JP2000036243A - Manufacture of electron emitting source - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、真空配置された
中で電子を放出する電子放出源の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron emission source that emits electrons in a vacuum arrangement.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子放出源としては、例えばテレビジョ
ンに用いられる受像管の構成要素としての電子銃があ
る。この電子銃の基本的な構成は、図４に示すように、
先端部が閉じた構成の陰極筒４０１の先端に、電子放出
層４０２が形成されている。また、陰極筒４０１の内部
にはヒータ４０３が備えられている。この陰極筒４０１
は、マグネシウムや珪素などの還元剤をドープした高純
度のＮｉから構成し、厚さは０．１ｍｍ程度である。ま
た、電子放出層４０２は、酸化バリウム・酸化カルシウ
ム・酸化ストロンチウムのいわゆる三元酸化物から構成
するようにしている。2. Description of the Related Art As an electron emission source, for example, there is an electron gun as a component of a picture tube used in a television. The basic configuration of this electron gun is as shown in FIG.
An electron emission layer 402 is formed at the tip of a cathode tube 401 having a closed tip. Further, a heater 403 is provided inside the cathode tube 401. This cathode tube 401
Is made of high-purity Ni doped with a reducing agent such as magnesium or silicon, and has a thickness of about 0.1 mm. Further, the electron emission layer 402 is made of a so-called ternary oxide of barium oxide / calcium oxide / strontium oxide.
【０００３】そして、電子放出層４０２は、ヒータ４０
３により８００℃程度に加熱されると、主にバリウムが
還元されて遊離し、この遊離されたバリウムが電子放出
層４０２表面に向かい、これが電子放出を容易にしてい
る。放出された電子ビームは、第１グリッド４０４で集
められ、第２グリッド４０５，第３グリッド４０６，ホ
ーカス電極である第４グリッド４０７，第５グリッド４
０８を通過して蛍光面４０９に収束される（図４
（ｂ））。[0003] The electron emission layer 402 is
When heated to about 800 ° C. by 3, barium is mainly reduced and released, and the released barium is directed to the surface of the electron-emitting layer 402, which facilitates electron emission. The emitted electron beams are collected by the first grid 404, and the second grid 405, the third grid 406, the fourth grid 407 as a focus electrode, and the fifth grid 4
08 and converges on the phosphor screen 409 (FIG. 4).
(B)).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのバ
リウムは使用中にガスと反応して消耗するので、常に電
子放出層４０２内部から補給されるように作られてい
る。しかし、多くの電子を放出させるために高電流を流
そうとしても、そのバリウムの補給が十分にはできな
い。加えて、電子放出のために加熱されるが、電子放出
層４０２は熱で劣化するという問題があった。また、電
子放出層を形成するそれら酸化物は空気中ではきわめて
不安定である。このため、電子放出層の作製において
は、炭酸バリウム・炭酸カルシウム・炭酸ストロンチウ
ムのいわゆる炭酸塩の形で塗布塗布し、これを例えば、
受像管の製造において、各部品とともに組み込んだ上
で、受像管を構成する真空管内を真空排気してエージン
グする段階で酸化物にするようにしている。このよう
に、従来では、電子放出源を作製するために工数がかか
るという問題もあった。However, since the barium is consumed by reacting with the gas during use, the barium is always supplied from the inside of the electron emission layer 402. However, even if an attempt is made to flow a high current to emit many electrons, barium cannot be sufficiently supplied. In addition, although heating is performed for electron emission, there is a problem that the electron emission layer 402 is deteriorated by heat. Further, the oxides forming the electron emission layer are extremely unstable in air. For this reason, in the preparation of the electron emission layer, in the form of a so-called carbonate of barium carbonate, calcium carbonate, and strontium carbonate, it is coated and applied, for example,
In the manufacture of a picture tube, after being assembled together with each part, the inside of the vacuum tube constituting the picture tube is evacuated and oxidized at the stage of aging. As described above, conventionally, there has been a problem that man-hours are required to manufacture the electron emission source.
【０００５】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、耐性がありより多くの電
子を放出させることができる電子放出源をより容易に作
製できるようにすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it easier to manufacture an electron emission source which is resistant and can emit more electrons. With the goal.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明の電子放出源の
製造方法は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボン
ナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散させ
たバンドルペーストを用意し、このバンドルペーストか
らなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、パタ
ーン表面にレーザを照射することにより、パターン表面
においてはバンドル以外の物質を選択的に除去し、加え
て、そのバンドルの表面においてはカーボンナノチュー
ブ以外の炭素成分を選択的に除去してカーボンナノチュ
ーブより電子を放出する電子放出源を形成する第２の工
程とを備えるようにした。このように作製した電子放出
源では、パターン表面においてバンドルが露出し、加え
て、その表面において、カーボンナノチューブが露出し
た状態となり、真空中でその電子放出源に電位を印加す
るとカーボンナノチューブに高電界が集中し、このカー
ボンナノチューブの先端より電子が放出される。According to a method of manufacturing an electron emission source of the present invention, a bundle paste is prepared by dispersing a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity. A first step of forming a pattern made of a bundle paste on a substrate, and by irradiating a laser to the pattern surface, a material other than the bundle is selectively removed on the pattern surface. Comprises a second step of selectively removing carbon components other than carbon nanotubes to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. In the electron emission source thus manufactured, the bundle is exposed on the surface of the pattern, and in addition, the carbon nanotube is exposed on the surface. When a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, a high electric field is applied to the carbon nanotube. Are concentrated, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube.
【０００７】また、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解する
ことで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複
数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バ
ンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およ
びバンドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板
上に接着固定することでパターンを形成し、第２の工程
では、パターン表面に存在する金属粒子およびガラスを
除去するようにした。従って、第１の工程では、溶解し
たガラスにより複数の金属粒子がそれぞれ固着し、それ
らによってバンドルが覆われた状態にパターンが形成さ
れる。そして、第２の工程では、パターン表面における
金属粒子や溶解したガラスなどが除去されるので、バン
ドルが露出した状態が得られ、そのバンドル表面におい
ては、カーボンナノチューブが露出した状態となる。In the above-mentioned viscous solution, a plurality of glass particles and a plurality of metal particles are dispersed in a viscous solvent by dissolving a resin. The particles are melted, and the metal particles and the bundle are each bonded and fixed on the substrate with the melted glass to form a pattern. In the second step, the metal particles and the glass present on the pattern surface are removed. did. Accordingly, in the first step, a plurality of metal particles are fixed to each other by the melted glass, and a pattern is formed in a state where the bundle is covered by the plurality of metal particles. Then, in the second step, since the metal particles and the melted glass on the pattern surface are removed, a state where the bundle is exposed is obtained, and the carbon nanotube is exposed on the surface of the bundle.
【０００８】また、この発明の電子放出源の製造方法
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去してカーボンナノチューブより
電子を放出する電子放出源を形成する第２の工程とを備
えるようにした。このように作製した電子放出源では、
パターン表面においてバンドルが露出した状態となって
バンドル以外の導電性物質が減少し、真空中でその電子
放出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電
界が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子
が放出される。According to the method of manufacturing an electron emission source of the present invention, a bundle paste is prepared by dispersing a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity, and is made of the bundle paste. A first step of forming a pattern on a substrate, and exposing the pattern to plasma to selectively remove conductive materials other than bundles on the pattern surface to form an electron emission source that emits electrons from carbon nanotubes. And a second step. In the electron emission source manufactured in this way,
When the bundle is exposed on the pattern surface and the conductive material other than the bundle is reduced, when a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, a high electric field is concentrated on the carbon nanotube, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube. Released.
