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Diese Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung
und auch auf Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle und
eines bilderzeugenden Geräts,
wobei beide ein derartiges Verfahren benutzen. Vorrichtungen die
für derartige
Verfahren verwendet werden sollen.
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Es gibt zwei bekannte Typen von einer
Elektronenemittierenden Vorrichtung; Der Typ der thermoelktronischen
Emission und der Typ Elektronenemission einer kalten Kathode. Von
diesen bezieht sich der Typ der Emission der kalten Kathode auf
Vorrichtungen, die den Typ der Vorrichtungen der Feldemission (worin
im folgenden als FE Typ Bezug genommen wird), von Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen vom Typ Metall/isolierende Schicht/Metall (worin im
folgend als der MIM Typ Bezug genommen wird) und Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen, die an der Oberfläche
leiten, einschließt.
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Beispiele von der Vorrichtung vom
FE Typ schließen
die ein, die von W. P. Dyke & W.
W. Dolan "Field emission", Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1956) und C. A. Spindt, "PHYSICAL Properties of thin-film field emission
cathodes with molybdenum cones",
J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976) vorgeschlagen wurden.
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Beispiele von einer MIM Vorrichtung
werden in Dokumenten offenbart, die C. A. Mead, "Operation of Tunnel-Emission Divices", J. Appl. Phys., 32, 646 (1961) einschließen.
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Beispiele von einer Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, die an der Oberfläche
leitend ist, schließen eine
ein, die von M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290
(1965) vorgeschlagen wurde.
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Eine Elektronen-emittierende Vorrichtung,
die an der Oberfläche
leitend ist, wird verwirklicht, indem das Phänomen verwendet wird, dass
Elektronen aus einer kleinen dünnen
Schicht emittiert werden, die auf einem Substrat gebildet werden,
wenn ein elektrischer Strom gezwungen wird, parallel mit der Oberfläche der Schicht
zu fließen.
Während
Elinson et al. die Verwendung von einer dünnen SnO2 Schicht
für eine
Vorrichtung von diesem Typ vorschlägt, wird der Gebrauch von einer
Au dünnen
Schicht von G. Dittmer: "Thin
Solid Films", 9, 317
(1972) vorgeschlagen, wobei der Gebrauch von einer dünner Schicht
aus In2O3/SnO2 und der von einer dünnen Schicht aus Kohlenstoff
jeweils von in M. Hartwell und C. G. Fonstad: "IEEE Trans. Ed Conf.", 519 (1975) und H. Araki et al.: "Vakuum", Band 26, Nr. 1,
Seite 22 (1983) diskutiert wird.
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20 von
den begleitenden Zeichnungen stellt schematisch eine typische Elektronen-emittierende Vorrichtung
dar, die an der Oberfläche
leitend ist, die von M. Hartwell vorgeschlagen wird.
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In 20 bedeutet
Bezugszeichen 1 ein Substrat und 2 und 3 bezeichnen Vorrichtungselektroden. Bezugszeichen 4 bedeutet
eine elektrisch leitende Schicht, die normalerweise durch die Herstellung
einer dünnen
H-förmigen
Schicht aus Metalloxid mittels Sputtern hergestellt wird, wobei
ein Teil davon darauf folgend in einen Elektronen-emittierenden
Bereich umgewandelt wird, wenn er einem Verfahren der Behandlung
durch Stromleitung unterworfen wird, worauf als "Aktivierungbildung" Bezug genommen wird, wie hierin später beschrieben
wird. In 20 wird ein
Paar von Vorrichtungselektroden durch einen Abstand L von 0,5 bis
1 mm von einander getrennt und die zentrale Fläche der elektrisch leitenden
Schicht weist eine Breite W' von
0,1 mm auf.
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Üblicherweise
wird ein Elektronen-emittierender Bereich 5 in einer Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, deren Oberflächen
leitend ist, hergestellt, indem die elektrisch leitende Schicht 4 der
Vorrichtung einer Behandlung durch Stromleitung unterworfen wird,
auf das als Aktivierungsbildung Bezug genommen wird. Bei einem Verfahren
der Aktivierungsbildung wird eine konstante Gleischstromspannung
oder eine langsam steigende Gleichstromspannung angelegt, die typischer
Weise mit einer Rate von 1 V/min steigt, die gegenüberliegende
Enden der elektrisch leitenden Schicht 4 ergibt, um teilweise
die Schicht zu zerstören,
zu deformieren oder umzuwandeln und einen Elektronen-emittierenden
Bereich 5 herzustellen, der einen hohen elektrischen Widerstand
aufweist.
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So ist der Elektronen-emittierende
Bereich Teil einer elektrisch leitenden Schicht 4, die
typischer Weise einen Riss oder Risse darin enthält, so dass Elektronen aus
dem Riss emittiert werden können.
Zu beachten ist, dass wenn, eine Elektronen-emittierende Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, einmal dem Verfahren der Aktivierungsbildung unterworfen,
wird, sie Elektronen von ihrem Elektronen-emittierenden Bereich 5 emittiert,
wann immer eine geeignete Spannung an die elektrisch leitende Schicht 4 angelegt
wird, um einen elektrischen Strom durch die Vorrichtung fließen zu lassen.
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Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung
hat ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierende
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, vorgeschlagen, die bemerkenswert verbesserte Elektronen-emittierende
Eigenschaften aufweist, indem Kohlenstoff und/oder eine Kohlenstoffverbindung
in einem Elektronen-emittierenden Bereich der Elektronen-emittierenden
Vorrichtung mittels einer neuen Technik gebildet wird, auf die hier
als Aktivierungsverfahren Bezug genommen wird; (offengelegte japanische
Patentameldung Nr. 7-235255; auch europäische Patentanmeldung EP-A-0660357).
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Das Aktivierungsverfahren wird nach
dem Verfahren der Aktivierungbildung durchgeführt. Bei dem Aktivierungsverfahren
wird die Vorrichtung in einem Vakuumgefäß angeordnet, wobei ein organisches
Gas eingeführt
wird, das zumindest Kohlenstoff enthält, d. h. ein Element, das
im allgemeinen in einer Abscheidung gefunden wird, die auf dem Elektronenemittierenden
Bereich bei dem Schritt der Aktivierungsbildung gebildet wird, wird
in das Vakuumgefäß eingeführt und
eine geeignete ausgewählte
Impuls erzeugende Spannung wird an die Vorrichtungselektroden für einige
bis einige zehn Minuten angelegt. Als ein Ergebnis dieses Schrittes wird
die Elektronen-emittierende Leistungsfähigkeit der Elektronenemittierenden
Vorrichtung bemerkbar verbessert, das heißt, dass der Emissionsstrom
Ie der Vorrichtung signifikant gesteigert wird, während er
einen Schwellenwert relativ zu der Spannung zeigt.
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Abgesehen von dieser Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, ist die Carbonisierung in einem Gas, einer Flüssigkeit
oder Festphase eine sehr bekannte Technik zu Herstellung von Kohlenstoffmaterialien.
Zur Carbonisierung in einer Gasphase, wird Wasserstoffgas, wie Methan,
Propan oder Benzol in eine Zone von hoher Temperatur eines Verfahrenssystem
eingeführt
und in einer Gasphase pyrolisiert, um Ruß, Graphit oder Kohlenstofffasern
herzustellen. Zum Beispiel zur Carbonisierung in einer festen Phase
ist es bekannt, dass ein glasartiger Kohlenstoff aus wärmehärtbaren
Harzen hergestellt werden kann, wie zum Beispiel Phenolharz und
Furanharz, Cellulose oder Vinylidenpolychlorid (M. Inagaki: "Carbonic Material
Engineering", Nikkan
Kogyo Shinbunsha, Seiten 50–80).
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Jedoch wird ein Aktivierungsverfahren öfter als
nicht von den folgenden Problemen begleitet.
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Problem 1: Um Gas in ein
Aktivierungsverfahren einzuführen,
muß ein
optimaler Gasdruck ausgewählt werden
und für
das Gas gehalten werden, obwohl er zu niedrig sein kann, um unter
Kontrolle gehalten zu werden, in Abhängigkeit von dem Typ des Gases,
das verwendet wird. Zusätzlich
kann die Zeit, die für
das Aktivierungsverfahren benötigt
wird, signifikant variieren oder die Eigenschaften der Substanz,
die auf dem Elektronen-emittierenden Bereich abgeschieden wird,
kann bemerkenswerter Weise durch das Wasser, Wasserstoff, Sauerstoff,
CO und/oder CO2 modifiziert werden, das
in der Atmosphäre
der Vakuumkammer existiert, falls ein sehr niedriger Druck, der
als Vakuum klassifiziert wird, verwendet wird. Dieses Problem verursacht wechselweise
Abweichungen bei der Leistungsfähigkeit
der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen einer Elektronenquelle,
die durch die Anordnung einer großen Zahl von Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen oder eines Bild erzeugenden Geräts, das eine derartige Elektronenquelle
aufweist, realisiert werden. Insbesondere in dem Fall einer großen Elektronenquelle,
die ein Substrat einer Elektronenquelle aufweist, das darauf eine
große
Anzahl an paarweise angeordneten Elektroden, Stücken einer elektrisch leitenden
Schicht und Drähten
trägt,
die die Elektroden verbinden, wobei eine Frontplatte typischer Weise
mit einer Gruppe an fluoreszierenden Körpern bereitgestellt werden,
die vis-a-vis des Substrats mit Abstandhaltern, die zwischen dem Substrat
der Elektronenquelle und der Frontplatte angeordnet sind, um sie
durch einen Abstand von weniger als einigen Millimetern zu trennen
und bei einer hohen Temperatur zusammen zu verbinden, um eine Vakuumhülle (auf
die als Dichtung Bezug genommen wird) zu bilden. Falls eine Spannung
darauf hin an die Drähte
der Elektrodenpaare zur Bildung einer Anregung und einer Aktivierung
angelegt wird, entsteht ein Problem, das auftritt, dass es eine
lange Zeit zur Einführung
des Gases braucht und einen konstanten Gasdruck innerhalb einer
Hülle zu
erhalten, um die niedrige Leitfähigkeit
der Vakuumhülle
für das
Gas zu kompensieren, aufgrund des geringen Abstands zwischen dem
Substrat der Elektronenquelle und der Frontplatte. So gibt es eine
Nachfrage nach einem neuen Verfahren, dass das bekannte Aktivierungsverfahren
ersetzt, in dem Gas verwendet wird. Gemäß einem Verfahren zur Herstellung
des glasartigen Kohlenstoffs aus Cellulose oder einem wärmehärtenden
Harz, das in Antwort auf diese Nachfrage vorgeschlagen wird, wird
pulverförmige
Cellulose in Wasser dispergiert, die durch die zentrifugale Kraft
gebildet wird, die darauf angewendet wird, getrocknet wird, danach
bei 500°C
unter einem Druck von 140 kg/cm2 gebacken
wird und dann weiter auf 1300 bis 3000°C unter atmosphärischem
Druck erwärmt
wird, um glasartigen Kohlenstoff herzustellen. Falls Cellulose pyrolisiert
wird, enthält
das geformte pyrolytische Produkt Porositäten darin, die dann reduziert
werden, um vernachlässigbar zu
werden, wenn es auf über
1500 °C
erwärmt
wird (M. Inagaki: "Carbonic
Material Engineering",
Nikkan Kogyo Shinbunsha, Seiten 50–80). Jedoch kann dieses bemerkenswerte
Phänomen
nicht direkt auf das Aktivierungsverfahren zur Herstellung einer
Elektronenemittierende Vorrichtung, deren Oberfläche leitend ist, angewendet
werden, weil eine sehr hohe Temperatur und Druck beteiligt sind.
Spezieller, wie hierin später
beschrieben, wird die elektrisch leitende Schicht der Elektronenemittierenden
Vorrichtung aus feinen Teilchen gemacht und kann agglomeriert werden,
um locker zu werden, in einigen Fällen vollständigt, wobei ihre elektrische
Leitfähigkeit
(weil die agglomerierten Massen der elektrisch leitenden Schicht
elektrisch isoliert sind, um den elektrischen Widerstand der Schicht
zu steigern) oder der Elektronen-emittierende Bereich der elektrisch
leitenden Schicht mit Kohlenstoff bedeckt werden kann, der durch
Pyrolyse hergestellt wird, wenn die Schicht auf eine hohe Temperatur
erwärmt
wird, um den Strom der Vorrichtung und folglich die Verbrauchsrate
der Elektrizität des
Bild erzeugenden Geräts
zu steigern, das durch eine große
Anzahl von derartigen Elektronenemittierenden Vorrichtungen gebildet
wird.
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Problem 2: Nach dem Aktivierungsverfahren,
werden das Gas, das für
das Verfahren verwendet wird, das Wasser und andere gasförmigen Substanzen
wie Sauerstoff, CO, CO2 und/oder Wasserstoff
durch Komponenten des Bild erzeugenden Geräts adsorbiert, das die Frontplatte
einschließt,
die darauf eine Gruppe von fluoreszierenden Körpern trägt und das adsorbierte Gas
muß entfernt
werden, um das Gerät
stabil bei der Elektronen-Emission zu betreiben und zu verhindern,
das elektrische Entladungen aus dem Restgas in dem Gerät auftreten.
Während
ein Stabilisierungsverfahren normaler Weise ausgeführt wird,
um das adsorbierte Gas durch Backen der Komponenten im Vakuum für eine lange
Zeit bei hoher Temperatur zu entfernen, war ein derartiges Verfahren
nicht befriedigend in der Lage, den Betrieb eines Bild erzeugenden
Geräts
zu stabilisieren, um hauptsächlich
zu veralten, aufgrund der Temperatur, die für das Stabilisierungsverfahren
verwendet werden kann, wird es Beschränkungen in Abhängigkeit
von der thermischen Widerstandsfähigkeit
der Komponenten der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen einer
Elektronenquelle oder eines Bild erzeugenden Geräts unterworfen, das eine derartige
Elektronenquelle eingebaut hat.
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Problem 3: Üblicherweise wird ein Bild
erzeugendes Gerät
hergestellt, indem ein Substrat einer Elektronenquelle angeordnet
wird, die darauf eine große
Anzahl an gepaarten Vorrichtungselektroden, Stücken einer elektrisch leitenden
Schicht und Drähte,
die die Elektroden verbinden und eine Frontplatte trägt, die
typischer Weise mit einer Gruppe an fluoreszierenden Körpern, die
jeweils einander gegenüberstehen,
versehen ist, die bei einer hohen Temperatur zusammen verbunden
werden, um eine Vakuumhülle
zu bilden (ein Schritt, auf den als Dichtungsverfahren Bezug genommen
wird), ihrer Unterwerfung einer Reihe von Verfahren, die ein Verfahren
einer Bildung einer Anregung und ein Aktivierungsverfahren einschließen, indem
eine Spannung an die Drähte
angelegt wird und dann dem Testen der Leistungsfähigkeit der Emittierung der
Elektronen und de Bildung des Bildes des Geräts, bevor die Vakuumhülle hermetisch
abgedichtet wird. Daher, wenn eine Anzahl an Schritten zum Zusammenbau
des Bild erzeugenden Geräts
nach dem Verfahren der Abdichtung durchgeführt wird und falls das Substrat
der Elektronenquelle aus irgendeinem Grund für defekt befunden wird, muss das
gesamte Bild erzeugende Gerät
als defektes Produkt verworfen werden, um so konsequent die durchschnittlichen
Kosten der Herstellung der Bild erzeugenden Geräts zu erhöhen.
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Im Hinblick auf die oben identifizierten
Probleme besteht eine starke Nachfrage nach einem neuen Verfahren
zur Herstellung einer Bild erzeugenden Vorrichtung und einer Herstellungsvorrichtung,
die mit einem derartigen Verfahren verwendet wird, mit dem das Bild
erzeugende Gerät
frei von den obigen Problemen ist und eine Rekontamination aufgrund
der Readsorbtion von Wasser und gasförmigen Substanzen verhindert werden
kann, die Sauerstoff, Wasserstoff, CO und CO2 durch
die ausgasende Komponente einschließt.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, das ausgezeichnet und stabil bei der Elektronen-Emission
arbeitet.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle und
eines Bilderzeugenden Geräts
zur Verfügung
zu stellen, die eine große
Anzahl an Elektronen-emittierenden Vorrichtungen aufweist, die gleichmäßig und
stabil bei der Elektronen-Emission
mit einem minimierten Niveau an Abweichung bei der Elektronen-emittierenden
Leistungsfähigkeit
arbeiten.
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Noch eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronen-emittierenden
Geräts
zur Verfügung
zu stellen, das ein verbessertes Aktivierungsverfahren zur Verbesserung
und weiteren Stabilisierung der Elektronen-emittierenden Leistungsfähigkeit
der Vorrichtung wie auch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle
und eines Bild erzeugenden Geräts,
das eine große
Anzahl an derartigen Elektronen-emittierenden Vorrichtungen aufweist,
die gleichmäßig und
stabil bei der Elektronen-Emission mit einem minimierten Niveau
an Abweichung bei der Elektronen-emittierenden Leistungsfähigkeit
arbeiten.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, die ein vereinfachtes Aktivierungsverfahren zur Verbesserung
der Elektronen-emittierenden Leistungsfähigkeit der Vorrichtung aufweist,
das nicht ein kompliziertes Verfahren der Steuerung erfordert, wie auch
ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle und eines Bild
erzeugenden Geräts,
das eine große Anzahl
an derartigen Elektronenemittierenden Vorrichtungen aufweist, zur
Verfügung
zu stellen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
stellen ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, dass nicht irgendeine Wärmebehandlung bei sehr hoher
Temperatur erfordert, wie auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Elektronenquelle und eines Bild-erzeugenden Geräts, das eine große Anzahl
von derartigen Elektronenemittierenden Vorrichtungen aufweist, zur
Verfügung.
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Bevorzugt Ausführungsformen der Erfindung
stellen ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, deren Aktivierungsverfahren zur Verbesserung der Elektronen-emittierenden Leistungsfähigkeit
der Vorrichtung und des Stabiliiserungsverfahren zur Stabilisierung
der Elektronen-emittierenden Leistungsfähigkeit und Verhinderung der
elektrischen Entladungen der Vorrichtung, die nicht irgendeine Wärmebehandlung
bei hoher Temperatur erfordert, wie auch ein Verfahren zur Herstellung
einer Elektronenquelle und eines Bild erzeugenden Geräts zur Verfügung, das
eine derartige Elektronen-emittierende Vorrichtung aufweist.
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In ähnlicher Weise zu JP-A-7235255
und EP-A-0660357 wird hier ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenemittierenden
Vorrichtung zur Verfügung
gestellt, die eine elektrisch leitende Schicht, einen Elektronen-emittierenden
Bereich und ein Paar an Vorrichtungselektroden zur Anlegung einer
Spannung an die elektrisch leitende Schicht aufweist, wobei dieses
Verfahren Schritte zur Bereitstellung der elektrisch leitenden Schicht,
Bildung eines Risses oder von Rissen in der elektrisch leitenden
Schicht, um den Elektronenemittierenden Bereich herzustellen und
der Bildung von Kohlenstoff in diesem Riss oder Rissen einschließt.
