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Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlgerät und ein
Bilderzeugungsgerät,
wie z. B. ein Anzeigegerät,
das unter Verwendung desselben hergestellt ist. In mehr besonderer
Weise betrifft die vorliegende Erfindung eine Elektronenstrahlvorrichtung und
ein Bilderzeugungsgerät,
das eine Umhüllung und
Abstandselemente zum Tragen und zum Verstärken der Umhüllung von
innen aufweist, damit die Umhüllung
dem atmosphärischen
Druck widersteht.
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Die Druckschrift EP-0 523 702 A offenbart ein
Gerät der
erfindungsgemäßen Bauart,
aber mit elektroleitenden Abstandselementen, die mit den Elektroden
der Elektronenstrahlvorrichtungen verbunden sind.
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Es sind zwei Typen der Elektronenstrahlvorrichtung
bekannt: die thermionische Kathodentype und die Kaltkathodentype.
Von diesen betrifft die Kaltkathodentype Vorrichtungen, welche Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen, Vorrichtungen
der Feldemissionstype (nachstehend als FE-Type bezeichnet) und Elektronenstrahlvorrichtungen
der Metall/Isolierschicht/Metall-Type (nachstehend als die MIM-Type
bezeichnet) einschließen.
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Beispiele der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
umfassen eine Vorrichtung, welche durch M. I. Elinson, Radio Eng.
Electron Phys., 10. 1290 (1965) vorgeschlagen ist, als auch jene,
die nachstehend beschrieben werden.
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Eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
wird unter Ausnutzung der Erscheinung realisiert, dass Elektronen
aus einer kleinen Dünnschicht
abgestrahlt werden, die auf einem Substrat erzeugt wird, wenn ein
elektrischer Strom veranlasst wird, parallel zu der Schichtoberfläche zu fließen. Während Elinson
die Verwendung einer SnO2-Dünnschicht
für eine
Vorrichtung dieser Type vorschlägt, ist
die Verwendung einer Au-Dünnschicht
in [G. Dittmer: „Thin
Solid Films", 9,
317 (1972)] vorgeschlagen, wogegen die Verwendung von In203/SnO2
und die einer Kohledünnschicht
jeweils in [M. Hartwell und C. G. Fonstad: „IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)] und
[H. Araki und andere: „Vakuum", Band 26, Nr. 1,
S. 22 (1983)] beschrieben ist.
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36 der
beigefügten
Zeichnungen zeigt schematisch eine von M. Hartwell vorgeschlagene
typische Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung.
In 36 bezeichnet das
Bezugszeichen 3001 ein Substrat. Das Bezugszeichen 3004 bezeichnet eine
elektrisch leitfähige
Dünnschicht,
die normalerweise durch Erzeugen einer H-förmigen Metalloxiddünnschicht
mittels Sputtern hergestellt wird, wobei ein Teil dieser schließlich einen
Elektronenstrahlbereich 3005 ausbildet, wenn er einem elektrischen
Erregungsprozess ausgesetzt wird, der als „Erregungsausbildung" bezeichnet wird,
wie nachstehend beschrieben ist. In 36 weist
die dünne,
waagerechte Fläche
der Metalloxidschicht, die ein Paar von Vorrichtungselektroden trennt,
eine Länge
L von 0,5 bis 1 mm und eine Breite W von 0,1 mm auf. Es ist darauf hinzuweisen,
dass in dem Fall, wenn der Elektronenstrahlbereich 3005 eine
rechteckige Form aufweist und in der Mitte der elektrisch leitfähigen Dünnschicht 3004 angeordnet
ist, keine Möglichkeit
besteht, dessen exakte Lage und Form zu erfassen.
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In Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen,
einschließlich
jenen, die durch M. Hartwell und anderen vorgeschlagen sind, wird
die elektrisch leitfähige
Dünnschicht 3004 normalerweise
einem elektrisch erregenden Vorprozess ausgesetzt, welcher als „Erregungsausbildung" bezeichnet wird, um
einen Elektronenstrahlbereich 3005 zu erzeugen. In dem
Erregungsausbildungsprozess wird eine konstante Gleichspannung oder
eine langsam ansteigende Gleichspannung, die typisch mit einer Geschwindigkeit
von 1 V/min ansteigt, an die vorliegenden, entgegengesetzten Enden
der elektrisch leitfähigen
Dünnschicht 3004 angelegt,
um die Dünnschicht
teilweise zu zerstören,
zu verformen oder umzuwandeln und einen Elektronenstrahlbereich 3005 zu
erzeugen, welcher elektrisch hochohmig ist. Daher ist der Elektronenstrahlbereich 3005 Teil
der elektrisch leitfähigen
Dünnschicht 3004,
die typisch Spalten aufweist, so dass Elektronen aus diesen Spalten abgestrahlt
werden können.
Es ist darauf hinzuweisen, dass eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die einmal einem Erregungsausbildungsprozess unterzogen ist, Elektronen
aus deren Elektronenstrahlbereich 3005 emittiert, wenn
eine zweckentsprechende Spannung an die elektrisch leitfähige Schicht 3004 angelegt
ist, damit ein elektrischer Strom durch die Vorrichtung strömt.
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Beispiele der FE-Type schließen jene
ein, die durch W. P. Dyke und W. W. Dolan in „Field emission", Advance in Elec-tron
Physics, 8, 89 (1956), und C. A. Spindt in „Physical Properties of thin-film
field emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976) vorgeschlagen
sind.
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37 der
beigefügten
Zeichnungen zeigt im Querschnitt eine FE-Type-Vorrichtung gemäß dem vorstehend
erwähnten
Dokument von C. A. Spindt. Wie 37 zeigt,
weist die Vorrichtung ein Substrat 3010, eine Emitterleitung 3011,
einen Emitterkonus 3012, eine Isolierschicht 3013 und
eine Gateelektrode 3014 auf. Wenn zwischen dem Emitterkonus 3012 und
der Gateelektrode 3014 der Vorrichtung eine zweckentsprechende
Spannung angelegt wird, tritt an der Spitze des Emitterkonus 3012 die
Erscheinung der Feldemission auf.
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Neben dem in 37 gezeigten Mehrschichtaufbau kann
eine Vorrichtung der FE-Type auch durch Anordnen einer Emitterelektrode
und einer Gateelektrode auf einem Substrat im wesentlichen parallel
zu dem Substrat erzeugt werden.
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MIM-Vorrichtungen sind in Dokumenten
beschrieben, die das Dokument von C. A. Mead: „Operation of tunnel-emission
Devices", J. Appl.
Phys., 32, 646 (1961) einschließen. 38 zeigt eine typische MIM-Vorrichtung
im Querschnitt. Wie in 38 gezeigt,
weist die Vorrichtung ein Substrat 3020 auf, eine Unterelektrode 3021,
eine Isolierdünnschicht 3022 mit
einer Dicke von 1 × 10–8 m
(100 Å)
und eine Oberelektrode 3023 mit einer Dicke zwischen 8 × 10–9 m
(80 Å)
und 3 × 10–8 m
(300 Å).
Die Elektronen werden von der Oberfläche der Oberelektrode 3023 abgestrahlt,
wenn eine zweckentsprechende Spannung zwischen der Oberelektrode 3023 und
der Unterelektrode 3021 der MIM-Vorrichtung angelegt ist.
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Die vorstehend beschriebenen Kaltkathodenvorrichtungen
erfordern keinen Heizaufbau, weil sie im Gegensatz zu den thermionischen
Kathodenvorrichtungen Elektronen bei niedriger Temperatur abstrahlen
können.
Daher weist die Kaltkathodenvorrichtung einen viel einfacheren Aufbau
als die thermionische Kathodenvorrichtung auf und kann sehr klein
ausgebildet werden. Wenn eine große Anzahl von Kaltkathodenvorrichtungen
auf einem Substrat dicht angeordnet ist, weist das Substrat keine
Probleme auf, wie z. B. das Schmelzen durch Wärme. Während die thermionische Kathodenvorrichtung
außerdem
eine ziemlich lange Ansprechzeitdauer aufweist, weil sie nur funktioniert,
wenn sie durch eine Heizeinrichtung geheizt ist, leitet die Kaltkathodenvorrichtung
den Betrieb sehr schnell ein.
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Daher wurden und werden gegenwärtig Untersuchungen
an Kaltkathodenvorrichtungen vorgenommen.
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Da eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
z. B. einen besonders einfachen Aufbau aufweist und auf eine einfache
Weise herstellbar ist, kann eine große Anzahl solcher Vorrichtungen
ohne Schwierigkeiten vorteilhaft in einer großen Fläche angeordnet werden. Tatsächlich ist
eine Reihe von Untersuchungen vorgenommen worden, um diesen Vorteil
der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
voll zu nutzen. Untersuchungen, die erfolgt sind, um eine große Anzahl
von Vorrichtungen anzuordnen und sie wirkungsvoll anzusteuern, schließen die
eine mit ein, die in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. JP-A-64-31332,
angemeldet durch den Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung,
beschrieben ist.
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Elektronenstrahlgeräte, welche
die Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen verwenden,
die gegenwärtig
untersucht werden, schließen
Elektronenstrahlquellen und Bilderzeugungsgeräte ein, wie z. B. Bildanzeigegeräte und Bildaufzeichnungsgeräte.
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Das USA-Patent Nr. US-A-5 066 883,
die Japanischen Offenlegungsschriften Nr. JP-A-2-257551 und Nr.
JP-A-4-28137, ebenfalls
durch den Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung angemeldet,
beschreiben Bildanzeigegeräte,
die durch Kombination der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung und
einer Fluoreszenzanzeigetafel, die Licht abstrahlt, wenn sie mit
Elektronenstrahlen bestrahlt wird, hergestellt werden. Ein Bildanzeigegerät, welches
Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
und eine Fluoreszenzanzeigetafel aufweist, ist im Verhältnis zu
den vergleichbaren herkömmlichen Geräten, wie
z. B. Flüssigkristall-Bildanzeigegeräten, die
in den letzten Jahren bekannt geworden sind, sehr vorteilhaft, weil
es eine Lichtabstrahltype ist, welche keine Rückbeleuchtung aufweist, um
es zum Leuchten zu bringen, und einen größeren Betrachtungswinkel aufweist.
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Andererseits beschreibt das USA-Patent
Nr. US-A-4 904 895 des Anmelders der vorliegenden Patentanmeldung
ein Bildanzeigegerät,
das durch Anordnen einer großen
Anzahl von Vorrichtungen der FE-Type realisiert wird. Andere Beispiele
des Bildanzeigegeräts,
die Vorrichtungen der FE-Type aufweisen, schließen das eine mit ein, das R.
Meyer in [R. Meyer: „Recent
Development on Microtips Display at LETI", Tech. Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics
Conf., Nagahama, Seiten 6–9
(1991)] beschreibt.
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Die Japanische Offenlegungsschrift
Nr. JP-A-3-55738, die ebenfalls durch den Anmelder der vorliegenden
Erfindung angemeldet ist, beschreibt ein Bildanzeigegerät, das durch
Anordnen einer großen
Anzahl von Vorrichtungen der MIM-Type realisiert wird.
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Bildanzeigegeräte und andere Elektronenstrahlgeräte, die
vorstehend beschrieben sind, weisen normalerweise eine Umhüllung auf,
um den Innenraum des Geräts
in einem Vakuumzustand zu erhalten, eine Elektronenquelle, die innerhalb
der Umhüllung
angeordnet ist, ein Target, das mit den von der Elektronenquelle
abgestrahlten Elektronenstrahlen zu bestrahlen ist und eine Beschleunigungselektrode
zum Beschleunigen der auf das Target gerichteten Elektronenstrahlen.
In bestimmten Fällen
weist ein solches Gerät
zusätzlich
ein Abstandselement oder mehr als ein Abstandselement auf, die innerhalb der
Umhüllung
zum Tragen der Umhüllung
von innen angeordnet sind, um dem auf die Umhüllung einwirkenden atmosphärischen
Druck zu widerstehen.
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Insbesondere im Hinblick auf den
gegenwärtigen
Trend der stetig wachsenden Forderung nach Bildanzeigegeräten und
anderen Bilderzeugungsgeräten,
die sehr flach sind und einen großen Anzeigeschirm aufweisen,
scheinen Abstandselemente innerhalb der Umhüllung des Anzeigegeräts eine
unverzichtbare Komponente eines solchen Geräts zu sein.
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Abstandselemente, die innerhalb eines
Elektronenstrahlgeräts
angeordnet sind, können
jedoch ein Problem der Verschiebung der Auftreffpositionen der Elektronenstrahlen
gegenüber
den jeweils festgelegten Positionen in der Ebene, in welcher das
Target angeordnet ist, hervorrufen.
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Wenn das Elektronenstrahlgerät ein Anzeigegerät einer
der vorstehend beschriebenen Typen ist, kann das vorstehend erwähnte Problem
in Bezug auf die verschobenen Auftreffpositionen und verformten
Konturen der Leuchtpunkte auf der Oberfläche der Fluoreszenzanzeigetafel,
die sich von den vorbestimmten unterscheiden, ausgedrückt werden.
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Wird eine Farbbildanzeigetafel, die
Fluoreszenzelemente der Farben Rot, Grün und Blau trägt, in einem
solchen Gerät
verwendet, können
die verschobenen Auftreffpositionen der Elektronenstrahlen zu einer
verminderten Helligkeit und zur Farbänderung führen. Diese Probleme können besonders
um die Abstandselemente zwischen der Elektronenstrahlquelle und
der Bildanzeigetafel sowie in den Randbereichen der Bildanzeigetafel
beobachtet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung,
gemäß der Definition
durch die Patentansprüche
ein Elektronenstrahlgerät
zu schaffen, das in Kombination mit einem Target keine Verschiebung
der Auftreffpositionen der Elektronenstrahlen in der Targetebene aufweist.
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Dieser Aufgabe widmete sich beispielsweise die
Druckschrift EP-A-0 523 702. Sie offenbart ein Elektronenstrahlgerät der im
Oberbegriff des beigefügten
Patentanspruchs 1 definierten Art. In 1 dieser Patentanmeldung ist ein elektroleitendes
Abstandselement in Plattenform gezeigt, das von einem Glaskörperelement
mit einer elektroleitenden Lagenbeschichtung umfasst wird, welche
longitudinal parallel zu den Leiterbahnen in Spaltenrichtung angeordnet
ist. Dieses Abstandselement spreizt sich und gelangt nicht in Kontakt
mit einer der Leiterbahnen in Zeilenrichtung. Es steht ebenfalls
nicht in elektrischem Kontakt mit einem der Leiterbahnen in Spaltenrichtung,
sondern ist unabhängig
mit einer Energieversorgungsquelle als Konstantspannungsquelle verbunden.
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Bei einer alternativen Anordnung
gemäß 17 von EP-A-0 523 702 sind
die Elektronenstrahlvorrichtungen nicht in einer Matrixleiterbahnstruktur
verlegt, obwohl sie zweidimensional angeordnet sind, sondern sie
sind mit ungerade und gerade nummerierten Leiterbahnen in Zeilenrichtung
in einer Leiterleiterbahnkonfiguration verbunden. Elektroden in
Spaltenrichtung sind angeordnet, um eine Modulation zu bewirken.
Im Falle dieser verschiedenen Leiterbahnstruktur sind die elektroleitenden
Abstandselemente in Plattenform parallel zu den Elektroden in Spaltenrichtung
angeordnet. Sie sind transversal zu den Leiterbahnen in Zeilenrichtung
und spreizen sich über
diese, und sind jeweils mit einer jeweiligen Elektrode jeder einer
Vielzahl der in Spaltenrichtung angeordneten Elektronenstrahlvorrichtungen
elektrisch verbunden. Alternativ können die elektroleitenden Abstandselemente
gemäß den 11 und 13 der Druckschrift EP-A-0 523 702 anstatt
dessen mit gerade nummerierten oder alternativ ungerade nummerierten
aus einer Vielzahl der Leiterbahnen in Zeilenrichtung elektrisch
verbunden sein, um ein konstantes Potential zu empfangen.
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Im Vergleich ist das erfindungsgemäße Elektronenstrahlgerät dadurch
gekennzeichnet, dass das Abstandselement auf einer einzelnen der
zeilengerichteten Leitungen oder der spaltengerichteten Leitungen
angeordnet und mit dieser verbunden ist, ohne eine elektrische Verbindung
mit einer anderen der zeilengerichteten Leitungen und der spaltengerichteten
Leitungen aufzuweisen.
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Da das elektroleitende Abstandselement
mit einer einzelnen Leiterbahn in Zeilenrichtung oder Spaltenrichtung
verbunden ist, weist das erfindungsgemäße Elektronenstrahlgerät den Vorteil
auf, dass Verwirrungen und mehrfache elektrische Verbindungen mit
den Leiterbahnen vermieden werden.
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Das elektroleitende Abstandselement
kann einen Körper
aus einem Halbleitermaterial aufweisen. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst
das elektroleitende Abstandselement anstatt dessen ein isolierendes
Element mit einer Halbleiterdünnschicht
auf seiner Oberfläche.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts entlang
der Linie 1-1 in 2,
um ein Abstandselement und dessen Umgebung zu zeigen,
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2 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht als Teilausbruchansicht
eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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3 zeigt
eine schematische Teildraufsicht der Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts in 1, die einen Hauptabschnitt
zeigt,
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4A und 4B zeigen schematische Ansichten
von zwei unterschiedlichen Fluoreszenzschichten, die zum Zweck der
Erfindung verwendbar sind,
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5 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des in 2 gezeigten Bilderzeugungsgeräts, betrachtet
entlang der Y-Richtung, um die Elektronenbahn vom Elektronenstrahlbereich
einer Elektronenstrahlvorrichtung, der nahe einem Abstandselement
angeordnet ist, zu zeigen,
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6 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des in 2 gezeigten Bilderzeugungsgeräts, betrachtet
entlang der X-Richtung, um die Elektronenbahn vom Elektronenstrahlbereich
einer Elektronenstrahlvorrichtung, der nahe einem Abstandselement
angeordnet ist, und die Bahn der Streuteilchen zu zeigen,
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7A bis 7C zeigen schematische Querschnittansichten
von drei unterschiedlichen Abstandselementen, die mit Anlageelementen
versehen sind und für
ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar
sind,
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8 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Bilderzeugungsgeräts in 2, um zu zeigen, wie ein
Abstandselement darin mit Anlageelementen angeordnet ist,
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9A, 9B, 10A und 10B zeigen
schematische Draufsichten und Querschnittansichten von zwei unterschiedlichen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen, die
für die
Zwecke der Erfindung verwendbar sind,
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11A bis 11E zeigen schematische
Querschnittansichten einer Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist und unterschiedliche
Fertigungsschritte zeigt,
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12 zeigt
ein Kurvenbild einer Spannungswellenform, die für eine Erregungsausbildungsoperation
zum Zweck der Erfindung verwendbar ist,
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13A und 13B zeigen Kurvenbilder einer
Spannungswellenform und einer Wellenform eines Strahlstroms, die
für eine
Erregungsausbildungsoperation zum Zweck der Erfindung verwendbar sind,
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14 und 15 zeigen schematische Querschnittansichten
von zwei unterschiedlichen Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen,
die zum Zweck der Erfindung verwendbar sind,
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16A bis 16F zeigen schematisch Querschnittansichten
einer Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung, die
zum Zweck der Erfindung verwendbar ist und unterschiedliche Fertigungsschritte
zeigt,
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17 zeigt
ein Kurvenbild des elektrischen Leistungsvermögens einer erfindungsgemäßen Oberflächenleitungselektrönenstrahlvorrichtung,
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18 zeigt
ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Ansteuerschaltung,
die für
ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar
ist,
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19 zeigt
ein Schaltdiagramm nur eines Teils einer Elektronenquelle, die für ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar
ist,
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20 zeigt
eine schematische Ansicht des Ansteuerprinzips eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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21 zeigt
ein Schaltdiagramm nur eines Teils einer Elektronenquelle, die für ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar
ist, wobei gezeigt ist, wie unterschiedliche Spannungen daran angelegt
werden,
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22A bis 22H zeigen schematische Senkrechtschnittansichten
einer anderen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist und unterschiedliche
Fertigungsschritte zeigt,
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23 zeigt
eine schematische Teildraufsicht der Schrittype der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
in 22A bis 22H, wobei gezeigt ist,
wie in dem Schritt der 22F eine
Chromschicht darauf erzeugt wird,
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24 zeigt
eine schematische Teildraufsicht einer Fluoreszenzschicht, die zum
Zweck der Erfindung verwendbar ist,
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25 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines anderen
erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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26 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Bilderzeugungsgeräts in 25 entlang der Linie 26-26
zur Darstellung eines Abstandselements und dessen Umgebung,
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27 zeigt
eine schematische Teildraufsicht der Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts in 25, die einen Hauptabschnitt
davon zeigt,
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28 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines noch
anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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29 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines noch
anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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30 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des in 29 gezeigten Bilderzeugungsgeräts entlang
der Linie 30-30 zur Darstellung eines Abstandselements und dessen
Umgebung,
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31 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines noch
anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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32A, 32B, 33A, 33B, 34A und 34B zeigen jeweils schematische Querschnittansichten
eines Teils des in 31 gezeigten
Bilderzeugungsgeräts entlang
den Linien (32A, 33A, 34A)–(32A, 33A, 34A)
und (32B, 33B, 34B)–(32B, 33B, 34B),
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35 zeigt
ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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36 zeigt
eine schematische Draufsicht einer herkömmlichen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
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37 zeigt
eine schematische Querschnittansicht einer herkömmlichen FE-Vorrichtung, und
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38 zeigt
eine schematische Querschnittansicht einer herkömmlichen MIM-Vorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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[Aufbau einer Anzeigetafel
und ein Verfahren zu deren Herstellung]
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Nachstehend wird der Aufbau einer
Anzeigetafel, die für
ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar
ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.
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2 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht der Anzeigetafel, als
Teilausbruchansicht, um das Innere zu zeigen. 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht
eines Teils der in 2 gezeigten
Anzeigetafel entlang der Linie 1-1.
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Wie 1 und 2 zeigen, weist das Gerät eine Rückplatte 15,
Seitenwände 16 und
eine Frontplatte 17 auf, um eine Umhüllung auszubilden, die luftdicht
verschlossen ist, um das Innere in einem Vakuumzustand zu erhalten.
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Ein Substrat 11 ist an der
Rückplatte 15 fest angeordnet,
und eine Anzahl von N × M
Kaltkathodenvorrichtungen sind auf dem Substrat 11 erzeugt, wobei
N und M Ganzzahlen größer als 2 sind
und zweckentsprechend als eine Funktion der Anzahl von Elektronenstrahlvorrichtungen,
die in dem Gerät
angeordnet sind, ausgewählt
werden. Wenn z. B. das Gerät
ein Fernsehgerät
mit hoher Auflösung
ist, sind N und M jeweils vorzugsweise gleich oder größer als 3000
und 1000. In einer Ausführungsform,
die nachstehend beschrieben ist, werden N = 3072 und M = 1024 verwendet.
Die N × M-Kaltkathodenvorrichtungen
sind durch M zeilengerichtete Leitungen 13 und N spaltengerichtete
Leitungen verdrahtet, um eine einfache Matrixverdrahtungsstruktur
auszubilden. Die Einheit, welche durch die Bauelemente 11, 12, 13 und 14 gebildet
ist, wird als eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle bezeichnet.
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Eine Isolierschicht (nicht gezeigt)
ist zwischen den zeilengerichteten Leitungen 13 und den spaltengerichteten
Leitungen 14 angeordnet, mindestens in deren Kreuzungen,
um sie zueinander elektrisch zu isolieren.
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Während
das Substrat 11 der Mehrfach-Elektronenstrahlquelle in
der vorstehenden Beschreibung an der Rückplatte 15 der luftdicht
verschlossenen Umhüllung
fest angeordnet ist, kann die Rückplatte
der luftdicht versiegelten Umhüllung durch
das Substrat 11 der Mehrfach-Elektronenstrahlquelle ausgebildet
werden, wenn sie eine ausreichend große Festigkeit aufweist.
