JPH09213247A - 電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置

Info

Publication number
JPH09213247A
JPH09213247A JP1895396A JP1895396A JPH09213247A JP H09213247 A JPH09213247 A JP H09213247A JP 1895396 A JP1895396 A JP 1895396A JP 1895396 A JP1895396 A JP 1895396A JP H09213247 A JPH09213247 A JP H09213247A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
emitter
groove
fluorescent tube
field emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1895396A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroki Otoma
広己 乙間
Nobuaki Ueki
伸明 植木
Hideo Nakayama
秀生 中山
Mario Fuse
マリオ 布施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP1895396A priority Critical patent/JPH09213247A/ja
Publication of JPH09213247A publication Critical patent/JPH09213247A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小なドットサイズを実現すべく、エミッタ
アノード間隔を大面積にわたって精度よく小さな間隔と
し、しかもエミッタへの汚染や損傷がなく実現性の高い
電界放出型蛍光管を提供する。また電界放出型蛍光管を
用いた高精度で信頼性の高い画像形成装置を提供する。 【解決手段】 容器と、前記容器内に収容され、電子を
放出可能なエミッタ1と、制御用のゲート電極2とを具
備した第1の基板Aと、前記第1の基板に相対向して配
設され、アノード電極6と、蛍光体11とを具備してな
る第2の基板Bとを含む電界放出型蛍光管において、前
記エミッタ1およびゲート電極2は、その先端が前記第
1の基板表面よりも低い位置にくるように、前記第1の
基板に穿設された溝21の底部に配設され、前記第1お
よび第2の基板が、前記溝形成面および前記蛍光体形成
面が互いに向かい合うように密着せしめられ、前記エミ
ッタ1とアノード電極6との距離が前記溝の深さを制御
することにより調整されていることにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界放出型蛍光管およ
びその製造方法およびこれを用いた画像形成装置に係
り、特に電界放出部の形成された基板と、蛍光体が塗布
せしめられたフェイスガラスなどの透明板とによって構
成されており、該電界放出装置から新空中に放出された
電子が加速され、該透明板に塗布されている蛍光体に当
たって発光ドットを形成するタイプのイメージバーやデ
ィスプレイなどの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、金属、または半導体の鋭利部に高
電界を印加し、その鋭利部先端から電子を真空中に電界
放出させるフィールドエミッタ(Field Emitter(FE) )
と呼ばれるマイクロデバイスの研究が進められている
(テレビジョン学会誌Vol.47,No5,pp.570 〜574 (199
3))。このデバイスの代表的な構造について説明する。
フィールドエミッタは図35に示すように、ガラス基板
4上に、カソード電極(陰極)13を形成するととも
に、所定の間隔で円錐型エミッタ1を形成するととも
に、これら円錐型エミッタ1の近傍に位置するように前
記ガラス基板4上に絶縁膜3を介してゲート電極2を形
成してなる第1の基板Aと、この第1の基板Aに相対向
するように配設されたアノード電極2を形成してなる第
2の基板Bとから構成される。円錐型エミッタ1とアノ
ード電極6との間の領域は10-7Torr程度の高真空であ
る。電子を放出する円錐型エミッタ1は、半導体の異方
性エッチングあるいは金属のスパッタリングあるいは転
写モールド法(Applied Physics Letters ,Vol.64,pp.
2742(1994))などによって作成される。電子放出方法
は、陰極となる円錐型エミッタ1に対し、ゲート電極2
に+100V以下の正電位を印加し、円錐型エミッタ1
の先端部に高電界を形成する。ゲート電極2の空孔径7
は1μm 以下と非常に小さいため、円錐型エミッタ1の
先端部に電界集中が起こり、電界は108 V/cm2 まで
達し、円錐型エミッタ1の先端部の電子が真空準位にト
ンネリングする。すなわち、真空中に電子が電界放出さ
れる。一旦、真空中へ放出された電子5は、アノード電
極6の+400V程度の正電位によって加速され最終的
にアノード電極6に吸収される。
【0003】このデバイスの応用として、フラットパネ
ルディスプレイ(IEDM91−197)やゼログラフィー
方式プリンターのイメージバー(特開平4−13125
6、特開平6−71937)が提案されている。具体的
には図36に示すようにガラス基板10表面に透光性の
酸化インジウム錫(ITO)層をアノード電極6として
蒸着形成し、その上に亜鉛ドープの酸化亜鉛(ZnO:
Zn)などの低速電子線蛍光体11を塗布し多数のドッ
トを形成した第2の基板Bと、前述したような円錐型エ
ミッタ1が集積形成せしめられた第1の基板Aとで構成
され、第1の基板Aと第2の基板Bはスペーサ12を介
