JPH05242794A - 集積化された静電界レンズを有する電界放出デバイス - Google Patents

集積化された静電界レンズを有する電界放出デバイス

Info

Publication number
JPH05242794A
JPH05242794A JP33677892A JP33677892A JPH05242794A JP H05242794 A JPH05242794 A JP H05242794A JP 33677892 A JP33677892 A JP 33677892A JP 33677892 A JP33677892 A JP 33677892A JP H05242794 A JPH05242794 A JP H05242794A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
gate
lens
layer
electron emitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33677892A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert C Kane
ロバート・シー・ケイン
Norman W Parker
ノーマン・ダブリュー・パーカー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH05242794A publication Critical patent/JPH05242794A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
    • H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積化された静電界レンズを有する電界放出
デバイスを実現することによって、解像度の優れた画像
表示デバイスを得る。 【構成】 電子を放出するための電子エミッタ、それ自
身を貫通する開口部を形作るゲート、前記ゲートの開口
部を通過する被放出電子を回収するためのアノード、お
よび前記ゲートと前記アノードの間に設けられ、前記放
出された電子を通過させるための開口部を形作る静電界
レンズであり、前記静電界レンズの前記開口部は前記ゲ
ートの前記開口部の第１サイズとは異なる第２サイズを
有する、から構成される電界放出デバイス。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に冷陰極電界放出デ
バイスに関し、さらに詳細には静電界レンズを電界放出
デバイスの集積部品として実現する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界放出デバイス（ＦＥＤ）はすでに周
知の技術であり、様々な手法を用いて実現可能である。
いくつかの手法においては、複雑な材料のデポジション
技術を必要とし、また他のものは異方性エッチングのよ
うなプロセス段階を要求する。一般的にはＦＥＤは電子
エミッタ、抽出（エクストラクション）ゲート電極、お
よびアノードからなるが、電子エミッタとアノードの２
つの部品のみからなる構造のものも知られている。ＦＥ
Ｄの一般的な実用においては、適切な強度及び極性を持
つ電界を電子エミッタの近傍領域において発生させて、
有限の幅を持つ減少した表面電位バリアをより高い確率
で通り抜けられるように、少なくとも抽出ゲート電極に
対して適切な電位が印加される。放出された電子、つま
り電子エミッタの表面から自由空間へと逃れた被放出電
子は、一般的にデバイスのアノードにおいて優先的に回
収される。ある種の応用に対しては、例えばディスプレ
イ装置においてはディスプレイの画像の解像度を改善す
るために放出された電子の軌道をいくらか変化させる静
電界焦点レンズを設けるのは望ましいことである。
【０００３】
【解決すべき課題】しかしながら、現存の静電界レンズ
の構造では、多くの応用に適応する電子ビームの電子ビ
ーム特性を生み出す電子ビームの軌道変更を行うことが
できない。
【０００４】したがって、静電界レンズを用いた電界放
出デバイス、および／または、従来技術における上述の
短所の少なくともいくつかを克服する集積化静電界レン
ズ付き電界放出デバイスの製造方法を得る必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的およびその他
は、電子を放出するための電子エミッタ、それ自身を貫
通する開口部を形作るゲート、前記ゲートの開口部を通
過する被放出電子を回収するためのアノード、および前
記ゲートと前記アノードの間に設けられ、前記放出され
た電子を通過させるための開口部を形作る静電界レンズ
であり、前記静電界レンズの前記開口部は前記ゲートの
前記開口部の第１サイズとは異なる第２サイズを有す
る、から構成される電界放出デバイスによって達成され
る。
【０００６】上述の目的およびその他はさらに、集積化
静電界レンズを有する電界放出デバイスを形成する方法
であって、表面を持つ支持基板（１０１）、複数の絶縁
層（１０２，１０４）、複数の導電／半導電層（１０
３，１０５）および選択的にパターン化されたエッチン
グマスク層を含む複数の材料層であって、これらの層は
互いに密接に固定されて単一の多層構造体を形成する複
数の材料層を準備する段階、前記選択的にパターン化さ
れたエッチングマスクのパターンに実質的に対応する領
域（１１２）において、前記多層構造体の材料層の一部
から材料を選択的に取り除く第１の方向性エッチングを
行う段階、前記エッチングによって形成された構造上に
実質的に等形な絶縁層（１１３）をデポジションする段
階、サイドウォール（１１４）を形成するように前記等
形の絶縁層の一部を取り除くために第２の方向性エッチ
ングを行う段階、前記支持基板の表面の少なくとも一部
が露出するように前記多層構造体の材料層の材料の一部
（１１５）を取り除くために第３の方向性エッチングを
行う段階、前記サイドウォールを形成していた等形にデ
ポジションされた絶縁層の残りを実質的にすべて取り除
く段階、および前記支持基板の前記表面の実質上露出部
分に形成される電子エミッタ（１１６）を形成する段
階、からなることを特徴とする方法によって達成され
る。
【０００７】本発明の集積形成された静電界レンズを持
つＦＥＤの１実施例では、静電界レンズは、電子ビーム
を形成する被放出電子の軌道を変化させる、例えば電子
エミッタから１０００ミクロンの距離における電子ビー
ムの断面がおおよそ１０ミクロンよりも小さくさらに電
子エミッタから３０００ミクロンのところではおおよそ
２０ミクロンよりも小さくする、ために用いられる。
