DE69200635T2

DE69200635T2 - Elektronenemissionselement.

Info

Publication number: DE69200635T2
Application number: DE69200635T
Authority: DE
Inventors: Akira Kaneko; Toru Kanno; Keiko Morishita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2012-02-22
Also published as: EP0500133B1; US5281891A; EP0500133A1; DE69200635D1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Diese Erfindung betrifft ein Elektronenemissionselement, das in verschiedenen Geräten wie einem Elektronenmikroskop, einem Elektronenstrahl - Belichtungsgerät, einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder anderen Elektronenstrahlgeräten verwendet werden kann.
In letzter Zeit sind Elektronenemissionselemente, die auf einen Heizprozess verzichten, intensiv untersucht worden. Typisches Beispiel solcher Elektronenemissionselemente sind Feldemitter und Mikrofeldemitter.
Ein üblicher Feldemitter enthält eine Spitzel der eine Nadelform gegeben ist, so daß diese einen Krümmungsradius von mehreren 100 Nanometern aufweist, oder weniger. Ein elektrisches Feld mit einer Stärke von etwa 107 V/cm wird auf die Emitterspitze konzentriert und beschleunigt die von der Emitterspitze zu emittierenden Elektroden. Ein derartiger Feldemitter hat Vorteile, d.h., - (1) Eine hohe Stromdichte und - (2) einen niedrigen Stromverbrauch.
Wie später erläutert werden wird, gibt es bei Elektronenemissionselementen herkömmlicher Art gewisse Probleme.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein verbessertes Elektronenemissionselement zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung ist ein Elektronenemissionselement vorgesehen, mit: einem Isoliersubstrat; einer auf dem Isoliersubstrat gebildeten Basiselektrode; einer Vielzahl von auf der Basiselektrode gebildeten Emittern, die in bezug auf einen vorgegebenen Punkt radial angeordnet sind, wobei die Emitter eigene, nach innen gerichtete Keile besitzen; einer auf dem Substrat und der Basiselektrode gebildeten Isolierschicht, die die Emitter umgibt und von den Keilen der Emitter durch vorgegebene Spalte beabstandet ist, und mit einer auf der Isolierschicht gebildeten Steuerelektrode, die die von den Keilen der Emitter zu emittierenden Elektronen freigibt.
Gemäß einem zweiten Aspekt dieser Erfindung ist ein Elektronenemissionselement vorgesehen, mit: einem Isoliersubstrat; einer auf dem Isoliersubstrat gebildeten Basiselektrode; einer Vielzahl von auf den Basiselektroden gebildeten Emittern, die in bezug auf einen vorgegebenen Punkt radial angeordnet sind, wobei die Emitter eigene, nach innen gerichtete Keile besitzen; einer auf dem Substrat und der Basiselektrode gebildeten ersten Isolierschicht, die die Emitter umgibt, und die von den Keilen der Emitter durch vorgegebene Spalte beabstandet ist; einer auf der ersten Isolierschicht gebildeten ersten Steuerelektrode, die die von den Keilen der Emitter zu emittierenden Elektronen freigibt; einer auf einem Gebiet der ersten Steuerelektrode aufgeformten zweiten Isolierschicht, die sich radial außerhalb der Emitter erstreckt, und mit einer auf der zweiten Isolierschicht aufgeformten zweiten Steuerelektrode.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Feldemitters nach dem Stand der Technik im Zustand seiner Herstellung.
Fig. 2 ist Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Feldemitters nach dem Stand der Technik im fertigen Zustand.
Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Elektronenemissionselements allgemeiner Art, nach einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des Elektronenemissionselements gemäß Fig. 3 entlang der Linie IV - IV.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 3 dargestellten Elektronenemissionselements entlang der Linie V - V.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines Elektronenemissionselements nach einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 6 dargestellten Elektronenemissionselements entlang der Linie VII - VII.
Figuren 8(a) bis 8(e) sind Querschnittsansichten von Substraten und deren verschiedener Schichten darauf in verschiedenen Herstellphasen des Elektronenemissionselements, gemäß Fig. 6 und 7.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht eines Elektronenemissionselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des in Fig. 9 dargestellten Elektronenemissionselements entlang der Linie X - X.
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht eines Elektronenemissionselements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht eines Elektronenemissionselements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Das Journal of Applied Physics, Band 139, Nr. 7, Seite 3504, 1968, offenbart einen Feldemitter nach dem Stand der Technik. Dieser Feldemitter nach dem Stand der Technik wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben.
Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, enthält der Feldemitter ein elektrisch isolierendes Substrat (Basisplatte)
Während der Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Feldemitters nach dem Stand der Technik, werden nacheinander ein elektrisch leitender Film 102, eine elektrisch isolierende Schicht 103 und ein elektrisch leitender Film 104 auf dem Substrat durch Dampfauftragungsvorgänge unter Verwendung geeigneter Masken aufgebracht. Als Ergebnis der Funktion der Masken wird eine Anordnung von Löchern 105 auf der Isolierschicht 103 und auf dem Leitfilm 104 gebildet.
Während ein Zugang eines jeden Hohlraums 105 allmählich von einem Maskenglied 106 geschlossen wird, das in einem Kipp - Rotations - Aufdampfungsprozess wächst, wird Emittermaterial 107 direkt über der Mitte des Hohlraums 105 auf den Teil des Leitfilms 102 aufgedampft, der den Boden des Hohlraums 105 bildet. Das aufgetragene Emittermaterial 107 bildet letztlich einen keilförmigen Emitterbuckel 108. Das Maskenglied 106 besteht aus geeignetem Material. Im Endzustand der Herstellung wird das Maskenglied 106 entfernt, so daß ein Feldemitter in der in Fig. 2 dargestellt Weise fertiggestellt ist.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Feldemitter arbeitet folgendermaßen. Der Minus- und der Plus- Anschluß der Stromversorgung 109 wird mit den Leitfilmen 102 bzw. 104 verbunden, so daß die Spannung der Stromversorgung 109 an den Leitfilmen 102 und 104 anliegt. Die angelegte Spannung erzeugt ein elektrisches Feld, welches auf der Spitze des Emitterbuckels 108 konzentriert ist. Durch Einstellen der angelegten Spannung auf einen Pegel, der gleich einem oder höher als ein Schwellwert ist, der durch die Kennlinien des Emittermaterials 107 bestimmt wird, werden Elektronen von der Spitze des Emitterbuckels 108 emittiert, auf dem sich das elektrische Feld konzentriert.
Der Emitter der Figuren 1 und 2 nach dem Stand der Technik verursacht folgende Probleme. Wie früher beschrieben, ist es bei der Herstellung des Emitterbuckels 108 erforderlich, gleichzeitig den Kipprotations - Aufdampfungsprozess und die normale Auftragung durchzuführen, um den Emitterbuckel 108 und das Maskenglied 106 herzustellen. Im allgemeinen ist es schwierig, diese beiden Auftragungsprozesse sauber und gleichzeitig auszuführen.

