(57)【要約】  無機ポリマーのバインダー材料がカーボンナノチューブペーストの形成のために用いられる。前記材料は２００℃で硬化され、最大で５００℃の温度安定性を有している。前記バインダー材料の低いガス放出は長寿命の電界放出素子に対してよい対象物となる。前記バインダー材料の優れた粘着力により、液状からの強い粘着性の剥離可能なポリマーは、表面上で均一な接触及び圧力によって一様な活性化を達成するためにカーボンナノチューブカソード上に塗布される。剥離可能なポリマーフィルムは、リソグラフィ工程を用いて電界放出素子のための高解像度でパターン化されたカーボンナノチューブカソードを製造するために、活性層及びマスク層として用いられてもよい。
2009522203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブを混合した前記無機ポリマーを備えた混合物であって、
無機ポリマーがシリコンのはしご形ポリマーであることを特徴とする混合物。
【請求項２】
無機ポリマーバインダーはポリフェニルシルセスキオキサン（ＰＰＳＱ）であることを特徴とする請求項１に記載の混合物。
【請求項３】
無機ポリマーが多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）であることを特徴とする請求項１に記載の混合物。
【請求項４】
カーボンナノチューブ、グラファイト粉末、及び無機ポリマーを備えている混合物。
【請求項５】
電界放出カソードであって、
基板と、
カーボンナノチューブ及び無機ポリマーを備えたペーストを具備している前記基板上の電界エミッタと、
電界エミッタからの電子の電界放出を引き起こすための電場を作り出す回路網と、を備えた電界放出カソード。
【請求項６】
前記無機ポリマーはＰＰＳＱを備えていることを特徴とする請求項５に記載の電界放出カソード。
【請求項７】
前記無機ポリマーはＰＯＳＳを備えていることを特徴とする請求項５に記載の電界放出カソード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に電界放出素子、より具体的には電界放出のためのカーボンナノチューブの利用に関連している。
【背景技術】
【０００２】
本願は米国仮出願第６０／７５５，９７８号の優先権を主張する。
【０００３】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）は電界放出ディスプレイ（ＦＥＤｓ）のためのコールドカソード材として期待できる研究の対象物である。
【０００４】
カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ（ＣＮＴ  ＦＥＤ）は低コストな印刷技術を用いて加工されることが可能なため、液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰｓ）のような現在のフラットパネルディスプレイのタイプと競争関係になるだろう。カソード感度一様性（ｃａｔｈｏｄｅ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）はカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの商業化に対して重大な要因となる。電界放出一様性の主な論点はカーボンナノチューブの均一分散、カーボンナノチューブの画素の物理的サイズの均一性、カソードの活性化均一性（これは印刷されたＣＮＴカソードのほとんどが粘着性テープ、ローラー、サンドブラスト等で活性化される必要があるためである）である。活性化工程は、印加された電場への応答においてカーボンナノチューブを上に立たせるため、カーボンナノチューブを上方へ持ち上げるか、またはバインダーからカーボンナノチューブを解放することができる。
【０００５】
その一方で、三極管構造における数十μｍの深いキャビティに堆積されたカーボンナノチューブカソードに対して、現在の活性化工程は平坦な表面上のカーボンナノチューブカソードと同様の、均一な活性化効果を有していない。均一な活性化を有するために、一様圧力及び活性化物質からカーボンナノチューブカソードの表面への物理的に一様な接触は、一様な電界放出カソードを得るために非常に重要である。しかし、三極管の深いキャビティにより、活性化物質は一様な圧力でＣＮＴカソードの表面に一様に触れないため、電界放出の非一様性に結びつく。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１２９８５８Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２４２３４４号明細書