して相対させ、円錐型エミッタ1とアノード電極6とに
向かって高真空中を飛来し、アノード電極6の手前の蛍
光体11に衝突し蛍光体を発光せしめる。ここでは、蛍
光体11はドットパターンに区切って塗布されている。
ディスプレイならば、ドットを2次元配列、イメージバ
ーならば1次元配列または2次元配列しておき、発光ド
ットを選択してイメージ情報を形成する。発光ドットの
選択は、各FEのゲート電極2への電圧印加によりなさ
れる。
【0004】図37にFEを用いたイメージバーの概観
説明図(上面図および側面図)を示す。この例では、1
ドットは4×4の16個の円錐型エミッタ1から構成さ
れており、各ドットのゲート電極2にアドレッシング電
極14が接続されており、アドレッシング電極の末端に
ワイヤボンディング用のパッド15が設置され、駆動回
路ICとの接続を可能となっている。また、FEの集積
部を、アノード電極6と蛍光体11の付設されているガ
ラス基板10で覆い、アノードと円錐型エミッタの先端
との間隔9をとるためにスペーサ12を挿入している。
上記構成物が形成されている第1の基板Aを密閉したガ
ラス容器16に封入し、該ガラス容器内を高真空にして
いる。
【0005】このようなイメージ表示装置では、軽量コ
ンパクト薄型である以外に次のようなデバイスの特徴が
ある。1素子のサイズが1μm 以下と非常に小さいた
め、小さなドットサイズに合わせて1素子の細かな配置
が可能となる。また、図36および図37に示すように
1ドットを複数の素子で構成すれば、歩留まりの向上を
はかると共に平均化効果によるドット間の特性ばらつき
を抑制することが可能となる。
【0006】円錐型エミッタには、デバイス構造に起因
して生じる放出電流の広がりという本質的な特性があ
り、FEで構成するドットパターン、およびそのサイズ
が必ずしも、蛍光体上に形成される発光ドットパターン
と一致しない。なぜならば、図35で円錐型エミッタ1
より放出された電子5は、ゲート電極2によって第1の
基板Aの面内方向に加速され、結果としてアノード電極
6の位置では、広がり径8を有するビームスポットとな
るからである。そこでこのビームの広がりを利用して、
図38に示すように径200μm のグラスボールからな
るスペーサを円錐型エミッタの設置されている基板とア
ノード電極の付設されている基板との間に挿入し、発光
ドットパターンの1ドットサイズが0.12mm2 になる
FEのディスプレイを試作している(IEDM−91−
199)。
【0007】しかしながら、高解像度ディスプレイや、
ゼログラフィー方式のプリンターのイメージバーとして
FEを使用する場合は、発光ドットのサイズを数十μm
まで小さくしなければならない。例えば、1200dp
i(dot/inch)の高解像度イメージバーには、
20μm ×20μm (半径10μm )の小ドットが必要
である。
【0008】発光ドットの小径化には、次に示す2つの
解決方法がある。第1は、円錐型エミッタから放出され
る電流の広がり特性を利用して、円錐型エミッタの電子
放出位置とアノード電極との間隔(EA間隔)を所望の
発光ドットサイズが得られるような値に設定する方法で
ある。また第2は、収束電極をエミッタのまわりに付設
し、収束電極に正電圧を印加して放出電流を絞り込む方
法である。後者は収束電極を付設するスペースが必要で
あるため高集積化を困難にし、また、積層電極構造とす
るため、歩留まりを低下させ、さらに収束電極に印加す
る正電圧によって放出電流が減少するなどの欠点があ
る。一方前者の方法によれば、蛍光体に高密度の放出電
流を効率よく照射することができるため、高密度化をは
かることができるのみならず、エミッタの周りの電界密
度が増加するためアノード電圧やゲート電圧を低減する
ことができるという利点がある。したがって、前者のE
A間隔を狭くして発光ドットを所望のサイズとする方法
が現時点では最良の方法であると考えられる。
【0009】そこで、実際にはどの程度のEA間隔が必
要であるかについて考えてみる。ビームスポットの広が
り径8(図35参照)の値とEA間隔との関係をシミュ
レーション(ジャーナルオヴサイエンスアンドテクノロ
ジーJournal of Vacuum Science & Technology B,Vol.1
1,No2,pp.518(1993))した結果、図39に示すような結
果を得ることができた。この図からあきらかなように2
0μm ×20μm (半径10μm )の小ドットを得るに
はEA間隔を20μm と極めて小さな間隔にしなければ
ならないことがわかる。
【0010】ところで電子を電界放出するFEが集積形
成されている第1の基板Aと、蛍光体およびアノード電
極の付設されている第2のガラス基板Bとの間隔を、広
い範囲に渡って一定にする方法として代表的な方法は、
前述したディスプレイで使用されているグラスボールを
使用する方法である(図38)。このディスプレイのE
A間隔は200μm であり、直径200μm のグラスボ
ール19を相当数、FEが集積されている第1の基板A
と、蛍光体およびアノード電極が付設されている第2の
ガラス基板Bとの間に挿入し、200μm の間隔を保持
するようにしている。しかしながらこの構造で数十μm
と小さい間隔を実現するたえには、直径数十μm の大き
さのグラスボールが必要であるのに対し、現在の技術レ
ベルで精度よく数十μm の大きさの均一なグラスボール
を相当数作成することは不可能であった。
【0011】一方、シリコンプロセスを用いてFEが集
積形成されている第1の基板と蛍光体およびアノード電
極の付設されている第2のガラス基板Bとの間の間隔を
均一にするスペーサを形成する方法も提案されている
(特開平6−60804号,USP5232549)。
特開平6−60804号では、ポリイミドで該スペーサ
を作成しており、図40(a) に示すように、FEを形成
