfen, um ein Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel zu vervollständigen.
  • (Beispiel 1)
  • Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel umfasst eine Elektronenquelle mit dem in den 3A und 3B schematisch gezeigten Aufbau. Nun wird das Verfahren zur Herstellung des Geräts unter Bezugnahme auf die 9A bis 9I beschrieben werden. Es ist zu beachten, dass die 9A bis 9E Querschnittansichten entlang einer Linie 3B-3B in 3A zeigen.
  • Schritt A:
  • Nach einem intensiven Reinigen einer Natronkalkglasplatte wurde eine Siliziumoxidschicht darauf bis zu einer Dicke von 0,5 μm durch Kathodenzerstäubung gebildet, um ein Substrat 1 zu erzeugen, auf dem Cr und Au aufeinanderfolgend bis zu Dicken von 5 nm (50 A) bzw. 600 nm (6000 A) aufgebracht wurden und dann wurde ein Photoresist (AZ1370: verfügbar von der Firma Hoechst) darauf. mittels einer Drehscheibeneinrichtung aufgebracht, während die Schicht gedreht wird, und erhitzt. Danach wurde ein Photomaskenbild Licht ausgesetzt und entwickelt, um ein Resistmuster für Y-Richtungs-Drähte 82 zu erzeugen, und dann wurde die aufgebrachte Au/Cr-Schicht nassgeätzt, um Y-Richtungs-Drähte (untere Drähte) 22 mit einem beabsichtigen Profil zu erzeugen (9A).
  • Schritt B:
  • Eine Siliziumoxidschicht wurde als eine Zwischenschichtisolierschicht 27 bis zu einer Dicke von 1,0 μm durch Hochfrequenz-Kathodenzerstäubung gebildet (9B).
  • Schritt C:
  • Ein Photoresistmuster wurde zur Herstellung eines Kontaktlochs in der in Schritt B aufgebrachten Siliziumoxidschicht vorbereitet, wobei das Kontaktloch 28 dann tatsächlich durch Ätzen der Zwischenschichtisolierschicht 27, unter Verwendung eines Photoresistmusters als eine Maske gebildet wurde. Eine Technik eines reaktiven Ionenätzens (RIE) unter Verwendung von CF4- und H2-Gas wurde für den Ätzvorgang verwendet (9C).
  • Schritt D:
  • Danach wurde ein Muster aus Photoresist (DR-2000N-41: verfügbar von Hitachi Chemical Co., Ltd.) für ein Paar von Einrichtungselektroden 29 und einen das Paar von Elektroden trennen den Spalt G gebildet und dann wurden Ti und Pt aufeinanderfolgend darauf bis zu Dicken von 5 nm bzw. 100 nm durch Vakuumdampfaufbringung für jede elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtung aufgebracht. Das Photoresistmuster wurde durch ein organisches Lösungsmittel gelöst und die Pt/Ti-Aufbringungsschicht wurde unter Verwendung einer Abhebetechnik behandelt, um ein Paar von Einrichtungselektroden 29 mit einer Breite von 300 μm und voneinander durch einen Abstand von 3 μm getrennt für jede elektronenemittierende Einrichtung zu erzeugen (9D).
  • Schritt E:
  • Nach einem Bedecken der gesamten Oberfläche außer den Kontaktlöchern mit einer Photoresistmaske, wurde Au bis zu einer Dicke von 500 μm durch Vakuumdampfaufbringung aufgebracht und dann wurde der Photoresist durch ein organisches Lösungsmittel entfernt. Danach wurden irgendwelche unnötigen Bereiche der Au-Dampfaufbringungschicht mittels einer Abhebetechnik entfernt, um die Kontaktlöcher 28 zu versenken (9E).
  • Schritt F:
  • Nach Bilden eines Photoresistmusters für obere Drähte 21 und Drähte 25 zur Getteraktivierung wurden Ti und Au aufeinanderfolgend bis zu jeweiligen Dicken von 5 nm und 500 nm durch Vakuumdampfaufbringung aufgebracht. Irgendwelche unnötigen Bereiche wurden durch eine Abhebetechnik entfernt, um X-Richtungs-Drähte (obere Drähte) 21 und Drähte 25 zur Getteraktivierung mit gewünschten jeweiligen Profilen zu erzeugen (9F).