【非特許文献１】Ｊａｅ‐Ｈｏｎｇ  Ｐａｒｋ，ｅｔ  ａｌ．Ａｓｉａｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ／ＩＭＩＤ’０４  Ｄｉｇｅｓｔ，４６８，２００４
【非特許文献２】Ｊ．Ｄ．Ｒｏｍｅｒｏ，Ｍ．Ｋｈａｎ，Ｈ．Ｆａｔｅｍｉ，ａｎｄ  Ｊ．Ｔｕｒｌｏ，Ｊ，Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，６（９），１９９６（１９９１）
【非特許文献３】Ｒ．Ｃｏｌｌａｚｏ，Ｒ．Ｓｃｈｌｅｓｓｅｒ，ａｎｄ  Ｚ．Ｓｉｔａｒ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．  ７８，２０５８（２００１）
【非特許文献４】Ｓｏｌａ  Ｌｅｅ，Ｗｏｎ  Ｂｉｎ  Ｉｍ，Ｊｏｎｇ  Ｈｙｕｋ  Ｋａｎｇ，ａｎｄ  Ｄｕｋ  Ｙｏｕｎｇ  Ｊｅｏｎ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２３（２），７４５（２００５）
【非特許文献５】Ｊ．Ｆ．Ｂｒｏｗｎ，Ｊｒ．，Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．１Ｃ（１９６３）８３
【非特許文献６】Ｋ．Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ，ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．ＳｃｉＴｅｃｈｎ．Ｂ２２（３），１３７７（２００４）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
無機ポリマーの新しいバインダー材料がカーボンナノチューブペーストを形成するために用いられる。前記材料は２００℃で硬化され、最大で５００℃の温度安定性を有している。前記バインダー材料の低いガス放出は長寿命の電界放出素子に対してよい対象物となる。前記バインダー材料の優れた粘着力により、液状からの強い粘着性の剥離可能なポリマーは、表面上で均一な接触及び圧力によって一様な活性化を達成するためにカーボンナノチューブカソード上に塗布される。剥離可能なポリマーフィルムは、リソグラフィ工程を用いて電界放出素子のための高解像度でパターン化されたカーボンナノチューブカソードを製造するために、活性層及びマスク層として用いられてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
上述の内容は本発明の特徴及び技術的利点をやや広範に概略した。これは以下の本発明の詳細な説明がより理解されるためである。本発明の付加的な特性や利点は、本発明の特許請求の範囲を形成する下文に述べられる。
【０００８】
以下の詳細な説明において、本発明の理解を提供するために具体的なカソード材料等のような多くの具体的記述が説明される。しかしながら、当業者であればこのような具体的記述が無くても本発明を実施することができるということは明らかである。他の例では、本発明を不要な詳細に隠してしまわないように、周知の回路はブロック図に示されている。
そのような詳細は、本発明の完全な理解を得るために必要ではなく、従来技術を有する当業者の範囲内であるので、大部分、時期的考慮などに関わる詳細は省略されている。
【０００９】
図面を参照し、描かれた要素は尺度を示すためのものではなく、同類または同様の要素は図面全体を通して同じ参照記号で示されている。
【００１０】
キャビティ構造を充填し、硬化されたポリマーフィルムがカソードの表面から剥されるときカーボンナノチューブカソードを活性化するための液状のポリマー材料が提案された（特許文献１）。カーボンナノチューブペーストの噴射及びスクリーン印刷により準備された実例のように、カーボンナノチューブの粘着性が十分でない場合、液状溶液は容易に多孔質カーボンナノチューブカソード内に浸透して、カソード材料のほとんどが容易に取り除かれる。ポリマーの高い粘着性により、ポリマー材料を剥離するときのカーボンナノチューブカソードへの損傷を避けるために、無機粉末がポリマーの粘着性を調整するために使用される。しかしながら、ポリマー内に無機粉末を均一に分散することは容易ではない。なぜなら、前記粉末はポリマーの底に沈殿する傾向にあり、溶液内に浮遊しないからである。前記粉末の非均一分散はそれ故、それが硬化されたときにポリマーの非一様粘着性を導く。これはポリマーフィルムを含んでいる粉末によって活性化されたカーボンナノチューブカソードの電界放出一様性に影響を与える。しかし、カーボンナノチューブカソードの粘着性を向上することができるならば、純粋なポリマー溶液を、多くのカーボンナノチューブカソード材料を取り除くこと、またはカーボンナノチューブカソードに損傷を与えることもなく均一な活性化のために用いることができる。
