KR100809194B1 - 전자 방출원의 제조 방법 - Google Patents

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KR100809194B1 KR1020060041911A KR20060041911A KR100809194B1 KR 100809194 B1 KR100809194 B1 KR 100809194B1 KR 1020060041911 A KR1020060041911 A KR 1020060041911A KR 20060041911 A KR20060041911 A KR 20060041911A KR 100809194 B1 KR100809194 B1 KR 100809194B1
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구니히코 니시무라
나오키 야스다
요스케 스즈키
요시노부 히로카도
사토루 가와모토
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

실리콘 래더 폴리머(silicone ladder polymer)로 이루어지는 절연층(4)에 개구부를 형성하고, 카본 나노튜브층(carbon nanotube layer)(3)을 노출시키는 공정은 조건이 다른 2종류의 건식 에칭을 이용하여 실행된다. 제 1 단계의 건식 에칭 공정에서는, CF4 및 O2의 혼합 가스가 이용되고, 반응실내 압력이 50Pa보다 작게 설정되어 있는 상태에서, 카본 나노튜브층(3)을 노출시키지 않을 정도의 깊이의 홀(4a)이 형성된다. 그 후, 제 2 단계의 건식 에칭 공정에서는, CF4 및 O2의 혼합 가스가 이용되고, 반응실내 압력이 50 이상 1000Pa 이하로 설정되어 있는 상태에서, 홀(4a)의 바닥부(4R)가 제거되어, 카본 나노튜브층(3)의 상면이 노출된다. 이에 의해, 전자 방출부의 특성을 향상시킬 수 있는 전자 방출원의 제조 방법을 얻을 수 있다.

Description

전자 방출원의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRON EMISSION SOURCE}
도 1~도 10은 실시예 1의 전자 방출원의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도,
도 11은 실시예 2의 전자 방출원의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도,
도 12는 테이블 코터(table coater)의 구성을 모식적으로 나타내는 사시도,
도 13은 반응실내 압력과 전자 방출 개시 전계의 관계를 나타내는 그래프,
도 14는 절연층의 에칭 처리가 실시되지 않은 제 1 테스트용 장치 및 절연층의 에칭 처리가 실시된 제 2 테스트용 장치의 각각의 레이저광 강도와 전자 방출 개시 전계의 관계를 나타내는 그래프,
도 15는 스프레이 코터(spray coater)의 제거 방법을 모식적으로 나타내는 도면,
도 16~도 20은 실시예의 전자 방출원을 갖는 화상 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리 기판
2 : 캐소드 전극
3, 9 : 카본 나노튜브층
4 : 절연층
5 : 게이트 전극
6, 6P : 레지스트막
7 : 노광 마스크
8 : 개구부
21 : 잉크 사출부
22, 72 : 기재
23 : 도포막
71 : 스프레이 노즐
73 : 노즐 스위핑 방법
74 : 절연층의 에칭 처리가 실시된 제 2 테스트용 장치의 전자 방출 특성
75 : 절연층의 에칭 처리가 실시되지 않은 제 1 테스트용 장치의 전자 방출 특성
76 : 절연층의 에칭 처리가 실시되지 않은 제 1 테스트용 장치의 전자 방출 특성
77 : 절연층의 에칭 처리가 실시된 제 2 테스트용 장치의 전자 방출 특성
본 발명은 카본 나노튜브층(carbon nanotube layer)이 전자 방출부로서 이용된 전계 방출형의 전자 방출원의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, FED(Field Emission Display)용의 전자 방출원의 제조가 행해지고 있다. 그 제조 방법에 있어서는, 먼저 기판 상에 캐소드 전극을 형성한다. 다음에, 캐소드 전극 상에 전자 방출부로서의 카본 나노튜브층을 형성한다. 그 후, 캐소드 전극의 노출면 및 카본 나노튜브층의 노출면을 덮도록 절연층을 형성한다. 다음에, 절연층 상에 게이트 전극을 형성한다. 그 후, 게이트 전극에 개구부를 형성한다. 다음에, 게이트 전극의 개구부 아래측의 절연층에 개구부를 형성한다. 그것에 의해서, 카본 나노튜브층의 상면이 노출된다.
전술한 절연층에 개구부를 형성할 때에는, 건식 에칭의 일례로서 반응 이온 에칭(RIE; Reactive ion etching)이 이용되고 있다. 그러나, RIE를 이용하여 절연막에 개구부를 형성하는 경우, 카본 나노튜브층이 노출되어 있는 상태에 있어서도, RIE가 행하여지기 때문에, 카본 나노튜브층의 노출면이 손상되게 된다. 또한, 카본 나노튜브층의 노출면 및 절연층의 개구부의 내측면에 불필요한 퇴적물이 부착되게 된다. 한편, 습식 에칭을 이용하여 절연층에 개구부를 형성하는 방법에 따르면, 절연층의 개구부의 형상을 제어하는 것이 곤란하게 된다. 전술한 이유로 인해서, 종래의 전자 방출원의 제조 방법에서는, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 향상시킬 수 없다고 하는 문제가 있다.
전술한 문제를 해결하는 방법의 하나로서, 카본 나노튜브층의 노출면에 대하여 어떠한 처리를 실시하는 것에 의해, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 개선해야 하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 예를 들면, 카본 나노튜브층이 이용되고 있는 경우에는, 카본 나노튜브층에 레이저광을 조사하는 방법이 효과적이라는 것이 본원의 발명자 등에 의해서 확인되어 있다. 이것은, 복수의 긴 카본 나노튜브끼리가 얽혀 있기 때문에, 카본 나노튜브가 기모(起毛)하기 어려운 상태인 경우에, 긴 카본 나노튜브가 레이저 조사에 의해서 절단되어, 다수의 기모하기 쉬운 짧은 카본 나노튜브가 형성되고 있기 때문이다.
그러나, 카본 나노튜브 입자에 조사하는 레이저의 강도가 너무 높으면, FED의 게이트 전극이 파괴되어 버린다. 또한, 카본 나노튜브 입자의 일부가 절연층을 관통하도록 형성된 홀의 바닥면으로부터 이탈하게 된다. 그 때문에, 카본 나노튜브 입자가 홀 내에서 비산(飛散)되어, 홀의 측벽(側壁)에 부착되어 버린다. 그 결과, 게이트 전극과 캐소드 전극 사이에서 단락이 발생하게 된다. 한편, 레이저 강도가 낮으면, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성이 거의 개선되지 않는다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 향상시킬 수 있는 전자 방출원의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 전자 방출원의 제조 방법은, 기판 상에 캐소드 전극을 형성하는 공정과, 캐소드 전극 상에 카본 나노튜브층을 형성하는 공정과, 캐소드 전극 및 카본 나노튜브층을 덮도록 절연층을 형성하는 공정과, 건식 에칭에 의해서, 절연층에 개구부를 형성하여 카본 나노튜브층을 노출시키는 공정을 구비하고 있다.
