FR2736203A1 - Dispositif d'affichage a emission de champ lateral et procede de fabrication de ce dernier - Google Patents

Abstract

Dispositif d'affichage à émission de champ latéral dans lequel une cathode (313) et une anode (315) sont agencées latéralement en matrice, et procédé de fabrication de ce dernier, puisque la micropointe (313a) est formée pour être pointue par attaque par ions réactifs, le rendement de l'émission d'électrons est meilleur qu'avec une extrémité en coin. Aussi, puisque la focalisation d'un faisceau d'électrons est précisément maîtrisée, un pilotage à basse tension est possible. De plus, puisque la première électrode de commande (314a) est disposée au-dessus de la cathode (313) et que l'anode (315) est formée pour être plus élevée que la seconde électrode de commande (314b), une commande de trace d'un faisceau d'électrons émis à partir de la micropointe (313a) est aisée et l'efficacité de focalisation du faisceau d'électrons émis vers l'anode (315) est améliorée.

Description

DISPOSITIF D'AFFICHAGE A EMISSION DE CHAMP LATERAL ET
PROCEDE DE FABRICATION DE CE DERNIER
La présente invention se rapporte à un dispositif d'affichage d'image du type plat, et plus particulièrement, à un dispositif d'affichage à émission de champ latéral dans lequel la cathode et l'anode sont agencées en matrice, de façon latérale, et à un procédé de fabrication de ce dernier.

A l'heure actuelle, un dispositif d'affichage d'image du type plat est en cours de développement en tant que dispositif d'affichage d'image pour une télévision murale ou une HDTV (télévision à haute définition). En tant que dispositif d'affichage du type plat de cette sorte, il y a le dispositif d'affichage à cristaux liquides, le panneau d'affichage à plasma et le dispositif d'affichage à émission de champ. Parmi ceuxci, le dispositif d'affichage à émission de champ attire beaucoup l'attention à cause de son écran plus lumineux et de sa consommation de courant plus faible.

La figure 1 représente une vue en coupe d'une partie d'un dispositif d'affichage classique à émission de champ vertical. En se référant au dessin, une pluralité de cathodes 12 sont formées en une forme de bande sur un substrat de verre 11. Une pluralité de micropointes 14, pour émettre un faisceau d'électrons, sont formées en une matrice sur les cathodes 12. Une couche isolante 13, qui enferme les micropointes 14, est formée sur la cathode 12. Une pluralité d'électrodes de commande 15, qui sont formées par rapport aux cathodes 12, sont disposées sur la couche isolante 13 et ont une ouverture 16 de part et d'autre de laquelle un champ électrique est induit audessus de chaque micropointe 14.

Dans un procédé de fabrication du dispositif d'affichage à émission de champ vertical ayant une structure de ce type, c'est-à-dire un processus de formation d'une matrice de micropointes de plusieurs dizaines de nm, un processus hautement microscopique, de l'ordre submicrométrique, est nécessaire pour un processus d'attaque selon la taille de pointe (rayon) et la taille d'ouverture de l'électrode de commande. A savoir, si la finesse de la micropointe n'est pas maintenue de façon uniforme, il peut y avoir un problème dans l'affichage d'une image uniforme. Ainsi, la maintenance d'une uniformité tout au long du processus de fabrication est nécessaire pour obtenir une finesse uniforme de la micropointe.

Aussi, dans le dispositif d'affichage à émission de champ vertical, il est difficile d'établir un alignement
RVB (Rouge, Vert, Bleu) dans un processus de revêtement d'une matière fluorescente étant donné que les électrons émis, dus à un effet de champ électrique formé sur la micropointe, heurtent la matière fluorescente pour émettre de la lumière. De plus, étant donné que le présent dispositif d'affichage adopte un procédé de transmission de lumière, une image claire peut être vue seulement lorsque la matière fluorescente elle-même est fine, ce qui provoque une difficulté dans le processus de revêtement de matière fluorescente.

Pour surmonter les défauts précédemment mentionnés, un dispositif d'affichage classique à émission de champ latéral, comme le montre la figure 2, est suggéré. En se référant à la figure 2, le dispositif d'affichage comprend une cathode 23 ayant des extrémités pointues 23a, en forme de coin, sur un substrat 21, une électrode de commande 24 et une anode 25. La cathode 23, l'électrode de commande 24 et l'anode 25 sont respectivement disposées parallèlement à une distance fixée, de façon latérale, sur les couches isolantes 22a, 22b et 22c. La vue de dessus d'une extrémité du dispositif d'affichage à émission de champ latéral est une forme triangulaire, comme le montre la figure 3A.

Le procédé de fabrication du dispositif d'affichage à émission de champ latéral ayant une structure de ce type va maintenant être décrit.

La cathode 23 ayant la micropointe en forme de coin 23a de la figure 2 est formée en déposant respectivement du métal pour la cathode, l'électrode de commande et l'anode, après croissance d'une matière isolante sur le substrat 21, et en attaquant le dépôt en utilisant un procédé d'attaque par ions réactifs. Ensuite, l'électrode de commande 24 et l'anode 25 sont formées de la même façon, et la matière isolante cultivée subit une formation de motifs en les utilisant comme un masque.