【０００８】本発明に従ったＦＥＤのその他の実施例に
おいては、複数の静電界レンズが用いられ、個々の静電
界レンズは好適な直径、前記複数の静電界レンズのそれ
らと比べて異なった直径を持つ開口部を形成し、さらに
少なくともいくつかの前記レンズの直径は前記ゲートに
おける開口部の直径とは異なっている。
【０００９】さらに本発明に従った集積形成された静電
界レンズを持つＦＥＤのその他の実施例として、一画素
の大きさがおおよそ２から２５ミクロンとすることがで
きるような、より小さい断面を持つ電子ビームをもたら
す静電界レンズを有する、画像表示装置が実現される。
【００１０】
【実施例】従来から知られているように、冷陰極電界エ
ミッタから放出される電子は、電子流全体中の個々の要
素が必ずしも同一の半径方向速度成分（エミッタ構造の
法線に対して）を有していないという意味で、不均一な
速度を持つ。この不均一な半径方向速度成分の一番の原
因は、放出された電子はエミッタの表面からそのエミッ
タ表面に対して必ず鉛直（垂直）である非常に強い電界
によって加速されるということである。電界放出電子エ
ミッタの近くにおける電界はこの電子エミッタの表面に
対して実質的に垂直であるので、放出された電子はこの
電界の向きに実質的に平行な軌道を取る。
【００１１】図１には、従来のＦＥＤ１０の計算機によ
る計算モデルの側面図の半分を示したものである。ここ
で電子エミッタ１３は、電子エミッタ１３から放出され
た電子がそのなかを通り抜ける開口部１６を定義する第
１直径を有する加速電極（ゲート）１１に対して近接す
るように設けられる。それぞれの大きさは図１に横軸お
よび縦軸に沿って網目単位として示されており、この図
の場合一つの網目は0.02μmである。従来技術として知
られていることであるが、ゲート１１に対して外部から
供給される適当な電位を与えることにより（図示せ
ず）、電子エミッタ１３の近傍においてより強力な電界
が発生する。電子エミッタ１３が外部から供給される基
準電位（図示せず）、例えば大地電位、に動作可能に接
続されると、電子は電子エミッタ１３からその表面に側
近の自由空間領域に放出される。放出された電子のうち
の少なくとも一部を回収する目的を持つアノード１２は
電子エミッタ１３に対して隔離して設けられる。前記自
由空間領域に存在する電界は等電位線１４によって表わ
されている。電子エミッタ１３の表面から放出される電
子は、その電子が通過するすべての電界によってもたら
される条件にしたがって運動する。ここでは電子の軌道
１５を図示されているように仮定する。ＦＥＤ１０にお
いては電子エミッタ１３から離れてアノード１２に対し
て移動するにつれて、電子ビームの断面は増加すること
は明らかである。
【００１２】一方、事後的な実現可能性として、もし前
記自由空間領域の電界が変化させないようにアノードの
電圧がそれに対応して変化するならば、実質的に同一の
デバイス動作特性を保持しながらアノードを電子エミッ
タに対して、より近くに設けることも、より遠くに設け
ることもできる。
【００１３】図２は拡大された電子の通り道の計算機に
よる計算モデルであり、（横軸）1.0、（縦軸）-0.01で
表わされる位置を始点とする電子の軌道１５を0.01メー
トルの行程間において示している。横軸、縦軸共に、そ
の単位はミクロン（1.0μｍ）である。ここで焦点合わ
せ手段を持たないＦＥＤ１０では、電子ビームは電子エ
ミッタから1000ミクロンの行程で断面全体が100ミクロ
ン以上に広がり、3000ミクロンの行程で断面全体が180
ミクロン以上になる、ということがわかるであろう。多
くの応用において、電子ビームの全断面を最小化／減少
させることが望ましい。さらに、多くの応用例において
は、アノードは電子エミッタ（または群）から1000〜1
0,000ミクロンの距離に設けられる。
【００１４】図３は、電子エミッタ２３、アノード２２
およびゲート２１を有する従来のＦＥＤ２０の計算機に
よる計算モデルを１／２側面図で示したものである。こ
れら電子エミッタ２３、アノード２２およびゲート２１
は一般的に図１ですでに説明したのと同じように動作す
る。ＦＥＤ２０はさらに、ゲート２１の中心開口部のそ
れと実質的に同じ直径を有する中心開口部をそれ自体を
貫通するように形作る静電界レンズ２６を含んでいる。
図３に示されているように、外部からの適切な電位が印
加されるレンズ２６を導入することによって電子の軌道
２５は変化する。
【００１５】図４は、拡大された電子の通り道の計算機
による計算モデルであり、（横軸）1.0、（縦軸）-0.01
で表わされる位置を始点とする電子の軌道２５を0.01メ
ートルの行程間において示している。ここでＦＥＤ２０
では、電子ビームは電子エミッタから1000ミクロンの行
程で断面全体が30ミクロン以上に広がり、3000ミクロン
の行程で断面全体が60ミクロン以上になる、ということ
がわかるであろう。ＦＥＤ２０におけるこの電子ビーム
の不所望な広がりは、第一には構造に起因する収差およ
び静電界レンズ２６の本来的な性質によるものである。
この従来例においては、ほぼ近軸の電子軌道のビーム広
がりを減少させるためにより大きな角度を持つ軌道に対
して過度の補正を行う。たとえば、電子ビーム中のいく
らかの電子は過度に焦点合わせされ、電子ビームの断面
を広げる原因になっている。この静電界レンズ２６の収
差は、少なくとも部分的にはこのレンズ２６が非常に薄
くなければならないという要求に起因するものである。
【００１６】図５は、電子エミッタ３３、アノード３２
およびゲート３１を有するＦＥＤ３０の計算機による計
算モデルを１／２側面図で示したものである。これら電
子エミッタ２３、アノード２２およびゲート２１は一般
的に図１ですでに説明したのと同じように動作する。Ｆ
ＥＤ３０はさらに、本発明にしたがった静電界レンズ３
７を含む。図５に示されているように、外部からの適切
な電位が印加されるレンズ３７を導入することによって
電子の軌道３５は変化する。静電界レンズ３７はゲート
３１の中心開口部のそれとは異なった直径を持つ中心開
口部を形作るという点において、従来のレンズとは異な
っている。ＦＥＤ３０の場合において、異なった直径と
いうのは2600オングストロームであり、ゲート３１の開
口部の直径よりも静電界レンズ３７の開口部の直径は大
きい。他の実施例においては、異なった直径を持つ静電
界レンズの構造を採用することが可能であり、それは10
00オングストロームのオーダーから5000オングストロー
ム以上まで可能である。
【００１７】本発明に従った静電界レンズを有するＦＥ
Ｄの実現によって、従来の静電界レンズにおける多くの
制限を緩和することができる。
