KR100421750B1 - 전자집속시스템 및 그것의 제조방법, 그리고 상기 전자집속시스템을 채용한 전자방출 디바이스 - Google Patents

전자집속시스템 및 그것의 제조방법, 그리고 상기 전자집속시스템을 채용한 전자방출 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자-방출 디바이스 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전자-방출 디바이스에는 전자 집속 시스템(37 또는 37A)이 포함되어 있고, 이 시스템은 베이스 집속 구조체(38 또는 38A)을 통해 확장하는 집속 구멍(40) 안으로, 적절하게는 부분적으로 통과하는 베이스 집속 구조체(38 또는 38A) 및 집속 코우팅(39 또는 39A)으로 형성되어 있고, 상기 집속 코우팅은 보통 상기 베이스 집속 구조체보다 낮은 저항을 가지고 있고 일반적으로 각이 있는 디포지트 기술로 형성되며, 상기 집속 코우팅의 하부 표면에 액세스 도체(106 또는 106A)가 적절히 전기적으로 결합되어 있으며, 상기 집속 구멍을 통해 이동하는 전자의 집속을 제어하는 퍼텐셜이 상기 액세스 도체를 경유하여 상기 집속 코우팅에 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자집속시스템 및 그것의 제조방법, 그리고 상기 전자집속시스템을 채용한 전자방출 디바이스{STRUCTURE AND FABRICATION OF ELECTRON-FOCUSING SYSTEM AND ELECTRON-EMITTING DEVICE EMPLOYING SUCH ELECTRON-FOCUSING SYSTEM}
도 1은 필드-방출 원리에 따라 동작하는 종래의 컬러 플랫-패널 CRT 디스플레이의 능동영역 내의 기본 특성을 설명하고 있다. 도 1의 필드-방출 디스플레이 ("FED")는 전자-방출 디바이스 및 발광(빛-방출) 디바이스로 구성되어 있다. 상기 전자-방출 디바이스는 보통 캐소드로 언급되는데, 넓은 영역으로 전자를 방출하는 전자-방출 소자(1)가 포함되어 있다. 방출된 전자는 상기 발광 디바이스내의 해당 영역상에 분포된 발광 소자(2)쪽으로 향한다. 전자가 충돌하게 되면, 발광 소자(2)는 빛을 발하여 FED 의 화면상에 이미지를 만들어 낸다.
특별하게는, 전자-방출 소자(1)는 에미터 전극(3)상에 위치하는데, 도 1에서는 하나가 도시되어 있다. 제어 전극(4)이 에미터 전극(3)에 교차해 있고 전기적으로 절연되어 있다. 전자-방출 소자(1) 세트는 제어 전극(4)과 교차하는 각각의 에미터 전극(3)과 전기적으로 결합되어 있다. 간략화를 위해, 도 1에서는 각각의 전극 교차 위치에서 단지 하나의 전자-방출 소자(1)만을 나타내었다. 제어 전극(4)과 에미터 전극(3) 사이에 적절한 전압이 인가되면, 제어 전극(4)은 관련된 전자-방출 소자(1)로부터 전자를 끄집어낸다. 발광 소자내의 애노드(도시하지 않음)는 이 전자들을 투명한 페이스플레이트(6)상에 있는 블랙 매트릭스(5)에 의해 측면으로 분리된 발광 소자(2)로 유도한다.
관련된 제어 전극(4)의 제어하에 하나의 전자-방출 소자(1)에서 나온 전자는 보통 도 1의 수직방향에 대해 45°이상의 최대 반각을 가지는 입체 원뿔형으로 분포하게 된다. 참고를 위해, 도 1은 하나의 전자-방출 소자(1)의 꼭대기에서 45°반각의 원뿔형을 설명하고 있다. 상기 발광 디바이스에서, 편향되지 않은 전자들은 도 1의 도면부호 "7" 로 표시된 영역상에 분포한다. 상기 영역(7)은 캐소드와 애노드 구조 사이의 거리가 증가함에 따라 커진다. 도 1에 설명되어 있는 바와 같이, 하나의 전자-방출 소자(1)에서 방출된 편향되지 않은 전자들은 의도된 발광 소자(2) 영역 밖에 충돌할 수 있다.
휘도 및 수명의 향상을 위해 높은 애노드 전압에서 동작하는 FED는, 애노드와 캐소드 구조의 성분 사이의 전기적 아킹(electrical arcing)을 피하기 위해 상대적으로 큰 애노드-캐소드 공간을 필요로 한다. 따라서, 원하지 않은 위치(예, 의도된 발광 소자(2)에 인접한 발광 소자(2))에 전자가 충돌하게 될 가능성은 높은 애노드 전압으로 동작하는 FED에서 특별한 관심이 필요한 것이다.
FED 내의 전자-방출 디바이스는 보통 전자의 궤도를 제어하는데 도움을 주는 집속 시스템(focusing system)이 포함되어 있어서 전자 대부분이 의도된 발광 소자로만 충돌하도록 한다. 이 집속 시스템은 일반적으로 상기 제어 전극 위에서 확장한다. 상기 집속 시스템의 전자-방출 소자 세트와의 측면 관계는 높은 디스플레이 성능을 얻는데 있어서 매우 중요하다.
도 2a-2c 는 집속 시스템(8)이 추가된 도 1의 FED 의 종래 변화를 설명하고 있다. 집속 시스템(8)은 애노드와 캐소드 구조 사이에 있는 전기장을 국부적으로 변형시켜 전자 궤도를 변경시키는 전자 렌즈를 형성한다. 이 전자 궤도내의 변화량은 초기 궤도, 상기 전자 렌즈의 강도 및 상기 렌즈 내부의 비행 시간 등의 성분에 따라 달라진다. 이상적으로는, 집속 시스템(8)의 특성은 부딪치는 거의 모든 전자들이 도 2a 에 나타난 바와 같이 의도된 발광 소자(2)와 충돌하도록 선택된다. 그러나, 전자들은 종종 상기 전자 렌즈가 도 2b 에서와 같이 저집속되거나 또는 도 2c 에서와 같이 과집속 되는 경우 원하지 않은 영역에 충돌하곤 한다.
방출된 전자를 적절하게 집속하는 상기 전자 렌즈의 능력은 집속 시스템의 물리적 특성에 따라 다르다. 일반적으로, 집속 시스템은 원하는 퍼텐셜을 유지하는 능력을 요구한다. 미국 특허 5,528,103 호는 FED 내의 퍼텐셜을 유지할 수 있는 전자 집속 시스템의 여러 구조를 설명하고 있다. 불행하게도, 미국 특허 5,528,103 호의 모든 집속 시스템은 불충분한 집속 능력을 제공하거나 또는 제어 전극과의 전기적 단락 회로에 관한 우려를 일으킨다.
집속 시스템에서의 전기적 도전 물질이 제어 전극과 같은 다른 요소와 전기적 단락이 되는 상당한 위험을 나타내지 않고 전자-방출 디바이스를 위한 적절한 전자 집속을 제공하는 집속 시스템이 바람직하다. 또한, 집속 시스템에는 신뢰성에 관한 문제를 없애면서 전자 궤도를 제어하는 퍼텐셜이 제공되어야 한다. 또한, 그러한 집속 시스템을 쉽게 제조하는 기술도 바람직하다.
발명의 개요
본 발명은 플랫-패널 CRT 디스플레이, 특히 FED 에서의 사용에 적합한 전자-방출 디바이스용 전자 집속 시스템을 제공한다. 본 전자 집속 시스템을 사용하는 전자-방출 디바이스의 기본적 형태에서, 전자는 유전체층 내의 구멍에 위치한 전자-방출 소자에서 방출된다. 이 전자-방출 소자는 상기 유전체층 위에 놓여있는 제어 전극내의 제어 구멍을 통해 노출되어 있다.
본 발명의 전자 집속 시스템에는 베이스 집속 구조체 및 집속 코우팅이 포함되어 있다. 상기 베이스 집속 구조체는 상기 유전체층위에 놓여있으며 거의 상기 전자-방출 소자 위에 놓여있는 집속 구멍을 가지고 있다. 전자-방출 소자에서 방출된 전자는 상기 집속 구멍을 통해 이동한다.
상기 집속 코우팅은 집속 구멍 내부에서 상기 베이스 집속 구조체를 덮는다. 적절하게는, 이 집속 코우팅은 상기 집속 구멍 아래 방향으로 어느정도만 확장하는데, 즉 집속 코우팅이 집속 구멍의 바닥까지 다다르지 않는다. 이 집속 코우팅은 보통 전기적 비-절연 물질, 즉 전기적 도체이거나 전기적 저항체 물질로 형성된다. 이 집속 코우팅은 또한 상기 베이스 집속 구조체보다 낮은 저항을 가지고 있다. 따라서, 집속 코우팅은 일반적으로 방출된 전자를 제어하는 집속 제어 역할의 대부분을 제공한다.
집속 코우팅이 집속 구멍 아래 방향으로 어느정도만 확장하도록 본 집속 시스템을 구성하는 것은 두 가지 장점이 있다. 첫째로, 집속 코우팅이 보통 제어 전극과 자동적으로 떨어지게 된다. 제어 전극과 집속 코우팅과의 단락이 없게된다. 두번째로, 본 발명에 의해 집속 구멍 안으로 어느정도 확장하는 집속 코우팅 양을 간단히 조정함으로써 원하는 집속 제어 정도를 얻게된다. 간단히 말하면, 집속 구멍쪽으로의 집속 코우팅의 확장은 회로단락 문제를 대부분 피하면서 탁월한 집속 제어를 쉽게 얻을 수 있다는 것이다.
본 전자 집속 시스템에는 전자 집속을 제어하는 퍼텐셜을 수용하기에 적합한 액세스 도체가 적절히 포함되어 있다. 이 액세스 도체는 상기 유전체층 위에 놓여있으며, 특히 상기 베이스 집속 구조체내의 액세스 구멍을 통해 집속 코우팅과 그것의 하부 표면을 따라 전기적으로 결합되어 있다. 따라서 액세스 도체로부터 집속 코우팅까지 집속 제어 퍼텐셜이 제공된다.
상기 베이스 집속 구조체는 보통 상기 제어 전극의 일부 및 액세스 도체의 일부 위에 놓여있다. 상기 제어 전극과 상기 액세스 도체 모두 유전체층 위에 놓여있기 때문에, 액세스 도체는 기본적으로 상기 제어 전극과 같은 전자-방출 디바이스내의 레벨에 있게된다. 따라서, 전자-방출 소자를 제어하기 위해 제어 전극에 전압이 인가되는 것과 거의 같은 방식으로 상기 액세스 도체에 집속 제어 퍼텐셜이 인가될 수 있다. 이것은 안정성을 향상시키고 상기 집속 코우팅을 그의 상부 표면을 따라 접촉시키고자 할 때 발생할 수 있는 전기적 접속 및 라우팅 문제를 피하게 한다.
상기 제어 전극 및 액세스 도체는 보통 주로 동일한 도전 물질로 구성된다. 특히, 액세스 도체는 상기 제어 전극을 형성하는 동안 형성된다. 이러한 방식으로 집속 시스템을 제조하면 집속 코우팅의 상부 표면과 접촉하는 액세스 도체를 제공하기 위해 추가로 요구되는 제조시간의 소비를 피하게 된다.
상기 집속 코우팅은 보통 어느 정도의 각도로 기울어진 디포지트 기술에 따라 형성된다. 즉, 집속 코우팅은 유전체 층과 대략 평행한 평면에 대해 측정하여 90°보다 작은 주입 각도에서 상기 베이스 집속 구조체 위에 디포지트 된다. 상기 주입 각은 충분히 작아서 상기 집속 코우팅 물질이 상기 기울어진 디포지트가 진행되는 동안 상기 집속 구멍 안으로 단지 부분적으로만 적절히 누적된다.
전자-방출 디바이스에서, 전자 집속 제어가 가장 정밀하게 요구되는 특정 측면 방향이 있는 것이 보통이다. 예를들어, 집속 구멍이 제1 측면 방향에서 이 제1 측면 방향과 수직인 제2 측면 방향에서보다 더 큰 치수를 가지고 있는 경우를 고려해 본다. 집속 제어가 상기 제1 방향에서보다 상기 제2 방향에서 더 중요하다고 가정한다.
만일 집속 코우팅 물질이 제조중에 있는 전자-방출 디바이스에 대해 거의 일정한 주입 각(90°이하)에서 상기 디바이스 주위를 동시에 회전하고 있는 기울어진 디포지트 소스로부터 디포지트 된다면, 상기 제1 방향에서 집속 구멍의 더 큰 치수는 상기 집속 구멍내의 집속 코우팅 물질의 불균일한 누적을 가져오게 될 것이다. 상기 제2 방향(즉, 집속 제어가 가장 정밀하게 요구되는 방향)에서 최적의(또는 거의 최적인) 집속 제어를 가져오는 값으로 디포지트 주입 각도를 설정하려고 하는 것은 원치않는 결과를 가져올 수 있다. 특히, 상기 제2 방향에서 충분한 측면 속도를 가지고 상기 집속 구멍상에 동시에 부딪치는 상기 집속 코우팅 물질이 상기 집속 구멍의 안쪽으로 단지 부분적으로만 진행한다 하더라도 상기 제1 방향내의 충분한 측면 속도를 가지고 집속 구멍상에 동시에 부딪치는 집속 코우팅 물질은 상기 집속 구멍의 바닥에 도달할 수 있으며, 제어 전극과 집속 코우팅이 단락될 수도 있다.
