TW563154B - Focusing lens for electron emitter - Google Patents

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563154 A7 B7 注 五、發明説明（ 發明背景 本發明係有關於供電子發射體用之鏡結構，特別是使 用在經常裝設在許多電子裝置中之大量儲存與顯示裝置中 的電子發射體。 電腦科技-直變得愈來愈廉價且更有能力，為了讓電 腦科技繼續朝這些正向發展，週邊裝置，如大量儲存裝置 與顯不裝置必須不斷地進步。對於缺少大量儲存裝置，舉 例而言，如磁碟機、CD_R0M、及DVD機等以配合在現代 個人電腦中所配備之微處理器之進步速度，在冑業刊物上 出，了許多批評的聲音。例如，最近十年來，硬碟機已可 大量地增加儲存密度，但目前已遭遇到無法再進步之實體 上之限制雖然某些硬碟機已迷你化以便與可攜帶裝置一 起操作，但是高電力冑求仍限制了較長期之電池操作。故 更V、肖b源效率、咼岔度儲存裝置是必要的。又，顯示裝 置，如LCD顯示器已很難滿足需求量，這是由於以幾近於 零缺點之方式製造它們之複雜性的緣故。此外，使用被動 LCD技術#要加以背光以便在不同之室内光線條件下來觀 看這二者光必須有另外之電力，因此又進一步限制了長 期電池操作。 電子束技術在消費性產品，如電視（τν)管與電腦螢幕 中已存在多年，這些裝置使用眾所週知之熱陰極以產生一 被導向且聚焦在觀看螢幕上之電子源。在多數技術領域中 已進打研究之同時，冷陰極電子發射體之領域，如錐形尖 端（Spindt-tip)與扁平式發射體等已吸引了許多製造商之 本紙張尺度顧巾Hu轉準（CNS) A4規格⑵QX297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ— -4- 五、發明説明（2 ) 意。在將這冷陰極技術轉成產品時存在數個問題…個問 題是產生-可以被使用在多數需要一高密度發射裝置如具 有大量儲存與顯示震置者之應用中之電子聚焦結構，通 常這些顧在該電子產生源（通常被稱為陰極）與該媒體 或觀看表面（通常被稱為陽極）之間需要一高電壓，但是， 當製造緻密之裝置時’只有—極短之距離將該陽極與陰極 刀開。运紐距離使得要達成使來自該陰極源之電子一致緊 密地聚焦在該陽極上變得困難，如果可達成一致緊密之聚 焦，便可由於較小之距離而具有較高之儲存密度。因為該 陽極與陰極係被保持在不同之高電壓…由該高電麼所產 生之靜電力在它們之間產生一吸引力，這吸引力產生另— 些問題，特別是對於必須克服這力量之可移動元件，如媒 料面大量儲存裝置。事實上，一控制該媒體表面之馬達 一定會消耗額外之電力，因此影響可攜式產品之電池壽 命。在顯示裝置中’不必要之力會產生不必要之彎曲或扭 轉應力，除非這不必要之吸引力減少或消失，使用冷陰極 電子發射技術會延後，因此，必須有一種新的鏡結構其 可使在該陽極與陰極結構間之吸引力減至最小而仍可保持 製程變化之容許公差。 、 發明概要 一電子鏡係被用來使電子由一陰極聚焦至一陽極，該 鏡包括一第一導電層，其具有一距離該陰極有一第一距離 之第一孔，該第一導電層保持在一第一電壓。該鏡更包括 一第二導電層，其具有一距離該第一導電層有一第二距離 563154 五、發明説明（3 ) 且距離該陽極有一第三距離之第 札而该第二導電層保 、 致等於該陽極之電壓之第二電愿。該等第一與第 二孔係依據該第-電壓、該第二電壓、該第—距離、該第 一距離與該第三距離來選擇。在該陰極與該陽極之間產生 之力係藉該鏡之結構而減至最小。 圖式之簡單說明 本發明係可配合下列圖式而更加了解，這些圖式之元 件未仙對比舰大，取而狀㈣楚地顯示本 發明。此外，在數個視圖中，類似之元件係表示類似但非 一疋完全相同之零件。 第1A圖是一供電子發射體用之聚焦鏡之頂視圖。 第1B圖是一沿著u透視之第1圖所示之聚焦電子鏡的 橫截面圖。 第2 A圖是一包含本發明之一實施例之聚焦電子鏡之 頂視圖。 第2B圖是一沿著11_11透視之第2A圖所示之聚焦電子 鏡的橫截面圖。 第3圖是第2A圖所示之聚焦電子鏡在操作時與代表性 等電壓表面之圖。 第4圖是一具有一扁平式射器陰極之本發明之第一實 施例圖。 第5圖是一具有多數錐形尖端電子發射器之本發明之 第二實施例圖。 第6圖是一使用在一顯示器中之本發明之第三實施例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） -6- 563154 五、發明説明（ 之圖。 第7圖 之圖 是-使用在-顯示器中之本發明之第四實施例 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —第8圖是-使用在一大量儲存裝置中之本發明之第五 貫施例之圖。 —第9®疋使用在_大量儲存裝置中之本發明之第六 實施例之圖。 