KR100404985B1

KR100404985B1 - 전자방출 디바이스의 제조시 잉여 이미터 물질 제거 전에 전자방출소자의 보호 방법

Info

Publication number: KR100404985B1
Application number: KR10-2000-7004616A
Authority: KR
Inventors: 크날엔.요한
Original assignee: 캔데슨트 인텔렉추얼 프로퍼티 서비시즈 인코퍼레이티드
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2003-11-10
Also published as: JP3613556B2; JP2003517698A; EP1036403A1; KR20010031570A; DE69836561D1; DE69836561T2; US6010383A; WO1999023682A1; EP1036403B1; EP1036403A4

Abstract

본원은 적어도 부분적으로 전기 비절연 이미터 물질로 형성되는 전자방출소자를 가지는 부분적으로 완성된 전자방출디바이스에 관한 것으로, 상기 전자방출소자에 추가 공정 작용을 수행하기 전에 상기 이미터 물질의 잉여층(56b)을 통해 오염물질이 통과함으로써 발생될 수 있는 전자방출소자 오염은 상기 잉여 이미터-물질 층위로 보호층(58 또는 70)을 형성함으로써 방지되며, 이러한 공정 작용에 이어 상기 전자방출소자위의 상기 잉여 및 보호 층 물질은 상기 전자방출소자를 노출시키기 위해 제거되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자방출 디바이스의 제조시 잉여 이미터 물질 제거 전에 전자방출소자의 보호 방법{PROTECTION OF ELECTRON-EMISSIVE ELEMENTS PRIOR TO REMOVING EXCESS EMITTER MATERIAL DURING FABRICATION OF ELECTRON-EMITTING DEVICE}

전계-방출 캐소드(또는 전계 이미터)는 충분한 세기를 갖는 전기장에 놓일 때 전자를 방출하는 일군의 전자방출소자를 포함한다. 전자방출소자는 전형적으로 이미터 전극의 패턴화된 층 위에 위치한다. 게이트 전계 이미터에서, 패턴화된 게이트 층은 일반적으로 전자방출소자의 위치에서 패턴화된 이미터층 위에 놓인다. 각 전자방출소자는 게이트층에서의 개구(opening)를 통해 노출된다. 게이트층의 선택된 부분과 이미터층의 선택된 부분 사이에 적절한 전압이 인가될 때, 상기 두 선택된 부분의 교차점에서 게이트층은 전자방출소자로부터 전자를 이끌어낸다.

전자방출소자는 보통 원뿔(cone) 모양이다. 도면을 참고하면, 도 1a ∼ 1d는 예를 들어 스핀트(Spindt) 등의 미국 특허 제 5,559,389 호에 개시된 바와 같이 평판 CRT 디스플레이용 게이트 전계 이미터에서 원뿔형 전자방출소자를 만드는 종래의 기술을 나타낸다. 도 1a의 단계에서, 부분적으로 완성된 전계 이미터는 기판(20), 이미터-전극 층(22), 유전체층(24), 및 게이트층(26)으로 구성된다. 게이트 개구 (28)는 게이트층(26)을 통해 연장한다. 그에 따른 유전체 개구(30)는 유전체층 (24)까지 연장되어 있다.

그레이징각 증착 공정(Grazing-angle deposition prosedure)를 사용하여 리프트-오프 층(32)은 도 1b에서와 같이 게이트층(26)의 위에 형성되어 있다. 이미터 물질이 개구(30)로 들어가는 개구가 서서히 닫히는 방법으로 이미터 물질은 상기 구조의 위에 및 유전체 개구(30) 안으로 증착된다. 그로 인해 일반적으로 원추형 전자방출소자(34a)는 복합 개구(28/30)속에 형성된다. 도 1c를 참고하라. 잉여 이미터 물질 층(34b)이 동시에 게이트층(26) 위에 형성된다. 리프트-오프 층(32)은 이후 잉여 이미터-물질 층(34b)을 벗겨내기 위해 제거된다. 도 1d는 그 결과의 구조를 보여준다.

도 1c에 도시된 단계에서, 잉여 이미터-물질 층(34b)은 전자방출 원뿔(34a)과 외부 환경사이에 장벽을 제공한다. 잉여층(34b)은, 원뿔(34a)이 추가 공정시 필드 이미터와 접촉하는 물질에 의해 오염되는 것을 방지하는 동안 상기 장벽의 존재는 부분적으로 완성된 필드 이미터상에 추가 공정을 수행할 기회를 제공한다. 그러나, 잉여층(34b)이 이러한 물질에 의해 투과성이면 상기 장벽에 의해 제공되는 이점은 감소한다. 따라서, 이러한 물질이 잉여 이미터 물질, 가령 층(34b)을 통과하지 못하게 하고 원뿔(34a)을 오염시키지 않게 하는 것이 바람직하다.

또한, 잉여 이미터-물질 층(34b)을 제거하기 위하여 리프트-오프 층(32)을 사용하는 것은 번거로울 수 있다. 예를 들어, 어떠한 리프트-오프 물질도 이미터-전극 층(22) 위에 축적되지 않고 잉여층(34b)의 리프트-오프시 전자방출 원뿔 (34a)이 벗겨지지 않도록 주의깊게 리프트-오프 층(32)의 증착이 이루어져야 한다.

윌쇼(Wilshaw)는, PCT 특허 출원 공보 WO 96/06443 에서, 전계 이미터의 원뿔형 전자방출소자 부분을 만들기 위해 게이트층에 있는 개구를 통해 몰리브덴을 증착할 때 게이트층 위로 축적하는 잉여 몰리브덴을 제거하기 위하여 전기화학적 방법을 사용하고 있다. 윌쇼의 전기화학적 제거 방법에서는 어떠한 리프트-오프 층도 사용되지 않는다. 잉여 이미터 물질이 전자방출소자 위에 놓여 있는(위치하는) 동안 부분적으로 완성된 전계-이미터 위에 추가 공정을 수행하는 이점이 있다면, 그 추가 공정시 사용된 물질이 상기 잉여 이미터물질이 리프트-오프 또는 전기화학적 방법에 의해 제거되는지에 관계없이 전자방출소자를 오염시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

발명의 개요

본 발명에 따른 전자방출 디바이스를 제조함에 있어서, 이미터 물질로부터 전자방출소자를 형성한 이후 보호물질층이 잉여 이미터물질층 위에 제공된다. 전자방출소자 위에 놓여 있는(위치하는) 잉여 이미터물질을 제거하기 전 그리고 또한 상기 전자방출소자 위의 잉여 이미터물질 위에 위치하는 상기 보호물질을 제거하기 전에, 추가 공정이 상기 부분적으로 완성된 디바이스에서 수행된다.

상기 보호층은 보통 부분적으로 완성된 디바이스가 추가 공정시 거치게 되는 물질에 거의 투과되지 않는다. 따라서, 상기 보호층은 이런 물질이 상기 잉여 이미터물질을 거의 통과하지 못하게 하며 상기 전자방출소자를 오염시키지 못하게 한다. 상기 잉여 이미터물질 및 디바이스의 나머지 구성요소들의 조합이 상기 전자방출소자를 둘러쌀 때, 상기 전자방출소자는 비록 잉여 이미터물질이 추가 공정시 부분적으로 완성된 전계 이미터와 접촉하는 물질에 투과되더라도 상기 추가 공정시에는 손상으로부터 보호된다.