전술한 전제 하에서, 본 발명의 일 국면의 전자 방출원의 제조 방법에 있어서는, 건식 에칭 공정이, 반응실내 압력이 상대적으로 작게 설정되어 있는 상태에서, 카본 나노튜브층을 노출시키지 않을 정도의 깊이의 홀을 형성하는 제 1 건식 에칭 공정과, 반응실내 압력이 상대적으로 높게 설정된 상태에서, 홀의 바닥면부를 제거하여 카본 나노튜브층을 노출시키는 제 2 건식 에칭 공정을 포함하고 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 전자 방출원의 제조 방법에 있어서는, 조건이 서로 다른 2종류의 건식 에칭을 이용하여 절연층에 개구부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 2종류의 에칭 중 제 1 단계의 건식 에칭에 있어서는, 반응실내 압력이 상대적으로 작게 설정되어 있다. 그 때문에, 절연층이 언더커트(undercut)될 우려가 적어, 절연층에 형성되는 개구부의 애스펙트비(aspect ratio)를 비교적 높게 할 수 있다. 그 결과, 복수의 개구부의 면 밀도를 높게 할 수 있다. 한편, 2종류의 건식 에칭 중 제 2 단계의 에칭에 있어서는, 카본 나노튜브가 노출되지만, 반응실내 압력이 상대적으로 낮게 설정되어 있다. 그 때문에, 카본 나노튜브층의 노출면의 손상을 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 복수의 개구부의 면 밀도를 높게 유지하면서, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 국면의 전자 방출원의 제조 방법에 있어서는, 전술한 전제에 부가하여, 개구부을 거쳐서 카본 나노튜브층의 노출면에 레이저광을 조사하는 공정을 더 구비하고 있으며, 레이저광의 강도가 10mJ/㎠ 이상 또한 200mJ/㎠ 이하이다.
이것에 의하면, 건식 에칭 공정의 종료 후에 있어서, 카본 나노튜브층의 노출면에 대하여 레이저광을 조사하기 때문에, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 카본 나노튜브층의 노출면이 건식 에칭의 분위기에 노출되어 있지 않는 경우에는, 250mJ/㎠ 이상 또한 450mJ/㎠ 이하라는 비교적 높은 강도의 레이저광을 카본 나노튜브층에 조사하지 않으면, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성은 향상하지 않는 것이, 본 발명자 등의 실험에 의해서 알고 있다. 한편, 전술한 본 발명의 다른 국면의 전자 방출원의 제조 방법에 따르면, 카본 나노튜브층은, 건식 에칭 공정에 있어서, 서로 얽혀 있는 긴 카본 나노튜브가 이미 어느 정도 절단되어 있기 때문에, 그 후에 행하여지는 레이저 조사 공정에서는, 10mJ/㎠ 이상 또한 200mJ/㎠ 이하라는 비교적 낮은 강도의 레이저광이더라도, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 양호로 할 수 있다.
그 때문에, 카본 나노튜브 입자의 일부가 카본 나노튜브층으로부터 이탈하여 개구부의 내벽에 부착하는 것이 없다. 그 결과, 개구부의 상단 근방에 게이트 전극이 형성되어 있는 경우에, 게이트 전극과 캐소드 전극 사이에서의 단락의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 레이저 조사에 기인하는 게이트 전극의 파괴도 방지된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 전자 방출원의 제조 방법을 설명한다.
(실시예 1)
먼저, 도 1~도 10을 이용하여 본 실시예의 FED용 배면 패널에 이용되는 전자 방출원의 제조 공정을 설명한다.
<공정 1: 캐소드 전극(2)의 형성(도 1 참조)>
먼저, 스퍼터링법을 이용하여, 유리 기판(1)의 상면(1US) 상에 캐소드 전극(2)을 형성한다. 캐소드 전극(2)은, 예컨대, 투명 도전막인 ITO막으로 이루어져 있다. ITO 막의 막 두께는, 예를 들면, 0.3㎛이다.
그 후, 포토리소그래피법 등을 이용하여, 캐소드 전극(2)을 라인 형상으로 가공한다. 또, 전술한 포토리소그래피법이란, 반도체 제조 기술에 있어서, 광 또는 전자선 등을 이용하여 평면 기판에 패턴을 전사하는 사진 제판 기술의 것을 의미한다. 이 공정에서는, 레지스트막의 도포, 노광, 에칭, 및, 제거 등의 여러 가지 공정이 실행되지만, 이들 공정은 일반적인 것이기 때문에, 그 상세한 설명은 생략된다.
<공정 2: 카본 나노튜브층(3)의 형성(도 2 참조)>
다음에, 캐소드 전극(2)의 상면(2US) 상에 카본 나노튜브층(3)을 형성한다. 그 때, 캐소드 전극(2)의 상면(2US) 전부를 덮도록 카본 나노튜브층(3)을 형성하는 것은 아니라, 상면(2US) 중, 후 공정에서 형성되는 전자 방출용의 개구부(4a 및 5a)의 바로 아래에 위치하는 영역 위와 그 주변 영역 위에만 카본 나노튜브층(3)을 형성한다.
보다 구체적으로는, 카본 나노튜브 분말을 포함하는 페이스트를 이용하여, 스크린 인쇄법에 의해서 카본 나노튜브층(3)을 캐소드 전극(2) 상에 도포한다. 이 때, 카본 나노튜브 분말의 평균 입자 직경은 1.5㎛이며, 페이스트의 조성의 중량비는 카본 나노튜브 : 에틸 셀룰로오스 : 부틸 카르비톨 : 부틸 카르비톨 아세테이트 = 4:13:42:41이다. 또한, 상술한 페이스트 중에는, 납 유리의 미립자, 은의 미립자, 또는, 니켈의 미립자 등이 혼입되어 있어도 된다. 스크린 인쇄용 마스크로서는, 250번 메쉬의 스크린판이 이용된다.
