JP2003234062A - 三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子及びその製造方法 - Google Patents

三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電界放出素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１１１と、基板１１１上に積層され
る透明な陰極層１１２と、陰極層１１２の一部が底部に
露出したウェル１１８を有して陰極層１１２上に形成さ
れる絶縁層１１５と、ウェル１１８に対応する開口部１
１８’を有して絶縁層１１５上に配置されたゲート電極
１１６と、ゲート電極１１６の上部と開口部及びウェル
１１８の内壁を囲繞するように形成される光遮断抵抗層
１２０と、露出した陰極層１１２上に配置された炭素ナ
ノチューブから構成される電界放出源１３１とを具備す
る。ゲート電極１１６と陰極層１１２との整列誤差を除
去し、炭素ナノチューブのペーストを現像する際に残渣
の残存を抑制することにより電極間の電流漏れ、短絡現
象及びダイオードエミッション等が防止され、電界放出
性能が向上された電界放出素子を提供することができ
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、三極構造を有する
炭素ナノチューブを具備する電界放出素子及びその製造
方法に係り、詳細には、高温で焼成する工程におけるゲ
ート電極と陰極電極との整列誤差の発生が抑制された電
界放出素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】パーソナルコンピュータやテレビ受像機
等に用いられる表示装置として、高速熱電子の放出を利
用する陰極線管と液晶表示素子（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示パ
ネル（ＰＤＰ；ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅ
ｌ）、電界放出表示素子（ＦＥＤ；Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。
【０００３】炭素ナノチューブを用いた電界放出表示素
子は、広い視野角、高い解像度、低消費電力、温度安定
性の点で陰極線管に比べて非常に有利である。このよう
な電界放出素子は自動車航法装置、電子的な映像装置の
ビューファインダ等の種々の分野に応用することが可能
である。特に、炭素ナノチューブを用いた電界放出表示
素子は、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏ
ｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）端末機、医
療機器、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ
Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）等のディスプレイ装置に好適に
用いられる。
【０００４】図１は従来の電界放出素子の構造を模式的
に示す断面図である。図１に示すように、従来の電界放
出素子は、基板１と、基板１に積層されたＩＴＯ（Ｉｎ
ｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｃｉｄｅ）から構成される電極
層２と、ＩＴＯ電極層２の上に、ＩＴＯ電極層２の一部
が露出するように形成されるマスク陰極層３と、マスク
陰極層３の上にウェル８を形成するように積層される絶
縁層５と、絶縁層５の上にストリップ状に形成されるゲ
ート電極６と、ウェル８の底部に露出したＩＴＯ陰極層
２の上に配置された針状の炭素ナノチューブチップを含
む電界放出源３１とを具備して構成される。
【０００５】図２Ａから図２Ｊは、従来の電界放出素子
の製造方法のうち、炭素ナノチューブペーストを印刷す
る前に予め三極構造を形成する工程を示す図面である。
まず、図２Ａに示すように、基板１上にＩＴＯ電極層２
を積層した後、マスク陰極層３を蒸着する。このとき、
基板１としては従来公知のガラスを用いることができ、
マスク陰極層３としては金属層またはアモルファスシリ
コンのような紫外線を効果的に吸収して充分に遮断する
ことが可能な物質を利用する。
【０００６】つぎに、図２Ｂに示すように、マスク陰極
層３上にフォトレジスト１１−１を塗布してマスク陰極
層３の上部にマスク７１−１を配置させた後、紫外線を
照射して露光する。露光工程の後で、現像、エッチング
及び洗浄工程を経れば図２Ｃに示すようにホール４を有
するマスク陰極層３が形成される。
【０００７】図２Ｄは、マスク陰極層３の上部に絶縁層
５を積層する段階を示す。積層が行われた後で、絶縁層
５の絶縁特性のために５５０℃以上の高温で焼成し、再
びゲート電極６を図２Ｅに示すように積層する。
【０００８】図２Ｆは、ゲート電極６をパターニングす
るために、露光、現像、エッチング及び洗浄といった一
連のフォトリソグラフィ工程を示す図である。ここで、
参照符号７１−２はマスクを、１１−２はフォトレジス
トを示す。前記のフォトリソグラフィ工程を経れば、図
２Ｇに示すようなホール７が形成されたゲート電極６が
形成される。ゲート電極６のパターニングが行われた段
階の後、湿式または乾式のエッチング工程により絶縁層
５及びマスク陰極層３をエッチングして図２Ｈに示すよ
うにウェル８を形成させてＩＴＯ陰極層３の一部をウェ
ル８の底部に露出させる。
【０００９】また、図２Ｉに示すようにフォトレジスト
１１−３を塗布した後、マスク７１−３をこのフォトレ
ジスト１１−３の上に配置させてフォトリソグラフィ工
程を行って図２Ｊに示すようなストリップ状のゲート電
極６をパターニングする。
【００１０】前記従来の電界放出素子の製造方法では、
絶縁層５を蒸着した後で、高温で焼成するため、ガラス
から構成される基板１は、その特性上、熱的変形を生
じ、整列マークの位置がずれ易い。そして、このように
して整列マークの位置がずれることにより、整列マーク
の位置で比較的大きな誤差が生じたまま、ゲート電極６
を蒸着した後で、図２Ｉに示すようなゲート電極６のパ
ターンを形成すると、ＩＴＯ電極のホール４とウェル８
の中央部分が互いに正確に一致しなくなり、炭素ナノチ
ューブ電界放出源３１の位置が所望の中央から左右いず
れかの方向に移動することとなる。このようなゲート電
極６と炭素ナノチューブ電界放出源３１との整列誤差に
よって、ゲート電極６とＩＴＯ陰極層２とが互いに接触
または非常に近接するようになるが、このとき、漏れ電
流の発生や電子放出量の減少が生じ易くなる。
【００１１】図２Ｋから図２Ｑは、図２Ａから図２Ｊま
での製造工程を経て形成された三極構造の炭素ナノチュ
ーブを電界放出源として形成する従来の製造方法を示す
図面である。ウェル８に炭素ナノチューブペーストを注
