DE69835013T2

DE69835013T2 - Herstellung einer elektronenemittierenden vorrichtung mit leiterähnlicher emitterelektrode

Info

Publication number: DE69835013T2
Application number: DE69835013T
Authority: DE
Inventors: J. Christopher Menlo Park SPINDT; J. Stephanie Sunnyvale OBERG; A. Duane Umpqua HAVEN; Roger W. Tofte BARTON; J. Arthur Cupertino LEARN; A. Victoria Newman BASCOM
Original assignee: Candescent Intellectual Property Services Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JP4234794B2; EP0985220A4; EP0985220B1; WO1998054741A1; US6146226A; KR20010013022A; US6338662B1; US6002199A; DE69835013D1; US6201343B1; EP0985220A1; JP2002508879A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektronen emittierende Vorrichtungen. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung die Struktur und die Fertigung, einschließlich des Testens, einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, die sich zur Verwendung in einem Flachbildschirm vom Typ mit Kathodenstrahlröhre („CRT") eignet.
STAND DER TECHNIK
Eine Flachbildschirm-CRT-Anzeige besteht im Wesentlichen aus einer Elektronen emittierenden Vorrichtung und einer Licht emittierenden Vorrichtung, die mit niedrigem internen Druck arbeiten. Die Elektronen emittierende Vorrichtung, die für gewöhnlich als Kathode bezeichnet wird, weist Elektronen emittierende Elemente auf, die Elektronen über einen umfassenden Bereich emittieren. Die emittierten Elektronen werden in Richtung von Licht emittierenden Elementen gerichtet, die über einen entsprechenden Bereich in der Licht emittierenden Vorrichtung verteilt sind. Nachdem Elektronen auf die Licht emittierenden Elemente aufgetroffen sind, emittieren die Licht emittierenden Elemente Licht, das ein Bild auf der Betrachtungsoberfläche der Anzeige erzeugt.
Im Besonderen sind Elektronen emittierende Elemente für gewöhnlich über allgemein parallelen Emitterelektroden angeordnet, die opak sind, d.h. undurchlässig für Licht, für gewöhnlich für ultraviolettes („UV") Licht und infrarotes („IR") Licht sowie für Licht im sichtbaren Bereich. In einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, die gemäß den Feldemissionsgrundsätzen arbeitet, kreuzen sich für gewöhnlich Steuerelektroden, und wobei diese elektrisch isoliert sind von den Emitterelektroden. Eine Reihe bzw. eine Gruppe von Elektronen emittierenden Elementen ist elektrisch mit jeder Emitterelektrode gekoppelt, wo diese durch eine der Steuerelektroden gekreuzt wird. Die Elektronen emittierenden Elemente liegen durch Öffnungen in den Steuerelektroden frei bzw. werden durch diese belichtet. Wenn eine geeignete Spannung zwischen einer Steuerelektrode und einer Emitterelektrode angelegt wird, extrahiert die Steuerelektrode Elektronen von den zugeordneten Elektronen emittierenden Elementen. Eine Anode in der Licht emittierenden Vorrichtung zieht Elektronen an die Licht emittierenden Elemente an.
Die Elektronen emittierende Vorrichtung in einer Flachbildschirm-CRT-Anzeige weist für gewöhnlich eine Fokussierungsstruktur auf, welche die Steuerung der Trajektorie bzw. der Bahn der Elektronen unterstützt, so dass diese größtenteils nur auf die vorgesehenen Licht emittierenden Elemente auftreffen. Die Fokussierungsstruktur erstreckt sich normalerweise oberhalb der Steuerelektroden. Das laterale Verhältnis der Fokussierungsstruktur zu den Anordnungen der Elektronen emittierenden Elemente ist entscheidend, um eine hohe Leistungsfähigkeit der Anzeige zu erreichen. Bei der Herstellung der Elektronen emittierenden Vorrichtung kann die opake Eigenschaft der Emitterelektroden hinderlich sein, den erforderlichen lateralen räumlichen Abstand zwischen der Fokussierungsstruktur und den Anordnungen der Elektronen emittierenden Elemente zu erreichen. Folglich wäre es wünschenswert, die Emitterelektroden so zu konfigurieren, dass die Steuerung der lateralen Positionen von Komponenten, wie etwa der Fokussierungsstruktur, in der Elektronen emittierenden Vorrichtung erleichtert wird.
Manchmal treten zwischen den Steuerelektroden zum einen und den Emitterelektroden zum anderen Kurzschlüsse auf. Das Vorhandensein eines Kurzschlusses kann einen besonders schädlichen Effekt auf die Leistungsfähigkeit der Anzeige haben. Zum Beispiel kann es ein Kurzschluss an der Kreuzung zwischen einer bestimmten Steuerelektrode und einer bestimmten Emitterelektrode verhindern, dass ein Teil oder die ganze Anordnung der Elektronen emittierenden Elemente, die diesen beiden Elektroden zugeordnet sind, ordnungsgemäß arbeiten. Ferner wünschenswert wäre eine Methode zum Konfigurieren der Emitterelektroden, um die Beseitigung von Kurzschlusseffekten zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
ALLGEMEINE OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Emitterelektrode für eine Elektronen emittierende Vorrichtung so gebildet, dass während der Herstellung der Elektronen emittierenden Vorrichtung die Emitteröffnungen so verwendet werden können, dass sie es ermöglichen, dass Merkmale bzw. Elemente, wie etwa ein Fokussierungssystem, mit anderen Merkmalen bzw. Elementen, wie etwa Steuerelektroden, selbst ausgerichtet werden können, um die gewünschten lateralen Abstände in der Vorrichtung zu erreichen.
Wenn mindestens ein Teil des Fokussierungssystems aus einem aktinischen Material erzeugt wird, überlagern Abschnitte der Steuerelektroden für gewöhnlich die Emitteröffnungen in der leiterförmigen Emitterelektrode. Das aktinische Material wird selektiv der aktinischen Rückseitenstrahlung ausgesetzt, die durch die Emitteröffnungen verläuft. Während der Rückseitenexposition dienen die Abschnitte der Steuerelektroden, welche die Emitteröffnungen überlagern, als Teil einer Strahlung blockierenden Maske, was dazu führt, dass die Ränder bzw. Kanten des Fokussierungssystems selbst ausgerichtet werden mit Teilen der Kanten bzw. Ränder der Steuerelektroden. Eine ähnliche Selbstausrichtung wird bei der Erzeugung von anderen Strukturen aus aktinischem Material unter Verwendung der Steuerelektroden oder anderer derartiger Elemente erreicht, die sich über die Emitteröffnungen als Teil einer Maske zum Blockieren der rückseitigen aktinischen Strahlung erstrecken, die durch die Emitteröffnungen tritt.
Kurz zusammengefasst überwindet die vorliegende Erfindung aus der Tatsache entstehende Fertigungsschwierigkeiten, dass das Material der Emitterelektrode normalerweise opak und somit größtenteils für aktinische Strahlung undurchlässig ist. Die Öffnungen in der vorliegenden Emitterelektrode ermöglichen es, dass sich bestimmte Ränder bzw. Kanten in der Elektronen emittierenden Vorrichtung mit anderen Rändern bzw. Kanten selbst ausrichten, wodurch es ermöglicht wird, dass sich bestimmte kritische Zwischenräume bzw. Abstände gut regeln bzw. steuern lassen. Dabei wird die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Querschnittsseitenansicht eines Teilstücks einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Emitterelektroden in der allgemeinen Form von Leitern aufweist;
2 eine Draufsicht des Teilstücks der Elektronen emittierenden Vorrichtung aus 1;
3 eine Draufsicht der Emitterelektroden in dem Abschnitt der Elektronen emittierenden Vorrichtung aus 1;
4 eine Draufsicht der grundlegenden Fokussierungsstruktur, der Stabelektroden und von zwei Emitterelektroden in der Elektronen emittierenden Vorrichtung aus 1; und
die 5a bis 5d Querschnittsseitenansichten, welche Schritte zeigen, welche die Lehren der Erfindung bezüglich der Herstellung der grundlegenden Fokussierungsstruktur der Elektronen emittierenden Vorrichtung aus den Abbildungen der 1, 2 und 4 einsetzen;
In den Zeichnungen und in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden ähnliche Bezugszeichen eingesetzt, um die gleichen oder sehr ähnliche Elemente darzustellen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird als ein nicht beanspruchtes Beispiel eine Matrix adressierte, torgesteuerte Elektronen emittierende Vorrichtung beschrieben, die eine Schicht von Emitterelektroden aufweist, die in der Draufsicht allgemein eine Leiterform aufweisen. In Bezug auf die Emitterelektroden bedeutet „Draufsicht" eine Betrachtung in eine Richtung, die allgemein senkrecht zu der Emitterelektrodenschicht verläuft. Der Elektronenemitter arbeitet für gewöhnlich gemäß den Feldemissionsgrundsätzen für die Erzeugung von Elektronen, die es bewirken, dass sichtbares Licht von entsprechenden Licht emittierenden Phosphorelementen einer Licht emittierenden Vorrichtung emittiert wird. Die Kombination aus Elektronen emittierenden und Licht emittierenden Vorrichtungen bildet eine Kathodenstrahlröhre eines Flachbildschirms, wie etwa eines Flachbildschirmfernsehers oder eines Flachbildschirmmonitors für einen Personalcomputer, einen Laptop-Computer oder eine Workstation.
