DE69531798T2

DE69531798T2 - Elektronenstrahlgerät

Info

Publication number: DE69531798T2
Application number: DE69531798T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Ohta-ku Mitsutake; Shinichi Ohta-ku Kawate; Naoto Ohta-ku Nakamura; Yoshihisa Ohta-ku Sano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2015-06-28
Also published as: JPH08180821A; DE69509306T2; KR960002448A; CA2152740C; ATE179549T1; KR100220216B1; US5760538A; DE69531798D1; EP0886294A3; CN1129849A; DE69509306D1; EP0886294B1; EP0886294A2; CN1115710C; ATE250278T1; JP3305166B2; EP0690472B1; AU685270B2; AU2329095A; EP0690472A1

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Daher wurden und werden gegenwärtig Untersuchungen an Kaltkathodenvorrichtungen vorgenommen.
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.
Elektronenstrahlgeräte, welche die Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen verwenden, die gegenwärtig untersucht werden, schließen Elektronenstrahlquellen und Bilderzeugungsgeräte ein, wie z. B. Bildanzeigegeräte und Bildaufzeichnungsgeräte.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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,
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht als Teilausbruchansicht eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
3 zeigt eine schematische Teildraufsicht der Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts in 1, die einen Hauptabschnitt zeigt,
4A und 4B zeigen schematische Ansichten von zwei unterschiedlichen Fluoreszenzschichten, die zum Zweck der Erfindung verwendbar sind,
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,
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,
7A bis 7C zeigen schematische Querschnittansichten von drei unterschiedlichen Abstandselementen, die mit Anlageelementen versehen sind und für ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar sind,
8 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Bilderzeugungsgeräts in 2, um zu zeigen, wie ein Abstandselement darin mit Anlageelementen angeordnet ist,
9A, 9B, 10A und 10B zeigen schematische Draufsichten und Querschnittansichten von zwei unterschiedlichen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen, die für die Zwecke der Erfindung verwendbar sind,
11A bis 11E zeigen schematische Querschnittansichten einer Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung, die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist und unterschiedliche Fertigungsschritte zeigt,
12 zeigt ein Kurvenbild einer Spannungswellenform, die für eine Erregungsausbildungsoperation zum Zweck der Erfindung verwendbar ist,
13A und 13B zeigen Kurvenbilder einer Spannungswellenform und einer Wellenform eines Strahlstroms, die für eine Erregungsausbildungsoperation zum Zweck der Erfindung verwendbar sind,
14 und 15 zeigen schematische Querschnittansichten von zwei unterschiedlichen Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen, die zum Zweck der Erfindung verwendbar sind,
16A bis 16F zeigen schematisch Querschnittansichten einer Stufentype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung, die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist und unterschiedliche Fertigungsschritte zeigt,
17 zeigt ein Kurvenbild des elektrischen Leistungsvermögens einer erfindungsgemäßen Oberflächenleitungselektrönenstrahlvorrichtung,
18 zeigt ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Ansteuerschaltung, die für ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar ist,
19 zeigt ein Schaltdiagramm nur eines Teils einer Elektronenquelle, die für ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar ist,
20 zeigt eine schematische Ansicht des Ansteuerprinzips eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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,
22A bis 22H zeigen schematische Senkrechtschnittansichten einer anderen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung, die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist und unterschiedliche Fertigungsschritte zeigt,
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,
24 zeigt eine schematische Teildraufsicht einer Fluoreszenzschicht, die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist,
25 zeigt eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
26 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Bilderzeugungsgeräts in 25 entlang der Linie 26-26 zur Darstellung eines Abstandselements und dessen Umgebung,
27 zeigt eine schematische Teildraufsicht der Elektronenquelle des Bilderzeugungsgeräts in 25, die einen Hauptabschnitt davon zeigt,
28 zeigt eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines noch anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
29 zeigt eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines noch anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
30 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Teils des in 29 gezeigten Bilderzeugungsgeräts entlang der Linie 30-30 zur Darstellung eines Abstandselements und dessen Umgebung,
31 zeigt eine schematische, perspektivische Teilausbruchansicht eines noch anderen erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
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),
35 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgeräts,
36 zeigt eine schematische Draufsicht einer herkömmlichen Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung,
37 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer herkömmlichen FE-Vorrichtung, und
38 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer herkömmlichen MIM-Vorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Aufbau einer Anzeigetafel und ein Verfahren zu deren Herstellung]
Nachstehend wird der Aufbau einer Anzeigetafel, die für ein erfindungsgemäßes Bilderzeugungsgerät verwendbar ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wie in 1 und in 2 gezeigt, ist eine Fluoreszenzschicht 18 unter der Frontplatte 17 erzeugt.
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.
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.
Eine Einfarben-Fluoreszenzschicht 18 wird für eine Schwarz-Weiß-Anzeigetafel verwendet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Nachstehend werden bevorzugte Arten der Realisierung der Abstandselemente des erfindungsgemäßen Bildanzeigegeräts unter Bezugnahme auf 7A bis 7C beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
[Grundaufbau bevorzugter Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung]
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]
Zunächst wird eine Flachtype-Oberflächenleitungselektronenstrahlvorrichtung zusammen mit einem Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
Die elektrisch leitfähige Schicht 4 zeigt normalerweise einen Widerstand je Flächeneinheit (Flächenwiderstand) zwischen 10³ und 10⁷ Ω/.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Schritt b: Eine Siliziumoxidschicht wurde als eine zwischengeschichtete Isolierschicht 33 in einer Dicke von 1,0 μm durch HF-Sputtern erzeugt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Schritt g: Die Cr-Schicht 34 wurde durch ein Säureätzmittel entfernt, um einen Elektronenstrahlbereich mit einer gewünschten Struktur zu erzeugen.
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.
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.
(Ausführungsbeispiel 1-1)
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.
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, 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.
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.
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/.
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.
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.
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.
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 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.
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.
(Ausführungsbeispiel 1-2)
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/.
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.
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.
(Ausführungsbeispiel 1-3)
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.
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.
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.
(Ausführungsbeispiel 1-4)
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.
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.
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.
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.

