JP2002245928A - 三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方法 - Google Patents

三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方法

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JP2002245928A JP2002000681A JP2002000681A JP2002245928A JP 2002245928 A JP2002245928 A JP 2002245928A JP 2002000681 A JP2002000681 A JP 2002000681A JP 2002000681 A JP2002000681 A JP 2002000681A JP 2002245928 A JP2002245928 A JP 2002245928A
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    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧電界放出物質のカーボンナノチューブ
を利用した電界放出アレイの製造方法を提供する。 【解決手段】 背面露光法による三極管カーボンナノチ
ューブ電界放出アレイの製造方法を提供して別のマスク
層を使用せずに工程上に製造される薄膜層自体をマスク
層として使用することによって少数のマスク層を使用し
て三極管構造のカーボンナノチューブ電界放出アレイを
容易に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低電圧電界放出物質
のカーボンナノチューブを利用した電界放出アレイの製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電界放出表示素子（フィールドエ
ミッションディスプレイ）としては、主にＭｏ等の金属
やＳｉ等の半導体物質を素材としたスピント（Ｓｐｉｎ
ｄｔ）型電界放出アレイ(ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒ
ａｒｒａｙ：ＦＥＡ)が使われている。これは一定の間
隔で配列させたチップにゲートから強い電場を印加する
ことによってチップから電子を放出させる方式のマイク
ロチップＦＥＤである。マイクロチップＦＥＤの場合に
は高価な半導体設備を必要とし、広い面積の電界放出表
示素子の製造に難点がある。
【０００３】金属や半導体で形成されたチップの場合に
は仕事関数が大きいために電子放出のためのゲート電圧
が相対的にかなり高い。したがって、電子放出時に真空
中の残留ガス粒子が電子と衝突してイオン化し、これら
ガスイオンがマイクロチップと衝突しつつ衝撃を与えて
電子放出源を破壊させる。また、このような電子が蛍光
体層に衝突し、蛍光体粒子が落ちればマイクロチップを
汚すようになるので電子放出源の性能を低下させ、結果
的にＦＥＡの性能と寿命を低下させる。
【０００４】最近、新しい電界放出物質としてカーボン
ナノチューブが登場したことで、電子放出用チップとし
て金属チップなどを使用する代わりにカーボンナノチュ
ーブを使用する研究が試みられている。カーボンナノチ
ューブは、アスペクト比が大きく、非常に優れた導電性
を示す、安定した機械的特性を有する物質である。この
ような特性ゆえに、現在、多くの研究団体でカーボンナ
ノチューブを電界放出物質として採用してより優れた電
界放出素子を製造する方法の開発が進められている。こ
のようなカーボンナノチューブは、電子放出電界が約２
Ｖ／μｍであって非常に低く、また化学的安定性に優れ
ているので、電界放出表示素子の製造に適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】カーボンナノチューブ
を採用した二極管構造の電界放出素子の場合、従来の典
型的な構造で容易に製造できる。しかし、放出電流の制
御及び、動画像または多階調画像の実現に問題点があ
る。したがって、二極管構造の代わりに三極管構造が要
求される。カーボンナノチューブを利用した電界放出表
示素子に関する特許として、たとえばXu等（Xu et a
l.）の発明になる米国特許第5,973,444号があるが、そ
こではＣＶＤ法（化学蒸着法）によるカーボンナノチュ
ーブの成長に基づいて三極管構造及びマイクロチップの
全工程が薄膜工程を通じて形成される。このように三極
管構造を製造する場合、高価な半導体設備が必要とな
り、また広い面積の表示素子を製造するのは困難であ
る。
【０００６】既存の厚膜工程を採用した場合、厚膜工程
が有する解像度の限界により、典型的な三極管構造を形
成させ難いという問題点がある。また、広い面積の表示
素子製造時に、厚膜の特性上、高温のアニール工程を経
なければならないために、多層膜形成時に層間整列が難
しいという問題点がある。
【０００７】本発明では上記問題点を解決するために、
感光性厚膜物質を使用してスクリーンプリンティングで
全面を塗布し、エッチング工程を通じて三極管構造を製
