JP4854691B2

JP4854691B2 - 電界放出ディスプレイの三極管構造の製法

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Publication number: JP4854691B2
Application number: JP2008032344A
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Inventors: 鈞道李; 正中李; 志榮許; 悠揚張; 家充何; 右武王
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Description

本発明は、電界放出ディスプレイ（Field Emission Display。以下、ＦＥＤという）技術に関する。さらに詳しくは、ゲート層と、同一工程で、同一平面にパターニングされた陰極層（cathode layer）を備える三極管構造（triode structure）の製法に関する。三極管構造は、ゲート層を用いて側面の陰極層から電子を引き抜き、高放出効果を達成する。

ＦＥＤは、陽極、陰極、ゲート電極からなる三極管構造を有する高電圧ディスプレイで、高電圧で、かつ低電流の特性を生かして高い照度を達成する。ＦＥＤは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の軽量、薄型の特性以外に、陰極線管ＣＲＴの高輝度、自発光の長所も備え、パネルディスプレイ市場において、競争力のある技術となっている。従来のＦＥＤの三極管において、陽極は電子のエネルギーを増加し、陰極は電子を放出させ、ゲート電極は陰極から電子を引き出すのに用いられ、よって、三極管構造は放出効果を向上し、制御電圧を減少する。電子放出源（electron emitting source）の製造に関し、複雑な工程、高い設備費用および低スループットに付属する問題にもかかわらず、モリブテン（molybdenum、Ｍｏ）金属が用いられて、マイクロチップ（micro-tip）形状を形成している。近年、高い機械的強度、好ましい電気的性能をもつカーボンナノチューブ（carbon nanotube、ＣＮＴ）が、電子放出領域中で、塗布または直接成長している（非特許文献１および２）。

図１５は、従来のＣＮＴ−ＦＥＤ１０の断面図である。従来のＣＮＴ−ＦＥＤ１０は、陰極基板１２、陰極基板１２に平行な陽極基板１４、陰極基板１２および陽極基板１４間の真空空間に設置され、所定の垂直方向の間隔を維持し、大気圧に抵抗するスペーサからなる。一般に、陰極基板１２および陽極基板１４は、ガラス基板からなる。陽極基板１４は複数の横延伸したＩＴＯの陽極層１６、ブラックマトリクス層１８、複数の蛍光層２０、平坦化Ａｌ膜２２、を備える。蛍光層２０は赤層２０Ｒ、緑層２０Ｇ、青層２０Ｂから構成される。Ａｌ膜２２は、陽極基板１４の導電層、蛍光層２０の反射層、イオン衝撃（ion bombardment）および電界引力（electric-field attraction）から、蛍光層２０を保護する保護層として用いられる。陰極基板１２は、複数の縦方向に延伸した陰極層２４、縦方向に延伸した陰極層２４の各電子放出領域上に形成された複数のＣＮＴ放出層２６、隣接するＣＮＴ放出層２６を隔離するために、各電子放出領域の周辺領域に形成された絶縁層２８と、絶縁層２８上にパターニングされたゲート電極層２９と、を備える。

ＣＮＴ放出層２６の製法において、絶縁層２８およびゲート電極層２９の蒸着（deposition）、焼結（sintering）、エッチング（etching）に先だって、電子放出領域内で、ＣＮＴ材料が形成される。しかし、これらの工程は、ＣＮＴの特性に悪影響を与え、不安定になる。ＣＮＴ放出層２６のもう一つの製法として、絶縁層２８およびゲート電極層２９が形成されて、電子放出領域に対応する開口を提供し、開口にＣＮＴを充填する。しかし、これはゲート電極層２９と陰極層２４とのあいだで短絡を生じ、ＣＮＴに充填する開口の深さと、電子放出領域におけるＣＮＴ材料の均一性を正確に制御するのが困難である。

したがって、反射型電極とアンダーゲート（under-gate）構造が発展しており、ＦＥＤ工程を簡易化し、三極管により提供される同じ特性を達成する。

図１６は、従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置の反射型電極構造を示す図で、図１７は、反射型電極構造の画素ユニットの断面図である。反射型三極管構造３０は、下ガラス基板３２と上ガラス基板を備える。下ガラス基板３２は複数の横延伸した陽極層３４、複数の横延伸した放出層３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ、複数の縦延伸した誘電層３８、複数の縦延伸した陰極層４０、およびマトリクスで配列された複数のＣＮＴ放出層４２、からなる。上ガラス基板は透明導電層４４を備える。画素ユニットにおいて、陽極層３４が陽極電界を提供して、横方向の力により、陰極層４０から電子を引き抜く。一方、透明電極層４４は陰極電界を提供して、電子を下方に押す。これにより、透明電極層４４と下ガラス基板３２とのあいだの陽極電圧と陰極電圧は、電子ビームを集中させて、電子を正確に蛍光層３６に衝突させることができる。