이와 같은 문제들은 두 개의 적절히 선택된 대향 위치, 특정적으로는 집속 구멍 외부에서 대향하여 위치한 위치로부터 기울어진 집속 코우팅 디포지트를 함으로써 본 발명에서 해결된다. 본 명세서에서 사용되고 있는, 디포지트 "위치"는, 상기 집속 구멍 등의 타겟을 향하는 상기 집속 코우팅 물질과 같은 재료의 처음 위치를 의미한다.
본 대향-위치 디포지트 기술의 장점은 만일 상기 집속 구멍이 한쌍의 대향하는 제2 측벽과 각각 만나는 한쌍의 대향하는 제1 측벽에 의해 정의된다면 어떻게 될지를 고려해 봄으로써 알 수 있다. 따라서 상기 기울어진 디포지트는 집속 코우팅 물질이 상기 제1 측벽의 아래 방향으로 어느 정도까지만 누적되도록 상기 제1 측벽 뒤의 대향 위치에서 행해진다. 두 개의 대향하여 위치하는 디포지트 위치를 상기 집속 구멍으로부터 적당히 멀리 떨어져 있게 배열하고 및/또는 상기 집속 코우팅 물질이 상기 각각의 위치로부터 상기 집속 구멍 쪽으로 향하게 되는 반각을 적절히 제한함으로써, 집속 코우팅 물질은 보통 어디에서도 상기 제1 측벽 아래쪽보다 상기 제2 측벽 아래쪽으로 더 깊게 누적되지 않게 된다. 이것은 제1 측벽이 제2 측벽보다 더 길거나 또는 더 짧거나에 상관없이 사실인 것이다.
다음으로, 제1 측벽을 앞서 언급한 제1 방향으로 확장시키고, 제2 측벽은 제2 방향으로 확장시킨다. 앞서 언급한 문제점들과 같이, 집속 제어는 제1 방향보다는 제2 방향에서 더 중요하지만, 집속 구멍은 제2 방향보다는 제1 방향에서 더 큰 치수를 가지는 것으로 가정한다. 따라서 제1 측벽은 제2 측벽보다 더 길다.
본 발명의 대향-위치 기술에 따라 집속 코우팅 물질을 디포지트 함으로써, 집속 코우팅 물질이 제2 측벽 아래로 누적되는 거리는 비록 제1 측벽이 더 긴 경우에도 일반적으로 제1 측벽 아래로 누적되는 거리보다 더 크지 않다. 이것은, 본 명세서에서, 집속 제어가 제2 방향에서 더 중요한 경우 정말로 필요한 것이다. 이로 인해 본 디포지트 기술은 제어 전극과 집속 코우팅의 단락을 피하는 동시에 바람직한 집속 제어를 제공한다. 또한, 앞에서의 방식으로 두 개의 대향 위치로부터 집속 코우팅 물질을 디포지트 하는 것은 액세스 도체와 집속 코우팅의 전기적 결합 필요성에 완전히 적합하다.
디포지트가 진행되는 동안, 두 개의 디포지트 위치는 모두 각각의 위치로부터 주어진 방향, 예를 들어 제1 방향에서 이동될 수 있다. 이러한 방식으로 디포지트 위치를 이동시키는 것은, 주어진 방향으로 여러개의 집속 구멍이 있는 경우, 집속 코우팅의 균일한 두께 및 집속 구멍으로 어느 정도만 확장하는 집속 코우팅의 깊이의 구멍간의 균일성을 향상시키는데 도움이 된다. 또한, 주어진 방향에서의 디포지트 위치의 이동은 큰 영역상에서의 집속 코우팅의 디포지트를 용이하게 하여, 상당히 큰 디포지트 시스템의 필요성을 줄어준다.
본 디포지트 기술은 유연성(flexibility)이 매우 높다. 디포지트 변수(parameter)들을 조정하여 다양한 디바이스 크기 및 해상도를 수용할 수 있다. 간단히 말하면, 본 발명은 충분한 진보성을 제공한다.
본 발명은 전자-방출 디바이스에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 음극선관("CRT") 타입의 플랫-패널 디스플레이에서 사용하기에 적합한 전자-방출 디바이스 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전자-방출 디바이스의 일부의 간략화된 개략적 측단면도;
도 2a, 2b 및 2c는 집속 시스템이 있는 종래의 전자-방출 디바이스의 간략화된 개략적 측단면도로서, 도 2a-2c 각각은 허용 가능한 집속, 저집속 및 과집속 상태를 설명하는 도면;
도 3은 본 발명에 따라 구성된 집속 시스템이 있는 전자-방출 디바이스 일부의 측단면도로서, 도 4 및 도 5의 3-3면에서 본 도면;
도 4는 도 1의 전자-방출 디바이스의 일부 평면도;
도 5는 도 3의 전자-방출 디바이스내의 베이스 집속 구조체, 열 전극 및 두 개의 에미터 전극의 평면도;
도 6a-6d는 도 3-5 의 전자-방출 디바이스의 베이스 집속 구조체를 제조하는데 본 발명의 기술을 사용하는 단계를 나타내는 측단면도;
도 7은 본 발명에 따라 구성된 집속 시스템이 있는 또 다른 전자-방출 디바이스의 일부의 측단면도;
도 8은 도 7의 전자-방출 디바이스에서 사용된 타입의 전자 집속 시스템이 있는 전자-방출 디바이스의 일부의 측단면도로서, 전자 집속 시스템의 집속 코우팅이 본 발명에 따라 어떻게 전기적으로 접촉되는가를 설명하는 도면;
도 9-11은 도 8의 전자-방출 디바이스의 세 가지 변형의 평면도(각각의 변형은 본 발명에 따른 집속 코우팅과 접촉하는 다른 배열을 사용하고 있고, 도 8의 단면은 도 9의 8-8 면에서 본 것이다.);
도 12는 본 발명에서 사용에 적합한 기울어진 디포지트 시스템의 개략도;
도 13은 본 발명에 따른 집속 코우팅의 기울어진 디포지트가 진행되는 동안의 도 8 및 도 9의 전자-방출 디바이스의 일부의 평면도;
도 14a 및 14b는 도 8 및 도 9의 전자-방출 디바이스의 집속 코우팅을 디포지트 하는데 본 발명의 기술을 사용하는 단계를 나타내는 간략화된 측면도;
도 15는 집속 코우팅이 본 발명에 따른 베이스 집속 구조체상에서 형성되는 경우 도 8, 9 및 13의 전자-방출 디바이스 일부가 어떻게 나타나는지에 대한 간략화된 사시도;
도 16은 도 8, 9, 13 및 15의 전자-방출 디바이스에서 발생하는 집속 제어를 설명하는 개략적 측단면도이다.
동일한, 또는 매우 유사한 부분 또는 부분들을 나타내는데 있어서, 도면 및 발명의 상세한 설명에서 같은 참조번호를 사용하였다.
본 발명은 회로단락 문제를 줄이기 위해 집속 구멍 내부로 어느 정도까지만 확장하는 집속 코우팅으로 전자 집속을 수행하는 매트릭스-배열된 전자-방출 디바이스를 제공한다. 바람직하게는 (a) 전자-방출 디바이스내의 제어 전극 레벨에 놓여있고 (b) 안정성을 향상시키기 위해 제어 전극과 거의 같은 방식으로 외부로 액세스 가능한 액세스 전기 도체를 통해 상기 집속 코우팅이 집속 제어 퍼텐셜을 수용한다. 본 발명의 전자 에미터는 보통 발광 디바이스의 해당 발광 형광 소자로부터 가시광선을 방출시키는 전자를 만드는 필드-방출 원리에 따라 동작한다. 상기 전자-방출 디바이스 및 발광 디바이스의 조합은 플랫-패널 텔레비젼 또는 개인용 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 또는 워크스테이션을 위한 플랫-패널 비디오 모니터 등의 플랫-패널 디스플레이의 음극선관을 형성한다.
이하 설명에서, "전기적 절연"(또는 "유전체")란 용어는 저항이 1010ohm-cm 이상의 물질에 적용된다. 따라서 "전기적 비-절연" 이란 용어는 저항이 1010ohm-cm 이하를 가진 물질에 해당한다. 전기적 비-절연 물질은 (a) 저항이 1 ohm-cm 이하인 전기적 도전 물질 및 (b) 저항이 1 ohm-cm 내지 1010ohm-cm 범위인 전기적 저항 물질의 두 가지로 나뉜다. 이러한 카테고리는 1 볼트/㎛ 이하의 전기장에서 결정된다. 비슷하게, "전기적 비-도전" 이란 용어는 적어도 저항이 1 ohm-cm 인 물질을 나타내고, 전기적 저항 및 전기적 절연 물질을 포함한다.
전기적 도전 물질(또는 전기적 도체)의 예로는, 금속, 금속-반도체 화합물(금속 규화물 등), 및 금속 반도체 공융물 등이다. 전기적 도전 물질로는 중간 또는 높은 레벨로 도핑된(n-타입 또는 p-타입) 반도체도 포함된다. 전기적 저항 물질에는 진성 반도체 및 약하게 도핑된(n-타입 또는 p-타입) 반도체가 포함된다. 전기적 저항 물질의 더 다른 예로는 (a) 서밋(금속 입자가 묻혀있는 세라믹) 등의 금속-절연체 혼합물, (b) 흑연, 아몰퍼스 카본, 및 변형된(예를들어 도핑된 또는 레이저 변형된) 다이아몬드 등의 카본 형태, 및 (c) 실리콘-카본 니트로겐 등의 어떠한 실리콘-카본 화합물이 있다.
도면을 참고하면, 도 3은 본 발명에 따라 구성된 집속 시스템을 포함하고 있는 매트릭스-배열된 전자-방출 디바이스 일부의 단면이 설명되어 있다. 도 3의 디바이스는 필드-방출 모드로 동작하며, 본 명세서에서 종종 필드 에미터로 언급될 것이다. 도 4는 도 3에 도시된 필드 에미터의 일부의 평면도를 나타낸다. 그림의 설명을 간단히 하게 위해, 도 4의 수직 방향 치수는 수평 방향 치수에 대해 압축된 스케일로 표시하였다.
도 3 및 도 4의 필드 에미터는 행 및 열 컬러 화소("픽셀")로 나뉜 컬러 FED 에서 사용된다. 행 방향--즉, 필셀의 행을 따른 방향--은 도 3 및 도 4에서의 수평방향이다. 열 방향, 상기 행 방향과 수직으로서 픽셀의 열을 따르는 방향, 은 도 3의 평면에 수직으로 연장된다. 열 방향은 도 4에 수직으로 연장한다. 각각의 컬러 픽셀에는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 서브-픽셀이 포함되어 있다.
도 3 및 도 4의 필드 에미터는 두께가 약 1mm 인 Schott D263 글래스 등의 유리로 일반적으로 구성되는 얇고 투명한 플랫 베이스플레이트(10)로부터 생성된다. 불투명한 평행 에미터 전극(12) 그룹이 베이스플레이트(10)상에 놓여있고 행 방향으로 연장하여 행 전극을 형성한다. 각각의 에미터 전극(12)은, 평면도에서, 일반적으로 에미터 구멍(18)에 의해 분리된 가로대(16) 그룹 및 한쌍의 레일(14)로 구성되어 사다리 모양을 하고 있다. 전극(12)은 보통 니켈 또는 알루미늄 합금으로 200nm 두께로 형성된다.
에미터 전극(12)상에는 전기적 저항층(20)이 놓여있다. 저항층(20)은 적어도 106ohm 의 저항, 일반적으로 1010ohm 의 저항을, 후술하는 바와 같이, 상부에 위치하는 각각의 전자-방출 소자와 각각의 에미터 전극(12) 사이에 제공한다. 층(20)은 보통 0.3-0.4㎛ 두께를 가진 서밋으로 구성된다. 투명한 유전체층(22)이 저항층(20) 위에 놓여있다. 유전체층(22)은 보통 0.1-0.2㎛ 두께의 산화 실리콘으로 구성된다.
측면으로 분리된 전자-방출 소자(24) 세트의 그룹이 유전체층(22)을 통해 확장하는 구멍(26)내에 놓여있다. 전자-방출 소자(24)의 각 세트는 각각의 에미터 전극(12)내의 하나의 가로대(16) 위에 놓여있는 방출 영역을 점유하고 있다. 각각의 에미터 전극(12) 위에 놓여있는 특정 소자(24)들은 저항층(22)을 통해 전극(12)과 전기적으로 결합된다. 소자(24)들은 여러 방식의 모양을 가질 수 있다. 도 3의 예에서, 소자(24)는 모양이 일반적으로 원뿔이고 보통 몰리브덴으로 구성된다.