造するが、少数のマスク層を使用して多層膜の層間アラ
イン問題を同時に解決できるカーボンナノチューブ電界
放出アレイの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、(ａ) 透明電極を成膜した透明基板上
部に導電性薄膜層を形成するとともに、上記透明電極の
所定部位を露出させる段階と、(ｂ) 上記透明電極の露
出した所定部位に不透明薄膜層を形成する段階と、(ｃ)
上記透明基板上面部を絶縁物質で全面被覆し、上記導
電性薄膜層及び不透明薄膜層上面部の絶縁物質を除去し
て絶縁層を形成する段階と、(ｄ) 上記絶縁層上部にゲ
ート層を形成する段階と、(ｅ) 上記不透明薄膜層を除
去した後、上記露出した透明電極上部にカーボンナノチ
ューブチップを形成する段階とよりなることを特徴とす
る三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方
法を提供する。
【０００９】本発明において、上記(ａ)段階は、上記透
明基板の透明電極をパターニングしてストライプ状に形
成する段階と、上記パターニングされた透明電極上部に
導電性薄膜層を形成する段階と、上記導電性薄膜層の所
定部位に上記透明電極を露出させるホールを形成する段
階とよりなることが望ましい。あるいは、上記（ａ）段
階は、透明電極層を形成した透明基板上部に導電性薄膜
層を形成する段階と、上記導電性薄膜層及び透明電極層
を同時にパターニングしてストライプ状に形成する段階
と、上記導電性薄膜層の所定部位に上記透明電極を露出
させるホールを形成する段階とよりなることが望まし
い。
【００１０】本発明において、上記(ｃ)段階は、上記透
明基板上面部を絶縁物質で全面被覆した後、上記透明基
板に対して背面露光を実施することによってなることが
望ましい。
【００１１】本発明において、上記(ｃ)段階は、上記透
明基板上面部を上記絶縁物質でプリンティング工程によ
り全面被覆して、乾燥する段階と、上記背面露光及び現
像工程により上記導電性薄膜層及び不透明薄膜層上部の
絶縁物質を除去する段階と、上記残存した絶縁物質を焼
結する段階とを２回以上反復することによって上記絶縁
層を形成することが望ましい。
【００１２】上記(ｄ)段階は、陰極ゲートパターンスク
リーンマスクを使用して上記絶縁層の中央上部領域に不
透明絶縁層を形成する段階と、導電性感光ペーストを上
記透明基板上部の全面に塗布する段階と、上記透明基板
に対して背面露光を実施してゲート層を形成する段階と
よりなることが望ましい。
【００１３】本発明において、上記(ｅ)段階は、陰性感
光性カーボンナノチューブペーストを上記透明基板上部
の全面に塗布する段階と、上記透明基板に対して背面露
光を実施して上記透明電極上部のみにカーボンナノチュ
ーブチップを形成する段階とよりなることが望ましい。
【００１４】本発明において、上記導電性薄膜層はＣｒ
を含み、上記不透明薄膜層はＡｌを含み、上記絶縁層及
び上記ゲート層は陰性感光性ペーストによって形成する
ことが望ましい。
【００１５】また本発明では、(ａ) 透明電極を成膜し
た透明基板上部に導電性薄膜層を形成するとともに、上
記透明電極の所定部位を露出させる段階と、(ｂ) 上記
透明基板上部を絶縁物質で全面被覆する段階と、(ｃ)
上記絶縁物質上部にゲート層を形成及びパターニングし
て上記透明電極上部の絶縁物質を露出させる段階と、
(ｄ) 上記透明電極上部の絶縁物質を除去して絶縁層を
形成し、上記導電性薄膜層及び上記透明電極の所定部位
を露出させる段階と、(ｅ) 上記露出された透明電極上
部にカーボンナノチューブチップを形成する段階とより
なることを特徴とする三極管カーボンナノチューブ電界
放出アレイの製造方法を提供する。
【００１６】本発明において、上記(ｃ)段階は、上記絶
縁物質上部に薄膜装置によって導電性物質を成膜する段
階と、上記透明電極に対応する部位の導電性物質をホー
ル状にパターニングして絶縁物質を露出させ、ゲート層
を形成する段階とよりなることが望ましい。
【００１７】本発明において、上記(ｄ)段階は、透明基
板上部で乾式エッチング工程により行われることが望ま
しい。
【００１８】本発明において、上記(ｅ)段階は、陰性感
光性カーボンナノチューブペーストを上記透明基板上部
の全面に塗布する段階と、上記透明基板に対して背面露
光を実施して上記透明電極上部のみにカーボンナノチュ
ーブチップを形成する段階とよりなることが望ましい。
【００１９】本発明において、上記ゲート層の導電性物
質に対してＰＲ工程を実施してライン状のゲート層を形
成する段階をさらに含むことが望ましい。
【００２０】本発明において、上記導電性薄膜層はＣｒ
を含み、上記絶縁物質はポリイミドを含み、上記絶縁層
及び上記ゲート層は陽性感光性ペーストを使用して形成
することが望ましい。
【００２１】また本発明では、三極管カーボンナノチュ
ーブ電界放出アレイの製造方法において、(ａ) 透明電
極を成膜した透明基板上部に非晶質シリコン層及び絶縁
層を順次に形成する段階と、(ｂ) 上記絶縁層上部に導
電性ゲート層を形成し、上記非晶質シリコン層が露出さ