Cependant, il y a une limite à rendre la micropointe métallique 23a pointue en utilisant seulement le procédé d'attaque par ions réactifs après que le film de métal a été déposé, comme précédemment décrit. C'est-à-dire que, comme le montre la figure 3B, de quelque manière que le coin soit affiné, la partie d'extrémité est une ligne 26, non un point. Ainsi, quand une tension de polarisation est appliquée entre la micropointe en forme de coin 23a et l'électrode de commande 24, l'effet de champ électrique ne peut pas être fortement obtenu. Ainsi, l'émission d'électrons est petite et le courant de fuite augmente à cause d'électrons parasites 27 étant donné que l'anode 25 est disposée sur le même plan que celui de la micropointe en forme de coin 23a.Pour cette raison, la tension de polarisation appliquée à l'électrode de commande devrait être relativement grande, et une structure, par laquelle un flux d'électrons peut être concentré, est nécessaire pour faciliter l'émission des électrons avec une faible tension de polarisation.

Pour résoudre les problèmes précédents, un objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral possédant des micropointes, qui permet une émission uniforme d'électrons, qui facilite la formation d'un film fluorescent pour un dispositif d'affichage et qui rend l'émission d'électrons aisée avec une faible tension de polarisation.

Par conséquent, pour atteindre l'objectif précédent, on propose un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un premier mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un substrat inférieur, une cathode ayant une pluralité de micropointes dont les parties supérieures sont formées, de façon latérale, sur le substrat inférieur, une couche isolante formée sur la cathode en étant écartée des micropointes d'une distance prédéterminée, une pluralité d'anodes formées sur la couche isolante en étant écartées des micropointes d'une distance fixée, et une matière fluorescente revêtue sur les anodes, dans lequel chacune des micropointes de la cathode est formée pour avoir une surface inclinée prédéterminée par rapport à une surface latérale du substrat.

Dans la présente invention, on préfère que la cathode soit formée de Si, que l'angle d'inclinaison soit de 600 à 750 et que les anodes soient formées d'une matière sélectionnée à partir du groupe constitué par le chrome (Cr) et le molybdène (Mo).

Pour atteindre l'objectif précédent, on propose un procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon le premier mode de réalisation de la présente invention, qui comprend les étapes de formation d'un premier masque sur une couche de semiconducteur, la formation d'une partie formant micropointe en effectuant une attaque directionnelle, à un angle prédéterminé, en utilisant le premier masque, par un procédé d'attaque par ions réactifs, l'attaque du premier masque et la formation d'un film d'oxyde sur une surface de la couche de semiconducteur où la partie formant micropointe est formée, la formation d'une anode en déposant et en faisant subir une formation de motifs à un métal prédéterminé sur le film d'oxyde formé sur une surface inférieure de la cathode, l'enlèvement du film d'oxyde sur la partie formant micropointe, laissant le film d'oxyde sur la partie inférieure de la cathode en tant que couche isolante en utilisant l'anode en tant que second masque, le revêtement d'une matière fluorescente sur l'anode, et le montage de la couche de semiconducteur, avec la cathode et l'anode, sur un substrat de verre.

Dans la présente invention, on préfère que le premier masque soit formé de chrome (Cr), que l'attaque anisotrope directionnelle soit effectuée à un angle de 600 à 750 par rapport à une surface latérale de la cathode, que le second masque soit formé d'une matière sélectionnée à partir du groupe constitué par le chrome (Cr) et le molybdène (Mo) et que la matière fluorescente adhère par un procédé d'électrophorèse.

Pour atteindre l'objectif précédent, on propose un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un second mode de réalisation de la présente invention, comprenant un substrat, une cathode ayant une pluralité de micropointes rendues latéralement pointues, formées sur le substrat, une électrode de commande formée sur le substrat, l'électrode de commande étant écartée des micropointes d'une distance fixée, une anode formée au sommet d'une couche isolante sur le substrat, l'anode étant écartée de l'électrode de commande par rapport aux micropointes, dans lequel chacune des micropointes comprend une partie ayant une forme de corps polygonal comportant une partie formant pointe en forme d'épieu par rapport à l'électrode de commande.

Dans la présente invention, on préfère qu'une surface inclinée de la partie formant pointe de chaque micropointe soit formée pour avoir un angle de 600 à 750 par rapport à une surface du substrat.

Pour atteindre l'objectif précédent, on propose un procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon le second mode de réalisation de la présente invention, qui comprend les étapes de formation d'une couche de silicium sur un substrat, la formation d'un masque en forme de pentagone ayant une partie pointue en déposant du métal sur la couche de silicium et en faisant subir une formation de motifs au métal déposé, la formation d'une micropointe ayant une partie formant pointe en forme d'épieu sur la couche de silicium par une attaque anisotrope en utilisant le masque, l'enlèvement du masque, la formation d'une couche isolante sur la totalité de la surface du substrat où la micropointe est formée, la formation d'une électrode de commande et d'une anode sur la couche isolante écartée, de façon latérale, de la micropointe, et l'attaque, de manière sélective, de la couche isolante en utilisant l'électrode de commande et l'anode en tant que masques.

