(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出した銅の表面を有する基板を提供する段階と、
前記銅の表面を１００℃以下の低温で酸化溶液と接触させて前記基板の表面に銅酸化物ナノワイヤを成長させる段階とを含むことを特徴とする電子放出チップの低温形成方法。
【請求項２】
前記酸化溶液は亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液と水酸化ナトリウム水溶液の混合液であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出チップの低温形成方法。
【請求項３】
前記酸化溶液はリン酸三ナトリウム水溶液をさらに含む混合液であることを特徴とする請求項２に記載の電子放出チップ低温形成方法。
【請求項４】
露出した銅の表面を有する基板を提供する段階と、
前記銅の表面を１００℃以下の低温で酸化溶液と接触させて前記基板の表面に銅酸化物ナノワイヤを成長させる段階と、
前記銅酸化物ナノワイヤに４５０℃以下の温度で還元ガスを供給して前記銅酸化物ナノワイヤを銅ナノワイヤに還元させる段階とを含むことを特徴とする電子放出チップの低温形成方法。
【請求項５】
前記酸化溶液は亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液と水酸化ナトリウム水溶液の混合液であることを特徴とする請求項４に記載の低温形成方法。
【請求項６】
前記酸化溶液はリン酸三ナトリウム水溶液をさらに含む混合液であることを特徴とする請求項５に記載の低温形成方法。
【請求項７】
前記還元ガスは水素ガスであることを特徴とする請求項４に記載の低温形成方法。
【請求項８】
第１乃至第７項のうちいずれか一項により形成された電子放出チップを具備することを特徴とする電界放出ディスプレー装置。
【請求項９】
第１項乃至第７項のうちいずれか一項により形成された電子放出チップを具備することを特徴とする光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銅酸化物または銅ナノワイヤからなった電子放出チップの低温形成方法及びこの方法により製造された電子放出チップを含むディスプレー装置または光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＥＤ(Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ)、ＶＦＤ(Ｖａｃｕｕｍ  Ｆ
ｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ)、ＣＲＴ(Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｔｕｂｅ)などのディスプレー装置または白色光源、ＬＣＤ(Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ)のバックライトランプなどの光源は一定の強さの電界が印加されれば、電子を放出する電子放出チップ(ｅｍｉｔｔｅｒ  ｔｉｐ)を要する。
【０００３】
最近、従来の電子放出チップに比べて電子放出電圧は数十倍低い一方、電子放出電流は数十乃至数百倍である炭素ナノチューブが新しい電子放出チップとして脚光を浴びている。 ところで、現在まで知られた炭素ナノチューブの製造方法によると、主に７００℃以上の高温工程を使う。したがって、変形温度(ｓｔｒａｉｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ)が６５０℃以下に知られている各種ディスプレー装置または光源の基板で広く使われるガラス基板、例えば高強度ガラス(６５０℃以下)、一般的なガラス(５７０℃以下)またはソーダ石灰(ｓｏｄａ  ｌｉｍｅ)ガラス(５５０℃以下)上に炭素ナノチューブを形成することは不可能である。ガラス基板を使うことができなければ、技術的だけではなく、経済的な面で非常に不利になる。したがって、電子放出チップの合成温度が基板の変形温度以下にならなければならない。たとえ適切なガスと加熱方式を使うか、プラズマ化学気相蒸着法を使って合成温度を５００℃程度まで低めた工程が知られているが、この温度も依然として高温度であり、この温度では、炭素ナノチューブを高純度及び高密度で形成することが難しい。
【０００４】
また、電子放出が容易に起きるようにするためには、電子放出チップのエッジの形はできるだけ尖り、その長さは電子放出源として適する長さを超過してはいけない。
【０００５】
