DE69832107T2

DE69832107T2 - Bilderzeugungsgerät für Bilderzeugung durch Elektronenbestrahlung

Info

Publication number: DE69832107T2
Application number: DE69832107T
Authority: DE
Inventors: Koji Canon Kabushiki Kaisha Yamazaki; Masahiro Fushimi; Hideaki Mitsutake
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JPH10334837A; DE69832107D1; EP1271600B1; US6144154A; JP3195290B2; CN1154149C; DE69830532D1; KR100357005B1; EP1271600A1; KR19980080945A; EP0869528B1; CN1198583A; EP0869528A3; DE69830532T2; EP0869528A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bilderzeugungsvorrichtung, und insbesondere auf eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Bildes durch Bestrahlung von Elektronen, die von einer Elektronenemissionseinrichtung auf ein Bilderzeugungselement emittiert werden, wobei in einem Gefäß bzw. Röhrenkolben ein Stützelement (Abstandshalter) vorgesehen ist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Bislang sind zwei Arten von Einrichtungen, nämlich Glühkathoden- und Kaltkathodeneinrichtungen, als Elektronenemissionseinrichtungen bekannt. Bekannte Beispiele der Kaltkathodeneinrichtungen sind Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit, Elektronenemissionseinrichtungen vom Feldemissionstyp (sind nachstehend als Elektronenemissionseinrichtungen des FE-Typs bezeichnet) und Elektronenemissionseinrichtungen vom Metall/Isolator/Metall-Typ (nachstehend als Elektronenemissionseinrichtungen vom MIM-Typ bezeichnet).
Ein bekanntes Beispiel der Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit ist beispielsweise beschrieben in M.I. Elinson, "Radio Eng. Electron Phys.", 10, 1290 (1965) sowie in anderen später zu beschreibenden Beispielen.
Die Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit nutzen das Phänomen, dass Elektronen aus einem kleinflächigen Dünnfilm, der auf einem Substrat gebildet ist, durch parallelen Stromfluss durch die Filmoberfläche emittiert werden. Die Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit enthält Elektronenemissionseinrichtungen, die einen Au-Dünnfilm [G. Dittmer, "Thin Solid Films", 9, 317 (1972)], einen In₂O₃/SnO₂-Dünnfilm [M. Hartwell und C.G. Fonstead, "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)], einen Kohlenstoffdünnfilm [Hisashi Araki et al., "Vacuum", Ausgabe 26, Nr. 1, Seite 22 (1983)] und dergleichen zusätzlich zu einem SnO₂-Dünnfilm gemäß dem zuvor genannten Elinson verwenden.
17 ist eine Aufsicht, die eine Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit von M. Hartwell et al. zeigt, wie zuvor beschrieben, als typisches Beispiel der Einrichtungsstrukturen dieser Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit. Unter Bezug auf 17 bedeutet Bezugszeichen 3001 ein Substrat; und Bezugszeichen 3004 bedeutet einen leitfähigen Dünnfilm aus einem Metalloxid, der durch Schleudern erzeugt ist. Dieser leitfähige Dünnfilm 3004 hat ein H-förmiges Muster, wie in 17 gezeigt. Ein Elektronenemissionsabschnitt 3005 ist durch Ausführen einer Elektrisierungsverarbeitung (wird nachstehend in der späteren Beschreibung als Formierungsverarbeitung bezeichnet) in Hinsicht auf den leitfähigen Dünnfilm 3004 entstanden. Ein Intervall L in 17 wird eingerichtet mit 0,5 bis 1 mm und mit einer Breite W von 0,1 mm. Der in 17 gezeigte Elektronenemissionsabschnitt ist aus Gründen besserer Anschaulichkeit in einer Rechteckgestalt fast in der Mitte des leitfähigen Dünnfilms 3004 dargestellt. Dies stimmt jedoch nicht genau mit der aktuellen Position und der aktuellen Gestalt des Elektronenemissionsabschnitts 3005 überein.
Bei den Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit von M. Hartwell et al. und dergleichen ist typischerweise der Elektronenemissionsabschnitt 3005 durch Ausführen einer Elektrisierungsverarbeitung entstanden, die man Formierungsverarbeitung für den leitfähigen Dünnfilm 3004 nennt, bevor die Elektronenemission erfolgt. Das heißt, die Formierungsverarbeitung gilt dem Erzeugen eines Elektronenemissionsabschnitts durch Elektrisierung. Eine konstante Gleichspannung oder eine Gleichspannung, die mit sehr geringer Rate, beispielsweise mit 1 V/min ansteigt, wird an die beiden Enden des leitfähigen Dünnfilms 3004 beispielsweise angelegt, um den leitfähigen Dünnfilm 3004 teilweise zu zerstören oder zu deformieren, wodurch der Elektronenemissionsabschnitt 3005 mit elektrisch hohem Widerstand entsteht. Angemerkt sei, dass der zerstörte oder deformierte Teil des leitfähigen Dünnfilms 3004 einen Riss aufweist. Nach Anlegen einer passenden Spannung an den leitfähigen Dünnfilm 3004 nach der Formierungsverarbeitung werden Elektronen nahe des Risses emittiert.
Bekannte Beispiele der Elektronenemissionseinrichtungen vom FE-Typ sind beschrieben in W.P. Dyke und W.W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956) und in C.A. Spindt, "Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976).
18 ist eine Querschnittsansicht, die ein typisches Beispiel der FE-Einrichtungsstruktur (Einrichtung nach C.A. Spindt et al., wie zuvor beschrieben) darstellt. Unter Bezug auf 18 bedeutet Bezugszeichen 3010 ein Substrat, Bezugszeichen 3011 bedeutet eine Emitterverdrahtungsschicht aus einem leitfähigen Material; Bezugszeichen 3012 bedeutet einen Emitterkonus bzw. -kegel; Bezugszeichen 3013 bedeutet eine Isolierschicht; und Bezugszeichen 3014 bedeutet eine Gate-Elektrode. In dieser Einrichtung wird eine Spannung an den Emitterkonus bzw. -kegel 3012 und an die Gate-Elektrode 3014 angelegt, um Elektronen aus dem Außenendabschnitt des Emitterkonus bzw. -kegel 3012 zu emittieren.
Als eine andere Einrichtungsstruktur der FE-Art gibt es ein Beispiel, bei dem eine Emitter- und eine Gate-Elektrode auf einem Substrat angeordnet sind, um fast parallel zur Oberfläche des Substrats zu verlaufen, zusätzlich zu der Mehrschichtstruktur gemäß 18.
Ein bekanntes Beispiel der Elektronenemissionseinrichtungen vom MIM-Typ ist beschrieben in C.A. Mead, "Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Appl. Phys., 32, 646 (1961). 19 zeigt ein typisches Beispiel der Einrichtungsstruktur des MIM-Typs. 19 ist eine Querschnittsansicht der Elektronenemissionseinrichtung vom MIM-Typ. Unter Bezug auf 19 bedeutet Bezugszeichen 3020 ein Substrat; Bezugszeichen 3021 bedeutet eine untere Elektrode aus Metall; Bezugszeichen 3022 bedeutet eine dünne Isolationsschicht mit einer Stärke von etwa 10 nm (100 Å); und Bezugszeichen 3023 bedeutet eine obere Elektrode aus einem Metall mit einer Stärke von etwa 8 bis 30 nm (80 bis 300 A). In der Elektronenemissionseinrichtung vom MIM-Typ wird eine geeignete Spannung an die obere Elektrode 3023 und an die untere Elektrode 3021 angelegt, um aus der Oberfläche der oberen Elektrode 3023 Elektronen emittieren zu lassen.
Da die zuvor beschriebenen Kaltkathodeneinrichtungen Elektronen bei einer Temperatur emittieren können, die unter der der Glühkathodeneinrichtungen liegt, erfordern diese kein Heizelement. Die Kaltkathodeneinrichtung hat folglich eine einfachere Struktur als diejenige der Glühkathodeneinrichtung und lässt sich einem Mikromusterverfahren unterziehen. Selbst wenn eine hohe Anzahl von Einrichtungen auf einem Substrat hochdicht angeordnet sind, treten Probleme, wie Wärmefusion des Substrats, kaum auf. Darüber hinaus ist die Ansprechgeschwindigkeit der Kaltkathodeneinrichtung hoch, während die Ansprechgeschwindigkeit der Glühkathodenrichtung niedrig ist, weil sie erst nach Aufheizen des Heizelements arbeitet.
Aus diesem Grunde sind Anwendungen der Kaltkathodeneinrichtung mit großem Aufwand untersucht worden.
Die obigen Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit der Kaltkathodeneinrichtungen sind vorteilhaft, weil sie eine einfache Struktur besitzen und leicht herzustellen sind. Aus diesem Grund können in einem weiten Anwendungsbereich viele Einrichtungen hergestellt werden. Wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 64-31332 vom hiesigen Anmelder niedergelegt, ist ein Verfahren des Anordnens und Steuerns einer Vielzahl von Einrichtungen untersucht worden. Hinsichtlich Anwendungen der Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit für beispielsweise Bilderzeugungsvorrichtungen, wie eine Bildanzeigevorrichtung und eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, sind Elektronenstrahlquellen und dergleichen untersucht worden.
Als Anwendung bei Bildanzeigevorrichtungen, wie insbesondere im U.S. Patent Nr. 5 066 833 und auch in den japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 2-257551 und 4-28137 vom hiesigen Anmelder offenbart, ist eine Bildanzeigevorrichtung unter Verwendung der Kombination einer Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit und einer Fluoreszenzsubstanz, die nach Empfang eines Elektronenstrahls Licht emittiert, untersucht worden. Von dieser Art der Bildanzeigevorrichtung, die die Kombination der Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit und der Fluoreszenzsubstanz verwendet, ist zu erwarten, dass sie bessere Eigenschaften als andere herkömmliche Bildanzeigevorrichtungen aufweist. Beispielsweise im Vergleich mit kürzlich populär gewordenen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen ist die obige Anzeigevorrichtung hervorragend darin, dass es kein Licht von hinten erfordert, weil es selbstemittierend arbeitet und einen weiten Sehwinkel aufweist.
Ein Verfahren zum Ansteuern einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen des FE-Typs, die nebeneinander angeordnet sind, ist beispielsweise im U.S.-Patent Nummer 4 904 895 vom hiesigen Anmelder offenbart. Ein bekanntes Beispiel der Anwendung einer Elektronenemissionseinrichtung vom FE-Typ bei einer Bildanzeigevorrichtung ist eine Flachanzeigevorrichtung, die von R. Meyer et al. [R. Meyer: "Recent Development on Microtips Display at LETI", Tech. Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf., Nagahama, Seite 6 – 9 (1991)] beschrieben wird.
Ein Beispiel der Anwendung einer größeren Anzahl von Elektronenemissionseinrichtungen des MIM-Typs, die bei einer Bildanzeigevorrichtung nebeneinander angeordnet sind, ist in dem japanischen Patent mit der Offenlegungs-Nr. 3-55738 durch den hiesigen Anmelder offenbart.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0739029 beschreibt eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einer Vorderseite und einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen, die auf ein hinteres Substrat montiert sind, wobei das vorderseitige und das hintere Substrat voneinander getrennt sind durch eine Vielzahl von Stützabstandshaltern, die jeweils mit einem leitfähigen Oberflächenfilm versehen sind.
Bei Bildanzeigevorrichtungen, die Elektronenemissionseinrichtungen der obigen Art verwenden, gilt eine große Aufmerksamkeit der dünnen flachen Anzeigevorrichtung als Alternative zu einer Anzeigevorrichtung mit Kathodenstrahlröhren, weil sie wenig Platz beansprucht und ein geringes Gewicht hat.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Anzeigefeldes für eine Flachbildanzeigevorrichtung, wobei ein Abschnitt des Anzeigefeldes entfernt ist, um den Innenaufbau des Anzeigefeldes zu zeigen.
In 20 bedeutet Bezugszeichen 3115 eine hintere Platte; Bezugszeichen 3116 bedeutet eine Seitenwand; und Bezugszeichen 3117 bedeutet eine Vorderplatte. Die hintere Platte 3115, die Seitenwand 3116 und die Vorderplatte 3117 bilden ein Gefäß (luftdichtes Gefäß) zum Beibehalten des Anzeigefeldvakuums im Inneren.
Die hintere Platte 3115 ist mit einem Substrat 3111 verbunden, auf dem N × M Kaltkathodeneinrichtungen 3112 vorgesehen sind (M, N = positive Ganzzahl gleich "2" oder größer, ungefähr eingestellt entsprechend der Gegenstandszahl von Anzeigepixeln). Wie in 23 gezeigt, sind die N × M Kaltkathodeneinrichtungen 3112 mit M Zeilenrichtungsverdrahtungen 3113 und N Spaltenrichtungsverdrahtungen 3114 verbunden. Der mit dem Substrat 3111 gebildete Abschnitt, die Kaltkathodeneinrichtungen 3112, die Zeilenrichtungsleitungen 3113 und die Spaltenrichtungsverdrahtungen 3114 werden als "Mehrfachelektronenstrahlquelle" bezeichnet. An einer Kreuzung der Zeilenrichtungsverdrahtung 3113 und der Spaltenrichtungsverdrahtung 3114 ist zwischen den Leitungen eine Isolationsschicht gebildet (nicht dargestellt), um die elektrische Isolation aufrechtzuerhalten.
Ein Fluoreszenzfilm 3118 aus einer Fluoreszenzsubstanz ist weiterhin unter der Vorderplatte 3117 gebildet. Der Fluoreszenzfilm 3118 ist eingefärbt in Rot, Grün und Blau, drei Primärfarbfluoreszenzsubstanzen (nicht dargestellt). Ein schwarzes leitfähiges Material (nicht dargestellt) ist zwischen den Fluoreszenzsubstanzen vorgesehen, die den Fluoreszenzfilm 3118 bilden. Des weiteren ist ein Metallrücken 3119 aus Al oder dergleichen auf der Oberfläche des Fluoreszenzfilms 3118 auf der Seite der hinteren Platte 3115 vorgesehen.
In 20 bedeuten Bezugszeichen Dx1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und Hv elektrische Verbindungsanschlüsse für die luftdichte Struktur, die zur elektrischen Verbindung des Anzeigefeldes mit einer elektrischen Schaltung vorgesehen ist (nicht dargestellt). Die Anschlüsse Dx1 bis Dxm sind elektrisch verbunden mit der Zeilenrichtungsverdrahtung 3113 der Mehrfachelektronenstrahlquelle; die Anschlüsse Dy1 bis Dyn sind mit der Spaltenrichtungsverdrahtung 3114 verbunden; und der Anschluss Hv ist mit dem Metallrücken 3119 verbunden.
Das Innere des luftdichten Gefäßes bzw. Röhrenkolben ist auf etwa 10^–4 Pa (10^–6 Torr) abgepumpt bzw. entlüftet. Wenn der Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung größer wird, erfordert die Bildanzeigevorrichtung ein Mittel, mit dem eine Deformierung oder Beschädigung der Hinterplatte 3115 und der Vorderplatte 3117 vermieden wird, verursacht durch eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des luftdichten Gefäßes. Wenn die Deformierung oder Beschädigung vermieden wird durch Erwärmen der Hinterplatte 3115 und der Vorderplatte 3117, dann wächst nicht nur das Gewicht der Bildanzeigevorrichtung an sondern auch die Bildverzerrung und Parallaxe, die entsteht, wenn der Anwender das Bild aus einer schrägen Richtung sieht. In 20 enthält das Anzeigefeld im Gegensatz dazu ein Strukturstützelement (Abstandshalter oder Rippe genannt) 3120 aus einem relativ dünnen Glas, um dem atmosphärischen Druck widerstehen zu können. Mit dieser Struktur wird ein Abstand zwischen dem Substrat 3111, auf dem die Mehrfachstrahlelektronenquelle gebildet ist, und der Vorderplatte 3117, auf der der Fluoreszenzfilm 3118 gebildet ist, normalerweise zu Bruchteilen von Millimetern bis mehreren Millimetern gehalten. Wie zuvor beschrieben, wird das Innere des luftdichten Gefäßes unter hohem Vakuum gehalten.
In der Bildanzeigevorrichtung, die das zuvor beschriebene Anzeigefeld verwendet, werden Elektronen von den Kaltkathodeneinrichtungen 3112 emittiert, wenn eine Spannung an den Kaltkathodeneinrichtungen 3112 über die Außenanschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn anliegt. Zur selben Zeit liegt eine Hochspannung von mehreren Hundert Volt bis zu mehreren kV am Metallrücken 3119 über den Außenanschluss Hv an, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und sie zur Kollision mit der Innenoberfläche der Vorderplatte 3117 zu veranlassen. Die jeweiligen Fluoreszenzsubstanzen, die den Fluoreszenzfilm 3118 bilden, werden folglich zur Lichtemission erregt, womit ein Bild zur Anzeige kommt.
Die zuvor beschriebene Elektronenemissionseinrichtung von der Bilderzeugungsvorrichtung oder dergleichen verfügt über ein Gefäß zur Beibehaltung des Vakuums im Inneren der Vorrichtung, über eine Elektronenquelle, die im Gefäß angeordnet ist, über ein Ziel, auf das ein Elektronenstrahl von der Elektronenquelle emittiert und gestrahlt wird, über eine Beschleunigungselektrode, die den Elektronenstrahl hin zum Ziel beschleunigt, und dergleichen. Darüber hinaus ist ein Stützelement (Abstandshalter) zum Stützen des Gefäßes vom Inneren gegen den atmosphärischen Druck im Gefäß vorgesehen.
Das Anzeigefeld dieser Bildanzeigevorrichtung leidet unter folgendem Problem.
Einige der nahe dem Abstandshalter emittierten Elektronen treffen auf den Abstandshalter auf, oder Ionen, die durch die emittierten Elektronen erzeugt werden, gelangen auf den Abstandshalter. Außerdem werden einige der Elektronen, die die Vorderplatte erreicht haben, reflektiert und gestreut, und einige der gestreuten Elektronen treffen auf den Abstandshalter, um diesen aufzuladen. Die Flugbahnen der Elektronen, die die Kaltkathodeneinrichtungen emittieren, werden durch die Aufladung des Abstandshalters verändert, und Elektronen erreichen Stellen, die sich von den richtigen Positionen der Fluoreszenzsubstanz unterscheiden. Im Ergebnis wird ein verzerrtes Bild nahe dem Abstandshalter dargestellt.