【００１１】
カーボンナノチューブペーストは通常、有機または無機バインダー、溶媒、及び他の添加剤を含んでいる。燃焼工程がフリット材料を基板に結合させるために溶解するとき、カーボンナノチューブを基板に付着させるための無機バインダーとして、ガラスフリット粉末が一般に用いられる。残念ながら、ガラスフリットマトリクス（ｇｌａｓｓ  ｆｒｉｔ  ｍａｔｒｉｘ）、基本的には金属酸化物粉末（ＰｂＯ，ＳｉＯ２，及びＢ２Ｏ３等）は、カーボンナノチューブのフリット材料との非適合性、及び燃焼後の基板上へのフリット材料の不連続被覆性に起因して基板上でカーボンナノチューブと強く結合されない。基板上のフリット材料の不連続被覆性は、活性化工程が適用されるとき、基板の広範囲にわたる非均一粘着性がカーボンナノチューブ材料の非均一除去を導くのでカーボンナノチューブの粘着均一性問題が生じる。カーボンナノチューブカソードの粘着性を向上させるために、カーボンナノチューブ及び基板の両者に対して強い結合強度を備えている物質がカーボンナノチューブペーストを形成するために必要である。スピンオンガラスバインダー（ｓｐｉｎ−ｏｎ  ｇｌａｓｓ  ｂｉｎｄｅｒ，ＳＯＧ）は電界放出特性を向上させる他の有機ビヒクルを有しているカーボンナノチューブペーストを形成することが報告された（非特許文献１）。しかし、これらの研究はＳＯＧ材料が硬化後でさえガス放出問題を有しており、これが真空装置に対してよい対象とさせないことを示した（非特許文献２）。カーボンナノチューブペーストに対するもう一つの問題は、ペースト内で有機材料を燃やし尽くしてしまうための、通常用いられている高温燃焼工程である。燃焼工程は通常、カーボンナノチューブの損傷、及びカーボンナノチューブの仕事関数に影響を与えるペースト内の有機ビヒクルの残余に起因して電界放出特性を悪化させる（非特許文献３）。低温の可燃性有機バインダーが３６０℃というカーボンナノチューブカソードの燃焼温度を減少させるために調査されてきた（非特許文献４）。しかし、ガラスフリット材料はカーボンナノチューブカソードの粘着性を高めるために今もなお必要とされている。低濃度の有機バインダーからの残余物質が、不幸にも、燃焼の後で検出されうる。有機材料からの残余は、電界放出素子が真空密封されたとき、ガス放出を引き起こす。しかしながら、特許文献２の低温硬化バインダー材料として用いられているオルガノシロキサンポリマーは、４００℃以上で燃やし尽くされる必要があり、残余物質を生成するだろう。カーボンナノチューブを悪化させることなく低温で硬化させることの出来る新しいバインダー材料は、カーボンナノチューブペースト形状である必要がある。前記バインダー材料は高温の熱安定性、低真空ガス放出、及びカーボンナノチューブの優れた分散性を備えているべきである。
【００１２】
シリコンはしご形ポリマー、ポリフェニルシルセスキオキサン（ＰＰＳＱ）は、図１に示されるように、シスシンジオタクチック（ｃｉｓ−ｓｙｎｄｉｏｔａｃｔｉｃ）二重鎖構造を有している無機ポリマーである（非特許文献５）。それは、半導体絶縁フィルム、光ファイバ結合、スペースシャトルの外面被覆、及び防湿被覆に対する次世代物質として持ち上がっている。この物質は、ＳｉＯ２の優れた物理的特性を有し、有機化学に関する化学反応官能基の優れた選択性を有して設計された。ポリフェニルシルセスキオキサン（（Ｃ６Ｈ５ＳｉＯ１．５）Ｘ）は特に、電子工学やフォトニクス、そして他の素材技術において一般的に用いられるシリコンベースの無機物に対する代替となり、該無機物と互換性のある潜在性のために、大きな関心が持たれている。低い真空ガス放出を有して、ＰＰＳＱ材料は電界放出素子に対して基板に十分な粘着力を有する絶縁体として考慮されている（非特許文献６）。ＰＰＳＱタイプからの吸着ガスは非常に低く、真空密封素子の長寿命に寄与する。ＰＰＳＱは、マイクロエレクトロニクスのための十分な粘着力を有する誘電材料として、基板上に薄膜または厚膜でスピンオン被覆やスクリーン印刷されうる。この物質のタイプは低温収縮を有する。熱アニールの収縮は０．１％より低い。さらに、ＰＰＳＱ材料はウェットまたはドライエッチングによってパターン化されうる。ガラスフリット粉末とは違って、ＰＰＳＱ材料は溶液を形成するために溶媒内に溶解され、それによってカーボンナノチューブは、基板上に均一な粘着層を得るために粘着性バインダーマトリクス内に分散される。カーボンナノチューブ形成のためのガラスフリットに代わるか、有機バインダー材料と同等となる良好なバインダーの対象とするために、この物質は２００℃で硬化され、最大で５００℃の熱安定性を有している。ＰＰＳＱ型ポリマーはＣ２Ｈ５Ｏ‐ＰＰＳＱ‐Ｃ２Ｈ５及びＣＨ３‐ＰＰＳＱ‐ＣＨ３のような他の化学官能基によって結合終端（ｂｏｎｄ  ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）なされる。
