(57)【要約】【課題】電子ビームフォーカシングが優秀な電界放出表示素子を提供する。【解決手段】ガラス基板３０と、ガラス基板３０上に形成されたエミッタ電極３２と、エミッタ電極３２上に形成されたＣＮＴエミッタ４６と、ＣＮＴエミッタ４６の周りに形成されて炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）エミッタ４６から電子ビームを放出させ、与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物Ｓ１と、を含む電界放出素子。ゲート積層物Ｓ１は、ＣＮＴエミッタ４６の周りのエミッタ電極３２を覆うマスク層と、マスク層上で所定高さに形成されたゲート絶縁膜３６と、ゲート絶縁膜３６の傾斜面に形成されたミラー電極３７と、ゲート絶縁膜３６の上部に形成され、ミラー電極３７から離隔されたゲート電極３８と、ゲート電極３８上に順次に形成されたフォーカスゲート絶縁膜４０及びフォーカスゲート電極４２と、を備える。【選択図】図５
2005183388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成されたエミッタ電極と、前記エミッタ電極上に形成された炭素ナノチューブエミッタと、前記炭素ナノチューブエミッタの周りに形成されて前記炭素ナノチューブエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、を含む電界放出素子において、
前記ゲート積層物は、
前記炭素ナノチューブエミッタの周りの前記エミッタ電極を覆うマスク層と、
前記マスク層上で所定高さに形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の傾斜面に形成されたミラー電極と、
前記ゲート電極の上部に形成され、前記ミラー電極から離隔されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に順次に形成されたフォーカスゲート絶縁膜及びフォーカスゲート電極と、を備えることを特徴とする電界放出素子。
【請求項２】
前記ミラー電極は、電子進行方向に前記炭素ナノチューブエミッタとの幅が次第に拡大されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【請求項３】
前記ゲート絶縁膜の厚さは４〜１０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の電界放出素子。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘただしｘ＜２）であることを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子。
【請求項５】
前記ミラー電極の下部は、前記マスク層に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【請求項６】
ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成されたエミッタ電極と、前記エミッタ電極上に形成された炭素ナノチューブエミッタと、前記炭素ナノチューブエミッタの周りに形成されて前記炭素ナノチューブエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、前記ゲート積層物の上側に形成されており、情報が表示される前面パネル、前記前面パネルで前記炭素ナノチューブエミッタに向かう面に塗布された蛍光層と、を備える電界放出表示素子において、
前記ゲート積層物は、
前記炭素ナノチューブエミッタの周りの前記エミッタ電極を覆うマスク層と、
前記マスク層上で所定高さに形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の傾斜面に形成されたミラー電極と、
前記ゲート絶縁膜の上部に形成され、前記ミラー電極から離隔されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に順次に形成されたフォーカスゲート絶縁膜及びフォーカスゲート電極と、を備えることを特徴とする電界放出表示素子。
【請求項７】
前記ミラー電極は、電子進行方向に前記炭素ナノチューブエミッタとの幅が次第に拡大されることを特徴とする請求項６に記載の電界放出表示素子。
【請求項８】
前記ゲート絶縁膜の厚さは４〜１０μｍであることを特徴とする請求項７に記載の電界放出表示素子。
【請求項９】
前記ゲート絶縁膜はシリコン酸化膜（ＳｉＯｘただしｘ＜２）であることを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示素子。
【請求項１０】
前記ミラー電極の下部は、前記マスク層に連結されたことを特徴とする請求項６に記載の電界放出表示素子。
【請求項１１】
ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成された炭素ナノチューブエミッタと、前記炭素ナノチューブエミッタの周りに形成されて前記炭素ナノチューブエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、を備える電界放出素子の製造方法において、
前記ゲート積層物の形成は、
前記ガラス基板上に前記透明電極の一部を露出させる貫通ホールが形成されたマスク層を形成する第１段階と、
前記マスク層上に前記貫通ホールを充填するゲート絶縁膜を形成する第２段階と、
前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜をパターニングして前記透明電極を露出させる第３段階と、
前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜上に電極を形成する第４段階と、
前記ゲート絶縁膜の傾斜面と上面とが連結される端部の前記電極を除去する第５段階と、
前記第５段階の結果物に順次に前記フォーカスゲート絶縁膜及び前記フォーカスゲート電極を形成する第６段階と、
前記貫通ホールの周りの前記フォーカスゲート電極及び前記フォーカスゲート絶縁膜をパターニングして前記貫通ホールから前記透明電極を露出させる第７段階と、を備えることを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第３段階は、
前記ゲート絶縁膜上に感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記ゲート絶縁膜をエッチングして前記透明電極を露出させる段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第４段階は、
前記ゲート絶縁膜上に前記露出された透明電極を覆うネガティブ感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光されていない部分を除去する段階と、
露光された部分の感光膜の周りの前記ゲート絶縁膜上に前記電極を形成する段階と、