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Materialien, die für das Substrat 11 verwendet
werden können,
schließen
Quarzglas, Glas, das Verunreinigungen aufweist, wie z. B. Na in
einem reduzierten Konzentrationsniveau, Natronkalkglas, ein Glassubstrat, realisiert
durch Erzeugen einer SiO2-Schicht auf Natronkalkglas
durch Sputtern, keramische Stoffe, wie z. B. Aluminiumoxid, ein.
Die Abmessungen des Substrats 11 können in Abhängigkeit von der auf dem Substrat 11 anzuordnenden
Anzahl der Elektronenstrahlvorrichtungen und der Gestaltung des
Aufbaus jeder Elektronenstrahlvorrichtung als auch dem Widerstand
gegenüber
dem atmosphärischen
Druck und anderer Erwägungen
gewählt
werden, wenn das Substrat 11 die Rückplatte der luftdicht verschlossenen
Umhüllung
des Geräts bildet.
Materialien, die für
die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 der luftdicht verschlossenen
Umhüllung
verwendbar sind, werden vorzugsweise aus jenen ausgewählt, die
dem atmosphärischen
Druck widerstehen können,
der auf die Umhüllung
einwirkt und die einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen,
so dass sie auch gegenüber der
hohen Spannung beständig
sind, die zwischen der Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
und der Rückplatte
des Geräts
aus Metall angelegt ist, welche nachstehend beschrieben ist. Materialien,
die für
diese verwendbar sind, schließen
auch Quarzglas, Glas, das Verunreinigungen aufweist, wie z. B. Na
in einem reduzierten Konzentrationsniveau, Natronkalkglas, ein Glassubstrat,
realisiert durch Erzeugen einer SiO2-Schicht auf Natronkalkglas
durch Sputtern, keramische Stoffe, wie z. B. Aluminiumoxid, ein. Es
ist darauf hinzuweisen, dass mindestens das Material der Frontplatte 17 Lichtdurchlässigkeit
gleich oder größer als
ein gegebenes Niveau relativ zu sichtbarem Licht aufweist. Es ist
ebenfalls darauf hinzuweisen, dass die Materialien der Bauteile
der Umhüllung
Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen, die nahe beieinander liegen.
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Die zeilengerichteten Leitungen 13 und
die spaltengerichteten Leitungen 14 sind aus einem leitfähigen Material
hergestellt, wie z. B. Metall, und sind angeordnet, um eine gewünschte Struktur
auszubilden, mittels einer zweckentsprechenden Technologie, wie
z. B. Abscheiden aus der Dampfphase, Drucken oder Sputtern. Das
Material, die Dicke und die Breite der Leitungen sind so gewählt, dass
eine gegebene Spannung an allen Kaltkathodenvorrichtungen 12 gleichmäßig angelegt
werden kann.
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Die Isolierschicht, die zwischen
den zeilengerichteten Leitungen 13 und den spaltengerichteten Leitungen 14 angeordnet
ist, mindestens in deren Kreuzungen, ist typisch aus SiO2 hergestellt,
welche mittels einer zweckentsprechenden Technologie, wie z. B.
Abscheiden aus der Dampfphase, Drucken oder Sputtern, erzeugt wird.
Sie kann so ausgebildet sein, dass sie die auf dem Substrat 11 angeordneten spaltengerichteten
Leitungen 14 vollständig
oder teilweise bedeckt, und das Material, die Dicke und das Herstellungsverfahren
der Isolierschicht sind so ausgewählt, dass sie dem Unterschied
des elektrischen Potentials widerstehen können, das an den Kreuzungen
der zeilengerichteten Leitungen 13 und der spaltengerichteten
Leitungen 14 vorliegt.
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Während
die zeilengerichteten Leitungen 13 und die spaltengerichteten
Leitungen 14 aus jedem Material mit hoher elektrischer
Leitfähigkeit
hergestellt werden können,
schließen
bevorzugte Materialien Metalle, wie z. B. Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt,
Ti, Al, Cu und Pd und deren Legierungen, druckbare, leitfähige Materialien,
hergestellt aus einem Metall oder einem Metalloxid, ausgewählt aus
Pd, Ag, Au, RuO2 und Pd-Ag und Glas, lichtdurchlässige, leitfähige Materialien,
wie z. B. In2O3-SnO2 und Halbleitermaterialien, wie z. B. Polysilizium,
ein.
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Wie in 1 und in 2 gezeigt,
ist eine Fluoreszenzschicht 18 unter der Frontplatte 17 erzeugt.
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Da die Realisierungsweise der vorliegenden Erfindung,
wie hier beschrieben, einem Farbanzeigegerät entspricht, sind Fluoreszenzelemente
der Farben Rot, Grün
und Blau in den jeweiligen Bereichen der Schicht 18 angeordnet,
wie in dem Fall der gewöhnlichen
Farbkathodenstrahlröhren.
In dem in 4A gezeigten
Fall sind Fluoreszenzelemente 21a in drei unterschiedlichen
Farben in der Form von so vielen Streifen und jeweils benachbarten
Streifen, getrennt durch ein schwarzes, elektrisch leitfähiges Element 21b,
realisiert. Die schwarzen, elektrisch leitfähigen Elemente 21b sind
für eine
Farbanzeigetafel angeordnet, so dass keine Farbzerlegungen auftreten
können,
wenn Elektronenstrahlen nicht genau auf das Target auftreffen, dass
die nachteilige Wirkung des Außenlichts
der Verminderung des Kontrasts der angezeigten Bilder vermindert
wird und dass die Fluoreszenzschicht durch die Elektronenstrahlen
nicht elektrisch aufgeladen wird. Während Graphit normalerweise
für die
schwarzen, leitfähigen Elemente 89 verwendet
wird, ist anderes leitfähiges Material
mit geringer Lichtdurchlässigkeit
und geringem Reflexionsvermögen
wahlweise verwendbar.
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Die in 4A gezeigte Streifenstruktur für Fluoreszenzelemente
der drei Primärfarben
sind durch eine dreieckförmige
Anordnung von runden Fluoreszenzelementen der drei Primärfarben
ersetzbar, wie in 4B gezeigt
ist, oder durch eine andere Anordnung.
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Eine Einfarben-Fluoreszenzschicht 18 wird für eine Schwarz-Weiß-Anzeigetafel
verwendet.
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Eine herkömmliche Metallrückplatte 19,
allgemein bekannt bei der Kathodenstrahlröhrentechnik, ist auf der Innenoberfläche der
Fluoreszenzschicht 18 angeordnet, welche die Seite der
Fluoreszenzschicht ist, die näher
zur Rückplatte
ist. Die Metallrückplatte 19 ist angeordnet,
um den Teil der Lichtstrahlen zurück zu reflektieren, der durch
die Fluoreszenzschicht 18 abgestrahlt ist, um den Nutzungsgrad des
Lichts zu erhöhen,
um die Fluoreszenzschicht zu schützen,
um als eine Elektrode zum Anlegen einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung
zu wirken und um Führungspfade
für Elektronen
zum Erregen der Fluoreszenzschicht 18 bereitzustellen.
Die Metallrückplatte 19 wird
durch Glätten
der Innenoberfläche
der Fluoreszenzschicht 18 und Erzeugen einer Al-Schicht
darauf durch Vakuumaufdampfung erzeugt, nachdem die Fluoreszenzschicht 18 auf
dem Frontplattensubstrat 17 erzeugt ist. Die Metallrückplatte 19 ist
nicht erforderlich, wenn ein Fluoreszenzmaterial für die Fluoreszenzschicht 18 verwendet wird,
das für
eine niedrige Spannung geeignet gut ist.
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Eine lichtdurchlässige Elektrode, typisch aus ITO
hergestellt, kann zwischen dem Frontplattensubstrat 17 und
der Fluoreszenzschicht 18 angeordnet werden, um eine Beschleunigungsspannung
anzulegen und die Leitfähigkeit
der Fluoreszenzschicht 18 zu erhöhen.
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Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn und Hv
in 2 sind Außenanschlüsse zur
elektrischen Verbindung, angeordnet außerhalb der Umhüllung, um die
Anzeigetafel und elektrische Schaltungen (nicht gezeigt) zu verbinden.
Dx1 bis Dxm sind mit den zeilengerichteten Leitungen 13 der
Mehrfach-Elektronenstrahlquelle elektrisch verbunden, während Dy1 bis
Dyn und Hv jeweils mit den spaltengerichteten Leitungen 14 der
Mehrfach-Elektronenstrahlquelle und
der Metallrückplatte 19 der
Frontplatte elektrisch verbunden sind.
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Da das Innere der Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
unter einem Vakuum von ungefähr
133,3 × 10–9 Pa
(1 × 10–6 Torr)
gehalten wird, sind ein Abstandselement
20 oder mehr als
ein Abstandselement 20 innerhalb der Umhüllung angeordnet,
damit sie dem atmosphärischen
Druck und unerwarteten Stößen widersteht.
Jedes der Abstandselemente 20 wird durch Ausbilden einer
Halbleiterdünnschicht 20b auf
einem Isolierelement 20a erzeugt. Eine erforderliche Anzahl
von Abstandselementen wird innerhalb der Umhüllung in den erforderlichen Abständen, die
sie voneinander trennen, angeordnet und mit der Innenseite der Umhüllung und
der Oberfläche
des Substrats 11 mit Glasfritte verbunden. Die Halbleiterdünnschicht 20b jedes
Abstandselements ist mit der Innenoberfläche (z. B. die Metallrückplatte 19)
der Frontplatte 17 und mit einer zeilengerichteten Leitung 13 oder
einer spaltengerichteten Leitung 14 auf der Oberfläche des
Substrats 11 elektrisch verbunden.
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In der vorstehend beschriebenen Art
und Weise der Ausführung
der Erfindung sind die Abstandselemente 20 in der Form
von dünnen
Platten und sind parallel zu den zeilengerichteten Leitungen 13 angeordnet
und sind mit den zeilengerichteten Leitungen 13 verbunden.
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Die Abstandselemente 20 können aus
jedem Material hergestellt sein, das ausreichende Isolation gewährt und
der hohen Spannung widersteht, die zwischen den Leitungen 13 und 14 auf
dem Substrat 11' und
der Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 angelegt ist, während ein Grad der Oberflächenleitfähigkeit
vorliegt, um den Aufbau einer elektrischen Ladung auf der Oberfläche der
Abstandselemente wirkungsvoll zu verhindern.
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Materialien, die für die Isolierelemente 20a der
Abstandselemente 20 verwendbar sind, schließen Quarzglas,
Glas, das Verunreinigungen aufweist, wie z. B. Na, in einem reduzierten
Konzentrationsniveau, Natronkalkglas, ein Glassubstrat, realisiert
durch Erzeugen einer SiO2- Schicht
auf Natronkalkglas durch Sputtern, keramische Stoffe, wie z. B. Aluminiumoxid,
ein. Es ist zu bevorzugen, dass das Material der Isolierelemente 20a einen
Wärmeausdehnungskoeffizient
aufweist, der im wesentlichen gleich jenem der Materialien der Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
und des Substrats 11 ist.
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Die Halbleiterdünnschicht 20b weist
einen elektrischen Oberflächenwiderstand
von vorzugsweise zwischen 105 und 1012 Ω/ auf, so dass er die Wirkung
des Verhinderns des Aufladens der Oberfläche erhalten kann und den Energieverbrauch
durch Leckstrom unterdrücken
kann, dass er die Toleranzgrenze nicht überschreitet. Materialien,
die für
die Halbleiterdünnschicht 20b verwendbar
sind, schließen
Halbleitersubstanzen der IV. Gruppe ein, wie z. B. Silizium und
Germanium, Halbleiterverbindungen, wie z. B. Gallium, Arsenid, Edelmetalle,
wie z. B. Pt, Au, Ag, Rh und Ir, Metalle, wie z. B. Al, Sb, Sn,
Pb, Ga, Zn, In, Cd, Cu, Ni, Co, Rh, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Zr, Nb, Mo und
W in der Form der Dünnschicht
mit einer Inselstruktur, Oxidhalbleiter, wie z. B. Nickeloxid und
Zinkoxid und Störstellenhalbleitersubstanzen,
die durch Hinzufügen
einer Verunreinigung oder mehr als einer Verunreinigung in einer
winzigen Konzentration zu einer der vorstehend erwähnten Halbleitersubstanzen erzeugt
werden und die Form der amorphen, polykristallinen oder monokristallinen
Dünnschicht
aufweisen. Die Halbleiterdünnschicht 20b kann
mittels einer zweckentsprechenden Schichterzeugungstechnologie ausgebildet
werden, die aus den Verfahren zur Dünnschichterzeugung im Vakuum,
wie z. B. Aufdampfen im Vakuum, Verfahren zum Auftragen einer organischen
oder Dispersionslösung
durch Eintauchen oder unter Verwendung einer Schleudervorrichtung,
gefolgt von der Wärmebehandlung,
und nichtelektrolytischen Beschichtungsverfahren zum Erzeugen einer
dünnen Metallschicht
auf der Oberfläche
eines Isolierkörpers
durch chemische Reaktionen, ausgewählt ist.
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Eine Halbleiterdünnschicht 20b wird
mindestens auf der Oberfläche
des Isolierelements 20a jedes Abstandselements erzeugt,
die in der Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
dem Vakuum ausgesetzt ist. Die erzeugte Halbleiterdünnschicht 20b wird
mit dem vorstehend beschriebenen schwarzen, elektrisch leitfähigem Element 21b oder
der Metallrückplatte 19 auf
der Seite der Frontplatte 17 und mit einer zeilengerichteten
Leitung 13 oder einer spaltengerichteten Leitung auf der
Seite der Rückplatte 15 elektrisch
verbunden.
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Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
dass der Aufbau, die Positionen und die Einrichtungen zur Anordnung
der Abstandselemente 20 gegenüber den vorstehend beschriebenen
unterschiedlich sein können,
und dass sie mit der Frontplatte 17 und der Rückplatte 15 in
jeder Weise elektrisch verbunden werden können, solange sie eine ausreichende
Festigkeit gewährleisten,
damit die Umhüllung
dem atmosphärischen
Druck widersteht, ein Grad der elektrischen Isolation, welche der
zwischen den Leitungen 13 und 14 sowie der Metallrückplatte 19 angelegten
hohen Spannung zufriedenstellend widersteht und ein Grad der elektrischen
Oberflächenleitfähigkeit
vorliegt, der die elektrische Aufladung der Oberfläche der
Abstandselemente 20 wirkungsvoll verhindert.
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Zur Montage der Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
müssen
die Elemente 15, 16 und 17 hermetisch
abgedichtet werden, um die Verbindungen der Elemente 15, 16 und 17 mit
einer ausreichenden Festigkeit und einem ausreichenden Grad der
Luftdichtigkeit auszustatten. Eine solche Abdichtung der Elemente
ist durch Anwenden von Glasfritte an den Verbindungen und Wärmebehandeln
der Baugruppe in der Raumluft oder in einer Stickstoffatmosphäre bei 400
bis 500°C
für mehr
als 10 Minuten realisierbar. Das Verfahren der Evakuierung der hermetisch
abgedichteten Umhüllung
wird nachstehend beschrieben.
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Nach der Montage der Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
wird das Pumpenrohr (nicht gezeigt) der Umhüllung mit einer Vakuumpumpe
verbunden, und die Umhüllung
wird dann auf ein Vakuum von annähernd
133,3 × 10–5 Pa
(1 × 10–7 Torr) evakuiert.
Danach wird das Pumpenrohr verschlossen. Es ist darauf hinzuweisen,
dass unmittelbar oder nach dem Verschließen des Pumpenrohrs eine Getterschicht
(nicht gezeigt) an einem vorbestimmten Ort innerhalb der Umhüllung erzeugt
wird, um das Innere der Umhüllung
auf einer vorbestimmten Höhe des
Vakuums zu erhalten. Die Getterschicht ist eine Schicht, die durch
Aufdampfen erhalten wird, wobei ein Gettermaterial, das typisch
Ba als ein Hauptbestandteil enthält,
mittels einer Heizeinrichtung oder durch Hochfrequenzheizen erhitzt
wird. Das Innere der Umhüllung
wird durch die Adsorptionswirkung der Getterschicht auf einem Vakuum
von 133,3 × 10–3 bis
133,3 × 10–5 Pa
(1 × 10–5 bis
1 × 10–7 Torr)
erhalten.
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In einem Bildanzeigegerät, das eine
vorstehend beschriebene Anzeigetafel aufweist, werden die Kaltkathodenvorrichtungen
angesteuert, um Elektronen abzustrahlen, wenn durch die Außenanschlüsse Dx1
bis Dxm und Dy1 bis Dyn eine Spannung an die Vorrichtungen angelegt
wird, während eine
Hochspannung von mehreren kV an die Metallrückplatte 19 (oder
eine lichtdurchlässige
Elektrode (nicht gezeigt)) mittels des Hochspannungsanschlusses
Hv angelegt wird, um Elektronen zu beschleunigen, die von den Vorrichtungen
abgestrahlt werden, und sie mit hoher Geschwindigkeit auf die Frontplatte 17 auftreffen
zu lassen. Dann werden die Fluoreszenzelemente 21a der
Fluoreszenzschicht 18 angeregt, Licht abzustrahlen und
auf dem Anzeigeschirm ein Bild zu erzeugen.
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5 und 6 zeigen schematisch, wie Elektronen
und Streuteilchen, welche nachstehend beschrieben werden, innerhalb
der in 2 gezeigten
Anzeigetafel erzeugt werden. Von diesen zeigt 5 eine Querschnittansicht entlang der
Y-Richtung, während 6 eine Querschnittansicht
entlang der X-Richtung in 2 zeigt.
In 5 ist erkennbar, dass
Elektronen aus den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlt werden,
wenn die Spannung Vf an die Vorrichtungen auf dem Substrat 11 angelegt
ist, und dann durch die Beschleunigungsspannung Va beschleunigt
werden, die an die Metallrückplatte 19 auf der
Frontplatte 17 angelegt ist, bevor sie auf der Fluoreszenzschicht 18 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 auftreffen, damit letztere Licht abstrahlt.
In dem Fall, wenn die Kaltkathodenvorrichtung eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
ist, welche eine Hochpotentialseiten-Vorrichtungselektrode und eine
Niedrigpotentialseiten-Vorrichtungselektrode aufweist, die parallel
zueinander auf der Oberfläche
eines Substrats zusammen mit einem Elektronenstrahlbereich zwischen
den Vorrichtungselektroden angeordnet sind, werden die Elektronen
entlang einer parabolischen Bahn abgestrahlt, die mit 30t bezeichnet
ist und von der senkrechten Linie mit Bezug auf die Oberfläche des
Substrats 11, die auf dem Elektronenstrahlbereich der Vorrichtung steht,
nach der Hochpotentialseiten-Vorrichtungselektrode abweicht. Somit
weicht der Mittelpunkt des Leuchtpunkts auf der Fluoreszenzschicht 18 von
der senkrechten Linie mit Bezug auf die Oberfläche des Substrats 11 ab,
die auf dem Elektronenstrahlbereich der Vorrichtung steht. Ein solches
Verhalten seitens der abgestrahlten Elektronen kann zu einem unsymmetrischen
Verteilungsmuster der elektrischen Potentiale in einer Ebene parallel
zu dem Substrat 11 führen.
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Abgesehen von den Elektronen, die
von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 abgestrahlt werden, die
schließlich
auf die Innenoberfläche
der Frontplatte 17 auftreffen und die Fluoreszenzschicht 18 zum Leuchten
bringen, können
Streuteilchen (Ionen, Sekundärelektronen,
Neutralteilchen usw.) mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit
erzeugt werden, wenn die Elektronen auf die Fluoreszenzschicht 18 auftreffen,
und, mit einer geringen Wahrscheinlichkeit, wenn Gas in dem Vakuumbehälter verbleibt,
und werden entlang der Pfade, die in 6 mit 31t bezeichnet
sind, verstreut.
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Wenn in einem Versuch unter Verwendung eines
Bildanzeigegeräts
die Abstandselemente 20 nicht mit einer Halbleiterdünnschicht 20b ausgestattet
waren, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt,
dass die Fluoreszenzschicht an Orten leuchten kann, die von den
vorbestimmten Punkten (an welchen das Auftreffen von Elektronen
angenommen wird) in Bereichen nahe den Abstandselementen 20 verschoben
sind. Insbesondere, wenn Bilderzeugungselemente für Farbbilder
verwendet werden, kann in dem Gerät eine Erscheinung der verminderten
Helligkeit und Farbänderung
auftreten.
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Es kann als sicher angenommen werden, dass
die Hauptursache für
diese Erscheinung in der Tatsache begründet ist, dass ein Teil der
Streuteilchen auf die freiliegenden Flächen der Isolierelemente 20a der
Abstandselemente 20 auftrifft, welche dann elektrisch geladen
werden, um elektrische Felder um diese herum zu erzeugen, die andererseits die
Elektronen von ihren normalen Bahnen ablenken und das Leuchten der
Fluoreszenzschicht an Orten bewirken, die gegenüber den vorbestimmten Punkten
verschoben sind und verformte Profile der Leuchtpunkte hervorrufen.
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Es wurde intensive Untersuchung der
verschobenen Leuchtpunkte und ihrer verformten Profile ebenfalls
festgestellt, dass die meisten der freiliegenden Flächen positiv
geladen sind. Diese Erscheinung kann durch positiv geladene Streuteilchen
verursacht sein, die sich an die freiliegenden Flächen anlagern, und/oder
durch Streuteilchen, die auf die freiliegenden Flächen auftreffen,
um Sekundärelektronen
zu erzeugen, welche dann entladen werden und eine positive elektrische
Ladung auf diesen Bereichen hinterlassen.
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Andererseits wurde in einem erfindungsgemäßen Bildanzeigegerät, das Abstandselemente 20 aufweist,
die mit einer Halbleiterdünnschicht 20b beschichtet
sind, wie in 1 gezeigt,
bestätigt,
dass die Fluoreszenzschicht 18 Leuchtpunkte mit einem vorbestimmten
Profil in den vorbestimmten Positionen erzeugt. In anderen Worten,
es kann sicher behauptet werden, dass in dem Fall, wenn elektrisch geladene
Teilchen an der Oberfläche
der Abstandselemente 20 anhaften, sie durch den Teil des
elektrischen Stroms (in mehr spezifischer Weise Elektronen oder
Defektelektronen) entladen werden, die entlang der Halbleiterdünnschicht 20b strömen, welche
auf der Oberfläche
der Abstandselemente 20 angeordnet ist, um sofort jegliche
elektrische Ladungen zu neutralisieren, die auf der Oberfläche der
Abstandselemente auftreten können.
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In einem erfindungsgemäßen Bildanzeigegerät beträgt die zwischen
dem Paar von Elektroden 2 und 3 (5) jeder Kaltkathodenvorrichtung 12 angelegte
Spannung Vf zwischen 12 V und 16 V, und der Abstand d zwischen der
Metallrückplatte 19 und jeder
Kaltkathodenvorrichtung 12 beträgt zwischen 1 mm und 8 mm,
während
die Spannung Va zwischen der Metallrückplatte 19 und jeder
Kaltkathodenvorrichtung 12 zwischen 1 kV und 10 kV beträgt.
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Nachstehend werden bevorzugte Arten
der Realisierung der Abstandselemente des erfindungsgemäßen Bildanzeigegeräts unter
Bezugnahme auf 7A bis 7C beschrieben.
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Zunächst zeigt 7A ein Abstandselement 20,
das ein Isoliergrundelement 20a aufweist, eine elektrisch
leitfähige
Schicht 20c, die auf der Oberfläche des Elements 20a in
Bereichen erzeugt ist, die an den entsprechenden Bereichen der Elektronenbeschleunigungselektrode 19 (1, 2, 5 und 6) und eine Leitung 13 oder 14 (1 bis 3 und 6)
anliegen, und eine Halbleiterdünnschicht 20b,
die auf der Oberfläche
des Elements 20a in Bereichen anders als die Anlegebereiche
erzeugt ist, beschichtet mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 20c.
Die elektrisch leitfähige
Schicht 20c, die in den Anlegebereichen der Oberfläche des
Isoliergrundelements 20a erzeugt ist, weist eine elektrische
Verbindung zu der Halbleiterdünnschicht 20b auf,
die in Bereichen anders als die Anlegebereiche erzeugt ist.
