(57)【要約】【課題】水銀を使用しない光源およびこれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】下部基板と、少なくとも２つの層を含み、上層は銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、およびモリブデン−タングステン合金からなる群より選択される少なくとも1つの金属を含む、前記下部基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上で成長したエミッタチップ用カーボンナノチューブと、前記下部基板に対向し位置して、蛍光物質と透明電極を含む上部基板と、を含むことを特徴とする面光源装置およびその製造方法、前記面光源装置を用いた液晶表示装置およびその製造方法である。【選択図】図２
2007012619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部基板と、
少なくとも２つの層を含み、上層は銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、およびモリブデン−タングステン合金からなる群より選択される少なくとも1つの金属を含む、前記下部基板上に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上で成長したエミッタチップ用カーボンナノチューブと、
前記下部基板に対向し位置して、蛍光物質と透明電極を含む上部基板と、
を含むことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記カソード電極と絶縁され、前記カソード電極の上部に形成されるゲート電極を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記ゲート電極は、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、およびクロム（Ｃｒ）からなる群より選択される少なくとも1つの金属を含むことを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
２層構造のカソード電極が、クロムを含む下部カソード電極層と、チタンを含む上部カソード電極層とを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項５】
下部カソード電極層は、ゲート電極と同じ物質を含むことを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
【請求項６】
下部基板と、少なくとも２つの層を含み、上層は銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、およびモリブデン−タングステン合金からなる群より選択される少なくとも１つの金属を含む、前記下部基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に成長されたエミッタチップ用カーボンナノチューブと、前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極とを有する上部基板を含む面光源装置と、
前記面光源装置の上部に配置された液晶表示パネルと、
を含むことを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項７】
下部基板と、
前記下部基板上に形成され、少なくとも２つの層を含むカソード電極と、
前記カソード電極の上部に形成され、前記カソード電極と絶縁され開口部を通して前記カソード電極の表面の一部を露出させるゲート電極と、
前記ゲート電極の上部に形成される触媒金属層と、
前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上に位置し、前記触媒金属層を利用して成長したカーボンナノチューブと、
前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極とを有する上部基板と、
を含むことを特徴とする、面光源装置。
【請求項８】
前記カソード電極が、下部カソード電極層および上部カソード電極層を含むことを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記下部カソード電極層が、前記ゲート電極と同じ物質を含むことを特徴とする、請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１０】
下部基板上にカソード電極を形成する段階と、
前記カソード電極の上部に、前記カソード電極と絶縁され、前記カソード電極の表面の一部を露出させる開口部を有するゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極の上部の、前記ゲート電極の開口部から露出された前記カソード電極の表面に触媒金属層を形成する段階と、
前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上にカーボンナノチューブを、前記触媒金属層を利用して成長させる段階と、
前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極とを有する上部基板を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、面光源装置の製造方法。
【請求項１１】
前記カソード電極の上部に前記カソード電極と絶縁されたゲート電極を形成する段階は、