れるように上記ゲート層及び上記絶縁層にホールを形成
する段階と、(ｃ) 上記露出された非晶質シリコン層に
ホールを形成して上記透明電極層を露出させ、上記ゲー
ト層及び上記ホールにカーボンナノチューブペーストを
全面塗布する段階と、(ｄ) 上記基板背面から紫外線を
走査して現像する段階とを含むことを特徴とする三極管
カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方法を提供
する。
【００２２】本発明において、上記(ｂ)段階は、フォト
リソグラフィ工程で上記ゲート層にホールを形成し上記
絶縁層を露出させる段階と、上記段階を経て形成された
構造体をオキシドエッチング液に入れて上記非晶質シリ
コンが露出されるように上記酸化層にホールを形成する
段階とを含むことが望ましい。
【００２３】本発明において、上記(ｃ)段階は、上記非
晶質シリコン層に対して乾式エッチングまたは湿式エッ
チングで上記透明電極が露出されるようにホールを形成
する段階と、上記ゲート層に対してフォトリソグラフィ
工程でラインパターニングを実施する段階と、上記ゲー
ト層及び上記ホールを有する上記透明基板にカーボンナ
ノチューブペーストをスクリーンプリンティングで全面
に塗布する段階とを含むことが望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【００２５】図１ないし図４を参照して、本発明に係る
第１実施例による三極管カーボンナノチューブ電界放出
アレイについて説明する。ここでは絶縁層及び導電性厚
膜を使用するゲート層を陰性工程を利用して製造する方
法について説明する。
【００２６】本発明では透明電極が形成された透明基板
を使用する。例えば、通常使われるＩＴＯ(Ｉ：Ｉｎｄ
ｉｕｍ、Ｔ：Ｔｉｎ、Ｏ：Ｏｘｉｄｅ)が成膜されてい
るガラス基板１１でＩＴＯが形成されている部位にパタ
ーニングを実施することによって、ストライプ状のＩＴ
Ｏ電極１２を形成する。図１（ａ）はパターニング工程
を経た基板に対してストライプ構造のＩＴＯ電極２の幅
方向に切断した断面を示したものである。
【００２７】次に、ガラス基板１１及びＩＴＯ電極１２
の上部にスパッタ装置等の薄膜装置を利用して全面にＣ
ｒ薄膜層１３を形成する。上記形成されたＣｒ薄膜層１
３に対して露光工程及び現像工程を実施して図１（ｂ）
に示すようにＣｒ薄膜層１３をパターニングする。上記
Ｃｒ薄膜層１３の形態は制限されていないが、以後の工
程でカーボンナノチューブを成長させるために中央部上
にホールが形成された形に製作することが望ましい。上
記図１（ｂ）はガラス基板１１を垂直に切断した断面図
であってＣｒ薄膜層１３は中央部分にホールが形成され
ているリング状になっている。
【００２８】次に、スパッタ装置等の薄膜装置を利用し
てＡｌ薄膜層１４を上記ガラス基板１１、ＩＴＯ電極１
２及びＣｒ薄膜層１３の上部の全面に形成する。このよ
うなＡｌ薄膜層１４に対して露光工程及び現像工程を実
施して、図１（ｃ）に示すように上記ＩＴＯ陰極電極１
２及びＣｒ薄膜層１３を部分的に覆うドット状にパター
ニングする。ここで、上記Ｃｒ薄膜層１３及び上記Ａｌ
薄膜層１４の材料はＣｒ及びＡｌに限定されず、エッチ
ング工程時にエッチング選択性を有する物質であれば使
用できる。
【００２９】次に、陰性感光性ペーストを使用して製作
した絶縁性物質をスクリーンプリンティング工程を使用
してＣｒ薄膜層１３及びＡｌ薄膜層１４が形成されたガ
ラス基板１１の上部の全面に塗布する。このような工程
を経た後、図２（ｄ）に示すようにガラス基板１１の背
面から一般の露光工程に使用する紫外線を照射して露光
させる。上記露光工程において、あらかじめ形成された
Ｃｒ薄膜層１３及びＡｌ薄膜層１４は不透明であるため
にマスク層の役割をする。したがって、上記露光時、上
記Ｃｒ薄膜層１３及びＡｌ薄膜層１４が形成されていな
い部位のみを照射光が通過可能となる。
【００３０】上記露光工程を実施した後、現像工程を経
れば、図２（ｅ）に示すように、ガラス基板１１の上部
でマスクの役割をしたＣｒ薄膜層１３及びＡｌ薄膜層１
４が形成された部位の絶縁層１５’を除外した残りの部
位の絶縁層１５だけが残存する。ここで、上記絶縁層１
５’、１５は陰性感光性ペーストを使用して形成した。
通常、厚膜絶縁層を形成する際にはマイクロピンホール
等を考慮して優秀な絶縁特性を示しうるように、Ｐ／Ｄ
／Ｅ＆Ｄ／Ｆ／Ｐ／Ｄ／Ｅ＆Ｄ／Ｆ(Ｐ：プリンティン
グ、Ｄ：乾燥、Ｅ＆Ｄ：露光及び現像、Ｆ：焼結)の２
回の反復工程を経ることが望ましい。この場合、上記絶
縁物質は、通常露光工程に使われる紫外線(波長：約３
５０ｎｍ)に対する透過率が７０％以上であるので、露
光工程時に紫外線が通過できる。
【００３１】このような工程を経て、図２（ｆ）に示す
ように、陰極ゲートパターンスクリーンマスク１６を使
用して、上記絶縁層１５の上部に不透明絶縁層１６をプ
リンティングする。上記不透明絶縁層１６をプリンティ
ングした後、乾燥工程のみを実施して、導電性感光ペー
ストをスクリーンプリンティング工程により上記ガラス
基板１１の上部の全面に塗布する。その後、上記ガラス
基板１１の背面で露光を実施して図３（ｇ）に示すよう
