JPH08507643A - エミッタ先端構造体及び該エミッタ先端構造体を備える電界放出装置並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 垂直型電界エミッタ構造体（１１６）およびその構造体を利用する平坦なパネルディスプレイ（１２３）のような電界放出装置である。下方層の一部を化学的にまたはその他の方法で改質することにより形成された下方の抵抗器または導体構造体（３２５）に接続する導電性コラムを有するエミッタまたはゲート付きエミッタ（３２８）を備える自己整合式ゲートおよびエミッタの製造方法が仮想のコラム電界エミッタ構造体（３２１）と共に記載されている。本発明のディスプレイは低イオン電圧および高加速電圧を有する電界放出構造体を利用し、これにより、高輝度、小さい画素寸法、低廉な製造コスト、均一な輝度および高エネルギー効率を実現することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 エミッタ先端構造体および該エミッタ先端構造体を備える 電界放出装置並びにその製造方法 技術分野 本発明は電界放出ベースのフラット・パネル・ディスプレイを含む、電界放出 構造体および装置と、かかる構造体および装置を製造する方法およびその使用方 法に関する。 関連技術の説明 電界放出構造体および装置の技術において、マイクロ電子放出素子、または複 数のそのような要素（アレイ）を使用して、放出素子の表面から電子束が放出さ れる。エミッタ表面は、「先端」と呼ばれ、特に電子の効果的な放出が促進され るような形状にされ、例えば円錐形、ピラミッド形、またはリッジ形の表面形状 を有することができ、あるいは低活性材料の平坦なエミッタ表面で先端を構成す ることもできる。 電界放出構造体は、（i）電子銃、（ii）放出された電子が選択的に当るフォ トルミネセント材料と、それに組合された電界エミッタ構造体とを備えるディス プレイ装置、および（iii）関連する制御電極に結合されたエミッタ先端の組立 体を備える真空集積回路を含め、マイクロエレクトロニクス応用分野にて幅広い 可能性および実用性を有する。 製作時には電界放出先端は、エミッタ電極に電気的に接触しかつ抽出電極から 離隔された位置関係を保ち、その結果、電子放出ギャップを形成するように構成 されることを特徴とする。エミッタ電極と抽出電極の間に電圧が印加された場合 、電界放出先端は電子束を放出する。先端または先端・アレイは、シリコンやそ の他の半導体材料など適当な基板上に形成することができ、実用的なマイクロ電 子装置を製作するための周知のプレーナ技術によって基板上、および／または基 板の内部に、関連する電極を形成することができる。 水平電界エミッタ・タイプおよび垂直電界エミッタ・タイプが当技術分野で公 知であり、基板に対する電子ビーム放出の方向によって、配向の型式が決定され る。水平電界エミッタは、水平に構成されたエミッタ（先端）および電極を使用 して、（水平に整列させた）基板に平行な電子ビーム放出を発生させる。これに 対して、垂直電界エミッタは垂直に構成されたエミッタおよび電極を使用して、 基板に垂直な電子ビーム放出を発生させる。 米国特許第4,728,851号および米国特許第4,827,177号は、例示的な水平電界放 出構造を開示している。 米国特許第5,053,673号は、縦長の並列陰極材料層を基板上に形成し、その後 、陰極材料層が第１の基板と第２の基板の間にブロック・マトリックス状に挟ま れるように第２の基板を取付けることによって、垂直電界放出構造体を形成する ことを教示している。陰極材料層は、そのようなタイプのブロック・マトリック ス状に挟まれた電気絶縁材料層で包むこともできる。このブロックは次いで、少 くとも１つの面上に露出された陰極材料を有する素子を形成するように区画され る。陰極材料を絶縁材料で包む実施例では、陰極材料が絶縁体ケーシングの上方 で突起するように、スライスされた部材を加工することができる。次いで、何れ の実施例の露出された陰極材料も、エミッタ先端として形成される（マイクロ先 端・陰極）。 米国特許第3,665,241号は、円錐形またはピラミッド形の先端など「針状」の 素子が基板（通常、導電性基板または半導体基板）上に形成された垂直電界放出 陰極／電界イオナイザを記載している。この先端・アレイの上方に、スクリーン やメッシュなど有孔電極部材が、その開口部が関連する先端素子に垂直に整列す るように構成される。この発明で開示された一実施例では、針状素子は円筒形の 下部台座部と、上部円錐形末端とを備え、台座部は有孔電極または上部円錐形末 端よりも高い抵抗率を有し、円錐形の先端電極と有孔電極部材の間に絶縁体を構 成することができる。この特許の構造は、有孔部材（対向電極として所定の位置 に残すことも、あるいは他の有孔部材と交換することもできる）を介して金属を 析出させて規則的な金属ポイント列を生じさせることにより形成することができ る。 1992年３月４日に出願され、「垂直マイクロエレクトロニックス電界放出装置 およびその製造方法（Field Emission Devices and Methods of Making Same） 」と題し、引用によって開示が本明細書に組み込まれた、関連米国特許願第07/8 46281号は、コラムが導電頂部と抵抗性底部とを含み、水平基板から上向きに垂 直に延びる、垂直コラム・エミッタ構造体を記載している。この構成によって、 コラムの上部末端にエミッタ先端表面が提供され、先端は縦長のコラムによって 基板から分離される。基板上のコラム間に絶縁層が形成される。エミッタ電極は 、コラムの基部に形成することができ、エミッタ電極は、コラムの頂部に隣接し て形成することができる。 上記関連米国出願に記載されたように、垂直コラムは基板の１つの面上に先端 を形成し、その後、基板の先端の周りに溝を形成して上部末端に先端を有するコ ラムを形成することによって製造することができる。この関連米国出願の垂直コ ラム・エミッタ構造は、基板に溝を形成してコラムを画定し、その後コラム上に 先端を形成することによって製造されるものとしても記載されている。何れの方 法でも、溝には誘電体を充填することができ、誘電体上に導体層を形成して引出 電極を提供することができる。 電界エミッタの技術において、上述の米国特許に記載された構造および装置で 例示したように、特に実用的で信頼できるフラット・パネルディスプレイ装置の 開発における商業的利益および軍事的関心に刺激されて、常に改良が求められて いる。具体的には、当技術分野では、低出力・高輝度モードで高加速電圧を有す る低ターンオン電圧で動作することができる電界エミッタ・ディスプレイが必要 である。 上述の米国特許および出願に記載された垂直エミッタ技術は、低キャパシタン ス、高速動作、エミッタ素子に対するゲートの自己整列、ゲートとエミッタ・バ ックプレーンの間の厚い誘電材料のために欠陥の影響を受けにくいことなどの潜 在的な利点を提供する。このようなかなりの潜在的な利点があるにもかかわらず 、上述の米国特許および出願に記載された垂直エミッタ・デバイスはかなり複雑 であり、時間がかかり製造費が高く、従って商業的な大量生産にはそれほど適し ていない。 従って、従来型の製造装置および薄膜処理技法を使用して簡単に迅速に経済的 に製造できる、垂直エミッタ素子を備える電界放出構造を提供することは、当技 術分野の大きな利点であり、本発明の一目的である。 本発明の他の目的は、電界エミッタ素子が高効率放出制御・保護抵抗特性を有 する、自己整列ゲート・エミッタ構造体を製造する方法を提供することである。 本発明の他の目的は、高電圧を使用できるディスプレイ・パネルを提供して、 ディスプレイの画素寸法の制御特性、輝度特性、およびエネルギーの効率特性を 向上させることである。 本発明の他の目的は、電源および回路手段としてディスプレイ内の電界エミッ タを利用するディスプレイ・パネルを提供して、ディスプレイの全体的な容積お よびコストを最小限に抑えることである。 本発明の他の目的および利点は、以下の開示および添付の請求の範囲から完全 に明らかになろう。 発明の概要 一態様では本発明は、電界放出デバイスで使用されるエミッタ先端構造体と、 そのようなエミッタ先端構造体を備えるディスプレイ・パネルに関する。 他の態様では本発明は、電界エミッタ構造体と、電界エミッタ構造体を備える ディスプレイ・パネルを形成する方法に関する。 本発明は、以下で更に詳しく説明するように、以下のものを含むがそれに限ら ない様々な特定の態様、特徴および利点を含む。 （ｉ）簡単な工程（本発明の他の態様を形成する工程等）を使用して製造する ことができ、ディスプレイからの光用の電力が主としてアノード電位によって生 成されるので、ゲート・エミッタおよび抵抗エミッタで低電力のエミッタ・ドラ イバおよびゲート・ドライバを使用することでき、ディスプレイの低電圧／電力 要件のために低コストのＩＣドライバを使用することができる、放出制御特性と 保護抵抗特性とを有する新規で低コストの自己整列ゲート・エミッタ構造である こと。 （ii）高電圧を使用できるようにして画素サイズ制御、輝度、およびエネルギ ー効率を向上させ、エミッタ・プレートと蛍光プレートを低コストで正確に整列 させることもでき、本発明のエミッタ構造を含むパネルのガス・ポンピングおよ び 低コストの組立てを容易にする。新規のスペーサの設計であること。 （iii）最小限の周辺領域を使用してディスプレイを密に取付けることができ る実装設計であること。 （iv）ディスプレイと、電源および回路で電界エミッタを使用して、ディスプ レイのコストおよび全体的な容積を最小限に抑える方法であること。 （ｖ）エミッタ用の非リソグラフィック・パターン化プロセスであること。 （vi）エミッタまたはゲート・エミッタを備え、導電コラムが、下方の層の一 部を化学修飾またはドーパント修飾することによって形成された下方の抵抗器構 造または導体構造にエミッタを接続する、仮想コラム電界エミッタ構造体である こと。 他の層、被膜、または構造要素「上に」にある層、被膜、または構造要素の引 用は、本明細書では、（ｉ）第１の要素が第２の要素上に配設され、あるいは第 ２の要素上にその他の方法で（連続的に）形成され、あるいは（ii）第１の要素 と第２の要素と間に介在する１つまたは複数の層、被膜、またはその他の構造要 素によって、第１の要素が、第２の要素上に配設され、あるいは第２の要素上に その他の方法で（非連続的に）形成されることを意味するものと理解する。 本発明の他の態様および特徴は、以下の開示および添付の請求の範囲から完全 に明らかになろう。 図面の簡単な説明 図１乃至図６は、本発明の一実施例による電界エミッタ構造体を形成する多数 段階方法を示す図である。 図７乃至図１２は、垂直導電抵抗層を形成することを含む、スパッタ法を介し て形成されたように本発明の他の実施例による電界エミッタ構造体を形成する多 数段階方法の工程を示す図である。、 図１３乃至図１８は、多素子アレイの各エミッタ素子中に垂直導電抵抗器を形 成することを含む、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成する 多数段階方法中の工程を示す図である。 図１９乃至図２９は、垂直導電抵抗層を化学蒸着形成することを含む、本発明 の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成する多数段階方法中の工程を示 す図である。 図３０乃至図４１（ａ、ｂ、ｃ）は、本発明のフリップ転写プロセス実施例に よって電界エミッタ構造体を形成する多数段階方法中の工程を示す図である。 図４２乃至図５２は、コラム・エミッタ上にリム素子を形成することを含む、 本発明によって電界エミッタ構造体を形成する他の多数段階方法を示す図である 。 図５３乃至図６１は、各エミッタ素子のベースに抵抗器を形成することを含む 、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成する多数段階方法の工 程を示す図である。 図６１乃至図７０は、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成 して、エミッタ群の下方に垂直抵抗層を形成する多数段階方法中の工程を示す図 である。 図７１は、本発明によってパネル・ディスプレイを製造する際に有用に使用で きる開放フレーム構造体の平面図である。 図７２は、本発明によってパネル・ディスプレイを製造する際に有用に使用で きる開放フレーム構造体の側面図である。 図７３は、本発明によってパネル・ディスプレイを製造する際に有用に使用で きる開放フレーム構造体の正面図である。 図７４は、フラッシュオーバを分流させる導電層を有する降伏抵抗スペーサを 備える、本発明のディスプレイ・パネルで使用できるスペーサ構造体の側面図で ある。 図７５は、基板上に配設された蛍光プレート上に位置するエミッタ・アレイを 備える、本発明によるディスプレイ副組立体の平面図である。 図７６は、グリッド・パターンを備える、図７５の副組立体の平面図である。 図７７は、フラッシュオーバ保護層中に偏向器を備えるエレクトロルミネセン ト・プレート素子・エミッタ組立体を備えるディスプレイ・パネルの一部の正面 図である。 図７８Ａは、図７７のディスプレイ・パネルで使用できる円形の蛍光パターン を示す図である。 図７８Ｂは、図７７のディスプレイ・パネルで使用される蛍光ラインの蛍光パ ターン（赤、緑、青）を示す図である。 図７９乃至図９２は、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成 する多数段階方法の工程を示す図である。 図９３は、本発明の一実施例によるディスプレイ・パネルの細部を概略的に示 す正面図である。 図９４は、本発明の一実施例によるフラット・パネル・ディスプレイ物品で有 用に使用できる丸形フランジ接続構造の正面図である。 図９５は、図９４の丸形フランジ真空接続手段を使用するパネル・ディスプレ イの斜視図である。 図９６は、本発明によるフラット・パネル・ディスプレイで有用に使用できる コーナ・フランジ真空接続の斜視図である。 図９７乃至図１００は、本発明の実施例で使用できる基板など、事前にくぼま せた基板でスペーサを形成する多数段階方法の工程を示す図である。 図１０１乃至図１０４は、粒子を使用して、本発明で使用できる基板などの基 板上にエミッタ・パターンを形成する多数段階方法の工程を示す図である。 図１０５は、赤色蛍光物質、緑色蛍光物質および赤色蛍光物質の交互ストリッ プに対するスペーサ素子の整列を示す、本発明の実施例によるディスプレイ・パ ネルの一部の平面図である。 図１０６は、本発明の一実施例によるフラット・パネル・ディスプレイの断面 正面図である。 図１０７は、本発明の他の実施例による柱状電界エミッタディスプレイ・パネ ルの断面正面図である。 図１０８は、図１０４に示した基板製品に類似しているが、粒子と基板素子の 間に薄膜層を有する、粒子を塗布された基板製品の側面図である。 図１０９は、クロム・二酸化ケイ素膜に関するマイクロメートル単位の抵抗被 膜厚さの関数としてのモーム単位の抵抗をプロットで示す図である。 図１１０は、ブロック・アレイとサブグループ画素セル・アレイとを含む、電 界エミッタ・アレイの２つの構成の平面図である。 図１１２は、本発明の他の実施例によるエミッタ構造体の断面正面図である。 図１１３は、本発明による他の電界エミッタ構造体の断面正面図である。 図１１４乃至図１１７は、本発明の他の実施例によって溝導体構造を形成する 多数段階方法中の工程を示す図である。 図１１８は、本発明の一実施例による真空ゲッターリング構造の断面正面図で ある。 図１１９は、本発明の他の実施例による他の真空ゲッターリング構造の断面正 面図である。 図１２０は、本発明の他の実施例による真空ゲッターリング構造を示す図であ る。 図１２１は、フラット・トップ・エミッタを備える、本発明の他の実施例 による電界エミッタ構造体の断面正面図である。 図１２２は、本発明の実施例によるフラット・トップ・エミッタ構造のコラム ・バージョンの断面正面図である。 図１２３は、リング・エミッタ・リムを上部末端上に有する研磨コラム・エミ ッタ構造を備える電界エミッタ構造体を示す図である。 図１２４は、本発明の一実施例による仮想コラム電界エミッタ構造体の断面正 面図である。 図１２５は、本発明の他の仮想コラム電界エミッタ構造体の断面正面図である 。 図１２６乃至図１３３は、仮想コラム・エミッタ構造体を形成する多数段階方 法中の工程を示す図である。 図１３４は、本発明の他の実施例によるディスプレイ・パネルの一部の全断面 正面図である。 図１３５乃至図１３７は、本発明の他の実施例による電界エミッタ構造体を形 成する多数段階方法中の工程を示す図である。 図１３８は、本発明の一実施例によるスペーサ部材の正面図である。 図１３９は、本発明の一実施例によるスペーサ・グリッド部材の斜視図である 。 図１４０は、本発明の別の実施例によるスペーサ・グリッド部材の斜視図であ る。 図１４１は、本発明の別の実施例による電界エミッタ構造体の正面図である。 図１４２は、本発明の更に別の実施例による電界エミッタ構造体の正面図であ る。 図１４３は、本発明の一実施例による蛍光プレートの一部の断面正面図である 。 図１４４は、本発明の他の実施例による蛍光プレートの断面正面図である。 図１４５は、本発明の他の実施例による蛍光プレート組立体の断面正面図であ る。 図１４６乃至図１５２は、本発明の他の実施例によって電界エミッタを形成す る多数段階方法の工程を示す図である。 図１５３乃至図１５５は、本発明の他の実施例によってフラット・トップ・エ ミッタ構造を形成する多数段階方法の工程を示す図である。 図１５６および図１５７は、本発明によって、米国特許第3,665,241号で開示 されたエミッタ構造体に類似のタイプのエミッタ構造を形成する工程を示す図で ある。 図１５８および図１５９は、本発明の一態様によってフラット・パネル・ディ スプレイを形成する方法中の工程を示す図である。 図１６０は、多重形状エミッタ素子を備える電界エミッタ構造体の正面図であ る。 図１６１は、基板とカバー部材の間に柱状素子を形成することを示す構造体の 正面図である。 