专利名称：场致发射装置、采用该装置的显示器及制造该装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种场致发射装置、一种采用该场致发射装置的显示器以及该场致发射装置的制造方法，特别地，本发明涉及一种具有改进电子束聚焦效应的场致发射装置、一种采用该场致发射装置的显示器以及该场致发射装置的制造方法。
背景技术：
显示装置，通常其主要是信息传输的媒介，其已被典型地用作PC(个人电脑)或TV(电视机)接收机的监视器。这些显示装置主要分为使用高速热电子发射的阴极射线管(CRTs)、和快速发展的平板显示装置。平板显示装置包括液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)、以及场致发射显示装置(FED)。
在场致发射显示装置中，强电场形成在一场致发射器和一栅电极之间，该栅电极以一恒定间隔设置在一阴极上，使得电子从该场致发射器被发射以撞击阳极上的荧光体，从而发射光。该场致发射显示器是一非常薄的显示装置，由于其几厘米薄的总厚度、宽视角、低能耗以及低制造成本，因此吸引了很大的注意力。
场致发射显示装置利用和CRT大体上相同的的物理原理。换句话说，从阴极发射的发射电子被加速以便撞击阳极，因此涂覆在阳极上的荧光被激发从而产生特定颜色的发射光。但是，与CRT不同，场致发射显示装置使用冷阴极材料作为电子源。
图1是普通场致发射显示装置的示意图。参照图1，该场致发射显示装置包括一形成在衬底10上的阴极12。而且，作为电子提取电极的一栅电极16形成在一绝缘层14上。一场致发射器19设置在一孔内，阴极12的一部分通过该孔被暴露出来。
但是，在具有上述结构的场致发射显示装置中，如果不控制电子束的轨迹，期望的颜色将不会精确地显示在预定的像素处。因此，存在一电子束轨迹控制技术的需要，其能使由场致发射器19发射的电子精确地传送到涂覆有荧光材料的阳极上的一预定像素处。
图2示出了具有一聚焦栅电极的一电子源的例子。
参照图2，一第二绝缘层27被附加地沉积在栅电极26上并且一用于控制电子束轨迹的聚焦栅电极28形成在该第二绝缘层上。在图2中，附图标记20、22、24和29分别表示衬底、阴极、第一绝缘层和场致发射器。
图3示出了从具有聚焦栅电极的FED发射器发射的电子束轨迹相对应的计算机模拟结果。
参照图3，过焦电子偏离一目标荧光层区域并将激发另一区域的荧光层，这将导致颜色纯度的恶化。如图4所示，这种不合乎需要的结果是由作为电子源的一碳纳米管(CNT)的不规则凸出方向所造成的。
为了避免上述担忧，美国专利US5920151公开了一种具有埋入式聚焦结构的场致发射显示(FED)装置，但是，其需要一除气工序，该除气工序从形成在聚焦栅电极上的有机材料(即聚酰亚胺)处排出挥发性气体，从而使得该密闭的FED难以应用于大屏幕显示场。
发明内容
本发明提供了一种具有改进电子束聚焦效应的场致发射装置、一种采用该场致发射装置的显示器以及一种制造该场致发射装置的方法。
本发明的一方面，提供了一种场致发射装置，其具有一玻璃衬底，一形成在该玻璃衬底上的发射电极，一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器，以及一形成在该CNT发射器周围的栅叠层，栅叠层从该CNT发射器汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置。其中该栅叠层包括一掩模层，其覆盖设置在该CNT发射器周围的发射电极；一栅绝缘层和一栅电极，它们顺序形成在该掩模层上；一在栅电极上的聚焦栅绝缘层，其具有两个面对CNT发射器的倾斜面；以及一聚焦栅电极，其涂覆在该聚焦栅绝缘层上。
