DE69927434T2

DE69927434T2 - Bilderzeugerungsgerät und Verfahren zur seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69927434T2
Application number: DE69927434T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ohta-ku Fushimi; Kunihiro Ohta-ku Sakai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2019-05-01
Also published as: KR19990088017A; KR100368369B1; KR20020068998A; US6506087B1; US20040152391A1; EP0964422B1; JP2001015025A; KR100339801B1; EP0964422A3; KR100388184B1; US20070072507A1; KR20010110271A; DE69927434D1; US6712665B2; US20030124945A1; US7160168B2; US7297039B2; EP0964422A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bildausbildungsgerätes mit einer Bildausbildungseinrichtung und einem Abstandshalter in einer Umhüllung, wobei der Abstandshalter einen Abstand in der Umhüllung bewahrt.
Zwei Arten von Elektronenemissionselementen sind bekannt, ein Heißkathodenelement und ein Kaltkathodenelement. Als Kaltkathodenelement sind ein Elektronenemissionselement der Oberflächenleitungsbauart (nachstehend als Oberflächenleitungsemissionselement bezeichnet), ein Elektronenemissionselement der Feldemissionsbauart (nachstehend als FE-Element bezeichnet), ein Elektronenemissionselement der Metall/Isolation/Metall-Bauart (nachstehend als MIM-Element bezeichnet) oder dergleichen bekannt.
Das Oberflächenleitungsemissionselement ist beispielsweise in dem Artikel „Radio Engineering Electron Physics" von M. I. Elinson, Band 10, Seite 1290, 1965 beschrieben, und es sind andere nachstehend zu beschreibende Beispiele bekannt.
Das Oberflächenleitungsemissionselement verwendet das Phänomen, dass Elektronen emittiert werden, wenn ein Strom durch eine Dünnschicht mit einer auf einem Substrat parallel zu der Schichtoberfläche ausgebildeten geringen Fläche fließt. Die bis heute berichteten Oberflächenleitungsemissionselemente beinhalten ein Element unter Verwendung einer SnO₂-Dünnschicht von Elinson oder anderen, ein Element unter Verwendung einer Golddünnschicht (vergleiche „Thin Solid Films" von G. Dittmer, Band 9, Seite 317 (1972)), ein Element unter Verwendung einer In₂O₃/SnO₂-Dünnschicht (vergleiche „IEEE Trans. ED Conf.", von M. Hartwell und C. G. Fonstad, Seite 519 (1975)), ein Element unter Verwendung einer Kohlenstoffdünnschicht (vergleiche „Vacuum", von Hisashi Araki und anderen, Band 26 (1), Seite 22 (1983)), und dergleichen.
Ein typisches Beispiel für die Struktur eines von M. Hartwell vorgeschlagenen Oberflächenleitungsemissionselementes ist in der Draufsicht von 1 gezeigt. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 3001 ein Substrat, und das Bezugszeichen 3004 bezeichnet eine leitende Dünnschicht aus einem aufgestäubten Metalloxid. Die leitende Dünnschicht 3004 weist die Form des Buchstabens H auf. Die leitende Dünnschicht 3004 ist einem nachstehend zu beschreibenden und elektrische Energiezuführungsausbildungsvorgang genannten Energiezuführungsvorgang unterworfen, um dadurch eine Elektronenemissionsfläche 3005 auszubilden. Der Abstand L beträgt 0,5 bis 1 mm, und die Breite W beträgt 0,1 mm. Obwohl in den 2A und 2B die Elektronenemissionsfläche 3005 schematisch als Rechteck im Zentrum der leitenden Dünnschicht 3005 zur Vereinfachung gezeigt ist, gibt dies nicht die tatsächliche Form und Position der Elektronenemissionsfläche mit hoher Genauigkeit wieder.
Die Elektronenemissionsfläche 3005 des von M. Hartwell vorgeschlagenen Elementes oder anderen vorstehend beschriebenen Elementen ist im Allgemeinen ausgebildet, indem die leitende Dünnschicht 3004 einem elektrische Energiezuführungsausbildungsvorgang genannten elektrischen Energiezuführungsvorgang unterzogen wird, damit eine Elektronenemission ermöglicht wird. Mit der elektrischen Energiezufuhr wird eine konstante Gleichspannung oder eine mit einer sehr geringen Rate steigende Gleichspannung, beispielsweise bei 1 Volt/Minute, an entgegengesetzten Enden der leitenden Schicht 3004 angelegt, um die leitende Dünnschicht 3004 lokal zu zerstören, zu deformieren oder zu zersetzen, und die Elektronenemissionsfläche mit elektrisch hohem Widerstand auszubilden. In der lokal zerstörten, deformierten oder zersetzten leitenden Dünnschicht 3004 werden Risse ausgebildet. Falls eine geeignete Spannung an die leitende Dünnschicht 3004 nach dieser elektrischen Energiezufuhr angelegt ist, werden Elektronen aus einem Bereich nahe der Risse emittiert.
Als das FE-Element sind jene Elemente bekannt, die beispielsweise in dem Artikel „Field emission", Advance in Electron Physics, von W. P. Dyke und W. W. Dolan, Band 8, Seite 89 (1956) oder in dem Artikel „Physical Properties of thin-film Field emission cathodes with molybdenum cones", Journal of Applied Physics von C. A. Spindt, Band 47, Seite 5248 (1976) beschrieben sind.
Ein typisches Beispiel für die Struktur eines von C. A. Spindt vorgeschlagenen FE-Elementes ist in der Schnittansicht von 3 gezeigt. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 3010 ein Substrat, das Bezugszeichen 3011 bezeichnet eine Emitterschicht aus einem leitenden Material, das Bezugszeichen 3012 bezeichnet einen Emitterkegel, das Bezugszeichen 3013 bezeichnet eine isolierende Schicht, und das Bezugszeichen 3014 eine Gate-Elektrode 3014. Elektronen werden aus der Spitze des Emitterkegels 3012 dieses Elementes durch eine elektrische Feldemission durch Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen dem Emitterkegel 3012 und der Gate- Elektrode 3014 emittiert.
Anstelle der in 3 gezeigten Laminierungsstruktur ist außerdem ein FE-Element mit einer unterschiedlichen Struktur bekannt, bei der eine Emitter- und eine Gate-Elektrode auf einem Substrat üblicherweise parallel zu der Substratoberfläche ausgebildet sind.
Als Beispiel für das MIM-Element ist das in dem Artikel „Operation of tunnel-emission Devices" von C. A. Mead, Journal of Applied Physics, Band 32, Seite 646 (1961) beschriebene Element sowie andere Elemente bekannt. Ein typisches Beispiel für die Struktur eines Mim-Elementes ist in der Schnittansicht von 4 gezeigt. In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 3020 ein Substrat, das Bezugszeichen 3021 bezeichnet eine untere Elektrode aus Metall, das Bezugszeichen 3022 bezeichnet eine dünne isolierende Schicht von etwa 10 nm (100 Å) Dicke, und das Bezugszeichen 3023 bezeichnet eine obere Elektrode aus Metall mit einer Dicke von etwa 8 bis 30 nm (80 bis 300 Å). Elektronen werden aus der Oberfläche der oberen Elektrode 3023 des MIM-Elementes durch Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen der oberen Elektrode 3023 und der unteren Elektrode 3021 emittiert.
Die vorstehend beschriebenen Kaltkathodenelemente können Elektronen bei einer geringeren Temperatur als ein Heißkathodenelement emittieren, und sie benötigen kein Heizelement. Daher ist die Struktur einfacher als bei dem Heißkathodenelement, und es kann ein dünnes Element hergestellt werden. Selbst falls eine Anzahl von Elementen auf einem Substrat bei hoher Dichte ausgebildet werden, ist es unwahrscheinlich, dass das Problem des Wärmeschmelzens des Substrates auftritt. Obwohl die Ansprechzeit eines Heißkathodenelementes aufgrund des Erwärmens des Heizelementes gering ist, ist die Ansprechzeit eines Kaltkathodenelementes hoch.
Aus den vorstehend angeführten Gründen wurden Anwendungen von Kaltkathodenelementen energisch studiert.
Da beispielsweise das Oberflächenleitungsemissionselement unter den Kaltkathodenelementen eine einfache Struktur aufweist und leicht herzustellen ist, zeigt es den Vorteil, dass eine Anzahl von Elementen in einer großen Fläche ausgebildet werden kann. Wie in der Druckschrift JP-A-64-31332 von dem vorliegenden Anmelder offenbart ist, wurde ein Verfahren zum Ansteuern einer Anzahl von Elementen untersucht. Als Anwendungen für Oberflächenleitungsemissionselemente wurde ein Bildausbildungsgerät für eine Bildanzeigevorrichtung, eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, eine Ladungsstrahlquelle und dergleichen untersucht.
Bezüglich der Anwendung auf ein Bildanzeigegerät wurde ein Bildanzeigegerät unter Verbindung einer Kombination aus Oberflächenleitungsemissionselementen und einem Leuchtstoffelement (bzw. Fluoreszenzelement) untersucht, das Licht bei Anwendung eines Elektronenstrahls emittiert, wie es in der US-Patentschrift Nr. 5 066 883 und den Druckschriften JP-A-2-257551 und JP-A-4-28137 von dem vorliegenden Anmelder offenbart ist. Von einem Bildanzeigegerät unter Verwendung einer Kombination aus Oberflächenleitungsemissionselementen und einem Leuchtstoffelement wird erwartet, ausgezeichnetere Eigenschaften als bekannte Bildanzeigegeräte anderer Bauarten aufzuweisen. Beispielsweise im Vergleich zu dem seit neuestem vorherrschenden Flüssigkristallanzeigegerät erfordert das Bildanzeigegerät dieser Bauart kein Hintergrundlicht aufgrund der Eigenlichtemission, und es weist einen breiten Sichtwinkel auf.
Ein Verfahren zum Ansteuern einer Anzahl von FE-Elementen ist in der US-Patentschrift 4 904 895 von dem vorliegenden Anmelder offenbart. Ein Beispiel für die Anwendung von FE-Elementen auf ein Bildanzeigegerät ist das von R. Meyer in dem Artikel „Recent Development on Microtips Display at LETI", Technical Digest of 4th international Vacuum Microelectronics Conference, Nagahama, Seiten 6-9 (1991), berichtete Anzeigegerät in Flachbildbauart.
Ein Beispiel für die Anwendung einer Anzahl von MIM-Elementen auf ein Bildanzeigegerät ist in der Druckschrift JP-A-3-55738 von dem vorliegenden Anmelder offenbart.
Unter den die vorstehend beschriebenen Elektronenemissionselemente verwendenden Bildausbildungsgeräten erfordert das Anzeigegerät in Flachbildbauart mit dünner Tiefe weniger Raum und ist leichtgewichtig. Daher zog das Anzeigegerät in Flachbildbauart als Ersatz für das Anzeigegerät in CRT-Bauart Aufmerksamkeit auf sich.
5 zeigt eine Perspektivansicht eines Beispiels eines Anzeigefeldabschnitts eines Bildanzeigegerätes in Flachbildbauart. Ein Abschnitt des Feldes ist geöffnet, um die innere Struktur zu zeigen.
In 5 bezeichnet das Bezugszeichen 3115 eine Rückplatte, das Bezugszeichen 3116 bezeichnet eine Seitenwand, und das Bezugszeichen 3117 bezeichnet eine Vorderplatte. Die Rückplatte 3115, die Seitenwand 3116 und die Vorderplatte 3117 bilden eine Umhüllung (luftdichte Umhüllung), welche im Inneren des Anzeigefeldes ein Vakuum bewahrt.
Ein Substrat 3111 ist mit der Rückplatte 3115 fixiert. N × M Kaltkathodenelemente 3112 sind auf dem Substrat ausgebildet. N und M sind positive gerade Zahlen ≥ 2 und gemäß der Zielanzahl von Anzeigebildelementen geeignet eingestellt. Die N × M Kaltkathodenelemente 3112 sind gemäß 5 durch M Zeilenrichtungsleitungsbahnen 3113 und N Spaltenrichtungsleitungsbahnen 3114 verschaltet. Eine aus dem Substrat 3111, den Kaltkathodenelementen 3112, den Zeilenrichtungsleiterbahnen 3113 und den Spaltenrichtungsleiterbahnen 3114 ausgebildete Struktur wird Multielektronenstrahlquelle genannt. An jedem Schnittbereich der Zeilenrichtungsleiterbahn 3113 und der Spaltenrichtungsleiterbahn 3114 ist eine (nicht gezeigte) isolierende Schicht zwischen den Leitungen zur Bereitstellung elektrischer Isolierung ausgebildet.
Eine Leuchtstoffschicht 3118 aus einem Leuchtstoffmaterial ist auf der Bodenoberfläche der Vorderplatte 3117 ausgebildet. Die Leuchtstoffmaterialien für die rote (R), die grüne (G) und die blaue (B) Farbe der drei Primärfarben sind unterteilt beschichtet, um die Leuchtstoffschicht 3118 auszubilden. Zwischen den Farbleuchtstoffmaterialien der Leuchtstoffschicht 3118 ist (nicht gezeigtes) Schwarzfarbmaterial beschichtet. Ein Metallrücken 3119 aus Aluminium oder dergleichen ist auf der Leuchtstoffschicht 3110 auf der Seite der Rückplatte 3115 ausgebildet.
Dx1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und HV bezeichnen elektrische Verbindungsanschlüsse einer luftdichten Struktur zum elektrischen Verbinden des Anzeigefeldes mit einer nicht dargestellten elektrischen Schaltung. Dx1 bis Dxm sind mit den Zeilenrichtungsleiterbahnen 3113 der Multielektronenstrahlquelle elektrisch verbunden, Dy1 bis Dyn sind mit den Spaltenrichtungsleiterbahnen 3114 der Multielektronenstrahlquelle elektrisch verbunden, und Hv ist mit dem Metallrücken 3119 elektrisch verbunden.
Das Innere der luftdichten Umhüllung wird bei einem Vakuum von etwa 10^–4 Pa (10^–6 Torr) gehalten. Wenn die Anzeigefläche des Bildanzeigegerätes groß wird, wird die Druckdifferenz zwischen dem Inneren der luftdichten Umhüllung und dem Äußeren groß. Es ist daher nötig, eine Einrichtung bereitzustellen, damit vermieden wird, dass die Rückplatte 3115 und die Vorderplatte 3117 deformiert oder zerstört werden. Falls die Rückplatte 3115 und die Vorderplatte 3117 dick ausgebildet werden, steigt nicht nur das Gewicht des Bildausbildungsgerätes, sondern auch die Bildstörung steigt bei schräger Betrachtung, und es kann ein Parallaxenfehler auftreten. Bei dem in 5 gezeigtem Beispiel sind strukturelle Stützelemente (Abstandshalter oder Spant genannt) 3120 aus relativ dünnen Glasplatten befestigt, um gegen den Atmosphärendruck widerstandsfähig zu sein. Der Abstand zwischen dem Substrat 3111 mit der Multielektronenstrahlquelle und der Vorderplatte 3117 mit der Leuchtstoffschicht 3118 wird üblicherweise im Submillimeterbereich oder im Bereich von einigen Millimetern gehalten, und das Innere der luftdichten Umhüllung wird im Hochvakuum gehalten, wie vorstehend beschrieben ist.
Wenn eine Spannung an jedes Kaltkathodenelement 3112 über die Anschlüsse Ds1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn des Bildanzeigegerätes unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Anzeigefeldes angelegt wird, werden Elektronen von jedem Kaltkathodenelement 3112 emittiert.
Gleichzeitig wird eine Hochspannung von einigen hundert Volt bis mehreren Kilovolt über den Anschluss Hv an den Metallrücken 3119 angelegt, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen, und sie zum Kollidieren mit der inneren Oberfläche der Vorderplatte 3117 zu bringen. Die Leuchtstoffmaterialien (bzw. Fluoreszenzmaterialien) jeder die Leuchtstoffschichten (bzw. Fluoreszenzschichten) 3118 bildende Farbe emittieren Licht, und ein Bild kann angezeigt werden.
Es wurde ein Abstandshalter mit einer zum Beibehalten des Abstandes in der luftdichten Umhüllung des vorstehend beschriebenen Bildanzeigegerätes ausreichenden Abstandsbewahrungsfunktion gewünscht, und außerdem wurde ein Verfahren zum effizienten Ausbilden des Abstandshalters gewünscht.
In Anbetracht dieser Probleme wird vorliegend ein Bildausbildungsgerät von der in der US-Patentschrift US-A-5 675 212 offenbarten Art bereitgestellt, das eine Umhüllung aus Elementen einschließlich eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, die mit einem dazwischen eingestellten Abstand angeordnet sind, eine Bildausbildungseinrichtung und einen in der Umhüllung angeordneten Abstandshalter umfasst, wobei der Abstandshalter den Abstand hält, und wobei der Abstandhalter in eine Plattenform ausgebildet wurde, in dem ein Abstandshalterbasiselement geschnitten wurde.
