DE69629864T2

DE69629864T2 - Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierende Vorrichtung, einer Elektronenquelle und eines Bilderzeugungsgerätes

Info

Publication number: DE69629864T2
Application number: DE69629864T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Ohta-ku Takahashi; Naoko Ohta-ku Miura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: CN1118843C; EP0736892B1; US20030087036A1; US6296896B1; US20020018845A1; DE69629864D1; CN1290953A; EP0736892A1; CN1146004C; CN1138210A; KR100221294B1; US6946159B2; US6506440B2

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Einrichtung, und insbesondere auf Elektronenquellen, auf Anzeigefelder und Bilderzeugungsgeräte, die die zuvor genannte Elektronenbildeinrichtung verwenden.
Zum Stand der Technik
Herkömmlicherweise sind zwei Arten von Elektronenemissionseinrichtungen bekannt, das heißt, eine thermoionische und eine des Kaltkathodentyps. Typen der Kaltkathodenemissionseinrichtungen enthalten: Typen der Feldemission (werden nachstehend als "Einrichtung des FE Typs" bezeichnet), Einrichtungen des Metall/Isolator/Metall-Typs (werden nachstehend als "MIM-Einrichtung" bezeichnet), und Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit (werden nachstehend als "SCE-Einrichtung" bezeichnet).
Bekannte Beispiele der Berichte von Einrichtungen des FE-Typs enthalten: W. P. Dyke & W. W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956); und "Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976). Bekannte Beispiele von Berichten über MIM-Einrichtungen enthalten: C. A. Mead, "The tunnel-emission amplifier", A. Appl. Phys., 32. 646 (1961). Bekannte Beispiele über Berichte von Einrichtungen des SCE-Typs enthalten: M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10 (1965).
Die SCE-Einrichtung nutzt den Vorteil des Phänomens, daß die Elektronenemission auftritt, wenn elektrischer Strom veranlaßt wird, parallel zu einem Dünnfilm zu fließen. Dieser Dünnfilm ist ein kleiner Bereich, der auf dem Substrat gebildet ist. Als Beispiele für derartige oberflächenleitende Elektronenemissionseinrichtungen, zusätzlich zu der von Elinson et al. zuvor erwähnten Einrichtung unter Verwendung von SnO₂-Dünnfilm wird berichtet über jene, die einen Au-Dünnfilm verwenden [G Dittmer: "Thin Solid Films", 9.317 (1972)]. In₂O₃/SnO₂ Dünnfilm [M. Hartwell und C. G. Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf." 519 (1975)] und ein Kohlenstoffdünnfilm [Hisashi Araki et al.: Shinku, Band 26, Nr. 1, Seite 22, (1983)].
18 veranschaulicht den Aufbau der zuvor erwähnten Einrichtung nach Hartwell als klassisches Beispiel einer elektronenemittierenden Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit. In dieser Figur bedeutet Bezugszeichen 1 ein Substrat. Bezugszeichen 4 bedeutet einen elektrisch leitenden Film, der gebildet ist durch Sprühen in einer H-Form von Metalloxyd eines Metalloxydfilms, und die elektronenemittierende Zone 5 ist gebildet aus einer später zu beschreibenden Stromleitbehandlung, die man Erregerformierung nennt. In dieser Figur wird der Abstand L zwischen den Einrichtungselektroden eingestellt auf 0,5 bis 1 mm, und die Einrichtungslänge W' wird auf ungefähr 0,1 mm eingerichtet. Die Form der elektronenemittierenden Zone 6 ist in einer Typenzeichnung dargestellt.
Herkömmlicherweise ist diesen mit den Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit die Form zur Bildung der elektronenemittierenden Zone 5 gemeinsam, das vorherige Durchführen einer Stromleitbehandlung bezüglich des elektrisch leitenden Films 4, die man Erregerformierung nennt; das heißt, die Erregerformierung bezieht sich auf den Prozeß des Beaufschlagens entweder mit Gleichstrom oder einer extrem langsam ansteigenden Spannung an beide Kanten des elektrisch leitenden Films 4, beispielsweise etwa 1 V/Minute, um so eine lokale Störung, Deformierung oder Verschlechterung zu erreichen, wodurch eine elektronenemittierende Zone 5 gebildet wird, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Bezüglich der Elektronenemissionszone 5 ist des weiteren ein Riß an einem Abschnitt des elektrisch leitenden Film 4 gebildet, und die Elektronenemission tritt aus der Nähe dieses Risses auf. Das Glied, das der lokalen Zerstörung, Deformierung oder gar Verschlechterung unterzogen wurde, wodurch eine Elektronenemissionszone 5 gebildet wird, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Hinsichtlich der Elektronenemissionszone 5 wurde ein Riß an einem Abschnitt des elektrisch leitenden Films 4 gebildet, und eine Elektronenemission tritt in der Nähe dieses Risses auf. Das Glied ist der lokalen Zerstörung, Deformierung oder Verschlechterung mittels Erregerformierung unterzogen, nach dem bezüglich des leitenden Films, auf den Bezug genommen wird, der als Elektronenemissionszone 5 bezeichnet wird, und der leitende Film, auf dem die Elektronenemissionszone 5 gebildet wurde mittels Erregerformierung, wird bezeichnet als elektrisch leitender Film 4, der die Elektronenemissionszone 5 enthält. Die zuvor genannte Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit, die der Erregerformierung unterzogen worden ist, eine, bei der Spannung an den elektrisch leitenden Film 4 eingelegt wird, der die Elektronenemission 5 enthält, und elektrischer Strom wird veranlaßt, durch die zuvor genannte Einrichtung zu fließen, womit die Emission von Elektronen aus der Elektronenemissionszone 5 verursacht wird.
Die zuvor genannte Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit hat den Vorteil, daß eine gegliederte Formierung einer großen Anzahl von Einrichtungen über eine große Fläche aufgrund des Aufbaus dieser in einfacher Weise und der einfachen Herstellung derselben ermöglicht wird. Viele Anwendungen zum Nutzen dieser Vorteile sind folglich untersucht worden, einige wenige Beispiele sind geladene Strahlquellen und Anzeigegeräte. Ein Beispiel einer großen Anzahl von Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit sind in der Elektronenquelle als sogenannte Einrichtung des Leitertyps angeordnet, wobei, wie später zu beschreiben ist, beide Kanten der individuellen Emissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit, die parallel angeordnet und gemeinsam mittels Verdrahtung (gemeinsame Verdrahtung) verdrahtet sind, um so eine Zeile zu schaffen, und viele derartiger Zeilen sind gegliedert (beispielsweise japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 1-031332, japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 1-283749, japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2257552). Während in den letzten Jahren Bilderzeugungsgeräte, wie Anzeigegeräte, die Anzeigegeräte der in flacher Bauweise sind, Flüssigkristall verwenden, haben die Stelle von Kathodenstrahlgeräten eingenommen, derartige Anzeigegeräte in flacher Bauweise verwenden, die Flüssigkristall verwenden, haben Probleme, wie das Erfordernis des Lichts von hinten auf Grund fehlender Eigenemission, und die Entwicklung eines Anzeigegerätes vom Emissionstyp ist erwartet worden. Ein Beispiel, das angegeben werden kann vom Anzeigegerät des Emissionstyps, ist ein Bilderzeugungsgerät mit einem Anzeigefeld, das sich zusammensetzt aus einer Elektronenquelle vieler gegliederter Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit, und einer Fluoreszenzsubstanz, die veranlaßt wird, sichtbares Licht mittels Elektronen zu emittieren, die die Elektronenquelle imitiert (beispielsweise USP 5 066 883).
Das bekannte Verfahren, das zur Herstellung der elektronenemittierenden Einrichtung verwendet wird, wie es zuvor beschrieben wurde, war ein photolithographischer Prozeß nach allgemein bekannten Halbleiterprozessen.
Während die zuvor beschriebene Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit bei Bilderzeugungsgeräten und anderen Geräten mittels Erstellen und Anordnen einer großen Anzahl derartiger Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit auf einem Substrat mit einer großen Fläche angewandt werden kann, würde eine derartige Anordnung, hergestellt mit bekannten photolithographischen Prozessen, zu extrem hohen Kosten führen. Es ist folglich erforderlich geworden, ein kostengünstigeres Herstellungsverfahren anzuwenden. Bis hierhin ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, als ein solches zur Herstellung derartiger Einrichtung auf einem Substrat mit großer Fläche, wobei eine Drucktechnologie angewandt wird, um die Elektroden 2 und 3 herzustellen, und das Herstellen des elektronenemittierenden Films 4 wird durchgeführt unter Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens, bei dem Tröpfchen einer Lösung, die organische Metallverbindungen enthalten, auf das Substrat in Partialweise aufgetragen. (Japanische Patentanmeldung Nr. 6-313439 und japanische Patentanmeldung Nr. 6-313440).
Nun folgt eine Beschreibung einer Übersicht über den Herstellprozeß für Elektronenemissionseinrichtungen, der eine Drucktechnologie anwendet, und es wird ein Tintenstrahlverfahrer unter Bezug auf die 3A bis 3E angegeben.

1) Ein Isoliersubstrat 1 wird sorgfältig gewaschen mit einem Waschmittel, reinem Wasser und einem organischen Lösungsmittel, dem folgend, welche Einrichtungselektroden 2 und 3 auf der Oberfläche des zuvor genannten Isoliersubstrats 1 unter Verwendung einer Siebdrucktechnik oder einer Offsetdrucktechnologie (3A) gebildet werden.
2) Tröpfchen einer Lösung, die die organischen Metallverbindungen enthalten, werden beispielsweise auf den Spaltabschnitt der Einrichtungselektroden 2 und 3 auf das Isoliersubstrat unter Verwendung eines Tröpfchenauftragungsmittel aufgetragen, so daß die aufgetragenen Tröpfchen beide Elektroden verbinden, wonach sie entfernt werden. Dieses Substrat wird ausgetrocknet und getempert, um so den elektrisch leitenden Dünnfilm 4 zum Erzeugen der Elektronenemissionszone (3D) zu bilden.

Das Auftragen von Tröpfchen auf die gedruckten Elektroden unter Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens führt jedoch zu Problemen, wie den folgenden: das heißt, in einem Moment, bei dem die Dichte der gedruckten Elektrode gering ist, kann ein Phänomen auftreten, bei dem die aufgetragenen Tröpfchen durch Kapillarwirkung in die Elektrode eindringen. Dies veranlaßt, daß der Umfang und die Flüssigkeit unregelmäßig auf den Spaltabschnitt verteilt werden, wodurch Unregelmäßigkeiten in der Stärke des elektrisch leitenden Films nach dem Tempern, Unregelmäßigkeiten der Filmdicke von einer Einrichtung zur anderen und Unregelmäßigkeiten in den elektrischen Eigenschaften auftreten.
Während dies kein Problem ist, das auf das Tintenstrahlverfahren beschränkt ist, werden die Tröpfchen in der Situation abgestoßen, wenn die Oberflächenbedingungen des Substrats nicht gleichförmig sind oder die Benetzbarkeit gedruckter Elektroden und des Substrats nicht gleich sind, und somit wird das Herstellen eines gleichförmigen Films schwierig.
Wenn das Tintenstrahlverfahren angewandt wird zur Bildung eines später zu beschreibenden Anzeigegerätes mit großer Fläche, wird es weiterhin erforderlich, eine große Anzahl von Tröpfchen auf das Substrat aufzutragen, um eine größere Anzahl elektrisch leitender Filme zu schaffen. Die erforderliche Zeit, die dem Auftragen der Tröpfchen auf das Substrat folgt, während der die Tröpfchen übrigbleiben, unterscheidet sich bei jedem der elektrisch leitenden Filme. Die organischen Verbindungen, die in den Tröpfchen enthalten sind, kristallisieren folglich, wodurch eine Ungleichförmigkeit der Filmstärke bei der Filmstärke der elektrisch leitenden Filme beim Nachtempern und eine Ungleichmäßigkeit im Widerstand eines jeden der elektrisch leitenden Filme gemäß einer jeden der Einrichtungen entsteht.
Wie in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 1-200532 beschrieben ist, zur Gewinnung eines Films, der Feinpartikel oder Metalloxyde enthält, auf die die Erregerformierungsverarbeitung angewandt wird, ein Prozeß sein, durchgeführt wird, wobei ein Dünnfilm einer organischen Metallverbindung, wie beispielsweise Palladiumacetat, zwischen den Einrichtungselektroden gebildet wird, gefolgt von einem Temperprozeß, der als Tempern bezeichnet wird, angewandt auf den elektrisch leitenden Dünnfilm. Dieser bekannte Temperprozeß wird durchgeführt, um einen Dünnfilm aus Feinpartikeln von Metall oder Metalloxyd zu bilden, auf Grund der Wärmeaufspaltbarkeit der organischen Metallverbindung in einer Atmosphäre von Luft. Die wärmeverarbeitende Temperatur dieses bekannten Verfahrens ist eine Temperatur, die über dem Schmelzpunkt oder dem Aufspaltungspunkt der organischen Metallverbindung liegt.
Als Ergebnis dieses bekannten Prozesses, bei dem der elektrisch leitende Dünnfilm aus der organischen Metallverbindung erwärmt wird auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes oder oberhalb des Aufspaltungspunktes, um einen elektrisch leitenden Film vor Durchführen der Erregerformierung zu schaffen, geht ein Teil des Metalls verloren, das in der organischen Metallverbindung enthalten ist, entweder durch Verflüchtigung oder durch Sublimation, was zu einer Ausdünnung der Stärke des gewonnenen Dünnfilms aus Feinpartikeln aus Metall oder Metalloxyd führt, und weiter eine problematische Situation schafft, bei der die genaue Steuerung der Filmdicke schwierig ist.
Weiter noch, an der Stelle, bei der nicht flüchtige organische Verbindungen verwendet werden zum Erzeugen des elektrisch leitenden Films, tritt eine Kristallausfällung und Deformierung der Tröpfchen während des Austrockenprozesses auf, wodurch Unregelmäßigkeiten in der Filmstärke entstehen, was erneut zu dem Problem führt, bei dem die präzise Steuerung der Filmstärke schwierig ist.
Beim Herstellprozeß des Bilderzeugungsgerätes, bei dem mehrfach Elektrodenemissionseinrichtungen vorgesehen sind, entsteht darüber hinaus die Schwierigkeit der Unterschied in der Stärke der geschaffenen Elektronenemissionseinrichtungen auf Grund der Tatsache, daß es eine Zeitdifferenz gibt, beginnend mit dem Auftragen der Tröpfchen einer jeden Einrichtung bis zum Temperprozeß.
Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit, die nach dem zuvor genannten Verfahren hergestellt sind, gibt es folglich große Unregelmäßigkeiten in der Dicke der elektrisch leitenden Filme und der elektrischen Eigenschaften, wie dem Flächenwiderstandswert, wodurch Unregelmäßigkeiten der Helligkeit auftreten und defekte Produkte entstehen als resultierende Elektronenquellen, Anzeigefelder und Bilderzeugungsgeräten, die die Elektronenemissionseinrichtungen verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist entstanden in Hinsicht auf die zuvor aufgeführten Probleme, und die Aufgabe derselben ist es, folgendes zu vermeiden: Durchsickern der Tröpfchen auf Grund gedruckter Elektroden; oder ungleichförmiges Verteilen der Tröpfchen auf Grund Benetzbarkeitsverteilung auf dem Substrat oder der unterschiedlichen Benetzbarkeit zwischen Substrat und den Elektroden; oder Ausfällung von Kristallen auf Grund der unterschiedlichen Zeit von Tröpfchenauftragen bis zum Temperprozeß und Verflüchtigen oder Sublimieren; wodurch ein Herstellverfahren entwickelt wird für eine Elektrodenemissionseinrichtung, von der das Ausdünnen des elektrisch leitenden Films vernachlässigt werden kann und Unregelmäßigkeiten in elektrischen Eigenschaften, wie der Flächenwiderstandswert, minimiert werden können, und des weiteren Schaffen eines Herstellverfahrens für Elektronenquellen, Anzeigefelder und Bilderzeugungsgeräte, die selbiges Verfahren anwenden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Vorrichtung auf einem Substrat, die über einen elektrisch leitenden Film mit einer elektronenemittierenden Zone verfügt, wobei das Bilden der elektrisch leitenden Schicht einen Metallverbindungsanwendungsschritt des Anwendens einer Lösung mit einem metallverbindungsenthaltenden Material in einem Flüssigkeitströpfchenzustand auf das Substrat und wenigstens einen Steuerwirkstoffanwendungsschritt des Anwendens einer Lösung umfaßt, die über einen Schichtstärkesteuerwirkstoff in einem Flüssigkeitströpfchenzustand auf das Substrat verfügt.
Der Filmstärkesteuerwirkstoff kann eine wässerige Lösung sein, die wässerigen Harz enthält, und/oder eine Lösung eines Aufspaltmittels zum Aufspalten des die Metallmetallverbindung enthaltenen Materials, wie ein reduzierender Aufspaltmittel, ein Hydrolytikaufspaltmittel, ein katalytischer Zersetzer oder ein Säureaufspaltmittel.
Es ist bekannt, daß die europäische Patentanmeldung EP-A-0 693 766, die der Stand der Technik nach Artikel 54(3)EPC ist, einen Prozeß offenbart, bei dem der elektrisch leitende Film behandelt wird, um seinen elektrischen Widerstand zu verringern. In einem Beispiel wird das Substrat, einschließlich des elektrisch leitenden Films, in eine reduzierende/säurezersetzende Lösung getaucht, wie eine Lösung aus Ameisensäure.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Quelle, mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind; wobei die Herstellung der elektronenemittierenden Vorrichtung gemäß dem obigen Verfahren erfolgt (Patentanspruch 32).
Nach einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bilderzeugungsgerätes, mit einer Elektronenquelle, die über eine Vielzahl elektronenemittierender Vorrichtungen verfügt, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, und mit einem Bilderzeugungsglied;
wobei die Herstellung der elektronenemittierenden Vorrichtung gemäß dem obigen Verfahren erfolgt (Patentanspruch 33).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A ist eine Modellaufsicht, die den Aufbau einer flachen Elektronenemissionseinrichtung darstellt, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 1B ist eine Querschnittsansicht derselben;
2 ist eine Modellquerschnittsansicht, die den Aufbau einer Elektronenemissionseinrichtung des Stufentyps darstellt, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3A bis 3E sind Modellquerschnittsansichten, die ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung darstellen;
4A und 4B sind Graphen, die Beispiele von Spannungswellenformen zur Erregungsformierung darstellen, die vorzugsweise für die vorliegende Erfindung verwendet wird;
4 ist eine schematische Blockdarstellung einer Meß-/Bewertungseinrichtung, die Elektronenemissionseigenschaften mißt;
9 ist ein Graph, der den Emissionsstrom Ie von der Elektronenemissionseinrichtung darstellt, die nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, und typisches Beispiel der Beziehung des Einrichtungsstromes If und der Einrichtungsspannung Vf;
7 ist eine schematische Blockdarstellung einer Elektronenquelle einer einfachen Matrixanordnung, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
8 ist eine schematische Blockdarstellung eines Anzeigefeldes, das vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei das Anzeigefeld eine Elektronenquelle mit einfacher Matrixanordnung verwendet;
9A und 9B sind Musterdarstellungen, die ein Beispiel eines Fluoreszenzbildschirms darstellen;
10 ist eine Blockdarstellung einer Ansteuerschaltung des Beispiels, bei dem ein Bilderzeugungsgerät, das vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird bei NTSC-Fernsehsignalen und angewandt wird;
11 ist eine schematische Blockdarstellung einer Elektronenquelle mit einer Leiteranordnung, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
12 ist eine schematische Blockdarstellung eines Anzeigefeldes, das vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung mit einer Leiteranordnung Verwendung findet;
13 ist eine schematische Darstellung eines Blasenstrahlherstellgerätes des Mehrfachdüsentyps, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht;
14 ist eine schematische Darstellung eines Piezostrahlherstellgerätes vom Mehrfachdüsentyp, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht;
15 ist eine Modelldarstellung eines Tröpfchenauftragungsprozesses, der ein Tintenstrahlherstellgerät vom Mehrfachdüsentyp verwendet, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht;
16 ist eine Teilaufsicht auf die Elektronenquelle nach der vorliegenden Erfindung, die in einem Ausführungsbeispiel hergestellt wird;
17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 17–17 der Elektronenquelle in 16;
18 ist eine Modellaufsicht eines typischen Aufbaus einer bekannten Elektronenemissionseinrichtung; und
19A bis 19D sind Darstellungen, die ein Beispiel der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung darstellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen beschrieben.
Nach dem Herstellungsverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch leitendes Filmbildungsmaterial aufgetragen, das eine organische Metallverbindung und/oder eine nicht organische Metallverbindung als Hauptbestandteil enthält, auf ein Substrat in der Form von Tröpfchen. Während beliebige Mittel zum Auftragen des zuvor genannten Materials auf das Substrat akzeptabel sind, sofern das Auftragen durchgeführt werden kann, während die Tröpfchen des zuvor genannten Materials gebildet werden, ist das Tintenstrahlverfahren aus folgenden Gründen vorzuziehen: spezielle kleine Tröpfchen können erzeugt und aufgetragen werden in effektiver und präziser Weise, und die Steuerbarkeit ist ebenfalls gut. Mit dem Tintenstrahlverfahren können kleine Tröpfchen von etwa 10 Nanogramm bis um etwa Zehnen von Nanogrammen mit hoher Reproduzierbarkeit erzeugt und auf das Substrat aufgetragen werden. Allgemein gibt es zwei Arten von Tintenstrahlsystemen: eine ist das Blasenstrahlverfahren, bei dem das Auftragungsmaterial auf einen Siedepunkt erwärmt wird mittels eines Heizwiderstandes, so daß die Tröpfchen aus einer Düse gesprüht werden; das andere ist das Piezostrahlverfahren, bei dem das Auftragungsmaterial aus einer Düse gesprayt wird aufgrund des Kontraktionsdruckes von Piezoeinrichtungen, die für die Düsen vorgesehen sind.
Mit dem Herstellungsverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu dem zuvor genannten elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterial, das auf ein Substrat in der Form von Tröpfchen aufgetragen wird, wird eine Lösung auf das Substrat in der Form von Tröpfchen aufgetragen, die einen Dünnfilmdickesteuerwirkstoff enthält, beispielsweise ein Auf spaltmittel zum Aufspalten des vorgenannten Materials und/oder eine wäßrige Lösung, die wäßrigen Harz enthält.
Hinsichtlich des Auftragungsmittels für das zuvor genannte Material ist es vorzuziehen, daß das Mittel zum Auftragen des zuvor genannten Aufspaltmittels und/oder der wäßrigen Lösung, die wäßrigen Harz enthält auf das Substrat, auch ein Tintenstrahlverfahren, wie Blasenstrahl oder Piezostrahl ist.
Mit dem Herstellverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es folglich vorzuziehen, daß ein Mehrfachdüsentintenstrahler verwendet wird, der Auftragungsmittel für das zuvor genannte elektrisch leitende Filmbildungsmaterial besitzt und Auftragungsmittel für das zuvor genannte Aufspaltmittel und/oder die wäßrige Lösung, die wäßrigen Harz enthält. 13 und 14 veranschaulichen Beispiele von Tintenstrahlern des Mehrfachdüsentyps, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. 13 veranschaulicht einen Blasenstrahler des Mehrfachdüsentyps, und in derselben Figur bedeutet Bezugszeichen 131 ein Substrat, Bezugszeichen 132 bedeutet einen Wärmeerzeugungsabschnitt, Bezugszeichen 133 bedeutet einen lichtempfindlichen Harztrockenfilm (50 μm dick), Bezugszeichen 134 bedeutet einen Flüssigkeitsweg, Bezugszeichen 135 bedeutet eine Düse Nr. 1, Bezugszeichen 136 bedeutet eine Düse Nr. 2, Bezugszeichen 137 bedeutet eine Trennwand, Bezugszeichen 138 bedeutet eine Kammer für elektrisch leitendes Filmbildungsmaterial, Bezugszeichen 139 bedeutet eine Zersetzungskammer, Bezugszeichen 1310 bedeutet Lieferöffnung für elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial, Bezugszeichen 1311 bedeutet eine Lieferöffnung für Aufspaltmittel, und Bezugszeichen 1312 bedeutet eine obere Platte. Des weiteren veranschaulicht 14 eine Piezostrahler des Mehrfachdüsentyps, bei dem das Figurenbezugszeichen 141 eine Glasdüse Nr. 1 bedeutet, Bezugszeichen 142 bedeutet eine Glasdüse Nr. 2, Bezugszeichen 143 bedeutet einen zylindrischen Piezo, Bezugszeichen 144 bedeutet ein Filter, Bezugszeichen 145 bedeutet eine Röhre zum Liefern elektrischen leitfähigen, Filmerzeugungsmaterials, Bezugszeichen 146 bedeutet eine Röhre zum Liefern von Aufspaltmittel, Bezugszeichen 147 bedeutet ein elektrisches Signal, und Bezugszeichen 148 bedeutet einen Tintenstrahlkopf.
Des weiteren veranschaulicht 15 ein Modell eines Beispiels des Verfahrens vom Anwenden eines Tintenstrahlers vom Mehrfachdüsentyp, der vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um das elektrisch leitende Filmerzeugungsmaterial aufzutragen und das Auf spaltmittel und/oder die wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält. In 15 bedeutet Bezugszeichen 151 eine Düse Nr. 1, Bezugszeichen 152 bedeutet eine Düse Nr. 2, Bezugszeichen 153 bedeutet einen Tintenstrahlkopf, Bezugszeichen 154 bedeutet ein elektronisches Schaltungssubstrat zum Erzeugen eines elektrisch leitenden Films, Bezugszeichen 155 bedeutet ein Tintenstrahlansteuergerät, Bezugszeichen 156 bedeutet ein Ausstoßpositionssteuergerät, Bezugszeichen 157 bedeutet ein Substratansteuergerät, und Bezugszeichen 158 bedeutet ein Substratpositionssteuergerät.
Während darüber hinaus die 13 bis 15 Tintenstrahler des Mehrfachdüsentyps zeigen, die ausgestattet sind mit einer Düse Nr. 1, die elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial ausstößt, und eine Düse Nr. 1, die Aufspaltmittel und/oder eine wäßrige Lösung ausstößt, die wäßriges Harz enthält, Düsen Nr. 3 und Nr. 4 können des weiteren vorgesehen sein, falls dies erforderlich ist, um den Ausstoß anderer Aufspaltmittel und/oder wäßriger Lösungen durchzuführen, die wäßriges Harz enthalten. Wenn insbesondere Aufspaltmittel des Mehrfachtyps verwendet werden, ist es vorzuziehen, daß separate Düsen für jedes Aufspaltmittel vorhanden sind.
Das Auftragen von elektrisch leitendem Filmerzeugungsmaterial, des Aufspaltmittels für das elektrisch leitende Filmerzeugungsmaterial und die wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält, kann darüber hinaus durchgeführt werden entweder gleichzeitig oder nacheinander. In dem Falle, daß das Auftragen hintereinander auszuführen ist, müssen einige der folgenden Reihenfolgen beachtet werden:
Wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält → elektrisches Filmerzeugungsmaterial
Elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial → Aufspaltmittel für elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial
Aufspaltmittel für elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial → elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial
Wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält → elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial → Aufspaltmittel für elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial
Wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält → Aufspaltmittel für elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial → elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial,
wobei die Reihenfolge in passender Weise gemäß der Materialart ausgesucht wird, die verwendet wird für die Elektronenemissionseinrichtung. Im Falle, daß auch die Konzentration dieser Materialien beschränkt ist aufgrund der Beschränkungen bezüglich Tröpfchenauftragung oder Materiallöslichkeit kann das zuvor genannte Tröpfchenauftragen mehrfach erfolgen.
Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der zuvor genannten "wäßrigen Lösung, die wäßriges Harz enthält) ist als nächstes beschrieben.
Die wäßrige Lösung, die nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß wäßriges Harz darin enthalten ist, und die Viskosität der Lösung steigt an mittels Austrocknen oder Erwärmen der Lösung oder aufgrund polymerer Reaktionen des wäßrigen Harzes. Es ist vorzuziehen, daß die Anfangsviskosität zum Auftragen auf das Substrat zwischen 2 bis 10 Centipoise liegt. Dies ist die vorzuziehende Viskosität zum Auftragen der Lösungströpfchen auf das Substrat mittels Tintenstrahlverfahren. Es ist wünschenswert, daß die Viskosität der Erwärmung folgt und 0,1 Pa·s ist (100 Centipoise) oder größer.
Folgende Bedingungen sind wünschenswert, für die wäßrige Lösung einzuhalten:

