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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, wie ein Bildanzeigegerät mit einer Elektronenquelle.
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Zum Stand
der Technik
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Kathodenstahlröhren (CRT)
sind typische Bilderzeugungsgeräte,
die Elektronenstrahlen verwenden und seit langem weit verbreitet
sind.
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In
den letzten Jahren sind flachgebaute Anzeigegeräte unter Verwendung von Flüssigkristall
populär
geworden, die allmählich
Kathodenstrahlröhren ersetzen.
Jedoch sind diese nicht vom Emissionstyp und haben von daher eine
Anzahl von Problemen, einschließlich
der Notwendigkeit des rückwärtigen Lichtes,
und von daher gibt es eine starke Nachfrage nach einem Anzeigegerät der Emissionsart.
Während
Plasmaanzeigen aktuell als Anzeigen vom Emissionstyp handelsüblich sind,
basieren sie auf einem Prinzip, das sich von den Kathodenstrahlröhren zur
Lichtemission unterscheidet, und sie sind nicht vergleichbar in
Hinsicht auf den Kontrast des angezeigten Bildes und die Farbleistung
des Gerätes.
Zwischenzeitlich sind Anstrengungen unternommen worden zur Erforschung
und Entwicklung im Feld des Realisierens flachgebauter Bildanzeigegeräte durch Anordnen
einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen, die mit einer
Kathodenstrahlröhre hinsichtlich
der Qualität
des angezeigten Bildes vergleichbar sind. Beispielsweise offenbart
die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 4-163833 ein flachgebautes
Elektronenstrahlanzeigegerät,
das durch lineare thermoionische Kathoden und komplexe Strukturen
in einem Vakuumgefäß verwirklicht
ist.
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Mit
einem Bilderzeugungsgerät,
das eine Elektronenquelle hat, können
die Elektronenstrahlen, die die Elektronenquelle zum Auftreffen
auf ein Bilderzeugungsglied emittiert, teilweise mit der Innenwand
des Vakuumgefäßes kollidieren,
um Sekundärelektronen
zu emittieren und aufgeladen werden auf ein elektrisches Potential
an lokalen Bereichen in der Innenwand, wo die Elektronenstrahlen
aufschlagen. Das Vakuumgefäß zeigt
dann eine gestörte
Potentialverteilung, um nicht nur instabile Elektronenstrahlbahnen
zu erzeugen, sondern auch interne elektrische Entladungen, wodurch
das Gerät
verschlechtert und gelegentlich zerstört wird.
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Die
Aufladebereiche zeigen ein erhöhtes elektrisches
Potential und ziehen Elektronen an, die wiederum weiter das Potential
in diesem Bereich erhöhen,
bis es zu einer Elektronenentladung längs der Innenwand des Vakuumgefäßes kommt.
Bekannte Verfahren zur Vermeidung des Aufladens und nachfolgender
Entladungen auf der Innenwand des Vakuumgefäßes enthalten das Bilden eines
Aufladeschutzfilms mit einer geeigneten Impedanz auf der Innenwand
des Vakuumgefäßes. Die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 4-163833 offenbart ein
Bilderzeugungsgerät
mit einer elektrisch leitenden Schicht hoher Impedanz elektrisch
leitenden Materials, die auf den Seitenwänden der Innenwand des Glasgefäßes vom
Gerät vorgesehen
ist.
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Ein
flachgebautes Elektronenstrahlbilderzeugungsgerät, wie es in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 4-163833 beschrieben ist, hat
jedoch eine bemerkenswerte Tiefe, weil das Glasgefäß des Gerätes speziell
ausgelegte Strukturen enthält,
einschließlich
horizontal- und vertikal Ablenkungselektroden. Andererseits ist
der Bedarf nach einem Elektronenstrahlbilderzeugungsgerät vorhanden,
das als portables Informationsverarbeitungsendgerät verwendbar,
das dünn
ist und ein geringes Gewicht aufweist, wie eine Flüssigkristallanzeige.
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Gleichzeitig
mit den Anstrengungen zum Realisieren sehr dünner Bildanzeigegeräte hat der Anmelder
der vorliegenden Anmeldung eine Anzahl von Verbesserungen für elektronenemittierende
Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit
und ein Bilderzeugungsgerät
mit derartigen Einrichtungen geschaffen. Beispielsweise beschreibt
die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 7-235255 eine Elektronenemissionseinrichtung
mit einem einfachen Aufbau. Derartige Einrichtungen können über eine relativ
große
Fläche
in einer großen
Anzahl angeordnet werden, um ein sehr dünnes Elektronenstrahlbilderzeugungsgerät zu verwirklichen,
ohne komplexe Strukturen, wie Elektrodenstrukturen.
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In
einem Bilderzeugungsgerät
der besprochenen Art wird eine Spannung an die Elektronenquelle
und das Bilderzeugungsglied angelegt, um Elektronen zu beschleunigen.
Wenn übliche
Leuchtstoffkörper
für das
Bilderzeugungsglied verwendet werden, wird diese Spannung vorzugsweise
wenigstens auf ein Niveau von mehreren kV angehoben, um das emittierte
Licht mit einer gewünschten
Farbwirkung zu versehen.
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In
einem sehr dünnen
Bilderzeugungsgerät steigt
das Risiko elektrischer Entladung dann an, weil die Innenwand des
Vakuumgefäßes nur
eine kurze Länge
zwischen dem Bilderzeugungsgerät
und der Elektronenquelle hat.
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Genauer
gesagt, zwischen das Bilderzeugungsglied und die Elektronenquelle
wird eine Spannung angelegt, um die Elektronen zu beschleunigen, ein
starkes elektrisches Feld wird längs
der Innenwandung des Vakuumgefäßes erzeugt,
speziell wenn die Innenwand des Vakuumgefäßes nur eine kurze Länge zwischen
dem Bilderzeugungsglied und er Elektronenquelle aufweist. Wie schon
zuvor beschrieben, können
die Elektronenstrahlen, die die Elektronenquelle emittiert, teilweise
mit der Innenwand des Vakuumgefäßes kollidieren,
um Sekundärelektronen
zu emittieren und zu einer Aufladung führen, wobei das elektrische
Potential an lokalen Bereichen der Innenwand ansteigt, wo die Elektronenstrahlen
auftreffen. Einige der vom starken elektrischen Feld beschleunigten
Elektronen können
dann die Innenwandung des Vakuumgefäßes beaufschlagen, um Anlaß zum Wiederauftreten
der Aufladung und der Emission von Sekundärelektronen zu geben.
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Somit
gibt es die Notwendigkeit zur Verbesserung der Bilderzeugungsgeräte, wenn
diese immer dünner
gemacht werden, weil das Risiko elektrischer Entladung stark ansteigt.
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Wenn
eine derartige elektrische Entladung entlang der Innenwand des Vakuumgefäßes auftritt, kommt
es zu einem zeitweilig starken elektrischen Strom, der hauptsächlich in
die Elektronenquelle und dann in die Masse durch die Drähte fließt, die
mit der Elektronenquelle verbunden sind.
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Wenn
dann der elektrische Strom durch alle oder einen Teil der Elektronenquellen
mit einer Stärke
fließt,
die die zulässige
Grenze für
den normalen Betrieb beim Ansteuern der Einrichtungen überschreitet,
wird deren Leistungsfähigkeit
verschlechtert, und in einigen Fällen
können
die Einrichtungen zerstört
werden. Das auf dem Bilderzeugungsgerät dargestellte Bild kann dann
verlorengehen, falls teilweise, so daß die Qualität des Bildes
merklich verschlechtert und das Bilderzeugungsgerät nicht
länger betriebsbereit
ist.
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Darüber hinaus
kann die Elektronenquellenansteuerschaltung beschädigt werden,
wenn der durch die elektrische Entladung erzeugte elektrische Strom
in die Schaltung über
die damit verbundenen Leitungen fließt.
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Ebenfalls
bekannt ist es aus der Veröffentlichung
des japanischen Patents
JP 03
196455 und der Patentzusammenfassung von Japan, Ausgabe 15,
Nr. 459 (E-1136) eines derartigen Bilderzeugungsgerätes, das
ein Gefäß, eine
Elektronenquelle und ein Bilderzeugungsglied enthält, die
im Gefäß angeordnet
sind, eine Elektronenquellenansteuerschaltung, ein elektrisch leitendes
Glied; das auf der innenwandigen Oberfläche des Gefäßes zwischen der Elektronenquelle
und dem Bilderzeugungsglied vorgesehen ist, und ein elektrischer Stromfließweg A, der
sich zwischen dem elektrisch leitenden Glied und Masse erstreckt,
ohne irgendeine der Elektronenquellen und die Ansteuerschaltung
zu durchlaufen, wobei der elektrische Stromflußweg A einen geringeren Widerstand
als den Widerstand anderer elektrischer Stromfließwege B
hat, der sich zwischen dem elektrisch leitenden Glied und Masse über die
Elektronenquelle der Ansteuerschaltung erstreckt.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen,
das ein verringertes Risiko der Verschlechterung und Beschädigung der
bauteilbildenden Elektronenquelle und der Elektronenquellenansteuerschaltung
besitzt, wenn im Gerät
eine elektrische Entladung auftritt.
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Das
Bilderzeugungsgerät,
das nach der Erfindung, das die gerate beschriebene Art aufweist,
ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Gefäß einen
Entladungsfilm trägt,
der auf der Innenwandfläche
vorgesehen und elektrisch mit dem elektrisch leitenden Glied verbunden
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Aufsicht eines Ausführungsbeispiels des Bilderzeugungsgerätes nach
der Erfindung, die die Anordnung der Hinterplatte und des Stützrahmens
zeigt;
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2A, 2B und 2C sind
schematische Querschnittsansichten vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 längs den
Linien 2A-2A, 2B-2B beziehungsweise 2C-2C in 1;
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3A, 3B, 3C, 3D und 3E sind
schematische Teilaufsichten eines Bilderzeugungsgerätes nach
der Erfindung in verschiedenen Herstellschritten;
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4 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der Quarzplatte und des
elektrischen Leiters geringen Widerstands, der darauf angeordnet
ist, von einem Bilderzeugungsgerät
nach der Erfindung;
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5A und 5B sind
Grafen, die alternative Impulsspannungen zeigen, die sich verwenden lassen
zum Erzeugen der Elektronenemissionszone einer Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
zum Zwecke der Erfindung;
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6A ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Meßsystems zum Verifizieren der
Wirkung eines Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung;
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6B ist
ein Graf, der schematisch den elektrischen Strom zeigt, der bei
Verwendung des Meßsystems
von 6A beobachtet wird;
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7A und 7B sind
schematische Teilansichten eines anderen Ausführungsbeispiels vom Bilderzeugungsgerät nach der
Erfindung;
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8A und 8B sind
eine Aufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch eine
Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit zeigen, die sich zum
Zwecke der Erfindung verwenden läßt;
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9 ist
ein Graf, der typische elektrische Eigenschaften der Elektronenemissionseinrichtung mit
Oberflächenleitfähigkeit
von den 8A und 8B zeigt;
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10A und 10B sind
typische Bilderzeugungsglieder, die sich zum Zwecke der Erfindung verwenden
lassen;
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11A ist ein Schaltungsbild einer Ersatzschaltung,
die zur Darstellung der Wirkung der vorliegenden Erfindung verwendet
wird;
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11B ist eine schematische Teilquerschnittsansicht
eines Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung, wobei die Entsprechung mit der Ersatzschaltung
von 11A dargestellt wird;
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12A und 12B sind
eine Aufsicht und eine Teilquerschnittsansicht, die schematisch
ein anderes Ausführungsbeispiel
des Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung zeigen;
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13 ist
eine schematische Aufsicht eines noch anderen Ausführungsbeispiels
des Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung; und
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14 ist
eine schematische Aufsicht eines noch anderen Ausführungsbeispiels
vom Bilderzeugungsgerät
nach der Erfindung.
