JP3477104B2 - Field emission cold cathode and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型冷陰極
及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission cold cathode and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、FED(フィールドエミッション
ディスプレイ)等に用いる電界放出型冷陰極の開発が活
発に行われている。その代表的な例として、スピント
(C.A.Spindt)らが提案したものが知られて
いる(例えば、Journal of Applied Physics, vol.47,
5248(1976))。2. Description of the Related Art In recent years, field emission cold cathodes used in FEDs (field emission displays) and the like have been actively developed. As a typical example, the one proposed by CA Spindt et al. Is known (for example, Journal of Applied Physics, vol.47,
5248 (1976)).
【0003】この電界放出型冷陰極は、シリコン単結晶
基板上にシリコン酸化層とゲート電極層を形成した後、
直径1.5μm程度の穴を形成し、この穴の中に電界放
出を行う円錐状のエミッタを蒸着法によって形成するこ
とによって作成される。具体例をあげて説明すると、以
下の通りである。In this field emission type cold cathode, after a silicon oxide layer and a gate electrode layer are formed on a silicon single crystal substrate,
It is formed by forming a hole having a diameter of about 1.5 μm and forming a conical emitter for field emission in the hole by vapor deposition. A specific example will be described below.
【0004】まず、シリコン単結晶基板上にシリコン酸
化層をCVD法等によって堆積し、さらにMo層及びA
l層をスパッタリング法等によって形成する。続いて、
これらの層にエッチングによってピンホールを形成す
る。その後、エミッタとなる金属として例えばMoを基
板を回転させながら真空蒸着し、ピンホールの直径がM
oの堆積とともに徐々に小さくなっていくことを利用し
て、ピンホール内に円錐状のエミッタを形成する。First, a silicon oxide layer is deposited on a silicon single crystal substrate by a CVD method or the like, and then a Mo layer and an A layer are formed.
The l layer is formed by a sputtering method or the like. continue,
Pinholes are formed in these layers by etching. After that, for example, Mo as a metal serving as an emitter is vacuum-deposited while rotating the substrate, and the diameter of the pinhole is M
A cone-shaped emitter is formed in the pinhole by utilizing the fact that it gradually decreases with the deposition of o.
【0005】しかしながら、上述した回転蒸着法を用い
てエミッタを形成する方法では、以下に述べるような種
々の問題があった。However, the method of forming an emitter using the above-mentioned rotary evaporation method has various problems as described below.
【0006】回転蒸着法は、ピンホールの直径が徐々に
小さくなっていくことを利用してピンホール内にエミッ
タを形成するため、エミッタの高さやエミッタの先端部
の形状がばらつき易く、電界放出の均一性が悪いという
問題がある。また、電界放出効率を高めるために必要な
エミッタ先端部の鋭さに欠けるため、電界放出効率の低
下や消費電力の増大といった問題も生じる。In the rotary evaporation method, the diameter of the pinhole is gradually reduced to form the emitter in the pinhole. Therefore, the height of the emitter and the shape of the tip of the emitter are easily varied, and the field emission is performed. There is a problem of poor uniformity. Further, the sharpness of the tip of the emitter required for enhancing the field emission efficiency is lacking, so that problems such as a decrease in the field emission efficiency and an increase in power consumption occur.
【0007】また、再現性や歩留まりが悪く、多数のエ
ミッタを同一基板上に作製する場合には、生産コストが
増加するという問題もあった。さらに、大面積のエミッ
タアレイを作製する場合には、斜め回転蒸着を行う際に
入射角を一定にするために、蒸着源と基板との距離を長
くしなければならず、巨大な真空蒸着装置を用いる必要
が生じる。そのため、蒸着装置自体の作製が困難であ
り、排気時間も長くなってしまうという問題もある。Further, the reproducibility and the yield are poor, and there is a problem that the production cost increases when a large number of emitters are formed on the same substrate. Furthermore, when manufacturing a large-area emitter array, the distance between the vapor deposition source and the substrate must be lengthened in order to keep the incident angle constant when performing oblique rotary vapor deposition, which is a huge vacuum vapor deposition apparatus. Need to be used. Therefore, there is a problem in that it is difficult to manufacture the vapor deposition device itself, and the exhaust time also becomes long.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
界放出型冷陰極では、電界放出の均一性、電界放出効
率、さらには生産性といった観点から、解決すべき多く
の問題があった。As described above, the conventional field emission cold cathode has many problems to be solved from the viewpoints of uniformity of field emission, field emission efficiency, and productivity.
【0009】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、電界放出の均一性や電界放出効率に優れ、
生産性の高い電界放出型冷陰極及びその製造方法を提供
することを目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is excellent in field emission uniformity and field emission efficiency.
An object of the present invention is to provide a field-emission cold cathode having high productivity and a method for manufacturing the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電界放出型
冷陰極の製造方法は、基板表面を複数の方向に切削する
ことにより、複数の切削部に囲まれた領域をエミッタと
して形成することを特徴とする。In the method for manufacturing a field emission cold cathode according to the present invention, a region surrounded by a plurality of cut portions is formed as an emitter by cutting the substrate surface in a plurality of directions. Is characterized by.
【0011】本発明によれば、切削加工によってエミッ
タを形成することにより、先端が鋭く尖ったエミッタを
形成することができ、電界放出効率(電界電子放出効
率)を向上させることができる。また、多数のエミッタ
を均一性よく形成することができ、電界放出(電界電子
放出)の均一性を向上させることができる。さらに、複
雑な露光・パターニング工程や大規模な真空蒸着装置を
必要としないため、生産性を向上させることができる。According to the present invention, an emitter having a sharp tip can be formed by forming the emitter by cutting, and the field emission efficiency (field electron emission efficiency) can be improved. Further, a large number of emitters can be formed with good uniformity, and the uniformity of field emission (field electron emission) can be improved. Furthermore, since a complicated exposure / patterning process and a large-scale vacuum vapor deposition apparatus are not required, productivity can be improved.
【0012】 前記エミッタの形状は、角錐をその底面
に平行な平面で切断したときに切断面を上面として得ら
れる第1台状形状体若しくは第1台状形状体を段階的に
複数段積み上げた形状体のいずれかの形状体の上面に角
錐状形状体を積み上げた形状に対応する凸状形状、又は
ウエッジ状形状をその底面に平行な平面で切断したとき
に切断面を上面として得られる第2台状形状体若しくは
第2台状形状体を段階的に複数段積み上げた形状体のい
ずれかの形状体の上面にウエッジ状形状体を積み上げた
形状に対応する凸状形状であることが好ましい。As for the shape of the emitter, a first trapezoidal body or a plurality of first trapezoidal bodies obtained by cutting the pyramid in a plane parallel to the bottom surface and having the cut surface as an upper surface are stacked stepwise. A convex shape corresponding to a shape in which pyramidal shaped bodies are stacked on the upper surface of any one of the shaped bodies, or a wedge-shaped shape is obtained when the cutting surface is taken as the upper surface when cut along a plane parallel to the bottom surface. It is preferable that the shape is a convex shape corresponding to the shape in which the wedge-shaped bodies are stacked on the upper surface of any one of the two-trapezoidal bodies or the shape bodies in which a plurality of second trapezoidal bodies are stacked stepwise. .