상기 잉여 이미터물질은 전형적으로 두 단계로 제거된다. 제 1 단계에서, 상기 잉여 이미터물질은 전자방출소자와 측면으로 떨어져 있는 위치에서 제거된다. 전자방출소자 위에 위치하는 잉여 이미터물질은 제 2 단계에서 제거된다. 상기 보호층은 두 제거 단계 이전 또는 두 제거 단계 사이에서 잉여 이미터물질 위에 형성될 수 있다. 후자의 경우에, 원래 보호물질 부분은 전형적으로 최종 전자방출 디바이스의 일부를 형성한다.

요약하면, 본 발명은 전자방출소자가 공정 유연성을 심각히 제한하지 않고서도 오염으로부터 보호되게 한다. 그러므로, 본 발명은 상당한 장점을 제공한다.

본 발명은 전자방출 디바이스, 특히 전계 방출 타입의 평판 음극선관(CRT) 디스플레이에서 사용되는 전자 이미터의 제조에 관한 것이다.

도 1a∼1d는 전자 이미터 제조시 종래 기술 공정에서의 단계를 나타내는 단면-구조도,

도 2a∼2g는 본 발명에 따라 게이트 전계 이미터 제조시의 단계를 나타내는 단면-구조도,

도 3a∼3d는 도 2b 및 2e∼2g에서 각 구조의 개략도로서 도 2b의 단면은 도 3a의 평면 2b-2b에서 취해지며 도 2e∼2g의 단면은 유사하게 도 3b∼3d의 평면 2e-2e, 2f-2f, 및 2g-2g 에서 각각 취해진 도면,

도 4a∼4d는 본 발명에 따라 다른 게이트 전계 이미터를 제조함에 있어 도 2d∼2g의 단계에 대체된 단계를 나타내는 단면 구조도, 및

도 5는 본 발명에 따라 제조된 게이트 전계 이미터를 포함하는 평판 CRT 디스플레이의 단면 구조도이다.

도면과 실시예의 설명에서, 동일한 또는 매우 유사한 도면부호(들)에 비슷한 참조번호를 사용한다.

본 발명에서는 게이트 전계-방출 캐소드 제조에 관한 공정이 주어지는데 그 방법은 보호층이 잉여 이미터 물질층을 덮어서 집속 시스템을 만드는데 사용되는 물질로 하여금 이미터 물질로부터 형성되는 전자방출소자를 오염시키지 않게 하는 동안 적어도 전자 집속 시스템 일부가 형성되도록 하는 것이다. 전계 이미터는 평판 텔레비젼이나 개인용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 또는 워크 스테이션용 평판 비디오 모니터와 같은 평판 디스플레이의 음극선관에서의 페이스플레이트(faceplate) 위에 형광영역을 여기하는데 적합하다.

하기에서 "전기 절연성(electrically insulating)" 또는 "유전체 (dielectric)"라는 용어는 10¹⁰ohm-cm이상의 저항률(resistivity)을 갖는 물질에 적용된다. 그러므로 "전기 비절연성(electrically non-insulating)"이라는 용어는 10¹⁰ohm-cm 미만의 저항률을 갖는 물질을 말한다. 전기 비절연 물질은 (a)저항률이 1 ohm-cm이하인 전기 전도성 물질(electrically conductive materials)과 (b)저항률이 1∼10¹⁰ohm-cm 의 범위에 있는 전기 저항성 물질(electrically resistive materials)로 나뉘어진다. 유사하게, "전기 비전도성(electrically non-conductive)"이라는 용어는 적어도 1 ohm-cm의 저항률을 갖는 물질을 말하며 전기 저항성 및 절연성 물질을 포함한다. 이런 범주는 단지 1 volt/㎛의 전계에서 결정된다.

도 2a∼2g(집합적으로 "도 2")는 잉여 이미터물질을 제거하는 두-단계 공정을 이용하여 본 발명에 따른 평판 CRT 디스플레이의 게이트 전계 이미터를 제조하는 공정을 보여준다. 도 2의 제조 공정에서는 상기 제거 공정의 제 1 단계전에 잉여 이미터 물질 위에 보호층이 형성된다. 도 3a∼3d는 도 2b 및 2e∼2g에서 보여지는 각 제조 단계에서의 전계 이미터의 개략도를 나타낸다.

도 2의 공정에서 시작점은 전기 절연성 평판 베이스플레이트(baseplate, 40) 또는 기판(substrate)이다. 도 2a를 참고하라. 전계 이미터를 지지하는 베이스플레이트(40)는 대략 1㎜ 두께의, 예컨대 Schott D263등의 유리로 보통 이루어진다.

하부 전기 비절연성 이미터 영역(42)이 베이스플레이트(40) 위에 놓여 있다. 하부 비절연 영역(42)은 옆으로 분리된 일군의 이미터 전극속에 패턴화된 전기 도전층을 포함한다. 평판 CRT 디스플레이에 있는 화상소자(화소)의 행 방향을 가로 방향으로 하면, 영역(42)의 이미터 전극은 행 전극을 구성하기 위해 가로 방향에서 일반적으로 서로 나란하게 연장한다. 상기 이미터 전극은 일반적으로 알루미늄이나 니켈합금과 같은 금속으로 이루어진다. 이미터 전극의 두께는 0.1∼0.5㎛이고, 보통 0.2㎛이다.

전기 저항층은 일반적으로 하부 비절연 영역(42)의 이미터 전극 위에 위치한다. 후보 저항층 물질에는 서멧(금속 입자가 매입된 세라믹)과 규소 카바이드를 포함한 규소-탄소-질소 화합물 등이 있다. 상기 저항층은 각 전자방출소자와 상기 하부 이미터 전극 사이에 10⁶∼ 10¹⁰ohms, 일반적으로 10⁹ohms 의 저항을 제공한다.

상호전극 유전체(interelectrode dielectric) 역할을 하는 전기 절연층(44)이 비절연 영역(42) 위에 주어진다. 유전체층(44)의 두께는 0.05∼3 ㎛ 이며 보통 0.15㎛이다. 유전체층은 대개 규소 산화물이나 규소 질화물로 구성된다. 도 2a에서 도시되지는 않았지만 유전체층(44)의 일부는 비절연 영역(42)의 모양에 따라 베이스플레이트(40)를 접촉할 수 있다.

옆으로 분리된 일군의 주제어전극(46)은 유전체층(44) 위에 위치한다. 제어전극(46)은 하부 비절연 영역(42)의 이미터 전극에 거의 수직으로 연장한다. 즉, 제어전극(46)은 주된 열 전극을 구성하기 위해 화소의 세로방향으로 연장한다. 두 제어전극(46)은 도 2a에 표시되어 있다. 전극(46)은 일반적으로 0.1 ∼ 0.5㎛, 보통 0.2㎛의 두께를 갖는 크롬 등의 금속으로 구성된다. 전극(46)의 대체 금속으로는 알루미늄, 니켈, 탄탈, 및 텅스텐이 있다.