したがって、各種ディスプレー装置または光源の基板に電子放出チップを低温で高密度で、電子放出に適する長さと形に微細調節して形成させることができる新しい方法が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決するための技術的課題は、基板の変形温度以下の低温で、電子放出チップを高密度で電子放出に適する長さと形で形成することができる低温形成方法を提供しようとするものである。
【０００７】
本発明が解決するための他の技術的課題は、前記低温形成方法により製造された電子放出チップを含むディスプレー装置または光源を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の技術的課題を解決するための本発明による電子放出チップの低温形成方法によると、露出した銅の表面を有する基板を提供した後に、銅の表面を１００℃以下の低温で酸化溶液と接触させて、前記基板の表面に銅酸化物ナノワイヤを成長させる。選択的に、銅酸化物ナノワイヤに４５０℃以下の温度で還元ガスを供給、またはプラズマ処理を通じて前記銅酸化物ナノワイヤを銅ナノワイヤに還元させることもできる。
【０００９】
望ましくは、酸化溶液は亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の混合液である。また酸化溶液はリン酸三ナトリウム水溶液がさらに含まれた混合液であることもできる。
【００１０】
還元ガスまたはプラズマ発生ガスでは、水素ガスを使うことが望ましい。
【００１１】
本発明によるディスプレー装置または光源は、前記低温形成方法を使って形成した銅酸化物または銅ナノワイヤからなった電子放出チップを含む。
【００１２】
その他実施の形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による低温形成方法によると、銅酸化物ナノワイヤまたは銅ナノワイヤを電子放出チップに適する尖った形を有し、自己抑制成長を通じて電子放出チップに適する長さで高密度で形成することができる。特に、低温で形成可能であるので、電界放出表示素子または光源などの製造に汎用的に使われるガラス基板に容易に適用することができ、製造工程も非常に簡単であり、製造単価を低めることができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して本発明による電子放出チップの低温形成方法及びこの方法により製造された電子放出チップを含むディスプレー装置または光源に関する実施の形態を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施の形態に限定されることではなく、互いに異なる多様な形態に実現され、但し、本実施の形態は本発明の開示が完全になれるように、通常の知識を持つ者に発明のカテゴリを完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項のカテゴリによって定義されるだけである。図面で各層及び物質の形及び厚さは説明の便宜のため誇張または概略化されたものである。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一部材を示す。
【００１５】
先ず、銅酸化物ナノワイヤからなった電子放出チップの低温形成方法に対して説明する。 本発明による銅酸化物ナノワイヤからなった電子放出チップの形成方法は、低温溶液酸化法である。具体的に、ベア(ｂａｒｅ)銅基板の表面または基板上に形成されている銅膜の表面を１００℃以下の低温で酸化溶液と接触させて酸化反応を進行する。酸化反応は酸化溶液が盛られ、温度が１００℃以下に維持されるバス(ｂａｔｈ)に浸す方式(ｄｉｐｐｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ)に進行する。
【００１６】
酸化反応に使われる酸化溶液では、２６乃至３２重量％の亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液と１．６乃至２重量％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の混合液が望ましい。亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液と水酸化ナトリウム水溶液は１：１の嵩比で混合することが望ましい。
【００１７】
酸化溶液のまた他の例では、１０乃至１１．２５重量％の亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液、１．７乃至１．８重量％の水酸化ナトリウム水溶液と２３乃至３０重量％のリン酸三ナトリウム水溶液(Ｎａ３ＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ)混合液がある。この場合に、各々は１：１：１の嵩比で混合することが望ましい。