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Andererseits zeigt 7B ein Abstandselement 20,
das ein Isoliergrundelement 20a aufweist, eine elektrisch
leitfähige
Schicht 20c, die auf der Oberfläche des Elements 20a in
Bereichen erzeugt ist, die an den entsprechenden Bereichen der Elektronenbeschleunigungselektrode 19 und
einer Leitung 13 oder 14, als auch in einigen
Bereichen, die frei bleiben, anliegen, und eine Halbleiterdünnschicht 20b,
die auf der Oberfläche
des Elements 20a in den verbleibenden Flächen, anders
als die Anlegefläche, erzeugt
ist. Mit einem solchen Aufbau ist die elektrisch leitfähige Schicht 20c,
die in Bereichen erzeugt ist, welche an den entsprechenden Bereichen
der Elektronenbeschleunigungselektrode 19 und einer Leitung 13 oder 14 als
auch in einigen Bereichen anliegen, die frei bleiben, mit der Halbleiterdünnschicht 20b elektrisch
verbunden, die in den restlichen Bereichen erzeugt ist.
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Schließlich zeigt 7C ein Abstandselement 20,
das ein Isoliergrundelement 20a aufweist, eine Halbleiterdünnschicht 20b,
die auf der gesamten Oberfläche
des Elements 20a erzeugt ist, und eine elektrisch leitfähige Schicht 20c,
die auf der Oberfläche
der Halbleiterdünnschicht 20b in
Bereichen erzeugt ist, die an den entsprechenden Bereichen der Elektronenbeschleunigungselektrode 19 und
einer Leitung 13 oder 14 anliegen. Die elektrisch leitfähige Schicht 20c,
die in den Anlegebereichen der Oberfläche der Halbleiterdünnschicht 20b erzeugt
ist, weist eine elektrische Verbindung zu der Halbleiterdünnschicht 20b auf,
die auf der gesamten Oberfläche
des Elements 20a erzeugt ist.
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Die Halbleiterdünnschicht 20b kann
unter Verwendung eines Materials und eines Verfahrens ähnlich jenem
vorstehend unter Bezugnahme auf 1, 5 und 6 beschriebenen erzeugt werden, unter
Berücksichtigung
der Wirkung der Verhinderung der elektrischen Aufladung der Oberfläche und
der Verringerung des Energieverbrauchs durch Leckströme.
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Da die in 7A bis 7C gezeigten
Abstandselemente mit einer Halbleiterdünnschicht 20b elektrisch
verbunden sind und eine leitfähige
Schicht 20c aufweisen, die in dem Anlegebereich erzeugt
ist, kann der elektrische Strom gleichmäßig durch den gesamten Bereich
der Halbleiterdünnschicht 20b fließen, indem
mindestens ein Teil der leitfähigen Schicht 20c mit
einer elektrischen Stromversorgungseinrichtung verbunden wird. Somit
können
geladene Teilchen entladen werden, ohne dass ein paralleles elektrisches
Feld zwischen der Frontplatte und der Elektronenstrahlquelle störend wirkt.
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8 zeigt
eine Teilquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Anzeigetafel, wobei ein
Abstandselement 20 mit Anlageelementen 40 ausgestattet
ist, die elektrisch leitfähige
Elemente aufweisen. In 8 bezeichnet
das Bezugszeichen 20 ein Abstandselement, das eines der
vorstehend beschriebenen sein kann, und das Bezugszeichen 40 bezeichnet
Anlageelemente, die an den Abstandselementen 20 angeordnet
sind. Andererseits sind gezeigt: ein Substrat 11 (Natronkalkglas),
das eine Anzahl von zeilengerichteten Leitungen 13 trägt, eine Frontplatte 17,
eine Fluoreszenzschicht 18, eine Metallrückplatte 19,
eine Seitenwand 16 und Stücke von Glasfritte 32.
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Es ist darauf hinzuweisen, wie nachstehend ausführlicher
beschrieben ist, dass die Anlegeelemente 40, die auf einem
Abstandselement angeordnet sind, die jeweiligen Bauelemente der
Anzeigetafel betreffen, welche die Abstandselemente mit der Elektronenbeschleunigungselektrode
(oder der Metallrückplatte)
und einer Leitung (eine zeilen- oder spaltengerichtete Leitung)
verbinden und mechanisch fest anordnen.
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In 8 ist
ein Abstandselement 20 mit einer zeilengerichteten Leitung 13 auf
dem Substrat 11 und der Elektronenbeschleunigungselektrode
(Metallrückplatte 19)
auf der Frontplatte elektrisch verbunden und mechanisch auf eine
der folgenden Arten fest angeordnet.
- (1) Das
Abstandselement ist mittels elektrisch leitfähiger Glasfritte, die elektrisch
leitfähige,
feine Teilchen enthält,
elektrisch verbunden und mechanisch fest angeordnet.
- (2) Das Abstandselement ist durch Auftragen eines elektrisch
leitfähigen
Materials auf einen Teil der Anlegebereiche elektrisch verbunden
und durch Auftragen von Glasfritte auf die restlichen Abschnitte
der Anlegebereiche mechanisch fest angeordnet.
- (3) Das Abstandselement wird zuerst durch Auftragen von Glasfritte
auf die Anlegeflächen
mechanisch fest angeordnet und dann durch ein elektrisch leitfähiges Material,
das auf mindestens einem Teil der Anlegebereiche oder der Seitenoberfläche erzeugt
ist, elektrisch verbunden.
- (4) Das Abstandselement wird zuerst durch Auftragen von Glasfritte
auf die Anlegebereiche mechanisch fest angeordnet und dann durch Überfangen
eines Gettermaterials auf den notwendigen Abschnitten der Oberfläche des
Abstandselements 20 elektrisch verbunden.
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Nachstehend werden Kaltkathodenvorrichtungen
beschrieben, die für
die Mehrfach-Elektronenstrahlquelle einer erfindungsgemäßen Anzeigetafel
verwendet werden. Eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle, welche eine
Anzahl von Kaltkathodenvorrichtungen aufweist, die in der Form einer
Matrix angeordnet sind, können
zum Zweck der Erfindung verwendet werden, unabhängig von dem Material und dem
Profil der Kaltkathodenvorrichtungen. In anderen Worten, Kaltkathodenvorrichtungen,
die zum Zweck der Erfindung verwendbar sind, schließen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen, FE-Type-Kaltkathodenvorrichtungen
und MIM-Type-Kaltkathodenvorrichtungen ein.
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Wenn unter den gegenwärtigen Umständen jedoch
Bildanzeigegeräte,
die einen großen
Anzeigeschirm aufweisen und zu geringen Kosten verfügbar sind,
gewünscht
werden, ist die Verwendung von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen besonders
zu bevorzugen. Wie weiter vorstehend beschrieben, ist die Elektronenstrahlleistung
einer FE-Type-Kaltkathodenvorrichtung im wesentlichen von den Relativpositionen
und den Profilen des Emitterkegels und der Gateelektrode abhängig, und
daher sind Hochpräzisionstechnologien
zu deren Herstellung erforderlich, welche ganz und gar nachteilig für die Fertigung
von Anzeigegeräten
mit großem Bildschirm
bei niedrigen Kosten sind. Andererseits erfordert eine Vorrichtung
der MIM-Type eine sehr dünne
Isolierschicht und eine Oberelektrode, die ebenfalls sehr dünn sein
muss. Diese Anforderungen führen
auch zu Nachteilen, wenn solche Vorrichtungen für Anzeigegeräte mit großem Bildschirm
verwendet werden, die bei niedrigen Kosten zu fertigen sind. Im
Gegensatz zu diesen Vorrichtungen kann eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
auf relativ einfache Weise hergestellt werden, und daher können Bildanzeigegeräte, die
solche Vorrichtungen aufweisen, mit relativ niedrigen Kosten gefertigt
werden. Zusätzlich
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass
eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die ein Paar von Vorrichtungselektroden und eine elektrisch leitfähige Schicht
mit einem Elektronenstrahlbereich, der dazwischen angeordnet ist
und mit feinen Teilchen hergestellt ist, besonders hervorragend in
bezug auf die Leistungsfähigkeit
der Elektronenstrahlung ist und auf leichte Weise hergestellt werden kann.
Daher sind solche Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
sehr zu bevorzugen, wenn sie für
die Mehrfach-Elektronenstrahlquelle eines großen Bildschirmanzeigegeräts verwendet
werden, die helle Bilder erzeugen können. Daher werden nachstehend
einige Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen,
die vorteilhaft zum Zweck der Erfindung verwendbar sind, im Hinblick
auf den Grundaufbau und das Herstellungsverfahren beschrieben.
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[Grundaufbau bevorzugter
Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
und Verfahren zu deren Herstellung]
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Es gibt zwei Typen der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die ein Paar von Vorrichtungselektroden und eine dazwischen angeordnete und
aus feinen Teilchen ausgebildete elektrisch leitfähige Schicht
mit einem Elektronenstrahlbereich aufweisen. Sie stellen eine Flachtype
und eine Stufentype dar.
-
[Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung]
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Zunächst wird eine Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung zusammen
mit einem Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben.
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9A und 9B zeigen jeweils eine schematische
Draufsicht und eine schematische Seitenschnittansicht des Grundaufbaus
einer Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung. Wie 9A und 9B zeigen, weist die Vorrichtung ein
Substrat 1 auf, ein Paar von Vorrichtungselektroden 2 und 3 und
eine elektrisch leitfähige Schicht 4 mit
einem Elektronenstrahlbereich 5, erzeugt mittels der Erregungsausbildungsoperation.
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Das Substrat 1 kann ein
Glassubstrat aus Quarzglas, Natronkalkglas oder eine andere Type von
Glas, ein keramisches Substrat, hergestellt aus Aluminiumoxid oder
einem anderen keramischen Material sein oder ein Substrat, das durch
Erzeugen einer Isolierschicht aus SiO2 oder einem anderen vorstehend
aufgeführten
Stoff ausgebildet ist.
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Während
die in Gegenüberlage
angeordneten Vorrichtungselektroden 2 und 3 aus
jedem hochleitfähigen
Material hergestellt werden können, schließen bevorzugte
Materialien ein: Metalle, wie z. B. Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al,
Cu, Pd und Ag und deren Legierungen, Metalloxide, wie z. B. In2O3-SnO2, Halbleitermaterialien,
wie z. B. Polysilizium und andere Materialien. Die Vorrichtungselektroden
können unter
Verwendung einer Kombination einer Schichterzeugungstechnologie,
wie z. B. Photolithographie oder Ätzen, hergestellt werden, obgleich
andere Technologien (wie z. B. Drucken) ebenfalls verwendbar sind.
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Die Vorrichtungselektroden 2 und 3 können in
jeder zweckentsprechenden Form erzeugt werden, die für die Anwendung
der Elektronenstrahlvorrichtung tauglich ist. Allgemein ausgedrückt, der
Abstand L, der die Vorrichtungselektroden 2 und 3 trennt,
liegt normalerweise zwischen mehreren Hundert Angström (1 Å = 10–10 m)
und mehreren Hundert Mikrometer, und vorzugsweise zwischen mehreren
Mikrometer und mehreren zehn Mikrometer. Die Schichtdicke d der
Vorrichtungselektroden liegt zwischen mehreren zehn Nanometer und
mehreren Mikrometer.
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Die elektrisch leitfähige Dünnschicht 4 ist vorzugsweise
eine Feinteilchenschicht. Der Ausdruck „eine Feinteilchenschicht", wie er hier verwendet
wird, betrifft eine Dünnschicht,
die aus einer großen
Anzahl von feinen Teilchen (einschließlich Konglomeraten, wie z.
B. Inseln) gebildet wird. Bei der mikroskopischen Beobachtung wird
erkennbar, dass die Feinteilchenschicht normalerweise einen Aufbau aufweist,
wobei die Feinteilchen leicht verteilt sind, eng angeordnet oder
gegenseitig und ungeordnet überlappen.
-
Die Feinteilchen in der Feinteilchenschicht weisen
einen Durchmesser zwischen mehreren Angström (1 Å = 10–10 m)
und mehreren Tausend Angström
und vorzugsweise zwischen 1 × 10–9 m
(10 Å) und
2 × 10–8 m
(200 Å)
auf. Die Dicke der Feinteilchenschicht wird als eine Funktion einer
Anzahl von Faktoren bestimmt, wie nachstehend beschrieben ist, einschließlich dem
Erfordernis der elektrischen Verbindung dieser mit den Vorrichtungselektroden 2 und 3 in
gutem Zustand, dass eine Erregungsausbildungsoperation in gutem
Zustand ausgeführt
wird, wie nachstehend beschrieben ist, und dass der elektrische
Widerstand der Schicht in Übereinstimmung mit
einem zweckentsprechenden Wert ist, wie nachstehend beschrieben
wird. Sie beträgt
spezifisch zwischen mehreren Angström und mehreren Tausend Angström und mehr
vorzugsweise zwischen 1 × 10–9 m
(10 Å)
und 5 × 10–8 m
(500 Å).
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Materialien, die für die Feinteilchenschicht verwendbar
sind, schließen
ein: Metalle, wie z. B. Pd, Pb, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe,
Zn, Sn, Ta, W und Pb, Oxide, wie z. B. PdO, SnO2,
In2O3, PbO und Sb2O3, Boride, wie
z. B. HfB2, ZrB2,
LaB6, CeB6, YB4 und GdB9, Carbide,
wie z. B. TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC, Nitride, wie z. B. TiN,
ZrN und HfN, Halbleiter, wie z. B. Si und Ge und Kohlenstoff.
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Die elektrisch leitfähige Schicht 4 zeigt
normalerweise einen Widerstand je Flächeneinheit (Flächenwiderstand)
zwischen 103 und 107 Ω/.
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Die elektrisch leitfähige Schicht 4 und
die Vorrichtungselektroden 2 und 3 sind teilweise überlappend
angeordnet, um dazwischen eine gute elektrische Verbindung zu gewährleisten.
Während
das Substrat 1, die Vorrichtungselektroden 2 und 3 und die
elektrisch leitfähige
Schicht 4 in der vorstehend erwähnten Reihenfolge zu einem
in 9A und 9B gezeigten Mehrschichtaufbau
abgelegt sind, kann die elektrisch leitfähige Schicht wahlweise zwischen
dem Substrat und den Vorrichtungselektroden angeordnet sein.
-
Der Elektronenstrahlbereich 5 wird
als Teil der elektrisch leitfähigen
Dünnschicht 4 ausgeführt, und
er weist Risse auf und zeigt einen höheren Widerstand als der umgebende
Bereich der elektrisch leitfähigen
Schicht. Er wird im Ergebnis einer Erregungsausbildungsoperation
erzeugt, wie nachstehend beschrieben wird. Die Risse können feine
Teilchen mit einem Durchmesser zwischen mehreren Angström und mehreren
Hundert Angström
aufweisen. Der Elektronenstrahlbereich ist in 9A und in 9B nur schematisch gezeigt, weil es
keine Möglichkeit
der exakten Bestimmung dessen Lage und Form gibt.
-
Wie in 10A und 10B gezeigt,
kann die elektrisch leitfähige
Schicht 4 zusätzlich
dünne Schichten 6 aus
Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen in dem Elektronenstrahlbereich 5 und
dessen angrenzenden Bereichen aufweisen. Diese Schichten werden
erzeugt, wenn die Vorrichtung einer Erregungsaktivierungsoperation
nach einer Erregungsausbildungsoperation ausgesetzt ist, welche nachstehend
beschrieben wird.
-
Die dünnen Schichten 6 sind
aus monokristallinem Graphit, polykristallinem Graphit, nichtkristallinem
Kohlenstoff oder einer Mischung aus diesen hergestellt und weisen eine
Schichtdicke von weniger als 5 × 10–8 m
(500 Å)
auf, vorzugsweise weniger als 3 × 10–8 (300 Å).
-
Die dünnen Schichten 6 sind
in 10A und 10B nur schematisch gezeigt,
weil keine Möglichkeit
zur exakten Bestimmung deren Positionen und Form besteht.
-
In den nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
wurden Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
mit einem vorstehend beschriebenen Grundaufbau gemäß den folgenden Spezifikationen
erzeugt.
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Das Substrat 1 ist aus Natronkalkglas
hergestellt, und die Vorrichtungselektroden 2 und 3 sind aus
einer dünnen
Ni-Schicht mit einer Dicke von d = 1 × 10–7 m
(1000 Å)
gefertigt und sind voneinander in einem Abstand L = 2 μm.
-
Die elektrisch leitfähige Schicht
ist grundsätzlich
aus Pd oder PdO hergestellt und weist eine Schichtdicke von etwa
1 × 10–8 m
(100 Å)
und eine Breite W von 100 μm
auf.
-
Nachstehend wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
beschrieben.
-
11A bis 11E zeigen schematisch Senkrechtschnittansichten
einer Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist, welche unterschiedliche
Fertigungsschritte darstellen.
-
1) Zunächst wird ein Paar von Vorrichtungselektroden 2 und 3 auf
einem Substrat 1 erzeugt, wie in 11A gezeigt ist.
-
Nach gründlichem Reinigen des Substrats 1 mit
einem Reinigungsmittel, reinem Wasser und einem organischen Lösungsmittel,
wird das Material der Vorrichtungselektroden auf dem isolierenden Substrat 1 durch
eine zweckentsprechende Schichtauftrageinrichtung unter Verwendung
von Vakuum, wie z. B. Vakuumaufdampfen oder Sputtern, ausgebildet,
und das aufgetragene Material wird dann durch photolithographisches Ätzen geätzt, um
eine vorbestimmte Struktur zu erzeugen.
-
2) Dann wird eine elektrisch leitfähige Schicht
erzeugt, wie in 11B gezeigt
ist.
-
Eine organische Metalllösung wird
auf dem Substrat in 11A aufgetragen
und danach getrocknet, erhitzt und eingebrannt, um eine Feinteilchenschicht
zu erzeugen, welche dann durch photolithographisches Ätzen geätzt wird,
um eine vorbestimmte Struktur zu erzeugen. Die organische Metalllösung ist
eine Lösung
einer organischen Verbindung, die als ein Hauptbestandteil ein Metall
aufweist, mit welchem eine elektrisch leitfähige Schicht auf dem Substrat
erzeugt wird. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
wurde Pd als Hauptbestandteil verwendet. Während eine Tauchtechnologie
verwendet wurde, um die Lösung
auf das Substrat aufzutragen, kann wahlweise eine Schleudereinrichtung
oder eine Sprüheinrichtung
verwendet werden.
-
Die Technologien zum Erzeugen einer
elektrisch leitfähigen
Schicht aus feinen Teilchen auf dem Substrat schließen die
Vakuumabscheidung, das Sputtern und die chemische Abscheidung aus
der Dampfphase ein, anders als die vorstehend beschriebene Technologie
des Auftrags einer organischen Metalllösung.
-
3) Danach wird durch eine Ausbildungsenergiequelle 22 eine
zweckentsprechende Spannung an die Vorrichtungselektroden 2 und 3 angelegt,
um eine Erregungsausbildungsoperation gegenüber der elektrisch leitfähigen Schicht
auszuführen
und einen Elektronenstrahlbereich 5 in der elektrisch leitfähigen Schicht
zu erzeugen.
-
Eine Erregungsausbildungsoperation
ist eine Operation, mit welcher die elektrisch leitfähige Schicht 4 der
feinen Teilchen elektrisch angeregt wird und teilweise zerstört, verformt
oder geändert
wird, um einen Bereich zu erzeugen, der vom Aufbau her geeignet
ist, Elektronen abzustrahlen. Risse sind in geeigneter Weise in
dem strukturell abgewandelten Bereich ausgebildet, der zum Abstrahlen
von Elektronen geeignet ist (oder der Elektronenstrahlbereich 5). Der
Elektronenstrahlbereich 5 weist einen hohen elektrischen
Widerstand auf, verglichen mit dem Abschnitt der elektrisch leitfähigen Schicht,
bevor er erzeugt ist, wenn zwischen den Vorrichtungselektroden 2 und 3 eine
Spannung angelegt ist.
-
Die Erregungsausbildungsoperation
wird nachstehend ferner unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, die eine typische Wellenform
der Spannung zeigt, die durch die Ausbildungsenergiequelle 22 angelegt
ist. Eine impulsförmige
Spannung wird für
die Operation der elektrischen Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Schicht
aus feinen Teilchen vorzugsweise verwendet. Eine ansteigende Dreieckimpulsspannung
mit Dreiecksimpulsen einer ansteigenden Impulshöhe Vpf, wie in 12 gezeigt, wird vorzugsweise verwendet,
wie in dem Fall der Ausführungsbeispiele,
die nachstehend beschrieben werden, wobei die Dreiecksimpulse eine
Breite von T1 aufweisen und in einem Abstand von T2 auftreten. Zusätzlich wird
ein Überwachungsimpuls
Pm zweckentsprechend in die vorstehend erwähnten Dreiecksimpulse eingefügt, um den
ansteigenden elektrischen Strom dieses Impulses zu erfassen und
daher die Operation des Elektronenstrahlbereichs 5 mittels eines
Amperemeters 23.
-
In den nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
wurden eine Impulsbreite T1 von 1 Millisekunde und ein Impulsabstand
T2 von 10 Millisekunden in einer Vakuumatmosphäre von typisch 133,3 × 10–3 Pa
(1 × 10–5 Torr)
verwendet. Die Höhe der
Dreieckimpulse wurde in Schritten von 0,1 V vergrößert, und
ein Überwachungsimpuls
Pm wurde alle fünf
Dreieckimpulse eingefügt.
Die Spannung des Überwachungsimpulses
Pm ist auf 0,1 V eingestellt, so dass sie die Erregungsausbildungsoperation
nicht nachteilig beeinflussen kann. Die Erregungsausbildungsoperation
wird abgeschlossen, wenn ein Widerstand zwischen den Vorrichtungselektroden 2 und 3 typisch
größer als
1 × 106 Ω erfasst
wird oder der durch das Amperemeter 23 erfasste elektrische Strom,
wenn ein Überwachungsimpuls
anliegt, geringer als 1 × 10–7 A
ist.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
vorstehend erwähnten
Zahlenwerte für
die Erregungsausbildungsoperation nur als bevorzugte Beispiele genannt
sind und angemessen abgewandelt werden können, wenn unterschiedliche
Werte für
die Dicke der elektrisch leitfähigen
Schicht der feinen Teilchen, den Abstand L, der die Vorrichtungselektroden
trennt und andere Entwurfsparameter ausgewählt werden.
-
4) Nach der Erregungsausbildungsoperation kann
die Vorrichtung einem Erregungsaktivierungsprozess unterzogen werden,
um eine dünne
Schicht 6 zu erzeugen, wie unter Bezugnahme auf 10 erwähnt, wenn eine zweckentsprechende
Spannung von einer Aktivierungsenergiequelle 24 zwischen
den Vorrichtungselektroden 2 und 3 angelegt ist,
um die Elektronenstrahleigenschaften der Vorrichtung zu verbessern,
wie in 11D gezeigt
ist.
-
Ein Erregungsaktivierungsprozess
ist eine Operation, in welcher der Elektronenstrahlbereich 5, der
im Ergebnis der vorstehend beschriebenen Erregungsausbildungsoperation
erzeugt worden ist, elektrisch erregt wird, bis Kohlenstoff oder
eine Kohlenstoffverbindung nahe diesem Bereich abgeschieden wird.
(In 11D sind die Kohlenstoff-
oder Kohlenstoffverbindungsabscheidungen schematisch gezeigt und
mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet.) Nach der Erregungsaktivierung
strahlt der Elektronenstrahlbereich der Vorrichtung Elektronen in
einer Dichte ab, die mehr als 100mal größer als die Elektronenstrahldichte
vor dem Aktivierungsprozess ist, wenn dieselbe Spannung angelegt
wird.
-
In mehr spezifischer Weise wird eine
Impulsspannung an die Vorrichtung unter einem Vakuum der Größe zwischen
133,3 × 10–2 Pa
(1 × 10–9 Torr) und
133,3 × 10–3 Pa
(1 × 10–5 Torr)
angelegt, so dass Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen aus den
organischen Stoffen auf der Vorrichtung unter Vakuum abgeschieden
werden können.
