專利名稱：用于場發(fā)射陰極中動態(tài)電子束形狀修正的分段柵極驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如陰極射線管(CRT)的裝置的電子槍。更具體地，涉及具有整體電極的改良的場發(fā)射陣列(field emission array)。
背景技術(shù)：
需要電子束的陰極射線管(CRT)和任何其它裝置通常包括從陰極引發(fā)熱電子發(fā)射的熱燈絲。很久以來就已經(jīng)致力于開發(fā)依靠電子的場發(fā)射的冷陰極來取代熱陰極。對于低電流裝置，諸如掃描電鏡，存在大量的描述場發(fā)射電子槍的專利。還存在大量的場發(fā)射平板顯示器的專利，在該場發(fā)射平板顯示器中，場發(fā)射器具有低的工作周(low duty cycle)。對于諸如TV顯示器的高電流應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)的基于鉬和硅的場發(fā)射陰極還沒有證明對于商業(yè)應(yīng)用的充分耐用性。尖端損傷因背景氣體的存在引起的離子背散射而發(fā)生，且尖端在以高電流密度驅(qū)動時破壞。
已經(jīng)證明，碳基微尖端陰極能得以制造，且能用作鉬或硅基微尖端場發(fā)射陰極的替換物。也已經(jīng)證明，可以利用集成電路制造技術(shù)("AdvancedCVD Diamond Microtip Devices for Extreme Applications″，Mat.Res.Soc.Symp.Proc.，Vol.509(1998))在自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中將金剛石與柵極電極完整地集成。
場發(fā)射陰極開發(fā)中的許多工作致力于用于平板顯示器的電子源。美國專利第3,753,022號公開了一種具有絕緣體和導(dǎo)體的若干沉積層的微定向電子束源，以聚焦和反射電子束。沉積層具有穿過點形場發(fā)射源蝕刻的柱體。該裝置通過材料沉積技術(shù)制造。美國專利第4,178,531號公開了一種具有場發(fā)射陰極的陰極射線管。該陰極包括多個隔開的、點狀的凸起，每個凸起具有其自身的場發(fā)射引發(fā)電極。聚焦電極用于產(chǎn)生電子束。該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多束調(diào)制電子束，該電子束在大致平行的路徑上以束的方式透射，以聚焦在CRT的屏幕上，并在其上掃描。公開了利用光致抗蝕劑或熱致抗蝕劑(thermalresist)層的制造方法。美國專利第5,430,347號公開了一種冷陰極場發(fā)射裝置，該裝置具有作為該裝置的一整體部分的靜電透鏡。靜電透鏡具有尺寸上不同于柵極電極的第一孔的孔。靜電透鏡系統(tǒng)據(jù)認(rèn)為提供了一電子束橫截面，使得可以采用約2至25微米的像素尺寸?，F(xiàn)有技術(shù)的電子發(fā)射器的側(cè)部正視圖的計算機(jī)模擬圖像得以顯示。
美國專利第5,786,657號提出了一種方法來將環(huán)繞電勢(surroundingelectric potential)對來自場發(fā)射器的電子束的非均勻影響減至最小。發(fā)射表面上的孔和具有適當(dāng)電勢的電極被用于將電子束的畸變減至最小。
近來的文章公開了場發(fā)射器電子槍在CRT中的使用(″Field-EmitterArray Cathode-Ray Tube″，SID 99 Digest，pp.1150-1153，1999)。該文章公開了通過將直徑柵極和其它調(diào)節(jié)器制造得更小而減小電子束直徑的部件。此外，橢圓形電子束外圍的有限像素清晰度的問題得以討論，且描述了提高電子束聚焦的分段(segmented)或分離聚焦電極的制造和使用。