本发明的另一发面，进一步提供了一种场致发射显示装置，其具有一玻璃衬底，一形成在该玻璃衬底上的发射电极，一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器，一形成在该CNT发射器周围的栅叠层，该栅叠层从该CNT发射器汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置，一前面板，其形成在该栅叠层的上方并且信息显示在该前面板上，以及一荧光层，其涂覆在面对CNT发射器的前面板表面上，其中该栅叠层包括一掩模层，其覆盖设置在CNT发射器周围的发射电极；一栅绝缘层和一栅电极，其顺序形成在该掩模层上；一在栅电极上的聚焦栅绝缘层，其具有两个面对CNT发射器的倾斜面；以及一聚焦栅电极，其涂覆在该聚焦栅绝缘层上。
本发明的又一方面，进一步提供了一种制造场致发射装置的方法，该场致发射装置具有一玻璃衬底，一形成在该玻璃衬底上的透明电极，一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器，以及一形成在该CNT发射器周围的栅叠层，其从该CNT发射器汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置，其中形成所述栅叠层包括(1)在玻璃衬底上形成一掩模层以便通过一通孔部分地露出该透明电极；(2)在该掩模层上形成一栅绝缘层以填充通孔；(3)在所述通孔周围的栅绝缘层上形成一栅电极；(4)在所述栅电极和栅绝缘层上形成一聚焦栅绝缘层；(5)在所述通孔周围的聚焦栅绝缘层上形成一井；(6)在所述通孔周围的聚焦栅绝缘层上形成一聚焦栅电极；以及(7)移除所述栅电极内的聚焦栅绝缘层和栅绝缘层。
通过参照附图并详细描述优选实施例，本发明的上述方面和优点将变得更加明显，在附图中图1是普通场致发射显示装置(FED)的断面示意图；图2是具有一聚焦栅电极的普通FED的断面示意图；图3示出了与从具有聚焦栅电极的FED发射器发射的电子束轨迹相应的计算机模拟结果；图4是显示普通CNT发射器的扫描电子显微(SEM)照片；图5是根据本发明一实施例的场致发射显示装置的部分断面示意图；图6-14是堆叠及蚀刻应用到形成一栅绝缘层的工艺中的氧化层的顺序步骤的断面示意图，该栅绝缘层被包括在图5所示的场致发射显示装置的栅叠层中；图15是取决于含在一聚焦栅绝缘层内的硅烷(SiH4)流速的蚀刻速率的图表，该栅绝缘层被包括在图5所示的场致发射显示装置的栅叠层中；
图16是取决于含在一聚焦栅绝缘层内的硅烷(SiH4)流速的沉积速率的图表，该栅绝缘层被包括在图5所示的场致发射显示装置的栅叠层中；图17是与图6-14所示堆叠和蚀刻氧化层的曝光方法不同的光致抗蚀剂层曝光方法的断面示意图；图18-30是在制造图5所示场致发射显示装置的方法中形成一栅叠层和一碳纳米管发射器的顺序步骤的断面示意图；图31和32是根据本发明实施例所制造的场致发射装置的SEM照片；以及图33和34示出了与从根据本发明的FED发射器发射的电子束轨迹相对应的计算机模拟结果。
具体实施例方式
根据本发明的一场致发射装置、采用该装置的显示器以及制造该场致发射装置的方法将参照附图对其作更加完整地描述，这些附图示出了本发明的优选实施例。在附图中，为清楚起见，层、区域等的厚度都被扩大了。
图5是根据本发明一实施例的场致发射显示装置的部分断面图。
参照图5，一发射电极32形成在一玻璃衬底30上。该发射电极32优选地是一由氧化铟锡(ITO)制成的透明电极。一部分地覆盖该发射电极32的栅叠层S1形成在玻璃衬底30上。一接触孔44形成在栅叠层S1之间以暴露该发射电极32。一CNT发射器46形成在由接触孔44所暴露的发射电极32上。电子从该CNT发射器46处发射出来。该CNT发射器46相对于栅叠层S1处于非接触状态。该栅叠层S1部分地覆盖透明电极32并包括一第一掩模层34，该第一掩模层用作背面曝光掩模，这在以后将被描述。第一掩模层34与CNT发射器46间隔开。在第一掩模层34上顺序叠置有一栅绝缘层36、一栅电极38、一聚焦栅绝缘层40以及一聚焦栅电极42。如图5所示，各个叠层36、38、40和42向上逐渐缩小。这样，栅叠层S1的侧面成形为阶梯状倾斜表面。
