专利名称：：碳纳米管发射器的形成方法及场致发射显示器的制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种形成碳纳米管发射器的方法及使用该碳纳米管发射器的场致发射显示器的制造方法，更确切地，涉及一种利用简单的工艺形成无杂质碳纳米管发射器的方法和使用该碳纳米管发射器的场致发射显示器的制造方法。
背景技术：
：显示器作为重要的信息传递媒介的典型应用是个人电脑的监视器和电视屏幕。显示器包括利用高速热电子发射的阴极射线管(CRT)和平板显示器。平板显示器包括液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)和场致发射显示器(FED)。FED是一种能够通过场发射器和栅电极(gateelectrode)之间的强电场从以规则间隔分布在阴极电极上的场发射器发射电子、并通过电子与阳极电极的荧光材料碰撞而发光的显示器。由金属、如钼(Mo)形成的微尖(micro-tip)被广泛地用作场发射器，但近来采用碳纳米管(CNT)发射器。因为采用CNT发射器的FED具有宽视角、高分辨率、低功耗和温度稳定性的优点，所以在汽车导航装置或电子图像显示器的取景器方面也有很高的应用性。另外，采用CNT发射器的FED可以用作个人电脑、个人数据助理(PDA)、医疗设备的可更换显示器或高清晰度电视。它也可以用作液晶显示器背光的FED发射器。通常使用两种常规的方法形成CNT发射器。第一种方法包括通过在衬底上生长CNT形成CNT发射器，第二种方法包括通过制造CNT糊料(paste)机械地形成发射器。当利用第一种方法时，因为CNT必须在衬底上生长，所以难以形成大尺寸器件。另外，当玻璃用作衬底时，依据生长的方法，高温成为一个问题，因此在此领域需要进一步的研究。另一方面，利用第二种方法时，在机械形成发射器期间，纯碳纳米管中可能会包含杂质，如粘合剂(binder)、树脂或填充物。已知杂质对碳纳米管发射器的寿命和稳定性有负面影响。另外，在碳纳米管的纯化过程中会发生大量的缺陷。这些缺陷也会减短碳纳米管的寿命。
发明内容为了解决上述及其它问题，本发明提供了一种利用简单的工艺制造无杂质碳纳米管发射器的方法以及使用该碳纳米管发射器的FED的制造方法。根据本发明的一个方面，提供了一种制造碳纳米管发射器的方法，包括在其上形成有多个电极的衬底上形成碳纳米管层，在碳纳米管层上涂覆光致抗蚀剂，对光致抗蚀剂进行构图使得所述光致抗蚀剂只保留在所述电极上方，通过利用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模进行蚀刻来去除碳纳米管层的暴露部分，以及去除图案化的光致抗蚀剂并在电极上形成碳纳米管发射器。碳纳米管层可以通过在电极和衬底上涂覆溶剂和碳纳米管的混合物而形成，并且通过旋涂法或台面涂覆法(tablecoatingmethod)涂覆溶剂和碳纳米管的混合物。可以利用反应离子蚀刻法蚀刻碳纳米管层，可以在氧气氛下通过等离子处理蚀刻碳纳米管层。根据本发明的另一方面，提供了一种制造FED器件的方法，包括在衬底上依次形成阴极、绝缘层和栅电极；通过蚀刻绝缘层和栅电极而形成暴露一部分阴极的发射器孔；在栅电极、绝缘层和阴极上形成碳纳米管层；在碳纳米管层上涂覆光致抗蚀剂；对光致抗蚀剂进行构图使得光致抗蚀剂只保留在发射器孔底部的中心部分中；通过利用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模进行蚀刻，去除碳纳米管层的暴露部分；以及去除图案化的光致抗蚀剂并在发射器孔中的阴极上形成碳纳米管发射器。