第10圖是-包括包含本發明之實施例之裝置之電子裝 置的方塊圖。 ~ 較佳實施例之詳細說明 一用以使在陰極與陽極間之吸引力減至最小的方法係 使用共平面鏡與屏蔽層，如顯示於第丨八與1B圖所示之場 發射裝置者，第1A圖是該場發射裝置之頂視圖，而第⑺圖 是在第1A圖中之場發射裝置沿一代表性陽極3〇看入w透 視部份之橫截面圖。一陰極1〇具有一設置在其上或其内以 產生電子束之電子發射體20，設置在該陰極上的宜為一 絕緣層12以提供電氣絕緣與較佳地，熱絕緣。在該絕緣層 12上5又置的是一共平面鏡16與較佳地，一共平面屏蔽層 14 ’屏蔽層-鏡間隔22將該共平面鏡16與該共平面屏蔽層14 分開。在該共平面鏡16内的是一共平面鏡孔is被用以產生 一影響該電子束之靜電場，且其係藉由將來自電子發射體 20之該電子束聚焦至一陽極30上來達成者為佳，且該陽極 30係與該共平面鏡16與該共平面屏蔽層14藉由屏蔽層-鏡 間隔24而分開。較佳地，該共平面屏蔽層14係被保持於或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -7- 563154 A7 ——-____ 五、發明説明（5 ) 接近該陽極30之電壓且係被用來使在該陽極3〇與該陰極1〇 結構間之吸引力減至最小。雖然這結構減少在該陽極3〇與 該陰極10結構間之吸引力，但是由於在該共平面鏡16與該 陽極30間之不同電壓，仍會殘留一吸引力26。這吸引力％ 限制在該30與陰極10間之間距，當該陽極3〇是一媒體表 面，如具有一大量儲存裝置者，用以使該媒體表面移動之 馬達必須施加更大之動力以克服該吸引力26，因此消耗更 夕之電力及/或一更大之馬達。如果該陽極3〇是一顯示表 面’该吸引力需要較厚之基材或更多之間隔材料，因此增 加製品成本與重量。保持該陽極30與該電子鏡分開一大距 離會減少該吸引力，但是，這大距離會使在該陽極3〇上之 聚焦點之尺寸對於會受到製造程序之影響之在該鏡中之微 細變化與屏蔽層幾何形狀非常敏感。由該製造程序所造成 之所預期之零件對零件之變化將該點尺寸限制成比數種應 用所需者更大。 第2 A與2B圖顯示一電子鏡之構造與結構，其產生較少 吸引力，且以少於〇·〇3牛頓/平方公分為佳，及對製造程序 變化之更大容許公差。第2A圖是一具有本發明之鏡結構之 場發射裝置之頂視圖，而第2B圖是沿該IMI透視之如第2 圖所示之場發射裝置且包括一陽極3〇之結構之橫截面圖。 陰極10具有一位在其上或其内之電子發射體2〇，該電子發 射體產生一使用一鏡層36而被聚焦在陽極30上之電子束， 而該鏡層36係位在一屏蔽層32與陰極1〇之間，而該屏蔽層 32則位該鏡層36與該陽極3〇之間。該鏡層36具有一屏蔽層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公爱）

訂— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 563154 發明説明（6 ) 孔34，而該屏蔽層孔34係以具有盥嗜 了讓该電子束通過該屏 蔽層3 2之間而到達1%極3 〇之鐘》[^^ 鏡孔38相同之直徑為佳。該鏡 層3 6宜設置在該第一絕緣層13上，兮s计β 豕增3上该屏蔽層32則宜設置在 -第二絕緣層15上’該鏡層36、第—絕緣層13與第二絕緣 層15及屏蔽層32係以使用半導體或顯示薄膜技術而結合於 陰極1〇上，藉此產生一陰極10為佳。該鏡層刊與該陰㈣ 分開一第一距離48，該屏蔽層32係與該鏡層％分開—第二 距離46，而該屏蔽層32係與該陽極3〇分開一第三距離24。 較佳地，第二距離46與第三距離24之總和係在大約第 一距離48之一或兩倍，例如，在一實施例中，該第一距離 48與第二距離46大致互相相等且大於使該陽極儿與該陰極 結構11分開之第三距離24，該鏡孔38與屏蔽層孔34之尺寸 係選擇成使由該電子發射體20發射出來之電子在該陽極％ 上形成一小於40奈米之點影像。該點尺寸亦受到施加於該 鏡層36之電壓的影響，施加於不同層上之電壓也會影響該 吸引力26。 例如，第3圖顯示供在第2Α與2Β圖之場發射裝置上之 電子鏡用的電場42，由對該陰極1〇、鏡層36、屏蔽層32與 該陽極30施加不同之電壓所產生之靜電力將會產生電場 42。藉由產生該電場42，該場發射裝置20成為一聚焦電子 發射體130,該電場42改變由電子發射體20所發射之電子束 以產生一聚焦束40，而該聚焦束40則在陽極30上產生一影 像點44。較佳地，第一絕緣層13與第二絕緣層15之材料係 選擇成極不會影響該電場42者，該第一絕緣層13與該第二 本紙張尺度適用中國國家標準（Οβ) Α4規格（21〇><297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -嫌- 、可| -9- 五、發明説明（7 ) 絕緣層1 5可以是相同或不同的絕緣材料。 