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Dokumentenidentifikation DE69807554T2 22.05.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0865931
Titel Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Substrats, elektronenemittierendes Element, Elektronenquelle und Bilderzeugungsgerät
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Miyamoto, Masahiko, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Hasegawa, Mitsutoshi, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Sando, Kazuhiro, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Shigeoka, Kazuya, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Yamanobe, Masato, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Teshima, Takayuki, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Yoshioka, Toshifumi, Ohta-ku, Tokyo, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69807554
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.03.1998
EP-Aktenzeichen 983021288
EP-Offenlegungsdatum 23.09.1998
EP date of grant 04.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.05.2003
IPC-Hauptklasse B41M 1/34
IPC-Nebenklasse B41M 5/00   B41M 3/00   H01J 9/02   G02F 1/13   G02B 5/20   B41M 7/00   B41J 2/01   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung bedrückter Substrate, auf denen elektrische und elektronische Vorrichtungen, insbesondere Komponenten für elektrische und elektronische Vorrichtungen für ein Bilderzeugungsgerät und ähnliches strukturiert worden sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung elektronenemittierender Elemente, Elektronenquellen und Bilderzeugungsgeräte, die bei einem derartigen Verfahren verwendet werden.

Stand der Technik

Das elektronenemittierende Element ist bis heute bei zwei weitgehend geteilten Typen bekannt, das heißt, das Thermoelektronen emittierende Element und das Kaltkathode elektronenemittierende Element. Das Kaltkathode elektronenemittierende Element tritt bei derartigen Typen wie dem Feldemissionstyp (auf den hierin als "FE Typ" bezug genommen wird), Metallisolierende Schicht/Metalltyp (auf den hierin als "MIM Typ" bezug genommen wird) und zum Beispiel den Oberflächen-Leitungstyp.

Als Beispiele des elektronenemittierenden Elements vom FE Typ sind diese Elemente, die in W. P. Dyke & W. W. Daran, "Filed Emission" (Feldemission), Advance in Eletron Physics, 8, 89 (1956) oder C. A. Spindt, "Physical Properties of Thinfilm Field Emission Cathodes with Molybdenium Cones", (Physikalische Eigenschaften von Dünnschicht-Feldemissions- Kathoden mit Molybdänkonus) J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976) bekannt.

Als ein Beispiel eines elektronenemittierenden Elements vom MIM-Typ, ist das Element, das in C. A. Mead "Operation of Tunnel-Emission Devices," J. Appl. Phys., 32, 646 (1961) offenbart ist, bekannt.

Als ein Beispiel des elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen-Leitungstyp, ist das Element, das in M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290 (1965) offenbart ist, bekannt.

Das elektronenemittierende Element vom Oberflächen- Leitungstyp verwendet ein Phänomen, dass ein Fluß eines elektrischen Stroms parallel zu der Oberfläche einer Dünnschicht einer kleinen Fläche, die auf einem Substrat gebildet ist, zu einer Emission an Elektronen führt. Elektronenemittierende Elemente vom Oberflächen-Leitungstyp schließen Elemente ein, die eine Dünnschicht aus Au verwenden, das in G. Dittmer: Thin Solid Films (Dünne Feststoffschichten), 9, 317 (1972) beschrieben wurde, wobei Elemente, die eine Dünnschicht aus In&sub2;O&sub3;/SnO&sub2; verwenden, bei M. Hartwell und C. G. Fonstad: IEEE Trans. ED Conf., 519 (1975) beschrieben wurden und Elemente, die eine Dünnschicht aus Kohlenstoff verwendeten, werden in Hisashi Araki et al.: Vakuum, Vol. 26, Nr. 1, Seite 22 (1983) zusätzlich zu den Elementen beschrieben, die eine Dünnschicht aus SnO&sub2; verwenden, der von Elinson, wie oben erwähnt, vorgeschlagen wurde.

Als ein typisches Beispiel eines elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen-Leitungstyp, wird die Konstruktion eines Elements von M. Hartwell et al. vorgeschlagen, wie oben erwähnt, wird es in Form eines Modells in Fig. 23 vorgeschlagen. In der Figur bedeutet 1 ein Substrat und 4 eine elektronenleitende Dünnschicht, die als Metalloxid in einer Struktur ähnlich dem Buchstaben H mittels Sputtern und so weiter gestaltet wird und so gemacht wird, um darin einen elektronenemittierende Teil 5 mittels der Behandlung einer Aufladung einzuarbeiten, die eine "Anregungsbildung" genannt wird, was speziell hierin unten beschrieben wird. Wie in der Figur dargestellt, wird der Zwischenraum L zwischen den Elementelektroden 2 und 3 auf eine Länge im Bereich von 0,5 bis 1 mm und die Dicke W' der Dünnschicht auf 0,1 mm eingestellt.

Bei dem elektronenemittierenden Element vom Oberflächen-Leitungstyp dieser Klasse, war die Praxis in Mode, die elektrisch leitende Dünnschicht 4 der Behandlung einer Aufladung zu unterwerfen, die Anregungsbildung Vor der Emission der Elektronen genannt wird, wodurch der elektronenemittierende Teil 5 davon gebildet wird. Um dies zu spezifizieren, besteht die gebildete Anregung darin, eine Gleichstromspannung anzulegen oder in einer sehr graduellen Erhöhung der Spannung an den entgegengesetzten Terminalen der elektrisch leitenden Dünnschicht 4, die oben erwähnt wird, dadurch diese Dünnschicht zu verstärken, um eine lokale Fraktur, Deformation oder Degeneration zu erhalten und als ein Ergebnis die Bildung des elektronenemittierenden Teils 5 in einem elektrisch hoch widerstandsfähigen Zustand zu erhalten. Die Behandlung zum Beispiel verursacht lokal einen Riß auf der elektrisch leitenden Dünnschicht 4, um diese Dünnschicht, in die Lage zu versetzen, Elektronen aus der Nähe des Risses zu emittieren. Dieses elektronenemittierende Element vom Oberflächen-Leitungstyp, das die Anregung unterlaufen hat, die die Behandlung bildet, die oben erwähnt wird, ist derartig, dass es in die Lage versetzt wird, eine Emission der Elektronen aus dem elektronenemittierenden Teil 5, in Antwort auf die Anlegung der Spannung an die elektrisch leitende Dünnschicht 4 und die konsequente Induktion eines Flußes eines elektrischen Strom durch das Element zu bewirken.

Das elektronenemittierende Element vom Oberfläche- Leitungstyp, das oben beschrieben wird, erfreut sich einer Einfachheit in der Konstruktion und erlaubt zu seiner Herstellung den Gebrauch der üblichen Technik der Halbleiterherstellung und daher angewandten Untersuchungen wie die einer geladenen Strahlenquelle und einer Anzeigevorrichtung, bei der die Eigenschaften des oben erwähnten elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen- Leitungstyp verwendet werden, ist hergestellt worden.

Als ein Beispiel, bei dem viele elektronenemittierende Elemente vom Oberflächen- Leitungstyp angeordnet werden, kann eine Elektronenquelle erwähnt werden, bei der elektronenemittierende Elemente vom Oberfläche- Leitungstyp parallel in einer Treppen-förmigen Anordnung, wie unten beschrieben, angeordnet sind und an den jeweiligen Enden mit einer Schaltung verbunden sind, (auf die als übliche Schaltung bezug genommen wird) und viele Reihen an Elementen, die so angeordnet sind, sind in parallelen Linien angeordnet (zum Beispiel japanischen Patentanmeldungen der Offenlegungsnummer 64-031332, japanischen Patentanmeldungen der- Offenlegungsnummer 1-283749, japanischen Patentanmeldungen der Offenlegungsnummer 2-257552, etc.). In den letzten Jahren haben Anzeigevorrichtungen vom Flachtyp, die Flüssigkristalle verwenden, Kathodenstrahlröhren auf dem Gebiet der Bild- bildenden Vorrichtung wie insbesondere Anzeigevorrichtungen ersetzt. Jedoch brauchen sie eine rückwärtige Beleuchtung, weil sie nicht selbstleuchtend sind. Es gibt eine Nachfrage nach der Entwicklung eines Anzeigevorrichtung vom selbstleuchtenden Typ. Ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung vom selbstleuchtenden Typ einer Bild-bildenden Vorrichtung ist eine Anzeigevorrichtung, die in Kombination, die oben beschriebene Elektronenquelle, bei der viele elektronenemittierende Elemente vom Oberfläche- Leitungstyp angeordnet sind und phosphoreszierende Stoffe aufweist, die sichtbares Licht, mittels der Elektronen, emittieren, die von der Elektronenquelle emittiert werden.

Bei dem Herstellungsverfahren einer elektrisch leitenden Dünnschicht bei dem elektronenemittierenden Element vom Oberflächen- Leitungstyp gemäß den Dokumenten nach dem Stand der Technik, wird die elektrisch leitende Dünnschicht gebildet und dann mittels photolithographischem Ätzen bei einem Halbleiterverfahren strukturiert. Daher ist eine große Skala von einer Ausrüstung zum photolithographischen Ätzen für die Bildung von diesen Elementen über einen weiten Bereich wesentlich. Ein derartiges Verfahren weist derart umfassende Nachteile auf, dass die Anzahl der Schritte groß ist und die Produktionskosten hoch sind.

Es ist bei der japanischen Patentanmeldungen der Offenlegungsnummer 8-171850 vorgeschlagen worden, kleine Tropfen einer organischen wäßrigen Lösung, die Metall enthält, auf einem Substrat mittels eines Bubble Jetsystems aufzubringen, um eine elektrisch leitende Dünnschicht in der gewünschten Form zu bilden, ohne das photolithographische Ätzen bei dem Schritt der Strukturierung der elektrisch leitenden Dünnschicht in die gewünschte Form zu verwenden. In dieser Veröffentlichung ist auch vorgeschlagen worden, das Substrat mit einer Flüssigkeit, die ein Wasser abweisendes Mittel enthält, vor dem Schritt des Aufbringens der organischen wäßrigen Lösung, die das Metall enthält, zu beschichten.

Farbfilter zur Verwendung bei Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen sind mittels Druckens oder Tintenstrahl hergestellt worden. Die Verwendung des Tintenstrahl hat den Vorteil, dass die Strukturierung der Pixel mit höherer Definition als verglichen mit üblichen Drucken durchgeführt wird.

Ein derartiges Tintenstrahlverfahren wird in der europäischen Patentanmeldung EP-A- 0665 449 beschrieben. Das Substrat, auf dem die Schicht der Filterfarbe hergestellt werden soll, wird entweder mittels Waschen oder mittels des Aufbringen einer hydrophilen Beschichtung von synthetischem oder natürlichem Harz vor dem Aufbringen der kleinen Tintentropfen auf der Oberfläche des Substrats behandelt. Es ist bevorzugt, dass der Anfangskontaktwinkel zwischen dem kleinen Tintentropfen und der Oberfläche des behandelten Substrats 60º oder weniger, besonders bevorzugt 50º oder weniger ist. Beispiel 1 und 2 stellen Verfahren dar, worin diese Winkel jeweils 30º und 28º betragen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren eines bedruckten Substrats zur Verfügung zu stellen, bei dem eine hochauflösende Strukturierung auf einem Substrat durchgeführt werden kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um ein elektronenemittierendes Element herzustellen, das gute Eigenschaften der Elektronenemission aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle zur Verfügung zu stellen, die eine Vielzahl an elektronenemittierenden Elementen aufweisen und bei der die Einheitlichkeit der Eigenschaften der Elektronenemission zwischen den elektronenemittierenden Elementen verbessert ist.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung einer Bild-bildenden Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die Bilder von hoher Qualität bilden kann.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es Herstellungsverfahren einer Elektronenquelle und einer Vorrichtung zur Bildbildung zur Verfügung zu stellen, bei der die Ausbeute gesteigert werden kann.

Die obigen Aufgaben können mittels der vorliegenden Erfindung, die unten beschrieben wird, gelöst werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird hier ein Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Substrats zur Verfügung gestellt, dass folgende Schritte aufweist:

Unterwerfung eines Substrats und einer zweiten Komponente einer Behandlung der Oberfläche, wobei die zweite Komponente aus einem Material gebildet wird, das unterschiedlich von dem Substrat ist und auf dem Substrat anzuordnen;

Aufbringung, gemäß dem Tintenstrahlverfahren, von kleinen Tropfen einer Flüssigkeit auf behandelten Oberflächen von dem Substrat und der zweiten Komponente, so dass ein kleiner Tropfen der Flüssigkeit sowohl die Oberfläche des Substrats als auch die Oberfläche der zweiten Komponente überlappt, wobei die Flüssigkeit Material zur Herstellung einer Feststoff-Dünnschicht auf dem Substrat und der zweiten Komponente enthält; und

Herstellung der Feststoff-Dünnschicht aus der aufgebrachten Flüssigkeit; worin

dieser Unterwerfungs-Schritt derart durchgeführt wird, dass wenn der Aufbringungsschritt durchgeführt sowohl der Kontaktwinkel zwischen dem kleinen Tropfen und der Oberfläche des Substrats und der Kontaktwinkel zwischen dem kleinen Tropfen und der Oberfläche der zweiten Komponente innerhalb eines Bereichs von 20º bis 50º fällt.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines elektronenemittierenden Elements zur Verfügung gestellt, das eine elektrisch leitende Dünnschicht aufweist, die einen elektronenemittierenden Teil aufweist und sich zwischen den Elektroden befindet, worin die elektrisch leitende Dünnschicht mittels eines Verfahrens hergestellt wird, das folgende Schritte aufweist:

Unterwerfung eines Substrats und von Elektroden einer Behandlung der Oberfläche, wobei die Elektroden aus einem Material gebildet werden, das unterschiedlich von dem Substrat ist und auf dem Substrat angeordnet wird;

Aufbringung gemäß dem Tintenstrahlverfahren, von kleinen Tropfen einer Flüssigkeit, die Material für die elektrisch leitende Dünnschicht enthält, auf behandelten Oberflächen von dem Substrat und Herstellung, aus der aufgebrachten Flüssigkeit, der elektrisch leitenden Dünnschicht auf der Substrat-Oberfläche zwischen den Elektroden und auf einem Teil der Oberfläche der Elektroden; und

das elektronenemittierende Element wird dann mittels der Bildung von diesem elektronenemittierenden Teil in der elektrisch leitenden Schicht hergestellt, worin

dieser Unterwerfungs-Schritt wird derart durchgeführt, dass falls der Aufbringungsschritt durchgeführt sowohl der Kontaktwinkel zwischen dem kleinen Tropfen und der Oberfläche des Substrats und der Kontaktwinkel zwischen dem kleinen Tropfen und der Oberfläche der Elektroden innerhalb eines Bereichs von 20º bis 50º fällt.

Erfindungsgemäß wird weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle zur Verfügung gestellt, bei der eine Vielzahl von elektronenemittierenden Elementen, wobei jedes eine elektrisch leitende Dünnschicht aufweist, die einen elektronenemittierenden Teil zwischen den Elektroden aufweist, auf einem Substrat angeordnet ist, wobei jedes der elektronenemittierenden Elemente mittels des Verfahrens hergestellt wird, das oben beschrieben ist.

Erfindungsgemäß wird weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Bild-bildenden Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine Elektronenquelle aufweist, bei der eine Vielzahl an elektronenemittierenden Elementen, wobei jedes eine elektrisch leitende Dünnschicht aufweist, die einen elektronenemittierenden Teil zwischen den Elektroden auf einem Substrat aufweist und ein Bild-bildendes Element, das in der Lage ist, Bilder mittels der Strahlung von Elektronen aus der Elektronenquelle zu bilden, wobei jedes der elektronenemittierenden Elemente mittels des Verfahrens hergestellt wird, das oben beschrieben wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Dünnschicht, gemäß einem Beispiels der vorliegenden Erfindung, darstellt.

Fig. 2 stellt graphisch die Oberflächenspannungen der Tinten dar, die in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Fig. 3 stellt graphisch die Kontaktwinkel der Tinten dar, die in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Die Fig. 4A und 4B sind jeweils schematische Draufsichten und Querschnittsansichten, die die Konstruktion eines elektronenemittierenden Elements vom Oberfläche- Leitungstyp darstellt, auf die die vorliegenden Erfindung angewendet wird.

Fig. 5 stellt die Konstruktion eines exemplarischen Tintenstrahlsystems dar, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 6 stellt die Konstruktion eines anderen exemplarischen Tintenstrahlsystems dar, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Die Fig. 7A und 7B stellen schematische Beispiele der Spannung in Wellenform bei einer Behandlung der Bildung einer Anregung, das bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen- Leitungstyp verwendet wird.

Fig. 8 stellt schematisch ein Substrat einer Elektronenquelle dar, das eine Anordnung einer Matrix aufweist, auf der die vorliegende Erfindung aufgebracht ist.

Fig. 9 stellt schematisch einen Bildschirm vom Typ der verdrahteten Matrix einer Bild-bildenden Vorrichtung dar, auf der die vorliegende Erfindung aufgebracht ist.

Die Fig. 10A und 10B stellen schematisch ein Beispiel einer Phosphorschicht dar, die bei einer Bild- bildenden Vorrichtung verwendet wird.

Die Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Ansteuerkreise für einen Fernsehbildschirm darstellt, das auf den Fernsehsignalen eines NTSC Systems bei einer Bild- bildenden Vorrichtung basiert, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.

Fig. 12 stellt schematisch ein Substrat einer Elektronenquelle dar, die eine Verdrahtung vom Treppentyp darstellt, an der die vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Die Fig. 13A, 13B, 13C und 13D stellen ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren dar.

Die Fig. 14, 15A und 15B, 17, 18, 19 und 20 stellen jeweils Hydrophobie verleihende Behandlungen bei den erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren dar.

Fig. 16 stellt eine Vorrichtung zur Beurteilung der elektronenemittierenden Eigenschaften des elektronenemittierenden Elements dar.

Die Fig. 21A und 21B sind jeweils eine schematische Draufsicht und Schnittansicht, die die Konstruktion eines anderen elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen- Leitungstyp darstellt, auf der die vorliegende Erfindung verwendet wird.

Fig. 22A und 22B stellen schematisch die Konstruktion der Elektronenquelle dar, bei der die vorliegende Erfindung verwendet wird.

Fig. 23 stellt ein übliches elektronenemittierendes Element dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung erlaubt eine Strukturierung mit höherer Definition, falls Komponenten von elektrischen oder elektronischen Vorrichtungen auf einem Substrat strukturiert werden. Der Ausdruck "bedrucktes Substrat" wie er bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bedeutet ein Substrat, auf dem die Komponenten der elektrischen oder elektronischen Vorrichtung strukturiert worden sind und schließen, zum Beispiel, Farbfilter-Substrate oder einen Flüssigkristall-Bildschirm, Substrate, auf denen Ansteuerungselektroden für verschiedene Bildschirme wie einen Flüssigkristall-Bildschirm, einen Plasmabildschirm und einen Elektronenstrahl-Bildschirm strukturiert worden sind und Substrate, auf denen Komponenten einer Elektronenquelle strukturiert worden sind.

Die vorliegende Erfindung schließt, bevor eine gewünschte Komponente auf der Oberfläche eines Substrats gebildet wird, auf dem eine zweite Komponente, die verschieden im Material von dem Substrat ist, bereitgestellt wird, einen Schritt des Einstellens der jeweilig Oberflächenenergien sowohl des Substrats als auch der zweiten Komponente, die auf dem Substrat zur Verfügung gestellt wird, auf die gewünschten Werte vor der Aufbringung auf der Substrat- Oberfläche der kleinen Tropfen zur Bildung der gewünschten Komponente ein. In diesem Fall vor der Aufbringung der kleinen Tropfen wird die Oberflächenenergie des Substrats und der Komponente, die auf dem Substrat bereitgestellt wird, in einer derartigen Weise eingestellt, dass die jeweiligen Kontaktwinkel von jedem kleinen Tropfen mit sowohl den Oberflächen des Substrats als auch der zweiten Komponente, die auf dem Substrat zur Verfügung gestellt wird, beide in innerhalb eines Bereichs von 20ºC bis 50º fallen.

Die vorliegende Erfindung wird hierin später unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.

Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen werden unten beschrieben.

Zuerst wird ein elektronenemittierendes Elements vom Oberflächen- Leitungstyp erklärt werden, auf dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Die Fig. 4A und Fig. 4B sind eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittdarstellung eines Aufbaus eines elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen- Leitungstyp, bei dem die vorliegende Anwendung anwendbar ist. In der Fig. 4A und Fig. 4B weist das Element Substrat 1, die Elementelektroden 2, 3, die elektrisch leitende Dünnschicht 4 und den elektronenemittierenden Teil 5 auf.

Substrat 1 kann aus Quartzglas, niedrig verunreinigtem Glas, das einen geringen Gehalt an Fremdatomen, wie Na, Natriumkalkgläs, einer Glasbasisplatte, die SiO&sub2; auf der Oberfläche abgeschieden hat, einer keramischen Basisplatte wie einer Aluminiumplatte oder ähnlichem gemacht sein.

Die Materialien für die Gegenelektroden 2, 3, die einander gegenüber angeordnet sind, können geeigneter Weise für verschiedene elektrisch leitende Materialien ausgewählt werden, wie Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu und Pd und ihre Legierungen; gedruckte Leiter, die aus einem Metall oder Metalloxid wie Pd, As, Ag, Au, RuO&sub2; und Pd-Ag und Glas oder ähnlichem; durchsichtige Leiter wie In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2; und Halbleitermaterialien wie Polysilicium.

Der Abstand L zwischen den Elementelektroden, die Breite W der Elementelektroden, die Form der elektrisch leitenden Dünnschicht 4 und sind weiter so gestaltet, dass sie die praktischen Anforderungen erfüllen. Der Abstand der Elementelektrode L reicht vorzugsweise von einigen hundert nm [tausend Å] bis einige hundert um, bevorzugt von 1 um bis 100 um unter der in Betracht ziehen der Spannung, die zwischen den Elementelektroden angelegt wird.