Dans la présente invention, on préfère que le masque soit formé d'aluminium (Al) et que l'étape de formation de micropointe comprenne les étapes de formation d'une structure de micropointe par attaque anisotrope de la couche de silicium dans un sens vers le bas, à la verticale, par un procédé d'attaque par ions réactifs utilisant un plasma Coq/02 et la formation de la partie formant pointe de la structure de micropointe en une forme de pointe en épieu par une attaque anisotrope de la structure de micropointe à un angle de 600 à 750 par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs (RIBE) utilisant un plasma CF4/02.

Dans la présente invention, on préfère également que la couche isolante soit formée en déposant un film de
SiO2, que l'électrode de commande et l'anode soient formées par un procédé d'arrachement, qu'un procédé d'attaque à l'acide soit utilisé dans l'étape d'attaque sélective et que le masque d'Al soit enlevé par un procédé d'attaque à l'acide.

Pour atteindre l'objectif précédent, on propose un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un substrat, une cathode ayant une pluralité de micropointes, rendues pointues dans une direction latérale sur le substrat, chacune d'elles étant formée pour avoir une forme d'extrémité en épieu pour émettre, de ce fait, des électrons en provenance d'un point de signal, une première électrode de commande formée sur la cathode avec une première couche isolante interposée entre elles, une seconde électrode de commande formée sur le substrat, la seconde couche isolante étant interposée entre elles, et une anode formée sur le substrat, la troisième couche isolante interposée entre elles étant séparée de la seconde électrode de commande dans une direction latérale.

Dans la présente invention, on préfère que la micropointe comprenne une partie en forme de corps polygonal comportant une partie formant pointe en forme d'épieu, qu'une surface inclinée de la partie formant pointe de chaque micropointe soit formée pour avoir un angle prédéterminé et que l'anode soit formée pour être plus élevée que la seconde électrode de commande.

Pour atteindre l'objectif précédent, on propose un procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon le troisième mode de réalisation de la présente invention, qui comprend les étapes de formation d'une couche de silicium sur un substrat, la formation d'un masque en forme de pentagone ayant une partie pointue en déposant du métal sur la couche de silicium et en faisant subir une formation de motifs au métal déposé, la formation d'une micropointe ayant une partie formant pointe en forme d'épieu sur la couche de silicium par une attaque anisotrope en utilisant le masque, l'enlèvement du masque, la formation d'une couche isolante inférieure sur la totalité de la surface du substrat où la micropointe est formée, la formation d'une couche isolante supérieure sur la couche isolante inférieure, la formation d'une anode sur la couche isolante supérieure écartée, de façon latérale, de la micropointe, l'attaque, de manière sélective, de la couche isolante supérieure en utilisant l'anode en tant que masque, la formation de première et seconde électrodes de commande au sommet de la couche isolante inférieure dans laquelle la première électrode de commande est formée au-dessus des micropointes et la seconde électrode de commande est formée entre la première électrode de commande et l'anode, et l'attaque, de manière sélective, de la couche isolante inférieure en utilisant les première et seconde électrodes de commande et l'anode en tant que masques.

Dans la présente invention, on préfère que le masque soit formé d'aluminium (Al), que l'étape de formation de micropointe comprenne les étapes de formation d'une structure de micropointe par attaque anisotrope de la couche de silicium dans un sens vers le bas, à la verticale, par un procédé d'attaque par ions réactifs utilisant un plasma Coq/02 et la formation de la partie formant pointe de la structure de micropointe en une forme de pointe en épieu par une attaque anisotrope de la structure de micropointe à un angle de 600 à 750 par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs (RIBE) utilisant un plasma CF4/02.

Dans la présente invention, on préfère également que la couche isolante inférieure soit formée en déposant un film d'oxyde de SiO2 et que la couche isolante supérieure soit formée en déposant du nitrure par des moyens d'évaporation chimique renforcée au plasma.

Les objectifs et avantages précédents de la présente invention vont devenir plus évidents en décrivant, de façon détaillée, un mode de réalisation préféré de cette dernière en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 est une coupe verticale représentant un dispositif d'affichage à émission de champ latéral
la figure 2 est une vue en perspective représentant, de manière schématique, un dispositif d'affichage à émission de champ latéral
la figure 3A est une vue en plan représentant une partie formant micropointe du dispositif d'affichage à émission de champ latéral représenté à la figure 2
la figure 3B est une vue pour expliquer les angles de projection des électrons émis à partir d'une partie formant pointe de la micropointe du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 2
la figure 4 est une coupe verticale représentant une cellule unitaire d'un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la présente invention
les figures 5A à 5H sont des coupes verticales représentant chaque étape du processus de fabrication du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 4
la figure 6 est une vue en perspective représentant, de manière schématique, un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention
la figure 7A est une vue en plan représentant le dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 6
les figures 7B à 7D sont des coupes verticales représentant chaque étape du processus de fabrication d'une partie formant micropointe du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 6
les figures 7E à 7F sont des coupes verticales représentant chaque étape du processus de fabrication d'une électrode de commande et d'une anode du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 6
la figure 8 est une vue en perspective d'un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon encore un autre mode de réalisation préféré de la présente invention
la figure 9A est une vue en plan d'une partie formant micropointe du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 8
les figures 9B à 9D sont des coupes verticales représentant chaque étape du processus de fabrication de la partie formant micropointe du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 8 ; et
les figures 9E à 9H sont des coupes verticales représentant chaque étape du processus de fabrication d'une électrode de commande et d'une anode du dispositif d'affichage à émission de champ latéral de la figure 8.