전체적으로 평행한 불투명 제어 전극(28)의 복합 그룹이 유전체층(22)상에 놓여있고 열 방향으로 확장하여 열 전극을 형성한다. 각각의 제어 전극(28)은 서브-픽셀의 한 열을 제어한다. 따라서 세 개의 연속 전극(28)이 픽셀의 한 열을 제어한다.
각각의 제어 전극(28)은 주 제어부(30) 및 에미터 전극(12)의 수와 수가 일치하는 인접 게이트부(32)로 구성된다. 주 제어부(30)는 열 방향으로 필드 에미터를 완전히 교차하여 확장한다. 게이트부(32)는 주 부(30)를 통해 확장하는 큰 제어 구멍(34)내에 부분적으로 놓여있다. 전자-방출 소자(24)는 큰 제어 구멍(34)내에 위치하는 게이트부(32)의 세그먼트내의 게이트 구멍(36)을 통해 노출된다. 제어 구멍(34)이 상기 전자-방출 소자(24) 세트용 방출 영역과 측면으로 경계를 하고 있으므로, 각각의 제어 구멍(34)은 때때로 "스위트 점(sweet spot)" 이라 부른다. 주 제어부(30)는 보통 0.2㎛ 두께의 크롬으로 구성된다. 게이트부(32)는 보통 0.04㎛ 두께의 크롬으로 구성된다.
전자 집속 시스템(37)은, 일반적으로 페이스플레이트(10)의 상부 표면과 수직으로 보았을 때 격자 패턴으로 배열되어 있는데, 상기 주 제어부(30)의 일부 및 제어 전극(28)에 의해 덮여있지 않은 유전체층(22)상에 위치한다. 도 3을 참고하면, 집속 시스템(37)은 전기적으로 비-도전성인 베이스 집속 구조체(38) 및 베이스 집속 구조체(38)의 일부 위에 위치하는 얇은 전기적 비-절연 집속 코우팅(39)으로 형성된다. 집속 코우팅(39)이 얇고 보통 베이스 집속 구조체(38)의 측면 외형을 따르므로, 도 4에는 집속 시스템(37)의 베이스 구조체(38)의 평면도만이 설명되어 있다.
비-도전 베이스 집속 구조체(38)는 보통 전기적 절연 물질로 구성되지만 제어 전극들(28)이 서로 전기적으로 결합되지 않게 되도록 충분히 높은 저항을 가진 전기적 저항 물질로 형성될 수도 있다. 비-절연 집속 코우팅(39)은 보통 전기적 도전성 물질로 구성되는데, 특히 100nm 두께의 알루미늄과 같은 금속으로 구성된다. 집속 코우팅(39)에 적합한 다른 재료로는, 크롬, 니켈, 금 및 은 등이다. 집속 코우팅(39)의 면저항은 보통 1-10 ohm/sq 이다. 어느 응용에서는, 코우팅(39)은 전기적 저항 물질로 형성될 수 있다. 하지만 어떠한 경우에도, 코우팅(39)의 저항은 베이스 구조체(38)보다 훨씬 작다.
베이스 집속 구조체(38)에는 구멍(40) 그룹이 있는데, 각각이 서로 다른 전자-방출 소자(24)의 세트 하나를 위한 것이다. 특히, 집속 구멍(40)은 게이트부(32)를 노출시킨다. 집속 구멍(40)은 큰 제어구멍(스위트 점)(34)과 동심이고 더 크다.
도 4에서, 행(수평) 방향보다 열(수직) 방향에 대해 더 큰 치수 압축을 하여, 집속 구멍(40)이 열 방향에서보다 행 방향이 더 길게 나타나 있다. 실제로는, 보통 반대 경우가 된다. 행 방향의 구멍(40)의 측면 치수는 보통 50-150㎛, 특정적으로는 80-90㎛ 이다. 열 방향의 구멍(40)의 측면 치수는 보통 75-300㎛. 특정적으로는 120-140㎛ 이고, 따라서 행 방향의 구멍(40)의 측면 치수보다 훨씬 더 크다.
집속 코우팅(39)은 베이스 집속 구조체(38)의 최상부 표면상에 놓여있고 집속 구멍(40) 방향으로, 보통은 50-75% 정도로 연장된다. 비록 비-도전 베이스 집속 구조체(38)가 제어전극(28)과 접촉한다 하더라도, 비-절연 집속 코우팅(39)은 제어 전극(28)과 어디서다 떨어져 있게된다. 베이스플레이트(10)의 상부 표면에서 수직으로 바라보면, 전자-방출 소자(24)의 각각의 다른 세트가 베이스 구조체(38)에 의해 측면으로 둘러쌓여 있게되어 코우팅(39)에 의해 둘러쌓이게 된다.
집속 시스템(37), 주로 비-절연 집속 코우팅(39)은 전자가 전자-방출 디바이스와 대향하여 위치해 있는 발광 디바이스의 대응하는 발광 소자내의 형광 물질에 충돌하도록 전자-방출 소자(24)의 각각의 세트로부터 방출된 전자를 집속한다. 다시 말하면, 집속 시스템(37)은 각각의 서브-픽셀내의 전자-방출 소자(24)로부터 방출된 전자를 집속하여 동일한 서브-픽셀내의 형광 물질에 부딪치도록 한다. 전자 집속 기능의 효율적인 성능은 코우팅(39)이 소자(24) 위로 상당히 확장하고 소자(24)의 각각의 세트로부터 시스템(37)의 어느 부분, 특히 코우팅(39)의 어느 부분까지의 측면 거리가 잘 제어되는 것을 필요로 한다.
보다 특정적으로는, 픽셀은 대부분 행 방향에서 직선으로 확장되어 배열되는 각각의 픽셀의 세 개의 서브-픽셀을 가진 사각형이다. 픽셀의 행 사이의 능동 픽셀 영역의 일부는 보통 스페이서 벽의 수용 에지를 위해 할당된다. 그 결과, 큰 제어 구멍(34)은 보통 열 방향보다는 행 방향에서 상당히 더 가깝다. 따라서 열 방향보다는 행 방향에서 더 나은 집속 제어가 필요하다. 따라서, 양호한 전자 집속을 성취하기 위해 제어될 필요가 있는 중요한 거리는 집속 시스템(37)의 측면 에지로부터 큰 제어 구멍(34)의 가장 가까운 에지(34C) 까지의 행-방향 거리이다. 에지(34C)가 열 방향으로 확장하기 때문에, 이들을 본 명세서에서는 열-방향 에지로 언급한다.
도 3 및 도 4의 필드 에미터를 포함하는 FED 의 내부 압력은 매우 낮은데, 보통 10-7-10-6토르 근방이다. 베이스플레이트(10)가 얇아서, 집속 시스템(37)도 또한 FED가 디스플레이의 전자-방출 부분 및 발광 부분 사이의 원하는 공간을 유지하는 동안 공기압 등의 외부 힘에 저항할 수 있게 하는 스페이서, 특히 스페이서 벽과 접촉하는 표면 역할을 한다.
앞서 논의한 거리 및 스페이서-접촉에 관한 문제는, 베이스 집속 구조체(38)를 키가 큰 주 베이스부(38M) 및 정밀하게 배열된 부 베이스부(38L)의 대향하는 쌍의 그룹으로 구성함으로써 해결된다. 부 베이스부(38L)의 대항하는 쌍 각각의 두 개의 부 베이스집속부(38L)는 큰 제어 구멍(34)의 대응하는 하나의 대향면상에 위치한다. 도 3의 예에서, 부 베이스집속부(38L)은 주 베이스 집속부(38M) 보다 약간 짧다. 집속 코우팅(39)의 일부는 집속 구멍(40)안으로 더 짧은 집속부(38L)의 측벽 아래쪽으로 어느 정도까지만 확장한다.
대향하는 더 짧은 베이스집속부(38L)의 각 쌍에는 전자-방출 소자(24)의 해당 세트를 제어하는 특정 제어 전극(28)의 외부 측면 길이 방향 에지의 일부(28C)에 수직으로 정렬된 측면 열-방향 에지(38C)가 있다. 제어-전극 에지부(28C)의 각 쌍으로부터, 따라서 집속-구조체 열-방향 에지(38C)의 대응하는 쌍으로부터 전자-방출 소자(24)의 대응하는 세트를 위한 큰 제어 구멍(34)의 열-방향 에지(34C)까지의 거리는 고정된 포토마스크 치수에 의해 결정되어서 제어가 잘 된다. 그러므로, 대향하는 집속부(38L) 각 쌍의 위에 놓여있는 집속 코우팅(39)의 일부는 잘-제어된 행-방향 거리에 의해 전자-방출 소자(24)의 대응하는 세트와 떨어져 있게된다.
전극(28 및 12)에 대해 베이스 집속 구조체(38)의 완전한 평면 구조를 도 5에서 볼 수 있는데, 도 5는 도 4와 방향이 같다. 도 5는 두 개의 에미터 전극(12)을 나타내고 있다. 도 5의 "42"는 연속되는 전극(12)의 각 쌍 사이의 영역을 나타낸다. 디스플레이 조립이 진행되는 동안, 주 집속부(38M) 위에 놓여있는 집속 코우팅(39)의 일부와 접하게 되는 스페이서 벽은 일반적으로 영역(42)의 일부 또는 전부를 따라 있게된다. 원한다면, 스페이서-접촉 영역(42) 위의 주 집속부(38M)의 스트립은 더 짧은 집속부(38L)와 거의 같은 높이로 확장하는 집속 물질로 대체할 수 있어서, 베이스 집속부(38)에 스페이버 벽의 수용 에지를 위한 집속 코우팅(39)으로 덮이는 홈(groove)을 제공할 수 있다.
베이스 집속 구조체(38)는 보통 화학선 복사에 선택적으로 노출되고 현상되는 네가티브-톤의 전기적 절연 화학선작용 물질로부터 생성된다. 이 화학선작용 물질은 적절한 광-중합반응가능한 폴리이미드이고, 특정적으로는 Olin OCG7020 폴리이미드이다. 주 집속부(38M)는 일반적으로 유전체층(22) 위로 45-50㎛ 확장한다. 부 집속부(38L)는 보통 주 부(38M) 보다 10-20% 더 짧다.
디스플레이 동작 동안에, 적절한 퍼텐셜이 집속 시스템(37), 특히 집속 코우팅(39)에 인가되어 전자 집속을 제어한다. 이 집속 제어 퍼텐셜은 보통 그라운드에 대해 25-50 볼트 값을 가지며, 전자-방출 소자(24)의 각 세트에서 방출된 전자를 발광 디바이스내의 대응하는(직접 대향하는) 형광영역에 집속되게 한다.
도 3-5의 필드 에미터는 보통 다음과 같은 방식으로 제조된다. 에미터-전극 물질의 블랭킷층을 베이스플레이트(10)상에 디포지트 하고 적절한 포토레지스트 마스크를 사용하여 패터닝하여 사다리 모양의 에미터 전극(12)을 만든다. 이 결과 구조의 최상부에 저항층(20)을 디포지트 한다. 저항층(20) 위에 유전체층(22)을 디포지트 한다.
주 제어부(30)를 위한 전기적 도전 물질의 블랭킷층을 층(22) 위에 디포지트 하고 적절한 포토레지스트 마스크를 사용하여 패턴하여 제어 구멍(34)이 포함된 주 제어부(30)를 형성한다. 아래 더 설명하겠지만, 집속 코우팅(39)에 집속 제어 퍼텐셜을 제공하는 액세스 도체 또는 도체들이 보통 이 패터닝 단계가 진행되는 동안 이 블랭킷 제어층으로부터 생성된다. 상기 포토레지스트 마스크는 구멍(34)의 열-방향 에지(34C)를 포함하는 주 제어부(30)를 위한 원하는 패턴을 가지는 포토마스크(레티클)로부터 생성된다.
게이트 물질의 블랭킷층을 이 구조의 최상부상에 디포지트 하고 다른 포토레지스트 마스크를 사용하여 패터닝해서 게이트부(32)를 형성한다. 게이트 구멍(36) 및 유전체 구멍(26)은 미국 특허 5,559,389 또는 5,564,959 에 설명된 타입의 대전된-입자 트래킹 절차에 따라 게이트부(32) 및 유전체층(22)내에 각각 생성된다. 이들 두 특허의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다. 전자-방출 소자(24)는 게이트 구멍(36)을 통해 유전체 구멍(26)안으로 상기 특허 중 어느 하나에 설명된 타입의 디포지트 기술에 따라 전기적 도전성 물질을 디포지트 하여 원뿔 형태로 생성된다.
