專利名稱：條狀導(dǎo)體附近成簇的場致發(fā)射微尖的制作方法
本申請是1994年11月18日提交的名為“鎮(zhèn)流層上場致發(fā)射微尖簇形布局”的編號為08/341,829的美國專利申請部分繼續(xù)申請。此申請包括了主要內(nèi)容與同日提交的名為“鄰近條狀導(dǎo)體的簇形場致發(fā)射微尖”的編號為08/，的美國專利申請主題相關(guān)，后者是1994年11月18日提交的編號為08/341,740的專利申請的部分繼續(xù)申請部分。
在發(fā)明一般涉及平面板形顯示器尤其涉及電子發(fā)射微尖(mi-crotip)結(jié)構(gòu)的布局，其中一簇微尖形成于導(dǎo)電板上或與導(dǎo)電板相隔很近，而導(dǎo)電板與導(dǎo)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在橫向由電阻性媒質(zhì)分隔開。
便攜式計算機的出現(xiàn)更迫切需要重量輕、袖珍式及電源效率高的顯示器。因為用于這些起顯示器作用的器件的空間不可能用于通常的陰極射線管(CRT)，所以特別有興趣試圖提供令人滿意的及具有亮度、分辨率、顯示通用性及功耗等可相比或更優(yōu)越的顯示特性的平板形顯示器。然而當(dāng)生產(chǎn)在某些應(yīng)用上有用的顯示器時，這些嘗試都不能提供可與常用的CRT相比的顯示器。
目前，液晶顯示器幾乎廣泛使用于折疊和筆記本式計算機。與CRT相比，這些顯示器的對比度較差，只有一有限范圍的視角，并且在彩色型中它們以與擴展的電池工作不相容的速率消耗功率。此外，彩色屏幕比同等尺寸的CRT屏幕貴得多。
液晶顯示器技術(shù)的缺陷引起的結(jié)果是，在工業(yè)上更加關(guān)注于薄膜形場致發(fā)射顯示器技術(shù)。運用此技術(shù)的平板形顯示器使用了一列矩陣可尋址的尖頂薄膜形冷場致發(fā)射陰極和一含有熒光屏的陽極。
場致發(fā)射現(xiàn)象在1950年左右被發(fā)現(xiàn)，并且由如SRI Interna-tional查爾斯A.斯賓茲等許多個人的進一步研究把此技術(shù)提高到此程度即它有希望用于廉價、低功耗、高分辨率、高對比度及全彩色平板形顯示器的制造中。
場致發(fā)射顯示器技術(shù)的優(yōu)點在C.A.斯賓茲等人于1973年8月28日提交的編號為3,755,704，名為“場致發(fā)射陰極結(jié)構(gòu)和使用此結(jié)構(gòu)的器件”的美國專利；邁克爾·博雷爾等人于1989年8月15日提交的編號為4,857,161，名為“對于由場致發(fā)射激勵的陰極發(fā)光顯示裝置的生產(chǎn)工藝”的美國專利；邁克爾·博雷爾等人于1990年7月10日提交的編號為5,194,780的，名為“以及具有微尖發(fā)射陰極的電子源由使用所述光源的場致發(fā)射激勵的陰極致發(fā)光顯示裝置”的美國專利；羅伯特·邁耶于1993年3月16日提出的編號為5,194,780，名為“具有微尖發(fā)射陰極的電源的美國專利；以及杰恩-弗雷德里克·克拉克于1993年7月6日提出的編號為5,225,820，名為“微尖三原色熒光屏”的美國專利中被揭示。本申請將通過引用結(jié)合這些專利。
本發(fā)明涉及使用電阻層以提供一個防止用于電子發(fā)射體輸出過剩電流的鎮(zhèn)流器。在已有技術(shù)中，提供這種鎮(zhèn)流有兩個途徑。在博雷爾等人(′916)的專利中揭示了豎向電阻的途徑且這里相應(yīng)于
圖1進行討論；在邁耶(′780)的專利中揭示了橫向電阻的途徑且這里相應(yīng)于圖2A和2B進行討論。
先參考圖1，在此剖面圖中示出可能是博雷爾等人(′916)的專利中揭示的那種類型示意的已有技術(shù)場致發(fā)射平板形顯示器件的一部分。在此實施例中，場致發(fā)射器件包括一具有面對發(fā)射板的陰極致發(fā)光熒光涂層的陽極板，此熒光涂層可從相對于其激勵側(cè)看到。
更具體地說，圖1的示意的已有技術(shù)豎向電阻場致發(fā)射器件包括陰極致發(fā)光陽極板10和電子發(fā)射體(或陰極)板12。發(fā)射體板12的陰極部分包括在絕緣襯底18上形成的導(dǎo)電層15、在導(dǎo)電層15上形成的電阻層16，以及在電阻層16上形成的許多導(dǎo)電的微尖14。
柵極包括一層淀積在覆蓋了電阻層16的絕緣層20上的導(dǎo)電層。微尖發(fā)射體14呈錐形并在穿過導(dǎo)電層22和絕緣層20的孔34中形成。如此選擇柵極層22和絕緣層20的厚度，使每個微尖14的頂點基本上與導(dǎo)電柵極層22處于同一水平上。導(dǎo)電層22組成橫貫發(fā)射體板12表面的導(dǎo)電帶的行，而導(dǎo)電層15組成橫貫發(fā)射體板12的表面的導(dǎo)電帶列，導(dǎo)電層22的行與導(dǎo)電層15的列正交，從而能對相應(yīng)于一個象素的行和列交點處的微尖14進行矩陣尋址選擇。
陽極板10包括淀積在透明平面支持體26上的導(dǎo)電膜28，而透明平面支持體26面向柵極22并與其平行地放置，導(dǎo)電膜28淀積在直接面向柵極22的支持體26的表面。導(dǎo)電膜28可具有橫貫支持26體的表面的連續(xù)涂層的形狀；或者，它可具有如克拉克的美國專利號5,225,820的專利中提出的包含三組橫貫支持體26表面的相互電絕緣的平行導(dǎo)電帶的形狀。陽極板10也包括陰極致發(fā)光熒光涂層24，24淀積在導(dǎo)電膜28上從而直接面向并非?？拷鼥艠O22。在克拉克的專利中，每一組導(dǎo)電帶都覆蓋有熒光涂層，此熒光涂層分別發(fā)出三原色紅、藍和綠中的一種光。
通過電源30把一相對于柵極22為負的電勢加到用作陰極的導(dǎo)電層15上，對上述結(jié)構(gòu)中的一個或更多個微尖發(fā)射體14供電，從而形成一吸引從微尖14的頂點來的電子的電場。自由電子向陽極板10的方向加速，陽極板10通過接在柵極22和用作陽極的導(dǎo)電膜28之間的電源32施加實質(zhì)上更大的正電壓而被正向偏置。被吸引到陽極導(dǎo)電層28的電子的能量傳到熒光涂層24，引起它發(fā)光，電子電荷從熒光涂層24傳到導(dǎo)電膜28，完成了到電源32的電路。
電阻層用來提供對每個微尖發(fā)射體過量電流的鎮(zhèn)流因而使電子發(fā)射均勻性較好。采用場致發(fā)射裝置即激發(fā)顯示器屏幕上的像素，電阻層可以消除過分亮的點。電阻層還可以通過限制電流來減少微尖的擊穿危險從而防止行與列之間短路。最后，電阻層允許幾個微尖發(fā)射體短路與柵板導(dǎo)體之間的；短路時非常有限的峰值電流(幾個微安)不會影響其它陰極導(dǎo)體的工作。
波雷爾等人(′916)建議用電阻率大約介于102—166歐姆·厘米的材料作電阻層。特別是從包括氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鐵(FeO3)、氧化鋅(ZnO)并摻雜硅元素的一組材料中選用作電阻層的材料。
遣憾的是，波雷爾等人(′916)所描述的那種器件并不能圓滿地解決因微尖與柵極電極之間短路而產(chǎn)生的問題。當(dāng)有一個微粒引起微尖與柵極導(dǎo)體短路時，施加在柵極與陰極導(dǎo)體之間的所有電壓(大約70—100伏)都轉(zhuǎn)到了電阻覆蓋層兩端。為了能允許這種少量的短路(這在包含幾百萬個微尖發(fā)射體的顯示器面板中實際上是不可避免的)，電阻覆蓋層必須能耐受大約100伏的電壓，這要求其厚度大于2微米。否則，就會因受熱而導(dǎo)致?lián)舸?，并在柵極導(dǎo)體與陰極導(dǎo)體之間出現(xiàn)完全短路，從而使電子發(fā)射源無法使用。但是，薄至2微米的電阻覆蓋層必定會出現(xiàn)導(dǎo)致陰極導(dǎo)體與微尖發(fā)射件之間電阻層擊穿的“針孔”或其它缺陷。
圖2A和圖2B分別是作為改進的已有技術(shù)的′場致發(fā)射器件橫向電阻陰極結(jié)構(gòu)(它可能是在邁耶(Meyer)(′780)專利中揭示的那種)的截面和平面圖。在此參考資料中揭示的微尖發(fā)射陰極電子源包括做成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的陰極和或柵極導(dǎo)體，微尖端發(fā)射體在網(wǎng)格狀間隙內(nèi)以矩陣排列方式形成于電阻層上。
