KR100621293B1 - Impedance-assisted electrochemical technique and electrochemistry for removing material, particularly excess emitter material in electron-emitting device - Google Patents

Impedance-assisted electrochemical technique and electrochemistry for removing material, particularly excess emitter material in electron-emitting device Download PDF

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포터존디.
스핀트크리스토퍼제이.
차카로바가브리엘라에스.
해븐듀안에이.
머콜레이존시.
바튼로저더블유.
니콜로바마리아에스.
시어슨피터시.
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    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

본 발명의 임피던스 이용(지원) 전기화학적 공정은 큰 전기화학적 침식, 즉 제거된 재료와 동일한 화학적 타입의 특정한 다른 재료의 상당한 제거없이 특정한 재료를 선택적으로 제거하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.The impedance utilizing (supporting) electrochemical process of the present invention is characterized in that it is used to selectively remove certain materials without significant electrochemical erosion, i.e., substantial removal of certain other materials of the same chemical type as the removed material.

Description

전자방출장치에서 과잉 이미터재료를 제거하기 위한 임피던스-이용 전기화학적 방법 및 전기화학{IMPEDANCE-ASSISTED ELECTROCHEMICAL TECHNIQUE AND ELECTROCHEMISTRY FOR REMOVING MATERIAL, PARTICULARLY EXCESS EMITTER MATERIAL IN ELECTRON-EMITTING DEVICE}IMPEDANCE-ASSISTED ELECTROCHEMICAL TECHNIQUE AND ELECTROCHEMISTRY FOR REMOVING MATERIAL, PARTICULARLY EXCESS EMITTER MATERIAL IN ELECTRON-EMITTING DEVICE}

본 발명은 동일한 타입의 재료로 된 필요한 부분을 제거하지 않고 부분적으로 완성된 구조체로부터 재료의 불필요한 부분을 제거하는 방법, 특히 상기 구조체가 평판 패널형의 CRT(cathode-ray tube) 표시장치 등의 제품에 적당한, 통상 캐소드로 불리는 전자방출장치로부터 불필요한 부분을 제거하는 방법에 관한 것이다. The present invention provides a method of removing unnecessary portions of a material from a partially completed structure without removing the necessary portions of the same type of material, in particular products such as flat panel cathode ray tube (CRT) displays. The present invention relates to a method for removing unnecessary portions from an electron-emitting device, commonly referred to as a cathode.

전계방출캐소드(또는 전계 이미터)는 충분한 강도의 전계가 인가되면 전자를 방출하는 일군의 전자방출소자를 포함한다. 전자방출소자는 일반적으로 이미터 전극의 패턴된 층상에 위치된다. 게이트형 전계 이미터(gated field emitter)에서, 패턴된 게이트층은 일반적으로 전계방출소자의 위치에서 패턴된 이미터층 위에 위치된다. 각각의 전자방출소자는 게이트층내의 개구부를 통해 노출된다. 게이트층의 선택된 부분과 이미터층의 선택부분 사이에 적당한 전압이 인가되는 경우, 게이트층은 2개의 선택된 부분의 교차점에서 전자방출소자로부터 전자를 추출한다.Field emission cathodes (or field emitters) comprise a group of electron-emitting devices that emit electrons when an electric field of sufficient strength is applied. The electron-emitting device is generally located on a patterned layer of emitter electrodes. In gated field emitters, the patterned gate layer is generally located above the patterned emitter layer at the location of the field emitter. Each electron-emitting device is exposed through an opening in the gate layer. When an appropriate voltage is applied between the selected portion of the gate layer and the selected portion of the emitter layer, the gate layer extracts electrons from the electron-emitting device at the intersection of the two selected portions.

전자방출소자는 대개 원추형상을 갖는다. 도면을 참조하면, 도 1a-1d는 평판 패널 CRT 표시장치용 게이트형 전계 이미터에서 원추형 전자방출소자를 형성하기 위한 Spindt 등에게 부여된 다수의 미국특허 제3,755,704호에 개시된 바와 같은 종래 방법을 설명하고 있다. 도 1a에 도시된 단계에서, 부분적으로 완성된 전계 이미터는 전기 절연기판(20), 이미터 전극층(22), 중간 유전체층(24), 및 게이트층(26)으로 구성된다. 게이트 개구부(28)는 게이트층(26)을 통해 연장된다. 따라서, 약간 폭이 더 넓은 유전체 개구부(30)는 유전체층(24)을 통해 연장된다.The electron-emitting device usually has a conical shape. 1A-1D illustrate a conventional method as disclosed in a number of US Pat. Nos. 3,755,704 granted to Spindt et al. For forming conical electron-emitting devices in gated field emitters for flat panel CRT displays. Doing. In the step shown in FIG. 1A, the partially completed field emitter consists of an electrically insulating substrate 20, an emitter electrode layer 22, an intermediate dielectric layer 24, and a gate layer 26. Gate opening 28 extends through gate layer 26. Thus, the slightly wider dielectric opening 30 extends through the dielectric layer 24.

스침각(grazing-angle) 피착 공정을 이용하여, 리프트오프층(32)은 도 1b에 도시된 바와 같이 게이트층(26)의 상부에 형성된다. 이미터 재료는 이미터 재료가 통해서 개구부(30)로 통해 들어가는 애퍼처가 점점 밀폐되는 방법으로 구조체의 상부 및 유전체 개구부(30)내에 피착된다. 미국특허 제3,755,704호에서, 밀폐재료는 피착 애퍼처를 밀폐시키는 것을 돕기 위해 스침각으로 동시에 피착된다. 따라서, 일반적으로 원추형 전자방출소자(34A)는 이미터층(22)상에서 복합 개구부(28/30)내에 형성된다. 도 1c 참조. 이미터/밀폐재료의 연속층(34B)은 게이트층(26)의 상부에 형성된다. 이어서, 리프트오프층(32)은 과잉 이미터/밀폐재료층(34B)을 리프트오프하기 위해 제거된다. 도 1d는 최종적으로 얻어진 구조체를 나타낸다.Using a grazing-angle deposition process, a liftoff layer 32 is formed on top of the gate layer 26 as shown in FIG. 1B. The emitter material is deposited in the top of the structure and in the dielectric opening 30 in such a way that the aperture through which the emitter material enters through the opening 30 is gradually sealed. In US Pat. No. 3,755,704, the closure material is deposited simultaneously at a grazing angle to help seal the deposition aperture. Thus, generally conical electron-emitting device 34A is formed in composite opening 28/30 on emitter layer 22. See FIG. 1C. A continuous layer 34B of emitter / sealing material is formed on top of the gate layer 26. The liftoff layer 32 is then removed to lift off the excess emitter / sealing material layer 34B. 1D shows the finally obtained structure.

과잉 이미터/밀폐재료층(34B)을 제거하기 위해 리프트오프층(32)을 이용하는 것은 여러 이유로 좋지 못하다. 리프트오프 재료 부분은 게이트층(26)의 측단부를 따라 일정하게 축적된다. 이것은 이미터 재료가 초기에 피착되는 개구부의 크기를 감소시키고, 전자방출소자(34A)의 스케일을 작게 만들기 어렵게 한다. 리프트오프층(32)의 스침각 피착은 전계 이미터의 가장자리 영역이 증가함에 따라 점점 어렵게 되고, 따라서 전계 이미터 영역의 스케일을 크게 하는데 장애를 준다.Using the liftoff layer 32 to remove the excess emitter / sealing material layer 34B is not good for several reasons. The lift-off material portion is constantly accumulated along the side ends of the gate layer 26. This reduces the size of the opening where the emitter material is initially deposited and makes it difficult to make the scale of the electron-emitting device 34A small. Gradient deposition of the liftoff layer 32 becomes increasingly difficult as the edge region of the field emitter increases, thus impeding the scale of the field emitter region to increase.

리프트오프 재료 피착은 어떠한 리프트오프 재료도 이미터층(22)상에 축적되지 않고 과잉층(34B)의 리프트오프동안 원추형 전자방출소자(34A)가 리프트오프되도록 하지 않는 것을 보장하기 위해 신중하게 수행되어야 한다. 층(34B)이 리프트오프층(32) 제거의 희생층(artifact)으로서 제거되기 때문에, 제거된 이미터 재료의 입자는 전계 이미터를 오염시킬 수 있다. 또한, 리프트오프 재료의 피착은 공정 시간 및 그에 따른 비용을 필요로 한다.Liftoff material deposition must be performed carefully to ensure that no liftoff material accumulates on the emitter layer 22 and does not allow the conical electron-emitting device 34A to lift off during the liftoff of the excess layer 34B. do. Since layer 34B is removed as a sacrificial layer of liftoff layer 32 removal, the particles of emitter material removed may contaminate the field emitter. In addition, deposition of the liftoff material requires processing time and hence cost.

Wilshaw의 PCT 특허출원 WO96/06443호에서는 각각의 전자방출소자가 실린더상에 위치된 몰리브덴 원추로 구성되는 게이트형 전계 이미터를 제조하는 공정을 개시하고 있다. 전자방출소자는 바닥 금속층상에 형성된다. 수용성 전해용액을 이용하여, Wilshaw는 전자방출소자의 원추를 형성하기 위해 게이트층내 개구부를 통해 몰리브덴의 피착동안 게이트층상에 축적되는 과잉 몰리브덴층을 전기화학적으로 제거하기 위해 니오븀 게이트층에 2-4볼트의 전위를 인가했다.Wilshaw's PCT patent application WO96 / 06443 discloses a process for producing a gated field emitter in which each electron-emitting device consists of molybdenum cones positioned on a cylinder. The electron-emitting device is formed on the bottom metal layer. Using an aqueous electrolyte solution, Wilshaw used 2-4 volts on the niobium gate layer to electrochemically remove the excess molybdenum layer that accumulates on the gate layer during the deposition of molybdenum through the opening in the gate layer to form the cone of the electron-emitting device. Was applied.

과잉 몰리브덴을 전기화학적으로 제거하기 바로전에, Wilshaw는 바닥 금속층을 제거했다. 따라서, Wilshaw의 전자방출소자는 과잉 이미터 재료의 전기화학적 제거동안 서로 전기적으로 절연된다. 일부 전자방출소자가 전기화학적 제거단계동안 과잉 몰리브덴에 전기적으로 단락될 수도 있으므로, Wilshaw는 단락되지 않은 전자방출소자를 보호하기 위해 이러한 절연을 필요로 했는데, 이는 그렇지 않으면 단락되지 않은 전자방출소자가 단락된 소자 및 후면 금속층을 통해 과잉 몰리브덴과 전기적으로 단락될 수 있고 따라서 상기 과잉 몰리브덴을 제거할 때 전기화학적으로 침식될 수 있기 때문이었다. 그후, Wilshaw는 단락된 전자방출소자의 존재를 무효화하기 위해 뒷면상에서 조작을 수행했다. 마지막으로, Wilshaw는 전자방출소자의 바닥위에 저항층을, 저항층위에 이미터 전극층을 형성했다.Just before electrochemically removing excess molybdenum, Wilshaw removed the bottom metal layer. Thus, Wilshaw's electron-emitting devices are electrically insulated from one another during the electrochemical removal of excess emitter material. Since some electron-emitting devices may be electrically shorted to excess molybdenum during the electrochemical removal step, Wilshaw needed this insulation to protect the unshorted electron-emitting devices, which would otherwise cause the un-shorted electron-emitting devices to short-circuit. This could be due to electrical shorts with excess molybdenum through the device and backside metal layer and thus electrochemically eroded when removing the excess molybdenum. Wilshaw then operated on the back to negate the presence of the shorted electron-emitting device. Finally, Wilshaw formed a resistive layer on the bottom of the electron-emitting device and an emitter electrode layer on the resistive layer.

Wilshaw의 전기화학 제거방법은 과잉 이미터 재료층을 제거하기 위해 리프트오프층을 이용할 필요가 없었다. 그러나, 과잉 몰리브덴의 전기화학적 제거전에 후면 금속층을 제거하는 단계 및 전기화학적 제거 완료후에 이미터 전극을 생성하는 단계는 시간을 소비하고 여러 복잡한 공정단계를 요구했다. 또한 추가적인 전기적-단락 무효 조작을 수행하는 단계는 공정 시간 및 복잡성을 증가시킨다. 적어도 부분적으로 원추형으로 형성된 전자방출소자를 갖는 게이트형 전계 이미터를 제조할 때, Wilshaw의 공정 비능률 또는 리프트오프층을 이용하는 단계와 관련된 공정상 어려움을 발생시키지 않고 과잉 이미터 재료를 포함하는 층을 제거하기 위한 방법이 요구된다.Wilshaw's electrochemical removal method did not require the use of a liftoff layer to remove the excess emitter material layer. However, removing the backside metal layer before the electrochemical removal of excess molybdenum and creating the emitter electrode after the completion of the electrochemical removal was time consuming and required several complex process steps. In addition, performing additional electro-short invalidation operations increases process time and complexity. When fabricating a gated field emitter having an electron-emitting device formed at least partially conical, a layer comprising excess emitter material without incurring the process difficulties associated with using Wilshaw's process inefficiency or the liftoff layer. There is a need for a method for removing this.

Wilshaw의 과잉 몰리브덴을 제거하기 위한 수용성 전해용액의 사용은 곤란함이 있다. (통상의 이온전하상태가 +6인) 몰리브덴과 같은 금속 이온의 높은 반경대전하비(charge-to-radius) 값은 금속 수산화물, 금속 산화물, 및/또는 수산화 금속 산화물로서 수용성 전해용액으로부터 용이하게 이들 금속들을 침전시킨다. 침전물은 전자방출소자를 코팅하고, 그 유용성을 파괴한다. 게이트층내 니오븀의 전기화학적 제거를 발생시키지 않고서 침전문제를 극복하는 2-4 볼트의 Wilshaw의 전기화학적 제거 전위는 매우 높고, 게이트 금속을 위한 다수의 다른 매우 흥미로운 후보 재료에 상당한 전기화학적 침식을 일으킬 수 있다. 원치않는 침전을 극복하기 위한 좀더 용이하고 융통성있는 방법이 요구된다.The use of an aqueous electrolyte solution to remove Wilshaw's excess molybdenum is difficult. The high charge-to-radius values of metal ions such as molybdenum (typically ionic charge state of +6) are readily available from aqueous solutions as metal hydroxides, metal oxides, and / or metal hydroxides. Precipitate the metals. The precipitate coats the electron-emitting device and destroys its usefulness. Wilshaw's electrochemical removal potential of 2-4 volts, which overcomes the precipitation problem without causing electrochemical removal of niobium in the gate layer, is very high and can cause significant electrochemical erosion to many other very interesting candidate materials for gate metals. have. There is a need for an easier and more flexible way to overcome unwanted precipitation.

본 발명은 큰 전기화학적 침식없이, 그리고 제거된 재료와 동일한 화학적 타입의 특정한 다른 재료를 크게 제거하는 일없이, 구조체로부터 특정한 재료를 선택적으로 제거하기 위한 효율적이고 비교적 간단한 전기화학적 공정을 제공한다. 본 발명의 전기화학적 제거공정은 통상적으로 임피던스를 이용한다. 본 발명은 또한 전기화학적 제거공정용 유기 기반(organically based)의 전기화학을 제공한다.The present invention provides an efficient and relatively simple electrochemical process for selectively removing certain materials from a structure without large electrochemical erosion and without large removal of certain other materials of the same chemical type as the removed material. The electrochemical removal process of the present invention typically utilizes impedance. The present invention also provides an organic based electrochemistry for the electrochemical removal process.

본 발명의 전기화학적 제거방법에서의 임피던스 이용(지원)은, 일반적으로 상기 구조체의 영구적인 구성요소를 형성하고 최소한 전기화학적 제거 조작동안 상기 구조체내에 존재하는 임피던스 구성요소(impedance component)로 실현된다. 임피던스 구성요소는 상기 구조체내에 잔류하는 재료의 하나 이상의 부분이 제거될 재료와 전기적으로 연결될 때 발생하는 전기적 단락 문제를 극복하도록 설계된 특성을 갖는다. 임피던스 구성요소의 존재로 인해, 각각의 상기 전기적 단락은 통상적으로 제거의 선택성을 감소시키지 않고서 전기화학적 제거동안 자동적으로 복구된다(즉, 제거된다). 본 발명에 따라 재료를 전기화학적으로 제거할 때 리프트오프층이 전혀 이용될 필요가 없다. 본 발명의 전기화학적 방법이 적어도 부분적으로 전자방출소자를 형성하기 위해 제어전극내 개구부를 통한 이미터 재료의 피착동안 전자 이미터의 제어전극 위에 축적되는 과잉 이미터 재료를 제거하기 위해 사용될 때, 전자방출소자 아래에 위치된 이미터 전극은 전기화학적 제거동안 그대로 남아있을 수 있다. Wilshaw의 방법과는 달리, 제거 조작동안 전자방출소자가 전기적으로 절연되도록 하고 기본적으로 제거완료후 교체 이미터 전극을 형성하기 위해 전기화학적 제거를 수행하기전에 하부 전기 도전층을 제거할 필요가 없다.Impedance utilization (support) in the electrochemical removal method of the present invention is generally realized with an impedance component that forms a permanent component of the structure and is present in the structure, at least during the electrochemical removal operation. Impedance components have properties designed to overcome electrical short-circuit problems that occur when one or more portions of the material remaining in the structure are electrically connected with the material to be removed. Due to the presence of an impedance component, each of these electrical shorts typically recovers automatically (ie, is removed) during electrochemical removal without reducing the selectivity of the removal. The liftoff layer need not be used at all when electrochemically removing the material according to the invention. When the electrochemical method of the present invention is used to remove excess emitter material that accumulates on the control electrode of the electron emitter during deposition of the emitter material through an opening in the control electrode at least partially to form an electron emitting device, The emitter electrode located below the emitting element can remain intact during electrochemical removal. Unlike Wilshaw's method, it is not necessary to remove the lower electrically conductive layer before performing electrochemical removal to ensure that the electron-emitting device is electrically insulated during the removal operation and basically to form a replacement emitter electrode after removal.

또한 Wilshaw의 방법과는 달리, 전기적으로 단락된 전자방출소자를 복구하기 위한 복잡한 조작을 수행할 필요도 없다. 본 발명에서 공정단계의 수가 감소되어 공정시간 및 비용을 절약할 수 있다.Also unlike Wilshaw's method, there is no need to perform complicated operations to repair electrically shorted electron-emitting devices. In the present invention, the number of process steps can be reduced, thereby saving process time and cost.