該電子鏡與發射體係以半導體裝置技術製成為佳，本 發明之裝置係可應用於一廣大範圍之半導體裝置技術且可 以由多種半導體材料製成。以下說明將討論數種以矽基材 實施之本發明之半導體裝置的較佳實施例，因為大部份目 前可用之半導體裝置係以矽基材製成且本發明之最常遭遇 之應用均會與矽基材有關。但是，本發明也可以有利地使 用砷化鎵、鍺、與半導體材料。因此，本發明不受限於以 半導體裝置材料製成的裝置，而是包括以一或多種熟習此 項技術者可用之半導體材料與技術，如在玻璃基材上使用 多矽晶之薄膜電晶體（TFT)技術。 在此應注意的是這些圖式並未真實地放大，此外，該 等主動元件之各種零件並未依照比例繪製。某些尺寸係相 對其他尺寸刻意地加以誇大以便更清楚地顯示與了解本發 明。 此外’雖然在此所述之實施例係以二維視圖來顯示各 種具有深度與寬度之區域，但應可清楚了解的是這些區域 只顯示-事實上是三度空間結構之裝置的一部份。因此， 在製造-真實之裝置時，這些區域具有三個尺寸，包括長 度、寬度與深度。另外，雖然本發明係以有關主動裝置之 較佳實施例來顯示，但是這些圖式不是要對本發明之範疇 或應用構成限制。本發明之主動裝置不受限於所示之實^ 結構’包括在該等較佳實施例中之這些結構係用來展示本 發明之實用性與應用。 563154 A7 I----Ξ___ 五、發明説明（8 ) 第4圖是使用一扁平式發射體21作為一電子源之本發 明之第一實施例之圖，該扁平式發射體21具有一扁平式發 射體陰極58，其係藉一絕緣層56，如Ti〇x、Sic、或SiN等 與一較佳之矽基材54，或其他導電基材分開。對於熟習此 項技術者而言，尚有數種已知之其他絕緣層材料。一發射 體電壓源62經由接頭52連接於該基材54且連接於該扁平式 發射體陰極58，所施加之電壓通常為5-2〇伏特且這電壓產 生一束通過該絕緣層56之隧道狀電子，足量之呈隧道狀電 子具有可逃離該扁平式發射體陰極58以產生一電子發射5〇 之足夠能量。一鏡層36位在距離該扁平式發射體陰極“第 一距離48處，例如大約5微米，該鏡層％係與鏡電壓源64 連接，施加於該鏡層之電壓係被用來在鏡孔38中產生一電 | 場42以聚焦來自該扁平式發射體陰極％之電子發射5〇。例 如，較佳地，該鏡層36之電壓係被設定於大約為〇伏特。一 屏蔽層32係以一第二距離，如大約5微米，被放在該鏡層％ 與該陽極30如一顯示或媒體表面之間，該陽極川係設置在 該屏蔽層32上方-帛三距離24處，如等於或小於大約2微米 處”較佳地，忒屏蔽層32與該陽極3〇係連接於相同之陽極 電壓源66，如圖所示，較佳地大於5〇〇伏特，例如大約7〇〇 伏特或者，°亥屏蔽層3 2與該陽極3 〇可以具有一小的電壓 差以產生經常在製造電路時遭遇之電壓降或其他損失。同 時，藉由稍微調整在該屏蔽層32與該陽極3〇間之電壓差， 可微調該聚焦。藉由使該屏蔽層32與該陽極層3〇大致在相 同之電壓，在該陽極與陰極間之靜電吸引力之量被減至最 本紙張尺度賴巾目目家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) ' --' -11-

訂· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563154 A7 五、發明説明（9 ) 小以使該陽極30與該屏蔽層32靠近第三距離24。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第5圖是本發明之第二實施例，其中該電子發射體是一 組一或多個錐形尖端發射體60以產生該電子發射50，該等 錐形尖端發射體68係使用任何熟習此項技術者所知之數種 方法而形成在以石夕為佳之基材54上。該基材54具有一用以 一提供用於設定在該等錐形尖端發射體68、鏡層36、屏蔽 層32與陽極30上之電壓之參考點的接頭52。該等錐形尖端 發射體68係被設定於一以5_2〇伏特為佳之發射電壓62，由 於該等錐形尖端之尖端形狀，該電場增加且電子係被吸引 至該尖端且發射出去以產生該電子發射5〇。該鏡層36具有 一孔38,而該電子發射50穿過該孔38且聚焦以在陽極3〇上 形成一 t焦束40，並且以形成一直徑小於4〇奈米之點尺寸 為佳，而且以小於10奈米更佳，在這實施例中，該孔38宜 大約為7.2微米。該鏡層36係保持在一鏡電壓64，以大約〇 伏特為佳，但亦可使用其他值，視所選擇之該電場發射裝 置之結構的真正尺寸來決定。由於在該鏡層36、該屏蔽層 32、該陽極3〇與該錐形尖端發射體6〇間之電壓差，故在該 鏡孔38之區域中產生一電場42，該電場42再引導且聚焦該 電子發射50。該鏡層36係設置在距離該等錐形尖端發射體 68尖端第一距離48處，該陽極層3〇係保持在一陽極電壓源 | 66,以500V為佳且以大約為7〇〇v更佳，而這陽極電壓源66 將電子吸引至陽極30之表面。