具體而言，圖2A和2B所示的場致發(fā)射結(jié)構(gòu)40包括在玻璃襯底46的二氧化硅絕緣薄層44上形成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)體42。形成于導(dǎo)體42和絕緣層44上的電阻層48支持多個導(dǎo)電微尖發(fā)射體50。包含一層導(dǎo)電材料52的柵極電極淀積在將電阻層48覆蓋住的絕緣層54上。微尖發(fā)射件50在電阻層48的穿過導(dǎo)電層52和絕緣層54的孔56內(nèi)呈圓錐形。導(dǎo)電層安排為橫貫場致發(fā)射結(jié)構(gòu)40表面的導(dǎo)電帶的行，而包括陰極導(dǎo)體42的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)安排為橫貫場致發(fā)射結(jié)構(gòu)40表面的導(dǎo)電帶的列，從而使在行與列交點處微尖50對矩陣尋址選擇對應(yīng)于一個像素。
這種安排不需要加厚電阻層就可以提高場效應(yīng)微尖發(fā)射器件的擊穿電阻。所揭示的陰極導(dǎo)體(和/或柵極導(dǎo)體)的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)能夠使邁耶專利中的陰極導(dǎo)體和電阻覆蓋層基本上位于同一平面內(nèi)。在該結(jié)構(gòu)中，擊穿電阻不再受電阻層厚度內(nèi)缺陷的影響；而是從橫向?qū)㈥帢O導(dǎo)體與微尖隔開的電阻覆蓋層作為控制過量電流的一個鎮(zhèn)流器。因而足以保證在陰極導(dǎo)體與微尖之間保持一個防止擊穿的距離，與此同時仍然使電阻覆蓋層擔(dān)負起均勻電子發(fā)射的作用。
在上面的已有技術(shù)的器件中，每個微尖都位于電阻層的頂部。在波雷爾等人(′916)的專利中，電阻層的厚度或垂直尺寸決定了對過量電流的鎮(zhèn)流；在邁耶的專利中，沿電阻層的橫向間隔決定了鎮(zhèn)流作用。鎮(zhèn)流采用電阻性壓降的形式從而使流經(jīng)電流最多的那些微尖的電阻性降壓最大，由此以這樣的方式減少每個尖端上的電流。這兩個專利中鎮(zhèn)流裝置的等效電路都是將每個尖端與單獨的緩沖電阻器串聯(lián)以限制場致發(fā)射電流。
但是，憑直覺就可以從圖2B中看到，微尖50和陰極網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)42之間的鎮(zhèn)流電阻隨著陣列內(nèi)各自的微尖50的位置而變化。在包括4×4陣列的說明性安排中，陣列頂角處的微尖50c的鎮(zhèn)流電阻就比位于陣列側(cè)邊的微尖50s的小，而50s的鎮(zhèn)流電阻又要比陣列內(nèi)部的微尖50I的小。隨著陣列尺寸增加到5×5或6×6陣列，微尖之間鎮(zhèn)流電阻差異就會更加明顯，據(jù)信，一個或多個內(nèi)部微尖處的電勢將不足以激發(fā)電子發(fā)射。因此，要求提供一種使所有的微尖電勢大致相等的布局。
但是這樣的布局必須在系統(tǒng)的物理和電氣要求的約束下作出。首先，為了防止失效的微尖發(fā)射體利用過量電流，必須在導(dǎo)電陰極網(wǎng)格與每個微尖之間保持相當(dāng)大的距離，即在網(wǎng)格與每個尖端之間保持阻值較高60電阻路徑。其次，要進行優(yōu)化設(shè)計，使導(dǎo)電網(wǎng)格與各微尖之間的間距相等從而使每個尖端的發(fā)射和降低的性能相同。
與要保持各微尖到導(dǎo)電網(wǎng)格等間距要求相矛盾的是要在小面積區(qū)域內(nèi)盡可能多地放入微尖從而減少每個微尖的發(fā)射電流。采用大的簇形微尖可以最好地做到這一點，極端的例子就是一個完整的微尖陣列就是一個最終的顯示像素的尺寸，遺憾的是，簇越大，由于到導(dǎo)電陰極網(wǎng)格的電阻路徑差異，尖端發(fā)射之間的差異就越大。
由上可見，有必要改進用于場致發(fā)射平板顯示器件的發(fā)射件結(jié)構(gòu)，在改善每個微尖電子發(fā)射均勻性的同時對微尖發(fā)射體每個陣列中的過量電流進行鎮(zhèn)流，另外還要保證發(fā)射體結(jié)構(gòu)中較高的微尖密度。
根據(jù)本發(fā)明的原理，這里揭示了一種包含細長條狀導(dǎo)體和多個導(dǎo)電板的電子發(fā)射裝置，每塊導(dǎo)電板占據(jù)橫向與條狀導(dǎo)體隔開的區(qū)域。該裝置還包含與條狀導(dǎo)體和導(dǎo)電板電接觸的電阻層以及位于導(dǎo)電板所占區(qū)域內(nèi)的微尖發(fā)射體。
根據(jù)本發(fā)明的原理進一步揭示了一種包含絕緣襯底，形成于襯底上呈多條形式的導(dǎo)體，條狀導(dǎo)體在端部電氣上互連，并且導(dǎo)電板位于絕緣襯底上，每塊導(dǎo)電板占據(jù)靠近其中一個條狀導(dǎo)體的區(qū)域。該裝置還包括一層在襯底上覆蓋了導(dǎo)電板并與多個條狀導(dǎo)體電接觸的電阻材料層。該裝置進一步包括位于電阻層之上的電絕緣層和絕緣層上覆蓋導(dǎo)電板的導(dǎo)電層，多個孔形成于導(dǎo)電層內(nèi)并貫穿絕緣層。最后，該裝置還包括位于電阻層上的微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于導(dǎo)電層中相應(yīng)的孔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的原量，還進一步揭示了制造電子發(fā)射裝置的方法。該方法包含以下步驟提供一塊絕緣襯底；將第一層導(dǎo)電材料淀積到襯底上并形成導(dǎo)電條。靠近導(dǎo)電條的導(dǎo)電板和使導(dǎo)電在其端部互連的匯流區(qū)域；在襯底上形成一層覆蓋導(dǎo)電條和導(dǎo)電板的電阻材料層；在電阻層上形成一層電絕緣層；在導(dǎo)電板區(qū)域內(nèi)的絕緣層上形成一層第二導(dǎo)電層；在導(dǎo)電權(quán)區(qū)域內(nèi)第二導(dǎo)電層中形成孔，孔延伸入絕緣層；以及在電阻層上形成微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體都形成于第二導(dǎo)電層其中一個相應(yīng)的孔內(nèi)。
通過以下結(jié)合附圖的詳述，可以更充分地理解本發(fā)明的前述特征。
圖1為根據(jù)前面討論的現(xiàn)有技術(shù)的場致發(fā)射器件部分的剖面圖；圖2A和2B分別為前面討論的經(jīng)過改進的現(xiàn)有技術(shù)的場致發(fā)射器件部分的剖面圖和平面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的表示導(dǎo)電網(wǎng)格內(nèi)發(fā)射體簇的場致發(fā)射器件部分的剖面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的表示導(dǎo)電網(wǎng)格內(nèi)發(fā)射體簇的場致發(fā)射器件部分的剖面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的表示導(dǎo)電網(wǎng)格內(nèi)發(fā)射體簇的場致發(fā)射體件部分的剖面圖；圖6為本發(fā)明發(fā)射體簇的第一種安排的平面圖；圖7為本發(fā)明發(fā)射體簇的第二種安排的平面圖；圖8為按照本發(fā)明的相對于一條列導(dǎo)電線的發(fā)射體簇的第一種布局的平面圖；圖9為包含本發(fā)明的發(fā)射體簇和列導(dǎo)電線的像素布局平面圖；圖10為按照本發(fā)明第四實施例的表示導(dǎo)電網(wǎng)格內(nèi)發(fā)射體簇的場致發(fā)射器件部分的平面圖；以及圖11為按照本發(fā)明的靠近列導(dǎo)電線的發(fā)射體簇的第二種布局的剖面圖。