にゲート電極層１７を形成する。
【００３２】上記ゲート電極層１７を形成した後で焼成
工程を実施し、Ａｌエッチング液を利用してＩＴＯ陰極
電極１２の上部のドット状のＡｌ薄膜層１４を除去する
ことによって、図３（ｈ）に示すように、Ｃｒ薄膜層１
３の中央部分に再びホールが形成される。
【００３３】最後に、図３（ｉ）及び図４（ｊ）に示す
ように、感光性カーボンナノチューブペーストを上記ガ
ラス基板１１の上部全面にプリンティング工程で塗布
し、ガラス基板１１の背面で露光及び現像工程を実施す
る。ここで、上記カーボンナノチューブペーストは陰性
感光性物質であることが望ましい。背面露光により露光
ビームが通過するＩＴＯ電極層１２の上部に塗布された
カーボンナノチューブペーストだけが残存し、上記Ｃｒ
薄膜層１３及びゲート電極層１７の上部に塗布された感
光性カーボンナノチューブペーストは除去される。それ
でリング状のＣｒ薄膜層１３内部のホール部位にカーボ
ンナノチューブチップ層１８が形成される。
【００３４】上記工程では、Ｃｒ薄膜層１３及びＡｌ薄
膜層１４がフォトマスクの役割をするので、陰極電極形
成時、基板上部にフォトマスクを別途に形成する必要が
なく、その結果、その後の工程でアライナが要らなくな
る。また、その上部に形成される多層膜がセルフ−アラ
イン（自己整合）するので、多層膜形成時に各層ごとに
必要な焼成工程に伴うガラスの変形による整列誤差及び
各層ごとにアライナを使用する際に発生するアライナ自
体の誤差も防止できるようになる。従って、カーボンナ
ノチューブのチップとゲートとの距離を狭められるので
電界放出電圧を大幅に下げることができる。
【００３５】本発明の第２実施例を、図５（ａ）ないし
図８（ｋ）を参照して、より詳細に説明する。図５
（ａ）ないし図８（ｋ）は、絶縁物質及び導電性物質に
陽性ペーストを使用して本発明による三極管カーボンナ
ノチューブ電界放出アレイの製造工程を説明した断面図
である。
【００３６】まず、図５（ａ）に示すように、透明電極
として通常使われるＩＴＯ ２２が成膜されたガラス基
板２１の上部全面に、スパッタ装置等の薄膜製造装置を
利用してＣｒ薄膜層２３を形成する。
【００３７】このようなＣｒ薄膜層２３に対して露光及
び現像工程を実施してＣｒ陰極電極層２３を形成する。
図５（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、Ｃｒ電極層２
３及びＩＴＯ電極層２２をストライプ状に形成した後
で、再びＣｒ電極層２３がリング状となるように、その
内部にホールを形成する。このようにＣｒ電極層２３を
形成した後、上記ガラス基板２１に対してＩＴＯエッチ
ング液を使用してエッチング工程を実施すると、図５
（ｂ）に示すように、Ｃｒ電極層２３が形成されていな
い部位のＩＴＯ電極層２２がエッチングされる。その結
果、Ｃｒ電極層２３とＩＴＯ電極層２２とが同じパター
ンに整列されて陰極電極を形成する。その後、図６
（ｃ）に示すように、Ｃｒ電極層２３に対して露光及び
現像工程を実施してホールを形成する。上記ホールは後
工程でカーボンナノチューブを形成する領域となる。
【００３８】次に、図６（ｄ）に示すように、上記ガラ
ス基板２１の上部に絶縁物質２４を厚膜状に塗布する。
上記絶縁物質としては、例えば、絶縁性及び温度特性に
優れ、厚膜形成が容易なポリイミドを使用することが望
ましい。上記絶縁層２４をスピンコーティング法を利用
してガラス基板２１及びＣｒ電極層２３の上部全面に塗
布した後、キュアリング工程を実施する。
【００３９】次に、図６（ｅ）に示すように、上記絶縁
層２４の上部に薄膜装置を利用して導電性物質２５を成
膜した後、図７（ｆ）のように上記成膜した電導層２５
をパターニングしてゲート層２５を形成する。ここで、
電導層２５のうちＩＴＯ電極層２２が形成された部分が
パターニングにより除去され、ホールを形成することが
望ましい。したがって、残存した部分はゲート層２５と
しての役割をする。その後、図７（ｇ）に示すように、
乾式エッチング工程によって、ゲート層をパターニング
し、露出したホール部分の絶縁物質２４’を除去する。
上記第１実施例では基板背面での露光により絶縁物質１
５’を除去したが、ここでは基板上面の全面に乾式エッ
チング工程を施すことにより絶縁物質２４’を除去す
る。
【００４０】絶縁物質２４’を除去すると、図７（ｈ）
に示すように、Ｃｒ電極層２３のホール部分にＩＴＯ電
極層２２が露出する。このような状態で、図８（ｉ）に
示すように、感光性カーボンナノチューブペーストを上
記ガラス基板２１の上面にスクリーンプリンティング工
程で塗布し、上記ガラス基板２１の背面で露光及び現像
工程を実施する。ここで、上記カーボンナノチューブペ
ーストは、上記第１実施例と同様に、陰性感光性ペース
トであることが望ましい。そこで図８（ｊ）に示すよう
に、上記Ｃｒ電極層のホール部分にカーボンナノチュー
ブチップ層２６が形成される。最後に、図８（ｋ）に示
すように、上記ゲート層２５に対して通常のＰＲ工程を
実施してライン状のゲート層２５を形成する。
【００４１】このような陽性感光性絶縁物質及び導電性
