(57)【要約】【課題】ディスプレイ上に輝点を発生させない電子放出特性の良好な微小電子源装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０上にカソード電極１１、絶縁層１３、ゲート電極１４を順に積層し、ゲート電極１４を所定形状にエッチングして絶縁層１３を露出させた後、ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通する開口部１５を形成し、ついで開口部１５の底部に導電性のマトリクス１２ｂと一端が突出した状態でマトリクス１２ｂに埋まったカーボンナノチューブ１２ａとからなる微小電子源層１２を形成する微小電子源装置の製造方法において、微小電子源層１２が形成された微小電子源装置に対して、導電膜３２を設けた支持基板３１を、導電膜３２がゲート電極１４に対向し、露出した絶縁層１３との間に絶縁スペーサ３３を挟む状態で重ね合わせ、ついでゲート電極１４と導電膜３２との間に電圧を印加してゲート電極１４上の異物ｆに通電し異物ｆを燃焼させて除去する。【選択図】図４
2006164836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にカソード電極、絶縁層、ゲート電極を順に積層し、該ゲート電極を所定形状にエッチングして前記絶縁層を露出させた後、前記ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部を形成し、ついで該開口部の底部に導電性のマトリクスと一端が突出した状態で前記マトリクスに埋まったカーボンナノチューブとからなる微小電子源層を形成する微小電子源装置の製造方法において、
前記微小電子源層が形成された微小電子源装置に対して、導電膜を設けた支持基板を、該導電膜が前記ゲート電極に対向し、前記露出した絶縁層との間に絶縁スペーサを挟む状態で重ね合わせ、ついで前記ゲート電極と導電膜との間に電圧を印加してゲート電極上の異物に通電し該異物を燃焼させて除去することを特徴とする微小電子源装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁スペーサの厚みは０．１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の微小電子源装置の製造方法。
【請求項３】
前記ゲート電極と導電膜との間の電流値をモニターしておき、該電流値が低下するまで前記電圧を増加させることを特徴とする請求項１に記載の微小電子源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ、陰極線管、エミッタ、ランプ、電子銃等に用いられる微小電子源装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機や情報端末機器等の表示措置は、薄型化、軽量化、大画面化、高精細表示化の要求に答えるため、重量や厚みに限界のあるＣＲＴから平面型表示装置（フラットパネル表示装置）への移行する開発が盛んに行われている。情報端末機器のフラットパネル表示装置としては液晶パネルが広く普及しているが、高輝度化、大型化が困難なために家庭用テレビジョン受像器は開発段階に留まっている。
【０００３】
一方、フィールドエミッションディスプレー（以下、ＦＥＤと略す）は、少ない電力消耗で高解像度・高輝度のカラー表示が行えるというメリットから有力な大型のフラットパネル表示装置用賭して開発が進んでいる。ＦＥＤは電子放出を行うチップ型カソードとカソードから放出された電子が衝突することにより蛍光体を励起発光させて所望のパターン、文字、記号を表示する装置である。
【０００４】
公知のＦＥＤの構成は複数本の行配線につながったカソードと複数本の列配線につながったゲートからなるエミッタアレイパネルと蛍光体を塗布されたアノードパネルを絶縁性のスペーサを挟んで積層するものである（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００５】
また、エミッタアレイパネルはガラス等の誘電体板もしくはＳｉ板上にＣＶＤ法、エッチング法、真空蒸着法もしくはスパッタ法及び光リソグラフィー法により所望の画素数に応じたマトリックスをなす行配線・列配線と１画素当り複数のカソードチップ及びカソードチップと誘電体で絶縁されたカソードチップに対応した穴を開口したゲート電極を形成して作成する。
【０００６】