1. Daß die Lösung, die in ihrer Viskosität aufgrund der Erwärmung erhöht ist, nicht diese Viskosität verliert, selbst wenn sie auf Raumtemperatur wieder abgekühlt ist.
2. Daß das wäßrige Harz innerhalb der wäßrigen Lösung, deren Viskosität angestiegen ist, bei einer Temperatur unterhalb der Tempertemperatur der organischen Metallverbindung sich zersetzt, und die folgende Zersetzung derselben kein Rest auf dem Substrat hinterläßt. Folglich ist es wünschenswert, daß Metallsalze einschließlich Metallelementen, wie Kalium, Natrium und andere nicht verwendet werden.

Wäßrige Harze, die obige Bedingungen erfüllen, enthalten Acrylsäurederivatharze, Alkoholsäurederivatharze, Zellulosederivatharze und Dextrine wie Methylcellulose, Hydroxethylcellulose, Kohlenstoffoxymethylcellulose, Dextrin, Acrylsäure, Methaacrylsäure, Polyvinylalkohol, Polyäthylenglykol und andere.
Während beliebige Mittel zum Auftragen der zuvor genannten wäßrigen Lösung auf das Substrat akzeptabel sind, solange das Auftragen durchgeführt werden kann, während Tröpfchen der Lösung gebildet werden, ist das Tintenstrahlverfahren vorzuziehen, da spezielle kleine Tröpfchen erzeugt werden können und aufgetragen werden in effektiver und passend präziser Weise, und eine Steuerbarkeit ist ebenfalls gut. Dieses ist das am besten geeignete Verfahren, da kleine Tröpfchen von ungefähr 10 Nanogramm bis ungefähr mehreren 10 Nanogramm erzeugt werden können mit hoher Reproduzierbarkeit, und können aufgetragen werden, wo dies gewünscht ist. Das Auftragen dieser wird durchgeführt auf das Substrat zwischen Elektroden und zu einem gewissen Abschnitt auf den Elektroden. Die Zone, zu der Auftragen durchgeführt wird, ist die Zone, zu der die Lösung, die die organische Metallverbindung enthält, aufgetragen wird, plus einem Bereich von ungefähr 10 μm zusätzlich zu dessen Umfang. Die aufgetragene wäßrige Lösung dringt in die Elektrode ein gemäß der Viskosität derselben, die erhöht ist mittels Austrocknen oder Erwärmen, wodurch innerhalb der Elektrode diese in Spalten beibehalten werden und die Spalte ausfüllen. Beim Vorgang des Erwärmens ist es vorzuziehen, daß die Erwärmungstemperatur 200°C oder weniger beträgt. Das Substrat wird erneut abgekühlt, folgend der Erwärmung und die Lösung, die organische Metallverbindungen enthält, wird aufgetragen. Die aufgetragene Lösung dringt nicht in die Elektroden ein, sondern klebt vorzugsweise an den vorbestimmten Stellen auf den Elektroden und im Spalt zwischen den Elektroden. Ein weiterer Temperprozeß bildet den elektrisch leitenden Film.
Als nächstes beschrieben sind die Zusammensetzung und die Eigenschaften des zuvor genannten "Aufspaltmittels".
Als Auf spaltmittel nach der vorliegenden Erfindung können folgende angegeben werden: Reduzieren der Auf spaltmittel, Oxidieren der Aufspaltmittel, Hydrolyseaufspaltmittel, katalytische Aufspaltmittel, Säureaufspaltmittel und Alkaliaufspaltmittel. Hinsichtlich reduzierender Aufspaltmittel ist es wünschenswert, daß wenigstens ein Typ oder mehrere aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Aldehyde, Hydrazine und Ruß. Hinsichtlich oxidierenden Aufspaltmitteln ist es wünschenswert, daß wenigstens eine Art oder mehrere aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: Stickstoffsäure und wäßriges Wasserstoffperoxid. Hinsichtlich Hydrolyseaufspaltmitteln ist es wünschenswert, daß wenigstens eine Art oder mehrere aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: Wasser, wäßrige Säurelösung und wäßrige alkalische Lösung. Hinsichtlich katalytischer Aufspaltmittel ist Aluminiumoxid wünschenswert.
Obwohl die Aufspaltmittel, die nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, entweder einzeln oder mehrfach verwendet werden können und verwendet werden können als eine Lösung oder eine Dispersion für wäßrige oder organische Lösungen, wenn das Auftragen nach der zuvor genannten Tintenstrahlmethode erfolgt, in Betracht gezogen wird, ist eine wäßrige Lösung oder ein Dispergator vorzuziehen.
Wenn multiple Auf spaltmittel gleichzeitig zu verwenden sind, das heißt, wenn ein reduzierendes Aufspaltmittel und ein katalytisches Aufspaltmittel beide hinzugefügt werden, ist Ameisensäure für das reduzierende Aufspaltmittel, Stickstoffsäure für das oxidierende Aufspaltmittel vorzuziehen, und wäßrige Ammoniak ist vorzuziehen für das hydrolytische Aufspaltmittel.
Der vom Aufspaltmittel auszustoßende Umfang liegt vorzugsweise bei 0,01 bis 10 Gewichtsanteilen zu einem Gewichtsanteil des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials, und wünschenswerter sind 0,1 bis 2 Gewichtsanteile. Wenn der vom Aufspaltmittel auszustoßende Umfang nicht geringer als 0,01 Gewichtsteile ist, wird das Aufspaltmittel entweder zu langsam oder unvollständig, und wenn der Umfang am Aufspaltmittel mehr als 10 Gewichtsanteile der Tröpfchen vom zuvor genannten Material ausstößt, wird der Durchmesser zu groß, was zu einer unerwünschten Situation führt, bei dem die Filmdicke zu dünn wird. Feststoffartige Aufspaltmittel, wie Ruß, werden in Wasser gelöst oder in organischen Flüssigkeiten und somit ausgestoßen.
Metallverbindungen, wie die zuvor genannten organischen Metallverbindungen, sind in Hinsicht auf die vorliegende Erfindung allgemein isolierend und können nicht dem später zu beschreibenden Erregerformierungsprozeß als solchem unterzogen werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält somit das Zersetzen des zuvor genannten Materials, das auf dem Substrat aufgetragen ist, mittels dem zuvor beschriebenen Aufspaltmittel, wodurch ein elektrisch leitender Film aus Metall und/oder eine organische Metallverbindung gewonnen wird. Es ist vorzuziehen, daß der zuvor genannte Zersetzungsprozeß bezüglich der vorliegenden Erfindung eine Auswahl von wenigstens einer oder mehrerer der Gruppen ist, die folgendes enthalten:
reduzierendes Zersetzen, oxidierendes Zersetzen, Hydrolysezersetzung, katalytische Zersetzung, Säurezersetzung und alkalisches Zersetzen. Da mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Auf spaltmittel aufgetragen ist für das elektrisch leitende Filmerzeugungsmaterial, wie zuvor beschrieben, kann ein elektrisch leitender Film, der Metall und/oder eine organische Metallverbindung enthält, gewonnen werden ohne Durchführen einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die über dem Schmelzpunkt liegt oder über der Zersetzungstemperatur der Materialien.
Zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Prozeß der Zersetzungsverarbeitung mittels Aufspaltmitteln kann des weiteren mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Kombination von Verfahren angewandt werden, das heißt, Durchführen sowohl der Zersetzungsverarbeitung unter Verwendung eines hydrolytischen Aufspaltmittels als auch die Strahlungswärmezersetzung. Hinsichtlich der Strahlungswärmeverhandlung ist ein bevorzugtes Verfahren das Bestrahlen mit Infrarotstrahlen und zur Photozersetzung werden vorzugsweise Verfahren des Bestrahlens mit ultravioletten Strahlen oder sichtbarem Licht angewandt. Wenn das Photozersetzen und/oder die Strahlungswärmezersetzverarbeitung auf diese Weise zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Zersetzungsverarbeitung bei den Zersetzern angewandt wird, ist es wünschenswert, die Strahlungswärmequelle zum Durchführen der Strahlungswärmezersetzung bereitzustellen oder die Lichtquelle zum Durchführen einer Photozersetzung bei der Düse des zuvor genannten Tintenstrahlers mit Mehrfachdüsen und das Bestrahlen entweder gleichzeitig mit dem Ausstoß des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials durchzuführen und/oder den Ausstoß des Aufspaltmittels oder in sequentieller Weise.
Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung folgt man vorzugsweise der zuvor beschriebenen Zersetzungsverarbeitung mit einem Temperprozeß, wodurch das zuvor genannte Material erwärmt wird auf eine niedrige Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt und unter dem Zersetzungspunkt liegt, vorzugsweise 100 °C oder geringer, wodurch ein Metallverbindungsdünnfilm geschaffen wird.
Dann ist es wünschenswert, den Metallverbindungsdünnfilm auf eine mittlere Temperatur zu erwärmen von etwa 150°C bis 200°C, um so eine flüchtige Beseitigung von Feuchtigkeit und Materialien niedriger Temperaturverflüchtigung durchzuführen. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es des weiteren wünschenswert, dem Temperprozeß zu folgen mit einem weiteren Temperprozeß, vorzugsweise bei höherer Temperatur um etwa 300°C, um so die Metallverbindungen der Oxide zu verändern. Es ist wünschenswert, daß die Wärmebehandlung 10 Minuten oder länger andauert. Da die Metallverbindungen bezüglich der vorliegenden Erfindung bereits in Feinmetallpartikel zuvor zersetzt waren, gibt es keinen Verlust von Metallteilen aufgrund von Verflüchtigung oder Sublimation aus der Zersetzung der Metallverbindung während des Temperprozesses, wie die allgemeinen bekannten Prozesse, selbst wenn der Temperprozeß des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur um 300°C durchgeführt wird.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß 90% oder mehr der organischen Bestandteile der zuvor genannten organischen Metallverbindung sich während des zuvor genannten Zersetzungsprozesses zersetzen, das heißt, 90% oder mehr der organischen Metallverbindung ist ein nicht organisches Metall und/oder eine nicht organische Metallverbindung. Dies liegt daran, daß es eine Neigung gibt innerhalb dieses Bereichs, den elektrischen Widerstand des gewonnenen elektrisch leitenden Film niedrig werden zu lassen, so daß der Erregerformierungsprozeß fehlerfrei durchgeführt werden kann. Das verwendete organische Material für die Restbehandlung (die Bestandteile sind vorzugsweise 10% oder weniger) besteht aus H₂O, CO, No_X, usw. Abhängig vom Hauptmetall innerhalb der organischen Verbindung kann das Metall jedoch eine Okklusion [Versperren] oder eine Anordnung dieser sein, so daß es unmöglich wird, alles vollständig zu beseitigen. Während es wünschenswert ist, daß kein Rest übrigbleibt, ist ein derartiger Rest innerhalb des Bereichs zulässig, bei dem der elektrische Widerstand, der die Erregerformierungsverarbeitung zuläßt, beibehalten werden kann.
Während noch darüber hinaus der Trockenprozeß das Verwenden von allgemein üblichen Verfahren, wie das Lufttrocknen, Ventilationstrocknen, Wärmetrocknen und so weiter, beinhaltet, werden solche Verfahren passend angewandt, und während der Temperprozeß das Verwenden allgemein üblicher Heizmittel beinhaltet, müssen der Trockenprozeß und der Temperprozeß nicht als zwei separate Prozesse durchgeführt werden, sondern können sowohl nacheinander als auch gleichzeitig durchgeführt werden.
Obwohl die grundlegende Konstruktion der Elektronenemissionseinrichtungen, die nach dem Herstellverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, nicht speziell beschränkt ist, wird ein bevorzugter grundlegender Aufbau einer Elektronenemissionseinrichtung nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Es gibt zwei Arten von Konstruktionen elektronenemittierenden Einrichtungen, die vorzugsweise für die vorliegende Erfindung Verwendung finden: die eine gilt dem ebenen Typ und die andere gilt dem stufigen Typ. Zunächst erfolgt die Beschreibung der Elektronenemissionseinrichtung vom ebenen Typ.
1A ist eine Modellaufsicht, die den Aufbau der Elektronenemissionseinrichtung vom ebenen Typ veranschaulicht, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 1B ist eine Querschnittsansicht. In den 1A und 1B bedeutet Bezugszeichen 1 ein Isoliersubstrat, Bezugszeichen 2 und 3 bedeuten Einrichtungselektroden, Bezugszeichen 4 bedeutet einen elektrisch leitenden Film und Bezugszeichen 5 bedeutet eine Elektronenemissionszone.
Materialien, die für das Substrat 1 verwendet werden können, umfassen Glassubstrate wie Quarzglas, Glas mit verminderter Verunreinigungsmenge, wie Na, Silikatglas, Silikatglas mit aufgeschichtetem SiO₂ durch Sprühen, und Keramiken wie Tonerde und andere.
56A Das Material der Elektroden 2 und 3, aufgetragen auf das Substrat 1, um so einander gegenüberzustehen, wird ausgewählt aus folgenden geeigneten Materialien: Metalle wie Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd und andere, oder Legierungen dieser; Drucken leitenden Materials bestehend aus Metallen oder Metalloxiden und Glas, wie Pd, Ag, Au, RuO₂, Pd-Ag und andere; transparentes elektrisch leitendes Material, wie In₂O₃-SnO₂; und Halbleitermaterialien wie Polysilizium und andere.
Der Abstand L der Einrichtungselektroden, die Länge W der Einrichtungselektroden und die Form des elektrisch leitenden Films 4 sind in passender Weise ausgelegt abhängig von der Form in der die Anwendung erfolgen soll. Der Abstand L der Einrichtungselektroden liegt vorzugsweise zwischen mehreren zehn Nanometern (mehrere hundert Angstrom) bis mehreren hundert μm, und beträgt vorzugsweise mehrere μm bis mehrere zehn μm abhängig von der an den Einrichtungselektroden anliegenden Spannung. Auch die Länge W der Einrichtungselektroden liegt vorzugsweise zwischen mehreren μm bis zu mehreren hundert μm abhängig vom Widerstandswert der Elektroden und den Elektronenemissionseigenschaften. Die Filmdicke (d) der Einrichtdungselektroden 2 und 3 liegt vorzugsweise zwischen mehreren zehn Nanometern (mehreren hundert Angstrom) bis zu mehreren μm.
Während die 1A und 1B die Einrichtungselektroden 2 und 3 zeigen und dann auch den elektrisch leitenden Film 4, der sequentiell auf das Substrat 1 in der zuvor genannten Reihenfolge geschichtet ist, muß die Elektronenemissionseinrichtung, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht vom obigen Aufbau sein, sondern kann einen Aufbau haben, der nacheinander auf das Substrat 1 aufgeschichtet ist in der Reihenfolge des elektrisch leitenden Films 4 und dann der Einrichtungselektroden 2 und 3.
Der elektrisch leitende Film 4 enthält nichtorganische Metallverbindungen wie Metallnitride und Metalle und/oder Metalloxide, die durch den zuvor genannten Aufspaltprozeß gebildet sind, der bezüglich des zuvor genannten elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Beispiele von Materialien, die den elektrisch leitenden Film 4 bilden, enthalten folglich die Materialien: Metalle wie Pd, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb, Tl, Hg, Cd, Pt, Mn, Sc, Y, La, Co, Ce, Zr, Th, V, Mo, Ni, Os, Rh und Ir; Legierungen wie AgMg, NiCu und PbSn; Metalloxide wie PdO, SnO₂, In₂O₃, PbO, Sb₂O₃; Metallboride wie HfB₂, ZrB₂, LaB₆, CeB₆, YB₄, GdB₄; und Metallnitride wie TiN, ZrN, HfN. Zusätzlich dazu können Metallkarbide wie TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC, Halbleiter wie Si und Ge und Kohlenstoff enthalten sein. Des weiteren werden die zu verwendenden Metalle in passender Weise im Licht der Bildung organischer Metallverbindungen, wäßriger Löslichkeit und so weiter ausgewählt, und folgende werden speziell bevorzugt eingesetzt: Pd, Ru, Ag, Cu, Fe, Pb und Zu.
Besonders vorzuziehen ist, daß der elektrisch leitende Film 4 aufgebaut ist aus feinen Partikeln, um gute Elektronenemissionseigenschaften zu bekommen. Der Ausdruck "Dünnfilmverbindung feiner Partikel", der hier aufgeführt ist, bezieht sich auf einen Film aus einer Sammlung von multiplen feinen Partikeln, deren Feinstruktur nicht nur einen Zustand feiner Partikel betrifft, sondern individuell dispergiert sein kann, aber in Kontakt tritt mit anderen oder sich mit anderen überlappt (einschließlich einer Inselbildung). Für den Durchmesser der Feinpartikel vorzuziehen sind mehrere zehn Nanometer (mehrere Angstrom) bis zu mehreren hundert Nanometern (mehrere tausend Angstrom), und insbesondere vorzuziehen sind 1 nm (10 Angstrom) bis zu 20 nm (200 Angstrom).
Die Filmdicke des elektrisch leitenden Films 4 wird passend eingestellt gemäß den Bedingungen, wie der Stufenbedeckung der Elektroden 2 und 3, dem elektrischen Widerstandswert der Einrichtungselektroden 2 und 3 und den später zu beschreibenden Erregerformierungsverarbeitungsbedingungen. Die Filmdicke ist vorzugsweise mehrere zehn Nanometer bis mehrere hundert Nanometer (mehrere Angstrom bis mehrere tausend Angstrom), und speziell zu bevorzugen sind 1 nm (10 Angstrom) bis 50 nm (500 Angstrom). Der bevorzugte elektrische Widerstandswert für den elektrisch leitenden Film ist ein Flächenwiderstand zwischen 10³ bis 10⁷ Ω/⟥.
Die Elektronenemissionszone 5 ist ein Hochwiderstandsriß, der in einem Abschnitt des elektrisch leitenden Films 4 gebildet ist, wobei die Bildung abhängig ist von Bedingungen, wie der Filmdicke des elektrisch leitenden Films 4, den Filmeigenschaften, dem Material, den später zu beschreibenden Erregerformierungsverarbeitungsbedingungen und so weiter. Die Elektronenemissionszone 5 kann elektrisch leitende Feinpartikel enthalten von mehreren zehn Nanometern (mehrere Angstrom) im Durchmesser bis zu mehreren zehn Nanometern (mehreren hundert Angstrom) im Durchmesser. Diese elektrisch leitenden Feinpartikel sind entweder partiell oder insgesamt dieselben wie die Elemente des Materials, das den elektrisch leitenden Film 4 bildet. Des weiteren können die Elektronenemissionszone 5 und der elektrisch leitende Film 4 in der Peripherie der Elektronenemissionszone 5 Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen enthalten. Während in den 1A und 1B ein teil des elektrisch leitenden Films 4 gezeigt ist, um als Elektronenemissionszone 5 zu dienen, kann der gesamte elektrisch leitende Film 4 zwischen den Einrichtungselektroden 2 und 3 als Elektronenemissionszone 5 dienen, abhängig vom Herstellverfahren.
Die Beschreibung gilt als nächstes der Elektronenemissionseinrichtung vom stufigen Typ, die einen anderen Aufbau der Elektronenemissionseinrichtung hat, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine Modellquerschnittsansicht, die den grundlegenden Aufbau einer Elektronenemissionseinrichtung vom stufigen Typ zeigt, die vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In dieser 2 stellen die Bezugszeichen, die dieselben wie in den 1A und 1B sind, dieselben Punkte wie in den 1A und 1B dar, wobei das Bezugszeichen 21 einen stufigen Abschnitt bedeutet.
Das Substrat 1, die Einrichtungselektroden 2 und 3, der elektrisch leitende Film 4 und die Elektronenemissionszone 5 sind aus demselben Material gemacht wie die Elektronenemissionseinrichtung vom ebenen Typ, die zuvor beschrieben wurde. Der stufige Abschnitt 21 ist aus einem Isolationsmaterial wie beispielsweise SiO₂ durch Vakuumaufdampfung, durch Drucken, durch Sprühen und andere Techniken aufgebaut. Die Dicke des stufigen Abschnitts 21 entspricht dem Abstand L zwischen den Einrichtungselektroden der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtung vom ebenen Typ, vorzugsweise ist er mehrere zehn Nanometer (mehrere hundert Angstrom) bis zu mehreren zehn μm groß. Die Dicke wird eingestellt durch das Herstellverfahren des stufigen Abschnitts und der an den Einrichtungselektroden anliegenden Spannung und beträgt vorzugsweise mehrere zehn Nanometer (mehrere hundert Angstrom) bis mehrere μm.
Da der elektrisch leitende Film 4 nach Herstellen der Einrichtungselektroden 2 und 3 und dem stufigen Abschnitt 21 gebildet wird, ist der elektrisch leitende Film 4 auf die Einrichtungselektroden 2 und 3 geschichtet. Des weiteren ist der Elektronenemissionsabschnitt 5, der in 2 gezeigt ist, in einer geraden Linie mit dem stufigen Abschnitt 21 gezeigt, hängt jedoch ab von der Herstellbedingungen und den Erregerformierungsbedingungen und ist nicht beschränkt auf einen solchen Aufbau.
Beliebige Herstellverfahren für den elektrisch leitenden Film und die Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls zulässig, sofern den zuvor genannten Bedingungen entsprochen wird, mit mehreren spezifischen Verfahren, die möglich sind, von denen eines in den 3A bis 3E dargestellt ist.
Folgendes ist eine sequentielle Beschreibung einer bevorzugten Form des Herstellverfahrens vom elektrisch leitenden Film und der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung in dem Falle, daß ein Auf spaltmittel verwendet wird, um das elektrisch leitende Filmbildungsmaterial aufzuspalten, anhand der 3A bis 3E. In den 3A bis 3E bedeuten die Bezugszeichen, die dieselben sind wie in den 1A und 1B, dieselben Punkte wie in den 1A und 1B.

1) Ein Substrat 1 wird sorgfältig gewaschen mit einem Waschmittel, reinem Wasser und einer organischen Lösung; dann wird das Einrichtungselektrodenmaterial auf das Substrat 1 mittels Vakuumaufdampfung oder Sprühen aufgetragen, dem folgend, welche der Einrichtungselektroden 2 und 3 auf dem zuvor genannten Substrat gebildet sind, unter Verwendung einer photolithographischen Technologie (3A).
2) Tröpfchen des zuvor genannten elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials 32 werden aufgetragen mittels Nr. 1 Düse 31 des Mehrdüsentintenstrahlers auf das Substrat 1, auf dem die Einrichtungselektroden 2 und 3 gebildet sind (3B), und zur selben Zeit werden Tröpfchen des zuvor genannten Aufspaltmittels 34 aufgetragen mittels Nr. 2 Düse 33 (3C), wodurch der Metallverbindungsdünnfilm 35 hergestellt wird. Dieser Metallverbindungsdünnfilm wird dann getempert, um so den elektrisch leitenden Film 4 zu bilden, der die feinen Metallpartikel und/oder feine Partikel einer nichtorganischen Metallverbindung (3D) enthält.
3) Danach wird Stromführung durchgeführt zwischen den Einrichtungselektroden 2 und 3 mittels einer Stromversorgungsquelle (nicht dargestellt), um so den elektrisch leitenden Film 4 einer Stromleitbehandlung zu unterziehen, die Erregerformierung genannt wird, wodurch eine Elektronenemissionszone 5 gebildet wird, die eine deformierte Struktur im elektrisch leitenden Film 4 aufweist (3E). 4A und 4B stellen ein Beispiel einer Spannungswellenform für die Erregerformierung dar. Impulswellen sind insbesondere für die Spannungswellenform vorzuziehen. 4A veranschaulicht einen Fall, bei dem Impulse aufeinanderfolgend mit einem Impulsscheitelwert als Konstantspannung angelegt werden, und 4B zeigt einen Fall, bei dem Impulse mit dem Impulsscheitelwert angelegt werden, der ansteigt. Zuerst wird der Fall beschrieben, bei dem der Impulsscheitelwert auf eine Konstantspannung eingestellt ist, anhand 4A. T1 und T2 in 4A bedeuten die Impulsbreite und das Impulsintervall der Spannungswellenform. T1 wird eingestellt auf einen Wert zwischen 1 Mikrosekunde bis 10 Millisekunden, T2 wird eingestellt auf einen Wert zwischen 10 Mikrosekunden bis 100 Millisekunden, der Scheitelwert (Spitzenspannung zum Durchführen der Erregerformierung) der Dreieckswelle wird passend ausgewählt gemäß der zuvor genannten Form der Elektronenemissionseinrichtung und wird angelegt für mehrere Sekunden bis mehrere zehn Sekunden im geeigneten Vakuumgrad. Die Spannungswellenform wird an die Elektroden der Einrichtung angelegt und ist nicht beschränkt auf die Dreieckswellenform; beliebige Formen wie Rechteckform sind möglich. T1 und T2 in 4B sind dieselben wie in 4A, und das Anlegen wird durchgeführt in einem passenden Vakuumgrad, währen der Scheitelwert der Dreieckswelle in etwa 0,1 V-Schritten als Beispiel erhöht wird. Die Erregerformierung ist im obigen Falle die folgende: Während des Impulsintervalls T2 liegt eine Spannung an, die keinerlei lokale Zerstörung oder Deformierung des elektrisch leitenden Films 4 verursacht, das heißt, etwa 0,1 V liegt an, und der Einrichtungsstrom wird gemessen, wobei der elektrische Widerstand gemessen wird, und im Falle, daß der Widerstand als Beispiel 1 MΩ erreicht, erfolgt die Erregerformierung.
4) Vorzugsweise wird als nächstes ein Prozeß durchgeführt, der Aktivierung genannt wird, bei der Einrichtung, bei der die Erregerformierung abgeschlossen ist. Der Aktivierungsprozeß bezieht sich auf einen Prozeß, bei dem das Anlegen einer Impulsspannung, deren Scheitelwert eine Konstantspannung ist, wiederholt durchgeführt wird in derselben Weise wie die Erregerformierung in einem Vakuum von 0,13 bis 0,013 μbar (10^–4 bis 10^–5 Torr) oder in einer Atmosphäre, in die organisches Gas eingeführt wurde. Mittels dieser Verarbeitung werden Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen aus dem organischen Material aufgetragen, das im Vakuum vorhanden ist, wodurch merkliche Änderungen im Einrichtungsstrom If und im Emissionsstrom Ie auftreten. Der Einrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie werden fortgesetzt gemessen, und der Aktivierungsprozeß wird verlassen an einem Punkt, wenn der Emissionsstrom Ie in die Sättigung geht. Der Impulsscheitelwert liegt vorzugsweise bei der Ansteuerspannung. Der Ausdruck "Kohlenstoff und Kohlenverbindungen", der hier erwähnt wurde, bezieht sich auf Graphit (sowohl monokristallines als auch polykristallines) und auf nichtkristallinen Kohlenstoff (zeigt eine Mischung nichtkristallinen Kohlenstoffs und polykristallinen Graphits auf), die Dicke beträgt vorzugsweise 50 nm (500 Angstrom) oder weniger, und besonders bevorzugt sind 30 nm (300 Angstrom) oder weniger.
5) Bevorzugt ist es, die solchermaßen hergestellte Elektronenemissionseinrichtung in einer Vakuumatmosphäre zu betreiben, die beibehalten wird bei einem höheren Vakuumgrad als dem Vakuumgrad, der für den Formierungsprozeß und den Aktivierungsprozeß verwendet wird. Des weiteren ist es vorzuziehen, die Elektronenemissionseinrichtung nach Erwärmen auf eine Temperatur von 80°C bis 300°C in einer Vakuumatmosphäre mit einem höheren Vakuumgrad als der zuvor genannte Vakuumgrad zu betreiben.

Eine Vakuumatmosphäre, die beibehalten wird zu höheren Vakuumgraden als dem Grad des Vakuums, der für den Formierungsprozeß und den Aktivierungsprozeß verwendet wird, bedeutet einen Vakuumgrad von 0,0013 μbar (10^–6 Torr) oder größer, besonders bevorzugt ist ein Ultrahochvakuumsystem, welches einen Vakuumgrad hat, bei dem im allgemeinen kein Auftragen von Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen stattfindet.
Konsequenterweise ist es somit möglich, das Auftragen von Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen davor zu unterbinden, was bereits aufgetragen ist in dem zuvor genannten Aktivierungsprozeß, wodurch der Einrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie stabilisiert werden.
Eine bevorzugte Form des Herstellungsverfahrens vom elektrisch leitenden Film und der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei eine wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält, auf das Substrat aufgetragen wird, wird als nächstes beschrieben, unter Bezug auf die 1A und 1B und auf die 19A bis 19D. Die Bezugszeichen, die dieselben sind wie die Bezugszeichen in 1A und 1B, bedeuten dieselben Punkte.
1A und 1B sind schematische Darstellungen, die ein Beispiel einer Elektronenemissionseinrichtungsherstellung mittels Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, und 19A bis 19D sind Prozeßdarstellungen, die ein Beispiel des Herstellungsverfahrens der Elektronenemissionseinrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

1) Ein Isoliersubstrat 1 wird sorgfältig mit Waschmittel, mit reinem Wasser und einer organischen Lösung gewaschen, gefolgt davon, welche Einrichtungselektroden 2 und 3 auf der Oberfläche des zuvor genannten Isoliersubstrats 1 gebildet sind, unter Verwendung einer Offsetdrucktechnologie (19A).
2) Tröpfchen einer wäßrigen Lösung, die wäßriges Harz enthalten, werden auf einen Teil der Einrichtungselektroden aufgetragen unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens (nicht dargestellt). Die Zone, auf die die Auftragung erfolgt, ist die Zone, auf die die Lösung mit der organischen Metallverbindung aufgetragen ist plus einem Bereich von etwa 10 μm zusätzlich zum Umfang derselben.
3) Die in Schritt 2) aufgetragene Flüssigkeit wird getrocknet. Erforderlichenfalls ist das Substrat zu erwärmen, bis die Viskosität ansteigt.
4) Tröpfchen einer Lösung, die organische Metallverbindungen enthält, werden aufgetragen im Spaltabschnitt der Einrichtungselektroden 2 und 3 auf das Isoliersubstrat unter Verwendung des nicht dargestellten Tintenstrahlverfahrens, so daß die aufgetragenen Tröpfchen die Zone überschreiten, zu der die Lösung in Schritt 2) aufgetragen wurde (19B).
5) Dieses Substrat wird getrocknet und getempert, um so den Dünnfilm 4 zu bilden (19C). Die viskose Lösung von Schritt 3) verdampft und spaltet auf, so daß es keinen Rest gibt, der auf dem Substrat nach dem Aufspalten verbleibt.