在图5所示的制造CNT FED的过程中，栅叠层S1的各个元件通过使用紫外线的背面曝光方法被构图，这将在以后进行描述。因此，从光学特性角度来说，第一掩模层34优选地是对于可见光是透明的而相对于紫外光则是不透明的材料层。例如，一非晶硅层可被用作第一掩模层34。
为了在栅电极38和透明电极32之间建立起电绝缘，设置了栅绝缘层36。栅绝缘层36由一绝缘材料(例如二氧化硅(SiO2))制成，其厚度通常在约5-10μm(微米)的范围。栅绝缘层36的厚度可根据形成方法和所使用的材料而变化。
栅电极38优选地由约0.25μm厚的铬形成。栅电极38可由具有不同电导率的材料制成。在这种情形下，栅电极38的厚度可以不是0.25μm。
聚焦栅绝缘层40使栅电极38与聚焦栅电极42电绝缘。两个倾斜面40a和40c形成在聚焦栅绝缘层40的一平面上，该平面面对CNT发射器46。换句话说，在该平面上形成一连接到栅电极38的第一倾斜面40a、一连接到该第一倾斜面40a的水平部分40b、以及一从该水平部分40b向上倾斜的第二倾斜面40c。第一倾斜面40a的倾斜角优选地大于第二倾斜面40c的倾斜角。而且，倾斜面40a和40c优选地以凹面形成。水平部分40b可被连接到第二倾斜面40c，从而形成一倾斜平面。
聚焦栅绝缘层42可以是氧化硅(SiOx)，其厚度(T)不小于2μm，优选地为3-15μm。这里，下标值“x”优选地小于2(x＜2)。
聚焦栅电极42优选地为一具有一预定厚度的铬电极，例如大约0.25μm，其从聚焦栅绝缘层40的水平部分40b处向上形成。聚焦栅电极42可由具有电导率的不同材料制成。在这种情形下，该电极的厚度可以不是0.25μm。
栅电极38用于从CNT发射器46处提取电子束。因此，一预定的AC(交流)栅电压Vg，例如+80V，可被施加给栅电极38。
而且，聚焦栅电极42聚集从CNT发射器46处发射的电子束以便到达荧光层54的一给定位置。为此，具有与栅电压Vg相同极性且其绝对值较低的聚焦栅电压Vfg，例如近似-10V，被施加给聚焦栅电极42。
参照图5，一前面板50设置在相距栅叠层S1的聚焦栅电极42向上的一预定距离D(例如1.1mm)处。各种类型的信息显示在该前面板50上。一阳极52形成在面对栅叠层S1的前面板50的底表面上，而一荧光层54形成在该阳极52的一部分上，并且为了防止光串扰，一黑矩阵56形成在该阳极的其余部分上。该荧光层54具有通过电子束激发以发射均匀分布的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的光55的荧光体。
在图5中，为简洁起见，设置在前面板50和栅叠层S1之间的隔板未显示。
下面将描述一种根据本发明一实施例的CNT FED的制造方法。特别地，形成栅叠层S1也将随后描述。
首先，将参照附图6-14详细描述叠置和蚀刻应用于形成包括在栅叠层S1中的一栅绝缘层36和/或一聚焦栅绝缘层40的工艺中的材料层的步骤。
参照图6，一第一电极82形成在一衬底80上。该衬底80可对应于图2中所示的CNT FED(根据本发明其作为一FED)的玻璃衬底30。该第一电极82对应于根据本发明的FED的一ITO透明电极32。
一第二掩模层84形成在该第一电极82上。随后，一通孔86形成在一第二掩模层84上，通过该通孔露出第一电极82。第二掩模层84由一种对可见光透明而对UV(紫外)光不透明的材料层形成，例如一非晶硅层。因此，第二掩模层84对应于根据本发明FED的第一掩模层34。
