专利名称：用于电子发射器的聚焦透镜的制作方法
背景技术：
本发明涉及用于电子发射器的透镜设计，尤其涉及用于大容量存储器以及显示设备中的那些电子发射器，所述大容量存储器以及显示设备往往并入许多电子设备中。
随着计算技术的发展，其价格日益低廉同时提供了更高的能力。为了让计算技术继续这些正面趋势，诸如大容量存储设备以及显示设备等外围设备必须继续前进。在商业出版物中已经提出了大量批评，这些批评是关于在同时代的个人计算机中发现诸如磁盘驱动器、CD-ROM以及DVD驱动器的大容量存储设备(当然仅是举几个例子)都无法跟上微处理器的前进速度。例如，在过去的十年里，硬盘驱动器的存储密度得以极大地提高，但是现在遇到了阻止其进一步进展的物理限制。尽管一些硬盘驱动器已经小型化，以便与便携式设备一起操作，但是高功率的需求仍限制了更长期限的电池操作。因此需要一种具有更高的能量效率、高密度的存储设备。
由于以接近无缺陷的条件制造这些设备的复杂性，故而诸如LCD监视器的显示设备在满足需要方面有困难。此外，使用无源LCD技术需要添加背光，以便允许在不同环境光的条件下进行观看。这些背光需要额外的功率，由此进一步限制了长期的电池操作。
在诸如电视(TV)管以及计算机监视器的消费产品中，电子束技术已经存在多年了。这些设备使用大家所熟悉的热阴极电极来产生电子源，其中所述电子被射向以及聚焦在该观看屏上。尽管在多个新的技术领域进行了研究，但是诸如spindt-tip以及平面发射器的冷阴极电子束发射器领域却引起许多制造商的注意。将该冷阴极技术转换为产品的过程中还存在一些问题。这种问题之一就是产生电子聚焦结构，所述电子聚焦结构可用于多种应用，所述应用需要诸如使用大容量存储器以及显示设备之类的高密度发射设备。通常，这些应用在电子产生源(通常称作阴极)与介质或者观察表面(通常称作阳极)之间需要高压电势。然而，当制作紧凑设备的时候，阳极和阴极只相隔非常短的距离。这样短的距离使得难以实现电子从阴极源到阳极上的一致紧密聚焦。如果能实现一致紧密聚焦，那么因更小的位间距而使更高的存储密度成为可能。因为将阳极和阴极保持在不同的高压电势，所以由高压电势产生的静电力在它们之间产生了吸引力。该吸引力产生了另外的问题，对于必须克服该力的可移动部件尤其如此，所述可移动部件诸如是介质表面大容量存储设备。实际上，控制介质表面的电动机必须消耗额外的功率，由此影响了便携式产品中的电池寿命。在显示设备中，这种不希望有的力可以产生不希望得到的挠曲或扭转应力。除非减少或者消除这种不希望有的吸引力，否则可能会延迟冷阴极电子发射技术的使用。因此，存在对于新的透镜结构的需要，该新的透镜结构在保持制造工艺偏差容限的同时，能够使阳极和阴极结构之间的吸引力最小化。
发明内容
一种用于将电子从阴极聚焦到阳极的电子透镜。所述透镜包括第一导电层，所述第一导电层具有与阴极相隔第一距离的第一开口。所述第一导电层保持在第一电压。所述透镜还包括第二导电层，所述第二导电层具有与第一导电层相隔第二距离并且与该阳极相隔第三距离的第二开口。所述第二导电层保持在基本上等于阳极电压的第二电压。所述第一和第二开口是根据第一电压、第二电压、第一距离、第二距离以及第三距离而选择的。阴极和阳极之间产生的力通过所述透镜结构而最小化。
参照以下附图能够更好地理解本发明。附图中的元件相互之间未必是按比例的。而是当清楚地图解说明本发明时被所设置的重点代替。此外，贯穿几个视图中，相同的参考标记自始至终表示相应的类似物，不过不必是精确的部分。
图1A是用于电子发射器的聚焦电子透镜的顶视图。
图1B是图1A中所示聚焦电子透镜沿I-I透视的剖视图。
图2A是包括本发明实施例的聚焦电子透镜的顶视图。
