JP2002508879A - 梯子型エミッタ電極を有する電子放出デバイスの構造及び製造方法 - Google Patents
梯子型エミッタ電極を有する電子放出デバイスの構造及び製造方法Info
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Abstract
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Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.所定のデバイスであって、 一列に延在する個々のエミッタ開口部が貫通する導電性エミッタ電極と、 エミッタ電極に対し電気的に接続され横方向に離隔された複数の電子放出素子 の集合とを有し、各々の前記電子放出素子の集合が対応するエミッタ電極の指定 された領域に重なり、各々の指定された領域が連続し対をなす異なる前記エミッ タ開口部の間に位置することを特徴とする所定のデバイス。 2.前記エミッタ電極が概ねバーのような形状をなし、一列の前記エミッタ開口 部が前記バーに対し縦方向に位置することを特徴とする請求項1に記載のデバイ ス。 3.前記エミッタ電極が、 横方向に離隔された概ね平行な一対のレールと、 前記レールの間に位置する横方向に離隔された同じ複数の横材とを有し、前記 横材の各々がレールに併合された一対の端部を有し、前記横材の各々が対応する 前記エミッタ電極の1つの指定された領域を含むことを特徴とする請求項2に記 載のデバイス。 4.前記エミッタ電極に重なり、中に前記電子放出素子の集合が位置する誘電性 開口部を有する誘電性の層と、 前記誘電性の層に重なり、中に前記電子放出素子が延在する制御開口部を有す る同じ複数の制御電極とを有し、各制御電極が対応するエミッタ電極の異なった 1つの指定された領域上方に位置することを特徴とする請求項1に記載のデバイ ス。 5.前記電子放出素子によって放出された集束電子のための集束用システムを含 み、該集束用システムが前記誘電性の層に重なり、かつ制御電 極の縦のエッジ部の一部に対して垂直に整列した側方のエッジ部を有することを 特徴とする請求項4に記載のデバイス。 6.前記各制御電極が、 前記エミッタ電極上を横切る主部と、 対応する前記エミッタ電極の指定された領域上に位置するゲート部とを有し、 前記ゲート部が前記主部に接触し、かつ前記制御開口部の一部を有し、そのため 各制御開口部がゲート開口部であることを特徴とする請求項5に記載のデバイス 。 7.前記主部がゲート部よりも厚いことを特徴とする請求項6に記載のデバイス 。 8.前記集束用システムが、 前記誘電性の層の上方に位置する非導電性ベース部集束用構造と、 ベース部構造体に重なり、かつ制御電極に対し離隔された電気的非絶縁性集束 用コーティングとを有することを特徴とする請求項5に記載のデバイス。 9.前記ベース部集束用構造体が露光された化学線作用を有する材料からなるこ とを特徴とする請求項8に記載のデバイス。 10.前記ベース部集束用構造体が化学線作用のない電気的絶縁性材料からなる ことを特徴とする請求項8に記載のデバイス。 11.前記集束用システムが前記制御電極に対し離隔されていることを特徴とす る請求項5に記載のデバイス。 12.前記集束用システムが主として電気的非絶縁性の集束用材料からなること を特徴とする請求項11に記載のデバイス。 13.前記制御電極の各々が、その縦のエッジ部の上方に比べて対応するエミッ タ電極の指定された領域上方においてより広域であることを特徴とする請求項4 に記載のデバイス。 14.前記エミッタ電極が、横方向に離隔された概ね平行な一対のレール及び前 記レールの間に位置する横方向に離隔された同じ複数の横材からなり、各横材が 各々レールに併合された一対の端部を有し、 前記制御電極が概ね平行で、かつ前記レール上を横切り、前記制御電極の各々 が対応する1つの前記横材に少なくとも部分的に重なり、対をなす後続の開口部 が対応する横材の端部の概ね上方の前記制御電極の各々を通り延在することを特 徴とする請求項4に記載のデバイス。 15.前記各横材の端部の幅を縮小させることを特徴とする請求項14に記載の デバイス。 16.