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DETAILIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nach
der Erfindung vorgesehen ist ein Bilderzeugungsgerät mit einem
Gefäß, einer
Elektronenquelle und einem Bilderzeugungsglied, die im Gefäß angeordnet
sind, und eine Elektronenquellenansteuerschaltung, ein elektrisch
leitendes Glied, das sich auf der Innenwandoberfläche des
Gefäßes zwischen
der Elektronenquelle und dem Bilderzeugungsglied befindet, und ein
elektrischer Stromflußweg
A, der sich zwischen dem elektrisch leitenden Glied und Masse erstreckt,
ohne die Elektronenquelle und eine Ansteuerschaltung zu durchlaufen,
und der elektrische Stromflußweg
A hat einen Widerstand, der geringer als der des anderen elektrischen Stromflußweges B
ist, der sich zwischen dem elektrisch leitenden Glied und Masse über die
Elektronenquelle oder die Ansteuerschaltung erstreckt.
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Nachstehend
beschrieben ist die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
in mehr Einzelheiten.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung verfügt über ein
Vakuumgefäß, das aus
ein Paar gegenüberliegend
angeordneter flacher Platten und seitlichen Gliedern besteht, die
zwischen den flachen Platten angeordnet sind, einer Elektronenquelle,
die auf der Innenoberfläche
einer des Paares flacher Platten vorgesehen ist und eine Vielzahl
von Elektronenemissionseinrichtungen trägt (die flache Platte trägt die Elektronenquelle,
die nachstehend als Hinterplatte bezeichnet wird), ein Bilderzeugungsglied,
das sich vis-a-vis zur Elektronenquelle auf der Innenoberfläche der
anderen flachen Platte befindet (die flache Platte trägt das Bilderzeugungsglied,
das nachstehend als Vorderplatte bezeichnet wird), eine Spannung
beaufschlagt die Elektronenquelle und das Bilderzeugungsglied, um
Elektronen zu beschleunigen, und ein elektrischer Leiter geringen
Widerstands ist um die Elektronenquelle auf der Hinterplatte vorgesehen
und mit Masse über
einen elektrischen Stromflußweg
geringer Impedanz verbunden (wird nachstehend als "Masseverbindungsleitung" bezeichnet). Während es
vorzuziehen ist, daß die
Masseverbindungsleitung eine kleinst mögliche Impedanz hat, ist das
wichtigste Erfordernis, dem beim Auftreten einer elektrischen Entladung
genügt
werden muß,
daß der durch
die Entladung erzeugte Strom hauptsächlich durch die elektrische
Entladung zur Masse durch den elektrischen Leiter niedrigen Widerstands
und die Masseverbindungsleitung zum hinreichenden Verringern des
elektrischen Stromes fließt,
der in die Elektronenquelle gelangt.
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Zu
welchem Ausmaß der
Entladungsstrom durch den elektrischen Leiter niedrigen Widerstands und
die Masseverbindungsleitung fließt, hängt ab vom Verhältnis der
Impedanz des elektrischen Stromflußweges zu demjenigen der anderen
elektrischen Stromflußwege
(nachstehend dargestellt durch Z beziehungsweise Z'), und da die Impedanz als
Funktion der Frequenz variiert, ist es erforderlich, die Frequenzkomponenten
der elektrischen Entladung zu untersuchen. Im Ergebnis durchgeführter Experimente
zum Beobachten der elektrischen Entladung, die längs der Innenwandung des Vakuumgefäßes eines
flach gebauten Elektronenstrahlerzeugungsgerätes auftritt, wurde herausgefunden,
während
die elektrische Entladung typischerweise mehrere Mikrosekunden dauert,
kann ein starker Entladungsstrom nur für weniger als ein Zehntel der
Dauer der elektrischen Entladung oder etwa über 0,1 Mikrosekunden fließen. Folglich
sollte Z hinreichend kleiner als Z' für
Frequenzen unter 10 MHz sein. Die Frequenzkomponenten oberhalb 10
MHz verschwinden allmählich,
aber derartige Frequenzkomponenten zeigen typischerweise einen schnellen
Anstieg der elektrischen Entladung und enthalten jene Frequenzen
bis nahe 1 GHz. Folglich sollte Z hinreichend kleiner als Z' sein für eine Frequenz
unter 1 GHz, um in zuverlässiger
Weise Beschädigungen
aufgrund elektrischer Entladung zu vermeiden.
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Wie
nachstehend zu beschreiben ist, wird diesem Erfordernis entsprochen,
wenn der Widerstand der Masseverbindungsleitung geringer als 1/10,
vorzugsweise geringer als 1/100 vom Widerstand irgend eines der
anderen elektrischen Stromflußwege
ist.
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11A ist ein Schaltbild einer vereinfachten Ersatzschaltung,
die elektrische Ströme
darstellt, die auftreten, wenn eine elektrische Entladung in einem
Bilderzeugungsgerät
nach der Erfindung erfolgt. 11B ist
eine schematische Teilquerschnittsansicht des Bilderzeugungsgerätes gemäß der Ersatzschaltung
von 11A, die auch die elektrischen Ströme zeigt,
die bei elektrischen Entladungen im Gerät auftreten In 11B gezeigt ist eine Hinterplatte 1,
eine Elektronenquelle 2, Elektronenquellenansteuerleitungen 3,
ein Stützrahmen 4,
ein elektrischer Leiter 5 niedrigen Widerstands, eine Vorderplatte 11,
ein Bilderzeugungsglied 12 und ein Isolationsglied 13.
Das Isolationsglied 13 kann eine Isolationsschicht sein,
die durch Drucken oder ein Isolatorfeld aus Glas oder Keramik bestehen.
Das Isolationsglied 13 kann vollständig hergestellt werden durch Verwenden
einer Glasmasse mittels Drucktechnik und dann durch Einbrennen der
Masse. Alternativ kann eine Glas- oder Keramikplatte verwendet werden
als Teil des Isolationsgliedes 13, um letzteres mit einem
hinreichenden Isolationsgrad und Schutz gegen elektrischen Durchschlag
versehen. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Aufladeschutzfilm 14 auf der Innenwandung des Vakuumgefäßes vorgesehen. Angemerkt
sei, daß in 11A Punkt 61 dem Bilderzeugungsglied 12 entspricht,
und Punkt 62 entspricht dem elektrischen Leiter 5 geringen
Widerstands, wohingegen Punkt 65 eine Elektronenemissionseinrichtung
der Elektronenquelle darstellt, und die Punkte 63 und 64 stellen
die jeweilige gegenüberliegende Elektrode
der Elektronenemissionseinrichtung dar. Während die Elektronenquelle
normalerweise über eine
Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen verfügt, ist
in 11A nur eine Einzeleinrichtung gezeigt, um die
Darstellung zu vereinfachen. Bezugszeichen 66 bedeutet
die Kapazität
zwischen dem Bilderzeugungsglied 12 und der Elektronenquelle 2.
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Bezugszeichen
Z1 bedeutet die Impedanz zwischen dem Bilderzeugungsglied 12 und
dem elektrischen Leiter 5 niedrigen Widerstands, der aufgrund des
Aufladeschutzfilms 14 relativ groß unter normalen Bedingungen
ist (wobei es keine elektrische Entladung gibt), aber fällt wirksam
und merklich ab, um elektrischen Strom I zu veranlassen, einmal
bei Auftreten einer elektrischen Entladung zu fließen. Bezugszeichen
Z2 bedeutet die Impedanz des elektrischen
Stroms i1, der vom elektrischen Leiter 5 niedrigen
Widerstands herunter zur Masse fließt. Bezugszeichen Z3 bedeutet die Impedanz für den elektrischen Strom i2, der die Isolationsschicht durchfließt, das
Glas des Vakuumgefäßes, das
Silikatglas, das zum Bonden verwendet wird und das Bilderzeugungsgerät nach unten
stützt,
obwohl der elektrische Strom sehr klein und vernachlässigbar
gemacht werden kann, wenn ein hinreichend großer Widerstand für die Isolationsschicht
ausgewählt
wird. Bezugszeichen Z4 bedeutet die Impedanz
für den
elektrischen Strom i3, der den Aufladeschutzfilm 14 in
die Elektronenquelle durchfließt
und dann weiter zur Masse durch die Elektronenquellenansteuerleitungen 3 fließt. Bezugszeichen
Z5 bedeutet die Impedanz für den elektrischen
Strom i4, der den Aufladeschutzfilm 14 in
die Elektronenquelle durchfließt
und dann in die Elektronenemissionseinrichtung 2 fließt. Bezugszeichen
Z6 bedeutet die Impedanz für den elektrischen Strom
(bezeichnet mit i4), der die Elektronenemissionseinrichtung 2 durchfließt und zur
Masse über
die Leitung am gegenüberliegenden
Ende der Einrichtung 2 fließt. Angemerkt sei, daß die Ersatzschaltung von 11A ein vereinfachter Ausdruck des Ausführungsbeispiels
ist, das nur die Elemente zeigt, die zum Zwecke der Erfindung bedeutsam
sind, obwohl, rigoros gesagt, das Ausführungsbeispiel komplexe Faktoren
beinhaltet, wie die Tatsache, daß die Elektronenquellenansteuerleitungen 3 mit
der Elektronenquellenansteuerschaltung verbunden sind, und zwischen beliebigen
zwei Komponenten kann eine kapazitive Kopplung bestehen.