【0013】 本発明では、切削加工によってエミッタ
を形成するため、上記のような各種のエミッタ形状を得
ることが可能である。角錐状形状体は、先端の頂点が3
次元的に一つであるため、電界電子放出効率を向上させ
ることができる。ウエッジ状形状体は、先端が一定の長
さを有しているため、電界電子放出量を増加させること
ができる。台状形状体と角錐状形状体又はウエッジ状形
状体とを組み合わせることで、エミッタの強度及び電界
電子放出効率の両者を向上させることが可能となる。In the present invention, since the emitter is formed by cutting, it is possible to obtain various emitter shapes as described above. The pyramidal shaped body has 3 apexes at the tip.
Since it is one dimensionally, the field electron emission efficiency can be improved. Since the tip of the wedge-shaped body has a constant length, the amount of field electron emission can be increased. In Rukoto combination of a trapezoidal shape body and the pyramidal shape, or wedge-shape member, it becomes possible to improve both the emitter intensity and field electron emission efficiency.
【0014】前記エミッタの形状は、角錐をその底面に
平行な平面で切断したときに切断面を上面として得られ
る第1台状形状体若しくは第1台状形状体を段階的に複
数段積み上げた形状体のいずれかの形状体の上面に角錐
状形状体を積み上げた形状に対応する凸状形状、又はウ
エッジ状形状をその底面に平行な平面で切断したときに
切断面を上面として得られる第2台状形状体若しくは第
2台状形状体を段階的に複数段積み上げた形状体のいず
れかの形状体の上面にウエッジ状形状体を積み上げた形
状に対応する凸状形状であり、少なくとも一方向に対し
ては切削角の異なる複数の切削用部材によって切削を行
うことにより、複数の切削部に囲まれた前記凸状形状の
エミッタを形成することが好ましい。As for the shape of the emitter, a first trapezoidal body or a plurality of first trapezoidal bodies obtained by cutting the pyramid along a plane parallel to the bottom surface and having the cut surface as the upper surface are stacked stepwise. A convex shape corresponding to a shape in which pyramidal shaped bodies are stacked on the upper surface of any one of the shaped bodies, or a wedge-shaped shape is obtained when the cutting surface is taken as the upper surface when cut along a plane parallel to the bottom surface. A convex shape corresponding to a shape in which a wedge-shaped body is stacked on the upper surface of any one of the two trapezoidal bodies or the shape bodies in which a plurality of second trapezoidal bodies are stacked stepwise in multiple stages, and at least one It is preferable to form the above-mentioned convex emitter surrounded by a plurality of cutting portions by cutting with a plurality of cutting members having different cutting angles with respect to the direction.
【0015】本発明では、複数の切削用部材によって切
削を行うことにより、台状形状体と角錐状形状体又はウ
エッジ状形状体とを組み合わせた凸状形状を容易に得る
ことができる。また、切削角の異なる複数の切削用部材
を用いるので、台状形状体等の斜面の傾斜を上方に位置
するものほど急峻にすることができ(上方に位置するも
のほどアスペクト比を高くすることができ)、エミッタ
の強度及び電界電子放出効率の両者を向上させることが
できる。In the present invention, by performing cutting with a plurality of cutting members, it is possible to easily obtain a convex shape in which the trapezoidal shape body and the pyramidal shape body or the wedge shape shape body are combined. In addition, since a plurality of cutting members with different cutting angles are used, the slope of the slope such as a trapezoidal body can be made steeper as it is located higher (the higher the aspect ratio, the higher the aspect ratio. It is possible to improve both the intensity of the emitter and the field electron emission efficiency.
【0016】また、電界放出型冷陰極の製造方法は、基
板表面を複数の方向に切削することにより、複数の切削
部に囲まれた凸部を有する第1の原盤を形成する工程
と、この第1の原盤の凸部を有する面に密着するように
第1の材料層を形成する工程と、この第1の材料層を第
1の原盤から剥離して第1の原盤の凸部に対応した凹部
を有する第2の原盤を形成する工程と、この第2の原盤
の凹部を有する面に密着するように第2の材料層を形成
する工程と、この第2の材料層を第2の原盤から剥離す
ることにより第1の原盤の凸部に対応したエミッタを形
成することを特徴とする。In the method for manufacturing a field emission cold cathode, a step of cutting a substrate surface in a plurality of directions to form a first master having a convex portion surrounded by a plurality of cut portions, and Corresponding to the step of forming the first material layer so as to be in close contact with the convex surface of the first master and peeling the first material layer from the first master to correspond to the convex of the first master. Forming a second master having concave portions, forming a second material layer so as to adhere to the surface of the second master having the concave portions, and forming the second material layer into a second It is characterized in that the emitter corresponding to the convex portion of the first master is formed by peeling from the master.
【0017】本発明によれば、切削加工により上述した
ような種々の効果を内在する第1の原盤を形成し、これ
をもとに電界放出型冷陰極を作製するので、優れた特質
を有する電界放出型冷陰極を大量生産することができ
る。According to the present invention, the first master having the above-mentioned various effects is formed by cutting, and the field emission cold cathode is manufactured based on the first master, which has excellent characteristics. It is possible to mass-produce the field emission cold cathode.
【0018】本発明に係る電界放出型冷陰極は、ベース
部と、このベース部上に配置され少なくとも2方向以上
の複数の切削部に囲まれたエミッタとを有し、前記エミ
ッタとベース部とが接続箇所のない一体化したものであ
ることを特徴とする。The field emission type cold cathode according to the present invention has a base portion and an emitter which is disposed on the base portion and surrounded by a plurality of cut portions in at least two directions, and the emitter and the base portion. Is an integrated one with no connection points.
【0019】本発明によれば、エミッタとベース部とが
一体化したものであるため、エミッタがベース部から剥
がれることが原理的になく機械的強度に優れるととも
に、放熱性にも優れた電界放出型冷陰極を得ることがで
きる。According to the present invention, since the emitter and the base portion are integrated, there is no principle that the emitter is peeled off from the base portion, which is excellent in mechanical strength and is also excellent in heat dissipation. A mold cold cathode can be obtained.
【0020】また、本発明に係る電界放出型冷陰極は、
少なくとも2方向以上の複数の切削部に囲まれたエミッ
タを有し、このエミッタの形状は、角錐をその底面に平
行な平面で切断したときに切断面を上面として得られる
第1台状形状体若しくは第1台状形状体を段階的に複数
段積み上げた形状体のいずれかの形状体の上面に角錐状
形状体を積み上げた形状に対応する第1凸状形状、又は
ウエッジ状形状をその底面に平行な平面で切断したとき
に切断面を上面として得られる第2台状形状体若しくは
第2台状形状体を段階的に複数段積み上げた形状体のい
ずれかの形状体の上面にウエッジ状形状体を積み上げた
形状に対応する第2凸状形状であり、前記第1凸状形状
を構成する第1台状形状体及び角錐状形状体の斜面の傾
斜は上方に位置するものほど急峻であり、前記第2凸状
形状を構成する第2台状形状体及びウエッジ状形状体の
斜面の傾斜は上方に位置するものほど急峻であることを
特徴とする。The field emission cold cathode according to the present invention is
A first trapezoidal shaped body having an emitter surrounded by a plurality of cutting portions in at least two directions and having a cutting surface as an upper surface when the pyramid is cut by a plane parallel to the bottom surface. Alternatively, a first convex shape or a wedge-shaped shape corresponding to a shape obtained by stacking a pyramidal shape body on the upper surface of one of the shape bodies in which a plurality of first trapezoidal shape bodies are stacked in stages Wedge shape on the upper surface of any one of the second trapezoidal body or the shape body obtained by stacking a plurality of second trapezoidal bodies in a stepwise manner when the cut surface is obtained as an upper surface when cut in a plane parallel to It is a second convex shape corresponding to the shape in which the shaped bodies are stacked, and the slopes of the slopes of the first trapezoidal shaped body and the pyramidal shaped body forming the first convex shape are steeper as they are located higher. Yes, the first constituting the second convex shape The slope of the slope of the trapezoidal shape body and wedge-like shaped body is characterized by a steep as those located above.