當(dāng)電子束穿過電子光學(xué)系統(tǒng)并聚焦到物體上時，空間電荷、電子束偏轉(zhuǎn)、電子束尺寸和位置、以及其它因素影響電子束的形狀。當(dāng)電子束被磁性或靜電偏轉(zhuǎn)時，電子束的形狀還會隨偏轉(zhuǎn)的角度而變化。動態(tài)電子束成形方法和裝置的改進(jìn)為CRT或其它裝置中使用的場發(fā)射器陣列提供了附加的價值。動態(tài)電子束成形方法應(yīng)當(dāng)廣泛適用于最終電子束形狀需要改進(jìn)的各種情況，諸如當(dāng)電子束被磁場偏轉(zhuǎn)時。動態(tài)電子束成形方法應(yīng)當(dāng)允許電子束不同偏轉(zhuǎn)角度時的連續(xù)調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供裝置和方法，以動態(tài)地調(diào)整來自具有柵極電極的場發(fā)射陰極的所發(fā)射的電子束的形狀。陰極發(fā)射體可以是碳基的，但也可以使用其它發(fā)射體材料。場發(fā)射源陣列中的柵極電極對于陣列不同區(qū)域內(nèi)的每個發(fā)射體或每組發(fā)射體是獨立控制的。柵極電極的電壓控制允許發(fā)射能關(guān)閉或啟動，或者能在密度上在不同的區(qū)域間得以調(diào)整。此控制允許通過調(diào)整自陰極陣列發(fā)射的電子束的發(fā)射面積和形狀來動態(tài)修正電子束像差?？刂齐妷嚎梢詮尿?qū)動電路提供，該驅(qū)動電路可被微控制器控制。


為了更完整理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參照結(jié)合附圖的以下說明，在該附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，且其中圖1A、1B和1C是場發(fā)射陣列區(qū)域的說明性視圖，該場發(fā)射陣列具有陣列中每個發(fā)射體獨立控制的完整集成的分段柵極電極；圖2A和2B是場發(fā)射陣列區(qū)域的說明性視圖，該場發(fā)射陣列具有用于分別控制陣列的各區(qū)域的完整集成的分段柵極電極；圖3A和3B是場發(fā)射陣列的說明性視圖，該場發(fā)射陣列具有完整集成的分段柵極電極和集成的聚焦電極；圖4顯示了用于形成發(fā)射體陣列的制造過程，該陣列具有一體的選取(extraction)和聚焦電極，并具有對該選取電極區(qū)域的控制；以及圖5示出了發(fā)射陣列的CRT中的應(yīng)用，該發(fā)射陣列具有通過電路的對該陣列區(qū)域的控制。
具體實施例方式
參照圖1A，場發(fā)射體陰極區(qū)域的圖例總體標(biāo)識為10。發(fā)射體材料12用于利用下述的過程在發(fā)射體材料上形成尖端14的陣列。在一實施例中，發(fā)射體材料12是如1998年12月10提交的共同受讓的正在審理的專利申請SN 09/169,908和SN 09/169,909中所公開的那樣的碳基材料，該申請在此處參考引用。在其它實施例中，發(fā)射體材料12為鎢、鉬、硅或通常用于場發(fā)射源的其它材料，或者諸如氮化鎵或氮化鋁鎵的寬帶隙發(fā)射體。在發(fā)射體材料上生長絕緣層16，然后在絕緣層上沉積柵極電極17。然后，利用如同時待審的專利申請SN 09/169,908和SN 09/169,909中所述的蝕刻技術(shù)在每個發(fā)射體周圍定義柵極孔。在圖1A和1B中，對于每個發(fā)射點，柵極電極17被顯示為分段的或隔離的。通道18將分段的選取電極連接至引線焊點19。粘接在焊點上的引線(未示出)可以提供電壓來控制每個點的發(fā)射。隨著一般大量的發(fā)射點出現(xiàn)在陣列上，此實施例要求大量的通道、焊點、引線和控制電壓源?？梢允褂脤⒖刂齐妷哼B接至每個選取柵極的任何方法。通道可以延伸至陣列的邊緣。可以使用直接鍵合到柵極表面上的引線。動態(tài)電子束調(diào)整可以如下述那樣通過對電子束形狀的最大控制而進(jìn)行。