した第1の基板A表面にポリイミド膜17を塗布し、ス
ピンコータで所望の厚さにしてから、フォトリソグラフ
ィ法によるパターン露光後デベロップすることにより、
スペーサの必要な部分のみを残すようにパターニング
し、図40(b) に示すようにポリイミドスペーサ18を
形成する。
【0012】この方法によれば、一旦形成した円錐型エ
ミッタなどのFEをポリイミドで埋め込んでしまうた
め、円錐型エミッタの先端をいためたり、汚染してしま
うなどの問題がある。
【0013】またUSP5232549においても、ポ
リイミドなどの絶縁膜でスペーサを形成しているが、同
様に円錐型エミッタを絶縁性材料により埋め込んでしま
うプロセスであるため、同様の問題があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】このように、種々の方
法が提案されているが、高密度化に際し必須となる、高
精度高精彩電界放出型蛍光イメージバーあるいは表示装
置の実現に必要不可欠である数十μm のエミッタ−アノ
ード間隔をいかにして実現するか、有効な方法がなかっ
た。
【0015】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、微小なドットサイズを実現すべく、エミッタアノー
ド間隔を大面積にわたって精度よく小さな間隔とし、し
かもエミッタへの汚染や損傷がなく実現性の高い電界放
出型蛍光管を提供することを目的とする。
【0016】また電界放出型蛍光管を用いた高精度で信
頼性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、容器
と、前記容器内に収容され、電子を放出可能なエミッタ
と、制御用のゲート電極とを具備した第1の基板と、前
記第1の基板に相対向して配設され、アノード電極と、
蛍光体とを具備してなる第2の基板とを含む電界放出型
蛍光管において、前記エミッタおよびゲート電極は、そ
の先端が前記第1の基板表面よりも低い位置にくるよう
に、前記第1の基板に穿設された溝の底部に配設され、
前記第1および第2の基板が、前記溝形成面および前記
蛍光体形成面が互いに向かい合うように密着せしめら
れ、前記エミッタとアノード電極との距離が前記溝の深
さを制御することにより調整されていることにある。
【0018】また本発明の第2の特徴は、感光体ドラム
と、画情報に基づいて前記感光体ドラムを感光せしめる
電界放出型蛍光管アレイとを具備してなる画像形成装置
において、前記電界放出型蛍光管アレイが、容器と、前
記容器内に収容され、電子を放出可能なように所定の間
隔を隔てて複数個配列されたエミッタからなるエミッタ
アレイと、前記エミッタに近接して配設された制御用の
ゲート電極とを具備した第1の基板と、前記第1の基板
に相対向して配設され、アノード電極と、蛍光体とを具
備してなる第2の基板とを含み、前記各エミッタおよび
ゲート電極は、その先端が前記第1の基板表面よりも低
い位置にくるように、前記第1の基板に穿設された溝の
底部に配設され、前記第1および第2の基板が、前記溝
形成面および前記蛍光体形成面が互いに向かい合うよう
に密着せしめられ、前記エミッタとアノード電極との距
離が前記溝の深さを制御することにより調整せしめられ
てなる画像形成装置を構成することにある。
【0019】また本発明の第3は、第1の基板表面に異
方性エッチングに所望の深さでかつ所望の幅の平坦な底
面をもつ溝を形成する工程と、前記溝内の所望の位置に
カソード電極を形成するとともに、前記カソード電極か
ら突出し、前記第1の基板の表面よりも低い位置に尖端
がくるように、エミッタを形成するとともに、エミッタ
に近接してゲート電極を形成する工程と、第2の基板表
面にアノード電極を形成するとともに蛍光体を形成する
工程と、前記第1および第2の基板を前記エミッタが前
記アノード電極と向かいあうように密着固定する固着工
程とを含むことにある。
【0020】
【作用】すなわち、エミッタ・アノード間隔を所望の値
に高精度に揃えるために、基板の一部をスペーサとして
用いる方法を提案するものである。
【0021】すなわち本発明は少なくとも電界放出可能
な鋭利部と電界放出を誘導するゲート電極とが形成され
ている第1の基板Aに、あらかじめ所望の深さの溝を形
成しておくことにより、溝以外の部分をエミッタ・アノ
ード間隔を確保するスペーサとすることができ、電界放
出可能な鋭利部の形成後に行うスペーサ作製プロセスを
省くことができるため、プロセス中に起こるエミッタの
汚染や損傷を避けることができる。また、ドライエッチ
ングなどにより溝を形成するため、エッチング深さを高
精度に制御することができ、大面積にわたってスペーサ
の高さを均一にすることができる。
【0022】溝の形成と、溝内にエミッタやゲートを形
成する工程がモノリシックに達成できるため、製造が容
易でもある。従って、第1の基板形成後は第2の基板を
形成してこれらを密着させればよく、また密着させる領
域は第1の基板のもともとの表面であるため、平坦度が
高く、密着度を高めることが可能となる。
【0023】また、このプロセスでは、溝底面は平坦に
なるので、この溝内に薄膜プロセスを用いてエミッタを
形成すれば、高精度の高さ制御が可能となる。
【0024】このように、基板表面の平坦性、溝底面の
平坦性、エミッタの高さ制御の達成により、エミッタ・
アノード間隔を小さくかつ高精度に制御することがで
き、高輝度かつ高精彩度の電界放出型蛍光管を得ること
ができる。
【0025】また、かかる構成によれば、寸法精度の高
いものを得ることができるため、画像形成装置等に重要
な数十μm と小さなエミッタ・アノード間隔を精度良く
実現することができる。
【0026】なお、ここで第1の基板そのものに溝を形
成しても良いし、シリコン基板などの素材基板の表面に
ポリイミド膜や酸化シリコン膜、窒化シリコン膜を形成
