JP2005243632A - 弾道電子の表面放出装置エミッタ、それを採用した電界放出表示装置及び電界放出型バックライト素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 弾道電子の表面放出装置（ＢＳＤ）エミッタを提供する。
【解決手段】 下部基板と、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形成され、弾道電子の導電物質である垂直整列された炭素ナノチューブと、前記垂直整列された炭素ナノチューブ層上に形成された金属薄膜電極層と、を備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電界放出表示装置に係り、さらに詳細には、弾道電子の表面放出装置（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ、以下、ＢＳＤという）エミッタ、それを採用した電界放出表示装置及び電界放出型バックライト素子に関する。

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としては、パソコンのモニター及びＴＶ受像機が挙げられる。このような表示装置は、高速熱電子放出を利用する陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）と、最近に急速に発展しつつある液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）及び電界放出表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）のような平板表示装置に大別されうる。

このような平板表示装置のうち、ＦＥＤは、カソード電極上に一定間隔で配列されたエミッタにゲート電極から強い電場を印加することによってエミッタから電子を放出させ、この電子をアノード電極の表面に塗布された蛍光物質に衝突させて発光させる表示装置である。このように、冷陰極電子を電子放出源として使用してイメージを形成する装置であるＦＥＤは、電子放出源であるエミッタの材料及び構造の特性が、表示装置全体の画質特性に大きな影響を与える。

図１Ａ及び図１Ｂは、従来のＦＥＤの一例を示す図面であって、図１Ａは部分断面図であり、図１Ｂは部分平面図である。前記図面を参照すれば、ＦＥＤは、一般的に、カソード電極１１、アノード電極２１及びゲート電極１４’を有する３極管の構造よりなっている。前記カソード電極１１とゲート電極１４’とは、背面基板１０上に形成されており、アノード電極２１は、前面基板２０の底面に形成されており、アノード電極２１の底面には、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体よりなる蛍光層２３及びコントラストの向上のためのブラックマトリックス２２が形成されている。そして、背面基板１０と前面基板２０とは、その間に配置されるスペーサ３０によって相互間の間隔を維持している。このようなＦＥＤは、大体、エミッタ１６が配置される背面基板１０上に先にカソード電極１１を形成し、その上に微細な開口１３を有する絶縁層１５及びゲート電極１４’を積層した後、前記開口１３内に位置するカソード電極１１上に前記エミッタ１６を配置させた構造を有する。

初期のＦＥＤでは、前記エミッタ１６として、主にモリブデン（Ｍｏ）を主材質とした、スピントタイプの金属チップ（またはマイクロチップ）が使われてきた。前記金属チップ状のエミッタを有するＦＥＤにおいては、エミッタを配置するためには極微細ホールが形成されていなければならず、モリブデンを蒸着して画面全領域で均一な金属マイクロチップを形成させねばならないが、現在の製造工程では、一つのＦＥＤに含まれる全てのエミッタが均一な特性を有するように製作し難く、前記エミッタの製作時、工程が複雑で高度の技術を必要とするだけでなく、高コストの装備を使用せねばならないので、製品製造コストが上昇し、大面積化が難しいという問題点がある。

これにより、ＦＥＤの関連業界では、炭素ナノチューブをエミッタとして採用して製造工程を単純化させ、大面積化しようとする試みが続いている。図２に示されたように、このようにナノサイズの直径と大きい縦横比（長さ／直径）とを有する炭素ナノチューブをエミッタ５６として使用すれば、スクリーンプリンティング工程や合成装置を利用して簡単にエミッタを形成できるという長所がある。しかし、従来は、炭素ナノチューブから電子が放出される最も重要な部分であるチップ部分の耐久性が不足しているため、炭素ナノチューブがコールドエミッタとしての役割を行うため、オン／オフ動作時に構造が劣化または破壊されるという問題点がある。特に、前記エミッタに異常が生じる主な原因は、加速された電子が蛍光体にぶつかって光を放出する時、蛍光体から陽イオンが離れて逆にエミッタ側に加速されてエミッタと衝突するためであると考えられている。図２のうち、５１及び５４はカソード電極及びゲート電極をそれぞれ表す。

また、もう一つの問題点は、炭素ナノチューブがあまりにも密集している場合には、炭素ナノチューブの高い縦横比が減少し、スレッショルド電圧が高まるため、炭素ナノチューブの長所が減殺されてしまう。したがって、炭素ナノチューブを、周期的に一定間隔を有するように配列させる必要があるが、これは非常に複雑な工程を経なければならないという問題がある。