【００１８】
混合液を構成する各水溶液の濃度と混合嵩比は当業者により任意に調整されることができることは勿論である。
【００１９】
酸化反応は２乃至４分程度進行させる。亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液と水酸化ナトリウム水溶液の混合溶液を酸化溶液として使う場合に、酸化反応は約２分程度が適する。その理由は、２分を超過しても、自己抑制成長(ｓｅｌｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｇｒｏｗｔｈ)により銅酸化物ナノワイヤが１μｍ以上、望ましくは、０．８μｍ以上に成長しない。
【００２０】
図１は亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）水溶液(３２０ｇ／蒸溜水１Ｌ)と水酸化ナトリウム水溶液(２０ｇ／蒸溜水１Ｌ)が１：１嵩比で混合した酸化溶液に銅基板をつけて、温度を７０℃に維持しながら、低温溶液酸化法を実施した後に、透過電子顕微鏡(ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ)で観察した結果を示す写真である。芝草のようにエッジが非常に尖って薄い銅酸化物ナノワイヤ２０が基板１０の表面に高密度で成長したことを確認することができた。銅酸化物ナノワイヤ１０の長さは最大０．８μｍに測定された。
【００２１】
すなわち、本発明の低温溶液酸化法によると、低温(１００℃以下)で複雑な装備の使用なしに、銅酸化物ナノワイヤを高密度で、電子放出チップに適する尖った形で、自己抑制成長により電子放出チップに適する長さである１μｍ以下で成長させることができる。
【００２２】
図２は低温溶液酸化法を実施する場合に、自己抑制成長が起きることを実験に確認した結果を示すグラフである。クーロン還元法(ｃｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ(またはｇａｌｖａｎｏｓｔａｔｉｃ)ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ)を使って酸化時間による銅酸化物層の厚さを測定した。クーロン還元法時、基準電極では飽和カロメル電極(Ｓａｔｕｒａｔｅｄ  Ｃａｌｏｍｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ)を使い、白金を補助電極として使った。電解液は０．１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を使い、実験前に電解液を窒素ガスで十分にファジして、陰極で酸素が還元される可能性を排除した。電解液に露出した銅の表面積が１ｃｍ２になるようにし、電流は１ｍＡを流した。アルカリ溶液(０．１Ｍ  ＮａＯＨ)で銅の表面に形成された酸化銅ＩＩ(ＣｕＯ)が優先的に銅に還元された後に、酸化銅Ｉ(Ｃｕ２Ｏ)が銅に還元されると仮定して、下記の数1に従って銅酸化物の厚さを測定した。 この時に、誤差範囲は１０％以内に設定した。
【００２３】
（数１）
δ＝ＱＶ／ｎＦＡ＝ｉｔＡ／ｎＦＡ
【００２４】
前記数１で、δは反応物の厚さを、Ｑは陰極電荷(ｃａｔｈｏｄｉｃ  ｃｈａｒｇｅ)を、ｎは反応に参与する価電子(ｖａｌｅｎｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ)の数(Ｃｕ２Ｏ：２、ＣｕＯ：２)を、Ｆはファラデー常数を、Ａは反応面積を、Ｖは反応物のｍｏｌあたり嵩を各々示す。銅酸化物のｍｏｌあたり嵩をよく見ると、Ｃｕ２Ｏは２３．９ｃｍ３／ｍｏｌｅであり、ＣｕＯは１２．４ｃｍ３／ｍｏｌｅである。
【００２５】
測定結果、図２に示したように、すなわち、酸化時間２分まで０．１５μｍまで成長した後に、これ以上成長しなかった。これによって、低温溶液酸化法を適用する場合に、自己抑制成長が起きることを確認することができた。クーロン還元法を使って測定した銅酸化物層の厚さは平均の厚さである。クーロン還元法を使って測定した銅酸化物層の平均の厚さ(０．１５μｍ)が実際形成された銅ナノワイヤの長さ(０．８μｍ)より小さい理由は、銅酸化物ナノワイヤの間に多くの空いている空間(ｇａｐ)があるためであると推定される。
【００２６】
このように形成された銅酸化物ナノワイヤを直接電子放出チップで使うか、還元反応を追加に進行して銅酸化物ナノワイヤを銅ナノワイヤに還元させて電子放出チップで使うこともできる。
