DE69938408T2

DE69938408T2 - Feldemissionsanzeige mit Oxid-Widerstand

Info

Publication number: DE69938408T2
Application number: DE69938408T
Authority: DE
Inventors: Masaki Osaka Aoki; Mitsuhiro Osaka Ohtani; Shigeo Osaka Suzuki; Hideki Asida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: CN1247378A; EP0986089A3; US20020074949A1; KR20000022986A; EP0986089A2; EP0986089B1; DE69938408D1; US20020105408A1; KR100350178B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Widerstand, der einen hohen Flächenwiderstandswert besitzt und der in einer Bild- und Videoanzeigevorrichtung, die eine Elektronenquelle, z. B. Katodenstrahlröhre (die im Folgenden als "CRT" bezeichnet wird), oder eine Feldemissionsanzeige (die im Folgenden als "FED" bezeichnet wird) verwendet, verwendbar ist, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Widerstandes, eine Katodenstrahlröhre, die einen derartigen Widerstand enthält, und eine FED, die einen derartigen Widerstand enthält.
2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK:
6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlichen CRT 600, die in einer Farbanzeigevorrichtung verwendet wird. Wie in 6 gezeigt ist, enthält die CRT 600 eine Frontplatte 601, die als ein Fluoreszenzschirm wirkt, und einen Hals 602. Der Hals 602 nimmt eine Katode 603 und ein Elektronenlinsensystem 607 auf. Das Elektronenlinsensystem 607 enthält einen Triodenabschnitt 604 und einen Haupt-Elektronenlinsenabschnitt 605, der aus mehreren Metallzylindern 605A und 605B ausgebildet ist. Das Elektronenlinsensystem 607 ist so strukturiert, um ein Bündelknotenbild eines Elektronenstrahls von dem Katodenabschnitt 603 unter Verwendung des Haupt-Elektronenlinsenabschnitts 605 auf die Frontplatte 601 zu projizieren. Das Bezugszeichen 606 repräsentiert einen eingebauten Widerstand des Teilungstyps.
Im Elektronenlinsensystem 607 mit einer derartigen Struktur wird ein Durchmesser DS eines Punktbildes auf der Stirnplatte 601 durch den Ausdruck (1) unter Verwendung einer elektrooptischen Größe M und eines Koeffizienten CS0 der sphärischen Aberration gefunden. DS = [(M × dx) + (1/2)M × CS0 × α03)2 + DSC2]1/2 (1)wobei dx ein virtueller Bündelknotendurchmesser ist, α0 ein Divergenzwinkel des Strahlenbündels ist und DSC eine Divergenzkomponente des Strahlenbündels ist, die durch die abstoßende Wirkung einer Raumladung verursacht wird.
Vor kurzem sind Anstrengungen unternommen worden, um den Koeffizienten CS0 der sphärischen Aberration des Haupt-Elektronenlinsenabschnitts 605 zu minimieren, um ein Bild mit hoher Genauigkeit durch die Minimierung des Punktdurchmessers DS auf der Stirnplatte 601 zu schaffen.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 61-147442 offenbart z. B. ein Verfahren zum Verringern des Koeffizienten CS0 der sphärischen Aberration durch einen eingebauten Widerstand des Teilungstyps. Die japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 60-208027 und 2-276138 offenbaren z. B. jede ein Verfahren zur Verringerung des Koeffizienten CS0 der sphärischen Aberration durch die Bildung einer Konvergenzelektrode eines Spiralwiderstandes im Hals der CRT anstelle der Bildung einer Konvergenzelektrode der Hauptelektronenlinse, die mehrere Metallzylinder enthält.
Der Widerstand des Teilungstyps und der Spiralwiderstand werden in der folgenden Weise gebildet, wie z. B. in den japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 61-224402 und 6-275211 beschrieben ist.
Aus einer stabilen Suspension, die Rutheniumhydroxid (Ru(OH)₃) und Glaspartikel enthält und ein organisches Bindemittel ausschließt, wird ein Film gebildet. Der Film wird auf einer inneren Oberfläche einer Glasröhre (die z. B. aus Bleiglas mit niedrigem Schmelzpunkt mit einem Erweichungspunkt von 640°C gebildet ist) durch Tauchen gebildet. Der Film wird getrocknet und dann in ein Spiralmuster geschnitten. Dann wird der Film bei einer Temperatur von 400°C bis 600°C gebrannt, um einen Widerstand zu bilden, der Rutheniumoxid (RuO₂) enthält.