【0021】本発明によれば、台状形状体等の斜面の傾
斜が上方に位置するものほど急峻になっている(上方に
位置するものほどアスペクト比が高くなっている)た
め、エミッタの強度及び電界電子放出効率の両者を向上
させることができる。According to the present invention, the slope of the slope of the trapezoidal body or the like is steeper as it is located higher (the higher the aspect ratio is, the higher the aspect ratio is). It is possible to improve both the field emission efficiency and the field electron emission efficiency.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】(実施形態1)図1(a)〜(c)は、本
発明の第1の実施形態に係る電界放出型冷陰極の製造プ
ロセスを示した模式図であり、同図に基づいて本実施形
態における電界放出型冷陰極の製造方法を説明する。(Embodiment 1) FIGS. 1A to 1C are schematic views showing a manufacturing process of a field emission cold cathode according to a first embodiment of the present invention. A method of manufacturing the field emission cold cathode according to this embodiment will be described.
【0024】まず、図1(a)に示すように、無酸素銅
からなる基板11を用意し、この基板の表面を所望の表
面粗さとなるように、予め切削或いは研磨しておく。こ
のとき、電界をエミッタ先端に集中させるために、基板
表面に形成されるエミッタの高さの20%以下の表面粗
さにすることが好ましい。First, as shown in FIG. 1A, a substrate 11 made of oxygen-free copper is prepared, and the surface of this substrate is cut or polished in advance so as to have a desired surface roughness. At this time, in order to concentrate the electric field on the tip of the emitter, it is preferable to make the surface roughness 20% or less of the height of the emitter formed on the substrate surface.
【0025】次に、この基板11を、精密切削加工装置
に装着する。切削加工装置は、所望の形状、大きさ及び
加工精度が得られるものであれば何でもよいが、一例を
あげると以下の通りである。Next, the substrate 11 is mounted on the precision cutting machine. Any cutting device may be used as long as it can obtain a desired shape, size, and processing accuracy, but one example is as follows.
【0026】基板の回転位置決めを行うC軸テーブルに
は、例えば、径方向回転振量0.01μm以下、軸方向
回転振れ量0.005μm以下、位置決め精度1×10
-6(deg)以下のエアスピンドルから構成されるもの
を用いる。The C-axis table for rotationally positioning the substrate has, for example, a radial rotational vibration amount of 0.01 μm or less, an axial rotational vibration amount of 0.005 μm or less, and a positioning accuracy of 1 × 10.
Use an air spindle of -6 (deg) or less.
【0027】C軸と平行な方向に移動、位置決めを行う
Z軸には、例えば、ストローク100mm以上、真直度
0.01μm以下、直角度0.01μm以下、位置決め
精度1nm以下のものを用いる。For the Z axis for moving and positioning in the direction parallel to the C axis, for example, a stroke of 100 mm or more, a straightness of 0.01 μm or less, a squareness of 0.01 μm or less, and a positioning accuracy of 1 nm or less are used.
【0028】バイト工具を装着してバイト切れ刃に円弧
軌跡の回転運動を発生させる工具主軸には、例えば、径
方向回転振れ量0.01μm以下、軸方向回転振れ量
0.005μm以下のエアスピンドルから構成されるも
のを用いる。An air spindle having a radial runout of 0.01 μm or less and an axial runout of 0.005 μm or less is used as a tool spindle for mounting a bite tool to generate a rotary motion of an arc locus on a bite cutting edge. Use the one that consists of.
【0029】主軸回転軸と平行かつZ軸と直行する方向
に移動、位置決めを行うY軸には、例えば、ストローク
800mm以上、真直度0.01μm以下、直角度0.
01μm以下、位置決め精度1mm以下のものを用い
る。The Y axis for moving and positioning in a direction parallel to the main shaft rotation axis and orthogonal to the Z axis has, for example, a stroke of 800 mm or more, a straightness of 0.01 μm or less, and a squareness of 0.
Those with a positioning accuracy of 1 μm or less and a positioning accuracy of 1 μm or less are used.
【0030】Y軸と直行かつZ軸と直行する方向に移
動、位置決めを行うX軸には、例えば、ストローク80
0mm以上、真直度0.01μm以下、直角度0.01
μm以下、位置決め精度1nm以下のものを用いる。For example, the stroke 80 is provided on the X axis for moving and positioning in the direction orthogonal to the Y axis and orthogonal to the Z axis.
0 mm or more, straightness 0.01 μm or less, squareness 0.01
The one with a positioning accuracy of 1 nm or less is used.
【0031】バイト12としては、切削性能の高いダイ
ヤモンドバイトを用いることが好ましく、例えば、縦8
mm、横8mm、長さ約60mmの超硬合金製シャンク
の先端に単結晶ダイヤモンドのチップがロウ付けされた
ものを用いる。ダイヤモンドバイト前切れ刃長Wによっ
て隣接するエミッタ間の間隙Mを規定することができる
が(W=Mとなる)、後述するように、間隙での切削を
複数回繰り返すことにより、M>Wとなるようにしても
よい。また、ダイヤモンドバイト12の頂角θは、形成
されるエミッタの先端の頂角に等しくなるようにする。As the cutting tool 12, it is preferable to use a diamond cutting tool having high cutting performance.
A single-crystal diamond tip brazed to the tip of a cemented carbide shank having a size of 8 mm, a width of 8 mm, and a length of about 60 mm is used. The gap M between the adjacent emitters can be defined by the diamond cutting tool front cutting edge length W (W = M). However, as will be described later, by repeating cutting in the gap a plurality of times, M> W. It may be. Further, the apex angle θ of the diamond bite 12 is made equal to the apex angle of the tip of the formed emitter.
【0032】次に、図1(b)に示すように、所望の形
状(例えば、W=4μm、θ=70度)のダイヤモンド
バイト12を用い、バイトを基板11に押し当てて切削
加工を行う。本例では、バイト12は紙面に垂直に円弧
軌跡を描きながら基板11を切削するようにしている
が、バイトを中心軸を中心に回転させながら基板11を
切削するようにしてもよい。また、切削性が高いもので
あれば必ずしも回転をさせる必要はない。Next, as shown in FIG. 1B, a diamond cutting tool 12 having a desired shape (for example, W = 4 μm, θ = 70 degrees) is used, and the cutting work is performed by pressing the cutting tool against the substrate 11. . In this example, the cutting tool 12 cuts the substrate 11 while drawing an arc locus perpendicular to the paper surface, but the cutting tool 12 may be cut while rotating the cutting tool about the central axis. Further, if it has high machinability, it is not always necessary to rotate it.
