DE69821232T2 - Abstandshalter für feldemissionsvorrichtung - Google Patents

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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Feldemissionsvorrichtung und im Besonderen strukturelle Abstandshalter für Feldemissionsvorrichtungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Strukturelle Abstandshalter für Feldemissionsvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Abstandshalter werden verwendet, um den Einsturz der gegenüberliegenden Platten der Vorrichtung aufgrund der Vakuumbedingungen zwischen ihnen zu verhindern. Eine dieser gegenüberliegenden Platten umfasst eine Kathodenplatte, die Feldemitter, eine Gate-Extraktionselektrode und eine Kathodenelektrode aufweist.
  • In einem Schema nach dem Stand der Technik zum Bereitstellen von Abstandshaltern für Feldemissionsvorrichtungen werden Glasteile auf einer der gegenüberliegenden Platten befestigt. Danach wird die verbleibende gegenüberliegende Platte auf den Abstandshaltern angeordnet. Andere Gehäuseelemente, wie z. B. ein Rahmen, werden zur Verfügung gestellt, um einen evakuierbaren Bereich zu erzeugen. Wenn der evakuierbare Bereich evakuiert wird, werden die gegenüberliegenden Platten durch den atmosphärischen Druck gegen die Abstandshalter gepresst. Dieses Schema nach dem Stand der Technik leidet unter dem Nachteil, dass es die leitenden Leitungen der Vorrichtungskathode nicht vor physischem Schaden und elektrischem Kurzschluss schützt, wenn die Abstandshalter auf die innere Oberfläche der Kathodenplatte drücken.
  • Die EP-A-0 523 702 offenbart eine Flachbildschirmvorrichtung mit elektronenemittierenden Elementen mit kalter Kathode. In anderen Ausführungsformen, d. h. anderen Beispielen nach dem Stand der Technik, werden mehrere Arten von Abstandshalterelementen offenbart. Um eine Ladungsakkumulation auf den Abstandshaltern und das Bilden eines elektrischen Feldes, was die Elektronenbahnen stört, zu verhindern, werden die Abstandshalter aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt oder mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt. Die Abstandshalter bilden "Lücken" in den Schnittpunkten mit den Kathodenleitungen. In einer Ausführungsform, d. h. einem Beispiel nach dem Stand der Technik, hat die Kathodenleitungsstruktur orthogonale Leitungselektroden. In einer anderen Ausführungsform, d. h. einem anderen Beispiel nach dem Stand der Technik, hat die Kathodenleitungsstruktur parallele Leitungselektroden. In diesen Beispielen sind die elektrisch leitenden Abstandshalter nicht in Kontakt mit der Anode.
  • Dementsprechend existiert ein Bedarf an einer verbesserten Feldemissionsvorrichtung, die leitende Leitungen hat, die vor Beschädigung und Kurzschluss aufgrund des durch die strukturellen Abstandshalter ausgeübten Drucks geschützt sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Draufsicht von oben auf eine erste Ausführungsform einer Feldvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 2-2 von 1;
  • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 3-3 von 1;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 4-4 von 1;
  • 5 ist eine Draufsicht von oben auf eine zweite Ausführungsform einer Feldemissionsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 6-6 von 5;
  • 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 7-7 von 5;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der von 3 und 7 einer dritten Ausführungsform einer Feldemissionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 9 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der von 8 einer vierten Ausführungsform einer Feldemissionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Es wird verständlich werden, dass aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung die in den Figuren gezeigten Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet worden sind. Zum Beispiel sind die Dimensionen einiger der Elemente relativ zueinander übertrieben dargestellt. Weiterhin wurden, wo dies für angebracht gehalten wurde, Bezugszeichen in den Figuren wiederholt, um entsprechende Elemente zu kennzeichnen.
  • Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Feldemissionsvorrichtung mit einer Kathodenstruktur, die einen Abstand von der Kante eines Abstandshalters an den Standorten der Kathoden aufweist. Diese Konfiguration hindert die Kante des Abstandshalters daran, während der Evakuierung des Gehäuses physischen oder elektrischen Kontakt aufzunehmen. Somit wird eine Beschädigung der Kathoden und ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Kathoden verringert.
  • 1 ist eine Draufsicht von oben auf eine Feldemissionsvorrichtung 100 gemäß der Erfindung. Die Feldemissionsvorrichtung 100 umfasst ein Substrat 110. Das Substrat 110 besteht aus einem stabilen dielektrischen Material, wie z. B. einer Platte aus Glas. Auf dem Substrat 110 ist eine Vielzahl von Kathoden 120 gebildet. Die Kathoden 120 umfassen Schichten eines leitenden Materials, wie z. B. Molybdän, Aluminium und dergleichen. Die Kathoden 120 sind so konstruiert, dass sie mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) zum Zuführen einer vorbestimmten Spannung verbunden werden können.
  • Die Feldemissionsvorrichtung 100 umfasst weiterhin eine dielektrische Schicht (nicht gezeigt), die durch ein geeignetes Aufbringungsverfahren auf den Kathoden 120 gebildet wird. Die Feldemissionsvorrichtung 100 umfasst außerdem eine Vielzahl von Elektronenemittern 170, die zu den Kathoden 120 benachbart aufgebracht sind. In der Ausführungsform von 1 umfassen die Elektronenemitter 170 konische Emitter, wie z. B. Spindt-Spitzen.
  • Die Feldemissionsvorrichtung 100 umfasst außerdem eine erste Gate-Elektrode 140 und eine zweite Gate-Elektrode 144, die parallel zu der ersten Gate-Elektrode 140 angeordnet ist und zu dieser einen Abstand aufweist. Die erste und zweite Gate-Elektrode 140, 144 bestehen aus einem leitenden Material, wie z. B. Molybdän, Aluminium und dergleichen, das durch Verwenden eines geeigneten Aufbringungs- und Bemusterungsverfahrens aufgebracht und bemustert wird. Sie sind so konstruiert, dass sie mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) zum selektiven Zuführen einer Spannung verbunden werden können, unabhängig von der Spannung an den Kathoden 120. Die erste und zweite Gate-Elektrode 140, 144 überlappen die Kathoden 120 im rechten Winkel. Die Elektronenemitter 170 werden an den Überlappungsbereichen gebildet, so dass die Elektronenemitter 170 selektiv adressiert werden können.
  • Die erste Gate-Elektrode 140 umfasst eine Vielzahl von Verlängerungsstücken, die eine Abstandskontaktschicht 142 definieren. Diese Verlängerungsstücke der ersten Gate-Elektrode 140 erstrecken sich bis in Bereiche zwischen den Kathoden 120 und definieren die obere Schicht einer Vielzahl von Abstands-Pads 130, die ausführlicher unter Bezug auf 2 beschrieben werden. Die Abstands-Pads 130 weisen von den Kathoden 120 einen Abstand auf und sind von ihnen elektrisch isoliert.
  • Die Feldemissionsvorrichtung 100 umfasst weiterhin einen Abstandshalter 150, der durch die Abstands-Pads 130 unterstützt wird. Der Abstandshalter 150 besteht aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Glas, Keramik und dergleichen. Aus darstellerischen Gründen und auf keinen Fall mit der Absicht verbunden, einschränkend zu sein, haben die Abmessungen des Abstandshalters 150 ungefähr die folgenden Werte: 100 Mikrometer Breite, ein Millimeter Höhe und ungefähr 5 Millimeter Länge.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht der Feldemissionsvorrichtung 100 entlang der Schnittlinie 2-2 von 1. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Feldemissionsvorrichtung 100 weiterhin eine Anode 190, die so konstruiert ist, dass sie Elektronen empfängt, die von dem Elektronenemitter 170 emittiert werden. Die Elektronenemitter 170, die Kathoden 120, eine dielektrische Schicht 124, die Abstands-Pads 130 und die erste und zweite Gate-Elektrode 140, 144 umfassen eine Kathodenstruktur 180. Die dielektrische Schicht 124 umfasst eine Schicht aus dielektrischem Material, wie z. B. Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und dergleichen.