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Tritt
einmal ein Entladungsstrom auf und durchfließt den elektrischen Leiter
niedrigen Widerstands, sollte der größte Teil zur Masse abfließen (als elektrischer
Strom i1), um zum Zwecke der Erfindung hinreichend
die Restströme
i2, i3 und i4 zu verringern. Angemerkt sei, daß von den
elektrischen Strömen der
elektrische Strom i4 der eine ist, der die
Elektronenemissionseinrichtung beschädigen kann. Während zuvor
nicht besonders herausgestellt, kann der elektrische Strom i2 das Vakuumgefäß und das Fritteglas im Gerät beschädigen, obwohl
er durch Auswahl hinreichend großen Widerstands für die Isolationsschicht
hochgehalten werden kann, wie schon zuvor beschrieben. Die Impedanz
Z2 entspricht der Impedanz Z, die zuvor
beschrieben wurde, und die Zusammensetzimpedanz von Z3 bis
Z6 entspricht der Impedanz Z' der vorherigen Beschreibung.
Während ein
kleiner Wert des Verhältnisses
Z/Z' effektiv ist zum
Zwecke der Erfindung, ist ein Wert von Z/Z' ≤ 1/10
erforderlich für
Frequenzen unterhalb 10 MHz. Ein Wert von Z/Z' ≤ 1/100
wird die Wirkung der Erfindung zuverlässiger in Erscheinung treten
lassen. Vorzugsweise wird die Beziehung von Z/Z' ≤ 1/10
für Frequenzen
unter 1 GHz gehalten.
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Während der
Aufladeschutzfilm auf der Innenwandung des Vakuumgefäßes in der
obigen Beschreibung vorgesehen ist, ist eine derartige Anordnung
effektiv zum Verringern der Auftrittsmöglichkeit von Aufladungen,
und von daher ist ein bevorzugter Modus zum Ausführen der Erfindung bereitgestellt, der
Aufladeschutzfilm muß nicht
notwendigerweise in dieser Weise vorgesehen sein. Während der
Aufladeschutzfilm einen gewissen Grad an elektrischer Leitfähigkeit
aufweisen sollte, weil er ansonsten unnütz wäre, zeigt er doch einen großen Flächenwiderstand,
ein großer
elektrischer Strom kann zwischen dem Bilderzeugungsglied und dem
elektrischen Leiter niedrigen Widerstands fließen, um den Stromverbrauch
des Gerätes
unter normalen Bedingungen zu erhöhen, wenn der Flächenwiderstand
zu gering ist. Folglich sollte ein Flächenwiderstand so groß wie möglich innerhalb
der Grenzen sein, um als Aufladeschutzfilm noch wirksam zu sein.
Obwohl der Flächenwiderstand
abhängig
von der Konfiguration des Bilderzeugungsgerätes variieren kann, hat man
herausgefunden, daß er
vorzugsweise zwischen 10
8 und 10
10 liegt.
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Der
elektrische Leiter niedrigen Widerstands eines Bilderzeugungsgerätes nach
der Erfindung ist insgesamt umgeben von der Elektronenquelle, um den
Betrieb höchst
zuverlässig
zu gestalten, obwohl die Anordnung auch auf anderem Wege erfolgen kann.
Beispielsweise kann die Anordnung nur auf einer Seite der Elektronenquelle
sein, die leicht Anlaß gibt
zu elektrischen Entladungen. Wenn der Impuls einiger der Elektronen,
die die Elektronenemissionseinrichtungen der Elektronenquelle emittieren, eine
Komponente aufweist, die in eine spezifische Richtung entlang der
Oberfläche
der Hinterplatte gerichtet ist, werden die meisten Elektronen reflektiert und
vom Bilderzeugungsglied gestreut und mit einem Abschnitt der Innenwandung
des Vakuumgefäßes kollidieren,
der sich am Ende der spezifischen Richtung befindet, so daß eine elektrische
Entladung höchstwahrscheinlich
an diesem Abschnitt auftreten wird. Der elektrische Leiter niedrigen
Widerstands wird daher höchst
effektiv, wenn er nur auf der Seite der Elektronenquelle angeordnet
ist, bei der sich dieser Abschnitt befindet.
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Von
der Masseverbindungsleitung des Bilderzeugungsgerätes nach
der Erfindung kann der Abschnitt, der das Innere und das Äußere des
Vakuumgefäßes verbindet
(wird nachstehend als "Masseverbindungsanschluß" bezeichnet) verschiedene Formen
annehmen, vorausgesetzt, daß diese
eine hinreichend niedrige Impedanz zeigt. Beispielsweise kann ein
Draht für
die Verbindungsleitung vorgesehen sein, der sich ohne Schwierigkeiten
auf der Hinterplatte zwischen dem elektrischen Leiter niedrigen Widerstands
und einem Ende der Hinterplatte vorsehen lassen, und dann zwischen
der Hinterplatte und dem Stützrahmen
eine Verbindung herstellt, die miteinander verbunden sind durch
Fritteglas. Während der
Draht vorzugsweise eine große
Breite und große Höhe aus dem
Gesichtspunkt der Impedanzverringerung des Drahtes hat, kann der
Zusammenaufbau des Vakuumgefäßes gestört werden,
wenn dieser zu hoch ist. Während
der Draht eine Breite haben kann, die etwas geringer als diejenige
der Hinterplatte ist, entlang der der Draht verläuft, kann eine große Kapazität zwischen
dem Draht und den Elektronenquellenansteuerleitungen aufkommen,
um die Arbeitsweise des Ansteuerns der Elektronenquelle nachteilig
zu beeinflussen, wenn die Elektronenquellenansteuerleitungen sich
auf dem Draht befinden, der eine so große Breite mit der Isolationsschicht
hatte, die dazwischen vorgesehen ist, um eine Mehrschichtstruktur
zu bilden. Maßnahmen
sind ergriffen worden, um eine derartig hohe Kapazität zu vermeiden.
Vorzugsweise wird der Masseverbindungsanschluß in einem Bereich vorgesehen,
bei dem sich keine Elektronenquellenansteuerleitung befindet.
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Obwohl
die Verwendung eines breiten Drahtes zum Reduzieren der Impedanz
und des Masseverbindungsanschlusses auch wirksam ist zum Vermeiden,
daß ein
Teil des Entladungsstroms in das Fritteglas leckt und dort Beschädigungen
hervorruft, kann diese Wirkung zuverlässiger erzielt werden, wenn
der Masseverbindungsanschluß in
der Form eines hinreichend großen
Metallstifts verwirklicht wird, der durch ein Durchgangsloch verläuft, das
in der Vorderplatte oder Hinterplatte vorgesehen ist und beschichtet
ist mit einem Isolationsmaterial, wie Aluminiumoxid oder Keramik,
das keinen Ionenstrom zuläßt, der
dort hindurchfließen
könnte.
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Aus
dem Gesichtspunkt des Designs ist es vorzuziehen, sowohl den Hochspannungsverbindungsanschluß zum Verbinden
des Bilderzeugungsgliedes mit einer Hochspannungsquelle als auch
den zuvor beschriebenen Masseverbindungsanschluß eines Bilderzeugungsgerätes durch
ein in der Hinterplatte gebildetes Durchgangsloch laufen zu lassen, wenn
das Gerät
als ein Fernsehempfänger
oder dergleichen Verwendung findet, weil die Verbindung mit der
Hochspannungsquelle und der Masse dann auf der Hinterseite des Bilderzeugungsgerätes sind,
obwohl Maßnahmen
gegenüber
elektrischen Entladungen getroffen werden müssen, die auf der Oberfläche der
Isolationsschicht aufgrund von Hochspannung aufkommen können, die
zwischen dem Bilderzeugungsglied und der Hinterplatte durch die
Isolationsschicht und den Hochspannungsverbindungsanschluß bestehen.
Ein elektrischer Leiter niedrigen Widerstands wird um das Durchgangsloch
des Hochspannungsverbindungsanschlusses anzuordnen sein und muß mit dem
elektrischen Leiter niedrigen Widerstands elektrisch verbunden werden,
der um die Elektronenquelle vorgesehen ist. Alternativ können zwei
elektrische Leiter niedrigen Widerstands integrale Bestandteile
eines Einzelleiters sein.
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Nachstehend
beschrieben ist ein erstes Ausführungsbeispiel
des Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung anhand der 1 und 2A bis 2C. 1 ist
eine schematische Aufsicht vom ersten Ausführungsbeispiel, die einen Innenaufbau zeigt,
wobei die Vorderplatte entfernt ist. Unter Bezug auf 1 bedeutet
Bezugszeichen 1 eine Hinterplatte, die ausgelegt ist zum
Betreiben des Substrats der Elektronenquelle und besteht aus einem
Material, das ausgewählt
ist aus Silikatglas, Silikatflächenglas, beschichtet
auf die Oberfläche
mit einer SiO2-Schicht, Glas, das Na in
einer geringen Konzentration enthält, Quarzglas und Keramik gemäß den Bedingungen,
unter denen diese verwendet werden. Angemerkt sei, daß ein getrenntes
Substrat für
die Elektronenquelle verwendet werden kann und mit der Hinterplatte
nach dem Aufbereiten der Elektronenquelle gebondet wird. Bezugszeichen 2 bedeutet eine
Elektronenquellenzone, bei der eine Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen,
wie Elektronenemissionseinrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit vorgesehen sind und
in passender Weise so verdrahtet sind, daß sie entsprechend gemäß der Verwendung
des Gerätes
angesteuert werden können. Bezugszeichen 3-1, 3-2 und 3-3 bedeuten
Leitungen, die zum Ansteuern der Elektronenquelle verwendet werden,
die teilweise nach außen
aus dem Vakuumgefäß gezogen
sind und mit einer Elektronenquellenansteuerschaltung verbunden
sind (nicht dargestellt). Bezugszeichen 4 bedeutet einen
Stützrahmen,
der zwischen der Hinterplatte 1 und der Vorderplatte 1 (nicht
dargestellt) gehalten ist und mit der Hinterplatte 1 mittels
Fritteglas gebondet ist. Die Elektronenquellenansteuerleitungen 3-1, 3-2 und 3-3 sind
in Fritteglas eingebrannt bei der Verbindung des Stützrahmens 4 und
der Hinterplatte 1, bevor sie aus dem Vakuumgefäß herausgezogen
werden. Bezugszeichen 5 bedeutet einen elektrischen Leiter
geringen Widerstands, der ein Bilderzeugungsgerät nach der vorliegenden Erfindung
kennzeichnet und um die Elektronenquelle 2 angeordnet ist.