入する段階では、犠牲層を使用してリフトオフする方
法、直接整列して注入する方法、及び背面露光して形成
させる方法等が挙げられる。これらの方法のうち、直接
整列して注入する方法では、装備上の整列誤差及び炭素
ナノチューブ物質の粘性により、高アスペクト比を実現
することが困難である。また、背面露光して形成させる
方法では、犠牲層を使用しないため残渣が比較的多く残
存するという問題がある。
【００１２】したがって、主に炭素ナノチューブペース
トを用いて電界放出源を製造するために、図２Ｋから図
２Ｑに示すように、フォトレジストを犠牲層とするリフ
トオフ工程を利用する。図２Ｋに示すように、図２Ｊで
形成された三極構造で、ウェル８、絶縁層５及びゲート
電極６を囲繞するようにフォトレジスト１１−４を塗布
した後、フォトリソグラフィ工程を行って図２Ｌに示す
ように絶縁層５及びゲート電極６の上部を除いてウェル
８に形成されたフォトレジスト１１−４のみをエッチン
グする。
【００１３】前記エッチングが行われた後、図２Ｍに示
すようにスクリーンプリンティング法を利用して炭素ナ
ノチューブペースト１２をウェル８内部に注入し、フォ
トレジスト１１−４を囲繞するように塗布した後、背面
露光を行う。ここで、フォトレジスト１１−４は犠牲層
として供される。
【００１４】この背面露光を行えば本来の炭素ナノチュ
ーブペースト１２は、図２Ｎに示すように、露光された
炭素ナノチューブペースト１３と露光されていない炭素
ナノチューブペースト１３’とに分けられる。これはマ
スク陰極層３の前面に配置された炭素ナノチューブ１
３’が紫外線で露光されなかったためである。
【００１５】この露光が行われた後、アセトンやＮａ2
ＣＯ3（０．４％ｗｔ）のような現像液を利用して現像
すれば、露光された炭素ナノチューブペースト１３は残
存し、露光されていない炭素ナノチューブペースト１
３’は犠牲層であるフォトレジスト１１−４が現像液に
分散されると同時にリフトオフされる。その結果、図２
Ｏに示すような形態の炭素ナノチューブペースト１４が
得られる。このとき、露光されていない炭素ナノチュー
ブペーストの残渣１４’が現像液に溶解されずに残存す
るか、露光された炭素ナノチューブペースト１４の一部
が現像液に露出してゲート電極６または絶縁層５に付着
する。
【００１６】このような電界放出素子を４６０℃程度の
高温の窒素雰囲気で焼成すれば、図２Ｐに示すように前
記電界放出素子が収縮する。そして、この電界放出素子
を再び機械的な方法で表面処理すれば炭素ナノチューブ
ペースト１５の内部に陥没した炭素ナノチューブが表面
に表れて図２Ｑに示すような炭素ナノチューブ電界放出
源３１が形成されるが、やはり残渣１５’が残存するこ
ととなる。
【００１７】炭素ナノチューブペースト及び炭素ナノチ
ューブペースト内の炭素ナノチューブ残渣１６’は、図
２Ｏに示すように三極構造の表面に付着して電極間の短
絡及び陽極電圧によるダイオードエミッションのような
欠陥を引き起こすおそれがある。
【００１８】図３は、図２Ｄに示すように従来の電界放
出素子の製造方法によって製造された電界放出素子で、
ゲート電極６と炭素ナノチューブ電界放出源３１との間
に整列誤差が発生した状態を示す図である。ゲート電極
６に対して炭素ナノチューブ電界放出源３１が右側に偏
って互いの中心がずれていることがわかる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来技術
の問題点を改善するためになされたものであり、その目
的は、高温で焼成を行う工程で生じ得るゲート電極と炭
素ナノチューブとの整列誤差を除去することによって、
ゲート電極と陰極との短絡を防止することが可能な炭素
ナノチューブを備えた電界放出素子とその製造方法を提
供することにある。
【００２０】また、本発明の他の目的は、電極間に短絡
やダイオードエミッションの原因になり得る炭素ナノチ
ューブペーストの現像工程における炭素ナノチューブペ
ーストの残渣を抑制することが可能な電界放出素子の製
造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】（１）前記目的を達成す
るための本発明に係る三極構造を有する炭素ナノチュー
ブを備えた電界放出素子は、基板と、前記基板上に積層
される透明な陰極層と、前記陰極層の一部が底部に露出
したウェルを有して前記陰極層上に形成される絶縁層
と、前記ウェルに対応する開口部を有して前記絶縁層上
に配置されたゲート電極と、前記ゲート電極の上部と、
前記開口部及び前記ウェルの内壁を囲繞するように形成
される光遮断抵抗層と、前記露出した陰極層上に配置さ
れた炭素ナノチューブ電界放出源とを具備して構成され
る。
【００２２】（２）本発明では、前記光遮断抵抗層がア
モルファスシリコンで構成されることが望ましい。 （３）また、本発明では、前記炭素ナノチューブ電界放
出源が、前記露出した陰極上に配置された炭素ナノチュ
ーブカラム（ｃｏｌｕｍｎ；柱）及びその表面に整列さ
れる炭素ナノチューブチップを含んで構成されることが
望ましい。
【００２３】（４）前記目的を達成するための本発明に
係る三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放
出素子の製造方法は、基板上に透明な陰極層、絶縁層を
順次積層した後で焼成する第１段階と、前記絶縁層上に
ゲート電極を積層した後で前記ゲート電極の中心部に開
口部が形成されるようにパターニングする第２段階と、
前記絶縁層に前記開口部に対応するウェルが形成される
ようにエッチングして前記ゲート電極がストリップ状に
形成されるようにパターニングする第３段階と、前記ゲ
ート電極及び前記ウェルの内壁に光遮断抵抗層を蒸着し
た後で前記ウェルの底部に陰極が露出するようにパター
ニングする第４段階と、前記露出した陰極上に炭素ナノ
チューブ電界放出源を形成する第５段階とを含んで構成
される。
【００２４】（５）本発明では、前記光遮断抵抗層がア
モルファスシリコンで形成されることが望ましい。 （６）また、本発明では、前記光遮断抵抗層が化学気相
蒸着法を利用して形成されることが望ましい。 （７）更に、本発明では、前記炭素ナノチューブ電界放
出源が、前記露出した陰極上に配置された炭素ナノチュ
ーブカラム及びその表面に整列される炭素ナノチューブ
チップを含むことが望ましい。
【００２５】（８）また、前記目的を達成するための本
発明に係る三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた
電界放出素子の製造方法は、基板上に積層される陰極層
と、前記陰極層状にウェルを有するように形成される絶
縁層と、前記ウェルに対応する開口部を有して前記絶縁
層上に形成されるゲート電極とを具備する三極構造電界
放出素子の製造方法において、前記絶縁層及び前記ゲー
ト電極を囲繞するように保護層を蒸着した後、前記絶縁
層及び前記ゲート電極の上部にのみ保護層が残存するよ
