JP4083611B2

JP4083611B2 - 冷陰極電子源の製造方法

Info

Publication number: JP4083611B2
Application number: JP2003081854A
Authority: JP
Inventors: 昭裕渡辺; 彰彦細野; 智英沈; 修平中田; 幹夫高井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP2004288561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カーボンナノチューブを電子放出源として備える冷陰極電子源の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）などの表示装置に採用される電界放出型の冷陰極電子源として、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と呼ぶ）を電子放出源として利用した冷陰極電子源が提案されている。
【０００３】
ＣＮＴは、長さ数μｍのチューブ形状を成しており、ＣＮＴの先端に電界が集中しやすく電子が放出しやすい特性を有している。そのため、ＣＮＴを電子放出源として利用することによって、良好なエミッション特性を得ることができる。
【０００４】
特許文献１には、電子放出源としてＣＮＴを利用した冷陰極電子源の製造方法が開示されている。特許文献１に記載の技術では、複数のＣＮＴが集合して構成されたバンドルを含むバンドルペーストから成る電子放出部を基板上に形成し、当該電子放出部にレーザーを照射することによって、電子放出部中のバンドル以外の物質を選択的に除去して、更に、バンドル中のＣＮＴ以外の炭素成分を選択的に除去してＣＮＴを露出させている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３６２４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、基板上に形成された電子放出部には、起立状態のＣＮＴばかりではなく横臥状態のＣＮＴも存在するため、エミッション特性を向上するためには、この横臥状態のＣＮＴの先端をも露出させる必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＣＮＴをそのままの状態で露出させているため、横臥状態のＣＮＴの先端を露出させることが困難であり、十分なエミッション電流を得ることができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は上述の問題に鑑みて成されたものであり、冷陰極電子源のエミッション特性を向上させることが可能な製造技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る冷陰極電子源の製造方法は、電子を放出するカーボンナノチューブ及びカーボン不純物を含む電子放出部を備える冷陰極電子源の製造方法であって、（ａ）カソード電極を形成する工程と、（ｂ）前記カソード電極上に前記電子放出部を形成する工程と、（ｃ）前記カソード電極上に、前記電子放出部を取り囲むゲート構造を形成する工程と、（ｄ）前記電子放出部に対してドライエッチングを実行して、前記カーボン不純物に埋もれている前記カーボンナノチューブを前記カーボン不純物から露出させる工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）及び（ｄ）の後に、前記電子放出部に０．７ＭＷ／ｃｍ ² よりも小さい照射密度でレーザーを照射して、前記カーボン不純物に埋もれている前記カーボンナノチューブを前記カーボン不純物からさらに露出させる工程とを備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜６は本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態１に係る冷陰極電子源は電界放出型の電子源であって、例えば２極構造を有してる。そして、ＦＥＤなどの表示装置に適用することができる。以下に、図１〜６を参照して本実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法について説明する。
【００１１】