  • Die Kathodenstruktur 180 weist durch den Abstandshalter 150 von der Anode 190 einen Abstand auf, um dazwischen einen Zwischenraumbereich 195 zu definieren. Zum leichteren Verständnis wird hierin nur ein Abstandshalter 150 dargestellt. Eine Feldemissionsvorrichtung der Erfindung umfasst jedoch eine ausreichende Anzahl von Abstandshaltern 150, um mechanische Unterstützung zur Verfügung zu stellen, um ei nen Zusammenbruch der Anode 190 und des Substrats 110 zu verhindern.
  • Der Abstandshalter 150 umfasst eine erste Kante 157, die die Anode 190 kontaktiert, und eine zweite Kante 155, die eine leitende Schicht 152 auf sich gebildet hat. Die leitende Schicht 152 umfasst eine Schicht leitenden Materials, wie z. B. Aluminium, Gold, amorphes Silizium, dotiertes amorphes Silizium und dergleichen. Die leitende Schicht 152 ist auf der Abstandskontaktschicht 142 an den Abstands-Pads 130 angeordnet. Während des Betriebs der Feldemissionsvorrichtung 100 werden die Abstands-Pads 130 einem Meer von elektrischer Ladung ausgesetzt. Es ist somit vorteilhaft, die Abstands-Pads 130 mit einer geeigneten stabilen Spannung zu verbinden. In der Ausführungsform von 1 und 2 wird diese stabile Spannung durch die erste Gate-Elektrode 140 durch die Abstandskontaktschicht 142 zur Verfügung gestellt.
  • In der Ausführungsform von 2 umfassen die Abstands-Pads 130 eine Träger-Pad-Schicht 118, die auf dem Substrat 110 aufgebracht ist, eine Kathoden-Pad-Schicht 122, die auf der Träger-Pad-Schicht 118 aufgebracht ist, einen Abschnitt der dielektrischen Schicht 124, der auf der Kathoden-Pad-Schicht 122 aufgebracht ist, und einen Abschnitt der Abstandskontaktschicht 142, der auf dem Abschnitt der dielektrischen Schicht 124 aufgebracht ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der Feldemissionsvorrichtung 100 entlang der Schnittlinie 3-3 von 1. 3 stellt weiterhin die elektrische Isolation der Abstands-Pads 130 von den Kathoden 120 dar.
  • In 3 wird außerdem eine erste Höhe 182 der Kathodenstruktur 180 hc dargestellt, die die Höhe der Kathodenstruktur 180 an den Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 150 ist. Eine zweite Höhe 181 der Kathodenstruktur 180 hp umfasst die Höhe der Kathodenstruktur 180 an den Abstands-Pads 130. Die zweite Höhe 181 ist größer als die erste Höhe 182, so dass oberhalb jeder der Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 150 eine Lücke 187 gebildet wird. In der Ausführungsform von 3 werden die Lücken 187 durch die leitende Schicht 152, die Abstands-Pads 130, und einem ersten Abschnitt 186 der Oberfläche der Kathodenstruktur 180 definiert, der die Kathoden 120 über die Länge des Abstandshalters 150 überlagert. Ein zweiter Abschnitt 188 der Oberfläche der Kathodenstruktur 180 wird durch die Abstandskontaktschicht 142 definiert und ist zwischen den Kathoden 120 an den Abstands-Pads 130 aufgebracht.