し、この膜内に溝を形成するようにしてもよい。
【0027】さらに、1つの溝に多数のエミッタを形成
してもよいし、複数の溝を配列して、各溝に1個または
複数のエミッタを形成するようにしてもよい。
【0028】また、蛍光体層はドットに分割して形成し
てもよいし、一体的に形成しても良い。
【0029】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。図1は、本発明実施例の電界放出型蛍光
管を用いた表示装置の全体概要図、図2は同装置のXY
断面の要部図である。この表示装置は、図2に示すよう
に、シリコン基板20表面にあらかじめ形成された溝2
1の底部に所定の間隔で配列せしめられ、電子を放出可
能なエミッタ1と、このエミッタ1を囲むように配設さ
れた制御用のゲート電極2とを具備した第1の基板A
と、前記第1の基板Aに相対向して配設されたガラス基
板10表面にアノード電極6とさらにアノード電極6の
上層に形成された蛍光体層11とを具備してなる第2の
基板Bとが、溝形成面および蛍光体形成面が互いに向か
い合うように密着せしめられ、前記エミッタ1およびゲ
ート電極2の先端が前記シリコン基板20の表面23よ
りも低い位置にくるように制御せしめられ、エミッタ1
とアノード電極6との距離が高精度に制御されているこ
とを特徴とする。このような構造体が図1に示すように
真空を維持することができ光を透過する部分を有する容
器39内に配設されている。
【0030】すなわち第1の基板Aでは、シリコン基板
表面に窄設せしめられる溝21の深さ22が高精度に制
御せしめられ、溝21内の領域が素子形成部を構成する
とともに、シリコン基板表面23がスペーサの役割を果
たしている。またここでシリコン基板表面23は絶縁膜
である膜厚数μm のポリイミド膜26で被覆せしめられ
ており、この構成により、エミッタ・アノード間の耐電
圧を高めるという効果がある。さらに溝21の底部には
カソード電極24が一体的に形成されており、この上層
に絶縁膜3を介してゲート電極2が形成されている。
【0031】一方第2の基板はガラス基板10の表面の
溝内に相当する領域にITOからなるアノード電極6が
形成され、この表面に蛍光体層11が形成されている。
【0032】ここで第1の基板A上には図1に示すよう
に駆動回路31がモノリシックに形成されており、駆動
回路31に接続されている電源電極37と信号電極38
とが同じ第1の基板A上に形成されている。素子部の拡
大図において、複数の電界放出可能な鋭利部(エミッ
タ)1により1ドットが形成されており、1ドットは4
分割されたゲート電極2からなり、該ゲート電極2のそ
れぞれは、ゲート電極用の引き出し配線30により駆動
回路31に接続されている。そして第1および第2の基
板は、真空を維持することができ光を透過する領域を有
する容器39内に格納され、この容器39内には10-8
Torr程度の高真空に保たれている。
【0033】なお、電極配線については図3(a) および
(b) に示すように、このアノード電極6は第1および第
2の基板の間の密着部分から引き出され、第1の基板表
面に絶縁膜26を介して形成された配線電極28に接続
されるようにしてもよい。また、ゲート電極の取り出し
は溝の傾斜側面29から第1の基板表面にかけて配線電
極27を付設し、同様にして、第1の基板と第2の基板
との間の密着部分から引き出すようにしてもよい。
【0034】また、前記実施例では、第1の基板に1つ
の溝を形成し、この溝内に多数のエミッタを配列した
が、これに限定されることなく、主走査方向にそって複
数の溝を配列し、この溝内に副走査方向に沿って1列に
複数のエミッタを配設するなど適宜変更可能である。
【0035】次に、この電界放出型蛍光管の製造工程に
ついて説明する。まず第1の基板Aを形成する。図4に
示すように、(100)シリコン基板20表面にスピン
コーターを用いてフォトレジストを塗布し、100μm
幅の溝の長手方向が<−110>方向となるように、マ
スクアライナーまたはステッパで露光し、レジストパタ
ーンR1を形成する。次いで図5に示すように、水酸化
カリウム(KOH)の10Wt% 溶液に浸漬し約10分間
エッチングを行い、このレジストパターンR1をマスク
として、深さ20μm の溝21を形成する。シリコン単
結晶のアルカリ溶液に対するエッチング特性は、反応律
速であり、(100)面は(111)面に対して60〜
100倍エッチング速度が早い。この選択エッチング性
のために(100)面をエッチングすると、溝両脇の
(111)面がテーパ部となる形状となる。このよう
に、KOHを用いたエッチングでは、シリコン単結晶の
最密方向である<111>方向でエッチング速度が遅
く、従って溝の側壁部分は、シリコンの(111)面が
でて図5のような溝が形成される。ここでKOHの濃度
は10〜30Wt% 程度がよく、液温は50〜90℃、エ
ッチング速度は数μm /分とするのが望ましい。次に図
6に示すように、熱酸化により膜厚0.5μm 程度の酸
化シリコン膜3を形成する。なお、ここで酸化シリコン
膜の形成は、熱酸化法に限定されることなく、CVD法
やスパッタリング法などを用いるようにしてもよい。
【0036】この後、図7に示すように膜厚1μm 程度
のレジストパターンR2を形成し、この上層に蒸着法に
より膜厚0.2μm のモリブデン薄膜M1を形成する。
そしてこのレジストパターンR2を除去することにより
レジストパターンR2上のモリブデン薄膜M1を除去し
(リフトオフ)、引き出し電極のパターニングおよび、
溝底部以外のモリブデン薄膜M1を除去する(図8)。
【0037】さらにこの上層に図9に示すように、レジ
ストパターンR3を再度形成する。なお、以下の工程図
では図8の溝底部のみを拡大して示すものとする。
【0038】そして王水を用いて図10に示すようにレ
ジストパターンR3から露呈するモリブデン薄膜M1を