【００１８】第一に、本発明におけるレンズは従来のレ
ンズよりも厚い。製造プロセスにおけるばらつきによっ
て引き起こされるレンズ厚さの偏差は本発明のＦＥＤの
レンズでは、レンズ全体の厚さに対して小さなパーセン
テージである。例えば、従来の静電界レンズの実際的な
厚さは1000オングストロームであったが、本発明のＦＥ
Ｄのレンズの実用的な厚さは3000オングストロームから
10,000オングストローム以上の範囲にすることが可能で
ある。したがって、設計値からの200オングストローム
のずれとなる製造プロセスにおけるばらつきは、ここの
例では従来のレンズにおいては２０％の変動に対応す
る。一方、本発明のＦＥＤに採用されるレンズに対する
理想的な製造工程における偏差は２％（10,000オングス
トローム厚のレンズの場合）まで低減することができ
る。
【００１９】第２に、本発明に従って形成された静電界
レンズを用いたＦＥＤは従来技術の静電界レンズより
も、電子エミッタに対してより遠くに配置され、これに
よって電子エミッタの表面上またはその近傍において誘
起される電界による影響は低減される。ここで再認識し
ておかなければいけないのは、正確なデバイスの動作の
ためには、電子エミッタの表面近傍において強力な電界
を誘起させることが必要であり、かつその電界は適切な
電圧をゲート電極に印加することによって実質的に誘起
される、ということである。静電界レンズを採用したＦ
ＥＤにおいては、レンズに加えられる電圧はゲート電極
に加えられるそれよりも低く、また電子エミッタの表面
上またはその近傍において誘起される最強の電界を効果
的に減少させる。ゲート電極の開口部の直径よりも大き
な直径を有する中心開口部を持つレンズを用いて静電界
レンズをより遠くに配置することにより、誘起された電
界におけるこの静電界レンズの及ぼす影響を減少させ
る。
【００２０】第３に、本発明にしたがった静電界レンズ
を採用したＦＥＤはレンズの収差を顕著に減少させ、こ
れによって過剰な焦点合わせがおこらない電子ビームの
断面を得ることができる。
【００２１】第４に、本発明にしたがった静電界レンズ
を採用したＦＥＤは従来のレンズにおける実際例に比
べ、ゲート電極に対してより遠く配置される。このよう
に柔軟性が増加することによってゲート電極と静電界レ
ンズの間の静電破壊の心配を減らすことができる。
【００２２】図６は、拡大された電子の通り道の計算機
による計算モデルであり、（横軸）1.0ミクロン、（縦
軸）-0.01ミクロンで表わされる位置を始点とする電子
の軌道２５を0.01メートルの行程間において示してい
る。ここで本発明に従った静電界レンズ３７を採用した
ＦＥＤ３０では、電子ビームの全断面は電子エミッタ３
３から約1000ミクロンの行程においてもおおよそ10ミク
ロンよりも小さくしか広がらず、3000ミクロン付近の行
程においてもおおよそ16ミクロン以下までにしか広がら
ない、ということがわかるであろう。
【００２３】よって、本発明の目的の１つは、放出され
た電子ビームの断面を最小にする手段としての集積的に
形成される静電界レンズを持つＦＥＤを提供することに
ある。そのように形成されたＦＥＤは数多く存在する応
用例のうちの第１のもの、超高解像度で、個々のピクセ
ルの断面がおおよそ2.0から25.0μｍである画像表示デ
バイスのための電子供給源として用いられる。画像デバ
イスとしての応用例においては、ＦＥＤのアノードは実
質的に光学的に透過性のフェースプレートを含み、この
フェースプレートは、少なくとも陰極蛍光材料の層およ
び少なくともこの陰極蛍光材料の層上に形成される実質
的に導電性を有する材料の層が形成された表面を有し、
これによってすべての放出電子は光子の放出を誘導する
ような方法で前記陰極蛍光材料の層を励起する。
【００２４】図７から図１２は本発明にしたがった集積
化静電界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【００２５】図７に図示された構造は、支持基板１０
１、第１絶縁層１０２、第１導電／半導電層１０３、第
２絶縁層１０４、第２導電／半導電層１０５、第３絶縁
層１０６、および選択的にパターン化されたエッチング
用マスク層１０７を含み、これらの層はすべて単一の多
層構造を形成するように互いに固定された状態で近接し
て形成され、それぞれの層は上部または下部のいずれの
層に対しても平面的に実質的に平行に形成される。
【００２６】図８は図７ですでに説明したように形成さ
れた構造であり、本発明にしたがったＦＥＤを形成する
方法における追加的なプロセスステップをさらに施した
ものである。図７を参照して説明した選択的にパターン
化されたエッチングマスク層１０７によって定義される
パターンに実質的に同形の領域１１２において、第３絶
縁層１０６、第２導電／半導電層１０５および第２絶縁
層１０４のそれぞれの一部を取り除くための第１方向性
エッチングが行われたものである。図８は前記選択的に
パターン化されたエッチングマスク１０７が続けて除去
された状態を示したものである。
【００２７】図９は図８の構造の上に等形的にデポジシ
ョンされた第４絶縁層１１３を示したものである。図１
０ではサイドウォール１１４が形成されるように第４絶
縁層１１３の材料の一部を取り除く第２番目の方向性エ
ッチングが行われる。第１導電／半導電層１０３および
第１絶縁層１０２のそれぞれの材料の一部を、支持基板
１０１の表面の一部が領域１１５内に露出するまで、領
域１１５において取り除くように、第３番目の方向性エ
ッチングが行われる。図１１は、実質的にサイドウォー
ル１１４のすべてが取り除かれ、第１絶縁体１０２およ
び第２絶縁体１０４のそれぞれの一部が選択的に取り除
かれるステップを示したものである。図１２は、数多く
知られているうちのいずれかの方法、例えば垂直入射蒸
着技術によって領域１１５内に電子エミッタ１１６が堆
積されるステップを図示したものである。
【００２８】図７から図１２において図示され、それら
を参照して説明された方法に従って作られたＦＥＤは、
第２導電／半導電層１０５を含み、ゲートのそれよりも
大きな内部寸法を持ち、第１導電／半導電層１０３を含
むような静電界レンズと共に形成されている。一般的
に、ゲートおよび静電界レンズの内部寸法はここでは直
径として扱っているが、ある特殊な環境においては円形
ではない開口部が形成されることもあって、そのような
すべての実施例はここに含まれるものである、というこ
とは理解されよう。ゲート電極と比較して異なった寸法
を持つ静電界レンズの内径は、サイドウォール１１５形
成の基となる等形にデポジションされる第４絶縁層１１
３の厚みによって決定される。