Als nächstes werden nachfolgende Prozesse durchgeführt, die dieselben sind wie die bevorzugte Form unter Verwendung des zuvor genannten Aufspaltmittels.
Die grundlegenden Eigenschaften einer Elektronenemissionseinrichtung mit dem zuvor genannten Einrichtungsaufbau und hergestellt nach dem Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung sind nachstehend anhand der 5 und 5 beschrieben.
5 ist eine schematische Blockdarstellung einer Meß-/Bewertungseinrichtung zum Messen von Elektronenemissionseigenschaften der Elektronenemissionseinrichtung, die in den 1A und 1B dargestellt ist. In dieser 5 bedeuten die Bezugszeichen, die dieselben sind wie die Bezugszeichen in den 1A und 1B, dieselben Gegenstände wie in den 1A und 1B. Bezugszeichen 51 bedeutet eine Stromversorgungsquelle zum Anlegen einer Einrichtungsspannung Vf an die Elektronenemissionseinrichtung, Bezugszeichen 50 bedeutet einen Strommesser, der den Einrichtungsstrom If mißt, der durch den elektrisch leitenden Film 4 zwischen den Einrichtungselektroden 2 und 3 fließt, Bezugszeichen 54 bedeutet eine Anode zum Aufnehmen des Emissionsstromes Ie, den die Elektronenemissionszone der Elektronenemissionseinrichtung emittiert, Bezugszeichen 53 bedeutet eine Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an die Anode 54, Bezugszeichen 52 bedeutet einen Strommesser, der den Emissionsstrom Ie mißt, den die Elektronenemissionszone 5 der Einrichtung emittiert, Bezugszeichen 55 bedeutet ein Vakuumgerät und Bezugszeichen 56 bedeutet eine Absaugpumpe.
Des weiteren befinden sich die Elektronenemissionseinrichtung, die Anode 54 und so weiter innerhalb des Vakuumgerätes 55. Unter dem Vakuumgerät 55 vorgesehen ist die für das Vakuumgerät erforderliche Einrichtung, wie ein nicht dargestellter Vakuummesser, und ist aufgebaut, so daß das Messen und Bewerten der Elektronenemissionseinrichtung durchgeführt werden kann unter einem beliebigen Vakuum. Die Absaugpumpe 56 setzt sich zusammen aus einem Standardhochvakuumgerätesystem, bestehend aus einer Turbopumpe und einer Rotationspumpe, und einem Ultravakuumgerätesystem, bestehend aus einer Ionenpumpe und so weiter. Des weiteren können das gesamte Vakuumgerät und die Elektronenemissionseinrichtung erwärmt werden bis zu 300°C mit einem nicht dargestellten Heizelement. Die Verarbeitungen, die dem zuvor genannten Erregerformierungsprozeß folgen, können folglich ebenfalls mit diesem Meß-/Bewertungsgerät durchgeführt werden.
Als ein Beispiel wurde die Messung durchgeführt mit der Anodenspannung innerhalb des Bereichs von 1 kV bis 10 kV, und der Abstand zwischen der Anode und der Elektronenemissionseinrichtung innerhalb des Bereichs von 2 mm bis 8 mm.
6 veranschaulicht ein typisches Beispiel der Beziehung vom Emissionsstrom Ie und der Einrichtungsspannung Vf, wie mit dem in 5 gezeigten Meß-/Bewertungsgerät gemessen. 6 verwendet willkürliche Einheiten, da der Emissionsstrom Ie merklich geringer als die Einrichtungsspannung If ist.
Wie sich klar aus 6 ergibt, hat die Elektronenemissionseinrichtung, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, drei charakteristische Merkmale hinsichtlich des Emissionsstromes Ie.
Zum Ersten, wenn eine gewisse Spannung, die als "Schwellwertspannung" bezeichnet wird und in 6 mit Vth bezeichnet ist, an die zuvor genannte Elektronenemissionseinrichtung angelegt ist, steigt der Emissionsstrom Ie plötzlich an, und andererseits gibt es praktisch keinen Emissionsstrom Ie, der sich nachweisen läßt, wenn die anliegende Spannung kleiner als die Schwellwertspannung ist; das heißt, die zuvor genannte Elektrizitätsemissionseinrichtung ist eine nichtlineare Einrichtung mit einer klaren Schwellwertspannung Vth hinsichtlich des Emissionsstroms Ie.
Zum Zweiten ist der Emissionsstrom Ie abhängig von der Einrichtungsspannung Vf in monoton ansteigender Weise, wobei sich die Emissionsspannung Ie steuern läßt über die Einrichtungsspannung Vf.
Zum Dritten ist der Emissionsstrom, den die Anode aufnimmt, abhängig von der Zeit des Anlegens der Einrichtungsspannung Vf; das heißt, von der Anode 54 aufgegriffene elektrische Ladung läßt sich steuern über die Zeit des Anliegens der Einrichtungsspannung Vf.
Da die nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte Elektronenemissionseinrichtung über derartige Eigenschaften verfügt, können die Elektronenemissionseigenschaften über Eingangssignale gesteuert werden, selbst in Elektronenquellen, die in Mehrfachelektronenemissionseinrichtungen vorgesehen sind, und in derartigen Bilderzeugungsgeräten, die in vielen Bereichen Anwendungen bieten.
Während ein Beispiel der bevorzugten Eigenschaft monotonen Ansteigens, das als MI-Eigenschaften zu bezeichnen ist, des Einrichtungsstroms If bezogen auf die Einrichtungsspannung Vf in 6 durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, gibt es andere Eigenschaften, die sich manchmal zeigen; das heißt, der Einrichtungsstrom If stellt einen spannungsgesteuerten negativen Widerstand dar, der als VCNR bezeichnet wird, hinsichtlich der Einrichtungsspannung Vf, die in 6 nicht dargestellt ist. Diese Eigenschaften des Einrichtungsstromes sind des weiteren abhängig vom Herstellungsverfahren und von den Meßbedingungen, wenn die Messung durchgeführt wird. Auch in diesem Falle behält die Elektronenemissionseinrichtung die drei zuvor erwähnten Eigenschaften bei.
Als nächstes gilt die Beschreibung dem Herstellungsverfahren der Elektronenquelle nach der vorliegenden Erfindung und der Elektronenquelle, die nach diesem Verfahren herzustellen ist.
Das Herstellungsverfahren der Elektronenquelle nach der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren einer Elektronenquelle mit einer Elektronenemissionseinrichtung und einem Spannungsanlegemittel zu dieser Einrichtung, und ein Verfahren, mit dem die zuvor genannte Elektronenemissionseinrichtung nach dem zuvor genannten Herstellungsverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Mit dem Herstellungsverfahren der Elektronenquelle nach der vorliegenden Erfindung gibt es keine Beschränkungen, mit der Ausnahme, daß die Elektronenemissionseinrichtung nach dem Herstellungsverfahren der Elektronenemissionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, und es gibt keine speziellen Beschränkungen bezüglich des spezifischen Aufbaus vom Spannungsanlegemittel der nach diesem Verfahren hergestellten Elektronenquelle.
Die folgende Beschreibung gilt dem Herstellungsverfahren der Elektronenquelle nach der vorliegenden Erfindung und einer bevorzugten Form der nach diesem Verfahren hergestellten Elektronenquelle.
Beispiele des Anordnens von Elektronenemissionseinrichtungen auf einem Substrat enthalten Folgendes: Anordnen einer großen Anzahl von Elektronenemissionseinrichtungen in paralleler Bauform, wie im Beispiel nach dem Stand der Technik beschrieben, Anordnen einer großen Anzahl von Zeilen (bezeichnet als "Zeilenrichtung" von Elektronenemissionseinrichtungen, deren beide Kanten mit der Verdrahtung verbunden sind, und Steuern der aus den Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen mittels Steuerelektroden, die auch als "Gitter" bezeichnet werden, die sich in einem Raum oberhalb der Elektronenemissionseinrichtungen in der Richtung senkrecht zur zuvor genannten Verdrahtung befinden, die als "Zeilenrichtung" bezeichnet wird, wodurch eine leiterförmige Anordnung entsteht, und das später erwähnte Beispiel des Bereitstellens von n Leitungen in Y-Richtung auf einer Anzahl m Leitungen in X-Richtung über eine Zwischenisolationsschicht und Bilden einer Anordnung durch Verbinden eines jeden Paares der Einrichtungselektroden der Elektronenemissionseinrichtungen mit einer jeweiligen Leitung in X-Richtung und in Y-Richtung. Die Leiteranordnung wird auch als einfache Matrix bezeichnet. Zum Ersten wird eine detaillierte Beschreibung der einfachen Matrixanordnung gegeben.
Nach den drei grundlegenden Eigenschaften der nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Elektronenemissionseinrichtung werden die aus der zuvor genannten Einrichtung emittierten Elektronen über einen Scheitelwert und eine Breite der Impulsspannung gesteuert, die an den gegenüberliegend angeordneten Einrichtungselektroden anliegt, wenn die Spannung auf der Schwellwertspannung oder einer größeren ist, selbst in Hinsicht auf die zu einer einfachen Matrix angeordneten Elektronenemissionseinrichtungen. Andererseits ist die Spannung geringer als die Schwellwertspannung, wenn praktisch keine Elektronen emittiert werden. Wenn gemäß dieser Eigenschaft die zuvor genannte Impulsspannung an jeder der Einrichtungen in passender Weise anliegt, kann die Elektronenemissionseinrichtung gemäß dem eingegebenen Signal ausgewählt werden, womit dadurch eine Steuerung der Elektronenemissionsmenge möglich wird, selbst wenn es verschiedene angeordnete Elektronenemissionseinrichtungen gibt.
Folgendes gilt der Beschreibung des Aufbaus einer auf der Grundlage dieses Prinzips hergestellten Elektronenquelle anhand 7. Bezugszeichen 71 bedeutet ein Elektronenquellensubstrat, Bezugszeichen 72 bedeutet eine Leitung in X-Richtung, Bezugszeichen 73 bedeutet eine Leitung in Y-Richtung, Bezugszeichen 74 bedeutet eine Elektronenemissionseinrichtung und Bezugszeichen 75 bedeutet eine Verbindungsleitung. Die Elektronenemissionseinrichtung 74 kann beliebiger Art sein, sofern sie nach dem zuvor genannten Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, und kann entweder vom ebenen Typ oder vom stufigen Typ sein.
In 7 ist das Elektronenquellensubstrat 71 ein Glassubstrat, wie es zuvor beschrieben wurde, und die Anzahl an Elektronenemissionseinrichtungen, die darauf anzuordnen sind, und die Auslegung einer jeden der Einrichtungen wird in passender Weise entsprechend der Verwendung vorgesehen.
Die Verdrahtung 72 in X-Richtung besteht aus einer Anzahl m an Leitungen (m ist eine positive Ganzzahl) wie in Dx1, Dx2, ..., Dxm; und ist aus einem leitenden Metall, das auf dem Elektronenquellensubstrat durch Vakuumaufdampfung, Drucken, Sprühen aufgetragen worden ist. Das Material, die Filmdicke und die Drahtbreite werden in passender Weise eingerichtet, um die gleichförmige Lieferung von Spannung an die große Anzahl von Elektronenemissionseinrichtungen in etwa zu erreichen. Die Verdrahtung 73 in Y-Richtung besteht aus einer Anzahl n, die ebenfalls eine positive Ganzzahl ist, an Leitungen wie in Dy1, Dy2,..., Dyn; und ist aufgebaut in derselben Weise wie die Verdrahtung 72 in X-Richtung. Eine nicht dargestellte Zwischenisolationsschicht ist zwischen den m Leitungen 72 in X-Richtung und den n Leitungen 73 in Y-Richtung gebildet, wodurch eine Signaltrennung erreicht und eine Matrixverdrahtung aufgebaut wird.
Die nicht dargestellte Zwischenisolationsschicht besteht aus SiO₂, ist hergestellt durch Vakuumaufdampfung, durch Drucken, durch Sprühen, und wird in einer gewünschten Gestalt auf entweder dem ganzen oder auf einem Teil vom Substrat 71 gebildet, auf dem die Verdrahtung 72 in X-Richtung gebildet ist, mit einer Filmdicke, einem Material und einem Herstellverfahren dafür, das in passender Weise ausgewählt ist, um in der Lage zu sein, der elektrischen Potentialdifferenz am Kreuzungspunkt der X-Richtungsverdrahtung 72 und der Y-Richtungsverdrahtung 73 widerstehen zu können. Des weiteren erstreckt sich die Verdrahtung 72 in X-Richtung und die Verdrahtung 73 in Y-Richtung vom Substrat heraus zu Außenanschlüssen.
Die nicht dargestellten Einrichtungen befinden sich des weiteren gegenüber den Elektronenemissionseinrichtungen 74 und sind elektrisch mit der Anzahl von m Leitungen 72 in X-Richtung und der Anzahl von n Leitungen 73 in Y-Richtung durch Verbindungsleitungen 75 verbunden, die aus einem leitfähigen Metall bestehen, gebildet durch Vakuumaufdampfung, durch Drucken oder durch Sprühen.
Das leitfähige Metall der Anzahl m Leitungen 72 in X-Richtung, der Anzahl n Leitungen 73 in Y-Richtung, der Verbindungsleitungen 75 und der gegenüberliegenden Elektroden kann teilweise oder insgesamt identisch sein hinsichtlich der Hauptbestandteile oder können alle unterschiedlich sein, wobei die Materialien aus den zuvor genannten Materialien der Einrichtungselektroden in passender Weise ausgesucht werden. Im Falle, daß die Verdrahtung zu diesen Einrichtungselektroden aus demselben Verdrahtungsmaterial besteht wie demjenigen der Einrichtungselektroden, kann diese Verdrahtung kollektiv bezeichnet werden als "Einrichtungselektroden". Die Elektronenemissionseinrichtungen können gebildet werden auf entweder dem Substrat 71 oder auf der Zwischenisolationsschicht (nicht dargestellt).
In einem später zu beschreibenden Aufbau ist des weiteren ein nicht dargestelltes Abtastsignalerzeugungsmittel zum Anlegen von Abtastsignalen elektrisch mit der zuvor genannten Verdrahtung 72 in X-Richtung verbunden, um die Abtastung von Zeilen der Emissionseinrichtungen 74 durchzuführen, die in X-Richtung gemäß den eingegebenen Signalen angeordnet sind. Andererseits ist ein nicht dargestelltes Modulationssignalerzeugungsmittel zum Anlegen von Modulationssignalen elektrisch verbunden mit der Verdrahtung 73 in Y-Richtung, um die Modulation von Spalten der Emissionseinrichtungen 74 durchzuführen, die in Y-Richtung gemäß den eingegebenen Signalen gegliedert sind. Des weiteren ist darüber hinaus die Ansteuerspannung, angelegt an jede Einrichtung der Elektronenemissionseinrichtungen, bereitgestellt als Differenzspannung zwischen den Abtastsignalen und den Modulationssignalen, die die zuvor genannten Einrichtungen beaufschlagen.
Mit dem obigen Aufbau wird es möglich, individuelle Einrichtungen lediglich über eine einfache Matrixverdrahtung auszuwählen.
Als nächstes wird eine Beschreibung gegeben in Hinsicht auf das Herstellungsverfahren eines Anzeigefeldes nach der vorliegenden Erfindung sowie auf das nach diesem Verfahren hergestellten Anzeigefeld.
Das Herstellungsverfahren des Anzeigefeldes nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren der Herstellung eines Anzeigefeldes mit: einer Stromversorgungsquelle bestehend aus Elektronenemissionseinrichtungen und einem Spannungsanlegemittel zum Anlegen einer Spannung an die zuvor genannten Einrichtungen; und einem Fluoreszenzbildschirm, der Leuchtemission zeigt durch Aufnehmen von Elektronen, die die zuvor genannten Einrichtungen emittieren. Das Herstellungsverfahren ist gekennzeichnet durch das Herstellen der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtungen, das durchgeführt wird gemäß dem zuvor genannten Verfahren der Herstellung von Elektronenemissionseinrichtungen nach der vorliegenden Erfindung. Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens des Anzeigefeldes der vorliegenden Erfindung gibt es keinerlei Beschränkungen, mit der Ausnahme, daß die Herstellung der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtungen nach dem zuvor genannten Verfahren des Herstellens von Elektronenemissionseinrichtungen nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und es gibt keine speziellen Beschränkungen bezüglich des Aufbaus der Elektronenquelle oder des Fluoreszenzfilms des Anzeigefeldes, das nach diesem Verfahren hergestellt ist.
Das Folgende ist eine Beschreibung eines Anzeigefeldes zum Darstellen und so weiter, hergestellt unter Verwendung der Elektronenquelle mit einfacher Matrixanordnung, die in der zuvor beschriebenen Weise hergestellt wurde, als eine bevorzugte Form des Herstellverfahrens vom Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Erfindung, und eines Anzeigefeldes, das nach diesem Verfahren hergestellt ist, anhand der 8, 9A und 9B. 8 ist eine grundlegende Blockdarstellung des Anzeigefeldes, und die 9A und 9B sind Musterdarstellungen, die ein Beispiel eines Fluoreszenzbildschirms darstellen.
In 8 bedeutet Bezugszeichen 71 ein Elektronenquellensubstrat, auf dem Elektronenemissionseinrichtungen in der zuvor beschriebenen Weise angeordnet sind, Bezugszeichen 81 bedeutet eine hintere Platte, mit der die elektronenemittierenden Einrichtungen verbunden sind, Bezugszeichen 86 bedeutet eine vordere Platte, die aus einem Fluoreszenzbildschirm 84 und einem Metallrücken 85 besteht, der auf der Innenseite des Glassubstrats 83 gebildet ist, und Bezugszeichen 82 bedeutet einen Rahmen, bei dem die hintere Platte 81, der Rahmen 82 und die vordere Platte 86 beschichtet sind mit beispielsweise Fritteglas und dann getempert sind bei 400°C bis 500°C für 10 Minuten oder länger in einem Umgebungsatmosphäre oder in einer Stickstoffatmosphäre, wodurch das Versiegeln und der Aufbau der Hülle 88 erfolgte.
In 8 entspricht Bezugszeichen 74 der Elektronenemissionszone in den 1A und 1B. Bezugszeichen 72 und 73 bedeuten eine Verdrahtung in X-Richtung beziehungsweise eine Verdrahtung in Y-Richtung, die verbunden sind mit einem Paar Einrichtungselektroden einer Elektronenemissionseinrichtung.
Während die Hülle 88, wie zuvor beschrieben, aus einer vorderen Platte 86, einem Rahmen 82 und einer hinteren Platte 81 besteht, ist die hintere Platte 81 hauptsächlich zum Unterstützen der Festigkeit des Substrats 71 gedacht; für den Fall, daß die Festigkeit des Substrats 71 durch sich selbst hinreichend ist, wird eine separate hintere Platte 81 folglich überflüssig, so daß der Aufbau so erfolgen kann, daß der Rahmen 82 direkt mit dem Substrat 71 versiegelt wird, und die Hülle 88 ist aus der vorderen Platte 86, dem Rahmen 82 und dem Substrat 71 aufgebaut. Eine Hülle 88, die mit hinreichender Festigkeit gegenüber dem atmosphärischen Druck aufgebaut ist, kann konstruiert sein mittels Bereitstellen eines nicht dargestellten Stützgliedes, das als "Abstandshalter" bezeichnet wird, zwischen der vorderen Platte 86 und der hinteren Platte 81.