前記カソード電極上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上にゲート電極パターンを形成する段階と、
前記ゲート電極パターンをマスクとして、前記絶縁層を部分的にエッチングしてカソード電極を部分的に露出させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１２】
前記カソード電極を形成する段階は、
前記下部基板にクロム層を形成する段階と、
前記クロム層上にチタン層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１０または１１に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ゲート電極は、クロム層を含むことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１４】
アンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で、前記触媒金属層を前処理する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１５】
カーボンナノチューブを成長させる段階は、アンモニア（ＮＨ３）ガスおよびアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスの混合雰囲気下で行われることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１６】
前記アンモニア（ＮＨ３）ガスと前記アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスの体積比（ＮＨ３：Ｃ２Ｈ２）は、２：１であることを特徴とする、請求項１５に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１７】
カーボンナノチューブを４００Ｖ以上のプラズマ電圧が印加された状態で成長させることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１８】
フォト工程が１回であり、前記ゲート電極パターンが前記フォト工程を経て形成されることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の面光源装置の製造方法。
【請求項１９】
下部基板上にカソード電極を形成する段階と、
前記カソード電極の上部に前記カソード電極と絶縁され前記カソード電極表面の一部を露出させる開口部を有するゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極の上部表面の、前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極の表面に触媒金属層を形成する段階と、
前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上で前記触媒金属層を利用してカーボンナノチューブを成長させる段階と、
前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極とを有する上部基板を形成する段階と、
前記上部基板上に液晶表示パネルを形成する段階と、
を含む液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
下部基板と、前記下部基板上に形成されクロム層およびチタン層を含むカソード電極と、前記カソード電極の上部に、前記カソード電極と絶縁され前記カソード電極の表面の一部を露出させる開口部を有するクロムを含むゲート電極と、前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上で成長したエミッタチップ用カーボンナノチューブと、前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極を有する上部基板とを含む面光源装置と、
前記面光源装置の上部に位置する液晶表示パネルと、
前記面光源装置と液晶表示パネルとの間に配置された光学シートと、
を含む液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置およびこれを含む液晶表示装置に係り、より詳細には、電界放出形式の面光源装置およびその製造方法と、前記面発光装置を含む液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、従来のＣＲＴに代わって、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等の平板表示装置が多く開発されている。
【０００３】
このうち、様々な分野で広く使用されている液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板、カラーフィルター基板、および前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板と前記カラーフィルター基板の間に挿入されている液晶を含む液晶表示パネルを有している。液晶表示パネルは非発光型のディスプレイ装置であるので、ＴＦＴ基板の後面には、ＬＣＤパネルに光を供給するためのバックライトユニットが必要となる。液晶層の液晶は、印加された電界によって配列が変化し、そのため液晶層の光透過度が変化し、それにより所定のグレイスケールを有する画像を映し出す。
【０００４】
