電子放出素子、これを備えた電子放出ディスプレイ装置、及びその製造方法
【課題】電子放出素子、これを備えた電子放出ディスプレイ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板２１０と、第１基板上に配置されたカソード電極２２０と、カソード電極２２０と電気的に絶縁されるように配置されたゲート電極２４０と、カソード電極２２０とゲート電極との間に配置されてカソード電極２２０とゲート電極２４０とを絶縁する絶縁体層２３０と、カソード電極２２０上に配置された触媒成長層２２５と、触媒成長層２２５から垂直成長させて形成配置された炭素ナノチューブを備える電子放出源と、を備える電子放出素子。これにより、電子放出素子の動作電圧を低下させることができ、このような電子放出素子を採用したディスプレイ装置は電力の消費を低減できる。
【解決手段】第１基板２１０と、第１基板上に配置されたカソード電極２２０と、カソード電極２２０と電気的に絶縁されるように配置されたゲート電極２４０と、カソード電極２２０とゲート電極との間に配置されてカソード電極２２０とゲート電極２４０とを絶縁する絶縁体層２３０と、カソード電極２２０上に配置された触媒成長層２２５と、触媒成長層２２５から垂直成長させて形成配置された炭素ナノチューブを備える電子放出源と、を備える電子放出素子。これにより、電子放出素子の動作電圧を低下させることができ、このような電子放出素子を採用したディスプレイ装置は電力の消費を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子、これを備えた電子放出ディスプレイ装置、及びその製造方法に関し、より詳細には、触媒成長層を備えることによって、動作電圧を低下させた電子放出素子と、これを備えることによって電力消費を低減させた電子放出ディスプレイ装置と、電子放出素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電子放出素子は、電子放出源として熱陰極を利用する方式と冷陰極を利用する方式とがある。冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ａｒｒａｙ）型、ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｔｔｅｒ）型、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型及びＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型などが知られている。
【０００３】
前記ＦＥＡ型は、仕事関数が低いか、β関数の高い物質を電子放出源として使用する場合に、真空中で電位差によって容易に電子が放出される原理を利用したものであり、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端がとがっているチップ構造物や、グラファイト、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）などの炭素系物質、そして最近ナノチューブやナノワイヤーのようなナノ構造物を電子放出源として適用した素子が開発されている。
【０００４】
前記ＳＣＥ型は、第１基板上に互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に導電薄膜を提供し、前記導電薄膜に微細な隙間を提供することによって電子放出源を形成した素子である。前記素子は、前記電極に電圧を印加すると、前記導電薄膜表面に電流が流れ、微細な隙間の電子放出源から電子が放出される原理を利用する。
【０００５】
前記ＭＩＭ型とＭＩＳ型電子放出素子は、それぞれ金属−誘電層−金属（ＭＩＭ）と金属−誘電層−半導体（ＭＩＳ）構造を有する電子放出源を含み、誘電層を介して位置する二つの金属、または金属と半導体との間に電圧を印加することによって、高い電子電位を有する金属または半導体から、低い電子電位を有する金属方向へ電子が加速及び移動されて放出される原理を利用した素子である。
【０００６】
前記ＢＳＥ型は、半導体のサイズを半導体中の電子の平均自由行程より小さくすると電子が散乱せずに進行する原理を利用して、オーミック電極上に金属または半導体からなる電子供給層を形成し、電子供給層上に絶縁体層と金属薄膜とを形成してオーミック電極と金属薄膜とに電圧を印加することによって電子を放出させる素子である。
【０００７】
このうち、ＦＥＡ型電子放出素子は、カソード電極とゲート電極との配置形態によってトップゲート型とアンダーゲート型とに大別でき、使われる電極の数によって２極管、３極管または４極管に分けられる。ＦＥＡ型電子放出素子を用いてディスプレイ装置を実現する場合の例が図１及び図２に示されている。
【０００８】
図１は、従来のトップゲート型電子放出ディスプレイ装置の概略的な構成を示す部分斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【０００９】
図１及び図２に示すように、従来の電子放出ディスプレイ装置１００は、平行に配置されて真空の発光空間１０３を形成する電子放出素子１０１及び前面パネル１０２と、前記電子放出素子１０１と前面パネル１０２との間隔を維持するスペーサ６０を備える。
【００１０】
前記電子放出素子１０１は、第１基板１１０、前記第１基板１１０上に交差されるように配置されたゲート電極１４０、カソード電極１２０、及び前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０との間に配置されて前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０とを電気的に絶縁する絶縁体層１３０を備える。
【００１１】
前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０とが交差する領域には電子放出源ホール１３１が形成されており、その内部に電子放出源１５０が配置されている。
【００１２】
前記前面パネル１０２は、第２基板９０、前記第２基板９０の底面に配置されたアノード電極８０、前記アノード電極８０の底面に配置された蛍光体層７０を備える。
【００１３】
化学的気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）法を利用し、炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を直接合成して電子放出源を作製する場合において、トップゲート型構造の電子放出素子は、カソード内のガスフローが乏しいために長いＣＮＴの合成が容易ではない。したがって、電子放出源のＣＮＴの終端からゲート電極までの距離が遠くなってゲート電圧が高くなるという問題点があった。