【０００９】また、この発明の電子放出源の製造方法
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去する第２の工程と、第２の工程
の後で、パターンを酸素ガスのプラズマに晒すことで、
パターン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナ
ノチューブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去し
てカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出源
を形成する第３の工程とを備えるようにした。このよう
に作製した電子放出源では、パターン表面においてバン
ドルが露出し、加えて、その表面において、カーボンナ
ノチューブが露出した状態となり、真空中でその電子放
出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界
が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が
放出される。According to the method of manufacturing an electron emission source of the present invention, a bundle paste is prepared by dispersing a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having electrical conductivity. After the first step of forming the pattern on the substrate, the second step of selectively removing the conductive material other than the bundle on the pattern surface by exposing the pattern to plasma, and after the second step, By exposing the pattern to oxygen gas plasma,
A third step of selectively etching away carbon components other than the carbon nanotubes on the surface of the bundle exposed on the pattern surface to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. In the electron emission source thus manufactured, the bundle is exposed on the surface of the pattern, and in addition, the carbon nanotube is exposed on the surface. When a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, a high electric field is applied to the carbon nanotube. Are concentrated, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube.
【００１０】また、この発明の電子放出源の製造方法
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去する第２の工程と、第２の工程
の後で、パターンを水素ガスのプラズマに晒すことで、
パターン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナ
ノチューブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去し
てカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出源
を形成する第３の工程とを備えるようにした。このよう
に作製した電子放出源では、パターン表面においてバン
ドルが露出し、加えて、その表面において、カーボンナ
ノチューブが露出した状態となり、真空中でその電子放
出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界
が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が
放出される。Further, according to the method of manufacturing an electron emission source of the present invention, a bundle paste is prepared by dispersing a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes gathered in a viscous solution having electrical conductivity. After the first step of forming the pattern on the substrate, the second step of selectively removing the conductive material other than the bundle on the pattern surface by exposing the pattern to plasma, and after the second step, By exposing the pattern to hydrogen gas plasma,
A third step of selectively etching away carbon components other than the carbon nanotubes on the surface of the bundle exposed on the pattern surface to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. In the electron emission source thus manufactured, the bundle is exposed on the surface of the pattern, and in addition, the carbon nanotube is exposed on the surface. When a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, a high electric field is applied to the carbon nanotube. Are concentrated, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube.
【００１１】また、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解する
ことで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複
数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バ
ンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およ
びバンドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板
上に接着固定することでパターンを形成し、第２の工程
では、パターン表面に存在する金属粒子を除去するよう
にした。従って、第１の工程では、溶解したガラスによ
り複数の金属粒子がそれぞれ固着し、それらによってバ
ンドルが覆われた状態にパターンが形成される。そし
て、第２の工程では、パターン表面における金属粒子が
除去されるので、バンドルが露出した状態が得られる。In the above-described viscous solution, a plurality of glass particles and a plurality of metal particles are dispersed in a viscous solvent by dissolving a resin. The particles were melted, and the metal particles and the bundle were each adhered and fixed on the substrate with the melted glass to form a pattern. In the second step, the metal particles existing on the pattern surface were removed. Accordingly, in the first step, a plurality of metal particles are fixed to each other by the melted glass, and a pattern is formed in a state where the bundle is covered by the plurality of metal particles. Then, in the second step, since the metal particles on the pattern surface are removed, a state where the bundle is exposed is obtained.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態における電子放
出源の製造方法について説明する。この実施の形態１で
は、カーボンナノチューブの集合体であるバンドルを、
導電性を有する粘性溶液である導電性ペースト中に分散
させたバンドルペーストを用いて、電子放出源を製造す
るようにした。以下、電子銃を例にとり、その電子放出
源の製造方法について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment First, a method for manufacturing an electron emission source according to a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, a bundle that is an aggregate of carbon nanotubes is
An electron emission source is manufactured using a bundle paste dispersed in a conductive paste, which is a viscous solution having conductivity. Hereinafter, a method of manufacturing an electron emission source will be described using an electron gun as an example.
【００１３】ここで、製造された電子放出源が配置され
る電子銃に関して、簡単に説明する。 まず、図１に示
すように、この電子銃は、基台１０１上にｘｙ方向に移
動可能な可動ステージ１０２を備え、その可動ステージ
１０２上に先端部に電子放出源１０３ａを備えた陰極１
０３を配置している。また、陰極１０３の先端部延長上
に、基台１０１に固定された状態で引き出し電極１０４
が配置されている。なお、この引き出し電極１０４に
は、アパーチャ１０４ａが形成されている。つまり、電
子放出源１０３ａと引き出し電極１０４とによる電界放
出型冷陰極電子源で電子銃が構成されている。また、可
動ステージ１０２を移動させて、アパーチャ１０４ａに
対する陰極１０３の先端部の位置と向きを制御すること
で、電子引き出し効率の最適化を図ることができる。Here, an electron gun in which the manufactured electron emission source is arranged will be briefly described. First, as shown in FIG. 1, this electron gun includes a movable stage 102 movable in xy directions on a base 101, and a cathode 1 having an electron emission source 103a at the tip on the movable stage 102.
03 is arranged. On the extension of the tip of the cathode 103, the extraction electrode 104 is fixed on the base 101.
Is arranged. Note that an aperture 104a is formed in the extraction electrode 104. That is, the electron gun is constituted by a field emission type cold cathode electron source including the electron emission source 103a and the extraction electrode 104. In addition, by moving the movable stage 102 and controlling the position and the direction of the tip of the cathode 103 with respect to the aperture 104a, the efficiency of electron extraction can be optimized.
【００１４】以下、その電子放出源１０３ａの作製につ
いて説明する。まず、カーボンナノチューブを主成分と
する長さ数１０μｍの針形状のバンドル（柱状グラファ
イト）と銀ペースト（導電性を有する粘性溶液）とを
１：１の混合比で混練してバンドルペーストを作製す
る。ここで、銀ペーストは、粒径１μｍ程度の銀粒子
（金属粒子）が粒径１μｍ程度のガラス粒子とともに、
樹脂を溶剤に溶解した粘性のあるビヒクルに分散されて
いる流動性を有するペーストである。また、ビヒクルと
しては、分解および揮発性の良い材料を用い、例えば、
大気空気中で３００〜４００℃程度で加熱することで除
去できるものである。また、ガラス粒子は、３００〜４
００℃程度で溶融するものを用いる。Hereinafter, the production of the electron emission source 103a will be described. First, a bundle of needles (columnar graphite) having a length of several 10 μm and composed mainly of carbon nanotubes and a silver paste (a viscous solution having conductivity) are kneaded at a mixing ratio of 1: 1 to prepare a bundle paste. . Here, the silver paste has silver particles (metal particles) having a particle size of about 1 μm together with glass particles having a particle size of about 1 μm.
It is a fluid paste that is dispersed in a viscous vehicle in which a resin is dissolved in a solvent. Also, as the vehicle, using a material having good decomposition and volatility, for example,
It can be removed by heating at about 300 to 400 ° C. in atmospheric air. Also, the glass particles are 300 to 4
A material that melts at about 00 ° C. is used.
【００１５】次に、例えばスクリーン印刷などにより、
例えばニッケル合金，ステンレス鋼，４２６合金などか
らなる所定の金属製の円板（金属板）上に、そのバンド
ルペーストをパターン塗布する。そして、その金属板と
ともに、この上に形成されたペーストパターンを、例え
ば、４５０℃程度に所定時間加熱することで焼成する。
この結果、図１（ｂ）に示すように、金属板（基板）１
３１上には、ガラス粒子が溶融したバインダー１３２に
より結合した銀粒子１３３にバンドル１３４が覆われた
状態に、印刷パターン１４０が形成される。Next, for example, by screen printing, etc.