アノードパネルはガラス等の誘電体板にＩＴＯ等の透明電極を堆積させた上に各１画素に対応した赤(R)、緑(G)、青(B)の３色の蛍光体についてそれぞれ遮光格子を介して縞状に塗布して作成する。
【０００７】
従来の電界放出型ディスプレイでは、電子放射エミッタを２次元的に配列し、これに引き出し電極とカソード電圧用配線をマトリックス状に配置し、カソード先端から強電界によって放射されてきた電子により蛍光体を光らせる手法が用いられている。
【０００８】
従来のＷを始めとする金属製のエミッタが用いられてきたが、近年になってエミッタ材料の仕事関数を下げることにより低しきい値でのエミッションを可能にする材料としてＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン）を始めとするカーボン材料が注目されている。
【０００９】
また、従来の様にエミッタ構造を作ることなく平面から電子放出させる試みが開示されおり（例えば、非特許文献１参照。）、特にカーボンナノチューブと呼ばれる微細構造を有する炭素系構造体は、その良好な電子放出特性を有することから注目を集めている（例えば、非特許文献２参照。）。さらに、これらのカーボンナノチューブの特徴を生かして導電性材料と混合して電子放出源（微小電子源装置）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。カーボンナノチューブを使用することにより、低い閾値電圧かつ低いドライブ電圧で、電子放出の安定性のある微小電子源装置を実現することができる。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４９０８５３９号明細書
【特許文献２】特開昭６１-２２１７８３号公報
【特許文献３】特開２００３-２２９０４４号公報
【非特許文献１】第６０回応用物理学会学術講演会  講演予稿集p.631（講演番号2P-H-6）
【非特許文献２】第６０回応用物理学会学術講演会  講演予稿集p.632（講演番号2P-H-11）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、平面型表示装置に上記微小電子源装置を用いると、ディスプレイ上に輝点が現れる不具合が発生した。輝点は黒点よりも人間の認識感度が高いためにひとつでもあると、それはディスプレイとして致命的な欠陥となる。
【００１２】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、ディスプレイ上に輝点を発生させない電子放出特性の良好な微小電子源装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、輝点の発生原因を調査したところ、微小電子源装置の製造工程時にカーボンナノチューブ等の異物がゲート電極上に付着しており、これらの異物がストレー源となっていた。すなわち、この微小電子源装置が表示装置に組み込まれた場合、対極であるアノード電極に電圧を印加するだけでこれらの異物から電子放出（ＤＣエミッション）が発生し、ディスプレイ上に輝点となって現れることが判明した。また、これらの異物をウェット洗浄による除去を行うとカソード電極上に配置された微小電子源層にダメージを与え電子放出特性に悪影響を及ぼした。そこで、発明者らは電子放出特性に悪影響を及ぼさずに異物を除去する方法を微小電子源装置の構造を利用する観点から鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００１４】
すなわち、前記課題を解決するために提供する本発明は、基板上にカソード電極、絶縁層、ゲート電極を順に積層し、該ゲート電極を所定形状にエッチングして前記絶縁層を露出させた後、前記ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部を形成し、ついで該開口部の底部に導電性のマトリクスと一端が突出した状態で前記マトリクスに埋まったカーボンナノチューブとからなる微小電子源層を形成する微小電子源装置の製造方法において、前記微小電子源層が形成された微小電子源装置に対して、導電膜を設けた支持基板を、該導電膜が前記ゲート電極に対向し、前記露出した絶縁層との間に絶縁スペーサを挟む状態で重ね合わせ、ついで前記ゲート電極と導電膜との間に電圧を印加してゲート電極上の異物に通電し該異物を燃焼させて除去することを特徴とする微小電子源装置の製造方法である。
【００１５】
ここで、前記絶縁スペーサの厚みは０．１〜１０μｍであることが好ましい。