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−００４２３８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、触媒成長層を備えることによって、動作電圧を低下させた電子放出素子と、これを備えることによって電力消費を低減させたディスプレイ装置とを提供することである。
【００１５】
また、このような電子放出素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１基板と、前記第１基板上に配置されたカソード電極と、前記カソード電極と電気的に絶縁されるように配置されたゲート電極と、前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、前記触媒成長層から垂直成長させて形成されたＣＮＴを備える電子放出源と、を備える電子放出素子を提供する。
【００１７】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、第１基板と、前記第１基板上に配置された複数のカソード電極と、前記カソード電極と交差するように配置された複数のゲート電極と、前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、前記カソード電極と前記ゲート電極とが交差する領域に形成された電子放出源ホールと、前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、前記触媒成長層から垂直成長させて形成されたＣＮＴを備える電子放出源と、前記第１基板と実質的に平行に配置される第２基板と、前記第２基板に配置されたアノード電極と、前記アノード電極に配置された蛍光体層と、を備えることを特徴とする電子放出ディスプレイ装置を提供する。
【００１８】
また、前記の他の目的を達成するために、本発明は、基板、カソード電極、絶縁体層、及びゲート電極を順次形成する工程（ａ）と、前記ゲート電極の上面にフォトレジストによって所定の厚さのマスクパターンを形成する工程（ｂ）と、前記マスクパターンを利用してゲート電極、絶縁体層を部分エッチングして電子放出源ホールを形成する工程（ｃ）と、前記カソード電極上に触媒金属粒子を提供し、前記電子放出源ホール内に一酸化炭素及び水素ガスを投入して３００ないし３５０℃の温度に加熱して触媒成長層を形成する工程（ｄ）と、前記触媒金属粒子をＣＶＤ法によって垂直成長させてＣＮＴを作製する工程（ｅ）と、を含む電子放出素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電子放出素子の動作電圧を低下させることができ、このような電子放出素子を採用したディスプレイ装置は電力の消費を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照して本発明による電子放出素子の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態による電子放出素子とこれを利用して具現したディスプレイ装置の構成を概略的に示す図であり、図４は、図３のＩＶ部分の拡大図である。
【００２２】
図３に示すように、本発明の第１実施形態による電子放出素子２０１は、第１基板２１０、カソード電極２２０、ゲート電極２４０、第１絶縁体層２３０、触媒成長層２２５、及び電子放出源２３１を備える。
【００２３】
前記第１基板２１０は、所定の厚さを有する板状の部材であり、石英ガラス、少量のＮａのような不純物を含むガラス、板ガラス、ＳｉＯ２がコーティングされたガラス基板、酸化アルミニウム、またはセラミック基板が使われうる。また、フレキシブルディスプレイ装置を具現する場合には柔軟な材質が使われることもある。
【００２４】
前記カソード電極２２０は、前記第１基板２１０上に一方向に延びるように配置され、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｐｄなどの金属またはその合金などの通常の導電物質からなりうる。さらに、前記カソード電極２２０は、ガラス及びＰｄ、Ａｇ、ＲｕＯ２、Ｐｄ−Ａｇなどの金属または金属酸化物から構成される印刷された導電体、Ｉｎ２Ｏ３またはＳｎＯ２などの透明導電体、あるいは多結晶シリコンなどの半導体物質からなりうる。
【００２５】
前記ゲート電極２４０は、前記カソード電極２２０に対して前記絶縁体層２３０を介して配置され、前記カソード電極２２０のように通常の導電物質からなりうる。
【００２６】
前記絶縁体層２３０は、前記ゲート電極２４０と前記カソード電極２２０との間に配置されて前記カソード電極２２０とゲート電極２４０とを絶縁することによって二つの電極がショートすることを防止する。
【００２７】
前記電子放出源２３１は、前記カソード電極２２０と通電されるように配置され、前記ゲート電極２４０より低い位置に配置される。前記電子放出源２３１の材料としては、針状構造を有するものならばいずれも使われうる。特に、仕事関数が小さく、β関数の大きいＣＮＴ、グラファイト、ダイアモンド、及びダイアモンド状カーボンなどの炭素系物質からなることが望ましい。特に、ＣＮＴは電子放出特性に優れているので、低電圧駆動が容易である。したがって、これを電子放出源として使用することによって、大規模なディスプレイ装置を生産する上で有利である。
【００２８】
本実施形態による電子放出源２３１は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）成長法として、所定のピクセル内に選択的に触媒金属粒子を直接成長合成する方法によって作製されうる。電子放出源ホール内に触媒成長層２２５を形成し、触媒金属粒子をＣＶＤ法により安定した高効率のＣＮＴを垂直成長させる。
【００２９】
ＣＶＤ法を利用した直接成長合成方法は、非常に局部的に高い電流密度を実現しつつも電流の調節を容易にするという長所がある。
【００３０】
直接基板上の所望の領域にＣＮＴを生成するためには、まず触媒の役割を担う触媒金属が必要である。その材料としては、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、またはニッケル（Ｎｉ）などが主に使われ、その蒸着方法は主にＤＣあるいはＲＦスパッタリング法を利用できる。前記の方法を利用して１〜５０ｎｍの厚さに蒸着すれば、これはＣＮＴを成長させる触媒の役割を担う。
【００３１】
一般的に、触媒金属が蒸着形成された基板上にＣＶＤ法を利用してＣＮＴを成長させる場合、その基板上の触媒金属の有無によって任意に選択的に蒸着を行える。すなわち、触媒金属が形成されていない部分は全くＣＮＴが蒸着成長されない。
【００３２】