参照图7，一绝缘层88通过使用二氧化硅(SiO2)以一预定厚度(t)形成在第二掩模层84上，其用于填充通孔86。这里，绝缘层88形成的厚度为2μm或更大，优选地为3-15μm，更优选地为6-15μm。该绝缘层88可使用RF并通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术而形成。但是，使用的技术可根据绝缘层88的厚度而不同。例如，当绝缘层88形成的厚度在上述厚度范围内的相对较薄处时，可以使用溅射法。当绝缘层88形成的厚度在上述厚度范围内的相对较厚处时，可以使用电镀法或热蒸发法。
通过PECVD技术使用氧化硅(SiOx)形成绝缘层88的详细工艺条件将在下文作描述。
在形成氧化硅(SiOx)的过程中，衬底80维持在大约250℃-450℃的温度范围，优选地，在约340℃。而且，射频功率被维持在100-300W的范围内，优选地为约160W。反应室的压力被维持在600-1200mTorr的范围，优选地为约900mTorr。作为源气体的硅烷(SiH4)的流速优选被维持使得沉积速率大于400nm/min的水平。例如，硅烷的流速被维持在50-700sccm，优选地为约300sccm，这远大于形成普通二氧化硅(SiO2)时的流速，即约15sccm。另一源气体硝酸(N2O)的流速优选地为700-4500sccm的范围，更优选地为1000-3000sccm。
上面所限定的硅烷流速也可被应用于通过PECVD技术而蚀刻氧化硅(SiOx)的工艺。在该情形下，如图15所示，在以上所限定的硅烷流速范围内，氧化硅(SiOx)的蚀刻速率远大于传统情形的速率C1。在蚀刻过程中，硅烷流速优选地维持在使氧化硅(SiOx)的蚀刻速率大于100nm/min的水平。
当氧化硅(SiOx)在上述工艺条件下形成时，其形成的厚度可在上述厚度范围之内。于是，可获得比现有技术更好的阶梯覆盖率。如图16所示，根据本发明的沉积速率(/min)远大于现有技术的沉积速率C。
参照图8，一第二电极90形成在绝缘层88上。该第二电极90可以是一铬电极。第二电极90可与包括在根据本发明FED的栅叠层S1内的聚焦栅电极42相对应。一覆盖第二电极90的第一光致抗蚀剂层92形成在绝缘层88上。第一光致抗蚀剂层92优选地由一正性光致抗蚀剂层形成。形成该第一光致抗蚀剂层92之后，UV光向上照射至衬底80，其为背面曝光。由于掩模层84的UV遮蔽特性，第二掩模层84除通孔86之外的区域在背面曝光过程中不会曝光在UV光下。贯穿通孔86照射的UV光穿过绝缘层88，以及与第一光致抗蚀剂层92的通孔86相对应的一区域92a(在这之后，其标记为一曝光区)被暴露在UV光之下。在此之后，进行一显影工艺。第一光致抗蚀剂层92的曝光区92a在显影工艺中被移除。随后，进行一预定的烘烤工艺。
图9示出了经过显影工艺和烘烤工艺后得到的结果产品。如图9所示，绝缘层88通过移除曝光区92a而形成的一部分露出。
参照图10，使用部分地暴露绝缘层88的第一光致抗蚀剂层92作为一蚀刻掩模，初步蚀刻绝缘层88。初步蚀刻是一湿蚀刻工艺，其使用一预定的蚀刻剂并进行一段预定的时间。通过初步蚀刻，具有一预定深度的第一凹槽G1形成在该绝缘层88的露出部分。绝缘层88的第一凹槽G1形成处的部分的厚度t1小于未受初步蚀刻影响的该绝缘层88部分的厚度t。由于湿蚀刻的各向同性特征，第一凹槽G1延伸到第一光致抗蚀剂层92的一下部。因此，在第一光致抗蚀剂层92下面形成第一底切93。在初步蚀刻之后，该第一光致抗蚀剂层92被移除。
