JP2000277002A - Manufacture of electron emission element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子の製
造方法に関し、より具体的には、カーボンナノチューブ
など針状構造を有する冷陰極部材を使用して形成された
電子放出素子の製造方法に関する。更に、本発明は、上
記のような電子放出素子の製造方法を利用して構成され
る電子放出源や画像表示装置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, and more particularly, to a method for manufacturing an electron-emitting device formed using a cold cathode member having a needle-like structure such as a carbon nanotube. . Further, the present invention relates to a method for manufacturing an electron emission source and an image display device configured by using the above-described method for manufacturing an electron-emitting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カーボンナノチューブは、高いアスペク
ト比を有し且つ先端の曲率半径が小さい。このような特
性は、電界放出型電子エミッタ（冷陰極装置）における
電子放出源の構成材料（冷陰極部材）として、適してい
る。2. Description of the Related Art Carbon nanotubes have a high aspect ratio and a small radius of curvature at the tip. Such characteristics are suitable as a constituent material (cold cathode member) of an electron emission source in a field emission type electron emitter (cold cathode device).
【０００３】例えば、束ねた状態のカーボンナノチュー
ブから、６４Ｖという低いターンオン電圧で４００μＡ
／ｃｍ2という高い放出電流密度が得られることが、こ
れまでに報告されている。[0003] For example, from a bundle of carbon nanotubes, a 400 μA
It has been reported that an emission current density as high as / cm 2 can be obtained.
【０００４】しかしカーボンナノチューブを冷陰極部材
として使用するためには、必要に応じてパターニングし
たり２次元アレイ状に配列する必要があるが、実用上、
簡易に低価格で大面積に形成できる方法は報告されてい
なかった。[0004] However, in order to use carbon nanotubes as cold cathode members, it is necessary to pattern them or arrange them in a two-dimensional array as necessary.
There has been no report on a method for easily forming a large area at low cost.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】カーボンナノチューブ
を冷陰極部材として利用する電界放出型電子エミッタを
フラットパネルディスプレイに適用するためには、カー
ボンナノチューブを２次元アレイ状に配列する必要があ
る。この場合に重要になるのは、カーボンナノチューブ
をいかに効率的に取り扱い且つ固定するかという点であ
る。In order to apply a field emission type electron emitter using a carbon nanotube as a cold cathode member to a flat panel display, it is necessary to arrange the carbon nanotubes in a two-dimensional array. What matters in this case is how to efficiently handle and fix the carbon nanotubes.
【０００６】例えば、de Heer et al.は、Science誌の
第２７０巻第１１７９頁（１９９５）に、カーボンナノ
チューブの懸濁液をセラミックフィルターに流して、フ
ィルター表面の上にカーボンナノチューブを配列させ、
次に、配列したカーボンナノチューブをプラスチックシ
ート上に移すことによって、カーボンナノチューブの２
次元アレイを形成することを開示している。更に、この
方法によって得られたカーボンナノチューブの２次元ア
レイから、電子の電界放出が得られた旨も報告されてい
る。For example, de Heer et al., Science, Vol. 270, p. 1179 (1995) describes a method in which a suspension of carbon nanotubes is passed through a ceramic filter to arrange carbon nanotubes on the filter surface.
Next, by transferring the arranged carbon nanotubes onto a plastic sheet, 2
It discloses forming a dimensional array. Furthermore, it has been reported that field emission of electrons was obtained from a two-dimensional array of carbon nanotubes obtained by this method.
【０００７】しかし、この方法では、大きな面積にパタ
ーン化された電子源を得ることは困難である。However, in this method, it is difficult to obtain an electron source patterned on a large area.
【０００８】一方、特開平１０−１４９７６０号公報に
は、電界放出型冷陰極装置における電子エミッタ材とし
てカーボンナノチューブ或いはフラーレンを使用する技
術が開示されている。具体的には、支持基板上に複数の
電子エミッタを形成するにあたって、各々の電子エミッ
タを、基板上に倒木が重なり合うようにして存在してい
る複数のカーボンナノチューブから構成する。この場合
のカーボンナノチューブは、例えば、アーク放電によっ
てアノード電極の炭素を昇華させ、それをカソード上に
析出させることによって、形成することができる。そし
てこのカーボンナノチューブを塗布などの方法で電極上
に配置させる。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149760 discloses a technique in which a carbon nanotube or fullerene is used as an electron emitter material in a field emission cold cathode device. Specifically, when forming a plurality of electron emitters on the supporting substrate, each electron emitter is composed of a plurality of carbon nanotubes that are present on the substrate such that fallen trees overlap. The carbon nanotube in this case can be formed by, for example, sublimating carbon on the anode electrode by arc discharge and depositing it on the cathode. Then, the carbon nanotube is disposed on the electrode by a method such as coating.