また、前記ゲート電極と導電膜との間の電流値をモニターしておき、該電流値が低下するまで前記電圧を増加させるとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ゲート電極と導電膜との間の通電であるため、カソード電極上の微小電子源層にはダメージを与えることがなく、電子放出特性を劣化させずに輝点の発生を抑制することができる。
また、本発明によれば、絶縁スペーサの厚みを変化させるだけで一定以上の高さをもつ異物をすべて除去することができる。
また、本発明によれば、電流値をモニターすることにより異物除去の確認が簡易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る微小電子源装置の製造方法の実施の形態について説明する。
本発明の微小電子源装置は次の手順で作製する。
（Ｓ１）基板１０上にカソード電極形成用の導電膜１１Ｌを形成する（図１（ａ））。導電膜１１Ｌは、例えばスパッタリング法により形成される膜厚０．２μｍのＣｒ等からなる。また、必要に応じて導電膜１１Ｌ上に抵抗層を形成する。抵抗層は、例えばスパッタリング法により形成される膜厚０．２μｍのアモルファスＳｉ，ＳｉＣＮ等からなる後述の微小電子源層１２への放電電流を安定化させる役目を果たす薄膜である。
【００１８】
（Ｓ２）つぎに、カソード電極上、すなわち導電膜１１Ｌの所望の領域に電子エミッタ材料としてカーボンナノチューブ分散液を塗布する。塗布はスプレー噴霧、スピンコートなどいずれの方法でもよい。
カーボンナノチューブ分散液は、複数のカーボンナノチューブと、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｌの少なくとも１つを含有する有機金属化合物を含む結合剤と、揮発性溶媒（例えば、酢酸ブチル）とを所定量混合して調製されたものである。熱分解性有機金属である有機スズ及び有機インジウム化合物（ＩＴＯ溶液）およびカーボンナノチューブを揮発性溶媒、例えば、酢酸ブチル中に分散させて調製する場合の組成例を以下に示す。
【００１９】
（カーボンナノチューブ分散液）
・結合剤（ＩＴＯ溶液）                ：固形分１０〜５０重量％
・カーボンナノチューブ                ：０．０１〜２０重量％
・溶媒（酢酸ブチル）                  ：３０〜８０重量％
・分散剤（例えばドデチル硫酸ナトリウム）：０．１〜５重量％
【００２０】
上記のようにカーボンナノチューブの分散性を向上させるために分散剤を添加してもよいし、超音波処理を施してもよい。また、希釈剤には水系、非水系のどちらを添加しても構わないが、それに応じて分散剤も変わることを前提とする。また、カーボンナノチューブは、例えば平均直径１ｎｍ、平均長さ１μｍのチューブ構造を有し、アーク放電法により作製されたものを用いればよい。
【００２１】
（Ｓ３）上記カーボンナノチューブ分散液を塗布した後、焼成により結合剤からなる導電性のマトリクス中に前記カーボンナノチューブが分散して埋め込まれた状態である複合層１２Ｌを形成する（図１（ｂ））。焼成は例えば、つぎのような２段階で行うとよい。
（第１の焼成）
・雰囲気：大気
・温度：３５０℃
・時間：３０分
（第２の焼成）
・雰囲気：窒素
・温度：５００℃
・時間：３０分
【００２２】
（Ｓ４）次に、複合層１２Ｌをストライプ状に加工する。具体的には、レジスト材料層をスピンコート法にて全面に成膜した後、リソグラフィー技術に基づき、複合層１２Ｌのうち残されるべき領域以外の表面が露出したマスク層を形成する。ついで露出した複合層１２Ｌ領域を、例えば、ＨＣｌを用いてエッチング温度１０〜６０℃、エッチング時間１０秒〜３０分の条件でエッチングする（図１（ｃ））。
【００２３】
なお、上記処理後に所望の領域以外にカーボンナノチューブが存在する場合は、酸素プラズマもしくは、酸化溶液を使用して、カーボンナノチューブのエッチングを行う。このときのエッチング条件例を以下に示す。
【００２４】
（酸素プラズマエッチング）
・装置：ＲＩＥ
・導入ガス：酸素を含むガス
・プラズマ励起パワー：５００Ｗ
・バイアスパワー：０〜１５０Ｗ（ＤＣでもＲＦでも構わないがＲＦが好ましい）
・時間：１０秒以上
【００２５】
（酸化溶液エッチング）
・溶液: ＫＭｎＯ４
・温度：２０〜８０℃
・時間：１０秒から２０分
【００２６】