バックライトユニットの光源としては、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ：Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）、面光源である平板蛍光ランプ（ＦＦＬ：Ｆｌａｔ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）等がある。これらの光源はプラズマ放電を利用して、発光する。ランプの電極に高電圧が印加されると、電極間に、電界が形成され電子が放出される。放出された電子は水銀分子を励起させ、励起された水銀分子から紫外線が発生する。蛍光層は紫外線を可視光線変換し、可視光がランプから放出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、最近、水銀が環境規制の対象とされ、水銀を使用しない光源が必要とされてきている。
【０００６】
そこで本発明は、水銀を使用しない光源および前記光源を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題に鑑み、鋭意研究を積み重ねた結果、少なくとも２つの層を含み、上層は銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、およびモリブデン−タングステン合金からなる群より選択される少なくとも1つの金属を含む、前記下部基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上で成長したエミッタチップ用カーボンナノチューブと、を用いることにより、水銀を使用しない光源が形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、下部基板と、少なくとも２つの層を含み、上層は銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、およびモリブデン−タングステン合金からなる群より選択される少なくとも1つの金属を含む、前記下部基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上で成長したエミッタチップ用カーボンナノチューブと、前記下部基板に対向し位置して、蛍光物質と透明電極を含む上部基板と、を含むことを特徴とする面光源装置である。
【０００９】
また、本発明は、下部基板上にカソード電極を形成する段階と、前記カソード電極の上部に、前記カソード電極と絶縁され、前記カソード電極の表面の一部を露出させる開口部を有するゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極の上部の、前記ゲート電極の開口部から露出された前記カソード電極の表面に触媒金属層を形成する段階と、前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上にカーボンナノチューブを、前記触媒金属層を利用して成長させる段階と、前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極とを有する上部基板を形成する段階と、を含むことを特徴とする、面光源装置の製造方法である。
【００１０】
さらに、本発明は、下部基板上にカソード電極を形成する段階と、前記カソード電極の上部に前記カソード電極と絶縁され前記カソード電極表面の一部を露出させる開口部を有するゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極の上部表面の、前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極の表面に触媒金属層を形成する段階と、前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上で前記触媒金属層を利用してカーボンナノチューブを成長させる段階と、前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極とを有する上部基板を形成する段階と、前記上部基板上に液晶表示パネルを形成する段階と、を含む液晶表示装置の製造方法である。
【００１１】
さらに、本発明は、下部基板と、前記下部基板上に形成されクロム層およびチタン層を含むカソード電極と、前記カソード電極の上部に、前記カソード電極と絶縁され前記カソード電極の表面の一部を露出させる開口部を有するクロムを含むゲート電極と、前記ゲート電極の開口部に対応する前記カソード電極上で成長したエミッタチップ用カーボンナノチューブと、前記下部基板に対向して位置し、蛍光物質と透明電極を有する上部基板とを含む面光源装置と、前記面光源装置の上部に位置する液晶表示パネルと、前記面光源装置と液晶表示パネルとの間に配置された光学シートと、を含む液晶表示装置である。
【００１２】
本発明の一実施形態による電界放出型の面光源装置は、カーボンナノチューブで形成されたエミッタチップ、および単位面積当たりの電荷変化率が１０−６．１Ａ／ｃｍ２以下である金属を含むカソード電極を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明の他の一実施形態による電界放出型の面光源装置は、カーボンナノチューブで形成されたエミッタチップ、前記エミッタチップの上部周辺を取り囲んでいるゲート電極、および前記ゲート電極上に存在するカーボンナノチューブの成長のための触媒金属を含むことが好ましい。
【００１４】
前記カソード電極の一実施形態として、前記カソード電極は、単位面積当たりの電荷の変化率が１０−６．１Ａ／ｃｍ２以下である物質を含むことが好ましい。前記カソード電極は、下部カソード電極層および上部カソード電極層を含む２重層を含むことが好ましく、前記下部カソード電極層は、ゲート電極と同じ物質を含むことが好ましい。
【００１５】