  • Bei der Fertigung der Feldemissionsvorrichtung 100 wird der Abstandshalter 150 zwischen der Kathodenstruktur 180 und der Anode 190 angeordnet und dann wird der Zwischenraumbereich 195 evakuiert. Bei der Evakuierung übt der Abstandshalter 150 Druck auf die Kathodenstruktur 180 aus. Die Lücken 187 hindern die zweite Kante 155 des Abstandshalters 150 daran, die dielektrische Schicht 124 zu durchdringen und Kontakt mit den Kathoden 120 aufzunehmen. Auf diese Weise werden ein Kurzschließen zwischen den Kathoden 120 und eine Beschädigung der Kathoden 120 verhindert. Eine Höhe 183 der Lücken 187 hg wird vorbestimmt, um diesen Kontakt zu verhindern, und sie hängt von Faktoren wie z. B. der Rauheit der zweiten Kante 155 des Abstandshalters 150 ab.
  • Beispielhaft und auf keinen Fall mit der Absicht verbunden, einschränkend zu sein, ist in der besonderen Ausführungsform von 3 die Dicke der Träger-Pad-Schicht 118 ungefähr 5000 Angström; die Dicke der Kathoden-Pad-Schicht 122 ungefähr 3000 Angström; die Dicke der dielektrischen Schicht 124 ungefähr 10000 Angström und die Dicke der Abstandskontaktschicht 142 ungefähr 2000 Angström. In diesem besonderen Beispiel ist die zweite Höhe 181 somit ungefähr 20000 Angström, während die erste Höhe 182 13000 Angström beträgt. Die erste Höhe 182 ist gleich der Summe der Dicke der Kathoden 120 und der Dicke der dielektrischen Schicht 124.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht der Feldemissionsvorrichtung 100 entlang der Schnittlinie 4-4 von 1. 4 stellt die Konfiguration der Kathodenstruktur 180 an den Elektronenemittern 170 dar. Ein Trägerwiderstand 160 wird zwischen jedem der Elektronenemittern 170 und dem Abschnitt der Kathoden 120 zur Verfügung gestellt, dem eine Spannung durch eine Spannungsquelle (nicht gezeigt) zur Verfügung gestellt wird. Die Trägerwiderstände 160 bestehen aus einem Widerstandsmaterial, wie z. B. amorphes Silizium, dotiertes amorphes Silizium und dergleichen.
  • Die Konfiguration von 4 wird dadurch realisiert, dass durch Verwenden eines geeigneten Aufbringungs- und Bemusterungsverfahrens zuerst die Trägerwiderstände 160 auf dem Substrat 110 geformt werden. Danach werden die Kathoden 120 aufgebracht. Dann werden die dielektrische Schicht 124 und die erste und zweite Gate-Elektrode 140, 144 gebildet. In der dielektrischen Schicht 124 werden Löcher gebohrt. In diesen Bohrlöchern werden dann die Elektronenemitter 170 gebildet.
  • Während jedem der Schritte des Aufbringungsverfahrens, die verwendet werden, um die Trägerwiderstände 160, die Kathoden 120, die dielektrische Schicht 124 und die erste und zweite Gate-Elektrode 140, 144 zu bilden, wird das Aufbringungsmaterial gleichzeitig an den gewünschten Standorten für die Abstands-Pads 130 aufgebracht. Die Träger-Pad-Schicht 118 wird während der Bildung der Trägerwiderstände 160 und die Kathoden-Pad-Schicht 122 während der Bildung der Kathoden 120 realisiert. Somit ist in der Ausführungsform von 3 die Dicke der Träger-Pad-Schicht 118 gleich der Dicke der Trägerwiderstände 160 und die Dicke der Kathoden-Pad-Schicht 122 gleich der Dicke der Kathoden 120. Die Masken, die verwendet werden, um die Trägerwiderstände 160 und die Kathoden 120 zu bilden, sind geeignet, Material an den gewünschten Standorten für die Abstands-Pads 130 aufzubringen. Die dielektrische Schicht 124 wird als Deckschicht aufgebracht, und die erste Gate-Elektrode 140 wird bemustert, um die Abstandskontaktschicht 142 bei den Abstands-Pads 130 zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise sind keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich, um die Abstands-Pads 130 zu bilden; sie werden während der Verfahrensschritte gebildet, die die anderen Elemente der Feldemissionsvorrichtung 100 bilden.