图1A至1E是表示根据本发明实施例的碳纳米管发射器制造方法的截面图；图2A至2C是在根据图1A至1E所示方法形成碳纳米管发射器时获得的SEM图像；以及图3A至3F是表示根据本发明实施例的FED器件制造方法的截面图。具体实施例方式以下将参考表示本发明实施例的附图更全面地描述本发明。附图中相同的附图标记表示相同的元件。图1A至1E是表示根据本发明实施例的碳纳米管发射器制造方法的截面图。参见图1A，制备衬底10，其上以预定分布形成多个电极12。玻璃可以用作衬底10，电极12可以由透明导电材料组成，如氧化铟锡(ITO)。电极12可以以条状形成在衬底10上。在衬底10和电极12上形成预定厚度的碳纳米管层14。更具体地说，可以使用旋涂法或台面涂覆法在衬底10和电极12的整个表面上涂覆以1∶1的比例混合的溶剂与碳纳米管的混合物来形成碳纳米管层14。可以利用旋涂法或台面涂覆法实现大尺寸器件的形成。图2A是形成在衬底10上的碳纳米管层14的SEM图像。参见图1B，在碳纳米管层14上沉积光致抗蚀剂16。参见图1C，将光致抗蚀剂16构图为预定的形状。结果是只在电极12的正上方保留了图案化的光致抗蚀剂16’。图2B是形成在碳纳米管层14上的图案化光致抗蚀剂16’的SEM图像。参见图1D，利用图案化的光致抗蚀剂16’作为蚀刻掩模，蚀刻暴露的碳纳米管层14，由此暴露衬底10的上表面。可以利用反应离子蚀刻法(RIE)蚀刻碳纳米管层14。用于蚀刻碳纳米管层14的RIE方法可以通过在氧气氛下的等离子处理来执行。由此在电极12上形成碳纳米管发射器14’。参见图1E，通过剥离器、如纳米剥离器去除图案化的光致抗蚀剂16’。结果，在电极12上只剩下碳纳米管发射器14’。图2C是形成在衬底10上的碳纳米管发射器14’的SEM图像。图3A至3F是表示根据本发明实施例的FED制造方法的截面图。参见图3A，在衬底110上依次形成阴极112、绝缘层120和栅电极122之后，通过蚀刻绝缘层120和栅电极122形成暴露部分阴极112的发射器孔130。衬底110可以由玻璃形成。阴极112可以由透明导电材料如ITO形成，栅电极122可以由导电金属如铬形成。更具体地说，在衬底110上沉积预定厚度的由ITO形成的阴极层之后，可以通过将阴极电极层构图为预定的形状、如条形来形成阴极112。然后，在阴极112和衬底110的整个表面上形成预定厚度的绝缘层120。然后，在绝缘层120上形成栅电极层。可以利用溅射法由导电金属形成预定厚度的栅电极层，并且可以通过将栅极电极层构图为预定的形状来形成栅电极122。然后，可以通过利用栅电极122作为蚀刻掩模蚀刻暴露的绝缘层120，来形成发射器孔130。结果，通过发射器孔130暴露一部分阴极112。参见图3B，在图3A中所得的产品上形成预定厚度的碳纳米管层114。更具体地说，可以利用旋涂法或台面涂覆法在阴极112、绝缘层120和栅电极122上涂覆以1∶1的比例混合的溶剂与碳纳米管的混合物而形成碳纳米管层114。参见图3C，在碳纳米管层114上涂覆光致抗蚀剂116。然后，参见图3D，将光致抗蚀剂116构图为预定的形状。结果，只在发射器孔130底部的中心部分上保留图案化的光致抗蚀剂116’。参见图3E，通过利用图案化的光致抗蚀剂116’作为蚀刻掩模进行蚀刻，来去除暴露的碳纳米管层114。可以利用反应离子蚀刻法(RIE)蚀刻碳纳米管层114。用于蚀刻碳纳米管层114的RIE方法可以通过在氧气氛下的等离子处理来执行。由此，在阴极112上形成碳纳米管发射器114’。