圖3所示為按照本發(fā)明第一實施例的示意性場致發(fā)射平板顯示裝置的發(fā)射體平板60的剖面圖。具體而言，圖3的發(fā)射體平板60包括其上有可選的絕緣薄層64覆蓋的襯底66。采用絕緣層64可以增強后續(xù)層與襯底66之間的附著力并限制雜質(zhì)從襯底66擴散至合續(xù)層。電阻材料覆蓋層68覆蓋住絕緣層64，而導(dǎo)電材料構(gòu)成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)62(與邁耶(′780)的專利中所述的類型相似形成于覆蓋層68之上，結(jié)構(gòu)62的導(dǎo)電網(wǎng)格的布局劃定了所包圍的區(qū)域。
按照本發(fā)明，在由導(dǎo)體62的網(wǎng)格確定區(qū)域內(nèi)的電阻覆蓋層68上還形成有導(dǎo)電板78。絕緣層74覆蓋住電阻覆蓋層68、導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62和導(dǎo)電板78，而導(dǎo)電層72覆蓋住絕緣層74。形狀為錐形的微尖發(fā)射體70形成于孔76內(nèi)導(dǎo)電板78的上表面，孔穿過導(dǎo)電層72和絕緣層74直到平板78。
通過將第一電勢施加到用作陰極的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62的導(dǎo)體將更加正的第二電勢施加到用作柵極的導(dǎo)電層72，激勵微尖70發(fā)射電子。采用這種構(gòu)造，由于所有的微尖發(fā)射體70與導(dǎo)電板78電氣連接而具有相同的電勢，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比發(fā)射性能要均勻得多。
圖3所示只是發(fā)射體平板60的一小部分。在實際情況下，微尖發(fā)射體70比較好的是陣列結(jié)構(gòu)，典型的結(jié)構(gòu)示于圖2B；而且，發(fā)射體平板60最好排列成行×列矩陣形式以利于選擇顯示器的單個像素。按照實施例的方式，包含柵極的導(dǎo)電層72可以做成橫貫發(fā)射體平板60表面的導(dǎo)電帶的行，而包含陰極導(dǎo)體的導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62可以做成橫貫發(fā)射體平板60表面的導(dǎo)電帶的列，導(dǎo)電層72的行與導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62的列正交，從而使行與列交點處微尖70的矩陣尋址選擇與像素對應(yīng)。
按照例示的方式，襯底66可以包括玻璃，而絕緣層64可以包含厚度約為50納米的二氧化硅(SiO2)。電阻層68包含厚度約為0.5—2.0微米的非晶硅(α-Si)，而絕緣層74包含厚度約為1.0微米的SiO2。導(dǎo)電網(wǎng)格62由寬約為4微米而厚約為0.2微米的鋁、鉬、鉻、鈮等金屬構(gòu)成。導(dǎo)電板78包括厚度約為0.2微米的上述任一種鋰導(dǎo)體。導(dǎo)電層72由厚約0.4微為的鈮構(gòu)成；導(dǎo)電層72內(nèi)的孔的直徑典型的為1.4微米。微尖70典型的由鉬構(gòu)成并且其頂端與導(dǎo)電層72的頂面基本上處于同一水平。
按照本發(fā)明，制造發(fā)射體平板60的方法包括以下步驟提供絕緣襯底66；將SiO2層淀積到襯底66上；在層64上形成一層電阻材料層68；在電阻層68上淀積一導(dǎo)電層，并且典型地采用光刻和刻蝕工藝；形成導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62以及在結(jié)構(gòu)62的導(dǎo)體所限定的區(qū)域內(nèi)形成導(dǎo)體板78；形成一層覆蓋電阻層68、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62和導(dǎo)電平板78的電絕緣層；在絕緣層74上形成導(dǎo)電層72；在導(dǎo)電板78上方的導(dǎo)電層72內(nèi)形成多個孔76，孔76穿過絕緣層74到達導(dǎo)電平板78；以及在導(dǎo)電板78上形成微尖發(fā)射體70，每個發(fā)射體70都形成于導(dǎo)電層72的一個孔76內(nèi)。
通過以下說明性的過程可以更充分地理解上述方法。通過濺射在玻璃襯底66上覆蓋一層典型的為SiO2的厚為50納米絕緣薄層64。通過在SiO2層64上濺射一層厚約500—2000納米的非晶硅(α-Si)的方法增加一層電阻層；也可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝淀積非晶硅。
典型的由鋁、鉬、鉻或鈮組成、厚約200納米的導(dǎo)電材料層淀積到電阻層68上。厚約1000納米的光刻膠旋涂在導(dǎo)電層上。帶有圖案的掩模放于光敏光膠層上，將光刻膠需要的區(qū)域曝光，從而確定出陰極網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62和導(dǎo)電平板78。在光刻膠為正膠時，在將組件浸于苛性或堿性化學(xué)顯影劑的顯影步驟中，曝過光區(qū)域被去除。顯影劑去除曝光過的不需要的光刻膠區(qū)域。隨后在反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝中采用六氟化硫(SF6)去除導(dǎo)電層的曝過光區(qū)域。對于鋁導(dǎo)電層；腐蝕劑包括三氯化溴(BCl3)。剩余的光刻膠用半導(dǎo)體制造工藝中的熟知的氧等離子體中干刻蝕法或用剝離液去除，從而在電阻層68上留下陰極網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62和導(dǎo)電板78。
厚約1000納米的包含SiO2的電絕緣層74淀積到電阻層68、陰極網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62和導(dǎo)電板78上面。典型的是利用電子束蒸發(fā)方法在絕緣層74上淀積一層厚約400納米的包含鋁、鉬、鉻或鈮的導(dǎo)電材料。厚約1000納米的光刻膠層旋涂于第二導(dǎo)電層72上。帶有圖案的掩模放置于光敏光刻膠層上，對其需要曝光的區(qū)域進行曝光，從而直接在導(dǎo)電板78上確定出孔76的陣列。在光刻膠為正膠的情形下，曝過光的光刻膠區(qū)域在顯影時被去除。隨后通過利用六氟化磙(SF6)的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝去除包含孔76的第二導(dǎo)電層72的未覆蓋區(qū)域。在鋁導(dǎo)電層的情形下，刻蝕劑可以包含三氯化溴(BCl3)。
隨后以導(dǎo)電層72作掩模用諸如四氟化碳(CF4)的刻蝕劑對絕緣層74中的孔76進行干法刻蝕至導(dǎo)電板78。然后在接下來的濕法刻蝕中利用稀釋(緩沖)的氫氟酸(HF)對絕緣層74進行凹蝕。這種凹蝕絕緣層74有助于消除微尖發(fā)射體70(陰極)與導(dǎo)電層72(柵極)之間的短路，并且更加便于在隨后的平板顯示器制造步驟中形成微尖。利用氧等離子體干法刻蝕過程或市售的剝離液可以去除剩下的光刻膠層54。
可以用皮雷爾等人(′161)的專利中所描述的方法形成微尖發(fā)射體70。微尖發(fā)射體70的形成過程首先是相對于結(jié)構(gòu)表面的掠射角以真空蒸發(fā)的方法淀積一層包含例如是鎳的分隔層，從而保證在絕緣層74開孔的內(nèi)壁上沒有淀積分隔層材料。接著沿接近正入射的方向在整個結(jié)構(gòu)上淀積一層包含例如是鉬的導(dǎo)電覆蓋層，從而在孔76內(nèi)形成圓錐形發(fā)射體70。隨后在電化學(xué)過程中選擇溶解鎳分隔層以將帶孔的導(dǎo)電層72顯露出來并顯現(xiàn)出電子發(fā)射微尖70。
在接下來對圖4和圖5的描述中，與圖3相同的部件用相同的標(biāo)號表示。對于結(jié)構(gòu)和功能上與圖3中的相同的部件，在對應(yīng)的標(biāo)號上加上(′)或(″)。
圖4為按照本發(fā)明第二實施例的示意性場發(fā)射平板顯示器件的發(fā)射體平板60′剖面圖。具體而言，圖4的發(fā)射體平板60′包括覆蓋一層可選的絕緣薄層64于其上的襯底66。與邁耶(′780)專利所述類型相似的導(dǎo)電材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)62′形成于絕緣層64上，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62′的布局確定了其內(nèi)所包含的區(qū)域。電阻材料覆蓋68′覆蓋絕緣層64和導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62′。