したがって、前記チップ状のエミッタが有する問題点を解決するために、最近では、平面形エミッタが開発されている。平面形エミッタは、ダイヤモンドライクカーボンを利用したエミッタ、表面伝導エミッタ、金属−絶縁層−金属（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ：以下、“ＭＩＭ”という）エミッタ及び ＢＳＤエミッタが開発されている。

このうち、前記ＭＩＭ及びＢＳＤエミッタは、高真空が要求されず、フォーカシングのための別途の構成が不要であるだけでなく、駆動電圧が２０Ｖ以下であり、表面汚染に強い特性を有している。特に、図３に示されたように、ＢＳＤエミッタを採用した電界放出素子は、ＦＥＤの一種であるが、ナノテクノロジーを応用した冷陰極電子源技術として従来のチップ状のエミッタとは全く異なる電子放出原理に基づくものである。

従来の多孔質ポリシリコン（Ｐｏｒｏｕｓ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ：以下、ＰＰＳという）を利用したＢＳＤエミッタを採用したＦＥＤの構造を図４に示した。前記図面に示されたように、ガラス基板上にポリシリコン薄膜を多孔質化したナノ結晶構造３５０を形成して周辺に酸化膜３４０を作り、表面には金などの電極を配置している。また、互いに対面する表面ガラスに蛍光体３２３と電極３２１とを形成させて、全体を真空状態に作る構造になっている。このＢＳＤは、電極に電圧を印加すれば、ナノ結晶構造内へ注入された電子がほとんど衝突なしに加速しつつ真空内へ放出（弾道電子放出現象）される。３３０はスペーサを表す。

しかし、前記ＰＰＳの製造方法は、ｎ型ドーピングされたシリコンウェーハをＨＦのエタノール水溶液に浸漬した後、電気化学的な酸化法を通じて製造するが、前記酸化膜の形成工程が難しいため、実際に具現され難いという問題点があり、前記製造方法によって製造された多孔性ポリシリコンの電子放出特性は、前記酸化条件に非常に敏感であり、封着または排気工程で基板の温度にも敏感であるため、安定で均一な電子放出特性を得難いという問題点がある。

一方、受光型平板表示装置であるＬＣＤは、軽くて消費電力が少ないという長所を有しているが、それ自体が発光して画像を形成することはできず、外部から光が入射されて画像を形成する受光型表示装置であるので、ＬＣＤの背面にはバックライト素子が設置される。

従来のバックライト素子としては、線光源として冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）と、点光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とが主に使われてきた。しかし、このような従来のバックライト素子は、一般的に、その構成が複雑で製造コストが高く、光源が側面にあって光の反射及び透過による電力消耗が大きいという短所がある。特に、ＬＣＤが大型化するほど、輝度の均一度を確保し難いという問題点がある。

本発明が解決しようとする第１の技術的課題は、製造が容易で長時間にわたって安定で均一な弾道電子を放出できるＢＳＤエミッタを提供することである。

本発明が解決しようとする第２の技術的課題は、前記ＢＳＤエミッタを採用して製造されたＦＥＤを提供することである。

本発明が解決しようとする第３の技術的課題は、前記ＢＳＤエミッタを採用して製造された電界放出型バックライト素子を提供することである。

本発明は、前記第１の課題を解決するために、下部基板と、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形成され、弾道電子の導電物質である垂直整列された炭素ナノチューブと、前記垂直整列された炭素ナノチューブ層上に形成された金属薄膜電極層と、を備えることを特徴とするＢＳＤエミッタを提供する。

本発明は、前記第２の課題を解決するために、前記本発明によるＢＳＤエミッタと、前記エミッタと一定間隔離隔されて対向しており、その一面にアノード電極とその下面に蛍光層とが形成されている前面基板と、を備えることを特徴とするＦＥＤを提供する。

また、本発明は、前記第３の課題を解決するために、前記本発明によるＢＳＤエミッタと、前記エミッタと一定間隔離隔されて対向しており、その一面にアノード電極とその下面に蛍光層とが形成されている前面基板と、を備えることを特徴とする電界放出型バックライト素子を提供する。