La figure 4 est une vue en coupe verticale d'une cellule unitaire d'un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un premier mode de réalisation de la présente invention. En se référant au dessin, le dispositif d'affichage à émission de champ latéral comprend : un substrat de verre inférieur 101 ; une cathode 102 ayant une micropointe 102a, sa partie supérieure étant pointue dans une direction latérale par attaque d'une couche de silicium formée sur le substrat de verre arrière 101 ; une couche isolante 103 formée sur la cathode 102 à une distance fixée à partir de la micropointe 102a ; une anode 109 formée sur la couche isolante 103 à une distance fixée à partir de la micropointe 102a ; une matière fluorescente 108 revêtue sur l'anode 109 ; un substrat de verre supérieur 111 ; et une pièce d'écartement 110 pour garder le substrat de verre supérieur 111 à une distance fixée à partir du substrat de verre inférieur 101. Ici, il est caractéristique dans la présente invention que la micropointe 102a soit inclinée à un angle d'environ 600 à 750 par rapport à la cathode de silicium 102.

En se référant aux figures 5A à 5H, on va décrire un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à émission de champ latéral ayant une structure de ce type.

Comme le montre la figure 5A, du chrome (Cr) est déposé sur un substrat de silicium 102' par un procédé de dépôt par faisceau d'électrons ou par un procédé de pulvérisation cathodique. Ensuite, un premier masque de métal 112, pour former une micropointe, est formé par attaque à l'acide ou par attaque au plasma. Une cathode (la micropointe) formée du substrat de silicium 102' a un avantage en ce que le dispositif d'affichage à émission de champ peut émettre des électrons de façon uniforme à une température élevée.

Ensuite, comme le montre la figure 5B, une partie formant micropointe 102a' est formée à un angle de 600 à 750 par rapport au plan latéral par attaque du substrat de silicium 102' sous le masque 112 par un procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs (RIBE) utilisant un plasma directionnel ayant une inclinaison d'environ 600 à 750 par rapport à une surface latérale.

Le premier masque de métal 112 est enlevé, et une couche d'oxydation 103' est formée par oxydation de la surface du substrat de silicium 102', comme le montre la figure 5C, pour former une micropointe plus pointue. De cette façon, la micropointe 102a, ayant une dimension atomique, est formée.

A la figure 5D, un second masque de métal 109 est formé en déposant du Cr ou du Mo sur la couche d'oxydation 103' et en lui faisant subir une formation de motifs.

A la figure 5E, une couche isolante 103 est formée en enlevant la couche d'oxydation en excès 103' autour de la micropointe 102a en l'attaquant en utilisant le second masque de métal 109. Pendant l'attaque de la couche d'oxydation 103', une micropointe pointue 102a est exposée en plongeant le substrat de silicium 102 dans un agent d'attaque BOE (attaque à l'oxyde tamponné) qui est une solution de HF:NH4F dont le rapport est 7:1 à 10:1.

Le second masque de métal 109, utilisé dans l'attaque de la couche d'oxydation 103' pour former la couche isolante 103, fonctionne comme une anode. Par conséquent, étant donné que la couche d'oxydation 103' et le second masque de métal 109 sont respectivement la couche isolante 103 et l'anode 109, le processus de fabrication est simplifié.

Ensuite, comme le montre la figure 5F, une matière fluorescente 108 est déposée sur l'anode 109 (le second masque de métal), et adhère, de manière sélective, à cette dernière par un procédé d'électrophorèse utilisant l'anode 109 en tant qu'électrode. Il n'y a pas besoin de rendre l'épaisseur de la matière fluorescente considérablement fine comme dans un dispositif d'affichage à émission de champ vertical, étant donné que la lumière émise à partir de la matière fluorescente ne passe pas à travers la matière fluorescente mais est émise vers le substrat de verre supérieur et est réfléchie à partir de ce dernier.

A la figure 5G, la cathode de silicium 102 est montée sur le substrat de verre inférieur 101.

A la figure 5H, le substrat de verre supérieur 111 est agencé au-dessus du substrat de verre inférieur 101 où la cathode 102 est montée, et est séparé de ce dernier par une pièce d'écartement 110. Ensuite, l'intérieur de ces derniers est évacué pour former un vide.

Dans le dispositif d'affichage à émission de champ latéral formé de cette façon, lorsque la cathode 102 est mise à la masse et qu'une tension appropriée est appliquée à l'anode 109 (le second masque de métal), des électrons sont émis à partir de la micropointe 102a à cause d'un champ électrique intense pour frapper la matière fluorescente 108. La matière fluorescente 108 émet de la lumière correspondant à l'énergie des électrons d'impact. La lumière émise est réfléchie à partir du substrat de verre avant 111, ne passant pas par la matière fluorescente, pour être, de ce fait, affichée.

Donc, la fonction de dispositif plat d'émission de lumière ou de dispositif plat d'affichage est effectuée.

La figure 6 est une vue en perspective représentant, de manière schématique, un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. Dans le second mode de réalisation, comme le montre le dessin, le dispositif d'affichage à émission de champ latéral comprend : un substrat 211 ; une cathode 213 où des micropointes pointues de façon latérale 213a sont formées sur le substrat 211 ; une électrode de commande 214 et une anode 215 séparées par une distance fixée dans une direction latérale par rapport aux micropointes 213a des couches isolantes 212a et 212b pour respectivement isoler électriquement l'électrode de commande 214 et l'anode 215 du substrat 211.