まず図１に示されるように、例えば２ｍｍ角の大きさのカソード電極２を絶縁基板１上に形成する。そして、長さ数μｍのＣＮＴを複数含む導電性ペースト６を、カソード電極２上にスクリーン印刷法でパターンニングする。ここで使用した導電性ペースト６には、ＣＮＴ以外に、アモルファスカーボンやそれ以外のカーボン生成物などから成るカーボン不純物、ブチルカルビトールなどの有機溶剤、エチルセルロースなどのバインダ、ホノゲノールなどの分散剤等が含まれている。また、印刷後の導電性ペースト６の厚みは例えば２〜４μｍであり、カソード電極は例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｔａｎｉｕｍＯｘｉｄｅ）から成る。
【００１２】
次に、パターンニングされた導電性ペースト６を１２０℃程度の大気雰囲気中で乾燥し、さらに５００〜５５０℃の大気雰囲気中で焼成する。これにより、導電性ペースト６中の有機溶剤、バインダ及び分散剤がほぼ消失し、図２に示されるように、ＣＮＴ４とカーボン不純物５とを含む電子放出部３がカソード電極２上に形成される。図３は、電子顕微鏡を用いて図２に示す電子放出部３を上方から撮影した際の画像を示している。図２，３に示されるように、電子放出部３では、大部分のＣＮＴ４がカーボン不純物５に埋もれている。従って、一部のＣＮＴ４の先端だけがカーボン不純物５から露出しており、大部分のＣＮＴ４の先端はカーボン不純物５から露出していない。また、図２に示されるように、電子放出部３には、起立状態のＣＮＴ４だけではなく、横臥状態のＣＮＴ４も含まれている。
【００１３】
次に図４に示されるように、大気中で、上方から電子放出部３に対してレーザーを照射して、カーボン不純物５を部分的に除去して、カーボン不純物５に埋もれているＣＮＴ４の先端を露出させる。このとき、レーザーの照射密度（「レーザーピーク強度」とも呼ばれる）を０．７ＭＷ／ｃｍ²以上に設定する。また、レーザーとしては、例えば波長３０８ｎｍのエキシマレーザーを採用して、パルス幅１７ｎｓｅｃで１ショットだけレーザー照射を行う。
【００１４】
図５は、電子顕微鏡を用いて図４に示す電子放出部３を上方から撮影した際の画像を示している。図４，５に示されるように、レーザーの照射密度を０．７ＭＷ／ｃｍ²以上に設定すると、レーザー照射により電子放出部３内で発生した熱によってＣＮＴ４が変形し、レーザー照射前は横臥状態であったＣＮＴ４が起立状態となる。そのため、電子放出部３において、レーザー照射前よりも起立状態のＣＮＴ４の割合が増加する。
【００１５】
次に図６に示されるように、カソード電極２と所定距離を成して対向するアノード電極９を配設する。本実施の形態１では、カソード電極２とアノード電極９との間の距離を１００μｍに設定する。
【００１６】
このようにして、電界放出型の２極構造の冷陰極電子源が完成する。
【００１７】
図７は、上述のようにして製造された冷陰極電子源のエミッション特性を示す図である。横軸は、電子放出部３に対してレーザー照射を行ってＣＮＴ４を露出させる際のレーザー照射密度を示し、縦軸はそのレーザー照射密度で製造された冷陰極電子源のエミッション電流を示している。
【００１８】
図７に示すデータは、常温かつ圧力１．３３×１０^-6Ｐａの下で測定されており、測定時のカソード電極２及びアノード電極９の電圧は、それぞれ０Ｖ及び６００Ｖに設定されている。また図中の一点鎖線は、従来から行われているテープ研磨によってカーボン不純物５を除去してＣＮＴ４を露出させた場合のエミッション電流を示している。つまり、図中の破線は、特許文献１に記載された技術と同様に、不純物に埋もれていたＣＮＴ４をそのままの状態で露出させた場合のエミッション電流を示している。
【００１９】
図７に示されるように、レーザーの照射密度を０．７〜８．６ＭＷ／ｃｍ²に設定すると、ＣＮＴ４を単に露出させた場合よりも大きいエミッション電流を得ることができる。以下に、この理由を説明する。
【００２０】
上述のように、レーザー照射密度を０．７ＭＷ／ｃｍ²以上に設定すると、レーザー照射前は横臥状態であったＣＮＴ４が起立する。電子放出部３において、起立状態のＣＮＴ４の数が増加すると、ＣＮＴ４の先端から出力される電子のうち、同一方向に進む電子の数が多くなるため、エミッション電流が増加する。そして、レーザー照射密度が大きくなるにつれて、起立状態のＣＮＴ４の数が増加するため、それに依存してエミッション電流も増加する。そして、レーザー照射密度がある値よりも大きくなると、それ以上起立状態のＣＮＴ４の数が増加しなくなる。