図１６２乃至図１６４は、本発明によるフラット・パネル・ディスプレイ・組 立体で使用できるスペーサ素子の斜視図である。 本発明およびその好適な実施例の詳細な説明 本発明は、安価な大面積薄膜技法、例えばスパッタ薄膜技法を使用して、極め て効率的な垂直エミッタ構造を容易に経済的に製造することができ、その結果コ ラム・エミッタ構造に固有の低キャパシタンスおよび破壊電圧抵抗の利益を利用 することができ、同時にビデオ・ディスプレイ・パネル、真空集積微小回路、電 子銃などの応用例用の垂直エミッタ構造に関して商業的大量生産性を達成するこ とができることを発見したことからなるものである。 以下の説明では、その全体にわたって同じ図面参照符号を使用して、対応する 、あるいは同様の部材を参照する。 図１乃至図６は、本発明の一実施例によって電界エミッタ構造体を形成する多 数段階方法の工程を示す。 図１乃至図６に示した方法によって、集束電子ビームを提供する極めて効率的 な構造体が提供される。そのような構造体では、電子エミッタのベースと先端を 構造の残りの部分に別々に整列させる必要はない。したがって、全てのレンズ、 引出電極、およびエミッタ自体は、電界エミッタ構造で固有に相互に整列する。 レンズ、引出電極、および偏向電極は、例えば半導体基板や単結晶基板など適当 な基板上に形成された交互導体・絶縁体層を備える。エミッタ素子自体は、基板 上に形成され、導電層を有する基板の尖った部分で適切に構成することができる 。尖った先端を備える、柱状垂直エミッタ構造を備える実施例を参照して本発明 を例示するが、本発明のエミッタ構造を幅広く変更することができ、幾つかの例 では、柱状エミッタの尖った先端構造から放出される集束電子流または集束電子 ビームに対するものとして、放出される電子の二次元線源を提供するナイフ・エ ッジ形素子として形成することができることが認識されよう。 エミッタ先端構造は例えば、シリコン基板上の、以前に多層電極を介してエッ チングされたビーム線の底部に、自己整列する反応性形成された二酸化ケイ素マ スクを使用して製作することができる。このように形成されたマスクは、開口部 を囲む二酸化ケイ素層に等方性エッチ・バックを施した後に、ビーム線の底部で シリコンを被覆する。次いで、露出されたシリコンを等方性エッチングして、ビ ーム線に心合わせされたエミッタ尖端構造またはエミッタ・ナイフ・エッジ構造 を製作することができる。 さらに具体的に、かつ図１を参照すると分かるように、単結晶材料などの基板 １上で、従来マイクロエレクトロニクス業界で使用されている適当な手段および 方法によって、析出させた誘電体２にアイランド１ａを形成する。例えば誘電体 材料層を析出させ、その後誘電体をエッチングしてアイランド１ａを露出するこ とができる。誘電体２を基板上にパターン析出させることもできる。 次いで、半導体材料の露出された隔離部分を酸化して薄い酸化層３を形成し、 その後、図２に示したように、露出された誘電体２および薄い酸化層３を横切っ て導電材料４を析出させる。そのような層上に、図３に示したように絶縁材料5 を析出させる。 次いで、偏向器導体を絶縁体５上に析出させ、その後その上に三層レジスト材 料を析出させる。偏向器導体およびレジスト層は図４では層６で表されている。 その後、レジスト層６を介して転写パターンをパターン化しエッチングして、こ の構造を１層ずつ酸化層３を通じて基板表面までエッチングすることによって、 図４に示したタイプの構造が形成される。この構造で、中央壁７は、その後形成 されるエミッタ先端の焦点を画定する。開口部のベースにある酸化層３の側壁上 を除き、基板１の表面上のウェルの基部エッチング抵抗層を析出させる。次に、 酸化層３をエッチングして、開口部の底縁部でシリコンのリングを露出し、その 後、例えばシリコン・リングの結晶エチレンジアミンパラカテクノール（ＥＤＰ Ｈ）エッチによって基板１のエッチングを行って、キャビティ１０で囲まれた尖 端構造、またはナイフ刃先構造８を形成する。次いで、エッチング抵抗層を除去 し、図６に示した構造を形成することができる。この構造では、半導体基板１が 尖端形またはナイフ刃先形の先端８を有し、絶縁体３を引出電極４と絶縁体５と を備える、先端の上方のキャビティを除く基板上に複数の交互導体・絶縁体層が 形成され、そのような構成上に表面導体層１２を析出させて、図６に示した電界 エミッタ・デバイスが形成される。ウェル７に真空を形成するように、表面導体 材料は、適切なセルフ・ポンピング特性を有し、ウェルの上方に表面導体層１２ が位置する。 当技術分野で柱状電界エミッタ構造体が公知であるが、本明細書の「発明の背 景」の節で論じたように、本発明の電界エミッタでは、エミッタに対するゲート の低キャパシタンス高速動作自己整列が可能であり、ゲートとエミッタ・バック プレーンの間に厚い誘導体が提供されるために欠陥の影響を受けにくい。本発明 の電界エミッタ・アーキテクチャおよび関連する製造方法では、薄膜加工技術分 野の当業者に知られており、前記当業者が従来使用している従来型の装置を使用 して、電界エミッタ構造を簡単に効果的な経済的に製造することができる。 本発明の電界エミッタ構造体は、安価な大面積スパッタリング薄膜技法を使用 して製造することができ、同時にコラム・エミッタ構造の低キャパシタンス特性 および降伏電圧抵抗特性を提供する。エミッタに対するゲートの自己整列は、他 のリフトオフ・エミッタ構造に共通するゲート・エミッタ・ギャップよりも小さ なゲート・エミッタ・ギャップによって行われる。より小さなエミッタ・ゲート 間ギャップによって、より低いターンオン電圧での動作が可能である。なぜなら 、小さなギャップは、より大きなギャップ構造と比べて、所定の電圧でのゲート ・エミッタの間の電界が大きいからである。 本発明の電界エミッタ構造は、スパッタリング誘電体または蒸発誘電体と、自 己整列スパッタリング・ゲート金属または自己整列蒸発ゲート金属を使用して、 ゲート・エミッタ間ギャップを最小限に抑え、低コストの製造を可能にするので 有利である。ＤＣバイアス・スパッタリングまたはＲＦバイアス・スパッタリン グを使用して、エミッタ・ゲート間ギャップのサイズを所望の値に調整すること ができる。そのようなスパッタ析出の前に、任意選択でスピンオン層を使用して 、基板表面を平坦化することができる。本発明の電界エミッタ構造のスパッタ実 施例の固有の特徴は、従来技術の構造体と比べて自己整列ゲートを密に近似する ことである。ＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃など誘電材料を使用する蒸発誘電方法 も、背景バイアス電圧を＞１０^-4トルの範囲の値に増加させることによってその ようなエミッタ・ゲート間ギャップを密に近似することができる。これは、従来 の薄膜蒸発方法で使用されている圧力レベルよりもずっと高い圧力レベルである 。 本発明の電界エミッタ構造は、任意選択で、バリウムやダイヤモンドなど低仕 事関数材料を塗布され、あるいは含浸させた、スパッタリングされてドープされ たポリシリコンをエミッタ材料として使用することができるので有利である。タ ンタルなど他のエッチ可能な導電材料を使用することもできる。導体の上方に位 置する抵抗層上にこの被膜を析出させ、ＤＣバイアス・レベルまたはＲＦバイア ス・レベルを適切に調整することによって、低抵抗率被膜および応力制御を容易 に得ることができる。エミッタ導体ペデスタルのエッチングに続いて、基板に対 する全体的な応力を軽減させ、使用中の特定のスパッタ・システムに応じて様々 な特性の方法条件を使用することができる。 本発明のエミッタ構造では、サーメット材料など高抵抗率層上にコラム構造ま たは先端構造を配置することができる。そのような高抵抗率被膜の通電は垂直で あり、この被膜は意外に抵抗率が高い。そのような構造では、余分のマスクは不 要である。本発明の広範囲な実施例では、多数の被膜構成要素および材料を使用 できるので有利であるが、例示的な被膜材料は、０．０１ＧΩ乃至２０ＧΩの範 囲の抵抗をもたらす、被膜厚さ約２μｍで、約５５重量％乃至６５重量％のクロ ムと、約４５重量％乃至約３５重量％の二酸化ケイ素とを含むクロム／二酸化ケ イ素被膜構成要素を備える。典型的な動作条件の下では、そのような被膜は、適 切に形成されたとき、電圧レベルが約１５０Ｖよりも場合は降伏しない。より低 い電圧の応用例ではより薄い被膜を使用することできるので有用である。被膜の 抵抗は、使用中の背景スパッタリング・ガス環境、析出応力、析出温度被膜厚さ 、バイアス条件、およびポスト析出熱サイクルを修正することによって、例えば ３桁を超える程度に広範囲に変化させることができる。抵抗器層は、エッチ・ス トップとして使用し、ほぼ無傷のままにしておくことができ、そのような層をエ ッチングして孤立コラム抵抗器をエミッタの下方に形成することもできる。 図８乃至図１２は、スパッタ技法を使用して本発明の一実施例によって電界エ ミッタを形成する多数段階工程の工程を示す。 図７を参照すると分かるように、基板１は先ず、蒸着クロム／銅／クロム析出 層など析出したエミッタ導体１５を有する。導体１５上に抵抗器１６を析出させ 、次いで導体および抵抗器をパターン化しエッチングして、その後例えば厚さが 約２マイクロメートル乃至４マイクロメートルの薄膜のＴｉＷ／Ｔａ／Ｓｉを図 ８中の層１７として析出させる。次いで、適当なマスキング材料層１８でＴｉＷ ／Ｔａ／Ｓｉ被膜をマスクする。その後、エミッタ・マスタをパターン化し、Ｔ ｉＷ／Ｔａ／Ｓｉ層を等方性エッチングし、図９に示した構造を製作する。 次いで、図１０に示した層１９としてＳｉＯ₂を析出させる。 次に、図１１に示したように、絶縁体材料２０の自己整列析出を行って、Ｓｉ Ｏ₂など絶縁体材料の層を形成し、その層上に引出金属層４を析出させ、その後 上部絶縁体層２１を析出させる。 続いて、ＴｉＷを等方性エッチングすることによって、層１８、１９、２０、 ４を備えるキャップを除去して、引出電極４を含む層によって囲まれた、等方性 エッチングされた先端８を上部末端に有するエミッタ・コラム１７を製作する。 図１３乃至図１８は、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成 する多数段階方法の工程を示す。 まず、図１３を参照すると、エミッタ導体１５を基板上に析出させ、エミッタ 導体をパターン化しエッチングする。次いで、抵抗器を析出させその後、図１４ に示したように、ＴｉＷまたはタンタルやシリコンなどその他の適当な材料の層 １７を、被膜厚さが約２μｍ乃至４μｍになるように析出させる。 次に、図１５に示したように、ＴｉＷ層１７上に析出させたマスク材料を抵抗 器と共に等方性エッチングする。エミッタ・マスク１８は、任意の適当な材料の ものでよい。次いで、図１６に示したように、ＳｉＯ₂層１９を析出させる。 次に、図１７に示したように、絶縁体、例えばＳｉＯを自己整列析出させ、そ の後引出金属４を析出させる。その後、ＴｉＷ材料を等方性エッチングし、同時 に絶縁体１９および絶縁体２０をエッチングして、図１８に示したエミッタ先端 ８を製作する。 図１９乃至図２９は、化学蒸着技法を使用して、本発明の他の実施例によって 電界エミッタ構造体を形成する多数段階方法を示す。 図１９に示したように、例えばＡｌＣｕ（４％）とＳｉ（１％）とで構成でき るエミッタ構造体を基板１上に析出させる。エミッタ導体１５上にＴｉＷ層１７ を析出させ、その後抵抗器１６を析出させる。次いで、この構造体をパターン化 しエッチングして、図１９に示した構造体を製作する。 次いで、図２０に示したように、厚さ約４μｍのＴｉＷを層１７ａに析出させ る。その後、エミッタ・マスクをパターン化した後、ＴｉＷ層１７ａをエッチン グして、図２１に示した構造体を製作する。次に、アルミニウム・エミッタ・マ スク１８を除去して、ＳｉＯ₂層１９を析出させる。 次いで、研磨によって酸化物を平坦化して、図２３の構造体を製作する。次に 、ＴｉＷコラム１７ａを、例えば距離約０．５μｍだけエッチ・バックして、図 ２４に示した構造体を製作し、その後、この結果得られるキャビティ２５にチッ 化絶縁体材料２６を充填し、絶縁体をエッチ・バックして、図２５に示した構造 体を製作する。 酸化物１９をエッチ・バックして、図２６の構造体を製作した後、ＴｉＷコラ ムを等方性エッチングして、図２７に示したエミッタ・コラム１７ａを形成する 。 次いで、絶縁体２０、引出金属４および上部絶縁体２１を自己整列析出させて、 図２８の構造体を製作し、その後コラム１７ａを等方性エッチングすることによ って、キャップ２７を除去して、図２９に示したエミッタ先端８および構造体を 製作する。 以下の構造体で、ドープされたシリコンまたはその他の適当な材料をＴｉＷの 代わりに使用することができる。 図３０乃至図４１（ａ、ｂ、ｃ）は、本発明のフリップ転写方法実施例によっ て電界エミッタ構造体を形成する多数段階方法を示す。 図３０に示したようにＡｌＣｕ（４％）やＳｉ（４１％）などエミッタ導体１ ５を基板１上に析出させる。エミッタ導体１５上にＴｉＷ層１７を析出させ、そ の後抵抗器１６を析出させる。次いで、この構造体をパターン化しエッチングし て、図１９に示した構造体を製作する。 次いで、図３１に示したように、厚さ約４μｍのＴｉＷを層１７ａに析出させ る。その後、エミッタ・マスクをパターン化した後、ＴｉＷ層１７ａをエッチン グして、図３２に示した構造体を製作する。次いで、アルミニウム・エミッタ・ マスク１８を除去して、ＳｉＯ₂層１９を析出させる。 次いで、研磨によって酸化物を平坦化して、図３４の構造体を製作する。 図３５は、中間金属層３１を塗布され、ホィックル（Wickle）離型層３２が上 方に位置する、単結晶シリコン被膜３０を含むフリップ構造体基部の断面正面図 である。シリコン被覆３０とWickle離型層３２の間の金属中間層は、フリップ・ 基部転写基部の任意選択の態様であり、幾つかの例では基部構造体がシリコン被 膜３０とWickle離型層３２のみを備えるように省略することができる。 フリップ転写基部のWickle層上に、ＬＴＯ酸化突起３３を備える、図３６に示 したパターン化形のＬＴＯ酸化物を形成する。次いで、シリコン被膜のエッジを エッチングすることによってピラミッド形シリコン・チップ・エッチング工程を 実行して、エミッタ・チップ素子８を備える、図３７に示した構造体を製作する 。次いで絶縁体１９および蒸発ＳｉＯ₂層１９ａによって図３７の構造体を平坦 化し一段熱処理して、図３８に示した構造体を製作する。 図３８の構造体上に、図３９に示したオーバ・レイヤ３５としてＳｉＯ／ゲー ト金属／ＳｉＯを蒸発させ、その後層３６および３７を備える「キャップ」を除 去して、図４０に示したエミッタ・チップ構造体を製作する。 Wickle離型層３２を除去することによって、図４０の構造体のエミッタ先端部 を取り外して、図４１ａに示したゲート・エミッタ構造体を製作し、次いで、こ の構造体を図４１ｂの柱状組立体（図３４に示した構造体と同じもの）に対合し て、図４１ｃに示した一体積層構造体を電界エミッタ・デバイスとして形成する 。 図４１乃至図５２は、コラム・エミッタ上にリム素子を形成することを含む、 本発明によって電界エミッタ構造体を形成する更なる多数段階方法を示す。 図４２に示したように、例えばＡｌＣｕ（４％）とＳｉ（１％）とで構成でき るエミッタ構造体を基板１上に析出させる。エミッタ導体１５上にＴｉＷ層１７ を析出させ、その後抵抗器１６を析出させる。次いで、この構造体をパターン化 しエッチングして、アルミニウム・エミッタ・マスクを含む図１９に示した構造 体を製作する。 次いで、図４３に示したように、厚さ約４μｍのＴｉＷを層１７ａに析出させ る。その後、エミッタ・マスクをパターン化した後、ＴｉＷ層１７ａをエッチン グして、図４４に示した構造体を製作する。次に、アルミニウム・エミッタ・マ スク１８を除去して、ＳｉＯ₂層１９を析出させる。 ＴｉＷコラム１７ａを、例えば距離約０．５μｍだけエッチ・バックして、図 ４７に示した構造体を製作し、その後適当な析出技術によって、ゲート金属を方 向性析出させて、図４８に示した構造体を製作する。 次いで、この構造体上に、化学蒸着など適当な析出技術によってダイヤモンド 被膜を共形析出させる。この結果得られる構造体を図４９に示す。次に、ダイヤ モンド被膜に異方性エッチング方法を施して、図５０に示した構造体を製作する 。この構造体で、エミッタ・コラム１７ａの上方の中央キャビティをエッチング して、図５０に示したように周りを囲むダイヤモンド・リム３９を製作する。次 に、絶縁体１９をエッチ・バックして、図５１に示した構造体を製作し、最後に ゲート金属層３５をエッチ・バックして、図５２に示した電界エミッタ構造体を 製作する。 図５３乃至図６１は、各エミッタ素子の基部に抵抗器を形成することを含む、 本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成する多数段階方法の工程 を示す。 図５３に示したように、エミッタ導体１５を基板１上に析出させ、エミッタ基 板上にＴｉＷ層１７を析出させ、その後、エミッタ・マスク１８と共に抵抗器１ ６を析出させる。 次いで、図５４に示したように、厚さ約４２μｍのＴｉＷを層１７ａに析出さ せる。ＴｉＷを使用する代りに、シリコンを使用して層１７ａを形成することが できる。その後、エミッタ・マスクをパターン化した後、ＴｉＷ層１７ａをエッ チングして、図５５に示した構造体を製作する。次に、アルミニウム・エミッタ ・マスク１８を除去し、ＳｉＯ₂層を析出させて、図５６に示した構造体を製作 する。 次いで、研磨によって酸化物を平坦化して、図５７に示した構造体を製作し、 その後ＴｉＷコラム１７ａをエッチ・バックして、図５８の構造体を製作する。 次いで、この構造体上にゲート金属層３５および離型金属層４０を析出させて 、図５９に示した構造体を製作する。 次いで、エミッタ金属４２による方向性／サイド析出技術によって図５９の構 造体を析出させて、図６０に示した構造体を製作する。この構造体では、エミッ タ・チップ８の上方に頂部エミッタ金属層４２が位置し、エミッタ先端と頂部エ ミッタ金属層の間にキャビティ４３が形成される。 その後、上方のエミッタ金属４２を離型層４０と共に除去して、図６１に示し た電界エミッタ構造体を製作する。 