카본 나노튜브층(3)이 캐소드 전극(2) 상에 인쇄된 후, 카본 나노튜브층(3)을 150℃에서의 분위기 내에서 건조시킨다. 그 후, 450℃의 대기 중에서, 카본 나노튜브층(3)을 10분간 소성함으로써, 카본 나노튜브층(3) 중의 수지 및 용제를 연소시켜 분해한다. 또, 스크린 인쇄용의 페이스트 중에 전술한 납 유리의 미립자, 은의 미립자, 또는, 니켈의 미립자 등이 혼입되어 있는 경우에는, 전술한 공정 후, 540℃에서의 온도로 카본 나노튜브층(3)을 소결시키는 공정을 실행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 540℃까지 온도가 상승할 때에, 카본 나노튜브가 소실되어 버리 는 것을 방지해야 하기 때문에, 카본 나노튜브층(3)의 소성은 N2 분위기 내에서 실행되는 것이 바람직하다.
<공정 3: 절연층(4)의 형성(도 3 참조)>
다음에, 캐소드 전극(2)의 상면(2US), 카본 나노튜브층(3)의 노출면으로서의 측면(3SS) 및 상면(3US), 및 유리 기판(1)의 노출면(도시하지 않음) 위에, 니스(varnish) 형상의 실리콘 래더 폴리머 용액을 도포한다. 그 후, 실리콘 래더 폴리머를 열 처리한다. 그것에 의하여, 막 두께 T가 약 10㎛인 절연층(4)이 형성된다. 보다 구체적으로는, 다음과 같은 공정이 실행된다.
먼저, 실리콘 래더 폴리머의 일례로서, 분말 형상의 폴리페닐실세스키오키산(polyphenylsilsesquioxane)(이하, 「PPSQ」라고 함)을 아니솔(anisole) 중에 용해시켜, 니스 형상의 용액을 작성한다. 다음에, 테이블 코터(table coater)를 이용하여, 노출면으로서의 측면(3SS) 및 상면(3US), 및 유리 기판(1)의 노출면을 덮도록 니스 형상의 용액을 균일하게 도포한다. 여기서, 니스 형상의 PPSQ 용액의 농도는 필요로 되는 절연층(4)의 막 두께에 따라 조정되는 것이다. 또한, 테이블 코터는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 슬릿 형상의 잉크 사출부(21)를 갖고 있는 장치이다.
잉크 사출부(21)와 기재(22)의 간격이 일정하게 유지되면서, 전술한 테이블 코터가 기재(22)의 표면을 따라 저속으로 이동되어, 슬릿 형사의 잉크 사출부(21) 로부터 잉크가 압출되면, 균일한 막 두께의 도포막(23)이 기재(22)의 표면 상에 형성된다. 여기서는, 도포 직후의 젖은(wet) 상태의 도포막(23)의 막 두께가 40㎛로 되도록, 잉크 압출량 및 잉크 사출부(21)의 이동 속도를 조정한다. 또, 도포 직후의 젖은 상태의 도포막(23)의 표면은 유리 기판(1)과 캐소드 전극(2)의 단차 및 캐소드 전극(2)과 카본 나노튜브층(3)의 단차가 반영된 요철을 갖고 있지만, 그 후, 도포막(23)의 표면 장력에 의해서 도포막(23)의 표면은 일제히 요철을 갖지 않는 평탄한 면으로 된다. 그 결과, 평탄한 상면(4US)을 갖는 니스 형상의 PPSQ로 이루어지는 도포막으로서의 절연층(4)이 유리 기판(1) 상에 형성된다.
다음에, 핫 플레이트(hot plate)를 이용하여, 전술한 절연층(4)이 형성된 유리 기판(1)을 50℃, 90℃ 및 120℃의 온도로 순서대로 가열해서 건조시킨다. 또한, 절연층(4)이 형성된 유리 기판(1)을 대기중 350℃의 온도 하에서 1시간 열처리한다. 이것에 의해, PPSQ가 열 경화되어, 절연층(4)이 강고하게 된다. 또한, 절연층(4)의 막 두께 T는 약 10㎛로 된다.
전술한 핫 플레이트에 의한 열처리의 온도를 단계적으로 상승시키고 있는 것은, 도포막(23)의 온도를 급격하게 상승시킨 경우에는, 도포막(23) 중에 기포가 발생하는 경우가 있기 때문에, 도포막 중의 용제 성분을 서서히 건조시켜야 하기 때문이다. 여기서 나타낸 온도 조건은, 본 발명자 등이 실시한 실험에서 가장 양호한 결과가 얻어진 조건이지만, 핫 플레이트에 의해서 절연층을 건조시킬 때의 온도는 3단계가 아니고, 2단계이어도, 1단계이어도 무방하다. 또한, 절연층(4)의 열처리를 250℃에서 행하여도, 거의 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또, 니스 형상의 PPSQ 코팅을 열 경화하는 공정을 대기 중이 아니라 질소 중에서 실행하면, PPSQ의 표면의 산화를 억제하는 것이 가능하다. 또한, 니스 형상의 PPSQ 코팅을 열 경화하는 공정을 대기 중이 아니라 진공 중에서 행하면, 처리 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한, 절연층(4)의 경화 온도를 낮게 설정하면, 열에 의한 카본 나노튜브층(3)의 열화를 억제할 수 있다. 그 결과, 카본 나노튜브층(3)의 전자 방출 특성을 양호하게 할 수 있다.
<공정 4: 게이트 전극(5)의 형성(도 4 참조)>
다음에, 절연층(4)의 상면(4US) 상에 게이트 전극(5)으로 되는 금속막을 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터링법(DC magnetron sputtering)을 이용하여 게이트 전극(5) 상에 Al을 성막한다. 금속막의 형성 방법으로서는, 스퍼터링법 이외에, 증착법 또는 플레이팅(plating)법 등이 고려된다.
<공정 5: 레지스트막(6)의 형성(도 5 참조)>
다음에, 게이트 전극(5)의 모든 상면 상에 레지스트막(6)을 형성한다. 예컨대, 포지티브형 레지스트액(positive resist liquid)을 이용하여 스핀 코팅법에 의해, 게이트 전극(5) 상에 레지스트막(6)을 도포한다. 그 후, 레지스트막(6)을 건조시킨다.
<공정 6: 레지스트막(6)의 노광/현상(도 6 참조)>
그 후, 후술하는 게이트 전극(5)의 개구부(5a)의 횡단면 형상에 대응하는 고리 형상의 투과부(7a)를 갖는 노광 마스크(7)를 거쳐서 레지스트막(6)을 노광한다. 또한, 알칼리 현상액을 이용하여 현상을 행하여, 노광된 부분의 레지스트막을 제거한다. 이에 따라, 고리 형상의 개구 패턴(6a)을 갖는 레지스트막(6P)이 형성된다. 또, 개구 패턴(6a)은 개구부(5a)에 대응하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 노광 마스크(7)의 투과부(7a)는 고리 형상이지만, 세로로 긴 슬릿 형상 또는 가로로 긴 슬릿 형상이어도 된다.