（Ｓ５）ついで、周知のフォトリソグラフィ技術及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により導電膜１１Ｌをエッチング加工してストライプ状のカソード電極１１とする（図１（ｄ））。この時点で基板１０上には複数本のカソードラインが形成される。
【００２７】
（Ｓ６）基板１０上において、カソード電極１１、複合層１２Ｌの積層部を覆うように層間絶縁膜１３Ｌを形成し、さらに該層間絶縁膜１３Ｌ上に例えば膜厚０．２μｍのＣｒからなるゲート電極形成用の導電膜１４Ｌを形成する（図２（ｅ））。例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、基板１０の全面に例えばＳｉＯ２からなる厚さ約１μｍの層間絶縁膜１３Ｌを形成し、次いで、層間絶縁膜１３Ｌの上にＣｒからなる導電膜１４Ｌをスパッタリング法によって形成すればよい。
【００２８】
（Ｓ７）導電膜１４Ｌ上にレジストマスク層を形成し、このレジストマスク層を利用して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により導電膜１４Ｌの所定部位をエッチング加工することにより、層間絶縁膜１３Ｌ上でストライプ形状のゲート電極１４とするとともに、このゲート電極１４を貫通する第１の開口部１５Ａを形成する（図２（ｆ））。このとき、ゲート電極１４は層間絶縁膜１３Ｌ上でカソード電極１１と略直交する状態のストライプ形状に加工されている。すなわち、上記カソードラインに直交する複数本のゲートラインが形成される。また、導電膜１４Ｌのエッチングされた部位は層間絶縁膜１３Ｌが露出している。
【００２９】
（Ｓ８）つぎに、ゲート電極１４の第１の開口部１５Ａを通して層間絶縁膜１３Ｌを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチング加工により、複合層１２Ｌが露出するように第２の開口部１５Ｂを形成する。これにより、第１，第２の開口部１５Ａ，１５Ｂからなる開口部（ゲートホール）１５が得られる（図２（ｇ））。
【００３０】
微小電子源装置は、電子放出はピクセル（画素）ごとに選択できるアセンブリでなければならない。そのために、カソード電極１１と電子取り出し電極であるゲート電極１４とが直交して重なる部分でひとつのピクセルを形成する。開口部１５は、そのピクセルを構成するためのものであり、例えば直径２０μｍの円形に形成されており、１ピクセル当たり複数個（例えば、数十個）形成される。
【００３１】
（Ｓ９）次に、開口部１５の底部に露出した複合層１２Ｌ上層部のマトリックスを虚弱化させる（図３（ｈ））。複合層１２Ｌの上層部を虚弱化させる際の手法としては、ウェットエッチングやドライエッチングなどのエッチング法（ライトエッチング）を好ましく用いることができる。ライトエッチングは例えば、エッチャント：１０％ＨＣｌ水溶液、エッチング時間５〜６０秒の条件で行えばよい。このエッチングにより複合層１２Ｌの上層部でマトリクス材料を選択的に除去することにより、表面に多数のカーボンナノチューブを露出させることができる。
【００３２】
（Ｓａ）その後、エッチングされた複合層１２Ｌの表面で各々のカーボンナノチューブが一様にほぼ垂直に起立するように、カーボンナノチューブの配向処理を行う。具体的には、例えば基板１０上で図示しないアクリル樹脂からなるフィルムをゲート電極１４の上から貼り付けた後、ＵＶ照射して該フィルムを硬化させ、ついで硬化したフィルムを引き剥がすことにより、基板１０に対してカーボンナノチューブの長手方向をほぼ垂直に配向させる。カーボンナノチューブを配向させる際の方向は、基板１０の面方向に対してほぼ垂直な方向とする。このとき、複合層１２Ｌの表面には多数のカーボンナノチューブが露出した状態となっている。そのため、フィルムの貼り付け及び引き剥がしを行うことにより、多数のカーボンナノチューブを垂直に配向させることができる。これにより、前記カーボンナノチューブ１２ａが導電性のマトリクス１２ｂ中に埋め込まれ、該カーボンナノチューブ１２ａの一端がマトリクス１２ｂから突出してなる微小電子源層１２となる（図３（ｉ））。
【００３３】
なお、カーボンナノチューブの配向処理方法としては、上述した粘着テープの貼り付け及び引き剥がしによる方法以外にも、例えば、カソード電極１１に電圧を印加することにより、カソード電極１１とカーボンナノチューブを同じ極性で帯電させ、これに伴う反発力により各々のカーボンナノチューブを互いに分離した状態で垂直に配向させることも可能である。