圖1B顯示了陰極10的切面。柵極17是介電層16頂部上的薄金屬層。圖1C示出了裝置的橫截面，該橫截面顯示了自尖端14發(fā)射的電子束15。選擇柵極電極17上的電壓以獲得所需的束電流。雖然陰極10被顯示為圓形結(jié)構(gòu)，但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，陰極一般可以是正方形的、矩形的或其它任何所需的形狀。
在圖2A中，場發(fā)射體陣列區(qū)域的圖例總體標(biāo)識為20。圖2所示的材料可以與圖1中所示的相同，但是在圖2中，在發(fā)射體陣列區(qū)域上的選定段中，選取柵極集聚在一起，形成如區(qū)域22表示的電壓控制區(qū)。選擇電壓控制區(qū)域22以實現(xiàn)動態(tài)控制電子束形狀的所需性能，如下所述。諸如區(qū)域22的區(qū)域可以形成一定的形狀以提供優(yōu)選的結(jié)果。區(qū)域數(shù)量大于1，且小于微尖端的總數(shù)。區(qū)域可以呈穿越陣列的條紋、成同心圖案、或者呈任何其它形狀。焊點可以出現(xiàn)在這種陣列上，如圖1所示，但是可選地，可以將引線鍵合應(yīng)用到諸如區(qū)域22的區(qū)域上。圖2B顯示了陣列20的區(qū)域的切面視圖。
在兩種情形(聚集或非聚集柵極電極)下，可以在分段柵極層上加上額外的集成聚焦透鏡層。選取柵極確定了實際上在電子上方并發(fā)射電子的結(jié)構(gòu)的區(qū)域；聚焦透鏡趨向于自每個發(fā)射尖端產(chǎn)生平行電子束。圖3示出了總體標(biāo)識為30的分段場發(fā)射體陣列的區(qū)域，該區(qū)域包括整體式聚焦透鏡32。存在選取電極17，但介電層16現(xiàn)在延伸到電極17上方。焊點34暴露在區(qū)域周邊，以允許到圖1的選取電極17的選定段或圖2所示的區(qū)域22上的引線鍵合。焊點可以電連接到整體式聚焦透鏡32上，且引線鍵合可以直接施加在透鏡段上。圖3B顯示了陣列區(qū)域的橫截面。電子束36的電流量通過選取柵極17控制，且每個波束泄出被每個點14周圍的聚焦電極32聚焦。柵極電極17確定哪個尖端啟動。
用于制造此處公開的分段或獨立選取柵極的制造工藝包括標(biāo)準(zhǔn)場發(fā)射陣列制造步驟與共同待審的共同受讓的專利申請SN 09/169,908和SN09/169,909、以及1999年7月19日提交的題為“Compact Electron Gun andFocus Lens”的專利申請中所述的步驟的特殊組合，所有的這些文獻(xiàn)在此處被引用作為參考。圖4顯示可以使用的制造工藝的步驟。發(fā)射體陣列由適當(dāng)?shù)牟牧现圃?，例如碳基材料或此處公開的其它材料。通常，這種陣列在往后被切割成管芯的晶片的表面上的選定部分中生長，其中每個部分具有發(fā)射尖端陣列，如現(xiàn)有技術(shù)所公知的那樣。在生長尖端后，在尖端上方生長或沉積通常由氧化硅構(gòu)成的介電層或絕緣層。然后使用公知的技術(shù)沉積導(dǎo)電金屬層。然后，光致抗蝕劑層作為標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝的一部分而得以沉積，以形成所需的用于選取柵極結(jié)構(gòu)、通道和連接引線焊點的圖案。在尖端周圍蝕刻孔之前，這些步驟導(dǎo)致導(dǎo)致諸如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)。為了形成圖3所示的結(jié)構(gòu)，在選取電極上沉積第二絕緣層，然后生長將形成聚焦透鏡的第二金屬層。然后，沉積第二光致抗蝕劑層，但是，它不象第一層這種層那樣構(gòu)圖。相反，此層用于形成自對準(zhǔn)聚集透鏡結(jié)構(gòu)。抗蝕劑層被旋涂成薄層，且光致抗蝕劑材料樹脂被固化。光致抗蝕劑層在陣列的微尖端上方較薄，該層導(dǎo)致每個微尖端上方的凸起。此特征允許進(jìn)行受控干法蝕刻，以僅暴露凸起的尖端上的第二金屬層。然后，一系列的濕法和/或干法蝕刻允許貫穿連續(xù)的導(dǎo)電和絕緣層進(jìn)行蝕刻，直至暴露發(fā)射體尖端。整個結(jié)構(gòu)類似于井底部的尖端。