前記露光された部分の感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記電極は、電子ビーム蒸着法で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記露光された部分の感光膜の除去は、リフトオフ工程で行うことを特徴とする請求項１４に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第４段階は、
前記ゲート絶縁膜上に前記露出された透明電極を覆う電極をスパッタリングで形成する段階と、
前記電極上に感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記電極をエッチングする段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第５段階は、
前記電極上に前記貫通ホールを覆う感光膜を塗布する段階と、
前記端部での前記感光膜を他の領域の感光膜より薄く形成する段階と、
前記感光膜をＯ２プラズマエッチングして前記端部の感光膜を除去して前記感光膜から前記端部の電極を露出させる段階と、
前記端部の露出された電極を湿式エッチングして前記ゲート絶縁膜の上面にゲート電極を形成し、前記ゲート絶縁膜の傾斜面に前記ゲート電極と離隔されたミラー電極を形成する段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第７段階の前記フォーカスゲート電極をパターニングする段階は、
前記フォーカスゲート電極上に感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記フォーカスゲート電極を湿式エッチングする段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第７段階の前記フォーカスゲート絶縁膜をパターニングする段階は、
前記フォーカスゲート絶縁膜上に前記パターニングされたフォーカスゲート電極を覆う感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記フォーカスゲート絶縁膜を湿式エッチングして前記透明電極を露出させる段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２０】
前記ゲート積層物の形成後に前記露出された透明電極上に前記炭素ナノチューブエミッタを形成する第８段階をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２１】
前記第８段階は、
前記ゲート積層物上に前記貫通ホールを覆うネガティブ感光物質が含まれた炭素ナノチューブペーストを塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側の前記炭素ナノチューブペーストを露光する段階と、
前記露光された炭素ナノチューブペーストを除外した炭素ナノチューブペーストを除去する段階と、を備えることを特徴とする請求項２０に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２２】
前記炭素ナノチューブペーストを露光する段階で、前記炭素ナノチューブペーストは前記ガラス基板下で紫外線を照射して露光することを特徴とする請求項２１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２３】
前記感光膜を露光する段階で、前記感光膜は前記ガラス基板下で紫外線を照射して露光することを特徴とする請求項１２、１３、１６、１８、または１９のうち何れか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２４】
ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成された炭素ナノチューブエミッタと、前記炭素ナノチューブエミッタの周りに形成されて前記炭素ナノチューブエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、前記ゲート積層物の上側に形成されており、情報が表示される前面パネル、前記前面パネルで前記炭素ナノチューブエミッタに向かう面に塗布された蛍光層と、を備える電界放出表示素子の製造方法において、
前記ゲート積層物の形成は、
前記ガラス基板上に前記透明電極の一部を露出させる貫通ホールが形成されたマスク層を形成する第１段階と、
前記マスク層上に前記貫通ホールを充填するゲート絶縁膜を形成する第２段階と、
前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜をパターニングして前記透明電極を露出させる第３段階と、
前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜上に電極を形成する第４段階と、
前記ゲート絶縁膜の傾斜面と上面とが連結される端部の前記電極を除去する第５段階と、
前記第５段階の結果物に順次に前記フォーカスゲート絶縁膜及び前記フォーカスゲート電極を形成する第６段階と、
前記貫通ホールの周りの前記フォーカスゲート電極及び前記フォーカスゲート絶縁膜をパターニングして前記貫通ホールから前記透明電極を露出させる第７段階と、を備えることを特徴とする電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２５】
前記第３段階は、
前記ゲート絶縁膜上に感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記ゲート絶縁膜をエッチングして前記透明電極を露出させる段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２４に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２６】
前記第４段階は、
前記ゲート絶縁膜上に前記露出された透明電極を覆うネガティブ感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光されていない部分を除去する段階と、
露光された部分の感光膜の周りの前記ゲート絶縁膜上に前記電極を形成する段階と、
前記露光された部分の感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２７】
前記電極は、電子ビーム蒸着法で形成されることを特徴とする請求項２６に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２８】
前記露光された部分の感光膜の除去は、リフトオフ工程で行うことを特徴とする請求項２７に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２９】
前記第４段階は、
前記ゲート絶縁膜上に前記露出された透明電極を覆う電極をスパッタリングで形成する段階と、
前記電極上に感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記電極をエッチングする段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３０】