按照本發(fā)明，在由導(dǎo)體62′的網(wǎng)格確定的區(qū)域內(nèi)電阻覆蓋68′頂面上形成導(dǎo)電板78。絕緣層74′覆蓋電阻覆蓋層68′和導(dǎo)電板78，而導(dǎo)電層72覆蓋絕緣層74′。圓錐形微尖發(fā)射體形成于孔76內(nèi)導(dǎo)電板78的上表面，孔穿過導(dǎo)電層72和絕緣層74′直到平板78。
按照本發(fā)明，制造發(fā)射體平板60′的方法包括以下步驟提供絕緣襯底66；在襯底66上淀積一層SiO2層64；在層64上淀積一層導(dǎo)電材料并典型的是采用光刻和刻蝕工藝形成導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62′；在層64和導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62′上形成電阻材料層68′；在電阻層68′上淀積一層導(dǎo)電材料并典型的是采用光刻和刻蝕工藝在導(dǎo)體62′限定的區(qū)域內(nèi)形成導(dǎo)電板78；在電阻層68′和導(dǎo)電板78上形成一層電絕緣層74′；在絕緣層74′上形成一層導(dǎo)電層72；在導(dǎo)電平板78上方的導(dǎo)電層72內(nèi)形成多個孔，孔76穿過絕緣怪74′直到導(dǎo)電板78；在導(dǎo)電板78上形成微尖發(fā)射體70，每個微尖發(fā)射體70形成于導(dǎo)電支72的一個孔內(nèi)。在理解上述制造發(fā)射體結(jié)構(gòu)60的工藝的基礎(chǔ)上，很容易確定出說明性的材料和尺寸以及形成發(fā)射體結(jié)構(gòu)60′的層結(jié)構(gòu)、孔和微尖的說明性方法的特點。
圖5為按照本發(fā)明第三實施例的場致發(fā)射平板顯示器件的發(fā)射體平板60″的剖面圖。具體而言，圖5的發(fā)射體平板60″包括覆蓋一層可選的絕緣薄層64于其上的襯底66。與邁耶(′780)專利所述類型相似的導(dǎo)電材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)62″形成于絕緣層64上，結(jié)構(gòu)62″網(wǎng)格布局確定了其內(nèi)所包含的區(qū)域。
按照本發(fā)明，還在導(dǎo)體62″網(wǎng)格確定的區(qū)域內(nèi)的絕緣層64上形成導(dǎo)電板78″。電阻材料覆蓋層68″覆蓋在隔開網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62″與導(dǎo)電板78″的區(qū)域內(nèi)的絕緣層64上。絕緣層74″覆蓋電阻覆蓋層68″、導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62″和導(dǎo)電板78″，而導(dǎo)電層72覆蓋絕緣層74″。圓錐形微尖發(fā)射體形成于孔76內(nèi)的導(dǎo)電板78的上表面，孔穿過導(dǎo)電層72和絕緣層74″直到平板78″。
按照本發(fā)明，制造發(fā)射體平板60″的方法包括以下步驟提供絕緣襯底66；在襯底66上淀積一層SiO2層64；在層64上淀積一層導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62″以及位于結(jié)構(gòu)62″導(dǎo)體限定區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電板78″；在將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62″和導(dǎo)電平板78″隔開的區(qū)域內(nèi)層64上形成電阻材料層68″；在電阻層68″、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)62″和導(dǎo)電平板78″上形成電絕緣層74″；在絕緣層74″上形成導(dǎo)電層72；在導(dǎo)電板78″上方的導(dǎo)電層72內(nèi)形成多個孔76，孔76穿過絕緣層74″直到導(dǎo)電板78″；以及在導(dǎo)電板78″上形成微尖發(fā)射體70，每個微尖發(fā)射體形成于導(dǎo)電層72內(nèi)的一個孔76內(nèi)。在理解上述制造發(fā)射體結(jié)構(gòu)60的工藝的基礎(chǔ)上，很容易確定出說明性的材料和尺寸以及形成發(fā)射體結(jié)構(gòu)60″的層。結(jié)構(gòu)、孔和微尖的說明性方法的特點。
圖10為按照本發(fā)明第四實施例的場致發(fā)射平板顯示器件的發(fā)射體平板61的剖面圖。具體而言，圖10的發(fā)射體平板61包括覆蓋一層可選的絕緣薄層64于其上的襯底66。與邁耶(′780)專利所述類型相似的導(dǎo)電材料網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)63形成于絕緣層64上，結(jié)構(gòu)63的網(wǎng)格布局確定了其內(nèi)所包含的區(qū)域。
按照本發(fā)明，還在導(dǎo)體63網(wǎng)格確定的區(qū)域內(nèi)絕緣層64上形成導(dǎo)電板78″。電阻材料覆蓋層69覆蓋絕緣層64、導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63和導(dǎo)電板79。絕緣層75覆蓋電阻覆蓋層69，而導(dǎo)電層72覆蓋絕緣層75。形成的孔76的穿過導(dǎo)電層72和絕緣層75而直到電阻層69的上表面?？?6形成在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63的區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電板79正上方。圓錐狀的微尖發(fā)射體70形成于孔內(nèi)的電阻層69的上表面。
在這種布局中，導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63包括場致發(fā)射器件的陰極，而導(dǎo)電層72包含場致發(fā)射器件61的柵極電極。對導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63施加較導(dǎo)電層72上電勢為正的電勢使微尖發(fā)射體70進行電子發(fā)射。
圖10所示結(jié)構(gòu)包括介于微尖發(fā)射體70與導(dǎo)電板79之間厚為1和微米的電阻層69以及和線個導(dǎo)電板79與導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63之間典型5微米的橫向間距。因此，圖10的布局在每個微尖發(fā)射體70及其下方的導(dǎo)電板79之間提供相對較小的豎向鎮(zhèn)流電阻，而在每個導(dǎo)電板79與導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63之間提供大得多的橫向鎮(zhèn)流電阻。
按照本發(fā)明，制造發(fā)射體平板61的方法包括以下步驟提供絕緣襯底66；在襯底66上淀積一層SiO2層64；在層64上淀積一層例如是鋁、鉻、鉬或鈮導(dǎo)電材料層并用光刻和刻蝕工藝形成導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及位于由結(jié)構(gòu)63的導(dǎo)體限定的區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電板79；在覆蓋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63和導(dǎo)電板79的層64上形成例如為非晶硅的電阻材料層69；在電阻層69上形成一層電絕緣層75；采用光刻和刻蝕工藝在絕緣層75上淀積一層例如為鈮的導(dǎo)電材料層并形成行導(dǎo)體72；在導(dǎo)電板79上方的導(dǎo)電層72中形成多個孔76，孔76穿過絕緣層75直到電阻層69；以及在電阻層69上形成例如為鉬的微尖發(fā)射體70，和線個發(fā)射體70形成于導(dǎo)電層72內(nèi)的其中一個孔76內(nèi)。在理解上述制造發(fā)射體結(jié)構(gòu)60的過程的基礎(chǔ)上，很容易確定出說明性的材料和尺寸以及形成發(fā)射體結(jié)構(gòu)61的層、結(jié)構(gòu)、孔和微尖的說明性方法的特點。
