(57)【要約】【課題】  基板とエミッタ間にＵＶ透過性抵抗層を介在することで寿命を長くある電界放出素子用エミッタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  透明基板１０上に透明電極１１を蒸着するステップと、透明電極１１上に、ＵＶ透過性抵抗性物質を積層して抵抗層１２を形成するステップと、ＵＶ透過性抵抗性物質１２上に炭素ナノチューブを積層してエミッタ層１３を形成するステップと、エミッタ層１３を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップとを含むことを特徴とする電界放出素子用エミッタの製造方法である。【選択図】            図２Ｅ
2005347266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に透明電極を蒸着するステップと、
前記透明電極上にＵＶ透過性抵抗性物質を積層して抵抗層を形成するステップと、
前記ＵＶ透過性抵抗性物質上に炭素ナノチューブを積層してエミッタ層を形成するステップと、
前記エミッタ層を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップと、を含むことを特徴とする電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項２】
前記抵抗層を形成するステップは、ペースト状のＵＶ透過性抵抗性物質を透明電極上に塗布した後で焼成して固化させる方法、またはＵＶ透過性抵抗性物質を透明電極上に薄膜形態に蒸着する方法のうち、いずれか一つの方法で行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項３】
前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、比抵抗が少なくとも１０Ω・ｍ以上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用エミッタの製造方法。
【請求項４】
前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ２、ＳＯ２、ＣａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｍｎ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＳｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＰｄＯ、ＤｃＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＰｂＯ、ＵＯ２、Ｕ３Ｏ５のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項５】
前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、Ｃｒ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項６】
前記炭素ナノチューブを積層するステップは、炭素ナノチューブペーストを抵抗層上に塗布する方法、またはＣＶＤにより炭素ナノチューブを抵抗層上で成長させる方法のうち、いずれか一つの方法で行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項７】
前記炭素ナノチューブは、単一壁炭素ナノチューブ、または多重壁炭素ナノチューブであることを特徴とする請求項６に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項８】
前記エミッタ層を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップは、
エミッタパターンに対応するパターンを有するマスクを透明基板の下部に整列するステップと、
前記マスク及び透明基板に向けてＵＶを照射するステップと、
前記ＵＶが照射されたエミッタ層を洗浄するステップと、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用エミッタの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうち、いずれか１項に記載の方法で製造された電界放出素子用エミッタ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のうち、いずれか１項に記載の方法で製造された電界放出素子用エミッタと、
前記電界放出素子用エミッタのエミッタ層から所定距離ほど離隔されており、前記エミッタ層と対向する第２透明電極と、
前記第２透明電極のエミッタ層の対向面に塗布された蛍光層と、
前記第２透明電極の他面に形成された第２透明基板と、を含むことを特徴とする電界放出素子。
【請求項１１】
透明基板上に透明電極を蒸着するステップと、
前記透明電極の上面の両側に互いに対向するように絶縁層をそれぞれ形成するステップと、
前記絶縁層の上面にゲート電極を形成するステップと、
前記互いに対向する絶縁層間の透明電極上に、ＵＶ透過性抵抗性物質の抵抗層と炭素ナノチューブのエミッタ層とを形成するステップと、を含むことを特徴とする電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１２】
前記抵抗層とエミッタ層の側壁は、対向する絶縁層の側壁と所定距離だけ離隔されていることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１３】