图2B是图2A中所示聚焦电子透镜沿II-II透视的剖视图。
图3是图2A中所示聚焦电子透镜操作中并且表示等势面的插图。
图4是利用平面发射器阴极的本发明第一实施例的插图。
图5是利用多个spindt-tip电子发射器的本发明第二实施例的插图。
图6是用于显示设备的本发明第三实施例的插图。
图7是用于显示设备的本发明第四实施例的插图。
图8是用于大容量存储设备的本发明第五实施例的插图。
图9是用于大容量存储设备的本发明第六实施例的插图。
图10是包括含有本发明实施例的设备的电子设备的框图。
具体实施例方式
一种使阴极和阳极之间的吸引力最小化的技术是使用共面透镜以及屏蔽，所述共面透镜以及屏蔽如图1A和1B中所示的场致发射器件中所示出的。图1A是场致发射器件的顶视图。图1B是图1A中场致发射器件沿I-I透视的横截面以及有代表性的阳极30。阴极10具有配备在其上或者其内的电子发射器20，用于产生电子束。在该阴极上优选设置电介质层12，以提供电绝缘、优选是热绝缘。在电介质层12上设置共面透镜16，并且优选设置共面屏蔽14。屏蔽-透镜间隔22使共面透镜16与共面屏蔽14分离。共面透镜16内是共面透镜开口18，该共面透镜开口18优选通过将来自于电子发射器20的电子束聚焦到阳极30上来产生影响该电子束的静电场，所述阳极30与共面透镜16和共面屏蔽14相隔有屏蔽-透镜间隔24。共面屏蔽14优选保持在或接近阳极30的电势，并且用来使阳极30和阴极10结构之间的吸引力最小化。尽管该结构减少了阳极30和阴极10结构之间的吸引力，但是由于共面透镜16和阳极30之间的差动电压电势而保留有吸引力26。这种吸引力26限制阳极30和阴极10之间的间隔。当阳极30是介质表面，诸如是大容量存储设备的介质表面时，用于移动介质表面的电动机必须施加更多功率来克服吸引力26，由此消耗了更多的功率和/或更大的原动力。如果阳极30是显示表面，那么所述吸引力要求更厚的显示衬底或者更多的衬料，这样既增加了产品成本又增加了重量。保持由一段很大的距离隔开的阳极30与电子透镜可使所述吸引力最小化。然而，这段长的距离使得在阳极30上聚焦的斑点大小对透镜和屏蔽的几何形状的较小变动很敏感，这受制造工艺的影响。由制造工艺所引起的预期的部分与部分的变动限制了斑点大小大于几个应用所需要的斑点大小。
图2A和2B举例说明了一种电子透镜的结构和设计，该电子透镜可以减少吸引力，优选小于0.03牛顿/厘米2，并且导致制造工艺变动的更大容限。图2A是并入本发明透镜结构的场致发射器件的顶视图。图2B是图2A中所示场致发射器件沿II-II透视的剖面视图并且包括阳极30结构。阴极10具有位于其上或者其内的电子发射器20。所述电子发射器产生电子束，所述电子束利用位于屏蔽层32和阴极10之间的透镜层36聚焦在阳极30上。屏蔽层32位于透镜层36和阳极30之间。透镜层36具有透镜开口38，该透镜开口38用来将电子束聚焦到阳极30上。屏蔽层32具有屏蔽开口34，该屏蔽开口34优选具有与透镜开口38相同的直径，用于允许电子束在透镜开口和屏蔽开口之间经过并穿过屏蔽层32到阳极30上。所述透镜层36优选安置在第一电介质层13上。所述屏蔽层32优选安置在第二电介质层15上。优选利用半导体或者显示薄膜技术将透镜层36、第一电介质层13以及第二电介质层15和屏蔽层32集成到阴极10上，由此产生阴极结构11。透镜层36与阴极10相隔第一距离48。屏蔽层32与透镜层36相隔第二距离46。屏蔽层32与阳极30相隔第三距离24。