Gemäß der vorliegenden und beanspruchten Erfindung wird bei der Herstellung des vorliegenden Elektronenemitters für gewöhnlich aktinisches Material in einer gewünschten Form durch ein Verfahren erzeugt, das es umfasst, dass ein Teil des Materials aktinischer Rückseitenstrahlung ausgesetzt wird, die durch die Öffnungen zwischen den Kreuzstücken der leiterförmigen Emitterelektroden verläuft. Eine Materialschicht ist „aktinisch", wenn die Schicht dadurch gemustert werden kann, dass die Schicht Strahlung ausgesetzt wird, die es bewirkt, dass das ausgesetzte Material seine chemische Struktur verändert, und wobei die Schicht danach entwickelt wird, um entweder das belichtete bzw. ausgesetzte oder das nicht belichtete oder nicht ausgesetzte Material zu entfernen. Die vorliegende Erfindung verwendet normalerweise negatives aktinisches Material, wobei es sich bei dem nach dem Entwicklungsschritt verbleibenden Material um das ausgesetzte Material handelt, wobei die chemische Struktur des belichteten Materials sich für gewöhnlich durch Polymerisation verändert hat. Strahlung, für gewöhnlich UF-Licht, wird als „aktinisch" bezeichnet, um anzuzeigen, dass die Strahlung Veränderungen der chemischen Struktur des Materials bewirkt, welches der Strahlung ausgesetzt worden ist.
In der folgenden Beschreibung betrifft der Begriff „elektrisch isolierend" (oder „dielektrisch") allgemein Materialien, die einen spezifischen Widerstand von mehr als 10¹⁰ Ohm-cm aufweisen. Der Begriff „elektrisch nicht isolierend" bezeichnet somit Materialien bzw. Werkstoffe mit einem spezifischen Widerstand von unter 10¹⁰ Ohm-cm. Elektrisch nicht isolierende Materialien sind unterteilt in (a) elektrisch leitfähige Stoffe, deren spezifischer Widerstand kleinre ist als 1 Ohm-cm, und (b) Stoffe mit elektrischem Widerstand mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 1 Ohm-cm bis 10¹⁰ Ohm-cm. Diese Kategorien werden mit einem elektrischen Feld von nicht mehr als 1 Volt/μm bestimmt. In ähnlicher Weise betrifft der Begriff „elektrisch nicht leitfähig" Materialien mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 1 Ohm-cm, und wobei diese Stoffe Stoffe mit elektrischem Widerstand und elektrisch isolierende Stoffe umfassen.
Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien (oder elektrische Leiter) sind Metalle, Metall-Halbleiter-Zusammensetzungen (wie etwa Metallsilizide) und Metall-Halbleiter-Eutektika. Elektrisch leitfähige Materialien umfassen auch Halbleiter, die auf einen moderaten oder hohen Wert dotiert sind (N-Dotierung oder P-Dotierung). Zu den Materialien mit elektrischem Widerstand zählen intrinsische und leicht dotierte (N-Dotierung oder P-Dotierung) Halbleiter. Weitere Beispiele für Materialien mit elektrischem Widerstand sind (a) Metall-Isolator-Verbundwerkstoffe, wie etwa Cermet (Keramikwerkstoff mit eingebetteten Metallpartikeln), (b) Formen von Kohlenstoff wie etwa Graphit, amorpher Kohlenstoff und modifizierter (z.B. dotierter oder mittels Laser modifizierter) Diamant und (c) bestimmte Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe wie etwa Silizium-Kohlenstoff-Stickstoff.
In Bezug auf die Zeichnungen zeigt die Abbildung aus 1 als Beispiel einen seitlichen Querschnitt eines Teils einer nicht beanspruchten Matrix adressierten, torgesteuerten Elektronen emittierenden Vorrichtung. Die Vorrichtung aus 1 arbeitet im Feldemissionsmodus und wird diesbezüglich häufig als Feldemitter bezeichnet. Die Abbildung aus 2 zeigt eine Draufsicht des Teils des Feldemitters aus 1. Zur Vereinfachung der bildlichen Veranschaulichung sind die Abmessungen in der vertikalen Richtung aus 2 in einem reduzierten Maßstab im Vergleich zu den Abmessungen in die horizontale Richtung dargestellt.
Der Feldemitter aus den Abbildungen der 1 und 2 wird in einer Flachbildschirm-CRT-Farbanzeige eingesetzt, die in Zeilen und Spalten von farbigen Bildelementen („Pixel") aufgeteilt ist. Die Zeilenrichtung, d.h. die Richtung entlang der Pixelzeilen, ist die horizontale Richtung in den Abbildungen der 1 und 2. Die Spaltenrichtung, die sich senkrecht zu der Zeilenrichtung erstreckt und somit entlang der Spalten der Pixel, erstreckt sich senkrecht zu der Ebene aus 1. Die Spaltenrichtung erstreckt sich in der Abbildung aus 2 vertikal. Jedes Farbpixel weist drei Teilpixel auf, eines für rot, eines für grün und das dritte für blau.
Der Feldemitter aus den 1 und 2 wird aus einer dünnen, transparenten, flachen Grundplatte 10 gebildet. Für gewöhnlich besteht die Grundplatte 10 aus glas, wie etwa aus dem Glas Schott D263 mit einer Dicke von ungefähr 1 mm.
Eine Gruppe opaker, paralleler, lateral getrennter, leiterförmiger Emitterelektroden 12 ist an der Grundplatte 10 angebracht. Die Emitterelektroden 12 erstrecken sich in Zeilenrichtung und bilden somit Zeilenelektroden. Jede Emitterelektrode 12 besteht aus einem Paar paralleler, gerader Schienen 14 mit gleicher Breite und einer Gruppe paralleler, gerader Kreuzstücke 16 mit gleicher Breite. Der Querschnitt aus 1 erfolgt durch eine Ebene, in der nur die Kreuzstücke 16 sichtbar sind. Die Abbildung aus 2 veranschaulicht durch eine gestrichelte Linie Schienen 14 und Kreuzstücke 16 einer Emitterelektrode 12.
Die Abbildung aus 3, die ebenso wie 2 ausgerichtet ist, veranschaulicht die Form einer Emitterelektrode 12 in der Draufsicht deutlicher. Wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, erstrecken sich die Kreuzstücke 16 allgemein senkrecht zu den Schienen 14. Jede Schiene 14 weist eine äußere longitudinale Kante 14A und eine innere longitudinale Kante 14B auf. Jedes Kreuzstück 16 weist ein Par von Enden auf, die nahtlos entlang der inneren Kanten 14B in die Schienen 14 übergehen. Die gestrichelten Linien 16E aus 3 zeigen die Positionen der Enden eines der Kreuzstücke 16 an. Die Emitteröffnungen 18 sind zwischen den Kreuzstücken 16 angeordnet. Wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, sind die Emitteröffnungen 18 allgemein rechteckig und erstrecken sich in einer geraden Linie.
Der Mittellinien-Mittellinien-Abstand zwischen den longitudinalen Mittellinien (nicht abgebildet) der Emitterelektroden 12 entspricht für gewöhnlich 270 bis 300 μm. Die Gesamtbreite jeder Emitterelektrode 12, d.h. der Abstand zwischen den äußeren Schienenkanten 14A, beträgt für gewöhnlich 210 bis 230 μm. Die Breite jeder Schiene 14 entspricht für gewöhnlich 30 μm. Folglich entspricht die Abmessung jeder Emitteröffnung 18 in der Spaltenrichtung für gewöhnlich 150 bis 170 μm. Die Breite jedes Kreuzstücks 16 entspricht für gewöhnlich 25 bis 30 μm. Die Abmessung jeder Emitteröffnung 18 in der Zeilenrichtung liegt für gewöhnlich zwischen 65 und 70 μm.
Die Schienen 14 und die Kreuzstücke 16t der Emitterelektroden 12 weisen für gewöhnlich ungefähr die gleiche Dicke auf. Die Elektroden 12 bestehen für gewöhnlich aus Metall, wie etwa aus einer Legierung aus Nickel oder Aluminium. In diesem Fall beträgt die Dicke der Elektroden 12 für gewöhnlich 200 nm. Elektroden 12 können alternativ aus Chrom, Gold, Silber, Molybdän oder einem anderen korrosionsbeständigen Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit gebildet werden.
Eine abdeckende elektrisch widerstandsfähige Schicht 20 ist n der Emitterelektrode 12 angeordnet. Die Widerstandsschicht 20 erstreckt sich nach unten bis zu der Grundplatte 10 in die Emitteröffnungen 18 und die Zwischenräume zwischen den Emitterelektroden 12. Während die Konfiguration der Abdeckschicht 20 eine elektrische Kopplung zwischen Emitterelektroden 12 nahelegen kann, ist der Widerstand der elektrischen Kopplung untereinander so hoch, dass die Elektroden 12 effektiv elektrisch voneinander isoliert werden. Die Schicht 20 stellt einen Widerstand von mindestens 10⁶ Ohm, für gewöhnlich von 10¹⁰ Ohm zwischen jeder Emitterelektrode 12 und, wie dies nachstehend beschrieben wird, dem darüber liegenden, Elektronen emittierenden Element bereit.
Die Widerstandsschicht 20 überträgt einen erheblichen prozentualen Anteil der einfallenden aktinischen Rückseitenstrahlung, die bei der Herstellung der Elektronen emittierenden Vorrichtung aus den 1 und 2 eingesetzt wird. Wenn es sich bei der Rückseitenstrahlung um UV-Licht handelt, so liegt der prozentuale Anteil des UV-Lichts, das direkt durch die Schicht 20 tritt (d.h. ohne signifikante Streuung), allgemein im Bereich von 40 bis 80 %. Zu diesem Zweck besteht die Schicht 20 für gewöhnlich aus Cermet (ein Keramik-Metall-Verbundwerkstoff), wobei Teilchen eines Metalls, wie zum Beispiel Chromteilchen, in einen transparenten Keramikwerkstoff wie etwa Siliziumoxid (Silica) eingebettet sind. Die Dicke der Schicht 20 beträgt für gewöhnlich 0,3 bis 0,4 μm.