前記抵抗層とエミッタ層とを形成するステップは、
前記ゲート電極の上面、及び前記絶縁層とゲート電極とが互いに対向する側壁をフォトレジストで覆うステップと、
前記互いに対向する絶縁層間の透明電極の上面にＵＶ透過性抵抗性物質を積層して抵抗層を形成するステップと、
前記抵抗層の上面に炭素ナノチューブを積層してエミッタ層を形成するステップと、
フォトリソグラフィを利用して前記エミッタ層を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップと、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用エミッタの製造方法。
【請求項１４】
前記炭素ナノチューブを積層するステップは、炭素ナノチューブペーストを抵抗層上に塗布する方法、またはＣＶＤにより炭素ナノチューブを抵抗層上で成長させる方法のうち、いずれか一つの方法で行われることを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１５】
前記炭素ナノチューブは、単一壁炭素ナノチューブまたは多重壁炭素ナノチューブであることを特徴とする請求項１４に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１６】
前記エミッタ層を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップは、
エミッタパターンに対応するパターンを有するマスクを透明基板の下部に整列するステップと、
前記マスク及び透明基板に向けてＵＶを照射するステップと、
洗浄を介して、残余フォトレジスト、不要なＵＶ透過性抵抗性物質、及び炭素ナノチューブを除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１７】
前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、比抵抗が少なくとも１０Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１８】
前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ２、ＳＯ２、ＣａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｍｎ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＳｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＰｄＯ、ＤｃＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＰｂＯ、ＵＯ２、Ｕ３Ｏ５のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項１９】
前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、Ｃｒ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項１７に記載の電界放出素子用エミッタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１１ないし請求項１９のうち、いずれか１項に記載の方法で製造された電界放出素子用エミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出素子用の長寿命エミッタ及びその製造方法に係り、さらに詳細には基板とエミッタとの間に紫外線（ＵＶ）透過性抵抗層を介在させることにより、寿命を延ばした電界放出素子用エミッタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ディスプレイ技術が発達するにつれ、伝統的な陰極線管（ＣＲＴ）の代わりに、平板表示装置（ＦＰＤ：フラットパネルディスプレイ）が広く普及している。このようなＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）とが代表的であり、最近では金属チップでの電界放出現象を利用した電界放出素子（ＦＥＤ）が開発されて研究中にある。ＦＥＤは、ＣＲＴの長所である高い輝度と広い視野角はもとより、ＬＣＤの長所である薄くて軽い特性までも同時に備え、次世代ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
かかるＦＥＤは、ＣＲＴと類似した物理的な原理を利用している。すなわち、負極から放出された電子が加速されて正極に衝突するようになれば、正極上にコーティングされた蛍光体が励起されることにより、特定色相の光が発光する。しかし、ＦＥＤは、ＣＲＴとは異なり、電子放出源が冷陰極物質よりなるという点で差がある。開発初期には、かかるＦＥＤの電子放出源（エミッタ）として、主に金属チップを利用していた。しかし、現在は、金属チップの代わりにカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を利用し、さらに低レベルで電界放出特性にすぐれるエミッタを開発する研究が進行中である。
【０００４】
図１は、ＣＮＴを利用した一般的な３極構造のＦＥＤの原理を説明するための図面である。すなわち、基板１１０上に形成された負極１２０上に、ＣＮＴからなるエミッタ１３０を形成し、ゲート電極１５０と負極１２０とにそれぞれ電圧をかければ、かなり細長いＣＮＴの端部から電子が放出されて蛍光層１４０を発光させる。ここで、図面符号１４５は、ブラックマトリックスであって各画素の境界となる。
