DE69413506T2

DE69413506T2 - Elektronenquelle und Bilderzeugungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69413506T2
Application number: DE69413506T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu C/O Canon K.K. Ohta-Ku Tokyo Banno; Tetsuya C/O Canon K.K. Ohta-Ku Tokyo Kaneko; Ichiro C/O Canon K.K. Ohta-Ku Tokyo Nomura; Hidetoshi C/O Canon K.K. Ohta-Ku Tokyo Suzuki; Toshihiko C/O Canon K.K. Ohta-Ku Tokyo Takeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2014-12-14
Also published as: ATE171562T1; AU698650B2; US5605483A; DE69413506D1; EP0658912A1; AU8040194A; EP0658912B1; CA2137721C; CA2137721A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenquelle zur Abstrahlung eines Elektronenstrahls und ein Verfahren zur Herstellung der Elektronenquelle. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Bilderzeugungsgerät wie beispielsweise ein Bildanzeigegerät zur Erzeugung eines Bildes bei Einstrahlung eines Elektronenstrahls.
Es sind zwei Arten von Elektronenemissionselementen (nachstehend als Elektronenabstrahlelemente bezeichnet) bekannt: thermische Elektronenquellen und Kaltkathoden- Elektronenquellen. Die Kaltkathoden-Elektronenquellen schließen Elektronenquellen der Feldemissionsbauart (nachstehend mit 'FE-Bauart' bezeichnet), Elektronenquellen der Metall/Isolator/Metall-Bauart (nachstehend mit 'MIM- Bauart' bezeichnet), Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelemente und dergleichen ein.
Als Beispiel für die vorstehend genannte FE-Bauart dienen die von W. P. Dyke & W. W. Dolan ('Field emission', Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956)), C. A. Spindt ('Physical Properties of Thin-Film Field Emission Cathodes with Molybdenum Cones', J. Appl. Phys., 47, 5248, (1976)) usw. offenbarten.
Als Beispiel für die vorstehend genannte MIM-Bauart dienen die von C. A. Mead ('The Tunnel-Emission Amplifier', J. Appl. Phys., 32, 646, (1961)) usw. offenbarten.
Als Beispiel für die vorstehend genannten Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelemente dienen die von M. I. Elinson (Radio Eng. Electron Phys. 10, (1965)) usw. offen barten.
Das Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement nutzt den Effekt, daß dadurch, daß ein elektrischer Strom durch einen auf einem Substrat mit einer kleinen Fläche ausgebildeten Dünnfilm hindurch parallel zu der Oberfläche des Films fließen gelassen wird, Elektronen abgestrahlt werden. Derartige Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelemente schließen über das vorstehend erwähnte und von Elinson offenbarte Element hinaus, das von einem SnO&sub2;-Dünnfilm Gebrauch macht, auch jene ein, die von einem Au-Dünnfilm (G. Ditter, 'Thin Solid Films', 9, 317, (1972)), einem In&sub2;O&sub3;/SnO&sub2;-Dünnfilm (M. Hartwell und C. G. Fonstad, 'IEEE Trans. ED Conf.', 519, (1975)), einem Kohlenstoff-Dünnfilm (H. Araki et al., Sinkuu (Vakuum), Bd. 26, Nr. 1, S. 22, (1983)) usw. Gebrauch machen.
Typischerweise weist ein Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement einen wie in Fig. 23 gezeigten Elementaufbau auf, wie er vom vorstehend erwähnten M. Hartwell offenbart wurde. In Fig. 23 bezeichnet die Bezugszahl 231 ein Substrat und die Bezugszahl 232 einen Dünnfilm zur Ausbildung eines Elektronenabstrahlbereichs (nachstehend als 'Abstrahlbereich erzeugender Dünnfilm' bezeichnet), der aus einem mittels eines Sputterverfahrens mit einem H-förmigen Muster ausgebildeten dünnen Metalloxidfilm oder dergleichen besteht. Auf dem Dünnfilm 232 ist mittels eines nachstehend beschriebenen, 'Formierbehandlung' genannten Spannungsanlegens ein Elektronenabstrahlbereich 233 ausgebildet. Die Bezugszahl 234 bezeichnet einen Dünnfilm mit einem Elektronenabstrahlbereich.
Bei einem derartigen Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement wird im allgemeinen der Elektronenabstrahlbereich 233 vor der Verwendung zur Elektronenemission mittels einer Spannungsanlegebehandlung, d. h. durch Formieren, eines den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 232 ausgebildet. Das Formieren ist eine Behandlung, bei der durch Anlegen einer Spannung zwischen den beiden Enden des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 232 ein elektrischer Strom fließen gelassen wird, wodurch der den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilm lokal zerstört, deformiert oder denaturiert wird, damit er zur Ausbildung des Elektronenabstrahlbereichs 233 einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Das der Formierbehandlung unterzogene Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement emittiert beim Anlegen einer Spannung an den den Elektronenabstrahlbereich 233 aufweisenden Dünnfilm 234 von dem Elektronenabstrahlbereich aus Elektronen.
Mit derartigen herkömmlichen Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelementen sind in der praktischen Anwendung verschiedene Probleme verbunden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung konnten nach umfangreichen Untersuchungen die Praxisprobleme wie nachstehend beschrieben lösen.
Von den Erfindern wurde beispielsweise ein neuartiges Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement offenbart, bei dem, wie in Fig. 24 gezeigt ist, ein Substrat 241 zwischen Elektroden 242, 243 mit einem Feinpartikelfilm 244 als einem den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm versehen ist und der Feinpartikelfilm 244 einer Spannungsanlegebehandlung unterzogen wird, um einen Elektronenabstrahlbereich 245 auszubilden (japanische Offenlegungsschrift Nr. 2-56822).
Bei einem anderen Beispiel für Elektronenquellen ist eine Anzahl von Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelementen in Zeilen angeordnet, wobei die beiden Enden der jeweiligen Elemente in jeder Zeile parallel verdrahtet sind (z. B. japanische Offenlegungsschrift Nr. 1-283749 der genannten Erfinder).
In den letzten Jahren haben als Bilderzeugungsgeräte Flachfeldanzeigegeräte an Beliebtheit gewonnen, die anstelle von Kathodenstrahlröhren (CRT) Flüssigkristalle einsetzen. Jedoch erfordern Flüssigkristalle, die Licht nicht spontan abstrahlen, nachteiligerweise rückwärtiges Licht oder dergleichen. Daher besteht ein Bedürfnis nach emissionsbasierten Anzeigevorrichtungen.
Um diesem Bedürfnis gerecht zu werden, wurde eine Bilderzeugungsvorrichtung offenbart, bei der eine Elektronenquelle mit einer Anzahl von darin angeordneten Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelementen mit einem fluoreszierenden Material kombiniert ist, das bei Empfang von Elektronen von der Elektronenquelle Licht abstrahlt (z. B. die von den genannten Erfindern angemeldete US-5 066 883). Eine derartige Bilderzeugungsvorrichtung ermöglicht eine vergleichsweise einfache Herstellung von Geräten mit einer großen Bildfläche und ergibt emissionsbasierte Anzeigevorrichtungen mit einer hohen Bildqualität.
Von Anzeigevorrichtungen und anderen Bilderzeugungsgeräten wird notwendigerweise erwartet, daß die Bildgröße größer und die Bildqualität besser wird. Bei den vorstehend genannten Elektronenquellen mit einer Anzahl von darin angeordneten Elektronenabstrahlelementen treten häufig die folgenden Probleme auf:
1) Beschädigung oder Ausfall des Elektronenabstrahlelements selbst,
2) Verbindungsunterbrechung bei der gemeinsamen Verdrahtung oder Kurzschluß zwischen angrenzenden Verdrahtungen und
3) unzureichende Isolierung zwischen Schichten an einem Kreuzungsabschnitt.
In der EP-A-0301545 ist eine Elektronenquelle offenbart, die sämtliche im Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Insbesondere sind Elektronenquellen offenbart, die zwei Elektrodenpaare umfassen, wobei die Elektrodenpaare mit einer zentralen gemeinsamen Elektrode ausgebildet sind. Zwischen den Elektrodenpaaren befindet sich ein elektrisch leitender Film, wobei auf dem elektrisch leitenden Film sämtlicher Elektrodenpaare Elek tronen emittierende Bereiche ausgebildet werden. Die Elektrodenpaare, die von einem der zwei Elektrodenpaare und der gemeinsamen Elektrode gebildet werden, sind über einen Schalter mit einer Ansteuersignalerzeugungsschaltung verbunden. Bei einer Umkehrung des Schalters wird eine Verbindung der alternativen Elektrodenpaare, die von dem anderen der zwei Elektrodenpaare und der gemeinsamen Elektrode gebildet werden, zu der Ansteuersignalerzeugungsschaltung hergestellt und die erstgenannten Elektrodenpaare getrennt. Dies erfolgt bei einem Ausfall eines Abstrahlbereichs der erstgenannten Elektrodenpaare.
In der EP-A-0 604 939, die an dieser Stelle unter Bezugnahme auf Art. 54(3) EPÜ genannt wird, ist eine Elektronenquelle offenbart, die einen Speicher zur Speicherung von Daten aufweist, wobei die Anzahl der normalen bzw. fehlerfreien Elektronenabstrahlerabschnitte von jedem aus einer Anzahl von Elektronenabstrahlelementen aufgezeichnet wird. Das an jeweilige Elemente angelegte Ansteuersignal wird in Abhängigkeit von der jeweiligen aufgezeichneten Anzahl eingestellt, um ungeachtet einer Abweichung bei der Anzahl von normalen Elektronenabstrahlerabschnitten eine gleichmäßige Leuchtdichte zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronenquelle bereitzustellen, die ein darin angeordnetes Elektronenabstrahlelement oder eine Vielzahl von darin angeordneten Elektronenabstrahlelementen aufweist, die im wesentlichen frei von den vorstehenden, durch Fehler während des Herstellungsvorgangs verursachten Problemen und insbesondere von Schäden des elektrisch leitenden Films des Elektronenabstrahlelements sind, sowie die Produktionsausbeute an Elektronenquellen und Bilderzeugungsvorrichtungen stark zu verbessern.
Die erfindungsgemäße Elektronenquelle, die in Patentanspruch 1 der beigefügten Patentansprüche definiert ist, ist durch einen jeweiligen formierten Elektronenemissionsbereich, der sich auf dem elektrisch leitenden Film von einem oder mehreren ausgewählten Elektrodenpaaren unter der Vielzahl von Elektrodenpaaren, aber nicht auf dem elektrisch leitenden Film von einem oder mehreren anderen Elektrodenpaaren unter der Vielzahl von Elektrodenpaaren befindet, und eine Speichereinrichtung gekennzeichnet, die Informationen speichert, um das ausgewählte oder die ausgewählten Elektrodenpaare von dem oder den anderen Elektrodenpaaren zu unterscheiden, wobei die Schalteinrichtung mit der Speichereinrichtung zusammenwirkend angeordnet ist, um das ausgewählte oder die ausgewählten Elektrodenpaare mit der Ansteuersignalerzeugungsschaltung zu verbinden und das andere oder die anderen Elektrodenpaare nicht mit dieser zu verbinden.
Das erfindungsgemäße Bilderzeugungsgerät ist in Patentanspruch 15 der beigefügten Patentansprüche definiert. Das Verfahren zur Herstellung der Elektronenquelle ist in Patentanspruch 16 und das Verfahren zur Herstellung des Bilderzeugungsgeräts in Patentanspruch 19 definiert.
Nachstehend sind anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Teils einer Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 2(a) bis Fig. 2(e) Querschnittansichten zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelements gemäß Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung des Schritts zum Prüfen des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements gemäß Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 4 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung des Verfahrens zum Formieren des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements gemäß Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 5 ein Schaubild mit einem Beispiel der zum Formieren angelegten Spannungswellenformen;
Fig. 6 ein Schaubild mit einem Beispiel einer Vorrichtung zur Auswertung des Verhaltens des Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelements;
Fig. 7 ein Diagramm mit einem Beispiel einer typischen Kennlinie des Emissionsstroms (Ie) in Abhängigkeit von der Elementspannung (Vf);
Fig. 8 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung eines ersten Ansteuerverfahrens der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 9 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung eines zweiten Ansteuerverfahrens der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 10 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung eines dritten Ansteuerverfahrens der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 11 eine Draufsicht auf das Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 2;
