(57)【要約】【課題】  カーボンナノチューブエミッタの形成方法を提供する。【解決手段】  多数の電極が形成された基板の全面にカーボンナノチューブ層を形成する段階と、カーボンナノチューブ層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、フォトレジストを電極の上部にのみ残るようにパターニングする段階と、パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクとして露出されたカーボンナノチューブ層をエッチングして除去する段階と、フォトレジストを除去して電極上にカーボンナノチューブエミッタを形成する段階と、を含む。【選択図】            図１Ｅ
2005158748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の電極が形成された基板の全面にカーボンナノチューブ層を形成する段階と、
前記カーボンナノチューブ層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、
前記フォトレジストを前記電極の上部にのみ残るようにパターニングする段階と、
パターニングされた前記フォトレジストをエッチングマスクとして露出された前記カーボンナノチューブ層をエッチングして除去する段階と、
前記フォトレジストを除去して前記電極上にカーボンナノチューブエミッタを形成する段階と、を含むことを特徴とするカーボンナノチューブエミッタの形成方法。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ層は、溶媒とカーボンナノチューブとの混合物を前記基板の全面にコーティ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に記載のカーボンナノチューブエミッタの形成方法。
【請求項３】
前記溶媒とカーボンナノチューブとの混合物は、スピンコーティング方法またはテーブルコーティング方法によってコーティングされることを特徴とする請求項２に記載のカーボンナノチューブエミッタの形成方法。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブ層は、反応イオンエッチング方法によってエッチングされることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブエミッタの形成方法。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブ層は、酸素雰囲気下でプラズマ処理によってエッチングされることを特徴とする請求項４に記載のカーボンナノチューブエミッタの形成方法。
【請求項６】
基板の上面に負極電極、絶縁層及びゲート電極を順次に形成し、前記負極電極の一部を露出させるエミッタホールを形成する段階と、
前記基板の全面にカーボンナノチューブ層を形成する段階と、
前記カーボンナノチューブ層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、
前記フォトレジストを前記エミッタホールの底中心部にのみ残るようにパターニングする段階と、
パターニングされた前記フォトレジストをエッチングマスクとして露出された前記カーボンナノチューブ層をエッチングして除去する段階と、
前記フォトレジストを除去して前記エミッタホールの内部の前記負極電極上にカーボンナノチューブエミッタを形成する段階と、を含むことを特徴とする電界放出表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブ層は、溶媒とカーボンナノチューブとの混合物を前記基板の全面にコーティングすることによって形成されることを含むことを特徴とする請求項６に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記溶媒とカーボンナノチューブとの混合物は、スピンコーティング方法またはテーブルコーティング方法によってコーティングされ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の製造方法。
【請求項９】
前記カーボンナノチューブ層は、反応イオンエッチング方法によってエッチング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の製造方法。
【請求項１０】
前記カーボンナノチューブ層は、酸素雰囲気下でプラズマ処理によってエッチングされることを特徴とする請求項９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】
本発明はカーボンナノチューブエミッタの形成方法及びそれを利用した電界放出表示素子の製造方法に係り、詳細には不純物のない純粋なカーボンナノチューブエミッタを簡単な工程で形成する方法及びそれを利用して電界放出表示素子を製造する方法に関する。
【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では、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負極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）と、最近に急速に発展しつつある平板表示装置とに大別できる。前記ＦＰＤには、液晶表示素子（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、電界放出表示素子（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。
【０００３】
ＦＥＤは、負極電極上に一定の間隔に配列された電界放出源にゲート電極から強い電場を印加することによって前記電界放出源から電子を放出させ、この電子を正極電極の蛍光物質に衝突させて発光させる表示装置である。
【０００４】
ＦＥＤの電界放出源として、従来はモリブデン（Ｍｏ）のような金属よりなるマイクロチップが多く使われたが、最近ではカーボンナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）エミッタが主に使われている。ＣＮＴエミッタを使用するＦＥＤは、広い視野角、高解像度、低電力及び温度安定性において長所を有するので、自動車航法装置、電子的な映像装置のビューファインダなどの多様な分野に利用できる。特に、パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）端末機、医療機器、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）などで代替ディスプレイ装置として利用されうる。一方、ＬＣＤに使われるバックライトでも電界放出源として前記ＣＮＴエミッタが使用されうる。
