(57)【要約】【課題】電界放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板１１０上にカソード電極１１２、絶縁層１１４、及びゲート物質層を順次に形成する工程と、前記ゲート物質層の上面にメタル犠牲層を形成する工程と、前記メタル犠牲層及び前記ゲート物質層に絶縁層１１４を露出させる貫通孔を形成する工程と、貫通孔を通じて露出された絶縁層１１４にカソード電極を露出させるエミッタホール１３０を形成する工程と、エミッタホール１３０の上部壁をなすゲート物質層をエッチングしてゲート電極１１５を形成する工程と、貫通孔の下部に位置するカソード電極１１２の上面にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなるエミッタ１５０を形成する工程と、を含む。【選択図】図９
2008117778.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、及びゲート物質層を順次に形成する工程と、
前記ゲート物質層の上面にメタル犠牲層を形成する工程と、
前記メタル犠牲層及びゲート物質層に前記絶縁層を露出させる貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を通じて露出された絶縁層に前記カソード電極を露出させるエミッタホールを形成する工程と、
前記エミッタホールの上部壁をなすゲート物質層をエッチングして、ゲート電極を形成する工程と、
前記貫通孔の下部に位置する前記カソード電極の上面に炭素ナノチューブからなるエミッタを形成する工程と、
を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項２】
前記ゲート物質層は、前記カソード電極及びメタル犠牲層に対してエッチング選択性を有する物質からなることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記メタル犠牲層及びゲート物質層の所定部分を前記絶縁層が露出されるまで順次にエッチングすることによって形成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の製造方法。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記エミッタが形成される部分に対応する位置に形成されることを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記エミッタホールは、前記貫通孔を通じて露出された前記絶縁層を前記カソード電極が露出されるまでエッチングすることによって形成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の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層のエッチングは、等方性エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項５に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記エミッタを形成する工程は、
前記メタル犠牲層の上面及び前記貫通孔の下部に位置する前記カソード電極の上面に炭素ナノチューブを形成する工程と、
前記メタル犠牲層及び前記メタル犠牲層の上面に形成された炭素ナノチューブを除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項８】
前記炭素ナノチューブを形成した後、前記カソード電極の上面に前記炭素ナノチューブの固着のための接着層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項９】
前記接着層は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つの金属からなることを特徴とする請求項８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記接着層は、電子ビーム蒸着方法によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記炭素ナノチューブを形成する工程は、
所定の溶媒に炭素ナノチューブが分散された分散液を準備する工程と、
前記分散液を前記メタル犠牲層の上面及び前記貫通孔の下部に位置する前記カソード電極の上面に塗布する工程と、
加熱工程を通じて前記分散液から溶媒を除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記溶媒は、水、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、シクロヘキサノン、エチルアルコール、クロロホルム、ジクロロホルム及びエチルエーテルからなる群から選択された少なくとも一つで形成され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１３】
前記分散液の塗布は、スプレイ方法、スピンコーティング方法またはディッピング方法によって行われ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１４】
前記炭素ナノチューブは、磁気性粒子が結合された炭素ナノチューブであ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１５】
前記磁気性粒子は、Ｆｅ系の合金からなる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】