Die japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 61-147442 , 55-14627 und 6-275211 offenbaren einen weiteren Widerstand mit einem hohen Flächenwiderstandswert, der aus RuO₂ und Glaspartikeln mit einem hohen Schmelzpunkt gebildet ist.
Der aus RuO₂ und Glaspartikeln gebildete Widerstand wird in einem Zickzackmuster durch Siebdruck auf einem Aluminiumoxid-Substrat (z. B. einem Al₂O₃-Substrat) gebildet. Ein derartiger Widerstand (der als ein "Glasurwiderstand" bezeichnet wird) besitzt einen Gesamtwiderstandswert von 300 MΩ bis 1000 MΩ. Das als das Substrat verwendete Aluminiumoxid besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 75 × 10^–7/°C und einen Schmelzpunkt von 2.050°C. Weil eine CRT einen Widerstand erfordert, der im hohen Grade zuver lässig gegen eine Hochspannung von etwa 30 kV und einen Elektronenstrahl ist, wird der aus RuO₂ und Glaspartikeln gebildete Widerstand gebildet, indem er bei einer relativ hohen Temperatur von 750°C bis 850°C gebrannt wird.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 9-293465 offenbart z. B. einen noch weiteren aus RuO₂ und Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt gebildeten Widerstand. Das Glas mit niedrigem Schmelzpunkt ist z. B. Glas auf PbO-B₂O₃-SiO₂-Basis, wobei es PbO mit 65 Gewichtsprozent oder mehr enthält. Der Erweichungspunkt des Glases mit niedrigem Schmelzpunkt beträgt etwa 600°C oder weniger.
Die oben beschriebenen Spiral- oder Zickzackmuster-Widerstände sind im Hals der CRT vorgesehen, um den Punktdurchmesser auf dem Fluoreszenzschirm und die Ablenkleistung zu minimieren. Außerdem wird eine Doppelanoden-CRT entwickelt, in der das Elektronenlinsensystem in seinem Trichterabschnitt eine Schicht mit hohem Widerstand enthält.
Ein in dem Elektronenlinsensystem der CRT verwendeter Widerstand schafft eine Potentialverteilung zwischen der Anodenelektrode und einer Fokussierelektrode, wobei er folglich einen ausreichend hohen Flächenwiderstandswert von 1 GΩ/☐ bis 100 GΩ/☐ (d. h. etwa 10⁹ Ω/☐ bis etwa 10¹¹ Ω/☐) besitzen muss, um das Fließen eines Stroms ausreichend zu verhindern, um Funkenbildung und Bogenentladung zu vermeiden.
Anzeigen unter Verwendung einer Elektronenquelle, wie z. B. einer FED, erfordern einen hohen Flächenwiderstandswert, der zwischen einer Anode und einer Katode vorgesehen ist.
Gemäß dem in den japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 61-224402 und 6-275211 beschriebenen Verfahren wird das Ru(OH)₃, das eine isolierende Substanz ist, thermisch zersetzt, während es bei einer Temperatur von 400°C bis 600°C gebrannt wird. Durch eine derartige thermische Zersetzung wird RuO₂, das eine leitende Substanz ist, abgeschieden, wobei das Glas mit dem niedrigen Schmelzpunkt fließt. Im Ergebnis werden feine Partikel des RuO₂ mit einem Durchmesser von 0,01 bis 0,03 μm um die Glaspartikel abgeschieden, die einen Widerstand bilden.
Ein derartiges Verfahren besitzt beim Erhalten eines hohen Widerstands von 5 GΩ bis 20 GΩ (Flächenwiderstandswert: 1 MΩ/☐ bis 4 MΩ/☐) die folgenden Probleme: (i) die Abhängigkeit des Flächenwiderstandswerts von der Brenntemperatur nimmt zu (d. h. der Flächenwiderstandswert ändert sich signifikant, wenn sich die Brenntemperatur ein wenig ändert); (ii) der Temperaturkoeffizient des Widerstandswerts (TCR) wird in einer negativen Richtung vergrößert; und (iii) die Belastungskennlinie während einer langen Zeitdauer ist minderwertig. Der Ausdruck "/☐" bezieht sich auf "pro Einheitsfläche".