【００１３】
もう一つのタイプの無機ポリマー、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）、もカーボンナノチューブペーストの形成のために用いられる。ＰＯＳＳ化学技術は唯一の特徴を有している。化学成分がシリカ（ＳｉＯ２）とシリコーン（Ｒ２ＳｉＯ）の間の中間体（ＲＳｉＯ１．５）となるハイブリッドである。
【００１４】
［ＰＰＳＱカーボンナノチューブペーストの形成１］
ＰＰＳＱ材料は４０〜５０ｗｔ％のＰＰＳＱ材料と４０〜５０ｗｔ％のトルエンを撹拌器で１５時間撹拌することで作られる。ＰＰＳＱの粘度は５００から５０００ＣＰの範囲となる。ＰＰＳＱカーボンナノチューブペーストが以下のように形成される。
２０〜３０ｗｔ％のＰＰＳＱ＋６０〜７０ｗｔ％のシンナー（テルピネオール）＋３〜１０ｗｔ％のＳＷＮＴｓ＋３〜１０ｗｔ％のグラファイト（２〜１５ミクロン）が乳鉢内で手動で混合される。３本ロールミルはこの混合物を５回加工するために用いられる。グラファイト粉末は境界を作るために加えてもよく、これによって、カーボンナノチューブはＰＰＳＱ材料によって完全に覆い隠されず、いくつかのカーボンナノチューブが活性化工程により解放されうる。
【００１５】
ＰＰＳＱカーボンナノチューブペーストはメッシュスクリーンでＩＴＯガラス上にプリントされる。活性カーボンナノチューブカソードは３×３ｃｍ２となる。ＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードは燃焼工程で燃焼される（窒素内で４００℃）。カソードの基板からほとんど全く物質が取り除かれていない発泡シートを有するために、カーボンナノチューブカソードは非常に良好な粘着性を有する。粘着テープ活性剤は表面からわずかな物質が表面から取り除かれた状態でＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードのために機能し、その厚さ（〜７ミクロン）は活性化の前後で同じままである。ソフトフォームで粘着性のテープは活性化のために用いられ、適切な圧力でローラーを通してカーボンナノチューブカソードの表面上にフォームまたはテープを適用するために用いられる。ＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードは、ガラスフリットや有機ビヒクルから作られカーボンナノチューブカソードよりも非常によい粘着性を有している。ガラスフリットや他のバインダーを含むカーボンナノチューブカソードにおいて粘着テープ活性化が適用されると、５０％以上の材料が取り除かれる。図２は二つのＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードと標準のカーボンナノチューブカソードからの電流電圧曲線を示す。標準のカーボンナノチューブペーストはカーボンナノチューブ、有機ビヒクル、ガラスフリット及び溶媒を含む。
【００１６】
ＰＰＳＱ性のカーボンナノチューブカソードの高い粘着性により、水性ポリマー（Ｘ線フィルム（Ｘ‐ｆｉｌｍ）はトランスファーデバイス社から利用できるＸ２０２０を複写する）がカーボンナノチューブカソードを活性化することが出来る。水性ポリマー溶液は、５６〜７８ｗｔ％の水、１７〜３４ｗｔ％のエチルアルコール、３〜８ｗｔ％のエタノールホモポリマー、及び１〜２ｗｔ％のブチルアルコールを含む。活性化工程は、
１）１滴の液体ポリマー（Ｘ線フィルム）溶液がカーボンナノチューブカソード上に滴下され、前記溶液がカソード全体に均一に広がる。
２）Ｘ線フィルムが空気中または炉内に６０℃で乾燥される。Ｘ線フィルムの厚さは、Ｘ線フィルム溶液の体積を調節することで５０ミクロン以上に制御できる。
３）Ｘ線フィルムはカーボンナノチューブカソードを活性化するために剥される。
【００１７】
前記液体溶液は多孔質カーボンナノチューブカソード内に容易に浸透し、それによってカーボンナノチューブの粘着性が十分良くない場合は、噴射により作られたサンプルやいくらかの印刷されたサンプルと共にカソード材料のほとんどが取り除かれる。Ｘ線フィルム活性剤は良好な粘着性を有する印刷されたＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードに対してよく作用するが、Ｘ線フィルムはほとんどのカーボンナノチューブカソード材料を取り除き、基板に残ったカーボンナノチューブがほとんど無いため不良な電解放出をもたらす。