Die Abscheidungen 6 sind typisch aus monokristallinem Graphit,
polykristallinem Graphit, nichtkristallinem Kohlenstoff oder einer
Mischung dieser erzeugt und weisen eine Schichtdicke von weniger
als 5 × 10–8 m
(500 Å)
auf, vorzugsweise von weniger als 3 × 10–8 m
(300 Å).
-
13A zeigt
eine typische Wellenform der durch die Aktivierungsenergiequelle 24 in 11D angelegten Spannung.
In Ausführungsbeispielen,
die nachstehend beschrieben sind, wurde eine Rechteckimpulsspannung
mit einer gleichbleibenden Höhe in
dem Erregungsaktivierungsprozess periodisch angelegt. Die Rechteckimpulsspannung
Vac betrug 14 V, und die Impulswelle hatte eine Impulsbreite T3
von 1 Millisekunde und einen Impulsabstand T4 von 10 Millisekunden.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
vorstehend erwähnten
Zahlenwerte für
den Erregungsaktivierungsprozess nur als bevorzugte Beispiele aufgeführt sind
und sie bevorzugt und angemessen abgewandelt werden können, wenn
die unterschiedlichen Werte für
die Entwurfsparameter der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
ausgewählt
sind.
-
In 11D bezeichnet
das Bezugszeichen 25 eine Anode zum Blockieren des Strahlstroms
Ie, der von der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
abgestrahlt ist, mit welcher eine Hochspannungs-Gleichstromquelle 26 und ein
Amperemeter 27 verbunden ist. (Wenn der Aktivierungsprozess ausgeführt wird,
nachdem das Substrat 1 auf der Anzeigetafel angeordnet
ist, kann die Fluoreszenzebene der Anzeigetafel als die Anode 25 verwendet
werden.) Während
eine Spannung durch die Aktivierungsenergiequelle 24 angelegt
ist, wird der Strahlstrom Ie mittels des Amperemeters 27 erfasst,
um den Fortschritt des Erregungsaktivierungsprozesses zu überwachen,
so dass die Aktivierungsenergiequelle betriebsmäßig steuerbar ist. 13B zeigt ein typisches
Zeitverhalten des Strahlstroms Ie, das mittels des Amperemeters 27 verfolgt
wird. Wie aus 13B deutlich
wird, obgleich der Strahlstrom Ie in den Anfangsstufen des Anliegens
einer Impulsspannung mit der Zeit zunimmt, erfolgt die Sättigung
des Strahlstroms und es erfolgt kein weiterer Anstieg. Der Erregungsaktivierungsprozess
wird durch Unterbrechen der Energiezuführung von der Aktivierungsenergiequelle 24 abgeschlossen,
wenn der Strahlstrom Ie einen Sättigungspunkt
erreicht.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
vorstehend erwähnten
Zahlenwerte für
den Erregungsaktivierungsprozess nur als bevorzugte Beispiele aufgeführt sind
und sie bevorzugt und angemessen abgewandelt werden können, wenn
die unterschiedlichen Werte für
die Entwurfsparameter der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
ausgewählt
sind.
-
In den vorstehend beschriebenen Fertigungsschritten
wird eine in 11E gezeigte
Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
erzeugt.
-
[Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung]
-
Nachstehend wird eine Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung zusammen
mit einem Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben.
-
14 und 15 zeigen schematische Seitenschnittansichten
des Grundaufbaus einer Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung.
In 14 und 15 weist die Vorrichtung ein
Substrat 1 auf, ein Paar von Vorrichtungselektroden 2 und 3,
einen Stufenausbildungsabschnitt 28, eine elektrisch leitfähige Schicht 4 mit
einem Elektronenstrahlbereich 5, erzeugt mittels der Erregungsausbildungsoperation,
und dünne
Schichten 6, die durch einen Erregungsaktivierungsprozess
erzeugt sind.
-
Eine Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
unterscheidet sich von einer Flachtypevorrichtung dadurch, dass
eine der Vorrichtungselektroden oder die Elektrode 3 auf
dem Stufenausbildungsabschnitt 28 angeordnet ist und die
elektrisch leitfähige
Schicht 4 eine Seite des Stufenausbildungsabschnitts 28 bedeckt.
Daher entspricht der Abstand L, der die Vorrichtungselektroden der
Flachtype- Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
in 9A und 9B trennt oder jener der 10A und 10B der Höhe Ls der Stufe des Stufenausbildungsabschnitts 28 der
Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung. Es
ist darauf hinzuweisen, dass die vorstehend für eine Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
beschriebenen Materialien ebenso für das Substrat 1,
die Vorrichtungselektroden 2 und 3 sowie die elektrisch
leitfähige
Schicht 4 der feinen Teilchen einer Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
verwendbar sind. Der Stufenausbildungsabschnitt 28 ist
typisch aus einem Isoliermaterial, wie z. B. SiO2,
hergestellt.
-
Ein Verfahren zur Herstellung einer
Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung wird
nachstehend unter Bezugnahme auf 16A bis 16F beschrieben. Die Bezugszeichen
in 16A bis 16F sind dieselben wie jene
in 14 und 15.
- 1)
Eine Vorrichtungselektrode 2 wird auf einem Substrat 1 erzeugt,
wie in 16A gezeigt
ist.
- 2) Dann wird eine Isolierschicht 28 auf dem Substrat 1 angeordnet,
um einen Stufenausbildungsabschnitt zu erzeugen, wie in 16B gezeigt ist. Die Isolierschicht
kann durch eine zweckentsprechende Einrichtung einer ausgewählten Technologie
des Sputterns, der Vakuumbeschichtung, des Druckens oder einer anderen
Schichterzeugungstechnologie aus SiO2 hergestellt werden.
- 3) Daraufhin wird eine andere Vorrichtungselektrode 3 auf
der Isolierschicht 28 erzeugt, wie in 16C gezeigt ist.
- 4) Anschließend
wird die Isolierschicht 28 teilweise entfernt, typisch
durch Ätzen,
zum Freilegen der Vorrichtungselektrode 2, wie in 16D gezeigt ist.
- 5) Dann wird eine elektrisch leitfähige Schicht 4 feiner
Teilchen erzeugt, wie in 16E gezeigt ist.
Die elektrisch leitfähige
Schicht kann typisch durch Auftragen hergestellt werden, wie in
dem Fall der Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung.
- 6) Danach wird wie in dem Fall einer Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
die Vorrichtung einer Erregungsausbildungsoperation ausgesetzt,
um einen Elektronenstrahlbereich 5 zu erzeugen. Dies kann
unter Verwendung des in 11C gezeigten
Aufbaus erfolgen, der weiter vorstehend unter Bezugnahme auf eine Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
beschrieben ist.
- 7) Schließlich
kann, wie in dem Fall der Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
die Vorrichtung einem Erregungsaktivierungsprozess unterzogen werden,
um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung nahe dem Elektronenstrahlbereich
abzuscheiden. Wenn diese der Fall ist, kann der in 11D gezeigte und weiter vorstehend beschriebene
Aufbau einer Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
verwendet werden.
-
Mit den vorstehend beschriebenen
Fertigungsschritten wird eine Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung hergestellt,
wie sie in 16F gezeigt
ist.
-
[Kennzeichnende Merkmale
einer für
ein Bildanzeigegerät
verwendeten Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung]
-
Nachstehend werden einige der grundlegenden
Merkmale einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlvorrichtung,
die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt ist, beschrieben,
wenn sie für ein
Bildanzeigegerät
verwendet wird.
-
17 zeigt
ein Kurvenbild, das schematisch die Beziehungen zwischen dem Strahlstrom
Ie und der an die Vorrichtung angelegten Spannung Vf sowie zwischen
dem Vorrichtungsstrom If und der an die Vorrichtung angelegten Spannung
Vf einer Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
darstellt, wenn diese für
ein Bildanzeigegerät
verwendet wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass für Ie und
If in 17 im Hinblick
auf die Tatsache, dass der Strahlstrom Ie eine Größe aufweist,
die viel kleiner als jene des Vorrichtungsstroms If ist, unterschiedliche
Einheiten und sich die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung durch Änderung
der Entwurfsparameter bemerkenswert verändern kann.
-
Eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlvorrichtung
weist im Hinblick auf den Strahlstrom Ie drei bemerkenswerte Merkmale
auf, welche nachstehend beschrieben werden.
-
Erstens zeigt eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlvorrichtung
einen plötzlichen
und starken Anstieg des Strahlstroms Ie, wenn die daran angelegte
Spannung einen bestimmten Pegel überschreitet
(welcher nachstehend als eine Schwellenspannung Vth bezeichnet wird),
wobei der Strahlstrom Ie praktisch nicht erfassbar ist, wenn die
angelegte Spannung geringer als die Schwellenspannung Vth ist.
-
Anders ausgedrückt, eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlvorrichtung
ist eine nichtlineare Vorrichtung, welche eine eindeutige Schwellenspannung
Vth gegenüber
dem Strahlstrom Ie aufweist.
-
Zweitens, da der Strahlstrom Ie im
wesentlichen von der Vorrichtungsspannung Vf abhängig ist, kann der Strahlstrom
Ie mittels der Vorrichtungsspannung Vf wirkungsvoll gesteuert werden.
-
Drittens kann die elektrische Ladung
der von der Vorrichtung abgestrahlten Elektronen als eine Funktion
der Zeitdauer des Anliegens der Vorrichtungsspannung Vf gesteuert
werden, weil der Strahlstrom Ie, der durch die von der Vorrichtung
abgestrahlten Elektronen erzeugt wird, sehr rasch auf die an die
Vorrichtung angelegte Spannung Vf anspricht.
-
Wegen der vorstehend erwähnten bemerkenswerten
Merkmale wird klar sein, dass die erfindungsgemäße Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
in geeigneter Weise für
Bildanzeigegeräte
verwendbar ist. Unter Nutzung des ersten kennzeichnenden Merkmals
ist ein Bild aufeinanderfolgendes Abtasten des Schirms auf dem Anzeigeschirm
darstellbar. In mehr spezifischer Weise wird eine Spannung, die
höher als
die Schwellenspannung Vth ist, an eine anzusteuernde Vorrichtung
angelegt, um Elektronen als eine Funktion der gewünschten
Helligkeit abzustrahlen, wobei eine Spannung, die niedriger als
die Schwellenspannung ist, an eine anzusteuernde Vorrichtung angelegt
wird, damit sie keine Elektronen abstrahlt. Auf diese Weise werden
alle Vorrichtungen des Anzeigegeräts nacheinander angesteuert,
um den Anzeigeschirm abzutasten und ein Bild anzuzeigen.
-
Zusätzlich kann unter Nutzung des
zweiten oder des dritten kennzeichnenden Merkmals die Helligkeit
jeder Vorrichtung gesteuert werden, um folglich den Ton des angezeigten
Bilds zu steuern.
-
Ein Bilderzeugungsgerät oder ein
Bildanzeigegerät
gemäß der Erfindung
ist in einer Weise ansteuerbar, wie sie nachstehend unter Bezugnahme auf 18 bis 21 beschrieben ist.
-
18 zeigt
ein Blockdiagramm einer Ansteuerschaltung zum Ausführen der
Ansteuerverfahren, welche für
die Bildanzeigeoperation unter Anwendung von NTSC-Fernsehsignalen ausgelegt sind.
In 18 bezeichnet das
Bezugszeichen 1701 eine Anzeigetafel, welche in einer vorstehend
beschriebenen Weise hergestellt ist. Eine Abtastschaltung 1702 ist
betriebswirksam, um Anzeigezeilen abzutasten, wobei eine Steuerschaltung 1703 Eingabesignale
erzeugt, die der Abtastschaltung zugeführt werden. Ein Schieberegister 1704 verschiebt
die Daten für
jede Zeile, und eine Zeilenspeichervorrichtung 1705 speist
eine Modulationssignalerzeugungsvorrichtung 1707 mit Daten
für eine
Zeile. Eine Synchronsignalabtrennschaltung 1706 trennt
ein Synchronisationssignal von einem eingehenden NTSC-Signal ab.
-
Jede Komponente des in 18 gezeigten Geräts ist in
einer Weise funktionswirksam, wie nachstehend ausführlich beschrieben
ist.
-
Die Anzeigetafel 1701 ist
mit den externen Schaltungen über
die Anschlüsse
Dx1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und den Hochspannungsanschluss Hv verbunden,
von denen die Anschlüsse
Dx1 bis Dxm ausgelegt sind, um die Abtastsignale zu empfangen, zum aufeinanderfolgenden
Ansteuern auf einer 1 : 1-Grundlage der Zeilen (von n Vorrichtungen)
einer Mehrfach-Elektronenstrahlquelle in der Anzeigetafel 1701,
welche eine Anzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
aufweist, die in der Form einer Matrix mit m Zeilen und n Spalten
angeordnet sind.
-
Andererseits sind die Anschlüsse Dy1
bis Dyn ausgelegt, ein Modulationssignal zum Steuern des Ausgangselektronenstrahls
jeder der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen einer
Zeile zu empfangen, die durch ein Abtastsignal ausgewählt ist.
Der Hochspannungsanschluss Hv wird durch eine Gleichspannungsquelle
Va mit einer Gleichspannung mit einem Pegel von typisch etwa 5 kV
gespeist, welcher ausreichend hoch ist, um die Fluoreszenzkörper durch
Elektronen zu erregen, die von den ausgewählten Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
abgestrahlt werden.
-
Die Abtastschaltung 1702 ist
in einer nachstehend beschriebenen Weise funktionswirksam.
-
Die Schaltung weist m Schaltvorrichtungen auf
(von denen nur die Vorrichtungen S1 und Sm in 18 schematisch gezeigt sind), von denen
jede entweder die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle oder
0 V (das Massepotential) übernimmt
und mit einem der Anschlüsse
Dx1 bis Dxm der Anzeigetafel 1701 in Verbindung gelangt.
Jede der Schaltvorrichtungen S1 bis Sm ist gemäß dem Steuersignal Tscan betriebswirksam,
welches von der Steuerschaltung 1703 zugeführt wird
und durch Schalttransistoren, wie z. B. FETs, erzeugt werden kann.
Die Gleichspannungsquelle Vx ist ausgelegt, um eine Konstantspannung
auszugeben, so dass jede Ansteuerspannung, die an die Vorrichtungen
angelegt ist, die nicht abgetastet werden, auf weniger als die Schwellenspannung
Vth vermindert wird, wie weiter vorstehend unter Bezugnahme auf 17 beschrieben ist.
-
Die Steuerschaltung 1703 koordiniert
die Operationen der betreffenden Komponenten, so dass gemäß von außen zugeführten Videosignalen Bilder
in zweckentsprechender Weise angezeigt werden können. Sie erzeugt Steuersignale
Tscan, Tsft und Tmry als Reaktion auf ein Synchronisiersignal Tsync,
das von der Synchronsignalabtrennschaltung 1706 zugeführt wird,
welche nachstehend beschrieben wird.
-
Die Synchronsignalabtrennschaltung 1706 trennt
die Synchronisiersignalkomponente und die Helligkeitssignalkomponente
von einem extern zugeführten
NTSC-Fernsehsignal und ist unter Verwendung einer allgemein bekannten
Frequenzabtrennschaltung (Filterschaltung) leicht realisierbar.
Obgleich ein Synchronsignal, das durch die Synchronsignalabtrennschaltung 1706 aus
einem Fernsehsignal abgetrennt ist, wie gut bekannt ist, aus einem
Vertikalsynchronsignal und einem Horizontalsynchronsignal gebildet
wird, wird es hier zum Zweck der Vereinfachung einfach als Tsync-Signal
bezeichnet, ungeachtet der Signalkomponenten. Andererseits wird
ein aus einem Fernsehsignal gewonnenes Helligkeitssignal, welches
dem Schieberegister 1704 zugeführt wird, als Datensignal bezeichnet.
-
Das Schieberegister 1704 führt für jede Zeile eine
Seriell/-Parallel-Umwandlung der Datensignale aus, die auf einer
zeitseriellen Grundlage gemäß dem Steuersignal
Tsft, das von der Steuerschaltung 1703 zugeführt wird,
seriell zugeführt
werden. In anderen Worten, ein Steuersignal Tsft wirkt als ein Schiebetakt
für das
Schieberegister 1704.
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Ein Datensatz für eine Zeile, der einer Seriell/Parallel-Umwandlung unterzogen
ist (und einem Ansteuerdatensatz für n Elektronenstrahlvorrichtungen
entspricht), wird dem Schieberegister 1704 als n parallele
Signale Id1 bis Idn zugeleitet.
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Die Zeilenspeichervorrichtung 1705 ist
eine Speichervorrichtung zum Speichern eines Datensatzes für eine Zeile,
welche Signale Id1 bis Idn für
eine erforderliche Zeitdauer gemäß dem Steuersignal Tmry
sind, das von der Steuerschaltung 1703 ausgegeben ist.
Die gespeicherten Daten werden als I'd1 bis I'dn ausgegeben und der Modulationssignalerzeugungsvorrichtung 1707 zugeführt.
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Die Modulationssignalerzeugungsvorrichtung 1707 ist
in Wirklichkeit eine Signalquelle, die in zweckentsprechender Weise
die Operation jeder der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen ansteuert
und moduliert, und Ausgangssignale dieser Vorrichtung werden den
Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen über die
Anschlüsse Dy1
bis Dyn in der Anzeigetafel 1701 zugeführt.
-
Die Anzeigetafel 1701 wird
angesteuert, um in einer nachstehend beschriebenen Weise betriebswirksam
zu sein.
-
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 17 beschrieben, ist eine
Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
durch die folgenden Merkmale im Hinblick auf den Strahlstrom Ie
gekennzeichnet. Wie 17 zeigt,
liegt erstens eine deutliche Schwellenspannung Vth vor (8 V für die Elektronenstrahlvorrichtungen
der Ausführungsbeispiele,
die nachstehend beschrieben werden), und die Vorrichtung strahlt
nur Elektronen ab, wenn eine Spannung, die Vth übersteigt, daran angelegt wird.
-
Zweitens ändert sich ebenfalls die Höhe des Strahlstroms
Ie als eine Funktion der Änderung
der angelegten Spannung über
der Schwellenspannung Vth, wie in 17 gezeigt
ist, obgleich sich der Wert von Vth und die Beziehung zwischen der
angelegten Spannung und dem Strahlstrom abhängig von den Materialien, dem
Aufbau und dem Herstellungsverfahren der Elektronenstrahlvorrichtung ändern können.
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Da jede Komponente der Ansteuerschaltung unter
Bezugnahme auf 18 vorstehend
ausführlich
beschrieben worden ist, wird die Operation der Anzeigetafel 1701 nachstehend
unter Bezugnahme auf 19 bis 21 ausführlich erläutert, die Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen mit
einem Vth-Wert von 8 V bei Verwendung als eine Kaltkathodenvorrichtung
in weiter nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zeigen, und dann
wird die Gesamtoperation der Ausführungsbeispiele beschrieben.
-
Zur Erleichterung der Erläuterung
wird an dieser Stelle angenommen, dass die Anzeigetafel 6 × 6 Pixel
(oder m = n = 6) aufweist.
-
Die in 19 gezeigte Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
weist Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
auf, die in der Form einer Matrix von sechs Zeilen und sechs Spalten
angeordnet und verdrahtet sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung
wird eine (X, Y)-Koordinate
verwendet, um die Vorrichtungen zu positionieren. Somit werden die
Positionen der Vorrichtungen z. B. als D(1, 1), D(1, 2) und D(6,
6) ausgedrückt.
-
In der Operation der Bildanzeige
auf der Anzeigetafel durch Ansteuern einer Vielzahl von Elektronenstrahlquellen,
wie vorstehend beschrieben, wir ein Bild in eine Anzahl von schmalen
Streifen oder Linien unterteilt, wie sie nachstehend bezeichnet
sind, welche parallel zu der X-Achse verlaufen, so dass das Bild
auf der Tafel wiederhergestellt werden kann, wenn alle Linien dort
angezeigt werden, wobei die Anzahl der Linien hier mit sechs angenommen
ist. Um eine Zeile der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
anzusteuern, die einer Bildzeile entsprechen, wird eine Spannung
von 0 V an dem Anschluss der waagerechten Leitung angelegt, entsprechend
der Zeile der Vorrichtungen, welcher einer von Dx1 bis Dx6 ist,
während
eine Spannung von 7 V an die Anschlüsse aller restlichen Leitungen
angelegt wird. Im Gleichlauf mit dieser Operation wird ein Modulationssignal
an jeden der Anschlüsse
der senkrechten Leitungen Dy1 bis Dy6 gemäß dem Bild der entsprechenden
Zeile angelegt.
-
Es wird nun angenommen, dass ein
Bild, wie in 20 gezeigt,
auf der Tafel angezeigt wird.
-
Es wird ferner angenommen, dass die
Operation gegenwärtig
auf der Stufe der Helltastung der dritten Zeile ist, wie 20 zeigt. 21 zeigt, welche Spannungen mittels
der Anschlüsse
Dx1 bis Dx6 und Dy1 bis Dy6 an die Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
angelegt sind. Wie in 21 gezeigt,
ist eine Spannung von 14 V, welche weit über der Schwellenspannung von
8 V für
die Elektronenabstrahlung ist, an jede der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
D(2, 3), D(3, 3) und D(4, 3) (schwarze Vorrichtungen) der Strahlquelle
angelegt, wogegen 7 V oder 0 V an jede der restlichen Vorrichtungen
angelegt ist (7 V an die schraffierten Vorrichtungen und 0 V an
die weißen
Vorrichtungen). Da diese Spannungen niedriger als die Schwellenspannung
von 8 V ist, strahlen diese Vorrichtungen keine Elektronenstrahlen
ab.
-
In derselben Weise wird die Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
angesteuert, um für
alle der anderen Zeilen betriebswirksam zu sein. Die Zeilen werden
nacheinander angesteuert, beginnend mit der ersten Zeile, und die
Operation der Ansteuerung aller Zeilen wird 60mal je Sekunde wiederholt,
so dass Bilder ohne Flimmern angezeigt werden können.
-
[Ausführungsbeispiele]
-
Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
ausführlicher
beschrieben.
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In jedem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
wurde eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
mit insgesamt N × M
(N = 3072, M = 1024) Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
verwendet, wobei jede einen Elektronenstrahlbereich aufweist, der
in einer elektrisch leitfähigen
Schicht erzeugt ist, die zwischen einem Paar von Vorrichtungselektroden
angeordnet ist, zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und N
spaltengerichteten Leitungen, die in der Form einer Matrix zur Verbindung
der Vorrichtungen angeordnet sind.
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Zuerst wurde ein Substrat 11', das darauf insgesamt
N × M
elektrisch leitfähige
Schichten feiner Teilchen trägt,
zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und N spaltengerichteten
Leitungen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, um die Schichten
zu verbinden, durch die folgenden Fertigungsschritte, welche in 22A bis 22H gezeigt sind, hergestellt. Es ist
darauf hinzuweisen, dass die Schritte a bis h 22A bis 22H entsprechen.
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Schritt a: Nach dem gründlichen
Reinigen einer Natronkalk-glasplatte wurde darauf eine Siliziumoxidschicht
mit einer Dicke von 0,5 μm
durch Sputtern erzeugt, um ein Substrat 11' herzustellen, auf welchem Cr und
Au nacheinander in Dicken von jeweils 5 × 10–9 m
(50 Å)
und 5 × 10–7 m
(5000 Å)
aufgetragen wurden, und dann wurde ein Photoresist (AZ1370: im Angebot
der Hoechst Corporation) mittels einer Schleudervorrichtung ausgebildet
und dann wärmebehandelt.
Danach wurde ein Photomaskenbild belichtet und entwickelt, um eine
Resiststruktur für
die spaltengerichteten Leitungen 14 zu erzeugen, und dann
wurde die abgeschiedene Au/Cr-Schicht nassgeätzt, um spaltengerichtete Leitungen 14 mit
einem beabsichtigten Profil zu erzeugen.
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Schritt b: Eine Siliziumoxidschicht
wurde als eine zwischengeschichtete Isolierschicht 33 in
einer Dicke von 1,0 μm
durch HF-Sputtern erzeugt.