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrensalgorithmus zum Prüfen des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 2;
Fig. 13 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung des Verfahrens zum Formieren des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungs beispiel 2;
Fig. 14 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung des Ansteuerverfahrens der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 2;
Fig. 15 eine Perspektivansicht des Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelements gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3 vor einer Formierbehandlung;
Fig. 16A(1) bis Fig. 16A(6) sowie Fig. 16B(4') und Fig. 16B(4') Schnittansichten zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 17 eine perspektivische Teilansicht einer Bauart der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 18 ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung des Ansteuerverfahrens der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 19 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Bauart der Anzeigevorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 20 eine Draufsicht auf ein zweites Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 21 eine Draufsicht auf ein drittes Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 22(1) bis Fig. 22(6) Draufsichten auf Beispiele von Schäden und Ausfällen bei einem Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement;
Fig. 23 eine Draufsicht auf ein herkömmliches Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement; und
Fig. 24 eine Draufsicht auf ein weiteres herkömmliches Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement.
Die Probleme, die durch Fehler bei der Herstellung einer eine Anordnung einer Anzahl von Elektronenabstrahlelementen aufweisenden Elektronenquelle und einer die Elektronenquelle einsetzenden Bilderzeugungsvorrichtung hervorgerufen werden, sind wie folgt:
a) elektrischer Kurzschluß (Ausfall)
b) elektrische Verbindungsunterbrechung (Ausfall)
c) fehlerhaftes Verhalten bei der Elektronenemission (Beschädigung)
Die vorstehenden Schäden und Ausfälle wurden von den Erfindern der vorliegenden Erfindung umfassend untersucht. Infolgedessen wurden bezüglich des Elektronenabstrahlelements und insbesondere des Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelements die nachstehend beschriebenen interessanten Informationen gewonnen. Diese sind unter Bezugnahme auf Fig. 22(1) bis Fig. 22(6) erläutert.
Fig. 22(1) bis Fig. 22(6) zeigen Draufsichten auf Substrate mit einem darauf befindlichen Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement vor der Formierbehandlung zur Ausbildung eines Elektronenabstrahlbereichs.
Der elektrische Kurzschluß bei dem Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement wird, wie in Fig. 22(1) gezeigt ist, aufgrund einer Überbrückung zwischen den Elementelektroden 225, 226 durch einen elektrisch leitenden Stoff hervorgerufen. Durch eine derartige Überbrückung wird natürlich ein wirksames Spannungsanlegen an den den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm 224 undurchführbar, wodurch die Formierbehandlung (nämlich die Behandlung des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 224, bei der ein elektrischer Strom fließt) oder die Ansteuerung unausführbar wird. In manchen Fällen ruft ein derartiger elektrischer Kurzschluß einen Überstrom hervor, wodurch eine Ansteuerschaltung defekt geht.
Die vorstehend genannte Überbrückung resultiert hauptsächlich aus einer mangelhaften Ätzung, die bei der fotolithografischen Ausbildung der Elementelektroden 225, 226 durch das Anhaften von Staub auf dem Fotolack oder durch lokale Unregelmäßigkeiten des Ätzmittels hervorgerufen wird, oder andernfalls, im Falle der Ausbildung der Elektrodenmuster mittels eines Abhebe- bzw. Lift-Off-Verfahrens, wird die Überbrückung durch ein abgelöstes Teilstück hervorgerufen, das nach dem Abheben durch mangelhaftes Waschen ausgebildet ist und zwischen den Elementelektroden 225, 226 liegt.
Die elektrische Verbindungsunterbrechung bei dem Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement wird, wie in Fig. 22(2) und Fig. 22(3) gezeigt ist, durch eine Verbindungsunterbrechung des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 224 an einem beliebigen Punkt zwischen den ausgebildeten Elementelektroden 225, 226 hervorgerufen. Durch eine derartige Verbindungsunterbrechung wird natürlich das wirksame Spannungsanlegen an den den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm 224 undurchführbar, wobei die vorstehend genannte Formierbehandlung und die praktische Ansteuerung unausführbar werden.
Die in Fig. 22(2) gezeigte elektrische Verbindungsunterbrechung tritt in den meisten Fällen infolge einer Positionsabweichung eines Maskenmusters während der Ausbildung des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 224 oder durch teilweises Abblättern des Dünnfilms 224 nach seiner Ausbildung auf.
Die in Fig. 22(3) gezeigte elektrische Verbindungsunterbrechung wird in den meisten Fällen durch einen Schaden des ausgebildeten Films der Elementelektroden 225, 226 oder durch teilweises Abblättern des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 224 nach seiner Ausbildung hervorgerufen.
Das fehlerhafte Elektronenemissionsverhalten bei dem Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement wird, wie in Fig. 22(4) bis Fig. 22(6) gezeigt ist, durch einen unvollständigen Kurzschluß oder eine unvollständige Verbindungsunterbrechung hervorgerufen. Bei einem derartigen fehlerhaften Verhalten wird die Spannung nicht wirksam an den den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm 224 angelegt oder weicht das elektrische Feld oder die elektrische Energie vom vorgesehen Wert ab, wodurch die Formierbehandlung oder das Spannungsanlegen bei der Ansteuerung nicht wie vorgesehen durchgeführt werden kann und der Emissionsstrom (der abgegebene Elektronenstrahl) beachtlich abnimmt.
Die Erfindung erfolgte auf der Grundlage der vorstehenden Erkenntnisse. Nachstehend sind ausführlich die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele erläutert.
Auf einem Elektronenabstrahlelement ist für den Fall eines Auftretens einer Beschädigung oder eines Ausfalls bei dem Elektronenabstrahlelement eine Vielzahl von den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilmen bereitgestellt.
Selbst wenn eine Beschädigung oder ein Ausfall bei einigen aus der Vielzahl von den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilmen auftritt, kann ein Elektronenabstrahlbereich ausgebildet werden, indem ein verbleibender normaler den Abstrahlbereich erzeugender Dünnfilm verwendet wird.
Die Vielzahl von den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilmen wird wie nachstehend beschrieben zwischen den Elementelektroden vorzugsweise elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet ausgebildet.
Wenn bei einem den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm eine Beschädigung oder ein Ausfall auftritt, wird dieser ausge fallene oder schadhafte Dünnfilm nicht der Formierbehandlung unterzogen und wird an den ausgefallenen oder schadhaften Dünnfilm kein wirksames Ansteuersignal angelegt.
Es ist eine Einrichtung zur Schaltung der elektrischen Verbindung des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms bereitgestellt.
Ein Beispiel der Einrichtung zur Schaltung der elektrischen Verbindung ist eine auf dem Elektronenabstrahlelement bereitgestellte Auswahlelektrode zur selektiven Schaltung der Elektronenabstrahlbereiche. Indem von der Auswahlelektrode Gebrauch gemacht wird, werden vorab zufriedenstellende Elektronenabstrahlbereiche (oder umgekehrt schadhafte oder ausgefallene Elektronenabstrahlbereiche) in einem Speicher gespeichert und wird gemäß den aus dem Speicher ausgelesenen Informationen das Ansteuersignal an die Auswahlelektrode und die Elementelektrode selektiv angelegt.
Ein weiteres Beispiel der Einrichtung zur Schaltung der elektrischen Verbindung ist ein in der Nähe jedes Elektronenabstrahlbereichs bereitgestelltes, durch Wärme aufschmelzbares elektrisch leitendes Teil, das an dem Teilabschnitt erhitzt wird, an dem die elektrische Verbindung zu schalten ist. Mit diesem durch Wärme aufschmelzbaren Teil wird ein neuer elektrisch leitender Pfad ausgebildet, so daß praktisch keine Spannung an den einen Ausfall oder eine Beschädigung zeigenden Elektronenabstrahlbereich angelegt werden kann. Zum selektiven Erhitzen wird beispielsweise ein Infrarot-Laserstrahl selektiv auf einen gewünschten Punkt eingestrahlt.
Die Einrichtung zur Schaltung der elektrischen Verbindung kann dazu verwendet werden, bei Dünnfilmen, die weder eine Beschädigung noch einen Ausfall zeigen, selektiv eine elektrische Formierbehandlung zu ermöglichen. Darüber hinaus werden Ansteuersignale selektiv an normale Elektronenabstrahlbereiche angelegt, wodurch an den den Abstrahl bereich erzeugenden Dünnfilmen, die einen Ausfall oder eine Beschädigung zeigen, ein unerwünschter überschüssiger Energieverbrauch und Überstrom verhindert werden.
Wenn in einem aus der Vielzahl von Elektronenabstrahlbereichen der Elektronenabstrahlelemente eine Beschädigung oder ein Ausfall auftritt, können die elektrischen Bedingungen zur Ansteuerung der normalen Elektronenabstrahlbereiche entsprechend der Anzahl der schadhaften oder ausgefallenen Elektronenabstrahlbereiche korrigiert werden. Die Korrektur der elektrischen Ansteuerungsbedingungen erfolgt mittels einer Einstellung der Ansteuerspannung oder der Länge oder Anzahl der an das Elektronenabstrahlelement angelegten Ansteuerungsimpulse.
Die Ansteuerspannung wird entsprechend dem Elektronenemissionsverhalten jedes normalen Elektronenabstrahlelements mit Bezug auf die an den Elektronenabstrahlbereich des Elements angelegte Spannung eingestellt.
Die Einstellung der Länge oder der Anzahl der Ansteuerungsimpulse erfolgt, indem diese ungefähr proportional zum Verhältnis aus (Anzahl der Elektronenabstrahlbereiche in einem Elektronenabstrahlelement)/(Anzahl der normalen Elektronenabstrahlbereiche in dem Element) erhöht wird.
Durch die Einstellung der Ansteuerbedingungen des eine Beschädigung oder einen Ausfall zeigenden Elektronenabstrahlelements kann erfindungsgemäß eine Elektronenstrahlabgabe mit normaler Intensität und normaler Ladungsmenge auf ungefähr dem gleichen Niveau wie beim normalen Elektronenabstrahlelement erhalten werden.
Die vorstehend genannte Einrichtung kann einzeln oder als Kombination von zwei oder mehr Einrichtungen in die Praxis umgesetzt werden. Die Erfindung kann insbesondere bei Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelementen auf geeignete Weise Anwendung finden.
Der Elektronenabstrahlbereich auf dem Dünnfilm besteht aus feinen elektrisch leitenden Partikeln mit einem Durchmesser von mehreren nm (zehn Å), wobei ein anderer Abschnitt des Dünnfilms aus einem Feinpartikelfilm besteht, der ein aus feinen Partikeln ausgebildeter Film ist. Die Feinstruktur des Feinpartikelfilms schließt die Dispersion einzelner getrennter Partikel und eine (planare oder sphärische) Aggregation von feinen Partikeln (einschließlich eines Inselmusters) ein. Der einen Elektronenabstrahlbereich aufweisende Dünnfilm kann ein Kohlenstoffilm sein, auf dem feine elektrisch leitende Partikel dispergiert sind.
Als Beispiel für das Material zum Aufbau des einen Elektronenabstrahlbereich aufweisenden Dünnfilms dienen Metalle wie beispielsweise Pd, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Nb, Mo, Rh, Hf, Re, Ir, Pt, Al, Co, Ni, Cs, Ba und Pb, Oxide wie beispielsweise PdO, SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3;, PbO und Sb&sub2;O&sub3;, Boride wie beispielsweise HfB&sub2;, ZrB&sub2;, LaB&sub6;, CeB&sub6;, YB&sub4; und GdB&sub4;, Karbide wie beispielsweise TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC, Nitride wie beispielsweise TiN, ZrN und HfN, Halbleiter wie beispielsweise Si und Ge, Kohlenstoff und dergleichen.
Der einen Elektronenabstrahlbereich aufweisende Dünnfilm wird mittels Vakuumgasphasenabscheidung, Sputtern, chemischer Abscheidung aus der Gasphase, Dispersionsbeschichten, Eintauchen, Schleuderbeschichten oder eines ähnlichen Verfahrens ausgebildet.