옆으로 분리된 주제어개구(48)는 각각의 주제어전극(46)을 통하여 아래로 유전체층(44)까지 연장된다. 각 전극(46)에서 주제어개구(48)는 각각 비절연 영역(42)의 이미터 전극 위에 놓여 있다. 따라서, 제어개구(48)는 제어개구의 2-차원적 행 및 열의 배열을 이룬다. 도 2a에는 각 제어전극(46)에 대한 하나의 제어개구(48)가 나타나 있다.

전기 비절연 블랭킷 게이트층(50)은 도 2a에 있는 구조의 상부에 위치한다. 특히 게이트층(50)은 제어전극(46) 위에 위치하고 제어 애퍼처(aperture, 48)속으로 유전체층(44)까지 연장되어 있다. 게이트층(50)은 또한 제어전극(46) 사이의 공간에서 아래로 유전체층(44)까지 연장되어 있다. 게이트층(50)은 일반적으로 0.02 ∼ 0.08㎛, 특히 0.04㎛ 두께를 갖는 크롬 등의 금속으로 이루어져 있다. 층(50)에 대한 대체 금속으로는 탄탈, 금, 및 텅스텐이 있다.

게이트 개구(52)는 도 2b에서와 같이 제어애퍼처(48)내에서 게이트층(50)을 통하여 아래로 유전체층(44)까지 형성된다. 도 2b에서의 항목(50a)은 게이트층(50)의 나머지이다. 게이트 개구(52)는 통상 미국 특허 제 5,559,389호 또는 제 5,564,959호에서 설명되는 타입의 충전-입자 트래킹 절차에 따라 형성된다. 개구(52)는 또한 Ludwig 등의 국제 출원 PCT/US97/09198(1997년 6월 5일 제출되었음)에서 설명된 타입의 구형-기초(sphere-based) 기술에 따라서 형성될 수 있다.

각 제어애퍼처(48)의 바닥에서 나머지 게이트층(50a) 부분은 복수의 게이트 개구(52)를 포함한다. 상기 애퍼처(48)에 걸쳐있는 게이트층(50a) 부분을 통해 연장하는 제어애퍼처(48) 및 특정 게이트 개구(52)의 조합은 복합 제어 개구(48/52)를 형성한다. 제어애퍼처(48)가 2-차원의 행/열 배열로 정렬되어 있으므로, 게이트 개구(52)는 다중 게이트 개구 세트의 2-차원 행/열 배열로 정렬되어 있다. 게이트 개구 세트(52) 중 두 개가 그려져 있는 도 3a를 참고하라. 도 3a의 도면부호(42a)는 비절연 영역(42)의 이미터 전극 중 하나를 보여주고 있다. 도 3a에서와 같이, 각 제어전극(46)은 전극(42a) 사이의 공간에서보다 이미터 전극(42a) 위로 폭이 더 넓다.

게이트층(50a)을 에치 마스크로 사용하여, 유전체층(44)은 아래로 비절연 영역(42)까지 유전체 개구(54)를 형성하도록 게이트 개구(52)를 통해 에치된다. 도 2b에서의 도면부호(44a)는 유전체층(44)의 나머지이다. 유전체 애퍼처(54)를 형성하는 에치는 개구(54)가 게이트층(50a)을 어느 정도 언더컷(undercut)하는 방법으로 보통 수행된다. 각 유전체 개구(54) 및 상부 게이트 개구(52)는 복합 개구(52/54)를 형성한다.

도 2c를 참고하면, 전기 비절연 이미터 원뿔 물질은 베이스플레이트(40)의 상부(또는 하부) 표면에 거의 수직한 방향으로 상기 구조 위에 증착된다. 상기 이미터 원뿔 물질은 게이트층(50a)의 노출된 부분 위에 축적되고 게이트 개구(52)를 통과하여 유전체 개구(54)에서의 하부 비절연 영역(42) 위에 축적된다. 상기 이미터 원뿔 물질이 게이트층(54a) 위에 축적됨으로써 이미터 물질이 개구(54)로 들어가는 개구부는 서서히 닫힌다. 이 개구부가 완전히 닫힐 때까지 증착이 이루어진다. 결과적으로, 상기 이미터 물질은 그에 따른 원뿔형 전자방출 소자(56a)를 형성하기 위해 유전체 개구(54)에서 축적된다. 상기 이미터 물질의 연속적 (블랭킷) 잉여층(56b)은 동시에 게이트층(50a) 위에 축적된다.

이미터 원뿔 물질은 대개 금속이며 게이트층(50)이 크롬으로 구성될 때는 몰리브덴이 바람직하다. 증착된(evaporatively deposited) 몰리브덴은, 우수한 전자방출 특성을 제공하지만, 잉여 이미터 원뿔 물질이 전자방출 원뿔(56a) 위에 위치하는 동안 이후 전자 집속 시스템 일부를 형성시 사용되는 어떤 물질에 투과성이 있다. 하나 이상의 잉여 이미터-물질 층(잉여층, 56b) 부분을 제거하기 위해 전기화학적 기술을 나중에 사용할 때 증착되는 후보 이미터 물질로는 니켈, 크롬, 백금, 탄탈, 티타늄, 텅스텐, 티타늄-텅스텐, 및 게이트 물질과 다른 이미터 물질이 되기 용이한 티타늄 카바이드 등을 포함한다.

블랭킷 보호층(58)이 도 2d에서와 같이 잉여 이미터-물질 층(잉여층, 56b) 위에 증착된다. 보호층(58)은 잉여 이미터물질이 원뿔(56a) 위에 위치하는 기간동안 전계 이미터에 전자 집속 시스템의 일부 또는 모두와 같은 특징을 갖게하는 데 사용되는 물질에 거의 투과되지 않는 타입 및 두께이다. 하기에 나타나듯이, 실질적으로 보호층(58) 전부는 전계 이미터로부터 결국 제거된다. 따라서, 층(58)은 전기 절연물질 및/또는 전기 비절연 물질로 형성될 수 있다. 층(58)의 보호 물질은 일반적으로 0.05∼0.6㎛, 보통 0.1㎛의 두께를 갖는 규소 산화물로 구성된다. 다른 보호층 후보물질로는 규소 질화물, 니켈, 구리, 및 스퍼터 증착된 몰리브덴이 있다.

포토레지스트 마스크(도시하지 않음)가 보호층(58) 위에 형성되어 있다. 포토레지스트 마스크는 전체가 제어애퍼처(48) 위에 있고 부분적으로 주제어전극(46)의 인접한 부분 위에 연장하는 솔리드 마스킹 부분을 갖는다. 각 솔리드 마스킹 부분은 대응하는 제어애퍼처(48) 위에 위치하는 직사각형 모양이며 동일 제어전극(46)에서의 나머지 제어애퍼처(48) 위에 위치하는 마스킹 부분으로부터 옆으로 분리된다. 상기 포토레지스트 마스크를 통해 노출된 보호층(58)의 물질은 적절한 식각제(etchant)에 의해 제거된다. 그 결과로 노출된 잉여층(56b)의 물질도 유사하게 적절한 식각제에 의해 제거된다. 비록 상기 포토레지스트 마스크는 잉여층(56b)을 에칭하기 전에 제거될 수 있지만 대개 층(56b)을 에칭시 그 자리에 남게 된다.