9A und 9B veranschaulichen einen Fluoreszenzbildschirm. Der Fluoreszenzbildschirm 84 besteht aus einer Fluoreszenzsubstanz allein in dem Falle, daß der Fluoreszenzbildschirm lediglich für eine Monochromanzeige verwendet wird, aber in dem Falle, daß der Fluoreszenzbildschirm für Farben verwendet wird, ist der Fluoreszenzbildschirm versehen mit einem schwarzen leitenden Material 91, das schwarze Streifen oder schwarze Matrix genannt wird, abhängig von der Anordnung der Fluoreszenzsubstanz, und mit der Fluoreszenzsubstanz 92. Die Aufgabe zum Bereitstellen der schwarzen Streifung oder der schwarzen Matrix dient dem Verbergen des Mischens von Farben mittels Schwärzung der Farbgrenzenabschnitts zwischen einer jeden der Fluoreszenzsubstanzen 92 der dreifarbigen Fluoreszenzsubstanzen, die erforderlich sind, die Farbanzeige zu bewerkstelligen, und auch zum Steuern der Verschlechterung des Kontrasts aufgrund von Reflexionen externen Lichts auf dem Fluoreszenzfilm 84. Hinsichtlich des Materials für die schwarze Streifung kann allgemein ein Material mit schwarzem Leiter als Hauptbestandteil verwendet werden, ist aber nicht darauf beschränkt, sondern ein beliebiges Material läßt sich verwenden, sofern das Material elektrische Leitfähigkeit besitzt und geringe Transmissions- und Reflexionseigenschaften für Licht hat.
Die zum Beschichten des Glassubstrats 83 verwendeten Verfahren mit Fluoreszenzsubstanz sind Auftragen oder Drucken, ungeachtet der Tatsache, ob es sich um Monochrom- oder Farbanzeige handelt.
Ein Metallrücken 85 ist normalerweise auf der Innenseite des Fluoreszenzfilms 84 vorgesehen. Die Aufgaben des Metallrückens sind folgende: Erhöhen der Helligkeit mittels reflektierten Lichts, das die Fluoreszenzsubstanz emittiert, hin zur Innenseite, so daß das reflektierte Licht nach vorne hin zur vorderen Platte 86 gerichtet ist; zu verwenden als eine Elektrode zum Anlegen der Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung; zum Schutz des Fluoreszenzfilms vor Beschädigung aufgrund Kollision mit negativen Ionen, die in der Hülle erzeugt werden. Der Metallrücken läßt sich herstellen im Anschluß an die Herstellung des Fluoreszenzfilms durch einen Graduationsprozeß (wird allgemein als "Schichten" bezeichnet) der inneren Oberfläche des Fluoreszenzfilms, dem das Auftragen folgt, das durchgeführt wird mittels Auftragen von Al unter Verwendung von Vakuumaufdampfung.
Hinsichtlich der vorderen Platte 86 kann eine transparente Elektrode, die nicht dargestellt ist, mit der Außenseite des Fluoreszenzfilms 84 versehen sein, um die Leitfähigkeit des Fluoreszenzfilms 84 weiter zu erhöhen.
Nach Durchführen einer Versiegelung muß ein hinreichendes Positionieren durchgeführt werden, da jede der Fluoreszenzsubstanzen den Elektronenemissionseinrichtungen im Falle von Farbe entsprechen muß.
Die Hülle 88 wird auf ein Vakuum gebracht von etwa 0,13 Nanobar (10^–7 Torr) mittels eines Absaugstutzens (nicht dargestellt), und wird versiegelt. Getterverarbeitung kann des weiteren durchgeführt werden, um das Vakuum der Hülle 88 nach dem Versiegeln aufrechtzuerhalten. Dies wird durchgeführt durch Erwärmen eines Getter, der sich an einer vorbestimmten Stelle (nicht dargestellt) innerhalb der Hülle 88 befindet, unter Verwendung eines Heizverfahrens, wie Widerstandsheizen oder Hochfrequenzheizen, wodurch ein Vakuumaufdampffilm erzeugt wird, wobei der obige Prozeß durchgeführt wird entweder vor Durchführen des Versiegelns oder nach dem Versiegeln. Der Hauptbestandteil von Getter ist allgemein Ba und behält den hohen Vakuumgrad bei durch die Adsorptionswirkung des zuvor genannten Vakuumaufdampffilms. Darüber hinaus werden die Prozesse bezüglich der Elektronenemissionseinrichtung, gefolgt vom Formieren, als passend bestimmt.
Das Herstellverfahren des Bilderzeugungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren der Herstellung eines Bilderzeugungsgerätes, bestehend aus: einer Stromversorgungsquelle von Elektronenemissionseinrichtungen und einem Spannungsanlegemittel zum Anlegen einer Spannung an die zuvor genannten Einrichtungen; einem Fluoreszenzbildschirm, der Lichtemission durch Aufnahme von Elektronen zeigt, die die vorgenannten Einrichtungen emittieren; und einer Treiberschaltung, die die Spannung steuert, die an die zuvor genannten Einrichtungen angelegt werden, auf der Grundlage externer Signale. Dieses Herstellverfahren ist gekennzeichnet durch das Herstellen der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtungen, die durchgeführt wird gemäß dem zuvor genannten Verfahren des Herstellens elektronenemittierender Einrichtungen nach der vorliegenden Erfindung. Bezüglich des Herstellungsverfahrens vom Bilderzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung gibt es keinerlei Beschränkungen, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Herstellung der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtungen nach dem zuvor genannten Verfahren des Herstellens elektronenemittierender Einrichtungen nach der vorliegenden Erfindung erfolgt, und es gibt keine speziellen Beschränkungen hinsichtlich des Aufbaus der Elektronenquelle, des Fluoreszenzfilms oder der Ansteuerschaltung der Treiberschaltung vom Bilderzeugungsgerät, das nach diesem Verfahren hergestellt wird.
Das Folgende ist eine Beschreibung eines Bilderzeugungsgerätes, das eine Fernsehanzeige auf der Grundlage von NTSC-Fernsehsignalen durchführt mittels eines Anzeigefeldes, das unter Verwendung einer einfachen Matrixanordnung einer Elektronenquelle hergestellt wird, als bevorzugte Form des Herstellungsverfahrens vom Bilderzeugungsgerät nach der vorliegenden Erfindung und eines Bilderzeugungsgerätes, das nach diesem Verfahren hergestellt ist, anhand 10 für den schematischen Aufbau. 10 ist eine Blockdarstellung der Treiberschaltung eines Beispiels, bei dem ein Bilderzeugungsgerät die Anzeige gemäß NTSC-Fernsehsignalen ausführt. In 10 bedeutet Bezugszeichen 101 das zuvor genannte Anzeigefeld, Bezugszeichen 102 bedeutet eine Abtastschaltung, Bezugszeichen 103 bedeutet eine Steuerschaltung, Bezugszeichen 104 bedeutet ein Schieberegister, Bezugszeichen 105 bedeutet einen Zeilenspeicher, Bezugszeichen 106 bedeutet eine Synchronsignalverteilschaltung, Bezugszeichen 107 bedeutet einen Modulationssignalgenerator, und Vx und Va sind direkte elektrische Gleichstromversorgungsquellen.
Das Folgende ist eine Beschreibung der Funktionen eines jeden der Teile. Zuerst wird das Anzeigefeld 101 mit einer externen elektrischen Schaltung über Anschluß Dox1 bis Doxm und Anschluß Doy1 bis Doyn verbunden, und mit einem Hochspannungsanschluß Hv. Von diesen werden Abtastsignale an den Anschluß Dox1 bis Doxm angelegt, um sequentiell die Elektronenquelle anzusteuern, die vorgesehen ist innerhalb des zuvor genannten Anzeigefeldes; das heißt, die Gruppe von Elektronenemissionseinrichtungen, die durch Matrixverdrahtung angeordnet sind in Zeilen und in Spalten mit M Zeilen und N Spalten, und zwar eine Zeile zu einer Zeit (N Einrichtungen). Andererseits wird der Anschluß Doy1 bis Doyn beaufschlagt mit Signalen zum Steuern des Ausgangselektronenstrahls einer jeden der Einrichtungen der Zeile von Elektronenemissionseinrichtungen, ausgewählt vom zuvor genannten Abtastsignal. Gleichstromspannung von 10 kV zum Beispiel wird auch an den Hochspannungsanschluß Hv angelegt aus einer Gleichstromquelle Va, wobei diese Spannung ist eine Beschleunigungsspannung zum Bereitstellen hinreichender Energie für die Elektronenstrahlen aus der Elektronenemissionseinrichtung, um das Erregen der Fluoreszenzsubstanz zu veranlassen.
Als nächstes wird eine Beschreibung hinsichtlich der Abtastschaltung 102 gegeben. Diese Schaltung enthält eine Anzahl M Schalteinrichtungen (in der Figur dargestellt durch S1 bis Sm), wobei die Schalteinrichtungen so eingerichtet sind, daß sie entweder eine Spannung der Gleichstromquelle Vx oder 0 V (Massepegel) auswählen, wodurch eine elektrische Verbindung mit dem Anschluß Dox1 bis Doxm des Anzeigefeldes 101 erfolgt. Die Schalteinrichtung von S1 bis Sm arbeitet auf der Grundlage von Steuersignalen Tscan aus der Steuerschaltung 103, aber ein einfacherer Aufbau dieser ist möglich durch die Kombination mit Schalteinrichtungen wie beispielsweise FET.
Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die zuvor genannte Gleichstromversorgungsquelle Vx eingestellt zur Ausgabe einer Konstantspannung, so daß die Treiberspannung an den nicht abgetasteten Einrichtungen dieselbe ist wie der Elektronenemissionsschwellwert oder darunter liegt, auf der Grundlage der Eigenschaften (Elektronenemissionsschwellwertspannung) der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtung.
Die Steuerschaltung 103 arbeitet des weiteren als Schnittstelle der Aktionen eines jeden der Teile, so daß eine passende Anzeige durchführbar ist auf der Grundlage von Bildsignalen, die von außen eingegeben werden. Die Steuersignale Tscan, Tsft und Tmry werden erzeugt auf der Grundlage des Synchronsignals Tsync aus der Synchronsignalverteilschaltung 106, die als nächstes zu beschreiben ist.
Die Synchronsignalverteilschaltung 106 ist eine Schaltung zum Trennen von Synchronsignalkomponenten und Helligkeitssignalkomponenten aus NTSC-Fernsehsignalen, und kann, wie allgemein bekannt, leicht aufgebaut werden unter Verwendung einer Frequenztrennschaltung (Filterschaltung). Die Synchronsignale, die durch die Synchronsignalverteilschaltung 106 getrennt werden, sind versehen mit Vertikalsynchronsignalen und Horizontalsynchronsignalen, wie allgemein bekannt, diese sind jedoch in der Figur als Tsync-Signale gezeigt, um die Erläuterung zu vereinfachen. Die Bildhelligkeitssignalkomponente, die andererseits getrennt wird von den zuvor genannten Fernsehsignalen, ist in der Figur als DATA zur Erleichterung der Erläuterung dargestellt, dieses Signal wird jedoch in das Schieberegister 104 eingegeben.
Das Schieberegister 104 dient der Serien-/Parallelumsetzung pro Bildzeile der zuvor genannten DATA-Signale, die seriell hereinkommen, und arbeitet auf der Grundlage von Steuersignalen Tsft aus der zuvor genannten Steuerschaltung 103 (man kann sagen, daß das Steuersignal Tsft der Schiebetakt vom Schieberegister 104 ist). Die Daten einer Bildzeile, die der Serien-/Parallelumsetzung unterzogen wurden (äquivalent den N Elektronenemissionseinrichtungen von Ansteuerdaten), werden aus dem zuvor genannten Schieberegister 104 in N Stücken von Id1 bis Idn als Parallelsignal abgegeben.
Der Zeilenspeicher 105 dient dem Speichern der Daten für eine Zeile nur so lang wie erforderlich und speichert in passender Weise die Inhalte von Id1 bis Idn gemäß den Steuersignalen Tmry aus der Steuerschaltung 103. Die gespeicherten Inhalte werden dann als I'd1 bis I'dn abgegeben und eingegeben in den Modulationssignalgenerator 107.
Der Modulationssignalgenerator 107 ist eine Signalquelle zum passenden Durchführen einer Ansteuermodulation für jede der Elektronenemissionseinrichtungen gemäß den zuvor genannten Bilddaten I'd1 bis I'dn, und das Ausgangssignal daraus beaufschlagt die Elektronenemissionseinrichtungen innerhalb des Anzeigefeldes 101 über Anschlüsse Doy1 bis Doyn.
Wie zuvor erwähnt, besitzt die Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften hinsichtlich Emissionsstrom; das heißt es gibt, wie zuvor erwähnt, eine klare Schwellwertspannung Vth zur Elektronenemission, wobei die Elektronenemission nur auftritt, wenn die Spannung von Vth oder größer anliegt.
Auch hinsichtlich der Spannung über dem Elektronenemissionsschwellwert ändert sich der Emissionsstrom gemäß der Änderung der an den Einrichtungen anliegenden Spannung. Der Elektronenemissionsschwellwert Vth oder der Grad der Änderung des Emissionsstroms bezüglich der angelegten Spannung kann sich anders ändern bei anderer Materialzusammensetzung der Elektronenemissionseinrichtung oder dem Herstellungsverfahren derselben; doch ungeachtet dessen kann Folgendes gesagt werden.
Wenn Impulsspannung an den Einrichtungen anliegt, gibt es keine Elektronenemission für den Fall, wenn eine Spannung beim Elektronenemissionsschwellwert oder darunter anliegt, aber es gibt ein Ausgangssignal des Elektronenstrahls dann, wenn die Spannung am Elektronenemissionsschwellwert oder darüber anliegt. In Hinsicht darauf ist es erstens möglich, die Intensität des Ausgangselektronenstrahls mittels Ändern des Impulsscheitelwertes Vm zu steuern. Zweitens ist es möglich, die gesamte elektrische Ladung des Ausgangselektronenstrahls durch Ändern der Impulsbreite Pw zu steuern.
Spannungsmodulationsverfahren und Impulsbreitenmodulationsverfahren können folglich angegeben werden als Verfahren der Modulation der Elektronenemissionseinrichtungen. Um die Spannungsmodulation durchzuführen, erzeugt eine Spannungsmodulationsschaltung einen Spannungsimpuls konstanter Länge, aber moduliert den Spannungsscheitelwert in passender Weise gemäß den Eingangsdaten, die verwendet werden zur Modulation des Signalgenerators 107. Um des weiteren die Impulsbreitenmodulation auszuführen, erzeugt eine Impulsbreitenmodulationsschaltung einen Spannungsimpuls eines konstanten Scheitelwertes, moduliert aber die Impulsbreite in passender Weise gemäß den eingegebenen Daten, und wird verwendet für den Modulationssignalgenerator 107.
Gemäß den zuvor beschriebenen Serien von Operationen kann eine Fernsehanzeige durchgeführt werden unter Verwendung des Anzeigefeldes 101. Obwohl nicht speziell in der vorherigen Beschreibung erwähnt, können das Schieberegister 104 und der Zeilenspeicher 105 entweder vom digitalen Signaltyp oder auch vom analogen Signaltyp sein, solange wie eine Bildsignal-Serien-/Parallel-Umsetzung und Speicherung mit der vorbestimmten Geschwindigkeit ausführbar ist.
Wird ein digitales Signalsystem verwendet, gibt es die Notwendigkeit des Umsetzens vom Ausgangssignal DATA von der Synchronsignalverteilschaltung 106 in eine digitale Signalform, aber es erübrigt sich zu sagen, daß dies geschehen kann durch Bereitstellen des Ausgabeabschnitts von 106 mit einem A/D-Umsetzer. Des weiteren erübrigt es sich zu sagen, daß sich die verwendete Schaltung für den Modulationssignalgenerator 107 folglich mehr oder weniger abhängig davon unterscheidet, ob das Ausgangssignal des Zeilenspeichers 105 ein digitales Signal oder ein analoges Signal ist; das heißt, im Falle von digitalen Signalen, wenn das Spannungsmodulationsverfahren angewandt wird, kann eine allgemein bekannte D/A-Umsetzschaltung verwendet werden für den Modulationssignalgenerator 107, und beispielsweise kann eine Verstärkungsschaltung erforderlichenfalls hinzugefügt werden. Wenn das Impulsbreitenmodulationsverfahren verwandt wird, kann in irgendeiner der gegenwärtig Verfügbaren leicht ein Modulationsgenerator 107 aufbauen unter Verwendung einer Schaltung, die aus einem Zähler besteht, der die Wellen aus einem Hochgeschwindigkeitsoszillator und einem Oszillator zählt, und eines Vergleichers, der den Ausgangswert vom Zähler mit dem Ausgangswert des zuvor genannten Speichers vergleicht. Ein Verstärker kann erforderlichenfalls vorgesehen sein, um die Spannung der Modulationssignale anzuheben, die der Impulsbreitenmodulation unterzogen werden, die ausgegeben werden vom Vergleicher, so daß die Spannung desselben auf die Treiberspannung der Elektronenemissionseinrichtungen angehoben wird.
Wenn im Falle von Analogsignalen andererseits das Spannungsmodulationsverfahren angewandt wird, kann eine Verstärkerschaltung unter Verwendung eines allgemein bekannten Operationsverstärkers für den Modulationssignalgenerator 107 verwendet werden, mit einer Pegelschiebeschaltung, die erforderlichenfalls hinzugefügt wird. Wenn das Impulsbreitenmodulationsverfahren verwendet wird, kann eine allgemein bekannte Spannungssteueroszillatorschaltung (VCO) verwendet werden, und ein Verstärker kann erforderlichenfalls vorgesehen sein, um die Spannung auf die Treiberspannung der Elektronenemissionseinrichtungen anzuheben.
Gemäß dem Bildanzeigegerät, das vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird und so vervollständigt ist, wird die Elektronenemission durch Anlegen einer Spannung an jede der Elektronenemissionseinrichtungen über externe Anschlüsse Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn erreicht, und der Elektronenstrahl wird beschleunigt von einer angelegten Hochspannung an den Metallrücken 85 oder an eine transparente Elektrode, die nicht dargestellt ist, wodurch der Elektronenstrahl veranlaßt wird, mit dem Fluoreszenzfilm 84 zu kollidieren, um so den Fluoreszenzfilm zu erregen, der eine Lichtemission versacht und folglich ein Bild anzeigt.
Der zuvor beschriebene Aufbau ist ein schematischer Aufbau, der erforderlich ist zur Herstellung eines bevorzugten Bilderzeugungsgerätes zur Anzeige; die Materialien und so weiter der Teile beispielsweise und die Einzelheiten dieser sind nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt, sondern werden in passender Weise ausgewählt gemäß dem Zweck des Bilderzeugungsgerätes. Während NTSC-Signale als Beispiel von Eingangssignalen angegeben wurden, können des weiteren Systeme wie PAL oder SECAM und darüber hinaus Fernsehsignal mit einer größeren Anzahl von Abtastzeilen, beispielsweise hochauflösendes Fernsehen wie MUSE, ebenso arbeiten.
Als nächstes folgt die Beschreibung eines Beispiels der Elektronenquelle gemäß der zuvor genannten leiterförmigen Anordnung und deren Anzeigefeld und Bilderzeugungsgerät anhand der 11 und 12.