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Schritt c: Eine Photoresiststruktur
wurde hergestellt, um ein Kontaktloch 33a in der im Schritt
b erzeugten Siliziumoxidschicht zu erzeugen, wobei das Kontaktloch 33a dann
tatsächlich
durch Ätzen
der zwischengeschichteten Isolierschicht 33 unter Verwendung
der Photoresiststruktur für
eine Maske erzeugt wurde. Eine RIE-Technologie (reaktives Ionenätzen) unter
Verwendung von CF4 und H2-Gas wurde für die Ätzoperation verwendet.
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Schritt d: Danach wurde eine Struktur
des Photoresists (RD-2000N-41: im Vertrieb von Hitachi Chemical
Co., Ltd.) für
ein Paar von Vorrichtungselektroden und einen Spalt, der das Paar
von Elektroden trennt, erzeugt, und dann wurden Ti und Ni aufeinanderfolgend
jeweils in Dicken von 5 × 10–9 m
(50 Å)
und 1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Vakuumaufdampfen für
jede Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
aufgetragen. Die Photoresiststruktur wurde durch ein organisches
Lösungsmittel
aufgelöst,
und die abgeschiedene Ni/Ti-Schicht wurde unter Verwendung eines
Abhebeverfahrens behandelt, um ein Paar von Vorrichtungselektroden
mit einer Breite W (9A)
von 300 μm
zu erzeugen, die voneinander in einem Abstand L (9A) von 3 μm angeordnet sind.
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Schritt e: Nach dem Erzeugen einer
Photoresiststruktur auf den Vorrichtungselektroden 2 und 3 für die zeilengerichteten
Leitungen 13 wurden Ti und Au nacheinander durch Vakuumbeschichten
jeweils in Dicken von 5 × 10–9 m
(50 Å)
und 5 × 10–7 m
(5000 Å)
abgeschieden, und dann wurden die nicht erforderlichen Flächen mittels
eines Abhebeverfahrens entfernt, um die zeilengerichteten Leitungen 13 zu
erzeugen.
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Schritt f: Eine Maske mit einer Öffnung 35, welche
die beiden Vorrichtungselektroden, die in einem Abstand L angeordnet
sind, teilweise freilegt, wie in 23 gezeigt,
wurde verwendet, um eine Cr-Schicht 34 mit einer Schichtdicke
von 1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Vakuumbeschichtung zu erzeugen, welche dann einer Strukturierungsoperation
unterzogen wurde. Danach wurde mittels einer Schleudervorrichtung
eine organische Pd-Lösung
(ccp4230: im Vertrieb von Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) auf die Cr-Schicht
aufgetragen und bei einer Temperatur von 300°C für 10 Minuten wärmebehandelt.
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Die ausgebildete elektrisch leitfähige Schicht zum
Erzeugen eines Elektronenstrahlbereichs wurde aus feinen Teilchen
mit Pd als ein Hauptbestandteil hergestellt und wies eine Schichtdicke
von 1 × 10–8 m (100 Å) und einen
elektrischen Widerstand je Flächeneinheit
von 5 × 104 Ω/
auf. Es ist darauf hinzuweisen, dass eine elektrisch leitfähige Schicht
aus feinen Teilchen eine Schicht ist, die aus vereinigten Feinteilchen
erzeugt ist, wobei die feinen Teilchen in einem verteilten, nebeneinander
angeordneten oder überlappenden
Zustand (einschließlich
einer Inselstruktur) vorliegen können
und die feinen Teilchen einen Durchmesser aufweisen, der in jedem
der vorstehend aufgeführten
Zustände
erkennbar ist.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass eine
organische Metalllösung
(anders als eine hier verwendete organische Pd-Lösung), die als einen Hauptbestandteil
Pd, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W oder Pb aufweist,
zum Zweck der Erfindung verwendbar ist. Während in der vorstehenden Beschreibung zur
Herstellung einer elektrisch leitfähigen Schicht eine organische
Metalllösung
aufgetragen wurde, aus welcher ein Elektronenstrahlbereich erzeugt
wurde, ist jedes andere zweckentsprechende Verfahren, ausgewählt unter
den Verfahren Vakuumabscheidung, Sputtern, chemische Abscheidung
aus der Dampfphase, Dispersionsauftrag, Tauchen und Schleudern,
wahlweise verwendbar.
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Schritt g: Die Cr-Schicht 34 wurde
durch ein Säureätzmittel
entfernt, um einen Elektronenstrahlbereich mit einer gewünschten
Struktur zu erzeugen.
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Schritt h: Dann wurde eine Struktur
zum Auftragen eines Photoresists auf den gesamten Oberflächenbereich,
mit Ausnahme des Kontaktlochs 33a, hergestellt, und Ti
sowie Au wurden nacheinander durch Vakuumbeschichten jeweils in
Dicken von 5 × 10–7 m
(5000 Å)
aufgetragen. Alle unnötigen
Flächen wurden
mittels eines Abhebeverfahrens entfernt, um folglich das Kontaktloch 33a zu
vergraben.
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Durch Abarbeiten der vorstehend erwähnten Schritte
wurden insgesamt M × N
elektrisch leitfähige Schichten 4 (für die Elektronenstrahlbereiche),
die jeweils mit den M zeilengerichteten Leitungen 13 und den
N spaltengerichteten Leitungen 14 über die jeweiligen Vorrichtungselektroden 2 und 3 verbunden sind,
in der Form einer Matrix auf dem isolierenden Substrat 11' erzeugt.
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(Ausführungsbeispiel 1-1)
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In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Anzeigetafel,
auf welcher eine Anzahl von Abstandselementen angeordnet wurden,
wie in 1 gezeigt, hergestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel
wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
Ein Substrat 11',
auf welchem eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Schichten zum Erzeugen
von Elektronenstrahlbereichen angeordnet und verdrahtet worden ist,
um eine Matrix auszubilden, wurde an einer Rückplatte fest angeordnet. Dann
wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b aus Zinnoxid
auf vier der Oberflächen
des Isolierelements 20a aus Natronkalkglas jedes Abstandselements 20 (Höhe: 5 mm,
Dicke: 200 μm,
Länge:
20 mm) erzeugt, die nach dem Inneren der Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
freigelegt ist, und die Abstandselemente 20 wurden auf
dem Substrat 11' auf
den jeweiligen zeilengerichteten Leitungen 13, parallel
zu den Leitungen 13, in regelmäßigen Abständen fest angeordnet. Danach
wurde eine Frontplatte 17, die eine Fluoreszenzschicht 18 und
eine Metallrückplatte 19 auf
deren Innenoberfläche
trägt, 5
mm über
dem Substrat 11' mit
dazwischen angeordneten Seitenwänden 16 angeordnet,
und anschließend
wurden die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17, die Seitenwände 16 und die Abstandselemente 20 relativ
zueinander fest angeordnet.
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Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11'' und die Rückplatte 15,
die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500°C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter luftdicht
zu versiegeln.
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Die Abstandselemente 20 wurden
mit den jeweiligen zeilengerichteten Leitungen 13 (Breite:
300 μm)
auf dem Substrat 11' und
mit der Metallrückplatte 19 auf
der Seite der Frontplatte 17 durch Auftragen von elektrisch
leitfähiger
Glasfritte (nicht gezeigt) verbunden, die ein elektrisch leitfähiges Material,
wie z. B. Metall, aufweist, und bei 400 bis 500°C in der umgebenden Luft für mehr als
10 Minuten wärmebehandelt,
so dass die elektrische Verbindung dazwischen hergestellt wurde.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
wies die Fluoreszenzschicht 18 streifenförmige Fluoreszenzelemente 21a für Rot, Grün und Blau
auf, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken, und schwarze, elektrisch
leitfähige
Elemente 21b, die jeweils benachbarte Fluoreszenzelemente und
in der Y-Richtung angeordnete Pixel voneinander trennen. Die Abstandselemente 20 waren
innerhalb der Breite (300 μm)
der jeweiligen schwarzen, elektrisch leitfähigen Elemente 21b mit
der dazwischen angeordneten Metallrückplatte 19 positioniert.
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Eine Abscheidung von Zinnoxid wurde
in einer Dicke von 1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a aus Natronkalkglas jedes Abstandselements 20 erzeugt,
das gründlich
gereinigt worden war. Der elektrische Widerstand der Oberfläche der
Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 10–9 Ω/.
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Für
die vorstehend beschriebene Verbindungsoperation wurden die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17 und die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert,
um eine exakte Lagebeziehung zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21 und
den elektrisch leitfähigen
Schichten 4 zu gewährleisten,
um Elektronenstrahlbereiche herzustellen, die auf dem Substrat 11'' angeordnet sind.
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Das Innere der erzeugten Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
wurde dann mittels einer Saugleitung und einer Vakuumpumpe auf ein ausreichendes
Vakuum evakuiert, und danach wurde eine Spannung mit einer in 12 gezeigten Wellenform
an die elektrisch leitfähigen
Schichten 4 angelegt, um Elektronenstrahlbereiche zu erzeugen, durch
Ausführen
eines elektrischen Erregungsprozesses (Erregungsausbildungsprozess)
auf den elektrisch leitfähigen
Schichten 4 über
die Außenanschlüsse Dx1
bis Dxm und Dy1 bis Dyn, um Elektronenstrahlbereiche zu erzeugen.
Folglich wurden auf den jeweiligen elektrisch leitfähigen Schichten 4 Elektronenstrahlbereiche
erzeugt, um eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle mit den Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen oder
Kaltkathodenvorrichtungen auszubilden, die durch eine Vielzahl von
Leitungen verdrahtet sind, welche in der Form einer Matrix angeordnet
sind, wie in 2 und 3 gezeigt ist.
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Wenn daraufhin das Innere der Umhüllung einen
Grad des Vakuums von 133,3 × 10–9 Pa
(10–6 Torr)
erreichte, wurde das Absaugrohr (nicht gezeigt) durch Erhitzen und
Verschmelzen mit einem Gasbrenner verschlossen, um die Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
hermetisch abzudichten.
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Schließlich wurde die Anzeigetafel
einer Getteroperation unterzogen, um das Innere auf einem hohen
Grad des Vakuums zu erhalten.
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Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 1 und in 2 gezeigt, anzusteuern,
wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a der Farben
Rot, Grün
und Blau (24) zu erregen,
um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
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Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
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(Ausführungsbeispiel 1-2)
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Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich
vom Ausführungsbeispiel
1-1 nur dadurch, dass eine Abscheidung von Zinnoxid in einer Dicke
von 1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
erzeugt wurde, in einer Sauerstoffatmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
jedem Abstandselement 20 in diesem Ausführungsbeispiel. Der elektrische
Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 1012 Ω/.
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Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a zu
erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
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Unter dieser Bedingung wurde im Ergebnis des
Vergleichs mit einem Bildanzeigegerät, das Abstandselemente ohne
eine Halbleiterdünnschicht 20b aufweist,
bestätigt,
dass die Anzeigetafel gegen unerwünschte elektrische Ladungen,
wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels
1-1, wirkungsvoll geschützt
war.
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(Ausführungsbeispiel 1-3)
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Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich
vom Ausführungsbeispiel
1-1 dahingehend, dass eine Abscheidung von Zinnoxid mit einer Dicke von
1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
erzeugt wurde, in einer Argonatmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
jedem Abstandselement 20 in diesem Ausführungsbeispiel. Der elektrische
Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 107 Ω/.
Außerdem
wurde keine Metallrückplatte 19 verwendet,
und eine lichtdurchlässige
Elektrode aus einer ITO-Schicht wurde zwischen der Frontplatte 17 und
der Fluoreszenzschicht 18 angeordnet. Die ITO-Schicht gewährleistete
die elektrische Verbindung zwischen den schwarzen, elektrisch leitfähigen Elementen 21b (24) und dem Hochspannungsanschluss
Hv (2). Andererseits
war die Anzeigetafel dieses Ausführungsbeispiels
mit dem des Ausführungsbeispiels
1-1 übereinstimmend.
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Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die lichtdurchlässige Elektrode aus der ITO-Schicht eine
Hochspannung angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen
abgestrahlten Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden
und mit der Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die
Fluoreszenzelemente 21a zu erregen, um Licht abzustrahlen
und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss Hv angelegte
Spannung Va war geringer als 1 kV, wogegen die Spannung Vf, die
zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt war, 14
V betrug.
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Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen
12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
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(Ausführungsbeispiel 1-4)
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Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich
vom Ausführungsbeispiel
1-1 dahingehend, dass eine Abscheidung von Zinnoxid, das ein Dotierungsmittel
aufwies, mit einer Dicke von 1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Ionenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
erzeugt wurde, als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
jedem Abstandselement 20 in diesem Ausführungsbeispiel. Der elektrische
Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 105 Ω/.
Außerdem
wurde keine Metallrückplatte 19 verwendet,
und eine lichtdurchlässige
Elektrode aus einer ITO-Schicht wurde zwischen der Frontplatte 17 und der
Fluoreszenzschicht 18 angeordnet. Die ITO-Schicht gewährleistete
die elektrische Verbindung zwischen den schwarzen, elektrisch leitfähigen Elementen 21b (24) und dem Hochspannungsanschluss
Hv (2). Die Höhe der Abstandselemente 20 und
der Abstand zwischen dem Substrat 11' und der Frontplatte 17 betrugen
1 mm. Andererseits war die Anzeigeeinheit dieses Ausführungsbeispiels
mit jener des Ausführungsbeispiels
1-1 übereinstimmend.
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Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die lichtdurchlässige Elektrode aus der ITO-Schicht eine
Hochspannung angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen
abgestrahlten Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden
und mit der Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die
Fluoreszenzelemente 21a (24)
zu erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am
Hochspannungsanschluss Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von
10 V bis 100 V, wogegen die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
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Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich
wird, weisen die Bildanzeigegeräte
der vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispiele
die folgenden Wirkungen auf.
- 1. Da die elektrischen
Ladungen, die zu entfernen sind, nur auf der Oberfläche der
Abstandselemente 20 auftreten, ist es erforderlich, nur
das Auftreten der elektrischen Ladungen auf der Oberfläche der
Abstandselemente 20 zu verhindern. In den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a jedes Abstandselements 20 erzeugt,
so dass das Abstandselement 20 einen ausreichend niedrigen
elektrischen Oberflächenwiderstand
zeigte, der jede elektrische Ladung, die auf der Oberfläche auftrat,
ausgleichen konnte, und eine Größe des Leckstroms
den Leistungsverbrauch des Geräts
nicht wesentlich erhöhte.
Kurz gesagt, die Flachtype-Bilderzeugungsgeräte mit einem großen Anzeigeschirm wurden
realisiert, ohne den Vorteil der Kaltkathodenvorrichtungen oder
der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
einer sehr geringen Wärmeerzeugungsrate
nachteilig zu beeinflussen.
- 2. Da die Abstandselemente 20 einen gleichmäßig flachen
Querschnitt mit Bezug auf die Senkrechte des Substrats 11 und
die Frontplatte 17 aufwiesen, wie in 1 und 2 gezeigt
ist, störten
sie keine elektrischen Felder innerhalb des Geräts. Wenn somit die Abstandselemente 20 die
Bahnen der Elektronen von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 nicht
versperrten, konnten sie nahe an der Kaltkathodenvorrichtung 12 angeordnet
werden und daher konnten letztere dicht entlang der X-Richtung angeordnet
werden, die mit Bezug auf die Abstandselemente 20 senkrecht
war. Da außerdem
keine Leckströme
durch das Isolierelement 20a flossen, das den größten Teil
des Querschnitts jedes Abstandselements 20 einnahm, konnten
geringe Leckströme,
sofern sie vorlagen, ohne jede zusätzliche Aufbauten, wie z. B.
die Verwendung spitz zulaufender Abstandselemente 20, die
mit dem Substrat 11 oder der Frontplatte 17 verbunden
sind, wirkungsvoll unterdrückt
werden.
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Da insbesondere Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
für die
Kaltkathodenvorrichtungen in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
verwendet wurden und flache Abstandselemente 20 parallel
zu einer Ebene angeordnet waren, die durch die X- und Z-Richtungen
entlang den Bahnen der Elektronen von den Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen definiert
ist, die gegenüber
der X-Richtung verschwenkt war, konnten die Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
entlang der X-Richtung dicht angeordnet werden, die parallel mit
Bezug auf die Abstandselemente 20 war, ohne dass Bahnen
der Elektronen durch eines der Abstandselemente 20 versperrt
waren.
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Da weiterhin jedes der Abstandselemente 20 mit
einer einzelnen zeilengerichteten Leitung auf dem Substrat 11 elektrisch
verbunden war, wurden jegliche verwirrten und/oder unnötigen elektrischen Verbindungen
zwischen den Leitungen auf dem Substrat 11 vermieden.
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Schließlich wurde unter Verwendung
des Abstandselements 20, ausgestattet mit einer gewünschten
Halbleiterdünnschicht 20b und
der Tatsache, dass kein komplizierter zusätzlicher Aufbau erforderlich
war, wie vorstehend in einem Bildanzeigegerät mit einer Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
beschrieben, die durch Anordnen und Verdrahten der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen erzeugt
war, um eine einfache Matrix auszubilden, vorgeschlagen durch die
Erfinder der vorliegenden Erfindung, ein sehr flaches Bildanzeigegerät mit einem
großen
Anzeigeschirm realisiert.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele
unterscheiden sich von den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
dadurch, dass die zeilengerichteten Leitungen 13 und die
spaltengerichteten Leitungen 14 in den Bildanzeigegeräten der
folgenden Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf jene der Geräte
der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele umgekehrt gelegt
waren und dass die Abstandselemente 20 auf den jeweiligen
spaltengerichteten Leitungen 14 angeordnet waren, wie in 25 und 26 gezeigt ist.
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25 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht einer Anzeigetafel,
die in dem Bildanzeigegerät
der folgenden Ausführungsbeispiele
verwendet ist, und 26 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Bilderzeugungsgeräts in 25 entlang der Linie 26-26, um
ein Abstandselement und dessen Umgebung zu zeigen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Fluoreszenzschicht 18 der Anzeigetafel in 25 und 26 dieselbe
wie jene eine in 4A gezeigte
ist.
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In 25 und 26 ist eine Vielzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen 12 angeordnet
und verdrahtet, um eine Matrix auf einem Substrat 11 auszubilden,
welches andererseits an einer Rückplatte 15 fest
angeordnet ist. Eine Frontplatte 17 trägt auf der Innenoberfläche eine
Fluoreszenzschicht 18 und eine Metallrückplatte 19, die als
eine Beschleunigungselektrode betriebswirksam ist. Die Frontplatte 17 und
das Substrat 11 sind in Gegenüberlage angeordnet, mit dazwischen
angeordneten Seitenwänden 16 aus
einem Isoliermaterial. Eine Hochspannung wird zwischen dem Substrat 11 und
der Metallrückplatte 19 durch
eine Energiequelle (nicht gezeigt) angelegt. Die Rückplatte 15,
die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 sind mittels Glasfritte miteinander
verbunden, um eine Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
auszubilden.
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Dünne
und flache Abstandselemente 20 sind innerhalb der Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
angeordnet, damit sie dem atmosphärischen Druck widersteht. Jedes
Abstandselement 20 weist ein Isolierelement 20a auf,
das mit einer Halbleiterdünnschicht 20b beschichtet
ist. Eine Anzahl von Abstandselementen 20, die erforderlich
ist, damit die Umhüllung
dem atmosphärischen
Druck widersteht, ist in den erforderlichen Abständen parallel mit der Y-Richtung
angeordnet und mit der Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und den spaltengerichteten Leitungen 14 auf
dem Substrat 11 mittels Glasfritte verbunden. Die Halbleiterdünnschicht 20b jedes
Abstandselements 20 ist mit der Metallrückplatte 19 auf der
Innenoberfläche der
Frontplatte 17 und der entsprechenden spaltengerichteten
Leitung 14 auf dem Substrat 11 verbunden.
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27 zeigt
eine schematische Teildraufsicht einer Mehrfach-Elektronenstrahlquelle,
die auf dem Substrat 11 der in 25 gezeigten Anzeigetafel angeordnet
ist. Die Mehrfach-Elektronenstrahlquelle weist insgesamt M zeilengerichtete
Leitungen 13 und insgesamt N spaltengerichtete Leitungen 14 auf,
die auf dem isolierenden Glassubstrat 11 angeordnet und
mittels einer Zwischenschicht-Isolierschicht, die mindestens an
den Kreuzungen angeordnet ist, voneinander isoliert sind. An jeder
Kreuzung einer zeilengerichteten Leitung 13 und einer spaltengerichteten
Leitung 14 ist eine Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung 12 zwischen
den Leitungen angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden, wobei
die Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung
als eine Kaltkathodenvorrichtung betriebswirksam ist.
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Die zeilengerichteten Leitungen 13 und
die spaltengerichteten Leitungen 14 verlaufen über die externen
Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn nach außerhalb der Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter).
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In jedem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
wurde eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
mit insgesamt N × M
(N = 3072, M = 1024) Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen verwendet,
die jeweils einen Elektronenstrahlbereich aufweisen, der in einer
elektrisch leitfähigen
Schicht, angeordnet zwischen einem Paar von Vorrichtungselektroden,
erzeugt ist, zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und N spaltengerichteten
Leitungen, die in der Form einer Matrix zum Verbinden der Vorrichtungen
angeordnet sind, wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Zunächst wurde ein Substrat 11', das darauf insgesamt
N × M
elektrisch leitfähige
Schichten aus Feinteilchen zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen
und N spaltengerichteten Leitungen, angeordnet in der Form einer
Matrix, zum Verbinden der Schichten trug, durch die folgenden Fertigungsschritte,
die in 22A bis 22H gezeigt sind, hergestellt. Es
ist jedoch darauf hinzuweisen, dass eine zeilengerichtete Leitung 13,
eine Zwischenschicht-Isolierschicht und eine spaltengerichtete Leitung 14 in
der vorstehend erwähnten
Reihenfolge von unten an jeder Kreuzung einer zeilengerichteten
Leitung 13 und einer spaltengerichteten Leitung 14 in
jedem der folgenden Ausführungsbeispiele
angeordnet wurden.
-
(Ausführungsbeispiel 2-1)
-
In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Anzeigetafel
mit in 26 gezeigten
Abstandselementen und vorstehend beschrieben, in einer Weise hergestellt,
wie nachstehend unter Bezugnahme auf 25 und 26 erläutert ist.
-
Ein Substrat 11', auf welchem
eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Schichten zum Erzeugen von
Elektronenstrahlbereichen angeordnet und verdrahtet worden ist,
um eine Matrix auszubilden, wurde an einer Rückplatte fest angeordnet. Dann
wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b aus
Zinnoxid auf vier der Oberflächen
des Isolierelements 20a aus Natronkalkglas jedes Abstandselements 20 (Höhe: 5 mm, Dicke:
200 μm,
Länge:
20 mm) erzeugt, die nach dem Inneren der Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
freigelegt worden sind, und die Abstandselemente 20 wurden
auf dem Substrat 11' auf
den jeweiligen spaltengerichteten Leitungen 14 parallel
zu den Leitungen 14 in regelmäßigen Abständen fest angeordnet. Danach
wurde eine Frontplatte 17, die eine Fluoreszenzschicht 18 und
eine Metallrückplatte 19 auf
deren Innenoberfläche
trägt,
5 mm über
dem Substrat 11' mit
dazwischen vorgesehenen Seitenwänden 16 angeordnet,
und anschließend
wurden die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17, die Seitenwände 16 und die Abstandselemente 20 mit
Bezug zueinander fest angeordnet.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Fluoreszenzschicht 18 der Anzeigetafel in 25 und 26 dieselbe
wie die eine ist, welche in 4A gezeigt
ist. Streifenförmige
Fluoreszenzelemente 21a der Farben Rot, Grün und Blau
sowie schwarze elektrisch leitfähige
Elemente 21b, die jedes der Fluoreszenzelemente 21a voneinander
trennen, wurden angeordnet, dass sie sich entlang der Y-Richtung
erstrecken.
-
Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11' und
die Rückplatte 15,
die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500 °C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter hermetisch
abzudichten.