【０００５】
現在、ＣＮＴをエミッタとして使用するＦＥＤで、エミッタの形成方法としては、二種に大別される。最初の方法は、ＣＮＴが含まれたペーストを基板上に塗布した後、フォトリソグラフィなどを利用してパターニングする方法であり、第二の方法は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法を利用してＣＮＴを基板上で直接成長させる方法である。いずれの方法も、一定の電場下で電子を放出させてディスプレイを駆動する方式である。しかし、前記のような方法で形成されたＣＮＴエミッタの場合、ＣＮＴの長さ、伝導性及びＣＮＴ下端の抵抗などが均一ではないために、ある特定のＣＮＴエミッタで、過電流が時折発生する。従って、かかる非正常的な電子発光により、ＣＮＴの寿命が短くなるだけではなく、全体的な品質が均一でなくなり、輝度もまた低下するというような問題を誘発している。
【０００６】
かかる不均一性を改善するために提案された方法が、基板とＣＮＴとの間に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：アモルファスシリコン）を抵抗層として介在させる方法である。前記方法によれば、ＣＶＤなどの方法で基板上にａ−Ｓｉを蒸着して抵抗層を形成した後、前記抵抗層上に再びＣＶＤなどの方法でＣＮＴを成長させてエミッタを製造する。抵抗層は、ＣＮＴの下端で一定の電圧降下を誘導するが、その結果、個々のＣＮＴに印加される電流を比較的均一にさせることができる。
【０００７】
しかし、従来では、ＵＶ透過性を有さないａ−Ｓｉを抵抗層として使用したので、バック露光（ｂａｃｋ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）によるフォトリソグラフィ工程を行えなかった。従って、ＣＮＴエミッタを製造するにあたり、ＣＮＴペーストを印刷する方法は、利用できず、ＣＶＤを介したＣＮＴの成長方法だけを利用できた。ところで、ＣＶＤとしては、比較的大径の多重壁ＣＮＴ（ＭＷＮＴ：Ｍｕｌｔｉ−Ｗａｌｌｅｄ  ＣＮＴ）だけを成長させることができ、比較的小径の単一壁ＣＮＴ（ＳＷＮＴ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  ＣＮＴ）は成長させられない。一般的に、ＣＮＴの電界集中効果は、ＣＮＴの長さに比例して直径に反比例するために、さらに優秀な性能のエミッタを製造するためには、ＳＷＮＴを使用する必要がある。さらに、ＣＶＤは、高温でなされるために、基板及び電極などに使用する材料に制限があり、ＣＮＴの成長を均一に制御し難く、製造コストが高いという短所がある。
【０００８】
従って、抵抗層上に、ＳＷＮＴエミッタを形成するためには、ＵＶ透過性のある抵抗性物質を抵抗層として使用する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記のような従来の問題点を改善するためのものであり、本発明の目的は、ＵＶ透過性のある抵抗性物質を抵抗層として使用することにより、抵抗層上にＳＷＮＴエミッタを形成する方法を提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、抵抗層上にＳＷＮＴエミッタを形成することにより、さらに均一であって寿命が長く、かつ輝度の高いＦＥＤ用ＣＮＴエミッタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１実施形態によるＦＥＤ用エミッタの製造方法は、透明基板上に透明電極を蒸着するステップと、前記透明電極上に、ＵＶ透過性抵抗性物質を積層して抵抗層を形成するステップと、前記ＵＶ透過性抵抗性物質上にＣＮＴを積層してエミッタ層を形成するステップと、前記エミッタ層を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップと、を含むことを特徴とする。ここで、前記抵抗層を形成するステップは、ペースト状のＵＶ透過性抵抗性物質を透明電極上に塗布するステップと、前記塗布されたＵＶ透過性抵抗性物質を焼成して固化させるステップと、を含む。
【００１２】
本発明によれば、前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、比抵抗が少なくとも１０Ω・ｍ以上であり、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ２、ＳＯ２、ＣａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｍｎ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＳｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＰｄＯ、ＤｃＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＰｂＯ、ＵＯ２、Ｕ３Ｏ５のうち、少なくとも一つを含む。さらに良好には、前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、Ｃｒ２Ｏ３を含むことである。
【００１３】
また、本発明によるＦＥＤは、前記第１実施形態による方法で製造されたＦＥＤ用エミッタと、前記ＦＥＤ用エミッタのエミッタ層から所定距離ほど離隔されており、前記エミッタ層と対向する第２透明電極と、前記第２透明電極のエミッタ層の対向面に塗布された蛍光層と、前記第２透明電極の他面に形成された第２透明基板と、を含む。