【００２７】
銅ナノワイヤを形成するための還元反応は次のように進行する。熱拡散チャンバ内に銅酸化物ナノワイヤが形成されている基板をローディングする。次に、チャンバ内の温度を還元温度、望ましくは４００℃乃至４５０℃に高めるランプアップ(ｒａｍｐ−ｕｐ)段階を進行させる。
【００２８】
ランプアップ段階の間、チャンバ内に不活性ガス、例えばアルゴンガスを約２０〜４０ｓｃｃｍの流量に流す。チャンバ内の温度が所望する還元温度に到逹すると、不活性ガスと共にチャンバ内に還元ガスを供給して銅酸化物ナノワイヤを銅ナノワイヤに還元させる。還元ガスは約３０乃至６０分間、１０乃至３０ｓｃｃｍに供給する。還元ガスでは、水素ガスを使う。
【００２９】
還元反応が完了すると、還元ガスの供給を中断し、チャンバ内の温度を下降させると同時に、チャンバ内の還元ガスとして不活性ガスを使って排気口を通じて排気し、ランプダウン(ｒａｍｐ−ｄｏｗｎ)段階を進行させる。ランプダウンが完了すると、基板をチャンバからアンローディングする。
【００３０】
還元反応もディスプレー装置または光源の基板として広く使われる基板の変形温度より低い温度である４５０℃以下の低温で進行されるので、基板を変形させず、銅ナノワイヤを成長させることが可能である。
【００３１】
銅ナノワイヤを形成するためのプラズマ処理は次のように進行する。プラズマ処理用チャンバ内に銅酸化物ナノワイヤが形成されている基板をアンローディングする。次に、真空ポンプを通じてチャンバの内部を低い真空、望ましくは１０−６Ｔｏｒｒ以下に作る。
【００３２】
以後、チャンバ内にプラズマ発生ガスを約２０〜４０ｓｃｃｍの流量に流す。流すガスが正常状態（ｓｔｅａｄｙ  ｓｔａｔｅ）に到達すると、約５０乃至１００Ｗのプラズマ発生パワーを与える。プラズマ発生ガスでは、水素ガスを使用し、プラズマ処理時、チャンバ内の圧力は約１０〜５０ｍＴｏｒｒにする。
【００３３】
プラズマ処理が完了すると、プラズマ発生パワーの供給を中断し、すぐプラズマ発生ガスの供給を遮断する。次に、チャンバ内に残存したプラズマ発生ガスが十分に排気されれば、チャンバをベンツ（ｖｅｎｔ）させる。チャンバベンツが完了すると、基板をチャンバからアンローディングする。  
【００３４】
以下、本発明による銅酸化物ナノワイヤまたは銅ナノワイヤからなった電子放出チップの低温形成方法を利用してディスプレー装置または光源を製造する実施の形態に対して説明する。ディスプレー装置ではＦＥＤを、光源では白色光源を例としてあげて説明するが、 その他、別のディスプレー装置または光源に適用可能であることは当業者に自明である。
【００３５】
図３乃至図６は本発明による銅酸化物ナノワイヤまたは銅ナノワイヤからなった電子放出チップの低温形成方法を利用してＦＥＤを製造する第１の実施の形態を説明するための断面図である。
【００３６】
図３を参照すると、大面積の下部基板１００上に第１絶縁膜１１０を形成する。下部基板１００では、ガラス、石英、シリコンまたはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板が利用される。 第１絶縁膜１１０は後続工程で形成されるカソード電極２００と下部基板１００が相互反応することを防止するために形成する。必要によっては、第１絶縁膜１１０の形成は省略することもできる。次に、第１絶縁膜１１０上に金属膜を積層してカソード電極２００を形成する。カソード電極２００はクロム膜、チタン膜またはタングステン膜を利用して形成する。
【００３７】
次に、カソード電極２００上に銅膜３００を形成する。銅膜３００は熱蒸着法、電子線蒸着法またはスパッタリング法を使って数ｎｍ乃至数百ｎｍの厚さで、望ましくは、４００ｎｍ乃至５００ｎｍの厚さで形成する。次に、銅膜３００上に第２絶縁膜３１０を形成した後に、前記第２絶縁膜３１０上にゲート電極用金属膜３２０を形成する。ゲート電極用金属膜３２０はクロム、チタンまたはパラジウムで形成する。ゲート電極用金属膜３２０も電子線蒸着法、熱蒸着法またはスパッタリング法で形成する。望ましくは、第１絶縁膜１１０、カソード電極２００、銅膜３００、第２絶縁膜３１０及びゲート電極用金属膜３２０の形成工程は全部下部基板１００の変形温度以下で進行する。
【００３８】
図４を参照すると、ゲート電極用金属膜３２０上にフォトレジスト膜をコーティングした後に、写真現像してフォトレジストパターンＰＲを形成する。次に、フォトレジストパターンＰＲをマスクとして使って前記ゲート電極用金属膜３２０をエッチングしてゲート電極３２０ａを形成する。ゲート電極３２０ａは第２絶縁膜３１０の表面を露出させるホールＨを定義する。ホールＨは直径が０．８〜５．０μｍ程度であり、ホールＨの間の間隔が３．０〜１５．０μｍ程度になるように形成することが望ましい。