Dieses Gerät ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine leitende Schicht, die entlang einer Längsrichtung einer nicht geschnittenen Oberfläche des Abstandshalters angeordnet ist, und wobei der Abstandshalter gegen das erste oder zweite Substrat stößt, oder sowohl gegen das erste als auch gegen das zweite Substrat stößt, wobei die leitende Schicht dazwischen angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend angeführten Bildausbildungsgerätes bereitgestellt, mit den Schritten: Schneiden eines Abstandshalterbasiselementes zur Ausbildung eines Plattenabstandshalters, die mit einer entlang einer Längsrichtung einer nicht geschnittenen Oberfläche des Abstandshalters angeordneten leitenden Schicht versehen ist; und Anstoßen des Plattenabstandshalters gegen das erste Substrat oder das zweite Substrat mit der leitenden Schicht dazwischen.
In der beiliegenden Zeichnung zeigen:
1 ein Diagramm eines Beispiels eines bekannten Oberflächenleitungsemissionselementes;
2A ein Diagramm von Wellenverläufen einer für einen elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang verwendeten Anlegespannung, und 2B einen grafischen Verlauf einer Veränderung in einem Emissionsstrom Ie;
3 ein Diagramm eines Beispiels eines bekannten FE-Elementes;
4 ein Diagramm eines Beispiels eines bekannten MIM-Elementes;
5 eine Perspektivansicht eines Anzeigefeldes eines Bildanzeigegerätes mit einem weggeschnittenen Abschnitt;
Die 6A und 6B Diagramme zur Darstellung einer auf der Abstandshalteroberfläche ausgebildeten leitenden Schicht;
7 eine Perspektivansicht eines Anzeigefeldes eines Bildausbildungsgerätes mit einem weggeschnitten Abschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 eine Draufsicht eines Substrats einer durch das Ausführungsbeispiel verwendeten Multielektronenstrahlquelle;
9 eine Schnittansicht eines Abschnitts des Substrats der durch das Ausführungsbeispiel verwendeten Multielektronenstrahlquelle;
Die 10A und 10B Draufsichten von Beispielen eines Entwurfs von Leuchtstoffmaterialen einer Vorderplatte des Anzeigefeldes;
11 eine Schnittansicht des Anzeigefeldes entlang der Linie 11-11 aus 7;
12 eine Draufsicht eines durch das Ausführungsbeispiel verwendeten Oberflächenleitungsemissionselementes in Flachbildbauart, und 12B eine Schnittansicht des Elementes;
Die 13A, 13B, 13C, 13D und 13E Schnittansichten zur Darstellung der Vorgänge zur Herstellung eines Oberflächenleitungsemissionselementes in Flachbildbauart;
14 eine grafische Darstellung der Wellenverläufe einer für den elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang verwendeten Anlegespannung;
15 eine Schnittansicht eines durch das Ausführungsbeispiel verwendeten Oberflächenleitungsemissionselementes in vertikaler Bauart;
Die 16A, 16B, 16C, 16D, 16E und 16F Schnittansichten zur Darstellung der Vorgänge zur Herstellung eines Oberflächenleitungsemissionselementes in vertikaler Bauart;
17 eine grafische Darstellung von typischen Eigenschaften eines durch das Ausführungsbeispiel verwendeten Oberflächenleitungsemissionselementes;
18 ein Blockschaltbild der Umrissstruktur einer Ansteuerungsschaltung für ein Bildanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
19 ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Elektronenstrahlquelle in einer Bauart mit Leiterentwurf;
20 eine Perspektivansicht eines Beispiels der Feldstruktur eines Bildausbildungsgerätes mit einer Elektronenstrahlquelle in einer Bauart mit Leiterentwurf;
21 eine Perspektivansicht eines Beispiels eines zur Ausbildung von Abstandshaltern verwendeten Abstandshalterbasiselementes;
22 ein Diagramm eines aus dem in 21 gezeigten Abstandshalterbasiselementes ausgebildeten Abstandshalters, der in einem Bildausbildungsgerät angeordnet ist;
23 ein Diagramm zur Darstellung eines weiteren Beispiels des Entwurfs von Leuchtstoffmaterialien; und
24 ein Blockschaltbild eines Multifunktionsbildanzeigegerätes.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben.
Das erfindungsgemäße Bildausbildungsgerät kann ein Flüssigkristallanzeigefeld, ein Plasmaanzeigefeld, ein Elektronenstrahlanzeigefeld und dergleichen umfassen. Diese Bildausbildungsgeräte weisen alle in ihrer Umhüllung die Bildausbildungseinrichtung und die Abstandshalter zum Bewahren des Abstandes in der Umhüllung auf.
Die Bildausbildungseinrichtung eines Elektronenstrahlanzeigefeldes kann beispielsweise Elektronenemissionselemente und ein Bildausbildungselement zur Ausbildung eines Bildes beinhalten, wenn Elektronen von den Elektronenemissionselementen zugeführt werden. Das Bildausbildungselement kann eine Beschleunigungselektrode zum Beschleunigen von Elektronen und ein Leuchtstoffelement beinhalten, das Licht emittiert, wenn Elektronen zugeführt werden.
Die Umhüllung eines Elektronenstrahlanzeigefeldes kann aus einem ersten und einem zweiten Substrat ausgebildet sein, die mit dem dazwischen eingestellten Abstand angeordnet sind, wobei das erste Substrat mit Elektronenemissionselementen ausgebildet ist, und das zweite Substrat mit dem Bildausbildungselement ausgebildet ist.
Der in der Umhüllung des erfindungsgemäßen Bildausbildungsgerätes anzuordnende Abstandshalter kann mit einer leitenden Schicht auf dessen Oberfläche ausgebildet sein, wie nachstehend beschrieben ist.
Gemäß 6A ist eine leitende Schicht 206 auf gegenüberliegenden Endabschnitten eines Abstandshalters 203 an den gegen das erste und das zweite Substrat 201 und 202, welche die Umhüllung bilden, anstoßenden Abschnitten des Abstandshalters 203 ausgebildet.
Anstatt dessen kann die leitende Schicht 206 auf dem Endabschnitt des Abstandshalters 203 entweder auf der Seite des ersten Substrats 201 oder auf der Seite des zweiten Substrats 202 ausgebildet sein.
Die leitende Schicht 206 definiert das Potenzial an dem Endabschnitt des Abstandshalters 203 und ist mit einem vorbestimmten Potential beaufschlagt. Die leitende Schicht 206 auf der Seite des ersten Substrats 201 ist beispielsweise mit einer Leiterbahnelektrode der Elektronenemissionselemente auf dem ersten Substrat elektrisch verbunden, wohingegen die leitende Schicht 206 auf der Seite des zweiten Substrats 202 mit der Beschleunigungselektrode auf dem zweiten Substrat 202 elektrisch verbunden ist. Die auf den gegenüberliegenden Endabschnitten des Abstandshalters angeordneten leitenden Schichten können daher die Flugbahn von aus dem Elektronenemissionselement emittierten Elektronen stabilisieren.
Gemäß 6B ist eine leitende Schicht 207 auf der Oberfläche eines Abstandselements 205 ausgebildet, und eine andere leitende Schicht 206 ist auf den gegenüberliegenden Endabschnitten des Abstandshalters 205 ausgebildet. Die leitende Schicht 206 weist eine zu der in 6A gezeigten leitenden Schicht ähnliche Funktion auf. Die leitende Schicht 207 weist einen höheren Widerstand als den der leitenden Schicht 206 auf, wobei in der Oberfläche des Abstandshalters 204 ein kleiner Strom fließt, um dadurch die auf der Abstandshalteroberfläche angesammelten Ladungen zu entfernen.
Der in 6C gezeigte Abstandshalter weist die Vorteile auf, dass auf der Abstandhalteroberfläche angesammelte Ladungen entfernt werden, und dass die Flugbahn von aus dem Elektronenemissionselement emittierten Elektronen stabilisiert werden kann.
Das nachstehend wiedergegebene Ausführungsbeispiel der Erfindung wird verwendet, wenn ein Abstandshalter mit einer darauf ausgebildeten leitenden Schicht in der Umhüllung angeordnet wird.
Zunächst wird eine leitende Schicht auf den Oberflächen eines Abstandshalterbasiselementes ausgebildet, das größer als alle in der Umhüllung anzuordnenden Abstandshalter ist. Danach wird das Abstandshalterbasiselement mit der leitenden Schicht zur Ausbildung eines Abstandshalters mit einer gewünschten Form geschnitten. Die Arbeitseffizienz kann daher über den Fall hinaus verbessert werden, bei dem die leitende Schicht ausgebildet wird, nachdem das Abstandshalterbasiselement geschnitten wird. Danach wird der Abstandshalter in der Umhüllung derart angeordnet, dass die Schneideoberfläche des Abstandshalterbasiselementes nicht gegen das erste oder das zweite Substrat anstößt, sondern die nicht geschnittene Oberfläche des Abstandshalters in Anstoß mit dem ersten oder zweiten Substrat gebracht wird.
Der Grund hierfür ist die Effektivität aus dem Gesichtspunkt der Abstandsbewahrungsfunktion. Da es außerdem eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass die leitende Schicht von dem Abstandshalterbasiselement abgeschält wird, kann die elektrische Verbindung der leitenden Schicht verbessert werden, falls die nicht geschnittene Oberfläche des Abstandshalters gegen das erste oder zweite Substrat stößt, als wenn die Schneideoberfläche des Abstandshalterbasiselementes gegen das erste oder zweite Substrat stößt. Von dem Gesichtspunkt der Arbeitseffizienz ist es vorzuziehen, dass eine Vielzahl von Abstandshaltern mit einer gewünschten Form aus einem Abstandshalterbasiselement ausgebildet wird.
Das Bildausbildungsgerät und sein Herstellungsverfahren ist nachstehend unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben.
7 zeigt eine Perspektivansicht eines Anzeigefeldes eines Bildausbildungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Abschnitt des Feldes weggeschnitten ist, um dessen innere Struktur zu zeigen.
In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 1015 eine Rückplatte, das Bezugszeichen 1016 bezeichnet eine Seitenwand, und das Bezugszeichen 1017 bezeichnet eine Vorderplatte. Die Rückplatte 1015, die Seitenwand 1016 und die Vorderplatte 1017 bilden eine luftdichte Umhüllung, welche das Innere des Anzeigefeldes im Vakuum hält. Beim Zusammenbau des Anzeigefeldes muss der Verbindungsbereich zwischen jeweiligen Komponenten hermetisch anhaften, damit der Verbindungsbereich mit ausreichender Festigkeit und Luftdichtigkeit versehen wird. Eine derartige hermetische Anhaftung wurde erzielt, indem der Verbindungsbereich beispielsweise mit Glasurmasse beschichtet wird, und das Glas in Luftatmosphäre oder in Stickstoffatmosphäre für zehn Minuten oder länger bei 400 bis 500 °C gebacken wird. Ein Verfahren zum Evakuieren des Inneren der luftdichten Umhüllung ist nachstehend beschrieben. Das Innere der luftdichten Umhüllung wird bei einem Vakuum von etwa 10^–4 Pa (10^–6 Torr) gehalten. Damit die luftdichte Umhüllung nicht durch den Atmosphärendruck oder unerwartete Stöße zerstört wird, werden Abstandshalter 1020 als eine atmosphärendruckbeständige Struktur verwendet.
Ein Substrat 1011 ist mit der Rückplatte 1015 fixiert. N × M Kaltkathodenelemente 1012 sind auf dem Substrat ausgebildet. N und M sind positive gerade Zahlen größer/gleich 2 und in Übereinstimmung mit einer Zielanzahl von Anzeigebildelementen geeignet eingestellt. Falls das Anzeigegerät für hochauflösendes TV verwendet wird, ist es vorzuziehen, N auf 300 und M auf 1000 einzustellen. Die N × M Kaltkathodenelemente 1012 sind in einfacher Matrixform durch M Zeilenrichtungsleiterbahnen 1013 und N Spaltenrichtungsleiterbahnen 1014 verschaltet. Eine Struktur aus dem Substrat 1011, den Kaltkathodenelementen 1012, den Zeilenrichtungsleiterbahnen 1013, und den Spaltenrichtungsleiterbahnen 1014 wird Multielektronenstrahlquelle genannt.
Das Material und die Form eines Kaltkathodenelementes der durch das Bildanzeigegerät verwendeten Multielektronenstrahlquelle und sein Herstellungsverfahren sind nicht beschränkt, solange eine Elektronenstrahlquelle in einfacher Matrixform verschaltete Kaltkathodenelemente aufweist. Daher können Kaltkathodenelemente wie etwa Oberflächenleitungsemissionselemente, FE-Elemente und MIM-Elemente verwendet werden.
Nachstehend ist die Struktur der Multielektronenstrahlquelle mit (nachstehend zu beschreibenden) häufigen Leitungselementen als in einfacher Matrixform verschalteten Kaltkathodenelementen beschrieben.
8 zeigt eine Draufsicht einer durch das in 7 gezeigte Anzeigefeld verwendeten Multielektronenstrahlquelle. Auf einem Substrat 1011 sind zu den in den 12A und 12B gezeigten ähnliche und nachstehend zu beschreibende Oberflächenleitungsemissionselemente angeordnet und in einfacher Matrixform durch Zeilenrichtungsleiterbahnelektroden 1003 und Spaltenrichtungsleiterbahnelektroden 1004 verschaltet. An jedem Kreuzungsbereich der Zeilenrichtungsleiterbahnelektrode 1003 und der Spaltenrichtungsleiterbahnelektrode 1004 ist eine (nicht gezeigte) isolierende Schicht zwischen den Elektroden ausgebildet, um eine elektrische Isolierung bereitzustellen.
9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 aus 8.
Die Multielektronenstrahlquelle mit der vorstehend beschriebenen Struktur wurde hergestellt, indem die Zeilenrichtungsleiterbahnelektroden 1003, die Spaltenrichtungsleiterbahnelektroden 1004, die (nicht gezeigte) Elektrodenisolationsschicht, die Elementelektroden und eine leitende Dünnschicht jedes Oberflächenleitungsemissionselementes ausgebildet wurde, und danach Energie an jedes Element über die Zeilen- und Spaltenrichtungsleiterbahnelektroden 1003 und 1004 zugeführt wurde, um einen (nachstehend zu beschreibenden) elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang und einen (nachstehend zu beschreibenden) elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang durchzuführen.
Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Substrat 1011 der Multielektronenstrahlquelle mit der Rückplatte 1015, der luftdichten Umhüllung fixiert ist, kann das Substrat 1011 selbst der Multielektronenstrahlquelle unmittelbar als Rückplatte der luftdichten Umhüllung verwendet werden, falls das Substrat 1011 der Multielektronenstrahlquelle eine ausreichende Festigkeit aufweist.
Eine Leuchtstoffschicht (bzw. Fluoreszenzschicht) 1018 aus einem Leuchtstoffmaterial wird auf der Bodenoberfläche der Vorderplatte 1017 ausgebildet. Da der Apparat gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Farbanzeigegerät ist, werden die Leuchtstoffmaterialien für die rote (R), die grüne (G) und die blaue (B) Farbe der drei Primärfarben unterteilt beschichtet, um die Leuchtstoffschicht 1018 auszubilden. Das Leuchtstoffmaterial für jede Farbe wird beispielsweise in Streifenformen gemäß 10A beschichtet, und ein schwarzfarbiges leitendes Material 1010 wird zwischen den Leuchtstoffmaterialstreifen beschichtet. Die Aufgabe des schwarzfarbigen leitenden Materials 1010 ist, eine Anzeigefarbverschiebung zu vermeiden, selbst falls es eine Verschiebung der Abstrahlungsposition eines Elektronenstrahls gibt, damit eine externe Lichtreflexion vermieden wird, um dadurch einen niedrigeren Anzeigekontrast zu vermeiden, damit das durch die Elektronenstrahlen verursachte Aufladen der Leuchtstoffschicht vermieden wird, und zu anderen Zwecken. Obwohl das schwarzfarbige leitende Material 1010 schwarzes Blei als Hauptzusammensetzung aufweist, können auch andere Materialien verwendet werden, falls die vorstehend beschriebenen Aufgaben erreicht werden.
Das Beschichten von Leuchtstoffmaterialien der drei Primärfarben ist nicht nur auf den in 10A gezeigten Streifenentwurf beschränkt. Beispielsweise der in 10B gezeigte Deltaentwurf und andere Entwürfe können ebenfalls verwendet werden.
Falls ein einfarbiges Anzeigefeld auszubilden ist, muss das schwarzfarbige leitende Material nicht notwendigerweise verwendet werden.
