FR2803087A1 - Cathode a emission par champ electrique, dispositif d'emission electronique et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une cathode à émission par champ électrique.Elle se rapporte à une cathode destinée à être tournée vers une surface d'application d'électrons, et telle qu'une section (40) d'émission électronique de la cathode (K) à émission par champ électrique est formée de particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces, et une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces des particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces. La substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est formée d'au moins un matériau choisi parmi les métaux alcalins et alcalinoterreux et les composés des métaux alcalins et alcalinoterreux.Application aux écrans plats d'affichage.
Description
La présente invention concerne une cathode à émission par champ
électrique, un dispositif à émission électronique,
et un procédé de fabrication d'un tel dispositif.
Divers types de dispositifs plats d'affichage, ayant chacun une cathode à émission par champ électrique, par exemple des dispositifs sous forme de panneaux d'affichage, ont déjà été proposés. Pour qu'un affichage d'image soit lumineux, on adopte normalement la configuration d'un tube à rayons cathodiques destiné à projeter un faisceau d'électrons sur un écran fluorescent utilisé comme surface
de formation d'image destinée à émettre ainsi de la lumière.
Dans un dispositif classique plat d'affichage ayant une configuration de tube à rayons cathodiques, telle que proposée dans la demande publiée et mise à l'inspection
publique de brevet japonais n 1-173 555 par exemple, plu-
sieurs cathodes à émission thermoionique, c'est-à-dire des filaments, sont placées en face d'un écran fluorescent, et
des ions thermiques créés à partir des cathodes et des élec-
trons secondaires résultant des ions thermiques sont dirigés
vers l'écran fluorescent pour ainsi exciter l'écran fluo-
rescent qui émet avec des couleurs correspondant à un signal vidéo utilisé pour le faisceau d'électrons. Dans ce cas, lorsqu'un écran d'affichage a une grande dimension, on utilise une construction dans laquelle des filaments communs sont utilisés pour de nombreux éléments d'image, par exemple de nombreuses triades rouges, vertes et bleues fluorescentes
formant un écran fluorescent.
En conséquence, lorsque l'écran d'affichage augmente de dimension, la disposition et l'assemblage des filaments
deviennent complexes.
En outre, lorsqu'on veut réaliser un dispositif plat
d'affichage ayant la configuration d'un tube à rayons catho-
diques de dimensions réduites, la profondeur du dispositif est réduite par raccourcissement d'un canon électronique et
augmentation de l'angle de déviation des électrons. Cepen-
dant, comme l'écran d'affichage d'un dispositif plat d'affi-
chage doit être de plus en plus grand, il est très souhaitable de mettre au point des dispositifs plats
d'affichage qui soient minces.
Compte tenu des problèmes précités, on a proposé comme
dispositif classique plat d'affichage un dispositif utili-
sant des cathodes à émission par champ électrique, parfois appelées "cathodes froides". Dans le cas du dispositif à émission par champ électrique ayant des cathodes froides, la
sélection du matériau de la cathode et du procédé de forma-
tion des cathodes froides constitue un facteur important pour la détermination des performances du dispositif. La cathode à émission par champ électrique classique contient
un métal à température élevée de fusion, tel que le molyb-
dène, le nickel et le tungstène, ou du silicium comme
matériau émetteur des électrons.
En outre, on a proposé une section d'émission électro-
nique du type dit "de Spindt", constituant un dispositif
plat d'affichage de structure classique.
On décrit maintenant la structure d'un exemple de dispositif plat d'affichage classique 100 en référence aux
dessins.
La figure 14 est une vue schématique en perspective
d'un dispositif plat d'affichage 100 de structure classique.
Le dispositif plat d'affichage 100 a un écran fluo-
rescent 101, un corps principal plat 102 de dispositif d'affichage par émission de lumière blanche, ayant des cathodes à émission par champ électrique K destinées à être tournées vers l'écran fluorescent 101, et un obturateur coloré plat 103 destiné à être au contact de la surface avant à laquelle est placé l'écran fluorescent 101 ou tourné
vers cette surface.
Comme l'indique la figure 14, le corps principal 102 du dispositif d'affichage comporte un panneau avant 104 de transmission de lumière et un panneau arrière 105 tournés l'un vers l'autre avec interposition d'une entretoise (non
représentée) afin que les panneaux 104 et 105 soient main-
tenus à une distance prédéterminée l'un de l'autre, leurs parties périphériques étant scellées de manière hermétique par une fritte de verre ou analogue, et un espace plat étant
ainsi formé entre les panneaux 104 et 105.
Une couche métallique anodique 160 et un écran fluo-
rescent 101 ayant une matière fluorescente d'émission de lumière blanche fixée sur toute sa surface sont formés à une surface interne du panneau avant 104. Une couche métallisée 106, telle qu'un film d'aluminium, est liée à la surface
résultante, comme dans le tube à rayons cathodiques ordi-
naire. D'autre part, de nombreuses électrodes cathodiques 107 dépassant perpendiculairement, par exemple sous forme de bandes, sont disposées parallèlement à la surface interne du
panneau arrière 105 et sont liées à cette surface.
Une couche isolante 108 est fixée sur les électrodes cathodiques 107, et des électrodes 109 de grille qui
s'étendent en direction presque perpendiculaire à la direc-
tion d'allongement des électrodes cathodiques 107, c'est-à-
dire en direction horizontale, sont disposées parallèlement.
Des trous 110 délimitant des ouvertures sont percés au croisement des électrodes cathodiques 107 et des électrodes de grille 109. Des cathodes coniques à émission par champ électrique K sont liées et formées sur les électrodes 107
dans chaque trou 110.
Les cathodes à émission par champ électrique K sont formées par utilisation d'un métal à température de fusion élevée, tel que le molybdène, le tungstène ou le chrome, ou le silicium. Les cathodes K ont une forme conique avec une extrémité dont le rayon de courbure est de quelques dizaines de nanomètres et qui est dirigée vers le côté des électrodes
de grille.
Lorsqu'une tension positive de quelques dizaines de volts est appliquée aux électrodes de grille par rapport aux électrodes cathodiques, un champ électrique de 106 à 107 V/cm environ par exemple est appliqué aux parties d'extrémité formées par les bouts coniques, et des électrons sont émis
par ces extrémités, par un effet tunnel.
Les électrons émis peuvent venir frapper l'écran fluo-
rescent 101 formé sur les électrodes anodiques tournées vers les cathodes K avec une distance intermédiaire de 0,2 à
1 mm, si bien qu'une émission de fluorescence est obtenue.
Un élément d'image du dispositif plat d'affichage 100 est constitué de quelques dizaines à quelques milliers de sections d'émission électronique de type de Spindt. Pour la construction d'un dispositif d'affichage de catégorie XGA ayant 1 024 x 768 x RVB éléments d'image, qui est une catégorie normalisée d'affichage d'ordinateur, il faut par exemple cent millions à cent milliards de sections
d'émission électronique.
La construction d'une structure cathodique comprenant
des cathodes à émission par champ électrique K, des élec-
trodes de grille et analogues constituant le dispositif plat d'affichage 100 ayant la structure classique, est maintenant décrite en référence aux étapes de fabrication illustrées par les figures 15 à 18, avec un exemple de procédé de fabrication, afin que la structure cathodique puisse être
mieux comprise.
D'abord, comme décrit en référence à la figure 14, les électrodes cathodiques 107 sont formées à la surface interne du panneau arrière 105 dans une première direction, par
exemple une direction de balayage perpendiculaire.