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In Übereinstimmung mit einem ersten
Aspekt der Erfindung wird dieses Verfahren gekennzeichnet, durch
die Schritte:
Aufbringung eines Schicht auf einer organischen
Substanz zumindest auf dem Riss oder den Rissen oder Teilen der
elektrisch leitenden Schicht, wo der Riss oder die Risse gebildet
werden; und
Carbonisieren der Schicht einer organischen Substanz
durch Anlegen von elektrischen Strom an die elektrisch leitende
Schicht; wobei zumindest dem Schritt des Carbonisierens der Schicht
einer organischen Substanz der Schritt der Bildung des Risses oder
der Risse vorangeht.
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Vorzugsweise wird dieses Verfahren
der Herstellung einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung durch die
folgenden Schritte gekennzeichnet: Aufbringen einer Schicht und
Carbonisieren der Schicht und auch ein Schritt der Erwärmung der
Elektronen-emittierenden Vorrichtung in einer Atmosphäre, die
reaktives Gas enthält.
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Erfindungsgemäß wird hier ein Verfahren zur
Herstellung einer Elektronenquelle zur Verfügung gestellt, die eine Vielzahl
an Elektronen-emittierenden Vorrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektronenemittierende Vorrichtungen durch das obige Verfahren
hergestellt werden.
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Erfindungsgemäßen wird hier ein Verfahren
zur Herstellung eines Bild erzeugenden Geräts, mit einer Hülle, einer
Elektronenquelle, die in der Hülle
angeordnet ist und eine Vielzahl an Elektronen-emittierenden Vorrichtungen
aufweist und einem Bild erzeugenden Element zur Erzeugung eines
Bildes bei Bestrahlung mit von der Elektronenquelle emittierten
Elektronen, zur Verfügung
gestellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen durch das obige Verfahren hergestellt werden.
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In Übereinstimmung mit einem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird hier ein Verfahren zur Herstellung einer
Elektronen-emittierenden Vorrichtung zur Verfügung gestellt, das die folgenden
Schritte aufweist:
- a) Versehen einer elektrisch
leitenden Schicht mit einem Riss auf der Oberfläche eines Substrats;
- b) Aufbringen einer Schicht einer organischen Substanz auf die
elektrisch leitende Schicht; und
- c) Anlegen einer Spannung an die elektrisch leitende Schicht
(4), um die Schicht einer organischen Substanz in eine
Kohlenstoffschicht umzuwandeln.
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Dieses Verfahren kann durchgeführt werden,
um hier eine Kohlenstoffschicht in dem Riss zu bilden, der die elektrisch
leitenden Schichten beabstandet.
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Bei den begleitenden Zeichnungen:
Die 1A und 1B sind Draufsichten (1A)
und ein seitliche Schnittansicht (1B), die scheamtisch
eine Elektronen-emittierende Vorrichtung, die eine leitende Oberfläche aufweist,
gemäß einer
Quelle darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen durch das obige Verfahren hergestellt werden.
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In Übereinstimmung mit einem dritten
Aspekt der vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung zur Verfügung gestellt,
das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Versehen
einer elektrisch leitenden Schicht mit einem Riss auf der Oberfläche eines
Substrats;
- b) Aufbringen einer Schicht einer organischen Substanz auf die
elektrisch leitende Schicht; und
- c) Anlegen einer Spannung an die elektrisch leitende Schicht
(4), um die Schicht einer organischen Substanz in eine
Kohlenstoffschicht umzuwandeln.
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Dieses Verfahren kann durchgeführt werden,
um hier eine Kohlenstoffschicht in dem Riss zu bilden, der die elektrisch
leitenden Schichten beabstandet.
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Bei den begleitenden Zeichnungen:
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Die 1A und 1B sind Draufsichten (1A)
und eine seitliche Schnittansicht (1B), die schematisch
eine erfindungsgemäße Elektronen-emittierende
Vorrichtung, die eine leitende Oberfläche aufweist, darstellen.
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2 ist
ein Flußdiagramm,
das ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, darstellt.
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Die 3A und 3B sind Diagramme, die Wellenformen
von zwei verschiedenen Spannungsimpulsen darstellen, die für den Schritt
der Anregungsbildung in einem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, verwendet werden können.
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4 ist
ein Diagramm, das das Prinzip eines Stabilisierungsschritts bei
einem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, zeigt, dass das Verhältnis zwischen der Temperatur
und der Reaktionsrate einer organischen Substanz ihres Zwischenprodukts
und ihres carbonisierten Produkts darstellt.
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5 ist
ein Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bild
erzeugenden Geräts
in einer bevorzugten Ausführungsform
bei der Ausführung
des Verfahrens.
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Die 6A, 6B, 6C, 6D und 6E sind schematische Schnittansichten
der Elektronen-emittierenden Vorrichtung, deren Oberfläche leitend
ist, die in Beispiel 1 hergestellt wird, wobei verschiedene Herstellungsschritte
dargestellt werden.
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7 ist
eine Vorrichtung zur Vakuumbehandlung, die als Meßsystem
zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit
einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung, deren Oberfläche leitend
ist, verwendet werden kann.
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8 ist
eine schematische Schnittansicht der Elektronen-emittierende Vorrichtung,
deren Oberfläche leitend
ist, die in Beispiel 1 hergestellt wird, deren Struktur dargestellt
wird.
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9 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis
zwischen der Spannung Vf der Vorrichtung und dem Vorrichtungsstrom
If zusammen mit dem Verhältnis
zwischen der Spannung der Vorrichtung Vf und dem Emissionsstrom
Ie der Elektronenemittierenden Vorrichtung in Beispiel 2 darstellt.
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10 ist
eine schematische Schnittansicht der Elektronen-emittierenden Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, die in Beispiel 2 hergestellt wird, deren Struktur
dargestellt wird.
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11 ist
eine schematische Teildraufsicht der Elektronenquelle mit einer
einfachen Matrixanordnung, die für
in Bild erzeugendes Gerät
verwendbar ist, das in Beispiel 7 hergestellt und beschrieben
wird.
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12 ist
eine schematische Schnittansicht der Elektronenquelle aus 11, entlang der Linie 12-12.
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Die 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13F, 13G, 13H, 13I, 13J, 13K und 13L sind schematische Teilschnttansichten
des Bild erzeugenden Geräts
des Beispiels 7, das die verschiedenen Herstellungsschritte darstellt.
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14 ist
ein Teilschnitt der schematischen perspektivischen Ansicht einer
Anzeigetafel, die für
ein erfindungsgemäßes Bild
erzeugendes Gerät
verwendet werden kann.
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15 ist
ein Schaltungsdiagramm der Steuerschaltung, die verwendet werden
kann, um ein Bild erzeugendes Gerät zu steuern, das durch ein
erfindungsgemäßes Verfahren
hergestellt wird und an Fernsehsignale des NTSC Systems angepaßt ist.
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Die 16 ist
ein Flußdiagramm
eines Verfahrens der Herstellung eines erfindungsgemäßen Bild
erzeugenden Geräts,
indem es in der Art ausgeführt
wird, die in Beispiel 8 verwendet wird.
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Die 17 ist
ein schematisches Blockdiagramm des Geräts, das zur Herstellung des
Bild erzeugenden Geräts
in Beispiel 8 verwendet wird.
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18 ist
eine schematische Schnittansicht der Elektronen-emittierenden Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, die als Vergleich in Beispiel 1 hergestellt wird, die
seine Struktur darstellt.
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19 ist
eine schematische Schnittansicht der Elektronen-emittierenden Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, die als Vergleich in Beispiel 2 hergestellt wird, das
seine Struktur darstellt.
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Die 20 stellt
schematisch eine übliche
Elektronen-emittierende Vorrichtung, deren Oberfläche leitend
ist, dar.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bei allen bekannten üblichen
Verfahren der Herstellung einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung, die
ein Aktivierungsverfahren aufweist, muss Gas in eine Vakuumkammer
unter geeignetem Druck in einer kontrollierten Weise eingeführt werden.
Im Gegensatz dazu, gemäß einem
Verfahren der Herstellung einer erfindungsgemäßen Elektronenemittierenden
Vorrichtung, schließt
das Aktivierungsverfahren Schritte des Aufbringens einer Schicht
einer organischen Substanz auf die elektrisch leitende Schicht und
Carbonisierung der organischen Substanz ein. Zum Aufbringen einer
organischen Substanz werden bei Wärme härtende Harze oder Elektronenstrahlresists
als organische Substanz in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst, um ein
semi-polymerisiertes Produkt zu bilden, das dann auf die elektrisch
leitende Schicht bei dem Schritt des Aufbringens einer organischen
Substanz bei dem Aktivierungsverfahren aufgebracht wird, so dass
kein Gas in einer streng kontrollierten Weise eingeführt werden
muss, um das Problem des Einflusses des Restgases in dem Vakuumsystem
zu vermindern und daher wird die strenge Betriebs-Druckkontrolle
des üblichen
Aktivierungsverfahren weggelassen, um die Kontrolle des Verfahrens
zu erleichtern. Zusätzlich,
da die organische Substanz auf die elektrisch leitende Schicht aufgebracht
wird, um ein abgeschiedenes Material zu bilden und gibt es praktisch
keinen Grund für
zusätzlichen
Gasdruck, wobei Wärme
bei dem Aktivierungsverfahren ohne Einschränkung verwendet werden kann,
um die gesamte Zeitspanne des Verfahrens zu reduzieren.
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Des weiteren schließt der Carbonisierungsschritt
des Aktivierungsverfahrens einen Betrieb der elektrischen Aktivierung
ein oder dass sowohl die elektrische Aktivierung als auch die Erwärmung und
daher das erhaltene carbonisierte Produkt auf dem Elektronen-emittierenden
Bereich ohne Schwierigkeit abgeschieden werden kann, indem die Zeit
zur Übertragung
der organischen Substanz, die Menge der Energie , die in dem Schritt
verwendet wird (in Bezug auf die Temperatur, wenn Wärme verwendet
wird und die Spannung und die Impulsbreite der Impulsspannung an
die Vorrichtungselektroden angelegt wird, wenn Elektrizität verwendet wird)
und die Dicke des Aufbringens der organischen Substanz kontrolliert
wird. Des weiteren, da die organische Substanz primär durch
die Energie carbonisiert wird, die durch Stromleitung induziert
wird, werden Risse im Elektronen-emittierenden Bereich erhalten,
wodurch die nicht linearen Eigenschaften des Emissionsstroms in
Bezug auf die Spannung der Vorrichtung erhalten wird. Auch die nicht
lineare Eigenschaft des Stroms der Vorrichtung wird erhalten und
demgemäß wird der
Energieverbrauch nicht gesteigert. Hoch qualitativer Kohlenstoff
kann sofort für
die elektrisch leitende Schicht gebildet werden, indem ein geeignetes
katalytisches Metall für
die Reaktion der Carbonisierung ausgewählt wird. Keine Agglomeration
wird über
die elektrisch leitende Schicht verteilt, weil Energie örtlich mittels
Wärme und/oder
Elektronenstrahlen angelegt wird, so dass eine elektrische Leitfähigkeit
erhalten wird.
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So stellt dieses neue Aktivierungsverfahren
eine ausgezeichnete Steuerbarkeit zur Verfügung, verglichen mit jedem üblichen
Aktivierungsverfahren, so dass eine Elektronenquelle oder ein Bild
erzeugendes Gerät,
das eine Vielzahl an derartigen Elektronen-emittierenden Vorrichtungen
aufweist, befriedigend arbeitet, ohne bemerkbare Abweichungen bei
der Elektronen-emittierenden Leistungsfähigkeit der Vorrichtungen zu zeigen.
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Erfindungsgemäß folgt ein Stabilisierungsverfahren
der Erwärmung
der Vorrichtung in der Anwesenheit von reaktivem Gas dem Aktivierungsverfahren,
um den Unterschied in der Fähigkeit
dem Widerstehen des reaktiven Gases zwischen dem Zwischenprodukt
(d. h. gebildet in dem Verlauf der Carbonisierung) und dem carbonisiertem
Produkt (d. h. Graphit oder Glaskohlenstoff als Endprodukt) zu verwerten,
das in dem Aktivierungsverfahren auftritt, so dass das Zwischenprodukt
in einer sehr kurzen Zeitdauer entfernt werden kann, ohne die Leistungsfähigkeit
des Elektronen-emittierende Vorrichtung, deren Oberfläche leitend
ist, nachteilig zu beeinflussen, das bemerkbar durch das Aktivierungsverfahren
verbessert worden ist, um die Probleme der bestehenden Stabilisierungsverfahren
zu beseitigen, wie sie früher
ausgeführt
wurden und eine Elektronen-emittierende Vorrichtung herzustellen,
die stabil bei der Elektronenemission arbeitet und bei der elektrischen
Entladung unterdrückt
wird. Falls das Stabilisierungsverfahren gleichzeitig mit dem Abdichtverfahren durchgeführt wird,
wird die Zeitdauer zur thermischen Behandlung der Vorrichtung weiter
reduziert.
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Gemäß dem Verfahren zur Herstellung
eines Bild erzeugenden Geräts,
das die Schritte der Herstellung einer Elektronenquellen, dem Testen
des Substrats und dem Herstellen einer Frontplatte, dem Testen der Platte,
der Montage des Substrats der Elektronenquellen und der Frontplatte
aufweist, die ein Bild erzeugendes Element in einer Vakuumhülle aufweist,
können
die Kosten der Herstellung des Bild erzeugenden Geräts reduziert
werden, weil es aus einer guten Elektronenquelle und einer guten
Frontplatte aufgebaut werden kann, die die jeweiligen Tests durchlaufen
haben.
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Zusätzlich, da das Zwischenprodukt,
das in dem Aktivierungsverfahren hergestellt wird, von dem Elektronenquellen-Substrat
entfernt worden ist, wird der Schritt des Abdichtens des montierten
Substrats der Elektronenquelle und die Frontplatte, die darauf eine
Gruppe von fluoreszierenden Körpern
trägt,
ausschließlich dem
Entfernen von Wasser, Sauerstoff, CO, CO2 und
Wasserstoff zugeordnet, um das gesamte Verfahren einfacher und leichter
für die
Herstellung eines stabil arbeitenden Bild erzeugenden Geräts zu machen.
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Falls ein Gerät zur Herstellung eines Bild
erzeugenden Geräts
mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens
gestaltet wird, um die Umgebungsluft in jedem Schritt auszuschließen, um
zu verhindern, dass Wasser, Sauerstoff, CO, CO2 wieder
adsorbiert werden, insbesondere, wenn die Herstellung einer Elektronenquelle
und das Verbinden der Elektronenquelle mit einer Frontplatte schrittweise
unter Vakuum durchgeführt
werden, kann dann das Bild erzeugende Gerät mit einer hohen Ausbeute
auf einer stabilen Basis hergestellt werden.
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Kurz die vorliegende Erfindung besteht
darin, ein neues Aktivierungsverfahren für eine Elektronen-emittierende Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, und eine Elektronenquelle, die eine Vielzahl von Elektronenemittierenden
Vorrichtungen, deren Oberfläche
leitend ist, aufweist und ein neues Verfahren zur Stabilisierung
der Leistungsfähigkeit
derartiger Elektronen-emittierenden Vorrichtungen zur Verfügung zu
stellen.
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Jetzt wird die Basiskonfiguration
des Elektronenemittierende Vorrichtung, deren Oberfläche leitend
ist, das durch ein erfindungsgemäfles
Verfahren hergestellt wird, beschrieben werden.
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Die 1A und 1B sind eine schematische
Draufsicht und eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Elektronen-emittierende
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, bei denen 1A eine Draufsicht
und 1B eine Schnittansicht
ist.
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Bezug nehmend auf die 1A und 1B weist die Vorrichtung ein Substrat 1 und
ein Paar der Vorrichtungselektroden 2 und 3 auf.
Zu beachten ist, dass Ausdrücke
der Hochspannungsseite und Niedrigspannungsseite oft benutzt werden,
um jeweils auf die Vorrichtungselektrode 2 Bezug zu nehmen,
an die eine niedrige Spannung angelegt wird, einschliefllich des
Teils der elektrisch leitenden Schicht, die beim Elektronen-emittierenden
Bereich beginnt und nahe an der Vorrichtungselektrode (2)
und der Vorrichtungselektrode 3 angeordnet ist, an die
eine hohe Spannung angelegt wird, einschließlich des Teils der elektrisch
leitenden Schicht, die beim Elektronen-emittierenden Bereich beginnt
und nahe an der Vorrichtungselektrode angeordnet ist. Die Elektronenemittierende
Vorrichtung weist zusätzlich
eine elektrisch leitende Schicht 4 und einen Elektronen-emittierenden
Bereich 5 auf.
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Materialien, die für das Substrat 1 verwendet
werden können,
schlieflen Quarzglas, Glas, das Verunreinigungen enthält, wie
Na auf einem reduzierten Konzentrationsniveau, Natronkalkglas, Glassubstrat,
das gebildet wird, indem eine SiO2 Schicht
auf dem Natronkalkglas mittels Sputtern gebildet wird, keramische
Substrate, wie Aluminium, wie auch Si ein.
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Während
sich die gegenüber
angeordneten Vorrichtungselektroden 2 und 3 von
niedrigerer und höherer Spannungsseite
aus einem hoch leitenden Material gemacht werden können, schließen bevorzugte
Materialien Metalle, wie Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu und Pd
und ihre Legierungen, druckbare leitende Materialien,, die aus einem
Metall oder einem Metalloxid gemacht sind, die aus Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag und Glas, transparente leitende
Materialien, wie In2O3-SnO2 und Halbleitermaterialien, wie Polysilicium
ein.
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Der Abstand L, der die Vorrichtungselektroden
trennt, die Länge
w der Vorrichtungselektroden, die Breite W der elektrisch leitenden
Schicht 4, der Umriß der
elektrisch leitenden Schicht 4 und andere Faktoren zur
Gestaltung einer erfindungsgemäßen Elektronen-emittierende
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, kann in Abhängigkeit
von der Anwendung der Vorrichtung bestimmt werden. Der Abstand L,
der die Vorrichtungselektroden trennt, liegt vorzugsweise zwischen
hunderten Nanometern und hunderten Mikrometern und besonders bevorzugt
zwischen einigen Mikrometern und zehnen an einigen Mikrometern.
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Die Länge W der Vorrichtungselektroden
beträgt
vorzugsweise zwischen einigen Mikrometern und hunderten von einigen
Mikrometern, in Abhängigkeit
von dem Widerstand der Elektroden und den Elektronen-emittierenden
Eigenschaften der Vorrichtung Die Schichtdicke d der Vorrichtungselektroden 2 und 3 liegt zwischen
zehnen an einigen Nanometern und einigen Mikrometern.