이제 베이스 집속 구조체(39)가 도 6a-6d에 설명된 바와 같이 형성된다. 네가티브-톤의 전기적 절연 화학선작용 물질의 1차 블랭킷층(38P)이 이 구조의 최상부상에 제공된다. 전자-방출 구조에는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 베이스플레이트 (10)의 하부 표면상에 부딪치는 배면 화학선 복사(46)가 있게된다.
베이스플레이트(10) 및 유전체층(22)은, 저항층(20)이 배면 복사(46)의 충분한 퍼센트, 특정적으로는 40-80% 부근의 퍼센트를 직접 투과하는 동안 상기 배면 복사(46)의 대부분을 투과한다. 전극(12 및 28)은 복사(46)를 거의 투과하지 않는다. 따라서, 전극(12 및 38)에 의해 가려지지 않은 1차 화학선작용층(38P)의 부분(38Q)은 복사(46)에 노출되고 화학 구조가 변화된다. 그렇게 하여, 복사(46)는 에미터 구멍(18)을 통과한다. 따라서 측면 제어-전극 에지(28C)와 수직으로 정렬된 1차 층(38P)의 섹션은 복사(46)에 노출되어 베이스 집속 구조체(38)의 열-방향 측면 에지(38C)를 정의한다.
이제 부분적으로 마무리된 구조체에 포토마스크(47)를 통해 전면 화학선 복사(48)를 하여 이 구조의 최상부에 쪼여진다. 도 6c를 참고하라. 포토마스크 (47)에는 집속 구멍(40) 위 영역에 복사-방지 영역(47B)이 있다. 방지 영역(47B) 각각은 도 3 또는 도 4의 수평 화살표(44) 및 수직 화살표(40)로 표시된 영역에 해당한다.
아래 더 설명하겠지만, 포토마스크(47)에는 주 제어부(30)를 생성하는데 사용된 상기 블랭킷 제어층으로부터 생성된 해당하는 액세스 도체와 접촉하기 위해서 집속 코우팅(39)이 베이스 집속 구조체(38)의 두께를 따라 확장하는 하나 또는 그 이상의 각각의 위치 위의 추가의 복사-방지 영역(도시하지 않음)이 있다. 이 추가의 복사-방지 영역 아래의 1차 화학선작용 물질은 액세스 도체 또는 도체들 위에 놓여있고, 따라서 배면 복사(46)에 노출되지 않았었다. 1차층(38P)의 물질은 방지 영역(47B)에 가려지지 않고 상기 추가의 방지 영역은 전면 복사(48)에 노출되어 화학 구조가 변화된다.
상기 배면 노출 및 전면 노출이 이루어지는 순서는 일반적으로 중요하지 않다. 상기 화학선작용 물질이 Olin OCG7020 폴리이미드 등의 광-중합반응가능한 폴리이미드인 경우, 상기 두 노출이 진행되는 동안의 화학선 복사는 보통 노출된 폴리이미드에 중합반응을 일으키는 UV 빛이다.
현상 동작의 수행으로 1차 층(38P)의 노출되지 않은 부분을 제거하여 도 6d 에 도시된 바와 같이, 베이스 집속 구조체(38) 및 집속 구멍(40)을 만든다. 집속 코우팅(39)을 해당하는 액세스 도체와 접하게 할 수 있는 베이스 집속 구조체(38)를 통과하는 각각의 구멍(도시하지 않음)이 동시에 형성된다. 베이스플레이트(10)의 존재로 인해, 배면 복사(46)는 보통 배면 노출된 영역에서 1차 층(38P)를 완전히 통과하지는 않는다. 부 베이스 집속부(38L)는 배면 복사(46)에만 노출되기 때문에, 집속부(38L)는 보통 주 집속부(38M) 보다 더 짧다.
집속-코우팅 물질의 적절한 각도로 기울어진 증착을 수행하여 베이스 집속 구조체(38)상에 집속 코우팅(39)을 형성한다. 상기 기울어진 증착에서의 더 다른 형성이 아래에 설명되어 있다. 이것은 집속 시스템(37)의 형성을 완성하여 도 3-5의 필드 에미터가 생기게 한다.
후속 동작에서, 상기 필드 에미터를 외부 벽을 통해 발광 디바이스에 실링한다. 이 실링 동작이 있게되면 보통 상기 발광 디바이스상에 외부 벽 및 스페이서 벽의 장착이 있게된다. 다음으로 이 복합 어셈블리가 필드 에미터와 접하게 되고 내부 디스플레이 압력이 보통 10-7-10-6토르가 되도록 밀봉하여 실링된다. 이 스페이서 벽은 도 5의 영역(42) 모두 또는 일부를 따라 집속 시스템(37)과 접하게 된다.
도 3-5의 필드 에미터는, 본 명세서에서 그 내용이 참고문헌으로 통합되는, 스핀트(Spindt) 등이 공동 출원한 국제 출원,대리인 관리번호 M-4386 PCT 에 나타난 더 다른 절차에 따라 제조되고 상기 국제출원에 개시된 크기의 더 다른 측면 치수를 통상적으로 가진다.
도 7은 집속 시스템(37)과 유사한 집속 시스템(37A)가 포함되어 있는 매트릭스-배열된 게이트 필드 에미터 일부의 측단면도이다. 도 7의 필드 에미터는 도 3-5 의 필드 에미터와 거의 동일하며, 거의 동일한 방식으로 제조되었다.
도 7의 집속 시스템(37A)은 디스플레이의 의도된 능동 영역을 완전히 교차하는 행 방향으로 확장하는 복사-방지 스트립이 있는 포토마스크를 통해 전면 화학선 복사(48)로 1차 층(38P)을 먼저 노출시키는 것을 포함하는 선택적 방식으로 네가티브-톤의 1차 화학선작용층(38P)을 처리하여 생성된다. 포토마스크(47)를 통해, 포토마스크에는 집속 코우팅이 베이스 집속 구조체의 두께를 따라 확장하여 해당하는 액세스 도체와 접하게 되는 각각의 의도된 위치 위에 추가의 복사-방지 영역이 있게된다. 전면 복사(48)는 이 노출된 영역에서 층(38P)을 완전히 통과하여 상기 행-방향 복사-방지 스트립 및 상기 추가의 복사-방지 영역 아래의 그렇게 노출된 화학선작용 물질의 화학 구조를 변화시킨다.
이제 배면복사(46)에 의한 노출을 실행하여 복사(46)가 노출된 영역에서 1차 층(38P)을 부분적으로 통과하게 한다. 복사(46)가 이루어져(따라서 전극(12 및 28)에 의해 가려지지 아니하여) 오직 노출되지 않은 1차 화학선작용 물질만이 각각의 집속구멍 행 내의 집속구멍(40)을 위해 의도된 위치 사이에 놓인 사각형의 열-방향 1차 화학선작용 스트립으로 구성된다. 따라서, 1차 층(38P)의 노출된 물질은 도 3 및 도 4의 열-방향 집속 에지(38C)용 위치에서 일반적으로 제어-전극 열-방향 에지(28C) 부분에 수직으로 정렬된 열-방향 에지(38E)를 갖는다.
이제 1차 층(38P)을 전개시켜 노출되지 않은 화학선작용 물질을 제거한다. 층(38P)의 노출되어 남은 부분이 집속 구멍(40)을 가진 전기적 비-도전성 베이스 집속 구조체(38A)를 형성한다. 베이스 집속 구조체(38A)에는 집속 코우팅이 하부의 액세스 도체와 접촉하게 되는 각각의 위치에 액세스 구멍(도시하지 않음)도 있다. 배면 복사(46)가 배면-노출된 영역에서 1차 층(38P)을 오직 부분적으로 통과하기 때문에, 집속 구멍(40) 사이의 열-방향 직사각형 집속 스트립 전체 폭의 높이는 둘 다 거의 균일하고 베이스 집속 구조체(38A)의 남은 부분의 높이보다 낮다. 이 점 및 집속 구멍(40)이, 평면도에서, 도 4의 집속 구멍(40)보다 더 직사각형인 사실을 제외하고는, 베이스 구조체(38A)의 모양은 일반적으로 도 3 및 도 4의 베이스 구조체(38) 형태와 동일하다.
도 6a-6d 절차의 배면 노출과 같이, 이 선택적 절차에서의 배면 노출은 배면 복사(46)가 노출된 영역에서 1차 화학선작용층(38P)을 완전히 통과하는 상태하에서 수행될 수 있다. 그러면, (a) 각각의 집속 구멍 행 내의 집속 구멍(40)사이에 놓여있는 열-방향 직사각형 집속 스트립 및 (b) 베이스 집속 구조체(38A)의 남는 부분 사이의 높이 차이는 줄어들거나 또는 제거된다.
베이스 집속 구조체(38A)에 집속 코우팅(39)과 유사한 전기적 비-절연 집속 코우팅(39A)이 제공되어 집속 시스템(37A)을 형성한다. 집속 코우팅(39A)은 보통 집속 코우팅(39) 생성시 사용된 방식으로 증착식으로 디포지트된 전기적 도전성 물질로 구성된다. 그 결과인 필드 에미터가 도 7에 도시된 바와 같이 나타난다. "38T" 및 "39T" 는 각각 상기 디바이스의 다른 부분에서의 키가 더 큰 베이스 집속 구조체(38A) 및 집속 코우팅(39A) 물질의 최상부 표면을 나타낸다.
집속 시스템(37 또는 37A)은 그 특성이 거의 렌즈 치수에 의해 정의되는 전자 집속 렌즈를 형성한다. 상기 렌즈 치수가 전자 집속에 어떻게 영향을 미치는가에 대한 기본적 이해는 집속 코우팅(39A)의 최상부 표면이 상대적으로 편평한 도 7의 필드 에미터를 참고하면 쉬울 것이다. 도 7에서 "80", "82" 및 "84"는 적절한 렌즈 치수를 나타낸다. 도 3-5의 필드 에미터내의 전자 렌즈들은 도 7과 유사한 방식으로 동작한다.
상기 전자 렌즈 내부의 비행 시간은, 기본적으로는, 방출된 전자가 상기 렌즈의 영향을 강하게 받는 동안의 시간이다. 도 7을 참고하면, 집속 시스템(37A)이 형성된 렌즈에 대한 비행 시간은 집속 코우팅(39A)이 집속 구멍(40)내의 베이스 집속 구조체(38A)의 열-방향 측벽을 따라 수직으로 확장하는 거리(80)이다.
렌즈로 들어가는 전자 도입 지점의 결정요소는 열 전극(28)의 최상부로부터 집속 구멍(40)내의 베이스 집속 구조체(38A)의 열-방향 측벽을 따라있는 집속 코우팅(39A) 바닥까지의 수직 거리(82)이다. 비록 열 전극(28)의 상부 표면 높이의 변동이 도 7에서 사용된 설명 스케일에서의 도입-지점 거리(82)의 큰 부분으로 나타나 있지만, 전극(28)의 상부 표면의 실제 높이 변동은 도입-지점 거리(82)의 작은 부분이고 이 도입-지점 결정요소를 고려하는 정도에서는 거의 무시할 수 있다. 일반적으로, 플랫-패널 디스플레이 성능은 도입-지점 거리(82)가 줄어들수록 향상된다. 따라서, 거리(82)는 보통 전극(28)과 집속 코우팅(39A)과의 단락의 위험이 없이 가능한 작게 만들어진다.
전자 집속 렌즈의 세번째 결정요소는 각각의 집속 구멍(40)을 통해 통과하는 전자에 국부적으로 영향을 미치는, 렌즈를 교차하는, 측면의 반 폭(half width)이다. 도 7의 필드 에미터에서, 집속 구멍(40) 각각을 위한 상기 측면 반 폭은 그 집속 구멍(40)내의 집속 코우팅(39A)으로부터 그 구멍(40)내의 열 전극(28)의 행-방향 중심까지의 행-방향 거리(84)이다. 측면 반 폭(84)은 각각의 집속 구멍(40)을 따르는 베이스 집속 구조체(38A)의 열-방향 스트립의 행-방향 중심으로부터 그 구멍(40)내의 열 전극(28)의 행-방향 중심까지의 행-방향 거리(86)의 큰 부분을 차지해야 한다. 원하지 않는 전자 궤도를 야기할 수 있는 렌즈수차는 측면 반 폭(84)이 행-방향 거리(86)에서 큰 부분을 차지하는 경우에 줄어든다.
도 8에는 상기 집속 제어 퍼텐셜을 집속 시스템(37A)에 인가하기 위해 집속 코우팅(39A)에 전기적 접촉이 만들어지는 위치에서 직사각형 능동 영역(90)의 주변을 따라 도 7의 필드 에미터가 어떻게 나타나는지가 표시되어 있다. 도 8에서 "92"는 (다른 것들 가운데)코우팅(39A)이 그 하부 표면을 따라 전기적으로 접촉하여 집속 제어 퍼텐셜을 수용하는 주변 영역이다.