Chaque électrode cathodique 107 est mise sous la forme d'un motif prédéterminé, par exemple par formation d'une couche métallique, telle qu'une couche de chrome, sur toute la surface, par dépôt, pulvérisation cathodique ou analogue, puis par attaque sélective de la couche métallique par photolithographie.
Ensuite, comme l'indique la figure 15, une couche iso-
lante 108 est liée sur toutes les surfaces des électrodes cathodiques 107 formant ainsi des dessins par pulvérisation cathodique ou analogue. En outre, le métal 111, par exemple un métal à température élevée de fusion tel que le molybdène ou le tungstène, constituant finalement les électrodes de grille 109, est formé sur la couche isolante 108 par dépôt,
pulvérisation cathodique ou analogue.
Ensuite, comme l'indique la figure 16, un motif de
réserve (non représenté), constitué par une réserve photo-
graphique ou analogue, est formé et la couche métallique 111 est soumise à une attaque anisotrope, par exemple une attaque par des ions réactifs, avec utilisation du motif de réserve comme masque, si bien que les électrodes cathodiques 109 en forme de bandes sont réalisées avec un dessin pré-
déterminé, c'est-à-dire en direction horizontale perpendi-
culaire à la direction d'allongement des électrodes cathodiques 107 représentées sur la figure 14. En outre, des petits trous 111h sont par exemple formés dans les parties dans lesquelles les électrodes de grille 109 recoupent les
électrodes cathodiques 107.
Ensuite, une attaque, par exemple une attaque chimique dans laquelle des électrodes de grille 109, c'est-à-dire la couche métallique 111, ne sont pas attaquées et la couche isolante 108 est attaquée de façon isotrope, est réalisée par ces trous 111h afin que des trous 112 délimitant des ouvertures soient formés avec chacun une largeur supérieure à la largeur d'un petit trou 111h et une profondeur qui
correspond à toute l'épaisseur de la couche isolante 108.
De cette manière, comme l'indique la figure 14, les trous 111 des ouvertures formés chacun du trou 112 et du petit trou 111h sont placés aux croisements des électrodes
cathodiques 107 et des électrodes de grille 109.
Ensuite, comme l'indique la figure 17, une couche métallique 113, constituée par exemple d'aluminium, de nickel ou analogue, est liée aux électrodes de grille 109
par dépôt oblique.
Le dépôt oblique est réalisé avec rotation du panneau arrière 105 dans son plan et des trous circulaires 114, ayant chacun une périphérie interne conique, sont formés à
proximité, au-dessus des petits trous 111h.
Dans ce cas, la couche métallique 113 est déposée avec réglage de l'angle d'une manière telle que l'intérieur des trous 112 formant les ouvertures ne subisse pas un dépôt par
passage dans les petits trous 111h.
Ensuite, un matériau cathodique à émission par champ électrique, c'est-àdire un métal à température de fusion élevée et un faible travail d'extraction, tel que le
tungstène et le molybdène, est lié aux électrodes catho-
diques 107 dans les parties d'ouverture 112 perpendi-
culairement aux surfaces d'électrode cathodique par les trous circulaires 114 par dépôt, pulvérisation cathodique ou analogues. Dans ce cas, même si le dépôt est effectué perpendiculairement, le matériau cathodique est formé avec une surface oblique qui prolonge la surface oblique de la couche métallique 113 sur la partie qui entoure les trous circulaires 114. Ainsi, si l'épaisseur du matériau déposé atteint une certaine valeur, les trous circulaires 114 se ferment. En conséquence, des cathodes coniques K en forme de points ayant chacune une section triangulaire sont formées dans les trous respectifs 112 sur les électrodes cathodiques 107.
Ensuite, comme l'indique la figure 18, la couche métal-
lique 113 et le matériau cathodique formé sur le matériau métallique 113 sont retirés, et forment ainsi des cathodes coniques analogues à des points, ayant chacune une section triangulaire dans les trous respectifs 111 formant les
ouvertures, sur les électrodes 107 en forme de bandes.
La couche isolante 108 existe autour des cathodes K,
si bien que celles-ci sont isolées électriquement des élec-
trodes cathodiques 107, et une structure cathodique, possé-
dant les électrodes de grille 109 dans lesquelles des trous de transmission de faisceau d'électrons sont formés par les petits trous précités 111h et sont destinés à être en face
des cathodes respectives K, est réalisée.
De cette manière, la structure cathodique dans laquelle les cathodes à émission par champ électrique K sont formées sur les électrodes cathodiques 107 et les électrodes 109 de grille sont formées sur les parties supérieures des cathodes
K, est disposée en face de l'écran fluorescent blanc 101.
Dans le corps principal 102 du dispositif d'affichage ayant la constitution précitée, une tension anodique positive élevée par rapport aux cathodes est appliquée à
l'écran fluorescent 101, c'est-à-dire à une couche métal-
lisée 106, et une tension suffisante pour permettre l'émis-
sion séquentielle d'électrons entre par exemple les électrodes cathodiques 107 et les électrodes 109 de grille
depuis par exemple les cathodes à émission par champ élec-
trique placées aux croisements des électrodes cathodiques 107 et des électrodes 109 de grille, par exemple une tension de 100 V, est appliquée aux électrodes de grille 109 par rapport aux électrodes cathodiques 107, avec modification séquentielle et d'après le contenu d'affichage, si bien que
les faisceaux d'électrons sont dirigés des parties d'extré-
mité des cathodes K vers l'écran fluorescent blanc 101.
Ainsi, le corps principal 102 du dispositif d'affichage
permet l'obtention d'images blanches avec des motifs d'émis-
sion de lumière correspondant aux couleurs respectives, de manière répartie dans le temps, et la commutation de l'obturateur coloré 103 en synchronisme avec l'affichage réparti dans le temps si bien que la lumière est transmise
d'une manière qui correspond aux couleurs respectives.
En d'autres termes, des images optiques rouge, verte
et bleue sont transmises successivement si bien qu'un affi-
chage d'image en couleurs est réalisé dans son ensemble.
Comme indiqué précédemment, le dispositif plat d'affi-
chage 100 de structure classique représenté sur la figure 14 est tel que les cathodes à émission par champ électrique K tournées vers l'écran fluorescent ont chacune une forme conique de section triangulaire, obtenue dans les étapes de fabrication décrites en référence aux figures 15 à 18, et le champ électrique se concentre aux parties d'extrémité des
cathodes coniques K pour l'émission d'électrons.
Cependant, étant donné les progrès actuels de la tech-
nologie, on cherche à former des sections d'émission d'élec-
trons des cathodes à émission par champ électrique K constituant le dispositif plat d'affichage 100 de ce type
d'une manière plus rentable.
En outre, comme déjà décrit en référence aux figures à 18, on sait que, lorsque les cathodes à émission par champ électrique K sont formées d'un matériau, tel que le
molybdène ou le tungstène, qui possède un travail d'extrac-
tion de 4 à 5 eV, il faut appliquer une tension élevée pour
obtenir la densité nécessaire de courant d'émission.
La concentration efficace d'un champ électrique et l'émission efficace d'électrons nécessitent la formation des sections d'émission d'électrons sous forme plus pointue ou la formation des sections d'émission d'électrons en un matériau ayant un plus faible travail d'extraction, pour que la demande récente de faible consommation d'énergie soit
prise en considération.