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Eine erfindungsgemäße Elektronen-emittierende
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, kann eine Konfiguration aufweisen, anders als eine,
die in den Figuren 1A und 1B dargestellt ist und alternativ kann
sie hergestellt werden, indem aufeinanderfolgend eine elektrisch
leitende Schicht 4 und gegenüberliegend angeordnete Vorrichtungselektroden 2 und 3 auf
ein Substrat gelegt werden.
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Die elektrisch leitende Schicht 4 ist
vorzugsweise aus feinen Teilchen hergestellt, um ausgezeichnete Elektronenemittierende
Eigenschaften zur Verfügung
zu stellen.
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Die Dicke der elektrisch leitenden
Schicht 4 wird als eine Funktion der stufenförmigen Bedeckung
der elektrisch leitenden Schicht auf den Vorrichtungselektroden 2 und 3 bestimmt,
wobei der elektrische Widerstand zwischen den Vorrichtungselektroden 2 und 3 und
die Parameter für
die Bildungsoperation später
beschrieben werden, wie auch andere Faktoren und vorzugsweise zwischen
hunderten an einigen Pikometern und hunderten an einigen Nanometeren
und besonders bevorzugt zwischen einem Nanometer und fünfzig Nanometern.
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Die elektrisch leitende Schicht 4 zeigt
normaler Weise einen Widerstand Rs des Blatts zwischen 102 und 107 Ω/?. Zu beachten
ist, dass Rs der Widerstand ist, der durch R = Rs (1/w) definiert
wird, wobei t, w und 1 jeweils die Dicke, die Breite und die Länge der
dünnen
Schicht sind und R ist der Widerstand, der entlang der Längsrichtung
der dünnen
Schicht bestimmt wird.
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Zu beachten ist, dass die Aktivierung
bildende Operation hier als Behandlung der Stromleitung beschrieben
wird, wobei die Operation der Aktivierungsbildung nicht darauf beschränkt ist
und jede Operation, die einen oder mehr als einen Riss in der elektrisch
leitenden Schicht bilden kann, um einen Bereich zu bilden, der einen
hohen elektrischen Widerstand zeigt, kann geeigneter Weise für den Zweck
der Erfindung verwendet werden.
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Für
den Zweck der Erfindung wird die elektrisch leitende Schicht 4 vorzugsweise
aus einem Material gemacht, dass aus Metallen wie Pd, Pt, Ru; Ag,
Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Ni, Zn, Sn, Ta, W und Pb, Metalloxiden wie,
PdO, SnO2, In2O3, PbO und Sb2O3, Metallboride wie HfB2,
ZrB2, LaB6, CeB6, YB4 und GdB4, Carbide wie TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und
WC, Nitride wie TiN, ZrN und HfN, Halbleiter wie Si und Ge und Kohlenstoff
ausgewählt
wird, von denen katalytische Metalle aus der Platingruppe, wie Pd
und Pt und Metalle der Eisengruppe, wie Ni und Co bevorzugt zur
Bildung von Kohlenstoff von hoher Qualität ohne Schwierigkeiten sind.
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Der Ausdruck eine "Schicht von feinen
Teilchen" wie er
hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine dünne Schicht, die aus einer
großen
Anzahl an feinen Teilchen aufgebaut ist, die lose verteilt, dicht
angeordnet oder wechselseitig und zufällig sich überlappend sein können (um
eine Inselstruktur unter gewissen Bedingungen zu bilden). Der Durchmesser
der feinen Teilchen, die für
den erfindungsgemäßen Zweck
verwendet werden, beträgt
zwischen hunderten von einigen Picometern und hunderten von einigen
Nanometern und bevorzugt zwischen einem Nanometer und zwanzig Nanometern.
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Da der Ausdruck "feine Teilchen" oft hierin verwendet wird, wird er
später
ausführlicher
beschrieben werden.
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Auf ein kleines Teilchen wird als "feines Teilchen" bezug genommen und
auf ein Teilchen, das kleiner als ein feines Teilchen ist, wird
als "ultra feines
Teilchen" bezug
genommen. Auf ein Teilchen, das kleiner als ein "ultra feines Teilchen" ist und das aus
einigen hundert Atome aufgebaut ist, wird als ein "Cluster" bezug genommen.
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Jedoch sind diese Definitionen nicht
streng und der Umfang von jedem Ausdruck kann variieren in Abhängigkeit
von der besonderen Gestalt des Teilchens, das verwendet wird. Auf
ein "ultra feines
Teilchen" kann einfach
als auf ein "feines
Teilchen" Bezug
genommen werden, wie in dem Fall von dieser Patentanmeldung.
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"The
Experimental Physics Course Nr. 14: Surface/Fine Particle" (herausgegeben Koreo
Kinoshita; Kyoritu Publication, September 1, 1986) beschreibt wie
folgend.
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Auf ein "feines Teilchen" wie es hierin verwendet, wird, wird
als ein Teilchen Bezug genommen, das einen Durchmesser irgendwo
zwischen 2 bis 3 μm
und 10 nm aufweist und ein ultra feines Teilchen, wie es hierin
verwendet wird, bedeutet ein Teilchen, das einen Durchmesser irgendwo
zwischen 10 nm und 2 bis 3 nm aufweist. Jedoch sind diese Definitionen
unter keinen Umständen
streng, und auf ein ultrafeines Teilchen kann auch einfach als feines
Teilchen Bezug genommen werden. Daher sind diese Definitionen möglicherweise
eine Faustregel. Ein Teilchen, das aus zwei bis einigen hundert
Atomen aufgebaut ist, wird ein Cluster genannt. (ebenda, Seite 195,
11.22–26)
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Zusätzlich, "Hayashi's Ultrafine Particle Project" der New Technology
Development Corporation definiert "ultafeines Teilchen" wie folgt, indem ein kleineres niedrigeres
Limit für
die Teilchengröße verwendet
wird.
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"The
Ultrafine Particle Project (1981–1986) unter dem Creative Science
and Technology Promoting Scheme definiert ein ultra feines Teilchen
als ein Teilchen, das einen Durchmesser zwischen 1 und 100 nm aufweist.
Dies bedeutet ein ultra feines Teilchen ist ein Agglomerat von ungefähr 100 bis
108 Atomen. Aus dem Gesichtspunkt des Atoms, ist ein ultra feines
Teilchen ein riesiges oder ultra riesiges Teilchen." (Ultrafine Particle – Creative
Science and Technologie: herausgegeben von Chikara Hayashi, Ryoji
Ueda, Akira Tazaki; Mita Publication, 1988, Seite 2, 11.1–4) "Ein Teilchen kleiner
als ein ultrafeines Teilchen, das durch einige bis einige hundert
Atome aufgebaut ist, wird als Cluster Bezug genommen." (ebenda, Seite 2,
11.12–13)
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Indem die obigen allgemeinen Definitionen
in Betracht gezogen werden, bezieht sich der Ausdruck "ein feines Teilchen" wie er hierin verwendet
wird, auf ein Agglomerat von einer großen Anzahl von Atomen und/oder
Molekülen,
die einen Durchmesser mit einer unteren Grenze zwischen hunderten
von einigen Picometern und einem Nanometer und einer oberen Grenze
von einigen Mikrometern aufweisen.
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Der Elektronen-emittierenden Bereich 5 wird
in einem Teil der elektrisch leitenden Schicht 4 gebildet und
weist einen Riss oder Risse und eine Nachbarfläche auf, die einen hohen elektrischen
Widerstand aufweisen, obwohl die Elektronen-emittierende Leistungsfähigkeit
von der Dicke, der Qualität
und dem Material der elektrisch leitenden Schicht 4 und
der Bildung der Aktivierung und dem pktivierungsverfahren abhängt, das später beschreiben
werden wird. Dann wird ein neuer Riss, der aus einer Kohlenstoffschicht
aufgebaut ist, in dem Riss gebildet, der durch Aktivierungsbildung
hergestellt wird. Daher ist die hergestellt Elektronen-emittierende
Vorrichtung eine nicht lineare Vorrichtung, deren Emissionsstrom
nicht linear von der Spannung abhängt, die an die Vorrichtung
angelegt wird. Zu beachten ist, das eine Kohlenstoffschichtabscheidung
ebenso auf Flächen
der elektrisch leitenden Schicht anders als der Riss gebildet werden
kann, in Abhängigkeit
von dem Profil der Vorrichtung und dem Aktivierungs- und Stabilisierungsverfahren,
das für
die Herstellung der Vorrichtung ausgewählt wird. Jedoch werden die
Flächen
der elektrisch leitenden Schicht, die mit einer Kohlenstoffschicht
bedeckt ist, reduziert, wenn ein Stabilisierungsverfahren befriedigend
ausgeführt
wird, um vorzuschlagen, das ein Zwischenprodukt ebenso gut wie Kohlenstoff
während
der Aktivierung gebildet wird. Feine elektrisch leitenden Teilchen
mit einem Durchmesser zwischen hunderten von einigen Picometern
und zehnen von einigen Nanometern in der Innenseite des Risses gebildet
werden, wo eine Kohlenstoffschichtabscheidung gebildet wird. Derartige
elektrisch leitenden feine Teilchen enthalten alles oder einen Teil
der Elemente der elektrisch leitenden Schicht 4 zusammen
mit Kohlenstoff.
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Jetzt wird ein Verfahren der Herstellung
einer erfindungsgemäßen Elektronen-emittierenden
Vorrichtung knapp beschrieben.
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2 ist
ein Flußdiagamm
des Herstellungsverfahrens. Eine detailiertere Beschreibung wird
hierin später
mittels Beispielen gemacht.
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Erfindungsgemäß wird ein Aktivierungsverfahren
ausgeführt,
indem eine organische Substanz auf die Vorrichtung vor oder nach
der Aktivierungs-bildenden Operation aufgebracht wird, die auf der
elektrisch leitenden Schicht durchgeführt wird und weiter indem ein
elektrischer Strom durch die Vorrichtung nach der Aktivierungs-bildenden
Operation geleitet wird, während
einer lokalen oder vollständigen
Erwärmung
oder nicht Erwärmung
der Vorrichtung, um die organische Substanz zu polymerisieren oder
carbonisieren und die Elektronenemittierende Leistungsfähigkeit
der Vorrichtung zu verbessern. Da die Vorrichtung elektrisch angeregt
für das
Aktivierungsverfahren ist, nachdem ein Verfahren der Aktivierungsbildung
zur Herstellung eines Risses durchgeführt wird, wird das elektrische
Feld um den Riss der elektrisch leitenden Schicht in den Mittelpunkt gestellt,
der bei dem Verfahren der Bildung der Aktivierung hergestellt wird
und die angelegte elektrische Energie wird an den Enden des Risses
konzentriert, um die verwendete organische Substanz leicht zu carbonisieren,
so dass ein neuer Riss, der aus einer Kohlenstoffschicht zusammengesetzt
ist, innerhalb des Risses der elektrisch leitenden Schicht gebildet
wird, um mit der angelegten elektrischen Energie zu korrespondieren.
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Die organische Substanz, die für den Zweck
der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise ein mit Wärme härtendes
Harz oder ein Elektronenstrahlnegativresist.
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Materialien, die als mit Wärme härtbare Harze
für den
Zweck der Erfindung verwendet werden können, schließen zuerst
semipolymerisierte Materialien ein, die durch Lösen von Substanzen wie Furfurylalkohol,
Furanharz und Phenolharz in jeweils geeigneten Lösungsmitteln erhalten werden.
Diese Materialien sind bekannt, dass sie Glaskohlenstoff herstellen,
wenn sie thermisch behandelt werden. Glaskohlenstoff bezieht sich im
allgemeinen auf Kohlenstoff, der eine zufällig angeordnete vielschichtige
Struktur und eine nicht orientierte feine Textur mit geringer kristalliner
Dimension, eine hohe Steifigkeit und eine hohe Dichte aufweist.
Diese Eigenschaften des Glaskohlenstoffs sind vorteilhaft für Elektronenemittierende
Vorrichtungen, deren Oberfläche leitend
ist, in Form der Lebensdauer und elektrischen Entladung.
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Zweitens schließen derartige Materialien Polyacrylnitril
und Rayon ein. Polyacrylnitril wird vorzugsweise verwendet, weil
seine molekulare Hauptkette auf die Oberfläche des Kohlenstoffs bei dem
Carbonisierungsverfahren übertragen
wird, um Graphit ohne Schwierigkeiten herzustellen. Rayon kann auch
vorzugsweise für eine
erfindungsgemäße Elektronen-emittierende
Vorrichtung, deren Oberfläche
leitend ist, verwendet werden.
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Materialien, die als Elektronenstrahl-Negativresist
verwendet werden können,
schließen
Glycidylmethacrylatethylacrylat-Copolymer, Diarylpolyphthalat, Glycidylacrylatstyrol-Copolymer,
Lack vom Polyimidtyp, epoxidiertes 1,4-Polybutadien und Glycidylpolymethacrylat
ein, von denen Glycidylmethacrylat-ethylacrylat-Copolymer und epoxidiertes
1,4-Polybutadien bevorzugt auf Grund ihrer ausgezeichneten Empfindlichkeit
als Negativresist verwendet werden.
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Der Elektronenstrahl-Negativresist
ist besonders vorteilhaft für
das Carbonisierungsverfahren, wie hierin später beschrieben wird, weil
es leicht durch Elektronenstrahlen aktiviert werden kann. Selbst
wenn das Stabilisierungsverfahren nicht befriedigend ausgeführt wird,
wird der Elektronenstrahl-Negativresist bevorzugt durch Elektronenstrahlen
polymerisiert und carbonisiert, um effektiv das Auftreten von elektrischen
Entladungen zu verhindern.
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Die organische Substanz wird typischer
Weise durch wiederholtes Anlegen einer impulsförmigen Spannung, wie in 3A oder 3B gezeigt, polymerisiert und carbonisiert.
Mit anderen Worten eine rechteckige Impulsspannung, wie in 3A gezeigt, kann verwendet
werden oder alternativ kann eine dreieckige Impulsspannung an die
Vorrichtungselektroden 2 und 3 durch wechselweise Änderung
der Polarität,
wie in 3B gezeigt, angelegt
werden. Die Impulsbreite T1, die Impulsdauer T2 und die Wellenhöhe der Impulsspannung kann
geeignet in Abhängigkeit
von der Menge an Wärme
oder der an Elektronenstrahlenergie, die für das Polymerisations- und
Carbonisierungsverfahren notwendig sind, bevorzugt über der
Wellenhöhe
der Impulsspannung für
die Operation der Aktivierungsbildung, ausgewählt werden. Die Zeitdauer der
elektrischen Aktivierung wird durch die Beobachtung des leicht meßbaren Vorrichtungsstroms
und der Wahrnehmung des Fortschritts des Aktivierungsverfahrens
bestimmt. Die Wellenform der Impulsspannung, die an die Vorrichtung
angelegt wird, kann im Lauf des Aktivierungsverfahren modifiziert
werden. Die Kohlenstoffbildung ist abhängig von der Richtung die der
elektrische Strom durch die Vorrichtung nimmt und Kohlenstoff wird
hauptsächlich
an der Hochspannungsseite abgeschieden. Daher kann die Richtung
des elektrischen Stroms geändert
werden, um die Richtungsabhängigkeit
der Kohlenstoffabscheidung innerhalb des Risses der elektrisch leitenden
Schicht zu vermeiden.
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Die oben beschriebene elektrische
Aktivierung kann von einer Operation der Erwärmung sowohl des Elektronenemittierenden
Bereichs und seiner Nachbarschaft mittels eines Lasers oder der
gesamten Elektronen-emittierenden Vorrichtung in einem thermostatischen
Bad, Umlaufofen oder Infrarotofen begleitet werden. Die Erwärmungstemperatur
kann als eine Funktion des organischen Materials ausgewählt werden
und mittels des Energieniveaus und der Impulszeit reguliert werden,
wenn ein Laser verwendet wird. Zu beachten ist, wenn das Carbonisierungsverfahren
mittels sowohl elektrischer Energie und von außen angelegter Wärme durchgeführt wird,
kann die Energieverbrauchsrate des Verfahrens bemerkenswert niedriger
sein als das Verfahren, das nur elektrische Energie verbraucht.
Es mag nutzlos sein zu erwähnen,
dass, da das organische Material, das für den Zweck der Erfindung verwendet
wird nicht Gas, sondern ein festes semipolymerisiertes Material
ist, die Aktivierungsrate beschleunigt wird, wenn im Unterschied
zum üblichen
Verfahren erwärmt wird,
das eine gasförmige
organische Substanz verwendet, bei dem die Aktivierungsrate durch
Wärme verlangsamt
wird. Diese Tatsache kann anregen, dass die (adsorbierte oder aufgebrachte)
organische Substanz vorwiegend in dem Riss und seiner Umgebung bei
dem Aktivierungsverfahren carbonisiert wird und daher die Adsorbtion
der organischen Substanz in dem Riss und seiner Nähe unterdrückt wird
und die Aktivierungsrate wird reduziert, wenn die organische Substanz
Gas ist und von Außen
erwärmt
wird. Die Aktivierungsrate wird durch die Zeit für den Vorrichtungsstrom oder
den Emissionsstrom für
ein vorbestimmtes Niveau definiert. Daher wird die Zeitdauer der
Aktivierung verlängert
werden, wenn die Aktivierungsrate gering ist, wobei sie vorzugsweise
verkürzt
werden soll, wenn die Aktivierungsrate groß ist.
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Das Stabilisierungsverfahren bei
einem Verfahren einer erfindungsgemäßen Elektronen-emittierenden
Vorrichtung verwendet den Unterschied bei der Fähigkeit des Widerstehens des
Verfahrens zwischen dem Zwischenprodukt und dem Endprodukt des Aktivierungsverfahrens,
wie es vorher beschrieben wurde. 4 der
begleitenden Zeichnungen stellt schematisch die Fähigkeit
des Zwischenprodukts dar und das des carbonisierten Produkts des
Widerstehens gegenüber
dem reaktiven Gas. In dem Diagramm der 4 bedeuten die waagerechten und senkrechten
Achsen jeweils die Erwärmungstemperatur
und die Reaktionsrate. Zu beachten ist, dass das gleiche reaktive
Gas verwendet wird und alle Gaskomponenten unter gegebenen jeweiligen
Teildrücken
eingeführt
werden. Die Reaktionsrate ist die Rate bei der die organische Substanz
mit dem reaktiven Gas reagiert und aus dem Reaktionssystem entfernt
wird. Es kann aus dem Diagramm gesehen werden, dass das semipolymerisierte
Produkt (organische Substanzschicht) zuerst reagiert und bei der
niedrigsten Temperatur entfernt wird, gefolgt von dem Zwischenprodukt
und dann dem carbonisierten Produkt, die bei einer höheren Temperatur
entfernt werden. Es kann offensichtlich sein, das wenn das reaktive
Gas nicht anwesend ist, oder im Vakuum, verschieben sich die Kurven
der Beziehungen zwischen der Reaktionsrate und der Temperatur zu
der hohen Temperaturseite, weil die Reaktion eine einfache Pyrolyse
ist. Dies erklärt,
warum das übliche
Stabilisierungsverfahren des Backens der Vorrichtung im Vakuum eine
derartig lange Zeit beansprucht.