【００２９】図１３から図１８は本発明にしたがった集
積化静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成す
る方法の様々なステップを実行して実現される構造を側
面横断面図で示したものである。
【００３０】図１３には図７を参照して以前に説明した
ものに類似した構造が、異なった実施例であることを示
す接頭番号「２」を付して類似した番号で示される類似
の構成部材をもって図示されている。図１３の構造はさ
らに、本発明のＦＥＤを形成する他の方法に従って、導
電／半導電層２０５上に配置される第３絶縁層２０８、
および絶縁層２０８の上、層２０５と２０６の間に形成
される第３導電／半導電層２０９を含む。図１４はさら
に、追加的な処理ステップ、図７に関してすでに説明し
たように最初のエッチングが実行され、さらにこのエッ
チングによって第３導電／半導電層２０９および第３絶
縁層２０８のそれぞれの材料の一部を選択的にパターン
化されたエッチングマスク層２０７によって定義される
パターンに実質的に等形になる領域２１２において取り
除くような処理ステップが図示されている。図１４はさ
らに選択的にパターン化されたエッチングマスク層２０
７が続けて取り除かれた状態を図示している。図１５で
はこの構造に第５絶縁層２１３を等形にデポジションす
る追加的な処理ステップが図示されている。図１６は、
図１０に関連してすでに説明したサイドウォール２１４
の形成のための追加的な処理ステップを図示したもので
ある。図１７は、図１１に関して説明したものに類似
し、領域２１５をそのなかに形成し、第３絶縁層２０８
の材料の一部が選択的に取り除かれる、追加的な処理ス
テップを図示したものである。図１８は、図１２に関連
してすでに説明した電子エミッタ２１６を領域２１５内
に形成するための追加的な処理ステップを図示したもの
である。図１３から図１８を参照してこれまでに説明し
た方法にしたがって形成された本発明のＦＥＤは２つの
集積的に形成される静電界レンズ電極を持ち、それぞれ
の電極の内径はＦＥＤのゲート電極の内径よりも大き
い。すでに説明したように、ゲート電極の直径と比較し
て異なった寸法を有する静電界レンズ群の直径は以前に
デポジションされた等形絶縁層の厚さの関数である。
【００３１】図１９から図２３は本発明にしたがった集
積化静電界レンズを有するＦＥＤの１つの実施例を形成
する方法の様々なステップを実行して実現される構造を
側面横断面図で示したものである。
【００３２】図１９には図１３を参照して以前に説明し
たものに類似した構造が、異なった実施例であることを
示す接頭番号「３」を付して類似した番号で示される類
似の構成部材をもって図示されている。図１９中、第４
絶縁層３０６、第３導電／半導電層３０９および第３絶
縁層３０８それぞれの層の材料の一部を、図１４に関連
して説明した処理ステップおよび本発明のＦＥＤを形成
するその他の方法に従って、選択的に取り除くことによ
って、第１領域３１２は形成される。図２０は、第４の
実質的に等形な絶縁層３１３をこの構造上にデポジショ
ンする追加的な処理ステップを図示したものである。図
２１は、図１０を参照してすでに説明した追加的な処理
ステップを図示し、これによって第１サイドウォール３
１４が形成される。図２２は図１４から１６および図１
０を参照して説明した追加的な処理ステップを図示し、
これによって第２サイドウォール３１７および第２領域
３１８がその内に形成される。図２３は図１７および１
８を参照して説明した追加的な処理ステップを図示し、
これによって電子エミッタ３１６は実質的に第２領域３
１８の内に設けられる。
【００３３】図１９から２３を参照して説明された方法
に従って形成された静電界レンズ群を採用した本発明の
ＦＥＤは、それぞれ同じ群内の他の静電界レンズに対し
て異なった直径を有し、さらにＦＥＤのゲート電極の直
径に対しても異なった直径を有する複数の静電界レンズ
を実現する。異なった直径を持つ複数の静電界レンズを
採用するレンズ群を有するＦＥＤを形成する目的は機能
デバイスの電子ビームを構成する放出電子の軌道を多重
的に変化させる手段をもたらすためである。
【００３４】図２４には、実質的に光を透過するフェー
スプレート４１０を含む第１画像表示デバイスアノード
４００を実現するために通常用いられる構造が示されて
いる。フェースプレート４１０は、陰極蛍光材料４１１
層および該陰極蛍光材料４１１層上に形成される実質的
に導電性を有する層４１２が配された主表面を有する。
一般的に表示アノード４００を採用するＦＥＤでは、放
出電子の少なくともいくつかは最初に導電層４１２を通
過し、陰極材料４１１に対して観察者に見られうる放出
光子を発生させるための少なくともいくらかのエネルギ
ーを与える。
【００３５】図８は、実質的に光学的に透過なフェース
プレート５１０を含む第２画像表示デバイスアノード５
００を第２の実施例を示している。フェースプレート５
１０は実質的に光を透過する導電材料５１２の層および
その５１２層上に形成される陰極蛍光材料５１１の層が
配された主表面上を有する。一般的に表示アノード５０
０を採用するＦＥＤでは、放出電子の少なくともいくつ
かは陰極材料５１１に対して、その層を通り抜ける間
に、観察者に見られうる放出光子を発生させるための少
なくともいくらかのエネルギーを与え、これらの電子は
続いて導電層５１２において回収される。
【００３６】ここで、上述の各方法のステップと、別方
法の、本明細書に記載のものに限定されない方法のその
他の処理ステップとの組み合わせを採用することによっ
て、ゲート電極のそれとは異なった直径を持つレンズか
らなる静電界レンズ群を採用したＦＥＤの他の実施例が
実現できることは理解されよう。さらに、ここで説明し
たように、表示アノードを用いて高度な制御を可能とし
たＦＥＤは、非常に使いやすく、小型で制御容易な表示
デバイスである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術の電界放出デバイスの計算機
による計算モデルであり、さらに被放出電子の軌道を同
時に表わしたものである。
【図２】図２は、図１で示された電子の軌道の拡大図で
ある。
【図３】図３は、従来技術の電界放出デバイスの計算機
による計算モデルであり、さらに被放出電子の軌道を同
時に表わしたものである。
【図４】図４は、図３で示された電子の軌道の拡大図で
ある。
【図５】図５は、本発明に従って作られた電界放出デバ
イスの計算機による計算モデルであり、さらに被放出電
子の軌道を同時に表わしたものである。
【図６】図６は、図５で示された電子の軌道の拡大図で
ある。
【図７】図７から図１２は、本発明に従って集積化静電