Um dieses Problem zu lösen, wird das Aufladen des Abstandshalters verhindert (wird nachstehend als Aufladungsbeseitigung bezeichnet), indem man einen schwachen Strom durch den Abstandshalter fließen lässt. In diesem Falle wird ein Hochwiderstandsfilm auf der Oberfläche eines isolierenden Abstandshalters gebildet, um durch die Oberfläche des Abstandshalters einen schwachen Strom fließen zu lassen.
Da die von den Kaltkathodeneinrichtungen emittierte Elektronenmenge anwächst, wird die Aufladebeseitigungsfähigkeit schwächer, und die Auflademenge hängt ab von der Elektronenstrahlstärke. Parallel dazu verschiebt sich ein Elektronenstrahl, der nahe dem Abstandshalter emittiert wird, von einer genauen Zielposition abhängig von der Intensität (Leuchtdichte) des Elektronenstrahls. Beim Darstellen eines Bewegungsbildes fluktuiert das Bild beispielsweise.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wie beansprucht, eine Bilderzeugungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Bild zu erzeugen, während Verzerrung und Fluktuation beim Erzeugen des Bildes durch Elektronenbestrahlung auf ein Bilderzeugungselement unterdrückt werden.
Die Strukturen eines Abstandshalters und einer Elektronenemissionseinrichtung sind nachstehend anhand der 1A und 1B beschrieben. Unter Bezug auf die 1A und 1B bedeutet Bezugszeichen 30 eine Vorderplatte einschließlich einer Fluoreszenzsubstanz und einem Metallrücken; Bezugszeichen 31 bedeutet eine Hinterplatte, die über ein Elektronenquellensubstrat verfügt; Bezugszeichen 50 bedeutet einen Abstandshalter; Bezugszeichen 51 bedeutet einen Hochwiderstandsfilm auf der Oberfläche des Abstandshalters; Bezugszeichen 52 bedeutet eine Elektrode auf der Vorderplattenseite; Bezugszeichen 13 bedeutet eine Einrichtungsansteuerverdrahtung; Bezugszeichen 111 bedeutet eine Einrichtung; Bezugszeichen 112 bedeutet eine typische Elektronenstrahlflugbahn; und Bezugszeichen 25 bedeutet eine Äquipotenziallinie. Symbol a bedeutet eine Länge von der Innenoberfläche der Vorderplatte zum unteren Ende der Zwischenschicht (Film niedrigen Widerstands) auf der Vorderplattenseite; und Symbol d bedeutet einen Abstand zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte.
Nachstehend hintereinander erläutert sind die Konzepte der vorliegenden Erfindung.
Einige der nahe dem Abstandshalter emittierten Elektronen treffen auf den Abstandshalter auf, oder durch die Wirkung der emittierten Elektronen erzeugte Ionen beaufschlagen den Abstandshalter und laden diesen auf. Die Flugbahnen der von. den Einrichtungen emittierten Elektronen werden durch Aufladung des Abstandhalters verändert, die Elektronen erreichen Stellen, die sich von den genauen Positionen unterscheiden, und somit wird ein verzerrtes Bild nahe dem Abstandshalter dargestellt. Um dieses Problem zu lösen, ist der Hochwiderstandsfilm 51 auf der Oberfläche des Abstandshalters 50 gebildet, um das Aufladen des Abstandshalters zu mildern. Wenn jedoch die Anzahl der emittierten Elektronen von den Kaltkathodeneinrichtungen anwächst, wird die Aufladebeseitigungsfähigkeit des Hochwiderstandsfilms schwächer, und die Aufladungsmenge hängt ab von der Anzahl emittierter Elektronen. In diesem Falle fluktuiert der Elektronenstrahl in unerwünschter Weise. Wenn insbesondere keine Elektronen direkt den Abstandshalter beaufschlagen, wird die Aufladung der von der Vorderplatte reflektierten Elektronen beträchtlich zur Aufladung des Abstandshalters beitragen. Das Aufladen des Abstandshalters durch von der Vorderplatte reflektierte Elektronen hat eine Verteilung, bei der die Aufladungsmenge auf der Vorderplattenseite hoch ist, wie in 2 gezeigt. Von daher können die Fluktuationen im Elektronenstrahl unterdrückt werden durch Bedecken der Stelle, die die größte Aufladungsmenge in der Aufladungsverteilung mit einer Elektrode hat. Als erstes Erfordernis der vorliegenden Erfindung wird folglich die Elektrode 52 (mit einer Länge a) auf der Vorderplattenseite verlängert zur Rückplattenseite, wie in 1A gezeigt. Der Raum nahe dem Abstandshalter hat jedoch ein elektrisches Feld, das durch die Äquipotenziallinien 52 aufgezeigt ist. Von einem Elektronenstrahl wird erwartet, dass er einer Flugbahn wie derjenigen Flugbahn 112 folgt und sich ständig hin zum Abstandshalter 50 bewegt (einschließlich der Teile 51 bis 53). Als zweites Erfordernis der vorliegenden Erfindung kann folglich ein Elektronenstrahl veranlasst werden, eine genaue Stelle zu erreichen durch Verschieben einer Elektronenemissionseinrichtung 111 nahe dem Abstandshalter von einer Stelle entsprechend der Zielposition auf der Forderplatte eines Elektrons, das von dieser Einrichtung in Richtung weg vom Abstandshalter emittiert wird.
Im Ergebnis hängt die Landestelle des Elektronenstrahls auf der Vorderplatte kaum von der Elektronenemissionsmenge ab, um die Verzerrung und die Fluktuation eines Bildes bei Darstellung eines Bewegungs- bzw. Bewegtbildes zu verringern.
Der erste Aspekt der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgende Ausgestaltung auf.
Eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem hinteren Substrat mit einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen, die im Wesentlichen linear angeordnet sind, einem vorderen Substrat mit einem Bilderzeugungselement, auf dem durch von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen ein Bild erzeugt wird, und einem Stützelement zum Beibehalten eines Abstands zwischen dem hinteren Substrat und dem vorderen Substrat ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement eine Elektrode aufweist, die sich von einem Anlageabschnitt zwischen dem vorderen Substrat und dem Stützelement zu einer vorbestimmten Position in Richtung des hinteren Substrats erstreckt, wobei die Elektrode in Betrieb auf einem hohen Potenzial gehalten wird, und Zwischenräume bzw. Intervalle der Vielzahl von im Wesentlichen linear angeordneten Elektronenemissionseinrichtungen eingerichtet sind, einen Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen aufzuweisen, die zueinander über das Stützelement hinweg benachbart sind, welcher größer ist als ein Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen, die zueinander ohne Zwischenstehen des Stützelements benachbart sind.
Bei dieser Ausgestaltung, bei der sich die Elektrode von dem Anlageabschnitt des Stützelements gegen das vordere Substrat weg erstreckt, kann der Einfluss einer Aufladung des Stützelements auf der Seite des vorderen Substrats entspannt bzw. abgeführt werden, auf der das Stützelement besonders leicht aufgeladen wird. Da diese Elektrode auf einem hohen Potenzial liegt, können von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen in Richtung des Stützelements abgelenkt werden. Die Elektronenemissionseinrichtungen sind indes in unterschiedlichen Abständen angeordnet, was eine Ungleichmäßigkeit der Bestrahlungspunkte von von den jeweiligen Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen auf dem Bilderzeugungselement infolge ungleichmäßiger bzw. ungleichförmiger Flugbahnformen der von den jeweiligen Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen bei der Ablenkung entspannt bzw. auflöst.
Bei dieser Ausgestaltung kann das vordere Substrat eine Beschleunigungselektrode aufweisen, an die in Betrieb eine Spannung zum Beschleunigen von von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen angelegt wird, und die an dem Stützelement angeordnete Elektrode kann mit der Beschleunigungselektrode verbunden sein. Die an dem Stützelement angeordnete Elektrode ist mit der Beschleunigungselektrode verbunden, um ein hohes Potenzial zu haben.
Der zweite Aspekt der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgende Ausgestaltung auf.
Eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem hinteren Substrat mit einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen, die im Wesentlichen linear angeordnet sind, einem vorderen Substrat mit einem Bilderzeugungselement, auf dem durch von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen ein Bild erzeugt wird, einem Stützelement zum Beibehalten eines Abstands zwischen dem hinteren Substrat und dem vorderen Substrat und einer Beschleunigungselektrode, die an oder in der Nähe von dem vorderen Substrat angeordnet ist und an die in Betrieb eine Spannung zum Beschleunigen von von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen in Richtung des vorderen Substrats angelegt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement eine Elektrode aufweist, die mit der Beschleunigungselektrode verbunden ist und sich zu einer vorbestimmten Position in Richtung des hinteren Substrats erstreckt, und Zwischenräume bzw. Intervalle der Vielzahl von im Wesentlichen linear angeordneten Elektronenemissionseinrichtungen eingerichtet sind, einen Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen aufzuweisen, die zueinander über das Stützelement hinweg benachbart sind, welcher größer ist als ein Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen, die zueinander ohne Zwischenstehen des Elements benachbart sind.
Bei dieser Ausgestaltung kann der Einfluss einer Aufladung des Stützelements nahe des vorderen Substrats, wo das Stützelement besonders leicht aufgeladen wird, entspannt bzw. abgeführt werden, da die an dem Stützelement angeordnete Elektrode nahe dem vorderen Substrat ausgestaltet ist. Da die Elektrode des Stützelements mit der Beschleunigungselektrode verbunden ist, werden von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen in Richtung des Stützelements abgelenkt. Die Elektronenemissionseinrichtungen sind indes in unterschiedlichen Abständen angeordnet, was eine Ungleichmäßigkeit des Bestrahlungspunkte von von den jeweiligen Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen auf dem Bilderzeugungselement infolge ungleichmäßiger bzw. ungleichförmiger Flugbahnformen der von den jeweiligen Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen bei der Ablenkung entspannt bzw. auflöst.
Bei dem ersten und zweiten Aspekt, die vorstehend beschrieben sind, kann das Stützelement leitfähige Mittel bzw. Leitmittel zum Verleihen einer Leitfähigkeit aufweisen, um eine Aufladung an dem Stützelement zu entspannen bzw. abzuführen. Insbesondere können leitfähige Mittel bzw. Leitmittel zum Herstellen eines leitenden Zustands zwischen dem Anlageabschnitt des Stützelements gegen das hintere Substrat und dem Anlageabschnitt gegen das vordere Substrat eingerichtet werden. Die leitfähigen Mittel bzw. Leitmittel sind zum Beispiel ein leitfähiger Film, der von dem Anlageabschnitt des Stützelements gegen das hintere Substrat zu dem Anlageabschnitt gegen das vordere Substrat ausgestaltet ist. Durch Leiten eines Stroms durch diese leitfähigen Mittel bzw. Leitmittel kann eine Aufladung effektiv entspannt bzw. abgeführt werden. Mit steigendem Strom erhöht sich jedoch der Energieverbrauch. Aus diesem Grund ist der Widerstand der leitfähigen Mittel bzw. Leitmittel wünschenswerterweise größer eingestellt als derjenige der an dem Stützelement angeordneten Elektrode.
Um eine unerwartete Entladung zu unterdrücken, ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen eine Potenzialdifferenz zwischen einem Potenzial der Elektrode, die auf den Stützelement vorgesehen ist, und einem Potenzial eines Grenzabschnitts vom Stützelement gegen das Hintersubstrat und eine Länge eines Abschnitts vom Stützelement, bei der keine Elektrode vorhanden ist, wünschenswert mit einer Beziehung von nicht mehr als 8 kV/mm eingerichtet, und noch besser mit einer Beziehung von nicht mehr als 4 kV/mm.
Das heißt, da die Elektrode auf dem Stützelement bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Aspekten auf hohem Potenzial ist, kann eine Entladung auftreten. Das Auftreten dieser Entladung kann jedoch vermindert werden durch Einstellen der obigen Beziehung zwischen der Potenzialdifferenz und der Länge des Abschnitts vom Stützelement, bei dem keine Elektrode vorhanden ist. Genauer gesagt, die Entladung bei der Elektrode, die auf dem Stützelement vorgesehen ist, kann recht leicht an einem Abschnitt der Elektrode nahe der Hinterplatte auftreten, die Potenzialdifferenz zwischen dem Potenzial der Elektrode auf der hinteren Substratseite und dem Potenzial des Grenzabschnitts vom Stützelement gegen das Hintersubstrat und die Länge des Abschnitts vom Stützelement, bei dem keine Elektrode vorhanden ist, werden so eingerichtet, dass sie die obige Beziehung zueinander haben. Wenn beispielsweise die Elektrode auf dem Stützelement verbunden wird mit der Beschleunigungselektrode zum Anlegen einer Elektronenbeschleunigungsspannung und ein Spannungsabfall an der Elektrode des Stützelementes geringer als die Spannung ist, die an der Beschleunigungselektrode anliegt, dann wird die an die Beschleunigungselektrode angelegte Spannung und die Länge des Abschnitts vom Stützelement, bei dem sich keine Elektrode befindet, auf die obige Beziehung gebracht.
Bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Aspekten stößt die auf dem Stützelement vorgesehene Elektrode vorzugsweise gegen das vordere Substrat und ist auch auf der angrenzenden Oberfläche vorgesehen.
Obwohl die auf dem Stützelement vorgesehene Elektrode beispielsweise aus einer Schicht auf dem Stützelement gebildet ist, kann diese Schicht auch auf der Angrenzungsoberfläche gegen das Vordersubstrat gebildet sein. Wenn das Vordersubstrat die Elektrode zum Einstellen der Elektrode hat, die auf dem Stützelement vorgesehen ist, mit einem hohen Potenzial (genauer gesagt, beispielsweise hat die Beschleunigungselektrode diese Funktion), kann der leitfähige Zustand zwischen der Elektrode, die sich auf dem Stützelement befindet, und der Elektrode, die sich auf dem Vordersubstrat befindet, verbessert werden.
Die auf dem Stützelement vorgesehene Elektrode hat wünschenswerterweise einen Flächenwiderstand von 10⁶ bis 10¹² Ω/⧠.
Die auf dem Stützelement vorgesehene Elektrode erreicht eine Stelle gemäß nicht weniger als einem Zehntel des Abstand zwischen dem Vordersubstrat und dem Hintersubstrat, wenn man dies aus einer Stelle misst, bei der das Stützelement gegen das Vordersubstrat stößt. Mit dieser Struktur kann eine Hochaufladungsbeseitigungsfähigkeit an einer Stelle geschaffen werden, bei dem das Stützelement am ehesten aufgeladen wird.
Bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Aspekten kann die Bilderzeugungsvorrichtung weiterhin über ein Ablenkmittel verfügen, das zwischen einem Abschnitt nahe dem Grenzabschnitt des Stückelementes gegen das hintere Substrat und den Elektronenemissionseinrichtungen vorgesehen ist, um eine Kraft in einer Richtung weg vom Stützelement für Elektronen zu erzeugen, die die Elektronenemissionseinrichtungen emittieren. Mit diesem Ablenkmittel muss das Intervall zwischen den Elektronenemissionseinrichtungen, die einander benachbart sind durch das Stützelement, nicht größer sein als das Intervall zwischen den Elektronenemissionseinrichtungen, die einander benachbart sind, ohne den Mittelzustand des Stützelementes. Dieses Ablenkmittel ist beispielsweise eine Elektrode nahe dem Grenzabschnitt des Stützelementes gegen das Hintersubstrat. Diese Elektrode ist beispielsweise aus einer Schicht gebildet. Die Elektrode ist vorzugsweise im Widerstand geringer als der Abstand des Stützelementes, bei dem keine Elektrode vorgesehen ist. Ist der Widerstand gering, kann ein Spannungsanstieg pro Längeneinheit hin zum Vordersubstrat im Stützelement unterdrückt werden, so dass sich die Normale zur Äquipotenziallinie in die Richtung weg vom Stützelement nahe dem Grenzabschnitt vom Stützelement gegen das Hintersubstrat ändert. Im Ergebnis kann die Kraft in Richtung weg vom Stützelement den Elektronen vermittelt werden. Wenn das Stützelement sich auf der Verdrahtung sich auf dem Hintersubstrat befindet, wird die Elektrode vorzugsweise elektrisch mit dieser Verdrahtung verbunden.
Bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Aspekten lässt sich das Intervall zwischen benachbarten Elektronenemissionseinrichtungen der Vielzahl dieser entsprechend einem Ablenkgrad einer jeden Elektronenemissionseinrichtung hin zum Stützelement einstellen. Genauer gesagt, wenn in den jeweiligen zuvor beschriebenen Aspekten die Anordnungsstelle einer jeden Elektronenemissionseinrichtung in Richtung weg vom Stützelement von der Stelle verschoben wird, die durch Vertikalprojektion gewonnen wird, wird auf dem hinteren Substrat jeder Punkt, bei dem ein Elektron von jeder Elektronenemissionseinrichtung emittiert wird, auf das Bilderzeugungselement strahlen, der Verschiebebetrag lässt sich einstellen gemäß dem Ablenkgrad.
Bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Aspekten lässt sich das Intervall zwischen benachbarten Elektronenemissionseinrichtungen der Vielzahl dieser gemäß dem Ablenkgrad einer jeden Elektronenemissionseinrichtung hin zum Stützelement einstellen, um so Bestrahlungspunkte der Elektronen, die die Elektronenemissionseinrichtungen auf dem Bilderzeugungselement emittierten, zu einem fast gleichen Intervall einrichten. Genauer gesagt, wenn im jeweiligen zuvor beschriebenen Aspekt die Anordnungsstelle einer jeden Elektronenemissionseinrichtung in Richtung weg vom Stützelement von der Stelle verschoben wird, die durch Vertikalprojektion gewonnen wird, erfolgt auf dem hinteren Substrat eine Bestrahlung eines jeden Punktes, bei dem ein Elektron von jeder Elektronenemissionseinrichtung emittiert wird, auf dem Bilderzeugungselement, der Verschiebebetrag kann größer eingestellt werden für eine Einrichtung, die sich näher am Stützelement befindet und kleiner für eine Einrichtung, die sich weiter weg vom Stützelement befindet.
Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist folgende Formen auf.

(1) Die Kaltkathodeneinrichtung ist eine solche mit einem Leitfilm, einschließlich einem Elektronenemissionsabschnitt zwischen einem Elektronenpaar und vorzugsweise eine Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit.
(2) Die Elektronenquelle ist eine solche mit einem einfachen Matrixlayout, bei dem eine Vielzahl von Kaltkathodeneinrichtungen zu einer Matrix durch eine Vielzahl von Zeilenrichtungsleitungen und eine Vielzahl von Spaltenrichtungsleitungen verbunden sind.