Eine transparente dielektrische Schicht 22 überlagert die Widerstandsschicht 20. Die dielektrische Schicht 22 besteht für gewöhnlich aus Siliziumoxid mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2 μm.
Eine Gruppe lateral getrennter Anordnungen von Elektronen emittierenden Elementen 24 ist in den sich durch die dielektrische Schicht 22 erstreckenden Öffnungen 26 angeordnet. Jede Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 belegt einen Emissionsbereich, der einen designierten Bereich 16D eines entsprechenden der Kreuzstücke 16 in jeder Emitterelektrode 12 vollständig überlagert. Jeder designierte Bereich 16D ist größtenteils in Zeilenrichtung zentriert auf dessen Kreuzstück 16 und von geringerer Abmessung als dieses in der Zeilenrichtung. Das gleiche gilt somit für den Emissionsbereich für jede Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24. Da die Kreuzstücke 16 durch Emitteröffnungen 18 getrennt sind, ist jeder designierte Bereich 16D zwischen einem konsekutiven Paar von Öffnungen 18 angeordnet.
Die speziellen Elektronen emittierenden Elemente 24, welche jede Emitterelektrode 12 überlagern, sind durch die Widerstandsschicht 20 elektrisch mit der Elektrode 12 gekoppelt. Die Elektronen emittierenden Elemente 24 können unterschiedliche Formen aufweisen. In dem Beispiel aus 1 weisen die Elemente 24 allgemein eine konische Form auf. Wenn die Elemente 24 konische Formen aufweisen, so bestehen die Elemente 24 für gewöhnlich aus Molybdän.
Eine Gruppe von verbundenen opaken, lateral getrennten Steuerelektroden 28 ist an der dielektrischen Schicht 22 angeordnet. Die Steuerelektroden 28 erstrecken sich allgemein in die Spaltenrichtung und bilden somit Spalten- bzw. Stabelektroden. Jede Steuerelektrode 28 steuert eine Spalte der Teilpixel. Drei konsekutive bzw. aufeinander folgende Steuerelektroden 28 steuern somit eine Pixelspalte.
Die Steuerelektroden 28 kreuzen die Emitterelektroden 12 auf allgemein senkrechte Art und Weise. Jede Steuerelektrode 28 überlagert ein entsprechendes der Kreuzstücke 16 in jeder Emitterelektrode 12. Die Elektroden 28 sind symmetrisch breiter in den Bereichen, die allgemein die Kreuzstücke 16 überlagern, als in den Bereichen, die Abschnitte der Schienen 14 überlagern, um die den Elektroden 28 zugeordnete Kapazität zu reduzieren. Der Mittenabstand bzw. der Mittellinien-Mittellinien-Abstand zwischen den longitudinalen Mittellinien (nicht abgebildet) der Elektroden 28 ist entlang deren Längen verhältnismäßig konstant. Insgesamt erstrecken sich die Elektroden 28 somit allgemein parallel zueinander.
Jede Steuerelektrode 28 besteht aus einem Hauptsteuerungsabschnitt 30 und einer Gruppe angrenzender Gate- bzw. Torabschnitte 32, deren Anzahl der Anzahl der Emitterelektroden 12 entspricht. Die Hauptsteuerungsabschnitte 30 erstrecken sich vollständig über den Feldemitter in die Spaltenrichtung. Die Gate- bzw. Torabschnitte 32 sind teilweise in großen Steueröffnungen 34 angeordnet, die sich durch die Hauptsteuerungsabschnitte 30 direkt oberhalb der designierten Bereiche 16D der Kreuzstücke 16 erstrecken. Die Elektronen emittierenden Elemente 24 werden durch die Gate-Öffnungen 36 in den Segmenten der Gate-Abschnitte 32 in den großen Steueröffnungen 34 belichtet bzw. ausgesetzt.
Die Steueröffnungen 34 begrenzen lateral (und somit definieren) die Emissionsbereiche für die lateral getrennten Anordnungen Elektronen emittierender Elemente 24. Somit wird jede Steueröffnung 34 teilweise auch als ein „Sweet Spot" bezeichnet. Die designierten Bereiche 16D werden auch durch große Steueröffnungen 34 definiert. Da drei konsekutive Steuerelektroden 28 eine Pixelspalte steuern, bilden drei Anordnungen von Elektronen emittierenden Elementen 24 in drei konsekutiven großen Steueröffnungen 34 in einer Zeile von Öffnungen 34 ein Pixel in dem Feldemitter.
Die Gate-Abschnitte 32 überlagern teilweise die Hauptsteuerungsabschnitte 30 in dem Beispiel aus 1. Alternativ können die Hauptsteuerungsabschnitte 30 teilweise die Gate-Abschnitte 32 überlagern. In beiden Fällen sind die Gate-Abschnitte 32 deutlich dünner als die Hauptabschnitte 30.
Der Mittellinien-Mittellinien-Abstand der Steuerelektroden 28 zwischen den longitudinalen Mittellinien (wiederum nicht abgebildet) liegt für gewöhnlich zwischen 90 und 100 μm. Die Breite jeder Steuerelektrode 28 variiert für gewöhnlich zwischen maximal 70 bis 80 μm über die designierten Bereiche 16D und minimal 40 bis 50 μm in anderen Regionen. Die Hauptsteuerungsabschnitte 30 bestehen für gewöhnlich aus Chrom mit einer Dicke von 0,2 μm. Die Gate-Abschnitte 32 bestehen für gewöhnlich aus Chrom mit einer Dicke von 0,04 μm.
Ein Fokussierungssystem 37, das bei einer Betrachtung senkrecht zu der oberen (inneren) Oberfläche der Bildschirmoberfläche bzw. des Schirmträgers 10 ein waffelartiges Muster bildet, ist an den Bereichen der Hauptsteuerungsabschnitte 30 und der dielektrischen Schicht 22 angeordnet, die nicht durch die Steuerelektroden 28 abgedeckt werden. In erneutem Bezug auf die Abbildung aus 1 wird das Fokussierungssystem 37 mit einer elektrisch nicht leitfähigen Grundfokussierungsstruktur 38 und einem dünnen, elektrisch nicht isolierenden Fokussierungsüberzug 39 gebildet, der über einem Teil der Grundfokussierungsstruktur 38 angeordnet ist. Hinsichtlich des dünnen Fokussierungsüberzugs 39, der allgemein der lateralen Kontur der Grundfokussierungsstruktur 38 folgt, zeigt die Abbildung aus 2 nur die Draufsicht der Basis- bzw. Grundstruktur 38 des Fokussierungssystems 37.
Die nicht leitfähige Grundfokussierungsstruktur 38 besteht normalerweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei sie aber auch aus einem elektrisch widerstandsfähigen Material mit ausreichend hohem spezifischen Widerstand gebildet werden kann, so dass nicht bewirkt wird, dass die Steuerelektroden 28 elektrisch miteinander gekoppelt werden. Der Fokussierungsüberzug 39 besteht normalerweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, bei dem es sich für gewöhnlich um ein Metall wie etwa Aluminium mit einer Dicke von 100 nm handelt. Der Flächen- bzw. Schichtwiderstand des Fokussierungsüberzugs 39 liegt für gewöhnlich zwischen 1 und 10 Ohm/Quadrat. Bei bestimmten Anwendungen kann der Fokussierungsüberzug 39 unter Verwendung eines elektrisch widerstandsfähigen Materials gebildet werden. In jedem Fall ist der spezifische Widerstand des Fokussierungsüberzugs 39 normalerweise deutlich geringer als der der Grundfokussierungsstruktur 38.
Die Grundfokussierungsstruktur 38 weist eine Gruppe von Öffnungen 40 auf, eine für jede unterschiedliche Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24. Im Besonderen legen die Fokussierungsöffnungen 40 die Gate-Abschnitte 32 frei. Die Fokussierungsöffnungen 40 sind konzentrisch mit den großen Steueröffnungen (Sweet Spots) 34 und größer als diese.
In der Abbildung aus 2 bewirkt die größere Reduzierung der Abmessungen in der Spaltenrichtung (vertikal) als in der Zeilenrichtung (horizontal), dass die Fokussierungsöffnungen 40 in der Zeilenrichtung länger erscheinen als in der Spaltenrichtung. Normalerweise tritt jedoch der entgegengesetzte Fall ein. Die laterale Abmessung der Öffnungen 40 in der Zeilenrichtung beträgt für gewöhnlich 50 bis 150 μm, kennzeichnenderweise 80 bis 90 μm. Die laterale Abmessung der Öffnungen 40 in der Spaltenrichtung entspricht für gewöhnlich 75 bis 300 μm und kennzeichnenderweise 120 bis 140 μm, und somit ist sie deutlich größer als die laterale Abmessung der Öffnungen 40 in der Zeilenrichtung.
Der Fokussierungsüberzug 39 liegt auf der oberen Oberfläche der Grundfokussierungsstruktur 38 und erstreckt sich teilweise über bis zu 50 bis 75 % der Strecke in die Fokussierungsöffnungen 40. Die nicht leitfähige Grundfokussierungsstruktur berührt zwar die Steuerelektroden 28, wobei der nicht isolierende Fokussierungsüberzug 39 jedoch überall von den Steuerelektroden 28 räumlich getrennt ist. Bei einer senkrechten Betrachtung zu der oberen Oberfläche der Grundplatte 10 ist jede einzelne Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 lateral umgeben von der Grundfokussierungsstruktur 38 und somit dem Fokussierungsüberzug 39.