加熱工程を通じて前記分散液から溶媒を除去する工程の後、磁場発生装置を利用して前記炭素ナノチューブに磁場を印加することにより、前記炭素ナノチューブを前記カソード電極の表面に垂直に整列させる工程をさらに含む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１７】
前記磁場発生装置は、前記基板の下部に設けられる永久磁石を備えることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１８】
前記炭素ナノチューブを垂直に整列させる工程の後、前記カソード電極の上面に前記炭素ナノチューブの固着のための接着層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１９】
基板上にベース電極、カソード電極、絶縁層、及びゲート物質層を順次に形成する工程と、
前記ゲート物質層の上面にメタル犠牲層を形成する工程と、
前記メタル犠牲層及びゲート物質層に前記絶縁層を露出させる貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を通じて露出された絶縁層に前記カソード電極を露出させるエミッタホールを形成する工程と、
前記エミッタホールの上部壁をなすゲート物質層をエッチングしてゲート電極を形成すると同時に、前記エミッタホールの下部壁をなすカソード電極をエッチングして前記ベース電極を露出させるカソードホールを形成する工程と、
前記貫通孔の下部に位置する前記ベース電極の上面に炭素ナノチューブからなるエミッタを形成する工程と、
を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項２０】
前記カソード電極及び前記ゲート物質層は、前記ベース電極及び前記メタル犠牲層に対してエッチング選択性を有する物質からなることを特徴とする請求項１９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２１】
前記貫通孔は、前記エミッタが形成される部分に対応する位置に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２２】
前記エミッタを形成する工程は、
前記メタル犠牲層の上面及び前記貫通孔の下部に位置する前記ベース電極の上面に炭素ナノチューブを形成する工程と、
前記メタル犠牲層及び前記メタル犠牲層の上面に形成された炭素ナノチューブを除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２３】
前記炭素ナノチューブを形成する工程の後、前記ベース電極の上面に前記炭素ナノチューブを固着するための接着層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２４】
前記接着層は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つの金属からなることを特徴とする請求項２３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２５】
前記接着層は、電子ビーム蒸着方法によって形成されることを特徴とする請求項２３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２６】
前記炭素ナノチューブを形成する工程は、
所定の溶媒に炭素ナノチューブが分散された分散液を準備する工程と、
前記分散液を前記メタル犠牲層の上面及び前記貫通孔の下部に位置する前記ベース電極の上面に塗布する工程と、
加熱工程を通じて前記分散液から溶媒を除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２７】
前記溶媒は、水、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、シクロヘキサノン、エチルアルコール、クロロホルム、ジクロロホルム、及びエチルエーテルからなる群から選択された少なくとも一つからなることを特徴とする請求項２６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２８】
前記分散液の塗布は、スプレイ方法、スピンコーティング方法、またはディッピング方法によって行われることを特徴とする請求項２６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２９】
前記炭素ナノチューブは、磁気性粒子が結合された炭素ナノチューブであることを特徴とする請求項２６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３０】
前記磁気性粒子は、Ｆｅ系の合金からなることを特徴とする請求項２９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３１】
前記加熱工程を通じて前記分散液から溶媒を除去する工程の後、磁場発生装置を利用して前記炭素ナノチューブに磁場を印加することにより、前記炭素ナノチューブを前記ベース電極の表面に垂直に整列させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３２】
前記磁場発生装置は、前記基板の下部に設けられる永久磁石を備えることを特徴とする請求項３１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３３】