(3) Die Elektronenquelle ist eine solche mit einem leiterförmigen Layout, wobei eine Vielzahl von Zeilen (werden nachstehend als Zeilenrichtung bezeichnet) einer Vielzahl von Kaltkathodeneinrichtungen parallel angeordnet und mit zwei Anschlüssen einer jeden Einrichtung verbunden sind, und eine Steuerelektrode (wird nachstehend als Gitter bezeichnet) ist über den Kaltkathodeneinrichtungen längs der Richtung (hiernach als Spaltenrichtung bezeichnet) senkrecht zu dieser Verdrahtung angeordnet und steuert Elektronen, die die Kaltkathodeneinrichtungen emittieren.
(4) Gemäß den Konzepten der vorliegenden Erfindung ist diese nicht auf eine Bilderzeugungsvorrichtung beschränkt, die für eine Anzeige geeignet ist. Die obige Bilderzeugungsvorrichtung kann auch verwendet werden als Lichtemissionsquelle einstelle einer Lichtemissionsdiode für einen optischen Drucker, der aus einer lichtempfindlichen Trommel der Lichtemissionsdiode und dergleichen aufgebaut ist. Durch genaues Auswählen von m Zeilenrichtungsleitungen und n Spaltenrichtungsleitungen kann zu dieser Zeit die Bilderzeugungsvorrichtung nicht nur als lineare Lichtemissionsquelle, sondern auch als zweidimensionale Lichtemissionsquelle verwendet werden. In diesem Falle ist das Bilderzeugungselement nicht auf eine Substanz beschränkt, die in direkter Weise Licht emittiert, wie eine Fluoreszenzsubstanz, die in Ausführungsbeispielen (sind später zu beschreiben) verwendet wird, sondern kann ein Element sein, das ein latentes Bild durch Aufladen von Elektroden erzeugt.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich, in der gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnlichen Teile in allen Figuren bedeuten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A und 1B sind Ansichten, die die Struktur eines Abstandshalters und der Reiseflugbahn eines Elektrons im Ausführungsbeispiel zeigen;
2 ist ein Graph, der ein Modell des Aufladens vom Abstandshalter zeigt;
3A und 3B sind schematische Querschnittsansichten einer Bildanzeigevorrichtung im Ausführungsbeispiel;
4A und 4B sind Aufsichten, die Beispiele der Ausrichtung von Fluoreszenzsubstanzen auf der Vorderplatte eines Anzeigefeldes zeigen;
5A und 5B sind eine Aufsicht bzw. eine Querschnittsansicht einer flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit, wie im Ausführungsbeispiel verwendet wird;
6A bis 6E sind Ansichten, die jeweils die Herstellschritte der flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit zeigen;
7 ist ein Graph, der die Wellenform der Anlegespannung bei der Formierungsverarbeitung zeigt;
8A und 8B sind Graphen, die jeweils die Wellenform der Anlegespannung bzw. eine Änderung im Emissionsstrom Ie bei der Aktivierungsverarbeitung zeigen;
9 ist eine Querschnittsansicht einer stufigen Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit, die im Ausführungsbeispiel Verwendung findet;
10A bis 10F sind Ansichten, die jeweils die Herstellschritte der stufigen Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit zeigen;
11 ist ein Graph, der typische Eigenschaften der Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit im Ausführungsbeispiel zeigt;
12 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die ein Anzeigefeld der Bildanzeigevorrichtung im Ausführungsbeispiel zeigt;
13 ist eine Teilquerschnittsansicht des Substrats einer Mehrfachelektronenstrahlquelle, die im Ausführungsbeispiel verwendet wird;
14A ist eine Teilaufsicht des Substrats von einer Mehrfachelektronenstrahlquelle
14B ist eine Teilaufsicht des Substrats von der Mehrfachelektronenstrahlquelle, die im Ausführungsbeispiel Verwendung findet;
15 eine Teilquerschnittsansicht des Elektronenemissionsabschnitts der Mehrfachelektronenstrahlquelle;
16 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Anordnung einer Ansteuerschaltung für die Bildanzeigevorrichtung vom Ausführungsbeispiel zeigt;
17 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit zeigt;
18 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer FE-Einrichtung zeigt;
19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer MIM-Einrichtung zeigt;
20 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Anzeigefeldes von der Bildanzeigevorrichtung;
21 ist eine Teilaufsicht vom Substrat der Mehrfachelektronenstrahlquelle, die im Ausführungsbeispiel verwendet wird;
22A und 22B sind eine Aufsicht bzw. eine Querschnittsansicht von einer im Ausführungsbeispiel verwendeten Abstandshalterplatte;
23A und 23B sind eine Aufsicht bzw. eine Querschnittsansicht einer anderen im Ausführungsbeispiel verwendeten Abstandshalterplatte; und
24 ist eine Ansicht, die die Struktur des Abstandshalters und die Flugbahn eines Elektrons im Ausführungsbeispiel zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend detailliert anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
<Allgemeine Beschreibung der Bildanzeigevorrichtung>
Nachstehend zuerst beschrieben ist der Aufbau eines Anzeigefeldes von einer Bildanzeigevorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung angewandt wird, und ein Herstellverfahren des Anzeigefeldes nach der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine perspektivische Ansicht des Anzeigefeldes, bei dem ein Abschnitt des Feldes entfernt ist, um die Innenstruktur des Anzeigefeldes zu zeigen.
In 12 bedeutet Bezugszeichen 1015 eine Hinterplatte; Bezugszeichen 1016 bedeutet eine Seitenwand; und Bezugszeichen 1017 bedeutet eine Vorderplatte. Diese Teile bilden ein luftdichtes Gefäß, die das Innere des Anzeigefeldes im Vakuum hält. Um das luftdichte Gefäß aufzubauen, ist es erforderlich, die jeweiligen Teile durch Versiegelungsverbindung zum Erzielen einer hinreichenden Festigkeit und Luftdichtverschluss beizubehalten. Beispielsweise wird ein Fritteglas für Verbindungsabschnitte eingesetzt und bei 400 bis 500 °C in einer Stickstoffatmosphäre gesintert, womit jene Teile siegelverbunden werden. Ein Verfahren zum Luftauspumpen aus dem Gefäß ist später zu beschreiben. Da das Innere des Gefäßes auf etwa 10^–4 Pa (10^–6 Torr)gehalten wird, ist ein Abstandshalter 1020 vorgesehen, der einen Film 21 niedrigen Widerstands enthält, der gegenüber dem atmosphärischen Druck eine Beschädigung des luftdichten Gefäßes durch atmosphärischen Druck oder plötzlichen Schock bzw. Stoß vermeidet.
Die Hinterplatte 1005 hat ein Substrat 1011 auf sich, worauf N × M Kaltkathodeneinrichtungen 1012 vorgesehen sind (M, N = positive Ganzzahl gleich 2 oder größer, ungefähr gemäß der Gegenstandszahl an Anzeigepixeln eingestellt. Beispielsweise in einer Anzeigevorrichtung für hochqualitative Fernsehanzeige ist N = 3000 oder mehr, M = 1000 oder mehr wünschenswert. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt N = 3072 und M = 1024). Die N × M Kaltkathodeneinrichtungen 3112 sind mit M Zeilenrichtungsleitungen 1013 und N Spaltenrichtungsleitungen 1014 angeordnet. Der Abschnitt, der mit diesen Teilen 1011 bis 1014 gebildet ist, wird nachstehend als "Mehrfachelektronenstrahlquelle" bezeichnet.
In der Mehrfachelektronenstrahlquelle, die in der Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, sind das Material, die Gestalt, das Herstellverfahren der Kaltkathodeneinrichtung nicht insofern beschränkt, als die Elektronenquelle durch Verdrahtungskaltkathodeneinrichtungen in einer einfachen Matrix aufbereitet werden. Die Mehrfachelektronenstrahlquelle kann folglich eine Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit vom SCE-Typ verwenden, oder eine Kaltkathodeneinrichtung vom MIM-Typ oder vom FE-Typ.
Die Struktur der Mehrfachelektronenstrahlquelle, die zu Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ aufbereitet sind (ist später zu beschreiben) als Kathodeneinrichtungen auf einem Substrat, und die Verdrahtung dieser in einer einfachen Matrix wird beschrieben.
14A und 14B sind Aufsichten einer Mehrfachelektronenstrahlquelle des Typs, der im Anzeigefeld gemäß 12 verwendet wird. 14A ist eine Aufsicht einer Zone, bei der kein Abstandshalter vorgesehen ist, und 14B ist eine Aufsicht einer Zone, bei der der Abstandshalter vorgesehen ist. Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ wie die in den 5A und 5B gezeigten (sind später zu beschreiben) sind auf dem Substrat 1011 angeordnet. Diese Einrichtungen sind zu einer einfachen Matrix verdrahtet durch die Zeilenrichtungsleitungselektroden 1013 und durch die Spaltenrichtungsleitungselektroden 1014. An einer Kreuzung einer jeden Zeilenrichtungsleitungselektrode 1013 und der Spaltenrichtungsleitungselektrode 1014 ist eine Isolationsschicht (nicht dargestellt) zwischen den Elektroden gebildet, um die elektrische Isolation aufrecht zu erhalten. Symbol a in den 14A und 14B bedeutet eine Leitung, die eine Stelle hat, bei der ein Strahlfleck gebildet wird. In der Zone gemäß 14A, wo kein Abstandshalter vorgesehen ist, sind Elektronenemissionseinrichtungsabschnitte in demselben Regelabstand angeordnet. Nahe dem Abstandshalter, wie er in 14B gezeigt ist, sind Elektronenemissionsabschnitte an Stellen gebildet, die vom Abstandshalter in Hinsicht der Positionen beabstandet sind, wo Strahlflecke gebildet werden. Bei Elektronenemissionsabschnitten, die parallel zu den Spaltenrichtungsverdrahtungselektroden 1014 vorgesehen sind, wenn die Positionen einer Vielzahl von Elektronenemissionsabschnitten von Leitungen verschoben sind, bei denen Strahlflecke erzeugt werden, wird der Verschiebungsbetrag einer jeden Elektronenemissionseinrichtung von einer zugehörigen Leitungsposition, bei der ein Strahlfleck erzeugt wird, so eingerichtet, dass der Verschiebebetrag vom Abstandshalter eines jeden Elektronenemissionsabschnitts nahe dem Abstandshalter größer wird.
15 zeigt einen Querschnitt längs der Linie B-B' in 14A.
Eine Mehrfachelektronenstrahlquelle mit dieser Struktur wird hergestellt durch Bilden der Zeilenrichtungsverdrahtungselektroden 1013, der Spaltenrichtungsleitungselektroden 1014, einem Elektrodenisolationsfilm (nicht dargestellt) und Einrichtungselektroden und leitfähigen Dünnfilmen von Elektronenemissionseinrichtungen des SCE-Typs auf dem Substrat, und zwar im voraus, und dann beaufschlagen mit Elektrizität für die Einrichtungen über die Zeilenrichtungsleitungselektroden 1013 und die Spaltenrichtungsleitungselektroden 1014, um die Formierungsverarbeitung und Aktivierungsverarbeitung auszuführen (beide werden später beschrieben).
In diesem Ausführungsbeispiel ist da Substrat 1011 der Mehrfachelektronenstrahlquelle mit der Hinterplatte 1015 des luftdichten Gefäßes befestigt. Wenn jedoch das Substrat 1011 eine hinreichende Festigkeit aufweist, kann das Substrat 1011 der Mehrfachelektronenstrahlquelle selbst als Hinterplatte des luftdichten Gefäßes verwendet werden.
Ein Fluoreszenzfilm 1018 ist weiterhin unter der Vorderplatte 1017 gebildet. Da es sich bei dieser Vorrichtung um eine Farbanzeigevorrichtung handelt, ist der Fluoreszenzfilm 1018 mit rot, grün und blau der drei primärfarbigen Fluoreszenzsubstanzen koloriert. Die Fluoreszenzsubstanzabchnitte sind Streifen, wie in 4A gezeigt, und schwarzes Leitmaterial 1010 ist zwischen den Streifen vorgesehen. Die Aufgabe des Bereitstellens des schwarzen Leitmaterials 1010 ist das Vermeiden der Verschiebung von Anzeigefarbe, selbst wenn die Elektronenbestrahlposition um zu einem gewissen Umfang verschoben ist, um eine Verschlechterung des Anzeigekontrast durch Abschatten von Reflexion externen Lichts zu vermeiden, um das Aufladen des Fluoreszenzfilms durch Elektronenstrahlen zu vermeiden und dergleichen. Das schwarze Leitmaterial 1010 enthält hauptsächlich Graphit, jedoch können auch andere Materialien verwendet werden, sofern die obige Aufgabe gelöst wird.
Drei Primärfarben des Fluresfilms sind weiterhin nicht auf die in 4A gezeigten Streifen beschränkt. Beispielsweise kann eine Delta-Anordnung, wie sie in 4B gezeigt ist, oder eine andere Anordnung verwendet werden.
Angemerkt sei, wenn ein Monochromanzeigefeld geschaffen wird, dann kann eine einfarbige Fluoreszenzsubstanz für den Fluoreszenzfilm 1018 verwendet werden, und das schwarze Leitmaterial wird fortgelassen.
Ein Metallrücken 1019, der allgemein im Gebiet der Kathodenstrahlröhren bekannt ist, ist auf der Rückplattenseitenoberfläche des Fluoreszenzfilms 1018 vorgesehen. Die Aufgabe des Bereitstellens vom Metallrücken 1019 ist die Verbesserung des Lichtnutzungsverhältnisses durch Spiegelreflexion eines Teils vom Licht, das der Fluoreszenzfilm 1018 emittiert, um den Fluoreszenzfilm 1018 gegenüber Kollusion negativer Ionen zu schützen, um den Metallrücken 1019 als Elektrode zum Anlegen einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung nutzen zu könne, um den Metallrücken 1019 als Leitweg für Elektronen zu nutzen, die der Fluoreszenzfilm erregt, und dergleichen. Der Metallrücken 1019 wird erstellt durch Glätten der Fluoreszenzfilmvorderfläche, nachdem der Fluoreszenzfilm 1018 auf der Vorderplatte 1017 gebildet ist, und durch Vakuumauftragung von Aluminium. Angemerkt sei, dass im Falle, dass der Fluoreszenzfilm 1018 Fluoreszenzmaterial für niedrige Spannung enthält, der Metallrücken 1019 nicht verwendet wird.
Zum Anlegen einer Beschleunigungsspannung oder zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Fluoreszenzfilms können weiterhin Transparentelektroden aus ITO-Material oder dergleichen zwischen der Vorderplatte 1017 und dem Fluoreszenzfilm 1018 vorgesehen sein, obwohl das Ausführungsbeispiel derartige Elektroden nicht verwendet.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in 12. Bezugszeichen der jeweiligen Teile sind dieselben wie jene in 12. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der Abstandshalter 1020 einen Hochwiderstandsfilm 11 zum Mildern der Aufladung auf der Oberfläche des Isolationselementes 1, zusätzlich zu einem Film 21 mit geringem Widerstand, der als Elektrode zum effektiven Mindern der Aufladung nahe der Vorderplatte dient. Der Film 21 niedrigen Widerstands ist auf den Oberflächen des Isolationselementes 1 erzeugt, um die Aufladung zu mildern. Der Film 21 niedrigen Widerstands ist auf der Grenzoberfläche 3 vom Abstandshalter gebildet, der der Innenoberfläche gegenübersteht (Metallrücken 1019 und dergleichen) von der Vorderplatte 1017, und eine Seitenoberfläche 5 vom Abstandshalter, die die Innenoberfläche der Vorderplatte 1017 berührt. Eine erforderliche Anzahl von Abstandshaltern sind auf der Innenoberfläche der Vorderplatte und der Oberfläche vom Substrat 1011 befestigt zu erforderlichen Intervallen mit einem Anschlussmaterial 1040, das den oben genannte Zweck erfüllt.
Die Hochwiderstandsfilme 11 sind darüber hinaus wenigstens auf den Oberflächen vorgesehen vom Isolationselement 1, das in dem Vakuum im luftdichten Gefäß ausgesetzt ist, und elektrisch verbunden mit der Innenoberfläche (Metallrücken 1019 und dergleichen) der Vorderplatte 1017 und der Oberfläche vom Substrat 1011 (Zeilen- oder Spaltenrichtungsleitung 1013 oder 1014) über den Film 21 mit niedrigem Widerstand und das Anschlussmaterial 1040 auf dem Abstandshalter 1020. In diesem Ausführungsbeispiel hat jeder Abstandshalter 1020 eine dünne plattenförmige Gestalt, erstreckt sich entlang der zugehörigen Zeilenrichtungsleitung 1013 und ist elektrisch mit dieser verbunden.
Der Abstandskalter 1020 hat Isolationseigenschaften, die ausreichend sind, der Hochspannung zwischen den Zeilen- und Spaltenrichtungsleitungen 1013 und 1014 auf dem Substrat 1011 und dem Metallrücken 1019 auf der Innenoberfläche der Vorderplatte 1014 standzuhalten, und besitzt eine hinreichende Leitfähigkeit, um die Oberfläche des Abstandshalters 1020 vor Aufladung zu schützen.
Als Isolationselement 1 vom Abstandshalters 1020 ist beispielsweise ein Silikatglaselement, ein Glaselement mit einer geringen Menge der Verunreinigung von Natrium, ein Natronkalkglas oder ein Keramikelement aus Aluminiumoxid oder dergleichen verfügbar. Angemerkt sei, dass das Isolationselement 1 vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der nahe am thermischen Ausdehnungskoeffizienten des luftdichten Gefäßes und des Substrats 1011 liegt.
Der durch Unterteilen der Beschleunigungsspannung Va, angelegt an die Vorderplatte 1017, erzielte Strom (der Metallrücken 1019 oder dergleichen) auf der Hochpotenzialseite durch einen Widerstand Rs vom Hochwiderstandsfilm 11. dient der Vermeidung des Aufladeflusses in den Hochwiderstandsfilm 11 vom Abstandshalter 1020. Der Widerstand Rs vom Abstandshalter wird in einen gewünschten Bereich gebracht, und zwar aus dem Gesichtspunkt der Vermeidung des Aufladens und des Stromverbrauchs. Ein Flächenwiderstand R/⧠ wird vorzugsweise auf 10¹² Ω/⧠ oder weniger eingerichtet, und zwar vom Gesichtspunkt der Aufladungsvermeidung. Um eine hinreichende Aufladungsvermeidewirkung zu erzielen, wird der Flächenwiderstand R vorzugsweise auf 10¹¹ Ω/⧠ oder weniger eingerichtet. Die untere Grenze dieses Flächenwiderstands hängt ab von der Gestalt eines jeden Abstandshalters und von der Spannung, die an den Abstandshaltern anliegen, und liegt vorzugsweise bei 10⁵ Ω/⧠ oder höher.
