JPH0850853A - Manufacture of electron emission element - Google Patents

Manufacture of electron emission element

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JPH0850853A
JPH0850853A JP20280894A JP20280894A JPH0850853A JP H0850853 A JPH0850853 A JP H0850853A JP 20280894 A JP20280894 A JP 20280894A JP 20280894 A JP20280894 A JP 20280894A JP H0850853 A JPH0850853 A JP H0850853A
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JP
Japan
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cold cathode
etching
substrate
layer
conductive layer
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Application number
JP20280894A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Tantani
恭史 段谷
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a homogeneous cold cathode on a substrate by etching. CONSTITUTION:A plurality of divided metallic layers 35 (aluminum) are made on a substrate. Each divided metallic layer 35 is isolated by a groove G. The groove G has a width enough for functioning as a passage for etchant. Resist layers 32 having circular patterns about 5mum in diameter are made at pitches of 10mum vertically and horizontally. The whole of the substrate is soaked in etchant to perform wet etching. The divided metallic layer 35 consisting of aluminum is removed by etching, but only the section right below each resist layer 32 remains as a conical cold cathode. Since the groove G is made, etchant convects all over the substrate, and roughly homogeneous etching is performed as a whole.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子の製造方
法、特に、冷陰極をエッチングにより形成するための方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, and more particularly to a method for forming a cold cathode by etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の普及に伴い、真空管の技術
は忘れ去られた存在となっていたが、ここ数年になって
この真空管の技術が再び注目を集めている。いわゆる真
空マイクロ素子の開発である。この真空マイクロ素子
は、長年にわたる半導体素子の研究で培われた半導体の
微細加工技術を利用して、同一基板上に微細な真空管を
集積したものである。すなわち、この素子は、冷陰極と
引出電極と陽極とを備え、引出電極によって冷陰極から
電子を引き出してこれを陽極へと放出させるものであ
る。引出電極に印加する電圧を制御することにより、冷
陰極から放出される電子の量を制御することができる。
2. Description of the Related Art With the spread of semiconductor devices, the vacuum tube technology has been forgotten, but in the last few years, the vacuum tube technology has regained attention. This is the development of so-called vacuum micro devices. This vacuum micro device is one in which fine vacuum tubes are integrated on the same substrate by utilizing the semiconductor fine processing technology cultivated in many years of research on semiconductor devices. That is, this element is provided with a cold cathode, an extraction electrode, and an anode, and an electron is extracted from the cold cathode by the extraction electrode and is emitted to the anode. By controlling the voltage applied to the extraction electrode, the amount of electrons emitted from the cold cathode can be controlled.

【0003】半導体素子では、固体中を電子が移動する
ため、動作速度はその固体中の電子の移動度によって支
配される。これに対し、真空マイクロ素子では、真空中
を電子が移動するため、半導体素子に比べて非常に高速
な動作が可能であり、真空の利点を生かした電荷輸送媒
体として注目を集めている。また、この真空マイクロ素
子の研究にともなって冷陰極の開発が行われており、平
面ディスプレイ等への応用が期待されている。
In a semiconductor device, since electrons move in a solid, the operating speed is governed by the mobility of electrons in the solid. On the other hand, in the vacuum micro device, since electrons move in the vacuum, it can operate at a very high speed as compared with the semiconductor device, and has attracted attention as a charge transport medium utilizing the advantages of the vacuum. Further, along with the research on this vacuum micro device, a cold cathode has been developed and is expected to be applied to a flat display and the like.

【0004】このように、真空マイクロ素子は、原理的
には真空管と同じではあるが、その大きさは真空管とは
比べ物にならないくらい微細なものである。また、冷陰
極は、先端部から電子が放出しやすい構造にする必要が
あるため、通常、円錐などの錐状の形状に加工される。
このような錐状をした微細な冷陰極を多数形成する方法
としては、フォトリソグラフィの技術を用いたエッチン
グ処理を行う方法や、ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス誌(Journal of Applied Physics)の第3
9巻(1968年)第7号第3504〜3505頁に開
示されているような斜方蒸着を用いた方法が知られてい
る。ただ、後者の方法は、高い技術力とノウハウが必要
であるため、通常は、前者の方法が利用されている。前
者の方法で冷陰極を形成するには、基板上に冷陰極の材
料となる金属層を形成し、この金属層の上面に、冷陰極
の平面形状に応じたパターンをもったレジスト層を形成
し、このレジスト層をマスクとして金属層に対するエッ
チングを行えばよい。たとえば、円錐状の冷陰極を形成
するのであれば、円形パターンをもったレジスト層を形
成し、エッチングを行えばよい。
As described above, the vacuum micro device is, in principle, the same as the vacuum tube, but the size thereof is so minute that it cannot be compared with the vacuum tube. Further, since the cold cathode needs to have a structure in which electrons are easily emitted from the tip portion, it is usually processed into a cone shape such as a cone.
As a method for forming a large number of such fine cone-shaped cold cathodes, a method of performing an etching process using a photolithography technique or a journal of applied
Third edition of the Journal of Applied Physics
A method using oblique vapor deposition as disclosed in Volume 9 (1968) No. 7, pages 3504 to 3505 is known. However, since the latter method requires high technical strength and know-how, the former method is usually used. To form a cold cathode by the former method, a metal layer to be a material for the cold cathode is formed on a substrate, and a resist layer having a pattern corresponding to the planar shape of the cold cathode is formed on the upper surface of this metal layer. Then, the metal layer may be etched using the resist layer as a mask. For example, if a conical cold cathode is formed, a resist layer having a circular pattern may be formed and etching may be performed.