  • Schritt G:
  • Eine Cr-Schicht wurde bis zu einer Schichtdicke von 50 nm mittels Vakuumdampfaufbringung gebildet und eine Photoresistschicht wurde darauf gebildet und dann wurde sie unter Verwendung einer Photomaske Licht ausgesetzt und photochemisch entwickelt, um eine Resistmaske mit Öffnungen entsprechend denen der elektrisch leitfähigen Schichten zu erzeugen. Die Öffnungen wurden tatsächlich wie im Fall der Cr-Schicht durch Nassätzen gebildet und der Photoresist wurde entfernt, um eine Cr-Maske zu erzeugen (9G).
  • Schritt H:
  • Eine Pd-Amin-Komplex-Lösung (ccp4230: verfügbar von Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) wurde auf die Cr-Schicht mittels einer Drehscheibeneinrichtung aufgebracht, während die Schicht gedreht wird, und bei 300°C für 12 Minuten in der Atmosphäre erhitzt wird, um eine Schicht aus feinen Partikeln mit PdO als einem Hauptbestandteil zu erzeugen. Dann wurde die Cr-Maske durch Tauchen in ein Ätzmittel entfernt und elektrische leitfähige Schichten 30 aus feinen PdO-Partikeln und mit gewünschten Profilen wurden durch eine Abhebetechnik hergestellt ( 9H).
  • Schritt I:
  • Eine Metallmaske mit Öffnungen entsprechend den Formen der herzustellenden Getterschicht wurde auf dem Elektronenquellensubstrat angeordnet und sie wurden exakt ausgerichtet und relativ zueinander gesichert. Sie wurden dann in ein Kathodenzerstäubungsgerät gegeben und eine Getterschicht 24 aus einer Legierung von Zr-V-Fe wurde durch Kathodenzerstäubung gebildet. Die Dicke der Getterschicht wurde gesteuert, dass sie einen Wert von 300 nm zeigt. Das Kathodenzerstäubungsziel besaß eine Zusammensetzung von Zr; 70%, V; 25% und Fe; 5% (durch Gewicht). Nachdem die Schicht gebildet wurde, wurde ein Stick stoffgas N2 sofort in das Kathodenzerstäubungsgerät eingeführt, um eine Nitridschicht auf der Oberfläche der Getterschicht zu bilden (9I).
  • Schritt J:
  • Das Elektronenquellensubstrat wurde mit einer Frontplatte, einem Trägerrahmen und einer Rückplatte verbunden, wie im Fall vom Vergleichsbeispiel 1, und miteinander mit geschmolzenem Gas verbunden, um ein Bilderzeugungsgerät zu erzeugen. Während die Frontplatte dieselbe sein könnte wie die des Vergleichsbeispiels 1, trug die gemäß diesem Beispiel keine Getterschicht auf der Al-Metallrückseite (Dicke von 100 nm).
  • Schritt K:
  • Das in dem vorhergehenden Schritt zusammengesetzte Bilderzeugungsgerät wurde einer Erregungsbildung und Aktivierung von elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen wie im Fall des Vergleichsbeispiels 1 mittels von in den 6 und 7 gezeigten Geräten unterzogen.
  • Schritt L:
  • Das Innere der Hülle wurde dann auf eine in Schritt m des Vergleichsbeispiels 1 beschriebene Weise gereinigt.
  • Schritt M:
  • Eine Pulsspannung ähnlich der einen zur Aktivierung einer Elektronenquelle verwendeten (wie in Schritt 1, Vergleichsbeispiel 1 beschrieben) wurde angelegt, um die elektronenemittierenden Einrichtungen 23 zu veranlassen, Elektronenstrahlen zu emittieren. Eine Spannung von –-1 kV wurde an den Hochspannungsanschluss Hv angelegt, während eine Spannung von +50 V an die Getteraktivierungsdrähte angelegt wurde. von den elektronenemittierenden Einrichtungen 23 emittierte Elektronen wurden zur Getterschicht 24 gezogen und stießen mit ihr zusammen, um den Getter zu aktivieren.
  • Schritt N:
  • Nachdem sichergestellt wurde, dass der innere Druck kleiner als 1,3 × 10–5 Pa war, wurde die Ausstoßröhre erhitzt und abgedichtet und der außerhalb des Bildanzeigebereichs angeordnete Getter vom Verdampfungstyp wurde mittels Hochfrequenzheizens erhitzt, um sein plötzliches Verdampfen zu verursachen. Nun wurde das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel beendet.