在暴露發(fā)射體尖端后，聚焦層被光刻構(gòu)圖以形成最終的裝置結(jié)構(gòu)。每個裝置由一個分段陣列構(gòu)成。然后可以蝕刻掉晶片上在將是不同陰極裝置的部分之間的過多金屬。接著蝕刻到柵極結(jié)構(gòu)接觸焊點的通道，以暴露諸如圖3A的焊點34的柵極電極接觸焊點。優(yōu)選地，疊層如圖3A所示那樣形成，使得介電層16延伸至發(fā)射材料12的邊緣。發(fā)射材料優(yōu)選地呈管芯的形式，在晶片上在所選位置處生長場發(fā)射點陣列之后，該管芯從該晶片上切下。相似地，為了將短路減至最少，聚焦電極32優(yōu)選地不延伸至圖3所示的介電層16的邊緣。雖然圖1、2和3中顯示了圓形面積的發(fā)射陣列，但是，管芯通常被切割成矩形或其它形狀。每個管芯上的場發(fā)射陣列可以同樣為矩形、圓形或任何其它的所需形狀。
圖5示出了分段場發(fā)射陣列在陰極射線管(CRT)中的應(yīng)用。除陰極外，CRT 50為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通常的熱電子發(fā)射陰極被總體標(biāo)識為52的場發(fā)射陰極結(jié)構(gòu)替代。參照圖5B，陶瓷襯底53支撐具有分段發(fā)射陣列56的管芯54，并與管芯54電連接，該發(fā)射陣列已在以上得以描述。引線58將陰極或電極電連接至插腳62。引線58可以通過將其端部引線鍵合至焊點或插腳62而得以接合。插腳62貫穿玻璃密封64而伸到CRT50外側(cè)。插腳62于是可以由引線66引線鍵合至電子卡或電路70上的焊點68。驅(qū)動電路72(圖5A)隨預(yù)選的同步信號而將選定的電壓輸送至每個焊點68。電壓控制自陣列56的每個點或每個所選電子發(fā)射聚集區(qū)的發(fā)射。通過啟動或關(guān)閉，或者改變陣列的每個選定段的電子束電流，改變來自陰極結(jié)構(gòu)52的總電子束的形狀。這可以被用來在例如磁偏轉(zhuǎn)的過程中以不同的角度動態(tài)地改變電子束。電壓變化可以同步，使得為每個偏轉(zhuǎn)角度選擇電子束形狀。這提供了迄今為止所不能的電子束成形能力；一種可以由場發(fā)射陰極實現(xiàn)而不能由熱電子陰極實現(xiàn)的電子束成形能力。
在一實施例中，電子束的調(diào)節(jié)通過測量CRT屏幕上固定的選擇位置上點的電子束形狀而用實驗的方法確定，該調(diào)節(jié)是必要的，以在來自場發(fā)射陰極結(jié)構(gòu)52的電子束被偏轉(zhuǎn)至顯示器的選定部位時避免電子束的畸變。電子束被偏轉(zhuǎn)至CRT 50的顯示屏75的選定部分，且電子束形狀在屏幕上得以測量。在選定尖端的柵極電極上電壓降低或截止，而在其它尖端上增加，同時測量電子束的尺寸。通過選擇性地關(guān)閉或?qū)ㄟx定尖端或尖端的選定段上的柵極電極電壓，獲得優(yōu)化的電子束尺寸。優(yōu)選地，當(dāng)電壓在尖端上降低以降低來自這些尖端的電子束電流時，電壓在其它尖端上增加，以將總的電子束電流維持在一近似的恒定值上。柵極電極電壓的調(diào)節(jié)可以通過微處理器控制，該微處理器根據(jù)不同顯示區(qū)域的電子束尺寸的測量值編程。微處理器根據(jù)電子束導(dǎo)致的點在顯示器上的位置來導(dǎo)通陣列的不同段或區(qū)域。微處理器可以被初始化編程，以將不同的電壓構(gòu)圖施加在發(fā)射陣列的不同區(qū)域上，且可以使用手工或通過公知的感光裝置獲得的電子束面積的測量結(jié)果來選擇電子束掃描周期中最終的電壓變化順序。