本発明によるＢＳＤエミッタは、製造が容易であり、本発明で炭素ナノチューブは、コールドエミッタとしての役割ではなく弾道電子の移動経路としてのみ作用するため、オン／オフ動作時に炭素ナノチューブが劣化する恐れがないので、長時間の駆動のための信頼特性を確保できる。また、前記炭素ナノチューブ上に絶縁層及び金属薄膜電極層が備えられているため、ガスの影響や汚染を遮断でき、炭素ナノチューブの劣化を最小化できる。一方、本発明によるＦＥＤは、べトの集束電極なしでも色純度に優れ、高真空を維持する必要がなく、製造工程上で炭素ナノチューブの物理化学的な物性の変化が起こり難い構造であるため、動作特性の変化が少なくて実用性が非常に高い。

以下、添付された図面を参照しつつ本発明によるＦＥＤの望ましい実施形態を詳細に説明する。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を表す。

図５は、本発明の望ましい実施形態によるＢＳＤエミッタの構造を示す概略図である。図５に示されたように、本発明に使われた垂直整列された炭素ナノチューブ内の電子伝導は、弾道電子伝導の特徴を有する。弾道電子伝導体とは、導体内で電子が衝突なしに電極内を移動できる場合を意味し、このときの電子は、アノードとカソードとの間に印加された電圧分のエネルギーを有する。このような弾道電子は、高真空内でのみ起こると考えられてきたが、ナノテクノロジーを応用することによって、固体内でも真空と同様に弾道電子の伝送が起こる現象が発見された。

すなわち、前述したように、ＰＰＳを利用したエミッタの場合がそれであるが、電子が無限に大きいシリコン結晶内を走行する場合、シリコン固体を形成する原子及び電子と衝突せずとも進行の可能な距離を平均自由行程というが、ｎ型Ｓｉの場合には、約１００ｎｍほどである。したがって、シリコン結晶サイズを人工的に１００ｎｍよりはるかに小さなナノ結晶より構成すれば、電子の平均自由行程よりナノ結晶のサイズが小さいため、電子がそのナノ結晶内を通過する時に電子とシリコン原子とが衝突する確率が非常に低くなると予想される。したがって、図３に示されたように、このようなシリコンナノ結晶６３を絶縁膜６４で一枚ずつ分離して構成すれば、固体内でも真空のように弾道電子の輸送現象が現れうる。一方、電子が導体内の不純物、または欠陥と衝突回数が多くて拡散される場合を拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｖｅ）という。図３のうち、７は金属電極を表し、６５はポリシリコングレインを表す。

これと共に、炭素ナノチューブでも弾道電子の輸送現象が観察されるが、これは、炭素ナノチューブが量子力学によって支配される領域内の直径と長さとを有するためであり、その伝導度が長さに反比例して連続的に減るものではなく、量子化した値で与えられる現象が観察される。このような現象は、図６に示されたように、炭素ナノチューブの直径がナノサイズであるので、直径方向には電子が拘束され、長手方向にのみ電子が伝導される１次元的な状態であるため、弾道伝導特性が発生すると考えられる。すなわち、炭素ナノチューブの長さＬが伝導電子の平均自由行程ｌとほぼ同じであり、直径Ｗが伝導電子のフェルミ波長λ_Ｆと類似した場合に、弾道伝導の特性が発生すると判断される。

本発明によるＢＳＤエミッタのカソード電極には、グラウンドまたはマイナス電圧が印加され、前記金属薄膜電極層にはプラス（＋）電圧が印加され、両端間にＩ_ＣＮＴ電流が流れるが、従来のＣＮＴをコールドエミッタとして利用したＦＥＤでは、前記金属薄膜電極層がなく、単に電子を放出させるための引出電極としてゲート電極が存在するのみであり、前記ゲート電極とカソード電極との間に電流が流れなくなる。

本発明によるＢＳＤエミッタとして使われる炭素ナノチューブは、単一壁はもとより、多重壁の炭素ナノチューブも使用され、その電気伝導性は、不導体でも、半導体でも、金属性でも制限されないが、前記垂直整列された炭素ナノチューブが金属性の炭素ナノチューブである場合には、前記垂直整列された炭素ナノチューブ層と金属薄膜電極層との間に絶縁層をさらに含むことが望ましい。これは絶縁層がなければ、前記炭素ナノチューブと金属薄膜電極層との間にショートの発生する恐れがあるためである。

本発明に使われる前記垂直整列された炭素ナノチューブの長さは、２μｍ以内であることが望ましいが、２μｍを超過すれば、弾道電子の伝送確率が低くなり、電子の伝送が拡散する可能性が大きくなるために、望ましくない。