능동 영역(90) 및 주변 영역(92)의 간략화된 평면도가 도 9에 나와있다. 도 9에서 "38B"는 베이스 집속 구조체(38A)의 측면 경계이다. "94"는 전형적인 스페이서 벽이 집속 코우팅(39A)(도 9에서는 분리되어 표시되지 않았음)과 접촉하여 FED의 전자-방출 부분과 발광 부분을 분리하는 위치를 나타낸다.
능동 영역(90)에서의 베이스 집속 구조체(38A) 부분은 여러개의 열-방향 스트립(96C)과 교차하여 집속 구멍(40)을 정의하는 여러개의 행-방향 스트립(96R)으로 구성되어 있다. 도 9에는 세 개의 행-방향 스트립(96R)이 표시되어 있고, 스트립들(96R)중 중간 것 위에 놓여지는 스페이서 벽을 위한 위치에도 나타나 있다. 비록 도 9에 도시되어 있지 않지만, 보통 행-방향 스트립(96R)은 열-방향 스트립(96C)보다 더 높다. 각각의 집속 구멍(40)은, 두 개의 연속 행-방향 스트립(96R)의 대향하는 행-방향 집속 측벽(98R) 한 쌍이 각각 두 개의 연속하는 열-방향 스트립(96C)의 대향하는 열-방향 집속 측벽(98C) 한 쌍과 만나는 닫힌 공간에 의해 형성된다.
주변 영역(92)에는 능동 영역(90)내의 실제 서브-픽셀의 맨처음 및 마지막 열 각각에 인접하는 더미 서브-픽셀의 열이 포함되어 있다. 이 더미 서브-픽셀은 FED 를 테스트하는데 사용된다. 더미 서브-픽셀의 각 열에는 더미 주 열부(30D) 및 더미 게이트부(32D)의 그룹으로 형성된 더미 열 전극(28D)가 포함되어 있다. 각각의 더미 서브-픽셀에는 베이스 집속 구조체(38A)를 통해 확장하는 더미 집속 구멍(40D)이 있다. 더미 집속 구멍(40D) 각각은 베이스 구조체 (38A)의 행-방향 스트립(96C)중 하나와 더 넓은 열-방향 스트립(100C)에 의해 행 방향으로 경계를 하고있다. 열 방향에서, 각각의 행-방향 스트립(96R)은 더미 집속 구멍(40D) 각각과 경계를 하고있다. 각각의 더미 서브-픽셀에 행 전극(12)의 하나의 가로대(16)가 포함되어 있지만, 더미 서브-픽셀에는 어떠한 전자-방출 소자도 없다.
액세스 구멍(또는 바이어스)의 그룹(102)는 베이스 집속 구조체(38A)를 통해 더미 서브-픽셀의 마지막 열까지 확장한다. 하나의 액세스 구멍(12)이 서브-픽셀의 여러 행, 통상적으로는 20개의 서브-픽셀 행을 위해 제공된다. 하나의 구멍(102)이 각 쌍의 스페이서 벽 위치(94) 사이에 위치해 있다.
액세스 구멍(102)은 베이스 집속 구조체(38A)의 열-방향 스트립(100C) 및 열-방향 스트립(104C)과 행 방향으로 경계를 하고있다. 열 방향에서, 각각의 액세스 구멍(102)은 행-방향 스트립(96R)의 쌍과 경계를 하고있다. 따라서 각각의 구멍(102)은 두 개의 행-방향 스트립(96R)의 대향하는 측벽(98R)의 쌍이 각각 열-방향 스트립(100C,104C)의 대향하는 열-방향 측벽(105C)과 만나는 닫힌 공간으로 형성된다. 구멍(102)은 집속 구멍(40)보다 행 방향으로 더 큰 치수를 가지고 있다. 집속 구멍(40)이 상기 행-방향으로 50-100㎛, 통상적으로는 80-90㎛ 인 경우, 액세스 구멍(102)은 행-방향으로 80-500㎛, 통상적으로는 120-140㎛ 이다.
집속 코우팅(39A)은 액세스 구멍(102)으로 충분히 깊게 확장하여 구멍(102)의 바닥에서 유전체층(22)상에 놓여있는 액세스 전기 도체(106)와 접촉한다. 따라서 액세스 도체(106)는 코우팅(39A)의 하부 표면과 접촉한다. 최소한, 코우팅(39A)은 각각의 구멍(102)의 왼편 측벽(105C) 아래로 완전히 확장하여 도체(106)와 접촉한다. 코우팅(39A)은 보통 각 구멍(102)의 오른편 측벽(105C) 아래로도 완전히 확장하여 도체(106)와 접촉한다. 그러나, 도체(106)와의 코우팅(39A)의 접촉이 왼편 측벽(105C)을 따라 이루어지는 것이 필수적으로 제공되어야 하는 것은 아니다.
도 8은 설명된 액세스 구멍(102)의 바닥에 놓여있는 액세스 도체(106) 부분 전체에 집속 코우팅(39A)이 접촉하는 것을 표시하고 있다. 이것은 바람직스럽긴 하지만 반드시 이래야 하는 것은 아니다. 다시 말하면, 코우팅(39A)이 왼편 측벽(105C)을 따라 도체(106)와 접촉한다면, 각 구멍(102)의 바닥에서 코우팅(39A)내에 갭이 있어도 좋다. 비슷하게, 코우팅(39A)은, 필수적인 것은 아니지만, 각각의 구멍(102)의 행-방향 측벽(98R)의 아래로 완전히 확장하여 도체(106)와 접촉하는 것이 적절하다. 일반적으로 도체(106)와 코우팅(39A) 사이의 접촉 영역은 최대로 하고, 각 구멍(102) 내부의 코우팅(39A) 부분내의 어떠한 갭이라도 그 크기를 최소로 하는 것이 바람직하다.
집속 코우팅(39A)은, 집속 구멍(40)(및 더미 집속 구멍(40D))의 하부를 따르는 것을 제외하고는 경계(38B) 내부의 영역의 어느곳에서도 베이스 집속 구조체(38A)의 위에 놓여있다. 따라서, 액세스 구멍(102) 내에서 액세스 도체(106)와 코우팅(39A)이 접속하는 것은 집속 구멍(40)내의 모든 집속 코우팅 부분이 도체(106)와 전기적으로 접속되는 것을 보장한다.
스페이서 벽 위치(94)에 의해 분리된 여러개의 액세스 구멍(102)을 통한 액세스 도체(106)와 집속 코우팅(39A)과의 접속은 스페이서 벽을 어느 위치(94)에서 코우팅(39A)과 접촉하게 하는 상황, 또는 이에 따라 코우팅(39A)상의 스페이서 벽의 압력이 코우팅(39A)의 손상을 유발하는 경우에 용장성(redundancy)을 제공한다. 만일 그러한 손상이 스페이서 벽 아래의 위치(94)에서 일어나면, 액세스 도체(106)는 그대로 남아있고 집속 제어 퍼텐셜을 상기 손상된 부분의 양쪽의 코우팅(39A) 부분에 제공되도록 한다. 따라서, 코우팅(39A) 모두는 스페이서 벽 위치(94)에서 코우팅(39A) 내의 하나 또는 그 이상의 손상이 발생하는 경우에도 집속 코우팅 퍼텐셜을 수용한다.
액세스 도체(106)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 열 방향으로 베이스 집속 구조체 경계(38B) 밖으로 확장한다. 적절하게는, 도체(106)의 양 끝은 집속 코우팅(39A)까지 전송을 위해 집속 제어 퍼텐셜이 도체(106)로 인가되는 위치까지 경계(38B) 밖으로 확장한다. 이 집속 제어 퍼텐셜은 보통 전자-방출 디바이스 및 발광 디바이스 그리고 외부 FED 벽에 의해 형성된 시일된 저압 닫힌공간 밖에 위치하는 전압원으로부터 제공된다. 행 전극(12) 및 열 전극(28)(더비 열 전극(28D) 포함)과 같이, 도체(106)는 상기 외부 FED 벽을 통해 확장한다.
액세스 도체(106) 및 액세스 구멍(102)은 능동 영역(90)의 소자를 제조하는데 사용되는 단계가 진행되는 동안 형성된다. 특히, 도체(106)는 주 열부(30)(및 더비 주 열부(30D))를 형성하는데 사용되는 도전성 열 물질의 블랭킷 층의 일부로부터 생성된다. 구멍(102)은 집속 구멍(40)(및 더미 집속 구멍(40D))의 형성 동안 베이스 집속 구조체(38A)내에서 생성된다. 따라서, 도체(106) 및 구멍(102)의 형성에는 어떠한 추가적인 처리 단계가 필요하지 않다.
도 10 및 도 11은 도 7의 필드 에미터내의 한 쌍의 능동 영역(90) 및 주변 영역(92)의 택일적 평면도를 설명하고 있다. 도 10 및 도 11의 능동 영역(90)은 기본적으로는 도 9와 같다. 집속 구멍(39A)(도 10 또는 도 11에서는 분리되어 표시되지 않았음)은, 집속 구멍(40)(및 더미 집속 구멍(40D))의 하부를 따르는 것을 제외하고는, 경계(38B) 내부에 포함된 영역 내의 어느곳에서도 베이스 집속 구조체(38A) 위에 다시 놓여있다.
도 8 및 도 9의 필드 에미터와 도 10의 필드 에미터 사이의 주요한 차이점은 집속 코우팅(39A)에 집속 제어 퍼텐션을 공급한는 전기적 도전성 물질이 도 8 및 도 9에서와 같이 구멍(102)을 통해서가 아니라 도 10의 경계(38B)를 따라서 코우팅(39A)과 접촉한다는 것이다. 특히, 코우팅(39A)은 경계(38B)의 열-방향 부분 양쪽의 측벽 아래로 확장하여 각각 액세스 전기 도체(108)의 쌍과 전기적으로 접촉한다. 비록 도 10에 나타나 있지는 않지만, 액세스 도체(108)가 유전체층(22)위에 놓여있다. 도체(108)는 부분적으로 베이스 집속 구조체(38A) 아래에 있고 열 방향으로 길이로 확장한다. 각 도체(108)의 양 끝은 열 방향의 경계(38B) 밖으로 집속 제어 퍼텐셜이 인가되는 위치까지 확장한다. 액세스 도체(106)를 가지고, 각 도체(108)는 보통 외부 FED 벽을 통과하여 외부 소스로부터 집속 제어 퍼텐셜을 수용한다.
도 11의 필드 에미터에는 도 8 및 도 9의 필드 에미터와 같이 여러개의 액세스 구멍(102)이 포함되어 있다. 그러나, 구멍(102)을 통해 액세스 도체(106)와 접촉하는 대신, 도 11의 집속 코우팅(39A)은 구멍(102)을 통해 확장하여 구멍(102)의 바닥에서 여분의 액세스 전기 도체(110)와 전기적으로 접촉한다. 여분의 액세스 도체(110)는 베이스 집속 구조체(38A)의 바닥 레벨 아래의 유전체층(22)상에 놓여있지만 일반적으로 경계(38B) 밖으로 확장하지 않는다. 액세스 도체(110)는 도 11의 구조체(38B)의 상부 및 하부 우측 코너 근방의 베이스 구조체(38A)를 통해 확장하는 한 쌍의 손가락 모양의 액세스 구멍(112)의 바닥을 따르는 코우팅(39A)과 더 연결된다.
손가락 모양의 더 다른 액세스 구멍(114) 쌍이 도 11의 필드 에미터의 상부 및 하부 좌측 코너 근방의 베이스 집속 구조체(38A)를 통해 확장한다. 집속 코우팅(39A)은 액세스 구멍(114)을 통해 확장하여 각각 베이스 구조체(38A)의 바닥 레벨 아래의 유전체층(22)상에 놓여있는 액세스 전기 도체(116)의 쌍과 접촉한다. 액세스 도체(110)와 반대로, 액세스 도체(116)는 집속 제어 퍼텐셜이 도체(116)에 제공되는 위치까지 경계(38B) 밖을 확장한다.
액세스 도체(110,116)는 모두 그의 하부 표면을 따라 집속 코우팅(39A)과 접촉한다. 액세스 구멍(112,114)의 손가락 모양 코우팅(39A) 특성은, 액세스 구멍(102)을 따라 주변 영역(92)에 놓여있는데, 코우팅(39A)이 구멍(112,114)의 측벽 아래로 확장하여 도체(110,116)와 적절하게 접촉하는 영역을 증가시킨다.
대응하는 액세스 구멍(114)을 통해 어느 액세스 도체(116)의 연결은 보통 집속 코우팅(39A)로 집속 제어 퍼텐셜을 제공하기에 충분하다. 스페이서 벽이 그 위치(94)에서 코우팅(39A)과 접촉하게 되는 결과로 또는 코우팅(39A)상에 스페이서 벽의 계속되는 압력으로 인해 어느 스페이서 벽 위치(94)을 따라 코우팅(39A)에서 손상이 발생한다면, 액세스 도체(110)와 액세스 구멍(102,112)의 조합이 용장성을 제공하여 그 손상을 극복하게 된다. 특히, 어느 한 구멍(114)으로부터 그 구멍(114)의 라인의 구멍(112)까지 행 방향으로 확장하는 코우팅(39A) 부분은 집속 제어 퍼텐셜을 코우팅(39A)의 우측으로 이동하게 할 수 있다. 따라서 구멍(112) 중 어느 하나 및 구멍(102)에 의한 코우팅(39A)과 도체(110)의 연결은 앞서 도 9의 필드 에미터를 설명하는 방식에서의 집속 코우팅 손상 부분을 통과할 수 있게된다. 그러므로 코우팅(39A)의 모든 부분은 집속 제어 퍼텐셜을 수용한다.