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Erfindungsgemäß, zu dem Gegenteil, falls
das vorangehende Aktivierungsverfahren in einem Zustand beendet
wird, indem das semipolymerisierte Produkt, das Zwischenprodukt
und das carbonisierte Produkt gemischt werden und nebeneinander
existieren, werden das semipolymerisierte Produkt und das Zwischenprodukt
entfernt, während
das carbonisierte Produkt in dem darauffolgenden Aktivierungsverfahren
bewahrt wird, so dass hier weder eine elektrische Entladung noch
andere Phänomene
während
des Betriebs der Elektronen-emittierenden Vorrichtung auftreten,
auf Grund des Gases, das aus dem semipolymerisierten Produkt und dem
Zwischenprodukt entsteht und daher wird die Lebensdauer und die
Leistungsfähigkeit
der Vorrichtung nicht ungünstig,
während
des Betriebs, beeinflußt.
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Es soll hier beachtet werden, dass
ein bekanntes Verfahren der Herstellung einer Elektronen-emittierenden
Vorrichtung, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen
wird, kann von einem Problem begleitet werden, dass das Stabilisierungsverfahren
eine relativ niedrige obere Temperaturgrenze aufweist, in Abhängigkeit
von der thermischen Widerstandsfähigkeit
der Materialien der Elektronenemittierenden Vorrichtung und daher
auch die oben identifizierten Probleme zeigt.
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Für
dem Zweck der Erfindung wird Sauerstoff vorzugsweise als reaktives
Gas verwendet, weil es mit der organischen Substanz reagiert, um
Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasser herzustellen. Der Typ des reaktiven
Gases und der Partialdrücke
der Gaskomponenten kann geeignet in Abhängigkeit von den Materialien,
die bei der Reaktion beteiligt sind, ausgewählt werden. Falls Luft oder
eine Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff als reaktives Gas verwendet
wird und das Stabilisierungsverfahren zur Herstellung eines Bild
erzeugenden Geräts
ausgeführt
wird, die eine große
Anzahl an Elektronen-emittierenden Vorrichtungen zu der Zeit aufweisen,
wenn die Hülle
des Geräts
hermetisch mittels Wärme
abgedichtet wird, wobei die Wärme
für die Abdichtoperation
auch für
die obige Reaktion verwendet werden kann, um die gesamte Zeit, die
für die
Herstellung notwendig ist zu reduziern. Die Temperatur des Abdichtens
kann irgendwo zwischen 350 und 450 °C liegen, wenn das Sinterglas
für das
Abdichten, in Abhängigkeit
von der Fähigkeit
des Widerstehens egenüber hoher
Temperatur des Kohlenstoffs verwendet wird, der bei der Reaktion
hergestellt wird. Die Reaktion kann vorteilhafter Weise an der Atmosphäre durchgeführt werden,
weil keine Notwendigkeit besteht, den Druck zu erniedrigen, wenn
die Atmosphäre
verwendet wird.
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Während
Graphit bei ungefähr
500°C beginnt
an der Atmosphäre
zu entfernt zu werden, beginnt das Zwischenprodukt bei ungefähr 200 °C entfernt
zu werden. Bei 400 °C
wird das Zwischenprodukt fast vollständig entfernt, dass elektrische
Entladungen ermöglicht,
wenn die Elektronen-emittierende Vorrichtung angesteuert wird, um
zu arbeiten, um konsequent die Elektronen-emittierende Vorrichtung
für den
Elektronenemittierenden Betrieb zu stabilisieren. Zu beachten ist,
dass die oben zitierten Temperaturen für eine Schicht zu treffen,
die eine ausreichende große
Schichtdicke aufweist und ein Stabilisierungsverfahren wird in der
Atmosphäre
ausgeführt.
Die Temperatur wird fallen, so wie die Schichtdicke reduziert wird.
Daher muß die
Erwärmungstemperatur
und der Partialdruck des Sauerstoffs in Abhängigkeit von den Bedingungen
für die
Reaktion ausgewählt
werden. Daher besteht ein
trade off
zwischen er Erwärmungstemperatur
und dem Teildruck des Sauerstoffs, der für das Stabilisierungsverfahren
verwendet wird, wobei der erstere erhöht wird, wenn der letztere
erniedrigt wird oder umgekehrt. Mit anderen Worten kann das Stabilisierungsverfahren
an verschiedene Abdichttemperaturen für die Herstellung eines Bild
erzeugenden Geräts
angepaßt
werden.
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Jetzt wird ein Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Bild
erzeugenden Geräts,
inbesondere durch den Zusammenbau des Geräts beschrieben. 5 zeigt ein Flußdiagramm
zur Herstellung eines Bild erzeugenden Geräts in einer bevorzugten Ausführungsform
der Ausführung
der Erfindung. Das Verfahren der 5 kann
in die Schritte der Herstellung eines Substrats einer Elektronenquelle,
ihr Testen, Herstellung einer Frontplatte, ihr testen und den Zusammenbau
des Substrats der Elektronenquelle und die Frontplatte, die darauf
ein Bild erzeugendes Elements in einer Vakuumhülle trägt, geteilt werden. Zu beachten
ist, dass das Stabilisierungsverfahren und das Abdichtverfahren
getrennt in dem Flußdiagramm
dargestellt wird. Während die
Ausdrücke "Anzeigetafel" und "Bild erzeugendes
Geräts" in der folgenden
Beschreibung austauschbar zu sein scheinen, bezieht sich das erstere
auf ein Bild erzeugendes Gerät
vor einem Steuerkreis und dass einige andere Komponenten daran angepaßt werden.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Bild
erzeugenden Geräts
wird im Detail unten beschrieben.
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(Schritt 1) (Herstellung und Test der
Frontplatte)
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Wie es im Detail in den Beispielen
beschrieben wird, die folgen, wird die Frontplatte eines Bild erzeugenden
Geräts
hergestellt, indem eine Gruppe an fluoreszierenden Körpern auf
einem Glassubstrat mittels Druckens oder Einschlämmtechnik (slurry technique)
gebildet wird und dann wird das gebildete Muster der fluoreszierenden
Körper überprüft. Zuerst
wird ein Trägerrahmen
der Anzeigetafel mit der Frontplatte entlang des Randes davon mittels
eines Sinterglases verbunden. Falls eine große Anzeigentafel verwendet
wird, werden Abstandhalter vorzugsweise mit der Frontplatte verbunden,
um das Gerät
gegenüber
dem atmosphärischem Druck
widerstandsfähig
zu machen. Eine Tafelfrite (sheet frit) wird entlang der Fläche des
Trägerrahmens
angeordnet, um mit der Frontplatte verbunden zu werden.
-
(Backen der Frontplatte) Dann wird
die Frontplatte im Vakuum bei einer geeignet ausgewählten Temperatur
für eine
geeignet ausgewählte
Erwärmungsdauer
gebacken, um das Wasser, den Sauerstoff, CO und CO2 zu
entfernen, die auf der Frontplatte adsorbiert worden sind.
-
(Schritt 2) (Rückplatte)
-
Bei diesem Schritt wird eine elektrisch
leitende Schicht auf jeder der Vielzahl an Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen auf dem Substrat gebildet und dann werden die Drähte für die Vorrichtung
angeordnet. Eine organische Substanz kann auf das Substrat unter
dieser Bedingung, wie früher
beschrieben, aufgebracht werden. (siehe 2) (Backen der Rückplatte) Dann wird die Rückplatte
im Vakuum bei einer geeignet ausgewählten Temperatur für eine geeignet
ausgewählte
Erwärmungsdauer
gebacken, um das Wasser, den Sauerstoff, CO und CO2 zu
entfernen, die auf der Rückplatte
adsorbiert worden sind.
- (Schritt 3) Verfahren
der Bildung der Aktivierung) Ein Verfahren zur Bildung der Aktivierung
wird in einer Weise ausgeführt,
wie früher
beschrieben.
- (Schritt 4) (Verfahren des Aufbringens einer organischen Substanz)
Eine organische Substanz wird in einer Weise aufgebracht wie früher beschrieben.
- (Schritt 5) (Carbonisierungsverfahren) Die geschichtete organische
Substanz wird durch elektrische Aktivierung der Substanz carbonisiert.
Nach dem Carbonisierungsverfahren kann jede Elektronen-emittierenden
Vorrichtung für
den Vorrichtungsstrom getestet werden, um das Substrat der Elektronenquelle
zu überprüfen, indem
die Beziehung zwischen dem Vorrichtungsstrom und dem Emissionsstrom
der Vorrichtungen überprüft wird.
Wie früher
beschrieben, können
die Vorrichtungen vorzugsweise für
das Carbonisierungsverfahren erwärmt
werden, wenn elektrischer Strom angelegt wird.
- (Schritt 6) Stabilisierungsverfahren) Ein Stabilisierungsverfahren
wird in einer Weise durchgeführt
wie früher
beschrieben. Nach dem Stabilisierungsverfahren wird das Substrat
der Elektronenquelle für
den Vorrichtungsstrom und den Emissionsstrom von jeder Elektronen-emittierenden
Vorrichtung geprüft.
Der
Test wird im Vakuum durchgeführt.
- (Schritt 7) (Abdichtungsverfahren) Die Rückplatte und die Frontplatte
werden zusammen mittels des Sinterglases zusammen verbunden, das
auf dem Trägerrahmen
im voraus angeordnet wird.
- (Schritt 8) Das Abgasrohr wird abgedichtet, wenn es vorhanden
ist. Das Getter, das in der Anzeigetafel angeordnet ist, wird veranlaßt auf zu
leuchten, um ein vorbestimmtes Niveau des Vakuums innerhalb der
Anzeigetafel aufrecht zu erhalten.
- (Schritt 9) Die hergestellte Anzeigetafel wird elektrisch für den Vorrichtungsstrom
und den Emissionsstrom von jeder Vorrichtung getestet und auch die
Helligkeit der fluoreszierenden Körpern von jedem Pixel wird getestet.
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Dann werden eine Steuerschaltung
und eine Steuerroutine an die Anzeigetafel angepaßt, um die
Operation der Herstellung eines Bild erzeugenden Geräts zu vollenden.
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Daher wird gemäß einem Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Bild
erzeugenden Geräts
ein vollständiges
Substrat einer Elektronenquelle hergestellt, wenn ein Verfahren
zur Bildung von Vorrichtungselektroden und elektrisch leitenden
Schichten für
Elektronen-emittierende Vorrichtungen, ein Aktivierungsverfahren,
einschließlich
der Schritte des Aufbringens einer organischen Substanz und dem
Carbonisieren der Substanz und ein Stabilisierungsverfahren vorbei
sind, so dass jede der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen bezüglich ihrer
Leistungsfähigkeit
getestet wird und dann wird die Elektronenquelle, die sie enthält, als
Ganzes getestet. Daher kann eine gute Elektronenquelle und eine
gute Frontplatte kombiniert werden, um ein Bild erzeugendes Gerät herzustellen
und daher kann die Wahrscheinlichkeit der Herstellung von Ausschußgeräten sehr
verringert werden, um konsequent die Kosten des hergestellten Geräts zu reduzieren.
Das Verfahren zur Herstellung einer Frontplatte wird hierin später detaillierter
beschreiben werden.
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Jetzt kann ein Gerät für ein Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bild erzeugenden Gerätes beschrieben
werden.
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Ein Gerät zur Herstellung einer Anzeigentafel,
die durchführbar
zum Zweck der Erfindung verwendet werden kann, weist eine Anzahl
verschlossener Vakuumkammern auf, die wirksam verhindern können, dass die
Komponenten der Anzeigetafel kontaminierende Stoffe adsorbieren,
wie Wasser, Sauerstoff, Wasserstoff, CO und CO2.
Grundsätzlich
weist sie eine Rückplatte-Beladungskammer,
eine Rückplatten-Erwärmungskammer,
eine Bildungskammer, eine Carbonisierungskammer, eine Stabilisierungskammer,
eine Abdichtkammer, eine Frontplatte-Beladungskammer und eine Frontplatten-Erwärmungskammer
und eine langsam abkühlende Kammer
auf. Die Kammern sind von einander durch Trennwände getrennt, so dass die Vakuumbedingung
von jeder Kammer unabhängig
getrennt werden kann. Das Substrat, das in jeder Kammer behandelt
worden ist, wird aus der Kammer entnommen und zu der darauf folgenden
Kammer befördert.
Eine Rückplatte
wird durch die Rückplatten-Beladungskammer
zur Verarbeitung erhalten und aus der Stabilisierungskammer erhalten, nachdem
die notwendigen Verfahren vollendet sind. Auf der anderen Seite
wird eine Frontplatte aus der Frontplatten-Beladungskammer entnommen, durchläuft die
Erwärmungskammer
der Frontplatte und wird dann in die Abdichtkammer gebracht, wo
sie mit einer Rückplatte
verbunden wird, die aus der Stabilisierungskammer entnommen wird.
Die Hülle,
die hergestellt wird, indem die Front- und Rückplatte verbunden werden,
wird dann zu der langsam abkühlend
Kammer verbracht, wo sie auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
Jede Kammer wird mit einem Abgassystem versehen, die eine von Öl freie
Vakuumpumpe aufweist. Die Bildungskammer, die Carbonisierungskammer
und die Stabilisierungskammer werden nicht nur an elektrischen Verfahrensoperationen, sondern
auch an elektrische Tests angepaßt. Die Stabilisierungskammer
und die Abdichtungskammer sind so angeordnet, dass Gas in sie für das Stabilisierungsverfahren
eingeleitet wird. Die Anzahl der Verfahrensschritte kann reduziert
werden, falls der Bildungsschritt und der Carbonisierungsschritt
in der gleichen Kammer durchgeführt
werden und der Stabilisierungsschritt und der Abdichtungsschritt
werden in einer anderen Kammer durchgeführt.
-
Es soll beachtet werden, dass ein
Gerät,
anders als das oben beschriebene, durchführbar für ein Verfahren der Herstellung
eines erfindungsgemäßen Bild
erzeugenden Geräts
verwendet werden kann, so lange wie die oben beschriebenen Verfahrensschritte
ausgeführt
werden können.
-
[Beispiel 1]
-
Die 1 A
und 1B stellen schematisch jede der Elektronen-emittierende Vorrichtungen,
deren Oberfläche
leitend ist, dar, die in Beispiel 1 hergestellt werden. 1A ist eine Draufsicht und 1B ist eine Schnittansicht.
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Bezugnehmend auf die 1A und 1B weist
die Elektronen-emittierende Vorrichtung, deren Oberfläche leitend
ist, ein Substrat 1, ein Paar Vorrichtungselektroden 2 und 3,
eine elektrisch leitende Schicht 4 und einen Elektronenemittierenden
Bereich 5 auf.
-
Die 6A bis 6E sind schematische Schnittansichten
von jeder der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen, deren Oberfläche leitend
ist, die in Beispiel 1 hergestellt werden, die verschiedene Herstellungsschritte
aufweisen. Die Erfindung wird hierin später unter Bezug auf die 6A bis 6E beschrieben.
-
Die Elektronen-emittierende Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, die im Vergleichsbeispiel 1 zum Zweck des Vergleichs
hergestellt wurde, wird auch beschrieben werden.
-
In der folgenden Beschreibung wird
auf das allgemeine Substrat der Elektronen-emittierenden Vorrichtung,
deren Oberfläche
leitend ist, des Beispiels 1 als Substrat A Bezug genommen, wobei
auf ihr Gegenstücke des
Vergleichsbeispiels 1 als Substrat B Bezug genommen wird.
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Eine Gesamtheit von vier identischen
Vorrichtungen wurde auf dem Substrat gebildet.
-
Jede der Vorrichtungen auf dem Substrat
A wurde in der folgenden Weise hergestellt.
-
(Schritt 1): (Schritt der Reinigung
eines Substrats/Bildung der Vorrichtungselektroden) Nachdem das Substrat 1 gründlich gereinigt
wurde, wurde Pt darauf mit einer Dicke von 30 nm mittels Sputtern
für die
Vorrichtungselektroden abgeschieden, indem eine Maske verwendet
wird.
-
Danach wurde eine Maske einer Cr
Schicht durch Vakuumverdampfung auf eine Dicke von 100 nm gebildet,
um ein Muster auf der elektrisch leitenden Schicht 4 zu
bilden, die hier hergestellt wird, indem eine Abhebetechnik verwendet
wird (6A).
-
Die Vorrichtungselektroden wurde
auf einen Abstand L von 10 μm
getrennt und hatten eine Breite W von 100 μm.
-
(Schritt 2): (Schritt der Bildung
einer elektrisch leitenden Schicht) Eine organische Palladiumlösung (ccp4230:
erhältlich
von Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) wurde auf eine Oberflächenfläche des
Substrats 1, das die Vorrichtungselektroden 2 und 3 verbindet,
mittels eines Spinners aufgebracht und dort gelassen bis eine organische
dünne Metallschicht
gebildet wurde.
-
Danach wurde die organische dünne Schicht
bei 300°C
für 10
Minuten an der Atmosphäre
gebacken, um eine elektrisch leitende Schicht 4 zu erhalten,
die eine Schicht aus feinen Teilchen war, die PdO als Hauptbestandteil
enthält,
die eine Schichtdicke von 10 nm und einen elektrischen Widerstand
von 5 × 104 Ω/⎕ aufweist.
-
Anschließend wurden die Cr Schicht
und die gebackene elektrisch leitende Schicht 4 geätzt, um
ein gewünschtes
Muster durch Naßätzen zu
zeigen, indem ein saures Ätzmittel
(6B) verwendet wurde.
-
(Schritt 3): (Schritt des Aufbringens
einer organischen Substanz)
-
Dann wurde eine organische Substanz,
die das Verfahren der Erfindung kennzeichnet, aufgebracht (6C). In diesem Beispiel
wurde Polyacrylnitril, das ein wärmehärtendes
Harz ist, in einem Lösungsmittel aus
Dimethylamid gelöst
und die Lösung
wurde auf die gesamte Oberfläche
des Substrats mittels eines Spinners auf eine Dicke von 20 nm aufgebracht
und die aufgebrachte Lösung
wurde auf 100°C
vorgebacken. Zu beachten ist, dass eine organische Substanz gut
nur auf die elektrisch leitende Schicht zum erfindungsgemäßen Zweck
aufgebracht werden kann. Eine Abhebetechnik wurde bei diesem Schritt
verwendet.
-
(Schritt 4): (Schritt der Bildung der
Aktivierung)
-
Anschließen wurde das Substrat A in
einem Gerät
eines Vakuumverfahrens angeordnet. wie es in 7 gezeigt wird, das dann evakuiert wurde.
Dann wurde eine impulsförmige
Spannung an die Vorrichtungselektroden 2 und 3 für eine elektrische
Aktivierungoperaton angeschlossen, auf das als Aktivierungsbildung (6D) Bezug genommen wird.
Getrennt wurde die Spannung weiter angelegt, um den Vorrichtungsstrom zu
sättigen.