【００３９】
図５を参照すると、フォトレジストパターンＰＲを除去した後に、ゲート電極３２０ａをエッチングマスクとして使って第２絶縁膜３１０をエッチングして、第２絶縁膜パターン３１０ａを形成する。第２絶縁膜パターン３１０ａにより銅膜３００の表面が露出する。場合によっては、フォトレジストパターンＰＲを除去せず、フォトレジストパターンＰＲとゲート電極３２０ａを共にエッチングマスクとして使って、第２絶縁膜パターン３１０ａを形成した後に、フォトレジストパターンＰＲを除去することができる。
【００４０】
次に、第２絶縁膜パターン３１０ａが形成された結果物に対して、上述の低温溶液酸化法を実施して銅膜３００の表面に銅酸化物ナノワイヤからなった電子放出チップ４００を形成する。低温溶液酸化法は１００℃以下の低温で、短時間実施されるので、下部基板１００、第１絶縁膜１１０、カソード電極２００、第２絶縁膜パターン３１０ａ及びゲート電極３２０ａは酸化溶液により変形、または変性されない。望ましくは、下部基板１００、第１絶縁膜１１０、カソード電極２００、第２絶縁膜パターン３１０ａ及びゲート電極３２０ａは酸化溶液に対して耐酸化性を有する物質で形成して変形を防止する。低温溶液酸化法は先に説明したので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
銅酸化物ナノワイヤより電気伝導度が高くて、ワーク関数が低いナノワイヤが電子放出チップ４００に求められる場合には、銅酸化物ナノワイヤに対して上述のような還元反応を進行する。すなわち、上述のように、熱拡散チャンバ内に銅酸化物ナノワイヤからなった電子放出チップ４００を具備する基板１００をローディングした後に、還元ガスを供給して銅酸化物ナノワイヤを銅ナノワイヤに還元させて、銅ナノワイヤからなった電子放出チップ４００を形成することもできる。
【００４２】
図６を参照すると、ゲート電極３２０ａ上にスペーサ５００を設ける。次に、予め備えられた上部基板６００にアノード電極７００を形成させた後に、アノード電極７００上に発光を起こす蛍光体(ｐｈｏｓｐｈｏｒ)８００を付着させる。蛍光体８００はＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕなどの赤色蛍光体、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂなどの緑色蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ、Ｍｅ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅなどの青色蛍光体ような物質からなることができる。上部基板６００は蛍光体８００から発光される光を外部に放出するために透明な物質、例えば、ガラスからなる。アノード電極７００もＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ)のような透明な物質で形成する。続いて、アノード電極７００及び蛍光体８００が付着した上部基板６００を裏返してスペーサ５００上に置かれた後に、真空で密封させて実装させることによって、ＦＥＤを完成する。その結果、上部基板６００上に形成された蛍光体８００と電子放出チップ４００がスペーサ５００により一定の距離離隔されて配置される。
【００４３】
このように完成したＦＥＤのゲート電極３２０ａとカソード電極２００との間に一定の電圧(数十Ｖ)が印加されれば、銅酸化物ナノワイヤまたは銅ナノワイヤからなった電子放出チップ４００から量子力学的なトンネリングを通じて電子が放出される。放出された電子はアノード電極７００に印加されたより大きい電圧(数百〜数千Ｖ)により蛍光体８００に衝突し、衝突した電子が持っていたエネルギーによって蛍光体８００内の電子が励起されて、落ちながら光を発生する。図６に示しているＦＥＤは電極を三つ２００、３２０ａ、７００具備した３極形ＦＥＤである。もちろん本発明による製造方法は電極を二つ具備する２極形ＦＥＤにも適用することができることは勿論である。
【００４４】
図７乃至図９は本発明による電子放出チップの低温形成方法を使ってＦＥＤを製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。第１実施の形態と同一の構成要素の形成方法、厚さ、形、サイズ、物質などは説明の重複を避けるために省略する。
【００４５】