  • Beispiel 2
  • Obwohl das in diesem Beispiel hergestellte Bilderzeugungsgerät im Prinzip einen Aufbau wie schematisch in 4 veranschaulicht aufweist, waren die Getterschichten gemäß diesem Beispiel tatsächlich auf eine Weise angeordnet, wie durch Bezugszahlen 24, 26 in 10 gezeigt, um den Herstellungsvorgang zu vereinfachen. Den Schritten gemäß dem vorstehenden Beispiel 1 wurde für das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel gefolgt, außer denen, die nachstehend beschrieben werden.
  • Die Schritte bis zu Schritt H waren dieselben wie ihre Gegenstücke gemäß Beispiel 1.
  • Schritt I:
  • Eine Metallmaske mit Öffnungen entsprechend den Formen der Getterschichten 24, 26 gemäß 10 wurden verwendet und die Getterschichten wurden bis zu einer Dicke von 300 nm gebildet.
  • Den Schritten J bis M gemäß Beispiel 1 wurde auch gefolgt, aber nur die Getterschichten 24 wurden in Schritt M aktiviert.
  • Schritt M':
  • Die Getterschichten 26 wurden wie in Schritt M aktiviert, außer, dass eine Spannung von –50 V an die Getteraktivierungsdrähte angelegt wurde. Da –50 V an die Getteraktivierungsdrähte angelegt wurden, kollidierten von den elektronenemittierenden Einrichtungen emittierte Elektronenstrahlen mit den Getterschichten 26, die mit den jeweiligen X-Richtungs-Drähten 21 verbunden sind, die als die Drähte der höheren Potentialseite der Elektronenquelle dienen, und aktivierten sie. Die Spannung von –50 V wurde an die Getteraktivierungsdrähte und die damit verbundenen Getterschichten 24 angelegt, um eine Abstoßkraft Elektronen aufzuerlegen, die sich zu den Getterschichten 24 bewegen, und demzufolge nimmt die Anzahl von mit den Getterschichten 26 zusammenstoßenden Elektronen zu.
  • Schließlich wurde Schritt N gemäß Beispiel 1 gefolgt, um ein vollständiges Bilderzeugungsgerät für dieses Beispiel zu erzeugen.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Ein Bilderzeugungsgerät ähnlich dem gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurde hergestellt, außer dass das Gerät gemäß diesem Vergleichsbeispiel die Getterschicht 9 gemäß 1 nicht besitzt und die Metallrückseite mit Al 100 nm dick gemacht wurde. Andererseits besaß der Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Vergleichsbeispiel denselben Aufbau wie das Gerät gemäß Vergleichsbeispiel 1 und wurde auf eine ähnliche Weise hergestellt.
  • Die Bilderzeugungsgeräte gemäß den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurden zum Vergleich durch Ansteuern von ihnen, dass sie mittels der jeweiligen einfachen Matrixverdrahtung funktionieren, um die Bilderzeugungsgeräte zu fortwährendem Fluoreszieren zu veranlassen. Die zeitliche Veränderung der Helligkeit jedes Geräts wurde gemessen. Während die Helligkeit des Anzeigeschirms abnimmt, so wie er fortsetzt zu fluoreszieren, verhalten sich verschiedene Bereiche des Anzeigeschirms relativ zueinander in einem großen Ausmaß verschieden. Während das Zentrum des Bildanzeigebereichs seine Helligkeit bedeutend verringert, verlieren die Randbereiche die Originalhelligkeit nicht leicht. 8 zeigt die Helligkeitsveränderungen über die Zeit eines Bereichs nahe dem Schritt von Dx50 und Dy150 der zahlreichen in den Beispielen hergestellten Geräte, die mittels eines Photosensors erfasst werden.
  • Wenn es möglich ist, ein Bilderzeugungsgerät zur Entgasungsbehandlung zu erhitzen, wird eine Erzeugung von Gas unterdrückt. In einigen Fällen ist es jedoch nicht möglich.
  • Dies ist, da Elektronenemissionseinrichtungen und andere Elemente eines Bilderzeugungsgeräts durch Hitzebehandlung leicht beschädigt werden. In diesen Fällen kann eine Erzeugung von Gas stattfinden.