【００１８】
特許文献１で用いられる複雑なポリマー材料とは異なり、Ｘ線フィルムは水溶性ポリマーであり、室内温度の空気中で固まりうる。ＰＰＳＱカーボンナノチューブペーストは、従来のカーボンナノチューブペーストよりも非常によい粘着性を有しているので類のないものである。
【００１９】
Ｘ線フィルム活性剤を用いることの利点：
１）三極管装置における井戸構造は液体溶液により自然に満たされ、井戸内でカーボンナノチューブカソードの表面に均一な接触を提供する。
２）ラミネータを用いる活性化は通常、広くカソード全体に圧力変化を生成する。このため、均一性問題を導く。Ｘ線フィルム活性剤はラミネータを用いる必要がない。
３）硬化後にポリマーシート全体が形成されるので、活性化後にカソード上で明らかな残留物は見つけられない。粘着性プラスチック基板はテープと共に分離され、いくらかの粘着性残留物がカソード上に残る。
【００２０】
図２に示すように、Ｘ線フィルムで活性化されたＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードは、電界放出特性を向上させる。図３は、テープで活性化されたＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードによる電界放出の照明を示す（４．２Ｖ／ミクロンで３０ｍＡ）。図４は、Ｘ線フィルムで活性化されたＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードによる電界放出の照明を示す（３．９Ｖ／ミクロンで３０ｍＡ）。
【００２１】
［ＰＰＳＱカーボンナノチューブペースト形成２］
二重壁のカーボンナノチューブ（ＤＷＮＴｓ）がカーボンナノチューブペーストを形成するために用いられる。１５〜２５ｗｔ％のＰＰＳＱ（溶媒としてトルエン）、６５〜８０ｗｔ％のシンナー、２〜１０ｗｔ％のＤＷＮＴｓ、そして２〜１０ｗｔ％のグラファイト（２〜１５ミクロン）が乳鉢で手動で混合される。少なくとも５回この混合物を加工するために３本ロールミルを用いてもよい。
【００２２】
ＰＰＳＱカーボンナノチューブペーストはメッシュスクリーンでＩＴＯガラス基板に（３×３ｃｍ２の活性カーボンナノチューブカソード領域を有して）印刷される。ＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードは１時間のベーキング工程より硬化される（空気中で２００℃）。カーボンナノチューブカソードは非常によい粘着性を有している。テープ活性剤は、表面から材料をほとんど取り除かずにＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードに作用し、厚さは活性化前後で本質的に同じである。図５は２００℃及び４００℃で硬化されたＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードによる電流電圧曲線を示す。これは、低温での硬化工程はカーボンナノチューブを劣化から保護し、その結果低い電場を導く。
【００２３】
［ＰＰＳＱカーボンナノチューブペースト形成３］
ＰＰＳＱは、粘着性を強化させるために他のカーボンナノチューブペーストに加えられる。二重壁のカーボンナノチューブ（ＤＷＮＴｓ）は５〜１５ｗｔ％のＰＰＳＱ材料を形成するためにホストペーストとして用いられる。ホストＤＷＮＴペーストは、１０〜２０ｗｔ％のカーボンナノチューブ、３０〜６５ｗｔ％の有機ビヒクル、３０〜６０ｗｔ％のシンナー、及び５〜２０ｗｔ％のガラスフリット粉末と共に形成される。この混合物は乳棒を有する乳鉢内で混合され、さらに分散するため３本ロールミルによって挽かれる。シンナー（テルピネオール）は形成中に粘度を調節するために用いられる。ペーストの粘度は９０００ＣＰから９０，０００センチポアズ（ＣＰ）の範囲となる。
【００２４】
［ＰＰＳＱカーボンナノチューブペースト形成４］
１０〜３０ｗｔ％のＰＰＳＱ＋４０〜７０ｗｔ％のシンナー（テルピネオール）＋３〜１０ｗｔ％のグラファイト（２〜１５ミクロン）が手動で乳鉢内でブレンドされる。有機ビヒクルはエチルセルロース（１５‐２０％）、ブチルカルビトールアセテート（６０‐７０％）、そしてブチルカルビトール（１０‐２０％）を含む。この混合物を５回加工するために３本ロールミルが用いられる。ペーストの粘度は１００００ＣＰから９００００センチポアズ（ＣＰ）の範囲である。このペースト形成で作られたカーボンナノチューブカソードは有機ビヒクル材料を燃やし尽くすために３９０℃で燃焼される。この形成におけるビヒクル材料は、ＰＰＳＱ性ペーストを印刷に対してより適合させるためのものである。
【００２５】