在另一實施例中，電子束尺寸利用公知的用于電子束模擬的數(shù)學(xué)方法來計算。這種電子束模擬(EBS)方法在例如1999年7月19日提交的題為“Compact Field Emission Electron Gun and Focus Lens″的共同待審的且共同受讓的專利申請中得以討論，該申請在此處引用作為參考。這種計算可以利用陣列的不發(fā)射電子束電流或發(fā)射選定的電子束電流的選定區(qū)域來進(jìn)行。然后可以計算顯示器上選定距離處的電子束尺寸和形狀。電子束的偏轉(zhuǎn)還可以在電子束尺寸的計算中模擬和包括。另外，空心電子束圖案可以通過陣列中心選取電極電壓的控制而形成，以消除來自陣列區(qū)域的電子電流，或?qū)⑵錅p至最小。此電子束圖案將電子束中的空間電荷排斥減至最小。
雖然制造分段柵極驅(qū)動器的前述公開和描述主要集中于“自對準(zhǔn)”制造工藝，但是，作為一種變體，分段柵極驅(qū)動器的制造可以容易地增加工序以制造其它類型的場發(fā)射陰極結(jié)構(gòu)。美國專利第3,755,704號、第3,789,471號、第3,812,559號和第3,970,887號是用于制造場發(fā)射陰極的其它現(xiàn)有技術(shù)的代表，所有這些專利在此處得以參考引用。在制造了現(xiàn)有技術(shù)的場發(fā)射陰極后，通過利用一系列的光刻和金屬蝕刻步驟將分段結(jié)構(gòu)光刻定義成當(dāng)前的選取柵極結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的分段柵極結(jié)構(gòu)得以添加。然后，聚焦電極也能以此處公開的方式添加到現(xiàn)有技術(shù)的陰極中。
前述公開和描述是示意性的和說明性的，在不脫離本發(fā)明的精髓的情形下，可以在所示裝置和結(jié)構(gòu)、以及操作方法的細(xì)節(jié)上作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射陰極，包括管芯，該管芯具有表面，并提供自該表面向外延伸的微尖端凸起的陣列；與該陣列鄰接的第一介電層；多個柵極電極，該柵極電極自第一介電層向外延伸，并環(huán)繞每個微尖端凸起且與之隔離，以在電壓值可變的電壓施加到柵極電極上時影響來自微尖端的電子束的電流；以及到柵極電極上的電連線。
2.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射陰極，其中，管芯和微尖端凸起由碳基材料制造。
3.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射陰極，其中，第一介電層由氧化硅制造。
4.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射陰極，其中，電連線包括通道和引線鍵合焊點。
5.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射陰極，還包括與第一介電層連續(xù)且自柵極電極向外延伸的第二介電層、多個自第二介電層向外延伸且環(huán)繞每個微尖端并與每個微尖端間隔的聚焦透鏡、以及到聚焦透鏡的電連線。
6.如權(quán)利要求5所述的場發(fā)射陰極，其中，到聚焦透鏡的電連線包括鍵合到包含聚焦透鏡的層的引線。
7.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射陰極，還包括選定的柵極電極間的一層導(dǎo)電材料，以將選定的柵極電極集聚在一起并形成電壓控制區(qū)。