うにパターニングする第１段階と、前記ウェル及び前記
開口部を充填して前記保護層状に積層されるように炭素
ナノチューブペーストを塗布する第２段階と、前記基板
の背面から光を照射して前記炭素ナノチューブペースト
及び前記保護層を露光させた後、現像して露光されてい
ない炭素ナノチューブペースト及び前記保護層をリフト
オフして炭素ナノチューブカラムを形成する第３段階
と、前記炭素ナノチューブカラムを焼結して高さを低め
た後、表面処理して前記炭素ナノチューブカラムの表面
に炭素ナノチューブチップが整列される電界放出源を形
成する第４段階とを含んで構成される。
【００２６】（９）本発明では、前記保護層がＤＦＲフ
ィルムで構成されることが望ましい。 （１０）また、本発明では、前記第３段階で、前記露光
されていない炭素ナノチューブペースト及び前記保護層
を同時にリフトオフするか、前記露光されていない炭素
ナノチューブペーストを現像液で先に除去した後、保護
層をリフトオフすることが望ましい。
【００２７】（１１）更に、本発明では、前記露光され
ていない炭素ナノチューブペーストを先に除去すると
き、前記炭素ナノチューブペーストを、Ｎａ2ＣＯ3溶液
を使用して除去した後、前記保護層を除去するために水
酸化ナトリウム溶液を使用することが望ましい。 （１２）また、本発明では、前記第３段階で、前記露光
されていない炭素ナノチューブペーストを現像液で先に
除去した後、保護層をリフトオフすることが望ましい。
【００２８】（１３）更に、本発明では、前記露光され
ていない炭素ナノチューブペーストがＮａ2ＣＯ3溶液を
使用して除去されることが望ましい。 （１４）そして、本発明では、前記保護層の除去する際
に水酸化ナトリウム溶液を使用することが望ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態の電界放出素子とその製造方法につい
て詳細に説明する。ここで、同じ構成要素については、
たとえ異なる図面であっても同一の参照番号を附して重
複した説明を省略する。
【００３０】図４は本発明に係る実施形態の電界放出素
子を模式的に示す断面図である。図４に示すように、基
板１１１上に陰極層１１２が積層されており、陰極層１
１２上にはウェル１１８を有する絶縁層１１５が形成さ
れている。そして、絶縁層１１５の上部にはウェル１１
８が延びる開口部１１８’を有するストリップ状のゲー
ト電極１１６がパターニングされており、ゲート電極１
１６及びウェル１１８の内壁をすべて囲繞するように光
遮断抵抗層１２０が形成されている。
【００３１】また、ウェル１１８の底部には陰極層１１
２が一部露出している。そして、この陰極層１１２上に
は、炭素ナノチューブカラム及びその上部に、炭素ナノ
チューブチップが整列された炭素ナノチューブ電界放出
源１３１が配置されている。
【００３２】図５Ａから図５Ｒは、図４に示す本発明に
係る第１実施形態の三極構造を有する炭素ナノチューブ
を備えた電界放出素子の製造方法を模式的に示す断面図
である。まず、図５Ａに示すように、基板１１１上にＩ
ＴＯより構成される陰極層１１２を蒸着する。前記した
ように背面露光のために透明な伝導性物質でＩＴＯ陰極
層１１２を形成する。
【００３３】つぎに、図５Ｂに示すように、陰極層１１
２上に絶縁層１１５を成膜して５５０℃以上の高温で焼
成する。本発明に係る第１実施形態の三極構造を有する
炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法で
は、従来の三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた
電界放出素子の製造方法と異なり、マスク陰極層３を除
去して直ちに絶縁層１１５を陰極層１１２上に蒸着し、
陰極パターンを形成する前に焼成工程を行うので、陰極
パターンとゲート電極パターンとの間に整列誤差が発生
しない。
【００３４】前記焼成工程が行われた後で、図５Ｃに示
すように、絶縁層１１５の上部にゲート電極１１６を積
層する。このゲート電極１１６を積層する工程が行われ
た後で、図５Ｄに示すように、ゲート電極層１１６上に
フォトレジスト１１０−１を塗布した後、前記フォトレ
ジスト１０の上部にマスク１１７−１を被覆して露光す
るといった前記と同様の一連のフォトリソグラフィ工程
を行う。
【００３５】このようなフォトリソグラフィ工程により
形成されたゲートパターンを図５Ｅに示す。ゲート電極
１１６に形成されたホール１１７に対応して絶縁層１１
５を図５Ｆに示すようにエッチングする。エッチングさ
れた空間は炭素ナノチューブペースト１５１が印刷され
るウェル１１８である。
【００３６】図５Ｇは、ゲート電極１１６のストリップ
状のパターンを形成するために露光、現像、エッチング
及び洗浄の工程を含む一連のフォトリソグラフィ工程を
示しており、前記フォトリソグラフィ工程により形成さ
れたゲート電極１１６のパターンが図５Ｈに示されてい
る。ここで、参照符号１１０−２はフォトレジストを示
し、１７１−２はマスクを示す。
【００３７】そして、図５Ｉに示すように、アモルファ
スシリコンのような抵抗成分を有して紫外線を遮断する
物質をゲート電極１１６及びウェル１１８の内壁に蒸着
する。前記紫外線遮断物質より構成される光遮断抵抗層
１２０は段差形状の塗布が容易な化学気相蒸着法（ＣＶ
Ｄ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）を利用して蒸着する。
【００３８】つぎに、図５Ｊに示すように、フォトレジ
スト１１０−３を塗布してその上部にマスク１７１−３
を配置させて露光及び現像を含むフォトリソグラフィ工
程を行い、図５Ｋに示すようにウェル１１８の底部に陰
極層１１２を露出させる。この工程の後で、図５Ｌに示
すようにウェル１１８及び紫外線を遮断する光遮断抵抗
層１２０をフォトレジスト１１０−４で全体的に塗布
し、マスク１７１−４をその上部に配置させてフォトリ
ソグラフィ工程を行って図５Ｍに示すようにフォトレジ
スト１１０−４をパターニングする。
【００３９】ウェル１１８及びウェル１１８の底部に露
出した陰極１１２上のフォトレジスト１１０−４は除去
されて、フォトレジスト１１０は図５Ｍに示すように紫
外線を遮断する光遮断抵抗層１２０上にのみ積層されて
いる。そして、図５Ｎに示すように、炭素ナノチューブ
ペースト１３０を、ウェル１１８を含む空間に注入して
フォトレジスト１１０を被覆するように塗布した後、基
板１１１の背面に紫外線を照射して炭素ナノチューブペ
ースト１３０を露光させる。更に、図５Ｏに示すよう
に、炭素ナノチューブペースト１３０は、紫外線を遮断
する光遮断抵抗層１２０によって、露光された炭素ナノ
チューブペースト１３２と露光されていない炭素ナノチ
ューブ１３２’とに分けられる。
【００４０】続いて、現像工程を行うことにより、図５
Ｐに示すように露光されていない炭素ナノチューブペー
スト１３２’が除去され、露光された炭素ナノチューブ
ペースト１３２が残存する。引き続き、焼成工程を行う