On a proposé, pour remédier à ces inconvénients, dans la demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 10-357 928, une technique d'utilisation de fines particules conductrices en forme de plaquettes pour les
sections d'émission d'électrons.
En outre, les demandes publiées et mises à l'inspection publique de brevet japonais n 50-81 060, 54-51 776 et
6-36 688 décrivent, comme exemples d'utilisation d'un maté-
riau à faible travail d'extraction destiné à une cathode froide, des techniques mettant en oeuvre des nitrures de
métaux alcalins et alcalino-terreux.
Les techniques proposées dans les documents précités sont cependant appliquées à la cathode froide d'un tube à décharge dans un gaz, et aucune considération n'a été donnée habituellement à l'application de ces techniques à une
cathode à émission par champ électrique.
L'invention a été réalisée après que les inventeurs ont
consacré des études à la solution des problèmes précités.
L'invention a donc pour objet la réalisation d'une cathode à émission par champ électrique, d'un dispositif d'émission
électronique et d'un procédé de fabrication d'un tel dispo-
sitif, permettant la réalisation efficace d'une émission par champ électrique par réalisation de sections d'émission électronique, d'une cathode à émission par champ électrique K constituant un dispositif plat d'affichage de dimensions réduites, avec réalisation de parties d'extrémité formant les bouts des sections sous forme très effilée, et avec limitation en particulier du travail d'extraction à une
valeur de 2 à 3 eV afin qu'un matériau ayant un petit tra-
vail d'extraction soit lié à la surface de la cathode à émission par champ électrique K. Une cathode à émission par champ électrique selon l'invention est destinée à être tournée vers une surface
d'application d'électrons, et une section d'émission élec-
tronique au moins de la cathode à émission par champ électrique est formée de fines particules conductrices ana- logues à des plaquettes minces, et une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces de ces fines particules conductrices sous forme de
minces plaquettes.
Le dispositif d'émission électronique selon l'invention est un dispositif ayant une cathode à émission par champ électrique destinée à être en face d'un écran fluorescent, dans lequel la cathode à émission par champ électrique K constituant le dispositif d'émission électronique selon l'invention est constituée afin qu'une section au moins d'émission électronique soit constituée de fines particules conductrices analogues à de minces plaquettes, la cathode à émission par champ électrique K est constituée de manière qu'une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV soit liée aux surfaces des fines particules
conductrices sous forme de plaquettes minces, et, par appli-
cation d'un champ électrique, des électrons sont émis par une face d'extrémité de la section d'émission électronique constituée des fines particules analogues à des plaquettes
minces de la cathode d'émission électronique.
Un procédé de fabrication d'un dispositif d'émission
électronique selon l'invention comprend les étapes sui-
vantes: la formation d'un motif d'un matériau de réserve photographique ayant de petits trous sur une surface sur
laquelle est formée une cathode à émission par champ élec-
trique constituant le dispositif d'émission électronique,
chacun des petits trous étant placé régulièrement au pré-
alable et ayant une profondeur telle qu'il atteint la sur-
face sur laquelle est formée la cathode à émission par champ électrique, la préparation d'un agent de revêtement à l'aide des fines particules conductrices en forme de plaquettes minces d'au moins un métal alcalin ou alcalino-terreux ou d'un composé d'un métal alcalin ou alcalino-terreux, d'un agent dispersant et d'un solvant, le revêtement du motif du matériau de réserve photographique par l'agent de revêtement et le séchage de ce motif revêtu de l'agent de revêtement, l'extraction du motif du matériau de réserve photographique, et l'exécution d'opérations de cuisson, d'évacuation et de
scellement à une température à laquelle le composé alcalino-
terreux ou alcalin se décompose, et la formation de la cathode d'émission électronique dans un état dans lequel une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces des fines particules conductrices
analogues à des plaquettes minces.
Dans la cathode à émission par champ électrique selon
l'invention et le dispositif d'émission électronique compre-
nant la cathode à émission par champ électrique selon l'invention comme élément constituant, la section d'émission électronique de la cathode à émission par champ électrique K est formée à partir de fines particules analogues à des plaquettes minces. En conséquence, si un champ électrique est appliqué à la section d'émission électronique, cette section d'émission d'un faisceau d'électrons est plus effilée. En outre, la cathode à émission par champ électrique
K est constituée afin qu'une substance d'émission électro-
nique ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV soit liée aux surfaces des particules en forme de plaquettes minces. Comme la substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces des particules
en forme de plaquettes minces constituant la cathode à émis-
sion par champ électrique alors que le carbone constituant la cathode à émission par champ électrique a un travail d'extraction d'environ 4,7 eV, il est possible de réduire en particulier le travail d'extraction apparent de la section d'émission électronique de la cathode à émission par champ
électrique par rapport au travail d'extraction du carbone.
Ainsi, la tension de seuil de la cathode à émission par champ électrique et du dispositif d'émission électronique diminue et concentre efficacement le champ, en augmentant
ainsi le rendement d'émission électronique.
Dans le procédé de fabrication du dispositif d'émission électronique selon l'invention, la section d'émission électronique de la cathode à émission par champ électrique K est formée de particules en forme de plaquettes minces. En conséquence, si un champ électrique est appliqué à la sec- tion d'émission électronique, la section d'émission d'un faisceau d'électrons peut être plus effilée et il est possible de concentrer efficacement le champ. Par ailleurs, la cathode à émission par champ électrique K est constituée
afin que la substance d'émission électronique ayant un tra-
vail d'extraction de 2 à 3 eV soit liée aux surfaces des
particules conductrices en forme de plaquettes minces.
Ainsi, la tension de seuil du dispositif d'émission électro-
nique est réduite, et rend possible une concentration sup-
plémentaire efficace du champ électrique et une augmentation
du rendement d'émission d'électrons.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui va
suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective avec des parties arrachées d'un dispositif plat d'affichage comprenant des cathodes à émission par champ électrique selon l'invention comme éléments constituants;
la figure 2 est une vue schématique en plan repré-
sentant les positions relatives d'une électrode cathodique, d'une électrode de grille et de cathodes à émission par
champ électrique, constituant le dispositif plat d'affi-
chage; la figure 3 est une coupe schématique en élévation latérale indiquant les positions relatives de l'électrode
cathodique, de l'électrode de grille et de cathodes à émis-
sion par champ électrique, constituant le dispositif plat d'affichage;
la figure 4 est une vue schématique d'une fine parti-
cule en forme de plaquette mince, constituant les cathodes à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 5 illustre une étape de fabrication de la cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 6 illustre une étape de fabrication de la cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 7 illustre une étape de fabrication de la cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 8 illustre une étape de fabrication de la cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 9 illustre une étape de fabrication de la cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 10 est une coupe schématique d'un exemple de cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 11 est une coupe schématique agrandie d'un exemple de cathode à émission par champ électrique selon l'invention; la figure 12 est une coupe schématique d'un dispositif d'émission électronique selon l'invention; la figure 13 est une coupe schématique d'un autre
exemple de dispositif d'émission électronique selon l'inven-
tion; la figure 14 est une vue schématique en perspective, avec des parties arrachées, d'un exemple de dispositif plat d'affichage comprenant des cathodes à émission par champ électrique de structure classique; la figure 15 illustre une étape de fabrication d'un exemple de dispositif plat d'affichage classique; la figure 16 illustre une étape de fabrication d'un exemple de dispositif plat d'affichage classique; la figure 17 illustre une étape de fabrication d'un exemple de dispositif plat d'affichage classique; et la figure 18 illustre une étape de fabrication d'un
exemple de dispositif plat d'affichage classique.