  • Die Abstands-Pads der Erfindung können jedoch andere Kombinationen von Schichten von Material umfassen. Außerdem können zusätzliche Verfahrensschritte aufgenommen werden, um die Abstands-Pads zu bilden, so dass zusätzliche Höhe und/oder anderes Material eingesetzt werden kann. Zum Beispiel kann nach der Bildung der Trägerwiderstände 160 eine gesonderte Maske eingesetzt werden, um zusätzliches Träger widerstandsmaterial nur an den Standorten der Abstands-Pads aufzubringen. Auf diese Weise wird die Höhe der Abstands-Pads vergrößert. Ein ähnliches Verfahren kann während der Bildung einer oder mehrerer der anderen Schichten eingesetzt werden, die die Abstands-Pads umfassen. Weiterhin kann ein anderes Material, das von den Materialien verschieden ist, die verwendet werden, um die Trägerwiderstände, die Kathoden, die dielektrische Schicht und die Gate-Elektroden zu bilden, verwendet werden, um eine oder mehrere der Schichten zu bilden, die die Abstands-Pads umfassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das dielektrische Material an den Standorten der Abstands-Pads entfernt, sodass die Schichten, die die Abstands-Pads umfassen elektrisch gekoppelt werden. Zusätzlich kann eine Vielzahl von Verfahren eingesetzt werden, um die einzelnen Schichten der Abstands-Pads zu bilden, wie z. B. Beschichten, Abheben, Aufbringen einer Schattenmaske, und dergleichen.
  • Ein Beispiel für ein Abhebungsverfahren umfasst, vor der Bildung der Elektronenemitter und der Gate-Elektroden, die folgenden Schritte: Ätzen durch die dielektrische Schicht an den gewünschten Standorten der Abstands-Pads, Aufbringen einer Abhebungsschicht durch winkeliges Bedampfen auf den dielektrischen Oberflächen, wobei die Standorte der Abstands-Pads nicht definiert werden, Aufbringen eines Abstands-Pad-Materials als eine Deckschicht, und dann Entfernen der Abhebeschicht, so dass das Abstands-Pad-Material von der Oberseite der dielektrischen Schicht entfernt wird und nur an den Standorten der Abstands-Pads übrig bleibt.
  • 57 umfassen jeweils ähnliche Ansichten einer Feldemissionsvorrichtung 200 gemäß der Erfindung wie die von 13. In der Ausführungsform von 57 wird eine Abstandskontaktschicht 185 zur Verfügung gestellt, die von einer Vielzahl von Gate-Elektroden 144 isoliert ist und von diesen einen Abstand aufweist. Die Abstandskontaktschicht 185 umfasst ein leitendes Material, das so konstruiert ist, dass es mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) zum Bereitstellen einer Spannung verbunden werden kann. Diese Spannungsquelle ist von der Spannungsquelle verschieden, die mit den Gate-Elektroden 144 und den Kathoden 120 verbunden ist, so dass die Spannung auf der Abstandskontaktschicht 185 unabhängig gesteuert werden kann.