したがって、本実施形態では、ＣＮＴを成長させる領域にのみ触媒金属を形成し、ＣＮＴをＣＶＤ法を利用して選択的に形成させて電子放出源２３１を形成する。
【００３３】
図３と共に図４を参照すれば、第１基板２１０上に、カソード電極２２０、ゲート電極２４０、絶縁体層２３０、及び電子放出源２３１が形成される。カソード電極２２０上に触媒成長層２２５が形成される。具体的には、カソード電極２２０上において絶縁体層２３０で覆われていない領域の少なくとも一部に触媒成長層２２５が選択的に形成される。次いで、前記触媒成長層２２５の上部にＣＮＴ３５０が形成されることによって電子放出源２３１が形成される。触媒成長層２２５を形成することによって、結果的に電子放出源２３１のＣＮＴ３５０の高さがより高まり、ゲート電極２４０との距離を短縮させて走査電圧（ｓｃａｎ ｖｏｌｔａｇｅ）を低くする効果が得られる。
【００３４】
前記触媒成長層２２５は、触媒金属を含んでおりカーボンナノチューブの触媒成長を促進する層であって、好ましくは、金属触媒粒子を含む炭化層（ｃｈａｒ ｌａｙｅｒ）であり、厚さは０．１ないし２μｍであることが望ましい。この炭化層は、主に非晶質炭素よりなる。触媒成長層２２５の厚さが前記範囲を外れる場合に動作電圧を低下させる効果が顕著に減少する。
【００３５】
触媒成長層２２５及びＣＮＴ３５０を作製する方法は、まず、カソード電極に一酸化炭素及び水素ガスを流して触媒金属を形成し、得られた構造物を３００ないし３５０℃の温度に加熱すると触媒成長層２２５を得ることができる。触媒成長層２２５の厚さは０．１ないし２μｍであることが望ましい。一酸化炭素及び水素ガスの圧力、反応温度、及び反応時間を調節することで触媒成長層２２５の厚さを調節できる。一酸化炭素及び水素ガスの圧力は５０〜３００ｔｏｒｒが適当であり、１０分ないし３０分間反応させることが望ましい。
【００３６】
前記触媒成長層２２５の形成後に３５０ないし４５０℃の温度に加熱してＣＮＴを成長させる。前記ＣＮＴ３５０は、触媒成長層２２５を通じてカソード電極２２０と通電される。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態による電子放出源の写真である。図５を参照すれば、カソード電極（示されず）上に形成された触媒成長層４７０を確認することができる。
【００３８】
これまで説明したような構成を有する電子放出素子は、カソード電極に負の電圧を印加し、ゲート電極に正の電圧を印加して、前記電子放出源から電子を均一に放出させることができる。
【００３９】
前記電子放出素子は可視光線を発生させて画像を形成するディスプレイ装置に利用できる。
【００４０】
図３を再び参照すれば、本発明の一実施形態による電子放出ディスプレイ装置２００は、本発明による電子放出素子２０１の第１基板２１０と平行に配置される第２基板２９０、前記第２基板２９０上に設けられるアノード電極２８０、及び前記アノード電極２８０に設けられる蛍光体層２７０をさらに備える。
【００４１】
また、単純にランプとして可視光線を発生させるものではなく画像を形成するためには、前記カソード電極２２０と前記ゲート電極２４０とが互いに交差するように配置されることが望ましい。
【００４２】
また、前記ゲート電極２４０と前記カソード電極２２０とが交差する領域には電子放出源ホールが形成されて、その内部に電子放出源２３１を配する。電子放出源の製造方法は前述した通りである。
【００４３】
前記第１基板２１０を備える電子放出素子２０１と前記第２基板２９０を備える前面パネル２０２とは、互いに所定の間隔を維持しつつ対向して発光空間を形成する。前記電子放出素子２０１と前面パネル２０２との間隔を維持するためにスペーサ２６０が配置される。前記スペーサ２６０は絶縁物質で形成されうる。
【００４４】
また、内部の真空を維持するためにフリットで電子放出素子２０１と前面パネル１０２とが画定する空間の周囲を密封し、内部の空気などを排気する。
【００４５】
このような構成を有する電子放出ディスプレイ装置２００は、次のように動作する。
【００４６】
カソード電極２２０に負の電圧を印加し、ゲート電極２４０に正の電圧を印加すると、カソード電極２２０に設けられた電子放出源２３１から電子が放出される。さらに、アノード電極２８０に強い正の電圧を印加すると、放出された電子は、アノード電極２８０の方向に加速される。このように電圧が印加されれば、電子放出源２３１を構成する針状の物質から電子が放出され、ゲート電極２４０に向かって進行し、アノード電極２８０に向かって加速される。アノード電極２８０に向かって加速された電子は、アノード電極２８０側に位置する蛍光体層２７０に衝突して可視光線を発生させる。
【００４７】
前記電子放出素子２０１は下記のように作製されうる。まず、第１基板２１０、カソード電極２２０、絶縁体層２３０、及びゲート電極２４０を順次所定の厚さに積層する。積層は薄膜形成工程で行うことが望ましい。
【００４８】
次いで、前記ゲート電極２４０の上面に所定の厚さのマスクパターンを形成する。前記マスクパターンの形成は、電子放出源ホールを形成するためのものであり、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ：ＰＲ）を塗布してＵＶやＥビームを利用してパターンを形成するフォトリソグラフィ工程により行われる。
【００４９】
次いで、前記マスクパターンを利用してゲート電極２４０、絶縁体層２３０をエッチングして電子放出源ホールを形成する。なお、触媒成長層を形成し易くするために、カソード電極の表面を一部エッチング処理することがある。エッチング工程は、ゲート電極２４０、絶縁体層２３０、及びカソード電極２２０の材料、厚さなどを考慮してエッチング液を利用するドライエッチング、腐食性ガスを利用するウェットエッチングまたはイオンビームなどを利用するマイクロマシニング方式により行われうる。
【００５０】
前記カソード電極２２０上に触媒金属粒子を提供し、前記電子放出源ホール内に一酸化炭素及び水素ガスを投入し、３００ないし３５０℃の温度に加熱して触媒成長層２２５を形成させる。前記触媒成長層の厚さは０．１ないし２μｍであることが望ましく、触媒成長層の厚さが前記範囲を外れる場合に、前述したように動作電圧を低下させる効果が顕著に減少する。
【００５１】
前記触媒成長層２２５が形成された後、前記触媒金属粒子をＣＶＤ法によって垂直成長させてＣＮＴ３５０を作製する。望ましくは、前記ＣＮＴ３５０を垂直成長させるために電子放出源ホールを４００ないし４５０℃に加熱する。
【００５２】
図６は、本発明の他の実施形態による電子放出素子の概略的な構成を示す部分断面図である。図６を参照すれば、前記電子放出素子は、前述した一実施形態の電子放出素子の構造に第２絶縁体層４３５及び集束電極４４５が追加されたものである。
【００５３】