【0005】また、上述のエッチングだけでは十分に尖
鋭な先端部が得られない場合には、更に陽極酸化法によ
り表面を酸化した後、この表面の酸化膜を除去して尖鋭
化を行う方法が、特願平5−259044号明細書に提
案されており、陽極酸化法による酸化の代わりに、電界
研磨を行う方法が、特願平6−78029号明細書に提
案されている。
If a sufficiently sharp tip cannot be obtained by the above-mentioned etching alone, a method of further oxidizing the surface by the anodic oxidation method and then removing the oxide film on the surface to sharpen the surface is proposed. Japanese Patent Application No. 5-259044, and a method of performing electropolishing instead of oxidization by the anodic oxidation method is proposed in Japanese Patent Application No. 6-78029.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】電子放出素子をディス
プレイなどの表示装置として利用する場合、非常に微細
な冷陰極を高密度で基板上に配置する必要がある。たと
えば、底面が直径5μm程度の円をなす円錐形状の冷陰
極を、縦横にそれぞれピッチ10μm程度で配置した場
合、1枚の基板上には、数万個〜数百万個もの冷陰極が
配列されることになる。ところが、上述したように、基
板をエッチング液に浸してエッチング処理を行い、これ
らの冷陰極を形成すると、エッチング液との接触条件が
基板の各部で異なり、エッチング速度に差が生じてしま
う。具体的には、基板の周囲部分では、エッチング液の
対流が盛んに起こるため、エッチング速度が速くなるの
に対し、基板の中心部分では、エッチング液の対流が緩
慢となり、エッチング速度が遅くなる傾向にある。この
結果、基板の周囲部分に形成された冷陰極は、オーバー
エッチングにより、やや小さめな錐状冷陰極となるのに
対し、基板の中心部分に形成された冷陰極は、アンダー
エッチングにより、やや大きめな錐状電極になる。ある
いは、アンダーエッチングにより、錐にならずに断面が
台形状のまま残ってしまうこともある。
When the electron-emitting device is used as a display device such as a display, it is necessary to arrange extremely fine cold cathodes on the substrate with high density. For example, when conical cold cathodes having a bottom surface of a circle having a diameter of about 5 μm are arranged vertically and horizontally at a pitch of about 10 μm, tens of thousands to millions of cold cathodes are arranged on one substrate. Will be done. However, as described above, when these substrates are dipped in an etching solution and subjected to etching treatment to form these cold cathodes, the contact conditions with the etching solution are different in each part of the substrate, resulting in a difference in etching rate. Specifically, in the peripheral portion of the substrate, the convection of the etching solution actively occurs, so that the etching rate becomes faster, whereas in the central portion of the substrate, the convection of the etching solution becomes slow and the etching rate tends to become slow. It is in. As a result, the cold cathode formed in the peripheral portion of the substrate becomes a slightly smaller cone-shaped cold cathode due to over-etching, whereas the cold cathode formed in the central portion of the substrate becomes slightly larger due to under-etching. It becomes a conical electrode. Alternatively, under-etching may leave a trapezoidal cross section without forming a cone.

【0007】このように、1枚の基板上に形成される多
数の冷陰極が均一にならず、大きさや形状にムラが生じ
ていると、放電特性にも影響が現われ、ディスプレイな
どに利用した場合、均一な表示が得られないという問題
が生じる。
As described above, when many cold cathodes formed on one substrate are not uniform and uneven in size and shape, discharge characteristics are also affected, and they are used for displays. In this case, there arises a problem that uniform display cannot be obtained.

【0008】そこで本発明は、エッチングにより、基板
上に均一な冷陰極を形成することが可能な電子放出素子
の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electron-emitting device capable of forming a uniform cold cathode on a substrate by etching.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 本発明の第1の態様は、冷陰極と引出電極とを備
え、引出電極によって冷陰極から電子を引き出してこれ
を陽極へと放出させる電子放出素子、を製造するため
に、基板上に冷陰極への配線を行うための第1の導電層
を形成する段階と、この第1の導電層の上に、冷陰極を
構成すべき材料からなる第2の導電層を形成する段階
と、この第2の導電層上に、形成すべき冷陰極の平面形
状に対応したパターンをもったレジスト層を、個々の冷
陰極の配置位置に形成する段階と、基板を所定のエッチ
ング液中に浸し、レジスト層をマスクとして第2の導電
層に対するエッチングを行い、レジスト層によって覆わ
れた部分に錐状の冷陰極を形成する段階と、を行うこと
により冷陰極を作成する電子放出素子の製造方法におい
て、第2の導電層を、平面的に配置された複数の分割導
電層により構成し、かつ、隣接する各分割導電層の間
に、エッチング液の流路として機能する幅をもった溝部
を確保するようにしたものである。
(1) A first aspect of the present invention is to manufacture an electron-emitting device, which comprises a cold cathode and an extraction electrode, extracts electrons from the cold cathode by the extraction electrode and emits the electrons to an anode, on a substrate. A step of forming a first conductive layer for wiring to the cold cathode, and a step of forming a second conductive layer made of a material forming the cold cathode on the first conductive layer. Forming a resist layer having a pattern corresponding to the planar shape of the cold cathode to be formed on the second conductive layer at the position where each cold cathode is arranged, and exposing the substrate to a predetermined etching solution. Manufacturing an electron-emitting device in which a cold cathode is formed by immersing and etching the second conductive layer using the resist layer as a mask to form a cone-shaped cold cathode in a portion covered by the resist layer. In the method, the second conductive layer is planar It is configured by a plurality of divided conductive layers that are arranged in a uniform manner, and a groove portion having a width that functions as a channel of an etching solution is secured between adjacent divided conductive layers.