前記炭素ナノチューブを垂直に整列させる工程の後、前記ベース電極の上面に前記炭素ナノチューブの固着のための接着層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の電界放出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出素子の製造方法に係り、詳細には、炭素ナノチューブの劣化を防止して素子の寿命を延長させうる電界放出素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出素子は、カソード電極上に形成されたエミッタの周囲に強い電場を形成することによってエミッタから電子を放出させる素子である。このような電界放出素子の代表的な応用分野としては、平板表示装置である電界放出表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が挙げられる。ＦＥＤは、電界放出素子から放出された電子をアノード電極上に形成された蛍光体層に衝突させて画像を表示する装置である。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、低コストなどの長所を有するため、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）と共に次世代表示素子として注目されている。
【０００３】
また、前記電界放出素子は、ＬＣＤのバックライトユニット（ＢＬＵ：Ｂａｃｋ  Ｌｉｇｈｔ  Ｕｎｉｔ）に応用される。ＬＣＤは、背面に配置された光源から発生した光が光透過率を調節する液晶を透過することにより前面に画像を表示する装置である。このとき、背面に配置される光源としては、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｌａｍｐ）、外部電極型蛍光灯（ＥＥＦＬ：Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｌａｍｐ）、または発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などが使われるが、それ以外にも電界放出型ＢＬＵが使われる。電界放出型ＢＬＵは、電界放出表示素子と原理的に同じ駆動メカニズムと発光メカニズムとを有しているが、画像を表示せず、単に光源としての役割のみを担うという点で、その差異がある。このような電界放出型ＢＬＵは、全体厚さが薄く、その製造コストが低く、かつ選択的な輝度調節機能があって、ＬＣＤの次世代ＢＬＵとして注目されている。それ以外にも前記電界放出素子は、電子放出を利用したシステム、例えば、Ｘ−ｒａｙチューブ、マイクロウェーブ増幅器、または平板ランプにも応用される。
【０００４】
一方、電界放出素子から電子を放出させるエミッタとしては、従来、Ｍｏのような金属からなるマイクロチップが使われていたが、近年、電子放出特性に優れた炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）が主に使われている。ＣＮＴエミッタを利用した電界放出素子は、コストが低いだけでなく、駆動電圧が低く、優秀な化学的・機械的安定性を有するという長所がある。このようなＣＮＴエミッタを形成する方法としては、ＣＮＴをペースト状にして形成する方法と、化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってＣＮＴを直接成長させる方法がある。ＣＮＴをペースト状にして形成する方法は、ペーストをなす有機物とバインダーとを熱工程を通じて除去する過程でＣＮＴが劣化し、素子の寿命が短縮されるという短所がある。そして、ＣＮＴを直接成長させる方法は、有機物やバインダーを使用しないので、ＣＮＴの劣化を防止しうるという長所はあるが、高い成長温度及び複雑な合成条件によって量産技術に適用させることは難しいという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記問題を解決するために成されたものであって、ＣＮＴの劣化を防止して素子の寿命を延長させうる電界放出素子の製造方法を提供するを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係る電界放出素子の製造方法は、基板上にカソード電極、絶縁層、及びゲート物質層を順次に形成する工程と、前記ゲート物質層の上面にメタル犠牲層を形成する工程と、前記メタル犠牲層及びゲート物質層に前記絶縁層を露出させる貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を通じて露出された絶縁層に前記カソード電極を露出させるエミッタホールを形成する工程と、前記エミッタホールの上部壁をなすゲート物質層をエッチングしてゲート電極を形成する工程と、前記貫通孔の下部に位置する前記カソード電極の上面にＣＮＴからなるエミッタを形成する工程と、を含む。
【０００７】
前記ゲート物質層は、前記カソード電極及び前記メタル犠牲層に対してエッチング選択性を有する物質からなることが望ましい。そして、前記貫通孔は、前記エミッタが形成される部分に対応する位置に形成されることが望ましい。
【０００８】
前記エミッタを形成する工程は、前記メタル犠牲層の上面及び前記貫通孔の下部に位置する前記カソード電極の上面にＣＮＴを形成する工程と、前記メタル犠牲層及び前記メタル犠牲層の上面に形成されたＣＮＴを除去する工程と、を含みうる。
【０００９】
前記ＣＮＴを形成する工程の後、前記カソード電極の上面に前記ＣＮＴの固着のための接着層を形成する工程がさらに含まれる。ここで、前記接着層は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つの金属で形成される。
【００１０】