第二距离46与第三距离24的总和优选在第一距离48的距离的大约一倍到两倍范围内。例如，在一个实施例中，第一距离48与第二距离46基本上彼此相等，并且大于第三距离24，这使得阳极30与阴极结构11相分离。透镜开口38和屏蔽开口34的尺寸被选择成使得从电子发射器20发射的电子在阳极30上形成一个小于40纳米的斑点像。所述斑点大小也受与施加到阴极10的电压相关的施加到透镜层36、屏蔽层34以及阳极30的电压的影响。施加到不同层的电压还影响吸引力26。
例如，图3举例说明了为在图2A和2B的场致发射器件上的电子透镜建立的示范性电场42。通过向阴极10、透镜层36、屏蔽32以及阳极30施加不同电压而产生的静电力产生了电场42。通过产生电场42，场致发射器件20成为聚焦电子发射器130。电场42改变由电子发射器20发射的电子束的方向，以便产生聚焦束40，该聚焦束40在阳极30上产生像点44。第一电介质层13和第二电介质层15的材料优选选择为最低限度地影响电场42的材料。第一电介质层13和第二电介质层15可以是相同或者是不同的电介质材料。
电子透镜和发射器优选利用半导体器件技术来制造。本发明的器件可适用于很广范围的半导体器件技术，并且可以用各种半导体材料制造。因为大多数当前可用的半导体器件都是以硅衬底制造的，并且本发明最常遇到的应用也将涉及硅衬底，所以以下描述将讨论在硅衬底上实现的本发明的半导体器件的几个目前的优选实施例。然而，将本发明应用于砷化镓、锗及其它半导体材料也是十分有益的。由此，本发明不意味着仅限于那些以硅半导体材料制造的器件，而是将包括以一个或多个可用的半导体材料以及本领域技术人员可利用的技术制造的那些器件，其中所述可利用的技术诸如在玻璃衬底上使用多晶硅的薄膜-晶体管(TFT)技术。
应注意的是，所述附图不是真实的比例。此外，有源元件的各个部分没有按比例描绘。某些尺寸相对于其它尺寸已经被夸大了，以便提供更清楚的说明以及提供对本发明的理解。
此外，尽管在此举例说明的实施例以二维视图的形式示出，各个区域具有深度以及宽度，但是应该清楚理解，这些区域实际上是三维结构器件的一部分的单纯的说明。由此，当被制造在实际器件时，这些区域将具有包括长度、宽度以及深度的三维维度。此外，虽然通过针对有源器件的优选实施例举例说明了本发明，但是这并不意图指将本发明的范围或者可应用性限制在这些实例上。这不意图指将本发明的有源器件限于举例说明的物理结构。这些结构被包括以便展示本发明目前优选实施例的实用性以及应用。
图4是使用平面发射器21作为电子源的本发明第一实施例的示范性说明。平面发射器21具有经由绝缘体层56与衬底54相分离的平面发射器阴极58，所述衬底优选是硅衬底，不过也可使用其它的导电衬底，所述绝缘体层56是诸如TiOx、SiC或者SiN，仅举几个例子。还存在多个其它绝缘体层材料并且均为本领域技术人员所熟知。发射器电压源62经由接触52与衬底54相连，并且与平面发射器阴极58相连。所施加的电压通常是5-20伏，并且该电势产生穿过绝缘层56的电子隧道。足够数目的隧道电子具有足够的能量来逃逸平面发射器阴极58以产生电子发射50。透镜层36定位在与平面发射器阴极58相隔第一距离48例如约5微米的地方。透镜层36与透镜电压源64相连。施加到透镜层的电压用来在透镜开口38中产生电场42，以便聚焦来自于平面发射器阴极58的电子发射50。例如，优选将透镜层36的电压设置为0伏左右。在透镜层36与阳极30之间、在第二距离处放置屏蔽层32，其中所述阳极30诸如显示器或者介质表面，所述第二距离例如是5微米左右。阳极30设置在屏蔽层32之上、在第三距离24处，所述第三距离例如2微米左右或者更小。如图所示，屏蔽层32和阳极30优选与相同阳极电压源66相连，所述阳极电压源最好处于500伏以上，例如700伏左右。作为选择，屏蔽层32和阳极30可以具有较小的电压差，以说明在制造电路过程中经常遇到的电压降或者其它损耗。此外，通过稍微调节屏蔽层32和阳极30之间的差动电压，可以调好聚焦。通过使屏蔽层32和阳极层30处于基本上相同的电压电势，可使阳极和阴极之间的静电引力的量最小化，以便考虑使阳极30靠近屏蔽层32第三间隔24。