前記ゲート電極は、単位面積当たりの電荷の変化率が１０−６．０Ａ／ｃｍ２以上である物質を含むことが好ましい。
【００１６】
本発明の一実施形態による液晶表示装置は、面光源装置および前記面光源装置上に液晶表示パネルを含むことが好ましい。
【００１７】
前記面光源装置のゲート電極に印加される電圧の周波数は、液晶表示パネルのフレーム周波数と実質的に同一であるか、またはその整数倍であることが好ましい。
【００１８】
本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法は、チャンバ内で選択的に下部基板のカソード電極上にカーボンナノチューブを成長させる段階を含むことが好ましい。
【００１９】
前記触媒金属層を形成する段階の一実施形態において、前記触媒金属層は、アンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で前処理されることが好ましい。
【００２０】
前記カーボンナノチューブを成長させる段階の一実施形態において、前記カーボンナノチューブはアンモニア（ＮＨ３）ガスとアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスとの混合雰囲気下で成長させることが好ましい。
【００２１】
前記面光源装置の製造方法の一実施形態として、フォト工程が１回であり、前記ゲート電極パターンが前記フォト工程を経て形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、水銀を使用しない電界発光形式の面光源装置および前記面光源装置を含む液晶表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
多様な実施形態において、同じ構成要素には同じ参照符号を付与する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。
【００２６】
図１を参照すると、液晶表示装置１０００は、ＬＣＤパネル２００、ＬＣＤパネル２００の背面に位置した光学部材３００、および光学部材３００に光を供給する面光源装置４００を含む。ＬＣＤパネル２００、光学部材３００、および面光源装置４００は、上部シャーシ１００と下部シャーシ５００との間に収容されている。
【００２７】
液晶表示（ＬＣＤ）パネル２００は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板２１３、ＴＦＴ基板２１３と対面しているカラーフィルター基板２２３、シーラント、および液晶層を含む。ＴＦＴ基板２１３は、シーラントを通してカラーフィルター基板２２３と接合されている。液晶層は、ＴＦＴ基板２１３およびカラーフィルター基板２２３と、シーラントとの間に挿入されている。ＬＣＤパネル２００の液晶層は非発光素子であるため、ＬＣＤパネル２００の背面に位置した面光源装置４００から光の供給を受ける必要がある。薄膜トランジスタ基板２１３の一の側には、駆動信号を印加する駆動部２５０が設けられている。
【００２８】
駆動部２５０は、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）２６０、フレキシブル印刷回路基板２６０に装着されている駆動チップ２７０、およびフレキシブル印刷回路基板２６０と電気的に連結されている印刷回路基板（ＰＣＢ）２８０を含む。駆動部２５０の構造は特に制限はなく、チップオンフィルム（ＣＯＦ）構造、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）構造、またはチップオンガラス（ＣＯＧ）構造等を取りうる。また、駆動部２５０は、配線および画素とともに薄膜トランジスタ基板２１３に形成されることも可能である。
【００２９】
ＬＣＤパネル２００の背面に位置する光学部材３００は、ベースフィルム、およびベースフィルムに形成されている光学パターンを含みうる。光学部材３００は、特に制限はなく、光拡散プレート、プリズムシート、リサイクルフィルム、半透過型フィルム、輝度上昇フィルム、または二重輝度上昇フィルムなどを含むことができる。
【００３０】
液晶表示パネル２００と平行に配置されているベースフィルムは、透明材料を含む。光学パターンは、液晶表示パネル２００に向かうベースフィルム上に形成される複数のレンズを含む。ベースフィルムに使われうる透明材料の例は、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）等を含む。これら透明材料は、単独でもまたは２種以上混合して使用することもできる。光学パターンは、ベースフィルムと実質的に同じ材質を含むことができ、ベースフィルムと一体化して形成されることも可能である。光学パターンは、光学部材３００へ入射する光を拡散させる。光学パターンはビーズ形態も可能である。光学パターンは、実質的にベースフィルムの全表面に形成されうる。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態による面光源装置の断面図である。
【００３２】
図２を参照すると、面光源装置４００は、電界放出効果を利用して光を発する。面光源装置４００は、互いに密封され放出空間を形成する下部基板１０と上部基板９０とを含む。下部基板１０および上部基板９０は、透明絶縁材料を含む。前記透明絶縁材料の例としては、ガラス、石英等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
下部基板１０上には、カソード電極２０が形成されている。カソード電極２０は、少なくとも２つの層を含む多層構造であり、金属などの導電性物質を含むことができる。
【００３４】