보다 상세하게는, 제어전극(46) 사이의 공간을 차지하는 보호 및 잉여 이미터 물질 부분은 아래로 게이트층(58)까지 제거된다. 또한, (a) 전극(46)의 세로 가장자리 위로 놓이고 (b) 제어애퍼처(48) 사이에 위치하는 상기 보호 및 잉여 이미터물질 부분은 대개 전계 이미터의 옆 주위에, 즉 활성 이미지 영역 밖으로, 위치한 하나 이상의 보호 및 잉여 이미터물질 부분을 따라 아래로 층(50a)까지 제거된다. 도면부호(56c 및 58a)가 각각 층(56b 및 58)의 나머지를 가리키는 도 2e 및 3b를 참고하라.

잉여 이미터-물질 나머지(56c)는 각각 애퍼처(48)를 가로질러 연장하여서 애퍼처(48)를 완전히 차지하는 거의 직사각형인 섬의 2-차원 행/열 배열로 구성되어 있다. 각 잉여 이미터-물질 섬(56c)은 대응하는 보호-물질 나머지(58a)의 직사각형 섬에 의해 덮여 있다. 각 보호섬(58a) 및 하부 잉여 이미터-물질 섬(56c)은 복합 섬(56c/58a)을 형성한다.

보호층(58)을 에칭하는데 사용되는 위한 식각제는 대개 비등방성 식각제(가령, 플라즈마) 또는 실질적으로 등방성 구성요소를 갖는 식각제(예를 들어, 액체 화학물질)일 수 있다. 후자의 경우, 보호-물질 섬(58a)은 상기 포토레지스트 마스크를 언더컷한다. 보호층(58)이 규소 산화물로 구성될 때, 층(58)은 대개 중량으로 50% 아세트산, 30% 물, 및 20% 암모늄 플루오르화물로 구성된 화학 식각제에 의해 실온에서 40초 동안 에치되어 보호 섬(58a)이 형성된다. 따라서, 상기 포토레지스트는 약간 언더컷된다.

잉여 이미터-물질 층(56b)을 에치하는데 사용되는 식각제는 일반적으로 액체 화학 식각제이고 실질적으로 등방성 구성요소을 가진다. 그 결과, 잉여 이미터-물질 섬(56c)은 상기 포토레지스트 마스크를 약간 더 언더컷한다. 잉여층(56b)을 몰리브덴으로 구성하면, 상기 노출된 몰리브덴은 일반적으로 인산 16 부분(part), 아세트산 1 부분, 질산 1 부분, 및 물 2 부분으로 구성된 화학 식각제에 의해 제거된다. 에치는 40∼300초, 보통 90초동안 15∼50℃, 보통 40℃에서 처리된다.

포토레지스트 마스크는 여전히 남아있는채, 블랭킷 게이트층(50a)은 패턴화된 게이트층(50b)을 만들도록 선택적으로 에치된다. 게이트 에치는 베이스플레이트(40)의 상부면에 거의 수직한 방향에서 보통 비등방성 식각제(보통 염소 플라즈마)에 의해 수행되므로 게이트층(50b)은 상기 포토레지스트를 크게 언더컷하지 않는다. 도 2e 및 3b는 상기 포토레지스트 제거 후의 구조를 나타낸다. 등방성 구성요소를 갖는 식각제는 보호층(58) 및 잉여 이미터-물질 층(56b)을 선택적으로 에치하는데 이용되었고 반면 완전히 비등방성인 식각제는 상기 동일한 포토레지스트 마스크를 통하여 블랭킷 게이트층(50a)을 선택적으로 에치하는데 이용되었으므로, 그 결과 게이트층(50b) 부분은 각각 보호섬(58a) 및 잉여 이미터-물질 섬(56c)을 약간 넘어서 옆 바깥쪽으로 연장한다.

또한, 블랭킷 게이트층(50a)은 게이트 부분(50b)이 잉여 이미터-물질 섬(56c)을 넘어 옆으로 연장하는 것을 줄이거나 거의 제거하기 위해 등방성 구성요소를 갖는 식각제로 패턴될 수 있다. 게이트 부분(50b)이 잉여섬(56c)을 넘어서 옆으로 연장하는 것 또한 보호층(58) 및 잉여층(56b)을 거의 비등방성 식각제로 패턴화함으로써 줄이거나 거의 제거할 수 있다. 어떤 경우에도 각 주제어전극(46)과 인접 게이트 부분(50b)은 세로 방향에서 연장하는 복합 제어전극(46/50b)을 형성한다.

또한, 절연층(44a)은 이제 영역(60)에서 노출된다. 영역(60)과 복합 섬 (56c/58a)에 의해 피복되지 않은 상부면의 다른 부분상에 여러가지 구조가 형성될 수 있다.

원뿔(56a)에 의해 방출된 전자를 집속하는 시스템용 전기 비전도성 베이스 집속구조(62)는 도 2f에서와 같이 부분적으로 완성된 전계 이미터상에 보통 형성된다. 베이스 집속구조(62)는 베이스플레이트(40)의 상부면에 수직으로 보여질 때 와플 모양의 패턴으로 일반적으로 배치되어 있다. 도 3c를 참고하라. 가로 방향에서, 집속구조(62) 부분은 일반적으로 유전체층(44a)의 노출된 영역(60) 위에 공간을 차지한다. 세로 방향에서, 집속구조(62)는 일반적으로 제어애퍼처(48) 밖으로 주제어전극(46)에 걸쳐 있다. 그 결과, 애퍼처(48)는 구조(62)의 각 집속개구(focus opening)의 경계내에서 측면에 위치한다.

베이스 집속구조(62)는 보통 전기 비절연 물질로 구성되지만 주제어전극들이 전기적으로 서로 결합되지 않도록 충분히 높은 저항률의 전기 저항물질로 형성될 수 있다. 일반적으로, 집속구조(62)는 적절한 화학선 방사에 선택적으로 노출되고, 노출되지 않은 화학선 물질을 제거하도록 현상되며, 경화된 화학선 물질로 형성된다. 화학선 방사에 노출되면 상기 노출된 화학선 물질은 화학적 구조가 변하게 된다. 화학선 물질은 일반적으로 Olin OCG7020폴리마이드와 같은 광중합가능한 폴리마이드(photopolymerizable polyimide)이다. 집속구조(62)는 대개 비절연층(44a) 위에 45∼50㎛까지 연장한다.

베이스 집속구조(62)를 형성하는 데 여러가지 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 집속구조(62)는 헤이븐(Haven)의 미국 특허 제 5,649,847호 또는 제 5,650,690호에서 설명된 전면/후면 화학선-방사 노출 공정에 따라 형성될 수 있다. 또한, 구조(62)는 스핀트가 1998년 5월 27일 제출한 국제 출원 PCT/US98/09907에서 제시한 후면/전면 화학선-방사 공정에 따라 형성될 수 있다. 이 경우에 비절연 영역(42)에 있는 이미터 전극(42a)은 베이스플레이트 (40)의 상부면에 수직으로 보여질 때 보통 사다리 모양을 하고 있다. 집속구조(62)는 또한 Knall의 공동-출원된 국제 출원 PCT/US98/22761에서 설명된 것과 같이 오직 전면 화학선-방사 노출만을 이용한 절차에 따라 형성될 수 있다.