-
Die Abstandselemente 20 wurden
mit den jeweiligen spaltengerichteten Leitungen 14 (Breite:
300 μm)
auf dem Substrat 11' und
mit der Metallrückplatte 19 in
den Flächen
der schwarzen, elektrisch leitfähigen
Elemente 21b (Breite: 300 μm) auf der Seite der Frontplatte 17 (4A) durch Auftragen von
elektrisch leitfähiger
Glasfritte (nicht gezeigt), welche ein elektrisch leitfähiges Material,
wie z. B. Metall, aufweist, und einer Wärmebehandlung bei 400 bis 500°C in der
Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten unterzogen, so dass dazwischen die elektrische
Verbindung hergestellt wurde.
-
Eine abgeschiedene Schicht aus Zinnoxid wurde
in einer Dicke von 1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
erzeugt, in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a, hergestellt aus Natronkalkglas,
eines jeden Abstandselements 20, das gründlich gereinigt worden war.
Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
-
Für
die vorstehend erwähnte
Verbindungsoperation wurden die Rückplatte 15, die Frontplatte 17 und
die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert, um eine genaue
Lagebeziehung zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21 und
den elektrisch leitfähigen Schichten 4 zum
Erzeugen der auf dem Substrat 11'' angeordneten
Elektronenstrahlbereiche zu gewährleisten.
-
Das Innere der erzeugten Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
wurde dann über
ein Absaugrohr (nicht gezeigt) und durch eine Vakuumpumpe bis auf
einen ausreichenden Grad des Vakuums evakuiert, und danach wurde
eine Spannung mit einer Wellenform, wie in 12 gezeigt, über die externen Anschlüsse Dx1
bis Dxm und Dy1 bis Dyn an die elektrisch leitfähigen Schichten angelegt, um Elektronenstrahlbereiche
zu erzeugen, durch Ausführen
eines elektrischen Erregungsprozesses (Erregungsausbildungsprozess)
auf den elektrisch leitfähigen
Schichten zum Erzeugen von Elektronenstrahlbereichen. Folglich wurden
auf den jeweiligen elektrisch leitfähigen Schichten Elektronenstrahlbereiche erzeugt,
um eine Mehrfach- Elektronenstrahlquelle mit
den Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
herzustellen, oder Kaltkathodenvorrichtungen, die durch eine Vielzahl
von Leitungen verdrahtet sind, angeordnet in der Form einer Matrix,
wie in 25 und 27 gezeigt ist.
-
Wenn danach der Innenraum der Umhüllung ein
Vakuum in einer Höhe
von 133,3 × 10–9 Pa
(10–6 Torr)
erreichte, wurde das Absaugrohr (nicht gezeigt) durch Erhitzen und
Verschmelzen mit einem Gasbrenner abgedichtet, um die Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
hermetisch zu versiegeln.
-
Abschließend wurde die Anzeigetafel
einer Getteroperation unterzogen, um den Innenraum auf einem hohen
Grad des Vakuums zu erhalten.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 25 und in 26 gezeigt, anzusteuern,
wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a (4A) zu erregen, um Licht
abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss Hv
angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden regelmäßig angeordnete
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
-
(Ausführungsbeispiel 2-2)
-
Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich
vom Ausführungsbeispiel
2-1 nur dadurch, dass eine Abscheidung von Zinnoxid in einer Dicke
von 1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Sauerstoffatmosphäre
als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
jedem Abstandselement 20, wie in 26 gezeigt, in diesem Ausführungsbeispiel
erzeugt wurde. Der elektrische Oberflächenwiderstand der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 1012 Ω/.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv eine Hochspannung an die Metallrückplatte 19 angelegt
wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der Fluoreszenzschicht 18 kollidierten,
um die Fluoreszenzelemente 21a (4A) zu erregen, um Licht abzustrahlen
und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss Hv angelegte
Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen die Spannung
Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurde im Ergebnis des
Vergleichs mit einem Bildanzeigegerät, das Abstandselemente ohne
eine Halbleiterdünnschicht 20b aufweist,
bestätigt,
dass die Anzeigetafel gegen unerwünschte elektrische Ladungen,
wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels
2-1, wirkungsvoll geschützt
war.
-
(Ausführungsbeispiel 2-3)
-
Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich
vom Ausführungsbeispiel
2-1 dadurch, dass eine Abscheidung von Zinnoxid in einer Dicke von
1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Ionenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Argonatmosphäre
als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
jedem Abstandselement 20 in diesem Ausführungsbeispiel erzeugt wurde.
Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 107 Ω/.
Außerdem
wurde keine Metallrückplatte 19 verwendet,
und eine lichtdurchlässige
Elektrode als ITO-Schicht wurde zwischen der Frontplatte 17 und
der Fluoreszenzschicht 18 angeordnet. Die ITO-Schicht gewährleistete
die elektrische Verbindung zwischen den schwarzen, elektrisch leitfähigen Elementen 21b (4A) und dem Hochspannungsanschluss
Hv (25). Andererseits war
die Anzeigetafel dieses Ausführungsbeispiels
mit der aus dem Ausführungsbeispiel
2-1 übereinstimmend.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv eine Hochspannung an die lichtdurchlässige Elektrode
als ITO-Schicht angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen
abgestrahlten Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden
und mit der Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die
Fluoreszenzelemente 21a zu erregen, um Licht abzustrahlen
und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss Hv angelegte
Spannung Va war geringer als 1 kV, wogegen die Spannung Vf, die
zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt war, 14
V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden regelmäßig angeordnete
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem Schirm zu erzeugen.
Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu keinen Störungen der
elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
-
(Ausführungsbeispiel 2-4)
-
Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich
vom Ausführungsbeispiel
2-1 dadurch, dass eine Abscheidung von Zinnoxid, das ein Dotierungsmittel
aufweist, in einer Dicke von 1 × 10–7 m
(1000 Å) durch
Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
jedem Abstandselement
20 in diesem Ausführungsbeispiel erzeugt wurde.
Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 105 Ω/.
Außerdem
wurde keine Metallrückplatte 19 verwendet,
und eine lichtdurchlässige
Elektrode als ITO-Schicht wurde zwischen der Frontplatte 17 und
der Fluoreszenzschicht 18 angeordnet. Die ITO-Schicht gewährleistete
die elektrische Verbindung zwischen den schwarzen, elektrisch leitfähigen Elementen 21b (4A) und dem Hochspannungsanschluss
Hv (25). Die Höhe der Abstandselemente 20 und
der Abstand zwischen dem Substrat 11' und der Frontplatte 17 betrug
1 mm. Andererseits war die Anzeigetafel dieses Ausführungsbeispiels
mit der aus dem Ausführungsbeispiel 2-1 übereinstimmend.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv eine Hochspannung an die lichtdurchlässige Elektrode
als ITO-Schicht angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen
abgestrahlten Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden
und mit der Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die
Fluoreszenzelemente 21a (4A)
zu erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am
Hochspannungsanschluss Hv angelegte Spannung Va betrug zwischen
10 V und 100 V, wogegen die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden regelmäßig angeordnete
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen
12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der Elektronen
nachteilig beeinflussen könnten.
-
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich
wird, weisen die Bildanzeigegeräte
der Ausführungsbeispiele
2-1 bis 2-4 die nachstehend erläuterten
Wirkungen auf.
- 1. Da die elektrischen Ladungen,
die zu entfernen sind, nur auf der Oberfläche der Abstandselemente 20 auftreten,
ist es erforderlich, nur das Auftreten der elektrischen Ladungen
auf der Oberfläche der
Abstandselemente 20 zu verhindern. In den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a jedes Abstandselements 20 erzeugt,
so dass das Abstandselement 20 einen ausreichend niedrigen
elektrischen Oberflächenwiderstand
zeigte, der jede elektrische Ladung, die auf der Oberfläche auftrat,
ausgleichen konnte, und eine Größe des Leckstroms
den Leistungsverbrauch des Geräts
nicht wesentlich erhöhte.
Kurz gesagt, die Flachtype-Bilderzeugungsgeräte mit einem großen Anzeigeschirm wurden
realisiert, ohne den Vorteil der Kaltkathodenvorrichtungen oder
der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
einer sehr geringen Wärmeerzeugungsrate
nachteilig zu beeinflussen.
- 2. Da die Abstandselemente 20 einen gleichmäßig flachen
Querschnitt mit Bezug auf die Senkrechte des Substrats 11 und
die Frontplatte 17 aufwiesen, wie in 1 und 2 gezeigt
ist, störten
sie keine elektrischen Felder innerhalb des Geräts. Wenn somit die Abstandselemente 20 die
Bahnen der Elektronen von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 nicht
versperrten, konnten sie nahe an den Kaltkathodenvorrichtungen 12 angeordnet
werden, und daher konnten letztere dicht entlang der X-Richtung angeordnet
werden, die mit Bezug auf die Abstandselemente 20 senkrecht
war. Da außerdem
keine Leckströme
durch das Isolierelement 20a flossen, das den größten Teil
des Querschnitts jedes Abstandselements 20 einnahm, konnten
geringe Leckströme,
sofern sie vorlagen, ohne jede zusätzliche Anordnungen, wie z.
B. die Verwendung spitz zulaufender Abstandselemente 20,
die mit dem Substrat 11 oder der Frontplatte 17 verbunden
sind, wirkungsvoll unterdrückt
werden.
- 3. Da die Abstandselemente 20 säulenförmig waren und einen gleichmäßig flachen
Querschnitt mit Bezug auf die Senkrechte des Substrats 11 und
die Frontplatte 17 aufwiesen, störten sie keine elektrischen
Felder innerhalb des Geräts. Wenn
somit die Abstandselemente 20 die Bahnen der Elektronen
von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 nicht
versperrten, konnten sie nahe an den Kaltkathodenvorrichtungen 12 angeordnet werden
und daher konnten letztere dicht entlang der Y-Richtung angeordnet
werden, die mit Bezug auf die Abstandselemente 20 senkrecht
war. Da außerdem
keine Leckströme
durch das Isolierelement 20a flossen, das den größten Teil
des Querschnitts jedes Abstandselements 20 einnahm, konnten
geringe Leckströme,
sofern sie vorlagen, ohne jede zusätzlichen Anordnungen, wie z.
B. die Verwendung spitz zulaufender Abstandselemente 20,
die mit dem Substrat 11 oder der Frontplatte 17 verbunden
sind, wirkungsvoll unterdrückt
werden.
-
Da ferner die verwendete Fluoreszenzschicht 18 der
in 18 gezeigten Type
war, mit Fluoreszenzelementen jeder Farbe (R, G und B) in einer Streifenstruktur
und einem schwarzen, elektrisch leitfähigen Element, ebenfalls in
einer Streifenstruktur, zwischen jedem Fluoreszenzelement, wurde
die Helligkeit der angezeigten Bilder nicht verschlechtert, selbst
wenn die Kaltkathodenvorrichtungen 12 in der Y-Richtung
dicht angeordnet waren.
-
Da außerdem jedes der Abstandselemente 20 mit
einer einzelnen spaltengerichteten Leitung auf dem Substrat 11 elektrisch
verbunden war, wurden jegliche verwirrten und/oder unnötigen elektrischen Verbindungen
zwischen den Leitungen auf dem Substrat 11 vermieden.
-
Schließlich wurde unter Verwendung
des Abstandselements 20, ausgestattet mit einer gewünschten
Halbleiterdünnschicht 20b und
der Tatsache, dass kein komplizierter zusätzlicher Aufbau erforderlich
war, wie vorstehend in einem Bildanzeigegerät mit einer Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
beschrieben, die durch Anordnen und Verdrahten der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen erzeugt
war, um eine einfache Matrix auszubilden, vorgeschlagen durch die
Erfinder der vorliegenden Erfindung, ein sehr flaches Bildanzeigegerät mit einem
großen
Anzeigeschirm realisiert.
-
Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung an Hand von anderen Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.
-
28 zeigt
schematisch eine perspektivische Teilausbruchansicht einer Anzeigetafel,
die in dem Bildanzeigegerät
des folgenden Ausführungsbeispiels
verwendet ist.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
in 28 gezeigte Anzeigetafel
dieselbe wie vorstehend beschriebene ist, mit der Ausnahme, dass
die Abstandselemente 20 säulenförmig sind.
-
In 28 ist
eine Vielzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen 12 angeordnet
und verdrahtet, um auf einem Substrat 11 eine Matrix auszubilden,
welche andererseits an einer Rückplatte 15 fest
angeordnet ist. Eine Frontplatte 17 trägt auf deren Innenoberfläche eine Fluoreszenzschicht 18 und
eine Metallrückplatte 19, die
als eine Beschleunigungselektrode funktionswirksam ist. Die Frontplatte 17 und
das Substrat 11 sind in Gegenüberlage zu dazwischen angeordneten
Seitenwänden 16 angeordnet,
hergestellt aus Isoliermaterial. Eine Hochspannung ist mittels einer
Energiequelle (nicht gezeigt) zwischen dem Substrat 11 und der
Metallrückplatte 19 angelegt.
Die Rückplatte 15, die
Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 sind mittels Glasfritte miteinander
verbunden, um eine Umhüllung
zu erzeugen (luftdicht verschlossener Behälter).
-
Säulenförmige Abstandselemente 20 sind
innerhalb der Umhüllung
(luftdicht verschlossener Behälter)
angeordnet, damit sie dem atmosphärischen Druck widersteht. Wie
in dem Fall des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels weist jedes
Abstandselement 20 ein Isolierelement 20a auf,
das mit einer Halbleiterdünnschicht 20b beschichtet
ist. Eine Anzahl von Abstandselementen 20, die notwendig ist,
damit die Umhüllung
dem atmosphärischen Druck
widersteht, ist in erforderlichen Abständen angeordnet und mit der
Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und den zeilengerichteten Leitungen 13 auf
dem Substrat 11 mittels Glasfritte verbunden. Die Halbleiterdünnschicht 20b jedes
Abstandselements ist mit der Metallrückplatte 19 auf der
Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und der entsprechenden zeilengerichteten
Leitung 13 auf dem Substrat 11 elektrisch verbunden.
-
Andererseits ist die Anzeigetafel
dieselbe wie jene der Ausführungsbeispiele
1-1 bis 1-4 und wird daher nicht weiter erläutert.
-
Zunächst wurde ein Substrat 11', das insgesamt
N × M
elektrisch leitfähige
Schichten feiner Teilchen zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und
N spaltengerichteten Leitungen trägt, welche in der Form einer
Matrix zum Verbinden der Schichten angeordnet sind, wurde unter
Beachtung der vorstehend beschriebenen Fertigungsschritte (22A bis 22H hergestellt.
-
(Ausführungsbeispiel 3)
-
In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Anzeigetafel
mit in 28 gezeigten
Abstandselementen 20, die vorstehend beschrieben ist, hergestellt.
-
Ein Substrat 11, auf welchem
eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Schichten zum Erzeugen von
Elektronenstrahlbereichen angeordnet und verdrahtet worden ist,
um eine Matrix auszubilden, wurde an einer Rückplatte fest angeordnet. Dann
wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b aus
Zinnoxid auf den Oberflächen
des Isolierelements 20a aus Natronkalkglas jedes säulenförmigen Abstandselements 20 (Höhe: 5 mm,
Durchmesser: 100 μm
erzeugt, die zum Inneren der Umhüllung
(luftdicht verschlossener Behälter)
freigelegt worden sind, und die Abstandselemente 20 wurden
auf dem Substrat 11'' auf den jeweiligen
zeilengerichteten Leitungen 13 in regelmäßigen Abständen fest
angeordnet. Danach wurde eine Frontplatte 17, die eine
Fluoreszenzschicht 18 und eine Metallrückplatte 19 auf deren
Innenoberfläche
trägt,
5 mm über
dem Substrat 11' mit
dazwischen vorgesehenen Seitenwänden 16 angeordnet, und
anschließend
wurden die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17, die Seitenwände 16 und die Abstandselemente 20 mit
Bezug zueinander fest angeordnet.
-
Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11' und
die Rückplatte 15,
die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500 °C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter hermetisch
abzudichten.
-
Die Abstandselemente 20 wurden
mit den jeweiligen zeilengerichteten Leitungen 13 (Breite:
300 μm)
auf dem Substrat 11'' und mit der
Metallrückplatte 19 in
den Flächen
der schwarzen, elektrisch leitfähigen
Elemente 21b (Breite: 300 μm) auf der Seite der Frontplatte 17 durch
Auftragen von elektrisch leitfähiger
Glasfritte (nicht gezeigt), welche ein elektrisch leitfähiges Material,
wie z. B. Metall, aufweist, und einer Wärmebehandlung bei 400 bis 500°C in der
Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten unterzogen, so dass dazwischen die elektrische
Verbindung hergestellt wurde.
-
Eine abgeschiedene Schicht aus Zinnoxid wurde
in einer Dicke von 1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
erzeugt, in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a, hergestellt aus Natronkalkglas,
eines jeden Abstandselements 20, das gründlich gereinigt worden war.
Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
-
Für
die vorstehend erwähnte
Verbindungsoperation wurden die Rückplatte 15, die Frontplatte 17 und
die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert, um eine genaue Lagebeziehung
zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21 und den elektrisch
leitfähigen Schichten 4 zum
Erzeugen der auf dem Substrat 11' angeordneten Elektronenstrahlbereiche
zu gewährleisten.
-
Das Innere der erzeugten Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
wurde dann über
ein Absaugrohr (nicht gezeigt) und durch eine Vakuumpumpe bis auf
einen ausreichenden Grad des Vakuums evakuiert, und danach wurde
eine Spannung mit einer Wellenform, wie in 12 gezeigt, über die externen Anschlüsse Dx1
bis Dxm und Dy1 bis Dyn an die elektrisch leitfähigen Schichten angelegt, um Elektronenstrahlbereiche
zu erzeugen, durch Ausführen
eines elektrischen Erregungsprozesses (Erregungsausbildungsprozess)
auf den elektrisch leitfähigen
Schichten zum Erzeugen von Elektronenstrahlbereichen. Folglich wurden
auf den jeweiligen elektrisch leitfähigen Schichten Elektronenstrahlbereiche erzeugt,
um eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle mit
den Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
herzustellen, oder Kaltkathodenvorrichtungen, die durch eine Vielzahl
von Leitungen verdrahtet sind, angeordnet in der Form einer Matrix,
wie in 28 und 3 gezeigt ist.
-
Wenn danach der Innenraum der Umhüllung ein
Vakuum in einer Höhe
von 133,3 × 10–9 Pa
(10–6 Torr)
erreichte, wurde das Absaugrohr (nicht gezeigt) durch Erhitzen und
Verschmelzen mit einem Gasbrenner abgedichtet, um die Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
hermetisch zu versiegeln.
-
Abschließend wurde die Anzeigetafel
einer Getteroperation unterzogen, um den Innenraum auf einem hohen
Grad des Vakuums zu erhalten.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 28 gezeigt,
anzusteuern, wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale an
die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 2
1a zu
erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden regelmäßig angeordnete
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
-
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich
wird, weist das Bildanzeigegerät
des Ausführungsbeispiels 3 die
nachstehend erläuterten
Wirkungen auf.
- 1. Da die elektrischen Ladungen,
die zu entfernen sind, nur auf der Oberfläche der Abstandselemente 20 auftreten,
ist es erforderlich, nur das Auftreten der elektrischen Ladungen
auf der Oberfläche der
Abstandselemente 20 zu verhindern. In den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a jedes Abstandselements 20 erzeugt,
so dass das Abstandselement 20 einen ausreichend niedrigen
elektrischen Oberflächenwiderstand
zeigte, der jede elektrische Ladung, die auf der Oberfläche auftrat,
ausgleichen konnte, und eine Größe des Leckstroms
den Leistungsverbrauch des Geräts
nicht wesentlich erhöhte.
Kurz gesagt, die Flachtype-Bilderzeugungsgeräte mit einem großen Anzeigeschirm wurden
realisiert, ohne den Vorteil der Kaltkathodenvorrichtungen oder
der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
einer sehr geringen Wärmeerzeugungsrate
nachteilig zu beeinflussen.
- 2. Da die Abstandselemente 20 säulenförmig waren und einen gleichmäßig flachen
Querschnitt mit Bezug auf die Senkrechte des Substrats 11 und
die Frontplatte 17 aufwiesen, störten sie keine elektrischen
Felder innerhalb des Geräts. Wenn
somit die Abstandselemente 20 die Bahnen der Elektronen
von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 nicht
versperrten, konnten sie nahe an den Kaltkathodenvorrichtungen 12 angeordnet werden,
und daher konnten letztere dicht entlang der X-Richtung und der
Y-Richtung angeordnet werden.
Da außerdem
keine Leckströme
durch das Isolierelement 20a flossen, das den größten Teil
des Querschnitts jedes Abstandselements 20 einnahm, konnten
geringe Leckströme,
sofern sie vorlagen, ohne jede zusätzliche Anordnungen, wie z.
B. die Verwendung spitz zulaufender Abstandselemente 20,
die mit dem Substrat 11 oder der Frontplatte 17 verbunden
sind, wirkungsvoll unterdrückt
werden.
-
Da außerdem jedes der Abstandselemente 20 mit
einer einzelnen zeilengerichteten Leitung 13 auf dem Substrat 11 elektrisch
verbunden war, wurden jegliche verwirrten und/oder unnötigen elektrischen
Verbindungen zwischen den Leitungen auf dem Substrat 11 vermieden.
-
Schließlich wurde unter Verwendung
des Abstandselements 20, ausgestattet mit einer gewünschten
Halbleiterdünnschicht 20b und
der Tatsache, dass kein komplizierter zusätzlicher Aufbau erforderlich
war, wie vorstehend in einem Bildanzeigegerät mit einer Mehrfach-Elektronenstrahlquelle
beschrieben, die durch Anordnen und Verdrahten der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen erzeugt
war, um eine einfache Matrix auszubilden, vorgeschlagen durch die
Erfinder der vorliegenden Erfindung, ein sehr flaches Bildanzeigegerät mit einem
großen
Anzeigeschirm realisiert.
-
Die folgenden Ausführungsbeispiele
unterscheiden sich von den vorhergehend beschriebenen Beispielen
dadurch, dass die Seitenwände 16 so
nah als möglich
mit Bezug auf die Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen 12 angeordnet
waren und eine Halbleiterdünnschicht 16b auf
der Innenoberfläche
der Seitenwände 16 erzeugt
war.
-
29 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht einer Anzeigetafel,
die in dem Bildanzeigegerät
des folgenden Ausführungsbeispiels
verwendet ist, und 30 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Bilderzeugungsgeräts in 29 entlang der Linie 30-30, um
ein Abstandselement und dessen Umgebung zu zeigen.
-
In 29 und 30 ist eine Vielzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen 12 angeordnet
und verdrahtet, um auf einem Substrat 11 eine Matrix auszubilden,
welche andererseits an einer Rückplatte 15 fest
angeordnet ist. Eine Frontplatte 17 trägt auf deren Innenoberfläche eine Fluoreszenzschicht 18 und
eine Metallrückplatte 19, die
als eine Beschleunigungselektrode funktionswirksam ist. Die Frontplatte 17 und
das Substrat 11 sind in Gegenüberlage zu dazwischen angeordneten
Seitenwänden 16 angeordnet,
hergestellt aus Isoliermaterial. Eine Hochspannung ist mittels einer
Energiequelle (nicht gezeigt) zwischen dem Substrat 11 und der
Metallrückplatte 19 angelegt.
Die Rückplatte 15, die
Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 sind mittels Glasfritte miteinander
verbunden, um eine Umhüllung
zu erzeugen (luftdicht verschlossener Behälter). Dünne und flache Abstandselemente 20 sind
innerhalb der Umhüllung
(luftdicht verschlossener Behälter)
angeordnet, damit diese dem atmosphärischen Druck widersteht.
-
Jedes Abstandselement 20 weist
ein Isolierelement 20a auf, das mit einer Halbleiterdünnschicht 20b beschichtet
ist. Eine Anzahl von Abstandselementen 20, die erforderlich
ist, damit die Umhüllung dem
atmosphärischen
Druck widersteht, ist in den erforderlichen Abständen parallel mit der X-Richtung angeordnet
und mit der Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und den zeilengerichteten Leitungen 13 auf
dem Substrat 11 mittels Glasfritte verbunden. Die Halbleiterdünnschicht 20b jedes
Abstandselements 20 ist mit der Metallrückplatte 19 auf der
Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und der entsprechenden zeilengerichteten
Leitung 13 auf dem Substrat 11 elektrisch verbunden.