【００２１】
一方、レーザー照射密度が大きくなると、レーザーによって破壊されるＣＮＴ４の数が増加する。従って、レーザー照射密度がある値よりも大きくなると、起立状態のＣＮＴ４の数の増加によるエミッション電流の増加効果よりも、ＣＮＴ４の破壊によるエミッション電流の減少効果の方が大きくなるため、エミッション電流は、レーザー照射密度のある値で極大値を採り、レーザー照射密度がそれよりも大きくなるにつれて減少する。図７に示すデータでは、レーザー照射密度が５．２ＭＷ／ｃｍ²のときに、エミッション電流は極大値を採り、最も良好なエミッション特性を示す。
【００２２】
エミッション電流はレーザー照射密度が大きくなるにつれて低下するため、レーザー照射密度がある値よりも大きくなれば、ＣＮＴ４を単に露出させる従来技術よりもエミッション電流が低下する。図７に示すデータでは、レーザー照射密度が８．６ＭＷ／ｃｍ²以下であれば、エミッション電流が従来技術よりも大きい。
【００２３】
このように、レーザー照射密度を０．７ＭＷ／ｃｍ²以上に設定することによって、レーザー照射前は横臥状態であったＣＮＴ４を容易に起立させることが可能になる。そして、レーザー照射によってＣＮＴ４が破壊したとしても、レーザー照射密度を８．６ＭＷ／ｃｍ²以下に設定することによって、従来技術よりも大きいエミッション電流を維持することが可能になる。つまり、レーザー照射密度を０．７〜８．６ＭＷ／ｃｍ²に設定することによって、ＣＮＴ４をそのままの状態で露出させる従来技術よりも、良好なエミッション特性を容易に得ることができる。
【００２４】
なお本実施の形態１では、レーザーとしてエキシマレーザーを採用したが、その代わりにＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザーを用いても良いし、パルス照射の代わりに、周波数変調されたレーザーを用いても良い。また、レーザー照射方式はスキャン方式、スポット方式のいずれでも構わないし、レーザー照射雰囲気は大気中が望ましいが真空中でも構わない。なお、本実施の形態１のように大気中でレーザー照射を行った場合には、酸化の影響でレーザー照射密度が小さくできる効果がある。
【００２５】
また本実施の形態１では、２極構造の冷陰極電子源の製造方法について説明したが、本発明は３極構造の冷陰極電子源にも適用することができる。すなわち、図８に示されるように、電子放出部３へのレーザー照射後に、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２から成るゲート構造１０を電子放出部３を取り囲みつつカソード電極２上に形成し、その後に、カソード電極２と所定距離を成して対向するアノード電極９を配設することによって、３極構造の冷陰極電子源を形成することができる。
【００２６】
図９は、図８に示す構造を上方から見た場合の平面図である。図８，９に示されるように、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２には、行列状に配列された複数のマイクロキャビティ１３が形成されている。電子放出部３は、マイクロキャビティ１３と一対一で対応して設けられており、カソード電極２上に行列状に配列されている。そして、電子放出部３はマイクロキャビティ１３内に位置しており、ＣＮＴ４から放出された電子はマイクロキャビティ１３を通過してアノード電極９に到達する。なお、このような構造はマイクロキャビティ構造と呼ばれている。
【００２７】
このように、本発明は３極構造の冷陰極電子源にも適用することができ、かかる冷陰極電子源のエミッション特性を向上することができる。
【００２８】
実施の形態２．
上述の実施の形態１で説明した３極構造の冷陰極電子源の製造方法では、電子放出部３に対してレーザー照射を行った後にゲート構造１０を形成していたが、ゲート構造１０の形成後に電子放出部３に対してレーザー照射を行っても良い。本実施の形態２では、かかる場合の３極構造の冷陰極電子源について説明する。
【００２９】
図１０〜１８は、本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態２に係る冷陰極電子源は、マイクロキャビティ構造を有する３極構造の電子源であって、例えばＦＥＤなどの表示装置の電子源として採用することができる。以下に、図１０〜１８を参照して、本実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法について詳細に説明する。
