同一物を利用した電子エミッタ及び表示装置
【課題】応答速度、寿命、均一性、蛍光強度のうち少なくとも１つを克服した電子放出装置を提供する。
【解決手段】電界効果型の電子放出装置であって、細孔の配列を有する絶縁層と、各細孔は少なくとも１つの細孔より短いナノワイヤによる電子エミッタを有することと、及び／または各細孔は複数のナノワイヤによる電子エミッタを有することと、を備える電子放出装置が開示される。電子エミッタアレイの製造方法もまた開示される。電界効果型の電子放出装置は表示装置の中で使用することができる。
【解決手段】電界効果型の電子放出装置であって、細孔の配列を有する絶縁層と、各細孔は少なくとも１つの細孔より短いナノワイヤによる電子エミッタを有することと、及び／または各細孔は複数のナノワイヤによる電子エミッタを有することと、を備える電子放出装置が開示される。電子エミッタアレイの製造方法もまた開示される。電界効果型の電子放出装置は表示装置の中で使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願の参照】
【０００１】
本出願は、石田武久、及び ン、ウェイ ベン を発明者として同日に出願された「同一物を利用した電子エミッタ及び表示装置」という名称の同時係属中の出願に関連し、同出願を参照として本明細書に引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、同一物を利用した電子エミッタ及び表示装置に関し、排他的にではないが特に、電界効果型の電子放出装置、電界効果型の表示装置、電子エミッタアレイの製造方法、及び電界効果型の表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ）が、従来技術と比較して設置面積が狭いこと、及び平面的でより大きな画面を得られることにより有名となってきた。例えば、家庭内の多くの応用場面で、ブラウン管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅｓ）は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ）及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌｓ）に置き換えられつつある。しかしながら、ＦＰＤ技術のいくつかの形態は、従来のＣＲＴ技術と比較して欠点を有している。例えば、ＬＣＤは応答速度が遅いために高速で動く動画の品質が劣化し、ＰＤＰは製品寿命が短くなっている。
【０００４】
ＬＣＤまたはＰＤＰの代替技術となるのが、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。典型的なＦＥＤは、高品質の金属チップまたはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ）の大規模な配列を内蔵しており、電界放出として知られるプロセスを通じて電子を放出する。電子エミッタの配列は、ＣＲＴと同様に電子がぶつかった際に光を発する蛍光被覆面の背後に位置する。
【０００５】
こうした装置の商業的生産に向けては、多くの課題が存在する。例えば、ＣＮＴの電子エミッタの使用はＦＥＤの潜在的な性能を改善し得るが、その製造工程は現在以上に複雑なものとなる。
【０００６】
米国特許出願公開第２００６／００４６６０２号は、カーボンナノチューブの自己組織化を用いる電界エミッタ電極（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）の製造方法、及びそれにより製造される電界エミッタ電極を開示している。その方法は、アルミニウム基板上に複数の均一な細孔を有する陽極酸化アルミニウムの膜を形成するためにアルミニウム基板を陽極酸化処理し、カーボンナノチューブを分散させた電解質溶液を用意し、陽極酸化処理後のアルミニウム基板を電解質溶液に浸し、１つの電極としてのアルミニウム基板に所与の電圧を加えて細孔にカーボンナノチューブを付着させ、そして付着したカーボンナノチューブを細孔に固定する、というステップを含む方法である。なお、そこで提案されている適用対象はＬＣＤのバックライトであって、ゲート電極は開示されていない。
【０００７】
前述のこれら従来技術に係る装置で用いられるエミッタの電流は非常に大きくなる可能性があり、それにより製品寿命は短縮される。また、前述のこれら従来技術に係る装置で用いられるＣＮＴは、細孔の深さよりも長いものである。言い換えれば、ＣＮＴの先端は細孔から露出している。それ故、応答速度が速く、長い寿命を持ち、均一で、かつ／または蛍光強度を高く、さらに／若しくは改良された製造方法が提供されることが望ましい。
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００４６６０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、本発明の少なくとも１つの実施形態の目標は、上記問題のうち少なくとも１つを克服する電界効果型の電子放出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一般的に、第一の観点として本発明は、電界効果型の電子放出装置であって、細孔の配列を有する絶縁層と、各細孔は少なくとも１つの細孔より短いナノワイヤによる電子エミッタを有することと、を含む装置を提案する。これにより、ゲート電極を、スペーサを間に用いることなく絶縁層の上または絶縁層の近傍に配置することができるという利点がもたらされる。
【００１１】
第二の独立的な観点として、本発明は、各細孔は複数のナノワイヤによる電子エミッタを有することを提案する。これにより、単一の細孔に１つだけのナノワイヤを用いる場合と比べて、同一の電流を得るために１つのナノワイヤから放出される電流を低減させることができるため、エミッタの寿命が改善されるという利点がもたらされる。
【００１２】
本発明の第一の具体的な表現としては、電界効果型の電子放出装置であって、カソードと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、前記各細孔内に少なくとも１つのナノワイヤによる電子エミッタを有し、各ナノワイヤによる電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、を含む電子放出装置が提供される。
【００１３】
本発明の第二の具体的な表現としては、電界効果型の電子放出装置であって、カソードと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、を含む電子放出装置が提供される。
【００１４】
本発明の第三の具体的な表現としては、電界効果型の電子放出装置であって、カソードと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、前記各細孔内に少なくとも１つの電子エミッタを有し各電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、前記各細孔の側壁にある第二電子放出（ＳＥＥ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）層と、を含む電子放出装置が提供される。
【００１５】
本発明の第四の具体的な表現としては、電界効果型の表示装置であって、前記いずれかの電界効果型の電子放出装置と、前記電界効果型の電子放出装置上にまたは前記電界効果型の電子放出装置と並行して配置される蛍光被覆面と、を含む表示装置が提供される。
【００１６】
