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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Feldemissions-Displays (FED), bei dem auf einem ersten Substrat die Elektroden der Anodenstruktur festgelegt werden und diese überdeckend eine Schicht aus lumineszierenden Material festgelegt wird und auf einem zweiten Substrat die Elektroden der Kathodenstruktur festgelegt werden und auf diesen zumindest abschnittsweise Feldemitter durch Abscheidung von Feldemitter-Material aus einem Trägergas aufgebracht werden, Anodenstruktur und Kathodenstruktur beabstandet parallel zueinander ausge- richtet und entlang ihrer Seitenkanten gasdicht miteinander verbunden werden.
Ein Flachbildschirm ist eine elektronische Anzeige in Bildschirmform, die aus einem grossen Feld von einzelnen Bildpunkten, im Fachjargon als Pixel bezeichnet, zusammengesetzt ist. Diese Pixel sind in Gestalt einer zweidimensionalen Matrix, schachbrettartig nebeneinanderliegend ange- ordnet. Für die Realisierung dieser Flachbildschirme sind verschiedene Technologien bekannt, beispielsweise können Elektrolumineszenz-, AC-Plasma- DC-Plasma- und Feldemissions-Bild- schirme angegeben werden.
Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf Feldemissions-Bildschirme. Bei solchen Anzei- gegeräten sind in relativ kleinem Abstand zueinander eine Kathoden- und eine Anodenstruktur angeordnet, wobei durch Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen diesen beiden Elektroden Elektronen von der Kathode emittert und in Richtung der Anode getrieben werden. Damit diese Elektronen-Emission stattfinden kann, sind die Elektroden der Kathodenstruktur zumindest ab- schnittsweise mit einem Feldemitter bedeckt, einem Material, das gute Feldemissionseigenschaf- ten aufweist.
Die Anodenstruktur ist selbst durchsichtig und mit einem lumineszenten Material, wie z.B.
Phosphor, beschichtet, welches an jenen Stellen, wo die emittierten Elektronen auf sie auftreffen, leuchtet.
Nach bisher bekanntem Stand der Technik werden zur Herstellung eines solchen Feldemis- sions-Bildschirmes zunächst sowohl die Anodenstruktur als auch die Kathodenstruktur vollständig hergestellt, indem auf plattenförmige Substrate die Elektroden aufgebracht, beim Substrat der Anodenstruktur auch die Schicht aus lumineszentem Material und bei der Kathodenstruktur auch die Feldemitter aufgebracht werden.
Danach werden Kathoden- und Anodenstruktur mit Abstand, gegebenenfalls unter Zwischen- ordnung eines Abstandhalters und/oder einer Gitterelektrode, übereinander gelegt und entlang ihrer Seitenkanten gasdicht miteinander verbunden.
Abschliessend wird der Raum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur evakuiert, um die er- örterte Elektronen-Bewegung von den Elektroden der Kathode zu jenen der Anode zu ermöglichen.
In diesem Sinne beschreibt beispielsweise die US-PS-5 944 573 ein Verfahren zur Erzeugung eines Diamantfilmes auf einer Kathodenstruktur, die in Feldemissions-Displays eingesetzt wird.
Diese Kathodenstruktur umfasst ein Silizium-Substrat, auf dem aus Molybdän gebildete Emitter- Spitzen festgelegt sind. Das Substrat trägt weiters eine Schicht aus Si02, auf welcher eine eben- falls aus Molybdän gebildete Gate-Elektrode festgelegt ist. Diese Kathodenstruktur wird in einen Vakuumofen eingebracht, wo auf der Kathodenstruktur, d.h. vornehmlich auf den Emitter-Spitzen, Diamant aus der Gasphase mittels des hot filament CVD (HF-CVD)"-Verfahrens abgeschieden wird.
Die JP-A-93 30 654 hat ähnlichen Offenbarungsgehalt, denn es wird auch in diesem Dokument die Möglichkeit beschrieben, Material auf die einzelnen Elektroden einer Elektrodenstruktur aus der Gasphase abzuscheiden.