エッチングする。
【0039】最後に図11に示すようにバッファ弗酸
(BHF)により酸化シリコン膜3をエッチングし、レ
ジストパターンR3を剥離し、酸化シリコン膜3表面に
形成されたゲート電極2を得る。
【0040】そして図12に示すように、基板を回転さ
せながら基板にたてた垂線に対して80度の角度をなす
ようにニッケルM2を蒸着する。
【0041】そして図13に示す状態まで蒸着を続行す
ると、モリブデンからなる円錐型エミッタ1が形成され
る。
【0042】そして塩酸(HCl)溶液を用いてニッケ
ルM2を剥離するとリフトオフにより、図14に示すよ
うにゲート電極2および円錐型エミッタ1が得られる。
【0043】このようにして、図15に示すように、極
めて高精度にエミッタ高さの制御された第1の基板Aが
形成される。図15は、これを図8に示したように溝の
外側領域まで示した図である。
【0044】第2の基板Bについては通常の薄膜プロセ
スで形成でき、位置合わせをして両者を固着することに
より図2に示した電界放出型蛍光管が得られる。固着に
際しては、接着剤層を介して接着するか、または治具を
用いてねじ止めなどにより固着してもよい。
【0045】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。前記第1の実施例ではシリコン基板表面をエッチ
ングすることにより、溝を形成して第1の基板Aを形成
したが、この例では図16に示すように、ガラス基板4
表面に所望の膜厚のポリイミド膜25を塗布後キュア
(熱処理)して形成しておき、このポリイミド膜25に
溝21をO2 ガスによるドライエッチングで形成するよ
うにしたことを特徴とするものである。O2 ガスによる
ドライエッチングでは、ポリイミドと酸化シリコンとの
エッチング選択性が高いため、ポリイミドはエッチング
されるが、基板の酸化シリコンやシリコンはエッチング
されない。従って基板が露呈した時点でエッチングが終
了する。従って溝底部は平坦性が高い。このように、溝
はフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを
用いて高精度に形成される。他の部分については第1の
実施例と同様に、溝21の底部に、カソード電極24を
形成するとともに、円錐型のエミッタ1および絶縁層3
を介してゲート電極2が形成されている。
【0046】なお、エッチング深さを制御するために、
ガラス基板表面にエッチングストッパとなる金属層など
を形成し、この上層にポリイミド膜25を形成するよう
にすれば、エッチング終点の検出が容易となり、エッチ
ング深さを高精度に制御することが可能となる。
【0047】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。この例では図17に示すように、まずガラス基板
4表面にモリブデン薄膜を形成しフォトリソグラフィお
よびエッチングによりパターニングしカソード電極24
を形成するとともに、さらにこの上層に所望の膜厚のポ
リイミド膜からなる第1の絶縁膜32を形成し、さらに
ゲート電極を形成するためのモリブデン(Mo)薄膜を
形成し、さらに所望の膜厚のポリイミド膜からなる第2
の絶縁膜34を形成する。そして、まず第2の絶縁膜を
フォトリソグラフィによりパターニングし溝21を形成
する。さらにフォトリソグラフィによりレジストパター
ンを形成してモリブデン膜および第1の絶縁膜32をパ
ターニングしゲート電極2を形成する。なおこのポリイ
ミド膜は、ゲート電極を担持するゲート電極下の絶縁膜
3をも構成する。そしてこのときのレジストパターンを
残したまま、この上層にモリブデンをスパッタリング
し、リフトオフにより円錐型エミッタ1を形成する。
【0048】一方ゲート電極のパターニングに際し、配
線金属30のパターニングも同時に行い、さらに駆動回
路31をも形成しておく。
【0049】このようにして第1の基板を形成した後前
記第1の実施例と同様にして第2の基板と密着し、電界
放出型蛍光管が完成する。
【0050】なお、前記第3の実施例ではガラス基板上
に第1の絶縁膜としてポリイミド膜を形成したが、アモ
ルファスシリコン層を形成し、このアモルファスシリコ
ン層にゲート電極用駆動回路を作り込むようにし、モノ
リシックに駆動回路を形成しても良い。またこのアモル
ファスシリコン層をレーザアニールなどにより単結晶化
し、単結晶シリコン層内に駆動回路を形成するようにし
てもよい。
【0051】さらに前記第3の実施例では駆動回路形成
領域を溝21の外側に形成したが、図18に第4の実施
例を示すように、溝21の内部に駆動回路31を形成し
てもよい。
【0052】また第5の実施例を図19(a) および(b)
に示すように、前記第4の実施例と同様にして第1の基
板Aを形成するとともに、第2の基板Bにもアモルファ
スシリコン層を形成しこのアモルファスシリコン層内に
アノード電極駆動回路36をモノリシックに形成したこ
とを特徴とするもので、図19(b) に示すように同様に
第1の基板Aと密着させることにより、極めて容易に本
発明の電界放出型蛍光管が完成する。
【0053】次に、本発明の第6の実施例として図20
に示すように第1の基板Aに形成するスペーサとしての
第2の絶縁膜34が一方の側にのみ形成されており、第
1の基板Aに対して第2の基板Bが傾斜して固着される
ようにしてもよい。
【0054】かかる構成により、ビーム径がより小さく
なるため、高画質化に有利なドットパターンになるとい
う効果がある。
【0055】また、図21に本発明の第7の実施例を示
すように、円錐型エミッタ1の下部にリチウムニオベー
ト(LiNbO3 )層からなる圧電素子33を形成して
おくようにし、エミッタ・アノード間隔をドット毎に僅
かに変化させるようにしてもよく、中間調画像の形成な
どに有効である。ここで38は圧電素子用の信号電極で