【0033】バイト12は紙面に垂直なX軸方向に移動
しながら基板11の表面を切削し、基板11表面には底
部が平坦なテーパー状の切削溝13が形成される。一つ
の切削溝13を切削加工した後、X軸に対して直角なY
軸方向にバイト12を移動させ(移動距離は、エミッタ
の一辺の長さL+溝幅(エミッタ間の間隙)M)、上記
と同様にしてその次の切削溝13を切削加工する。この
ようにして、紙面と垂直な方向の複数の切削溝を順次形
成することにより、隣接する二つの切削溝13間に三角
柱を寝かした形状の三角陵14が多数形成される。The cutting tool 12 cuts the surface of the substrate 11 while moving in the X-axis direction perpendicular to the paper surface, and a tapered cutting groove 13 having a flat bottom is formed on the surface of the substrate 11. After cutting one cutting groove 13, Y perpendicular to the X-axis
The cutting tool 12 is moved in the axial direction (the moving distance is the length L of one side of the emitter + groove width (gap between emitters) M), and the next cutting groove 13 is cut in the same manner as described above. In this way, by sequentially forming a plurality of cutting grooves in the direction perpendicular to the paper surface, a large number of triangular ridges 14 each having a triangular prism lying are formed between two adjacent cutting grooves 13.
【0034】次に、図1(c)に示すように、基板をC
軸テーブルにより90度回転させ、上述したのと同様に
して紙面と平行な方向の複数の切削溝を順次形成する。
切削ピッチは上述したのと同様に(L+M)とする。こ
れにより、互いに直交する複数の切削溝が形成され、切
削溝に囲まれた領域に正四角錐状(ピラミッド状)のエ
ミッタ15が多数形成される。Next, as shown in FIG. 1C, the substrate is C
By rotating the shaft table by 90 degrees, a plurality of cutting grooves in a direction parallel to the paper surface are sequentially formed in the same manner as described above.
The cutting pitch is (L + M) as described above. As a result, a plurality of cutting grooves that are orthogonal to each other are formed, and a large number of regular pyramid-shaped (pyramid-shaped) emitters 15 are formed in a region surrounded by the cutting grooves.
【0035】上述した工程を行った後、四角錐状のエミ
ッタの稜線上に加工物の流動に起因するバリが形成され
ることがあるが、このような場合には、上述した工程で
のバイト軌跡と同一のバイト軌跡の加工(ゼロカット)
を繰り返すことにより、バリを除去することができる。After the above steps are performed, burrs may be formed on the ridges of the quadrangular pyramid-shaped emitters due to the flow of the workpiece. In such a case, the bite in the above steps is used. Machining the same bite locus as the locus (zero cut)
The burr can be removed by repeating.
【0036】図2は、以上の工程によって得られた電界
放出型冷陰極の平面構成を示したものであり、図3は、
個々のエミッタ15の形状を示した斜視図である。FIG. 2 shows a plane structure of the field emission cold cathode obtained by the above steps, and FIG. 3 shows
It is a perspective view showing the shape of each emitter 15.
【0037】このように、本実施形態によれば、精密切
削加工によってエミッタを形成することにより、電界放
出の均一性や電界放出効率に優れるとともに、生産性の
高い電界放出型冷陰極を作製することができる。As described above, according to the present embodiment, by forming the emitter by the precision cutting process, a field emission cold cathode having excellent uniformity of field emission and excellent field emission efficiency and high productivity is manufactured. be able to.
【0038】また、基板を切削加工することによってエ
ミッタを形成するため、図1(c)に示すように、エミ
ッタ15とベース部16とが一体となって作製されるこ
とになる。したがって、エミッタ15がベース部16か
ら剥がれるといったことが当然なく機械的強度に優れる
とともに、放熱性にも優れた電界放出型冷陰極を得るこ
とができる。Further, since the emitter is formed by cutting the substrate, the emitter 15 and the base portion 16 are integrally manufactured as shown in FIG. 1 (c). Therefore, the field emission type cold cathode having excellent mechanical strength and excellent heat dissipation can be obtained without the emitter 15 peeling off from the base portion 16.
【0039】なお、切削溝の幅(エミッタ間の間隔)M
は、切削回数や切削位置を調整することによって、種々
調整することが可能である。また、エミッタの幅Lも、
バイトの頂角θ等を調整することにより、L=Mの他、
L>M或いはL<Mとすることができる。The width of the cutting groove (interval between the emitters) M
Can be variously adjusted by adjusting the number of times of cutting and the cutting position. Also, the width L of the emitter is
By adjusting the vertical angle θ of the cutting tool, etc., in addition to L = M,
It can be L> M or L <M.
【0040】また、上記実施形態において、図1(a)
〜(c)のいずれかの段階、基板11を切削加工するよ
りも前、或いは基板11を切削加工してエミッタを形成
した後に、無酸素銅からなる基板11の裏面にガラス等
の支持基板を接着するようにしてもよい。この場合、基
板11の裏面に直接支持基板を接着する以外にも、基板
11の裏面に樹脂等の柔らかい材料からなる層を塗布、
印刷、蒸着或いは接着剤による貼り付け等によって形成
し、この樹脂等の層を介して基板11の裏面に支持基板
を設けるようにしてもよい。Further, in the above embodiment, FIG.
A supporting substrate such as glass is provided on the back surface of the substrate 11 made of oxygen-free copper before any of the steps (c) to (c), before the substrate 11 is cut, or after the substrate 11 is cut to form an emitter. You may make it adhere | attach. In this case, in addition to directly bonding the support substrate to the back surface of the substrate 11, a layer made of a soft material such as resin is applied to the back surface of the substrate 11,
It may be formed by printing, vapor deposition, attachment with an adhesive, or the like, and the support substrate may be provided on the back surface of the substrate 11 via a layer of this resin or the like.
【0041】また、FEDなどのディスプレイデバイス
としてマトリクス形状を得たい場合、特にカソードライ
ンを得たい場合には、基板11の一部を削りとることに
よって互いに分離された複数のカソードラインを形成す
ることが可能である。この場合、上述したように基板1
1の裏面に支持基板を設けることにより、機械的強度を
増すことができる。When it is desired to obtain a matrix shape as a display device such as an FED, particularly to obtain a cathode line, a plurality of cathode lines separated from each other are formed by cutting off a part of the substrate 11. Is possible. In this case, as described above, the substrate 1
By providing the support substrate on the back surface of No. 1, the mechanical strength can be increased.
【0042】また、上述した例では、エミッタの形状を
正四角錐(底面が正方形の四角錐)状としたが、四角錐
(底面が長方形の四角錐)状であれば必ずしも正四角錐
状である必要はない。In the above example, the shape of the emitter is a regular quadrangular pyramid (quadrangular pyramid having a square bottom), but if the shape is a quadrangular pyramid (quadrangular pyramid having a rectangular bottom), it is not necessarily a regular quadrangular pyramid. There is no.