Ein in dem technischen Gebiet der Kathodenstrahlröhren gut bekannter Metallrücken 1019 wird auf der Leuchtstoffschicht 1018 auf der Seite der Rückplatte ausgebildet. Die Aufgabe des Metallrückens 1019 ist die Verbesserung der Lichtverwendungseffizienz durch Spiegelreflektieren des von der Leuchtstoffschicht 1018 emittierten Lichtabschnitts, das Schützen der Leuchtstoffschicht 1018 vor negativen Ioneneinschlägen, deren Verwendung als Elektrode zum Anlegen einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung, deren Verwendung als leitendem Pfad für Elektronen, welche die Leuchtstoffschicht 1018 anregten, und andere Zwecke. Der Metallrücken 1019 wurde ausgebildet, indem die Leuchtstoffschicht (fluoreszierende Schicht) 1018 auf dem Vorderplattensubstrat 1017 ausgebildet wurde, wonach die Oberfläche der Leuchtstoffschicht 1018 planarisiert wurde, und Aluminium auf der Oberfläche der Leuchtstoffschicht 1018 im Vakuum abgeschieden wurde. Falls die Leuchtstoffschicht 1018 aus Niederspannungsleuchtstoffmaterialien ausgebildet ist, muss der Metallrücken 1019 nicht verwendet werden.
Obwohl es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht verwendet wird, kann eine transparente Elektrode aus beispielsweise ITO zwischen dem Vorderplattensubstrat 1017 und der Leuchtstoffschicht 1018 ausgebildet werden, um eine Beschleunigungsspannung anzulegen, oder die Leitfähigkeit der Leuchtstoffschicht zu verbessern.
11 zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie 11-11 aus 7. In 11 entsprechen die Bezugszeichen denen in 7 verwendeten. Ein Abstandshalter 1020 ist ein durch das Verfahren gemäß dem nachstehend zu beschreibenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildeter Abstandshalter. Der Abstandshalter 1020 ist aus einem isolierendem Element 1, einer ersten leitenden Schicht (nachstehend Hochwiderstandsschicht genannt) 11 und einer zweiten leitenden Schicht 21 (nachstehend Niederwiderstandsschicht oder Zwischenschicht genannt). Die Hochwiderstandsschicht 11 ist auf der Oberfläche des isolierenden Elementes 1 zur Vermeidung von Ladungsansammlung ausgebildet. Die Niederwiderstandsschicht 21 weist einen geringeren Widerstand als die Hochwiderstandsschicht 11 auf. Die Niederwiderstandsschicht 21 ist auf den Anstoßoberflächen 3 auf der inneren Seite (wie etwa dem Metallrücken 1019) der Vorderplatte 1017 und der Oberfläche (wie etwa der Spalten- oder Zeilenrichtungsleiterbahn 1013 oder 1014) eines Substrats 1011 und auf der oberen und unteren Seitenoberfläche 5 der Hochwiderstandsschicht 11 ausgebildet. Abstandshalter sind so viele wie nötig in dem benötigten Maß angeordnet, um die Aufgaben des Abstandshalters zu erzielen. Jeder Abstandshalter ist durch Anhaftungselemente 1041 zwischen dem Inneren der Vorderplatte und der Oberfläche des Substrats 1011 fixiert. Die Hochwiderstandsschicht 11 ist mit der inneren Seite (wie etwa dem Metallrücken 1019) der Vorderplatte 1017 elektrisch verbunden, und die Oberfläche (wie etwa die Zeilen- oder Spaltenrichtungsleiterbahn 1013 oder 1014) des Substrats 1011 ist über die Niederwiderstandsschicht 21 und das Verbindungselement 1041 elektrisch verbunden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abstandshalter 1020 von der Form einer dünnen Platte und parallel zu der Zeilenrichtungsleiterbahn 1013 angeordnet und mit der Leiterbahn 1013 elektrisch verbunden.
Der Abstandshalter 1020 muss eine Isolation bereitstellen, die gegenüber einer zwischen den Zeilen- und Spaltenrichtungsleiterbahnen 1013 und 1014 auf dem Substrat 1011 und dem Metallrücken 1019 auf der unteren Oberfläche der Vorderplatte 1017 angelegten Hochspannung beständig ist, und sie muss eine Leitfähigkeit bereitstellen, die zur Vermeidung einer Ladungsansammlung auf der Oberfläche des Abstandshalters 1020 befähigt ist.
Das Isolationselement 1 des Abstandshalters 1020 kann aus Quarzglas, einem Glas mit einer reduzierten Menge von Verunreinigungen wie etwa Natrium, Natronkalkglas, oder einer Keramik wie etwa Aluminiumoxid ausgebildet sein. Das isolierende Element 1 weist vorzugsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizient auf, der nahezu gleich dem der luftdichten Umhüllung und des Substrates 1011 ist.
In der Hochwiderstandsschicht 11 des Abstandshalters 1020 fließt Strom, wobei der Strom den Wert der an die Hochpotentialseitenflächenplatte 1017 (wie etwa dem Metallrücken 1019) angelegten Beschleunigungsspannung Va, geteilt durch den Widerstandswert Rs der als Ladungsverhinderungsschicht dienenden Hochwiderstandsschicht aufweist. Der Widerstandswert Rs des Abstandshalters ist daher auf einen geeigneten Wert vom Gesichtspunkt der Aufladungsverhinderung und des Energieverbrauchs eingestellt. Vom Gesichtspunkt der Aufladungsverhinderung beträgt der Oberflächenwiderstand R/☐ vorzugsweise 10¹² Ω oder weniger. Um einen ausreichenden Aufladungsverhinderungseffekt zu erzielen, ist ein Widerstand von 10¹¹ Ω oder kleiner noch bevorzugter. Obwohl die untere Grenze des Oberflächenwiderstands von der Abstandshalterform und der über den Abstandshalter angelegten Spannung abhängt, wird er vorzugsweise auf 10⁵ Ω oder größer eingestellt.
Die Dicke t der auf dem isolierenden Element 1 ausgebildeten Aufladungsverhinderungsschicht wird vorzugsweise in einem Bereich von 10 nm bis 1 μm eingestellt. Eine Dünnschicht von 10 nm oder dünner wird üblicherweise in Inselform ausgebildet, und deren Widerstand ist instabil und ihre Reproduzierbarkeit ist schlecht, obwohl dies von der Oberflächenenergie des Materials, einem engen Kontakt mit dem Substrat und der Substrattemperatur abhängt. Falls die Schichtdicke 1 μm oder dicker ist, wird die Schichtverspannung groß, die Wahrscheinlichkeit eines Schichtabschälens wird hoch, und die Schichtausbildungszeit wird lange, was in einer schlechten Produktivität resultiert. Es ist daher vorzuziehen, die Schichtdicke auf 50 bis 500 nm einzustellen. Der Oberflächenwiderstand R/☐ ist ρ/t. Aus dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Bereich für R/☐ und t wird der spezifische Widerstand ρ vorzugsweise auf 0,1 Ω·cm bis 10⁸ Ω·cm eingestellt. Zur Verwirklichung eines noch bevorzugteren Bereichs für den Oberflächenwiderstand und die Schichtdicke wird der spezifische Widerstand ρ noch bevorzugter auf 10² Ω·cm bis 10⁶ Ω·cm eingestellt.
Die Temperatur des Abstandshalters steigt, während Strom in der Aufladungsvermeidungsschicht fließt, oder während das Anzeigegerät während seines Betriebes Wärme erzeugt. Falls der Widerstandstemperaturkoeffizient der Aufladungsvermeidungsschicht negativ ist, sinkt der Widerstandswert mit steigender Temperatur, sodass der in dem Abstandshalter fließende Strom ansteigt, um die Temperatur weiter zu erhöhen. Der Strom steigt, bis er den Grenzwert überschreitet. Der ein derartiges Stromweglaufen erlaubende Widerstandstemperaturkoeffizient weist empirisch einen negativen Wert auf, dessen Absolutwert 1 % oder mehr beträgt. Es ist daher wünschenswert, dass der Widerstandstemperaturkoeffizient der Aufladungsvermeidungsschicht kleiner als –1 % ist.
Das Material der Hochwiderstandschicht 11 mit der Fähigkeit zur Aufladungsvermeidung kann ein Metalloxid sein. Von den Metalloxiden ist ein Oxid von Chrom, Nickel oder Kupfer vorzuziehen. Der Grund hierfür ist, dass diese Oxide eine relativ geringe Sekundärelektronenemissionseffizienz aufweisen, und selbst falls von dem Kaltkathodenelement 101 emittierte Elektronen mit dem Abstandshalter 1020 kollidieren, kann der Abstandshalter kaum aufgeladen werden. Zusätzlich zu Metalloxiden ist Kohlenstoff ein bevorzugtes Material aufgrund seiner geringen Sekundärelektronenemissionseffizienz. Besonders amorpher Kohlenstoff weist einen hohen Widerstandswert auf, sodass der Widerstand des Abstandshalters leicht für eine Einstellung auf einen gewünschten Wert gesteuert werden kann.
Andere bevorzugte Materialien für die Hochwiderstandsschicht 11 mit einer Fähigkeit zur Aufladungsvermeidung sind ein Nitrit von Aluminium und ein Übergangsmetall, weil ein breiter Bereich des Widerstandswertes von einem guten Leiter zu einem Isolator gesteuert werden kann, indem die Komponente des Übergangsmetalls eingestellt wird. Andere nachstehend unter Bezugnahme auf einen Vorgang zur Herstellung eines Anzeigegerätes zu beschreibende Materialien sind ebenfalls bevorzugt, weil diese Materialien eine geringe Widerstandsänderung aufweisen und stabil sind, und außerdem der Widerstandstemperaturkoeffizient weniger als –1 % beträgt, und die Materialien leicht in der Praxis verwendet werden können. Derartige Übergangsmaterialien können Titan, Chrom, Tantal oder dergleichen sein.
Eine Nitritschicht wird auf dem isolierenden Element durch ein Schichtausbildungsverfahren wie etwa Zerstäuben, reaktives Zerstäuben in Stickstoffatmosphäre, Elektronenstrahlgasphasenabscheidung, Ionenplattieren und Ionen-unterstützte Gasphasenabscheidung abgeschieden. Eine Metalloxidschicht kann durch ähnliche Dünnschichtausbildungsverfahren ausgebildet werden. In diesem Fall wird Sauerstoffgas anstelle von Stickstoffgas verwendet. Die Metalloxidschicht kann durch CVD oder Alkoxidbeschichtung ausgebildet werden. Eine Kohlenstoffschicht kann durch Gasphasenabscheidung, Zerstäuben, CVD oder Plasma-CVD ausgebildet werden. Falls amorpher Kohlenstoff ausgebildet wird, wird eine wasserstoffenthaltende Atmosphäre verwendet, und Wasserstoffkohlengas wird als Quellgas verwendet.
Die Niederwiderstandsschichten 21 des Abstandshalters 1020 werden bereitgestellt, um die Hochwiderstandschicht 11 mit der Hochpotentialseitenvorderplatte (wie etwa dem Metallrücken 1019) und dem niederpotentialseitigen Substrat 1011 (wie etwa der Leiterbahn 1013, 1014), elektrisch zu verbinden. Die Niederwiderstandsschicht 21 wird auch Zwischenelektrodenschicht (Zwischenschicht) genannt, soweit es in der nachstehenden Beschreibung zutrifft. Die Zwischenelektronenschicht (Zwischenschicht) stellt eine Vielzahl von nachstehend beschriebenen Funktionen bereit.

(1) Die Zwischenschichten verbinden die Hochwiderstandsschicht 11 mit der Vorderplatte 1017 und dem Substrat 1011 elektrisch. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Hochwiderstandsschicht bereitgestellt, um die Oberfläche des Abstandshalters 1020 davor zu bewahren, aufgeladen zu werden. Falls die Hochwiderstandsschicht 11 unmittelbar oder über die Verbindungselemente 1041 mit der Vorderplatte (wie etwa dem Metallrücken 1019) und dem Substrat 1011 (wie etwa der Leiterbahn 1013, 1014) verbunden ist, weist die Verbindungsgrenzfläche einen großen Kontaktwiderstand auf, und auf der Abstandshalteroberfläche angesammelte Ladungen können nur schwierig schnell entfernt werden. Um dies zu vermeiden, werden die Anstoßoberfläche 3 und die Seitenoberflächen 5 des Abstandshalter 1020 in Kontakt mit der Vorderplatte 1017, dem Substrat 1011 und die Verbindungselemente 1041 mit den Niederwiderstandsschichten ausgebildet.
(2) Die Zwischenschichten bilden eine Potentialverteilung der Hochwiderstandsschicht 11 homogen aus. Die von dem Kaltkathodenelement 1012 emittierten Elektronen bilden eine Elektronenflugbahn aus, welche zu der zwischen der Vorderplatte 1017 und dem Substrat 1011 ausgebildeten Potentialverteilung passt. Um zu vermeiden, dass die Elektronenflugbahn nahe dem Abstandshalter 1020 gestört wird, ist es nötig, die Potentialverteilung der Hochwiderstandsschicht 11 in deren gesamten Bereich zu steuern. Falls die Hochwiderstandsschicht unmittelbar oder über die Verbindungselemente 1041 mit der Vorderplatte (wie etwa dem Metallrücken 1019) und dem Substrat 1011 (wie etwa den Leiterbahnen 1013, 1014) verbunden ist, wird die Potentialverteilung durch die Kontaktwiderstände an den Verbindungsgrenzflächen gestört, sodass die Potentialverteilung der Hochwiderstandsschicht 11 gegenüber dem gewünschten Muster verschoben sein kann. Um dies zu vermeiden, sind die Abstandshalterendabschnitte (die Anstoßoberfläche 3 und die Seitenoberflächen 5) in Kontakt mit der Vorderplatte 1017, dem Substrat 1011 und den Verbindungselementen 1041 mit den Niederwiderstandszwischenschichten ausgebildet, und ein gewünschtes Potential wird an die Zwischenschichten angelegt, um dadurch die Potentialverteilung der gesamten Hochwiderstandsschicht 11 zu steuern.
(3) Die Zwischenschichten steuern die Flugbahn eines emittierten Elektronenstrahls.

Die von dem Kaltkathodenelement 1012 emittierten Elektronen bilden eine Elektronenflugbahn aus, die zu der zwischen der Vorderplatte 1017 und dem Substrat ausgebildeten Potentialverteilung passt. Die von dem Kaltkathodenelement nahe dem Abstandselement emittierten Elektronen können die Befestigungsposition des Abstandselementes einschränken, und somit kann es erforderlich sein, dass die Positionen der Leiterbahnen und der Elemente verändert werden. In einem derartigen Fall ist es nötig, die Flugbahn der emittierten Elektronen zu steuern, und Elektronen einer gewünschten Position auf der Vorderplatte 1017 zuzuführen, damit ein Bild ohne Verzerrung und Störung ausgebildet wird.
Durch Ausbilden der Niederwiderstandszwischenschichten auf den oberen und unteren Seitenoberflächen 5 des Abstandshalters in Kontakt mit der Vorderplatte 1017 und dem Substrat 1011 ist es möglich, eine gewünschte Potentialverteilung nahe dem Abstandshalter 1020 zu erzielen und die Flugbahn der imitierten Elektronen zu steuern.
Die Niederwiderstandsschicht 21 ist auf einen Widerstandswert eingestellt, der ausreichend niedriger als der der Hochwiederstandsschicht 11 ist. Beispielsweise ist 10⁵ Ω·cm oder niedriger bevorzugt, und 10³ Ω·cm oder kleiner ist noch bevorzugter. Es ist außerdem vorzuziehen, dass der spezifische Wiederstand um eine Stelle niedriger als der der Hochwiderstandsschicht ist, oder noch bevorzugter um zwei Stellen oder mehr. Das Material für die Niederwiderstandsschicht 21 kann ein Metall wie etwa Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu oder Pd sein; deren Legierungen; aus Glas und Metall oder einem Metalloxid wie etwa Pd, Ag, Au, RuO₂ und Pd-Ag gebildete gedruckte Leiter; transparente Leiter wie etwa In₂O₃-SnO₂; und ein Halbleitermaterial wie etwa Polysilizium.
Das Verbindungselement 1040 ist vorzugsweise leitend, um den Abstandshalter 1020 mit der Zeilenrichtungsleiterbahn 1013 und dem Metallrücken 1019 elektrisch zu verbinden. Das Material ist vorzugsweise ein leitendes Haftmittel, Metallteilchen und einer Glasurmasse hinzugefügtes leitendes Füllmaterial.
Dx1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und Hv sind elektrische Verbindungsanschlüsse einer luftdichten Struktur zum elektrischen Verbinden des Anzeigefeldes mit einer nicht dargestellten elektrischen Schaltung. Dx1 bis Dxm sind mit den Zeilenrichtungsleiterbahnen 1013 der Multielektronenstrahlquelle elektrisch verbunden, Dy1 bis Dyn sind mit den Spaltenrichtungsleiterbahnen 1014 der Multielektronenstrahlquelle elektrisch verbunden, und Hv ist mit dem Metallrücken 1019 der Vorderplatte elektrisch verbunden.