Die Breite W der Elementelektroden reicht von einigen um bis zu einigen hundert um unter in Betracht Ziehen des Widerstands der Elektroden und elektronenemittierenden Eigenschaften. Die Dicke d des Elements der Elementelektroden 2, 3 reicht von 10 nm (100 Å) bis 1 um.

Die elektrisch leitende Dünnschicht 4 ist vorzugsweise eine feine Teilchenschicht, die aus feinen Teilchen aufgebaut ist, um die gewünschte elektronenemittierenden Eigenschaften zu erreichen. Die Dicke der Schicht wird unter in Betracht Ziehen des Beschichtungsschritts der Elementelektroden 2, 3, des Widerstandes zwischen den Elementelektroden, den Bedingungen der Bildung der Aufladung, die Bedingungen bildet, die später erwähnt werden und so weiter gestaltet. Die Dicke reicht vorzugsweise von einigen zehn nm (Å) bis einigen hundert nm (tausend Å) besonders bevorzugt von 1 nm (10 Å) bis 50 nm (500 A). Der Widerstand reicht von 10² bis 10&sup7; Ω/ hinsichtlich von Rs. Hier bedeutet der Wert Rs eine Funktion von R = Rs (l/w), wobei R der Widerstand der Dünnschicht der Dicke t, Breite w und Länge l ist und Rs = ρ/t für den Widerstand ρ des Materials der Dünnschicht bedeutet. Hierin wird die Behandlung bezüglich der Aufladungsbehandlung als Beispiel beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt. Jedes Bildungsverfahren ist anwendbar, das einen hohen Zustand eines Widerstands mittels einer Rißbildung in der Schicht verleiht.

Die elektrisch leitende Schicht 4 kann aus einem Material aufgebaut sein, das Metalle wie Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W und Pb; Metalloxide, wie PdO, SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3;, PbO und Sb&sub2;O&sub3;; Boride wie HfB&sub2;, ZrB&sub2;, LaB&sub6;, CeB&sub6;, YB&sub4; und GdB&sub4;, Carbide wie TiC, ZrC, HfC, TaC und WC; Nitride wie TiN, ZrN und HfN; Halbleiter wie Si und Ge; Kohlenstoff und ähnliches einschließt.

Die feine Partikelschicht hierin ist eine Schicht, die aus einer Ansammlung an feinen Teilchen aufgebaut ist, wobei die feine Struktur einen Zustand der Dispersion an einzelnen feinen Teilchen und einen Zustand an feinen Teilchen in der Nähe zueinander oder angehäuft einschließen (einschließlich einer Inselähnlichen Struktur, die die Aggregation von feinen Teilchen enthält). Der Durchmesser der feinen Teilchen reicht vorzugsweise von zehn nm (Å) bis 1 um, vorzugsweise von einigen zehn nm (Å), vorzugsweise von 1 bis zu 20 nm (10 Å bis 200 Å).

Der elektronenemittierende Teil 5 bildet einen Raum wie eine Spalte, die in einem Teil der elektrisch leitenden Dünnschicht 4 gebildet ist und von der Schichtdicke, der Natur und dem Material der elektrisch leitenden Dünnschicht 4 und der Anregungsbildung und Aktivierung abhängen, die später beschrieben wird. In einigen Fällen können elektrisch leitende Teilchen, die eine Teilchengröße aufweisen, die von einigen zehn nm (Angströms) bis einige zehn nm (hunderte Angström) reichen, im Inneren des elektronenemittierenden Teils 5 existieren. Die elektrisch leitenden feinen Teilchen schließen einen Teil der Elemente eines Materials, das die elektrisch leitende Dünnschicht 4 bildet oder alle Elemente ein. Eine Kohlenstoff enthaltende Schicht ist in der elektrisch leitenden Dünnschicht 4 an dem Punkt des Risses und in seiner Nähe enthalten. Die "Kohlenstoff enthaltende Schicht" bedeutet eine Schicht, die zum Beispiel aus Graphit oder amorphen Kohlenstoff gebildet ist. Die Schichtdicke davon beträgt vorzugsweise nicht mehr als 50 nm (500 A), besonders bevorzugt nicht mehr als 30 nm (300 A).

Ein elektronenemittierendes Element vom Oberflächen- Leitungstyp, auf dem die vorliegenden Erfindung angewendet wird, kann einen Aufbau aufweisen, der in Fig. 21 dargestellt wird.

Das elektronenemittierende Element vom Oberflächen- Leitungstyp, das in Fig. 21 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Element, das in Fig. 4 dargestellt wird, bei dem das Substrat 1 eine Beschichtungsschicht 6 auf seiner Oberfläche aufweist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Wasser abweisende Schicht wie eine Silanschicht oder eine Titanoxidschicht bevorzugt. Die Beschichtungsschicht 6 weist vorzugsweise eine Dicke auf, die von 1 nm bis 300 nm reicht.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird hierin später beschrieben werden, indem ein Verfahren zur Bildung der elektrisch leitenden Dünnschicht des elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen- Leitungstyp als Beispiel genommen wird.

Fig. 1 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbringen von Tröpfchen dar. Fig. 2 und 3 stellen graphisch die Oberflächenspannungen der Tinten dar, die erfindungsgemäß verwendet werden und ihre Kontaktwinkel mit jeweils dem Substrat und der Elementelektrode. In Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 ein Substrat, 2 und 3 Elementelektroden, 10 einen Tintenstrahlkopf und 12 ein Tröpfchen.

Als Mechanismus des Aufbringens der Flüssigkeit ist ein Mechanismus, der in der Lage ist, die gewünschten Flüssigkeiten in einer konstanten Menge austreten zu lassen, insbesondere ein Mechanismus eines Tintenstrahlsystems geeignet, das in der Lage ist einen Flüssigkeitstropfen von ungefähr einigen zehn Nanogramm zu bilden. Jedes System des sogenannten "Piezostrahlsystem", das mechanische Energie aus einem Piezoelement verwendet und so weiter die Lösung ausstößt und ein "Bubble Jet System", das eine thermische Energie aus einem Heizelement verwendet, um eine Blase zu erzeugen und eine Lösung in Übereinstimmung mit der Erzeugung der Blase ausstößt, kann als Bubble Jetsystem verwendet werden.

Fig. 5 und Fig. 6 stellen Beispiele einer Einheit eines Tintenstrahlkopfs dar. Fig. 5 stellt eine Kopfeinheit eines Bubble Jet Systems dar, das ein Substrat 221, einen Wärme erzeugenden Teil 222, eine Trägerplatte 223, einen Fließweg für die Flüssigkeit 224, eine erste Düse 225, eine zweite Düse 226, eine Trennwand 227, die die Fließwege der Tinte partitionieren, Flüssigkeitsräume für die Tinte 228, 229, Zuführeinlässe für die Tinte 2210, 2211 und Bedeckungsplatte 2212 aufweist.

Fig. 6 stellt eine Kopfeinheit eines Piezostrahlsystems dar, das eine erste Düse 231 aufweist, die aus Glas gemacht ist, eine zweite Düse 232, die aus Glas gemacht ist, zylindrische Piezoelemente 233, Filter 234, Zuführröhren für Tintenflüssigkeit 235, 236 und ein elektrisches Signal Eingabeterminal 237. Bei den Fig. 5 und 6 werden zwei Düsen verwendet, aber die Anzahl der Düsen ist nicht darauf beschränkt.

Bei den Fig. 1 und 2 kann die Flüssigkeit 12 aus einer wäßrigen Lösung zusammengesetzt sein, die ein Element oder eine Verbindung zur Bildung der elektrisch leitenden Dünnschicht enthält. Zum Beispiel eine Flüssigkeit, die Palladium oder eine ihrer Verbindungen als Element enthält oder die Verbindung für die Bildung der elektrisch leitenden Dünnschicht kann mittels einer wäßriger Lösungen aus einem Komplex vom Ethanolamintyp wie Palladiumacetatethanolaminkomplex (PA-ME), Palladiumacetatdiethanolaminkomplex (PA-DE), Palladiumacetattriethanolaminkomplex (PA-TE), Palladiumacetatbutylethanolaminkomplex (PA-BE) und Palladiumacetatdimethylethanolaminkomplex PA-DME); einer wäßrigen Lösungen eines Komplex vom Aminsäuretyp, wie Palladium-glycinkomplex (Pd-Gly), Palladium-β-alaninkomplex (Pd-β-Ala) und Palladium- DL-alaninkomplex (Pd-DL-Ala) bereitgestellt werden.

Es ist bevorzugt, dass IPA (Isopropylalkohol) in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-% als Lösungskomponente der wäßrigen Lösung (Tinte) enthalten ist, um die Oberflächenspannung der Tinte innerhalb eines Bereichs von 30 bis 50 dyn/cm einzustellen. Die jeweiligen anfänglichen Kontaktwinkel der Tinte mit dem Material für die Elektroden und dem Material für das Substrat sollten in einen Bereich von 20º bis 50º fallen, so dass die Differenz beim anfänglichen Kontaktwinkel mit der Tinte zwischen den Materialien für die Elektroden und das Substrat 30º oder weniger betragen soll.

Fig. 2 stellt ein Beispiel dar, bei dem IPA als Lösungskomponente der wäßrigen Lösung verwendet wird, um die Oberflächenspannung der organisches Metall enthaltenden wäßrigen Lösung zu kontrollieren. Wie in Fig. 2 dargestellt kann die Oberflächenspannung der wäßrigen Lösung kontrolliert werden, indem IPA herein gemischt wird, um sie innerhalb des bevorzugten Bereichs von 30 bis 50 dyn/cm einzustellen.

Auf der anderen Seite wird die Oberflächenenergie des Substratmaterials und des Materials der Elementelektrode in der folgenden Weise eingestellt. Nachdem die Elementelektroden auf dem Substrat gebildet sind, wird das Substrat vollständig gewaschen. Alternativ nachdem das Substrat mit einer Titanoxidschicht beschichtet ist und die Element-Elektroden darauf gebildet sind, wird das so behandelte Substrat Licht ausgesetzt. In dieser Weise wird eine hydrophile Oberfläche eben auf dem Substrat und den Elektroden gebildet. Falls ein derartiges Substrat in einer "Umgebung unter Kontrolle" stehen gelassen wird, wird eine Wasser abweisende Oberfläche mit der Zeit gebildet, so dass der oben beschriebene Kontaktwinkel bei einem Wert innerhalb des Bereichs von 20º bis 50º gesättigt ist. So dass die Oberflächenenergie sowohl des Substrats als auch des Elektrodenmaterials einen gesättigten Wert erreicht. Daher wird die Oberflächenenergie gleichmäßig und stabil, selbst wenn ein Substrat von großer Größe verwendet wird und es eine lange Zeit benötigt die Tröpfchen aufzubringen.

Die organische Flüssigkeit, die Metall enthält, die als kleiner Tropfen auf das Substrat aufgebracht wird, wird thermisch mittels Kalzination zersetzt, wodurch die elektrisch leitende Dünnschicht gebildet wird.

Hier bedeutet der Ausdruck eine "Umgebung unter Kontrolle" eine Umgebung, bei der eine gewünschte Konzentration der organischen Substanz Vorhanden ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die obige Umgebung in der folgenden Weise hergestellt.

(1) Nachdem das Substrat in einer Kammer angeordnet ist und die Kammer mit trockenem Stickstoffgas oder ähnlichem beladen ist, um die Kammer zu spülen, wird ein organisches Gas, das geeigneter Weise mit Stickstoffgas verdünnt ist, in die Kammer eingelassen und das Substrat wird stehen gelassen bis die Oberflächenenergie des Substrats gesättigt ist. Die Standzeit wird geeigneter Weise gemäß dem gewählten Substrat bestimmt. Dieser Schritt ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt und kann in der folgenden Weise durchgeführt werden. Nachdem das Substrat in der Kammer angeordnet ist und die Kammer evakuiert ist, wird das organische Gas in die Kammer unter einem geeigneten Partialdruck eingelassen und das Substrat wird stehen gelassen bis die Oberflächenenergie des Substrats gesättigt ist. Gemäß diesem Schritt haftet das organische Substanz an der Oberfläche des Substrats, wodurch der Oberflächenzustand des Substrats sich zu einer wasserabweisenden Oberfläche ändert.

Bevorzugte erfindungsgemäße verwendete organische Substanzen sind nicht polare aliphatische und aromatische organische Substanzen, die keine hydrophilen Gruppen aufweisen und eine Eliminierungsenergie von zumindest 20 Kcal/mol aufweisen. Zum Beispiel wird bevorzugt Di-2-ethylhexylphthalat verwendet.

(2) Das Substrat wird in einem Exikkator gelagert. Falls das Substrat in dem Exikkator gelagert wird, wird die Konzentration der umgebenden organischen Substanzen konstanter als wenn sie in einem üblichen Raum gelagert werden. Falls das Substrat in einem Exikkator gelagert wird, steigt der Kontaktwinkel des Substrats mit jedem kleinen Tropfen mit der Zeit. Dies wird angesehen, dass es auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass organische Substanzen in der Atmosphäre des Exikkators von dem Substrat absorbiert werden, wodurch die Oberflächenenergie des Substrats teilweise erniedrigt wird (um eine wasserabweisende Oberfläche zu bilden). Es wird auch angesehen, dass wenn das Substrat in dem Exikkator angeordnet wird, in dem die Feuchtigkeit kontrolliert niedrig ist, wobei die Wassermenge, die an dem Substrat absorbiert ist, erniedrigt wird und so wird die Adsorbtion der organischen Substanz erleichtert, was zu einem Anstieg des Kontaktwinkels des kleinen Tropfens relativ zu dem Substrat führt.

Falls das Substrat in einem derartigen Exikkator bei der vorliegenden Erfindung gelagert wird, ist es bevorzugt, dass die Feuchtigkeit auf 20% oder niedriger eingestellt wird.

Wie oben beschrieben ist es die Hauptaufgabe, das Substrat in einer Umgebung stehen zu lassen, in der die vorbestimmte Konzentration der organischen Substanz anwesend ist, um die organische Substanz auf den Oberfläche des Substrats und den Elementelektroden haften zu lassen. Daher kann das folgende Verfahren auch bevorzugt bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es wird nämlich ein hydrophobes Mittel, wie ein Silanhaftvermittler, an der Oberfläche des Substrats haften gelassen. Spezieller wird das Substrat in einem Behälter angeordnet, in dem der Dampf des Silanhaftvermittler gesättigt ist. Alternativ kann Stickstoff oder ähnliches, was mit einem Silanhaftvermittler gesättigt ist, gegen das Substrat geblasen werden. Die Verfahren zum Haften können nicht nur auf die obigen Verfahren beschränkt werden. Das Substrat kann in eine Lösung eingetaucht werden, die mit einem organischen Lösungsmittel wie Ethanol verdünnt ist. Alternativ kann eine derartige Lösung gesprüht oder geschichtet werden.

Dann wird das Substrat, an dem der Silanhaftvermittler haftet, wärmebehandelt oder stehen gelassen, um das Substrat mit Silicium Si auf der Oberfläche des Glases in der Form von (Si-O-Si) zu verbinden. Als Ergebnis wird eine wasserabweisende Beschichtung gebildet, die fest an der Oberfläche des Glases haftet.

Ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren besteht in der oben beschriebenen Einstellung der Oberflächenenergie des Substrats, auf dem die Elementelektroden gebildet werden, es wird vor dem Aufbringen der kleinen Tropfen der gewünschten wäßrigen Lösung auf das Substrat durchgeführt.

Das Herstellungsverfahren des elektronenemittierenden Elements vom Oberflächen-Leitungstyp, das die elektrisch leitende Dünnschicht verwendet, die in der obigen beschriebenen Weise gebildet wird, wird hierin später beschrieben.

Die elektrisch leitende Dünnschicht 4, die so gebildet wird, wird einer Behandlung des Formens unterworfen. Zum Beispiel wird die Behandlung des Formens mittels einer Behandlung des Formens mittels Anregung durchgeführt, derart dass es dem elektrischen Strom möglich ist, zwischen den Elementelektroden 2, 3 von einer Energiequelle zu fließen, die nicht in der Zeichnung gezeigt wird, um die Struktur bei dem Teil der elektrisch leitenden Dünnschicht 4 zu modifizieren, um den elektronenemittierenden Bereich 5 zu bilden.

Die Anregungsbildung verursacht eine lokale Strukturänderung, wie eine Teilzerstörung, Deformation oder Modifikation der elektrisch leitenden Dünnschicht. Diese geänderte Stelle bildet den elektronenemittierenden Teil 5.

Die Fig. 7A und Fig. 7B zeigen Beispiele der Spannungswellenform zur Bildung der Anregung. Die Spannung hat vorzugsweise eine Impulswellenform, einschließlich entweder Impulse einer konstanten Spannungs-Amplitudenspitze, die kontinuierlich angelegt wird, wie in Fig. 7A gezeigt oder Impulse einer ansteigenden Spannungs-Amplitudenspitze, wie in Fig. 7B gezeigt.

In der Fig. 7A bedeutet T 1 die Impulsbreite und T 2 bedeutet das Impulsinterval oder Impulse einer dreieckigen Impulsfolge der Spannungswellenform. Üblicherweise wird T 1 innerhalb eines Bereichs von 1 usek bis 10 usek und T 2 von 10 usek. bis 100 usek gewählt. Die Amplitudenspitze der Spannung von jedem Dreiecksimpuls (Spannungsspitze bei der Anregungsbildung) wird geeigneter Weise in Übereinstimmung mit der Gestalt des elektronenemittierenden Elements vom Oberfläche- Leitungstyp ausgewählt. Unter derartigen Bedingungen wird die Spannung für eine Zeit angelegt, die von einigen Sekunden bis einige zehn Minuten reicht. Die Impuls- Wellenform ist nicht auf eine dreieckige Impulsfolge beschränkt, kann aber jede gewünschte Wellenform wie eine rechteckige Impulsfolge sein.

Die Fig. 7B, T 1 und T 2 können ähnlich zu denen in Fig. 7A sein. Die Spannungsamplitude (d. h. die Spannungsspitze zur Anregungsbildung) kann ansteigen, zum Beispiel um ungefähr 0,1 Volt pro Schritt.

Die Vollendung der Anregungsbildung kann erkannt werden, indem eine niedrigere Spannungsamplitude angelegt wird, um so nicht die elektrisch leitende Dünnschicht 4 im Impulsintervall T 2 lokal zu brechen oder zu deformieren und die Stromdichte zu messen. Zum Beispiel wird Anregungsbildung die gestoppt, wenn der Widerstand 1 MΩ oder mehr wird, wie mittels des Stromelements bei der Anlegung einer Spannung von ungefähr 0,1 V gemessen.

Das Element wird nach der Bildungsbehandlung vorzugsweise zur Aktivierung behandelt. Die Behandlung der Aktivierung ändert beachtlich den Elementstrom (If) und den emittierten Strom (Ie).

Die Behandlung der Aktivierung wird zum Beispiel durch wiederholte Impulsanlegung wie bei der Anregungsbildung in einer Gasatmosphäre durchgeführt, die eine organische Substanz enthält. Die Gasatmosphäre, die eine organische Substanz enthält, kann gebildet werden, indem zum Beispiel eine Vakuumkammer mittels einer Öldiffussionspumpe oder Rotationspumpe evakuiert wird und Verwendung des verbleibende organische Gas oder indem eine Vakuumkammer ausreichend mittels einer Ionenpumpe oder ähnlichem evakuiert wird und ein geeignetes organisches Gas in das Vakuum eingeführt wird. Der Druck des Gases der organischen Substanz wird festgelegt in Abhängigkeit von der praktischen Verwendung, wie oben erwähnt, der Gestalt der Vakuumkammer, der Art der organischen Substanz und so weiter. Geeignete organische Substanzen schließen aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Alkane, Alkene und Alkine; aromatische Kohlenwasserstoffe; Alkohole; Aldehyde; Ketone; Amine; Phenole; und organische Säuren, wie Carbonsäure und Sulphonsäure ein. Spezielle Beispiele davon schließen gesättigte Kohlenwasserstoffe ein, die durch CnH2n+2n wiedergegeben werden, wie Methan, Ethan und Propan; ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die durch CnH&sub2; wiedergegeben werden, wie Ethylen und Propylen; Benzol; Toluol; Methanol; Ethanol; Formaldehyd; Acetaldehyd; Aceton; Methylethylketon; Methylamin; Ethylamin; Phenol; Ameisensäure; Essigsäure; Propionsäure und ähnliches. Mittels dieser Behandlung lagert sich Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung aus der organischen Substanz in der Atmosphäre auf dem Element ab, um bemerkbar den Elementstrom If und Emissionsstrom Ie zu ändern. Die Impulsbreite, das Impulsinterval, die Impulsamplitude und so weiter werden geeignet festgesetzt.

Die Vollendung der Behandlung der Aktivierung wird mittels Messung des Elementstroms If und Emissionsstroms Ie bestimmt.

Der zuvor erwähnte Kohlenstoff oder die organische Substanz kann Graphit (monokristallin oder polykristallin) amorpher Kohlenstoff (einfacher amorpher Kohlenstoff oder eine Mischung aus amorphem Kohlenstoff und feine Kristalle des obigen Graphits) sein. Die Schichtdicke der Abscheidung beträgt vorzugsweise nicht mehr als 50 nm (500 Å), besonders bevorzugt nicht mehr als 30 nm (300 Å).