<공정 7: 게이트 전극의 에칭(도 7 참조)>
그 후, 개구 패턴(6a)을 갖는 레지스트막(6P)을 마스크로 하여 게이트 전극(5)을 에칭하여 절연층(4)의 상면(4US)의 일부를 노출시킨다. 즉, 레지스트막(6P)에 있어서의 고리 형상의 개구 패턴(6a)의 바로 아래에 위치하는 금속막을 에칭하여, 카본 나노튜브층(3)의 상면(3US)의 바로 위쪽에 위치하는 영역의 게이트 전극(5)을 관통하는 개구부(홀)(5a)를 형성한다. 예컨대, 게이트 전극(5)이 Al막으로 이루어지는 경우, Al막의 에칭액으로서는, 인산계의 에칭액이 이용된다. 에칭 속도는 에칭액의 온도에 따라서 변화하기 때문에, Al막의 에칭 시에는 온도를 40℃로 유지하는 것이 중요하다.
<공정 8: 개구부(4b)의 형성(도 8 및 도 9 참조)>
다음에, 절연층(4)의 상면(4US) 중의 노출면(개구부(5a)의 바닥면: 도 7 참조)으로부터 아래쪽을 향해서, 절연층(4)을 건식 에칭하여 개구부(4b)(도 9 참조)를 형성한다. 건식 에칭 공정은 제 1 건식 에칭 공정과 제 2 건식 에칭 공정을 갖고 있다.
제 1 건식 에칭 공정에 있어서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 카본 나노튜브층(3)의 상면(3US) 상에 막 두께 1㎛의 절연부(4R)가 잔존하는 깊이까지 절연층(4)이 에칭된다. 그것에 의해, 절연층(4)에 그 상면(4US)으로부터 소정의 깊이까지 이르는 홀(4a)이 형성된다. 이 제 1 건식 에칭 공정에서는, 평행 평판형의 반응성 이온 에칭이 이용되고, 에칭 가스로서 CF4 및 O2의 혼합 가스가 이용된다. 또한, CF4 및 O2의 각각의 유량이 75sccm 및 50sccm이다. 또한, 플라즈마 전력이 1600W이며, 반응실내 압력이 상대적으로 낮은 2Pa이다.
제 2 건식 에칭 공정에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제 1 건식 에칭 공정 후에 잔존하고 있는 막 두께 1㎛의 절연부(4R)를 제거하고, 개구부(4b)를 형성하는 것에 의해서, 카본 나노튜브층(3)의 상면(3US)을 노출시킨다. 제 2 건식 에칭 공정은, 제 1 건식 에칭 공정과 마찬가지로, 평행 평판형의 반응성 이온 에칭이 이용되고, 에칭 가스로서 CF4 및 O2의 혼합 가스가 이용된다. 또한, CF4 및 O2의 유량이 각각 75sccm 및 50sccm이다. 또한, 플라즈마 전력이 800W이고, 반응실내 압력이 상대적으로 높은 100Pa이다. 이들 2종류의 건식 에칭 공정은, 그 사이에서 반응실의 개방이 행해지지 않고, 연속하여 실시되어도 된다.
다음에, 전술한 2종류의 건식 에칭 공정 각각의 의의를 설명한다. 제 1 건식 에칭 공정에서는, 일반적으로 알려지는 이방성 에칭이 행해진다. CF4는 플라즈마 중에서 이온 또는 래디컬로 분해되어, PPSQ 중의 Si와 결합하고, 그 후, SiF4로서 반응실로부터 배출된다. 한편, O2는 플라즈마 중에서 이온 또는 래디컬로 분해되어, PPSQ 중 또는 CF4로부터 분해된 C와 결합하고, 그 후, CO로서 반응실로부터 배출된다.
본 실시예의 제 1 건식 에칭 공정에서는, 반응실내 압력이 2Pa와 비교적 낮은 값이기 때문에, 이온의 평균 자유 행정이 길어져, 플라즈마에 의해서 유리 기판(1)에 인가된 자기 바이어스에 기인하여, 이온이 유리 기판(1)의 주표면에 대해서 수직으로 이동한다. 그 때문에, 개구부(4a)의 애스펙트비는 크다. 바꾸어 말하면, 절연층(4)의 언더커트가 작다. 즉, 게이트 전극(5)의 하측에서, 절연층(4)이 유리 기판(1)의 주표면에 평행한 방향으로 에칭되는 거리(도 9의 D2-D` 참조)가 작다. 따라서, 게이트 전극(5)의 돌출부의 길이가 짧다. 즉, 게이트 전극(5)이 개구부(4b)의 벽면으로부터 내측으로 돌출하는 부분의 거리는 작다.
전술한 제 1 건식 에칭 공정의 에칭 조건 하에서, 개구부(4b)를 형성하여 카본 나노튜브층(3)을 노출시키면, 카본 나노튜브층(3)에 이온이 충격하여, 카본 나노튜브층(3)의 전자 방출 특성이 열화하는 것이 본 발명자들에 의해서 확인되고 있다.
도 13 및 표 1에는, 에칭 조건(반응실내 압력)과 전자 방출 특성(전자 방출 개시 전압)의 관계가 도시되어 있다. 도 13 및 표 1을 이용하여, 그 관계로부터 전자 방출 특성의 평가를 한다.
Figure 112006032678422-pat00001
평가에 있어서는, 다음의 테스트용 장치로서는 2종류의 것이 이용된다. 제 1 테스트용 장치는, 유리 기판 상의 투명 도전막(ITO) 상에 1변이 2㎜ 각(角)의 카본 나노튜브층이 형성된 테스트용 캐소드 기판과, 60㎛의 진공 갭을 거쳐서 테스트용 캐소드 기판에 대향하도록 배치된 테스트용 애노드 기판을 갖고 있다. 이 테스트용 장치에 있어서는, 카본 나노튜브층은 절연층에 덮어지는 일없이, 진공 중에 노출되어 있다. 즉, 이 제 1 테스트용 장치의 카본 나노튜브층은 절연층의 건식 에칭에 의한 손상을 받는 일이 없다.
테스트 시에는, 테스트용 캐소드 기판의 투명 도전막과 테스트용 애노드 기판의 형광면 사이에 전압을 인가하여, 카본 나노튜브층으로부터 방출되는 전자의 방출 개시 전압을 측정한다. 그 결과, 도 13 중에 파선(76)으로 나타내고 있는 바와 같이, 전자 방출 개시 전계는 2.0V/㎛이다.
전술한 측정과는 별도로, 절연층의 개구부 바닥면에 카본 나노튜브층이 노출되는 제2 테스트용 장치에 대해서도 마찬가지의 측정을 실행한다. 이 측정에 있어서는, 먼저, 2㎜ 각의 카본 나노튜브층과 함께 유리 기판의 주표면 모두를 덮도록 절연층(PPSQ막)을 형성하고, 건식 에칭으로 절연층을 제거하여, 카본 나노튜브층이 절연층의 개구부 바닥면에 노출되고 있는 제 2 테스트용 장치를 형성한다. 즉, 이 제 2 테스트용 장치의 카본 나노튜브층은 절연층의 건식 에칭 분위기에 노출되어 있기 때문에, 어느 정도 건식 에칭에 기인하여 손상되고 있다.
또, 이 테스트에서는, 건식 에칭 시의 반응실내 압력으로서는, 2Pa에서 120Pa까지의 사이의 수 종류의 압력이 채용되고 있다. 각각의 압력으로 처리된 캐소드 기판의 전자 방출 개시 전계는 도 13에 실선(77)으로 나타내고 있다. 도 13으로부터, 반응실내 압력이 50Pa보다 작은 상태에서 절연층의 건식 에칭이 행해진 제 2 테스트용 장치에 의하면, 반응실내 압력이 저하하는 것에 동반하여, 전자 방출 개시 전계가 증가하는, 즉 전자 방출 특성이 현저히 열화하는 것을 알 수 있다.
한편, 반응실내 압력이 50Pa 이상인 상태에서 절연층의 건식 에칭이 실시된 제 2 테스트용 장치는, 절연층이 에칭되어 있지 않은 제 1 테스트용 장치와 거의 동일한 전자 방출 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 이들 결과를 근거로 하여, 카본 나노튜브층을 노출시키기 위한 제 2 건식 에칭 공정을 이하에 상세히 설명한다.
제 2 에칭 공정은, 제 1 에칭 공정에 비하여, 반응실내 압력이 100Pa로 높은 상태에서 실행되는 것에 특징을 갖는다. 반응실내 압력이 높으면 이온의 평균 자유 행정이 짧아, 이온은 절연층의 표면 또는 카본 나노튜브층의 노출과 충돌하기 전에 중화된다. 이 때문에, 제 2 건식 에칭 공정에 있어서는, 래디컬에 기인하는 반응이 지배적으로 된다. 이 경우, 래디컬의 동작은 기판의 바이어스에 영향받는 것은 없기 때문에, 카본 나노튜브층에 고에너지의 이온이 충돌하는 일은 거의 없으며, 도 13에서 도시하는 바와 같이, 전자 방출 특성은 거의 열화하지 않는다. 또한, 120Pa 이상의 반응실내 압력으로 테스트용 장치의 건식 에칭이 행하여지더라도, 마찬가지로 전자 방출 특성은 양호하다.
그러나, 너무 반응실내 압력을 지나치게 높게 하면, 플라즈마를 안정적으로 발생시키기 어렵게 되어, 에칭 속도가 불안정하게 되는 것이, 본 발명자들의 실험에 의해서 판명되고 있다. 그래서, 반응실내 압력은 1000Pa 이하의 값인 것이 바람직하다.
또한, 에칭 가스에는 O2가 포함되어 있기 때문에, 레지스트막(6P)은 제 1 에칭 공정에서 제거된다. 따라서, 레지스트막의 박리 처리를 별도로 실행할 필요는 없다.
<공정 9: 레이저광 조사>
다음에, 도 10에서 화살표 L로 나타내는 바와 같이, 전술한 에칭 공정에서 노출된 카본 나노튜브층(3)의 상면(3US)의 노출면에 레이저광을 조사한다. 레이저 광원으로서는, Nd:YAG(Yttrium-Aluminum-Garnet) 레이저의 제 2 고조파가 사용된다. 레이저광은 슬릿 형상으로 정형되어, 유리 기판(1) 위쪽에서 레이저 광원을 스위핑하는 것에 의해, 카본 나노튜브층(3)의 노출면 모두 레이저광에 조사된다.
전술한 제 2 건식 에칭 공정에서 에칭 분위기에 노출된 카본 나노튜브층(3)의 노출면에 대하여 레이저광을 조사하면, 그 레이저의 강도가 비교적 낮더라도, 카본 나노튜브층(3)의 전자 방출 특성이 양호하게 되는 것이 본 발명자들의 실험에 의해서 확인되고 있다.
또한, 도 14는 카본 나노튜브층에 에칭 처리가 실시되는지 여부에 따라, 레이저광 강도와 전자 방출 개시 전계의 관계가 어떻게 변화되는지를 나타내는 그래프이다. 전자 방출 전계의 강도의 측정 방법은 상기의 방법과 마찬가지이다.
도 14에는, 절연층의 형성 및 제거 공정이 실행되지 않는 제 1 테스트용 장치 및 절연층(PPSQ막)의 형성 및 제거 공정이 실행된 제 2 테스트용 장치의 각각에 관하여, 여러 가지 강도의 레이저광을 카본 나노튜브층에 조사해서 전자 방출 개시 전계를 측정한 결과가 나타내어져 있다.
도 14로부터, 카본 나노튜브층이 건식 에칭 분위기에 노출되어 있지 않은 제 1 테스트용 장치에 있어서는, 실선(75)으로 도시하는 바와 같이, 레이저광 강도의 최적값이 250mJ/㎠∼450mJ/㎠의 범위 내에 있으며, 최적값 미만의 강도의 레이저광이 카본 나노튜브층에 조사되더라도, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성은 양호하지 않다는 것을 알 수 있다.
한편, 카본 나노튜브층이 건식 에칭 분위기에 노출된 제 2 테스트용 장치에 있어서는, 실선(74)으로 도시하는 바와 같이, 100mJ/㎠ 정도의 레이저 강도가 최적값인 것을 알 수 있다. 또한, 도 14로부터, 제 2 테스트용 장치에 의하면, 레이저광의 강도가 200mJ/㎠ 이하이면, 제 1 테스트용 장치에 조사되는 레이저광의 강도보다 작은 강도로, 제 1 테스트용 장치와 마찬가지로, 카본 나노튜브층의 전자 방출 개시 전계를 작게 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 제 2 테스트용 장치는, 제 1 테스트용 장치에 비하여, 조사되는 레이저광의 강도가 작기 때문에, 카본 나노튜브층의 손상도가 작다. 단, 레이저광의 강도가 10mJ/㎠보다 작은 경우, 레이저광 조사에 의한 효과가 거의 얻어지지 않아, 전자 방출 개시 전계는 급격히 높아진다. 따라서, 건식 에칭을 이용하여 절연층(4)에 개구부(4b)를 형성하는 본 실시예의 전자 방출원의 제조 방법에 있어서는, 카본 나노튜브층(3)의 전자 방출 특성을 향상시키기 위해서, 레이저광의 강도가 10mJ/㎠ 이상 또한 200mJ/㎠ 이하인 것이 필요하다. 또, 제 2 테스트용 장치에 의하면, 레이저광의 강도가 50mJ/㎠ 이상 150mJ/㎠이면, 전자 방출 개시 전계를 최적값인 2V/㎛ 정도의 값으로 할 수 있다는 것도 알 수 있다.
이 실험에 있어서, 카본 나노튜브층이 노출된 건식 에칭 조건(분위기 및 압력 등)은 전술한 제 2 에칭 공정의 조건(분위기 및 압력 등)과 동일한 조건이다. 이러한 측정 결과를 얻을 수 있는 것은, 전술한 바와 같이, 건식 에칭에 의해서, 카본 나노튜브층의 노출면의 불순물의 제거 및 용장의 카본 나노튜브의 절단 등이 실행되었기 때문이다.
전술한 측정 결과는, 캐소드 기판과 애노드 기판이 대향하고 있는 테스트용 장치의 전자 방출 특성을 나타내는 것이지만, 제 2 건식 에칭 공정에 의해서 개구부(4b)의 바닥면에 카본 나노튜브층(3)의 상면(3US)이 노출되는 전자 방출원에서 마찬가지의 측정을 실행하더라도, 마찬가지의 측정 결과를 얻을 수 있다고 생각된다.
본 실시예의 전자 방출원의 제조 방법에 있어서는, 절연층의 재료로서, 실리콘 래더 폴리머가 이용되고 있는데, 다음에, 실리콘 래더 폴리머를 이용하여 절연층을 형성하는 것의 이점을 설명한다.
본 실시예의 실리콘 래더 폴리머는, 다음 화학식 1에 나타내는 바와 같이, 주요 체인으로서, 사다리형의 실록산 결합을 갖고, 사이드 체인으로서, 페닐기, 비닐기, 또는 저급 알킬기 등의 관능기 R을 갖는다. 여기서, 저급 알킬기란, 탄소 수가 1∼4의 분지(分枝) 형상 또는 직쇄(直鎖) 형상의 알킬기를 말한다.
Figure 112006032678422-pat00002
본 실시예에서는 실리콘 래더 폴리머가 절연층의 재료로서 이용되고 있다. 또한, 실리콘 래더 폴리머의 일례로서, 본 실시예에서는, 관능기로서 페닐기를 갖는 폴리페닐실세스키오키산이 이용되고 있다. 이 때문에, 절연층의 막 두께를 내(耐)전압의 확보에 필요한 막 두께, 예를 들면, 약 10㎛으로 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 전자 방출원의 제조 방법에 있어서는, 먼저 비교적 점도가 높은 니스 형상의 PPSQ 용액을 유리 기판의 주표면, 캐소드 전극의 노출면, 및 카본 나노튜브층의 노출면을 덮도록 도포한다. PPSQ 용액은 그 표면 장력이 크기 때문에, 그 위 표면이 평평하게 된다. 그 후, PPSQ 용액을 열 처리함으로써, 폴리 머화(고체화)된 절연층이 형성된다. 따라서, 유리 기판의 상면과 캐소드 전극의 상면 사이에 단차가 있어도, 또한, 캐소드 전극의 상면과 카본 나노튜브층의 상면 사이에 단차가 있어도, 절연층의 상면이 평탄하게 된다.
또한, 실리콘 래더 폴리머는 흡습성이 낮기 때문에, 그 팽창에 기인하는 개구부의 측벽의 팽창이 비교적 작다. 그 때문에, 절연층에 양호한 형상의 개구부가 형성된다. 이 때문에, 개구부끼리간의 피치를 작게 할 수 있다. 또한, 개구부의 면 밀도를 크게 하는 것에 의해, 고선명의 전자 방출원을 형성할 수 있다.
실리콘 래더 폴리머는, 비교적 높은 온도에서도, 양호한 내열성을 발휘한다. 예컨대, PPSQ의 내열성은 약 500℃에서도 양호하다. 이 때문에, 열 처리 공정에서 인가되는 열 응력에 기인하여 절연층의 형상 변화는 비교적 작다. 그 때문에, 전술한 절연층은, 화상 표시 장치의 전자 방출원의 구성요소로서 이용되어도, 열 처리 공정에서 변형되어 버리는 일이 없다.
또한, 실리콘 래더 폴리머는 막 수축도 작기 때문에, 막 응력 즉 면내 방향 응력에 의한 왜곡이 작다. 그 때문에, 유리 기판의 휨이 크게 되거나, 유리 기판으로부터 절연층이 박리되거나 하는 등의 불량이 발생하지 않는 전자 방출원을 얻을 수 있다.
또한, 실리콘 래더 폴리머는 니스 형상으로 이미 폴리머로 되어 있기 때문에, 열 처리에 의한 막 두께의 변화가 작다. 한편, 일반적인 사슬 형상 실리콘 래더 폴리머는, 고온에서는 자신의 말단의 실라놀(silanol)(-Si-R2-O-) 결합을 공격하 기 때문에, 6 멤버 링(six-membered ring) 등을 방출하다록 분해된다. 그러나, 실리콘 래더 폴리머는 고정형의 강직한 구조(rigid ladder-shaped structure)를 갖고 있기 때문에, 전술한 분해가 발생하지 않고, 또한, 고 내열성을 갖고 있다.
실리콘 래더 폴리머는 흡습성이 낮고, 또한 가스를 거의 방출하지 않기 때문에, 전자 방출원의 진공 용기 내에 도입한 후에도, 장기간에 걸쳐, 전자 방출원으로부터 가스가 방출되지 않는다. 그 때문에, 진공 용기 내에서 절연층으로부터 방출된 가스에 기인하는 이상 방전이 발생하지 않는다. 또한, 그 가스가 이온화하여, 전자원으로서의 카본 나노튜브를 열화시키는 일이 없다. 또한, 그 가스가 반응실로서의 진공 용기 내에 존재하기 때문에, 진공 용기 내의 진공도를 향상시키기 위해 필요한 시간이 길어지게 되는 일이 없다. 또, 실리콘 래더 폴리머는 그 말단의 실라놀에서 탈수가 발생하지만, 극히 분자량이 높고, 또한 흡습성이 낮기 때문에, 가스를 거의 방출하지 않는다.
(실시예 2)
실시예 1에 있어서는, 제 2 건식 에칭 공정 후, 레이저광을 카본 나노튜브층의 노출면에 조사하여 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 개선하고 있지만, 레이저광 조사 대신에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 점착제(10) 및 점착 테이프 기재(11)를 이용하여, 카본 나노튜브층(3)의 표층부를 박리시켜 카본 나노튜브를 기모시킴으로써, 카본 나노튜브층(3)의 전자 방출 특성을 개선하여도 된다. 또, 점착제(10) 및 점착 테이프 기재(11)는 점착 재료의 일례이며, 점착 재료는 테이프 형상 이외의 것이라도 무방하다.
점착제(10)의 두께는 50㎛ 정도이다. 이 점착제(10)를 점착 테이프 기재(11)와 함께 게이트 전극(5)의 상면(5US) 상에 부착하여, 적당한 압력으로 점착제(10)를 개구부(5a 및 4b) 내에 밀고 들어가게 한다. 그것에 의하여, 점착제(10)가 개구부(4b)의 바닥면까지 도달한다. 그 후, 표층부의 0.5㎛ 정도의 부분을 카본 나노튜브층(3)으로부터 박리한다. 이 박리 처리에 따라서, 카본 나노튜브층(3) 내의 카본 나노튜브가 기모하기 때문에, 카본 나노튜브층(3)의 전자 방출 특성이 양호하게 된다.
또한, 실시예 1에서 설명된 바와 같이, 제 1 건식 에칭에서는, 반응실내 압력이 낮게 설정되어 있기 때문에, 절연층(4)이 언더커트되기 어렵다. 그 때문에, 게이트 전극(5) 중 돌출부로 되어 있는 부분의 길이가 짧다. 그 결과, 점착제(10) 및 점착 테이프 기재(11)를 게이트 전극(5) 상에 부착할 때에, 게이트 전극(5)의 돌출부가 개구부(5a 및 4b) 내로 함락되어, 전자 방출원이 불량품으로 되어 버릴 문제의 발생이 방지된다.
(실시예 3)
실시예 1 및 실시예 2에 있어서는, 테이블 코터를 이용하여, PPSQ를 유리 기판(1) 상에 도포하고, PPSQ를 열 처리하는 것에 의해서, 절연층(4)을 형성하는 방법이 일례로서 들 수 있다. 본 실시예에서는, 전술한 방법 대신에, 스핀 코터를 이용하여, 즉, 스핀 도포 방식에 의해서 니스 형상의 PPSQ 용액을 유리 기판(1) 상 에 도포한다.
또, 스핀 도포 방식 대신에, 스크린 인쇄법을 이용하여, 니스 형상의 PPSQ 용액을 유리 기판(1) 상에 도포하여도 된다. 단, 어느 방법에 있어서도, 절연층(4)을 형성하기 때문에, PPSQ를 건조하여 열 처리하는 공정은 실시예 1 및 2와 마찬가지로 행해진다. 스크린 인쇄법을 이용하는 경우에 있어서도, 스퀴징(squeezing) 시의 니스 도포량을 제어함으로써, 유리 기판(1)과 캐소드 전극(2)의 단차 등에 기인한 요철이 절연층(4)의 상면(4US)에 발생하지 않도록 하면서, 절연층(4)의 두께를 내전압의 확보에 필요한 두께로 하는 것은 가능하다.
또한, 니스 형상의 PPSQ를 유리 기판(1) 상에 도포하는 방법에 있어서, 테이블 코터 대신에, 스프레이 코터가 이용되어도 된다. 스프레이 코터란, 도 15에 도시하는 바와 같이, 스프레이 노즐(71)의 선단으로부터 기재(72)를 향해 스프레이 형상의 니스를 분무하면서, 화살표(73)로 나타내는 바와 같이 유리 기판(72)의 상면과 평행하게 스위핑(sweeping)하는 것에 의해서, 평탄한 도포막을 얻기 위한 것이다.
스프레이 노즐(71)의 선단으로부터 니스를 분무할 때에는, 가압된 공기 및 질소 등을 스프레이 노즐(71)의 선단으로부터 분무하고, 그 분무 중에 니스를 혼입하여 유리 기판(72)을 향해 내뿜는 것에 의해서, 균질의 도포막을 얻을 수 있다. 또, 스프레이 노즐(71)의 스윕 속도(sweep speed), 스윕 간격, 및 스윕 회수는 필요한 막 두께가 얻어지도록 조정된다. 또한, 니스의 점도, 용제 종류 및 기재 온도는 양질의 막질이 얻어지도록 조정된다.
(실시예 4)
다음에, 도 16∼도 20을 참조하여, 본 실시예의 화상 표시 장치(FED)의 제조 공정을 설명한다. 또, 도 16~도 20에 있어서는, 실시예 1~실시예 3의 전자 방출원이 매트릭스 형상으로 배치된 캐소드 기판(배면 패널)의 제조 공정의 각 단계의 평면도가 도시되어 있다. 또한, 도 16~도 20의 각각에 있어서는, Y-Y선 단면도가 평면도와 함께 도시되어 있다.
먼저, 도 16에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(41) 상에, 캐소드 전극(42)으로서, X축 방향을 따라 연장되는 복수의 스트라이프 형상의 ITO막을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 이용하여 ITO막을 유리 기판(41)의 모든 상면 상에 형성하고, 그 후, 통상의 레지스트막을 이용한 노광/현상을 행하여 ITO막의 스트라이프 패턴을 형성함으로써, X축 방향을 따라 연장되는 복수의 스트라이프 형상의 캐소드 전극(42)을 형성한다.
컬러 표시를 위해, 1 화소는 적, 청 및 녹색의 3개의 발광점에 의해서 구성된다. 그 때문에, 캐소드 전극(42)의 수는 3의 배수로 될 필요성이 있다. 본 실시예에 있어서는, 설명의 간단화를 위해, 캐소드 전극(42)의 수는 3개이다.
다음에, 도 17에 도시하는 바와 같이, 3개의 캐소드 전극(42)의 각각의 상면 위이고, 또한, 후술하는 발광점의 바로 아래로 되는 위치에 복수의 카본 나노튜브층(43)의 패턴을 인쇄한다. 이 때, 카본 나노튜브 분말을 포함한 페이스트를 이용하여 스크린 인쇄가 실행된다. 그 후, 인쇄된 패턴을 건조시켜 소성함으로써, 각 캐소드 전극(42) 상에서 X축 방향을 따라 일렬로 나열되는 복수의 카본 나노튜브 층(43)을 형성한다.
다음에, 테이블 코터로, 유리 기판(41)의 주변부를 제외하고, 유리 기판(41)의 거의 전면에 걸쳐 PPSQ를 도포한다. 그 후, PPSQ를 건조하여 열 처리해서 절연층(44)을 형성한다. 그 후, 도 18에 도시하는 바와 같이, 절연층(44)의 모든 상면 상에 금속막을 스퍼터법으로 증착시켜, 통상의 레지스트막을 이용한 노광/현상을 행해서, 캐소드 전극(42)이 연장되는 X축 방향과 직교하는 Y축 방향을 따라 연장되는, 복수의 스트라이프 형상의 게이트 전극(45)을 형성한다.
다음에, 평면적으로 보아, 3개의 캐소드 전극(42)과 3개의 게이트 전극(45)이 직교화는 9개소의 각각에, 실시예 1에서 설명한 제 1 건식 에칭 공정과 마찬가지의 조건 하에서, 복수의 홀(도시하지 않음)을 형성한다. 이 홀은, 게이트 전극(45)의 형성 방법과 마찬가지로, 통상의 레지스트막을 이용한 노광/현상을 행함으로써 형성된다. 스트라이프 형상의 게이트 전극(45)의 패터닝과 홀의 패터닝을 동시에 행하여도 된다.
또한, 실시예 1에서 설명한 제 2 건식 에칭 공정과 마찬가지 조건 하에서, 절연층(4)의 바닥면부를 제거한다. 그것에 의하여, 도 19에 도시하는 바와 같이, 절연층(44)에 개구부(48)가 형성된다. 개구부(48)는 게이트 전극(45) 및 절연층(44)을 관통하도록 형성되기 때문에, 카본 나노튜브층(43)의 상면이 노출된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 절연층에 개구부를 형성하기 위한 건식 에칭 공정은 반응실내 압력이 낮은 상태에서 행해지는 제 1 건식 에칭 공정과 반응실내 압력이 높은 상태에서 행해지는 제 2 건식 에 칭 공정과의 조합으로 이루어져 있다.
다음에, 도 20에 도시하는 바와 같이, 플릿 유리(fritted glass)(64)를 이용하여 전술한 일련의 공정에서 형성된 캐소드 기판(49)과, 유리 기판(60) 상에 형성된 애노드 전극(제 2 주전극)(61) 및 형광체층(62)이 형성된 애노드 기판(전면(前面) 패널)(63)을 접합한다. 그것에 의하여, 각 형광체층(62)과 그것에 대응하는 카본 나노튜브층(43)이 서로 대향하는 FED 패널이 형성된다. 그 후, FED 패널을 대기 중 450℃의 온도 하에서 30분간 소성한다. 그것에 의해, FED 패널의 기밀 용기가 형성된다. 마지막으로, 기밀 용기의 내부를 진공 상태로 하기 위한 배기를 실행한다. 그것에 의하여, 화상 표시 장치가 완성된다.
상기 화상 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성이 행상되어 있기 때문에, 화상 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 간격이 모든 화소에서 균일하기 때문에, 화소끼리간의 휘도 불균일이 작다. 또한, 기밀 용기로 하기 위해서, 450℃의 온도에서 FED 패널을 소성하여도, 절연층의 변형이 거의 없고, 화소 결함도 발생하지 않는다. 또, 개구부의 면 밀도가 높기 때문에, 1 화소 내의 카본 나노튜브층의 수가 많아져, 화소 내의 휘도의 균일성이 향상된다.
본 발명을 상세히 설명하여 나타내었지만, 이것은 예시만을 위한 것으로서, 한정으로 되는 것은 아니며, 발명의 정신과 범위는 첨부한 청구범위에 의해서만 한정되는 것이 명확하게 이해될 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 카본 나노튜브층의 전자 방출 특성을 향상시킬 수 있는 전자 방출원의 제조 방법을 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판 상에 캐소드 전극을 형성하는 공정과,
    상기 캐소드 전극 상에 카본 나노튜브층(carbon nanotube layer)을 형성하는 공정과,
    상기 캐소드 전극 및 상기 카본 나노튜브층을 덮도록 절연층을 형성하는 공정과,
    건식 에칭에 의해서, 상기 절연층에 개구부를 형성하여 상기 카본 나노튜브층을 노출시키는 공정
    을 포함하고,
    상기 건식 에칭 공정은,
    상기 카본 나노튜브층을 노출시키지 않을 정도 깊이의 홀을 형성하는 제 1 건식 에칭 공정과,
    상기 홀의 바닥면부를 제거하여, 상기 카본 나노튜브층을 노출시키는 제 2 건식 에칭 공정을 포함하되,
    상기 제 2 건식 에칭 공정에서의 반응실내 압력을 상기 제 1 건식 에칭 공정에서의 반응실내 압력보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는
    전자 방출원의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부를 거쳐서 상기 카본 나노튜브층의 노출면에 점착 재료를 붙이는 공정과,
    상기 점착 재료를 상기 노출면으로부터 박리하는 공정을 더 구비하는
    전자 방출원의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 실리콘 래더 폴리머(silicone ladder polymer)를 포함하며,
    상기 제 1 건식 에칭 공정에서는, CF4 및 O2의 혼합 가스가 이용되고, 반응실내 압력이 0Pa 보다 크고 50Pa 보다 작게 설정되어 있고,
    상기 제 2 건식 에칭 공정에서는, CF4 및 O2의 혼합 가스가 이용되고, 상기 반응실내 압력이 50Pa 이상 1000Pa 이하로 설정되어 있는
    전자 방출원의 제조 방법.
  4. 기판 상에 캐소드 전극을 형성하는 공정과,
    상기 캐소드 전극 상에 카본 나노튜브층을 형성하는 공정과,
    상기 캐소드 전극 및 상기 카본 나노튜브층을 덮도록 절연층을 형성하는 공정과,
    건식 에칭에 의해서, 상기 절연층에 개구부를 형성하고 상기 카본 나노튜브 층을 노출시키는 공정과,
    상기 개구부를 거쳐서 상기 카본 나노튜브층의 노출면에 레이저광을 조사하는 공정
    을 포함하되,
    상기 레이저광의 강도는 10mJ/㎠ 이상 200mJ/㎠ 이하인
    전자 방출원의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저광의 강도는 50mJ/㎠ 이상 150mJ/㎠ 이하인 전자 방출원의 제조 방법.
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