所定のデバイスであって、 導電性エミッタ電極と、 複数の横方向に離隔された電子放出素子の集合がエミッタ電極に重なり、かつ 電気的に接続され、前記集合が規定された横方向において延在する一列に概ね整 列した前記電子放出素子と、 前記エミッタ電極に対し電気的に絶縁された同じ複数の制御電極であって、前 記制御電極の各々が(a)前記エミッタ電極上方を横切り、かつ前記電極に対し 概ね垂直の視野において制御開口部によって貫通され、かつ対応する電子放出素 子の1つの集合の側方を外囲する主制御部と、(b)前記制御開口部を横切り延 在し、ゲート開口部が前記電子放出素子を露光するために前記ゲート部を通り延 在するゲート部とからなる複数の制御電極と、 電子放出素子によって放出される集束電子のための集束用システムであって、 同じ複数の集束用開口部の各々が前記制御開口部上方において集束用システムを 通り延在し、前記制御開口部の各々が指定された方向において、重なっている前 記集束用開口部上で概ね中央に位置する集束用システムとを有することを特徴と するデバイス。 17.前記制御開口部の各々が前記の指定された方向において、重なっている前 記集束用開口部の長さに対し50%を超えない長さであることを特徴とする請求 項16に記載のデバイス。 18.前記各制御開口部が前記の指定された方向において、重なっている前記集 束用開口部の長さに対し少なくとも5%の長さであることを特徴とする請求項1 7に記載のデバイス。 19.前記各制御開口部が前記の指定された方向において、重なっている前記集 束用開口部の長さに対し15〜25%の長さであることを特徴とする請求項18 に記載のデバイス。 20.前記主制御部が前記ゲート部よりも厚いことを特徴とする請求項16に記 載のデバイス。 21.前記集束用システムが側方のエッジ部を有し、該エッジ部が前記集束用開 口部を部分的に画定し、かつ前記制御電極の縦のエッジ部の一部に対し垂直に整 列することを特徴とする請求項16に記載のデバイス。 22.前記エミッタ電極と各々の前記電子放出素子の集合の間に位置する電気的 抵抗材料を含むことを特徴とする請求項1〜21に記載のデバイス。 23.電子放出デバイスを準備する過程からなる方法であって、横方向に離隔さ れた電子放出素子の複数の集合が導電性エミッタ電極に重なり、連続し対をなす 異なるエミッタ開口部の間に配置された対応する前記エミッタ電極の指定された 領域に電子放出素子の集合の各々が重なるように、離隔された一列のエミッタ開 口部が前記エミッタ電極を通って延在することを特徴とするデバイスの製造方法 。 24.前記エミッタ電極上に構造体の一群を形成する過程と、 前記エミッタ電極及び前記構造体上に化学線作用を有する材料の主要な層を形 成する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光する過程で あって、前記マスクが前記エミッタ電極及び後方からの化学線に対う構造体によ って形成され、前記化学線が前記エミッタ電極及びエミッタ電極の下側の構造体 に衝当し、前記後方放射が前記エミッタ開口部を通過する後方露光の過程と、 前記後方放射に対し暴露されていない前記主要な層の材料の少なくとも一部を 除去する過程とを含むことを特徴とする請求項23に記載のデバイスの製造方法 。 25.前記エミッタ電極上に構造体の一群を形成する過程と、 前記エミッタ電極及び前記構造体上に化学線作用を有する材料の主要な層を形 成する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光する過程で あって、前記マスクが前記エミッタ電極及び後方からの化学線に対う構造体によ って形成され、前記化学線が前記エミッタ電極及びエミッタ電極の下側の構造に 衝当し、前記後方放射が前記エミッタ開口部を通過する後方露光の過程と、 前記後方放射に対し露光された前記主要な層の材料の少なくとも一部を除去す る過程とを含むことを特徴とする請求項23に記載のデバイスの製造方法。 26.前記準備過程が前記エミッタ電極上方に形成された誘電性の層の誘電性開 口部の中に電子放出素子を準備する過程を含み、前記方法が、前記電子放出素子 が露光される制御開口部を前記電極が有するように、前記電子放出デバイスを前 記誘電性の層に重なる同じ複数の制御電極に与える過程を含むことを特徴とする 請求項23に記載のデバイスの製造方法。 27.前記エミッタ電極が、逆側に第2表面を有する平板の第1表面上 に与えられ、前記方法が、 前記制御電極及び前記誘電性の層上に化学線作用を有する材料の主要な層を形 成する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光し、前記マ スクが、前記プレートの第2表面から第1表面へ通過する後方化学線に対う前記 エミッタ及び制御電極からなり、前記後方放射が前記エミッタ開口部を通過する 過程と、 前記後方放射に対し露光されていない前記主要な層の材料の少なくとも一部を 除去する過程とを含むことを特徴とする請求項26に記載のデバイスの製造方法 。 