前記ＣＮＴを形成する工程は、所定溶媒にＣＮＴが分散された分散液を準備する工程と、前記分散液を前記メタル犠牲層の上面及び前記貫通孔の下部に位置する前記カソード電極の上面に塗布する工程と、加熱工程を通じて前記分散液から溶媒を除去する工程と、を含みうる。ここで、前記溶媒は、水、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、シクロヘキサノン、エチルアルコール、クロロホルム、ジクロロホルム、及びエチルエーテルからなる群から選択された少なくとも一つで形成される。
【００１１】
前記ＣＮＴは、磁気性粒子の結合されたＣＮＴが使われる。前記磁気性粒子は、Ｆｅ系の合金からなる。この場合、加熱工程を通じて前記分散液から溶媒を除去する工程の後、磁場発生装置を利用して前記ＣＮＴに磁場を印加することにより前記ＣＮＴを前記カソード電極の表面に垂直に整列させる工程がさらに含まれる。
【００１２】
本発明に係る他の電界放出素子の製造方法は、基板上にベース電極、カソード電極、絶縁層及びゲート物質層を順次に形成する工程と、前記ゲート物質層の上面にメタル犠牲層を形成する工程と、前記メタル犠牲層及びゲート物質層に前記絶縁層を露出させる貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を通じて露出された絶縁層に前記カソード電極を露出させるエミッタホールを形成する工程と、前記エミッタホールの上部壁をなすゲート物質層をエッチングしてゲート電極を形成すると同時に、前記エミッタホールの下部壁をなすカソード電極をエッチングして前記ベース電極を露出させるカソードホールを形成する工程と、前記貫通孔の下部に位置する前記ベース電極の上面にＣＮＴからなるエミッタを形成する工程と、を含む。
【００１３】
前記カソード電極及びゲート物質層は、前記ベース電極及びメタル犠牲層に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。
【００１４】
前記ＣＮＴを形成する工程の後、前記ベース電極の上面に前記ＣＮＴの固着のための接着層を形成する工程がさらに含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＣＮＴペーストを使用しないので、エミッタを構成するＣＮＴが劣化する恐れはしたがって、素子の寿命を延長させることができる。そして、エミッタをエミッタホールの中心部に正確に形成しうるので、輝度の均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付された図面を参照して本発明に係る一実施形態を詳細に説明する。各図面における同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。図面で各構成要素のサイズは、本発明の理解を容易なものとするために、誇張して示している。
【００１７】
図１〜図９は、本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【００１８】
図１を参照すれば、基板１１０上にカソード電極１１２及び絶縁層１１４を順次に形成する。ここで、基板１１０としては、一般的にガラス基板が使われ、それ以外にプラスチック基板が使われることもある。カソード電極１１２は、基板１１０の上面にカソード物質層（図示せず）を蒸着した後、これを所定の形態、例えば、ストライプ状にパターニングすることによって形成される。カソード電極１１２は、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕのような金属で形成され、それ以外にも多様な物質で形成される。ここで、カソード電極１１２は、後述するゲート物質層１１６に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。そして、絶縁層１１４は、カソード電極１１２を覆うように基板１１０上に所定の厚さに形成される。
【００１９】
図２を参照すれば、絶縁層１１４上にゲート物質層１１６及びメタル犠牲層１１７を順次に蒸着する。ゲート物質層１１６及びメタル犠牲層１１７は、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕのような金属で形成され、それ以外にも多様な物質で形成される。一方、ゲート物質層１１６は、カソード電極１１２及びメタル犠牲層１１７に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。例えば、カソード電極１１２及びメタル犠牲層１１７がＣｒで形成される場合、ゲート物質層１１６は、Ｃｒに対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。
【００２０】
図３を参照すれば、メタル犠牲層１１７及びゲート物質層１１６に絶縁層１１４を露出させる貫通孔１２０を形成する。このような貫通孔１２０は、メタル犠牲層１１７及びゲート物質層１１６の所定の部分を順次にエッチングすることによって形成される。ここで、貫通孔１２０は、後述するエミッタ（図９の参照符号１５０）が形成される位置に対応する位置、すなわち、エミッタホール１３０の中心部に位置したエミッタ１５０の上部に形成されることが望ましい。図４を参照すれば、絶縁層１１４にカソード電極１１２を露出させるエミッタホール１３０を形成する。このようなエミッタホール１３０は、貫通孔１２０を通じて絶縁層１１４をカソード電極１１２が露出されるまで等方性エッチングすることによって形成される。
【００２１】
図５を参照すれば、エミッタホール１３０の上部壁をなすゲート物質層１１６を所定のエッチング液を利用して除去する。これにより、絶縁層１１４の上面には、エミッタホール１３０と連通するゲートホール１２１を有するゲート電極１１５が形成される。ここで、前述したように、ゲート物質層１１６がカソード電極１１２及びメタル犠牲層１１７に対してエッチング選択性を有する物質で形成されているので、カソード電極１１２及びメタル犠牲層１１７は、エッチングせずにゲート物質層１１６のみをエッチングするエッチング液を用いれば、エミッタホール１３０の上部壁をなすゲート物質層１１６のみが除去される。