下部基板１０上には、支持部３０およびゲート電極４０が形成されている。支持部３０は、下部基板１０の上部のほうに突き出ている。ゲート電極４０は、支持部３０上に形成されている。複数の溝が、支持部３０に隣接した位置に形成されている。
【００３５】
カソード電極２０の表面は、前記の溝を通して部分的に露出されている。即ち、ゲート電極４０が形成されている領域、および隣接したゲート電極４０の間の開口部を通してカソード電極２０が露出された領域が、下部基板１０の上に存在する。前記カソード電極２０およびゲート電極４０は、下部基板１０の実質的に全表面上に形成される金属層であっても良い。例えば、前記面光源装置から発生する光は単色光であってもよく、ＬＣＤパネル２００は、複数の画素を組み立てることによって形成される画像を映し出す。
【００３６】
前記支持部３０は絶縁物質を含む。絶縁物質の例としては酸化シリコン、窒化シリコン、および有機物質を含むが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
カーボンナノチューブ５０は、カソード電極２０上の溝に、エミッタチップとして形成されている。前記カーボンナノチューブ５０は、カソード電極２０から電圧の印加を受けて、電子を放出する。カーボンナノチューブ５０は、前記カソード電極２０上で成長することもできる。カーボンナノチューブ物質と高分子との混合物を利用して、カーボンナノチューブ５０を形成させることもできる。
【００３８】
ゲート電極４０は支持部３０上に位置する。ゲート電極４０の高さは、カーボンナノチューブ５０の高さよりも高いことが好ましい。
【００３９】
下部基板１０と上部基板９０との間の放出空間は真空状態であるので、下部基板１０と上部基板９０との間には、相互の間隔を維持するスペーサ６０を必要とする場合がある。
【００４０】
上部基板９０の上部には、アノード電極８０と蛍光層７０とが、望ましくは順次に形成されている。アノード電極８０は、カーボンナノチューブ５０から放出される電子を加速するために、透明導電性物質を含む。アノード電極８０に用いられうる透明導電性物質の例としてはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等が挙げられるが、これらに限定されない。蛍光層７０は、複数のりん光体を含む。蛍光層７０は、りん光体を励起させる電子によって発光する。蛍光層７０から発生する光は白色光でありうる。赤色、緑色、および青色の蛍光物質が混合されて、蛍光層７０を形成し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の光が混合されて、赤色、緑色、および青色の３種の色を含む白色光が形成される。したがって、３種の色を含む白色光は、面光源装置の前面に存在する。また、赤色、緑色、および青色の蛍光物質が一定の間隔ごとに配置され、面光源装置４００は３種類の色相の光を発することもできる。この際、３種類の色相の光は、面光源装置４００と液晶表示パネル２００との間の空間で混合され白色光になる。
【００４１】
また、アノード電極８０は、上部基板９０の上部に形成され得、この際、アノード電極８０上には保護膜が形成される。保護膜の例としては、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または透明な高分子膜が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
ゲート電極４０には所定の周波数を有する電圧が印加されうる。カーボンナノチューブチップ５０は、ゲート電極４０とカーボンナノチューブ５０との間の電圧差によって電子が放出される。電子は、アノード電極８０に印加されている電圧によって加速され、蛍光層７０に衝突する。ゲート電極４０に印加される電圧の周波数ｆＶｇは、ＬＣＤパネル２００のフレーム周波数ｆＦｑと同じであるか、その整数倍でありうる。すなわち、ｆＶｇとｆＦｑとの関係は下記の式で表される。
【００４３】
【数１】
2007012619.tif 000003
【００４４】
例えば、ＬＣＤパネル２００のフレーム周波数が約６０Ｈｚまたは約１２０Ｈｚである場合、前記ゲート電極４０に印加される電圧の周波数も約６０Ｈｚまたは約１２０Ｈｚであるか、その整数倍であることが好ましい。ＬＣＤパネル２００のフレーム周波数とゲート電極４０に印加される電圧の周波数とを一致させると、隣接した画像間の領域に黒い画像を挿入することができる。挿入された黒い画像は、隣接した画像間を明確に区別して、液晶表示装置１０００の画質を改善することができる。
【００４５】
通常、カソード電極２０には負の電圧が印加され、ゲート電極４０およびアノード電極８０には正の電圧が印加される。電圧差は、カソード電極２０とゲート電極４０との間に形成され、それにより電界が形成され、カーボンナノチューブ５０により電子が放出されるようにする。カーボンナノチューブ５０から放出された電子は、カソード電極２０とアノード電極８０との間の形成された電界によって、アノード電極８０に向かって加速される。
【００４６】
図３ないし図１３は、本発明の一実施形態によるカソード電極上のカーボンナノチューブを示す電子顕微鏡写真である。
【００４７】
様々なカソード電極上でカーボンナノチューブを成長させた。まず、基板上にカソード電極とカーボンナノチューブ形成のための触媒金属とを形成させた。カソード電極および触媒金属をチャンバ内で前処理し、カーボンナノチューブを成長させた。カーボンナノチューブ成長のための触媒金属としてニッケル（Ｎｉ）を使用した。カソード電極および触媒金属の前処理は、アンモニア雰囲気下でアンモニアプラズマを用いて行った。カーボンナノチューブはアンモニア（ＮＨ３）とアセチレン（Ｃ２Ｈ２）との混合物を含むプラズマを用いて成長させた。カーボンナノチューブの成長に使われうる触媒金属の例としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。基板はガラス基板であり、成長工程は約５００℃以下で行われた。