Eine Dicke t vom Hochwiderstandsfilm 11, gebildet auf dem Isoliermaterial, fällt vorzugsweise in den Bereich von 10 nm bis 1 μm. Ein Dünnfilm mit einer Dicke von 10 nm oder weniger wird allgemein in inselförmiger Gestalt geschaffen und zeigt einen instabilen Widerstand abhängig von der Oberflächenenergie des Materials und den Adhäsionseigenschaften mit dem Substrat, was zu einer ärmlichen Wiedergabeeigenschaft führt. Wenn im Gegensatz dazu die Dicke t 1 μm oder mehr ist, erhöht sich die Filmsteifigkeit, um die Möglichkeit des Ablösens vom Film zu erhöhen. Darüber hinaus ist eine längere Zeitdauer erforderlich, um den Film herzustellen, was wiederum zu einer schlechten Produktivität führt. Die Dicke fällt vorzugsweise in einen Bereich von 50 bis 500 nm. Der Flächenwiderstand R/⧠ ist ρ/t, und der spezifische Widerstand ρ des Hochwiderstandsfilms fällt vorzugsweise in den Bereich von 0,1 Ωcm bis 10⁸ Ωcm unter Berücksichtigung der bevorzugten Bereiche von R/⧠ und t. Um den Flächenwiderstand und die Filmdicke in günstigere Bereiche zu bringen wird der spezifische Widerstand ρ vorzugsweise auf 10² bis 10⁶ Ωcm gebracht.
Wenn ein Strom in. den Hochwiderstandsfilm fließt, der auf dem Abstandshalter oder der Gesamtanzeige gebildet ist, wie zuvor beschrieben, wird Wärme während des Betriebs erzeugt, und die Temperatur der Abstandshalter steigt an. Wenn der Widerstandstemperaturkoeffizient vom Hochwiderstandsfilm ein großer negativer Wert ist, dann sinkt der Widerstand mit dem Temperaturanstieg. Im Ergebnis führt der Stromfluss im Abstandshalter zur Temperaturerhöhung. Der Strom hält den Anstieg unter der Grenze der Stromversorgung. Empirisch bekannt ist es, dass der Widerstandstemperaturkoeffizient, der so einen exzessiven Stromanstieg verursacht, ein negativer Wert ist, dessen Absolutwert 1 % oder mehr ist. Das heißt, der Widerstandstemperaturkoeffizient vom Hochwiderstandsfilm liegt vorzugsweise unter –1 %.
Als Material für den Hochwiderstandsfilm 11 mit Aufladevermeidungseigenschaften kann beispielsweise ein Metalloxid verwendet werden. Von Metalloxiden ist Chromoxid, Nickeloxid oder Kupferoxid vorzugsweise zu verwenden. Das liegt daran, dass diese Oxide relative niedrige Sekundärelektronenemissionseffizienz aufweisen und nicht leicht aufladbar sind, selbst wenn die von der Kaltkathodeneinrichtung 1012 emittierten Elektronen mit dem Abstandshalter 1020 kollidieren. Zusätzlich zu derartigen Metalloxiden ist ein Kohlenstoffmaterial vorzuziehen, das verwändet wird, wenn die Sekundärelektronenemissionseffizienz gering ist. Da ein amorphes Kohlenstoffmaterial einen hohen Widerstand hat, kann der Widerstand vom Abstandshalter 1020 leicht auf einen gewünschten Wert gebracht werden.
Der Niedrigwiderstandsfilm 21 vom Abstandshalter 1020 arbeitet auch als elektrische Verbindung für den Hochwiderstandsfilm 11. zur Vorderplatte 1017 (Metallrücken 1019 und dergleichen) auf der Hochpotenzialseite. Der Niedrigwiderstandsfilm 21 wird auch als Zwischenelektrodenschicht bezeichnet (Zwischenschicht). Die Zwischenelektrodenschicht (Zwischenschicht) hat eine Vielzahl von Funktionen, wie nachstehend beschrieben.

(1) Der Niedrigwiderstandsfilm dient der elektrischen Verbindung vom Hochwiderstandsfilm 11 mit der Vorderplatte 1017. Wie schon beschrieben, wird der Widerstandsfilm 11 gebildet, um die Oberfläche des Abstandshalters 1020 vor Aufladung zu schonen. Wenn jedoch der Hochwiderstandsfilm 11 mit der Vorderplatte 1017 verbunden ist (Metallrücken 1019 und dergleichen) in direkter Weise oder über das Anschlussmaterial 1040, dann wird ein großer Übergangswiderstand an der Schnittstelle zwischen den Verbindungsabschnitten gebildet. Im Ergebnis können die Ladungen, die auf der Oberfläche vom Abstandshalter 1020 erzeugt werden, nicht schnell genug entfernt werden. Dieses Problem lässt sich lösen durch Bilden der Zwischenschicht mit niedrigem Widerstand auf der Anstoßoberfläche 3 und dem Seitenoberflächenabschnitt 5 vom Abstandshalter 1020, die mit der Vorderplatte 1017 und dem Verbindungsmaterial 1040 in Kontakt stehen.
(2) Der Niedrigwiderstandsfilm dient der Schaffung einer Potenzialverteilung vom Hochwiderstandsfilm 11 in einheitlicher Form. Von den Kaltkathodeneinrichtungen 1012 emittierte Elektronen folgen Bahnen, die entsprechend der Potenzialverteilung gebildet sind zwischen der Vorderplatte 1017 und dem Substrat 1011. Um Elektronenlaufbahnen daran zu hindern, nahe dem Abstandshalter 1020 gestört zu werden, muss die gesamte Potenzialverteilung des Abstandshalters 1020 gesteuert werden. Wenn der Hochwiderstandsfilm 11 mit der Vorderplatte 1017 verbunden ist (Metallrücken 1019 und dergleichen) und das Substrat 1011 (Verdrahtung 1013 oder 1014 und dergleichen) in direkter Weise oder über das Anschlussmaterial 1040 verbunden ist, treten Variationen im Verbindungszustand aufgrund des Kontaktwiderstands und der Schnittstelle zwischen den Verbindungsabschnitten auf. Im Ergebnis kann die Potenzialverteilung des Hochwiderstandsfilms 11 von dem gewünschten Wert abweichen. Das Gesamtpotenzial vom Hochwiderstandsfilm kann in effektiver Weise gesteuert werden durch Bilden der Niedrigwiderstandszwischenschicht über die gesamte Länge des Abstandshalterendabschnitts (anstoßende Oberfläche 3 oder Seitenoberflächenabschnitt 5) vom Abstandshalter 1020, der mit der Vorderplatte 1017 in Verbindung steht, und durch Anlegen eines gewünschten Potenzials an den Zwischenschichtabschnitt.
(3) Die Zwischenschicht dient auch der Steuerung der Flugbahnen von Emissionselektronen.

Elektronen, die die Kaltkathodeneinrichtungen 1012 emittieren, folgen den Flugbahnen, die gemäß der Potenzialverteilung zwischen der Vorderplatte 1017 und dem Substrat 1011 gebildet ist. Elektronen, die die Kaltkathodeneinrichtungen 1012 nahe dem Abstandshalter emittieren, können Anziehungen unterzogen sein (Ladungen anstelle der Verdrahtungen und der Einrichtungen), die der Struktur des Abstandshalters 1020 anhaften. In diesem Falle müssen zur Bildung verzerrungsfreier Bilder und unregelmäßiger Bilder die Flugbahnen der Elektronen gesteuert werden, die die Kaltkathodeneinrichtungen emittieren, um die Elektronen auf gewünschte Stellen auf der Vorderplatte 1017 zu strahlen. Die Bildung der Zwischenschichten mit niedrigem Widerstand auf dem Seitenoberflächenabschnitt 5, in Kontakt mit der Vorderplatte 1017, gestattet die Potenzialverteilung nahe dem Abstandshalter 1020, gewünschte Eigenschaften aufzuweisen, wodurch die Flugbahnen emittierter Elektronen gesteuert werden.
Als Material für den Film 21 niedrigen Widerstands kann ein Material mit einem hinreichend geringeren Widerstand als derjenige des Hochwiderstandsfilms 11 gewählt werden. Beispielsweise wird ein Material genau unter den Metallen ausgewählt, wie Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu und Pd, sowie Verbindungen dieser, gedruckte Leiter, die aus Metallen gebildet sind, wie aus Pd, Ag, Au, Ru0₂ und Pd-Ag oder aus Metalloxiden und Glas oder dergleichen, transparenten Leitern, wie In2O₃-SnO₂ und Halbleitermaterialien wie Polysilizium.
Das Verbindungsmaterial 1040 muss eine Leitfähigkeit haben, die den Abstandshalter 1020 elektrisch mit der Verdrahtung 1012 und dem Metallrücken 1019 elektrisch verbindet. Das heißt, ein Leitkleber oder ein Fritteglas, das Metallpartikel enthält oder einen Leitfüller, ist praktisch geeignet.
In 12 bedeuten die Bezugszeichen Dy1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und Hv elektrische Verbindungsanschlüsse für die luftdichte Struktur, die eine elektrische Verbindung des Anzeigefeldes mit einer elektrischen Schaltung, die nicht dargestellt ist, bereitstellt. Die Anschlüsse Dx1 bis Dxm sind elektrisch mit der Zeilenrichtungsverdrahtung 1013 der Mehrfachelektronenstrahlquelle verbunden, die Anschlüsse Dy1 bis Dyn sind mit der Spaltenrichtungsverdrahtung 1014 der Mehrfachelektronenstrahlquelle verbunden und Hv ist mit dem Metallrücken 1019 der Vorderplatte verbunden.
Um die Luft aus dem Innenraum des luftdichten Behälters abzusaugen und ein Innenvakuum zu schaffen, nachdem das luftdichte Gefäß hergestellt ist, werden eine Absaugpumpe und eine Vakuumpumpe (keine dieser dargestellt) angeschlossen, und die Luft wird aus dem Luftdichtbehälter auf ein Vakuum von etwa 10^–5 Pa (10^–7 Torr) abgesaugt. Danach wird der Absaugstutzen versiegelt. Zur Beibehaltung der Vakuumbedingung im Inneren des luftdichten Gefäßes wird ein Getterfilm (nicht dargestellt) an einer vorbestimmten Stelle des luftdichten Gefäßes gebildet, unmittelbar vor/nach der Versiegelung. Der Getterfilm ist ein solcher, der durch Erwärmen und Verdampfen von Gettermaterial, das hauptsächlich Ba enthält, durch Beheizung oder durch Hochfrequenzbeheizung. Die Sauganschlussoperation des Getterfilms hält den Vakuumzustand im Gefäß bzw. Gehäuse 1 × 10^–3 oder 1 × 10^–5 Pa (1 × 10^–5 oder 1 × 10^–7 Torr) aufrecht.
In der Bildanzeigevorrichtung, die das obige Anzeigefeld verwendet, werden Elektronen von den Kaltkathodeneinrichtungen 1012 emittiert, wenn eine Spannung an den Kaltkathodeneinrichtungen 1012 über die Außenanschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn anliegt. Zur selben Zeit wird eine Hochspannung von mehreren 100 V bis mehreren kV an den Metallrücken 1019 über den Außenanschluss Hv angelegt, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und sie zur Kollision mit der Innenoberfläche der Vorderplatte 1017 zu veranlassen. Die jeweiligen Farbfluoreszenzsubstanzen bei dieser Operation, die den Fluoreszenzfilm 1018 bilden, werden zur Lichtemission angeregt und zeigen damit ein Bild an.
Die an die Elektronenemissionseinrichtung 1012 vom SCE-Typ anzuliegende Spannung als Kathodeneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird normalerweise bei 12 bis 16 V erfolgen; ein Abstand d zwischen dem Metallrücken 1019 und der Kaltkathodeneinrichtung 1012 etwa bei 0,1 mm bis 8 mm; und die an den Metallrücken 1019 und die Kaltkathodeneinrichtung 1012 anzulegende Spannung beträgt etwa 0,1 kV bis 10 kV.
Die Grundstruktur und das Herstellverfahren des Anzeigefeldes und die allgemeine Beschreibung der Bildanzeigevorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind beschrieben worden.
<Herstellverfahren der Mehrfachelektronenstrahlquelle>
Als nächstes beschrieben ist das Herstellverfahren der Mehrfachelektronenstrahlquelle, die im Anzeigefeld nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Verwendung findet. Sofern die in der Bildanzeigevorrichtung verwendete Mehrfachelektronenstrahlquelle gewonnen wird durch Anordnen von Kaltkathodeneinrichtungen in einer einfachen Matrix, sind das Material, die Gestalt und das Herstellverfahren der Kaltkathodeneinrichtung nicht irgendwie beschränkt. Hinsichtlich der Kaltkathodeneinrichtung kann folglich eine Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ oder eine Kaltkathodeneinrichtung vom FE-Typ oder vom MIM-Typ verwendet werden.
Unter Umständen, bei denen kostengünstige Anzeigevorrichtungen mit großen Anzeigebildschirmen erforderlich sind, ist speziell eine Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ vorzuziehen unter diesen Kaltkathodeneinrichtungen. Genauer gesagt, die Elektronenemissionseigenschaft der Einrichtung vom FE-Typ wird weitestgenend beeinflusst durch die relativen Lagen und Gestalten vom Emitter-Konus und von der Gate-Elektrode, und von daher ist eine hochgenaue Herstellvorrichtung erforderlich, um diese Einrichtung herzustellen. Dies führt zu einem nachteiligen Faktor beim Erzielen eines großen Anzeigebereichs und geringer Herstellkosten. Für eine MIM-Einrichtung muss folglich die Dicke der Isolationsschicht und der oberen Elektrode verringert und gleichförmig gemacht werden. Dies führt ebenfalls zu einem nachteiligen Faktor beim Erzielen eines großen Anzeigebereichs und geringer Herstellkosten. Eine Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ kann im Gegensatz dazu durch ein relativ einfaches Herstellverfahren geschaffen werden, und von daher können eine Vergrößerung der Anzeigefläche und eine Verringerung der Herstellkosten erzielt werden. Die hiesigen Erfinder haben auch herausgefunden, dass unter den Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ eine Elektronenstrahlquelle, bei der ein Elektronenemissionsabschnitt oder dessen Peripherabschnitt einen Feinpartikelfilm enthalten, hervorragende Elektronenemissionseigenschaften aufzeigt und sich außerdem leicht herstellen lässt. Diese Art der Elektronenstrahlquelle ist folglich die passendste Elektronenstrahlquelle, um in einer Mehrfachelektronenstrahlquelle bei einer Anzeigevorrichtung mit hoher Leuchtdichte und großem Anzeigebildschirm verwendet zu werden. Im Anzeigefeld vom Ausführungsbeispiel werden Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ verwendet, die jeweils über einen Elektronenemissionsabschnitt oder einen Peripherabschnitt verfügen, der aus einem Feinpartikelfilm besteht. Zunächst werden die grundlegende Struktur, das Herstellungsverfahren und die Eigenschaft der bevorzugten Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ beschrieben, und die Struktur der Mehrfachelektronenstrahlquelle mit Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ mit einfacher Matrixverdrahtung wird später beschrieben.
<Bevorzugte Struktur und bevorzugtes Herstellungsverfahren der SCE-Einrichtung>
41 Die typische Struktur der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, bei der ein Elektronenemissionsabschnitt oder dessen Peripherabschnitt aus einem Feinpartikelfilm gebildet ist, umfasst eine flache Struktur und eine stufige Struktur.
<Flachgebaute Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ>
42 Zuerst beschrieben wird die Struktur und das Herstellungsverfahren einer flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ. 5A ist eine Aufsicht, die die Struktur der flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ erläutert; und 5B ist eine Querschnittsansicht der Einrichtung. In den 5A und 5B bedeutet das Bezugszeichen 1101 ein Substrat; Bezugszeichen 1102 und 1103 bedeuten Einrichtungselektroden; Bezugszeichen 1104 bedeutet einen leitfähigen Dünnfilm; Bezugszeichen 1105 bedeutet einen Elektronenemissionsabschnitt, der durch Formierungsverarbeitung geschaffen wird; und Bezugszeichen 1113 bedeutet einen Dünnfilm der durch Aktivierungsverarbeitang geschaffen wird.
Als Substrat 1101 kommen verschiedene Glassubstrat in Frage, beispielsweise Quarzglas und Silikatglas, verschiedene Keramiksubstanzen, beispielsweise Aluminiumoxid, oder jene Substrate mit einer Isolierschicht, die beispielsweise aus SiO₂ gebildet ist.
Die Einrichtungselektroden 1102 und 1103, die parallel zueinander auf dem Substrat 1101 vorgesehen sind und einander gegenüberstehen, enthalten ein leitfähiges Material. Beispielsweise kommt eines der Materialien wie Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd und Ag oder Legierungen dieser Metalle in Frage, anderenfalls Metalloxide, wie beispielsweise In₂O₃-SnO₂, oder Halbleitermaterial wie Polysilizium. Die Elektrode lässt sich leicht herstellen durch Kombination einer Filmerzeugungstechnik, wie Vakuumaufdampfen, mit einer Musterungstechnik, wie Photolithographie oder Ätzen, jedoch kann ein beliebiges anderes Verfahren (beispielsweise eine Drucktechnik) angewandt werden.
Die Gestalt der Elektroden 1102 und 1103 ist ungefähr gemäß dem Anwendungsgegenstand der Elektronenemissionseinrichtung ausgelegt. Im allgemeinen wird ein Abstand L zwischen den Elektroden durch Auswahl eines passenden Wertes in einem Bereich von mehreren Zehn nm (Hunderten von Å) bis mehreren Hunderten von Mikrometern gebildet. Besonders bevorzugt ist der Bereich für eine Anzeigevorrichtung von mehreren Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern. Hinsichtlich der Elektrodendicke d wird ein passender Wert aus einem Bereich von mehreren Zehn nm (Hunderten von Å) bis mehreren Mikrometern ausgewählt.
Der leitfähige Dünnfilm 1104 enthält einen Feinpartikelfilm. Der Feinpartikelfilm ist ein solcher, der eine Menge feiner Partikel (einschließlich Massen von Partikeln) als Filmaufbauelemente enthält. In mikroskopischer Sicht sind die individuellen Partikel im Film normalerweise zu vorbestimmten Intervallen oder einander benachbart oder einander überlappend vorhanden.