For example, the bundle paste is pattern-coated on a predetermined metal disk (metal plate) made of nickel alloy, stainless steel, 426 alloy or the like. Then, the paste pattern formed thereon together with the metal plate is baked by heating it to, for example, about 450 ° C. for a predetermined time.
As a result, as shown in FIG. 1B, the metal plate (substrate) 1
A print pattern 140 is formed on 31 in a state where the bundle 134 is covered by silver particles 133 combined with a binder 132 in which glass particles are melted.
【００１６】以上説明したように、ペースト状にして印
刷することで、所望の形状にバンドル１３４からなる印
刷パターン１４０を容易に形成することが可能となる。
また、電子放出源として、電流を流す必要があるので、
前述したように、銀粒子１３３を添加して、全体に導電
性を備えた状態としている。そして、バンドルペースト
においては、バンドル１３４と銀粒子１３３とがほぼ均
一に分散した状態となっている。従って、形成された印
刷パターン１４０においても、そのパターン中に複数の
バンドル１３４がほぼ均一に分散して存在していること
になる。As described above, by printing in paste form, it is possible to easily form the print pattern 140 composed of the bundle 134 into a desired shape.
Also, since it is necessary to supply a current as an electron emission source,
As described above, the silver particles 133 are added to make the whole electrically conductive. In the bundle paste, the bundle 134 and the silver particles 133 are almost uniformly dispersed. Therefore, also in the formed printing pattern 140, the plurality of bundles 134 are distributed almost uniformly in the pattern.
【００１７】ここで、バンドルを構成しているカーボン
ナノチューブについて説明すると、これは、例えば図１
（ｄ）に示すように、完全にグラファイト化して筒状を
なし、その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは
１μｍオーダである。そして、図１（ｅ）に示すよう
に、その先端部は五員環が入ることにより閉じている。
なお、おれることで先端が閉じていない場合もある。こ
のカーボンナノチューブは、ヘリウムガス中で２本の炭
素電極を１〜２ｍｍ程度離した状態で直流アーク放電を
起こしたときに、陽極側の炭素が蒸発して陰極側の炭素
電極先端に凝集した堆積物中に形成される。Here, the carbon nanotubes constituting the bundle will be described.
As shown in (d), it is completely graphitized to form a cylindrical shape, its diameter is about 4 to 50 nm, and its length is on the order of 1 μm. Then, as shown in FIG. 1 (e), the tip is closed by the five-membered ring.
Note that the tip may not be closed due to being on. When a DC arc discharge is caused in a state where two carbon electrodes are separated from each other by about 1 to 2 mm in helium gas, the carbon on the anode side evaporates and aggregates on the tip of the carbon electrode on the cathode side. Formed in objects.
【００１８】すなわち、炭素電極間のギャップを１ｍｍ
程度に保った状態で、ヘリウム中で安定なアーク放電を
持続させると、陽極の炭素電極の直径とほぼ同じ径をも
つ円柱状の堆積物が、陰極先端に形成される。その円柱
状の堆積物は、外側の固い殻と、その内側のもろくて黒
い芯との２つの領域から構成されている。そして、内側
の芯は、堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の組織をも
っている。その繊維状の組織が、上述したバンドルであ
り、堆積物柱を切り出すことなどにより、バンドルを得
ることができる。なお、外側の固い殻は、グラファイト
の多結晶体である。That is, the gap between the carbon electrodes is 1 mm.
When a stable arc discharge is sustained in helium with the temperature maintained to a certain degree, a columnar deposit having a diameter substantially equal to the diameter of the carbon electrode of the anode is formed at the tip of the cathode. The columnar deposit is composed of two regions: a hard shell on the outside and a fragile black core on the inside. The inner core has a fibrous structure extending in the longitudinal direction of the sediment column. The fibrous structure is the above-described bundle, and the bundle can be obtained by cutting out a sediment column. The outer hard shell is a graphite polycrystal.
【００１９】そして、そのバンドルにおいて、カーボン
ナノチューブは、炭素の多面体微粒子（ナノポリヘドロ
ン：nanopolyhedoron）とともに、複数が集合してい
る。そして、図１（ｆ）に示すように、バンドル１３４
は、カーボンナノチューブ１３５が、ほぼ同一方向を向
いて集合した構造体である。なお、この図１（ｅ）は、
バンドル１３４を途中で切った断面をみる斜視図であ
る。なお、カーボンナノチューブ１３５は、図１
（ｄ），（ｅ）では、グラファイトの単層が円筒状に閉
じた形状として模式的に示した。しかし、これに限るも
のではなく、複数のグラファイトの層が入れ子構造的に
積層し、それぞれのグラファイト層が円筒状に閉じた同
軸多層構造となっている形状もある。そして、それらの
中心部分は、空洞となっている。In the bundle, a plurality of carbon nanotubes are aggregated together with carbon polyhedral fine particles (nanopolyhedron). Then, as shown in FIG.
Is a structure in which the carbon nanotubes 135 are gathered in substantially the same direction. In addition, FIG.
FIG. 13 is a perspective view showing a cross section of the bundle 134 cut in the middle. In addition, the carbon nanotube 135 is the same as that shown in FIG.
In (d) and (e), the single layer of graphite is schematically shown as a closed cylindrical shape. However, the shape is not limited to this, and there is also a shape in which a plurality of graphite layers are stacked in a nested structure, and each of the graphite layers has a coaxial multilayer structure closed in a cylindrical shape. And the center part of them is hollow.
【００２０】このカーボンナノチューブ１３５が、電界
放出型冷陰極電子源として用いることができる。そし
て、カーボンナノチューブ１３５は、前述したように、
その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは１μｍ
オーダの微細な構造体である。従って、このカーボンナ
ノチューブ１３５複数の集合体であるバンドル１３４を
複数備えることで電子放出源を構成すれば、これは、非
常に多くの電界放出型冷陰極電子源を備えたものとな
る。すなわち、この電子放出源は、電子放出端を非常に
多く備えた構造となる。そして、前述したバンドルペー
ストより形成した印刷パターン１４０においては、多く
のバンドル１３４がほぼ均一に分散した状態に形成され
ている。従って、この実施の形態１における電子放出源
１０３ａは、金属板１３１上に印刷パターン１４０を備
え、その表面には非常に多くの電子放出源を備えた構造
となっている。This carbon nanotube 135 can be used as a field emission type cold cathode electron source. And, as described above, the carbon nanotube 135
Its diameter is about 4 to 50 nm and its length is 1 μm
It is a fine structure of the order. Therefore, if an electron emission source is constituted by providing a plurality of bundles 134 each of which is an aggregate of a plurality of carbon nanotubes 135, the electron emission source is provided with an extremely large number of field emission type cold cathode electron sources. That is, the electron emission source has a structure having a very large number of electron emission ends. In the print pattern 140 formed from the bundle paste described above, many bundles 134 are formed in a state of being substantially uniformly dispersed. Therefore, the electron emission source 103a according to the first embodiment has a structure in which the printed pattern 140 is provided on the metal plate 131, and the surface thereof is provided with a large number of electron emission sources.