Die Kathodenstruktur, genauer die Oberflächen der auf dieser festgelegten Feldemitter müssen zwischen ihrer Herstellung und der Verbindung mit der Anodenstruktur absolut rein, d.h. frei von Staubpartikeln gehalten werden. Kommt nämlich ein Staubpartikel auf den Feldemitter-Oberflächen zu liegen, können im Bereich dieses Partikels die aus der Kathode emittierten Elektronen nicht bis zur Anode gelangen, womit das Display im Bereich dieses Partikels nicht funktioniert. Werden solche, auf den Oberflächen der Feldemitter liegende Staubpartikel vor dem Zusammenbau der beiden Elektrodenstrukturen nicht erkannt und entfernt, entsteht ein FED mit Fehlstellen, welcher unbrauchbar ist und Ausschuss darstellt.
Die Verhinderung der Ablagerung von Staubpartikeln auf der Kathodenstruktur ist aber nur mit relativ grossem technischen Aufwand verbunden, namlich mit Durchführung des gesamten FED- Herstellungsverfahrens in Reinsträumen, erreichbar.
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Es ist Aufgabe der vorliegende Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Feidemissions- Bildschirmen anzugeben, welches mit deutlich geringerem technischen Aufwand verbunden durch- geführt werden kann, weil die Anforderungen an die Reinheit der Umgebungsatmosphäre deutlich herabgesetzt sind.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass Kathoden- und Anodenstruktur vor dem Aufbringen der Feldemitter auf die Elektroden der Kathodenstruktur mit Ausnahme von zumindest einer Gaseinlass- und einer Gasauslassöffnung gasdicht miteinander verbunden werden und dass die Feldemitter erst nach dem gasdichten Verbinden von Kathoden- und Anodenstruktur durch Ab- scheidung von Feldemitter-Material auf die Elektroden aus einem zwischen Kathoden- und Ano- denstruktur eingebrachten Trägergas hergestellt werden.
Damit ist die Ablagerung von Staubpartikeln auf den fertigen Feldemitter-Oberflächen prinzipiell unmöglich, da die Feldemitter ja erst entstehen, wenn die Oberfläche der Kathodenstruktur durch gasdichte Verbindung mit der Anodenstruktur hermetisch von der Umgebung abgeschlossen und somit wirksam vor Staubpartikel geschützt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektroden durch induktive Heizung auf die zum Ablauf der Abscheidung von Feldemitter-Material auf den Elektro- den notwendige Temperatur gebracht werden.
Damit werden gezielt nur die Elektroden erhitzt, während sämtliche anderen Komponenten des FED auf einer für die Feldemitter-Material-Abscheidung zu niedrigen Temperatur belassen werden.
Die Bildung von störenden Feldemitter-Schichten auf von den Elektroden der Kathodenstruktur verschiedenen FED-Komponenten ist damit wirksam ausgeschlossen.
Gemäss einer anderen Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektroden zur Heizung auf die zum Ablauf der Abscheidung von Feldemitter-Material auf den Elektroden notwen- dige Temperatur mit Strom beaufschlagt werden.
Auch hier ist die Bildung von storenden Feldemitterschichten auf von den Kathodenstruktur- Elektroden verschiedenen Komponenten ausgeschlossen, gegenüber der ersten Beheizungsvari- ante ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass zur Durchführung dieser Beheizungsmöglichkeit (ausser einer Spannungs- oder Stromquelle) keinerlei zusätzlichen Bauteile benötigt werden, werden ja die Elektroden selbst als Heizkörper betrieben.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Feldemitter durch kohlenstoffhaltige Schichten gebildet werden, wozu ein kohlenstoffhaltiges Trägergas zwischen Kathoden- und Anodenstruktur eingebracht wird.
Diese Schichten weisen relativ gute Feldemissionseigenschaften auf, weshalb sie zur Bildung von zuverlässig funktionierenden Feldemittern geeignet sind. Darüberhinaus sind die Abscheidebe- dingungen für kohlenstoffhaltige Schichten im Stand der Technik hinlänglich bekannt und vor allem auch innerhalb des relativ engen Raumes zwischen Kathoden- und Anodenstruktur erzeugbar.
In diesem Zusammenhang kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die kohlenstoffhältigen Schichten in Gestalt von Nanotube-Schichten auf den Elektroden abge- schieden werden.
Kohlenstoff-Nanotubes haben besonders gute Feldemissions-Eigenschaften, wodurch ein auf diese Weise hergestellter FED besonders gut, d. h. insbesondere mit niedrigen Ansteuerspannun- gen und lange Zeit hindurch funktioniert.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt.