Das in den japanischen Offenlegungsschriften Nrn. 55-14527 , 61-147442 und 6-275211 beschriebene Verfahren besitzt ein Problem, weil der resultierende Widerstand aufgrund der hohen Brenntemperatur von 750°C bis 850°C nicht auf einer inneren Oberfläche des Glases mit niedrigem Schmelzpunkt (das einen Erweichungspunkt von 640°C besitzt), das für die CRT verwendet wird, gebildet werden kann.
Gemäß dem in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-309282 beschriebenen Verfahren kann der Widerstand auf einer inneren Oberfläche der CRT bei einer niedrigen Temperatur von 440°C bis 520°C gebildet werden. Der durch dieses Verfahren gebildete Widerstand besitzt jedoch Probleme, weil (i) sich der Flächenwiderstandswert in Übereinstimmung mit der Belastungskennlinie (gegen das Anlegen einer Spannung von 30 kV bei 70°C und bei 10^–7 Torr) im Vakuum während einer langen Zeitdauer (5.000 Stunden) signifikant ändert; und (ii) der Punktdurchmesser auf dem Fluoreszenzschirm aufgrund der Last, weil der TCR negativ ist, vergrößert ist.
Ein Cermet-Widerstand auf Wolfram-Aluminiumoxid-Basis (W-Aluminiumoxid-Basis) mit einem hohen Flächenwiderstandswert ist für die Verwendung in der Elektronenröhre entwickelt worden (siehe z. B. die japanische Veröffentlichung für den Widerspruch Nr. 56-15712 ). Ein derartiger Widerstand besitzt Probleme, weil (i) ein hoher Flächenwiderstandswert von 10⁹ Ω/☐ oder mehr nicht erhalten wird; und (ii) der TCR negativ ist und sein Absolutwert übermäßig groß ist.
Ein Widerstand mit einem Flächenwiderstandswert von 1 GΩ/☐ bis 100 GΩ/☐ muss für die Verwendung in einer CRT nicht in einem Spiral- oder Zickzackmuster geformt sein. Die herkömmlichen Widerstandsmaterialien besitzen jedoch einen Flächenwiderstandswert von 1 MΩ/☐ bis 100 MΩ/☐. Weil ein derartiger Bereich der Flächenwiderstandswerte nicht ausreichend hoch ist, muss der Widerstand in einem Spiral- oder Zickzackmuster geformt sein.
Es sind Versuche unternommen worden, ein Elektronenlinsensystem unter Verwendung eines Keramikzylinders mit hohem Widerstand herzustellen, ohne den Widerstand in einem Spiral- oder Zickzackmuster zu formen (siehe z. B. die japanische Offenlegungsschrift Nr. 6-275211 und die Proceedings of the 14th International Display Research Conference, S. 229 bis 232, (1994)).
Die für diesen Typ des Elektronenlinsensystems verwendeten Widerstandsmaterialien enthaltenen Materialien auf Forsterit-Basis (2MgO·SiO₂-Basis) und auf Al₂O₃-MnO₂-Fe₂O₃-Nb₂O₃-Basis. Der spezifische Widerstandswert dieser Materialien beträgt 10¹¹ Ωcm (Widerstandswert: 2,4 GΩ bis 240 GΩ). Es ist jedoch gezeigt worden, dass, wenn die Leistungsaufnahme einer Anzeigevorrichtung, z. B. eines Fernsehgerätes, durch den negativen TCR vergrößert wird, der in dem Widerstandsmaterial fließende Strom schnell zunimmt und möglicherweise ein thermischer Durchbruch auftritt.
Es kann auf WO 98/03986 Bezug genommen werden, das die Merkmale des Oberbegriffs der vorliegenden Erfindung offenbart. Es kann außerdem auf GB 1595061 , US 5675212 und US 5663608 Bezug genommen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass in verschiedenen Formen: (i) ein geeignetes leitendes Metalloxid und ein isolierendes Oxid in einem geeigneten Verhältnis für eine Feldemissionsanzeige durch ein Flammspritzverfahren hergestellt werden können und einen Widerstand mit einem hohen Flächenwiderstandswert von etwa 1 GΩ/☐ bis etwa 100 GΩ/☐ liefern können; (ii) der resultierende Widerstand gegenüber den herkömmlichen Widerständen eine überragende Belastungskennlinie während der Zeit besitzt; und (iii) der TCR des resultierenden Widerstands klein und stabil ist.