圖6為按照圖3、4和5所示的本發(fā)明實施例的發(fā)射體簇第一種布局的平面圖。圖6與去除了導(dǎo)電層72和絕緣層74的圖3的實施例相似。圖6描述了導(dǎo)體的網(wǎng)格80、位于由網(wǎng)格結(jié)構(gòu)80形成的區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電板82、位于每塊導(dǎo)電板82上的多個微尖84以及位于網(wǎng)格導(dǎo)體80與導(dǎo)電板82之間的間隔內(nèi)的電阻材料區(qū)域86。在本實施例中，在導(dǎo)電板82上形成4×4陣列的微尖84，所有的導(dǎo)電板82都包括相同數(shù)目的微尖84。
在本實施例中，不管平板82上的微尖84的數(shù)目如何，導(dǎo)體80與導(dǎo)電板82上的每個微尖84之間的電阻相等。阻值由平板82的邊長、平板82與導(dǎo)體80之間的距離以及區(qū)域86內(nèi)材料的面電阻決定。因此，不管其在平板上的位置如何，單塊平板82上的各微尖84電勢相等，顯現(xiàn)出基本上相同的發(fā)射和降低特性。
圖7為按照本發(fā)明的發(fā)射體簇的第二種布局的平面圖。與圖6相似，圖7表示導(dǎo)體的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)90網(wǎng)格結(jié)構(gòu)90形成的每個區(qū)域內(nèi)的四塊導(dǎo)電板92、每塊導(dǎo)電板92上多個微尖94以及網(wǎng)格導(dǎo)體90與導(dǎo)電板92之間的間隔內(nèi)的電阻材料區(qū)域96。在本實施例中，導(dǎo)電板92上形成4×4陣列的微尖94，所有的平板92包含相等數(shù)量的微尖94。
顯而易見的是導(dǎo)電板92可以在網(wǎng)格導(dǎo)體90的間隔內(nèi)對稱放置從而使平板92到導(dǎo)體90的電阻路徑相等。因此，不管平板92上微尖94的數(shù)量多少，導(dǎo)體90與導(dǎo)電板92上各微尖94之間的電阻相等，其阻值一般取決于靠近導(dǎo)體90的平板92的邊長、平板92與導(dǎo)體90之間的距離以及區(qū)域96內(nèi)材料的面電阻。因此，不管其在平板92上的位置如何，每個微尖94的電勢相等，表現(xiàn)出相同的發(fā)射和降低特性。
圖7實施例與圖6實施例相比具有提高微尖密度的優(yōu)點。由于考慮到對稱性，每個網(wǎng)格間隔內(nèi)所有導(dǎo)電平板92相對網(wǎng)格導(dǎo)體90的電阻路徑相等。因此，雖然導(dǎo)電板92的電壓有浮動，它們基本上還是相等的，只是由于微尖94的發(fā)射特性不同而有差異。板間間隔S1和S2可以做得最小，并且明顯小于平板92與網(wǎng)格導(dǎo)體90之間的間隔S3和S4，后一種間隔確定了微尖94的鎮(zhèn)流電阻。
導(dǎo)電板82(圖6)和導(dǎo)電板92(圖7)上的簇形微尖的個數(shù)根據(jù)設(shè)計需要而確定。考慮到很少發(fā)生的微尖對柵極短路就可以使該簇內(nèi)所有微尖短路從而導(dǎo)致該簇的微尖不發(fā)射電子，所以小的微尖失效幾率是確定個數(shù)上限的因素之一。另一方面，從減少每個微尖所需總發(fā)射和盡可能減少簇內(nèi)微尖之間發(fā)射特性的差異的觀點看，要求每塊導(dǎo)電板上成簇的微尖數(shù)目多一些。
雖然在圖6和圖7實施例的結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電板位于導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的間隔內(nèi)從而在導(dǎo)電網(wǎng)格與每塊導(dǎo)電板之間提供了相同的電阻路徑，但可以預(yù)見到的是，可以采用遠遠不止上述兩種的結(jié)構(gòu)，例如導(dǎo)電板的形狀和平板與導(dǎo)電網(wǎng)格間的位置關(guān)系可以不同，所有這些都提供了本實施例相同或相似的優(yōu)點并符合本發(fā)明的原理。而且，可以看到，在不偏離本發(fā)明原理的前提下，可以采用不同于這里所示正方形間隔的例如和矩形、三角形或六角形(蜂窩狀)間隔的來構(gòu)造網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
圖8為按照本發(fā)明的與列導(dǎo)電線有關(guān)的發(fā)射體簇的布局的平面圖。與圖6和圖7的各部分關(guān)系相似，力8表示了導(dǎo)體的條狀結(jié)構(gòu)100、多個靠近并與相應(yīng)條狀導(dǎo)體100橫向隔開一定距離的多個導(dǎo)電板102、每塊導(dǎo)電板102上多個微尖104以及導(dǎo)電條100與導(dǎo)電板102之間間隔內(nèi)電阻材料區(qū)域106。如圖所示，導(dǎo)電條100基本上相互平行，并以兩塊導(dǎo)電板102相互隔開。在本說明性實施例中，微尖104在導(dǎo)電平板102上為5×4陣列，所有的平板102包括數(shù)目相同的微尖104。
流經(jīng)每塊導(dǎo)電板102上微尖104簇的電流是由列導(dǎo)體條100與導(dǎo)電板102之間電阻層形成的薄膜電阻器阻值的函數(shù)。在本說明性實例中，電阻值與層106的面電阻和導(dǎo)電板102與導(dǎo)體條100之間距離L成正比，并且與靠近導(dǎo)體100的導(dǎo)電板102的寬度W成反比。相鄰導(dǎo)電板102之間小間隔S5和S6的影響與圖7實施例中討論的相似，但圖8實施例具有增加導(dǎo)電板102密度帶來的附加優(yōu)點。
在圖7、圖8、9和11中所述的布局中，以及在某種較小的程度上對于圖3—5、6和10的實施例，通過設(shè)計和材料的權(quán)衡決定可以提高顯示器像素中微尖的密度。首先，簇間距(即間距S1—S6)可以超過2微米從而采用投影印制技術(shù)或者可以小于2微米從而通過采用步進印制技術(shù)盡可能提高簇的容納量。其次，簇間距可以超過2微米從而便于用濕式化學(xué)方法刻蝕導(dǎo)電層，或者可以小于2微米從而通過采用等離子體刻蝕技術(shù)盡可能提高簇的容納量。第三，可以將簇間距設(shè)置為零從而產(chǎn)生只受像素尺寸限制的連續(xù)陣列。第四，簇電器長度L，即圖8中導(dǎo)電板102與條狀導(dǎo)體100之間的距離可以通過采用面電阻更大，例如更薄的層或摻雜較少的材料而在阻值不變的情況下減小。當(dāng)然，由于條狀導(dǎo)體100與導(dǎo)電板102之間的擊穿場強，使長度L的減少量受到限制。最后，可以通過增加與圖8中導(dǎo)體100相鄰的導(dǎo)電板102的寬度W而不改變簇電阻器長度L和電阻層106面電阻值來減小簇電阻器的值。
圖9為包括本發(fā)明的發(fā)射體簇和列導(dǎo)電線的像素布局的平面圖。這種布局表示包含條狀導(dǎo)體100和多個導(dǎo)電板102的列導(dǎo)體，每塊導(dǎo)電板都與鄰近的相應(yīng)的條狀導(dǎo)體100橫向隔開一定距離。如圖所示，導(dǎo)電條100大致相互平行，并且由兩塊導(dǎo)電板102相互隔開。條狀導(dǎo)體100在上端和下端(顯示器的有效區(qū)域外部)通過導(dǎo)電匯流區(qū)域110連接。列導(dǎo)體100與行導(dǎo)體112相交但電氣上隔離，如圖所示，行導(dǎo)體112與條狀導(dǎo)體100正交。包含由單匯流區(qū)域110將其端部(陰極結(jié)構(gòu)起來的條狀列導(dǎo)體100與單個行導(dǎo)體(柵極的交點表示單個像素。為了冗余度的電流擴展，可以在顯示器像素之間的無效區(qū)域加入可選的交線導(dǎo)體116。