BESCHREIBUNG DES ALLGEMEINEN STANDES DER TECHNIK

Bevor die Ausführungsbeispiele nach dieser Erfindung beschrieben werden, wird zum besseren Verständnis der Erfindung nachstehend eine Vorrichtung nach dem allgemeinen Stand der Technik beschrieben.
In den Figuren 3 bis 5 enthält ein Elektronenemissionselement nach dem allgemeinen Stand der Technik ein Substrat 111 auf einem Material wie Glas. Auf dem Substrat 111 wird eine Schicht einer Basiselektrode 112 gebildet. Auf der Basiselektrode 112 wird eine Emitterschicht 113 gebildet. Ein Strom kann von der Basiselektrode 112 zur Emitterschicht 113 fließen. Die Emitterschicht 113 ist aus einem geeigneten Material hergestellt, wie Si, ZrC, TiC, Mo oder W, welches eine geringe Austrittsarbeit und einen hohen Schmelzpunkt aufweist.
Die Emitterschicht 113 ist mit einem Kreuzmuster versehen, mit vier Vorsprüngen in Form von Ecken oder Spitzen 113a, die voneinander durch gleiche Winkelschritte beabstandet sind. Jeder der Vorsprünge hat einen rechtwinkligen oder trapezförmigen Querschnitt. Jeder der Vorsprünge zu einem gewissen Grade keilförmig, mit einem horizontalen Breite W , die linear von einem gegebenen Wert von der Mitte des Kreuzmusters in Richtung zu der zugehörigen Ecke 113a auf Null absinkt.
Eine Isolierschicht 114 ist auf dem Abschnitt der Basiselektrode 112 aufgeformt, der sich sowohl unter den äußeren Enden der Emitterschicht 113 erstreckt als auch außen an der Emitterschicht 113.
Auf die Isolierschicht 114 ist eine Isolierschicht 115 aufgeformt. Die Isolierschicht 115 ist horizontal von der Emitterschicht 113 durch einen Spalt beabstandet. Genauer gesagt, ist die Isolierschicht 115 mit einer Vertiefung versehen, die eine Kreuzgestalt, die ähnlich wie und etwas größer als die Kreuzgestalt der Emitterschicht 113 ist, und die Emitterschicht 113 ist in der Vertiefung der Isolierschicht 115 angeordnet. Die Vertiefung der Isolierschicht 115 hat keilförmige Abschnitte in gleicher Form wie die keilförmigen Vorsprüngen der Emitterschicht 113. Die Isolierschicht 115 ist beispielsweise aus Al&sub2;O&sub3; oder SiO&sub2; hergestellt. Die Isolierschicht 115 hat eine Stärke, die gleich oder größer als die Stärke der Emitterschicht 113 ist. Eine Schicht einer Steuerelektrode 116 ist über der Isolierschicht 115 angeordnet. Die Steuerelektrode hat eine Kreuzöffnung mit keilförmigen Abschnitten, die in gleicher Form wie die keilförmigen Vorsprünge der Emitterschicht 113 verlaufen. Die Steuerelektrode 116 besteht beispielsweise aus Metall. Die Steuerelektrode 116 dient dazu, die Emission der Elektronen aus der Emitterschicht zu befördern.
Das Elektronenemissionselement der Figuren 3 bis 5 arbeitet folgendermaßen. Wenn eine Spannung zwischen die Emitterschicht 113 und die Steuerelektrode 116 in einer solchen Weise angelegt wird, daß die Emitterschicht 113 einem negativen Potential bezogen auf die Steuerelektrode 116 ausgesetzt ist, werden elektrische Spannungslinien auf den Ecken 113a eines jeden Vorsprungs der Emitterschicht 113 konzentriert, so daß an den Ecken 113a ein starkes Feld entsteht. Das starke elektrische Feld, das an der Ecke 113a besteht, forciert die von der Ecke 113a zu emittierenden Elektronen.
Die keilförmige Gestaltung der Emitterschicht 113 und die zugehörige keilförmige Gestalt der Steuerelektrode 116 stellt sicher, daß eine Abweichung von der Genauigkeit der Muster der Emitterschicht 113 und der Steuerelektrode 116 kompensiert werden kann und daß auf diese Weise immer stabile Elektronenemissionskennlinien erreichbar sind.

