DE69911355T2 - Elektronenemittierende Vorrichtung, Elektronenquelle die diese elektronenemittierenden Vorrichtungen verwendet, und Bilderzeugungsgerät mit dieser Elektronenquelle - Google Patents

Elektronenemittierende Vorrichtung, Elektronenquelle die diese elektronenemittierenden Vorrichtungen verwendet, und Bilderzeugungsgerät mit dieser Elektronenquelle Download PDF

Info

Publication number
DE69911355T2
DE69911355T2 DE69911355T DE69911355T DE69911355T2 DE 69911355 T2 DE69911355 T2 DE 69911355T2 DE 69911355 T DE69911355 T DE 69911355T DE 69911355 T DE69911355 T DE 69911355T DE 69911355 T2 DE69911355 T2 DE 69911355T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electron
substrate
carbon
voltage
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69911355T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69911355D1 (de
Inventor
Taiko Ohta-ku Motoi
Rie Ohta-ku Ueno
Kumi Ohta-ku Nakamura
Masato Ohta-ku Yamanobe
Toshiaki Ohta-ku Aiba
Masaaki Ohta-ku Shibata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69911355D1 publication Critical patent/DE69911355D1/de
Publication of DE69911355T2 publication Critical patent/DE69911355T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes

Landscapes

  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung handelt von einer elektronenemittierenden Vorrichtung, einer Elektronenquelle, die die elektronenemittierende Vorrichtung und ein die Elektronenquelle enthaltendes Bilderzeuqungsgerät enthält.
  • Die herkömmlich bekannten elektronenemittierenden Vorrichtungen werden grob in den Glühkathoden- und in den Kaltkathodetyp eingeteilt.
  • Zu den Kaltkathodentypen gehören Vorrichtungen, wie der Feldemissionstyp, wie der Metall/Isolator/Metalltyp und wie die elektronenemittierende Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp.
  • Beispiele von den bekannten Feldemissionstyp-Vorrichtungen werden von W. P. Dyke und W. W. Dolan, "Field Emission", Advance in Electron Physics, 8, 89(1956) oder von C. A. Spindt, "Physical Properties of Thin-Film Field Emission Cathodes with Molybdenum Cones, J. Appl. Phys., 47, 5248(1976) beschrieben.
  • Ein Beispiel von den bekannten Metall/Isolator/Metalltyp-Vorrichtungen wird von C. A. Mead, "Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Appl. Phys., 32, 646(1961) beschrieben.
  • Ein Beispiel für die elektronenemittierende Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp wird von M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290(1965) beschrieben.
  • Charakteristikum des elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp ist, daß Elektronenemission auftritt, wenn ein elektrischer Strom parallel zur Oberfläche in einer Dünnschicht einer kleinen, auf dem Substrat gebildeten Zone fließt. Beispiele der elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp, über die bisher berichtet wurde, sind solche, die eine Dünnschicht aus SnO2 (Zinnoxid) von Elinson (siehe oben), die bei Verwendung einer Dünnschicht aus Au (Gold; G. Ditmmer: "Thin Solid Films", 9, 317(1972)), die bei Verwendung einer Dünnschicht aus In2O3/SnO2 (Indium-/Zinnoxid; M. Hartwell und C. G. Fonsted: "IEEE Trans. ED. Conf.", 519 (1975)) und die bei Verwendung einer dünnen Kohlenstoffschicht (Hisashi Araki u. a.: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p22 (1983)).
  • Eine typische Vorrichtungsanordnung dieser elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp ist die vom oben zitierten M. Hartwell, die in 21 gezeigt ist. In 21 bedeuten die Bezugszeichen: 1 ein elektrisch isolierendes Substrat, 2 und 3 Elementelektroden, 4 eine elektrisch leitfähige Dünnschicht, die beispielsweise aus einer Dünnschicht von Metalloxid hergestellt wird, die in einer H-Form durch Kathodenzerstäubung gebildet und in der eine elektronenemittierende Zone 5 durch einen Erregervorgang, "Formierung" genannt, gebildet wird (siehe weiter unten). L ist in der Zeichnung der Abstand zwischen den Vorrichtungselektroden, der auf 0,5 mm bis auf 1 mm eingestellt wird, und W die Breite der leitfähigen Dünnschicht 4, die auf 0,1 mm eingestellt wird.
  • Bei diesen herkömmlichen elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp, war es üblich, zuerst die leitfähige Schicht 4 der Ausführung der Elektronenemission einem Erregervorgang, "Formierung" genannt, zu unterwerfen, und zwar vor Ausführung der Elektronenemission, wobei die elektronenemittierende Zone 5 gebildet wurde. Und zwar ist die Formierung ein Vorgang, um eine Gleichspannung oder eine sehr langsam ansteigende elektrische Spannung, beispielsweise mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von etwa 1 V/min, an beide Enden der leitfähigen Schicht 4 anzulegen, um örtlich die leitfähige Schicht zu unterbrechen, zu deformieren oder zu degenerieren, wobei die elektronenemittierende Zone 5 in einen elektrisch hochohmigen Zustand überführt wird. In der elektronenemittierenden Zone 5 wird in einem Teil der leitfähigen Schicht 4 ein Riß gebildet, und Elektronen werden in der Umgebung des Risses emittiert. Die elektronenemittierende Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp, die auf der Erfahrung des oben angeführten Formierungsvorgangs aufbaut, wird angeordnet, wodurch Elektronen von der oben angeführten elektronenemittierenden Zone 5 emittiert werden, wenn der elektrische Strom in der Vorrichtung durch Anlegen der elektrischen Spannung an die oben beschrieben leitfähige Schicht 4 fließt.
  • Andererseits beispielsweise, wie in der offengelegten Japanischen Patentanmeldungen No. 07-235255, No. 08-007749, No. 08-102247, No. 08-273523, No. 09-102267 und den Japanischen Patentveröffentlichungen No. 2836015 sowie No. 2903295 beschrieben, wird eine Vorrichtung, die der Formierung unterzogen wurde, manchmal einer Behandlung unterworfen, die Aktivierungsvorgang genannt wird. Der Aktivierungsvorgang ist ein Schritt, bei dem bedeutende Änderung beim Vorrichtungsstrom If und beim Emissionsstrom Ie auftreten.
  • Der Aktivierungsschritt kann durchgeführt werden, indem an die Vorrichtung eine elektrische Spannung, wie im Fall des Formierungsvorgangs, in einer eine organische Substanz enthaltenden Umgebung angelegt wird. Dieser Vorgang verursacht, daß Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung von der organischen Substanz, die in der Umgebung vorliegt, zumindest auf der elektronenemittierenden Zone der Vorrichtung abgeschieden wird, damit eine außergewöhnliche Änderung im Vorrichtungsstrom If und im Emissionsstrom Ie bewirkt wird, wobei bessere Kenndaten der Elektronenemission erzielt werden.
  • 22 zeigt einen Querschnitt der elektronenemittierenden Vorrichtung, wie sie in der offengelegten Japanischen Patentanmeldungen No. 7-235255 beschrieben wurde. Bei dieser Figur sind die Bezugszeichen 1, 4 beziehungsweise 5 denen in 21 ähnlich, die da sind das isolierende Substrat, die leitfähige Dünnschicht beziehungsweise die elektronenemittierende Zone. Die Bezugszeichen 2 und 3 bezeichnen die Vorrichtungselektroden, um die elektrische Spannung an die leitfähige Schicht 4 anlegen zu können. Die elektrische Spannung wird derart angelegt, daß sich die Elektrode 2 auf niedrigerem elektrischen Potential und die Elektrode 3 auf höherem elektrischem Potential befindet. 22 zeigt die Anordnung, bei der Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung 6 auf der elektronenemittierenden Zone durch Ausführung des oben erwähnten Aktivierungsschritts abgeschieden wird, wobei gute Kenndaten der Elektronenemission realisiert werden.
  • Ein Bilderzeugungsgerät kann durch Verwendung einer Elektronenquellensubstrats mit einer Vielzahl von derartigen elektronenemittierenden Vorrichtungen, wie oben beschrieben, aufgebaut werden, und es kann mit einem Bilderzeugungsglied, das aus einem fluoreszierendem Material und anderen Gliedern besteht, kombiniert werden.
  • Bilderzeugungsgeräte, wie Anzeigen, erforderten und erfordern höhere Betriebseigenschaften für Multimedia-Anwendungen. Andere Anforderungen betreffen eine Vergrößerung des Bildschirmanzeigefeldes, eine Verringerung der Leistungsaufnahme, eine Erhöhung der Bildschärfe, eine Verbesserung der Qualität und eine Verringerung des Platzbedarfs der Anzeigegeräte.
  • Mit den oben angeführten elektronenemittierenden Vorrichtungen ist es deshalb ein Anliegen an die Technik, stabile Kenndaten der Elektronenemission mit höherem Wirkungsgrad und über einen längeren Zeitraum zu erhalten, damit die Bilderzeugungsgeräte mit den elektronenemittierenden Vorrichtungen helle Anzeigebilder auf einer stabilen Grundlage bereitstellen.
  • Unter Wirkungsgrad wird ein Stromverhältnis des elektrischen Stroms, der ins Vakuum emittiert wird (künftig als Emissionsstrom Ie bezeichnet), und dem elektrischen Strom, der zwischen den Elektroden fließt (künftig als Vorrichtungsstrom If bezeichnet), wenn die Spannung zwischen einem Paar sich gegenüberstehender Vorrichtungselektroden der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp anliegt.
  • Deshalb sollte der Wert des Vorrichtungsstroms If so klein wie möglich, und der Wert des Emissionsstroms Ie so groß wie möglich sein.
  • Wenn die hochleistungsfähigen Kenndaten der Elektronenemission stabil über einen langen Zeitraum eingestellt werden können, besteht die Möglichkeit, ein helles Bilderzeugungsgerät mit hoher Bildschärfe und mit geringer Leistungsaufnahme, beispielsweise einen flachen Fernsehbildschirm zu realisieren, und zwar im Fall des Bilderzeugungsgeräts beispielsweise unter Verwendung eines fluoreszierenden Materials als ein Bilderzeugungsglied.
  • Es ist jedoch der derzeitige Stand der oben erwähnten elektronenemittierenden Vorrichtung von M. Hartwell, daß diese Vorrichtung noch nicht zufriedenstellend arbeitet, was die stabilen Kenndaten der Elektronenemission und den Elektronenemissionswirkungsgrad anlangt, und es ist sehr schwierig, ein Bilderzeugungsgerät hoher Leuchtdichte mit einer hervorragenden Betriebsstabilität bereitzustellen.
  • Es ist bei Verwendung einer solchen Anwendung erforderlich, daß ausreichend hoher Emissionsstrom Ie durch einen praktikablen Spannungswert (beispielsweise 10 V bis 20 V) erhalten wird, damit sich die Werte des Emissionsstroms Ie und des Vorrichtungsstroms If während der Ansteuerung nicht wesentlich ändern, und damit sich die Werte des Emissionsstroms Ie und des Vorrichtungsstroms If über einen längeren Zeitraum nicht verkleinern. Die herkömmliche elektronenemittierende Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp zeigt jedoch das folgende Problem.
  • Die elektronenemittierende Zone 5 besteht aus einem Spaltteil, das in der leitfähigen Schicht durch den oben beschriebenen Formierungsvorgang gebildet wird, es ist jedoch nicht immer sicher, daß der Abstand in gleichförmiger Breite und Form über die gesamte Zone, wie in 21 gezeigt, gebildet wird. Im Fall dieser ungleichförmigen Form der elektronenemittierenden Zone, könnte die Vorrichtung nicht den ausreichenden Emissionsstrom Ie erreichen, oder Veränderung und Güteverlust wird bei den Kenndaten in einigen Fällen während der Ansteuerung bedeutsam.
  • Andererseits bildet der oben angesprochene Aktivierungsschritt einen engeren Spalt in der Weise, daß die kohlenstoffenthaltende Schicht (Kohlenstoffschicht), die aus Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung besteht, auf dem Substrat beim Spalt, der in der leitfähigen Schicht und auf der leitfähigen Schicht in der Nähe des Spalts abgeschieden wird (22). Dieser Aktivierungsschritt erhöht den Emissionsstrom Ie und den Vorrichtungsstrom If, jedoch werden die Kenndaten der Vorrichtung wie der Elektronenemissionswirkungsgrad oder die Lebensdauer von der Form, der Anordnung oder der Stabilität der kohlenstoffenthaltenden Schicht (Kohlenstoffschicht), die aus Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung besteht, die während des Aktivierungsschritts aufgebracht wird, beeinflußt.
  • Da insbesondere ein hohes elektrisches Feld auf den oben erwähnten engen Spaltteil, gebildet in den Abscheidungen, wirkt, ist es für die Stabilität wichtig, die Erscheinung, die möglicherweise in Betracht gezogen werden muß, daß es zwischen den Abscheidungen auf beiden Seiten des Spalts zu elektrischen Entladungen kommen kann, zu überwachen.
  • Die vorliegenden Erfindung entstand aus der Sicht des obigen Problems, und eine elektronenemittierende Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine elektronenemittierende Vorrichtung mit:
    einem Substrat;
    einem ersten und einem zweiten Kohlenstoffilm, die sich über einen ersten Spalt auf einer Substratoberfläche gegenüberstehen; und mit
    einer ersten und einer zweiten Elektrode, die elektrisch mit dem ersten Kohlenstoffilm beziehungsweise mit dem zweiten Kohlenstoffilm verbunden sind;
    wobei das Substrat einen vertieften Abschnitt wenigstens im ersten Spalt aufweist;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die nächstliegenden Abschnitte (A, B) des sich gegenüberstehenden ersten und zweiten Kohlenstoffilms (21a, 21b) sich auf jeder Seite des ersten Spalts (8) an einer höheren Stelle befinden als das Substrat (1) auf der Normalen zur Substratoberfläche.
  • Auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts des Substrats kann sich Kohlenstoff befinden.
  • Die Kohlenstoffschichten und die Elektroden können über eine leitfähige Dünnschicht, die auf der Substratoberfläche angeordnet ist, miteinander verbunden werden. In diesem Fall könnte, in Richtung senkrecht zur Substratoberfläche, der engste Abschnitt auf einer höheren Stelle oberhalb der Substratoberfläche als die Oberfläche der leitfähigen Dünnschicht angeordnet sein.
  • Vorausgesetzt, der erste Spalt hat eine Breite von kleiner oder gleich 10 nm, kann das erforderliche elektrische Feld für ausreichende Elektronenemission durch relativ geringe elektrische Spannung erreicht werden. Besonders, wenn die Breite zwischen 1 nm bis 5 nm beträgt, lassen sich stabile Kenndaten der Emission erzielen, wobei die elektrische Entladeerscheinung, die beim Anlegen hoher Spannungswerte auftreten kann, und die Kurzschlußerscheinung aufgrund der Verformung des Spaltteils tritt wahrscheinlich beim engen Spalt auf, vermieden werden Es ist auch empfehlenswert, daß die ersten und die zweiten Kohlenstoffschichten gegeneinander unterschiedliche Höhen in Richtung der Senkrechten zur Substratoberfläche haben. In diesem Fall ist es empfehlenswert, daß die Vorrichtung Elektronen durch Anlegen von elektrischer Spannung in der Weise emittiert, daß die höhere Kohlenstoffschicht auf einem höheren Potential gehalten wird als die niedrigere Kohlenstoffschicht.
  • Die vorliegenden Erfindung liefert auch eine Elektronenquelle, bei der eine Vielzahl von oben beschriebenen elektronenemittierenden Vorrichtungen auf einem Substrat angeordnet sind.
  • Die vorliegenden Erfindung liefert auch ein Bilderzeugungsgerät, das eine gerade angesprochene Elektronenquelle und ein Bilderzeugungsglied zur Erzeugung eines Bildes bei Einstrahlung von Elektronen enthält, die von solch einer Elektronenquelle emittiert werden.
  • Die Verwendung der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht, eine elektronenemittierenden Vorrichtung zu liefern, die einen großen Elektronenemissionswirkungsgrad und stabile Kenndaten der Elektronenemission über einen langen Zeitraum aufweist.
  • Bei der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der nahegelegenste Abschnitt der gegenüberliegenden Kohlenstoffschichten auf beiden Seiten des ersten Spalts auf einer höheren Stelle wie das Substrat (und jede vorhandene leitfähige Dünnschicht) in der Richtung senkrecht zur Substratoberfläche angeordnet. Dies setzt die Anzahl der Elektronen, die Teil des Vorrichtunqsstroms If werden, herab, wobei die Verringerung der Elektronen auf Absorption auf der Kohlenstoffschicht, auf der leitfähigen Dünnschicht (falls vorhanden) oder auf der Vorrichtungselektrode auf der Seite der höheren Spannung während der Ansteuerung der elektronenemittierenden Vorrichtung beruht, jedoch nehmen die Anzahl der Elektronen zu, die die Anodenelektrode (der Emissionsstrom Ie) erreichen. Zur gleichen Zeit kann die effektive Felddichte auf der Substratoberfläche, die sich im ersten Spaltteil befindet, abgeschwächt werden. Dies läßt eine stabile Elektronenemission über einen langen Zeitraum zu.
  • Da darüber hinaus mindestens das Substrat, das am ersten Spaltteil belichtet wird, den vertieften Abschnitt hat, wird die Länge einer Kriechstrecke zwischen den Kohlenstoffschichten, die sich auf beiden Seiten des ersten Spalts gegenüberstehen (Abstand entlang einer Substratoberfläche zwischen den Kohlenstoffschichten, die sich an beiden Seiten des ersten Spalts gegenüberstehen) in Abhängigkeit der Tiefe des vertieften Abschnitts weiter erhöht. Dies schränkt die elektrische Entladeerscheinung ein, die möglicherweise durch das starke elektrische Feld zwischen den Kohlenstoffschichten, die sich auf beiden Seiten des ersten Spalts gegenüberstehen, verursacht wird, und dies führt zu einem Auftreten eines hohen Vorrichtungsstroms If.
  • Wie oben beschrieben, realisiert die elektronenemittierende Vorrichtung und die Elektronenquelle der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und eine Elektronenquelle mit großem Wirkungsgrad und mit stabilen Kenndaten der Elektronenemission über einen langen Zeitraum. Das mit solchen Vorrichtung ausgestattete Bilderzeugungsgerät kann die Anzeige mit großem Wirkungsgrad und großer Stabilität realisieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG:
  • Die 1A und 1B zeigen schematisch eine elektronenemittierende Vorrichtung.
  • Die 2A und 2B zeigen vergrößert die Nachbarschaft der elektronenemittierenden Zone, die die vorliegenden Erfindung verkörpert.
  • Die 3A und 3B zeigen vergrößert die elektronenemittierende Zone einer weiteren elektronenemittierenden Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines Vakuumverarbeitungssystems, das mit einer Meß/Auswertungsfunktion versehen ist.
  • Die 5A, 5B und 5C zeigen einige der Herstellungsschritte einer elektronenemittierenden Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • Die 6A und 6B zeigen Beispiele einer Spannungswellenform, die bei einem Formierungsschritt als ein Teil der Herstellungsschritte einer elektronenemittierenden Vorrichtung verwendet werden kann, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • Die 7A, 7B, 7C, und 7D zeigen den Aktivierungsschritt, der ein Teil der Herstellungsschritte einer elektronenemittierenden Vorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • Die 8A und 8B zeigen weitere Beispiele von Spannungswellenformen, die beim Aktivierungsschritt als ein Teil der Herstellungsschritte einer elektronenemittierenden Vorrichtung verwendet werden kann, die die vorliegende Erfindung verkörpern.
  • 9 zeigt die Änderung des Vorrichtungsstrom If während des Aktivierungsschritts.
  • 10 zeigt eine Beziehung zwischen dem Emissionsstrom Ie, dem Vorrichtungsstrom If und der Vorrichtungsspannung Vf einer elektronenemittierenden Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • 11 zeigt ein Beispiel einer Anwendung auf eine Elektronenquelle, in der elektronenemittierende Vorrichtungen in einer passiven Matrixstruktur angeordnet sind, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • 12 zeigt ein Beispiel einer Anwendung, bei der elektronenemittierende Vorrichtungen bei einem Bilderzeugungsgerät angewendet werden, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • Die 13A und 13B zeigen Beispiele fluoreszierender Schichten.
  • 14 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung zur Anzeige eines Bildes entsprechend einem Fernsehsignal des NTSC-Systems bei Anwendung der elektronenemittierenden Vorrichtungen auf ein Bilderzeugungsgerät, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • 15 zeigt eine Spannungswellenform, die beim Aktivierungsschritt, der in Beispiel 5 beschrieben wird, verwendet wird
  • Die 16A und 16B zeigen Spannungswellenformen, die beim Aktivierungsschritt, der in Beispiel 6 beschrieben wird, verwendet werden.
  • 17 zeigt ein Beispiel für die Anwendung einer Elektronenquelle, bei der elektronenemittierende Vorrichtungen in einer passiven Matrixstruktur angeordnet sind, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
  • 18 zeigt einen Teilausschnitt entlang einer stichpunktierten Linie 18-18 von 17.
  • Die 19A, 19B, 19C und 19D zeigen einige Herstellungsschritte einer Elektronenquelle entsprechend eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Die 20A, 20B, 20C und 20D zeigen einige der Herstellungsschritte einer Elektronenquelle entsprechend eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • 21 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen elektronenemittierenden Vorrichtung.
  • 22 zeigt den Aufbau einer weiteren herkömmlichen elektronenemittierenden Vorrichtung.
  • 23 zeigt eine angelegte Spannung, die beim Aktivierungsschritt verwendet wird.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.
  • Als erstes wird ein Beispiel einer Grundanordnung einer elektronenemittierenden Vorrichtung erläutert.
  • Die 1A und 1B zeigen Grundriß beziehungsweise Querschnitt der Grundanordnung einer planaren elektronenemittierenden Vorrichtung.
  • Die 2A und 3A zeigen Grundrisse einer erweiterten Anordnung in der Umgebung der elektronenemittierende Zone 5 bei der in den 1A und 1B dargestellten elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp, und die 2B und 3B sind die entsprechenden Querschnitte. Die 2A und 2B zeigen ein Beispiel, bei dem ein Paar kohlenstoffenthaltender Schichten (Kohlenstoffschichten) eine gleiche Höhe in Richtung der Senkrechten bezogen auf die Substratoberfläche 1 haben, und die 3A und 3B zeigen ein Beispiel, bei dem das Paar kohlenstoffenthaltender Schichten (Kohlenstoffschichten) unterschiedliche Höhen in Richtung der Senkrechten bezogen auf die Substratoberfläche 1 haben. Die Grundanordnung einer elektronenemittierenden Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, 2A, 2B und 3A, 3B beschrieben.
  • Die Bezugszeichen in den Figuren bedeuten: 1 ein Substrat, 2 und 3 die Elektroden (Vorrichtungselektroden), 4, 4a und 4b elektrisch leitfähige Dünnschichten, 5 die elektronenemittierende Zone, 21a und 21b kohlenstoffenthaltende Schichten (die Kohlenstoffschichten) und 22 ein beschädigter Substratabschnitt (der vertiefte Abschnitt).
  • Die leitfähigen Dünnschichten (4, 4a, 4b), die nun genauer besprochen werden, bestehen aus einem Paar elektrisch leitfähiger Dünnschichten, die einander auf beiden Seiten des zweiten Spalts 7 gegenüberstehen und durch den Formierungsvorgang gebildet wurden (siehe 7A). In den Figuren werden die leitfähigen Schichten (4a, 4b) so gezeigt, als ob sie in seitlicher Richtung auf der Substratoberfläche einander gegenüberstehen, und exakt am Rand des zweiten Spalts 7 voneinander getrennt sind, sie können jedoch in bestimmten Fällen teilweise miteinander verbunden sein. Und zwar ist eine denkbare Form die, bei der der zweite Spalt 7 in einem Teil der leitfähigen Schicht 4 zur elektrischen Verbindung zwischen den Elektrodenpaaren gebildet wird. Mit anderen Worten sind sie im Idealfall vollkommen voneinander getrennt, wenn keine Schwierigkeiten bei der Anordnung des Paares leitfähiger Schichten (4a 4b) auftritt, die in einer sehr schmalen Zone miteinander verbunden sind, so lange ausreichende Eigenschaften der Elektronenemission gezeigt werden.
  • Andererseits werden die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) auf dem Substrat im zweiten Spalt 7 und auf den leitfähige Schichten (4a, 4b) aufgebracht. In den Figuren werden die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) so gezeigt, als ob sie einander in seitlicher Richtung auf der Substratoberfläche gegenüberstehen und an den Rändern des ersten Spalts 8 vollkommen voneinander getrennt sind, es gibt jedoch auch Fälle, bei denen sie teilweise miteinander verbunden sind. Besonders ist eine denkbare Form die, bei der der erste Spalt in einem Teil der Kohlenstoffschicht zur elektrischen Verbindung zwischen dem Elektrodenpaar gebildet wird. Mit anderen Worten sind sie im Idealfall vollkommen voneinander getrennt, wenn keine Schwierigkeiten bei der Anordnung des Paares der Kohlenstoffschichten (21a, 21b) auftritt, die in einer sehr schmalen Zone miteinander verbunden sind, so lange ausreichende Eigenschaften der Elektronenemission gezeigt werden.