雖然在圖8和圖9的實施例表示的典型結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電板位于條狀導(dǎo)體結(jié)構(gòu)鄰近的位置從而在導(dǎo)電條和各塊導(dǎo)電板之間提供相等的電阻路徑，但是可以預(yù)見的是可以采用遠遠不止上述情形的結(jié)構(gòu)，例如導(dǎo)電板的形狀和平板與條狀導(dǎo)體之間的位置關(guān)系可以不同，所有這些都提供了本實施例相同或相似的優(yōu)點并符合本發(fā)明的原理。
按照本發(fā)明的圖8和圖9的制造發(fā)射體平板的方法包括以下步驟提供絕緣襯底；在襯底上淀積一層SiO2，在SiO2層上形成一層電阻材料層106；在電阻層106上淀積一層導(dǎo)電材料并典型地利用光刻和刻蝕工藝形成導(dǎo)電板102、列導(dǎo)電條100、匯流區(qū)域110和交線導(dǎo)體116(可選)；形成覆蓋電阻層106、導(dǎo)電板102和列導(dǎo)電條100的電絕緣層；在絕緣層上淀積一層導(dǎo)電材料并典型地利用光刻和刻蝕工藝形成行導(dǎo)體112；在位于導(dǎo)電板102上方的行導(dǎo)體112內(nèi)形成多個孔，孔穿過絕緣層直到導(dǎo)電平板102；以及在導(dǎo)電板上形成微尖發(fā)射體104，每個發(fā)射合格104形成于行導(dǎo)體112內(nèi)的一個孔內(nèi)。在理解圖3所述制造發(fā)射體結(jié)構(gòu)60過程的基礎(chǔ)上，很容易確定出圖8和圖9中材料和尺寸以及形成發(fā)射體平板的層結(jié)構(gòu)、孔和微尖的方法的特點。
或者，按照本發(fā)明的圖8和圖9的發(fā)射體平板制造的另一種方法包括以下步驟提供絕緣襯底；在襯底上淀積一層SiO2；在SiO2上淀積導(dǎo)電材料層并利用光刻和刻蝕工藝形成列導(dǎo)電條100、匯流區(qū)域110和交線導(dǎo)體116；在SiO2層和列導(dǎo)電條100上方形成電阻材料層106；在SiO2層和列導(dǎo)電100上方形成電阻材料層106；在電阻層106上淀積一層導(dǎo)電材料并典型地利用光刻和刻蝕工藝形成導(dǎo)電板102；形成覆蓋電阻層106和導(dǎo)電板102的電絕緣層102；在絕緣上淀積一層導(dǎo)電材料并典型地利用光刻和刻蝕工藝形成行導(dǎo)體112；在導(dǎo)電板上方的行導(dǎo)體112內(nèi)形成多個孔，孔穿過絕緣層直到導(dǎo)電板102；在導(dǎo)電板102上形成微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體104形成于行導(dǎo)體內(nèi)的一個孔內(nèi)。
圖11為實現(xiàn)按照本發(fā)明的鄰近列導(dǎo)電線的發(fā)射體簇第二種布局的發(fā)射體平板118的剖面圖。各部分關(guān)系與圖10相似，圖11表示了覆蓋有可選的薄膜絕緣層122的襯底120。多個沿垂直于圖面方向延伸的條狀導(dǎo)體124與多個導(dǎo)電板128一樣，位于層122上。條狀導(dǎo)體124與導(dǎo)電板128的相對位置關(guān)系與圖8中的相同，其中平板128兩兩相鄰并在橫向上與對應(yīng)的條狀導(dǎo)體124相隔一定間距。電阻材料覆蓋層126覆蓋絕緣層122、條狀導(dǎo)體126和導(dǎo)電板128。絕緣層130覆蓋電阻覆蓋層126，而導(dǎo)電層132覆蓋絕緣層130?？?36形成于導(dǎo)電層132和絕緣層130內(nèi)直到電阻層126的上表面?？?36形成于導(dǎo)電板128的正上方。錐形微尖發(fā)射體134形成于開孔內(nèi)電阻層126的上表面上。
在這種布局下，條狀導(dǎo)體124包括場致發(fā)射體件118的陰極，而導(dǎo)電層132包含場致發(fā)射體件118的柵極。對條狀導(dǎo)體124施加致導(dǎo)電層132上為正的電勢使微尖發(fā)射體70的作電子發(fā)射。
圖11所示結(jié)構(gòu)可以包括介于微尖發(fā)射體134與導(dǎo)電極128之間電阻層的典型厚度1微米，和每個導(dǎo)電板128與相鄰條狀導(dǎo)體124之間5微米的橫向間隔。因此，圖11的這種布局在每個微尖發(fā)射體134與其下方的導(dǎo)電平板128之間提供較小的豎向鎮(zhèn)流電阻，而在每塊導(dǎo)電板128與鄰近的條狀導(dǎo)體124之間提供相當(dāng)大的橫向鎮(zhèn)流電阻。
按照本發(fā)明的發(fā)射體平板118的制造方法包括以下步驟提供絕緣襯底120，在襯底120上淀積一層SiO2；在SiO2層上淀積一層例如為鋁、鉻、鉬或鈮的導(dǎo)電材料層并利用光刻和刻蝕工藝形成導(dǎo)電板128、列條124和圖9所示的匯流區(qū)域與交線導(dǎo)體；在列導(dǎo)電條124和導(dǎo)電板128的上方形成一層例如是非晶硅的電阻材料；形成覆蓋電阻層126的電絕緣層130；在絕緣層130上淀積一層例如為鈮的導(dǎo)電材料層并利用光記筆刻蝕工藝形成行導(dǎo)體132；在導(dǎo)電板128上方的行導(dǎo)體132內(nèi)形成多個孔136，孔穿過絕緣層130直到電阻層126；以及在電阻層126上形成例如是鉬制成的微尖發(fā)射體134，每個發(fā)射體134形成于行導(dǎo)體132內(nèi)的一個孔136內(nèi)。
雖然這里是通過所揭示的結(jié)構(gòu)和方法闡述本發(fā)明的原理，但是應(yīng)理解可以采用各種改動來實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的范圍并不是由所述具體結(jié)構(gòu)限定，而是由后面權(quán)項的廣度來限定。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，其特征在于包括其上具有多個微尖發(fā)射體的導(dǎo)電板；覆蓋所述導(dǎo)電板并與所述導(dǎo)電板相隔一定距離的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層內(nèi)形成有孔，每個所述發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)相應(yīng)的所述孔內(nèi)；與所述導(dǎo)電板橫向隔開一定距離的條狀導(dǎo)體；以及與所述條狀導(dǎo)體和所述平板電氣上耦合的電阻層。
2.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電板與所述條狀導(dǎo)體位于所述電阻層的同一表面附近。
3.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電平板與所述條狀導(dǎo)體位于所述電阻層的相對的表面附近。
4.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于還包括在所述條狀導(dǎo)體與所述導(dǎo)電層之間施加電勢的裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述條狀導(dǎo)體包括陰極電極而所述導(dǎo)電層包含柵極電極。
6.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述孔以陣列形式形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層內(nèi)的所述孔通常為圓形而所述微尖發(fā)射體通常為圓錐狀。
8.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述電阻層包含非晶硅。
9.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述微尖發(fā)射體包含鉬。