  • Das Bilderzeugungsgerät gemäß dem Vergleichsbeispiel 3 verlor im Laufe der Zeit bemerkenswert den Originalpegel des Emissionsstroms der an den Überschneidungen von Dx50 und Dy149, Dy150 und Dy151 angeordneten Einrichtungen. Offensichtlich beeinflusst dies die Helligkeitsverringerung dieses Geräts bedeutend. Daher kann dieses Phänomen nicht der Verschlechterung der fluoreszierenden Körper zuweisbar sein, sondern der der Leistung der Elektronenquelle. Der Grund, aus dem das Zentrum des Bildanzeigebereichs seine Helligkeit bedeutend verlor, kann der sein, dass der Getter vom Verdampfungstyp nur außerhalb des Bildanzeigebereichs angeordnet war und der Druck des entladenen Gases im Zentrum unvermeidbar war, um die Leistung der dort angeordneten elektronenemittierenden Einrichtungen zu verschlechtern.
  • Im Gegenteil wurde die Gettersubstanz über den Bildanzeigebereich des Geräts gemäß jedem der Beispiele 1 und 2 angeordnet, um den nachteiligen Effet von entladenem Gas zu verringern.
  • Beispiel 3
  • In diesem Beispiel wurde ein Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle, wie in den 11A und 11B veranschaulicht, hergestellt. 11A ist eine schematische Draufsicht, während 11B eine schematische Querschnittansicht entlang einer Linie 11B-11B in 11A ist. Eine Zwischenschichtisolierschicht 61 wurde an jedem Schnittpunkt der X-Richtungs(oberen)-Drähte 21 und der Y-Richtungs(unteren)-Drähte 22 angeordnet. Bezugszahl 62 bezeichnet einen Verdrahtungsanschluss zur Verbindung jeder der elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen 23 und des zugehörigen oberen Drahts.
  • Die Elektronenquelle wurde direkt auf einer Rückplatte 64 ausgebildet, die eine Natronkalkglasplatte mit einer Größe von 240 mm × 320 mm war. Die oberen Drähte 21 hatten eine Breite von 500 μm und eine Höhe von 12 μm, wohingegen die unteren Drähte 22 und die Verdrahtungsanschlüsse 62 eine Breite vom 300 μm und eine Höhe von 8 μm besaßen. Sie wurden durch Drucken und Erhitzen einer Ag-Pastentinte gebildet. Die Zwischenschichtisolierschichten 61 wurden durch Drucken und Erhitzen von Glaspaste gebildet und zeigten eine Höhe von 20 μm. Es wurde eine Gesamtheit von 100 oberen Drähten und 200 unteren Drähten ausgebildet. Ein oberer Draht, der Elektroden herausbringt, und ein unterer Draht, der Elektroden herausbringt, mit einer Breite von 600 μm und einer Höhe von 2 μm wurden auch ausgebildet und sind elektrisch mit den jeweiligen oberen und unteren Drähten verbunden und erstrecken sich zu den zugehörigen Enden der Rückplatte.
  • Die Einrichtungselektroden 29 jeder elektronenemittierenden Einrichtung wurden durch Vakuumdampfaufbringung von Pt bis zu einer Schichtdicke von 100 nm gebildet. Die Elektroden waren durch einen Spalt von L = 2 μm getrennt und hatten eine Breite von W = 300 μm. Die dünne elektrisch leitfähige Schicht jeder elektronenemittierenden Einrichtung wurde aus feinen PdO-Partikeln und wie im Fall der vorhergehenden Beispiele hergestellt.
  • Die Frontplatte wurde durch Anbringen eines grünen fluoreszierenden Materials aus P-22 auf eine Oberfläche eines Natronkalkglases mit einer Größe von 190 mm × 270 mm hergestellt, wobei sie einem Glättungsvorgang (im allgemeinen als „Beschichten" bezeichnet) unterzogen wurden und dann eine dünne Al-Schicht für eine Metallrückseite mittels Vakuumdampfaufbringen bis zu einer Dicke von 200 nm gebildet wurde. Es ist zu beachten, dass Drähte im Voraus durch Drucken und Erhitzen von Ag-Paste gebildet wurden, um die Metallrückseite elektrisch mit einem Hochspannungsanschluss zu verbinden.
  • Der Trägerrahmen wurde aus einer Natronkalkglasplatte mit einer Dicke von 6 mm, äußeren Abmessungen von 150 mm × 230 mm und einer Breite von 10 nm hergestellt, an der ein Natronkalkglasrohr mit einem äußeren Durchmesser von 6 mm und einem inneren Durchmesser von 4 mm sicher befestigt war.