  • Bei der obigen Anordnung werden die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) elektrisch mit den entsprechenden Elektroden (2, 3) verbunden. In den Figuren ist die Kohlenstoffschicht (21a oder 21b) über die leitfähige Schicht (4a oder 4b) mit der Elektrode (2 oder 3) verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) auf den entsprechenden Elektroden (2, 3) aufzubringen, damit sie unmittelbar mit den Elektroden verbunden sind, was vom Abstand (L) zwischen den Vorrichtungselektroden und den Aktivierungsbedingungen, die nachstehend beschrieben werden, abhängt. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, die Anordnung zu verwenden, bei der die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) unmittelbar mit den Elektroden (2, 3) verbunden sind, ohne die leitfähige Schicht 4 zu verwenden. Die vorliegenden Erfindung erfordert nicht immer die leitfähige Schicht 4. Der Punkt ist der, daß zumindest die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) und die Elektroden (2, 3), die auf der Substratoberfläche angeordnet sind, elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Da die leitfähigen Schichten (4a, 4b), die nachstehend genauer beschrieben werden, sehr dünne Schichten sind, kann es sein, daß sie thermischer Strukturänderung wie Kohäsions- und Zusammensetzungsänderung durch Wärmeeinwirkung während des Herstellungsvorgangs oder während der Ansteuerung ausgesetzt sind. Wenn daher bei der vorliegenden Erfindung leitfähige Schichten verwendet werden, werden die Oberflächen der leitfähigen Schichten von den oben erwähnten Kohlenstoffschichten (21a, 21b) bedeckt. Es ist dann empfehlenswert, Veränderungen bei den Kenndaten der Vorrichtung aufgrund der thermischen Strukturänderung der leitfähigen Schichten einzuschränken, vor allem durch Bedecken sämtlicher Oberflächen der leitfähigen Schichten, die zwischen den Elektroden 2 und 3 angeordnet sind.
  • Werden die leitfähigen Schichten nicht verwendet, entspricht die Zone zwischen den Vorrichtungselektroden dem oben beschriebenen zweiten Spalt. Bei der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) auf der Substratoberfläche zur Bestückung und zur Unterstützung der Vorrichtung angeordnet.
  • Das Substrat 1 kann aus Glassubstraten, einschließlich einem Quarzglas, einem Kronglas oder einem Glassubstrat, bei dem Silizium(II)-oxid auf das Kronglas durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird, ausgewählt werden. Es ist daher empfehlenswert, ein Material, das Silizium(II)-oxid enthält, als Substrat der vorliegenden Erfindung zu verwenden. Die Verwendung eines Silizium(II)-oxids enthaltenden Substrats ermöglicht, die elektronenemittierende Zone 5 mit dem beschädigten (vertieften) Substratabschnitt 22 durch den noch zu beschreibenden Aktivierungsschritt zu bilden.
  • Ein Material für die gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 kann jedes Material mit elektrischer Leitfähigkeit sein, aber das Material kann beispielsweise von Metallen ausgewählt werden, wie Ni (Nickel), Cr (Chrom), Au (Gold), Mo (Molybdän), W (Wolfram), Pt (Platin), Ti (Titan), Al (Aluminium), Cu (Kupfer) oder Pd (Palladium) oder Legierungen dieser Metalle, gedruckten Leitern, die aus einem Metall oder ein Metalloxid bestehen, wie die Pd, Ag (Silber), Au, RuO2 (Ruthenium(II)-oxid), Pd-Ag und Glas, lichtdurchlässigen, leitfähigen Materialien wie In2O3-SnO2 und aus halbleitenden, leitfähigen Materialien wie polykristallinem Silizium.
  • Der Vorrichtungselektrodenabstand L, die Vorrichtungselektrodenlänge W und die Form darauf werden geeignet entworfen entsprechend einer Anwendungsart der elektronenemittierenden Vorrichtung. Im Fall einer Anzeigevorrichtung für das Fernsehen, die weiter unten beschrieben wird, wird die Bildpunktgröße entsprechend der Bildgröße entworfen. Speziell hochauflösende Fernsehbildschirme erfordern ein kleine Bildpunktgröße und große Bildschärfe. Um ausreichende Leuchtdichte bei der begrenzten Größe der elektronenemittierenden Vorrichtungen zu erzielen, werden sie so entworfen, daß ein ausreichender Emissionsstrom Ie erhalten wird.
  • Der Vorrichtungselektrodenabstand L liegt im Bereich von einigen Zehnfachen eines Mikrometers bis einige Hunderte Mikrometer, und er wird entsprechend der photolithographischen Technik eingestellt, die die Grundlage des Herstellungsverfahrens von Vorrichtungselektroden ist, das heißt, der Eigenschaft des Belichtungsgeräts und eines Ätzverfahrens sowie der zwischen den Vorrichtungselektroden angelegten Spannung. Der Abstand L liegt bevorzugt im Bereich von einigen Mikrometer bis einigen Zehnfache Mikrometer.
  • Die Vorrichtungselektrodenlänge W und die Schichtdicke der Vorrichtungselektroden 2, 3 werden geeignet in Abhängigkeit vom ohmschen Widerstand der Elektroden, der Drahtverbindung und der Art bezüglich der Bestückung der Elektronenquelle mit vielen bereitgestellten elektronenemittierenden Vorrichtungen entworfen; und zwar liegt die Vorrichtungselektrodenlänge W im Bereich von einigen Mikrometer bis einige Hundert Mikrometer, und die Dicke d der Vorrichtungselektroden liegt im Bereich von einigen Nanometer bis einigen Mikrometer.
  • Zusätzlich zur der in den 1A und 1B gezeigten Anordnung kann die Vorrichtung in einer anderen Anordnung aufgebaut werden, bei der die leitfähige Schicht 4 und die Vorrichtungselektroden (2, 3) in der genannten Reihenfolge auf dem Substrat 1 geschichtet werden.
  • Die leitfähige Schicht 4 ist bevorzugt eine Feinteilchenschicht, die aus feinen Teilchen besteht, damit gute Kenndaten der Elektronenemission erzielt werden. Die Schichtdicke der Schicht 4 wird geeignet eingestellt, indem die Stufenbedeckung über den Vorrichtungselektroden 2, 3, der ohmsche Widerstand zwischen den Vorrichtungselektroden 2, 3 und die noch zu beschreibenden Formierungsbedingungen berücksichtigt werden.
  • Da die Stärke des Vorrichtungsstroms If und des Emissionsstroms Ie von der Breite W' der leitfähigen Schicht 4 abhängt, wird die leitfähige Schicht 4 derart entworfen, daß ein ausreichender Emissionsstrom in der begrenzten Größe der elektronenemittierenden Vorrichtung wie im Fall der Form der oben beschriebenen Vorrichtungselektroden erzielt wird.
  • Die thermische Stabilität der leitfähigen Schicht 4 kann die Lebensdauer der Kenndaten der Elektronenemission bestimmen, und daher wird ein Material mit einem hohen Schmelzpunkt empfohlen, das als ein Material für die leitfähige Schicht 4 genommen wird. Jedoch je höher der Schmelzpunkt der leitfähigen Schicht 4 ist um so mehr Formierungsenergie, wie nachstehend beschrieben, ist üblicherweise erforderlich.
  • Darüber hinaus könnte in Abhängigkeit der sich ergeben elektronenemittierenden Zone ein Problem bei den Kenndaten der Elektronenemission ergeben, beispielsweise in einigen Fällen der ausreichende Anstieg der angelegten Spannung zur Elektronenemission (Schwellenspannung).
  • Die vorliegenden Erfindung erfordert für die leitfähige Schicht 4 kein Material mit einem ausgesprochen hohem Schmelzpunkt, und sie erlaubt, ein Material und eine Form auszuwählen, die geeignet sind, eine gute elektronenemittierende Zone durch relativ niedrige Formierungsenergie zu bilden.
  • Beispiele bevorzugter Materialien, die den obigen Bedingungen genügen sind elektrisch leitende Materialien wie Nickel, Gold, Palladiumoxid, Palladium und Platin mit einer Schichtdicke, daß Rs (Schichtwiderstand) im Bereich von 102 Ω/❒ bis 107 Ω/❒ liegt. Der Schichtwiderstand Rs ist ein Wert, der in einer Gleichung R = Rs (l/w) auftritt, wobei der Widerstand R in der longitudinalen Richtung einer Dünnschicht mit der Schichtdicke t, der Breite w und der Länge l ist und als Folge ist Rs = ρ/t, wobei ρ der spezifische Widerstand ist. Die Schichtdicke, um den oben angegebenen Schichtwiderstandswert zu erreichen, liegt im Bereich von etwa 5 nm bis 50 nm. In diesem Schichtdickenbereich hat die leitfähige Schicht jedes Materials bevorzugt die Form einer Feinteilchenschicht.
  • Die hier angegebene Feinteilchenschicht ist eine Schicht als ein Aufbau von mehreren Feinteilchen, und die Mikrostruktur ist ein Zustand, bei dem die Feinteilchen getrennt zerstreut sind oder ein Zustand, bei dem die Feinteilchen nahe nebeneinander oder überlappend (einschließlich einem Zustand, bei dem einige Feinteilchen zusammengefaßt sind, um eine Inselstruktur als Ganzes zu bilden) angeordnet sind.
  • Die Korngrößen der Feinteilchen liegen im Bereich von einigen Zehntel Angström bis einigen Hundert Nanometer, und sie liegen bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 20 nm.
  • Darüber hinaus ist unter den oben erwähnten Materialien Palladiumoxid ein geeignetes Material, weil eine Dünnschicht aus Palladiumoxid ohne weiteres durch Sintern einer organischen Palladiumverbindung in der Atmosphäre gebildet werden kann, da es sich um einen Halbleiter handeln mit relativ geringer elektrischer Leitfähigkeit und mit einem weiten Verarbeitungsfeld bezüglich der Schichtdicke, um den wert des Schichtwiderstands Rs in dem oben erwähnten Bereich zu erhalten, da der Schichtwiderstand erniedrigt werden kann, indem er nach der Formierung des Spalts 7 in der leitfähigen Schicht 4 einfach auf das Metall Palladium reduziert wird. Es sei jedoch angemerkt, daß der Effekt bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls mit anderen Materialien erzielt werden kann, nicht auf Palladiumoxid oder auf die anderen, oben erwähnten Materialien beschränkt ist.
  • Die Länge der elektronenemittierende Zone 5 wird praktisch durch die Breite W' der leitfähige Schicht 4 bestimmt.
  • Die elektronenemittierende Zone 5 besteht aus den kohlenstoffenthaltenden Schichten (Kohlenstoffschichten) 21a, 21b, die sich auf jeder Seite des ersten Spalts 8 enger gegenüberstehen als der in der leitfähigen Schicht 4 gebildete zweite Spalt 7 und der beschädigte Substratabschnitt (vertiefter Abschnitt) 22 (2A, 2B und 3A, 3B).
  • Die Kohlenstoffschichten 21a, 21b werden hauptsächlich aus graphitähnlichem Kohlenstoff hergestellt, und sie können ein Element als ein Bestandteil der leitfähigen Schicht 4 (4a, 4b) enthalten.
  • Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der erste Spalt 8, der die Kohlenstoffschichten 21a, 21b trennt, einen engeren Abschnitt über der Substratoberfläche und über der Oberfläche der leitfähigen Schicht in Richtung der Senkrechten zur Substratoberfläche hat.
  • Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Substratoberfläche an der Stelle des ersten Spalts vertieft ist.
  • Die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) der vorliegenden Erfindung werden gekennzeichnet durch die Höhe H oder die Höhen Ha, Hb der Oberfläche der leitfähigen Schicht (4a, 4b) und der Schichtdicke D der Kohlenstoffschicht 21b auf der höheren Potentialseite, an der während der Ansteuerung ein höheres Potential anliegt (2A, 2B und 3A, 3B). Obgleich hier die oben angeführten Höhen als solche von der Oberfläche der leitfähigen Schicht definiert sind, können sie auch ohne jede Schwierigkeit als Höhen der Substratoberfläche betrachtet werden, da die leitfähigen Schichten sehr dünne Schichten sind.
  • In 2B wird die Höhe H aus Bequemlichkeitsgründen als ein Abstand zwischen dem obersten Punkt der Kohlenstoffschichten 21a, 21b und der Oberfläche der leitfähigen Schicht angezeigt, jedoch genauer werden die Höhen H und Ha, Hb als Höhen von der Oberfläche der leitfähigen Schicht (oder der Substratoberfläche) an der Stelle des stärksten elektrischen Feldes (Punkt A und Punkt B in der Figur) definiert, wenn eine Potentialdifferenz zwischen den Kohlenstoffschichten 21a und 21b Potential angelegt wird, damit die Kohlenstoffschicht 21b auf einem höheren gehalten wird. Die Schichtdicke D wird als eine Dicke (Länge) der Kohlenstoffschicht definiert, die an der Stelle vorhanden ist, an der die Kohlenstoffschicht 21b auf der höheren Potentialseite von einer Verlängerungslinie, die die beiden Punkte A und B verbindet, schneidet.
  • Im weitesten Sinne ist die obige Stelle des stärksten elektrischen Feldes (Punkte A und B) die Stelle, an der sich die Kohlenstoffschichten 21a und 21b am engsten gegenüberstehen (an der der Abstand von Spalt 8 am engsten ist). In diesem Fall ist der Spalt zwischen den Punkten A und B bevorzugt nicht größer als 10 nm und mehr, besser liegt der im Bereich zwischen 1 nm bis 5 nm. Die Einzelheiten werden nachstehend beschrieben, jedoch die elektrische Spannung (Vf), die für ausreichende Elektronenemission erforderlich ist, kann ein relativ kleiner elektrischer Spannungswert sein, wenn der Spalt zwischen den Punkten A und B auf einen Wert, der nicht größer als 10 nm eingestellt ist. Wird darüber hinaus der Spalt zwischen den Punkten A und B im Bereich von 1 nm bis 5 nm eingestellt, wird es möglich, die Entladungserscheinung, die bei Anlegen eines hohen Spannungswerts auftreten kann, zu vermeiden, und die Kurzschlusserscheinung aufgrund von Deformation des Spalts kann wahrscheinlich mit einem engen Spalt auftreten, wobei als Folge die stabilen Kenndaten der Elektronenemission erzielt werden.
  • Sind darüber hinaus bei der vorliegenden Erfindung die obigen Punkte A und B, an denen das stärkste elektrische Feld, wie oben beschrieben, anliegt, weiter von der Substratoberfläche entfernt, und folglich kann der Abstand zwischen den Kohlenstoffschichten 21a und 21b an der Kontaktstelle mit der Substratoberfläche größer werden, als der Abstand zwischen den Punkten A und B. Dies bedeutet, daß die effektive Stärke des elektrischen Feldes, das auf der Substratoberfläche in Kontakt mit den Kohlenstoffschichten 21a und 21b anliegt, geschwächt werden kann, ohne die effektive Stärke des elektrischen Feldes an der Stelle (Punkt A und Punkt B), die zur Elektronenemission beiträgt, zu schwächen. Aus diesen Gründen kann die elektronenemittierende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die elektrische Entladungserscheinung an der Substratoberfläche, die im ersten Spalt angeordnet ist, einschränken, und sie kann die stabilen Kenndaten der Elektronenemission über einen langen Zeitraum aufrechterhalten.
  • Zur genaueren Beschreibung der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird als erstes ein Meß-/ Auswertungssystem unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • 4 zeigt eine Strukturzeichnung des Meß-/ Auswertungssystems zum Messen der Kenndaten der Elektronenemission der Vorrichtung mit der in den 1A, 1B und den 3A, 3B gezeigten Anordnung. In 4 bedeuten die Bezugszeichen: 1 das Substrat, 2 und 3 die Vorrichtungselektroden, 4 die leitfähigen Schichten und 5 die elektronenemittierende Zone. Weitere Bezugszeichen: 41 stellt eine Stromquelle zum Anlegen der Vorrichtungsspannung Vf an die Vorrichtung, 40 ein Strommeßgerät zum Messen des Vorrichtungsstroms If, der in den leitfähigen Schichten zwischen den Vorrichtungselektroden 2 und 3 fließt, 44 eine Anodenelektrode zum Einfangen des Emissionsstroms Ie, der von der elektronenemittierende Zone der Vorrichtung emittiert wurde, 43 eine Hochspannungsversorgung, um die Spannung an die Anodenelektrode 44 anzulegen, und 42 ein Strommeßgerät zum Messen des Emissionsstroms Ie, der von der elektronenemittierende Zone 5 der Vorrichtung emittiert wurde.
  • Zum Messen des oben angeführten Vorrichtungsstroms If und des Emissionsstroms Ie der elektronenemittierenden Vorrichtung werden die Stromquelle 41 und das Amperemeter 40 mit den Vorrichtungselektroden 2 und 3 verbunden, und die Anodenelektrode 44, die mit der Stromquelle 43 und mit dem Amperemeter 42 verbunden ist, wird oberhalb der elektronenemittierenden Vorrichtung angeordnet. Die elektronenemittierende Vorrichtung und die Anodenelektrode 44 werden in einer Vakuumkammer untergebracht.
  • Wird in 4 die elektrische Spannung (Vf) zwischen den Vorrichtungselektroden 2, 3 angelegt, wobei die Vorrichtungselektrode 3 auf einem höheren Potential gehalten wird, wird ein Potentialdifferenz entsprechend der Spannung, die zwischen der Kohlenstoffschicht 21a und der Kohlenstoffschicht 21b angelegt wird, wie in den 2A, 2B oder in den 3A, 3B gezeigt, durch die leitfähigen Schichten geschaffen. Zu diesem Zeitpunkt wird das starke elektrische Feld um den Punkt A auf der Kohlenstoffschicht 21a und um den Punkt B auf der Kohlenstoffschicht 21b, wie oben beschrieben, erzeugt. Ist dieses elektrische Feld groß genug, um Tunneln von Elektronen von der Kohlenstoffschicht 21a zur Kohlenstoffschicht 21b zu bewirken, werden die Elektronen angesehen, von der Umgebung des Punktes A auf der Kohlenstoffschicht 21a in Richtung der Umgebung des Punktes B auf der Kohlenstoffschicht 21b zu tunneln.
  • Hier beträgt der Wert des elektrischen Feldes für ausreichendes Tunneln etwa 5 × 199 V/m im Fall des gewöhnlich Kohlenstoffmaterials (mit einer Austrittsarbeit von 4,5 eV bis 5,0 eV), denn das Tunneln hängt von der Austrittsarbeit der Kohlenstoffschicht ab. Die Anzahl der Tunnelelektronen wird extrem klein mit einem kleineren elektrischen Feld wie oben angegeben, wohingegen eine elektrische Felddeformierung der Kohlenstoffschichten bei größeren elektrischen Feldern wie oben abgegeben wahrscheinlich auftreten kann.
  • Wird jedoch die angelegte elektrische Spannung (Vf) erhöht, kann die Kriechentladungserscheinung (Oberflächenentladung) leichter auf der Substratoberfläche um die elektronenemittierende Zone auftreten. Besonders bei Spannungswerten über 50 V wird der Schaden der Vorrichtung aufgrund der Entladungen nicht mehr übersehbar. Deshalb sollte der Abstand zwischen den Kohlenstoffschichten 21a und 21b nicht mehr als 10 nm betragen, um die Vorrichtung bei der Spannung von nicht mehr als 50 V anzusteuern. Wird darüber hinaus die Instabilität der Elektronenemission aufgrund eines Anstiegs des Potentials an der Substratoberfläche in der Umgebung der elektronenemittierende Zone 5 in Betracht gezogen, sollte der angelegte Spannungswert nicht größer als 25 V betragen und der Spalt sollte besser nicht mehr als 5 nm sein.
  • Wenn andererseits der Abstand zwischen den Punkten A und B nicht mehr als 1 nm beträgt, wird Tunneln nicht wirklich durch eine angelegte Spannung unterhalb der Austrittsarbeit auftreten. Folglich darf der angelegte Spannungswert nicht kleiner als 5 V sein, damit das an dem Spalt anliegende elektrische Feld nicht kleiner als 5 × 199 V/m ist. In diesem Fall wird die Felddeformation der Kohlenstoffschichten 21 leichter auftreten als oben beschrieben, und ein Kurzschluß des Spalts kann in Verbindung mit einem engeren Spalt leichter auftreten. Dies kann zu Erzeugung eines hohen elektrischen Stroms führen, und es kann einen Durchbruch der elektronenemittierende Zone 5 durch einen Stromstoß bewirken.
  • Wegen der oben angeführten Gründe, sollte die Breite des ersten Spalts 8 (der Abstand zwischen den Punkten A und B) nicht Größer als 10 nm sein und am besten im Bereich von 1 nm bis 5 nm liegen.
  • Wurden die Anschnitte der obigen Kohlenstoffschichten 21a, 21b bei dem engsten Spalt an der Stelle im Kontakt mit dem Substrat 1 oder an der Stelle näher an das Substrat 1 als die Schichtdicke der leitfähigen Schicht 4 ist, angeordnet, wurde beobachtet, daß das Tunneln der Elektronen aus der Umgebung des Punktes A in Teilen der Umgebung des Punktes B der Kohlenstoffschicht 21b gestreut werden, und der Rest der Elektronen durchdringen die Kohlenstoffschicht 21b, um weiter zur leitfähigen Schicht und zur Vorrichtungselektrode 3 zu strömen, die als Vorrichtungsstrom If durch das Amperemeter 40 gemessen werden.
  • Es wurde jedoch beobachtet, daß bei der vorliegenden Erfindung Teile der durchdringenden Elektronen die Kohlenstoffschicht 21b durchlaufen, um ins Vakuum emittiert zu werden, da die Kohlenstoffschicht 21b in der geringen Dicke D entsteht.
  • Es wird auch angenommen, daß einige der teilweise in der Umgebung des Punkts B gestreute Elektronen der Kohlenstoffschicht 21b wieder in die leitfähige Schicht 4b eintreten, um so Teil des Vorrichtungsstroms If zu werden, und daß die anderen Elektronen ins Vakuum fliegen, um von der Anodenelektrode 44 eingefangen zu werden, was dann als Emissionsstrom Ie gemessen wird.
  • Die Durchlässigkeit Te der die Kohlenstoffschicht 21b durchdringenden Elektronen kann durch die Gleichung (1) ausgedrückt werden: Te = exp(–D/La) (1)
  • In dieser Gleichung ist La die Abschwächungslänge der Elektronen in der Kohlenstoffschicht 21b.
  • Es ist bekannt, daß die Abschwächungslänge in der Substanz (Metall) von Elektronen mit einer Energie von 10 eV bis 20 eV angenähert drei bis zehn atomare Schichten ist. Entsprechend beispielsweise, wo der d002-Kristallflächenabstand von Kohlenstoff, der die Kohlenstoffschicht 21b bildet, 0,38 nm ist, und die Einfallsrichtung der Elektronen mit der C-Achse von Kohlenstoff übereinstimmt, beträgt die Abschwächungslänge des Elektrons etwa 1 nm bis 4 nm.
  • Angenommen die Durchlässigkeit Te der Elektronen, die die Kohlenstoffschicht 21b durchdringen, beträgt beispielsweise 0,1%, D = 28 nm, indem für Te = 0,001 und La = 4 in Gleichung (1) angesetzt wird.
  • Wird die Durchlässigkeit Te der Elektronen, die die Kohlenstoffschicht 21b durchdringt, auf 0,1% eingestellt, das heißt, wenn die Dicke D der Kohlenstoffschicht 21b angenähert auf den obigen Wert gesetzt wird, kann, verglichen mit herkömmlichen elektronenemittierenden Vorrichtungen, eine große Wirkung bei der Erhöhung des Elektronenemissionswirkungsgrads erreicht werden.
  • Es ist aus der Praxis bekannt, daß Abschwächungslänge La von Elektronen länger als der obige Wert wird, wo die Dichte der Elektronen in der der Substanz klein ist (im Falle von Halbleitern und Isolationsmaterialien). Da die Dicke D in Abhängigkeit der Orientierung des graphitähnlichen Kohlenstoffs, der die Kohlenstoffschicht 21b bildet, variiert, ist der Kristallflächenabstand und die Ladungsträgerdichte nicht genau auf diesen Wert begrenzt. Die Dicke D beträgt bevorzugt weniger als 100 nm und besser größer 30 nm.
  • Je kleiner der Wert von D, um so größer ist die Wirkung des Durchdringens von Elektronen. Ist jedoch der Wert der Dicke zu klein, wird er Widerstand an dem erhöhten Abschnitt der Kohlenstoffschicht 21b größer sein, als an anderen Abschnitten, und ein ausreichende hohes elektrisches Feld wird zwischen den Punkten A und B nicht anliegen. Da darüber hinaus eine bestimmte Schichtdicke erforderlich ist, die strukturelle Festigkeit zu gewährleisten, soll die Dicke D mindestens ein Zehntel der Höhe H der Kohlenstoffschicht 21b sein und besser nicht weniger als 10 nm betragen.