前記反射型ＦＥＤ構造３０の工程は簡単で、ＣＮＴ放出層４２は最後の工程中に形成されるため、電子発射の安定性は、後続の工程によりダメージを受けることがない。この他、表面処理はＣＮＴ放出層４２上で実行されて、電子放出特性をさらに改善する。しかし、反射型ＦＥＤ構造３０の駆動回路に制限があるため、陽極電圧は、２〜３００Ｖで、反射型ＦＥＤ構造３０の放出効果が不充分である。さらに、陽極電圧および陰極電圧の制御が複雑であるため、電子ビームの集中が困難である。

図１８は、従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置のアンダーゲート構造を示す図である。図１９は従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置のアンダーゲート構造の断面図である。アンダーゲート構造５０は、下ガラス基板５２と上ガラス基板６４とを備える。下ガラス基板５２は、複数の横延伸した対極層５４と、絶縁層５５と、マトリクスに配列された複数のアンダーゲート層５６と、複数の縦延伸した陰極層５８と、複数の縦延伸したＣＮＴ放出層６０とからなる。上ガラス基板６２は、複数の横延伸陽極層６４と、複数の横延伸放出層６６とからなる。アンダーゲート構造５０において、電子はアンダーゲート層５６により、電子を引き抜き、陽極層６４の電圧により加速されて、蛍光層６６に衝突させる（非特許文献１および２）。

アンダーゲート構造５０も、反射型ＦＥＤ構造３０と同じ利点を備えるが、以下のような欠点がある。まず、陽極層６４の電圧は正確に制御されて、電子ビームを適切な位置に衝突させなければならない。第２には、放出を停止するため、負電圧がアンダーゲート層５６により提供されて、放出を抑制しなければならず、よって、余分の制御電圧値が必要である。第３に、アンダーゲート層５６と陰極層５８とのあいだのクロストーク（cross-talk）効果を防止するため、２つの隣接する陰極層５８間の間隔は大きくして、アンダーゲート層５６と陰極層５８とのあいだのスペーサを増加させなければならない。

Ｊ．Ｍ．キム他著、「高性能ＣＮＴＦＥＤ」、第２回ディスプレイ会議およびエキジビション、２００２年６月２９〜３１日、シェラトン・ウォーカーヒル・ホテル、ソウル、大韓民国、１６章、１〜３頁Ｃ．Ｇ．リー他著、「アンダーゲート型カーボンナノチューブ構造の製造および特性」、第２回ディスプレイ会議およびエキジビション、２００２年６月２９〜３１日、シェラトン・ウォーカーヒル・ホテル、ソウル、大韓民国、１８章、５〜６頁

さらに、本発明は、ＦＥＤの三極管構造の製法を提供し、同一工程で同一平面にゲート層と陰極層とをパターニングして、前記従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置により生じる問題を解決することをもう一つの目的とする。

前述の目的を達成するため、本発明は、ＦＥＤの三極管構造の製法を提供する。すなわち、本発明のＦＥＤの三極管構造の製法は、電界放出ディスプレイの三極管構造の製法であって、
透明絶縁材からなる下基板を提供する工程と、
前記下基板の内表面に複数の縦延伸した導電層を形成する工程と、
前記導電層と前記下基板を被覆する第１の誘電層を形成する工程と、
前記第１の誘電層に複数の開口を形成し、前記導電層の一部を露出する工程と、
前記第１の誘電層を被覆する金属層を形成し、当該金属層を前記開口に充填して、前記導電層と電気的に接続する複数の接触層とする工程と、
前記第１の誘電層を被覆する前記金属層を、複数の第１の縦延伸陰極層と一対の第２の横延伸陰極層からなる複数対の横延伸陰極層とにするとともに、前記第１の縦延伸陰極層は前記一対の横延伸陰極の間に接続され、かつ、縦方向に隣接する前記複数対の横延伸陰極層とは分離して形成することにより、マトリクスに配列された複数の長方形間隔を定義する陰極パターンとしてパターニングする工程と、
前記第１の誘電層を被覆する前記金属層を、前記一対の横延伸陰極層の間で、かつ、前記縦延伸陰極層のそれぞれの間に設置し、前記各接触層と電気的に接続される複数の縦延伸したゲート層としてパターニングする工程と、
前記陰極パターンと前記ゲート層とのあいだの空間を部分的に充填し、前記陰極パターンの頂部および前記ゲート層の頂部が前記第２の誘電層から突き出るように、前記第１の誘電層を被覆する第２の誘電層を形成する工程と、
前記陰極パターンの前記電子放出領域を被覆する放出パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする方法である。