前記集束電極４４５は、前記第２絶縁体層４３５によりゲート電極４４０と電気的に絶縁され、前記ゲート電極と平行な方向に設けられる。また、カソード電極４２０とゲート電極４４０とにより形成される電界により、電子放出源４２５から放出される電子を、できる限り図３に示すような前面パネル２０２のアノード電極２８０に向かって直進させる機能を有する。前記集束電極４４５の材料は、カソード電極４２０及びゲート電極と同じく導電性に優れた材料である。このように集束電極４４５をさらに備える電子放出素子の場合に、電子放出源から放出される電子放出を均一にすることができる。
【００５４】
図７は、本発明の実施形態による電子放出素子を備えたディスプレイ装置及び従来技術による電子放出素子を備えたディスプレイ装置のゲート電圧に対するアノード電流を示すグラフである。図７を参照すれば、本発明による電子放出素子を備えたディスプレイ装置が、従来技術による電子放出素子を備えたディスプレイ装置より顕著に低い動作電圧を示すということが分かる。
【００５５】
本発明は図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば形式および詳細についての多様な変形が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の電子放出素子及びディスプレイ装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子放出素子及びディスプレイ装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図３のＩＶ部分の拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態による電子放出素子の写真である。
【図６】本発明の他の実施形態による電子放出素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による電子放出素子を備えたディスプレイ装置及び従来技術による電子放出素子を備えたディスプレイ装置のゲート電圧に対するアノード電流を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
６０，２６０ スペーサ、
７０，２７０ 蛍光体層、
８０，２８０ アノード電極、
９０，２９０ 第２基板、
１００，２００ 電子放出ディスプレイ装置、
１０１，２０１ 電子放出素子、
１０２，２０２ 前面パネル、
１０３，２０３ 発光空間、
１１０，２１０ 第１基板、
１２０，２２０ カソード電極、
１３０，２３０ 絶縁体層、
１５０，２３１ 電子放出源、
４３５ 第２絶縁体層、
１４０，２４０ ゲート電極、
４４５ 集束電極、
２２５，４７０ 触媒成長層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子、これを備えた電子放出ディスプレイ装置、及びその製造方法に関し、より詳細には、触媒成長層を備えることによって、動作電圧を低下させた電子放出素子と、これを備えることによって電力消費を低減させた電子放出ディスプレイ装置と、電子放出素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電子放出素子は、電子放出源として熱陰極を利用する方式と冷陰極を利用する方式とがある。冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ａｒｒａｙ）型、ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｔｔｅｒ）型、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型及びＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型などが知られている。
【０００３】
前記ＦＥＡ型は、仕事関数が低いか、β関数の高い物質を電子放出源として使用する場合に、真空中で電位差によって容易に電子が放出される原理を利用したものであり、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端がとがっているチップ構造物や、グラファイト、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）などの炭素系物質、そして最近ナノチューブやナノワイヤーのようなナノ構造物を電子放出源として適用した素子が開発されている。
【０００４】
前記ＳＣＥ型は、第１基板上に互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に導電薄膜を提供し、前記導電薄膜に微細な隙間を提供することによって電子放出源を形成した素子である。前記素子は、前記電極に電圧を印加すると、前記導電薄膜表面に電流が流れ、微細な隙間の電子放出源から電子が放出される原理を利用する。
【０００５】
前記ＭＩＭ型とＭＩＳ型電子放出素子は、それぞれ金属−誘電層−金属（ＭＩＭ）と金属−誘電層−半導体（ＭＩＳ）構造を有する電子放出源を含み、誘電層を介して位置する二つの金属、または金属と半導体との間に電圧を印加することによって、高い電子電位を有する金属または半導体から、低い電子電位を有する金属方向へ電子が加速及び移動されて放出される原理を利用した素子である。
【０００６】
前記ＢＳＥ型は、半導体のサイズを半導体中の電子の平均自由行程より小さくすると電子が散乱せずに進行する原理を利用して、オーミック電極上に金属または半導体からなる電子供給層を形成し、電子供給層上に絶縁体層と金属薄膜とを形成してオーミック電極と金属薄膜とに電圧を印加することによって電子を放出させる素子である。
【０００７】
このうち、ＦＥＡ型電子放出素子は、カソード電極とゲート電極との配置形態によってトップゲート型とアンダーゲート型とに大別でき、使われる電極の数によって２極管、３極管または４極管に分けられる。ＦＥＡ型電子放出素子を用いてディスプレイ装置を実現する場合の例が図１及び図２に示されている。
【０００８】
図１は、従来のトップゲート型電子放出ディスプレイ装置の概略的な構成を示す部分斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【０００９】
図１及び図２に示すように、従来の電子放出ディスプレイ装置１００は、平行に配置されて真空の発光空間１０３を形成する電子放出素子１０１及び前面パネル１０２と、前記電子放出素子１０１と前面パネル１０２との間隔を維持するスペーサ６０を備える。
【００１０】
前記電子放出素子１０１は、第１基板１１０、前記第１基板１１０上に交差されるように配置されたゲート電極１４０、カソード電極１２０、及び前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０との間に配置されて前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０とを電気的に絶縁する絶縁体層１３０を備える。