  • Darüber hinaus wird auch beobachtet, daß einige Elektronen, die die Kohlenstoffschicht 21b durchdrungen haben, wieder in die leitfähige Schicht 4b, wie es gestreute Elektronen tun, eindringen, und die anderen Elektronen fliegen in das Vakuum, um von der Anodenelektrode 44 eingefangen und als Emissionsstrom gemessen zu werden. Es ist daher vorzuziehen, die Beziehung der Höhen des Kohlenstoffschichten 21a, 21b zu bestimmen, um die folgende in 3B gezeigte Bedingung zu erfüllen: Hb > Ha (2)
  • Werden die Kohlenstoffschichten in dieser Beziehung gebildet und wird die elektrische Spannung so angelegt, daß das höhere Potential an die Kohlenstoffschicht 21b angelegt wird, werden die Elektronen, die durch die Kohlenstoffschicht 21b durchdrungen sind, mit einem Aufwärtsanteil (oder einem Anteil, der auf die Anodenelektrode 44 gerichtet ist) von der Oberfläche der leitfähigen Schicht 4b emittiert. Die kann die Anzahl der Elektronen, die in die leitfähige Schicht 4b eindringen, herabsetzen, wobei die Kenndaten der stabilen Elektronenemission mit besserem Wirkungsgrad versehen werden kann.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird ein vertiefter Abschnitt in der Substratoberfläche an der Stelle des ersten Spalts 8 angebracht. Das ein vertiefter Abschnitt in der Substratoberfläche an der Stelle des ersten Spalts 8 auf diese Weise gebildet wird, wird die Länge der Kriechstrecke zwischen den Kohlenstoffschichten 21a und 21b, die in Kontakt mit der Substratoberfläche stehen, weiter erhöht. Als Folge wird die oben erwähnte Kriechentladungserscheinung (Oberflächenentladung) auf der Substratoberfläche aufgrund der Anwendung des starken elektrischen Feldes auf den sehr engen ersten Spalt 8 weiter eingeschränkt.
  • Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus empfehlenswert, daß Kohlenstoff auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts aufgebracht wird. Der vertiefte Abschnitt befindet sich im wesentlichen in der Mitte der elektronenemittierenden Zone. Daher wird die Oberfläche des vertieften Abschnitts der Einstrahlung von Elektronen unterworfen. Wird Kohlenstoff auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts aufgebracht, kann die Aufladung auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts des Substrats entsprechend eingeschränkt werden. Als Ergebnis kann die Kriechstrecke auf der Substratoberfläche weiter eingeschränkt werden und stabile Kenndaten der Elektronenemission lassen sich erzielen.
  • Da das Paar der kohlenstoffenthaltenden Schichten (Kohlenstoffschichten) 21a, 21b und das Substrat bei der vorliegenden Erfindung in der Form, wie oben beschrieben, gebildet werden, lassen sich die stabilen Kenndaten der Elektronenemission mit hervorragendem Wirkungsgrad über einen langen Zeitraum erzielen.
  • Es sind hier verschiedene Verfahren als Herstellungsverfahren der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, denkbar, und ein Beispiel hierzu wird unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C und die 7A bis 7D beschrieben. Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, die 2A, 2B, die 5A bis 5C und der 7A bis 7D beschrieben.
    • 1) Das Substrat 1 wird vollkommen mit einer Spülflüssigkeit, reinem Wasser und einem natürlichen Lösungsmittel gereinigt. Danach wird das Material der Vorrichtungselektroden durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung aufgebracht, und dann werden die Vorrichtungselektroden 2, 3 durch Photolithographie gebildet (5A). In dem Fall, bei dem die kohlenstoffenthaltende Schicht (Kohlenstoffschicht) 21 in Verbindung mit den Elektroden 2, 3 ohne Verwendung der leitfähigen Schicht 4, wie kürzlich beschrieben, angeordnet wird, kann der Spalt zwischen den Elektroden 2, 3 beispielsweise durch Verwendung des FIB-Verfahrens näherungsweise auf den zweiten Spalt 7, der nachstehend beim Formierungsvorgang beschrieben gebildet wird, eingestellt. In diesem Fall können die folgenden Schritte 2) und 3) vernachlässigt werden. Es sei angemerkt, daß die leitfähige Schicht 4 bei der vorliegenden Erfindung nicht immer erforderlich ist. Und zwar ist eine erforderliche Bedingung, daß mindestens die Kohlenstoffschichten (21a, 21b) und die Elektroden (2, 3) elektrisch miteinander verbunden sind. Wird die Vorrichtung in einer Anordnung ohne die leitfähige Schicht 4 hergestellt, entspricht der oben erwähnte zweite Spalt 7 dem Abstand (L) zwischen den Elektroden (2, 3). Es ist jedoch empfehlenswert, die obige leitfähige Schicht 4 zu verwenden, um die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit niedrigen Kosten herzustellen.
    • 2) Zwischen der Vorrichtungselektrode 2 und der Vorrichtungselektrode 3, die auf dem Substrat 1 gebildet werden, wird eine metallorganische Lösung angewendet und getrocknet, um eine metallorganische Dünnschicht zu bilden. Die metallorganische Lösung ist eine Lösung aus einer metallorganischen Verbindungen, deren Hauptbestandteil Metalle wie Palladium, Nickel, Gold oder Platin der leitfähigen Schicht sind. Danach wird die metallorganischen Schicht aufgeheizt und durch Abtragungsätzen oder Ätzen strukturiert, wobei sich die leitfähige Dünnschicht 4 bildet (5B). Das Verfahren zur Bildung der leitfähige Schicht 4 wurde hier durch das Verfahren der Anwendung der metallorganischen Lösung beschrieben, ohne auf diese Verfahren beschränkt zu sein, die leitfähige Schicht 4 kann auch durch Aufdampfen im Vakuum, durch Kathodenzerstäubung, durch chemisches Aufdampfen, durch Dispersionsanwendung, durch Tauchen, durch Schleudern oder durch ein Tintenstrahlverfahren gebildet werden.
    • 3) Als nächstes wird der Erregervorgang, "Formierung" genannt, durch Anlegen einer elektrischen Impulsspannung oder einer ansteigendenden elektrischen Spannung von einer (hier nicht gezeigten) Stromquelle zwischen des Vorrichtung 2 und 3 durchgeführt, worauf der zweite Spalt 7 teilweise auf der leitfähigen Schicht 4 und den leitfähigen Schichten 4a, 4b, die sich in seitlicher Richtung auf der Substratoberfläche gegenüberstehen, und auf beiden Seiten von Spalt 7 geschaffen wird (5C). Der zweite Spalt 7 kann in einigen Fällen teilweise verbunden sein.
  • Die elektrischen Verarbeitungsvorgänge nach dem Formierungsvorgang werden beispielsweise in dem Meß-/ Auswertungssystem, das oben beschrieben und in 4 gezeigt wurde, ausgeführt.
  • Das in 4 gezeigte Meß-/Auswertungssystem ist die Vakuumkammer, und die Vakuumkammer ist mit erforderlichen Vorrichtungen für die Vakuumkammer ausgerüstet, einschließlich einer Evakuierungspumpe oder einem Vakuummeßgerät (hier nicht gezeigt), damit die elektronenemittierende Vorrichtung bei einem bestimmten Vakuum gemessen und ausgewertet werden kann. Die Evakuierungspumpe besteht aus einem Hochvakuumsystem wie einer Magnetschwebe-Turbopumpe oder einer Trockenpumpe, die kein Öl verwendet, und einem Ultrahochvakuumsytem wie einer Ionenpumpe. Eine gaseinleitende Vorrichtung (hier nicht gezeigt) wird an dieses Meßsystem angeschlossen, wobei der Dampf einer bestimmten organischen Substanz bei einem bestimmten Druck in die Vakuumkammer eingeleitet werden kann. Die gesamte Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung können von einer Aufheizvorrichtung (hier nicht gezeigt) aufgeheizt werden.
  • Der Formierungsvorgang wird mit einem Verfahren zum Anlegen von Spannungsimpulsen, deren Amplitudenwerte konstant sind, oder mit einem Verfahren durch Anlegen von Spannungsimpulsen mit ansteigenden Amplituden durchgeführt. Als erstes wird in 6A die Spannungswellenform, bei der Spannungsimpulse mit konstanten Amplitudenwerten angelegt werden.
  • In 6A zeigen die Größen T1 und T2 die Impulsbreite und den Impulsabstand des Spannungswellenform an, wobei der Wert von T1 in einem Bereich von 1 μs bis 10 ms und der Wert von T2 in einem Bereich von 10 μs bis 100 ms liegt, und der Amplitudenwert der Dreieckswellen (Spitzenspannung während des Formierungsvorgangs) wird den Erfordernissen entsprechend geeignet ausgewählt.
  • Als nächstes zeigt 6B die Spannungswellenform, bei der die Spannungsimpulse mit ansteigenden Amplitudenwerten angelegt werden.
  • In 6B zeigen Größen T1 und T2 die Impulsbreite und den Impulsabstand des Spannungswellenform an, wobei der Wert von T1 in einem Bereich von 1 μs bis 10 ms und der Wert von T2 in einem Bereich von 10 μs bis 100 ms liegt, und der Amplitudenwert der Dreieckswellen (Spitzenspannung während des Formierungsvorgangs) wird beispielsweise in Schritten von etwa 0,1 V erhöht.
  • Das Ende des Formierungsvorgangs wird folgendermaßen bestimmt: eine solch niedrige elektrische Spannung, die die leitfähige Schicht 4 nicht unterbricht oder deformiert, beispielsweise die Impulsspannung von etwa 0,1 V, wird zwischen den Formierungsimpulsen eingefügt, um den Vorrichtungsstrom zu messen, und der ohmsche Widerstand wird berechnet. Wenn der ohmsche Widerstandswert beispielsweise nicht kleiner als das 1000-fache des ohmschen Widerstandswerts vor dem Formierungsvorgang ist, wird die Formierung beendet.
  • Anläßlich der Bildung des Spalts 7, wie oben beschrieben, wird der Formierungsvorgang durch Anlegen der Dreiecksimpulse zwischen den Vorrichtungselektroden ausgeführt, die angelegten Wellen jedoch sind nicht auf Dreieckswellen zwischen den Vorrichtungselektroden begrenzt, und es kann sich auch um Rechteckwellen handeln. Hinzu kommt, die Amplitude, die Impulsbreite und der Impulsabstand der Wellen sind nicht auf die oben angeführten Werte beschränkt, sondern es können geeignete Werte entsprechend dem ohmschen Widerstandswert der elektronenemittierenden Vorrichtung gewählt werden, um den Spalt 7 geeignet zu bilden.
    • 4) Danach wird ein Aktivierungsvorgang an der Vorrichtung nach Beendigung des Formierungsvorgangs durchgeführt. Der Aktivierungsvorgang wird durch Einleiten von Gas einer organischen Substanz in die Vakuumkammer, wie in 4 gezeigt, durchgeführt, und durch Anlegen der elektrischen Spannung zwischen den Vorrichtungselektroden in einer Atmosphäre, die organische Moleküle enthält. Dieser Vorgang verursacht die kohlenstoffenthaltende Schicht (Kohlenstoffschicht), die auf die Vorrichtung von der in der Atmosphäre vorhandenen organischen Substanz aufgebracht werden soll, was auch eine Degenerierung des Substrats verursacht. Diese Ergebnisse ruft eine merkliche Änderung im Vorrichtungsstrom If und dem Emissionsstrom Ie hervor.
  • Die Form der Kohlenstoffschichten, die durch den Aktivierungsvorgang gebildet wurden, bedürfen bei der Bildung einer guten Steuerung, wie in den 2A, 2B und den 3A, 3B gezeigt. Die Form der Kohlenstoffschichten wird durch die Wellenformen der an die Vorrichtung angelegten elektrischen Spannung beeinflußt, dem Druck der eingeleiteten organische Substanz, der Diffusionsbeweglichkeit auf der Substratoberfläche und der mittleren Verweilzeit auf der Substratoberfläche. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die einfache Bedienung wie das einfache Einsetzen in die Vakuumkammer und das einfache Ausleiten nach der Aktivierung. Eine ganze Reihe von organischen Verbindungen wurden entsprechend der obigen Gesichtspunkte geprüft, und es wurde herausgefunden, daß eine gute Steuerung speziell durch Verwendung von Tolunitril (Zyanotoluol) oder Acrylnitril erreicht wurde.
  • Der Vorgang der Bildung der Kohlenstoffschichten bei dem Aktivierungsvorgang wird nun unter Bezugnahme auf die 7A bis 7D, 8A, 8B und 9 beschrieben. In den 7A bis 7D bedeuten die Bezugszeichen: 1 das Substrat, 2 und 3 die Vorrichtungselektroden, 4a und 4b die leitfähigen Dünnschichten, 7 der zweite Spalt zwischen den leitfähigen Dünnschichten (4a, 4b), 21a und 21b die Kohlenstoffschichten und 22 der beschädigte Substratabschnitt (vertiefter Abschnitt).
  • Die 8A und die 8b zeigen Beispiele der an die Vorrichtungselektroden angelegten elektrischen Spannung während des Aktivierungsvorgangs, der bei der vorliegenden Erfindung geeignet angewendet werden kann. Die angelegte Maximalspannung wird geeignet im Bereich von 10 V bis 20 V gewählt. In 8A bezeichnet T1 die Breite der positiven und der negativen Impulse bei der Spannungswellenform, T2 der Impulsabstand, und die elektrischen Spannungswerte werden derart eingestellt, daß die absoluten Werte der positiven und der negativen Impulse einander gleich sind. In 8B stellen T1 und T1' Breiten der positiven beziehungsweise der negativen Impulse bei der Spannungswellenform dar, T2 den Impulsabstand, T1 > T1', und die elektrischen Spannungswerte werden derart eingestellt, daß die absoluten Werte der positiven und der negativen Impulse einander gleich sind.
  • 7A zeigt die Umgebung der elektronenemittierende Zone der elektronenemittierende Vorrichtung vor dem Aktivierungsvorgang. Die Vorrichtung wird in der Vakuumkammer eingesetzt, die auf einen Druck in der Größenordnung von 10–6 Pa evakuiert war. Danach wurde das Gas von Tolunitril oder von Acrylnitril in die Kammer eingeleitet (4). Der bevorzugte Druck von eingeleitetem Tolunitril wird etwas durch die Form der Vakuumkammer und der in der Vakuumkammer verwendeten Glieder beeinflußt, aber er liegt etwa in der Größenordnung von 1 × 10–5 Pa bis 1 × 10–3 Pa. Bei einem Druck unterhalb 1 × 10–5 Pa wird die Aktivierungsgeschwindigkeit sehr langsam, und es treten Fälle auf, wobei die von der Zusammensetzung oder dem Partialdruck des zurückbleibenden anderen Gases abhängt.
  • Andererseits bei einem Druck oberhalb 1 × 10–3 Pa wird die Aktivierungsgeschwindigkeit extrem hoch, und es wird schwer, eine bestimmte Form der Abscheidung mit guter Wiederholbarkeit zu bilden. Der bevorzugte Bereich des Partialdrucks des eingeleiteten Gases schwankt in Abhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks der organischen Substanz bei hoher Temperatur, und im Fall von Acrylnitril liegt der Druck ungefähr bei 1 × 10–3 Pa bis 1 × 10–1 Pa.
  • Beim Aktivierungsschritt wird die in den 8A und 8B gezeigte Spannung zwischen den Vorrichtungselektroden 2, 3 angelegt. Dies leitet die Abscheidung der Kohlenstoffschicht in dem zweiten Spalt 7 und auf den leitfähigen Schichten 4a, 4b in deren Umgebung ein (7B). Bei diesem Schritt werden die Kohlenstoffschichten 21a, 21b ebenfalls gleichzeitig in der Richtung senkrecht zur Zeichenebenen abgeschieden.
  • Setzt sich der Aktivierungsvorgang fort, schreitet die Bildung des Kohlenstoffschichten weiter fort, um aufwärts von der Oberfläche der leitfähigen Schichten, begleitet von der Beschädigung des Substrats (die nachstehend beschriebene Vertiefung), zu wachsen (7C). Wird die in 7D gezeigten Form schließlich erreicht, wird der Aktivierungsvorgang beendet.
  • 9 zeigt Veränderungen beim elektrischen Strom (Vorrichtungsstrom If), der zwischen den Vorrichtungselektroden 2, 3 während des obigen Aktivierungsschritt fließt.
  • Die 7A und 7B zeigen Zustände des Formierungsvorgangs von Kohlenstoffschichten im Bereich I von 9. Die 7C und 7D zeigen Zustände der Abscheidung der kohlenstoffenthaltenden Schichten in Bereich II.
  • Im Bereich II, in dem der Anstieg des elektrischen Vorrichtungsstroms schwach ist, entwickelt der Vorgang die Vertiefung des Substrats als Beschädigung des Substrats und die Bildung der Kohlenstoffschichten 21a, 21b oberhalb der Substratoberfläche. Wird das Ende des Aktivierungsschritts bestimmt, wobei der elektrische Vorrichtungsstrom gemessen wird, sollte der Aktivierungsschritt beendet werden, nachdem der Eintritt in den obigen Bereich II entsprechend bestätigt wird.
  • Die Kohlenstoffschichten 21a, 21b mit etwa gleichen Abständen von der Substratoberfläche, wie in 2B und 7D gezeigt, können durch Anlegen der elektrischen Spannung der in 8A gezeigten Wellenform gebildet werden.
  • Da die Qualität von Kohlenstoff, der die Kohlenstoffschichten 21a, 21b bildet, durch Ausführen des Schritts durch Anlegen der bipolaren Potentiale mit der gleichen Impulsbreite und der gleichen Impulshöhe während des Aktivierungsvorgangs ausgeglichen werden können, wird es möglich, die vorherige Beschädigung oder das elektrische Abschalten von einer der Kohlenstoffschichten 21a, 21b, die während der Ansteuerung der elektronenemittierenden Vorrichtung hohen Temperaturen ausgesetzt sind, einzuschränken, und entsprechend werden die Kenndaten der Elektronenemission stabilisiert.
  • Wird andererseits die in 8B gezeigte elektrische Spannung mit dem positiveren Potential an die Vorrichtungselektrode 3 während des Aktivierungsschritts angelegt, können die Kohlenstoffschichten in asymmetrischer Anordnung hergestellt werden, bei der die Kohlenstoffschicht 21b mit der Vorrichtungselektrode 3 verbunden werden kann, höher ist, als der Abstand der Kohlenstoffschicht 21a von der Substratoberfläche, wie in 3B gezeigt.
  • Im folgenden wird die Meinung der Anmelder dieser Patentanmeldung über die Beschädigung (Vertiefung ) des Substrats wiedergegeben.
  • Silizium wird verbraucht, wenn sich die Temperatur unter der Bedingung, bei der Silizium(II)-oxid (das Substratmaterial) in der Nähe von Kohlenstoff vorkommt, erhöht: SiO2 + C → Si O ↑ + CO ↑ .
  • Es wird beobachtet, daß solch eine Reaktion eintritt, wodurch Silizium im Substrat verbraucht wird, und das Substrat bekommt die aufgebohrte (vertiefte) Form.
  • Um weiter Kohlenstoff auf dem vertieften Abschnitt 22 anzuordnen, ist es empfehlenswert, eine in 23 gezeigte gleichstromähnliche Spannung, statt der in den 8A und 8B gezeigten Spannungswellenform anzulegen. Wie in 23 gezeigt, ist es empfehlenswert, daß der angelegte elektrische Spannungswert beim Aktivierungsschritt erst niedriger als der angelegte elektrische Maximalspannungswert beim Aktivierungsschritt ist, aber höher als die kürzlich beschriebene Formierungsspannung ist. Wird die in 8 gezeigte elektrische Spannung nur an die Vorrichtungselektrode 3 angelegt, um die Vorrichtungselektrode 3 während des Aktivierungsschritts, wie in den 7A bis 7D gezeigt, auf positivem Potential zu halten, können die Kohlenstoffschichten in der asymmetrischen Anordnung gebildet werden, bei der die Höhe der Kohlenstoffschicht 21b von der Substratoberfläche höher ist als die Kohlenstoffschicht 21a, wie in 3B zu sehen ist. Um andererseits die Höhen der Kohlenstoffschichten 21a, 21b bezogen auf die Substratoberfläche abzugleichen, wie in 7D gezeigt, wird die elektrische Spannung der Wellenform, wie in 23 gezeigt, einmal angelegt, um das Potential der Vorrichtungselektrode 3 positiv zu halten, und danach wird die elektrische Spannung umgekehrt angelegt, um das Potential der Vorrichtungselektrode 3 negativ zu haltern. Wird der Schritt des Anlegens polaritätsumgekehrter Potentiale während des Aktivierungsschritts ausgeführt, kann die Qualität des Kohlenstoffs, der die Kohlenstoffschichten 21a, 21b bildet, angenähert ausgeglichen werden, was den vorherigen Schaden oder das Abschalten eines der beiden Kohlenstoffschichten 21, 21b, die während der Ansteuerung der elektronenemittierenden Vorrichtung hohen Temperaturen ausgesetzt sind, einschränkt, und was wiederum die Kenndaten der Elektronenemission stabiler werden läßt. Der Vorgang des Aufwachsens der Kohlenstoffschichten bei der Anwendung der gleichstromartigen Spannung, wie in 23 gezeigt, ist im Grunde ähnlich wie der in den 7A bis 7D gezeigte Vorgang. Wird das Ende des Aktivierungsschritts bestimmt, wobei der Vorrichtungsstrom bei der Gelegenheit der Bildung der Kohlenstoffschichten gemessen wird, indem die elektrische Spannung der in 23 gezeigten Wellenform angelegt wird, nachdem die an den Vorrichtungselektroden anliegende Spannung während der Aktivierung in einen Bereich konstanter Spannungswerte übergeht (der konstante Spannungswert in 23), wird bestätigt, daß sich der Vorrichtungsstrom im Bereich II der 9 befindet, und dann wird der Aktivierungsschritt beendet.
  • Als nächstes beschrieben ist der Kohlenstoff der Kohlenstoffschichten 21a, 21b als die kohlenstoffenthaltenden Schichten bei der vorliegenden Erfindung.
  • Der graphitähnliche Kohlenstoff der vorliegenden Erfindung enthält Kohlenstoff der perfekten Kristallstruktur des Graphits (sogenanntes HOPG (High Oriented Pyrolitic Graphite, hoch ausgerichtetes Pyrographit), Kohlenstoff einer etwas gestörten Kristallstruktur mit Kristallkörnern einer Größe von etwa 20 nm (PG (Pyrolitic Graphite, Pyrographit)), Kohlenstoff einer stärker gestörten Kristallstruktur mit Kristallkörnern einer Größe von etwa 2 nm (GC (Glassy Carbon, glasartiger Kohlenstoff)), und nichtkristalliner Kohlenstoff (dies bedeutet amorpher Kohlenstoff und einem Gemisch aus amorphem Kohlenstoff mit Mikrokristallen des Graphits). Dies bedeutet, daß Kohlenstoff, selbst mit gestörten Schichten von Korngrenzen zwischen den Graphitkörnern bevorzugt verwendet werden kann.
    • 5) Die so hergestellte elektronenemittierende Vorrichtung wird dann bevorzugt einem Stabilisierungsschritt unterworfen. Dieser Schritt ist ein Schritt, um die organischen Substanzen aus dem Vakuumgefäß auszuleiten. Es ist erstrebenswert, die organische Substanz aus dem Vakuumgefäß zu entfernen, und der Partialdruck der organischen Substanz sollte möglichst nicht größer 1 × 10–8 Pa bis 3 × 10–8 Pa betragen. Der Druck des Gas einschließlich dem Druck der anderen Gase (Gesamtdruck) sollte möglichst nicht größer als 1 × 10–6 Pa bis 3 × 10–6 Pa betragen und besser nicht mehr als 1 × 10–7 Pa. Die Evakuierungseinheit zum Evakuieren des Vakuumgefäßes ist eine Einheit, die kein Öl verwendet, um das von der Einheit erzeugte Öl daran zu hindern, die Kenndaten der Vorrichtung zu beeinflussen. Als Evakuierungseinheiten können eine Absorptionspumpe und eine Ionenpumpe gewählt werden. Während der Evakuierung des Inneren des Vakuumgefäßes, wird das gesamte Vakuumgefäß aufgeheizt, um den Austritt der organischen Moleküle, die an den inneren Wänden des Vakuumgefäßes und an der elektronenemittierenden Vorrichtung adsorbiert sind, zu vereinfachen. Die Erwärmung zu diesem Zeitpunkt wird bei 150°C bis 350°C durchgeführt, und empfehlenswert für einen möglichst langen Zeitraum, bevorzugt bei 200 °C und mehr, jedoch ohne auf diese Bedingungen beschränkt zu sein, können die Bedingungen in Abhängigkeit verschiedener Faktoren, einschließlich der Größe und Form des Vakuumgefäßes und der Anordnung der elektronenemittierenden Vorrichtung geeignet gewählt werden.
  • Was die Umgebung während der Ansteuerung nach Beendigung des Stabilisierungsschritts anlangt, ist es vorzuziehen, daß bei Ende des obigen Stabilisierungsschritts, jedoch ohne hierauf beschränkt zu sein, ausreichend stabile Kenndaten selbst mit einem Anstieg des Drucks aufrecht erhalten werden können, sofern die organische Substanz ausreichend entfernt wurde.
  • Die Verwendung der Vakuumumgebung, wie beschrieben, kann neue Ablagerung von Kohlenstoff oder der Kohlenstoffverbindung unterdrücken, und somit die Form der kohlenstoffenthaltenden Schichten (Kohlenstoffschichten) der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten, wodurch der Vorrichtungsstrom If und der Emissionsstrom Ie stabilisiert werden.
  • Die grundlegenden Kenndaten der in der oben beschrieben Weise hergestellten elektronenemittierenden Vorrichtung werden unter Bezugnahme auf 4 und 10 beschrieben.