Ein derartiger Widerstand muss nicht in ein Spiral- oder Zickzackmuster geformt sein.
Die Vorteile der Erfindung enthalten die Fähigkeit, eine Feldemissionsanzeige zu schaffen, die umfasst: (1) einen Widerstand mit einem zufriedenstellenden hohen Flächenwiderstandswert, der ohne Brennen hergestellt wird; (2) einen Widerstand mit einer zufriedenstellenden hohen Belastungskennlinie während einer langen Zeitdauer im Vakuum; (3) einen zuverlässigen Widerstand mit einem kleinen TCR.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für die Fachleute auf dem Gebiet beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren offensichtlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A ist eine schematische Ansicht einer Plasma-Flammspritzvorrichtung, die für die Herstellung eines Widerstands in einem ersten Beispiel verwendet wird;
1B ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Herstellen des in 1A gezeigten Widerstands veranschaulicht;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer CRT, die den in 1A gezeigten Widerstand enthält;
3A ist eine schematische Ansicht einer Laser-Flammspritzvorrichtung, die für die Herstellung eines Widerstands in einem zweiten Beispiel verwendet wird;
3B ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Herstellen des in 3A gezeigten Widerstands veranschaulicht;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer CRT, die den 3A gezeigten Widerstand enthält;
5A ist eine isometrische Ansicht einer FED in einem dritten Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
5B ist eine längs der Oberfläche A genommene Querschnittsansicht der in 5A gezeigten FED; und
6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlichen CRT.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch veranschaulichende Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
(Das Beispiel 1)
Ein durch ein Plasma-Flammspritzverfahren in einem ersten Beispiel hergestellter Widerstand, der mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, aber keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird unter Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2 beschrieben.
1A ist eine schematische Ansicht einer Plasma-Flammspritzvorrichtung 100, die für die Herstellung eines Widerstands im ersten Beispiel verwendet wird. 1B ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Herstellen des Widerstands im ersten Beispiel veranschaulicht.
Wie in 1A gezeigt ist, enthält die Plasma-Flammspritzvorrichtung 100 eine negative Elektrode 101, eine positive Elektrode 102, eine Leistungsversorgung 103, eine Spritzdüse 107 und eine Pulverversorgungsöffnung 109, um ein Widerstandsmaterial 108 zuzuführen. Das Bezugszeichen 104 repräsentiert einen Gleichstrombogen, während das Bezugszeichen 105 das Betriebsgas repräsentiert. Das Bezugszeichen 106 repräsentiert einen Bogenplasmastrahl. Das Bezugszeichen 110 repräsentiert ein Aluminiumoxid-Substrat (z. B. ein Al₂O₃-Substrat), während das Bezugszeichen 111 eine Elektrode (z. B. eine Fokussierelektrode und eine Anodenelektrode) repräsentiert. Das Bezugszeichen 112 repräsentiert einen durch die Plasma-Flammspritzvorrichtung 100 hergestellten Widerstand. Anstelle des Aluminiumoxid-Substrats 110 kann ein Glassubstrat verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 1B wird ein Verfahren zum Herstellen des Widerstands 112 beschrieben. Für das Bezugszeichen jedes Elements wird auf 1A Bezug genommen.
Im Schritt S101 wird z. B. eine Silberpaste auf das Aluminiumoxid-Substrat 110 siebgedruckt und dann gebrannt, wobei dadurch die Elektroden 111 gebildet werden.
Dann wird im Schritt S102 ein elektrisches Feld zwischen der negativen Elektrode 101 und der positiven Elektrode 102 unter Verwendung der Leistungsversorgung 103 angelegt, um den Gleichstrombogen 104 zu erzeugen. Es wird veranlasst, dass das Betriebsgas 105 (z. B. ein Argon-Wasserstoff-Gasgemisch oder ein Stickstoff-Wasserstoff-Gasgemisch) längs einer Oberfläche der negativen Elektrode 101 strömt, um den Bogenplasmastrahl 106 zu erzeugen.