【００１１】
前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０とが交差する領域には電子放出源ホール１３１が形成されており、その内部に電子放出源１５０が配置されている。
【００１２】
前記前面パネル１０２は、第２基板９０、前記第２基板９０の底面に配置されたアノード電極８０、前記アノード電極８０の底面に配置された蛍光体層７０を備える。
【００１３】
化学的気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）法を利用し、炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を直接合成して電子放出源を作製する場合において、トップゲート型構造の電子放出素子は、カソード内のガスフローが乏しいために長いＣＮＴの合成が容易ではない。したがって、電子放出源のＣＮＴの終端からゲート電極までの距離が遠くなってゲート電圧が高くなるという問題点があった。
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−００４２３８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、触媒成長層を備えることによって、動作電圧を低下させた電子放出素子と、これを備えることによって電力消費を低減させたディスプレイ装置とを提供することである。
【００１５】
また、このような電子放出素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１基板と、前記第１基板上に配置されたカソード電極と、前記カソード電極と電気的に絶縁されるように配置されたゲート電極と、前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、前記触媒成長層から垂直成長させて形成されたＣＮＴを備える電子放出源と、を備える電子放出素子を提供する。
【００１７】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、第１基板と、前記第１基板上に配置された複数のカソード電極と、前記カソード電極と交差するように配置された複数のゲート電極と、前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、前記カソード電極と前記ゲート電極とが交差する領域に形成された電子放出源ホールと、前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、前記触媒成長層から垂直成長させて形成されたＣＮＴを備える電子放出源と、前記第１基板と実質的に平行に配置される第２基板と、前記第２基板に配置されたアノード電極と、前記アノード電極に配置された蛍光体層と、を備えることを特徴とする電子放出ディスプレイ装置を提供する。
【００１８】
また、前記の他の目的を達成するために、本発明は、基板、カソード電極、絶縁体層、及びゲート電極を順次形成する工程（ａ）と、前記ゲート電極の上面にフォトレジストによって所定の厚さのマスクパターンを形成する工程（ｂ）と、前記マスクパターンを利用してゲート電極、絶縁体層を部分エッチングして電子放出源ホールを形成する工程（ｃ）と、前記カソード電極上に触媒金属粒子を提供し、前記電子放出源ホール内に一酸化炭素及び水素ガスを投入して３００ないし３５０℃の温度に加熱して触媒成長層を形成する工程（ｄ）と、前記触媒金属粒子をＣＶＤ法によって垂直成長させてＣＮＴを作製する工程（ｅ）と、を含む電子放出素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電子放出素子の動作電圧を低下させることができ、このような電子放出素子を採用したディスプレイ装置は電力の消費を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照して本発明による電子放出素子の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態による電子放出素子とこれを利用して具現したディスプレイ装置の構成を概略的に示す図であり、図４は、図３のＩＶ部分の拡大図である。
【００２２】
図３に示すように、本発明の第１実施形態による電子放出素子２０１は、第１基板２１０、カソード電極２２０、ゲート電極２４０、第１絶縁体層２３０、触媒成長層２２５、及び電子放出源２３１を備える。
【００２３】
前記第１基板２１０は、所定の厚さを有する板状の部材であり、石英ガラス、少量のＮａのような不純物を含むガラス、板ガラス、ＳｉＯ２がコーティングされたガラス基板、酸化アルミニウム、またはセラミック基板が使われうる。また、フレキシブルディスプレイ装置を具現する場合には柔軟な材質が使われることもある。
【００２４】
前記カソード電極２２０は、前記第１基板２１０上に一方向に延びるように配置され、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｐｄなどの金属またはその合金などの通常の導電物質からなりうる。さらに、前記カソード電極２２０は、ガラス及びＰｄ、Ａｇ、ＲｕＯ２、Ｐｄ−Ａｇなどの金属または金属酸化物から構成される印刷された導電体、Ｉｎ２Ｏ３またはＳｎＯ２などの透明導電体、あるいは多結晶シリコンなどの半導体物質からなりうる。
【００２５】
前記ゲート電極２４０は、前記カソード電極２２０に対して前記絶縁体層２３０を介して配置され、前記カソード電極２２０のように通常の導電物質からなりうる。
【００２６】
前記絶縁体層２３０は、前記ゲート電極２４０と前記カソード電極２２０との間に配置されて前記カソード電極２２０とゲート電極２４０とを絶縁することによって二つの電極がショートすることを防止する。
【００２７】
前記電子放出源２３１は、前記カソード電極２２０と通電されるように配置され、前記ゲート電極２４０より低い位置に配置される。前記電子放出源２３１の材料としては、針状構造を有するものならばいずれも使われうる。特に、仕事関数が小さく、β関数の大きいＣＮＴ、グラファイト、ダイアモンド、及びダイアモンド状カーボンなどの炭素系物質からなることが望ましい。特に、ＣＮＴは電子放出特性に優れているので、低電圧駆動が容易である。したがって、これを電子放出源として使用することによって、大規模なディスプレイ装置を生産する上で有利である。
【００２８】