  • 10 zeigt ein typisches Beispiel der Beziehung zwischen dem Emissionsstrom Ie und dem Vorrichtungsstrom If zur Vorrichtungsspannung Vf der Vorrichtung nach dem Stabilitätsvorgang, die mit Hilfe des in 4 gezeigten Meß-/ Auswertungssystems gemessen wurden. Wie aus 10 ersichtlich, hat die vorliegende elektronenemittierende Einrichtung drei Eigenschaften in Hinsicht auf den Emissionsstrom Ie.
  • Als erstes zeigt die vorliegende Vorrichtung einen plötzlichen Anstieg des Emissionsstroms Ie bei Anlegen einer Vorrichtungsspannung Vf, die oberhalb eines bestimmten Spannungswerts (Schwellenspannung genannt) liegt, und ein geringer Emissionsstrom Ie wird bei Anlegen einer Vorrichtungsspannung, die kleiner als die Schwellenspannung Vth ist, erfaßt. Und zwar ist die Vorrichtung eine nichtlineare Vorrichtung mit einer bestimmten Schwellenspannung Vth bezüglich des Emissionsstrom Ie.
  • Zweitens ist der Emissionsstrom Ie von der Vorrichtungsspannung Vf abhängig, wodurch der Emissionsstrom Ie durch die Vorrichtungsspannung Vf gesteuert werden kann.
  • Drittens ist die Emissionsladung, die von der Anodenelektrode 44 eingefangen wird, von der Anwendungsdauer der Vorrichtungsspannung Vf abhängig. Und zwar kann ein Betrag, der durch die Anodenelektrode 44 eingefangen wird, durch die Anwendungsdauer der Vorrichtungsspannung Vf gesteuert werden.
  • Die Kenndaten der Elektronenemission können leicht entsprechend dem Eingangessignal durch Verwendung der Kenndaten der oben beschriebenen elektronenemittierende Vorrichtung gesteuert werden. Da darüber hinaus die elektronenemittierende Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung stabile und mit hoher Leuchtdichte versehene Elektronenemissions-Kenndaten hat, kann erwartet werden, in vielen Gebieten angewendet zu werden.
  • Beispiele der Anwendung der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beschrieben.
  • Beispielsweise kann die Elektronenquelle oder das Bilderzeugungsgerät hergestellt werden, indem man eine Vielzahl von elektronenemittierende Vorrichtungen auf dem Substrat entsprechend der vorliegenden Erfindung anordnet.
  • Die Anordnung der Vorrichtung auf dem Substrat kann beispielsweise nach einer der folgenden Anordnungen durchgeführt werden. Eine Anordnung (Leitertyp genannt) ist derart, daß eine Vielzahl von elektronenemittierenden Vorrichtungen parallel angeordnet sind, viele Zeilen werden von den elektronenemittierenden Vorrichtungen in einer bestimmten Richtung (Zeilenrichtung genannt) angeordnet, die beiden Enden der einzelnen Vorrichtungen werden in einer Zeile verdrahtet, und die Elektronen werden durch eine Steuerelektrode (Gitter genannt), die in einem Raum oberhalb der Elektronenquelle in Richtung senkrecht zu den Drähten (Spaltenrichtung genannt) angeordnet ist. Eine andere Anordnung ist derart, daß n Drähte in Y-Richtung durch eine Zwischenisolationsschicht oberhalb m nachstehend beschriebener Drähte in X-Richtung angeordnet sind, und ein Draht in X-Richtung und ein Draht in Y-Richtung werden zu einem Paar von Vorrichtungselektroden jeder elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp verbunden, Dies wird nachfolgend als eine einfache (passive) Matrixanordnung bezeichnet.
  • Die einfache Matrixanordnung ist unten genauer beschrieben.
  • Die von der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp emittierten Elektronen können durch die Amplitude und die Breite der gepulsten Spannung, die zwischen den gegenüberliegenden Elektroden in einem Spannungsbereich oberhalb der Schwellenspannung Vth gesteuert werden. Andererseits werden wenige Elektronen durch den Spannungswert, der unterhalb des Wertes der Schwellenspannung Vth liegt, emittiert werden. Die Eigenschaft erlaubt den elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp durch ein Eingangssignal ausgewählt zu werden, damit die freigesetzte Anzahl der dort emittierten Elektronen durch geeignetes Anlegen der oben erwähnten gepulsten Spannung an einzelne Vorrichtungen, selbst in der Anordnung der vielen angeordneten elektronenemittierenden Vorrichtungen, gesteuert werden.
  • Die Anordnung eines Elektronenquellesubstrats, das auf der Grundlage dieses Prinzips aufgebaut wurde, wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
  • Die m Drähte in X-Richtung 72 bestehend aus Dx1, Dx2,..., Dxm, die aus einem stromleitenden Material in einer bestimmten Struktur auf dem isolierenden Substrat 71 durch Aufdampfen im Vakuum, Drucken oder Kathodenzerstäubung hergestellt werden. Das Material, die Dicke und die Breite der Drähte werden so ausgelegt, weitgehend gleichförmige Spannung an die vielen elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp anzulegen. Die Drähte in Y-Richtung 73 bestehen aus n Drähten Dy1, Dy2, ..., Dyn, und sie werden aus einem leitfähigen Material in eine bestimmten Struktur durch Evakuierung im Vakuum, Drucken oder Kathodenzerstäubung, ebenso wie die Drähte in X-Richtung 72, hergestellt. Das Material, die Dicke und die Breite der Drähte werden so ausgelegt, weitgehend gleichförmige Spannung an die vielen elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp anzulegen. Eine Zwischenisolationsschicht (hier nicht gezeigt) wird zwischen diesen m Drähten in X-Richtung 72 und diesen n Drähten in Y-Richtung 73 angeordnet, um eine elektrische Isolationsschicht zwischen ihnen einzurichten, um so die Matrixverdrahtung zusammenzusetzen (wobei die Größen m und n ganzzahlig sind).
  • Diese nicht gezeigte Zwischenisolationsschicht ist Silizium(II)-oxid, die durch Aufdampfen im Vakuum, durch Drucken oder durch Kathodenzerstäubung gebildet wird, die in einer bestimmten Struktur über die gesamte Oberfläche oder in Teilen des isolierenden Substrat 71, auf dem die Drähte in x-Richtung gebildet werden, hergestellt wird. Speziell werden die Schichtdicke, das Material und das Herstellungsverfahren geeignet eingestellt, um der Potentialdifferenz am Schnittpunkt der Drähte in X-Richtung 72 und der Drähte in Y-Richtung 73 standzuhalten. Die Drähte in X-Richtung 72 und die Drähte in Y-Richtung 73 werden jeweils als externer Anschluß herausgeführt.
  • Darüber hinaus werden die (hier nicht gezeigten) gegenüberliegenden Vorrichtungselektroden der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp 74 elektrisch mit den m Drähten in X-Richtung 72 (Dx1, Dx2,..., Dxm) und den n Drähten in Y-Richtung 73 (Dy1, Dy2,..., Dyn) mit Hilfe der Verbindungsleitungen 75 aus einem leitfähigem Metall, die durch Aufdampfen im Vakuum, durch Drucken oder durch Kathodenzerstäubung gebildet werden, die in der gleichen weise wie kürzlich beschrieben, verbunden.
  • Hier können einige oder sämtliche Teileelemente mit gleichem Metall oder mit unterschiedlich leitfähigen Metalle für die m Drähte in X-Richtung 72, die n Drähte in Y-Richtung, die Verbindungsleitungen 75 und die gegenüberliegenden Vorrichtungselektroden verwenden. Diese Materialien werden geeignet, beispielsweise aus den Materialien von den oben erwähnten Materialien für die Vorrichtungselektroden ausgewählt.
  • Obgleich die Einzelheiten später beschrieben werden, wird ein (hier nicht gezeigtes) Abtastsignalanwendungsmittel zum Anwenden eines Abtastsignals zum Abtasten der Zeilen der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp 74, die, entsprechend dem Eingangssignal, in X-Richtung angeordnet ist, elektrisch mit den Drähten in X-Richtung 72 verbunden, wobei ein (hier nicht gezeigtes) Modulationssignalerzeugungsmittel zum Anwenden eines Modulationssignals, um jede Spalte der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp 74, die, entsprechend dem Eingangssignal, in Y-Richtung angeordnet ist, elektrisch mit den Drähten in Y-Richtung 73 zu verbinden.
  • Die angelegte elektrische Steuerspannung an jede der elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp wird als eine Differenzspannung zwischen dem Abtastsignal und dem Modulationssignal an die Vorrichtung angelegt.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 12 und auf die 13A und 13B ein Beispiel der Elektronenquelle beschrieben, die das Substrat einer Elektronenquelle in der einfachen Matrixanordnung, wie oben beschrieben, und das Bilderzeugungsgerät, das zur Anzeige dient, verwendet. 12 zeigt den grundlegenden Aufbau des Bilderzeugungsgeräts und die 13A und 13B zeigen fluoreszierende Schichten.
  • In 12 bedeuten die Bezugszeichen: 71 ein Substrat einer Elektronenquelle, auf dem eine Vielzahl elektronenemittierender Elemente angeordnet sind, 81 eine Rückwand, auf dem das Substrat der Elektronenquelle 71 befestigt ist, 86 eine Frontplatte auf der eine fluoreszierende Schicht 84 und eine metallische Rückwand 85, die auf einer inneren Oberfläche eines Glassubstrats 83 gebildet werden. Das Bezugszeichen 82 zeigt einen Stützrahmen und die Rückwand 81, der Stützrahmen 82 und die Frontplatte 86 werden mit einer Glasmasse überzogen und bei 400°C bis 500°C in der Atmosphäre oder in Stickstoff über einen Zeitraum von zehn Minuten oder mehr ausgeheizt werden, um sie zu versiegeln, womit die Umhüllung 88 zusammengesetzt wird.
  • In 12 bedeutet Bezugszeichen 74 Vorrichtungen, die den in den 1A, 1B, den 2A, 2B oder den 3A, 3B gezeigten elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp entsprechen. Die Bezugszeichen 72 und 73 bezeichnen die Drähte in X-Richtung und die Drähte in Y-Richtung, die mit den Paaren von Vorrichtungselektroden der elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp verbunden sind. Sind die Drähte zu diesen Vorrichtungselektroden aus dem gleichen Drahtmaterial wie die Vorrichtungselektroden hergestellt, werden sie manchmal als Vorrichtungselektroden bezeichnet.
  • Die Hülle 88 setzt sich aus der Frontplatte 86, dem Stützrahmen 82 und der Rückwand 81, wie oben beschrieben, zusammen, da jedoch die Rückwand 81 hauptsächlich der Verstärkung der Festigkeit des Substrats 71 dient, kann die Rückwand 81 vernachlässigt werden, wenn das Substrat 71 selbst über ausreichende Festigkeit verfügt. In diesem Fall kann der Stützrahmen 82 unmittelbar mit dem Substrat 71 verbunden werden, wobei die Hülle 88 aus der Frontplatte 86, aus dem Stützrahmen 82 und aus dem Substrat 71 hergestellt wird.
  • Als ein anderes Beispiel kann die Hülle 88 auch mit ausreichender Festigkeit gegen den Atmosphärendruck durch Anbringen einer (hier nicht gezeigten) Stütze, Abstandhalter genannt, zwischen der Frontplatte 86 und der Rückwand 81 hergestellt werden.
  • Die 13A und 13B zeigen fluoreszierenden Schichten. Die fluoreszierenden Schicht 84 ist nur aus einem fluoreszierendem Material im Fall einer einfarbigen Anzeige hergestellt. Im Fall einer fluoreszierenden Farbschicht wird die fluoreszierende Schicht aus einem fluoreszierenden Material 92 und einem schwarzen leitfähigen Material 91, schwarze Streifen (13A) oder schwarze Matrix (13B) genannt, in Abhängigkeit von dem Bereich des fluoreszierenden Materials hergestellt. Sinn des Bereitstellens der schwarzen Streifen oder der schwarze Matrix ist es, ein Farbgemisch nicht sichtbar zu machen, indem Bereiche zwischen den fluoreszierenden Materialien 92 der drei Primärfarben geschwärzt wird, was im Fall einer Farbanzeige erforderlich ist, und um eine Verminderung des Kontrastes aufgrund der Reflektion des Umgebungslichts auf der fluoreszierenden Schicht 84 zu unterdrücken. Ein Material für das schwarze, leitfähige Material 91 kann aus Materialien ausgewählt werden, deren wesentliche Komponente Graphit, das im allgemeinen häufig angewendet wird, und, ohne hierauf beschränkt zu sein, jedes elektrisch leitfähiges Material mit geringer Lichtdurchlässigkeit und Lichtreflexion sein kann.
  • Ein Verfahren, die fluoreszierenden Materialien auf das Glassubstrat 83 aufzubringen, ist die Auswahl eines Abscheidungsverfahrens wie Drucken, sowohl im einfarbigem als auch im farbigen Fall.
  • Die metallische Rückwand 85 wird üblicherweise auf der inneren Oberfläche der fluoreszierenden Schicht 84 aufgebracht. Zweck der metallischen Rückwand ist es, die Leuchtdichte durch spiegelreflektiertes Licht zu verbessern, das zur inneren Oberfläche vom fluoreszierenden Material in Richtung der Seite der Frontplatte 86 gestrahlt wird, um die metallische Rückwand als eine Elektrode zum Anlegen einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung zu verwenden, um das fluoreszierende Material vor Beschädigung aufgrund des Zusammenstoßes mit negativen Ionen, die in der Hülle erzeugt wurden, zu schützen. Die metallische Rückwand kann nach der Herstellung der fluoreszierenden Schicht hergestellt werden, indem ein Glättungsvorgang (im allgemeinen Beschichtung genannt) auf der inneren Oberfläche der fluoreszierenden Schicht durchgeführt wird, und danach wird Aluminium durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht.
  • Die Frontplatte 86 kann mit einer lichtdurchlässigen Elektrode (hier nicht gezeigt) auf der äußeren Oberfläche der fluoreszierenden Schicht 84 versehen werden, um die elektrisch leitfähige Eigenschaft der fluoreszierenden Schicht 84 zu verbessern.
  • Bezüglich der Durchführung der oben beschriebenen Versiegelung ist ausreichender Abgleich der Abschnitte im Farbfall erforderlich, um die elektronenemittierenden Vorrichtungen mit den entsprechenden farbfluoreszierenden Materialien abzustimmen.
  • Die Hülle 88 wird nach dem Evakuieren auf 1,3 × 10–5 Pa durch einen (hier nicht gezeigt) Absaugstutzens versiegelt. In einigen Fällen wird auch ein Gettervorgang ausgeführt, um den Grad des Vakuums nach dem Versiegeln der Hülle 88 aufrecht zu halten. Dieser Gettervorgang ist ein Vorgang zum Aufheizen eines Getters, der an einer vorbestimmten Stelle in der Hülle 88 angeordnet ist, mit Hilfe von Widerstands- oder von Hochfrequenzheizen aufzuheizen, um hierbei eine Abscheidungsschicht zu bilden, und zwar unmittelbar vor oder nach der Ausführung des Versiegelns der Hülle 88. Der Getter enthält üblicherweise ein Hauptanteil an Barium, und er hält beispielsweise den Grad des Vakuums auf 1,3 × 10–3 Pa bis 1,3 × 10–5 Pa durch die Absorptionswirkung der aufgedampften Schicht aufrecht.
  • Beim oben erwähnten Bildanzeigegerät wird die elektrische Spannung an die elektronenemittierende Vorrichtung über die Anschlüsse außerhalb des Gefäßes, Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn, angelegt, um die Vorrichtung zu veranlassen, Elektronen zu emittieren, eine Hochspannung von nicht weniger als einigen Kilovolt wird an die metallische Rückwand 85 oder an die lichtdurchlässige Elektrode über einen Hochspannungsanschluß 87 angelegt, um die Elektronenstrahlen zu beschleunigen, und die Elektronenstrahlen werden zur fluoreszierenden Schicht 84 geleitet, um hier Erregung und Leuchtdichte hervorzurufen, wobei ein Bild angezeigt ist.
  • Es sei angemerkt, daß die oben beschriebene Anordnung die schematische Anordnung ist, die zur Herstellung eines geeigneten Bilderzeugungsgeräts, das zur Anzeige verwendet wird, erforderlich ist, und daß die Einzelheiten, wie beispielsweise das Material für jedes Glied, können geeignet ausgewählt werden, um die Anwendung des Bilderzeugungsgeräts anzupassen, ohne auf die oben beschriebenen Inhalte begrenzt zu sein.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 14 ein Beispiel der Treiberschaltung zur Ausführung der Fernsehanzeige, die auf den Fernsehsignalen des NTSC-Systems (National Television System Committee) beruhen, zur Anzeige von NTSC-Fernsehsignalen auf einem Anzeigefeld, das unter Verwendung einer Elektronenquelle der einfachen Matrixanordnung zusammengebaut wird, beschrieben.
  • 14 zeigt ein Blockdiagramm als Beispiel für die Steuerschaltung, um die Anzeige entsprechend den Fernsehsignalen des NTSC-Systems auszuführen. In 14 bedeuten die Bezugszeichen: 101 ein Bildanzeigefeld, das der oben beschriebenen Hülle 88 entspricht, 102 eine Abtastsignalerzeugungsschaltung, 103 einer Zeitsteuerschaltung, 104 ein Schieberegister, 105 einen Zeilenspeicher, 106 ein Amplitudensieb, 107 ein Modulationssignalgenerator, und Vx sowie Va stellen Gleichspannungsquellen dar.
  • Das Anzeigefeld 101 wird mit den externen elektrischen Schaltungen über die Anschlüsse Dox1 bis Doxm, die Anschlüsse Doy1 bis Doyn und den Hochspannungsanschluß Hv 87 verbunden. An die Anschlüsse Dox1 bis Doxm werden Abtastsignale angelegt, um nacheinander die Elektronenquelle, die im Anzeigefeld 101 bereitgestellt wird, anzusteuern, das heißt eine elektronenemittierende Elementgruppe vom Oberflächenleitungstyp, die matrixförmig in M Zeilen × N Spalten Zeile für Zeile (n Vorrichtungen) verdrahtet sind.
  • An die Anschlüsse Doy1 bis Doyn werden Modulationssignale zur Steuerung eines Ausgabeelektronenstrahls von jedem der elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp in einer Zeile, die durch das Abtastsignal ausgewählt wurde, zugeführt. Die Gleichspannung von beispielsweise 10 kV wird von einer Gleichspannungsquelle Va dem Hochspannungsanschluß Hv zugeführt, und dies ist die Beschleunigungsspannung, um dem Elektronenstrahl, der von der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp ausgestrahlt wird, eine Energie zu verleihen, die zur Erregung des fluoreszierenden Materials ausreicht.
  • Die Abtastsignalerzeugungsschaltung 102 wird im Inneren mit m Schaltvorrichtungen (die mit S1 bis Sm in der Zeichnung bezeichnet werden) bereitgestellt. Jede Schaltvorrichtung wählt entweder die Ausgabespannung der Gleichspannungsquelle Vx oder 0 V (Massepegel), um elektrisch mit einem der Anschlüsse Dox1 bis Doxm des Anzeigefeldes 101 zu verbinden. Jede Schaltvorrichtung S1 bis Sm arbeitet auf der Grundlage des Steuersignals Tscan, das von der Steuerschaltung 103 ausgegeben wird, und es kann beispielsweise aus einer Kombination von solchen Schaltvorrichtungen wie FETs (Field Effect Transistor) bestehen.
  • Die Gleichspannungsquelle Vx im vorliegenden Beispiel wird derart eingestellt, um eine solch konstante Spannung auszugeben, daß die an die nicht abgetasteten Vorrichtungen angelegte Steuerspannung auf der Grundlage der Kenndaten (die Elektronenemissionsschwellenspannung) der elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp nicht größer als die Elektronenemissionsschwellenspannung ist.
  • Die Zeitsteuerschaltung 103 hat eine Funktion, um Vorgänge der entsprechenden Abschnitte abzustimmen, damit die entsprechende Anzeige auf der Grundlage der von außen zugeführten Bildsignale zu erreichen. Die Zeitsteuerschaltung 103 erzeugt jedes Steuersignal von Tscan, von Tsft und von Tmry an jedem Abschnitt auf der Grundlage des Synchronsignals Tsync, das vom Amplitudensieb 106 geliefert wird.
  • Das Amplitudensieb 106 ist eine Schaltung zum Trennen einer synchrone Signalkomponente und einer Leuchtdichtesignalkomponente eines von außen zugeführten NTSC-Fernsehsignals, das mit Hilfe einer üblichen Frequenzweiche (Filterschaltung) hergestellt werden kann. Das durch das Amplitudensieb 106 abgetrennte Synchronsignal besteht aus einem Vertikal- und einem Horizontalsynchronsignal, das hier aus Gründen der vereinfachten Beschreibung als ein Tsync-Signal dargestellt wird.. Die Leuchtdichtesignalkomponente des Bildes, die vom oben angeführten Fernsehsignal abgetrennt wurde, wird aus Gründen der Vereinfachung als DATEN-Signal dargestellt. Das DATEN-Signal wird dem Schieberegister 104 zugeführt.
  • Das Schieberegister 104 ist ein Register zur Seriell-/ Parallel-Umsetzung jeder Bildzeile des oben angeführten DATEN-Signals, das zeitsequentiell eingegeben wird, das auf der Grundlage des Steuersignals Tsft, das von der Zeitsteuerschaltung 103 geliefert wird (dies bedeutet, daß das Steuersignal Tsft als Taktsignal des Schieberegisters 104 angesehen werden kann). Die Daten jeder Bildzeile werden nach der Serien-/Parallel-Umsetzung (entsprechend den Steuerdaten für die n elektronenemittierende Vorrichtungen) vom Schieberegister 104 als n parallele Signale Id1 bis Idn ausgegeben.
  • Der Zeilenspeicher 105 ist eine Speichervorrichtung zum Abspeichern der Daten einer Bildzeile während einer bestimmten Zeitdauer, das die Dateninhalte von Id1 bis. Idn entsprechend dem Steuersignal Tmry, das von der Steuerschaltung 103 zugeführt wurde, abspeichert. Die abgespeicherten Daten werden als Signale I'd1 bis I'dn an den Modulationssignalgenerator 107 ausgegeben.
  • Der Modulationssignalgenerator 107 ist eine Signalquelle zur geeigneten Modulationssteuerung jeder der elektronenemittierenden Vorrichtungen entsprechend den Bilddaten Id'1 bis Id'n, und die Ausgabesignale hiervon werden über die Anschlüsse Doy1 bis Doyn den elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp des Anzeigefeldes 101 zugeführt.
  • Wie zuvor beschrieben, haben die elektronenemittierende Vorrichtungen, die auf die vorliegende Erfindung anwendet werden kann, die folgenden grundlegenden Kenndaten bezüglich des Emissionsstroms Ie. Speziell besteht eine definierte Schwellenspannung Vth zur Elektronenemission, wodurch diese Elektronenemission nur bei einem Spannungswert oberhalb der Schwellenspannung Vth auftritt. Bei Spannungswerten oberhalb der Elektronenemissionsschwellenspannung variiert der Emissionsstrom entsprechend der Änderung der an die Vorrichtung angelegten Spannung. Hieraus kann gefolgert werden, daß beim Anlegen von Spannungsimpulsen an die vorliegende Vorrichtung keine Elektronenemission erfolgt, wenn eine elektrische Spannung unterhalb der Elektronenemissionsschwellenspannung erfolgt, jedoch werden Elektronenstrahlen bei Anlegen einer elektrischen Spannung oberhalb der Elektronenemissionsschwellenspannung ausgegeben. In diesem Fall kann die Intensität des Ausgangselektronenstrahls durch Änderung des Amplitudenwerts Vm der Impulse gesteuert werden. Es ist auch möglich, einen Gesamtbetrag der Ladung des Ausgangselektronenstrahl zu steuern, indem die Impulsbreite Pw geändert wird. Entsprechend kann das Spannung- und das Pulsweitenmodulationsverfahren als ein Verfahren zur Modulation der elektronenemittierende Vorrichtungen entsprechend dem Eingabesignal verwendet werden.
  • Zur Ausführung des Spannungsmodulationsverfahrens kann der Modulationssignalgenerator 107 eine Schaltung des Spannungsmodulationsverfahrens zur Erzeugung von Spannungsimpulsen konstanter Länge und geeigneter modulierender Amplituden der Impulse entsprechen der Eingabedaten sein.
  • Zur Ausführung des Pulsweitenmodulationsverfahrens kann der Modulationssignalgenerator 107 eine Schaltung des Pulsweitenmodulationsverfahrens zur Erzeugung von Spannungsimpulsen konstanter Amplitude und geeigneter Modulationsbreite der Spannungsimpulse, entsprechend der Eingabedaten, sein,
  • Das Schieberegister 104 und der Zeilenspeicher 105 können entweder vom digitalen oder vom analogen Signaltyp sein. Wesentlich ist, daß die Serien-Parallel-Umsetzung und das Abspeichern eines Bildsignals mit einer vorgegebenen Verarbeitungsgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.