Ein Partikel hat einen Durchmesser innerhalb eines Bereichs von mehreren Å bis zu Tausenden von Å. Vorzugsweise liegt der Durchmesser innerhalb des Bereichs von 1 nm (10 Å) bis 20 nm (200 Å). Die Dicke des Films ist ungefähr eingerichtet unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren. Das heißt, die erforderliche Bedingung für die elektrische Verbindung für die Einrichtungselektrode 1102 oder 1103, die Bedingung für den Herstellungsprozess, die Bedingung für das Einstellen des elektrischen Widerstands vom Feinpartikelfilm selbst auf einen passenden Wert sind später zu beschreiben. Genauer gesagt, die Dicke des Films wird in einem Bereich von mehreren Zehn nm (Ångström) bis Hunderten nm (Tausende von Ångström), vorzugsweise auf 1 nm (10 Ångström) bis 50 nm (500 Ångström) eingerichtet.
Materialien zur Herstellung des Feinpartikelfilms sind beispielsweise Metalle wie Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W und Pb, Oxide wie PdO, SnO₂, In₂O₃, PbO und Sb₂O₃, Boride wie HfB₂, ZrB₂, LaB₆, CeB₆, YB₄ und GdB₄, Karbide wie TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC, Nitride wie TiN, ZrN und HfN, Halbleiter wie Si und Ge sowie Kohlenstoffe. Beliebige geeignete Materialien können passend ausgewählt werden.
Der leitfähige Dünnfilm 1104 ist aus einem Feinpartikelfilm aufgebaut, wie schon zuvor beschrieben, und der Flächenwiderstand des Films wird in einem Bereich von 10³ bis 10⁷ Ω/⧠ eingerichtet.
Da es vorzuziehen ist, dass der leitfähige Dünnfilm 1104 elektrisch mit den Einrichtungselektroden 1102 und 1103 verbunden ist, sind diese so eingerichtet, dass sie sich untereinander in einem Abschnitt überlappen. In 5B sind die jeweiligen Teile vom Boden aus gesehen in der Reihenfolge von Substrat, Einrichtungselektroden und leitfähigem Dünnfilm überlappt. Diese Überlappungsreihenfolge kann vom Boden ausgesehen das Substrat, der leitfähige Dünnfilm und die Einrichtungselektroden sein.
Der Elektronenemissionsabschnitt 1105 hat einen Rissabschnitt, der in einem Teil des leitfähigen Dünnfilms 1104 gebildet ist. Der Elektronenemissionsabschnitt 1105 hat eine Widerstandseigenschaft, die höher ist als beim peripheren leitfähigen Dünnfilm. Der Riss wird geschaffen durch eine Formierungsverarbeitung, die später bezüglich des leitfähigen Dünnfilms 1104 zu beschreiben ist. In einigen Fällen sind Partikel, die einen Durchmesser von mehreren Zehn nm (Ångström) bis mehreren Hundert nm (Hunderte Ångström) haben, im Rissabschnitt vorgesehen. Da es schwierig ist, die aktuelle Lage und die Gestalt des Elektronenemissionsabschnitts genau darzustellen, zeigen die 5A und 5B den Rissabschnitt lediglich schematisch auf.
Der Dünnfilm 1113, der Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungsmaterial enthält, bedeckt den Elektronenemissionsabschnitt 1115 und dessen Peripherabschnitt. Der Dünnfilm 1113 ist geschaffen durch die Aktivierungsverarbeitung, die später nach der Formierungsverarbeitung zu beschreiben ist.
Der Dünnfilm 1113 ist vorzugsweise aus monokristallinem Graphit, polykristallinem Graphit, amorphem Kohlenstoff oder einer Mischung dieser und hat eine Stärke von 50 nm (500 Ångström) oder weniger, vorzugsweise aber 30 nm (300 Ångström) oder weniger. Da es schwierig ist, die aktuelle Lage oder aktuelle Gestalt des Dünnfilms 1113 genau darzustellen, zeigen die 5A und 5B den Film lediglich schematisch. 5A zeigt die Einrichtung, bei der ein Teil des Dünnfilms 1113 entfernt ist.
Die bevorzugte Grundstruktur der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ wurde zuvor beschrieben. Im Ausführungsbeispiel hat die Einrichtung folgende Elemente.
Das heißt, das Substrat 1101 enthält Natronkalk- bzw. Silikatglas, und die Einrichtungselektroden 1102 und 1103 enthalten einen Dünnfilm aus Ni. Die Elektrodenstärke d beträgt 1.000 Ångström, und das Elektrodenintervall L beträgt 2 Mikrometer.
Das Hauptmaterial vom Feinpartikelfilm ist Pd oder PdO. Die Dicke des Feinpartikelfilms beträgt etwa 100 Ångström, und die Breite W beträgt 100 Mikrometer.
Als nächstes anhand der 6A bis 6E beschrieben ist ein Herstellungsverfahren einer bevorzugten flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, wobei die 6A bis 6E in Querschnittsansichten die Herstellungsprozesse der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ zeigen. Angemerkt sei, dass die Bezugszeichen dieselben wie jene in den 5A und 5B sind.

(1) Zuerst werden auf dem Substrat 1101, wie in 6A gezeigt, die Einrichtungselektroden 1102 und 1103 gebildet. Sind die Elektroden 1102 und 1103 hergestellt, dann wird zunächst das Substrat 1101 vollständig mit einem Waschmittel, reinem Wasser und einem organischen Lösungsmittel gewaschen, dann wird das Material der Einrichtungselektroden dort aufgetragen (als Auftragsverfahren kann eine Vakuumfilmerzeugungstechnik, wie Dampfauftragung oder Schleudern, angewandt werden). Danach wird eine Musterung unter Verwendung einer photolithographischen Ätztechnik bezüglich des aufgetragenen Elektrodenmaterials ausgeführt. Das Paar Einrichtungselektroden 1102 und 1103, gezeigt in 6A, wird somit geschaffen.
(2) Als nächstes wird der leitfähige Dünnfilm 1104, wie er in 6B gezeigt ist, geschaffen. Beim Erzeugen des leitfähigen Dünnfilms 1104 wird zunächst eine organische Metallösung auf das Substrat 1101 in 6A angewandt, dann wird das aufgetragene Lösungsmittel getrocknet und gesintert, womit ein Feinpartikelfilm entsteht. Danach wird der Feinpartikelfilm gemäß dem photolithographischen Ätzverfahren in eine vorbestimmte Gestalt gemustert. Die organische Metallösung bedeutet ein Lösungsmittel organischer Metallverbindung, die Material kleinster Partikel, verwendet für die Herstellung des leitfähigen Dünnfilms, als Hauptkomponente enthält (das heißt, in diesem Ausführungsbeispiel Pd). Das Auftragen organischer Metallösung in diesem Ausführungsbeispiel erfolgt durch Tauchen, jedoch kann ein beliebiges anderes Verfahren, wie ein Schleuder- oder Spray-Verfahren angewandt werden. Als Filmerzeugungsverfahren für den leitfähigen Dünnfilm mit den Kleinstpartikeln kann das Auftragen der im Ausführungsbeispiel verwendeten organischen Metallösung ersetzt werden durch ein anderes Verfahren, wie beispielsweise durch ein Vakuumauftragungsverfahren, ein Schleuderverfahren oder ein chemisches Dampfphasenakkumulationsverfahren.
(3) Dann wird, wie in 6C gezeigt, eine geeignete Spannung an die Einrichtungselektroden 1102 und 1103 von einer Stromversorgungsquelle 1110 für die Formierungsverarbeitung angelegt, dann erfolgt die Formierungsverarbeitung, womit der Elektronenemissionsabschnitt 1105 geschaffen wird. Die Formierungsverarbeitung ist hier eine elektrische Erregung eines leitfähigen Dünnfilms 1104, der aus einem Feinpartikelfilm hergestellt ist, um in passender Weise einen Teil des leitfähigen Dünnfilms zu zerstören, zu deformieren oder zu verschlechtern, womit der Film in eine für die Elektronenemission geeignete Struktur geändert wird. Im leitfähigen Dünnfilm hat der Abschnitt, der zur Elektronenemission geändert (das heißt, der Elektronenemissionsabschnitt 1105), im Dünnfilm einen geeigneten Riss. Verglichen mit dem Dünnfilm 1104, den der Elektronenemissionsabschnitt 1105 im Dünnfilm vor der Formierungsverarbeitung hat, ist der elektrische Widerstand, den man zwischen den Elektroden 1102 und 1103 misst, stark angestiegen. Nachstehend anhand 7 genau erläutert ist die Formierungsverarbeitung, wobei 7 ein Beispiel der Wellenform geeigneter Spannung zeigt, die von der Formierungsstromversorgungsquelle 1110 angelegt wird. Im Falle des Formierens eines leitfähigen Dünnfilms aus einem Feinpartikelfilm wird vorzugsweise eine impulsförmige Spannung verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Dreiecksimpuls mit einer Impulsbreite T1 stetig zu einem Impulsintervall von T2 angelegt, wie in 7 gezeigt. Nach Anlegen wird ein Wellenspitzenwert Vpf des Dreieckswellenimpulses sequentiell erhöht. Weiterhin ist ein Überwachungsimpuls Pm zur Statusüberwachung der Formierung des Elektronenemissionsabschnitts 1105 zwischen die Dreieckswellenimpulse zu passenden Intervallen eingefügt, und der Stromfluss beim Einfügen wird von einem Galvanometer 1111 gemessen. Bei einer Vakuumatmosphäre von 10^–3 Pa (10^–5 Torr) in diesem Beispiel wird die Impulsbreite T1 auf 1 ms gebracht; und das Impulsintervall T2 wird auf 10 ms gebracht. Der Wellenspitzenwert Vpf wird um 0,1 V bei jedem Impuls erhöht. Jedesmal, wenn die Dreieckswelle für fünf Impulse angelegen hat, wird der Überwachungsimpuls Pm eingefügt. Um eine Mehlwirkung der Formierungsverarbeitung zu vermeiden, wird die Spannung Vpm vom Überwachungsimpuls auf 0,1 V gebracht. Wenn der elektrische Widerstand zwischen den Einrichtungselektroden 1102 und 1103 zu 1 × 106 Ω wird, das heißt, der vom Galvanometer 1111 gemessene Strom nach Anlegen des Überwachungsimpulses wird zu 1 × 10^–7 A oder weniger, dann ist die Elektrisierung der Formierungsverarbeitung abgeschlossen. Angemerkt sei, dass das obige Verarbeitungsverfahren vorzugsweise bei der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ angewandt wird. Im Falle der Auslegungsänderung der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, beispielsweise in Bezug auf das Material oder die Stärke des Feinpartikelfilms oder auf das Einrichtungselektrodenintervall L, werden die Bedingungen der Elektrisierung vorzugsweise gemäß der Änderung der Einrichtungsauslegung berücksichtigt.
(4) Wie als nächstes in 6D gezeigt wird eine passende Spannung von einer Aktivierungsstromversorgung 1112 an die Einrichtungselektroden 1102 und 1103 angelegt, und die Aktivierungsverarbeitung erfolgt zur Verbesserung der Elektronenemissionseigenschaften, die im vorangehenden Schritt erzielt wurden.

Die Aktivierungsverarbeitung ist hier das Elektrisieren des Elektronenemissionsabschnitts 1105, erzeugt durch die Formierungsverarbeitung, mit geeigneten Bedingungen zum Auftragen von Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung um den Elektronenemissionsabschnitt 1105 herum (in 6D wird das aufgetragene Material von Kohlenstoff oder von der Kohlenstoffverbindung als Material 1113 aufgezeigt). Vergleicht man den Elektronenemissionsabschnitt 1105 mit demjenigen vor der Aktivierungsverarbeitung, so stellt man fest, dass der Emissionsstrom bei derselben Anlegespannung typischerweise 100-Mal höher oder noch höher ist.
Die Aktivierung erfolgt periodisch durch Anlegen eines Spannungsimpulses in einer Vakuumatmosphäre von 10^–2 oder 10^–3 Pa (10^–4 oder 10^–5 Torr), um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung zu akkumulieren, die hauptsächlich aus organischen Verbindungen hergeleitet werden, die sich in der Vakuumatmosphäre befinden. Das akkumulierte Material 1113 ist ein beliebiges aus monokristallinem Graphit, polykristallinem Graphit, amorphem Kohlenstoff oder aus einer Mischung dieser. Die Dicke des akkumulierten Materials 1113 beträgt 50 nm (500 Ångström) oder weniger, vorzugsweise 30 nm (300 Ångström) oder weniger.
Nachstehend anhand 8A ist die Aktivierungsverarbeitung in mehr Einzelheiten beschrieben, wobei 8A ein Beispiel der Wellenform mit einer passenden Spannung zeigt, die aus der Aktivierungsstromversorgungsquelle 1112 kommt. In diesem Beispiel wird eine Rechteckwelle einer vorbestimmten Spannung angelegt, um die Aktivierungsverarbeitung auszuführen. Genauer gesagt, eine rechteckförmige Spannung Vac wird auf 14V gebracht; eine Impulsbreite T3 auf 1 ms; und ein Impulsintervall T4 wird auf 10 ms gebracht. Angemerkt sei, dass die obigen Elektrisierungsbedingungen bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise für die Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ eingerichtet sind. Im Falle, dass die Auslegung der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ geändert wird, werden auch die Elektrisierungsbedingungen vorzugsweise gemäß der Auslegungsänderung verändert.
In 6D bedeutet Bezugszeichen 1114 eine Anodenelektrode, die mit einer Gleichstrom-Hochspannungsversorgungsquelle 1115 und mit einem Galvanometer 1116 verbunden ist, um den Emissionsstrom Ie zu erfassen, den die Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ emittiert (in einem Falle, bei dem das Substrat 1101 vor der Aktivierungsverarbeitung in das Anzeigefeld inkorporiert ist, dient die Al-Schicht der Fluoreszenzoberfläche vom Anzeigefeld als Anodenelektrode 1114). Während des Anlegens der Spannung aus der Aktivierungsstromversorgungsquelle 1112 misst das Galvanometer 1116 den Emissionsstrom Ie, womit der Fortschritt der Aktivierungsverarbeitung überwacht wird, um die Arbeitsweise der Aktivierungsstromversorgungsquelle 1112 zu steuern. 8B zeigt ein Beispiel vom Emissionsstrom Ie, den das Galvanometer 1116 misst. Beginnt die Beaufschlagung der Impulsspannung aus der Aktivierungsstromversorgungsquelle 1112, so steigt der Emissionsstrom Ie in diesem Beispiel im Verlauf der Zeit an, erreicht allmählich die Sättigung und steigt dann kaum noch an. Beim Punkt, der im wesentlichen der Sättigung entspricht, wird die Spannungsbeaufschlagung aus der Aktivierungsstromversorgungsquelle 1112 gestoppt, und die Aktivierungsverarbeitung ist dann abgeschlossen.
Angemerkt sei, dass die Elektrisierungsbedingungen in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise für die Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ dienen. Ändert man die Auslegung der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, so werden die Bedingungen ebenfalls gemäß der Einrichtungsauslegungsänderung verändert.
Die in 6E gezeigte Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ wird wie zuvor beschrieben hergestellt.
<Stufige Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ>
Als nächstes beschrieben ist eine andere typische Struktur der Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, bei der ein Elektronenemissionsabschnitt oder dessen Peripherabschnitt aus einem Feinpartikelfilm besteht, das heißt, es wird eine Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ mit Stufenform beschrieben.
9 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Grundkonstruktion von der stufigen Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ aufzeigt. In 9 bedeutet Bezugszeichen 1201 ein Substrat; Bezugszeichen 1202 und 1203 bedeuten Einrichtungselektroden; Bezugszeichen 1206 bedeutet ein stufenbildendes Element für die Höhendifferenz zwischen den Elektroden 1202 und 1203; Bezugszeichen 1204 bedeutet einen leitfähigen Dünnfilm, der einen Feinpartikelfilm anwendet; Bezugszeichen 1205 bedeutet einen Elektronenemissionsabschnitt, der durch Formierungsverarbeitung entsteht; und Bezugszeichen 1213 bedeutet einen Dünnfilm der durch Aktivierungsverarbeitung geschaffen wird; und Bezugszeichen 1213 bedeutet einen Dünnfilm, der durch Aktivierungsverarbeitung erzeugt wird.
Der Unterschied zwischen der Stufeneinrichtungsstruktur gegenüber der zuvor beschriebenen flachen Einrichtungsstruktur besteht darin, dass eine der Einrichtungselektroden (1202 in diesem Beispiel) auf dem Stufenbildungselement 1206 vorgesehen ist, und der leitenden Dünnfilm 1204 bedeckt die Seitenoberfläche des stufenbildenden Elementes 1206. Das Einrichtungsintervall L in den 5A und 5B wird bei dieser Struktur als Hohendifferenz Ls entsprechend der Höhe des stufenbildenden Elementes 1206 gesetzt. Angemerkt sei, dass das Substrat 1201, die Einrichtungselektroden 1202 und 1203, der leitenden Dünnfilm 1204 unter Verwendung des Feinpartikelfilms die Materialen enthalten kann, die zur Erläuterung der flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung vom SEC-Typ beschrieben wurde. Weiterhin enthält das stufenförmige Element 1206 elektrisch isolierendes Material, wie beispielsweise SiO₂.
Als nächstes anhand der 10A bis 10F beschrieben ist das Herstellungsverfahren der stufigen Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, wobei die 10A bis 10F Querschnittsansichten sind, die die Herstellprozesse zeigen. In diesen Figuren sind die Bezugszeichen der jeweiligen Teile dieselben wie jene in 9.

(1) Zuerst wird die Einrichtungselektrode 1203 auf dem Substrat 1201 gebildet, wie aus 10A ersichtlich.
(2) Als nächstes wird eine Isolationsschicht zum Schaffen des stufenbildenden Elementes aufgetragen, wie aus 10B ersichtlich. Die Isolationsschicht kann erzeugt werden durch Akkumulieren beispielsweise von SiO₂ durch ein Sprühverfahren, kann die Isolationsschicht auch geschaffen werden nach einem Filmerzeugungsverfahren, wie ein Vakuumauftragungsverfahren oder ein Druckverfahren.
(3) Als nächstes wird die Einrichtungselektrode 1202 auf der Isolationsschicht erzeugt, wie aus 10C ersichtlich.