図６２乃至図７０は、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成 して、垂直抵抗層をエミッタ群の下方に形成する多数段階方法中の工程を示す。 図５２に示したように、エミッタ導体１５を基板１上に析出させ、エミッタ導 体上にＴｉＷ層１７を析出させ、次いで抵抗器１６およびアルミニウム・エミッ タ・マスク１８をＴｉＷ層上に析出させる。 次いで、図６３に示したように、ＴｉＷを層１７ａに析出させ、エミッタ・マ スクをパターン化した後、ＴｉＷ層１７ａをエッチングして、図６４に示した構 造体を製作する。次いで、アルミニウム・エミッタ・マスク１８を除去し、Ｓｉ Ｏ₂層１９を析出させ、図６５に示した構造体を製作する。 次いで、研磨によって酸化物を平坦化して、図６６に示した構造体を製作し、 その後、図６７に示したように、ＴｉＷ層１７ａをエッチ・バックする。 次に、方向性析出技術によってゲート金属層３５を析出させ、離型金属層４０ を同様に塗布して、図６８に示した構造体を製作する。 次いで、方向性／サイド析出技術によってエミッタ金属４２を析出させて、図 ６９に示した構造体を形成する。この構造体でエミッタ金属層４２は、エミッタ ・チップ８の上方にキャビティ４３を形成する。 次いで、エミッタ金属層４２を離型金属層４０と共に除去して、図７０に示し た構造体を製作する。以下で更に詳しく説明するように、本発明の電界エミッタ 構造体は、ディスプレイ・パネルを製造する際に使用できるので有用であり、そ のようなディスプレイ・パネル中で、電界エミッタ構造体は、エミッタ構造体か らの電子ビームが当たったときに、その焦点で光応答を生成する蛍光素子または その他のエレクトロルミネセント素子を備えるエレクトロルミネセント素子に対 して離隔された位置関係となる。そのようなディスプレイ・パネルは、図７１中 の平面図、図７２中の側面図、および図７３中の端部正面図に示したオープン・ フレーム構造体を使用できるので有用である。 これらの図に示したように、オープン・フレーム・スペーサ１００は、間に幅 Ｗｇのギャップを画定する離隔された側壁１０２および１０４を備える。各壁は 、厚さがＷｂであり、フレーム・スペーサは全体的な幅がＷｔである。 オープン・フレーム・スペーサ１００は、相互に長手方向に離隔された内部体 積長Ｌ１を画定する端壁１０６および１０８を備え、端壁１０６および１０８は パネルの全体的な長さＬ２に整合する適当な厚さを有することができる。 スペーサ・フレーム１００の端壁１０８は、横方向範囲（幅）Ｗａのギャップ １１０を備える。 図７１乃至図７３に示したスペーサ・フレームは、空圧のための頂部ディスプ レイ・プレートと底部ディスプレイ・プレートのたるみがささいなものである、 面積の小さなディスプレイや縦長で幅の狭いディスプレイで使用すると有用であ る。 図７４に示したように、スペーサ・フレームは、例えば約０．０５ｃｍである 厚さＸを有する。やはり図示したように、スペーサ・フレームのそれぞれの面１ １２および１１４は、適当な構成材料のフリット１１２および１１４で構成する ことができる。図７４は、フラッシュオーバを分流させる導電層を有する降伏抵 抗スペーサを備える、本発明のディスプレイ・パネルで使用できるスペーサ構造 体の側正面図である。 図７４のスペーサ１１５は、画素キャビティ１１８に配設された電界エミッタ 構造体１１６と、放出電子ビーム１１７とを備える。キャビティ１１８は、反転 された円錐台形のものであり、側壁１１９のテーパ角度は、スペーサ壁の電子衝 撃を最小限に抑えるように選択される。画素キャビティ１１８の特定の形状特性 が、本発明の広範囲の実施例において幅広く変化させることができるものであり 、本発明のある種の応用例では円筒形キャビティと（画素キャビティ境界壁１１ ９に対して）逆勾配の円錐も使用できるので有用である。 スペーサ１１５はさらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）など低電子放出コーテ ィング１２１を塗布された絶縁体１２０を備える。絶縁体１２０は、雲母材料で あってよい。スペーサ１１５は、接地接続されたモリブデンやアルミニウムなど 適当な材料で形成された埋込み導体１２２を備える。 図７８は基板１２６上に配設された蛍光プレート１２８上に位置するエミッタ ・アレイ１２０を備える。本発明によるディスプレイ副組立体１２３の平面図で ある。エミッタ・アレイ１２４は、６７５０μｍ段寸法（６００μｍｘ６０μｍ 、６０μｍ、３０μｍ）を特徴とする、複数の８ｘ８エミッタ・アレイを備える ことができる。 図７６はグリッド・パターンを備える、図７５の副組立体１２３の平面図であ る。 グリッド・パターン１２７は、幅７０μｍ、長さ６０７５０μｍ（８×９）、 中心間寸法９０μｍの６００本のラインを備える。 本発明は一態様では、誘電スペーサ・フレームを使用して、一方が電子源から なり（電界エミッタ構造体）、他方が蛍光プレートからなる、２つのプレートを 分離することを企図するものである。このスペーサ・フレームは、パネル用の真 空密周囲を形成するように上部プレートと下部プレートに封止される。プレート は、真空封止することも、あるいはディスプレイ・キャビティの内部への小さな 開口部によって大気圧で封止することもできる。次いで、これらのディスプレイ を真空チャンバに配置することができ、その後内部体積をポンピングして高真空 をもたらし、開口部を封止して、真空を含むディスプレイ・パネルを与える。そ のようなプレート封止工程では、ガラス・フリット・シール、接着剤、はんだ、 金属間ボンディング、誘電体間ボンディング、または誘電体・金属間ボンディン グを多様に使用することができ、一般にガラス・フリット封止が好ましい。管状 接続を使用して封止を行うことができる。 本発明の広範囲な実施例では、オフセット・アノードおよびゲート／エミッタ ・プレート・パターンを使用してアーク抵抗高電圧絶縁を行うことも企図され、 この場合、アノード導体と電気エミッタ・マトリックス導体の間にオーバハング 関係は存在しない。オフセット・アノードおよびゲート／エミッタ・プレート・ パターンをそのように使用することによって、制御マトリックスに対してアノー ドが短絡する可能性を最小限に抑えるアノード接続を施すこともできる。 上述のディスプレイの上部プレートと下部プレートは、電子源アレイ・プレー ト・リード線およびアノード・プレートを外部回路に接続するために、それらに 容易にアクセスできるように、異なる寸法（面積範囲）のものでよい。フレーム 中の部分カットアウトを使用して、ディスプレイを部分的に封止して、その後真 空封止することができる。更に、ディスプレイのサイド・ポートからのチューブ 拡張部を使用して、パネルの側面拡張部または背面拡張部をそのような目的に使 用することもできる。 漏れやすい誘電表面または低二次電子生成特性を有するスペーサ・プレートを 本発明の実施例で使用して、二次電子放出を最小限に抑えることができる。その ようなタイプのスペーサ・プレートは、例えば化学蒸着、プラズマ強化化学蒸着 、スパッタリング、蒸発など適当な方法によって誘電体上に塗布された無定形シ リコンやダイヤモンド状被膜など適当な材料で形成することができる。 シリコン（例えば厚さが約２ナノメートル乃至約５００ナノメートルのもの） 、薄いチタン被覆または酸化チタン被膜、薄いダイヤモンド被膜またはダイヤモ ン ド状被膜など薄い無定形半導体を使用する図７４のスペーサ構造体の場合と同様 に、スペーサ上に低二次放出表面を使用してフラッシュオーバを低減させること ができる。図７４のスペーサ構造体は、埋込み導電層を使用して、スペーサ中の 電圧アークを分流させ、パネル中のプレート間の電圧アークを分流させ、あるい は電圧アークをプレート中の層として分流させる。 スペーサ構造体を使用する本発明の実施例では、スペーサの頂部および底部上 で高誘電定数層を使用して、スペーサの中断点で磁力線を減圧することができる 。個々の各画素ごとの単一の開口部の代りに、個々の各画素を画定する開口部の マトリックスを任意選択で使用することができる。開口部は、指摘したように、 円錐形でも、円錐台形でも、円筒形でも、その他の適当な形状でもよい。 ＸＹゲート・マトリックスをスペーサ・グリッド・アレイに組込むことができ 、このアレイを使用して、ドライバ数および製造費を最小限に抑えることができ る。ただし、この場合電力消費量は増加する。本発明によって、様々な手法を使 用して、パネル・組立体中の頂部プレートと底部プレートを整列させることがで きる。ビルトイン・フレーム・コーナを使用し、サイド位置調整またはコーナ位 置調整、あるいはその両方を使用してそれぞれのプレートを整列させて頂部プレ ートと底部プレートを相互に自動整列させ、かつ前記プレートとスペーサ・組立 体を自動整列させることができる。ジグ・組立体を使用し、サイド位置調整また はコーナ位置調整、あるいはその両方を使用してそれぞれのプレートを整列させ て頂部プレートを底部プレートを相互に自動整列させることができ、かつ前記プ レートとスペーサ・組立体を自動整列させることができ、かつ多数のパネル・ユ ニット上でそのような整列を行うことができる。プレート上のパターンをガラス のエッジに位置調整して、ガラス・エッジを位置決めしたときにパターン整列が 行われるようにすることができる。他の態様として、スペーサ内および画素間に 組込まれた拡張コラムまたはバーを使用して、電子源および制御グリッドからス ペーサをずらすことができる。 上述のスペーサ構造体では、高電圧を使用して画素サイズ制御、輝度、および エネルギー効率を向上させることができる。この構成では、エミッタと蛍光プレ ートを低コストで正確に整列させることができる。スペーサは、プレート間の空 間を減圧脱気したときに頂部プレートと底部プレートが大気圧によって押付けら れないようにするために使用される。そのようなスペーサでは、高電圧を使用し てアノードへの電蝕しを加速することもできる。一般に、加速電圧が高いほど、 蛍光効率が高くなり、蛍光プレート設計が向上する。 本発明のパネルで使用されるスペーサ構造体は、様々な実施例で構成すること ができる。スペーサ・組立体は一般に、エミッタ・アレイと蛍光プレートを厳密 な距離だけ分離する誘電フレームからなる。ガラス・ビーズ、金属ロッド、ポス トなどによってそのような分離を行う従来技術の方法は、正確に実施するのが困 難で、時間および費用がかかる。そのような従来技術の構造体は、高電圧アーク を発生させる可能性が高く、更にディスプレイを見る人から見える位置にあり、 従ってディスプレイの審美性を損なう。 本発明のスペーサ構造体によって、電界エミッタ・ディスプレイおよび電力デ バイス設計用のスペーサを簡単に製造することができる。本発明のスペーサは、 画素パターンの一部であり、従ってディスプレイを見る人の視界を遮らない。本 発明のスペーサ構造体は、減圧脱気および風刺を容易にし、ディスプレイの頂部 プレートと底部プレートを整列させる上で助けとなり、封止方法を簡略化すると 共に、パネルの内部体積中の真空を長期に亘って適切に維持することを助ける。 スペーサが、ディスプレイの頂部プレートと底部プレートの分離を広い面積に 亘って維持しなければならない応用例で使用される、スペーサの一実施例では、 各画素行、各三色画素、または場合によっては各カラー副画素にそれ自体のキャ ビティを設けることができる。そのようなキャビティは、プレート上にエッチン グされ、あるいは形成された開口部であり、マトリックスは、ディスプレイの中 央を通って延び、プレート同士を分離する。 この手法に固有の新規性は、画素または画素群が、電子拡散のみではなく、ス ペーサによって画定されることにある。スペーサは、幾つかのボールまたはコラ ムではなく、プレートまたはフレームである。そのような構成のために、スペー サは、従来技術のガラス・ビーズ、金属ロッドおよびその他のスペーサ手段より も大きな面積範囲のものであるにも拘らず、ディスプレイを見る人の目に触れな い。本発明のスペーサ構成は、低二次電子生成表面を使用することと、漏れ易い 表面を任意選択で使用してフラッシュオーバの可能性を最小限に抑えることと、 導電層を組込んでフラッシュオーバを分流させることと、ジグ整列機能と、黒マ トリックス／ライン中の組込み真空ゲッタ・コーティング（以下で更に詳しく説 明する）および領域、フリット・シールまたはエッチ・シールをスペーサに直接 組込むことと、簡略化された真空・減圧脱気・封止設計を特徴とする。 ディスプレイの周囲で小さなエッジを使用し、あるいはスペーサの中央表示領 域に溝を使用して、真空ポンピング・サイクル中にプレートの分離を行いかつ真 空ポンピング中にディスプレイ・キャビティからのガスの排出を促進することが できる。次いで、ポンピング中にプレートの外側が減圧されれば、ディスプレイ が大気圧に戻って、ディスプレイ中の頂部プレートと底部プレートが押付けられ たとき、そのようなスペーサは消滅する。 組立の前にスペーサ・フレームの周囲にフリットまたはその他の封止材料を塗 布して、フレーム端部の幅を最小限に抑えて組立方法を簡略化することができる ので有利である。そのような手法は、開放スペーサ用の整列工程を不要にし、画 素マトリックス・グリッドを含むスペーサのパターン化を簡略化するために使用 することができる。スペーサ全体を塗布することができ、任意選択でコーティン グの一部を除去することができる。本発明によるパネルを製造する際に、周囲に 沿ったフリットのスクリーニング、または直接塗布を使用することもできる。パ ネルは、スペーサ上またはスペーサ内に組込まれた導体の行で構成することがで き、このような導体行を使用して、マクロ画素内の副画素間で電子ビームをシフ トさせることができる。そのような導体行は、標準回路ボード製造技法を使用し て製造することができる。 図７７は、本発明によるディスプレイ・パネルで使用できるエレクロルミネセ ント・プレート素子と、フラッシュオーバ保護層中に偏向器電極を備えるエミッ タ副組立体の前正面図である。 図７７に示したディスプレイ・パネル１３０の部分で、ＩＴＯを塗布されたガ ラスのプレート１３１は、パネル１３０の視覚的ディスプレイ・プレートを提供 するためにアルミニウム・コーティングを塗布された赤色、緑色、青色の蛍光線 １３２、１３３、１３４を備える。プレート１３１に対して離隔された位置関係 で、基板１３６と電界エミッタ・アレイ１３７と絶縁体層１３８、１４０、１４ ２とを備えるエミッタ・パネル１３５が位置している。中間絶縁体層１３８およ び１４０は、適当な材料、例えば酸化ケイ素や二酸化ケイ素のフラッシュオーバ 保護層１３９である。中間絶縁体層１４０および１４２は、偏光器層１４１であ り、クロムで形成することができる。 キャビティ１４３の境界を形成する壁は、低二次電界放出表面を構成し、任意 選択で高抵抗率導電層１４４を塗布して電子ビーム１４５の前記壁からの放出と 蛍光線１３２、１３３、１３４の内の妥当な蛍光線への電子ビームの方向付けに おいてエミッタ・パネル１３５の効率を高めることができる。 図７８Ａは、図７７のディスプレイ・パネルと共に使用できる円形蛍光パター ンを示す。図のように、蛍光パターン１４６は、中央緑色蛍光体１４７と中間同 心赤色蛍光体１４８と同心外側青色蛍光体１５０とを備える。 図７８Ｂは、図７７のディスプレイ・パネルで有用に使用できる他の蛍光線構 造体を示す。図のように、蛍光ディスプレイ１５２は、黒マトリックス１５６を 背景として、青色蛍光ストリップ１３４と中間赤色蛍光ストリップ１３３と緑色 蛍光ストリップ１３２とを備える。 本発明の広範囲な実施例では、電界エミッタ構造体の製造時に、スピンオン誘 電体、ＣＶＤ誘電体、またはスプレーオン誘電体を使用して導体間の領域を平坦 化して、電界と、エミッタ・アドレス線エッジからの高電界降伏の可能性を低減 させると共に、ゲート金属表面用のゲート・エミッタ誘電体を平滑化することが できる。 図７９乃至図９２は、本発明の他の実施例によって電界エミッタ構造体を形成 する多数段階方法の工程を示す。 図７９に示したように、基板１上にエミッタ導体１５が析出し、エミッタ導体 上にＴｉＷ層１７が析出し、ＴｉＷ層上に抵抗器層１６がエミッタ・マスク１８ と共に析出している。 例えば、厚さ約４μｍとなるようにＴｉＷを析出させて図８０に示した構造体 を製作する。その後エミッタ・マスクをパターン化した後、ＴｉＷ層１７ａをエ ッチングして、図８１に示した構造体を製作する。次に、アルミニウム・エミッ タ・マスク１８を除去し、ＳｉＯ₂層１９を析出させて、図８２に示した構造体 を形成する。 次いで、研磨によってこの酸化物を平坦化して、図８３に示した構造体を形成 する。次に、ＴｉＷコラム１７ａをエッチ・バックして、図８４に示した構造体 を製作し、その後この結果得られるキャビティに、図８５に示したようにダイヤ モンド被膜３８を充填し、図８６に示したようにこのダイヤモンド被膜をエッチ ・バックする。 その後、ダイヤモンド被膜に離型層４０を塗布した後、ＬＴＯ酸化物１９をエ ッチ・バックして、図８７に示した構造体を製作する。次いでこの構造体に絶縁 体１９を充填しこの構造体をエッチ・バックして図８８の構造体を製作する。 次に、ダイヤモンド被膜３８をＴｉＷ層１７Ａと共に等方性エッチングして、 図８９に示したエミッタ先行構造体を形成する。 絶縁体３３、例えばＳｉＯの自己整列析出を引出金属層３５の析出と共に行っ て、キャップ３６を含む図９０に示した構造体を製作する。 次いで、図９１に示したようにキャップを除去し、図９２に示したようにダイ ヤモンド先端８を尖らせて、電界エミッタ構造体を完成する。 図９３は、本発明の一実施例での本発明のディスプレイ・パネルの前正面図で あり、前記実施例の細部を示す。このパネル１６０で、本発明によって形成され た離散電界エミッタ素子アレイ１６２、１６３、１６４を備えるエミッタ・プレ ート・組立体１６１は、蛍光プレート１６５に対して離隔された位置関係で設け られ、前記組立体と前記蛍光プレートの間の離隔寸法Ｄは、それらの間のスペー サによって確保され、このスペーサは、先に例示的に説明した構成のものでよい 。 本発明によるディスプレイ・パネルは、エミッタ・アレイ画素を使用すること ができ、各エミッタ・アレイ画素または各副画素のサイズは、電子ビームと拡散 できるようにし、スペーサ壁に対する電子衝撃を最小限に抑えるために蛍光ドッ トよりも小さく設定する。 