【0043】また、上述した例では、エミッタの形状を
四角錐状としたが、図4に示すように、尖った刃のよう
な形状を持つウエッジ状のエミッタ15を形成すること
も可能である。Further, in the above-mentioned example, the shape of the emitter is a quadrangular pyramid, but it is also possible to form a wedge-shaped emitter 15 having a shape like a sharp edge, as shown in FIG. .
【0044】この場合、図1に示した工程で、紙面に垂
直な方向(第1の方向)の切削溝を形成した後、紙面に
水平な方向(第2の方向)の切削溝を形成する際に、頂
点が一つにならないように切削を行う。すなわち、第1
の方向の切削溝を形成する際の切削ピッチよりも、第2
の方向に切削溝を形成する際の切削ピッチを長くして切
削加工を行う。この場合、四角錐形状のエミッタと比較
して、3次元のエミッタ先鋭度から2次元のエミッタ先
鋭度に低下するというデメリットはあるが、エミッタ先
端の電子放出面積が増大するため、放出電流量が増加す
るというメリットがある。また、エミッタ先端を一つの
頂点とせずに稜線化するため、第2の方向の切削溝を形
成する際の位置精度が低くてもよいというメリットもあ
る。なお、紙面と平行な第2の方向に切削したときに得
られる面も通常は傾きを持った斜面となるが、底面に垂
直な面であってもよい。In this case, in the process shown in FIG. 1, after forming a cutting groove in a direction perpendicular to the paper surface (first direction), a cutting groove in a horizontal direction (second direction) is formed on the paper surface. When doing so, cut so that the vertices do not become one. That is, the first
2nd from the cutting pitch when forming the cutting groove in the direction of
The cutting process is performed by increasing the cutting pitch when forming the cutting groove in the direction. In this case, as compared with the quadrangular pyramid-shaped emitter, there is a demerit that the three-dimensional emitter sharpness is reduced from the two-dimensional emitter sharpness, but the electron emission area at the tip of the emitter is increased, so that the emission current amount is increased. There is a merit of increasing. Further, since the tip of the emitter is formed into a ridge line without forming a single apex, there is an advantage that the positional accuracy in forming the cutting groove in the second direction may be low. The surface obtained by cutting in the second direction parallel to the paper surface is also an inclined surface having an inclination, but may be a surface perpendicular to the bottom surface.
【0045】また、図5に示すように、エミッタ15の
形状を三角錐状とすることも可能である。例えば、正三
角錐形状のエミッタを作製する場合には、バイト頂角を
60度、切削方向の交差する角度を60度とし、3方向
で3回(ゼロカットを含む場合には4回以上)の切削加
工を行えばよい。四角錐状のエミッタの場合には、加工
装置の位置決め誤差に起因して、本来頂点となるべき部
分の稜線化の可能性があるが、三角錐の場合には必ず頂
点が得られるという利点がある。Further, as shown in FIG. 5, the emitter 15 may have a triangular pyramid shape. For example, when manufacturing a regular triangular pyramid-shaped emitter, the bite apex angle is 60 degrees, the angle at which the cutting directions intersect is 60 degrees, and three times (three times or more if zero cut is included) in three directions. It may be cut. In the case of a quadrangular pyramid-shaped emitter, there is a possibility that the edges that should originally become vertices may become ridgelines due to the positioning error of the processing device, but in the case of a triangular pyramid, the vertices are always obtained. is there.
【0046】なお、本実施形態において、基板11の厚
さは、切削の際の加工精度や、切削中の基板の反り、歪
み、剥がれ等を考慮すると、エミッタ15の高さの10
倍以上であることが好ましい。In the present embodiment, the thickness of the substrate 11 is 10 times the height of the emitter 15 in consideration of the processing accuracy at the time of cutting and the warp, distortion, peeling, etc. of the substrate during cutting.
It is preferably double or more.
【0047】また、本実施形態では、加工精度や加工性
に優れる、エミッタの異常電子放出電流が増大した際の
熱伝導性や放熱性が良好である、低抵抗で信号遅延が少
ない、といった観点から、基板11として無酸素銅板を
用いているが、これ以外のものを用いることも可能であ
る。例えば、切削加工を行ってエミッタを形成する領域
を、Cuメッキ、Niメッキ或いは印刷で形成したもの
等を用いてもよい。また、導電性を付与すれば樹脂等を
用いることも可能である。さらに、低仕事関数材料或い
は負の電子親和力を持つ材料(NEA材料)で切削加工
が容易なものを用いることも可能である。Further, in the present embodiment, from the viewpoint of excellent processing accuracy and processability, good thermal conductivity and heat dissipation when the abnormal electron emission current of the emitter increases, low resistance and little signal delay. Therefore, although the oxygen-free copper plate is used as the substrate 11, it is also possible to use other materials. For example, a region where the emitter is formed by cutting may be formed by Cu plating, Ni plating, or printing, or the like. In addition, a resin or the like can be used as long as it has conductivity. Furthermore, it is also possible to use a material having a low work function or a material having a negative electron affinity (NEA material) that can be easily cut.
【0048】(実施形態2)図6(a)〜(c)は、本
発明の第2の実施形態に係る電界放出型冷陰極の製造プ
ロセスを示した模式図であり、同図に基づいて本実施形
態における電界放出型冷陰極の製造方法を説明する。(Embodiment 2) FIGS. 6A to 6C are schematic views showing a manufacturing process of a field emission type cold cathode according to a second embodiment of the present invention. A method of manufacturing the field emission cold cathode according to this embodiment will be described.
【0049】まず、図6(a)に示すように、無酸素銅
からなる基板11を用意し、第1の実施形態と同様、こ
の基板の表面を所望の表面粗さとなるように、予め切削
或いは研磨しておく。また、刃先の角度(頂角)が互い
に異なる(θ1>θ2)マルチ構造のダイヤモンドバイ
ト12a及び12bを用意する。First, as shown in FIG. 6A, a substrate 11 made of oxygen-free copper is prepared, and like the first embodiment, the surface of this substrate is preliminarily cut so as to have a desired surface roughness. Alternatively, polish it. In addition, multi-structured diamond cutting tools 12a and 12b having different blade angles (vertical angles) (θ1> θ2) are prepared.
【0050】次に、図6(b)に示すように、マルチ構
造のダイヤモンドバイト12a及び12bを用いて基板
11を切削加工し、紙面と垂直な方向(第1の方向)の
切削溝13を形成する。切削加工装置や基本的な切削方
法については、第1の実施形態とほぼ同様である。ダイ
ヤモンドバイト12aとダイヤモンドバイト12bとの
間隔を隣接するエミッタピッチの2倍となるようにして
おき、バイトをエミッタピッチと同じピッチで順次移動
させて切削加工を施すことにより、階段状の三角陵14
が形成される。ダイヤモンドバイト12aとダイヤモン
ドバイト12bの頂角(θ1、θ2)が異なっているた
め、階段状の三角陵14は先端に行くほどアスペクト比
が高まったものとなっている。Next, as shown in FIG. 6B, the substrate 11 is cut using the multi-structured diamond cutting tools 12a and 12b to form the cutting groove 13 in the direction perpendicular to the paper surface (first direction). Form. The cutting apparatus and the basic cutting method are almost the same as those in the first embodiment. The interval between the diamond cutting tool 12a and the diamond cutting tool 12b is set to be twice the pitch of the adjacent emitters, and the cutting tool is sequentially moved at the same pitch as the emitter pitch to perform a cutting process.