Eine Isolationsschicht (nicht dargestellt) ist zwischen dem elektrischen
Leiter 5 niedrigen Widerstands und den Elektronenquellenansteuerleitungen 3-1, 3-2 und 3-3 vorgesehen. Der
elektrische Leiter 5 niedrigen Widerstands ist an vier
Ecken mit jeweils breiten Vorsprungsabschnitten 6 vorgesehen,
die eingerichtet sind, die Anschlüsse einer Masseverbindungsleitung
zu berühren.
Bezugszeichen 7 bedeutet ein Durchgangsloch, das dem Hochspannungseinführanschluß ermöglicht, durchzulaufen,
um das Bilderzeugungsglied auf der Vorderplatte (nicht dargestellt)
mit Hochspannung zu versorgen. Getter 8 und eine Getterschirmplatte 9 sind
anderenfalls im Bilderzeugungsgerät vorgesehen, wenn dies erforderlich
ist.
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2A, 2B und 2C zeigen
schematisch Querschnittsansichten vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 entlang
den Linien 2A-2A, 2B-2B bzw. 2C-2C in 1. In 2A gezeigt
ist die Vorderplatte 11, das Bilderzeugungsglied 12,
das sich auf einem Leuchtstoffilm befindet, und ein Metallfilm (beispielsweise
aus Aluminium), auch als Metallrücken
bezeichnet, wobei die Isolationsschicht 13 nur vorgesehen
ist, wenn eine solche Schicht erforderlich ist, bereitgestellt zu
werden, und ein Aufladeschutzfilm 14, der auf der Innenwandung
des Vakuumgefäßes gebildet
ist. Angemerkt sei, daß der
Aufladeschutzfilm 14 nicht nur auf der Glasschicht der
Innenwandung des Vakuumgefäßes, sondern
auch auf dem Bilderzeugungsglied 12 und der Elektronenquelle 2 vorgesehen
ist, wenn dies gewünscht
wird. Ein Aufladeschutzfilm, der auf der Elektronenquelle vorgesehen
ist, kann auch Aufladungen daran hindern, stattzufinden.
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Wie
zuvor betont, geben Leckströme,
die unter den Elektronenemissionseinrichtungen und den Leitungen
der Elektronenquelle auftreten können, keinen
Anlaß für irgendein
Problem, solange der Flächenwiderstand
des Aufladeschutzfilms zwischen 108 und
1010 Ω/☐ liegt.
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Der
Aufladeschutzfilm kann aus einem beliebigen Material bestehen, sofern
er den gewünschten Flächenwiderstand
und einen ausreichenden Stabilitätsgrad
aufweist. Ein durch Dispersion feiner Graphitpartikel in passender
Dichte hergestellter Film kann beispielsweise verwendet werden.
Da ein solcher Film hinreichend dünn sein kann, zeigt in Dünnfilm feiner
Graphitpartikel, angeordnet auf dem Metallrücken des Bilderzeugungsgliedes,
keine ungünstige
Wirkung, wie Verringern der Anzahl von Elektronen, die die Leuchtstoffkörper des
Bilderzeugungsgliedes beaufschlagen, um diese zur Lichtemission anzuregen.
Da ein solcher Film weniger geeignet ist, Anlaß zu elastischer Streuung der
Elektronen zu geben, verglichen mit dem Material des Metallrückens, der
typischerweise aus Aluminium ist, kann es effektiv sein, die Anzahl
von Streuelektronen zu reduzieren, die Aufladungen hervorrufen.
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Tritt
eine elektrische Entladung entlang der Innenwandung vom Vakuumgefäß mit der
obigen Anordnung auf, dann fließt
der erzeugte Entladungsstrom in den elektrischen Leiter 5 niedrigen
Widerstands über
das Bilderzeugungsglied 12, an dem eine Hochspannung anliegt,
und der Innenwandung des Vakuumgefäßes und dann fließt der meiste Strom
durch die Verbindungsleitung zur Masse ab, so daß der mögliche Elektrizitätsfluß in die
Elektronenquelle durch die Leitungen 3-1 und weiter zur
Masse durch das Glas oder andere Glieder des Vakuumgefäßes in effektiver
Weise vermieden werden kann.
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Der
Masseverbindungsanschluß 15 in 2B ist
mit dem Angrenzungsabschnitt 6 des elektrischen Leiters 5 niedrigen
Widerstands verbunden. Der Masseverbindungsanschluß enthält typischerweise
einen Leiter 16 und einen Isolator 17, wobei der
Isolator 16 ein Metallstift auf Ag oder Cu mit einem hinreichend großen Querschnitt
hat (beispielsweise ein Ag-Stift mit einem Durchmesser von 2 mm oder
einem elektrischen spezifischen Widerstand in der Größenordnung
von 5 mΩ pro
Zentimeter, oder ein Cu- oder Al-Stift mit einem spezifischen elektrischen
Widerstand in der gleichen Größenordnung) und
beschichtet mit einer Au-Schicht, die den Übergangswiderstand der Oberfläche verringert.
Vorzugsweise ist der Berührabschnitt 6 des
elektrischen Leiters 5 geringen Widerstands ebenfalls mit
Au beschichtet oder besteht aus Au, um den Kontaktwiderstand zu
verringern.
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Der
gesamte elektrische Widerstand des Stromfließweges vom elektrischen Leiter 5 geringen Widerstands
herunter zur Masse kann auf ein Niveau verringert werden, das weniger
als 1 Ω beträgt, durch Verbinden
des Steckers vom Masseverbindungsanschluß 15 mit Masse.
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Der
Koeffizient der Selbstinduktion von der Masseleitung kann andererseits
auf weniger als 10–6 H reduziert werden,
indem der Abstand zwischen dem Masseverbindungsanschluß 15 und
Masse verringert wird. Die Impedanz läßt sich auch auf weniger als
10 Ω verringern
für eine
Frequenzkomponente von 10 MHz. Dann wird die Impedanz für die Frequenzkomponente
von 1 GHz höchstens
1 kΩ.
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Hier
wird angenommen, daß es
keine Masseverbindungsleitung gibt. Dann fließt der elektrische Strom zwischen
dem elektrischen Leiter
5 niedrigen Widerstands und Masse
hauptsächlich
durch die Oberfläche
der Hinterplatte (oder den Aufladeschutzfilm, wenn er vorgesehen
ist) und geht in die Elektronenquelle, bevor er weiter zur Masse über die
Elektronenquellenansteuerleitungen abfließt. Unter Bezug auf
11A entspricht dieser Fließweg jenem der elektrischen
Ströme
i
3 und i
4, und der
dominante Faktor der Impedanz dieses Fließweges wird der Widerstand
des elektrischen Stromflußweges
durch die Oberfläche
der Hinterplatte und dem Aufladeschutzfilm sein. Wenn die Elektronenquelle
eine Umfangslänge
von 100 cm und vom elektrischen Leiter niedrigen Widerstands um
1 cm getrennt ist, und der Aufladeschutzfilm einen Flächenwiderstand
von 10
8 hat,
wird der elektrische Strom einen Widerstand von etwa 1 MΩ antreffen,
unter der Annahme, daß er
gleichmäßig durch
den Aufladeschutzfilm fließt.
Dieser Wert ist hinreichend groß,
wenn man ihn mit der Impedanz der Masseverbindungsleitung vergleicht.
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Der
elektrische Widerstands dieses Teils wird sogar größer, wenn
es keinen Aufladeschutzwiderstand gibt.
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Wenn
andererseits der Abstand, der die Elektronenquelle vom elektrischen
Leiter geringen Widerstands trennt, verringert wird auf etwa 1 mm, dann
wird der Widerstand dieses Teils 1/10 des oben aufgeführten Wertes.
Wenn der Wert weiter verringert wird auf einen Bruchteil von 1/10
des oben genannten Wertes, wird der elektrische Widerstand zwischen
dem elektrischen Leiter geringen Widerstands und der Elektronenquelle
etwa 10 kΩ sein.
Dies ist ein extremer Fall, und der tatsächliche Wert wird größer sein.
Der Widerstand dieses Teils wird die Impedanz des Fließweges vom
elektrischen Strom zwischen dem elektrischen Leiter niedrigen Widerstands und
Masse dominieren, wenn die Masseverbindungsleitung nicht vorhanden
ist. Die Impedanz Z' des
elektrischen Stromfließweges
ist somit im wesentlichen gleich dem Widerstand (der nachstehend mit
R' bezeichnet ist)
des gesamten Fließweges,
dessen Widerstand zwischen dem elektrischen Leiter geringen Widerstands
und der Elektronenquelle den Hauptteil ausmacht.
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Fließt ein Entladungsstrom
in den elektrischen Leiter niedrigen Widerstands, wird das Verhältnis des
elektrischen Stromes, der weiter aus dem elektrischen Leiter geringen
Widerstands zur Masse über
die Leitung niedriger Impedanz fließt, zum elektrischen Strom,
der vom elektrischen Leiter niedrigen Widerstands in die Elektronenquelle über den
Aufladeschutzfilm und dann herunter zur Masse über die Elektronenemissionseinrichtungen
und die Leitungen der Elektronenquelle fließt, gleich dem Verhältnis des reziproken
Werts der Impedanz Z und desjenigen der Impedanz Z' (ungefähr gleich
R'). Wenn R' zehnmal größer als
Z ist, dann fließt
der Entladungsstrom aufgrund der elektrischen Entladung herunter
in die Masse durch die Elektronenquelle und wird ein Bruchteil des
Gegenstücks
sein, wenn es keine Leitung niedriger Impedanz gibt.
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Von
der Impedanz der Leitung niedriger Impedanz wird die Selbstinduktionskomponente
etwa 10 Ω für die Frequenz
von 10 MHz und 1 kΩ für die Frequenz
von 1 GHz sein. Wenn die Widerstandskomponente, die nachstehend
mit R aufgezeigt ist, geringer als 1 kΩ ist, wird folglich die Impedanz
Z = 1 kΩ oder
weniger für
einen Frequenzbereich unter 1 GHz oder weniger als 1/10 von Z' (ungefähr gleich
R). Wenn R kleiner als 100 Ω ist,
dann wird die Impedanz Z = 100 Ω oder
weniger für
den Frequenzbereich unter 100 MHz.