本発明のディスプレイ・パネルの内部体積を減圧脱気状態に維持するには、様 々なゲッターリング手段および構造体を使用してパネルの内部体積（減圧脱気さ れた包囲体）中のゲッター可能なガスを化学吸着することができるので有用であ る。そのようなゲッター可能なガスは、パネル構成要素をガス抜きすると共に、 大気ガスを内部から漏洩させ、その後パネル・組立体を初期減圧脱気し封止する ことによって生成される。ゲッター材料は、チャンバのセルフポンピングまたは 初期減圧脱気に使用し、あるいは包囲体の機械的粗ポンピングの付加物として使 用して、包囲体中で適度に低い真空圧、例えば１ｍｍＨｇより低い圧力、更に好 ましくは１μｍＨｇよりも低い圧力を達成することができる。 ゲッターは、チタン、タンタル、アルミニウム、バリウムなど化学的に活性な 材料の薄膜として析出させることができる。そのような薄膜ゲッター材料は、ゲ ッター化合物またはゲッター要素の蒸発を介してスペーサのアノード側に蒸着さ せることが好ましい。単一のシールドまたは成形されたシールド群を使用して、 析出軌跡以外のディスプレイの他の部分上への析出を最小限に抑えることもでき る。ゲッター被膜は、電子加速電位を大幅に増加させる必要がないように十分に 薄くされた場合、アノード上に析出させることもできる。ゲッターは、表面が損 失しないように十分な注意を払って高活動を維持する限り、非真空環境で析出さ せることもできる。適当な膜厚のゲッター被膜を析出させることができるが、一 般的な応用例では、約５ナノメートル乃至約１００ナノメートルの膜厚を使用す ることができるので有用である。 所望のゲッター材料を塗布された加熱ソース・ワイヤの移動旋回源を使用して プレート間にゲッターを一様に析出させることも、プレートを整列させる前に真 空中でロボティック手段を介して別々に取扱い、それによって従来型のスパッタ 方法、イオン・ビーム方法および蒸発方法をゲッター析出に使用できるようにす ることもできる。 ゲッター材料をスペーサ側に析出させて、普通なら高電圧アーク・フラッシュ オーバを促進するそのような表面上に吸収されるガスを最小限に抑えることがで きるので有利である。 上述のように、本発明によるパネルを製造する際に、ビルトイン・フレーム・ コーナを使用して、頂部プレートと下部プレートを相互に自己整列させ、頂部プ レートおよび底部プレートをスペーサ・組立体を自己整列させることができる。 所定の位置にゲッターを有するコーナ真空キャビティ拡張部や、電界エミッタ・ プレートの背面またはパネル構造体の非活性領域にはめ込まれたフィードスルー を使用するなど、そのようなフレーム・コーナを使用してゲッターを析出させる ことができる。このタイプの構造体は金属セラミックまたはガラスで形成するこ とができ、一般にガラスが最も好ましい。 図９４は、ゲッター材料を備える、本発明の一実施例によるフラット・パネル ・ディスプレイ・アーチクルで有用に使用できる丸形フランジ真空接続構造体の 正面図である。 図のように、真空接続部１６６は内部に内部通路１６８を画定する上部フラン ジ部材１６７を備え、内部通路には適当なゲッター材料のペレット１６９が析出 し、ペレットはそれを加熱してゲッターを析出可能な蒸気として蒸発させる電気 抵抗ワイヤ１７０および１７１に接触している。ゲッターはそのＲＦ誘導加熱に 適応するようにリングまたはその他の適当な構成の形状で設けることもできる。 フランジ部材１６７では、厚さＤｖは、約０．５ｃｍでよく、ゲッターを含む 内部通路の長さは約２ｃｍでよく、残りの長さＬｖは約１cｍでよい。電気抵抗 加熱ワイヤ１７０および１７１は、フランジ要素の端部キャップ１７２を通過し 、フランジ部材はアクスル部材１７３によって下部フランジ部材１７４に接続さ れる。下部フランジ部材１７４は、フラット・パネル・ディスプレイのプレート の内側にフリット封止される。 第１のチューブ部材１６７は、約０．３ｃｍでよい直径Ｄｖを有する。スピン ドル部材１７３は、１．５ｃｍでよい長さＬｅを有し、直径が例えば０．１５ｃ ｍの直径Dｅｌの内部通路１７５を有し、スピンドル自体の外径Ｄｅｅは約０． ６ｃｍであり、スピンドル部材の中央通路１７５は、管状部材１６７の内部通路 １６８と連通する。 丸形フランジ１７４、例えば約０．６ｃｍでよい直径Ｄｃを有する。 図９５は、図９４の丸形フランジ真空接続手段を使用するディスプレイ・パネ ルの斜視図である。図のように、真空フランジ手段１６６は、パネル１７６のコ ーナ・エッジ付近に固定され、管状部材１６７は円形フランジ１７４からパネル の対向面上に配置される。 図９６は、本発明によるフラット・パネル・ディスプレイで有用に使用できる コーナ・フランジ真空接続部１７７の斜視図である。 図のように、真空接続部１７７は、接続構造体および真空開口部１８０の内部 および真空開口部１８０と連通する中央ボア１７９を有する円筒形真空接続部材 １７８を備える。 接続部１７７の内部のコーナ１８１に、ディスプレイ・パネルの内部体積から のガスの化学蒸着を促進する適当なゲッター部材（図示せず）が配設される。図 ９６に示した破線１８２は、コーナ・フランジ真空接続部を、図９６に破線で示 すように、フラット・パネル・ディスプレイ主要部１８３の対応する形状のベベ ル・エッジに固定するための接続部のフリット封止表面を表す。 図９４乃至図９６に示した真空接続手段が、所定の最終用途に応じて様様な構 成のものにすることができることが認識されよう。例えば、真空接続部はＹ字型 接続手段の形でも、Ｔ字型接続手段の形でもよい。ゲッターは、減圧脱気後にチ ューブに挿入し封止することもできる。そのような構成によって、真空空間の内 部体積へのゲッターの供給が簡単になるが、ポンピング・封止手段および動作が 複雑になる。図９６の部材１７８のような真空ポートまたは真空導管は、挟みつ ぶし、溶融させ、あるいはその他の方法で、ディスプレイ・パネルの製造時の所 望の点でコネクタ手段を密に閉鎖するように修正することができる。 再び、本発明のディスプレイ・パネルで有用に使用されるスペーサ要素を参照 すると、事前にスタンピングされ、あるいは圧縮されたパターンをそのようなス ペーサ上に使用して画素マトリックス・パターンを形成することができる。事前 にスペーサ・プレートに小さな凹部を形成し、次いでエッチ抵抗材料をプレート に塗布することによって、フォトリソグラフィの必要なしに画素マトリックスを エッチングすることができる。 荷電された一様な寸法の粒子を溶液中に使用して、等しい間隔のドット・パタ ーンを表面上に設け、フォトリソグラフィック・パターン化なしでエミッタ・レ ベルのパターン化ができるようにすることができる。このような溶液は、ゼオラ イト、正ゼータ電位添加物または負ゼータ電位添加物を有するラテックス球、あ るいはその他の荷電粒子を使用して製作することができる。このような粒子を溶 液に入れると、粒子の懸濁が均等に分散する。エチレングリコールやポリビニル アルコールなど揮発性化合物を使用して溶液ａ（一次水溶液または粒子を溶解し ない非極性溶剤）の粘度を高めることによって、溶液を表面上に塗布したときに 、このような粒子を等間隔に維持することができる。（加熱技法または真空技法 を介した）気化によって溶液を除去した後、残りの粒子をエッチングマスクとし て使用することができる。プラズマ（例えば酸素）によって表面にある種の洗浄 を施して薄膜残留物を除去することができるので有利である。 ラテックス球は、特定の寸法の粒子として広く市販されている。選択的ゼオラ イトなど化学添加物を添加して、エッチの前後にこのような粒子のエッチ抵抗お よび固有電荷を増大させ、かつ懸濁液が形成される前後にこのような粒子の固有 電荷を増大させることができる。自己離隔粒子を使用すると、本発明の他の態様 が構成される。被膜は、場合によっては、ディッピング、沈殿、回転、スプレー ・コーティングなど適当な塗布手段によってそのような溶液または懸濁液から塗 布することができ、ラングメア・ブロジェット（Langmere Blodgett）被膜塗布 が好ましい方法である。 前述のタイプの粒子は、エミッタまたはエミッタ・コラムのＲＩＥ転写用のエ ッチングマスクとして使用することができる。この工程の前後に第２の低分解能 リソグラフィ法を使用して、粒子の位置決めを局所化することができる。粒子が 分散する前のリソグラフィ法を使用して、選択された領域で粒子が基板に析出す るのを防止することができる。薄膜を使用して、ある表面への粒子の析出を促進 し、あるいは防止することができる。正ゼータ電位ポリイミドなどの材料によて 粒子の析出を防止することも、あるいはポリビニルアルコールなどの材料の容易 に除去できる層を、選択された領域上に析出させてパターン化し、その領域を被 膜上の粒子と共に溶解させ、あるいは除去することができる。エミッタをエッチ ングした後にレジスト被膜を析出させパターン化して、その後に続くエッチイン グ工程からエミッタの選択された領域を保護し、その結果、保護されたエミッタ 構造体のみを残すこともできる。 有機材料と無機材料とを含む低揮発性の化学添加物を粒子懸濁液中に使用して 、方法を向上させ、粒子が長い反応制イオン・エッチ方法後も失われないように することもできる。 図９７乃至図１００は、本発明の実施例で使用できる基板など、事前にくぼま せた基板でスペーサを形成する多数段階方法の工程を示す。 図９７に示したように、ガラスなど適当な材料で形成できる、圧縮され、ある いは事前にへこませた基板１８４を使用する。図９８に示したように、例えば、 適当なレジスト材料のスピン・コートでもスプレー・コートでもよい、レジスト 材料層１８５を基板１８４に塗布する。酸化プラズマ・エッチング等によってレ ジストをエッチ・バックして、図９９に示した構造体を製作し、その後、基板を エッチングして、図１００に示したように、基板を貫通する一連の穴またはボア 開口部１８６を提供する。そのようなエッチングは、所望の穴の寸法および形状 に応じて、プラズマ・エッチング、ＲＩＥまたはウエット・エッチング、あるい はその他の適当な技法を使用して実行することができる。 イメージ・パターン化を反転するには、図９９の構造体を製作した後に区画エ ッチ工程を追加し、その後、基板を洗浄して、図９７乃至図１００に対応する工 程を繰り返し、あるいはエッチングしない表面を不活性化する。この方法を使用 してプレートの両面をパターン化し、エッチングを両面から同時に実行すること ができる。リソグラフィック法を使用して、フォトレジストを両面に塗布し、両 面を同時に露光させ、現像し、エッチングマスクとして使用することもできる。 使用中の光が、視準特性の高いものであるならば、露光を一面から行うことがで きる。 図１０１乃至図１０４は、本発明の一実施例によって、粒子を使用してエミッ タ・パターンを基板上に形成する多数段階方法の工程を示す。 図１０１に示したように、エミッタ・コラム材料１８７を提供する。この材料 は例えば、ポリシリコンを備えることができる。 次いで、エミッタ・コラム材料１８７に粒子含有流体を塗布して、粒子１８９ を備える粒子含有液体層をエミッタ・コラム材料の上部表面上に形成することが できる。 次に、またはラングメア・ブロジェットを介して粒子含有液体層１８８を薄め 、それによって、粒子１８９がその固有荷電に基づいて基板上で等しい間隔で配 置されるようにすることができる。次いで、図１０３に示した薄めた層１８８を 乾 燥させエッチングして、図１０４に示したパターンを画定する。ＲＩＥまたは加 熱を使用して、粒子の寸法を微調整し、基板１８７上に粒子１８９を形成するこ とができる。次いで、この粒子マスクを使用して基板をエッチングすることがで きる。 上記で図７８Ｂに関して論じたように、赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色 蛍光体の交互ストリップを、添加された黒マトリックス材料のストリップと共に 使用して、真空のゲッターリングおよび画素のコントラストを向上させることが できる。画素からの光を遮断しないように、スペーサ・フレームを黒色ラインに 整列させる。画素の頂部および底部は、電界エミッタ・アレイからの電子ビーム のエッジによって画定され、エッジは黒色マトリックスによって画定される。こ の整列によって、スペーサと蛍光プレートの間の整列がより簡単になる。とうい のは、これによって垂直位置決めの重大性が低減するからである。スペーサは、 アレイ内部または標準矩形セル中のストライプ・スペーサ・ラインで設計するこ とができる。特定の色度要件または輝度要件のために、白色ストライプまたはそ の他の色のストライプを追加することができる。 図１０５は、本発明の実施例によるディスプレイ・パネルの一部の平面図であ り、赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の交互ストリップに対してスペ ーサ要素を整列させた状態を示す。 図のように、ディスプレイ・パネル蛍光プレート１９０は、一連の黒色ストリ ップ１９１、１９２、１９３と、赤色蛍光ストリップ１９６と緑色蛍光ストリッ プ１９７と青色蛍光ストリップ１９８とを備える黒色ストリップと交互に配置さ れた蛍光ストリップ１９４および１９５を備え、画素１９９、２００、２０１、 ２０２、２０３、２０４を画定する。この構成でスペーサは、黒色ストリップの 下方に整列し、任意選択で水平デッド・ゾーン間に整列する。 この構成では、プレート間制御および電圧制御が行われ、整列が容易であり、 高輝度のための大面積蛍光体が提供され、画素の画定が優れている。 図１０６は、本発明の一実施例によるフラット・パネル・ディスプレイの断面 正面図である。ディスプレイ・パネル２０５は、ガラスまたはその他の適当な材 料で形成できる底部プレート２０６を備え、底部プレートの頂部表面上に一連の エミッタ２０７が設けられ、エミッタ接続部は図面ページの平面に対して垂直に 配向している。エミッタ２０７は、ゲート行接続部２０８とゲート・ライン２１ ０とを備える。エミッタは、基板上の垂直導電抵抗器層上に構成される。パネル ２０５は、ガラスなど適当な材料の頂部プレート２１２を備える。頂部プレート は、スペーサ要素２１３によって底部プレートに対して離隔された位置関係に維 持され、スペーサ要素２１３は、真空空間２１５に露出された表面上にフラッシ ュオーバ制御コーティング２１４を備える。 ディスプレイの側面にあるスペーサは、例えば構成材料として雲母を備えるこ とができるフリット２１６によって関連するプレートに封止することができる。 頂部プレート２１２は、そん下部表面上にバリウムとチタンの混合物など黒色マ トリックス材料を塗布することができ、頂部プレートの黒色マトリックス材料２ １８上にＲＧＢ蛍光体２１７が配設される。ＲＧＢ蛍光体は、任意選択でアルミ ニウム・コーティングを塗布することができ、ＩＴＯ下層を備えることができる 。 図１０６のパネル構成に示したエミッタは、マイクロクロム・ディスプレイ、 光パネル、順序付け可能な光ストリップ、およびその他の構成として構成するこ ともできる。 図１０７は、本発明の他の実施例による柱状電界エミッタ・ディスプレイ・パ ネルの断面正面図である。 図示したディスプレイ・パネル２１９は、ガラスまたはその他の適当な構成材 料のフェース・プレート２２１に対して離隔された位置関係のガラスなど適当な 材料の基板２２０を備える。フェース・プレート２２１の表面上には、炭素元素 、チタン元素、およびバリウム元素を化合したものなどの黒色マトリックス材料 ２２２がある。フェース・プレートの蛍光体上に薄いアルミニウム・コーティン グを塗布することができ、フェース・プレートは単一画素アノード構造体として ＩＴＯ上に配設される。 ガラス基板上に、Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ三層素子などのエミッタ導体２２３を提供 する。エミッタ導体部材２２３上に、例えばＣｒおよびＳｉＯ₂の抵抗器層２２ ４を析出させる。 抵抗器層２２４上に、シリコンなどの適当な材料の複数のエミッタ・コラム１ ３を設け、コラムの上部末端に、ダイヤモンドまたはその他の適切な材料のエミ ッタ先端８を設ける。 エミッタ・コラム１３は、ＳｉＯ₂など絶縁体１９のマトリックス中に含まれ る。ゲート構造体は、吸引電極４と、ゲート導体２２４と、絶縁体２２５とを備 えている。一方、該絶縁層２２５は、図示した画素の外周にてスペーサ２２６に 接触している。 図１０７に図示したパネル２１９において、各カラーの副画素に対し多数のゲ ート付きエミッタが採用されており、１つの画素あたり数千のエミッタを使用す ることができる。この構成において、黒マトリックス２２２は、真空捕獲動作を 提供すると共に、ディスプレイ内の濃淡を増す多機能型である。 図１０８は、上述のように荷電した均一な寸法の粒子の溶液で形成された粒子 １８９の析出した粒子列の平面図であり、ここで粒子は基層１８７上の除去の容 易な層としてポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のような樹脂また は膜形成材料からなる層１８８ａ上に析出される。この形式の析出した粒子構造 体は上述のように、エミッタまたはエミッタ・コラムのＲＩＥ転写用のエッチン グマスクとして採用することができる。 上述のように、本発明の電界エミッタ構造体はスパッタリングまたは蒸発によ る誘電性があり、かつ自己整合されたスパッタリングまたは蒸発によるゲート金 属を採用し、ゲート対エミッタの空隙を最小にし、低コストの製造を可能にする 。本発明の構造において、サーメットのような高抵抗層上にコラムまたは先端要 素が配置される。抵抗膜を通じての電導は水平方向ではなくて垂直方向であり、 膜は従来技術のエミッタ構造体よりも著しく抵抗が大きい。かかるコラム状先端 構造体を高抵抗性の上に配置する結果、余分なマスクが不要となる。本発明の実 施に際し多数の膜成分および材料を採用することができるが、厚さ２μｍの膜を 使用して各エミッタ内で０．０１乃至２０ＧΩの抵抗値を提供する一例としての 膜組成物がＣｒ（５５％）−ＳｉＯ₂（４５％）である。上述のように抵抗層は 、エッチングの停止手段として使用することができ、実際上殆どの場合、またか かる層はエミッタの下方で隔離されたコラム抵抗器を形成し得るようエッチング 処理することができる。 