Das Innere der luftdichten Umhüllung wird auf einen Vakuumgrad von etwa 10^–5 Pa (10^–7 Torr) zur Verwendung eines nicht dargestellten Ausstoßrohrs und einer Vakuumpumpe evakuiert, nachdem die luftdichte Umhüllung zusammengebaut wurde. Danach wird das Auslassrohr versiegelt. Zur Aufrechterhaltung des Vakuumgrades der luftdichten Umhüllung wird eine (nicht gezeigte) Einfangschicht an einer vorbestimmten Stelle im Inneren der luftdichten Umhüllung ausgebildet, unmittelbar bevor oder nachdem das Ausstoßrohr versiegelt wird. Die Einfangschicht wird durch Erhitzen eines Einfangmaterials mit Ba als Hauptbestandteil mit einem Heizelement oder durch eine Hochfrequenzerwärmung ausgebildet, um es aus der Gasphase abzuscheiden. Die Absorptionsfunktion der Einfangschicht hält das Innere der luftdichten Umhüllung auf einem Vakuumgrad von 1 × 10^–3 bis 1 × 10^–5 Pa (1 × 10^–5 bis 1 × 10^–7 Torr).
Wenn eine Spannung an jedes Kaltkathodenelement 3112 über die Anschlüsse Ds1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn des Bildanzeigegerätes unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Anzeigefeldes angelegt wird, werden Elektronen von jedem Kaltkathodenelement 1012 emittiert. Gleichzeitig wird eine Hochspannung von mehreren Hundert V bis mehreren KV über den Anschluss Hv an den Metallrücken 1019 zum Beschleunigen der emittierten Elektronen angelegt, damit dies mit der inneren Oberfläche der Vorderplatte 1017 kollidieren. Die Leuchtstoffmaterialien (fluoreszierenden Materialien) von jeder die Leuchtstoffschicht 1018 bildenden Farbe emittieren Licht, und ein Bild kann angezeigt werden.
Falls ein Oberflächenleitungsemissionselement als Kaltkathodenelement 1012 verwendet wird, beträgt üblicherweise eine an das Oberflächenleitungsemissionselement anzulegende Spannung etwa 12 bis 16 V, ein Abstand D zwischen dem Metallrücken 1019 und dem Kaltkathodenelement 1012 liegt bei etwa 0,1 bis 8 mm, und eine über dem Metallrücken 1019 und das Kaltkathodenelement 1012 anzulegende Spannung beträgt etwa 0,1 KV bis 10 KV.
Vorstehend sind die Grundstruktur und das Herstellungsverfahren des Anzeigefeldes und der Umriss des Bildanzeigegerätes gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer durch das Anzeigefeld gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Multielektronenstrahlquelle beschrieben. Das Material und die Form jedes Kaltkathodenelements und sein Herstellungsverfahren sind so lange nicht eingeschränkt, wie die durch das Bildanzeigegerät zu verwendende Multielektronenstrahlquelle eine durch einfache Matrixform verschaltete Elektronenstrahlquelle ist. Daher können ebenfalls andere Kaltkathodenelemente wie etwa Oberflächenleitungsemissionselemente, FE-Elemente und MIM-Elemente verwendet werden.
Von diesen Kaltkathodenelementen ist ein Oberflächenleitungsemissionselement besonders geeignet, weil die derzeitige Situation ein Anzeigegerät mit einem großen Anzeigeschirm benötigt, das kostengünstig ist. Genauer sind die Elektronenemissionseigenschaften eines FE-Elementes stark durch die relative Position und die Form des Emitterkegels und der Gateelektrode beeinflusst. Daher sind Herstellungstechniken mit sehr hoher Genauigkeit nötig, was unvorteilhafte Faktoren bei der Verwirklichung eines großen Anzeigeschirms und einer Herstellungskostenreduktion sind. Ein MIM-Element muss eine dünne und homogene Isolationsschicht und obere Elektrode ausbilden, was unvorteilhafte Faktoren bei der Verwirklichung eines großen Anzeigeschirms und einer Herstellungskostenreduktion sind. Im Gegensatz dazu erfordert das Oberflächenleitungsemissionselement ein relativ einfaches Herstellungsverfahren und kann leicht mit einem großen Anzeigeschirm und unter Herstellungskostenreduktion verwirklicht werden. Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass ein Oberflächenleitungsemissionselement mit einer Elektronenemissionsfläche oder einer Wandfläche aus einer Feinteilchenschicht ausgezeichnete Elektronenemissionseigenschaften aufweist und leicht herzustellen ist. Oberflächenleitungsemissionselemente sind daher zur Verwendung als Multielektronenstrahlquelle eines Bildanzeigegerätes mit einer hohen Leuchtkraft und einem großen Anzeigeschirm am geeignetsten. Das Anzeigefeld des Ausführungsbeispieles verwendet Oberflächenleitungsemissionselemente, deren Elektronenemissionsfläche und ihre naheliegende Fläche aus einer Feinteilchenschicht ausgebildet sind. Die bevorzugte Grundstruktur und das Herstellungsverfahren für ein Oberflächenleitungsemissionselement ist nachstehend zunächst beschrieben, und dann ist die Struktur einer Multielektronenstrahlquelle mit einer Anzahl von in einfacher Matrixform verschalteten Elementen beschrieben.
Bevorzugte Elementstruktur und Herstellungsverfahren für ein Oberflächenleitungsemissionselement
Typische Strukturen eines Oberflächenleitungsemissionselementes, dessen Elektronenemissionsfläche und dessen nächstliegende Fläche aus einer Feinteilchenschicht ausgebildet sind, beinhalten zwei Arten, eine horizontale Bauart und eine vertikale Bauart.
Oberflächenleitungsemissionselement der horizontalen Bauart
Zunächst ist die Struktur und das Herstellungsverfahren eines Oberflächenleitungsemissionselementes in horizontaler Bauart beschrieben.
12A zeigt eine Draufsicht der Struktur eines Oberflächenleitungsemissionselementes der horizontalen Bauart, und 12B zeigt eine Schnittansicht des Elementes. In den 12A und 12B bezeichnet das Bezugszeichen 1101 ein Substrat, die Bezugszeichen 1102 und 1103 bezeichnen Elementelektroden, das Bezugszeichen 1104 bezeichnet eine leitende Dünnschicht, das Bezugszeichen 1105 bezeichnet eine durch einen elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgebildete Elektronenemissionsfläche, und das Bezugszeichen 1113 bezeichnet eine durch einen elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang ausgebildete Dünnschicht.
Das Substrat 1101 kann aus verschiedenen Arten von Glassubstraten wie etwa einem Quarzglas und einem Natronkalkglas, aus verschiedenen Arten von Keramiksubstraten wie etwa Aluminiumoxid sowie aus diesen Substraten laminiert mit einer isolierenden Schicht aus SiO₂ sein.
Die einander zugewandten und auf dem Substrat 1101 parallel zu der Substratoberfläche ausgebildeten Elementelektroden 1102 und 1103 sind aus einem leitenden Material ausgebildet. Das Material kann ein beliebiges aus der Gruppe Metalle wie etwa Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd oder Legierungen daraus, Metalloxide wie etwa In₂O₃, SnO₂ und Halbleiter wie etwa Polysilizium ausgewähltes Material sein. Die Elektrode kann leicht durch eine Kombination aus beispielsweise Schichtausbildungstechniken wie etwa einer Vakuumgasphasenabscheidung und Strukturierungstechniken wie etwa Photolithographie und Ätzen ausgebildet sein. Andere Verfahren wie etwa Drucktechniken können ebenfalls verwendet werden.
Die Form der Elementelektroden 1102 und 1103 wird in Übereinstimmung mit dem Anwendungsfeld des Elektronenemissionselementes entworfen. Der Elektrodenabstand L wird üblicherweise in einem Bereich von mehreren zehn nm (hundert Angström) bis mehreren hundert μm oder in einem Bereich von mehreren μm bis mehreren zehn μm entworfen, was für die Anwendung auf ein Anzeigegerät vorzuziehen ist. Eine Dicke D der Elementelektrode wird in einem Bereich von mehreren zehn nm (hundert Angström) bis mehreren μm entworfen.
Die leitende Dünnschicht 1104 ist aus einer Feinteilchenschicht ausgebildet. Die Feinteilchenschicht bedeutet eine Schicht (einschließlich einer Ansammlung von Inselteilchen) mit einer Anzahl von feinen Teilchen als ausbildenden Elementen. Aus einer mikroskopischen Betrachtung der Feinteilchenschicht weist die Schicht üblicherweise die Struktur von voneinander mit Abstand angeordneten Feinteilchen, die Struktur von nahe beieinander angeordneten Feinteilchen oder die Struktur von einander überlagerten Feinteilchen auf.
Der Durchmesser eines Feinteilchens der Feinteilchenschicht liegt in dem Bereich von mehreren zehn nm (Angström) bis mehreren hundert nm (tausend Angström), oder bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 nm (10 Angström bis 200 Angström). Die Dicke einer Feinteilchenschicht wird nach Wunsch eingestellt, indem die verschiedenen Bedingungen in Betracht gezogen werden:
die Bedingung, dass die Feinteilchenschicht mit den Elementelektroden 1102 und 1103 in einem guten Zustand elektrisch verbunden sein kann;
die Bedingung, dass der nachstehend zu beschreibende elektrische Energiezufuhrausbildungsvorgang geeignet ausgeführt werden kann;
die Bedingung, dass der elektrische Widerstand der Feinteilchenschicht auf einen geeigneten Wert eingestellt werden kann;
und andere Bedingungen.
Der Durchmesser eines Feinteilchens wird in dem Bereich von mehreren zehn nm (Angström) bis mehreren hundert nm (tausend Angström) eingestellt, oder bevorzugter im Bereich von 1 bis 50 nm (10 Angström bis 500 Angström).
Das Material für die Feinpartikelschicht kann ein beliebiges Material aus der Gruppe aus Metallen wie etwa Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W und Pb; oder aus Oxiden wie etwa PdO, SnO₂, In₂O₃, PbO und Sb₂O₃; aus Boriden wie etwa HfB₂, ZrB₂, LaB₆, CeB₆, YB₄ und GdB₄; aus Karbiden wie etwa TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC; aus Nitriden wie etwa TiN, ZrN und HfN; aus Halbleitern wie etwa Si und Ge sowie aus Kohlenstoff gebildeten Gruppe ausgewählt sein.
Gemäß vorstehender Beschreibung wurde der Schichtwiderstand der Feinpartikelschicht der leitenden Dünnschicht 1104 im Bereich von 10³ bis 10⁷ Ω/☐ eingestellt.
Es ist wünschenswert, dass die leitende Dünnschicht 1104 mit den Elementelektroden 1102 und 1103 in einem geeigneten Zustand elektrisch verbunden ist. Die leitende Dünnschicht 1104 ist daher teilweise über die Elementelektroden 1102 und 1103 überlagert. Bei dem in den 12A und 12B gezeigten Beispiele wird diese Überlagerung durch eine Laminierung des Substrats, der Elementelektroden, der leitenden Dünnschicht in dieser Reihenfolge vom Boden aus verwirklicht. Die Laminierung kann aus dem Substrat, der leitenden Dünnschicht und die Elementelektroden in dieser Reihenfolge von dem Boden aus ausgebildet werden.
Der Elektronenemissionsbereich 1105 ist aus in der leitenden Dünnschicht 1104 teilweise ausgebildeten Rissen ausgebildet und weist einen höheren elektrischen Widerstand als die periphere leitende Dünnschicht auf. Die Risse sind in der leitenden Dünnschicht 1104 durch den nachstehend zu beschreibenden elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgebildet. Feine Teilchen mit einem Durchmesser von mehreren Angström bis mehreren hundert Angström sind in einigen Fällen in den Rissen angeordnet. Da es schwierig ist, die Position und die Form des Elektronenemissionsbereichs genau und korrekt zu ziehen, sind diese in den 12A und 12B schematisch gezeigt.
Die Dünnschicht 1113 ist aus Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung und bedeckt den Elektronenemissionsbereich 1105 und seinen naheliegenden Bereich. Die Dünnschicht 1113 wird durch den nachstehend zu beschreibenden elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang ausgebildet, nachdem der elektrische Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgeführt wurde.
Die Dünnschicht 1113 ist aus einem kristallinen Graphit, polykristallinen Graphit oder amorphen Kohlenstoff oder einer Mischung daraus ausgebildet. Die Dicke der Dünnschicht 1113 ist vorzugsweise auf 50 nm (500 Angström) oder dünner ausgebildet, oder noch bevorzugter auf 30 nm (300 Angström) oder dünner. Da es schwierig ist, die Position und die Form der Dünnschicht 1113 genau zu zeichnen, ist diese in den 12A und 12B schematisch gezeigt.
Vorstehend ist die bevorzugte Grundstruktur des Elementes beschrieben. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das nachstehend beschriebene Element verwendet.
Das Substrat 1101 wurde aus Natronkalkglas ausgebildet, und die Elementelektroden 1102 und 1103 wurden aus einer Nickeldünnschicht ausgebildet. Die Dicke D der Elementelektrode wurde auf 100 nm (1000 Angström) eingestellt, und der Abstand L zwischen den Elektroden wurde auf 2 μm eingestellt.
Die Hauptbestandteile der Feinteilchenschicht waren Pd oder PdO, die Dicke der Feinteilchenschicht wurde auf etwa 10 nm (100 Angström) eingestellt, und deren Breite wurde auf 100 μm eingestellt.
Nachstehend wird ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleitungsemissionselementes in horizontaler Bauart beschrieben.
Die 13A bis 13D zeigen Schnittansichten zur Darstellung der Vorgänge zur Herstellung eines Oberflächenleitungsemissionselementes, wobei deren Elemente durch Bezugszeichen bezeichnet sind, die identisch zu den in den 12A und 12B verwendeten sind.

(1) Zunächst werden gemäß 13A Elementelektroden 1102 und 1103 auf einem Substrat 1101 ausgebildet. Bei der Ausbildung der Elementelektroden 1102 und 1103 wird das Substrat 1101 zunächst ausreichend mit einem Reinigungsmittel, reinem Wasser und einem organischen Lösungsmittel ausreichend gesäubert. Danach wird das Material der Elementelektrode beispielsweise durch Vakuumsschichtausbildungstechniken wie etwa Gasphasenabscheidung und Zerstäubung abgeschieden. Danach wird das abgeschiedene Elektrodenmaterial durch Photolithographie-/Ätztechniken zur Ausbildung eines Paares Elementelektroden 1102 und 1103 gemäß 13A strukturiert.
(2) Sodann wird eine leitende Dünnschicht 1104 gemäß 13B ausgebildet. Bei der Ausbildung der leitenden Dünnschicht 1104 wird eine organische Metalllösung auf der Oberfläche des mit dem in 13A gezeigten Paar von Elementelektroden 1102 und 1103 ausgebildeten Substrat beschichtet und erhitzt und zur Ausbildung einer Feinteilchenschicht gebacken. Dieser Feinteilchenschicht wird durch Photolithographie/Ätzen in eine vorbestimmte Form strukturiert. Die organische Metalllösung ist eine Lösung aus einer organischen Metallverbindung mit einem Feinteilchenmaterial der leitenden Dünnschicht als ihren Hauptbestandteilen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde Pd für die Hauptbestandteile verwendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde außerdem die organische Metalllösung durch ein Tauchverfahren beschichtet. Andere Verfahren wie etwa ein Aufschleuderverfahren oder ein Sprühverfahren können ebenfalls verwendet werden. Als Verfahren zur Ausbildung der leitenden Dünnschicht aus einer Feinteilchenschicht kann anstelle der Beschichtung der organischen Metalllösung wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vakuumgasphasenabscheidung, ein Zerstäubungsvorgang oder eine chemische Gasphasenabscheidung verwendet werden.
(3) Danach wird gemäß 13C ein elektrische Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgeführt, um einen Elektrodenemissionsbereich 1105 auszubilden, indem eine geeignete Spannung zwischen den Elementelektroden 1102 und 1103 von einer Ausbildungsenergieversorgungsquelle 1110 angelegt wird.

Der elektrische Energiezufuhrausbildungsvorgang ist ein Vorgang zum elektrischen Erregen der leitenden Dünnschicht 1104 aus einer Feinteilchenschicht zum teilweisen Zerstören, Deformieren oder Zersetzen der leitenden Dünnschicht und zum Umwandeln der Struktur der Schicht in eine zur Elektronenemission geeignete Struktur. Die Struktur der leitenden Dünnschicht aus einer geeignet zur Elektronenemission umgewandelten Feinteilchenschicht (d. h., in den Elektronenemissionsbereich 1105) wird mit geeigneten Rissen ausgebildet. Im Vergleich zu dem Zustand, bevor der Elektronenemissionsbereich 1105 ausgebildet ist, steigt der zwischen den Elementelektroden 1102 und 1103 gemessene elektrische Widerstand, nachdem der Elektronenemissionsbereich 1105 ausgebildet wurde, beträchtlich.