本発明によれば、ゲート層および陰極パターンが、同一工程、同一平面で完成し、平面放出源となる電界放出ディスプレイが得られる。また、放出層は最後の工程で形成され、電子発射の安定性は、後続の工程によるダメージを受けない。さらに、表面処理が放出層上で実施され、電子放出特性を改善し、よって、安定した放出特性を有する電界放出ディスプレイが得られる。

前述した本発明の目的、特徴、および長所をいっそう明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態をあげ、図を参照にしながらさらに詳しく説明する。

第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかわるＦＥＤ装置の三極管構造を示す斜視図である。図２は、図１で示される三極管構造の断面図である。

ＦＥＤ装置７０は、下基板７２と、互いに平行に配列された上基板７４と、からなる。好ましくは、ガラス板材が２つの基板７２、７４を形成するために用いられるが、代わりに透明の絶縁材も用いられる。さらに、スペーサが下基板７２と上基板７４とのあいだに真空状態で配設され、所定の間隔を維持し、大気圧に抵抗するのに用いられる。

陽極基板となる上基板７４は、複数の横延伸の陽極層７６と、その内表面に形成されたマトリクス状の複数の蛍光層７８とからなる。好ましくは、陽極層７６はＩＴＯで、蛍光層７８は、赤の蛍光層７８Ｒ、緑の蛍光層７８Ｇおよび青の蛍光層７８Ｂからなる。さらに、ＦＥＤ工程と放出特性の要求に基づいて、ブラックマトリクスパターンおよびアルミ薄膜は、選択的に、上基板７４に配設される。

下基板７２は、陰極基板となる。複数の横延伸の導電層８０が下基板７２の内表面にパターニングされる。誘電層８２は導電層８０上に設置され、隣接する導電層８０間の空間を充填し、マトリクスで配列された複数の開口８３が形成されて、導電層８０の一部分を露出する。複数の接触層８５は、それぞれ開口８３に形成され、導電層８０と電気的に接続される。マトリクスで配列された複数の陰極パターン８４は、誘電層８２上に形成され、それぞれ接触層８５と電気的に接続される。マトリクスで配列された複数の放出層８６は、陰極パターン８４の電子放出領域に形成される。複数の縦延伸したゲート層８８は誘電層８２上にパターニングされ、各ゲート層８８は陰極パターン８４の二列間に設置される。

放出層８６は、ＣＮＴ薄膜、ナノ粒子（カーボン球形、ナノクラスタ、もしくはＣＮＦなど）、ダイヤモンド薄膜、または多孔性シリコン（porous silicon）からなり、ナノスケールの平面放出源となる。設計上の選択は、放出層８６の面積、数、間隔からなるが、これらに限定されない。

ＦＥＤ装置７０の三極管構造において、ゲート層８８により与えられる横方向の力は、２つの陰極パターン８４上に形成された放出層８６から、電子を引き抜く。このとき、陽極層７６により与えられる電圧は電子を加速させ、対応する蛍光層７８へ衝突させる。

従来のアンダーゲート構造と比較して、ＦＥＤ装置７０の三極管構造は、ゲート層８８を用いて、２つの両側の陰極パターン８４から電子を引き抜き、これにより、ゲート層８８と陰極パターン８４とのあいだでクロストークの効果なしに、電子ビームを正確な衝突位置上に集中させる。したがって、２つの隣接する陰極パターン８４間の距離を増加させる必要なく、ゲート層８８と陰極パターン８４とのあいだの空間を増加させる。

ＦＥＤ装置７０の三極管構造の製法に関して、図３〜６は、本発明の第１の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す。