参见图3F，在去除图案化的光致抗蚀剂116’之后，在阴极112上只剩下碳纳米管发射器114’。根据本发明的碳纳米管发射器具有下列优点。首先，因为碳纳米管发射器可以以预期的形式形成在预期的位置上，所以碳纳米管发射器不仅可以很容易地应用到FED，而且还可以应用到背光。第二，可以通过简单的工艺形成无缺陷的碳纳米管发射器，并且可以无需生长方法而实现大尺寸显示器的形成。第三，因为在碳纳米管中不包含杂质，所以与糊料法(pastemethod)不同，可以实现碳纳米管发射器的长寿命和稳定性。第四，因为可以形成碳纳米管发射器的精细图案，所以可以很容易地制造高分辨率的器件。虽然已参考其优选实施例具体展示并描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的主旨和范围的前提下，可以对本发明进行形式和细节上的各种变化。权利要求1.一种碳纳米管发射器的制造方法，包括在其上形成有多个电极的一衬底上形成一碳纳米管层；在所述碳纳米管层上涂覆一光致抗蚀剂；对所述光致抗蚀剂进行构图，使得所述光致抗蚀剂只保留在所述电极上方；通过利用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模进行蚀刻，来去除所述碳纳米管层的暴露部分；以及去除所述图案化的光致抗蚀剂并在所述电极上形成所述碳纳米管发射器。2.如权利要求1所述的方法，其中通过在所述电极和所述衬底上涂覆溶剂和碳纳米管的混合物而形成所述碳纳米管层。3.如权利要求2所述的方法，其中通过旋涂法或台面涂覆法涂覆所述溶剂和碳纳米管的混合物。4.如权利要求1所述的方法，其中利用反应离子蚀刻法蚀刻所述碳纳米管层。5.如权利要求4所述的方法，其中在氧气氛下通过等离子处理蚀刻所述碳纳米管层。6.一种场致发射显示器件的制造方法，包括在一衬底上依次形成一阴极、一绝缘层和一栅电极；通过蚀刻所述绝缘层和所述栅电极而形成暴露部分所述阴极的发射器孔；在所述栅电极、所述绝缘层和所述阴极上形成一碳纳米管层；在所述碳纳米管层上涂覆一光致抗蚀剂；对所述光致抗蚀剂进行构图，使得所述光致抗蚀剂只保留在所述发射器孔底部的中心部分中；通过利用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模进行蚀刻，去除所述碳纳米管层的暴露部分；以及去除所述图案化的光致抗蚀剂并在所述发射器孔中所述阴极上形成一碳纳米管发射器。7.如权利要求6所述的方法，其中通过在所述衬底的整个表面上涂覆一溶剂和碳纳米管的混合物而形成所述碳纳米管层。8.如权利要求7所述的方法，其中通过旋涂法或台面涂覆法涂覆所述溶剂和碳纳米管的混合物。9.如权利要求6所述的方法，其中利用反应离子蚀刻法蚀刻所述碳纳米管层。10.如权利要求9所述的方法，其中在氧气氛下通过等离子处理蚀刻所述碳纳米管层。全文摘要提供了一种形成碳纳米管发射器的方法和使用该碳纳米管发射器的FED的制造方法。形成碳纳米管发射器的方法包括在其上形成有多个电极的衬底上形成碳纳米管层；在碳纳米管层上涂覆光致抗蚀剂；对光致抗蚀剂进行构图使得光致抗蚀剂只保留在电极上方；通过利用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模进行蚀刻，来去除碳纳米管层的暴露部分；以及去除光致抗蚀剂图案并在电极上形成碳纳米管发射器。文档编号H01J1/30GK1622252SQ200410095058公开日2005年6月1日申请日期2004年11月23日优先权日2003年11月24日发明者朴相铉申请人:三星Sdi株式会社