Das Fokussierungssystem 37, primär der nicht isolierende Fokussierungsüberzug 39, fokussiert von jeder einzelnen Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 emittierte Elektronen, so dass die emittierten Elektronen auf Phosphormaterial in dem entsprechenden Licht emittierenden Element der Licht emittierenden Vorrichtung auftreffen, die gegenüber der Elektronen emittierenden Vorrichtung angeordnet ist. Anders ausgedrückt fokussiert das Fokussierungssystem 37 von den Elektronen emittierenden Elementen 24 emittierte Elektronen in jedem Teilpixel, so dass auf das Phosphormaterial in dem gleichen Teilpixel aufgetroffen wird. Eine effiziente Leistung der Elektronenfokussierungsfunktion erfordert es, dass sich der Fokussierungsüberzug 39 deutlich oberhalb der Elemente 24 erstreckt, und dass bestimmte laterale Abstände von jeder Anordnung von Elementen 24 zu bestimmten Teilen des Fokussierungssystems 37, im Besonderen bestimmten Teilen des Überzugs 39, gut geregelt werden können.
Im Besonderen sind die Pixel für gewöhnlich größtenteils rechteckig, wobei die drei Teilpixel jedes Pixels in einer Linie bzw. Reihe angeordnet sind, die sich in die Zeilenrichtung erstreckt. Die Abschnitte des aktiven Pixelbereichs zwischen Zeilen von Pixeln sind für gewöhnlich für die Aufnahme von Kanten der Abstandswänden zugeordnet. Das Reinergebnis dieser Konfiguration ist es, dass große Steueröffnungen 34 für gewöhnlich deutlich enger aneinander in der Zeilenrichtung liegen als in der Spaltenrichtung. Somit ist eine bessere Fokussierungsregelung in der Zeilenrichtung erforderlich als in der Spaltenrichtung. Folglich handelt es sich bei den kritischen Abständen, die geregelt werden müssen, um eine gute Elektronenfokussierung zu erreichen, um die Abstände in Zeilenrichtung von den lateralen Kanten bzw. Rändern des Fokussierungssystems 37 zu den am nächsten liegenden Kanten 34C der großen Steueröffnungen 34. Da sich die Kanten 34C in die Spaltenrichtung erstrecken, werden sie hierin als Spaltenrichtungskanten bezeichnet.
Der Innendruck in der fertigen Flachbildschirmanzeige, welche den Feldemitter aus den Abbildungen der 1 und 2 aufweist, ist sehr niedrig, und liegt im Bereich von 1,333 × 10^–5 bis 1,333 × 10^–4 Pa (10^–7 bis 10^–6 Torr). Bei dünner Grundplatte 10 dient das Fokussierungssystem 37 auch als eine Oberfläche, die durch Abstandselemente berührt wird, für gewöhnlich Abstandswände, welche es ermöglichen, dass die Anzeige externen Kräften standhält, wie etwa Luftdruck, während ein gewünschter Abstand zwischen den Elektronen emittierenden und Licht emittierenden Teilen der Anzeige aufrechterhalten wird.
Die vorstehenden Aspekte des Abstands und des Kontakts mit der Abstandseinrichtung werden dadurch adressiert, dass die Grundfokussierungsstruktur 38 als ein großer Hauptbasisabschnitt 38M und eine Gruppe von gegenüber liegenden Paaren kritisch ausgerichteter weiterer Basisabschnitte 38L konfiguriert wird. Die beiden weiteren Grundfokussierungsabschnitte 38L in jedem der gegenüber liegenden Paare weiterer Grundabschnitte 38L sind auf gegenüber liegenden Seiten einer entsprechenden der großen Steueröffnungen 34 angeordnet und somit auf gegenüber liegenden Seiten einer entsprechenden Anordnung der Anordnungen von Elektronen emittierenden Elementen 24. Wie dies in der Abbildung aus 1 dargestellt ist, sind die weiteren Grundfokussierungsabschnitte 38L etwas kürzer als der Hauptbasisabschnitt 38M. Die Abschnitte des Fokussierungsüberzugs 39 erstrecken sich teilweise entlang der seitlichen Oberflächen der kürzeren Fokussierungsabschnitte 38L nach unten in die Fokussierungsöffnungen 40.
Die Abschnitte des Fokussierungsüberzugs 39, welche jedes Paar gegenüberliegender kürzerer Grundfokussierungsabschnitte 38L in den Fokussierungsöffnungen 40 überlagern, sind in gut geregelten Abständen in Zeilenrichtung von der entsprechenden Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 angeordnet. Im Besonderen weist jedes Paar von gegenüberliegenden, kürzeren Fokussierungsabschnitten 38L laterale Kanten 38C auf, die vertikal mit Abschnitten 28C der äußeren lateralen longitudinalen Kanten 30 der entsprechenden Steuerelektrode 28 auf, welche die entsprechende Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 steuert. Ähnlich zu den Kanten in Spaltenrichtung 34C der großen Steueröffnungen 34 erstrecken sich die Kanten 38C der Fokussierungsstruktur in die Spaltenrichtung und werden hierin als Spaltenrichtungskanten bezeichnet.
Die Zeilenrichtungsabstände von jedem Paar der Längskantenabschnitte 28C der Steuerelektrode und somit von dem entsprechenden Paar der Spaltenrichtungskanten 38C der Fokussierungsstruktur zu den Spaltenrichtungskanten 34C der großen Steueröffnung 34 für die entsprechende Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 werden gemäß der nachstehenden Beschreibung durch feste Abmessungen der Fotomaske bestimmt und somit gut geregelt. Da sich der Fokussierungsüberzug 39 teilweise nach unten entlang der Seiten der kürzeren Fokussierungsabschnitte 38L in die Fokussierungsöffnungen 40 erstreckt, sind die Abschnitte des Fokussierungsüberzugs 39, welche jedes Paar der gegenüberliegenden Fokussierungsabschnitte 38L überlagern, räumlich von der entsprechenden Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 um gut geregelte Zeilenrichtungsabstände getrennt. Wichtig für das Realisieren dieser gut geregelten Zeilenrichtungsabstände ist die Tatsache, dass die Steuerelektroden-Kantenabschnitte 28C und somit die Spaltenrichtungskanten 38C der Fokussierungsstruktur die Emitteröffnungen 18 überlagern.
Die vollständige Konfiguration in der Draufsicht der Grund- bzw. Basisfokussierungsstruktur 38 in Bezug auf die Elektroden 28 und 12 ist aus der Abbildung aus 4 ersichtlich, die ebenso ausgerichtet ist wie die Abbildung aus 2. Die Abbildung aus 4 zeigt zwei Emitterelektroden 12. Das Element 42 aus 4 zeigt den Bereich zwischen jedem Paar konsekutiver bzw. Reihenelektroden 12. Während der Montage der Anzeige werden die Abstandswände in Kontakt mit Teilen des Fokussierungsüberzugs 39 gebracht, welche den Hauptfokussierungsabschnitt 38M allgemein entlang einiger oder aller der Bereiche 42 überlagern. Wenn dies gewünscht wird, können Streifen des Hauptfokussierungsabschnitts 38M oberhalb der Abstandseinrichtungs-Kontaktbereiche 42 mit Fokussierungsmaterial ersetzt werden, das sich ungefähr auf die gleiche Höhe erstreckt wie die kürzeren Fokussierungsabschnitte 38L, so dass Rillen in dem Grundfokussierungsabschnitt 3S bereitgestellt werden, dort abgedeckt durch den Fokussierungsüberzug 39, zur Aufnahme der Kanten der Abstandswände.
Die Grundfokussierungsstruktur 38 wird normalerweise aus negativem elektrisch leitfähigen aktinischen Material erzeugt, das selektiv aktinischer Strahlung ausgesetzt und entwickelt wird. Das aktinische Material ist vorzugsweise fotopolymerisierbares Polyimid, für gewöhnlich Olin OCG7020 Polyimid. Der Hauptfokussierungsabschnitt 38M erstreckt sich für gewöhnlich 45 bis 50 μm oberhalb der dielektrischen Schicht 22. Weitere Fokussierungsabschnitte 38L sind normalerweise 10 bis 20 % kürzer als der Hauptabschnitt 38M.
Während dem Betrieb der Anzeige wird ein starkes Potenzial an das Fokussierungssystem 37 angelegt, speziell an den Fokussierungsüberzug 39, um die Elektronenfokussierung zu regeln bzw. zu steuern. Das Potenzial zur Fokussierungsregelung weist einen entsprechenden Wert auf, für gewöhnlich 25 bis 50 Volt im Verhältnis zur Erde, das bewirkt wird, dass die von jeder Anordnung der Elektronen emittierenden Elemente 24 emittierten Elektronen auf den entsprechenden (direkt gegenüberliegenden) Phosphorbereich in der Licht emittierenden Vorrichtung fokussiert werden.
Der Feldemitter aus den Abbildungen der 1 bis 4 wird wie folgt hergestellt. Eine Abdeckschicht des Emitterelektrodenmaterials wird auf die Grundplatte 10 abgeschieden und unter Verwendung einer geeigneten Fotoresist-Maske mit Muster versehen, so dass leiterförmige Emitterelektroden 12 erzeugt werden. Danach wird die Widerstandsschicht 20 wird auf die Oberseite der Struktur abgeschieden. Die dielektrische Schicht 22 wird auf die Oberseite der Widerstandsschicht 20 abgeschieden.