본 발명은 리프트오프층을 이용함으로써 전자방출소자를 축소하고 전자 이미터의 가장자리 영역을 확대할 때 생성되는 문제점을 완화시킨다. 리프트오프층의 사용으로 인해 전자방출소자를 의도하지 않게 리프트오프할 가능성이 없어진다. 또한, 본 발명은 리프트오프층의 사용으로 발생될 수 있는 이미터 재료 미립자 오염문제를 피할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전자방출소자의 제조가 효율적이고 경제적인 방법으로 완료될 수 있게 한다.The present invention alleviates the problems created when the electron-emitting device is reduced and the edge area of the electron emitter is enlarged by using the lift-off layer. The use of the lift off layer eliminates the possibility of unintentionally lifting off the electron-emitting device. In addition, the present invention avoids the problem of emitter material particulate contamination that can occur with the use of liftoff layers. Thus, the present invention allows the manufacture of the electron-emitting device to be completed in an efficient and economical way.

본 발명의 전기화학적 제거공정에서의 제 1 단계는 적어도 부분적으로 제 1 재료로 구성되는 제 1 전기 비절연 영역을 포함하는 초기 구조체를 제공하는 것이다. 후술하는 바와 같이, "전기 비절연"은 전기 도전성 또는 전기 저항성을 의미한다. 제 1 비절연 영역은 예를 들어 전자방출소자를 형성하기 위해 이미터 재료의 피착동안 축적되는 과잉 이미터 재료층이 될 수 있다.The first step in the electrochemical removal process of the present invention is to provide an initial structure comprising a first electrically non-insulated region at least partially composed of a first material. As will be described later, "non-electrically insulating" means electrically conductive or electrically resistive. The first non-insulating region can be, for example, an excess emitter material layer that accumulates during deposition of the emitter material to form an electron emitting device.

전기화학적 제거공정이 임피던스를 이용하는 경우, 초기 구조체는 전자방출소자와 같은 다수의 전기 비절연 부재와 전기적으로 연결된 (하나 이상의 임피던스 소자로 구성된) 임피던스 구성요소를 포함한다. 각각의 비절연 부재는 제 1 비절연 영역과 같이 적어도 부분적으로 제 1 재료로 구성된다. 이미터 전극 등의 전극은 일반적으로 임피던스 구성요소를 통해 비절연 부재와 전기적으로 연결된다. 의도하지 않더라도, 비절연 부재의 작은 부분이 이 지점에서 비절연 영역과 단락될 수도 있고/있거나 본 발명의 전기화학적 제거 조작동안 비절연영역과 단락될 수도 있다.When the electrochemical removal process uses impedance, the initial structure includes an impedance component (consisting of one or more impedance elements) electrically connected to a plurality of electrically non-insulating members such as electron emitting devices. Each non-insulating member is at least partially composed of a first material, such as a first non-insulating region. Electrodes, such as emitter electrodes, are generally electrically connected to non-insulating members through impedance components. Although not intended, a small portion of the non-insulating member may short-circuit with the non-insulating region at this point and / or short with the non-insulating region during the electrochemical removal operation of the present invention.

이렇게 배치된 초기 구조체로, 제 1 비절연영역의 제 1 재료의 적어도 일부는 비절연 영역에 선택된 전위를 인가함으로써 전기화학적으로 제거된다. 제거단계는 통상적으로 전해용액, 바람직하게 유기용매 및 산을 함유하는 전해용액에 초기 구조체를 침지하는 단계를 포함한다. 제거단계동안, 임피던스 구성요소는 비절연 영역에 단락되지 않은 각각의 비절연 부재의 제 1 재료가 크게 침식당하지 않도록 충분히 높은 임피던스를 갖는다.With the initial structure so arranged, at least a portion of the first material of the first non-insulated region is electrochemically removed by applying a selected potential to the non-insulated region. The removal step typically includes immersing the initial structure in an electrolyte solution, preferably an electrolyte solution containing an organic solvent and an acid. During the removal step, the impedance component has a sufficiently high impedance so that the first material of each non-insulating member that is not shorted to the non-insulating region is not significantly eroded.

특히, 충분히 높은 임피던스가 되도록 임피던스 요소를 선택하는 것은 단락되지 않은 비절연 부재가 제 1 비절연 영역에 단락된 임의의 비절연 부재로부터 효율적으로 전기적으로 절연될 수 있게 한다. 선택된 전위, 즉 비절연 영역의 제 1 재료를 전기화학적으로 제거하기 위해 비절연 영역에 인가된 전위는 단락되지 않은 비절연 부재에 전달되지 않는다. 그러므로, 단락되지 않은 비절연 부재는 선택된 전위를 비절연 영역에 인가한 결과로 전기화학적으로 크게 침식되지 않는다.In particular, selecting the impedance element to be sufficiently high impedance allows the non-shorted non-insulated member to be electrically electrically isolated from any non-insulated member shorted to the first non-insulated region. The potential applied to the non-insulated region to electrochemically remove the selected potential, ie, the first material of the non-insulated region, is not transferred to the uninsulated non-insulated member. Therefore, the non-shorted non-insulated member does not erode significantly electrochemically as a result of applying the selected potential to the non-insulated region.

중요하게도, 임의의 단락된 비절연 부재의 제 1 재료는 전기화학적 제거공정동안 실질적으로 침식된다. 단락을 제거하기 위해 충분한 제 1 재료가 제거되었을 때 침식이 종료된다. 따라서, 제 1 비절연 영역과 임의의 비절연 부재간의 단락은 하부 전극(underlying electrode) 또는 임피던스 구성요소의 제거의 필요성 없이 본 발명에 의해 자동적으로 복구된다. 비절연 부재의 제 1 재료가 얼마나 남아있나에 따라, 복구된 비절연 부재가 의도된 기능을 수행할 수 있다.Importantly, the first material of any shorted non-insulating member is substantially eroded during the electrochemical removal process. Erosion ends when enough first material has been removed to remove the short. Thus, a short between the first non-insulating region and any non-insulating member is automatically recovered by the present invention without the need for the removal of the underlying electrode or impedance component. Depending on how much of the first material of the non-insulating member remains, the recovered non-insulating member can perform the intended function.

본 발명의 유기 기반 전기화학이 본 발명의 전기화학적 제거공정에서 사용되는 경우, 다수의 비절연 부재는 임피던스 구성요소와 함께 적어도 부분적으로 제 1 재료로 구성된 제 2 전기 비절연 영역으로 간단하게 교체될 수도 있다. 제 2 비절연 영역은 일반적으로 전자방출소자이다. 상기한 바와 유사하게, 제 1 비절연 영역의 제 1 재료의 적어도 일부는 이제 유기용매 및 산을 함유하는 전해용액과 제 1 비절연 영역의 제 1 재료를 접하게 하는 단계를 포함하는 공정에 의해 전기화학적으로 제거된다. 제 2 비절연 영역의 제 1 재료가 제거단계동안 크게 침식되지 않도록 제거공정이 수행된다.When the organic based electrochemistry of the present invention is used in the electrochemical removal process of the present invention, a plurality of non-insulating members can be simply replaced with a second electrically non-insulating region composed of at least part of the first material together with the impedance component. It may be. The second non-insulating region is generally an electron emitting device. Similar to the above, at least a portion of the first material of the first non-insulated region is now electrically prepared by contacting the first solution of the first non-insulated region with an electrolyte solution containing an organic solvent and an acid. Chemically removed. The removal process is performed such that the first material of the second non-insulated region is not significantly eroded during the removal step.

본 발명의 전해용액내 유기용매의 사용은, Wilshaw에서 사용된 것과 같이 물이 용매인 경우의 전해용액 보다 많은 이점을 제공한다. 전자방출소자에 특히 적당하지만 높은 이온의 반경대전하비 값을 갖는, 몰리브덴과 같은 금속의 전기분해-산출 이온은 통상적으로 유기용매에 높은 용해성을 갖는다. Wilshaw의 수용성 전해용액와 비교하여, 금속 침전의 문제는 본 발명에서 사용된 유기용매로 상당히 감소된다. 원치않는 침전을 방지하는 한편, 게이트 또는 제어전극용 재료의 선택을 상당히 제한하는 과도하게 높은 전기화학적 제거 전위를 사용할 필요가 없다. The use of organic solvents in the electrolytic solution of the present invention, as used by Wilshaw, offers many advantages over electrolytic solutions where water is a solvent. Electrolysis-output ions of metals such as molybdenum, which are particularly suitable for electron-emitting devices but have high ionic radius charge ratio values, typically have high solubility in organic solvents. Compared with Wilshaw's aqueous electrolyte solution, the problem of metal precipitation is significantly reduced with the organic solvent used in the present invention. While avoiding unwanted precipitation, there is no need to use excessively high electrochemical removal potentials that significantly limit the choice of material for the gate or control electrode.

전기화학적 제거는 수용성 전해용액에서보다 유기용매를 사용하는 전해용액에서 상당히 신속하게 수행될 수 있다. 특히, 전기분해는 증가된 반응속도, 높은 이온 유동성(mobility), 및 감소된 전해용액 점도로 인해 고온에서 더 빠르게 진행된다. 본 발명의 전해 용액에서 사용된 유기용매를 적절하게 선택하므로써, 유기용매는 물보다 더 높은 비등점을 가질 수 있다. 따라서, 전기분해는 수용액에서보다 본 발명의 전해용액에서 더 높은 온도에서 수행될 수 있다. 더 높은 온도가 더 빠른 전기분해를 하게 하기 때문에, 공정시간은 본 발명의 전해용액에서 감소된다.Electrochemical removal can be performed considerably faster in electrolytic solutions using organic solvents than in aqueous electrolyte solutions. In particular, electrolysis proceeds faster at high temperatures due to increased reaction rates, high ion mobility, and reduced electrolyte viscosity. By appropriately selecting the organic solvent used in the electrolytic solution of the present invention, the organic solvent can have a higher boiling point than water. Thus, electrolysis can be carried out at higher temperatures in the electrolytic solution of the invention than in aqueous solutions. Since higher temperatures allow for faster electrolysis, the process time is reduced in the electrolytic solution of the present invention.

전기분해 반응 생성물의 용해도는 고온에서 증가된다. 물에서보다 유기용매에서 더 큰 금속-이온 용해도와 결합되는 이러한 요인은 본 발명의 전해용액을 위한 증가된 수명을 초래한다. 제조비용은 본 발명에서 더 감소된다.The solubility of the electrolysis reaction product is increased at high temperatures. This factor, combined with greater metal-ion solubility in organic solvents than in water, results in increased lifetimes for the electrolytic solutions of the present invention. The manufacturing cost is further reduced in the present invention.

본 발명의 전해용액에서 사용된 산은 상기한 바와 같이 일반적으로 유기산이다. 바람직하게, 유기산은 황 함유 산으로 형성된다. 또한, 전해용액은 일반적으로 염, 통상적으로 유기염을 포함한다.The acid used in the electrolytic solution of the present invention is generally an organic acid as described above. Preferably, the organic acid is formed of sulfur containing acid. In addition, the electrolytic solution generally contains a salt, typically an organic salt.

요약하면, 본 발명에 의해 제공된 전기화학은 구조체의 또다른 부분으로부터 동일한 화학적 타입의 재료가 제거되는 것을 방지하는 동안 구조체의 한 부분으로부터 재료를 선택적으로 제거하는 단계에서 특히 유용하다. 제거 조작은 신속하고, 효율적이며, 복잡하지 않은 방법으로 처리된다. 특정한 타입의 전기적 단락은 본 발명에서 자동적으로 복구된다. 전기화학적 제거를 수행하기전에 임피던스 요소 또는, 존재하는 경우, 이미터 전극을 제거할 필요가 없다. 또한, 리프트오프층이 필요없다. 따라서, 본 발명은 종래 기술 보다 상당한 진보를 제공한다.In summary, the electrochemistry provided by the present invention is particularly useful in the step of selectively removing material from one part of a structure while preventing the same chemical type of material from being removed from another part of the structure. The removal operation is processed in a fast, efficient and uncomplicated way. Certain types of electrical shorts are automatically repaired in the present invention. It is not necessary to remove the impedance element or, if present, the emitter electrode before performing the electrochemical removal. In addition, no lift-off layer is required. Thus, the present invention provides a significant advance over the prior art.

도 1a-1d는 전자 이미터내에 전자방출소자를 생성하기 위한 종래 기술 공정의 단계를 나타내는 구조 단면도,1A-1D are structural cross sectional views showing steps of a prior art process for generating an electron-emitting device in an electron emitter;

도 2a-2c는 게이트형 전계 이미터내에 원추형 전자방출소자를 생성하기 위한 본 발명의 전기화학적 방법을 따르는 공정 시퀀스의 단계를 나타내는 단면도,2A-2C are cross-sectional views illustrating the steps of a process sequence in accordance with the electrochemical method of the present invention for producing conical electron-emitting devices in a gated field emitter;

도 3a-3b는 도 2a-2c의 공정에서 사용된 전위전해장치 전기화학 시스템(potentiostat electrochemical system)의 2개의 실시를 나타내는 개략 단면도,3A-3B are schematic cross-sectional views illustrating two implementations of the potentiostat electrochemical system used in the process of FIGS. 2A-2C;

도 4a-4b는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 타입의 전위전해장치 전기화학 시스템에서 특정한 금속을 전기화학적으로 제거하기 위한 구동전압의 함수로써의 전지 전류(cell current)의 그래프,4A-4B are graphs of cell current as a function of drive voltage for electrochemically removing a particular metal in a electrolytic device electrochemical system of the type shown in FIG. 3A or 3B;

도 5a-5d는 도 2a-2c의 공정 시퀀스의 실시 단계를 나타내는 구조 단면도,5A-5D are structural cross-sectional views illustrating implementation steps of the process sequence of FIGS. 2A-2C;

도 6a-6b는 도 5c 및 도 5d의 각각의 구조체의 배치도이고, 도 6a의 5c-5c면에서 얻어진 것이 도 5c의 단면이며, 도 6b의 5d-5d면에서 얻어진 것이 도 5d의 단면,6A-6B are layout views of the respective structures of FIGS. 5C and 5D, and those obtained on plane 5c-5c of FIG. 6A are cross-sections of FIG. 5C, and those obtained on plane 5d-5D of FIG. 6B,

도 7은 도 2의 공정 시퀀스의 또 다른 실시에 따라 생산된 구조체의 구조 단면도,7 is a cross-sectional structural view of a structure produced according to another embodiment of the process sequence of FIG.

도 8a-8d는 도 2a-2c 또는 도 5a-5d의 공정에 따라 제조된 전계 이미터내 이미터 임피던스 구성요소를 위한 실시 단면도,8a-8d illustrate cross-sectional views of emitter impedance components in field emitters manufactured according to the process of FIGS. 2A-2C or 5A-5D;

도 9는 본 발명에 따라 제조된 전자방출소자를 갖는 게이트형 전계 이미터를 포함하는 평판 패널 CRT 표시장치의 구조 단면도이다.9 is a structural cross-sectional view of a flat panel CRT display device including a gate type field emitter having an electron-emitting device manufactured according to the present invention.

동일하거나 매우 유사한 항목(들)을 나타내기 위해 적절한 실시예의 기재 및 도면에서 유사한 도면부호를 사용했다.Like reference numerals have been used in the description and the drawings of appropriate embodiments to indicate the same or very similar item (s).

본 발명은 게이트형 전계 방출 캐소드용 전자방출소자를 생성할 때 과잉 이미터 재료를 제거하기 위한 임피던스 이용 전기화학적 방법을 이용한다. 상기 각 전계 이미터는 평판 패널 텔레비전 또는 PC용 평판 패널 비디오 모니터, 랩탑 컴퓨터, 또는 워크스테이션 등의 평판 패널 표시장치의 음극선관내의 페이스플레이트에 형광 영역(phosphor region)을 여기시키기에 적당하다.The present invention utilizes an impedance utilizing electrochemical method to remove excess emitter material when creating an electron emitting device for a gated field emission cathode. Each electric field emitter is suitable for exciting a phosphor region in a faceplate in a cathode ray tube of a flat panel display such as a flat panel television or a flat panel video monitor for a PC, a laptop computer, or a workstation.

다음의 설명에서, 용어 "전기 절연"(또는 "유전체")은 일반적으로 1010Ω-㎝보다 큰 저항률을 갖는 재료에 적용된다. 용어 "전기 비절연성"은 따라서 1010Ω-㎝보다 작은 저항률을 갖는 재료를 말한다. 전기 비절연성 재료는 (a) 저항률이 1Ω-㎝ 미만인 전기 도전성 재료 및 (b) 저항률이 1Ω-㎝ 내지 1010Ω-㎝ 범위에 있는 전기 저항성 재료로 나눠진다. 이러한 범주는 1volt/㎛ 이하의 전계에서 결정된다. In the following description, the term "electrical insulation" (or "dielectric") generally applies to materials having resistivities greater than 10 10 kPa-cm. The term "electrically non-insulating" thus refers to a material having a resistivity of less than 10 10 kPa-cm. The electrically non-insulating material is divided into (a) an electrically conductive material having a resistivity of less than 1 kV-cm and an electrically resistive material having a resistivity in the range of 1 kV-cm to 10 10 kPa-cm. This category is determined at electric fields below 1 volt / μm.

전기 도전성 재료(또는 전기도전체)의 예로는 금속, (금속 규화물 등의) 금속-반도체 화합물, 금속-반도체 공융물(eutectics)이 있다. 전기 도전성 재료는 또한 중간정도 또는 높은 레벨로 도핑된(n-타입 또는 p-타입) 반도체를 포함한다. 전기 저항성 재료는 진성 및 약하게 도핑된(n-타입 또는 p-타입) 반도체를 포함한다. 전기 저항성 재료의 추가적인 예로는 (a) 서멧(cermet)(금속 미립자가 매립된 세라믹)과 같은 금속-절연체 복합재료, (b) 흑연, 비결정 탄소, 및 개질된(예를 들어 도핑된, 또는 레이저-개질된) 다이아몬드와 같은 탄소 형태, 및 (c) 규소-탄소-질소와 같은 특정한 규소-탄소 화합물이 있다.Examples of electrically conductive materials (or electroconductors) include metals, metal-semiconductor compounds (such as metal silicides), and metal-semiconductor eutectics. Electrically conductive materials also include semiconductors that are doped at intermediate or high levels (n-type or p-type). Electrically resistive materials include intrinsic and lightly doped (n-type or p-type) semiconductors. Additional examples of electrically resistive materials include (a) metal-insulator composites such as cermet (ceramic embedded with metal particulate), (b) graphite, amorphous carbon, and modified (eg doped, or laser). Carbon modified such as -modified) diamond, and (c) specific silicon-carbon compounds such as silicon-carbon-nitrogen.