Diese Sättigung
wird als ein Ergebnis der Vollendung der Aktivierung der dort aufgebrachten
organischen Substanz angesehen.
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Eine rechtwinklige Impulswelle mit
einer Impulsbreite von T1 von 1 Millisekunde und einem Impulsintervall
T2 von 10 Millisekunden wurde für
die Impulsspannung der Aktivierungsbildung verwendet und die Wellenhöhe des Impuls
wurde schrittweise erhöht.
Dieser Schritt wurde in einem Vakuum mit einem Grad von 10–5 Pa
durchgeführt.
-
7 stellt
schematisch die Vorrichtung für
das Vakuumverfahren dar, das für
diesen Schritt verwendet wird. Diese Vorrichtung arbeitet auch als
Meßsystem.
-
Bezugnehmend auf 7 weist die Vorrichtung für das Vakuumverfahren
ein Vakuumgefäß 75 und eine
Abgaspumpe 76 auf. Eine Elektronen-emittierende Vorrichtung
wird in dem Vakuumgefäß 75 angeordnet. Die
Vorrichtung weist ein Substrat 1, ein Paar Vorrichtungselektroden 2 und 3,
eine elektrisch leitende Schicht 4 und einen Elektronen-emittierenden
Bereich auf. Andererseits wird die Verfahrensvorrichtung mit einer
Energiequelle 71 zum Anlegen einer Vorrichtungspannung
Vf an die Elektronen-emittierenden Vorrichtung, einem Strommesser 70 zum
Lesen des Vorrichtungsstroms If versehen, der durch die elektrisch
leitende Schicht 4 zwischen Vorrichtungselektroden 2 und 3 und
einer Anode 74 fließt,
zum Erfassen des Emissionsstrom Ie, der von dem Elektronen-emittierenden
Bereich 5 der Vorrichtung emittiert wird. Bezugszeichen 73 bedeutet
eine Energiequelle für
eine hohe Spannung zum Anlegen einer hohen Spannung an die Anode 74 und
Bezugszeichen 72 bedeutet einen anderen Strommesser zum
Lesen des Emissionsstrom Ie, der von dem Elektronen-emittierenden
Bereich 5 der Elektronen-emittierenden Vorrichtung emittiert
wird.
-
Das Vakuumgefäß 75 enthält zusätzlich darin
ein Vakuummeßgerät und andere
Instrumente, die notwendig für
die Ausführung
der Operation der Aktivierungsbildung im Vakuum ist, so das die
Herstellung und die Leistungsfähigkeit
der Elektronen-emittierenden Vorrichtung gemessen werden kann und
im Vakuum überprüft werden
kann. Der Absauger 76 wird mit einem üblichen Hochvakuumsystem versehen,
das eine Turbopumpe und eine Rotationspumpe und eine ultrahohes
Vakuumsystem aufweist, das eine Ionenpumpe aufweist. Zusätzlich wird
ein Sauerstoffzylinder 77 oder ein Gaszylinder, der eine
Gasmischung aus Sauerstoff, Stickstoff und andere gasförmige Komponenten
enthält,
für ein
Stabilisierungsverfahren angeordnet, das folgt. Das Bezugszeichen 78 bedeutet
eine Ampule, die Aceton enthält,
das als Aktivierungssubstanz verwendet wird.
-
Die gesamte Vorrichtung für das Vakuumverfahren,
die ein Elektronenquellensubstrat enthält, das in 7 dargestellt wird, kann auf bis zu 450 °C mittels
eines Heizgeräts
(nicht gezeigt) erwärmt
werden. Daher kann diese Vorrichtung für ein Vakuumverfahren für den die
Aktivierung bildenden Schritt und darauffolgende Schritte verwendet
werden.
-
(Schritt 5): Carbonisierungsschritt)
Dann wurde eine Steuerspannung von 15 V, die eine rechtwinklige Impulsform
aufweist, mit T1 = 1 msek und T2 = 10 msek, wie in 3A gezeigt, an die Elektronen-emittierende Vorrichtung
für 15
Minuten im Vakuum mit einem Grad von 10–5 Pa
angelegt. Der Vorrichtungsstrom If wurde während dieses Schrittes beobachtet
und es wurde gefunden, dass der Vorrichtungsstrom If mit der Zeit
ansteigt, um 1,2 mA mit dem Ende von 15 Minuten ( 6D) zu erreichen.
-
(Schritt 6): (Stabilisierungsschritt)
Dann wurde Luft in das Vakuumgefäß in 7 eingeführt und die Vorrichtung wurde
thermisch bei 410 °C
unter atmosphärischem
Druck für
10 Minuten in der Vorrichtung behandelt. Keine Deformation der feinen
Teilchen wurden in der elektrisch leitenden Schicht 4 beobachtet,
offensichtlich weil die Vorrichtung in der Luft erwärmt wurde.
-
Anschließend wurde das Vakuumgefäß auf einen
Grad von 10–6 Pa
evakuiert und dann wurde Wasserstoff in das Gefäß bei Raumtemperatur eingeführt, um
die elektrisch leitende Schicht chemisch und demgemäß den elektrischen
Widerstand zu reduzieren. Zu beachten ist, dass die elektrisch leitende Schicht
in jedem der folgenden Beispiele chemisch reduziert wird, wenn nicht
andererseits speziell vermerkt. Danach wurde jede der Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen, die auf dem Substrat A für den Vorrichtungsstrom If
und Emissionsstrom Ie (6E)
gebildet sind, getestet.
-
[Vergleichsbeispiel 1]
-
Jede der Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen auf dem Substrat B wurde in der folgenden Weise in
Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
- (Schritt
1): Schritt der Reinigung eines Substrats / Bildung der Vorrichtungselektroden)
Das gleiche wie in Schritt 1 für
das Substrat A.
- (Schritt 2): (Schritt der Bildung einer elektrisch leitenden
Schicht) Das gleiche wie in Schritt 2 für das Substrat A.
- (Schritt 3): Schritt der Bildung der Aktivierung) Der gleiche
wie Schritt 4 für
das Substrat A. (Kein Schritt, der äquivalent zu Schritt 3 für das Substrat
A in diesem Beispiel ist.
- (Schritt 4): (Aktivierungsverfahren) Nach Einführung von
Aceton in das Vakuumgefäß der Vorrichtung
der 7, um einen Druck
von 10–2 Pa
herzustellen, wobei eine Steuerspannung von 15 V, die eine rechtwinklige
Impulsform mit T1 = 1 msek und T2 = 10 msek, wie in 3A gezeigt, an die Elektronen-emittierenden Vorrichtung
für 30
Minuten angelegt wird. Der Strom der Vorrichtung If wurde während dieses
Schrittes beobachtet, wobei gefunden wurde, dass der Strom der Vorrichtung
If mit der Zeit anstieg, um am Ende der 20 Minuten 2 mA zu betragen.
- (Schritt 5): (Stabilisierungsverfahren im Vakuum) Anschließend wurde
das Vakuumgefäß der Vorrichtung des
Vakuumverfahrens der 7 auf
einen Grad des Vakuums von 10–6 evakuiert und dann
wurde das Substrat B mittels eines Heizgeräts (nicht gezeigt) auf 200 °C für 15 Stunden
erwärmt.
Danach wurde das Substrat auf Raumtemperatur gekühlt und jede der Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen, die auf dem Substrat B gebildet wurden, wurde für den Strom
der Vorrichtung If und den Emissionsstrom Ie getestet.
-
Sowohl das Substrat A als auch das
Substrat B wurden unter den gleichen Bedingungen getestet. Speziell
betrug die Spannung an der Anode 1 kV, die von der Elektronenemittierenden
Vorrichtung getrennt wurde, um bei 5 mm getestet zu werden und ein
Strom der Vorrichtung von 15 V wurde an die Elektronen-emittierenden
Vorrichtung angelegt.
-
Der Strom der Vorrichtung If betrug
1,3 mA ± 15%
und der Emissionsstrom Ie betrug 10 μA ± 15% für das Substrat B. Auf der anderen
Seite betrug der Strom der Vorrichtung If 0,7 mA ± 5% und
der Emissionsstrom Ie betrug 0,95 μA ± 4,5% für das Substrat A, um einen
im wesentlichen gleichen Emissionsstrom Ie und einen leicht reduzierten
Strom der Vorrichtung If mit einer reduzierten Abweichung bei der
Leistungsfähigkeit
der Vorrichtungen des Substrats A zu beweisen, wenn es mit dem Substrat
B verglichen wird.
-
Nach der obigen Beobachtung wurden
die hergestellten Elektronen-emittierenden Vorrichtungen kontinuierlich
in dem Meßsystem
unter den oben beschriebenen Bedingungen betrieben, um herauszufinden, dass
während
der Emissionsstrom Ie der Vorrichtungen des Substrats B um 56% von
dem oben beobachteten Wert fällt,
fällt der
der Vorrichtungen des Substrats A nur um 25%. Danach wurden die
Elektronenemittierenden Bereiche 5 der Vorrichtungen A
und B über
ein Elektronenmikroskop und mittels der Ramanspektroskopie beobachtet.
-
8 stellt
schematisch eine der Elektronenemittierenden Vorrichtungen des Substrat
A, wie es durch ein Mikroskop gesehen wird, dar, wobei 18 sein Gegenstück das Substrat
B zeigt. Bei der Elektronen-emittierenden Vorrichtung des Substrats
B wurde eine neu gebildete Abscheidungsschicht aus Kohlenstoff hauptsächlich auf
der Seite der hohen Spannung der elektrisch leitenden Schicht und
teilweise weg vom Elektronen-emittierenden Bereich gefunden, in
Abhängigkeit
von der Richtung der Anlegung der Spannung in Schritt 4. Auf der
anderen Seite der Elektronen-emittierenden Vorrichtung des Substrats
A wurde eine neu gebildete Abscheidungsschicht aus Kohlenstoff hauptsächlich auf
der Spitze der Seite der hohen Spannung der elektrisch leitenden
Schicht, in Abhängigkeit
von der Richtung der Anlegung der Spannung in Schritt 5 gefunden. Falls
es mit einer höheren
Vergrößerung betrachtet
wird, wurde die Schichtabscheidung auch rund um und zwischen den
feinen Metallteilchen sowohl auf Substrat A als auch auf Substrat
B gefunden. Kohlenstoff wurde weniger auf den elektrisch leitenden
Schichten des Substrat A mit einer geringeren Abweichung zwischen
den Vorrichtungen als auf den Schichten des Substrats B gefunden.
-
Falls durch ein Transmissionselektronenmikroskop
und mittels Ramanspektroskopie beobachtet wurde, wurde gefunden,
dass die Vorrichtungen des Substrats A eine Kohlenstoffabscheidung
aus Graphit aufweisen, wobei die Kohlenstoffabscheidung der Vorrichtungen
des Substrats B geringer kristallin war und Wasserstoff mit einem
geringeren Ausmaß enthielt.
-
Falls das Stabilisierungsverfahren
des Schritts 5 des Vergleichsbeispiel 1 wie der Schritt 6 dieses
Beispiels, nicht an der Atmophäre
durchgeführt
wurde, zeigten die hergestellten Vorrichtungen einen Strom der Vorrichtung
und einen Emissionsstrom vergleichbar zu, aber leicht niedriger
als zu denen der Vorrichtungen des Beispiels 1, um zu beweisen,
dass das Stabilisierungsverfahren des Beispiels 1 machbar
auf ein bekanntes Verfahren angewendet werden kann. Die Vorrichtungen
zeigten ein Profil wie in 8 gezeigt.
-
[Beispiel 2]
-
Die Schritte, die in diesem Beispiel
gemacht werden, sind die gleichen wie die des Beispiels 1, mit der Ausnahme
der Schritte 4 bis 6.
- (Schritt 1): (Schritt
der Reinigung eines Substrats/ Bildung der Vorrichtungselektroden)
Gleich wie Schritt 1 für
das Substrat A im Beispiel 1.
- (Schritt 2): (Schritt der Bildung einer elektrisch leitenden
Schicht) Gleich wie Schritt 2 für
Substrat A in Beispiel 1.
- (Schritt 3): ( Schritt der Bildung der Aktivierung) Gleich wie
Schritt 4 für
das Substrat A in Beispiel 1.
- (Schritt 4): (Schritt der Anwendung einer organischen Substanz)
Nach dem Herausziehen des Substrats aus dem Meßsystem, wurde ein semi-polymerisiertes
Produkt aus Furfurylalkohol, dass im voraus hergestellt worden ist,
darauf auf eine Dicke von 25 nm mittels eines Spinners aufgebracht
und dann bei 100°C gebacken
bis es durch Wärme
fest war. Das semi-polymerisierte Produkt wurde durch Hinzufügen von
Tololsulfonat zu Furfurylalkohol, dass Wasser von weniger als 1%
enthält
und Erwärmen
und Rühren
der Mischung in einem thermostatischen Bad von 70 bis 90°C hergestellt.
- (Schritt 5) : (Carbonisierungsverfahren) Dann wurde das Substrat
in das Vakuumgefäß des Meßsystems zurückgebracht,
das bei 10–5
Pa evakuiert wurde. Danach wurde eine Steuerspannunng von 15 V,
die eine rechteckige Impulsform mit T1 = 2 msek und T2 = 10 msek
zeigt, wie in 3B gezeigt,
an die Elektronen-emittierende Vorrichtung für 20 Minuten angelegt, wobei
die Hochspannungsseite und die Niedrigspannungsseite der Vorrichtungselektroden
bei jedem Impuls gewechselt wird. Der Vorrichtungsstrom If wurde während dieses
Schrittes beobachtet und es wurde festgestellt, das der Vorrichtungsstrom
If mit der Zeit ansteigt, um 1,2 mA am Ende der 20 Minuten zu erreichen.
- (Schritt 6) (Stabilisierungsschritt) Dann wurde das Substrat
in zwei Hälften
geteilt, auf die als Substrate A-1 und A-2 Bezug genommen wird.
-
Für
das Substrat A-1 wurde Luft in das Vakuumgefäß der 7 eingeführt und jede Vorrichtung wurde thermisch
bei 380deg;C unter Atmosphärendruck
für 20
Minuten in der Vorrichtung behandelt. Dann wurde das Vakuumgefäß auf 10–6 Pa
evakuiert und jede der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen auf
dem Substrat wurde für
den Vorrichtungsstrom If und den Emissionsstrom Ie getestet.
-
Für
das Substrat A-2 wurde das Vakuumgefäß der 7 auf 10–6 Pa
evakuiert und das Substrat A-2 wurde auf 200 °C für 15 Stunden mittels einer
Heizvorrichtung (nicht gezeigt) erwärmt. Danach wurde das Substrat
A-2 auf Raumtemperatur gekühlt
und jede der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen auf dem Substrat wurde
für den
Vorrichtungsstrom If und den Emissionsstrom Ie getestet.
-
Sowohl das Substrat A-1 und das Substrat
A-2 wurde unter den gleichen Bedingungen getestet. Speziell betrug
die Spannung der Anode 1 kV, die von der Elektronen-emittierenden
Vorrichtung getrennt wurde, um bei 5 mm getestet zu werden, und
eine Vorrichtungsspannung von 15 v wurde an die Elektronen-emittierenden
Vorrichtung angelegt. Der Vorrichtungsstrom If betrug 1,2 mA ± 8% und
der Emissionsstrom Ie betrug 1,0 μA ± 8,5%
für das
Substrat A-2. Auf der anderen Seite betrug der Vorrichtungsstrom
If 0,8 mA ± 4,5%
und der Emissionsstrom Ie 0,95 μA ± 4,5%
für das
Substrat A, um einen im wesentlichen gleichen Emissionsstrom Ie
mit einer leicht reduzierten Abweichung bei der Leistungsfähigkeit
der Vorrichtungen des Substrats A-1, falls sie mit dem Substrat
A-2 verglichen wird,
zu beweisen.
-
Dann wurde die Unabhängigkeit
des Emissionsstrom Ie und des Vorrichtungsstroms If auf die Vorrichtungsspannung
Vf für
beide Substrate A-1 und A-2 studiert, indem eine wechselnde Vorrichtungsspannung
Vf unter den oben beschriebenen Testbedingungen verwendet wurde.
-
9 stellt
die Abhängigkeit
des Emissionsstrom Ie und des Vorrichtungsstroms Vf auf die Vorrichtungspannung
dar. Wie aus 9 zu sehen,
stiegen sowohl der Vorrichtungsstrom If als auch der Emissionsstrom
Ie monoton, sobald die Vorrichtungsspannung Vf erhöht wurde.
Der Emissionsstrom Ie weist eine Schwellenspannung (Vth) auf und
steigt nur unter der Schwellenspannung. Da die Vorrichtungen des
Substrats A-2 größer waren
als ihre Gegenstücke
das Substrats A-1, scheint es, dass eine Kriechspannung in ihrem Vorrichtungsstrom
If entstanden ist. Vermutlich wurde der Elektronen-emittierende
Bereich teilweise kurz geschlossen, um den Kriechstrom zu verursachen.
-
Nach den obigen Beobachtungen, wurden
die Vorrichtung angesteuert, um kontinuierlich unter den obigen
beschriebenen Testbedingungen zu arbeiten, um heraus zu finden,
dass der Vorrichtungsstrom sowohl für die Substrate A-1 und A-2
um 15 abnimmt.
-
Anschließend wurden die Elektronen-emittierenden
Bereiche 5 der Vorrichtungen der Substrate A-1 und A-2
durch ein Elektronenmikroskop und mittels einer Raman-Spektroskopie
beobachtet.
-
Die 10 und
die 19 stellen jeweils
die Vorrichtungen auf den Substraten A-1 und A-2 dar, das durch
ein Elektronenmikroskop beobachtet wird. Wie in 10 gezeigt, wurde Kohlenstoff auf den
gegenüberliegenden
Frontwänden
des Risses der elektrisch leitenden Schicht in dem Elektronen-emittierenden
Bereich 5 und auf der elektrisch leitenden Schicht, oder
sowohl auf der Niedrigspannungsseite als auch der Hochspannungsseite
von jeder der Vorrichtungen des Substrats A-1 gefunden. Auf der
anderen Seite wurde eine Schichtabscheidung von Kohlenstoff in dem
Elektronenemittierenden Bereich 5 sowohl auf der Niedrigspannungsseite
als auch der Hochspannungsseite von jeder der Vorrichtungen des
Substrats A-2, wie in 19 gezeigt,
gefunden.
-
Falls durch ein Elektronenmikroskop
und durch Raman-Spektroskopie
beobachtet wird, wurde gefunden, dass die Vorrichtungen von sowohl
dem Substrat A-1 als auch dem Substrats A-2 eine Schichtabscheidung
aus Glaskohlenstoff aufweist. In dem Fall des Substrats A-2 enthält ein Teil
der Kohlenstoffabscheidung der Vorrichtungen eine Verbindung aus
Kohlenstoff und Wasserstoff bis zu einem geringen Ausmaß. Der Ausdruck "Glaskohlenstoff" bezieht sich im
allgemeinen auf Kohlenstoff, der einen zufällig angeordnete vielschichtige
Struktur und eine nicht orientierte feine Textur mit geringen kristallinen
Dimensionen, eine hohe Steifigkeit und eine hohe Dichte aufweist.