Comme le montre la figure 7A, la partie formant pointe de la micropointe 213a est formée pour avoir une forme pointue comme la pointe d'un épieu pour émettre des électrons à partir d'un point particulier de ce dernier, qui est la partie caractéristique de la présente invention. En particulier, la micropointe 213a est formée pour avoir une pointe en forme d'épieu avec une partie de connexion polygonale, et une pente 230 de la partie formant pointe est formée pour avoir un angle de 600 à 750 par rapport à une surface de substrat pour rendre pointue la partie formant pointe en trois dimensions.

En se référant aux figures 7B à 7F, on va maintenant décrire le procédé de fabrication d'une structure de ce type.

Premièrement, une couche de silicium pour former une cathode et une micropointe est formée en cultivant du silicium sur le substrat 211. Un masque pentagonal 214 ayant une partie formant pointe est formé comme le montre la figure 7B en déposant un métal pour former un masque sur la couche de silicium et en faisant subir une formation de motifs à la couche de silicium. Ici, de l'Al est utilisé pour la matière de formation du masque.

Ensuite, une structure de micropointe 213b est formée en utilisant le masque 214 par une attaque anisotrope à la verticale de la couche de silicium par un procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs utilisant un plasma CF4/O2. Ensuite, la partie formant pointe de la structure de micropointe 213b est attaquée pour être rendue pointue comme une forme de pointe d'épieu 213a, comme le montre la figure 7c par une attaque anisotrope de la structure de micropointe 213b pour avoir un angle de 600 à 750 par rapport au plan latéral par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs utilisant un plasma CF4/O2.

Comme le montre la figure 7D, la cathode 213, ayant la micropointe complète 213a, est formée en enlevant le masque.

A la figure 7E, une couche isolante 212a est formée en déposant une couche d'oxydation de SiO2 par un processus à haute température tout au long de la surface supérieure tout entière du substrat où la micropointe de silicium 213 est formée. Ici, le processus à haute température pour former la couche d'oxydation de SiO2 provoque une contrainte qui contribue à un léger gonflement de la partie formant pointe de la micropointe 213 lorsque la couche d'oxydation est enlevée par la suite. L'électrode de commande 214 et l'anode 215 sont formées sur la couche isolante et sont séparées par une distance appropriée dans une direction latérale par rapport à la micropointe 213. Ici, l'électrode de commande 214 et l'anode 215 sont formées par un procédé d'arrachement.

La partie non nécessaire de la couche isolante 212a est attaquée par un procédé d'attaque à l'acide utilisant l'électrode de commande 214 et l'anode 215 en tant que masques. Ainsi, comme le montre la figure 7F, la couche isolante 212 est seulement laissée au-dessous de l'électrode de commande 214 et de l'anode 215 pour achever, de ce fait, le dispositif. Ici, la partie formant pointe 213a de la micropointe 213 gonfle à cause de la contrainte provoquée par la formation de la couche d'oxydation à haute température.

Dans le dispositif d'affichage à émission de champ latéral fabriqué de la façon précédente, lorsque 50 à 80 V et 150 à 200 V sont respectivement appliqués à l'électrode de commande et à l'anode, la micropointe étant mise à la masse, les électrons se déplacent vers l'anode. Lorsque la matière fluorescente est revêtue sur l'anode où les électrons sont concentrés, la matière fluorescente est excitée pour émettre, de ce fait, de la lumière. En particulier, étant donné que la partie formant pointe en forme d'épieu de la micropointe correspondant à l'anode est pointue, la concentration des électrons devient uniforme. Donc un pilotage à basse tension est rendu possible.

La figure 8 représente un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Comme le montre la figure, le troisième mode de réalisation comprend un substrat 311, une cathode 313 ayant des micropointes 313a pointues de façon latérale qui sont formées sur le substrat 311, une première couche isolante 312a formée sur la cathode 313, une première électrode de commande 314a formée sur la première couche isolante 312a' audessus de la cathode 313, une seconde électrode de commande 314b et une anode 315 écartée d'une distance fixée dans un plan latéral par rapport aux micropointes 313a, des seconde et troisième couches isolantes 312a" et 312a"' pour respectivement isoler électriquement la seconde électrode de commande 314b et l'anode 315 du substrat 311.

Particulièrement, une partie caractéristique de la présente invention est que, comme le montre la figure 9A, la micropointe 313a a une forme pentagonale et a une partie formant pointe qui est formée pour être pointue comme celle d'un épieu par rapport à l'électrode de commande 314b de façon à émettre des électrons à partir d'un point de cette dernière. Aussi, l'anode 315 est formée pour être plus élevée que la seconde électrode de commande 314b, comme le montre la figure 9H. Lorsque l'anode 315 est formée pour être plus élevée que la seconde électrode de commande 314b comme précédemment, l'efficacité de concentration d'un faisceau d'électrons émis à partir de la micropointe 313a est améliorée.