Im Schritt S103 wird das Widerstandsmaterial 108, das z. B. ein Pulvergemisch enthält, das TiO mit etwa 30 Gewichtsprozent und Al₂O₃ mit etwa 70 Gewichtsprozent enthält, von der Pulverversorgungsöffnung 109 zugeführt. Während die Spritzdüse 107 zum Aluminiumoxid-Substrat 110 bewegt wird, wird das Flammspritzen des Widerstandsmaterials 108 bis zu einer Dicke von etwa 20 μm auf das Aluminiumoxid-Substrat 110 ausgeführt, wobei dadurch der Widerstand 112 auf dem Aluminiumoxid-Substrat 110 gebildet wird. In dem Fall, in dem das Flammspritzen des Widerstandsmaterials 108 unter einer Atmosphäre mit niedrigem Druck von etwa 0,1 bis etwa 10 Torr ausgeführt werden muss, wird die Plasma-Flammspritzvorrichtung 100 vor der Herstellung völlig in einer Niederdruckkammer untergebracht.
Dann wird Al₂O₃ bis zu einer Dicke von etwa 40 μm auf den Widerstand 112 gesprüht, wobei dadurch ein (nicht gezeigter) Schutzfilm gebildet wird. Das Al₂O₃ wird nicht auf die Elektroden 111 gesprüht. Folglich wird ein Widerstandsabschnitt 113, der den Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis, das Aluminiumoxid-Substrat 110 und die Elektroden 111 enthält, gebildet.
Der Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis, der ohne einen Brennprozess hergestellt wird, besitzt einen hohen Flächenwiderstandswert von etwa 1 GΩ/☐ oder mehr und außerdem eine zufriedenstellende wärmebeständige Belastungskennlinie, wie im Folgenden beschrieben wird. Außerdem besitzt der Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis einen positiven und stabilen TCR.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer CRT 200, die keinen Teil der Erfindung bildet und den Widerstand 113 enthält. Völlig gleiche Elemente, die vorher in Bezug auf 6 erörtert worden sind, tragen völlig gleiche Bezugszeichen, wobei ihre Beschreibungen weggelassen werden.
Der Widerstandsabschnitt 113, wie er oben unter Bezugnahme auf 1A beschrieben worden ist, enthält den Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis, das Aluminiumoxid-Substrat 110 und die Elektroden 111.
Die CRT 200, die den Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis enthält, besitzt die oben beschriebenen Vorteile des Widerstands 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis eingeschränkt. Anstelle des TiO sind ein leitendes Metalloxid und/oder ein Übergangsmetallmaterial verwendbar. Anstelle des Al₂O₃ ist ein isolierendes Oxid verwendbar.
(Das Beispiel 2)
Ein durch ein Laser-Flammspritzverfahren hergestellter Widerstand in einem zweiten Beispiel, das mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, aber keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird unter Bezugnahme auf die 3A, 3B und 4 beschrieben.
3A ist eine schematische Ansicht einer Laser-Flammspritzvorrichtung 300, die für die Herstellung eines Widerstands im zweiten Beispiel verwendet wird. 3A ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Herstellen des Widerstands im zweiten Beispiel veranschaulicht.
Wie in 3A gezeigt ist, enthält die Laser-Flammspritzvorrichtung 300 eine Spritzdüse 201, eine Pulverversorgungsöffnung 202 zum Zuführen eines (nicht gezeigten) Widerstandsmaterials und ein Laserlicht-Sammellinsensystem 204. Die Pulverversorgungsöffnung 202 ist so ausgebildet, dass sie durch die Spritzdüse 201 hindurchgeht. Das Bezugszeichen 203 repräsentiert das Laserlicht. Das Bezugszeichen 205 repräsentiert eine Glasröhre einer CRT, während das Bezugszeichen 206 eine Elektrode repräsentiert. Das Bezugszeichen 207 repräsentiert einen durch die Laser-Flammspritzvorrichtung 300 hergestellten Widerstand.
Unter Bezugnahme auf 3B wird ein Verfahren zum Herstellen des Widerstands 207 beschrieben. Für das Bezugszeichen jedes Elements wird auf 3A Bezug genommen.
Im Schritt S301 werden die Elektroden 206 (z. B. eine Anodenelektrode und eine Fokussierelektrode) auf einer inneren Oberfläche der Glasröhre 205 der CRT gebildet. Die Elektroden 206 können aus dem gleichen Material und in der gleichen Weise wie jene der im ersten Beispiel beschriebenen Elektroden 111 gebildet werden.