편리함을 위해, 본 발명의 전기화학적 제거방법을 수행할 때 발생하는 전위값은 Pure and Applied Chemists의 International Union의 표준수소전극 등급을 기준으로 정의되어있다. 이러한 표준은 본 명세서에서 표준수소전극(Normal Hydrogen Electrode)으로 불리운다.For convenience, the potential value generated when performing the electrochemical removal method of the present invention is defined based on the standard hydrogen electrode rating of the International Union of Pure and Applied Chemists. This standard is referred to herein as a normal hydrogen electrode.

도 2a-2c(집합적으로 "도 2")는 임피던스를 이용한 전기화학적 방법이 게이트형 전계 이미터용 전자방출소자의 생성동안 과잉 이미터재료를 제거하기 위해 본 발명에 따라 이용되는 방법을 설명하고 있다. 도 2의 공정에서 시작점은 일반적으로 세라믹 또는 유리로 형성된 전기 절연 기판(40)이다. 도 2a 참조. 전계이미터에 지지체 역할을 제공하는 기판(40)은 플레이트로 구성된다. 예를 들어, 기판(40)은 약 1㎜의 두께를 갖는 Schott D263 유리판으로 일반적으로 구성된다. 평판 패널 CRT 표시장치에서, 기판(40)은 적어도 백플레이트의 일부를 구성한다.2A-2C (collectively "FIG. 2") illustrate a method in which an electrochemical method using impedance is used in accordance with the present invention to remove excess emitter material during generation of an electron-emitting device for a gated field emitter. have. The starting point in the process of FIG. 2 is an electrically insulating substrate 40 formed generally of ceramic or glass. See FIG. 2A. The substrate 40, which provides the support for the field emitter, consists of a plate. For example, the substrate 40 generally consists of a Schott D263 glass plate having a thickness of about 1 mm. In a flat panel CRT display, the substrate 40 constitutes at least part of the backplate.

이미터영역(42)은 기판(40) 위에 위치된다. 이미터영역(42)은 (a) 이미터전극으로 패턴된 하부 전기 도전층(42A, lower electrically conductive layer) 및 (b) 상부 이미터 임피던스 구성요소(42B)로 구성된다. 이미터전극층(42A)은 기판(40)의 상부에 위치된다. 이미터전극층(42A) 일반적으로 CRT 평판 패널 표시장치내 화면 구성요소(화소)의 열의 방향으로 서로 거의 평행하게 연장되어 열 전극(row electrode)을 형성한다. 층(42A)은 일반적으로 니켈 또는 알루미늄 등의 금속으로 구성된다. 층(42A)의 두께는 100-500㎚이고, 일반적으로 200㎚이다.Emitter region 42 is positioned over substrate 40. The emitter region 42 consists of (a) a lower electrically conductive layer (A) patterned with an emitter electrode and (b) an upper emitter impedance component 42B. Emitter electrode layer 42A is positioned on top of substrate 40. Emitter electrode layer 42A generally extends substantially parallel to each other in the direction of the column of screen components (pixels) in the CRT flat panel display to form a row electrode. Layer 42A generally consists of a metal such as nickel or aluminum. The thickness of layer 42A is 100-500 nm, generally 200 nm.

이미터 임피던스 구성요소(42B)는 이미터전극층(42A)의 상부에 놓여있다. 적어도, 임피던스 구성요소(42B)는 각각의 전자방출소자 아래에 있을 필요가 있다. 구성요소(42B)는 상부에 전자방출소자가 없는 위치에서는 존재할 필요가 없다.Emitter impedance component 42B lies on top of emitter electrode layer 42A. At least, the impedance component 42B needs to be under each electron-emitting device. Component 42B need not be present in a location without an electron emitting device thereon.

임피던스 구성요소(42B)는 다양한 방법으로 구성되고 형성될 수 있다. 예를 들어, 임피던스 구성요소(42B)는 일반적으로 하나 이상의 전기 저항성 재료의 블랭킷층으로 구성된다. 구성요소(42B)는 또한 전기 저항성 재료의 하나 이상의 패턴된 층으로 형성될 수 있다. 구성요소(42B)가 전기 저항성 재료로 형성될 때, 이미터영역(42)은 전기 비절연영역이 된다. 임피던스 구성요소(42B)의 구성 및 형성의 다른 예가 후술되어 있다. 임피던스 구성요소(42B)의 두께는 자체 임피던스값 및 요구된 임피던스값을 얻기 위해 구성요소(42B)가 실시되는 방법에 달려있다.Impedance component 42B can be constructed and formed in a variety of ways. For example, impedance component 42B generally consists of a blanket layer of one or more electrically resistive materials. Component 42B may also be formed of one or more patterned layers of electrically resistive material. When component 42B is formed of an electrically resistive material, emitter region 42 becomes an electrically non-insulating region. Other examples of the construction and formation of the impedance component 42B are described below. The thickness of the impedance component 42B depends on how the component 42B is implemented to obtain its own impedance value and the required impedance value.

전극간 절연체(유전체)로서 이용되는 전기 절연층(44)은 상기 구조체의 상부에 제공된다. 절연층(44)의 두께는 통상적으로 0.05-3㎛ 범위에 있다. 보다 구체적으로, 층(44)은 100㎚-500㎚의 두께, 일반적으로 150㎚의 두께를 갖는다. 절연층(44)은 일반적으로 산화규소 또는 질화규소로 구성된다. 도 2a에 도시되어있지 않지만, 절연층(44)의 일부는 임피던스 구성요소(42B)의 형상에 따라 기판(40)과 접촉할 수도 있다.An electrical insulating layer 44 used as an inter-electrode insulator (dielectric) is provided on top of the structure. The thickness of the insulating layer 44 is typically in the range of 0.05-3 μm. More specifically, layer 44 has a thickness of 100 nm-500 nm, generally 150 nm. The insulating layer 44 is generally composed of silicon oxide or silicon nitride. Although not shown in FIG. 2A, some of the insulating layer 44 may contact the substrate 40, depending on the shape of the impedance component 42B.

선택된 게이트 재료로 구성된 패턴된 전기 비절연 게이트층(46)은 전극간 절연체층(44)상에 위치된다. 게이트층(46)은 통상적으로 30-500㎚ 범위의 두께를 갖는다. 보다 구체적으로, 게이트 두께는 30-100㎚이고, 일반적으로 50㎚이다. 게이트재료는 통상적으로 금속, 바람직하게는 크롬 및/또는 니켈이다. 게이트 재료의 대안적인 후보로는 몰리브덴, 백금, 니오븀, 탄탈, 티타늄, 텅스텐, 및 티타늄-텅스텐이 있다.A patterned electrically non-insulated gate layer 46 composed of the selected gate material is positioned on the inter-electrode insulator layer 44. Gate layer 46 typically has a thickness in the range of 30-500 nm. More specifically, the gate thickness is 30-100 nm, generally 50 nm. The gate material is typically a metal, preferably chromium and / or nickel. Alternative candidates for gate materials include molybdenum, platinum, niobium, tantalum, titanium, tungsten, and titanium-tungsten.

게이트층(46)은 다양한 방법으로 패턴될 수 있다. 예를 들어, 게이트층(46)은 전자방출소자로부터의 전자 방출을 제어하기 위해 거의 평행한 다수의 제어전극으로 형성될 수있다. 층(46)은 일반적으로 층(46)의 일부와 접촉하고 서로 거의 수평으로 연장되는 주제어부(본 명세서에서 도시되지 않음)를 갖는 일군의 제어전극의 일부를 형성한다. 어느 경우에도, 제어전극은 이미터층(42A)의 열 전극에 수직으로 연장되고 따라서 화소의 컬럼을 따라 연장되는 컬럼전극(column electrode)을 구성한다.The gate layer 46 can be patterned in a variety of ways. For example, the gate layer 46 may be formed of a plurality of control electrodes that are substantially parallel to control electron emission from the electron-emitting device. Layer 46 generally forms part of a group of control electrodes having a main control portion (not shown herein) in contact with a portion of layer 46 and extending substantially horizontally to each other. In either case, the control electrode constitutes a column electrode extending perpendicular to the column electrode of the emitter layer 42A and thus extending along the column of pixels.

다수의 거의 원형인 개구부(48)는 게이트층(46)을 통해 연장된다. 게이트 개구부(48)의 직경은 개구부(48)가 생성되는 방법에 종속되지만, 게이트 개구부 직경은 통상적으로 0.05-2㎛ 범위에 있다. 보다 구체적으로, 게이트 개구부 직경은 80-400㎚이고, 일반적으로 150㎚이다.A number of nearly circular openings 48 extend through the gate layer 46. The diameter of the gate opening 48 depends on how the opening 48 is created, but the gate opening diameter is typically in the range of 0.05-2 μm. More specifically, the gate opening diameter is 80-400 nm, generally 150 nm.

거의 원형인 다수의 유전체 개구부(또는 유전체 개구공간)(50)는 절연층(44)을 통해 이미터영역(42)의 임피던스 구성요소(42B) 아래로 연장된다. 각각의 유전체 개구부(50)는 임피던스 구성요소(42B)의 일부를 노출시키는 복합 개구부(48/50)를 형성하기 위해 게이트 개구부(48)중 대응하는 하나에 수직으로 배열된다. 각각의 유전체 개구공간(50)은 대응하는 게이트 개구부(48)보다 약간 폭이 더 넓다. 따라서, 절연층(44)은 복합 개구부(48/50)를 따라 게이트층(46)을 언더컷(undercut)한다.A plurality of substantially circular dielectric openings (or dielectric openings) 50 extend through the insulating layer 44 below the impedance component 42B of the emitter region 42. Each dielectric opening 50 is arranged perpendicular to the corresponding one of the gate openings 48 to form a composite opening 48/50 that exposes a portion of the impedance component 42B. Each dielectric aperture 50 is slightly wider than the corresponding gate aperture 48. Thus, insulating layer 44 undercuts gate layer 46 along composite opening 48/50.

층(44,46)내에 복합 개구부(48/50)를 형성하기 위해 다양한 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 개구부(48/50)는 게이트 개구부(48)를 형성하기 위해 일반적으로 포토레지스트 마스크내 애퍼처를 통해 게이트층(46)을 에칭하고, 그후 유전체 개구공간(50)을 생성하기 위해 개구부(48)를 통해 절연층(44)을 에칭하므로써 생성될 수 있다. 복합 개구부(48/50)는 또한 Macaulay 등의 PCT 특허출원 WO95/07543에 기재된 바와 같이 에칭된 하전-입자 트랙을 이용하여 생성될 수도 있다.Various methods can be used to form the composite opening 48/50 in the layers 44, 46. For example, openings 48/50 generally etch gate layer 46 through apertures in the photoresist mask to form gate openings 48, and then to create dielectric apertures 50. It may be produced by etching the insulating layer 44 through the opening 48. Composite openings 48/50 may also be created using etched charged-particle tracks as described in PCT patent application WO95 / 07543 to Macaulay et al.

상기한 미국특허 제3,755,704호에 개시된 타입의 선택적 에칭방법 또는 마이크로 가공 방법은 복합 개구부(48/50)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 명칭 및 각각의 재료를 조건으로 하여, 개구부(48/50)는 Spindt 등의 "Research in Micron-Size Field-Emission Tubes,"(IEEE Conf. Rec. 1966 Eighth Conf. on Tube Techniques, 1996.9.20, 143-147쪽)에 기재된 구형기반 공정에 따라 형성될 수 있다.Selective etching or micromachining methods of the type disclosed in US Pat. No. 3,755,704, described above, may be used to form the composite opening 48/50. Subject to their names and their respective materials, the openings 48/50 are described in Spindt et al., "Research in Micron-Size Field-Emission Tubes," ( IEEE Conf. Rec. 1966 Eighth Conf. On Tube Techniques , 1996.9. 20, pages 143-147).

전기 비절연 이미터 원추형 재료는 절연층(44)(또는 게이트층(46))의 상면에 거의 수직인 방향으로 구조체의 상부에 증발에 의해 증착된다. 이미터 원추형 재료는 게이트층(46)상에 축적되고, 유전체 개구공간(50)내 임피던스 구성요소(42B)상에 축적하기 위해 게이트 개구부(48)를 통과한다. 게이트층(46)상의 원추형 재료의 축적으로 인해, 원추형 재료가 개구공간(50)으로 통해 들어가는 개구부가 점점 밀폐된다. 상기 개구부가 완전히 밀폐될 때까지 피착이 수행된다. 결과적으로, 원추형 재료는 도 2b에 도시된 바와 같이 대응하는 원추형 전자방출소자(52A)를 형성하기 위해 유전체 개구공간(50)내에 축적된다. 원추형 재료의 연속(블랭킷)층(52B)은 게이트층(46)상에 동시에 형성된다.The electrically non-insulating emitter conical material is deposited by evaporation on top of the structure in a direction substantially perpendicular to the top surface of insulating layer 44 (or gate layer 46). Emitter conical material accumulates on the gate layer 46 and passes through the gate opening 48 to accumulate on the impedance component 42B in the dielectric aperture space 50. Due to the accumulation of conical material on the gate layer 46, the opening through which the conical material enters the opening space 50 is gradually closed. Deposition is performed until the opening is completely closed. As a result, conical material is accumulated in the dielectric aperture 50 to form the corresponding conical electron-emitting device 52A as shown in FIG. 2B. A continuous (blanket) layer 52B of conical material is formed simultaneously on the gate layer 46.

이미터 원추형 재료는 통상적으로 금속이고, 게이트층(46)이 크롬 및/또는 니켈일 경우 바람직하게는 몰리브덴이다. 원추형 재료의 대안적인 후보로는 게이트재료와 다른 원추형 재료를 조건으로 하여 니켈, 크롬, 백금, 니오븀, 탄탈, 티타늄, 텅스텐, 티타늄-텅스텐, 및 탄화 티타늄이 있다.The emitter conical material is typically metal, preferably molybdenum when the gate layer 46 is chromium and / or nickel. Alternative candidates for conical materials include nickel, chromium, platinum, niobium, tantalum, titanium, tungsten, titanium-tungsten, and titanium carbide, subject to gate materials and other conical materials.

적당한 포토레지스트 마스크(도시되지 않음)를 이용하여, 부분적으로 완성된 전계 이미터의 가장자리 둘레를 따른 과잉 이미터-재료층(52B)의 하나 이상의 부분이 제거된다. 따라서, (존재하는 경우) 게이트층(46)과 접촉하는 주제어부의 일부 및/또는 게이트층(46)의 일부는 전계 이미터의 가장자리 둘레를 따라 노출된다. 선택된 게이트층(46)의 내부 및/또는 (존재하는 경우) 주제어부 또한 일반적으로 마스크된 에칭동안 노출된다.Using a suitable photoresist mask (not shown), one or more portions of excess emitter-material layer 52B along the edge of the partially completed field emitter are removed. Thus, a portion of the main control and / or a portion of the gate layer 46 in contact with the gate layer 46 (if present) is exposed along the perimeter of the field emitter. The interior and / or (if present) main portion of the selected gate layer 46 is also generally exposed during the masked etch.

이제 전기화학적 제거 조작은 도 3a에 개략적으로 도시된 타입의 전위전해장치 전기화학 시스템을 이용하여 도 2b와 같이 에칭된 구조체상에 실시된다. 도 3a의 도면부호 52C는 앞 단락에 기재된 마스크된 에칭후 남아있는 과잉 이미터-재료층(52B)의 일부이다. 과잉 이미터-재료층(52C)은 전기화학적 조작동안 제거된다.The electrochemical removal operation is now carried out on the etched structure as in FIG. 2B using a electrolytic device electrochemical system of the type schematically shown in FIG. 3A. Reference numeral 52C in FIG. 3A is a portion of excess emitter-material layer 52B remaining after the masked etching described in the preceding paragraph. Excess emitter-material layer 52C is removed during the electrochemical operation.

원추형 전자방출소자(52A)의 작은 부분은 과잉층(52C)을 전기화학적으로 제거하기에 앞서 게이트층(46)과 전기적으로 단락되고/단락되거나 전기화학적 제거 조작동안 게이트층(46)과 전기적으로 단락된다. 과잉층(52C)이 게이트층(46)과 접촉하기 때문에, 상기 전자방출원추(52A) 모두는 과잉층(52C)과 단락되고, 후술한 바와 같이 제거동안 일반적으로 상당히 침식된다. 잔여 원추(52A), 즉 층(52C)과 단락되지 않은 원추(52A)는 층(52C)이 제거됨에 따라 크게 침식되지 않는다. 유사하게, 전기화학적 제거 조작은 (존재하는 경우) 제어전극의 주제어부 및 패턴된 게이트층(46)을 실질적으로 침식하지 않고 수행된다.A small portion of the conical electron-emitting device 52A is electrically shorted with gate layer 46 and / or electrically with gate layer 46 during the electrochemical removal operation prior to electrochemical removal of excess layer 52C. Short circuit. Since the excess layer 52C contacts the gate layer 46, both of the electron emission cones 52A are shorted to the excess layer 52C and generally eroded significantly during removal as described below. The remaining cone 52A, that is, the cone 52A that is not shorted with the layer 52C, does not erode significantly as the layer 52C is removed. Similarly, the electrochemical removal operation (if present) is performed without substantially eroding the main portion of the control electrode and the patterned gate layer 46.

전기화학 제거 시스템은 전지 조작을 조절하는 전위전해장치(potentiostat)의 형태인 제어 시스템(62) 및 전기화학전지(60)로 형성된다. 전기화학전지(60)는 전해용액(64), 전지벽(65), 카운터전극(70), 및 레퍼런스전극(72)으로 구성된다. 부분적으로 완성된 전계 이미터는 전해용액(64)에 침지된다.The electrochemical removal system is formed of a control system 62 and an electrochemical cell 60 in the form of a potentiostat that controls cell operation. The electrochemical cell 60 is composed of an electrolytic solution 64, a battery wall 65, a counter electrode 70, and a reference electrode 72. The partially completed field emitter is immersed in electrolytic solution 64.