  • Die Rückplatte, die Frontplatte und der Trägerrahmen waren miteinander mittels geschmolzenen Glases (LS-7105 verfügbar von Japan Electric Glass Co., Ltd.) verbunden. Drähte einer Gettersubstanz 65 waren auch bei dieser Stufe auf eine in 12 gezeigte Weise direkt über den jeweiligen oberen Drähten angeordnet. Jeder der Getterdrähte umfasst eine Ba-Al-Legierung entlang der zentralen Achse und wurde mit einem axialen Graben 66 versehen, der mit der Oberseite nach unten hergestellt und in Verbindung mit einem zugehörigen der oberen Drähte 21 gehalten wurde.
  • Danach folgten Schritte k bis m gemäß dem Vergleichsbeispiel 1. Während des Vorgangs der Erregungsbildung wurde der innere Druck der Hülle bei 1,3 × 10–3 Pa gehalten und ein Dreieckimpuls mit einer Pulsbreite von T1 = 1 msek, einem Pulsintervall von T2 = 10 msek und einer Pulssignalverlaufshöhe von 5 V wurde für 60 Sekunden angelegt.
  • Nach der Erregungsbildung und der Aktivierung wurde die Hülle ausreichend evakuiert und die Drahtgetter wurden herstellt, plötzlich zu verdampfen, um eine Getterschicht 63 auf jedem der oberen Drähte 21 zu bilden.
  • Nachfolgend wurde die Ausstoßröhre versiegelt, um ein voll-ständiges Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel zu erzeugen.
  • Es ist zu beachten, dass die X-Richtungs-Drähte 21 eine Breite größer als die der Y-Richtungs-Drähte 22 und der Verdrahtungsanschlüsse 62 besitzen. Dies war, da ein einzelner der X-Richtungs-Drähte ausgewählt ist und mit einem elektrischen Strom für eine einfache Matrixansteuerung versorgt wird und der elektrische Strom dann in ausgewählte der Y-Richtungs-Drähte gemäß einem Eingangssignal fließen gelassen wird, so dass jeder der X-Richtungs-Drähte erforderlich ist, um eine Stromkapazität größer als die jedes der Y-Richtungs-Drähte und der Verdrahtungsanschlüsse zu zeigen. Daher wurde ein ausreichender Bereich auf jedem der X-Richtungs-Drähte ausgebildet, um eine Schicht einer Gettersubstanz 63 darauf unterzubringen.
  • Beispiel 4
  • Eine elektronenemittierende Einrichtung vom seitlichen Feldemissionstyp wurde für die Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts gemäß diesem Beispiel verwendet. Das Elektronenquellensubstrat besaß einen Grundaufbau identisch dem des Substrats gemäß dem Vergleichsbeispiel 2, obwohl jede der elektronenemittierenden Einrichtungen einen Aufbau, wie in 13 schematisch gezeigt, besaß.
  • Gemäß 13 wurden ein Emitter 71 und ein Steueranschluss 72 auf einem Substrat 26 mit einer Isolierschicht 27 dazwischen gebildet. Sowohl der Emitter 71 als auch der Steueranschluss 72 wurden aus einer dünnen Pt-Schicht mit einer Dicke von 0,3 μm hergestellt. Die Spitzen des Emitters 71 bildeten einen elektronenemittierenden Bereich und hatten einen Winkel von 45°.
  • Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Beispiel wurde wie das gemäß Beispiel 1 hergestellt, obwohl die Pt-Schichten durch Kathodenzerstäubung bis zu einer Dicke von 0,3 μm nach den Schritten gemäß den 9A und 9B gebildet wurden. Dann wurde der Resist darauf aufgebracht und erhitzt, um eine Resistschicht zu bilden, die dann Licht ausgesetzt wurde und unter Verwendung einer Photomaske photochemisch entwickelt wurde, um eine Resistmuster mit einem Profil entsprechend denen des Emitters 71 und des Steueranschlusses 72 zu erzeugen. Danach wurden der Emitter und der Steueranschluss tatsächlich durch Trockenätzen gebildet und der Resist wurde entfernt, um den Emitter und der Steueranschluss mit ihren jeweiligen vorbestimmten Profilen auf dem Substrat zu erzeugen, wie in 13 veranschaulicht.
  • Nachfolgend wurde den Schritten gemäß den 9C bis 9F gefolgt, um ein vollständiges Elektronenquellensubstrat zu erzeugen, das darauf eine Anzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen trägt, von denen jede einen Emitter und einen Steueranschluss aufweist.
  • Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät unter Verwendung des Elektronenquellensubstrats und im wesentlichen den Schritten gemäß Beispiel 1 folgend hergestellt, außer, dass anders als elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtungen, die elektronenemittierenden Einrichtungen vom Feldemissions-Typ keine Erregungsbildung erfordern. Eine Impulsspannung mit einer Signalverlaufshöhe von 100 V wurde verwendet, um das Gerät anzusteuern, während eine Spannung von 140 V für den Vorgang der Getteraktivierung an die Getteraktivierungselektroden angelegt wurde.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Ein Bilderzeugungsgerät ähnlich dem gemäß Beispiel 4 wurde hergestellt, aber keinem Getteraktivierungsvorgang unterzogen.
  • Das Bilderzeugungsgerät gemäß Beispiel 4 und das gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 wurden auf eine früher beschriebene Weise verglichen. Während die erstere für eine lange Zeit stabil funktionierte, verlor die letztere die Helligkeit im Zentrum des Bildanzeigebereichs stufenweise.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät wirkungsvoll die Originalhelligkeit ohne Verschlechterung insbesondere im Zentrum des Bildanzeigebereichs beibehalten, wenn sie mit irgendeinem vergleichbaren herkömmlichen Gerät verglichen wird, auch, wenn es angesteuert wird, um für eine lange Zeit zu funktionieren.
  • Während die Grundidee der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll bei einem Bilderzeugungsgerät ohne Elektroden, wie beispielsweise Steuerelektroden zwischen der Elektronenquelle und der Frontplatte, angewendet werden kann, wird ein Bilderzeugungsgerät mit derartigen Steuerelektroden gut funktionieren, wenn es auf der Grundidee der vorliegenden Erfindung verwirklicht wurde.

Claims (15)

  1. Bilderzeugungsgerät mit: einer luftleer gepumpten Hülle (5), einer innerhalb der Hülle angeordneten Elektronenquelle mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen (23) und jeweiligen Sätzen von offen liegenden oberen Drähten (21) und isolierten unteren Drähten (22), die zum Anlegen einer Spannungspotentialdifferenz darüber mit den elektronenemittierenden Einrichtungen verbunden sind, einem Bilderzeugungselement (7, 8) einschließlich einer Anode (8), das auch innerhalb der Hülle und gegenüber der Elektronenquelle angeordnet ist, um damit einen Bildanzeigebereich zu definieren, und einer offen liegenden, innerhalb des Bildanzeigebereichs angeordneten Gettersubstanz (24), dadurch gekennzeichnet, dass die offen liegende Gettersubstanz (24) auf einer Isolierschicht (27) auf den unteren Drähten ausgebildet ist und Getteraktivierungsdrähte (25) in Kontakt mit der offen liegenden Gettersubstanz (24), die auf der Isolierschicht (27) ausgebildet ist, ausgebildet sind.
  2. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine offen liegende Gettersubstanz (18) auch auf den offen liegenden oberen Drähten (21) ausgebildet ist, getrennt von der auf der Isolierschicht (27) ausgebildeten offen liegenden Gettersubstanz (24).
  3. Bilderzeugungsgerät mit: einer luftleer gepumpten Hülle (5), einer innerhalb der Hülle angeordneten Elektronenquelle (1) mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen (23) und jeweiligen Sätzen von offen liegenden oberen Drähten (21) und unteren Drähten (22), die von den oberen Drähten isoliert sind, die mit den elektronenemittierenden Einrichtungen zum Anlegen einer Spannungspotentialdifferenz darüber verbunden sind, einem Bilderzeugungselement (7, 8) einschließlich einer Anode (8), das auch innerhalb der Hülle und gegenüber der Elektronenquelle angeordnet ist, um damit einen Bildanzeigebereich zu definieren, und einer offen liegenden, innerhalb des Bildanzeigebereichs angeordneten Gettersubstanz (24), dadurch gekennzeichnet, dass die offen liegende Gettersubstanz (18; 63) auf den offen liegenden oberen Drähten (21) ausgebildet ist.
  4. Bilderzeugungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Sätze von oberen Drähten und unteren Drähten (21, 22) jeweils eine Vielzahl von Reihengerichteten Drähten (21) und eine Vielzahl von Spaltengerichteten Drähten (22) umfassen, die eine Matrixanordnung definieren.