【0010】(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1
の態様に係る電子放出素子の製造方法において、各分割
導電層の中央部分に、エッチング液を導入するための開
口部を更に設けるようにしたものである。
(2) A second aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the method of manufacturing an electron-emitting device according to the above aspect, an opening for introducing an etching solution is further provided in the central portion of each divided conductive layer.

【0011】[0011]

【作 用】本発明による電子放出素子の製造方法では、
第2の導電層が、平面的に配置された複数の分割導電層
により構成され、しかも、隣接する各分割導電層の間に
は、エッチング液の流路として機能する幅をもった溝部
が確保される。したがって、基板をエッチング液に浸し
たとき、この溝部を伝わってエッチング液の対流が起こ
りやすくなり、基板全体に一様にエッチング液の対流が
起こるようになる。このため、基板の周囲部分と中心部
分とに、エッチング速度の差がなくなり、基板全面に均
一な冷陰極を形成することができるようになる。
[Operation] In the method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention,
The second conductive layer is composed of a plurality of divided conductive layers arranged in a plane, and a groove portion having a width that functions as an etching liquid flow path is secured between the adjacent divided conductive layers. To be done. Therefore, when the substrate is dipped in the etching liquid, convection of the etching liquid is likely to occur along the groove portion, and convection of the etching liquid is uniformly generated over the entire substrate. Therefore, there is no difference in etching rate between the peripheral portion and the central portion of the substrate, and it becomes possible to form a uniform cold cathode on the entire surface of the substrate.

【0012】また、各分割導電層の中央部分に、エッチ
ング液を導入するための開口部を更に設けるようにすれ
ば、1つの分割導電層に関しても、周囲部分と中心部分
とでエッチング液との接触状態の差が低減され、均一な
冷陰極の形成が可能になる。
Further, if an opening for introducing an etching solution is further provided in the central portion of each divided conductive layer, the peripheral portion and the central portion of one divided conductive layer can be separated from each other by the etching solution. The difference in contact state is reduced, and a uniform cold cathode can be formed.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。まずはじめに、従来の一般的な真空マイクロ素
子の構造について説明する。図1は、平板型のディスプ
レイを駆動するための真空マイクロ素子の一般的な構造
を示す断面図である。この真空マイクロ素子では、基板
上に多数の冷陰極が二次元的に配列されることになる
が、ここでは、説明の便宜上、1つの冷陰極およびその
周辺の構造のみを示し、また、各部の実際の寸法比を無
視して描くことにする。
The present invention will be described below based on illustrated embodiments. First, the structure of a conventional general vacuum micro device will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a general structure of a vacuum micro device for driving a flat panel display. In this vacuum micro device, a large number of cold cathodes are two-dimensionally arranged on the substrate, but here, for convenience of description, only one cold cathode and its peripheral structure are shown, and the structure of each part is also shown. I will draw ignoring the actual size ratio.

【0014】ガラス基板1は、この素子を支持するため
に十分な厚みを有し、その上に配線層2が形成されてい
る。この配線層2の上には、冷陰極3および絶縁層4が
形成され、絶縁層4の上には引出電極5が形成されてい
る。配線層2は、冷陰極3に電圧を供給するためのもの
で、クロムやタンタルなどの金属薄膜を、0.1〜0.
5μm程度の厚みに形成することによって構成されてい
る。この上に形成された冷陰極3は、この実施例では、
アルミニウムから構成された高さ2.0μm程度の円錐
状の電極である。また、絶縁層4は、SiO,Al
などを2.0μm程度の厚みに堆積させることによ
り得られた層であり、引出電極5は、アルミニウムやタ
ンタルなどの金属薄膜を、0.1〜0.5μm程度の厚
みに形成したものである。引出電極5は、冷陰極3の先
端部の高さとほぼ同等の高さに位置する。
The glass substrate 1 has a sufficient thickness to support this element, and the wiring layer 2 is formed thereon. A cold cathode 3 and an insulating layer 4 are formed on the wiring layer 2, and an extraction electrode 5 is formed on the insulating layer 4. The wiring layer 2 is for supplying a voltage to the cold cathode 3, and is made of a metal thin film of chromium, tantalum, or the like.
It is configured by being formed with a thickness of about 5 μm. The cold cathode 3 formed on this is, in this embodiment,
It is a conical electrode made of aluminum and having a height of about 2.0 μm. The insulating layer 4 is made of SiO 2 , Al 2
The extraction electrode 5 is a layer obtained by depositing O 5 or the like to a thickness of about 2.0 μm, and the extraction electrode 5 is formed by forming a metal thin film such as aluminum or tantalum to a thickness of about 0.1 to 0.5 μm. Is. The extraction electrode 5 is located at almost the same height as the height of the tip of the cold cathode 3.

【0015】一方、もう1枚のガラス基板6の下面に
は、陽極7および蛍光体層8が形成されている。陽極7
は、ITO,ZnO:Alなどの透明導電膜を0.3〜
1.0μm程度の厚みに形成したものであり、蛍光体層
8は、ZnO:Zn等のような蛍光体により厚み10μ
m程度の層を形成したものである。ガラス基板1の上面
に形成された構造体が本発明の適用対象となる電子放出
素子10である。これに対し、ガラス基板6の下面に形
成された構造体は、いわば電子受入素子20ともいうべ
きものであり、図1に示すように、電子放出素子10に
対向するように配置され、両者間の空隙は真空状態に保
たれる。
On the other hand, the anode 7 and the phosphor layer 8 are formed on the lower surface of the other glass substrate 6. Anode 7
Is a transparent conductive film of ITO, ZnO: Al, etc.
The phosphor layer 8 is formed to have a thickness of about 1.0 μm, and the phosphor layer 8 is made of a phosphor such as ZnO: Zn to have a thickness of 10 μm.
A layer of about m is formed. The structure formed on the upper surface of the glass substrate 1 is the electron-emitting device 10 to which the present invention is applied. On the other hand, the structure formed on the lower surface of the glass substrate 6 is, so to speak, also an electron accepting element 20, and is arranged so as to face the electron emitting element 10 as shown in FIG. The void is kept in a vacuum.