前記第５段階は、
前記電極上に前記貫通ホールを覆う感光膜を塗布する段階と、
前記端部での前記感光膜を他の領域の感光膜より薄く形成する段階と、
前記感光膜をＯ２プラズマエッチングして前記端部の感光膜を除去して前記感光膜から前記端部の電極を露出させる段階と、
前記端部の露出された電極を湿式エッチングして前記ゲート絶縁膜の上面にゲート電極を形成し、前記ゲート絶縁膜の傾斜面に前記ゲート電極と離隔されたミラー電極を形成する段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２４に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３１】
前記第７段階の前記フォーカスゲート電極をパターニングする段階は、
前記フォーカスゲート電極上に感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記フォーカスゲート電極を湿式エッチングする段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項２４に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３２】
前記第７段階の前記フォーカスゲート絶縁膜をパターニングする段階は、
前記フォーカスゲート絶縁膜上に前記パターニングされたフォーカスゲート電極を覆う感光膜を塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側に形成された前記感光膜を露光する段階と、
前記感光膜の露光された部分を除去する段階と、
前記露光された部分が除去された前記感光膜をエッチングマスクとして使用して前記フォーカスゲート絶縁膜を湿式エッチングして前記透明電極を露出させる段階と、
前記感光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項３１に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３３】
前記ゲート積層物の形成後に前記露出された透明電極上に前記炭素ナノチューブエミッタを形成する第８段階をさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３４】
前記第８段階は、
前記ゲート積層物上に前記貫通ホールを覆うネガティブ感光物質が含まれた炭素ナノチューブペーストを塗布する段階と、
前記貫通ホールの上側の前記炭素ナノチューブペーストを露光する段階と、
前記露光された炭素ナノチューブペーストを除外した炭素ナノチューブペーストを除去する段階と、を備えることを特徴とする請求項３３に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３５】
前記炭素ナノチューブペーストを露光する段階で、前記炭素ナノチューブペーストは前記ガラス基板下で紫外線を照射して露光することを特徴とする請求項３４に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項３６】
前記感光膜を露光する段階で、前記感光膜は前記ガラス基板下で紫外線を照射して露光することを特徴とする請求項２５、２６、２９、３１または３２のうち何れか１項に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界放出素子、それを適用した表示素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、電子ビーム集束効果を高めうる電界放出素子、それを適用した表示素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の情報伝達媒体の重要部分である表示装置の代表的な活用分野としては、パソコンのモニター及びＴＶ受像機などが挙げられる。このような表示装置は、高速熱電子放出を利用する陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）と、最近に急速に発展している平板表示装置とに大きく分類されうる。前記平板表示装置としては、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、電界放出表示素子（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＦＥＤと称する）などがある。
【０００３】
ＦＥＤは、陰極電極上に一定間隔に配列された電界放出源とゲート電極間に強い電場を形成することによって前記電界放出源から電子を放出させ、この電子を陽極電極上の蛍光物質に衝突させて発光させる表示装置である。このようなＦＥＤは、薄型の表示素子であって全体厚さが数ｃｍに過ぎず、広い視野角、低い消費電力、低い製造コストなどの長所を有するため、液晶ディスプレイ、ＰＤＰと共に次世代表示素子として注目されている。
【０００４】
ＦＥＤは、陰極線管と類似した物理的原理を利用している。すなわち、陰極電極から電子を放出させて、この電子を加速して陽極電極に衝突させて、陽極電極上にコーティングされた蛍光体を励起することにより、蛍光体が持つ特定色相の光を発光させている。しかし、ＦＥＤは、陰極線管の場合とは違って、電子放出源が冷陰極物質よりなっているという差がある。
【０００５】
ＦＥＤの一般的な構造が図１に示されている。図１を参照すれば、ＦＥＤは、下部には基板１０上に形成される陰極電極１２が存在し、上部には電子抽出のための電極として絶縁層１４上に形成されるゲート電極１６が存在する構造を有する。そして、前記陰極電極１２の一部を露出させるホールの内部には電界放出源１９が存在する。
【０００６】
しかし、前記のような構造のＦＥＤで、電子ビーム軌跡が制御されなければ、所望の画素で所望の色相を正確に発現できなくなる。したがって、電界放出源１９から放出された電子を蛍光体のコーティングされた陽極電極上の所望の画素に正確に伝達させる電子ビーム軌跡の制御技術が必要となる。
【０００７】
図２は、電子ビーム軌跡の制御のためのフォーカスゲート電極を備える電子放出エミッタの一例を示す図面である。
【０００８】
図２を参照すれば、ゲート電極２６上に第２絶縁層２７をさらに蒸着した後、その上に再び電子ビーム軌跡の制御のためのフォーカスゲート電極２８を形成する方法である。図２で、２０、２２、２４、２９はそれぞれ基板、陰極電極、第１絶縁層、電界放出源を表す。
【０００９】
図３は、フォーカスゲートを備えるＦＥＤからの電子ビーム軌跡をシミュレーションした結果である。
【００１０】
図３を参照すれば、オーバーフォーカスされた電子が対象蛍光層領域から離れて他の領域の蛍光層を励起させ、これにより、色の純度が悪くなる結果をもたらす。このような問題は、炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ：以下ＣＮＴと称する）を電子放出源として使用する場合、図４に示されたように、ＣＮＴの突出方向が一定しないためである。
【００１１】