图5是本发明的第二实施例，其中电子发射器是一组一个或多个spindt-tip发射器60，用于产生电子发射50。使用本领域技术人员所知的多个工艺中的任意工艺，在衬底54上创建spindt-tip发射器68，其中所述衬底优选是硅衬底。衬底54具有接触52，以便提供用于设定spindt-tip发射器68、透镜层36、屏蔽层32以及阳极30上的电压的参考点。将spindt-tip发射器68设置为发射器电压62，优选是5-20伏左右。由于spindt-tip的尖角形状，所以提高了电场，而且把电子吸引到尖端处并发射所述电子以便产生电子发射50。透镜层36具有开口38，其中电子发射50经过该开口，并且被聚焦以便在阳极30上形成聚焦束40，优选形成直径为小于40纳米的斑点尺寸，更优选的是形成小于10纳米的斑点尺寸。在该示范性实施例中，开口38优选是7.2微米左右。将透镜层36保持在透镜电压电势64，所述透镜电压电势优选是0伏左右，但是根据为场致发射器件的结构所选择的实际尺寸，可以使用其它值。由于透镜层36、屏蔽层32、阳极30以及spindt-tip发射器60之间在电压电势上的差，在透镜开口38的区域内产生电场42。该电场42重定向并且聚焦所述电子发射50。透镜层36设置在距离spindt发射器68的尖端的第一距离48处。阳极层30保持在阳极电压电势66，优选大于500V并且更优选为700V左右。该阳极电压电势66将电子吸引到阳极30的表面上。为了防止阳极和阴极部件之间的静电吸引，在透镜层36与阳极30之间插入了屏蔽层32。屏蔽层32具有屏蔽开口34，所述屏蔽开口优选具有与透镜开口38相同的几何形状和大小。屏蔽层32与透镜层相隔第二距离46，并且与阳极30层相隔第三距离24。对于一个优选实施例来说，第一距离优选是5微米左右。第二距离优选基本上与第一距离相同，例如是5微米，而第三距离优选是2微米左右或者更小。
图6是在概念上的显示器70中的本发明的第三可替代实施例。所述显示器优选由像素72的阵列组成，这些像素优选进一步以红、蓝、绿的顺序来排列，但是还可以是单色的色彩。像素72在屏幕74上形成。发射器衬底78具有一个或多个电子发射器20，所述电子发射器20显示为矩形形状的平面发射器，并分别被控制以便产生电子发射50。电子发射50利用透镜层36进行聚焦，所述透镜层36优选由诸如铝、金、或其它金属或者半导体薄膜之类的材料的导电层制成。在屏幕74与发射衬底78之间设置透镜层36。通常，将屏幕74保持在大于500伏、例如象700伏这样的电压电势上，以便吸引电子发射50。透镜层36具有透镜开口38，该透镜开口将电子发射50在屏幕74的像素72上聚焦为斑点大小。将透镜层36保持在与发射器表面相关的电压电势上，诸如保持在负20伏的电压上，用于在透镜开口38周围以及内部产生电场，以便创建电子透镜。屏幕74和发射器衬底78以及透镜层36之间的电压电势上的差产生了静电引力，这使得屏幕74被吸引到透镜层36以及发射器衬底78。为了使该引力最小化，在屏幕74与透镜层36之间设置了屏蔽层32。屏蔽层32具有屏蔽开口34，该屏蔽开口34优选具有与透镜开口38相同的几何形状和大小，以便允许电子发射50经过屏蔽层32到达屏幕74。