【0016】このような構造をもった真空マイクロ素子
は、真空管と同様の動作を行う。すなわち、冷陰極3を
カソード、陽極7をアノード、引出電極5をグリッド、
として各電極に所定の電圧をかければ、冷陰極3から電
子を引き出し、これを陽極7へ放出させることができ、
この電子の放出量を引出電極5に与える電圧によって制
御することができる。蛍光体層8は、陽極7へ向かった
電子の衝突を受けて発光する。この発光は、陽極7およ
びガラス基板6ごしに図面上方から観測される。
The vacuum micro device having such a structure operates as a vacuum tube. That is, the cold cathode 3 is a cathode, the anode 7 is an anode, the extraction electrode 5 is a grid,
As a result, if a predetermined voltage is applied to each electrode, electrons can be extracted from the cold cathode 3 and emitted to the anode 7,
The amount of emitted electrons can be controlled by the voltage applied to the extraction electrode 5. The phosphor layer 8 emits light in response to collision of electrons toward the anode 7. This light emission is observed from above the drawing through the anode 7 and the glass substrate 6.

【0017】さて、このような構造をもった真空マイク
ロ素子を製造する上で、最も困難な工程は、電子放出素
子10側において、円錐状の冷陰極3を形成する工程で
ある。図1では、説明の便宜上、1つの冷陰極およびそ
の周辺の構造のみを示してあるが、実際には、図2に示
すように、このような構造が縦横に多数配列されること
になり、各冷陰極3の大きさや形状を均一にする必要が
ある。縦横に配列された複数の冷陰極3の大きさや形状
にばらつきがあると、ディスプレイ画面としてムラのあ
るものになってしまう。
Now, in manufacturing the vacuum micro device having such a structure, the most difficult process is to form the conical cold cathode 3 on the electron emitting device 10 side. In FIG. 1, only one cold cathode and its peripheral structure are shown for convenience of explanation, but in reality, as shown in FIG. 2, a large number of such structures are arranged vertically and horizontally, It is necessary to make the size and shape of each cold cathode 3 uniform. If there are variations in the size and shape of the plurality of cold cathodes 3 arranged vertically and horizontally, the display screen becomes uneven.

【0018】冷陰極3を形成するための方法としては、
フォトリソグラフィの技術を利用したエッチング法が一
般に用いられている。ここでは、この従来の一般的なエ
ッチング法を説明する。まず、図3の側断面図に示すよ
うに、ガラス基板1の上に、たとえばクロムなどの金属
からなる配線層2を、スパッタ法や真空蒸着法などを用
いて、0.1〜0.5μm程度の膜厚で形成する。続い
て、この配線層2の上に、金属層31を形成する。この
金属層31は、冷陰極3を構成すべき材料からなり、こ
の実施例では、厚み2μm程度のアルミニウム層をスパ
ッタ法や真空蒸着法などを用いて形成している。更に、
この金属層31の上面に、形成すべき冷陰極3の平面形
状に対応したパターンをもったレジスト層32を形成す
る。この例では、円錐状の冷陰極3を形成するので、ガ
ラス基板1の基板面へ投影した冷陰極の平面形状は円に
なる。したがって、上面からみたときに円形パターンと
なるようなレジスト層32が形成される。より詳細に説
明すれば、金属層31上に感光性レジストを塗布し、上
方に円形パターンをもったマスクを配置して露光を行
い、現像処理を施すことにより、図3に示すような円形
パターン32(図3は側断面図であるが、上面から見る
と直径Dの円となる)が形成される。もっとも、ここで
は説明の便宜上、単一の冷陰極を形成する場合を図示し
ているが、実際には、二次元的に配置された多数の冷陰
極を同時に形成することになるので、レジスト層32も
これに応じて多数が配列されることになる。
As a method for forming the cold cathode 3,
An etching method using a photolithography technique is generally used. Here, this conventional general etching method will be described. First, as shown in the side sectional view of FIG. 3, a wiring layer 2 made of a metal such as chromium is formed on a glass substrate 1 by a sputtering method, a vacuum deposition method or the like to have a thickness of 0.1 to 0.5 μm. It is formed with a film thickness of about. Then, the metal layer 31 is formed on the wiring layer 2. This metal layer 31 is made of a material that constitutes the cold cathode 3, and in this embodiment, an aluminum layer having a thickness of about 2 μm is formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method or the like. Furthermore,
A resist layer 32 having a pattern corresponding to the planar shape of the cold cathode 3 to be formed is formed on the upper surface of the metal layer 31. In this example, since the conical cold cathode 3 is formed, the planar shape of the cold cathode projected onto the substrate surface of the glass substrate 1 is a circle. Therefore, the resist layer 32 is formed so as to have a circular pattern when viewed from above. More specifically, by coating a photosensitive resist on the metal layer 31, arranging a mask having a circular pattern on the metal layer 31 for exposure, and performing development processing, a circular pattern as shown in FIG. 3 is obtained. 32 (FIG. 3 is a side sectional view, but when viewed from above, it becomes a circle having a diameter D). However, for convenience of description, the case of forming a single cold cathode is illustrated here. However, in reality, since a large number of two-dimensionally arranged cold cathodes are simultaneously formed, the resist layer A large number of 32 will be arranged accordingly.