Zusätzlich
ist es allgemein sehr hart. Bei der obigen Beobachtung der Raman-Spektroskopie
wurde eine Oszillationslinie von 514,5 nm des Argonlasers verwendet,
um eine Ramanlinie bei 1590/cm und 1355/cm zu finden, deren Halbbreite
bemerkenswert größer als
die Ramanlinie bei 1581/cm von HOPG (hoch orientierte pyrolyrisches
Graphit) ist.
-
[Beispiel 3]
-
Elektronenstrahlresist von negativem
Typ wurde in diesem Beispiel verwendet. Zwei Substrate A und B wurden
wie in Beispiel 1 verwendet. Da die Schritte 1 bis 5 im wesentlichen
die gleiche wie die des Beispiels 1 sind, werden sie unter Bezugnahme
auf die 6A, 6B, 6C, 6D und 6E beschrieben werden.
- (Schritt 1): (Schritt der Reinigung eines Substrats/
Bildung von Vorrichtungselektroden) Nachdem die beiden Substrat
A und B gründlich
gereinigt worden sind, wurde Pt darauf auf eine Dicke von 30 nm
mittels Sputtern für
die Vorrichtungselektroden abgeschieden, indem eine Maske verwendet
wird. Danach wurde eine Maske aus einer Cr Schicht mittels Vakuumverdampfung
auf eine Dicke von 100 nm zur Musterung der elektrisch leitenden
Schicht 4 hier gebildet, indem eine Abhebe-Technik verwendet
wurde (6a).
Die Vorrichtungselektroden
wurden auf einen Abstand L von 10 μm getrennt und weisen eine Breite
W von 100 μm
auf.
- (Schritt 2): (Schritt der Bildung einer elektrisch leitenden
Schicht) Pt wurde durch Sputtern auf das Substrat abgeschieden,
das die Vorrichtungselektroden 2 und 3 darauf
trägt,
um eine elektrisch leitende Schicht 4 zu bilden, die eine
Schichtdicke von 3 nm und einen elektrischen Widerstand
von 3 × 104 Ω/? aufweist.
Anschließend wurde
die Cr Schicht und die gebackene elektrisch leitende Schicht geätzt, um
ein gewünschtes
Muster durch nasses Ätzen
zu zeigen, indem ein saures Ätzmittel
verwendet wird (6B).
- (Schritt 3): (Schritt der Anwendung einer organischen Substanz)
Dann wurde eine organische Substanz, die das erfindungsgemäße Verfahren
kennzeichnet, angewendet. Bei diesem Beispiel wurde ein epoxidiertes
1,4-Polybutadien, das ein Elektronenstrahlresist von negativem Typ
ist, auf das Substrat auf eine Dicke von 40 nm mittels eines Spinners
aufgebracht wurde, um zumindest die elektrisch leitende Schicht 4 zu
bedecken und wurde bei 100 °C
vorgebacken ( 6C) .
- (Schritt 4): (Bildender Schritt der Aktivierung) Anschließend wurde
das Substrat A in einer Vakuum-Verfahrensvorrichtung,
wie in 7 dargestellt,
angeordnet, die dann evakuiert wurde. Dann wurde eine Impulsspannung
an die Vorrichtungselektroden 2 und 3 zur Bildung
der Aktivierung mittels einer Kraftquelle (nicht gezeigt) (6D) angelegt.
Eine
rechteckige Impulswelle mit einer Impulsbreite T1 von 1 Millisekunde
und einem Impulsintervall T2 von 10 Millisekunden wurde als Impulsspannung
der Bildung der Aktivierung verwendet und die Wellenhöhe des Impuls
wurde schrittweise erhöht.
Dieser Schritt wurde in einem Vakuum mit einem Grad von 10–5 Pa durchgeführt.
- (Schritt 5): (Carbonisierungsschritt) Dann wird eine Steuerspannung
von 15 V, die eine rechtwinklige Impulsform mit T1 = 1 msek und
T2 = 10 msek aufweist, wie in 3A gezeigt,
an die eine Elektronen-emittierende Vorrichtung für 12 Minuten
im Vakuum mit einem Grad von 10–5 Pa
angelegt. Der Vorrichtungsstrom If wurde während dieses Schrittes beobachtet
und es wurde gefunden, dass der Vorrichtungsstrom If mit der Zeit
ansteigt, um 1,5 mA mit dem Ende von 12 Minuten zu erreichen. Dann
wurde die Vorrichtung für
10 Minuten mehr angesteuert, um zu finden, dass der Vorrichtungsstrom
If im wesentlichen auf dem gleichen Niveau verbleibt.
- (Schritt 6): (Stabilisierungsschritt) Dann wurde Luft in das
Vakuumgefäß in 7 eingeführt und jede Vorrichtung des
Substrats A wurde thermisch bei 400°C unter atmosphärischem
Druck für
20 Minuten in der Vorrichtung behandelt. Anschließend wurde
das Vakuumgefäß auf einen
Grad von 10–6 Pa
evakuiert und jede der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen, die
auf dem Substrat A gebildet worden sind, wurden für den Vorrichtungsstrom
If und Emissionsstrom Ie (6E)
getestet.
-
Auf der anderen Seite wurden die
Vorrichtungen des Substrats B bei 200°C im Vakuum auf einen Grad von
10–5 Pa
für 15
Stunden in der Vakuum-Verfahrensvorrichtung der 7 mit Wärme behandelt. Dann wurde das
Vakuumgefäß weiter
auf 10– 6
Pa evakuiert und jede der Elektronen-emittierenden Vorrichtungen
auf dem Substrat B wurden für
den Vorrichtungsstrom If und den Emissionsstrom Ie getestet.
-
Sowohl das Substrat A als auch das
Substrat B wurden unter den gleichen Bedingungen getestet. Speziell
betrug die Spannung der Anode 1 kV, die von der Elektronen-emittierenden
Vorrichtung getrennt wurde, um bei 5 mm getestet zu werden und eine
Vorrichtungsspannung von 15 V wurde an die Elektronenemittierende
Vorrichtung angelegt.
-
Der Vorrichtungsstrom If betrug 0,8
mA ± 4,5%
und der Emissionsstrom Ie betrug 1,0 μA ± 4,5% für das Substrat A, während der
Vorrichtungsstrom If 1,0 mA ± 4,5%
und der Emissionsstrom Ie 1,0 μA ± 4,9%
für das
Substrat B betrug, um zu beweisen, dass sie im wesentlichen gleich
mit den jeweils korrespondierenden Werten des Substrats A sind.
-
Nach den obigen Beobachtungen, wurden
die hergestellte Elektronen-emittierenden Vorrichtungen kontinuierlich
in dem Meßsystem
unter den obigen beschriebenen Bedingungen angesteuert, mit der
Ausnahme, dass die Anodenspannung 10 kV betrug, um zu finden, dass
der Emissionsstrom Ie der Vorrichtungen um 23% von den oben beobachteten
Werten für
sowohl das Substrate A als auch B fällt. Keine elektrische Entladung
wurde während
des obigen Betriebs der kontinuierlichen Ansteuerung der Vorrichtungen
beobachtet. Zu beachten ist, dass das Substrat B von Beispiel 1
elektrische Entladungen ermöglicht.
Der Grund warum keine elektrische Entladung bei sowohl dem Substrat
A als auch B dieses Beispiel gleich auftritt, kann sein, dass der Elektronenstrahlresist
von negativem Typ im wesentlichen vollständig bei dem Carbonisierungsverfahren
carbonisiert wurde und kein Gas wurde während des Betriebs erzeugt,
während
der Betrieb oder das Zwischenprodukt, falls es bei den Vorrichtungen
des Substrats B existiert, nicht zersetzt, sondern polymerisiert
und carbonisiert wurde, während
die Vorrichtung angesteuert wurde, um zu arbeiten. Auf der anderen
Seite der Grund, warum die Vorrichtungen des Vergleichsbeispiels
1, die ähnlich
zur Stabilisierung im Vakuum bearbeitet wurden, elektrische Entladungen
verursachen kann, kann sein, dass das Zwischenprodukt, das bei dem
Aktivierungsverfahren gebildet wurde, nicht ausreichend entfernt
wurde.
-
Danach wurden die Elektronen-emittierenden
Bereiche 5 der Vorrichtungen A und B durch ein Elektronenmikroskop
und mittels Raman-Spektroskopie beobachtet.
-
Falls sie durch ein Elektronenmikroskop
beobachtet werden, zeigen die Elektronen-emittierenden Bereiche 5 der
Vorrichtungen des Substrats A ein Profil, das im wesentlichen gleich
zu dem ist, das in 8 für Beispiel 1 gezeigt
wird. Auf der anderen Seite zeigt das des Substrats A ein Profil,
das im wesentlichen gleich zu dem einen ist, das in 18 gezeigt wird.
-
Falls es durch ein Transmissions-Elektronenmikroskop
und mittels Raman-Spektroskopie beobachte wird, wurde gefunden,
dass die Vorrichtungen des Substrats A und B eine Kohlenstoffabscheidung
aufweisen, die prinzipiell aus Graphit der gleichen Kristallinität wie das
Graphit des Beispiel 1 gemacht ist.
-
[Beispiel 4]
-
Die Schritte, die in diesen Beispielen
gemacht werden, sind die gleichen wie die des Beispiel 3. Jedoch nur
ein einzelnes Substrat wurde in diesem Beispiel hergestellt.
- (Schritt 1): Schritt der Reinigung eines Substrats/
Bildung von Vorrichtungselektroden) Gleich wie Schritt 1 bei Beispiel
3.
- (Schritt 2) (Schritt der Bildung einer elektrisch leitenden
Schicht) Das gleiche wie Schritt 2 in Beispiel 3.
- (Schritt 3): (Schritt der Verwendung einer organischen Substanz)
Glycidyl methacrylate-ethyl acrylat Copolymer, das ein Elektronenstrahlresist
von negativem Typ ist, auf das Substrat auf eine Dicke von 35 nm
mittels eines CSpinners aufgebracht wurde und bei 90 vorgebacken
wurde.
- (Schritt 4): (Bildender Schritt der Aktivierung) Der gleiche
wie Schritt 2 des Beispiels 3.
- (Schritt 5): (Carbonisierungsschritt). Dann wurde das Substrat
in das Vakuumgefäß des Meßsystems
zurückgelegt,
das auf 10–5 Pa
evakuiert worden ist.
Danach wurde eine Steuerspannung von
15 V, die eine rechtwinklige Impulsform aufweist, mit T1 = 1,5 msek
und T2 = 10 msek, wie in 3A gezeigt,
an die Elektronenemittierende Vorrichtung für 15 Minuten angelegt, wobei
die Hochspannungsseite und die Niedrigspannungsseite der Vorrichtungselektroden
bei jedem Impuls gewechselt wurde. Der Vorrichtungsstrom If wurde
während
dieses Schritts beobachtet und es wurde gefunden, dass der durchschnittliche
Vorrichtungsstrom If der vier Vorrichtungen mit der Zeit stieg, um
1,5 mA am Ende der 15 Minuten zu erreichen.
- (Schritt 6): (Stabilisierungsschritt) Der gleiche wie Schritt
6 des Beispiels 3.
Dann wurden die Vorrichtung auf dem Substrat
unter den gleichen Bedingungen, wie die der vorhergehenden Beispiele
getestet. Speziell betrug die Spannung der Anode 1 kV, die von der
Elektronen-emittierenden Vorrichtung 5 mm getrennt war, um getestet
zu werden und eine Vorrichtungsspannung von 15 V wurde an die Elektronen-emittierenden
Vorrichtung angelegt.
-
Der Vorrichtungsstrom If betrug 0,8
mA ± 4,5%
und der Emissionsstrom Ie betrug 1,0 μA% 4,5%, um zu zeigen, dass
der Emissionsstrom Ie im wesentlichen gleich zu dem des Vergleichsbeispiels
1 war und der Vorrichtungsstrom If war leicht niedriger als der
des Vergleichsbeispiels 1. Die Vorrichtungen zeigen einen reduzierten
Grad der Abweichung.
-
Nach den obigen Beobachtungen, wurden
die hergestellten Elektronen-emittierenden Vorrichtungen kontinuierlich
in dem Meßsystem
unter den obigen beschriebenen Bedingungen angesteuert, um zu finden, dass
der Emissionsstrom Ie der vier Vorrichtungen um weniger als 25%
von den oben beobachteten Wert fällt. Dies
ist im wesentlichen gleich zu dem vergleichbaren Wert des Substrats
A des Beispiels 1.
-
Anschließend wurden die Elektronen-emittierenden
Bereiche 5 der Vorrichtungen des Substrats durch ein Elektronenmikroskop
und mittels Raman-Spektroskopie beobachtet. 10 stellt schematisch die Vorrichtungen
auf dem Substrat dar, die durch ein Elektronenmikroskop beobachtet
wurde. Wie in 10 gezeigt, wurde
Kohlenstoff auf den Frontwänden
des Risses der elektrisch leitenden Schicht in dem Elektronen-emittierenden
Bereich 5, oder sowohl auf der Niedrigspannungsseite als
auch der Hochspannungsseite von jeder der Vorrichtungen des Substrats
gefunden.
-
Falls durch ein Transmissions-Elektronenmikroskop
und mittels Raman-Spektroskopie beobachtet wurde, wurde gefunden,
dass die Vorrichtungen der beiden Substrate eine Schichtabscheidung
aufweisen, die prinzipiell aus kristallinen Graphit gemacht sind,
wie in dem Fall des Beispiels 1.
-
[Beispiel 5]
-
In diesem Beispiel wurde das Substrat
aus dem Material des Substrats A des Beispiels 1 gemacht und den
Schritten des Beispiels 1 wurde gefolgt bis auf die Schritte 5 und
6, die unten beschrieben werden.
-
(Schritt 5): (Carbonisierungsverfahren)
Dann wurde das Substrat in das Vakuumgefäß des Meßsystems zurückgelegt,
das auf 10–5 evakuiert
wurde. Danach wurde ein Laserimpulsstrahl von Außen auf den Elektronen-emittierenden
Bereich und seine Nähe
gestrahlt, um lokal den Elektronenemittierenden Bereich zu erwärmen, während eine
Steuerspannung von 15 V, die eine rechtwinklige Impulsform mit T1
= 0,3 msek und T2 = 10 msek aufweist, wie in 3 B
gezeigt, an die Elektronen-emittierende Vorrichtung für 10 Minuten
angelegt, wobei die Hochspannungsseite und die Niedrigspannungsseite
der Vorrichtungselektroden bei jedem Impuls gewechselt wurde. Ein
Vorrichtungsstrom If von 1,2 mA wurde am Ende von 10 Minuten beobachtet. Ein
geringer Wert wurde für
T1 ausgewählt,
weil der Elektronen-emittierende Bereich durch einen Laserstrahl erwärmt wurde,
aber der Vorrichtungsstrom If stieg ohne irgendein Problem zu haben,
was nahelegt, dass die gesamte Energie effektiv zur Steuerung der
Vorrichtungen verwendet wurde. Die Temperatur der elektrisch leitenden
Schicht wurde auf 200 °C
durch den Laserstrahl erhöht.
-
(Schritt 6): (Stabilisierungsschritt)
Dann wurde eine Gasmischung, die 80% N2 und 20% O2 enthält, in die
Vakuumverfahrensvorrichtung der 7 eingeführt, um
einen Druck von 10–1 Pa zu bilden und die
Vorrichtungen wurden thermisch bei 440 °C für 20 Minuten behandelt. Weil
eine hohe Temperatur der Wärmebehandlung
verwendet wurde, weil die Wärmebehandlung
unter niedrigem Druck durchgeführt
wurde, wurde kein Problem bei den Vorrichtungen in Form von ihren
elektrischen Eigenschaften beobachtet. Dann wurden die Vorrichtungen
auf dem Substrat für
den Vorrichtungsstrom If und dem Emissionsstrom Ie unter den Bedingungen, die
gleich wie die der vorhergehenden Beispiele sind, getestet. Speziell
betrug die Spannung der Anode 1 kV, die von der Elektronenemittierenden
Vorrichtung, die getestet wird, 5 mm beabstandet ist und eine Vorrichtungspannungs
von 15 V wurde an die Elektronen-emittierenden Vorrichtung angelegt.
-
Der Vorrichtungsstrom If betrug 0,9
mA ± 5,5%
und der Emissionsstrom Ie betrug 0,9 μA ± 5,2%, um zu zeigen, dass
der Emissionsstrom Ie im wesentlichen gleich zu dem des Beispiels
1 war und der Vorrichtungsstrom If war leicht niedriger wie der
des Beispiels 1. Die Vorrichtungen zeigen einen reduzierten Grad
der Abweichung.
-
Nach der obigen Beobachtung wurden
Elektronenemittierenden Vorrichtung kontinuierlich in dem Meßsystem
unter den oben beschriebenen Bedingungen angesteuert, um zu finden,
dass der Emissionsstrom Ie der vier Vorrichtungen um weniger als
25% von den oben beobachteten Wert fällt. Dies ist im wesentlichen gleich
zu dem vergleichbaren Wert des Substrats A des Beispiels 1.
-
Anschließend wurden die Elektronen-emittierenden
Bereiche 5 der Vorrichtungen des Substrats durch ein Elektronenmikroskop
und mittels Raman-Spektroskopie beobachtet. 10 stellt schematisch die Vorrichtungen
auf dem Substrat dar, die durch ein Elektronenmikroskop beobachtet
wurden. Wie in 10 gezeigt, wurde
Kohlenstoff auf den gegenüberliegenden
Frontwänden
des Risses der elektrisch leitenden Schicht in dem Elektronen-emittierenden
Bereich 5, oder sowohl auf der Niedrigspannungsseite als
auch der Hochspannungsseite von jeder der Vorrichtungen des Substrats
gefunden. Falls durch ein Transmissions-Elektronenmikroskop und
mittels Raman-Spektroskopie beobachtet wurde, wurde gefunden, dass
die Vorrichtung der beiden Substrate eine Schichtabscheidung aufweisen,
die prinzipiell aus kristallinem Graphit gemacht sind, wie in dem
Fall des Beispiel 1.
-
[Beispiel] 6]
-
Die Schritte, die in diesen Beispielen
gemacht werden, sind die gleichen wie die der Beispiele 1 und 2 mit
der Ausnahme des Schritts der Bildung einer elektrisch leitenden
Schicht.
- (Schritt 1): (Schritt der Reinigung
eines Substrats/Bildung von Vorrichtungselektroden) Gleich wie Schritt
1 für das
Substrat A des Beispiels 1.