도 2e의 구조에서 도 2f의 구조에 이르는 추가 공정(additional processing)을 수행하는데 있어서, 각 전자방출 원뿔(56a)은 구성요소(42, 44a, 50b, 및 56c)에 의해 완전히 둘러싸인다. 구성요소(42, 44a, 및 50b)는 베이스 집속구조(62)를 형성하는데 사용되는 것으로 폴리마이드나 현상액/에칭물질과 같은 물질에 거의 불투과성이다. 따라서, 실질적으로 이런 물질들의 어떤 것도 구성요소(42, 44a, 및 50b)를 통과하여 원뿔(56a)을 오염시키지 않는다.

베이스 집속구조(62)를 형성하는데 사용되는 물질의 일부는 두께, 얼마나 오래 그리고 어떤 온도에서 몰리브덴이 상기 물질에 노출되는가에 따라 증착된 몰리브덴을 통과할 수 있다. 보호 섬(58a)이 없으면, 이러한 물질 부분은 특히 전자방출 원뿔(56a) 바로 위 얇은 영역에서 잉여 이미터-물질 섬(56c)을 통과하고 원뿔(56a)을 오염시킬 수 있다. 보호섬(58a)이 이런 물질에 대개 불투과성으로 배열되는 점이 중요하다. 도 2e의 구조부터 도 2f의 구조까지에서, 섬(58a)은 집속 구조(62)를 형성하는데 사용되는 물질이 잉여섬(56c)을 수직방향에서 접촉하지 못하게 하고 이후 섬(56c)을 수직으로 통과하지 못하게 한다.

보호섬(58a)은 잉여 이미터-물질 섬(56c)의 측면 가장자리를 덮지 않는다. 따라서, 베이스 집속구조(62)를 만드는데 사용된 물질은 잉여섬(56c)의 측면 가장자리와 접촉하게 된다. 그러나, 섬(56c)은 제어개구(48)를 넘어 충분히 옆으로 연장하도록 만들어져서 섬(56c)을 통해 이러한 물질의 어떤 것이 전자방출원 뿔 (56a)과 접촉하기 위해 옆으로 심각한 정도까지는 투과하지 않는다. 최종 결과는 원뿔(56a)이 구조(62)를 형성하는데 사용되는 물질에 의해 오염되지 않는다는 것이다. 보호섬(58a)은 달리 발생할 수 있는 어떤 오염을 막는다.

전자 집속 시스템은 베이스 집속구조(62) 위에 있는 얇은 전기 비절연성 집속코팅(focus coating, 64)을 포함한다. 집속코팅(64)은 대개 전기 전도성 물질, 가령 0.1㎛의 두께를 갖는 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있다. 어떤 응용에서는, 집속코팅(64)은 전기 저항 물질로 형성될 수 있다. 어떤 경우에도, 집속코팅(64)의 저항률은 대개 베이스 집속구조의 저항률보다 상당히 작다.

집속코팅(64)은 제조 공정의 여러 곳에서 이루어진다. 코팅(64)은 대개 보호층(58a) 및 잉여 이미터-물질 층(56c)이 제거된 후에 형성된다. 그러나, 코팅(64)은 도 2f에서의 코팅(64)을 가리키는데 사용되는 점선에 의해 나타난 바와 같이 층(58a 및 56c)를 제거하기 전에 형성될 수 있다. 복합 섬(56c/58a)의 높이와 관련하여 베이스 집속구조(62)의 높이와 같은 인자에 따라서, 집속코팅물질의 조각(도시하지 않음)은 섬(56c/58a)의 상부 및 측면에 축적될 수 있다. 만약 집속코팅(64)이 섬(58a 및 56c)을 제거하기 전에 형성되면, 보호섬(58a)은 코팅(64)을 형성하는데 사용되는 물질으로 하여금 원뿔(56a)이 베이스 집속구조(62) 형성시 오염으로부터 방지되는 것과 같은 방법으로 원뿔(56a)의 오염을 막는다.

집속 코팅(64)은 만약 복합 제어전극(46/50b)으로부터 전기적으로 적절히 분리된다면 여러가지 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 코팅(64)은 헤이븐등의 1998년 5월 27일 제출된 국제 출원 PCT/US98/09906 에서 설명된 바와 같이 낮은-각 증기 증착에 의해 이루어질 수 있다. 코팅(64)은 또한 상기 인용한 대로 Knall의 국제 출원 PCT/US98/22761에서 설명된 것과 같은 방법으로 이루어질 수도 있다.

적어도 상기 전자 집속 시스템의 베이스 집속구조(62)가 형성되면, 보호섬 (58a) 및 잉여 이미터-물질 섬(56c)은 제거된다. 섬(58a 및 56c)은 여러가지 방법으로 제거될 수 있다. 잉여섬(56c)은 대개 Knall등의 1998년 6월 29일 제출된 국제 출원 PCT/US98/12801 에 의해 설명된 방식의 기술에 따라 전기화학적으로 제거된다. 보호섬(58a)은 잉여섬(56c)의 전기화학적 제거시 혹은 제거 전에 또한 제거될 수 있다. 또한, 보호섬(58a)은 잉여섬(56c)이 전기화학적으로 제거되듯이 리프트 오프될 수 있다. 또한, 보호섬(58a)은 잉여섬(56c)이 전기화학적으로 제거된 후에 적절한 화학적 및/또는 플라즈마 식각제에 의해 제거될 수 있다.

또한, 잉여 이미터-물질 섬(56c)은 리프트-오프 기술에 따라 제거될 수 있다. 이 경우에, 리프트-오프 층은 도 2b의 단계에서 게이트층(50a) 위에 주어진다. 리프트-오프 층은 베이스플레이트의 상부면에 상대적으로 작은 각, 보통 30°가까이에서 적절한 리프트-오프 물질을 증발시킴으로써 형성된다. 리프트-오프 물질은 이후 잉여 이미터-물질 층(56b)과 거의 동일한 방법으로 패턴화된다.

도 2f에 도시된 단계에서, 리프트-오프 층의 섬은 각각의 잉여 이미터-물질 섬(56c)과 하부 게이트 부분(50b) 사이에 위치한다. 적절한 식각제가 리프트-오프 섬을 제거하는데 사용된다. 따라서 잉여섬(56c)은 식각제내에서 리프트 오프되어 제거된다.