In 11 bedeutet Bezugszeichen 110 ein Elektronenquellensubstrat, Bezugszeichen 111 bedeutet Elektronenemissionseinrichtungen und Bezugszeichen 112 bedeutet eine gemeinsame Verdrahtung Dx1 bis Dx10 zur Verdrahtung der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtungen. Eine Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen 111 sind gegliedert auf dem Elektronenquellensubstrat 110 in paralleler Form in X-Richtung (dies wird als "Einrichtungszeile" bezeichnet) angeordnet. Eine Vielzahl dieser Einrichtungszeilen sind so angeordnet, daß sie eine Elektronenquelle bilden. Jede der Einrichtungen kann unabhängig angesteuert werden durch Anlegen einer passenden Ansteuerspannung an die gemeinsame Verdrahtung einer jeden der Einrichtungszeilen; das heißt, dies läßt sich erreichen durch Anlegen einer Spannung, die beim Elektronenemissionsschwellwert oder darüber liegt, an die Einrichtungszeilen, von denen die Emission von Elektronenstrahlen erwünscht wird, und Anlegen einer Spannung, die beim Elektronenemissionsschwellwert oder darunter liegt, an die Einrichtungszeilen, von denen die Emission von Elektronenstrahlen nicht erwünscht wird. Die gemeinsame Verdrahtung Dx2 bis Dx9 kann auch so konfiguriert sein, daß sie beispielsweise Dx2 und Dx3 als Einzelleitung haben.
12 veranschaulicht ein Anzeigefeld eines Bildanzeigegerätes, das mit einer Elektronenquelle nach der zuvor genannten leiterförmigen Anordnung versehen ist. Bezugszeichen 120 bedeutet Gitterelektroden, Bezugszeichen 121 bedeutet Öffnungen, durch die Elektronen hindurchkommen, Bezugszeichen 122 bedeutet externe Anschlüsse, die Dox1, Dox2, ..., Doxm enthalten, Bezugszeichen 123 bedeutet externe Anschlüsse, die G1, G2,..., Gn enthalten, verbunden mit den Gitterelektroden 120, und Bezugszeichen 124 bedeutet ein Elektronenquellensubstrat, bei dem die Verdrahtung zwischen einer jeden der Einrichtungen als Einzelleitung erfolgt, wie zuvor beschrieben. In 12 zeigt das Bezugszeichen, welches dasselbe wie jenes der 8 und 11, Glieder auf, die dieselben sind wie jene in diesen Figuren. Ein Hauptunterschied zwischen dieser Konfiguration und der zuvor genannten einfachen Matrixanordnung beim Bilderzeugungsgerät (gezeigt in 8) besteht darin, daß Gitterelektroden 120 zwischen dem Elektronenquellensubstrat 110 und der vorderen Platte 86 vorgesehen sind.
Gitterelektroden 120 sind zwischen dem Elektronenquellensubstrat 110 und der vorderen Platte 86 vorgesehen. Die Gitterelektroden 120 sind in der Lage, die Elektronenstrahlen zu modulieren, die die Elektronenemissionseinrichtungen emittieren, mit einer kreisförmigen Öffnung 121, die für jede Einrichtung vorgesehen ist, um den Durchgang von Elektronenstrahlen durch die streifenförmigen Elektroden zu ermöglichen, die in sich kreuzender Weise mit den Zeilen der leiterförmigen Anordnung vorgesehen sind. Die Form der Lage des Bereitstellens vom Gitter muß nicht gleich sein wie in 12 dargestellt, viele Durchgänge können vorgesehen sein in einem in maschenförmiger Weise für Öffnungen oder beispielsweise kann eine solche in der Peripherie der Elektronenemissionseinrichtungen oder nahebei vorgesehen sein.
Die externen Anschlüsse 122 und die externen Gitteranschlüsse 123 sind elektrisch mit einer nicht dargestellten Steuerschaltung verbunden.
Mit dem zuvor genannten Bilderzeugungsgerät wird die Strahlung eines jeden der Elektronenstrahlen auf die Fluoreszenzsubstanzen durch synchrones und gleichzeitiges Anlegen eines Zeilenwortes von Modulationssignalen an eine Gitterelektrodenzeile gesteuert, während sequentiell Abtasteinrichtungszeilen einer Spalte zur Zeit angesteuert werden.
Nach der vorliegenden Erfindung ist des weiteren ein Bilderzeugungsgerät vorgesehen, das verwendet wird in einem bevorzugten Anzeigegerät nicht nur für Fernsehsendungen, sondern auch für Anzeigegeräte für ein Fernsehkonferenzsystem und für Computer. Des weiteren ist es möglich, ein Bilderzeugungsgerät eines Photodruckers, der aufgebaut ist aus einer Kombination mit einer lichtempfindlichen Trommel, zu verwenden. In diesem Falle kann die Anwendung nicht nur für eine zeilenförmige Emissionsquelle, sondern eine zweidimensionale Emissionsquelle erfolgen mittels geeigneter Auswahl der zuvor genannten Anzahl m von Zeilenrichtungsleitungen und der Anzahl n von Spaltenrichtungsleitungen.
Das Folgende sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsbeispiel 1
Eine Elektronenemissionseinrichtung der in den 1A und 1B dargestellten Art wurde als Elektronenemissionseinrichtung hergestellt. 1 ist eine Aufsicht, die den Aufbau der vorliegenden Elektronenemissionseinrichtung darstellt, und 1B ist eine Querschnittsansicht davon. In den 1A und 1B bedeutet Bezugszeichen 1 ein Isoliersubstrat, Bezugszeichen 2 und 3 bedeuten ein Paar Einrichtungselektroden, Bezugszeichen 4 bedeutet einen Film, der in einer Elektronenemissionszone enthalten ist, und Bezugszeichen 5 bedeutet eine Elektronenemissionszone. In den Figuren stellt L den Abstand zwischen der Einrichtungselektrode 2 und der Einrichtungselektrode 3 dar, W stellt die Länge der Einrichtungselektroden dar, d stellt die Dicke der Einrichtungselektroden dar, und W' stellt die Breite der Einrichtung dar.
Das Herstellungsverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand der 19A bis 19D beschrieben. Eine Quarzglasplatte wurde verwendet als Isolationssubstrat 1, und dem Waschen dieser Platte folgend mittels einer organischen Lösung wurden Au-Einrichtungselektroden 2 und 3 auf dem Substrat durch Siedruck erzeugt (19A). Der Einrichtungselektrodenabstand L wurde auf 30 Mikrometer gebracht, die Einrichtungselektrodenbreite wurde auf 500 Mikrometer gebracht, und die Dicke dieser wurde auf 100 nm (1.000 Å) gebracht.
Methylcellulose wurde dem Wasser zugegeben, und die Viskosität der Lösung wurde eingestellt auf 0,005 Pa·S (5 Centipoise) in der Viskosität, die dann aufgetragen wurde auf einen Teil der Elektroden 2 und 3 durch ein Tintenstrahlgerät (19B) der Blasenstrahlart, dann erwärmt auf 150°C für 15 Minuten. Das Substrat wurde dann erneut auf Raumtemperatur abgekühlt.
Eine wäßrige Lösung von 40 Gewichtsprozenten aus Dimethylsulphoxid wurde aufbereitet, und Palladiumazetat wurde zugegeben, so daß das Palladium 0,4 Gewichtsprozente hatte, wodurch eine dunkelrotfarbige Lösung gewonnen wurde. Ein Teil dieser Lösung wurde in einen separaten Behälter getan, und die Lösung wurde verdampft, um eine rotbraunfarbige Paste zu bilden.
Die zuvor genannte dunkelrotfarbige Lösung wurde aufgetragen mit einem Tintenstrahlapparat vom Blasenstrahltyp auf die Quarzplatte, auf der die Elektroden 2 und 3 gebildet worden waren, in einer solchen Weise, daß die Lösung die Elektroden 2 und 3 verbannt, auf denen sie aufgetragen war, und wurde dann bei 80°C für 2 Minuten getrocknet. Das Auftragen der Tröpfchen wurde durchgeführt hinsichtlich Mehrfacheinrichtungen, und die Ergebnisse waren, daß es kein reales Eindringen der aufgetragenen Tröpfchen in die Elektroden gab, und diese Tröpfchen konnten mit guter Reproduzierbarkeit aufgetragen werden.
Messungen der Filmdicke wurden des weiteren unternommen, um die Reproduzierbarkeit zu bewerten. Der Ausdruck "Filmdicke" bezieht sich hier auf die Maximaldicke der Einrichtung in einer Form, wie sie in 19C dargestellt ist. Die Verteilung der Filmdicke innerhalb der Einrichtung wird folgendermaßen errechnet: An der Stelle, bei der der elektrisch leitende Dünnfilm 4 in einer ungefähr kreisförmigen Form gebildet war, wird ein Kreis mit 90% des Filmradius gezeichnet, wobei der Mittelpunkt zwischen den elektrisch leitenden Einrichtungselektroden der Mittelpunkt des Kreises ist, und das Ergebnis des Subtrahierens des Minimalwertes von der Filmdicke vom Maximalwert wird geteilt durch den Maximalwert. Die Form des Films kann des weiteren geändert werden durch die Zusammensetzung der organischen Metallverbindungslösung, des Verfahrens vom Tröpfchenauftragen usw. Selbst wenn die Form nicht kreisförmig ist, werden maximale und minimale Filmdicken vom Film in derselben Weise bewertet, wobei die alleräußerste 10% von der Betrachtung entfernt ist.
Die Zwischenrichtungsfilmdickenverteilung ist eine Bewertung der zuvor genannten Filmdickeverteilung in der Einrichtung zwischen den Einrichtungen.
Als nächstes wurde ein elektrisch leitender Film gebildet durch Tempern für 12 Minuten bei 350°C (19C). Die durchschnittliche Filmdicke dieses elektronenemittierenden zonenbildenden Dünnfilms 4 war 10 nm (100 Å), und der Flächenwiderstand betrug 5 × 10⁴ Ω/⟥.
Spannung wurde an die Einrichtungselektroden 2 und 3 als nächstes im Vakuumbehälter angelegt, und die Elektronenemissionszone 5 wurde mittels Stromleitungsbehandlung (Formierungsbehandlung) zum elektronenemittierenden zonenbildenden Dünnfilm 4 durchgeführt (19D). 4A veranschaulicht die Spannungswellenform für die Formierungsbehandlung.
Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Impulsbreite T1 der Spannungswellenform auf 10 Millisekunden eingestellt, das Impulsintervall T2 wurde auf 10 Millisekunden eingestellt, der Scheitelwert der Rechteckwelle (Spitzenspannung bei Durchführen des Formierens) wurde auf 5 V gebracht, und die Formierungsbehandlung wurde für 60 Sekunden unter Vakuumatmosphäre bei ungefähr 1,3 Nanobar (10^–6 Torr) durchgeführt. Weiterhin wurde Azeton bei 1,3 Mikrobar (10^–3 Torr) in den Vakuumbehälter eingeführt, die Impulsspannung dieselbe wie die Formierung wurde angelegt für 15 Minuten, wodurch ein Aktivierungsprozeß erfolgte.
Waren einmal 100 Einrichtungen in der zuvor beschriebenen Weise hergestellt, wurde der durchschnittliche Durchmesser der Feinpartikel mit 50 Å für alle Stücke festgestellt. Die Unregelmäßigkeiten in der Filmdicke des elektrisch leitenden Films 21 sind später in Tabelle 1 gezeigt. Die Elektronenemissionseigenschaften einer jeden der Einrichtungen wurde gemessen mit einem Meß/Bewertungsgerät eines Aufbaus, wie er in 5 gezeigt ist.
Die vorliegende Elektronenemissionseinrichtung und die Elektrode 54 befinden sich im Vakuumgerät, das Vakuumgerät ist versehen mit einer Ausrüstung, die erforderlich für ein Vakuumgerät, wie eine nicht dargestellte Absaugpumpe und ein Vakuummeßgerät, so daß die Messung und Bewertung der vorliegenden Elektronenemissionseinrichtung durchgeführt werden kann bei einem gewünschten Vakuumgrad. Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der Abstand zwischen der Anode und der Elektronenemissionseinrichtung auf 4 mm gebracht, das Potential der Anode wurde auf 1 kV gebracht, und der Vakuumgrad innerhalb des Vakuumgerätes für die Messung von Elektronenemissionseigenschaften wurde auf 1,3 Nanobar (1 × 10^–6 Torr) gebracht.
Unter Verwendung eines derartigen Meß/Bewertungsgerätes wurde die Einrichtungsspannung zwischen den Elektroden 2 und 3 von 100 Einrichtungen der vorliegenden Elektronenemissionseinrichtung gemessen, und der Einrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie, die zu dieser Zeit flossen, wurden gemessen, die sich ergebenden Stromspannungseigenschaften sind in 6 gezeigt. Wenn der Emissionsstrom Ie unter 12 V der Einrichtungsspannung gemessen wurde, hatte man einen Durchschnitt von 0,2 μA gewonnen, und eine Elektronenemissionseffizienz von 0,05% wurde erzielt. Die Gleichförmigkeit der Einrichtungen war ebenfalls gut, die Unregelmäßigkeit von Ie-Werten zwischen den Einrichtungen waren 5%, was ebenfalls gut ist.
Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein Dreiecksimpuls an die Elektroden angelegt, um die Elektronenemissionszone zu bilden, aber die Spannungswellenform, die an die Elektroden der Einrichtung anzulegen ist, ist nicht auf die Dreiecksform beschränkt, eine beliebige Wellenform wie eine Rechteckform ist möglich. Des weiteren muß der Scheitelwert, die Impulsbreite und das Impulsintervall nicht auf die obigen Werte beschränkt sein, beliebige Werte können ausgewählt werden, sofern die Elektronenemissionszone in bevorzugter Weise gebildet wird.
Ausführungsbeispiel 2
Polyvinylalkohol (nachstehend als PVA bezeichnet) wurde dem Wasser hinzugegeben, und die Viskosität der Lösung wurde eingestellt auf 0,005 Pa·S (5 Centipoise) in der Viskosität, und wurde dann aufgetragen auf einen Teil der Elektroden mit einem Tintenstrahlgerät vom Blasenstrahltyp, wurde dann erwärmt auf 100°C für 10 Minuten, dann erneut abgekühlt auf Raumtemperatur. Diesem folgend wurden 100 Einrichtungen der vorliegenden Elektronenemissionseinrichtung in derselben Weise hergestellt wie im Ausführungsbeispiel 1. Die Unregelmäßigkeiten in der Filmdicke des elektrisch leitenden Films werden später in Tabelle 1 gezeigt. Wenn des weiteren eine Einrichtungsspannung die Elektroden 2 und 3 der vorliegenden Elektronenemissionseinrichtung mit dem Meß/Bewertungsgerät beaufschlagt wurden, das im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben ist, war die Elektronenemission unter 12 V der Einrichtungsspannung ein Durchschnitt von 0,2 μA, und eine Elektronenemissionseffizienz von 0,05% wurde erzielt. Die Unregelmäßigkeit von Ie zwischen den Einrichtungselektroden betrug 6%.
Ausführungsbeispiel 3
Tröpfchen folgender Lösungen wäßriger Harzlösung und organischer Metallverbindungslösung wurden aufgetragen wie im Ausführungsbeispiel 2, und Elektronenemissionseinrichtungen 3.1 bis 3.4 wurden hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Bewertungsergebnisse hinsichtlich Filmdicke und Verteilung derselben. Das Bewertungsverfahren war dasselbe wie beim Ausführungsbeispiel 1.
Vergleichendes Beispiel 1
Ein Quarzglassubstrat wurde verwendet als Isoliersubstrat, und folgend durch Waschen dieses Substrats mittels organischer Lösung, wurden Au-Einrichtungselektroden auf dem Substrat durch Offsetdrucken gebildet. Die Einrichtungselektrodenbeabstandung, Breite und Dicke waren dieselben wie die im Ausführungsbeispiel 1 beschriebene Einrichtung.
Eine wäßrige Lösung mit 40% Gewichtsanteilen von Dimethylsulphoxid wurde aufbereitet, und Palladiumazetat wurde hinzugegeben, so daß das Palladium 0,4 Gewichtsprozent hatte, wodurch eine dunkelrotfarbige Lösung gewonnen wurde. Ein Teil dieser Lösung wurde in einen separaten Behälter gegeben, und die Lösung wurde verdampft, um so zu einer rotbraunfarbigen Paste zu werden.
Die zuvor genannte dunkelrotfarbige Lösung wurde aufgetragen durch ein Tintenstrahlgerät des Blasenstrahltyps auf die Quarzplatte, auf der die Elektroden gebildet waren, in einer solchen Weise, daß die Lösung die Elektroden verbannt, nachdem das Auftragen erfolgt war, und wurde dann getrocknet bei 80°C für 2 Minuten. Als nächstes wurde ein elektrisch leitender Film durch Tempern für 12 Minuten bei 350°C gebildet. Nach Auftragen von Tröpfchen auf Mehrfacheinrichtungen stellte sich ein Phänomen heraus, bei dem Tröpfchen in die Elektroden einiger der Einrichtungen eindrangen, und die Filmdicke und diese Elektroden folgend dem Tempern waren dünner als diejenigen anderer Einrichtungen. Die Ergebnisse werden später in Tabelle 1 gezeigt.
Folgend diesem wurde die Formierungsbehandlung durchgeführt mit demselben Verfahren wie beim Ausführungsbeispiel 1.
100 Einrichtungselektroden wurden auf diese Weise hergestellt, und die Elektronenemissionseigenschaften einer jeden der Einrichtungselektroden wurde gemessen mit dem Meß/Bewertungsgerät des in 5 dargestellten Aufbaus. Die Ergebnisse dieser waren, daß die Elektronenemission unter 12 V der Einrichtungsspannung im Durchschnitt 0,2 μA betrug, und eine Elektronenemissionseffizienz von 0,05% wurde gewonnen. Die Unregelmäßigkeit von Ie zwischen den Einrichtungen war größer als im Ausführungsbeispiel 1 bis 3.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden mit Beispielen 1 bis 3.4 Tröpfchen und wäßrige Lösung wäßrigen Harzes zwischen den Einrichtungselektroden aufgetragen und auf einem Teil oder allen Teilen der Einrichtungselektroden vor Auftragen der Tröpfchen einer Lösung organischer Metallverbindung, wobei sich ergab, daß die Filmdicke 10–20% größer als diejenige des Vergleichsbeispiels 1 war, was aufzeigt, daß das Eindringen der organischen Metallverbindung in die Einrichtungselektroden gesperrt ist. Während nicht in Tabelle 1 des weiteren gezeigt, wurde die Form des elektrisch leitenden Films nahezu gleichförmig in allen Ausführungsbeispielen. Folglich kann angenommen werden, daß die Filmdicke innerhalb der Einrichtung und zwischen den Einrichtungen aufgehalten ist. Man kann daran denken, daß der Grund dafür die Elektronenemissionseigenschaften und die Filmdickeverteilung ist, die in den Ausführungsbeispielen gezeigt sind und nicht immer übereinstimmend sind aufgrund der Verbesserung der Bildung der Elektronenemissionszone mittels der Prozesse, wie der Formierung und der Aktivierung.
Ausführungsbeispiel 4
Wie mit Ausführungsbeispiel 1 wurde eine Lösung aufgetragen, die Methylcellulose enthielt, auf jedes der Elektrodenpaare eines Substrats, auf dem 16 Zeilen und 16 Spalten für 256 Einrichtungselektroden gebildet waren und matrixartige Verdrahtung vorlag, die dann erwärmt, wieder abgekühlt, der Auftragung organischer Metallverbindungströpfchen unterzogen wurde mittels eines Tintenstrahlgerätes des Blasenstrahltyps und gefolgt war Tempern, Formierungsbehandlung, womit ein Elektronenquellensubstrat gebildet war.
Mit diesem Elektronenquellensubstrat verbunden war eine hintere Platte 81, ein Rahmen 82 und eine vordere Platte 86, dann Vakuumversiegelung, wodurch ein Bilderzeugungsgerät nach der konzeptionellen Darstellung der 8 bereitstand. Eine vorbestimmte Spannung wurde an jede Einrichtung über Anschluß Dox1 bis Dox16 und Anschluß Doy1 bis Doy16 im Zeitmultiplexverfahren angelegt, und eine Hochspannung beaufschlagte den Metallrücken über Anschluß Hv, wodurch das Darstellen willkürlicher Bildmuster möglich wurde.
Ausführungsbeispiel 5
Ein elektrisch leitender Film der Art von Elektronenemissionseinrichtung, wie sie in den 1A und 1B gezeigt ist, wurde fabriziert als elektrisch leitender Film des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Das Herstellungsverfahren des elektrisch leitenden Films vom vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand der 1A und 1B sowie der 3A bis 3E beschrieben. Die Bezugszeichen in den 1A und 1B und in den 3A bis 3E sind schon zuvor beschrieben.

