Способ изготовления многоострийных катодов для вакуумных люминесцентных экранов Советский патент 1985 года по МПК H01J29/04 H01J1/304 H01J9/02 

Изобретение относится к технологии изготовления устройств отображения информации, в частности вакуумных люминесцентных индикаторов и экранов для них, которые используются в различных областях техники для отображения информации.

Известен способ изготовления вакуумного телевизионного экрана, состоящего из двух обкладочных пластин, на внутренней поверхности лицевой пластины которого расположен слой люминофора. В экране имеется матрица, состоящая из эмиттеров (автоэлектронных катодов острийного типа) с низким порогом эмиссии. Эмиттеры расположены рядами и ориентированы таким образом, что электронный поток с них направлен в сторону люминесцентного слоя. Имеется вторая система анодных электродов, изолированная от первой и пересекающаяся с ней. Наличие автоэлектронных (АЭ) катодов обеспечивает низкую потребляемую мощность, больщую скорость развертки по элементам экрана, мгновенное время готовности 1.

Однако использование автоэлектронных катодов на основе одиночных острий приводит к наличию разброса эмиссионного тока, обусловленного неизбежной (при существующих методах изготовления катодов) неоднородностью геометрии отдельных острий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления многоострийных катодов для вакуумных люминесцентных экранов, включающий операции размещения в корпусе экрана острий - подложек катодов и расположенных против них анодов, пропускания через зазор между электродами паров гексакарбонилов тугоплавких металлов и формирования на вершинах подложек многоострийных катодов в виде нитевидных кристаллов в униполярном разряде между анодом и катодом путем подачи на электроды постоянного напряжения, при реализации которого раздельно оформляют каждый многоострийный катод 2.

Этот способ также не обеспечивает малого разброса характеристик от катода к катоду. Кроме того, он не обеспечивает высокой производительности.

Цель изобретения - снижение времени изготовления катодов многоячеечных экранов и разброса характеристик катодов от ячейки к ячейке.

Цель достигается тем, что согласно спосоду изготовления многоострийных катодов для вакуумных люминесцентных экранов, включающему операции размещения в корпусе экрана острий-подложек катодов и расположенных против них анодов, пропускания через зазор между электродами паров гексакарбонилов тугоплавких металлов

И формирования на верщинах подложек многоострийных катодов в виде нитевидных кристаллов в униполярном разряде между анодом и катодом путем подачи на электроды постоянного напряжения, формирование многоострийных катодов осуществляют одновременно в группе ячеек экрана, содержащей нерколько подгрупп, при этом подачу напряжения на подложки катодов каждой подгруппы осуществляют через индивидуальный токоограничивающий резистор.

На фиг. 1 представлена схема электрического питания при формировании многоострийных катодов; на фиг. 2 - величина разрядного напряжения в отдельных ячейках в зависимости от времени формирования.

Способ изготовления экрана реализуется следующим образом.

Основа прибора - система параллельно расположенных полосовых катодных электродов с остриями, служащими подложкой для формирования на них «кустов дендритов - может быть изготовлена любыми доступными методами с использованием фотолитографии и электрохимического травления, напыления в вакууме, направленного выращивания кристаллов и т. д.

При изготовлении экспериментального образца прибора катодные пластины крепились к диэлектрической матрице. К ним в отверстиях диэлектрической матрицы приваривались отрезки вольфрамовой проволоки. Собранные катодные узлы погружались в раствор полистирола таким образом, что основания отрезков вольфрамовой проволоки до необходимой высоты защищались пленкой полистирола. Затем электрохимическим травлением получали острия на необходимой глубине в отверстиях матрицы. После удаления защитного слоя полистирола осуществлялась сборка экрана. Собранная система электродов с диэлектрическими матрицами помещалась между обкладочными пластинами и боковые зазоры между ними герметизировались. При этом через зазоры выводились концы анодных и катодных электродов и вывод от токопроводящей пленки люминесцентного экрана. В нижней обкладочной пластине предусмотрены два отверстия, расположенных в углах по диагонали, к которым приклеивались щтенгели. Через один из штенгелей прибор напаивался на откачной пост, к другому подсоединялась система напуска гексакарбонила вольфрама. Такая система пропускания пара W(CO)g по диагонали при формировании катода способствовола равномерному распределению его по ячейкам прибора. Откачка и обезгаживание прибора проводились по технологии, принятой в электровакуумной промышленности. При этом прогрев прибора для обезгаживания осуществлялся с учетом термостойкости состава, герметизирующего баллон.