【００３４】
上記までの処理を終了後には、ゲート電極１４上にはカーボンナノチューブをはじめとする異物ｆが数多く付着しており、その状態のまま表示装置に実装すると対極であるアノード電極に電圧を印加しただけでＤＣエミッションを引き起こしてしまう。そこで、本発明ではこれらの異物を除去するためにつぎの処理を行う。
【００３５】
（Ｓｂ）つぎに、微小電子源層１２が形成された微小電子源装置に対して、導電膜３２を設けた支持基板３１を、該導電膜３２がゲート電極１４に対向し、絶縁層１３の露出部分との間に絶縁スペーサ３３を挟む状態で重ね合わせ、ついでゲート電極１４と導電膜３２との間に電圧を印加してゲート電極１４上の異物ｆに通電し異物ｆを燃焼させて除去する処理を行う（図４）。
【００３６】
この異物除去処理は、例えばつぎのように行うとよい。
支持基板３１の一態様であるガラス基板上に導電膜３２としてＩＴＯ膜をコーティングし、ついで該導電膜３２上に所定厚みの絶縁層を成膜する。つぎに、絶縁層にパターンエッチングを施し、絶縁スペーサ３３とし、支持基板３１、導電膜３２、絶縁スペーサ３３からなる異物除去治具を完成する。なお、この絶縁スペーサ３３のパターンは、異物除去治具を微小電子源装置に重ね合わせたときに、絶縁スペーサ３３がゲート電極１４には接触せず、ゲート電極１４間及び／または微小電子源装置外縁に露出している絶縁層１３に接触するように設計されている。
【００３７】
本発明は、絶縁スペーサ３３の厚みが０．１〜１０μｍでその効果が確認され、１〜７μｍで優れた結果が得られた。
ストレー源となる異物ｆはアスペクト比が非常に大きいものであり、例えば、直径１５ｎｍの異物ｆであれば１５００ｎｍ以上となっており、そのためにアノード電圧により電子が放出される。また、表示装置としてアノード電極に印加する電圧の大きさによってストレー源となる異物ｆの最小高さが変わる。すなわち、アノード電圧が高いほど除去する必要のある異物ｆの最小高さは低くなり、アノード電圧が低いほどその高さは高くなる。絶縁スペーサ３３の厚みはこれに対応して設定するとよい。
【００３８】
つぎに、異物除去治具と微小電子源装置とを、異物除去治具の導電膜３２と微小電子源装置のゲート電極１４とが対向するように重ね合わせる。このとき、絶縁スペーサ３３が導電膜３２と絶縁層１３の露出部分とで挟まれる状態となり、導電膜３２とゲート電極１４とは接触しない。また、ゲート電極１４に付着している異物のうち、ゲート電極１４と導電膜３２との間の距離（ギャップ長）より高い異物ｆが導電膜３２に接触している。
【００３９】
つぎに、ゲート電極１４をグランドに接地し、導電膜３２に正の電圧を印加する。このとき、カソード電極１１の電位はどのような電位でもよいが、好ましくはフローティングまたはグランド電位としておく。
【００４０】
導電膜３２に電圧を印加すると、導電膜３２に接触している背の高い異物ｆに選択的に電流が流れる。異物ｆはこの電流により発生するジュール熱により焼き切れて除去される。
このとき、ゲート電極１４と導電膜３２との間に流れる電流値をモニターしておき、該電流値が低下するまで前記電圧を増加させることが好ましい。理想的には電流値がゼロになるところまで電圧を増加させる。
【００４１】
このようにして、平面型表示装置においてカソードパネル１のベースとなる絶縁性の基板（例えば、ガラス基板）１０と、この基板１０上に積層状態で順に形成されたカソード電極１１、絶縁層１３及びゲート電極１４と、ゲート電極１４及び絶縁層１３に形成された開口部（ゲートホール）１５と、この開口部１５の底部に形成された微小電子源層１２とによって構成される微小電子源装置が完成する。
【００４２】
その後、平面型表示装置の組み立てを行う。具体的には、蛍光体層２２と微小電子源装置とが対向するようにアノードパネル２とカソードパネル１とを配置し、アノードパネル２とカソードパネル１（より具体的には、基板２１と基板１０）とを、枠体３を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、枠体３とアノードパネル２との接合部位、及び枠体３とカソードパネル１との接合部位にフリットガラスを塗布し、アノードパネル２とカソードパネル１と枠体３とを貼り合わせ、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、約４５０℃で１０〜３０分の本焼成を行う。その後、アノードパネル２とカソードパネル１と枠体３とフリットガラスとによって囲まれた空間を、貫通孔及びチップ管を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このようにして、アノードパネル２とカソードパネル１と枠体３とに囲まれた空間を真空にすることができる。その後、必要な外部回路との配線を行い、図５に示す平面型表示装置を完成させる。