리프트-오프 기술이 잉여 이미터-물질 섬(56c)을 제거하는데 사용될 때, 보호섬(58a)은 잉여섬(56c)을 제거하는 부수 효과로서 동시에 제거될 수 있다. 또한, 보호섬(58a)은 잉여섬(56c)의 전체 상부면을 노출시키기 위해 적절한 식각제에 의해 먼저 제거될 수 있다. 만약 섬(56c)이 그것을 제거하는데 사용되는 식각제에 투과성이라면, 리프트-오프 식각제가 섬(56c)을 수직으로 통과하고 신속하게 전체 상부면을 따라서 하부 리프트-오프 섬을 식각하는데 이런 투과성의 장점이 활용될 수 있다. 따라서, 리프트-오프 공정은 비교적 짧은 시간에 수행된다.

만약 집속코팅(64)이 아직 전자 집속구조에 합쳐지지 않는다면, 코팅(64)은 이제 집속구조(93)상에 형성된다. 그 결과 전계-방출 구조가 도 2g 및 3d에 도시되어 있다.

평판 CRT 디스플레이는 보통 각 화소가 적, 녹, 청 세 개의 부화소(sub-pixel)로 구성되는 칼라 디스플레이이다. 일반적으로, 각 화소는 베이스플레이트(40)의 상부면에 수직으로 보면 거의 정사각형이고, 세 개의 보조-화소는 가로방향에서 나란히 놓여 있는(위치하는) 직사각형으로 설계되며 상기 직사각형의 장축은 세로방향을 향한다. 이러한 보조-화소 설계에서는 전자 집속제어가 대개 세로방향보다는 가로방향에서 더욱 중요하다.

각 제어개구(48)에서 전자방출소자(56a) 세트는 하나의 부화소에 대한 전자들을 제공한다. 각각의 복합 제어전극(46/50b)에서의 제어개구(48)는 가로방향에서 상기 전극(46/50b) 위에 중심을 정하도록 배열된다. 전자 집속 시스템(62/64)의 가장자리를 도 2g 및 3d에 나타난 방법으로 복합 제어전극(46/50b)의 세로방향 가장자리와 거의 수직으로 정렬되게 함으로써, 우수한 집속제어가 가로방향으로 이루어진다. 복합 섬(58a 및 56c)을 형성하기 위한 층(58 및 56b)의 선택적 에치시 개구 영역(60)은 이러한 수직 정렬이 이루어지게 하여 원하는 집속제어가 달성되도록 한다.

잉여 이미터 물질을 제거하기 위한 2-단계 절차를 사용할 때, 보호층은 대안으로 제 1 제거 단계(도 2의 공정에서 발생) 이전보다는 제 1 제거 단계 이후의 시점에서 전자방출소자상에 위치하는 잉여 이미터물질 위에 형성될 수 있다. 도 4a∼4d (집합적으로 도 4)는 본 발명에 따라 평판 CRT 디스플레이의 게이트 전계-이미터 제조에서 이러한 대안을 사용하는 공정 부분을 보여준다. 도 4의 공정은 원뿔형 전자방출소자(56a) 및 잉여 이미터-물질 층(56b)을 형성하기 위해 이미터 원뿔 물질이 증착되는 도 2c의 단계까지 도 2의 공정을 따른다.

도 4의 공정에서는, 일반적으로 도 2의 공정에서 층(58 및 56b)을 패턴하기 위해 사용된 포토레지스트 마스크와 같은 패턴을 갖는 포토레지스트 마스크(도시되지 않음)가 도 2c의 단계에서의 잉여 이미터-물질 층(56b) 위에 형성된다. 포토레지스트 마스크를 통하여 노출된 잉여층(56b) 물질은 상기 노출된 물질을 직접 식각하는 적절한 식각제에 의해 제거된다. 도 4의 공정에서의 이런 점에서 포토레지스트 층이 없는 경우를 제외하고 잉여층(56b)을 패턴하는 선택적 에치는 도 2의 공정에서 상기 설명된 방법으로 행하여진다. 잉여층(56b)의 나머지는 다시 섬(56c)으로 구성된다. 식각제는 보통 화학적 식각제이고 거의 등방성 구성요소를 가진다. 결과적으로, 잉여 이미터-물질 섬(56c)은 상기 포토레지스트를 약간 언더컷한다. 게이트층(50a)은 이제 부분적으로 노출된다.

포토레지스트 마스크를 제어 애퍼처(48) 위에 위치시킴으로써, 게이트층(50a)은 옆으로 분리된 게이트 부분(50b)을 형성하기 위해 상기 설명된 거의 같은 방법으로 패턴화된다. 포토레지스트는 도 4a에 도시된 구조를 만들기 위해 제거된다. 게이트 부분(50b)은 다시 각각 잉여섬(56c)을 넘어 옆 바깥쪽으로 약간 연장한다. 또한, 층(56b 및 50a)은 잉여섬(56c)의 가장자리 및 게이트 부분(50b)이 거의 수직 정렬인 방법으로 에치될 수 있다.

보호층(70)은 도 4b에 도시된 구조의 상부에 형성된다. 보다 상세하게는, 보호층(70)은 잉여섬(56c)의 상부 및 측면에 위치하며 섬(56c)을 넘어 옆으로 연장한다. 보호층(58)과 유사하게, 보호층(70)은 잉여섬(56c)이 전자방출 원뿔(56a)상에 위치하는 기간동안 전자 집속 시스템의 부분 또는 전체와 같은 구조를 형성하는데 사용되는 물질에 거의 불투과성인 타입 및 두께이다.

보호층(70) 부분은 일반적으로 최종 전계 이미터에 나타나 있다. 따라서, 상기 보호층(70)의 물질 및 두께는 전계-이미터의 인접한 구성요소에 의해 행해지는 기능에 따르도록 선택된다. 층(70)은 전기 비전도성 물질, 대개 전기 절연 물질로 구성된다. 층(70) 부분이 전자 집속 시스템의 베이스 집속 구조 하부에 위치할 때(또는 부분을 형성할 때), 층(70)은 0.05∼1.0㎛의 두께, 보통 0.5㎛를 갖는 규소 산화물로 형성된다. 이런 응용에서 층(70)의 대체 물질로는 규소 질화물과 스핀-온(spin-on) 유리가 있다.

이제 보호층(70)상에 여러가지 구조들이 형성될 수 있다. 일반적으로, 전자 집속 시스템의 베이스 집속구조(72)는 층(70) 위에 형성된다. 베이스 집속구조(72)는 대개 베이스 집속구조(62)와 같은 와플 모양의 패턴을 가진다. 집속구조(72)는 만약 보호층(70)이 적절한 특성을 갖는다면 집속구조(62)에 대한 상기 설명된 방법 중 임의의 방법으로도 형성될 수 있다.

전기 비절연 집속코팅(74)은 이후 베이스 집속구조(72) 위에 형성된다. 비록 집속코팅(74)이 일반적으로 잉여 이미터-물질 섬(56c)이 제거된 후에 형성되더라도, 섬(56c)이 그대로 있는 동안 코팅(74)이 형성될 수 있다. 이러한 이유로, 코팅(74)은 도 4c에 점선으로 표시되어 있다. 코팅(74)은 대개 집속코팅(62)과 같은 방법으로, 같은 물질로써 형성된다.

베이스 집속구조(72) 및, 존재한다면 집속코팅(74)을 사용하여 보호층(70)의 노출된 부분을 적절한 식각제에 의해 제거한다. 도면부호 70a 가 보호코팅(70)의 나머지인 도 4d를 참고하라. 나머지 보호층(70a)은 집속구조(72) 아래에 위치하고 전자 집속 시스템의 일부를 효과적으로 형성한다.