【０００５】
一方、ＣＮＴエミッタを形成する方法には大きく２つがあるが、その一つはＣＮＴを基板に成長させてエミッタを形成する方法であり、他の一つはＣＮＴをペースト化して機械的にエミッタを形成する方法である。
【０００６】
ＣＮＴを基板に成長させてエミッタを形成する方法の場合には、ＣＮＴを基板自体に成長させなければならないので、素子の大型化の具現に問題があり、ガラスを基板として使用する場合には、ＣＮＴの成長方法によって温度などが問題となることから、さらに多くの開発が必要であるというのが現在の実情である。
【０００７】
一方、ＣＮＴをペースト化して機械的にエミッタを形成する方法の場合には、純粋なＣＮＴ以外にバインダー、樹脂、充填剤などの不純物が含まれうる。このような不純物は、ＣＮＴの寿命と安定性とに悪影響を及ぼすことが知られている。そして、ＣＮＴを精製する過程でも多くの欠陥が発見されるが、このような欠陥もＣＮＴの寿命に悪影響を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする目的は、不純物のない純粋なＣＮＴエミッタを簡単な工程で形成する方法及びそれを利用したＦＥＤ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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法は、多数の電極が形成された基板の全面にＣＮＴ層を形成する段階と、前記ＣＮＴ層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを前記電極の上部にのみ残るようにパターニングする段階と、パターニングされた前記フォトレジストをエッチングマスクとして露出された前記ＣＮＴ層をエッチングして除去する段階と、前記フォトレジストを除去して前記電極上にＣＮＴエミッタを形成する段階と、を含む。
【００１０】
前記ＣＮＴ層は、溶媒とＣＮＴとの混合物を前記基板の全面にコーティングすることによって形成されることが望ましく、この時に前記溶媒とＣＮＴとの混合物はスピンコーティング方法またはテーブルコーティング方法によってコーティングされうる。
【００１１】
前記ＣＮＴ層は、反応イオンエッチング方法によってエッチングされることが望ましく、この時に前記ＣＮＴ層は酸素雰囲気下でプラズマ処理によってエッチングされうる。
【００１２】
一方、本発明によるＦＥＤの製造方法は、基板の上面に負極電極、絶縁層及びゲート電極を順次に形成し、前記負極電極の一部を露出させるエミッタホールを形成する段階と、前記基板の全面にＣＮＴ層を形成する段階と、前記ＣＮＴ層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを前記エミッタホールの底中心部にのみ残るようにパターニングする段階と、パターニングされた前記フォトレジストをエッチングマスクとして露出された前記ＣＮＴ層をエッチングして除去する段階と、前記フォトレジストを除去して前記エミッタホールの内部の前記負極電極上にＣＮＴエミッタを形成する段階と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のような効果がある。
【００１４】
第一に、ＣＮＴエミッタを基板上の所定位置に所望の形状に形成できるので、ＦＥＤだけでなくＣＮＴエミッタを利用したバックライトにも容易に適用できる。
【００１５】
第二に、欠陥のない純粋なＣＮＴエミッタを簡単な工程で形成でき、成長法で問題となった素子の大型化を具現できる。
【００１６】
第三に、ペースト法とは違って、ＣＮＴに不純物が含まれていなくてエミッタの安定性と寿命向上とを図りうる。
【００１７】
第四に、微細なパターンのＣＮＴエミッタを形成できるので、高解像度の素子を容易に製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付された図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明する。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を表す。
【００１９】
図１Ａないし図１Ｅは、本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法を説明するための図面である。
【００２０】
まず、多数の電極１２が所定形態に形成された基板１０を準備する。前記基板１０としては一般的にガラス基板が使われ、前記電極１２は透明な導電性材料であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）よりなりうる。このような電極１２は、基板１０上にストライプ状やその他の形態に形成されうる。
【００２１】
次いで、図１Ａに示されたように、電極１２が形成された基板１０の全面にＣＮＴ層１４を所定厚さに形成する。具体的には、前記ＣＮＴ層１４は、溶媒とＣＮＴとを１：１の割合で混合した後、この混合物をスピンコーティング方法やテーブルコーティング方法によって基板１０の全面にコーティングすることによって形成されうる。このように、本発明ではスピンコーティング方法やテーブルコーティング方法を利用して基板１０上にＣＮＴ層１４を形成するので、素子の大型化を具現できる。図２Ａは、基板１０の全面にＣＮＴ層１４が形成された状態を表すＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を示す図である。
【００２２】
次いで、図１Ｂに示されたように、前記ＣＮＴ層１４の上面にフォトレジスト１６を塗布する。そして、図１Ｃに示されたように、前記フォトレジスト１６を所定形態にパターニングする。この過程で、パターニングされたフォトレジスト１６’は前記電極１２の上部にのみ残る。図２Ｂは、ＣＮＴ層１４の上面にパターニングされたフォトレジスト１６’を表すＳＥＭ写真を示す図である。
【００２３】
次いで、図１Ｄに示されたように、パターニングされたフォトレジスト１６’をエッチングマスクとして露出されたＣＮＴ層１４をエッチングする。この過程で、前記ＣＮＴ層１４は前記基板１０の上面が露出されるまでエッチングされる。このようなＣＮＴ層１４は、反応イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方法によってエッチングされうる。このようなＲＩＥ方法が適用される場合、前記ＣＮＴ層１４は、酸素雰囲気下でプラズマ処理によってエッチングされうる。このような方法でＣＮＴ層１４がエッチングされれば、電極１２上にはＣＮＴエミッタ１４’が形成される。
【００２４】