도 10의 필드 에미터에서, 제어 전극(28)을 형성하는데 사용된 주 열층으로부터 액세스 도체(108)가 생성된다. 동일한 사항이 도 11의 필드 에미터의 액세스 도체(110,116)에 적용된다. 도 11의 필드 에미터의 액세스 구멍(112,114)은 집속 구멍(40)과 동시에 형성된다. 도 8 및 도 9의 필드 에미터에서와 같이, 도 10 또는 도 11의 필드 에미터의 집속 코우팅(39A)에 집속 제어 퍼텐셜을 제공하는 메카니즘의 제조에는 능동 영역(90)의 소자를 위해 이미 요구된 것 이상의 추가적인 처리 단계가 필요하지 않다.
집속 코우팅(39 또는 39A)를 생성하기 위해 기울어진 금속 증착을 수행하는데 적합한 진공 금속화 시스템이 도 12에 도시되어 있다. 도 12의 "120"은 부분적으로 마무리된 필드 에미터를 나타내고 있다. 필드 에미터(120)는 xyz 좌표계의 xy 평면을 따라 놓여있다. 필드 에미터(120)의 상부 표면의 거의 중앙이 xyz 좌표계의 중앙이다.
집속 코우팅 금속이 필드 에미터(120)로부터 상대적으로 멀리(측면으로) 떨어져 있는 거리에 위치해 있는 증착 금속 소스(122)로부터 제공된다. 본 명세서에서는 금속 소스(122)가 대략 xz 평면에 위치한 점소스로 다루어진다. 상기 집속 코우팅 금속의 원자가 소스(122)로부터 증발하여 개구판(124)내의 개구를 통과한다. 증발된 금속 원자의 주축(126)은 xz 평면에 놓여있어서 y 축과는 수직이다.
판(124)의 개구는, 증발된 금속 원자의 분산을 거의 주 디포지트 축(126)에 대해 반각(α)의 입체 원뿔로 제한한다. 이 반각(α)의 값은 베이스 구조체(38A)의 상부 표면 높이의 변화에 종속하여 베이스 집속 구조체(38A)의 전체 상부 표면에 대해 집속 코우팅 금속을 디포지트 할 수 있도록 선택된다. 각(α)은 보통 1-5°범위이다. 10㎛ 높이 변동을 갖는 340mm×320mm 의 측면 치수의 디포지트 영역에서, α는 보통 3°이다.
주입 각(θ)은 주 디포지트 축(126)과 (필드 에미터(120)의) x 축 사이의 각도이다. 이 주입 각(θ)의 값은 여러가지 요소에 따라 달라지는데, 그것은 집속 구멍(40)의 깊이(즉, 구멍(40) 사이의 열-방향 스트립(96C)의 높이), 구멍(40)으로 들어가는 집속 코우팅 금속의 공칭 깊이, 집속 코우팅 금속이 허용가능한 디스플레이 성능을 가지고 구멍(40)으로 들어갈 수 있는 최소 및 최대 깊이, 행 방향의 구멍(40)의 치수, 열 방향의 구멍(40)의 가능한 치수, 부가되는 구멍(102 또는 112 및 114)의 깊이, 행 방향의 구멍(102 또는 112 및 114)의 치수, 열 방향의 구멍(102 또는 112 및 114)의 가능한 치수, 및 집속 코우팅(39 또는 39A)의 공칭 두께 등이다. 주입 각(θ)은 보통 5-25°범위이다. 집속 개구(40) 및 액세스 구멍(102)의 각각의 행-방향 치수가 80-90㎛ 및 120-140㎛ 의 일반적인 값이고, 50㎛ 두께의 집속 코우팅에서 집속 구멍(40)으로 약 25㎛ 의 최대 금속화 깊이를 갖는 도 8 및 도 9의 필드 에미터에서, θ는 보통 15°이다.
도 12의 시스템에서 기울어진 증착 집속 금속 디포지트는 집속 코우팅(39A)이 베이스 집속 구조체(38A)의 최상위 표면의 거의 전체상에서 그러나 각각의 집속구멍(40)의 안쪽으로는 어느 정도까지만 형성된다. 상기 집속 코우팅 금속의 어느 부분도 코우팅(39A)이 임의의 열 전극(28)과 전기적 단락을 일으킬 정도로 집속 구멍(40)의 측벽을 따라 충분한 깊이로 누적되어서는 않된다.
도 8 및 도 9의 필드 에미터를 위해, 상기 기울어진 디포지트는 집속 코우팅(39A)이 각각의 액세스 구멍(102)의 측벽의 적어도 하나에서 충분히 아래로 확장하여, 적절하게는 좌측 측벽(105C) 아래로 확장하여, 액세스 도체(106)와 접촉하는 방식으로 수행된다. 비슷한 상황이 도 11의 필드 에미터에 적용되는데, 액세스 구멍(112,114)으로 기울어진 디포지트를 하여 도체(110,116)와 접촉하게 된다. 도 10의 필드 에미터를 위한 상기 기울어진 디포지트는 코우팅(39A)이 베이스 집속 구조체 경계(38B)의 우측 및 좌측 에지 아래로 충분히 확장하여 액세스 도체(108)와 접촉하는 방식으로 수행된다.
앞의 두 문단에서 주어진 요구를 따르면서, 집속 코우팅(39A)의 각이 있는 디포지트는 도 12의 시스템(122/124)을 가지고 여러 방식으로 수행될 수 있다. 예를들어, 만일 집속 구멍(40)이 베이스플레이트(10)와 수직으로 보았을 때 거의 사각형이거나 또는 원형이면, 상기 기울어진 디포지트는 시스템(122/124)이 상기 필드 에미터 주위를 회전하면서, 또는 그 반대로 하면서 수행될 수 있다.
상기 주입 각(θ)의 값은 어느 집속 코우팅 금속이 어느 구멍(40)의 바닥에 도달하는 것을 피하도록 선택된다. 이러한 회전 기술에서, 도 8 또는 도 9의 필드 에미터에서의 액세스 구멍(102)의 적어도 한 측면 치수 또는 도 11의 필드 에미터에서의 액세스 구멍(112,114)의 적어도 한 측면 치수는 집속 코우팅 금속이 선택된 θ 값에서 구멍(102 또는 112 및 114)의 바닥에 도달하도록 집속 구멍(40)의 지름을 훨씬 초과해야 한다. 시스템(122/124)의 상기 필드 에미터에 대한 회전속도는 일정하거나 변화할 수 있다.
집속 구멍(40)은 종종 가로 측면 방향보다는 하나의 주 측면 방향에서 훨씬 더 큰 치수를 가진다. 만일 상기 기울어진 디포지트를 일정한 θ 값에서 회전 기술에 따라 진행하면, 상기 가로 측면 방향보다 하나의 측면 방향내의 훨씬 더 큰 측면 치수를 가지는 일련의 구멍(40)들은 집속 코우팅 금속이 구멍(40)내에서 상당히 다른 깊이로 누적된다. 어느 상황에서는, 이러한 일정하지 않은 누적은 전극(28)을 제어하는데 집속 코우팅(39 또는 39A)에 상당한 단락 위험을 일으킬 수도 있다.
예를들어, 집속 구멍(40)은 보통 열 방향은 80-90㎛ 그리고 행 방향은 120-140㎛ 이다. 따라서, 도 9를 참고하면, 구멍(40)의 열-방향 측벽(98C)이 구멍(40)의 행 방향 측벽(98R) 보다 훨씬 더 길다. 주입 각(θ)이 일정하게 유지된다고 가정하면, 필드 에미터가 디포지트 시스템(122/124)에 대해 회전하는 동안 코우팅(39A)의 기울어진 디포지트를 수행하는 것은 집속 코우팅 금속이 열-방향 측벽(98C) 보다는 행-방향 측벽(98R)을 따라 구멍(40) 안으로 더 깊게 누적되게 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 도 7의 도입-지점 거리(82)의 값은 양호한 전자 집속을 얻기 위해 작을 필요가 있다(거리(80 및 82)의 합에 비해). 도입-지점 거리(82)의 작은 값은 열-방향 측벽(98C)을 따라 집속 구멍(40)으로 깊게 확장하는 집속 코우팅(39A)에 대응한다. 만일 기울어진 금속 디포지트가 일정한 θ 값에서 상기 회전 기술에 따라 행해지면, 도입-지점 거리(82)를 작게 하고자 하는 시도는 행-방향 측벽(98R)을 따르는 집속 코우팅(39A) 및 열 전극(28) 사이에 단락을 야기할 수 도 있는데, 그 이유는 구멍(40)으로의 집속 코우팅 금속의 누적이 측벽(98C)보다는 측벽(98R)을 따라 더 깊기 때문이다.
상기 기울어진 증착 디포지트를 수행하는 더 다른 방법은 상기 필드 에미터의 대향하는 측면상의 두 개의 안정 위치에서 집속 코우팅 금속을 디포지트하는 것이다. 이 두 개의 안정 위치를 위한 위치를 적절히 선택함으로써, 집속 구멍(40)이 가로 측면 방향보다 하나의 주 측면 방향에서 훨씬 더 큰 치수를 가지는 것에 기인하는 제어전극(28)과 집속 코우팅(39 또는 39A)의 단락 가능성을 상당히 피할 수 있다. 일반적으로, 이 대향-위치 기술을 사용하면 증착 디포지트 시스템이, 상기 위치 각각에서, 상기 주 디포지트 축이 집속 구멍(40)의 최대 치수를 갖는 측면 방향에 거의 수직이 되도록 배열되게 된다. 구멍(40)의 행 방향보다는 열 방향의 치수가 더 큰 일반적인 경우를 위해, 상기 대향 위치 각각의 상기 주 디포지트 축은 상기 열 방향에 거의 수직이다.
각각의 주 디포지트 축과 상기 집속 구멍의 최대 치수를 갖는 측면 방향 사이 각 내의 일부 방위각 변동(벗어남)--즉,수직방향에 대한 각 변동--은 허용가능하며, 어느 경우에서는, 바람직하다. 예를들어, 행-방향 스트립(98R)이 열-방향 스트립(96C)보다 키가 더 큰 경우, 행 방향 스트립(96R)의 최상부로부터 열-방향 스트립(96C)의 최상부까지 아래로 확장하는 행-방향 측벽(98R) 부분에 누적되는 집속 코우팅 금속의 양은, 만일 상기 주 디포지트 축이 상기 열 방향과 정확히 수직이라면, 상대적으로 작다.
이러한 문제는 집속 구멍(40)의 최대 치수를 가지는 측면 방향으로부터 5-25°, 특정적으로는 10°의 방위각 차이가 나는 측면 방향에 대해 주 디포지트 축을 수직으로 확장하도록 배열함으로써 처리된다. 이 두 개의 디포지트 위치는 그들의 주 디포지트 축이 거의 180°방위각 차이(즉, 수직으로 보았을 때)가 되도록 서로 대향하는 상태로 유지된다.
이러한 수직에서 약간 벗어나게 하는 방식으로 집속 코우팅(39A)을 디포지트 함으로써, 집속 코우팅 금속이 상기 위치 중 하나로부터 디포지트가 진행되는 동안 행-방향 측벽(98R)의 앞서 언급한 위치의 대향하는 각각의 쌍 중 하나상에 적절히 누적되고 그리고 다른 위치로부터 디포지트가 진행되는 동안 그 측벽 부분 쌍의 다른 부분상에 적절히 누적된다. 이 결과는 코우팅(39A)이 행-방향 스트립(96R)의 최상부로부터 열-방향 스트립(96C)의 최상부까지 아래로 확장하는 행-방향 측벽(98R)의 부분을 포함하여 베이스 구조체(38A)의 최상부를 따라 연속적으로 있게 되는 것이다. 상기 방위각도의 값 및 코우팅(39A)이 열-방향 측벽(98C)을 따라 집속 구멍(40)안으로 확장하는 깊이의 값은 어느 구멍(40)내의 어느 행-방향 측벽 아래로 확장하여 열 전극(28)과 접하게 되는 것을 피하기 위해 적절히 선택될 수 있다.
상기 대향-위치의 기울어진 디포지트는 하나의 기울어진 디포지트 소스를 가지고 연속적인 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 집속 코우팅 물질은 상기 위치들중 하나로부터 디포지트 되고, 그후 상기 디포지트 소스가 다른 위치로 조정되며, 더 많은 집속 코우팅 물질이 상기 제2 위치로부터 디포지트된다. 선택적으로, 상기 대향-위치의 기울어진 디포지트는 두 위치에서 상기 소스의 각각을 상기 위치 중 다른 하나에 두고 두 개의 디포지트 소스로 행해질 수 있는데, 통상적으로는 동시에 행해질 수 있다.