界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方法の様
々なステップを実行して実現される構造を側面横断面図
で示したものである。
【図８】図７から図１２は、本発明に従って集積化静電
界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方法の様
々なステップを実行して実現される構造を側面横断面図
で示したものである。
【図９】図７から図１２は、本発明に従って集積化静電
界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方法の様
々なステップを実行して実現される構造を側面横断面図
で示したものである。
【図１０】図７から図１２は、本発明に従って集積化静
電界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方法の
様々なステップを実行して実現される構造を側面横断面
図で示したものである。
【図１１】図７から図１２は、本発明に従って集積化静
電界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方法の
様々なステップを実行して実現される構造を側面横断面
図で示したものである。
【図１２】図７から図１２は、本発明に従って集積化静
電界レンズを有するＦＥＤの１実施例を形成する方法の
様々なステップを実行して実現される構造を側面横断面
図で示したものである。
【図１３】図１３から図１８は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図１４】図１３から図１８は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図１５】図１３から図１８は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図１６】図１３から図１８は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図１７】図１３から図１８は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図１８】図１３から図１８は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図１９】図１９から図２３は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図２０】図１９から図２３は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図２１】図１９から図２３は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図２２】図１９から図２３は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図２３】図１９から図２３は、本発明に従って集積化
静電界レンズを有するＦＥＤの他の実施例を形成する方
法の様々なステップを実行して実現される構造を側面横
断面図で示したものである。
【図２４】図２４は、第１画像表示デバイスアノードの
側面図である。
【図２５】図２５は、第２画像表示デバイスアノードの
側面図である。
【符号の説明】
３０ 電界放出デバイス ３１ ゲート ３２ アノード ３３ 電子エミッタ ３７ 静電界レンズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電界放出デバイス（３０）であって：電
    子を放出するための電子エミッタ（３３）；被放出電子
    が通り抜ける第１サイズの貫通開口部を形作るゲート
    （３１）；前記ゲート開口部を通り抜けた被放出電子を
    回収するように配置されたアノード（３２）；および前
    記ゲートと前記アノードとの間に配置され、被放出電子
    を通り抜けさせるための貫通開口部を形作り、その開口
    部は前記ゲートの開口部の第１サイズとは異なった第２
    サイズを有する静電界レンズ（３７）；から構成される
    ことを特徴とする電界放出デバイス。
  2. 【請求項２】 画像表示デバイスであって：電子を放出
    するための電子エミッタ（３３）；前記電子エミッタに
    近接して配置され、被放出電子が通過するための第１直
    径を持つ開口部を形作るゲート（３１）；被放出電子を
    収集するように配置され、実質的に光を透過させるフェ
    ースプレート（４１０）、前記フェースプレートの表面
    に形成される陰極蛍光材料の第１層（４１１）および前
    記陰極蛍光材料の層に形成される実質的に導電性を有す
    る材料（４１２）から構成されるアノード（３２）；お
    よび前記電子エミッタと前記アノードとの間に配置され
    被放出電子の軌道（３５）を変化させるための静電界レ
    ンズ（３７）は、前記ゲートの開口部の前記直径と比較
    して異なった直径を持つ開口部を形作る静電界レンズ；
    から構成されることを特徴とする画像表示デバイス。
  3. 【請求項３】 集積化静電界レンズを有する電界放出デ
    バイスを形成する方法であって：表面を持つ支持基板
    （１０１）、複数の絶縁層（１０２，１０４）、複数の
    導電／半導電層（１０３，１０５）および選択的にパタ
    ーン化されたエッチングマスク層を含む複数の材料層で
    あって、これらの層は互いに密接に固定されて単一の多
    層構造体を形成する複数の材料層を準備する段階；前記
    選択的にパターン化されたエッチングマスクのパターン
    に実質的に対応する領域（１１２）において、前記多層
    構造体の材料層の一部から材料を選択的に取り除く第１
    の方向性エッチングを行う段階；前記エッチングによっ
    て形成された構造上に実質的に等形な絶縁層（１１３）
    をデポジションする段階；サイドウォール（１１４）を
    形成するように前記等形の絶縁層の一部を取り除くため
    に第２の方向性エッチングを行う段階；前記支持基板の
    表面の少なくとも一部が露出するように前記多層構造体
    の材料層の材料の一部（１１５）を取り除くために第３
    の方向性エッチングを行う段階；前記サイドウォールを
    形成していた等形にデポジションされた絶縁層の残りを
    実質的にすべて取り除く段階；および前記支持基板の前
    記表面の実質上露出部分に形成される電子エミッタ（１