Формирование катодов производилось в собранном приборе на этапе его откачки. Для этого в системе создавалось давление паров W(CO)6 10 торр при непрерывной прокачке прибора.

Непрерывная прокачка рабочего газа по диагонали прибора обеспечивает равномерное поступление его ко всем ячейкам прибора и удаление продуктов реакции из объема прибора. При формировании к электродам прибора подключался источник питания (фиг. 1). Формирование катодов проводилось рядами в группе ячеек с подгруппами ячеек, составляющих ряд. Это существенно ускоряет время формирования катодов всего прибора по сравнению с известными способами формирования поэлементно. Для этого одновременно к каждой катодной шине (фиг. 1) через ограничительные сопротивления R огу подключался минус источника питания, а к анодам прибора поочередно - плюс источника. Такая схема обеспечивает надежное зажигание разряда при формировании катодов в каждой ячейке ряда несмотря на возможный значительный разброс их по напряжению зажигания разряда, обусловленный технологической неоднородностью геометрии в ячейках. При условии выбора ограничительных сопротивлений на уровне 12-15 МОм достигается высокая однородность катодов по эмиссии.

Величина ограничительного сопротивления в разрядной цепи при формировании катодов определяет ток через разрядный промежуток и падение напряжения на нем, а следовательно, и скорость подвода «строительного материала к растущему «кусту. При этом, если скорость поступления атомов вольфрама к месту роста острия велика (в примере Ror()l2 МОм), то формируется куст из нитевидных кристаллов (НК) больщого диаметра, что приводит к повышению потенциала возбуждения АЭ эмиссии. Поэтому для получения более низковольтных эмиттеров необходимо увеличивать Rorp так, как при этом снижается напряжение горения разряда к концу формирования катода, а оно соответствует потенциалу возбуждения АЭ эмиссии. Это связано с тем, что ионизация пара (СО)5 производится автоэлектронами, и он подводится к местам эмиссии, приводит к росту НК на них и появлению новых центров эмиссии, поэтому падение напряжения на разрядном промежутке и есть порог АЭ эмиссии.

Снижение скорости поступления атомов к месту роста «куста (Ног{1 15 МОм) приводит к росту очень тонких НК, увеличению цх внутреннего сопротивления протекающему току и их взрыву, а следовательно, к нестабильности и неустойчивости тока АЭ эмиссии в процессе работы. Кроме того, изза малой скорости подвода материала к

0 месту роста возрастает время формирования катода. Поэтому существует оптимальная величина ограничительных сопротивлений для получения низковольтных эмиттеров со стабильным устойчивым уровнем

5 эмиссии. Время формирования катода определяется моментом достижения падения напряжения до величины 250-300 В и составляет 8-10 мин. Кроме того, как видно из фиг. 2, при выборе Rorp 12-15 МОм разброс по напряжению снижается до

0 AU 10-30 В. Это можно объяснить тем, что в нашем случае (Rorp 12-15 МОм) режи.м формирования позволяет автоматически замедлять рост при достижении «кустом заданных геометрических параметров, опредатяющих ток эмиссии и напряжение

возбуждения, независимые от исходного разброса параметров ячейки. Таким образом, в случае реализации изобретения достигается высокая однородность эмиссии и по всему индикаторному полю.

2 ff 6 8 W i,MUH Фиг.2

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГООСТРИЙНЫХ КАТОДОВ ДЛЯ ВАКУУМНЫХЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЭКРАНОВ, включающий операции размещения в корпусе экрана острий-подложек катодов и расположенных против них анодов. . пропускания через зазор между электродами паров гексакарбонилов тугоплавких металлов и формирования на верщинах подложек многоострийных катодов в виде нитевидных кристаллов в униполярном разряде между анодом и катодом путем подачи на электроды постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью снижения времени изготовления катодов многоячеечных экранов и разброса характеристик катодов от ячейки к ячейке, формирование многоострийных катодов осуществляют одновременно в группе ячеек экрана, содержащей несколько подгрупп, при этом подачу напряжения на подложки катодов каждой подгруппы осуществляют через индивидуальный токоограничивающий резистор. Катоды ,-