-
Jede der Seitenwände 16 wird durch
Erzeugen einer Halbleiterdünnschicht 16b auf
der Innenoberfläche
eines Isolierelements hergestellt, und die Halbleiterdünnschicht 16b wird
mit der Auszugselektrode (nicht gezeigt) elektrisch verbunden, die
auf der Innenoberfläche
der Rückplatte 15 angeordnet
ist, und die mit der Elektrode Hv verbundenen Auszugsleitungen sind
auf der Frontplatte 17 angeordnet.
-
Andererseits ist das Gerät dasselbe
wie jene der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und wird daher
nicht weiter erläutert.
-
In dem nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
wurde eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle mit insgesamt N × M (N =
3072, M = 1024) Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen verwendet,
wobei jede einen Elektronenstrahlbereich aufweist, der in einer
elektrisch leitfähigen
Schicht erzeugt ist, die zwischen einem Paar von Vorrichtungselektroden
angeordnet ist, zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und N
spaltengerichteten Leitungen, die in der Form einer Matrix zur Verbindung der
Vorrichtungen angeordnet sind, wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele.
-
Zuerst wurde ein Substrat 11', das darauf insgesamt
N × M
elektrisch leitfähige
Schichten feiner Teilchen trägt,
zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und N spaltengerichteten
Leitungen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, um die Schichten
zu verbinden, durch die folgenden Fertigungsschritte, welche in 22A bis 22H gezeigt sind, hergestellt.
-
(Ausführungsbeispiel 4)
-
In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Anzeigetafel
hergestellt, ausgestattet mit einer Anzahl von Abstandselementen
und Halbleiterdünnschichten 16b,
angeordnet wie in 30 gezeigt. Dieses
Ausführungsbeispiel
wird nachstehend unter Bezugnahme auf 29 und 30 beschrieben. Ein
Substrat 11, auf welchem eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Schichten
zum Erzeugen von Elektronenstrahlbereichen angeordnet und verdrahtet worden
ist, um eine Matrix auszubilden, wurde an einer Rückplatte
fest angeordnet. Dann wurde eine Halbleiterdünnschicht 20b aus
Zinnoxid auf vier der Oberflächen
des Isolierelements 20a aus Natronkalkglas jedes Abstandselements 20 (Höhe: 5 mm,
Dicke: 200 μm,
Länge:
20 mm) erzeugt, die nach dem Inneren der Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
freigelegt worden sind, und die Abstandselemente 20 wurden
auf dem Substrat 11' auf
den jeweiligen zeilengerichteten Leitungen 13, parallel
zu den Leitungen 13, in regelmäßigen Abständen fest angeordnet. Danach
wurde eine Frontplatte 17, die eine Fluoreszenzschicht 18 und
eine Metallrückplatte 19 auf
deren Innenoberfläche
trägt,
5 mm über
dem Substrat 11' mit
dazwischen angeordneten Seitenwänden 16 angeordnet,
und anschließend
wurden die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17, die Seitenwände 16 und die Abstandselemente 20 mit
Bezug zueinander fest angeordnet. Die Seitenwände 16 wurden so nah
als möglich
mit Bezug auf die elektrisch leitfähigen Schichten zum Erzeugen
von Elektronenstrahlbereichen auf dem Substrat 11' und der Fluoreszenzschicht 18 auf
der Frontplatte 17 angeordnet, obgleich sie die Bahnen
der von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 abgestrahlten
Elektronen nicht versperrten.
-
Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11' und
die Rückplatte 15,
die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500°C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter luftdicht
zu versiegeln.
-
Die Abstandselemente 20 wurden
mit den jeweiligen zeilengerichteten Leitungen 13 (Breite:
300 μm)
auf dem Substrat 11' und
mit der Metallrückplatte 19 auf
der Seite der Frontplatte 17 durch Auftragen von elektrisch
leitfähiger
Glasfritte (nicht gezeigt) verbunden, die ein elektrisch leitfähiges Material,
wie z. B. Metall, enthält,
und bei 400 bis 500°C
in der umgebenden Luft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
so dass die elektrische Verbindung dazwischen hergestellt wurde.
-
Glasfritte, die ein elektrisch leitfähiges Material,
wie z. B. Metall (nicht gezeigt), enthält, wurde auch auf die Kontaktflächen der
Rückplatte 15 und die
Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen
und bei 400 bis 500°C in
der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter
hermetisch abzudichten. Die Halbleiterdünnschichten 16b der
Seitenwände 16 wurden
auf der Seite der Rückplatte 15 geerdet und
auf der Seite der Frontplatte 17 mit dem Hochspannungsanschluss
Hv elektrisch verbunden.
-
Eine abgeschiedene Schicht aus Zinnoxid wurde
in einer Dicke von 1 × 10–7 m
(1000 Å)
durch Ionenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
erzeugt, in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a, hergestellt aus Natronkalkglas,
eines jeden Abstandselements 20, das gründlich gereinigt worden war.
Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
-
Ebenfalls wurde eine abgeschiedene
Schicht aus Zinnoxid in einer Dicke von 1 × 10–7 m
(1000 Å) durch
Ionenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine
Halbleiterdünnschicht 16b auf
der Innenoberfläche
des Isolierelements, hergestellt aus Natronkalkglas, jeder Seitenwand 16 erzeugt,
die gründlich
gereinigt worden war. Der elektrische Oberflächenwiderstand der Halbleiterdünnschicht 16b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
-
Wie in 24 gezeigt, wies die Fluoreszenzschicht 18,
die als ein Bilderzeugungselement funktionswirksam ist, streifenförmige Fluoreszenzelemente 21a für Rot, Grün und Blau
auf, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken, und schwarze, elektrisch
leitfähige
Elemente 21b, die jeweils benachbarte Fluoreszenzelemente
und in der Y-Richtung angeordnete Pixel voneinander trennen. Die
Abstandselemente 20 waren innerhalb der Breite (300 μm) der jeweiligen schwarzen,
elektrisch leitfähigen
Elemente 21b mit der dazwischen angeordneten Metallrückplatte 19 positioniert.
-
Für
die vorstehend beschriebene Verbindungsoperation wurden die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17 und die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert,
um eine exakte Lagebeziehung zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21 und
den elektrisch leitfähigen
Schichten 4 (22H)
zu gewährleisten,
um Elektronenstrahlbereiche herzustellen, die auf dem Substrat 11' angeordnet
sind.
-
Das Innere der erzeugten Umhüllung (luftdicht
verschlossener Behälter)
wurde dann mittels eines Saugrohrs und einer Vakuumpumpe auf ein
Vakuum ausreichender Höhe
evakuiert, und danach wurde eine Spannung mit einer in 12 gezeigten Wellenform
an die elektrisch leitfähigen
Schichten 4 angelegt, um Elektronenstrahlbereiche zu erzeugen, durch
Ausführen
eines elektrischen Erregungsprozesses (Erregungsausbildungsprozess)
auf den elektrisch leitfähigen
Schichten 4 über
die externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn, um Elektronenstrahlbereiche zu erzeugen.
Folglich wurden auf den jeweiligen elektrisch leitfähigen Schichten 4 Elektronenstrahlbereiche
erzeugt, um eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle mit den Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen oder
Kaltkathodenvorrichtungen auszubilden, die durch eine Vielzahl von
Leitungen verdrahtet sind, welche in der Form einer Matrix angeordnet
sind, wie in 29 gezeigt
ist.
-
Wenn daraufhin das Innere der Umhüllung einen
Grad des Vakuums von 133,3 × 10–4 Pa
(10–6 Torr)
erreichte, wurde das Absaugrohr (nicht gezeigt) durch Erhitzen und
Verschmelzen mit einem Gasbrenner verschlossen, um die Umhüllung (luftdicht verschlossener
Behälter)
hermetisch abzudichten.
-
Schließlich wurde die Anzeigetafel
einer Getteroperation unterzogen, um das Innere auf einem hohen
Grad des Vakuums zu erhalten.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 29 und in 30 gezeigt, anzusteuern,
wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a der Farben
Rot, Grün
und Blau (24) zu erregen,
um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 und den Seitenwänden 16 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem
Schirm zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 und
Seitenwände 16 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der Elektronen
nachteilig beeinflussen könnten,
selbst wenn sie nahe den Kaltkathodenvorrichtungen 12 angeordnet
sind.
-
Das vorstehend beschriebene Bildanzeigegerät des Ausführungsbeispiels 4 weist
die folgenden Wirkungen zusätzlich
zu jenen weiter vorstehend beschriebenen unter Bezugnahme auf die
vorhergehenden Ausführungsbeispiele
auf.
- 1. Da die elektrischen Ladungen, die zu
entfernen sind, nur auf der Oberfläche der Seitenwände 16 auftreten,
die nahe den Kaltkathodenvorrichtungen 12 auf dem Substrat 11' angeordnet
sind, ist es erforderlich, nur das Auftreten der elektrischen Ladungen
auf der Oberfläche
der Seitenwände 16 zu
verhindern. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde eine
Halbleiterdünnschicht 16b auf
dem Isolierelement jeder der Seitenwände 16 erzeugt, so
dass die Seitenwände 16 einen
ausreichend niedrigen elektrischen Oberflächenwiderstand zeigten, der
jede elektrische Ladung, die auf der Oberfläche auftreten könnte, ausgleichen
könnte,
und eine Größe des Leckstroms
den Leistungsverbrauch des Geräts nicht
wesentlich erhöhte.
Kurz gesagt, die Flachtype-Bilderzeugungsgeräte mit einem großen Anzeigeschirm
wurden realisiert, ohne den Vorteil der Kaltkathodenvorrichtungen
oder der Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung einer
sehr geringen Wärmeerzeugungsrate
nachteilig zu beeinflussen.
- 2. Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann das gesamte
Bildanzeigegerät
miniaturisiert werden, weil die Außenflächen des Bildanzeigegeräts verkleinert
werden können.
-
Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung ferner an Hand anderer Ausführungsbeispiele beschrieben.
-
31 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht einer Anzeigetafel,
die in dem Bildanzeigegerät
des nachstehenden Ausführungsbeispiel
verwendet ist.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich
die in 31 gezeigte
Anzeigetafel von jenen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele dadurch unterscheidet,
dass in jeder der Kontaktflächen
zwischen den Abstandselementen 20 und den Komponenten (z.
B. die zeilengerichteten Leitungen 13) auf der Seite des Substrats 11 und
zwischen den Abstandselementen 20 und den Komponenten auf
der Seite der Frontplatte 17 (z. B. die Metallrückplatte 19)
ein Anlageelement 40 zusätzlich angeordnet ist, um die
mechanische Stabilität
und den elektrischen Kontakt zu verbessern.
-
In 31 ist
eine Vielzahl von Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angeordnet
und verdrahtet, um eine Matrix auf einem Substrat 11 auszubilden,
welches andererseits an einer Rückplatte 15 fest
angeordnet ist. Eine Frontplatte 17 trägt auf der Innenoberfläche eine
Fluoreszenzschicht 18 und eine Metallrückplatte 19, die als
eine Beschleunigungselektrode betriebswirksam ist. Die Frontplatte 17 und
das Substrat 11 sind in Gegenüberlage der aus einem Isoliermaterial
hergestellten Seitenwände 16 angeordnet.
Eine Hochspannung wird zwischen dem Substrat 11 und der
Metallrückplatte 19 durch
eine Energiequelle (nicht gezeigt) angelegt. Die Rückplatte 15, die
Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 sind mittels Glasfritte miteinander
verbunden, um eine Umhüllung
(luftdicht verschlossener Behälter)
auszubilden.
-
Flache Abstandselemente 20 sind
innerhalb der Umhüllung
(luftdicht verschlossener Behälter) angeordnet,
damit sie dem atmosphärischen
Druck widersteht. Jedes Abstandselement 20 weist ein Isolierelement 20a auf,
das mit einer Halbleiterdünnschicht 20b beschichtet
ist, und elektrisch leitfähige Dünnschichten
(nachstehend als Abstandselementelektroden bezeichnet) 20c auf
den Oberflächen,
die in Gegenüberlage
jeweils des Substrats 11 und der Frontplatte 17 angeordnet
sind (7C). Eine Anzahl
von Abstandselementen 20, die erforderlich ist, damit die
Umhüllung
dem atmosphärischen
Druck widersteht, ist in den erforderlichen Abständen parallel mit der X-Richtung
angeordnet und mit der Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und den zeilengerichteten Leitungen 13 auf
dem Substrat 11 mittels Glasfritte verbunden. Die Halbleiterdünnschicht 20b und
die entsprechenden Abstandselementelektroden 20c jedes
Abstandselements weisen eine gute elektrische Verbindung auf.
-
Jedes der Abstandselemente 20 ist
mit der Oberfläche
der Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und jener der entsprechenden zeilengerichteten
Leitung 13 auf dem Substrat 11 mit den jeweiligen
dazwischen angeordneten Anlageelementen 40 verbunden. Die
Halbleiterdünnschicht 20b auf
der Oberfläche
jedes Abstandselements 20 ist mit der Metallrückplatte 19 auf
der Innenoberfläche
der Frontplatte 17 und der entsprechenden zeilengerichteten
Leitung 13 auf dem Substrat 11 mittels dem jeweiligen
Anlageelement 40 elektrisch verbunden.
-
In jedem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
wurde eine Mehrfach-Elektronenstrahlquelle mit insgesamt N × M (N =
3072, M = 1024) Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
verwendet, die jeweils einen Elektronenstrahlbereich aufweisen,
der in einer elektrisch leitfähigen
Schicht, angeordnet zwischen einem Paar von Vorrichtungselektroden,
erzeugt ist, zusammen mit M zeilengerichteten Leitungen und N spaltengerichteten
Leitungen, die in der Form einer Matrix zum Verbinden der Vorrichtungen
angeordnet sind, wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
-
Die in dem nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
verwendete Mehrfach-Elektronenstrahlquelle wurde genau wie jene
der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellt
und wird daher nicht weiter erläutert.
-
(Ausführungsbeispiel 5-1)
-
In diesem Ausführungsbeispiel wurden Anlageelemente 40 verwendet,
die für
sowohl die mechanische Befestigung als auch die elektrische Verbindung
funktionswirksam waren und einen Aufbau aufwiesen, wie in 31 gezeigt ist. Jedes der
in diesem Ausführungsbeispiel
verwendeten Abstandselemente 20 wies ein Isolierelement 20a auf,
wie in 7C gezeigt ist,
eine Halbleiterdünnschicht 20b und
Abstandselementelektroden 20c. 32A und 32B zeigen
schematische Querschnittansichten eines Teils des in 31 gezeigten Bildanzeigegeräts jeweils
entlang den Linien 32A-32A und 32B-32B.
-
Jedes der Abstandselemente 20 (7C) wurde in einer nachstehend
beschriebenen Weise hergestellt. Zuerst wurde eine abgeschiedene Schicht
aus Zinnoxid in einer Dicke von 1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a, hergestellt aus Natronkalkglas,
des Abstandselements 20, das gründlich gereinigt worden war,
erzeugt. Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
Danach wurden nacheinander darauf Ti- und Au-Schichten jeweils in der
Dicke von 2 × 10–9 m
(20 Å)
und 1 × 10–7 m
(1000 Å)
ausgebildet, um Abstandselementelektroden 20c zu erzeugen.
Die elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterdünnschicht 20b und
den Abstandselementelektroden 20c wurde ebenfalls in dem
vorstehend erwähnten
Prozess hergestellt.
-
Ein luftdicht verschlossener Behälter wurde gemäß den nachstehend
beschriebenen Schritten erzeugt.
-
Zuerst wurden die Abstandselemente 20 (Höhe: 5 mm,
Dicke: 200 μm,
Länge:
20 mm) mit der Metallrückplatte 19 auf
der Frontplatte 17 durch Auftragen von elektrisch leitfähiger Glasfritte 40,
die ein elektrisch leitfähiges
Material enthält,
wie z. B. Metall, auf die Kontaktflächen verbunden und dann bei
400 bis 500°C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt.
Somit wurden die Abstandselemente 20 mechanisch fest angeordnet
und mit der Metallrückplatte 19 elektrisch
verbunden.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Fluoreszenzschicht 18 auf der in 3 gezeigten Anzeigetafel dieselbe wie
die eine in 4A gezeigte
ist, und die Abstandselemente 20 wurden auf den streifenförmigen,
schwarzen, elektrisch leitfähigen
Elementen 21b (Breite: 300 μm) der Fluoreszenzschicht mit
der Metallrückplatte 19 dazwischen
angeordnet.
-
Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11 und die Rückplatte 15, die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500°C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter luftdicht
zu versiegeln. Die Abstandselemente 20 wurden mit den jeweiligen
zeilengerichteten Leitungen 13 (Breite: 300 μm) auf dem
Substrat 11 durch Auftragen von elektrisch leitfähiger Glasfritte 40 verbunden,
die ein elektrisch leitfähiges
Material, wie z. B. Metall, enthält,
und bei 400 bis 500°C
in der umgebenden Luft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
so dass die elektrische Verbindung dazwischen hergestellt wurde.
-
Für
die vorstehend beschriebene Verbindungsoperation wurden das Substrat 11,
die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17 und die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert,
um eine exakte Lagebeziehung zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21a (4A) und den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 zu
gewährleisten.
-
Der in einer vorstehend beschriebenen
Weise hergestellte luftdicht verschlossene Behälter wurde dann einer Reihe
von Bearbeitungsschritten unterzogen, wie Evakuierung, Erregungsausbildungsprozess,
Erregungsaktivierungsprozess, Abdichtung und Getteroperation, wie
in dem Fall der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 31 und 32 gezeigt, anzusteuern,
wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a zu
erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem Schirm
zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
-
(Ausführungsbeispiel 5-2)
-
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
vom Ausführungsbeispiel
5-1 dadurch, dass jedes der Anlageelemente 40 einen mechanischen Halteabschnitt 40a und
einen elektrischen Verbindungsabschnitt 40b aufwies, die
voneinander unabhängig
waren.
-
33A und 33B zeigen schematische Querschnittansichten
eines Teils des in 31 gezeigten
Bilderzeugungsgeräts
jeweils entlang den Linien 33A-33A und 33B-33B.
-
Jedes der Abstandselemente 20 (7C) wurde in einer nachstehend
beschriebenen Weise hergestellt. Zuerst wurde eine abgeschiedene Schicht
aus Zinnoxid in einer Dicke von 1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a, hergestellt aus Natronkalkglas,
des Abstandselements 20, das gründlich gereinigt worden war,
erzeugt. Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
Danach wurden nacheinander darauf Ti- und Au-Schichten jeweils der
Dicke von 2 × 10–9 m
(20 Å)
und 1 × 10–7 m
(1000 Å)
ausgebildet, um Abstandselementelektroden 20c zu erzeugen.
Die elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterdünnschicht 20b und
den Abstandselementelektroden 20c wurde ebenfalls in dem
vorstehend erwähnten
Prozess hergestellt.
-
Ein luftdicht verschlossener Behälter wurde gemäß den nachstehend
beschriebenen Schritten erzeugt.
-
Zuerst wurden die Abstandselemente 20 (Höhe: 5 mm,
Dicke: 200 μm,
Länge:
20 mm) mit der Metallrückplatte 19 auf
der Frontplatte 17 durch Auftragen von elektrisch leitfähiger Glasfritte,
die ein elektrisch leitfähiges
Material enthält,
wie z. B. Metall, auf die Kontaktflächen verbunden und dann bei
400 bis 500°C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt.
Somit wurden die Abstandselemente 20 mechanisch fest angeordnet
und mit der Metallrückplatte 19 elektrisch
verbunden.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Fluoreszenzschicht 18 der in 31 gezeigten Anzeigetafel dieselbe wie
die eine in 4A gezeigte
ist, und die Abstandselemente 20 wurden auf den streifenförmigen,
schwarzen, elektrisch leitfähigen
Elementen 21b (Breite: 300 μm) der Fluoreszenzschicht mit
der Metallrückplatte 19 dazwischen
angeordnet.
-
Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11 und die Rückplatte 15, die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500 °C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter luftdicht
zu versiegeln. Die Abstandselemente 20 wurden mit den jeweiligen
zeilengerichteten Leitungen 13 (Breite: 300 μm) auf dem
Substrat 11 durch Auftragen von Glasfritte, die das mechanische
Anordnungselement 40a bildete, und elektrisch leitfähige Glasfritte,
die das elektrisch leitfähige
Verbindungselement 40b bildete, die ein elektrisch leitfähiges Material
enthielt, wie z. B. Metall, verbunden und bei 400 bis 500°C in der
umgebenden Luft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
so dass die elektrische Verbindung dazwischen hergestellt wurde.
-
Für
die vorstehend beschriebene Verbindungsoperation wurden das Substrat 11,
die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17 und die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert,
um eine exakte Lagebeziehung zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21a (4A) und den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 zu
gewährleisten.
-
Der in einer vorstehend beschriebenen
Weise hergestellte luftdicht verschlossene Behälter wurde dann einer Reihe
von Bearbeitungsschritten unterzogen, wie Evakuierung, Erregungsausbildungsprozess,
Erregungsaktivierungsprozess, Abdichtung und Getteroperation, wie
in dem Fall der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
-
Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 31 und 33 gezeigt, anzusteuern,
wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a zu
erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
-
Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren, zweidimensional ausgebildet,
um klare und scharfe Bilder auf dem Schirm zu erzeugen. Dies bewies,
dass die Abstandselemente 20 zu keinen Störungen der
elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
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(Ausführungsbeispiel 5-3)
-
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
vom Ausführungsbeispiel
5-1 dadurch, dass nach dem mechanischen Anordnen der Anlageelemente 40 an
der Frontplatte 17 ein elektrisch leitfähiges Material auf einem Teil
der Kontaktflächen
und der seitlichen Oberfläche
jedes Anlageelements zur elektrischen Verbindung angeordnet wird.
Im Gegensatz dazu dienen auf der Seite des Substrats 11 die Anlageelemente 40 sowohl
zum mechanischen Anordnen als auch zum elektrischen Verbinden. Das elektrisch
leitfähige
Material wurde auf den Anlageelementen auf der Seite der Frontplatte 17 abgeschieden,
während
der luftdicht verschlossene Behälter erzeugt
wurde. 34A und 34B zeigen schematische
Querschnittansichten eines Teils des in 31 gezeigten Bilderzeugungsgeräts jeweils
entlang den Linien 34A-34A und 34B-34B.
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Jedes der Abstandselemente 20 (7C) wurde in einer nachstehend
beschriebenen Weise hergestellt. Zuerst wurde eine abgeschiedene Schicht
aus Zinnoxid in einer Dicke von 1 × 10–7 m (1000 Å) durch
Innenbeschichtung unter Verwendung eines Elektronenstrahlverfahrens
in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre als eine Halbleiterdünnschicht 20b auf
dem Isolierelement 20a, hergestellt aus Natronkalkglas,
des Abstandselements 20, das gründlich gereinigt worden war,
erzeugt. Der elektrische Oberflächenwiderstand
der Halbleiterdünnschicht 20b betrug
etwa 1 × 109 Ω/.
Danach wurden nacheinander darauf Ti- und Au-Schichten jeweils in der
Dicke von 2 × 10–9 m
(20 Å)
und 1 × 10–7 m
(1000 Å)
ausgebildet, um Abstandselementelektroden 20c zu erzeugen.
Die elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterdünnschicht 20b und
den Abstandselementelektroden 20c wurde ebenfalls in dem
vorstehend erwähnten
Prozess hergestellt.
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Ein luftdicht verschlossener Behälter wurde gemäß den nachstehend
beschriebenen Schritten erzeugt.