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Es
ist nicht möglich,
einfache Ausdrücke
für den
Verringerungsgrad des elektrischen Stromflusses in die Elektronenquelle
festzulegen, die als Elektronenemissionseinrichtungen dienen kann,
des Vakuumgefäßes und
der Ansteuerschaltungen vor Beschädigungen zu schützen, wenn
eine elektrische Ladung auftritt, weil der Grad in signifikanter
Weise variieren kann abhängig
von den verschiedenen Parametern des individuellen Bilderzeugungsgerätes. Sicher
ist jedoch, anzunehmen, daß der
Entladestrom, der in die Elektronenquelle fließt, ein gewisses Streumuster
in statistischer Hinsicht aufweist, als Daumenregel, die Wahrscheinlichkeit
der Beschädigung
der Elektronenquelle läßt sich
signifikant reduzieren durch Verringern des Entladungsstromes, der in
die Elektronenquelle durch eine oder zwei Stellen fließt.
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Während R' angenommen wird,
ein Minimalwert von 10 kΩ in
der obigen Beschreibung zu zeigen, kann eine gleiche Wirkung oder
sogar größere Wirkung
erwartet werden, wenn R' größer als
der obige Wert und R geringer als 1/10 oder 1/100 von R' ist.
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Der
elektrische Leiter 5 niedrigen Widerstands kann aus elektrisch
leitendem Kohlenstoff bestehen, wie einer Kohlenstoffmasse. Der
elektrische Widerstand zwischen dem elektrischen Leiter geringen
Widerstands und der Masseverbindungsleitung kann bei etwa 100 Ω gehalten
werden, ohne Schwierigkeit, durch Auswahl eines hinreichend großen Wertes
für die
Dicke des Leiters, um eine hinreichend niedrige Impedanz für den Fließweg bezüglich des anderen
elektrischen Stromfließweges
zu schaffen.
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Der
Masseverbindungsanschluß 15 läßt sich verwirklichen
in einer anderen Form als die zuvor beschriebene. Als Alternative
kann die Hinterseite der Hinterplatte herausgeführt werden.
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In 2C bedeutet
Bezugszeichen 18 einen Hochspannungszuführanschluß zum Speisen des Bilderzeugungsgliedes 12 mit
Hochspannung (Anodenspannung Va). Wie im Falle des Masseverbindungsanschlusses
enthält
der Zuführanschluß 18 einen
Leiter 16 und einen Isolator 17. Mit dieser Anordnung
können
elektrische Entladungen entlang der Seitenoberfläche des Isolators 17 auftreten,
und folglich ist der elektrische Leiter 5 niedrigen Widerstands vorzugsweise
umfangsseitig vom Durchgangsloch 7 umgeben, wie in 1 gezeigt,
um Entladungsströme
daran zu hindern, die Elektronenquelle 2 und das Vakuumgefäß zu durchfließen.
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Die
Hochspannungsleitung kann alternativ aus der Seitenplatte herausgezogen
werden. Diese Anordnung ist vom Gesichtspunkt des Aufladeschutzes
vorteilhaft, weil der Isolator keiner Hochspannung ausgesetzt ist,
und von daher elektrische Entladungen nicht häufig auftreten werden.
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Der
Aufladeschutzfilm 14 besteht nicht nur aus den Innenwandoberflächen der
Vorderplatte des Stützrahmens
und der Hinterplatte, sondern auch aus der Getterschirmplatte 9.
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Elektronenemissionseinrichtungen
beliebiger Art lassen sich für
die Elektronenquelle 2 verwenden, sofern sie geeignet sind
für ein
Bilderzeugungsgerät
in Hinsicht auf die Elektronenemissionsleistung und die Größe der Einrichtungen.
Elektronenemissionseinrichtung, die sich zum Zwecke der Erfindung verwenden
lassen, enthalten thermoionische Elektronenemissionseinrichtungen
und Kaltkathodeneinrichtungen, als Feldemissionseinrichtungen, Halbleiterelektronenemissionseinrichtungen,
Elektronenemissionseinrichtungen vom MIM-Typ und Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit.
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Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit
der Art, wie sie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. 7-235255 offenbart ist, die der Anmelder der hiesigen Patentanmeldung
eingereicht hat, können
in vorteilhafter Weise in den folgenden Ausführungsbeispielen Verwendung finden. 8A und 8B veranschaulichen
schematisch eine Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit,
wie sie im obigen Patentdokument offenbart ist. 8A ist
eine Aufsicht, und 8B ist eine Querschnittsansicht.
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Unter
Bezug auf die 8A und 8B verfügt die Einrichtung über ein
Substrat 41, ein Paar Einrichtungselektroden 42 und 43,
einen elektrisch leitenden Film 44, der mit den Einrichtungselektroden verbunden
ist. Eine Elektronenemissionszone 45 ist im Teil des elektrisch
leitenden Films gebildet. Genauer gesagt, die Elektronenemissionszone 45 ist ein
elektrischer Bereich hohen Widerstands, der im elektrisch leitenden
Film 44 durch lokales Zerstören, Deformieren oder Transformieren
des elektrischen Leiters 44 erzeugt wird, um einen Riß in einem
Verfahren zu zeigen, das als Erregerformierung bezeichnet wird.
Die Elektronen werden dann aus dem Riß und in dessen Nähe emittiert.
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Ein
Erregerformierungsprozeß ist
ein solcher, bei dem eine Spannung an das Paar Einrichtungselektroden 42 und 43 anliegt.
Die für
die Erregerformierung zu verwendende Spannung hat vorzugsweise eine
Impulswellenform. Eine Impulsspannung mit konstanter Höhe oder
eine Konstantspitzenspannung kann stetig anliegen, wie in 5A gezeigt,
oder alternativ kann eine Impulsspannung mit ansteigender Höhe oder
einer ansteigenden Spitzenspannung angelegt werden, wie in 5B gezeigt. Die
Wellenform ist nicht auf die Dreiecksgestalt beschränkt.
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Rechteckige
oder andere Gestalten können ebenfalls
verwendet werden.
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Nach
der Erregerformierungsoperation wird die Einrichtung einem "Aktivierungsprozeß" unterzogen.
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Im
Aktivierungsprozeß kann
eine Impulsspannung wiederholt die Einrichtung in einer Atmosphäre beaufschlagen,
die organische Substanzen enthält,
um eine kohlenstoffhaltige Substanz oder eine Kohlenstoffverbindung
aufzutragen, als Hauptbestandteil auf und/oder um die Elektronenemissionszone.
Im Ergebnis des Aktivierungsprozesses erhöht sich sowohl der elektrische
Strom, der zwischen den Einrichtungselektroden (Einrichtungsstrom
If) und dem elektrischen Strom fließt, der durch aus der Elektronenemissionszone
emittierten Elektronen erzeugt wird (Emissionsstrom Ie).
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Die
Elektronenemissionseinrichtung, die in einem Erregerformierungsprozeß und einem
Aktivierungsprozeß behandelt
worden ist, wird dann vorzugsweise einem Stabilisierungsprozeß unterzogen. Dies
ist ein solcher zum Beseitigen irgendwelcher organischer Substanzen,
die nahe der Elektronenemissionszone in einem Vakuumgefäß zurückbleiben.
Die Absaugeinrichtung, die für
diesen Prozeß zu
verwenden ist, enthält
vorzugsweise kein Öl,
so daß keinerlei
verdampftes Öl
sich in nachteiliger Wirkung auf die Leistungsfähigkeit der behandelten Einrichtung
auswirken kann. Somit kann die Verwendung einer Absaugeinrichtung
mit einer Sorptionspumpe und einer Ionenpumpe eine bevorzugte Wahl
sein.
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Der
Partialdruck organischen Gases im Vakuumgefäß ist so, daß kein zusätzlicher
Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung in der Einrichtung aufgetragen
wird, und ist vorzugsweise niedriger als 1,3 × 10–6 Pa
und insbesondere niedriger als 1,3 × 10–8 Pa.
Das Vakuumgefäß wird vorzugsweise
während
des Erwärmens
des gesamten Gefäßes evakuiert,
so daß organische
Moleküle
von der Innenwandung des Vakuumgefäßes adsorbiert werden, und die
Elektronenemissionseinrichtung kann ebenfalls leicht eliminiert
werden. Wenn das Vakuumgefäß vorzugsweise
auf 80 bis 250°C
erwärmt
ist, insbesondere über
150°C, für eine Zeitdauer
so lang wie möglich,
dann können
andere Heizzustände
alternativ ausgewählt
werden, und zwar abhängig
von der Größe und dem
Profil des Vakuumgefäßes und
der Konfiguration der Elektronenemissionseinrichtung im Gefäß sowie
anderer Bedingungen. Der Druck im Vakuumgefäß muß so niedrig wie möglich sein
und vorzugsweise geringer als 1 × 10–5 Pa
und insbesondere geringer als 1,3 × 10–6 Pa.
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Die
Atmosphäre
nach Abschluß des
Stabilisierungsprozesses wird vorzugsweise zum Ansteuern der Elektronenemissionseinrichtung
beibehalten, obwohl ein niedrigerer Druck alternativ verwendet werden
kann, ohne daß die
Stabilität
des Betriebs der Elektronenemissionseinrichtung oder der Elektronenquelle
beschädigt
wird, wenn die organischen Substanzen im Gefäß hinreichend beseitigt worden sind.
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Unter
Verwendung einer derartigen Atmosphäre kann die Bildung irgendwelcher
Zusatzablagerungen von Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung
in effektiver Weise unterdrückt
werden, und die Feuchtigkeit und der Sauerstoff, der vom Vakuumgefäß und dem
Substanz adsorbiert ist, können
folglich eliminiert werden, um den Einrichtungsstrom If und dem
Emissionsstrom Ie zu stabilisieren.
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9 zeigt
einen Graph in schematischer Darstellung der Beziehung zwischen
der Einrichtungsspannung Vf und dem Emissionsstrom Ie und dem Einrichtungsstrom
If einer Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit,
die in der zuvor beschriebenen Weise aufbereitet worden ist. Angemerkt
sei, daß andere
Einheiten beliebig für
Ie und If in 9 in Hinsicht auf die Tatsache
ausgewählt
werden können,
daß Ie
eine wesentlich kleinere Größe als If
hat. Ebenfalls angemerkt sei, daß sowohl die Vertikal- als
auch die Transversalachse des Graphen einen linearen Maßstab darstellt.