Das elektronenemittierende Element wird nach der Behandlung der Aktivierung bevorzugt weiter zur Stabilisierung behandelt. Die Behandlung der Stabilisierung wird in einer Vakuumkammer durchgeführt, die einen partiellen Druck der organischen Substanz von nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup6; Pa (1 · 10&supmin;&sup8; Torr), bevorzugt nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup8; Pa (1 · 10&supmin;¹&sup0; Torr) aufweist. Der Druck in der Vakuumkammer reicht vorzugsweise von 1 · 10-4,5 Pa bis 1 · 10&supmin;&sup5; Pa (1 · 10-6,5 Pa bis 1 · 10&supmin;&sup7; Torr) besonders bevorzugt nicht höher als 1 · 10&supmin;&sup6; Pa (1 · 10&supmin;&sup8; Torr). Die Vakuumvorrichtung zur Evakuierung der Vakuumkammer ist vorzugsweise öllos, um nachteilige Wirkungen des Öls auf die Eigenschaften des Elements zu vermeiden. Speziell schließt die Vakuumvorichtung Sorbtionspumpen und Ionenpumpen ein. Bei der Evakuierung wird die Vakuumkammer insgesamt erwärmt, um die Evakuierung der adsorbierten organischen Substanzmoleküle an der Wand der Vakuumkammer und dem elektronenemittierenden Element zu erleichtern. Die Evakuierung wird unter Erwärmen vorzugsweise bei einer Temperatur, die von 80 bis 200ºC reicht, 5 Stunden lang oder länger, wobei es nicht darauf beschränkt ist, durchzuführen. Die Bedingungen der Evakuierung werden geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Größe der Vakuumkammer, dem Aufbau des elektronenemittierenden Elements und so weiter ausgewählt. Beiläufig wird der Partialdruck der obigen organischen Substanz mit einem Massenspektrometer bestimmt, indem die Partialdrücke der organischen Moleküle der Massenzahl 10-200 gemessen werden, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sind und die Partialdrücke integriert werden.

Nach der Behandlung der Stabilisierung beim praktischen Ansteuern, wird die Atmosphäre der Behandlung der Stabilisierung vorzugsweise erhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Bei einer ausreichenden Entfernung der organischen Substanz können die Eigenschaften des Elements stabil erhalten werden, selbst wenn der Grad des Vakuums leicht abnimmt. Eine derartige Vakuumatmosphäre verhindert eine zusätzliche Zersetzung des Kohlenstoffs oder einer Kohlenstoffverbindung, indem der Elementstrom If und der Emissionstrom Ie stabilisiert werden.

Die erfindungsgemäße Bild-bildende Vorrichtung wird unten beschrieben. Bei der Bild-bildenden Vorrichtung kann das elektronenemittierende Element in verschiedenen Weisen auf dem Substrat der Elektronenquelle angeordnet werden.

In einer Anordnung werden viele elektronenemittierende Elemente in einer paraller Zeile angeordnet, wobei sie mit ihren jeweiligen Enden verbunden sind. In einer derartigen Anordnung sind die elektronenemittierenden Elemente in parallelen Zeilen (in der Richtung der Zeile) angeordnet. Über diese Verdrahtung werden die Kontrollelektroden (auch Gitter genannt) in einer Richtung senkrecht zu der obigen Verdrahtung (in der Anordnung der Spalten Richtung) zur Verfügung gestellt; um eine Leier-ähnliche Anordnung zu bilden, um die Elektronen aus den elektronenemittierenden Elementen zu kontrollieren.

In einer anderen Anordnung werden die elektronenemittierenden Elemente in X Richtung und Y Richtung in einer Matrix angeordnet und die Elektroden auf einer Seite der jeweiligen elektronenemittierenden Elemente sind im allgemeinen in der X Richtung verbunden und die Elektroden auf der anderen Seite sind im allgemeinen in der Y Richtung verbunden. Ein derartiger Typ der Anordnung ist eine einfache Anordnung der Matrix und wird unten im Detail beschrieben.

Ein Substrat, das elektronenemittierende Elemente aufweist, die in einer Matrix angeordnet sind, werden unter Bezugnahme auf Fig. 8 erklärt. In Fig. 8 bedeutet Bezugszeichen 71 ein Substrat einer Elektronenquelle, 72 eine Verdrahtung in X Richtung, 73 eine Verdrahtung in Y Richtung, 74 ein elektronenemittierendes Element vom Oberflächen- Leitungstyp und 75 eine Verdrahtung.

Die Verdrahtung in X Richtung 72 weist m Zeilen der Verdrahtung Dx1, Dx2, ...., Dxm auf, das als ein elektrisch leitendes Metall oder ähnliches eingesetzt werden kann. Das Material der Schichtdicke und die Breite der Verdrahtung werden geeigneter Weise festgelegt. Die Verdrahtung der Y Richtung 73 weist n Zeilen der Verdrahtung Dy1, Dy2, ...., Dyn auf, die in derselben Weise wie die Verdrahtung 72 in X Richtung gebildet ist. Zwischen der Verdrahtung 72 in X Richtung mit m Zeilen und der Verdrahtung 73 in Y Richtung mit n Zeilen wird eine isolierende Zwischenschicht (nicht bei der Zeichnung gezeigt) zur Verfügung gestellt, um beide elektrisch zu isolieren. (Die Symbole m und n sind jeweils ganze Zahlen).

Die isolierende Zwischenschicht wird aus SiO&sub2; oder ähnlichem gebildet. Zum Beispiel wird die isolierende Zwischenschicht auf der gesamten oder auf einen Teil der Oberfläche des Substrats 71, das eine Verdrahtung 72 in X Richtung aufweist, zur Verfügung stellt. Die Dicke, das Material und das Verfahren der Bildung der isolierenden Zwischenschicht werden so ausgewählt, dass sie der Potentialdifferenz an sich schneidenden Punkten der Verdrahtung 72 der X-Richtung und der Verdrahtung 73 Y- Richtung widerstehen. Die Verdrahtung 72 der X-Richtung und die Verdrahtung 73 der Y-Richtung werden jeweils als externe Terminale herausgeführt.

Ein Paar von Elektroden (nicht gezeigt in der Zeichnung), die das elektronenemittierende Element 74 bilden, werden elektrisch mittels m Zeilen der Verdrahtung 72 in X Richtung, n Zeilen der Verdrahtung 73 in Y Richtung und den Verbindungszeilen 75 verbunden.

Die chemischen Bestandteile des Materials für die Verdrahtung 72 und die Verdrahtung 73, des Materials für die Verbindungszeilen 75 und des Materials für die Element- Elektrodenpaare können ausschließlich die gleichen oder können verschieden von einander sein. Die Materialien können zum Beispiel geeigneter Weise aus den Materialien ausgewählt werden, die zuvor für die Elementelektroden erwähnt wurden. Falls das Material für die Verdrahtung das gleiche wie das der Elementelektroden ist, kann die Verdrahtung, die mit der Elementelektrode verbunden ist, eine Elementelektrode genannt werden.

Die Verdrahtung 72 in X-Richtung wird mit einer Vorrichtung zum Anlegen für ein Abtastsignal (nicht gezeigt in der Zeichnung) verbunden, um Abtastsignale anzulegen, um die Zeile der elektronenemittierenden Elemente 74 in der X- Richtung auszuwählen. Die Verdrahtung 73 in X-Richtung wird mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Modulationsignals (nicht gezeigt in der Zeichnung) verbunden, um die jeweiligen Zeilen der elektronenemittierenden Elemente 74 in der Y- Richtung in Übereinstimmung mit den Eingabesignalen zu modulieren. Die Steuerspannung für die jeweiligen elektronenemittierenden Elemente wird als die Spannungsdifferenz zwischen den Abtastsignalen und den Modulationssignalen zugeführt.

Bei dem obigen Aufbau kann ein einzelnes Element ausgewählt werden und selbständig angesteuert werden, indem die einfache Verdrahtungsmatrix verwendet wird.

Eine Bild-bildende Vorrichtung, die mit einem Substrat einer Elektronenquelle einer einfachen Matrixanordnung versehen ist, wird unter Bezug auf die Fig. 9, 10 A, 10 B und 11 erklärt. Fig. 9 stellt schematisch ein Beispiel eines Bildschirms einer Bild-bildenden Vorrichtung dar. Fig. 10 A und 10B stellen schematisch eine Phosphorschicht dar, die bei dem Bildschirm der Fig. 9 verwendet wird. Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Ansteuerkreises für die Anzeige in Übereinstimmung mit Fernsehsignalen vom NTSC-Typ.

In Fig. 9 werden elektronenemittierende Element 74 auf einem Substrat 71 angeordnet. An der Rückseite der Platte 81 ist Substrat 71 befestigt. Die Vorderseite der Platte 86 ist aus einem Glassubstrat 83 aufgebaut, das eine Phosphorschicht 84, eine Metallrückseite 85 und so weiter auf der Innenseiten-Oberfläche aufweist. Die Rückseiten der Platte 81 und die Voderseite der Platte 86 sind an einen Trägerrahmen 82 mittels einer Glasfritte oder ähnlichem gebunden. Das Gehäuse 88 wird schmelz-abgedichtet mittels Heizens zum Beispiel an der Luft oder in einer Stickstoffatmosphäre bei 400-500ºC für mehr als 10 Minuten.

Ein elektronenemittierendes Element 74 vom Oberflächen- Leitungstyp korrespondiert zu einem Element, das in den Fig. 4A und 4B gezeigt wird. Die Verdrahtung 72 in X-Richtung und die Verdrahtung 73 in Y-Richtung sind mit den Paaren der Elementelektroden der elektronenemittierenden Elemente vom Oberfläche-Leitungstyp verbunden.

Gehäuse 88 wird aus einer Voderseiten-Platte 86, einem Trägerrahmen 82 und einer Rückseiten-Platte 81 aufgebaut, die oben erwähnt wird. Da die Rückseiten-Platte 81 hauptsächlich zur Verstärkung der Festigkeit das Substrats 71 zur Verfügung gestellt wird, wobei die seperate Rückseiten-Platte 81 weggelassen werden kann, wenn das Substrat der Elektronenquelle 71 selbst eine ausreichende Festigkeit aufweist. Das heißt, dass ein Trägerrahmen 82 direkt mit dem Substrat 71 verbunden sein kann, und die Vorderseiten-Platte 86, der Trägerrahmen 82 und Substrat 71 können das Gehäuse 88 bilden. Auf der anderen Seite kann zwischen der Vorderseiten- Platte 86 und der Rückseitenplatte 81 ein Trägerelement, das ein Abstandhalter (ein Element, das dem atmosphärischen Druck wiedersteht) (nicht in der Zeichnung gezeigt) genannt wird, bereitgestellt werden, um dem Gehäuse 88 eine ausreichende Festigkeit gegen den atmosphärischen Druck zu geben.

Die Fig. 10A und 10B stellen schematisch eine fluoreszierende Schicht dar. Eine monochromatische fluoreszierende Schicht kann aus Phosphor allein aufgebaut sein. Eine farbige fluoreszierende Schicht kann aus einem schwarzen Element 91 aufgebaut sein, die aus einer Gruppe von schwarzen Streifen (Fig. 10A) oder einer schwarzen Matrix (Fig. 10B) und Phosphor 92, in Abhängigkeit von der Anordnung des Phosphors, aufgebaut ist. Die schwarzen Streifen oder die schwarze Matrix werden zum Zweck der Schwärzung der Grenzen zwischen den phosphoreszierenden Stoffe 92 der drei primären Farben zur Verfügung gestellt, die für eine Farbanzeige notwendig sind, um die Farbmischung weniger bemerkbar zu machen und den Kontrastabfall zu verhindern, der auf eine äußere Lichreflexion zurückgeht. Die Gruppe von schwarzen Streifen oder die schwarze Matrix sind aus einem Material gemacht, das eine geringere Lichtdurchlässigkeit oder geringere Reflexion zeigt, wie die die hauptsächlich aus Graphit zusammengesetzt sind, das üblicher Weise benützt wird.

Der Phosphor kann auf das Glassubstrat mittels des Präzipitationsverfahrens oder einem Druckverfahren sowohl für monochrome als auch für viele Farben aufgebracht werden. Üblicherweise wird Metallschwarz 85 auf der Innenseite der fluoreszierenden Schicht 84 zur Verfügung gestellt. Das Metallschwarz wird für den Zweck der Reflexion des Lichts zur Verfügung gestellt, das im Inneren vom Phosphor auf die Vorderseite der Platte 86 geschickt wird, um die Luminanz zu verbessern, um als eine Elektrode zum Anlegen einer Beschleunigungsspannung eines Elektronenstrahls zu dienen, und um den Phosphor vor einem Schaden zu schützen, der durch die Kollision von negativen Ionen verursacht wird, die innerhalb des Gehäuses erzeugt wird. Das Metallschwarz wird nach der Bildung der fluoreszierenden Schicht hergestellt, indem die innere Oberfläche der fluoreszierenden Schicht (üblicher Weise Schichtbildung genannt) geglättet wird und Al darauf mittels Vakuumabscheidung oder einem ähnlichen Verfahren abgeschieden wird. Des weiteren kann bei einer Vorderseiten-Platte 86 eine durchsichtigen Elektrode (nicht in der Zeichnung gezeigt) auf der Außenseite der fluoreszierenden Schicht 84 (die Seite des Glassubstrats 83) zur Verfügung gestellt.

Bei dem zuvor erwähnten Schmelzabdichten für eine Farbanzeigevorrichtung sollten die Farbphosphore lagemäßig registriert werden, um jeweils einem elektronenemittierenden Element gegenüber zu stehen.

Die Bild-bildende Vorrichtung, die in Fig. 13 gezeigt wird, kann wie unten hergestellt werden.

Gehäuse 88 wird durch geeignetes Heizen in derselben Weise wie bei der zuvor erwähnten Behandlung der Stabilisierung über eine Evakuierungsöffnung mittels einer ölfreien Vorrichtung der Evakuierung, wie einer Ionenpumpe und einer Sorptionspumpe auf einen Vakuumgrad von ungefähr 10&supmin;&sup5; Pa (10&supmin;&sup7; Torr) evakuiert, um eine Atmosphäre zu erhalten, die wenig organische Masse enthält und abgedichtet wird. Zur Erhaltung des Vakuums in dem Gehäuse 88 nach dem Abdichten, kann eine Getter-Behandlung durchgeführt werden. Bei der Getter-Behandlung wird ein Getter (nicht gezeigt in der Zeichnung), das in einer vorbestimmten Position in dem Gehäuse 88 angeordnet ist, sofort vor oder nach dem Abdichten des Gehäuses 88 mittels Widerstandsheizung, Hochfrequenz-Heizung oder einem ähnlichen Heizverfahren erwärmt, um eine Schicht einer Gasphasenabscheidung zu bilden. Üblicherweise ist das Getter hauptsächlich aus Ba oder ähnlichem zusammengesetzt. Die Schicht der Gasphasenabscheidung erhält den Vakuumgrad mittels Sorption, zum Beispiel bei 10&supmin;³ bis 10&supmin;&sup5; Pa, (10&supmin;&sup5; bis 10&supmin;&sup7; Torr) im Gehäuse 88.

Ein Substrat einer Elektronenquelle vom Typ der Leiteranordnung und eine Bild-bildende Vorrichtung, die sie verwendet, wird unter Bezug auf Fig. 12 erklärt.

Fig. 12 stellt schematisch ein Beispiel des Elektronenquellen- Substrats vom Typ einer Leiter dar. In Fig. 12 bedeutet Bezugszeichen 110 ein Elektronenquellen- Substrat und Bezugszeichen 111 bezeichnet ein elektronenemittierendes Element. Die übliche Verdrahtung 112 (Dx1, ...., Dx10) verbindet die elektronenemittierenden Elemente 111. Eine Vielzahl an elektronenemittierenden Elementen sind parallel in der X-Richtung (Elementzeile) angeordnet. Die Vielzahl an Elementzeilen bildet die Elektronenquelle. Jede der Elementlinien wird unabhängig angesteuert, indem eine Steuerspannung angelegt wird: Anlegung einer Spannung höher als die Schwelle der Elektronenemission an die Elementzeile, um eine Elektronenstrahlemission zu verursachen und eine Spannung niedriger als die Schwelle zu den anderen Elementen, um keine Elektronenstrahlemission zu verursachen. Die übliche Verdrahtung Dx2, ..., Dx9 zwischen den Elementzeilen, zum Beispiel Dx2 und Dx3 kann dieselbe Verdrahtung sein.

Die vorliegenden Erfindung wird hierin später im Detail mittels der folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1:

Bezugnehmend auf die Fig. 1, 2 und 3 wird ein Verfahren zur Herstellung elektronenemittierender Elemente vom Oberflächen-Leitungstyp beschrieben.

Das elektronenemittierende Element vom Oberflächen Leitungstyp hat den Aufbau, der in "BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN" beschrieben wird und ist aus einem Substrat 1, Elementelektroden 2 und 3 und einer elektrisch leitende Dünnschicht (feine Teilchenschicht) 4 aufgebaut, ähnlich der, die in den Fig. 4A und 4B dargestellt wird. In diesem Beispiel wird ein kleinen Tropfen Aufbringungs-Mechanismus 10 vom Tintenstrahltyp bei einem Verfahren zur Bildung der elektrisch leitenden Dünnschicht 4 verwendet. Fig. 1 stellt schematisch ein Verfahren der Ausbildung einer elektrisch leitenden Dünnschicht 4 dar. Fig. 2 stellt grapisch die Oberflächenspannungen der in diesem Beispiel verwendeten Tinten dar und Fig. 3 stellt graphisch den Kontaktwinkel dar, (durch in Fig. 1 bezeichnet) eines kleinen Tropfens 12 mit dem Substrat 1 in Fig. 1 und den Kontaktwinkel (bezeichnet durch in Fig. 3) des kleinen Tropfens 12 mit den Elementelektroden 2, 3 in Fig. 1 dar.

Im allgemeinen wird Natriumkalkglas als isolierendes Substrat verwendet, das eine Dicke von 1,8 mm aufweist. Dieses Glassubstrat wird vollständig mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen und dann in einem Trockenofen, der auf 120º eingestellt ist, getrocknet. Die Elementelektroden 2, 3 (Elektrodenbreite 500 um, Elektrodenabstand 20 um), die aus einer Pt-Schicht zusammengesetzt sind (Schichtdicke: 100 nm (1000 A)) wurden auf dem Substrat mittels Vakuumabscheidung und photolithographischem Ätzen (Fig. 1) gebildet. Ein Verfahren zur Ausbildung der elektrisch leitenden Dünnschicht bei einem Abstandsteil zwischen den Elementelektroden wird hierin später unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Als Rohlösung für die kleinen Tropfen wurde ein System einer wäßrigen Lösung verwendet, das heißt, eine wäßrige Lösung eines Palladiumacetat-ethanolaminkomplexes. Der Wassergehalt in der wäßrigen Lösung betrug zumindest 70 Gew.-%. Eine andere Komponente des Lösungsmittels war Isopropanol (IPA) und war innerhalb eines Bereichs von 5 bis 25 Gew.-% enthalten. Die wäßrige Lösung (Tinte), die verwendet wurde, war derart, dass ihre Oberflächenspannung innerhalb eines Bereichs von 30 bis 50 dyn/cm fällt, wie in Fig. 2 gezeigt.

Das Natriumkalkglas auf dem die Elementelektroden gebildet worden sind, wurde vollständig mit einem organischen Lösungsmittel oder ähnlichen gewaschen und dann in einem Trockenofen getrocknet, der auf 120ºC eingestellt wurde. Die Tinte, die 15 Gew.-% an IPA enthält, wurde auf ein Abstandsteil zwischen den Elektroden auf dem Substrat mittels eines Tintenstrahlkopfs des Bubble Jet Systems, wie in Fig. 1 dargestellt, aufgebracht. Jedoch läuft die Tinte auf der Glasoberfläche an dem Abstandsteil heraus und konnte nicht als Punkt gebildet werden. Die Oberflächenenergie des Substrats und die Elektroden war zu dieser Zeit derart, dass eine hydrophile Oberfläche gebildet wurde.

Daher wurden verschiedene Untersuchungen wie bezüglich der Behandlung des Substrats durchgeführt. Als Ergebnis wurde gefunden, dass, wenn das Natriumkalkglas auf dem die Elementelektroden gebildet worden waren, einer Ultraschall- Reinigung mit gereinigtem Wasser und einer Reinigung mit heißem gereinigtem Wasser von 80ºC unterworfen wurde und angehoben wurde, um zu trocknen, wobei die Tinte auf der Glas- Oberfläche an dem Abstandsteil herausläuft, ähnlich dem obigen gerade nach dem Reinigen. Jedoch wenn das gereinigte Substrat in einem (elektrischen) Exikattor 48 Stunden nach dem Reinigen gelagert wurde, konnte ein Punkt stabil über der Pt-Elektrode und der Glasoberfläche dazwischen gebildet werden, ohne ein Verlaufen der Tinte.

Fig. 3 stellt graphische Änderungen bei den Kontaktwinkeln der Oberfläche des Natriumkalkglases und der Oberfläche der Pt- Dünnschicht relativ zu den Tintentropfen dar, die 15 Gew.-% an IPA nach dem Reinigen mit der Zeit enthalten. Diese Darstellung zeigt, dass wenn ein anfänglicher Kontaktwinkel innerhalb eines Bereichs von 20º bis 50º fällt und ein Unterschied beim anfänglichen Kontaktwinkeln zwischen verschiedenen Arten von Materialien (Pt und Glas) 30º oder weniger beträgt, kann ein kleiner Tropfen stabil über der Pt- Elektrode und dem Glas auf dem Abstandsteil gebildet werden.

Unter derartigen Bedingungen wurden kleine Tropfen der wäßrigen Lösung viermal an dem Abstandsteil zwischen den Elementelektroden aufgebracht, um einander zu überlappen. Der Durchmesser des gebildeten kleinen Tropfens betrug ungefähr 90 um. Dieser Zustand wird in Fig. 1 dargestellt.