物質を使用した工程を上記陰性感光性絶縁物質及び導電
性物質を使用した場合と比較すれば、上記ゲート層と絶
縁層のホール部分は別途アラインさせねばならないが、
カーボンナノチューブのチップは自己整合するため、他
の工程をシンプルにできるという利点がある。
【００４２】本発明による第３実施例を、図９（ａ）な
いし図１２（ｊ）を参照して、より詳細に説明する。
【００４３】図９（ａ）ないし図１２（ｊ）は、電界放
出表示素子で抵抗層として使われる非晶質シリコン層の
光学的特性を利用して三極管カーボンナノチューブ電界
放出素子を製造する過程を示した断面図である。
【００４４】まず図９（ａ）に示すように、透明基板３
１の上部に透明電極３２用物質を成膜する。上記透明基
板３１としてはガラス基板を使用でき、上記透明電極３
２としては通常使われるＩＴＯが使用できる。上記透明
電極３２はフォトリソグラフィ工程を利用してストライ
プ状に形成させたものである。
【００４５】次に、図９（ｂ）に示すように、非晶質シ
リコン３３を上記透明基板３１及び上記透明電極３２の
表面にプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）装置などを利用し
て成膜する。それから、図９（ｃ）に示すように、イン
サイチュ（in-situ）で上記非晶質シリコン層３３の表
面に絶縁層として使われる酸化層３４を形成する。上記
酸化層３４を形成した後、図１０（ｄ）に示すように、
その表面に導電性ゲート層３５、例えばＣｒを、薄膜装
置を利用して成膜する。そして、図１０（ｅ）に示すよ
うに、上記ゲート層３５にフォトリソグラフィ工程でホ
ール３５’を形成する。上記ホール３５’は、上記透明
電極３２対応した位置に形成する。このように基板上に
薄膜層が形成された状態で、オキシドエッチング液に入
れて、図１０（ｆ）に示すように、非晶質シリコン層３
３が露出するように、上記酸化層３４にホール３４’を
形成する。このように露出した非晶質シリコン層３３に
対して、乾式エッチングまたは湿式エッチングを施すこ
とによって、図１１（ｇ）に示すように、上記透明電極
３２を露出させるホール３３’を形成する。そして、上
記酸化層３４上部のゲート層３５に対してフォトリソグ
ラフィ工程を施すことによって、図１１（ｈ）に示すよ
うに、ライン状のパターニングを施す。
【００４６】次に、図１１（ｉ）に示すように、上記構
造上の全面にカーボンナノチューブペースト３６をスク
リーンプリンティングで塗布する。最後に、上記透明基
板３１の背面から紫外線ビームを走査し、現像工程を経
て、図１１（ｊ）に示すようなカーボンナノチューブ電
界放出エミッタを形成する。ここでは、上記透明基板３
１に背面から紫外線を走査する際に、他のフォトリソグ
ラフィ工程のように別途パターニング用に用意したフォ
トマスクを使用せず、工程途中に形成される非晶質シリ
コン層３３を使用することを特徴とする。上記非晶質シ
リコン層３３で使用されている非晶質シリコンは、一般
に電界放出ディスプレーで均一度の向上のために多用さ
れる物質である。図１３に示すところから明らかなよう
に、非晶質シリコンは現像工程に使われる紫外線に対す
る透過度が非常に低い。
【００４７】図１４は、本発明により製造された三極管
カーボンナノチューブ電界放出素子を撮ったＳＥＭ写真
であって、絶縁性物質と導電性物質とを陰性感光性ペー
ストを使用して製作したものである。ＳＥＭ写真に示さ
れているように、絶縁層１５及びゲート層１７等の多層
膜は、特にに整列させる必要なくセルフ−アラインされ
ている。
【００４８】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、絶縁性
物質と導電性物質として陰性又は陽性感光性ペーストを
使用して製造した三極管カーボンナノチューブ電界放出
素子を撮った平面顕微鏡写真である。図１５（ａ）は、
陰性感光性ペーストを使用したものであってホールの大
きさが約６０μｍであり、まだカーボンナノチューブチ
ップを形成してはいないが、ホール部位がＩＴＯ電極層
１２により明るく示されている。図１５（ｂ）は、陽性
感光性ペーストを使用したものであってホールの大きさ
が約４０μｍであった。ここでは、ホール内部にカーボ
ンナノチューブチップ２６を形成したので、ホール部位
が濃厚な色で示されている。図１５（ｂ）に示すよう
に、Ｃｒ電極層２３がストライプ状にガラス基板２１上
に形成されている。
【００４９】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、本発明
により製造された三極管カーボンナノチューブ電界放出
素子を撮ったＳＥＭ写真であって、両者とも絶縁物質及
び導電性物質は陽性感光性ペーストを使用して製作した
ものである。ここで、図１６（ａ）は素子の表面を約３
０°の角度で撮った写真であってゲート電極ラインパタ
ーン２５に形成されたホール内部にカーボンナノチュー
ブチップ２６が形成されていることがわかる。ここでホ
ールの直径が約４０μｍである。図１６（ｂ）は、その
断面を撮った写真であって、ホール内部に形成されたカ
ーボンナノチューブチップ２６を直接示しており、ポリ