【００１４】
また、本発明の第２実施形態によるＦＥＤ用エミッタの製造方法は、透明基板上に透明電極を蒸着するステップと、前記透明電極の上面の両側に互いに対向するように絶縁層をそれぞれ形成するステップと、前記絶縁層の上面にゲート電極を形成するステップと、前記互いに対向する絶縁層間の透明電極上に、ＵＶ透過性抵抗性物質の抵抗層とＣＮＴのエミッタ層とを形成するステップと、を含むことを特徴とする。このとき、前記抵抗層とエミッタ層の側壁は、対向する絶縁層の側壁と所定距離ほど離隔されていることが望ましい。
【００１５】
そして、前記抵抗層とエミッタ層とを形成するステップは、前記ゲート電極の上面、及び前記絶縁層並びにゲート電極の互いに対向する側壁をフォトレジストで覆うステップと、前記互いに対向する絶縁層間の透明電極の上面にＵＶ透過性抵抗性物質を積層して抵抗層を形成するステップと、前記抵抗層の上面にＣＮＴを積層してエミッタ層を形成するステップと、フォトリソグラフィを利用して前記エミッタ層を所定のエミッタパターンによってパターニングするステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＣＮＴエミッタの下部に形成された抵抗層がＣＮＴエミッタに電流を等しく分散させることにより、製品自体の寿命、均一性及び輝度を向上させることができる。
【００１７】
また、従来には、バック露光を介したＣＮＴエミッタの製造に適用可能であり、高温工程でも使用できる抵抗層を見つけられなかったが、本発明では、前述の方法を介してかかる従来の問題点を改善できる。従って、本発明によれば、比較的電界集中効果の良好なＳＷＮＴを利用し、さらに優秀な品質のＣＮＴエミッタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照し、本発明の各実施形態によるＦＥＤ用ＣＮＴエミッタを製造する方法について詳細に説明する。
【００１９】
図２Ａないし図２Ｅは、本発明の第１実施形態により、２極タイプのＦＥＤ用ＣＮＴエミッタ及びＦＥＤを製造する過程を図示する断面図である。
【００２０】
まず、図２Ａに図示されたように、ガラスのような透明基板１０上に、例えばＩＴＯのような透明電極１１を蒸着する。
【００２１】
次に、図２Ｄに図示されたように、一定の電圧降下を誘導し、ＣＮＴに印加される電流を均一にするための抵抗層１２を前記透明電極１１上に形成する。従来では、ＵＶ透過性のないａ−Ｓｉのような物質を抵抗層１２として使用したが、本発明では、バック露光によるパターニング作業を行えるように、ＵＶ透過性のある抵抗性物質を使用する。また、かかる抵抗性物質は、十分な電圧降下を誘導できるように、比抵抗が少なくとも１０Ω・ｍ以上でなければならず、望ましくは１０２Ω・ｍないし１０３Ω・ｍほどが適当である。かかる条件を満足する物質としては、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ２、ＳＯ２、ＣａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｍｎ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＳｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＰｄＯ、ＤｃＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＰｂＯ、ＵＯ２、Ｕ３Ｏ５などがある。望ましくは、Ｃｒ２Ｏ３を使用する。
【００２２】
前記抵抗層１２を形成するためには、まず、前記で列挙したＵＶ透過性抵抗性物質のうち、少なくとも一つをペースト状にする。その後、前記ペースト状のＵＶ透過性抵抗性物質を透明電極１１上に塗布し、一般的な方法で焼成して固化させる。抵抗層１２を形成する他の方法としては、一般的に使用する蒸着方法によって透明電極１１上にＵＶ透過性抵抗性物質を薄膜状に蒸着させることも可能である。
【００２３】
次に、図２Ｃに図示されたように、前記抵抗層１２上にＣＮＴを積層してエミッタ層１３を形成する。抵抗層１２上にＣＮＴを積層するステップは、一般的に使用する二種の方法をいずれも使用できる。すなわち、ペースト状のＣＮＴを前記抵抗層１２上に塗布することができ、ＣＶＤを使用してＣＮＴを抵抗層１２上で成長させることもできる。しかし、前述のように、ＣＶＤによるＣＮＴの成長方法は、比較的大径のＭＷＮＴ（多重壁炭素ナノチューブ）にしか使用できないために、本発明では、ＣＮＴペーストを塗布する方法がさらに望ましい。ＣＮＴペーストを抵抗層１２上に塗布する場合、ＳＷＮＴ（単一壁炭素ナノチューブ）とＭＷＮＴとをいずれも使用することが可能であるが、望ましくは比較的小径のＳＷＮＴを使用する。
【００２４】
前記抵抗層１２上にエミッタ層１３を形成した後には、前記エミッタ層１３を所望するエミッタパターンによってパターニングする。このために、図２Ｃに図示されたように、透明基板１０下部にマスク１４を整列し、前記透明基板１０に向けてＵＶを照射する。前記マスク１４には、所望のエミッタパターンに対応するパターンがあらかじめ形成されている。従って、前記マスク１４を介してＵＶを照射すれば、前記エミッタ層１３は、マスク１４のパターンによって感光される。最後に、例えば、エタノールなどを利用して前記エミッタ層１３を洗浄すれば、図２Ｄに図示されように、ＦＥＤ用エミッタが完成する。
【００２５】