Une cathode à émission par champ électrique selon l'invention est destinée à être en face d'une surface d'application d'électrons, telle qu'une section d'émission électronique au moins de la cathode à émission par champ électrique est formée de particules conductrices en forme de plaquettes minces, une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV étant liée aux surfaces
des particules conductrices en forme de plaquettes minces.
Un dispositif d'émission électronique selon l'invention est un dispositif d'émission électronique ayant une cathode à émission par champ électrique destinée à être tournée vers un écran fluorescent, la cathode à émission par champ électrique étant constituée afin qu'une section d'émission électronique au moins soit formée de particules conductrices en forme de plaquettes minces, la cathode à émission par champ électrique étant constituée dans un état tel qu'une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces des particules conductrices en forme de plaquettes minces, et, par application d'un champ électrique, des électrons sont émis par une face d'extrémité
de la section d'émission électronique constituée des parti-
cules en forme de plaquettes minces de la cathode d'émission électronique. On décrit maintenant la structure d'un exemple de dispositif plat d'affichage 20 dans lequel une cathode à émission par champ électrique et un dispositif d'émission électronique selon l'invention sont utilisés, en référence aux dessins annexes. Il faut cependant noter que l'invention
n'est pas limitée à ce mode de réalisation.
La figure 1 est une vue schématique en perspective, avec des parties arrachées, d'un dispositif plat d'affichage qui comporte des cathodes à émission par champ électrique
et un dispositif d'émission électronique selon l'invention.
Le dispositif plat d'affichage 20 représenté sur la figure 1 possède unécran fluorescent 1 et est constitué d'un corps principal 2 de dispositif d'affichage ayant des cathodes à émission par champ électrique K destinées à être tournées vers l'écran fluorescent 1, et un obturateur coloré
plat (non représenté) destiné à être au contact de la sur-
face avant du corps principal 2 ou à être tourné vers cette
surface, d'un côté auquel est placé l'écran fluorescent 1.
Dans le corps principal 2 du dispositif d'affichage, comme dans le cas classique décrit en référence à la figure 14, un panneau avant 4 qui transmet la lumière et un panneau arrière 5 sont tournés l'un vers l'autre avec interposition
d'une entretoise (non représentée) qui maintient les pan-
neaux avant 4 et arrière 5 à une distance prédéterminée, la partie périphérique du corps principal 2 étant scellée de façon hermétique par une fritte de verre ou analogue et un
espace étant formé entre les panneaux avant 4 et arrière 5.
L'écran fluorescent 1 constitué par liaison au pré-
alable ou en totalité d'une matière fluorescente d'émission de lumière, est formé à la surface interne du panneau avant
4. Une couche métallique anodique 60 et une couche métal-
lisée 6 formée d'aluminium ou analogue sont liées à la surface de l'écran fluorescent 1, comme dans un tube à
rayons cathodiques ordinaire.
Sur la figure 1, de nombreuses électrodes cathodiques 7, qui s'étendent par exemple sous forme de bandes, sont réalisées afin qu'elles soient parallèles à la surface interne du panneau arrière 5 destinée à être en face du
panneau avant 4.
Des électrodes de grille 9 sont placées parallèlement avec interposition d'une couche isolante 8, en direction presque perpendiculaire à la direction d'allongement des électrodes cathodiques 7, par exemple en direction horizontale. Des cathodes à émission par champ électrique K sont formées sur les électrodes cathodiques respectives 7 et
entre les électrodes de grille 9.
La figure 2 est une vue schématique indiquant les
positions relatives de l'électrode cathodique 7, de l'élec-
trode de grille 9 et des cathodes à émission par champ électrique K. Bien que la figure 2 représente un cas dans lequel neuf cathodes à émission par champ électrique K sont formées sur l'électrode cathodique 7 entre les électrodes de grille 9, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de la figure 2. Le nombre et la position des cathodes K ou analogues peuvent
être modifiés de façon convenable, suivant l'application.
La figure 3 est une coupe schématique représentant les positions relatives de l'électrode cathodique 7, de l'électrode de grille 9 et des cathodes à émission par champ électrique K. Les cathodes à émission par champ électrique K peuvent être mises à la forme indiquée sur la figure 4, par exemple une forme de mince plaque circulaire ou une forme de pail-
lettes. La cathode K est formée d'un matériau d'une combi-
naison de carbone, tel que le graphite, le carbone amorphe
ou le carbone analogue au diamant, et est formée par dispo-
sition de couches des particules 30 en forme de plaquettes
minces.
Les particules en forme de plaquettes minces 30 ayant un diamètre d'environ 500 nm et une épaisseur d'environ nm peuvent être utilisées lorsque ces particules ont par
exemple une forme générale de mince plaque circulaire.
Des particules en forme de plaquettes minces 30 constituant les cathodes à émission par champ électrique K ayant un diamètre particulaire moyen qui ne dépasse pas 5 gm
et un rapport moyen d'allongement (qui est une valeur obte-
nue par division de la racine carrée de la surface des particules en forme de plaquettes minces 30 par leur épaisseur) qui n'est pas inférieur à 5 peuvent être utilisées. De préférence, 40 à 95 % en poids des particules en forme de plaquettes minces 30 ayant un diamètre particulaire qui ne dépasse pas 3 ym et une épaisseur qui ne dépasse pas 0,1 1m sont contenus dans la totalité des particules en forme de plaquettes minces 30 constituant les cathodes à émission par champ électrique K, le diamètre particulaire moyen des particules en forme de plaquettes minces 30 constituant les cathodes à émission par champ électrique K étant compris entre 0,05 et 0,08 gm et leur
rapport d'allongement n'étant pas inférieur à 10.
Il faut noter que le diamètre particulaire moyen des particules en forme de plaquettes minces 30 est un diamètre de Stokes et peut être mesuré par exemple par un appareil de mesure de distribution granulométrique fonctionnant par
transmission de lumière et par sédimentation centrifuge.
Lorsque le diamètre particulaire moyen des particules en forme de plaquettes minces 30 dépasse 5 pm et la cathode à émission par champ électrique K est constituée par ces particules 30, les parties de la cathode à émission par champ électrique K par lesquelles les électrons sont émis ne peuvent pas être suffisamment petites. Pour que les sections d'émission électronique soient suffisamment petites, il est
avantageux que la plupart des particules en forme de pla-
quettes minces 30 constituant la cathode à émission par champ électrique K ait un diamètre particulaire ne dépassant pas 0,1 gm. Si le taux de particules en forme de plaquettes minces de diamètre particulaire égal à 0,1 gm est inférieur à 40 % en poids de l'ensemble des particules en forme de plaquettes minces 30 constituant la cathode à émission par champ électrique K, et la cathode à émission par champ électrique K est formée à l'aide d'un agent de revêtement contenant un solvant dans lequel sont dispersées ces fines particules, la forme en particulier de la partie d'extrémité formant le bout de la cathode à émission par champ
électrique K devient non uniforme, et crée un inconvénient.
Comme on peut le noter d'après ce qui précède, il est avantageux que le diamètre particulaire moyen des particules en forme de plaquettes minces 30 constituant la cathode à émission par champ électrique K soit aussi faible que 0,05
*à 0,08 gm environ.