Eine Abdeckschicht aus dem elektrisch leitfähigen Material für die Hauptsteuerungsabschnitte 30 wird auf die Schicht 22 abgeschieden und unter Verwendung einer geeigneten Fotoresist-Maske mit Muster versehen, so dass die Hauptsteuerungsabschnitte 30 gebildet werden, einschließlich großer Öffnungen 34. Die Fotoresist-Maske wird erzeugt, indem eine Abdeckschicht des positiven Fotoresist selektiv UV-Licht ausgesetzt wird, durch eine Fotomaske (Fadenkreuz), die ein Licht blockierendes Muster aufweist, das dem gewünschten Muster der Hauptsteuerungsabschnitte 30 entspricht. Die Zeilenrichtungsabstände von jedem Paar von Steuerelektroden-Längskantenabschnitten 28C zu Spaltenrichtungskanten 34C der großen Steueröffnung 34 für die entsprechende Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 werden durch feste Zeilenrichtungsabmessungen in dieser Fotomaske erzeugt. Diese Fotomaskenabmessungen sind größtenteils die gleichen für jede Steueröffnung 34. Folglich werden die resultierenden Zeilenrichtungsabstände von jedem Paar von Steuerelektroden-Kantenabschnitten 28C zu den Spaltenrichtungskanten 34C der entsprechenden Steueröffnung 34 gut geregelt.
Ferner sind die Fotomaskenabmessungen, welche die Abstände von jedem Paar von Steuerelektroden-Kantenabschnitten 28C zu dem entsprechenden Paar von Steueröffnungs-Spaltenrichtungskanten 34C definieren, auf beiden Seiten jeder Steueröffnung 34 größtenteils identisch. Folglich ist der Sweet Spot 34 der Steueröffnung in dessen Steuerelektrode 28 in der Zeilenrichtung zentriert.
Die Abmessung der Steueröffnungen 34 in der Zeilenrichtung wird durch die Größe des Abstands in Zeilenrichtung bestimmt, über den Elektronen, die durch eine Anordnung von Elektronen emittierenden Elementen 24 emittiert werden, durch das Fokussierungssystem 37 so fokussiert werden können, dass sie auf das vorgesehene Licht emittierende Element in der Licht emittierenden Vorrichtung auftreffen. Zum Beispiel kann ein Elektron, das von einem Elektronen emittierenden Element 24 in der Zeilenrichtungsmitte einer Fokussierungsöffnung 40 emittiert wird, leicht so fokussiert werden, dass es auf das vorgesehene Licht emittierende Element auftrifft. Andererseits kann ein von einem Elektronen emittierenden Element, das entlang einer der Fokussierungsstruktur-Spaltenrichtungskanten 38C einer Fokus- bzw. Fokussierungsöffnung 40 angeordnet ist, allgemein nicht einfach so fokussiert werden, dass es auf das vorgesehene Licht emittierende Element auftrifft.
Abhängig davon, dass jede Steueröffnung 34 in Zeilenrichtung in ihrer Steuerelektrode 28 zentriert ist, liegt die Abmessung in Zeilenrichtung der Steueröffnungen 34 allgemein im Bereich von 5 bis 50 % der Zeilenrichtungsabmessung der Fokussierungsöffnungen 40. Im Besonderen entspricht die Abmessung der Steueröffnung in der Zeilenrichtung 15 bis 25 und für gewöhnlich 20 % der Zeilenrichtungsabmessung der Fokussierungsöffnung.
Eine Abdeckschicht des Gate-Materials wird oben auf die Struktur abgeschieden und unter Verwendung einer anderen Fotoresist-Maske mit Muster versehen, so dass die Gate-Abschnitte 32 gebildet werden. Wenn die Gate-Abschnitte 32 unter Segmenten der Hauptsteuerungsabschnitte 30 liegen sollen anstatt über Segmenten der Hauptsteuerungsabschnitte 30 zu liegen, so werden die letzten beiden Operationen der Abscheidung und des Musterns umgekehrt.
An dieser Stelle können verschiedene Fertigungstechniken und – folgen eingesetzt werden, um die dielektrischen Öffnungen 26, Elektronen emittierende Elemente 24 und das Fokussierungssystem 37 zu bilden. Alle dieser Techniken und Abläufe haben gemeinsam, dass die Grundfokussierungsstruktur 38 normalerweise durch ein Verfahren erzeugt wird, das folgendes umfasst: (a) die Rückseite des aktinischen Materials wird unter Verwendung der Emitterelektroden 12 und der Steuerelektroden 28 als eine die Strahlung blockierende Maske aktinischer Strahlung ausgesetzt; (b) die Vorderseite des aktinischen Materials wird durch eine geeignete Fotomaske ausgesetzt bzw. belichtet; und (c) das nicht ausgesetzte aktinische Material wird durch einen Entwicklungsvorgang entfernt.
In einem Beispiel werden die Gate-Öffnungen 36 und dielektrische Öffnungen 26 entsprechend in den Gate-Abschnitten 32 und der dielektrischen Schicht 22 gemäß einem in den U.S. Patenten US-A-5.59.389 und US-A-5.564.959 beschriebenen Verfahren zum Verfolgen von geladenen Teilchen erzeugt. Die Elektronen emittierenden Elemente 24 werden als Kegel erzeugt, indem elektrisch leitfähiges Material durch die Gate-Öffnungen 36 und in die dielektrischen Öffnungen 26 gemäß einer Abscheidungstechnik einer der in diesen Patenten beschriebenen Arten abgeschieden wird.
Die Grundfokussierungsstruktur 38 wird jetzt gemäß der Darstellung in den Abbildungen der 5a bis 5d gebildet. Eine primäre Abdeckschicht 38P aus negativem, elektrisch isolierenden aktinischen Material wird oben auf der Struktur bis auf eine Dicke bereitgestellt, die ausreicht, um den Hauptbasisfokussierungsabschnitt 38M zu erzeugen. Die Elektronen emittierende Struktur wird einer rückseitigen aktinischen Strahlung 46 ausgesetzt, die senkrecht auf die untere (äußere) Oberfläche des Schirmträgers 10 auftrifft, wie dies in 5b dargestellt ist. Die Grundplatte 10 ist größtenteils durchlässig in Bezug auf die rückseitige Strahlung 46. Folglich verläuft Strahlung durch die Grundplatte 10, und verläuft von der unteren Oberfläche zu der oberen (inneren) Oberfläche.
Die Elektroden 12 und 28 sind in Bezug auf rückseitige Strahlung 46 größtenteils nicht durchlässig. Die Widerstandsschicht 20 überträgt einen erheblichen prozentualen Anteil der Strahlung 46 direkt, für gewöhnlich im Bereich von 40 bis 80 % der Strahlung 46, wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist. Die dielektrische Schicht 22 überträgt Strahlung 46 zum größten Teil. Folglich wird der Abschnitt 38Q der primären aktinischen Schicht 38P, der nicht durch die Strahlung blockierende Maske, die mit den Elektroden 12 und 28 ausgebildet wird, Strahlung 46 ausgesetzt und verändert seine chemische Struktur.
Es ist von Bedeutung, dass rückseitige Strahlung 46 durch Öffnungen 18 in der Emitterelektrode 12 verläuft. Segmente der Steuerelektroden 28, speziell Segmente der Hauptsteuerungsabschnitte 30, die sich nach oben zu den Abschnitten 28C der Längskanten der Elektroden 28 erstrecken, überlagern die Emitteröffnungen 18. Folglich werden Abschnitte der primären Schicht 38P, die vertikal mit den lateralen Steuerelektrodenkanten 28C ausgerichtet sind, der Strahlung 46 ausgesetzt, so dass laterale Kanten 38C in Spaltenrichtung der Grundfokussierungsstruktur 38 ausgesetzt werden.
Die teilweise fertig gestellte Elektronen emittierende Struktur wird jetzt durch eine Fotomaske 47 vorderseitiger aktinischer Strahlung 48 ausgesetzt, die senkrecht zu der Oberseite der Elektronen emittierenden Struktur auftrifft. Siehe dazu 5c. Die Fotomaske 47 weist Strahlung blockierende Bereiche 47B in Regionen oberhalb der Fokussierungsöffnungen 40 auf. Die Strahlung blockierenden Bereiche 47B sind etwas größer als die Öffnungen 40 in der Zeilenrichtung. Jeder der blockierenden Bereiche 47B entspricht der durch den horizontalen Pfeil 44 und den vertikalen Pfeil 40 der Abbildungen der 2 oder 4. Das Material der primären Schicht 46, das nicht durch die blockierenden Bereiche 47B verdeckt wird, wird vorderseitiger Strahlung 48 ausgesetzt und verändert die chemische Struktur.
Die Reihenfolge, in welcher die rückseitigen und vorderseitigen Belichtungen vorgenommen werden, ist allgemein unwesentlich. Folglich kann die rückseitige Belichtung auch nach der vorderseitigen Belichtung ausgeführt werden. Wenn es sich bei dem aktinischen Material um fotopolymerisierbares Polyimid handelt, wie etwa das Polyimid Olin OCG7020, so handelt es sich bei der aktinischen Strahlung sowohl während der rückseitigen als auch der vorderseitigen Belichtungen für gewöhnlich um UV-Licht. Nachdem das Polyimid UV-Licht ausgesetzt worden ist, ändert es durch Polymerisation seine chemische Struktur.
Ein Entwicklungsvorgangs wird vorgenommen, um die nicht ausgesetzten Abschnitte der primären Schicht 38P zu entfernen, wodurch die Grundfokussierungsstruktur 38 gemäß der Abbildung aus 5d gebildet wird. Aufgrund des Vorhandenseins der Grundplatte 10 hat die rückseitige Strahlung 46 normalerweise nicht vollständig die primäre Schicht 38P an den rückseitig ausgesetzten Bereichen penetriert. Da weitere Grundfokussierungsabschnitte 38L nur rückseitiger Strahlung ausgesetzt worden sind, sind weitere Fokussierungsabschnitte 38L normalerweise kürzer als der Hauptfokussierungsabschnitt 38M. Wenn die rückseitige Strahlung 46 die primäre aktinische Schicht 46P vollständig penetriert, wird der Höhenunterschied zwischen den Fokussierungsabschnitten 38M und 38L reduziert oder bei ausreichender rückseitiger Exposition ganz entfernt.