Ausführungsbeispiel 1

Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel 1 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 10 erläutert.
Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, in der eines der Oberflächenleitungs-Abstrahlelemente als eine Elektronenquelle und eine Vorderplatte mit einem fluoreszierenden Stoff als ein Bilderzeugungsteil gezeigt ist. Das Oberflächenleitungs-Abstrahlelement gemäß Fig. 1 ist aus einem isolierenden Substrat 1 (aus z. B. Glas), Elektroden 7, 8, Dünnfilmen 9-a, 9-b zur Ausbildung des Elektronenabstrahlbereichs (der Elektronenabstrahlbereich ist bei 9-b ausgebildet) und einer Auswahlelektrode 10 aufgebaut. Die Vorderplatte 11 der Anzeigevorrichtung ist aus einer lichtdurchlässigen Platte 61 (aus z. B. Glas) aufgebaut, die auf ihrer Innenfläche eine Metallrückseite 63 und ein fluoreszierendes Material 62 aufweist, das im allgemeinen bei der Verwendung von Kathodenstrahlröhren (CRT) bekannt ist. Des weiteren kann unter dem fluoreszierenden Material 62 eine lichtdurchlässige Elektrode (aus z. B. einem ITO-Dünnfilm) vorgesehen sein, die aus dem Anwendungsbereich von Kathodenstrahlröhren bekannt ist. Von einer nicht in der Zeichnung gezeigten Hochspannungsenergieversorgung aus wird eine Spannung (z. B. 10 kV) an die Metallrückseite 63 (oder die lichtdurchlässige Elektrode) angelegt. Wird ein Elektronenstrahl von dem Oberflächenleitungs-Abstrahlelement emittiert, wird ein Abschnitt 12 des fluoreszierenden Materials durch den Elektronenstrahl erleuchtet, damit er sichtbares Licht abstrahlt. Die Vorderplatte bildet außerdem einen Abschnitt einer (nicht in der Zeichnung gezeigten) Vakuumumhüllung. Das Innere der Umhüllung wird auf Vakuum gehalten (z. B. 133 · 10&supmin;&sup6; Pa (10&supmin;&sup6; Torr)).
Das Oberflächenleitungs-Abstrahlelement gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise auf folgende Weise hergestellt. In Fig. 2(a) bis Fig. 2(e) sind zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens Schnittansichten entlang der Linie A-A' des in Fig. 1 gezeigten Substrats dargestellt. Die Fig. 2(a) bis 2(e) sind zur Erleichterung der Darstellung in einem willkürlichen Größenmaßstab dargestellt.
Schritt a: Auf einem Kalknatron-Glassubstrat 1, das ausreichend mit reinem Wasser, einem grenzflächenaktiven Mittel und einem organischen Lösungsmittel gewaschen wurde, wird mit einem Fotolack (RD-2000 N-41, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.) ein Muster bzw. eine Struktur 41 für Elementelektroden 7, 8 und für eine Auswahlelektrode 10 ausgebildet und darauf aufeinanderfolgend mittels Vakuumgasphasenabscheidung eine 5 nm (50 Å) dicke Ti-Schicht 45 und eine 100 nm (1000 Å) dicke Ni-Schicht 44 übereinander aufgebracht.
Schritt b: Die Fotolackstruktur 41 wird mit einem organischen Lösungsmittel aufgelöst und ein Teil des Ni/Ti- Abscheidungsfilms 44/45 abgehoben, um aus Ni/Ti aufgebaut Elementelektroden 7, 8 und eine Auswahlelektrode 10 auszubilden. Die Abstände G zwischen den Elementelektroden 7, 8 und der Auswahlelektrode betragen beispielsweise 2 Mikrometer.
Schritt c: Zur Ausbildung eines den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms wird durch Abscheiden eines 10 nm (100 Å) dicken Cr-Films mittels Vakuumgasphasenabscheidung eine Maskenstruktur 42 ausgebildet.
Schritt d: Auf dem vorstehend genannten Substrat 1 wird, während das Substrat 1 unter Verwendung einer Schleuder gedreht wird, eine organische Pd-Lösung (CCP 4230, hergestellt von Okuno Seiyaku K. K.) aufgebracht und der aufgebrachte Stoff zusammengebacken bzw. getrocknet, um einen aus feinen Pd-Partikeln bestehenden Dünnfilm 43 auszubilden.
Schritt e: Der Dünnfilm 43 und der Cr-Abscheidungsfilm 42 werden mittels Naßätzung mit einem sauren Ätzmittel abgehoben, um den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme 9-a, 9-b auszubilden.
Das Herstellungsverfahren für die Elementelektroden 7, 8, die Auswahlelektrode 10 und die Dünnfilme 9-a, 9-b ist vorstehend beschrieben. Das hergestellte Elektronenabstrahlelement-Substrat wird auf eine Beschädigung oder einen Ausfall hin geprüft.
Bei einem ersten Beispiel des Prüfverfahrens wird eine anormale Form der Elementelektroden 7, 8, der Auswahlelektrode 10 oder des Dünnfilms 9-a, 9-b zur Ausbildung des Elektronenabstrahlbereichs unter Verwendung einer Kombination aus einem Bildaufnehmergerät wie einer gewerblichen Fernsehkamera mit einer Vergrößerungslinse und einer Bildverarbeitungsvorrichtung erfaßt. Dabei wird das Bild auf der Oberseite der Vorderplatte mittels eines Bildaufnehmergeräts aufgenommen und die Bilddaten einmal in einem Bildspeicher gespeichert, wobei die gespeicherten Bilddaten mittels eines Mustervergleichs mit anderen Bilddaten verglichen werden, die vorab von einem normalen Substrat gespeichert wurden. Stimmen die Bilddaten jeweils miteinander überein, wird das Substrat als normal bewertet. Die in Fig. 22(1) bis Fig. 22(6) gezeigten Schäden und Ausfälle sind mit diesem Prüfverfahren in den meisten Fällen erfaßbar. Die Auswertungsergebnisse für den jeweiligen Elektronenabstrahlbereich werden in einem nachstehend erwähnten Prüfergebnisspeicher gespeichert.
Bei einem zweiten Beispiel des Prüfverfahrens wird ein anormaler Zustand durch eine Messung des elektrischen Widerstands, nämlich der bei Anlegen einer vorbestimmten Spannung durch einen Prüfkörper fließenden Stromstärke, erfaßt. In Fig. 3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Erläuterung dieses Prüfverfahrens gezeigt. Die Erfassungsschaltung gemäß Fig. 3 umfaßt eine Strommeßschaltung 51, eine Gleichspannungsenergieversorgung 52, einen Umschalter 53, eine Steuerungszentraleinheit (CPU) 54, einen Meßdatenspeicher 55, eine Vergleichsauswertungsschaltung 56, einen Festspeicher (ROM) 57, in dem vorab der normale Stromwert gespeichert wurde, und einen Auswertungsergebnisspeicher 58.
Die Strommeßschaltung 51 weist eine ausreichend niedrige Impedanz auf und wird zur Messung des bei Anlegen der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 52 durch einen Prüfkörper fließenden elektrischen Stroms verwendet, wobei sie die Meßdaten an den Meßdatenspeicher 55 ausgibt. Die Gleichspannungsquelle 52 erzeugt eine Spannung mit einer derartigen Höhe, daß der Prüfkörper durch den durch den Prüfkörper fließenden Strom nicht beschädigt wird. Die Gleichspannungsquelle 52 weist einen Strombegrenzer auf, da einige Prüfkörper, wie beispielsweise ein Prüfkörper mit einem Kurzschlußschaden, eine äußerst niedrige Spannung aufweisen können. Der Umschalter 53 wird zur Schaltung des Prüfkörpers verwendet und kann ein mechanischer Schalter oder ein Halbleiter wie beispielsweise ein Transistor sein. In Fig. 3 ist ein Beispiel für die Messung des elektrischen Widerstands auf der Seite 9-b des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms gezeigt. Der Widerstand der Seite 9-a kann durch eine Verbindungsumkehr des Umschalters 53 gemessen werden.
In Fig. 3 ist zur Vereinfachung der Zeichnung das Steuersignal von der Zentraleinheit 54 nicht gezeigt. Die Steuerungszentraleinheit 54 steuert den Betrieb der Strommeßschaltung 51, der Gleichspannungsquelle 52, des Umschalters 53, des Meßdatenspeichers 55, der Vergleichsauswertungsschaltung 56, des Festspeichers 57 und des Auswertungsergebnisspeichers 58.
Unter der Steuerung durch die Steuerungszentraleinheit erfolgt die Prüfung beispielsweise mit den folgenden Schritten. Zunächst sendet die Zentraleinheit 54 ein Steuersignal zum Umschalter 53, um die Seite 'a' auszuwählen. Dann sendet die Zentraleinheit 54 ein Steuersignal zu der Gleichspannungsquelle 52, damit die Meßspannung abgegeben wird. Des weiteren gibt die Zentraleinheit 54 auf geeignete Weise Steuersignale an die Meßschaltung 51 aus, um die Stromstärke zu messen und die Meßdaten in den Meßdatenspeicher 55 zu speichern. Aufgrund des vorstehenden Vorgangs wird der von der Elementelektrode 7 durch den den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm 9-a zur Auswahlelektrode 10 fließende Strom gemessen und die Meßdaten in den Meßdatenspeicher 55 geschrieben. Dann wird der Gleichspannungsquelle 52 ein Steuersignal zur Beendigung der Meßspannungsabgabe gesendet, und zu dem Umschalter 53 wird ein Steuersignal zur Änderung der Verbindung von der Seite 'a' zur Seite 'b' gesendet. Danach wird auf die gleiche Weise wie vorstehend die Stärke des zwischen der Elementelektrode 8 und der Auswahlelektrode 10 fließenden Stroms gemessen und die Meßdaten in den Datenspeicher 55 geschrieben.