Is formed. Since the apex angles (θ1, θ2) of the diamond bite 12a and the diamond bite 12b are different, the aspect ratio of the stepped triangular ridge 14 becomes higher toward the tip.
【0051】次に、図6(c)に示すように、基板をC
軸テーブルにより90度回転させ、上述したのと同様に
して紙面と平行な方向(第2の方向)の複数の切削溝を
形成する。これにより、互いに直交する複数の切削溝が
形成され、切削溝に囲まれた領域に多数のエミッタ15
が形成される。このようにして得られたエミッタ15
は、複数の正四角錐(ピラミッド形状)が重なったよう
な形状であり、エミッタの先端側の四角錐の方が斜面の
傾斜角が急勾配になっている。すなわち、先端側の四角
錐の方がアスペクト比が高まっている。Next, as shown in FIG. 6C, the substrate is C
The shaft table is rotated 90 degrees to form a plurality of cutting grooves in the direction parallel to the paper surface (second direction) in the same manner as described above. As a result, a plurality of cutting grooves that are orthogonal to each other are formed, and a large number of emitters 15 are formed in a region surrounded by the cutting grooves.
Is formed. The emitter 15 thus obtained
Is a shape in which a plurality of regular quadrangular pyramids (pyramid shapes) are overlapped with each other, and the quadrangular pyramid on the tip side of the emitter has a steeper slope. That is, the quadrangular pyramid on the tip side has a higher aspect ratio.
【0052】図7は、以上の工程によって得られた電界
放出型冷陰極の平面構成を示したものであり、図8は、
個々のエミッタ15の形状を示した斜視図である。FIG. 7 shows a plane structure of the field emission type cold cathode obtained by the above steps, and FIG. 8 shows
It is a perspective view showing the shape of each emitter 15.
【0053】なお、上記の例ではマルチバイト構造とし
たが、頂角の異なる複数のバイトを用いて、頂角の大き
い方のバイトで切削加工した後、頂角の小さい方のバイ
トで切削加工をするようにしてもよい。Although a multi-bite structure is used in the above example, a plurality of cutting tools having different apex angles are used for cutting with a cutting tool having a larger apex angle, and then a cutting tool having a smaller apex angle. You may be allowed to do.
【0054】電界放出型エミッタの電子放出効率は、先
端曲率半径やエミッタの仕事関数以外にも、エミッタの
アスペクト比にも大きく左右される。アスペクト比、特
にエミッタ先端のアスペクト比が高まるほど、電界電子
放出効率が高まるが、従来の方法では、このような構造
のエミッタを形成することが困難であった。本実施形態
では、エミッタの先端側ほどアスペクト比が高くなるの
で、効果的に電界電子放出効率を高めることができる。The electron emission efficiency of the field emission type emitter is greatly influenced by the aspect ratio of the emitter in addition to the tip radius of curvature and the work function of the emitter. The higher the aspect ratio, especially the aspect ratio of the tip of the emitter, the higher the field electron emission efficiency, but it has been difficult to form an emitter having such a structure by the conventional method. In the present embodiment, since the aspect ratio becomes higher toward the tip end side of the emitter, the field electron emission efficiency can be effectively increased.
【0055】また、本実施形態では、エミッタ底部の面
積を大きくすることができるので、熱変形等に対する強
度や熱伝導性等が増加するという効果もある。Further, in the present embodiment, since the area of the bottom of the emitter can be increased, there is an effect that the strength against thermal deformation and the like, the thermal conductivity and the like are increased.
【0056】なお、本実施形態では、四角錐を2段階に
積み重ねたようなエミッタ形状としたが、三角錐を積み
重ねたようなエミッタ形状でもよい。また、図9に示す
ように、これらの角錐を3段階以上に積み重ねたような
エミッタ形状でもよい。さらには、図10に示すよう
に、ウエッジ状の形状体を2段階以上に積み重ねたよう
なエミッタ形状とすることも可能である。In the present embodiment, the emitter shape is formed by stacking the quadrangular pyramids in two steps, but the emitter shape may be formed by stacking the triangular pyramids. Further, as shown in FIG. 9, the emitter shape may be such that these pyramids are stacked in three or more steps. Furthermore, as shown in FIG. 10, it is also possible to form an emitter shape in which wedge-shaped shaped bodies are stacked in two or more stages.
【0057】(実施形態3)図11(a)〜(e)は、
本発明の第3の実施形態に係る電界放出型冷陰極の製造
プロセスを示した模式図であり、同図に基づいて本実施
形態における電界放出型冷陰極の製造方法を説明する。(Embodiment 3) FIGS. 11A to 11E show
It is a schematic diagram which showed the manufacturing process of the field emission type cold cathode which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, Based on the figure, the manufacturing method of the field emission type cold cathode in this embodiment is demonstrated.
【0058】まず、図11(a)に示すように、第1或
いは第2の実施形態で説明した方法によって作製された
基板を第1の原盤21として用意する。ここでは、第1
の実施形態の方法によって得られた基板を第1の原盤2
1とする。この第1の原盤21には、エミッタに対応し
た形状の凸部22が形成されている。First, as shown in FIG. 11A, a substrate manufactured by the method described in the first or second embodiment is prepared as a first master 21. Here, the first
The substrate obtained by the method of the embodiment of
Set to 1. On the first master 21, a convex portion 22 having a shape corresponding to the emitter is formed.
【0059】次に、図11(b)に示すように、第1の
原盤21の表面を脱脂し、さらに弗化アンモニウム等の
弗化物で表面を活性化した後、無電解Niメッキと電解
Niメッキによる方法或いは電解メッキによる方法を用
いて、第1の原盤21の表面に密着する第1の材料層2
3を形成する。Next, as shown in FIG. 11 (b), the surface of the first master 21 is degreased and further activated with a fluoride such as ammonium fluoride, and then electroless Ni plating and electrolytic Ni plating are performed. The first material layer 2 adhered to the surface of the first master 21 by using a plating method or an electrolytic plating method.
3 is formed.
【0060】次に、図11(c)に示すように、第1の
材料層23を第1の原盤21から剥離することにより、
第1の原盤21の凸部22に対応した先鋭な凹部24を
多数有する金型モールド基板23a(第2の原盤)を形
成する(例えば、厚さ50μmの支持層を有するNi金
型モールド基板)。Next, as shown in FIG. 11C, the first material layer 23 is peeled off from the first master 21, so that
A mold mold substrate 23a (second master) having a large number of sharp concave portions 24 corresponding to the convex portions 22 of the first master 21 is formed (for example, a Ni mold mold substrate having a supporting layer having a thickness of 50 μm). .
【0061】なお、第2の原盤23aとなる金型モール
ド基板は、電気めっきによって金属金型として形成する
方法の他、樹脂金型として形成する方法、セラミックグ
リーンシートなどに押し当てて焼成するセラミック金型
として形成する方法などを用いることもできる。The die mold substrate to be the second master 23a is formed by electroplating as a metal die, as well as by a resin die, or a ceramic green sheet or the like that is pressed and fired. It is also possible to use a method of forming a mold.