本実施形態による電子放出源２３１は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）成長法として、所定のピクセル内に選択的に触媒金属粒子を直接成長合成する方法によって作製されうる。電子放出源ホール内に触媒成長層２２５を形成し、触媒金属粒子をＣＶＤ法により安定した高効率のＣＮＴを垂直成長させる。
【００２９】
ＣＶＤ法を利用した直接成長合成方法は、非常に局部的に高い電流密度を実現しつつも電流の調節を容易にするという長所がある。
【００３０】
直接基板上の所望の領域にＣＮＴを生成するためには、まず触媒の役割を担う触媒金属が必要である。その材料としては、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、またはニッケル（Ｎｉ）などが主に使われ、その蒸着方法は主にＤＣあるいはＲＦスパッタリング法を利用できる。前記の方法を利用して１〜５０ｎｍの厚さに蒸着すれば、これはＣＮＴを成長させる触媒の役割を担う。
【００３１】
一般的に、触媒金属が蒸着形成された基板上にＣＶＤ法を利用してＣＮＴを成長させる場合、その基板上の触媒金属の有無によって任意に選択的に蒸着を行える。すなわち、触媒金属が形成されていない部分は全くＣＮＴが蒸着成長されない。
【００３２】
したがって、本実施形態では、ＣＮＴを成長させる領域にのみ触媒金属を形成し、ＣＮＴをＣＶＤ法を利用して選択的に形成させて電子放出源２３１を形成する。
【００３３】
図３と共に図４を参照すれば、第１基板２１０上に、カソード電極２２０、ゲート電極２４０、絶縁体層２３０、及び電子放出源２３１が形成される。カソード電極２２０上に触媒成長層２２５が形成される。具体的には、カソード電極２２０上において絶縁体層２３０で覆われていない領域の少なくとも一部に触媒成長層２２５が選択的に形成される。次いで、前記触媒成長層２２５の上部にＣＮＴ３５０が形成されることによって電子放出源２３１が形成される。触媒成長層２２５を形成することによって、結果的に電子放出源２３１のＣＮＴ３５０の高さがより高まり、ゲート電極２４０との距離を短縮させて走査電圧（ｓｃａｎ ｖｏｌｔａｇｅ）を低くする効果が得られる。
【００３４】
前記触媒成長層２２５は、触媒金属を含んでおりカーボンナノチューブの触媒成長を促進する層であって、好ましくは、金属触媒粒子を含む炭化層（ｃｈａｒ ｌａｙｅｒ）であり、厚さは０．１ないし２μｍであることが望ましい。この炭化層は、主に非晶質炭素よりなる。触媒成長層２２５の厚さが前記範囲を外れる場合に動作電圧を低下させる効果が顕著に減少する。
【００３５】
触媒成長層２２５及びＣＮＴ３５０を作製する方法は、まず、カソード電極に一酸化炭素及び水素ガスを流して触媒金属を形成し、得られた構造物を３００ないし３５０℃の温度に加熱すると触媒成長層２２５を得ることができる。触媒成長層２２５の厚さは０．１ないし２μｍであることが望ましい。一酸化炭素及び水素ガスの圧力、反応温度、及び反応時間を調節することで触媒成長層２２５の厚さを調節できる。一酸化炭素及び水素ガスの圧力は５０〜３００ｔｏｒｒが適当であり、１０分ないし３０分間反応させることが望ましい。
【００３６】
前記触媒成長層２２５の形成後に３５０ないし４５０℃の温度に加熱してＣＮＴを成長させる。前記ＣＮＴ３５０は、触媒成長層２２５を通じてカソード電極２２０と通電される。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態による電子放出源の写真である。図５を参照すれば、カソード電極（示されず）上に形成された触媒成長層４７０を確認することができる。
【００３８】
これまで説明したような構成を有する電子放出素子は、カソード電極に負の電圧を印加し、ゲート電極に正の電圧を印加して、前記電子放出源から電子を均一に放出させることができる。
【００３９】
前記電子放出素子は可視光線を発生させて画像を形成するディスプレイ装置に利用できる。
【００４０】
図３を再び参照すれば、本発明の一実施形態による電子放出ディスプレイ装置２００は、本発明による電子放出素子２０１の第１基板２１０と平行に配置される第２基板２９０、前記第２基板２９０上に設けられるアノード電極２８０、及び前記アノード電極２８０に設けられる蛍光体層２７０をさらに備える。
【００４１】
また、単純にランプとして可視光線を発生させるものではなく画像を形成するためには、前記カソード電極２２０と前記ゲート電極２４０とが互いに交差するように配置されることが望ましい。
【００４２】
また、前記ゲート電極２４０と前記カソード電極２２０とが交差する領域には電子放出源ホールが形成されて、その内部に電子放出源２３１を配する。電子放出源の製造方法は前述した通りである。
【００４３】
前記第１基板２１０を備える電子放出素子２０１と前記第２基板２９０を備える前面パネル２０２とは、互いに所定の間隔を維持しつつ対向して発光空間を形成する。前記電子放出素子２０１と前面パネル２０２との間隔を維持するためにスペーサ２６０が配置される。前記スペーサ２６０は絶縁物質で形成されうる。
【００４４】
また、内部の真空を維持するためにフリットで電子放出素子２０１と前面パネル１０２とが画定する空間の周囲を密封し、内部の空気などを排気する。
【００４５】
このような構成を有する電子放出ディスプレイ装置２００は、次のように動作する。
【００４６】
カソード電極２２０に負の電圧を印加し、ゲート電極２４０に正の電圧を印加すると、カソード電極２２０に設けられた電子放出源２３１から電子が放出される。さらに、アノード電極２８０に強い正の電圧を印加すると、放出された電子は、アノード電極２８０の方向に加速される。このように電圧が印加されれば、電子放出源２３１を構成する針状の物質から電子が放出され、ゲート電極２４０に向かって進行し、アノード電極２８０に向かって加速される。アノード電極２８０に向かって加速された電子は、アノード電極２８０側に位置する蛍光体層２７０に衝突して可視光線を発生させる。
【００４７】
前記電子放出素子２０１は下記のように作製されうる。まず、第１基板２１０、カソード電極２２０、絶縁体層２３０、及びゲート電極２４０を順次所定の厚さに積層する。積層は薄膜形成工程で行うことが望ましい。
【００４８】
次いで、前記ゲート電極２４０の上面に所定の厚さのマスクパターンを形成する。前記マスクパターンの形成は、電子放出源ホールを形成するためのものであり、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ：ＰＲ）を塗布してＵＶやＥビームを利用してパターンを形成するフォトリソグラフィ工程により行われる。
【００４９】
次いで、前記マスクパターンを利用してゲート電極２４０、絶縁体層２３０をエッチングして電子放出源ホールを形成する。なお、触媒成長層を形成し易くするために、カソード電極の表面を一部エッチング処理することがある。エッチング工程は、ゲート電極２４０、絶縁体層２３０、及びカソード電極２２０の材料、厚さなどを考慮してエッチング液を利用するドライエッチング、腐食性ガスを利用するウェットエッチングまたはイオンビームなどを利用するマイクロマシニング方式により行われうる。