Die Zentraleinheit 54 sendet jeweils ein Steuersignal zum Meßdatenspeicher 55 und zum Festspeicher 57, um die gespeicherten Daten an die Vergleichsauswertungsschaltung 56 auszugeben. Dadurch werden die Meßdaten von dem Meßdatenspeicher 55 und der Stromstärkewert eines normalen Prüfkörpers von dem Festspeicher 57 in die Vergleichsauswertungsschaltung 56 eingegeben. Die Vergleichsauswertungsschaltung 56 vergleicht die beiden vorstehenden Stromwerte und entscheidet, ob die Meßdaten normal sind oder nicht. Im allgemeinen streut der Stromstärkewert des Prüfkörpers selbst bei einem normalen Prüfkörper ohne eine wie anhand von Fig. 22(1) bis Fig. 22(6) beschriebene Beschädigung oder einen Ausfall um ein gewisses Ausmaß. In dem Festspeicher 57 ist der Mittelwert der Streuung gespeichert. Die Vergleichsauswertungsschaltung 56 entscheidet, daß ein wie in Fig. 22(5) bis Fig. 22(6) gezeigter Ausfall aufgetreten ist, falls der Meßwert im Bereich von 1/100 bis 1/2 des aus dem Festspeicher 57 gelesenen Werts liegt, daß ein wie in Fig. 22(4) gezeigter Ausfall aufgetreten ist, falls der Meßwert im Bereich des 3/2- bis 10-fachen des aus dem Festspeicher 57 gelesenen Werts liegt, und daß ein wie in Fig. 22(1) gezeigter Ausfall aufgetreten ist, falls der Meßwert im Bereich des 10-fachen des aus dem Festspeicher 57 gelesenen Werts liegt. Selbstverständlich sind die Bewertungskriterien nur Beispiele, wobei der Stromwert für die Auswertung gemäß der Art der Beschädigung und des Ausfalls geändert werden kann. Darüber hinaus kann der Vergleich und die Auswertung mit Bezug auf eine im Festspeicher 57 gespeicherte Ober- und Untergrenze erfolgen.
Die Auswertungsergebnisse werden in dem Datenspeicher 55 gespeichert. Mittels des vorstehend genannten Ablaufs werden Beschädigung und Ausfall elektrisch erfaßt.
Gemäß den vorstehenden Prüfergebnissen wird der den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilm einer elektrischen Formierbehandlung unterzogen, die unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird. Die Schaltung für die Formierbehandlung umfaßt gemäß Fig. 4 eine Formierenergieversorgung 61, einen Umschalter 53 ähnlich dem in Fig. 3 beschriebenen, eine Steuerungszentralheit 64 und einen Auswertungsergebnisspeicher 68. In dem Auswertungsergebnisspeicher 68 wurden vorab die wie vorstehend erwähnt optisch oder elektrisch erhaltenen Prüfergebnisse gespeichert. Die Steuerungszentraleinheit 64 steuert auf geeignete Weise den Betrieb der Formierenergieversorgung 61, des Umschalters 53 und des Auswertungsergebnisspeichers 68.
Zunächst liest die Steuerungszentraleinheit 64 die Prüfergebnisse aus dem Auswertungsergebnisspeicher 68. Die Prüfergebnisse schließen drei Fälle ein: einen ersten Fall, bei dem sowohl die Seite 9-a als auch die Seite 9-b des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms normal sind, einen zweiten Fall, bei dem entweder die Seite 9-a oder die Seite 9-b normal ist, und einen dritten Fall, bei dem sowohl die Seite 9-a als auch die Seite 9-b des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms anormal sind.
Für den vorstehenden ersten Fall, bei dem beide Seiten des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms normal sind, wird einer der beiden Dünnfilme elektrisch formierbehandelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sendet die Steuerungszentraleinheit 64 zum Umschalter ein Signal, die Seite 'a' auszuwählen und zu verbinden. Dann sendet die Steuerungszentraleinheit 64 ein Signal zur Formierenergieversorgung 61, die vorbestimmte Formierspannung auszugeben. In Fig. 5 ist ein Beispiel der vorbestimmten Formierspannung gezeigt. Bei diesem Beispiel wird die Formierspannung unter einem Vakuum von 133 · 10&supmin;&sup6; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) für 60 s als ein Dreiecksimpuls mit T&sub1; von 1 ms, T&sub2; von 10 ms und einer Spitzenspannung von 5 V angelegt. Dadurch wird auf dem Abschnitt 9-a des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms ein Elektronenabstrahlbereich ausgebildet. Der Elektronenabstrahlbereich umfaßt feine dispergierte Partikel, die hauptsächlich aus Palladium bestehen, wobei die feinen Partikel einen durchschnittlichen Durchmesser von 3 nm (30 Å) aufweisen. Die Formierspannung ist nicht auf die vorstehende Wellenform beschränkt, sondern kann eine beliebig andere Wellenform wie beispielsweise eine Rechteckwelle sein. Vorausgesetzt daß der Elektronenabstrahlbereich zufriedenstellend ausgebildet wird, sind Wellenhöhe, Pulsbreite und Pulsintervall nicht auf die vorstehenden Werte beschränkt.
Für den Fall, daß sich nur einer der den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme im Normalzustand befindet, sendet die Steuerungszentraleinheit 64 ein Steuersignal zum Umschalter 53, um die normale Seite des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms zu verbinden. Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem der Abschnitt 9-b des Dünnfilms normal ist und verbunden wurde. Zur Ausbildung eines Elektronenabstrahlbereichs auf dem den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm erfolgt wie vorstehend beschrieben eine elektrische Formierbehandlung.
Für den äußerst seltenen Fall, daß beide Abschnitte des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms anormal sind, gibt die Steuerungszentraleinheit 64 kein Signal zur Ausführung der Formierbehandlung aus. Falls die Schäden oder Ausfallstellen reparabel sind, werden die den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme repariert und erneut geprüft. Falls die Reparatur schwierig ist, werden die Materialien wünschenswerterweise als Ausgangsmaterialien wiederverwendet.
Die in Fig. 3 gezeigte elektrische Prüfschaltung und die in Fig. 4 gezeigte elektrische Schaltung zur Formierbehandlung ähneln einander beim Aufbau. Daher können beide Schaltungen zu einer Schaltung zusammengeschlossen sein. Beim Zusammenschluß findet grundsätzlich der Schaltungsaufbau gemäß Fig. 3 Verwendung, wobei die Strommeßschaltung 51 mit einer ausreichend geringen Impedanz entworfen ist, damit bei der Formierbehandlung keine Schwierigkeiten hervorgerufen werden. Des weiteren ist die Gleichspannungsenergieversorgung 52 durch eine andere Energieversorgung ersetzt, die sowohl die Gleichspannung für die Messung als auch die Impulsspannung für die Formierbehandlung abgeben kann. Selbstverständlich dient die Steuerungszentraleinheit 54 sowohl zur Steuerungsprogrammierung bei der Prüfung als auch bei der Formierbehandlung.
Wie vorstehend beschrieben ist, wurde nur auf einem normalen der beiden den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme ein Elektronenabstrahlbereich ausgebildet. Nachstehend sind das Abgabeverhalten des erhaltenen Oberflächenleitungs-Abstrahlelements und des weiteren das Ansteuerungsverfahren des Oberflächenleitungs-Abstrahlelements für die Verwendung bei einem Bilderzeugungsgerät erläutert.
In Fig. 6 ist grob eine Meßauswertungsvorrichtung zur Messung des Abgabeverhaltens dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine Energieversorgung 71 zum Anlegen einer Elementspannung (einer an das Element angelegten Spannung) Vf an das Oberflächenleitungs-Abstrahlelement, eine Anodenelektrode 72 zum Einfangen des von dem Oberflächenleitungs- Abstrahlelement abgestrahlten Emissionsstroms Ie, eine Hochspannungsenergieversorgung 73 zum Anlegen einer Spannung an die Anodenelektrode 72 und ein Amperemeter 74 zur Messung des Emissionsstroms. Das Elektronenabstrahlelement und die Anode 72 sind in einer (nicht in der Zeichnung gezeigten) Vakuumkammer angeordnet, die mit für ein Vakuumgerät notwendigen Vorrichtungen wie beispielsweise einer Vakuumpumpe und einem Manometer ausgerüstet ist, so daß die gewünschte Messung und Auswertung unter Vakuum erfolgen kann. Die Messung kann bei einer von der Hochspannungsenergieversorgung 73 zugeführten Anodenspannung im Bereich von 1 kV bis 10 kV erfolgen, wobei der Abstand zwischen der Anodenelektrode und dem Elektronenabstrahlelement im Bereich von 3 mm bis 8 mm liegt. In Fig. 6 ist als ein Beispiel die Messung der Elektronenemission vom Elektronenabstrahlbereich 3 auf der Seite 9-b zwischen der Auswahlelektrode 10 und der Elementelektrode 8 auf einem der beiden den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme auf dem Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement gezeigt. Um die Seite 9-a auszuwerten, wird die Energieversorgung 71 zwischen der Auswahlelektrode 10 und der (nicht in der Zeichnung gezeigten) Elementelektrode 7 angeschlossen.
Fig. 7 zeigt ein typisches Ie-Vf-Verhalten eines normalen Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements, wie es mit dem vorstehenden Meßauswertungsgerät gemessen wurde. Die Kennlinie ist in willkürlichen Einheiten dargestellt, da der Absolutwert der Ausgangskennwerte von der Größe und der Form des Elektronenabstrahlelements usw. abhängt. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, schließt die Beziehung zwischen der Elementspannung Vf und dem Emissionsstrom Ie bei einem normalen Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement drei Verhaltensweisen ein.
Zum ersten nimmt bei diesem Element der Emissionsstrom Ie beim Anlegen einer Spannung, die höher als eine bestimmte Spannung (eine Schwellspannung, die in Fig. 7 mit Vth bezeichnet) ist, stark zu, wobei der Emissionsstrom Ie bei einer niedrigeren Spannung als der Schwellenspannung fast null ist. Somit ist das Element ein nichtlineares Element mit einer eindeutigen Schwellenspannung Vth gegenüber dem Emissionsstrom Ie.
Zum zweiten ist der Emissionsstrom aufgrund der Abhängigkeit des Emissionsstroms Ie von der Elementspannung Vf mittels der Elementspannung Vf steuerbar.