  • 5 ist eine Draufsicht von oben auf die Feldemissionsvorrichtung 200 und stellt die Gate-Elektroden 144, die Abstandskontaktschicht 185 und eine Vielzahl von Abstands-Pads 230 dar, deren Oberseiten durch die Abstandskontaktschicht 185 definiert werden.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht der Feldemissionsvorrichtung 200 entlang der Schnittlinie 6-6 von 5. Die Abstandskontaktschicht 185 kann während der Aufbringung der Gate-Elektroden 144 gebildet werden. Das Material, das verwendet wird, um die Gate-Elektroden 144 zu bilden, wird weiter bemustert, um die Abstandskontaktschicht 185 zu definieren und kann Molybdän umfassen. Alternativ kann ein zusätzlicher Schritt eingesetzt werden, um die Abstandskontaktschicht 185 zu bilden.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht der Feldemissionsvorrichtung 200 entlang der Schnittlinie 7-7 von 5. In der Ausführungsform von 57 erstreckt sich die Abstandskontaktschicht 185 fortlaufend entlang der Länge des Abstandshalters 150, so dass die Abstandskontaktschicht 185 einen ersten Abschnitt 286 der Oberfläche der Kathodenstruktur 280 definiert. Durch die leitende Schicht 152 des Abstandshalters 150, den ersten Abschnitt 286 der Oberfläche der Kathodenstruktur 280 und durch die Abstands-Pads 230 wird eine Vielzahl von Lücken 287 definiert. Der erste Abschnitt 286 der Oberfläche der Kathodenstrukturen 280 wird durch die Abstandskontaktschicht 185 definiert und überlagert die Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 150.
  • In der Ausführungsform von 57 umfassen die Abstands-Pads 230 die Träger-Pad-Schicht 118, die Kathoden-Pad-Schicht 122, einen Abschnitt der dielektrischen Schicht 124, und einen Abschnitt der Abstandskontaktschicht 185, der einen zweiten Abschnitt 288 der Oberfläche der Kathodenstruktur 280 definiert. Der zweite Abschnitt 288 ist zwischen den Kathoden 120 aufgebracht. Für die Ausführungsform, bei der die Abstandskontaktschicht 185 während der Aufbringung der Gate-Elektroden 144 gebildet wird, wird eine zweite Höhe 281 hp der Kathodenstruktur 280 an den Abstands-Pads 230 auf die gleiche Weise berechnet wie unter Bezug auf die Abstands-Pads 130 von 2 beschrieben. Eine erste Höhe 282 hc der Kathodenstruktur 280 an den Kathoden 120 wird durch die Dicken der Kathoden 120, der dielektrischen Schicht 124 und der Abstandskontaktschicht 185 definiert, deren Summe ungefähr 15000 Angström ist. Auf diese Weise ist eine Höhe 283 hg der Lücken 287 ungefähr 5000 Angström.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der von 3 und 7 einer Feldemissionsvorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Feldemissionsvorrichtung 300 umfasst einen Abstandshalter 350, der eine Vielzahl von Abstandsrillen 359 hat. Die Abstandsrillen 359 werden durch eine zweite Kante 355 des Abstandshalters 350 definiert. Eine erste Kante 357 des Abstandshalters 350 stellt einen Kontakt mit der Anode 190 her. Die Abstandsrillen 359 überlagern die Kathoden 120.
  • Der Abstandshalter 350 umfasst eine Rippe aus einem harten dielektrischen Material, wie z. B. einem Glas. Die Abstandsrillen 359 können durch Sägen in einer der Kanten der Rippe aus dem harten dielektrischen Material durch Verwenden einer Diamantsäge geformt werden.
  • Die Feldemissionsvorrichtung 300 umfasst eine Kathodenstruktur 380, die ähnlich wie die Kathodenstrukturen 180, 280 jeweils der Feldemissionsvorrichtungen 100 und 200 konfiguriert sind, mit der Ausnahme, dass sie keine Abstands-Pads umfasst. Stattdessen umfassen die Regionen der Kathodenstruktur 380 zwischen den Kathoden 120 Abschnitte der dielektrischen Schicht 124 und Abschnitte der Abstandskontaktschicht 385. Die Abstandskontaktschicht 385 wird auf eine Weise gebildet, die unter Bezug auf die Abstandskontaktschicht 185 von 5 beschrieben wurde. Alternativ kann eine Abstandskontaktschicht, wie z. B. die unter Bezug auf 14 beschriebene Abstandskontaktschicht 142, eingesetzt werden. Auf der zweiten Kante 355 wird eine leitende Schicht 352 auf eine Weise gebildet, wie unter Bezug auf die leitende Schicht 152 von 17 beschrieben.