【００２２】
図６を参照すれば、まずＣＮＴ１４１を所定の溶媒に分散させた分散液１４０を製造する。溶媒としては、水、ＤＭＦ、ＮＭＰ、ＤＭＡｃ、シクロヘキサノン、エチルアルコール、クロロホルム、ジクロロホルム及びエチルエーテルからなる群から選択された少なくとも一つが使われる。そして、ＣＮＴ１４１としては、純粋なＣＮＴまたは磁気性粒子が結合されたＣＮＴが使われる。ここで、前記磁気性粒子は、Ｆｅ系の合金で形成される。
【００２３】
次いで、前記のように製造された分散液１４０をメタル犠牲層１１７の上面及び貫通孔１２０の下部に位置するカソード電極１１２の上面に塗布する。このとき、分散液１４０の塗布は、スプレイ方法によって行われ、それ以外にスピンコーティング方法、ディッピング方法が使われる。
【００２４】
図７を参照すれば、加熱工程を通じて分散液１４０から溶媒を除去すれば、メタル犠牲層１１７の上面及び貫通孔１２０の下部に位置するカソード電極１１２の上面には、ＣＮＴ１４１のみが残る。
【００２５】
図８を参照すれば、ＣＮＴ１４１として磁気性粒子が結合されたＣＮＴが使われる場合には、ＣＮＴ１４１に磁場を印加することによってＣＮＴ１４１をカソード電極１１２の表面及びメタル犠牲層１１７の表面に対して垂直に整列させうる。このとき、磁場の印加のために永久磁石のような磁場発生装置１６０が基板１１０の下部に設けられる。
【００２６】
次いで、ＣＮＴ１４１が垂直に整列された状態でカソード電極１１２の上面及びメタル犠牲層１１７の上面に接着層１４５を蒸着しうる。接着層１４５は、例えば、電子ビーム蒸着方法によって蒸着され、それ以外に他の蒸着方法も適用可能である。接着層１４５は、ＣＮＴ１４１をカソード電極１１２及びメタル犠牲層１１７上に固着させる役割を行う。このような接着層１４５は、例えば、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つの金属で形成される。これにより、エミッタホール１３０の中心部に位置するカソード電極１１２の上面には、接着層１４５と接着層１４５上に垂直に整列されたＣＮＴ１４１とからなるエミッタ１５０が形成される。一方、ＣＮＴ１４１として純粋なＣＮＴが使われる場合には、ＣＮＴ１４１を垂直に整列する工程なしに、カソード電極１１２の上面及びメタル犠牲層１１７の上面に接着層１４５を形成しうる。
【００２７】
最後に、図９を参照すれば、メタル犠牲層１１７、そしてメタル犠牲層１１７上に残っている接着層１４５及びＣＮＴ１４１を除去すれば、エミッタホール１３０の中心部に位置したカソード電極１１２の上面には、エミッタ１５０のみが残る。
【００２８】
以上のように、本発明による電界放出素子の製造方法では、ＣＮＴペーストを使用しないので、エミッタ１５０を構成するＣＮＴ１４１が劣化する恐れがなく、また、エミッタ１５０をエミッタホール１３０の中心部に正確に形成しうるので、輝度の均一性を向上させることができる。
【００２９】
図１０〜図１５は、本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心に説明し、重複記載を避けるため適宜省略して説明する。
【００３０】
図１０を参照すれば、基板２１０上にベース電極２１１及びカソード電極２１２を順次に形成する。ベース電極２１１及びカソード電極２１２は、基板２１０の上面にベース物質層（図示せず）及びカソード物質層（図示せず）を順次に蒸着した後、このベース物質層及びカソード物質層を所定の形態、例えば、ストライプ状にパターニングすることにより形成される。ベース電極２１１は、透明な導電性物質、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）で形成され、それ以外にも多様な物質で形成される。そして、カソード電極２１２は、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕのような金属で形成され、それ以外にも多様な物質で形成される。ここで、ベース電極２１１は、カソード電極２１２に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。例えば、ベース電極２１１がＩＴＯで形成される場合、カソード電極２１２は、ＩＴＯに対してエッチング選択性を有する物質、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕのような金属で形成される。
【００３１】
図１１を参照すれば、ベース電極２１１及びカソード電極２１２を覆うように基板２１０上に絶縁層２１４を所定厚さに形成した後、絶縁層２１４上にゲート物質層２１６及びメタル犠牲層２１７を順次に蒸着する。ゲート物質層２１６及びメタル犠牲層２１７は、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕのような金属で形成され、それ以外にも多様な物質で形成される。本実施形態では、ゲート物質層２１６は、カソード電極２１２に対してはエッチング選択性はないが、ベース電極２１１及びメタル犠牲層２１７に対してはエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。例えば、カソード電極２１２及びゲート物質層２１６がＣｒからなる場合、ベース電極２１１及びメタル犠牲層２１７は、Ｃｒに対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。
【００３２】