图7是以集成式显示器件80的形式的本发明第四替代性实施例。集成式显示器件80由阴极10形成，所述阴极10优选是硅衬底，但是作为选择，也可以是其它类型的半导体，或作为选择可以是玻璃衬底。这种材料的多种可能的衬底是本领域技术人员所熟知的。在该示范性设计中，阴极10具有在其上创建的薄膜层28的堆叠。所述薄膜层28的堆叠优选并入spindt-tip发射器68的阵列，或作为选择，并入平面发射器阵列。这里以作为每一像素荧光物质84的单个spindt-tip的形式示出spindt-tip发射器68，但是每一像素荧光物质84可以提供有一个以上的spindt-tip。每个spindt-tip68能够产生电子发射50，该电子发射50利用透镜层36进行聚焦，所述透镜层36嵌入在薄膜层28的堆叠之内，并且设置在屏幕阳极86与阴极10之间。在薄膜层28的堆叠之内还有屏蔽层32，所述屏蔽层32具有与透镜层36基本上相同的尺寸，但是保持在不同的电压电势上，优选保持在与屏幕阳极86的电压电势相同的电压电势上，以便减少对屏幕82起作用的静电引力，屏幕82优选由薄玻璃制成，或者由其它透明衬底制成。将屏蔽层32插入在透镜层36和屏幕阳极86之间。所述屏幕82通过隔开区88与薄膜层28的堆叠隔开，以构成阳极屏蔽间隔距离24。隔开区88可从本领域技术人员所熟知的多个任意材料中选择和制造。优选的，隔开区88还提供空气密封，但是作为选择，可供选择的密封89或者粘合剂可以施用到集成式显示器件80的外围周围。
图8是用于概念上的大容量存储设备90的本发明第五实施例。概念上的大容量存储设备90以优选具有在垂直堆叠中设置的三个衬底的形式来示范性地示出。阴极10具有在一个表面上形成的薄膜层28的堆叠，该表面包括电子发射器20、透镜层36以及屏蔽层32。电子发射器20以及透镜层产生聚焦束40，该聚焦束在介质表面96上产生小的斑点大小，优选小于40纳米，诸如10纳米左右，其中所述介质表面位于设置在阴极10与定片衬底94之间的转片衬底92上。在转片衬底92上的介质表面96优选由相变材料制成，该材料受聚焦束40的能量的影响。通过使用高功率级的聚焦束40并且快速地降低聚焦束40功率级，能够使所述相变材料从结晶状态改变为非晶形状态93。通过使用高功率级的聚焦束40并且慢慢地降低其功率级，能够使所述相变材料从非晶形状态93改变为结晶状态，以便使介质表面有时间来退火到结晶状态。一种示范性的材料是锗碲化物(GeTe)以及基于GeTe的三元合金。另一种示例性的材料是铟硒(InSe)。多个其它相变材料都为本领域技术人员所熟知，并且可以被代替而不脱离本发明的范围以及精神。转片衬底92以及定片衬底94包含电路，该电路用于使转片衬底92能以第一以及优选以第二方向来移动，以便允许单个电子发射器20读写介质表面上的多个位置。为了防止转片衬底92被吸引到阴极10，薄膜层堆叠包括设置在透镜层36与转片衬底92之间的屏蔽层32。
为了从介质表面中读取，较低能量的聚焦束40触击介质的介质表面，导致电子流过介质衬底90，并且读取器电路98检测它们。检测到的电流量取决于由聚焦束40触击的介质表面的状态，例如非晶态的或者是结晶状态。以具有连接到介质表面96的第一接触91以及连接到介质衬底92的第二接触97的形式来显示示范性读取器电路98的操作。在所述衬底内流动的电流由放大器95转换为电压，以便产生读取器输出99。其它读取器电路都是本领域技术人员所熟知的，并且可以被代替而不脱离本发明的范围以及精神。
图9是以示范性集成式大容量存储设备100说明的本发明的第六实施例。所述集成大容量存储设备100包括三个衬底阴极10、转片衬底92以及定片衬底94。转片衬底92在衬底的一部分上具有至少一个介质表面，该介质表面最好能够使用静电电路104以第一和第二方向移动，所述静电电路优选处于步进电动机类型功能中。可移动的介质表面96由弹簧102支撑，优选通过蚀刻该转片衬底来形成。用于制造可移动的介质表面96的多个不同微机械系统(MEM)体系结构为本领域技术人员所熟知。