BESCHREIBUNG DES ERSTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In den Figuren 6 und 7 enthält ein Elektronenemissionselement ein Substrat 11, das aus Isoliermaterial, wie Glas oder Keramik, hergestellt ist. Eine Schicht einer Basiselektrode 12 ist auf das Substrat 11 aufgeformt. Die Basiselektrode ist aus einem geeigneten Material, wie Al, Au, Mo, Cr oder Ta, hergestellt. Emitter 13 mit einer gleichen Gestalt in Form eines Keiles oder Sektors sind auf einem vorgegebenen Gebiet der Basiselektrode 12 aufgeformt. Die Emitter 13 sind aus geeigneten Material, wie Mo, W, ZrC oder LaB&sub6;, hergestellt. Die Emitter 13 sind winkelmäßig beabstandet, und die Spitzen 15 der Keile der Emitter 13 sind einem gemeinsamen Mittelpunkt zugewandt. In anderen Worten, die Emitter 13 sind radial zum Mittelpunkt hin angeordnet. Jeder einzelne Emitter 13 hat eine horizontale Breite, die in radialer Richtung von einem vorgegebenen Wert aus bis zum Mittelpunkt hin zu Null abnimmt. Anders gesagt, jeder einzelne Emitter 13 hat eine keilförmige Gestalt.
Eine Isolierschicht 16, die aus einem geeigneten Material besteht, wie SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; oder Si&sub3;N&sub4;, ist auf das Substrat 11 und auf der Basiselektrode 12 aufgeformt. Die Isolierschicht 16 umgibt die Emitter 13 und ist horizontal von den Emittern 13 durch einen vorgegebenen Spalt beabstandet. Genauer gesagt, hat die Isolierschicht 16 Vertiefungen in einer Gestalt, die gleich oder größer wie / als die Gestalt der Emitter 13 ist, und die Vertiefungen passen sich den jeweiligen Emittern 13 an. Eine Schicht einer Steuerelektrode oder eines Kollektors ist auf der Isolierschicht 16 aufgelagert. Auf diese Weise hat die Steuerelektrode 17 Öffnungen mit einer Gestalt, die gleich oder größer als die Gestalt der Emitter 13 ist, und die Emitter 13 erstrecken sich in die jeweiligen Öffnungen. Die Öffnungen der Steuerelektrode 17 haben eine keilförmige Gestalt entsprechend der Keilform der Emitter 13. Die Steuerelektrode 17 ist aus einem Metall wie Cr, Mo oder W. Die Steuerelektrode 17 verhilft den Elektronen die Emission von den Emittern 13.
Das Elektronenemissionselement der Figuren 6 und 7 arbeitet folgendermaßen. Wenn eine Spannung zwischen den Emittern 13 und der Steuerelektrode 17 in einer solchen Weise angelegt wird, daß die Emitter 13 einem negativen Potential gegenüber der Steuerelektrode 17 ausgesetzt sind, werden elektrische Feldlinien auf der Spitze 15 eines jeden Emitters 13 derart konzentriert, daß ein starkes elektrisches Feld auf den Spitzen 15 herrscht. Das starke elektrische Feld, das der Spitze 15 eines jeden Emitters 13 vermittelt wird, treibt die zu emittierenden Elektronen von der Spitze 15 weg. Die emittierten Elektronen werden von der Steuerelektrode 17 angezogen.
Computersimulationen ergeben, daß die Richtungen der elektrischen Feldlinien Komponenten aufweisen, die mit den Richtungen der Spitzen 15 der Keile der Emitter 13 übereinstimmen. Da die Richtungen der Spitzen des Emitters 13 in der zuvor genannten Weise auf einen gemeinsamen Mittelpunkt gerichtet sind, bewegen sich die von den Spitzen 15 emittierten Elektronen zum Mittelpunkt hin, wenn man horizontal auf die Ebene schaut. Auf diese Weise wird ein sich ergebender Elektronenstrom, der von den jeweiligen Spitzen 15 emittiert wird, daran gehindert, sich nach außen herauszubewegen und erhält eine gute Qualität.