参照图11，在移除第一光致抗蚀剂层92之后，一覆盖第二电极90的第二光致抗蚀剂层96形成在绝缘层88上，该绝缘层中形成有第一凹槽G1。该第二光致抗蚀剂层96与第一光致抗蚀剂层92一样由一正性光致抗蚀剂层形成。在形成第二光致抗蚀剂层96之后，进行二次背面曝光。在该二次背面曝光过程中，与孔86对应的第二光致抗蚀剂层96的区域96a被曝光。在此之后，进行一显影工艺以便移除该曝光区96a，随后烘烤所得到的结构。
图12示出了烘烤第二光致抗蚀剂层96后产生的作为结果的结构。通过移除第二光致抗蚀剂层96的曝光区96a之后所产生的部分，部分地暴露第一凹槽G1。在该状态下，具有第一凹槽G1的绝缘层88通过使用第二光致抗蚀剂层96作为一蚀刻掩模而被二次蚀刻。二次蚀刻是一使用一预定蚀刻剂的湿蚀刻工艺。如图13所示，二次蚀刻进行直到第一电极82暴露出来为止。在二次蚀刻过程中，通孔98形成在绝缘层88内，第一电极82的一预定区域通过该通孔被暴露出来。由于湿蚀刻，通孔98延伸到第二光致抗蚀剂层96的下部。结果，一第二底切100形成在该第二光致抗蚀剂层96之下。在二次蚀刻之后，第二光致抗蚀剂层96被灰化并被剥离而除去。随后，进行一预定的清洗步骤，进而进行干燥处理。
图14示出了在清洗和干燥后得到的产品。参照图14，暴露第一电极82的通孔98形成在绝缘层88中。
可选择地，代替背面曝光，正面曝光也可被用于蚀刻绝缘层88，也即，如图17所示，UV光可向下照射到光致抗蚀剂层。
详细的，参照图17，一掩模M放置在与第一光致抗蚀剂层92相隔一给定间隙的位置上，该掩模M仅在与孔86相对应的位置处具有一透射孔而屏蔽其余区域。接着，光线102向下照射入掩模M。一些照射入掩模M的光线102穿透形成在掩模M上的透射孔TA而照射入第一光致抗蚀剂层92。因此，第一光致抗蚀剂层92的预定区域92a被曝光。随后，掩模M被移除。显影、清洗和烘烤第一光致抗蚀剂层92的过程以及使用第一光致抗蚀剂层92作为一蚀刻掩模进行湿蚀刻都与上文所述相同。
一种制造图5所示的CNT FED的方法将在下文描述，其中应用了绝缘层88的上述沉积和蚀刻工艺。
参照图18，一透明电极32形成在一玻璃衬底30上。该透明电极32优选地为一ITO电极，但是其它等效电极也可以被使用。用于背面曝光的一第一掩模层34形成在玻璃衬底30上，其覆盖住透明电极32。第一掩模层34优选地为一相应于可见光可透过而相应于UV光不透过的材料层。例如，一非晶硅层可被用作第一掩模层34。一第一通孔h1形成在该第一掩模34上，透明电极32通过该通孔被部分地暴露。
参照图19，一填充第一通孔h1的栅绝缘层36形成在第一掩模层34上。该栅绝缘层36由二氧化硅形成，其厚度为约1-5μm。
参照图20，一绝缘层38形成在栅绝缘层36上。该栅电极38可为一铬电极。这里，栅电极38形成的厚度为约0.25μm。栅电极38被构图以在其中形成一第二通孔h2。填充第一通孔h1的该栅绝缘层36的至少一部分通过第二通孔h2被露出。该第二通孔h2的直径大于第一通孔h1的直径。
参照图21，一填充第二通孔h2的聚焦栅绝缘层40形成在栅电极38上。聚焦栅绝缘层40可以通过图6-14所示的形成绝缘层88相同的方法而形成。因此，聚焦栅绝缘层40可形成为不小于2μm的厚度，优选地为3-15μm，更优选地是6-15μm。
再参照图21，第一光致抗蚀剂层P1涂覆在聚焦栅绝缘层40上，并随后被构图以形成与第一通孔h1和第二通孔h2相对应并且其直径大于第二通孔h2直径的第三通孔h3。
参照图22，使用图案化的第一光致抗蚀剂层P1作为一掩模，用一预定蚀刻剂将聚焦栅绝缘层40湿蚀刻至一预定深度，以便形成一井(W)。随后，第一光致抗蚀剂层P1被移除。这里，一第二倾斜面40c形成在该井W的一侧，与图5所示的水平部分40b相应的部分形成在该井W的底面。
参照图23，一聚焦栅电极42形成在聚焦栅绝缘层40上。该聚焦栅电极42可以为一铬电极。