Dann wird im Schritt S302 das Laserlicht 203 durch das Laserlicht-Sammellinsensystem 204 gesammelt. Im Schritt S303 wird ein (nicht gezeigtes) Widerstandsmaterial, das z. B. ein Pulvergemisch enthält, das TiO mit etwa 10 Gewichtsprozent und Al₂O₃ mit etwa 90 Gewichtsprozent enthält, von der Pulverversorgungsöffnung 202 zugeführt. Während die Spritzdüse 201 zur Glasröhre 205 bewegt wird, wird das Flammspritzen des Widerstandsmaterials bis zu einer Dicke von etwa 20 μm auf die Glasröhre 205 ausgeführt, wobei dadurch der Widerstand 207 auf der Glasröhre 205 gebildet wird. Weil der Widerstand 207 auf der inneren Oberfläche der Glasröhre 205 gebildet wird, ist es nicht notwendig, einen Schutzfilm zu bilden, wie er im ersten Beispiel notwendig ist.
Der Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis, der ohne einen Brennprozess hergestellt wird, besitzt einen hohen Flächenwiderstandswert von etwa 1 GΩ/☐ und außerdem eine zufriedenstellende wärmebeständige Belastungskennlinie, wie im Folgenden beschrieben wird. Außerdem besitzt der Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis einen positiven und stabilen TCR.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer CRT 400, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet und den Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis enthält.
Die CRT 400 enthält den Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis, die auf der inneren Oberfläche der Glasröhre 205 vorgesehen ist, und die Elektroden 206. Eine innere Oberfläche 401 der CRT 400 ist mit einer Paste aus Graphit, RuO₂ oder dergleichen beschichtet.
Die CRT 400, die den Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis enthält, besitzt die oben beschriebenen Vorteile des Widerstands 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis.
Die Technik ist nicht auf den Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis eingeschränkt. Anstelle des TiO sind ein leitendes Metalloxid und/oder ein Übergangsmetallmaterial verwendbar. Anstelle des Al₂O₃ ist ein isolierendes Oxid verwendbar.
(Das Beispiel 3)
In einem dritten Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 5A und 5B eine FED beschrieben, die einen Widerstand gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
5A ist eine isometrische Ansicht der FED 500. 5B ist eine längs der Oberfläche A in 5A genommene Querschnittsansicht der FED 500.
Wie in den 5A und 5B gezeigt ist, enthält die FED 500 eine Anode 501, eine Katode 502, eine FED-Anordnung 503, die auf einer inneren Oberfläche der Katode 502 vorgesehen ist, eine Katoden-Ziehelektrode 504, die mit der Katode 502 verbunden ist, eine Anoden-Ziehelektrode 505, die mit der Anode 501 verbunden ist, einen Fluoreszenzkörper 508, der auf einer inneren Oberfläche der Anode 501 vorgesehen ist, und eine Leistungsversorgung 507.
Die Träger 506 sind zwischen der Anode 501 und der Katode 502 vorgesehen, um zu verhindern, dass die Anode 501 und die Katode 502 im Vakuum miteinander in Kontakt gelangen. Die Träger 506 sind aus Glas, Aluminiumoxid oder irgendeinem anderen isolierenden Material gebildet.
Die Träger 506 sind mit dem im ersten Beispiel beschriebenen Widerstand 112 auf TiO-Al₂O₃-Basis oder dem Widerstand 207 auf TiO-Al₂O₃-Basis im zweiten Beispiel abgedeckt.
Ohne einen derartigen Widerstand tritt die folgende Schwierigkeit auf. Wenn eine Hochspannung von mehreren Kilovolt bis zu einigen zehn Kilovolt zwischen der Anoden-Ziehelektrode 504 und der Katoden-Ziehelektrode 505 angelegt ist, werden in den Trägern 506 Elektronen akkumuliert, weil die Träger 506 aus einem isolierenden Material gebildet sind. Wenn die Elektronen in den Trägern 506 akkumuliert werden, wird von den Trägern 506 ein Bogen oder ein Funken erzeugt. Im Ergebnis wird ein Bild auf einem Schirm der FED 500 gestört oder wird der Fluoreszenzkörper 508 beschädigt.