일반적으로 백금도금된 티타늄 또는 백금 카운터전극(70)은 전해용액(64)에 침지되고, 과잉 이미터 재료층(52C)과 수평으로 연장된다. 일반적으로 은/염화은 또는 수은/염화수은(감홍)으로된 레퍼런스전극(72)은 층(52C)에 가깝게 용액(64)내에 위치하고, 바람직하게는 과잉 이미터 재료층(52C)에 근접한다.Generally, the platinum-plated titanium or platinum counter electrode 70 is immersed in the electrolytic solution 64 and extends horizontally with the excess emitter material layer 52C. A reference electrode 72, generally made of silver / silver chloride or mercury / mercury chloride (magenta), is located in solution 64 close to layer 52C, and preferably close to excess emitter material layer 52C.

제어시스템(62)은 동작 전극단자(WE, working electrode terminal), 레퍼런스 전극단자(RE, reference electrode terminal), 및 카운터 전극단자(CE, counter electrode terminal)를 갖는다. 전지(60, cell)는 동작 전극 도전체(73), 전기 절연 레퍼런스 전극 도전체(74), 및 카운터 전극 도전체(76)에 의해 제어시스템(62)과 전기적으로 연결된다. 도전체(73,74,76)는 모두 일반적으로 백금 와이어 또는 전기 절연 구리 와이어로 구성된다.The control system 62 has a working electrode terminal WE, a reference electrode terminal RE, and a counter electrode terminal CE. The cell 60 is electrically connected to the control system 62 by an operating electrode conductor 73, an electrically insulated reference electrode conductor 74, and a counter electrode conductor 76. Conductors 73, 74, and 76 are all generally comprised of platinum wire or electrically insulating copper wire.

동작 전극 도전체(73)는 제어전극과 전기적으로 연결된다. 층(46)이 제어전극으로 패터닝될 때 또는 (존재하는 경우) 제어전극의 주제어부에 의해, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 연결은 게이트층(46)과 직접적으로 연결된다. 게이트층(46)이 과잉 이미터 재료층(52C)과 접촉하기 때문에, 층(46,52C)과 주제어부의 결합은 전지(60)용 동작 애노드전극을 형성한다. 레퍼런스 전극 도전체(74)는 레퍼런스전극(72)과 전기적으로 연결된다. 카운터 전극 도전체(76)는 카운터 전극(70)과 전기적으로 연결된다.The operating electrode conductor 73 is electrically connected to the control electrode. When layer 46 is patterned with a control electrode or (if present) by the main control portion of the control electrode, the connection is directly connected with gate layer 46 as shown in FIG. 3A. Since the gate layer 46 is in contact with the excess emitter material layer 52C, the combination of the layers 46 and 52C with the main control portion forms an operational anode electrode for the battery 60. The reference electrode conductor 74 is electrically connected to the reference electrode 72. The counter electrode conductor 76 is electrically connected to the counter electrode 70.

전기화학전지(60)는 전위전해장치(일정 전위) 모드로 작동된다. 레퍼런스전극(72)은 재생가능한 고정 레퍼런스전위(VR)를 제공한다. 전극(72)이 은/염화은 레퍼런스전극일 경우, 레퍼런스전위(VR)는 실온에서의 표준수소전극에 대하여 약 0.2볼트가 된다.The electrochemical cell 60 is operated in a potential electrolytic device (constant potential) mode. Reference electrode 72 provides a reproducible fixed reference potential V R. When electrode 72 is a silver / silver chloride reference electrode, the reference potential V R is about 0.2 volts relative to the standard hydrogen electrode at room temperature.

제어시스템(62)은 거의 고정된 애노드 전위(VA)에 의해 레퍼런스 전극 도전체(74)상에서 보통 레퍼런스전위(VR)를 초과하는 거의 일정한 동작 전극 구동전위(VWE)로 동작 전극 도전체(73)를 위치시키기 위한 전위전해장치로서 작동한다. 일부 동작 조건하에서, 애노드 전위는 동작 전극 구동전위(VWE)가 VR보다 작도록 하기 위해 음이 될 수 있다. 도 3a에서, 전위(VA)는 정전위 제어시스템(62)내의 전압원(62A)에 의해 제공되는 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 구동전위(VWE)는 표준수소전극을 기준으로 VA+VR과 동일하다. 전기화학적 제거공정동안 과잉 이미터재료를 용해하기 위해 전위(VWE)는 도전체(73) 및 (게이트층(46) 또는 게이트층(46)과 인접한 주제어부와의 결합에 의해 구성된) 제어전극을 통해 과잉층(52C)에 인가된다.The control system 62 operates the operating electrode conductor at a substantially constant operating electrode drive potential V WE that exceeds the normal reference potential V R on the reference electrode conductor 74 by a substantially fixed anode potential V A. It acts as a potential electrolytic device for positioning (73). Under some operating conditions, the anode potential can be negative to allow the working electrode drive potential V WE to be less than V R. In FIG. 3A, the potential V A is schematically shown to be provided by the voltage source 62A in the potential control system 62. The driving potential V WE is equal to V A + V R based on the standard hydrogen electrode. To dissolve excess emitter material during the electrochemical removal process, the potential V WE is controlled by the conductor 73 and the control electrode (composed by the coupling of the gate layer 46 or the main control portion adjacent to the gate layer 46). It is applied to the excess layer 52C through.

제어시스템(62)은 카운터 전극 도전체(76)를 거의 일정한 카운터 전극전위(VCE)로 만든다. 레퍼런스전위(VR)는 거의 고정된 카운터 전위(VC)만큼 카운터 전극 전위(VCE)를 초과한다. 도 3a에서, 카운터 전위(VC)는 제어시스템(62)내의 전압원(62C)에 의해 공급되는 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 카운터 전극 전위(VCE)는 VR-VC와 동일하다.The control system 62 makes the counter electrode conductor 76 nearly constant counter electrode potential V CE . The reference potential V R exceeds the counter electrode potential V CE by a substantially fixed counter potential V C. In FIG. 3A, the counter potential V C is schematically shown to be supplied by the voltage source 62C in the control system 62. The counter electrode potential V CE is equal to V R -V C.

이미터 전극층(42A)상의 전위는 3가지 방법중의 임의의 방법으로 처리될 수 있고, 모든 방법은 그 결과로 (a)과잉 이미터 재료층(52C)이 전기화학적으로 제거되며, (b) 임의의 단락된 원추(52A)는 일반적으로 단락을 복구하기 위해 충분히 침식되지만, 단락되지 않은 원추(52A)는 크게 침식되지는 않는다.The potential on the emitter electrode layer 42A can be treated in any of three ways, all of which result in (a) the excess emitter material layer 52C being electrochemically removed, and (b) Any shorted cone 52A generally erodes sufficiently to recover the short, but unshorted cone 52A does not erode significantly.

첫째, 이미터 전극층(42A)상의 전위는 조절되지 않은 상태로 남겨질 수 있다. 즉, 층(42A)의 전위를 제어하기 위해 어떠한 행위도 취해지지 않는다. 임의의 단락된 원추(54A)를 포함하고, 층(42A)과 전기적으로 연결된 재료에 따라, 층(42A)상의 전위는 게이트층(46), 과잉층(52C), 및 (존재하는 경우) 제어전극의 각각의 주제어부로 형성된 동작전극상의 구동전위(VWE)에 가까운 값에 도달할 수 있다. 과잉층(52C)의 전기화학적 제거동안 단락되지 않은 원추(52A)가 크게 침식되는 것을 방지하기 위해, 층(42A)상의 전위를 조절하는 임피던스 요소(42B)에 의해 제공된 임피던스의 최소값이 3가지 방법에서 발생한 값중의 최고값이 된다.First, the potential on the emitter electrode layer 42A can be left unregulated. That is, no action is taken to control the potential of layer 42A. Depending on the material comprising any shorted cone 54A and electrically connected to layer 42A, the potential on layer 42A is controlled by gate layer 46, excess layer 52C, and (if present). A value close to the driving potential V WE on the working electrode formed by each main control portion of the electrode can be reached. In order to prevent large erosion of the unshorted cone 52A during electrochemical removal of the excess layer 52C, the minimum value of the impedance provided by the impedance element 42B regulating the potential on the layer 42A is three different ways. This is the highest value generated by.

둘째, 이미터 전극층(42A)은 전위(VWE)에 대해 전해적으로 음전위로 자기바이어스될 수 있다. 이미터 전극 자기바이어스 방법은 전자방출원추(52A)와 전기적으로 연결되고 전해용액(64)과 접촉하는 전기 비절연성 재료를 적절하게 선택하므로써 실현된다. 상기 비절연 재료는 임피던스 구성요소(42B), 이미터 전극층(42A), 및 층(42A)과의 외적 전기적 연결을 제공하는 추가 금속영역(도시되지 않음)을 형성하는 재료로 구성된다. 원추(52A)가 임피던스 구성요소(42B)를 통해 이미터 전극층(42A)과 전기적으로 연결되기 때문에, 원추(52A)는 동작전극에 대해 음전위에 있게 된다.Secondly, the emitter electrode layer 42A may be magnetically biased to a negative potential electrolytically with respect to the potential V WE . The emitter electrode magnetic bias method is realized by appropriately selecting an electrically non-insulating material electrically connected with the electron emission cone 52A and in contact with the electrolytic solution 64. The non-insulating material consists of an impedance component 42B, an emitter electrode layer 42A, and a material that forms additional metal regions (not shown) that provide external electrical connection with the layer 42A. Because cone 52A is electrically connected to emitter electrode layer 42A through impedance component 42B, cone 52A is at a negative potential with respect to the working electrode.

셋째, 이미터 전극층(42A)은 동작전극 전위(VWE) 보다 낮은 거의 일정한 이미터 전극 전위(VEE)에서 활성으로 유지될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 거의 고정된 이미터전위(VE)는 이미터 전극층(42A)과 연결된 추가 전기 도전체(79)와 동작 전극 도전체(73) 사이에 연결된 전압원(77)에 의해 제공된다. 전압원(77) 및 추가 도전체(79)가 선택적이기 때문에, 이들은 도 3a에서 점선으로 표시된다. 이미터 전극 전위(VEE)는 VWE-VE와 동일하다. 동작전극 전위(VWE)가 VA+VR과 동일하기 때문에, 전위(VEE) 또한 VA+VR-VE와 동일하다.Third, the emitter electrode layer 42A can be kept active at a substantially constant emitter electrode potential V EE that is lower than the working electrode potential V WE . For this purpose, the nearly fixed emitter potential V E is provided by a voltage source 77 connected between the additional electrical conductor 79 and the working electrode conductor 73 connected to the emitter electrode layer 42A. . Since the voltage source 77 and the additional conductor 79 are optional, they are indicated by dashed lines in FIG. 3A. The emitter electrode potential V EE is equal to V WE -V E. Since the working electrode potential V WE is equal to V A + V R , the potential V EE is also equal to V A + V R -V E.

상기 제3의 방법에서 이미터 전극층(42A)을 통하는 큰 전류 흐름이 없는 경우, 원추(52A)는 통상 이미터 전극 전위(VEE)에 가깝고, 따라서 VWE 보다 낮은 거의 VE가 된다. 이미터 전위(VE)의 크기는 과잉층(52C)의 전기화학적 제거동안 과잉층(52C)의 이미터 재료가 원추(52A)상을 덮게 될 정도로 커서는 안된다.In the third method, when there is no large current flow through the emitter electrode layer 42A, the cone 52A is usually close to the emitter electrode potential V EE , thus becoming almost V E which is lower than V WE . The magnitude of the emitter potential V E should not be so large that the emitter material of the excess layer 52C will cover the cone 52A during the electrochemical removal of the excess layer 52C.

레퍼런스 전압(VR)에 대해, 전기화학전지(60)에 전위(VWE) 및 전위(VCE), 이용되는 경우 전위(VEE)를 공급하는 전압원의 배치는 소망 값의 전위(VWE,VCE,VEE)가 얻어질 수 있는 한 가변될 수 있다. 도 3b는 도 3a의 전기화학적 제거 시스템을 설정하는 대안적인 방법을 설명하고 있다. 도 3b의 전기화학전지(60)는 전지 벽(65) 대신 가장자리벽(66) 및 O-링(68)을 갖는다. 전해용액(64)은 도 3b의 전계 이미터의 상부에만 접촉한다. O-링(68)은 벽(66)의 바닥에서 용액(64)이 전지(60)로부터 누출되는 것을 방지한다.With respect to the reference voltage V R , the arrangement of the voltage source supplying the potential V WE and the potential V CE to the electrochemical cell 60, if used, the potential V EE is a desired value of the potential V WE. , V CE , V EE ) can be varied as long as it can be obtained. FIG. 3B illustrates an alternative method of setting up the electrochemical removal system of FIG. 3A. The electrochemical cell 60 of FIG. 3B has an edge wall 66 and an O-ring 68 instead of the cell wall 65. The electrolytic solution 64 contacts only the top of the field emitter of FIG. 3B. O-ring 68 prevents solution 64 from leaking out of cell 60 at the bottom of wall 66.

도 3b의 대안적인 전기화학시스템에서, 동작전극 도전체(73) 및 (사용되는 경우) 추가 도전체(79)는 전지(60) 외부와의 전기적 연결을 한다. 선택적 전압원(77)은 동작전극 도전체(73) 대신 카운터 전극 도전체(76)와 전기적으로 연결된다. 양쪽 전기화학적 제거시스템에서 실질적으로 동일한 값에서 이미터 전극 전위(VEE)가 이미터 전극층(42A)으로 제공되도록 하기 위해, 도 3a의 전위(VE)는 도 3b의 전위(VE)와 값이 다르다.In the alternative electrochemical system of FIG. 3B, the working electrode conductor 73 and the additional conductor 79 (if used) make an electrical connection to the exterior of the cell 60. The optional voltage source 77 is electrically connected to the counter electrode conductor 76 instead of the working electrode conductor 73. To at substantially the same value in both the electrochemical removal system the emitter electrode potential (V EE) so that already provided by emitter electrode layer (42A), the potential (V E) of Figure 3a is the potential (V E) of Figure 3b The value is different.

과잉층(52C) 및 원추(52A)의 이미터재료가 몰리브덴과 같이 그 이온이 높은 반경대전하비값(즉, 평균에 가까운 반경의 금속 이온에 대해 본질적으로 높은 원자가)을 갖는 내화성 금속으로 거의 구성되는 경우, 전해용액(64)은 유기용매 및 산 전해질(acid electrolyte)으로 형성된다. 전해용액(64)내의 유기용매는 실온의 극성 유기용액으로 구성된다. 몰리브덴의 경우, 용액(64)용으로 적당한 유기용매의 예로는 디메틸술폭사이드("DMSO"), 에탄올, 및 메탄올이다. 용액(64)내에서 전기분해에 의해 생산된 높게 하전된 몰리브덴 이온(Mo6+)은 이러한 용매 각각에 매우 잘 용해된다.The emitter materials of the excess layer 52C and cone 52A consist almost of refractory metals, such as molybdenum, whose ions have high radial charge ratios (i.e., essentially high valences for metal ions of near-average radius). In this case, the electrolyte solution 64 is formed of an organic solvent and an acid electrolyte. The organic solvent in the electrolytic solution 64 is composed of a polar organic solution at room temperature. In the case of molybdenum, examples of suitable organic solvents for the solution 64 are dimethyl sulfoxide ("DMSO"), ethanol, and methanol. The highly charged molybdenum ions (Mo 6+ ) produced by electrolysis in solution 64 dissolve very well in each of these solvents.

용액(64)내의 산 전해질은 무기 또는 유기산이 될 수 있다. 황-함유 산이 높은 반응속도를 내도록 높은 해리상수(disassociation constant)를 갖기 때문에, 일반적으로 산은 황-함유 산이 된다. 적당한 황-함유 무기산의 예로는 황산, 유황산(sulfurus acid), 및 술팜산이다. 유기산의 경우, 황-함유 산은 통상 술폰산이고, 일반적으로 방향성 술폰산, 특히 벤젠고리를 갖는 방향성 술폰산이다. 벤젠고리를 갖는 적당한 방향성 술폰산의 예로는 파라톨루엔술폰산("p-TSA")이 있다.The acid electrolyte in solution 64 may be an inorganic or organic acid. In general, acids become sulfur-containing acids because sulfur-containing acids have high disassociation constants for high reaction rates. Examples of suitable sulfur-containing inorganic acids are sulfuric acid, sulfuric acid, and sulfamic acid. In the case of organic acids, sulfur-containing acids are usually sulfonic acids and are generally aromatic sulfonic acids, in particular aromatic sulfonic acids with benzene rings. An example of a suitable aromatic sulfonic acid having a benzene ring is paratoluenesulfonic acid ("p-TSA").

전해용액(64)은 또한 유기 또는 무기성 전해질염(salt electrolyte)을 함유할 수 있다. 유기염이 일반적으로 유기용매에서 보다 잘 용해되기 때문에, 전해질염은 통상 유기염이 된다. 특히, 유기염은 일반적으로 방향성 술폰산염이 되고 특히 벤젠 고리를 가지는 것이 된다. 벤젠고리를 갖는 적당한 술폰산염의 예로는 테트라에틸암모늄 파라톨루엔술폰산염("TEAp-TS"), 테트라메틸암모늄 파라톨루엔술폰산염, 및 테트라부틸암모늄 파라톨루엔술폰산염이다.The electrolyte solution 64 may also contain an organic or inorganic salt electrolyte. Since organic salts generally dissolve better in organic solvents, electrolyte salts usually become organic salts. In particular, organic salts generally become aromatic sulfonates and especially those having benzene rings. Examples of suitable sulfonates having a benzene ring are tetraethylammonium paratoluenesulfonate ("TEAp-TS"), tetramethylammonium paratoluenesulfonate, and tetrabutylammonium paratoluenesulfonate.

(존재하는 경우) 제어전극의 주제어부 및 패턴된 게이트층(46)의 재료가 기본적으로 크롬 및/또는 니켈로 구성되는 반면, 과잉층(52C) 및 원추(52A)의 이미터재료가 기본적으로 몰리브덴으로 구성되는 경우 전해용액(64)의 바람직한 예로는:Where present, the main control portion of the control electrode and the material of the patterned gate layer 46 consist essentially of chromium and / or nickel, while the emitter material of the excess layer 52C and cone 52A is basically Preferred examples of the electrolytic solution 64 when composed of molybdenum are:

a. 유기용매로서 DMSO ((CH3)2SO),a. DMSO ((CH 3 ) 2 SO) as an organic solvent,

b. 0.1-1.5, 바람직하게는 0.5의 몰농도(몰/리터)에서의 p-TSA, 및b. P-TSA at a molar concentration (moles / liter) of 0.1-1.5, preferably 0.5, and

c. 0.05-0.75, 바람직하게는 0.1의 몰농도에서의 TEAp-TS (N(CH2CH3)4CH3C4H4SO3).c. TEAp-TS (N (CH 2 CH 3 ) 4 CH 3 C 4 H 4 SO 3 ) at a molar concentration of 0.05-0.75, preferably 0.1.