一方、このような問題を回避するために、特許文献１にはエンベデッドフォーカシング構造を有するＦＥＤを開始しているが、フォーカスゲート電極が有機物であるポリイミド上に形成されるため、前記ポリイミドから揮発されるガスを排出するための脱気工程が必要であり、大型ディスプレイには適用し難い問題がある。
【特許文献１】米国特許第５，９２０，１５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の技術の問題点を改善するためのものであって、電子ビームフォーカシングが優秀な電界放出素子、それを備えた電界放出素子、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を達成するために、本発明による電界放出素子は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成されたエミッタ電極と、前記エミッタ電極上に形成されたＣＮＴエミッタと、前記ＣＮＴエミッタの周りに形成されて前記ＣＮＴエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、を含む電界放出素子において、前記ゲート積層物は、前記ＣＮＴエミッタの周りの前記エミッタ電極を覆うマスク層と、前記マスク層上で所定高さに形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の傾斜面に形成されたミラー電極と、前記ゲート絶縁膜の上部に形成され、前記ミラー電極から離隔されたゲート電極と、前記ゲート電極上に順次に形成されたフォーカスゲート絶縁膜及びフォーカスゲート電極と、を備える。
【００１４】
また、前記目的を達成するために本発明による電界放出表示素子（ＦＥＤ）は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成されたエミッタ電極と、前記エミッタ電極上に形成されたＣＮＴエミッタと、前記ＣＮＴエミッタの周りに形成されて前記ＣＮＴエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、前記ゲート積層物の上側に形成されており、情報が表示される前面パネルと、前記前面パネルで前記ＣＮＴエミッタに向かう面に塗布された蛍光層と、を備えるＦＥＤにおいて、前記ゲート積層物は、前記ＣＮＴエミッタの周りの前記エミッタ電極を覆うマスク層と、前記マスク層上で所定高さに形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の傾斜面に形成されたミラー電極と、前記ゲート絶縁膜の上部に形成され、前記ミラー電極から離隔されたゲート電極と、前記ゲート電極上に順次に形成されたフォーカスゲート絶縁膜及びフォーカスゲート電極と、を備える。
【００１５】
また、前記目的を達成するために本発明の電界放出素子の製造方法は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成されたＣＮＴエミッタと、前記ＣＮＴエミッタの周りに形成されて前記ＣＮＴエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、を備える電界放出素子の製造方法において、前記ゲート積層物を形成するために、前記ガラス基板上に前記透明電極の一部を露出させる貫通ホールが形成されたマスク層を形成する第１段階と、前記マスク層上に前記貫通ホールを充填するゲート絶縁膜を形成する第２段階と、前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜をパターニングして前記透明電極を露出させる第３段階と、前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜上に電極を形成する第４段階と、前記ゲート絶縁膜の傾斜面と上面とが連結される端部の前記電極を除去する第５段階と、前記第５段階の結果物に順次に前記フォーカスゲート絶縁膜及び前記フォーカスゲート電極を形成する第６段階と、前記貫通ホールの周りの前記フォーカスゲート電極及び前記フォーカスゲート絶縁膜をパターニングして前記貫通ホールから前記透明電極を露出させる第７段階と、を備える。
【００１６】
また、前記目的を達成するために本発明の電界放出表示素子（ＦＥＤ）の製造方法は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成されたエミッタ電極と、前記エミッタ電極上に形成されたＣＮＴエミッタと、前記ＣＮＴエミッタの周りに形成されて前記ＣＮＴエミッタから電子ビームを放出させ、該放出された電子ビームを与えられた位置にフォーカシングするゲート積層物と、前記ゲート積層物の上側に形成されており、情報が表示される前面パネルと、前記前面パネルで前記ＣＮＴエミッタに向かう面に塗布された蛍光層と、を備えるＦＥＤの製造方法において、前記ゲート積層物を形成するために、前記ガラス基板上に前記透明電極の一部を露出させる貫通ホールが形成されたマスク層を形成する第１段階と、前記マスク層上に前記貫通ホールを満たすゲート絶縁膜を形成する第２段階と、前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜をパターニングして前記透明電極を露出させる第３段階と、前記貫通ホールの周りの前記ゲート絶縁膜上に電極を形成する第４段階と、前記ゲート絶縁膜の傾斜面と上面とが連結される端部の前記電極を除去する第５段階と、前記第５段階の結果物に順次に前記フォーカスゲート絶縁膜及び前記フォーカスゲート電極を形成する第６段階と、前記貫通ホールの周りの前記フォーカスゲート電極及び前記フォーカスゲート絶縁膜をパターニングして前記貫通ホールから前記透明電極を露出させる第７段階と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による炭素ナノチューブ電界放出表示素子（ＣＮＴ  ＦＥＤ）は、フォーカスゲート電極がフォーカスゲート絶縁膜の傾斜面に形成されて広角に広がる電子ビームを集束する効果が大きくて高純度カラーを実現できる。
【００１８】
一方、製造工程面では、透明電極とゲート絶縁膜間にＣＮＴエミッタが形成される透明電極領域を限定するマスク層を形成した後、前記透明電極の下方から紫外線（ＵＶ）を照射してＣＮＴエミッタが形成される領域上に塗布された感光膜をパターニングする。前記マスク層によって、前記感光膜の露光される領域は既に決定されているので、前記感光膜の前記露光される領域を限定するための別途のマスクは不要になる。すなわち、前記感光膜の前記露光される領域は前記マスク層によって自己整列的に決定される。したがって、製造工程を単純にすることができ、露光工程に使用するマスクを別途に作る必要がないので、ＣＮＴ  ＦＥＤの製造コストを節減することができる。また、一般的な半導体工程を使用して別途の特殊装備を必要としないので、大面積ＣＮＴ  ＦＥＤを製作しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態による電界放出素子、それを備えた表示素子及びその製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示したものである。