ある。
【0056】かかる構成によれば、必要とするドット濃
度に応じて、圧電素子電極への印加電圧を調整し、エミ
ッタ先端高さを変化させることによりエミッタ・アノー
ド間距離を変化させるようにすれば、ビーム径を変化さ
せることができる。これは、中間調画像の形成に極めて
有効である。
【0057】なお、圧電素子を構成する圧電材料として
はLiNbO3 の他ペロブスカイト型構造の強誘電体が
望ましく、バリウムチタネート(BaTiO3 )、Ba
TiO3 とPbTiO3 との固溶体、BaTiO3 とC
aTiO3 との固溶体、PbZnO3 、PbTiO3
どが適用可能である。形成に際しても、電極層、圧電層
の形成がいずれも薄膜プロセスで実現可能であり、容易
に製造可能である。
【0058】また、エミッタ電極の材料としては、モリ
ブデンの他、タングステン(W)、ダイアモンド状炭素
(C)、窒化ジルコニウム(ZrN)被膜を有するシリ
コン、硼化ランタン(LaB6 ),チタン(Ti),ニ
ッケル(Ni),モリブデンなどを用いてもよい。
【0059】次に、円錐型エミッタの形成方法の他の実
施例について説明する。
【0060】前記第1の実施例において図4乃至図15
の工程中で説明したリフトオフによる方法に代えて、
さらにまた転写モールド法を用いても良い。この方法は
図22に示すように支持基板としてのシリコン基板50
表面にレジストパターンRを形成しKOHによるエッチ
ングを行うことにより逆ピラミッド状のエッチピットを
多数個形成する(図23)。
【0061】この表面に図24に示すように熱酸化によ
り酸化シリコン膜51を形成し、溝先端の先鋭化をはか
る。次いで蒸着法により図25に示すようにモリブデン
薄膜M1を形成する。
【0062】この後図26に示すように、図5に示した
方法と同様の異方性エッチングによりシリコン基板20
に溝21を形成し、この溝21内に熱転写により前記シ
リコン基板50のモリブデン薄膜側を固着する。
【0063】そして図27に示すようにBHFを用いた
エッチングにより酸化シリコン膜51を除去し、支持基
板を除去する。
【0064】そして図28に示すようにポリイミド膜3
を形成し、図29に示すようにこの突出部にレジストパ
ターンR4を形成する。
【0065】そして図30に示すようにモリブデン薄膜
M1を形成し、リフトオフにより図31に示すように突
出部のまわりの領域にのみモリブデン薄膜M1を残留さ
せ、ゲート電極2を得る。
【0066】そして最後にこのゲート電極2であるモリ
ブデン薄膜をマスクとしてポリイミド膜3をパターニン
グし、モリブデンの突出部のまわりのポリイミド膜3を
エッチング除去することにより、円錐型エミッタ1が形
成される。他の工程は前記第1の実施例で説明したのと
同様に形成すればよい。さらにまた、図33(a) 乃至
(e) に示すようにフォーカストイオンビーム(FIB)
の回転を用いた、イオンビームエッチングにより円錐型
の尖端部を形成し、これによりエミッタを形成すること
も可能である。まず、シリコン基板20に溝21を形成
しておき、この溝底部に相当する領域のシリコン基板2
0(図33(a) )表面に膜厚0.5μm 程度の酸化シリ
コン膜3を形成する(図33(b) )。
【0067】この後この上層に金薄膜M1を形成し(図
33(c) )、FIBを図33(d) に示すように幅1μm
領域に回転しながら照射し図33(e) に示すように円錐
状の尖端部を形成し、これをエミッタ1とする。一方溝
の回りに残留する金薄膜はゲート電極2となる。このよ
うにして極めて容易に高精度のエミッタを形成すること
ができる。
【0068】さらにまた、図34(a) 乃至(h) に示すよ
うに、反応性イオンエッチングにより突出部を形成して
おきこの尖端を保護した状態で熱酸化を行い、最後にシ
リコンに対して選択性をもつような条件で酸化シリコン
膜をエッチングすることにより尖端部を残すようにする
方法も適用可能である。この方法でもまず、シリコン基
板20に溝21を形成しておき、この溝底部に相当する
領域のシリコン基板20(図34(a) )表面に、レジス
トR5を形成し、このレジストR5をFIBによりパタ
ーニングし幅1μm 程度の溝を形成する(図34(b)
)。この後スパッタリング法により酸化シリコン膜3
を形成し(図34(c) ),この後リフトオフによりレジ
ストR5を除去し酸化シリコン膜3のパターンを得る
(図34(d) )。ここで図34(d) 以降は部分拡大図と
して示す。そしてこの酸化シリコン膜3パターンをマス
クとして反応性イオンエッチングを行い、酸化シリコン
膜3の下層のみが残留するようにしシリコン突起を形成
する(図34(e) )。続いて熱酸化を行い図34(f) に
示すように、シリコン突起が円錐状に残るように酸化を
行う。そしてさらに所望の膜厚の酸化シリコン膜3を形
成し、酸化シリコン膜の表面高さがシリコン突起の尖端
に近付くようにし、さらにこの上層に金を形成する(図
34(g) )。そして、酸化シリコン膜のエッチング速度
がシリコンのエッチング速度よりもはるかに大きくなる
ような条件で選択エッチングを行いシリコン突起の尖端
の周りの酸化シリコン膜3を除去することにより、図3
4(h) に示すように円錐状のエミッタ1が形成されると
ともに、ゲート電極2も形成される。
【0069】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、製造が容易で信頼性の高い高輝度高解像度の電界放
出型蛍光管を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の電界放出型蛍光管を用いた表示
装置の全体概要図
【図2】同装置のXY断面の要部図
【図3】本発明の第1の実施例で用いられる電界放出型
蛍光管の変形例を示す図