In der FED 500, die den oben beschriebenen Widerstand enthält, werden die in den Trägern 506 akkumulierten Elektronen entfernt, indem veranlasst wird, dass eine geringe Stromstärke in den Trägern 506 fließt. Demgemäß werden die Elektronen nicht akkumuliert, was die Erzeugung eines Bogens oder eines Funkens von den Trägern 506 oder Schäden am Fluoreszenzkörper 508 verhindert.
[Spezifische Beispiele]
Die Widerstände auf TiO- und Al₂O₃-Basis werden mit verschiedenen Verhältnissen des TiO und des Al₂O₃ hergestellt. Die Widerstände, die ein leitendes Metalloxid und/oder ein Übergangsmetallmaterial (z. B. ReO₃, IrO₂, MoO₂, WO₂, RuO₂, LaTiO₃ oder TiO_2-x (0 < x < 1)) und ein isolierendes Oxid (z. B. SiO₂, ZrO₂ oder MgO) enthalten, werden außerdem mit verschiedenen Verhältnissen hergestellt.
Die Widerstände werden durch ein Plasma-Flammspritzverfahren oder ein Laser-Flammspritzverfahren hergestellt.
Die resultierenden Widerstände sind jeder an einer Elektronenkanone der CRT 200 (2) oder der CRT 400 (4) angebracht oder auf den Trägern 506 der FED 500 (die 5A und 5B) vorgesehen.
Eine Schnellprüfung der CRT 200 kann ausgeführt werden, indem eine Spannung von etwa 30 kV bis etwa 40 kV an die Anodenelektrode (z. B. die Elektrode 111 in 1A) angelegt wird und eine Spannung von etwa 5 kV bis etwa 10 kV an die Fokussierelektrode (z. B. die Elektrode 111 in 1A) angelegt wird. In diesem Beispiel wird eine Spannung von etwa 30 kV während etwa 5.000 Stunden an die Anodenelektrode angelegt, um die Lebensdauer der CRT 200 zu prüfen (Prüfung der tatsächlichen Lebensdauer). Eine Spannung von etwa 45 kV wird während etwa 10 Stunden an die Anodenelektrode angelegt, um die Lebensdauer der CRT 200 zu prüfen, wenn eine übermäßige Last angelegt ist (Prüfung der Lebensdauer gegen die kurzzeitige Anwendung einer übermäßigen Last).
Eine Schnellprüfung der CRT 400 kann ausgeführt werden, indem eine Spannung von etwa 10 kV bis etwa 30 kV zwischen den Elektroden 206 angelegt wird. In diesem Beispiel wird eine Spannung von etwa 30 kV während etwa 5.000 Stunden zwischen den Elektroden 206 angelegt, um die Lebensdauer der CRT 400 zu prüfen (Prüfung der tatsächlichen Lebensdauer). Eine Spannung von etwa 45 kV wird während etwa 10 Stunden an die Anode zwischen den Elektroden 206 angelegt, um die Lebensdauer der CRT 400 zu prüfen, wenn eine übermäßige Last angelegt ist (Prüfung der Lebensdauer gegen die kurzzeitige Anwendung einer übermäßigen Last).
Eine Schnellprüfung der FED 500 wird ausgeführt, indem eine Spannung von etwa 10 kV zwischen der Anoden-Ziehelektrode 504 und der Katoden-Ziehelektrode 505 angelegt wird. Ein Flächenwiderstandswert, die Temperaturkennlinie des Widerstandswertes (TCR) und die Änderung des Flächenwiderstandswerts während der Zeit und dergleichen werden ausgewertet.
Die Bedingungen für die Herstellung der Widerstände sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt. Die Auswertungsergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 gezeigt. Die Proben 15 bis 19 in der Tabelle 2 sind herkömmliche Widerstände.
Es ist aus den Tabellen 1 bis 6 klar, dass im Vergleich zu einem herkömmlichen Widerstand auf RuO₂-Glas-Basis, einem herkömmlichen Keramikwiderstand oder einem herkömmlichen Cermet-Widerstand, der Mo (Molybdän) oder W (Wolfram) und ein isolierendes Oxid enthält, die Widerstände, die ein leitendes Metalloxid und/oder ein Übergangsmetallmaterial und ein isolierendes Oxid enthalten, einen höheren Flächenwiderstandswert besitzen, eine kleinere Änderung des TCR zeigen und sich bei einem völlig gleichen Flächenwiderstandswert in Abhängigkeit von einer Last im Flächenwiderstandswert weniger ändern (d. h. eine höhere Beständigkeit gegen das Anlegen einer Hochspannung besitzen).