【0062】次に、図11(d)に示すように、第2の
原盤23aの表面に対して脱脂或いは陽極酸化等を行
い、後の工程で形成されるNiメッキ層が剥離しやすい
状態にしておく。その後、第2の原盤23aの表面に密
着する第2の材料層25を形成する。この第2の材料層
25は、Niメッキ(例えばNi電鋳)によって、或い
は無電解Niメッキの後にNi電鋳を行うことによって
形成する。なお、第2の材料層25となるNiメッキ層
が薄い場合には、Niメッキ層上にガラス基板等を裏打
ちするようにしてもよい。Next, as shown in FIG. 11 (d), the surface of the second master 23a is degreased or anodized so that the Ni plating layer formed in a later step is easily peeled off. Keep it. After that, the second material layer 25 that adheres to the surface of the second master 23a is formed. The second material layer 25 is formed by Ni plating (for example, Ni electroforming) or by electroless Ni plating and then Ni electroforming. In addition, when the Ni plating layer which becomes the second material layer 25 is thin, a glass substrate or the like may be lined on the Ni plating layer.
【0063】次に、図11(e)に示すように、第2の
材料層25を第2の原盤23aから剥離することによ
り、第2の原盤23aの凹部24に対応した形状、すな
わち第1の原盤21の凸部22に対応した形状の先鋭な
凸部(エミッタ25a)が、ベース部25bと一体化し
て多数形成される。Next, as shown in FIG. 11 (e), the second material layer 25 is peeled off from the second master 23a, so that the shape corresponding to the recess 24 of the second master 23a, that is, the first master 23a. A large number of sharp protrusions (emitters 25a) having a shape corresponding to the protrusions 22 of the master 21 are integrally formed with the base portion 25b.
【0064】なお、以上の方法によって作製された電界
放出型冷陰極は、そのままでも各種の電子デバイスに用
いることもできるが、以下の工程をさらに行うことによ
り、FED等に用いるゲート付きエミッタを作製するこ
とも可能である。The field-emission cold cathode manufactured by the above method can be used as it is in various electronic devices, but by further performing the following steps, a gated emitter used for FED or the like is manufactured. It is also possible to do so.
【0065】すなわち、図11(e)の工程の後、ゲー
トとエミッタ間の絶縁層としてシリコン酸化膜やシリコ
ン窒化膜等を、CVD法、スパッタリング法、電子ビー
ム蒸着法、印刷法などを用いて、エミッタが形成された
基板上に形成する。続いて、絶縁層上にゲート電極層と
して、ニッケル、クロム、タングステン等を、無電解メ
ッキ、電気メッキ、印刷法、スパッタリング法、蒸着法
等により形成する。その後、CMP法、CDE法、RI
E法、ウエットエッチング法等を用いて、エミッタの先
端部に対応した領域を開口することにより、ゲート付き
エミッタを作製することができる。That is, after the step of FIG. 11E, a silicon oxide film, a silicon nitride film or the like is used as an insulating layer between the gate and the emitter by using the CVD method, the sputtering method, the electron beam evaporation method, the printing method or the like. , On the substrate on which the emitter is formed. Subsequently, nickel, chromium, tungsten, or the like is formed as a gate electrode layer over the insulating layer by electroless plating, electroplating, a printing method, a sputtering method, an evaporation method, or the like. After that, CMP method, CDE method, RI
A gated emitter can be manufactured by opening a region corresponding to the tip of the emitter by using the E method, the wet etching method, or the like.
【0066】また、本実施形態で得られた多数のエミッ
タを有する電界放出冷陰極をタイリング等の方法により
複数個配列することにより、大面積の電界放出型冷陰極
を作製することも可能である。Further, by arranging a plurality of field emission cold cathodes having a large number of emitters obtained in this embodiment by a method such as tiling, a large area field emission cold cathode can be manufactured. is there.
【0067】このように、本実施形態では、切削加工に
よって得られた第1の原盤をもとに第2の原盤を作製
し、この第2の原盤を用いて多数のエミッタを有する電
界放出型冷陰極を作製しており、多数の先鋭エミッタを
再現性良く大量に作製することができる。第2の原盤の
凹部は電気メッキによる凹部内への成長作用等によって
先端部を鋭く尖らせることができ、先鋭度に優れたエミ
ッタを形成することができる。As described above, in the present embodiment, the second master is produced based on the first master obtained by the cutting process, and the field emission type having a large number of emitters is manufactured by using the second master. A cold cathode is manufactured, and a large number of sharp emitters can be manufactured with good reproducibility. The tip of the recess of the second master can be sharply pointed by a growth action or the like in the recess by electroplating, and an emitter having excellent sharpness can be formed.
【0068】以上、本発明の各実施形態について説明し
たが、本発明によって作製される電界放出型冷陰極は、
エミッタを多数配列して用いる他、単一のエミッタとし
ても用いることができる。本発明によって作製される電
界放出型冷陰極の具体的な用途としては、FED、GT
O、超高速デバイス、光増倍管等のエミッタの他、FE
SEM、STM等のエミッタとしても用いることが可能
である。Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the field emission cold cathode manufactured according to the present invention is
A plurality of emitters may be arranged and used, or a single emitter may be used. Specific applications of the field emission cold cathode manufactured by the present invention include FED and GT.
O, ultra-high speed devices, emitters such as photomultiplier tubes, and FE
It can also be used as an emitter for SEM, STM and the like.
【0069】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において
種々変形して実施することが可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the spirit of the present invention.
【0070】[0070]
【発明の効果】本発明によれば、精密切削加工を用いる
ことにより、電界放出の均一性や電界放出効率に優れる
とともに、生産性の高い電界放出型冷陰極を得ることが
可能となる。According to the present invention, by using precision cutting, it is possible to obtain a field emission type cold cathode having excellent field emission uniformity and field emission efficiency and high productivity.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電界放出型冷陰
極の製造方法の一例について示した工程断面図。FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a method of manufacturing a field emission cold cathode according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態に係る電界放出型冷陰
極の構成の一例について示した平面図。FIG. 2 is a plan view showing an example of the configuration of the field emission cold cathode according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施形態に係る電界放出型冷陰
極のエミッタの構成の一例について示した斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing an example of a structure of an emitter of the field emission cold cathode according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1の実施形態に係る電界放出型冷陰
極のエミッタの構成の他の例について示した斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing another example of the configuration of the emitter of the field emission cold cathode according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1の実施形態に係る電界放出型冷陰
極のエミッタの構成の他の例について示した斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing another example of the configuration of the emitter of the field emission cold cathode according to the first embodiment of the invention.