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Zuerst wurden die Abstandselemente 20 (Höhe: 5 mm,
Dicke: 200 μm,
Länge:
20 mm) mit der Metallrückplatte 19 auf
der Frontplatte 17 durch Auftragen von elektrisch leitfähiger Glasfritte,
die ein elektrisch leitfähiges
Material, wie z. B. Metall, enthält,
auf die Kontaktflächen
verbunden und dann bei 400 bis 500°C in der Umgebungsluft für mehr als
10 Minuten wärmebehandelt.
Somit wurden die Abstandselemente 20 mechanisch fest angeordnet
und mit der Metallrückplatte 19 elektrisch
verbunden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Fluoreszenzschicht 18 auf der in 31 gezeigten Anzeigetafel dieselbe wie
die eine in 4A gezeigte
ist, und die Abstandselemente 20 wurden auf den streifenförmigen,
schwarzen, elektrisch leitfähigen
Elementen 21b (Breite: 300 μm) der Fluoreszenzschicht mit
der Metallrückplatte 19 dazwischen
angeordnet.
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Glasfritte (nicht gezeigt) wurde
dann auf die Kontaktflächen
des Substrats 11' und
die Rückplatte 15,
die Rückplatte
und die Seitenwände 16 und
die Frontplatte 17 und die Seitenwände 16 aufgetragen und
bei 400 bis 500°C
in der Umgebungsluft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
um den Behälter luftdicht
zu versiegeln. Die Abstandselemente 20 wurden mit den jeweiligen
zeilengerichteten Leitungen 13 (Breite: 300 μm) auf dem
Substrat 11' durch Auftragen
von elektrisch leitfähiger
Glasfritte 40 verbunden, die ein elektrisch leitfähiges Material,
wie z. B. Metall, enthält,
und bei 400 bis 500 °C
in der umgebenden Luft für
mehr als 10 Minuten wärmebehandelt,
so dass die elektrische Verbindung dazwischen hergestellt wurde.
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Für
die vorstehend beschriebene Verbindungsoperation wurden das Substrat 11,
die Rückplatte 15,
die Frontplatte 17 und die Abstandselemente 20 sorgfältig justiert,
um eine exakte Lagebeziehung zwischen den Farbfluoreszenzelementen 21a (4A) und den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 zu
gewährleisten.
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Der in einer vorstehend beschriebenen
Weise hergestellte luftdicht verschlossene Behälter wurde dann einer Reihe
von Bearbeitungsschritten unterzogen, wie Evakuierung, Erregungsausbildungsprozess,
Erregungsaktivierungsprozess, Abdichtung und Getteroperation, wie
in dem Fall der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Um das erzeugte Bildanzeigegerät mit einer Anzeigetafel,
wie in 31 und 34 gezeigt, anzusteuern,
wurden von der jeweiligen Signalerzeugungsvorrichtung über die
externen Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn Abtastsignale und Modulationssignale
an die Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 angelegt,
um Elektronen abzustrahlen, während über den
Hochspannungsanschluss Hv an die Metallrückplatte 19 eine Hochspannung
angelegt wurde, so dass die von den Kaltkathodenvorrichtungen abgestrahlten
Elektronen durch die Hochspannung beschleunigt wurden und mit der
Fluoreszenzschicht 18 kollidierten, um die Fluoreszenzelemente 21a zu
erregen, um Licht abzustrahlen und Bilder zu erzeugen. Die am Hochspannungsanschluss
Hv angelegte Spannung Va war im Bereich von 3 kV bis 10 kV, wogegen
die Spannung Vf, die zwischen den Leitungen 13 und 14 angelegt
war, 14 V betrug.
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Unter dieser Bedingung wurden die
regelmäßig angeordneten
Leuchtpunkte in regelmäßigen Abständen auf
dem Anzeigeschirm durch die von den Kaltkathodenvorrichtungen (Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen) 12 abgestrahlten
Elektronen, einschließlich
jenen, die nahe den Abstandselementen 20 angeordnet waren,
zweidimensional ausgebildet, um klare und scharfe Bilder auf dem Schirm
zu erzeugen. Dies bewies, dass die Abstandselemente 20 zu
keinen Störungen
der elektrischen Felder in dem Anzeigegerät führten, welche die Bahnen der
Elektronen nachteilig beeinflussen könnten.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich
wird, weisen die Bildanzeigegeräte
der Ausführungsbeispiele
5-1 bis 5-3 die folgenden Wirkungen auf, zusätzlich zu jenen weiter vorstehend
in den Ausführungsbeispielen
1-1 bis 1-4 beschriebenen.
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1. Während die Halbleiterdünnschicht 20b, die
auf jedem Abstandselement 20 erzeugt ist, mit dem Substrat 11 und
der Frontplatte 17 elektrisch zu verbinden ist, kann das
elektrische Potential der gesamten Fläche des Abstandselements 20,
die in Kontakt mit diesen erhalten wird, mittels der darauf angeordneten
Abstandselementelektroden 20c zuverlässig auf einem gleichbleibenden
Pegel erhalten werden, so dass folglich die Potentialverteilung
der Halbleiterdünnschicht 20b,
die mit den Abstandselementelektroden 20c elektrisch in
Kontakt ist, erhalten werden kann, dass sie mit einem gewünschten
Muster übereinstimmt.
-
Wenn außerdem jedes Anlageelement 40 mit
einem mechanischen Haltevermögen
und einem elektrischen Verbindungsvermögen ausgestattet ist, die unabhängig voneinander
sind, kann das Abstandselement in einer zuverlässigeren Weise mechanisch gehalten
und elektrisch verbunden werden.
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Wenn ferner außerdem jedes Abstandselement
mit mindestens zwei elektrischen Verbindungsabschnitten ausgestattet
ist, kann das Abstandselement in noch zuverlässigerer Weise elektrisch verbunden
werden.
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Wenn schließlich ein elektrischer Verbindungsabschnitt
auf jedem Abstandselement erzeugt wird, nach dem Ausbilden eines
mechanischen Halteabschnitts, kann der gesamte Herstellungsprozess einer
erfindungsgemäßen Anzeigetafel
mit einem hohen Grad an Anpassungsfähigkeit ausgelegt werden, der
zu einer erhöhten
Zuverlässigkeit,
verkürzter
Verarbeitungszeitdauer und niedrigeren Fertigungskosten führt.
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(Ausführungsbeispiel 6)
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35 zeigt
ein Blockdiagramm des Anzeigegeräts
mit einer Elektronenquelle, die durch Anordnen einer Vielzahl von
Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
und einer Anzeigetafel realisiert ist, das ausgelegt ist, eine Vielzahl
von visuellen Daten als auch Bilder von Fernsehübertragungen gemäß Eingangssignalen
von unterschiedlichen Signalquellen anzuzeigen. Wenn das Anzeigegerät zum Empfang
von Fernsehsignalen verwendet wird, die aus Videosignalen und Audiosignalen
bestehen, sind zusammen mit den in der Zeichnung gezeigten Schaltungen
weitere Schaltungen, Lautsprecher und andere Vorrichtungen zum Empfangen,
Abtrennen, Wiedergeben, Verarbeiten und Speichern von Audiosignalen
erforderlich. Solche Schaltungen und Vorrichtungen sind jedoch im
Hinblick auf den Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgelassen.
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Nachstehend werden die Komponenten
des Geräts
entsprechend dem Verlauf der Bildsignale durch das Gerät beschrieben.
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Erstens ist die TV-Signalempfangsschaltung 513 eine
Schaltung zum Aufnehmen von TV-Bildsignalen, die über ein
Funkübertragungssystem
unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen und/oder durch räumliche,
optische Telekommunikationsnetze übertragen sind. Das zu verwendende TV-Signalsystem
ist nicht auf ein besonderes begrenzt, und es ist jedes damit zusammenwirkende System
verwendbar, wie z. B. NTSC, PAL oder SECAM. Es ist besonders für TV-Signale
geeignet, welche eine große
Anzahl von Abtastzeilen (typisch für ein Hochauflösungs-TV-System,
wie z. B. das MUSE-System) aufweisen, weil es für eine große Anzeigetafel 500 mit
einer großen
Anzahl von Pixeln verwendbar ist. Die durch die TV-Signalempfangsschaltung 513 aufgenommenen
TV-Signale werden einer Dekodiervorrichtung 504 zugeleitet.
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Zweitens ist eine TV-Signalempfangsschaltung 512 eine
Schaltung zum Aufnehmen von TV-Bildsignalen, die über ein
Drahtübertragungssystem
unter Verwendung von Koaxialkabeln und/oder Lichtleitfasern übertragen
sind. Wie die TV-Signalempfangsschaltung 513 ist das verwendete
TV-Signalsystem nicht auf ein besonderes begrenzt, und die durch
die Schaltung aufgenommenen TV-Signale werden der Dekodiervorrichtung 504 zugeleitet.
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Eine Bildeingabeinterfaceschaltung 509 ist eine
Schaltung zum Wiedergewinnen von Bildsignalen, die in einem Videobandgerät (nachstehend
als VTR bezeichnet) gespeichert sind, und die wiedergewonnenen Bildsignale
werden ebenfalls der Dekodiervorrichtung 504 zugeleitet.
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Eine Bildspeicherinterfaceschaltung 508 ist eine
Schaltung zum Wiedergewinnen von Bildsignalen, die in einer Vorrichtung
zum Speichern von Standbilddaten gespeichert sind, wie z. B. eine
sogenannte Bildplattenvorrichtung, und die wiedergewonnenen Bildsignale
werden ebenfalls der Dekodiervorrichtung 504 zugeleitet.
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Eine Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltung 505 ist
eine Schaltung zum Verbinden des Anzeigegeräts und einer externen Ausgabesignalquelle,
wie z. B. ein Computer, ein Computernetzwerk oder eine Druckvorrichtung.
Sie führt
Eingabe/Ausgabe-Operationen für
Bilddaten und Zeichendaten sowie Graphikdaten aus, wenn sie geeignet
sind, für
Steuersignale und numerische Daten zwischen einer CPU 506 des
Anzeigegeräts
und einer externen Ausgabesignalquelle.
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Eine Bilderzeugungsschaltung 507 ist
eine Schaltung zum Erzeugen von Bilddaten, die auf dem Anzeigeschirm
auf der Grundlage der Bilddaten und der Zeichendaten sowie der Graphikdaten,
die von einer externen Ausgabesignalquelle über die Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltung 505 eingegeben
sind oder jene die von der CPU 506 kommen, anzuzeigen sind.
Die Schaltung weist wiederbeschreibbare Speicher zum Speichern der
Bilddaten und Zeichendaten sowie Graphikdaten, Nur-Lese-Speicher
zum Speichern von Bildmustern, entsprechend den vorbestimmten Zeichencodes,
einen Mikroprozessor zum Verarbeiten der Bilddaten und andere Schaltungskomponenten
auf, die für
die Erzeugung von Schirmbildern notwendig sind.
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Die durch die Bilderzeugungsschaltung 507 erzeugten
Bilddaten zur Anzeige werden der Dekodiervorrichtung 504 zugeleitet,
und wenn sie geeignet sind, können
sie auch über
die Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltung 505 einer externen
Schaltung zugeleitet werden, wie z. B. ein Computernetzwerk oder
eine Druckvorrichtung.
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Die CPU 506 steuert das
Anzeigegerät
und führt
die Operation des Erzeugens, Auswählens und Editierens der auf
dem Anzeigeschirm anzuzeigenden Bilder aus.
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Z. B. sendet die CPU 506 Steuersignale
zu einer Datenübertragungs-Steuervorrichtung
(Multiplexer) 503 und wählt
Signale in zweckentsprechender Weise aus oder kombiniert Signale
für auf
dem Anzeigeschirm anzuzeigende Bilder. Gleichzeitig erzeugt sie
Steuersignale für
eine Anzeigetafel-Steuervorrichtung 502 und steuert die
Operation des Anzeigegeräts
im Hinblick auf die Bildanzeigefrequenz, das Abtastverfahren (z.
B. das Zeilensprungverfahren oder das Vollbildabtastverfahren),
die Anzahl der Abtastzeilen je Bild und so weiter.
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Die CPU 506 gibt auch Bilddaten
und Zeichendaten sowie Graphikdaten direkt an die Bilderzeugungsschaltung 507 aus
und greift über
die Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltung 505 direkt
auf externe Computer sowie Speichervorrichtungen zu, um externe
Bilddaten und Zeichendaten sowie Graphikdaten zu erlangen.
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Die CPU 506 kann zusätzlich so
ausgelegt sein, um mit anderen Operationen des Anzeigegeräts zusammenzuwirken,
einschließlich
der Operation des Erzeugens und Verarbeitens der Daten, wie die
CPU eines Personalcomputers oder eines Textverarbeitungssystems.
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Die CPU 506 kann auch über die
Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltung 505 mit einem externen Computernetzwerk
verbunden werden, um Berechnungen und andere Operationen auszuführen, die
damit zusammenwirken.
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Ein Eingabeabschnitt 514 wird
verwendet, um die Befehle, Programme und Daten an die CPU 506 weiterzuleiten,
die diesem durch den Bediener zugeführt sind. Selbstverständlich kann
dieser aus einer Vielzahl von Eingabevorrichtungen, wie z. B. Tastaturen,
Mäuse,
Joysticks, Barcodelesevorrichtungen und Spracherkennungsvorrichtungen,
als auch aus deren Kombinationen ausgewählt werden.
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Die Dekodiervorrichtung 504 ist
eine Schaltung zum Umwandeln verschiedener Bildsignale, die über die
Schaltungen 507 bis 513 eingegeben sind, in Signale
für drei
Grundfarben, Helligkeitssignale und I- sowie Q-Signale. Die Dekodiervorrichtung 504 weist
vorzugsweise Bildspeichervorrichtungen auf, wie in 35 durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet
ist, zur Bearbeitung von Fernsehsignalen, wie z. B. jene des MUSE-Systems,
die Bildspeichervorrichtungen für
die Signalumwandlung erfordern. Die Anordnung der Bildspeichervorrichtungen
erleichtert zusätzlich
die Anzeige der Standbilder als auch solche Operationen, wie z.
B. Verkleinern, Interpolieren, Reduzieren, Synthetisieren und Editieren von
Bildern, durch die Dekodiervorrichtung 504 im Zusammenwirken mit
der Bilderzeugungsschaltung 507 und der CPU 506 wahlweise
auszuführen.
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Die Datenübertragungs-Steuervorrichtung 503 wird
verwendet, um in zweckentsprechender Weise auf dem Anzeigeschirm
anzuzeigende Bilder gemäß den durch
die CPU 506 ausgegebenen Steuersignalen auszuwählen. In
anderen Worten, die Datenübertragungs-Steuervorrichtung 503 wählt von der
Dekodiervorrichtung 504 kommende, bestimmte, umgewandelte
Bildsignale aus und sendet sie zu einer Ansteuerschaltung 501.
Sie kann auch den Anzeigeschirm in eine Vielzahl von Bildern unterteilen, um
gleichzeitig verschiedene Bilder durch Umschalten von einem Satz
von Bildsignalen auf einen unterschiedlichen Satz von Bildsignalen
innerhalb der Anzeigezeitdauer eines Einzelbilds anzuzeigen.
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Die Anzeigetafel-Steuervorrichtung 502 ist eine
Schaltung zum Steuern der Operation der Ansteuerschaltung 501 gemäß den von
der CPU 506 übertragenen
Steuersignalen.
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Unter anderem ist sie funktionswirksam,
um Signale zur Ansteuerschaltung 501 zur Steuerung der
Abfolge der Operationen der Energiequelle (nicht gezeigt) zur Ansteuerung
der Anzeigetafel zu übertragen,
um die Grundoperation der Anzeigetafel 500 zu definieren.
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Sie überträgt auch Signale zur Steuerung
der Bildanzeigefrequenz und des Abtastverfahrens (z. B. Zeilensprungverfahren
oder Vollbildabtastverfahren) zur Ansteuerschaltung 501,
um den Ansteuermodus der Anzeigetafel 500 zu definieren.
-
Wenn zweckdienlich, überträgt sie auch
Signale zur Steuerung der Qualität
der auf dem Anzeigeschirm anzuzeigenden Bilder im Hinblick auf Helligkeit,
Kontrast, Farbton und Schärfe
zur Ansteuerschaltung 501.
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Die Ansteuerschaltung 501 ist
eine Schaltung zum Erzeugen von Ansteuersignalen, die an die Anzeigetafel 500 anzulegen
sind. Sie arbeitet gemäß den Bildsignalen,
welche von der Datenübertragungs-Steuervorrichtung 503 kommen,
und den Steuersignalen, welche von der Anzeigetafel-Steuervorrichtung 502 kommen.
-
Ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät und mit
einem Aufbau, wie vorstehend beschrieben und in 35 gezeigt ist, kann auf der Anzeigetafel 500 verschiedene
Bilder anzeigen, die von einer Vielfalt von Bilddatenquellen ausgegeben
sind. In mehr spezifischer Weise, werden Bildsignale, wie z. B.
Fernsehbildsignale, durch die Dekodiervorrichtung 504 zurückverwandelt
und dann durch die Datenübertragungs-Steuervorrichtung 503 ausgewählt, bevor
sie der Ansteuerschaltung 501 zugeleitet werden. Andererseits
erzeugt die Anzeigetafel-Steuervorrichtung 502 Steuersignale
zum Steuern der Operation der Ansteuerschaltung 501 gemäß den Bildsignalen
für die
auf der Anzeigetafel 500 anzuzeigenden Bilder. Die Ansteuerschaltung 501 legt
dann die Ansteuersignale gemäß den Bildsignalen
und den Steuersignalen an die Anzeigetafel 500 an. Daher
werden die Bilder auf der Anzeigetafel 500 angezeigt. Alle
vorstehend beschriebenen Operationen werden durch die CPU 506 koordinierend
gesteuert.
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Das vorstehend beschriebene Anzeigegerät kann nicht
nur besondere Bilder aus einer Anzahl von Bildern auswählen und
anzeigen, die ihm zugeleitet sind, sondern kann auch verschiedene
Bildverarbeitungsoperationen ausführen, einschließlich jenen
zur Vergrößerung,
Verkleinerung, Drehung, Kantenhervorhebung, Abschwächung, Interpolation, Änderung der
Farben und Abwandlung des Längenverhältnisses
der Bilder und Editieroperationen, einschließlich jenen zum Synthetisieren,
Löschen,
Verbinden, Ersetzen und Einfügen
von Bildern, da die Bildspeichervorrichtungen, die in die Dekodiervorrichtung 504,
in die Bilderzeugungsschaltung 507 und die CPU 506 integriert
sind, an solchen Operationen teilhaben. Obgleich unter Bezugnahme
auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform nicht erläutert, ist
es möglich,
zusätzliche
Schaltungen bereitzustellen, die ausschließlich für die Audiosignalverarbeitung
und die Editieroperationen vorgesehen sind.
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Das vorstehend beschriebene Anzeigegerät kann nicht
nur besondere Bilder aus einer Anzahl von zugeleiteten Bildern auswählen und
anzeigen, sondern es kann auch verschiedene Bildverarbeitungsoperationen
ausführen, einschließlich jenen
zur Vergrößerung,
Verkleinerung, Drehung, Kantenhervorhebung, Abschwächung, Interpolation, Änderung
von Farben und Abwandlung des Längenverhältnisses der
Bilder und Editieroperationen, einschließlich jenen zum Synthetisieren,
Löschen,
Verbinden, Ersetzen und Einfügen
von Bildern, da die in der Dekodiervorrichtung 504, der
Bilderzeugungsschaltung 507 und der CPU 506 integrierten
Bildspeichervorrichtungen an solchen Operationen teilhaben. Obgleich
unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform
nicht erläutert,
ist es möglich,
zusätzliche
Schaltungen bereitzustellen, die ausschließlich für die Audiosignalverarbeitung
und die Editieroperationen vorgesehen sind.
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Somit kann ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät mit einem
vorstehend beschriebenen Aufbau eine breite Vielfalt von industriellen
und kommerziellen Anwendungen finden, weil es als ein Anzeigegerät für den Fernsehrundfunk,
als eine Endgerät
für Videotelekonferenzen,
als ein Editiergerät
für Standbilder
und Videobilder, als eine Endgerät
für ein
Computersystem, als ein Büroautomatisierungsgerät, wie z.
B. ein Textverarbeitungssystem, als ein Spielautomat und auf viele
andere Weise anwendbar ist.
-
Es ist überflüssig, zu sagen, dass 35 nur ein Ausführungsbeispiel
des möglichen
Aufbaus eines Anzeigegeräts
zeigt, das eine Anzeigetafel aufweist, die mit einer Elektronenquelle
ausgestattet ist, welche durch Anordnen einer Vielzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen erzeugt
ist, und die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist. Z.
B. können
einige der in 35 gezeigten
Schaltungskomponenten ausgelassen werden oder zusätzliche
Komponenten können
abhängig
von der Anwendung angeordnet werden. Wenn z. B. ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät für ein Bildtelefon
verwendet wird, kann es zweckentsprechend ausgebildet werden, dass
es zusätzliche Komponenten,
wie z. B. eine Fernsehkamera, ein Mikrofon, eine Beleuchtungsausrüstung und
Sende-/Empfangsschaltungen mit einem Modem, aufweist.
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Da ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät eine Anzeigetafel
aufweist, die mit einer Elektronenquelle ausgestattet ist, welche
durch Anordnen einer großen
Anzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
erzeugt ist und daher an eine Verringerung der Tiefe anpassbar ist,
kann das gesamte Gerät
sehr dünn
ausgebildet werden. Da außerdem
eine Anzeigetafel, welche eine Elektronenquelle aufweist, die durch
Anordnen einer großen
Anzahl von Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen
erzeugt ist, angepasst ist, dass sie einen großen Anzeigeschirm mit höherer Helligkeit
aufweist und einen großen
Betrachtungswinkel gestattet, kann sie dem Betrachter wirklich beeindruckende
Bilder mit hohem Realitätsgrad
darbieten.
-
(Andere Ausführungsbeispiele)
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Die vorliegende Erfindung ist auf
andere Elektronenstrahlvorrichtungen, anders als Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen, anwendbar,
solange sie Kaltkathoden-Elektronenstrahlvorrichtungen
darstellen. Spezifische Ausführungsbeispiele
schließen
eine Feldemissionstype (FE-Type) der Elektronenstrahlvorrichtung
ein, welche ein Paar von Elektroden aufweist, die entlang der Oberfläche eines
Substrats angeordnet sind, die als eine Elektronenquelle wirkt,
wie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. JP-A-63-274047 der
Erfinder der vorliegenden Erfindung offenbart ist, und eine Metall/Isolierschicht/Metall-(MIM)-Elektronenstrahlvorrichtung.
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Während
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Abstandselemente
und die Seitenwände
mit einer Halbleiterdünnschicht
beschichtet waren, können
sie durch Abstandselemente und Seitenwände ersetzt werden, die Halbleiter schlechthin
sind. Wenn dies der Fall ist, erfordern die Abstandselemente und
die Seitenwände
keine darauf erzeugte Halbleiterschicht.
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Das Grundkonzept der vorliegenden
Erfindung ist nicht nur auf Bilderzeugungsgeräte zum Anzeigen von Bildern
anwendbar. Ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät ist als
eine Lichtquelle verwendbar und kann die Lichtemitterdioden einer
optischen Druckvorrichtung, die eine lichtempfindliche Trommel und
Lichtemitterdioden aufweist, ersetzen. In einem solchen Fall kann
sie nicht nur als eine zeilenförmige
Lichtquelle verwendet werden, sondern auch als eine zweidimensionale
Lichtquelle, die durch zweckentsprechende Auswahl der m zeilengerichteten
Leitungen und der n spaltengerichteten Leitungen betrieben werden
kann. Dann können
die Fluoreszenzelemente der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele,
die Licht direkt abstrahlen, durch Elemente ersetzt werden, die
latente Bilder erzeugen können,
wenn diese mit Elektronen geladen werden.
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Schließlich ist das erfindungsgemäße Konzept
auf einen Aufbau anwendbar, wobei die Elemente, welche mit Elektronen
bestrahlt werden, die von einer Elektronenquelle abgestrahlt sind,
keine Bilderzeugungselemente sind, wie in dem Fall eines Elektronenmikroskops.
Daher fällt
ein Elektronenstrahlerzeugungsgerät, das kein bestimmtes Bestrahlungsobjekt
aufweist, ebenfalls in den Rahmen der Erfindung.