10.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電板的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
11.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
12.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電層包含鈮。
13.電子發(fā)射裝置，其特征在于包括絕緣襯底；所述絕緣襯底上的電阻材料層；在所述電阻材料層上以多個條狀形式形成的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體條在電氣上互連；所述電阻材料層上的導(dǎo)電板，每塊導(dǎo)電平板占據(jù)與所述條狀導(dǎo)體橫向間隔一定距離的區(qū)域；位于所述電板上的電絕緣層；位于覆蓋所述導(dǎo)電板的所述絕緣層上的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括多個形成于其內(nèi)并穿過所述絕緣層的孔；所述導(dǎo)電板上的微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)相應(yīng)的一個所述孔內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體大致平行。
15.如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述多個導(dǎo)電板中的每一個都包含相等數(shù)目的發(fā)射體。
16.如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述多個導(dǎo)電板中的各塊與對應(yīng)的相鄰條狀導(dǎo)體基本上等間距。
17.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個導(dǎo)電板的每一個到相應(yīng)的鄰近條狀導(dǎo)體的電阻路徑基本相等。
18.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，進一步包括在所述條狀導(dǎo)體與所述導(dǎo)電層之間施加電勢的裝置。
19.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述條狀導(dǎo)體包含陰極電極而所述導(dǎo)電層包含柵極電極。
20.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述發(fā)射體以陣列形式形成于每塊所述導(dǎo)電板上。
21.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層內(nèi)所述孔一般為圓形而所述微尖發(fā)射體一般為圓錐形。
22.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電阻材料包含非晶硅。
23.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述微尖發(fā)射體包括鉬。
24.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電層包括鈮。
25.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電板的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
26.如權(quán)利要求13所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
27.電子發(fā)射裝置，其特征在于包括絕緣層；以多個條狀形式形成于所述襯底上的導(dǎo)體，所述條狀導(dǎo)體在電氣上互連；位于所述襯底上并與所述條狀導(dǎo)體電氣上接觸的電阻層；所述電阻層上的導(dǎo)電板，每塊導(dǎo)電板占據(jù)與所述條狀導(dǎo)體橫向隔開一定距離的區(qū)域；位于所述導(dǎo)電板上的電絕緣層；位于覆蓋所述導(dǎo)電板的所述絕緣層上的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包含多個形成于其內(nèi)并穿過所述絕緣層的孔；所述導(dǎo)電板上的微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)的一個相應(yīng)的所述孔內(nèi)。
28.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體基本平行。
29.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于每一塊所述多個導(dǎo)電板包括相同數(shù)目的發(fā)射體。
30.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個導(dǎo)電板中的每一塊與對應(yīng)的相鄰條狀導(dǎo)體基本上等間隔。
31.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個導(dǎo)電板的每一個到相應(yīng)的鄰近條狀導(dǎo)體的電阻路徑基本相等。
32.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，進一步包括在所述條狀導(dǎo)體與所述導(dǎo)電層之間施加電勢的裝置。
33.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述條狀導(dǎo)體包含陰極電極而所述導(dǎo)電層包含柵極電極。
34.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述發(fā)射體以陣列形式形成于每塊所述導(dǎo)電板上。
35.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層內(nèi)所述孔一般為圓形而所述微尖發(fā)射體一般為圓錐形。
36.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電阻材料包含非晶硅。
37.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述微尖發(fā)射體包括鉬。
38.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電板的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
39.如權(quán)利要求27所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
40.一種制造電子發(fā)射裝置的方法，其特征在于包含下列步驟提供絕緣襯底；在所述襯底上形成電阻材料層；在所述電阻層上淀積一層導(dǎo)電材料并形成導(dǎo)電條、與所述條狀導(dǎo)體橫向間隔一定距離的導(dǎo)電板以及在其端部互連所述條狀導(dǎo)體的匯流區(qū)域；在所述導(dǎo)電板上形成電絕緣層；在位于所述導(dǎo)電板上方的所述導(dǎo)電層內(nèi)形成孔，所述孔穿過所述絕緣層；在所述導(dǎo)電平板上形成微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)的一個相應(yīng)的所述孔內(nèi)。
41.一種制造電子發(fā)射裝置的方法，其特征在于包括以下步驟提供絕緣襯底；在所述襯底上淀積第一層導(dǎo)電材料并形成導(dǎo)電條和與所述條狀導(dǎo)體在端部互連的匯流區(qū)域；在所述襯底上形成與所述條狀導(dǎo)體電氣上接觸的電阻材料層；在所述電阻層上淀積第二層導(dǎo)電材料并形成與所述條狀導(dǎo)體橫向間隔一定距離的導(dǎo)電板；在所述導(dǎo)電板上形成電絕緣層；在位于所述導(dǎo)電板上方的所述導(dǎo)電層內(nèi)形成孔，所述孔穿過所述絕緣層；在所述導(dǎo)電平板上形成微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)的一個相應(yīng)的所述孔內(nèi)。