【図6】本発明の第2の実施形態に係る電界放出型冷陰
極の製造方法の一例について示した工程断面図。FIG. 6 is a process sectional view showing an example of a method for manufacturing a field emission cold cathode according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第2の実施形態に係る電界放出型冷陰
極の構成の一例について示した平面図。FIG. 7 is a plan view showing an example of a configuration of a field emission cold cathode according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2の実施形態に係る電界放出型冷陰
極のエミッタの構成の一例について示した斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing an example of a structure of an emitter of a field emission cold cathode according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第2の実施形態に係る電界放出型冷陰
極のエミッタの構成の他の例について示した斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing another example of the structure of the emitter of the field emission cold cathode according to the second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第2の実施形態に係る電界放出型冷
陰極のエミッタの構成の他の例について示した斜視図。FIG. 10 is a perspective view showing another example of the configuration of the emitter of the field emission cold cathode according to the second embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第3の実施形態に係る電界放出型冷
陰極の製造方法の一例について示した工程断面図。FIG. 11 is a process cross-sectional view showing an example of the method for manufacturing the field emission cold cathode according to the third embodiment of the invention.
11…基板 12…ダイヤモンドバイト 13…切削溝 14…三角陵 15…エミッタ 16…ベース部 21…第1の原盤 22…凸部 23…第1の材料層 23a…第2の原盤 24…凹部 25…第2の材料層 25a…エミッタ 25b…ベース部 11 ... Substrate 12 ... Diamond bite 13 ... Cutting groove 14 ... Triangular Mausoleum 15 ... Emitter 16 ... Base part 21 ... First master 22 ... Projection 23 ... First material layer 23a ... second master 24 ... Recess 25 ... Second material layer 25a ... emitter 25b ... Base part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−185942(JP,A) 特開 平8−17331(JP,A) 特開 平10−92301(JP,A) 特開 平8−111171(JP,A) 特開 昭49−60169(JP,A) 特開 昭50−114969(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 H01J 1/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-185942 (JP, A) JP-A-8-17331 (JP, A) JP-A-10-92301 (JP, A) JP-A-8- 111171 (JP, A) JP 49-60169 (JP, A) JP 50-114969 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 9/02 H01J 1 / 30
Claims (3)
削することにより、複数の切削部に囲まれた領域をエミ
ッタとして形成する電界放出型冷陰極の製造方法であっ
て、 前記エミッタの形状は、角錐をその底面に平行な平面で
切断したときに切断面を上面として得られる第1台状形
状体若しくは第1台状形状体を段階的に複数段積み上げ
た形状体のいずれかの形状体の上面に角錐状形状体を積
み上げた形状に対応する凸状形状、又はウエッジ状形状
をその底面に平行な平面で切断したときに切断面を上面
として得られる第2台状形状体若しくは第2台状形状体
を段階的に複数段積み上げた形状体のいずれかの形状体
の上面にウエッジ状形状体を積み上げた形状に対応する
凸状形状であることを特徴とする電界放出型冷陰極の製
造方法。1. A method of manufacturing a field emission cold cathode, comprising forming a region surrounded by a plurality of cut portions as an emitter by cutting a substrate surface in a plurality of directions with a cutting tool, wherein the emitter has a shape of , A first trapezoidal body obtained by cutting a pyramid in a plane parallel to the bottom surface with the cut surface as an upper surface, or a shape body in which a plurality of first trapezoidal bodies are stacked in stages A second trapezoidal shape body or a second trapezoidal shape body obtained by cutting the wedge shape into a plane parallel to the bottom surface of the convex shape corresponding to the shape in which the pyramidal shape bodies are stacked on the upper surface of the A field emission type cold cathode characterized by having a convex shape corresponding to a shape in which a wedge-shaped body is stacked on the upper surface of one of the shape bodies in which a plurality of trapezoidal bodies are stacked in stages. Production method.
り、複数の切削部に囲まれた領域をエミッタとして形成
する電界放出型冷陰極の製造方法であって、 前記エミッタの形状は、角錐をその底面に平行な平面で
切断したときに切断面を上面として得られる第1台状形
状体若しくは第1台状形状体を段階的に複数段積み上げ
た形状体のいずれかの形状体の上面に角錐状形状体を積
み上げた形状に対応する凸状形状、又はウエッジ状形状
をその底面に平行な平面で切断したときに切断面を上面
として得られる第2台状形状体若しくは第2台状形状体
を段階的に複数段積み上げた形状体のいずれかの形状体
の上面にウエッジ状形状体を積み上げた形状に対応する
凸状形状であり、少なくとも一方向に対しては切削角の
異なる複数の切削用部材によって切削を行うことによ
り、複数の切削部に囲まれた前記凸状形状のエミッタを
形成することを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方
法。2. By cutting the substrate surface in a plurality of directions
The area surrounded by multiple cuts as an emitter
The method of manufacturing a field emission cold cathode according to claim 1, wherein the shape of the emitter is a first trapezoidal shape body or a first trapezoidal shape obtained by cutting a pyramid with a plane parallel to a bottom surface thereof. A convex shape corresponding to a shape in which pyramidal shaped bodies are stacked on the upper surface of one of the shaped bodies stacked stepwise in multiple stages, or a wedge-shaped shape is cut by a plane parallel to the bottom surface. A shape in which a wedge-shaped body is stacked on the upper surface of any one of the second trapezoidal body or the shape body in which a plurality of second trapezoidal bodies are stacked stepwise in some cases with the cut surface as the upper surface. It is a corresponding convex shape, and by performing cutting with a plurality of cutting members having different cutting angles in at least one direction, it is possible to form the convex shaped emitter surrounded by a plurality of cutting portions. electric field, characterized Method of manufacturing output type cold cathode.
方向以上の複数の切削部に囲まれたエミッタを有し、こ
のエミッタの形状は、角錐をその底面に平行な平面で切
断したときに切断面を上面として得られる第1台状形状
体若しくは第1台状形状体を段階的に複数段積み上げた
形状体のいずれかの形状体の上面に角錐状形状体を積み
上げた形状に対応する第1凸状形状、又はウエッジ状形
状をその底面に平行な平面で切断したときに切断面を上
面として得られる第2台状形状体若しくは第2台状形状
体を段階的に複数段積み上げた形状体のいずれかの形状
体の上面にウエッジ状形状体を積み上げた形状に対応す
る第2凸状形状であり、前記第1凸状形状を構成する第
1台状形状体及び角錐状形状体の斜面の傾斜は上方に位
置するものほど急峻であり、前記第2凸状形状を構成す
る第2台状形状体及びウエッジ状形状体の斜面の傾斜は
上方に位置するものほど急峻であることを特徴とする電
界放出型冷陰極。3. At least 2 obtained by cutting with a cutting tool
It has an emitter surrounded by a plurality of cutting parts in the direction or more, and the shape of this emitter is a first trapezoidal shape body or a first trapezoidal shape obtained by cutting the pyramid with a plane parallel to the bottom surface. A first convex shape corresponding to a shape in which a pyramidal shape body is stacked on the upper surface of any one of the shape bodies in which a plurality of one trapezoidal shape bodies are stacked in stages or a wedge shape is parallel to the bottom surface. A wedge-shaped body on the upper surface of any one of a second trapezoidal body or a shape body obtained by stacking a plurality of second trapezoidal bodies in a stepwise manner when the cut surface is obtained as an upper surface when cut in a flat plane. Is a second convex shape corresponding to the stacked shape, and the slopes of the slopes of the first trapezoidal shaped body and the pyramidal shaped body forming the first convex shape are steeper as they are located higher, Second trapezoidal body that constitutes the second convex shape Field emission cathode, characterized in that the inclination of the slope of the fine wedge shape body is steep as those located above.
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