앞서의 방식에서 선택된 두 개의 대향 위치로부터 상기 각이 있는 디포지트를 수행함에 있어서 중요한 점은 집속 코우팅 물질이 집속 구멍(40) 안으로 어느 정도까지만 들어가는 경우에도 집속 코우팅 물질을 액세스 구멍의 바닥에 도달시킬 수 있도록, 액세스 구멍(102,112 및 114)과 같은 구멍의 치수를 쉽게 선택할 수 있다는 것이다. 이것은 코우팅(39 또는 39A)을 구멍(40)의 바닥에서 제어전극(28)과 단락시키지 않고 집속 코우팅 퍼텐셜을 수용하기 위해 집속 코우팅(39 또는 39A)을 그의 하부 표면을 따라 전기적으로 접촉시킬 수 있게 한다.
도 13은 상기 대향-위치 디포지트 기술이 도 8 및 도 9의 필드 에미터에 적용되어 어떻게 집속 코우팅(39A)을 형성하는가를 설명하고 있다. 도 13에는 2개의 집속 구멍 행 및 7개의 집속 구멍 열(하나의 더미 집속 구멍 열 포함)이 도시되어 있다. 도 13의 "128" 및 "130"은 기울어진 집속 금속 디포지트를 수행하기 위해 사용된 디포지트 시스템(122/124)의 대향하는 위치를 나타낸다. 위치(128 및 130)는 능동 영역(90) 및 주변 영역(92) 밖에 옆으로 위치해 있다. 위치(128)는 액세스 구멍(102)의 오른쪽에 영역(90 및 92) 밖에 놓여있다. 위치(130)는 집속 구멍(40)의 첫번째 열의 왼쪽에 영역(90 및 92) 밖에 놓여있다.
위치(128)는 디포지트 시스템(122/124)용 주 디포지트 축(126)이 열 방향과 거의 수직이 되어 앞서 설명된 방위각 변동이 있도록 위치한다. 비슷하게, 위치(130)는 시스템(122/124)용 주 디포지트 축(126)이 열 방향에 거의 수직이 되도록 위치한다. 집속 제어가 열 방향보다는 행 방향에서 보다 정밀하게 이루어지기 때문에, 위치(128 및 130)를 위한 주 디포지트 축은 가장 정밀한 집속 제어의 측면 방향과 수직인 측면 방향과 거의 수직으로 확장한다. 디포지트 축(126)은 또한 거의 동일한 수직면내에 놓여있다.
도 14a 및 도 14b는 시스템(122/124)을 이용한 대향-위치 디포지트가 도 8 및 도 9의 필드 에미터상에서 어떻게 수행되는지를 도시하고 있다. 도 14a 및 도 14b에서 "132"는 제어 전극(28) 및 베이스 집속 구조체(38A) 아래의 구조체(전자-방출 소자(24) 및 행 전극(12) 포함)를 일반적으로 나타낸다. 도 14a 에서, 기울어진 디포지트는 위치(128)에서 시작된다. 집속 코우팅 금속의 원자는 베이스 집속 구조체(39A)의 최상부상에 증착식으로 누적되는데, 좌측 측벽(98C)을 따른 집속 구멍(40)(및 더미 집속 구멍(40D))의 일부로 및 좌측 측벽(105C)을 따른 액세스 구멍(102)의 전부로 그리고 구멍(102)의 바닥에서 액세스 도체(106) 부분을 교차하여 어느 정도까지만 누적된다.
필드 에미터 및 디포지트 시스템(122/124)은 서로 180°의 방위각으로 회전하여 시스템(122/124)이 위치(130)에 놓이게 된다. 이것으로 상기 필드 에미터의 이동, 시스템(122/124)의 이동, 또는 필드 에미터와 시스템(122/124) 모두의 이동이 있을 수 있다.
위치(130)로부터, 집속 코우팅 금속의 원자는 베이스 집속 구조체(38A)의 최상부 위에 증착식으로 누적되는데, 우측 측벽(98C)을 따른 집속 구멍(40)(및 더미 집속 구멍(40D))으로 어느 정도까지만, 그리고 우측 측벽(105C)을 따른 액세스 구멍(102)으로는 완전히, 그리고 구멍(102)의 바닥에서 액세스 도체(106)의 일부를 교차하여 어느 정도까지만 누적된다. 그 결과는 집속 코우팅(39A)이 각각의 집속 구멍(40)(또는 40D) 안으로 부분적으로만 통과하지만 측벽(105C) 양쪽을 따라 액세스 구멍(102) 아래로는 모두 통과하게 된다. 따라서 어느 집속 구멍(40)에서도 제어 전극(28)과의 단락이 없이 액세스 도체(106)는 구멍(102) 내부에서 집속 코우팅(39A)과 그의 하부 표면을 따라 전기적으로 접촉된다.
집속 코우팅(39A)이 좌측 측벽(98C)을 따라 각각의 집속 구멍(40)으로 통과하는 양은 우측 측벽(98C)에 비하여 구멍(40)마다 어느 정도 변화한다. 디포지트 변수들을 적절히 선택하면, 이러한 변화는 보통 충분히 작아서 매우 적은 전자들 만이 저집속 또는 과집속 되고 최종 FED 내의 필드 에미터와 대향하여 위치하는 발광 디바이스내의 의도하지 않은 발광 소자에 도달한다. 도 14b에 도시된 예에서, 집속 코우팅 금속은 액세스 구멍(102)을 통해 노출된 액세스 도체(106)의 부분에 완전히 누적되지는 않는다. 각각의 구멍(102)의 바닥의 집속 코우팅(39A)내에 갭(134)이 있게된다. 갭(134)은 디포지트 조건 및/또는 행 방향의 구멍(102)의 치수를 적절히 조절함으로써 제거될 수 있다.
정지된 위치에서 하는 대신, 디포지트 위치(128 및 130)를 각각의 위치(128,130)로부터 디포지트가 진행되는 동안 거의 고정된 측면 방향으로 측면이동시킬 수 있다. 이 이동은 일반적으로 열 방향으로 이루어진다. 예를들어, 집속 구멍(40)의 최하위 행 근처 위치에서부터 구멍(40)의 최상위 행 근방 위치까지(또는 그 반대로) 위치(128)를 이동시킬 수 있다. 동일한 방법이 위치(130)에 적용된다.
원뿔의 반각(α)을 적절히 제한함으로써, 열 방향에서의 위치(128,130)를 이동시키는 것은 집속 코우팅(39A)의 두께를 베이스 집속 구조체(38A)의 최상부에 걸쳐 매우 균일하게 만들 수 있다. 마찬가지로, 코우팅(39A)이 열-방향 측벽(98C)을 따라 집속 구멍(40)으로 어느 정도까지만 확장하는 깊이는 구멍(40)의 각 열에서 구멍(40)마다 균일하게 만들어질 수 있다. 또한, 열 방향의 이동 위치(128,130)는 위치(128,130)를 필드 에미터와 가깝게 만들 수 있다. 따라서 코우팅(39A)은 필드 에미터에서 멀리 디포지트 위치를 놓아서 매우 큰 디포지트 챔버의 필요로 하지 않고 넓은 영역의 필드 에미터상에 디포지트될 수 있다.
상기 대향-위치의 기울어진 디포지트가 진행되는 동안, 집속 코우팅(39A) 부근에서 보통 새도우 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 집속 코우팅 금속이 전극(28,28D) 및 도체(106)의 노출된 끝에 누적되어 서로 단락되는 것을 방지한다. 선택적으로, 전극(28,28D) 및 도체(106)의 노출된 끝에 누적되는 임의의 집속 코우팅 금속은, 한편으로는 전극(28,28D) 및 도체(106)를 형성하는 물질, 및 다른 한편으로는 집속 코우팅 금속을 형성하는 물질에 따라 적절히 마스크된 에칭 절차에 의해 제거될 수 있다.
도 14a 및 도 14b에 일반적으로 도시된 절차에 따라 처리된 도 8, 도 9 및 도 13의 필드 에미터의 집속 시스템(37A) 일부의 사시도가 도 15에 나타나 있다. 도 15에서 "136"은 집속 시스템(37A) 아래의 구조를 나타낸다. 도 15는 집속 코우팅(39A)이 각각의 집속 구멍(40)의 열-방향 측벽(98C)보다는 그 구멍(40)의 행-방향 측벽(98R)을 따라 더 깊이 확장하지 못하는 것을 도시하고 있다.
도 16은 도 8, 9, 13 및 15의 필드 에미터를 포함하고 있는 FED 의 능동 영역(90) 일부를 설명하고 있다. 간략화를 위해, 각각의 집속 구멍(40)을 통과하는 전자를 방출하는 방출 소자(24) 세트 각각은 도 16에서는 하나의 소자(24)로 나타내었다. 발광 디바이스는 도 16의 필드 에미터와 대향하여 놓여있다. 이 발광 디바이스에는 보통 유리로 구성된 평평한 투명 페이스플레이트(140)가 포함되어 있다. 옆으로 분리된 형광 발광 소자(142)가 필드 에미터내의 전자-방출 소자(24) 세트의 패턴에 대응하는 패턴으로 페이스플레이트(140)의 내부면상에 놓여있다. 블랙 매트릭스(144)가 발광 소자(142)를 측면으로 둘러싸고 있다. 얇은 빛-반사 애노드층(146)이 발광 소자(24)와 블랙 매트릭스(144)상에 놓여있다.
집속 제어 상태가 도 16에 설명되어 있다. 집속 코우팅(39A)은 좌측 집속 구멍(40)에서 우측 측벽(98C)보다는 좌측 측벽(98C)를 따라 더 깊게 되어있다. 우측 집속 구멍(40)에서는 그 반대가 된다. 집속 코우팅(39A)은 그의 열-방향 측벽(98C)을 따라 중심 집속 구멍(40)안에서 거의 동일한 거리만큼 확장한다. 중심 구멍(40)의 코우팅(39A) 부분은 중심 구멍(40)을 통과하는 전자를 평균적으로 대략 대칭인 방식으로 대향하는(즉, 의도된) 발광 소자(146)에 부딪치게 한다. 부딪치는 패턴이 좌측 또는 우측 구멍(40)의 경우 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어지기는 하지만, 구멍(40)을 따르는 집속 코우팅(39A) 부분은 전자 궤도를 제어하여 방출된 전자 거의 모두를 마주보는 발광 소자(146)에 부딪치도록 한다.
본 발명에 따라 제조된 전자-방출 디바이스가 포함된 플랫-패널 CRT 디스플레이는 다음과 같은 방식으로 동작한다. 발광 디바이스의 애노드는 제어 전극(28) 및 에미터 전극(12)에 비해 높은 포지티브 퍼텐셜에서 유지된다. (a) 제어 전극(28) 중 선택된 하나와 (b) 에미터 전극(12) 중 선택된 하나 사이에 적절한 퍼텐셜이 인가되면, 그렇게 선택된 게이트부(32)는 상기 선택된 전자-방출 소자(24)의 세트로부터 전자를 끄집어 내고 그 결과인 전자 전류의 양을 제어한다. 전자 방출의 원하는 레벨은, 발광 소자가 고전압 형광체인 경우에 상기 발광소자에서 측정하여 0.1mA/cm2의 전류밀도에서 보통 인가된 게이트-캐소드 병렬-판 전기장이 20볼트/㎛ 또는 그 이하에 도달하는 경우 발생한다. 상기 추출된 전자는 상기 애노드층을 통과하여 선택적으로 상기 형광체 소자에 부딪혀서, 상기 발광 디바이스의 외부 표면상에 가시광를 방출하게 된다.
본 명세서에서는 독자가 본 발명의 다양한 부분이 서로 어떻게 연관되는지를 쉽게 이해할 수 있도록 "최상부", "바닥", "상부" 및 "하부" 등의 방향성 용어를 참고적으로 사용하였다. 실제에 있어서, 본 전자-방출 디바이스의 구성요소들은 본 명에서에서 사용된 상기 방향성 용어의 의미와는 다른 위치관계로 놓여도 좋다. 동일한 내용이 본 발명에서 수행된 제조 단계 방식에도 적용된다. 방향성 용어는 설명을 쉽게 하기위해 사용된 것이기 때문에, 상기 위치관계가 본 명세서에서 사용된 상기 방향성 용어에 의해 엄격히 포함되지 않는 실시이더라도 본 발명에 포함된다.