ことにより、図５Ｑに示すように炭素ナノチューブペー
スト１３２の高さが低くなって炭素ナノチューブカラム
１３３が形成され、この炭素ナノチューブカラム１３３
を表面処理すれば、図５Ｒに示すように、針状の炭素ナ
ノチューブが整列された電界放出源１３４が形成され
る。
【００４１】図６は本発明に係る第１実施形態の製造方
法により製造された三極構造を有する炭素ナノチューブ
を備えた電界放出素子を示す写真である。図６に示すよ
うに、本発明に係る第１実施形態の電界放出素子の製造
方法により製造された三極構造を有する炭素ナノチュー
ブを備えた電界放出素子は、図３に示す従来の電界放出
素子とは異なり、炭素ナノチューブを備えた電界放出源
１３１と紫外線を遮断する光遮断抵抗層１２０とが、整
列誤差を生じることなく、より正確な位置に配置されて
形成されていることがわかる。
【００４２】本発明に係る第１実施形態の三極構造を有
する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
は、比較的大面積の電界放出素子を具現する際に、高温
で行われる焼成工程で生じ得るゲート電極パターンと陰
極パターンとの整列誤差を抑制することで、炭素ナノチ
ューブの電子放出によるゲート電極と陰極電極との電気
的短絡現象を防止することができるという長所を備えて
いる。
【００４３】しかし、炭素ナノチューブペーストを印刷
する工程で、従来の液状フォトレジストを犠牲層として
背面露光した後でリフトオフする方式を採用すると、露
光されていない炭素ナノチューブ、または炭素ナノチュ
ーブペーストの残渣が残存して、前記ゲート電極と陰極
電極との間の電気的短絡現象や陽極電圧による電子放出
などの欠陥を発生させる場合がある。
【００４４】そこで、本発明は、このような問題点を解
消すべく、本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法を
提案する。すなわち、本発明に係る第２実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法は、炭素ナノチューブペーストの現像を行う際
に、残渣の存在による性能低下を防止すべく陰極表面に
保護層を積層する。
【００４５】図７Ａから図７Ｈに本発明に係る第２実施
形態の三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界
放出素子の製造方法を示す。図７Ａは、本発明に係る第
２実施形態の三極構造を有する炭素ナノチューブを備え
た電界放出素子の製造方法で、１例として用いた、図２
Ｊに示すような従来の電界放出素子の三極構造を模式的
に示す断面図である。参照符号２１１は基板を示し、参
照番号２１２はＩＴＯ電極層を示し、参照番号２１３は
ゲート電極を示し、参照番号２１５は絶縁層を示し、参
照番号２１６はゲート電極を示す。
【００４６】図７Ｂに示すように、フォトレジストの１
種であるＤＦＲフィルムのような、現像液を処理する際
にも残存する物質を使用して保護層２１７を絶縁層２１
５及びゲート電極２１６の上部に積層した後、マスク２
７１をその上部に配置させて露光及び現像工程を含むフ
ォトリソグラフィ工程を通して図７Ｃに示すように保護
層２１７をパターニングしてゲート電極２１６、絶縁層
２１５及びマスク陰極層２１３を順次エッチングしてウ
ェル２１８を形成する。
【００４７】前記のパターニング工程の後で、図７Ｄに
示すように、ウェル２１８に炭素ナノチューブペースト
２２０を注入して保護層２１７上にも炭素ナノチューブ
ペースト２２０が被覆されるように塗布する。このよう
に塗布が行われた後、基板２１１の背面に紫外線を照射
して背面露光を行えば、マスク陰極層２１３が形成され
た部分の前面では紫外線が遮断されて炭素ナノチューブ
ペースト２２１’及び保護層２１７が露光されず、マス
ク陰極層２１３がエッチングされてＩＴＯ陰極層２１２
が露出した部分の前面では紫外線が通過するので、この
部分に配置された炭素ナノチューブペースト２２１のみ
が感光されて図７Ｅに示す形態となる。
【００４８】露光工程の後で、現像液（例えば、Ｎａ2
ＣＯ3溶液）で現像すれば露光されていない炭素ナノチ
ューブ２２１’が除去され、図７Ｆに示すように、ＤＦ
Ｒ（Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｌｅａｓｅ）フィルムより
構成される保護層２１７は残存する。本発明では、保護
層２１７をリフトオフするために４％ＮａＯＨ溶液を使
用するのが望ましいが、ＤＦＲフィルムより構成される
保護層２１７はＮａＯＨ溶液に溶解されずに、フィルム
自体の形態を維持しながら表面からそのままリフトオフ
されて、溶液内の炭素ナノチューブの残渣が残存するこ
とを抑制する。図７Ｆに、保護層２１７がゲート電極２
１６からリフトオフされる工程を示す。
【００４９】ここで、露光されていない炭素ナノチュー
ブ２２１’と保護層２１７とを分離して除去する代わり
に、図７Ｆの段階で、ＮａＯＨ溶液を用いて処理すれ
ば、炭素ナノチューブ２２１’及び保護層２１７とが同
時に、露光された炭素ナノチューブ２２１及びゲート電
極２１６からリフトオフされる。
【００５０】このようなリフトオフは、炭素ナノチュー
ブ２２１’と保護層２１７とが化学的に結合され、更
に、保護層２１７がフィルム型のＤＦＲであることによ
ってはじめて可能となる技術である。このことは本発明
で特筆すべきことである。
【００５１】すなわち、従来の液状フォトレジストを使
用した場合には、露光されていない炭素ナノチューブ及
びフォトレジストが現像液に分散されてしまうので、前
記のような化学的な結合も形成されない。したがって、
従来の液状フォトレジストを使用したときには、このよ
うにして炭素ナノチューブ２２１’及び保護層２１７と
を同時に、露光された炭素ナノチューブ２２１及びゲー
ト電極２１６からリフトオフさせて、炭素ナノチューブ
２２１’及び保護層２１７と、露光された炭素ナノチュ
ーブ２２１及びゲート電極２１６とを同時に分離するこ
とは不可能であった。
【００５２】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有
する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で例示したＤＦＲフィルムは保護層としての１例に過ぎ
ない。すなわち、本発明にあっては、炭素ナノチューブ
と化学結合を形成し、かつ現像液上でも固体状で残存し
て、三極構造から適切にリフトオフされる物質であれば
保護層として用いることが可能である。
【００５３】従来の電界放出素子の製造方法で炭素ナノ
チューブペーストの残渣が発生する理由は、露光されて
いない炭素ナノチューブ及び犠牲層であるフォトレジス
トがリフトオフを行う工程で現像液に分散され、陰極の
最上部にある炭素ナノチューブペーストが現像液に露出
するためである。
【００５４】これに対して、本発明では、前記炭素ナノ