【図4】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図5】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図6】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図7】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図8】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図9】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図10】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図11】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図12】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図13】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図14】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図15】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図16】本発明の第2の実施例の電界放出型蛍光管を
示す図
【図17】本発明の第3の実施例の電界放出型蛍光管を
示す図
【図18】本発明の第4の実施例の電界放出型蛍光管を
示す図
【図19】本発明の第5の実施例の電界放出型蛍光管を
示す図
【図20】本発明の第6の実施例の電界放出型蛍光管を
示す図
【図21】本発明の第7の実施例の電界放出型蛍光管の
要部を示す図
【図22】本発明の他の実施例の電界放出型蛍光管の製
造工程図
【図23】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図24】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図25】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図26】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図27】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図28】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図29】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図30】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図31】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図32】同電界放出型蛍光管の製造工程図
【図33】本発明の他の実施例の電界放出型蛍光管の製
造工程図
【図34】本発明の他の実施例の電界放出型蛍光管の製
造工程図
【図35】従来例の電界放出型蛍光管を示す図
【図36】従来例のイメージバーを示す斜視図
【図37】FEを用いたイメージバーの上面図
【図38】従来例のFEを用いたディスプレイを示す図
【図39】ビームスポットの広がり径の値とEA間隔と
の関係をシミュレーションした結果を示す図
【図40】従来例の電界放出型蛍光管の製造工程を示す
【符号の説明】
A 第1の基板 B 第2の基板 1 エミッタ 2 ゲート電極 3 ポリイミド膜 6 アノード電極 7 ビーム広がり径 10 ガラス基板 11 蛍光体層 12 スペーサ 13 カソード 14 アドレッシング電極 15 パッド 16 ガラス容器 17 ポリイミド膜 18 ポリイミドスペーサ 19 グラスボール 20 シリコン基板 21 溝 22 溝の深さ 23 シリコン基板表面 24 カソード電極 25 ポリイミド膜 26 ポリイミド膜 27 配線電極 28 配線電極 29 溝の傾斜側面 30 引き出し配線 31 駆動回路 32 第1の絶縁膜 33 圧電素子 34 第2の絶縁膜 37 電源電極 38 信号電極 39 容器 50 シリコン基板 51 酸化シリコン膜
フロントページの続き (72)発明者 布施 マリオ 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器と、 前記容器内に収容され、電子を放出可能なエミッタと、
    制御用のゲート電極とを具備した第1の基板と、 前記第1の基板に相対向して配設され、アノード電極
    と、蛍光体とを具備してなる第2の基板とを含む電界放
    出型蛍光管において、 前記エミッタおよびゲート電極は、その先端が前記第1
    の基板表面よりも低い位置にくるように、前記第1の基
    板に穿設された溝の底部に配設され、 前記第1および第2の基板が、前記溝形成面および前記
    蛍光体形成面が互いに向かい合うように密着せしめら
    れ、前記エミッタとアノード電極との距離が前記溝の深
    さを制御することにより調整されていることを特徴とす
    る電界放出型蛍光管。
  2. 【請求項2】 感光体ドラムと、 画情報に基づいて前記感光体ドラムを感光せしめる電界
    放出型蛍光管アレイとを具備してなる画像形成装置にお
    いて、 前記電界放出型蛍光管アレイが、 容器と、 前記容器内に収容され、電子を放出可能なように所定の
    間隔を隔てて複数個配列されたエミッタからなるエミッ
    タアレイと、前記エミッタに近接して配設された制御用