Nach dem oben beschriebenen Schritt wurde das Substrat, auf dem die Elementelektroden gebildet worden sind, für 30 Minuten in einem Ofen erwärmt, der auf 350ºC eingestellt wurde, um die organische Komponente vollständig zu entfernen, wodurch eine elektrisch leitende Dünnschicht, die aus feinen Teilchen an Palladiumoxid (PdO) zusammengesetzt ist, auf den Elektroden gebildet wurden. Der Durchmesser des Punkts nach der Kalzination war der gleiche, wie der nach dem Aufbringen der kleinen Tropfen, das heißt ungefähr 90 um und diese Schichtdicke betrug 15 nm (150 A). Daher kann gesagt werden, dass die Elementlänge ungefähr 90 um betrug.

Eine Spannung wurde zwischen den Elementelektroden 2 und 3 angelegt, zwischen denen die elektrisch leitende Dünnschicht gebildet wurde, um die elektrisch leitende Dünnschicht einer Anregungsbildung zu unterwerfen, wodurch elektronenemittierende Teile gebildet wurden. Auf diese Weise wurde das elektronenemittierende Element vom Oberflächen Leitungstyp vollendet.

Das elektronenemittierende Element vom Oberflächen Leitungstyp, das mittels des Verfahrens hergestellt wird, das in Beispiel 1 beschrieben wird, weist dieselben elektronenemittierenden Eigenschaften auf, wie das das mittels des photolithographischen Ätzverfahrens der üblichen Vakuumabscheidung hergestellt wurde.

Die Oberflächenspannung der Tinten wurde mittels eines Oberflächespannungsmessinstruments vom Wilhelmytyp gemessen. Die Oberflächespannung der Tinte konnte mittels der Änderung der Konzentration des IPA eingestellt werden, wie in Fig. 2 gezeigt.

Der Ausdruck "anfänglicher Kontaktwinkel", wie hierin verwendet, bedeutet einen Kontaktwinkel, der innerhalb 1 Minute gemessen wurde, nachdem die Tinte in Kontakt mit der Substrat- Oberfläche gekommen ist, und ein derartiger Kontaktwinkel kann direkt mittels eines kommerziell erhältlichen Gonimeters oder ähnlichem gemessen werden. Die Menge an Tintentropfen bei der Messung des anfänglichen Kontaktwinkel beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 ul.

Die Messung der Kontaktwinkel, die in Fig. 3 in diesem Beispiel dargestellt werden, wurde mittels Unterwerfung sowohl des Substrats aus Natriumkalkglas als auch des, das bei der Bildung der Elementelektroden verwendet wurde und eines Substrats durchgeführt, auf dem eine Pt-Schicht in einer Dicke von 100 nm (1000 A) in derselben Weise gebildet wurde, wie oben beschrieben, einer Reinigung mit Ultraschall mit gereinigtem Wasser und einer Reinigung mit heißem gereinigtem Wasser von 80ºC, Herausnehmen von beiden Substraten zum Trocknen, Lagern von ihnen in einem (elektrischen) Exikattor, der auf eine Feuchtigkeit von 20% oder niedriger eingestellt wurde, was mit der Lagerungszeit variiert, Aufbringung von 4 ul derselben Tinte, die 15 Gew.-% an IPA enthält, wie oben beschrieben, auf beide so gelagerte Substrate und Messung ihrer Kontaktwinkel mit der Tinte nach 3 Sekunden ab dem Aufbringen der Tinte mittels eines Messvorrichtung für den Kontaktwinkel, CA-X Model (Marke, hergestellt durch Kyowa Kaimen Kagaku K.K.).

Beispiel 2

Ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats einer Elektronenquelle, die eine Vielzahl an erfindungsgemäßen elektronenemittierenden Elementen vom Oberflächen- Leitungstyp und ein Verfahren zur Herstellung einer Bild-bildenden Vorrichtung, die dieses Substrat der Elektronenquelle verwendet, wird beschrieben werden. In diesem Beispiel wurde eine Vielzahl von Elektroden in der Form einer Matrix angeordnet, wie in Fig. 12 dargestellt und die Elektroden werden zu einer Verdrahtung in der Form einer Leiter verbunden. Das Herstellungsverfahren der elektronenemittierenden Elemente vom Oberflächen- Leitungstyp ist grundsätzlich das gleiche wie in Beispiel 1.

Ein Substrat aus Natriumkalkglas, das eine Dicke von 2,8 mm aufweist, wurde als isolierendes Substrat verwendet. Dieses Glassubstrat wurde vollständig mit einem organischen Lösungsmittel oder ähnlichem gewaschen und dann in einem Trockenofen getrocknet, der auf 120ºC eingestellt wurde. Die Elementelektroden 2, 3 (Elektrodenbreite 500 um, Elektrodenabstand: 20 um) wurden mit einer Pt Schicht (Schichtdicke 100 nm (1000 Å) auf dem Substrat gebildet. Eine Ag-Verdrahtung vom Leitertyp wurde mit diesen Elektroden verbunden (nicht dargestellt).

Als eine Rohlösung für die kleinen Tropfen wurde die gleiche wäßrige Lösung (Tinte) verwendet wie in Beispiel 1, d. h. eine wäßrige Lösung aus Palladiumacetatethanolaminkomplex, die 15 Gew.-% an IPA enthält. Ein Tintenstrahlkopf vom System des Piezostrahls wurde als eine kleine Tropfen aufbringende Vorrichtung verwendet.

Nachdem das Substrat, auf dem die Elementelektroden und die Schaltung gebildet worden sind, wurde es einer Ultraschall-Reinigung mit gereinigtem Wasser und der Reinigung mit heißem gereinigtem Wasser von 80ºC unterworfen und zum Trocknen herausgenommen, wurde das gereinigte Substrat in dem gleichen (elektrischen) Exikkator, wie der, der in Beispiel 1 verwendet wurde, für zwei volle zwei Tage gelagert, um sicherzustellen, dass 48 Stunden vergehen. Kleine Tropfen der wäßrigen Lösung wurden dann viermal auf jedem Abstandsteil zwischen den Elementelektroden aufgebracht, damit einer den anderen überlappt. Selbst in diesem Fall waren die kleinen Tropfen in der Lage stabil in der Form eines Punktes aufgebracht zu werden. Der Durchmesser des Punktes betrug ungefähr 90 um. Nach diesem Schritt wurde das Substrat der Elektronenquelle 30 Minuten lang in einem Ofen erwärmt, der auf 350ºC eingestellt wurde, um die organische Komponente vollständig zu entfernen, wodurch eine elektrisch leitenden Dünnschicht gebildet wurde, die aus feinen Teilchen aus Palladiumoxid (PdO) auf jeder Elementelektrode zusammengesetzt ist. Der Durchmesser des Punktes nach der Kalzination war der gleiche, wie der nach dem Aufbringen der kleinen Tropfen, d. h. ungefähr 90 um und ihre Schichtdicke betrug 15 nm (150 Å). Daher kann gesagt werden, dass die Elementlänge ungefähr 90 um betrug.

Die Spannung wurde zwischen den Elementelektroden 2 und 3 angelegt, zwischen denen die elektrisch leitende Dünnschicht gebildet worden ist, um die elektrisch leitende Dünnschicht einer Anregungsbildung zu unterwerfen, um dadurch einen elektronenemittierenden Teil zu bilden. In dieser Weise wurde das Substrat der Elektronenquelle, das die elektronenemittierenden Elemente des Oberflächen- Leitungstyps gemäß der Schaltung vom Leitertyp aufweist, vollendet.

Ein Gehäuse wurde au seiner Frontplatte 86, einem Trägerrahmen 82 und einer Rückplatte 81 gebildet, um das Substrat der Elektronenquelle Vakuum-abzudichten, wodurch ein Bildschirm gemäß der Schaltung vom Leitertyp, wie in Fig. 9 dargestellt, gebildet wurde, um eine Bild-bildende Vorrichtung herzustellen, die einen Steuerkreis für die Fernsehanzeige aufweist, die auf Fernsehsignalen des NTSC-Systems basiert, wie in Fig. 11 dargestellt.

Die Bild-bildende Vorrichtung gemäß der Schaltung vom Leitertyp der elektronenemittierenden Elemente vom Oberflächen-Leitungstyps, die durch das Verfahren hergestellt wurde, das in Beispiel 2 beschrieben wird, stellt Bilder zur Verfügung, die identisch mit denen gemäß dem üblichen photolithographischen Ätzverfahren der Vakuumabscheidung sind.

Beispiel 3

Ein zusätzliches Verfahren zur Herstellung einer Bild- bildenden Vorrichtung, die eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Oberflächen elektrisch leitenden elektronenemittierenden Elemente aufweist, wird beschrieben werden. Das Herstellungsverfahren des Substrats der Elektronenquelle für diese Vorrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie in Beispiel 2. Jedoch eine Schaltung mittels einer einfachen Anordnung der Matrix wie in Fig. 8 gezeigt, wurde die als Schaltung für das Substrat der Elektronenquelle in Beispiel 3 verwendet.

Wie in Beispiel 2 wurde ein Substrat aus Natriumkalkglas, das eine Dicke von 2,8 mm aufweist als isolierendes Substrat verwendet. Dieses Glassubstrat wurde mit einem organischen Lösungsmittel oder ähnlichem vollständig gewaschen und dann in einem Trockenofen getrocknet, der auf 120ºC eingestellt wurde. Die Elementelektroden 2, 3 (Elektrodenbreite: 500 um; Elektrodenabstans: 20 um) wurden mit einer Pt-Schicht (Schichtdicke 100 nm (1000 Å) auf dem Substrat gebildet. Die Ag-Verdrahtung vom Matrixtyp wurde mit diesen Elektroden (nicht dargestellt) verbunden.

Das Verfahren zur Bildung der elektrisch leitenden Dünnschicht auf einem Abstandsteil zwischen jedem Paar der Elementelektroden war im wesentlichen das gleiche wie in Beispiel 2. Als Rohlösung für die kleinen Tropfen wurde die gleiche wäßrige Lösung (Tinte) verwendet wie die, die in Beispiel 1 verwendet wurde, d. h. eine wäßrige Lösung aus einem Palladiumacetat-ethanolaminkomplex, die 15 Gew.-% an IPA enthält. Ein Tintenstrahkopf vom Bubble Jet System wurde als eine Vorrichtung zum Tröpfchenaufbringen verwendet.

Nachdem das Substrat, auf dem die Elementelektroden und die Schaltung gebildet worden sind, einer Ultraschall- Reinigung mit gereinigtem Wasser und der Reinigung mit heißem gereinigtem Wasser von 80ºC unterworfen wurde und dem Herausnehmen zum Trocknen, wurde das gereinigte Substrat in dem gleichen (elektrischen) Exikattor, wie der, der in Beispiel 1 verwendet wurde, für zwei volle Tage gelagert, um sicherzustellen, dass 48 Stunden vergehen. Kleine Tropfen der wäßrigen Lösung wurden dann viermal auf jedem Abstandsteil zwischen den Elementelektroden aufgebracht, damit einer den anderen überlagert, wodurch die kleinen Tropfen in der Lage waren stabil in der Form eines Punktes aufgebracht zu werden, der einen Durchmesser von ungefähr 90 um aufweist. Nach diesem Schritt wurde das Substrat der Elektronenquelle 30 Minuten lang in einem Ofen erwärmt, der auf 350ºC eingestellt wurde, um die organische Komponente vollständig zu entfernen, wodurch eine elektrisch leitende Dünnschicht gebildet wurde, die aus feinen Teilchen an Palladiumoxid (PdO) zusammengesetzt ist und eine Schichtdicke von 15 nm (150 Å) und eine Elementlänge von ungefähr 90 um aufweist. Nach Durchführung des Aufbringens von kleinen Tropfen, Trocknen und Kalzination bei dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 2, wurde die elektrisch leitende Dünnschicht einer Anregungsbildung unterworfen, um einen elektronenemittierenden Teil zu bilden. In dieser Weise wurde das Substrat der Elektronenquelle, die elektronenemittierende Elemente vom Oberflächen-Leitungstyps gemäß der Schaltung vom Matrixtyp aufweist, vervollständigt.

Ein Gehäuse 88 wurde aus einer Frontplatte 86, einem Trägerrahmen 82 und einer Rückplatte 81 aufgebaut, um das Substrat der Elektronenquelle Vakuum-abzudichten, wodurch ein Bildschirm gemäß der Schaltung vom Matrixtyp, wie in Fig. 9 dargestellt, gebildet wurde, um eine Bild-bildende Vorrichtung herzustellen, die einen Steuerkreis für die Fernsehanzeige aufweist, die auf Fernsehsignalen des NTSC-Systems basiert, wie in Fig. 11 dargestellt.

Die Bild-bildende Vorrichtung gemäß der Schaltung vom Matrixtyp der elektronenemittierenden Elementen vom Oberflächen-Leitungstyps, das durch das Verfahren hergestellt wurde, das in Beispiel 3 beschrieben wird, stellt Bilder zur Verfügung, die identisch mit denen gemäß dem üblichen photolithographischen Ätzverfahren der Vakuumabscheidung sind.

Beispiel 4

Ein elektronenemittierendes Element des Typs, das in den Fig. 4A und 4B dargestellt wurde, wurde wie ein erfindungsgemäßes elektronenemittierendes Element hergestellt.

Bezugnehmend auf die Fig. 13A bis 13D wird ein Verfahren für die. Herstellung des elektronenemittierenden Elements gemäß diesem Beispiel beschrieben werden. Ein Substrat aus Quartzglas wurde als Substrat 1 verwendet.

Nachdem dieses Substrat vollständig mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen wurde, wurden die Elementelektroden 2 und 3, die aus Pt gebildet wurden, auf der Oberfläche des Substrats gebildet (Fig. 13A).

Der Abstand L zwischen den Elementelektroden, eine Breite W von jeder Elementelektrode und die Dicke d von ihnen wurden jeweils auf 20 um, 500 um und 100 um (1000 Å) voreingestellt.

Das Substrat, auf dem die Elementelektroden 2, 3 gebildet worden sind, wurde dann einer Hydrophobie verleihenden Behandlung mit Dimethyldiethoxysilan in der folgenden Weise unterworfen.

Nachdem das Substrat, auf dem die Elementelektroden und die Schaltung gebildet worden sind, einer Ultraschall- Reinigung mit gereinigtem Wasser und der Reinigung mit heißem gereinigtem Wasser von 80ºC unterworfen wurde und dem Herausnehmen zum Trocknen, wurde Dampf aus Dimethyldiethoxysilan auf die Oberfläche des Glassubstrats aufgebracht, auf dem die Schicht gebildet wird. Spezieller, das Substrat wurde in einem Behälter angeordnet, indem der Dampf des Dimethyldiethoxysilan gesättigt war, wurde für 1 Stunde bei Raumtemperatur (ungefähr 22ºC) stehen gelassen und dann herausgenommen. Daraufhin wurde das so behandelte Substrat einer Wärmebehandlung bei 110ºC für 10 Minuten unterworfen. Mittels dieser Erwärmung wird das Si des Dimethyldiethoxysilan (mittels der Siloxanbindung) an das Si in der schichtbildenden Oberfläche des Glassubstrats in der Form des Si-O-Si gebunden, wodurch Alkylsilan fest an der schichtbildenden Oberfläche des Glassubstrats gebunden wurde.

Mittels dieses oben beschriebenen Verfahrens wird eine wasserabweisende Schicht, die als hydrophobe Gruppe eine Methylgruppe aufweist, die vom Dimethyldiethoxysilan abstammt, auf der Glasoberfläche gebildet. Übrigens wird die Wärmebehandlung im Hinblick auf die Stabilisierung der Bindung des Substrats mit dem Silan-Haftvermittler in einer kurzen Zeitdauer durchgeführt und hat eine Wirkung den Kontaktwinkel des kleinen Tropfens mit der Glasoberfläche zu stabilisieren. Jedoch selbst wenn das Substrat, das mit Dimethyldiethoxysilan behandelt wurde, für ungefähr einen Tag bei üblicher Temperatur stehen gelassen wurde, kann eine stabile Bindung gebildet werden. Der Schritt des Aufbringens der kleinen Tropfen kann auch ohne die Wärmebehandlung durchgeführt werden, so weit die behandelte Oberfläche die gewünschten Bedingungen des Kontaktwinkels befriedigt.

Bei dem Verfahren zur Bildung dieser Schicht wird angenommen, dass die folgenden Reaktionen voranschreiten. Nämlich die Ethoxygruppen, die hydrolysierbare Gruppen im Dimethyldiethoxysilan sind, sind hydrolisierbar, wie in Fig. 14 gezeigt, um Silanolgruppen (-SiOH) an der Stelle des Dimethyldiethoxysilan zu bilden. Die Silanolgruppen unterlaufen eine Kondensation mittels Dehydrierung mit den Silanolgruppen auf der Seite der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats, wodurch Si im Dimethyldiethoxysilan mittels einer Siloxanbindung an Si in der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats gebunden wird, wie in Fig. 15 gezeigt. Wie in Fig. 15 gezeigt, wird auch in Betracht gezogen, dass eine der Silanolgruppen mittels einer Siloxanbindung an Si in der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats gebunden ist und das andere wird mittels einer Siloxanbindung an Si im angrenzenden Dimethyldiethoxysilan gebunden.

Dimethyldiethoxysilan ist ein Silankopplungsmittel, das zwei hydrolisierbare Gruppen aufweist und moderat in der Haftung an die Glas-Oberfläche ist, so dass der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit dem kleinen Tropfen in einem Bereich von 20 bis 50º mit relativer Leichtigkeit eingestellt werden kann. Da die Oberfläche der Elementelektrode keine Stelle aufweist, an die die Silanolgruppe gebunden werden kann, die mittels der Hydrolyse des Dimethyldiethoxysilan gebildet wird, wobei kein Produkt haftet, indem die Bildung der chemischen Bindung grundsätzlich existiert und ein Produkt, dass mittels zufälliger Polymerisation des Dimethyldiethoxysilans gebildet wird, haftet nur teilweise. Es wird daher angesehen, dass die Silanschicht kaum auf der Elementelektrode gebildet wird, verglichen mit der Glasoberfläche. Jedoch selbst entweder in dem Fall, in dem die Oberfläche der Elementelektrode hydrophil mittels der Reinigung mit Wasser oder ähnlichem gemacht wird oder bei der es die Oberfläche der Elementelektrode selbst ist, wird ihr Kontaktwinkel mit dem kleinen Tropfen im allgemeinen ein Wert, in einer extrem kurzen Zeitdauer, innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50º annehmen, nachdem das Wasser von der Oberfläche geblasen wird. Daher wird ein praktisches Problem kaum verursacht, selbst wenn keine Schicht aus einem Silanhaftvermittler gebildet wird.

Bei diesem Beispiel wurde als Material zur Bildung einer elektrisch leitenden Dünnschicht eine wäßrige Lösung verwendet, die erhalten wird, indem Tetramono-ethanolaminpalladiumacetat [Pd(NH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub4;(CH&sub3;COO)&sub2;] in einer wäßrigen Lösung gelöst wurde, die 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol, 15 Gew.-% an 2-Propanol und 1 Gew.-% an Ethylenglykol enthält, um so eine Konzentration an Palladium von ungefähr 0,15 Gew.-% zu erhalten.

Kleine Tropfen der oben beschriebenen wäßrigen Lösung (Tinte) wurden durch eine Tintenstrahl-Vorrichtung (Verwendung eines Tintenstrahl-Druckerkopfs, BC-01 hergestellt von Canon Inc.) des Bubble Jet System auf das Substrat aus Quarzglas aufgebracht, auf dem die Elektroden 2, 3 gebildet worden sind, um sich so über die Elektroden 2 und 3 auszudehnen (Fig. 13 B).

Zu dieser Zeit war die Form des kleinen Tropfens auf dem Substrat sowohl bei der Stabilität als auch bei der Reproduzierbarkeit ohne Spreitung gut. Die Tinte wurde bei 350ºC für 20 Minuten kalziniert, um eine elektrisch leitende Dünnschicht zu bilden.

In einer derartigen Weise wurden 10 Elemente hergestellt. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Dünnschicht bei einem derartigen Element wurde mit einem Rasterkraftmikroskop (atomic force microscope) abgetastet. Als ein Ergebnis betrug die Schichtdicke 15 nm im Durchschnitt und die Streuung der Schichtdicke zwischen den zehn Elementen betrug 5%. Der Widerstand zwischen den Elementelektroden betrug 2,5 kΩ im Durchschnitt und die Streuung des Widerstands zwischen den zehn Elementen betrug ±90 Ω. Der anfänglichen Kontaktwinke von jedem kleinen Tropfen mit der Glasoberfläche wurde mittels eines Meßgeräts für Kontaktwinkel(CA-X Model, Marke, hergestellt von Kyowa Kaimen Kagaku K.K.) gemessen und es wurde gefunden, dass er bei 42º liegt und die Streuung des anfänglichen Kontaktwinkels zwischen den zehn Elementen betrug ±3º.

Die Spannung wurde dann zwischen den Elementelektroden 2 und 3 in einem Vakuumbehälter angelegt, um die elektrisch leitende Dünnschicht 4 einer Anregungsbildung zu unterwerfen, um dadurch einen elektronenemittierenden Teil 5 (Fig. 13D) zu bilden. Die Wellenform der Spannung für die Behandlung der Anregungsbildung wird in Fig. 7B dargestellt.

In diesem Beispiel wurde die Impulsdauer T1 und die Impulsdauer der Wellenform der Spannung jeweils auf 1 Millisekunde und 10 Millisekunden festgesetzt. Der Spitzenwert (Spannungspitze von der Bildung an) der Zerkackerwelle steigt teilweise an, um die Behandlung der Anregungsbildung in einer Vakuumatmosphäre durchzuführen 1 · 10&supmin;&sup6; Pa (1 · 10&supmin;&sup8; Torr).