メッシュスクリーンを用いて、カーボンナノチューブペーストで改善されたＰＰＳＱは、図６に示すような５０μｍの深井戸を有する三極管構造上にスクリーン印刷される。図６Ａは三極管構造の井戸内に堆積されたカーボンナノチューブカソード１と共に電極３及び絶縁体２が基板４上に蒸着されパターン化された構成を示している。図６Ｂは、Ｘ線フィルムの液体材料で形成された剥離可能なポリマーフィルム５を示している。液体フィルム（Ｘ線フィルム水溶液）は三極管構造のキャビティ内に満たされ、カーボンナノチューブカソード１の活性化のための剥離可能薄膜（５０μｍ超）を形成するために硬化される。
【００２６】
図７に示すように、Ｘ線フィルム活性剤と共に、非常に均一なカーボンナノチューブカソードが深いキャビティを有して得られる。図７は、図６に図示されるような５０μｍ深さの井戸を有する三極管構造上にＸ線フィルム活性剤を用いることで得られた非常に均一な電界放出を図示している電界放出照明のデジタル画像である。このサンプルにおいて、画素サイズは２５０×８００μｍ２である。
【００２７】
［ＰＰＳＱカーボンナノチューブペースト及びＸ線フィルムを用いて高解像度にパターン化されたカーボンナノチューブカソード］
スクリーン印刷に対する解像限界は５０μｍ以下の特性を有するパターンを有することを困難にしている。紫外線感受性ポリマーはカーボンナノチューブをパターン化するために用いられる。不幸にも、このポリマーは硬化後に残留物を有し、カーボンナノチューブカソードがパターン化された後に活性化工程が必要となる。さらに、リフトオフ工程が紫外線露光部を除去するために必要とされる。溶媒はリフトオフ工程で共通に用いられ、カーボンナノチューブカソードに影響を与える。剥離可能なＸ線フィルムは標準的なリソグラフィック工程によりパターン化されうることが証明されている。これによって、図８に示すように、剥離可能フィルムを用いてカーボンナノチューブカソードは比較的高解像度を有してパターン化され、剥離可能なフィルムが取り除かれるとき、カーボンナノチューブカソードは活性化される工程が開示される。ＰＰＳＱ材料は比較的高いエッチング率でエッチングされうるので、ＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードは、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりＣＦ４やＯ２を用いてエッチングされる。図８Ａでは、基板上に電極が堆積される。図８Ｂでは、ＰＰＳＱカーボンナノチューブカソードの印刷工程が続いている。図８Ｃはカソードの頂部にスピンオン被覆されたＸ線フィルムを示している。図８ＤはＸ線フィルムの頂部にフォトレジストの被覆を示している。図８Ｅにおいて、所望の方法でフォトレジストのパターンング工程が続けられる。図８Ｆにおいて、Ｘ線フィルムはフォトレジストを有する一般的なリソグラフィ技術を用いて露光され取り除かれる。図８Ｇにおいて、露光されたＰＰＳＱカーボンナノチューブカソード材料はドライエッチングによって除去される。図８Ｈにおいて、厚いＸ線フィルムが堆積され、図８Ｉにおいて、厚いＸ線フィルムがパターン化されたカーボンナノチューブカソードを活性化するために剥離される。
【００２８】
図９は、上で製造されたようなカソードを用いて作られた電界放出ディスプレイ９３８の一部を図示している。カソードが含まれた部分は導電層９０６である。アノードは、ガラス基板９０２、及びインジウムすず層９０３、及び発光層９０４を備える。電場はアノードとカソードの間に設けられる。このようなディスプレイ９３８は図１０について図示されたようなデータプロセッシングシステム１０１３内で利用されうる。
【００２９】
本発明を実施するための代表的なハードウェア環境は図１０で表現される。図１０は従来のマイクロプロセッサやシステムバス１０１２を経由して接続されたいくらかの他の装置のように、中央処理装置（ＣＰＵ）１０１０を有する主な発明に従って、データプロセッシングシステム１０１３の典型的なハードウェア構造を図示している。データプロセッシングシステム１０１３はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０１４、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１０１６そして、ディスク装置１０２０及びテープデバイス１０４０のような周辺装置をバス１０２０に接続するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ１０１８、キーボード１０２４、マウス１０２６及び／またはタッチスクリーン装置（図示せず）のような他のユーザーインターフェイス装置をバス１０１２に接続するためのユーザーインターフェイスアダプタ１０２２、データプロセッシングシステム１０１３をデータプロセッシングネットワークに接続するためのコミュニケーションアダプタ１０３４、及びバス１０１２をディスプレイデバイス１０３８に接続するためのディスプレイアダプタ１０３６を含む。ＣＰＵ１０１０はここに示されていないが、マイクロプロセッサ内部で共通に見出される電気回路網、例えば演算実行部、バスインターフェイス、算術論理演算ユニットなど、を含む他の電気回路網を含む。