イミドで形成した絶縁層２４及びゲート層２５がよく整
列されていることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、陰性または陽性感光性
ペーストを使用してスクリーンプリンティング工程及び
エッチング工程を実施する際に、別途のアライナを使用
せずとも多層膜のアライン問題を解消でき、また製造工
程中に形成される薄膜層自体をマスク層として使用する
ことによって少数のマスク層を使用して三極管構造のカ
ーボンナノチューブ電界放出アレイを容易に製造でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による、陰性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図２】本発明の第１実施例による、陰性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ｄ）〜（ｆ）である。
【図３】本発明の第１実施例による、陰性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ｇ）〜（ｉ）である。
【図４】本発明の第１実施例による、陰性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ｊ）である。
【図５】本発明の第２実施例による、陽性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ａ）〜（ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施例による、陽性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ｃ）〜（ｅ）である。
【図７】本発明の第２実施例による、陽性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ｆ）〜（ｈ）である。
【図８】本発明の第２実施例による、陽性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ製造方法
を示す断面図（ｉ）〜（ｋ）である。
【図９】本発明の第３実施例による、陽性工程を利用し
た三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方
法を示す断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図１０】本発明の第３実施例による、陽性工程を利用
した三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造
方法を示す断面図（ｄ）〜（ｆ）である。
【図１１】本発明の第３実施例による、陽性工程を利用
した三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造
方法を示す断面図（ｇ）〜（ｉ）である。
【図１２】本発明の第３実施例による、陽性工程を利用
した三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造
方法を示す断面図（ｊ）である。
【図１３】非晶質現像工程に使われる紫外線の非晶質シ
リコンに対する透過度を示すグラフである。
【図１４】本発明の第１実施例により製造した三極管カ
ーボンナノチューブ電界放出素子を撮ったＳＥＭ写真で
ある。
【図１５】絶縁性物質と導電性物質を陰性及び陽性工程
により製造した三極管カーボンナノチューブ電界放出素
子の顕微鏡写真である。
【図１６】本発明の第３実施例により製造した三極管カ
ーボンナノチューブ電界放出アレイを撮ったＳＥＭ写真
である。 ＜符号の説明＞ １１、２１、３１ ガラス基板 １２、２２、３２ ＩＴＯ電極層 １３、２３ Ｃｒ電極層 １４ Ａｌ薄膜層 １５ 厚膜絶縁層 １６ 不透明絶縁層 １７、２５、３５ ゲート層 １８、２６、３６ カーボンナノチューブ ３３ 非晶質シリコン層 ２４、３４ 薄膜絶縁層 ３３’、３４’、３５’ ホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 鐘▼攻▲ 大韓民国 京畿道 水原市 八達区 靈通 洞 965−２番地 シンナムシル 信元ア パート 641棟 1802号 (72)発明者 朴 相鉉 大韓民国 忠清南道 保寧市 大川２洞 503−17番地 興化アパート ４棟 110号 (72)発明者 李 來成 大韓民国 ソウル特別市 麻浦区 城山洞 450番地 市営アパート ２棟 1305号 (72)発明者 李 亢雨 大韓民国 京畿道 水原市 八達区 靈通 洞 964−５番地 住公アパート 516棟 102号

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三極管カーボンナノチューブ電界放出ア
    レイの製造方法において、 (ａ) 透明電極を成膜した透明基板上部に導電性薄膜層
    を形成するとともに、上記透明電極の所定部位を露出さ
    せる段階と、 (ｂ) 上記透明電極の露出した所定部位に不透明薄膜層