【００２１】しかしながら、図１（ｂ）に示したよう
に、印刷パターン１４０表面には、バンドル１３４がほ
とんど露出していない。これを、電子顕微鏡で観察する
と、図２（ａ）の電子顕微鏡写真に示すように、表面に
はバインダーで接着された状態の銀粒子しか見られな
い。このため、この状態では、電子放出端を備えている
ことになるカーボンナノチューブが隠れていることにな
る。この結果、この印刷パターン１４０に電界を加えて
も、電子放出がほとんど起こらない。このため、その印
刷パターン１４０表面にすくなくともバンドル１３４を
露出させる必要がある。However, as shown in FIG. 1B, the bundle 134 is hardly exposed on the surface of the print pattern 140. When this is observed with an electron microscope, as shown in the electron micrograph of FIG. 2 (a), only silver particles adhered with a binder can be seen on the surface. Therefore, in this state, the carbon nanotube having the electron emission end is hidden. As a result, even when an electric field is applied to the print pattern 140, almost no electron emission occurs. Therefore, it is necessary to expose at least the bundle 134 on the surface of the printing pattern 140.
【００２２】そこで、この実施の形態１では、印刷パタ
ーン１４０表面にレーザを照射することで、図１（ｃ）
に示すように、表面の銀粒子１３３およびバインダー１
３２を選択的に除去し、バンドル１３４を露出させるよ
うにした。この状態を電子顕微鏡で観察すると、図２
（ｂ）の電子顕微鏡写真に示すように、表面にはバンド
ルの先端が露出した状態が見られる。そして、銀粒子１
３３を除去するようにレーザを照射することで、図２
（ｃ）の電子顕微鏡写真に示すように、バンドル表面に
おいてカーボンナノチューブが露出した状態が得られ
る。Therefore, in the first embodiment, by irradiating the surface of the print pattern 140 with a laser, the surface of FIG.
As shown in the figure, silver particles 133 on the surface and binder 1
32 was selectively removed to expose the bundle 134. When this state is observed with an electron microscope, FIG.
As shown in the electron micrograph of (b), a state where the tip of the bundle is exposed on the surface can be seen. And silver particles 1
By irradiating the laser to remove 33, FIG.
As shown in the electron micrograph of (c), a state where the carbon nanotubes are exposed on the surface of the bundle is obtained.
【００２３】前述したように、バンドルは炭素の多面体
微粒子とともに多数のカーボンナノチューブが集合して
いるものである。従って、バンドル表面は、カーボンナ
ノチューブだけが露出しているわけではなく、炭素の多
面体粒子も存在している。この多面体粒子からは電子放
出が得られないので、バンドル表面にカーボンナノチュ
ーブだけが露出している状態が得られれば、より多くの
電子放出が得られるようになる。そして、前述したよう
にレーザ照射することで、バンドル表面においては、カ
ーボンナノチューブ以外の炭素成分である炭素の多面体
粒子が選択的に除去されるので、バンドル表面ではカー
ボンナノチューブだけが均一に露出した状態が得られ
る。As described above, the bundle is formed by assembling a large number of carbon nanotubes together with polyhedral fine particles of carbon. Accordingly, not only the carbon nanotubes are exposed on the surface of the bundle, but also polyhedral particles of carbon also exist. Since electrons cannot be emitted from the polyhedral particles, more electrons can be emitted if only the carbon nanotubes are exposed on the bundle surface. By irradiating the laser as described above, polyhedral particles of carbon, which is a carbon component other than carbon nanotubes, are selectively removed on the surface of the bundle, so that only the carbon nanotubes are uniformly exposed on the surface of the bundle. Is obtained.
【００２４】ここで、レーザの照射は、例えば、ＹＡＧ
レーザを用い、電圧５００Ｖで約１．１Ｊの条件で、
０．６〜０．７ｍｓの間隔のパルス照射を行えばよい。
用いるレーザは、ＹＡＧレーザに限るものではなく、炭
酸ガスレーザを用いるようにしても良い。このレーザ照
射では、照射のパワーが不足すると、銀粒子やそれらを
結合しているガラスなどが表面に残存し、電子放出の妨
げとなる。一方、レーザ照射のパワーが過剰になると、
今度は、カーボンナノチューブも溶融して飛散し、減少
してしまうので好ましくない。Here, the laser irradiation is performed, for example, using YAG
Using a laser, under the condition of about 1.1 J at a voltage of 500 V,
Pulse irradiation at intervals of 0.6 to 0.7 ms may be performed.
The laser used is not limited to the YAG laser, and a carbon dioxide gas laser may be used. In this laser irradiation, if the irradiation power is insufficient, silver particles and glass bonding them remain on the surface and hinder electron emission. On the other hand, when the power of laser irradiation becomes excessive,
This time, the carbon nanotubes are also undesirably melted and scattered and reduced.
【００２５】以上示したように、この実施の形態１によ
れば、電子放出源を構成する印刷パターン１４０を備え
た金属板１３１において、印刷パターン１４０表面に
は、多くのバンドル１３４が露出した状態に形成され
る。加えて、そのバンドル１３４の表面に、カーボンナ
ノチューブ１３５が一様に露出した状態が得られる。こ
の結果、この実施の形態１によれば、電子が実際に放出
される端部を備えた複数のカーボンナノチューブが、表
面に均一に露出した状態で基板（金属板）上に配置され
た状態の電子放出源が得られる。また、カーボンナノチ
ューブが均一に露出したバンドルは、導電性の粒子であ
る銀粒子とともに基板上に固定されているので、ほぼ全
てのバンドルを介して、ほぼ全てのカーボンナノチュー
ブに電位を印加できる状態となっている。As described above, according to the first embodiment, a state in which many bundles 134 are exposed on the surface of the printing pattern 140 in the metal plate 131 having the printing pattern 140 constituting the electron emission source. Formed. In addition, a state where the carbon nanotubes 135 are uniformly exposed on the surface of the bundle 134 is obtained. As a result, according to the first embodiment, a plurality of carbon nanotubes having ends where electrons are actually emitted are arranged on a substrate (metal plate) in a state of being uniformly exposed on the surface. An electron emission source is obtained. In addition, the bundle in which the carbon nanotubes are uniformly exposed is fixed on the substrate together with the silver particles, which are conductive particles, so that a potential can be applied to almost all the carbon nanotubes through almost all the bundles. Has become.
【００２６】そして、その電子放出源が、例えばスクリ
ーン印刷によるパターン形成→焼成→レーザ照射処理と
いった簡便な方法で作製できる。ここで、機械的な切削
研磨によっても、バンドルを覆っている銀粒子やバイン
ダーなどを除去してバンドルおよびカーボンナノチュー
ブを露出させることができる。しかし、このように切削
研磨によると、切削かすが発生してそれらをクリーニン
グ除去するなどの工程が増えてしまう。また、切削研磨
では、バンドル表面にカーボンナノチューブを均一に露
出させることが容易でなかった。しかしながら、この実
施の形態１では、レーザ照射処理によってカーボンナノ
チューブを露出させるようにしているので、バンドルを
覆っていた銀粒子やバインダーなどの切削かすが発生す
ることがない。また、バンドルにおいてカーボンナノチ
ューブを均一に露出させることができる。The electron emission source can be manufactured by a simple method such as pattern formation by screen printing, baking, and laser irradiation. Here, even by mechanical cutting and polishing, the silver particles and the binder covering the bundle can be removed to expose the bundle and the carbon nanotubes. However, according to the cutting and polishing as described above, cutting residues are generated, and the number of steps for cleaning and removing them is increased. Moreover, it was not easy to uniformly expose the carbon nanotubes on the bundle surface by cutting and polishing. However, in the first embodiment, since the carbon nanotubes are exposed by the laser irradiation process, there is no generation of cutting chips such as silver particles and binder covering the bundle. Further, the carbon nanotubes can be uniformly exposed in the bundle.