  • Wird der digitale Signaltyp verwendet, ist es erforderlich, das Ausgangssignal DATA vom Amplitudensieb 106 in digitale Signale umzusetzen. Zu diesem Zweck wird am Ausgangabschnitt des Amplitudensiebs 106 ein Analog-/Digital-Umsetzer vorgesehen. In Verbindung mit dem Analog-Digital-Umsetzer wird die beim Modulationssignalgenerator 107 verwendete Schaltung in Abhängigkeit davon, ob die Ausgangssignale des Zeilenspeichers 105 digital oder analoge Signale sind, etwas verändert. Im Fall des Spannungsmodulationsverfahren, das digitale Signale verwendet, ist der Modulationssignalgenerator 107 beispielsweise ein Digital-/Analog-Umsetzer, und ein Verstärker wird, falls erforderlich, hinzugefügt. Im Fall des Pulsweitenmodulationsverfahren s ist der Modulationssignalgenerator 107 eine Schaltung, die sich beispielsweise aus einem schnellen Oszillator, einem Zähler zum Zählen der vom Oszillator ausgegebenen Wellen und einem Vergleicher zum Vergleichen eines Ausgangswerts des Zählers mit einem Ausgangswert des Speichers. Die Schaltung kann auch, falls erforderlich, mit einem Verstärker zur Spannungsverstärkung des Modulationssignals, das bei der Impulsbreite vom Vergleicher zur Steuerspannung der elektronenemittierende Vorrichtungen moduliert wird.
  • Im Fall des Spannungsmodulationsverfahrens, das Analogsignale verwendet, kann der Modulationssignalgenerator 107 beispielsweise eine Verstärkerschaltung wie ein Operationsversverstärker sein, als Modulationssignalgenerator benutzt werden, und, falls erforderlich, kann eine Pegelumsetzschaltung hinzugefügt werden. Im Fall des Pulsweitenmodulationsverfahrens kann beispielsweise ein spannungsgesteuerter Oszillator verwendet werden, und er kann, falls erforderlich, mit einem Verstärker zur Spannungsverstärkung der Steuerspannung der elektronenemittierenden Vorrichtungen versehen werden.
  • Beim Bilderzeugungsgerät, das auf die vorliegende Erfindung anwendbar ist, und das, wie oben beschrieben, aufgebaut ist, tritt Elektronenemission auf, wenn die Spannung an jede elektronenemittierende Vorrichtung über die externen Anschlüsse Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn angelegt wird. Die Elektronenstrahlen werden beschleunigt, indem eine Hochspannung über den Hochspannungsanschluß 87 an die metallische Rückwand 85 oder an die lichtdurchlässige Elektrode (hier nicht gezeigt) angelegt wird. Die so beschleunigten Elektronen stoßen mit der fluoreszierenden Schicht 84 zusammen, um Leuchtdichte zustande zu bringen, wodurch das Bild gebildet wird.
  • Es sei angemerkt, daß die Anordnung des hier angeführten Bilderzeugungsgeräts nur ein Beispiel eines Bilderzeugungsqeräts ist, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist, und es kann eine Reihe von Modifikationen enthalten, die auf dem technischen Gedankengut der vorliegenden Erfindung basieren. Obgleich das NTSC-System für die Eingabesignal erläutert wurde, kann das Eingabesignal auch auf das PAL- (Phase Alternation Line) oder auf das SECAM-System (Sequential Coder and Memory) oder ein System von Fernsehsignalen angewendet werden, einschließlich mehreren Abtastzeilen (beispielsweise ein hochauflösendes Fernsehsystem, einschließlich MUSE (Multiple Sampling Encoder)), ohne auf das NTSC-System beschränkt zu sein.
  • Das Bilderzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung kann bei Anzeigevorrichtungen bei Fernsehsystemen, Anzeigevorrichtungen für Fernsehkonferenzsysteme, Computern oder das Bilderzeugungsgerät als ein optischer Drucker, der unter Verwendung einer photoempfindlichen Trommel aufgebaut ist, eingesetzt werden.
  • Beispiele
  • Die vorliegenden Erfindung wird genauer anhand von Beispielen beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Die grundlegende Anordnung der elektronenemittierenden Vorrichtung beim vorliegenden Beispiel ist der gleiche wie der im Grundriß und im Querschnitt gezeigten 1A und 1B, und der vergrößerte Grundriß und der vergrößerte Querschnitt der 2A und der 2B.
  • Das Herstellungsverfahren der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp in vorliegendem Beispiel ist im Prinzip das gleiche wie in den 5A bis 5C und in den 7A bis 7D gezeigt. Die Grundanordnung und das Herstellungsverfahren der Vorrichtung entsprechend dem vorliegenden Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, die 2A, 2B, die 5A bis 5C und die 7A bis 7D beschrieben.
  • Das Herstellungsverfahren wird unten unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, die 2A, 2B, die 5A bis 5C und die 7A bis 7D beschrieben.
  • Schritt-a
  • Als erstes wurde ein Photolack RD-2000N (Firma Hitachi Kasei) in der Struktur gebildet, in der die Vorrichtungselektroden 2, 3 und der Spalt L zwischen den Vorrichtungselektroden auf einem Substrat 1 nach dem Reinigen angeordnet werden sollen, Titan und Nickel werden nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 30 nm durch Elektronenstrahlaufdampfen aufgebracht. Danach wurde die Photolackmaske mit einem organischen Lösungsmittel aufgelöst, und die aufgebrachten Platin-/Titanschichten wurden abgetragen, wobei die Vorrichtungselektroden 2, 3 mit dem Vorrichtungselektrodenabstand L von 3 μm und mit der Vorrichtungselektrodenbreite W von 500 μm gebildet wurde (5A).
  • Schritt-b
  • Eine Chromschicht wurde mit einer Schichtdicke von 100 nm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht, und sie wurde so strukturiert, eine Öffnung entsprechend der Form der leitfähigen Schicht, was nachstehend beschrieben wird, zu bilden. Eine Lösung mit einer organische Palladiumverbindung (ccp4230, Firma Okuno Seiyaku K. K.) wurde auf der Schicht durch Aufschleudern mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht, und sie wurde bei 300°C über einen Zeitraum von zwölf Minuten gesintert. Die leitfähige Schicht 4, die als Hauptbestandteil Palladiumoxid enthält, hatte eine Schichtdicke von 10 nm und den Flächenwiderstand Rs vom 2 × 104 Ω/❒.
  • Schritt-c
  • Die Chromschicht und die leitfähige Schicht 4 wurden nach dem Sintern mit einem Säureätzmittel geätzt, wobei die leitfähige Schicht 4 in der Breite W' von 300 μm und in der vorgegebenen Struktur gebildet wurde (5B).
  • Entsprechend den obigen Schritten wurden die Vorrichtungselektroden 2, 3 und die leitfähige Schicht 4 auf dem Substrat 1 gebildet.
  • Die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 1 und 2 wurden mit den gleichen Schritten hergestellt.
  • Schritt-d
  • Danach wurde die obige Vorrichtung in das Meß-/ Auswertungssystem der 4 gebracht, und die Innenseite wurde mit einer Vakuumpumpe evakuiert. Nachdem der Druck einen Wert von 1 × 10–6 Pa erreicht hatte, wurde an die Vorrichtungselektroden 2, 3 der Vorrichtung mit Hilfe der Stromversorgung 41 eine Vorrichtungsspannung Vf angelegt, wodurch der Formierungsvorgang durchgeführt wurde. Dieser Vorgang bildete den zweiten Spalt 7 in der leitfähigen Schicht 4, um sie in die leitfähigen Schichten 4a, 4b zu trennen (5C und 7A). Die Spannungswellenform bei dem Formierungsvorgang entsprach der in 6B gezeigten.
  • In 6B bedeuten die Größen T1 und T2 die Impulsbreite und den Impulsabstand des Spannungswellenform. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde der Formierungsvorgang unter den Bedingungen durchgeführt, daß der Wert von T1 1 ms, der Wert von T2 16,7 ms beträgt, und der Amplitudenwert der Dreieckswellen wurde in Schritten von 0,1 V erhöht. Während des Formierungsvorgangs wurde ein Widerstandsmeßimpuls mit dem Spannungswert von 0,1 V zwischen dem Impulsen zur Formierung angeordnet, und der Widerstand wurde hierbei gemessen Das Ende des Formierungsvorgangs wird folgendermaßen bestimmt: Eine solch niedrige elektrische Spannung, die die leitfähige Schicht 4 nicht unterbricht oder deformiert, beispielsweise die Impulsspannung von etwa 0,1 V, wird zwischen den Formierungsimpulsen angeordnet, um den Vorrichtungsstrom zu messen, und der ohmsche Widerstand wird berechnet. Wenn der ohmsche Widerstandswert beispielsweise nicht kleiner als das 1000-fache des ohmschen Widerstandswerts vor dem Formierungsvorgang ist, wird die Formierung beendet.
  • Schritt-e
  • Zur Durchführung des Aktivierungsschritts als nächstes wurde Tolunitril über ein langsames Ausströmventil in die Vakuumkammer eingeleitet, und der Druck von 1,3 × 10–4 Pa wurde aufrechterhalten. Dann wurde der Aktivierungsvorgang an der Vorrichtung im Anschluß an den Formierungsvorgang durchgeführt, indem die elektrische Spannung der in 8A gezeigten Wellenform an die Vorrichtungselektroden 2, 3 an die Vorrichtung unter den Bedingungen, daß T1 1 ms, T2 10 ms und der Amplitudenwert ±15 V betrug, angelegt (7A bis 7D). Zu diesem Zeitpunkt war die an die Vorrichtungselektrode 3 angelegte elektrische Spannung positiv, und der Vorrichtungsstrom If war in Flußrichtung von der Vorrichtungselektrode 3 zur Vorrichtungselektrode 2 positiv. Nachdem nach etwa 45 Minuten bestätigt wurde, daß sich der Vorrichtungsstrom im Bereich II der 9 befand, wurde die Erregung gestoppt, und das langsame Ausströmventil wurde geschlossen, dadurch war der Aktivierungsvorgang beendet.
  • Andererseits wurden die Aktivierung unter den folgenden Bedingungen an den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 1 und 2 durchgeführt, die dem gleichen Formierungsschritt wie die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels unterworfen wurden.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 1: Die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Tolunitrils 1,3 × 10–2 Pa betrug.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 2: Die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Tolunitrils 1,3 × 10–6 Pa betrug.
  • Schritt-f
  • Nachfolgend wurde der Stabilisierungsschritt durchgeführt. Die Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung wurden durch ein Heizgerät aufgeheizt, und die Evakuierung des Inneren der Vakuumkammer wurde durchgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 250°C gehalten wurde. Das Aufheizen mit dem Heizgerät wurde nach 20 Stunden beendet, und die Temperatur wurde auf Zimmertemperatur erniedrigt. Der Druck im Inneren der Vakuumkammer betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 1 × 10–8 Pa.
  • Dann wurden die Kenndaten der Elektronenemission gemessen.
  • Der Abstand H zwischen der Anodenelektrode 44 und der elektronenemittierenden Vorrichtung wurde auf 4 mm eingestellt, und die Spannung von 1 kV wurde von der Hochspannungsversorgung 43 an die Anodenelektrode 44 angelegt. In diesem Zustand wurde die Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von 15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 41 angelegt, und der Vorrichtungsstrom If sowie der Emissionsstrom Ie wurden für jede der Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele bei Verwendung des Strommeßgeräts 40 und des Strommeßgeräts 42 gemessen.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels zeigte die folgenden werte: Vorrichtungsstrom If = 7,0 mA, Emissionsstrom Ie = 17,5 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,25%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 1 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,0 mA, Emissionsstrom Ie = 5,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,07%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 2 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 2,0 mA, Emissionsstrom Ie = 4,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,20%.
  • Dieses Ergebnis verdeutlichte, daß die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels den größeren Emissionsstrom Ie und den höheren Elektronenemissionswirkungsgrad n gegenüber den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele hatte.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele, die mit Hilfe der obigen Schritte hergestellt wurden, wurden mit einem Kraftmikroskop und einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet.
  • Als erstes wurde die Morphologie der Ebenen, einschließlich der elektronenemittierenden Zone 5 der Vorrichtungen mit dem Kraftmikroskop beobachtet. Die Form der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels war ähnlich der Form der Ebenen, die in 2A gezeigt wurde. Und zwar wurden die Abscheidungen 21a, 21b auf beiden Seiten des Spalts 7, die in der leitfähigen Schicht 4 gebildet wurden, beobachtet. Aus der Information der Schichtdicke, die vom Kraftmikroskop erhalten wurde, betrug die Schichtdicke des höchsten Abschnitts der Abscheidung etwa 80 nm, bezogen auf die Oberfläche der leitfähigen Schichten 4a, 4b, und die Ablagerungen bei dieser Schichtdicke hatten eine Gürtelform mit der Breite von etwa 50 nm. Andererseits wurden die Abscheidungen auch in ähnlicher Weise bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 1 beobachtet, jedoch die Schichtdicken der Abscheidungen waren weitgehend gleichförmig, und die bei der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels beobachtete Gürtelform wurde nicht beobachtet. Wurde die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 2 beobachtet, waren Stellen mit und ohne die Abscheidungen auf beiden Seiten des zweiten Spalts 7, der in der leitfähigen Schicht gebildet wurde, verstreut.
  • Als nächstes wurde ein Querschnitt, der die Abscheidungen jeder Vorrichtung enthielt, mit Hilfe des Transmissionselektronenmikroskops beobachtet.
  • Es ergab sich, daß die Abscheidungen in der Nähe des ersten Spalts 8 der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels eine ähnliche Form hatte wie die in 2B gezeigte Form, und die Schichtdicke der Abschnitte, die den Abscheidungen 21a, 21b entsprechen, betrugen etwa 80 nm. Die Abscheidung 21a war über die leitfähige Schicht 4a mit der Vorrichtungselektrode 2 der 1A, 1B verbunden, während die Abscheidung 21b über die leitfähige Schicht mit der Vorrichtungselektrode 3 der 1A und 1B verbunden war. Die Abscheidungen 21a, 21b wurden ebenfalls auf den leitfähigen Schichten 4a, 4b gebildet und ihre Schichtdicke betrug etwa 20 nm. Die Schichtdicke des Teils, der der Schichtdicke D entspricht, wurde darüber hinaus gemessen, und das Ergebnis war etwa 25 nm. Der engste Abschnitt des ersten Spalts 8 trat oberhalb der Substratoberfläche und oberhalb der Oberfläche der leitfähigen Schicht auf, und der Spalt hierauf (der Abstand zwischen A und B in 2B) betrug etwa 3 nm.
  • Die Tiefe des beschädigten Substratabschnitts (der vertiefte Abschnitt) betrug etwa 30 nm, und ein Hohlraum wurde im Mittelteil beobachtet.
  • Bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 1 bedeckten dicke Abscheidungen den gesamten zweiten Spaltteil 7, der in der leitfähigen Schicht gebildet wurde, und die in
  • 2B gezeigte Form wurde nicht beobachtet.
  • Darüber hinaus konnte bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 2, wegen eines geringen Abscheidungsbetrags der Abscheidung, keine genaue Form bestimmt werden.
  • Schließlich wurden die Abscheidungen in der Nähe des Spalts 7, der in der leitfähigen Schicht der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels gebildet wurde, einer Elementanalyse mit Elektronensondemikroanalyse, Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie und Auger-Elektronenspektroskopie unterzogen, und es wurde festgestellt, das die Abscheidungen Kohlenstoffschichten waren, die Kohlenstoff in einer Matrixform enthielten.
  • Es zeigte sich anhand der Beobachtungsergebnisse, daß in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b, die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten, der beschädigte Substratabschnitt 22 hatte einen Hohlraum, und die Vorrichtung hatte eine ähnliche Form wie in 2B gezeigt. Daher wurde gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und einem hohen Emissionswirkungsgrad n erzielt. Darüber hinaus wurden die Vorrichtungen von Beispiel 1 und den Vergleichenden Beispielen 1, 2 über den gleichen Zeitraum angesteuert, und es stellte sich heraus, daß die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele früher eine Verschlechterung der Kenndaten der Elektronenemission zeigten als die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, Teile der Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele zeigten eine schnelle Verschlechterung der Vorrichtungskenndaten, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladung, und die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels hatte stabile Kenndaten mit geringer Verschlechterung.
  • Beispiel 2
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wurden die Schritte ähnlich denen in Beispiel 1 bis zum Schritt-d durchgeführt. Das Substrat 1 war ein Substrat, das durch Überzug eines Kronglassubstrats mit Silizium(II)-oxid erhalten wurde.
  • Schritt-e
  • Zur Durchführung des Aktivierungsschritts als nächstes wurde Akrylnitril über ein langsames Ausströmventil in die Vakuumkammer eingeleitet, und der Druck von 1,3 × 10–2 Pa wurde aufrechterhalten. Dann wurde der Aktivierungsvorgang an der Vorrichtung im Anschluß an den Formierungsvorgang durchgeführt, indem die elektrische Spannung der in 8A gezeigten Wellenform an die Vorrichtungselektroden 2, 3 an die Vorrichtung unter den Bedingungen, daß T1 1 ms, T2 10 ms und die Amplitude ±15 V betrug, angelegt (7A bis 7D). Zu diesem Zeitpunkt war die an die Vorrichtungselektrode 3 angelegte elektrische Spannung positiv, und der Vorrichtungsstrom If war in Flußrichtung von der Vorrichtungselektrode 3 zur Vorrichtungselektrode 2 positiv. Nachdem nach etwa 60 Minuten bestätigt wurde, daß sich der Vorrichtungsstrom im Bereich II der 9 befand, wurde die Erregung gestoppt, und das langsame Ausströmventil wurde geschlossen, dadurch war der Aktivierungsvorgang beendet.
  • Andererseits wurden die Aktivierung unter den folgenden Bedingungen an den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 3 und 4 durchgeführt, die dem gleichen Formierungsschritt wie die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels unterworfen wurde.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 3: Die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Akrylnitrils 1,3 Pa betrug.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 4: Die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Akrylnitrils 1,3 × 10–4 Pa betrug.
  • Schritt-f
  • Nachfolgend wurde der Stabilisierungsschritt durchgeführt. Die Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung wurden durch ein Heizgerät aufgeheizt, und die Evakuierung des Inneren der Vakuumkammer wurde durchgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 250°C gehalten wurde. Das Aufheizen mit dem Heizgerät wurde nach 20 Stunden beendet, und die Temperatur wurde auf Zimmertemperatur erniedrigt. Der Druck im Inneren der Vakuumkammer betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 1 × 10–8 Pa.
  • Dann wurden die Kenndaten der Elektronenemission gemessen.
  • Der Abstand H zwischen der Anodenelektrode 44 und der elektronenemittierenden Vorrichtung wurde auf 4 mm eingestellt, und die Spannung von 1 kV wurde von der Hochspannungsversorgung 43 an die Anodenelektrode 44 angelegt. In diesem Zustand wurde die Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von 15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 41 angelegt, und der Vorrichtungsstrom If sowie der Emissionsstrom Ie wurden für jede der Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele bei Verwendung des Strommeßgeräts 40 und des Strommeßgeräts 42 gemessen.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 5,5 mA, Emissionsstrom Ie = 14,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,24%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 3 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,5 mA, Emissionsstrom Ie = 5,5 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,07%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 4 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 4,0 mA, Emissionsstrom Ie = 10,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η( = Ie/If) = 0,25%.
  • Dieses Ergebnis verdeutlichte, daß die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels den größeren Emissionsstrom Ie und den höheren Elektronenemissionswirkungsgrad n gegenüber den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele hatte.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele, die mit Hilfe der obigen Schritte hergestellt wurden, wurden mit einem Kraftmikroskop und einem Transmissionselektronenmikroskop in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beobachtet. Es wurde festgestellt daß die Form der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b hatte, die ähnlich der in den 2A und 2b gezeigten Form war. Bei der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels war die Schichtdicke der Abschnitte, die zu den Abscheidungen 21a, 21b in 2b gehörten, etwa 60 nm. Darüber hinaus wurde die Schichtdicke des Teils, der zur Schichtdicke D gehörte, gemessen, und sie betrug etwa 20 nm. Die Tiefe des beschädigten Substratabschnitts (vertiefter Abschnitt) betrug etwa 40 nm, und ein Hohlraum wurde im mittleren Teil beobachtet. Der engste Abschnitt des ersten Spalts 8 trat oberhalb der Substratoberfläche und oberhalb der Oberfläche der leitfähigen Schicht auf, und der Spalt hierauf (der Abstand zwischen den Punkten A und B in 2B) betrug etwa 4 nm.
  • Schließlich wurden die Abscheidungen in der Nähe des Spalts, der in der leitfähigen Schicht der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels gebildet wurde, einer Elementanalyse mit Elektronensondemikroanalyse, Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie und Auger-Elektronenspektroskopie unterzogen, und es wurde festgestellt, das die Abscheidungen Kohlenstoffschichten waren, die Kohlenstoff in einer Matrixform enthielten.
  • Es zeigte sich anhand der Beobachtungsergebnisse, daß in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b, die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten, und die Vorrichtung hatte eine ähnliche Form wie in 2B gezeigt. Daher wurde gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und einem hohen Emissionswirkungsgrad η erzielt. Darüber hinaus wurden die Vorrichtungen von Beispiel 2 und den Vergleichenden Beispielen 3, 4 über den gleichen Zeitraum angesteuert, und es stellte sich heraus, daß die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele früher eine Verschlechterung der Kenndaten der Elektronenemission zeigten als die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, die Erscheinung, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladung, wurde in den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele beobachtet, und die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels hatte sehr stabile Kenndaten.
  • Beispiel 3
  • Die grundlegende Anordnung der elektronenemittierenden Vorrichtung entsprechend dem vorliegenden Beispiel ist ähnlich dem Grundriß und dem Querschnitt der 1A und 1B, und dem vergrößerten Grundriß und dem vergrößerte Querschnitt der
  • 3A und 3B.
  • Beim vorliegenden Beispiel wurden die Schritte ähnlich denen in Beispiel 1 bis zu Schrtt-d durchgeführt.
  • Schritt-e
  • Zur Durchführung des Aktivierungsschritts als nächstes wurde Tolunitril über ein langsames Ausströmventil in die Vakuumkammer eingeleitet, und der Druck von 1,3 × 10–4 Pa wurde aufrechterhalten. Dann wurde der Aktivierungsvorgang an der Vorrichtung im Anschluß an den Formierungsvorgang durchgeführt, indem die elektrische Spannung der in 8A gezeigten Wellenform an die Vorrichtungselektroden 2, 3 an die Vorrichtung unter den Bedingungen, daß T1 2 ms, T1' 1 ms, T2 10 ms und die Amplitude ±15 V betrug, angelegt (7A bis 7D). Zu diesem Zeitpunkt war die an die Vorrichtungselektrode 3 angelegte elektrische Spannung positiv, und der Vorrichtungsstrom If war in Flußrichtung von der Vorrichtungselektrode 3 zur Vorrichtungselektrode 2 positiv. Nachdem nach etwa 30 Minuten bestätigt wurde, daß sich der Vorrichtungsstrom im Bereich II der 9 befand, wurde die Erregung gestoppt, und das langsame Ausströmventil wurde geschlossen, dadurch war der Aktivierungsvorgang beendet.
  • Andererseits wurden die Aktivierung unter den folgenden Bedingungen an den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 5 und 6 durchgeführt, die dem gleichen Formierungsschritt wie die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels unterworfen wurden.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 5: Die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Tolunitrils 1,3 × 10–2 Pa betrug.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 6: Die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Tolunitrils 1,3 × 10–6 Pa betrug.
  • Schritt-f
  • Nachfolgend wurde der Stabilisierungsschritt durchgeführt. Die Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung wurden durch ein Heizgerät aufgeheizt, und die Evakuierung des Inneren der Vakuumkammer wurde durchgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 250°C gehalten wurde. Das Aufheizen mit dem Heizgerät wurde nach 20 Stunden beendet, und die Temperatur wurde auf Zimmertemperatur erniedrigt. Der Druck im Inneren der Vakuumkammer betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 1 × 10–8 Pa.
  • Dann wurden die Kenndaten der Elektronenemission gemessen.
  • Der Abstand H zwischen der Anodenelektrode 44 und der elektronenemittierenden Vorrichtung wurde auf 4 mm eingestellt, und die Spannung von 1 kV wurde von der Hochspannungsversorgung 43 an die Anodenelektrode 44 angelegt. In diesem Zustand wurde die Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von 15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 41 angelegt, und der Vorrichtungsstrom If sowie der Emissionsstrom Ie wurden für jede der Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele bei Verwendung des Strommeßgeräts 40 und des Strommeßgeräts 42 gemessen.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,0 mA, Emissionsstrom Ie = 18,5 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,26%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 5 zeigte die folgenden werte: Vorrichtungsstrom If = 7,0 mA, Emissionsstrom Ie = 5,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,07%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 6 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 2,0 mA, Emissionsstrom Ie = 4,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,20%.
  • Dieses Ergebnis verdeutlichte, daß die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels den größeren Emissionsstrom Ie und den höheren Elektronenemissionswirkungsgrad η gegenüber den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele hatte.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele, die mit Hilfe der obigen Schritte hergestellt wurden, wurden mit einem Kraftmikroskop und einem Transmissionselektronenmikroskop in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beobachtet.