【００５０】
前記カソード電極２２０上に触媒金属粒子を提供し、前記電子放出源ホール内に一酸化炭素及び水素ガスを投入し、３００ないし３５０℃の温度に加熱して触媒成長層２２５を形成させる。前記触媒成長層の厚さは０．１ないし２μｍであることが望ましく、触媒成長層の厚さが前記範囲を外れる場合に、前述したように動作電圧を低下させる効果が顕著に減少する。
【００５１】
前記触媒成長層２２５が形成された後、前記触媒金属粒子をＣＶＤ法によって垂直成長させてＣＮＴ３５０を作製する。望ましくは、前記ＣＮＴ３５０を垂直成長させるために電子放出源ホールを４００ないし４５０℃に加熱する。
【００５２】
図６は、本発明の他の実施形態による電子放出素子の概略的な構成を示す部分断面図である。図６を参照すれば、前記電子放出素子は、前述した一実施形態の電子放出素子の構造に第２絶縁体層４３５及び集束電極４４５が追加されたものである。
【００５３】
前記集束電極４４５は、前記第２絶縁体層４３５によりゲート電極４４０と電気的に絶縁され、前記ゲート電極と平行な方向に設けられる。また、カソード電極４２０とゲート電極４４０とにより形成される電界により、電子放出源４２５から放出される電子を、できる限り図３に示すような前面パネル２０２のアノード電極２８０に向かって直進させる機能を有する。前記集束電極４４５の材料は、カソード電極４２０及びゲート電極と同じく導電性に優れた材料である。このように集束電極４４５をさらに備える電子放出素子の場合に、電子放出源から放出される電子放出を均一にすることができる。
【００５４】
図７は、本発明の実施形態による電子放出素子を備えたディスプレイ装置及び従来技術による電子放出素子を備えたディスプレイ装置のゲート電圧に対するアノード電流を示すグラフである。図７を参照すれば、本発明による電子放出素子を備えたディスプレイ装置が、従来技術による電子放出素子を備えたディスプレイ装置より顕著に低い動作電圧を示すということが分かる。
【００５５】
本発明は図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば形式および詳細についての多様な変形が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の電子放出素子及びディスプレイ装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子放出素子及びディスプレイ装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図３のＩＶ部分の拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態による電子放出素子の写真である。
【図６】本発明の他の実施形態による電子放出素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による電子放出素子を備えたディスプレイ装置及び従来技術による電子放出素子を備えたディスプレイ装置のゲート電圧に対するアノード電流を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
６０，２６０ スペーサ、
７０，２７０ 蛍光体層、
８０，２８０ アノード電極、
９０，２９０ 第２基板、
１００，２００ 電子放出ディスプレイ装置、
１０１，２０１ 電子放出素子、
１０２，２０２ 前面パネル、
１０３，２０３ 発光空間、
１１０，２１０ 第１基板、
１２０，２２０ カソード電極、
１３０，２３０ 絶縁体層、
１５０，２３１ 電子放出源、
４３５ 第２絶縁体層、
１４０，２４０ ゲート電極、
４４５ 集束電極、
２２５，４７０ 触媒成長層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置されたカソード電極と、
前記カソード電極と電気的に絶縁されるように配置されたゲート電極と、
前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、
前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、
前記触媒成長層から垂直成長させて形成された炭素ナノチューブを備える電子放出源と、を備える電子放出素子。
【請求項２】
前記触媒成長層は、金属触媒粒子を含む炭化層であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記触媒成長層の厚さは、０．１ないし２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項４】
前記炭素ナノチューブは、前記触媒成長層を通じて前記カソード電極と通電されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項５】
前記ゲート電極の上側を覆う第２絶縁体層と、
前記第２絶縁体層により前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極と平行な方向に配置された集束電極と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記カソード電極と前記ゲート電極とは互いに交差する方向に伸延されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項７】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された複数のカソード電極と、
前記カソード電極と交差するように配置された複数のゲート電極と、
前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、
前記カソード電極と前記ゲート電極とが交差する領域に形成された電子放出源ホールと、
前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、
前記触媒成長層から垂直成長させて形成された炭素ナノチューブを備える電子放出源と、
前記第１基板と実質的に平行に配置される第２基板と、
前記第２基板に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極に配置された蛍光体層と、を備えることを特徴とする電子放出ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記触媒成長層は、金属触媒粒子を含む炭化層であることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記触媒成長層の厚さは、０．１ないし２μｍであることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記炭素ナノチューブは、前記触媒成長層を通じて前記カソード電極と通電されることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記ゲート電極の上側を覆う第２絶縁体層と、