  • Ein erster Abschnitt 386 der Oberfläche der Kathodenstruktur 380 überlagert die Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 350 und wird durch die Abstandskontaktschicht 385 definiert; ein zweiter Abschnitt 388 der Oberfläche der Kathodenstruktur 380 wird zwischen den Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 350 aufgebracht und wird ebenso durch die Abstandskontaktschicht 385 definiert. Die leitende Schicht 352 nimmt an dem zweiten Abschnitt 388 physischen Kontakt mit der Oberfläche der Kathodenstruktur 380 auf. Die Abstandsrillen 359 und der erste Abschnitt 386 der Oberfläche der Kathodenstruktur 380 definieren eine Vielzahl von Lücken 387, die die Kathoden 120 überlagern. Die Lücken 387 haben eine Höhe 383 hg, die ausreicht, um während der Evakuierung der Feldemissionsvorrichtung 300 einen Kontakt zwischen der zweiten Kante 355 des Abstandshalters 350 und den Kathoden 120 zu verhindern. Die maximale Höhe der Kathodenstrukturen 380 entlang der Länge des Abstandshalters 350 ist gleich einer ersten Höhe 382 hc der Kathodenstruktur 380 an den Kathoden 120.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der von 8 einer Feldemissionsvorrichtung 400 gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform von 9 hat eine Kathodenstruktur 480 eine Abstandskontaktschicht 485, die weiterhin eine Vielzahl von Ball-Bumps 410 hat. Die Ball-Bumps 410 werden auf der Abstandskontaktschicht 385 zwischen den Kathoden 120 aufgebracht und definieren einen zweiten Abschnitt 488 der Oberfläche der Kathodenstrukturen 480. Der zweite Abschnitt 488 der Oberfläche der Kathodenstruktur 480 wird zwischen den Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 150 aufgebracht. Die Ball-Bumps 410 umfassen Ablagerungen aus Metall, wie z. B. Gold, Aluminium, und dergleichen. Die Ball-Bumps 410 werden durch thermische Kompressionsverfahren mit der Abstandskontaktschicht 385 und der leitenden Schicht 152 des Abstandshalters 150 gebondet. Wie in 9 weiter dargestellt, wird durch die Ball-Bumps 410, die leitende Schicht 152 und den ersten Abschnitt 386 der Oberfläche der Kathodenstruktur 480 eine Vielzahl von Lücken 487 definiert. Eine Höhe 483 der Lücken 487 kann durch ein Einstellen der Größe der sich ballartig erhebenden Anschlüsse 410 gesteuert werden. Die Kathodenstruktur 480 hat an den Kathoden 120 entlang der Länge des Abstandshalters 150 eine erste Höhe 382 hc. Die Kathodenstruktur 480 hat außerdem eine zweite Höhe 481 hp an den sich ballartig erhebenden Anschlüssen 410. Die zweite Höhe 481 ist größer als die erste Höhe 382.