  5. Bilderzeugungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gettersubstanz (24; 18; 63) aus Ti- oder Zr-Metall oder einer Legierung mit irgendeinem von Ti oder Zr als einem Hauptbestandteil besteht.
  6. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gettersubstanz (24) eine Legierung entweder mit Ti oder Zr als einem Hauptbestandteil und zumindest einem von Al, V und Fe als einem Hilfsbestandteil besteht.
  7. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronenemittierenden Einrichtungen (23) elektronenemittierende Oberflächenleitungs-Einrichtungen (30) sind.
  8. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronenemittierenden Einrichtungen (23) elektronenemittierende Einrichtungen vom seitlichen Feldemissions-Typ (71, 72) sind.
  9. Elektronenquelle zur Verwendung als die Elektronenquelle (1) des Bilderzeugungsgeräts nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen (23) und jeweiligen Sätzen von offen liegenden oberen Drähten (21) und isolierten unteren Drähten (22), die mit den elektronenemittierenden Einrichtungen zum Anlegen einer Spannungspotentialdifferenz darüber verbunden sind, gekennzeichnet durch eine auf einer Isolierschicht (27) auf den unteren Drähten (22) angeordnete, offen liegende Gettersubstanz (24) und in Kontakt mit der offen liegenden Gettersubstanz (24), die auf der Isolierschicht (27) ausgebildet ist, ausgebildete Getteraktivierungsdrähte (25).
  10. Elektronenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die offen liegende Gettersubstanz (18) auch auf den offen liegenden oberen Drähten (21) ausgebildet ist, getrennt von der auf der Isolierschicht (27) ausgebildeten Getter substanz (24).
  11. Elektronenquelle zur Verwendung als die Elektronenquelle (1) des Bilderzeugungsgeräts nach Anspruch 3, mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen (23) und jeweiligen Sätzen von offen liegenden oberen Drähten (21) und unteren Drähten (22), die gegenüber den oberen Drähten isoliert sind, die mit den elektronenemittierenden Einrichtungen zum Anlegen einer Spannungspotentialdifferenz darüber verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine offen liegende Gettersubstanz (18) auf den offen liegenden oberen Drähten (21) ausgebildet ist.
  12. Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronenemittierenden Einrichtungen (23) elektronenemittierenden Oberflächenleitungs-Einrichtungen (30) sind.
  13. Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronenemittierenden Einrichtungen (23) elektronenemittierenden Einrichtungen vom seitlichen Feldemissions-Typ (71, 72) sind.
  14. Beim Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1 angewendetes Verfahren zum Getteraktivieren, wobei die auf einer Isolierschicht (27) auf dem unteren Draht (22) ausgebildete, offen liegende Gettersubstanz (24), die mit einer jeweiligen elektronenemittierenden Einrichtung (23) verbunden ist, mit Energie versorgt und dadurch aktiviert wird, durch von den jeweiligen elektronenemittierenden Einrichtungen (23) durch Anlegen von Spannungen an die jeweiligen offen liegenden oberen und isolierten unteren Drähte (21, 22), den mit der auf der Isolierschicht (27) ausgebildeten, offen liegenden Gettersubstanz (24) verbundenen Getteraktivierungsdraht und die Anode (8) emittierten Elektronen, um diese auf Spannungspotentialen zu halten, wobei das Spannungspotential des jeweiligen Getteraktivierungsdrahts (25) höher als das höhere Spannungspotential der jeweiligen offen liegenden oberen und isolierten unteren Drähte (21, 22) ist und das Spannungspotential der Anode (8) negativ ist.
  15. Beim Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 3 angewendetes Verfahren zum Getteraktivieren, wobei die auf dem offen liegenden oberen Draht (21), der mit einer jeweiligen elektronenemittierenden Einrichtung (23) verbunden ist, ausgebildete offen liegende Gettersubstanz (18) mit Energie versorgt und dadurch aktiviert wird, durch von den jeweiligen elektronenemittierenden Einrichtungen (23) durch Anlegen von Spannungen an die jeweiligen oberen und unteren Drähte (21, 22) und die Anode (8) emittierte Elektronen, um diese auf Spannungspotentialen zu halten, wobei das Spannungspotential des jeweiligen oberen Drahts (21) höher als das Spannungspotential des jeweiligen unteren Drahts (22) ist und das Spannungspotential der Anode (8) negativ ist.
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