再次参照图23，一填充井W的第二光致抗蚀剂层P2涂覆在聚焦栅电极42上。随后，UV光照射到玻璃衬底30的一底表面上，其被称为背面曝光。该UV光经由透明电极32、第一通孔h1、栅绝缘层36、以及聚焦栅绝缘层40而入射到第二光致抗蚀剂层P2。为了背面曝光，入射到除第一通孔h1外的部分上的UV光被第一掩模层34屏蔽。于是，只有位于第一通孔h1上方的第二光致抗蚀剂层P2部分被暴露在UV之下。如图23所示，这里进行过度蚀刻以使得第二光致抗蚀剂层P2的曝光区P2a比第二通孔h2更宽。下一步，曝光区P2a通过显影工艺被移除。聚焦栅电极42通过由移除曝光区P2a所产生的部分而部分地露出。随后，该聚焦栅电极42的暴露部分通过使用第二光致抗蚀剂层P2作为一蚀刻掩模而进行湿蚀刻。
图24是示出通过湿蚀刻经由第二光致抗蚀剂层P2来移除聚焦栅电极42的曝光区并随后移除第二光致抗蚀剂层P2之后的状态的断面图。
参照图24，一第四通孔h4形成在移除聚焦栅电极42的曝光区之后所产生的部分上，并且该聚焦栅电极42形成在聚焦栅绝缘层40的第二倾斜面40c和水平部分40b上。
图25和26示出了部分地移除经由第四通孔h4而露出的聚焦栅绝缘层40的过程。该步骤与图23和24所示的移除聚焦栅电极42的步骤相类似。也即，第四通孔h4和聚焦栅电极42被聚焦栅绝缘层40上的一第三光致抗蚀剂层P3覆盖，该第三光致抗蚀剂层P3与第二光致抗蚀剂层P2相同，并随后进行背面曝光以形成一曝光区P3a，随后，该曝光区P3a通过显影工艺被移除。
随后，使用曝光区P3a作为一掩模，聚焦栅绝缘层40通过湿蚀刻而被部分地移除，从而形成一凹槽58以便暴露栅绝缘层36(见图26)。此时，如图5所示的第一倾斜面40a形成了。
参照图27，覆盖凹槽58的一第四光致抗蚀剂层P4涂覆在露出栅绝缘层36上并背面曝光，以及随后进行显影以移除一曝光区P4a，从而构图该第四光致抗蚀剂层P4。
随后，栅绝缘层36通过湿蚀刻而被构图。图28示出了在移除第四光致抗蚀剂层P4后所产生的结果产品。随后，一孔60形成在包括第一掩模层34、栅绝缘层36、栅电极38、聚焦栅绝缘层40以及聚焦栅电极42的栅叠层S1上，至少透明电极32通过孔60露出。孔60与图5所示的孔44对应。
如图29所示，一包括负性感光材料的CNT浆料45涂覆在经由孔60而露出的透明电板32上，该感光CNT浆料45经受背面曝光。随后，进行显影及烘烤步骤，从而在发射电极32上形成一CNT发射器46，如图30所示。
形成CNT FED的后续步骤与传统工艺相同。
图31和32是根据本发明实施例而制造的场致发射装置的SEM照片。
参照图31和32，从该断面看去，一聚焦栅绝缘体结构包括一第一倾斜部分40a、一第二水平部分40b和一第二倾斜部分40c。
图33和34示出了关于从根据本发明的FED发射器发射的电子束轨迹的计算机模拟结果。
参照图33和34，从CNT发射器发射的电子以一方向性朝向面对CNT发射器的一荧光层迁移。
如上文所述，在根据本发明的CNT FED中，由于聚焦栅电极形成在聚焦栅绝缘层的一倾斜面上，以一宽角度发散的电子束可被有效地聚焦，从而实现高色彩纯度。
在制造工艺方面，限定一透明电极区域的一掩模层被形成在一透明电极和一栅绝缘层之间，在该透明电极区域内将形成一CNT发射器，并且UV光从该透明电极的底部向上照射，从而构图被涂覆在将要形成CNT发射器的该区域上的一光致抗蚀剂层。由于光致抗蚀剂层的一将被曝光区域由掩模层所限定，则用于限定光致抗蚀剂层的将被曝光区域的单独掩模不再被需要。也即，光致抗蚀剂层的将被曝光区域通过掩模层的自对准方式来确定。因此，制造工艺可被简化。而且，由于没有必要形成一单独掩模，该CNT FED的制造成本也可被降低。另外，通过使用常规的半导体技术而不需要单独的特定设备，可以制造大面积的CNT FED。