蒸発またはスパッタリングによる抵抗膜は、エミッタに電流を供給する金属線 と同一の真空サイクル中にリフトオフにより形成することができる。抵抗層を化 学的蒸着法により形成することも可能であるが、その下方の金属レベルと同一の マスキング工程を使用してパターン化しない限り、追加のマスク層が必要とされ る。 図１０９は、各種の試験にして窒素および酸素に焼鈍ししたときのＣｒ対Ｓｉ Ｏ₂の比が１対２えある膜の場合の抵抗膜の厚さ（μｍ）の関数として抵抗値（ Ｍオーム）を示すグラフである。このグラフにおいて、三角形（▲）は、流動す る酸素内で４００℃にて８時間、焼鈍ししたＣｒ・ＳｉＯ₂膜を示し、黒丸（● ）は流動する窒素内で４００℃にて、２４時間焼鈍ししたＣｒ・ＳｉＯ₂膜を示 し、また黒四角（■）は、析出後に焼鈍し処理を行わずに析出したままのＣｒ・ ＳｉＯ₂膜を示す。これらのデータは、厚さが０．５μｍ以上の高抵抗膜の場合 、酸素で焼鈍ししたＣｒ・ＳｉＯ₂膜は、対応する析出したままの膜および窒素 で焼鈍した膜と較べて抵抗率が大きいことを実証する。 高抵抗層は、導電線の頂部に析出される。アルミニウム銅合金を採用すること ができる。厚さがそれぞれ５０ナノメートル、４５０ナノメートル、５０ナノメ ートルにてＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒの３つの層の導電線が列状縦列または横列の導体に 対して使用することできる。導電性線の各々は、１つの画素または副画素に割り 当てられたエミッタ群を呼び出す。ゲート電圧が増大し、エミッタ電圧が低下す ると、電子は陽極に向けて放出される。１つの線または縦列のみを呼び出すとき 、無視し得るほどの数の電子が放出されるようにスイッチ電圧を選択する。その 双方は、画素を強化にオンするために呼び出さなければならない。電子はそのエ ネルギーの大部分を陽極のバイアス（一般に＞２００Ｖおよび設計により２０Ｋ Ｖ−４０ＫＶ以内）から得る。高抵抗器は、１つの画素呼び出すときに放出され る電流を決定する主要なファクタとなることでディスプレイ中の均一さの程度を 向上させる。これはエミッタの曲率半径またはエミッタの作用関数ではない（全 ての装置がオンレベル以上にバイアスされていると仮定して）。また高抵抗器は ディスプレイにショートに起因する欠陥が生じないようにする。各エミッタは独 立的に機能し、互いに近接するエミッタ群は、ショートしても機能することが可 能 である。幾つかのエミッタがショートしたとき、ディスプレイの全体に吸引され る追加の電流は殆どない。＞５％の輝度の１つの画素にさえ影響を与えるエミッ タが存在しないから、例えば＞５０のような各画素内で多数のエミッタを使用し たとき、ディスプレイは実質的に完全に機能することができる。 ディスプレイまたは３極管列を組立てかつ密封したならば、フリットまたはそ の他のシールが真空キャビティ内の抵抗器をエッチイング剤液から保護するから 、リソグラフィック工程を行わずに抵抗層を除去することができる。この工程は 、エミッタ導電体の接続を許容するために望ましい。ディスプレイまたは３極管 列の外周にしてゲート導電体の頂部で誘電層を除去するため、同一または同様の 工程を採用することができる。 使用時にグレースケール輝度は、選択した画素または副画素のパルス時間によ り制御することが望ましいが、また、ゲートまたはエミッタにおける電流または 電圧レベルを変調させて制御させることも可能である。 また、ゲートとエミッタとの間で誘電層の表面の上からの表面漏洩を最小にす るため、金属ゲートの下方に二重の誘電層を使用することが有利であり、ゲート 金属の真下にアンダーカットした誘電層と未エッチング処理誘電層とを組み合わ せ、誘電層の全体に亘り低電界の誘電性「空所」を形成することができる。また 、かかる構造体は、エミッタ先端に低活性被覆を析出する間、誘電性ゲートーエ ミッタ側壁を保護する。有用な低活性被覆はバリウムおよびダイヤモンドを含む 。 かかる被覆は、ゲート導電性の自然の張り出しマスクを使用して適用される。 シャドウマスク、パターン化およびエッチング処理、またはリフトオフパター ン化を選択的に採用して、ディスプレイに被覆なしの外周または部分を提供する ことができる。ゲート導電体の析出工程中に追加的なリフトオフ層を析出し、そ の層を利用して被覆のリフトオフ除去、または中立化を行うことができる。絶縁 体は、ゲートの頂部に析出されるため、ディスプレイの縁部におけるフリット密 封を妨害しない限り、または極めて大きい陽極電圧を採用しない限り、ゲートか ら低活性被覆を除去することは任意選択である。 図１１０は、ブロック例２５０および副群画素細胞列２５１を含む電界エミッ タ列の２つの配置状態の平面図であり、その各々は、その関係する抵抗器２５２ およびゲート導体２５３と共に示してある。 セラミックまたはガラス基層に溝をエッチング処理することができ、その後に 、金属および選択随意の抵抗器線を溝内に析出して、その次に、リフトオフする ことができる。かかる方法は、ゲート導電体がエミッタの導電体および抵抗線に 交差することに伴う工程のカバー範囲の問題を最小にする。スピンオン、スプレ イオンまたは再流動化ＣＶＤ材料およびＲＩＥのようなエッチング・バック工程 を採用し、これらの溝の縁部の全ての隙間を選択随意的に満たすことができる。 また、水平型、または垂直型の導電抵抗器をゲート線内に組込むこともできる。 図１１２は、本発明のさらに別の実施例によるエミッタ構造体２５４の断面図 である。 該エミッタ構造体２５４は、エミッタ導電層および抵抗器層を備える基部材２ ５６がその上に設けられる基層２６５を備えている。該基層は絶縁体または誘電 層２５７により囲繞され、基部構造体２５６はコラムエミッタ１３を支持し、エ ミッタ先端８は、ゲート導体３５に対して離間した関係にあり、該ゲート導体の 上方には、抵抗器１６およびゲート導体に対する金属ストラップ１５８が上方に 位置してあり、該金属ストラップはゲート導電体自体と同一の金属とすることが できる。抵抗器１６は全てのゲート導電体をカバーし、または空隙近くの導電体 のみをカバーすることができる。 図１１３は、別の電界エミッタ構造体２６０の断面図であり、対応する部品は 図１１２に同様の図面参照番号で示してあるが、ゲート導体の配置が異なる。Ｓ ｉＯとすることのできる頂部絶縁層２６１がバルク絶縁体２５７上に設けられて おり、該絶縁層の上方には、エミッタの軌跡の位置にゲート導電層２６２が位置 している。一方、ゲート導体２６２の上方には、例えばＳｉＯで形成することの できる上方絶縁被覆２６３が位置している。ゲート導体２６２自体は、モリブデ ンまたはその他の適当な材料で形成することができる。 第１のゲート導体２６４が設けられる、該導体の上方には抵抗層２６５がある 。この第１のゲート導体２６４は、領域２６６にてエッチ・バック処理を行い、 ショートに伴う問題を解決することができる。 図１１４乃至図１１７には、本発明のさらに別の実施例により溝導体構造体を 形成する多数段階方法の工程が示してある。 図１１４に示すように、例えばＳｉＯ₂のような基層２７０は、抵抗層２７２ でパターン化し、非抵抗領域２７３を形成し、その領域の幅Ｗは２０ナノメート ル程度とすることができる。抵抗自体は、厚さ約１．５μｍとし、陽性のノバラ ック抵抗材料で適宜に形成することができる。 次に、図１１５に示すように、ＳｉＯ₂基層１７０は、寸法Ｄで示すように、 約３μｍの深さまでエッチング処理し、エッチングはＲＩＥ、プラズマ、または 湿性化学的方法で行われる。その後に、図１１６に示すように、導体２７４を基 層上に析出させ、その後に、抵抗器２７５を析出して、図１１６に示した構造体 を形成する。該導体は、厚さ１ナノメートルにてＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒから形成する ことができ、また抵抗器２７５は厚さ約２ナノメートル程度のサーメット材料で 形成することができる。 次に、溶剤ストリップを行って、基層２７０の主上面から層２７３、２７４、 ２７５を除去して、図１１７に示した構造体を形成し、その上に抵抗器２７５が 位置する導体２７４をキャビティ２７６内に析出し、図示するように抵抗器を囲 繞するキャビティの縁部２７２を充填して構造体を完成することができる。 装置の電界領域にエッチング停止部分を提供するため選択随意の誘電層を採用 することができる。スパッタ誘電層は、酸化アルミニウム、または窒化シリコン のような材料とすることができる。この材料はエミッタキャップのアンダーカッ トのため、析出中に自己整合しかつエミッタから分離するが、金属線の間で電界 内に留っている。スパッタリングした誘電層は、装置の電界における誘電層のア ンダーカットを最小にし、これにより高電圧による破壊抵抗を大きくする。 上述のように、パネル内で真空捕獲を採用し、かかる捕獲は陽極に被覆として 組込み、またリン画素またはリン線の周りで黒マトリックス、スペーサ内／上、 ゲートまたは付属物として提供されたディスプレイ内に組込むことができ、これ らは全て上述した通りである。 図１１８は、本発明の一実施例による真空捕獲構造体の断面図であり、捕獲装 置２８３と同様にその上にリン２８２を有するガラス板２８０を示す。捕獲装置 ２８３は、チタニウムおよび炭素組成物を適宜に含むことができ、または選択随 意的に黒マトリックス／線材料としてバリウムを含み、また蛍光体には、反射率 を増し得るようアルミニウム被覆２８４で被覆することができる。アルミニウム 被覆２８４は、厚さ６０ナノメートル程度とし、またアルミニウムは被覆は、例 えばバリウムを１〜２ナノメートルの厚さで薄い膜として被覆し、図１１８に示 した構造体の捕獲活性を増すことができる。一般に厚さが厚い場合、高電圧を使 用しない限り電子の吸収効果が顕著となるから、かかるバリウム層は、厚さが２ 〜３ナノメートル以上ではない。 図１１９は、本発明のさらに別の実施例による別の真空捕獲構造体の断面図で あり、頂部板２８５および底部板２８６は、適当なスペーサ手段２８７により離 間され、パネルのエッチング部２８８は、真空源２８９に接続されており、該装 置は、任意の適当な結合、接続または密封手段あるいは密封方法によりパネルの エッチング部分２８８に気体流動連通状態に接続することができる。該真空吸引 構造体２８９は、選択的に密封可能な主真空ポンプ管２９１を備え、該ポンプ管 は機械的な真空ポンプのような真空吸引手段に最初に結合することができる。こ れと別に管２９１には閉鎖手段を設けてもよく、該閉鎖手段は、パネルをかかる 機械的真空吸引手段に接続し得るよう選択的に開放することができ、これにより 、真空構造体２８９内の捕獲装置が空になったとき、パネルを機械的なポンプダ ウンにより再調製し、適度の低い真空レベルにすることができる。適当な捕獲装 置（図示せず）が共に配置された伸長チャンバ２９２が管２９１に隣接する位置 に設けられている。伸長部２９２は、継手２９２およびパネルの内部容積と気体 流動連通状態にあり、捕獲装置は、真空包囲体内に保持された外部気体に対し効 果的な捕獲作用を付与する。化学的吸収作用、即ち捕獲作用は温度と共に増大す るから、伸長部２９２は、該伸長部に集中した熱を加えることができるように形 成されている。このように、捕獲装置を加熱してその作用を向上させ、使用中に または使用前の長期の格納中にパネル内への漏洩に起因する追加の窒素および酸 素を能動的に取込む。 図１２０は、本発明のさらに別の実施例によるさらに別の真空捕獲構造体であ り、ここではバリウムまたはその他の適当な捕獲材料２９３の層が画素開口部２ ９５、２９６を有するスペーサ２９４の陽極側に析出される。 図１２１は、平坦な頂部エミッタを特徴とする、本発明の別の実施例による電 界エミッタ構造体の断面図である。 図示するように、該構造体はガラス、またはその他の適当な材料からなる基層 ２９７を備えており、この層の上には、高活性材料２９８が析出され、その中間 の両側には、低活性材料２９９が析出される。この高活性材料２９８は例えば、 シリコンまたはモリブデンとし、また低活性材料は例えばダイヤモンドを含むこ とができる。基層および高活性材料２９８の一部の上方には、絶縁層３００があ り、その上方には、図示するように絶縁層３０３で分離されたゲート電極３０１ 、３０２の列がある。低活性材料２９９が高活性材料２９８の析出分の間に位置 するかかる構成により、ゲート電極３０１、３０２は自動集束エミッタ構造体を 提供し、この場合平坦な頂部を有し、ゲート電極３０１、３０２の縁部と境を接 する低活性材料を含むキャビティの中心軸線に電子束が集束される。 また、ゲート電極対は、基層上に形成しまたスペーサから別個に形成し且つエ ミッタ列状に配置することができる。かかるスペーサは、多数チップモジュール で使用されるようなＸ−Ｙグリッド線を必要とする。 図１２２は、本発明の１つの実施例による平坦な頂部エミッタ構造体のコラム 型の断面図であり、シリコンのような材料からなり、その上面に平坦なダイヤモ ンド層３０５を有するコラム３０４が基層３０６上に配置されており、モリブデ ンのような高活性材料３０７がコラムエミッタ３０４の側面（軸面）に沿って析 出され、高活性材料には絶縁または誘電層３０８が接触し、これらの層には、ゲ ート電極３０９が配置されている。 再度図１２１を参照すると、低活性材料２９９からなる平坦な頂部エミッタは 、選択随意的に、ダイヤモンド微結晶のように粗面とした上面３１０を備えるこ とができる。 図１２２に示したコラム構造体において、高活性の側壁３０７は、上方ダイヤ モンド放出面３０５から放出された電極の自然集束を促進する。 図１２３は、研磨したコラムエミッタ要素を備え、その上端にリングエミッタ を備える電界エミッタ構造体である。 高活性の側壁または肩部要素を図１２および図１２２の構造体に使用すること は、放出された電極の自己集束作用を効果的に促進し、エミッタとゲートとの間 の表面経路の長さを増し、これにより誘電面からの漏洩の可能性を少なくする働 きをする。 図示するように、エミッタ構造体はガラスまたはその他の適当な金属の基層３ １２を備えており、該基層には例えば、Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ組成物のような導電層 ３１３として析出されている。ＣｒおよびＳｉＯ₂で形成することのできる抵抗 層３１４が導電層３１３の上に析出されている。シリコンおよびアンチモニのよ うな適当な材料からなるコラム３１５が抵抗層の上に設けられており、ポスト３ １５、抵抗層３１４および導電層３１３は、絶縁層３１６と接触状態に配置され 、該絶縁層はＳｉＯ₂またはその他の適当な金属で形成することができる。Ｓｉ Ｏまたはその他の適当な金属で形成することのできる上方絶縁層３１７が絶縁層 ３１６の上方に位置し、その上には、モリブデンのような導電性金属３１８およ びＳｉＯまたはその他の適当な金属の頂部絶縁層３１９が析出されている。コラ ム３１５の上端には、微結晶性構造体のダイヤモンド縁部３２０が設けられてい る。その上端にリングエミッタを備えることを特徴とするこの研磨コラムエミッ タは、エミッタの構造に関して低廉な選択随意の手段を提供する。該エミッタは 、低活性コラムまたは柱の頂部ダイヤモンドのような低活性エミッタ材料の鋭い 縁部を提供する。 さらに別の構造体上の代替例として、選択随意的に抵抗器上に導電性ポストを 使用してゲート付きの電界エミッタ構造体を形成し、蒸発によりコラム頂部にコ ーンを形成し、このコーンは、スピンおよびその他の米国特許第3,665,241号に 開示された型式とし、コラムの頂部は研磨することができる。 また本発明は平坦なパネルディスプレイ構造体に基づいて、低出力、高輝度の 電界エミッタの製造に使用される仮想的なコラムエミッタ構造体も具体化可能と 考えられる。本発明のこの特徴は、電気エミッタ装置に対し仮想的なコラム隔離 構造体を提供し、また側方向伝達方法では得られない各エミッタの精密な抵抗値 を設定するための方法を提供する。これにより形成される膜は、エミッタ下方に て抵抗性または導電性があり、またエミッタの周囲の領域およびエミッタから離 れた領域内での抵抗性が大きく、即ち絶縁性が大きい。 導電層と、選択随意の抵抗層とエミッタに自己整合された改質可能な導電体ま たは絶縁層と、ゲート付きエミッタとを備える構造体にて、放出制御および保護 抵抗器能が各電界エミッタに組込まれた低コストの自己整合ゲートおよびエミッ タは提供される。かかる仮想のコラム構造体は、多数の型式のエミッタ構造体と 組合わせることができる。 本明細書で使用する「仮想のコラム電界エミッタ構造体」とは、エミッタをそ の下方の抵抗器または導電体構造体に接続する導電性コラムを有するエミッタま たはゲート付きのエミッタを備える構造体を意味するものとし、該構造体は、そ の下方の層の一部または複数の部分を化学的方法でまたはドーパントで改質する ことにより形成される。 図１２４は、本発明の１つの実施例による仮想のコラム電界エミッタ構造体の 断面図である。 図示するように、該仮想のコラム電界エミッタ構造体３２１は、ナトリウムガ ラス材料のような基層３２２を備えており、例えば、アルミニウムおよび銅層を 備えることのできる導電層３２３が該基層の一部に析出されている。例えば、Ｃ ｒ＋ＳｉＯ₂のようなサーメット材料からなる抵抗層３２４が導電層が３２３の 上方に位置している。 導電領域、または抵抗領域３２５および改質膜の絶縁部分３２６が抵抗層３２ ４の上に設けられている。導電性または抵抗領域は、アルミニウムまたはシリコ ンを備えることができる一方、絶縁領域３２６は、改質後アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃） またはシリカ（ＳｉＯ₂）を備えることができる。これとは別に、導電性または 抵抗領域３２５がポリマーを備え、また絶縁部分３２６は、非導電性ポリマーを 備えるようにしてもよい。 チタニウムまたはクロムのような基部導電体の層３２７が、導電性または抵抗 領域３２５の表面に形成され、またその基部導電層には、選択的にポリシリコン のような材料で形成することのできるＮドープダイヤモンドのような材料を被覆 することができるエミッタ先端構造体３２８が設けられている。 