【００２７】なお、上述の実施の形態１では、印刷パタ
ーンを金属板上に形成するようにしたが、これに限るも
のではなく、絶縁性の基板上に形成するようにしても良
い、この場合、印刷パターンに電位を与えるための配線
が他に必要になる。また、上述では、導電性を有する粘
性溶液として銀ペーストを用いるようにしたが、これに
限るものではなく、他の導電性ペーストを用いるように
しても良い。例えば、銀粒子をエポキシ樹脂に分散させ
た導電性接着剤を用いるようにしても良い。また、銀と
銅の合金からなる粒子をもちいた導電性ペーストを用い
るようにしても良い。また、導電性ポリマーを用いるよ
うにしても良い。In the first embodiment, the print pattern is formed on the metal plate. However, the present invention is not limited to this. The print pattern may be formed on an insulating substrate. In addition, another wiring for applying a potential to the print pattern is required. In the above description, the silver paste is used as the conductive viscous solution. However, the present invention is not limited to this, and another conductive paste may be used. For example, a conductive adhesive in which silver particles are dispersed in an epoxy resin may be used. Alternatively, a conductive paste using particles made of an alloy of silver and copper may be used. Further, a conductive polymer may be used.
【００２８】実施の形態２ 次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
上記実施の形態１では、レーザ照射によりバンドルを露
出させるようにしたが、これに限るものではなく、以下
に示すように、プラズマを用いた選択的なドライエッチ
ングを用いるようにしても良い。まず、カーボンナノチ
ューブを主成分とする長さ数１０μｍの針形状のバンド
ル（柱状グラファイト）と銀ペーストとを１：１の混合
比で混練してバンドルペーストを作製する。ここで、銀
ペーストは、１μｍ程度の銀粒子が粒径１μｍ程度のガ
ラス粒子とともに、樹脂を溶剤に溶解した粘性のあるビ
ヒクルに分散されている流動性を有するペーストであ
る。また、ビヒクルとしては、分解および揮発性の良い
材料を用い、例えば、大気空気中で３００〜４００℃程
度で加熱することで除去できるものである。また、ガラ
ス粒子は、３００〜４００℃程度で溶融するものを用い
る。Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the bundle is exposed by laser irradiation. However, the present invention is not limited to this, and selective dry etching using plasma may be used as described below. First, a bundle of needles (columnar graphite) having a length of several 10 μm and composed mainly of carbon nanotubes and a silver paste are kneaded at a mixing ratio of 1: 1 to prepare a bundle paste. Here, the silver paste is a fluid paste in which silver particles of about 1 μm are dispersed in a viscous vehicle in which a resin is dissolved in a solvent together with glass particles of about 1 μm. Further, as the vehicle, a material having good decomposition and volatility is used, and can be removed, for example, by heating at about 300 to 400 ° C. in the air. Further, glass particles that melt at about 300 to 400 ° C. are used.
【００２９】次に、このバンドルペーストを、例えばス
クリーン印刷などにより、例えばニッケル合金，ステン
レス鋼，４２６合金などからなる所定の金属製の円板
（金属板）上にパターン塗布する。そして、その金属板
とともに、この上に形成されたペーストパターンを、例
えば、４５０℃程度に所定時間加熱することで焼成す
る。この結果、図３（ａ）に示すように、金属板３０１
上には、ガラス粒子が溶融したバインダー３０２により
結合した銀粒子３０３にバンドル３０４が覆われた状態
に、印刷パターン３１０が形成される。以上説明したよ
うに、ペースト状にして印刷することで、バンドルから
なる印刷パターンを所望の形状に容易に形成することが
可能となる。また、電子放出源として、電流を流す必要
があるので、前述したように、銀粒子を添加して、全体
に導電性を備えた状態としている。Next, the bundle paste is pattern-coated on a predetermined metal disk (metal plate) made of, for example, a nickel alloy, stainless steel, a 426 alloy, or the like by, for example, screen printing. Then, the paste pattern formed thereon together with the metal plate is baked by heating it to, for example, about 450 ° C. for a predetermined time. As a result, as shown in FIG.
A print pattern 310 is formed on the upper surface in a state where the bundle 304 is covered with silver particles 303 combined with a binder 302 in which glass particles are melted. As described above, by printing in paste form, it is possible to easily form a print pattern formed of a bundle into a desired shape. Further, since it is necessary to supply a current as an electron emission source, as described above, silver particles are added to make the whole electrically conductive.
【００３０】以上のことは、前述した実施の形態１と同
様である。そして、この実施の形態２においては、印刷
パターン３１０を例えばアルゴンガスのプラズマに晒す
ことで、その表面の特に銀粒子３０３を選択的にエッチ
ング除去する。このエッチングでは、アルゴン（不活性
ガス）のプラズマによる主にスパッタエッチングによ
り、印刷パターン３１０表面をドライエッチングする。
このドライエッチングにおいては、銀のエッチング速度
がカーボンの約２０倍と速い。このため、カーボンから
構成されているバンドル３０４がほとんどエッチングさ
れない状態で、銀粒子３０３を選択的にエッチング除去
できる。この結果、図３（ｂ）に示すように、プラズマ
エッチング加工された印刷パターン３１０ａ表面では、
バンドル３０４が露出した状態となる。このように、表
面に銀粒子があまりない状態とすることで、電位を印加
された印刷パターン３１０ａ表面では、バンドル３０４
を構成するカーボンナノチューブにより電界が集中しや
すくなる。The above is the same as in the first embodiment. In the second embodiment, the print pattern 310 is exposed to, for example, argon gas plasma to selectively etch away the silver particles 303 on the surface thereof. In this etching, the surface of the print pattern 310 is dry-etched mainly by sputter etching using argon (inert gas) plasma.
In this dry etching, the etching rate of silver is as high as about 20 times that of carbon. Therefore, the silver particles 303 can be selectively removed by etching while the bundle 304 made of carbon is hardly etched. As a result, as shown in FIG. 3B, on the surface of the print pattern 310a processed by plasma etching,
The bundle 304 is exposed. As described above, by keeping the surface free from silver particles, the bundle 304 on the surface of the printed pattern 310a to which the potential is applied is formed.
Makes it easier for the electric field to concentrate.
【００３１】表面に銀粒子が多数存在したり、また、前
述したように表面がほぼ銀粒子で覆われた状態では、形
成した印刷パターンに電位を印加すると、表面に存在す
る銀粒子に電界が分散してしまう。この結果、上述の図
３（ａ）に示した印刷パターン３１０の状態では、実際
に電子を放出するカーボンナノチューブへの電界の集中
が抑制されてしまう。しかしながら、この実施の形態２
によれば、バンドル３０４が表面に露出した状態とし、
表面に導電性を有する銀粒子３０３があまり存在しない
状態とした。この結果、この実施の形態２によれば、形
成された印刷パターン３１０ａにおいては、バンドル３
０４を構成しているカーボンナノチューブにより電界が
集中し易くなり、より電子が放出されやすくなる。When a large number of silver particles are present on the surface, or when the surface is almost covered with silver particles as described above, an electric field is applied to the silver particles existing on the surface when a potential is applied to the formed print pattern. Will be dispersed. As a result, in the state of the print pattern 310 shown in FIG. 3A, the concentration of the electric field on the carbon nanotube that actually emits electrons is suppressed. However, Embodiment 2
According to, the state where the bundle 304 is exposed on the surface,
The silver particles 303 having conductivity were not so much present on the surface. As a result, according to the second embodiment, in the formed print pattern 310a, the bundle 3
The electric field is easily concentrated by the carbon nanotubes constituting 04, and electrons are more easily emitted.