Die in der oben beschriebenen Weise hergestellten Elemente wurden eine Aktivierungsbehandlung mittels Anlegen einer Spannung zwischen den Elementelektroden für ungefähr 40 Minuten in einer Atmosphäre unterworfen, bei der ungefähr 1 · 10&supmin;³ Pa (1 · 10&supmin;&sup5; Torr) an Aceton eingeführt wurden. Die Aktivierungsbehandlung wurde durchgeführt, indem dieselbe Wellenform der Spannung (Fig. 7A) wie bei der Behandlung der Anregungsbildung durchgeführt wird und der Spitzenwert der Zerhackwelle auf 14 V voreingestellt wurde. Danach wurde die Evakuierung bis auf ungefähr 1 · 10&supmin;&sup6; Pa (1 · 10&supmin;&sup8; Torr) durchgeführt.

Im Hinblick auf die Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden die Eigenschaften der Elektronenemission mittels einer Vorrichtung für die Messung und die Beurteilung untersucht, die in Fig. 16 dargestellt ist. Das elektronenemittierende Element und eine Anode 174 wurden in einer Vakumvorrichtung 175 angeordnet und die auf der Vakumvorrichtung wurde mit den notwendigen Instrumenten für die Vakumvorrichtung ausgerüstet, wie einer Vakuumpumpe 176 und einem Vakuummeßgerät (nicht dargestellt), so dass die Messung und Beurteilung des elektronenemittierenden Elements in dem gewünschten Vakuum durchgeführt werden kann. Übrigens wurde in diesem Beispiel eine Distanz H zwischen der Anode und dem elektronenemittierenden Element, ein Potential der Anode und ein Grad des Vakuums in der Vakumvorrichtung, abhängig von der Bestimmung der Eigenschaften der Elektronenemission, jeweils auf 4 mm, 1 kV und 1 · 10&supmin;&sup6; Pa (1 · 10&supmin;&sup8; Torr) eingestellt.

Die Vorrichtung zum Messen und Beurteilen, wie oben beschrieben, wurde verwendet und die Elementspannung zwischen den Elektroden 2 und 3 des elektronenemittierenden Elements wurde angelegt, um einen Elementstrom If und einen Emissionstrom Ie zu messen, die zu dieser Zeit fließen. Bei dem Element gemäß diesem Beispiel stieg der Emissionsstrom rasch von der Spannung des Elements von ungefähr 7 V. Bei der Spannung des Elements von 14 V, erreicht der Elementstrom If 2,0 mA, während der Emissionstrom Ie 3,0 uA beträgt.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel von der Bildung des elektronenemittierenden Teils, wurden Zerhackwellenimpulse zwischen den Elementelektroden angelegt, um die Behandlung der Anregungsbildung durchzuführen. Jedoch die angelegte Wellenform zwischen den Elementelektroden ist nicht auf die Zerhackerwelle beschränkt und jede gewünschte Wellenform wie eine Rechteckimpulswellenform kann verwendet werden. Der Spitzenwert, die Impulsbreite und die Impulsdauer und der Impulsabstand davon sind auch nicht auf die oben beschriebenen Werte beschränkt und jeder der gewünschten Werte kann ausgewählt werden, vorausgesetzt, dass ein elektronenemittierender Teil befriedigend gebildet wird.

Beispiel 5:

Kleine Tropfen der wäßrigen Lösung wurden genau in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 aufgebracht, ausgenommen, dass das Dimethyldiethoxysilan als ein Mittel für die Behandlung verwendet wird, die Hydrophobie verleiht und ein elektronenemittierendes Element wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt. Als Ergebnis war die Form des kleinen Tropfen ähnlich stabil, ohne sich über die gewünschte Position auszubreiten, wobei die Reproduzierbarkeit auch gut war und eine Streuung der Schichtdicke zwischen den Elementen war auch eng.

Beispiel 6:

Ein Substrat (Fig. 8), auf dem 256 Elementelektroden in insgesamt 16 Reihen und 16 Spalten und eine Schaltung vom Matrixtyp ist gebildet worden, wurde einer Behandlung des Verleihens der Hydrophobie unterworfen und die kleinen Tropfen der wäßrigen Lösung wurden mittels einer Tintenstrahl- Vorrichtung (indem eine Tintenstrahl-Druckkopf, BC-01 hergestellt von Canon Inc. verwendet wird) des Bubble Jetsystems zwischen jedem Paar der Elementelektroden auf dem Substrat in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 aufgebracht. Die aufgebrachte Tinte wurde dann kalziniert und die feste Schicht, die dadurch hergestellt wurde, wurde dann einer Anregungsbildung und der Behandlungen der Aktivierung in der gleichen Weise unterworfen wie in Beispiel 4, um dadurch ein Substrat einer Elektronenquelle herzustellen.

Ein Rückplatte 81, ein Trägerrahmen 82 und eine Vorderplatte 86 wurden zu diesem Substrat der Elektronenquelle verbunden, um dieses Substrat der Elektronenquelle Vakuumabzudichten, um dadurch eine Bild-bildende Vorrichtung herzustellen, wie in Fig. 9 dargestellt.

Bei der Bild-bildenden Vorrichtung, die in einer derartigen Weise hergestellt wurde, werden die Eigenschaften der Elektronenemission gleichmäßig, da die Form des Punkt des kleinen Tropfens stabil war, ohne dass er sich über die gewünschte Position ausbreitet. Daher waren gute Bilder, die wenige Defekte, wie Unreglemäßigkeiten der Luminanz aufweisen, in der Lage mit guter Reproduzierbarkeit zur Verfügung gestellt zu werden. Da eine Strukturierung und ähnliches für die Bildung der elektrisch leitenden Dünnschicht nicht notwendig war, konnte ihr Herstellungsverfahren vereinfacht werden und so konnten ihre Herstellungskosten verringert werden.

Vergleichsbeispiel 1:

Kleine Tropfen der Tinte wurden auf einem Substrat aufgebracht, auf dem Elementelektroden gebildet worden sind, in exakt der gleichen Weise wie in Beispiel 4, mit der Ausnahme, dass das Substrat sofort verwendet wurde, ohne dass eine Behandlung mit Dimethyldiethoxysilan durchgeführt wurde, nachdem es einer Reinigung mit Ultraschall mit gereinigtem Wasser und einer Reinigung mit heißem gereinigtem Wasser von 80ºC unterworfen wurde und herausgenommen wurde, um zu trocknen. In einer derartigen Weise wurden 10 Elemente hergestellt. Nach dem Aufbringen der Tinte bereitete sich der kleine Tropfen über die gewünschte Position aus. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Dünnschicht nach der Kalzination wurde mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen. Als Ergebnis betrug, die Schichtdicke 4 nm bei einem Durchschnitt von zehn Elementen und war dünner als die Hälfte der Schichtdicke im Beispiel 4. Die Streuung der Schichtdicke zwischen den 10 Elementen betrug 35%. Ihr Widerstandswert stieg auch an. Diese Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammen mit den Ergebnissen des Beispiels 4 gezeigt.

Tabelle 1

Wie oben beschrieben, erlaubt die Behandlung der Verleihung der Hydrophobie der Schicht-bildenden Oberfläche des Substrats die Verhinderung des kleinen Tropfens sich auszubreiten, indem der Kontaktwinkel des kleinen Tropfens mit der Schicht-bildenden Oberfläche des Substrats innerhalb des Bereichs von 20 bis 50º eingestellt wird und so eine elektrisch leitende Dünnschicht zu bilden, die eng in der Streuung der Schichtdicke und gut sowohl bei der Stabilität und Reproduzierbarkeit ist.

Beispiel 7:

Ein elektronenemittierendes Elements des Typs, das in den Fig. 4A und 4B dargestellt wird, wurde als erfindungsgemäßes elektronenemittierendes Element hergestellt.

Bezugnehmend auf die Fig. 13A bis 13D wird ein Verfahren zur Herstellung des elektronenemittierenden Elements gemäß diesem Beispiel beschrieben werden. Ein Substrat aus Gartzglas wurde als Substrat 1 verwendet. Nachdem dieses Substrat vollständig mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen worden ist, wurden die Elementelektroden 2 und 3, die aus Pt zusammengesetzt sind, auf der Oberfläche des Substrats (Fig. 13A) gebildet.

Ein Abstand L zwischen den Elementelektroden, eine Länge W von jeder Elementelektrode und ihre Dicke d wurden jeweils auf 20 um, 500 um und 100 nm (1000 Å) voreingestellt.

Das Substrat, auf dem die Elementelektroden 2, 3 gebildet worden sind, wurden dann einer Behandlung der Verleihung der Hydrophobie mit Trimethylethoxysilan unterworfen, das durch die folgende chemische Formel in der folgenden Weise wiedergegeben:

(CH&sub3;)&sub3;SiOCH&sub2;CH&sub3;

Nachdem das Substrat, auf dem die Elementelektroden gebildet worden sind, wurde einer Reinigung mit Ultraschall mit gereinigtem Wasser und Reinigung mit heißem Wasser von 80ºC unterworfen und herausgehoben, um getrocknet zu werden, wobei Dampf von Trimethylethoxysilan auf die Oberfläche des Glassubstrat aufgebracht wurde, auf dem eine Schicht gebildet wurde. Spezieller wurde das Substrat in einem Behälter angeordnet, in dem der Dampf an Trimethylethoxysilan gesättigt war, wurde für 8 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen (ungefähr 22ºC) und dann herausgenommen. Danach wurde das so behandelte Substrat einer Wärmebehandlung bei 110ºC für 10 Minuten unterworfen, um die Stabilität einer gebildeten Schicht zu verstärken. Mittels dieser Erwärmung wurde Si im Trimethylethoxysilan (mittels einer Siloxanbindung) an Si in der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats, in der Form einer Si-O-Si gebunden, wodurch Alkylsilan fest an die Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats fixiert wurde. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wurde eine Wasserabweisende Schicht, die als hydrophobe Gruppe eine Methylgruppe aufweist, die vom Trimethylethoxysilan abstammt, auf der Glasoberfläche gebildet. Übrigens wird eine Wärmebehandlung im Hinblick auf eine Stabilisierung der Bindung des Substrats an den Silanhaftvermittler in einer kurzen Zeitdauer durchgeführt und hat die Wirkung den Kontaktwinkel des kleinen Tropfens mit der Glasoberfläche zu stabilisieren. Jedoch selbst, wenn das Substrat mit Trimethylethoxysilan behandelt wurde, wird es für ungefähr einen Tag bei üblicher Temperatur stehen gelassen, wobei auch eine stabile Bindung gebildet werden kann. Der Schritt des Aufbringens der kleinen Tropfen kann auch ohne die Wärmebehandlung durchgeführt werden, soweit die behandelte Oberfläche die gewünschten Bedingungen des Kontaktwinkels befriedigt.

Bei dem Verfahren zur Bildung dieser Schicht wird in Betracht gezogen, dass die folgenden Reaktionen voranschreiten. Nämlich die Ethoxygruppe, die eine hydrolysierbare Gruppe im Trimethylethoxysilan ist, wird mittels Feuchtigkeit aus der Luft oder absorbiertem Wasser in dem Glas hydrolysiert, wie in Fig. 17 dargestellt, um eine Silanolgruppe (-SiOH) an der Seite des Trimethylethoxysilan zu bilden. Die Silanolgruppe unterläuft einer Kondensation durch Dehydrierung mit einer Silanolgruppe auf der Seite der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats, wobei das Si im Trimethylethoxysilan durch eine Siloxanbindung an das Si in der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats, wie in Fig. 18 dargestellt, gebunden wird.

Da Trimethylethoxysilan ein Silanhaftvermittler ist, der nur eine hydrolisierbare Gruppe aufweist, wobei die Silanolgruppe zur Bindung an das Substrat verloren geht, wenn der Silanhaftvermittler eine wechselseitige Polymerisation unterläuft. Daher wird eine vollständige oder unvollständige Silanschicht auf dem Glassubstrat leicht gebildet, so dass der Kontaktwinkel auf der Glasoberfläche mit dem kleinen Tropfen leicht innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50º eingestellt werden kann, ohne dass der Kontaktwinkel zu hoch steigt. Da die Oberfläche der Elementelektrode keine Stelle hat, die in der Lage ist, an die Silanolgruppe gebunden zu werden, die durch die Hydrolyse des Trimethylethoxysilan gebildet wird und dieser Silanhaftvermittler ist ein Silanhaftvermittler, der nur eine hydrolysierbare Gruppe aufweist und so wird jedes Produkt, dass höher als ein Dimer ist, nicht gebildet, selbst wenn der Silanhaftvermittler eine wechselseitige Polymerisation unterläuft, existieren kaum Produkte, die ohne die Bildung einer chemischen Bindung haften. Es wird in Betracht gezogen, dass eine Silanschicht nicht auf der Elementelektrode gebildet wird. Jedoch selbst entweder in dem Fall, indem die Oberfläche der Elementelektrode hydrophil gemacht wird, indem mit Wasser oder ähnlichem gereinigt wird oder die Oberfläche der Elementelektrode es selbst ist, wird ihr Kontaktwinkel mit dem kleinen Tropfen im allgemeinen einen Wert innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50º in einer extrem kurzen Zeitdauer einnehmen, nachdem das Wasser auf der Oberfläche weggeblasen worden ist. Daher wird ein praktisches Problem kaum verursacht, selbst wenn keine Schicht des Silanhaftvermittlers gebildet wird.

In diesem Beispiel wurde als Material zur Bildung einer elektrisch leitenden Dünnschicht eine wäßrige Lösung verwendet, die erhalten wird, indem Tetramonoethanolaminpalladiumacetat [Pd(NH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub4;(CH&sub3;COO)&sub2;] gelöst wird, die 0,05 Gew.-% des Polyvinylalkohol, 15 Gew.-% an 2-Propanol und 1 Gew.-% an Ethylenglykol enthält, um so eine Palladiumkonzentration von ungefähr 0,15 Gew.-% zu erhalten.

Tröpfchen aus der oben beschriebenen wäßrigen Lösung (Tinte) wurden viermal mittels einer Tintenstrahl-Vorrichtung (indem ein Tintenstrahl-Druckkopf, BC-01 hergestellt von Canon Inc. verwendet wird) des Bubble-Jetsystems auf dem Quarz- Glassubstrat aufgebracht, auf dem die Elektroden 2, 3 gebildet worden sind, so dass sie sich über die Elektroden 2 und 3 ausdehnen und einander überlappen (Fig. 13B).

Zu dieser Zeit war die Form des kleinen Tropfens auf dem Substrat sowohl bei der Stabilität als auch der Reproduzierbarkeit, ohne sich auszubreiten, gut. Die Tinte wurde dann bei 350ºC 20 Minuten lang kalziniert, um eine elektrisch leitende Dünnschicht 4 (Fig. 13C) zu bilden. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Dünnschicht wurde bei jedem Element über ein Rasterkraft-Mikroskop gemessen. Als Ergebnis betrug die Schichtdicke durchschnittlich 15 nm und eine Streuung der Schichtdicke zwischen den zehn Elementen betrug 5%. Ihr Punktdurchmesser betrug 90 um im Durchschnitt und eine Streuung des Punktdurchmessers zwischen den zehn Elementen betrug 3%. Der Widerstand zwischen den Elementelektroden betrug durchschnittlich 2,6 kΩ und die Streuung des Widerstands zwischen den zehn Elementen betrug + 100 Ω. Der anfängliche Kontaktwinkel des Tröpfchens mit der Glasoberfläche wurde mittels eines Meßgeräts für Kontaktwinkel (CA-X Modell, Handelsname, hergestellt von Kyowa Kaimen Kagaku K.K.) gemessen und wurde gefunden bei 40º zu liegen.

Die in der oben beschriebenen Weise hergestellten Elemente wurden einer Behandlung der Anregung unterworfen und einer Behandlung der Aktivierung in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 unterworfen.

Im Hinblick auf die Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden sind, wurden die elektronenemittierenden Eigenschaften mittels einer Vorrichtung zur Messung und Beurteilung, die in Fig. 16 dargestellt wird, unter den gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 4, bestimmt. Als ein Ergebnis waren die elektronenemittierenden Eigenschaften der Elemente, die in Beispiel 7 hergestellt wurden, derart, dass der Elementstrom If 2 mA ±0,05 mA betrug und der Emissionstrom Ie betrug 3 um ±0,05 uA, sowohl ausgedrückt in bezug auf den durchschnittlichen Wert von 10 Elementen, die in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, hergestellt wurden und wurden unter den gleichen Bedingungen gemessen.

Vergleichsbeispiel 2:

Kleine Tropfen der Tinte wurden viermal mittels einer Tintenstrahl-Vorrichtung (indem ein Tintenstrahl-Druckkopf, BC-01 hergestellt von Canon Inc. verwendet wird) des Bubble- Jetsystems auf einem Substrat aufgebracht, auf dem die Elektroden gebildet worden sind, so dass sie sich über die Elektroden 2 und 3 ausdehnen und einander in exakt der gleichen Weise überlappen wie in Beispiel 7, mit der Ausnahme, dass das Substrat sofort ohne eine Durchführung der Behandlung mit Trimethylethoxysilan verwendet wurde, nachdem es einer Ultraschall-Reinigung mit gereinigtem Wasser und einer Reinigung mit gereinigtem heißen Wasser von 80ºC unterworfen wurde und herausgehoben wurde, um zu trocknen. In einer derartigen Weise wurden 10 Elemente hergestellt. Nach der Aufbringung der Tinte breitete sich der kleine Tropfen über die gewünschte Position auf der Glasoberfläche zwischen den Elementelektroden aus. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Dünnschicht nach der Kalzination wurde über ein Rasterkraftmikroskop gemessen. Als Ergebnis betrug die Schichtdicke 4 nm als Durchschnitt der zehn Elemente und war dünner als die Hälfte der Schichtdicke in Beispiel 7. Die Streuung der Schichtdicke zwischen den zehn Elementen betrug 38%. Der Widerstand zwischen den Elementelektroden betrüg 13 kOhm im Durchschnitt und die Streuung des Widerstand zwischen den Elementen betrug ±5 kOhm. Der anfängliche Kontaktwinkel des Tröpfchens mit der Glasoberfläche wurde mittels eines Meßgeräts (Ca-X Modell, Handelsname, hergestellt von Kyowa Kaimen Kagaku K.K.) gemessen und es wurde gefunden, dass er 7º betrug. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 zusammen mit den Ergebnissen aus Beispiel 7 gezeigt.

Tabelle 2

Wie oben beschrieben, erlaubt die Behandlung, die Hydrophobie der Schicht-bildenden Oberfläche des Substrats verleiht, den Kontaktwinkel des Tröpfchens mit der Schichtbildenden Oberfläche des Substrats innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50º einzustellen, wobei der Unterschied bei der Oberflächenenergie zwischen der Glasoberfläche und den Elementelektroden vermindert wird, was den kleinen Tropfen hindert sich auszubreiten und so eine elektrisch leitende Dünnschicht zu bilden, die eng in der Streuung der Schichtdicke ist und gut sowohl in der Stabilität als auch bei der Reproduzierbarkeit ist.

Beispiel 8:

In diesem Beispiel wurde ein elektronenemittierendes Element des Typs, dass in den Fig. 4A und 4B dargestellt wird, in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 7, mit der Ausnahme, dass die Behandlung der Verleihung der Hydrophobie an das Glassubstrat, auf dem die Elementelektroden 2 und 3 gebildet worden sind, mit Trimethylchlorysilan durchgeführt wird, dass in der folgende Formel wiedergegeben wird

(CH&sub3;)&sub3;SiCl.

Als ein Ergebnis, hatte das Silanhaftmittel eine höher Reaktivität, weil seine hydrolysierbare Gruppe Chlor ist, so dass die Behandlung die Hydrophobie verleiht, in einer kürzeren Zeit der Behandlung vollendet wurde als in Beispiel 7. Zusätzlich war die Punktform des Tröpfchens auf dem Substrat stabil ohne sich über die gewünschte Position auszubreiten und ist auch in der Reproduzierbarkeit gut. Die Streuungen der Schichtdicke und des Punktdurchmessers zwischen den Elementen war auch gering.

Beispiel 9

Ein elektronenemittierendes Elements des Typs, das in den Fig. 4A und 4B dargestellt wird, wurde als erfindungsgemäßes elektronenemittierendes Element hergestellt.

Bezugnehmend auf die Fig. 13A bis 13D wird ein Verfahren zur Herstellung des elektronenemittierenden Elements gemäß diesem Beispiel beschrieben werden. Ein Quarzglassubstrat wurde als Substrat 1 verwendet. Nachdem dieses Substrat vollständig mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen worden ist, wurden die Elementelektroden 2 und 3, die aus Pt zusammengesetzt sind, auf der Oberfläche des Substrats (Fig. 13A) gebildet.

Ein Abstand L zwischen den Elementelektroden, eine Breite W von jeder Elementelektrode und ihre Dicke d wurde jeweils auf 20 um, 500 um und 100 nm (1000 Å) voreingestellt.

Das Substrat, auf dem die Elementelektroden 2, 3 gebildet worden sind, wurden dann einer Behandlung der Verleihung der Hydrophobie mit 3-Aminopropyldimethylethoxysilan unterworfen, das durch die folgende chemische Formel in der folgenden Weise wiedergegeben wird:

H&sub2;NCH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;Si(CH&sub3;)&sub2;OCH&sub2;CH&sub3;

Nachdem das Substrat auf dem die Elementelektroden gebildet worden sind, einer Reinigung mit Ultraschall mit gereinigtem Wasser und Reinigung mit heißem Wasser von 80ºC unterworfen wurde und herausgehoben, um getrocknet zu werden, wobei Dampf von 3-Aminopropyldimethylethoxy-silan auf die Oberfläche des Glassubstrat aufgebracht wurde, auf dem eine Schicht gebildet wurde. Spezieller wurde das Substrat in einem Behälter angeordnet, in dem der Dampf an 3- Aminopropyldimethylethoxy-silan gesättigt war, wurde für 1 Stunde bei Raumtemperatur stehen gelassen (ungefähr 22ºC) und dann herausgenommen. Danach wurde das so behandelte Substrat einer Wärmebehandlung bei 110ºC für 10 Minuten unterworfen. Mittels dieser Erwärmung wurde Si im 3- Aminopropyldimethylethoxy-silan (mittels einer Siloxanbindung) an Si in der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats, in der Form von Si-O-Si gebunden, wodurch Aminoalkylsilan fest an die Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats fixiert wurde, um eine stabile Silanschicht zu bilden, die wasserabweisend ist.