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.
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.
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 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.
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.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Fluoreszenzschicht 18 der Anzeigetafel in 25 und 26 dieselbe wie jene eine in 4A gezeigte ist.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
(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.
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, 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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
Wenn ferner außerdem jedes Abstandselement mit mindestens zwei elektrischen Verbindungsabschnitten ausgestattet ist, kann das Abstandselement in noch zuverlässigerer Weise elektrisch verbunden werden.
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.
(Ausführungsbeispiel 6)
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.
Nachstehend werden die Komponenten des Geräts entsprechend dem Verlauf der Bildsignale durch das Gerät beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die CPU 506 steuert das Anzeigegerät und führt die Operation des Erzeugens, Auswählens und Editierens der auf dem Anzeigeschirm anzuzeigenden Bilder aus.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Anzeigetafel-Steuervorrichtung 502 ist eine Schaltung zum Steuern der Operation der Ansteuerschaltung 501 gemäß den von der CPU 506 übertragenen Steuersignalen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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)
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.
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.
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.
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.

Claims

Elektronenstrahlgerät mit: einer Vakuumumhüllung (15–19) mit einer Vielzahl von Elektronenemissionsvorrichtungen (12), die durch eine Vielzahl von zeilengerichteten Leitungen (13) und einer Vielzahl von spaltengerichteten Leitungen (14) verschaltet sind, die eine Matrixleiterbahnstruktur definieren; und einem elektroleitenden Abstandselement (20); dadurch gekennzeichnet, dass: das Abstandselement (20) auf einer einzelnen der zeilengerichteten Leitungen (13) oder der spaltengerichteten Leitungen (14) angeordnet und mit dieser verbunden ist, ohne eine elektrische Verbindung mit einer anderen der zeilengerichteten Leitungen und der spaltengerichteten Leitungen aufzuweisen.
Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 1, wobei: das Abstandselement (20) in der Form eines Plättchens vorliegt, und die Längsrichtung des Abstandselements parallel zu der einzelnen zeilengerichteten oder spaltengerichteten Leitungen angeordnet ist, mit der das Abstandselement in elektrischen Kontakt steht.
Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 2, wobei die zeilengerichteten Leitungen (13) über die spaltengerichteten Leitungen (14) geschichtet sind, und das Abstandselement (20) in elektrischem Kontakt mit einer der zeilengerichteten Leitungen steht, oder wobei die spaltengerichteten Leitungen über die zeilengerichteten Leitungen geschichtet sind, und das Abstandselement in elektrischem Kontakt zu einer der spaltengerichteten Leitungen steht.
Elektronenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abstandselement (20) ein isolierendes Element (20a) mit einer Halbleiterdünnschicht (20b) auf seiner Oberfläche umfasst.
Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 4, wobei: das Abstandselement (20) eine elektroleitende Schicht (20c) an der Angrenzung des Abstandselements zu der einzelnen der zeilengerichteten oder spaltengerichteten Leitungen (13, 14) aufweist.
Elektronenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gerät ferner ein Target (17, 18, 19) umfasst, das zur Bestrahlung mit einem von den Elektronenemissionsvorrichtungen emittierten Elektronenstrahl angeordnet ist.
Elektronenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einer Elektrode (19) zum Steuern eines von der Elektronenemissionsvorrichtung emittierten Elektrons, wobei das Abstandselement zwischen der Elektrode und der einzelnen der zeilengerichteten oder spaltengerichteten Leitungen angeordnet ist, mit der das Abstandselement in elektrischem Kontakt steht, und wobei das Abstandselement außerdem mit der Elektrode in elektrischem Kontakt steht.
Elektronenstrahlgerät nach Anspruch 7, mit einer Einrichtung (26, 24; 26, -) zum Anlegen von jeweiligen verschiedenen elektrischen Potentialen (V_f, V_a; V_f, -) an die Elektrode (19) und die einzelne der zeilengerichteten oder spaltengerichteten Leitungen (13, 14), mit der das Abstandselement in elektrischem Kontakt steht.