為了防止在該等陽極與該陰 極元件間之靜電吸引力，一屏蔽層32設置在該鏡層％與該 陽極30之間，該屏蔽層32具有一屏蔽層孔34，而該屏蔽層 本紙張尺度勒中國國家標準（〇yjS) A4規格（21GX297公釐) '" -12- 563154 A7 ---—-----B7____ 五、發明説明（10)— "'— -— 孔34則以具有與鏡孔38相同之形狀與尺寸為佳。該屏蔽層 32係與該鏡層分開一第二距離46且與該陽極3〇層分開 三距離24,在一較佳實施例中，該第一距離係以大約5微米 為佳，該第二距離係以大致與該第一距離相同，5微米為 佳，且该第二距離係以等於或小於2微米為佳。 … 第6圖是本發明在一概念性顯示器7〇中之本發明之第 三實施例，較佳地，該顯示器係由一像素72之陣列所構成， 且該等像素72係以排列成紅、藍、綠之順序為佳，但亦可 為一單色者。該等像素72係形成在螢幕74上，一發射基材 78具有一或多個為所示之矩形扁平式發射體且分別被控制 產生電子發射50的電子發射體2〇，該電子發射5〇使用一以 由導電層材料如銘、|、或其他金屬或半導體薄膜製成為 佳之鏡層36來聚焦。該鏡層36係設置在該螢幕74與該發射 基材78之間，通常，該螢幕74係被保持在一大約5〇〇伏特， 如700伏特之電壓以吸引該電子發射5〇。該鏡層“具有一將 電子發射50聚焦至一在螢幕74之像素72上之點尺寸，該鏡 層36係被保持在一相對該發射體表面之電壓，如一負壓 伏特，以便在該鏡孔38四週與其中產生一電場以產生該電 子鏡。在該螢幕74與該發射基材78與鏡層36間之電位差產 生一使該螢幕74被吸引至該鏡層36與該發射基材78之靜電 吸引力。為了將這吸引力減至最小，一屏蔽層32設置在該 螢幕74與該鏡層36之間。該屏蔽層32具有形狀與尺寸與鏡 孔3 8相同為佳之屏蔽層孔34，以讓該電子發射5〇通過該屏 蔽層32到達該螢幕74。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可 -13- 563154 11 五、發明説明 苐7圖是形態為一結合顯示裝置8〇之本發明之第四實 施例，該結合顯示裝置80係由一陰極10所形成，而該陰極 ίο則以-矽基材為佳，但亦可為另一種半導體或一玻璃基 材，而熟習此項技術者則熟知數種這些材料之可能基材。 這種結構之陰極10具有多數層疊在該陰極1〇上之：膜層 28 ’ β等層疊薄膜層28以結合_錐形尖端發射體㈣列， 或-扁平式發射體之陣列。此處所示之該等錐形尖端發射 體68為各像素螢光體84對應一單一錐形尖端者，但是每一 像素螢光體84也可以對應一個以上之錐形尖端。各錐形尖 端68可以產生一以埋設在該等層疊薄膜層28内且設置在該 螢幕1%極86與該陰極1〇間之鏡層36聚焦之電子發射5〇，同 時，在該等層疊薄膜層28内亦有一尺寸與該鏡層36相同之 屏蔽層32，但該屏蔽層32係被保持在一不同之電壓，且係 以與該螢幕陽極86相同之電壓為佳，以減少作用在該螢幕 82上之靜電吸引力，而該螢幕82則係以一薄玻璃或其他透 明基材製成為佳。該屏蔽層32係設置在該鏡層3 6與該螢幕 陽極86之間，該螢幕82與該等層疊薄膜層28藉一間隔件88 分開一陽極屏蔽第三距離24。間隔件88係經選擇且由數種 熟習此項技術者所知之材料製成，較佳地，間隔件88亦可 提供一氣密密封，或者可以在該結合顯示裝置80四週設置 另一密封物或一黏著劑。 第8圖是一使用在一概念性大量儲存裝置90中之本發 明之第五實施例，概念性大量儲存裝置90係舉例地顯示為 以具有三個排列成垂直層疊之基材者為佳。一陰極10具有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） 563154 A7 ------- ——___ B7_ 五、發明説明（12 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 多數形成在包括電子發射體2〇、一鏡層36與屏蔽層32之表 面上的層疊薄膜層28,該等電子發射體20與該鏡層產生一 聚焦束40，該聚焦束4〇在一設置在該陰極丨〇與一定子基材 94間之轉子基材92之媒體表面96上產生一以小於4〇奈米， 如1〇奈米為佳之小點尺寸。在轉子基材92上之媒體表面96 係以由受該聚焦束40之能量影響之相變化材料製成者為 佳’該相變化材料可以藉由使用一高能值之聚焦束4〇且快 速地減少聚焦束40之能值而由一結晶狀態改變成一非結晶 狀態93，該相變化材料可以藉由使用一高能值之聚焦束4〇 且緩慢地減少該能值使得該媒體表面有時間退火成該結晶 狀態而由一非結晶狀態93改變成結晶狀態。