一方、前記垂直整列された炭素ナノチューブの製造方法は、当業界に公知のものであれば、特別に制限されず、例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成長法、テンプレート法またはＳＡＭ（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）法によって製造されるものでありうる。

ＣＶＤ成長法とは、転移金属である鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のような金属触媒を基板上に高分散性のナノ粒子単位で形成させた後、前記基板を石英ボート上に装着し、その後、メタン、エチレン、アセチレンのような炭素ソース気体を高温で一定流量で注入して炭素ナノチューブを製造する方法を称し、前記転移金属粒子は、炭素ナノチューブの核グレインの役割を果たすと同時に、触媒の役割を果たし、これにより製造された炭素ナノチューブは、非常に高密度であるため、垂直に成長する。

次いで、テンプレート法とは、陽極アルミニウム酸化物（ＡＡＯ：Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）よりなるテンプレートを利用して、その孔隙の末端に触媒を電気的に蒸着させた後、熱ＣＶＤ法を利用して炭素ナノチューブを製造する方法であって、これにより製造された炭素ナノチューブは、非常に均一な直径を有し、孔隙の長さに沿って垂直整列された特性が優秀である。

また、ＳＡＭ法とは、炭素ナノチューブの末端をカルボキシルグループに置換して短い炭素ナノチューブを得て蒸溜水で洗浄した後、ＢＨ_３−ＴＨＦを利用して末端を−ＯＨ基に還元させた後、ＳＯＣｌ_２を利用して−Ｃｌに置換してから、再びＫＳＨを利用して末端を−ＳＨ基に置換した後、Ａｕのような金属薄膜層に自己組立てさせて垂直整列された炭素ナノチューブを製造する方法を称す。

本発明では、このように炭素ナノチューブが垂直に成長する基板を直接カソード電極として使用することが望ましい。

これは、本発明のＢＳＤエミッタに使われる金属薄膜電極層１１４は、Ａｕ、ＣｒまたはＣｒ−Ｎｉ合金よりなり、カソード電極１１１と垂直方向に形成されていることが望ましいが、受動駆動方式では、カソード電極１１１と金属薄膜電極１１４とを垂直方向に形成させることによってマトリックス駆動が可能になるためである。

本発明のさらに他の実施形態によれば、前記金属薄膜電極層１１４の厚さは、１５〜３０ｎｍであることが望ましいが、１５ｎｍ未満である場合には、薄膜があまり薄いため、部分的に金属薄膜電極層１１４が形成されない可能性があり、３０ｎｍを超過する時には、弾道電子の透過容易性に問題が発生する恐れがあるために、望ましくない。

また、前記絶縁層１１５は、ＳｉＯ_２よりなり、１０〜１００ｎｍの厚さであることが望ましいが、１０ｎｍ未満である場合には、金属性の炭素ナノチューブと前記金属薄膜電極層との間のショートを適切に防止できない恐れがあり、１００ｎｍを超過する時には、弾道電子の透過容易性に問題が発生する恐れがあるために、望ましくない。

前記ＢＳＤの構成を具体的に説明すれば、背面基板１１０上には、所定のパターン、例えば、ストライプ状に互いに所定間隔離隔されて配列された複数のカソード電極１１１が形成される。前記カソード電極１１１は、導電性金属物質または透明な導電性物質であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を背面基板１１０上に所定厚さ、例えば、数百Å〜数千Åほどの厚さに蒸着した後、これをストライプ状にパターニングすることによって形成されうる。次いで、垂直整列された炭素ナノチューブ１１３を前記カソードパターニング層と平行に配列し、前記垂直整列された炭素ナノチューブが金属性である場合には、その表面に絶縁層１１５を数十ｎｍの厚さに形成させる。次いで、前記絶縁層１１５の上部に金属薄膜電極層１１４をカソード電極層１１１と垂直方向に１５〜３０ｎｍの厚さに形成させてＢＳＤエミッタを完成させるが、前記金属薄膜電極層１１４は、パターニングによってストライプ状に製造されうる。

本発明では、垂直整列された炭素ナノチューブ上に絶縁層１１５と金属薄膜電極層１１４とをそれぞれ形成させるため、カソード工程でガスの影響や汚染を遮断でき、封着や排気工程のような熱工程で炭素ナノチューブの劣化を最小化させうる。

本発明によるＦＥＤは、前記本発明によるＢＳＤエミッタと、前記エミッタと一定間隔離隔されて対向しており、その一面にアノード電極とその下面に蛍光層とが形成されている前面基板と、を備えることを特徴とする。