チューブペーストの残渣の発生を防止すべく、露光され
ていない炭素ナノチューブと化学的な結合を形成する物
質である１例のＤＦＲフィルムを保護層として塗布する
ことにより、現像液上でも分散されないようにして、リ
フトオフを行う工程でゲート電極層を保護して露光され
た炭素ナノチューブが現像液に直接接触しないようにす
る。したがって、本発明に係る第２実施形態の三極構造
を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造
方法では、露光されていない炭素ナノチューブが残存し
ない。
【００５５】前記のリフトオフ工程の後、図７Ｇに示す
ように焼成工程を実行して炭素ナノチューブカラム２２
４の高さを低くして表面処理を行えば、図７Ｈに示すよ
うに、針状の炭素ナノチューブ２２５が電界放出源とし
て作用する電界放出素子が完成される。
【００５６】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有
する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
は、図２Ｊに示すような従来の三極構造を有する炭素ナ
ノチューブにも適用できるのみならず、図５Ｋに示すよ
うな前記した本発明に係る第１実施形態の三極構造を有
する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
による三極構造にも適用できる。
【００５７】すなわち、図５Ｋに示す工程で形成された
紫外線を遮断する光遮断抵抗層１２０に塗布されるよう
にＤＦＲフィルムより構成される保護層２１７をパター
ニングした後、図７Ｄから図７Ｈに示す工程と同様の工
程を実行して図５Ｒに示すような形態の電界放出素子を
製造することが可能である。
【００５８】ただし、本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で製造された電界放出素子と、本発明に係る第
２実施形態の三極構造を有する炭素ナノチューブを備え
た電界放出素子の製造方法で製造された電界放出素子と
の相違点は、前者が紫外線を遮断するために紫外線遮断
マスク陰極層を具備しているのに対し、後者は紫外線を
遮断するために紫外線を遮断する光遮断抵抗層を具備し
ているという点のみである。
【００５９】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有
する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
は、炭素ナノチューブペーストを現像する際に発生し得
る残渣を抑制することによって、陰極表面を保護して電
極間の短絡やダイオードエミッションを防止することが
できる。
【００６０】図８は本発明に係る第２実施形態の三極構
造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製
造方法で犠牲層として液状フォトレジストを使用して製
造された電界放出素子の電子放出の状態を示す写真であ
り、図９は本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法で
犠牲層としてＤＦＲフィルムを使用して製造された電界
放出素子の電子放出の状態を示す写真である。
【００６１】図９に示す本発明に係る第２実施形態の製
造方法で犠牲層にＤＦＲフィルムを用いて製造された製
造された電界放出素子は、図８に示す本発明に係る第２
実施形態の製造方法で犠牲層に液状フォトレジストを用
いて製造された電界放出素子に比べてより明るい光を放
射していることから、前記ＤＦＲフィルムを犠牲層に用
いた場合には、炭素ナノチューブの残渣が更に効果的に
除去されることがわかる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明した通りに構成される本発明に
よれば以下の効果を奏する。すなわち、本発明に係る三
極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子
の製造方法によれば、マスク陰極層を除去して直ちに絶
縁層を陰極層上に蒸着し、陰極パターンを形成する前に
高温での焼成工程を行うので、この電界放出素子のゲー
ト電極と陰極との整列誤差を抑制することが可能であ
る。その結果、電流の漏れが防止されて、電子放出性能
が更に向上された三極構造を有する炭素ナノチューブを
備えた電界放出素子を提供することができる。
【００６３】また、本発明に係る三極構造を有する炭素
ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法によれ
ば、炭素ナノチューブペーストの現像処理を行う工程で
残渣の発生を抑制することができる。その結果、電極間
の短絡やダイオードエミッションが効果的に防止された
三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素
子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１例の電界放出素子を模式的に示す断面
図である。
【図２Ａ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、基板上にＩＴＯ電極
層を積層した後、マスク陰極層を蒸着する工程を模式的
に示す断面図である。を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、マスク陰極層上にフ
ォトレジストを塗布してマスク陰極層の上部にマスクを
配置させた後、紫外線を照射して露光する工程を模式的
に示す断面図である。
【図２Ｃ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、ホールを有するマス
ク陰極層が形成される工程を模式的に示す断面図であ
る。
【図２Ｄ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、マスク陰極層の上部
に絶縁層を積層する工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｅ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、図２Ｄに示すような
積層が行われた工程の後でゲート電極を積層する工程を
模式的に示す断面図である。
【図２Ｆ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、ゲート電極をパター
ニングするためのフォトリソグラフィ工程を模式的に示
す断面図である。
【図２Ｇ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、図２Ｆに示す工程の
後でホールが形成されたゲート電極が形成された状態を
模式的に示す断面図である。