Beispiele für geeignete Wellenformen einer von der Ausbildungsenergieversorgungsquelle 1111 anzulegenden Spannung sind in 14 gezeigt, um den elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang näher zu beschreiben. Die für den Ausbildungsvorgang der leitenden Dünnschicht aus Feinteilchen angelegte Spannung ist vorzugsweise eine Impulsspannung. Gemäß 14 wurden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dreieckige Impulse mit einer Impulsbreite T1 aufeinanderfolgend mit einem Impulsintervall von T2 angelegt. Dabei wurde der Spitzenwert Vpf des dreieckigen Impulses graduell erhöht. Überwachungsimpulse Pm zum Überwachen des Ausbildungszustandes des Elektronenemissionsbereichs 1105 wurden zwischen die dreieckigen Impulse mit einem geeigneten Intervall eingefügt, und der Strom wurde mit einem Amperemeter 1111 gemessen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde beispielsweise der elektrische Energiezufuhrausbildungsvorgang unter den Bedingungen einer Vakuumatmosphäre von etwa 10^–3 nm (10^–5 Torr), einer Impulsbreite T1 von 1 ms, einem Impulsintervall T2 von 10 ms und einem Spitzenspannungsanstieg Vps von 0,1 V pro Impuls ausgeführt. Der Überwachungsimpuls Pm wurde jedes Mal eingefügt, nachdem fünf Dreiecksimpulse angelegt wurden. Um den Ausbildungsvorgang widrig zu beeinflussen wurde die Spannung Vpm des Überwachungsimpulses auf 0,1 V eingestellt. Wenn der elektrische Widerstand zwischen den Elementelektroden 1102 und 1103 1 × 10⁶ Ω annahm, d. h. wenn der Strom des mit dem Amperemeter 1111 gemessenen Monitorimpulses 1 × 10^–7 Ampere oder weniger annahm, wurde der elektrische Energiezufuhrausbildungsvorgang beendet.
Das Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispieis ist ein bevorzugtes Verfahren zur Ausbildung eines Oberflächenleitungsemissionselementes. Falls der Entwurf eines Oberflächenleitungsemissionselementes verändert wird, beispielsweise falls das Material und die Dicke der Feinteilchenschicht und der Elementelektrodenabstand L verändert werden, ist es vorzuziehen, die Bedingungen des elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgangs geeignet zu wechseln.

(4) Danach wird gemäß 13D der elektrische Energiezufuhraktivierungsvorgang ausgeführt, um die Elektronenemissionseigenschaften zu verbessern, indem eine geeignete Spannung zwischen die Elementelektroden 1102 und 1103 von einer Aktivierungsenergieversorgungsquelle 1112 angelegt wird.

Der elektrische Energiezufuhraktivierungsvorgang ist ein Vorgang zur Abscheidung von Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung auf einem Bereich nahe dem Elektronenemissionsbereich 1105, in dem der durch den elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgebildete Elektronenemissionsbereich 1105 elektrisch erregt wird. In 13D sind Abscheidungen von Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen als Element 1113 schematisch gezeigt. Der Emissionsstrom bei derselben Anlegespannung war in der Lage, typischerweise um das hundertfache im Vergleich zu dem vor dem elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang gemessenen Strom anzusteigen.
Im einzelnen wurden Spannungsimpulse unter Vakuumatmosphäre im Bereich von 10^–2 bis 10^–3 Pa (10^–4 bis 10^–5 Torr) zur Abscheidung von Kohlenstoff oder von Kohlenstoffverbindungen unter Verwendung von organischen Verbindungen in der Vakuumatmosphäre als Quellmaterialien periodisch angelegt. Die Abscheidungen 1113 sind aus einem kristallinen Graphit, Polysiliziumgraphit oder amorphen Kohlenstoff oder einer Mischung daraus. Die Schichtdicke beträgt 50 nm (500 Angström) oder dünner oder bevorzugter 30 nm (300 Angström) oder dünner.
Beispiele für geeignete Wellenformen einer von der Aktivierungsenergieversorgungsquelle 1112 anzulegenden Spannung sind in 2A gezeigt, um den elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang näher zu beschreiben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der elektrische Energiezufuhrvorgang ausgeführt, indem ein rechteckiger Impuls mit einer konstanten Spannung periodisch angelegt wurde. Genauer wurde die Spannung Vas des rechteckigen Impulses auf 14 V eingestellt, die Impulsbreite T3 wurde auf eine ms eingestellt, und das Impulsintervall T4 wurde auf 10 ms eingestellt. Das Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein bevorzugtes Verfahren zur Ausbildung eines Oberflächenleitungsemissionselementes. Fall der Entwurf des Oberflächenleitungsemissionselementes verändert wird, ist es vorzuziehen, die Bedingungen des elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgangs geeignet zu ändern.
Das Bezugszeichen 1114 in 13D bezeichnet eine Anodenelektrode zum Messen eines Stromes Ie von aus dem Oberflächenleitungsemissionselemente emittierten Elektronen. Eine Gleichspannungshochspannungsquelle 1115 und ein Amperemeter 1116 sind mit der Anodenelektrode 1114 verbunden. Falls der Aktivierungsvorgang ausgeführt wird, nachdem das Substrat 1101 in einem Anzeigefeld zusammengebaut ist, kann der Leuchtstoffschirm des Anzeigefeldes als die Anodenelektrode 1114 verwendet werden.
Während eine Spannung von der Aktivierungsenergieversorgungsquelle 1112 angelegt ist, wird der Emissionsstrom Ie mit dem Amperemeter 1116 gemessen, um den Zustandsfortschritt des elektrischen Energiezufuhrvorgangs zu überwachen, und den Betrieb der elektrischen Energiezufuhrversorgungsquelle 1112 zu steuern. Ein Beispiel des mit dem Amperemeter 1116 gemessenen Emissionsstroms Ie ist in 2B gezeigt.
Mit dem Beginn des Anlegens der Impulsspannung von der Aktivierungsenergieversorgungsquelle 1112 steigt der Emissionsstrom Ie mit verstreichender Zeit und geht schließlich in die Sättigung, wobei er kaum noch ansteigt. Wenn der Emissionsstrom Ie annähernd gesättigt ist, wird das Anlegen der Spannung von der Aktivierungsenergieversorgungsquelle beendet, um den elektrischen Energieversorgungsaktivierungsvorgang zu stoppen.
Die elektrischen Energiezufuhrbedingungen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind bevorzugte Bedingungen zur Ausbildung eines Oberflächenleitungsemissionselementes. Falls der Entwurf eines Oberflächenleitungsemissionselementes verändert wird, ist es vorzuziehen, die Bedingungen der elektrischen Erregung geeignet zu ändern.
Das in 13E gezeigte Oberflächenleitungsemissionselement in horizontaler Bauart wurde auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt.
Oberflächenleitungsemissionselement in vertikaler Bauart
Nachstehend wird eine weitere typische Struktur des Oberflächenleitungsemissionselementes mit einer in dem Elektronenemissionsbereich und seinem naheliegenden Bereich ausgebildeten Feinteilchenschicht beschrieben, d.h. die Struktur eines Oberflächenleitungsemissionselementes in vertikaler Bauart.
15 zeigt eine schematische Schnittansicht der Grundstruktur eines Oberflächenleitungsemissionselementes in vertikaler Bauart. In 15 bezeichnet das Bezugszeichen 1201 ein Substrat, die Bezugszeichen 1202 und 1203 bezeichnen Elementelektroden, das Bezugszeichen 1206 bezeichnet ein Stufenausbildungselement, das Bezugszeichen 1204 bezeichnet eine leitende Dünnschicht aus einer Feinteilchenschicht, das Bezugszeichen 1205 bezeichnet einen durch einen elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgebildeten Elektronenemissionsbereich, und das Bezugszeichen 1213 bezeichnet eine durch einen elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang ausgebildete Dünnschicht.
Unterschiedliche Punkte des Elementes in vertikaler Bauart gegenüber dem vorstehend beschriebenen Element in horizontaler Bauart sind, dass eine der Elementelektroden 1202 auf dem Stufenausbildungselement 1206 ausgebildet ist, und dass die leitende Dünnschicht 1204 die Seite des Stufenausbildungselementes 1206 bedeckt.
Daher ist der Elementelektrodenabstand L des in den 12A und 12B gezeigten horizontalen Elementes in dem Element nach vertikaler Bauart als Stufenhöhe LS des Stufenausbildungselementes 1206 definiert. Die Materialien des Substrates 1201, der Elementelektroden 1202 und 1203 und der leitenden Dünnschicht 1204 aus einer Feinteilchenschicht können die des vorstehend beschriebenen Elementes in horizontaler Bauart sein. Das Stufenausbildungselement 1206 ist aus einem elektrisch isolierenden Material wie etwa SiO₂ ausgebildet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleitungsemissionselementes in vertikaler Bauart beschrieben. Die 16A bis 16F zeigen Schnittansichten zur Darstellung der Herstellungsvorgänge, wobei jede Komponente durch Bezugszeichen bezeichnet ist, die identisch zu den in 15 verwendeten sind.

(1) Zunächst wird gemäß 16A eine Elementelektrode 1203 auf einem Substrat 1201 ausgebildet.
(2) Danach wird gemäß 16B eine isolierende Schicht laminiert, damit ein Stufenausbildungselement ausgebildet wird. Die isolierende Schicht kann durch Zerstäuben von SiO₂ laminiert werden, oder sie kann durch beliebige andere Verfahren wie etwa eine Vakuumgasphasenabscheidung und einen Druckvorgang ausgebildet werden.
(3) Danach wird gemäß 16C eine Elementelektrode 1202 auf der isolierenden Schicht ausgebildet.
(4) Sodann wird gemäß 16D ein Abschnitt der isolierenden Schicht entfernt, beispielsweise durch einen Ätzvorgang, um die Elementelektrode 1203 freizulegen.
(5) Daraufhin wird gemäß 16E eine leitende Dünnschicht 1204 unter Verwendung einer Feinteilchenschicht ausgebildet. Ähnlich zu dem Element in horizontaler Bauart kann diese leitenden Dünnschicht 1204 durch ein Schichtausbildungsverfahren wie etwa eine Beschichtung ausgebildet sein.
(6) Dann wird ähnlich wie bei dem Element in horizontaler Bauart ein elektrischer Energiezufuhrausbildungsvorgang ausgeführt, um einen Elektronenemissionsbereich auszubilden (es wird ein zu dem unter Bezugnahme auf 13C beschriebenen elektrischen Energiezufuhrausbildungsvorgang für ein Element in horizontaler Bauart ähnlicher Vorgang ausgeführt).
(7) Daraufhin wird ähnlich wie bei dem Element in horizontaler Bauart ein elektrischer Energiezufuhraktivierungsvorgang ausgeführt, um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung abzuscheiden (es wird ein zu dem unter Bezugnahme auf 13D beschriebenen elektrischen Energiezufuhraktivierungsvorgang für ein Element in horizontaler Bauart ähnlicher Vorgang ausgeführt).

Auf die vorstehende Weise wird das in 16F gezeigte Oberflächenleitungsemissionselement in vertikaler Bauart hergestellt.
(Eigenschaften eines mit einem Anzeigegerät verwendeten Oberflächenleitungsemissionselementes)
Die Strukturen und Herstellungsverfahren von Oberflächenleitungsemissionselementen in horizontaler und vertikaler Bauart sind vorstehend beschrieben. Nachstehend werden die Eigenschaften eines mit einem Anzeigegerät verwendeten Elementes beschrieben.
17 zeigt die typischen Eigenschaften des (Emissionsstromes Ie) bezüglich der (Elementspannung Vf) sowie die typischen Eigenschaften des (Elementstromes If) bezüglich der (Elementspannung Vf) eines mit einem Anzeigegerät verwendeten Elementes. Der Emissionsstrom Ie ist bedeutend kleiner als der Elementstrom If und man kann sie nur schwierig im selben Maßstab darstellen. Daher sind diese Ströme bei der graphischen Darstellung von 17 mit optionalen Maßstäben gezeigt.
Das mit dem Anzeigegerät verwendetet Element weist die nachstehend beschriebenen drei Merkmal bei dem Emissionsstrom Ie auf.
Zunächst steigt der Emissionsstrom Ie abrupt an, wenn eine größere Spannung als eine bestimmte Spannung (die Schwellenwertspannung Vth genannt wird) an das Element angelegt wird, wohingegen beim Anlegen einer kleineren Spannung als der Schwellenwertspannung Vth der Emissionsstrom kaum erfasst wird. Das Element ist nämlich ein nicht lineares Element mit einer bestimmten Schwellenwertspannung Vth relativ zum Emissionsstrom.
Da der Emissionsstrom Ie sich mit der an das Element angelegten Spannung Vf ändert, kann zum zweiten das Ausmaß des Emissionsstroms durch die Elementspannung Vf gesteuert werden.
Drittens ist die Ansprechgeschwindigkeit des Emissionsstromes Ie gegenüber der Elementspannung Vf schnell. Es ist daher möglich, die von dem Element gemäß der Zeitdauer, während der die Spannung Vf angelegt ist, emittierte Ladungsmenge an Elektronen zu steuern.
Da ein Oberflächenleitungsemissionselement die vorstehend beschriebenen Merkmale aufweist, ist es möglich, diese mit einem Anzeigegerät zu verwenden. Beispielsweise bei einem Anzeigegerät mit einer Anzahl von Elementen in Übereinstimmung mit Bildelementen eines Anzeigeschirms, kann ein Bild durch sequentielles Abtasten des Anzeigeschirms unter Verwendung des ersten Merkmals angezeigt werden. Es wird nämlich eine geeignete Spannung größer gleich der Schwellenwertspannung Vth entsprechend einer gewünschten Bildelementhelligkeit an das anzusteuernde Element angelegt, während eine kleinere Spannung als die Schwellenwertspannung Vth an die nicht ausgewählten Elemente angelegt wird. Durch sequentielles Ändern eines anzusteuernden Elementes ist es möglich, ein Bild durch sequentielles Abtasten des Anzeigeschirmes anzuzeigen. Unter Verwendung des zweiten oder dritten Merkmals kann die Bildelementhelligkeit gesteuert werden, sodass eine abgestufte Anzeige eines Bildes möglich ist.
18 zeigt ein Blockschaltbild der Entwurfsstruktur einer zum Anzeigen eines Bildes unter Verwendung eines Televisionssignals gemäß dem NTSC-System verwendeten Ansteuerungsschaltung. In 18 entspricht ein Anzeigefeld 1701 dem vorstehend beschriebenen Anzeigefeld und wird auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt und betrieben. Eine Abtastschaltung 1702 tastet Anzeigeleitungen ab, und eine Steuerschaltung 1703 erzeugt ein an die Abtastschaltung 1702 zuzuführendes Signal und andere Signale. Ein Schieberegister 1704 verschiebt die Daten einer Zeile, und ein Zeilenspeicher 1705 führt die Daten einer Zeile, die von dem Schieberegister 1704 zugeführt wurden, einer modulierenden Signalerzeugungseinrichtung 1707 zu. Eine Synchronisationssignaltrennungsschaltung 1706 trennt ein Synchronisationssignal von einem NTSC-Signal.
Die Funktion jedes Elementes des in 18 gezeigten Anzeigegerätes ist nachstehend im Einzelnen beschrieben. Das Anzeigefeld 1701 ist mit einer externen elektrischen Schaltung über Anschlüsse Dx1 bis Dxm, Anschlüsse Dy1 bis Dyn und einen Hochspannungsanschluss Hv verbunden. Von diese Anschlüssen sind die Anschlüsse Dx1 bis Dxm mit Abtastsignalen zum sequentiellen Ansteuern einer Multielektronenstrahlquelle des Anzeigefeldes 1701 versorgt, d.h. in einer Matrixform von M-Zeilen und N-Spalten verschalteten Kaltkathodenelementen, eine Zeile (N-Elemente) nach der anderen. Die Anschlüsse Dy1 und Dyn werden mit modulieren Signalen zum Steuern eines Ausgangselektronenstrahls von jedem der N-Elemente einer Zeile versorgt, die durch das jeweilige Abtastsignal ausgewählt wird. Der Hochspannungsanschluss Hv wird mit einer Hochgleichspannung versorgt, beispielsweise 5 kV von einer Gleichspannungsquelle Va. Diese Spannung wird als Beschleunigungsspannung zum Versorgen jedes Elektronenstrahlausgangs der Multielektronenstrahlquelle mit einer ausreichenden Energie zum Anregen der Leuchtstoffmaterialien verwendet.