図７は、本発明の望ましい実施形態によるＦＥＤの構造を示す断面図である。

図７を参照すれば、本発明によるＦＥＤは、所定間隔離隔されて互いに対向して配置された２枚の基板、すなわち、通常的に背面基板と称す第１基板１１０と前面基板と称す第２基板１２０とを備える。前記背面基板１１０と前面基板１２０とは、これら間に設置されたスペーサ１３０によってその間隔が維持される。このような背面基板１１０及び前面基板１２０としては、通常的にガラス基板が使われる。

前記背面基板１１０上には、電界放出を行える構成として、本発明によるＢＳＤエミッタが備えられており、前記前面基板１２０には、電界放出によって放出された電子によって所定の画像を具現できる構成が設けられる。

また、図７を参照すれば、前記前面基板１２０の一面、すなわち、背面基板１１０に対向する底面には、アノード電極１２１が形成され、このアノード電極１２１の表面には、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体よりなる蛍光層１２３が形成される。前記アノード電極１２１は、前記蛍光層１２３から発散される可視光が透過されるように透明な導電性物質であるＩＴＯよりなる。前記蛍光層１２３を形成するＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体は、前記カソード電極１１１の長手方向に沿って長く拡張された縦長型のパターンを有し、前記カソード電極１１１を炭素ナノチューブが垂直に成長する基板として使用した場合には、これら基板間に電気伝導のために金属よりなる導電性膜１０５をさらに含みうる。

そして、前記前面基板１２０の底面には、コントラストの向上のために前記蛍光層１２３間にブラックマトリックス１２２が形成されうる。

また、前記蛍光層１２３及びブラックマトリックス１２２の表面には、金属薄膜層１２４が形成されうる。前記金属薄膜層１２４は、主にアルミニウムよりなり、エミッタ１１５から放出された電子が容易に透過できるように数百Åほどの薄い厚さを有する。このような金属薄膜層１２４は、輝度を向上させる機能を果たす。すなわち、前記蛍光層１２３のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体がエミッタから放出された電子ビームによって励起されて可視光を発散する時、この可視光が前記金属薄膜層１２４によって反射されるので、前方に出射される可視光の光量が増加して輝度が向上する。

一方、前記前面基板１２０に金属薄膜層１２４が設けられた場合には、前記アノード電極１２１を形成しないこともある。これは、前記金属薄膜層１２４が導電性を有するので、ここに電圧を印加すれば、金属薄膜層１２４がアノード電極の役割に代えられるためである。

前記のように構成された背面基板１１０及び前面基板１２０は、互いに所定間隔離隔されて前記エミッタと蛍光層１２３とが対向するように配置され、その周りに塗布されるシーリング物質（図示せず）によって互いに封着される。このとき、前述したように、背面基板１１０と前面基板１２０との間には、これら間の間隔を維持させるためのスペーサ１３０が設置される。

以下では、前記のように構成された本発明によるＦＥＤの作用を説明する。

本発明によるＦＥＤにおいて、前記カソード電極１１１と金属薄膜電極１１４との間に駆動電圧が印加されれば、カソード電極から炭素ナノチューブ層に電子が注入され、前記電子は、弾道電子の輸送現象によって前記金属薄膜電極に到達し、このときの電子は、真空内にトンネリングによって放出される。炭素ナノチューブの弾道電子伝導特性によって電子が真空内へ放出されれば、電子は、高いエネルギーを有するため、散乱が少なく発生するので、別途に集束電極がなくても色純度が改善される効果を有する。また、弾道電子が高いエネルギーを有するので、残留気体の影響をほとんど受けないため、高真空を絶対的に維持する必要がなく、したがって、実用性がさらに優秀な薄型ディスプレイの実現が可能になる。

一方、このように放出された電子は、前記カソード電極１１１とアノード電極とに印加された電圧によって前記蛍光層１２３へ誘導されて前記蛍光層１２３に衝突する。これにより、前記蛍光層１２３のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体が励起されて可視光を発散する。

本発明による電界放出型バックライト素子は、本発明によるＢＳＤエミッタと、前記エミッタと一定間隔離隔されて対向しており、その一面にアノード電極とその下面に蛍光層とが形成されている前面基板と、を備えることを特徴とする。