Der Fokussierungsüberzug 39 wird über der Grundfokussierungsstruktur 38 ausgebildet, für gewöhnlich durch Ausführen einer in geeigneter Weise schrägen Evaporation des Materials des Fokussierungsüberzugs.
Während der Herstellung des Feldemitters aus den Abbildungen der 1 und 2 wird das Fokussierungssystem 37 mit einem oder mehreren elektrischen Leitern (nicht abgebildet) bereitgestellt, die den Fokussierungsüberzug 39 berühren, und es erfolgt ein Zugang von außen durch das Fokussierungssystem 37, um das Potenzial zur Fokussierungsregelung an den Fokussierungsüberzug 39 bereitzustellen. Der bzw. die Zugangsleiter ist bzw. sind für gewöhnlich so konfiguriert und gefertigt, wie dies von Haven et al. beschrieben wird. Dies schließt die Bildung des Fokussierungssystems 37 ab, woraus der Feldemitter der 1 und 2 resultiert.
In folgenden Operationen wird der Feldemitter in Bezug auf die Licht emittierende Vorrichtung durch eine Außenwand verschlossen. Der Verschlussvorgang umfasst für gewöhnlich das Anbringen der Außenwand und der Abstandswände an der Licht emittierenden Vorrichtung. Die zusammengesetzte Einheit wird danach in Kontakt gebracht mit dem Feldemitter und so luftdicht verschlossen, dass der innere Anzeigedruck für gewöhnlich 1,333 × 10^–10 bis 1,333 × 10^–9 Bar (10^–7 bis 10^–6 Torr) entspricht. Die Abstandswände berühren das Fokussierungssystem 37 entlang eines Teils der Bereiche oder aller Bereiche 42 aus 4.
Eine alternative Methode der Verarbeitung der negativen primären aktinischen Schicht 38P zur Erzeugung einer Grundfokussierungsstruktur, die der Basisstruktur 38 ähnlich ist, umfasst zuerst das Aussetzen der primären Schicht 38P vorderseitiger aktinischer Strahlung 48 durch eine Fotomaske mit Strahlung blockierenden Streifen, die sich in der Zeilenrichtung vollständig über den vorgesehenen aktiven Bereich der Anzeige erstrecken. Jeder Strahlung blockierende Streifen in Zeilenrichtung überlagert die vorgesehenen Stellen für (a) eine Zeile von Fokussierungsöffnungen (40) und (b) die intervenierenden, allgemein rechteckigen primären aktinischen Streifen, welche zwischen den vorgesehenen Positionen für die Fokussierungsöffnungen 40 in der Reihe angeordnet sind. Diese rechteckigen, primären aktinischen Streifen erstrecken sich der Länge nach in Spaltenrichtung. Die vorderseitige Strahlung 48 penetriert vollständig die Schicht 38P an den ausgesetzten Bereichen, was bewirkt, dass das auf diese Weise exponierte aktinische Material unter den Strahlung blockierenden Streifen in Zeilenrichtung die chemische Struktur ändert.
Die Exposition der rückseitigen Strahlung 46 wird jetzt vorgenommen, so dass die Strahlung 46 teilweise die primäre Schicht 38P an den ausgesetzten Bereichen penetriert. Das einzige nicht ausgesetzte primäre aktinische Material, das Strahlung 46 ausgesetzt wird (und nicht durch die mit den Elektroden 12 und 28 gebildete Maske abgedeckt wird), besteht aus rechteckigen, primären aktinischen Streifen in Spaltenrichtung, die zwischen den vorgesehenen Positionen für die Fokussierungsöffnungen 40 in jeder Fokussierungsöffnungszeile angeordnet sin. Folglich weist das belichtete Material der primären Schicht 38P Spaltenrichtungskanten auf, die vertikal zu Abschnitten der Steuerelektroden-Spaltenrichtungskanten 28C ausgerichtet sind, allgemein an Positionen für die Spaltenrichtungs-Fokussierungskanten 38C aus den Abbildungen der 1 und 2.
Die primäre Schicht 38P wird jetzt entwickelt, so dass das nicht ausgesetzte aktinische Material entfernt wird. Der ausgesetzte Rest der Schicht 38P bildet die Grundfokussierungsstruktur. Da die rückseitige Strahlung 46 nur teilweise die primäre Schicht 38P in den rückseitig belichteten Bereichen penetriert hat, ist die Höhe der vollständigen Breiten der rechteckigen Fokussierungsstreifen in Spaltenrichtung sowohl größtenteils einheitlich als auch kleiner als die Höhe des Rests der Grundfokussierungsstruktur. Mit Ausnahme dieser Tatsache und der Tatsache, dass die Fokussierungsöffnungen 40 hier in der Draufsicht mehr rechteckig sind als die Fokussierungsöffnungen 40 aus 2, ist die Form der Grundfokussierungsstruktur allgemein die gleiche wie die der Abbildung der Grund- bzw. Basisstruktur 38 aus den Abbildungen der 1 und 2.
Ebenso wie bei der rückseitigen Exposition in dem Prozess aus den Abbildungen der 5a bis 5d kann die rückseitige Exposition bei diesem alternativen Verfahren unter Bedingungen ausgeführt werden, wobei die rückseitige Strahlung 46 an den exponierten Bereichen vollständig die primäre aktinische Schicht 38P penetriert. Der Höhenunterschied zwischen (a) der rechteckigen Fokussierungsstreifen in Spaltenrichtung, die zwischen den Fokussierungsöffnungen 40 in jeder Zeile der Fokussierungsöffnungen angeordnet sind, und (b) dem Rest der Grundfokussierungsstruktur wird danach reduziert oder aufgehoben.
Die Grundfokussierungsstruktur wird mit einem elektrisch nicht isolierenden Fokussierungsüberzug versehen, der dem Fokussierungsüberzug 39 entspricht, so dass eine zusammengesetzte Fokussierungsstruktur gebildet wird, die dem Fokussierungssystem 37 ähnlich ist. Der Fokussierungsüberzug besteht für gewöhnlich aus einem elektrisch leitfähigen Material, das so wie dies in Bezug auf den Fokussierungsüberzug 39 vorstehend beschrieben worden ist, durch Evaporation abgeschieden wird. Der resultierende, nicht beanspruchte Feldemitter erscheint allgemein gemäß den Abbildungen der 1 und 2, unter Vorbehalt der oben genannten Unterschiede der Fokussierungsstruktur.
An Stelle der Erzeugung einer Grundfokussierungsstruktur aus negativem aktinischen Material kann eine Grundfokussierungsstruktur, die der Grundstruktur 38 ähnlich ist, aus einem nicht aktinischen, elektrisch nicht leitfähigen Material unter Verwendung eines positiven aktinischen Materials gebildet werden, für gewöhnlich Fotoresist, in Kombination mit einem Abhebungsschritt, um eine Selbstausrichtung für die Steuerelektroden-Kantenabschnitte 28C zu erreichen. Im Besonderen wird der vorstehend beschriebene Ablauf zum Erzeugen der Grundstruktur 38 modifiziert, indem eine primäre Abdeckschicht eines positiven Fotoresist oben auf dem teilweise fertig gestellten Feldemitter bereitgestellt wird, unmittelbar nach dem Entfernen des Abschnitts der Abdeckschicht des Emitterkonusmaterials an der gewünschten Position für die Grund- bzw. Basisstruktur 38.
Danach werden die Expositionen mit rückseitiger aktinischer Strahlung 46 und vorderseitiger aktinischer Strahlung 48 ausgeführt. Die Emitterelektroden 12 und die Steuerelektroden 28 bilden eine Maske, die es verhindert, dass die sich direkt überlagernden Abschnitte der abdeckenden Fotoresist-Schicht der rückseitigen Strahlung 46 ausgesetzt werden. Der exponierte Abschnitt der primären Fotoresist-Schicht verändert die chemische Struktur. Die Strahlung 46 und die Strahlung 48 stellen beide normalerweise UV-Licht dar. Jede der Strahlungsexpositionen kann zuerst erfolgen.
Ein Entwicklungsvorgang wird an der primären Fotoresist-Schicht ausgeführt. Da das Fotoresist positives aktinisches Material darstellt, wird das ausgesetzte Material der Fotoresist-Schicht während dem Entwicklungsvorgang entfernt. In der Draufsicht besteht das verbliebene Fotoresist aus Abschnitten mit im Wesentlichen der umgekehrte Konfiguration der Grundfokussierungsstruktur 38 aus den Abbildungen der 1 und 2. Durch die rückseitige Exposition weisen Abschnitte des verbliebenen Fotoresist laterale Kanten auf, die vertikal mit den Steuerelektroden-Kantenabschnitten 28C ausgerichtet sind.
Eine Abdeckschicht aus einem nicht aktinischen, elektrisch nicht leitfähigen Material, für gewöhnlich ein elektrischer Isolator wie etwa aufgeschleudertes Glas, wird oben auf der Struktur gebildet. Die verbleibenden Abschnitte der primären Fotoresist-Schicht werden entfernt, um die sich überlagernden Abschnitte der nicht aktinischen, nicht leitfähigen Abdeckschicht abzuheben. Der Rest der nicht aktinischen, nicht leitfähigen Schicht bildete eine Grundfokussierungsstruktur, die so konfiguriert ist, dass sie im Wesentlichen der Grundfokussierungsstruktur 38 entspricht, mit der Ausnahme, dass der Höhenunterschied zwischen dem Hauptabschnitt 38M und den kürzeren Abschnitten 38L nicht vorhanden ist. Im Besonderen weist die aus dem nicht aktinischen, nicht leitfähigen Material erzeugte Grundfokussierungsstruktur Paare gegenüberliegender lateraler Kanten in Spaltenrichtung auf, die vertikal mit den Steuerelektroden-Kantenabschnitten 28C ausgerichtet sind. Folglich werden die Abstände in Spaltenrichtung von jedem dieser Paare der Kanten der Fokussierungsstruktur in Spaltenrichtung zu den Spaltenrichtungskanten 34C des entsprechenden Sweet Spots 34 der Steueröffnung gut geregelt.