【図２Ｈ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、図２Ｊに示すゲート
電極のパターニングが行われた段階の後、ＩＴＯ陰極層
の一部をウェルの底部に露出させる工程を模式的に示す
断面図である。
【図２Ｉ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、フォトレジストを塗
布した後、マスクをその上部に配置させてフォトリソグ
ラフィ工程を行う工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｊ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、炭素ナノチューブペーストを印刷する前
に三極構造を形成する工程のうち、図２Ｉに示す工程を
経て形成ストリップ状のゲート電極をパターニングする
工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｋ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、図２Ｊに示す工程で形成された三極構
造でウェル、絶縁層及びゲート電極を囲繞するようにフ
ォトレジストを塗布する工程を模式的に示す断面図であ
る。した後、フォトリソグラフィ工程を行う工程を模式
的に示す断面図である。
【図２Ｌ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、図２Ｋに示す工程の後でフォトリソグ
ラフィ工程を行い、絶縁層及びゲート電極の上部を除い
てウェルに形成されたフォトレジストのみをエッチング
する工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｍ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、図２Ｌに示すエッチング工程の後で、
スクリーンプリンティング法を利用して炭素ナノチュー
ブペーストをウェル内部に注入し、フォトレジストを囲
繞するように塗布した後、背面露光を行う工程を模式的
に示す断面図である。
【図２Ｎ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、図２Ｍの工程で背面露光を行うことに
より、炭素ナノチューブペーストが、露光された炭素ナ
ノチューブペーストと露光されていない炭素ナノチュー
ブペーストとに分けられる状態を模式的に示す断面図で
ある。
【図２Ｏ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、露光が行われた後、現像され露光され
た炭素ナノチューブペーストが残存し、露光されていな
い炭素ナノチューブペーストは犠牲層であるフォトレジ
ストが現像液に分散されると同時にリフトオフされて、
炭素ナノチューブペーストが得られた状態を模式的に示
す断面図である。
【図２Ｐ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、図２Ｏに示す工程を経た電界放出素子
を窒素雰囲気で焼成することにより、電界放出素子が収
縮した状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｑ】図１に示す従来の１例の電界放出素子の製造
方法において、図２Ａから図２Ｊまでの工程で形成され
た三極構造の炭素ナノチューブを電界放出源として形成
する工程のうち、図２Ｐに示す電界放出素子を再び機械
的な方法で表面処理することにより、炭素ナノチューブ
ペーストの内部に陥没した炭素ナノチューブが表面に表
れて炭素ナノチューブ電界放出源が形成された状態を模
式的に示す断面図である。
【図３】図２Ａから図２Ｑに示す従来の電界放出素子の
製造方法によって製造された電界放出素子を示す写真で
ある。
【図４】本発明に係る第１実施形態の電界放出素子を模
式的に示す断面図である。
【図５Ａ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、基板上にＩＴＯより構成される陰極層を蒸
着する工程を模式的に示す断面図である。
【図５Ｂ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、陰極層上に絶縁層を成膜して焼成する工程
を模式的に示す断面図である。
【図５Ｃ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、絶縁層の上部にゲート電極を積層する工程
を模式的に示す断面図である。
【図５Ｄ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、ゲート電極層上にフォトレジストを塗布
し、このフォトレジストの上部にマスクを被覆して露光
する一連のフォトリソグラフィを行う工程を模式的に示
す断面図である。
【図５Ｅ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、図５Ｄに示すフォトリソグラフィ工程で形
成されたゲートパターンを模式的に示す断面図である。
【図５Ｆ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、ゲート電極に形成されたホールに対応して
絶縁層１１５をエッチングする工程を模式的に示す断面
図である。
【図５Ｇ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、ゲート電極のストリップ状のパターンを形
成するために一連のフォトリソグラフィを行う工程を模
式的に示す断面図である。
【図５Ｈ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、図５Ｇに示すフォトリソグラフィ工程で形
成されたゲート電極のパターンを模式的に示す断面図で
ある。
【図５Ｉ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、紫外線を遮断する物質をゲート電極及びウ
ェルの内壁に蒸着する工程を模式的に示す断面図であ
る。
【図５Ｊ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、フォトレジストを塗布してその上部にマス
クを配置させて露光及び現像を含む一連のフォトリソグ
ラフィ工程を模式的に示す断面図である。
【図５Ｋ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、ウェルの底部に陰極層を露出させる工程を
模式的に示す断面図である。
【図５Ｌ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、ウェル及び紫外線を遮断する光遮断抵抗層
をフォトレジストで全体的に塗布する工程を模式的に示
す断面図である。