Nachstehend ist die Abtastschaltung 1702 beschrieben. Diese Schaltung 1702 umfasst M Schaltelemente (in 18 schematisch als S1 bis Sm gezeigt), von denen jedes entweder eine Ausgangsspannung von einer Gleichspannungsquelle Vx oder 0 V (Masse) auswählt, und die ausgewählte Spannung an jeden der Anschlüsse Dx1 bis Dxm 1701 zuführt. Jedes der Schaltelemente S1 bis Sm arbeitet in Reaktion auf ein Steuersignal Tscan, das von der Steuerschaltung 1703 ausgegeben wird, und kann durch die Kombination von Schaltelementen wie etwa FETs leicht verwirklicht werden. Die Gleichspannungsquelle Vx wird gemäß den Eigenschaften des in 17 gezeigten Kaltkathodenelementes entworfen, sodass es eine kleinere Konstantspannung als die Elektronenemissionsschwellenwertspannung Vth ausgeben und diese als Ansteuerungsspannung an die nicht ausgewählten Elemente anlegen kann.
Die Steuerschaltung 1703 arbeitet, um die Betriebszeitabläufe von jeweiligen Komponenten anzupassen, damit ein Bild gemäß einem extern zugeführten Bildsignal sauber angezeigt wird. In Übereinstimmung mit einem nachstehend zu beschreibenden und von der Synchronisationssignaltrennungsschaltung 1706 zugeführten Synchronisationssignal Tsync erzeugt die Steuerschaltung 1703 verschiedene Steuersignale inklusive Tscan, Tsft und Tmry und führt diese verschiedenen Komponenten zu. Die Synchronisationssignaltrennungsschaltung 1706 ist eine Schaltung zum Trennen eines extern eingegebenen NTSC-Televisionssignals in Synchronisationssignalkomponenten und Helligkeitssignalkomponenten. Bekanntermaßen kann diese Schaltung 1706 unter Verwendung einer Frequenztrennungs-(Filter-)Schaltung leicht verwirklicht werden. Das durch die Synchronisationstrennungsschaltung 1706 getrennte Synchronisationssignal beinhaltet bekanntermaßen ein vertikales Synchronisationssignal und ein horizontales Synchronisationssignal. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind diese Synchronisationssignale gemeinsam durch das Tsync-Signal dargestellt. Die aus dem Televisionssignal separierten Helligkeitssignalanteile sind ebenfalls zur Vereinfachung der Beschreibung kollektiv durch ein DATA-Signal dargestellt. Das DATA-Signal wird in das Schieberegister 1704 eingegeben.
Das Schieberegister 1704 wandelt das Bild-DATA-Signal jeder Zeile seriell/parallel um, in die es sequentiell und seriell eingegeben wurde, wobei es auf das von der Steuerschaltung 1703 zugeführte Steuersignal Tsft anspricht. Dieses Steuersignal Tsft arbeitet daher als Schiebetakt des Schieberegisters 1704. Die seriell/parallel umgewandelten Bilddaten einer Zeile (Ansteuerungsdaten von N-Elementen) werden von dem Schieberegister 1704 als N Signale mit Id1 bis Idn ausgegeben.
Der Zeilenspeicher 1705 speichert die Bilddaten Id1 bis Idn einer Zeile für eine notwendige Zeit in Reaktion auf das von der Steuerschaltung 1703 zugeführte Steuersignal Tmry. Die gespeicherten Daten werden als I'd1 bis I'dn an die modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1707 ausgegeben.
Die modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1707 ist eine Signalquelle zum geeigneten Modulieren jedes der Kaltkathodenelemente 1012 in Übereinstimmung mit den Bilddaten I'd1 bis I'dn. Jedes Ausgangssignal der modulierenden Signalerzeugungseinrichtung 1707 wird an jedes der Kaltkathodenelemente 1012 in dem Anzeigefeld 1701 über die Anschlüsse Dy1 bis Dyn angelegt.
Wie unter Bezugnahme auf 17 vorstehend beschrieben ist, umfasst das Oberflächenleitungsemissionselement die nachstehend aufgeführten Grundmerkmale bezüglich des Emissionsstroms Ie. Eine bestimmte Schwellenwertspannung Vth (von 8 V für ein Oberflächenleitungsemissionselement gemäß nachstehend zu beschreibendem Ausführungsbeispiel) ist mit der Elektronenemission richtig verknüpft, und falls nur eine Spannung größer gleich der Schwellenwertspannung Vth angelegt wird, tritt eine Elektronenemission auf. Der Emissionsstrom Ie verändert sich mit einer Spannung größer gleich der Schwellenwertspannung Vth, wie in der graphischen Darstellung gemäß 17 gezeigt ist. Falls daher eine Impulsspannung nicht höher als die Elektronenemissionsschwellenwertspannung Vth an ein Oberflächenleitungsemissionselement angelegt wird, tritt keine Elektronenemission auf, wohingegen falls ein Spannung größer gleich der Elektronenemissionsschwellenwertspannung angelegt wird, ein Elektronenstrahl von dem Oberflächenleitungsemissionselement ausgegeben wird. Die Intensität des Ausgangselektronenstroms kann durch Ändern des Impulsspannungsspitzenwertes Vm gesteuert werden. Durch Ändern der Impulsbreite Pw kann die Gesamtladungsmenge eines Ausgangselektronenstroms gesteuert werden.
Als Verfahren zum Modulieren eines Oberflächenleitungsemissionselementes gemäß einem Eingangssignal kann ein Spannungsmodulationsverfahren, ein Impulsbreitenmodulationsverfahren und dergleichen verwendet werden. Im Falle des Spannungsmodulationsverfahrens kann als modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1707 eine Schaltung in Spannungsmodulationsbauart verwendet werden, die einen Spannungsimpuls mit einer konstanten Impulsbreite erzeugt und den Impulsspitzenwert gemäß der Eingabedaten ändert. Im Falle des Impulsbreitenmodulationsverfahrens kann für die modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1707 eine Schaltung in Impulsbreitenmodulationsbauart verwendet werden, die einen Spannungsimpuls mit einem konstanten Spitzenwert erzeugt und die Breite des Spannungsimpulses gemäß den Eingabedaten ändert.
Das Schieberegister 1704 und der Zeilenspeicher 1705 kann entweder von der Digitalsignalbauart oder der Analogsignalbauart sein, falls eine Seriell/Parallel-Umwandlung eines Bildsignals und eine Bildsignalspeicherung mit einer gewünschten Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.
Falls die Digitalsignalbauart verwendet wird, ist es nötig, ein Ausgangssignal DATA von der Synchronisationssignaltrennungsschaltung 1706 in digitale Signale umzuwandeln. Dies kann unter Verwendung eines an einer Ausgangsstufe der Synchronisationssignalstrennungsschaltung 1706 bereitgestellten A/D-Wandlers erfolgen. Die Schaltungsstruktur der modulierenden Signalerzeugungseinrichtung 1707 verändert sich leicht als Folge, ob ein Ausgangssignal des Zeilenspeichers 1705 digital oder analog ist. Falls im Einzelnen ein Digitalsignal zur Spannungsmodulation verwendet wird, wird beispielsweise ein D/A-Wandler als die modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1707 verwendet, und falls nötig, wird eine Verstärkerschaltung hinzugefügt. Falls ein Digitalsignal zur Impulsbreitenmodulation verwendet wird, wird beispielsweise für die modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1701 eine Kombination aus einem Hochgeschwindigkeitsoszillator, einer Zähleinrichtung zum Zählen einer Wellenzahl einer Ausgabe des Oszillators und einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen einer Ausgabe der Zähleinrichtung mit einer Ausgabe des Zeilenspeichers verwendet. Falls nötigt, wird eine Verstärkerschaltung zum Verstärken eines von der Vergleicheinrichtung ausgegebenen impulsbreitenmodulierten Signals auf einen für das Kaltkathodenelemente benötigten Pegel einer Ansteuerungsspannung verwendet. Falls ein Analogsignal zur Spannungsmodulation verwendet wird, kann beispielsweise für die modulierende Signalerzeugungseinrichtung 1707 eine Verstärkerschaltung unter Verwendung eines Operationsverstärkers verwendet werden, und falls nötig, wird eine Schiebepegelschaltung hinzugefügt. Falls ein Analogsignal zur Impulsbreitenmodulation verwendet wird, kann beispielsweise ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) verwendet werden, und falls nötig, wird eine Verstärkerschaltung hinzugefügt, die eine Ausgangsspannung des VCO auf einen für das Kaltkathodenelement nötigen Pegel einer Ansteuerungsspannung verstärkt.
Bei einem Bildanzeigegerät mit der vorstehend beschriebenen Struktur, die erfindungsgemäß anwendbar ist, tritt eine Elektronenemission auf, wenn eine Spannung an jedes Kaltkathodenelement über externe Anschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn angelegt wird. Eine Hochspannung wird an den Metallrücken 1019 oder die (nicht gezeigte) transparente Elektrode über den Hochspannungsanschluss Hv zum Beschleunigen jedes Elektronenstrahls angelegt. Beschleunigte Elektronen kollidieren mit der Leuchtstoffschicht 1018 zur Emission von Licht und zur Ausbildung eines Bildes.
Die Struktur des vorstehend beschriebenen Bildanzeigegerätes ist lediglich ein darstellendes Beispiel des Bildausbildungsgerätes, auf den die Erfindung angewendet werden kann. Verschiedene Abwandlungen werden aus dem Erfindungskonzept möglich. Das Eingangssignal ist nicht nur auf ein NTSC-Signal beschränkt, sondern es können andere Signale wie etwa PAL-Signale, SECAM-Signale und TV-Signale mit mehr Abtastzeilen wie PAL und SECAM (wie etwa hochauflösende TV-Signale unter Einschluss von MUSE-Signalen) ebenfalls verwendet werden.
Nachstehend ist eine Elektronenquelle der Leiterentwurfsbauart und ein Bildausbildungsgerät unter Verwendung einer derartigen Elektronenquelle unter Bezugnahme auf die 19 und 20 beschrieben.
19 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Elektronenquelle der Leiterentwurfsbauart. In 19 bezeichnet das Bezugszeichen 21 ein Elektronenquellensubstrat, und das Bezugszeichen 24 bezeichnet ein Elektronenemissionselement. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet eine gemeinsame Leiterbahn für die Verbindung mit den Elektronenemissionselementen 24, wobei die gemeinsamen Leiterbahnen 26 Dx1 bis Dx10 beinhalten. Eine Vielzahl von Zeilen mit Elektronenemissionselementen 22 sind auf dem Substrat 21 parallel zu einer X-Richtung angeordnet. Jede Zeile wird Elementzeile genannt. Eine Vielzahl von Elementzeilen bilden die Elektronenquelle. Wenn eine Ansteuerungsspannung über benachbarte gemeinsame Leiterbahnen jeder Elementzeile angelegt wird, kann die Elementzeile unabhängig von anderen Elementzeilen angesteuert werden. Es wird nämlich eine Spannung größer gleich der Elektronenemissionsschwellenwertspannung an eine Elementzeile angelegt, aus der ein Elektronenstrahl abzustrahlen ist, und eine kleinere Spannung als die Elektronenemissionsschwellenwertspannung wird an Elementzeilen angelegt, aus denen kein Elektronenstrahl abzustrahlen ist. Die gemeinsamen Leiterbahnen Dx2 bis Dx9 zwischen benachbarten Elementzeilen können gemeinsam benutzt werden, es können beispielsweise die Leiterbahn Ds2 und Dx3 durch eine einzelne Leiterbahn ausgebildet sein.
20 zeigt eine schematische Ansicht für ein Beispiel der Feldstruktur eines Bildausbildungsgerätes mit einer Elektronenquelle der Leiterentwurfsbauart. In 20 bezeichnet das Bezugszeichen 27 eine Gitterelektrode, das Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Öffnung, durch die die Elektronen passieren, und das Bezugszeichen 29 bezeichnet einen externen Anschluss mit Anschlüssen Dox1, Dox2, ..., Doxm. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen mit der Gitterelektrode verbunden externen Anschluss, wobei der Anschluss 30 die Anschlüsse G1, G2, ..., Gn beinhaltet. In 20 sind zu 19 gleiche Elemente unter Verwendung von identischen Bezugszeichen bezeichnet. Ein Hauptunterschiedspunkt des in 20 gezeigten Bildausbildungsgerätes gegenüber dem in den 7 und 8 gezeigten Bildausbildungsgerät von einfacher Matrixform ist, dass die Gitterelektrode 27 zwischen dem Elektronenquellensubstrat 21 und der Vorderplatte 36 angeordnet ist.
Die Gitterelektrode 27 moduliert einen von jedem Oberflächenleitungsemissionselement abgestrahlten Elektronenstrahl. Bei dem vorliegenden Beispiel weist die Gitterelektrode 27 eine zu der Elementzeile der Leiterentwurfsbauart senkrechte Streifenform auf, und ist mit Öffnungen 28 ausgebildet, die jeweils jedem Oberflächenleitungsemissionselement entsprechen. Die Form und Position des Gitters 27 sind nicht nur auf die in 20 gezeigte beschränkt. Die Öffnungen können beispielsweise in einer Gitterplatte ausgebildete vernetzte Öffnungen sein, oder jedes Gitter kann um oder nahe jedes Oberflächenleitungsemissionselementes angeordnet sein.
Die externen Anschlüsse 29 und 30 sind mit einer nicht dargestellten Steuerschaltung elektrisch verbunden.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Ein Verfahren zur Ausbildung eines Abstandshalters, der kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind für die Multielektronstrahlquelle N × M (N = 3072, M = 1024) Oberflächenleitungsemissionselemente mit jeweils einem Elektronenemissionsbereich in der leitenden Schicht zwischen den Elektroden durch M Zeilenrichtungsleiterbahnen und N Spaltenrichtungsleiterbahnen in Matrixform verschaltet (vergleiche 7 und 8).
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein längliches Basiselement als Abstandshalterbasiselement verwendet. In 21 bezeichnet das Bezugszeichen 22 ein Abstandshalterbasiselement, und das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Schnittabschnitt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine auf beiden Seiten des Abstandshalterbasiselements 22 ausgebildete Hochwiderstandsschicht, und das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Zwischenschicht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Abstandshalterbasiselement 22 durch einen Glasstaberwärmungs-/Ziehvorgang auf die nachstehend angeführte Weise ausgebildet. Ein Glasstab wurde erhitzt, um ihn in einen halb geschmolzenen Zustand zu verändern. In diesem Zustand wurde dieser Glasstab aus einem Schlitz gezogen. Das ausgebildete Abstandshalterelement 22 wies eine Dicke von 0,3 mm und eine Länge von etwa 500 mm auf. Die Breite des Abstandshalterbasiselements 22 betrug 4 mm (was gleich eines Abstands zwischen einem Elektronenquellensubstrat und dem Metallrücken der Vorderplatte des Anzeigefeldes ist), und es wurde Natronkalkglas verwendet.
Danach wurde auf beiden Seiten des Abstandshalterbasiselements 22 Hochwiderstandsschichten 12 auf die nachstehend angeführte Weise ausgebildet.
Chrom- und Aluminiumziele wurden gleichzeitig unter Verwendung von Hochfrequenzenergieversorgungsquellen zur Ausbildung einer Chromaluminiumnitridschicht auf beiden Seiten des Abstandshalterbasiselements 22 zerstäubt. Die Chromaluminiumnitridschicht wurde in einer Dicke von 200 nm ausgebildet. Für das Zerstäubungsgas wurde ein Mischgas aus Ar : N₂ = 1 : 2 bei einem Gesamtdruck von 1 × 10^–5 Pa (1 mTorr) verwendet. Durch Einstellen der den Chrom- und Aluminiumzielen zugeführten Hochfrequenzleistungen wurde die Nitridschicht ausgebildet. Auf der Oberfläche der Chromaluminiumnitridschicht wurde eine Chromoxidschicht kontinuierlich in einer Dicke von 5 nm unter Verwendung desselben Systems für die Nitridschicht ausgebildet, außer dass ein Mischgas aus Argon und Sauerstoff als Zerstäubungsgas verwendet wurde. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lag der Oberflächenwiderstandswert der Hochwiderstandsschicht 12 bei 5 × 10⁹ Ω/ .