Ein elektrisch nicht leitfähiger Fokussierungsüberzug, der für gewöhnlich als elektrischer Leiter dem Fokussierungsüberzug 39 entspricht, wird an der Grundfokussierungsstruktur gebildet, um eine Verbundfokussierungsstruktur zu erzeugen, die dem Fokussierungssystem 37 entspricht. Die nicht leitfähige Grundfokussierungsstruktur weist einen deutlich höheren spezifischen Widerstand auf als der nicht isolierende Fokussierungsüberzug. Der resultierende, nicht beanspruchte Feldemitter weist allgemein das Erscheinungsbild auf, wie dies in den Abbildungen der 1 und 2 dargestellt ist, mit der Ausnahme, dass die Verbundfokussierungsstruktur eine größtenteils einheitliche Höhe aufweist.
Eine Variation des vorstehenden Prozesses verwendet ein positives aktinisches Material bei der Erzeugung eines weiteren Fokussierungssystems, das dem Fokussierungssystem 37 ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass größtenteils das ganze Fokussierungssystem aus elektrisch nicht isolierendem Material besteht, für gewöhnlich aus elektrisch leitfähigem Material, räumlich getrennt von den Steuerelektroden 28. Da das Fokussierungssystem für gewöhnlich elektrisch leitfähig ist, ist es nicht notwendig, einen separaten, elektrisch nicht isolierenden Fokussierungsüberzug bereitzustellen, der dem Fokussierungsüberzug 39 entspricht. Diese Variation beginnt mit der existierenden Struktur nachdem der Abschnitt der Abdeckschicht des leitfähigen Emittermaterials an der gewünschten Position für die Grundfokussierungsstruktur 38 entfernt worden ist, so dass Abschnitte der Steuerelektroden 28 ohne Abdeckung sind.
Eine Schicht aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, für gewöhnlich einem elektrischen Isolator, das rückseitige Strahlung 46 durchlässt, ist zumindest auf den Abschnitten ohne Abdeckung der lateralen Kanten der Steuerelektroden 28 bereitgestellt. Die nicht leitfähige Schicht ist normalerweise eine Abdeckschicht, die vollständig die vorher nicht abgedeckten Abschnitte der Elektroden 28 und die Abschnitte der dielektrischen Schicht 22 zwischen diesen Abschnitten der Elektroden 28 abdeckt. Eine primäre Abdeckschicht aus positivem Fotoresist wird auf der Oberseite der nicht leitfähigen Schicht bereitgestellt. Die Fotoresist-Abdeckschicht liegt auf jedem Material der Elektroden 28 und/oder der dielektrischen Schicht 22, das nicht durch die nicht leitfähige Schicht abgedeckt wird.
Die Expositionen mit Strahlung 46 und 48 werden nun durchgeführt. Die Elektroden 12 und 28 bilden wiederum eine Maske, welche die überlagernden Abschnitte des positiven Fotoresist vor rückseitiger Strahlung 46 abschirmt. Da die nicht leitfähige Schicht die Strahlung 46 durchlässt, wird ausgesetztes bzw. belichtetes Fotoresist mit veränderter chemischer Struktur größtenteils in dem gleichen Muster wie in dem vorstehenden Prozess erzeugt, der an dieser Stelle positives Fotoresist einsetzt. Die primäre Fotoresistschicht wird entwickelt, um das exponierte Fotoresist-Material zu entfernen. Abschnitte des verbleibenden Fotoresist weisen somit laterale Kanten auf, die vertikal mit den äußeren Abschnitten der Oberflächen des nicht leitfähigen Materials ausgerichtet sind, das die Abschnitte der lateralen Kanten der Steuerelektroden 28 abdeckt.
Eine Abdeckschicht aus elektrisch nicht leitfähigem Material, für gewöhnlich ein elektrischer Leiter, wird oben auf der Struktur gebildet. Die verbleibenden Abschnitte der primären Fotoresist-Schicht werden entfernt, um die überlagernden Abschnitte der nicht isolierenden Abdeckschicht abzuheben. Der Rest der nicht isolierenden Abdeckschicht bildet eine elektrische nicht isolierende Fokussierungsstruktur mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration wie die Grundfokussierungsstruktur 38, mit der Ausnahme, dass der Höhenunterschied zwischen den Abschnitten 38M und 38L wiederum eliminiert wird. Die nicht isolierende Fokussierungsstruktur weist Paare von gegenüberliegenden lateralen Spaltenrichtungskanten auf, die vertikal mit den äußeren Oberflächenabschnitten des nicht leitfähigen Materials ausgerichtet sind, das die lateralen Kantenabschnitte der Steuerelektroden 28 abdeckt. Folglich werden die Pare gegenüberliegender lateraler Spaltenrichtungskanten der Fokussierungsstruktur mit den Steuerelektroden-Kantenabschnitten 28C selbst ausgerichtet. Der Zeilenrichtungsabstand von jedem dieser Paare der Spaltenrichtungskanten der Fokussierungsstruktur zu den Spaltenrichtungskanten 34C des entsprechenden Sweet Spots 34 wird wiederum gut geregelt.
Wenn noch verbliebenes nicht leitfähiges Material die oberen Oberflächenabschnitte der Steuerelektroden 28 abdeckt, wird ein Ätzvorgang ausgeführt, um diesen Teil des nicht leitfähigen Materials zu entfernen. In dem resultierenden Feldemitter bildet die nicht isolierende Fokussierungsstruktur ein Elektronenfokussierungssystem, das von den Steuerelektroden 28 durch Abschnitte von nicht leitfähigem Material und/oder freie Zwischenräume getrennt ist. In dem Ausmaß, in dem etwaiges nicht leitfähiges Material das Fokussierungssystem von den Elektroden 28 trennt, ist der spezifische Widerstand des nicht leitfähigen Materials ausreichend hoch, so dass das Fokussierungssystem wirksam von den Elektroden 28 elektrisch isoliert ist.
Eine weitere Variation des vorstehenden Prozesses, der positives aktives aktinisches Material bei der Erzeugung eines Fokussierungssystems einsetzt, das größtenteils aus elektrisch nicht isolierendem Material besteht, beginnt mit der bestehenden Struktur nachdem die nicht leitfähige Schicht zumindest auf den lateralen Kanten der Steuerelektroden 28 bereitgestellt wird. Eine dünne abdeckende Seed-Metallschicht wird oben auf der Struktur abgeschieden. Wenn ein Teil der Seed-Metallschicht die Steuerelektroden 28 berührt, kann das Seed-Metall normalerweise selektiv in Bezug auf das Steuerelektrodenmaterial geätzt werden. Die Seed-Schicht weist derartige Eigenschaften auf, so dass es größtenteils rückseitige aktinische Strahlung 46 durchlässt.
Eine primäre Abdeckschicht aus positivem Fotoresist wird oben auf der Seed-Metallschicht bereitgestellt. Die Expositionen mit Strahlung 46 und 48 werden vorgenommen. Die Elektroden 12 und 28 bilden eine Maske, die es verhindert, dass das direkt darüber liegende Fotoresist rückseitiger Strahlung 46 ausgesetzt wird. Da die Seed-Schicht Strahlung 46 überträgt weist das ausgesetzte Fotoresist mit veränderter chemischer Struktur größtenteils das gleiche Muster auf wie in den beiden vorstehend genannten Verfahrensvariationen.
Die ausgesetzten Fotoresist-Abschnitte werden in einem Entwicklungsschritt entfernt. Folglich weisen Abschnitte des verbleibenden Fotoresist wiederum laterale Kanten auf, die vertikal mit den äußeren Oberflächenabschnitten des nicht leitfähigen Materials ausgerichtet sind, welche die lateralen Kantenabschnitte der Steuerelektroden 28 abdecken. Ferner wird jetzt ein Muster der Seed-Metallschicht an der Position des entfernten Fotoresist belichtet.
Ein Fokussierungsstrukturmetall wird elektrochemisch (durch Elektroplattieren) in die mit Muster versehene Öffnung in dem verbleibenden Fotoresist abgeschieden, unter Verwendung des ausgesetzten Seed-Metalls, um die elektrochemische Abscheidung einzuleiten. Die Abscheidung wird beendete, bevor das Metall der Fokussierungsstruktur die Oberseite des Fotoresist erreicht. Das verbleibende Fotoresist wird entfernt, woraufhin das ausgesetzte Seed-Metall entfernt wird. Der Rest des Metalls der Fokussierungsstruktur bildet eine elektrisch nicht isolierende Fokussierungsstruktur, im Besonderen eine elektrisch leitfähige Fokussierungsstruktur, die im Wesentlichen so konfiguriert ist, wie bei der unmittelbar vorangehenden Prozessvariation. Paare von gegenüberliegenden lateralen Spaltenrichtungskanten der Metallfokussierungsstruktur werden somit selbst ausgerichtet mit den Steuerelektroden-Kantenabschnitten 28C.