On suppose que les cathodes à émission par champ électrique K et le dispositif d'émission électronique comprenant les cathodes à émission par champ électrique K selon l'invention sont réalisés par sélection en particulier d'une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV et par liaison de la substance sélectionnée aux surfaces des particules en forme de plaquettes minces 30
comme indiqué sur la figure 4.
On sait que, si le rayon de courbure des parties d'extrémité formant les bouts, c'est-à-dire les sections d'émission électronique, de la cathode à émission par champ
électrique K est appelé p, le champ électrique aux extré-
mités de la cathode à émission par champ électrique K est appelé E, et le potentiel de la cathode à émission par champ électrique K est appelé V, on a l'équation suivante:
E = V/5p.
On considère maintenant le cas dans lequel le potentiel
V des extrémités de la cathode à émission par champ élec-
trique K est égal à la tension de seuil Vt pour laquelle la cathode à émission par champ électrique K émet des élec- trons. La tension d'un circuit de pilotage de cathodes est de préférence de quelques dizaines de volts à 100 volts, pour des raisons concernant les performances et le prix d'un transistor. Un champ de seuil Et correspondant à la tension de seuil Vt dépend du matériau de la cathode à émission par champ électrique K. Si la cathode K est formée d'un matériau métallique, le champ de seuil Et ne dépasse pas 107 V/cm. Si elle est formée d'un matériau à base de carbone, le champ de
seuil Et ne dépasse pas 106 V/cm.
Par exemple, si la tension de seuil Vt est égale à 10 V et le champ de seuil Et est égal à 106 V/cm, le rayon de courbure p est le suivant, d'après l'équation qui précède:
p = 10 V/5 x 106 V/cm = 0,02 gm.
Cette valeur est de l'ordre de grandeur des particules en forme de plaquettes minces constituant la cathode à émission
par champ électrique dans la direction de l'épaisseur.
Par ailleurs, la dimension des particules en forme de plaquettes minces 30 dans la direction d'une face de plaquette dépend de la dimension d'un émetteur. La dimension de l'émetteur dépend de la dimension de l'affichage du
dispositif plat d'affichage.
La dimension des éléments d'image de l'affichage dépend de la dimension de l'affichage et de la densité des éléments
d'image (résolution). Dans le cas d'un dispositif d'affi-
chage pour ordinateur correspondant à la norme XGA, ayant une dimension de 432 x 508 mm, qui est un exemple de dispositif d'affichage de résolution élevée, le nombre d'éléments d'image est de 1 024 x 768 et la dimension d'un
élément d'image élémentaire est d'environ 60 x 100 gm.
Quelques dizaines à quelques centaines d'émetteurs sont fabriqués de manière correspondante. En conséquence, la dimension d'un émetteur est de quelques dizaines de microns à quelques microns. Pour que l'émetteur forme un motif précis avec ces dimensions, il faut que la dimension des particules en forme de plaquettes minces 30 soit inférieure au micron, c'est-à-dire d'environ 0,1 à 0,5 gm. Ainsi, lorsque p = 0,02 gm, le rapport d'allongement des particules en forme de plaquettes minces 30 est:
(0,1 à 0,5)/0,02 = 5 à 25.
D'après les remarques qui précèdent, le rapport d'allongement n'est pas inférieur à 5 de préférence et n'est
pas inférieur à 10 avantageusement.
Si des électrons sont émis par émission par champ élec-
trique, on sait que l'équation conditionnelle suivante de Fowler Nordheim s'applique:
J = aE2exp(-b 3/2/PE).
Dans l'équation précédente, J désigne la densité de courant des électrons émis, E le champ électrique, $ le travail d'extraction, P un facteur d'augmentation du champ local et
a, b des constantes.
Dans l'équation qui précède, 3 est appelé facteur de forme. Lorsque la surface est plate, 3 est égal à 1. On sait que le facteur P peut être calculé d'après l'équation de Fowler Nordheim obtenue par mesure des caractéristiques courant-tension, le travail d'extraction d'une substance étant mesuré au préalable. Lorsqu'une surface est plate (ou 3 = 1), le travail d'extraction * de cette substance ne
dépasse pas 0,4 eV.
Le travail d'extraction * est une valeur numérique propre à une substance. Pour que le travail d'extraction apparent de la cathode à émission par champ électrique K soit réduit, on connaît des procédés de réalisation des extrémités de la cathode à émission par champ électrique K afin qu'elles soient effilées et concentrent le champ, ou de liaison d'une substance ayant un petit travail d'extraction à la surface de la substance de la cathode à émission par
champ électrique K. Plus précisément, il faut que les extré-
mités de la cathode à émission par champ électrique K soient très effilées pour que le facteur P (facteur de forme) augmente ou une substance ayant un petit travail d'extraction est liée à la surface de la cathode K afin que
le travail d'extraction apparent diminue.
Lorsque le travail d'extraction * est de quelques électrons-volts, il faut une valeur élevée du facteur 3, c'est-à-dire une section d'émission électronique effilée.
Comme l'indique la description qui précède, il faut que
le travail d'extraction * soit faible afin qu'une émission électronique stable soit obtenue sans dépendance excessive
à la configuration de la section d'émission électronique.
Comme on peut le juger d'après ce qui précède, on peut utiliser, comme matériau à travail d'extraction relativement
faible, des oxydes alcalino-terreux essentiellement consti-
tués d'oxydes de baryum, ayant chacun un travail d'extrac-
tion d'environ 2 à 3 eV, pour la fabrication de la cathode à émission par champ électrique K. Cependant, si les cathodes à émission par champ électrique K sont fabriquées avec des oxydes essentiellement constitués d'oxydes de baryum, il faut chauffer les cathodes
à 800 C environ pour l'émission des électrons. Par ail-
leurs, le matériau est extrêmement instable à l'air et il a tendance à réagir avec H20 ou C02 de l'air et présente l'avantage de se transformer en hydroxydes ou carbonates. En conséquence, on n'a pas utilisé de manière classique ces
matériaux dans les cathodes à émission par champ élec-
trique K.
En outre, des matériaux à travail d'extraction relati-
vement faible d'environ 2 à 3 eV peuvent comprendre un métal
alcalin ou alcalino-terreux en plus des matériaux précités.
Cependant, les métaux alcalins et alcalino-terreux sont chimiquement actifs et ils réagissent avec H20 et 02 de l'air lorsqu'il sont au contact de celui-ci. En conséquence, ces matériaux présentent un inconvénient en pratique en ce que les caractéristiques de la cathode à émission par champ
électrique sont détériorées.
On décrit maintenant un exemple de cathode à émission
par champ électrique K et de dispositif d'émission électro-
nique comprenant de telles cathodes à émission par champ électrique K selon l'invention en référence aux étapes de fabrication illustrant le procédé de fabrication. Il faut cependant noter que l'invention n'est pas limitée à l'exemple donné et qu'une combinaison de l'exemple avec toutes les structures bien connues de manière classiques est possible. D'abord, comme déjà décrit en référence à la figure 1, les électrodes cathodiques 7 destinées à la circulation d'un courant dans les cathodes à émission par champ électrique K sont formées à la surface par exemple d'un substrat de verre
constituant le panneau arrière 5.
Les électrodes cathodiques 7 sont constituées par exemple par une couche de métal tel que le chrome déposé par dépôt chimique, pulvérisation cathodique ou analogue, puis
attaque sélective de la couche métallique au motif prédéter-
miné par photolithographie.