此材料之一例 為碲化鍺（GeTe)與以GeTe為主之三元合金，此材料之另一 例為石西化錮（InSe)，另外，在不偏離本發明之範疇與精神 的情形下’可以用數種熟習此項技術者所知之相變化材料 來取代。該轉子基材92與該定子基材94含有電子電路以使 該轉子基材92可以在一第一與較佳地，一第二方向上移 動’使得一單一電子發射體20可以讀寫在該媒體表面上之 位置。為了防止該轉子基材92被該陰極1〇吸引，該等層疊 薄膜層包括一設置在該鏡層36與該轉子基材92之間的屏蔽 層32 〇 為了由該媒體表面讀取，一低能聚焦束40撞擊在媒體 上之媒體表面，使得電子流動通過該媒體基材92且一讀取 電路98偵測出它們。所偵測到之電流量係依據受該聚焦束 40撞擊之媒體表面之非結晶或結晶之狀態而定，一讀取電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） -15- 563154 A7 -—-—---______ 五、發明説明（13) ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 路9 8之例子之操作係顯示成使一第一接頭91連接於該媒體 表面96且一第二接頭97連接於該媒體基材92，在該基材内 流動之電流被放大器95轉換成電壓以產生一讀取輸出99。 其他的讀取電路對熟習此項技術者是習知的且可以在不偏 離本發明之範疇與精神之情形下取代。 第9圖是以一結合大量儲存裝置ι〇〇為例之本發明之第 六實施例，該結合大量儲存裝置100包括三種基材：一陰極 1〇、一轉子基材92、及一定子基材94。該轉子基材92具有 至少一在可以使用靜電電路104而較佳地在一第一與第二 方向上，並且較佳地，以步進馬達型功能來移動之基材之 邛伤上的媒體表面。該可移動媒體表面9 6係被以藉由敍 刻该轉子基材而形成為佳之彈簧丨〇2支持，用以製造該可移 動媒體表面96之數種不同微機械系統（MEMs)結構係為熟 習此項技術者所習知。 在定子基材94與該轉子基材92間之電氣接觸係由接頭 1〇6來達成，較佳地，一結合密封物1〇8將該轉子基材％附 著於該定子基材94且較佳地密封内部以在該結合大量儲存 裝置100内保持一密封環境。同時，轉子基材92使用一亦較 佳地為一氣密密封物之間隔件88來附著於陰極丨〇。或者， 另一密封物89也可以被用來取代間隔件88或與其連結以將 陰極10附著及/或密封於轉子基材92。 陰極10包括使用習知半導體製程附著之層疊薄膜層28 该等層疊薄膜層28包括一組電子發射體2〇 ,在此顯示者為 扁平式發射體，但亦可使用錐形尖端發射體，且該組層疊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（21〇><297公复） •16- 五、發明説明（Μ) 薄膜層28使用-產生一在該媒體表面96上產生一聚焦束仰 之電場42之鏡層36，以聚焦成一以小於40奈米較佳且以小 於1〇奈米更佳之點尺寸。較佳地，該鏡層具有一大約 微米之鏡孔，且較佳地，在該陰極10與該轉子基材92間之 空間中的空氣被抽真空成以少於10-3托耳為佳，以防止由 該等電子發射體20射出之電子與氣體與其他粒子碰撞，而 此碰猹將會破壞該等電子發射體20。該等電子發射體20係 被保持在第一電壓以藉由，較佳地，隧道貫穿技術產生 電子，該第一電塵係以小於大約25伏特為佳。該鏡層36係 被保持在一以相對接地為大約0伏特為佳之第二電壓以產 生用以聚焦該等電子之電場42。該媒體表面96係被保持在 一以大於500伏特，例如7〇〇伏特為佳之第三電壓，以吸引 由該等電子發射體20所射出之電子。在該媒體表面％與該 鏡層36間之電壓差產生一會將該轉子基材92之可移動媒體 表面拉向該陰極10之吸引靜電力，該靜電馬達1〇4必須克服 該力量，因此可能需要更大之元件，更大之元件將會增加 電力消耗並且增加製造成本。為了防止必須增加電力，在 忒等層疊薄膜層中且在該鏡層36與該媒體表面96陽極之間 增設一屏蔽層32，藉此減少這靜電吸引力。較佳地，該屏 蔽層32係被保持在大約與該媒體表面相同之電壓，較佳 地，该屏蔽層具有與該鏡層相同之幾何形狀與尺寸之孔以 減少该屏蔽層對該聚焦電子束4〇之效應至以每電子發射體 20小於0.03牛頓/平方公分為佳之力。較佳地，該鏡層係與 該等電子發射體分開一第一距離，以大約5微米為佳，且該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -17- 563154 A7 B7 五、發明説明（15 屏蔽層與該鏡層分開一第二距離，以大約與該第一距離相 同者為佳。藉由實質地消除在該陰極丨〇與在該陽極上之媒 體表面96間之靜電力’在該媒體表面96至該陰極1〇之表面 間之間距可以保持在一最小距離，如小於2微米，以使間隔 件88可以使用習知薄膜濺鍍技術來沈積。 