Bei dem Verfahren zur Bildung dieser Schicht wird in Betracht gezogen, dass die folgenden Reaktionen voranschreiten. Nämlich die Ethoxygruppe, die eine hydrolysierbare Gruppe im 3-Aminopropyldimethylethoxysilan ist, wird mittels Feuchtigkeit aus der Luft oder absorbiertem Wasser aus dem Glas hydrolysiert, wie in Fig. 19 dargestellt, um eine Silanolgruppe (-SiOH) an der Seite des Aminopropyldimethylethoxysilan zu bilden. Die Silanolgruppe unterläuft eine Kondensation durch Dehydrierung mit einer Silanolgruppe auf der Stelle der Schicht-bildenden Oberfläche des Glassubstrats, wobei Si in Trimethylethoxysilan durch eine Siloxanbindung an Si in der Schicht-bildenden Oberfläche 6 des Glassubstrats, wie in Fig. 20 dargestellt, gebunden wird.

In diesem Beispiel wurde als Material zur Bildung einer elektrisch leitenden Dünnschicht eine wäßrige Lösung verwendet, die erhalten wird, indem Tetramonoethanolaminpalladiumacetat [Pd(NH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub4;(CH&sub3;COO)&sub2;] gelöst wird, die 0,05 Gew.-% des Polyvinylalkohols, 15 Gew.-% an 2-Propanol und 1 Gew.-% an Ethylenglykol enthält, um so eine Palladiumkonzentration von ungefähr 0,15 Gew.-% zu erhalten.

Tröpfchen aus der oben beschriebenen wäßrigen Lösung (Tinte) wurden viermal mit einem mittels einer Tintenstrahl- Vorrichtung (indem ein Tintenstrahl-Druckkopf, BC-01 hergestellt von Canon Inc. verwendet wird) des Bubble- Jetsystems auf dem Quarz-Glassubstrat aufgebracht, auf dem die Elektroden 2, 3 gebildet worden sind, so dass sie sich über die Elektroden 2 und 3 ausdehnen und einander überlappen (Fig. 13B).

Zu dieser Zeit war die Form des Tröpfchens auf dem Substrat sowohl bei der Stabilität als auch der Reproduzierbarkeit ohne sich auszubreiten gut. Die Tinte wurde dann bei 350ºC 20 Minuten lang kalziniert, um eine elektrisch leitende Dünnschicht 4 (Fig. 13C) zu bilden. In einer derartigen Weise wurden 10 Elemente hergestellt. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Dünnschicht wurde bei jedem Element über ein Rasterkraft -Mikroskop gemessen. Als Ergebnis betrug die Schichtdicke durchschnittlich 15 nm und eine Streuung der Schichtdicke zwischen den zehn Elementen betrug 5%. Der anfängliche Kontaktwinkel des Tröpfchens mit der Glasoberfläche wurde mittels eines Meßgeräts für Kontaktwinkel (CA-X Modell, Handelsname, hergestellt von Kyowa Kaimen Kagaku K.K.) gemessen und wurde gefunden bei 38º zu liegen.

Die in der oben beschriebenen Weise hergestellten Elemente wurden einer Behandlung der Anregungsbildung unterworfen und einer Behandlung der Aktivierung in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 unterworfen.

Im Hinblick auf die Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden sind, wurden die elektronenemittierenden Eigenschaften mittels einer Vorrichtung zur Messung und Beurteilung, die in Fig. 16 dargestellt wird, unter den gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 4, bestimmt. Als ein Ergebnis waren die elektronenemittierenden Eigenschaften der Elemente, die in Beispiel 9 hergestellt wurden, derart, dass der Elementstrom If 2 mA ±0,04 mA betrug und der Emissionstrom Ie betrug 3 um ±0,04 uA, beide ausgedrückt in bezug auf den durchschnittlichen Wert von 10 Elementen.

Vergleichsbeispiel 3:

Tröpfchen der gleichen Tinte wie die, die in Beispiel 9 verwendet wurde, wurden viermal mittels einer Tintenstrahl- Vorrichtung (indem ein Tintenstrahl-Druckkopf, BC-01 hergestellt von Canon Inc. verwendet wird) des Bubble- Jetsystems auf dem Substrat aufgebracht wurde, auf dem die Elementelektroden gebildet worden sind, so dass sie sich über die Elektroden 2 und 3 ausdehnen und einander in exakt der gleichen Weise überlappen wie in Beispiel 9, mit der Ausnahme, dass das Substrat sofort ohne eine Durchführung der Behandlung mit 3-Aminopropyldimethylethoxy-silan verwendet wurde, nach dem es einer Ultraschall-Reinigung mit gereinigtem Wasser und einer Reinigung mit gereinigtem heißen Wasser von 80ºC unterworfen wurde und herausgehoben wurde, um zu trocknen. Danach wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 durchgeführt, um 10 Elemente herzustellen. Nach der Aufbringung der Tinte breitete sich das Tröpfchen über die gewünschte Position auf der Glasoberfläche zwischen den Elementelektroden aus. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Dünnschicht nach der Kalzination wurde über ein Rasterkraftmikroskop gemessen. Als Ergebnis betrug die Schichtdicke 4 nm als Durchschnitt der zehn Elemente und war dünner als die Hälfte der Schichtdicke in Beispiel 9. Die Streuung der Schichtdicke zwischen den zehn Elementen betrug 30%. Der Widerstand zwischen den Elementelektroden betrug 16 kΩ im Durchschnitt und die Streuung des Widerstand zwischen den Elementen betrug ±7 kΩ. Der anfängliche Kontaktwinkel des Tröpfchens mit der Glasoberfläche wurde mittels eines Meßgeräts (Ca-X Modell, Handelsname, hergestellt von Kyowa kaimen Kagaku K.K.) gemessen und es wurde gefunden, dass er 5º betrug. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 zusammen mit den Ergebnissen aus Beispiel 9 gezeigt.

Tabelle 3

Wie oben beschrieben, erlaubt die Behandlung, die Hydrophobie der Schicht-bildenden Oberfläche des Substrats verleiht, den Kontaktwinkel des Tröpfchens mit der Schichtbildenden Oberfläche des Substrats innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50º einzustellen, wobei verhindert wird, dass der kleine Tropfen sich ausbreitet und so eine elektrisch leitende Dünnschicht zu bilden, die eng in der Streuung der Schichtdicke ist und widerstandsfähig und gut sowohl in der Stabilität als auch bei der Reproduzierbarkeit ist.

Ein Hauptmetall, dass die erfindungsgemäße elektrisch leitende Dünnschicht bildet, ist Palladium, so dass die gebildete elektrisch leitende Dünnschicht eine höhere Haftung aufgrund der Interaktion zwischen der Aminogruppe, die in der Silanschicht anwesend ist, aufweist, die eine Elektronengebende Gruppe ist und Palladium in der elektrisch leitenden Dünnschicht anwesend ist, verglichen mit der im Vergleichsbeispiel 3.

Die elektrische wärmefeste Temperatur der elektrisch leitenden Dünnschicht wird angesehen, dass sie erhöht werden kann, weil angesehen wird, dass die Wechselwirkung zwischen der Aminogruppe der Elektronen-gebenden Gruppe, die in der Silanschicht vorhanden ist und Palladium, das in der elektrisch leitenden Dünnschicht anwesend ist, verhindert dass der Widerstand der elektrisch leitenden Dünnschicht rasch ansteigt aufgrund eines Phänomens, dass eine Aggregation der Dünnschicht zu sein scheint. Der Ausdruck "elektrische wärmefeste Temperatur" bedeutet eine Temperatur bei der die Aggregation der elektrisch leitenden Dünnschicht so vorangeschritten ist, dass sie eine Leitung verhindert.

Beispiel 10

In diesem Beispiel wurde ein elektronenemittierendes Element vom Typ, der in den Fig. 4A und 4B in der gleichen Weise wie in Beispiel 9 hergestellt wurde, mit der Ausnahme, dass die Behandlung der Verleihung der Hydrophobie an das Glassubstrat, auf dem die Elementelektroden 2 und 3 gebildet worden sind, mit Ethoxydimethylvinylsilan durchgeführt wurde, das durch die folgende chemische Formel wiedergegeben wird

H&sub2;C=CHSi(CH&sub3;)&sub2;OCH&sub2;CH&sub3;

Die Punktform des Tröpfchens auf dem Substrat war stabil ohne sich über die gewünschte Position auszubreiten und ist auch gut in der Reproduzierbarkeit. Streuungen der Schichtdicke und des Punktdurchmessers zwischen den Elementen war auch gering.

Beispiel 11:

Die Konstruktion eines elektronenemittierenden Elements nach diesem Beispiel ist das gleiche wie das elektronenemittierende Element, das in den Fig. 4A und 4B dargestellt wird.

Bezugnehmend auf die Fig. 13A bis 13D wird ein Verfahren zur Herstellung des elektronenemittierenden Elements nach diesem Beispiel beschrieben werden.

Schritt 1:

Eine Struktur an Elementelektroden wurde mit einem Fotoresist auf einem gereinigten Substrat 1 aus Sodakalkglas gebildet und eine Pt-Schicht, die eine Dicke von 50 nm (500 Å) aufweist mittels eines Vakuumabscheidungsverfahren abgeschieden. Die Fotoresiststruktur wurde in einem organischen Lösungsmittel gelöst, um die abgeschiedene Schicht abzuheben, wodurch die Elementelektroden 2 und 3 mit einem Abstand L zwischen ihnen, der auf 20 um voreingestellt wurde (Fig. 13A), gebildet. Das Substrat wurde mit gereinigtem Wasser gewaschen.

Schritt 2:

Nachdem das Substrat 1, auf dem die Elementelektroden 2, 3 gebildet worden sind, mit heißem Wasser gereinigt wurde, wurde eine geeignete Menge an Tröpfchen der wäßrigen Lösung, die organisches Metall enthält, auf das Substrat aufgebracht, um den Kontaktwinkel des Tröpfchens mit dem Substrat mittels eines Meßgeräts für den Kontaktwinkel zu messen.

Schritt 3:

Nachdem das Substrat, das in Schritt 2 hergestellt wurde, in einer Kammer angeordnet wurde, wurde die Kammer mit Stickstoff unter atmosphärischem Druck gespült und mit einem organischen Gas beladen und das Substrat wurde darin stehen gelassen. Spezieller, Di-2-ethylhexylphthalat wurde bei 113 bis 122ºC gereinigt, um niedrig siedende Stoffe und hoch siedende Stoffe zu entfernen. Das Verbleibende wurde in einer Oberflächenenergie -einstellenden Ampulle auf 100ºC erwärmt und in eine Kammer unter einem Druck von 3 · 10&supmin;&sup6; (2 · 10&supmin;&sup8; Torr) eingebracht, was der gesättigte Dampfdruck der organischen Substanz ist. Nach 10 Minuten wurde die Beladung mit dem organischen Gas gestoppt und die Kammer wurde mit Stickstoffgas gespült und das Substrat wurde darin stehen gelassen. Das Substrat 1 wurde richtig während des Beladens mit der organischen Substrat heraus genommen und nach dem Stoppen der Beladung mit einer organischen Substanz und mit Stickstoffgas gespühlt, um den Kontaktwinkel in der gleichen Weise wie in Schritt 2 zumessen.

Schritt 4:

Tröpfchen der wäßrigen Lösung (Tinte) der organischen Pd-Verbindung [eine wäßrige Lösung, die 0,15 Gew.-% an Pd, 15 Gew.-% an IPA, 1 Gew.-% Ethylenglykol und 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol (PVA) enthält] wurden viermal mittels eines Tintenstrahlverfahrens, dem sogenannten Bubble-jet-System auf den Elementelektroden, die in Schritt 1 gebildet wurden und zwischen den Elementelektroden aufgebracht, um miteinander zu überlappen (Fig. 13B).

Schritt 5:

Eine Probe, die in Sch ritt 4 hergestellt wurde, wurde bei 350ºC an der Luft kalziniert. Eine elektrisch leitende Dünnschicht 4, die aus feinen Teilchen an PdO zusammengesetzt ist, die so gebildet wurde, wurden gebildet. Über die obigen Schritte wurden die Elementelektroden 2, 3 und die elektrisch leitende Dünnschicht 4 auf dem Substrat 1 (Fig. 13C) gebildet.

Bei der oben beschriebenen Weise wurden 10 Elemente hergestellt, um die Messung des Kontaktwinkels in den Schritten 2 und 3 und die Messung des Widerstand der elektrisch leitenden Dünnschicht in Schritt S durchzuführen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 4:

Die Schritte 1 und 2 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 durchgeführt. In Schritt 3 wurde das Substrat, das in Schritt 2 hergestellt wurde, für einige Tage in einem Exikattor, der Kieselgel als Trocknungsmittel enthält, stehen gelassen. Wie in Schritt 2 wurde der Kontaktwinkel alle 4 Stunden gemessen. Die Schritte 4 und 5 wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 durchgeführt. In der oben beschriebenen Weise wurden 10 Element hergestellt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 5:

Zehn Elemente wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Schritt 3 weggelassen wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Aus den obigen Ergebnissen können die folgenden Fakten entnommen werden.

In Schritt 2 ist die Benetzbarkeit hoch und eine hydrophile Oberfläche wird gebildet. In Schritt 3 werden wasserabweisende Oberflächen mit der Zeit in der Atmosphäre der organischen Substanz gebildet und neigt dazu sowohl im Beispiel 11 als auch im Vergleichsbeispiel 4 gesättigt zu sein. Jedoch erreicht der Kontaktwinkel eine Sättigung auf einem Niveau von einige Minuten im Beispiel 11, während Vergleichsbeispiel 4 zumindest 24 Stunde benötigt, um eine Sättigung des Kontaktwinkels zu erreichen. Im Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 4 ist die Streuung des Kontaktwinkels gering. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Streuung des Kontaktwinkels breit beim Vergleichsbeispiel 5 ist. Gemäß der morphologischen Beobachtung wird angenommen, dass es auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass in Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 4 die Form der elektrisch leitenden Dünnschicht mit einer hohen Gleichmäßigkeit kreisförmig ist, während die Form der elektrisch leitenden Dünnschicht im Vergleichsbeispiel 5 aufgrund der hohen Benetzbarkeit variiert, was auf dem Weglassen des Schrittes 3 resultiert.

Wie oben beschrieben wird die hydrophile Oberfläche gebildet, indem das Substrat mit heißem Wasser gereinigt wird und so wird die Oberflächenenergie des Substrats initialisiert. Beim Schritt der Einstellung der Oberflächenenergie des initialisierten Substrats mit dem organischen Gas ist die Streuung der Oberflächenenergie beschränkt und so wird die Form des Tröpfchens der wäßrigen Lösung, die organisches Metall enthält, die mittels des Tintenstrahlsystems aufgebracht wird, stabilisiert. Als ein Ergebnis wird angenommen, dass die Streuung des Widerstands zwischen den elektrisch leitenden Dünnschichten auch verringert wird. In Vergleichsbeispiel 4 wird angenommen, dass organische Substanzen, die in einer Spurenmenge anwesend sind, an dem Substrat für eine lange Zeitdauer haften und so wird eine wasserabweisende Oberfläche, ähnlich diesem Beispiel, gebildet.

Die Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden einer Behandlung der Anregungsbildung und einer Behandlung der Aktivierung in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 unterworfen.

Im Bezug auf die Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden die Eigenschaften der Elektrodenemission mittels einer Vorrichtung zum Messen und Beurteilen, die in Fig. 16 dargestellt wird, unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 bestimmt.

Die Eigenschaften der Elektronenemission der Elemente, die in Beispiel 11 hergestellt wurden, waren derart, dass der Elementstrom If 2 mA ±0,03 mA betrug und der Emissionsstrom Ie 3 uA +0,03 uA betrug, beide ausgedrückt in bezug auf einen durchschnittlichen Wert von 10 Elementen. Auf der anderen Seite sind die Elemente nach Vergleichsbeispiel 4 gering in der Streuung der Eigenschaften der Elektronenemission ähnlich den Elementen des Beispiels 11. Daneben waren die Eigenschaften der Elektronenemission der Elemente, die in Vergleichsbeispiel 5 hergestellt wurden, derart, dass der Elementstrom 0,29 mA ±0,02 mA betrug und der Emissionsstrom Ie 0,7 uA ±0,05 uA betrug, beides ausgedrückt in bezug auf den durchschnittlichen Wert von 10 Elementen. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Eigenschaften der Elektronenemission der Elemente nach Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 4 gering in der Streuung sind, verglichen mit denen des Vergleichsbeispiel 5 und sind daher gut.

Wie oben beschrieben, ist gefunden worden, dass wenn die Einstellung der Oberflächenenergie des Substrats in einer Atmosphäre des organischen Gases durchgeführt wird, wird die Form der resultierenden elektrisch leitenden Dünnschicht kontrolliert, was zu einem Beitrag der Verringerung der Streuung der Eigenschaften der elektronenemittierenden Elemente führt.

Beispiel 12

Dieses Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektronenemittierenden Elements, das in den Fig. 21A und 21B dargestellt wird und beschreibt ein Experiment zur erneuten Behandlung eines Substrats in dem Fall, indem der Kontaktwinkel des Substrats mit einer Tinte von dem bevorzugten Kontaktwinkel (20º bis 50º) abweicht, nachdem die Oberflächenenergie des Substrat eingestellt worden ist und dann wird das Substrat für eine lange Zeitdauer an der Luft stehen gelassen. Die experimentellen Schritte werden hierin später in richtiger Reihenfolge beschrieben werden. Wie bei dem Beispiel 11, wurden 10 Elemente gemäß den folgenden Schritten hergestellt.

Schritt 1:

Eine Struktur an Elementelektroden wurde mit einem Fotoresist auf einem gereinigten Substrat 1 aus Sodakalkglas gebildet, auf dem eine Titanoxidschicht 6, die eine Dicke von 0,2 um aufweist, mittels Sputtern gebildet worden war und eine Pt-Schicht, die eine Dicke von 50 nm (500 Å) aufweist, mittels eines Vakuumabscheidungsverfahren abgeschieden wurde. Die Fotoresiststruktur wurde in einem organischen Lösungsmittel gelöst, um die abgeschiedene Schicht abzuheben, wodurch die Elementelektroden 2 und 3 mit einem Abstand L zwischen ihnen, der auf 30 nm (Fig. 13A) voreingestellt ist, gebildet wurden.

Schritt 2:

Nachdem das Substrat, auf dem die Elementelektroden 2, 3 gebildet worden sind, mit gereinigtem Wasser gewaschen wurde und 5 Minuten lang mit ultravioletten Strahlen aus einer Halogenlampe bestrahlt wurde, würde eine geeignete Menge an Tröpfchen der wäßrigen Lösung, die organisches Metall enthält, auf das Substrat aufgebracht, um den Kontaktwinkel des Tröpfchens mit dem Substrat mittels eines Meßgeräts für den Kontaktwinkel zu messen.

Schritt 3:

Nachdem das Substrat, das in Schritt 2 hergestellt wurde, in einer Kammer angeordnet wurde, wurde die Kammer evakuiert und mit einem organischen Gas, ähnlich Beispiel 11 beladen. Spezieller, gereinigtes Di-2-ethylhexylphthalat wurde in einer die Oberflächenenergie einstellenden Ampulle, die in Fig. 8 dargestellt ist, auf 100ºC erwärmt und in die Kammer unter einem Druck von 3 · 10&supmin;&sup6; (2 · 10&supmin;&sup8; Torr) eingebracht, was der gesättigte Dampfdruck der organischen Substanz ist. Nach 10 Minuten wurde die Beladung mit dem organischen Gas gestoppt und die Kammer wurde evakuiert. Das Substrat 1 wurde dann aus der Kammer herausgenommen und für 70 Tage an der Luft stehen gelassen, um den Kontaktwinkel in der gleichen Weise wie in Schritt 2 zu messen. Der Kontaktwinkel betrug 45º ±8º

Da einige der 10 Elemente einen Kontaktwinkel außerhalb des Bereichs von 20º bis 50º aufwiesen, wurden Schritt 2 und die Aussetzung an das organische Gas des Schritts 3 wieder durchgeführt. Danach wurden die folgenden Schritte durchgeführt.

Schritt 4:

Tröpfchen der wäßrigen Lösung (Tinte) der organischen Pd-Verbindung [eine wäßrige Lösung, die 0,15 Gew.-% an Pd, 15 Gew.-% an IPA, 1 Gew.-% Ethylenglykol und 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol (PVA) enthält] wurden viermal mittels eines Tintenstrahlverfahrens, dem sogenannten Bubble-Jet-System auf den gebildeten Elementelektroden und zwischen den Elementelektroden aufgebracht, um miteinander zu überlappen.

Schritt 5:

Eine Probe, die in Schritt 4 hergestellt wurde, wurde bei 350ºC an der Luft kalziniert. Eine elektrisch leitende Dünnschicht 4, die aus feinen Teilchen an PdO zusammengesetzt ist, die so gebildet wurden, wurden gebildet. Über die obigen Schritte wurden die Elementelektroden 2, 3 und die elektrisch leitende Dünnschicht 4 auf dem Substrat 1 gebildet.