Fig. 1 die Kathoden- und die Anodenstruktur 1,4 eines Feldemissions-Bildschirmes (FED) in schematischer Schrägriss-Darstellung;
Fig.2 den FED gemäss Fig. 1 im Grundriss und
Fig.3 einen vertikal geführten Schnitt durch ein FED, dessen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 bereits gasdicht miteinander verbunden sind.
Ein Feldemissions-Flachbildschirm, auch als FED (="Field Emission Display") bezeichnet, weist den in Fig. 1 dargestellten prinzipiellen Aufbau auf : ist zunächst eine Kathodenstruktur 1 vorge- sehen, welche eine Vielzahl von streifenförmigen, parallel zueinander verlaufenden Elektroden 2 aufweist, welche Elektroden 2 auf einem Substrat 3 festgelegt sind.
Weiters gibt es eine Anodenstruktur 4, die so wie die Kathodenstruktur 1 eine Vielzahl von streifenförmigen Elektroden 5 umfasst, die ebenfalls auf einem Substrat 6 festgelegt sind. Dieses
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Substrat 6 bildet die vom Benutzer angesehene Oberfläche des FED und besteht aus transpa- rentem Material, vorzugsweise Glas. Die Elektroden 5 sind aus einem ebenfalls transparenten, elektrisch leitenden Material gebildet, ein in diesem Zusammenhang bekanntes Material ist ITO (Indium-Tin-Oxide). Die Elektroden 5 sind mit einer Schicht 7 aus lumineszenten Material, wie z B Phosphor, beschichtet.
Besagte Kathoden- und Anodenstruktur 1 und 2 sind bei fertig zusammengebautem FED plan- parallel zueinander ausgerichtet und mit Abstand zueinander gehalten. Die Elektroden 2 sind dabei gegenüber den Elektroden 5 um 90 versetzt angeordnet. Die bei Draufsicht auf das Anoden- substrat 6 einander überdeckenden Elektroden-Abschnitte der Anoden- und der Kathodenstruktur bilden die Bildpunkte 8 (=Pixel) des FED (vgl. Fig. 2).
Um einen bestimmten Pixel 8 des FED zum Leuchten zu bringen, werden über eine entspre- chende, für sich bekannte und im weiteren nicht näher erörterte Ansteuer-Elektronik jene der Elek- troden 2 und 5 mit Spannung beaufschlagt, welche sich im Bereich des anzusteuernden Pixel 8 uberdecken. Für die Ansteuerung des in Fig. 2 ganz links oben liegenden Pixel 8 werden also die erste waagrechte und die erste senkrechte Elektrode mit Spannung beaufschlagt. Die Elektroden 2 der Kathodenstruktur 1 sind vollflachig oder zumindest in den Bereichen eines Pixels 8 mit einem Material bedeckt, das gute Feldemissionseigenschaften aufweist, d. h. das unter Einfluss eines elek- trischen Feldes Elektronen aussendet.
Solche Materialien, die im folgenden als "Feldemitter 19" bezeichnet werden, sind für sich bekannt und weisen eine igelartige, mit einer Vielzahl von Spitzen bedeckte freie Oberfläche auf. An diesen Spitzen ergeben sich besonders hohe, die Emission von Elektronen bewirkende Feldstärken.
Als Beispiele für solche Materialien können polykristalliner Diamant, Whiskers und Nanotubes angegeben werden. Diese Materialien sind jeweils für sich bekannt bzw. ist auch ihre Eignung zur Feldemission von Elektronen bekannt
Whiskers ist die im Stand der Technik gebräuchliche Bezeichnung für Fadenkristalle hoher Festigkeit, welche beispielsweise aus Metallen, Oxiden, Boriden, Carbiden, Nitriden, Polytitanat, Kohlenstoff od. dgl. bestehen können Die Struktur solcher Whisker ist einknstallin (vgl. RÖMPP Chemie Lexikon, 10. völlig überarbeitet Auflage, Hrsg Prof. Dr. Jürgen Falbe und Prof. Dr Manfred Regitz, Georg Thieme Verlag Stuttgart - New York, Band 6, Seite 4975f) Als elektronenemittieren- des Material können im Rahmen der gegenständlichen Erfindung Whiskers aus elektrisch leiten- dem Material eingesetzt werden.