Ensuite, comme l'indique la figure 5, une couche
isolante 8 est liée à toute la surface de l'électrode catho-
dique 7 formée avec un motif par pulvérisation cathodique ou analogue, et une couche métallique 11, qui forme finalement
les électrodes de grille 9, est formée sur la couche iso-
lante 8 par un procédé de dépôt, de pulvérisation cathodique ou analogue d'un métal à température élevée de fusion, tel
que le molybdène et le tungstène.
Ensuite, comme l'indique la figure 6, un motif prédé-
terminé de réserve est formé par un matériau de réserve photographique (non représenté). Lorsque ce motif de réserve est utilisé comme masque, la couche métallique 11 est soumise à une attaque anisotrope, par exemple par des ions réactifs, au motif prédéterminé, c'est-à-dire pour la formation d'électrodes 9 de grille en forme de bandes qui s'étendent en direction perpendiculaire à la direction
d'allongement des électrodes cathodiques 7.
Plusieurs petits trous 11h ayant un diamètre de 15 pm sont formés dans les parties dans lesquelles les électrodes
de grille 9 et les électrodes cathodiques 7 se recoupent.
Ensuite, une attaque chimique qui n'agit pas sur les
électrodes de grille 9, c'est-à-dire sur la couche métal-
lique 11, mais qui agit sur la couche isolante 8, est réalisée par ces petits trous 11h pour la formation de trous 12 délimitant des ouvertures ayant chacune une largeur presque égale à celle de chaque petit trou 11h et une profondeur qui correspond à toute l'épaisseur de la couche isolante 8.
Ensuite, comme l'indique la figure 7, après la forma-
tion des petits trous 11h et des trous 12 des ouvertures, un matériau 34 de réserve photographique est lié. Ce matériau 34 est séché et exposé à la lumière d'une lampe à vapeurs de mercure à haute pression et est développé par une solution basique de développement, si bien que des trous 34h du matériau de réserve photographique de 7 gm par exemple peuvent être formés dans les petits trous 11h et les trous
12 des ouvertures.
On peut utiliser, comme matériau 34 de réserve photo-
graphique, des matériaux négatifs ou positifs. Par exemple, un matériau de réserve photographique positif de type novolaque peut être utilisé ("PMER6020EK" fabriqué par Tokyo
Ohka Kogyo Co., Ltd.).
Ensuite, un composé alcalin ou alcalino-terreux, tel qu'un azothydrure de baryum ou de potassium ou un de leurs mélanges (appelé simplement "substance chimique 32" dans la suite) est dispersé dans un solvant 31, par exemple de l'eau ou une solution organique convenable, et de fines particules en forme de paillettes, c'est-à-dire les particules en forme de plaquettes minces 30 telles que représentées sur la
figure 4, sont dispersées dans le solvant 31 pour la produc-
tion d'un agent de revêtement 35.
L'agent de revêtement 35 ainsi produit est déposé sur le motif du matériau 34 de réserve photographique, par exemple par rotation ou à l'aide d'un appareil de revêtement
tel qu'indiqué sur la figure 7.
Il faut noter que les étapes suivantes peuvent aussi être utilisées. Le premier agent de revêtement produit par dispersion des fines particules en forme de paillettes, c'est-à-dire les particules en forme de plaquettes minces 30 représentées sur la figure 4, dans un solvant, et le second agent de revêtement produit par dispersion d'un composé alcalin ou alcalino-terreux ou d'un de leurs mélanges, tel qu'un azothydrure de baryum ou de potassium, c'est-à-dire la substance chimique 32 dans le solvant 31, sont préparés séparément. D'abord, le premier agent de revêtement est déposé, puis le second agent de revêtement est déposé à la surface de la couche de revêtement obtenue avec le premier
agent de revêtement.
Il a été confirmé qu'il n'existait aucune différence de qualité du produit constitué par la cathode à émission par champ électrique K obtenue finalement, entre un premier cas comprenant des étapes dans lesquelles le premier agent de revêtement produit par dispersion des particules en forme de plaquettes minces 30 dans un solvant et le second agent de revêtement produit par dispersion de la substance chimique 32 dans le solvant 31 sont préparés séparément, le premier agent de revêtement est déposé puis le second agent de revêtement est déposé à la surface revêtue du premier agent de revêtement, et le cas comprenant les étapes dans lesquelles l'agent de revêtement 35 produit par dispersion des particules en forme de plaquettes minces 30 et la substance chimique 32 dans le solvant 31 est préparé et une
couche de revêtement est réalisée avec cet agent de revête-
ment 35.
Comme indiqué précédemment, une résine thermodurcis-
sable ou analogue peut être ajoutée au solvant 31 au préalable afin que la mise sous forme de motifs soit
facilitée dans une étape ultérieure.
Ensuite, la couche de revêtement formée par dépôt de l'agent de revêtement 35 est séchée sur une plaque chauffante ou analogue. A ce moment, les particules en forme de plaquettes minces 30 placées dans les trous 34h des ouvertures du matériau de réserve photographique s'orientent spontanément le long des parties de paroi 34w. Si elles restent en couches, les particules en forme de plaquettes minces 30 sont dans une direction dans laquelle la direction de plaquette des particules en forme de plaquettes minces , comme indiqué sur la figure 8, recoupe essentiellement la surface d'application d'électrons du panneau avant 4
représenté sur la figure 1.
Plus précisément, la direction du plan des particules en forme de plaquettes minces 30 est presque perpendiculaire à celle des électrodes cathodiques 7 sur les parties 34w de
paroi du matériau de réserve photographique.
A ce moment, les particules en forme de plaquettes minces 30 forment des couches sur le matériau de réserve photographique dans un état dans lequel les particules de la substance chimique 32, c'est-à-dire les particules du composé alcalin ou alcalino-terreux telles que l'azothydrure de baryum ou de potassium, sont liées aux surfaces des
particules en forme de plaquettes minces 30.
Ensuite, un traitement de cuisson préalable est exécuté à une température par exemple de 150 C environ ou plus basse pour la formation d'une couche des particules en forme
de plaquettes minces 30.
Ensuite, comme l'indique la figure 9, le matériau 34 de réserve photographique et les particules en forme de plaquettes minces 30 formant les couches sur le matériau 34 de réserve photographique sont développés et retirés par des produits chimiques acides, basiques ou autres à solvant organique. Si les particules en forme de plaquettes minces sont formées en particulier de graphite, de l'eau pure est pulvérisée à haute pression après l'étape de développement et d'extraction, si bien qu'il est possible d'assurer la formation des cathodes à émission par champ
électrique K qui doivent former finalement un motif fin.
Ensuite, un traitement de cuisson (cuisson postérieure) est exécuté afin que la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention soit réalisée comme l'indique
la figure 10.
Ensuite, comme l'indique la figure 1, le panneau avant 4 de transmission de lumière et le panneau arrière 5 sur
lequel sont formées les cathodes à émission par champ élec-
trique K selon l'invention sont mis l'un en face de l'autre avec interposition d'une entretoise (non représentée) qui maintient les panneaux 4 et 5 à une distance prédéterminée l'un de l'autre. Leur partie périphérique est scellée de manière hermétique par une fritte de verre ou analogue, et un espace plat est formé entre les panneaux avant 4 et
arrière 5.
Dans l'étape de scellement des deux panneaux, ces panneaux sont placés dans un appareil d'évacuation, chauffés sous vide ou en atmosphère de gaz inerte, et scellés pendant l'exécution de l'étape de décomposition thermique de la substance chimique 32, telle qu'un composé alcalin ou alcalino-terreux, notamment un azothydrure de baryum ou de potassium.