Claims (5)

  1. Feldemissionsvorrichtung (100, 200) umfassend: eine Anode (190) mit einer Hauptoberfläche; ein Substrat (110) mit einer Hauptoberfläche; eine Kathodenstruktur (180) mit einem Elektronenemitter (170), einer ersten Kathode (120), einer zweiten Kathode (120) und einer Oberfläche, wobei die erste und die zweite Kathode (120) auf der Hauptoberfläche des Substrats (110) angeordnet sind und wobei die Oberfläche der Kathodenstruktur (180) einen ersten Abschnitt (186) aufweist, der über der ersten und der zweiten Kathode (120) liegt, und einen zweiten Abschnitt (188) aufweist, der sich zusammen mit dem ersten Abschnitt (186) erstreckt und zwischen der ersten und der zweiten Kathode (120) und einer Abstandskontaktschicht (142) angeordnet ist, wobei der zweite Abschnitt (188) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) durch die Abstandskontaktschicht (142) definiert ist; wobei die Oberfläche der Kathodenstruktur (180) einen Abstand von der Hauptoberfläche der Anode (190) aufweist, um dazwischen einen Zwischenraumbereich (195) zu definieren; einen Abstandshalter (150), der in dem Zwischenraumbereich (195) angeordnet ist und einen ersten nichtleitenden Rand (157) und einen zweiten nichtleitenden Rand (155) aufweist, wobei der erste nichtleitende Rand (157) die Hauptoberfläche der Anode (190) berührend angeordnet ist und der Elektronenemitter (170) der Kathodenstruktur (180) einen Abstand von dem zweiten nichtleitenden Rand (155) des Abstandshalters (150) aufweist; und eine leitende Schicht (152), die auf dem zweiten nichtleitenden Rand (155) des Abstandshalters (150) angeordnet ist, wobei die leitenden Schicht (152) die Abstandskontaktschicht (142) an dem zweiten Abschnitt (188) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) berührend angeordnet ist, wobei die leitende Schicht (152) und der erste Abschnitt (186) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) eine erste Lücke (187), die über der ersten Kathode (120) liegt, und eine zweite Lücke (187) definieren, die über der zweiten Kathode (120) liegt, wobei die erste und die zweite Lücke (187) einen physikalischen und elektrischen Kontakt zwischen der leitenden Schicht (152) des Abstandshalters (150) und der ersten und zweiten Kathode (120) verhindern.
  2. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstandhalter (350) weiterhin erste und zweite Abstandsvertiefungen (359) enthält, die durch den zweiten Rand (355) des Abstandshalters (350) definiert sind, wobei die erste Abstandsvertiefung (359) über der ersten Kathode (120) liegt und die zweite Abstandsvertiefung (359) über der zweiten Kathode (120) liegt.
  3. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kathodenstruktur (480) weiterhin einen sich ballenartig erhebenden Anschluss (410) aufweist, der zwischen der ersten und der zweiten Kathode (120) angeordnet ist und den zweiten Abschnitt (488) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) bildet und wobei der erste Abschnitt (386) der Ober fläche der Kathodenstruktur (480) eine erste Höhe (382) von der Hauptoberfläche des Substrats (110) aufweist und der zweite Abschnitt (488) der Oberfläche der Kathodenstruktur (480) eine zweite Höhe (481) von der Hauptoberfläche des Substrats (110) aufweisen, wobei die zweite Höhe (481) größer ist als die erste Höhe (382).
  4. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kathodenstruktur (180) weiterhin ein Abstands-Pad (130) aufweist, das zwischen der ersten und der zweiten Kathode (120) angeordnet ist und den zweiten Abschnitt (188) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) definiert, und wobei der erste Abschnitt (186) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) eine erste Höhe (182) von der Hauptoberfläche des Substrats (110) und der zweite Abschnitt (188) der Oberfläche der Kathodenstruktur (180) eine zweite Höhe von der Hauptoberfläche des Substrats (110) aufweisen, wobei die zweite Höhe (181) größer ist als die erste Höhe (182).
  5. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kathodenstruktur (180) weiterhin eine dielektrische Schicht (124) enthält, die auf der ersten und der zweiten Kathode (120) angeordnet ist, und wobei der Abstands-Pad (130) eine Träger-Pad-Schicht (118), die auf der Hauptoberfläche des Substrats (110) angeordnet ist, eine Kathoden-Pad-Schicht (122), die auf der Träger-Pad-Schicht (118) angeordnet ist, und einen Abschnitt der dielektrischen Schicht (124) aufweist, die auf der Kathoden-Pad-Schicht (122) angeordnet ist.
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