Die keilförmige Gestalt der Emitter und die zugehörige keilförmige Gestalt der Steuerelektrode 17 stellt sicher, daß eine Änderung der Genauigkeit der Muster der Emitter 13 und der Steuerelektrode 17 kompensiert werden kann, und auf diese Weise können immer stabile Elektronenemissionskennlinien aufrecht erhalten werden.
Das Elektronenemissionselement der Figuren 6 und 7 wurde folgendermaßen hergestellt. Zuerst wurde, wie in Fig. 8(a) gezeigt, ein Isoliersubstrat 11 aus einem geeigneten Material wie Glas vorbereitet, und ein Film einer Basiselektrode 12, der eine vorgegebene Stärke aufweist, wurde auf das Isoliersubstrat 11 durch ein geeignetes Verfahren aufgetragen, wie durch ein Vakuumaufdampfungsverfahren oder durch ein Schleuderverfahren. Die Basiselektrode 12 wurde aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, wie Al, Ta oder Cr. Danach würde ein Emitterfilm 13 mit einer vorgegebenen Stärke auf dem Basiselektrodenfilm 12 durch ein ähnliches Verfahren geformt wie bei der Formung des Basiselektrodenfilm 12. Der Emitterfilm 13 wurde aus geeignetem Material hergestellt, wie aus Mo, W, ZrC oder TiC. Zusätzlich wurde ein Schicht- Abhebematerial 18 auf dem Emitterfilm 13 durch ein ähnliches Verfahren gebildet wie die Verfahren zur Formung des Basiselektrodenfilms 12 und des Emitterfilms 13. Auf diese Weise wurde der Emitterfilm 13 mit dem Abhebematerial 18 beschichtet. Die Abheb- Materialschicht 18 hatte eine gegebene Stärke, die dicker als die Stärke der Isolierschicht 16 war, wie später zu beschreiben sein wird. Die Schicht 18 aus Abheb- Material aus Metall oder Isoliermaterial, das in der Lage ist, dem späteren Ätzprozess zu widerstehen und das daran gehindert ist, die anderen Materialien oder Filme während der späteren Herstellungsschritte zu korrodieren.
Nachfolgend wurde, wie in Fig. 8(b) dargestellt, ein Schutzlack 19 mit einem Muster auf dem Abheb - Materialteil 18 gebildet, das dem gewünschten Muster der halbfertigen Emitter 13 entspricht. Das Abheb - Materialteil 18 und der Emitterfilm 13 wurden einem Ätzprozess unterzogen, während der Schutzlack 19 als Schutzfilm fungierte. Als Ergebnis waren die halbfertigen Emitter 13 mit einer gewünschten Konfiguration und einer gewünschten Gestalt hergestellt. Darüber hinaus wurde das Abheb - Materialteil 18 in getrennte Segmente entsprechend denen der halbfertigen Emitter 13 gebracht. Als nächstes wurden die halbfertigen Emitter 13, wie in Fig. 8(c) dargestellt, in eine etwas kleinere Form als die Form der zugehörigen Abheb - Materialsegmente gebracht.
Nachfolgend wurde, wie in Fig. 8(d) dargestellt, der Photoschutzlack 19 entfernt, und dann wurden die Schichten aus Isoliermaterial 16 und die Schichten einer Steuerelektrode 17 nacheinander auf dem gesamten Gebiet der oberen Oberflächen des Substrates durch ein Aufschleuderverfahren gebildet. Um die Eigenschaft engen Kontaktes zwischen der Basiselektrode 12 und der Isolierschicht 16 und den engen Kontakt zwischen der Isolierschicht 16 und Steuerelektrodenschicht 17 zu verbessern, war es vorzuziehen, das gesamte Substrat zu beheizen. Vor der Wärmebehandlung wurde der Photoschutzlack entfernt, wie zuvor beschrieben, um das Auftreten des Umstandes zu verhindern, daß der Photoschutzlack 19 zerfallen kann und dabei die anderen Materialien oder Filme während der Wärmebehandlung kontaminiert.
Wie in Fig. 8(e) dargestellt, wurden schließlich die Abheb - Materialsegmente 18, die Isolierschichten 16 und die Steuerelektrodenschichten 17, die sich auf den Abheb- Materialsegmenten 18 erstrecken, beseitigt, so daß die Emitter 13 freilagen.