エミッタ先端３２８に隣接する位置には、ＳｉＯ₂を備えることのできる絶縁 層３２９と、ＳｉＯのような絶縁材料の第２の絶縁層３３０と、アルミニウムま たは銅のような金属の導電層３３１と、ＳｉＯのような材料の上方絶縁層３３２ とを含むゲート列が配置されている。 基部導電層３２７は、ある適用例および実施例では省略しても良いが、極めて 効果的な電界エミッタの作用を確保するため、この導電層を含めることが望まし い。 図１２５は、図１２４に示した実施例のような抵抗層を備えない本発明の別の 仮想のコラム電界エミッタ構造体の断面図である。図１２５では、図１２４に関 して対応する構成要素が対応する番号で表示してある。しかしながら、図１２４ の実施例と異なり、図１２５に示した構造体は抵抗層を採用せず、さらに図１２ ５の構造体は、導電領域または抵抗領域３２７と導電体３２３との間に選択随意 の基部導電層３３５を採用する。 図１２６乃至図１３３には、仮想のコラムエミッタ構造体を形成する多数段階 方法の工程が示してある。 図１２６に示すように、基層３５０は、ガラスまたはその他の適当な材料（絶 縁材料または絶縁体を被覆した導電体をディスプレイの製造に採用することがで き、導電性基層は呼び出されないＸ−Ｙアドレス源には、導電性基層が許容し得 る）、またこの基層には、スパッタリングしたアルミニウム＋４％銅の層のよう な導電層３５１が１μｍの厚さで析出されている。 次に、抵抗層３５２を選択随意的に析出し、その層は例えば、スパッタリング した二酸化シリコン＋クロムを厚さ１．５μｍ備えることができる。 被覆した基層は、抵抗膜３５３を使用してパターン化しかつエッチング処理し 、選択随意的にリフトオフパターン化工程を採用してもよい。 レジストを除去し、図１２７に示すように、中間の改質可能な層３５４を析出 させる。 中間の改質可能な層３５４は、非ドープの非結晶シリコン、または非導電層の 光重合体を含むことのできる絶縁層（非導電膜）として形成することができる。 これと代替的に、改質可能な層は、アルミニウム、スパッタリング、ドーピング したシリコンまたは導電性重合材のような導電性膜として提供することができる 。本発明の広い範囲内において、導電性荷電の構造体を形成するあらゆる方法が 対 象とされ、該方法はエミッタ基部をその下方の導電体または抵抗器に接続するも のであり、例えば酸化または陽極処理のような化学的改質、イオン打ち込みまた はイオン損傷を利用し、または多改質シリコンを熱したＨ₂Ｏ₂またはＯ₃に露呈 されることで化学的に不活性にすることができる多孔質領域を形成する方法もあ る。光改質、または有機あるいは無機析出物がエミッタパターンによりカバーさ れない領域の抵抗性を変化させるために採用することができる。例えば、有機導 電性重合体をイオンビームまたはＵＶ光線に露呈し、あるいは金属粒子および酸 化物の混合体を光により活性化させることができる。改質可能な層３５４は選択 随意的にエッチング処理して対象とする線を分離させることができる。上述のよ うにコネクタと抵抗器の二重の働きをする改質層を使用することにより、別個の 抵抗層が不要となる。このように、図１２４および図１２５に関して上述したよ うに、同一の中間層３５４には、導電性部分をおよび非導電性部分を選択的に設 けることができる。 改質可能な中間層３５４を形成した後に、エミッタ基部を析出させる。該基部 は、図１２８に示すような基部層３５５を析出させることにより形成され、その 後に、キャップ層３５６を析出させる。該基部層３５５は、スパッタリングした シリコン、またはタンタルとすることができ、キャップ層３５６は、プラズマ強 化の化学的蒸着（PECVD）によりＳｉＯ₂Ｎ₄により形成することができ、その後 、図１２８に示すようにエッチング処理してメサを形成し、この場合、非導電性 膜３５４は、非ドープ非結晶シリコンまたは非導電性光重合体で形成することが できる。 スピントほかの米国特許第3,665,241号に記載された構造にて蒸着法によるエ ミッタを形成するためには、エミッタ領域の下方にパターン化した導電層を析出 させない限り、ポイントを形成した後に下部層３５４の変化が生じる。 図１２９は、図１２８に対応し、導電性膜３５４の上の析出したエミッタ基部 を示し、この場合、タンタル、チタニウム、ＴｉＷ、Ｃｒまたはその他の適当な 材料からなる選択随意の基部導電層３５７を基部層３５５の下方に提供する。こ の実施例において、導電性膜３５４はアルミニウム、ポリシリコン／非結晶シリ コンまたは導電性重合体で形成することができる。 次に、図１３０および図１３１に代替的に示すように、エミッタ基部を改質し て導電性可変領域を提供する。図１３０はその将来の製造構造体として図１２８ に対応し、また図１３１は将来の製造構造体として図１２９に対応する。 図１３０を参照すると、非導電性膜層３５４は、ドーパントまたは反応剤で処 理されており、該ドーパントまたは反応剤は拡散し、あるいは領域３６０内に侵 入し、例えば領域３６０内の層３５４内に白金を拡散させるためにその導電率を 増大させる。 図１３１を参照すると、導電層３５４は領域３６２の外側のエミッタ周囲の領 域内により層３５４の組成および特徴に依存して任意の適当な方法で非導電性の 性質とすることができる。例えば、層３５４がアルミニウムである場合、領域３ ６２の外側の部分は、その領域の外側のアルミニウムを陽極酸化処理することに より非導電性とすることができる。シリコンの場合、シリコンは多孔質とし、Ｏ₃ またはＨ₂Ｈ₂内で酸化させることができる。層３５４のような導電性光重合体 の場合、その重合体は紫外線またはイオンビーム光線に露呈させて領域３６２の 外側の領域にて重合体を非導電性にすることができる。 次に、ゲート付きエミッタ構造体は、スピントほかの米国特許第3,665,241号 に開示された方法のように任意の適当な方法で形成される。この米国特許に開示 された形式の蒸発によるエミッタには、析出前に抵抗性が改質された領域を画成 し得るようエミッタ領域の下方にパターン化した導電層が析出されない限り、こ の特許に開示された形式の蒸発によるエミッタには、析出後に改質可能な層を変 化させて形成することができる。ゲート付きエミッタ構造体を形成するとき、ゲ ート絶縁材料と共にゲート材料を析出し、エミッタ先端をある一点までエッチン グ処理し、その後にキャップのリフト−オフを行う。 図１３２は、図１３０に対応し、かかる先の図面の構造体から形成されたゲー ト付きエミッタ構造体を示す。 図示するように、層３５４は領域３６０の外側に非導電性材料の非改質領域を 備えており、その選択随意の白金基部層３８４の上方には、エミッタ先端３５５ が配置されており、絶縁層３８１、導電層３８２および絶縁層３８３からなるゲ ートが囲繞している。 図１３３は、図１３１のさらに別の製造構造体として図１３２に対応する図面 参照番号で表示してあり、改質可能な層３５４の非改質領域３６２を備え、領域 ３６２は導電性の性質であり、その上方には、選択随意の基部導電層で層３５７ が位置し、この場合エミッタ先端の上方には、絶縁体３８１、金属層３８２およ び絶縁層３８３からなるゲートが位置しかつ該ゲートにより囲繞されている。 図１３２、１３３に示した実施例のエミッタ先端３５５は、選択随意的にダイ ヤモンドまたはその他の低活性材料層で被覆される。 このように本発明の仮想のコラム電界エミッタ構造体はエミッタと導電体また は抵抗器層との間に抵抗率変更可能な層を効果的に採用する。かかる変更可能な 層は最初に導電性、抵抗性または絶縁性の性質で開始することができる。変更し たときに形成される膜はエミッタの下方で抵抗性または導電性であり、またエミ ッタの周囲でかつエミッタから離れる領域で極めて抵抗性または絶縁性でなけれ ばれならない。かかる層は上述のように個々のエミッタに対する自己整合接続具 の導電率を変更するために元の層を採用することができ、また、抵抗率を増すた めまたはエミッタの周囲の領域から絶縁体を形成する一方、エミッタの下方に導 電領域が残るようにするため酸化、化学的改質、陽極処理、イオン埋込みまたは 浸透を採用することができる。 多孔質シリコン構造体は、エミッタの周囲の露出領域内で形成することができ 、その後に、該構造体は化学的酸化により極めて抵抗性を備えるようにすること ができる。また光改質法も採用することができ、かかる改質可能な層が選択随意 的に呼び出し線上にパターン化することができる。エミッタの基部の寸法および 抵抗性の導電率によりエミッタ基部の抵抗性が決まる改質可能な層の下方に抵抗 層を採用し、各エミッタの基部の抵抗器として改質可能な層を採用することがで きる。最後にエミッタの下方で安定的な基部層を採用し、改質可能な層の変換中 、エミッタの基部の領域の電気的接続を一定にすることができる。 本発明はさらに透過性基部基層を対象とするものである。孔および追加的なス ペーサおよび板（かかるスペーサおよび板要素は所望であれば単一の構造体に組 合わせることができる）を採用してキャビティを形成しゲッターを配分すること ができる。かかる構成により面積の大きい化学的ゲッターを使用してパネルのカ バー内に高圧の負圧を作用させ、また捕獲すべき気体が化学的に吸着されるため に移動しなければならないコンダクタンス距離が短くなる。 ゲッターを作動させる目的でゲッターを抵抗加熱するため、電気フィールドス ルーを設けることができ、または電気フィードスルーを必要としないレーザ作動 のようなその他の加熱方法を採用することができる。全ての場合、ゲッターは蛍 光体またはエミッタ／相互接続構造体の蛍光体に影響を与えないようにしなけれ ばならない。これは電界エミッタ列の基層に縦横比の大きい穴を形成することで 実現され、またゲッターを穴から離れた位置に配置し、またはスペーサ位置決め メッシュまたは別の有孔板のような有孔部分の上に保護構造体を使用することで 実現される。 図１３４は、本発明のもう１つの実施例によりディスプレイパネルの一部の正 面断面図である。該ディスプレイパネル４００、互いに離間した関係にあるガラ ス端部板４０１、４０２を備え、またガラスまたはその他の適当な材料からなる 多孔質基部４０３がその間に位置している。 選択随意的にＩＴＯ、またはアルミニウム被覆を施し、さらに選択的にチタニ ウム、バリウムおよび炭素のような材料の黒線で被覆した板４０２に蛍光体パタ ーン４０４が形成される。ガラスまたはその他の適当な材料がスペーサ・マトリ ックス４０５を板４０２、４０３の間に提供し、板４０２、４０３は図示するよ うにガラスフリット４０６、４０７により互いに接着させる。同様の方法にて、 板４０１、４０３はガラスフリット４０８、４０９により互いに漏洩密に接続さ れる。またＸ−Ｙアドレスグリッドへの接続具を図示した構造体の一部として利 用するが、図面には示していない。板４０１の内面には化学的捕獲材料４１０が 配置されており、該捕獲材料は選択随意的に抵抗加熱線４１１が接触し、該抵抗 加熱線はパネルハウジングの外側にて電気発生手段に接続されて、化学的ゲッタ ーを加熱して該ゲッターを作動させるかまたは活性度を向上させる。多孔質基部 ４０３に形成された穴４１２は、アドレス線、エミッタおよび蛍光体に対する影 響を最小にし得るよう位置決めすることができる。 このように本発明は、有孔基層、追加のスペーサおよび板構造体を提供し、ゲ ッターを配分するキャビティを形成し、また多孔質のエミッタ列の後方に真空に よる捕獲を行うためチャンバを使用する。ゲッターの作動は、フリットシールの 下方／上方にてパターン化した線、または後ろ側から点滅する高強度光またはレ ーザ加熱のようなその他の作動方法を実施して作動させることができる。 図１３５乃至１３７には、本発明の別の実施例による電界エミッタ構造体を形 成する多数段階方法の工程が示してある。 図１３５には、図１０に示したものと同様の部分的に組立てた構造体が示して あり、ここで図１３５の図面参照番号は、図１０の構造体の同一または対応する 部品に関して対応する図面参照番号で示してある。 図１３５に示した構造体を組立てた後、構造体の表面には光抵抗層１９′のよ うな犠牲層を被覆する。次に、この犠牲層１９′の一部をＲＩＥ（例えば酸素中 で）またはプラズマエッチングを介してエッチング処理して戻し、図１３６に示 した構造体が形成されるようにする。 次に、コラムの柱はキャップをＢＯＥまたはフッ化水素内で除去し、ＮＭＰま たはアセトンのような剥離剤を使用して犠牲層を剥離する。析出を続行し、犠牲 層の析出、エッチング処理の戻し、キャップの取り外し、犠牲層の剥離および析 出を順次必要な十分な回数を繰り返して、図１３７に示した構造体を形成し、Ｓ ｉＯ₂の層１９によりＳｉＯの層２０を被覆し、導電性の金属層４を介在させる 。 上記の方法によりゲートはエミッタに接近され（即ち、ｘで示した寸法は益々 小さくなる）、これにより電界エミッタ構造体に対する回転／電圧の必要量を低 下させる。 図１３８は、本発明のディスプレイ・パネルに採用することのできるスペーサ 要素４１５の平面図である。 図示するように、図示した部分におけるスペーサ要素４１５は、図において、 左側主要本体部分４１６および右側主要本体部分４１７と境を接する中央キャビ ティ４２０を備えている。左側本体部分４１６は、その本体部分の上方部分に関 する断面が小さい下方の足伸長部４１８を備えており、また右側本体部分４１７ は、これに対応して主要本体部分に関して小さい断面の下方足伸長部４１９を備 える構造とされている。この構造により、足伸長部４１８、４１９は下方の開放 スペース４２１と境を接する。 図１３９は、その内部に開口部４２５を有し、また、ガラスビード・スペーサ 要素の下方に位置する基部を形成する、フリット４２７に配置されたスペーサ要 素としてガラスビード４２６を有するスペーサグリッド４２４を示す。 図１４０は、開口部４２９を有するもう１つのスペーサグリッド４２８の斜視 図であり、この場合、スペーサ要素は打抜きまたはエッチング処理したスタンド ４３０と、矩形の一体の形態の別個のスペーサ要素４３１とを備え、該スペーサ 要素は、スペーサグリッド４２８の主板に接着、またはその他の方法で固着され ている。 図１４１は、基部材４３４の上にエミッタ要素４３３と、エミッタ列から電流 を分路する目的のためフラッシュオーバ取込み層４３６を備えるスペーサ４３５ とを備えるパネルの副組立体の平面図である。この構造において、スペーサの主 本体部分は、ガラスビード４３７により基部材４３４の上面に離間した関係で維 持され、該ガラスビードは、適当な手段によりスペーサ４３５の構造体に固着さ れ、この固着手段は例えばガラスビード４３７をスペーサ４３５の底面の対応す る凹状の開口部の上に接着させるような手段とする。 図１４２には、パネル副組立体が示してあり、この場合、スペーサ要素４３８ は、適宜に図示した形状とすることができ、またはフリット、ビード、張出し部 、突起、または溝を備え、ディプレイ・パネルの内部容積内で送出される気体を 受入れることができる。該構造体は、フラッシュオーバーの分路を許容する一方 で、ゲート対ゲートの線ショートを防止する薄い誘電被覆が施された基部導電体 ４３９を備えている。この方法は、漏洩およびフラッシュオーバを防止する充電 点４４０を提供する。該基部導電体の薄い誘電被覆は、適宜にスペーサの構造体 の誘電材料と異なる誘電材料を備えることができ、かかる基導電体の誘電被覆は 、構造体のスペーサ誘電材料よりも誘電定数が著しく大きい。 図１４３は、その内部に連続的なキャビティ４４３が形成され、該キャビティ の背面に選択随意的に、例えばアルミニウムのような適当なまたはその他の反射 性材料４４４を銀被覆が施された主平面状ガラス板４４２を備える蛍光体板組立 体４４１の断面図である。キャビティ４４３の側壁は、アルミニウムまたはその 他の適当な金属の薄膜被覆で被覆されており、また選択随意的に板の前面４４６ はアルミニウム膜４４７で被覆することができる。 連続的なキャビティ４４３内には、赤蛍光体材料４４８、緑蛍光体材料４４９ および青蛍光体材料４５０が図示するように配置される。 図１４３に示した蛍光体板組立体４４１を製造するとき、ガラス板４４２は石 版印刷法によりパターンを描く。このパターンを描いた後、溝またはドットある いはその他のキャビティ構造体をガラス板にエッチング処理する。次に、キャビ ティ４４３の背面を例えば厚さ４００オングストロームのアルミニウムのような 適当な金被覆材料で部分的に銀被覆により選択随意的に被覆することができ、ま た、かかるアルミニウムは、キャビティの側壁４４５に浅い角度の析出技術で析 出することもできる。 第１の蛍光体４４８は、スパッタリングまたは蒸発あるいはＣＶＤのような適 当な技術で析出させる。次に、組立体にパターンを描き、溝またはドット（キャ ビティ）上でエッチング処理し、その他の蛍光体材料（すなわち、その他の色） に同一の段階を工程する。 次に、蛍光体を保持する板に適当なレジスト材料を被覆し、次に例えばＲＩＥ によってエッチング処理して元に戻し、板の表面を平坦にする。この点に関し、 ガラス板４４２の表面の上方に幾分かの残留蛍光体が存在すること、またはガラ スの最初の面により下方をエッチング処理することはこの工程にて許容し得る。 レジストの被覆およびエッチング処理して戻す工程が完了した後、板物品を清浄 にし、例えば厚さ１００オングストロームのアルミニウムの薄い膜４４７を露出 した蛍光体の特徴となる板の面上に析出する。 上記の蛍光体板の構造体および製造方法は、蛍光体板がレーザ源の光を発生さ せることができるという利点がある。さらに、蛍光体板構造体は光の分散角度を 変更することを可能にする。さらに、この構造体は光を蛍光体内部を進めること なく光を観察者の方向に向けることのできる薄い膜の蛍光体を使用することを可 能にする。 図１４４は、本発明による別の蛍光体板の実施例４５１の断面図であり、ここ でガラス板４５２にはそれぞれ赤蛍光体４５４、緑蛍光体４５５、青蛍光体４５ ６を図示した蛍光体板部分に含む横方向に離間した一連のキャビティ４５３が設 けられる。蛍光体キャビティ４５３を包含する板の正面４５７には、薄いアルミ ニウム膜４５８が被覆されている。図１４４に示した蛍光体板組立体において、 隣接する蛍光体キャビティの間の距離を極めて短くすることができる。ガラス板 の表面には、蛍光体板および該蛍光体板を備えるディスプレイ・パネルの効率を 向上させ得るよう黒マトリックスまたは活性な真空捕獲材料を付与することがで きる。