(4) Als nächstes wird ein Teil der Isolationsschicht beseitigt, beispielsweise nach einem Ätzverfahren, um die Einrichtungselektrode 1203 freizulegen, wie aus 10D ersichtlich.
(5) Als nächstes wird der leitfähige Dünnfilm 1204 unter Verwendung des Feinpartikelfilms geschaffen, wie aus 10E ersichtlich. Nach Herstellung, gleich wie bei der zuvor beschriebenen flachen Einrichtungsstruktur, wird eine Filmerzeugungstechnik, wie ein Auftragungsverfahren angewandt.
(6) Ähnlich wie bei der flachen Einrichtungsstruktur wird als nächstes die Formierungsverarbeitung durchgeführt, um den Elektronenemissionsabschnitt 1205 zu schaffen (die Formierungsverarbeitung gleicht derjenigen, die im Zusammenhang mit 6C erläutert wurde).
(7) Ebenso wie bei der flachgebauten Einrichtungsstruktur wird als nächstes die Aktivierungsverarbeitung durchgeführt, um eine Kohlenstoffverbindung um den Elektronenemissionsabschnitt aufzutragen (Aktivierungsverarbeitung gleicht derjenigen, wie sie im Zusammenhang mit 6D erläutert wurde).

Die stufige Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ, die zuvor beschrieben wurde und in 10F gezeigt ist, wird hergestellt.
<Eigenschaft der in der Anzeigevorrichtung verwendeten Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ>
Zuvor beschrieben wurde die Struktur und das Herstellungsverfahren der flachgebauten Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ und jene der stufigen Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ. Als nächstes beschrieben wird die Eigenschaft der Elektronenemissionseinrichtung, die in der Anzeigevorrichtung Verwendung findet.
11 zeigt ein typisches Beispiel vom Emissionsstrom Ie zur Einrichtungsspannung (das heißt, die Spannung, die die Einrichtung beaufschlagt Vf-Kennlinie und Einrichtungsstrom If zu Einrichtungsanlegespannung Vf-Kennlinie der Einrichtung, die für die Anzeigevorrichtung verwendet wird. Angemerkt sei, dass verglichen mit dem Einrichtungsstrom If der Emissionsstrom Ie sehr gering ist, folglich ist es schwierig, den Emissionsstrom Ie im selben Maßstab darzustellen wie für den Einrichtungsstrom If. Diese Kennlinien ändern sich darüber hinaus aufgrund der Änderung der Auslegungsparameter, wie Größe und Form der Einrichtung. Aus diesem Gründen sind die beiden Linien im Graph von 11 jeweils in willkürlichen Einheiten angegeben.
Hinsichtlich des Emissionsstroms Ie hat die Einrichtung, die in der Anzeigevorrichtung verwendet wird, die folgenden drei Eigenschaften: Wenn zunächst die Spannung einen vorbestimmten Pegel erreicht hat (wird als "Schwellwertspannung Vth" bezeichnet) oder größer die Einrichtung beaufschlagt, dann steigt der Emissionsstrom Ie drastisch an, jedoch mit einer Spannung unterhalb der Schwellwertspannung Vth fließt fast kein Emissionsstrom Ie.
Das heißt, hinsichtlich des Emissionsstroms Ie hat die Einrichtung eine nicht lineare Kennlinie auf der Grundlage der deutlichen Schwellwertspannung Vth.
Als zweites ändert sich der Emissionsstrom Ie abhängig von der Einrichtungsanlegespannung Vf. Der Emissionsstrom Ie kann folglich gesteuert werden durch Ändern der Einrichtungsspannung Vf.
Zum dritten wird der Emissionsstrom Ie schnell als Reaktion auf das Anlegen der Einrichtungsspannung Vf aufgebaut. Eine elektrische Ladungsmenge von Elektronen, die aus der Einrichtung zu emittieren sind, kann folglich gesteuert werden durch Ändern der Anlegedauer der Einrichtungsspannung Vf.
Die Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ mit den obigen drei Eigenschaften wird vorzugsweise für die Anzeigevorrichtung verwendet. Bei der Anzeigevorrichtung mit einer großen Anzahl von Einrichtungen, die beispielsweise entsprechend der Anzahl von Pixeln eines Anzeigebildschirms vorgesehen sind, ist die Darstellung durch sequentielles Abtasten des Anzeigebildschirms möglich, wenn die erste Eigenschaft verwendet wird. Das bedeutet, dass die Schwellwertspannung Vth oder eine höhere Spannung passend für die Ansteuereinrichtung ist, während eine Spannung unterhalb der Schwellwertspannung für eine nicht ausgewählte Einrichtung angelegt wird. Auf diese Weise ist das sequentielle Ändern der angesteuerten Einrichtungen für die Anzeige durch sequentielles Abtasten des Anzeigebildschirms möglich.
Die Emissionsleuchtdichte lässt sich steuern durch Nutzen der zweiten oder dritten Eigenschaft, die die Multigradationsanzeige ermöglicht.
<Struktur der mehrfach Elektronenstrahlquelle mit einfacher Matrixverdrahtung>
Als nächstes beschrieben ist die Struktur einer Mehrfachelektronenstrahlquelle, bei der eine große Anzahl der obigen Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ in einer einfachen Matrixverdrahtung angeordnet sind.
14 ist eine Aufsicht auf die im Anzeigefeld gemäß 12 verwendete Mehrfachelektronenstrahlquelle. Es gibt Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ, die jenen gemäß der 5A und 5B auf dem Substrat gleichen. Diese Einrichtungen sind zu einer einfachen Matrix angeordnet mit der Zeilenrichtungsleitung 1013 und der Spaltenrichtungsleitung 1014. An der Kreuzung der Leitungen 1013 und 1014 ist eine Isolationsschicht (nicht dargestellt) zwischen den Drähten gebildet, um die elektrische Isolation aufrecht zu erhalten.
15 zeigt einen Querschnitt, der längs der Linie A-A' in 14 geschnitten ist.
Angemerkt sei, dass diese Mehrfachelektronenstrahlquelle hergestellt wird durch Bilden der Zeilen- und Spaltenrichtungsleitungen 1013 und 1014, den Isolationsschichten (nicht dargestellt) an den Kreuzungen, den Einrichtungselektroden und leitenden Dünnfilmen auf dem Substrat, dann durch Anlegen von Elektrizität an die jeweiligen Einrichtungen über die Zeilen- und Spaltenrichtungsleitungen 1013 und 1014, womit die Formierungsverarbeitung und die Aktivierungsverarbeitung erfolgt.
<Anordnung und Ansteuerverfahren einer Ansteuerschaltung>
16 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Anordnung einer Ansteuerschaltung zum Ausführen einer Fernsehanzeige auf der Grundlage eines Fernsehsignals nach der NTSC-Norm zeigt.
Unter Bezug auf 16 wird ein Anzeigefeld 1701 hergestellt und arbeitet in derselben Weise wie zuvor beschrieben. Eine Abtastschaltung 1702 tastet die Anzeigeleitungen ab. Eine Steuerschaltung 1703 erzeugt Signale und dergleichen, die der Abtastschaltung 1702 einzugeben sind. Ein Schieberegister 1704 schiebt die Daten in Einheiten von Zeilen. Ein Zeilenspeicher 1705 gibt 1-Zeilen-Daten aus dem Schieberegister 1704 in einen modulierten Signalgenerator 1707. Eine Synchronsignaltrennschaltung bzw. ein Amplitudensieb 1706 trennt ein Synchronsignal von einem NTSC-Signal.
Die Arbeitsweise einer jeden Komponente in 16 ist nachstehend detailliert beschrieben.
Das Anzeigefeld 1701 ist mit einer externen elektrischen Schaltung über Anschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn und einen Hochspannungsanschluss Hv verbunden. Abtastsignale zum sequentiellen Ansteuern einer Elektronenquelle 1 im Anzeigefeld 1701, das heißt, eine Gruppe elektronenemittierender Einrichtungen 15, die in einer m × n-Matrix in Einheiten von Leitungen (in Einheiten von n Einrichtungen) verbunden sind, sind mit den Anschlüssen Dx1 bis Dxm verbunden.
Modulierte Signale zum Steuern der Elektronenstrahlen aus den Elektronenemissionseinrichtungen 15 gemäß einer Zeile, die von den obigen Abtastsignalen ausgewählt werden, liegen an den Anschlüssen Dy1 bis Dyn. Beispielsweise liegt eine Gleichspannung von 5 kV aus einer Gleichspannungsquelle Va am Hochspannungsanschluss Hv an. Diese Spannung ist eine Beschleunigungsspannung, um genügend Energie zu vermitteln, damit die Fluoreszenzsubstanzen für die Elektronenstrahlen aus den Elektronenemissionseinrichtungen 15 angeregt werden.
Die Abtastschaltung 1702 ist nachstehend als nächstes beschrieben.
Die Schaltung enthält n Schaltelemente (bezeichnet durch Bezugszeichen S1. bis Sm in 16). Jedes Schaltelement dient der Auswahl entweder einer Ausgangsspannung aus einer Gleichspannungsquelle Vx oder 0 V (Massepegel) und ist elektrisch mit einem zugehörigen Anschluss Dox1 bis Doxm des Anzeigefeldes 1701 verbunden. Die Schaltelemente S1 bis Sm arbeiten auf der Grundlage eines Steuersignals Tscan aus der Steuerschaltung 1703. In der Praxis kann diese Schaltung leicht geschaffen werden mit Schaltelementen, wie FET.
Die Gleichspannungsquelle Vx wird eingestellt auf der Grundlage der Kennlinien der Elektronenemissionseinrichtung in 11 zur Abgabe einer Konstantspannung, so dass die Ansteuerspannung, die die Einrichtung beaufschlagt, die nicht abgetastet wird, auf eine Elektronenemissionsschwellwertspannung Vth oder darunter eingestellt wird.
Die Steuerschaltung 1703 dient der Anpassung der Betriebsarten der Arbeitsweisen jeweiliger Komponenten untereinander, um eine genaue Darstellung auf der Grundlage eines extern eingegebenen Bildsignals auszuführen. Die Steuerschaltung 1703 erzeugt Steuersignale Tscan, Tsft und Tmry für die jeweiligen Komponenten auf der Grundlage eines Synchronsignals Tsync aus dem Amplitudensieb 1706, das als nächstes zu beschreiben ist.
Die Synchronsignaltrennschaltung bzw. das Amplitudensieb 1706 ist eine Schaltung zum Trennen einer Synchronsignalkomponente von einer Leuchtdichtesignalkomponente aus einem extern eingegebenen NTSC-Fernsehsignal. Wie allgemein bekannt, kann diese Schaltung leicht geschaffen werden unter Verwendung einer Frequenztrennschaltung (Filterschaltung). Das vom Amplitudensieb 1706 ausgetrennte Synchronsignal wird durch Vertikal- und Horizontalsynchronsignale gebildet, wie allgemein bekannt. Um die Beschreibung in diesem Falle zu vereinfachen, ist das Synchronsignal als Signal Tsync gezeigt. Die Leuchtdichtesignalkomponente eines Bildes, das aus dem Fernsehsignal getrennt ist, wird ausgedrückt als Signal DATR zur Vereinfachung der Beschreibung. Dieses Signal wird dem Schieberegister 1704 eingegeben.
Das Schieberegister 1704 führt eine Serien/Parallelumsetzung vom Signal DATA aus, welches seriell in zeitserieller Weise in Einheiten von Zeilen eines Bildes eingegeben wird. Das Schieberegister 1704 arbeitet auf der Grundlage des Steuersignals Tsft aus der Steuerschaltung 1703. Mit anderen Worten, das Steuersignal Tsft ist ein Schiebetakt für das Schieberegister 1704. Einzeilendaten (Ansteuerdaten für n Elektronenemissionseinrichtungen), die durch Serien/Parallelumsetzung gewonnen werden, erfahren eine Ausgabe als n Signale ID1 bis IDn aus dem Schieberegister 1704.
Der Zeilenspeicher 1705 ist ein solcher, der 1-Zeilen-Daten für eine erforderliche Zeitdauer speichert. Der Zeilenspeicher 1705 speichert die Inhalte der Signale ID1 bis IDn genau gemäß dem Steuersignal Tmry aus der Steuerschaltung 1703. Die gespeicherten Inhalte werden als Daten I'D1 bis I'Dn abgegeben, um in einen modulierten Signalgenerator 1707 zu gelangen.
Der modulierte Signalgenerator 1707 ist eine Signalquelle, die eine genaue Ansteuerung/Modulation in Hinsicht auf jede Elektronenemissionseinrichtung 15 ausführt gemäß jedem der Bilddaten I'D1 bis I'Dn. Ausgangssignale aus dem modulierten Signalgenerator 1707 beaufschlagen die Elektronenemissionseinrichtungen 15 im Anzeigefeld 1701 durch die Anschlüsse Doy1 bis Doyn.
Die Elektronenemissionseinrichtung gemäß der Erfindung hat die folgenden grundlegenden Eigenschaften in Hinsicht auf einen Emissionsstrom Ie, wie zuvor anhand 11 beschrieben. Eine deutliche Schwellwertspannung Vth (8V in der Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit vom später zu beschreibenden Ausführungsbeispiel) wird zur Elektronenemission eingestellt. Jede Einrichtung emittiert Elektronen nur, wenn eine Spannung gleich oder höher als die Schwellwertspannung Vth anliegt.
Darüber hinaus ändert sich der Emissionsstrom Ie mit der Änderung in der Spannung, die gleich oder höher als die Elektronenemissionsschwellwertspannung Vth ist, wie in 11 gezeigt. Wenn eine impulsförmige Spannung diese Einrichtung beaufschlagt, werden offensichtlich keinerlei Elektronen emittiert, wenn sich die Spannung unter der Elektronenemissionsschwellwertspannung Vth liegt. Ist jedoch die Spannung gleich oder höher als die Elektronenemissionsschwellwertspannung Vth, dann emittiert die Elektronenemissionseinrichtung einen Elektronenstrahl. In diesem Falle kann die Intensität des Ausgangselektronenstrahls gesteuert werden durch Ändern vom Spitzenwert Vm des Impulses. Darüber hinaus kann der Gesamtbetrag der Elektronenstrahlladungen aus der Einrichtung gesteuert werden durch Ändern der Impulsbreite Pw.
Als Modulationsschema eines Ausgangssignals aus jeder Elektronenemissionseinrichtung gemäß einem Eingangssignal kann folglich ein Spannungsmodulationsschema, ein Impulsbreitenmodulationsschema oder dergleichen verwendet werden. Beim Ausführer des Spannungsmodulationsschemas kann eine Spannungsmodulationsschaltung zum Erzeugen eines Spannungsimpulses mit konstanter Länge und die Modulation des Spitzenwertes des Impulses gemäß Eingangsdaten als Modulationssignalgenerator 1707 verwendet werden. Beim Ausführen des Impulsbreitenmodulationsschemas kann eine Impulsbreitenmodulationsschaltung zum Erzeugen eines Spannungsimpulses mit konstantem Spitzenwert und Modulation der Breite des Spannungsimpulses gemäß den Eingangsdaten als Modulationssignalgenerator 1707 verwendet werden.
Als Schieberegister 1704 und als Zeilenspeicher 1705 kann ein digitaler Typ oder ein analoger Typ verwendet werden. Das heißt, es reicht aus, wenn das Signal seriell/parallel umgesetzt und zu vorbestimmten Geschwindigkeiten gespeichert wird.
Wenn die obigen Komponenten vom Digitaltyp sind, muss das Ausgangssignal DATA aus dem Amplitudensieb 1706 in ein Digitalsignal umgesetzt werden. Zu diesem Zwecke kann ein A/D-Umsetzer mit dem Ausgangsanschluss des Amplitudensiebs 1706 verbunden werden. Leicht unterschiedliche Schaltungen werden verwendet für den modulierten Signalgenerator, und zwar abhängig davon, ob der Leitungsspeicher 1705 ein Digitalsignal oder ein Analogsignal abgibt. Genauer gesagt, im Falle des Spannungsmodulationsschemas, bei dem ein Digitalsignal verwendet wird als Beispiel, wird eine D/A-Umsetzschaltung als Modulationssignalgenerator 1707 verwendet, und eine Verstärkerschaltung und dergleichen werden erforderlichenfalls hinzugenommen. Im Falle des Impulsbreitenmodulationsschemas als Beispiel wird eine Schaltung verwendet, die aufgebaut ist aus einer Kombination von einem Hochgeschwindigkeitsoszillator, einem Zähler zum Zählen der Wellenzahl des Signals aus dem Oszillator und ein Vergleicher zum Vergleichen des Ausgangswertes vom Zähler mit dem Ausgangswert vom Speicher als modulierter Signalgenerator 1707. Diese Schaltung kann erforderlichenfalls einen Verstärker enthalten, der die Spannung des impulsbreitenmodulierten Signals aus dem Vergleicher auf die Ansteuerspannung für die Elektronenemissionseinrichtung verstärkt.
Im Falle des Spannungsmodulationsschemas, das ein Analogsignal verwendet, kann als Beispiel eine verstärkerschaltung verwendet werden, die einen Operationsverstärker und dergleichen hat, als modulierter Signalgenerator 1707, und eine Schiebepegelschaltung und dergleichen kann erforderlichenfalls hinzugenommen werden. Im Falle des Impulsbreitenmodulationsschemas kann als Beispiel ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) verwendet werden, und, ein Verstärker zum Verstärken eines Ausgangssignals aus dem Oszillator auf die Ansteuerspannung für die Elektronenemissionseinrichtung kann erforderlichenfalls hinzugenommen werden.
In der Bildanzeigevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels, die eine der oben aufgeführten Anordnungen haben kann, werden Elektronen emittiert, wenn Spannungen an den jeweiligen Elektronenemissionseinrichtungen durch die Außenanschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn angelegt sind. Eine Hochspannung liegt am Metallrücken 1019 oder der transparenten nicht dargestellten Elektrode durch den Hochspannungsanschluss Hv an, um die Elektronenstrahlen zu beschleunigen. Die beschleunigten Elektronen kollidieren mit dem Fluoreszenzfilm 1018, um diesen zur Lichtemission zu veranlassen, wodurch ein Bild entsteht.
Die obige Anordnung von der Bildanzeigevorrichtung ist ein Beispiel eines solchen, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt werden kann. Verschiedene Änderungen und Abwandlungen dieses Ausführungsbeispiels sind im Umfang der vorliegenden Erfindung wie beansprucht möglich. Obwohl ein Signal auf der Grundlage des NTSC-Schemas als Eingangssignal dient, ist dieses nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine PAL- und eine SECAM-Norm verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Fernsehsignalnorm (hochauflösendes Fernsehen, beispielsweise MUSE) verwendet werden, wobei eine höhere Anzahl an Abtastzeilen als bei den anderen Normen verwendet wird.