【００２０】
図５は、本発明の一実施形態によるＦＥＤの一部断面図である。
【００２１】
図５を参照すれば、ガラス基板３０上にエミッタ電極３２が形成されている。エミッタ電極３２はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）透明電極であることが望ましい。ガラス基板３０上にエミッタ電極３２の一部を覆うゲート積層物Ｓ１が形成されている。ゲート積層物Ｓ１間にエミッタ電極３２が露出されるコンタクトホール４４が形成されている。コンタクトホール４４を通じて露出されたエミッタ電極３２上にＣＮＴエミッタ４６が形成されている。ＣＮＴエミッタ４６から電子が放出される。ＣＮＴエミッタ４６は、ゲート積層物Ｓ１と非接触状態に形成されている。ゲート積層物Ｓ１は、透明電極３２の一部を覆い、後述する製造工程でバック露光用マスクとして使われる第１マスク層３４を備える。第１マスク層３４は、ＣＮＴエミッタ４６と離隔されている。第１マスク層３４上にゲート絶縁膜３６、ゲート電極３８、フォーカスゲート絶縁膜４０及びフォーカスゲート電極４２が順次に積層されている。前記積層物３６，３８，４０，４２は、図５に示されたように、上側に行くほど幅が狭くなっている。したがって、ゲート積層物Ｓ１の側面は、階段型斜面となる。
【００２２】
一方、後述するが、図５に示したＣＮＴ  ＦＥＤの製造工程では、ゲート積層物Ｓ１を構成する複数の要素がＵＶを利用したバック露光方式でパターニングされる。したがって、第１マスク層３４は、一般可視光線に透明であるが、前記ＵＶに不透明な光学的特性を有する物質層が望ましい。例えば、第１マスク層３４は、非晶質シリコン層になりうる。
【００２３】
前記凹状のミラー電極３７の上端は、ゲート電極３８と離隔されて配置され、その下部はマスク層３４に連結される。したがって、マスク層３４が非晶質シリコン層である場合、エミッタ電極３２に印加された電圧は、マスク層３４を通じて凹状のミラー電極３７に通電される。前記凹状のミラー電極３７は、後述するゲート電極３８と同じ物質より形成されることが望ましい。
【００２４】
前記ゲート絶縁膜３６は、ゲート電極３８と透明電極３２間の電気的絶縁を維持するための層である。前記ゲート絶縁膜３６は、４〜１０μｍの厚さを有するシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）であることが望ましい。この時、シリコン酸化膜の分子式で下添字「Ｘ」は２より小さいことが望ましい（Ｘ＜２）。このようなシリコン酸化膜（ＳｉＯｘただしＸ＜２）は亜酸化物またはサブオキサイドなどと称されているシリコンの酸化物膜である。
【００２５】
なお、前記ゲート絶縁膜３６は、その形成方法や材質によってその他の多様な厚さで形成することもある。
【００２６】
ゲート電極３８と凹状のミラー電極３７とは、０．２５μｍほどの厚さのクロムより製造されることが望ましい。ゲート電極３８及び凹状のミラー電極３７は、導電性を有する他の電極であり、この時の厚さは０．２５μｍと異なりうる。
【００２７】
フォーカスゲート絶縁膜４０は、ゲート電極３８とフォーカスゲート電極４２とを絶縁させる。フォーカスゲート絶縁膜４０の厚さＴは、少なくとも２μｍより厚い。より望ましくは３〜１５μｍの厚さを有するシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）である。この時、シリコン酸化膜の分子式で下添字「Ｘ」は２より小さいことが望ましい（Ｘ＜２）。
【００２８】
フォーカスゲート電極４２は、所定の厚さ、例えば０．２５μｍほどの厚さのクロムより形成されることが望ましい。フォーカスゲート電極４２は、導電性を有する他の電極であり、その時の厚さは０．２５μｍと異なりうる。
【００２９】
ゲート電極３８は、ＣＮＴエミッタ４６から電子ビームを抽出するところに使われる。これにより、ゲート電極３８に所定の交流ゲート電圧Ｖｇ、例えば、＋８０Ｖの交流ゲート電圧が印加されうる。
【００３０】
一方、凹状のミラー電極３７は、エミッタ電極３２と共に通電されてＣＮＴエミッタから放出された電子を初期にフォーカシングするところに使われる。このように凹状のミラー電極のフォーカシングの役割は、図３７に示されている。
【００３１】
また、フォーカスゲート電極４２は、ＣＮＴエミッタ４６から放出される電子ビームがＣＮＴエミッタ４６の上方の蛍光層５４の与えられた位置に到達されるように前記電子ビームを集束する役割を行う。このために、フォーカスゲート電極４２に電子ビームと同じ極性を有するが、絶対値がゲート電圧Ｖｇより低いフォーカスゲート電圧Ｖｆｇが印加される。例えば、フォーカスゲート電極４２に−１０Ｖほどのフォーカスゲート電圧Ｖｆｇが印加されうる。
【００３２】
次いで、図５を参照すれば、ゲート積層物Ｓ１のフォーカスゲート電極４２から上方に与えられた距離Ｄ、例えば１．１ｍｍほど離隔されたところに前面パネル５０が備わっている。前面パネル５０に多様な形態の情報が表示される。ゲート積層物Ｓ１と対面する前面パネル５０の底面には陽極電極５２が形成されており、陽極電極５２でゲート積層物Ｓ１と対面する部分に蛍光層５４が形成されており、その残りの部分には外光吸収遮断及び光学的クロストークなどを防止するためのブラックマトリックス５６が形成されている。蛍光層５４は、前記電子ビームに励起されて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光５５を発光する蛍光層が均一に分布されている。陽極電極に直流電圧Ｖａが印加されている。
【００３３】
一方、図５で、前面パネル５０と選択されたゲート積層物Ｓ１間にセル分離のためのスペーサが示されなければならないが、ここでは便宜上省略した。
【００３４】
次いで、前述した本発明の実施形態によるＣＮＴ  ＦＥＤの製造方法について説明する。その中でもゲート積層物Ｓ１の形成過程について説明する。
【００３５】
これに先立って、ゲート積層物Ｓ１に含まれたゲート絶縁膜３６及び／またはフォーカスゲート絶縁膜４０の積層及びエッチング工程に適用されうる物質膜の積層及びエッチング工程について、図６ないし図１４を参照して詳細に説明する。
【００３６】
まず、図６を参照すれば、基板８０上に第１電極８２を形成する。基板８０は、図５に示したＣＮＴ  ＦＥＤ（以下、本発明のＦＥＤという）のガラス基板３０に対応しうる。そして、第１電極８２は、前記本発明のＦＥＤのＩＴＯ透明電極３２に対応しうる。
【００３７】
第１電極８２上に第２マスク層８４を形成する。次いで、第２マスク層８４に第１電極８２が露出される貫通ホール８６を形成する。第２マスク層８４は、可視光線に対しては透明であるが、ＵＶに対しては不透明な物質層、例えば非晶質シリコン層より形成しうる。したがって、第２マスク層８４は、前記本発明のＦＥＤの第１マスク層３４に対応しうる。
【００３８】
図７を参照すれば、第２マスク層８４上に貫通ホール８６を充填するシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）である絶縁膜８８を所定の厚さｔに形成する。この時、絶縁膜８８は２μｍ以上、望ましくは３〜１５μｍに形成するが、さらに望ましくは６〜１５μｍと形成しうる。