図８は、本発明の望ましい実施形態による電界放出型バックライト素子の構造を示す断面図である。

図８を参照すれば、本発明によるＦＥＤは、所定間隔離隔されて互いに対向して配置された２枚の基板、すなわち、通常的に背面基板と称す第１基板２１０と前面基板と称す第２基板２２０とを備える。前記背面基板２１０及び前面基板２２０は、これらの間に設置されたスペーサ２３０によってその間隔が維持される。このような背面基板２１０及び前面基板２２０としては、通常的にガラス基板が使われる。

前記背面基板２１０上には、電界放出を行える構成として、本発明によるＢＳＤエミッタが備えられており、前記前面基板２２０の下部には、電界放出によって放出された電子によって蛍光物質が励起されて可視光を発散できる構成として、アノード電極２２１とその下部に蛍光層２２３とが順次に形成されている。一方、前記背面基板２１０及び前面基板２２０は、互いに所定間隔離隔されて前記ＢＳＤエミッタ２１５と蛍光層２２３とが対向するように配置され、その周りに塗布されるシーリング物質（図示せず）によって互いに封着される。このとき、前記背面基板２１０と前面基板２２０との間には、これらとの間の間隔を維持させるためのスペーサ２３０が設置される。

このような電界放出型バックライト素子は、既存の冷陰極蛍光ランプを利用したバックライト素子に比べて消費電力が少なく、また広い範囲の発光領域でも比較的均一な輝度を呈するという長所がある。

本発明によるＢＳＤエミッタは、長寿命及び優秀な色純度などを維持できるので、各種の電子機器、例えば、ＬＣＤ及びバックライト素子などに有用に使用されうる。

従来のＦＥＤの一例を示す部分断面図である。 従来のＦＥＤの一例を示す部分平面図である。 従来の炭素ナノチューブを利用したＦＥＤの概略図である。 従来のＰＰＳを利用したＢＳＤエミッタの構造及び作動原理を示す部分断面図である。 従来のＰＰＳを利用したＢＳＤエミッタを採用したＦＥＤの概略図である。 本発明の一実施形態によるＢＳＤエミッタの概略的な部分断面図である。 弾道電子の伝送現象を示す概略図である。 本発明の一実施形態によるＦＥＤの断面図である。 本発明の一実施形態による電界放出型バックライト素子の断面図である。

符号の説明

１１０ 背面基板
１１１ カソード電極
１１３ 炭素ナノチューブ
１１４ 金属薄膜電極層
１１５ 絶縁層

Claims (11)

1. 下部基板と、
   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形成され、弾道電子の導電物質である垂直整列された炭素ナノチューブと、
   前記垂直整列された炭素ナノチューブ層上に形成された金属薄膜電極層と、を備えることを特徴とするＢＳＤエミッタ。
2. 前記カソード電極には、グラウンドまたはマイナス電圧が印加され、前記金属薄膜電極層には、プラス（＋）電圧が印加され、両端間にＩ_ＣＮＴ電流が流れることを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
3. 前記垂直整列された炭素ナノチューブは、金属性炭素ナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
4. 前記垂直整列された炭素ナノチューブが金属性炭素ナノチューブである場合には、前記垂直整列された炭素ナノチューブ層と金属薄膜電極層との間に絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
5. 前記垂直整列された炭素ナノチューブの長さは、２μｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
6. 前記垂直整列された炭素ナノチューブは、ＣＶＤ成長法、テンプレート法またはＳＡＭ法によって製造されることを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
7. 前記金属薄膜電極層は、Ａｕ、ＣｒまたはＣｒ−Ｎｉ合金よりなり、カソード電極と垂直方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
8. 前記金属薄膜電極層は、１５〜３０ｎｍの厚さであることを特徴とする請求項１に記載のＢＳＤエミッタ。
9. 前記絶縁層は、ＳｉＯ_２よりなり、１０〜１００ｎｍの厚さであることを特徴とする請求項４に記載のＢＳＤエミッタ。
10. 請求項１ないし９のうち何れか１項に記載のＢＳＤエミッタと、
    前記エミッタと一定間隔離隔されて対向しており、その一面にアノード電極及びその下面に蛍光層が形成されている前面基板と、を備えることを特徴とする電界放出表示装置。
11. 請求項１ないし９のうち何れか１項に記載のＢＳＤエミッタと、
    前記エミッタと一定間隔離隔されて対向しており、その一面にアノード電極及びその下面に蛍光層が形成されている前面基板と、を備えることを特徴とする電界放出型バックライト素子。

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