前記第２絶縁体層により前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極と平行な方向に配置された集束電極と、をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項１２】
基板、カソード電極、絶縁体層、及びゲート電極を順次形成する工程（ａ）と、
前記ゲート電極の上面に、フォトレジストによって所定の厚さのマスクパターンを形成する工程（ｂ）と、
前記マスクパターンを利用して前記ゲート電極、前記絶縁体層を部分エッチングして電子放出源ホールを形成する工程（ｃ）と、
前記カソード電極上に触媒金属粒子を提供し、前記電子放出源ホール内に一酸化炭素及び水素ガスを投入して３００ないし３５０℃の温度に加熱して触媒成長層を形成する工程（ｄ）と、
前記触媒金属粒子を化学的気相蒸着法によって垂直成長させて炭素ナノチューブを作製する工程（ｅ）と、を含む電子放出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｅ）で、電子放出源ホールを４００ないし４５０℃に加熱することを特徴とする請求項１２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置されたカソード電極と、
前記カソード電極と電気的に絶縁されるように配置されたゲート電極と、
前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、
前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、
前記触媒成長層から垂直成長させて形成された炭素ナノチューブを備える電子放出源と、を備える電子放出素子。
【請求項２】
前記触媒成長層は、金属触媒粒子を含む炭化層であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記触媒成長層の厚さは、０．１ないし２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項４】
前記炭素ナノチューブは、前記触媒成長層を通じて前記カソード電極と通電されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項５】
前記ゲート電極の上側を覆う第２絶縁体層と、
前記第２絶縁体層により前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極と平行な方向に配置された集束電極と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記カソード電極と前記ゲート電極とは互いに交差する方向に伸延されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項７】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された複数のカソード電極と、
前記カソード電極と交差するように配置された複数のゲート電極と、
前記カソード電極と前記ゲート電極との間に配置されて前記カソード電極と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁体層と、
前記カソード電極と前記ゲート電極とが交差する領域に形成された電子放出源ホールと、
前記カソード電極上に配置された触媒成長層と、
前記触媒成長層から垂直成長させて形成された炭素ナノチューブを備える電子放出源と、
前記第１基板と実質的に平行に配置される第２基板と、
前記第２基板に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極に配置された蛍光体層と、を備えることを特徴とする電子放出ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記触媒成長層は、金属触媒粒子を含む炭化層であることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記触媒成長層の厚さは、０．１ないし２μｍであることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記炭素ナノチューブは、前記触媒成長層を通じて前記カソード電極と通電されることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記ゲート電極の上側を覆う第２絶縁体層と、
前記第２絶縁体層により前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極と平行な方向に配置された集束電極と、をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の電子放出ディスプレイ装置。
【請求項１２】
基板、カソード電極、絶縁体層、及びゲート電極を順次形成する工程（ａ）と、
前記ゲート電極の上面に、フォトレジストによって所定の厚さのマスクパターンを形成する工程（ｂ）と、
前記マスクパターンを利用して前記ゲート電極、前記絶縁体層を部分エッチングして電子放出源ホールを形成する工程（ｃ）と、
前記カソード電極上に触媒金属粒子を提供し、前記電子放出源ホール内に一酸化炭素及び水素ガスを投入して３００ないし３５０℃の温度に加熱して触媒成長層を形成する工程（ｄ）と、
前記触媒金属粒子を化学的気相蒸着法によって垂直成長させて炭素ナノチューブを作製する工程（ｅ）と、を含む電子放出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｅ）で、電子放出源ホールを４００ないし４５０℃に加熱することを特徴とする請求項１２に記載の電子放出素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２２６８２５（Ｐ２００８−２２６８２５Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１０７６（Ｐ２００８−２１０７６）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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