<Strukturen vom Abstandshalter und Elektronenemissionseinrichtung nahe dem Abstandshalter>
Die Struktur vom Abstandshalter und von der Elektronenemissionseinrichtung ist nachstehend anhand der 1A und 1B beschrieben. Unter Bezug auf die 1A und 1B bedeutet Bezugszeichen 30 eine Vorderplatte, die über Fluoreszenzsubstanzen und einen Metallrücken verfügt; Bezugszeichen 31 bedeutet eine Hinterplatte, die über ein Elektronenquellensubstrat verfügt; Bezugszeichen 50 bedeutet einen Abstandshalter; Bezugszeichen 51 bedeutet einen Hochwiderstandsfilm auf der Oberfläche des Abstandshalters; Bezugszeichen 52 bedeutet eine Elektrode (Zwischenschicht) auf der Vorderplattenseite; Bezugszeichen 13 bedeutet eine Einrichtungsansteuerverdrahtung; Bezugszeichen 111 bedeutet eine Einrichtung; Bezugszeichen 112 bedeutet eine typische Elektronenstrahlflugbahn; und Bezugszeichen 25 bedeutet eine Äquipotenziallinie. Bezugszeichen a bedeutet eine Länge von der Innenoberfläche der Vorderplatte zum unteren Ende der Elektroden (Zwischenschicht auf der Vorderplattenseite); und Bezugszeichen e bedeutet den Abstand zwischen dem Elektronensubstrat und der Vorderplatte.
Die Konzepte der vorliegenden Erfindung sind nachstehend erneut nacheinander erläutert.
Einige nahe dem Abstandshalter emittierte Elektronen treffen auf den Abstandshalter auf, oder durch die Elektronenemission erzeuge Ionen gelangen auf den Abstandshalter und laden diesen auf. Die Flugbahnen der Elektronen, die von den Einrichtungen emittiert werden, ändern sich durch die Aufladung des Abstandshalters, die Elektronen kommen an Stellen an, die sich von den genauen Positionen unterscheiden, und somit wird ein verzerrtes Bild nahe dem Abstandshalter zur Anzeige gebracht. Um dieses Problem zu lösen, ist der Hochwiderstandsfilm 51 auf der Oberfläche des Abstandshalters 50 gebildet, um das Aufladen vom Abstandshalter zu mildern. Da die emittierte Elektronenmenge jedoch von den Kaltkathodeneinrichtungen anwächst, die Aufladebeseitigungsfähigkeit des Hochwiderstandsfilms verschlechtert sich und die Aufladungsmenge hängt von der Anzahl emittierter Elektronen ab. In diesem Falle fluktuiert der Elektronenstrahl auf unerwünschte Weise. Wenn insbesondere kein Elektron den Abstandshalter direkt beaufschlägt, wird die Aufladung von reflektierten Elektronen von der Oberfläche als hauptsächlicher Beitrag für die Aufladung des Abstandshalters angesehen. Das Aufladen vom Abstandshalter durch reflektierte Elektronen von der Vorderplatte hat eine Verteilung, bei der die Auflademenge auf der Vorderplattenseite groß ist, wie in 2 gezeigt. Wie aus 2 ersichtlich, ist die Aufladungsmenge an einer Stelle entsprechend etwa 1/10 des Abstands zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte von der Vorderplatte am größten. Folglich ist es das erste Erfordernis der vorliegenden Erfindung, die Stelle, die die größte Aufladungsmenge hat, mit einer Elektrode zu bedecken, um in effektiver Weise die Fluktuation eines Elektronenstrahls zu unterdrücken. Die Zwischenschicht 52, die eine Länge a hat, auf der Vorderplattenseite erstreckt sich zu diesem Zwecke auf die Hinterplattenseite, wie in 1A gezeigt.
Von einem Elektronenstrahl ist zu erwarten, dass er einer Flugbahn folgt, wie der Flugbahn 112, und sich stetig hin zum Abstandselement 50 bewegt (einschließlich der Teile 51 bis 53). Das zweite Erfordernis der vorliegenden Erfindung ist es, dass ein Elektronenstrahl veranlasst werden kann, eine genaue Stelle zu erreichen, in dem eine Elektronenemissionseinrichtung 111 nahe dem Abstandshalter von einer Stelle verschoben wird, die der Landeposition auf der Vorderplatte eines Elektrons entspricht, das von dieser Einrichtung emittiert wird in der Richtung weg vom Abstandshalter. Da die Einrichtung nahe dem Abstandshalter leichter von der Elektrode des Abstandshalters auf der Vorderplattenseite beeinflusst werden kann, muss die Einrichtung von der Stelle entsprechend der Landeposition eines Elektrons beabstandet werden.
Wenn die Zwischenschicht vom Abstandshalter auf der Vorderplattenseite zu lang ist, kann ein Abfall der Entladezusammenbruchspannung nicht korrigiert werden, selbst nicht durch Verschieben einer Einrichtung nahe dem Abstandshalter. Aus diesem Grunde muss die Länge der Zwischenschicht vom Abstandshalter so eingerichtet sein, dass die Beschleunigungsspannung und die Beeinflussungslänge des Hochwiderstandsfilms vom Abstandshalter eine Beziehung von 8 kV/mm oder weniger hat. Um die Entladedurchbruchspannung weiter zu erhöhen, wird die Länge der Zwischenschicht vom Abstandshalter vorzugsweise so eingerichtet, dass die Beschleunigungsspannunug und die Beeinflussungslänge des Hochwiderstandsfilms eine Beziehung von 4 kV/mm oder weniger haben.
Auf der Seite der Oberfläche vom Abstandshalter, die das Elektronenquellensubstrat berührt, und der Angrenzoberfläche des Abstandshalters, die gegen das Elektronenquellensubstrat stößt, wobei eine andere Elektrode zum Halten des Abstandshalters auf demselben Potenzial wie das vom Elektronenquellensubstrat kann eingerichtet werden. In diesem Falle wird der Leitfähigkeitszustand zwischen dem Elektronenquellensubstrat und dem Abstandshalter verbessert. Ein Elektronenstrahl, der von einer Einrichtung nahe dem Abstandshalter emittiert wird, wird darüber hinaus zusätzlich in Richtung weg vom Abstandshalter bewegt durch Anordnen der Elektrode zu einem gewissen Grad auf der Seitenoberfläche des Abstandshalters und dann durch Bewegen hin zum Abstandshalter durch die Elektrode auf der Vorderplattenseite. Im Ergebnis kann der Strahl veranlasst werden, eine genaue Stelle zu erreichen. Wenn zu dieser Zeit die Elektrode auf der Elektronenquellensubstratseite zu lang wird, kann ein Elektronenstrahl zeitweilig weg vom Abstandshalter bewegt werden und nicht von der Elektrode auf der Vorderplattenseite zurückkehren. Aus diesem Grund muss die Länge der Elektrode auf der Elektronenquellensubstratseite entsprechend dem Abstand zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte eingerichtet werden. Wenn auf diese Weise die Zwischenschicht auf der Grenze und den Seitenflächen des Abstandshalters vorgesehen ist, die dem Elektronenquellensubstrat gegenüberstehen, kann der Einrichtungsschiebebetrag verringert werden, verglichen mit dem Fall, bei dem keine Elektrode vorhanden ist, und somit erhöht sich der Spielraum für das Bilden der Verdrahtung und der Einrichtungen.
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in mehr Einzelheiten beschrieben.
In jedem der folgenden Ausführungsbeispiele wird eine Mehrfachelektronenstrahlquelle aufbereitet durch Verdrahten zu
N × M (N = 3072, M = 1024)
Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ, die jeweils über einen Elektronenemissionsabschnitt auf einem leitfähigen Feinpartikelfilm zwischen Elektroden verfügen, durch M Zeilenrichtungsleitungen und N Spaltenrichtungsleitungen in einer Matrix (siehe 12 und 14).
Eine passende Anzahl von Abstandshaltern ist vorgesehen, um dem atmosphärischen Druck in der Bilderzeugungsvorrichtung Stand zu halten.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
Das erste Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand der 1B bis 3B beschrieben. Bezugszeichen 30 bedeutet eine Vorderplatte, die Fluoreszenzsubstanzen und einen Metallrücken enthält; Bezugszeichen 31 bedeutet eine Hinterplatte, die ein Elektronenquellensubstrat enthält; Bezugszeichen 50 bedeutet einen Abstandshalter; Bezugszeichen 51 bedeutet einen leitfähigen Dünnfilm auf der Oberfläche des Abstandshalters; Bezugszeichen 52 bedeutet eine Zwischenschicht auf der Vorderplattenseite; Bezugszeichen 53 bedeutet eine Zwischenschicht auf der hinteren Plattenseite; Bezugszeichen 13 bedeutet eine Spalten- oder Zeilenrichtungsleitung; Bezugszeichen 111-1 bedeutet eine Einrichtung auf der nächsten Spalte oder Zeile zum Abstandshalter (wird nachstehend als nächste Zeile bezeichnet); Bezugszeichen 111-2 bedeutet eine Einrichtung auf der zweitnächsten Spalte oder Zeile zum Abstandshalter (wird nachstehend als zweitnächste Zeile bezeichnet; eine nachfolgende Spalte oder Zeile wird dann als n-te nächste Zeile bezeichnet); Bezugszeichen 112-1 bedeutet eine typische Elektronenstrahlflugbahn von der nächsten Zeile; Bezugszeichen 112-2 bedeutet eine typische Elektronenstrahlflugbahn von der zweitnächsten Zeile; und Bezugszeichen 25 bedeutet eine Äquipotenziallinie. Bezugszeichen a die Länge von der Innenoberfläche der Vorderplatte zum Hinterende der Zwischenschicht von der Vorderplattenseite; Bezugszeichen b bedeutet eine Länge von der Innenoberfläche der Hinterplatte zum Oberende der Zwischenschicht auf der Hinterplattenseite; und Bezugszeichen d bedeutet einen Abstand zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte.
Das Merkmal vom ersten Ausführungsbeispiel gilt der elektrischen Verbindung der Elektrode 52 zusätzlich zum Verschieben einer Elektronenemissionseinrichtung von einer genauen Stelle und dem Korrigieren der Flugbahn eines Elektronenstrahl nahe dem Abstandshalter, d.h., die Flugbahnen 112-1 und 112-2. Der Abstand d zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte wird auf 2 mm gebracht, und die Dicke des Abstandshalters beträgt 200 μm. Der Abstand zwischen der Seitenoberfläche des Abstandshalters und der nächsten Zeile ist auf 560 μm gebracht, der Abstand zur zweitnächsten Zeile auf 1070 μm, der Abstand zur drittnächsten Zeile ist auf 1680 μm gebracht, und der Abstand zur viertnächsten Zeile ist auf 2350 μm gebracht. Nachfolgende Zeilen sind mit einem Intervall von 700 μm ausgerichtet.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden die Einrichtungsregelabstände auf die obigen Werte gebracht, um Stellen einzurichten, bei denen die Elektronen, emittiert von jeweiligen Elektronenemissionseinrichtungen, auf das Bilderzeugungselement strahlen, und ein Intervall von 700 μm. Der Abstandshalter befindet sich in der Mitte zwischen den Elektronenemissionseinrichtungen, die einander über den Abstandshalter benachbart sind. Von benachbarten Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen erreichen symmetrisch Stellen über der Mitte des Abstandshalters. Die Bestrahlungsposition von einem Elektron, das von der nächsten Einrichtung zum Abstandshalter emittiert wird, ist folglich von der Seitenoberfläche des Abstandshalters um etwa 250 μm beabstandet. Die Bestrahlungsposition eines Elektrons, das durch die zweitnächste Einrichtung emittiert wird, ist von der Seitenoberfläche vom Abstandshalter um etwa 960 μm beabstandet. Elektronen, die die nachfolgenden Elektronenemissionseinrichtungen emittieren, strahlen auf Stellen, die voneinander um 700 μm beabstandet sind. Elektronenemissionseinrichtungen im ersten Ausführungsbeispiel befinden sich an solchen Stellen, das die nächste Einrichtung von einer Position verschoben ist, bei der ein Bestrahlungspunkt vertikal auf das Hintersubstrat projiziert wird, und zwar um 310 μm in der Richtung weg vom Abstandshalter, wobei die zweitnächste Einrichtung um 120 μm in Richtung weg vom Abstandshalter verschoben ist, und die drittnächste Einrichtung ist um 30 μm in Richtung weg vom Abstandshalter beabstandet. Die viertnächste und nachfolgende Einrichtung ist nicht in einer Richtung weg vom Abstandshalter verschoben, weil dort kaum ein Einfluss durch Ablenkung aufgrund einer Elektrode des Abstandshalters besteht.
In diesem Falle wird ein Sn0²-Film als leitfähiger Film des Abstandshalters verwendet, wobei der Flächenwiderstand vom Si0²-Film in die Größenordnung von 10¹⁰ Ω/Quadrat gebracht. wird, und die Länge der Elektrode auf der Vorderflächenseite wird auf 760 μm gebracht.
Angemerkt sei, dass im in 1B gezeigten Ausführungsbeispiel keine Elektrode 53 auf der Hinterplattenseite ist. Wenn eine Spannung von 3 kV an die Vorderplatte 30 zum Ansteuern von Einrichtungen angelegt wurde, erreichten die Strahlen genaue Stellen auf der Vorderplatte 30 mit einem Intervall von etwa 700 μm für die Elektronenernissionsmenge Ie von 3 μA pro Einrichtung, und keine Positionsvariation (Fluktuation) trat für eine Elektronenemissionsmenge Ie von etwa 2 bis 6 μA pro Einrichtung auf. Die Anlegespannung an die Vorderplatte wurde von 2 auf 6 kV gebracht, und es wurde keinerlei Variation der Landestelle des Elektronenstrahls festgestellt.
Dies liegt daran, weil die Elektrode 53 nur zum Einrichten des leitfähigen Zustands zwischen dem Abstandshalter und der Vorderplatte dient, wie beim herkömmlichen Abstandshalter. Strahlen, die die genauen Stellen zum selben Intervall durch Einrichtungen erreichen, bei denen weiter vom Abstandshalter als im Falle, bei dem der Abstand zwischen der Seitenoberfläche und dem Abstandshalter und der nächsten Leitung 250 μm bestanden, und das Intervall zwischen den Leitungen betrug 700 μm. Eine beliebige Einrichtung, die weiter vom Abstandshalter entfernt ist als die viertnächste Zeile, wurde vom Abstandshalter kaum beeinflusst.
Wurde die Elektrode 53 mit einer Länge von etwa 50 μm auf der Seitenoberfläche des Abstandshalters gebildet, der das Elektronenquellensubstrat berührte, um den leitfähigen Zustand zwischen dem Abstandshalter und dem Elektronenquellensubstrat zu verbessern, wie in den 3A und 3B gezeigt, und wenn eine Elektrode auf der anstoßenden Oberfläche des Abstandshalters gebildet wurde, die dem Elektronenquellensubstrat gegenüberstand, wie in 3B gezeigt, dann wurden die Einrichtungen kaum durch Ablenkung beeinflusst, verursacht durch die Elektrode auf dem Elektronenquellensubstrat, und es ließen sich dieselben Ergebnisse erzielen.
Ein Beispiel, das eine flach gebaute Elektronenemissionseinrichtung vom FE-Typ als Elektronenquelle im ersten Ausführungsbeispiel verwendet, ist nachstehend anhand 21 erläutert.
21 ist eine Aufsicht auf die flach gebaute Elektronenemissionsquelle vom FE-Typ. Bezugszeichen 3101 bedeutet einen Elektronenemissionsabschnitt; Bezugszeichen 3102 und 3103 bedeuten ein Paar Einrichtungselektroden zum Potenzialanlegen an den Elektronenemissionsabschnitt 3101; Bezugszeichen 3104 und 3105 bedeuten Einrichtungselektroden; und Bezugszeichen 3113 bedeutet die Zeilenrichtungsverdrahtung. Ein Abstandshalter ist auf der Zeilenrichtungsleitung 3113 gebildet, die mit der Einrichtungselektrode 3105 verbunden ist. Bezugszeichen 3114 bedeutet eine jede Spaltenrichtungsleitung; und Bezugszeichen 1020 bedeutet einen Abstandshalter. Bezugszeichen a bedeutet jede Zeile, auf der die Mitte eines Flecks erzeugt wird.
Eine Spannung wird an die Einrichtungselektroden 3102 und 3103 angelegt, um ein scharfes Endstück des Elektronenemissionsabschnitts 3101 zur Elektronenemission zu veranlassen. Die Elektronen werden durch die Beschleunigungsspannung (nicht dargestellt) angezogen, die der Elektronenquelle zur Kollision mit einer Fluoreszenzsubstanz gegenüber stehen (nicht dargestellt) und die Fluoreszenzsubstanz zur Lichtemission veranlassen. In diesem Beispiel wird durch Verschieben der Einrichtungselektroden 3104 und 3105 in der zuvor beschriebenen Weise ein hochqualitatives Bild geschaffen, bei dem eine Strahlverschiebung nahe dem Abstandshalter unterdrückt ist.
In diesem Beispiel wird die Fleckbildungsperiode auf 1350 μm gebracht, und die Lage nur des nächstliegenden Elektronenemissionsabschnitts zum Abstandshalter wird verschoben. Zu dieser Zeit wird der Abstand zwischen der Seitenoberfläche vom Abstandshalter und dem nächstgelegenen Elektronenemissionsabschnitt auf 850 μm gebracht, der Abstand zur zweitnächsten Zeile wird auf 1.925 μm und der Abstand zur drittnächsten Zeile wird auf 3.275 μm gebracht.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine Elektronenemissionseinrichtung nach dem Spindt-Typ, und dieselben Wirkungen, wie jene zuvor beschriebenen, können erzielt werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel wird ein Silikatglas als Material des Substrats für den Abstandshalter verwendet. Wenn jedoch eine isolierende Keramik wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrit verwendet wird, lassen sich dieselben zuvor beschriebenen Wirkungen erzielen.