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Unter
Bezug auf 9 zeigt die Elektronenemissionseinrichtung
einen plötzlichen
scharfen Anstieg im Emissionsstrom Ie, wenn die angelegte Einrichtungsspannung
Vf einen gewissen Pegel überschreitet
(dieser Pegel wird nachstehend als Schwellwertspannung bezeichnet
und mit Vth in 9 aufgezeigt), wohingegen der
Emissionsstrom Ie praktisch nicht nachweisbar ist, wenn die anliegende
Spannung unter dem Schwellwert Vth liegt. Anders gesagt, die Elektronenemissionseinrichtung
ist eine nichtlineare Einrichtung mit einer deutlichen Schwellwertspannung
Vth für
den Emissionsstrom Ie. Das Bilderzeugungsgerät kann somit verwirklicht werden
durch zweidimensionales Anordnen einer Anzahl von Elektronenemissionseinrichtungen
mit einem Bilderzeugungsglied, das sich gegenüber den Einrichtungen befindet
und die Elektronenemissionseinrichtung mit einem Matrixverdrahtungssystem verbindet.
Dann können
Bilder erzeugt werden durch Ansteuern ausgewählter Elektronenemissionseinrichtungen,
um Elektronen mittels einer einfachen Matrixansteueranordnung zu
emittieren und das Bilderzeugungsglied mit Elektronen zu bestrahlen.
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Das
Bilderzeugungsglied mit einem Leuchtstoffilm ist nachstehend beschrieben. 10A und 10B stellen
schematisch zwei mögliche
Anordnungen des Leuchtstoffilms dar. Während der Leuchtstoffilm 51 nur
einen einzelnen Leuchtstoffkörper
enthält,
wenn das Anzeigefeld zur Darstellung von Schwarz- und Weißbildern
verwendet wird, muß es
zur Anzeige von Farbbildern schwarze leitende Glieder 52 und
Leuchtstoffkörper 53 enthalten,
auf denen erstere als schwarze Streifen oder als eine schwarze Matrix
bezeichnet werden, abhängig
von der Anordnung der Leuchtstoffkörper. Schwarze Streifen und
Glieder einer schwarzen Matrix sind für Farbanzeigefelder vorgesehen,
und zwar zwischen den Leuchtstoffkörpern 53, so daß eine beliebige
Mischung von drei unterschiedlichen Primärfarben weniger erkennbar sind,
und die nachteilige Wirkung des Reduzierens vom Kontrast angezeigter
Bilder oder reflektierten Außenlichts
wird abgeschwächt durch
Schwärzen
der Umgebungsbereiche. Während
normalerweise Graphit als prinzipielles Ingredienz für schwarze
Streifen verwendet wird, kann alternativ ein anderes leitendes Material
mit geringer Lichtdurchlässigkeit
und geringem Reflexionsvermögen
verwendet werden.
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Eine
Ausfäll-
oder Drucktechnik ist geeignet für
die Verwendung zum Auftragen eines Leuchtstoffmaterials auf die
Vorderplatte 11, ungeachtet der Tatsache, ob es sich um
eine Schwarzweißanzeige
oder um eine Farbanzeige handelt. Ein üblicher Metallrücken befindet
sich auf der Innenoberfläche
des Leuchtstoffilms 51. Der Metallrücken ist vorgesehen, um die
Leuchtdichte des Anzeigefeldes zu verbessern durch Veranlassen der
Lichtstrahlen, die aus den Leuchtstoffkörpern emittiert werden und
zum Inneren des Gefäßes gerichtet
sind, zur Vorderplatte 11 zurückzukehren, zur Verwendung
als Elektrode zum Anlegen einer Beschleunigungsspannung für die Elektronenstrahlen
und zum Schutz der Leuchtstoffkörper
gegenüber
Beschädigungen,
die verursacht werden können,
wenn negative Ionen kollidieren, die im Gefäß erzeugt werden. Es wird aufbereitet
durch Glätten
der inneren Oberfläche
des Leuchtstoffilms (in einer Operation, die man normalerweise "Schichten" nennt) und durch
Bilden eines Al-Films darauf durch Vakuumauftragung nach Erzeugen
des Leuchtstoffilms.
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Eine
transparente Elektrode kann auf der äußeren Oberfläche des
Leuchtstoffilms 51 erzeugt werden von der Vorderplatte,
um die Leitfähigkeit
des Leuchtstoffilms 51 zu erhöhen.
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Sorgfalt
sollte walten, die Farbleuchtstoffkörper und eine Elektronenemissionseinrichtung
genau auszurichten, wenn eine Farbanzeige beabsichtigt ist, bevor
die zuvor aufgeführten
Komponenten des Gefäßes miteinander
gebondet werden.
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Ein
dünnes
flachgebautes Elektronenstrahlbilderzeugungsgerät mit einer zuvor beschriebenen Konfiguration
kann mit bemerkenswert verbesserter Zuverlässigkeit arbeiten. Ein derart
flachgebautes Bilderzeugungsgerät
dient der Anzeige von Bildern durch Anlegen einerseits eines Abtastsignals
und eines Bildsignals an die Elektronenemissionseinrichtungen, die
mittels einer Matrixverdrahtungsanordnung verbunden sind, und andrerseits
auch einer Hochspannung an den Metallrücken des Bilderzeugungsgliedes.
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Die
Erfindung ist nachstehend weiterhin unter Bezug auf die Zeichnung
durch Beispiele erläutert.
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Beispiel 1
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In
diesem Beispiel wurde eine Elektronenquelle für ein Bilderzeugungsgerät aufbereitet
durch Anordnen einer Vielzahl von Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit
auf der Hinterplatte des Gerätes,
das als Substrat diente, wobei diese durch eine Matrixverdrahtungsanordnung verbunden
wurden. Die Herstellschritte des Gerätes sind unter Bezug auf die 3A bis 3E und 4 beschrieben.
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Schritt-a
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Nach
sorgfältigem
Reinigen einer Silikatglasplatte wurde ein SiO2-Film
darauf in einer Stärke
von 0,5 μm
durch Sprühen
erzeugt, um die Hinterplatte 1 herzustellen. Dann wurde
ein kreisförmiges
Durchgangsloch 7 (siehe 1) zum Einführen eines Hochspannungsanschlusses
durch die Hinterplatte in einem Durchmesser von 4 mm mit einem Ultraschallbohrer
gebohrt.
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Dann
wurden ein Ti-Film und ein Ni-Film nacheinander zur jeweiligen Dicke
von 5 nm und 100 nm auf die Hinterplatte durch Sprühen oder
durch Photolithographie aufgetragen, um ein Paar Einrichtungselektroden 21 und 22 für jede Elektronenemissionseinrichtung
zu erzeugen. Die Einrichtungselektroden waren voneinander um 2 μm getrennt (3A).
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Schritt-b
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Danach
wurde eine Ag-Masse auf die Hinterplatte aufgetragen, um ein vorbestimmtes
Muster durch Drucken zu bilden, und dann erfolgte das Tempern zum
Erzeugen von Y-Richtungsleitungen 23, die zum Äußeren der
Elektronenquelle verlängert
waren, um eine Zone für
die Elektronenquellenansteuerleitungen 3-2 zu bilden, wie
in 1 gezeigt. Jede dieser Leitungen war 100 μm breit und
etwa 10 μm
dick (3B).
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Schritt-c
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Dann
wurde die Masse, aufbereitet durch Mischen von PbO als Hauptbestandteil
und Glaskleber, darauf aufgetragen durch Drucken zum Erzeugen einer
etwa 20 μm
dicken Isolationsschicht 24, um die Y-Richtungsleitungen von den
X-Richtungsleitungen zu isolieren, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Isolationsschicht 24 wurde mit einem Ausschnittsbereich
für die
Einrichtungselektroden 22 einer jeden Elektronenemissionseinrichtung
versehen, um den Einrichtungselektroden zu ermöglichen, mit der zugehörigen X-Richtungsleitung
verbunden zu werden (3C).
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Schritt-d
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Danach
wurden X-Richtungsleitungen 25 auf der Isolationsschicht 24 (3D)
in einer Weise gebildet, wie sie zuvor für die Y-Richtungsleitungen 23 beschrieben
worden ist. Jede der X-Richtungsleitungen 25 war 300 μm breit und
etwa 10 μm
dick. Danach wurde ein elektrisch leitender Film 26 aus
feinen PdO-Teilchen für
jede Einrichtung gebildet.
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Genauer
gesagt, der elektrisch leitende Film 26 wurde erzeugt durch
Bilden eines Cr-Films auf dem Substrat 1, das auf sich
die Leitungen 23 und 25 trägt, mittels Sprühen, und
dann wurde eine Öffnung mit
einer Kontur entsprechend derjenigen des elektrisch leitenden Films 26 durch
den Cr-Film für
jede Einrichtung durch Photolithographie gebildet.
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Danach
wurde eine Lösung
aus einer organischen Pd-Verbindung (ccp-4230: erhältlich von
Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) aufgetragen auf den Cr-Film und
bei 300°C
für 12
Minuten in einer Atmosphäre
getempert, um einen Film aus feinen PdO-Teilchen zu bilden. Dann wurde der Cr-Film
durch Naßätzung beseitigt,
und der feine PdO-Teilchenfilm wurde abgehoben, um den elektrisch
leitenden Film 26 mit der vorbestimmten Kontur zu bilden
(3E).
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Schritt-e
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Noch
einmal wurde eine Masse aufbereitet die durch Mischen von PbO als
Hauptbestandteil, und es wurde Glaskleber auf die Hinterplatte auf
dem Bereich aufgetragen, der sich von jenen der Einrichtungselektroden 21, 22,
den X- und Y-Richtungsleitungen 25, 23 und den
elektrisch leitenden Filmen 26 unterscheidet (Elektronenquellenzone 2 in 1), entsprechend
dem Inneren des Stützrahmens 4 in 1.
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Schritt-f
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Danach
wurde eine Au-Masse auf einen 0,5 mm dicken Rahmen aus Quarzglas
aufgetragen mit einem Profil, das im wesentlichen dasselbe wie das des
zu bildenden elektrischen Leiters geringen Widerstands ist, jedoch
eine Breite hat, die geringfügig größer als
diejenige des Letzteren ist, wie in 4 gezeigt.
Dann wurde die Au-Masse getempert, um einen elektrischen Au-Leiter 5 geringen
Widerstands zu schaffen, der 2 mm breit und etwa 100 μm dick war.
Angemerkt sei jedoch, daß jede
der vier Ecken, die angrenzende Abschnitte 6 für den Masseverbindungsanschluß bereitstellen,
die Form eines Viertels eines Kreises mit einem Radius 5 mm hatten,
und der Abschnitt zum Erzeugen eines Durchgangslochs 7 für den Hochspannungseinführanschluß hatte
ein kreisförmiges
Profil mit einem Durchmesser von 8 mm, durch dessen Mitte ein Durchgangsloch
mit einem Durchmesser von 4 mm gebohrt wurde. Der elektrische Leiter 5 niedrigen
Widerstands wurde dann galvanisch auf die Hinterplatte mit dem Durchgangsloch 7 aufgetragen,
ausgerichtet mit dem Hochspannungseinführanschluß, und die Glasmasse wurde
wärmebehandelt
zur Erzeugung der Isolationsschicht und gleichzeitig zum Sichern
der Quarzglasrahmens 27, der den elektrischen Leiter 5 niedrigen
Widerstands auf der genauen Position trägt.