【００３９】
絶縁膜８８は、ＲＦを利用したプラズマ気相化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）方法で形成しうる。しかし、厚さによってその形成方法が異なりうる。例えば、前記厚さ範囲で絶縁膜８８を相対的に薄く形成する場合、絶縁膜８８はスパッタリング方法で形成しうる。そして、絶縁膜８８を前記厚さ範囲で相対的に厚く形成する場合、絶縁膜８８は電気メッキ法または熱蒸着法で形成しうる。
【００４０】
前記ＰＥＣＶＤ方法を利用して絶縁膜８８をシリコン酸化膜（ＳｉＯＸただしＸ＜２、以下同様）より形成する場合に対する具体的な工程条件は、次の通りである。
【００４１】
すなわち、シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）を形成する間、基板８０は２５０〜４５０℃、望ましくは３４０℃ほどに維持し、ＲＦパワーは１００〜３００Ｗ、望ましくは１６０Ｗほどに維持する。そして、チャンバー内の圧力は７９．９９３２〜１５９．９８６４Ｐａ（６００〜１，２００ｍＴｏｒｒ）、望ましくは１１９．９８９８Ｐａ（９００ｍＴｏｒｒ）ほどに維持する。また、ソースガス中のシラン（ＳｉＨ４）のフローレートは、蒸着率が、例えば４００ｎｍ／ｍｉｎ以上になるように維持することが望ましい。例えば、前記シランのフローレートは、通常のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を形成する時のフローレート（１５ｓｃｃｍほど）よりはるかに多くの５０〜７００ｓｃｃｍ、望ましくは３００ｓｃｃｍほどに維持する。また、前記ソースガス中の硝酸（Ｎ２０）のフローレートは、７００〜４，５００ｓｃｃｍ、望ましくは１，０００〜３，０００ｓｃｃｍほどを維持する。
【００４２】
前記シランのフローレートは、ＰＥＣＶＤ方法を利用して前記シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）をエッチングする工程にそのまま適用しうる。この場合、図１５のグラフに示したように、前述した範囲のシランのフローレートでシリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）のエッチング率は、従来の場合Ｃ１よりはるかに増加する。エッチング工程でのシランのフローレートは、前記シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）のエッチング率が１００ｎｍ／ｍｉｎ以上になるように維持することが望ましい。
【００４３】
前述した工程条件下で、シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）を形成する場合、シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）は、前記厚さ範囲に属する厚さに形成される。したがって、従来より良好なステップカバレージが得られる。そして、図１６のグラフを見れば、蒸着率（Å／ｍｉｎ）が従来の場合Ｃよりはるかに増加することが分かる。
【００４４】
図８を参照すれば、絶縁膜８８上に第２電極９０を形成する。第２電極９０は、クロム電極より形成しうる。第２電極９０は、本発明のＦＥＤのゲート積層物Ｓ１に含まれたフォーカスゲート電極４２に対応しうる。絶縁膜８８上に第２電極９０を覆う第１感光膜９２を形成する。第１感光膜９２は、ポジティブフォトレジスト膜より形成することが望ましい。第１感光膜９２を形成した後、基板８０の下方から基板８０に向かってＵＶを照射するバック露光を実施する。マスク層８４のＵＶ遮断特性によって、前記バック露光で第２マスク層８４の貫通ホール８６を除外した他の領域はＵＶに露光されない。貫通ホール８６を通じて入射されたＵＶは、絶縁膜８８も通過して第１感光膜９２の貫通ホール８６に対応する領域９２ａ（以下、露光された領域という）を露光させる。次いで、現像工程を実施する。前記現像工程で第１感光膜９２の露光された領域９２ａが除去される。次いで、所定のベーク工程を実施する。
【００４５】
図９は、前記現像工程及びベーク工程を順次に経た結果物を示す。露光された領域９２ａが除去された部分を通じて絶縁膜８８が露出されることを見ることができる。
【００４６】
次いで、図１０を参照すれば、絶縁膜８８の一部を露出させる第１感光膜９２をエッチングマスクとして使用して絶縁膜８８に対する１次エッチングを実施する。前記１次エッチングは、所定のエッチング液を使用する湿式エッチングであって、所定時間進める。前記１次エッチングによって、絶縁膜８８の露出された部分に所定の深さと第１溝Ｇ１が形成される。第１溝Ｇ１が形成されつつ絶縁膜８８の第１溝Ｇ１が形成された部分の厚さｔ１は、前記１次エッチングに影響を受けない部分の厚さｔより薄くなる。第１溝Ｇ１は、湿式エッチングの等方性特性によって第１感光膜９２の下方に延びる。これにより、第１感光膜９２の下方に第１アンダーカット９３が形成される。前記１次エッチング後、第１感光膜９２を除去する。
【００４７】
図１１を参照すれば、第１感光膜９２を除去した後、第１溝Ｇ１が形成された絶縁膜８８上に第２電極９０を覆う第２感光膜９６を形成する。第２感光膜９６は、第１感光膜９２と同じポジティブフォトレジスト膜より形成する。第２感光膜９６を形成した後、２次バック露光を実施する。前記２次バック露光で第２感光膜９６のホール８６に対応する領域９６ａが露光される。次いで、現像工程を実施して前記露光された領域９６ａが除去し、その結果物をベークする。
【００４８】
図１２は、第２感光膜９６に対する前記ベーク後の結果物を示す。第２感光膜９６の前記露光された領域９６ａが除去された部分を通じて第１溝Ｇ１の一部が露出される。この状態で第２感光膜９６をエッチングマスクとして使用して第１溝Ｇ１が形成された絶縁膜８８を２次エッチングする。前記２次エッチングは、所定のエッチング液を使用して湿式で進められる。前記２次エッチングは、図１３に示したように、第１電極８２が露出されるまで実施する。前記２次エッチングで絶縁膜８８に第１電極８２の所定領域が露出される貫通ホール９８が形成される。貫通ホール９８は、湿式エッチングの特性上第２感光膜９６の下方に延びる。その結果、第２感光膜９６の下方に第２アンダーカット１００が形成される。前記２次エッチング後、第２感光膜９６をアッシングしかつストリップして除去する。次いで、所定の洗浄及び乾燥工程を実施する。
【００４９】
図１４は、前記洗浄及び乾燥工程後の結果物を示す。図１４を参照すれば、絶縁膜８８に第１電極８２が露出される貫通ホール９８が形成されたことを見ることができる。
【００５０】
一方、前記絶縁膜８８に対するエッチング過程で、前記バック露光の代わりに、感光膜の上側で光を照射する前方露光方法を利用しうる。
【００５１】
図１７は、これについての一例を示す。
【００５２】