最後に、図１Ｅに示されたように、パターニングされたフォトレジスト１６’を除去する。このようなフォトレジストは、ナノストリップのようなストリッパによって除去される。その結果、前記電極１２上には純粋なＣＮＴエミッタ１４’のみが残る。図２Ｃは、基板１０上にＣＮＴエミッタ１４’が形成された状態を表すＳＥＭ写真を示す図である。
【００２５】
図３Ａないし図３Ｆは、本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【００２６】
まず、図３Ａに示されたように、基板１１０上に負極電極１１２、絶縁層１２０及びゲート電極１２２を順次に形成した後、前記負極電極１１２の一部を露出させるエミッタホール１３０を形成する。前記基板１１０は、一般的にガラス基板が使用されうる。そして、前記負極電極１１２は、導電性のある透明な物質であるＩＴＯよりなり、前記ゲート電極１２２は、導電性のある金属、例えばクロム（Ｃｒ）よりなりうる。
【００２７】
具体的には、基板１１０上にＩＴＯよりなる負極電極層を所定厚さに蒸着した後、この負極電極層を所定形状、例えば、ストライプ状にパターニングすれば、負極電極１１２が形成される。次いで、負極電極１１２及び基板１１０の全面に絶縁層１２０を所定厚さに形成する。次いで、前記絶縁層１２０上にゲート電極層を形成する。前記ゲート電極層は、導電性のある金属をスパッタリングなどの方法によって所定厚さに蒸着することによって形成され、このゲート電極層を所定形状にパターニングすれば、ゲート電極１２２が形成される。次いで、前記ゲート電極１２２を通じて露出された絶縁層１２０をエッチングしてエミッタホール１３０を形成する。この時、前記エミッタホール１３０を通じて負極電極１２２の一部が露出される。
【００２８】
次いで、図３Ｂに示されたように、図３Ａに示された結果物の全面にＣＮＴ層１１４を所定厚さに形成する。具体的には、前記ＣＮＴ層１１４は、溶媒とＣＮＴとを１：１の割合で混合した後、この混合物をスピンコーティング方法やテーブルコーティング方法によって基板１１０の全面にコーティングすることによって形成されうる。
【００２９】
次いで、図３Ｃに示されたように、前記ＣＮＴ層１１４の上面にフォトレジスト１１６を塗布する。そして、図３Ｄに示されたように、前記フォトレジスト１１６を所定形態にパターニングする。この過程で、パターニングされたフォトレジスト１１６’は、前記エミッタホール１３０の底中心部にのみ残る。
【００３０】
次いで、図３Ｅに示されたように、パターニングされたフォトレジスト１１６’をエッチングマスクとして露出されたＣＮＴ層１１４をエッチングして除去する。前記ＣＮＴ層１１４は、ＲＩＥ方法によってエッチングされうる。このようなＲＩＥ方法が適用される場合、前記ＣＮＴ層１１４は、酸素雰囲気下でプラズマ処理によってエッチングされうる。このような方法でＣＮＴ層１１４がエッチングされれば、負極電極１１２上にはＣＮＴエミッタ１１４’が形成される。
【００３１】
最後に、図３Ｆに示されたように、パターニングされたフォトレジスト１１６’を除去すれば、負極電極１１２上には純粋なＣＮＴエミッタ１１４’のみが残る。
【００３２】
以上で、本発明による望ましい実施例が説明されたが、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例が可能であることが分かる。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】
【００３３】
本発明は自動車航法装置、電子映像装置のビューファインダ、特にパソコン、ＰＤＡ端末、医療機器、ＨＤＴＶの代替ディスプレイ装置、またはバックライトの電界放出源に適用しうる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法を説明するための図面である。
【図１Ｂ】本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法を説明するための図面である。
【図１Ｃ】本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法を説明するための図面である。
【図１Ｄ】本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法を説明するための図面である。
【図１Ｅ】本発明によるＣＮＴエミッタの形成方法を説明するための図面である。
【図２Ａ】本発明によるＣＮＴエミッタ形成過程のうち一部を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。
【図２Ｂ】本発明によるＣＮＴエミッタ形成過程のうち一部を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。
【図２Ｃ】本発明によるＣＮＴエミッタ形成過程のうち一部を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。
【図３Ａ】本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ｂ】本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ｃ】本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ｄ】本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ｅ】本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ｆ】本発明によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    基板
１２    電極
１４    ＣＮＴ層
１４’    ＣＮＴエミッタ
【図１Ａ】
2005158748.tif 000003
【図１Ｂ】
2005158748.tif 000004
【図１Ｃ】
2005158748.tif 000005
【図１Ｄ】
2005158748.tif 000006
【図１Ｅ】
2005158748.tif 000007
【図３Ａ】
2005158748.tif 000008
【図３Ｂ】
2005158748.tif 000009
【図３Ｃ】
2005158748.tif 000010
【図３Ｄ】
2005158748.tif 000011
【図３Ｅ】
2005158748.tif 000012
【図３Ｆ】
2005158748.tif 000013
【図２Ａ】
2005158748.tif 000014
【図２Ｂ】
2005158748.tif 000015
【図２Ｃ】
2005158748.tif 000016