【００４８】
図３ないし図５を参照すると、カソード電極としてそれぞれ白金（Ｐｔ）（図３）、クロム（Ｃｒ）（図４）、およびタングステン（Ｗ）（図５）を使用した。図６ないし図１０を参照すると、カソード電極としてそれぞれモリブデン−タングステン合金（Ｍｏ−Ｗ）（図６）、モリブデン（Ｍｏ）（図７）、銀（Ａｇ）（図８）、銅（Ｃｕ）（図９）、およびアルミニウム（Ａｌ）（図１０）を使用した。図１１ないし図１３を参照すると、カソード電極としてそれぞれチタン−白金合金（Ｔｉ−Ｐｔ）（図１１）、チタン−クロム合金（Ｔｉ−Ｃｒ）（図１２）、およびチタン（Ｔｉ）（図１３）を使用した。前記の図３ないし図１３において、触媒金属はニッケル（Ｎｉ）であり、ガラスとニッケル（Ｎｉ）との間の金属はカソード電極を示す。
【００４９】
金属を、電流密度およびカーボンナノチューブの成長の有無で整理すると、下記の表１のようになる。
【００５０】
【表１】
2007012619.tif 000004
【００５１】
表１において、金属は、単位面積当たりの電荷の変化率が１０−６．０Ａ／ｃｍ２以上の金属である第１グループと、１０−６．１Ａ／ｃｍ２以下の金属である第２グループとに分類できる。第１グループは、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、およびクロム（Ｃｒ）を含む。第２グループは、銀（Ａｇ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、およびモリブデン−タングステン合金（Ｍｏ−Ｗ）を含む。
【００５２】
表１において、×はカソード電極上でカーボンナノチューブが成長しないことを示し、○はカソード電極上でカーボンナノチューブが成長したことを示す。カーボンナノチューブの成長が確認できなかった場合は、表１では空欄とした。
【００５３】
表１において、電流密度は、電気的に孤立している金属の、単位面積当たりの電荷の変化を示している。すなわち、プラズマガスによって帯電された金属表面の電荷の変化率を表す。電流密度はＡ／ｃｍ２のｌｏｇ  ｓｃａｌｅで表しているため、例えば、電流密度が１０−３．０である場合、対応する電流密度のｌｏｇ  ｓｃａｌｅは−３．０となる。
【００５４】
図３ないし図５において、カーボンナノチューブはカソード電極上では成長しなかったが、図６ないし図１３においては、カーボンナノチューブはカソード電極上で成長した。
【００５５】
図１１ないし図１３を参照すると、図１１のカソード電極は、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）などの前記第１グループに属する金属を含む下部金属層と、チタン（Ｔｉ）などの第２グループに属する金属を含む上部金属層とを有する。図１３において、カソード電極はチタン（Ｔｉ）層を有する。カーボンナノチューブは、前記第２グループの上部金属層上で成長した。すなわち、カーボンナノチューブの成長は、下部金属層の種類とは関係なく、上部表面の金属層の種類に依存する。
【００５６】
図１４ないし図１７は、原料ガスの体積比を変化させることによって、カソード電極上のカーボンナノチューブの成長が異なることを示す電子顕微鏡写真である。
【００５７】
カーボンナノチューブは、アンモニアガスと炭化水素ガスの混合プラズマを用いて成長させた。図１４ないし図１７では、炭化水素ガスはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスであった。
【００５８】
図１４ないし図１７に示したように、アンモニア（ＮＨ３）ガスとアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスの体積比を変化させて、カーボンナノチューブの成長実験を行った。
【００５９】
アンモニア（ＮＨ３）ガスとアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスの体積比の単位は、ＳＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）である。１ＳＣＣＭは、標準状態（０℃、１気圧）で１ｃｍ３であることを意味する。図１４ないし図１７において、アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比は、それぞれ、１：１、２：１、４：１、６：１である。例えば、２：１の比は、２個のアンモニア分子に対して１個のアセチレン分子が存在することを示している。アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比が１：１〜４：１の場合、カーボンナノチューブは、成長する傾向が見られた。特に、アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比が２：１の場合、カーボンナノチューブは垂直方向に成長することが観察された。
【００６０】
図１８および図１９は、プラズマ電圧を変化させて、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。図１８では、プラズマ電圧は４００Ｖであり、図１９では、プラズマ電圧は４０Ｖであった。
【００６１】
図１８および図１９を参照すると、４０Ｖのプラズマ電圧を印加して成長させたカーボンナノチューブは、４００Ｖのプラズマ電圧を印加して成長させたカーボンナノチューブよりも垂直方向の高さが低かった。したがって、４００Ｖ以上のプラズマ電圧が好ましい。
【００６２】