図１７を参照すれば、第１感光膜９２と与えられた間隔に離隔された上側に、コンタクトホール８６に対応する位置にのみ光透過窓ＴＡを有し、残りの領域は何れも遮光領域であるマスクＭを位置させる。次いで、マスクＭの上側でマスクＭに向かって光１０２を照射する。マスクＭに照射された光１０２の一部は、マスクＭに形成された光透過窓ＴＡを通じて第１感光膜９２に照射される。これにより、第１感光膜９２の所定領域９２ａが露光される。次いで、マスクＭを除去する。第１感光膜９２の現像、洗浄及びベークのような工程と第１感光膜９２をマスクとして使用した湿式エッチングとは前述した通りである。
【００５３】
次いで、前述した絶縁膜８８の蒸着及びエッチング工程が適用された、図５に示したＣＮＴ  ＦＥＤ製造方法について説明する。
【００５４】
まず、図１８を参照すれば、ガラス基板３０に透明電極３２を形成する。透明電極３２は、ＩＴＯ電極より形成することが望ましいが、同等な他の電極より形成しうる。ガラス基板３０上に透明電極３２を覆うバック露光用第１マスク層３４を形成する。第１マスク層３４は可視光線を透過させ、ＵＶは遮断させる物質層、例えば非晶質シリコン層より形成することが望ましい。第１マスク層３４に透明電極３２の一部が露出される第１貫通ホールｈ１を形成する。第１貫通ホールｈ１を通じて露出される透明電極３２上にＣＮＴエミッタが形成される。
【００５５】
図１９を参照すれば、第１マスク層３４上に第１貫通ホールｈ１を充填するゲート絶縁膜３６を形成する。ゲート絶縁膜３６は、シリコン酸化膜より形成するが、４〜１０μｍほどの厚さに形成する。ゲート絶縁膜３６は、図６ないし図１４に示した絶縁膜８８の形成方法で形成しうる。ゲート絶縁膜３６上に第１感光膜Ｐ１を塗布する。次いで、ガラス基板３０の下面にＵＶを照射するバック露光を実施する。ＵＶは透明電極３２と第１貫通ホールｈ１及びゲート絶縁膜３６を経て第１感光膜Ｐ１に入射される。第１貫通ホールｈ１を除外した残りの部分に入射されたＵＶは、バック露光用第１マスク層３４によって遮断される。したがって、第１感光膜Ｐ１中で第１貫通ホールｈ１の上方に位置した領域Ｐ１ａのみＵＶに露光される。露光された領域Ｐ１ａは、現像工程を通じて除去される。次いで、所定のベーク工程を実施する。
【００５６】
図２０は、前記現像工程及びベーク工程を順次に経た結果物を示す。露光された領域Ｐ１ａが除去された部分を通じてゲート絶縁膜３６が露出される。
【００５７】
次いで、ゲート絶縁膜３６の一部を露出させる第１感光膜Ｐ１をエッチングマスクとして使用してゲート絶縁膜３６に対して所定のエッチング液で湿式エッチングを実施する。所定時間エッチングし続ければ、透明電極３２が露出される。次いで、第１感光膜Ｐ１を除去する（図２１参照）。
【００５８】
図２２を参照すれば、第１感光膜Ｐ１を除去した後、ゲート絶縁膜３６上に前記第１貫通ホールｈ１を充填する第２感光膜Ｐ２を塗布する。第２感光膜Ｐ２は、ネガティブ感光膜であることが望ましい。次いで、ガラス基板３０の下面にＵＶを照射するバック露光を実施する。Ｐ２ａは、バック露光で露光された領域を表す。
【００５９】
次いで、第２感光膜Ｐ２を現像すれば、図２３のように露光された領域Ｐ２ａを除外した領域の第２感光膜Ｐ２は除去される。図３５は、ゲート絶縁膜３６より取り囲まれた内部に形成された露光された領域Ｐ２ａの第２感光膜を示す走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：以下ＳＥＭと称する）写真である。
【００６０】
また、図２３を参照すれば、ゲート絶縁膜３６上に電子ビーム蒸着法で電極３８ａを形成する。ソース物質としては、導電性物質であるクロムを使用することが望ましい。
【００６１】
図２４を参照すれば、露光された領域の感光膜Ｐ２ａをリフトオフすれば、透明電極３２が露出される。図３６は、リフトオフ工程後のＳＥＭ写真である。
【００６２】
図２５を参照すれば、電極３８ａ上に露出された透明電極３２を覆う第３感光膜Ｐ３を塗布し、この感光膜Ｐ３をハードベイキングする。ハードベイキングされた感光膜Ｐ３は、電極３８ａの傾斜面と水平面とが出合う端部Ｐ３ａでの厚さが薄くなる。次いで、感光膜Ｐ３をＯ２プラズマ工程で均一にエッチングすれば、厚さの薄い端領域Ｐ３ａで電極が露出される。
【００６３】
次いで、露出された領域Ｐ３ａを通じて所定のエッチング液を使用して露出された電極３８ａをエッチングすれば、前記電極３８ａは互いに離隔された二つの電極３７，３８に分けられる。ゲート絶縁膜３６上の電極はゲート電極３８となり、ゲート絶縁膜３６の傾斜面に新たな電極３７が形成される。この電極３７は、下部のマスク層３４及び透明電極３２に通電される凹状のミラー電極３７である。第３感光膜Ｐ３を除去した結果物を図２６に示した。
【００６４】
図２７を参照すれば、ゲート絶縁膜２７上にミラー電極３７と第１貫通ホールｈ１とを覆う所定厚さのフォーカスゲート絶縁膜４０を形成する。フォーカスゲート絶縁膜４０は、図６ないし図１４に示した絶縁膜８８の形成方法で形成しうる。フォーカスゲート絶縁膜４０上にクロムをスパッタリングしてフォーカスゲート電極４２を形成する。フォーカスゲート電極４２上に第４感光膜Ｐ４を塗布する。次いで、ガラス基板３０の下面にＵＶを照射するバック露光工程を実施する。この時、過露光して、図２７のように第４感光膜Ｐ４の露光された領域Ｐ４ａがゲート電極３８のホールｈ２より広くする。次いで、露光された領域Ｐ４ａは、現像工程を通じて除去される。
【００６５】
次いで、前記露光された領域Ｐ４ａが除去されたところを通じてフォーカスゲート電極４２の一部が露出される。次いで、第４感光膜Ｐ４をエッチングマスクとして使用してフォーカスゲート電極４２の露出された部分をエッチングする（図２８参照）。次いで、第４感光膜Ｐ４を除去する。
【００６６】
図２９を参照すれば、フォーカスゲート絶縁膜４０上に第５感光膜Ｐ５を塗布した後、前述したようにバック露光を通じて露光された領域Ｐ５ａを形成し、第５感光膜Ｐ５を現像する。次いで、パターニングされた第５感光膜Ｐ５をマスクとしてフォーカスゲート絶縁膜４０を一部エッチングするが、第１貫通ホールｈ１を通じて透明電極３２を露出させる。
【００６７】
残りの第５感光膜Ｐ５を除去した結果物を図３０に示した。第１マスク層３４、ゲート絶縁膜３６、ゲート電極３８、フォーカスゲート絶縁膜４０及びフォーカスゲート電極４２よりなるゲート積層物Ｓ１に少なくとも透明電極３２が露出されるホール６０が形成される。ホール６０は、図５に示したコンタクトホール４４に対応する。
【００６８】
図３１を参照すれば、ホール６０を通じて露出された透明電極３２上にネガティブ感光性物質が含まれたＣＮＴペースト４５を塗布した後、マスク層３４間に露出された感光ＣＮＴペースト４５をバック露光させる。次いで、現像及びベイキング工程を通じて、図３２に示されたように、エミッタ電極３２上にＣＮＴエミッタ４６を形成する。
【００６９】
以後のＣＮＴ  ＦＥＤ製造工程は、通常の工程によって進める。
【００７０】
図２１ないし図２４では、電子ビーム蒸着及びリフトオフ工程を使用してゲート絶縁膜３６上に電極３８ａを形成したが、必ずしもこれに限定するものではない。他の方法としては、例えば、図３３のように、ゲート絶縁膜３６及び露出された透明電極３２上にクロムをスパッタリングして電極３８ｂを形成した後、電極３８ｂ上に感光膜Ｐ２’を塗布した後、バック露光を通じて露出された領域Ｐ２’ａの感光膜を形成する。次いで、現像工程を通じて、図３４に示したようにパターニングされた感光膜Ｐ２’をマスクとして露出された電極３８ｂをエッチングすれば、その結果物は図２４に示されたものと同じになる。