Die Verarbeitung des Feldemitters bei dieser Variation setzt sich danach auf die gleiche Weise fort wie in der vorstehenden Verfahrens- bzw. Prozessvariation. In dem fertigen Feldemitter ist das mit der Fokussierungsstruktur aus Metall gebildete Elektronenfokussierungssystem von den Steuerelektroden 28 durch freie Räume und/oder Abschnitte aus einem nicht leitfähigen Material getrennt. Der spezifische Widerstand aller trennenden Elektroden 28 aus nicht leitfähigem Material des Fokussierungssystems ist ausreichend hoch, so dass das Fokussierungssystem effektiv elektrisch von den Elektroden 28 isoliert ist.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden die richtungsbezogenen Begriffe wie „oben", „unten", „obere" und „untere" eingesetzt, um einen Bezugsrahmen zu bilden, durch den de Leser einfacher verstehen kann, wie die verschiedenen Bestandteile der vorliegenden Erfindung zusammenpassen. In der realen Praxis können die Komponenten der vorliegenden, nicht beanspruchten Elektronen emittierenden Vorrichtung in anderen Ausrichtungen angeordnet sein als wie dies durch die hierin verwendeten Richtungsbegriffe impliziert wird. Das gleiche gilt für die Methode, wie die Fertigungsschritte bei der Erfindung ausgeführt werden. Sofern richtungsbezogene Elemente zur besseren Beschreibung eingesetzt werden, umfasst die Erfindung Implementierungen, bei denen sich die Ausrichtungen von den Ausrichtungen unterscheiden, die streng durch die hier eingesetzten Richtungsbegriffe abgedeckt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei diese Beschreibung ausschließlich dem Zweck der Veranschaulichung dient und den Umfang der nachstehenden Ansprüche nicht einschränkt.
Die vorderseitige Exposition kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Elektronen emittierenden Vorrichtung weggelassen werden, speziell dann, wenn die Grundfokussierungsstruktur 38 nicht verwendet wird, um Kontakt mit Abstandselementen wie Abstandswänden durch den leitfähigen Fokussierungsüberzug 39 herzustellen. Andererseits können mehrere vorderseitige Belichtungen auf dem aktinischen Material vorgenommen werden, das für die Herstellung der Grundstruktur 38 verwendet wird, wobei jede vorderseitige Exposition normalerweise durch eine andere Fotomaske vorgenommen wird. In ähnlicher Weise können mehrere rückseitige Belichtungen an dem aktinischen Material ausgeführt werden, das zur Erzeugung der Struktur 38 verwendet wird. In diesem Fall wird jede weitere rückseitige Exposition durch eine Fotomaske ausgeführt, wobei normalerweise verschiedene Fotomasken eingesetzt werden, wenn zwei oder mehr zusätzliche rückseitige Belichtungen vorgenommen werden.
Weitere Strahlung blockierende Merkmale können über der dielektrischen Schicht 20 bereitgestellt werden, zur Verwendung in Kombination mit oder als Ersatz für Steuerelektroden 28, welche einen Teil der rückseitigen aktinischen Strahlung blockieren, die durch die Emitteröffnungen 18 oder 74 tritt, während die Grundfokussierungsstruktur 38 gebildet wird. Mehrere Schichten von aktinischem Material können bei der Bildung der Grundstruktur 38 eingesetzt werden.
Die rückseitige Exposition durch den nicht durch die Steuerelektroden 28 und die Emitterelektroden 12 oder 70 abgedeckten Bereich kann bei der Bildung einer anderen selbst ausrichtenden Struktur als einer Fokussierungsstruktur eingesetzt werden. Die oben genannten Variationen, welche das Eliminieren der vorderseitigen Exposition, den Einsatz mehrerer vorderseitiger Expositionen und/oder mehrerer rückseitiger Expositionen und den Einsatz mehrerer Schichten von aktinischem Material umfassen, sind im Besonderen anwendbar auf die Bildung anderer derartiger Strukturen. In ähnlicher Weise können weitere Merkmale über den Emitterelektroden 12 oder 70 bereitgestellt werden zur Verwendung in Kombination mit oder als Ersatz für die Steuerelektroden 28 beim Blockieren eines Teils der rückseitigen aktinischen Strahlung, die durch die Emitteröffnungen 18 oder 74 tritt.
Jede opake Emitterelektrode 12 oder 70 kann Teil einer zusammengesetzten Emitterelektrode sein, die einen oder mehrere transparente, elektrisch leitfähige Abschnitte aufweist, die oberhalb oder unterhalb der Elektrode 12 oder 70 angeordnet sind. Das transparente Emitterelektrodenmaterial erstreckt sich zumindest teilweise, für gewöhnlich vollständig, über zumindest einen Teil, für gewöhnlich alle, Emitteröffnungen 18 oder 74. Das transparente Emitterelektrodenmaterial ist größtenteils durchlässig in Bezug auf rückseitige aktinische Strahlung 46. Indium-Zinnoxid ist ein Beispiel für einen geeigneten elektrischen Leiter für das transparente leitfähige Material in einer derartigen Verbundemitterelektrode.
Jede Emitterelektrode 12 oder 70 kann drei oder mehr Schienen 14 aufweisen, vorausgesetzt, dass Kreuzstücke 16 zwischen mindestens zwei Schienen 14 vorhanden sind. Wenn Kreuzstücke 16 zwischen jedem konsekutiven Paar aller von drei oder mehr Schienen 14 vorgesehen sind, werden die Emitterelektroden 12 oder 70 im Wesentlichen zu Gittern. Die rückseitige Strahlung 46 tritt dabei durch die Gitteröffnungen, als Beispiel verkörpert durch die Emitteröffnungen 18 in der vorstehend für die Elektroden 12 oder 70 beschriebenen Leiterform.
Gitterförmige Ausführungen der opaken Emitterelektroden 12 oder 70 können mit elektrisch leitfähigem, transparentem Material, wie etwa Indium-Zinnoxid, kombiniert werden, um zusammengesetzte Emitterelektroden zu bilden. Dies ermöglicht es, dass die Verbundelektroden eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als wie dies für gewöhnlich durch Indium-Zinnoxid vorgesehen wird.
Die aktinische Strahlung kann auch aus anderem Licht als UV-Licht bestehen oder dieses aufweisen. Ein Beispiel dafür ist IR-Licht. In ähnlicher Weise kann die aktinische Strahlung aus einer anderen Strahlung als Licht bestehen oder diese aufweisen. Verschiedenartige aktinische Strahlung kann in verschiedenen Strahlungsexpositionsschritten eingesetzt werden. Während dem Schritt der vorderseitigen Exposition kann die chemische Struktur der ausgesetzten Abschnitte der primären aktinischen Schicht 38P dadurch verändert werden, dass die Schicht 38P selektiv einem direkten Energiestrahl ausgesetzt wird, wie zum Beispiel einem Laserstrahl, an Stelle der Exposition der Schicht 38P durch eine Fotomaske 47.
Das aktinischer Strahlung ausgesetzte aktinische Material kann die chemische Struktur durch andere Phänomene als Polymerisation verändern. Dies tritt speziell dann ein, wenn es sich um positives aktinisches Material handelt, wobei das ausgesetzte aktinische Material während dem Entwicklungsschritt entfernt wird. Bei positivem aktinischen Material wird das belichtete Material für gewöhnlich in eine Säure umgewandelt, die mit einem Entwickler auf Wasserbasis entfernt werden kann. Bei einem positiven aktinischen Material werden bestimmte laterale Kanten des nicht ausgesetzten aktinischen Materials, die nach dem Entwicklungsschritt verbleiben, vertikal mit Teilen oder den ganzen Längskanten der Steuerelektroden 28 auf eine komplementäre Art und Weise zu den vorstehenden Methoden ausgerichtet.
Als ein Beispiel für Variationen der Art der aktinischen Strahlung und die Art der Veränderung der chemischen Struktur kann die primäre aktinische Schicht 38P ein aushärtendes polymeres Material darstellt, für gewöhnlich einen aushärtenden Kunststoff, während die rückseitige Strahlung 46 IR-Licht umfasst. Nachdem die exponierten Abschnitte der primären Schicht 38P IR-Licht ausgesetzt worden sind, härten sie aus. Sofern die Wellenlänge des IR-Lichts so lang ist, dass eine unerwünschte Lichtstreuung auftreten kann, wenn die vorderseitige Exposition durch eine Fotomaske erfolgt, die ein kurzes Stück oberhalb der Oberseite des Feldemitters angeordnet ist, kann ein Laser selektiv die Schicht 46P von oben abtasten, um die vorderseitige Exposition vorzunehmen.
Jede Anordnung der Anordnungen von Elektronen emittierenden Elemente 24 kann aus nur einem Element 24 an Stelle von mehreren Elementen 24 bestehen. Mehrere Elektronen emittierende Elemente können in einer Öffnung durch die dielektrische Schicht 22 angeordnet sein. Die Elektronen emittierenden Elemente 24 können andere Formen als Kegel aufweisen. Bei Beispiel sind Fäden, wobei es sich bei einer anderen Form um zufällig bzw. wahlfrei geformte Teilchen wie etwa Rautengitter handelt.
Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung können auch auf andere Arten von Matrix adressierten Flachbildschirmanzeigen angewandt werden. Zu den möglichen Flachbildschirmanzeigen dieser Art zählen Matrix adressierte Plasmamonitore und Flüssigkristallanzeigen mit Aktivmatrix. Somit können verschiedene Modifikationen und Abänderungen durch den Fachmann auf dem Gebiet vorgenommen werden, ohne dabei vom wahren Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den anhängigen Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Elektronen emittierenden Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Bilden einer Steuerelektrode (28) über eine Emitterelektrode (12) mit Öffnungen (18); das Bilden einer primären Schicht (38P) aus einem aktinischen Material über der Emitterelektrode und der Steuerelektrode; wobei die Rückseite Material der primären Schicht, das nicht durch eine Maske verdeckt wird, welche die Emitterelektrode und die Steuerelektrode umfasst, aktinischer Strahlung auf der Rückseite aussetzt, die auf der Emitterelektrode und der Steuerelektrode von unterhalb der Emitterelektrode auftrifft, wobei die Rückseitenstrahlung durch die Öffnungen tritt; und das Entfernen zumindest eines Teils des Materials der primären Schicht, das nicht der Rückseitenstrahlung ausgesetzt ist.