Danach wurde eine Behandlung der Anregungsbildung und eine Behandlung der Aktivierung in der gleichen Weise durchgeführt wie in Beispiel 4. Im Bezug auf die zehn Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden die Eigenschaften der Elektronenemission mittels Meß- und Überprüfungsvorrichtungen, die in Fig. 16 dargestellt sind, unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 bestimmt.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Wie in Tabelle 5 gezeigt, waren ähnliche Ergebnisse wie in Beispiel 11 für Beispiel 12 möglich zu erhalten, indem die Schritte 2 und 3 wiederholt wurden, obwohl der Kontaktwinkel des Substrats ziemlich vom richtigen Bereich abwich.

Aus den obigen Ergebnissen wurde gefunden, dass selbst wenn die Oberflächenenergie des Substrats die Toleranz von seinem Referenzwert aus unbekannter Ursache überschreitet, bevor die organische wäßrige Lösung, die Metall enthält, auf das Substrat aufgebracht wird, kann ein elektronenemittierendes Element, das eine hohe Einheitlichkeit und gute Eigenschaften der Elektronenemission aufweist, zur Verfügung gestellt werden, indem der Schritt der Reduzierung der Oberflächenenergie des Substrats mittels Bestrahlung mit Licht durchgeführt wird, um die Oberflächenenergie und den Schritt der Einstellung der Oberflächenenergie wiederholt zu initialisieren und indem den folgenden Schritten gefolgt wird. Daher können die elektronenemittierenden Elemente billig mit hoher Ausbeute hergestellt werden.

Tabelle 5

Beispiel 13

Der Aufbau des elektronenemittierenden Elements nach diesem Beispiel ist der gleiche wie das elektronenemittierende Element, das in den Fig. 21A und 21B dargestellt wird.

Ein Verfahren zur Herstellung des elektronenemittierenden Elements gemäß diesem Beispiel wird hierin später in der richtigen Reihenfolge beschrieben.

Schritt a:

Eine Struktur der Elementelektroden wurde mit einem Fotoresist (RD-2000N), Handelsname, Produkt von Hitachi Chemical Co., Ltd) auf einem gereinigten Natriumkalkglas- Substrat 1 gebildet, auf dem eine Titanoxidschicht 6 mittels Sputtern gebildet worden ist, die eine Dicke von 200 nm (2000 Å) aufweist und eine Pt-Schicht, die eine Dicke von 50 nm (500 Å) aufweist, wurde mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens abgeschieden. Die Fotoresist-Struktur wurde in einem organischen Lösungsmittel gelöst, um die abgeschiedene Schicht weg zu heben, um dadurch die Elementelektroden 2 und 3 mit einem Abstand L zwischen ihnen, der auf 20 um voreingestellt ist, zu bilden.

Schritt b:

Nachdem das Substrat, auf dem die Elementelektrode 2, 3 gebildet worden sind, mit gereinigtem Wasser gewaschen wurde und für 5 Minuten ultravioletten Strahlen aus einer Halogenlampe ausgesetzt wurde, wurde eine richtige Menge an kleinen Tropfen einer organischen wäßrigen Lösung, die Metall enthält, an 4 Ecken des Substrats aufgebracht, um einen Kontaktwinkel des kleinen Tropfens mit dem Substrat mittels eines Meßgeräts für den Kontaktwinkel zu messen.

Schritt c:

Das Substrat, das in Schritt b hergestellt wurde, wurde für einige Tage in einem Exikattor stehen gelassen, der Kieselgel als Trocknungsmittel enthält. Wie in Schritt b wurde der Kontaktwinkel alle 8 Stunden gemessen.

Schritt d:

Kleine Tropfen der wäßrigen Lösung (Tinte), die Monoethanolamin-palladiumacetat (Pd Gehalt: 0,15 Gew.-%), 15 Gew.-% an Isopropylalkohol, 1 Gew.-% an Ethylenglykol und 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol wurden vier Mal mittels eines Verfahrens des Tintenstrahlverfahren, ein sogenanntes Bubblejetsystem, auf den gebildeten Elementelektroden und zwischen den Elementelektroden, die einander überlappen aufgebracht.

Schritt e:

Eine Probe, die in Schritt d hergestellt wurde, wurde bei 350ºC an der Luft kalziniert. Eine elektrisch leitende Dünnschicht 4, die aus feinen Teilchen an PdO zusammengesetzt ist, wurde gebildet. Durch die obigen Schritte, wurden die Elementelektroden 2, 3 und die elektrisch leitende Dünnschicht 4 auf dem Substrat 1 gebildet. Zehn Elemente wurde in Übereinstimmung mit dem oben beschrieben Verfahren gebildet.

Vergleichsbeispiel 6:

Eine elektrisch leitende Dünnschicht für ein elektronenemittierendes Element wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 gebildet, mit der Ausnahme, dass die Bestrahlung mit ultrviolettem Licht in Schritt b nicht durchgeführt wurde. In Schritt b wurde nur die Messung des Kontaktwinkels durchgeführt. Zehn Elemente wurden in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt.

Vergleichsbeispiel 7:

Eine elektrisch leitende Dünnschicht für ein elektronenemittierendes Element wurde in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 13, mit der Ausnahme, dass ein Teil von Schritt a geändert wurde und Schritt b wurde nicht durchgeführt. In Schritt a wurde eine SiOx-Schicht, die eine Dicke von 0,5 um aufweist, mittels Sputtern auf einem gereinigten Natriumkalkglas-Substrat 1 anstatt der Titanoxidschicht gebildet. Zehn Elemente wurden in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Verfahren hergestellt.

Die Ergebnisse der Messung des Kontaktwinkels und Widerstands werden in dem Lauf des Verfahrens in Beispiel 13 und Vergleichsbeispielen 6 und 7 in Tabelle 6 gezeigt. Schließlich sind die Ergebnisse, die in Tabelle 6 gezeigt werden, alles Durchschnittswerte von 10 Elementen.

Aus Tabelle 6 werden die folgenden Fakten ersichtlich. In Schritt b des Beispiel 13 wird die Oberfläche der Titanoxidschicht durch Bestrahlung mit Licht aus der Halogenlampe hoch benetzbar gemacht, so dass eine hydrophile Oberfläche gebildet werden kann, deren Kontaktwinkel gemessen werden kann. Auf der anderen Seite sind die Oberflächen bei den Vergleichsbeispielen 6 und 7 auch hydrophile Oberflächen, aber ihre Oberflächenenergie variiert. In jedem Beispiel wird in Schritt c eine wasserabweisende Oberfläche, so wie die Zeit vergeht gebildet und dazu neigt gesättigt zu sein. Jedoch wurde gefunden, dass die Streuung des Kontaktwinkels eng in Beispiel 13 ist, aber die Streuung des Kontaktwinkels ist breit bei sowohl Vergleichsbeispiel 6 als auch 7. Dies wird angenommen von dem Schritt der Initialisierung der Oberflächenenergie des Substrat abhängig zu sein. In Sch ritt e ist die Streuung des Widerstands im Beispiel 13 eng, aber die Streuung des Widerstands scheint weit zu sein sowohl in den Vergleichsbeispiel 6 als auch 7. Dies wird angesehen, dass es zu einer Streuung der Form zwischen den kleinen Tropfen korrespondiert, die durch den Einfluß auf die Stabilität der kleinen Tropfen verursacht wird, die durch ein Tintenstrahlsystem aufgebracht wurden, auch in Abhängigkeit vom Schritt der Initialisierung der Oberflächenenergie des Substrats.

Wie oben beschrieben wurde die hydrophile Oberfläche gebildet, indem die Titanoxidschicht auf das Substrat laminiert wurde und die Titanoxidschicht Licht ausgesetzt wurde und die Streuung der Oberflächenenergie in dem Schritt der Einstellung der Oberflächenenergie mittels der Initialisierung der Oberflächenenergie des Substrats eingeengt wurde, so dass die Form der kleinen Tropfen der organischen wäßrigen Lösung, die Metall enthält, die mittels des Tintenstrahlsystem aufgebracht wird, stabilisiert wird. Als ein Ergebnis wird angenommen, dass die Streuung des Widerstands zwischen den elektrisch leitenden Dünnschichten auch eingeengt wird.

Tabelle 6

Danach wurde eine Behandlung der Anregungsbildung und eine Behandlung der Aktivierung in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt. In Bezug auf die Elemente, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden die Eigenschaften der Elektronenemission, mittels einer Meß- und Überprüfungsvorrichtung, das in der Fig. 16 dargestellt wird, unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 bestimmt.

Die Eigenschaften der Elektronenemission des Elements, das in Beispiel 13 hergestellt wurde, waren derart, dass der Elementstrom If 2 mA ±0,04 mA und der Emisionsstrom Ie 3 uA ± 0,05 uA betrugen, beides ausgedrückt in den Ausdrücken eines durchschnittlichen Werts von 10 Elementen. Zusätzlich zeigen sowohl der Elementstrom als auch der Emissionsstrom nicht lineare Eigenschaften zur Elementspannung und weisen jeweils klare Schwellenwerte auf.

Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass die Eigenschaften der Elektronenemission der Elemente nach Beispiel 13 eng in der Streuung sind, verglichen mit denen des Vergleichsbeispiels 7, und sind daher gut. Nach dem Betrieb für eine gewisse Zeitdauer wurden die Eigenschaften der Elektronenemission gemessen. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass die Reduktion sowohl beim Elementstrom If als auch beim Emissionsstrom Ie in Beispiel 13 gering ist, verglichen mit Vergleichsbeispiel 7.

Wie oben beschrieben, wurde gefunden, dass die Initialisierung der Oberflächenenergie des Substrats auch zur Einschränkung der Streuung der Eigenschaften der elektronenemittierenden Elemente beträgt. Die Stabilität beim Betrieb wird angesehen, dass sie auf einen Anstieg in der Adhäsion der elektrisch leitenden Dünnschicht auf dem Substrat zurückzuführen ist, aufgrund der Laminierung der Titanoxidschicht auf dem Substrat.

Beispiel 14

Dieses Beispiel beschreibt ein Experiment der Wiederbehandlung eines Substrats in dem Fall, indem der Kontaktwinkel des Substrats mit einer Tinte vom bevorzugten Kontaktwinkel (20º bis 50º) abwich, falls das Substrat für eine lange Zeitdauer an der Luft in Schritt c des Beispiels 13 stehen gelassen wurde. Das Experiment mit den Schritten wird hierin später in der richtigen Reihenfolge beschrieben.

Ein Substrat, das den Schritten a, b und c des Beispiels 13 unterworfen wurde, wurde hergestellt und 70 Tage lang an der Luft stehen gelassen. Danach wurde der Kontaktwinkel in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 gemessen und es wurde gefunden, dass er auf 40º ±12º in den Ausdrücken eines durchschnittlichen Wert von 10 Elementen ansteigt.

In diesem Beispiel wurde ein derartiges Substrat dann wieder Schritt 2 und 3 des Beispiels 13 unterworfen. Danach wurden die aufeinanderfolgenden Schritte d und e des Beispiels einer Behandlung der Anregungsbildung und einer Behandlung der Aktivierung unterworfen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 7 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 8:

Wie bei Beispiel 14 wurde ein Substrat hergestellt, das den Schritten a, b und c des Beispiels 13 unterworfen wurde und für 70 Tage an der Luft stehen gelassen. Danach wurde der Kontaktwinkel in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 gemessen und es wurde gefunden, dass er bei 40º ±12º, hinsichtlich des durchschnittlichen Werts von 10 Elementen liegt. Danach wurden die darauffolgenden Schritte d und e des Beispiels 13, eine Behandlung der Anregungsbildung und eine Aktivierungsbehandlung durchgeführt, wie in Tabelle 7 gezeigt.

Wie in Tabelle 7 gezeigt, war es möglich ähnliche Ergebnisse wie in Beispiel 13 in Beispiel 14 zu erhalten, indem die Schritte b und c wiederholt wurden, obwohl der Kontaktwinkel jäh vom richtigen Bereich abweicht. Auf der anderen Seite wird angenommen, dass im Vergleichsbeispiel 8 Beeinträchtigung und Streuung der Eigenschaften der Elektronenemission bei der jähen Abweichung des Kontaktwinkels des Substrats vom richtigen Bereich ansteigen.

Aus den obigen Ergebnissen wurde gefunden, dass selbst, wenn die Oberflächenenergie des Substrats die Toleranz von seinem Referenzwert aufgrund unbekannter Ursache übersteigt, bevor die organische wäßrige Lösung, die Metall enthält, auf das Substrat aufgebracht wurde, kann ein elektronenemittierendes Element, das eine hohe Einheitlichkeit und gute Eigenschaften der Elektroneemission aufweist, bereitgestellt werden, indem der Schritt der Reduzierung der Oberflächenenergie des Substrats mittels Bestrahlung mit Licht durchgeführt wird, um die Oberflächenenergie und den Schritt der Einstellung der Oberflächenenergie des Substrats wiederholt zu initialisieren und dem Befolgen der nachfolgenden Schritten. Daher kann das elektronenemittierende Element günstig mit hoher Ausbeute hergestellt werden.

Tabelle 7

Beispiel 15:

In diesem Beispiel wird eine Bild-bildende Vorrichtung hergestellt.

Fig. 22 A ist eine seitliche Aufrißansicht, der den Teil einer Elektronenquelle darstellt und Fig. 22 B ist eine Querschnittsansicht, die ein Element darstellt. Bei den Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 91 ein Substrat, 98 eine Reihen-Richtung der Schaltung, die zu Doxm korrespondiert, 99 eine Spalten-Richtung der Schaltung, die zu Doyn korrespondiert, 94 eine elektrisch leitende Dünnschicht, 92 und 93 Elementelektroden und 97 eine isolierende Zwischenschicht. Die Bild-bildende Vorrichtung gemäß diesem Beispiel hat den gleichen Aufbau wie die, die in Fig. 9 dargestellt wird, mit der Ausnahme, dass das Substrat 91 als Rückplatte verwendet wurde. Fig. 11 stellt einen beispielhaften Aufbau des Ansteuerkreises für eine Fernsehbildschirm dar, das auf den Fernsehsignalen für das NTSC-System basiert.

Das Herstellungsverfahren wird spezieller in der Reihenfolge seiner Schritte beschrieben.

Schritt 1:

Die Elementelektroden 92, 93 wurden mittels Offsetdrucks auf einem gereinigten Natriumkalkglassubstrat 1 gebildet. Der Abstand L zwischen den Elementelektroden und die Breite W von jeder Elementelektrode wurde jeweils auf 20 um und 125 um eingestellt.

Schritt 2:

Die Spalten-Schaltung 99 wurde mittels Siebdrucks gebildet. Eine isolierende Zwischenschicht 97, die eine Dicke von 10 um aufweist, wurde mittels Siebdrucks gebildet. Des weiteren wurde die Reihenschaltung 98 gedruckt.

Schritt 3:

Das Substrat, auf dem die Elementelektroden, Schaltungen und isolierende Zwischenschicht gebildet worden sind, wurden dann einer Hydrophobie verleihenden Behandlung mit Trimethylethoxysilan [(CH&sub3;)&sub3;SiOCH&sub2;CH&sub3;] unterworfen, das in Beispiel 7 verwendet wird. Die Hydrophobie verleihende Behandlung wurde in der gleichen Weise durchgeführt wie in Beispiel 7.

Schritt 4:

Kleine Tropfen einer wäßrigen Lösung (Tinte), die erhalten wird, indem Tetramonoethanolamin-palladiumacetat [Pd(NH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub4;(CH&sub3;COO)&sub2;] in einer wäßrigen Lösung gelöst wird, die 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol, 15 Gew.-% an 2- Propanol und 1 Gew.-% an Ethylenglykol enthält, um so eine Palladiumkonzentration von ungefähr 0,15 Gew.-% zu erhalten, wurden viermal mit einem mittels einer Tinten-Strahl- Vorrichtung (indem ein Tintenstrahl-Druckkopf, BC-01 hergestellt von Canon Inc. verwendet wird) des Bubble- Jetsystems auf der Substratoberfläche zwischen den Elektroden 2, 3 aufgebracht, so dass sie sich über die Elektroden 2 und 3 ausdehnen. Die aufgebrachte Tinte wurde kalziniert, um die elektrisch leitende Dünnschicht 94 zu bilden, die sich über die Elementelektroden ausdehnt.

Schritt 5:

Eine vordere Platte wurde dann gebildet. Die vordere Platte wurde aus einem Glassubstrat aufgebaut, das eine Phosphorschicht aufweist, die Phosphor und eine Metallrückseite aufweist, wobei beide auf der inneren Seite davon gebildet wurden. Die phosphoreszierenden Stoffe wurden angeordnet, um einen schwarzen Streifen zwischen den drei primären farbigen phosphoreszierenden Stoffe zur Verfügung zu stellen. Als ein Material für den schwarzen Streifen wurde ein übliches Material verwendet, das hauptsächlich aus Graphit zusammengesetzt ist. Diese wurden alle durch Siebdruck gebildet.

Schritt 6:

Das Substrat, das in den Schritten 1 bis 4 gebildet wurde, wurde als Rückplatte gebildet und mit einer vorderen Platte über einen Trägerrahmen Schmelz-adgedichtet. Ein Abluftrohr, das für die Ventilation verwendet wird, wurde an den Trägerrahmen im voraus gebunden.

Schritt 7:

Nach der Evakuierung auf 10&supmin;&sup5; Pa (10&supmin;&sup7; Torr) wurde eine Behandlung der Anregungsbildung jeder Zeile durch eine Herstellungseinheit durchgeführt, die in der Lage ist, eine Spannung an jedes Element über jede Schaltung Doxm, Doyn anzulegen. Die Bedingungen für die Behandlung der Anregungsbildung waren die gleichen wie in Beispiel 7.

Schritt 8:

Nach der Evakuierung auf 10&supmin;&sup5; Pa (10&supmin;&sup7; Torr) wurde Aceton durch das Abluftrohr eingeführt und Spannung wurde über eine Herstellungseinheit angelegt, die in der Lage ist Spannung an jedes Element über eine Schaltung Doxm, Doyn in einer derartigen Weise anzulegen, dass die gleiche Impulsspannung, wie in Beispiel 7, verwendet wurde, an jedes Element mittels sequentiellem Zeilenabtasten angelegt wurde, um dadurch einen Aktivierungsschritt anzuschließen. Der Aktivierungsschritt wurde zu der Zeit beendet, in der ein Elementstrom in jeder Zeile 3 mA im Durchschnitt erreicht, wenn die Spannung an jeder Zeile für 25 Minuten angelegt wurde.

Schritt 9:

Nach dem die Evakuierung vollständig über ein Abluftrohr durchgeführt wurde, wurde eine Evakuierung durchgeführt, während der gesamte Behälter auf 250ºC für 3 Stunden erwärmt wurde. Schließlich wurde ein Getter aufgeflammt und das Abluftrohr wurde abgedichtet.

Ein beispielhafter Aufbau des Ansteuerkreises für den Fernsehbildschirm, der auf Fernsehsignalen des NTSC-Systems bei der Bild-bildenden Vorrichtung basiert, die mit der so hergestellten Elektronenquelle einer einfachen Matrixanordnung aufgebaut ist, wird unter bezug auf Fig. 11 beschrieben.

In Fig. 11 bedeutet Bezugszeichen 101 einen Bildschirm zur Bildanzeige, 102 einen Abtastkreis, 103 einen Kontrollkreis und 104 ein Schieberegister. Bezugszeichen 105 bedeutet einen Zeilenspeicher, 106 einen synchronisierenden Signal verteilenden Kreis, 107 einen modulierenden Signalgenerator und Vx und Va Gleichstrom- Spannungsquellen. Übrigens wurde in diesem Beispiel M und N jeweils auf 150 und 450 voreingestellt. Das Anzeigefeld 101 wird an einen externen elektrischen Kreis über die Terminale Dox1 bis Doxm, die Terminale Dyl bis Doyn und ein hochvoltiges Terminal Hv verbunden. An das Terminal Dox1 bis Doxm wurden sequentiell Abtastsignale zur Steuerung einer Elektronenquelle angelegt, d. h. eine Gruppe von elektronenemittierenden Element, die in einer Matrix aus M Zeilen und N Spalten, jeder Zeile (N Elementen) angeordnet sind.

Ein modulierendes Signal zur Kontrolle des Ausgabe- Elektronenstrahls von jedem der elektronenemittierenden Elemente in einer Zeile, das mittels des oben erwähnten Abtastsignals ausgewählt wird, wird an die Terminale Dyl über Dyn angelegt. Eine Gleichstrom-Spannung von zum Beispiel 10 V von der Gleichstrom-Quelle wird an ein Hochspannungterminal Hv angelegt. Die Spannung ist eine Beschleunigungsspannung zum Anlegen an den Elektronenstrahl, der vom elektronenemittierenden Element emittiert wird, ist eine Energie, die ausreichend ist die fluoreszierende Substanz anzuregen.

Der Abtastkreis 102 wird beschrieben. Der Kreis schließt M Schaltungselemente darin ein (schematisch dargestellt durch S1 bis Sm in der Zeichnung). Die jeweiligen Schaltungselemente wählen eine der Ausgabespannung der Gleichstrom- Spannungsquelle Vx oder 0 V (Grundniveau) und wird elektrisch an die Terminale Dox1 bis Doxm des Bildschirms 101 angeschlossen. Die Schaltungselemente S1 bis SM werden auf der Basis von Kontrollsignalen Tscan betrieben, die vom Kontrollkreis 103 ausgegeben werden und können konstruiert werden, zum Beispiel, indem Schaltungselemente wie FET miteinander kombiniert werden.

In diesem Beispiel wird die Gleichstrom- Spannungsquelle Vx voreingestellt, um eine gewisse Spannung auszugeben, dass die Steuerspannung, die an ein Element angelegt wird, die nicht auf der Basis der Eigenschaften (Schwellenspannung der Elektronenemission) des elektronenemittierenden Element abgetastet wurde, niedriger als die Schwellenspannung der Elektronenemission ist.