【００３０】
まず図１０に示されるように、絶縁基板１上にカソード電極２を形成し、導電性ペースト６を、カソード電極２上にスクリーン印刷法でパターンニングする。
【００３１】
次に、実施の形態１と同じ条件で、パターンニングされた導電性ペースト６を乾燥・焼成する。これにより、導電性ペースト６中の有機溶剤、バインダ及び分散剤がほぼ消失し、図１１に示されるように、ＣＮＴ４とカーボン不純物５とを含む複数の電子放出部３がカソード電極２上に行列状に形成される。このときの電子放出部３中のＣＮＴ４は、大部分がカーボン不純物５に埋もれている。また電子放出部３には、起立状態のＣＮＴ４だけではなく、横臥状態のＣＮＴ４も含まれている。
【００３２】
次に図１２に示されるように、電子放出部３を覆ってカソード電極２上にゲート絶縁膜材料２１を形成し、その後図１３に示されるように、ゲート絶縁膜材料２１上にゲート電極材料２２を形成する。ゲート絶縁膜材料２１は厚さ４〜１０μｍの絶縁膜であって、本実施の形態２では例えばスピンコート法を用いて形成される。そして、ゲート絶縁膜材料２１は、例えば酸化珪素系ガラスやＰＰＳＱ（Polyphenylsilsesquioxane）などから形成されている。また、ゲート電極材料２２は例えば厚さ２５０ｎｍ程度のアルミニウム膜であって、本実施の形態２では例えば蒸着法を用いて形成される。
【００３３】
次に図１４に示されるように、所定の開口パターンを有するレジスト２５をゲート電極材料２２上に形成して、かかるレジスト２５をマスクに用いて、ゲート電極材料２２をウェットエッチングする。これにより、電子放出部３の上方のゲート電極材料２２が除去されて、ゲート絶縁膜材料２１が部分的に露出し、ゲート電極１２が形成される。その後、レジスト２５を除去する。
【００３４】
次に図１５に示されるように、ゲート電極１２をマスクに用いて、ゲート絶縁膜材料２１に対してドライエッチングを行う。このときのドライエッチングは、ＣＦ₄とＯ₂とが１００：２５の割合で混合されたガスを用いて４０〜５０分間実行される。これにより、図１６に示されるように、電子放出部３が露出して、カソード電極２上にゲート絶縁膜１１が形成される。
【００３５】
なおこのとき、ゲート絶縁膜材料２１の膜厚が完全には均一でないため、電子放出部３を確実に露出させるために、ゲート絶縁膜材料２１に対してオーバーエッチングが実行される。そのため、電子放出部３に対してもドライエッチングが実行されて、図１６に示されるように、カーボン不純物５が部分的に除去される。なお、図１６中の破線がドライエッチング前のカーボン不純物５の形状を示している。また、ゲート絶縁膜材料２１の一番薄い箇所の下方の電子放出部３は、１０分程度ドライエッチングが実行される。
【００３６】
このようにして、ゲート絶縁膜１１とゲート電極１２とから成り、各電子放出部３を取り囲むゲート構造１０がカソード電極２上に形成される。
【００３７】
実施の形態１でも説明したように、ゲート絶縁膜１１及びゲート電極１２には、上記エッチングよって、行列状に配列された複数のマイクロキャビティ１３が形成されている。電子放出部３は、マイクロキャビティ１３内に位置しており、図１６に示す構造を上方から見た場合の平面図は、上述の図９の平面図と同じである。そして、電子放出部３の各ＣＮＴ４から放出された電子はマイクロキャビティ１３を通過して、後述するアノード電極９に到達する。
【００３８】
次に図１７に示されるように、大気中で、上方から電子放出部３に対してレーザーを照射して、カーボン不純物５を部分的に除去して、カーボン不純物５に埋もれているＣＮＴ４の先端を露出させる。そして、図１８に示されるように、カソード電極２と所定距離を成して対向するアノード電極９を配設し、電界放出型の３極構造の冷陰極電子源が完成する。なお本実施の形態２では、カソード電極２とアノード電極９との間の距離を例えば５５０μｍに設定する。
【００３９】
上述のように、本実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法では、電子放出部３を取り囲むゲート構造１０を形成した後に、電子放出部３に対してレーザー照射を行っているため、かかるレーザー照射によって発生する熱がこもり易くなる。従って、レーザー照射前に横臥状態であったＣＮＴを、実施の形態１よりも低い照射密度のレーザーでもって起立させることができる。その結果、レーザー照射によるゲート構造１０の損傷を低減しつつ、冷陰極電子源のエミッション特性を向上させることができる。
【００４０】
また本実施の形態２では、電子放出部３に対するレーザー照射を実行する前に、電子放出部３に対してドライエッチングが実行されている。そのため、レーザー照射前にはカーボン不純物５が部分的にエッチングされているため、レーザー照射時にＣＮＴ４が露出しやすくなる。その結果、ＣＮＴ４にレーザーが照射されやすくなり、ＣＮＴ４が熱変形を生じやすくなる。従って、実施の形態１よりも低いレーザー照射密度で、つまり０．７ＭＷ／ｃｍ²よりも小さいレーザー照射密度でＣＮＴ４を起立させることができる。その結果、レーザー照射によるゲート構造１０の損傷を低減しつつ、冷陰極電子源のエミッション特性を向上させることが可能になる。
【００４１】
また、ゲート絶縁膜材料２１をエッチングして電子放出部３を露出させるとともに、電子放出部３に対してもエッチングが行われるため、ゲート絶縁膜１１を形成する工程と電子放出部３に対してエッチングを行う工程とを同時に実行することができる。従って、エミッション特性が良好な冷陰極電子源をより少ない工程で製造することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態２では設けていなかったが、レーザー照射前に、ゲート電極１２上に例えば金から成る耐レーザー膜を形成することによって、レーザー照射によるゲート構造１０の損傷の低減を図っても良い。
【００４３】
実施の形態３．
上述の実施の形態２に係る製造方法では、ゲート絶縁膜材料２１に対するオーバーエッチング時に電子放出部３に対するエッチングが実行されるため、エッチング時間を適切に調整しないと、電子放出部３の一部が露出しなかったり、電子放出部３が過剰にエッチングされてＣＮＴ４が消失することがあり、エッチングの時間管理が容易ではなかった。
【００４４】
そこで、本実施の形態３では、実施の形態２に係る製造方法よりも工程管理が簡単な製造方法を提供する。
【００４５】
図１９〜２２は、本発明の実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態３に係る冷陰極電子源は、実施の形態２と同様に、マイクロキャビティ構造を有する３極構造の電子源であって、例えばＦＥＤなどの表示装置の電子源として採用することができる。以下に、図１９〜２２を参照して、本実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法について詳細に説明する。
【００４６】
まず、実施の形態２で説明した製造方法を用いて、図１１に示す構造を得る。そして図１９に示されるように、電子放出部３に対してドライエッチングを実行する。このとき、ＣＦ₄とＯ₂とが１００：２５の割合で混合されたガスを用いて、エッチングパワー１７０Ｗで１０分間程度エッチングを行う。これにより、電子放出部３のカーボン不純物５が部分的に除去されて、レーザー照射時にＣＮＴ４が露出しやすくなる。なお、図１９と後述する図２０，２１中の一点鎖線は、エッチング前のカーボン不純物５の形状を示している。
【００４７】
次に図２０に示されるように、スクリーン印刷法を用いて、マイクロキャビティ１３の一部と成る貫通孔１３ａを複数有するゲート絶縁膜１１をカソード電極２上に形成する。具体的には、カソード電極２及び電子放出部３の上方に、スクリーン印刷用のマスクを配置し、かかるマスクとスキージとの間にペースト状のゲート絶縁膜材料を置いて、スキージを移動させることによって、かかるゲート絶縁膜材料がマスクに設けられた穴を通ってカソード電極２上に付着する。これによって、カソード電極２上に印刷パターンが形成されて、複数の貫通孔１３ａを有するゲート絶縁膜１１が形成される。なお、各電子放出部３は貫通孔１３ａの内部に位置しており、ゲート絶縁膜１１によって取り囲まれている。
【００４８】
次に図２１に示されるように、マスク蒸着法を用いて、マイクロキャビティ１３の一部と成る貫通孔１３ｂを複数有するゲート電極１２をゲート絶縁膜１１上に形成する。具体的には、所定の開口パターンを有するメタルマスクをゲート絶縁膜１１上に設けて、内部にゲート電極材料を有する坩堝をヒーターにより加熱すると、ゲート電極材料が蒸発してメタルマスクに設けれられた穴を通ってゲート絶縁膜１１上に付着する。これによって、複数の貫通孔１３ｂを有するゲート電極１２がゲート絶縁膜１１上に形成される。なお、ゲート電極１２の貫通孔１３ｂは、ゲート絶縁膜１１の貫通孔１３ａに連通している。