図２Ｅは、前記のような方法で完成されたＦＥＤ用エミッタを利用する二極タイプのＦＥＤを図示する。図２Ｅに図示されたように、前記ＦＥＤは、前述の方法で完成されたＦＥＤ用エミッタと、エミッタ層１３から所定距離ほど離隔されており、前記エミッタ層１３と対向する第２透明電極１６と、前記第２透明電極１６のエミッタ層の対向面に塗布された蛍光層（図示せず）と、前記第２透明電極１６の他面に形成された第２透明基板１５とから構成される。ここで、第２透明電極１６は、例えばＩＴＯであり、第２透明基板１５は、ガラスでありえる。
【００２６】
かかる構造のＦＥＤの動作について述べれば、次の通りである。まず、透明電極１１に負電圧を印加し、第２透明電極１６に正電圧を印加する。それにより、ＣＮＴからなるエミッタ層１３から電子が放出され、正電圧が印加された第２透明電極１６に進む。このとき、第２透明電極１６に塗布された蛍光層（図示せず）に電子が衝突して蛍光層が励起されることにより、特定色相の光が発光する。
【００２７】
一方、図３Ａないし図３Ｇは、本発明の第２実施形態により、ゲート電極をさらに含む三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【００２８】
まず、図３Ａに図示されたように、ガラスのような透明基板２０上に、例えばＩＴＯのような透明電極２１を蒸着する。
【００２９】
その後、図３Ｂに図示されたように、前記透明電極２１の上面の両側に互いに対向するように、絶縁層２２をそれぞれ形成する。透明電極２１の上面の真ん中部分は、その後のステップで抵抗層及びエミッタ層を形成できるように残しておく。ここで、前記絶縁層２２は、例えば、ＳｉＯ２やＰｂＯのような絶縁性材料を含むペーストを透明電極２１上に塗布した後、焼成を介して固化させて形成する。
【００３０】
次に、図３Ｃに図示されたように、例えばＣｒのような伝導性金属をスパッタリングし、前記絶縁層２２の上面にゲート電極２３を形成する。ゲート電極２３が形成された後、図３Ｄに図示されたように、前記ゲート電極２３の上面、及び前記絶縁層２２とゲート電極２３の互いに対向する側壁を、いずれもフォトレジスト２４で覆う。このように、絶縁層２２とゲート電極２３の互いに対向する側壁までいずれもフォトレジスト２４で覆う理由は、その後前記絶縁層２２間に形成される抵抗層とエミッタ層の側壁を前記絶縁層２２の側壁と所定距離ほど離隔させるためである。
【００３１】
フォトレジスト２４が塗布された後には、図３Ｅに図示されたように、互いに対向する前記絶縁層２２間の透明電極２１の上面及び前記フォトレジスト２４の上面にＵＶ透過性抵抗性物質を積層して抵抗層２５を形成する。前述のように、前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、比抵抗が少なくとも１０Ω・ｍ以上でなければならず、望ましくは１０２Ω・ｍないし１０３Ω・ｍほどが適当である。また、前述のように、かかる条件を満足な物質としては、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ２、ＳＯ２、ＣａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｍｎ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＳｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＰｄＯ、ＤｃＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＰｂＯ、ＵＯ２、Ｕ３Ｏ５などがあり、本発明の実施形態ではＣｒ２Ｏ３を使用した。第１実施形態と同様に、前記ＵＶ透過性抵抗性物質は、ペースト状に透明電極２１の上に塗布された後、一般的な方法で焼成して固化させる。または、一般的に使用する蒸着方法により、透明電極２１の上にＵＶ透過性抵抗性物質を薄膜状に蒸着させることも可能である。
【００３２】
その後、図３Ｆに図示されたように、前記フォトレジスト２４及び抵抗層２５の上にＣＮＴを積層し、エミッタ層２６を形成する。前述のように、前記ＣＮＴを積層するステップは、一般的に使用する二種の方法をいずれも使用できる。すなわち、ＣＮＴをペースト状に塗布することができ、ＣＶＤを使用してＣＮＴを成長させることもできる。しかし、第２実施形態の場合にも、ＣＶＤによるＣＮＴの成長方法は、比較的大径のＭＷＮＴだけを使用できるために、ＣＮＴペーストを塗布する方法がさらに望ましい。また、ＣＮＴペーストを塗布する場合、ＳＷＮＴとＭＷＮＴとをいずれも使用することが可能であるが、望ましくは、比較的小径のＳＷＮＴを使用する。
【００３３】
次に、フォトリソグラフィを利用し、前記エミッタ層２６を所定のエミッタパターンによりパターニングする。このために、図３Ｆに図示されたように、透明基板２０の下部にマスク２８を整列し、前記透明基板２０に向けてＵＶを照射する。前記マスク２８には、所望するエミッタパターンに対応するパターンがあらかじめ形成されている。その後、例えばエタノールなどを利用した洗浄過程を介し、不要なフォトレジストを除去する。フォトレジストが除去されれば、前記フォトレジストの上面に共に積層されているＵＶ透過性抵抗性物質とＣＮＴの残余成分とが共に除去される。従って、図３Ｇに図示されたように、三極タイプのＦＥＤ用エミッタが完成する。
【００３４】
図４は、抵抗層を使用する前と使用した後でのＩ−Ｖ（電流・電圧）特性を測定した結果を比較して示すグラフである。ここで、「□」で表示されたグラフは、抵抗層を使用していない場合であり、「◇」で表示されたグラフは、本発明によって抵抗層を使用している場合を表す。図４に表示されたように、抵抗層を使用しても、ＣＮＴエミッタに伝えられる電流の損失はほとんどないことがわかった。従って、抵抗層を使用したとしても、電界放出特性の低下及びそれによる輝度の低下は、ほとんど発生しない。前記抵抗層による電圧降下は、個々のＣＮＴに印加される電流間の偏差を緩和させるが、ＣＮＴに印加される全体電流の平均値を大きく下げる程に電圧降下が大きくないためである。このために、前記抵抗層には、適切な厚さが必要であり、ほぼ１５０ｎｍほどが適当である。