第10圖疋一電子裝置110之例，如一電腦、電視遊樂 器、網際網路用具、終端機、MP3播放機、或個人數位助 理等之方塊圖’該電子裝置ll0包括一例如—Intelpentium P〇rcessorTM或相容處理器之微處理器112，但亦有其他熟習 此項技術者所知之處理器。該微處理器112係與一包括電腦 可讀取記憶體之記憶體丨丨4 ’該電腦可讀取記憶體可以保存 該微處理器112所使用之電腦可執行之命令以控制資料及/ 或輸出/輸入功能。記憶體114亦可儲存由該微處理器⑴ 所處理之㈣，且該微處理以12連接於—儲存裝置⑴或 一顯示裝置118或兩者。該儲存裝置116與該顯示裝置⑴ 包含如在前述圖式與本文中顯示以本發明之鏡結構聚焦與 屏蔽之電場發射裝置為例之本發明的—實施例。 、 在此應注意的是對於熟習此項技術者而言，在 =偏離本發明之㈣下進行許多變化與修改是顯而易見 的，且所有料㈣化與㈣純括細下 中所述之本發明之範⑼。 利範圍 【元件標號對照表】 10.·.陰極 12…絕緣層 11···陰極結構物 13…第一絕緣層 7紙張尺度適用中國國

訂| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -18- 563154 A7 B7 56.. .絕緣層 58.. .扁平式發射體陰極 60.. .錐形尖端發射體組 62.. .發射體電壓源 64.. .鏡電壓源 66.. .陽極電壓源 68.. .錐形尖端發射體 70.. .概念性顯示器 72…像素 74…螢幕 78…發射基材 80··.結合顯示裝置 82…螢幕 84.··像素螢光體 86.. .螢幕陽極 8 8...間隔件 89.. .密封件 90.. .概念性大量儲存裝置 91…第一接頭 92…轉子基材 93.. .非結晶狀態 94_定子基材 95…放大器 96…媒體表面 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（I6 ) 14.. .共平面屏蔽層 15…第二絕緣層 16…共平面鏡 18.. .共平面鏡孔 20.. .電子發射體 21.. .扁平式發射體 22.. .屏蔽層-鏡間隔 24…屏蔽層-鏡間隔；第三 離 26··.吸引力 28··.薄膜層 30.. .陽極 32.. .屏蔽層 3 4…屏蔽層孔 36…鏡層 3 8...鏡孔 40…聚焦束 42…電場 44…影像點 46…第二距離 48···第一距離 50.. .電子發射 52…接頭 54.. .基材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -19- 563154 A7 B7

五、發明説明（17 ) 97…第二接頭 98··.讀取電路 99.. .讀取輸出 100…結合大量儲存裝置 102.. .彈簧 104.. .靜電電路；靜電馬達 106.. .接頭 110…電子裝置 112…微處理器 114…記憶體 116.. .儲存裝置 118…顯示裝置 130.. .聚焦電子發射體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1#1 -20-

Claims (1)

1. 563154 二, A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 第91118107號專利申請案申請專利範圍修正本92年9月22曰 1·一種電子鏡，係被用來使電子由一陰極聚焦至一陽極， 其包含： 一第一導電層，其具有一距離該陰極有一第一距離 之第一孔，該第一導電層保持在一第一電壓；及 一第二導電層，其具有一距離該第一導電層有一第 .距離且距離該陽極層有一第三距離之第二孔，而該第 一導電層保持在一大致等於該陽極之電壓之第二電壓； 其中该等第-與第二孔係依據該第—㈣、該第二 電堅4第距離、该第二距離與該第三距離來選擇， 以使由該陰極發射出來之電子聚焦至該陽極上成為一小 於40奈米之點尺寸。 2.如申請專利範圍第1項之電子鏡，其中該第二距離與該第 三距離之總和是該第-距離之大約—倍至大約兩倍。 3·如申請專利範圍第1項電 电卞鏡其中該第三距離等於或 小於大約2微米。 4 ·如申凊專利範圍第1項 电于鏡，其中該等第一與第二孔 具有大約為7.2微米之直徑，且贫 約為5微米。 且料第一與第二距離係大 5·如申請專利範圍第1項之電子锫， ^ 電子叙，其中在該陰極與該陽極 間產生之力係小於0·03牛頓/平方公分。 6. 如申請專利範圍第i項之電子 ； 10卉米。 兄丹甲忒點尺寸小於大約 7. 如申凊專利範圍第1項之電子籍甘山 電子1 見’其中對該鏡與屏蔽層幾 ’ w 物中1