まず、図３において、リソグラフィとともに、ネット印刷と金属蒸着により、長方形の横延伸した導電層８０が下基板７２上にパターニングされる。そののち、図４において、リソグラフィとともに、ネット印刷と蒸着により、マトリクスで配列された開口８３を有する誘電層が、下基板７２の全表面にパターニングされ、各開口８３は導電層８０の領域を露出し、陰極パターン８４と電気的に接続される。つぎに、図５において、リソグラフィとともに、ネット印刷と金属蒸着により、開口８３が金属材料により充填され、接触層８５となる。また、誘電層８２上に蒸着した金属材料は、陰極パターン８４およびゲート層８８としてパターニングされる。マトリクスで配列された陰極パターン８４は接触層８５にそれぞれ接続される。縦方向に延伸したゲート層８８は、陰極パターン８４の２つの列間に設置される。最後に、図６において、リソグラフィとともに、ネット印刷と金属蒸着により、放出層８６が陰極パターン８４上にパターニングされる。

前述の製法によると、ゲート層８８および陰極パターン８４は、同一工程、同一平面で完成し、ＦＥＤ装置７０は平面放出源となる。また、放出層８６は最後の工程で形成され、電子発射の安定性は、後続の工程によるダメージを受けない。さらに、表面処理は放出層８６上で実施され、電子放出特性を改善し、よって、ＦＥＤ装置７０は安定した放出特性を有する。

第２の実施の形態
図７は、本発明の第２の実施の形態にかかわるＦＥＤ装置の三極管構造を示す斜視図である。

第１の実施の形態中の下基板７２上の電極構造によると、第２の実施の形態は、陰極パターン８４および放出層８６を改良し、１つの画素領域中のゲート層８８が、放出層８６により囲まれるようにする。

下基板７２は陰極基板となる。複数の縦延伸した導電層８０は、下基板７２の内表面にパターニングされる。第１の誘電層８２Ｉは、縦延伸した導電層８０および下基板７２上に蒸着し、複数の開口８３を備え、縦延伸した導電層８０の一部を露出し、陰極層と電気的に接続されている。複数の接触層８５は、開口８３にそれぞれ形成され、縦延伸した導電層８０と電気的に接続される。マトリクスに配列された長方形間隔を備える陰極パターン８４は、第１の誘電層８２Ｉ上に形成され、縦方向に延伸する複数の第１の陰極層８４Ｉと、横方向に延伸する複数の第２の陰極層８４IIが交差して陰極層８４を形成する。マトリクスに配列された長方形間隔を備える放出パターン８６は、陰極層８４に形成される。縦方向に延伸した第１の放出層８６Ｉと横方向に延伸した第２の放出層８６IIは、交差して、放出パターン８６を形成する。複数のゲート層８８は、第１の誘電層８２Ｉ上にパターニングされ、各ゲート層８８は、第１の陰極層８４Ｉと第２の陰極層８４IIにより定義される長方形の間隔内に設置される。第２の誘電層８２II上は、第１の誘電層８２Ｉ上に形成され、陰極パターン８４とゲート層８８とのあいだの間隔を充填し、陰極パターン８４とゲート層８８の頂部は、第２の誘電層８２IIから突き出る。図８において、接触層８５はゲート層８８下の開口８３に形成され、ゲート層８８および導電層８０に電気的に接続される。

放出層８６は、ＣＮＴ薄膜、ナノ粒子（カーボン球形、ナノクラスタ、もしくはＣＮＦなど）、ダイヤモンド薄膜、または多孔性シリコンからなり、ナノスケールの平面放出源となる。設計上の選択は、放出層８６の面積、数、間隔からなるが、これらに限定されない。

本発明の実施の形態において、ＦＥＤ装置の三極管構造は、放出層８６を用いて、ゲート層８８の周囲を囲まれ、よって、ゲート層８８は、第１の陰極層８４Ｉおよび第２の陰極層８４IIから電子を引き抜き、電子ビーム、制御電圧をさらに集中させ、解像度を改善し、放出品質を向上する。また、陰極パターン８４とゲート層８８とのあいだの間隔を充填する第２の誘電層８２IIは、ゲート層８８と第１の陰極層８４Ｉと第２の陰極層８４IIとのあいだのクロストークと短絡を効果的に解決する。

前述の三極管構造の製法に関して、図９〜１３は、本発明の第２の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す立体図である。