28.前記形成及び除去過程の間に、前記主要な層の材料を後続化学線に対し選 択的に露光する過程と、前記後方放射及び後続の放射のどちらに対しても露光さ れていない前記主要な層の材料を除去することを伴う除去過程とを含む請求項2 7に記載のデバイスの製造方法。 29.前記主要な層の露光された材料の残余が、多数の側方エッジ部を有する集 束構造体を形成し、前記エッジ部の各々が前記制御電極の異なる側方エッジ部の 少なくとも一部と垂直に整列していることを特徴とする請求項28に記載のデバ イスの製造方法。 30.前記エミッタ電極が、逆側に第2表面を有する平板の第1表面上に与えら れ、前記方法が、 前記制御電極及び前記誘電性の層上に化学線作用を有する材料の主要な層を形 成する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光し、前記マ スクが、前記プレートの第2表面から第1表面へ通過する後方化学線に対う前記 エミッタ及び制御電極からなり、前記後方放射が前記エミッタ開口部を通過する 過程と、 前記後方放射に対し露光された前記主要な層の材料の少なくとも一部を除去す る過程とを含むことを特徴とする請求項26に記載のデバイスの製造方法。 31.前記形成及び除去過程の間に、前記主要な層の材料を後続化学線に対し選 択的に露光する過程と、前記後方放射及び後続の放射の少なくともどちらか1つ に対して露光された前記主要な層の材料を除去することを伴う除去過程とを含む 請求項30に記載のデバイスの製造方法。 32.除去過程の後の過程が、 前記主要な層の残余材料上及び前記主要な層の材料が除去された間隙に後続の 層を形成する過程と、 重なっている前記後続の層の材料を同時に除去するように、前記主要な層の残 余材料の少なくとも一部を除去する過程とを有することを特徴とする請求項31 に記載のデバイスの製造方法。 33.前記後続の層の材料の残余が、多数の側方エッジ部を有する集束構造体を 形成し、前記エッジ部の各々が前記制御電極の異なる側方エッジ部の少なくとも 一部と垂直に整列していることを特徴とする請求項28に記載のデバイスの製造 方法。 34.前記エミッタ電極が、逆側に第2表面を有する平板の第1表面上に与えら れ、前記方法が、 前記制御電極の少なくとも覆われていない側方エッジ部の区画上に非導電性の 層を準備する過程と、 前記非導電性の層上、及び前記制御電極と誘電性の層の覆われていない全ての 材料上において、化学線作用を有する材料の主要な層を形成する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光し、前記マ スクが、前記プレートの第2表面から第1表面へ通過する後方化 学線に対う前記エミッタ及び制御電極からなり、前記後方放射が前記エミッタ開 口部を通過する過程と、 前記後方放射に対し露光されていない前記主要な層の材料の少なくとも一部を 除去する過程と、 前記主要な層の残余材料上及び前記主要な層の材料が除去された間隙におい て、電気的非絶縁性の後続の層を準備sする過程と 重なっている前記後続の層の材料を同時に除去するように、前記主要な層の残 余材料の少なくとも一部を除去する過程とを有することを特徴とする請求項26 に記載のデバイスの製造方法。 35.前記形成過程及び前記第1の除去過程の間に、前記主要な層の材料を後続 の化学線に対し選択的に露光する過程を含み、前記第1の除去過程が、前記後方 放射及び後続の放射の少なくとも1つに対し露光された前記主要な層の材料を除 去することを含むことを特徴とする請求項34に記載のデバイスの製造方法。 36.前記制御電極から離隔され、かつ多数の側方エッジ部を有する電気的非絶 縁性の集束構造体を、前記後続の層の残余材料が形成し、前記エッジ部の各々が 前記制御電極の異なる側方エッジ部の少なくとも一部に対しセルフアライメント していることを特徴とする請求項35に記載のデバイスの製造方法。 37.前記集束構造体が非導電性であり、前記方法が、前記集束構造体上に電気 的非絶縁性の集束用コーティングを形成する過程を含むことを特徴とする請求項 29、33、及び36に記載のデバイスの製造方法。 