図７を参照すると、第１実施の形態と異なり、銅膜を形成せず、大面積の下部基板１００上にカソード電極２００、絶縁膜３１０、ゲート電極用金属膜３２０及びフォトレジストパターンＰＲを順次に形成した後に、フォトレジストパターンＰＲをエッチングマスクとして使ってゲート電極用金属膜３２０及び絶縁膜３１０を順次にエッチングしてゲート電極３２０ａ及び絶縁膜パターン３１０ａを形成する。その結果、カソード電極２００の表面が露出する。
【００４６】
図８を参照すると、図７の結果物の全面に銅膜３００を形成する。その結果、フォトレジストパターンＰＲ及びカソード電極２００の表面に銅膜３００が形成される。
【００４７】
図９を参照すると、リフトオフ（ｌｉｆｅ−ｏｆｆ）工程を利用してフォトレジストパターンＰＲと、その表面に蒸着された銅膜３００を除去させることによって、カソード電極２００の表面にだけ銅膜３００を残す。続いて、低温溶液酸化法を使って銅酸化物ナノワイヤを形成するか、低温溶液酸化法と還元方法を組み合わせて銅ナノワイヤを形成して電子放出チップ４００を完成する。以後、第１実施の形態で説明したように、スペーサを形成し、アノード電極及び蛍光体が積層された上部基板をスペーサ上に置かれた後に、真空で密封させて実装させることによって、ＦＥＤを完成する。
【００４８】
図１０乃至図１１は本発明による電子放出チップの低温形成方法を使って白色光源を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【００４９】
図１０を参照すると、下部基板１００上にカソード電極２００及び銅膜３００を順次に形成する。次に、低温溶液酸化法を使って銅酸化物ナノワイヤを形成するか、低温溶液酸化法と還元方法を組み合わせて銅ナノワイヤを形成して電子放出チップ４００を形成する。続いて、電子放出チップ４００が形成されている銅膜３００上にスペーサ５００を形成する。
【００５０】
図１１を参照すると、上部基板６００上に透明電極７００及び蛍光体８００を形成した後に、蛍光体８００の表面が電子放出チップ４００と対向するように、上部基板６００をスペーサ５００上に置く。蛍光体８００は白色発光を起こす蛍光物質、例えば、３Ｃａ３（ＰＯ４）２ＣａＦＣｌ／Ｓｂ、Ｍｎなどのように短波長白色発光を起こす蛍光物質またはＹ２Ｏ３：Ｅｕ、ＣｅＭａＡ１１Ｏ１９：Ｔｂ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ７：Ｅｕなどのように三波長白色発光を起こす蛍光物質を使って形成する。次に、真空で密封し、実装して白色光源を完成する。
【００５１】
このように製造された白色光源のカソード電極２００とアノード電極７００との間に一定の電圧が印加されれば、電子放出チップ４００から電子が放出される。銅酸化物または銅ナノワイヤからなった電子放出チップ４００はエッジが尖り、電子放出に適する長さを持っているので、電界電子放出が非常に效率的になされる。したがって、カソード電極２００とアノード電極７００との間に導入される電界を低めることができる。また、銅酸化物または銅ナノワイヤからなった電子放出チップ４００が高密度に配列されて、蛍光体８００に入射される電子密度は非常に高くなって、蛍光体８００によって発生される光の輝度も非常に高くなる。
【００５２】
また、銅酸化物または銅ナノワイヤを白色光源の電子放出チップ４００で使えば、水銀を使う必要がないので、環境を保護することができ、一方の方向からだけ光が出るので、光の反射のためのランプカバーの使用が不要であり、直流を使うので、交流を印加するためのインバータの使用が不要でるまた他の長所がある。したがって、本発明に従って製造された白色光源は非常に多様な分野に広く使われることができる。
【００５３】
図１２乃至図１４は本発明による電子放出チップの低温形成方法を使って白色光源を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。第２実施の形態は電子放出チップ４００をグループを組んで各グループ別に一つのセルを構成するようにするという点において第１実施の形態と差がある。
【００５４】
図１２を参照すると、下部基板１００上に第１絶縁膜１１０、カソード電極２００、銅膜３００及び第２絶縁膜３１０を順次に形成した後に、フォトリソグラフィエッチング工程を利用してパターニングして下部の銅膜３００を露出する複数個のホールＨを定義する第２絶縁膜パターン３１０ａを形成する。この時に、各々のホールＨは各々一つのセルを定義するのに適する直径と間隔を有するように、第２絶縁膜パターン３１０ａを形成する。
【００５５】