この捕獲材料はレーザまたはその他の光線の照射手段により、または高温 状態により作動させ、これによりゲッターが現場で選択的に作動されるようにす る形式の物とすることができる。 図１４５は、その前面４６３にキャビティ４６２を有する板部材４６０の断面 図であり、該キャビティ内には蛍光体４６４が析出され、レジスト材料４６５で 被覆されている。上述のように、レジスト被覆の後、例えばＲＩＥによりエッチ ング戻し処理工程を行い、表面を平坦にし、正面４６３の面の上方の残留する蛍 光体または面４６３の面よりも下方のガラスをエッチング処理することは、本発 明の実施の範囲内で許容し得るものである。その高効率の蛍光体板の設計に容易 に対応し得るものである。 図１４６乃至図１５２には、本発明の別の実施例による電界エミッタ構造体を 形成する多数段階方法の各種の工程が示してある。 図１４６に示すように、基層５００は、ガラスまたはその他の適当な材料で形 成される。この基層５００の上には、Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒの層、またはＡｌ＋Ｃｕ のようなその他の金属層５０２として形成されている。上方層５０２は、層５０ ３としてＣｒ＋ＳｉＯ₂のような抵抗材料層である。上方層５０３は例えば０． １５μｍのような適当な厚さの非ドープシリコンまたはＣｒＯ₂の層５０４であ る。 図１４６に示した構造体には、蒸発またはスパッタ法のような適当な方法によ りＳｉＯの層５０５が析出される。これと代替的に、層５０５は例えば約０．１ μｍ程度の適当な厚さにてPECVDのような方法にて析出されたＳｉ₃Ｎ₄を備える こともできる。 絶縁層５０５には、厚さ約０．２乃至約３．０μｍ、例えば約１μｍＳｉＯ₂ 層５０６が析出され、これにより図１４７に示した構造体が提供される。 この構造体にはＳｉＯ層５０７、適当な厚さ、例えば０．５μｍのモリブデン 層５０８およびＳｉＯ層５０９が析出されたゲート構造体が提供される。このゲ ート層の析出は、リフトオフ・パターンを使用し、または析出およびエッチング 工程により行うことができ、その後図１４８に示した構造体に選択随意的にPMGI またはその他の厚い有機材料の層５１０を被覆して、図１４９に示した構造体を 形成する。 次に、アルミニウムまたはニオブ層５１１内のリフトオフ材料として析出させ 、レジスト材料を層５１２内に析出させる。ＲＩＥまたは湿式エッチング処理ま たはその組合せを利用してパターン化およびエッチング処理を行い、図１５０に 示した構造体を形成する。エッチング処理において、エミッタ接続線の頂部の高 抵抗または誘電層はエッチング処理しない。このように、層５０５はエッチング 処理輪郭の形状を形成し、層５０３内の底部導電体に対する接点の形状を設定す る。このように層５０４は、ＲＩＥエッチング停止点として機能し、ＢＯＥの滴 下液がＣｒ＋ＳｉＯ₂層５０３を腐食させるのを防止する。 この工程において、アルミニウムまたはニオブ層５１１あるいはPMGI層５１０ の何れを使用するかは選択随意であるが、ある程度の解放層は存在しなければな らない。 長時間のエッチング処理工程を実施した後、層５１２のレジストはなくなって いるはずである。そうでない場合、このレジストは選択随意的に除去することが できる。酸化層５０６をＢＯＥまたはＨＦエッチングにより凹状に形成した後、 エッチング停止層５０４をＨＦ＋ＨＮＯ₃またはＣＦ₄＋Ｏ₂のＲＩＥによりエッ チング処理する。 次に、薄膜ダイヤモンド５１７をエミッタ先端要素５１５およびゲート層の表 面に析出させ、図１５２に示した構造体を形成する。このダイヤモンド膜は、１ ００乃至２００オングストローム程度の厚さを有することが適当であるが、本発 明の広い実施範囲に亘りより厚いまたはより薄い膜を採用することもできる。ダ イヤモンド膜は、ＳｉＯ層５０７のアンダーカットのため、ゲート線の縁部で自 動的に破断する。次に、この構造体は適当な時間／温度を設定した工程により焼 鈍を行う。 図１５２に示した構造において、層５０５はエミッタ要素５１５の接触基部の 寸法を設定し、また構造体の抵抗を制御する。エミッタ先端要素５１５の基部の 接触領域により抵抗値の大部分が決まる。 図１５３乃至図１５５には、本発明の別の実施例による電界エミッタ構造体を 形成する多数段階方法の工程が示してある。 図１５３に示すように、モリブデンまたはＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒの層５２１がその 上に析出される基板５２０を備える構造体が提供され、その上方には酸化層５２ ２が位置する。ＳｉＯ層５２３が酸化層５２２の上に析出される。層５２３の上 には、ゲート金属層５２４が析出され、このゲート金属層はＡｌ＋４％の銅の厚 さ０．４μｍの層を備えることができる。その上方の層５２４はＳｉＯのもう１ つの層であり、最上方はパターン化した抵抗層５２６であり、この層の厚さは１ ．５μｍ程度とすることができる。酸化（ＳｉＯ₂）層５２２は厚さ約０．３μ ｍとすることができる。これと代替的にＳｉＯ層５２３、５２５はＳｉ₃Ｎ₄また はその他の適当な材料で形成してもよい。 図１５３の構造体はＡｌ＋Ｃｕ層５２４および酸化層５２２のエッチング処理 を受け、図１５４に示すようにキャビティ５３１およびエッチング溝５３３を形 成し、この場合、キャビティ５３１の直径ｄは０．５μｍ程度とすることができ る。 図１５４には図１５３に示すように、最初の構造体内に厚さ０．１μｍ程度の 自己整合マスク層として形成することのできる選択随意のＳｉＯまたはＣｒＯ₃ マスク層５３０を形成する状態が示してある。 図１５４の構造体を製造するエッチング処理工程においてＣＣｌ₂Ｆ₂＋Ｏ₂は 、層５２１のエッチング剤として使用することもでき、該層は、モリブデンで形 成し、または層５２１をＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒで形成するとき、適当な性質の湿潤エ ッチング処理試薬を採用することができる。酸化層５２２は、ＢＯＥ内でエッチ ・バックされる。 エッチング処理工程が完了した後、厚さ約０．１μｍ程度のＮ型ダイヤモンド を析出させ、その後に平坦な頂部のダイヤモンドエミッタ要素５３２を特徴とす る図１５５に示した構造体を形成するため、洗浄およびリフトオフ工程を行う。 図１５４に示した抵抗層５２６は、ダイヤモンドの析出前に除去することができ 、ダイヤモンドは、ゲート電極上面に残すことができ（層５２５の上に）、それ は、ゲート線とその別のゲート線との間およびゲートとエミッタ領域との間のシ ョートを解消し得るよう、ゲートがアンダーカットされているからである。 同様に、図１５５には選択随意の絶縁層５３０が示してある。これらの絶縁層 ５２３、５２５、５３０は、ＳｉＯ₂のエッチング工程中、ＢＯＥ内でエッチン グされない適当な安定した絶縁材料で適宜に形成することができる。 図１５５に示した構造体は、低活性ダイヤモンド・ドット（要素）５３２を囲 繞する高活性材料（層５２１のＭｏまたはＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒ）を使用して作動さ せて電極を集束させ、ゲートが電子のオン・オフの切換えを行う。 本発明の電界エミッタ構造体は、スピント（Spindt）ほかの米国特許第3,665, 241号で開示されたタイプの電界エミッタ先端要素を有利に利用でき、この開示 を参考として本明細書に取入れている。したがって、電界エミッタ構造体を本発 明により前記スピントほかの米国特許で開示されたタイプの先端素子と、さらに ゲート漏れを少くするためのサンドイッチゲート構造と、さらに前記チップ素子 軌跡の面（そこで先端要素が形成される）で用いられる自己整合マスク合せ層と で二次加工して蒸発ずみエミッタ基板の大きさを抵抗体層の上で前造形できる。 このようなマスク層がないと、抵抗は前記エミッタ素子の蒸発ずみ基部の形状で 変化することになる。基板の形状は、例えば図１５６で示されたように、前記エ ミッタ先端軌跡が前記蒸発剤原料に対して変ることになり、その場合、キャビテ ィ５５２にある前記エミッタ先端要素５５０は偏心構造のものであり、それは前 記キャビティが前記蒸発剤原料に対し対応する偏心特性をもっているが、前記キ ャビティ５５４内の前記先端要素５５３を、前記蒸発剤の原料と整合しているキ ャビティの中心線の回りに対称形状に形成するためである。 本発明のゲート構造体をスピントほかで開示された米国特許のエミッタ先端素 子の配列で利用すると酸化物層全体に亘り電荷移動の経路の長さを増大させて漏 れを減少させる。このような配置はさらに前記酸化物上の電界の強さを弱め；そ して、EMR0Mのように電荷を捕修できる誘電材料電界を付与し；捕修ずみ電子が その領域におけるＥ−電界を減じて、電荷の流れを停止させる。図１５７に示さ れた構造体に関し、電荷蓄積点Ａを示し、前記電荷が小推進界を長線Ｐに沿って 走る必要のあることは明らかである。 図１５８は、本発明のもう１つの実施例によりディスプレイ装置５６０の一部 を製造の前駆体工程で示すと共に、最終製品構造体を図１５９で示す。 図１５８で示された組立体では、上板５６１にリン５６３、５６４と５６５を 赤／緑／青それぞれの順序でなるアレイ５６２を施す。連続するリンのアレイの 間の板にフリットもしくは粘稠性材料、例えば加鉛ガラスフリットの突起もしく は堆積５６６を施す。前記上板と離間関係に任意のスペーサグリッド５６７でそ の上面（図示せず）に任意の導体層を備えたものを設けて、フラッシュオーバを 別ルートで送る。前記任意のスペーサグリッド５６７は電界エミッタ板５６８で あって、電子放出用に配置され前記板５６１のリンに衝突させる多数の電界エミ ッタ素子からなる。 それぞれの板と任意のスペーサを共存の場合は図１５８に示されたように配置 して、フリット乃至他の隔離手段を前記２つの板の外周の回りに用いて併置し、 正確な間隔を達成したうえで、前記それぞれの周囲を密封する。前記板の重量に より、圧力をこの工程で前記板の間に加えて、その間の正しい圧力を確保する。 次に、前記突起５６６のレーザ加熱を前記フリットによるか、あるいは適当な 強さのレーザ光エネルギーの焦点により前記突起に吸収させる最も効果的なレー ザを用いて行って、前記突起を溶融点になるまで加熱する。前記突起が溶融し、 そのうえで粘稠性液体粒子を形成、それは重力の影響を受けて前記任意のスペー サグリッドがある場合、その上に、あるいは前記スペーサ部材を用いていない場 合、前記電界エミッタ板上に滴下する。重量が前記液滴を向き合う板の間の間隙 に跨がって落下させると、レーザが発生させたエネルギーはそこで停止して、前 記液滴を冷却して図１５９で示されたようにコラムを形成させる。その場合５７ ０と５７２で示されたコラムは類似のフリット突起から形成されたものである。 前記スペーサコラム５７０と５７２が十分に冷却されて完全に凝固すると、前 記板の間の領域はそれを破壊することなく排気される。 示された実施例の上部リン板のフリット突起５６６の配備が正に実証的であり 、また他の配向や突起の位置決めも用いることができることが分かるであろう。 例 えば、図１５８に示された組立体も逆さにし、また突起５６６もスペーサ５６７ あるいは電界エミッタ板５６８上に設けることができ、それにより重量が前記突 起を溶融、前記逆さになった配向で前記リン板の上に滴下させる。 このようなスペーサコラムの組立てに必要な滴下生成の方法において、前記板 の間が帯電面を用いると、側路にコラムを形成させるか、あるいは別の方法を用 いて垂直方向コラムの形成を促進させることができる。前記ガラス面に光電子エ ミッタ、例えばセシウムを加えて用い、前記溶融液滴の面に選択電荷を構成させ ることもでき、これは前記スペーサコラムの形成に用いられる。 導体例えば銀ろうを絶縁ガラス状材料の代りに用いると、陽極とエミッタの間 の接続も達成できる。 図１６０は、基板５８０からなる電界エミッタ先端構造体を示す。 本発明の広範囲の実施に用いることができる高電流、低仕事関数エミッタ材料 として、ニオブとケイ素の混合物でニオブのケイ素に対する比が約２０％：８０ ％乃至約８０％：２０％からなる組成物を有用に用いることができる。周期表の ニオブ欄の他の金属をニオブの代りに、このような混合物に用いることができる 。このようなエミッタ材料を共蒸発、単一原料蒸発（十分な調整はなかなかでき ないが）、スパッタリング、あるいはPECVDもしくはCVD技法により蒸着できる。 またエミッタをケイ素エミッタの面から前述の組成物に物理的蒸着と表面を少く とも２００℃の温度で、酸化物の除去／洗浄工程の後熱反応させるか、あるいは それに代ってエミッタ表面をイオン衝撃するかしてエミッタを形成させることが 有利である。このような混合組成物を様々なタイプのエミッタ表面、例えば図１ ６０の電界エミッタ構造体に示された柱状先端要素５９０と円錐形先端要素５９ ２のコーティングに用いることが本発明の広範な実施に有利である。 スペーサ要素をディスプレイ前駆体構造体に形成する別の方法をここで図１６ １を参照して説明する。この場合、前記前駆体構造体は、透明もしくは光透過特 性をもち、適当な透明もしくは光透過材料、例えばガラスで形成された第１の板 部材６００を備える。前記板部材６００は陽極か、あるいはパネル組立体の電界 エミッタ板であっても差支えない。適当な材料の剥離層６０２を前記板部材６０ ０の底面に設けることができる。前記板部材６００を例えば電界エミッタ板もし くはリンで模様をつけ、また任意にアルミニウムフィルムで被覆した陽極からな る第２の板部材６０４と離間関係におく。それにより板部材６００と６０４はエ ミッタと陽極の組合せに関し互いに相補的である。 前記板部材６００と６０４の間に固体状態に放射線硬化でき液体モノマー、プ レポリマーもしくはポリマー組成物６０６を設ける。 図１６１の構造体と関連する組立方法では、前記２つの板部材６００と６０４ を互いに離間関係に、整合ならびにスペーサ手段、例えばエッジスペーサもしく はジグ組立体を用いて配置させる。隣接板部材の間の隙間をその後、軽く活性化 したモノマー、プレポリマーもしくはポリマー組成物で前記軽い活性化により固 体状態に放射線硬化できるもので充填する。 適当な特性と強さをもつ光線をその後、片方もしくは両方の板部材を通して、 例えばレーザ光線６１０を前記重合性／硬化性媒体６０６を領域６０８に衝突さ せることを含むレーザの暴露により仕向けて、中実柱もしくは線（例えば先に放 射線暴露にあてたスペーサ・コラム６１２）を形成させる。 放射線暴露とコラム形成につづいて、過剰の硬化性液状媒体６０６を前記板部 材間の隙間から排水し、前記板部材をアルコールもしくは他の適当な溶剤を用い て残留過剰硬化性媒体を追放する。 前記任意剥離層６０２をコラムの形成につづき、必要に応じて前記板部材６０ ０と６０４の分離に用いることができる。別の例として、前記板部材を前記板部 材に残し、前記硬化性媒体の選択領域に衝突させた放射線により形成された前記 スペーサ・コラムにより互いを接続、また互いを離間させることができる。この ようにして、前記板部材が前記硬化性媒体の封じ込めだけの目的で用いられ、前 記スペーサ・コラムの形成につづいて適当と考えられる機能的電界エミッタ板も しくは陽極板により除去、取換えのきくガラス板を含む。 形成中の凝固コラムを振動させて、肩延長部６１４をその上に形成できる。別 の例としてこのような肩延長部を、入射衝突放射線の散乱に役立つ硬化性媒体上 部界面により形成できる。 その形成に引続き、前記スペーサ・コラムをケイ素のプラズマＣＶＤ蒸着を用 いてコーティングしても、あるいは別の方法で、抵抗性の調整の目的のためにめ っき材料で被覆できる。 上述のスペーサ・コラム形成の方法に対するさらに別の方法として、上板部材 なしで、前記液体中にスペーサグリッドを形成させ、また硬化性媒体の緩やかな 充填もしくは落しにより前記スペーサ・コラム形成法を実施できる。 図１６２乃至１６４は、適当な類似放射線衝突模様を前記硬化性液状媒体につ けることで形成できるスペーサ要素６２０、６２２と６２４それぞれの様々な形 状を示す。 本発明を実施するための最良の形態 本発明の好ましい一般実施において、電界エミッタ構造体を本明細書の図１乃 至６を参照して示し、記述されたように形成して、電界エミッタアレイを設け、 その後、それを図９３を参照して示され、記述されたようにディスプレイ構造体 で、図１３８乃至１４０を参照して様々に示され、述べられた形態のスペーサ部 材から任意になる構造体に用いることができる。 産業上の利用可能性 本発明の電界エミッタ構造体を超小型電子技術応用、例えば電子銃、扁平パネ ルディスプレイ装置ならびに真空集積回路に用いることができる。扁平ディスプ レイ装置は順番に（高精細度）テレビジョン、計算機ディスプレイ受像板とモニ タ、広告表示、運動行事のスコアボード、商品ならびに株価表示などを含む様々 な映像およびデータ出力応用に用いることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電界放出装置内で使用されるエミッタ先端構造体にして、 基板と、 該基板に設けられた、エミッタ先端と、 該エミッタ先端の周方向上方に位置しかつ該エミッタ先端と整合した多層電極 構造体とを備えることを特徴とするエミッタ先端構造体。 ２．請求項１に記載のエミッタ先端構造体において、該多層電極構造体が、交 互に配置された複数の導体および絶縁層を備えることを特徴とするエミッタ先端 構造体。 ３．電界放出装置内で使用されるエミッタ先端構造体にして、基板と、多層レ ンズと、該基板上に形成されたデフレクタ構造体と、前記基板上に設けられた、 垂直上方に伸長する柱状のエミッタ要素であって、前記多層レンズおよびデフレ クタ構造体と整合されかつ該多層レンズおよびデフレクタ構造体が周方向上方に 位置する前記エミッタ要素とを備えることを特徴とするエミッタ先端構造体。 ４．エミッタ先端構造体にして、多層電極構造体により上方の位置となるよう に囲繞された自己整合電界エミッタ要素を備え、該エミッタが、多層電極構造体 を通じてエッチング処理されたビーム線の底部にて反作用可能に形成されたマス クを使用して形成されることを特徴とするエミッタ先端構造体。 ５．