본 발명을 특정 실시예를 참고로 설명하였으나, 이 설명은 단지 설명을 위한 것이고 이것으로 첨부된 특허청구범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 예를들어, 집속 코우팅(39A)의 디포지트를 주입 각(θ)이 코우팅(39A)을 열-방향 측벽(98C) 아래로 부분적으로 확장할 수 있게 하고 행-방향 측벽(98C) 아래로는 완전히 확장되지 않도록 적절히 조정되는 것으로 디포지트가 진행되는 동안, 디포지트 시스템(122/124)는 필드 에미터 주위(또는 그 반대)를 회전할 수 있다. 주 디포지트 축(126)이 열 방향에 수직인 위치로부터 축(126)이 열 방향에 평행한 위치까지, 또는 그 반대로, 시스템(122/124)이 필드 에미터에 대해 회전함에 따라, 주입 각(θ)은 감소한다.
집속 구멍(40) 및 액세스 구멍(102,112 및 114)는 직사각형이 아닌 모양일 수 있다. 코우팅(39A)을 디포지트 하는데 사용된 기술들을 집속 코우팅(39)에 적용할 수 있다. 증착 이외의 다른 디포지트 기술을 사용하여 코우팅(39 또는 39A)을 형성할 수 있다.
전자-방출 소자(24) 세트 각각은 여러개의 소자(24) 대신 단지 하나의 소자(24)만으로 구성될 수 있다. 여러개의 전자-방출 소자들을 유전체층(22)을 통해 하나의 구멍에 위치시킬 수 있다. 전자-방출 소자(24)는 원뿔 모양이 아닌 다른 모양일 수 있다. 한 예로 필라멘트를 들 수 있고, 또 다른 것으로는 다이아몬드 그릿(grit)과 같은 불규칙한 모양의 입자 등일 수 있다.
본 발명의 원리는 매트릭스-배열된 플랫-패널 디스플레이의 다른 타입에 적용할 수 있다. 여기에 맞는 플랫-패널 디스플레이 대상으로는 매트릭스-배열된 플라즈마 디스플레이 및 액티브-매트릭스 액정 디스플레이가 있다. 따라서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 응용을 할 수 있을 것이다.

Claims (84)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. (a) 유전체층 내의 유전체 구멍내에 위치해 있고, (b) 상부 제어 전극내의 제어 구멍을 통해 노출되어 있는, 전자-방출 소자에 의해 방출된 전자를 집속하는 시스템에 있어서:
    상기 유전체층 위에 놓여있는 액세스 전기 도체;
    상기 유전체층 위에 놓여있으며, 상기 전자-방출 소자 위에 위치해 있는 집속 구멍에 의해 관통되는 베이스 집속 구조체; 및
    상기 베이스 집속 구조체 위에 놓여있는 집속 코우팅을 포함하고,
    상기 액세스 도체는 상기 집속 코우팅과 그의 하부 표면을 따라 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 상기 집속 구멍 안에서 아래 방향으로 어느 정도까지만 확장하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 액세스 도체는 상기 집속 코우팅에 집속 제어 포텐셜을 제공하여 상기 전자-방출 소자에 의해 방출된 전자의 집속을 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 전극 및 상기 액세스 도체는 주로 동일한 전기적 도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 집속 구조체는 상기 제어 전극의 일부 및 상기 액세스 도체의 일부 위에 놓여있는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 액세스 도체는 상기 베이스 집속 구조체를 통해 확장하는 액세스 구멍을 통해 상기 집속 코우팅과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 상기 제어 전극과 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  10. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 전기적 비-절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 베이스 집속 구조체는 전기적 비-도전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  12. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 상기 베이스 집속 구조체보다 낮은 저항률을 가지는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 집속 구조체는 대향하는 제1 측벽 쌍 및 상기 제1 측벽 쌍과 각각 만나서 상기 집속 구멍을 한정하는 대향하는 제2 측벽 쌍을 가지며, 상기 집속 코우팅은 평균적으로 상기 제2 측벽 보다는 상기 제1 측벽을 따라 상기 집속 구멍 안으로 더 깊게 확장하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 측벽은 대략 제1 측면 방향으로 확장하고;
    상기 제2 측벽은 대략 상기 제1 측면 방향과는 다른 제2 측면 방향으로 확장하고; 그리고
    상기 전자-방출 소자에서 방출된 전자의 집속 제어가 상기 제1 방향보다는 상기 제2 방향 내에서 더 정밀하게 요구되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 집속 구멍은 상기 제2 방향보다는 상기 제1 방향에서 더 큰 치수를 가지는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 측벽은 상기 제1 측벽보다 더 높은 것을 특징으로 하는 전자집속시스템.
  17. 삭제
  18. 디바이스의 능동 영역내에 측면으로 분리된 다수의 전자-방출 소자 세트를 포함하는 전자-방출 수단;
    상기 전자-방출 소자가 놓여있는 유전체 구멍이 있는 유전체층;
    상기 전자-방출 소자가 노출되는 제어 구멍을 가지며, 상기 유전체층 위에 놓여있는 다수의 제어 전극; 및
    상기 전자-방출 소자에 의해 방출된 전자를 집속하는 집속 시스템을 포함하고,
    상기 집속 시스템은 (a) 상기 유전체층 위에 놓여있는 액세스 전기 도체, (b) 각각 상기 전자-방출 소자 세트 위에 놓여있는 다수의 집속 구멍에 의해 관통되며, 상기 유전체층 위에 놓여있는 베이스 집속 구조체, 및 (c) 상기 베이스 집속 구조체 위에 놓여있고, 각각의 집속 구멍으로 확장하는 집속 코우팅을 포함하고, 상기 액세스 도체는 상기 능동 영역 밖에서 상기 집속 코우팅과 그의 하부 표면을 따라 전기적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 액세스 도체는 상기 베이스 집속 구조체를 통해 확장하는 액세스 구멍을 통해 상기 집속 구멍과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 능동 영역은 대향하는 제1 사이드의 쌍 및 상기 제1 사이드 쌍과 각각 만나는 대향하는 제2 사이드 쌍을 가진, 대략 측면으로 유사한, 직사각형 모양이고, 상기 액세스 구멍은 다른 세 사이드 중 어느 하나보다 상기 제1 사이드의 하나와 더 가깝고 각각 제2 사이드 중 하나와 대략 평행한 측면방향의 각각의 집속 구멍보다 더 큰 최대 치수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 전기적 비-절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  22. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 상기 제어 전극과는 떨어져 있고 상기 베이스 집속 구조체보다 더 낮은 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 베이스 집속 구조체는 대략 제1 측면 방향으로 확장하는 측면으로 분리된 복수의 제1 스트립 및 상기 제1 방향과는 다른 제2 측면 방향으로 대략 확장하는 측면으로 분리된 다수의 제2 스트립을 포함하고, 상기 제1 스트립 각각의 연속 쌍은 상기 제2 스트립의 각각의 연속 쌍과 각각 교차하여 상기 집속 구멍 중 각각의 하나를 한정하고;
    상기 전자-방출 소자에서 방출된 전자의 집속 제어는 상기 제1 방향에서보다는 상기 제2 방향에서 더 정밀하게 요구되며; 그리고
    상기 집속 코우팅은 평균적으로 상기 제2 스트립 보다는 상기 제1 스트립을 따라 상기 집속 구멍안으로 더 깊게 확장하는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제1 스트립이 상기 제2 스트립보다 더 길어서, 상기 집속 구멍은 상기 제2 방향보다는 상기 제1 방향안에서 더 긴 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  25. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자-방출 소자 위에 놓여있고 상기 전자-방출 소자와 떨어져 있으며 상기 전자-방출 소자에 의해 방출된 전자를 집속하는 애노드 수단이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 애노드 수단은 상기 전자-방출 수단에서 방출된 전자가 충돌하게 되면 빛을 발하도록 상기 전자-방출 소자 세트와 각각 대향하여 위치해 있는 측면으로 분리된 다수의 발광소자를 가지는 발광 디바이스의 일부인 것을 특징으로 하는 전자방출 디바이스.
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  34. 유전체층내의 유전체 구멍내에 놓여있는 전자-방출 소자에 의해 방출된 전자를 집속하는 시스템을 제조하는 방법에 있어서:
    상기 유전체층 위에 (a) 상기 전자-방출 소자를 노출시키는 제어 구멍이 있는 제어 전극 및 (b) 액세스 전기 도체를 설치하는 단계;
    집속 구멍이 상기 전자-방출 소자 위의 상기 베이스 집속 구조체를 통해 확장하도록 상기 유전체층 위에 베이스 집속 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 액세스 도체가 상기 집속 코우팅과 그의 하부 표면을 따라 전기적으로 결합하도록 상기 베이스 집속 구조체 위에 집속 코우팅을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 설치 단계는:
    상기 유전체층 위에 제어층을 형성하는 단계; 및
    상기 제어층을 패터닝하여 적어도 상기 제어 전극의 일부 및 적어도 상기 액세스 도체의 일부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 제공 단계는, 상기 유전체층과 대략 평행한 평면에 대해 측정할 때, 충분히 작은 평균 주입 각에서 상기 베이스 집속 구조체상에 집속 코우팅 물질을 물리적으로 디포지트하여, 상기 집속 코우팅 물질이 상기 집속 구멍 안으로 어느 정도까지만 누적되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제공 단계는 증착 디포지트로 수행되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 형성 단계는 상기 액세스 도체 위에 상기 베이스 집속 구조체를 통해 액세스 구멍을 설치하는 단계를 수반하고; 그리고
    상기 제공 단계는 상기 액세스 구멍을 통해 상기 액세스 도체로 상기 집속 코우팅을 전기적으로 결합하는 단계가 수반되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 제공 단계는, 각각이 주 디포지트 축을 가지고 있고 두 축 모두 제1 측면 방향과 대략 수직으로 확장하는 대략 대향하는 위치의 쌍으로부터 상기 집속 및 액세스 구멍쪽으로 상기 집속 코우팅 물질을 향하게 하는 단계를 수반하고;
    상기 집속 구멍은 상기 제1 방향에 수직인 제2 측면 방향보다는 상기 제1 방향에서 더 큰 치수를 가지고 있으며; 그리고
    상기 평균 주입 각도는 상기 집속 코우팅 물질이 상기 액세스 구멍내에 충분히 깊게 누적되어 상기 액세스 도체와 접촉하도록 충분히 큰 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 전자-방출 소자에 의해 방출된 전자의 집속 제어는 상기 제1 방향보다는 상기 제2 방향에서 더 정밀하게 요구되는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  41. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 상기 베이스 집속 구조체보다 더 낮은 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  42. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 전기적 비-절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
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  52. 능동 영역에서 측면으로 분리된 다수의 전자-방출 소자 세트가 유전체층의 유전체 구멍내에 놓여있는 초기 구조를 생성하는 단계;
    상기 유전체층 위에 (a) 상기 전자-방출 소자를 노출시키는 제어 구멍이 있는 다수의 제어 전극 및 (b) 액세스 전기 도체를 설치하는 단계;
    다수의 유사한 집속 구멍들이 각각 상기 전자-방출 소자 세트 위에서 베이스 집속 구조체를 통해 확장하도록 상기 유전체층 위에 베이스 집속 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 액세스 도체가 집속 코우팅과 그의 하부 표면을 따라 전기적으로 결합하도록 상기 베이스 집속 구조체 위에 집속 코우팅을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 형성 단계는 상기 액세스 도체 위에 상기 베이스 집속 구조체를 통해 액세스 구멍을 설치하는 단계를 수반하고; 그리고
    상기 제공 단계는 상기 액세스 구멍을 통해 상기 집속 코우팅과 상기 액세스 도체를 전기적으로 결합시키는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 생성 단계는 제1 측면 방향으로 확장하는 열 및 상기 제1 방향과는 다른 제2 측면 방향으로 확장하는 행의 배열내에 적어도 상기 제어 구멍의 일부를 형성하는 단계를 수반하고;
    상기 형성 단계는 각각의 제어 구멍 보다 상기 제2 방향에서 더 큰 치수를 갖도록 상기 액세스 구멍을 형성하는 단계를 수반하며; 그리고
    상기 제공 단계는 각각의 집속 구멍 아래 방향으로 어느 정도까지만 확장하도록 상기 집속 코우팅을 제공하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 제공 단계는, 상기 유전체층과 대략 평행한 평면에 대해 측정할 때, (a) 집속 코우팅 물질이 상기 집속 구멍 아래 방향으로 어느 정도까지만 누적되기에 충분히 작고 (b) 상기 집속 코우팅 물질이 상기 액세스 도체와 접하도록 상기 액세스 구멍내에 충분한 깊이로 누적되도록 충분히 큰 평균 주입 각도에서 상기 베이스 집속 구조체 위에 집속 코우팅 물질을 물리적으로 디포지트 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 제공 단계는, 상기 제2 방향의 열 및 액세스 구멍의 대향하는 측면의 상부에 위치한 대향하는 디포지트 위치 쌍으로부터 상기 집속 및 액세스 구멍쪽으로 상기 집속 코우팅 물질을 향하게 하는 단계를 수반하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  57. 제 52 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 전기적 비-도전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
  58. 제 52 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집속 코우팅은 상기 베이스 집속 구조체보다 더 낮은 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전자집속시스템의 제조방법.
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