Sodann wurden die Zwischenschichten 13 auf dem mit den Hochwiderstandsschichten 12 ausgebildeten Abstandshalterbasiselement 22 ausgebildet. Die Zwischenschichten 13 als Elektrodenabschnitte wurden auf die nachstehend angeführte Weise ausgebildet. Die Abschnitte 22a und 22b des Abstandshalters wurden gegen eine Pastenschicht gedrückt, die durch Entwickeln einer Elektrodenpaste auf einem Substrat bis zu einer vorbestimmten Dicke ausgebildet wurde, um die Elektrodenpaste auf das Abstandshalterbasiselement 22 zu übertragen. Für die Elektrodenpaste wurde eine Silber und Bleioxid als Hauptanteile enthaltende Paste verwendet. Jeder Abschnitt des Abstandshalterbasiselements 22 nach dem Übertragen der Elektrodenpaste wurde im Voraus für 10 Minuten bei 120°C zum Verdampfen von Bindemittelanteilen gebacken. Danach wurde das Abstandshalterbasiselement 22 gebacken, während es für 20 Minuten bei einer Höchsttemperatur von 480°C unter Verwendung eines Zonenofens zur Ausbildung der Zwischenschicht gehalten wurde. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Dicke des Elektrodenabschnitts 13 auf 8 μm eingestellt.
Danach wurde das Abstandshalterbasiselement 22 mit einem Diamantschneider entlang den Schneideabschnitten 23 durch Ritzen geschnitten, um eine Vielzahl von Abstandshaltern mit jeweils einer Länge von 50 mm auszubilden.
Unter Verwendung der auf die vorstehend beschriebene Weise ausgebildeten Abstandhalter wurde das Anzeigefeld mit den in 7 gezeigten Abstandshaltern 1020 ausgebildet. Dieses Verfahren ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 und 22 näher beschrieben. Ein Substrat 1011 wurde mit einer Rückplatte 1015 fixiert, wobei das Substrat 1010 bereits mit Zeilenrichtungsleiterbahnelektroden 1012, Spaltenrichtungsleiterbahnelektroden 1014 (nicht gezeigt), Isolationsschichten zwischen Zeilen- und Spaltenrichtungsleiterbahnelektroden und Elementelektroden und einer leitenden Dünnschicht für jedes Oberflächenleitungsemissionselement ausgebildet war. Daraufhin wurden die auf die vorstehend beschriebene Weise ausgebildeten Abstandshalter 1012 mit den Zeilenrichtungsleiterbahnelektroden 1013 des Substrats 1011 mit einem gleichmäßigen Maß fixiert.
Danach wurde eine Vorderplatte 1017 mit einer Leuchtstoffschicht 1018 und einem Metallrücken 1019 auf deren inneren Seite auf einer Seitenwand 1016 angeordnet, 5 mm über dem Substrat 1011. Die Verbindungsbereiche der Hinterplatte 1015, der Vorderplatte 1017, der Seitenwand 1016 und der Abstandshalter 1020 wurden verklebt. Der Verbindungsbereich zwischen dem Substrat 1011 und der Rückplatte 1015, der Verbindungsbereich zwischen der Rückplatte 1015 und der Seitenwand 1016, und der Verbindungsbereich zwischen der Vorderplatte 1017 und der Seitenwand 1016 wurden durch Beschichten von einer (nicht gezeigten) Glasurmasse und Backen desselben für 10 Minuten oder länger in Luftatmosphäre bei 400 bis 500°C hermetisch verklebt.
Jeder Abstandshalter 1020 wurde gegen die Zeilenrichtungsleiterbahnelektrode 1013 (mit 300 μm Breite) auf der Substratseite 1011 und gegen den Metallrücken 1019 auf der Seite der Vorderplatte 1017 an nicht geschnittenen Abschnitten jenseits einer durch Schneiden des Abstandshalterbasiselements 22 ausgebildeten Schneideoberfläche A in Anstoß gebracht. Gemäß 22 wurde auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Glasurmasse 1041 zwischen der Zeilenrichtungsleiterbahnelektrode 1013 und dem Abstandshalter 1020 angeordnet, und für 10 Minuten oder länger in Luftatmosphäre bei 400 bis 500°C gebacken.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Leuchtstoffschicht 1018 gemäß 23 mit einer in Spaltenrichtung (Y-Richtung) verlaufenden Streifenform des Leuchtstoffmaterials 21a verwendet. Das schwarzfarbige leitende Material 21b wurde zwischen den Leuchtstoffmaterialien 21a von jeweiligen Farben (R, G, B) nicht nur in der X-Richtung sondern auch in der Y-Richtung angeordnet. Der Abstandshalter 1020 wurde auf dem Metallrücken 1019 in einem Bereich (mit 300 μm Breite) des schwarzfarbigen leitenden Materials 21b entlang der Zeilenrichtung (X-Richtung) angeordnet. Bei dem hermetischen Versiegelungsvorgang wurde eine ausreichende Positionsausrichtung zwischen der Rückplatte 1015, der Vorderplatte 1017 und den Abstandshaltern 1020 durchgeführt, damit das Leuchtstoffmaterial jeder Farbe an jedes Element auf dem Substrat 1011 angepasst wurde.
Die auf die vorstehend beschriebene Weise vervollständigte luftdichte Umhüllung wurde durch eine Vakuumpumpe über eine (nicht gezeigte) Ausstoßröhre auf einen ausreichenden Vakuumgrad evakuiert. Danach wurde jedes Element über die externen Anschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn und über die Zeilen- und Spaltenrichtungsleiterbahnelektroden 1013 und 1014 mit elektrischer Energie versorgt, um die elektrischen Energiezufuhrausbildungs- und Aktivierungsvorgänge auszuführen und eine Multielektronenstrahlquelle zu vervollständigen.
Sodann wurde die nicht dargestellte Ausstoßröhre mit einem Gasbrenner bei einem Vakuumgrad von etwa 10^–9 Pa (10^–6 Torr) erhitzt und zum hermetischen Versiegeln der luftdichten Umhüllung geschmolzen.
Zuletzt wurde ein Einfangvorgang ausgeführt, um den Vakuumgrad nach dem hermetischen Versiegeln zu bewahren.
Abtastsignale und Modulationssignale von einer nicht dargestellten Signalerzeugungseinrichtung wurden über die externen Anschlüsse Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn an jedes Kaltkathodenelement (Oberflächenleitungsemissionselement) 1012 des Bildausbildungsgeräts unter Verwendung des in den 7 und 22 gezeigten und auf die vorstehend beschriebene Weise vervollständigten Anzeigefeldes angelegt. Eine Hochspannung wurde ebenfalls über den Hochspannungsanschluss Hv an den Metallrücken 1019 angelegt, um einen emittierten Elektronenstrahl zu beschleunigen, die Elektronen mit der Leuchtstoffschicht 1018 zur Kollision zu bringen, das Leuchtstoffmaterial 21a jeder Farbe (R, G, B in 23) anzuregen, und Licht zur Ausbildung eines Bildes zu emittieren. Die an den Hochspannungsanschluss Hv angelegte Spannung Va wurde auf 3 bis 10 kV eingestellt, und die über die Leiterbahnelektroden 1013 und 1014 angelegte Spannung Vf wurde auf 14 V eingestellt. Lichtemissionspunkte inklusive den durch die Emission von Elektronen von dem Kaltkathodenelement 1012 nahe dem Abstandshalter 1020 ausgebildeten wurden in einem zweidimensionalen gleichmäßigen Maß ausgebildet, und ein Bild mit einer klaren und guten Farbreproduktivität konnte ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass die Zwischenschichten 13 des Abstandshalters 1020 in einem guten Zustand mit dem Metallrücken 1019 und den Leiterbahnelektroden 1013 elektrisch verbunden waren, so dass selbst falls die Abstandshalter 1020 wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angeordnet waren, keine Störung durch ein elektrisches Feld ausgebildet wurde, das die Elektronenflugbahn beeinflusst.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konnten Hochwiderstandsschichten und Zwischenschichten unter Verwendung eines großen Basismaterials ausgebildet werden, bevor es in jeden Abstandshalter geschnitten wurde. Daher wurde die Herstellungsabstimmungsarbeitseffizienz verbessert, die Abstandshalterausbildungszeit wurde verkürzt, und die Herstellungsausbeute wurde verbessert.
Zudem wies das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgebildete Bildausbildungsgerät eine ausreichende atmosphärendruckbeständige Struktur auf. Selbst während der Evakuierungs- und Versiegelungsvorgänge für die luftdichte Umhüllung wurden die Abstandshalter nicht verbogen oder zerbrochen, und eine ausreichende Abstandshalterbewahrungsfunktion als Abstandshalter wurde bereitgestellt. Das Anzeigebild zeigte keine Störungen oder dergleichen.
Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstandshalter 1012 gegen die Zeilenrichtungsleiterbahnelektrode 1013 unter Verwendung der Glasurmasse 1041 gemäß 22 anstößt, kann die Glasurmasse 1041 auf der Seite des Metallrückens 1019 verwendet werden, und der Abstandshalter 1012 kann in Kontakt mit der Glasurmasse 1041 stehen, wohingegen der Abstandshalter 1012 unmittelbar gegen die Zeilenrichtungsleiterbahnelektrode 1013 stößt. Auch in diesem Fall können die vorstehend beschriebenen Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels erhalten werden.
Auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird gemäß vorstehender Beschreibung eine Lösung mit leitenden Substanzen wie etwa einer silberenthaltenden Paste auf einem Substrat entwickelt. Ein Endabschnitt des Abstandshalters wird in diese Lösung eingetaucht, um die Lösung auf das Abstandshalterbasiselement zu übertragen. Nach dieser Übertragung wird das Abstandshalterbasismaterial erwärmt, um die Zwischenschicht auszubilden. Das Zwischenschichtausbildungsverfahren ist dahingehend wirkungsvoll, dass die Zwischenschicht an der Grenze zwischen der Boden- und der Seitenoberfläche des Abstandshalterbasiselements, d.h. an der Kante des Abstandshalterbasiselements, kaum abgeschält wird.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das durch den Erwärmungs-/Ziehvorgang ausgebildete Basiselement zudem ferner dem vorstehend beschriebenen Übertragungs- und Erwärmungsvorgang unterzogen, wodurch die Zwischenschicht ausgebildet wird. Ohne auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein, kann währenddessen ein anderes Verfahren zum Ausbilden der Zwischenschicht mittels einer Kombination aus dem Übertragungsvorgang und dem Erwärmungs-/Ziehvorgang aus dem nachstehend aufgeführten Grund ein weiteres vorteilhaftes Verfahren sein, das bedeutet, dass im Allgemeinen das durch den Erwärmungs-/Ziehvorgang erzeugte Basiselement Kantenabschnitte mit einer gekrümmten Oberfläche auf oberen und unteren Kontaktabschnitten des Abstandshalters aufgrund des Erwärmungsvorgangs aufweist. Folglich kann im Falle der Verwendung des vorstehend beschriebenen Übertragungsvorgangs bei der Ausbildung der Zwischenschicht die Zwischenschicht präzise ausgebildet werden, da die Übertragungsflüssigkeit wünschenswerter Weise homogen auf das Basiselement übertragen wird, anstatt dass das Basiselement im Querschnitt eine rechtwinklige Ecke aufweist. Außerdem kann der Abstandshalter gleichzeitig mit einem guten Ausbeuteverhältnis zugeführt werden.
Die Erfindung ist außerdem auf von Oberflächenleitungsemissionselementen verschiedenen Kaltkathodenelektronenemissionselementen anwendbar.
Die Erfindung ist beispielsweise auf ein Feldeffektemissionselement mit einem parallel zu einer Substratoberfläche einerr Elektronenquelle ausgebildeten Elektrodenpaar anwendbar, wie in der Druckschrift JP-A-63-274 047 der vorliegenden Anmelderin beschrieben ist.
Die Erfindung ist außerdem auf ein Bildausbildungsgerät unter Verwendung einer Elektronenquelle mit einer anderen Bauart als der einfach Matrixform anwendbar. Beispielsweise wird der Abstandshalter oder das Abstandsbewahrungselement wie das vorstehend beschriebene zwischen einer Elektronenquelle und einer Steuerelektrode eines Bildausbildungsgeräts verwendet, das jedes Oberflächenleitungsemissionselement unter Verwendung der Steuerelektrode auswählt, wie es in der Druckschrift JP-A-2-257 551 beschrieben ist. Die Erfindung kann nicht nur auf ein zur Bildanzeige geeignetes Bildausbildungsgerät angewendet werden, sondern ebenfalls auf ein Bildausbildungsgerät, das für eine Lichtemissionsquelle wie etwa die Lichtemissionselemente eines aus einer fotoempfindlichen Trommel und Lichtemissionsdioden gebildeten optischen Druckers verwendet wird. Im zuletzt genannten Fall kann das Bildausbildungsgerät durch geeignete Auswahl von M × N Zeilen- und Spaltenrichtungsleiterbahnen nicht nur als Zeilenlichtemissionsquelle sondern auch als zweidimensionale Lichtemissionsquelle verwendet werden. Die Erfindung ist außerdem auf einen Fall anwendbar, bei dem ein Element, auf das Elektronen von einer Elektronenquelle bestrahlt werden, ein von einem Bildausbildungselement verschiedenes Element ist, beispielsweise ein Elektronenmikroskop. Daher kann das erfindungsgemäße Bildausbildungsgerät als Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung verwendet werden, das nicht auf das Element beschränkt ist, auf das Elektronen gestrahlt werden.
24 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Multifunktionsanzeigegerät, das zum Anzeigen von Bildinformationen auf einem Anzeigefeld unter Verwendung von den vorstehend beschriebenen Oberflächenleitungsemissionselementen als Elektronenstrahlquelle befähigt ist, die von verschiedenen Bildinformationsquellen wie etwa einer Fernsehausstrahlung zugeführt werden.
In 24 bezeichnet das Bezugszeichen 2100 ein Anzeigefeld, das Bezugszeichen 2101 bezeichnet eine Ansteuerungsschaltung zum Ansteuern des Anzeigefeldes, das Bezugszeichen 2102 bezeichnet eine Anzeigesteuereinrichtung, das Bezugszeichen 2103 bezeichnet eine Multiplexeinrichtung, das Bezugszeichen 2104 bezeichnet einen Decoder, das Bezugszeichen 2105 bezeichnet eine Eingangs-/Ausgangsschnittstellenschaltung, das Bezugszeichen 2106 bezeichnet eine CPU, das Bezugszeichen 2107 bezeichnet eine Bilderzeugungsschaltung, die Bezugszeichen 2108, 2109 und 2100 bezeichnen eine Bildspeicherschnittstellenschaltung, das Bezugszeichen 2111 bezeichnet eine Bildeingabeschnittstellenschaltung, die Bezugszeichen 2112 und 2113 bezeichnen eine TV-Signalempfangsschaltung und das Bezugszeichen 2114 bezeichnet einen Eingabeabschnitt.
Falls dieses Anzeigegerät ein Signal mit sowohl bildlichen Informationen als auch Audioinformationen wie etwa ein Fernsehsignal empfängt, ist es offensichtlich, dass sowohl die Bild- als auch die Audioinformationen gleichzeitig reproduziert werden. Die Beschreibung der zum Empfang, zur Trennung, zur Reproduktion, zum Verarbeiten und zum Speichern und dergleichen von Audioinformationen verwendeten Schaltungen sowie ein Lautsprecher sind weggelassen.
Die Funktion der Komponenten ist nachstehend in der Reihenfolge eines Bildsignalschlusses beschrieben.
Die TV-Signalempfangsschaltung 2113 ist eine Schaltung zum Empfangen eines über ein schnurloses Übertragungssystem wie etwa Funkwellenkommunikation und optische Kommunikation übertragenes TV-Bildsignal. Die Art eines zu empfangenden TV-Signals ist nicht beschränkt. Es können beispielsweise verschiedene TV-Signale wie etwa NTSC-Signale, PAL-Signale und SECAM-Signale verwendet werden. Mit mehr Abtastteilen als NTSC, PAL und SECAM versehene TV-Signale (wie etwa hochauflösende TV-Signale einschließlich MUSE-Signale) können ebenfalls verwendet werden, soweit sie zur Verwendung der Vorteile des für einen großen Anzeigeschirm und eine große Anzahl von Bildelementen geeigneten Anzeigefeldes positiv geeignet sind. Ein in der TV-Signalempfangsschaltung 2113 empfangenes TV-Signal wird dem Decoder 2104 zugeführt.
Die TV-Signalempfangsschaltung 2112 ist eine Schaltung zum Empfang eines TV-Bildsignals, das über ein schnurgebundenes Übertragungssystem wie etwa Koaxialkabel und optische Fasern übertragen wird. Ähnlich der TV-Signalempfangsschaltung 2113 ist die Art des TV-Signals nicht auf eine besondere Art beschränkt, und das durch diese Schaltung 2112 empfangene TV-Signal wird ebenfalls dem Decoder 2104 zugeführt.
Die Bildeingangsschnittstellenschaltung 2111 ist eine Schaltung zum Einholen eines von einer Bildeingabevorrichtung wie etwa einer TV-Kamera und einer Bildabtasteinrichtung zugeführten Bildsignals. Das eingeholte Bildsignal wird dem Decoder 2104 zugeführt.