보호층(70)은 층(70a)을 구분하기 위해 개개의 인자에 따라 화학이나 플라즈마 식각제로 에치된다. 집속 시스템(72/74)이 상기 인용한 바와 같이 Knall, 국제 출원 PCT/US98/22761에서 설명된 대로 형성되면, 식각제는 50 중량% 아세트산, 30 중량% 물, 20 중량% 암모늄 플루오르화물로 보통 형성된다.

이어서 잉여 이미터-물질 섬(56c)이 제거된다. 도 4d를 참고하라. 잉여섬 (56c)은 대개 전기화학적으로 제거된다. 또한, 섬(56c)은 리프트-오프 기술에 따라 제거될 수 있다. 리프트-오프의 경우, 리프트-오프 층은 도 2b의 단계에서 게이트층(50 또는 50a) 위에 형성된다. 리프트-오프 층은 이후 잉여 이미터-물질 층(56b)과 거의 같은 방법으로 패턴화된다. 보호 나머지(70a)를 한정하기 위해 보호층(70)을 에칭한 후, 잉여섬(56c)을 제거하기 위해 리프트-오프 층은 제거된다. 아직 형성되지 않았을 경우 집속코팅(74)은 도 4d에 도시된 구조를 완성하기 위해 형성된다.

도 5는 본 발명에 따라 제조된 가령, 도 2g 또는 4d와 같은 영역 전계 이미터를 이용하는 평판 CRT 디스플레이의 중심 활성 영역의 전형적 예를 보여준다. 도 4d의 전계 이미터를 포함하는 평판 CRT 디스플레이의 중심을 나타내는데 있어서, 도 5의 구성요소(62)는 구성요소(70 및 72)로 대체되며 반면 구성요소(64)는 구성요소(74)로 대체된다. 여기서 하부 비절연 영역(42)은 특히 이미터 전극(42a) 및 상부 전기 저항 층(42b)으로 구성된다. 하나의 주제어전극(46)은 도 5에 도시되어 있다.

투명한, 일반적으로 유리로된 거의 평탄한 페이스플레이트(80)는 베이스플레이트(40)와 대향하여 놓여있다. 발광 형광 영역(82)은, 그 중 하나가 도 5에 도시되어 있는데, 제어애퍼처(48)와 직접 대향하는 페이스플레이트(80)의 내부 표면상에 위치한다. 일반적으로 알루미늄으로된 얇은 광-반사층(84)은 페이스플레이트(80)의 내부 표면을 따라서 형광 영역(82) 위에 위치한다. 전자방출소자(56a)에 의해 방출된 전자는 광-반사층(84)을 통과하며 형광 영역(82)이 페이스플레이트(80)의 외부 표면상에 가시(visible) 영상을 만드는 빛을 방출하게 한다.

평판 CRT 디스플레이의 중심 활성 영역은 도 5에 도시하지 않은 다른 구성요소를 보통 포함한다. 예를 들어, 페이스플레이트(80)의 내부 표면을 따라 놓여있는 블랙 매트릭스는 다른 형광 영역(82)으로부터 옆으로 분리하기 위해 각 형광 영역(82)을 보통 둘러싼다. 판(40, 80) 사이에 비교적 일정한 공간을 유지하기 위해 스페이서 벽이 사용된다.

도 5에 설명된 타입의 평판 CRT 디스플레이에 합쳐질 때, 본 발명에 따라 제조된 전계 이미터는 하기 방법으로 동작한다. 광-반사층(84)은 전계-방출 캐소드에 대하여 애노드로 작용한다. 애노드는 복합 제어전극(46/50b) 및 이미터 전극(42a)에 비하여 높은 양전위로 유지된다.

적절한 전위가 (a) 이미터 전극(42a) 중 선택된 하나와 (b) 제어전극(46/50b)중 선택된 하나 사이에 인가될 때, 선택된 게이트 부분(50b)은 두 선택된 전극의 교차점에서 상기 전자방출 소자로부터 전자를 이끌어내며 결과적으로 전자 흐름의 크기를 제어한다. 방출된 전자에 의해 부딪힐때 형광 영역(82)은 빛을 방출한다.

본 발명의 여러가지 부분들이 어떻게 조화되는지를 독자가 더욱 쉽게 이해할 수 있는 참고 체계를 만들기 위해 "하부" 및 "상부"처럼 방향을 나타내는 용어가 사용되었다. 실제로는, 전자방출 디바이스의 구성요소는 여기서 사용된 방향성 용어에 의해 내포된 것과는 다른 방향에 놓일 수 있다. 본 발명에서 제조 단계가 이루어지는 방법에도 똑같은 경우가 적용된다. 설명을 용이하게 하려고 편의상 방향성 용어가 사용되므로, 본 발명은 방위가 여기서 사용된 방향성 용어에 의해 다뤄진 것과는 다른 범위에서의 실행을 포함한다.

본 발명을 특정 실시예와 관련하여 설명하였지만, 이 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 하기 청구되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지는 않는다. 예를 들어, 전자 집속 시스템 부분을 제외한 구조는 섬(56c)을 제거하기 전이 아니라 섬(56c)을 형성하는 잉여 이미터-물질 층(56b)을 패턴한 후에 부분적으로 완성된 전계 이미터 위에 형성될 수 있다. 섬(56c)을 제거하는데 있어서 리프트-오프 및 전기화학적 제거 이외의 기술들이 이용될 수 있다.

블랭킷 잉여 이미터-물질 층(56b)의 마스킹 에치(masked etch)는 각각의 주제어전극 (46)의 부분보다 거의 전체가 잉여 이미터 물질로 덮여 있으며 모든 잉여 이미터 물질이 제어전극(46) 사이의 영역에서 제거되는 방법으로 행해질 수 있다. 본 발명의 전기화학적 제거 절차는 전자방출 원뿔(56a)을 노출시키기 위해 패턴화된 잉여-이미터 물질 섬(56c)을 통해 개구를 만들기에는 충분히 오래동안 이루어지지만 섬(56c)을 전체적으로 제거하기에는 그다지 길지 않다. 이러한 두 차이를 결합하여, 복합 제어전극(46/50b) 위에 위치하는 나머지 잉여 이미터 물질은 전류-전도 능력을 향상시키기 위한 전극(46/50b)의 일부로 작용할 수 있다.

도 4의 공정 순서에서 섬(56c)을 형성하기 위하여 마스킹 에치 이외의 기술이 잉여 이미터-물질 층(56b)을 패턴하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 원뿔 (56a) 및 잉여층(56b)을 만들기 위하여 이미터 물질을 증착하기 전에 포토레지스트와 같이 쉽게 제거가능한 물질 부분이 전계 이미터 영역(잉여층(56b) 부분이 섬(56c)을 구분하는데 있어서 제거되는) 위로 주어질 수 있다. 이미터 물질을 증착한 후, 쉽게 제거가능한 물질은 층(56b)의 상부를 제거(즉, 리프트 오프)하기 위해 없어지며, 따라서 섬(56c)을 남긴다.