まず、図９において、リソグラフィとともに、ネット印刷と金属蒸着により、長方形の縦延伸した導電層８０が下基板７２上にパターニングされる。その後、図１０において、リソグラフィとともに、ネット印刷と蒸着により、マトリクスで配列された開口８３を有する第１の誘電層８２Ｉが、下基板７２の全表面にパターニングされ、各開口８３は、縦延伸した導電層８０の領域を露出し、ゲート層８８と電気的に接続される。つぎに、図１１において、リソグラフィとともに、ネット印刷と金属蒸着により、金属層が開口８３を充填し、接触層８５となる。また、第１の誘電層８２Ｉ上に蒸着した金属層は、陰極パターン８４とゲート層８８としてパターニングされる。陰極パターン８４は、縦方向に延伸する複数の第１の陰極層８４Ｉと、横方向に延伸する複数の第２の陰極層８４IIが交差して、マトリクスの長方形間隔を形成する。マトリクスで配列したゲート層８８は、長方形の間隔に設置される。好ましくは、縦方向に延伸する複数の第１の陰極層８４Ｉはそれぞれ、隣接した２つの縦延伸した導電層８０間に設置され、各ゲート層８８は、長方形の間隔に設置されて、接触層８５により、対応する縦延伸した導電層８０に電気的に接続される。

つぎに、図１２において、リソグラフィとともに、ネット印刷と蒸着により、第１の誘電層８２Ｉに第２の誘電層８２IIが蒸着されて、陰極パターン８４とゲート層８８とのあいだの間隔を充填し、陰極層８４およびゲート層８８の頂部は、第２の誘電層８２IIから突き出る。最後に、図１３において、リソグラフィとともに、ネット印刷と蒸着により、放出層８６が陰極パターン８４の電子放出領域にパターニングされる。放出層８６は、第１の縦方向放出層８６Ｉと、第２の横方向放出層８６IIとからなり、互いに交差して、マトリクスの長方形を形成する。

前述の製法によれば、ゲート層８８、第１の陰極層８４Ｉおよび第２の陰極層８４IIは、同一工程、同一平面で完成され、平面放出源となる。また、第１の縦方向放出層８６Ｉおよび第２の縦方向放出層８６IIは、最後の工程で形成され、電子発射の安定性は後続の工程によるダメージを受けない。さらに、表面処理は放出層８６上で実施され、電子放出特性を改善し、よって、安定した放出特性を有する。

第３の実施の形態
図１４は、本発明の第３の実施の形態にかかわるＦＥＤ装置の三極管構造を示す図である。

第２の実施の形態で示される下基板７２上の電子基板に関して、第３の実施の形態は放出層８６をさらに改良し、マトリクスに配列され、互いに接続しない複数の放出素子８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃおよび８６Ｄとする。好ましくは、放出素子８６Ｂおよび８６Ｄは、第１の陰極層８４Ｉの電子放出領域上に形成され、放出素子８６Ａまたは８６Ｃは第２の陰極層８４IIの電子放出領域に形成される。よって、一つの画素領域内で、ゲート層８８の４つの周辺領域（前、右、左、後、左）は、放出素子８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃおよび８６Ｄにより囲まれる。放出素子８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃおよび８６Ｄの面積、形状、間隔は本発明に限定されるものではない。

本発明では好ましい実施の形態を前述のとおり開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当業者なら誰でも、本発明の精神と範囲を逸脱しない範囲内で各種の変更や改良を加えることができ、したがって本発明の範囲は、特許請求の範囲で規定した内容を基準とする。

本発明の第１の実施の形態にかかわるＦＥＤ装置の三極管構造を示す図である。図１で示される三極管構造の断面図である。本発明の第１の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第１の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第１の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第１の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第２の実施の形態にかかわるＦＥＤ装置の三極管構造を示す斜視図である。図７で示される三極管構造の断面図である。本発明の第２の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第２の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第２の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第２の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第２の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。本発明の第３の実施の形態にかかわる三極管構造の製法を示す工程説明図である。従来のＣＮＴ−ＦＥＤ１０の断面図である。従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置の反射型電極構造を示す斜視図である。反射型電極構造の画素ユニットの断面図である。従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置のアンダーゲート構造を示す斜視図である。従来のＣＮＴ−ＦＥＤ装置のアンダーゲート構造の断面図である。