적절한 0.5-몰 p-TSA 및 0.1-몰 TEAp-TS 값에서, 제어시스템(60)내의 전압원(62A)은 표준수소전극에 대해, 0.2-0.9볼트의 범위, 일반적으로 0.6볼트 값에서 전지구동전위(VWE)를 고정하기 위해 적당한 값으로 애노드 전위(VA)를 설정한다. 전압원(77)이 일반적인 0.6 볼트값에서 전위(VWE)를 갖는 도 3a의 전기화학시스템에서 사용될 경우, 이미터 전위(VE)는 동작 전극 전위(VE) 보다 낮은 이 VE 값에서 이미터 전극 전위(VEE)를 설정하기 위해 0.4-2.4볼트, 일반적으로 0.5볼트가 된다.At the appropriate 0.5-mole p-TSA and 0.1-mole TEAp-TS values, the voltage source 62A in the control system 60 is the global drive potential in the range of 0.2-0.9 volts, typically 0.6 volts, for a standard hydrogen electrode. Set the anode potential (V A ) to an appropriate value to fix (V WE ). When voltage source 77 is used in the electrochemical system of FIG. 3A with a potential V WE at a typical 0.6 volt value, emitter potential V E is already at this V E value lower than the operating electrode potential V E. To set the emitter electrode potential (V EE ), 0.4–2.4 volts, typically 0.5 volts.

DMSO는 거의 190℃의 비등점을 갖는다. 따라서, 상기예의 용액(64)을 사용하는 전기분해는 물의 비등점 100℃를 초과하는 온도에서 실시될 수 있다. 과잉 이미터 재료층(52C)의 제거속도는 매우 높다. DMSO가 가연성이기 때문에, DMSO 비등점 미만의 안전온도에서 전기분해가 수행된다. 용매로서 DMSO를 이용하여, 대개 20-120℃, 일반적으로 40-60℃에서 전기화학적 제거가 수행된다.DMSO has a boiling point of nearly 190 ° C. Thus, electrolysis using the solution 64 of the above example can be carried out at a temperature above the boiling point of 100 ° C. of water. The removal rate of the excess emitter material layer 52C is very high. Since DMSO is flammable, electrolysis is carried out at a safe temperature below the DMSO boiling point. Using DMSO as the solvent, electrochemical removal is usually carried out at 20-120 ° C., generally 40-60 ° C.

상기 조건에서 전기화학전지(60)를 작동하므로써, 애노드 구동전위(VWE)에 의해 제공된 구동력은 과잉 이미터-재료층(52C)내의 몰리브덴이 양극으로 산화되도록 하여, 전해용액(64)내에서, 일반적으로 Mo6+ 이온으로 용해되도록 한다. 따라서, 과잉층(52C)은 구조체의 상부로부터 전기화학적으로 제거된다. p-TSA는 과잉층(52C)내의 몰리브덴이 산화되어 전계 방출 구조체로부터 제거되는 속도를 조정하기 위해 이용된다. p-TSA 농도를 증가시키는 것은 층(52C)내의 몰리브덴이 주어진 값의 전위(VWE)에서 산화되는 속도를 증가시키고, 그 반대도 성립된다. 수소이온(H+)은 수소가스를 생산하기 위해 카운터전극(70)에서 환원된다.By operating the electrochemical cell 60 under the above conditions, the driving force provided by the anode drive potential V WE causes the molybdenum in the excess emitter-material layer 52C to oxidize to the anode, thereby allowing the electrolyte to oxidize in the electrolyte solution 64. In general, to dissolve in Mo 6+ ions. Thus, excess layer 52C is electrochemically removed from the top of the structure. The p-TSA is used to adjust the rate at which molybdenum in excess layer 52C is oxidized and removed from the field emission structure. Increasing the p-TSA concentration increases the rate at which molybdenum in layer 52C is oxidized at a given value of potential V WE , and vice versa. Hydrogen ions (H + ) are reduced at the counter electrode 70 to produce hydrogen gas.

상기한 바와 같이, 전자방출원추(52A)의 작은 부분은 직접적으로 또는 게이트층(46)을 통해 과잉 이미터-재료층(52C)과 전기적으로 단락된다. 이러한 전기적 단락은 일반적으로 원추(52A)가 강제로 게이트층(46)과 접촉하게 되는 결과로, 또는 원추(52A)와 층(46 또는 52C) 사이에서 하나 이상의 전기적 도전 미립자가 존재하는 결과로 발생된다. 도전 미립자는 일반적으로 과잉층(52C)에서 분리된 이미터 원추형 재료로 구성된다.As noted above, a small portion of the electron emission cone 52A is electrically shorted with the excess emitter-material layer 52C either directly or through the gate layer 46. Such electrical shorts generally occur as a result of the cone 52A being forced to contact the gate layer 46, or as a result of the presence of one or more electrically conductive particles between the cone 52A and the layer 46 or 52C. do. The conductive fine particles are generally composed of emitter conical material separated from the excess layer 52C.

과잉층(52C)과 단락된 각각의 원추(52A)는 작동-전극 전위(VWE)를 수용한다. 이미터 전극층(42A)이 VWE 보다 낮은 전위로 자기 바이어스되거나 또는 VWE 보다 낮은 전위(VEE)에서 선택적 전압원(77)에 의해 활성으로 유지되는 경우, 전기화학적 제거 조작동안 이미터 전극 전위와 전위(VWE) 사이의 차이는 단락된 원추(52A) 밑에 존재하는 임피던스 구성요소(42B)의 일부에 걸쳐서 크게 강하한다. 따라서, 각각의 단락된 원추(52A)는 충분한 양의 이미터 재료가 과잉층(52C) 및 상기 원추(52A)로부터 제거될 때까지 그리고 그때 존재하는 과잉층(52C)의 잔여부와 상기 원추(52A)의 임의의 잔여부 사이의 적당히 넓은 폭의 갭을 형성할 때까지 전기화학적으로 침식된다. 갭이 원래부터 단락된 원추(52A)상의 전위가 전기화학적으로 재료를 제거하는데 필요한 값 미만으로 떨어지는 폭에 도달하는 경우, 상기 원추(52A)상의 침식은 종료된다.Each cone 52A shorted to excess layer 52C receives a working-electrode potential V WE . When the two meters electrode layer (42A) is maintained in activity by selective voltage source 77 is at a low potential (V EE) than the self-bias or V WE at a potential lower than V WE, and the emitter electrode potential for electrochemical removal operation The difference between the potentials V WE drops greatly across the portion of the impedance component 42B that is under the shorted cone 52A. Thus, each shorted cone 52A is contaminated with the remainder of the excess layer 52C and at the time until a sufficient amount of emitter material is removed from the excess layer 52C and the cone 52A. It is electrochemically eroded until a moderately wide gap is formed between any remaining portions of 52A). If the gap reaches the width where the potential on cone 52A originally shorted falls below the value required to electrochemically remove material, the erosion on cone 52A is terminated.

상기 원추(52A)의 비교적 작은 부분만이 제거된 경우, 단락된 원추(52A)상의 전기화학적 침식은 때때로 종료된다. 미리 단락된 원추(52A)가 얼마나 많이 잔류하는가 및 그 잔여부가 어떤 모양을 하는가에 따라서, 상기 원추(52A)의 잔여부분은 전자방출소자로서 적절하게 기능할 수 있다. 어떠한 경우이든, 원추(52A)와 과잉층(52C) 사이의 단락은 층(52C)을 제거하기 위한 본 전기화학 공정을 이용하므로써 제거(복구)된다.When only a relatively small portion of the cone 52A is removed, the electrochemical erosion on the shorted cone 52A sometimes ends. Depending on how much of the pre-shorted cone 52A remains and what the remaining portion looks like, the remaining portion of the cone 52A can function properly as an electron-emitting device. In any case, the short circuit between cone 52A and excess layer 52C is removed (recovered) by using the present electrochemical process to remove layer 52C.

과잉 이미터 재료층(52C)의 전기화학적 제거동안 존재하는 전류와 전위에서, 임피던스 구성요소(42B)의 임피던스는 충분히 높아서 과잉 이미터-재료층(52C)과 단락되지 않은 원추(52A) 모두가 효과적으로 서로 전기적으로 절연되고, 특히 과잉층(52C)과 단락된 임의의 원추(52A)와 전기적으로 절연된다. 특히, 단락되지 않은 원추(52A)는 상기 원추 재료의 산화동안 생성된 전자가 전류 경로에 의해 게이트층(46), 과잉층(52C), 주제어부(존재하는 경우), 및 임의의 단락된 원추(52A)로 형성된 확장된 동작전극의 일부분에 도달할 수 있는 전류 경로가 있는 경우에만 전기화학적으로 침식될 수 있다. 전기화학적 제거 조작동안 높은 구성요소(42B)의 임피던스는 단락되지 않은 원추(52A)로부터 이미터 전극층(42A)을 통해 단락된 원추(52A)로의 임의의 전류경로를 사실상 폐쇄시킨다.At the current and potential present during electrochemical removal of the excess emitter material layer 52C, the impedance of the impedance component 42B is sufficiently high that both the excess emitter-material layer 52C and the unshorted cone 52A It is effectively electrically insulated from each other, in particular from any cone 52A shorted to the excess layer 52C. In particular, the unshorted cone 52A allows the electrons generated during the oxidation of the cone material to pass through the gate layer 46, excess layer 52C, main portion (if present), and any shorted cone by the current path. Electrochemical erosion can only occur if there is a current path that can reach a portion of the extended working electrode formed by 52A. The impedance of the high component 42B during the electrochemical removal operation virtually closes any current path from the unshorted cone 52A to the shorted cone 52A through the emitter electrode layer 42A.

이미터 전극층(42A)상의 전위가 구동전위(VE)에 얼마나 근접할 수 있느냐에 따라, 다수의 단락된 원추(52A), 예를 들어 전체 원추(52A)의 1-2%의 누적 단락회로 전류가 단락되지 않은 원추(52A)의 상당한 양의 재료를 제거하기에 불충분하도록 구성요소(42B)의 임피던스가 제어된다. 통상, 단락되지 않은 원추(52A)를 전기화학으로 침식시키는데 필요한 전류를 전달하기 위한 각각의 단락된 원추(52A)의 외부에는 중요한 전류 경로가 없다. 따라서, 단락되지 않은 원추(52A)의 표면에서는 실질적으로 화학적 활동이 발생하지 않는다.Depending on how close the potential on the emitter electrode layer 42A can be to the driving potential V E , a cumulative short circuit of 1-2% of the shorted cone 52A, for example 1-2% of the total cone 52A Impedance of component 42B is controlled such that the current is insufficient to remove a substantial amount of material from cone 52A that is not shorted. Typically, there is no significant current path outside of each shorted cone 52A for carrying the current required to electrochemically erode the unshorted cone 52A. Thus, substantially no chemical activity occurs on the surface of the unshorted cone 52A.

이미터 전극층(42A)상의 전위가 조절되지 않고 잠재적으로 VWE에 가까워질 수 있을 경우, 전기화학적 제거 조작하는 동안 구성요소(42B)에 의해 제공된 높은 임피던스는 단락되지 않은 원추(52A)의 전기화학적 제거를 방지하기 위해 주로 작용한다. 적당한 전위, 일반적으로 VWE 보다 낮은 0.5볼트 정도에서 층(42A)을 자기 바이어스하거나 또는 활성으로 유지하는 것은 단락되지 않은 원추(52A)를 보호할 때 전해적 지원을 임피던스 구성요소(42B)에 제공한다. 요약하면, 자기 바이어스 또는 활성-전위-유지 방법의 사용은 단락되지 않은 원추(52A)가 전기화학적으로 제거될 수 있는 전위에 도달하기 어렵게 만들어, 구성요소(42B)에 대한 요구조건을 완화시킨다. 다시 말해서, 전기화학적 제거 조작 동안 구성요소(42B)의 임피던스는 조절되지 않은 방법에서보다 약간 작을 수 있다.If the potential on the emitter electrode layer 42A is unregulated and potentially close to V WE , the high impedance provided by the component 42B during the electrochemical removal operation may cause the electrochemical of the unshorted cone 52A to be shorted. It works primarily to prevent removal. Self-biasing or keeping layer 42A active at a moderate potential, typically about 0.5 volts below V WE , provides electrolytic support to impedance component 42B when protecting the unshorted cone 52A. do. In summary, the use of a self-biased or active-potential-maintaining method makes it difficult for non-shorted cones 52A to reach potentials that can be electrochemically removed, easing the requirements for component 42B. In other words, the impedance of component 42B during the electrochemical removal operation may be slightly smaller than in the unregulated method.

실시예가 본 발명을 이해하는 데 있어 유용할 수 있다. 임피던스 구성요소(42B)가 전기 저항성 재료로 구성되는 경우, 구성요소(42B)는 통상적인 디스플레이 조작동안 이미터 전극층(42A)과 각각의 원추(52A) 사이에 적어도 106-1011Ω, 일반적으로 109Ω의 임피던스(ZB)를 제공한다. 구성요소(42B)는 층(52C)의 전기화학적 제거동안 상당히 높은 값으로 임피던스(ZB)를 제공하도록 형성된다. 특히, 구성요소(42B)는 단락되지 않은 원추(52A)로의 (양의) 전류 흐름에 높은 임피던스를 제공한다. 조절되지 않은 방법에서, 임피던스(ZB)는 일반적으로 과잉층(52C)의 제거동안 1011Ω 이상이다. VWE 보다 낮은 전위에서 층(42A)을 유지시키기 위해 자기 바이어스 또는 활성-전위-유지 방법이 사용되는 경우, 전기화학적 제거동안 임피던스(ZB)의 최소값은 단락된 원추(52A)의 수 및 전기화학의 특성에 의존한다.Examples may be useful in understanding the present invention. When the impedance component 42B is made of an electrically resistive material, the component 42B is at least 10 6 -10 11 Ω, typically between the emitter electrode layer 42A and each cone 52A during normal display operation. Provides an impedance of 10 9 Ω (Z B ). Component 42B is formed to provide an impedance Z B with a significantly higher value during electrochemical removal of layer 52C. In particular, component 42B provides a high impedance to the (positive) current flow to the unshorted cone 52A. In an unregulated method, impedance Z B is generally at least 10 11 Hz during removal of excess layer 52C. When a self bias or active-potential-maintaining method is used to maintain layer 42A at a potential lower than V WE , the minimum value of impedance Z B during electrochemical removal is determined by the number of shorted cones 52A and the electrical It depends on the nature of the chemistry.

전기화학적 제거 전지내에서, 동작전극을 통해 흐르는 (양의) 애노드 전류(IWE)는 재료가 전해용액에 침지된 구조체 및 구동전위에서 전기화학적으로 제거되는 속도를 나타낸다. 제거 속도는 통상 애노드 전류(IWE)의 증가에 따라 증가한다.In an electrochemical removal cell, the (positive) anode current (I WE ) flowing through the working electrode represents the rate at which the material is electrochemically removed from the structure and drive potential immersed in the electrolytic solution. The removal rate typically increases with increasing anode current I WE .

바람직한 0.5-몰 p-TSA 및 0.1-몰 TEAp-TS에서 상기한 바람직한 VWE 전위 범위는 몰리브덴, 크롬, 및 니켈의 견본을 제거하도록 각각 형성된 전기화학전지에 있어서 애노드 분극곡선(인가된 구동전위(VWE)의 함수로서의 전류(IWE))을 실험적으로 모니터함으로써 결정되었다. 도 4a는 구동전위(VWE)가 표준수소전극에 대해 0.2-0.9볼트 범위에 있는 경우 크롬 및 니켈에서의 제거속도가 몰리브덴의 제거 속도와 비교하여 매우 작은 것을 나타낸다.In the preferred 0.5-mol p-TSA and 0.1-mol TEAp-TS, the preferred V WE potential ranges described above are the anode polarization curve (applied driving potential) for electrochemical cells formed to remove samples of molybdenum, chromium, and nickel, respectively. It was determined by experimentally monitoring the current (I WE ) as a function of V WE ). 4A shows that the removal rate in chromium and nickel is very small compared to the removal rate of molybdenum when the driving potential V WE is in the range of 0.2-0.9 volts for the standard hydrogen electrode.

게이트층(46) 및 (존재하는 경우) 인접하는 주제어부가 크롬 및/또는 니켈로 구성되는 반면, 원추(52A) 및 과잉층(52C)이 몰리브덴으로 형성될 경우 유기용매를 이용하는 전해용액(64)의 또 다른 실시예는:Electrolyte solution 64 using organic solvent when gate layer 46 and adjacent main control portion (if present) are made of chromium and / or nickel, while cone 52A and excess layer 52C are formed of molybdenum Another embodiment of:

a. 용매로서의 에탄올(CH3CH2OH), 및a. Ethanol (CH 3 CH 2 OH) as a solvent, and

b, 황산(H2SO4)이다.b, sulfuric acid (H 2 SO 4 ).

적당한 몰농도의 황산을 선택 및 이용하여, 과잉층(52C)은 일반적으로 상기한 방법으로 전기화학적으로 제거된다.By selecting and using an appropriate molar concentration of sulfuric acid, excess layer 52C is generally electrochemically removed in the manner described above.

패턴된 게이트층(46) 및 (존재하는 경우) 인접하는 주제어부가 크롬 또는/및 니켈로 형성된 반면, 원추(52A) 및 과잉층(52C)이 몰리브덴으로 구성된 경우, 전해용액(64)은:If the patterned gate layer 46 and (if present) the adjacent main control portion are formed of chromium or / and nickel, while the cone 52A and excess layer 52C are composed of molybdenum, the electrolytic solution 64 is:

a. 0.005-0.05, 일반적으로 0.01의 몰농도에서의 수산화나트륨(NaOH), 및a. Sodium hydroxide (NaOH) at a molar concentration of 0.005-0.05, generally 0.01, and

b. 0.005-3.0, 일반적으로 2.0의 몰농도에서의 질산나트륨(NaNO3)을 함유하는 수용액이 또한 될 수 있다.b. It may also be an aqueous solution containing sodium nitrate (NaNO 3 ) at a molar concentration of 0.005-3.0, generally 2.0.