【００４３】
図５は本発明に係る平面型表示装置のパネル構造の一例を示す断面図である。
図５に示すように、カソードパネル（カソード基板）１とアノードパネル（アノード基板）２とを所定の間隙を介して対向状態に配置するとともに、それらのパネル１，２を枠体３によって一体的に組み付けることにより、画像表示のための一つのパネル構体（表示パネル）が構成されている。
【００４４】
カソードパネル１上には本発明の微小電子源装置が複数形成されている。これら複数の微小電子源装置は、カソードパネル１の有効領域（実際に表示部分として機能する領域）に２次元マトリックス状に多数形成されている。
【００４５】
図６に示すように、カソード電極１１は、複数のカソードラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲート電極１４は、各々のカソードラインと交差（直交）する複数のゲートラインを形成するようにストライプ状に形成されている。
【００４６】
一方、アノードパネル２は、ベースとなる透明基板２１と、この透明基板２１上に形成された蛍光体層２２及びブラックマトリックス２３と、これら蛍光体層２２及びブラックマトリックス２３を覆う状態で透明基板２１上に形成されたアノード電極２４とを備えて構成されている。蛍光体層２２は、赤色発光用の蛍光体層２２Ｒと、緑色発光用の蛍光体層２２Ｇと、青色発光用の蛍光体層２２Ｂとから構成されている。ブラックマトリックス２３は、各色発光用の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの間に形成されている。アノード電極２４は、カソードパネル１の電子放出素子と対向するように、アノードパネル２の有効領域の全域に積層状態で形成されている。
【００４７】
これらのカソードパネル１とアノードパネル２とは、それぞれの外周部（周縁部）で枠体３を介して接合されている。また、カソードパネル１の無効領域（有効領域の外側の領域で、実際に表示部分として機能しない領域）には真空排気用の貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６には、真空排気後に封じ切られるチップ管１７が接続されている。ただし、図５は表示装置の組み立て完了状態を示しているため、チップ管１７は既に封じ切られた状態となっている。また、図５、図６においては、各々のパネル１，２間のギャップ部分に介装される耐圧用の基板（スペーサ）の表示を省略している。
【００４８】
上記構成のパネル構造を有する表示装置においては、カソード電極１１に相対的な負電圧がカソード電極制御回路１８から印加され、ゲート電極１４には相対的な正電圧がゲート電極制御回路１９から印加され、アノード電極２４にはゲート電極１１よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路２０から印加される。かかる表示装置において、実際に画像の表示を行う場合は、例えば、カソード電極１１にカソード電極制御回路１８から走査信号を入力し、ゲート電極１４にゲート電極制御回路１９からビデオ信号を入力する。あるいは又、カソード電極１１にカソード電極制御回路１８からビデオ信号を入力し、ゲート電極１４にゲート電極制御回路１９から走査信号を入力する。
【００４９】
これにより、カソード電極１１とゲート電極１４との間に電圧が印加され、これによって微小電子源層１２の先鋭部（カーボンナノチューブ１２ａの先端部）に電界が集中することにより、量子トンネル効果によって電子がエネルギー障壁を突き抜けて微小電子源層１２から真空中へと放出される。こうして放出された電子はアノード電極２４に引き付けられてアノードパネル２側に移動し、透明基板２１上の蛍光体層２２（２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ）に衝突する。その結果、蛍光体層２２が電子の衝突により励起されて発光するため、この発光位置を画素単位で制御することにより、表示パネル上に所望の画像を表示することができる。
【実施例】
【００５０】