  • Als erstes wurde die Morphologie der Ebenen, einschließlich der elektronenemittierenden Zone 5 der Vorrichtungen mit dem Kraftmikroskop beobachtet. Die Form der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels war ähnlich der Form der in 3A gezeigten Ebenen. Und zwar wurden die Abscheidungen 21a, 21b auf beiden Seiten des Spalts 7, die in der leitfähigen Schicht 4 gebildet wurden, beobachtet. Aus der Information der Schichtdicke, die vom Kraftmikroskop erhalten wurde, betrug die Schichtdicke des höchsten Abschnitts der Abscheidung etwa 50 nm, bezogen auf die Oberfläche der leitfähigen Schichten 4a, 4b, und die Ablagerungen bei dieser Schichtdicke hatten eine Gürtelform mit der Breite von etwa 50 nm. Andererseits wurden die Abscheidungen auch in ähnlicher Weise bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 5 beobachtet, jedoch die Schichtdicken der Abscheidungen waren weitgehend gleichförmig, und die bei der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels beobachtete Gürtelform wurde nicht beobachtet. Wurde die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 6 beobachtet, waren Orte mit und ohne die Abscheidungen auf beiden Seiten des zweiten Spalts 7, der in der leitfähigen Schicht gebildet wurde, verbreitet.
  • Als nächstes wurde ein Querschnitt, der die Abscheidungen jeder Vorrichtung enthielt, bei Verwendung des Transmissionselektronenmikroskops beobachtet.
  • Es ergab sich, daß die Abscheidungen in der Nähe des Spalts 8 der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels eine ähnliche Form hatte wie die in 3B gezeigte Form, die Schichtdicke des Abschnitts, die der Abscheidung 21a, entspricht, betrug etwa 30 nm und die Schichtdicke des Abschnitts, die der Abscheidung 21b entspricht, betrug etwa 50 nm. Die Abscheidung 21a war über die leitfähige Schicht 4a mit der Vorrichtungselektrode 2 der 1A, 1B verbunden, während die Abscheidung 21b über die leitfähige Schicht 4b mit der Vorrichtungselektrode 3 der 1A und 1B verbunden war. Die Schichtdicke des Teils, der der Schichtdicke D entspricht, wurde darüber hinaus gemessen, und das Ergebnis war etwa 25 nm. Der engste Abschnitt des ersten Spalts 8 trat oberhalb der Substratoberfläche und oberhalb der Oberfläche der leitfähigen Schicht auf, und der Spalt hierauf (der Abstand zwischen A und B in 2B) betrug etwa 3 nm.
  • Die Tiefe des beschädigten Substratabschnitts (der vertiefte Abschnitt) betrug etwa 30 nm, und ein Hohlraum wurde im Mittelteil beobachtet.
  • Andererseits bedeckten bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 5 dicke Abscheidungen den gesamten Spaltteil, der in der leitfähigen Schicht gebildet wurde, und die in 2B gezeigte Form wurde nicht beobachtet.
  • Darüber hinaus bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 6 konnte, wegen eines geringen Abscheidungsbetrags der Abscheidung, keine genaue Form bestimmt werden.
  • Schließlich wurden die Abscheidungen in der Nähe des Spalts, der in der leitfähigen Schicht der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels gebildet wurde, einer Elementanalyse mit Elektronensondemikroanalyse, Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie und Auger-Elektronenspektroskopie unterzogen, und es wurde festgestellt, das die Abscheidungen Kohlenstoffschichten waren, die Kohlenstoff in einer Matrixform enthielten.
  • Es zeigte sich anhand der Beobachtungsergebnisse, daß in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b, die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten, der beschädigte Substratabschnitt 22 hatte den Hohlraum, und die Vorrichtung hatte eine ähnliche Form wie in 3B gezeigt. Daher wurde gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und einem hohen Emissionswirkungsgrad η erzielt. Darüber hinaus wurden die Vorrichtungen von Beispiel 3 und den Vergleichenden Beispielen 5, 6 über den gleichen Zeitraum angesteuert, und es stellte sich heraus, daß die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele früher eine Verschlechterung der Kenndaten der Elektronenemission zeigten als die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, Teile der Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele zeigten eine schnelle Verschlechterung der Vorrichtungskenndaten, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladung, und die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels hatte stabile Kenndaten mit geringer Verschlechterung.
  • Beispiel 4
  • Die grundlegende Anordnung der elektronenemittierenden Vorrichtung entsprechend beim vorliegenden Beispiel ist ähnlich der von Beispiel 3 und der im Grundriß und im Querschnitt gezeigten 1A und 1B, und der vergrößerte Grundriß und der vergrößerte Querschnitt der 3A und 3B.
  • Beim vorliegenden Beispiel wurden die Schritte ähnlich denen in Beispiel 1 bis zu Schrtt-d durchgeführt.
  • Schritt-e
  • Zur Durchführung des Aktivierungsschritts als nächstes wurde Akrylnitril über ein langsames Ausströmventil in die Vakuumkammer eingeleitet, und der Druck von 1,3 × 10–2 Pa wurde aufrechterhalten. Dann wurde der Aktivierungsvorgang an der Vorrichtung im Anschluß an den Formierungsvorgang durchgeführt, indem die elektrische Spannung der in 8B gezeigten Wellenform an die Vorrichtungselektroden 2, 3 der Vorrichtung unter den Bedingungen, daß T1 1 ms, T1' 0,5 ms, T2 10 ms und die Amplitude ±14 V betrug, angelegt. Zu diesem Zeitpunkt war die an die Vorrichtungselektrode 3 angelegte elektrische Spannung positiv, und der Vorrichtungsstrom If war in Flußrichtung von der Vorrichtungselektrode 3 zur Vorrichtungselektrode 2 positiv. Nachdem nach etwa 30 Minuten bestätigt wurde, daß sich der Vorrichtungsstrom im Bereich II der 9 befand, wurde die Erregung gestoppt, und das langsame Ausströmventil wurde geschlossen, dadurch war der Aktivierungsvorgang beendet.
  • Andererseits wurde die Aktivierung unter folgenden Bedingungen an den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 7 und 8 durchgeführt, die dem gleichen Formierungsschritt wie die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels unterworfen wurden.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 7: die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Akrylnitrils 1,3 Pa betrug.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 8: die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Akrylnitrils 1,3 × 10–4 Pa betrug.
  • Schritt-f
  • Nachfolgend wurde der Stabilisierungsschritt durchgeführt. Die Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung wurden durch ein Heizgerät aufgeheizt, und die Evakuierung des Inneren der Vakuumkammer wurde durchgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 250°C gehalten wurde. Das Aufheizen mit dem Heizgerät wurde nach 20 Stunden beendet, und die Temperatur wurde auf Zimmertemperatur erniedrigt. Der Druck im Inneren der Vakuumkammer betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 1 × 10–8 Pa.
  • Dann wurden die Kenndaten der Elektronenemission gemessen.
  • Der Abstand H zwischen der Anodenelektrode 44 und der elektronenemittierenden Vorrichtung wurde auf 4 mm eingestellt, und die Spannung von 1 kV wurde von der Hochspannungsversorgung 43 an die Anodenelektrode 44 angelegt. In diesem Zustand wurde die Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von 15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 41 angelegt, und der Vorrichtungsstrom If sowie der Emissionsstrom Ie wurden für jede der Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele bei Verwendung des Strommeßgeräts 40 und des Strommeßgeräts 42 gemessen.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 5,5 mA, Emissionsstrom Ie = 15,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,27%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 7 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,5 mA, Emissionsstrom Ie = 5,5 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,07%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 8 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 4,0 mA, Emissionsstrom Ie = 10,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,25%.
  • Dieses Ergebnis verdeutlichte, daß die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels den größeren Emissionsstrom Ie und den höheren Elektronenemissionswirkungsgrad η gegenüber den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele hatte.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der mit Hilfe der obigen Schritte hergestellten Vergleichenden Beispiele wurden mit einem Kraftmikroskop und einem Transmissionselektronenmikroskop in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beobachtet. Es wurde festgestellt, daß die Form der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b hatte, die ähnlich der in den 3A und 3B gezeigten Form war. Bei der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels war die Schichtdicke der Abschnitts, der zur Abscheidung 21a, in 2b gehört, etwa 20 nm, und die Schichtdicke der Abschnitts, der zur Abscheidung 21b gehört, etwa 40 nm betrug. Darüber hinaus wurde die Schichtdicke des Teils, der zur Schichtdicke D gehörte, gemessen, und sie betrug etwa 20 nm. Die Tiefe des beschädigten Substratabschnitts (vertiefter Abschnitt) betrug etwa 40 nm und ein Hohlraum wurde im mittleren Teil beobachtet. Der engste Abschnitt des ersten Spalts 8 trat oberhalb der Substratoberfläche und oberhalb der Oberfläche der leitfähigen Schicht auf, und der Spalt darauf (der Abstand zwischen A und B in 2B) betrug etwa 4 nm.
  • Schließlich wurden die Abscheidungen in der Nähe des Spalts, der in der leitfähigen Schicht der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels gebildet wurde, einer Elementanalyse mit Elektronensondemikroanalyse, Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie und Auger-Elektronenspektroskopie unterworfen, und es wurde festgestellt, daß die Abscheidungen Kohlenstoffschichten waren, die Kohlenstoff als eine Matrix enthielten.
  • Es zeigte sich anhand der Beobachtungsergebnisse, daß in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b ebenfalls die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten, und die Vorrichtung hatte eine ähnliche der in 3B gezeigten Form. Daher wurde gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und einem hohen Emissionswirkungsgrad n erzielt. Darüber hinaus wurden die Vorrichtungen von Beispiel 4 und den Vergleichenden Beispielen 7, 8 über den gleichen Zeitraum angesteuert, und es stellte sich heraus, daß die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele früher eine Verschlechterung der Kenndaten der Elektronenemission zeigten als die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, die Erscheinung, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladung, wurde bei den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele beobachtet, und die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels hatte sehr stabile Kenndaten.
  • Beispiel 5
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wurden die Schritte ähnlich wie in Beispiel 5 ausgeführt, außer das die Wellenform der in 15 gezeigten angelegten elektrischen Spannung beim Aktivierungsvorgang von Schritt-f verwendet wurde.
  • Die Ergebnisse waren, daß die Abscheidungen 21a, 21b die Kohlenstoffschichten, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix waren, sie hatten die Form ähnlich der in 3B gezeigten, und gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und mit hohem Emissionswirkungsgrad η wurde, wie in Beispiel 3, erzielt.
  • Beispiel 6
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wurden die Schritte ähnlich wie in Beispiel 5 ausgeführt, außer das die Wellenform der in 16A gezeigten angelegten elektrischen Spannung zuerst für 20 Minuten angelegt wurde, und dann die Wellenform der in
  • 16B gezeigten angelegten elektrischen Spannung für 10 Minuten beim Aktivierungsvorgang von Schritt-f angelegt wurde.
  • Die Ergebnisse waren, daß die Abscheidungen 21a, 21b die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten, sie hatten die Form ähnlich der in
  • 3B gezeigten, und gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und mit hohem Emissionswirkungsgrad n wurde, wie in Beispiel 3, erzielt.
  • Beispiel 7
  • Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts mit der Elektronenquelle, in der eine Vielzahl von elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp in der einfachen Matrixanordnung angeordnet sind.
  • Ein Grundriß einer Teils des Elektronenquellensubstrats wird in 17 gezeigt. Ein Querschnitt entlang der strichpunktierten Linie 18-18 von 17 wird in 18 gezeigt. In 17 und in 18 bezeichnen die gleichen Symbole die gleichen Elemente. Die Bezugszeichen bedeuten: 71 das Substrat, 72 die Drähte in X-Richtung (auch untere Drähte genannt), entsprechend den Dxm in 11, 73 die Drähte in Y-Richtung (auch obere Drähte genannt), entsprechend den Dyn in 11, 171 die Zwischenisolationsschicht und 172 ein Kontaktloch zur elektrischen Verbindung zwischen der Vorrichtungselektrode 2 und dem unteren Draht. 72.
  • Das Herstellungsverfahren wird genauer beschrieben, entsprechend der Abfolge von Schritten unter Bezugnahme auf die 19A bis 19D und auf die 20A bis 20D.
  • Schritt-a
  • Auf dem Substrat 71, auf dem eine Silizium(II)-oxidschicht mit einer Schichtdicke von 0,5 μm auf eine gereinigte Kronglasschicht, durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wurde, wurden Chrom und Gold nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise von 0,6 μm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht, und danach wurde ein Photolack (AZ1370 der Firma Hoechst) durch Aufschleudern mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Danach wurde der Photolack gesintert und ein Photomaskenbild wurde belichtet und entwickelt, um Photolackmaske der unteren Drähte zu bilden. Dann wurde die aufgebrachte Gold-/Chromschicht naßgeätzt, wobei die unteren Drähte 72 in die bestimmte Form gebracht wurden (19A).
  • Schritt-b
  • Dann wurde die Zwischenisolationsschicht 171 einer Silizium(II)-oxidschicht mit eine Schichtdicke von 1,0 μm durch Hochfrequenz-kathodenzerstäubung aufgebracht (19B).
  • Schritt-c
  • Eine Photolackmaske zur Bildung der Kontaktlöcher 172 wurde auf der Zwischenisolationsschicht 171, die in Schritt-b aufgebracht wurde, wurde angeordnet. Unter Verwendung dieser Maske wurde die Zwischenisolationsschicht 171 geätzt, um die Kontaktlöcher 172 darin zu bilden (19C).
  • Schritt-d
  • Danach wurde eine Maske zu Bildung der Vorrichtungselektroden 2, 3 und des Vorrichtungselektrodenspalts L mit einem Photolack (RN-2000-41, Firma Hitachi Kasei K. K) gebildet, und dann wurden Titan und Platin nacheinander hierauf mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 0,1 μm mit Hilfe der Kathodenzerstäubung aufgebracht. Die Photolackmaske wurde anschließend in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst, und die Platin-/Titan-Abscheidungsschicht wurde einem Abtragungsätzen unterworfen, wobei die Vorrichtungselektroden 2, 3 mit einem Vorrichtungselektrodenspalt L = 3 μm und der Vorrichtungselektrodenbreite W = 0,3 mm gebildet wurden ( 19D).
  • Schritt-e
  • Eine Photolackmaske für die oberen Drähte 73 wurden auf den Vorrichtungselektroden 2, 3 gebildet und danach wurden Titan und Gold nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 0,5 μm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Die überflüssigen Abschnitte wurden durch Abtragungsätzen entfernt, wobei die obern Drähte 73 in der bestimmten Form gebildet wurden (20A).
  • Schritt-f
  • Eine Chromschicht 173 mit einer Schichtdicke von 0,1 μm wurde mit Hilfe des Aufdampfens im Vakuum aufgebracht und anschließend strukturiert, um Öffnungsabschnitte in der Form der leitfähigen Schicht 4 zu haben, eine organische Lösung einer Palladiumverbindung (ccp4230, Firma Okuno Seiyaku K. K. ) wurde darauf durch Aufschleudern mit einem Schleudergerät aufgebracht, und es wurde bei 300°C über einen Zeitraum von 10 Minuten gesintert (20B). Die auf diese Weise aus Palladium-Feinteilchen mit Palladium als Hauptbestandteil hergestellte leitfähige Schicht 4 hatte eine Schichtdicke von 10 nm und der Flächenwiderstand hatte den Wert 2 × 104 Ω/❒.
  • Schritt-g
  • Die Chromschicht 173 und die leitfähigen Schicht 4 wurden nach dem Sintern mit einem Säureätzmittel geätzt, um die Schicht zusammen mit den überflüssigen Abschnitten der leitfähigen Schicht zu entfernen, wobei die leitfähige Schicht in einem bestimmten Struktur gebildet wurde (20C).
  • Schritt-h
  • Eine Photolackmaske wurde gebildet, um Öffnungsabschnitte der Kontaktlöcher 172 zu erhalten, und anschließend wurden Titan und Gold nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 0,5 μm mit Hilfe des Aufdampfens im Vakuum aufgebracht. Die überflüssigen Anteile wurden durch Abtragungsätzen entfernt, wobei die Kontaktlöcher 172 aufgefüllt wurden (20D).
  • Entsprechend der oben angeführten Schritte wurden die unteren Drähte 72, die Zwischenisolationsschicht 171, die oberen Drähte 73, die Vorrichtungselektroden 2, 3 und die leitfähigen Schicht 4 auf dem isolierenden Substrat 71 gebildet.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 und 13A ein Beispiel der Herstellung einer Elektronenquelle und eines Anzeigegeräts, das das, wie oben beschrieben, hergestellte Elektronenquellesubstrat verwendet, beschrieben.
  • Das Substrat 71 mit den, wie oben beschrieben, hergestellten Vorrichtungen wurde auf der Rückwand 81 und die Frontplatte 86 (in der die fluoreszierende Schicht 84 und die metallische Rückwand 85 auf der inneren Oberfläche des Glassubstrats 83 gebildet wurden) wurden 5 mm oberhalb des Elektronenquellensubstrats 71 durch den Stützrahmen 82 angeordnet. Eine Glasmasse wurde angewendet, um die Teile zwischen der Frontplatte 86, dem Stützrahmen 82 und der Rückwand 81 zu verbinden, wobei die Teile bei 400 °C in der Atmosphäre über einen Zeitraum von 10 Minuten gesintert wurde, wobei das Sintern bewirkt, daß das verkapselte Anzeigefeld (die Hülle 88 in 12) gebildet wird. Die Montage des Substrats 71 an die Rückwand 81 wurde ebenfalls mit der Glasmasse durchgeführt.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel bezeichnet Bezugszeichen 74 von 12 die elektronenemittierende Vorrichtung vor der Bildung der elektronenemittierende Zone (beispielsweise entsprechend 5B) und die Bezugszeichen 72, 73 die Vorrichtungsdrähte in X- beziehungsweise in Y-Richtung.
  • Die fluoreszierende Schicht 84 bestand aus dem fluoreszierenden Material beim Streifemuster (13A), und die fluoreszierende Schicht 84 wurde hergestellt, indem zuerst die schwarzen Streifen gebildet wurden und anschließend das Überziehen der Spaltabschnitte zwischen ihnen mit dem fluoreszierenden Material 92 der entsprechenden Farben durch den Aufschlämmvorgang. Das Material für die schwarzen Streifen war ein Material, dessen Hauptkomponente das üblicherweise viel verwendete Graphit war.
  • Die metallische Rückwand 85 wurde auf der inneren Oberflächenseite der fluoreszierende Schicht 84 gebildet. Die metallische Rückwand 85 wurde nach der Herstellung der fluoreszierende Schicht 84 hergestellt, indem ein Glättungsvorgang (üblicherweise Beschichtung genannt) der inneren Oberfläche der fluoreszierende Schicht 84 durchgeführt wird, und danach wurde das Aluminium mit Hilfe des Aufdampfens im Vakuum aufgebracht.
  • In bestimmten Fällen wird die Frontplatte 86 mit einer lichtdurchlässigen Elektrode (hier nicht gezeigt) auf der äußeren Oberfläche der fluoreszierende Schicht 84 versehen, um die elektrischen Leitungseigenschaften der fluoreszierende Schicht 84 zu verbessern. Das vorliegenden Beispiel jedoch erreichte die ausreichenden elektrischen Leitungseigenschaften nur durch Verwendung der metallischem Rückwand 85, weshalb die lichtdurchlässige Elektrode nicht bereitgestellt werden mußte.
  • Anläßlich des oben erwähnten Sinterns wurde ausreichend Abgleich der einzelnen Teile durchgeführt, um Übereinstimmung zwischen der Vorrichtung und den fluoreszierenden Materialien 92 der entsprechenden Farben im Farbfall zu erzielen.
  • Die Umgebung des verkapselten Anzeigefelds, die wie oben beschrieben, vervollständigt wurde, wurde über einen Absaugstutzen (hier nicht gezeigt) durch eine Vakuumpumpe evakuiert. Nachdem ein ausreichender Grad des Vakuums erreicht war, wurde der Formierungsvorgang bei der leitfähigen Schicht 4 durchgeführt, indem die Spannungen an den Vorrichtungselektroden 2, 3 der Vorrichtungen 74 über die externen Anschlüsse Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doym angelegt wurde. Die Spannungswellenform des Formierungsvorgangs war die gleiche wie in 6B gezeigt.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wurde der Formierungsvorgang bei einer Vakuumumgebung von etwa 1,3 × 10–3 Pa mit T1 = 1 ms und t2 = 10 ms durchgeführt.
  • Die Evakuierung wurde fortgeführt, bevor der Druck auf dem Feld den Druck von 10–6 Pa erreichte. Danach wurde Tolunitril über das Austrittsrohr des Überzugs eingeleitet, wodurch der Gesamtdruck 1,3 × 10–4 Pa wurde. Dieser Zustand wurde aufrechterhalten. Danach wurde der Aktivierungsvorgang ausgeführt, indem die Spannung mit der in 8A gezeigten Wellenform bei den Bedingungen von T1 = 1 ms, T2 = 10 ms und der Amplitude von ±15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 der Vorrichtung 74 an den externen Anschlüssen Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn angelegt wurde. Zu diesem Zeitpunkt war die elektrische Spannung der Vorrichtungselektrode 3 positiv.
  • Die Formierungs- und Aktivierungsvorgänge wurden, wie oben bei der Bildung der elektronenemittierende Vorrichtung 74 beschrieben, durchgeführt.
  • Dann wurde der gesamte verkapselten Anzeigefelds bei 250°C evakuiert und anschließend wurde die Temperatur auf Zimmertemperatur erniedrigt. Nachdem der innere Druck auf etwa 10–7 Pa reduziert wurde, wurde das Ausströmrohr (hier nicht gezeigt) mit einem Gasbrenner aufgeheizt, um abgeschmolzen zu werden, was zur Verkapselung der Hülle führte.
  • Beim letzten Schritt wurde zur Aufrechterhaltung des internen Drucks nach der Verkapselung ein Gettervorgang mit Hochfrequenzheizen durchgeführt.
  • Beim Bildanzeigegerät des vorliegenden Beispiels, dessen Herstellung, wie oben beschrieben, abgeschlossen wurde, wurden Abtast- und Modulationssignale jeweils durch (hier nicht gezeigte) signalerzeugende Mittel an jede der elektronenemittierenden Vorrichtungen über die externen Anschlüsse Dox1 bis Doxm, Doy1 bis Doyn angelegt, wobei die Vorrichtungen Elektronen emittierten. Die Hochspannung von nicht weniger als 5 kV wurde an die metallische Rückwand 85 über den Hochspannungsanschluß 87 angelegt, um die Elektronenstrahlen zu beschleunigen, und um dafür zu sorgen, daß die Strahlen mit der fluoreszierenden Schicht 83 zusammenprallen, um dort Erregung und Leuchtdichte hervorzubringen, wobei das Bild angezeigt ist.
  • Als Ergebnis war das Bilderzeugungsgerät des vorliegenden Beispiels in der Lage, stabil gute Bilder mit großer Leuchtdichte über einen langen Zeitraum anzuzeigen.
  • Beispiel 8
  • Beim vorliegenden Beispiel wurde das in Beispiel 7 hergestellte Bilderzeugungsgerät durch die in 14 gezeigte Steuerschaltung angesteuert, um die Anzeige entsprechend den Fernsehsignalen des NTSC-Systems zu erreichen.
  • Beim Anzeigegerät des vorliegenden Beispiels ist es besonders leicht, die Dicke des Anzeigefeldes mit den elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp als Elektronenstrahlquellen herabzusetzen, und auf diese Weise kann die Tiefe des Anzeiggeräts herabgesetzt werden. Hinzu kommt, daß das Anzeigefeld mit den elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp als Elektronenstrahlquellen sich einfach in einem großen Anzeigefeld bilden läßt, eine große Leuchtdichte und hervorragende Feldwinkelkenndaten hat, wodurch das Anzeigegerät des vorliegenden Beispiels von großer Anziehungskraft mit voller Erscheinung und mit gutem Sichtbereich.
  • Das Anzeigegerät des vorliegenden Beispiels war in der Lage, stabil gute Fernsehbilder entsprechend den Fernsehsignalen des NTSC-Systems anzuzeigen.
  • Beispiel 9
  • Der Grundaufbau der elektronenemittierenden Vorrichtung ist der gleiche wie der im Grundriß und im Querschnitt von 1A und von 1B und dem vergrößerten Grundriß und dem vergrößerten Querschnitt von 2A und von 2B gezeigte.
  • Das Herstellungsverfahren der elektronenemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenleitungstyp bei vorliegenden Beispiel ist grundsätzlich das gleiche wie in den 5A bis 5C und den 7A bis 7C gezeigt. Der Grundaufbau und das Herstellungsverfahren der Vorrichtung entsprechend dem vorliegenden Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, die 2A, 2B, die 5A bis 5C und die 7A bis 7D beschrieben.
  • Das Herstellungsverfahren wird unten entsprechend der Abfolge von Schritten unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, auf die 2A, 2B, auf die 5A bis 5C und auf die 7A bis 7D beschrieben.
  • Schritt-a
  • Als erstes wurde ein Photolack (RD-2000N, Firma Hitachi Kasei) in der Struktur gebildet, in der die Vorrichtungselektroden 2, 3 und der bestimmte Spalt L zwischen den Vorrichtungselektroden auf einem gereinigten Substrat 1 angeordnet werden sollen, und Titan und Nickel werden nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise mit einer Schichtdicke von 30 nm durch Elektronenstrahlaufdampfen aufgebracht. Danach wurde die Photolackmaske mit einem organischen Lösungsmittel aufgelöst, und die aufgebrachten Platin-/Titanschichten wurden abgetragen, wobei die Vorrichtungselektroden 2, 3 mit dem Vorrichtungselektrodenabstand L von 3 μm und mit der Vorrichtungselektrodenbreite W von 500 μm gebildet wurde ( 5A).