Aussi, la micropointe 313a, ayant la partie formant pointe en forme d'épieu, comprend une partie de connexion formée en tant que corps polygonal, comme le montre la figure 9C. Pour rendre pointue la partie formant pointe, une surface inclinée 330 (figure 8) de la partie formant pointe est formée pour avoir une inclinaison de 600 à 750 par rapport à une surface de substrat.

En se référant aux figures 9B à 9H, le procédé de fabrication du troisième mode de réalisation ayant une structure de ce type est le suivant.

Premièrement, une couche de silicium pour former une cathode et une micropointe est formée en cultivant du silicium sur le substrat 311. Un masque de forme pentagonale 316, ayant une partie formant pointe, est formé comme le montre la figure 9B en déposant un métal pour former le masque sur la couche de silicium et en faisant subir une formation de motifs au métal déposé.

Ici, de l'Al est utilisé pour la matière de formation de masque. Ensuite, une structure de micropointe 313b est formée en utilisant le masque 316 par une attaque anisotrope à la verticale de la couche de silicium par un procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs utilisant un plasma CF4/02. Ensuite, la partie formant pointe de la structure de micropointe 313b est attaquée pour être rendue pointue en une forme de pointe d'épieu 313a, comme le montre la figure 9C par une attaque anisotrope de la structure de micropointe 313b pour avoir un angle de 600 à 750 par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs utilisant un plasma CF4/o2.

Comme le montre la figure 9D, la cathode 313 ayant la micropointe complète 313a est formée en enlevant le masque.

A la figure 9E, la couche isolante inférieure 312a est formée en déposant une couche d'oxydation de SiO2 316 par un processus à haute température sur la totalité de la surface supérieure du substrat où la micropointe de silicium 313a est formée. Ici, le processus à haute température utilisé pour former la couche isolante inférieure provoque une contrainte qui est appliquée comme une force pour faire légèrement gonfler la partie formant pointe lorsque la micropointe 313a est exposée par la suite. Ensuite, une couche isolante supérieure 312b est formée en déposant du nitrure sur la couche isolante inférieure 312a par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur amélioré au plasma (PECVD). L'anode 315 est formée sur la couche isolante supérieure 312b pour avoir une distance appropriée dans la direction latérale par rapport à la micropointe 313a.Ici, l'anode 315 est formée par un procédé d'arrachement.

Ensuite, une partie non nécessaire de la couche isolante supérieure 312b est attaquée en utilisant l'anode 315 en tant que masque par un procédé d'attaque à l'acide. Par conséquent, comme le montre la figure 9F, la couche isolante supérieure au nitrure 312b est seulement laissée au-dessous de l'anode 315.

A la figure 9G, les première et seconde électrodes de commande 314a et 314b sont respectivement formées par le procédé d'arrachement au-dessus de la cathode 313 et sur une surface supérieure de la couche isolante inférieure 312a entre la micropointe 313a et l'anode 315.

Ensuite, comme le montre la figure 9H, la couche isolante inférieure 312a est attaquée, de manière sélective, en utilisant les première et seconde électrodes de commande 314a et 314b et l'anode 315 en tant que masques pour achever, de ce fait, le dispositif.

Au moment où la micropointe 313a est exposée, l'extrémité de la partie formant pointe de cette dernière gonfle légèrement à cause de la contrainte produite dans le processus à haute température (le processus de formation de couche isolante inférieure).

Dans le dispositif d'affichage à émission de champ latéral fabriqué de cette façon, lorsque la micropointe de ce dernier est mise à la masse et qu'une tension de polarisation positive de 50 à 100 V est appliquée aux première et seconde électrodes de commande 314a et 314b, des électrons sont émis. A ce moment, lorsque 150 à 200 V sont appliqués à l'anode 315, les électrons sont concentrés sur l'anode 315. Lorsque la matière fluorescente est revêtue sur l'anode 315 où les électrons sont concentrés comme précédemment, la matière fluorescente est excitée par l'énergie d'impact des électrons et la lumière est ensuite émise. En particulier, étant donné que la partie formant pointe de la micropointe, par rapport à l'anode, est pointue, la concentration d'électrons est uniforme et un pilotage à basse tension est rendu possible.

Comme précédemment décrit, le dispositif d'affichage à émission de champ latéral, selon la présente invention, où l'effet de champ électrique est produit, de façon latérale, en formant la cathode et l'anode, de manière latérale, de façon à émettre des électrons, possède les avantages suivants.

Premièrement, étant donné que la direction d'impact des ions de plasma est correctement ajustée pendant l'attaque par faisceau d'ions réactifs, l'angle de la micropointe peut être maîtrisé de façon uniforme et le rendement est élevé.

Deuxièmement, étant donné que la couche d'oxydation et le second masque de métal formés dans le processus de transformation en pointe par oxydation et le processus de formation de masque de métal sont respectivement utilisés en tant que couche isolante et anode, le processus de fabrication est simplifié.

Troisièmement, étant donné que la matière fluorescente adhère, de manière sélective, à l'anode par un procédé d'électrophorèse, une matière fluorescente claire peut être obtenue.

Quatrièmement, étant donné que la cathode est fabriquée en utilisant un substrat de silicium qui peut être mis en oeuvre à une haute température et est montée sur le substrat de verre, le rendement du processus de fabrication est amélioré et une certaine quantité de courant d'émission peut être aisément maîtrisée.