在定片衬底94和转片衬底92之间的电接触由接触106完成。优选的是，粘合剂密封108将转片衬底92附着在定片衬底94上，并且优选密封内部以便保持在集成式大容量存储设备100内部的真空环境。还利用隔开区88将转片衬底92附着于阴极10上，所述隔开区也优选是空气密封的。作为选择，可以使用可供选择的密封89来替代隔开区88或者和隔开区88一起来将阴极10粘附和/或密封到转片衬底92。
阴极10包括优选使用常规半导体加工工艺来施加的薄膜层28的堆叠。薄膜层28的堆叠包括一组电子发射器20，这里以平面发射器的形式示出，但是还可以使用spindt-tip发射器，所述电子发射器利用透镜层36进行聚焦，所述透镜层36产生电场42，该电场42在介质表面96上使聚焦束40产生优选小于40纳米的斑点大小，并且更优选小于10纳米。透镜层优选具有7.2微米左右的透镜开口。阴极10与转片衬底92之间的空间优选是抽空的，优选小于10-3托以防止从电子发射器20发射的电子同如下气体或者其它粒子相撞，所述气体或其它粒子可以损害电子发射器20。将所述电子发射器20保持在第一电压电势以便优选通过隧道效应技术产生电子。第一电压电势优选小于25伏左右。将透镜层36保持在第二电压电势，优选保持在相对于地的0伏左右，以便产生用于聚焦所述电子的电场42。介质表面96优选保持在第三电势，该第三电势优选大于500伏，例如在700伏左右，以便吸引从电子发射器20发射的电子。介质表面96与透镜36之间在电压电势上的差产生有吸引力的静电力，该力趋向于将转片衬底92的可移动介质表面朝着阴极10的方向拉。静电电动机104必须克服该力，因此可能要求较大的部件。较大的部件将增加功耗并且增加制造成本。为了防止对增加功率的需要，在透镜层36与介质表面96阳极之间、在薄膜层堆叠中添加屏蔽层32，以便使该静电引力最小化。屏蔽层32优选保持在与介质表面大致相同的电压上。所述屏蔽层优选具有与所述透镜层相同的几何形状和大小的开口，以便使对聚焦电子束40的屏蔽层影响最小化，优选到每一电子发射器20的力小于0.03牛顿/厘米2。所述透镜层优选与电子发射器相隔第一距离，优选相隔5微米左右，并且所述屏蔽层与所述透镜层相隔第二距离，所述第二距离优选等于第一距离。通过基本上消除阳极上的介质表面96和阴极10之间的静电力，介质表面96到阴极10表面之间的间隔可以保持为最小距离，诸如小于2微米，以便提供将要使用常规的薄膜溅射技术进行淀积的隔开区88。
图10是电子设备110的示范性框图，所述电子设备诸如是计算机、电视游戏机、因特网设备、终端、MP3播放器或者个人数字助理，仅举数例。所述电子设备110包括微处理器112，诸如Intel奔腾处理器TM或者兼容的处理器，不过还存在其它的处理器并且均为本领域技术人员所熟知。微处理器112与存储器件114相连，所述存储器件114包括计算机可读存储器，其能够保持由微处理器112使用来控制数据和/或输入输出功能的计算机可执行命令。存储器114还可以存储由微处理器112操纵的数据。微处理器112还与存储设备116或与显示设备118或者与它们两者相连。存储设备116和显示设备118包含如早先说明的附图以及文字中举例说明的本发明的实施例，其中所述附图和文字示出了利用本发明的透镜结构进行聚焦以及屏蔽的场致发射器件。