【0019】こうして、所定のパターンをもったレジス
ト層32が形成できたら、ガラス基板1全体をエッチン
グ液中に浸す。ここでは、アルミニウムに対する等方性
エッチング液として、MR−ALE(菱江化学株式会社
製)を用いている。このような等方性エッチングでは、
レジスト層32をマスクとして、図の縦および横の両方
向にエッチングが進み、結果的に、レジスト層32の直
下に、図4の側断面図に示すような円錐状の冷陰極3が
得られることになる。この後、レジスト層32を剥離す
れば(あるいは、自然に剥離するようになるまで、エッ
チングを続行してもよい)、図5に示すように、クロム
からなる配線層2上にアルミニウムからなる円錐状の冷
陰極3が形成されることになる。
After the resist layer 32 having a predetermined pattern is formed in this manner, the entire glass substrate 1 is immersed in the etching solution. Here, MR-ALE (manufactured by Hishie Chemical Co., Ltd.) is used as the isotropic etching liquid for aluminum. In such isotropic etching,
Etching progresses in both the vertical and horizontal directions of the figure using the resist layer 32 as a mask, and as a result, the conical cold cathode 3 as shown in the side sectional view of FIG. 4 is obtained immediately below the resist layer 32. become. After that, if the resist layer 32 is peeled off (or etching may be continued until it is peeled off naturally), as shown in FIG. 5, a cone made of aluminum is formed on the wiring layer 2 made of chromium. The cold cathode 3 is formed.

【0020】図3に示すアルミニウムの金属層31の厚
みt=2μm、円形パターンをもったレジスト層32の
直径D=5μm、に設定してエッチングを行い、レジス
ト層32が剥離される直前までエッチングを続行する
と、図5に示すように、直径d=2μm程度、先端部の
曲率半径50nm程度の円錐状の冷陰極3が形成でき
る。必要があれば、この先端部を更に尖鋭化するための
処理(特願平5−259044号明細書に提案されてい
る酸化膜を形成して除去する方法や、特願平6−780
29号明細書に提案されている電界研磨を行う方法)を
行う。
Etching is carried out by setting the thickness t of the aluminum metal layer 31 shown in FIG. 3 to 2 μm and the diameter D of the resist layer 32 having a circular pattern D to 5 μm, and etching is performed until just before the resist layer 32 is peeled off. As shown in FIG. 5, a conical cold cathode 3 having a diameter d of about 2 μm and a radius of curvature of about 50 nm at the tip can be formed. If necessary, a treatment for further sharpening the tip portion (a method for forming and removing an oxide film proposed in Japanese Patent Application No. 5-259044, and Japanese Patent Application No. 6-780).
The method of performing electropolishing proposed in the specification No. 29) is performed.

【0021】ところで、実際には、ガラス基板1上に
は、多数の冷陰極3を形成する必要があるため、図3に
示すレジスト層32を形成した段階における上面図は、
図6のようなものになる。アルミニウムからなる金属層
31上に、黒丸で示されたレジスト層32が多数配列さ
れていることがわかる。図7は、その部分拡大図であ
る。この例では、直径D=5μmの円形レジスト層32
を、縦および横にピッチ10μmで配列している。図6
に示すように、この実施例では、一辺が3600μmの
正方形状のガラス基板1を用い、この基板の周縁部に、
幅10μm程度の隙間をあけ、内部にはぎっしりと円形
レジスト層32を配している。別言すれば、この実施例
では、縦横にほぼ360個×360個という膨大な数の
円形レジスト層32(図6では、図示の便宜上、レジス
ト層32の数は正しくない)が形成されており、エッチ
ング処理の結果、同じ数の冷陰極3が形成されることに
なる。
By the way, in practice, since it is necessary to form a large number of cold cathodes 3 on the glass substrate 1, the top view at the stage of forming the resist layer 32 shown in FIG.
It becomes something like FIG. It can be seen that a large number of resist layers 32 indicated by black circles are arranged on the metal layer 31 made of aluminum. FIG. 7 is a partially enlarged view thereof. In this example, a circular resist layer 32 having a diameter D = 5 μm
Are arranged vertically and horizontally with a pitch of 10 μm. Figure 6
As shown in, in this embodiment, a square glass substrate 1 having a side of 3600 μm is used, and the peripheral edge of the substrate is
A circular resist layer 32 is tightly arranged inside with a gap of about 10 μm. In other words, in this embodiment, an enormous number of circular resist layers 32 of approximately 360 × 360 are formed vertically and horizontally (in FIG. 6, the number of resist layers 32 is not correct for convenience of illustration). As a result of the etching process, the same number of cold cathodes 3 are formed.

【0022】ところが、既に述べたように、この図6に
示すような基板全体をエッチング液に浸してエッチング
処理を行い、冷陰極3を形成すると、エッチング液との
接触条件が基板の各部で異なり、エッチング速度に差が
生じてしまうのである。すなわち、基板の周囲部分で
は、エッチング液の対流が盛んに起こるため、エッチン
グ速度が速くなるのに対し、基板の中心部分では、エッ
チング液の対流が緩慢となり、エッチング速度が遅くな
る傾向にある。その結果、基板の周囲部分に形成された
冷陰極は、オーバーエッチングにより、やや小さめな錐
状冷陰極となるのに対し、基板の中心部分に形成された
冷陰極は、アンダーエッチングにより、やや大きめな錐
状電極になる。あるいは、アンダーエッチングにより、
錐にならずに断面が台形状のまま残ってしまうこともあ
る。結局、同じ1枚のガラス基板1上に形成された冷陰
極3であるにもかかわらず、部分ごとに大きさや形状に
ムラが生じてしまうことになり、ディスプレイなどに利
用した場合、均一な表示が得られないという問題が生じ
る。
However, as described above, when the cold cathode 3 is formed by immersing the entire substrate as shown in FIG. 6 in an etching solution to perform the etching process, the contact condition with the etching solution is different in each part of the substrate. However, there is a difference in etching rate. That is, in the peripheral portion of the substrate, the convection of the etching solution actively occurs, so that the etching rate becomes faster, whereas in the central portion of the substrate, the convection of the etching solution becomes slow and the etching rate tends to become slow. As a result, the cold cathode formed in the peripheral portion of the substrate becomes a rather small cone-shaped cold cathode by over-etching, while the cold cathode formed in the central portion of the substrate becomes slightly larger by under-etching. It becomes a conical electrode. Or by under etching,
Sometimes the cross section remains trapezoidal without becoming a cone. After all, even though the cold cathode 3 is formed on the same one glass substrate 1, the size and shape of each portion will be uneven, and when used for a display or the like, a uniform display is obtained. Will not be obtained.