図１２を参照すれば、メタル犠牲層２１７及びゲート物質層２１６に絶縁層２１４を露出させる貫通孔２２０を形成する。このような貫通孔２２０は、メタル犠牲層２１７及びゲート物質層２１６の所定部分を順次にエッチングすることによって形成される。ここで、貫通孔２２０は、後述するエミッタ２５０（図１５参照）が形成される位置に対応する位置、すなわち、エミッタホール２３０の中心部に位置したエミッタ２５０の上部に形成されることが望ましい。次いで、絶縁層２１４にカソード電極２１２を露出させるエミッタホール２３０を形成する。このようなエミッタホール２３０は、貫通孔２２０を通じて絶縁層２１４をカソード電極２１２が露出されるまで等方性エッチングすることによって形成される。
【００３３】
図１３を参照すれば、エミッタホール２３０の上部壁をなすゲート物質層２１６とエミッタホール２３０の下部壁をなすカソード電極２１２とを所定のエッチング液を利用して除去する。これにより、絶縁層２１４の上面には、ゲートホール２２１を有するゲート電極２１５が形成され、カソード電極２１２には、ベース電極２１１を露出させるカソードホール２３１が形成される。ここで、前述したように、ゲート物質層２１６がカソード電極２１２に対してはエッチング選択性を有さず、ベース電極２１１及びメタル犠牲層２１７に対してはエッチング選択性を有する物質で形成されているので、ベース電極２１１及びメタル犠牲層２１７は、エッチングせず、ゲート物質層２１６及びカソード電極２１２のみをエッチングさせるエッチング液を使用すれば、エミッタホール２３０の上部壁及び下部壁をなすゲート物質層２１６及びカソード電極２１２のみが除去される。
【００３４】
図１４を参照すれば、ＣＮＴ２４１を所定の溶媒に分散させた分散液２４０を製造した後、分散液２４０をメタル犠牲層２１７の上面及び貫通孔２２０の下部に位置するベース電極２１１の上面に塗布する。ここで、前記溶媒としては、前述したように、水、ＤＭＦ、ＮＭＰ、ＤＭＡｃ、シクロヘキサノン、エチルアルコール、クロロホルム、ジクロロホルム及びエチルエーテルからなる群から選択された少なくとも一つが使われる。ＣＮＴ２４１としては、純粋なＣＮＴまたは磁気性粒子が結合されたＣＮＴが使われる。ここで、前記磁気性粒子は、Ｆｅ系の合金で形成される。そして、分散液２４０の塗布は、スプレイ方法によって行われ、それ以外にスピンコーティング方法、ディッピング方法が使われる。
【００３５】
以後の工程は、前述した実施形態で詳細に説明されたので、それらについては以下に簡略して説明する。
【００３６】
分散液２４０から溶媒を除去すれば、メタル犠牲層２１７の上面及び貫通孔２２０の下部に位置するベース電極２１１の上面には、ＣＮＴ２４１のみが残る。そして、ＣＮＴ２４１として磁気性粒子が結合されたＣＮＴが使われる場合には、ＣＮＴ２４１に磁場を印加することによってＣＮＴ２４１をベース電極２１１の表面及びメタル犠牲層２１７の表面に対して垂直に整列させうる。
【００３７】
次いで、ＣＮＴ２４１が垂直に整列された状態で電子ビーム蒸着方法を利用してベース電極２１２の上面及びメタル犠牲層２１７の上面に接着層２４５を蒸着しうる。このような接着層２４５は、例えば、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つの金属で形成される。これにより、エミッタホール２３０の中心部に位置するベース電極２１１の上面には、接着層２４５と接着層２４５上に垂直に整列されたＣＮＴ２４１とからなるエミッタ２５０が形成される。一方、ＣＮＴ２４１として純粋なＣＮＴが使われる場合には、ＣＮＴ２４１の垂直整列工程なしにベース電極２１１の上面及びメタル犠牲層２１７の上面に接着層２４５を形成しうる。
【００３８】
最後に、図１５を参照すれば、メタル犠牲層２１７、そしてメタル犠牲層２１７上に残っている接着層２４５及びＣＮＴ２４１を除去すれば、エミッタホール２３０の中心部に位置したベース電極２１１の上面には、エミッタ２５０のみが残る。
【００３９】
以上、本発明の望ましい実施形態を説明したが、これは、本発明を例示したものに過ぎず、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ということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、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】
【００４０】
本発明は、電界放出素子関連の技術分野に有用に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図９】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００４２】
１１０    基板
１１２    カソード電極、
１１４    絶縁層、
１１５    ゲート電極、
１１７    メタル犠牲層、
１２０    貫通孔、
１２１    ゲートホール、
１３０    エミッタホール、
１４１    ＣＮＴ、
１４５    接着層、
１５０    エミッタ、
１６０    磁場発生装置。
【図１】
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【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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【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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