BESCHREIBUNG DES ZWEITEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In den Figuren 9 und 10 enthält ein Elektronenemissionselement ein Substrat 31, das aus Isoliermaterial wie Glas oder Keramik besteht. Eine Schicht einer Basiselektrode 32 wird auf dem Substrat 31 gebildet. Die Basiselektrode 32 ist aus geeignetem Material wie Al, Au, Mo, Cr oder Ta hergestellt. Die Emitter 33 werden in Form einheitlicher Keile oder Sektoren auf einem vorgegebenen Gebiet der Basiselektrode 32 geformt. Die Emitter 33 sind aus geeigneten Material wie Mo, W, ZrC oder LaB&sub6;. Die Emitter 33 sind winkelmäßig beabstandet, und die Spitzen 35 der Keile der Emitter 33 sind zu einem gemeinsamen Mittelpunkt hin gerichtet. In anderen Worten, die Emitter sind in Hinsicht auf den Mittelpunkt radial angeordnet. Jeder der Emitter 33 hat eine horizontale Breite, die von einem gegebenen Wert an in radialer Richtung zum Mittelpunkt hin bis zu Null abfällt. In anderen Worten, jeder einzelne der Emitter 33 hat eine keilförmige Gestalt.
Eine Isolierschicht 36 aus einem geeigneten Material, wie SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; oder Si&sub3;N&sub4;, wird auf dem Substrat 31 und der Basiselektrode 32 gebildet. Die Isolierschicht 36 umgibt die Emitter 33 und ist horizontal von den Emittern 33 durch einen vorgegebenen Abstand beabstandet. Genauer gesagt, hat die Isolierschicht 36 Vertiefungen in einer solchen Gestalt, die gleich oder größer als die Gestalt der Emitter 33 ist, und die Vertiefungen sind den Emittern 33 angepaßt. Eine Schicht einer Steuerelektrode 37 ist auf die Isolierschicht 36 aufgelegt. Auf diese Weise hat die Steuerelektrode 37 Öffnungen mit einer Gestalt, die gleich oder größer als die Gestalt der Emitter 33 ist, und die Emitter 33 reichen bis in die betreffenden Öffnungen. Die Öffnungen der Steuerelektrode 37 haben eine Keilform entsprechend der Keilform der Emitter 33. Die Steuerelektrode 37 ist aus einem Material wie Cr, Mo oder W. Die Steuerelektrode 37 fungiert als Hilfe bei der Emission der Elektronen aus den Emittern 33.
Eine Isolierschicht 38 ist auf den Abschnitt der Steuerelektrode 37 geformt, der sich bis außerhalb der Emitter 33 erstreckt. Eine Steuerelektrode ist auf der Isolierschicht 38 gebildet. Die Steuerelektrode 39 befindet sich in einer axialen Position und ist nach oben hin von der Position der Steuerelektrode 37 beabstandet. Die Steuerelektrode 39 erstreckt sich radial über die Emitter 33 hinaus.
Das Elektronenemissionselement der Figuren 9 und 10 arbeitet folgendermaßen. Wenn eine Spannung zwischen die Emitter 33 und die Steuerelektrode 37 in einer solchen Weise angelegt wird, daß die Emitter 33 einem negativen Potential bezüglich der Steuerelektrode 37 ausgesetzt werden, wodurch elektrische Feldlinien auf der Spitze 35 eines jeden Emitters 33 konzentriert werden, wird damit an die Spitze 35 ein starkes elektrisches Feld angelegt. Das an der Spitze 35 anliegende starke elektrische Feld eines jeden Emitters 33 forciert die von der Spitze 35 zu emittierenden Elektronen. Die emittierten Elektronen werden von der Steuerelektrode 37 angezogen.
Computersimulationen ergeben, daß die Richtungen der elektrischen Feldlinien Komponenten aufweisen, die den Richtungen der Spitzen der Keile von den Emittern 33 gleich sind. Da die Richtungen der Spitzen von den Emittern 33 auf den zuvor erwähnten gemeinsamen Mittelpunkt gerichtet sind, bewegen sich die von den Spitzen 35 emittierten Elektronen zum Mittelpunkt hin, wie man es in einer waagerechten Ebene sieht. Auf diese Weise wird ein sich ergebender Elektronenstrom, der aus den jeweiligen Spitzen 35 emittiert wird, daran gehindert, sich nach außen auszubreiten und behält eine gute Qualität bei.
Die Steuerelektrode 39 ist elektrisch vorgespannt, so daß der Elektronenstrom weiter gebündelt werden kann. Die Keilform der Emitter 33 und die jeweilige Keilform der Steuerelektrode 37 stellen sicher, daß eine Abweichung in der Genauigkeit der Muster der Emitter und der Steuerelektrode 37 kompensiert werden kann, so daß auf diese Weise immer eine stabile Elektronenemissionskennlinie beibehalten werden kann.