일반적인 0.01-몰 NaOH 및 2.0-몰 NaNO3 값에서, 애노드 전위(VA)는 표준수소전극에 대해 0.6-1.0 볼트, 일반적으로 0.8볼트의 범위내의 값에서 전지구동전위(VWE)를 고정시키기 위해 제어시스템(62)에 의해 적당한 값으로 설정된다. 이러한 범위는 상술한 방법에 의해 실험적으로 결정되었다. 실험 결과가 도 4b에 나타나있다. 크롬 및 니켈에서의 제거속도는 도 4b에 도시된 바와 같이 구동전위(VWE)가 0.6-1.0 볼트 범위에 있는 경우 몰리브덴에서의 속도와 비교하여 매우 작다.At typical 0.01-mol NaOH and 2.0-mol NaNO 3 values, the anode potential (V A ) is fixed at the cell drive potential (V WE ) at values in the range of 0.6-1.0 volts, typically 0.8 volts, for a standard hydrogen electrode. Is set to an appropriate value by the control system 62. This range was determined experimentally by the method described above. The experimental results are shown in Figure 4b. The removal rates in chromium and nickel are very small compared to those in molybdenum when the drive potential V WE is in the range of 0.6-1.0 volts, as shown in FIG. 4B.

상기 단락에서 주어진 주건에서 작동되는 전기화학전지(60)를 이용하여, 과잉층(52C)은 구조체로부터 전기화학적으로 제거된다. 애노드 전위(VWE)에 의해 제공된 구동력은 층(52C)내의 몰리브덴을 산화시키고 전해용액(64)내에서 일반적으로 Mo(Ⅵ) 이온으로서 용해시킨다. 몰리브덴 산화를 조정하기 위해 질산나트륨이 이용된다. NaNO3의 해리에 의해 생산된 NO3 이온은 산화제(oxidizing agent)로서 작용한다. NaNO3 농도의 증가는 층(52C)내의 몰리브덴이 산화되는 속도를 증가시키고, 그 반대도 성립된다. 또한, 수소이온이 환원되어 카운트-전극(70)에서 수소기체가 생성된다.Using electrochemical cell 60 operated in the main gun given in the paragraph above, excess layer 52C is electrochemically removed from the structure. The driving force provided by the anode potential V WE oxidizes the molybdenum in the layer 52C and dissolves generally as Mo (VI) ions in the electrolyte solution 64. Sodium nitrate is used to coordinate molybdenum oxidation. NO 3 ions produced by dissociation of NaNO 3 act as oxidizing agents. Increasing the NaNO 3 concentration increases the rate at which molybdenum in the layer 52C is oxidized, and vice versa. In addition, hydrogen ions are reduced to generate hydrogen gas at the count-electrode 70.

도 5a-5d(집합적으로 "도 5")는 전계 이미터가 패턴된 게이트층(46)과 접하는 각각의 전기적 도전 주제어부를 구비하는 경우에 있어서 도 2의 공정 시퀀스의 실시예를 나타내고 있다. 도 5a는 상기 도면의 평면에 수직으로 연장되는 하나의 그러한 주제어부(80)를 설명하고 있다. 주제어부(80)와 이 주제어부(80)와 접하는 게이트층(46)의 일부(들)와의 결합은 복합 제어전극(46/80)을 형성한다. 그중의 하나가 도 5a에 도시된 일군의 큰 제어 애퍼처(82)는 각각의 주제어부(80)를 통해 연장된다. 각각의 큰 제어 애퍼처(82)는 다수의 복합 개구부(48/50)를 노출시킨다. 도 5a의 비절연영역(42A)의 이미터전극은 상기 도면의 평면에 수평으로 연장된다.5A-5D (collectively "FIG. 5") show an embodiment of the process sequence of FIG. 2 in the case where the field emitters have respective electrically conductive main controllers in contact with the patterned gate layer 46. FIG. 5A illustrates one such main controller 80 extending perpendicular to the plane of the figure. The combination of the main control part 80 and a portion (s) of the gate layer 46 in contact with the main control part 80 forms the composite control electrode 46/80. One of the group of large control apertures 82 shown in FIG. 5A extends through each main controller 80. Each large control aperture 82 exposes a number of compound openings 48/50. The emitter electrode of the non-insulated region 42A of FIG. 5A extends horizontally in the plane of the figure.

블랭킷 과잉 이미터 재료층(52B) 및 원추(52A)의 피착후 부분적으로 완성된 전계 방출 구조체의 외관이 도 5b에 도시되어 있다. 큰 제어 애퍼처(82)를 통해 미리 노출된 게이트층(46)의 일부에 접할 뿐만 아니라, 과잉층(52B)은 주제어부(80) 및 절연층(44)의 일부 위에 위치된다.The appearance of the partially completed field emission structure after deposition of blanket excess emitter material layer 52B and cone 52A is shown in FIG. 5B. In addition to contacting a portion of the gate layer 46 previously exposed through a large control aperture 82, the excess layer 52B is located above the main control portion 80 and a portion of the insulating layer 44.

도 5c는 구조체의 측부 가장자리를 따라 위치된 과잉 이미터재료를 포함하여, 과잉 이미터 재료층(52B)의 일부를 제거하기 위해 마스크 에칭을 수행한 후 구조체의 외관을 도시하고 있다. 과잉층(52B)의 잔여부는 게이트층(46)의 대응 부분위에 위치하는 일군의 직사각형 섬(52C, rectangular island)으로 구성된다. 도 5c의 평면도가 도 6a에 도시되어 있다. 패턴된 게이트층(46)을 형성하기 위해 게이트 재료를 패턴할 때 사용된 바와 같이 과잉 이미터 재료섬(52C)을 형성하기 위해 사용된 포토레지스트 마스크를 생성하는 동일한 레티클을 사용하므로써, 각각의 섬(52C)의 외부 경계가 일반적으로 게이트층(46)의 아래에 놓여있는 부분의 외부 경계와 수직으로 배열된다.5C shows the appearance of the structure after performing a mask etch to remove a portion of the excess emitter material layer 52B, including excess emitter material located along the side edges of the structure. The remainder of the excess layer 52B consists of a group of rectangular islands 52C located on the corresponding portion of the gate layer 46. The top view of FIG. 5C is shown in FIG. 6A. Each island is formed by using the same reticle to create a photoresist mask used to form excess emitter material island 52C as used when patterning the gate material to form patterned gate layer 46. The outer boundary of 52C is generally arranged perpendicular to the outer boundary of the portion underlying the gate layer 46.

도 5d는 본 발명의 임피던스 지원(이용) 방법을 이용하여 각각의 섬(52C)을 전기화학적으로 제거한 후의 구조체의 외관을 나타내고 있다. 도 5d에 나타낸 바와 같이, 게이트층(46) 또는 주제어부(80)는 실질적으로 층(52C)의 제거동안 전기화학적으로 침식되지 않는다. 유사하게, 단락되지 않은 원추(52A)는 제거 조작동안 전기화학적으로 크게 침식되지 않고, (만일 있다면) 단락되지 않은 원추(52A)상의 침식은 제어부(46,80)상의 (매우 작은) 침식보다 훨씬 작다. 도 5d의 구조체에 대응하는 평면도가 도 6b에 도시되어 있다.5D shows the appearance of the structure after each island 52C has been electrochemically removed using the impedance support method of the present invention. As shown in FIG. 5D, gate layer 46 or main portion 80 is substantially not electrochemically eroded during removal of layer 52C. Similarly, the unshorted cone 52A does not erode significantly electrochemically during the removal operation, and the erosion on the unshorted cone 52A (if any) is much more than the (very small) erosion on the controller 46,80. small. A plan view corresponding to the structure of FIG. 5D is shown in FIG. 6B.

도 5의 공정 시퀀스에서, 주제어부(80)는 패턴된 게이트층(46)의 일부상에 위치된다. 또한, 게이트층(46)은 주제어부의 일부상에 위치할 수 있다. 도 7은 게이트층(46)이 상기 도면의 평면에 수직으로 연장되는 일군의 전기적 도전 주제어부(84)위에서 부분적으로 연장되는 경우를 설명하고 있다. 도 7의 점선으로 표시된 도면부호 52D는 마스크된 패턴 에칭후 과잉 이미터 재료층(52B)의 잔여부를 나타낸다. 과잉층(52D)의 형상은 도 5c의 공정시퀀스에서의 과잉층(52C)의 형상과 거의 동일하다.In the process sequence of FIG. 5, the main controller 80 is located on a portion of the patterned gate layer 46. In addition, the gate layer 46 may be located on a portion of the main control part. 7 illustrates a case in which the gate layer 46 partially extends over a group of electrically conductive main controllers 84 extending perpendicular to the plane of the figure. Reference numeral 52D indicated by the dotted line in FIG. 7 indicates the remainder of the excess emitter material layer 52B after the masked pattern etching. The shape of the excess layer 52D is almost the same as the shape of the excess layer 52C in the process sequence of FIG. 5C.

임피던스 구성요소(42B)의 임피던스 특성은 표시장치에 단락회로에 대한 보호를 제공하는 것을 포함하여, 본 발명의 전계 이미터의 통상적 동작 동안 평판 패널 표시장치 성능을 향상시키기 위한 방법, 및 단락되지 않은 상당한 양의 원추(52A) 재료를 제거하지 않고서 과잉 이미터 재료층(52C)을 제거할 수 있는 능력을 향상시키기 위한 방법으로 선택된다. 통상적인 표시 동작 동안, 구성요소(42B)는 과잉 전력소모를 피하고, 단락된 원추(52A)와 동일한 크기의 제어 애퍼처(82)에서 다른 원추(52A)를 이용하여 달성되는 휘도 레벨에 큰 영향을 미치는 것을 피하기에 충분히 낮은 값으로 단락회로 전류를 제한함으로써 전기적으로 단락된 원추(52A)에 대한 보호를 표시장치에 제공한다.Impedance characteristics of the impedance component 42B include providing protection against short circuits to the display device, and methods for improving flat panel display performance during normal operation of the field emitters of the present invention, and unshorted. It is selected as a way to improve the ability to remove excess emitter material layer 52C without removing a significant amount of cone 52A material. During a typical display operation, component 42B avoids excessive power consumption and has a large impact on the luminance level achieved using other cones 52A at control apertures 82 of the same size as the shorted cones 52A. Limiting the short circuit current to a value low enough to avoid exposing it provides protection to the electrically shorted cone 52A.

특히 구성요소(42B)의 임피던스 특성을 살펴볼 때, VGE가 게이트층(46)과 이미터전극층(42A) 사이의 전압을 나타낸다고 가정한다. VZ이 전자방출원추(52A)중 임의의 하나 이하의 하부의 임피던스 구성요소(42B)의 두께를 가로지르는 전압을 나타낸다고 가정한다. 임피던스 전압(VZ)은 게이트대 이미터 전압(VGE)의 하나의 구성요소이다. 특정한 단락되지 않은 원추(52A)에 대한 VGE 강하 거의 모두는 게이트층(46)과 상기 원추(52A) 사이의 갭에서 발생한다. 따라서, 단락되지 않은 원추(52A)에 대한 임피던스 전압(VZ)은 게이트대 이미터 전압(VGE)보다 매우 작다. In particular, when looking at the impedance characteristics of component 42B, it is assumed that V GE represents the voltage between gate layer 46 and emitter electrode layer 42A. Suppose V Z represents the voltage across the thickness of the lower impedance component 42B below any one of the electron emission cones 52A. The impedance voltage V Z is one component of the gate-to-emitter voltage VGE. Almost all of the V GE drop for a particular unshorted cone 52A occurs in the gap between the gate layer 46 and the cone 52A. Thus, the impedance voltage V Z for the unshorted cone 52A is much less than the gate-to-emitter voltage V GE .

평판 패널 표시장치내 화소는 대개 다른 값의 게이트대 이미터 전압(VGE)에 대응하는 다중 레벨의 그레이스케일 휘도를 갖는다. VZL이 통상적인 표시 동작 동안 최소 화소 휘도 레벨에서 발생하는 작동 VZ값을 나타낸다고 가정한다. 35볼트인 일반적인 최대 VGE 레벨에서, 낮은 동작값 VZL은 일반적으로 1볼트 이하이다. VZU가 통상정인 표시 동작 동안 발생하는 높은 VZ 값을 나타낸다고 가정한다. 단락된 원추(52A)가 본 발명을 이용하여 자동으로 복구되지만, 일부 단락된 원추(52A)는 일반적으로 통상적 표시장치 동작 동안 존재한다. 단락된 원추(52A)에서, 실질적으로 게이트대 이미터 전압(VGE)의 전체값은 임피던스 요소(42B)에 걸쳐서 나타난다. 높은 동작값(VZU)은 일반적으로 전압(VGE)의 최대값이 된다. 따라서, VZU는 일반적으로 35볼트이다.Pixels in a flat panel display usually have multiple levels of grayscale luminance corresponding to different values of gate-to-emitter voltage (V GE ). Assume that V ZL represents an operating V Z value that occurs at the minimum pixel luminance level during a normal display operation. At a typical maximum VGE level of 35 volts, the low operating value V ZL is typically less than 1 volt. Assume that V ZU represents a high V Z value that occurs during a normal display operation. Although shorted cones 52A are automatically recovered using the present invention, some shorted cones 52A generally exist during normal display device operation. In the shorted cone 52A, substantially the entire value of the gate-to-emitter voltage V GE appears across the impedance element 42B. The high operating value V ZU is typically the maximum value of the voltage V GE . Thus, V ZU is typically 35 volts.

전류(IZ)가 단일 원추(52A)의 전류일 경우, 임피던스(ZB)는 구성요소(42B)의 두께를 통해 흐르는 전류(IZ)에 대해 구성요소(42B)가 나타내는 수직 임피던스이다. 구성요소(42B)의 특성은 임피던스 전압(VZ)의 크기(절대값)가 전기화학적 제거값(VZR) 정도인 경우 수직 임피던스(ZB)가 높게 되고, 전압(VZ)이 낮은 동작값(VZL)에서 높은 동작값(VZU)까지의 통상적 작동 범위내에 있는 경우 VZR 값과 비교하여 비교적 낮아지도록 선택된다. 특히, 전압(VZ)이 -Z 정도인 경우 임피던스(ZB)가 높다. 통상 -VZU 내지 -VZL 정도의 VZ 값에 전계 이미터가 걸리지 않는다는 것에 주의해야 한다. 따라서, -VZU 내지 -VZL 정도의 VZ 값에서의 구성요소(42B)의 특성은 본 명세서상에서는 관심의 대상이 아니다.Current (IZIs the current of a single cone 52A, the impedance ZBIs the current I flowing through the thickness of component 42B.ZIs the vertical impedance represented by component 42B. The characteristic of component 42B is its impedance voltage (V).Z) (Absolute value) is the electrochemical removal value (VZR), The vertical impedance (ZB) Becomes high and the voltage (VZLow operating value (V)ZL) At high operating value (VZUV within normal operating range up toZR It is chosen to be relatively low compared to the value. In particular, the voltage (VZ) -Z Is the impedance (ZB) Is high. Normally -VZU To -VZL V of degreeZ Note that the value does not take field emitters. Thus, -VZU To -VZL V of degreeZ The characteristic of component 42B in the value is not of interest here.

임피던스 전압(VZ)에 대한 ZB 종속성은 전기화학적 제거값(VZR)과 낮은 동작값(VZL) 사이에 있는 전이(VZ)값을 이용하여 수학적으로 표시될 수 있다. VZT이 이러한 전이값을 나타낸다고 가정할 때, 수직 임피던스(ZB)의 크기는 (a) 임피던스 전압(VZ)이 -VZT와 0 사이에 있는 경우 전이값(ZBT)보다 크고, (b) 전압(VZ)이 VZT와 VZU 사이에 있는 경우 전이값(ZBT)보다 작다. 임피던스(ZB)의 크기는 또한 일반적으로 반드시 그런것은 아니지만 전압(VZ)이 0과 VZT 사이에 있는 경우 ZBT보다 크다. 임피던스 전압(VZ)이 -VZT보다 작은 영역에서 ZB 특성이 특정되지 않는다는 것에 주의해야 한다. 이것은 -VZU 내지 -VZT 정도의 VZ 값에서 임피던스(ZB)의 변화는 본 명세서에서 관심의 대상이 아니다라는 사실과 일치된다. VZL 내지 VZU의 양의 VZ 범위에서, 임피던스(ZB)의 크기는 일반적으로 거의 일정하다. 임피던스(ZB)가 전압(VZ)에 따라 변하기 때문에, 임피던스 구성요소(42B)의 전류-전압("I-V") 특성은 비선형, 통상 매우 비선형적이다. The Z B dependence on the impedance voltage V Z can be represented mathematically using the transition V Z value between the electrochemical rejection value V ZR and the low operating value V ZL . Assuming that V ZT represents this transition value, the magnitude of the vertical impedance Z B is (a) greater than the transition value Z BT if the impedance voltage V Z is between -V ZT and 0, ( b) less than the transition value Z BT when the voltage V Z is between V ZT and V ZU . The magnitude of the impedance Z B is also generally not necessarily but greater than Z BT when the voltage V Z is between 0 and V ZT . Note that the Z B characteristic is not specified in the region where the impedance voltage V Z is smaller than -V ZT . This is consistent with the fact that the change in impedance Z B at a value of V Z on the order of -V ZU to -V ZT is not of interest here. In the positive V Z range of V ZL to V ZU , the magnitude of impedance Z B is generally nearly constant. Because impedance Z B varies with voltage V Z , the current-voltage “IV” characteristic of impedance component 42B is nonlinear, usually very nonlinear.

상술한 비선형 I-V 특성을 갖도록 임피던스 구성요소(42B)를 배치함으로써, 임피던스(ZB)의 크기는 전류(IZ)가 소정의 화소 휘도 레벨을 달성하기 위해 필요한 값에 용이하게 도달할 수 있는 일반적인 장치 동작 동안 충분히 낮다. 반면, 임피던스 전압(VZ)의 크기가 과잉층(52C)의 전기화학적 제거동안 발생하는 상당히 낮은 값(VZR)인 경우, 임피던스(ZB)의 크기는 단락되지 않은 원추(52A)가 서로, 그리고 임의의 단락된 원추(52A)로부터 효과적으로 전기적으로 절연되도록 충분하게 증가된다. 따라서, 과잉층(52C)에 대한 원추(52A)의 임의의 전기적 단락은 전기화학적 제거 조작을 방해하거나 단락되지 않은 원추(52A)를 손상시키지 않는다.By placing the impedance component 42B to have the non-linear IV characteristics described above, the magnitude of the impedance Z B can be easily reached to a value at which the current I Z can easily reach the required value to achieve a predetermined pixel luminance level. Low enough during device operation. On the other hand, if the magnitude of the impedance voltage V Z is a significantly lower value V ZR that occurs during electrochemical removal of the excess layer 52C, then the magnitude of the impedance Z B is different from that of the unshorted cones 52A. And is sufficiently increased to effectively electrically insulate from any shorted cone 52A. Thus, any electrical short of cone 52A to excess layer 52C does not interfere with the electrochemical removal operation or damage the unshorted cone 52A.