Ainsi, le composé alcalin ou alcalino-terreux ou ana-
logue lié au graphite pendant la cuisson de la fritte se
décompose thermiquement, et le métal alcalin ou alcalino-
terreux qui a un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV ou le composé alcalin ou alcalino-terreux qui n'a pas
réagi est finalement lié à la surface du graphite.
En outre, comme composé alcalin ou alcalino-terreux utilisé dans le mode de réalisation précédent, un nitrure de sodium, par exemple de l'azothydrure de sodium, peut être chauffé et décomposé comme dans le cas précédent et un métal alcalin ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV, du sodium libre dans ce cas, peut être lié à la
surface du graphite.
Dans ce cas, il faut que la température de chauffage
soit réglée entre 280 et 400 C.
En outre, on peut utiliser, comme nitrure alcalin ou alcalino-terreux, un nitrure bien connu en plus des nitrures indiqués. Par exemple, on peut utiliser aussi les nitrures TiN (travail d'extraction 4 = 2,92 eV) et ZrN (travail d'extraction 4 = 2,92 eV). Il a été confirmé qu'on obtenait le même avantage que dans le mode de réalisation précédent lorsque la cathode à émission par champ électrique K était
fabriquée avec TiN ou ZrN.
La figure 11 est une coupe schématique de la cathode à émission par champ électrique K fabriquée au cours des étapes précitées. La figure 12 est une coupe schématique du dispositif d'émission électronique 50 qui comporte les
cathodes à émission par champ électrique K selon l'inven-
tion.
Dans le cas de la cathode à émission par champ élec-
trique K représentée sur la figure 11, une substance 32a ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV, c'est-à-dire la substance chimique 32 telle qu'un métal alcalin ou alcalino-terreux ou un composé alcalin ou alcalino-terreux qui ne réagit pas pendant l'étape de cuisson, est liée aux surfaces des particules en forme de
plaquettes minces 30.
La substance 32a qui a un travail d'extraction compris
entre 2 et 3 eV, c'est-à-dire le métal alcalin ou alcalino-
terreux, est aussi la substance 32 qui ne réagit pas dans
l'étape de cuisson. Si le composé alcalin ou alcalino-
terreux ayant le travail d'extraction de 2 à 3 eV est lié à la surface de la cathode à émission par champ électrique K,
il contribue à la concentration du champ.
Comme l'indique la figure 11, la cathode à émission par champ électrique K est formée dans une direction dans laquelle la direction de la surface de plaquette des particules en forme de plaquettes minces 30 aux parties 30a de bord de la section d'émission électronique 40 recoupe la surface 21 de formation d'image représentée sur la figure
12, c'est-à-dire la surface d'application d'électrons.
En conséquence, les parties de bord 30a des particules en forme de plaquettes minces 30 placées aux parties d'extrémité de la cathode à émission par champ électrique K, ayant chacune une épaisseur par exemple de 20 nm, sont formées dans un état dans lequel la substance 32a qui a un travail d'extraction de 2 à 3 eV est liée aux surfaces des
parties de bord 3a.
Dans le cas de la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention, il est possible de former
les parties d'extrémité de la section d'émission électro-
nique sous forme beaucoup plus effilée que celle de la cathode à émission par champ électrique de la structure classique, c'est-à-dire obtenue avec le procédé de fabrication de la cathode conique K décrit en référence aux
figures 15 à 18.
Par exemple, lorsque des particules en forme de pla-
quettes minces 30 constituant les cathodes à émission par champ électrique K, ayant une épaisseur de 20 nm, sont utilisées, le rayon de courbure de chaque partie de bord de la cathode à émission par champ électrique K ne devient pas
supérieur à 20 nm.
Une structure de cathode dans laquelle les cathodes à émission par champ électrique K sont formées sur les électrodes cathodiques 7 comme indiqué précédemment et les
électrodes de grille 9 sont formées sur les parties supé-
rieures des cathodes K, est destinée à être tournée vers l'écran fluorescent 1, c'est-à-dire la surface d'application
d'électrons.
Dans le dispositif d'émission électronique 50 ayant les cathodes à émission par champ électrique K ainsi formées, une tension anodique positive élevée par rapport aux cathodes est appliquée à l'écran fluorescent 1, c'est-à-dire à la couche métallique anodique 60, et une tension avec laquelle des électrons peuvent être émis par les cathodes à émission par champ électrique K placées aux croisements des électrodes cathodiques 7 et des électrodes de grille 9 est appliquée séquentiellement entre les électrodes cathodiques 7 et les électrodes de grille 9; par exemple une tension de V, est appliquée aux électrodes de grille 9 par rapport
aux électrodes cathodiques 7, en étant modifiée séquen-
tiellement suivant le contenu d'affichage comme indiqué sur la figure 12. De cette manière, il est possible d'émettre des faisceaux d'électrons parles parties de bord 30a des sections d'émission électronique des cathodes à émission par champ électrique K, et de diriger les faisceaux vers l'écran
fluorescent 1.
Comme l'indique la description qui précède, le corps
principal 2 du dispositif d'affichage représenté sur la figure 1 permet l'obtention d'images blanches ayant des motifs d'émission lumineuse correspondant aux couleurs respectives de manière multiplexée, afin que l'obturateur
coloré soit commuté en synchronisme avec l'affichage multi-
plexé et que la lumière transmise corresponde à la couleur respective. En d'autres termes, des images optiques rouge, verte et bleue sont transmises séquentiellement, si bien que des
images colorées sont affichées globalement.
Comme indiqué précédemment, dans la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention et le dispositif d'émission électronique 50 selon l'invention ayant les cathodes à émission par champ électrique K, les parties de bord 30a de la section d'émission électronique de chaque cathode à émission par champ électrique K sont sous forme plus effilée que celles de la cathode à émission par champ électrique de la structure classique, c'es-à-dire de la
cathode à émission par champ électrique conique.
Dans la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention et le dispositif d'émission électronique 50 selon l'invention, ayant les cathodes à émission par champ électrique K, la section d'émission électronique 40 au moins de chaque cathode à émission par champ électrique K est formée des particules conductrices en forme de plaquettes minces 30 et la direction du plan des particules en forme de plaquettes minces 30 recoupe la direction du plan de la surface d'application d'électrons aux parties de bord 30a de la section d'émission électronique 40. Il est ainsi possible de former des parties de bord 30a plus effilées et d'émettre
efficacement des électrons.
La cathode à émission par champ électrique K selon
l'invention est réalisée en particulier afin que la sub-
stance qui a un travail d'extraction de 2 à 3 eV soit liée à la surface des particules en forme de plaquettes minces 30 constituant la cathode à émission par champ électrique K. Il est donc possible d'émettre des électrons très efficacement
et d'accroître la précision du dispositif d'émission élec-
tronique ayant les cathodes à émission par champ élec-
trique K. En outre, non seulement la construction dans laquelle un écran fluorescent blanc est placé à la surface de formation d'image, mais aussi la construction dans laquelle des matières fluorescentes rouge, verte et bleue sont peintes à la forme voulue, peuvent être appliquées au
dispositif plat d'affichage 20 représenté sur la figure 1.
Ainsi, la construction du dispositif plat d'affichage peut
être modifiée de façon convenable.