- (Schritt 2): (Schritt der Bildung einer elektrisch leitenden
Schicht) Pt und Ni wurden abgeschieden, um eine Schicht der katalytischen
Metalle herzustellen, die eine geeignete Schichtdicke zwischen den
Vorrichtungselektroden 2 und 3 aufweist, die auf
dem Substrat 1 gebildet sind. Ähnlich wurde W abgeschieden,
um eine Schicht aus nicht katalytischem Metall für das Vergleichsbeispiel herzustellen.
Anderseits war dieser Schritt der gleiche wie Schritt 2 für das Substrat
A in Beispiel 1.
- (Schritt 3): ( Schritt des Anwendung einer organischen Substanz)
Der gleiche wie Schritt 3 für
das Substrat A in Beispiel 1.
- (Schritt 4): (Schritt der Bildung der Aktivierung) Der gleiche
wie Schritt 4 für
das Substrat A in Beispiel 1.
- (Schritt 5): (Carbonisierungsverfahren) Der gleiche wie Schritt
5 des Beispiels 2
- (Schritt 6): (Stabilisierungsschritt) Der gleiche wie Schritt
6 des Beispiels 2.
-
Dann wurden die Vorrichtungen auf
dem Substrat unter den gleichen Bedingungen, wie denen des Beispiel
2 getestet und der Elektronen-emittierenden Bereich wurde beobachtet.
Die Tabelle unten faßt
die Ergebnisse des Tests und der Beobachtung des Elektronen-emittierenden
Bereichs zusammen.
-
Wie aus der Tabelle ersichtlich wurde
Glaskohlenstoff an den Frontwänden
des Risses der elektrisch leitenden Schicht in dem Elektronen-emittierenden
Bereich 5 der Vorrichtungen abgeschieden, indem ein nicht katalytisches
Metall aus w für
die elektrisch leitende Schicht verwendet wurde, das heißt auf sowohl
der Niedrigspannungsseite als auch der Hochspannungsseite, aber
nur teilweise entlang der Richtung der Elektronen-emittierenden
Länge.
Dies kann erklären,
warum sowohl der Vorrichtungsstrom If als auch der Emissionsstrom
Ie der obigen Vorrichtungen niedriger war als der der Vorrichtungen,
die katalytische Metalle aus Pt und Ni verwenden. Zu beachten ist,
dass die Richtung der Elektronenemittierenden Länge sich auf die Richtung von
W' in 1A bezieht.
-
Tabelle:
Elektronen-emittierender Bereich mit verschiedenen Materialien für die elektrisch
leitende Schicht
-
-
[Beispiel 7]
-
Bei diesem Beispiel wurde ein Bild
erzeugendes Gerät
hergestellt, indem eine Elektronenquelle verwendet wird, die eine
Vielzahl von Elektronen-emittierenden Vorrichtungen der 1A und 1B, deren Oberfläche leitend ist, auf einem
Substrat und Verdrahtungsvorrichtungen der 1A und 1B auf
einem Substrat aufweist und sie verdrahten, um eine einfache Matrixanordnung
zu bilden. Auf eine derartiges Bild erzeugendes Gerät wird auch
als Farbflachbildschirm bezug genommen.
-
11 zeigt
eine schematische Teildraufsicht einer Elektronenquelle, die für ein Bild
erzeugendes Gerät
verwendbar ist. 12 ist
eine schematische Schnittansicht, die entlang der Linie 12-12 der 11 genommen wird. Die 13A bis 13L zeigen schematische Teilschnittansichten
der Elektronenquelle der 11. Über die 11, 12 und 13 A
bis 13 L bedeuten die Bezugszeichen die gleichen oder ähnlichen
Komponenten.
-
Die Elektronenquelle weist ein Substrat 1 Drähte 112 in
X-Richtung (auf die auch als untere Drähte Bezug genommen wird), die
zu Dxn korrespondieren und den Drähten 113 in Y-Richtung (auf die
auch als obere Drähte
Bezug genommen wird), die zu Dyn korrespondieren. Jede der Vorrichtungen
der Elektronenquelle weist ein Paar an Vorrichtungselektroden 2 und 3 und
eine elektrisch leitende Schicht 4 auf, die einen Elektronen-emittierenden
Bereich aufweist. Andererseits wurde die Elektronenquelle mit einer
Zwischenschicht einer isolierenden Schicht 121 und Kontaktöffnungen 122 versehen,
wobei jede von ihnen elektrisch mit einer korrespondierenden Vorrichtungselektrode 2 und
einem korrespondierenden unteren Draht 112 verbunden ist.
-
Die Schritte der Herstellung der
Elektronenquelle wird unter Bezugnahme auf die 13 A
bis 13L beschrieben werden, die jeweils zuden Herstellungsschritten
a bis 1 korrespondieren, wie hierin später beschrieben.
- Schritt a): Nach gründlicher
Reinigung einer Natronglasplatte wurde eine Siliciumoxidschicht
darauf auf eine Dicke von 0,5 μm
durch Sputtern gebildet, um ein Substrat 1 herzustellen, auf dem
Cr und Au nacheinander auf eine Dicke von 5 nm und 600 nm jeweils
durch Vakuumverdampfung gelegt wurden und dann wurde ein Photoresist
(AZ1370- erhältlich
von Hoechst Corporation) darauf mittels eines Spinners aufgebracht,
während
die Schicht gedreht und gebacken wird. Danach wurde eine Photomaskenbild
dem Licht ausgesetzt und entwickelt, um ein Resistmuster für die unteren
Drähte 112 herzustellen
und dann wurde die abgeschiedene Au/Cr Schicht nass geätzt, um
untere Drähte 112 herzustellen.
- Schritt b): Eine Siliciumoxidschicht wurde als eine Zwischenschicht
einer isolierenden Schicht 121 auf eine Schicht von 1,0 μm mittels
RF Sputtern gebildet.
- (Schritt c): Ein Photoresistmuster wurde zur Herstellung eines
Kontaktloch 112 für
jede Vorrichtung auf der Siliciumoxidschicht hergestellt, die beim
Schritt b abgeschieden worden ist, bei dem das Kontaktloch 112 dann
tatsächlich
durch Ätzen
der Zwischenisolationsschicht 121 gebildet wurde, indem
das Photresistmuster für
eine Maske verwendet wurde. Eine Technik des RIE (Reactive Ion Etching
= reaktives Ionen-Ätzen), indem
CF4 und H2 Gas für die Ätzoperation
verwendet wurde, wurde verwendet.
- (Schritt d): Danach wurde ein Muster vom Photoresist für ein Paar
der Vorrichtungselektroden 2 und 3 für jede Vorrichtung
gebildet und ein Riss L, der die Elektroden trennt und dann wurden
Ti und Ni schrittweise darauf jeweils auf eine Dicke von 5 nm und
40 nm mittels Vakuumabscheidung abgeschieden. Das Photresistmuster
wurde durch ein organisches Lösungsmittel
aufgelöst
und die Ni/Ti Abscheidungsschicht wurde behandelt, indem eine Abhebetechnik
verwendet wurde. Danach wurde jede Vorrichtung durch einen Photresist
bedeckt, mit der Ausnahme der Vorrichtungselektroden 3,
und Ni wurde darauf auf eine Dicke von 100 nm abgeschieden, um die
Vorrichtungselektroden 3 140 nm zu machen. Die Vorrichtungselektroden 2 und 3 wiesen
eine Breite W1 von 20 μm
auf und wurden von einander durch einen Abstand L von 5 μm getrennt.
- (Schritt e): Nach der Bildung eines Photoresistmusters auf den
Vorrichtungselektroden 2 und 3 der Vorrichtungen
für die
oberen Drähte 113,
wurde Ti und Au schrittweise durch Vakuumabscheidung auf die jeweiligen
Dicken von 5 nm und 500 nm abgeschieden und dann wurden nicht notwendige
Bereiche durch eine Abhebetechnik entfernt, um obere Drähte 113 herzustellen,
die ein gewünschtes
Profil aufweisen.
- (Schritt f): Dann wurde eine Cr Schicht zu einer Schicht von
100 nm durch Vakuumabscheidung gebildet, um eine Maske zu verwenden,
die eine Öffnung
an und um den Riss L zwischen den Vorrichtungselektroden von jeder
Vorrichtung aufweist, deren Cr Schicht dann der Musterbildungsoperation
unterworfen wurde. Danach wurde eine organische Pd Verbindung (ccp-4230:
erhältlich
von Okuno Pharmaceutical Co., Ltd) auf die Cr Schicht mittels eines
Spinners aufgebracht, während
die Schicht gedreht wurde und bei 300 °C 12 Minuten lang gebacken.
Die gebildete dünne
elektrisch leitende Schicht 4 von jeder Vorrichtung wurde
aus feinen Teilchen gemacht, die PdO als Hauptbestandteil enthalten
und weisen eine Schichtdicke von 7 nm auf und einen elektrischen
Widerstand pro Flächeneinheit
von 2 × 104 Ω/⎕ auf.
- (Schritt g): Ein semipolymerisiertes Produkt 131 des
Furfuylalkohols, dass im voraus hergestellt worden ist, wurde auf
jede Vorrichtung auf eine Dicke von 20 nm mittels eines Spinners
aufgebracht und bei 100 °C gebacken,
um in Wärme
auszuhärten.
- (Schritt h): Die Cr Schicht und die gebackene dünne elektrisch
leitende Schicht 4 von jeder Vorrichtung wurde nass geätzt, indem
ein saures Ätzmittel
verwendet wird, um die dünne
elektrisch leitende Schicht 4 mit dem gewünschtem
Muster zu versehen.
- (Schritt i): Dann wurde der Resist auf die gesamte Oberfläche des
Substrats, mit Ausnahme der Kontaktlöcher 122 aufgebracht,
indem ein Muster verwendet wurde und Ti und Au wurden schrittweise
mittels Vakuumverdampfung auf die jeweiligen Dicken von 5 nm und
500 nm abgeschieden. Alle nicht notwendigen Bereiche wurden mittels
der Abhebetechnik entfernt, um konsequent die Kontaktlöcher zu
begraben.
- (Schritt j): Das Innere der Elektronenquelle wurde auf 10–4 Pa
evakuiert und die Vorrichtungen auf dem Substrat wurden einer Bildung
der Aktivierung in einer Herstellungsvorrichtung unterworfen, die
eine Konfiguration gleich wie das oben beschriebene Meßsystem
aufweist und mit Drähten
DXn und Dym versehen wird, um eine Spannung an jede Vorrichtung
anzulegen. Die Bedingungen für
das Verfahren der Bildung der Aktivierung waren ähnlich zu denen des Beispiel
2.
- (Schritt k): Die Vorrichtungen wurden angesteuert, um durch
Anlegen einer Spannung an sie, auf der Basis einer Zeile zu Zeile
für 12
Minuten zu arbeiten. Während
des Betriebs wurde der Vorrichtungsstrom If beobachtet und die Anlegung
der Spannung wurde beendet, wenn der Vorrichtungsstrom If pro Vorrichtung
1,3 mA für
jede Zeile erreicht.
- (Schritt l): Nach dem Schritt k wurde das Substrat aus der Herstellungsvorrichtung
genommen und bei 420 °C
für 20
Minuten in einem Reinofen gebacken, der eine Gasmischung aus N2
und 02 mit einem Verhältnis von
80% bis 20% bei 10–1 Pa enthält.
-
Das vollständige Substrat der Elektronenquelle
wurde dann für
die Elektronen-Emission mittels einer Testvorrichtung getestet,
die eine Steuerungsschaltung aufweist, wie sie hierin später beschrieben
werden wird. Zur Herstellung eines Bild erzeugenden Geräts wird
ein Substrat einer Elektronenquelle, das den Test absolviert hat,
zu einem Montierschritt gebracht, um ein Bild erzeugendes Gerät herzustellen,
wie es hierin später
beschrieben wird.
-
Dann wurde eine Frontplatte hergestellt.
Eine Frontplatte weist eine fluoreszierende Schicht auf, die durch
Anordnung einer Gruppe an fluoreszierenden Körpern auf einer inneren Oberfläche eines
Glassubstrats und einer Metallrückwand
gebildet wird. Während
die fluoreszierende Schicht nur einen einzelnen fluoreszierenden
Körper
aufweist, falls eine Anzeigentafel verwendet wird, um schwarz und
weiß Bilder
zu zeigen, wobei um farbige Bilder zu zeigen, es notwendig ist schwarze
leitende Elemente 121 und fluoreszierend Körper aufzuweisen,
von denen die Ersteren als schwarze Streifen oder Elemente einer
schwarzen Matrix Bezug genommen wird, in Abhängigkeit von der Anordnung
der fluoreszierenden Körper.
Schwarze Streifen oder Elemente der schwarzen Matrix wurden für eine Farbanzeigetafel
angeordnet, so dass die fluoreszierenden Körper der drei verschiedenen
Primärfarben
weniger unterscheidbar gemacht werden, und der nachteilige Effekt
der Reduzierung des Kontrasts der angezeigten Bilder durch Außenlichts,
dass an der fluoreszierenden Schicht reflektiert wird, wird durch
Schwärzung
der umgebenden Flächen
vermindert. Während
Graphit normalerweise als Hauptbestandteil der schwarzen Streifen
verwendet wird, können
alternativ andere leitenden Materialien, die eine niedrige Lichtdurchlässigkeit
und Reflexionsvermögen
aufweisen verwendet werden.
-
Eine Präzipitation oder Drucktechnik
ist geeignet zum Aufbringen eines fluoreszierenden Materials auf ein
Glassubstrat, unabhängig
davon, ob es schwarz und weiß oder
eine Farbanzeige ist, verwendet zu werden. Eine übliche Metallrückwand wird
an der inneren Oberfläche
der fluoreszierenden Schicht angeordnet. Die Metallrückwand wird
zur Verfügung
gestellt, um die Leuchtkraft der Anzeigetafel zu verstärken, indem
die Lichtstrahlen, die von den fluoreszierenden Körpern emittiert
werden und auf die Innenseite der Hülle gerichtet werden, veranlaßt werden
auf die Frontplatte zurückzukehren,
um sie als eine Elektrode zum Anlegen einer Beschleunigungsspannung
an Elektronenstrahlen zu verwenden und um die fluoreszierenden Körper gegen
Beschädigungen
zu schützen,
die verursacht werden können,
wenn negative Ionen, die in der Hülle erzeugt werden, mit ihnen
kollidieren. Sie wird hergestellt, indem die innere Oberfläche der
fluoreszierenden Schicht (bei einer Operation, die normalerweise "Schichtbildung" genannt wird) geglättet wird
und der Bildung einer Al Schicht darauf mittels Vakuumabscheidung,
nachdem die fluoreszierende Schicht gebildet worden ist.
-
In diesem Beispiel wurde eine Frontplatte,
die eine Streifen-förmigen
fluoreszierende Schicht trägt,
gebildet.
-
Dann wurden das Substrat der Elektronenquelle
und die Frontplatte, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt
wurden, kombiniert, um ein Bild erzeugendes Gerät, wie in 14 gezeigt, herzustellen.
-
Bei 14 bedeutet
Bezugszeichen 110 eine Elektronen-emittierende Vorrichtung
und Bezugszeichen 112 und 113 bedeuten jeweils
einen X-Richtungs- Draht und einen Y-Richtungs- Draht für Elektronen-emittierende Vorrichtungen.
-
Nachdem das Substrat 1,
das eine große
Anzahl der Elektronen-emittierende Vorrichtungen trägt, deren
Oberfläche
leitend ist, fest auf der Rückplatte 141 befestigt
wurde, wobei die Frontplatte 144 (die eine fluoreszierende
Schicht 148 aufweist, die durch Anordnung von streifenförmigen fluoreszierenden
Körpern
auf der inneren Oberfläche
des Glassubstrats 147 und einer Metallrückwand 149 gebildet
wurde) 5 mm über
dem Substrat 1 mit einem Trägerrahmen 146 angeordnet
wurde, der dazwischen angeordnet ist und Sinterglas wurde auf die
Bindungsfläche
der Frontplatte 144, den Trägerrahmen 146 und
die Rückplatte 145 angebracht. Dann
wurden die fluoreszierenden Körper
der drei Primärfarben
vis-a-vis der jeweiligen Elektronen-emittierenden Vorrichtungen
angeordnet, um genau ausgerichtet zu werden und bei 400 °C für 15 Minuten
lang an der Atmosphäre
gebacken, um sie sicher zusammen zu verbinden. Während die Hülle auf der Frontplatte 144, dem
Trägerrahmen 146 und
der Rückplatte
in der obigen Beschreibung gebildet wurde, kann die Rückplatte 145 weggelassen
werden, wenn das Substrat 1 von selbst stark genug ist,
weil die Rückplatte 145 hauptsächlich zur
Verstärkung
des Substrats 1 bereitgestellt wird. Falls das der Fall
ist, wird eine unabhängige
Rückplatte 145 nicht
benötigt
und das Substrat 1 kann direkt mit dem Trägerrahmen 146 verbunden
sein, so dass die Hülle aus
einer Frontplatte 144, einem Trägerrahmen 146 und
einem Substrat 1 aufgebaut ist. Auf der anderen Seite kann
die gesamte Festigkeit der Hülle
gesteigert werden, indem eine Anzahl an Trägerelementen, so gennanten
Abstandshalter (nicht gezeigt) zwischen der Frontplatte 144 und
der Rückplatte 145 angeordnet
werden.
-
Die Hülle oder der Glasbehälter wurde
durch eine Abgasleitung (nicht gezeigt) mittels einer Vakuumpumpe
evakuiert, bis die Atmosphäre
im Inneren auf einen Grad des Vakuums von 10–5 Pa
reduziert wurde und auf 150 °C
für 2 Stunden
erwärmt,
um das Wasser, den Sauerstoff, CO, CO2,
Wasserstoff und anderen Substanzen zu entfernen, die in dem Behälter enthalten
sind, wobei der Behälter
danach hermetisch abgedichtet wurde. Dann wurde der Behälter einem
Getterverfahren unterworfen, indem eine Erwärmungstechnik mit hoher Frequenz
verwendet wurde, um den erreichten Grad des Vakuums im Inneren der
Hülle zu
erhalten, nachdem er abgedichtet worden ist. Da das Stabilisierungsverfahren
dieses Beispiels darauf zielt Wasser, Sauerstoff, CO, CO2 und Wasserstoff zu entfernen, die bei niedriger
Temperatur entfernt werden können,
wurde der Glasbehälter
bei niedriger Temperatur für
eine kurze Zeitdauer gebacken.
-
Jetzt werden eine Steuerschaltungen
zur Steuerung einer Anzeigentafel, die eine Elektronenquelle mit einer
einfachen Matrixanordnung zur Anzeige von Fernsehbildern gemäß den NTSC Fernsehsignalen aufweist, unter
Bezugnahme auf 15 beschrieben
werden.
-
In 15 bezeichnet
Bezugszeichen 151 ein Bild erzeugendes Gerät. Andererseits
weist die Schaltung eine Abtastschaltung 152, eine Steuerschaltung 153,
ein Schiebergister 154, einen Zeilenspeicher 155, einen
Trennkeis zur Synchronisierung des Signals 156 und einen
Modulationssignalgenerator 157 auf. Vx und Va bedeuten
in 15 Gleichspannungsquellen.