  • Schritt-b
  • Eine Chromschicht wurde mit einer Schichtdicke von 100 nm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht, und sie wurde so strukturiert, eine Öffnung entsprechend der Form der leitfähigen Schicht, wie nachstehend beschrieben wird, zu bilden. Eine Lösung mit einer organische Palladiumverbindung (ccp4230, Firma Okuno Seiyaku K. K.) wurde auf der Schicht durch Aufschleudern mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht, und sie wurde bei 300 °C über einen Zeitraum von zwölf Minuten gesintert. Die so hergestellte leitfähige Schicht 4, die als Hauptbestandteil Palladiumoxid enthält, hatte eine Schichtdicke von 10 nm, und der Flächenwiderstand Rs betrug 2 × 104 Ω/❒. Die hier angegebene "Schicht aus Feinteilchen" bedeutet eine Schicht einer Ansammlung von Feinteilchen, wie weiter oben beschrieben.
  • Schritt-c
  • Die Chromschicht und die leitfähige Schicht 4 wurden nach dem Sintern mit einem Säureätzmittel geätzt, wobei die leitfähige Schicht 4 in der Breite W' von 300 μm und in der vorgegebenen Struktur gebildet wurde (5B).
  • Entsprechend den obigen Schritten wurden die Vorrichtungselektroden 2, 3 und die leitfähige Schicht 4 auf dem Substrat 1 gebildet.
  • Die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 9 und 10 wurden mit den gleichen Schritten hergestellt.
  • Schritt-d
  • Danach wurde die obige Vorrichtung in das Meß-/ Auswertungssystem der 4 gebracht, und die Innenseite wurde mit einer Vakuumpumpe evakuiert. Nachdem der Druck einen Wert von 1 × 10–6 Pa erreicht hatte, wurde an die Vorrichtungselektroden 2, 3 der Vorrichtung mit Hilfe der Stromversorgung 41 eine Vorrichtungsspannung Vf angelegt, wodurch der Formierungsvorgang durchgeführt wurde. Dieser Vorgang bildete den zweiten Spalt 7 in der leitfähigen Schicht.
  • Die Spannungswellenform bei dem Formierungsvorgang entsprach der in 68 gezeigten (5C und 7A).
  • In 6B bedeuten die Größen T1 und T2 die Impulsbreite und den Impulsabstand des Spannungswellenform. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde der Formierungsvorgang unter den Bedingungen durchgeführt, daß der Wert von T1 1 ms, der Wert von T2 16,7 ms war, und der Amplitudenwert der Dreieckswellen wurde in Schritten von 0,1 V erhöht. Während des Formierungsvorgangs wurde ein Widerstandsmeßimpuls mit dem Spannungswert von 0,1 V zwischen den Impulsen zur Formierung angeordnet, und der ohmsche Widerstand wurde hierbei gemessen. Das Ende des Formierungsvorgangs wurde zu dem Zeitpunkt bestimmt, wenn ein durch den Widerstandsmeßimpuls gemessener Wert nicht kleiner als etwa 1 MΩ wurde, und gleichzeitig wurde das Anlegen elektrischer Spannung an die Vorrichtung beendet. Der während der Formierung maximal anliegende Spannungswert, betrug etwa 5 V.
  • Schritt-e
  • Zur Durchführung des Aktivierungsschritts als nächstes wurde Tolunitril über ein langsames Ausströmventil in die Vakuumkammer eingeleitet, und der Druck von 1,3 × 10–4 Pa wurde aufrechterhalten. Dann wurde nach der Formierungsvorgang, wie in 23 gezeigt, über die Vorrichtungselektroden 2, 3 an die Vorrichtung eine Spannung in der Weise angelegt, daß die Vorrichtungselektrode 2 auf einem Potential von 0 V gehalten wurde, während der Spannung der Vorrichtungselektrode 3 mit einer konstanten Geschwindigkeit von 6 V auf 15 V erhöht wurde, um danach den Wert von 15 V beizubehalten, und anschließend wird der Spannungswert invertiert (–15 V), um auf diese Weise den Aktivierungsvorgang auszuführen (7A bis 7D). Zu diesem Zeitpunkt war an die Vorrichtungselektrode 3 angelegte Spannung positiv, und der Vorrichtungsstrom If war in Flußrichtung von der Vorrichtungselektrode 3 zur Vorrichtungselektrode 2 positiv. Nachdem nach etwa 60 Minuten bestätigt wurde, daß sich der Vorrichtungsstrom im Bereich II der 9 befand, wurde die Erregung gestoppt, und das langsame Ausströmventil wurde geschlossen, dadurch war der Aktivierungsvorgang beendet.
  • Andererseits wurden die Aktivierung unter den folgenden Bedingungen an den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 9 und 10 durchgeführt, die dem gleichen Formierungsschritt wie die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels unterworfen wurde.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 9: die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Tolunitrils 1,3 × 10–2 Pa betrug.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 10: die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Tolunitrils 1,3 × 10–6 Pa betrug.
  • Schritt-f
  • Nachfolgend wurde der Stabilisierungsschritt durchgeführt. Die Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung wurden durch ein Heizgerät aufgeheizt, und die Evakuierung des Inneren der Vakuumkammer wurde durchgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 250 °C gehalten wurde. Das Aufheizen mit dem Heizgerät wurde nach 20 Stunden beendet, und die Temperatur wurde auf Zimmertemperatur erniedrigt. Der Druck im Inneren der Vakuumkammer betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 1 × 10–8 Pa.
  • Dann wurden die Kenndaten der Elektronenemission gemessen.
  • Der Abstand H zwischen der Anodenelektrode 44 und der elektronenemittierenden Vorrichtung wurde auf 4 mm eingestellt, und die Spannung von 1 kV wurde von der Hochspannungsversorgung 43 an die Anodenelektrode 44 angelegt. In diesem Zustand wurde die Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von 15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 41 angelegt, und der Vorrichtungsstrom If sowie der Emissionsstrom Ie wurden für jede der Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele bei Verwendung des Strommeßgeräts 40 und des Strommeßgeräts 42 gemessen.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,0 mA, Emissionsstrom Ie = 17,5 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,25%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 9 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,0 mA, Emissionsstrom Ie = 5,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad n (= Ie/If) = 0,07%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 10 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 2,0 mA, Emissionsstrom Ie = 4,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,20%.
  • Dieses Ergebnis verdeutlichte, daß die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels den größeren Emissionsstrom Ie und den höheren Elektronenemissionswirkungsgrad η gegenüber den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele hatte.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele, die mit Hilfe der obigen Schritte hergestellt wurden, wurden mit einem Kraftmikroskop und einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet.
  • Als erstes wurde die Morphologie der Ebenen, einschließlich der elektronenemittierenden Zone 5 der Vorrichtungen mit dem Kraftmikroskop beobachtet. Die Form der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels war ähnlich der Form der Ebenen, die in 2A gezeigt wurde. Und zwar wurden die Abscheidungen 21a, 21b auf beiden Seiten des Spalts 7, die in der leitfähigen Schicht 4 gebildet wurden, beobachtet. Aus der Information der Schichtdicke, die vom Kraftmikroskop erhalten wurde, betrug die Schichtdicke des höchsten Abschnitts der Abscheidung etwa 80 nm, bezogen auf die Oberfläche der leitfähigen Schichten 4, und die Ablagerungen bei dieser Schichtdicke hatten eine Gürtelform mit der Breite von etwa 500 nm. Andererseits wurden die Abscheidungen auch in ähnlicher Weise bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 9 beobachtet, jedoch die Schichtdicken der Abscheidungen waren weitgehend gleichförmig, und die bei der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels beobachtete Gürtelform wurde nicht beobachtet. Wurde die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 10 beobachtet, waren Stellen mit und ohne die Abscheidungen auf beiden Seiten des zweiten Spalts 7, der in der leitfähigen Schicht gebildet wurde verbreitet.
  • Als nächstes wurde eine Querschnitt, der die Abscheidungen jeder Vorrichtung enthielt, mit Hilfe des Transmissionselektronenmikroskops beobachtet.
  • Es ergab sich, daß die Abscheidungen in der Nähe des Spalts 8 der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels eine ähnliche Form wie die in 2B gezeigte Form hatte, und die Schichtdicke der Abschnitte, die den Abscheidungen 21a, 21b entsprechen, betrugen etwa 80 nm. Die Abscheidung 21a war über die leitfähige Schicht 4 mit der Vorrichtungselektrode 2 der 1A und 1B verbunden, während die Abscheidung 21b über die leitfähige Schicht 4 mit der Vorrichtungselektrode 3 der 1A und 1B verbunden war. Die Abscheidungen wurden auch auf der leitfähigen Schicht 4 gebildet, und ihre Schichtdicke betrug etwa 20 nm. Die Schichtdicke des Teils, der der Schichtdicke D entspricht, wurde darüber hinaus gemessen, und das Ergebnis war etwa 25 nm. Der engste Abschnitt des ersten Spalts 8 trat oberhalb der Substratoberfläche und oberhalb der Oberfläche der leitfähigen Schicht auf, und der Spalt hierauf (der Abstand zwischen A und B in 2B) betrug etwa 4 nm.
  • Die Tiefe des beschädigten Substratabschnitts (vertiefter Abschnitt) betrug etwa 30 nm, und es wurde bestätigt, daß Kohlenstoffatome ebenfalls im beschädigten Substratabschnitt vorkamen. Ein Hohlraum wurde im Mittelteil beobachtet.
  • Andererseits bedeckten bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 9 dicke Abscheidungen den gesamten Spaltteil, der in der leitfähigen Schicht gebildet wurde, und die in 2B gezeigte Form wurde nicht beobachtet.
  • Darüber hinaus konnte bei der Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 10 wegen eines geringen Abscheidungsbetrags der Abscheidung keine genaue Form bestimmt werden.
  • Schließlich wurden die Abscheidungen in der Nähe des Spalts, der in der leitfähigen Schicht der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels gebildet wurde, einer Elementanalyse mit Elektronensondemikroanalyse, Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie und Auger-Elektronenspektroskopie unterzogen, und es wurde festgestellt, das die Abscheidungen Kohlenstoffschichten waren, die Kohlenstoff in einer Matrixform enthielten.
  • Es zeigte sich anhand der Beobachtungsergebnisse, daß in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b, die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten, auch in dem beschädigten Substratabschnitt 22 befand sich Kohlenstoff, dieser Abschnitt 22 hatte im Mittelteil der Substratoberfläche den Hohlraum, und die Vorrichtung hatte eine ähnliche Form wie in 2B gezeigt. Daher wurde gute Elektronenemission mit großem Emissionsstrom Ie und hohem Emissionswirkungsgrad n erzielt. Darüber hinaus wurden die Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und den Vergleichenden Beispielen 9, 10 über den gleichen Zeitraum angesteuert, und es stellte sich heraus, daß die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele früher eine Verschlechterung der Kenndaten der Elektronenemission zeigten als die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, Teile der Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele zeigten eine schnelle Verschlechterung der Vorrichtungskenndaten, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladung, und die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels hatte stabile Kenndaten mit geringer Verschlechterung.
  • Beispiel 10
  • Beim vorliegenden Beispiel wurden die Schritte ähnlich denen in Beispiel 9 bis zu Schritt-d durchgeführt. Das Substrat 1 war eine Corning 7059-Substrat.
  • Schritt-e
  • Zur Durchführung des Aktivierungsschritts als nächstes wurde Akrylnitril über ein langsames Ausströmventil in die Vakuumkammer eingeleitet, und der Druck von 1,3 × 10–2 Pa wurde aufrechterhalten. Dann wurde die elektrische Spannung an die Vorrichtung im Anschluß an den Formierungsvorgang mit der in 23 gezeigten Wellenform angelegt; Die Spannung wurde von 6 V auf 15 V erhöht, und die Spannung wurde am Punkt beim Spannungswert von +15 V beibehalten, wobei der Aktivierungsvorgang ausgeführt wurde (7A bis 7D). Zu diesem Zeitpunkt wurde die positive elektrische Spannung an die Vorrichtungselektrode 3 angelegt, während die Spannung 0 V an der Vorrichtungselektrode 2 angelegt wurde. Der Vorrichtungsstrom If war in Flußrichtung von der Vorrichtungselektrode 3 zur Vorrichtungselektrode 2 positiv. Nachdem festgestellt wurde, daß die angelegte elektrische Spannung das konstante Potential von 15 V eingenommen hatte, und sich der Vorrichtungsstrom, wie in 9 gezeigt, im Bereich II der 9 befand, wurde etwa 45 Minuten später die Erregung gestoppt, und das langsame Ausströmventil wurde geschlossen, dadurch war der Aktivierungsvorgang beendet.
  • Andererseits wurde die Aktivierung unter folgenden Bedingungen an den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 11, 12 durchgeführt, die dem gleichen Formierungsschritt wie die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels unterworfen wurden.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 11: die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Akrylnitrils 1,3 Pa betrug.
  • Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 12: die gleichen Bedingungen wie im Fall der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, außer daß der Partialdruck beim Einleiten des Akrylnitrils 1,3 × 10–4 Pa betrug.
  • Schritt-f
  • Nachfolgend wurde der Stabilisierungsschritt durchgeführt. Die Vakuumkammer und die elektronenemittierende Vorrichtung wurden durch ein Heizgerät aufgeheizt, und die Evakuierung des Inneren der Vakuumkammer wurde durchgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 250°C gehalten wurde. Das Aufheizen mit dem Heizgerät wurde nach 20 Stunden beendet, und die Temperatur wurde auf Zimmertemperatur erniedrigt. Der Druck im Inneren der Vakuumkammer betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 1 × 10–8 Pa.
  • Dann wurden die Kenndaten der Elektronenemission gemessen.
  • Der Abstand H zwischen der Anodenelektrode 44 und der elektronenemittierenden Vorrichtung wurde auf 4 mm eingestellt, und die Spannung von 1 kV wurde von der Hochspannungsversorgung 43 an die Anodenelektrode 44 angelegt. In diesem Zustand wurde die Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von 15 V an die Vorrichtungselektroden 2, 3 angelegt, wobei die Vorrichtungselektrode 2 auf einer Spannung von 0 V und die Vorrichtungselektrode 3 auf einer Spannung von 15 V unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 41 gehalten wurde, und der Vorrichtungsstrom If sowie der Emissionsstrom Ie wurden für jede der Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele bei Verwendung des Strommeßgeräts 40 und des Strommeßgeräts 42 gemessen.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 5,5 mA, Emissionsstrom Ie = 14,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η (= Ie/If) = 0,24%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 11 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 7,5 mA, Emissionsstrom Ie = 5,5 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η (= Ie/If) = 0,07%. Die Vorrichtung des Vergleichenden Beispiels 12 zeigte die folgenden Werte: Vorrichtungsstrom If = 4,0 mA, Emissionsstrom Ie = 10,0 μA und Elektronenemissionswirkungsgrad η(= Ie/If) = 0,25%.
  • Dieses Ergebnis verdeutlichte, daß die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels den größeren Emissionsstrom Ie und den höheren Elektronenemissionswirkungsgrad η gegenüber den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele hatte.
  • Die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, hergestellt durch die oben beschriebenen Schritte, wurden mit dem Kraftmikroskop und dem Transmissionselektronenmikroskop in ähnlicher Weise wie in Beispiel 9 beobachtet. Es wurde dann festgestellt, daß die Form der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b hatte, die ähnlich der in den 3A und 3B gezeigten Form war. Bei der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels betrug die Schichtdicke des Abschnitts, der zur Abscheidung 21a, in 3b gehört, etwa 20 nm, und die Schichtdicke der Abschnitts, der zur Abscheidung 21b gehört, etwa 60 nm. Darüber hinaus wurde die Schichtdicke des Teils, der zur Schichtdicke D gehörte, gemessen, und sie betrug etwa 20 nm. Die Tiefe des beschädigten Substratabschnitts betrug etwa 40 nm und ein Hohlraum wurde im Mittelteil beobachtet. Der engste Abschnitt des ersten Spalts 8 trat oberhalb der Substratoberfläche und oberhalb der Oberfläche der leitfähigen Schicht auf, und der Spalt darauf (der Abstand zwischen A und B in 3B) betrug etwa 5 nm.
  • Danach wurde der Prüfkopf im Transmissionselektronenmikroskop verengt, und die Elementanalyse des beschädigten Substratabschnitts 22 wurde mit Hilfe der Energiedispersions-Röntgenstrahlspektroskopie durchgeführt. Der beschädigte Substratabschnitt 22 wurde mit dem Substratanteil (nichtzerstörter Anteil) unterhalb der leitfähigen Schicht 4 in der Tiefe, die Äquivalent zum beschädigten Substratabschnitt 22 ist, verglichen, und es wurde festgestellt, daß hier keine Veränderung zwischen dem Verhältnis von Barium und Aluminium in dem Substrat war, jedoch Silizium im beschädigten Substratabschnitt 22 hatte gegenüber Barium und Aluminium abgenommen. Darüber hinaus wurde Kohlenstoff an der Oberfläche des vertieften Abschnitts als ein Hohlraum des beschädigten Substratabschnitts festgestellt.
  • Schließlich wurde die Elementanalyse der Abscheidungen 21a, 21b in der Nähe des ersten Spalts 8 in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels mit Energiedispersions-Röntgenstrahlspektroskopie, Röntgenstrahlphotoelektronenspektroskopie und Auger-Elektronenspektroskopie durchgeführt, und es wurde festgestellt, daß die Abscheidungen Kohlenstoffschichten waren, die Kohlenstoff als eine Matrix enthielten.
  • Es zeigte sich anhand der Beobachtungsergebnisse, daß in der Vorrichtung des vorliegenden Beispiels die Abscheidungen 21a, 21b ebenfalls die Kohlenstoffschichten waren, die graphitähnlichen Kohlenstoff als eine Matrix enthielten und daß die Vorrichtung die Form ähnlich der in 3B gezeigten hatte. Es wurde auch festgestellt, daß der beschädigte Substratabschnitt 22 die Hohlraumstruktur hatte, die Kohlenstoff enthielt und von dem Silizium verbraucht wurde. Mit diesen Ergebnissen wurde gute Elektronenemission mit hohem Emissionswirkungsgrad η erzielt. Die Vorrichtungen des vorliegenden Beispiels und die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele 11, 12 wurden unter den gleichen Bedingungen über den gleichen Zeitraum angesteuert, und es stellte sich heraus, daß die Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele früher eine Verschlechterung der Kenndaten der Elektronenemission zeigten als die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, die Erscheinung, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladung, wurde bei den Vorrichtungen der Vergleichenden Beispiele beobachtet und die Vorrichtung des vorliegenden Beispiels hatte sehr stabile Kenndaten.
  • Beispiel 11
  • Das vorliegenden Beispiels ist ein Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts mit der Elektronenquelle, in der eine Vielzahl von elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp in der einfachen Matrixanordnung angeordnet sind.
  • Ein Grundriß eines Teils des Elektronenquelle wird in 17 gezeigt. Ein Querschnitt entlang der strichpunktierten Linie 18-18 von 17 wird in 18 gezeigt. In 17 und in 18 bezeichnen die gleichen Symbole die gleichen Elemente. Die Bezugszeichen bedeuten: 71 das Substrat, 72 die Drähte in X-Richtung (auch untere Drähte genannt), entsprechend den Dxm in 11, 73 die Drähte in Y-Richtung (auch obere Drähte genannt), entsprechend den Dyn in 11, 4 die leitfähige Schicht, 2 und 3 die Vorrichtungselektroden, 171 die Zwischenisolationsschicht und 172 ein Kontaktloch zur elektrischen Verbindung zwischen der Vorrichtungselektrode 2 und dem unteren Draht. 72.
  • Das Herstellungsverfahren wird genauer beschrieben, entsprechend der Abfolge von Schritten unter Bezugnahme auf die 19A bis 19D und die 20A bis 20D.
  • Schritt-a
  • Auf dem Substrat 71, auf dem eine Silizium(II)-oxidschicht mit einer Schichtdicke von 0,5 μm wurde durch Kathodenzerstäubung auf eine gereinigte Kronglasschicht aufgebracht, Chrom und Gold wurden nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise von 0,6 μm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht, und danach wurde ein Photolack (AZ1370 der Firma Hoechst) durch Aufschleudern mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Danach wurde der Photolack gesintert und ein Photomaskenbild wurde belichtet und entwickelt, um eine Photolackmaske der unteren Drähte 72 zu bilden. Dann wurde die aufgebrachte Gold-/Chromschicht naßgeätzt, wobei die unteren Drähte 72 in die bestimmte Form gebracht wurden (19A).
  • Schritt-b
  • Dann wurde die Zwischenisolationsschicht 171 einer Silizium(II)-oxidschicht mit einer Schichtdicke von 1,0 μm durch Hochfrequenz-Kathodenzerstäubung aufgebracht (19B).
  • Schritt-c
  • Eine Photolackmaske zur Bildung der Kontaktlöcher 172 wurde auf der Zwischenisolationsschicht 171, die in Schritt-b aufgebracht wurde, angeordnet. Unter Verwendung dieser Maske wurde die Zwischenisolationsschicht 171 geätzt, um darin die Kontaktlöcher 172 zu bilden (19C).
  • Schritt-d
  • Danach wurde eine Maske zu Bildung der Vorrichtungselektroden 2, 3 und des Vorrichtungselektrodenspalts L mit einem Photolack (RN-2000N-41, Firma Hitachi Kasei K. K) gebildet, und dann wurden Titan und Platin nacheinander hierauf mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 0,1 μm mit Hilfe der Kathodenzerstäubung aufgebracht. Die Photolackmaske wurde anschließend in einem organische Lösungsmittel aufgelöst, und die Platin-/Titan-Abscheidungsschicht wurde einem Abtragungsätzen unterworfen, wobei die Vorrichtungselektroden 2, 3 mit einem Vorrichtungselektrodenspalt L = 3 μm und der Vorrichtungselektrodenbreite W = 0,3 mm gebildet wurden ( 19D).
  • Schritt-e
  • Eine Photolackmaske für die oberen Drähte 73 wurden auf den Vorrichtungselektroden 2, 3 gebildet und danach wurden Titan und Gold nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 0,5 μm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Die überflüssigen Abschnitte wurden durch Abtragungsätzen entfernt, wobei die obern Drähte 73 in der bestimmten Form gebildet wurden (20A).
  • Schritt-f
  • Eine Chromschicht 173 mit einer Schichtdicke von 0,1 μm wurde mit Hilfe des Aufdampfens im Vakuum aufgebracht und anschließend strukturiert, eine organische Lösung einer Palladiumverbindung (ccp4230, Firma Okuno Seiyaku K. K. ) wurde darauf durch Aufschleudern mit einem Schleudergerät aufgebracht, und es wurde bei 300°C über einen Zeitraum von 10 Minuten gesintert (20B). Die auf diese Weise hergestellte leitfähige Schicht 4 mit Palladium als Hauptbestandteil hatte eine Schichtdicke von 10 nm und der Flächenwiderstand hatte den Wert 2 × 104 Ω/❒.
  • Schritt-g
  • Die Chromschicht 173 und die leitfähigen Schicht 4 wurden nach dem Sintern mit einem Säureätzmittel geätzt, und ein Abtragungsätzen wurde durchgeführt, wobei die leitfähige Schicht in einer bestimmten Struktur gebildet wurde (20C).
  • Schritt-h
  • Eine Photolackmaske wurde gebildet, um andere Abschnitte wie Abschnitte der Kontaktlöcher 172 mit Photolack zu überziehen, und anschließend wurden Titan und Gold nacheinander mit einer Schichtdicke von 5 nm beziehungsweise einer Schichtdicke von 0,5 μm mit Hilfe des Aufdampfens im Vakuum aufgebracht. Die überflüssigen Anteile wurden durch Abtragungsätzen entfernt, wobei die Kontaktlöcher 172 aufgefüllt wurden (20D).
  • Entsprechend den oben angeführten Schritten wurden die unteren Drähte 72, die Zwischenisolationsschicht 171, die oberen Drähte 73, die Vorrichtungselektroden 2, 3 und die leitfähigen Schicht 4 auf dem isolierenden Substrat 71 gebildet.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 und 13A beschrieben ist ein Beispiel der Herstellung einer Elektronenquelle und eines Anzeigegeräts, das die in der oben beschriebenen Weise hergestellte Elektronenquellesubstrat verwendet.
  • Das Substrat 71 mit den, wie oben beschrieben hergestellten Vorrichtungen wurde auf der Rückwand 81 und die Frontplatte 86 (in der die fluoreszierende Schicht 84 und die metallische Rückwand 85 auf der inneren Oberfläche des Glassubstrats 83 gebildet wurden) wurden 5 mm oberhalb des Substrats 71 durch den Stützrahmen 82 angeordnet. Eine Glasmasse wurde angewendet, um die Teile zwischen der Frontplatte 86, dem Stützrahmen 82 und der Rückwand 81 zu verbinden, und die Glasmasse wurde bei 400°C in der Atmosphäre über einen Zeitraum von 10 Minuten gesintert. Die Montage des Substrats 71 an die Rückwand 81 wurde ebenfalls mit der Glasmasse durchgeführt.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel bezeichnet das Bezugszeichen 74 von 12 die elektronenemittierende Vorrichtung vor der Bildung der elektronenemittierenden Zone (beispielsweise entsprechend 5B) und die Bezugszeichen 72, 73 die Vorrichtungsdrähte in X- beziehungsweise in Y-Richtung.