【０００９】しかし、この方法では、形成されるカーボ
ンナノチューブの形状や方向性の制御性が、あまり高く
ない。However, in this method, the controllability of the shape and direction of the formed carbon nanotube is not so high.
【００１０】また、特開平１０−１２１２４号公報に
は、カーボンナノチューブを電子エミッタとして使用す
る電子放出素子の構成が開示されている。この構成にお
ける電子エミッタ（カーボンナノチューブ）は、陽極酸
化膜中に規則正しく配設された細孔の中に、そこに析出
させた金属触媒の触媒作用を利用して成長される。[0010] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12124 discloses a structure of an electron-emitting device using a carbon nanotube as an electron emitter. The electron emitter (carbon nanotube) in this configuration is grown in pores regularly arranged in the anodic oxide film by utilizing the catalytic action of a metal catalyst deposited there.
【００１１】しかし、この構成及びその製造方法は、カ
ーボンナノチューブの形成プロセスに必要な時間などの
観点から、必ずしも十分な生産性を有するとは言い難
い。However, this configuration and its manufacturing method are not necessarily sufficient in productivity from the viewpoint of the time required for the carbon nanotube forming process.
【００１２】更に、上述した特開平１０−１４９７６０
号公報及び特開平１０−１２１２４号公報にそれぞれ開
示されている装置構成では、形成されるカーボンナノチ
ューブの電子エミッタは、その一端が常に電極基板に接
触しているだけの弱いものである。このために、両者間
での電子のやりとりが安定しないという問題点を有して
いる。Further, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149760
In the device configurations disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-124124 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-12124, the formed carbon nanotube electron emitter is weak because one end thereof is always in contact with the electrode substrate. For this reason, there is a problem that the exchange of electrons between the two is not stable.
【００１３】また、平成１０年１月の日本画像学会で開
示したように、カーボンナノチューブの配置方法として
電気泳動法の利用が可能であることを有することを見い
出した。この特性を利用すれば、カーボンナノチューブ
を印加電界の方向に沿って配列させ、更に電極に向かっ
て移動させることが可能になる。具体的には、この手法
を用いてナイフエッジ上にカーボンナノチューブを１次
元的に配列させたところ、１μＡ／ｃｍ2の放出電流密
度及び１６０Ｖのターンオン電圧が得られた。Further, as disclosed by the Imaging Society of Japan in January 1998, it has been found that an electrophoresis method can be used as a method for arranging carbon nanotubes. By utilizing this characteristic, it becomes possible to arrange the carbon nanotubes in the direction of the applied electric field and to move the carbon nanotubes toward the electrodes. Specifically, when the carbon nanotubes were one-dimensionally arranged on the knife edge using this technique, an emission current density of 1 μA / cm 2 and a turn-on voltage of 160 V were obtained.
【００１４】しかし、その製造方法では、電極とカーボ
ンナノチューブを固着する部材をパターニングする必要
があり、複雑となる。However, in the manufacturing method, it is necessary to pattern a member for fixing the electrode and the carbon nanotube, which is complicated.
【００１５】このように、従来技術では、十分な生産性
でカーボンナノチューブを冷陰極部材として用いる際に
効率的に２次元アレイ状に配設する製造プロセスや、そ
のようなプロセスを可能にする電界放出型電子エミッタ
（電子放出素子）の構成が、示されていない。またいず
れの方法においても、電極やエミッタ、あるいは電極と
エミッタを固着する部材などをパターニングする必要が
あり、製造方法としては複数のパターニングプロセスが
必要で複雑となる。As described above, in the prior art, when the carbon nanotubes are used as the cold cathode members with sufficient productivity, the manufacturing process for efficiently arranging the carbon nanotubes in a two-dimensional array and the electric field enabling such a process are described. The configuration of the emission type electron emitter (electron emission device) is not shown. In either method, it is necessary to pattern an electrode, an emitter, or a member for fixing the electrode and the emitter, and the manufacturing method requires a plurality of patterning processes, which is complicated.