    を形成する段階と、 (ｃ) 上記透明基板上面部を絶縁物質で全面被覆し、上
    記導電性薄膜層及び上記不透明薄膜層上面部の絶縁物質
    を除去して絶縁層を形成する段階と、 (ｄ) 上記絶縁層上部にゲート層を形成する段階と、 (ｅ) 上記不透明薄膜層を除去した後、上記露出した透
    明電極上部にカーボンナノチューブチップを形成する段
    階とよりなることを特徴とする三極管カーボンナノチュ
    ーブ電界放出アレイの製造方法。
  2. 【請求項２】 上記(ａ)段階は、 上記透明基板の透明電極をパターニングしてストライプ
    状に形成する段階と、 上記パターニングされた透明電極上部に導電性薄膜層を
    形成する段階と、 上記導電性薄膜層の所定部位に上記透明電極を露出させ
    るホールを形成する段階とよりなることを特徴とする請
    求項１に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出ア
    レイの製造方法。
  3. 【請求項３】 上記(ａ)段階は、 透明電極層を形成した透明基板上部に導電性薄膜層を形
    成する段階と、 上記導電性薄膜層及び透明電極層を同時にパターニング
    してストライプ状に形成する段階と、 上記導電性薄膜層の所定部位にホールを形成して上記透
    明電極層を露出させる段階とよりなることを特徴とする
    請求項１に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出
    アレイの製造方法。
  4. 【請求項４】 上記(ｃ)段階は、上記透明基板上面部を
    絶縁物質で全面に被覆した後、上記透明基板に対して背
    面露光を実施することによってなることを特徴とする請
    求項１に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出ア
    レイの製造方法。
  5. 【請求項５】 上記(ｃ)段階は、 上記透明基板上面部を上記絶縁物質でプリンティング工
    程により全面被覆して、乾燥する段階と、 上記背面露光及び現像工程により上記導電性薄膜層及び
    不透明薄膜層上部の絶縁物質を除去する段階と、 上記残存した絶縁物質を焼結する段階とを２回反復する
    ことによって上記絶縁層を形成することを特徴とする請
    求項４に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出ア
    レイの製造方法。
  6. 【請求項６】 上記(ｄ)段階は、 陰極ゲートパターンスクリーンマスクを使用して上記絶
    縁層の中央上部領域に不透明絶縁層を形成する段階と、 導電性感光ペーストを上記透明基板上部の全面に塗布す
    る段階と、 上記透明基板に対して背面露光を実施してゲート層を形
    成する段階とよりなることを特徴とする請求項１に記載
    の三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方
    法。
  7. 【請求項７】 上記(ｅ)段階は、 陰性感光性カーボンナノチューブペーストを上記透明基
    板上部の全面に塗布する段階と、 上記透明基板に対して背面露光を実施して上記透明電極
    上部のみにカーボンナノチューブチップを形成する段階
    とよりなることを特徴とする請求項１に記載の三極管カ
    ーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方法。
  8. 【請求項８】 上記導電性薄膜層はＣｒを含み、上記不
    透明薄膜層はＡｌを含むことを特徴とする請求項１に記
    載の三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造
    方法。
  9. 【請求項９】 上記絶縁層及び上記ゲート層は陰性感光
    性ペーストによって形成することを特徴とする請求項１
    に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの
    製造方法。
  10. 【請求項１０】 三極管カーボンナノチューブ電界放出
    アレイの製造方法において、 (ａ) 透明電極を成膜した透明基板上部に導電性薄膜層
    を形成するとともに、上記透明電極の所定部位を露出さ
    せる段階と、 (ｂ) 上記透明基板上部を絶縁物質で全面被覆する段階
    と、 (ｃ) 上記絶縁物質上部にゲート層を形成及びパターニ
    ングして上記透明電極上部の絶縁物質を露出させる段階
    と、 (ｄ) 上記透明電極上部の絶縁物質を除去して絶縁層を
    形成し、上記導電性薄膜層及び、上記透明電極の所定部
    位を露出させる段階と、 (ｅ) 上記露出された透明電極上部にカーボンナノチュ
    ーブチップを形成する段階とよりなることを特徴とする
    三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 上記(ａ)段階は、 上記透明基板の透明電極をパターニングしてストライプ