【００３２】実施の形態３ 次に、この発明の第３の実施の形態について説明する。
上述した実施の形態２においては、図３（ｂ）に示しよ
うに、印刷パターン３１０ａ表面において、あまり銀粒
子３０３が存在しないようにし、主にバンドル３０４が
露出しているようにした。この実施の形態３では、それ
に加えて、バンドル３０４表面において、前述した実施
の形態１と同様に、カーボンナノチューブが均一の露出
した状態とする。Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the above-described second embodiment, as shown in FIG. 3B, the silver particles 303 are not so much present on the surface of the print pattern 310a, and the bundle 304 is mainly exposed. In the third embodiment, in addition, the carbon nanotubes are uniformly exposed on the surface of the bundle 304 as in the first embodiment.
【００３３】すなわち、この実施の形態３では、前述の
実施の形態２によるアルゴンガスのプラズマエッチング
の後で、酸素ガスのプラズマによる処理を行うようにし
たものである。ここで、酸素ガスではなく、水素ガスの
プラズマ処理を行うようにしても良い。酸素ガスのプラ
ズマによるドライエッチングでは、おもにエッチング対
象物の構成元素と酸素とが揮発性の化合物を構成するこ
とを利用し、エッチング対象物をエッチングするように
している。水素ガスにおいても同様である。ここで、バ
ンドルをその酸素プラズマや水素プラズマに晒すと、バ
ンドルを構成するカーボンナノチューブよりも、その他
の炭素組成物である炭素の多面体微粒子の方が、選択的
に酸素や水素との反応を起こして二酸化酸素や炭化水素
となって気化することでエッチング除去される。That is, in the third embodiment, after the plasma etching of the argon gas according to the second embodiment, the processing by the plasma of the oxygen gas is performed. Here, plasma processing of hydrogen gas instead of oxygen gas may be performed. In the dry etching using oxygen gas plasma, the etching target is etched mainly by utilizing the fact that constituent elements of the etching target and oxygen constitute a volatile compound. The same applies to hydrogen gas. Here, when the bundle is exposed to the oxygen plasma or the hydrogen plasma, the polyhedral fine particles of carbon, which is another carbon composition, selectively react with oxygen or hydrogen rather than the carbon nanotubes constituting the bundle. It is removed by etching as it evaporates into oxygen dioxide and hydrocarbons.
【００３４】従って、前述した実施の形態２により得ら
れた、印刷パターン３１０ａが形成された金属板３０１
からなる電子放出源を酸素プラズマ処理することで、露
出しているバンドル３０４の表面に、一様にカーボンナ
ノチューブ先端が露出した状態が得られる。従って、こ
の実施の形態３による電子放出源は、前述した実施の形
態１と同様に、電子放出端を非常に多く備えた構造に作
製されたことになる。そして、この実施の形態３におい
ても、電子放出源が、例えばスクリーン印刷によるパタ
ーン形成→焼成→プラズマ処理といった簡便な方法で作
製できる。Therefore, the metal plate 301 on which the printed pattern 310a is formed, obtained by the above-described second embodiment.
By performing oxygen plasma treatment on the electron emission source composed of, a state where the tips of the carbon nanotubes are uniformly exposed on the exposed surface of the bundle 304 is obtained. Therefore, the electron emission source according to the third embodiment has a structure having an extremely large number of electron emission ends, as in the first embodiment. Also in the third embodiment, the electron emission source can be manufactured by a simple method such as pattern formation by screen printing → firing → plasma processing.
【００３５】ところで、上述では、電子銃を例にとり説
明したが、電子放出源の適用対象としてはこれに限るも
のではない。例えば、蛍光表示装置の電子放出源として
用いるようにしてもよいことはいうまでもない。この場
合、蛍光表示装置を構成する真空容器内に電子放出源を
配置し、それに対向して蛍光体層が形成された陽極をそ
の真空容器内に配置し、電子放出源から放出された電子
を蛍光体層に衝撃させる構成とすればよい。ここで、陽
極を引き出し電極として用いるようにしてもよく、ま
た、蛍光体層と電子放出源との間に引き出し電極を備え
る構成としてもよい。In the above description, the electron gun has been described as an example, but the application target of the electron emission source is not limited to this. For example, it goes without saying that it may be used as an electron emission source of a fluorescent display device. In this case, an electron emission source is arranged in a vacuum container constituting the fluorescent display device, and an anode having a phosphor layer formed thereon is arranged in the vacuum container so as to face the electron emission source, and electrons emitted from the electron emission source are emitted therefrom. What is necessary is just to make it the structure which impacts on a fluorescent substance layer. Here, the anode may be used as an extraction electrode, or an extraction electrode may be provided between the phosphor layer and the electron emission source.
【００３６】また、上述では、カーボンナノチューブの
集合体であるバンドルを用いるようにしたが、このバン
ドルを細かく粉砕して用いるようにしても良い。また、
バンドルを分解してカーボンナノチューブ単体の状態と
して用いるようにしても良い。また、前述したように、
カーボンナノチューブは、単層の状態や多層の状態があ
ったり、また、先端部が五員環となって閉じた状態のも
のや、五員環がなく閉じていない状態もある。ここで、
多層の状態で先端部が開放しているカーボンナノチュー
ブを用いた場合が、より多くの電子放出を得ることがで
きる。In the above description, a bundle which is an aggregate of carbon nanotubes is used. However, the bundle may be finely pulverized and used. Also,
The bundle may be disassembled and used as a single carbon nanotube. Also, as mentioned above,
The carbon nanotubes may be in a single-walled state or a multi-walled state, or may be in a state in which the tip is closed with a five-membered ring, or in a state in which there is no five-membered ring and there is no closed state. here,
In the case of using a carbon nanotube having an open end in a multi-layer state, more electron emission can be obtained.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、導
電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチューブが
集合して構成されたバンドルを分散させたバンドルペー
ストを用意し、このバンドルペーストからなるパターン
を基板上に形成する第１の工程と、パターン表面にレー
ザを照射することにより、パターン表面においてはバン
ドル以外の物質を選択的に除去し、加えて、そのバンド
ルの表面においてはカーボンナノチューブ以外の炭素成
分を選択的に除去してカーボンナノチューブより電子を
放出する電子放出源を形成する第２の工程とを備えるよ
うにした。ここで、例えば、上述の粘性溶液は、樹脂を
溶解することで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子
および複数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程
では、バンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属
粒子およびバンドルをそれぞれをその融解したガラスに
より基板上に接着固定することでパターンを形成し、第
２の工程では、パターン表面に存在する金属粒子および
ガラスを除去するようにした。As described above, according to the present invention, a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity is prepared, and a pattern made of the bundle paste is prepared. A first step of forming a substrate on a substrate, and irradiating a laser to the pattern surface to selectively remove substances other than the bundle on the pattern surface, and additionally, on the surface of the bundle, other than carbon nanotubes. A second step of selectively removing a carbon component to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. Here, for example, in the above-mentioned viscous solution, a plurality of glass particles and a plurality of metal particles are dispersed in a viscous solvent by dissolving a resin. The particles are melted, and the metal particles and the bundle are each bonded and fixed on the substrate with the melted glass to form a pattern. In the second step, the metal particles and the glass present on the pattern surface are removed. did.