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Für den Rahmen 27 wurde
Quarzglas verwendet, um einen hinreichenden Schutz dielektrischen
Durchschlags zwischen dem elektrischen 5 niedrigen Widerstands und
den Elektronenquellenansteuerleitungen 3-1, 3-2 und 3-3 zu
schaffen.
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Wenn
es möglich
ist, eine hinreichende dielektrischen Spannungsfestigkeit mit der
Glasmasse zu schaffen, kann folglich die Isolationsschicht aus Glasmasse
sein und ein elektrischer Leiter 5 niedrigen Widerstands
kann darauf gebildet sein.
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Schritt-g
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Ein
Stützrahmen 4 wurde
mit der Hinterplatte durch Fritteglas gebondet, um einen Spalt zwischen der
Hinterplatte und der Vorderplatte 11 sicherzustellen, wie
in den 1 und 2A bis 2C gezeigt. Gleichzeitig
wurde ein Getter 8 fest an geeigneter Stelle durch Fritteglas
gesichert. Dann wurde ein Aufladeschutzfilm 14 gebildet,
der einen Flächenwiderstand
von etwa 108 Ω/☇ hat, und zwar durch
Sprühbeschichtung
und Dispersionslösung
feiner Kohlenstoffteilchen auf die Bereiche, die die innere Oberfläche des
Vakuumgefäßes ausmachen,
und dann durch Trocknen der Lösung.
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Schritt-h
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Dann
wurde die Vorderplatte aufbereitet unter Verwendung eines Substrats
aus Silikatglas mit einer SiO2-Schicht,
wie im Falle der Hinterplatte. Eine Öffnung zum Anschließen eines
Absaugstutzens und einer Masseverbindungsanschlußeinführstelle wurden durch Ultraschallschneiden
bilden. Danach wurden Hochspannungseinführanschlußangrenzabschnitte und Leitungen
zum Verbinden dieser mit dem Metallrücken mit Au gebildet, und dann
wurden schwarze Streifen und streifenförmige Leuchtstoffkörper für den Leuchtstoffilm
gebildet und einer Schichtungsoperation unterzogen. Dann wurde ein Al-Film
in einer Stärke
von 20 μm
durch Vakuumaufdampfen erzeugt, um einen Metallrücken zu erzeugen. Danach wurde
ein Aufladeschutzfilm 14 durch Sprühbeschichtung einer Dispersionslösung feiner Kohlenstoffteilchen
auf die Bereiche gebildet, die die Innenoberfläche des Vakuumgefäßes ausmachen, und
dann wurde die Lösung
getrocknet. Vom erzeugten Film haben die auf dem Metallrücken gebildeten Bereiche
die Wirkung des Unterdrückens
einer Reflexion einfallender Elektronenstrahlen und können von daher
vor Aufladung schützen,
die aufgrund der reflektierten Elektronen stattfindet, die mit der
Innenwandung des Vakuumgefäßes kollidieren.
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Schritt-i
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Der
an die Hinterplatte gebondete Stützrahmen 4 wurde
dann mit der Vorderplatte durch Fritteglas gebondet. Der Masseverbindungsanschluß, der Hochspannungseinführanschluß und der
Absaugstutzen wurden in dieser Arbeitsphase ebenfalls gebondet.
Der Masseverbindungsanschluß und
der Hochspannungseinführanschluß wurden
aufbereitet, indem ein Aubeschichteter Ag-Stift in einen Isolator gezwungen
wurde, der Aluminiumoxid als Hauptbestandteil enthält.
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Angemerkt
sei, daß die
Elektronenemissionseinrichtungen der Elektronenquelle und der Leuchtstoffilm
der Vorderplatte sorgfältig
für die
Lageentsprechung ausgerichtet wurden.
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Schritt-j
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Das
aufbereitete Bilderzeugungsgerät
wurde dann an eine Absaugvorrichtung über einen Absaugstutzen angeschlossen,
um das Innere des Gefäßes auf
ein Druckniveau von 10–4 Pa oder weniger zu
evakuieren, wenn ein Erregerformierungsprozeß startete.
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Der
Erregerformierungsprozeß wurde
durchgeführt
durch Anlegen einer Impulsspannung mit einem Spitzenwert, der allmählich im
zeitlichen Verlauf ansteigt, wie schematisch in 5B gezeigt,
an die Elektronenemissionseinrichtungen Zeile für Zeile entlang der X-Richtung.
Die Impulsbreite und das Impulsintervall waren T1 = 1 ms beziehungsweise
T2 = 10 ms. Während
des Erregerformierungsprozesses wurde eine Extraimpulsspannung von
0,1 V in Intervallen von der Formierungsimpulsspannung eingefügt, um den
widerstand der Elektronenemissionseinrichtung zu bestimmen, und
die Erregerformierungsprozeßoperation
wurde für
eine Zeile abgeschlossen, wenn der Widerstand 1 MΩ überschritt.
Auf diese Weise wurde eine Erregerformierungsoperation für alle Zeilen
ausgeführt,
um den Prozeß abzuschließen.
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Schritt-k
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Danach
wurde die Elektronenquelle einem Aktivierungsprozeß unterzogen.
Vor diesem Prozeß wurde
das Innere des Vakuumgefäßes weiter
evakuiert auf ein Druckniveau von weniger als 10–5 Pa
mittels einer Ionenpumpe, wobei das Bilderzeugungsgerät auf 200°C gehalten
wurde. Danach wurde Azeton in das Vakuumgefäß eingeführt, bis der Innendruck auf
1,3 × 10–2 Pa
angestiegen war.
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Dann
wurde eine Rechteckimpulsspannung mit einer Höhe von 16 V an die X-Richtungsleitungen auf
einer Eins-zu-eins-Basis angelegt. Die Impulsbreite und das Impulsintervall
waren 100 μs
beziehungsweise 125 μs.
Somit wurde eine Impulsspannung an jede der X-Richtungsleitungen
mit einem Regelabstand von 10 ms angelegt. Im Ergebnis dieses Prozesses
wurde ein Film mit Kohlenstoff als Hauptbestandteil auf und um die
Elektronenemissionszone einer jeden Elektronenemissionseinrichtung aufgetragen,
um den Einrichtungsstrom If zu erhöhen.
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Schritt-l
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Danach
wurde ein Stabilisierungsprozeß ausgeführt. Das
Innere des Vakuumgefäßes wurde erneut
mit einer Ionenpumpe für
10 Stunden evakuiert, wobei das Bilderzeugungsgerät 200°C beibehielt.
Dieser Schritt diente der Beseitigung von Molekülen organischer Substanzen,
die im Vakuumgefäß zurückblieben,
um irgendwelches weitere Wachsen des aufgetragenen Films, der Kohlenstoff
als Hauptbestandteil enthält,
zu verhindern und um die Arbeitsweise einer jeden Elektronenemissionseinrichtung
zu stabilisieren.
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Schritt-m
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Nach
Abkühlen
des Bilderzeugungsgerätes auf
Raumtemperatur wurde der Masseverbindungsanschluß mit Masse verbunden, und
eine Impulsspannung wurde an die X-Richtungsleitungen wie bei Schritt-k
angelegt, und zusätzlich
wurde eine Spannung von 5 kV an das Bilderzeugungsglied über den Hochspannungseinführanschluß angelegt,
um den Leuchtstoffilm zur Lichtemission zu veranlassen. Das Anlegen
der jeweiligen Spannungen an die X-Richtungsleitungen und an das Bilderzeugungsglied
wurde abgeschlossen nach visueller Bestätigung, daß der Leuchtstoffilm Licht
einheitlich ohne irgendwelche Bereiche emittierte, die keine Lichtemission
zeigten oder sehr dunkel erschienen. Dann wurde der Absaugstutzen
hermetisch durch Erwärmen
und Schmelzen versiegelt. Danach wurde das Bilderzeugungsgerät einer
Getter-Behandlung
unter Verwendung von Hochfrequenzheizen unterzogen, um die gesamten
Herstellungsschritte abzuschließen.
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Ein
anderer Prüfling
eines Bilderzeugungsgerätes
wurde aufbereitet durch Befolgen der oben beschriebenen Schritte,
und dann wurde die Vorderplatte teilweise ausgeschnitten, um die
Impedanz zwischen dem elektrischen Leiter niedrigen Widerstands
und Masse zu beobachten, der bei etwa 10 Ω lag. Dann wurde die Impedanz
erneut beobachtet, nachdem die elektrische Verbindung zwischen dem Masseverbindungsanschluß und Masse
abgeschnitten war, um herauszufinden, daß dieser bei etwa 1 MΩ lag, was
den elektrischen Widerstand zwischen dem elektrischen Leiter niedrigen
Widerstands und der Masse ohne Masseverbindungsleitung darstellt.
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Dann
wurden erneut Spannungen an die Elektronenquelle beziehungsweise
an das Bilderzeugungsglied des Bilderzeugungsgerätes vom Beispiel 1 angelegt,
um das Bilderzeugungsglied zur Lichtemission anzuregen. Die an das
Bilderzeugungsglied angelegte Spannung betrug 6 kV.
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Obwohl
in 6A nicht dargestellt, war der Umfangsabschnitt
der Vorderplatte des Bilderzeugungsgerätes während der obigen Beobachtung
gegenüber
Masse mit einem elektrisch leitenden Gummi gesichert, so daß im wesentlichen
kein elektrolytischer Strom zwischen der Vorderplatte und dem Stützrahmen
und zwischen dem Stützrahmen
und der Hinterplatte fließen
konnte, und das Fritteglas, das diese bondete, war vor Verschlechterung
geschützt.
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Der
Betrieb des Ansteuerns vom Bilderzeugungsgerät wurde beobachtet durch Anschließen eines
Strommessers 32 zwischen die Hochspannungsquelle 31 und
den Hochspannungszuführanschluß 18,
wie schematisch in 6A veranschaulicht, um elektrische
Entladungen über
den dadurch fließenden
elektrischen Strom festzustellen. In 6A bedeuten
Bezugszeichen 33, 34 und 35 einen Rekorder,
eine Elektronenquellenansteuerschaltung beziehungsweise das Bilderzeugungsgerät. Der Strommesser 32 stellte
normalerweise einen sehr kleinen elektrischen Strom fest, der voraussichtlich
einen Strom darstellt, der hauptsächlich durch den Aufladeschutzfilm 14 auf
der Innenwandung des Vakuumgefäßes vom
Bilderzeugungsgerät 35 fließt, obwohl Spitzen,
wie durch Pfeile in 6B aufgezeigt, gelegentlich
als Beweis dafür
auftraten, daß elektrischen Entladungen
im Vakuumgefäß auftraten.