Nanotubes sind zylindrische, ein- oder mehrlagige Kohlenstoff-Röhren mit oder ohne halb- kugelförmigen Abschlüssen (vgl RÖMPP Chemie Lexikon, 10. völlig überarbeitete Auflage, Hrsg.
Prof. Dr. Jürgen Falbe und Prof. Dr Manfred Regitz, Georg Thieme Verlag Stuttgart - New York, Band 4, Seite 2804f. ), die sich durch besonders hohe Härte, die teilweise sogar über der Härte von Diamant liegen kann, auszeichnen. Sie weisen Durchmesser im Bereich von 5-30nm auf und haben damit die in diesem Zusammenhang notwendigen besonders feinen Spitzen. Die Herstel- lung solcher Nanotubes ist beispielsweise beschrieben in- "Production of carbon nanotubes", C.Journet, P.Bernier, Applied Physics A Materials Science & Processing, Springer-Verlag 1998, Seiten 1-9.
Die Verwendung von Nanotubes bzw. Nanotube-Filmen zur Feldemission wurde z. B. beschrie- ben in: "Unraveling Nanotubes : Field Emission from an Atomic Wire"; A.G.Rinzler et al.; Science; Vo1.269; 15-September 1995 ; 1550-1553; "A Carbon Nanotube Field-Emission Electron Source" ; Walt A. de Heer et al., Science; Vol.270, 17 November 1995 ; Seite1179f; "Field Emission from single-wall carbon nanotube films"; Jean-Marc Bonard et al.; Applied Physical Letters, Volume 73 ; Number 7 ; 918-920.
Unter dem Einfluss des durch das Anlegen von Spannung sich ausbildenden elektrischen Fel- des zwischen den Elektroden 2,5 im Bereich des zu erleuchtenden Pixels 8 werden Elektronen aus den Feldemittern der Kathodenstruktur 1 gelöst und in Richtung der Anodenstruktur 4 getrieben.
Diese Elektronen treffen auf der Phosphorschicht 7 auf und bringen diese dadurch im Bereich des zu erleuchtenden Pixels 8 zum Leuchten.
Um sicherzustellen, dass die Elektronen unbehindert von der Kathode zur Anode gelangen können, ist der Zwischenraum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur evakuiert.
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Kathodenstrukturen 1, deren Feldemitter durch Nanotubes gebildet sind, haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber den bisher bekannten, in "Spindt-Technologie" gehaltenen Kathodenstruk- turen :
Durch den Elektronenbeschuss der Phosphorschicht werden aus dieser Ionen herausgeschla- gen, die sich im Raum zwischen Kathode und Anode verteilen bzw. sich auf den Kathoden nieder- schlagen und damit die Funktion des Displays beeinträchtigen können. Der Kohlenstoff der Nano- Tubes ist chemisch sehr beständig (vgl. Diamant) und reagiert nicht mit diesen Ionen, sodass die erörterte Funktionsbeeinträchtigung nicht stattfinden kann.
Sollten sich Phosphor-Ionen auf den Feldemittem der Kathodenstruktur ablagern, so können diese - weil sie ja nur auf den Feldemittern aufliegen, aber chemisch nicht mit ihnen verbunden sind - durch den vom Feldemitter ausgehen- den Elektronenstrom wieder abgelöst werden. Die Lebensdauer von mit Nano-Tubes aufgebauten FEDs ist deshalb wesentlich länger
Nanotubes zeigen bereits bei wesentlich kleinerem Vakuum ausreichende Feldmissions-Eigen- schaften, konkret braucht das Vakuum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur nur mehr etwa 10-5 -10-6 torr anstelle der bisher üblichen 10-8 torr aufweisen.
Nano-Tubes haben genauso wie die ebenfalls als Feldemitter verwendbaren polykristallinen Diamantkristalle eine besonders geringe Emissionsspannung, die bei etwa 100-200V liegt. Die bisher bekannten, auf der "Spindt-Technologie" basierenden Displays benötigen hingegen 1-3kV Emissionsspannung.