게이트층(50a)은 전자방출소자(56a) 및 잉여 이미터-물질 층(56b)을 만들기 위하여 상기 이미터 원뿔 물질을 증착하기 전에, 또한 보통 유전체 개구(54)를 만들기 전에 게이트 부분(50b)을 형성하도록 패턴될 수 있다. 각각의 주제어전극(46)과 인접한 게이트 부분(50b)의 조합은 이후 이미터 물질을 증착하기 전에 복합 제어전극(46/50b)을 형성한다.

주제어전극(46)은 게이트층(50)을 증착한 후에 형성될 수 있다. 그 경우에, 제어전극(46)은 게이트 부분(50b) 하부보다는 상부에 위치한다. 또한, 각각의 주제어전극(46) 및 인접한 게이트 부분(50b)은 게이트 개구를 갖고 있으나 제어애퍼처(48)와 유사한 개구는 전혀 갖지 않는 단일층의 게이트 전극으로 대체될 수 있다.

도 2 및 도 4의 공정은 비원뿔형의 전자방출소자를 만들도록 변경될 수 있다. 예로서, 이미터 물질의 증착은 이미터 물질이 유전체 개구(54)로 들어가는 개구를 완전히 닫기 전에 종결될 수 있다. 그리고 나서 전자방출소자(56a)는 잘린 원뿔형태로 만들어진다.

본 발명에 따라 만들어진 전자 이미터는 평판 CRT 디스플레이 이외의 평판 디바이스에 이용될 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 진정한 범위와 정신을 벗어나지 않고 당업자는 다양한 수정 및 응용을 할 수 있다.

Claims

유전체층상에 위치하는 일군의 제어전극(a group of control electrodes), 상기 유전체층을 통해 연장하는 유전체 개구내에 대부분 위치하고 상기 제어전극을 통해 연장하는 제어 애퍼처를 통해 노출되는 복수의 전자방출소자(전기 비절연 이미터 물질로 이루어짐), 상기 제어전극상에 위치하는 상기 이미터 물질로 이루어진 잉여층을 구비하는 초기 구조를 제공하는 단계;

하나 이상의 상기 전자방출소자 위의 상기 잉여층상에 보호층을 설치하는 단계;

이어서 상기 초기 구조에 하나 이상의 공정(processing operation)을 수행하는 단계; 및

이어서 상기 전자방출소자를 노출시키기 위해 상기 전자방출소자 위의 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층 및 보호층의 물질을 제거하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스의 제조시 전자방출소자의 보호 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 보호층은 상기 수행 단계동안 상기 초기 구조에 피착되는 물질에 거의 불투과성인 것을 특징으로 전자방출소자의 보호 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제공 단계는 상기 잉여층이 또한 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층 부분상에 위치하도록 상기 초기 구조를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 설치 단계는 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층 위의 상기 잉여층상에 위치하도록 상기 보호층을 형성하는 단계를 수반하며,

상기 설치 및 수행 단계 사이에서 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층상에 위치하는 상기 보호층 및 잉여층 부분을 초기에 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 제거 단계는 상기 전자방출소자 위의 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층의 이미터 물질을 전기화학적으로 제거하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자방출 소자의 보호 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 제공 단계는 초기 구조에 적어도 (a) 상기 제어전극 및 (b) 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층의 이미터 물질 사이에 위치하는 리프트-오프 층을 제공하는 단계를 포함하고;

상기 제거 단계는 적어도 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층의 물질을 제거하기 위해 상기 리프트-오프 층을 제거하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 수행 단계는 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층 위에 하나 이상의 추가 구조를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 수행 단계는 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 유전체층 위에 집속 시스템의 구성요소를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제공 및 설치 단계 사이에서, 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층상에 위치하는 상기 잉여층 부분을 초기에 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 설치 단계는 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층상에 위치하는 상기 보호층을 형성하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제거 단계는:

상기 전자방출소자 위의 상기 제어전극상에 위치하는 상기 보호층의 노출 물질을 수직으로 제거하는 단계; 및

상기 전자방출소자 위의 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층의 이미터 물질을 전기화학적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제공 단계는 상기 초기 구조에 적어도 (a) 상기 제어전극 및 (b) 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층의 이미터 물질 사이에 위치하는 리프트-오프 층을 제공하는 단계를 포함하고;

상기 제거 단계는 적어도 상기 제어전극상에 위치하는 상기 잉여층의 물질을 제거하기 위해 상기 리프트-오프 층을 제거하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 수행 단계는 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 보호층 위에 하나 이상의 추가 구조를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 수행 단계는 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 보호층 위에 집속 시스템의 구성요소를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 보호층은 전기 비전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제공 단계는 (a) 상기 전자방출소자를 적어도 부분적으로 형성하기 위해 상기 제어 애퍼처를 통해 상기 유전체 개구속으로 및 (b) 적어도 부분적으로 상기 잉여층을 형성하기 위해 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층 및 상기 제어전극 위에 상기 이미터 물질을 증착하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제공 단계는 상기 제어전극과 인접하고, 상기 제어전극 사이의 공간속으로 연장하고, 상기 잉여층 하부에 위치하는 전기 비절연 게이트층을 상기 초기 구조에 제공하는 단계를 수반하며;

각 전자방출소자는 상기 게이트층을 통해 연장하는 게이트 개구를 통해 노출되며;

상기 유전체 개구는 옆으로 분리된 복수의 유전체 개구 세트로 할당되며, 각 제어 애퍼처는 상기 유전체 개구 세트 중 다른 하나 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 게이트층은 각 제어 애퍼처를 거의 완전히 옆으로 걸쳐있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 설치 단계 이전에, 상기 게이트층은 상기 게이트 개구를 제외하고는 거의 블랭킷 층인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 제공 및 수행 단계 사이에서, 상기 제어전극 사이의 공간에 있는 상기 유전체층상에 위치하는 상기 게이트층 부분을 제거하는 단계를 추가로 포함하고, 각 제어전극 및 상기 게이트층의 나머지 인접 물질은 적어도 복합 제어전극의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

각 제어전극은 하나의 주제어전극 및 하나 이상의 인접 게이트 부분을 포함하고;

각 제어 애퍼처는 (a) 상기 제어전극 중 하나를 통해 연장하는 주제어 애퍼처 및 (b) 상기 게이트 부분 중 인접한 하나를 통해 연장하는 하나 이상의 게이트 개구를 포함하는 복합 제어 애퍼처이고;

상기 유전체 개구는 옆으로 분리된 복수의 유전체 개구 세트로 할당되며, 각 주제어 애퍼처는 상기 유전체 개구 세트 중 다른 하나 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 게이트 부분은 상기 주제어 개구에 거의 완전히 옆으로 걸쳐있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 21 항에 있어서,

유사한 복수의 게이트 부분이 존재하고, 각각은 상기 주제어 개구 중의 다른 하나를 거의 완전히 옆으로 걸쳐있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제공 단계는 초기 구조에 상기 유전체층 및 상기 전자방출소자 하부에 위치하는 하부 전기 비절연 영역을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 보호 방법.