Zum dritten hängt die elektrische Ladungsmenge der von der Anodenelektrode 72 aufgefangenen Emissionselektronen von der Anlegedauer der Elementspannung Vf ab. Daher ist die Menge der von der Anodenelektrode 72 aufgefangenen elektrischen Ladung mittels der Anlegedauer der Elementspannung Vf steuerbar.
Indem das vorstehende Verhalten genutzt wird, können bei der Anwendung des Elements auf ein Bilderzeugungsgerät durch das Anlegen einer Elementspannung, die höher als Vth ist, gemäß dem zu erzeugenden Bild Elektronen zur Emission veranlaßt werden, wobei die Elementspannung Vf oder die Spannungsanlegedauer gemäß der Bilddichte gesteuert wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 10 sind drei Beispiele erläutert, die einen Schaltungsaufbau zur Ansteuerung des Elements gemäß eingegebenen Bildsignalen bei einer Anzeigeeinheit gemäß Fig. 1 zeigen, wobei von einem Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement Gebrauch gemacht wird, das mit dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren auf geeignete Weise formierbehandelt wurde. Bei diesen Beispielen ist der normale Elektronenabstrahlbereich auf der Seite 9-b des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms ausgebildet.
In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszahlen 90 und 91 eine Spannungsquelle zur Erzeugung einer Spannung Vd, die höher als die Spannung Vth des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements ist, die Bezugszahl 92 eine Pulsbreitenmodulationsschaltung, 93 einen Umschalter, 94 eine Steuerungszentraleinheit und 68 einen Auswertungsergebnisspeicher. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 8 sind die Elementelektroden 7, 8 jeweils elektrisch an die Ausgangsspannung Vd der Spannungsquelle 90 und an Masse gelegt. Der Auswahlelektrode 10 des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements werden Ansteuersignale zugeführt, um gemäß den Bildsignalen von außen den normalen Elektronenabstrahlbereich anzusteuern. Das heißt, daß die Steuerungszentraleinheit 94 gemäß den aus dem Auswertungsergebnisspeicher 68 ausgelesenen Auswertungsergebnissen Steuersignale zum Umschalter 93 sendet, wodurch die Ansteuerspannung zur Ansteuerung des normalen Elektronenabstrahlbereichs ausgewählt wird. In diesem Beispiel ist beispielsweise der Anschluß 'b' des Umschalters in Verbindung mit der Schaltung gebracht, um die Ausgangsspannung Vd der Spannungsquelle 91 auszuwählen. (Wenn der normale Elektronenabstrahlbereich auf der Seite 9-a des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms ausgebildet ist, wird der Anschluß 'a' verbunden, um das Massepotential auszuwählen.)
Die Pulsbreitenmodulationsschaltung 92 moduliert die von dem Umschalter ausgewählte Ansteuerspannung in eine Impulsspannung, die eine dem von außen zugeführten Bildsignal entsprechende Breite aufweist, und führt die modulierte Spannung der Auswahlelektrode 10 zu. Durch diese Modulation wird für ein höheres Leuchtdichteniveau des Bildsignals an die Auswahlelektrode 10 ein Impuls von längerer Dauer angelegt.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es bei diesem Beispiel möglich, daß Elektronen nur von dem normalen Elektronenabstrahlbereich aus emittiert werden, indem an die Elementelektroden 7 und 8 jeweils ein unterschiedliches festgelegtes Potential angelegt wird und an die Auswahlelektrode 10 ein Potential angelegt wird, das gleich einem der vorstehenden unterschiedlichen festgelegten Potentiale ist. Auf diese Weise können keine Nachteile hinsichtlich eines unnötigen Energieverbrauchs oder eines Überstroms hervorgerufen werden, da aufgrund der fehlenden Spannungsdifferenz zwischen beiden Enden des schadhaften oder ausgefallenen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms keine Arbeitsspannung angelegt ist. Somit kann eine Bildanzeige mit einer hervorragenden Abstufung erhalten werden, indem die Ansteuerungspulsbreite der an die Auswahlelektrode angelegten Ansteuerspannung gemäß dem externen Bildsignal moduliert wird. Die Spannungsquellen 90 und 91 zur Erzeugung der Gleichspannung Vd können zu einer einzelnen Energieversorgung zusammengeschlossen sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird ein weiteres Ansteuerungsverfahren erläutert. In Fig. 9 bezeichnen die Bezugszahl 101 eine Spannungsquelle, die eine Spannung Vd erzeugt, die höher als die Spannung Vth des Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelements ist, 102 eine Pulsbreitenmodulationsschaltung, 103 einen Umschalter, 104 eine Steuerungszentraleinheit und 68 einen Auswertungsergebnisspeicher. Bei dem Ansteuerungsverfahren des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements gemäß diesem Beispiel ist an die Auswahlelektrode 10 ein festgelegtes Potential (Masse) gelegt. Ein Ansteuersignal, das gemäß dem Bildsignal von außen bezüglich der Pulsbreite modifiziert ist, wird selektiv an lediglich die Seite eines normalen Elektronenabstrahlbereichs angelegt. Das heißt, daß die Steuerungszentraleinheit 104 gemäß dem aus dem Auswertungsergebnisspeicher 68 ausgelesenen Auswertungsergebnis ein Signal an den Umschalter 103 sendet, wodurch nur die Elementelektrode auf der Seite des normalen Elektronenabstrahlbereichs selektiv mit der Spannungsquelle 101 und der Pulsbreitenmodulationsschaltung 102 verbunden wird. In Fig. 2(a) bis Fig. 2(e) ist zum Beispiel nur der Anschluß 'b' des Umschalters 103 angeschlossen und ist das Ansteuersignal an den Elektronenabstrahlbereich 3 auf der Seite 9-b des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms angelegt, wobei das an den Elektronenabstrahlbereich 3 angelegte Steuersignal ein Impulsspannungssignal ist, das eine Wellenhöhe Vd der Spannungsquelle 101 und eine Pulsbreite aufweist, die durch die Pulsbreitenmodulationsschaltung 102 gemäß dem Bildsignal von außen modifiziert wurde. Für ein höheres Leuchtdichteniveau des Bildsignals wird an den Elektronenabstrahlbereich 3 ein Impuls von längerer Dauer angelegt.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es bei diesem Beispiel möglich, daß Elektronen nur von dem normalen Elektronenabstrahlbereich aus emittiert werden, indem an die Auswahlelektrode 10 ein festgelegtes Potential (Masse) angelegt wird und an die Elementelektrode auf der Seite des normalen Elektronenabstrahlbereichs selektiv ein Ansteuersignal angelegt wird. Da in dem schadhaften oder ausgefallenen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm kein Strompfad ausge bildet ist, werden bei diesem Verfahren keine Nachteile hinsichtlich eines unnötigen Energieverbrauchs, eines Überstroms usw. hervorgerufen. Des weiteren ist bei diesem Beispiel durch eine Modifikation der Pulsbreite des an die Elementelektrode angelegten Ansteuersignals gemäß dem von außen eingegebenen Bildsignal eine Bildanzeige mit einer hervorragenden Abstufung möglich.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird noch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zur Ansteuerung des Elements erläutert. In Fig. 10 bezeichnet die Bezugszahl 110 eine Spannungsmodulationsschaltung zur Modulation der Ausgangsspannung gemäß dem eingegebenen Bildsignal, wobei die anderen Bauelemente die gleichen wie in Fig. 9 sind. Bei diesem Beispiel arbeiten der Auswertungsergebnisspeicher 68, die Steuerungszentraleinheit 104 und der Umschalter 103 auf die gleiche Weise wie bei dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel. Allerdings wird bei diesem Beispiel ein Spannungsmodulationssystem eingesetzt, während bei dem vorstehenden Beispiel ein Pulsbreitenmodulationssystem eingesetzt wird. Bei diesem Beispiel modifiziert die Spannungsmodulationseinheit 110 auf geeignete Weise die Ausgangsspannung, um die Intensität des von dem Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement aus emittierten Elektronenstrahls einzustellen, so daß gemäß einem von außen eingegebenen Bildsignal eine Anzeige mit der notwendigen Leuchtdichte erfolgt. Je höher beispielsweise das Leuchtdichteniveau des Bildsignals ist, umso höher ist die Ausgangsspannung. Auch bei diesem Ansteuerungsverfahren ist ähnlich wie bei dem Beispiel gemäß Fig. 9 ohne die Nachteile hinsichtlich eines unnötigen Energieverbrauchs, eines Überstroms usw. bei dem schadhaften oder ausgefallenen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm eine Bildanzeige mit einer starken Abstufung möglich.
Vorstehend sind das Herstellungsverfahren, das Prüfverfahren und das Ansteuerungsverfahren bei einem Bildanzeigegerät gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Erläuterung der Fig. 1 bis 10 erfolgte zur Vereinfachung der Beschreibung bezüglich eines einzelnen Elements des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf ein einzelnes Element beschränkt, sondern ist auch bei Mehrfachelementen anwendbar. Bei einem Bilderzeugungsgerät beispielsweise sind im allgemeinen auf einem Substrat mehrere Elemente ausgebildet. Ein Bilderzeugungsgerät mit starker Abstufung kann in einem derartigen Fall mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden, indem bei jedem Element wie beschrieben das Herstellungsverfahren, das Prüfverfahren, das Formierverfahren, das Ansteuerungsverfahren usw. angewendet werden.