Cinquièmement, étant donné que la micropointe est formée pour être pointue par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs, le rendement de l'émission d'électrons est meilleur que dans une pointe classique du type en coin. Aussi, étant donné que la focalisation d'un faisceau d'électrons est maîtrisée de manière précise, un pilotage à tension relativement basse est possible.

Sixième et dernièrement, étant donné que la première électrode de commande est, de plus, disposée au-dessus de la cathode et que l'anode est formée pour être plus élevée que la seconde électrode de commande, une commande de trace d'un faisceau d'électrons émis à partir de la micropointe est aisée et le rendement de focalisation du faisceau d'électrons émis vers l'anode est également amélioré.

Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention.

Claims (33)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral caractérisé en ce qu'il comprend un substrat inférieur (101), une cathode (102) ayant une pluralité de micropointes (102a) dont les parties supérieures sont formées, de façon latérale, sur ledit substrat inférieur (101), une couche isolante (103) formée sur ladite cathode (102) en étant écartée desdites micropointes (102a) d'une distance prédéterminée, une pluralité d'anodes (109) formées sur ladite couche isolante (103) en étant écartées desdites micropointes (102a) d'une distance fixée, et une matière fluorescente (108) revêtue sur lesdites anodes (109), dans lequel chacune desdites micropointes (102a) de ladite cathode (102) est formée pour avoir une surface inclinée prédéterminée par rapport à une surface latérale dudit substrat (101).

2. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cathode (102) est formée de Si.

3. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle d'inclinaison est de 600 à 750.

4. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites anodes (109) sont formées d'une matière sélectionnée à partir du groupe constitué par le chrome (Cr) et le molybdène (Mo).

5. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes

la formation d'un premier masque (112) sur une couche de semiconducteur

la formation d'une partie formant micropointe (102a') en effectuant une attaque directionnelle, à un angle prédéterminé, en utilisant ledit premier masque (112), par un procédé d'attaque par ions réactifs (RIBE)

l'attaque dudit premier masque (112) et la formation d'un film d'oxyde sur une surface de la couche de semiconducteur où ladite partie formant micropointe (102a') est formée

la formation d'une anode (109) en déposant et en faisant subir une formation de motifs à un métal prédéterminé sur le film d'oxyde formé sur une surface inférieure de ladite cathode (102)

l'enlèvement dudit film d'oxyde sur la partie formant micropointe (102a), laissant le film d'oxyde sur la partie inférieure de ladite cathode (102) en tant que couche isolante (103) en utilisant ladite anode (109) en tant que second masque (109)

le revêtement d'une matière fluorescente (108) sur ladite anode (109) ; et

le montage de la couche de semiconducteur, avec ladite cathode (102) et ladite anode (109), sur un substrat de verre (101, 111).

6. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans ladite étape de formation de premier masque (112), ledit premier masque (112) est formé de chrome (Cr).

7. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans ladite étape de formation de micropointe (102a), ladite attaque directionnelle est effectuée à un angle de 600 à 750 par rapport à une surface latérale de ladite cathode (102).

8. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans l'étape de formation dudit second masque (109), ledit second masque (109) est formé d'une matière sélectionnée à partir du groupe constitué par le chrome (Cr) et le molybdène (Mo).

9. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans l'étape de revêtement de ladite matière fluorescente (108), ladite matière fluorescente (108) adhère par un procédé d'électrophorèse.

10. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat (211), une cathode (213) ayant une pluralité de micropointes (213a) rendues latéralement pointues, formées sur ledit substrat (211), une électrode de commande (214) formée sur ledit substrat (211), ladite électrode de commande (214) étant écartée desdites micropointes (213a) d'une distance fixée, une anode (215) formée au sommet d'une couche isolante (212) sur ledit substrat (211), ladite anode (215) étant écartée de ladite électrode de commande (214) par rapport auxdites micropointes (213a), dans lequel chacune desdites micropointes (213a) comprend une partie ayant une forme de corps polygonal comportant une partie formant pointe en forme d'épieu par rapport à ladite électrode de commande.

11. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une surface inclinée (230) de ladite partie formant pointe de chaque micropointe (213a) soit formée pour avoir un angle prédéterminé par rapport à une surface dudit substrat.

12. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes

la formation d'une couche de silicium sur un substrat (211)

la formation d'un masque en forme de pentagone ayant une partie pointue en déposant du métal sur ladite couche de silicium et en faisant subir une formation de motifs au métal déposé

la formation d'une micropointe (213a) ayant une partie formant pointe en forme d'épieu sur ladite couche de silicium par une attaque anisotrope en utilisant ledit masque

l'enlèvement dudit masque

la formation d'une couche isolante (212) sur la totalité de la surface dudit substrat (211) où ladite micropointe (213a) est formée

la formation d'une électrode de commande (214) et d'une anode (215) sur ladite couche isolante (212) écartée, de façon latérale, de ladite micropointe (213a) ;; et

l'attaque, de manière sélective, de ladite couche isolante (212) en utilisant ladite électrode de commande (214) et ladite anode (215) en tant que masques.

13. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit masque est formé d'aluminium (Al).

14. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape de formation de ladite micropointe (213a) comprend les étapes suivantes

la formation d'une structure de micropointe (213b) par attaque anisotrope de ladite couche de silicium dans un sens vers le bas, à la verticale, par un procédé d'attaque par ions réactifs utilisant un plasma Cl4/02 et

la formation de ladite partie formant pointe de ladite structure de micropointe (213b) en une forme de pointe en épieu par une attaque anisotrope de ladite structure de micropointe (213b) à un angle prédéterminé par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs utilisant un plasma CF4/o2.

15. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 14, caractérisé en ce que, dans l'étape de mise en pointe de ladite partie formant pointe, ledit angle prédéterminé dans ladite attaque anisotrope est de 600 à 750.

16. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite couche isolante (212) est formée en déposant un film de SiO2.

17. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite électrode de commande (214) et ladite anode (215) sont formées par un procédé d'arrachement.

18. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 17, caractérisé en ce que dans ladite attaque sélective de ladite couche isolante (212), un procédé d'attaque à l'acide est utilisé.

19. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit masque d'Al est enlevé par un procédé d'attaque à l'acide.

20. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral caractérisé en ce qu'il comprend

un substrat (311)

une cathode (313) ayant une pluralité de micropointes (313a), rendues pointues dans une direction latérale sur ledit substrat (311), chacune d'elles étant formée pour avoir une forme d'extrémité en épieu pour émettre, de ce fait, des électrons en provenance d'un point de signal

une première électrode de commande (314a) formée sur ladite cathode (313) avec une première couche isolante (312a) interposée entre elles

une seconde électrode de commande (314b) formée sur ledit substrat (311), ladite seconde couche isolante (312a') étant interposée entre elles ; et

une anode (315) formée sur ledit substrat (311), ladite troisième couche isolante (312a") interposée entre elles étant séparée de ladite seconde électrode de commande (314b) dans une direction latérale.

21. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite micropointe (313a) comprend une partie en forme de corps polygonal comportant une partie formant pointe en forme d'épieu.

22. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'une surface inclinée (330) de ladite partie formant pointe de chaque micropointe (313a) est formée pour avoir un angle prédéterminé.

23. Dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 22, caractérisé en ce ladite anode (315) est formée pour être plus élevée que ladite seconde électrode de commande (314b).

24. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes

la formation d'une couche de silicium sur un substrat (311)

la formation d'un masque en forme de pentagone ayant une partie pointue en déposant du métal sur ladite couche de silicium et en faisant subir une formation de motifs au métal déposé

la formation d'une micropointe (313a) ayant une partie formant pointe en forme d'épieu sur ladite couche de silicium par une attaque anisotrope en utilisant ledit masque

l'enlèvement dudit masque

la formation d'une couche isolante inférieure (312a) sur la totalité de la surface dudit substrat (311) où ladite micropointe (313a) est formée

la formation d'une couche isolante supérieure (312b) sur ladite couche isolante inférieure (312a)

la formation d'une anode (315) sur ladite couche isolante supérieure (312b) écartée, de façon latérale, de ladite micropointe (313a)

l'attaque, de manière sélective, de ladite couche isolante supérieure (312b) en utilisant ladite anode (315) en tant que masque

la formation de première et seconde électrodes de commande (314a, 314b) au sommet de ladite couche isolante inférieure (312a) dans laquelle ladite première électrode de commande (314a) est formée au-dessus desdites micropointes (313a) et ladite seconde électrode de commande (314b) est formée entre ladite première électrode de commande (314a) et ladite anode (315) ; et

l'attaque, de manière sélective, de ladite couche isolante inférieure (312a) en utilisant lesdites première et seconde électrodes de commande (314a, 314b) et ladite anode (315) en tant que masques.

25. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 24, caractérisé en ce que ledit masque est formé d'aluminium (Al).

26. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'étape de formation de ladite micropointe (313a) comprend les étapes suivantes

la formation d'une structure de micropointe par attaque anisotrope de ladite couche de silicium dans un sens vers le bas, à la verticale, par un procédé d'attaque par ions réactifs utilisant un plasma CF4/O et

la formation de ladite partie formant pointe de ladite structure de micropointe (313b) en une forme de pointe en épieu par une attaque anisotrope de ladite structure de micropointe (313b) à un angle prédéterminé par le procédé d'attaque par faisceau d'ions réactifs utilisant un plasma CF4/02.

27. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 26, caractérisé en ce que dans l'étape de mise en pointe de ladite partie formant pointe, ledit angle prédéterminé dans ladite attaque anisotrope est de 600 à 750.

28. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite couche isolante inférieure (312a) est formée en déposant un film d'oxyde de SiO2.

29. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 28, caractérisé en ce que ladite couche isolante supérieure (312b) est formée en déposant du nitrure par des moyens d'évaporation chimique renforcée au plasma.

30. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 29, caractérisé en ce que ladite anode (315) est formée par un procédé d'arrachement.

31. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 30, caractérisé en ce que lesdites première et seconde électrodes de commande (314a, 314b) sont formées par un procédé d'arrachement.

32. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 31, caractérisé en ce que dans ladite étape d'attaque sélective desdites couches isolantes supérieure et inférieure (312a, 312b), un procédé d'attaque à l'acide est utilisé.

33. Procédé pour fabriquer un dispositif d'affichage à émission de champ latéral selon la revendication 25, caractérisé en ce que ledit masque d'Al est enlevé par un procédé d'attaque à l'acide.