En outre, dans le mode de réalisation de dispositif plat d'affichage indiqué précédemment, on a décrit le cas dans lequel les cathodes à émission par champ électrique K sont directement formées sur les électrodes cathodiques 7 comme indiqué sur la figure 1. L'invention n'est pas limitée à cette construction. Comme l'indique par exemple la figure 13, l'invention s'applique aussi au cas dans lequel une couche isolante 18 est formée sur toutes les surfaces des électrodes cathodiques 7, et des parties prédéterminées de
la couche isolante 18 sont perforées, afin que les élec-
trodes cathodiques 7 formées sous la couche isolante 18 soient couplées aux cathodes à émission par champ électrique K par une couche conductrice 17 formée de tungstène ou
analogue, assurant ainsi la continuité.
En outre, dans le mode de réalisation précité, on a décrit le cas dans lequel de l'azothydrure de baryum ou de potassium est utilisé comme substance chimique ayant un travail d'extraction de 2 à 3 eV, destinée à être liée aux surfaces des cathodes à émission par champ électrique K selon l'invention. L'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et une substance chimique connue classique ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV peut
aussi être utilisé.
Des substances chimiques qui peuvent être utilisées sont par exemple le césium (travail d'extraction $ = 2,1 eV), LaB6 (travail d'extraction = 2, 66 à 2,76 eV), CaB6 (travail d'extraction * = 2,86 eV), SrB6 (travail d'extraction = 2,67 eV), CeB6 (travail d'extraction $ = 2,59 eV), ThB6 (travail d'extraction = 2,92 eV), BaO (travail d'extraction = 2,0 à 2,7 eV), SrO (travail d'extraction t = 1,25 à 1,6 eV), Y203 (travail d'extraction 4 = 2,0 eV), CaO (travail d'extraction 4 = 1,6 à 1,86 eV), BaS (travail d'extraction = 2,05 eV), TiN (travail d'extraction 4 = 2,92 eV) et ZrN
(travail d'extraction 4 = 2,92 eV).
Dans la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention et le dispositif d'émission électronique 50 comprenant les cathodes à émission par champ électrique K selon l'invention comme éléments constituants, la section d'émission électronique de la cathode à émission par champ électrique est formée des particules en forme de plaquettes minces. En conséquence, lorsqu'un champ électrique est appliqué à la section d'émission électronique, la partie d'émission de faisceau d'électrons est plus fine et il est possible de concentrer efficacement le champ électrique. Par ailleurs, la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention est construite afin qu'une substance d'émission électronique ayant un travail d'extraction qui ne dépasse
pas 2 à 3 eV soit liée aux surfaces des particules conduc-
trices en forme de plaquettes minces. Il est donc possible de concentrer encore plus efficacement le champ électrique
et d'augmenter ainsi le rendement d'émission électronique.
Dans le procédé de fabrication du dispositif d'émission électronique selon l'invention, la section d'émission électronique de la cathode à émission par champ électrique K est réalisée avec les particules en forme de plaquettes minces. En conséquence, si un champ électrique est appliqué à la section d'émission électronique, la partie d'émission de faisceau d'électrons est plus mince et il est possible de concentrer efficacement le champ. Par ailleurs, la cathode à émission par champ électrique K selon l'invention est réalisée afin qu'une substance d'émission électronique ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV soit liée
aux surfaces des particules conductrices en forme de pla-
quettes minces. Il est ainsi possible de réaliser la cathode à émission par champ électrique K afin qu'elle concentre mieux le champ électrique et d'augmenter ainsi le rendement
d'émission électronique.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux cathodes, dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre
d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (12)
1. Cathode à émission par champ électrique destinée à être tournée vers une surface d'application d'électrons, caractérisée en ce que une section (40) d'émission électronique de la cathode (K) à émission par champ électrique est formée de particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces, et une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces des particules
conductrices (30) en forme de plaquettes minces.
2. Cathode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est formée d'au moins un matériau choisi
parmi les métaux alcalins et alcalino-terreux et les compo-
sés des métaux alcalins et alcalino-terreux.
3. Cathode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules (30) en forme de plaquettes minces
sont formées d'une combinaison de carbones.
4. Cathode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre particulaire moyen des particules (30) en forme de plaquettes minces ne dépasse pas 5 gm, et leur rapport moyen d'allongement (qui est une valeur obtenue par division de la racine carrée d'une surface par une
épaisseur) n'est pas inférieur à 5.
5. Cathode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre particulaire moyen des particules (30) en forme de plaquettes minces ne dépasse pas 5 Hm, et leur rapport moyen d'allongement (qui est une valeur obtenue par
division de la racine carrée d'une surface par une épais-
seur) n'est pas inférieur à 5.
6. Dispositif d'émission électronique ayant une cathode (K) à émission par champ électrique destinée à être tournée vers un écran fluorescent, caractérisé en ce que la cathode (K) à émission par champ électrique est constituée afin qu'elle possède au moins une section (40) d'émission électronique formée de particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces, la cathode (K) à émission par champ électrique est réalisée dans un état dans lequel une substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est liée aux surfaces des particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces, et, lors de l'application d'un champ électrique, des électrons sont émis par une face d'extrémité de la section (40) d'émission d'électrons formée des particules (30) en forme de plaquettes minces de la cathode (K) à émission par
champ électrique.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisée en ce que la substance ayant un travail d'extraction compris entre 2 et 3 eV est formée d'au moins un matériau choisi parmi les métaux alcalins et alcalino-terreux et les
composés des métaux alcalins et alcalino-terreux.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisée en ce que les particules (30) en forme de plaquettes minces
sont formées d'une combinaison de carbones.
9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diamètre particulaire moyen des particules (30) en forme de plaquettes minces ne dépasse pas 5 gm, et leur rapport moyen d'allongement (qui est une valeur obtenue par division de la racine carrée d'une surface par une
épaisseur) n'est pas inférieur à 5.
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisée en ce que le diamètre particulaire moyen des particules (30) en forme de plaquettes minces ne dépasse pas 5 gm, et leur rapport moyen d'allongement (qui est une valeur obtenue par
division de la racine carrée d'une surface par une épais-
seur) n'est pas inférieur à 5.
11. Procédé de fabrication d'un dispositif d'émission électronique ayant une cathode (K) à émission par champ électrique formée afin qu'une substance possédant un travail d'extraction qui ne dépasse pas 2 à 3 eV soit liée aux surfaces de particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la formation d'un motif d'un matériau de réserve photographique ayant de petits trous sur une surface sur laquelle est formée une cathode (K) à émission par champ
électrique constituant le dispositif d'émission électro-
nique, chacun des petits trous étant placé régulièrement au préalable et ayant une profondeur telle qu'il atteint la surface sur laquelle est formée la cathode (K) à émission par champ électrique, la préparation des particules conductrices (30) en forme de plaquettes minces, la préparation d'un agent de revêtement contenant au moins un ingrédient choisi parmi les métaux alcalino-terreux et alcalins et les composés alcalino-terreux et alcalins, le revêtement du motif du matériau de réserve photographique par l'agent de revêtement, et le séchage du motif du matériau de réserve photographique revêtu de l'agent de revêtement, l'extraction du motif du matériau de réserve photographique, et l'exécution d'opérations de cuisson, d'évacuation e de
scellement à une température à laquelle le composé alcalino-
terreux ou alcalin se décompose.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que
le composé alcalino-terreux est un nitrure alcalino-
terreux, et
le composé alcalin est un nitrure alcalin.
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