Ausführungsbeispiel 2

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis Fig. 14 wird ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel erläutert.
Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf diese Bauart eines Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements. Das Element umfaßt Elementelektroden 1207, 1208, den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme 1209-a, 1209-b und eine Auswahlelektrode 1210. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Seite 1209-a und die Seite 1209-b mit jeweils sechs, also mit insgesamt zwölf, den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilmen versehen. Bei dem Element gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Elementelektroden, die Auswahlelektrode und die den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme auf die gleiche Weise hergestellt, wie es mit Bezug auf die Elemente gemäß Fig. 2(a) bis Fig. 2(e) beschrieben ist. Daher wird auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme in zwei Gruppen 1209-a und 1209-b unterteilt, wobei jede Gruppe der Dünnfilme auf eine Beschädigung und einen Ausfall hin geprüft wird. Die Prüfung kann mittels eines Verfahrens, bei dem ein Bildaufnehmergerät und eine Bildverarbeitungstechnik, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel 1 eingesetzt werden, oder einer Kombination dessen mit einem elektrischen Prüfverfahren erfolgen. (Besonders zur Erfassung eines Kurzschlußschadens ist ein elektrisches Prüfverfahren wirkungsvoll.)
Die Prüfung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel für die vorstehend genannten zwei Gruppen, um einen Kurzschluß zu erfassen und die Anzahl der normalen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme zu zählen, wobei die Prüfergebnisse in einem (in der Zeichnung nicht gezeigten) Prüfergebnisspeicher gespeichert werden. In dem Prüfergebnisspeicher sind zumindest zwei Tabellen vorgesehen. In Tabelle 1 werden die Prüfergebnisse hinsichtlich der Frage, welche der beiden Filmgruppen verwendet werden sollte, und in Tabelle 2 die Anzahl der normalen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme gespeichert. Dies erfolgt beispielsweise durch Verfolgen des in Fig. 12 gezeigten Ablaufdiagramms. Der Auswertung liegt das Prinzip zugrunde, daß selbst wenn in einer Gruppe der Dünnfilme nur ein Kurzschlußschaden gefunden wird, die Gruppe nicht verwendet wird. Auch wenn beispielsweise nur ein Kurzschlußschaden bei den sechs den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilmen der Gruppe 1209-a gefunden wird, wird die Gruppe 1209-a nicht verwendet. Demzufolge findet in dem äußerst seltenen Fall, daß beide Gruppen 1209-a und 1209-b einen Kurzschluß aufweisen, das Element keine Verwendung. Für den Fall, daß in beiden Gruppen kein Kurzschlußschaden gefunden wird, wird die Gruppe verwendet, die mehr normale den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme aufweist. Auf diese Weise wird entschieden, welche Gruppe verwendet werden soll, wobei der Gruppenname in die Tabelle 1 im Prüfergebnisspeicher geschrieben wird. Gleichzeitig wird die Anzahl der normalen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme in der verwendbaren Gruppe in die Tabelle 2 im Prüfergebnisspeicher geschrieben. Für den Fall, daß beispielsweise beide Gruppen der Dünnfilme keinen Kurzschluß aufweisen und die Gruppe 1209-a vier normale den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme und die Gruppe 1209-b fünf normale den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme aufweist, wird der Gruppenname '1209-b' in Tabelle 1 und die Anzahl '5' in Tabelle 2 geschrieben. Die nachstehende Beschreibung bezüglich Fig. 13 und Fig. 14 erfolgt anhand dieses Beispiels.
Die elektrische Formierbehandlung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert. In Fig. 13 bezeichnen die Bezugszahl 1401 eine Energieversorgung zum Formieren, 1403 einen Umschalter, 1408 einen Prüfergebnisspeicher und 1404 eine Steuerungszentraleinheit zur Steuerung des Betriebs von 1401, 1403 und 1408. Die Steuerungszentraleinheit 1404 liest den zu verwendenden Gruppennamen aus Tabelle 1 im Prüfergebnisspeicher 1408, wobei sie zum Umschalter Signale sendet, um die Gruppe von Dünnfilmen (1209-b in diesem Beispiel) mit der Energieversorgung 1401 zum Formieren zu verbinden, und wobei sie dann zum Formieren ein Steuersignal zur Energieversorgung 1401 sendet, um wie im Fall von Fig. 5 erläutert eine Formierspannung auszugeben, damit die elektrische Formierbehandlung erfolgt. Mittels der vorstehend beschriebenen Schritte werden auf den fünf normalen der den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme 1209-b zufriedenstellende Elektronenabstrahlbereiche 3 ausgebildet.
Das Ansteuerungsverfahren des bei einer Bildanzeigeeinheit Anwendung findenden Elements wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläutert. In Fig. 14 bezeichnen die Bezugszahl 1502 eine Ansteuerungsmodulationsschaltung, 1503 einen Umschalter und 1504 eine Steuerungszentraleinheit zur Steuerung des Anzeigebetriebs.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Ansteuersignal, das entsprechend der Anzahl an normal ausgebildeten Elektronenabstrahlbereichen korrigiert wird, selektiv an die Dünnfilmgruppe mit den darauf ausgebildeten Elektronenabstrahlbereichen 3 angelegt. Die Steuerungszentraleinheit 1504 liest die anzusteuernde Gruppe (1209-b in diesem Beispiel) aus und sendet gemäß der Information ein Steuersignal zum Umschalter, wodurch die anzusteuernde Dünnfilmgruppe elektrisch mit der Ansteuerungsmodulationsschaltung 1502 verbunden wird. Dann liest die Steuerungszentraleinheit 1504 aus der Tabelle 2 im Prüfergebnisspeicher 1408 die Anzahl der normal ausgebildeten Elektronenabstrahlbereiche (fünf in diesem Beispiel) und sendet zur Ansteuerungsmodulationsschaltung 1502 ein auf der Anzahl beruhendes Korrektursignal. Die Ansteuerungsmodulationsschaltung 1502 gibt ein durch das Korrektursignal von der Steuerungszentraleinheit 1504 korrigiertes Ansteuersignal aus, um das Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement gemäß dem Bildsignal von außen anzusteuern.
Bei beispielsweise einer Ansteuerung des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements durch eine Pulsbreitenmodulation gemäß den eingegebenen Bildsignalen wird die Pulsbreite des Ausgangssignals bei diesem Beispiel um einen Faktor 6/5 korrigiert. Das liegt daran, daß fünf von sechs Elektronenabstrahlbereichen normal sind und die Intensität der Elektronenstrahlabgabe ohne die Korrektur 5/6 der normalen Intensität betragen würde. Für den Fall, daß die entworfene Anzahl von Elektronenabstrahlbereichen M ist und die Anzahl der verwendbaren normalen Elektronenabstrahlbereiche N ist, kann die beabsichtige Anzeigeleuchtdichte erreicht werden, indem das Element mit einer um den Faktor M/N modifizierten Pulsbreite angesteuert wird, da die gesamte Ladungsmenge des Elektronenstrahls proportional zu der Anzahl der Elektronenabstrahlbereiche und der Ansteuerungspulsbreite ist.
Bei einer Ansteuerung des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements durch eine dem eingegebenen Bildsignal entsprechende Spannungsmodulation wird die Modulationsspannung vor dem Anlegen des Ansteuersignals an das Element entsprechend der Anzahl der normalen Elektronenabstrahlbereiche korrigiert. In diesem Fall kann die beabsichtigte Leuchtdichte nicht durch einfaches Erhöhen der angelegten Spannung um einen Faktor 6/5 erreicht werden, da die Abhängigkeit des Ausgangsstroms Ie von der Elementspannung Vf des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements, wie mit Bezug auf Fig. 7 erläutert wurde, nichtlinear ist. Die Modulationsspannung wird daher gemäß dem nichtlinearen Verhalten des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements korrigiert, damit sich eine 6/5-mal höhere Ausgangsintensität je Elektronenabstrahlbereich ergibt.
Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel mit sechs Dünnfilmen auf jeder Seite der Auswahlelektrode 1210 je Element zwölf den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme vorgesehen sind, ist die Anzahl der Dünnfilme selbstverständlich nicht darauf beschränkt.