【図５Ｍ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、図５Ｌに示す工程の後でマスクをその上部
に配置させてフォトリソグラフィ工程を行い、フォトレ
ジストをパターニングする工程を模式的に示す断面図で
ある。
【図５Ｎ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、炭素ナノチューブペーストを、ウェルを含
む空間に注入してフォトレジストを被覆するように塗布
する工程を模式的に示す断面図である。
【図５Ｏ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、炭素ナノチューブペーストが、紫外線を遮
断する光遮断抵抗層により露光された炭素ナノチューブ
ペーストと、露光されていない炭素ナノチューブとに分
けられる工程を模式的に示す断面図である。
【図５Ｐ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、現像工程により、露光されていない炭素ナ
ノチューブペーストが除去されて、露光された炭素ナノ
チューブペーストが残留する工程を模式的に示す断面図
である。
【図５Ｑ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、炭素ナノチューブペーストの高さを低くし
て炭素ナノチューブカラムを形成する工程を模式的に示
す断面図である。
【図５Ｒ】図４に示す本発明に係る第１実施形態の三極
構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の
製造方法で、図５Ｑに示す炭素ナノチューブカラムを表
面処理して針状の炭素ナノチューブが整列した電界放出
源を形成する工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態の三極構造を有する
炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法によ
って製造された電界放出素子を示す写真である。
【図７Ａ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法で
用いた従来の１例の電界放出素子の三極構造を模式的に
示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、保護層を絶縁層及びゲート電極の上部に積層する工
程を模式的に示す断面図である。
【図７Ｃ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、図７Ｂに示す工程の後で、露光及びフォトリソグラ
フィ工程を通して、保護層をパターニングしてゲート電
極、絶縁層及びマスク陰極層を順次エッチングしウェル
を形成する工程を模式的に示す断面図である。
【図７Ｄ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、図７Ｃに示す工程の後で、ウェルに炭素ナノチュー
ブペーストを注入して保護層上に炭素ナノチューブペー
ストが被覆されるように塗布する。
【図７Ｅ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、図７Ｄに示す工程の後で、基板の背面に紫外線を照
射して背面露光を行う工程を模式的に示す断面図であ
る。
【図７Ｆ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、図７Ｅに示す工程の後で、現像を行い、露光されて
いない炭素ナノチューブを除去し、保護層を残存させて
保護層をゲート電極からリフトオフさせる工程を模式的
に示す断面図である。
【図７Ｇ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、図７Ｆに示す工程の後で、焼成工程を実行して炭素
ナノチューブカラムの高さを低くする工程を模式的に示
す断面図である。
【図７Ｈ】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有す
る炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法
で、図７Ｇに示す工程の後で、表面処理を行って電界放
出源として作用する針状の炭素ナノチューブを備えた電
界放出素子を完成させる工程を模式的に示す断面図であ
る。
【図８】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有する
炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法で、
従来技術で使用されている液状フォトレジストを犠牲層
として製造された電界放出素子の電子放出の状態を示す
写真である。
【図９】本発明に係る第２実施形態の三極構造を有する
炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法で、
本発明で使用されるＤＦＲフィルムを犠牲層として製造
された電界放出素子の電子放出を示す写真である。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 電極層 ３ マスク陰極層 ５ 絶縁層 ６ ゲート電極 ８ ウェル ３１ 炭素ナノチューブ電界放出源 １１−１、１１−２、１１−３、１１−４ フォトレジ
スト ７１−１、７１−２、７１−３ マスク １１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４ フ
ォトレジスト １１１ 基板 １１２ 陰極層 １１５ 絶縁層 １１６ ゲート電極 １１８ ウェル １１７−１、１１７−２ マスク １１８ ウェル １１８’ 開口部 １２０ 光遮断抵抗層 １３１ 炭素ナノチューブ電界放出源 １３２ 炭素ナノチューブペースト １３２’ 炭素ナノチューブ １３３ 炭素ナノチューブカラム ２１１ 基板 ２１２ ＩＴＯ電極層 ２１３ ゲート電極 ２１５ 絶縁層 ２１６ ゲート電極 ２１７ 保護層 ２１８ ウェル ２２０、２２１ 炭素ナノチューブペースト ２２１’ 炭素ナノチューブ ２２４ 炭素ナノチューブカラム ２２５ 炭素ナノチューブ ２７１ マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 相 辰 大韓民国 京畿道 水原市 八達区 靈通 洞 988−２番地 サルグゴル 真徳アパ ート 703棟 902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 Ｆターム(参考） 5C127 AA01 BA06 BA15 BB07 BB12 CC03 DD02 DD08 DD13 DD40 DD43 DD57 DD59 DD64 EE12 EE20 5C135 AA06 AA15 AB07 AB12 AC03 AC04 HH15 HH20