【００３５】
図５は、抵抗層を使用する前と使用した後でのエミッタの寿命を比較して表すグラフであり、４．２Ｖ／μｍの電界で、ＣＮＴエミッタに流れる電流密度を測定したものである。図５に図示されたように、ＣＮＴエミッタに流れる電流密度値が、最初に比べて５０％ほど下がるまでにかかる時間が、抵抗層を使用していない場合には、約５０時間ほどであるが、抵抗層を使用している場合には、５００時間以上かかることがわかった。従って、本発明によるＣＮＴエミッタは、従来に比べて長寿命を有するということが分かる。
【００３６】
また、図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ抵抗層を使用していない場合と使用している場合とで、正極での発光状態を表す写真である。図６Ａの写真と図６Ｂの写真とを比較するとき、抵抗層を使用していない従来の場合には、特定エミッタだけで電子が放出されるので、不均一な形状を示している。一方、本発明によって抵抗層を使用している場合には、個々のエミッタで全体的に均一に電子が放出されるので、相対的に均一な形状を示している。
【００３７】
一方、図３に図示されている一般的な三極タイプのＦＥＤ用エミッタで、ゲートは、ＣＮＴエミッタ上に形成されているが、図７に図示されているように、アンダーゲート（ｕｎｄｅｒｇａｔｅ）構造のＦＥＤ用エミッタを形成することも可能である。図７で、透明基板３１上に透明電極３２と絶縁層３３とが連続して形成されており、前記絶縁層３３を貫通してゲート３４が透明電極３２と連結されている。そして、前記絶縁層３３上にエミッタ用の電極３５が形成されており、前記エミッタ用の電極３５上に、抵抗層３６とＣＮＴエミッタ３７とが連続して形成されている。このとき、前記ＣＮＴエミッタ３７とゲート３４は、互いに対向する位置にある。ここでも、前記抵抗層３６は、ＵＶ透過性抵抗性物質から構成される。かかるアンダーゲート構造の場合にも、バック露光を介してＳＷＮＴからなるエミッタを形成でき、前述のところと同じ効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明はＦＥＤ用の長寿命エミッタ及びその製造方法に係り、ＦＥＤ製造にかかわる技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ＣＮＴを利用した一般的なＦＥＤの原理を表す図面である。
【図２Ａ】本発明により、二極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図２Ｂ】本発明により、二極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図２Ｃ】本発明により、二極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図２Ｄ】本発明により、二極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図２Ｅ】本発明により、二極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ａ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ｂ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ｃ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ｄ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ｅ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ｆ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図３Ｇ】本発明により、三極タイプのＦＥＤ用エミッタを製造する過程を図示する断面図である。
【図４】抵抗層を使用する前と使用した後でのＩ−Ｖ特性を測定した結果を比較して表すグラフである。
【図５】抵抗層を使用する前と使用した後でのエミッタの寿命を比較して表すグラフである。
【図６Ａ】抵抗層を使用していない場合に、正極での発光状態を表す写真である。
【図６Ｂ】抵抗層を使用している場合に、正極での発光状態を表す写真である。
【図７】本発明の他の実施形態であるアンダーゲート構造のＦＥＤ用エミッタを図示する断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、２０、３１…透明基板、
１１、２１、３２…透明電極、
１２、２５、３６…抵抗層、
１３、２６…エミッタ層、
１４、２８…マスク、
１５…第２透明基板、
１６…第２透明電極、
２２、３３…絶縁層、
２３…ゲート電極、
２４…フォトレジスト、
３４…ゲート、
３５…電極、
３７…エミッタ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2005347266.tif 000007
【図２Ｅ】
2005347266.tif 000008
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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