    状に形成する段階と、 上記パターニングされた透明電極上部に導電性薄膜層を
    形成する段階と、 上記導電性薄膜層の所定部位に上記透明電極を露出させ
    るホールを形成する段階とよりなることを特徴とする請
    求項１０に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出
    アレイの製造方法。
  12. 【請求項１２】 上記(ａ)段階は、 透明電極が形成された透明基板上部に導電性薄膜層を形
    成する段階と、 上記導電性薄膜層及び透明電極を同時にパターニングし
    てストライプ状に形成する段階と、 上記導電性薄膜層の所定部位にホールを形成して上記透
    明電極を露出させる段階とよりなることを特徴とする請
    求項１０に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出
    アレイの製造方法。
  13. 【請求項１３】 上記(ｃ)段階は、 上記絶縁物質上部に薄膜装置によって導電性物質を成膜
    する段階と、 上記透明電極に対応する部位の導電性物質をホール状に
    パターニングして絶縁物質を露出させ、ゲート層を形成
    する段階とよりなることを特徴とする請求項１０に記載
    の三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 上記(ｄ)段階は、上記透明基板上部で
    乾式エッチング工程により行われることを特徴とする請
    求項１０に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出
    アレイの製造方法。
  15. 【請求項１５】 上記(ｅ)段階は、陰性感光性カーボン
    ナノチューブペーストを上記透明基板上部の全面に塗布
    する段階と、 上記透明基板に対して背面露光を実施して上記透明電極
    上部のみにカーボンナノチューブチップを形成する段階
    とよりなることを特徴とする請求項１０に記載の三極管
    カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方法。
  16. 【請求項１６】 上記ゲート層の導電性物質に対してＰ
    Ｒ工程を実施してライン状のゲート層を形成する段階を
    さらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の三極管
    カーボンナノチューブ電界放出アレイの製造方法。
  17. 【請求項１７】 上記導電性薄膜層はＣｒを含み、上記
    絶縁物質はポリイミドを含むことを特徴とする請求項１
    ０に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出アレイ
    の製造方法。
  18. 【請求項１８】 上記絶縁層及び上記ゲート層は陽性感
    光性ペーストを使用して形成することを特徴とする請求
    項１０に記載の三極管カーボンナノチューブ電界放出ア
    レイの製造方法。
  19. 【請求項１９】 三極管カーボンナノチューブ電界放出
    アレイの製造方法において、 (ａ) 透明電極を成膜した透明基板上部に非晶質シリコ
    ン層及び絶縁層を順次に形成する段階と、 (ｂ) 上記絶縁層上部に導電性ゲート層を形成し、上記
    非晶質シリコン層が露出するように上記ゲート層及び上
    記絶縁層にホールを形成する段階と、 (ｃ) 上記露出された非晶質シリコン層にホールを形成
    して上記透明電極層を露出させ、上記ゲート層及び上記
    ホールにカーボンナノチューブペーストを全面塗布する
    段階と、 (ｄ) 上記透明基板背面から紫外線を走査して現像する
    段階とを含むことを特徴とする三極管カーボンナノチュ
    ーブ電界放出アレイの製造方法。
  20. 【請求項２０】 上記(ｂ)段階は、 フォトリソグラフィ工程で上記ゲート層にホールを形成
    し上記絶縁層を露出させる段階と、 上記段階を経て形成された構造体をオキシドエッチング
    液に入れて上記非晶質シリコンが露出されるように上記
    酸化層にホールを形成する段階とを含むことを特徴とす
    る請求項１９に記載の三極管カーボンナノチューブ電界
    放出アレイの製造方法。
  21. 【請求項２１】 上記(ｃ)段階は、 上記非晶質シリコン層に対して乾式エッチングまたは湿
    式エッチングで上記透明電極が露出するようにホールを
    形成する段階と、 上記ゲート層に対してフォトリソグラフィ工程でライン
    パターニングを実施する段階と、 上記ゲート層及び上記ホールを有する上記透明基板にカ
    ーボンナノチューブペーストをスクリーンプリンティン
    グで全面に塗布する段階とを含むことを特徴とする請求
    項１９に記載のカーボンナノチューブ電界放出アレイの
    製造方法。
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