38.前記後続の放射が、前記主要な層の上方から前記主要な層上に衝当する前 方放射からなることを特徴とする請求項28、31、及び35に記載のデバイス の製造方法。 39.前記エミッタ電極が横方向に離隔された概ね平行な一対のレール 及び前記レールの間に位置する横方向に離隔された同じ複数の横材からなり、各 々の横材がレールに併合された一対の端部を有し、前記制御電極が互いに概ね平 行に前記レール上方を横切るように延在し、各制御電極が対応する前記横材の1 つに少なくとも部分的に重なり、前記方法が、 前記エミッタ電極及び前記全て の制御電極の間に短絡欠陥があるかどうかを決定するために、前記電子放出デバ イスを検査する過程と、もし短絡欠陥が存在する場合は、 前記横材の少なくとも1つを選択的に横切り切断し、必要な場合は、前記短絡 欠陥を除去するために前記レールの1つを横切り切断する過程とを含む請求項2 6に記載のデバイスの製造方法。 40.特定の短絡欠陥が指定された1つの横材における所定の位置において発生 したことが決定された場合、前記切断工程が前記特定の短絡欠陥の両側の前記指 定された横材を横切る一対の切断を行うことからなることを特徴とする請求項3 9に記載のデバイスの製造方法。 41.特定の短絡欠陥が指定された1つの前記制御電極の下に重なる位置の指定 された1つの前記レールの中に発生したことが決定された場合、前記切断工程が (a)前記指定された横材を横切る切断、及び(b)前記指定された横材が間に 配置された対をなす前記エミッタ開口部を開くように、前記特定の短絡欠陥の両 側において前記指定されたレールを横切る一対の切断とからなることを特徴とす る請求項39に記載のデバイスの製造方法。 42.前記切断過程が、前記エミッタ電極の下側から前記エミッタ電極の少なく とも1つの選択された部分に衝当するための有向エネルギービーム(directed e nergy beam)を含むことを特徴とする請求項39に記載のデバイスの製造方法。 43.一対の後続の開口部が、対応する前記横材の端部の概ね上方にお いて各制御電極を通り延在することを特徴とする請求項39に記載のデバイスの 製造方法。 44.前記後続の開口部の少なくとも1つを通過し、かつ前記エミッタ電極の少 なくとも1つの選択された部分を衝当するための有向エネルギービームを、前記 切断過程が含むことを特徴とする請求項43に記載のデバイスの製造方法。 45.前記切断過程が、前記エミッタ電極の下側から前記エミッタ電極の少なく とも1つの選択された部分を衝当するための有向エネルギービームを含むことを 特徴とする請求項43に記載のデバイスの製造方法。 46.前記切断過程がレーザによって実施されることを特徴とする請求項39〜 45に記載のデバイスの製造方法。 47.所定のデバイスの製造方法であって、 横方向に離隔された電子放出素子の複数の集合が重なり、かつ前記電子放出素 子が導電性エミッタ電極と電気的に接合される電子放出構造体を準備する過程で あって、前記集合が指定された側方の方向において概ね一列に整列して延在し、 同じ複数の制御電極が前記エミッタ電極に対し電気的に絶縁され、また各制御電 極が(a)対応する電子放出素子の1つの集合を側方において外囲する前記電極 に概ね垂直な視野において、前記エミッタ電極上を横切り制御開口部によって貫 通される主要列方向部(main column portion)、及び(b)前記制御開口部を 横切り延在し、前記電子放出素子を露光するためのゲート開口部が貫通するゲー ト部とによって構成される電子放出構造体を準備する過程と、 前記制御電極上に化学線作用を有する材料の主要な層を形成する過程と、 各制御開口部が、前記指定された方向において重なっている前記集束用開口部 上の概ね中央に配置されるように、前記制御開口部の上方にお いて同じ複数の集束用開口部によって各々貫通されているベース部集束構造を形 成するための主要な層を処理する過程とを有するデバイスの製造方法。 48.前記処理過程が、 前記電極の下側から前記主要な層に衝当する後方の化学線に対う電極からなる マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方露光する過程と、 前記主要な層の残余材料を通る前記集束用開口部を形成するために、前記後方 放射に露光されていない前記主要な層の材料を除去する過程とを含むことを特徴 とする請求項47に記載のデバイスの製造方法。 49.