Ganz allgemein weisen FED gegenüber den bisher eingesetzten Flachbildschirmen, die als LCD ("liquid crystal display") gehalten sind vor allem den Vorteil eines deutlich geringeren Energie- verbrauches auf: LC-Bildschirme in der für Laptops bzw. Notebooks geeigneten Grösse benötigen im Betrieb eine elektrische Leistung im Bereich von 1 bis 10 Watt, während FED mit Milliwatt (mW) betrieben werden können. Darüberhinaus müssen LC-Bildschirme vom Benutzer genau von vorne betrachtet werden, schon bei seitlicher Betrachtung des Bildschirmes unter nur relativ geringfügig von 90 abweichenden Sichtwinkeln ist das Bild nur undeutlich bzw. überhaupt nicht mehr zu erkennen.
FED weisen demgegenüber den vollen Sichtwinkel von 180 auf, d. h. das auf ihnen darge- stellte Bild ist selbst bei seitlicher Betrachtung deutlich erkennbar. Daneben wird ein auf LC-Bild- schirmen dargestelltes Bild bei Sonnenlichteinstrahlung auf den Bildschirm unerkennbar, welches Problem beim FED ebenfalls nicht auftritt.
Zur Herstellung eines in Fig. 1 und 2 dargestellten Feldemissions-Displays wird wie folgt vorgegangen : Zunächst werden auf einem ersten Substrat 6 die Elektroden 5 der Anodenstruktur 4 festgelegt. Dies kann mittels im Stand der Technik bekannter Methoden, wie z.B. Sputtern oder Aufdampfen von Metall, insbesondere Platin, erfolgen. Anschliessend wird die Schicht 7 aus lumi- neszierenden Material die Elektroden 5 überdeckend am ersten Substrat 6 festgelegt. Auch dieser Schritt wird mit bekannten Massnahmen abgewickelt. Weiters wird die Kathodenstruktur 1 herge- stellt, indem auf einem zweiten Substrat 3 die aus einem Metall bestehenden Elektroden 2 - eben- falls unter Zuhilfenahme bekannter Verfahren - aufgebracht werden.
Die Elektroden 2 können dabei auf einer ebenen Substratoberfläche festgelegt werden, günsti- ger ist es jedoch, das Substrat 1 mit nutartigen Ausnehmungen 9 zu versehen, innerhalb welcher die Elektroden 2 verlaufen (vgl. Fig.3). Die Elektroden 2 sind dabei durch die Wande 15 voneinan- der getrennt und damit besonders gut gegeneinander elektrisch isoliert. Zusätzlich dazu sind sie zu den Elektroden 5 einer auf die Kämme der Wände 15 aufgelegten Anodenstruktur 4 ausreichend weit beabstandet. Das Vorsehen solcher Ausnehmungen 9 bzw. Methoden zu deren Herstellung sind bekannter Stand der Technik.
Das Wesen der Erfindung liegt nun darin, nicht schon jetzt Feldemitter 19 auf die Elektroden 2 der Kathodenstruktur 1 aufzubringen, sondern Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 vor dem Aufbrin- gen von Feldemittern 19 beabstandet parallel zueinander auszurichten und entlang ihrer Seiten- kanten 11,14 gasdicht miteinander zu verbinden.
In der Rege! sind die Substrate 3,6 durch Glasplatten gebildet, sodass besagte gasdichte Ver- bindung durch einen Glaswulst 12 gebildet wird, welcher sehr gut an diesen Glasplatten haftet und damit die geforderte gasdichte Verbindung besonders zuverlässig bewirkt. Wie aus Fig.3hervor- geht, ist im Glaswulst 12 eine Gaseinlassöffnung 16 und eine Gasauslassöffnung 17 vorgesehen.
Die Verbindung zwischen Kathoden- und Anodensubstrat 1,4 ist daher nur mit Ausnahme dieser
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Gaseinlass- und -auslassöffnung 16,17 gasdicht. Der Abstand, der jetzt zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 vorliegt, kann bereits der für den ordnungsgemässen Betrieb des FED erforder- liche Abstand sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Abstand im jetzigen Zeitpunkt grösser als den Betriebs-Abstand zu wählen, damit der Raum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 grösser wird. Der Glaswulst 12 wird dazu entsprechend breiter ausgeführt.