   W專利範圍 何形狀由於製造過程變化所產生之敏感度係減至最小。 •如申請專利範圍第1項之電子鏡，其中在該第-㈣與該 第二電壓間之差係大約700伏特。 9·如申請專利範圍第1項雷 ^ ^ ^ ^ ★ _步貝 <冤子鏡，其中該第一導電層與該 第-導電層係使用半導體薄膜技術形成者。 10.如申請專利範圍第i項之電子鏡，其中該陰極層包含至 少一錐形尖端發射體。 申明專利範圍第1項之電子鏡，其中該陰極層包含至 少一扁平式發射體。 12·—種聚焦電子發射體，其包含·· 一發射層，其係在一第一電壓； 一鏡層，其係設置在距離該發射層上方一第一距離 處且具有一第一孔與第二電壓；及 屏蔽層’’其係设置在距離該鏡層上方且具有一與 垓第一孔之直徑大致相同之直徑，並且係被保持在一第 三電壓； 其中一聚焦電子束係形成在一被保持在該第三電 壓且距離該屏蔽層一第三距離處之陽極上。 13.如申請專利範圍第12項之聚焦電子發射體，其中該第二 距離與該第三距離之總和大約是該第一距離之一倍至 兩倍。 申明專利範圍第12項之聚焦電子發射體，其中該發射 層包含至少一錐形尖端發射體。 15 ·如申請專利範圍第丨2項之聚焦電子發射體，其中該發射 片」中國固家標芈（CNS) M規格（”(以”了公轮） -22- 563154 A8 B8 C8

   563154 A8 B8 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 一顯示裝置。 28·如申請專利範圍第25項之聚焦電子發射體，其用於製造 一電子裝置之顯示裝置。 29·種％發射裝置’用以在一陽極上產生一聚焦電子束， 其包含： 一陰極層，其具有至少一電子發射體； 一聚焦鏡，包括： 一鏡層，其係設置在該陰極層上·，及 一屏蔽層，其係設置在該鏡層與該陽極之間， 其中在該鏡層與該陽極層間之靜電吸引力減少。 3〇·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中在該鏡層與 該屏蔽層間之距離及在該屏蔽層與該陽極層間之距離 的總和係在該鏡層與該陰極層間之距離的大約一倍至 大約兩倍。· 31·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中在該鏡層與 該陰極間之距離及在該屏蔽層與該鏡層間之距離大致 相等。 32·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中該鏡層與該 陰極層之距離是大約5微米。 33·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中該鏡層與該 屏蔽層包括一用以產生該聚焦電子束之孔，該等孔具有 大致相同之直徑。 34·如申請專利範圍第33項之場發射裝置，其中在該鏡層中 之孔之直徑大約為7.2微米。 本紙乐尺度適用中β®家標芈（CNS) A4規格（2]0X297公验） -24- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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   六、申請專利範圍 35·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其令在該陰極與 該陽極間產生之力係小於〇 〇3牛頓/平方公分。 、 36·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中該聚焦電子 束在該陽極上產生一小於4〇奈米之聚焦點尺寸。 37·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中該聚焦電子 束在該陽極上產生一小於10奈米之聚焦點尺寸。 ’ 38·如中請專利範圍第29項之場發射裝置，其中在該鏡層與 β亥屏蔽層間之具有一大於5〇〇伏特之電愿差。 39·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其中在該屏蔽層 與該陽極間之距離係等於或小於2微米。 4〇·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其用於製造一大 量儲存裝置。 41·如申請專利範圍第40項之場發射裝置，其用於製造一電 子裝置之大量儲存裝置。 42·如申請專利範圍第29項之場發射裝置，其用於製造一顯 示裝置。 43·如申請專利範圍第42項之場發射裝置，其用於製造一電 子裝置之顯示裝置。 44· 一種場發射裝置，用以在一陽極上產生一聚焦電子束， 其包含： 一產生裝置，用以產生一電子源； 一聚焦裝置，用以使該電子源聚焦在該陽極上；及 一屏蔽裝置，用以相對該陽極屏蔽該聚焦裝置以減 夕靜電吸引力，该屏蔽裝置係設置在該聚焦裝置與該陽 -25- 尽紙?k尺反迺用中國S家標準（CNS) Α4^格U]0X297公轮） 563154 Λ8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 極之間。 ，· 45.如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中在該聚焦裝 置與該屏蔽裝置間之距離及在該屏蔽裝置與該陽極間 之距離的總和係在該聚焦裝置與該用以產生一電子源 之產生裝置間之距離的大約一倍至大約兩倍。 46.如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中在該產生裝 置與該聚焦裝置間之距離及在該聚焦裝置與該屏蔽裝 置間之距離大致是相等的。 47·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中在該產生裝 置與該聚焦裝置間之距離大約是5微米。 48·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中該聚焦裝置 與該屏蔽裝置包括一具有大致相同直徑之第一與第二 iL 。 49·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中該聚焦裝置 包括一直徑大約為7.2微米之孔。 50·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中在該屏蔽裝 置與該產生裝置間產生之力係小於0·03牛頓/平方公分。 51·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中該聚焦電子 束在該陽極上產生一小於40奈米之聚焦點尺寸。 52·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中該聚焦電子 束在該陽極上產生一小於1〇奈米之聚焦點尺寸。 53·如申請專利範圍第44項之場發射裝置，其中該聚焦裝置 具有一第一電壓且該屏蔽裝置具有—大致等於該 '陽極 之電壓之第二電壓，並且其中在該第一電壓與該第二電 本紙张尺度適用中®國家標芈（CNS〉从規格（2]()><297公焚） -26- (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 563154 Αδ Β8 C8 D8 申请專利範圍 壓之間的差大於5〇〇伏特。 54·如申睛專利範圍第料項之場發射裝置，其中在該屏蔽裝 置與該陽極間之距離等於或小於大約2微求。 " 55·如申请專利範圍第料項之場發射裝置，其用於製造一大 量儲存裝置。 .56·如中請專利範圍第55項之場發射裝置，其用於製造-電 子裝置之大量儲存裝置。 57·如申請專㈣圍第44項之場發射裝置，其用於製造 示裝置。 %如申請專利範圍第57項之場發射裝置，其用於製造一電 子裝置之顯示裝置。 59·-種製造-供電子發射陰極用之電子鏡之方法，該電子 兄係用以將電子束聚焦在一陽極上，該方法包含以下 步驟： 產生-距離該電子發射陰極—第—距離之鏡層，該 鏡層具有-大致位在該電子發射陰財央之第—孔；及 產生一距離該鏡層一筮— 一 θ 第一距離且距離該陽極一第 三距離之屏蔽層，該屏蔽層具有_大致與該第—孔對齊 之第二孔。 6〇.如申請專利範圍第59項之方法，其中該第二距離與該第 二距離之總和係該第_距離之大約一倍至大約兩倍。 61·如申請專利範圍第59 <万法其中該第一距離與該第 二距離係大致相等。 62·如申請專利範圍第％項 貝之方法，其中該第一距離係大約 本紙乐尺欢過用中國國家標毕（G^S)A4規格（2]〇X297^J7 -27- ^〇J154 /,8B8C8I)8 申請專利範圍 5微米。 Ο·如申請專利範圍第59項之 小於大約2微米。 ^«二㈣等於邊 64·如申請專利範圍第59項之方 大約為7.2«。 〃中孔之直徑係 65·—種製造一記憶裝置之方法，其包含以下步驟： 產生一陰極層，該陰極層具有至少-電子發射體; 產生-鏡層該鏡層距離該陰極層_第—距離且具 有—大致位在該少一電子發射體中央之第—孔；、 產生-屏蔽層，該屏蔽層距離該鏡層一第二距離且 具有一大致與該第一孔對齊之第二孔；及 產生-陽極層，該陽極層具有一可回應於來自該電 子發射體之聚焦電子能量之媒體表面，該媒體表面距離 該屏蔽層一小，於或等於大約2微米之第三距離。 66·一種製造一顯示裝置之方法，其包含以下步驟： 產生一陰極層，該陰極層具有至少一電子發射體； 產生一鏡層，該鏡層距離該陰極層一第一距離且具 有一大致位在該少一電子發射體中央之第一孔； 產生一屏蔽層，該屏蔽層距離該鏡層一第二距離且 具有一大致與該第一孔對齊之第二孔；及 產生一陽極層，該陽極層具有一可回應於來自該電 子發射體之聚焦電子能量之螢光體表面，該螢光體表面 距離該屏蔽層一小於或等於大約2微米之第三距離。 本紙乐尺皮適用中國國家標準（CNS) A4規袼（210X297公验） -28-