    １６）を形成する段階；からなることを特徴とする方
    法。
JP33677892A 1991-11-29 1992-11-25 集積化された静電界レンズを有する電界放出デバイス Pending JPH05242794A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80081091A 1991-11-29 1991-11-29
US800810 1991-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05242794A true JPH05242794A (ja) 1993-09-21

Family

ID=25179426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33677892A Pending JPH05242794A (ja) 1991-11-29 1992-11-25 集積化された静電界レンズを有する電界放出デバイス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5430347A (ja)
EP (1) EP0545621B1 (ja)
JP (1) JPH05242794A (ja)
DE (1) DE69204629T2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786657A (en) * 1996-04-16 1998-07-28 Nec Corporation Field emission electron gun capable of minimizing nonuniform influence of surrounding electric potential condition on electrons emitted from emitters
US5877594A (en) * 1996-05-08 1999-03-02 Nec Corporation Electron beam apparatus having an electron lens and a structure for compensating for a spherical aberration of the electron lens
US5977696A (en) * 1996-05-09 1999-11-02 Nec Corporation Field emission electron gun capable of minimizing nonuniform influence of surrounding electric potential condition on electrons emitted from emitters
JP2010055907A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 集束電極一体型電界放出素子及びその作製方法

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5600200A (en) 1992-03-16 1997-02-04 Microelectronics And Computer Technology Corporation Wire-mesh cathode
US5675216A (en) 1992-03-16 1997-10-07 Microelectronics And Computer Technololgy Corp. Amorphic diamond film flat field emission cathode
US6127773A (en) 1992-03-16 2000-10-03 Si Diamond Technology, Inc. Amorphic diamond film flat field emission cathode
JP2653008B2 (ja) * 1993-01-25 1997-09-10 日本電気株式会社 冷陰極素子およびその製造方法
US5564959A (en) * 1993-09-08 1996-10-15 Silicon Video Corporation Use of charged-particle tracks in fabricating gated electron-emitting devices
US7025892B1 (en) 1993-09-08 2006-04-11 Candescent Technologies Corporation Method for creating gated filament structures for field emission displays
US5543680A (en) * 1993-10-20 1996-08-06 Nec Corporation Field emission type cathode structure for cathode-ray tube
GB2285168B (en) * 1993-12-22 1997-07-16 Marconi Gec Ltd Electron field emission devices
US5731228A (en) * 1994-03-11 1998-03-24 Fujitsu Limited Method for making micro electron beam source
JPH08315721A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Nec Kansai Ltd 電界放出冷陰極
JP3171121B2 (ja) * 1996-08-29 2001-05-28 双葉電子工業株式会社 電界放出型表示装置
JP3745844B2 (ja) * 1996-10-14 2006-02-15 浜松ホトニクス株式会社 電子管
FR2756417A1 (fr) * 1996-11-22 1998-05-29 Pixtech Sa Ecran plat de visualisation a grilles focalisatrices
FR2757999B1 (fr) * 1996-12-30 1999-01-29 Commissariat Energie Atomique Procede d'auto-alignement utilisable en micro-electronique et application a la realisation d'une grille de focalisation pour ecran plat a micropointes