    のゲート電極とを具備した第1の基板と、 前記第1の基板に相対向して配設され、アノード電極
    と、蛍光体とを具備してなる第2の基板とを含み、 前記各エミッタおよびゲート電極は、その先端が前記第
    1の基板表面よりも低い位置にくるように、前記第1の
    基板に穿設された溝の底部に配設され、 前記第1および第2の基板が、前記溝形成面および前記
    蛍光体形成面が互いに向かい合うように密着せしめら
    れ、前記エミッタとアノード電極との距離が、前記溝の
    深さを制御することにより調整せしめられることを特徴
    とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 第1の基板表面に異方性エッチングに所
    望の深さでかつ所望の幅の平坦な底面をもつ溝を形成す
    る工程と、 前記溝内の所望の位置にカソード電極を形成するととも
    に、前記カソード電極から突出し、前記第1の基板の表
    面よりも低い位置に尖端がくるように、エミッタを形成
    するとともに、エミッタに近接してゲート電極を形成す
    る工程と、 第2の基板表面にアノード電極を形成するとともに蛍光
    体を形成する工程と、 前記第1および第2の基板を前記エミッタが前記アノー
    ド電極と向かいあうように密着固定する固着工程とを含
    むことを特徴とする電界放出型蛍光管の製造方法。
JP1895396A 1996-02-05 1996-02-05 電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置 Pending JPH09213247A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1895396A JPH09213247A (ja) 1996-02-05 1996-02-05 電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1895396A JPH09213247A (ja) 1996-02-05 1996-02-05 電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09213247A true JPH09213247A (ja) 1997-08-15

Family

ID=11986021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1895396A Pending JPH09213247A (ja) 1996-02-05 1996-02-05 電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09213247A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100485917B1 (ko) * 1996-11-11 2005-09-02 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 진공밀봉전계방출형전자소스장치및그제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100485917B1 (ko) * 1996-11-11 2005-09-02 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 진공밀봉전계방출형전자소스장치및그제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5243252A (en) Electron field emission device
JP2886436B2 (ja) フラット・パネル表示装置、該装置の製造方法、該装置のスクリーンを背面板から間隔づけるスペーサ及びこれの製造方法
US5209687A (en) Flat panel display apparatus and a method of manufacturing thereof
JP2005340194A (ja) 電界放出素子及びそれを適用した電界放出表示素子
JP2006049322A (ja) 電界放出素子及びそれを適用した電界放出表示素子
JP3094459B2 (ja) 電界放出型カソードアレイの製造方法
JP2969081B2 (ja) 水平電界効果を有する電子放出素子及びその製造方法
JP3391360B2 (ja) 電子放出素子及びその製造方法
JPH09213247A (ja) 電界放出型蛍光管およびその製造方法およびこれを用いた画像形成装置
JP2940360B2 (ja) 電界放出素子アレイの製造方法
JPH11317153A (ja) 電子放出源製造方法
JP2000353466A (ja) 電子放出素子およびその製造方法、並びに表示装置およびその製造方法
JPH08306302A (ja) 電界放射型電子源及びその製造方法
JP3184890B2 (ja) 電子放出素子及びその製造方法
JP3097523B2 (ja) 電界放射型素子の製造方法
KR100286450B1 (ko) 전계방출 이미터 및 그의 제조방법
JP3143679B2 (ja) 電子放出素子及びその製造方法
JP3354405B2 (ja) 電界放出型冷陰極の製造方法
KR100569269B1 (ko) 전계방출 표시소자의 제조방법
JPH07320636A (ja) 電子放出素子の製造方法
KR100464306B1 (ko) 전계방출표시소자및그스페이서제조방법
JPH0963464A (ja) 電界放出型冷陰極およびその製造方法
KR100370246B1 (ko) 전계방출소자
JPH0794124A (ja) 表示装置
JPH04259732A (ja) 蛍光体ドットアレイ管における蛍光面形成方法