Die Herstellung der Feldemitter 19 auf den Elektroden 2 der Kathodenstruktur 1 erfolgt erst nach besagtem gasdichten Verbinden von Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 durch Abscheidung von Feldemitter-Material aus der Gasphase auf diese Elektroden 2.
Verfahren zur Abscheidung von verschiedenen Materialien aus der Gasphase sind hinlänglich im Stand der Technik bekannt. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird auch eines dieser für sich bekannten Verfahren verwendet, allerdings erst nach der gasdichten Verbindung von Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 angewandt.
Dazu wird der Raum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 über die Gaseinlass- und die Gasauslassöffnung 16,17 mit einem Trägergas gespült, welches Feldemitter-Material enthält.
Damit die Abscheidung von Feldemitter-Matenal auf den Elektroden 2 stattfinden kann, müs- sen zumindest diese Elektroden 2 eine entsprechend hohe Temperatur aufweisen, weshalb es not- wendig ist, zumindest diese Elektroden 2 entsprechend aufzuheizen. Theoretisch könnte dies dadurch erreicht werden, dass das gesamte Feldemission-Display erhitzt wird, allerdings lägen dann auch bei allen, von den Elektroden 2 verschiedenen Komponenten des FED Abscheidebedin- gungen vor, weshalb sich auch auf diesen Schichten aus Feldemitter-Material bilden würden, welche aber die Funktion des FED nachteilig beeinträchtigen würden. Dazu kommt noch, dass die lumineszierende Schicht 7 wärmeempfindlich ist, d. h. bei zu starker Erwärmung ihre lumineszieren- den Eigenschaften verliert.
Aus diesen Gründen ist es notwendig, gezielt nur die Elektroden 2 allein auf die zum Ablauf der Abscheidung von Feldemitter-Material auf ihnen notwendige Tempe- ratur zu bringen.
Eine erste Möglichkeit, dies zu erreichen, liegt in der Verwendung einer induktiven Heizung.
Wie in Fig.3 mit strichlierten Linien eingetragen, wird der FED dabei von einer Spule 18 umgeben, welche mit einer Wechselspannungsquelle 20 verbindbar ist.
Die Spule 18 baut ein samtliche Bauteile des FED durchsetzendes Wechsel-Magnetfeld auf, wodurch in den elektrisch leitenden Elektroden 2 Wirbelspannungen induziert werden, die zur Aus- bildung von Wirbelströmen innerhalb der Elektroden 2 führen. Diese Wirbelströme erzeugen direkt in den Elektroden 2 Wärme, womit gezielt nur die Elektroden 2 auf die zur Abscheidung von Feld- emitter-Material notwendige Temperatur geheizt werden. Der Effekt der induktiven Beheizung ist umso höher, je höher die Frequenz des Wechsel-Magnetfeldes ist, denn bekanntlich verhält sich die Höhe einer induzierten Spannung (und damit auch die Höhe des von dieser Spannung getrie- benen (Beheizungs-) Stromes) direkt proportional zur Frequenz des Wechsel-Magnetfeldes.
Die Wechselspannungsquelle 20 ist daher vorzugsweise eine Hochfrequenz-Spannungsquelle, welche Frequenzen von grösser 1 kHz erzeugt.
Eine zweite Möglichkeit der selektiven Beheizung der Elektroden 2 liegt darin, sie durch Ver- bindung mit einer Spannungs- oder Stromquelle mit Strom zu beaufschlagen, welcher Strom vom elektrischen Widerstand der Elektroden 2 in Wärme umgesetzt wird.
Die Prozessbedingungen zur Abscheidung von Feldemitter-Material (Trägergasstrom im Raum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 und Heizen der Elektroden 2 auf eine die Abschei- dung erlaubende Temperatur) werden solange aufrecht erhalten, bis sich eine ausreichend dicke
Feldemitter-Schicht auf den Elektroden 2 gebildet hat. Danach wird die Spülung des FED mit dem Trägergas beendet, der Raum zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 evakuiert und abschlie- #end Gaseinlass- und Gasauslassoffnung 16,17 hermetisch dicht verschlossen.
Sollte der Abstand zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 noch grösser sein als der für den ordnungsgemässen Betrieb des FED notwendige Abstand zwischen diesen beiden Komponen- ten, wird dieser Abstand nun auf den Betriebsabstand reduziert, wozu der Glaswulst 12 durch entsprechende Erwärmung erweicht und die beiden Strukturen 1,4 aufeinander zu bewegt werden.