図１３を参照すると、絶縁膜パターン３５０のホールＨにより露出する銅膜３００上に、低温溶液酸化法を使って銅酸化物ナノワイヤを形成するか、低温溶液酸化法と還元方法を組み合わせて銅ナノワイヤを形成して電子放出チップ４００を形成する。電子放出チップ４００が形成されている第２絶縁膜パターン３１０ａ上にスペーサ５００を形成する。
【００５６】
図１４を参照すると、アノード電極７００及び蛍光体８００が積層された上部基板６００を蛍光体８００が電子放出チップ４００と対向するように、スペーサ５００上に置いた後に、真空密封して実装して、白色光源を完成する。この時に、蛍光体８００もスペーサ５００が支持する位置の透明電極７００部分を露出するように、パターニングされることが望ましい。
【００５７】
以上、本発明を具体的な実施の形態を通じて詳細に説明したが、本発明はここに限定されず、本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を持つ者により、その変形や改良が可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の低温形成方法により形成された銅酸化物ナノワイヤを透過電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
【図２】低温形成方法を使う場合に、自己抑制成長が起きることをクーロン還元法で測定した結果を示すグラフである。
【図３】本発明による低温形成方法を使って電界放出表示素子を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【図４】本発明による低温形成方法を使って電界放出表示素子を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【図５】本発明による低温形成方法を使って電界放出表示素子を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【図６】本発明による低温形成方法を使って電界放出表示素子を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【図７】本発明による低温形成方法を使って電界放出ディスプレー装置を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。
【図８】本発明による低温形成方法を使って電界放出ディスプレー装置を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。
【図９】本発明による低温形成方法を使って電界放出ディスプレー装置を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。
【図１０】本発明による低温形成方法を使って白色光源を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【図１１】本発明による低温形成方法を使って白色光源を製造する第１実施の形態を説明するための断面図である。
【図１２】本発明による低温形成方法を使って白色光源を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。
【図１３】本発明による低温形成方法を使って白色光源を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。
【図１４】本発明による低温形成方法を使って白色光源を製造する第２実施の形態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 基板
２０  ナノワイヤ
１００  下部基板
１１０  第１絶縁膜
２００  カソード電極                                     
３００  銅膜
３１０ａ  第２絶縁膜パターン
３２０ａ  ゲート電極
４００  電子放出チップ  
５００  スペーサ
６００  上部基板
７００  アノ−ド電極
８００  蛍光体
【図１】
0003717504.tif 000002
【図２】
0003717504.tif 000003
【図３】
0003717504.tif 000004
【図４】
0003717504.tif 000005
【図５】
0003717504.tif 000006
【図６】
0003717504.tif 000007
【図７】
0003717504.tif 000008
【図８】
0003717504.tif 000009
【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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