本発明の第五の具体的な表現としては、電子エミッタアレイの製造方法であって、カソードを備えるステップと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、前記各細孔内に少なくとも１つ有するナノワイヤによる電子エミッタであって前記細孔よりも短くかつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の第六の具体的な表現としては、電子エミッタアレイの製造方法であって、カソードを備えるステップと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタを備えるステップと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【００１８】
本発明の第七の具体的な表現としては、電子エミッタアレイの製造方法であって、カソードを備えるステップと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、前記各細孔内に少なくとも１つ有する電子エミッタであって前記細孔よりも短くかつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、前記各細孔の側壁に第二電子放出（ＳＥＥ）層を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【００１９】
本発明の第八の具体的な表現としては、電界効果型の表示装置の製造方法であって、前記いずれかの製造方法による電子エミッタアレイを備えるステップと、前記電子エミッタアレイ上にまたは前記電子エミッタアレイと並行して配置される蛍光被覆面を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照すると、筐体１０８の中のエミッタアレイ１０２及び蛍光被覆面１０４を含む電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）が示されている。蛍光被覆面１０４は、一連のスペーサ１０６によりエミッタアレイ１０２と並行して配置される。エミッタアレイ１０２から放出される加速された電子は、蛍光被覆面１０４に衝突して蛍光を発する。
【００２１】
図２を参照すると、エミッタアレイ１０２がより詳細に示されている。エミッタアレイは、基板２００と、絶縁層２０２と、カソード２１４と、電子エミッタ２１６と、ゲート電極２２０とを含む。
【００２２】
基板２００は、典型的には方形をしており、例えば、典型的には１ミリメートルの厚さのガラスシートから作ることができる。
【００２３】
絶縁層２０２は、基板２００に接着層２０４によって結合され、またはそうでなければ沈着される。絶縁層２０２は、例えば酸化アルミニウムまたはシリコンから作製される。絶縁層２０２は十分に均一な細孔の配列を有し、各細孔２０６は電子エミッタ２１６を収容するために十分な深さと幅を持つ。細孔の密度が１０5/mm2を超えると、例えば１０6/mm2であれば、良好な均一性と良好な光度を得ることができる。
【００２４】
各細孔２０６は、順に底部２０８、側壁２１０、及び開口部２１２を含む。カソード２１４は基板上に位置し、各細孔の底部２０８を形成する。電子エミッタ２１６は、各細孔の底部２０８においてカソード２１４と接続される。ゲート電極２２０は、絶縁層２０２の上面に位置する。
【００２５】
カソード２１４は、独立して電圧を加えられる一連の帯状体であってもよい。その代わりに、カソード２１４は単純に１つの要素であってもよい。各帯状体２１４の形は典型的には方形であり、厚さは１００ナノメートルである。各帯状体には、基板の端部において外部からの電源接続が供給される。
【００２６】
ゲート電極２２０は、それぞれ独立して電圧を加えられる一連の帯状体であってもよい。その代わりに、ゲート電極２２０は単純に１つの要素であってもよい。各帯状体の断面は典型的には方形であり、厚さは１００ナノメートルである。各帯状体には、絶縁層の端部において外部からの電源接続が供給される。各帯状体は均一な口径の配列を有し、各口径は絶縁層の１つまたはそれ以上の細孔の開口部２１２を囲んでいる。
【００２７】
ゲート電極の帯状体は、例えばカソードの帯状体とは一般的に直交して配置される。この帯状体を直角に交差させるパターン形成は、単純マトリクス型の電極の構成としても知られ、動画を表示させることができる。それにより、エミッタアレイは帯状体の交点において独立して制御可能なピクセルに分割される。各ピクセルは、複数のエミッタを覆ってもよい。各ピクセルを活性化するために、ゲート電極の個々の帯状体には、相対するカソードの帯状体に対して正の電圧が加えられる。
【００２８】
各電子エミッタ２１６は、金属または炭素などの伝導性材料から作られる。各電子エミッタ２１６は、例えば電子が放出される鋭い先端または尖った先端を有してもよい。典型的には、電子エミッタ２１６はゲート電極を越えて延伸されることはない。例えば、電子エミッタ２１６は、細孔の長さの半分だけといったように、細孔よりも短くすることができる。典型的には、各電子エミッタは少なくとも１つのナノワイヤを含む。本文書において、ナノワイヤという用語は、細長い伝導体であって幅が５００ナノメータよりも短いものを意味する。例えば、各電子エミッタは、複数のカーボンナノチューブなどのナノワイヤを含むことができる。
【００２９】
各細孔２０６の側壁２１０には、第二の電子放出（ＳＥＥ）層２１８があってもよい。典型的には、各ＳＥＥ層２１８は、５０ナノメートルの厚さを持ち、例えば酸化マグネシウム、ダイヤモンド状炭素、または非晶質（アモルファス）窒化炭素などにより作られる。
【００３０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、蛍光被覆面１０４がより詳細に示されている。蛍光被覆面１０４は、蛍光層３００と、アノード３０２と、ガラス板３０４とを含む。図１から分かるとおり、蛍光体１０４とエミッタアレイ１０２の間の距離は、スペーサ１０６によって維持されている。筐体１０８の中にある蛍光体１０４、エミッタアレイ１０２及びスペーサ１０６の間の空洞１１０は、例えば１０-5Ｐａ程度の真空に保たれる。
【００３１】
アノード３０２は、図３（ａ）に示されている蛍光層３００とガラス板３０４の間の電極３０２のような伝導性のある透明なシート型の電極３０２であってもよい。その代わりに、図３（ｂ）に示されているように、アノード３０２は蛍光層３００と空洞１１０の間の伝導性のある格子状の電極３０６であってもよい。さらに代わりの選択肢としては、アノード３０２は蛍光層３００と空洞１１０の間で覆われることもできる。この場合、アルミニウムもまた利用され得る。加速された電子はアルミニウムのアノードを貫通し、蛍光層３００に衝突する。蛍光層３００と空洞１１０の間のアルミニウムのアノードは、蛍光物質から発生する光量を高める反射層としても作用する。
【００３２】
電圧Ｖｇは、可変電圧電源３０８によってカソード２１４とゲート電極２２０の間に加えられる。カソード２１４とアノード３０２の間の電圧は、電源３１０によってＶａの値に維持される。
【００３３】
運用時には、Ｖｇは、ゲート電極が正の電位、カソードが負の電位を持つようにゲート電極２２０とカソード２１４の間に加えられる。電子エミッタ２１６は電気的な伝導性があり、電子エミッタ２１６の電位はカソードの電位と等しくなる。電界は電子エミッタ２１６の先端に集中し、電子エミッタ２１６の先端から電子が放出され、ゲート電極２２０に向かって加速される。
【００３４】
ＳＥＥ層２１８が備わっている場合には、細孔２０６を通って移動する過程で、いくつかの電子はＳＥＥ層２１８にぶつかってさらなる電子の放出を発生させるかも知れない。そこで発生した電子もまたＳＥＥ層２１８にぶつかり、またさらに電子を発生させ得る。従って、もともと電子エミッタから放出された電子は、ＳＥＥ層２１８によって増殖されてからゲート電極２２０に向かうこととなる。
【００３５】
電子は細孔２０６を通って加速され、開口部２１２から放出される。蛍光被覆面１０４には、ゲート電極よりも高い電位が与えられている。加速された電子は、蛍光体に衝突し、蛍光を発する。
【００３６】
電圧Ｖｇを制御することにより、エネルギー及び／または電子の流れの密度、即ち蛍光の強度を調整することができる。調整は、画面の平均的な輝度、若しくは動画の表示に求められる特定のエミッタ、またはピクセルの輝度の観点から行ってもよい。
【００３７】
（製造方法）
図４を参照すると、表示装置用のエミッタアレイの製造方法が示されている。ステップ４０２では、カソードが備えられる。ステップ４０４では、細孔の配列を含む絶縁層が備えられる。ステップ４０６では、ＳＥＥ層が各細孔内の側壁に備えられる。ステップ４０８では、各細孔内に少なくとも１つの電子エミッタが備えられる。ステップ４１０では、ゲート電極が備えられる。いわゆる当業者であれば、ここに一覧化したステップの順序は単なる一例であって、方法４００を他の順序でも実装できることは理解されるであろう。
【００３８】
図５は、方法４００の実装について示している。
【００３９】
ステップ４０２は、図５（ａ）に示すとおり、タングステン、モリブデン、またはその他の適切な材料でできたカソード２１４を固定した基板２００の上に沈着させることで実装することができる。
【００４０】
カソード２１４の上面には、触媒層５００が沈着される。ニッケル、銅、鉄、またはコバルトを触媒層５００に用いることができる。
【００４１】
ステップ４０４は、図５（ｂ）に示すとおり、絶縁層５０２を基板２００の上面に接着層２０４を用いて結合することで実装することができる。
【００４２】
絶縁層５０２には、陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ：Ａｎｏｄｉｚｅｄ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）のシートが適している。ＡＡＯはアルミニウムのシートを酸に浸して陽極酸化処理することで形成される。細孔２０６は格子状に生成・自己組織化され、ハチの巣状の細孔のあるシートが得られる。この工程は、細孔を形成するためのフォトリソグラフィー技術を用いる場合に含まれる多くのステップを回避する。さらに、１０6/mm2を超える細孔の密度（フォトリソグラフィーでは不可能な数字である）を得ることができる。細孔の密度は、アルミニウムシートの陽極酸化処理時の条件を変化させることによって制御することができる。例えば、酸の濃縮、印加される電圧、温度及びアルミニウムシートの面の粗さは、全て細孔の密度に影響を与える。
【００４３】
ステップ４０６は、図５（ｃ）に示すとおり、細孔の側壁２１０にＳＥＥ層２１８を蒸着させることで実装することができる。例えば、酸化マグネシウム、ダイヤモンド状炭素、または非晶質窒化炭素などがＳＥＥ層に用いられる。ＳＥＥ層は、真空蒸着法、スパッタリングまたは化学蒸着によって蒸着させることができる。
【００４４】
ステップ４０８は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）５０４を各細孔２０６の底部２０８上に生成するために、基板２００上に固定された陽極酸化アルミニウムの板状体５０２を化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理することで実装することができる。図５（ｄ）に示すとおり、プラズマ内で板状体５０２に向かうメタンガスの流れを制御することで、各細孔２０６の中で触媒層５００から成長するＣＮＴ５０４の数を制御することができる。ＣＮＴは、電界が集中して電子が放出される先端部を備える。
【００４５】
ステップ４１０は、図５（ｅ）に示すとおり、板状体５０２の上面にゲート電極２２０を沈着させることで実装することができる。
【００４６】
図６は、方法４００の代替となる実装について示している。
【００４７】
ステップ４０２は、図６（ａ）に示すとおり、タングステンまたはモリブデンでできたカソード２１４を固定した基板２００の上に沈着させることで実装することができる。
【００４８】
ステップ４０４は、シリコンウエハ６００をカソードの上面に接着層２０４を用いて結合することで実装することができる。図６（ｂ）に示すとおり、細孔６０２はシリコンウエハ６００の中にフォトリソグラフィーを用いてパターン化される。
【００４９】
ステップ４０６は、図６（ｃ）に示すとおり、細孔の側壁２１０にＳＥＥ層２１８を蒸着させることで実装することができる。例えば、酸化マグネシウム、ダイヤモンド状炭素、非晶質窒化炭素、または他の適当な材料がＳＥＥ層に用いられる。ＳＥＥ層は、真空蒸着法、スパッタリングまたは化学蒸着によって蒸着させることができる。
【００５０】
本例においては、ステップ４１０がステップ４０８よりも先に行われる。
【００５１】
ステップ４１０は、図６（ｄ）に示すとおり、ゲート電極２２０をウエハ６００の上面に沈着させることで実装することができる。
【００５２】
ステップ４０８は、図６（ｅ）に示すとおり、犠牲層６０４をゲート電極２２０の上に沈着させることで実装することができる。そして、さらに犠牲層６０４の上にタングステン、モリブデン、または他の材料からなる層６０６が沈着される。図６（ｆ）に示すとおり、細孔６１０の口径６０８は沈着される材料によってしだいに蓋を被せられ、細孔の底面には円錐状体６１２が形成されるに至る。その後、犠牲層６０４は犠牲層の上の沈着物と共に酸または溶剤によって溶かされ、図６（ｇ）に示すとおり、円錐状体６１２及びゲート電極が残される。
【００５３】
前述の方法に従って製造されたエミッタ配列は、その後筐体の中にスペーサ、アノード及び画面と共に設置される。また、入力信号及び／または格納された命令に応じてカソード、ゲート電極、及びアノードに電圧を加えるための、制御用電子回路が用意される。それにより、各電子エミッタに選択的に電圧を加えることができ、望まれる表示を実現するために電圧は変動する。いわゆる当業者であれば、１つまたはそれ以上の実施形態としての他の応用にも容易に創到するであろう。それは例えば、走査型電子顕微鏡、液晶ディスプレイのバックライト、または半導体生産用のステッパ（縮小投影型露光装置）などが考えられる。
【００５４】
絶縁層に陽極酸化アルミニウムを用いれば、１０6/mm2を超える細孔の密度（フォトリソグラフィーでは不可能な数字である）を達成することができる。この密度ならば、良好な均一性と良好な光度、そして良好な応答速度がもたらされる。
【００５５】
細孔の側壁にＳＥＥの構成要素を用いればエミッタの電流を低減することができ、それによりエミッタの寿命が改善される。
【００５６】
ナノワイヤによる電子エミッタを用いれば、低い閾値電圧による電子放出と良好な耐久性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の１つまたはそれ以上の実施例は、以下の図面を参照しながら説明される。
【図１】本発明のある実施形態による表示装置の断面図である。
【図２（ａ）】図１におけるエミッタアレイの一例としての正面図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の断面図である。
【図３（ａ）】図１の画面の一例としての断面図である。
【図３（ｂ）】図１の画面の代替的な例としての断面図である。
【図４】本発明のある実施形態による製造工程のフローチャートである。
【図５】図４の製造工程の実装に関する概略図である。
【図６】図４の製造工程の代替的な実装に関する概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 電子放出装置
１０２ エミッタアレイ
１０４ 蛍光被覆面
１０６ スペーサ
１０８ 筐体
１１０ 空洞
２００ 基板
２０２ 絶縁層
２０４ 接着層
２０８ 底部
２１０ 側壁
２１２ 開口部
２１４ カソード
２１６ 電子エミッタ
２１８ ＳＥＥ層
２２０ ゲート電極
３００ 蛍光層
３０２ アノード
３０４ ガラス板
３０６ 格子状の電極
３０８ 可変電圧電源
３１０ 電源
４０２〜４１０ 電子放出装置の製造方法の各ステップ
５００ 触媒層
５０２ 絶縁層
５０４ ＣＮＴ
６００ シリコンウエハ
６０２ 細孔
６０４ 犠牲層
６０６ 沈着材料からなる層
６０８ 口径
６１０ 細孔
６１２ 円錐状体
【関連する出願の参照】
【０００１】
本出願は、石田武久、及び ン、ウェイ ベン を発明者として同日に出願された「同一物を利用した電子エミッタ及び表示装置」という名称の同時係属中の出願に関連し、同出願を参照として本明細書に引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、同一物を利用した電子エミッタ及び表示装置に関し、排他的にではないが特に、電界効果型の電子放出装置、電界効果型の表示装置、電子エミッタアレイの製造方法、及び電界効果型の表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ）が、従来技術と比較して設置面積が狭いこと、及び平面的でより大きな画面を得られることにより有名となってきた。例えば、家庭内の多くの応用場面で、ブラウン管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅｓ）は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ）及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌｓ）に置き換えられつつある。しかしながら、ＦＰＤ技術のいくつかの形態は、従来のＣＲＴ技術と比較して欠点を有している。例えば、ＬＣＤは応答速度が遅いために高速で動く動画の品質が劣化し、ＰＤＰは製品寿命が短くなっている。
【０００４】
ＬＣＤまたはＰＤＰの代替技術となるのが、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。典型的なＦＥＤは、高品質の金属チップまたはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ）の大規模な配列を内蔵しており、電界放出として知られるプロセスを通じて電子を放出する。電子エミッタの配列は、ＣＲＴと同様に電子がぶつかった際に光を発する蛍光被覆面の背後に位置する。
【０００５】
こうした装置の商業的生産に向けては、多くの課題が存在する。例えば、ＣＮＴの電子エミッタの使用はＦＥＤの潜在的な性能を改善し得るが、その製造工程は現在以上に複雑なものとなる。
【０００６】
米国特許出願公開第２００６／００４６６０２号は、カーボンナノチューブの自己組織化を用いる電界エミッタ電極（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）の製造方法、及びそれにより製造される電界エミッタ電極を開示している。その方法は、アルミニウム基板上に複数の均一な細孔を有する陽極酸化アルミニウムの膜を形成するためにアルミニウム基板を陽極酸化処理し、カーボンナノチューブを分散させた電解質溶液を用意し、陽極酸化処理後のアルミニウム基板を電解質溶液に浸し、１つの電極としてのアルミニウム基板に所与の電圧を加えて細孔にカーボンナノチューブを付着させ、そして付着したカーボンナノチューブを細孔に固定する、というステップを含む方法である。なお、そこで提案されている適用対象はＬＣＤのバックライトであって、ゲート電極は開示されていない。
【０００７】
前述のこれら従来技術に係る装置で用いられるエミッタの電流は非常に大きくなる可能性があり、それにより製品寿命は短縮される。また、前述のこれら従来技術に係る装置で用いられるＣＮＴは、細孔の深さよりも長いものである。言い換えれば、ＣＮＴの先端は細孔から露出している。それ故、応答速度が速く、長い寿命を持ち、均一で、かつ／または蛍光強度を高く、さらに／若しくは改良された製造方法が提供されることが望ましい。
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００４６６０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、本発明の少なくとも１つの実施形態の目標は、上記問題のうち少なくとも１つを克服する電界効果型の電子放出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一般的に、第一の観点として本発明は、電界効果型の電子放出装置であって、細孔の配列を有する絶縁層と、各細孔は少なくとも１つの細孔より短いナノワイヤによる電子エミッタを有することと、を含む装置を提案する。これにより、ゲート電極を、スペーサを間に用いることなく絶縁層の上または絶縁層の近傍に配置することができるという利点がもたらされる。
【００１１】
第二の独立的な観点として、本発明は、各細孔は複数のナノワイヤによる電子エミッタを有することを提案する。これにより、単一の細孔に１つだけのナノワイヤを用いる場合と比べて、同一の電流を得るために１つのナノワイヤから放出される電流を低減させることができるため、エミッタの寿命が改善されるという利点がもたらされる。
【００１２】
本発明の第一の具体的な表現としては、電界効果型の電子放出装置であって、カソードと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、前記各細孔内に少なくとも１つのナノワイヤによる電子エミッタを有し、各ナノワイヤによる電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、を含む電子放出装置が提供される。
【００１３】
本発明の第二の具体的な表現としては、電界効果型の電子放出装置であって、カソードと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、を含む電子放出装置が提供される。
【００１４】
本発明の第三の具体的な表現としては、電界効果型の電子放出装置であって、カソードと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、前記各細孔内に少なくとも１つの電子エミッタを有し各電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、前記各細孔の側壁にある第二電子放出（ＳＥＥ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）層と、を含む電子放出装置が提供される。
【００１５】
本発明の第四の具体的な表現としては、電界効果型の表示装置であって、前記いずれかの電界効果型の電子放出装置と、前記電界効果型の電子放出装置上にまたは前記電界効果型の電子放出装置と並行して配置される蛍光被覆面と、を含む表示装置が提供される。
【００１６】
本発明の第五の具体的な表現としては、電子エミッタアレイの製造方法であって、カソードを備えるステップと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、前記各細孔内に少なくとも１つ有するナノワイヤによる電子エミッタであって前記細孔よりも短くかつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の第六の具体的な表現としては、電子エミッタアレイの製造方法であって、カソードを備えるステップと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタを備えるステップと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【００１８】
本発明の第七の具体的な表現としては、電子エミッタアレイの製造方法であって、カソードを備えるステップと、細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、前記各細孔内に少なくとも１つ有する電子エミッタであって前記細孔よりも短くかつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、前記各細孔の側壁に第二電子放出（ＳＥＥ）層を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【００１９】
本発明の第八の具体的な表現としては、電界効果型の表示装置の製造方法であって、前記いずれかの製造方法による電子エミッタアレイを備えるステップと、前記電子エミッタアレイ上にまたは前記電子エミッタアレイと並行して配置される蛍光被覆面を備えるステップと、を含む製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照すると、筐体１０８の中のエミッタアレイ１０２及び蛍光被覆面１０４を含む電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）が示されている。蛍光被覆面１０４は、一連のスペーサ１０６によりエミッタアレイ１０２と並行して配置される。エミッタアレイ１０２から放出される加速された電子は、蛍光被覆面１０４に衝突して蛍光を発する。
【００２１】
図２を参照すると、エミッタアレイ１０２がより詳細に示されている。エミッタアレイは、基板２００と、絶縁層２０２と、カソード２１４と、電子エミッタ２１６と、ゲート電極２２０とを含む。
【００２２】
基板２００は、典型的には方形をしており、例えば、典型的には１ミリメートルの厚さのガラスシートから作ることができる。
【００２３】
絶縁層２０２は、基板２００に接着層２０４によって結合され、またはそうでなければ沈着される。絶縁層２０２は、例えば酸化アルミニウムまたはシリコンから作製される。絶縁層２０２は十分に均一な細孔の配列を有し、各細孔２０６は電子エミッタ２１６を収容するために十分な深さと幅を持つ。細孔の密度が１０5/mm2を超えると、例えば１０6/mm2であれば、良好な均一性と良好な光度を得ることができる。
【００２４】
各細孔２０６は、順に底部２０８、側壁２１０、及び開口部２１２を含む。カソード２１４は基板上に位置し、各細孔の底部２０８を形成する。電子エミッタ２１６は、各細孔の底部２０８においてカソード２１４と接続される。ゲート電極２２０は、絶縁層２０２の上面に位置する。
【００２５】
カソード２１４は、独立して電圧を加えられる一連の帯状体であってもよい。その代わりに、カソード２１４は単純に１つの要素であってもよい。各帯状体２１４の形は典型的には方形であり、厚さは１００ナノメートルである。各帯状体には、基板の端部において外部からの電源接続が供給される。
【００２６】
ゲート電極２２０は、それぞれ独立して電圧を加えられる一連の帯状体であってもよい。その代わりに、ゲート電極２２０は単純に１つの要素であってもよい。各帯状体の断面は典型的には方形であり、厚さは１００ナノメートルである。各帯状体には、絶縁層の端部において外部からの電源接続が供給される。各帯状体は均一な口径の配列を有し、各口径は絶縁層の１つまたはそれ以上の細孔の開口部２１２を囲んでいる。
【００２７】
ゲート電極の帯状体は、例えばカソードの帯状体とは一般的に直交して配置される。この帯状体を直角に交差させるパターン形成は、単純マトリクス型の電極の構成としても知られ、動画を表示させることができる。それにより、エミッタアレイは帯状体の交点において独立して制御可能なピクセルに分割される。各ピクセルは、複数のエミッタを覆ってもよい。各ピクセルを活性化するために、ゲート電極の個々の帯状体には、相対するカソードの帯状体に対して正の電圧が加えられる。
【００２８】
各電子エミッタ２１６は、金属または炭素などの伝導性材料から作られる。各電子エミッタ２１６は、例えば電子が放出される鋭い先端または尖った先端を有してもよい。典型的には、電子エミッタ２１６はゲート電極を越えて延伸されることはない。例えば、電子エミッタ２１６は、細孔の長さの半分だけといったように、細孔よりも短くすることができる。典型的には、各電子エミッタは少なくとも１つのナノワイヤを含む。本文書において、ナノワイヤという用語は、細長い伝導体であって幅が５００ナノメータよりも短いものを意味する。例えば、各電子エミッタは、複数のカーボンナノチューブなどのナノワイヤを含むことができる。
【００２９】
各細孔２０６の側壁２１０には、第二の電子放出（ＳＥＥ）層２１８があってもよい。典型的には、各ＳＥＥ層２１８は、５０ナノメートルの厚さを持ち、例えば酸化マグネシウム、ダイヤモンド状炭素、または非晶質（アモルファス）窒化炭素などにより作られる。
【００３０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、蛍光被覆面１０４がより詳細に示されている。蛍光被覆面１０４は、蛍光層３００と、アノード３０２と、ガラス板３０４とを含む。図１から分かるとおり、蛍光体１０４とエミッタアレイ１０２の間の距離は、スペーサ１０６によって維持されている。筐体１０８の中にある蛍光体１０４、エミッタアレイ１０２及びスペーサ１０６の間の空洞１１０は、例えば１０-5Ｐａ程度の真空に保たれる。
【００３１】
アノード３０２は、図３（ａ）に示されている蛍光層３００とガラス板３０４の間の電極３０２のような伝導性のある透明なシート型の電極３０２であってもよい。その代わりに、図３（ｂ）に示されているように、アノード３０２は蛍光層３００と空洞１１０の間の伝導性のある格子状の電極３０６であってもよい。さらに代わりの選択肢としては、アノード３０２は蛍光層３００と空洞１１０の間で覆われることもできる。この場合、アルミニウムもまた利用され得る。加速された電子はアルミニウムのアノードを貫通し、蛍光層３００に衝突する。蛍光層３００と空洞１１０の間のアルミニウムのアノードは、蛍光物質から発生する光量を高める反射層としても作用する。
【００３２】
電圧Ｖｇは、可変電圧電源３０８によってカソード２１４とゲート電極２２０の間に加えられる。カソード２１４とアノード３０２の間の電圧は、電源３１０によってＶａの値に維持される。
【００３３】
運用時には、Ｖｇは、ゲート電極が正の電位、カソードが負の電位を持つようにゲート電極２２０とカソード２１４の間に加えられる。電子エミッタ２１６は電気的な伝導性があり、電子エミッタ２１６の電位はカソードの電位と等しくなる。電界は電子エミッタ２１６の先端に集中し、電子エミッタ２１６の先端から電子が放出され、ゲート電極２２０に向かって加速される。
【００３４】
ＳＥＥ層２１８が備わっている場合には、細孔２０６を通って移動する過程で、いくつかの電子はＳＥＥ層２１８にぶつかってさらなる電子の放出を発生させるかも知れない。そこで発生した電子もまたＳＥＥ層２１８にぶつかり、またさらに電子を発生させ得る。従って、もともと電子エミッタから放出された電子は、ＳＥＥ層２１８によって増殖されてからゲート電極２２０に向かうこととなる。
【００３５】
電子は細孔２０６を通って加速され、開口部２１２から放出される。蛍光被覆面１０４には、ゲート電極よりも高い電位が与えられている。加速された電子は、蛍光体に衝突し、蛍光を発する。
【００３６】
電圧Ｖｇを制御することにより、エネルギー及び／または電子の流れの密度、即ち蛍光の強度を調整することができる。調整は、画面の平均的な輝度、若しくは動画の表示に求められる特定のエミッタ、またはピクセルの輝度の観点から行ってもよい。
【００３７】
（製造方法）
図４を参照すると、表示装置用のエミッタアレイの製造方法が示されている。ステップ４０２では、カソードが備えられる。ステップ４０４では、細孔の配列を含む絶縁層が備えられる。ステップ４０６では、ＳＥＥ層が各細孔内の側壁に備えられる。ステップ４０８では、各細孔内に少なくとも１つの電子エミッタが備えられる。ステップ４１０では、ゲート電極が備えられる。いわゆる当業者であれば、ここに一覧化したステップの順序は単なる一例であって、方法４００を他の順序でも実装できることは理解されるであろう。
【００３８】
図５は、方法４００の実装について示している。
【００３９】
ステップ４０２は、図５（ａ）に示すとおり、タングステン、モリブデン、またはその他の適切な材料でできたカソード２１４を固定した基板２００の上に沈着させることで実装することができる。
【００４０】
カソード２１４の上面には、触媒層５００が沈着される。ニッケル、銅、鉄、またはコバルトを触媒層５００に用いることができる。
【００４１】
ステップ４０４は、図５（ｂ）に示すとおり、絶縁層５０２を基板２００の上面に接着層２０４を用いて結合することで実装することができる。
【００４２】
絶縁層５０２には、陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ：Ａｎｏｄｉｚｅｄ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）のシートが適している。ＡＡＯはアルミニウムのシートを酸に浸して陽極酸化処理することで形成される。細孔２０６は格子状に生成・自己組織化され、ハチの巣状の細孔のあるシートが得られる。この工程は、細孔を形成するためのフォトリソグラフィー技術を用いる場合に含まれる多くのステップを回避する。さらに、１０6/mm2を超える細孔の密度（フォトリソグラフィーでは不可能な数字である）を得ることができる。細孔の密度は、アルミニウムシートの陽極酸化処理時の条件を変化させることによって制御することができる。例えば、酸の濃縮、印加される電圧、温度及びアルミニウムシートの面の粗さは、全て細孔の密度に影響を与える。
【００４３】
ステップ４０６は、図５（ｃ）に示すとおり、細孔の側壁２１０にＳＥＥ層２１８を蒸着させることで実装することができる。例えば、酸化マグネシウム、ダイヤモンド状炭素、または非晶質窒化炭素などがＳＥＥ層に用いられる。ＳＥＥ層は、真空蒸着法、スパッタリングまたは化学蒸着によって蒸着させることができる。
【００４４】
ステップ４０８は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）５０４を各細孔２０６の底部２０８上に生成するために、基板２００上に固定された陽極酸化アルミニウムの板状体５０２を化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理することで実装することができる。図５（ｄ）に示すとおり、プラズマ内で板状体５０２に向かうメタンガスの流れを制御することで、各細孔２０６の中で触媒層５００から成長するＣＮＴ５０４の数を制御することができる。ＣＮＴは、電界が集中して電子が放出される先端部を備える。
【００４５】
ステップ４１０は、図５（ｅ）に示すとおり、板状体５０２の上面にゲート電極２２０を沈着させることで実装することができる。
【００４６】
図６は、方法４００の代替となる実装について示している。
【００４７】
ステップ４０２は、図６（ａ）に示すとおり、タングステンまたはモリブデンでできたカソード２１４を固定した基板２００の上に沈着させることで実装することができる。
【００４８】
ステップ４０４は、シリコンウエハ６００をカソードの上面に接着層２０４を用いて結合することで実装することができる。図６（ｂ）に示すとおり、細孔６０２はシリコンウエハ６００の中にフォトリソグラフィーを用いてパターン化される。
【００４９】
ステップ４０６は、図６（ｃ）に示すとおり、細孔の側壁２１０にＳＥＥ層２１８を蒸着させることで実装することができる。例えば、酸化マグネシウム、ダイヤモンド状炭素、非晶質窒化炭素、または他の適当な材料がＳＥＥ層に用いられる。ＳＥＥ層は、真空蒸着法、スパッタリングまたは化学蒸着によって蒸着させることができる。
【００５０】
本例においては、ステップ４１０がステップ４０８よりも先に行われる。
【００５１】
ステップ４１０は、図６（ｄ）に示すとおり、ゲート電極２２０をウエハ６００の上面に沈着させることで実装することができる。
【００５２】
ステップ４０８は、図６（ｅ）に示すとおり、犠牲層６０４をゲート電極２２０の上に沈着させることで実装することができる。そして、さらに犠牲層６０４の上にタングステン、モリブデン、または他の材料からなる層６０６が沈着される。図６（ｆ）に示すとおり、細孔６１０の口径６０８は沈着される材料によってしだいに蓋を被せられ、細孔の底面には円錐状体６１２が形成されるに至る。その後、犠牲層６０４は犠牲層の上の沈着物と共に酸または溶剤によって溶かされ、図６（ｇ）に示すとおり、円錐状体６１２及びゲート電極が残される。
【００５３】
前述の方法に従って製造されたエミッタ配列は、その後筐体の中にスペーサ、アノード及び画面と共に設置される。また、入力信号及び／または格納された命令に応じてカソード、ゲート電極、及びアノードに電圧を加えるための、制御用電子回路が用意される。それにより、各電子エミッタに選択的に電圧を加えることができ、望まれる表示を実現するために電圧は変動する。いわゆる当業者であれば、１つまたはそれ以上の実施形態としての他の応用にも容易に創到するであろう。それは例えば、走査型電子顕微鏡、液晶ディスプレイのバックライト、または半導体生産用のステッパ（縮小投影型露光装置）などが考えられる。
【００５４】
絶縁層に陽極酸化アルミニウムを用いれば、１０6/mm2を超える細孔の密度（フォトリソグラフィーでは不可能な数字である）を達成することができる。この密度ならば、良好な均一性と良好な光度、そして良好な応答速度がもたらされる。
【００５５】
細孔の側壁にＳＥＥの構成要素を用いればエミッタの電流を低減することができ、それによりエミッタの寿命が改善される。
【００５６】
ナノワイヤによる電子エミッタを用いれば、低い閾値電圧による電子放出と良好な耐久性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の１つまたはそれ以上の実施例は、以下の図面を参照しながら説明される。
【図１】本発明のある実施形態による表示装置の断面図である。
【図２（ａ）】図１におけるエミッタアレイの一例としての正面図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の断面図である。
【図３（ａ）】図１の画面の一例としての断面図である。
【図３（ｂ）】図１の画面の代替的な例としての断面図である。
【図４】本発明のある実施形態による製造工程のフローチャートである。
【図５】図４の製造工程の実装に関する概略図である。
【図６】図４の製造工程の代替的な実装に関する概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 電子放出装置
１０２ エミッタアレイ
１０４ 蛍光被覆面
１０６ スペーサ
１０８ 筐体
１１０ 空洞
２００ 基板
２０２ 絶縁層
２０４ 接着層
２０８ 底部
２１０ 側壁
２１２ 開口部
２１４ カソード
２１６ 電子エミッタ
２１８ ＳＥＥ層
２２０ ゲート電極
３００ 蛍光層
３０２ アノード
３０４ ガラス板
３０６ 格子状の電極
３０８ 可変電圧電源
３１０ 電源
４０２〜４１０ 電子放出装置の製造方法の各ステップ
５００ 触媒層
５０２ 絶縁層
５０４ ＣＮＴ
６００ シリコンウエハ
６０２ 細孔
６０４ 犠牲層
６０６ 沈着材料からなる層
６０８ 口径
６１０ 細孔
６１２ 円錐状体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果型の電子放出装置であって、
カソードと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、
前記各細孔内に少なくとも１つのナノワイヤによる電子エミッタを有し、各ナノワイヤによる電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、
を含む電子放出装置。
【請求項２】
電界効果型の電子放出装置であって、
カソードと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、
前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、
を含む電子放出装置。
【請求項３】
電界効果型の電子放出装置であって、
カソードと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、
前記各細孔内に少なくとも１つの電子エミッタを有し、各電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、
前記各細孔の側壁にある第二電子放出（ＳＥＥ）層と、
を含む電子放出装置。
【請求項４】
前記各ナノワイヤは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項５】
前記絶縁層は、１０6/mm2よりも大きい細孔密度を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項６】
前記絶縁層は、陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ）であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項７】
前記絶縁層は、シリコンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項８】
前記ＳＥＥ層は、酸化マグネシウムまたはダイヤモンド状炭素または非晶質窒化炭素の集合の中から選択されることを特徴とする、請求項３に記載の電子放出装置。
【請求項９】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタは、対応する前記細孔の半分に満たない長さを持つことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の電子放出装置を利用した表示装置。
【請求項１０】
電界効果型の表示装置であって、
請求項１〜９のいずれかに記載の電界効果型の電子放出装置と、
前記電界効果型の電子放出装置上にまたは前記電界効果型の電子放出装置と並行して配置される蛍光被覆面と、
を含む表示装置。
【請求項１１】
前記表示装置は独立して制御可能なピクセルに分解され、各ピクセルは複数のナノワイヤによる電子エミッタを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
さらに前記蛍光被覆面の上に位置しまたは前記蛍光被覆面に隣接するアノードを含む、請求項１０または請求項１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】
電子エミッタアレイの製造方法であって、
カソードを備えるステップと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、
前記各細孔内に少なくとも１つ有するナノワイヤによる電子エミッタであって、前記細孔よりも短く、かつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項１４】
電子エミッタアレイの製造方法であって、
カソードを備えるステップと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、
前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタを備えるステップと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項１５】
電子エミッタアレイの製造方法であって、
カソードを備えるステップと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、
前記各細孔内に少なくとも１つ有する電子エミッタであって、前記細孔よりも短く、かつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、
前記各細孔の側壁に第二電子放出（ＳＥＥ）層を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項１６】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）であることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項１７】
さらにアルミニウムシートを酸に浸して陽極酸化処理することで前記絶縁層としての陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ）を形成するステップを含む、請求項１３〜１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記陽極酸化処理の条件は、細孔密度が１０6/mm2よりも大きい値に達するように選択されることを特徴とする、請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
さらにシリコンの層を沈着させ、前記シリコンの層をエッチングして細孔の配列を生成して前記絶縁層を形成するステップを含む、請求項１３〜１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２０】
前記ＳＥＥ層は、酸化マグネシウムまたはダイヤモンド状炭素または非晶質窒化炭素の集合の中から選択されることを特徴とする、請求項１４に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタを備えるステップは、各細孔内において少なくとも１つのカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を各細孔の底部の触媒から成長させる化学蒸着（ＣＶＤ）処理を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタは、対応する前記細孔の半分に満たない長さを持つことを特徴とする、請求項１３〜２１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２３】
電界効果型の表示装置の製造方法であって、
請求項１３〜２２のいずれかに記載の製造方法による電子エミッタアレイを備えるステップと、
前記電子エミッタアレイ上にまたは前記電子エミッタアレイと並行して配置される蛍光被覆面を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項２４】
前記エミッタアレイは独立して制御可能なピクセルに分解され、各ピクセルは複数のエミッタを含むことを特徴とする、請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
さらに前記蛍光被覆面の上に位置しまたは前記蛍光被覆面に隣接するアノードを備えるステップを含む、請求項２３または請求項２４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１】
電界効果型の電子放出装置であって、
カソードと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、
前記各細孔内に少なくとも１つのナノワイヤによる電子エミッタを有し、各ナノワイヤによる電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、
を含む電子放出装置。
【請求項２】