已经参照本发明的优选实施例对其作出了详细说明和描述，但是本领域普通技术人员可以理解，在不偏离本发明由所附权利要求及其等同物限定的精神和范围的前提下，本发明可作出各种形式及细节的改变。
权利要求
1.一种场致发射装置，其具有一玻璃衬底、一形成在该玻璃衬底上的发射电极、一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器、以及一形成在该CNT发射器周围的栅叠层，该栅叠层从该CNT发射器汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置，其中该栅叠层包括一掩模层，其覆盖设置在该CNT发射器周围的发射电极；顺序形成在该掩模层上的一栅绝缘层和一栅电极；一在该栅电极上的聚焦栅绝缘层，其具有面对CNT发射器的两个倾斜面；以及一聚焦栅电极，其涂覆在该聚焦栅绝缘层上。
2.如权利要求1所述的场致发射装置，其中该聚焦栅绝缘层包括一连接到该栅电极的第一倾斜面、和一从该第一倾斜面向上倾斜的第二倾斜面，并且该第一倾斜面的倾斜角大于该第二倾斜面的倾斜角。
3.如权利要求2所述的场致发射装置，其中所述聚焦栅电极是从该第二倾斜面向上形成的。
4.如权利要求2所述的场致发射装置，其中该聚焦栅绝缘层进一步包括一在第一倾斜面和第二倾斜面之间的、具有一预定长度的水平部分。
5.如权利要求4所述的场致发射装置，其中所述聚焦栅电极是从所述水平部分向上形成的。
6.如权利要求2所述的场致发射装置，其中所述倾斜面是以凹面形成的。
7.如权利要求1所述的场致发射装置，其中所述发射电极为一透明电极，并且所述掩模层为一非晶硅层。
8.一种场致发射显示装置，其具有一玻璃衬底、一形成在该玻璃衬底上的发射电极、一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器、一形成在该CNT发射器周围的栅叠层、一形成在该栅叠层的上方并且信息显示在其上的前面板、以及一涂覆在该前面板面对该CNT发射器的表面上的荧光层，该栅叠层从该CNT发射器汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置，其中该栅叠层包括一掩模层，其覆盖设置在该CNT发射器周围的所述发射电极；顺序形成在该掩模层上的一栅绝缘层和一栅电极；一在该栅电极上的聚焦栅绝缘层，其具有面对该CNT发射器的两个倾斜面；以及一聚焦栅电极，其涂覆在该聚焦栅绝缘层上。
9.如权利要求8所述的场致发射显示装置，所述聚焦栅绝缘层包括一连接到该栅电极的第一倾斜面、和一从该第一倾斜面向上倾斜的第二倾斜面，并且该第一倾斜面的倾斜角大于该第二倾斜面的倾斜角。
10.如权利要求9所述的场致发射显示装置，其中所述聚焦栅电极是从所述第二倾斜面向上形成的。
11.如权利要求9所述的场致发射显示装置，其中所述聚焦栅绝缘层进一步包括一在第一倾斜面和第二倾斜面之间的、具有一预定长度的水平部分。
12.如权利要求11所述的场致发射显示装置，其中所述聚焦栅电极是从所述水平部分向上形成的。
13.如权利要求9所述的场致发射显示装置，其中所述倾斜面是以凹面形成的。
14.如权利要求8所述的场致发射显示装置，其中所述发射电极为一透明电极，并且所述掩模层为一非晶硅层。
15.一种制造场致发射装置的方法，该场致发射装置具有一玻璃衬底、一形成在该玻璃衬底上的透明电极、一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器、以及一形成在该CNT发射器周围的栅叠层，所述栅叠层从该CNT发射器汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置，其中形成该栅叠层包括(1)在所述玻璃衬底上形成一掩模层以便经由一通孔部分地露出该透明电极；(2)在该掩模层上形成一填充所述通孔的栅绝缘层；(3)在所述通孔周围的所述栅绝缘层上形成一栅电极；(4)在所述栅电极和所述栅绝缘层上形成一聚焦栅绝缘层；(5)在所述通孔周围的所述聚焦栅绝缘层上形成一井；(6)在所述通孔周围的所述聚焦栅绝缘层上形成一聚焦栅电极；以及