図２０ないし図２５は、本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【００６３】
図２０を参照すると、下部基板２０００上にカソード電極２１１が形成されている。下部基板２０００上に、下部カソード電極層２０５および上部カソード電極層２１０が順次に形成され、カソード電極２１１を形成している。この際、カソード電極２１１の上部カソード電極層２１０は、前記第２グループに属する金属を含む。上部カソード電極層２１０に使われうる金属の例としては、例えば、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン−タングステン合金（Ｍｏ−Ｗ）などが挙げられるが、これらに限定されない。前記第２グループの金属の電流密度は、典型的には１０−６．１Ａ／ｃｍ２以下である。図２０ないし図２５の下部基板２０００は、ＬＣＤパネル２００の構成要素であることが好ましい。
【００６４】
カソード電極２１１が下部カソード電極層２０５および上部カソード電極層２１０を含む２層構造を有する場合、下部カソード電極層２０５は前記第１グループまたは前記第２グループに属する金属を含み、上部カソード電極層２１０は前記第２グループに属する金属を含む。例えば、下部カソード電極層２０５はクロム（Ｃｒ）を含み、上部カソード電極層２１０はチタン（Ｔｉ）を含む。
【００６５】
通常、下部カソード電極層２０５および上部カソード電極層２１０は、スパッタリング法で形成されうる。
【００６６】
図８において、カソード電極２１１は、孤立された領域を有しないように、導体で一体的に形成されうる。
【００６７】
カソード電極２１１が形成された下部基板２０００上に、絶縁層２１５、ゲート電極層２２０、およびフォトレジスト層２２５が順次形成される。
【００６８】
図２１を参照すると、ゲート電極層２２０はフォトリソグラフィ工程を経てパターニングされる。ゲート電極層２２０の上部に形成されたフォトレジスト層２２５は、露光機を用いて露光される。フォトレジスト層２２５は、現像され、フォトレジストパターン２２５’を形成する。ゲート電極層２２０は、エッチングマスクとしてフォトレジストパターン２２５’を用いて部分的にエッチングされる。ゲート電極２２０’は、第１グループに属する金属を含むが。下部カソード電極層２０５と同じ金属を使用することができる。ゲート電極２２０’が下部カソード電極層２０５と同じ金属を含む場合、製造コストが低減されうる。前記絶縁層２１５に用いられうる絶縁物質の例としては、有機金属膜、酸化シリコン膜、または窒化シリコン膜等が挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上の組み合わせで使用してもよい。
【００６９】
ゲート電極２２０’は、孤立された領域を有しないように、導体で一体的に形成されうる。図１および図９において、本発明の面光源装置は均一な輝度を有する光を発生し、個別に駆動する画素は含まない。
【００７０】
図２２を参照すると、前記パターンされたゲート電極２２０’をエッチングマスクとして用いで絶縁層２１５は部分的にエッチングされて、カソード電極２１０は部分的に露出される。前記絶縁層２１５のエッチングにおいて、ドライエッチング法またはウェットエッチング法が用いられうる。ウェットエッチング法を使用する場合、絶縁層２１５は等方的にエッチングされるため、ゲート電極２２０’の側面下部の絶縁層２１５がエッチングされ、アンダーカットが発生する場合がある。
【００７１】
図２３を参照すると、ゲート電極２２０’を有する下部基板２０００上に、カーボンナノチューブのための触媒金属層２２７が形成され、カソード電極２１０は、ゲート電極２２０’の隣接部の間の開口部を通して露出されている。触媒金属層２２７として用いられる触媒金属の例としては、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等が挙げられる。触媒金属層２２７はスパッタリング法で形成されうる。
【００７２】
図２４を参照すると、触媒金属層２２７が形成された下部基板２０００は前処理される。下部基板２０００は、触媒金属シーズ２２７’が存在する領域と、触媒金属シーズ２２７’が存在しない領域とに分けられる。例えば、触媒金属層を有する下部基板２０００は、アンモニアプラズマを用いて前処理される。触媒金属シーズ２２７’は、カーボンナノチューブを成長させるためのシーズとして機能する。
【００７３】
図２５を参照すると、触媒金属シーズ２２７’によって、カーボンナノチューブ２３０が成長する。カーボンナノチューブ２３０は、アンモニアと炭化水素との混合プラズマを利用して成長する。炭化水素は、アセチレンが好ましい。カーボンナノチューブ２３０は、触媒金属シーズ２２７’に対応する、前記第２グループに属する金属の表面上で成長する。しかし、触媒金属シーズ２２７’が、前記第２グループに属する金属上に存在する場合、カーボンナノチューブは成長しない。したがって、ゲート電極２２０’の隣接部で囲まれたカソード電極２１０の領域でのみ、カーボンナノチューブ２３０は成長する。
【００７４】
前記図２４および図２５に示される工程は、イン  サイチュ（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で行われうる。すなわち、この工程は、外部の空気に曝されることなく、チャンバ内で行われうる。さらに、図２４および図２５の工程は、１回のフォト工程を含みうる。
【００７５】
透明電極と蛍光層とを有する上部基板は、カーボンナノチューブを有する下部基板を組み合わされて、面光源装置を形成する。この際、上部基板と下部基板との間にスペーサが形成されうる。
【００７６】