8.一種調(diào)節(jié)以選定的偏轉(zhuǎn)角撞擊到陰極射線管的顯示屏上的電子束的形狀的方法，包括提供場發(fā)射陰極，該場發(fā)射陰極包括管芯，該管芯具有表面、以及自該表面向外延伸的微尖端凸起的陣列；與該陣列鄰接的第一介電層；多個柵極電極，該柵極電極自第一介電層向外延伸，并環(huán)繞每個微尖端凸起且與每個微尖端凸起隔離，以在電壓值可變的電壓施加到柵極電極上時影響來自微尖端的電子束的電流；以及到柵極電極上的電連線；將該陰極安裝到陰極射線管中；運行該陰極射線管，并將電壓施加到陣列上，以使電子束以一選定的偏轉(zhuǎn)角撞擊到陰極射線管的顯示屏上并在其上形成點；以及觀察該點的形狀，并調(diào)節(jié)施加到一個或多個柵極電極上的電壓以調(diào)整該點的形狀。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，微尖端陣列主要包括碳基材料。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該場發(fā)射陰極還包括與第一介電層連續(xù)且自柵極電極向外延伸的第二介電層、多個自第二介電層向外延伸且環(huán)繞每個微尖端并與每個微尖端間隔的聚焦透鏡、以及到聚焦透鏡的電連線。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括利用電子束模擬來計算電子束形狀的步驟。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該陣列還包括選定的柵極電極間的一層導(dǎo)電材料，以將選定的柵極電極集聚在一起并形成柵極電極的電壓控制區(qū)，且施加到一個或多個柵極電極上以調(diào)節(jié)點的形狀的電壓通過將電壓施加到一個或多個電壓控制區(qū)域上而得以施加。
13.一種以來自場發(fā)射陰極的陣列的電子束的選定偏轉(zhuǎn)角確定優(yōu)選電壓圖案的方法，該電壓圖案被施加到具有該陣列的場發(fā)射陰極上，該方法包括提供場發(fā)射陰極，該場發(fā)射陰極包括管芯，該管芯具有表面、以及自該表面向外延伸的微尖端凸起的陣列；與該陣列鄰接的第一介電層；多個柵極電極，該柵極電極自第一介電層向外延伸，并環(huán)繞每個微尖端凸起且與每個微尖端凸起隔離，以在電壓值可變的電壓施加到柵極電極上時影響來自微尖端的電子束的電流；以及到柵極電極上的電連線；將該陰極安裝到陰極射線管中；運行該陰極射線管，并將電壓值可變的電壓施加到柵極電極上，以在電子束以一選定的偏轉(zhuǎn)角撞擊到陰極射線管的顯示屏上并在其上形成點的同時在陣列上形成電壓圖案；觀察該點的形狀，同時調(diào)節(jié)施加到該陣列上的電壓圖案直到點的選定形狀出現(xiàn)；以及記錄該陣列上的電壓圖案中的值，該值以選定的偏轉(zhuǎn)角度形成點的選定形狀。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，微尖端陣列主要由碳基材料構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該場發(fā)射陰極還包括與第一介電層連續(xù)且自柵極電極向外延伸的第二介電層、多個自第二介電層向外延伸且環(huán)繞每個微尖端并與每個微尖端間隔的聚焦透鏡、以及到聚焦透鏡的電連線。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括利用電子束模擬來計算電子束形狀的步驟。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該陣列還包括選定的柵極電極間的一層導(dǎo)電材料，以將選定的柵極電極集聚在一起并形成柵極電極的電壓控制區(qū)，且施加到一個或多個柵極電極上以調(diào)節(jié)點的形狀的電壓通過將電壓施加到一個或多個電壓控制區(qū)域上而得以施加。