<Zweites Ausführungsbeispiel>
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, dass sich eine Elektrode von einem Anstoßabschnitt zwischen einem Abstandshalter und einem Elektronenquellensubstrat hin zum Vordersubstrat erstreckt und um 180 μm beabstandet ist, wobei der Abstand zwischen der Seitenoberfläche und dem Abstandshalter und der nächstgelegenen Zeile auf 440 μm eingerichtet ist, der Abstand zur zweitnächsten Zeile beträgt 1.050 μm, der Abstand zur drittnächsten Zeile beträgt 1.680 μm, und die viertnächste und die nachfolgenden Zeilen befinden sich auf genauen Stellen.
Auch im zweiten Ausführungsbeispiel werden die Einrichtungsregelabstände auf die obigen Werte gebracht, um Stellen einzurichten, bei denen emittierte Elektronen durch jeweilige Elektronenemissionseinrichtungen auf das Bilderzeugungselement gestrahlt werden, und zwar zu einem Intervall von 700 μm. Der Abstandshalter befindet sich in der Mitte zwischen einander benachbarten Elektronenemissionseinrichtungen über den Abstandshalter. Elektronen, die benachbarte Elektronenemissionseinrichtungen emittieren, erreichen Stellen, die über die Mitte des Abstandshalters symmetrisch liegen. Folglich wird die Bestrahlungsstelle eines von der nächsten Einrichtung emittierten Elektrons zum Abstandshalter von der Seitenoberfläche des Abstandshalters um etwa 250 μm entfernt sein. Die Bestrahlungsstelle eines von der zweitnächsten Einrichtung emittierten Elektrons ist von der Seitenoberfläche des Abstandshalters um etwa 950 μm beabstandet. Elektronen, die die nachfolgenden Elektronenemissionseinrichtungen emittieren, strahlen auf Stellen, die jeweils um 700 μm beabstandet sind. Elektronenemissionseinrichtungen im zweiten Ausführungsbeispiel sind so lokalisiert, dass die nächste Einrichtung von der Position verschoben ist, bei der jeder Bestrahlungspunkt vertikal auf das Hintersubstrat projiziert wird, und zwar um 120 μm in der Richtung vom Abstandshalter weg, wobei die zweitnächste Einrichtung um 100 μm in der Richtung vom Abstandshalter weg lokalisiert ist, und die drittnächste Einrichtung ist um 30 μm in Richtung vom Abstandshalter weg positioniert. Die viertnächste und die nachfolgenden Einrichtungen sind in der Richtung weg vom Abstandshalter nicht verschoben, weil sie durch Ablenkung kaum beeinflusst werden, die die Elektrode des Abstandshalters verursacht. Da im zweiten Ausführungsbeispiel ein Elektron mit einer Kraft in der Richtung weg vom Abstandshalter durch die Elektrode vom Stützelement geliefert wird, das nahe dem Hintersubstrat gebildet ist, wird der Verschiebebetrag einer jeden Einrichtung von der Stelle, bei der der Strahlpunkt vertikal auf die Hinterplatte projiziert wird, kleiner als beim ersten Ausführungsbeispiel ausgelegt. Dieselben Wirkungen wie jene im ersten Ausführungsbeispiel werden erzielt. Die hiesigen Erfinder bestätigen die Wirkungen, die erzielt werden, wenn ein Strahl von einer Einrichtung nahe dem Abstandshalter emittiert wird und vom Abstandshalter von der Elektrode des Stützelementes weg bewegt wurde, das auf der Seite des Elektronenquellensubstrats gebildet ist, und die Einrichtung wird vom Abstandshalter weg angeordnet.
<Drittes Ausführungsbeispiel>
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Abstand d zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte auf 3 mm gebracht ist, die Länge einer Elektrode der Hinterplattenseite auf 200 μm, die Länge einer Elektrode der Vorderplattenseite auf 1.000 μm, die nächste Zeile zur viertnächsten Zeile wird sequentiell zu Stellen angeordnet, die voneinander von der Seitenoberfläche einer Abstandshalters um 690, 1.210, 1.760, 2.420 und 3.070 μm verschoben sind, und nachfolgende Zeilen befinden sich auf genauen Stellen.
Elektronen, die von allen Einrichtungen emittiert werden, erreichen im Ergebnis genaue Stellen für einen Elektronenemissionsbetrag Ie von 3 μA und fluktuieren für einen Elektronenemissionsbetrag Ie von 3 bis 6 μA nicht.
Nach dem dritten Ausführungsbeispiel, wie es zuvor beschrieben wurde, kann ein Elektronenstrahl ein Ziel erreichen, ohne auf den Abstandshalter aufzutreffen, und eine Verzerrung eines Bildes nahe dem Abstandshalter kann verringert werden. Variation (Fluktuationen) bei der Strahllandeposition, abhängig von der Leuchtdichte eines Strahls nahe dem Abstandselements, kann weiterhin verringert werden.
<Viertes Ausführungsbeispiel>
Das vierte Ausführungsbeispiel betrifft den Fall, bei dem die Struktur einer Zwischenschicht teilweise in einer Bilderzeugungsvorrichtung geändert ist, die dieselbe Struktur wie beim ersten Ausführungsbeispiel aufweist.
Das vierte Ausführungsbeispiel wird anhand der 22A, 22B, 23A und 23B beschrieben. 22A und 22B sind Ansichten zur Erläuterung eines Abstandshalters, bei dem eine Elektrode auf einer Anstoßoberfläche der Vorderplattenseite gebildet ist, und eine Elektrode ist ebenfalls auf der Hinterplattenseite gebildet. 23A und 23B sind Ansichten zur Erläuterung eines in den 22A und 22B gezeigten Abstandshalters, bei dem eine Elektrode weiter auf einer Anstoßoberfläche der Hinterplattenseite gebildet ist. 22B und 23B sind Querschnittsansichten von jeweiligen Abstandshaltern, die längs den Linien A-A' in den 22A bzw. 22B geschnitten sind. Unter Bezug auf die 22A, 22B, 23A und 23B bedeutet Bezugszeichen 52 eine Elektrode auf der Vorderplattenseite, Bezugszeichen 51a bedeutet ein Abstandshaltersubstrat; und Bezugszeichen 53 bedeutet eine Elektrode auf der Hinterplattenseite. Im vierten Ausführungsbeispiel sowie in den obigen Ausführungsbeispielen wird ein Hochwiderstandsfilm (nicht dargestellt) auf der Oberfläche des Abstandshaltersubstrats 51a erzeugt. Die restliche Struktur ist dieselbe wie diejenige beim ersten Ausführungsbeispiel.
Die Länge der Elektrode auf der Vorderplattenseite wurde auf 760 μm gebracht, die Länge der Elektrode der Hinterplattenseite wurde auf 50 μm gebracht, und jeder der Abstandshalter in den 22A und 22B sowie der Abstandshalter in den 23A und 23B wurden bei der Bildvorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel angewandt, um ein hochqualitatives Bild zu schaffen, bei dem eine Strahlverschiebung unterdrückt war, selbst nahe dem Abstandshalter, ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
<Fünftes Ausführungsbeispiel>
Das fünfte Ausführungsbeispiel realisiert unter Bezug auf 24 die Struktur einer Elektronenemissionseinrichtung, wenn ein Widerstandsmaterial als solches für eine Zwischenschicht in einer Bilderzeugungsvorrichtung mit derselben Struktur wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Unter Bezug auf 24 bedeutet Bezugszeichen 330 eine Vorderplatte, dies über Fluoreszenzsubstanzen und einen Metallrücken verfügt; Bezugszeichen 331 bedeutet eine Hinterplatte, die über ein Elektronenquellensubstrat verfügt; Bezugszeicher 350 bedeutet einen Abstandshalter; Bezugszeichen 351 bedeutet einen Hochwiderstandsfilm auf der Oberfläche des Abstandshalters; Bezugszeichen 352 bedeutet einen Widerstandsfilm (Zwischenschicht) auf der Vorderplattenseite; Bezugszeichen 353 bedeutet einen Widerstandsfilm (Zwischenschicht) auf der Hinterplattenseite; Bezugszeichen 313 bedeutet eine Einrichtungsansteuerverdrahtung; Bezugszeichen 3111 bedeutet eine Einrichtung; Bezugszeichen 3112 bedeutet eine typische Elektronenstrahlflugbahn; und Bezugszeichen 325 bedeutet eine Äquipotenziallinie. Bezugszeichen h bedeutet einen Abstand zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte; Bezugszeichen a bedeutet eine Länge des Widerstandsfilms auf der Vorderplattenseite; und Bezugszeichen b bedeutet eine Länge des Widerstandsfilms auf der Hinterplattenseite.
Der Abstand h im fünften Ausführungsbeispiel zwischen dem Elektronenquellensubstrat und der Vorderplatte wird auf 3 mm gebracht, die Länge a der Elektrode auf der Vorderplattenseite wird auf 1.050 μm gebracht, und die Länge b der Elektrode der Hinterplattenseite wird auf 50 μm gebracht. Im fünften Ausführungsbeispiel wird der Abstand zwischen Flecken auf 650 μm gebracht, der Abstand zwischen Einrichtungen, die einander über den Abstandshalter am nächsten sind, wird auf 710 μm gebracht, und der Abstand zwischen den zweiten nächsten Einrichtungen über den Abstandshalter wird auf 1.330 μm gebracht. Die drittnächsten und nachfolgenden Elektronenemissionseinrichtungen zum Abstandshalter sind zu genauen Positionen in 24 angeordnet.
Der Flächenwiderstandswert einer jeden Zwischenschicht beträgt 10⁵ Ω/m², und der Blattwiderstand vom Hochwiderstandsfilm beträgt 10⁹ Ω/m². Die Bilderzeugungsvorrichtung im fünften Ausführungsbeispiel wurde nach demselben Verfahren wie das erste Ausführungsbeispiel angesteuert, um gleichermaßen hochqualitative Bilder zu bekommen, bei denen eine Strahlverschiebung selbst nahe am Abstandshalter unterdrückt war.
Angemerkt sei, dass im fünften Ausführungsbeispiel ein Potenzialgradient durch einen Spannungsabfall aufkommt, selbst am Zwischenschichtabschnitt aufgrund der Beziehung zwischen den Wiederständen der Zwischenschicht 352 auf der Vorderplattenseite und der Zwischenschicht 353 und dem Hochwiderstandsfilm 351 auf der Hinterplattenseite. Ein Potenzialgradient zwischen der Zwischenschicht und dem Hochwiderstandsfilm 351 kann folglich die Entladung vom Falz der Zwischenschicht, der manchmal bei der Herstellung auftritt, verglichen mit dem Fall der Verwendung einer Niedrigwiderstandselektrode wegen des Feldgradienten an der Zwischenschicht und der Hochwiderstandsschicht 351 klein gehalten werden.
Im fünften Ausführungsbeispiel wird ein Zinnoxidziel verwendet, das Antimon als Material für die Zwischenschicht enthält, und Sprühen erfolgt in einer Argonatmosphäre zum Bilden eines widerstandsbehafteten Zinnoxidfilms. Jedoch können auch verschiedene Materialien ausgewählt werden, sofern der Widerstand der Zwischenschicht geringer als der des Hochwiderstandsfilms ist. Obwohl im fünften Ausführungsbeispiel der widerstandsbehaftete Film 352 auf der Vorderplattenseite und der Widerstandsfilm 353 auf der Hinterplattenseite aus demselben Material bestehen, kann einer dieser aus einer Elektrode gebildet sein. Wenn die Zwischenschicht aus einer Elektrode besteht, können verschiedene zuvor beschriebene Strukturen angewandt werden.
<Andere Ausführungsbeispiele>
Die vorliegende lässt sich anwenden bei einer beliebigen Kaltkathodenelektronenemissionseinrichtung mit Ausnahme einer Elektronenemissionseinrichtung vom SCE-Typ. Als konkretes Beispiel gibt es eine Elektronenemissionseinrichtung vom Feldemissionstyp, bei der ein Paar von Elektroden, die sich gegenüberstehen, entlang der Substratoberfläche gebildet sind, die als Elektronenquelle dient, wie die im offengelegten japanischen Patent Nr. 63-274047, die der hiesige Anmelder niedergelegt hat.
Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, die eine andere Elektronenquelle als eine des einfachen Matrixtyps verwendet. Beispielsweise wird ein Stützelement, wie das eine zuvor beschriebene zwischen einer Elektronenquelle und einer Steuerelektrode in einer Bilderzeugungsvorrichtung zur Auswahl von Elektronenemissionseinrichtungen vom SCE-Typ verwendet, das die Steuerelektrode besitzt, wie im japanischen offengelegten Patent Nr. 2-257551 offenbart, das ebenfalls der hiesige Anmelder niedergelegt hat.
Nach den Konzepten der vorliegenden Erfindung ist diese nicht auf ein zur Anzeige geeignetes Bilderzeugungsmittel beschränkt. Die obige Bilderzeugungsvorrichtung kann auch als Lichtemissionsquelle anstelle einer Lichtemissionsdiode für einen optischen Drucker verwendet werden, der aus einer lichtempfindlichen Trommel, der Lichtemissionsdiode und dergleichen aufgebaut ist. In diesem Falle kann durch genaues Auswählen von n Zeilenrichtungsleitungen und n Spaltenrichtungsleitungen der Bilderzeugungsvorrichtung nicht nur als lineare Lichtemissionsquelle, sondern auch als zweidimensionale Lichtemissionsquelle verwendet werden.
Beschrieben wurde, dass nach der gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bild fast verzerrungsfrei und fluktuationsfrei erzeugt werden kann, während eine Verschiebung zwischen einer genauen Position auf einem Vordersubstrat mit einem Bilderzeugungselement, das darauf gebildet ist, und den Bestrahlungspunkt eines Elektrons unterdrückt werden.

Claims

Bilderzeugungsvorrichtung, mit: einem hinteren Substrat (31, 1011, 331) mit einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen (111, 3111), die im Wesentlichen linear angeordnet sind; einem vorderen Substrat (30, 1017, 330) mit einem Bilderzeugungselement (1018), auf dem durch von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen ein Bild erzeugt wird, und einem Stützelement (50, 1020, 350) zum Beibehalten eines Abstands zwischen dem hinteren Substrat und dem vorderen Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement eine Elektrode (52, 21, 352) aufweist, die sich von einem Anlageabschnitt zwischen dem vorderen Substrat und dem Stützelement zu einer vorbestimmten Position in Richtung des hinteren Substrats erstreckt, wobei die Elektrode in Betrieb auf einem hohen Potenzial gehalten wird, und Zwischenräume der Vielzahl von im Wesentlichen linear angeordneten Elektronenemissionseinrichtungen eingerichtet sind, einen Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen aufzuweisen, die zueinander über das Stützelement hinweg benachbart sind, welcher größer ist als ein Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen, die zueinander ohne Zwischenstehen des Stützelements benachbart sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das vordere Substrat eine Beschleunigungselektrode (1019) aufweist, an die in Betrieb eine Spannung zum Beschleunigen von von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen angelegt wird, und die an dem Stützelement angeordnete Elektrode mit der Beschleunigungselektrode verbunden ist.
Bilderzeugungsvorrichtung, mit einem hinteren Substrat (1011) mit einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen (111, 3111), die im Wesentlichen linear angeordnet sind; einem vorderen Substrat (1017) mit einem Bilderzeugungselement (1018), auf dem durch von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen ein Bild erzeugt wird; einem Stützelement (1020) zum Beibehalten eines Abstands zwischen dem hinteren Substrat und dem vorderen Substrat, und einer Beschleunigungselektrode (1019), die an oder in der Nähe von dem vorderen Substrat angeordnet ist und an die in Betrieb eine Spannung zum Beschleunigen von von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen in Richtung des vorderen Substrats angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement eine Elektrode (21) aufweist, die mit der Beschleunigungselektrode verbunden ist und sich zu einer vorbestimmten Position in Richtung des hinteren Substrats erstreckt, und Zwischenräume der Vielzahl von im Wesentlichen linear angeordneten Elektronenemissionseinrichtungen eingerichtet sind, einen Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen aufzuweisen, die zueinander über das Stützelement hinweg benachbart sind, welcher größer ist als ein Abstand zwischen zwei Elektronenemissionseinrichtungen, die zueinander ohne Zwischenstehen des Elements benachbart sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Stützelement leitfähige Mittel (51, 11) zum Verleihen einer Leitfähigkeit aufweist, um eine Aufladung an dem Stützelement abzuführen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die leitfähigen Mittel ein leitfähiges Element sind, das von einem Anlageabschnitt des Stützelements gegen das hintere Substrat zu einem Anlgeabschnitt gegen das vordere Substrat angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Differenz zwischen dem Potenzial der an dem Stützelement angeordneten Elektrode und dem Potenzial eines Anlageabschnitts des Stützelements gegen das hintere Substrat und die Länge des Abschnitts des Stützelements, wo keine Elektrode angeordnet ist, ein Verhältnis von nicht nicht als 8 kV/mm haben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die Differenz zwischen dem Potenzial der an dem Stützelement angeordneten Elektrode und dem Potenzial des Anlageabschnitts des Stützglieds gegen das hintere Substrat und die Länge des Abschnitts des Stützelements, wo keine Elektrode angeordnet ist, ein Verhältnis von nicht mehr als 4 kV/mm haben.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die an dem Stützelement angeordnete Elektrode an dem vorderen Substrat anliegt und auch an der Anlagefläche angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die an dem Stützelement angeordnete Elektrode einen Flächenwiderstand von. 10⁶ bis 10¹² Ω/Fläche hat.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die an dem Stützelement angeordnete Elektrode eine Position erreicht, die nicht weniger als 1/10 eines Abstands zwischen dem vorderen Substrat und dem hinteren Substrat entspricht, gemessen von einer Position, wo das Stützelement an dem vorderen Substrat anliegt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, zusätzlich mit Ablenkmitteln, die zwischen einem Abschnitt nahe an einem Anlageabschnitt des Stützelements gegen die hintere Platte und den Elektronenemissionseinrichtungen angeordnet ist, zum Erzeugen einer Kraft für von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierte Elektronen in einer Richtung weg von dem Stützelement.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der ein Abstand zwischen benachbarten Elektronenemissionseinrichtungen der Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen gemäß dem Grad an Ablenkung von von jeder Elektronenemissionseinrichtung emittierten Elektronen in Richtung des Stützelements eingestellt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der ein Abstand zwischen benachbarten Elektronenemissionseinrichtungen der Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen gemäß dem Grad an Ablenkung von von jeder Elektronenemissionseinrichtung emittierten Elektronen in Richtung des Stützelements eingerichtet ist, um so Bestrahlungspunkte von von den Elektronenemissionseinrichtungen emittierten Elektronen auf dem Bilderzeugungselement in einem im Wesentlichen gleichen Abstand einzurichten.