エミッタ先端構造体にして、前記基板内に配置された垂直の柱状電界エミ ッタ要素であって、ゲート電極構造体により上方に位置するように囲繞された前 記電界エミッタ要素を備え、該エミッタ要素とゲート電極構造体との間で基板上 に設けられた誘電材料を備え、該誘電材料およびゲート電極構造体およびゲート 電極がスパッタリングまたはＣＶＤ法により形成されることを特徴とするエミッ タ先端構造体。 ６．請求項５に記載のエミッタ先端構造体において、前記基板がスパッタリン グまたはＣＶＤ法を行う前にスピンオン層を使用して平坦化されることを特徴と するエミッタ先端構造体。 ７．電界放出装置内で使用されるエミッタ先端構造体にして、前記基板上に配 置された垂直柱状の電界エミッタ要素であって、ゲート電極構造体により上方の 位置にて囲繞された前記電界エミッタ要素を備え、異なる誘電材料の誘電層がゲ ート電極構造体の下方にあり、ゲート電極構造体と電界エミッタ要素との間で誘 電表面上における表面漏洩を軽減することを特徴とするエミッタ先端構造体。 ８．請求項７に記載のエミッタ先端構造体において、前記多層誘電層が構造体 の電界エミッタ領域内にエッチング停止部分を提供する誘電層を備えることを特 徴とするエミッタ先端構造体。 ９．電界放出装置にして、ゲート金属線を含むゲート構造体の一部を構成する ゲート電極構造体により上方の位置にて囲繞された基板上に配置された電界エミ ッタ要素を備え、上方の誘電層がゲート金属線の上に配置され、電圧アークの発 生を軽減し、またゲート金属による外部電子の取上げを軽減するようにしたこと を特徴とする電界放出装置。 10．請求項９に記載の電界放出装置において、前記上方の誘電層上に析出され たゲッタ材料をさらに備えることを特徴とする電界放出装置。 11．請求項１０に記載の電界放出装置において、前記ゲッタ材料膜の厚さが約 １乃至約２００ナノメートルであることを特徴とする電界放出装置。 12．請求項１１に記載の電界放出装置において、前記ゲッタ材料膜が、元素バ リウム、元素チタニウムおよびその混合体からなる群から選択されたゲッター材 料を含むことを特徴とする電界放出装置。 13．電界放出装置内で使用されるエミッタ先端構造体にして、前記基板内に配 置された電界エミッタ要素であって、ゲート電極構造体により上方位置にて囲繞 された前記電界エミッタ要素を備え、前記電界エミッタが、スパッタリング、化 学的蒸着、および蒸発法からなる群より選択された蒸気相の析出法により析出さ れたドープ多シリコンを含む析出エミッタ材料層を備えることを特徴とするエミ ッタ先端構造体。 14．請求項１３に記載のエミッタ先端構造体において、活性度の低い材料でさ らに被覆されまたは含浸されることを特徴とするエミッタ先端構造体。 15．請求項１４に記載のエミッタ先端構造体において、前記活性度の低い材料 が、バリウムまたはドープあるいは低級ダイヤモンドからなる群から選択される ことを特徴とするエミッタ先端構造体。 16．電界放出装置に使用されるエミッタ先端構造体にして、 基板上に配置されかつゲート電極構造体によりその上方の位置にて囲繞される 垂直電界エミッタ要素を備え、該垂直電界エミッタ要素が、側壁と、上端とを有 する下方の柱状台座部分を備え、エミッタ先端が該下方の柱状台座部分の上端に 設けられ、陰極による保護犠牲材料が該下方柱状台座部分の側壁に設けられるこ とを特徴とするエミッタ先端構造体。 17．電界放出装置に使用されるエミッタ先端構造体にして、基板上に配置され かつゲート電極構造体によりその上方の位置にて囲繞される垂直電界エミッタ要 素を備え、該電界エミッタ要素が、略平面状の平坦な上面を有するメサ形状の主 要本体を備え、該メサ形状の主要本体が、その略平面状の平坦な上面に配置され た低活性材料を備えることを特徴とするエミッタ先端構造体。 18．請求項１８に記載のエミッタ先端構造体において、前記低活性材料がｎ型 式のダイヤモンドであることを特徴とするエミッタ先端構造体。 19．電界放出装置に使用されるエミッタ先端構造体にして、基板上に配置され かつゲート電極構造体によりその上方の位置にて囲繞される垂直電界エミッタ要 素を備え、該垂直電界エミッタ要素が、低活性材料の所定を有する、予め尖鋭と された被覆先端を備えることを特徴とするエミッタ先端構造体。 20．請求項１８に記載のエミッタ先端構造体において、前記低活性材料がｎ型 式のダイヤモンドであることを特徴とするエミッタ先端構造体。 21．電界放出装置に使用されるエミッタ先端構造体にして、基板上に配置され かつゲート電極構造体によりその上方の位置にて囲繞される垂直電界エミッタ要 素を備え、該電界エミッタ要素が、低活性材料で形成されたその略平面状の平坦 な上面と、高活性材料で形成された側壁面とを有するメサ形状の主要本体を備え ることを特徴とするエミッタ先端構造体。 22．請求項２１に記載のエミッタ先端構造体において、前記低活性材料がｎ型 式のダイヤモンドであり、前記高活性材料がシリコンおよびモリブデンからなる 郡から選択されることを特徴とするエミッタ先端構造体。 23．電界放出装置に使用されるエミッタ先端構造体にして、高抵抗性層を有す る基板と、該高抵抗性層上に設けられたエミッタ要素と、該エミッタ先端の周方 向上方に位置しかつ該エミッタ先端と整合したゲート電極構造体とを備えること を特徴とするエミッタ先端構造体。 24．請求項２３に記載のエミッタ先端構造体において、前記高抵抗性層がセメ ント材料を含むことを特徴とするエミッタ先端構造体。 25．請求項２３に記載のエミッタ先端構造体において、前記高抵抗性層が、約 ０．０１乃至約２０ｇΩの範囲の抵抗を有することを特徴とするエミッタ先端構 造体。 26．請求項２３に記載のエミッタ先端構造体において、前記高抵抗性層が前記 基板上で導体要素の上方に位置することを特徴とするエミッタ先端構造体。 27．請求項２７に記載のエミッタ先端構造体において、前記導電層がＸ−Ｙ導 体グリッドの導電性線に結合されて、呼び出し可能なエミッタ先端構造体を提供 することを特徴とするエミッタ先端構造体。 28．仮想柱状電界エミッタ構造体にして、基板と、導体および／または抵抗層 を備える基部部分と、該基部部分および基板の上方に位置し、柱状の導電性領域 または抵抗領域を提供し得るように変更された改質層と、および前記柱状領域の 外側にあり、反対の導電性特性を有する対応する非改質領域と、前記柱状領域に 設けられたエミッタ先端要素と、該エミッタ先端要素の周方向上方に位置しかつ 該エミッタ先端要素と整合したゲート電極構造体とを備えることを特徴とする仮 想柱状電界エミッタ構造体。 29．リン板と、電界エミッタ要素列を有する電子源板と、前記２つの板の間に 設けられた誘電スペーサフレームとを備えるパネルディスプレイにして、該スペ ーサフレームが、上方板および下方板に対して密封され、その内部で真空圧を発 生させ得るように空気を抜くことのできる、包み込まれた内部容積を形成するこ とを特徴とするパネルディスプレイ。 30．請求項２９に記載のパネルディプレイにおいて、前記誘電スペーサフレー ムが、第２の低電子発生面に対する漏洩性の誘電面を備えて、第２の電子放出を 最小にし得るようにしたことを特徴とするパネルディスプレイ。 31．請求項３０に記載のパネルディスプレイにおいて、前記誘電スペーサフレ ームの表面には、非結晶シリコン、チタニウム、酸化チタニウム、ダイヤモンド 、ダイヤモンド状材料およびその組合せ体からなる群から選択された材料の膜が 被覆されることを特徴とするパネルディスプレイ。 32．請求項２９に記載のディスプレイにおいて、前記誘電スペーサフレームが 、埋め込んだ導電層を備えて、電圧アークの分路を提供することを特徴とするデ ィスプレイ。 33．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、前記誘電スペーサフレ ームが、主スペーサフレーム本体の頂部分および底部分上に誘電定数の大きい層 を備え、スペーサ中断する領域にて電界線を減圧することを特徴とするディスプ レイパネル。 34．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、前記誘電スペーサフレ ームが、ディスプレイパネルの個々の画素に対する開口部マトリックスを画成し 得る構造とされることを特徴とするディスプレィパネル。 35．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、前記誘電スペーサフレ ーム内にＸ−Ｙゲートマトリックスをさらに備えることを特徴とするディスプレ イパネル。 36．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、低い真空圧力を保ち得 るよう前記内部容積に対して化学的吸着による捕獲可能な関係に配置された化学 的吸着性ゲッターをさらに備えることを特徴とするディスプレイパネル。 37．請求項３６に記載のディスプレイパネルにおいて、前記化学的吸着性ゲッ ターの活性な捕獲機能を向上させ得るように該化学的吸着性ゲッターに対し作用 可能な関係に配置された加熱手段をさらに備えることを特徴とするディスプレイ パネル。 38．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、前記誘電スペーサフレ ームが、リン板およびディスプレイパネルを自動的に整合させるフレームコーナ を備えることを特徴とするディスプレイパネル。 39．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、前記誘電スペーサフレ ームが、ディスプレイパネルのマクロ画素内の副画素の間で電子ビームを移動さ せ得るようその上にまたはその内部に配置された導体列を備えることを特徴とす るディスプレイパネル。 40．請求項２９に記載のディスプレイパネルにおいて、画素のマトリックスパ ターンを形成するパターン付きの面を含み、前記誘電スペーサフレームがエッチ ング抵抗性材料で被覆されることを特徴とするディスプレイパネル。 41．パネルディスプレイにして、リン板と、所定の画素寸法を有するパネルデ ィプレイの画素を画成する電界エミッタ要素列と、２つの板の間に設けられた誘 電スペーサフレームとを備え、前記リン板が、多数のリンドットと、前記ディス プレイパネル上に設けられて画素を画成する電界エミッタ要素列とを備え、前記 電界エミッタ要素およびリンドットが、十分な相対的寸法でありかつ電界エミッ タ画素の寸法がリンドットの寸法よりも小さいように互いに関して配置され、こ れにより、前記パネルディスプレイが前記電界エミッタ要素により放出された電 子ビームの拡散部分を受入れ、さらに誘電スペーサフレームに対する電子の衝撃 が最小となるようにしたことを特徴とするパネルディスプレイ。 42．パネルディスプレイにして、リン板と、電界エミッタ要素列からなる電子 源板と、２つの板の間に設けられた誘電スペーサフレームとを備え、前記リン板 が、真空による捕獲および画素の濃淡を向上させ得るよう黒マトリックス材料ス トリップに対して交互に配置された赤、緑および青リンストリップを備えること を特徴とするパネルディスプレイ。 43．請求項２９に記載のパネルディスプレイにおいて、前記誘電スペーサフレ ームが、前記電界エミッタ要素列から電流を分路させ得るようフラッシュ拘束構 造体を備えることを特徴とするパネルディスプレイ。 44．リン板にして、頂部および底部の主要面を有し、その頂部および底部主要 面の一方にキャビティ列を有する板部材と、該キャビティ内に配置されたリン材 料と、板部材と該キャビティ内に配置されたリン材料との間で、各キャビティ内 にて表面の少くとも一部に付与された細長の被覆とを備えることを特徴とするリ ン板。 45．請求項４４に記載のリン板において、前記キャビティを含む前記主要面が 、その内部に配置されたリン材料を有し、また、アルミニウム膜で二重被覆され ることを特徴とするリン板。 46．リン板にして、頂部および底部の主要面を有し、その頂部および底部主要 面の一方にキャビティ列を有する板部材と、該キャビティ内に配置されたリン材 料とを有し、またその内部にリン材料が配置されたキャビティを有する面が、ア ルミニウム膜で二重被覆されることを特徴とするリン板。 47．リン板にして、頂部および底部の主要面を有し、その頂部および底部主要 面の一方にキャビティ列を有する板部材と、該キャビティ内に配置されたリン材 料と、連続的なリン材料を保持するキャビティの間にあり、黒マトリックス材料 、活性な真空捕獲材料およびその混合体からなる群から選択された材料による被 覆とを備えることを特徴とするリン板。 48．パネルディスプレイにして、リン板と、電界放出エミッタ列からなるディ スプレイパネルと、前記２つの板の間に設けられ、柱状スペーサ要素を備えるス ペーサ要素とを備え、該柱状スペーサ要素が、材料を硬化させる硬化のある硬化 状態に置かれたとき、硬化して柱状スペーサ要素を形成する効果のある硬化性モ ノマー、プレポリマーまたはポリマー材料から凝固により形成されることを特徴 とするパネルディスプレイ。 49．電界エミッタ構造体にして、シリコン２０％、ニオブ８０％乃至シリコン ８０％ニオブ２０％のニオブ；シリコン組成を含むエミッタ先端要素を備えるこ とを特徴とする電界エミッタ構造体。 50．請求項４９に記載の電界エミッタ構造体において、前記ニオブ；シリコン 組成がエミッタ先端要素を形成する構造の材料であることを特徴とする電界エミ ッタ構造体。 51．請求項４９項に記載の電界エミッタ構造体において、前記ニオブ；シリコ ン組成がエミッタ先端要素の被覆として析出されることを特徴とする電界エミッ タ構造体。 52．電界エミッタ構造体にして、高活性材料の表面のキャビティ内で高活性材 料の表面に析出された低活性材料を備え、該高活性表面材料が、低活性材料層を 囲繞し、誘電材料が低活性材料層の周方向上方に位置しかつ該低活性材料層に外 接し、ゲート電極構造体が誘電材料の上に形成され、これにより低活性材料層を 囲繞する高活性材料層が、電界エミッタ構造体を励起するときに、集束された電 子ビームを提供することを特徴とする電界エミッタ構造体。 53．パネルディスプレイにして、電界エミッタ要素列を備える陽極板と、電子 源板とを備えるディスプレイパネルにして、その間に設けられたスペーサ要素を 備え、該スペーサ要素が、上方板の上にスペーサ先駆体からの溶融体の静電また は重力による変換により形成され、該溶融体が重力により下方に並進されて下方 板となり、冷却したとき、それぞれの板の間に固体のスペーサ要素を形成するこ とを特徴とするパネルディスプレイ。 54．基板の微粒子をパターン化する方法にして、 荷電した均一寸法の粒子を提供する工程と、 前記溶液を単一の粒子層を形成するのに十分に薄い層で基板上に析出する工程 とを備え、該溶液が十分な粘度であり、そのため、荷電した均一寸法の粒子が静 電気により前記層内で均一な粒子密度にて分配されるようにし、 前記溶液を前記膜から蒸発により除去し、これにより前記基板上に微粒子パタ ーンを形成し、該粒子が互いに関して基板上で略均一に離間した関係で配分され るようにする工程とを備えることを特徴とする方法。 55．基板上に電界エミッタ構造体を形成する方法にして、 （1）基板上に誘電材料層を析出する工程と、 （2）前記誘電体をエッチング処理し、露出した半導体材料の隔離部分を形成 することにより、電界エミッタ点が所望である領域内に誘電体内に基板の露出面 の隔離部分を形成する工程と、 （3）該露出した半導体材料を酸化させ、その表面に酸化物層を形成する工程 と、 （4）前記誘電体の全体に導電性材料を析出する工程と、 （5）絶縁材料を前記導電性材料の全体に析出する工程と、 （6）反らせ導体を前記絶縁体上に析出する工程と、 （7）抵抗層を前記反らせ導体上に析出する工程と、 （8）前記レジスト層を通じて移動パターンを形成しかつ該パターンをエッチ ング処理する工程と、 （9）酸化層を通じて基板の層毎に半導体基板までエッチング処理して、その 下端にて基板を露出させるエッチング処理した開口部を形成し、該開口部が前記 下 端に酸化物を含む側壁と境を接するようにする工程と、 （10）前記エッチング処理した開口部の下端にて酸化物の側壁の上を除いて、 該エッチング処理した開口部の基部にエッチング抵抗層を析出する工程と、 （11）エッチング処理した開口部の底部外周にて基板材料のリング状の露出面 を露出させ得るように酸化物層をエッチング処理する工程と、 （12）上方に伸長する突出要素を形成し得るようにリング状の露出面をエッチ ング処理する工程と、 （13）前記エッチング抵抗層を除去する工程とを備えることを特徴とする方法 。 56．電界エミッタ構造体を基板上に形成する方法にして、 導体層を基板上に形成する工程と、 抵抗層を導体層上に析出する工程と、 電界エミッタ要素を抵抗層上に形成する工程と、 前記電界エミッタ要素に外接しかつ該電界エミッタ要素に対して離間した関係 にある誘電層を形成する工程と、 前記電界エミッタ要素の周方向上方に位置しかつ該電界エミッタ要素と整合し たゲート電極構造体を前記誘電層上に形成する工程とを備えることを特徴とする 方法。 57．２つの板部材の間にスペーサ要素を形成する方法にして、溶融した状態で 流動可能な可溶融材料を前記板部材上に析出する工程と、その上に可溶融材料が 析出された板がその他方の板の上方に位置するように板を配置し、板の表面がそ の他方の板の方を向いた可溶性材料を支持、その他方の板がその下方に配置され るようにする工程と、前記可溶性材料を溶融させ、これにより溶融体が単一体と してその下方の板の上に滴下するようにする工程と、溶融体を冷却して凝固させ 、これにより凝固した溶融体が２つの板の間にスペーサ要素を形成するようにす る工程とを備えることを特徴とする方法。 58．２つの板部材の間にスペーサ要素を形成する方法にして、前記板を互いに 整合させる工程と、光線に露呈させることにより硬化させることのできる硬化性 媒体を前記板の間に導入する工程と、硬化性媒体の所定の部分を通じて光線を照 射し、光線を照射した領域内で該媒体を凝固させる工程と、未硬化媒体を前記板 の間から除去し、これにより硬化性媒体の硬化しかつ凝固した部分を前記２つの 板の間のスペーサ要素として形成する工程とを備えることを特徴とする方法。 59．請求項５８に記載の方法において、前記媒体が光硬化性モノマーを含むこ とを特徴とする方法。 60．請求項５８に記載の方法において、前記光線が硬化性媒体の所定の部分に 衝突するコヒーレントな光ビームを含むことを特徴とする方法。