18.一種在陰極射線管中動態(tài)成形電子束的方法，包括提供場發(fā)射陰極，該場發(fā)射陰極包括管芯，該管芯具有表面、以及自該表面向外延伸的微尖端凸起的陣列；與該陣列鄰接的第一介電層；多個柵極電極，該柵極電極自第一介電層向外延伸，并環(huán)繞每個微尖端凸起且與之隔離，以在電壓值可變的電壓施加到柵極電極上時影響來自微尖端的電子束的電流；以及到柵極電極上的電連線；將該陰極安裝到陰極射線管中；運行該陰極射線管，并將電壓值可變的電壓施加到柵極電極上，以在該陣列上對應(yīng)于電子束的偏轉(zhuǎn)角形成選定的電壓圖案。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，每個電子束偏轉(zhuǎn)角的選定電壓圖案由微控制器控制。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，每個電子束偏轉(zhuǎn)角的選定電壓圖案維持每個電子束偏轉(zhuǎn)角的大致恒定的電子束電流。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，驅(qū)動電路隨預(yù)選的同步信號而在該陣列上為每個偏轉(zhuǎn)角施加選定的電壓圖案。
22.一種陰極射線管，包括在其中具有顯示屏和電極的外殼、電子束偏轉(zhuǎn)器、以及穿過該外殼的電連接線；場發(fā)射陰極，該場發(fā)射陰極包括管芯，該管芯具有表面、以及自該表面向外延伸的微尖端凸起的陣列；與該陣列鄰接的第一介電層；多個柵極電極，該柵極電極自第一介電層向外延伸，并環(huán)繞每個微尖端凸起且與每個微尖端隔離，以在電壓值可變的電壓施加到柵極電極上時影響來自微尖端的電子束的電流；以及到柵極電極上的電連線。
23.如權(quán)利要求22所述的陰極射線管，其中，該場發(fā)射陰極還包括與第一介電層連續(xù)且自柵極電極向外延伸的第二介電層、多個自第二介電層向外延伸且環(huán)繞每個微尖端并與每個微尖端間隔的聚焦透鏡、以及到聚焦透鏡的電連線。
24.如權(quán)利要求22所述的陰極射線管，其中，微尖端陣列主要由碳基材料構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求22所述的陰極射線管，其中，該場發(fā)射陰極還包括與第一介電層連續(xù)且自柵極電極向外延伸的第二介電層、多個自第二介電層向外延伸且環(huán)繞每個微尖端并與之間隔的聚焦透鏡、以及到聚焦透鏡的電連線。
26.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該陣列還包括選定的柵極電極間的一層導(dǎo)電材料，以將選定的柵極電極集聚在一起并形成柵極電極的電壓控制區(qū)。
27.一種場發(fā)射陰極，包括半導(dǎo)體襯底、形成在半導(dǎo)體襯底表面上的第一絕緣層、形成在該絕緣層上方的疊置導(dǎo)電層、以及至少一個場發(fā)射陰極位置，該場發(fā)射陰極位置包括形成在絕緣層和疊置導(dǎo)電層上、暴露下面的半導(dǎo)體襯底的一部分的一開口，且該暴露的下部半導(dǎo)體中心區(qū)域形成與下部半導(dǎo)體襯底一體的半導(dǎo)體凸起發(fā)射尖端；疊置在導(dǎo)電層上的第二絕緣層；疊置在第二絕緣層上的分段電壓控制區(qū)；以及到分段電壓控制區(qū)的電連線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電子束形狀的動態(tài)調(diào)整的場發(fā)射陰極。通過將柵極場發(fā)射陰極的柵極電極(17)分段、并獨立地驅(qū)動不同的柵極段來形成所需的電子束形狀，電子束形狀調(diào)整得以完成。隨著電子束被偏轉(zhuǎn)，柵極段可以導(dǎo)通和截止，這允許動態(tài)調(diào)整電子束的像差。聚焦透鏡(32)可以設(shè)置在柵極陰極上，以產(chǎn)生平行電子束。此外，可以制造中空陰極來將電子束中的空間電荷的排斥減至最小。
文檔編號H01J1/304GK1413353SQ00817563
公開日2003年4月23日 申請日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月31日
發(fā)明者基思·D·賈米森, 唐納德·E·帕特森 申請人:尖端設(shè)備公司