【0023】本発明はこのような問題を、次のような手
法によって解決するものである。すなわち、図6に示す
ような1枚の金属層31を形成する代わりに、図8に示
すような複数の分割金属層35を形成するのである。こ
こに示す実施例では、各分割金属層35は、それぞれ6
00μm×600μmの正方形状をし、二次元平面的に
配置されている。しかも、隣接する各分割金属層35の
間には、エッチング液の流路として機能する幅をもった
溝部Gが確保されている。この実施例では、溝部Gとし
て、幅150μmを確保している。レジスト層32は、
このように形成された分割金属層35の上面に形成され
ることになる(図が繁雑になるのを避けるため、図8で
は一部にのみレジスト層32を示してある)。図8に示
す基板全体を切断線X−Xに沿って切った側断面図を図
9に示す。分割金属層35は、アルミニウムからなる厚
み2μm程度の層であり、溝部Gによって、互いに物理
的に分離された状態になっている。このようなパターン
をもった分割金属層35を形成するには、たとえば、基
板全面に形成された金属層31に対して、フォトリソグ
ラフィ法を利用したエッチングを行い、溝部Gを形成す
ればよい。
The present invention solves such a problem by the following method. That is, instead of forming one metal layer 31 as shown in FIG. 6, a plurality of divided metal layers 35 as shown in FIG. 8 are formed. In the embodiment shown here, each split metal layer 35 has 6
It has a square shape of 00 μm × 600 μm and is arranged two-dimensionally. Moreover, a groove portion G having a width that functions as a flow path for the etching liquid is secured between the adjacent divided metal layers 35. In this embodiment, the groove portion G has a width of 150 μm. The resist layer 32 is
It is to be formed on the upper surface of the divided metal layer 35 formed in this way (in order to avoid complication of the drawing, the resist layer 32 is shown only partially in FIG. 8). FIG. 9 is a side sectional view of the entire substrate shown in FIG. 8 taken along the cutting line XX. The split metal layer 35 is a layer made of aluminum and having a thickness of about 2 μm, and is in a state of being physically separated from each other by the groove portion G. To form the divided metal layer 35 having such a pattern, for example, the metal layer 31 formed on the entire surface of the substrate may be etched using a photolithography method to form the groove portion G.

【0024】こうして、図8に示すように、各分割金属
層35上に円形パターンをもったレジスト層32が形成
できたら、従来の方法と同様に、ガラス基板1全体をエ
ッチング液中に浸し、アルミニウムに対する等方性エッ
チングを行えばよい。このエッチングにより、レジスト
層32の直下に、それぞれ円錐状の冷陰極3が形成され
ることになる。ただ、図6に示すような従来の構造体に
対するエッチングとは異なり、図8に示す本発明に係る
構造体では、基板上の縦横に、エッチング液の流路とし
て機能する幅(この実施例では、150μm)をもった
溝部Gが確保されているため、エッチング液はこの溝部
Gを伝わって基板全体に対流することになる。したがっ
て、従来のように、基板の周囲部分と中心部分とにおい
て、エッチングの速度の差が生じることがなくなり、基
板全面に均一にエッチングを進行させることができる。
その結果、基板全面にわたって、ほぼ同じ形状、同じ大
きさをもった均一な冷陰極を形成することが可能にな
る。
In this way, as shown in FIG. 8, when the resist layer 32 having a circular pattern can be formed on each of the divided metal layers 35, the entire glass substrate 1 is immersed in an etching solution as in the conventional method. Isotropic etching with respect to aluminum may be performed. By this etching, the conical cold cathodes 3 are formed immediately below the resist layer 32. However, unlike the etching for the conventional structure as shown in FIG. 6, the structure according to the present invention shown in FIG. 8 has a width (in this embodiment, a width that functions as a flow path of the etching liquid) in the vertical and horizontal directions on the substrate. , 150 μm), the etching solution is convected to the entire substrate along the groove G. Therefore, there is no difference in etching rate between the peripheral portion and the central portion of the substrate as in the conventional case, and the etching can be uniformly advanced over the entire surface of the substrate.
As a result, it is possible to form uniform cold cathodes having substantially the same shape and size over the entire surface of the substrate.