Die Anzahl elektrischer Entladungen läßt sich bestimmen durch Aufzeichnen
des elektrischen Stromes.
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Die
Arbeitsweise des obigen Bilderzeugungsgerätes wurde kontinuierlich für 10 Stunden beobachtet,
während
denen sechs elektrische Entladungen aufgezeichnet wurde, und keine
Fehler, wie Linearfehler, wurden im dargestellten Bild gefunden.
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Beispiel 2
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Wie
im Beispiel 1 wurde ein Bilderzeugungsgerät aufbereitet, mit der Ausnahme,
daß ein
elektrischer Leiter 5 niedrigen Widerstands aus Graphitmasse
bestand, und dann wurde die Leistungsfähigkeit des aufbereiteten Gerätes in einer
Weise beobachtet, wie sie zuvor beschrieben wurde, um herauszufinden,
daß sie
als Gegenstück
zu Beispiel 1 arbeitete, in dem der elektrische Leiter niedrigen
Widerstands durch Tempern von Au gebildet wurde. Der elektrische
Widerstand zwischen dem elektrischen Leiter geringen Widerstands
vom Gerät
und Masse war etwa 100 Ω,
und kein wesentlicher Unterschied bestand zwischen dem Gerät von Beispiel
1 und dem dieses Beispiels.
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Beispiel 3
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Im
Bilderzeugungsgerät
von Beispiel 1 wurde der Masseverbindungsanschluß von der Vorderplattenseite
aus in das Vakuumgefäß eingeführt, und der
Hochspannungseinführanschluß wurde
von der Hinterplattenseite eingeführt. In diesem Beispiel wurde
im Gegensatz dazu der Masseverbindungsanschluß von der Hinterplattenseite
aus in das Vakuumgefäß eingeführt, und
der Hochspannungseinführanschluß wurde
von Vorderplatteseite eingeführt,
wie schematisch in den 7A und 7B gezeigt.
Bei der Beobachtung arbeitete das aufbereitete Bilderzeugungsgerät als Gegenstück zu Beispiel
1. Mit der Anordnung dieses Beispiels war die Querseite des Isolators 17 vom
Hochspannungsanschluß frei
von Hochspannungen, die zu elektrischen Entladungen hätten Anlaß geben
können,
und von daher war die Verwendung eines elektrischen Leiters niedrigen
Widerstands nicht erforderlich.
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Beispiel 4
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Ein
Bilderzeugungsgerät
wurde aufbereitet durch Befolgen der Schritte vom Beispiel 1, mit
der Ausnahme, daß in
Schritt-h kein Aufladeschutzfilm gebildet wurde. Wenn das Gerät angesteuert
wurde durch Anlegen einer Spannung an das Bilderzeugungsglied wie
im Beispiel 1, wurden insgesamt fünfzehn elektrische Entladungen
beobachtet, ohne daß die
Elektronenemissionseinrichtungen beschädigt wurden.
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Beispiel 5
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12A ist eine schematische Aufsicht vom Bilderzeugungsgerät, das in
diesem Beispiel aufbereitet wurde, die das Innere durch Beseitigen
der Vorderplatte aufzeigt. 12B ist
eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie 12B-12B
in 12A. In den 12A und 12B bedeutet Bezugszeichen 19 einen Masseverbindungsanschluß aus einem
elektrisch leitenden Film, der durch einen Prozeß ähnlich demjenigen der Aufbereitung
der Elektronenquellenansteuerleitungen 3-1, 3-2 und 3-3 und
des elektrischen Leiters 5 niedrigen Widerstands aufbereitet
wird. Die Verwendung eines breiten elektrisch leitenden Films verringerte
den elektrischen Widerstand dieses Bereichs hinreichend. Ansonsten war
das Bilderzeugungsgerät
dieses Beispiels identisch mit dem Gegenstück von Beispiel 1 und arbeitete
in gleicher Weise, obwohl die X-Richtungsleitungen aus dem Vakuumgefäß nur an
einem Ende herausgezogen wurden, so daß die Leitungen, die mit dem
Bezugszeichen 3-3 versehen sind, und der Masseverbindungsanschluß 19 nicht
im Gerät
dieses Beispiels geschichtet waren.
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Während Erdungsleitungen
mit dieser Anordnung mit dem Masseverbindungsanschluß 19 an einem
Ende der Hinterplatte befestigt waren, was einen Extraraum erforderte,
war in der Vorderplatte oder in der Hinterplatte kein Durchgangsloch
zum Anordnen des Masseverbindungsanschlusses erforderlich, so daß der Gesamtaufbau
des Bilderzeugungsgerätes
und von daher der Herstellungsprozeß vereinfacht war.
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Beispiel 6
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In
diesem Beispiel war der elektrische Leiter niedrigen Widerstands
auf der Querseite der Elektronenquelle angeordnet, wie in 13 schematisch gezeigt.
In der Vorderplatte war ein Durchgangsloch für den Hochspannungseinführanschluß gebildet, wie
im Beispiel 3. Ansonsten war das Gerät dieses Beispiels identisch
mit dessen Gegenstück
von Beispiel 1. Zum Ansteuern der Elektronenquelle waren die X-Richtungsleitungen
und die Y-Richtungsleitungen, die als negative Seite beziehungsweise
als positive Seite betrieben wurden, und die Elektronenemissionseinrichtungen
und die zuvor genannten Leitungen in derselben Weise wie in 3E verbunden, so
daß die
Bewegungsgröße von aus
der Elektronenquelle emittierten Elektronen eine Komponente hatte, die
in 13 von rechts nach links gerichtet war. von vom
Bilderzeugungsglied gestreuten Elektronen wurden folglich angenommne,
daß sie
geeignet sind, mit der linken Querseite des Vakuumgefäßes zu kollidieren,
und von daher konnten elektrische Entladungen dort leicht auftreten.
Dies war ein Grund dafür,
warum der elektrische Leiter niedrigen Widerstands nur auf der linken
Seite der Elektronenquelle angeordnet war, wie in 13 gezeigt,
um Beschädigungen
der Elektronenemissionseinrichtungen zu vermeiden.
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Angemerkt
sei, daß sich
die Wirkung dieses Beispiels erzielen läßt unter Verwendung von Elektronenemissionseinrichtungen
des Transversalfeldemissionstyps als Elektronenemissionseinrichtungen eines
Bilderzeugungsgerätes
nach der Erfindung. Ebenfalls sei angemerkt, daß der elektrische Leiter niedrigen
Widerstands durch irgendeinen begrenzten Bereich angeordnet werden
kann, der geeignet ist, Anlaß zu
elektrischen Entladungen aus irgendeinem anderen Grund zu geben.
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Beispiel 7
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Der
Hochspannungseinführanschluß 18 in diesem
Beispiel und der Masseverbindungsanschluß 15 wurden beide
durch die Hinterplatte eingeführt. 14 ist
eine schematische Aufsicht auf den Aufbau dieses Beispiels, die
das Innere des Gefäßes bei beseitigter
Vorderplatte zeigt. Die Querschnitte entlang der Linien 2A-2A, 2C-2C
und 7A-7A sind in den 2A, 2C beziehungsweise 7A gezeigt. Der
Leiterstift 16 des Masseverbindungsanschlusses 15 war
mit dem elektrischen Leiter 5 niedrigen Widerstands verbunden.
Wie in 14 gezeigt, wurden alle für den Masseverbindungsanschluß zu verwendenden
Hochspannungsanschlüsse,
durch die große Ströme fließen könnten, und
der Hochspannungsanschluß,
der der Hochspannung auszusetzen ist, zur Hinterseite des Bilderzeugungsgerätes herausgezogen,
mit dem Vorteil des Schutzes für
den Benutzer. Darüber
hinaus war das Bilderzeugungsgerät
frei von Vorsprüngen,
um einen Vorteil hinsichtlich der Erscheinungsform und eine ungestörte Weitwinkelansicht
bereitzustellen. Diese Anordnung war auch vorteilhaft darin, daß die Ansteuerschaltung
und andere Komponenten auf der Rückseite
der Hinterplatte angeordnet werden konnten, um letztlich die Höhe des Bilderzeugungsgliedes
zu verringern.
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Es
versteht sich jedoch, daß der
Hochspannungseinführanschluß und der
Masseverbindungsanschluß beliebig
an geeigneten Stellen angeordnet werden, abhängig vom Aufbau oder der Struktur
des Bilderzeugungsgerätes,
ohne der oben dargestellten Struktur irgendeine Beschränkung aufzuerlegen.
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Während die
vorliegende Erfindung hinsichtlich der Verwendung der Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit
für die
Elektronenquelle beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung
nicht durch irgendwelche Mittel darauf beschränkt, sondern die Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit
können
ersetzt werden durch Elektronenemissionseinrichtungen vom Feldemissionstyp,
Halbleiterelektronenemissionseinrichtungen und Elektronenemissionseinrichtungen
anderer Art.
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Während die
Hinterplatte des Bilderzeugungsgerätes als Substrat der Elektronenquelle
in einem der obigen Beispiele fungierte, können diese alternativ getrennt
so aufbereitet werden, daß das
Substrat mit der Hinterplatte befestigt wird, nachdem die Elektronenquelle
aufbereitet ist.
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Die
zuvor beschriebenen Glieder des Bilderzeugungsgerätes nach
der Erfindung können
abgewandelt werden, ohne von der Lehre und dem Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Die Zeilenrichtungsleitungen 3-1 und 3-2 in 1 können nur
von einer Seite herausgezogen werden.
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Ein
Bilderzeugungsgerät
nach der Erfindung ist folglich effektiv gegenüber Verschlechterungen und
Beschädigungen
der Elektronenquelle und der Elektronenquellenansteuerschaltungen
geschützt, wenn
elektrische Entladungen im Vakuumgefäß des Gerätes auftreten, und arbeitet
von daher zuverlässig.
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Die
Glieder des Vakuumgefäßes vom
Bilderzeugungsgerät
nach der Erfindung sind gegen Bruch geschützt, der als Ergebnis dort
auftretender elektrischer Entladungen entstehen kann.
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Letztlich
läßt sich
nach der Erfindung ein Bilderzeugungsgerät mit einer sehr flachgebauten
Elektronenquelle herstellen.