도 8a-8d는 상기 I-V 특성을 얻기 위해 임피던스 구성요소(42B)를 구현하는 4가지 다른 방법을 나타내고 있다.8A-8D illustrate four different ways of implementing impedance component 42B to obtain the I-V characteristic.

도 8a에서, 구성요소(42B)는 전기 저항성 재료의 층(90)으로 구성된다. RB가 저항층(90)의 수직 저항이라고 가정하면, 수직저항(RB)은 (a) 전압(VZ)이 -VZT와 0 사이에 있는 경우 전이 저항값(RBT)보다 크고, (b) 전압(VZ)이 VZT와 VZU 사이에 있는 경우 RBT보다 작다. 저항층(90)의 I-V특성은 통상 제로-IZ 포인트에 대해 대칭적이다. 따라서, 저항(RB)은 전압(VZ)이 0 과 VZT 사이인 경우 RBT보다 크다.In FIG. 8A, component 42B consists of a layer 90 of electrically resistive material. Assuming that R B is the vertical resistance of the resistor layer 90, the vertical resistance R B is (a) greater than the transition resistance value R BT when the voltage V Z is between −V ZT and 0, (b) If the voltage V Z is between V ZT and V ZU , it is less than R BT . The IV characteristic of the resistive layer 90 is usually symmetrical with respect to the zero-I Z point. Thus, resistor R B is greater than R BT when voltage V Z is between 0 and V ZT .

저항층(90)은 서멧(즉, 세라믹에 매설된 금속성 미립자) 또는 규소-탄소-질소와 같은 규소-탄소 화합물로 형성된다. 층(90)의 다른 후보로는 (다결정 규소와 같은) 약하게 도핑된 다결정 반도체 재료, (진성 비결정 규소와 같은) 진성 비결정 반도체 재료, 큰-밴드갭 반도체 재료, 질화 알루미늄, 및 질화 갈륨이 있다.The resistive layer 90 is formed of a cermet (ie metallic particulate embedded in ceramic) or a silicon-carbon compound such as silicon-carbon-nitrogen. Other candidates for layer 90 are lightly doped polycrystalline semiconductor materials (such as polycrystalline silicon), intrinsic amorphous semiconductor materials (such as intrinsic amorphous silicon), large-bandgap semiconductor materials, aluminum nitride, and gallium nitride.

도 8b에는 2층 레지스터(resistor)로서 임피던스 구성요소(42B)가 형성된다. 2층 레지스터는 하부 전기 저항층(92) 및 상부 전기 저항층(94)으로 구성된다. 레지스터(92/94)는 레지스터층(90)에 대해 상술한 것과 동일한 기본적인 저항성 I-V 특성을 갖는다. 하부 저항층(92)은 통상적인 디스플레이 동작 동안 레지스터(92/94)에 IZL 내지 IZU 범위의 IZ에 대해 거의 선형의 I-V 특성을 제공한다. 일반적으로 서멧으로 구성되는 상부 레지스터(94)는 대개 전기화학적 제거 조작 동안 필요한 증가된 수직 저항을 제공한다. Knall 등의 국제특허출원 PCT/US98/12461(1998.6.19 출원)에 레지스터(92/94)에 대한 추가 정보가 제공되어 있고, 그 내용은 본 명세서에 참조로 편입된다.In FIG. 8B, an impedance component 42B is formed as a two-layer resistor. The two layer resistor consists of a lower electrical resistive layer 92 and an upper electrical resistive layer 94. The resistors 92/94 have the same basic resistive IV characteristics as described above for the resistor layer 90. Lower resistive layer 92 provides a nearly linear IV characteristic for I Z in the range of I ZL to I ZU to resistor 92/94 during typical display operation. The upper resistor 94, which typically consists of a cermet, usually provides the increased vertical resistance needed during the electrochemical removal operation. International patent application PCT / US98 / 12461 (filed Jun. 9, 1998) to Knall et al. Provides further information on registers 92/94, the contents of which are incorporated herein by reference.

도 8c에서, 임피던스 구성요소(42B)는 상부 애노드층(96) 및 하부 캐소드층(98)으로 형성된 다이오드로 구성된다. 통상적인 디스플레이 동작 동안 다이오드(96/98)를 통해 아래로 전류가 흐른다. 다이오드(96/98)는 0.9볼트 미만의 임계전압(VT)을 갖는 일반적으로 반도체 다이오드이다. 임피던스 전압(VZ)이 VT보다 큰 경우, 다이오드(96/98)를 통해 전류가 흐르고 캐소드(98) 및 애노드(96)의 내부 저항에 의해 제한된다. 임피던스 전압(VZ)의 크기가 0보다 작은 경우(즉, 다이오드(96/98)가 역바이어스되는 경우), 다이오드(96/98)를 통해 전류가 실질적으로 흐르지 않는다. 사실상, 다이오드(96/98)의 내부저항은 전압 VZ이 음인 경우 매우 높다.In FIG. 8C, impedance component 42B consists of a diode formed of an upper anode layer 96 and a lower cathode layer 98. Current flows down through diodes 96/98 during typical display operation. Diodes 96/98 are generally semiconductor diodes having a threshold voltage (V T ) of less than 0.9 volts. If the impedance voltage V Z is greater than V T , current flows through the diode 96/98 and is limited by the internal resistances of the cathode 98 and anode 96. If the magnitude of the impedance voltage V Z is less than zero (ie, the diode 96/98 is reverse biased), no current flows substantially through the diode 96/98. In fact, the internal resistance of diode 96/98 is very high when voltage V Z is negative.

임피던스 구성요소(42A)는 도 8d의 커패시터를 구현하도록 형성된다. 커패시터는 상부 전기 도전판(100), 유전체층(102), 및 이미터 전극(42A)으로 형성된 하부판으로 구성된다. 상부판(100)은 제거될 수 있다. 그리고, 전자방출소자(52A)는 상부판을 형성한다. 임피던스 구성요소(42B)에 대한 I-V 특성은 평판 패널 표시장치가 통상적 디스플레이 동작 및 전기화학적 제거 조작 동안 어떻게 이용되느냐의 스위칭/비스위칭 성질로 인해 커패시터(100/102/104)로 충족된다.Impedance component 42A is formed to implement the capacitor of FIG. 8D. The capacitor is composed of a lower plate formed of the upper electrically conductive plate 100, the dielectric layer 102, and the emitter electrode 42A. Top plate 100 may be removed. Then, the electron-emitting device 52A forms a top plate. The I-V characteristics for the impedance component 42B are satisfied with the capacitor 100/102/104 due to the switching / unswitching nature of how the flat panel display is used during normal display operation and electrochemical removal operation.

도 9는 본 발명에 따라 제조된, 도 5d(또는 도 7)에서와 같은 영역 전계 이미터를 이용하는 평판 패널 CRT 표시장치의 코어 활성영역의 일반적인 예를 나타내고 있다. 기판(40)은 CRT 표시장치용 베이스플레이트(baseplate or backplate)를 형성한다. 이미터 영역(42)은 베이스플레이트(40)의 내면을 따라 위치한다. 하나의 주제어부(80)가 도 9에 도시되어 있다.FIG. 9 shows a general example of the core active area of a flat panel CRT display using a field electric emitter as in FIG. 5D (or FIG. 7), manufactured in accordance with the present invention. The substrate 40 forms a baseplate or backplate for a CRT display. Emitter region 42 is located along the inner surface of baseplate 40. One main controller 80 is shown in FIG.

투명인, 일반적으로 유리 페이스플레이트(110, faceplate)는 베이스플레이트(40)에서 떨어져 위치한다. 도 9에 도시된 것 중의 하나인, 광방출 형광영역(112, phosphor region)은 대응하는 큰 제어 애퍼처(82)로부터 이격된 페이스플레이트(110)의 내면상에 위치한다. 일반적으로 알루미늄인 얇은 광반사층(114)은 페이스플레이트(110)의 내면을 따라 형광영역(112)위에 놓여있다. 전자방출소자(52A)에 의해 방출된 전자는 광반사층(114)을 통과하고, 형광영역(112)이 페이스플레이트(110)의 외면에 가시 영상을 생산하는 빛을 방출하도록 한다.The transparent, generally glass faceplate 110 is positioned away from the baseplate 40. One of the ones shown in FIG. 9, a phosphor emitting region 112, is located on the inner surface of the faceplate 110 spaced from the corresponding large control aperture 82. A thin light reflecting layer 114, typically aluminum, is placed over the fluorescent region 112 along the inner surface of the faceplate 110. Electrons emitted by the electron-emitting device 52A pass through the light reflection layer 114 and allow the fluorescent region 112 to emit light for producing a visible image on the outer surface of the face plate 110.

평판 패널 CRT 표시장치의 코어 활성영역은 일반적으로 도 9에 도시되지 않은 다른 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 페이스플레이트(110)의 내면을 따라 위치한 블랙매트릭스는 일반적으로 다른 인광영역(112)으로부터 측면으로 서로 분리하기 위해 각각의 형광영역(112)을 둘러싼다. 전극간 유전체층(44)상에 제공된 집속리지(focusing ridge)가 전자 궤도를 제어하는 것을 돕는다. 베이스플레이트(40)와 페이스플레이트(110) 사이의 비교적 일정한 간격을 유지하기 위해 스페이서벽이 사용된다.The core active area of the flat panel CRT display generally includes other components not shown in FIG. For example, black matrices located along the inner surface of faceplate 110 generally surround each fluorescent region 112 to separate each other laterally from other phosphorescent regions 112. A focusing ridge provided on the inter-electrode dielectric layer 44 helps control the electron trajectory. Spacer walls are used to maintain a relatively constant gap between the baseplate 40 and the faceplate 110.

도 9에 도시된 타입의 평판 패널 CRT 표시장치로 조립되는 경우, 본 발명에 따라 제조된 전계 이미터는 다음의 방법으로 작동한다. 광반사층(114)은 전계 방출 캐소드용 애노드로서 기능한다. 애노드는 게이트 및 이미터 라인에 대해 높은 양전위로 유지된다.When assembled into a flat panel CRT display of the type shown in Fig. 9, the field emitter manufactured according to the present invention operates in the following manner. The light reflection layer 114 functions as an anode for the field emission cathode. The anode is held at high positive potential for the gate and emitter lines.

(a) 이미터 열 전극(42A)중의 선택된 하나와 (b) 부분적 또는 전체적으로 게이트층(46)으로 구성된 컬럼 전극중의 선택된 하나 사이에 적당한 전위가 인가되는 경우, 이렇게 선택된 게이트부는 2개 선택된 전극의 교차점에서 전자방출소자로부터 전자를 추출하고, 얻어진 전자 전류의 크기를 제어한다. 형광영역(112)이 고전위의 형광체인 경우 인가된 게이트대 캐소드 수평-판 전계가 표시장치내 황-코팅된 페이스플레이트에서 측정된 바와 같이 0.1㎃/㎠의 전류 밀도에서 20볼트/㎜ 이하인 경우, 일반적으로 요구된 레벨의 전자방출이 발생된다. 추출된 전자에 의해 부딪칠 때, 형광영역(112)이 빛을 방출한다.When a suitable potential is applied between (a) a selected one of the emitter column electrodes 42A and (b) a selected one of the column electrodes partially or wholly composed of the gate layer 46, the gate portion thus selected is selected from two selected electrodes. Electrons are extracted from the electron-emitting device at the intersection of and the magnitude of the obtained electron current is controlled. When the fluorescent region 112 is a high potential phosphor, the applied gate-to-cathode horizontal-plate electric field is 20 volts / mm or less at a current density of 0.1 mA / cm 2 as measured on the sulfur-coated faceplate in the display device. In general, the required level of electron emission is generated. When hit by the extracted electrons, the fluorescent region 112 emits light.

본 발명의 여러 구성요소들이 구성되는 방법을 독자가 좀더 용이하게 이해할 수 있게 하는 기준을 설정하기 위해 본 발명을 설명할 때 "하부(lower)" 및 "상부(upper)"와 같은 방향성 용어가 사용되었다. 실제 실행에서, 전자방출장치의 구성요소는 본 명세서에서 사용된 방향성 용어에 의해 지시된 것과 다른 방위에 위치할 수 있다. 이러한 사실은 본 발명에서 제조단계가 수행되는 방법에도 동일하게 적용된다. 기재를 용이하게 하기 위해 방향성 용어가 사용되었기 때문에, 본 발명은 본 명세서에서 사용된 방향성 용어에 의해 엄격하게 적용되는 것과 방위가 다른 설정을 포함한다.Directional terms such as "lower" and "upper" are used when describing the present invention to establish criteria that will allow the reader to more easily understand how the various components of the present invention are constructed. It became. In actual implementation, the components of the electron-emitting device may be located in a different orientation than indicated by the directional terminology used herein. This fact applies equally to the method by which the manufacturing step is carried out in the present invention. Since directional terminology has been used to facilitate the description, the present invention encompasses settings that differ in orientation from those strictly applied by the directional terminology used herein.

본 발명을 특정한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 이러한 설명은 단순히 설명을 위한 것이고, 하기한 특허청구범위에 기재된 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기에 지정된 적절한 금속과 다른 금속은 적절한 범위의 구동전위(VWE)를 결정하기 위해서, 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 다른 전해용액 화합물을 이용하는 후보 금속상에서 전기화학적 제거 테스트를 수행하여 그 결과물을 점검하므로써 전자방출원추(52A)의 이미터 재료와 게이트층(46)의 게이트/컬럼 재료 및 (존재하는 경우) 각각의 주제어부(80 또는 84)를 위해 선택될 수 있다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, this description is for illustrative purposes only and does not limit the scope of the invention as set forth in the claims below. For example, a suitable metal other than the one specified above may be subjected to an electrochemical removal test on a candidate metal using another electrolyte solution, as in FIGS. 4A and 4B, to determine the appropriate range of drive potentials (V WE ). By performing and checking the result, it can be selected for the emitter material of electron emission cone 52A and the gate / column material of gate layer 46 and for each main control portion 80 or 84 (if present).

동작 전극 도전체, 카운터 전극, 도전체(76)와 유사한 카운터 전극 도전체, 및 도전체(79)와 유사한 선택적 카운터 전극 도전체를 포함하지만 레퍼런스 전극(또는 레퍼런스 전극 도전체)는 포함하지 않는 전기화학적 제거 시스템이 도 3a 또는 도 3b의 전기화학적 제거 시스템 대신 사용될 수 있다. 이러한 변화는 작동 공정을 간소화하고, 전자이미터의 생산 스케일 제조(산업적 규모에서의 생산)에 특히 적당하다. 대안적 또는 추가적으로, 더 간단하게 하기 위해 특정한 상황에서 카운터 전극(70)(및 관련된 도전체(76))을 제거하는 것이 가능할 수도 있다.Electrical comprising a working electrode conductor, a counter electrode, a counter electrode conductor similar to conductor 76, and an optional counter electrode conductor similar to conductor 79, but without a reference electrode (or reference electrode conductor). A chemical removal system may be used instead of the electrochemical removal system of FIG. 3A or 3B. This change simplifies the operating process and is particularly suitable for production scale production of electron emitters (production on an industrial scale). Alternatively or additionally, it may be possible to remove the counter electrode 70 (and associated conductor 76) in certain situations for simplicity.

과잉층(52C)위의 전해용액(64)내에 위치하는 대신, 기판(40)의 일부로서, 전자이미터 자체 내부에 카운터 전극이 제공될 수 있다. 선택적 카운터 전극 도전체(79)는 도 3a의 단자(WE) 또는 도 3b의 단자(CE)를 통해 공통으로 연결되기보다 제어시스템(62)상의 각각의 단자와 연결될 수 있다.Instead of being located in the electrolytic solution 64 over the excess layer 52C, as part of the substrate 40, a counter electrode may be provided inside the electron emitter itself. The optional counter electrode conductor 79 may be connected to each terminal on the control system 62 rather than being commonly connected via terminal WE of FIG. 3A or terminal CE of FIG. 3B.

갈바노전해(galvanostatic) (일정-전류) 전기화학적 제거시스템이 상기한 전해전위장치 시스템 대신 사용될 수 있다. 그리고, 도 3a 또는 도 3b의 전해전해장치 제어시스템(62)은 거의 일정 전류를 동작 전극 도전체(73) 및 카운트 전극 도전체(76)에 흐르도록 하는 전류원을 포함하는 갈바노전해 제어시스템으로 교체된다. 갈바노전해 시스템내 카운터 전극(70)과 동작 전극 도전체(73) 사이의 전위가 게이트층(46) 및/또는 (존재하는 경우) 각각의 주제어부를 전기화학적으로 제거하기에 충분한 값까지 상승할 수 있기 때문에, 전기화학적 제거 조작은 일반적으로 미리-선택된 제거시간 후에 종료된다. 또한, 전위측정장치가 제거 공정이 도전체(73,76)의 전위 사이의 미리 선택된 전위에 도달할 때 종료하도록 시스템내에 포함될 수 있다.Galvanostatic (constant-current) electrochemical removal systems may be used in place of the electropotential devices described above. The electrolytic device control system 62 of FIG. 3A or 3B is a galvanic electrolysis control system including a current source for flowing a substantially constant current through the working electrode conductor 73 and the count electrode conductor 76. Replaced. The potential between the counter electrode 70 and the working electrode conductor 73 in the galvanic electrolysis system will rise to a value sufficient to electrochemically remove each main control portion of the gate layer 46 and / or (if present). As such, the electrochemical removal operation is generally terminated after a pre-selected removal time. In addition, a potentiometer may be included in the system to terminate when the removal process reaches a preselected potential between the potentials of conductors 73 and 76.

도 3a 또는 도 3b의 전기화학적 제거 시스템은 고정된 전위로 도전체(73)를 유지하기보다 동작 전극 도전체(73)와 카운터 전극 도전체(76) 사이에 제어가능한 전위가 존재하도록 변경될 수도 있다. 도전체(73,76) 사이의 전위는 동작 동안 고정된 값으로 설정되거나 또는 프로그램가능하게 제어될 수 있다.The electrochemical removal system of FIG. 3A or 3B may be modified such that a controllable potential exists between the working electrode conductor 73 and the counter electrode conductor 76 rather than maintaining the conductor 73 at a fixed potential. have. The potential between the conductors 73 and 76 can be set to a fixed value or programmatically controlled during operation.