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、 前記基板上に積層される透明な陰極層と、 前記陰極層の一部が底部に露出したウェルを有し、前記
    陰極層上に形成される絶縁層と、 前記ウェルに対応する開口部を有し、前記絶縁層上に配
    置されたゲート電極と、 前記ゲート電極の上部と、前記開口部及び前記ウェルの
    内壁を囲繞するように形成される光遮断抵抗層と、 前記露出した陰極層上に配置された炭素ナノチューブ電
    界放出源と、を具備することを特徴とする三極構造を有
    する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子。
  2. 【請求項２】 前記光遮断抵抗層は、アモルファスシリ
    コンで構成されることを特徴とする請求項１に記載の三
    極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素
    子。
  3. 【請求項３】 前記炭素ナノチューブ電界放出源は、前
    記露出した陰極上に配置された炭素ナノチューブカラ
    ム、及びその表面に整列される炭素ナノチューブチップ
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の三極構造を有
    する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の三極構造を有する炭素
    ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法であっ
    て、 基板上に透明な陰極層、絶縁層を順次積層した後、焼成
    する第１段階と、 前記絶縁層上にゲート電極を積層した後、前記ゲート電
    極の中心部に開口部が形成されるようにパターニングす
    る第２段階と、 前記絶縁層に前記開口部に対応するウェルが形成される
    ようにエッチングし、前記ゲート電極がストリップ状に
    形成されるようにパターニングする第３段階と、 前記ゲート電極及び前記ウェルの内壁に光遮断抵抗層を
    蒸着した後、前記ウェルの底部に陰極が露出するように
    パターニングする第４段階と、 前記露出した陰極上に炭素ナノチューブ電界放出源を形
    成する第５段階と、を含むことを特徴とする三極構造を
    有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 前記光遮断抵抗層は、アモルファスシリ
    コンで形成されることを特徴とする請求項４に記載の三
    極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子
    の製造方法。
  6. 【請求項６】 第４段階で、 前記光遮断抵抗層は化学気相蒸着法を利用して形成され
    ることを特徴とする請求項５に記載の三極構造を有する
    炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記炭素ナノチューブ電界放出源は、前
    記露出した陰極上に配置された炭素ナノチューブカラ
    ム、及びその表面に整列される炭素ナノチューブチップ
    を含むことを特徴とする請求項４に記載の三極構造を有
    する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方
    法。
  8. 【請求項８】 基板上に積層される陰極層と、前記陰極
    層状にウェルを有するように形成される絶縁層と、前記
    ウェルに対応する開口部を有して前記絶縁層上に形成さ
    れるゲート電極とを具備する三極構造を有する炭素ナノ
    チューブを備えた電界放出素子の製造方法であって、 前記絶縁層及び前記ゲート電極を囲繞するように保護層
    を蒸着した後、前記絶縁層及び前記ゲート電極の上部に
    のみ保護層が残存するようにパターニングする第１段階
    と、 前記ウェル及び前記開口部を充填して前記保護層状に積
    層されるように炭素ナノチューブペーストを塗布する第
    ２段階と、 前記基板の背面から光を照射して前記炭素ナノチューブ
    ペースト及び前記保護層を露光させた後、現像して露光
    されていない炭素ナノチューブペースト及び前記保護層
    をリフトオフして炭素ナノチューブカラムを形成する第
    ３段階と、 前記炭素ナノチューブカラムを焼結して高さを低めた
    後、表面処理して前記炭素ナノチューブカラムの表面に
    炭素ナノチューブチップが整列される電界放出源を形成
    する第４段階と、を含むことを特徴とする三極構造を有
    する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方
    法。
  9. 【請求項９】 前記保護層は、ＤＦＲフィルムより構成
    されることを特徴とする請求項８に記載の三極構造を有
    する炭素ナノチューブを備えた電界放出素子の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 前記第３段階で、 前記露光されていない炭素ナノチューブペースト及び前
    記保護層を同時にリフトオフすることを特徴とする請求
    項９に記載の三極構造を有する炭素ナノチューブを備え
    た電界放出素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記露光されていない炭素ナノチュー
    ブペースト及び前記保護層を同時にリフトオフする際に
    水酸化ナトリウム溶液を使用することを特徴とする請求
    項１０に記載の三極構造を有する炭素ナノチューブを備
    えた電界放出素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記第３段階で、 前記露光されていない炭素ナノチューブペーストを現像
    液で先に除去した後、保護層をリフトオフすることを特
    徴とする請求項９に記載の三極構造を有する炭素ナノチ
    ューブを備えた電界放出素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記露光されていない炭素ナノチュー
    ブペーストはＮａ2ＣＯ3溶液を使用して除去することを
    特徴とする請求項１２に記載の三極構造を有する炭素ナ
    ノチューブを備えた電界放出素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記保護層を除去する際に水酸化ナト
    リウム溶液を使用することを特徴とする請求項１２に記
    載の三極構造を有する炭素ナノチューブを備えた電界放
    出素子の製造方法。
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