(1) Ein Quarzsubstrat wurde verwendet als Isoliersubstrat 1 und folgend durch Waschen dieses Substrats mit einer organischen Lösung, Au-Einrichtungselektroden 2 und 3 wurden auf dem zuvor genannten Substrat (3A) gebildet. Der Einrichtungselektrodenabstand L wurde auf 2 μm gebracht, die Einrichtungselektrodenbreite W wurde auf 500 μm gebracht, und die Dicke d wurde auf 100 nm (1 000 Å) gebracht (3A). Als nächstes wurden Tröpfchen auf das Substrat zwischen die Elektroden 2 und 3 zu einem gewissen Abschnitt aufgetragen, nach den Elektroden, durch Mittel eines Piezostrahlverfahrens, d. h., eine Lösung von Palladiumazetat von 2 Gewichtsprozent wurde verwendet und wurde ausgestoßen auf Glasdüse Nr. 1 31 des Ausstoßgerätes vom Piezostrahltyp (3B). Diesem folgend wurde Ameisensäure als reduzierendes Aufspaltmittel verwendet und wurde ausgestoßen von Glasdüse Nr. 2 33 des Ausstoßgerätes vom Piezostrahltyp (3C).
(2) Als nächstes wurde das zuvor benannte Substrat auf eine niedrige Temperatur (100°C oder weniger) erwärmt, und ein Dünnfilm, der sich zusammensetzt aus feinen Metallpartikeln und bei niedriger Temperatur sich verflüchtigender Substanzen wurden erzeugt. Nachfolgend wurde das zuvor genannte Substrat in Luft auf etwa 200°C für 20 Minuten erwärmt, um die bei niedriger Temperatur flüchtige Substanz durch Verflüchtigung zu beseitigen und des weiteren erwärmt auf 300°C für 10 Minuten, um einen elektrisch leitenden Dünnfilm zu bilden, der zusammengesetzt ist aus feinen Metalloxidpartikeln, wodurch man einen elektrisch leitenden Film 4 gewinnt (3D). Die obige Beschreibung erfolgte bezüglich des Dünnfilms, der sich zusammensetzt aus feinen Metallpartikeln und einer bei niedriger Temperatur flüchtigen Substanz, woraus geschlossen werden kann, daß metallische und organische Komponenten im Palladiumazetat isoliert werden. Wenn die Pd-Menge im gebildeten elektrisch leitenden Film mit einem Plasmaemissionsspektrometer gemessen wurde, erhielt der Anteil Pd 17,0 μg/cm².