Die Bildspeicherschnittstellenschaltung 2110 ist eine Schaltung zum Einholen eines in einem (nachstehend als VTR abgekürzten) Videobandrekorder gespeicherten Bildsignals. Das eingeholte Bildsignal wird dem Decoder 2104 zugeführt.
Die Bildspeicherschnittstellenschaltung 2109 ist eine Schaltung zum Einholen eines auf eine Video-Disk gespeicherten Bildsignals. Das eingeholte Bildsignal wird dem Decoder 2104 zugeführt.
Die Bildspeicherschnittstellenschaltung 2108 ist eine Schaltung zum Einholen eines in einer Standbilddaten speichernden Vorrichtung wie etwa einer sogenannten Standbilddisk gespeichertes Bildsignal. Das eingeholte Bildsignal wird dem Decoder 2104 zugeführt.
Die Eingabe-/Ausgabeschnittstellenschaltung 2105 ist eine Schaltung zum Verbinden des Anzeigegeräts mit einem externen Computer, einem Computernetzwerk, oder einer Ausgabevorrichtung wie etwa einem Drucker. Die Eingabe-/Ausgabeschnittstellenschaltung 2105 überträgt üblicherweise Bilddaten und Zeichen-/Grafikdaten, und in einigen Fällen überträgt sie Steuersignale und numerische Daten zwischen der CPU 2106 des Anzeigegeräts und einer externen Schaltung.
Die Bilderzeugungsschaltung 2107 erzeugt Anzeigebilddaten in Übereinstimmung mit von der Eingabe-/Ausgabeschnittstellenschaltung 2105 extern eingegebenen Bilddaten und Zeichen-/Grafikdaten sowie mit von der CPU 2106 ausgegebenen Bilddaten und Zeichen-/Grafikdaten. Diese Bilderzeugungsschaltung 2207 ist mit zur Bilderzeugung benötigten Schaltungen zusammengebaut, wie etwa einem wiederbeschreibbaren Speicher zum Speichern von Bilddaten und Zeichen-/Grafikdaten, einem ROM zum Speichern von Bildmustern entsprechend den Zeichencodes, und einem Prozessor zur Bildverarbeitung.
Durch diese Bilderzeugungsschaltung 2107 erzeugte Anzeigebilddaten werden dem Decoder 2104 zugeführt. In einigen Fällen können die Anzeigebilddaten über die Eingabe-/Ausgabeschnittstellenschaltung 2105 einem externen Computernetzwerk und einem Drucker zugeführt werden.
Die CPU 2106 führt hauptsächlich eine Betriebssteuerung des Anzeigegeräts, die Erzeugung, die Auswahl und die Editierung von Anzeigebildern durch.
Beispielsweise gibt die CPU 2106 ein Steuersignal an den Multiplexer 2103 aus, um auf dem Anzeigefeld anzuzeigende Bildsignale auszuwählen oder zu kombinieren. In diesem Fall führt die CPU 22105 der Anzeigefeldsteuereinrichtung 2102 ein Steuersignal in Übereinstimmung mit einem anzuzeigenden Bildsignal zu, um dadurch den Betrieb des Anzeigefeldes bezüglich einer Schirmanzeigefrequenz, eines Abtastverfahrens (wie etwa mit oder ohne Zwischenzeilenabtastung) sowie der Anzahl von Abtastzeilen eines Feldes zu steuern.
Die CPU 2106 steuert außerdem die unmittelbare Ausgabe von Bilddaten und Zeichen-/Grafikdaten an die Bilderzeugungsschaltung 2107 und den Zugriff über die Eingabe-/Ausgabeschnittstellenschaltung 2105, um Bilddaten und Zeichen-/Grafikdaten einzuholen. Die CPU 210 kann außerdem anderen Aufgaben helfen. Die CPU 210 kann beispielsweise unmittelbar zur Verwendung der Funktion des Erzeugens und Verarbeitens von Daten arbeiten, ähnlich einem PC und einer Textverarbeitung.
Alternativ kann die CPU 210 ein externes Computernetzwerk über die Eingabe-/Ausgabeschnittstellenschaltung 2105 zur Durchführung einer Aufgabe wie beispielsweise einer arithmetischen Berechnung mit einem externen Gerät verbinden.
Der Eingangsabschnitt 2114 wird für einen Betreiber zum Eingeben eines Befehls, eines Programms oder Daten in die CPU 2106 verwendet.
Der Eingangsabschnitt 2114 kann verschiedene Eingabevorrichtungen wie etwa eine Tastatur, eine Maus, einen Joystick, ein Barcodelesegerät und eine Spracherkennungsvorrichtung verwenden.
Der Decoder 2104 decodiert verschiedene von den Schaltungen 2107 bis 2113 eingegebene Signale in drei Primärfarben, oder eine Kombination aus einem Helligkeitssignal, einem I-Signal und einem Q-Signal. Vorzugsweise weist der Decoder 2104 einen durch die gestrichelte Linie in 24 angedeuteten Bildspeicher auf. Der Grund hierfür ist, dass es nötig ist, TV-Signale wie etwa MUSE-Signale zu verarbeiten, die einen Bildspeicher erfordern, wenn diese Signale decodiert werden. Zudem erleichtert die Bereitstellung des Bildspeichers die Anzeige eines Standbildes. Alternativ wird es leicht, eine Bildverarbeitung wie etwa eine Bildverdünnung, eine Interpolation, eine Vergrößerung, eine Reduktion, und eine Synthese zusätzlich zur Bildedition in Kooperation mit der Bilderzeugungsschaltung 2107 und der CPU 2106 durchzuführen.
Der Multiplexer 2103 wählt gewünschte Bilder in Übereinstimmung mit einem von der CPU 2106 zugeführten Steuersignal aus. Der Multiplexer 2103 wählt nämlich gewünschte Bildsignale aus den decodierten Bildsignalen aus, die von dem Decoder 2104 eingegeben werden, und gibt die ausgewählten Bildsignale an die Ansteuerungsschaltung 2101 aus. Falls dabei ausgewählte Bildsignale während einer Rahmenanzeigezeitdauer verändert werden, können verschiedene Bilder in unterteilten Bereichen des Schirms angezeigt werden, ähnlich zu der sogenannten Multischirmtelevision.
Die Anzeigefeldsteuereinrichtung 2101 steuert den Betrieb der Ansteuerungsschaltung 2101 in Übereinstimmung mit einem von der CPU 2106 zugeführten Steuersignal.
Die Anzeigefeldsteuereinrichtung 2101 versorgt außerdem die Ansteuerungsschaltung 2101 mit einem Signal zum Steuern des Grundbetriebs des Anzeigefeldes, beispielsweise die Betriebssequenz einer (nicht gezeigten) Ansteuerungsenergieversorgungsquelle des Anzeigefeldes.
Die Anzeigefeldsteuereinrichtung 2101 versorgt außerdem die Ansteuerungsschaltung 2101 mit einem Signal zum Steuern des Ansteuerungsbetriebes des Anzeigefeldes, beispielsweise mit einer Schirmanzeigefrequenz und ein Abtastverfahren (mit oder ohne Zwischenzeilenabtastung).
In einigen Fällen versorgt die Anzeigefeldsteuereinrichtung 2101 die Ansteuerungsschaltung 2101 außerdem mit einem Signal zum Steuern der Bildqualität, beispielsweise der Anzeigebildhelligkeit und des Kontrastes, des Farbtons und der Schärfe.
Die Ansteuerungsschaltung 2101 erzeugt ein Ansteuerungssignal für das Anzeigefeld 2100, und arbeitet in Übereinstimmung mit dem von dem Multiplexer 2103 eingegebenen Bildsignal und einem von der Anzeigefeldsteuereinrichtung 2102 eingegebenen Steuersignal.
Die Funktion jeder Komponente ist vorstehend beschrieben. Mit dem gemäß 24 aufgebauten Anzeigegerät können von verschiedenen Bildinformationsquellen eingegebene Bildinformationen auf dem Anzeigefeld 2100 angezeigt werden.
Nachdem verschiedene Fernsehsignale einschließende Bildsignale durch den Decoder 2104 decodiert sind, werden gewünschte Bildsignale durch den Multiplexer 2103 ausgewählt und in die Ansteuerungsschaltung 2101 eingegeben. In der Zwischenzeit erzeugt die Anzeigesteuereinrichtung 2102 ein Steuersignal zum Steuern des Betriebes der Ansteuerungsschaltung 2101 in Übereinstimmung mit den anzuzeigenden Bildsignalen. Die Ansteuerungsschaltung 2101 legt Ansteuerungssignale an das Anzeigefeld in Übereinstimmung mit dem Bildsignal und dem Steuersignal an.
Auf diese Weise wird ein Bild auf dem Anzeigefeld angezeigt. Eine Reihe dieser Betriebsvorgänge wird zusammen durch die CPU 2106 gesteuert.
Mit einem kooperativen Betrieb durch den Bildspeicher in dem Decoder 2104, der Bilderzeugungsschaltung 2107 und der CPU 2100 kann das Anzeigegerät aus einer Vielzahl von Bildinformationen ausgewählte Bildinformationen anzeigen und außerdem andere Betriebsvorgänge wie etwa eine Bildverarbeitung und eine Bildbearbeitung durchführen. Die Bildverarbeitung beinhaltet eine Bildvergrößerung, eine Bildreduktion, eine Rotation, eine Bewegung, eine Kantenglättung, ein Ausdünnen, eine Interpolation, eine Farbumwandlung und eine Bildaspektumwandlung. Die Bildbearbeitung beinhaltet eine Bildsynthese, eine Löschung, eine Verkopplung, ein Ersetzen und eine Überlagerung. Obwohl es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht besonders beschrieben ist, kann eine bestimmte Schaltung zur Audioverarbeitung und -bearbeitung ähnlich zur Bildverarbeitung und -bearbeitung verwendet werden.
Das Anzeigegerät kann daher alle Funktionen eines Televisionsanzeigegerätes, einer Televisionskonferenzendgerätausrüstung, einer Büroendgerätausrüstung wie etwa einer Textverarbeitungsmaschine sowie eines Spielgerätes hervorragend bereitstellen. Der Anwendungsbereich dieses Anzeigegeräts ist sehr breit und deckt sowohl industrielle als auch kommerzielle Anwendungsfelder ab.
24 zeigt lediglich erläuternd ein Beispiel der Struktur des Anzeigegeräts unter Verwendung eines Anzeigefeldes mit einer Elektronenstrahlquelle aus Oberflächenleitungsemissionselementen. Offensichtlich ist die Erfindung nicht nur darauf beschränkt. Beispielsweise können bei den in 35 gezeigten Bestandteilen die Schaltungen, die für das spezielle Anwendungsfeld nicht benötigte Funktionen bereitstellen, weggelassen werden. Umgekehrt können Bestandteile in Übereinstimmung mit einem spezifischen Anwendungsfeld hinzugefügt werden. Falls beispielsweise dieses Anzeigegerät als Videotelefon zu verwenden ist, werden geeignete Bestandteile hinzugefügt, wie etwa eine Fernsehkamera, ein Mikrofon, eine Beleuchtungseinrichtung, eine Sende-/Empfangseinrichtung mit einem Modem.
Das Anzeigefeld des vorliegenden Anzeigegeräts, insbesondere das Anzeigefeld unter Verwendung von Oberflächenleitungsemissionselementen als Elektronenstrahlquelle kann kompakt und dünn ausgebildet sein. Daher kann die Tiefe des Anzeigegeräts flach ausgebildet sein. Darüber hinaus kann dem Anzeigefeld unter Verwendung von Oberflächenleitungsemissionselementen leicht eine große Schirmfläche, eine hohe Helligkeit und ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich des Sichtfeldes verliehen werden. Es ist daher für das Anzeigegerät möglich, ein Bild mit starken Erscheinungsbild und Reize mit guter Visualisierung anzuzeigen.
Das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, dass es möglich ist, ein Bildausbildungsgerät bereitzustellen, das mit Abstandshaltern mit einer verbesserten Abstandsbewahrungsfunktion versehen ist, dass es möglich ist, ein Bildausbildungsgerät bereitzustellen, das zur weiteren Reduktion einer durch einen Abstandshalter verursachten Verschiebung der Elektronenflugbahn befähigt ist, dass es möglich ist, ein Bildausbildungsgerät bereitzustellen, das zum Anzeigen eines hochqualitativen Bildes befähigt ist, und dass es möglich ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Bildausbildungsgeräts anzugeben, das zur Ausbildung von Abstandshaltern mit verbesserter Arbeitseffizienz und Ausbeute befähigt ist.

Claims

Bildausbildungsgerät mit einer Umhüllung (1015-1017) aus Elementen einschließlich eines ersten Substrats (1015) und eines zweiten Substrats (1017), die mit einem dazwischen eingestellten Abstand angeordnet sind, einer Bildausbildungseinrichtung (1018) und einem in der Umhüllung angeordneten Abstandshalter (1020), wobei der Abstandshalter den Abstand hält, und wobei der Abstandshalter in eine Plattenform ausgebildet wurde, indem ein Abstandshalterbasiselement (22) geschnitten wurde; gekennzeichnet durch: eine leitende Schicht (13), die entlang einer Längsrichtung einer nicht geschnittenen Oberfläche des Abstandshalters (1020) angeordnet ist, und wobei der Abstandshalter gegen das erste oder zweite Substrat (1015; 1017) stößt, oder sowohl gegen das erste als auch gegen das zweite Substrat (1015; 1017) stößt, wobei die leitende Schicht dazwischen angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat mit einer Elektronenemissionsvorrichtung (1012) versehen ist, und das zweite Substrat mit einem Bildausbildungselement (1018) zum Ausbilden eines Bildes durch Bestrahlen mit von der Elektronenemissionsvorrichtung emittierten Elektronen versehen ist.
Gerät nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat (1015) mit einer Vielzahl von Elektronenemissionsvorrichtungen (1012) versehen ist, die durch eine Vielzahl von Zeilenrichtungsleiterbahnen (1013) und Spaltenrichtungsleiterbahnen (1014) in einer Matrix verschaltet sind, und wobei das zweite Substrat (1017) mit einer Beschleunigungselektrode (1019) und einem Leuchtstoff versehen ist, der auf Strahlung anspricht, die von der Elektronenemissionsvorrichtung emittiert wird.
Gerät nach Anspruch 3, wobei der Abstandshalter (1020) gegen eine Zeilenrichtungsleiterbahn (1013) oder eine Spaltenrichtungsleiterbahn (1014) und die Beschleunigungselektrode (1019) stößt.
Verfahren zum Herstellen des Bildausbildungsgerätes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, mit den Schritten: Schneiden eines Abstandshalterbasiselementes zur Ausbildung eines Plattenabstandshalters (1020), der mit einer entlang einer Längsrichtung einer nicht geschnittenen Oberfläche des Abstandshalters angeordneten leitenden Schicht (13) versehen ist; und Anstoßen des Plattenabstandshalters gegen das erste Substrat (1015) oder das zweite Substrat (1017) mit der leitenden Schicht dazwischen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Ausbilden eines Abstandshalters (1020) mit einer gewünschten Form eine Vielzahl von Abstandshaltern mit der gewünschten Form aus dem Abstandshalterbasiselement (11) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Ausbilden eines Abstandshalters (1020) mit einer gewünschten Form eine leitende Schicht (13) auf einem Endabschnitt (22a; 22b) des Abstandshalterbasiselementes ausbildet, das in der Position einem anstoßenden Abschnitt des Abstandshalters (1020) gegen das erste Substrat oder das zweite Substrat entspricht, und das Abstandshalterbasiselement zur Ausbildung des Abstandshalters mit der gewünschten Form schneidet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Ausbilden eines Abstandshalters (1020) mit einer gewünschten Form eine leitende Schicht auf Oberflächen des Abstandshalterbasiselementes ausbildet, und das Abstandshalterbasiselement zum Ausbilden des Abstandshalters mit der gewünschten Form schneidet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Ausbilden eines Abstandshalters mit einer gewünschten Form einen Schritt zum Ausbilden einer ersten leitenden Schicht (12) auf gegenüberliegenden Oberflächen des Abstandshalterbasiselementes (22), einen Schritt zum Ausbilden einer zweiten leitenden Schicht (13) auf gegenüberliegenden Endabschnitten (22a, 22b) des Abstandshalterbasiselementes, die in ihren Position anstoßenden Abschnitten des Abstandshalters (1020) gegen das erste Substrat oder das zweite Substrat entsprechen, wobei die zweite leitende Schicht einen geringeren Widerstand als den Widerstand der ersten leitenden Schicht aufweist, sowie einen Schritt zum Schneiden des mit der ersten und der zweiten leitenden Schicht ausgebildeten Abstandshalterbasiselementes zum Ausbilden des Abstandshalters mit der gewünschten Form umfasst.