BESCHREIBUNG DES DRITTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 11 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, das dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6, 7 und 8(a) bis 8(e) entspricht, mit Ausnahme folgender zusätzlicher Gestaltungen.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 wird die obere Oberfläche auf der Basiselektrode 12, die sich um die Emitter 13 herum erstreckt, mit einer Isolierschicht 20 überzogen. Die Isolierschicht 20 unterdrückt Leckströme zu oder von der Oberfläche der Basiselektrode 12, wodurch eine höhere Betriebsspannung zwischen der Basiselektrode 12 und einer Steuerelektrode 17 anliegen kann.

BESCHREIBUNG DES VIERTEN BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 12 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, welches dem Ausführungsbeispiel der Figuren 9 und 10 entspricht, mit Ausnahme der folgenden zusätzlichen konstruktiven Auslegungen.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 12 ist die obere Oberfläche der Basiselektrode 32, die sich um die Emitter 33 herum erstreckt, mit einer Isolierschicht 40 überzogen. Die Isolierschicht 40 unterdrückt Leckströme zu oder von der Oberfläche der Basiselektrode 32, wodurch eine höhere Betriebsspannung zwischen Basiselektrode 32 und einer Steuerelektrode 37 angelegt werden kann.
Ein Elektronenemissionselement enthält ein Isoliersubstrat. Eine Basiselektrode ist auf dem Isoliersubstrat gebildet. Eine Vielzahl von Emittern sind auf die Basiselektrode geformt und radial hinsichtlich eines vorgegebenen Punktes angeordnet. Die Emitter haben eigene Keile und sind nach innen gerichtet. Eine Isolierschicht ist auf dem Substrat und auf der Basiselektrode gebildet und von den Keilen des Emitters durch vorgegebene Spalte beabstandet. Eine Steuerelektrode ist auf der Isolierschicht gebildet, um die zu emittierenden Elektronen von den Keilen der Emitter zu befördern.

Claims

1. Elektronenemissionselement, mit:

einem Isoliersubstrat (11),

einer auf dem Isoliersubstrat (11) gebildeten Basiselektrode (12);

einer Vielzahl von auf der Basiselektrode (12) gebildeten Emittern (13), die in bezug auf einen vorgegebenen Punkt radial angeordnet sind, wobei die Emitter (13) eigene, nach innen gerichtete Keile besitzen;

einer auf dem Substrat (11) und der Basiselektrode (12) gebildeten Isolierschicht (16), die die Emitter umgibt und von den Keilen der Emitter durch vorgegebene Spalte beabstandet ist, und mit einer auf der Isolierschicht (16) gebildeten Steuerelektrode (17), die die von den Keilen der Emitter (13) zu emittierenden Elektronen freigibt.

2. Elektronenemissionselement nach Anspruch 1, dessen Keile der Emitter einem gemeinsamen Mittelpunkt zugewandt sind.

3. Elektronenemissionselement nach Anspruch 1, das weiterhin einen Isolierfilm (20) aufweist, der eine Oberfläche der Basiselektrode bedeckt, die sich um die Emitter erstreckt.

4. Elektronenemissionselement, mit:

einem Isoliersubstrat (31);

einer auf dem Isoliersubstrat (31) gebildeten Basiselektrode (32);

einer Vielzahl von auf den Basiselektroden (32) gebildeten Emittern (33), die in bezug auf einen vorgegebenen Punkt radial angeordnet sind, wobei die Emitter eigene, nach innen gerichtete Keile besitzen;

einer auf dem Substrat (31) und der Basiselektrode (32) gebildeten ersten Isolierschicht (36), die die Emitter umgibt, und die von den Keilen der Emitter durch vorgegebene Spalte beabstandet ist;

einer auf der ersten Isolierschicht (36) gebildeten ersten Steuerelektrode (37), die die von den Keilen der Emitter (33) zu emittierenden Elektronen freigibt;

einer auf einem Gebiet der ersten Steuerelektrode (37) aufgeformten zweiten Isolierschicht (38), die sich radial außerhalb der Emitter (33) erstreckt und mit

einer auf der zweiten Isolierschicht (38) aufgeformten zweiten Steuerelektrode (39)

5. Elektronenemissionselement nach Anspruch 4, dessen Keile der Emitter einem gemeinsamen Mittelpunkt zugewandt sind.

6. Elektronenemissionselement nach Anspruch 4, das weiterhin einen Isolierfilm (40) aufweist, der eine Oberfläche der Basiselektrode bedeckt, die sich um die Emitter herum erstreckt.