【００４９】
以上により、貫通孔１３ａ，１３ｂからなるマイクロキャビティ１３を複数有するゲート構造１０がカソード電極２上に完成し、各電子放出部３はかかるゲート構造１０によって取り囲まれる。なお、図２１に示す構造を上方から見た平面図は、上述の図９の平面図と同じである。
【００５０】
次に図２２に示されるように、大気中で、上方から電子放出部３に対してレーザーを照射して、カーボン不純物５を部分的に除去して、カーボン不純物５に埋もれているＣＮＴ４の先端を露出させる。そして、カソード電極２と所定距離を成して対向するアノード電極９（図示せず）を配設し、電界放出型の３極構造の冷陰極電子源が完成する。
【００５１】
このように、本実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法では、上述の実施の形態２とは異なり、スクリーン印刷法及びマスク蒸着法を用いてゲート構造１０を形成しているため、ゲート構造１０形成時に電子放出部３がエッチングされることがない。更に、電子放出部３に対しては、ゲート構造１０を形成する工程とは別の工程でエッチングを行っている。従って、厳密なエッチングの時間管理が不要となり、冷陰極電子源のエミッション特性を向上しつつ、実施の形態２に係る製造方法よりも工程管理が簡単となる。
【００５２】
【発明の効果】
この発明に係る冷陰極電子源の製造方法によれば、電子放出部を取り囲むゲート構造を形成した後に、電子放出部にレーザーを照射しているため、かかるレーザー照射によって発生する熱がこもり易くなる。従って、レーザー照射前に横臥状態であったＣＮＴを、低い照射密度のレーザーでもって起立させることができる。その結果、低エネルギーのレーザーでもって、ゲート構造を損傷することなく、冷陰極電子源のエミッション特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る冷陰極電子源の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る冷陰極電子源の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
２カソード基板、３電子放出部、４カーボンナノチューブ、５カーボン不純物、８レーザー、１０ゲート構造、１１ゲート絶縁膜、１２ゲート電極、２１ゲート絶縁膜材料、２２ゲート電極材料。

Claims

電子を放出するカーボンナノチューブ及びカーボン不純物を含む電子放出部を備える冷陰極電子源の製造方法であって、
（ａ）カソード電極を形成する工程と、
（ｂ）前記カソード電極上に前記電子放出部を形成する工程と、
（ｃ）前記カソード電極上に、前記電子放出部を取り囲むゲート構造を形成する工程と、
（ｄ）前記電子放出部に対してドライエッチングを実行して、前記カーボン不純物に埋もれている前記カーボンナノチューブを前記カーボン不純物から露出させる工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）及び（ｄ）の後に、前記電子放出部に０．７ＭＷ／ｃｍ ² よりも小さい照射密度でレーザーを照射して、前記カーボン不純物に埋もれている前記カーボンナノチューブを前記カーボン不純物からさらに露出させる工程と
を備える、冷陰極電子源の製造方法。
前記ゲート構造はゲート絶縁膜及びゲート電極を含み、
前記工程（ｃ）は、
（ｃ−１）ゲート絶縁膜材料を、前記電子放出部を覆って前記カソード電極上に形成する工程と、
（ｃ−２）ゲート電極材料を前記ゲート絶縁膜材料上に形成する工程と、
（ｃ−３）前記電子放出部の上方の前記ゲート電極材料を除去して、前記ゲート電極を形成する工程と、
（ｃ−４）前記工程（ｃ−３）で露出した前記ゲート絶縁膜材料に対してドライエッチングを実行して前記電子放出部を露出し、前記ゲート絶縁膜を形成する工程と
を含み、
前記工程（ｄ）は、前記工程（ｃ−４）において、前記電子放出部が露出される際に実行される、請求項１に記載の冷陰極電子源の製造方法。
前記ゲート構造はゲート絶縁膜及びゲート電極を含み、
前記工程（ｃ）は、
（ｃ−１）印刷法を用いて前記ゲート絶縁膜を前記カソード電極上に形成する工程と、
（ｃ−２）蒸着法を用いて前記ゲート電極を前記ゲート絶縁膜上に形成する工程と
を含む、請求項１に記載の冷陰極電子源の製造方法。