Wenn eine hohe Last von etwa 45 kV angelegt wird, werden die herkömmlichen Widerstände signifikant beschädigt.
Wie oben beschrieben worden ist, kann ein Widerstand aus einem Gemisch aus einem leitenden Metalloxid und/oder einem Übergangsmetallmaterial und einem isolierenden Oxid gebildet werden; wobei er durch ein Plasma-Flammspritzverfahren oder ein Laser-Flammspritzverfahren gebildet auf Aluminiumoxid oder Glas wird. Ein derartiger Widerstand besitzt einen ausreichend hohen Flächenwiderstandswert und wird ohne einen Brennprozess erhalten.
Weil die Teilchen des leitenden Metalloxids oder des Übergangsmetallmaterials zwischen den Teilchen des isolierenden Oxids dispergiert sind, besitzt der aus dem oben beschriebenen Gemisch gebildete Widerstand einen ausreichend hohen Flächenwiderstandswert.
Der Widerstand gemäß der obigen Technik ist aufgrund einer überragenden Belastungskennlinie im Vakuum und eines kleinen TCR stabil.
Die in dem Widerstand verwendbaren leitenden Metalloxide enthalten z. B. Titanoxid, Rheniumoxid, Iridiumoxid, Rutheniumoxid, Vanadiumoxid, Rhodiumoxid, Osmiumoxid, Lanthantitanat, SrRuO₃, Molybdänoxid, Wolframoxid und Nioboxid. Diese Oxide können unabhängig oder in Kombination aus zwei oder mehr Oxiden verwendet werden.
Vorzugsweise werden TiO, ReO₃, IrO₂, RuO₂, VO, RhO₂, OsO₂, LaTiO₃, SrRuO₃, MoO₂, WO₂ und NbO verwendet.
Die in dem Widerstand verwendbaren Übergangsmetallmaterialien enthalten z. B. Titan, Rhenium, Vanadium und Niob. Diese Materialien können unabhängig oder in Kombination aus zwei oder mehr Materialien verwendet werden.
Die in dem Widerstand verwendbaren isolierenden Oxide enthalten z. B. Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zirkoniumoxid und Magnesiumoxid. Diese Materialien können unabhängig oder in Kombination aus zwei oder mehr Materialien verwendet werden.
Vorzugsweise werden Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂ und MgO verwendet.
Für die Fachleute auf dem Gebiet werden verschiedene andere Modifikationen offensichtlich sein und können durch diese leicht ausgeführt werden, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

Feldemissionsanzeige, die umfasst: eine Anode (501); eine Katode (502); und einen Widerstand (112), der zwischen der Anode (501) und der Katode (502) vorgesehen ist, wobei: der Widerstand (112) ein Gemisch aus einem leitenden Metalloxid und einem isolierenden Oxid enthält, dadurch gekennzeichnet, dass: das leitende Metalloxid wenigstens ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiO, Rheniumoxid, Iridiumoxid, Rutheniumoxid, Rhodiumoxid, Osmiumoxid, Lanthantitanat, SrRuO₃, Molybdänoxid, Wolframoxid und Nioboxid besteht, und der Widerstand (112) einen Flächenwiderstandswert von wenigstens etwa 1 GΩ/☐ besitzt.
Feldemissionsanzeige nach Anspruch 1, die ferner einen Träger (506) umfasst, der zwischen der Anode (501) und der Katode (502) vorgesehen ist, wobei der Träger (506) mit dem Widerstand (112) abgedeckt ist.
Feldemissionsanzeige nach Anspruch 2, wobei der Träger (506) Glas und/oder Aluminiumoxid enthält.
Feldemissionsanzeige nach Anspruch 1, wobei das isolierende Oxid wenigstens ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zirkonoxid und Magnesiumoxid besteht.
Feldemissionsanzeige nach Anspruch 1, wobei das isolierende Oxid wenigstens ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂ und MgO besteht.
Feldemissionsanzeige nach Anspruch 1, wobei das leitende Metalloxid TiO ist und das isolierende Oxid Al₂O₃ ist.