42.一種裝置，其特征在于包括細長條狀導(dǎo)體；多個導(dǎo)電板，每塊導(dǎo)電板占據(jù)與所述條狀導(dǎo)體橫向間隔一定距離的區(qū)域；與所述條狀導(dǎo)體和所述多個導(dǎo)電板電氣正接觸的電阻層；以及位于由所述導(dǎo)電板占據(jù)之所述區(qū)域內(nèi)的微尖電子發(fā)射體。
43.如權(quán)利要求42所述裝置，其特征在于還包括與所述細長各狀導(dǎo)體電氣上隔離的導(dǎo)電層、所述導(dǎo)電板和所述電阻層，所述導(dǎo)電層內(nèi)有形成于其中的孔，每一個所述電子發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)的一個相應(yīng)的所述孔內(nèi)。
44.如權(quán)利要求43所述裝置，其特征在于，進一步包括在所述條狀導(dǎo)體與所述導(dǎo)電層之間施加電勢的裝置。
45.如權(quán)利要求43所述裝置，其特征在于，所述條狀導(dǎo)體包含陰極電極面所述導(dǎo)電層包含柵極電報。
46.如權(quán)利要求43所述裝置，其特征在于所述發(fā)射體以陣列形式形成于每塊所述導(dǎo)電板上。
47.如權(quán)利要求43所述裝置，其特征在于所述導(dǎo)電層內(nèi)所述孔一般為圓形而所述微尖發(fā)射體一般為圓錐形。
48.如權(quán)利要求42所述裝置，其特征在于，所述電阻材料包含非晶硅。
49.如權(quán)利要求42所述裝置，其特征在于所述微尖發(fā)射體包括鉬。
50.如權(quán)利要求42所述裝置，其特征在于所述導(dǎo)電板的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
51.如權(quán)利要求42所述裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
52.如權(quán)利要求43所述裝置，其特征在于所述導(dǎo)電層包括鈮。
53.一種裝置，其特征在于包括其上包含多個微尖電子發(fā)射體的導(dǎo)電板；與所述導(dǎo)電板橫向間隔一定距離的條狀導(dǎo)體；以及與所述條狀導(dǎo)體和所述導(dǎo)電板電氣上接觸的電阻層。
54.一種裝置，其特征在于包括一細長條狀導(dǎo)體；每占據(jù)與所述條狀導(dǎo)體橫向間隔一定距離的一個區(qū)域的導(dǎo)電板；與所述條狀導(dǎo)體和所述導(dǎo)電板電氣上接觸的電阻層；以及位于所述導(dǎo)電板占據(jù)的所述區(qū)域內(nèi)的多個微尖電子發(fā)射體。
55.一電子發(fā)射裝置，其特征在于包括絕緣襯底；位于所述襯底上以多個條狀形式形成的導(dǎo)體，所述條狀導(dǎo)體在其端部電氣上互連；位于所述襯底上的導(dǎo)電板，每塊導(dǎo)電板占據(jù)與其中一個所述條狀導(dǎo)體間隔一定距離的區(qū)域；覆蓋所述導(dǎo)電板并與所述多個條狀導(dǎo)體電氣上接觸的電阻材料層；位于所述電阻材料層上的電絕緣層；位于覆蓋所述導(dǎo)電板的所述絕緣層上的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括形成于其內(nèi)并穿過所述絕緣層的多個孔；所述電阻材料層上的微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層內(nèi)的一個相應(yīng)的所述孔內(nèi)。
56.如權(quán)利要求55所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體大致平行。
57.如權(quán)利要求55所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述多個導(dǎo)電板中的每一個都包含相等數(shù)目的發(fā)射體。
58.如權(quán)利要求55所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于所述多個導(dǎo)電板中的各塊與對應(yīng)的相鄰條狀導(dǎo)體基本上等間距。
59.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個導(dǎo)電板的每一個到相應(yīng)的鄰近條狀導(dǎo)體的電阻路徑基本相等。
60.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，進一步包括在所述條狀導(dǎo)體與所述導(dǎo)電層之間施加電勢的裝置。
61.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述條狀導(dǎo)體包含陰極電極而所述導(dǎo)電層包含柵極電極。
62.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述發(fā)射體以陣列形式形成于每塊所述導(dǎo)電板上。
63.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層內(nèi)所述孔一般為圓形而所述微尖發(fā)射體一般為圓錐形。
64.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述電阻材料包含非晶硅。
65.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述微尖發(fā)射體包括鉬。
66.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述導(dǎo)電層包括鈮。
67.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
68.如權(quán)利要求55所述電子發(fā)射裝置，其特征在于所述條狀導(dǎo)體的材料選自鋁、鉻、鉬和鈮中的一種。
69.一種制造電子發(fā)射裝置的方法，其特征在于包括以下步驟提供絕緣襯底；在所述襯底上淀積第一層導(dǎo)電材料并形成導(dǎo)電條、與所述條狀導(dǎo)體橫向間隔一定距離的導(dǎo)電板和在其端部互連所述條狀導(dǎo)體的匯流區(qū)域；所述襯底上形成一層覆蓋所述導(dǎo)電條和所述導(dǎo)電板的電阻材料；在所述電阻層上形成電絕緣層；在位于所述導(dǎo)電板上方的區(qū)域內(nèi)的所述絕緣層上形成第二導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電板上形成電絕緣層；在位于所述導(dǎo)電板上方的所述導(dǎo)電層內(nèi)形成孔，所述孔穿過所述絕緣層；在所述導(dǎo)電平板上形成微尖發(fā)射體，每個發(fā)射體形成于所述導(dǎo)電層中的相應(yīng)的一個所述孔中形成。
全文摘要
場致發(fā)射平板形顯示器件的發(fā)射體板包括電阻材料層及導(dǎo)電材料的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電板也在由導(dǎo)體網(wǎng)格限定的間隔中電阻涂層上形成。以開始圓錐的微尖發(fā)射體在導(dǎo)電板的上表面形成。利用此結(jié)構(gòu)，因為所有微尖端發(fā)射體都與導(dǎo)電板在電氣上接觸使它們都處于等電勢。本發(fā)明也揭示了包含其上形成多個微尖發(fā)射體或由一薄層電阻材料隔開性的導(dǎo)電板的發(fā)射體簇的布局。
文檔編號H01J9/02GK1133464SQ9512008
公開日1996年10月16日 申請日期1995年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月18日
發(fā)明者R·H·泰勒, K·G·維克斯, B·E·格內(nèi)德, A·M·威爾遜, C·E·普里姆 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司