应注意的是，在基本上不脱离本发明的情况下，能够对所公开的实施例作出许多变化以及修改，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。所有这些变化以及修改在此的意图包括在本发明的范围内，本发明的范围如以下的权利要求书所阐明。
权利要求
1.一种用于在阳极(30)上产生聚焦电子束的场致发射器件，包括一个阴极层(10)，具有至少一个电子发射器(20)；一个聚焦透镜(38)，包括，一个设置在阴极层(10)上的透镜层(36)；以及一个插入到透镜层(36)与阳极(30)之间的屏蔽层(32)，其中，减少了透镜层(36)与阳极(30)之间的静电吸引。
2.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，透镜层(36)和屏蔽层(32)之间的距离与屏蔽层(32)和阳极(30)之间的距离的总和，在透镜层(36)和阴极层(10)之间距离的约一倍到两倍之间。
3.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，透镜层与阴极层的距离和屏蔽层与透镜层的距离基本上相等。
4.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，透镜层(36)与阴极层(10)的距离大约为5微米。
5.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，透镜层(36)和屏蔽层(32)包括用于产生聚焦电子束的开口(34，38)，所述开口(34，38)具有基本相同的直径。
6.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，透镜层(36)中的开口(38)的直径大约为7.2微米。
7.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，在阴极层(10)和阳极(30)之间产生的力小于0.03牛顿/厘米2。
8.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，聚焦电子束(40)在阳极(30)上产生小于40纳米的聚焦斑点大小(44)。
9.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，透镜层(36)和屏蔽层(32)具有大于500伏的电压电势差。
10.如权利要求1所述的场致发射器件，其中，屏蔽层(32)和阳极(30)之间的距离等于或者小于2微米左右。
全文摘要
一种用于将电子从阴极(10)聚焦到阳极(30)的电子透镜。所述透镜包括第一导电层(36)，所述第一导电层具有与阴极(10)相隔第一距离(48)的第一开口(38)。所述第一导电层(36)保持在第一电压。所述透镜还包括第二导电层(32)，所述第二导电层具有在与第一导电层(36)相隔第二距离(46)且与阳极(30)相隔第三距离(24)处的第二开口(34)。所述第二导电层(32)保持在基本上等于阳极(30)电压的第二电压。所述第一(38)和第二(34)开口是根据第一电压、第二电压、第一距离(48)、第二距离(46)以及第三距离(24)而选择的。所述开口在阳极(30)上将从阴极(10)发射的电子聚焦为优选小于40纳米的斑点大小。阴极(10)和阳极(30)之间产生的力通过所述透镜结构而最小化。
文档编号H01J3/02GK1515016SQ02811772
公开日2004年7月21日 申请日期2002年6月10日 优先权日2001年6月14日
发明者P·J·本宁, W·R·奈特, M·J·雷甘, P J 本宁, 奈特, 雷甘 申请人:惠普公司