Tabelle 2 zeigt Bewertungsergebnisse der Filmdicke. Die Bewertung der Filmdicke wurde durchgeführt in derselben Weise wie bei den anderen Ausführungsbeispielen. Die Unregelmäßigkeit der Filmdicke zeigt Unregelmäßigkeiten unter den Einrichtungen auf.
Vergleichendes Beispiel 2
500 Elektronenemissionseinrichtungen wurden hergestellt in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5, mit der Ausnahme, daß kein Aufspaltmittel (Ameisensäure) ausgestoßen wurde, mit Wärmebehandlung (Tempern), das direkt bezüglich des Palladiumazetats ausgeführt wurde (2 Gewichtsprozent Lösung).
Wenn die Palladiummenge im elektrisch leitenden Film, der nach dem vorliegenden vergleichenden Beispiel gewonnen wurde, durch ein Plasmaemissionsspektrometer gemessen wurde, ergab sich Pd mit 16,0 μg/cm². Die Bewertungsergebnisse der Filmdicke sind später in Tabelle 2 dargestellt.
Ausführungsbeispiel 6
Ein elektrisch leitender Dünnfilm, zusammengesetzt aus Feinmetallnitratpartikeln und einer Substanz, die niedrigflüchtig ist, wurden in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Ameisensäure als saures Aufspaltmittel verwendet wurde, und des weiteren wurde ein elektrisch leitender Film gewonnen durch Erwärmen in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5.
Wenn die Pd-Menge im hergestellten elektrisch leitenden Film mit einem Plasmaemissionsspektrometer gemessen wurde, betrug Pd 17,0 μg/cm². Die Bewertungsergebnisse der Filmdicke sind in der späteren Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsbeispiel 7
Ein Dünnfilm aus feinen Metallhydroxidpartikeln und leicht flüchtiger Substanz wurden erzeugt in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5, mit der Ausnahme, daß eine 2 gewichtsprozentige Lösung aus Palladiumnitrat als elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial verwendet wurde, und daß 1 wäßriges Ammonium als hydrolytisches Aufspaltmittel verwendet wurde, und des weiteren wurde ein elektrischer Film gewonnen durch Wärmebehandlung in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5.
Wenn die Pd-Menge im hergestellten elektrisch leitenden Film mit einem Plasmaemissionsspektrometer gemessen wurde, erhielt man Pd 16,9 μg/cm². Die Bewertungsergebnisse der Filmdicke sind in der späteren Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsbeispiel 8
Metallhydroxide oder ein Dünnfilm, der zusammengesetzt ist aus feinen Metalloxidpartikeln und leicht flüchtiger Substanz wurden in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5 erzeugt, mit der Ausnahme, daß das Blasenstrahlverfahren anstelle des Piezostrahlverfahrens angewandt wurde, und daß eine wäßrige Lösung suspendierter feiner Partikel porösen Aluminiumoxids als katalytisches Auf spaltmittel verwendet wurde, und des weiteren wurde ein elektrisch leitender Film durch Wärmebehandlung in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5 gewonnen.
Wenn die Pd-Menge im herstellten elektrisch leitenden Film durch ein Plasmaemissionsspektrometer gemessen wurde, betrug Pd 16,7 μg/cm². Die Bewertungsergebnisse von der Filmdicke sind später in Tabelle 2 gezeigt.
Ausführungsbeispiel 9
Elektrisch leitendes Filmerzeugungsmaterial und Aufspaltmittel wurden auf das Substrat 1 in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 5 aufgetragen, mit der Ausnahme, daß eine 2 gewichtsprozentige wäßrige Lösung von bisoxalatopalladischer Säure als das Erzeugungsmaterial für den elektrisch leitenden Film verwendet wurde, und daß eine 1%-ige wäßrige Lösung von Oxalsäure als hydrolytisches Aufspaltmittel verwendet wurde, gefolgt davon, welcher Dünnfilm aus feinen metallischen Hydroxidpartikeln und leicht flüchtiger Substanz durch Reduzieren des Aufspaltmittels und durch Photoaufspaltmittel mit Bestrahlen aus einer ultravioletten Lampe erzeugt wurde. Danach wurde ein elektrisch leitender Film durch Wärmebehandlung in derselben Weise wie im Ausführungsbeispiel 1 gewonnen.
Wenn die Menge an Pd im hergestellten elektrisch leitenden Film gemessen wurde durch Plasma Emission Spektrometrie, ergab sich Pd mit 16,9 μg/cm². Die Bewertungsergebnisse der Filmdicke sind in der späteren Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt die Filmdicke und die Verteilung von Ausführungsbeispiel 5–9 und vom vergleichenden Beispiel 2. Ersichtlich ist aus den Ausführungsbeispielen und den vergleichenden Beispielen, daß es nur geringe Unterschiede gibt und daß diese im wesentlichen gleich sind. Andererseits gibt es einen Unterschied in den Unregelmäßigkeiten der Filmdicke; das heißt, in der Zwischeneinrichtungsverteilung.
Dies zeigt auch, daß mit den Ausführungsbeispielen ein geringer Abfall in der Menge organischer Metallverbindung auf Grund Verflüchtigung vorlag, selbst während des Trocknens und des Temperns, weil ein Auf spaltmittel unmittelbar folgend der Auftragung der Tröpfchen von organischer Metallverbindung aufgetragen wurde. Mit dem vergleichenden Beispiel 2 kann man sich andererseits vorstellen, daß es ein Verlust an Volumen während des Temperns gibt. Der Unterschied in der Verteilung von Tabelle 1 läßt sich vorstellen als hauptsächlich vom Herstellverfahren der Elektroden kommend.
Ausführungsbeispiel 10.
Elektronenemissionseinrichtungen, wie die in den 1A und 1B gezeigten, wurden hergestellt als Elektronenemissionseinrichtungen der vorliegenden Erfindung. Das folgende ist eine Beschreibung der Elektronenemissionseinrichtungen nach der vorliegenden Erfindung, die hier anhand der 1A und 1B und 3A bis 3E gegeben wird. Die Bezugszeichen in den 1A und 1B sind dieselben wie die zuvor aufgeführten.
Einrichtungselektroden 2 und 3 wurden auf einem isolierenden Substrat in derselben Weise wie im Ausführungsbeispiel 5 gebildet, folgend der Tatsache, welcher elektrisch leitende Film vier aus feinen Partikeln bestand (durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 5,8 nm (58 Å) aus Palladium Oxid, unter Verwendung einer Palladiumacetatlösung und Ameisensäure, wie im Ausführungsbeispiel 5. Die Tatsache, daß der Film aus Palladium Oxid bestand, wurde bestätigt durch Verwenden einer Röntgenstrahlanalyse. Der elektrisch leitende Film 4 war hier 300 μm in der Breite W und befand sich unmittelbar in der Mitte zwischen den Einrichtungselektroden 2 und 3.
Wie in 3E gezeigt, wurde als nächstes eine Elektronenemissionszone 5 hergestellt mittels Spannungsanlegung an die Einrichtungselektroden 2 und 3, wodurch eine Stromleitbehandlung für den elektrisch leitenden Film 4 erfolgte. Die Spannungswellenform für die Erregerformierung ist in 4A gezeigt.
In den 4A und 4B zeigen T1 beziehungsweise T2 die Impulsbreite beziehungsweise das Impulsintervall der Spannungswellenform; im vorliegenden Ausführungsbeispiel war T1 auf 1 ms, T2 auf 10 ms, der Scheitelwert (Spitzenspannung bei der Formierung) von der Dreieckswellenform bei 5 V, und die Erregerformierungsbehandlung wurde durchgeführt in einer Vakuumatmosphäre von ungefähr 1,3 Nanobar (10^–6 Torr) für 60 Sekunden.
Des weiteren wurde Azeton bei 0,3 Mikrobar (3 × 10^–4 Torr) eingeführt in das Vakuumgerät, wobei die Impulsspannung dieselbe war wie bei der Formierung, die für 20 Minuten anlag, wodurch ein Aktivierungsprozeß geschah. Nachfolgend wurde das Gerät auf Vakuum evakuiert und eine Wärmebehandlung wurde durchgeführt bei 200°C für 10 Stunden.
500 derartige Einrichtungen wurden hergestellt nach dem obigen Prozeß, und die Elektronenemissionseigenschaften dieser wurden gemessen. 5 zeigt einen schematischen Aufbau des Meß-/Bewertungsgerätes. Die Bezugszeichen in 5 sind dieselben wie die zuvor verwendeten. Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der Abstand zwischen der Anode und der Elektronenemissionseinrichtung eingestellt auf 4 mm, das Potential der Anode wurde auf 1 kV gebracht, und der Vakuumgrad des Vakuumgerätes für die Messung der Elektronenemissionseigenschaften auf 0,013 Nanobar (10^–8 Torr).
Unter Verwendung eines solchen Meß-/Bewertungsgerätes wurde die Einrichtungsspannung an die Elektroden 2 und 3 der zuvor genannten Elektronenemissionseinrichtungen gelegt, und der Einrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie, der zu dieser Zeit fließt, wurde gemessen, wobei die sich ergebenden Strom-Spannungs-Eigenschaften in 6 dargestellt sind. Mit den in diesem Ausführungsbeispiel gewonnenen Einrichtungen erhöhte sich der Emissionsstrom Ie plötzlich von etwa Einrichtungsspannung 8 V, und bei Einrichtungsspannung 14 V, der Einrichtungsstrom If betrug 2,2 mA, und der Emissionsstrom Ie 1,1 μA, und eine Elektronenemissionseffizienz (η = Ie/If [%]) von 0,05% wurde erzielt.
Ausführungsbeispiel 11
Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Bilderzeugungsgerät folgendermaßen hergestellt. Das Bilderzeugungsgerät nach der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand der 16 und 17 beschrieben.
Ein Teil der Elektronenquelle ist von einer Aufsichtsperspektive in 19 gezeigt, und die Querschnittsansicht entlang der Linie 17-17 in 16 ist 17 gezeigt. Die Glieder in den 16, 17 mit den selben Bezugszeichen bedeuten die selben Glieder. Bezugszeichen 71 bedeutet hier ein Isoliersubstrat, Bezugszeichen 72 bedeutet die X-Richtungsleitung gemäß Dxm in 7 (auch als untere Verdrahtung bezeichnet), Bezugszeichen 73 bedeutet die Y-Richtungsverdrahtung gemäß Dyn in 7 (auch als obere Verdrahtung bezeichnet), Bezugszeichen 4 bedeutet einen elektrisch leitenden Film, Bezugszeichen 2 und 3 bedeuten Einrichtungselektroden, Bezugszeichen 171 bedeutet eine Zwischenisolationsschicht, und Bezugszeichen 172 bedeutet Kontaktlöcher zur elektrischen Verbindung der Einrichtungselektroden 2 mit der unteren Verdrahtung 72.
Schritt a
Nachdem ein Substrat 71, das durch Formieren eines Silizium oxidierten Films 0,5 μm dick war, durch Aufsprühen auf gereinigte Silikatglasplatte wurde nacheinander Cr in 5 nm (50 Å) in der Dicke und Au mit 600 nm (6000 Å) in der Dicke aufgetragen, wobei die Schichtung durchgeführt wurde durch Vakuumaufdampfung, folgend der Tatsache, welcher Photolack (AZ 1370, hergestellt von Hoechst AG) angewandt wurde durch Schleudern, dann getempert und dann mit einem Photomaskenbild belichtet, danach entwickelt, um so das Registermuster der unteren Verdrahtung 72 zu bilden, folgend der Tatsache, welcher aufgeschichtete Film von Au/Cr der Naßätzung unterzogen wurde, wodurch die gewünschte untere Verdrahtung 72 geschaffen wurde.
Schritt b
Als nächstes wurde eine Zwischenisolationsschicht 171 aufgetragen mittels Hochfrequenzsprühen, die aus einem 1,0 μm-Silizium Oxidfilm bestand.
Schritt c
Ein Photolackmuster wurde gebildet, um die Kontaktlöcher 172 im Silizium Oxidfilm zu schaffen, aufgetragen in Schritt b, welcher maskiert wurde, und die Zwischenisolationsschicht 172 wurde geätzt, um so die Kontaktlöcher 172 zu schaffen. Das Ätzen wurde durchgeführt gemäß einem RIE-Verfahren (reaktives Ionen Ätzverfahren, welches CF₄ und H₂ Gas verwendet.
Schritt d
Diesem folgend wurde ein Muster zum Erzielen des Zwischeneinrichtungselektrodenspaltes L zwischen den Eleketronenemissionseinrichtungselektroden 2 und 3 gebildet mit Photolack (RD-2000 N-41, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.), und 5 nm (50 Å) in der Dicke von Ti und 100 nm (1 000 Å) in der Dicke von Ni wurden nacheinander durch Vakuumaufdampfung aufgetragen. Das Photolackmuster wurde aufgelöst mit einer organischen Lösung, der Ni/Ti-Auftragungsfilm wurde abgehoben, wodurch die Einrichtungselektroden 2 und 3 mit einem Einrichtungselektrodenabstand von 3 μm und einer Einrichtungselektrodenbreite von 300 μ geschaffen waren.
Schritt e
Folgend der Bildung eines Photolackmusters für die obere Verdrahtung 73 auf den Einrichtungselektroden 2 und 3 wurde 5 nm (50 Å) in der Dicke von Ti von 500 nm (5 000 Å) in der Dicke von Au nacheinander aufgetragen durch Vakuumaufdampfung, die unüberflüssigen Abschnitte wurden beseitigt mit dem Abheben, wodurch die obere Verdrahtung 73 in der gewünschten Form hergestellt war.
Schritt f
Danach wurde in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 10 eine Lösung aus einer organischen Metallverbindung (Palladium Azetat) gebildet, und Ameisensäure wurde in Tröpfchenform aufgetragen und ein Wärmebehandlungsprozeß wurde angewandt, wodurch ein elektrisch leitender Film in derselben Weise wie im Ausführungsbeispiel 10 hergestellt war.
Schritt g
Ein Muster wurde gebildet, so daß Photolack auf Abschnitten aufgeschichtet war, die das Kontaktloch 172 mit seinen Abschnitten ausschlossen, folgend der Tatsache, welche 5 nm (50 Å) in der Dicke von Ti und 500 nm (5 000 Å) in der Dicke von Au nacheinander aufgetragen wurden mittels Vakuumaufdampfung. Unnötige Abschnitte wurde beseitigt, wodurch die Kontaktlöcher 172 eingebettet waren.
Gemäß den zuvor beschriebenen Schritten wurden eine untere Verdrahtung 72, eine Zwischenisolationsschicht 171, obere Verdrahtung 73, Einrichtungselektroden 2 und 3, ein elektrisch leitender Film 4 auf ein Isoliersubstrat 71 geschaffen.
Als nächstes wurde ein Anzeigefeld aufgebaut unter Verwendung der Elektronenquelle, wie sie zuvor beschrieben wurde. Das erste Verfahren des Anzeigefeldes vom Bilderzeugungsgerät nach der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand der 8, 9A und 9B beschrieben. Die Bezugszeichen in allen Figuren sind dieselben wie zuvor.
Folgend dem Befestigen eines Substrat 71 auf einer hinteren Platte 81 wurde nach der Tatsache, welches Substrat viele flache Elektroneneinrichtungen angeordnet hatte, wie zuvor beschrieben, eine vordere Platte 86 (enthält einen Fluoreszenzbildschirm 84 und einen Metallrücken 85, der auf der Innenseite des Glassubstrats 83 gebildet ist) 5 mm über dem Substrat 71 plaziert mit einem Rahmen 82, der sich dazwischen befindet, wodurch die Verbindungsabschnitte 86, der hinteren Platte 81 und dem Rahmen 82 mit Fritteglas beschichtet wurden und dann bei 400 °C für 10 Minuten oder länger in einer Umgebungsatmosphäre getempert wurden, wodurch die Einrichtung (8) versiegelt wurde. Das Befestigen der hinteren Platte 81 mit dem Substrat 71 wurde ebenfalls unter Verwendung von Fritteglas durchgeführt. In 8 entspricht Bezugszeichen 74 der Elektronenemissionszone, und Bezugszeichen 72 und 73 bedeuten die X-Richtungsverdrahtung beziehungsweise die X-Richtungsverdrahtung.
Der Fluoreszenzbildschirm 84 besteht allein aus einer Fluoreszenzsubstanz an der Stelle, daß der Fluoreszenzbildschirm in der Lage ist, lediglich für Monochrom anzuzeigen, aber im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde eine gestreifte Fluoreszenzsubstanz verwendet, wobei die schwarze Streifung zuerst gebildet wurde, und jede der Fluoreszenzsubstanzen wurde beschichtet im Zwischenraum, um so den Fluoreszenzbildschirm 84 zu schaffen. Hinsichtlich des Materials, das die schwarze Streifung enthält, wurde ein allgemein bekanntes Material mit Graphit als Hauptbestandteil verwendet, und ein Schlämmverfahren wurde zur Beschichtung der Fluoreszenzsubstanz auf das Glassubstrat 83 angewandt.
Ein Metallrücken 85 wird üblicherweise auf der Innenseite des Fluoreszenzbildschirms 84 verwendet. Der Metallrücken wurde hergestellt folgend der Herstellung des Fluoreszenzfilms mittels eines Graduationsprozesses (wird allgemein als "Schichten" bezeichnet), der Innenoberfläche vom Fluoreszenzfilm, folgend der Tatsache, welche Auftragung durchgeführt wird mittels Auftragen von Al unter Verwendung von Vakuumaufdampfen.
Während hinsichtlich der vorderen Platte 86 eine transparente Elektrode (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann auf der Außenseite des Fluoreszenzfilms 84, um die Leitfähigkeit des Fluoreszenzfilms 84 weiter zu erhöhen, wurde eine hinreichende Leitfähigkeit mit dem Metallrücken des vorliegenden Ausführungsbeispiels erzielt, so daß diese hier fortgelassen werden konnte.
Nach Durchführen der zuvor erwähnten Versiegelung wurde hinreichendes Positionieren durchgeführt, damit alle Fluoreszenzsubstanzen den Elektronenemissionseinrichtungen im Falle von Farbe entsprechen.
Die Atmosphäre im Glasbehälter (Hülle) wird auf ein hinreichendes Vakuum über einen Absaugstutzen (nicht dargestellt) erreicht und versiegelt. Danach wurde eine Spannung an die Elektroden 2 und 3 der Elektronenemissionseinrichtungen 74 über externe Anschlüsse Doyl bis Doym und Doy1 bis Doyn angelegt, und die Elektronenemissionszone 5 wurde hergestellt mittels Stromleitbehandlung (Formierungsbehandlung) für den elektrisch leitenden Film 4. Die für die Formierungsbehandlung verwendete Spannungswellenform ist in 4A gezeigt.
In den 4A und 4B zeigen T1 beziehungsweise T2 die Impulsbreite beziehungsweise das Impulsintervall der Spannungswellenform auf; im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde T1 auf 1 ms und T2 auf 10 ms gebracht, der Scheitelwert (Spitzenspannung bei Durchführen des Formierens) der Dreieckswellenform wurde auf 5 V gebracht, und die Erregerformierungsbehandlung wurde durchgeführt in einer Vakuumatmosphäre von etwa 1,3 Nanobar (10^–6 Torr) für 60 Sekunden.
Des weiteren wurde Aceton bei 1,3 Mikrobar (10^–3 Torr) in das Vakuumgerät eingeführt, die eine Impulsspannung wie beim Formieren, wurde für 15 Minuten angelegt, wodurch der Aktivierungsprozeß durchgeführt wurde. Nachfolgend wurde das Gerät auf ein hinreichendes Vakuum evakuiert, und eine Wärmebehandlung wurde durchgeführt für 5 Stunden bei 200°C.
Dann wurde eine nicht dargestellte Vakuumröhre mittels Gasbrenner geschweißt, womit die Hülle versiegelt war.
Letztlich wurde eine Getterverarbeitung durchgeführt, um das Vakuum in der Hülle beizubehalten, gefolgt von der Versiegelung. Durch wurde durchgeführt durch Erwärmen eines Getter, das an vorbestimmter Stelle (nicht dargestellt) des Anzeigefeldes untergebracht war, unter Verwendung eines Hochfrequenzheizverfahrens, wodurch ein Vakuumaufdampffilm gebildet wurde, wobei der obige Prozeß durchgeführt wurde vor Durchführen der Versiegelung. Der Hauptbestandteil vom verwendeten Getter war Ba.
Ein Bilderzeugungsgerät wurde hergestellt unter Verwendung des solchermaßen fertiggestellten Bildanzeigegerätes (die Ansteuerschaltung ist nicht dargestellt), wobei die Elektronenemission verursacht wurde durch angelegte Abtastsignale und Modulationssignale an jede der Elektronenemissionseinrichtung durch ein nicht dargestelltes Signalerzeugungsmittel durch externe Anschlüsse Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn, und der Elektronenstrahl wurde beschleunigt durch Anlegen einer hohen Spannung von 5 kV oder mehr an dem Metallrücken 85 über den Hochspannungsanschluß Hv, wodurch der Elektronenstrahl Veranlassung hatte, mit dem Fluoreszenzfilm 84 zu kollidieren, um so den Fluoreszenzfilm 84 zu erregen, wodurch Lichtemission veranlaßt wird und folglich ein Bild zur Darstellung kommt.
Vergleichendes Beispiel 2
Ein Bilderzeugungsgerät wurde hergestellt in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 11 mit der Ausnahme, daß kein Auftragen von Essigsäure erfolgte, welches ein Aufspaltmittel ist, das in Schritt (f) durchgeführt wurde. Als nächstes wurde die Helligkeit und die Helligkeitsverteilung vom Ausführungsbeispiel 11 des vergleichenden Beispiels 2 gemessen. Die Messung der Helligkeit wurde durchgeführt durch Veranlassen der Leuchtdichteemission des Bilderzeugungsgerätes in Punktfolge, unter Verwendung eines allgemein bekannten CCD-Photorezeptors. Im Ausführungsbeispiel 11 war die durchschnittliche Helligkeit 50 fL und die Helligkeitsverteilung betrug 8%. Mit dem vergleichenden Beispiel war andererseits die durchschnittliche Helligkeit 60 fL und die Helligkeitsverteilung war 25%.
Wie sich aus dem Obigen ergibt, führt das Auftragen von Tröpfchen eines Aufspaltmittels unmittelbar nach dem Auftragen des organischen Metallverbindungsmaterials vom elektrisch leitenden Film 4 zu einer Verbesserung nicht nur der Helligkeitsverteilung innerhalb des Bildes vom Bilderzeugungsgerät, sondern auch zur einer Verbesserung der durchschnittlichen Helligkeit; das heißt, es läßt sich herleiten, daß mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem Tröpfchen eines Aufspaltmittels unmittelbar nach dem Auftragen des organischen Metallverbindungsmaterials vom elektrisch leitenden Film 4 aufgetragen wurden, eine gewisse Zeit zum Trocknen der Tröpfchen der organischen Metallverbindung ungefähr gemäß der Bildung der organischen Metallverbindung eingesetzt werden kann, wobei diese Trocknungszeit die Zeitmenge ist, von der die organische Metallverbindung aufgetragen wird bis zum nachfolgenden Auftragen des Aufspaltmittels, während welcher Zeit die organische Metallverbindung trocknet, so daß partielles Kristallisieren oder Verteilen der organischen Metallverbindung ausgeschlossen ist, wodurch die Helligkeit und die Verteilung verbessert wird. Andererseits läßt sich herleiten, daß innerhalb des vergleichenden Beispiels, bei dem sich die Zeit nach dem Auftragen der organischen Metallverbindung bis zum nachfolgenden Temperprozeß von einer Einrichtung zur anderen unterscheidet, Partialkristallisation oder Verteilung der organischen Metallverbindung auftritt, die sich dann in der Helligkeit und in der Verteilung widerspiegelt.
Ausführungsbeispiel 12
Ein Bilderzeugungsgerät wurde hergestellt in derselben Weise wie im Ausführungsbeispiel 11, mit der Ausnahme von Schritt (d) und Schritt (f). Eine Druckpaste wurde für die Einrichtungselektroden in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 gedruckt. Des weiteren wurde in Schritt (f) eine wäßrige Lösung aus Polyvinylalkohol, die ein wäßriges Harz ist, aufgetragen vor dem Auftragen der Lösung der organischen Metallverbindung und vor dem Auftragen von Ameisensäure. Als nächstes wurden die Helligkeit und die Helligkeitsverteilung wie beim Ausführungsbeispiel 11 und beim vergleichenden Beispiel 2 gemessen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel betrug die durchschnittliche Helligkeit 68 fL, und die Helligkeitsverteilung war 9%. Gründe, warum diese Verteilung merklich geringer war als diejenige Filmdickeverteilung war, die in Tabelle 1 aufgezeigt ist, sind folgende: Beim Herstellverfahren der Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden die Prozesse zum Lösen von Filmdickeverteilung oder der Filmdicke nicht direkt in den Einrichtungsverteilungseigenschaften wiedergegeben.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß hinsichtlich des Herstellverfahrens eines Paares von Elektroden, auf einem Substrat in einer gegenüberliegenden Weise gebildet, die durchgeführten Prozesse des Ausfüllens poröser Löcher in den Einrichtungselektroden zuvor mittels Auftragen einer wäßrigen von wäßrigem Harz und dann Durchführen des Auftragens vom elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterial und Auftragen eines Aufspaltmittels zu einer Verbesserung nicht nur der Helligkeitsverteilung innerhalb des Bildes vom Bilderzeugungsgerät führt, sondern auch zur einer Verbesserung der durchschnittlichen Helligkeit, ungeachtet der Tatsache, ob die Einrichtungselektroden durch Offsetdruck unter Verwendung von Druckpaste oder durch Siebdrucken erfolgt.
Wirkungen der vorliegenden Erfindung
Im bekannten Elektronenquellen- und Bilderzeugungsgeräten, speziell jene mit großer Fläche, gibt es beim Herstellprozeß der Elektronenemissionseinrichtungen das Problem, das Unregelmäßigkeiten in der Filmdicke und im elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterial und des weiteren Unregelmäßigkeiten in Elektronenemissionseigenschaften und Unregelmäßigkeiten in der Helligkeit im Bilderzeugungsgerät aufkommen; dies verursacht dann die folgenden Probleme:

(1) Bilden nichtgleichförmiger Kristalle des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials vom Prozeß, der mit dem Trockenprozeß des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials beginnt, bis zum Temperprozeß; und Verdampfen oder Sublimieren des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterial beim Temperprozeß, der vorgesehen ist zum Durchführen einer Wärmeaufspaltung des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials, was erforderlich ist zum Bereitstellen des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials mit Leitfähigkeit.
(2) Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Form von Tröpfchen des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials im Prozeß des Auftragens vom elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials auf das Substrat im Falle, daß die Oberflächenenergie der Oberfläche vom Substrat nicht gesteuert wird.
(3) Hinsichtlich des Herstellverfahrens eines Paares von Elektroden, gebildet auf einem Substrat in gegenüberliegender Weise, haben die Einrichtungselektroden viele poröse Löcher dazwischen aufgrund der Einrichtungselektroden, die hergestellt sind durch Offsetdruck unter Verwendung von Druckpaste oder durch Siebdruck; somit wird eine Adsorption des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials verursacht, was zu einem Volumenverlust beim elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterial führt.

Nach dem Herstellverfahren für die Elektronenemissionseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei dem das Auftragen des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials, eines Aufspaltmittels für das elektrisch leitende Filmerzeugungsmaterial und/oder wäßriges Harz auf das Substrat und/oder einen Teil oder die gesamte Einrichtungselektrode durchgeführt wird:
wird die Ursache für den zuvor genannten Punkt (1) gelöst durch das elektrisch leitende Filmerzeugungsmaterial zum Substrat, und die Ursache für den zuvor genannten Punkt (2) und den zuvor genannten Punkt (3) wird gelöst mittels wäßrigen Harzes, das auf das Substrat aufgetragen wird und die Oberflächenenergie der Oberfläche vom Substrat steuert; das bedeutet, die Fläche, auf die die Tröpfchen aufgetragen werden, ist mittels wäßrigen Harzes beschränkt, das auf das Substrat aufgetragen ist; und des weiteren wird der zuvor genannte Punkt (3) gelöst mittels Auftragen wäßrigen Harzes auf Teile oder die gesamte Einrichtungselektrode, wodurch viele poröse Löcher ausgefüllt werden, die aufgrund des vorgenannten Offsetdruckens unter Verwendung von Druckpaste oder durch Siebdrucken entstanden sind. Folglich sind die Probleme beim Herstellprozeß der Elektronenemissionseinrichtungen für bekannte Elektronenquellen und Bilderzeugungsgeräte, insbesondere bei jenen mit großer Fläche, wie Unregelmäßigkeit in der Filmdicke des elektrisch leitenden Filmerzeugungsmaterials und des weiteren Unregelmäßigkeiten bei den Elektronenemissionseigenschaften und Unregelmäßigkeiten in der Helligkeit des Bilderzeugungsgerätes gelöst worden, und eine Elektronenquelle und ein Bilderzeugungsgerät großer Fläche mit guten Eigenschaften steht bereit, ohne daß photolithographische Technologie angewandt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Vorrichtung (2–5; 74) auf einem Substrat (1), die über einen elektrischleitenden Film (4) mit einer elektronenemittierenden Zone (5) verfügt, wobei das Bilden der elektrisch leitenden Schicht einen Metallverbindungsanwendungsschritt des Anwendens einer Lösung mit einem metallverbindungsenthaltenden Material in einem Flüssigkeitströpfchenzustand (32) auf das Substrat (1) und wenigstens einen Steuerwirkstoffanwendungsschritt des Anwendens einer Lösung umfaßt, die über einen Schichtstärkesteuerwirkstoff in einem Flüssigkeitströpfchenzustand (34) auf das Substrat (1) verfügt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Anwendungsschritt durch ein Tintenstrahlverfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Anwendungsschritt unter Verwendung einer Vielzahl von Tintenstrahldüsen (31, 33; 135, 136; 145, 146; 151, 152) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das metallverbindungsenthaltende Material und der Schichtstärkesteuerwirkstoff aus jeweiligen Tintenstrahldüsen (31, 33; 135, 136; 145, 146; 151, 152) zum Ausstoß kommen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das auf das Substrat aufgetragene metallverbindungsenthaltende Material (32) danach ein Tempern erfährt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der elektronenemittierende Abschnitt (5) in der elektrischleitenden Schicht (4) mittels Tempern gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem es einen Verfahrensschritt des Auftragens eines Einzelsteuerwirkstoffs gibt.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schichtstärkesteuerwirkstoff (34) ein das metallverbindungsenthaltende Material zersetzende Auf spaltmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem eine ein metallverbindungsenthaltendes Material (32) enthaltene Lösung aufgetragen wird und danach eine Lösung, die ein Auf spaltmittel (34) enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Lösung, die das Auf spaltmittel (34) enthält, und danach die Lösung, die ein metallverbindungsenthaltendes Material (32) enthält, zur Anwendung kommt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Lösung, die ein metallverbindungsenthaltendes Material (32) enthält, und die Lösung, die das Auf spaltmittel (34) enthält, gleichzeitiges Auftragen erfahren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das metallverbindungsenthaltende Material und die Lösung, die das Auf spaltmittel enthält, aus jeweiligen Tintenstrahldüsen ausgestoßen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schichtstärkesteuerwirkstoff eine wäßrige Lösung ist, die wäßriges Harz enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die wäßrige Lösung, die den wäßrigen Harz enthält, und danach die Lösung einschließlich eines metallverbindungsenthaltenden Materials aufgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Lösung, die ein metallverbindungsenthaltendes Material (32) enthält, und danach die wäßrige Lösung, die das wäßrige Harz enthält, aufgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die wäßrige Lösung, die den wäßrigen Harz enthält, und die Lösung, die das metallverbindungsenthaltende Material enthält, gleichzeitig aufgetragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem das metallverbindungsenthaltende Material und die wäßrige Lösung, die den wäßrigen Harz enthält, aus jeweiligen Tintenstrahldüsen zum Ausstoß kommen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schichtstärkesteuerwirkstoff sowohl eine wäßrige Lösung wäßrigen Harzes als auch Aufspaltmittel zum Zersetzen des metallverbindungsenthaltenden Materials enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem es zwei Steuerwirkstoffanwendungsschritte gibt.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Auftragungen auf das Substrat (1) in folgender Reihenfolge geschehen: ein erster Steuerwirkstoffauftragungsschritt des Auftragens einer wäßrigen Lösung wäßrigen Harzes; ein Metallverbindungsauftragungsschritt des Auftragens einer Lösung, die ein metallverbindungsenthaltendes Material enthält; und ein zweiter Steuerwirkstoffauftragungsschritt des Auftragens einer Lösung, die ein Aufspaltmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem Auftragungen auf das Substrat (1) in folgender Reihenfolge geschehen: ein erster Steuerwirkstoffauftragungsschritt des Auftragens einer wäßrigen Lösung wäßrigen Harzes; ein zweiter Steuerwirkstoffauftragungsschritt des Auftragens einer Lösung, die das Aufspaltmittel enthält; und ein Metallverbindungsauftragungsschritt des Auftragens einer Lösung, die ein metallverbindungsenthaltendes Material enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, das über einen ersten Steuerwirkstoffauftragungsschritt des Auftragens einer wäßrigen Lösung wäßrigen Harzes; einen Metallverbindungsauftragungsschritt des Auftragens einer Lösung metallverbindungsenthaltenden Materials; und einen zweiten Steuerwirkstoffauftragungsschritt des Auftragens einer Lösung eines Aufspaltmittels verfügt, wobei die Auftragungsschritte gleichzeitig erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die wäßrige Lösung, die wäßriges Harz enthält, das metallverbindungsenthaltende Material und das Aufspaltmittel aus jeweiligen Tintenstrahldüsen zum Ausstoß kommen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 oder 18 bis 23, bei dem das Aufspaltmittel ausgewählt ist aus folgenden Stoffen: reduzierende Aufspaltmittel, hydrolytische Aufspaltmittel, katalytische Aufspaltmittel und saure Aufspaltmittel.
Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 24, bei dem ein reduzierendes Aufspaltmittel als das Aufspaltmittel dient, das ausgewählt ist aus folgender. Stoffen: Ameisensäure, Aldehyde und Hydrazine.
Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 24, bei dem als das Aufspaltmittel ein katalytisches Aufspaltmittel dient, das poröses Aluminiumoxid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem das wäßrige Harz ein Acrylsäurederivatharz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem das wäßrige Harz ein Alkoholsäurederivatharz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem das wäßrige Harz ein Zellulosesäurederivatharz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem das wäßrige Harz ein Dextrin ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Elektroden (2, 3) auf dem Substrat vor dem Ausführen des elektrisch leitenden Filmerzeugungsprozesses vorgesehen sind und bei dem die elektrisch leitende Schicht in diesem zum Bilden der elektronenemittierenden Zone (5) behandelten Prozeß gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Quelle (71–74), mit einer Vielzahl von elektronenemittierenden Einrichtungen (74), die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind; wobei das Verfahren die Herstellschritte für die elektronenemittierenden Vorrichtungen (74) gemäß dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche umfaßt.
Verfahren zur Herstellung eines Bilderzeugungsgerätes (88), mit einer Elektronenquelle, die über eine Vielzahl elektronenemittierender Vorrichtungen (74) verfügt, die auf einem gemeinsamen Substrat (71) angeordnet sind, und mit einem Bilderzeugungsglied; wobei das Verfahren einen Schritt zur Herstellung der elektronenemittierenden Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 31 enthält.