以上、本発明を、実施形態を例示しながら詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の思想と精神から逸脱することなく、様々な応用や変化が本発明においてなされうることが、容易に理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明による面光源装置４００は、液晶表示装置１０００のバックライトの部品のみならず、例えば、一般的な照明など、様々な分野で使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による面光源装置の断面図である。
【図３】カソード電極として白金（Ｐｔ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】カソード電極としてクロム（Ｃｒ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】カソード電極としてタングステン（Ｗ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】カソード電極としてモリブデン−タングステン合金（Ｍｏ−Ｗ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】カソード電極としてモリブデン（Ｍｏ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】カソード電極として銀（Ａｇ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】カソード電極として銅（Ｃｕ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】カソード電極としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図１１】カソード電極としてチタン−白金合金（Ｔｉ−Ｐｔ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】カソード電極としてチタン−クロム合金（Ｔｉ−Ｃｒ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図１３】カソード電極としてチタン（Ｔｉ）を用いた場合の、カーボンナノチューブの成長を示す電子顕微鏡写真である。
【図１４】アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比が１：１である混合プラズマを用いて、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。
【図１５】アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比が２：１である混合プラズマを用いて、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。
【図１６】アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比が４：１である混合プラズマを用いて、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。
【図１７】アンモニアガスとアセチレンガスとの体積比が６：１である混合プラズマを用いて、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。
【図１８】４００Ｖのプラズマ電圧を印加して、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。
【図１９】４０Ｖのプラズマ電圧を印加して、カソード電極上でカーボンナノチューブを成長させたことを示す電子顕微鏡写真である。
【図２０】本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【図２４】本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【図２５】本発明の一実施形態による面光源装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０、２０００    下部基板、
２０、２１１    カソード電極、
３０    支持部、
４０    ゲート電極、
５０、２３０    カーボンナノチューブ、
６０    スペーサ、
７０    蛍光層、
８０    アノード電極、
９０    上部基板、
１００    上部シャーシ、
２００    液晶表示（ＬＣＤ）パネル、
２０５    下部カソード電極層、
２１０    上部カソード電極層、
２１３    薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板、
２１５    絶縁層、
２２０、２２０’    ゲート電極層、
２２３    カラーフィルター基板、
２２５    フォトレジスト層、
２２５’    フォトレジストパターン、
２２７    触媒金属層、
２２７’    触媒金属シーズ、
２５０    駆動部、
２６０    フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板、
２７０    駆動チップ、
２８０    印刷回路基板（ＰＣＢ）、
３００    光学部材、
４００    面光源装置、
５００    下部シャーシ、
１０００    液晶表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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