Der Kontrollkreis 103 hat eine Funktion des Abgleichens der Operationen der einzelnen Teile, um eine geeignete Anzeige herstellen, die auf Bildsignalen basiert, die von Außen eingegeben werden. Der Kontrollkreis 103 erzeugt die jeweiligen Kontrollsignale von Tscan, Taft und Tmry an den einzelnen Teilen, die auf einem synchronisierenden Signal Tsync basieren, das von einem ein Signal verteilenden Kreis 106 ausgesendet wird.

Der synchroniserende ein Signal verteilende Kreis 106 ist ein Kreis zum Verteilen eines Fernsehsignals des NTSC Systems, das von Außen in eine synchronisierende Signalkomponente und eine Luminanz-Signalkomponente eingegeben wird und aufgebaut wird, indem eine allgemeine Frequenzverteilende (Filternder) Kreis verwendet wird. Das synchronisierende Signal, das von dem sychronisierenden ei Signal verteilenden Kreis 106 verteilt wird, wird aus einem vertikalen synchronisierenden Signal und einem horizontalen synchronisierenden Signal zusammengesetzt ist. In diesem Beispiel jedoch ist es als Tsync Signal, wegen der bequemen Erklärung, dargestellt. Die Komponente des Luminanzsignals für das Bild, das vom Fernsehsignal verteilt wird, wird als DATA Signal, wegen der bequemen Erklärung, dargestellt. Das DATA Signal wird in das Schieberegister 104 eingegeben.

Das Schieberegister 104 dient dazu seriell/parallel das DATA Signal umzuwandeln, das seriell in Zeitserien jede Zeile des Bildes eingegeben wird und arbeiten auf der Basis des Kontrollsignals Tcft, das von dem Kontrollkreis 103 gesendet wird(es kann nämlich gesagt werden, dass das Kontrollsignal Tcft ein Schiebetakt für das Schieberegister 104 ist). Die seriell/parallel umgewandelten Daten für eine Bildzeile (korrespondierend zu den Steuerdaten für N elektronenemittierende Elemente) wird als N parallele Signale Idl bis Idn aus dem Schieberegister 104 ausgegeben.

Der Zeilenspeicher 105 ist eine Speichervorrichtung zum Speichern der Daten für eine Bildzeile nur für eine notwendige Zeitdauer und speichert geeigneter Weise die Inhalte von Id1 bis Idn gemäß dem Kontrollsignal Tmry, das vom Kontrollkreis 103 ausgesendet wird. Die gespeicherten Inhalte werden als I'd1 bis I'dn ausgegeben und in den modulierenden Signalgenerator 107 eingegeben. Der modulierende Signalgenerator 107 ist eine Signalquelle für eine geeignete Steuerung und Modulierung der jeweiligen elektronenemittierenden Elementen gemäß den Bilddaten I'd1 bis I'dn. Das Ausgabesignal davon wird an die elektronenemittierenden Elemente im Bildschirm 101 über die Terminale Doy1 bis Doyn angelegt.

In dieser Vorrichtung wurde die Modulation mittels eines Modulationssystems einer Impulsbreite durchgeführt. Falls das Modulationssystem der Impulsbreite praktiziert wird, wird ein derartiger Kreis des Modulationssystems der Impulsbreite mit einem gewissen Spitzenwert erzeugt, um geeignet die Breite der Spannungsimpulse gemäß den eingegebenen Daten zu modulieren, kann es als modulierender Signalgenerator 107 verwendet werden.

Als Schieberegister 104 und Zeilenspeicher 105 kann entweder ein digitaler Signaltyp oder analoger Signaltyp verwendet werden, weil es nur notwendig ist, dass die serielle/parallele Umwandlung und Speicherung der Bilddaten mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durchgeführt wird.

Die Elektronenemission wird durch Anlegen von Spannung an die jeweiligen elektronenemittierenden Elemente in dem Bildschirm über die externen Terminale Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn bei einem derartigen Ansteuerkreis bewirkt.

Eine hohe Spannung wird an die Metallrückseite 65 über das Hochspannungsterminal Hv angelegt, um Elektronenstrahlen zu beschleunigen. Die beschleunigten Elektronen kollidieren mit der Phosphorschicht 64, um Licht zu emittieren, wodurch ein Bild gebildet wird.

Eine preisgünstige Bild-bildende Vorrichtung, die kaum eine unregelmäßige Luminanz verursacht, kann mit einer guten Reproduzierbarkeit mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.

Beispiel 16:

In diesem Beispiel wurde eine Bild-bildende Vorrichtung in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Behandlung, die Hydrophobie verleiht, in Schritt 3 des Beispiels 15 mit Trimethylchlorsilan anstelle von Trimethylethoxysilan durchgeführt wird. Gemäß zu diesem Beispiel kann eine preisgünstige Bild-bildende Vorrichtung, die kaum eine unregelmäßige Luminanz verursacht, mit einer guten Reproduzierbarkeit hergestellt werden.

Beispiel 17:

In diesem Beispiel wurde eine Bild-bildende Vorrichtung in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Behandlung, die Hydrophobie verleiht, in Schritt 3 des Beispiels 15 mit 3- Aminopropyldimethylethoxysilan anstelle von Trimethylethoxysilan gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 durchgeführt wurde. Gemäß zu diesem Beispiel kann eine preisgünstige Bild-bildende Vorrichtung, die kaum eine unregelmäßige Luminanz verursacht, mit einer guten Reproduzierbarkeit hergestellt werden.

Beispiel 18:

In diesem Beispiel wurde eine Bild-bildende Vorrichtung in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Behandlung, die Hydrophobie verleiht, in Schritt 3 des Beispiels 15 mit Ethoxydimethylvinylsilan anstelle von Trimethylethoxysilan gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 10 durchgeführt wurde. Gemäß zu diesem Beispiel kann eine preisgünstige Bild- bildende Vorrichtung, die kaum eine unregelmäßige Luminanzeile verursacht, mit einer guten Reproduzierbarkeit hergestellt werden.

Beispiel 19:

Eine Bild-bildende Vorrichtung gemäß diesem Beispiel ist die gleiche wie die Bild-bildende Vorrichtung, die in Fig. 9 dargestellt wird, indem eine Elektronenquelle verwendet wird, die in Fig. 22 dargestellt wird und gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt wird.

Schritt 1:

Die Elementelektrode 92 und 93 wurden mittels Offsetdruckens auf einem Substrat 91 gebildet, das mittels Sputtern einer Titanoxidschicht gebildet wurde, die eine Dicke von 0,1 um auf einem gereinigten Natriumkalkglassubstrat 1 aufweist. Der Abstand L zwischen den Elementelektroden und der Breite W von jeder Elementelektrode wurde jeweils auf 20 um und 125 um voreingestellt.

Schritt 2:

Die Schaltung 99 in Richtung der Spalte, die isolierende Zwischenschicht 97 und die Schaltung 98 in Richtung der Reihe wurden dann mittels Siebdruck gebildet.

Schritt 3:

Das Substrat auf dem die Schaltungen in Richtung der Reihe und der Spalte und die Elementelektroden gebildet wurden, wurden mit gereinigtem Wasser gewaschen und dann getrocknet.

Schritt 4:

Nachdem das so behandelte Substrat für 5 Minuten ultravioletten Strahlen aus einer Halogenlampe ausgesetzt wurden, wobei eine richtige Menge an Tröpfchen der organischen wäßrigen Lösung, die Metall enthält, auf das Substrat in Kontaktwinkel überwachten Teilen in seinen Ecken aufgebracht wurde, um den Kontaktwinkel der Tröpfchen mit dem Substrat mittels eines Meßgeräts für einen Kontaktwinkel zu messen.

Schritt 5:

Nachdem das Substrat, das in Schritt 4 hergestellt wurde, wurde es in einer Kammer angeordnet, wobei die Kammer mit Stickstoff unter atmosphärischem Druck geflutet wurde und mit einem Gas in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 beladen wurde und das Substrat wurde darin stehen gelassen. Der Kontaktwinkel wurde gerade gemessen bevor das Substrat dem Schritt 6 unterworfen wurde. Falls der gemessene Kontaktwinkel größer als 45º oder geringer als 30º war, wurde das Substrat Schritt 4 wieder zugeführt, um die Initialisierung wieder durchzuführen und Schritt S wurde zusätzlich durchgeführt.

Schritt 6:

Tröpfchen der wäßrigen Lösung (Tinte) der organischen Pd-Verbindung (eine wäßrige Lösung, die 0,15 Gew.-% an Pd, 15 Gew.-% an IPA, 1 Gew.-% Ethylenglykol und 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol (PVA) enthält) wurden dreimal mittels eines Tintenstrahlverfahrens, das eine sogenannte Piezo-jet- Vorrichtung verwendet, auf den gebildeten Elementelektroden und zwischen den Elementelektroden aufgebracht, um miteinander zu überlappen. Die aufgebrachte Tinte wurde kalziniert, um eine elektrisch leitende Dünnschicht zu bilden, die sich über die Elementelektroden ausdehnt. Der Widerstand zwischen den Elektroden in jedem Element wurde gemessen. Nach der Bestätigung, dass der Widerstand innerhalb des gewünschten Widerstandsbereichs lag, wurden die Schritte 5 bis 9 durchgeführt, um die Bild-bildende Vorrichtung herzustellen.

Die Elektronenemission wird bewirkt, indem eine Spannung an die jeweiligen elektronenemittierende Elemente in dem Bildschirm über die externen Terminale Dox1 bis Doxm und Doy1 bis Doyn mittels des Ansteuerkreises angelegt wird, der in Beispiel 15 verwendet wird.

Eine hohe Spannung wird an die Metallrückwand 65 über das Hochspannungs-Terminal Hv angelegt, um die Elektronenstrahlen zu beschleunigen. Die beschleunigten Elektronen kollidieren mit der Phosphorschicht 64, um Licht zu emitieren, wodurch ein Bild gebildet wird.

Eine preisgünstige Bild-bildende Vorrichtung, die kaum eine unregelmäßige Luminanz verursacht, kann mit einer guten Reproduzierbarkeit mittels des Verfahrens, das oben beschrieben wird, hergestellt werden.

Beispiel 20:

Eine Bild-bildende Vorrichtung gemäß diesem Beispiel ist die gleiche wie die Bild-bildende Vorrichtung, die in Fig. 9 dargestellt wird, indem eine Elektronenquelle verwendet wird, die in Fig. 22 dargestellt wird und gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt wird.

Schritt 1:

Die Elementelektrode 92 und 93 wurden mittels Offsetdruckens auf einem gereinigten Substrats 1 aus Natriumkalkglas auf einem Substrat 91 gebildet, auf dem mittels Sputterns einer Titanoxidschicht gebildet worden ist, die eine Dicke von 0,1 um aufweist. Der Abstand L zwischen den Elementelektroden und der Breite W von jeder Elementelektrode wurden jeweils auf 20 um und 125 um voreingestellt.

Schritt 2:

Die Spaltenschaltung 99 wurde mittels Siebdruck gebildet. Eine isolierende Zwischenschicht 97, die eine Dicke von 1,0 um aufweist, wurde mittels Siebdruck gebildet. Des weiteren wurde eine Zeilenschaltung 98 gedruckt.

Schritt 3:

Das Substrat, auf dem die Schaltungen in Richtung der Zeile und der Spalte und die Elementelektroden gebildet wurden, wurde mit gereinigtem Wasser gewaschen und dann getrocknet.

Schritt 4:

Nachdem das so behandelte Substrat für 5 Minuten ultravioletten Strahlen aus einer Halogenlampe ausgesetzt wurde, wobei eine richtige Menge an Tröpfchen der organischen wäßrigen Lösung, die Metall enthält, auf das Substrat in Kontaktwinkel überwachten Teilen in seinen Ecken aufgebracht wird, um den Kontaktwinkel der Tröpfchen mit dem Substrat mittels eines Meßgeräts für einen Kontaktwinkel zu messen.

Schritt 5:

Nachdem das Substrat, das in Schritt 4 hergestellt wurde, wurde es in einem Exikattor 3 Tage stehen gelassen, der Silicagel als Trocknungsmittel enthält. Der Kontaktwinkel wurde gerade gemessen bevor das Substrat dem Schritt 6 unterworfen wurde. Falls der gemessene Kontaktwinkel größer als 45º oder geringer als 30º war, wurde das Substrat Schritt 4 wieder zugeführt, um die Initialisierung wieder durchzuführen.

Schritt 6:

Tröpfchen der wäßrigen Lösung (Tinte), die Tetramonoethanolaminpalladiumacetat enthält (Pd Gehalt: 0,15 Gew.-%), 15 Gew.-% an Isopropylalkohol, 0,8 Gew.-% an Ethylenglykol und 0,05 Gew.-% an Polyvinylalkohol (PVA) enthält) wurden fünfmal mittels eines Tintenstrahlverfahrens, das eine sogenannte Piezo-jet-Vorrichtung verwendet, auf den gebildet Elementelektroden und zwischen den Elementelektroden aufgebracht, um miteinander zu überlappen. Die aufgebrachte Flüssigkeit wurde kalziniert, um eine elektrisch leitende Dünnschicht zu bilden, die sich über die Elementelektroden ausdehnt. Der Widerstand zwischen den Elektroden in jedem Element wurde gemessen. Nach der Bestätigung, dass der Widerstand innerhalb des gewünschten Widerstandsbereichs lag, wurden die Schritte 5 bis 9 durchgeführt, um die Bild-bildende Vorrichtung herzustellen.

Die Elektronenemission wird bewirkt, indem eine Spannung an die jeweiligen elektronenemittierenden Elemente an dem Bildschirm über die externen Terminale Dox1 bis Doxm und Doyl bis Doyn mittels des Ansteuerkreises angelegt wird, der in Beispiel 15 verwendet wird.

Eine hohe Spannung wird an die Metallrückwand 65 über das Hochspannungs-Terminal Hv angelegt, um die Elektronenstrahlen zu beschleunigen. Die beschleunigten Elektronen kollidieren mit der Phosphorschicht 64, um Licht zu emitieren, wodurch ein Bild gebildet wird.

Eine preisgünstige Bild-bildende Vorrichtung, die kaum eine unregelmäßige Luminanz verursacht, kann mit einer guten Reproduzierbarkeit mittels des Verfahrens, das oben beschrieben wird, hergestellt werden.

Gemäß den Beispielen 19 und 20 kann die Ausbeute weiter erhöht werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung eines bedruckten Substrats, dass folgende Schritte aufweist:

Unterwerfung eines Substrats (1; 1,6) und einer zweiten Komponente (2, 3) einer Behandlung der Oberfläche, wobei die zweite Komponente aus einem Material gebildet wird, das unterschiedlich von dem des Substrats ist und auf dem Substrat angeordnet ist;

Aufbringen, gemäß einem Tintenstrahlverfahren, von Tropfen (12) einer Flüssigkeit auf die behandelten Oberflächen von dem Substrat und der zweiten Komponente, so dass ein Tropfen der Flüssigkeit sowohl die Oberfläche des Substrats als auch die Oberfläche der zweiten Komponente überlappt, wobei die Flüssigkeit Material zur Herstellung einer Feststoff-Dünnschicht (4) auf dem Substrat und auf der zweiten Komponente enthält; und

Herstellung der Feststoff-Dünnschicht (4) aus der aufgebrachten Flüssigkeit; wobei

dieser Unterwerfungs-Schritt derart durchgeführt wird, dass wenn der Aufbringungsschritt durchgeführt wird sowohl der Kontaktwinkel zwischen dem Tropfen (12) und der Oberfläche des Substrats (1) und der Kontaktwinkel zwischen dem Tropfen und der Oberfläche der zweiten Komponente (2, 3) innerhalb eines Bereichs von 20º bis 50º fällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das einen Schritt der Reinigung der jeweiligen Oberflächen des Substrats und der zweiten Komponente aufweist, der vor dem Unterwerfungs-Schritt durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, das einen Schritt der. Aussetzung der jeweiligen Oberflächen des Substrats und der zweiten Komponente an Licht aufweist, der vor dem Unterwerfungsschritt durchgeführt wird.

4. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei der Unterwerfungsschritt einen Schritt der Aussetzung der jeweiligen Oberflächen des Substrats und der zweiten Komponente an eine Umgebung, die eine organische Substrat enthält, aufweist.

5. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Aufbringens der Tropfen auf die Substratoberfläche ein Schritt des Aufbringens der Tropfen auf eine Vielzahl an Positionen auf der Substrat-Oberfläche ist.

6. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei die Oberflächenspannung der Flüssigkeit innerhalb eines Bereichs von 30 dyn/cm bis 50 dyn/cm fällt.

7. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei das Tintenstrahlverfahren ein Verfahren ist, wobei die Tropfen einer Flüssigkeit ausgestoßen werden, indem thermische Energie an die Flüssigkeit angelegt wird.

8. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch 1 bis 6, wobei das Tintenstrahlverfahren ein Verfahren ist, bei dem die Tropfen einer Flüssigkeit ausgestoßen werden, indem mechanische Energie an die Flüssigkeit angelegt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines elektronenemittierenden Elements, das eine elektrisch leitende Dünnschicht (4) aufweist, die einen elektronenemittierenden Teil (5) aufweist und sich zwischen den Elektroden (2, 3) befindet, wobei die elektrisch leitende Dünnschicht (4) mittels eines Verfahrens hergestellt wird, das folgende Schritte aufweist:

Unterwerfung eines Substrats (1; 1, 6) und Elektroden (2, 3) einer Behandlung der Oberfläche, wobei die Elektroden aus einem Material gebildet werden, das unterschiedlich von dem des Substrats ist und auf dem Substrat angeordnet wird; und

Aufbringen, gemäß einem Tintenstrahlverfahren, von Tropfen (12) einer Flüssigkeit, die ein Material für die elektrisch leitende Dünnschicht enthält, auf behandelte Oberflächen von dem Substrat und den Elektroden, und Herstellung, aus der aufgebrachten Flüssigkeit, der elektrisch leitenden Dünnschicht (4) auf der Substrat-Oberfläche zwischen den Elektroden und einem Teil der Oberfläche der Elektroden; und

das elektronenemittierende Element wird dann hergestellt, indem der elektronenemittierende Teil (5) in der elektrisch leitenden Schicht (4) gebildet wird; wobei,

dieser Unterwerfungs-Schritt derart durchgeführt wird, dass wenn der Aufbringungsschritt durchgeführt wird sowohl der Kontaktwinkel zwischen dem Tropfen (12) und der Oberfläche des Substrats (1; 1, 6) und der Kontaktwinkel zwischen dem Tropfen (12) und der Oberfläche der Elektroden (2, 3) innerhalb eines Bereichs von 20º bis 50º fällt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, das einen Schritt der Reinigung der Oberflächen des Substrats und der Elektroden, vor dem Unterwerfungs-Schritt, aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, das einen Schritt der Aussetzung der jeweiligen Oberflächen des Substrats und der Elektroden an Licht, vor dem Unterwerfungsschritt, aufweist.

12. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch 9 bis 11, wobei der Unterwerfungsschritt einen Schritt der Aussetzung der jeweiligen Oberflächen des Substrats und der Elektroden an eine Umgebung, die eine organische Substanz enthält, aufweist.

13. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch 9 bis 12, wobei die Oberflächenspannung der Flüssigkeit innerhalb eines Bereichs von 30 dyn/cm bis 50 dyn/cm fällt.

14. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch 9 bis 13, wobei das Tintenstrahlverfahren ein Verfahren ist, bei dem Tropfen einer Flüssigkeit ausgestoßen werden, indem thermische Energie an die Flüssigkeit angelegt wird.

15. Verfahren nach jedem vorhergehenden Anspruch 9 bis 13, wobei das Tintenstrahlverfahren ein Verfahren ist, bei dem Tropfen einer Flüssigkeit ausgestoßen werden, indem mechanische Energie an die Flüssigkeit angelegt wird.

16. Verfahren nach jedem der vorhergehenden Anspruch 9 bis 15, wobei das elektronenemittierende Element ein elektronenemittierendes Element vom Oberflächen-Leitungstyp ist.

17. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle (71-74), bei der eine Vielzahl von elektronenemittierenden Elementen (2-5; 74), wobei jedes eine elektrisch leitende Dünnschicht (4) aufweist, die einen elektronenemittierenden Teil (5) zwischen den Elektroden (2, 3) aufweist, auf dem Substrat (1; 1, 6; 71) angeordnet wird, wobei jedes der elektronenemittierenden Elemente nach einem Verfahren nach jedem der Ansprüche 9 bis 16 hergestellt wird.

18. Verfahren nach dem Anspruch 17, der die folgenden Schritte einschließt:

Aktivierung jedes elektronenemittierenden Elements (74); und

Stabilisierung jedes elektronenemittierenden Elements (74).

19. Verfahren zur Herstellung einer Bild-bildenden Vorrichtung (88), die eine Elektronenquelle (71-74) aufweist, bei der eine Vielzahl an elektronenemittierenden Elementen (74), wobei jedes eine elektrisch leitende Dünnschicht (4) aufweist, die einen elektronenemittierenden Teil (5) zwischen den Elektroden (2, 3) aufweist, auf einem Substrat (71) angeordnet wird, und ein Bild-bildendes Element (84, 85), das in der Lage ist Bilder mittels der Strahlung von Elektronen aus der Elektronenquelle zu bilden, wobei jedes der elektronenemittierenden Elemente (74) mittels eines Verfahrens nach den Ansprüchen 9 bis 16 hergestellt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, das einschließt:

Montieren der Elektronenquelle (71-74) gegenüber zu einem Bild-bildenden Element (84, 85), innerhalb eines abdichtbaren Gehäuses (81-83); und

Evakuierung und Abdichten dieses Gehäuses.







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