本発明の実施例を以下に示す。なお、本実施例は例示であり、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
以下の手順で微小電子源装置を作製し、該微小電子源装置について異物除去処理を行った。
（Ｓ１１）基板１０上にカソード電極形成用の導電膜１１Ｌとして膜厚０．２μｍのＣｒ層を形成した（図１（ａ））。
【００５２】
（Ｓ１２）つぎに、導電膜１１Ｌの所望の領域に以下の組成のカーボンナノチューブ分散液をスプレー噴霧にて塗布した。
（カーボンナノチューブ分散液）
・結合剤（ＩＴＯ溶液）                ：固形分２重量％
・カーボンナノチューブ                ：０．２重量％
・分散剤（ドデチル硫酸ナトリウム）    ：０．１重量％
・溶媒（酢酸ブチル）                  ：残部
【００５３】
（Ｓ１３）上記カーボンナノチューブ分散液を塗布した後、以下の条件の焼成により複合層１２Ｌを形成した（図１（ｂ））。
（第１の焼成）
・雰囲気：大気
・温度：３５０℃
・時間：３０分
（第２の焼成）
・雰囲気：窒素
・温度：５００℃
・時間：３０分
【００５４】
（Ｓ１４）次に、複合層１２Ｌ上にレジスト材料層をスピンコート法にて全面に成膜した後、リソグラフィー技術に基づき、複合層１２Ｌのうち残されるべき領域以外の表面が露出したマスク層を形成する。ついで露出した複合層１２Ｌ領域を、ＨＣｌを用いてエッチング温度１０〜６０℃、エッチング時間１０秒〜３０分の条件でエッチングして、複合層１２Ｌをストライプ状に加工した（図１（ｃ））。
【００５５】
（Ｓ１５）ついで、周知のフォトリソグラフィ技術及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により導電膜１１Ｌをエッチング加工してストライプ状のカソード電極１１とした（図１（ｄ））。
【００５６】
（Ｓ１６）基板１０上において、カソード電極１１、複合層１２Ｌの積層部を覆うようにＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、厚さ約１μｍのＳｉＯ２からなる層間絶縁膜１３Ｌを形成し、さらに該層間絶縁膜１３Ｌ上にスパッタリング法によって膜厚０．２μｍのＣｒからなるゲート電極形成用の導電膜１４Ｌを形成した（図２（ｅ））。
【００５７】
（Ｓ１７）導電膜１４Ｌ上にレジストマスク層を形成し、このレジストマスク層を利用して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により導電膜１４Ｌの所定部位をエッチング加工することにより、層間絶縁膜１３Ｌ上でストライプ形状のゲート電極１４とするとともに、このゲート電極１４を貫通する第１の開口部１５Ａを形成した（図２（ｆ））。
【００５８】
（Ｓ１８）つぎに、ゲート電極１４の第１の開口部１５Ａを通して層間絶縁膜１３Ｌを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のドライエッチング加工により、複合層１２Ｌが露出するように第２の開口部１５Ｂを形成し、第１，第２の開口部１５Ａ，１５Ｂからなる開口部（ゲートホール）１５を得た（図２（ｇ））。
【００５９】
（Ｓ１９）次に、開口部１５の底部に露出した複合層１２Ｌ上層部のマトリックスを虚弱化させた（図３（ｈ））。
【００６０】
（Ｓ１ａ）その後、エッチングされた複合層１２Ｌの表面で各々のカーボンナノチューブが一様にほぼ垂直に起立するように、カーボンナノチューブの配向処理を行い、微小電子源層１２とした（図３（ｉ））。
【００６１】
（Ｓ１ｂ）つぎに、ガラス基板（支持基板３１）上にＩＴＯ膜（導電膜３２）をコーティングし、ついで該導電膜３２上に厚み１μｍのシリコン酸化膜（絶縁スペーサ３３）を形成して異物除去治具とし、該異物除去治具を、絶縁スペーサ３３を挟むようにして微小電子源装置に重ね合わせた。そして、ゲート電極及びカソード電極をグランドとし、導電膜３２に以下の条件で電圧を印加した。
・導電膜電圧：０Ｖから３０Ｖまで上昇させて電圧を印加した。
・通電時間  ：１０分（電流計の電流値が低下するまで通電を継続した。）
【００６２】
この異物除去処理した微小電子源装置１２と、通常用いられている蛍光体を塗布して作製したアノード基板とを組み合わせて配置して、ゲート電圧：５０Ｖ、カソード電圧：グランド電位、アノード電圧：５ｋＶにて動作させたときのディスプレイ上の輝点の数を計測したところ、０個／ｃｍ２であった。なお、異物除去処理前、すなわち作製ままの微小電子源装置１２について同様の計測を行ったところ、２００個／ｃｍ２であった。