【００３０】
本発明及びその優位性を詳細に述べてきたが、添付の特許請求の範囲により定義されたような発明の精神及び範囲から逸脱することなく多様な変化や置き換え、及び変更が可能であることが理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ＰＰＳＱはしご形無機ポリマー（ＨＯ‐ＰＰＳＱ‐Ｈ）の化学構造
【図２】標準のＣＮＴ及びＰＰＳＱ  ＣＮＴカソードの間の電界放出Ｉ‐Ｖの比較
【図３】テープによって活性化されたＰＰＳＱ  ＣＮＴカソード
【図４】Ｘ線フィルムによって活性化されたＰＰＳＱ  ＣＮＴカソード
【図５】ＰＰＳＱ  ＣＮＴカソードの硬化温度が２００℃及び４５０℃の間の電界放出Ｉ‐Ｖの比較
【図６Ａ】三極管構造のキャビティ内に満たされ、活性化に対して剥離可能な薄膜を形成するために硬化された液体ポリマー（Ｘ線フィルム水溶液）
【図６Ｂ】三極管構造のキャビティ内に満たされ、活性化に対して剥離可能な薄膜を形成するために硬化された液体ポリマー（Ｘ線フィルム水溶液）
【図７】５０μｍの深井戸を有している三極管構造上にＸ線フィルム活性剤を用いて得られた非均一電界放出像
【図８Ａ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｂ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｃ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｄ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｅ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｆ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｇ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｈ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図８Ｉ】高解像度を有するＣＮＴカソードをパターン化及び活性化するために剥離可能フィルムを用いている製造工程
【図９】本発明に従って構成された電界放出素子
【図１０】本発明の実施形態に従って構成されたデータ処理システム
【符号の説明】
【００３２】
１    カーボンナノチューブカソード
２    絶縁体
３    電極
４    基板
５    ポリマーフィルム
９０２    ガラス基板
９０３    インジウムすず層
９０４    発光層
９０６    導電層
１０１０    中央処理装置（ＣＰＵ）
１０１２    システムバス
１０１３    データプロセッシングシステム
１０１４    ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
１０１６    リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
１０１８    入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ
１０２０    ディスク装置
１０２２    ユーザーインターフェイスアダプタ
１０２４    キーボード
１０２６    マウス
１０３４    コミュニケーションアダプタ
１０３６    ディスプレイアダプタ
１０３８    ディスプレイデバイス
１０４０    テープデバイス
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図９】
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【図２】
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【図５】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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