Ausführungsbeispiel 3

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 bis Fig. 21 wird ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß als die Einrichtung zur Änderung der elektrischen Verbindung ein durch Wärme aufschmelzbares elektrisch leitendes Teil eingesetzt wird.
In Fig. 15 ist diese Bauart eines Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelements vor einer elektrischen Formierbehandlung dargestellt. Die Einheit umfaßt ein Glassubstrat 1, Elementelektroden 1601, 1602, eine Zwischenelektrode 1603, einen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm 1604 und ein durch Wärme aufschmelzbares elektrisch leitendes Teil 1605. Die Abschnitte des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 1604 auf beiden Seiten der Zwischenelektrode sind jeweils mit 1604-A und 1604-B bezeichnet.
Das Verfahren zur Ausbildung der Elementeinheit wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 16A(1) bis 16A(3) gezeigten Seitenansichten erläutert.
Zunächst werden, wie in Fig. 16A(1) gezeigt ist, auf einem Glassubstrat Elementelektroden 1601, 1602 und eine Zwischenelektrode 1603 ausgebildet. Diese Elektroden können leicht durch aufeinanderfolgendes Übereinanderschichten von beispielsweise Titan mit einer Dicke von 5 nm (50 Å) und Nickel mit einer Dicke von 100 nm (1000 Å) mittels Vakuumabscheidung und durch eine Musterung bzw. Strukturierung mittels einer fotolithografischen Ätzung ausgebildet werden. Der Abstand G zwischen der Elementelektrode und der Zwischenelektrode beträgt beispielsweise 2 um.
Danach wird, wie in Fig. 16A(2) gezeigt ist, ein durch Wärme aufschmelzbares elektrisch leitendes Teil 1605 ausgebildet. Das Teil weist insofern ein gewünschtes Verhalten auf, als es beim Erhitzen verhältnismäßig leicht aufschmelzbar ist und eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt. In der Praxis weist das durch Wärme aufschmelzbare Teil einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Schmelzpunkte des Konstruktionswerkstoffs wie das Glassubstrat 1, der Elektroden 1601, 1602 und 1603 und des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms 1604 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das durch Wärme aufschmelzbare elektrisch leitende Teil 1605 mittels Vakuumgasphasenabscheidung und fotolithografischer Ätzung aus einem Lötmaterial ausgebildet, das einen Schmelzpunkt von etwa 322ºC besitzt und aus Sn (2%) und Pb (98%) besteht. Als Material für das durch Wärme aufschmelzbare Teil ist beispielsweise auch Indium geeignet.
Des weiteren wird, wie in Fig. 16A(3) gezeigt ist, der den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilm 1604 hergestellt. Dieser Dünnfilm kann beispielsweise leicht ausgebildet werden, indem eine Maskenstruktur aus einem 100 nm (100 Å) dicken Chrom-Dünnfilm ausgebildet, eine organische Palladiumlösung (CCP 4230, hergestellt von Okuno Seiyaku K. K.) aufgebracht, diese getrocknet und der Chrom-Dünnfilm mittels einer Naßätzung mit einem sauren Ätzmittel abgehoben wird.
Das in Fig. 15 gezeigte Element wurde wie vorstehend erläu tert hergestellt. Die den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme 1604-A und 1604-B werden bei diesem Ausführungsbeispiel auf eine wie mit Bezug auf Fig. 22(1) bis Fig. 22(6) erläuterte Beschädigung oder einen Ausfall hin geprüft. Die Prüfung kann mit einem Bildaufnehmergerät und einer Bildverarbeitungsvorrichtung erfolgen, wie sie bei Ausführungsbeispiel 1 beschrieben sind, oder sie kann ein elektrisches Prüfverfahren sein, wie es mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde. Wird ein elektrisches Prüfverfahren eingesetzt, ist ein elektrischer Schaltkreis nützlich, der dem in Fig. 3 gezeigten ähnlich ist, wobei die Zwischenelektrode 1603, die Elementelektrode 1601 und die Elementelektrode 1602 jeweils der Auswahlelektrode 10, der Elementelektrode 7 und der Elementelektrode 8 entsprechen.
Auf dem Ergebnis der vorstehend genannten Prüfung beruhend wird bei diesem Ausführungsbeispiel das durch Wärme aufschmelzbare Teil, das die Umschalteinrichtung für die elektrische Verbindung ist, durch Erhitzen selektiv aufgeschmolzen. Dadurch wird auf einem den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilm, der eine Beschädigung oder einen Ausfall aufweist, ein elektrisch paralleler Leitungspfad ausgebildet.
Falls beispielsweise einer der Abschnitte 1604-A und 1604-B des den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilms einen Schaden oder Ausfall aufweist, wird das elektrisch leitende Teil 1605 auf der Seite des schadhaften oder ausgefallenen Dünnfilmabschnitts selektiv erhitzt und aufgeschmolzen. Falls beide Abschnitte des Dünnfilms normal sind, wird eine der beiden Seiten des Abschnitts des elektrisch leitenden Teils 1605, und zwar die Seite 1604-B in diesem Beispiel, erhitzt und aufgeschmolzen. Ein derartiges Substrat wird vom Standpunkt der Materialersparnis her wünschenswerterweise repariert, falls es reparabel ist, oder als Ausgangsmaterial wiederverwendet.
Das vorstehend genannte Erhitzen erfolgt beispielsweise durch örtliche Einstrahlung eines Laserstrahls auf das zu erhitzende elektrisch leitende Teil von einer in Fig. 16A(4) gezeigten Laserquelle 1701 aus. Dadurch wird ein Abschnitt des elektrisch leitenden Teils aufgeschmolzen, damit ein elektrischer Pfad 1700 ausgebildet wird, um die Elementelektrode 1602 mit der Zwischenelektrode 1603 zu verbinden. Der Laserstrahl kann wie in Fig. 16A(4) gezeigt direkt projiziert werden, er kann wie in Fig. 16B(4') gezeigt mit einer dazwischen angeordneten lichtdurchlässigen Platte 1702 oder wie in Fig. 16B(4') gezeigt durch das Glassubstrat hindurch von der Rückseite eingestrahlt werden, oder er kann, vorausgesetzt daß eine örtliche Erhitzung möglich ist, auf eine beliebige andere Weise eingestrahlt werden. Insbesondere wenn das Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement während eines Herstellungsablaufs zur Benutzung im Vakuum in einer Vakuumzelle eingeschlossen ist, sind in der Praxis die Erhitzungsverfahren gemäß Fig. 16B(4') und Fig. 16B(4') nützlich. Als Laserquelle sind jene aus dem Infrarotbereich wie beispielsweise ein Kohlendioxidgaslaser, ein CO-Laser und ein YAG-Laser nützlich. Der Laserstrahl ist vorzugsweise einer, der eine verhältnismäßig hohe Ausgangsleistung abgeben kann und zu der Absorptionswellenlänge des elektrisch leitenden Teils 1605 paßt. Für den Fall, daß das elektrisch leitende Teil kein Absorptionsspektrum in einem geeigneten Wellenlängenbereich aufweist, kann das Teil indirekt erhitzt werden, indem beispielsweise angrenzend an das elektrisch leitende Teil ein schwarzer Kohlenstoffilm ausgebildet und der Kohlenstoffilm durch Laserlicht erhitzt wird.
Nach der wie vorstehend beschriebenen Ausbildung des elektrisch leitenden Pfads 1700 erfolgt wie in Fig. 16A(5) gezeigt eine elektrische Formierbehandlung, indem zwischen den Elementelektroden 1601 und 1602 unter Verwendung einer Formierenergieversorgung 1703 eine Formierspannung angelegt wird. Die Formierspannung kann eine Wellenform aufweisen, wie sie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist. Da der schadhafte oder ausgefallene den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilm einen elektrisch parallel geschalteten elektrisch leitenden Pfad 1700 aufweist, der wie vorstehend beschrieben ausgebildet wurde, wird die von der Formierenergieversorgung 1703 zugeführte Formierspannung bei diesem Ausführungsbeispiel wirksam an die normalen den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme angelegt. Auf diese Weise wird das Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement gemäß diesem Ausführungsbeispiel hergestellt.
Fig. 17 ist eine Perspektivansicht eines das vorstehend genannte Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement einsetzenden Abschnitts der Anzeigeeinheit, in der eine Einheit des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements als die Elektronenquelle und eine Vorderplatte 11 mit einem fluoreszierenden Material 63 als das Bilderzeugungsteil gezeigt sind. Die Vorderplatte 11 ist der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen ähnlich, weswegen auf ihre Erläuterung hier verzichtet wurde. Bei der Anzeigeeinheit gemäß Fig. 17 wird zur Bilderzeugung gemäß einem Bildsignal von außen zwischen den Elementelektroden 1601 und 1602 des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements von einer Ansteuerungsmodulationsschaltung 1901 aus, wie sie in Fig. 18 gezeigt ist, ein Ansteuersignal angelegt. (Die Zwischenelektrode 1603 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist während der Ansteuerung nicht direkt mit einer externen Ansteuerungsschaltung verbunden und unterscheidet sich von der beim Ausführungsbeispiel 1 und beim Ausführungsbeispiel 2 beschriebenen Auswahlelektrode 10. Die Ansteuerungsmodulationsschaltung 1901 modifiziert auf passende Weise die Elementspannung Vf oder die Spannungsanlegedauer für das Element gemäß dem Bildsignal von außen.
Fig. 19 zeigt eine Perspektivansicht eines (sechs Bildelementen entsprechenden) Teils eines weiteren Beispiels einer Anzeigeeinheit, die ein Oberflächenleitungs- Elektronenabstrahlelement gemäß diesem Ausführungsbeispiel aufweist, dessen Aufbau sich von dem in Fig. 17 gezeigten unterscheidet. Bei dieser Anzeigevorrichtung sind auf dem Glassubstrat 1 in X-Richtung in parallelen Zeilen Einheiten des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements ausgebildet (in Fig. 19 in zwei Zeilen mit je drei Einheiten). Die Einheiten weisen für jede Zeile parallel dazu eine Verdrahtung auf. In Fig. 19 weist eine erste Zeile der Einheiten gemeinsame Verdrahtungselektroden 2001, 2002 und eine zweite Zeile der Einheiten gemeinsame Verdrahtungselektroden 2003, 2004 auf. Sämtliche Elementeinheiten wurden selbstverständlich gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt und der Formierbehandlung unterzogen. In Fig. 19 bezeichnet die Bezugszahl 11 eine Vorderplatte der Anzeigevorrichtung und die Bezugszahlen 61, 62, 63, 12 usw. jeweils die gleichen Gegenstände wie in Fig. 1. Zwischen dem Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement und der Vorderplatte sind streifenförmige Gitterelektroden 2005 bereitgestellt. In der Zeichnung sind drei Gitterelektroden gezeigt, wobei jede einen Durchlaßpfad 2006 zum Durchlassen eines von den Einheiten des Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelements emittierten Elektronenstrahls aufweist. Das Ausmaß des von dem Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement emittierten, hindurchtretenden Elektronenstrahls ist mittels der an die Gitterelektrode 2005 angelegten Spannung steuerbar. Daher kann die Leuchtdichte des fluoreszierenden Materials 63 durch das Anlegen eines Modifikationssignals an die Gitterelektrode gemäß dem Bildsignal von außen moduliert werden. Diese Anzeigevorrichtung weist in Form einer Matrix in X-Richtung in Zeilen angeordnete Einheiten und in Y-Richtung angeordnete Gitterelektroden auf, wobei die Leuchtdichte jedes Bildelements durch Auswahl geeigneter X- und Y-Werte gesteuert wird.
Das Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelement gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist nicht auf das in Fig. 15 gezeigte beschränkt, sondern kann auch ein ebenes sein, wie es in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt ist. Das durch Wärme aufschmelzbare elektrisch leitende Teil 1605 kann, wie in Fig. 20 gezeigt ist, nicht nur angrenzend an die Elementelektroden, sondern auch an den Seiten der Zwischenelektrode 1603 bereitgestellt werden, um so die Ausbildung des elektrisch leitenden Pfads zu erleichtern. Des weiteren ist die Anzahl der den Abstrahlbereich erzeugenden Dünnfilme nicht auf zwei pro Element beschränkt. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, sind zwischen den Elementelektroden 1601, 1602 zwei Zwischenelektroden bereitgestellt, wobei drei elektrisch in Reihe geschaltete den Abstrahlbereich erzeugende Dünnfilme 1604-A, 1604-B, 1604-C ausgebildet werden können.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei der Herstellung einer Elektronenquelle der Elektronenabstrahlbereich bereitgestellt, indem auf einem Substrat Elementelektroden und ein den Abstrahlbereich erzeugender Dünnfilm hergestellt werden und die normalen unter diesen hergestellten Dünnfilmen selektiv einer elektrischen Formierbehandlung unterzogen werden. Bei der Ansteuerung der Vorrichtung werden Ansteuersignale selektiv an normale Elektronenabstrahlbereiche angelegt. Dadurch werden eine Mehrfachelektronenquelle, die von einer Anzahl von Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelementen Gebrauch macht, und ein von der Mehrfachelektronenquelle Gebrauch machendes Bilderzeugungsgerät mit einer höheren Ausbeute hergestellt. Darüber hinaus kann verglichen mit dem Stand der Technik eine größere Anzahl von Oberflächenleitungs-Elektronenabstrahlelementen ohne Schäden ausgebildet und angesteuert werden, weswegen eine größere Bildgröße mit einer größeren Anzahl an Bildelementen als bei herkömmlichen Anzeigegeräten verwirklicht werden kann. Das derartige Vorteile aufweisende erfindungsgemäße Bildanzeigegerät kann in vielen privaten und gewerblichen Bereichen nicht nur bei hochauflösenden Fernsehanzeigen (HDTV) und Computerendgeräten, sondern auch bei Großbild-Heimkinos, Bildkonferenzsystemen, Bildtelefonen usw. Anwendung finden.