【0025】もっとも、図8に示す600μm×600
μmの大きさをもった1枚の分割金属層35に関するエ
ッチング条件を考慮すると、やはり、周囲部分の方が中
心部分よりもエッチング液の対流が盛んに行われるた
め、周囲部分の方がエッチング速度が高くなるという現
象は依然として生じている。しかしながら、そのエッチ
ング速度の相違は、従来のような基板全面に関しての相
違に比べれば小さなものであり、実用上は無視しうる程
度にまで抑えることができる。なお、このような1枚の
分割金属層35についてのエッチング速度の相違までも
低減させたい場合には、図10の上面図に示すように、
各分割金属層35の中央部分に開口部36を形成してお
くとよい。図10に示す基板の一部分を切断線Y−Yに
沿って切った側断面図を図11に示す。このようにして
形成した開口部36は、エッチング液を導入する機能を
有し、エッチング液は、1枚の分割金属層35の周囲部
分(溝部G)と中心部分(開口部36)との両側から供
給されるようになり、周囲部分と中心部分とでエッチン
グ速度がほぼ等しくなる。
Of course, 600 μm × 600 shown in FIG.
Considering the etching conditions for one segmented metal layer 35 having a size of μm, again, since the convection of the etching solution is performed more actively in the peripheral portion than in the central portion, the etching rate in the peripheral portion is higher. The phenomenon of high value is still occurring. However, the difference in the etching rate is smaller than the conventional difference over the entire surface of the substrate, and can be suppressed to a practically negligible level. In addition, when it is desired to reduce even the difference in etching rate for such one divided metal layer 35, as shown in the top view of FIG.
An opening 36 may be formed in the central portion of each divided metal layer 35. FIG. 11 is a side sectional view of a part of the substrate shown in FIG. 10 taken along the cutting line YY. The opening 36 thus formed has a function of introducing an etching liquid, and the etching liquid is formed on both sides of the peripheral portion (groove G) and the central portion (opening 36) of one divided metal layer 35. The etching rate becomes substantially equal in the peripheral portion and the central portion.

【0026】ところで、本発明に係る製造方法には、ひ
とつデメリットがある。図8に示す本発明に係る構造体
を図6に示す従来の構造体と比べればわかるように、本
発明を適用した場合には、溝部Gの領域には、冷陰極を
形成することができない。冷陰極の配置ピッチが10μ
m程度であり、溝部Gの幅が150μm程度であること
を考慮すると、この溝部Gを確保したことにより、15
個分程度の冷陰極が間引かれることになる。したがっ
て、図8に示す構造体によって冷陰極を形成し、更に、
必要な絶縁層や引出電極を形成してディスプレイ用の電
子放出素子を製造した場合、この素子は、溝部Gの領域
において冷陰極の配列に欠けが生じた素子となる。たと
えば、全冷陰極から電子を放出させてディスプレイ全面
を高輝度表示させた場合、溝部Gに対応する格子線が現
れてしまうことになる。
By the way, the manufacturing method according to the present invention has one disadvantage. As can be seen by comparing the structure according to the present invention shown in FIG. 8 with the conventional structure shown in FIG. 6, when the present invention is applied, the cold cathode cannot be formed in the region of the groove portion G. . Arrangement pitch of cold cathode is 10μ
Considering that the width of the groove G is about 150 μm, it is possible to obtain
About the number of cold cathodes will be thinned out. Therefore, a cold cathode is formed by the structure shown in FIG.
When an electron-emitting device for a display is manufactured by forming necessary insulating layers and extraction electrodes, this device is a device in which the arrangement of the cold cathodes is chipped in the region of the groove portion G. For example, when electrons are emitted from the cold cathode to display high brightness on the entire display surface, a grid line corresponding to the groove G appears.

【0027】しかしながら、このような冷陰極の配列の
欠けは、実用上は問題はない。なぜなら、ディスプレイ
などに応用した場合の「表示の最小単位」となる1画素
は、複数個の冷陰極によって構成されるのが一般的だか
らである。たとえば、図8において、1枚の分割金属層
35上に形成されている多数の冷陰極(この実施例の場
合、ほぼ60個×60個)によって1画素を形成するよ
うにすれば、600μm×600μmという領域が1画
素に相当する領域になり、溝部Gは、画素と画素との境
界線に対応することになる。したがって、溝部Gの部分
に冷陰極が欠けていても、表示上の問題は生じないこと
になる。また、1枚の分割金属層35を、1文字の表示
領域に対応させるような使い方をした場合にも、実用上
の問題は解消する。この場合は、溝部Gは、文字と文字
との境界線に対応することになる。
However, such a lack of arrangement of the cold cathodes causes no problem in practical use. This is because one pixel, which is the “minimum unit of display” when applied to a display or the like, is generally composed of a plurality of cold cathodes. For example, in FIG. 8, if one pixel is formed by a large number of cold cathodes (approximately 60 × 60 in this embodiment) formed on one divided metal layer 35, 600 μm × The area of 600 μm corresponds to one pixel, and the groove portion G corresponds to the boundary line between pixels. Therefore, even if the cold cathode is missing in the groove portion G, no display problem occurs. Further, even when the one divided metal layer 35 is used so as to correspond to the display area of one character, the practical problem is solved. In this case, the groove portion G corresponds to the boundary line between characters.

【0028】以上、本発明を図示する実施例に基づいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。特
に、上述の実施例において示した寸法は、本願発明者が
実際に実験を行った数値を参考までに提示したものであ
り、本発明の基本思想は、このような数値により何ら限
定を受けるものではない。1枚の分割金属層の大きさを
どのようにするべきか、溝部Gの幅をどの程度にするべ
きか、といった問題は、用途を考慮して適宜設定するこ
とができる。
The present invention has been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various modes other than this. In particular, the dimensions shown in the above-mentioned examples are presented by reference to the numerical values actually experimented by the inventor of the present application, and the basic idea of the present invention is not limited by such numerical values. is not. Problems such as how large one divided metal layer should be and how wide the groove G should be can be appropriately set in consideration of the application.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のとおり本発明に係る電子放出素子
の製造方法によれば、冷陰極をエッチングにより形成す
る際に、エッチングの対象となるべき金属層を、溝部に
よって分割し、エッチング液が基板全体に巡るようにし
たため、基板上に均一な冷陰極を形成することが可能に
なる。
As described above, according to the method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention, when the cold cathode is formed by etching, the metal layer to be etched is divided by the groove portion, and the etching solution is Since it is arranged over the entire substrate, it becomes possible to form a uniform cold cathode on the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の一般的な縦型真空マイクロ素子の構造を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional general vertical vacuum micro device.