-
Das Bild erzeugende Gerät 151 wird
an äußere Schaltungen über Terminale
Doxl bis Doxm, Doyl bis Doym und ein Hochspannungsterminal Hv verbunden,
von denen die Terminale Doxl bis Doxm gestaltet sind, Abtastsignale
für sequentielle
Steuerung auf einer eins zu eins Basis die Zeilen (der N Vorrichtungen)
einer Elektronenquelle in der Vorrichtung zu empfangen, die eine
Anzahl an Elektronenemittierende Vorrichtung, vom Typ deren Oberfläche leitend ist,
aufweist, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, die M Zeilen
und N Spalten aufweist.
-
Auf der anderen Seite, werden Terminale
Doyl bis Doyn gestaltet, um ein Modulationsignal zur Steuerung des
Ausgabe Elektronenstrahls von jeder der Elektronen-emittierende
Vorrichtung, vom Typ deren Oberfläche leitend ist, zu empfangen,
einer Zeile, die durch ein Abtastsiganl ausgewält wird. Ein Hochspannungsterminal
Hv wird durch eine Gleichstrom Spannungsquelle Va mit einer Gleichstromspannung
eines Niveaus typischer Weise um 10 kV versorgt, die ausreichend
ist, die fluoreszierenden Körper
der ausgewählten
Elektronenemittierende Vorrichtung, vom Typ deren Oberfläche leitend
ist, mit Energie zu versorgen.
-
Die Abtastschaltung 152 arbeitet
in einer Weise wie folgt. Die Schaltung weist M Schaltungsvorrichtungen
auf (von denen nur die Vorrichtungen Sl und Sm speziell in 15 bezeichnet sind), wobei
jede entweder die Ausgabespannung der Gleichstromspannungsquelle
vx oder 0V (Erdpotentialniveau) einnimmt und werden mit einem der
Terminale Doxl der Anzeigentafel 151 verbunden. Jede der
Schaltungsvorrichtungen S1 bis Sm arbeitet in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal
TScan das von der Steuerungsschaltung 153 zugeführt wird
und kann mittels der Kombinierung von Transistoren wie FETs hergestellt
werden.
-
Die Gleichstromspannungsquelle Vx
ist so gestaltet, um eine konstante Spannung an die nicht abgetasteten
Elektronenemittierenden Vorrichtungen des Bild erzeugenden Geräts anzulegen,
um die Steuerspannung, die an die nicht abgetasteten Vorrichtungen
angelegt wird, zu veranlassen unter die Schwellenspannung zur Elektronenemission
zu fallen.
-
Die Steurspannung 153 koordiniert
die Arbeitsabläufe
der verwandten Komponenten, so dass Bilder geeignet in Übereinstimmung
mit von Außen
zugeführten
Videosignalen gezeigt werden. Sie erzeugt Kontrollsignale Tscan,
Tsft und Tmry in Antwort auf das synchronisierende Signal Tsync,
das von der Trennschaltung des synchronisierenden Signal zugeführt wird,
wird unten beschrieben werden.
-
Die Trennschaltung 156 des
synchronisierenden Signals trennt die synchronisierende Signalkomponente
und die Signalkomponente der Luminanz von dem von Außen zugeführten NTSC
Fernsehsignal und kann leicht verwirklicht werden, indem eine allgemein
bekannte Frequenztrennungs (Filter) Schaltung verwendet wird. Obwohl
ein synchronisierendes Signal, das aus dem Fernsehsignal mittels
der Trennschaltung des synchronisierenden Signals herausgeholt wird,
wie bekannt, aus einem vertikal synchronisierten Signal und einem
horizontal synchronisiertem Signals aufgebaut wird, wird einfach
als Tsync Signal hier, um der Bequemlichkeit willen, gestaltet,
ohne seine Komponentensignale zu beachten. Auf der anderen Seite
wird ein Luminanzsignal, das aus einem Fernsehsignel entnommen wird,
das dem Schieberegister 154 zugeführt wird, als DATA Signal bezeichnet.
-
Das Schieberegister 154 führt für jede Zeile
eine serielle/parallele Umwandlung in DATA Signale aus, die seriell
auf der Basis einer Zeitserie in Übereinstimmung mit dem Steuersignal
Tsft zugeführt
werden, das aus der Steuerschaltung 153 zugeführt wird.
(Mit anderen Worten ein Steuersignal Tsft arbeitet als eine Schiebeuhr
für das
Schieberegister 154). Eine Gruppe der Daten für eine Zeile,
die eine seriell/parallele Umwandlung durchlaufen haben (und korrespondiert
zu einer Gruppe der Steuerdaten für n Elektronen-emittierenden Vorrichtungen)
wird aus dem Schieberegister 154 als n parallele Signale
Idl bis Idn ausgesendet.
-
Der Zeilenspeicher 155 ist
ein Speicher zum Speichern einer Gruppe von Daten für eine Zeile,
die Signale Idl bis Idn sind, für
eine benötigte
Zeitdauer, gemäß dem Steuersignal
Tmry, das aus der Steuerschaltung 153 kommt. Die gespeicherten
Daten werden als I'dl
bis I'dn ausgesendet
und dem Modulationssignalgerator 157 zugeführt.
-
Dieser Modulationssignalgerator 157 ist
in der Tat eine Signalquelle, die geeignet den Betrieb von jeder
der Elektronen-emittierende Vorrichtung, vom Typ deren Oberfläche leitend
ist, steuert und moduliert und Ausgabesignale von dieser Vorrichtung
werden zu der Elektronen-emittierende Vorrichtungen, vom Typ deren Oberfläche leitend
ist, in der Anzeigetafel 151 über die Terminale Doyl bis
Doyn zugeführt.
-
Die obige Anordnung wird an die Impulsbreitenmodulation
angepaßt.
Mit der Impulsbreitenmodulation wird eine Schaltung vom Typ der
Impulsbreitenmodulation für
den Modulationssignalgerator 157 verwendet, so dass die
Impulsbreite der angelegten Spannung gemäß den Eingabedaten moduliert
werden kann.
-
Obwohl es nicht besonders oben erwähnt wird,
kann das Schiebergister 154 und der Zeilenspeicher 155 entweder
vom digitalen oder analogen Signaltyp sein, solange wie serielle/parallele
Umwandlungen und Speicherung der Vieosignale bei einer gegebenen
Rate durchgeführt
werden.
-
Mit einem Bild erzeugenden Gerät, das eine
Anzeigentafel und eine Steuerschaltung aufweist, die eine Konfiguration
wie oben beschrieben aufweist, bei dem die vorliegende Erfindung
anwendbar ist, wobei die Elektronenemittierenden Vorrichtungen Elektronen
emittieren, so wie eine Spannung daran über die äußeren Terminale Doxl bis Doxm
und Doyl bis Doyn angelegt wird. Dann werden die erzeugten Elektronenstrahlen durch
Anlegen einer hohen Spannung an die die Rückwand 149 aus Metall
beschleunigt oder eine transparente Elektrode (nicht gezeigt) über das
Hochspanmnungsterminale Hv beschleunigt wird. Die beschleunigten Elektroden
kollidieren unter Umständen
mit der fluoreszierenden Schicht 148, die im Gegenzug Licht
emittiert, um Bilder zu erzeugen.
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Falls NTSC Fernsehsignale an das
Bild erzeugende Gerät
angelegt werden, das in diesem Beispiel hergestellt wurde, werden
klare Fernsehbilder angezeigt.
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[Beispiel 8]
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In diesem Beispiel wurde eine Anzeigetafel über ein
Verfahren der Herstellung eines erfindungsgemäßen Bild erzeugenden Geräts hergestellt.
In diesem Beispiel arbeitet das Substrat der Elektronenquelle als eine
Rückplatte.
Dieses Beispiel wird unten unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm
der 16 beschrieben und
eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Herstellung eines
Bild erzeugenden Geräts
wird in 17 gezeigt.
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Zuerst wird die Vorrichtung zur Herstellung
beschrieben werden.
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Die Vorrichtung zur Herstellung einer
Anzeigentafel, die in diesen Beispielen verwendet wird, weist eine
Anzahl von Vakuumkammern vom ladungssicheren Typ auf. Grundsätzlich weist
sie ein Rückwand-Beladungskammer,
eine Rückwand-Backkammer,
eine Bildungs-/Carbonisierungskammer, eine Stabilisierungs/Dichtkammer,
eine Frontplatten-Beladungskammer, eine Frontplatten-Backkammer
und eine Kammer zum langsamen Abkühlen. Die Kammern werden von
einander durch Trennwände
getrennt, so dass die Vakuumbedingung von jeder Kammer unabhängig gesteuert
wird. Das Substrat, das aus einer Kammer entnommen wird, wird automatisch
zu einer folgenden Kammer transferiert. Eine Rückplatte wird über die
Rückplatten-Beladungskammer zur
Bearbeitung empfangen und aus der Stabilisierungskammer nach der
Vollendung der notwendigen Verfahren entnommen. Auf der anderen
Seite wird eine Frontplatte durch die Frontplatten-Beladungskammer
empfangen, passiert die Frontplatten-Backkammer und wird dann in
die Abdichtkammer gebracht, wo sie mit einer Rückplatte kombiniert wird, die
aus der Stabilisierungskammer entnommen wird. Der Behälter, der
hergestellt wird, indem die Front- und die Rückplatten kombiniert werden,
wird dann zu der Kammer zum langsamen Abkühlen bewegt, wo er auf Raumtemperatur
abgekühlt
wird. Jede Kammer wird mit einem Abgassystem versehen, das eine Öl freie
Vakuumpumpe aufweist. Die Bildungs-/ Carbonisierungskammer und die
Stabilisierungskammer werden nicht nur an elektrische Verfahrensweisen,
sondern auch an elektrische Tests angepasst. Die Stabilisierungs/
Abdichtkammer sind so angeordnet, dass Gas in sie für das Stabilisierungsverfahren
zugeführt
wird.
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Jetzt wird das Verfahren, das zur
Herstellung der Anzeigetafel dieses Beispiels verwendet wird, beschrieben
werden.
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(Herstellung der Frontplatte)
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(Schritt 1) (Herstellung und Test der
Frontplatte)
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Die Frontplatte des Bild erzeugenden
Geräts
wurde hergestellt wie in Beispiel 7 und dann getestet. Zuerst wurden
der Trägerrahmen
und die Anzeigetafel entlang der Peripherie mittels einer Sinterglasplatte
verbunden. Eine Tafelfrite (sinter frit) wurde auf der Fläche des
Trägerrahmens angeordnet,
um sie mit der Rückplatte
zu verbinden. Danach (Schritt 1) wurde die Frontplatte in die Beladungskammer
der 17 eingebracht, die
gestaltet wurde, um eine Vielzahl an Frontplatten im Vakuum zu verwahren.
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(Schritt 2) (Backen der Frontplatte)
Dann wurde die Frontplatte im Vakuum bei 400°C 10 Minuten lang gebacken,
um Wasser, Sauerstoff, CO und CO2 zu entfernen,
dass von der Frontplatte adsorbiert worden ist. Die Temperatur von
400 °C wurde
ausgewählt,
um sie in Übereinstimmung
mit der Temperatur der Rückplatte in
(Schritt 6) zu bringen. Die Frontplatten Backkammer zeigt einen
Grad an Vakuum von 1 × 10–5 Pa.
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(Schritt 3) (Herstellung der Rückplatte
(Substrat der Elektronenquelle in diesem Beispiel) Das gleiche wie
Schritte (a) bis (i) des Beispiels 7.
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In diesem Schritt wurde eine elektrisch
leitende Schicht auf jeder der Vielzahl der Elektronen-emittierenden
Vorrichtungen auf dem Substrat gebildet und dann wurden Drähte für die Vorrichtungen
in einer einfachen Matrixanordnung angeordnet. Dann wurde eine organische
Substanz auf das Substrat aufgebracht, um eine Schicht zu bilden.
Nach (Schritt 3) wurde die Rückwand
in die Beladungskammer der 17 eingebracht, die
gestaltet wurde, um eine Vielzahl an Rückplatten im Vakuum zu lagern.
- (Schritt 4) (Backen der Frontplatte) Dann wurde
die Rükplatte
im Vakuum bei 200 °C
10 Minuten lang gebacken, um Wasser, Sauerstoff, CO und CO2 zu entfernen, dass von der Rückplatte
adsorbiert worden ist. Die Rückplatten
Backkammer zeigt einen Grad an Vakuum von 1 × 10–5 Pa.
- (Schritt 5) (Bildung der Aktivierung/ Carbonisierungsverfahren)
Ein Bildungsverfahren der Aktivierung wurde in der gleichen weise
durchgeführt
wie in Beispiel 7 beschrieben. Dann wurde die geschichtete organische
Substanz in der gleichen Kammer carbonisiert. Das gesamte Substrat
wurde auf 200 °C
erwärmt. Nach
dem Carbonisierungsverfahren wurde jede Elektronen-emittierende
Vorrichtung für
den Vorrichtungsstrom getestet, um das Substrat der Elektronenquelle
zu überprüfen.
- (Schritt 6) (Stabilisierungsverfahren/Abdichten) Bei diesem
Stabilisierungsverfahren wurde eine 1 : 4 Gasmischung aus Sauerstoff
und N2 in die Kammer bei 1 Pa eingeführt und
bei 400°C
10 Minuten lang erwärmt, deren
Temperatur für
einige Zeit danach gehalten wurde. Dann wurde die Frontplatte, die
aus (Schritt 2) herauskommt, in die (Stabilisierungs/ Abdichtungskammer)
eingeführt
und ausgerichtet und mit der Rückplatte
unter Druck verbunden. Obwohl das eingeführte Gas in der Hülle nach
der Abdichtoperation gehalten wurde, um das Bindemitttel zu entfernen,
das auf dem Sinterglas verbleibt, wurde es danach eliminiert. Die Hülle wurde
abgedichtet, wenn der innere Druck der Kammer ein Druckniveau von
10–7 Pa
erreicht.
- (Schritt 7 (Langsames Abkühlungsverfahren)
Die Anzeigetafel, die im Schritt 6 hergestellt wurde, wurde langsam
auf Raumtemperatur abgekühlt
und dann aus der langsam abkühlenden
Kammer entfernt.
- (Schritt 8) Der Getter, der auf der Anzeigetafel angeordnet
ist, wurde hergestellt, um aufzuleuchten, um den erhaltenen Vakuumgrad
im Inneren der Anzeigetafel zu erhalten.
- (Schritt 9) Die hergestellte Anzeigetafel wurde elektrisch getestet.
- (Schritt 10) Wenn die Anzeigetafel gut im Schritt 9 arbeitete,
wurden die Steuerschaltung des Beispiels 7 und andere Komponenten
angepaßt,
um ein vollständiges
Bild erzeugendes Gerät
herzustellen.
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Die Bild erzeugende Vorrichtung wurde
angesteuert, um wie in Beispiel 7 zu arbeiten, um zu sehen, dass
klare Bilder anzeigt werden.
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Wie oben im Detail beschrieben, schließt ein Herstellungsverfahren
einer erfindungsgemäßen Elektronenemittierenden
Vorrichtung ein Aktivierungsverfahren ein, das Schritte der Aufbringung
einer organischen Substanz aufweist, wobei die organische Substanz
carbonisiert wird, um Elektronen-emittierende Vorrichtungen, deren
Oberfläche
leitend ist, zu bilden, die ausgezeichnet bei der Elektronenemission
bei niedrigen Kosten in einer einfachen Weise arbeiteten. Kohlenstoff
von hoher Qualität
kann für
die Elektronen-emittierende Vorrichtungen gebildet werden, indem
ein katalytisches Metall verwendet wird.
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Zusätzlich folgt ein Stabilisierungsschritt
zum Erwärmen
der Vorrichtung dem Aktivierungsschritt und wird im reaktiven Gas
durchgeführt,
um den Unterschied bei der Fähigkeit
dem reaktiven Gas zu widerstehen zwischen dem Zwischenprodukt und
der carbonisierten Substanz zu verwerten, die mit dem Aktivierungsverfahren
hergestellt wurde, so dass das Zwischenprodukt leicht bei niedriger
Temperatur entfernt werden kann und Elektronen-emittierende Leistungsfähigkeit,
signifikant bei dem Aktivierungsverfahren verbessert wird, erhalten
wird. So werden die Probleme, die dem bekannten Stabilisierungsverfahren
inhärent
sind, wie vorher ausgeführt,
beseitigt werden, um effektiv jede elektrische Entladung zu unterdrücken und
stabilisierten die Elektronen-emittierende Leistungsfähigkeit
der Vorrichtung.
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Daher wird eine Elektronenquelle,
die eine Vielzahl an derartigen Elektronen-emittierenden Vorrichtungen
und ein Bild erzeugendes Gerät
aufweist, das eine derartige Elektronenquelle eingebaut hat, über ein
Aktivierungsverfahren hergestellt wird, das viel leichter kontrollierbar
als sein Gegenstück
von jedem bekannten Verfahren ist, um die Abweichung bei der Leistungsfähigkeit
der Elektronenquelle und die des Bild erzeugenden Geräts zu vermindern.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Bild
erzeugendes Gerät
und dem Aufweisen der Schritte der Herstellung eines Substrat einer
Elektronenquelle, ihrem Testen, Herstellung einer Frontplatte, ihrem
Testen und Kombinieren des Substrats der Elektronenquelle und der
Frontplatte, die darauf ein Bild erzeugendes Element trägt, um eine
Vakuumhülle
herzustellen, werden nur eine gute Elektronenquelle und eine gute
Frontplatte kombiniert, um die Möglichkeit
der Herstellung eines defekten Bild erzeugenden Geräts zu beseitigen
und reduziert so konsequent die Gesamtkosten der Herstellung des
Bild erzeugend Geräts auf
der Basis einer Massenherstellung. Zusätzlich, da das Zwischenprodukt,
das bei dem Aktivierungsverfahren hergestellt wird, von dem Substrat
der Elektronenquelle entfernt wird, kann der Schritt der Kombinierung des
Substrats der Elektronenquelle und der Frontplatte, die darauf einen
fluoreszierenden Körper
trägt, in
einer Hülle
und ihrem Abdichten am meisten darauf gewidmet werden, um Wasser,
Sauerstoff, Wasserstoff, CO und CO2 weiter
zu entfernen, um die Herstellungskosten weiter zu vermindern.
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Schließlich, wenn eine Herstellungsvorrichtung,
die ein Bild erzeugendes Gerät
herstellen kann, ohne der Atmosphäre während der Herstellungsschritten
ausgesetzt zu sein, verwendet wird, werden das Wasser, der Sauerstoff,
der Wasserstoff, CO und CO2, die von der
Vorrichtung entfernt werden, gehindert von den Komponenten der Vorrichtung
wieder absorbiert zu werden, um einen stabilen Betrieb und eine
hohe Ausbeute bei der Herstellung, wie ein Bild erzeugendes Gerät, sicherzustellen.