【００３８】このように作製した電子放出源では、パタ
ーン表面においてバンドルが露出し、加えて、その表面
において、カーボンナノチューブが露出した状態とな
り、真空中でその電子放出源に電位を印加するとカーボ
ンナノチューブに高電界が集中し、このカーボンナノチ
ューブの先端より電子が放出される。このように、この
電子放出源はカーボンナノチューブから電子が放出され
る構成なので、従来の熱電子電子放出現に比較してより
耐性を向上させることができる。また、バンドルペース
トを用いてパターンを形成するようにしているので、容
易に電子放出源が作製できるようになる。また、露出し
ているバンドル表面において、一様にカーボンナノチュ
ーブが露出した状態が得られるので、より多くの電子放
出量が得られる。In the electron emission source manufactured as described above, the bundle is exposed on the surface of the pattern, and in addition, the carbon nanotube is exposed on the surface. When a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, the carbon nanotube is exposed. A high electric field concentrates on the carbon nanotubes, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube. As described above, since the electron emission source is configured to emit electrons from the carbon nanotube, it is possible to further improve the resistance as compared with the conventional thermionic electron emission source. Further, since the pattern is formed using the bundle paste, the electron emission source can be easily manufactured. In addition, since a state where the carbon nanotubes are uniformly exposed on the exposed bundle surface is obtained, a larger amount of electron emission can be obtained.
【００３９】また、この発明では、導電性を有する粘性
溶液に複数のカーボンナノチューブが集合して構成され
たバンドルを分散させたバンドルペーストを用意し、こ
のバンドルペーストからなるパターンを基板上に形成す
る第１の工程と、パターンをプラズマに晒すことで、パ
ターン表面のバンドル以外の導電性材料を選択的に除去
してカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出
源を形成する第２の工程とを備えるようにした。ここ
で、例えば、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解することで
粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複数の金
属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バンドル
ペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およびバン
ドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板上に接
着固定することでパターンを形成し、第２の工程では、
パターン表面に存在する金属粒子を除去するようにし
た。According to the present invention, a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity is prepared, and a pattern composed of the bundle paste is formed on a substrate. A first step and a second step of exposing the pattern to plasma to selectively remove a conductive material other than the bundle on the pattern surface to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. I did it. Here, for example, in the above-mentioned viscous solution, a plurality of glass particles and a plurality of metal particles are dispersed in a viscous solvent by dissolving a resin. The particles are melted, and the metal particles and the bundle are each bonded and fixed on a substrate with the melted glass to form a pattern. In the second step,
Metal particles present on the pattern surface were removed.
【００４０】このように作製した電子放出源では、パタ
ーン表面においてバンドルが露出した状態となってバン
ドル以外の導電性物質が減少し、真空中でその電子放出
源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界が
集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が放
出される。このように、この電子放出源はカーボンナノ
チューブから電子が放出される構成なので、従来の熱電
子電子放出現に比較してより耐性を向上させることがで
きる。また、バンドルペーストを用いてパターンを形成
するようにしているので、容易に電子放出源が作製でき
るようになる。また、パターン表面では、バンドル以外
の導電性物質を減少させているので、カーボンナノチュ
ーブにより多くの電界を集中させることができる。In the electron emission source manufactured as described above, the bundle is exposed on the surface of the pattern, and the conductive material other than the bundle is reduced. When a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, the carbon nanotube becomes high. The electric field is concentrated, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube. As described above, since the electron emission source is configured to emit electrons from the carbon nanotube, it is possible to further improve the resistance as compared with the conventional thermionic electron emission source. Further, since the pattern is formed using the bundle paste, the electron emission source can be easily manufactured. Further, since the conductive material other than the bundle is reduced on the pattern surface, more electric field can be concentrated on the carbon nanotube.
【００４１】また、この発明では、導電性を有する粘性
溶液に複数のカーボンナノチューブが集合して構成され
たバンドルを分散させたバンドルペーストを用意し、こ
のバンドルペーストからなるパターンを基板上に形成す
る第１の工程と、パターンをプラズマに晒すことで、パ
ターン表面のバンドル以外の導電性材料を選択的に除去
する第２の工程と、第２の工程の後で、パターンを酸素
ガスもしくは水素ガスのプラズマに晒すことで、パター
ン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナノチュ
ーブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去してカー
ボンナノチューブより電子を放出する電子放出源を形成
する第３の工程とを備えるようにした。ここで、例え
ば、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備
えた溶剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が
分散され、そして、第１の工程では、バンドルペースト
中のガラス粒子を融解し、金属粒子およびバンドルをそ
れぞれをその融解したガラスにより基板上に接着固定す
ることでパターンを形成し、第２の工程では、パターン
表面に存在する金属粒子を除去するようにした。According to the present invention, a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity is prepared, and a pattern made of the bundle paste is formed on a substrate. A first step, a second step of exposing the pattern to plasma to selectively remove conductive material other than the bundle on the pattern surface, and after the second step, the pattern is exposed to oxygen gas or hydrogen gas. A third step of selectively etching away carbon components other than the carbon nanotubes on the surface of the bundle exposed on the pattern surface by exposing the pattern surface to the plasma to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. I prepared for it. Here, for example, in the above-mentioned viscous solution, a plurality of glass particles and a plurality of metal particles are dispersed in a viscous solvent by dissolving a resin. The particles were melted, and the metal particles and the bundle were each adhered and fixed on the substrate with the melted glass to form a pattern. In the second step, the metal particles existing on the pattern surface were removed.
【００４２】このように作製した電子放出源では、パタ
ーン表面においてバンドルが露出し、加えて、その表面
において、カーボンナノチューブが露出した状態とな
り、真空中でその電子放出源に電位を印加するとカーボ
ンナノチューブに高電界が集中し、このカーボンナノチ
ューブの先端より電子が放出される。このように、この
電子放出源はカーボンナノチューブから電子が放出され
る構成なので、従来の熱電子電子放出現に比較してより
耐性を向上させることができる。また、バンドルペース
トを用いてパターンを形成するようにしているので、容
易に電子放出源が作製できるようになる。また、露出し
ているバンドル表面において、一様にカーボンナノチュ
ーブが露出した状態が得られるので、より多くの電子放
出量が得られる。そして、この発明によれば、カーボン
ナノチューブより電子を放出させるようにしたので、従
来のように使用中にガスと反応して熱電子発生源が消耗
するなどのことが無く、より長期に安定してより多くの
電子を放出させることができるという効果を有する。In the electron emission source manufactured as described above, the bundle is exposed on the surface of the pattern, and in addition, the carbon nanotube is exposed on the surface. When a potential is applied to the electron emission source in a vacuum, the carbon nanotube is exposed. A high electric field concentrates on the carbon nanotubes, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube. As described above, since the electron emission source is configured to emit electrons from the carbon nanotube, it is possible to further improve the resistance as compared with the conventional thermionic electron emission source. Further, since the pattern is formed using the bundle paste, the electron emission source can be easily manufactured. In addition, since a state where the carbon nanotubes are uniformly exposed on the exposed bundle surface is obtained, a larger amount of electron emission can be obtained. According to the present invention, since electrons are emitted from the carbon nanotubes, there is no need to react with a gas during use as in the related art, and the thermoelectron generation source is not consumed. Has the effect that more electrons can be emitted.
【図１】 この発明の第１の実施の形態における電子放
出源およびそれを用いた電子銃の構成を示す構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram showing an electron emission source and an electron gun using the same according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１に示した印刷パターン１４０の表面を電
子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing the result of observing the surface of a print pattern 140 shown in FIG. 1 with an electron microscope.