Claims

1. Elektronenquelle mit

einem Substrat (1),

einem auf dem Substrat befindlichen Elektronenemissionselement (7-10; 1207-1210; 1601-1605), das eine Vielzahl von Elektrodenpaaren (7 & 10, 8 & 10; 1207 & 1210; 1208 & 1210; 1601 & 1603, 1602 & 1603; 1601 & 1603; 1601 & 1603, 1603 & 1603; 1602 & 1603) umfaßt und zwischen den Elektroden (7, 10 & 8, 10; 1207, 1210 & 1208, 1210; 1601, 1603 & 1603, 1603 & 1602, 1603) jedes Elektrodenpaars einen elektrisch leitenden Film (9-a, 9-b; 1209-a, 1209-b; 1604; 1604-A, 1604-B, 1604-C) aufweist,

einer Ansteuersignalerzeugungsschaltung (61; 90-92; 101, 102; 110; 1502) und

einer Schalteinrichtung (53; 93; 103; 1503) zur Änderung der elektrischen Verbindung der Ansteuersignalerzeugungsschaltung mit den Elektrodenpaaren,

gekennzeichnet durch

einen jeweiligen formierten Elektronenemissionsbereich (3), der sich auf dem elektrisch leitenden Film (9-b; 1209-b) von einem oder mehreren ausgewählten Elektrodenpaaren (8, 10; 1208, 1210) unter der Vielzahl von Elektrodenpaaren, aber nicht auf dem elektrisch leitenden Film (9-a; 1209-a) von einem oder mehreren anderen Elektrodenpaaren (7, 10; 1207, 1210) unter der Vielzahl von Elektrodenpaaren befindet,

eine Speichereinrichtung (68; 1408), die Informationen speichert, um das ausgewählte oder die ausgewählten Elektrodenpaare (8, 10; 1208, 1210) von dem oder den anderen Elektrodenpaaren (7, 10; 1207, 1210) zu unterscheiden, wobei die Schalteinrichtung mit der Speichereinrichtung zusammenwirkend angeordnet ist, um das ausgewählte oder die ausgewählten Elektrodenpaare mit der Ansteuersignalerzeugungsschaltung zu verbinden und das andere oder die anderen Elektrodenpaare nicht mit dieser zu verbinden.

2. Elektronenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenemissionselement ein Paar erster und zweiter Elektroden (7, 8; 1207, 1208; 1601, 1602) und eine oder mehrere dritte Elektroden (10; 1210; 1603) umfaßt, die zwischen den ersten und zweiten Elektroden angeordnet sind, womit ein erstes Elektrodenpaar (7, 10; 1207, 1210; 1601, 1603), das die erste Elektrode und die eine dritte oder eine der dritten Elektroden umfaßt, und ein zweites Elektrodenpaar (8, 10; 1208, 1210; 1602, 1603) definiert ist, das die zweite Elektrode und die eine dritte oder eine andere der dritten Elektroden umfaßt.

3. Elektronenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenemissionselement ein Oberflächenleitungs- Elektronenemissionselement ist.

4. Elektronenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenemissionselement mehrfach auf dem Substrat vorhanden ist.

5. Elektronenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuersignalerzeugungsschaltung eine Korrektureinrichtung (110; 92; 102) zur Korrektur des durch sie erzeugten Ansteuersignals aufweist.

6. Elektronenquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Einrichtung (110) zur Modulation der Spannung des Ansteuersignals umfaßt.

7. Elektronenquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Einrichtung (92; 102) zur Modulation der Pulsbreite des Ansteuersignals umfaßt.

8. Elektronenquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (1502) zur Korrektur des Ansteuersignals in Abhängigkeit von der Anzahl der ausgewählten Elektrodenpaare (1208, 1210) des Elektronenemissionselements (1207-1210) angepaßt ist.

9. Elektronenquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige elektrisch leitende Pfad durch ein elektrisch leitendes Teil (1700) zwischen jedem des oder der anderen Elektrodenpaare gebildet ist.

10. Elektronenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Teil aus einem durch Wärme aufschmelzbaren Material besteht.

11. Elektronenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Teil aus dem gleichen Material wie die Elektroden besteht.

12. Elektronenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Teil nicht aus dem gleichen Material wie die Elektroden besteht.

13. Elektronenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Filme (9-a, 9-b; 1209-a, 1209-b; 1604-A, 1604-B, 1604-C) elektrisch in Reihe geschaltet sind.

14. Elektronenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Filme (1209-a & 1209-b) elektrisch parallel geschaltet sind.

15. Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, einem Bilderzeugungsteil (61- 63), das aufgrund einer Bestrahlung durch einen von der Elektronenquelle abgestrahlten Elektronenstrahl ein Bild erzeugen kann, und einer Modulationseinrichtung (92; 102; 110; 1502) zur Modulation des zu dem Bilderzeugungsteil abgestrahlten, einem eingegebenen Bildsignal entsprechenden Elektronenstrahls.

16. Verfahren zur Herstellung der Elektronenquelle gemäß Anspruch 1, mit den Schritten

Herstellen der Vielzahl von Elektrodenpaaren (7, 10; 8, 10) eines Elektronenemissionselements (7-10) auf einem Substrat (1),

Herstellen eines elektrisch leitenden Films (9-a, 9-b) über jedem der Elektrodenpaare,

Überprüfen der Elektrodenpaare, um bei den Elektrodenpaaren und dem elektrisch leitenden Film das Vorhandensein von Schäden zu erfassen,

Speichern der Überprüfungsergebnisse in einer Speichereinrichtung (68),

Formieren eines Elektronenemissionsbereichs (3) auf dem elektrisch leitenden Film von einem oder mehreren der Elektrodenpaare durch ausgewähltes Einspeisen eines über ausgewählte Elektrodenpaare und den darüberliegenden elektrisch leitenden Film fließenden elektrischen Stroms, wobei diese keinen durch die in dem Speicher gespeicherten Ergebnisse angezeigten Schaden aufweisen, und

Vervollständigen der Elektronenquellenherstellung durch Schritte, die das Zusammenbauen des das Elektronenemissions element aufweisenden Substrats mit der Speichereinrichtung, der Ansteuersignalerzeugungsschaltung (90-92) und der Schalteinrichtung (93) einschließen.

17. Verfahren nach Anspruch 16 mit dem Schritt des Herstellens eines elektrisch leitenden Pfads quer über jedes Elektrodenpaar, das darüberliegend einen durch die in dem Speicher gespeicherten Ergebnisse angezeigten schadhaften elektrisch leitenden Film aufweist, durch Wärmeaufschmelzen eines angrenzenden elektrisch leitenden Teils aus einem durch Wärme aufschmelzbaren Material.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Schritte des Wärmeaufschmelzens mittels einer Laserbestrahlung des elektrisch leitenden Teils erfolgen.

19. Verfahren zur Herstellung eines Bilderzeugungsgeräts mit den Schritten

Herstellen einer Elektronenquelle mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 16-18 und

Zusammenbauen der Elektronenquelle mit einem Bilderzeugungsteil, das gegenüber deren Elektronenemissionselement angeordnet wird.