電界効果型の電子放出装置であって、
カソードと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、
前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、
を含む電子放出装置。
【請求項３】
電界効果型の電子放出装置であって、
カソードと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層と、
前記各細孔内に少なくとも１つの電子エミッタを有し、各電子エミッタは前記細孔よりも短くかつカソードに接続されることと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極と、
前記各細孔の側壁にある第二電子放出（ＳＥＥ）層と、
を含む電子放出装置。
【請求項４】
前記各ナノワイヤは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項５】
前記絶縁層は、１０6/mm2よりも大きい細孔密度を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項６】
前記絶縁層は、陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ）であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項７】
前記絶縁層は、シリコンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項８】
前記ＳＥＥ層は、酸化マグネシウムまたはダイヤモンド状炭素または非晶質窒化炭素の集合の中から選択されることを特徴とする、請求項３に記載の電子放出装置。
【請求項９】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタは、対応する前記細孔の半分に満たない長さを持つことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の電子放出装置を利用した表示装置。
【請求項１０】
電界効果型の表示装置であって、
請求項１〜９のいずれかに記載の電界効果型の電子放出装置と、
前記電界効果型の電子放出装置上にまたは前記電界効果型の電子放出装置と並行して配置される蛍光被覆面と、
を含む表示装置。
【請求項１１】
前記表示装置は独立して制御可能なピクセルに分解され、各ピクセルは複数のナノワイヤによる電子エミッタを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
さらに前記蛍光被覆面の上に位置しまたは前記蛍光被覆面に隣接するアノードを含む、請求項１０または請求項１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】
電子エミッタアレイの製造方法であって、
カソードを備えるステップと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、
前記各細孔内に少なくとも１つ有するナノワイヤによる電子エミッタであって、前記細孔よりも短く、かつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項１４】
電子エミッタアレイの製造方法であって、
カソードを備えるステップと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、
前記各細孔内においてカソードに接続された複数のナノワイヤによる電子エミッタを備えるステップと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項１５】
電子エミッタアレイの製造方法であって、
カソードを備えるステップと、
細孔の配列を有し前記カソードの上にまたは前記カソードに隣接して位置する絶縁層を備えるステップと、
前記各細孔内に少なくとも１つ有する電子エミッタであって、前記細孔よりも短く、かつ前記カソードに接続される電子エミッタを備えるステップと、
前記絶縁層の上にまたは前記絶縁層に隣接して位置するゲート電極を備えるステップと、
前記各細孔の側壁に第二電子放出（ＳＥＥ）層を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項１６】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）であることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれかに記載の電子放出装置。
【請求項１７】
さらにアルミニウムシートを酸に浸して陽極酸化処理することで前記絶縁層としての陽極酸化アルミニウム（ＡＡＯ）を形成するステップを含む、請求項１３〜１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記陽極酸化処理の条件は、細孔密度が１０6/mm2よりも大きい値に達するように選択されることを特徴とする、請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
さらにシリコンの層を沈着させ、前記シリコンの層をエッチングして細孔の配列を生成して前記絶縁層を形成するステップを含む、請求項１３〜１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２０】
前記ＳＥＥ層は、酸化マグネシウムまたはダイヤモンド状炭素または非晶質窒化炭素の集合の中から選択されることを特徴とする、請求項１４に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタを備えるステップは、各細孔内において少なくとも１つのカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を各細孔の底部の触媒から成長させる化学蒸着（ＣＶＤ）処理を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記各ナノワイヤによる電子エミッタは、対応する前記細孔の半分に満たない長さを持つことを特徴とする、請求項１３〜２１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２３】
電界効果型の表示装置の製造方法であって、
請求項１３〜２２のいずれかに記載の製造方法による電子エミッタアレイを備えるステップと、
前記電子エミッタアレイ上にまたは前記電子エミッタアレイと並行して配置される蛍光被覆面を備えるステップと、
を含む製造方法。
【請求項２４】
前記エミッタアレイは独立して制御可能なピクセルに分解され、各ピクセルは複数のエミッタを含むことを特徴とする、請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
さらに前記蛍光被覆面の上に位置しまたは前記蛍光被覆面に隣接するアノードを備えるステップを含む、請求項２３または請求項２４のいずれかに記載の製造方法。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−９１３２４（Ｐ２００８−９１３２４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２１８９８８（Ｐ２００７−２１８９８８）
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１８９８８（Ｐ２００７−２１８９８８）
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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