【図３】 この発明の第２の実施の形態における電子放
出源の要部構成を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a main configuration of an electron emission source according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 従来の電子放出源を用いた電子銃の構成を示
す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an electron gun using a conventional electron emission source.
１０１…基台、１０２…可動ステージ、１０３…陰極、
１０３ａ…電子放出源、１０４…引き出し電極、１０４
ａ…アパーチャ、１３１…金属板、１３２…バインダ
ー、１３３…銀粒子、１３４…バンドル、１３５…カー
ボンナノチューブ、１４０…印刷パターン。101: base, 102: movable stage, 103: cathode,
103a: electron emission source, 104: extraction electrode, 104
a: aperture, 131: metal plate, 132: binder, 133: silver particles, 134: bundle, 135: carbon nanotube, 140: print pattern.
Claims (12)
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターン表面にレーザを照射することにより、前記
パターン表面においては前記バンドル以外の物質を選択
的に除去し、加えて、そのバンドルの表面においては前
記カーボンナノチューブ以外の炭素成分を選択的に除去
して前記カーボンナノチューブより電子を放出する電子
放出源を形成する第２の工程とを備えたことを特徴とす
る電子放出源の製造方法。1. A first step of preparing a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity is dispersed, and forming a pattern made of the bundle paste on a substrate. By irradiating the pattern surface with a laser, the material other than the bundle is selectively removed on the pattern surface, and in addition, the carbon component other than the carbon nanotube is selectively removed on the surface of the bundle. Removing the carbon nanotubes to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes.
おいて、 前記粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備えた溶
剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が分散さ
れ、 前記第１の工程では、前記バンドルペースト中の前記ガ
ラス粒子を融解し、前記金属粒子および前記バンドルを
それぞれをその融解したガラスにより前記基板上に接着
固定することで前記パターンを形成し、 前記第２の工程では、前記パターン表面に存在する前記
金属粒子および前記ガラスを除去することを特徴とする
電子放出源の製造方法。2. The method for manufacturing an electron emission source according to claim 1, wherein the viscous solution includes a plurality of glass particles and a plurality of metal particles dispersed in a viscous solvent by dissolving a resin; In the first step, the glass particles in the bundle paste are melted, and the metal particles and the bundle are bonded and fixed on the substrate with the melted glass to form the pattern, and the second pattern is formed. In the method, the metal particles and the glass present on the pattern surface are removed.
おいて、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを焼成して前記樹脂を除去して形成することを
特徴とする電子放出源の製造方法。3. The method of manufacturing an electron emission source according to claim 2, wherein in the first step, the pattern is formed by firing the bundle paste to remove the resin. Source manufacturing method.
造方法において、 前記金属粒子は銀から構成されていることを特徴とする
電子放出源の製造方法。4. The method for manufacturing an electron emission source according to claim 2, wherein said metal particles are made of silver.
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターンをプラズマに晒すことで、前記パターン表
面の前記バンドル以外の導電性材料を選択的に除去して
前記カーボンナノチューブより電子を放出する電子放出
源を形成する第２の工程とを備えたことを特徴とする電
子放出源の製造方法。5. A first step of preparing a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a conductive viscous solution is dispersed, and forming a pattern of the bundle paste on a substrate. And exposing the pattern to plasma to selectively remove a conductive material other than the bundle on the pattern surface to form an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes. A method for manufacturing an electron emission source.
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターンをプラズマに晒すことで、前記パターン表
面の前記バンドル以外の導電性材料を選択的に除去する
第２の工程と、 前記第２の工程の後で、前記パターンを酸素ガスのプラ
ズマに晒すことで、前記パターン表面に露出している前
記バンドル表面の前記カーボンナノチューブ以外の炭素
成分を選択的にエッチング除去して前記カーボンナノチ
ューブより電子を放出する電子放出源を形成する第３の
工程とを備えたことを特徴とする電子放出源の製造方
法。6. A first step of preparing a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a viscous solution having conductivity is dispersed, and forming a pattern made of the bundle paste on a substrate. A second step of selectively removing a conductive material other than the bundle on the surface of the pattern by exposing the pattern to plasma; and, after the second step, exposing the pattern to a plasma of oxygen gas. Forming an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes by selectively etching away carbon components other than the carbon nanotubes on the surface of the bundle that are exposed on the pattern surface. And a method of manufacturing an electron emission source.
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターンをプラズマに晒すことで、前記パターン表
面の前記バンドル以外の導電性材料を選択的に除去する
第２の工程と、 前記第２の工程の後で、前記パターンを水素ガスのプラ
ズマに晒すことで、前記パターン表面に露出している前
記バンドル表面の前記カーボンナノチューブ以外の炭素
成分を選択的にエッチング除去して前記カーボンナノチ
ューブより電子を放出する電子放出源を形成する第３の
工程とを備えたことを特徴とする電子放出源の製造方
法。7. A first step of preparing a bundle paste in which a bundle composed of a plurality of carbon nanotubes aggregated in a conductive viscous solution is dispersed, and forming a pattern of the bundle paste on a substrate. A second step of selectively removing a conductive material other than the bundle on the surface of the pattern by exposing the pattern to plasma; and after the second step, the pattern is exposed to a plasma of hydrogen gas. Forming an electron emission source that emits electrons from the carbon nanotubes by selectively etching away carbon components other than the carbon nanotubes on the surface of the bundle that are exposed on the pattern surface. And a method of manufacturing an electron emission source.
出源の製造方法において、 前記粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備えた溶
剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が分散さ
れ、 前記第１の工程では、前記バンドルペースト中の前記ガ
ラス粒子を融解し、前記金属粒子および前記バンドルを
それぞれをその融解したガラスにより前記基板上に接着
固定することで前記パターンを形成し、 前記第２の工程では、前記パターン表面に存在する前記
金属粒子を除去することを特徴とする電子放出源の製造
方法。8. The method for manufacturing an electron emission source according to claim 5, wherein the viscous solution includes a plurality of glass particles and a plurality of metals in a viscous solvent obtained by dissolving a resin. Particles are dispersed, In the first step, the glass particles in the bundle paste are melted, and the metal particles and the bundle are bonded and fixed on the substrate with the melted glass, thereby forming the pattern. Forming, in the second step, removing the metal particles present on the surface of the pattern.
おいて、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを焼成して前記樹脂を除去して形成することを
特徴とする電子放出源の製造方法。9. The method of manufacturing an electron emission source according to claim 8, wherein, in the first step, the pattern is formed by firing the bundle paste to remove the resin. Source manufacturing method.
出源の製造方法において、 前記金属粒子は銀から構成されていることを特徴とする
電子放出源の製造方法。10. The method for manufacturing an electron emission source according to claim 8, wherein said metal particles are made of silver.
電子放出源の製造方法において、 前記導電性を有する粘性溶液は金属粒子が分散された熱
硬化性の樹脂から構成され、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを加熱硬化させることで形成することを特徴と
する電子放出源の製造方法。11. The method for manufacturing an electron emission source according to claim 1, wherein the viscous solution having conductivity is made of a thermosetting resin in which metal particles are dispersed. In the first step, the pattern is formed by heating and curing the bundle paste.
電子放出源の製造方法において、 前記導電性を有する粘性溶液は、導電性を有する熱硬化
性の高分子材料から構成され、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを加熱硬化させることで形成することを特徴と
する電子放出源の製造方法。12. The method for manufacturing an electron emission source according to claim 1, wherein the conductive viscous solution is made of a conductive thermosetting polymer material. The method of manufacturing an electron emission source according to claim 1, wherein in the first step, the pattern is formed by heating and curing the bundle paste.
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