16.如权利要求15所述的方法，其中形成所述井包括在所述聚焦栅绝缘层上沉积一光致抗蚀剂层；曝光形成在所述通孔上的所述光致抗蚀剂层；移除该光致抗蚀剂层的曝光部分；使用具有从此移除的曝光部分的光致抗蚀剂层作为一蚀刻掩模，通过湿蚀刻所述聚焦栅绝缘层而形成一具有预定深度的井；以及移除该光致抗蚀剂层。
17.如权利要求16所述的方法，其中形成所述聚焦栅电极包括在所述井上形成所述聚焦栅电极；将一光致抗蚀剂层涂覆到所述聚焦栅电极上；曝光形成在所述通孔上的所述光致抗蚀剂层；移除所述光致抗蚀剂层的曝光部分；使用曝光部分已被移除的所述光致抗蚀剂层作为一蚀刻掩模来湿蚀刻所述聚焦栅电极；以及移除所述光致抗蚀剂层。
18.如权利要求17所述的方法，其中移除所述聚焦栅绝缘层包括将一光致抗蚀剂层涂覆到所述聚焦栅电极以及该聚焦栅电极内的聚焦栅绝缘层上；曝光形成在所述聚焦栅电极内的所述光致抗蚀剂层；移除所述光致抗蚀剂层的曝光部分；使用曝光部分已被移除的所述光致抗蚀剂层作为一蚀刻掩模来湿蚀刻所述聚焦栅绝缘层；以及移除所述光致抗蚀剂层。
19.如权利要求18所述的方法，其中移除所述栅绝缘层包括将一光致抗蚀剂层涂覆到一移除所述栅电极内的所述聚焦栅绝缘层后而得到的结构上；曝光形成在所述通孔上的所述光致抗蚀剂层；移除所述光致抗蚀剂层的曝光部分；使用所述光致抗蚀剂层作为一蚀刻掩模来湿蚀刻曝光部分已被移除的所述栅绝缘层；以及移除所述光致抗蚀剂层。
20.如权利要求15所述的方法，进一步包括形成栅叠层后在电极经由通孔而露出的区域上形成CNT发射器。
21.如权利要求20所述的方法，其中形成所述CNT发射器包括将包含一负性感光材料并覆盖所述通孔的CNT浆料涂覆到移除所述聚焦栅绝缘层和所述栅绝缘层之后所产生的结构上；曝光该通孔上的所述CNT浆料；以及移除除了所述已曝光CNT浆料之外的CNT浆料。
22.如权利要求21所述的方法，其中在曝光所述CNT浆料时，该CNT浆料通过从所述玻璃衬底的底面照射UV光而被曝光。
23.如权利要求16所述的方法，其中在曝光所述光致抗蚀剂层时，该光致抗蚀剂层通过从所述玻璃衬底的底面照射UV光而被曝光。
24.如权利要求17所述的方法，其中在曝光所述光致抗蚀剂层时，该光致抗蚀剂层通过从所述玻璃衬底的底面照射UV光而被曝光。
25.如权利要求18所述的方法，其中在曝光所述光致抗蚀剂层时，该光致抗蚀剂层通过从所述玻璃衬底的底面照射UV光而被曝光。
26.如权利要求19所述的方法，其中在曝光所述光致抗蚀剂层时，该光致抗蚀剂层通过从所述玻璃衬底的底面照射UV光而被曝光。
全文摘要
提供了一种具有改进电子束聚焦效应的场致发射装置、一种采用该场致发射装置的显示器以及一种制造该场致发射装置的方法。该场致发射装置包括一玻璃衬底，一形成在该玻璃衬底上的发射电极，一形成在该发射电极上的碳纳米管(CNT)发射器，一形成在该CNT发射器周围的栅叠层，该栅叠层从该CNT发射器处汲取电子束并将所汲取的电子束聚焦到一给定位置。该栅叠层包括一掩模层，其覆盖设置在该CNT发射器周围的发射电极；一栅绝缘层和一栅电极，它们顺序形成在该掩模层上；一在栅电极上的聚焦栅绝缘层，其具有两个面对CNT发射器的倾斜面；以及一聚焦栅电极，其涂覆在该聚焦栅绝缘层上。
文档编号H01J3/02GK1627469SQ20041009263
公开日2005年6月15日 申请日期2004年11月16日 优先权日2003年12月12日
发明者崔浚熙, 安德烈·朱尔卡尼夫 申请人:三星Sdi株式会社