符号の説明

１０ＣＮＴ−ＦＥＤ
１２陰極基板
１４陽極基板
１６陽極層
１８ブラックマトリクス層
２０蛍光層
２０Ｒ赤色蛍光層
２０Ｇ緑色蛍光層
２０Ｂ青色蛍光層
２２Ａｌ膜
２４陰極層
２６ＣＮＴ放出層
２８絶縁層
２９ゲート電極層
３０反射型ＦＥＤ構造
３２下ガラス基板
３４陽極層
３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ蛍光層
３８誘電層
４０陰極層
４２ＣＮＴ放出層
４４透明電極層
５０アンダーゲート構造
５２下ガラス基板
５４対極層
５５絶縁層
５６アンダーゲート層
５８陰極層
６０ＣＮＴ放出層
６４陽極層
６６蛍光層
７０ＦＥＤ装置
７２下基板
７４上基板
７６陽極層
７８蛍光層
７８Ｒ赤色蛍光層
７８Ｇ緑色蛍光層
７８Ｂ青色蛍光層
８０導電層
８２、８２Ｉ、８２II 誘電層
８３開口
８４陰極パターン
８５接触層
８６放出パターン
８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄ放出素子
８８ゲート層

Claims

電界放出ディスプレイの三極管構造の製法であって、
透明絶縁材からなる下基板を提供する工程と、
前記下基板の内表面に複数の縦延伸した導電層を形成する工程と、
前記導電層と前記下基板を被覆する第１の誘電層を形成する工程と、
前記第１の誘電層に複数の開口を形成し、前記導電層の一部を露出する工程と、
前記第１の誘電層を被覆する金属層を形成し、当該金属層を前記開口に充填して、前記導電層と電気的に接続する複数の接触層とする工程と、
前記第１の誘電層を被覆する前記金属層を、複数の第１の縦延伸陰極層と一対の第２の横延伸陰極層からなる複数対の横延伸陰極層とにするとともに、前記第１の縦延伸陰極層は前記一対の横延伸陰極の間に接続され、かつ、縦方向に隣接する前記複数対の横延伸陰極層とは分離して形成することにより、マトリクスに配列された複数の長方形間隔を定義する陰極パターンとしてパターニングする工程と、
前記第１の誘電層を被覆する前記金属層を、前記一対の横延伸陰極層の間で、かつ、前記縦延伸陰極層のそれぞれの間に設置し、前記各接触層と電気的に接続される複数の縦延伸したゲート層としてパターニングする工程と、
前記陰極パターンと前記ゲート層とのあいだの空間を部分的に充填し、前記陰極パターンの頂部および前記ゲート層の頂部が前記第２の誘電層から突き出るように、前記第１の誘電層を被覆する第２の誘電層を形成する工程と、
前記陰極パターンの前記電子放出領域を被覆する放出パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
前記放出パターンが、
前記第１の縦延伸陰極層を被覆して形成された複数の第１の縦延伸放出層と、
前記複数対の横延伸陰極層をそれぞれ被覆して形成された複数の第２の横延伸放出層と
からなり、
前記第１の縦延伸放出層と前記第２の横延伸放出層とが、マトリクスに配列された複数の長方形間隔を定義して、
前記各ゲート層が、各前記長方形間隔内に設置され、周囲は２つの隣接した前記第１の縦延伸放出層と２つの隣接した前記第２の横延伸放出層により囲まれてなる請求項１記載の方法。
前記放出パターンが、
マトリクスに配列され、前記第１の縦延伸陰極層に設置された複数の第１の放出素子と、
マトリクスに配列され、前記複数対の横延伸陰極層に設置された複数の第２の放出素子とからなり、
前記各ゲート層が、少なくとも２つの前記第１の放出素子および前記第２の放出素子により囲まれてなる請求項１記載の方法。
前記放出層が、ＣＮＴ薄膜、カーボン球形、ナノクラスタもしくはＣＮＦなどのナノ粒子、ダイヤモンド薄膜、または多孔性シリコンからなり、ナノスケールの平面放出源となる請求項１記載の方法。
前記導電層が、リソグラフィとともに、ネット印刷または金属蒸着により形成される請求項１記載の方法。
前記第１の誘電層および前記第２の誘電層が、リソグラフィとともに、ネット印刷または金属蒸着により形成される請求項１記載の方法。
前記陰極層および前記ゲート層が、リソグラフィとともに、ネット印刷または金属蒸着により形成される請求項１記載の方法。
前記放出層が、リソグラフィとともに、ネット印刷または金属蒸着により形成される請求項１記載の方法。