JPH10289650A (ja) * 1997-04-11 1998-10-27 Sony Corp 電界電子放出素子及びその製造方法並びに電界電子放出型ディスプレイ装置
GB2349271B (en) * 1998-07-23 2001-08-29 Sony Corp Cold cathode field emission device and cold cathode field emission display
US6297587B1 (en) 1998-07-23 2001-10-02 Sony Corporation Color cathode field emission device, cold cathode field emission display, and process for the production thereof
GB2339961B (en) * 1998-07-23 2001-08-29 Sony Corp Processes for the production of cold cathode field emission devices and cold cathode field emission displays
US6373176B1 (en) 1998-08-21 2002-04-16 Pixtech, Inc. Display device with improved grid structure
US6204597B1 (en) 1999-02-05 2001-03-20 Motorola, Inc. Field emission device having dielectric focusing layers
DE19907164C2 (de) * 1999-02-19 2002-10-24 Micronas Gmbh Meßeinrichtung sowie Verfahren zu deren Herstellung
US6255768B1 (en) 1999-07-19 2001-07-03 Extreme Devices, Inc. Compact field emission electron gun and focus lens
US6429596B1 (en) 1999-12-31 2002-08-06 Extreme Devices, Inc. Segmented gate drive for dynamic beam shape correction in field emission cathodes
US6815875B2 (en) * 2001-02-27 2004-11-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electron source having planar emission region and focusing structure
US6683414B2 (en) * 2001-10-25 2004-01-27 Northrop Grumman Corporation Ion-shielded focusing method for high-density electron beams generated by planar cold cathode electron emitters
US7446601B2 (en) * 2003-06-23 2008-11-04 Astronix Research, Llc Electron beam RF amplifier and emitter
EP1702345A2 (fr) * 2003-12-30 2006-09-20 Commissariat à l'Energie Atomique Dispositif d'emission electronique multifaisceaux hybride a divergence controlee
EP1760762B1 (en) * 2005-09-06 2012-02-01 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Device and method for selecting an emission area of an emission pattern
KR20070083112A (ko) 2006-02-20 2007-08-23 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 디바이스와 이를 이용한 전자 방출 표시디바이스
US20110057164A1 (en) * 2007-06-18 2011-03-10 California Institute Of Technology Carbon nanotube field emission device with overhanging gate
WO2010037085A1 (en) 2008-09-29 2010-04-01 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dna sequencing and amplification systems using nanoscale field effect sensor arrays
JP2012195096A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Canon Inc 荷電粒子線レンズおよびそれを用いた露光装置
US10424455B2 (en) 2017-07-22 2019-09-24 Modern Electron, LLC Suspended grid structures for electrodes in vacuum electronics
US10658144B2 (en) 2017-07-22 2020-05-19 Modern Electron, LLC Shadowed grid structures for electrodes in vacuum electronics
US10811212B2 (en) 2017-07-22 2020-10-20 Modern Electron, LLC Suspended grid structures for electrodes in vacuum electronics
CN111696847A (zh) * 2020-06-29 2020-09-22 北京卫星环境工程研究所 适用于星载大气原位探测的电子源

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857799A (en) * 1986-07-30 1989-08-15 Sri International Matrix-addressed flat panel display