前記処理過程が、前記除去過程の前に、前記主要な層の上方から前記主要 な層上に衝当する前記化学線に対う前記主要な層の材料を選択的に露光すること を含み、 前記除去過程が、全ての後方の放射及び前方の放射に対し露光されていない前 記主要な層の材料を除去することを含むことを特徴とする請求項48に記載のデ バイスの製造方法。 50.前記主要な層の残余材料が、非導電性であり、前記ベース部集束構造体の 少なくとも一部を形成し、前記方法が、前記ベース部集束構造体上に電気的非絶 縁性コーティングを形成する過程を含むことを特徴とする請求項49に記載のデ バイスの製造方法。 51.前記処理過程が、 前記電極の下側から前記主要な層に衝当する後方の化学線に対う電極からなる マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方露光する過程と、 前記後方放射に露光された前記主要な層の材料を除去する過程とを含むことを 特徴とする請求項47に記載のデバイスの製造方法。 52.前記処理過程が、前記除去過程の前に、前記主要な層の上方から前記主要 な層上に衝当する前記化学線に対う前記主要な層の材料を選択的に露光すること を含み、 前記除去過程が、後方の放射及び前方の放射の少なくとも1つに対し露光され た前記主要な層の材料を除去することを含み、 前記除去工程の後で、前記処理工程が、(a)前記主要な層の残余材料上及び 前記主要な層の材料が除去された間隙における後続の層の形成、及び(b)重な っている前記後続の層の材料の全てを同時に除去、かつ前記後続の層の残余材料 を通る前記集束用開口部を形成するための前記主要な層の残余材料の除去とを含 むことを特徴とする請求項51に記載のデバイスの製造方法。 53.一列の個々のエミッタ開口部が前記指定された方向において前記エミッタ 電極を通り延在し、前記後方の放射が前記エミッタ開口部を通過することを特徴 とする請求項48または52に記載のデバイスの製造方法。 54.前記制御開口部の各々が前記の指定された方向において、重なっている前 記集束用開口部の長さに対し50%を超えない長さであることを特徴とする請求 項47〜52に記載のデバイスの製造方法。 55.前記各制御開口部が前記の指定された方向において、重なっている前記集 束用開口部の長さに対し15〜25%の長さであることを特徴とする請求項55 に記載のデバイスの製造方法。 56.所定のデバイスの製造方法であって、 一列のセグメントの開口部が通って延在する横方向に離隔された複数の放射遮 断セグメント上に放射遮断構造の一群を形成する過程と、 前記セグメント及び前記構造体上に化学線作用を有する材料の主要な層を形成 する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光する過程で あって、前記マスクが前記セグメント及び後方からの化学線に対う構造体によっ て形成され、前記化学線が前記セグメント及びセグメントの下側の構造体に衝当 し、前記後方放射が前記セグメントの開口部を通過する後方露光の過程と、 前記後方放射に対し暴露されていない前記主要な層の材料の少なくとも一部を 除去する過程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 57.所定のデバイスの製造方法であって、 一列のセグメントの開口部が通って延在する横方向に離隔された複数の放射遮 断セグメント上に放射遮断構造の一群を形成する過程と、 前記セグメント及び前記構造体上に化学線作用を有する材料の主要な層を形成 する過程と、 マスクによって覆われていない前記主要な層の材料を後方から露光する過程で あって、前記マスクが前記セグメント及び後方からの化学線に対う構造体によっ て形成され、前記化学線が前記セグメント及びセグメントの下側の構造体に衝当 し、前記後方放射が前記セグメントの開口部を通過する後方露光の過程と、 前記後方放射に対し暴露された前記主要な層の材料の少なくとも一部を除去す る過程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 58.前記放射遮断セグメントが電子放出デバイスのエミッタ電極からなり、 前記放射遮断構造体が、前記制御電極が前記エミッタ電極上方を横切る前記デ バイスの制御電極からなることを特徴とする請求項56または57に記載のデバ イスの製造方法。
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