임피던스 구성요소(42B)는 3 이상의 전기 저항층으로 형성될 수 있다. 임피던스 구성요소(42B)를 형성하기 위해 레지스터, 커패시터, 다이오드 및 다른 기본적 전기요소의 결합이 이용될 수 있다.Impedance component 42B may be formed of three or more electrical resistive layers. Combinations of resistors, capacitors, diodes, and other basic electrical components may be used to form the impedance component 42B.

도 2 및 도 5의 공정은 비원추형의 전자방출소자를 만들기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 이미터 재료의 피착은 이미터 재료가 유전체 개구부(52)에 들어가는 개구를 완전히 폐쇄시키기 전에 종료될 수 있다. 그러면, 전자방출소자(52A)는 일반적으로 절단된 원추형으로 형성된다. 본 발명의 전기화학적 제거 조작은 층(52C)내의 애퍼처를 통해 전해용액(64)에 초기에 노출된 절단된 원추(52A)를 갖는 과잉 이미터 재료층(52C)상에서 순차적으로 수행된다.2 and 5 may be modified to make the non-conical electron-emitting device. For example, deposition of the emitter material may end before the emitter material completely closes the opening entering the dielectric opening 52. Then, the electron-emitting device 52A is generally formed into a truncated cone. The electrochemical removal operation of the present invention is sequentially performed on the excess emitter material layer 52C with the cut cone 52A initially exposed to the electrolytic solution 64 through the aperture in the layer 52C.

전해용액(62)내 유기용매는 2이상의 유기용액으로 형성돨 수 있다. 또한, 상기 산은 2 이상의 산, 일반적으로 2 이상의 유기산으로 형성될 수 있다. 2 이상의 염, 일반적으로 유기염이 유사하게 용액(64)에 사용될 수 있다.The organic solvent in the electrolytic solution 62 may be formed of two or more organic solutions. The acid may also be formed of two or more acids, typically two or more organic acids. Two or more salts, generally organic salts, can similarly be used in solution 64.

임의의 하나 이상의 질화리튬(LiNO3), 질화칼륨(KNO3), 질화루비듐(RbNO3), 및 질화세슘(CsNO3)이 전해용액(64)의 수용액 구현에서 산화제 이온의 소스로서 질화나트륨과 치환되거나 또는 그와 결합하여 사용될 수 있다. 유사하게, 임의의 하나 이상의 수산화리튬(LiOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화루비듐(RbOH), 및 수산화세슘(CsOH)이 용액(64)내의 염기로서 수산화나트륨과 치환되거나 또는 그와 결합하여 사용될 수 있다. 임의의 하나 이상의 산화제는 임의의 1 이상의 염기와 함께 사용될 수 있다. 이러한 치환 또는 결합중 어떠한 것도, 산화제 및 염기의 전체 몰농도는 질화나트륨 및 수산화나트륨에 대해 상기한 바와 각각 동일하다.Any one or more of lithium nitride (LiNO 3 ), potassium nitride (KNO 3 ), rubidium nitride (RbNO 3 ), and cesium nitride (CsNO 3 ) are selected from sodium nitride as a source of oxidant ions in the aqueous solution of electrolytic solution 64. It may be substituted or used in combination with it. Similarly, any one or more of lithium hydroxide (LiOH), potassium hydroxide (KOH), rubidium hydroxide (RbOH), and cesium hydroxide (CsOH) are used as a base in solution 64 or substituted with or in combination with sodium hydroxide. Can be. Any one or more oxidants may be used with any one or more bases. In either of these substitutions or bonds, the total molarity of the oxidant and base is the same as described above for sodium nitride and sodium hydroxide, respectively.

하나 이상의 Ⅱ족 금속, 특히 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 및 바륨의 질화물이 상기한 Ⅰ족 금속 질화물 대신 또는 추가로 전해용액(64)의 수용액 구현에 사용될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 상기 Ⅱ족 금속의 수산화물이 상기한 Ⅰ족 금속 수산화물 대신 또는 추가로 용액(64)에 사용될 수 있다.Nitrides of one or more Group II metals, in particular magnesium, calcium, strontium, and barium, may be used in place of or in addition to the Group I metal nitrides described above to implement an aqueous solution of the electrolytic solution 64. Similarly, one or more hydroxides of the Group II metal may be used in solution 64 instead of or in addition to the Group I metal hydroxides described above.

(전기화학적 제거 조작에 앞서) 블랭킷 과잉 이미터 재료층(52B)상에 마스크된 에칭을 수행할 때, (a) 실질적으로 각각의 주제어부(80) 모두가 제어부(80)상에 과잉 이미터재료의 섬(52C)만을 남겨두기보다는 과잉 이미터재료로 피복되고, (b) 과잉 이미터재료가 제어부(80) 사이의 영역으로부터 제거되는 방법으로 마스크된 에칭이 수행될 수 있다. 본 발명의 전기화학적 제거 공정은 전자방출원추(52A)를 노출시키기위해 패턴된 과잉 이미터재료층(52C)을 통해 개구부를 생성할 정도로 길지만 층(52C) 모두를 제거하기에 충분할 정도로 길지는 않도록 수행될 수도 있다. 2개의 상기 변경을 결합하므로써, 제어부(80)상에 위치된 잔여 과잉 이미터 재료는 전류 도전 능력을 증가시키기 위해 제어부(80)의 일부로서 기능할 수 있다.When performing a masked etch on the blanket excess emitter material layer 52B (prior to the electrochemical removal operation), (a) substantially all of the main controller portions 80 are over emitters on the controller 80. Masked etching can be performed in such a way that it is covered with excess emitter material rather than leaving only islands 52C of material, and (b) the excess emitter material is removed from the area between the controller 80. The electrochemical removal process of the present invention is long enough to create an opening through the patterned excess emitter material layer 52C to expose the electron emission cone 52A, but not long enough to remove all of the layers 52C. It may also be performed. By combining the two above modifications, the residual excess emitter material located on the controller 80 can function as part of the controller 80 to increase the current conducting capability.

전자방출원추가 직접 전기화학적으로 용이하게 제거될 수 없는, 내화성 금속(refractory metal) 탄화물과 같은 이미터 재료로 형성된 팁을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 탄화티타늄은 전자방출원추의 팁을 위한 매력적인 내화성 탄화물이다. 이러한 경우, 전기화학적으로 제거될 수 있는 (몰리브덴과 같은) 전기 비절연성 이미터재료는 도 2a 또는 도 5a에 도시된 단계에서 구조체의 최상부상에 피착되고 유전체 개구부(50)내에 전자방출소자를 위한 절단된 원추를 형성한다. 그리고, 원추 형성공정은 재료가 개구부(50)로 들어가는 애퍼처가 완전히 밀폐될 때까지 구조체의 최상부상에 및 개구부(50)내에 비전기화학적 제거가능한 재료를 피착함으로써 완료된다. It may be desirable to have a tip formed of an emitter material, such as a refractory metal carbide, which electron emitting source cannot be directly and directly electrochemically removed. Titanium carbide is an attractive refractory carbide for the tip of an electron emission cone. In this case, an electrically non-insulating emitter material (such as molybdenum), which can be electrochemically removed, is deposited on top of the structure in the steps shown in FIG. 2A or 5A and for the electron emitting device in the dielectric opening 50. Form a truncated cone. The cone forming process is then completed by depositing non-electrochemically removable material on top of the structure and in opening 50 until the aperture through which the material enters opening 50 is completely sealed.

이어서, 게이트층(46) 및 (존재하는 경우) 분리된 주제어부상에 직접 위치된 과잉 전기화학적 제거가능한 이미터재료를 제거하기 위해 상기한 방법으로 전기화학적 제거 조작이 수행된다. 이러한 조작동안, 구조체의 상부를 따라 위치한 과잉 비전기화학적 제거가능한 이미터 재료가 리프트오프된다. 따라서, 비전기화학적 제거가능한 이미터재료의 팁 및 전기화학적 제거가능한 이미터재료의 토대를 갖는 원추형 전자방출소자가 게이트 개구부(48)를 통해 노출된다.The electrochemical removal operation is then performed in the manner described above to remove excess electrochemically removable emitter material located directly on the gate layer 46 and, if present, on the separate main control. During this operation, excess non-electrochemically removable emitter material located along the top of the structure is lifted off. Thus, a conical electron-emitting device having a tip of nonelectrochemically removable emitter material and a base of electrochemically removable emitter material is exposed through gate opening 48.

도 1의 종래기술 공정에서 층(32)이 전기화학적 제거가능한 재료로 구성된다고 하면, 본 발명의 원리는 과잉 이미터재료를 포함하는 층과 게이트층 사이에 위치한, 층(32)과 같은 중간층을 전기화학적으로 제거하기 위해 연장될 수 있다. 이러한 연장선상에서, 과잉 재료층은 일반적으로 중간층을 제거한 결과로 리프트오프된다. 상기한 전기화학적 제거시스템중 임의의 것이 이렇게 연장된 공정 시퀀스에서 사용될 수 있다.Given that the layer 32 consists of electrochemically removable material in the prior art process of FIG. 1, the principles of the present invention provide an intermediate layer, such as layer 32, located between the gate layer and the layer comprising excess emitter material. It can be extended to remove it electrochemically. On this extension line, the excess material layer is generally lifted off as a result of removing the intermediate layer. Any of the electrochemical removal systems described above can be used in this extended process sequence.

만일 이미터영역(42)이 구조체를 지지하기에 충분한 두께를 갖는 경우 기판(40)은 제거될 수 있다. 절연기판(40)은 얇은 절연층이 구조적 지지를 제공하는 비교적 두꺼운 비절연층 위에 위치하는 복합 기판으로 교체될 수 있다.If the emitter region 42 has a thickness sufficient to support the structure, the substrate 40 can be removed. The insulating substrate 40 may be replaced with a composite substrate on which a thin insulating layer is placed over a relatively thick non-insulating layer that provides structural support.

게이트되지 않은 전자 이미터를 제조할 때 본 발명의 전기화학적 제거방법이 이용될 수 있다. 평판 패널 CRT 표시장치 이외의 평판 패널장치를 만들기 위해서 본 발명에 따라 생산된 전자이미터가 사용될 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위에서 정의된 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고서 당업자에 의해 다양한 변경 및 응용이 이뤄질 수 있다.The electrochemical removal method of the present invention can be used when making an ungateed electron emitter. Electron emitters produced according to the present invention can be used to make flat panel devices other than flat panel CRT displays. Accordingly, various changes and applications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (60)

(a)제 1 전기 비절연영역이 제 1 재료를 포함하고, (b)임피던스 수단이 복수의 전기 비절연부재와 전기적으로 연결되며, (c)각각의 비절연부재가 제 1 재료를 포함하는 초기 구조체를 제공하는 단계; 및(a) the first non-insulating area comprises a first material, (b) the impedance means is electrically connected to the plurality of non-insulating members, and (c) each non-insulating member comprises the first material. Providing an initial structure; And 선택된 전위를 비절연영역에 인가하는 것을 포함하는 공정에 의해 상기 비절연영역의 제 1 재료의 적어도 일부를 전기화학적으로 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법에 있어서,20. A method comprising electrochemically removing at least a portion of a first material of a non-isolated region by a process comprising applying a selected potential to the non-insulated region. 상기 임피던스 수단이 상기 제거단계동안 높은 임피던스를 제공하기 때문에 상기 임피던스 수단의 외부 및 개재된 전해용액의 외부에서 상기 비절연영역과 전기적으로 연결되지 않은 각각의 비절연부재의 상기 제 1 재료는 상기 제거단계동안 전기화학적으로 크게 침식되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.The first material of each non-insulating member that is not electrically connected to the non-insulating region outside of the impedance means and outside of the interposed electrolytic solution because the impedance means provides a high impedance during the removing step is the removal of the first material. Characterized in that it does not erode significantly electrochemically during the step. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a)전기 비절연 제어전극이 임피던스 수단위에 위치된 전기 절연층위에 위치하고, (b)복수의 복합 개구부가 상기 제어전극 및 상기 절연층을 통해 연장되며, (c)제 1 전기 비절연 이미터재료를 포함하는 과잉층이 상기 제어전극위에 위치하고, (d)복수의 전자방출소자가 복합 개구부내에 각각 위치되는 초기 구조체를 제공하는 단계; 및(a) an electrical non-insulating control electrode is placed on an electrical insulating layer located in impedance units, (b) a plurality of composite openings extend through the control electrode and the insulating layer, and (c) a first electrical non-insulating emitter (D) providing an initial structure wherein an excess layer of material is positioned over the control electrode, and (d) a plurality of electron-emitting devices are each located within the composite opening; And 선택된 전위를 상기 과잉층에 인가하는 것을 포함하는 공정에 의해 상기 과잉층의 제 1 재료의 적어도 일부를 전기화학적으로 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법에 있어서,10. A method comprising electrochemically removing at least a portion of a first material of said excess layer by a process comprising applying a selected potential to said excess layer. 상기 전자방출소자 각각은 제 1 이미터재료를 포함하고 상기 임피던스 수단과 전기적으로 연결되며,Each of the electron-emitting devices comprises a first emitter material and is electrically connected to the impedance means, 상기 임피던스 수단이 상기 제거단계동안 높은 임피던스를 갖기 때문에 상기 임피던스 수단의 외부 및 개재된 전해용액의 외부에서 상기 과잉층과 전기적으로 연결되지 않은 각각의 전자방출소자의 상기 제 1 재료는 상기 제거단계동안 전기화학적으로 크게 침식되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.The first material of each electron-emitting device that is not electrically connected to the excess layer outside of the impedance means and outside of the interposed electrolytic solution because the impedance means has a high impedance during the removal step, during the removal step Electrochemically not highly eroded. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a)제 1 전기 비절연영역은 제 1 재료를 포함하고, (b)상기 제 1 영역과 전기적으로 연결되지 않은 제 2 전기 비절연영역이 제 1 재료를 포함하는 초기 구조체를 제공하는 단계; 및(a) providing an initial structure wherein the first electrically non-insulated region comprises a first material, and (b) the second electrically non-insulated region not electrically connected to the first region comprises a first material; And 적어도 제 1 영역의 제 1 재료를 유기용매와 산을 함유하는 전해용액과 접촉시키는 것을 포함하는 공정에 의해 상기 제 1 영역의 제 1 재료의 적어도 일부를 전기화학적으로 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법에 있어서,Electrochemically removing at least a portion of the first material of the first region by a process comprising contacting at least a first material of the first region with an electrolytic solution containing an organic solvent and an acid. To 상기 제 2 영역의 제 1 재료는 상기 제 1 영역의 제 1 재료와 상이한 전위에 있기 때문에 상기 제 2 영역의 제 1 재료는 상기 제거단계동안 전기화학적으로 크게 침식되지 않는 것을 특징으로 하는 방법. Wherein the first material of the second region is at a different potential than the first material of the first region so that the first material of the second region does not erode significantly electrochemically during the removal step. 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a)제 1 전기 비절연영역은 제 1 재료를 포함하고, (b)임피던스 수단은 복수의 전기 비절연부재와 전기적으로 연결되며, (c)각각의 비절연부재는 제 1 재료를 포함하는 초기 구조체를 제공하는 단계; 및(a) the first non-insulating area comprises a first material, (b) the impedance means is electrically connected to the plurality of non-insulating members, and (c) each non-insulating member comprises the first material. Providing an initial structure; And 적어도 비절연영역의 제 1 재료가 유기용매와 산을 함유하는 전해용액과 접촉하는 동안 선택된 전위를 상기 비절연영역에 인가하는 것을 포함하는 공정에 의해 상기 비절연영역의 제 1 재료의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법에 있어서,Applying at least a portion of the first material of the non-insulated region to a non-insulated region by a process comprising applying a selected potential to the non-insulated region while at least the first material of the non-insulated region is in contact with an electrolyte solution containing an organic solvent and an acid In a method comprising the step of removing, 상기 임피던스 수단이 제거단계동안 높은 임피던스를 갖기 때문에 상기 임피던스 수단의 외부 및 개재된 전해용액의 외부에서 상기 비절연영역과 전기적으로 연결되지 않은 각각의 비절연부재의 제 1 재료는 상기 제거단계동안 전기화학적으로 크게 침식되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.Since the impedance means have a high impedance during the removing step, the first material of each non-insulating member that is not electrically connected to the non-insulating area outside of the impedance means and outside of the interposed electrolytic solution is electrically charged during the removing step. Characterized in that it is not highly eroded chemically. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a)전기 비절연 제어전극이 임피던스 수단위에 위치된 전기 절연층위에 위치하고, (b)복수의 복합 개구부가 상기 제어전극 및 절연층을 통해 연장되며, (c)제 1 전기 비절연 이미터재료를 포함하는 과잉층이 상기 제어전극위에 위치하고, (d)복수의 전자방출소자가 각각 복합 개구부내에 위치되는 초기 구조체를 제공하는 단계; 및(a) an electrical non-insulated control electrode is located on an electrical insulation layer located in impedance units, (b) a plurality of composite openings extend through the control electrode and the insulation layer, and (c) a first electrical non-insulated emitter material. (D) providing an initial structure in which an excess layer comprising a; And 적어도 과잉층의 제 1 재료를 유기용매와 산을 함유하는 전해용액과 접촉시키는 것을 포함하는 공정에 의해 상기 과잉층의 제 1 재료의 적어도 일부를 전기화학적으로 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법에 있어서,Electrochemically removing at least a portion of the first material of the excess layer by a process comprising contacting at least the first material of the excess layer with an electrolyte solution containing an organic solvent and an acid. , 각각의 전자방출소자는 제 1 재료를 포함하고 상기 임피던스 수단과 전기적으로 연결되고, Each electron-emitting device comprises a first material and is electrically connected with the impedance means, 임피던스 수단의 외부 및 전해용액의 외부에서 과잉층의 제 1 재료와 전기적으로 연결되지 않은 각각의 전자방출소자의 제 1 재료는 과잉층의 제 1 재료와 상이한 전위에 있기 때문에 각각의 단락되지 않은 전자방출소자의 제 1 재료는 제거단계동안 전기화학적으로 크게 침식되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.Each non-shorted electron because the first material of each electron-emitting device that is not electrically connected to the first material of the excess layer outside of the impedance means and outside of the electrolytic solution is at a different potential than the first material of the excess layer. Wherein the first material of the emissive element is not highly eroded electrochemically during the removal step. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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