GB8720792D0 (en) * 1987-09-04 1987-10-14 Gen Electric Co Plc Vacuum devices
FR2623013A1 (fr) * 1987-11-06 1989-05-12 Commissariat Energie Atomique Source d'electrons a cathodes emissives a micropointes et dispositif de visualisation par cathodoluminescence excitee par emission de champ,utilisant cette source
FR2633763B1 (fr) * 1988-06-29 1991-02-15 Commissariat Energie Atomique Ecran fluorescent trichrome a micropointes
US5012153A (en) * 1989-12-22 1991-04-30 Atkinson Gary M Split collector vacuum field effect transistor
FR2669465B1 (fr) * 1990-11-16 1996-07-12 Thomson Rech Source d'electrons et procede de realisation.

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786657A (en) * 1996-04-16 1998-07-28 Nec Corporation Field emission electron gun capable of minimizing nonuniform influence of surrounding electric potential condition on electrons emitted from emitters
US5877594A (en) * 1996-05-08 1999-03-02 Nec Corporation Electron beam apparatus having an electron lens and a structure for compensating for a spherical aberration of the electron lens
US5977696A (en) * 1996-05-09 1999-11-02 Nec Corporation Field emission electron gun capable of minimizing nonuniform influence of surrounding electric potential condition on electrons emitted from emitters
JP2010055907A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 集束電極一体型電界放出素子及びその作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5430347A (en) 1995-07-04
DE69204629D1 (de) 1995-10-12
EP0545621B1 (en) 1995-09-06
EP0545621A1 (en) 1993-06-09
DE69204629T2 (de) 1996-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH05242794A (ja) 集積化された静電界レンズを有する電界放出デバイス
US5473218A (en) Diamond cold cathode using patterned metal for electron emission control
US10438764B2 (en) Field emission apparatus
JP2008251548A (ja) 電界放出ディスプレイの三極管構造およびその製法
US6803708B2 (en) Barrier metal layer for a carbon nanotube flat panel display
KR100343222B1 (ko) 전계방출표시소자의제조방법
US7030550B2 (en) Electron emission device with multi-layered fate electrode
CN1413353A (zh) 用于场发射阴极中动态电子束形状修正的分段栅极驱动器
JP2005294262A (ja) 電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置
JP3246137B2 (ja) 電界放出カソード及び電界放出カソードの製造方法
JP2812356B2 (ja) 電界放出型電子銃
JP2910837B2 (ja) 電界放出型電子銃
KR20020038696A (ko) 컴팩트한 전계 방출 전자총 및 집속 렌즈
US7348720B2 (en) Electron emission device and electron emission display including the same
US5793152A (en) Gated field-emitters with integrated planar lenses
KR20070012134A (ko) 집속 전극을 갖는 전자방출소자 및 그 제조방법
JP2776353B2 (ja) 電界放射冷陰極
US7548018B2 (en) Electron emission device with a grid electrode for focusing electron beams
JP2002260524A (ja) 冷陰極電子源とそれを用いて構成した撮像装置、表示装置
KR20050112818A (ko) 전자 방출 소자와 이의 제조 방법
JP4204075B2 (ja) 集束用コーティングを備える電子放出装置及びそれを有するフラットパネルディスプレイ装置
JPH1131452A (ja) 電界放出型冷陰極およびその製造方法
JP2826549B2 (ja) 電子放出素子及び画像形成装置
JP2007227348A (ja) 電子放出デバイス、および電子放出デバイスを用いる電子放出表示デバイス
KR20070014842A (ko) 집속 전극을 갖는 전자방출소자 및 그 제조방법