【００６３】
（実施例２）
実施例１と同じ条件で作製した微小電子源装置１２を用い、上記ステップＳ１ｂに代えて以下の条件で異物除去処理を行った。
（Ｓ２ｂ）ガラス基板（支持基板３１）上に金属Ｃｒ膜（導電膜３２）をコーティングした後、定法によりパターンを形成し、ついで酸化アルミニウム製の絶縁スペーサ３３を挟むようにして微小電子源装置に重ね合わせた。このとき、絶縁スペーサの厚みは７μｍとした。そして、ゲート電極及びカソード電極をグランドとし、導電膜３２に以下の条件で電圧を印加した。
・導電膜電圧：１４０Ｖ
・通電時間  ：５分（電流計の電流値が低下するまで通電を継続した。）
【００６４】
この異物除去処理した微小電子源装置１２と、通常用いられている蛍光体を塗布して作製したアノード基板とを組み合わせて配置して、実施例１と同じ条件で動作させたときのディスプレイ上の輝点の数を計測したところ、０個／ｃｍ２であった。
【００６５】
（実施例３）
実施例１と同じ条件で作製した微小電子源装置１２を用い、つぎの条件で異物除去処理を行った。
（Ｓ３ｂ）ガラス基板（支持基板３１）上に金属Ｃｒ膜（導電膜３２）をコーティングした後、定法によりパターンを形成し、ついで酸化アルミニウム製の絶縁スペーサ３３を挟むようにして微小電子源装置に重ね合わせた。このとき、絶縁スペーサの厚みは１０μｍとした。そして、ゲート電極及びカソード電極をグランドとし、導電膜３２に以下の条件で電圧を印加した（１段階目）。
・導電膜電圧：２００Ｖ
・通電時間  ：３分
（Ｓ３ｃ）つぎに、ガラス基板（支持基板３１）上にＩＴＯ膜（導電膜３２）をコーティングし、ついで該導電膜３２上に厚み１μｍのシリコン酸化膜（絶縁スペーサ３３）を形成して異物除去治具とし、該異物除去治具を、絶縁スペーサ３３を挟むようにして微小電子源装置に重ね合わせた。そして、ゲート電極及びカソード電極をグランドとし、導電膜３２に以下の条件で電圧を印加した（２段階目）。
・導電膜電圧：２０Ｖ
・通電時間  ：１０分
１段階目の除去処理よりも薄いスペーサとすることで低電界で微小なカーボンナノチューブを除去した。
【００６６】
この異物除去処理した微小電子源装置１２と、通常用いられている蛍光体を塗布して作製したアノード基板とを組み合わせて配置して、実施例１と同じ条件で動作させたときのディスプレイ上の輝点の数を計測したところ、０個／ｃｍ２であった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の微小電子源装置の製造工程図（１）である。
【図２】本発明の微小電子源装置の製造工程図（２）である。
【図３】本発明の微小電子源装置の製造工程図（３）である。
【図４】本発明の微小電子源装置の製造方法における、異物除去処理の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の微小電子源装置を使用した平面型表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の微小電子源装置を使用した平面型表示装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・カソードパネル、２・・・アノードパネル、１０・・・基板、１１・・・カソード電極、１１Ｌ，１４Ｌ・・・導電膜、１２・・・微小電子源層、１２Ｌ・・・複合層、１２ａ・・・カーボンナノチューブ、１２ｂ・・・マトリクス、１３・・・絶縁層、１３Ｌ・・・層間絶縁膜、１４・・・ゲート電極、１５・・・開口部（ゲートホール）、１５Ａ・・・第１の開口部、１５Ｂ・・・第２の開口部、１６・・・貫通孔、１７・・・チップ管、１８・・・カソード電極制御回路、１９・・・ゲート電極制御回路、２０・・・アノード電極制御回路、２１・・・透明基板、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体層、２３・・・ブラックマトリクス、２４・・・アノード電極、３１・・・支持基板、３２・・・導電膜、３３・・・絶縁スペーサ、ｆ・・・異物
【図１】
2006164836.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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