【００７１】
図３７は、本発明の実施形態によるＦＥＤの電界放出源からの電子ビーム軌跡をシミュレーションした結果である。図３７を参照すれば、ＣＮＴエミッタ４６から放出された電子が、ミラー電極３７によって１次フォーカシングされて進められ、２次的にフォーカスゲート電極４２によってフォーカシングされて一定の方向性を有して対面する蛍光層に向かっていることが分かる。
【００７２】
以上、本発明は図面を参考として記述されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かる。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の電界放出素子、それを適用した表示素子及びその製造方法は、例えば、パソコンのモニター及びＴＶ受像機などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】ＦＥＤの一般的な構造を示す概略断面図である。
【図２】フォーカスゲート電極を備えたＦＥＤの一般的な構造を示す概略断面図である。
【図３】フォーカスゲート電極を備える電界放出素子からの電子ビームの軌跡をシミュレーションした結果である。
【図４】一般的なＣＮＴエミッタの形状を示すＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の実施形態によるＦＥＤの一部断面図である。
【図６】図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図７】図６に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図８】図７に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図９】図８に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図１０】図９に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図１１】図１０に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図１２】図１１に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図１３】図１２に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図１４】図１３に続いて、図５に示されたＦＥＤのゲート積層物に含まれたゲート絶縁膜の形成過程に適用された酸化膜の積層及びエッチング工程を段階別に示す断面図である。
【図１５】図５に示したＦＥＤのゲート積層物に含まれたフォーカスゲート絶縁膜のシラン（ＳｉＨ４）のフローレートによるエッチング率を表すグラフである。
【図１６】図５に示したＦＥＤのゲート積層物に含まれたフォーカスゲート絶縁膜のシラン（ＳｉＨ４）のフローレートによる蒸着率を表すグラフである。
【図１７】図６ないし図１４に示した酸化膜の積層及びエッチング工程で示す露光方法と異なる露光方法で感光膜を露光する方法を示す断面図である。
【図１８】図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図１９】図１８に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２０】図１９に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２１】図２０に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２２】図２１に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２３】図２２に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２４】図２３に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２５】図２４に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２６】図２５に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２７】図２６に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２８】図２７に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図２９】図２８に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図３０】図２９に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図３１】図３０に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図３２】図３１に続いて、図５に示したＦＥＤに対する製造方法のうちゲート積層物とＣＮＴエミッタとを形成する過程を段階別に示す断面図である。
【図３３】図２１ないし図２４と異なる工程で電極を形成する方法を説明する断面図である。
【図３４】図２１ないし図２４と異なる工程で電極を形成する方法を説明する断面図である。
【図３５】ゲート絶縁膜より取り囲まれた内部にパターニングされた感光膜が形成されたことを示すＳＥＭ写真である。
【図３６】図３５の感光膜のリフトオフ工程後のＳＥＭ写真である。
【図３７】本発明の実施形態によるＦＥＤの電界放出源からの電子ビーム軌跡をシミュレーションした結果である。
【符号の説明】
【００７５】
３０…ガラス基板
３２…エミッタ電極
３４…第１マスク層
３６…ゲート絶縁膜
３７…凹状のミラー電極
３８…ゲート電極
４０…フォーカスゲート絶縁膜
４２…フォーカスゲート電極
４４…コンタクトホール
４６…ＣＮＴエミッタ
５０…前面パネル
５２…陽極電極
５４…蛍光層
５５…光
５６…ブラックマトリックス
Ｓ１…ゲート積層物
Ｄ…距離
Ｖａ…直流電圧
Ｖｇ…ゲート電圧
Ｖｆｇ…フォーカスゲート電圧
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３７】
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【図３】
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【図４】
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【図３５】
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【図３６】
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