  • Die fluoreszierende Schicht 84 besteht nur aus dem fluoreszierendem Material im einfarbigen Fall, das vorliegenden Beispiels jedoch verwendet die Streifenform. Die schwarzen Streifen wurden zuerst gebildet und anschließend wurden die Spaltabschnitte zwischen ihnen mit dem fluoreszierenden Materialien der entsprechenden Farben überzogen, um die fluoreszierende Schicht 84 herzustellen. Das Material für die schwarzen Streifen war ein Material, dessen Hauptbestandteil das üblicherweise viel verwendete Graphit war. Ein Verfahren zum Beschichten des Glassubstrats 83 mit fluoreszierendem Material war ein Aufschlämmvorgang.
  • Die metallische Rückwand 85 wird üblicherweise auf der inneren Oberflächenseite der fluoreszierende Schicht 84 gebildet. Die metallische Rückwand wurde nach der Herstellung der fluoreszierende Schicht 84 hergestellt, indem der Glättungsvorgang (üblicherweise Beschichtung genannt) der inneren Oberfläche der fluoreszierende Schicht durchgeführt wird, und danach wurde das Aluminium mit Hilfe des Aufdampfens im Vakuum aufgebracht.
  • In bestimmten Fällen wird die Frontplatte 86 mit einer lichtdurchlässigen Elektrode (hier nicht gezeigt) auf der äußeren Oberfläche der fluoreszierende Schicht 84 versehen, um die elektrischen Leitungseigenschaften der fluoreszierende Schicht 84 zu verbessern. Das vorliegenden Beispiel jedoch erreichte die ausreichenden elektrischen Leitungseigenschaften ausschließlich durch Verwendung der metallischem Rückwand, und deshalb mußte die lichtdurchlässige Elektrode nicht bereitgestellt werden.
  • Anläßlich des oben erwähnten Sinterns wurde ausreichend Abgleich der Teile durchgeführt, um Übereinstimmung zwischen den elektronenemittierenden Vorrichtungen und den fluoreszierenden Materialien der entsprechenden Farben im Farbfall zu erzielen.
  • Die im Glasgefäß wie oben beschrieben vervollständigte Umgebung wurde durch einen Absaugstutzen (hier nicht gezeigt) von einer Vakuumpumpe evakuiert. Nachdem ein ausreichender Grad des Vakuums erreicht war, wurde der Formierungsvorgang bei der leitfähigen Schicht 4 durchgeführt, indem die Spannung an den Vorrichtungselektroden 2, 3 der Vorrichtungen 74 über die externen Anschlüsse Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doym angelegt wurde. Die Spannungswellenform des Formierungsvorgangs war die gleiche wie in 6B gezeigt. Die maximal anliegenden Spannung beim Formieren betrug etwa 5 V.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wurde der Formierungsvorgang bei einer Vakuumumgebung von etwa 1,3 × 10–3 Pa mit T1 = 1 ms und T2 = 10 ms durchgeführt.
  • Die Evakuierung wurde durchgeführt, bevor der Druck in dem verkapselten Anzeigefeld den Druck von 10–6 Pa erreichte. Danach wurde Tolunitril über das Austrittsrohr in das verkapselte Anzeigefeld eingeleitet, wodurch der Gesamtdruck 1,3 × 10–4 Pa wurde. Dieser Zustand wurde aufrechterhalten. Die Spannung wurde mit einer Wellenform ähnlich der von 23 zwischen den Elektroden 2, 3 der elektronenemittierenden Vorrichtung 74 an den externen Anschlüssen Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn auf folgende Weise angelegt; Begonnen wurde mit dem Spannungswert von 6 V, dann wurde auf den Spannungswert 20 V erhöht, und danach wurde dieser Wert beibehalten. Der Aktivierungsvorgang wurde ausgeführt, wobei die Vorrichtungselektrode 2 auf einem Potential von 0 V gehalten wurde, und an die Vorrichtungselektrode 3 eine Spannung bis zu einem Maximum von 20 V angelegt wurde.
  • Die elektronenemittierende Vorrichtung 74 wurde durch Ausführung des Formierungs- und des Aktivierungsvorgangs, wie oben beschreiben, hergestellt. Die Beendigung der Aktivierung wurde durch Bestätigung bestimmt, daß die angelegte Spannung konstant (20 V) war, und der Vorrichtungsstrom sich im Bereich II wie von 9, wie in den Beispielen 9 und 10, befand.
  • Dann wurde das gesamte verkapselte Anzeigefeld bei 250 °C evakuiert und anschließend wurde die Temperatur auf Zimmertemperatur erniedrigt. Nachdem der innere Druck auf etwa 10–7 Pa reduziert war, wurde das Ausströmrohr (hier nicht gezeigt) mit einem Gasbrenner aufgeheizt, um abgeschmolzen zu werden, was zur Verkapselung der Hülle führte.
  • Beim letzten Schritt wurde zur Aufrechterhaltung des internen Drucks nach der Verkapselung ein Gettervorgang mittels Hochfrequenzheizen durchgeführt.
  • Bei dem oben erwähnten Bildanzeigegerät wurden das Abtastund das Modulationssignal jeweils durch das (hier nicht gezeigte) signalerzeugende Mittel an jede der elektronenemittierenden Vorrichtung über die externen Anschlüsse Dox1 bis Doxm Doy1 bis Doyn angelegt, wobei die Vorrichtungen Elektronen emittierten. Die Hochspannung von nicht weniger als 5 kV wurde an die metallische Rückwand 85 oder an die lichtdurchlässige Elektrode (hier nicht gezeigt) über den Hochspannungsanschluß 87 angelegt, um die Elektronenstrahlen zu beschleunigen, und um dafür zu sorgen, daß die Strahlen mit der fluoreszierenden Schicht 84 zusammenprallen, um dort Erregung und Leuchtdichte hervorzubringen, wodurch das Bild angezeigt ist.
  • Das Bilderzeugungsgerät des vorliegenden Beispiels war in der Lage, stabil gute Bilder mit großer Leuchtdichte über einen langen Zeitraum anzuzeigen.
  • Beispiel 12
  • Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel eines Anzeigegeräts, das derart entwickelt wurde, um Bildinformation, die von verschiedenen Bildinformationsquellen einschließlich Fernsehen bereitgestellt werden, anzuzeigen. Das in Beispiel 11 hergestellte und in 12 gezeigt Bilderzeugungsgerät wurde durch die in 14 gezeigte Steuerschaltung angesteuert, um die Anzeige entsprechend den Fernsehsignalen des NTSC-Systems zu erzielen.
  • Bei dem Anzeigegerät des vorliegenden Beispiels ist es besonders einfach, die Dicke des Anzeigefeldes mit den elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp als Elektronenstrahlquellen herabzusetzen, und auf diese Weise kann die Tiefe des Anzeiggeräts herabgesetzt werden. Hinzu kommt, daß das Anzeigefeld mit den elektronenemittierenden Vorrichtungen vom Oberflächenleitungstyp als Elektronenstrahlquellen sich einfach in einer großen Anzeigefeld bilden läßt, ein große Leuchtdichte und hervorragende Feldwinkelkenndaten hat, wodurch das Anzeigegerät des vorliegenden Beispiels Bilder von großer Anziehungskraft mit voller Erscheinung und mit gutem Sichtbereich anzuzeigen Das Anzeigegerät des vorliegenden Beispiels war in der Lage, gute Fernsehbilder entsprechend den Fernsehsignalen des NTSC-Systems stabil anzuzeigen.
  • Wie oben beschrieben, wird die elektronenemittierende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in solch einer Anordnung aufgebaut, daß der am naheliegendste Abschnitt der Kohlenstoffschichten, die sich jeweils an beiden Seiten des Spalts gegenüberstehen, oberhalb des Substrats und der leitfähigen Schicht gegenüberstehen, oberhalb des Substrats und der leitfähigen Schicht (falls vorhanden) senkrecht zur Substratoberfläche angeordnet sind; dies erniedrigt die Anzahl der Elektronen, die auf die Kohlenstoffschicht oder auf der leitfähige Schicht (falls vorhanden) oder auf der Vorrichtungselektrode auf der Seite des Anlegens des höheren Potentials mit dem Spalt als eine Grenze treffen, um absorbiert zu werden und um Teil des Vorrichtungsstrom (If ) während der Ansteuerung der elektronenemittierenden Vorrichtung zu werden, der jedoch den Anteil der Elektronen erhöht, die die Anodenelektrode (Emissionsstrom Ie) erreichen. Deshalb wurde die Vorrichtung mit hohem Wirkungsgrad erhalten. Gleichzeitig kann sie die effektive Stärke des elektrischen Feldes, das auf der Substratoberflächeoberfläche des am ersten Spaltteil angeordnet ist abschwächen. Dies führt zu einer stabilen Elektronenemission über einen langen Zeitraum.
  • Da zumindest das im Spaltteil belichtete Substrat den vertieften Abschnitt hat, wird die Kriechstrecke zwischen den Kohlenstoffschichten, die sich an beiden Seiten des Spalts gegenüberstehen weiter erhöht, was von der Tiefe des vertieften Abschnitts abhängt. Dies führt die Vorrichtung zu einem hohen Wirkungsgrad, wobei der Vorrichtungsstrom If eingeschränkt ist. Zur gleichen Zeit war die erhaltene Vorrichtung die stabile Vorrichtung, bei der die Verschlechterung der Kenndaten, möglicherweise aufgrund elektrischer Entladungserscheinung am Spalt, fähig war, die Verschlechterung selbst bei einem starken elektrische Feld zwischen den Kohlenstoffschichten, wie oben beschrieben, zu begrenzen.
  • Darüber hinaus wird angenommen, daß die Substratoberfläche, die in dem Spalt belichtet wird, der Bestrahlung des emittierten Elektronen ausgesetzt ist. Wenn bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung Kohlenstoff auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts des Substrats, das im Spaltteil belichtet wird, kann es die Änderung und die Verschlechterung der Kenndaten der Vorrichtung möglicherweise aufgrund der Abnahme der Ladung auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts des Substrats, bewirkt durch die Bestrahlung von Elektronen, unterdrücken. Daher kann eine Vorrichtung mit stabilen Kenndaten der Elektronenemission über einen langen Zeitraum erhalten werden.
  • Darüber hinaus werden die Elektronenquelle oder das Bilderzeugungsgerät unter Verwendung der elektronenemittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit hohem Wirkungsgrad und stabilen Kenndaten für einen langen Zeitraum aufgebaut, der Wirkungsgrad ist hoch und die Vorrichtungen sind sehr stabil, selbst im Fall des Anordnens vieler elektronenemittierender Vorrichtungen. Besonders wenn das Bildanzeigegerät mit fluoreszierendem Material hergestellt wurde, zeigte das Bildanzeigegerät eine hohe Leuchtdichte, Stabilität über einen langen Zeitraum und wies eine geringe Leistungsaufnahme auf.

Claims (11)

  1. Elektronenemittierende Vorrichtung, mit: einem Substrat (1); einem ersten und einem zweiten Kohlenstoffilm (21a, 21b), die sich über einen ersten Spalt (8) auf einer Oberfläche des Substrats gegenüberstehen; und mit einer ersten und einer zweiten Elektrode (2, 3), die elektrisch mit dem ersten Kohlenstoffilm beziehungsweise mit dem zweiten Kohlenstoffilm verbunden sind; wobei das Substrat einen vertieften Abschnitt (22) wenigstens im ersten Spalt aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß die nächstliegenden Abschnitte (A, B) des sich gegenüberstehenden ersten und zweiten Kohlenstoffilms (21a, 21b) sich auf jeder Seite des ersten Spalts (8) an einer höheren Stelle befinden als das Substrat (1) auf der Normalen zur Oberfläche des Substrats.
  2. Elektronenemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, deren zweite Kohlenstoffilme (21a, 21b) verbunden sind und die jeweiligen gegenüberstehenden Teile des gemeinsamen Kohlenstoffilms (21) darstellen, in dem der erste Spalt (8) teilweise gebildet ist.
  3. Elektronenemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, deren Oberfläche des vertieften Abschnitts (22) vom Substrat Kohlenstoff trägt.
  4. Elektronenemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren erster und zweiter Kohlenstoffilm verbunden sind mit der ersten beziehungsweise der zweiten Elektrode über einen elektrischleitenden Dünnfilm (4: 4a, 4b), der sich auf der Oberfläche des Substrats zwischen der ersten und der zweiten Elektrode befindet.
  5. Elektronenemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, deren leitender Dünnfilm (4) einen zweiten Spalt (7) aufweist und deren erster Spalt (8) sich im zweiten Spalt befindet.
  6. Elektronenemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der sich in der Richtung der Normalen zur Oberfläche des Substrats die nächstliegenden Abschnitte (A, B) des sich gegenüberstehenden ersten und zweiten Kohlenstoffilms (21a, 21b) an einer gegenüber der Oberfläche des leitenden Dünnfilms höheren Stelle über der Oberfläche des Substrats befinden.
  7. Elektronenemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Abstand über dem ersten Spalt (8) zwischen den nächstliegenden Abschnitten (A, B) des sich gegenüberstehenden ersten und zweiten Films nicht größer als 10 nm ist.
  8. Elektronenemittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Abstand über dem ersten Spalt 1 bis 5 nm beträgt.
  9. Elektronenemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der in Richtung der normalen auf der Oberfläche des Substrats die Stärke (D) des Kohlenstoffilms, der sich in der Verlängerungslinie befindet, die die nächstliegenden Abschnitte (A, B) des sich gegenüberstehenden ersten und zweiten Kohlenstoffilms verbindet von jeder Seite des ersten Spalts, nicht größer als 100 nm ist.
  10. Elektronenquelle, in der eine Vielzahl von elektronenemittierenden Vorrichtungen auf einem Substrat angeordnet sind, und wobei die elektronenemittierenden Einrichtung jene nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sind.
  11. Bilderzeugungsgerät mit einer Elektronenquelle und einem Bilderzeugungsglied zum Erzeugen eines Bildes unter Bestrahlung von Elektronen, die die Elektronenquelle emittiert, wobei die Elektronenquelle eine im Anspruch 10 angegebene ist.
DE69911355T 1998-12-08 1999-11-24 Elektronenemittierende Vorrichtung, Elektronenquelle die diese elektronenemittierenden Vorrichtungen verwendet, und Bilderzeugungsgerät mit dieser Elektronenquelle Expired - Lifetime DE69911355T2 (de)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34823298 1998-12-08
JP34823298 1998-12-08
JP34843898 1998-12-08
JP34843898 1998-12-08
JP31929099 1999-11-10
JP31929099A JP3154106B2 (ja) 1998-12-08 1999-11-10 電子放出素子、該電子放出素子を用いた電子源並びに該電子源を用いた画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69911355D1 DE69911355D1 (de) 2003-10-23
DE69911355T2 true DE69911355T2 (de) 2004-07-08

Family

ID=27339716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69911355T Expired - Lifetime DE69911355T2 (de) 1998-12-08 1999-11-24 Elektronenemittierende Vorrichtung, Elektronenquelle die diese elektronenemittierenden Vorrichtungen verwendet, und Bilderzeugungsgerät mit dieser Elektronenquelle

Country Status (5)

Country Link
US (3) US6380665B1 (de)
EP (2) EP1009009B1 (de)
JP (1) JP3154106B2 (de)
KR (1) KR100367245B1 (de)
DE (1) DE69911355T2 (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3131781B2 (ja) 1998-12-08 2001-02-05 キヤノン株式会社 電子放出素子、該電子放出素子を用いた電子源並びに画像形成装置
JP3535832B2 (ja) * 1999-03-02 2004-06-07 キヤノン株式会社 電子線放出装置及び画像形成装置
JP2001319564A (ja) * 2000-05-08 2001-11-16 Canon Inc 電子源形成用基板、該基板を用いた電子源並びに画像表示装置
JP3703448B2 (ja) * 2001-09-27 2005-10-05 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源基板、表示装置及び電子放出素子の製造方法
JP3647436B2 (ja) 2001-12-25 2005-05-11 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像表示装置、及び電子放出素子の製造方法
JP4438044B2 (ja) 2002-10-15 2010-03-24 キヤノン株式会社 電気泳動表示用粒子分散液およびそれを用いた電気泳動表示装置
CN100419939C (zh) * 2003-01-21 2008-09-17 佳能株式会社 通电处理方法和电子源衬底的制造方法
KR100565201B1 (ko) * 2003-12-11 2006-03-30 엘지전자 주식회사 표면 전도형 전계 방출 소자
JP3840251B2 (ja) 2004-03-10 2006-11-01 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像表示装置及び該画像表示装置を用いた情報表示再生装置及びそれらの製造方法
JP4366235B2 (ja) * 2004-04-21 2009-11-18 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法
US7230372B2 (en) * 2004-04-23 2007-06-12 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source, image display apparatus, and their manufacturing method
JP3907667B2 (ja) 2004-05-18 2007-04-18 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子放出装置およびそれを用いた電子源並びに画像表示装置および情報表示再生装置
JP3848341B2 (ja) * 2004-06-29 2006-11-22 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像表示装置、および映像受信表示装置、並びに電子放出素子の製造方法
JP4594077B2 (ja) * 2004-12-28 2010-12-08 キヤノン株式会社 電子放出素子及びそれを用いた電子源並びに画像表示装置および情報表示再生装置
KR20060104659A (ko) * 2005-03-31 2006-10-09 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자
KR20060104655A (ko) * 2005-03-31 2006-10-09 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자
JP4920925B2 (ja) 2005-07-25 2012-04-18 キヤノン株式会社 電子放出素子及びそれを用いた電子源並びに画像表示装置および情報表示再生装置とそれらの製造方法
KR20070036925A (ko) * 2005-09-30 2007-04-04 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 표시디바이스
JP4143665B2 (ja) 2005-12-13 2008-09-03 キヤノン株式会社 電子放出素子の製造方法、及びそれを用いた、電子源並びに画像表示装置の製造方法
US7960718B2 (en) 2006-07-10 2011-06-14 Applied Nanotech Holdings, Inc. Printable thin-film transistor for flexible electronics
US7879131B2 (en) * 2006-08-15 2011-02-01 Applied Nanotech Holdings, Inc. Metal encapsulation
EP2109132A3 (de) 2008-04-10 2010-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Elektronenstrahlvorrichtung und Bildanzeigevorrichtung damit
JP2009277460A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Canon Inc 電子放出素子及び画像表示装置
JP2010251102A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Canon Inc 画像表示装置
US7969029B2 (en) * 2009-06-01 2011-06-28 Santiago Vitagliano Dynamic pressure differential hydroelectric generator
JP6269793B1 (ja) 2016-12-05 2018-01-31 千住金属工業株式会社 搬送装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2923980B2 (ja) 1989-07-12 1999-07-26 松下電器産業株式会社 電界放出型冷陰極の製造方法
JPH05335925A (ja) 1992-05-29 1993-12-17 Fujitsu Ltd タッチパネル入力装置
JP3147267B2 (ja) * 1993-08-30 2001-03-19 キヤノン株式会社 電子放出素子およびその製造方法
JP3200284B2 (ja) 1994-06-20 2001-08-20 キヤノン株式会社 電子源及び画像形成装置の製造方法
CA2126509C (en) 1993-12-27 2000-05-23 Toshikazu Ohnishi Electron-emitting device and method of manufacturing the same as well as electron source and image-forming apparatus
JP3416266B2 (ja) 1993-12-28 2003-06-16 キヤノン株式会社 電子放出素子とその製造方法、及び該電子放出素子を用いた電子源及び画像形成装置
JPH0832154A (ja) 1994-07-15 1996-02-02 Mitsui Petrochem Ind Ltd レーザロッドホルダ取付け構造
JP3332676B2 (ja) * 1994-08-02 2002-10-07 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像形成装置と、それらの製造方法
US6246168B1 (en) 1994-08-29 2001-06-12 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source and image-forming apparatus as well as method of manufacturing the same
JP2903295B2 (ja) 1994-08-29 1999-06-07 キヤノン株式会社 電子放出素子、それを用いた電子源並びに画像形成装置と、それらの製造方法
JP2836015B2 (ja) 1995-03-22 1998-12-14 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像形成装置の製造方法
JP2932250B2 (ja) 1995-01-31 1999-08-09 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像形成装置及びそれらの製造方法
JP3174999B2 (ja) 1995-08-03 2001-06-11 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、それを用いた画像形成装置、及びそれらの製造方法
JPH09120067A (ja) 1995-10-25 1997-05-06 A G Technol Kk 光源装置及びその応用装置
JP3302278B2 (ja) 1995-12-12 2002-07-15 キヤノン株式会社 電子放出素子の製造方法並びに該製造方法を用いた電子源及び画像形成装置の製造方法
DE69719839T2 (de) 1996-04-26 2003-11-13 Canon K.K., Tokio/Tokyo Verfahren zur Herstellung einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, Elektronenquelle und diese Quelle verwendendes Bilderzeugungsgerät
US6005334A (en) 1996-04-30 1999-12-21 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting apparatus having a periodical electron-emitting region
JP3372848B2 (ja) 1996-10-31 2003-02-04 キヤノン株式会社 電子放出素子及び画像表示装置及びそれらの製造方法
DE69821173T2 (de) 1997-09-03 2004-07-15 Canon K.K. Elektronenemittierende Vorrichtung, Elektronenquelle und Bilderzeugungsgerät
JP3320363B2 (ja) 1997-09-03 2002-09-03 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源、画像形成装置、及び電子放出素子の製造方法
JP3323847B2 (ja) * 1999-02-22 2002-09-09 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法
JP3323851B2 (ja) * 1999-02-26 2002-09-09 キヤノン株式会社 電子放出素子およびこれを用いた電子源およびこれを用いた画像形成装置
US6680562B1 (en) * 1999-08-20 2004-01-20 Fei Company Schottky emitter having extended life
US6595820B2 (en) * 2000-01-07 2003-07-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Field emitter cell and array with vertical thin-film-edge emitter

Also Published As

Publication number Publication date
EP1009009A2 (de) 2000-06-14
US20050052108A1 (en) 2005-03-10
US6888296B2 (en) 2005-05-03
US20020096986A1 (en) 2002-07-25
US6380665B1 (en) 2002-04-30
JP3154106B2 (ja) 2001-04-09
EP1009009B1 (de) 2003-09-17
EP1009009A3 (de) 2000-09-27
EP1347487A2 (de) 2003-09-24
JP2000231872A (ja) 2000-08-22
KR100367245B1 (ko) 2003-01-06
EP1347487A3 (de) 2004-12-29
DE69911355D1 (de) 2003-10-23
KR20000047717A (ko) 2000-07-25
US7291962B2 (en) 2007-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69911355T2 (de) Elektronenemittierende Vorrichtung, Elektronenquelle die diese elektronenemittierenden Vorrichtungen verwendet, und Bilderzeugungsgerät mit dieser Elektronenquelle
DE69607990T2 (de) Bilderzeugungsgerät hergestellt unter Verwendung einer elektrisch leitfähigen Fritte
DE69419250T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronen-emittierenden Vorrichtung und Elektronenquelle sowie einer Bilderzeugungsvorrichtung
DE69420424T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle und ein Bilderzeugungsgerät
DE69332017T2 (de) Herstellungsverfahren einer Anzeigevorrichtung
DE69532690T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden Einrichtung sowie einer Elektronenquelle und eines Bilderzeugungsgerätes mit derartigen Elektronen-emittierenden Einrichtungen
DE69509306T2 (de) Elektronenstrahlgerät und Bilderzeugungsgerät
DE69619426T2 (de) Bilderzeugungsgerät
DE69510624T2 (de) Elektronen-emittierende Vorrichtung, Elektronenquelle und Bilderzeugungsgerät sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE69435051T2 (de) Elektronenquelle und Bilderzeugungsgerät
DE69719839T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, Elektronenquelle und diese Quelle verwendendes Bilderzeugungsgerät
DE69513730T2 (de) Bilderzeugungsgerät
DE69635210T2 (de) Herstellungsverfahren einer Elektronenemittierenden Vorrichtung, einer Elektronenquelle und eines Bilderzeugungsgeräts
DE69408812T2 (de) Elektronenquelle und Elektronenstrahlgerät
DE69627951T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierende Vorrichtung
DE69518057T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronen-emittierenden Vorrichtung, einer Elektronenquelle, und eines Bilderzeugungsgerätes
DE69431341T2 (de) Elektronenstrahlgerät und Bilderzeugungsgerät
DE69838232T2 (de) Elektronenemissionsvorrichtung mit segmentierter Anode und Bildanzeigevorrichtung
DE69629864T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierende Vorrichtung, einer Elektronenquelle und eines Bilderzeugungsgerätes
DE69423716T2 (de) Bilderzeugungsgerät
DE69634521T2 (de) Bilderzeugungsverfahren mit einer elektronemittierenden Vorrichtung
DE69514073T2 (de) Elektronenquelle und Bilderzeugungsgerät sowie Verfahren zum Vorsehen von Mitteln zu ihrer Erhaltung in aktivem Zustand
DE69830532T2 (de) Bilderzeugungsgerät für Bilderzeugung durch Elektronenbestrahlung
DE69730195T2 (de) Bilderzeugungsgerät
DE69409617T2 (de) Bildanzeigegerät

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition