JP4648807B2

JP4648807B2 - カーボンナノチューブエミッタ及びその製造方法とそれを応用した電界放出素子及びその製造方法

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Publication number: JP4648807B2
Application number: JP2005270792A
Authority: JP
Inventors: 亢雨李; 勇完陳; 仁澤韓; 夏辰金; 民鍾 ▲ばい▼
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-03-09
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Description

本発明は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）エミッタ及びその製造方法、そしてそれを応用した電界放出素子及びその製造方法に関する。

ＣＮＴの独特な構造的及び電気的特性が知られて以来、ＣＮＴを電界放出素子（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）やトランジスタ２次電池のような素子に応用するための多くの研究が進められてきた（特許文献１）。特に、ＦＥＤのエミッタとしてのＣＮＴは、低い駆動電圧、高い輝度、及びコスト競争力など多くの長所を有している。このようなＣＮＴエミッタの製造方法としては、ＣＮＴパウダーを利用したスクリーンプリンティング法と化学気相蒸着（ＣＶＤ）法を利用する方法とがある。そのうち、ＣＶＤ法を利用したＣＮＴ成長法は、高解像度のディスプレイ装置の製作が可能であり、基板にＣＮＴを直接成長させるため、プロセスが簡単であるという長所を有しており、それを利用した活発な研究が進められつつある。このようなＣＶＤ法にとして、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法と熱化学気相蒸着（サーマルＣＶＤ）法とが代表的である。

さらに優秀なＦＥＤの製造のためには、エミッタとして使われるＣＮＴがさらに低い駆動電圧と高い電子放出電流とを有し、広い面積で均一な電子放出特性を示さねばならない。ＣＮＴが低い駆動電圧と高い電子放出電流とを有するには、さらに細い直径と共に適正な密度を有さねばならない。ＣＮＴの直径は、チューブ上に存在する触媒金属のサイズによって決定されるので、細い直径のＣＮＴを合成するためには、さらに小さなサイズの触媒粒子を形成し、かつ制御せねばならない。また、ＣＮＴの密度を調節するためには、成長したＣＮＴの一方向性が必須的であり、広い面積で均一な電子放出特性を得るためには、成長システムの均一な温度分布が必ず必要である。
特開２００４−３２７０８５号公報

本発明が解決しようとする課題は、低い駆動電圧と高い電子放出電流とを有しつつも均一な電子放出特性を示すＣＮＴエミッタ及びその製造方法、そしてそれを応用したＦＥＤ及びその製造方法を提供することである。

前記課題を達成するために、本発明の実施形態によるＣＮＴエミッタは、基板に平行な方向に前記基板に固着される複数の第１ＣＮＴと、前記第１ＣＮＴの表面に形成される複数の第２ＣＮＴと、を備える。

ここで、前記第１ＣＮＴの表面には、複数のナノ触媒粒子が存在し、前記第２ＣＮＴは、前記ナノ触媒粒子から成長して形成されたものであることが望ましい。

前記ナノ触媒粒子は、Ｎｉまたはインバー合金からなることが望ましい。

ここで、前記第１ＣＮＴは、３０〜１００ｎｍの直径を有し、前記第２ＣＮＴは、１〜１０ｎｍの直径を有することが望ましい。

一方、本発明の望ましい実施形態によるＣＮＴエミッタの製造方法は、触媒物質層が形成された第１基板上にＰＥＣＶＤ法によって複数の第１ＣＮＴを垂直に成長させるステップと、前記第１ＣＮＴを前記第１基板から分離して溶媒に入れて第１ＣＮＴの分散溶媒を作製するステップと、前記分
散溶液を第２基板に塗布し、これを所定温度でベーキングして前記第１ＣＮＴを前記第２基板に平行な方向に前記第２基板に固着させるステップと、前記第１ＣＮＴの表面に存在する複数のナノ触媒粒子からサーマルＣＶＤ法によって複数の第２ＣＮＴを成長させるステップと、を含む。

ここで、前記触媒物質層は、Ｎｉまたはインバー合金からなることが好ましい。

前記第１ＣＮＴは、ＰＥＣＶＤ法によって前記第１基板上に垂直に成長することが望ましい。

前記第１ＣＮＴは、超音波によって前記第１基板から分離されることが望ましい。

望ましい前記分散溶液としては、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）または脱イオン水が挙げられる。そして、前記分散溶液には、帯電剤が含まれうる。

前記分散溶液は、電気泳動法またはスピンコーティング法によって塗布され、塗布された前記分散溶液は、７０〜１００℃でベーキングされることが望ましい。

前記第２ＣＮＴは、サーマルＣＶＤ法によって成長することが望ましい。

本発明の望ましい実施形態によるＦＥＤは、基板と、前記基板上に形成されるカソード電極と、前記基板上に前記カソード電極を覆うように形成され、前記カソード電極の一部を露出させるエミッタホールを有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成されるゲート電極と、前記エミッタホールを通じて露出された前記カソード電極上に形成されるものであって、前記カソード電極に平行な方向に前記カソード電極に固着される少なくとも一つの第１ＣＮＴと前記第１ＣＮＴの表面に形成される複数の第２ＣＮＴとを含むＣＮＴエミッタと、を備える。

一方、本発明の望ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法は、触媒物質層が形成された第１基板上にＰＥＣＶＤ法によって複数の第１ＣＮＴを垂直に成長させるステップと、前記第１ＣＮＴを前記第１基板から分離して溶媒に入れて第１ＣＮＴの分散溶液を作製するステップと、第２基板上にカソード電極、絶縁層及びゲート電極を順次に形成し、前記カソード電極の一部を露出させるエミッタホールを形成するステップと、前記ゲート電極の上面及び前記エミッタホールの内壁を覆うようにフォトレジストを塗布し、これをパターニングして前記エミッタホールの下部の前記カソード電極を露出させるステップと、前記フォトレジスト及び露出された前記カソード電極上に前記分散溶液を塗布し、これを所定温度でベーキングするステップと、露出された前記カソード電極上にのみ前記第１ＣＮＴが残るように前記フォトレジストを除去するステップと、前記第１ＣＮＴの表面に存在する複数のナノ触媒粒子からサーマルＣＶＤ法によって複数の第２ＣＮＴを成長させるステップと、を含む。

本発明の望ましい実施形態によるディスプレイ装置は、互いに一定間隔で離隔されて配置される下部基板及び上部基板と、前記下部基板上に形成されるカソード電極と、前記下部基板上に前記カソード電極を覆うように形成され、前記カソード電極の一部を露出させるエミッタホールを有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成されるゲート電極と、前記エミッタホールを通じて露出された前記カソード電極上に形成されるものであって、前記カソード電極に平行な方向に前記カソード電極に固着されるＰＥＣＶＤ法によって第１基板上に垂直に成長させた少なくとも一つの第１ＣＮＴと前記第１ＣＮＴの表面に形成されるサーマルＣＶＤ法によって成長させた複数の第２ＣＮＴとを含むＣＮＴエミッタと、前記上部基板の下面に形成されるアノード電極と、前記アノード電極の下面に形成される蛍光体層と、を備える。

本発明によれば、次のような効果がある。

第一に、第１ＣＮＴの表面にナノサイズの直径を有する複数の第２ＣＮＴが形成されることによって低い電子放出電圧が得られる。

第二に、第１ＣＮＴの表面に第２ＣＮＴが均一に分布されることによって均一な電子放出特性が得られる。

第三に、第１ＣＮＴの濃度調節を通じてエミッタ密度の制御が可能である。

第四に、第１ＣＮＴが溶媒に分散された分散溶液を利用した場合には、大面積の素子に適用が容易である。

以下、添付された図面を参照して、本発明による望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性のために誇張されている。まず、ＣＮＴの成長に利用されるＰＥＣＶＤ法及びサーマルＣＶＤ法によるＣＮＴの成長について説明する。

（ＰＥＣＶＤ法によるＣＮＴの成長）
図１Ａ及び図１Ｂは、ＰＥＣＶＤ法によって基板上に成長したＣＮＴを示すＳＥＭイメージである。

図１Ａは、ガラス基板上にパターニングされていない触媒金属層上に３０分間成長させたＣＮＴを示す。図１Ａに示したＣＮＴは、基板に垂直方向に成長し、長さは、約５μｍ、直径は、約５０〜８０ｎｍほどであった。図１Ｂは、フォトリソグラフィ工程を利用して触媒金属層を直径１０μｍの円盤型にパターニングした後、ＰＥＣＶＤ法を利用して２０分間成長させたＣＮＴを示す。図１Ｂを参照すれば、ＣＮＴは、円形の触媒金属層パターン上でのみ選択的に成長したことが分かる。成長したＣＮＴは、約３μｍの長さと約５０〜８０ｎｍの直径分布とを有する。

このように、ＰＥＣＶＤ法を利用したＣＮＴ成長法は、ＣＮＴを基板に垂直方向に成長させられ、他の成長法より相対的に低い温度で合成可能であるという長所を有している。ＣＮＴの垂直成長は、ＰＥＣＶＤシステムでのアノード電極とカソード電極との間に印加される電界の方向に依存し、したがって、電界の方向によってＣＮＴの成長方向の調節が可能である。また、ＣＮＴの成長方向が一定であるので、密度調節が容易であり、電界による電子放出が容易であるという長所を有する。

（サーマルＣＶＤ法によるＣＮＴの成長）
図２Ａ及び図２Ｂは、サーマルＣＶＤ法によって基板上に成長したＣＮＴを示すＳＥＭイメージである。

平面基板（図２Ａ）及びパターニングされた基板（図２Ｂ）上に成長したＣＮＴは、ランダムな方向に成長し、ＣＮＴが互いに絡み合っている形態を示す。成長したＣＮＴの直径は、約４０〜５０ｎｍほどであってＰＥＣＶＤ法によって成長したものよりさらに細く、成長した長さは、約４ｎｍである。

このようなサーマルＣＶＤ法は、試片全体の温度が一定であってＣＮＴの成長均一度が非常に優秀であり、ＰＥＣＶＤ法に比べて小さな直径を有するＣＮＴを成長させうるので、電子放出開始電圧が低いＣＮＴを形成できるという長所がある。

以下に本発明の好ましい実施形態を記載するが、本発明はこれに限定されない。

（実施形態１）
図３Ａないし図３Ｄは、本発明の実施形態によるＣＮＴエミッタの製造方法を説明するための図面である。

図３Ａを参照すれば、第１基板１００上に触媒物質層（図示せず）を蒸着し、その上にＰＥＣＶＤ法によって複数の第１ＣＮＴ１１０を垂直に成長させる。第１ＣＮＴ１１０は、約３０〜１００ｎｍの直径を有するように調節することが好ましい。ここで、前記第１基板１００としては、ガラス基板またはシリコンウェーハが使われる。そして、第１ＣＮＴ１１０の成長のための触媒物質層は、Ｎｉまたはインバー合金からなることが好ましい。前記インバー合金としては、Ｆｅ（５２ｍｏｌ％）、Ｎｉ（４２ｍｏｌ％）、Ｃｏ（６ｍｏｌ％）の組成のものが特に好ましい。

一方、このような第１ＣＮＴ１１０の成長時に使われた触媒物質層は、第１ＣＮＴ１１０の炭素層と触媒物質層との間のストレインによって細かくくだかれ、これが成長した第１ＣＮＴ１１０の表面に粒子状に固着される。したがって、本発明に使われたＰＥＣＶＤ法を通じて成長した第１ＣＮＴ１１０の表面では、複数のナノ触媒粒子１１５が互いに凝集せずに、均一に存在する。ここで、前記ナノ触媒粒子１１５は、約１〜１０ｎｍのサイズを有することが好ましい。図４は、ＰＥＣＶＤ法によって成長した第１ＣＮＴの表面にナノ触媒粒子（矢印）が存在することを示すＴＥＭイメージである。

図３Ｂを参照すれば、前記第１ＣＮＴ１１０を第１基板１００から分離して溶媒に入れて均一に分散させた第１ＣＮＲ１１０の分散溶媒１２０を作製する。ここで、前記第１ＣＮＴ１１０は、超音波などを利用することによって第１基板１００から分離されうる。そして、前記分散溶液１２０としては、ＩＰＡまたは脱イオン水が使われうる。一方、前記分散溶液１２０には、前記第１ＣＮＴ１１０が第２基板１３０（図３Ｃ）に好ましく付着されるようにＭｇＮＯ_３のような帯電剤が添加されうる。

図３Ｃを参照すれば、第１ＣＮＴ１１０が均一に分布された分散溶液１２０を第２基板１３０上に塗布すれば、前記第１ＣＮＴ１１０は、第２基板１３０に平行な方向に均一に配列される。このとき、前記分散溶液１２０は、電気泳動法またはスピンコーティング法などによって塗布されうる。次いで、塗布された分散溶液１２０をベーキングすれば、前記第１ＣＮＴ１１０は、その側面が第２基板１３０に固着される。ベーキング温度は７０〜１００℃が好ましい。

図３Ｄを参照すれば、第２基板１３０に固着された第１ＣＮＴ１１０それぞれの表面に、サーマルＣＶＤ法によって微細な直径を有する複数の第２ＣＮＴ１５０を成長させる。この過程で、前記第２ＣＮＴ１５０は、前記第１ＣＮＴ１１０の表面に存在するナノ触媒粒子１１５からランダムな方向に成長する。その直径は、約１〜１０ｎｍとなるように調節することが好ましい。図５Ａないし図５Ｄは、サーマルＣＶＤ法によって、第１ＣＮＴの表面から成長した第２ＣＮＴのＴＥＭイメージである。図５Ａないし図５Ｄを参照すれば、第２ＣＮＴは、ＰＥＣＶＤ法によって成長した第１ＣＮＴの表面に存在するナノ触媒粒子から成長したことが分かる。また、第２ＣＮＴは、その直径が第１ＣＮＴの表面に存在するナノ触媒粒子のサイズと同じであり、ランダムな方向に成長したことが分かる。

本発明のＣＮＴエミッタの製造方法では、従来技術と異なり、ＰＥＣＶＤ法とサーマルＣＶＤ法とを併用するため、それぞれが有する短所をお互いに補い合うことができる。その結果、低い駆動電圧と高い電子放出電流とを有しつつも均一な電子放出特性を示すＣＮＴエミッタを製造することができる。

（実施形態２）
以下では、前述した実施形態１におけるＣＮＴエミッタの製造方法を応用して、ＦＥＤを製造する方法を説明する。

図６Ａないし図６Ｆは、本発明の実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。

図６Ａを参照すれば、触媒物質層が形成された第１基板２００上にＰＥＣＶＤ法によって複数の第１ＣＮＴ２１０を垂直に成長させる。このように成長した第１ＣＮＴ２１０は、約３０〜１００ｎｍの直径を有しうる。そして、成長した前記第１ＣＮＴ２１０の表面には、前述したように、Ｎｉまたはインバー合金などからなる約１〜１０ｎｍのサイズのナノ触媒粒子２１５が存在することが好ましい。

図６Ｂを参照すれば、前記第１ＣＮＴ２１０を超音波を利用して第１基板２００から分離した後、好ましくはＩＰＡまたは脱イオン水のような溶媒に入れて均一に分散させた分散溶媒２２０を得る。

図６Ｃを参照すれば、第２基板２３０上にカソード電極２３２、絶縁層２３４及びゲート電極２３６を順次に形成した後、前記絶縁層２３４にカソード電極２３２の一部を露出させるエミッタホール２４０を形成する。ここで、前記第２基板２３０としては、一般的に、ガラス基板などが使われうる。そして、前記カソード電極２３２は、導電性のある透明な物質であるＩＴＯなどからなり、前記ゲート電極２３６は、導電性のある金属、例えば、クロムなどからなる。具体的には、基板２３０上にＩＴＯからなるカソード電極層を所定厚さに蒸着した後、これを所定形状、例えば、ストライプ状などにパターニングすれば、カソード電極２３２が形成される。次いで、カソード電極２３２及び第２基板２３０の全面に絶縁層２３４を所定厚さで形成する。次いで、前記絶縁層２３４上にゲート電極層を形成する。前記ゲート電極層は、導電性のある金属をスパッタリングのような方法によって所定厚さに蒸着することによって形成され、このゲート電極層を所定形状にパターニングすれば、ゲート電極２３６が形成される。次いで、前記ゲート電極２３６から露出された絶縁層２３４をエッチングしてカソード電極２３２の一部を露出させるエミッタホール２４０を形成する。

そして、前記ゲート電極２３６の上面及びエミッタホール２４０の内壁を覆うようにフォトレジスト２３８を所定厚さで塗布した後、これをパターニングしてエミッタホール２４０の下部に位置するカソード電極２３２を露出させる。

図６Ｄを参照すれば、図６Ｃに示した結果物の全面に、第１ＣＮＴ２１０が均一に分布された分散溶液２２０を塗布する。このとき、前記分散溶液２２０は、電気泳動法またはスピンコーティング法によって塗布されうる。次いで、塗布された分散溶液２２０をベーキングすれば、前記第１ＣＮＴ２１０は、その側面がフォトレジスト２３８と露出されたカソード電極２３２とに固着される。ベーキング温度は７０〜１００℃が好ましい。

図６Ｅを参照すれば、前記フォトレジスト２３０をアセトンなどを利用して除去すれば、露出されたカソード電極２３２に固着された少なくとも一つの第１ＣＮＴ２１０のみ残る。

図６Ｆを参照すれば、サーマルＣＶＤによってカソード電極２３２に固着された第１ＣＮＴ２１０の表面に微小の直径を有する複数の第２ＣＮＴ２５０を成長させる。この過程で、前記第２ＣＮＴ２５０は、前記第１ＣＮＴ２１０の表面に存在するナノ触媒粒子２１５からランダムな方向に成長し、その直径は、約１〜１０ｎｍほどとなりうる。

（実施形態３）
図７は、前述したＦＥＤが適用されたディスプレイ装置の概略的な断面図である。

図７を参照すれば、下部基板３３０と上部基板３６０とが互いに一定間隔で離隔されて配置されている。前記下部基板３３０上には、カソード電極３３２が形成されており、その上には、カソード電極３３２の一部を露出させるエミッタホール３４０を有する絶縁層３３４が形成されている。そして、前記絶縁層３３４上には、ゲート電極３３６が形成されている。前記エミッタホール３４０を通じて露出されたカソード電極３３２上には、ＣＮＴエミッタが形成されている。ここで、前記ＣＮＴエミッタは、カソード電極３３２に平行な方向にカソード電極３３２に固着された少なくとも一つの第１ＣＮＴ３１０と、前記第１ＣＮＴ３１０の表面に形成される複数の第２ＣＮＴ３５０と、からなる。ここで、前記第１ＣＮＴ３１０の表面には、複数のナノ触媒粒子３１５が存在し、前記第２ＣＮＴ３５０は、サーマルＣＶＤ法によって前記ナノ触媒粒子３１５から成長して形成されたものである。一方、前記上部基板３６０の下面には、前記カソード電極３３２に対応するアノード電極３６２が形成されており、前記アノード電極３６２の下面には、蛍光体層３６４が形成されている。

以上、本発明による望ましい実施形態が説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かるであろう。したがって、本発明は、図示されて説明された構造及び工程順序に限定されるものではない。また、カーボンナノチューブを成長させる際の雰囲気など、製造に関わる諸条件は従来公知の技術を適宜用いることができる。

本発明は、ＣＮＴエミッタ及びそれを応用したＦＥＤに関連した技術分野に適用可能である。

ＰＥＣＶＤ法によって基板上に成長したＣＮＴを示すＳＥＭイメージである。ＰＥＣＶＤ法によって基板上に成長したＣＮＴを示すＳＥＭイメージである。サーマルＣＶＤによって基板上に成長したＣＮＴを示すＳＥＭイメージである。サーマルＣＶＤによって基板上に成長したＣＮＴを示すＳＥＭイメージである。本発明の好ましい実施形態によるＣＮＴエミッタの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＣＮＴエミッタの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＣＮＴエミッタの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＣＮＴエミッタの製造方法を説明するための図面である。ＰＥＣＶＤ法によって成長した第１ＣＮＴの側面にナノ触媒粒子が存在することを示すＴＥＭイメージである。本発明の方法によって成長した第２ＣＮＴを示すＴＥＭイメージである。本発明の方法によって成長した第２ＣＮＴを示すＴＥＭイメージである。本発明の方法によって成長した第２ＣＮＴを示すＴＥＭイメージである。本発明の方法によって成長した第２ＣＮＴを示すＴＥＭイメージである。本発明の好ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態によるＦＥＤの製造方法を説明するための図面である。本発明のＣＮＴエミッタが適用されたディスプレイ装置の概略的な部分断面図である。

符号の説明

１００第１基板、
１１０第１ＣＮＴ、
１１５ナノ触媒粒子、
１２０分散溶液、
１３０第２基板、
１５０第２ＣＮＴ、
２００第１基板、
２１０第１ＣＮＴ、
２１５ナノ触媒粒子、
２２０分散溶液、
２３０第２基板、
２３２カソード電極、
２３４絶縁層、
２３６ゲート電極、
２３８フォトレジスト、
２４０エミッタホール、
２５０第２ＣＮＴ、
３１０第１ＣＮＴ、
３１５ナノ触媒粒子、
３３０下部基板、
３３２カソード電極、
３３４絶縁層、
３３６ゲート電極、
３４０エミッタホール、
３５０第２ＣＮＴ、
３６０上部基板、
３６２アノード電極、
３６４蛍光体層。

Claims

触媒物質層が形成された第１基板上にプラズマ化学気相蒸着法によって複数の第１カーボンナノチューブを垂直に成長させるステップと、
前記第１カーボンナノチューブを前記第１基板から分離して、溶媒に添加して分散溶液を作製するステップと、
前記分散溶液を第２基板に塗布し、これを所定温度でベーキングして前記第１カーボンナノチューブを前記第２基板に平行な方向に前記第２基板に固着させるステップと、
前記第１カーボンナノチューブの表面に存在する複数のナノ触媒粒子から熱化学気相蒸着法によって複数の第２カーボンナノチューブを成長させるステップと、を含むことを特徴とするカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記触媒物質層は、Ｎｉまたはインバー合金からなることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記第１カーボンナノチューブは、超音波によって前記第１基板から分離されることを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記第１カーボンナノチューブは、３０〜１００ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記第２カーボンナノチューブは、１〜１０ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記溶媒は、イソプロピルアルコールまたは脱イオン水であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記溶媒には、帯電剤が含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
前記分散溶液は、電気泳動法またはスピンコーティング法によって塗布されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
７０〜１００℃でベーキングを行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブエミッタの製造方法。
基板と、
前記基板上に形成されるカソード電極と、
前記基板上に前記カソード電極を覆うように形成され、前記カソード電極の一部を露出させるエミッタホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されるゲート電極と、
露出された前記カソード電極上に形成されるものであって、前記カソード電極に平行な方向に前記カソード電極に固着されるプラズマ化学気相蒸着法によって第１基板上に垂直に成長させた複数の第１カーボンナノチューブと前記第１カーボンナノチューブの表面に形成される熱化学気相蒸着法によって成長させた複数の第２カーボンナノチューブとを備えるカーボンナノチューブエミッタと、を備えることを特徴とする電界放出素子。
前記第１カーボンナノチューブは、３０〜１００ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１０に記載の電界放出素子。
前記第１カーボンナノチューブの表面には、複数のナノ触媒粒子が存在することを特徴とする請求項１０または１１に記載の電界放出素子。
前記第２カーボンナノチューブは、前記ナノ触媒粒子から成長して形成されたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電界放出素子。
前記第２カーボンナノチューブは、１〜１０ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の電界放出素子。
前記ナノ触媒粒子は、Ｎｉまたはインバー合金からなることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の電界放出素子。
触媒物質層が形成された第１基板上にプラズマ化学気相蒸着法によって複数の第１カーボンナノチューブを垂直に成長させるステップと、
前記第１カーボンナノチューブを前記第１基板から分離して分散溶液に入れるステップと、
第２基板上にカソード電極、絶縁層及びゲート電極を順次に形成し、前記カソード電極の一部を露出させるエミッタホールを形成するステップと、
前記ゲート電極の上面及び前記エミッタホールの内壁を覆うようにフォトレジストを塗布し、これをパターニングして前記カソード電極を露出させるステップと、
前記フォトレジスト及び露出された前記カソード電極上に前記分散溶液を塗布し、これを所定温度でベーキングするステップと、
露出された前記カソード電極上にのみ前記第１カーボンナノチューブが残るように前記フォトレジストを除去するステップと、
前記第１カーボンナノチューブの表面に存在する複数のナノ触媒粒子から熱化学気相蒸着法によって複数の第２カーボンナノチューブを成長させるステップと、を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
前記触媒物質層は、Ｎｉまたはインバー合金からなることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
前記第１カーボンナノチューブは、超音波によって前記第１基板から分離されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の電界放出素子の製造方法。
前記第１カーボンナノチューブは、３０〜１００ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
前記第２カーボンナノチューブは、１〜１０ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
前記分散溶液は、イソプロピルアルコールまたは脱イオン水であることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
前記分散溶液には、帯電剤が含まれることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
前記分散溶液は、電気泳動法またはスピンコーティング法によって塗布されることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
７０〜１００℃でベーキングを行うことを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
前記フォトレジストは、アセトンによって除去されることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の電界放出素子の製造方法。
互いに一定間隔で離隔されて配置される下部基板及び上部基板と、
前記下部基板上に形成されるカソード電極と、
前記下部基板上に前記カソード電極を覆うように形成され、前記カソード電極の一部を露出させるエミッタホールを有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されるゲート電極と、
前記エミッタホールを通じて露出された前記カソード電極上に形成されるものであって、前記カソード電極に平行な方向に前記カソード電極に固着されるプラズマ化学気相蒸着法によって第１基板上に垂直に成長させた複数の第１カーボンナノチューブと前記第１カーボンナノチューブの表面に形成される熱化学気相蒸着法によって成長させた複数の第２カーボンナノチューブとを含むカーボンナノチューブエミッタと、
前記上部基板の下面に形成されるアノード電極と、
前記アノード電極の下面に形成される蛍光体層と、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
前記第１カーボンナノチューブは、３０〜１００ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項２６に記載のディスプレイ装置。
前記第１カーボンナノチューブの表面には、複数のナノ触媒粒子が存在することを特徴とする請求項２６または２７に記載のディスプレイ装置。
前記第２カーボンナノチューブは、前記ナノ触媒粒子から成長して形成されることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
前記第２カーボンナノチューブは、１〜１０ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項２６〜２９のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
前記ナノ触媒粒子は、Ｎｉまたはインバー合金からなることを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。