Die Feldemitter 19 müssen - wie eingangs bereits erwähnt - die Eigenschaft haben, unter Ein- fluss eines elektrischen Feldes Elektronen auszusenden. Diese Eigenschaft weisen beispielsweise kohlenstoffhaltige Schichten auf, weshalb die Feldemitter 19 beim erfindungsgemässen Verfahren bevorzugt durch solche kohlenstoffhaltige Schichten gebildet werden, wozu ein kohlenstoffhältiges
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Trägergas zwischen Kathoden- und Anodenstruktur 1,4 eingebracht und aus diesem der Kohlen- stoff auf die Elektroden 2 abgeschieden wird.
Wie eingangs erörtert, weisen die Feldemitter 19 bei einer besonders bevorzugten Ausfüh- rungsform eines FED die Gestalt von Kohlenstoff-Nanotubes auf. Zur Bildung dieser Nanotubes werden die Abscheidebedingungen (Temperatur der Elektroden, Kohlenstoffgehalt im Trägergas, Fliessgeschwindigkeit des Tragergases) so gewählt, dass der Kohlenstoff des Trägergases in Ge- stalt von Nanotubes auf den Elektroden 2 abgeschieden wird.
Die Auswahl dieser Abscheidebedingungen zur Bildung von Kohlenstoff-Nanotubes ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt, sodass sie von einem Fachmann am Gebiet der Abscheide- technik problemlos eingestellt werden können.
Ohne diese Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken wird abschliessend der gesamte Ablauf einer tatsächlich durchgeführten Vorgangsweise zur Erzeugung von aus Kohlenstoff-Nano- tubes bestehenden Feldemittern 19 beschrieben.
Kathoden- und Anodensubstrat 1,4 wurden dabei durch Platten aus PYREX-Glas (=ein Boro- silicat-Glas) gebildet. Die Elektroden 2 wurden aus Platin gebildet, welches Metall durch bekannte Verfahren auf das Kathodensubstrat 1 aufgedampft wurde. Nach dem Verbinden von Kathoden- und Anodensubstrat mit einem Glaswulst 12, wurde der zwischen diesen beiden Substraten verbleibende Raum 15min lang mit Stickstoff gespült.
Danach wurde Acetylen als kohlenstoffhaltiges Trägergas zwischen Kathoden- und Anoden- substrat 1,4 eingebracht, was ebenfalls durch Spülung dieses Zwischenraumes mit diesem Träger- gas durchgeführt wurde. Der Acetylen-Gasstrom wies dabei eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 15 sccm min-1 auf.
Jetzt wurden die Elektroden 2 auf 650 C aufgeheizt, was entsprechend der Erfindung durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 2 durchgeführt wurde Die Höhe dieser Spannung wurde entsprechend der geometrischen Abmessungen, insbesondere der Längen dieser Elektro- den 2 gewählt und kann im Bereich zwischen etwa 5 und 12 Volt liegen. Bei der in einem zweiten Versuch durchgeführten Aufheizung der Elektroden 2 auf induktivem Weg wurde die in Fig.3 dargestellte Spule 18 mit einer Wechselspannung von 2 kV bei einem Strom von 0. 65mA beauf- schlagt.
Beim Erreichen der erwähnten Temperatur von 650 C setzte die Abscheidung von Kohlenstoff auf den Elektroden 2 und damit das Wachstum von Nanotubes auf diesen Elektroden 2 ein, was erkennbar war an der Bildung einer homogenen schwarzen Schicht auf den Elektroden 2. Die erör- terten Prozessbedingungen (Spülung mit Acetylen und Heizen des Substrates auf 650 C) wurden 40 Minuten lang aufrecht erhalten, danach wurde der FED mittels eines Stickstoff-Gasstromes auf
Raumtemperatur abgekühlt.
Die Gaseinlassöffnung 16 und die Gasauslassoffnung 17 wurde nach Abschliessen der Gaszu- fuhr- und -abfuhrleitungen gasdicht verschlossen, was durch Aufschmelzen des Glaswulstes 12 in den Bereichen dieser Öffnungen 16,17 und anschliessendes Auskühlen-Lassen dieser Bereiche durchgeführt wurde.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.