【図2】図1に示す構造をもった真空マイクロ素子を平
面上に配列した状態を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which vacuum micro devices having the structure shown in FIG. 1 are arranged on a plane.

【図3】エッチングを利用して冷陰極を形成する従来の
一般的な工程の第1段階を示す側断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing a first step of a conventional general process of forming a cold cathode by using etching.

【図4】エッチングを利用して冷陰極を形成する従来の
一般的な工程の第2段階を示す側断面図である。
FIG. 4 is a side sectional view showing a second step of a conventional general process of forming a cold cathode using etching.

【図5】エッチングを利用して冷陰極を形成する従来の
一般的な工程の第3段階を示す側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a third step of a conventional general process of forming a cold cathode using etching.

【図6】従来の冷陰極の形成方法において、エッチング
対象となる金属層31上に、円形パターンをもった多数
のレジスト層32を形成した状態を示す上面図である。
FIG. 6 is a top view showing a state in which a large number of resist layers 32 having a circular pattern are formed on a metal layer 31 to be etched in a conventional method for forming a cold cathode.

【図7】図6の部分拡大図である。7 is a partially enlarged view of FIG.

【図8】本発明に係る冷陰極の形成方法において、エッ
チング対象となる分割金属層35上に、円形パターンを
もった多数のレジスト層32を形成した状態を示す上面
図である。
FIG. 8 is a top view showing a state in which a large number of resist layers 32 having a circular pattern are formed on the divided metal layer 35 to be etched in the method for forming a cold cathode according to the present invention.

【図9】図8に示す構造体を切断線X−Xに沿って切っ
た側断面図である。
9 is a side sectional view of the structure shown in FIG. 8 taken along section line XX.

【図10】本発明に係る冷陰極の形成方法において、エ
ッチング対象となる分割金属層35に、更に開口部36
を形成した状態を示す上面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a method of forming a cold cathode according to the present invention, in which a split metal layer 35 to be etched is further provided with an opening 36.
It is a top view which shows the state which formed.

【図11】図10に示す構造体を切断線Y−Yに沿って
切った側断面図である。
11 is a side sectional view of the structure shown in FIG. 10 taken along the section line YY.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガラス基板 2…配線層 3…冷陰極 4…絶縁層 5…引出電極 6…ガラス基板 7…陽極 8…蛍光体層 10…電子放出素子 20…電子受入素子 31…金属層 32…レジスト層 35…分割金属層 36…開口部 G…溝部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2 ... Wiring layer 3 ... Cold cathode 4 ... Insulating layer 5 ... Extraction electrode 6 ... Glass substrate 7 ... Anode 8 ... Phosphor layer 10 ... Electron emitting element 20 ... Electron receiving element 31 ... Metal layer 32 ... Resist layer 35 ... Dividing metal layer 36 ... Opening G ... Groove

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷陰極と引出電極とを備え、引出電極に
よって冷陰極から電子を引き出してこれを陽極へと放出
させる電子放出素子、を製造するために、 基板上に冷陰極への配線を行うための第1の導電層を形
成する段階と、 この第1の導電層の上に、冷陰極を構成すべき材料から
なる第2の導電層を形成する段階と、 前記第2の導電層上に、形成すべき冷陰極の平面形状に
対応したパターンをもったレジスト層を、個々の冷陰極
の配置位置に形成する段階と、 前記基板を所定のエッチング液中に浸し、前記レジスト
層をマスクとして前記第2の導電層に対するエッチング
を行い、前記レジスト層によって覆われた部分に錐状の
冷陰極を形成する段階と、 を行うことにより冷陰極を作成する電子放出素子の製造
方法において、 第2の導電層を、平面的に配置された複数の分割導電層
により構成し、かつ、隣接する各分割導電層の間に、エ
ッチング液の流路として機能する幅をもった溝部を確保
することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
1. A wiring to a cold cathode is provided on a substrate to manufacture an electron-emitting device comprising a cold cathode and an extraction electrode, wherein the extraction electrode extracts electrons from the cold cathode and emits the electrons to the anode. A step of forming a first conductive layer for performing, a step of forming a second conductive layer made of a material to form a cold cathode on the first conductive layer, and the second conductive layer Above, a step of forming a resist layer having a pattern corresponding to the planar shape of the cold cathode to be formed, at the position of arrangement of each cold cathode, the substrate is immersed in a predetermined etching solution, the resist layer Etching the second conductive layer as a mask to form a cone-shaped cold cathode in the portion covered by the resist layer; and Second conductive layer Is composed of a plurality of divided conductive layers arranged in a plane, and secures a groove portion having a width that functions as a channel of an etching liquid between adjacent divided conductive layers. Method of manufacturing electron-emitting device.
【請求項2】 請求項1に記載の電子放出素子の製造方
法において、 各分割導電層の中央部分に、エッチング液を導入するた
めの開口部を更に設けたことを特徴とする電子放出素子
の製造方法。
2. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein an opening for introducing an etching solution is further provided in the central portion of each divided conductive layer. Production method.
JP20280894A 1994-08-04 1994-08-04 Manufacture of electron emission element Pending JPH0850853A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100787235B1 (en) * 2006-05-19 2007-12-21 삼성에스디아이 주식회사 Light emission device, method for manufacutring electron emission unit for light emission device, and liquid crystal display device with the light emission device as back light unit

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