【００１６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、カーボンナノチュー
ブなどの針状の冷陰極部材を、十分な生産性で２次元ア
レイ状に配設して、電界放出型電子エミッタとして機能
させることができる構成を有する電子放出素子の生産性
に優れた製造方法を提供すること、である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to dispose needle-like cold cathode members such as carbon nanotubes in a two-dimensional array with sufficient productivity. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an electron-emitting device having a configuration capable of functioning as a field-emission electron emitter with excellent productivity.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子の
製造方法は、支持部材の上に電極を形成する電極形成工
程と、該支持部材の表面及び該電極を覆うように保持部
材を形成する保持部材形成工程と、複数の針状構造の冷
陰極部材を、その各々の一端が該保持部材に挿入され且
つ他の一端が該保持部材の外部に突出するように、該支
持部材によって保持させる保持工程と、該保持部材をパ
ターニングする保持部材パターニング工程と、該電極を
パターニングする電極パターニング工程と、を包含して
おり、そのことによって、前述の目的が達成される。According to a method of manufacturing an electron-emitting device of the present invention, an electrode forming step of forming an electrode on a support member and a holding member are formed so as to cover the surface of the support member and the electrode. A holding member forming step, and holding the plurality of needle-shaped cold cathode members by the supporting member such that one end of each of the cold cathode members is inserted into the holding member and the other end projects outside the holding member. A holding member patterning step of patterning the holding member, and an electrode patterning step of patterning the electrode, thereby achieving the above object.
【００１８】前記保持部材パターニング工程は、保持部
材をSiポリマーとし、該Siポリマーの少なくとも一部の
領域に紫外光を照射して、該Siホ゜リマーの原子間結合を一
部解離させる工程と、該Siポリマーを少なくとも酸素を
含む雰囲気中で加熱して、紫外線を照射して原子間結合
が解離した部分をSiOx化して硬化するとともに、紫外線
が未照射のSiポリマーを熱分解除去する工程と、を含み
得る。In the holding member patterning step, the holding member is made of a Si polymer, and at least a part of the Si polymer is irradiated with ultraviolet light to partially dissociate interatomic bonds of the Si polymer. Heating the Si polymer in an atmosphere containing at least oxygen, irradiating ultraviolet rays to cure the portion where the interatomic bonds have been dissociated into SiOx, and thermally decomposing and removing the ultraviolet light-irradiated Si polymer. May be included.
【００１９】前記Siポリマーを少なくとも酸素を含む雰
囲気中で加熱する温度が、２００℃〜４５０℃の範囲で
あることが好ましい。The temperature at which the Si polymer is heated in an atmosphere containing at least oxygen is preferably in the range of 200 ° C. to 450 ° C.
【００２０】前記保持工程は、保持部材をSiポリマーと
し、Siポリマーの少なくとも一部の領域でその原子間結
合を解離させる解離工程と、前記冷陰極部材の一端を、
Siポリマーの解離された原子間結合の部分に挿入させる
挿入工程と、を含み得る。In the holding step, the holding member is made of a Si polymer, and a dissociation step of dissociating an interatomic bond in at least a partial region of the Si polymer;
Insertion into the dissociated interatomic bonds of the Si polymer.
【００２１】前記挿入工程は、前記冷陰極部材が分散さ
れている溶液中にて前記保持部材に電界を印加する電気
泳動法を利用してもよい。The inserting step may use an electrophoresis method for applying an electric field to the holding member in a solution in which the cold cathode member is dispersed.
【００２２】前記解離工程は、前記保持部材の少なくと
も一部の領域にエネルギーを付加して、原子間結合を解
離させる工程を含み得る。或いは、前記解離工程は、前
記保持部材の少なくとも一部の領域に光を照射して、原
子間結合を解離させる工程を含み得る。The dissociation step may include a step of applying energy to at least a part of the region of the holding member to dissociate interatomic bonds. Alternatively, the dissociation step may include a step of irradiating at least a part of the region of the holding member with light to dissociate interatomic bonds.
【００２３】例えば、前記光が紫外光であり得る。ま
た、前記保持部材がSiポリマーであり得る。For example, the light may be ultraviolet light. Further, the holding member may be a Si polymer.
【００２４】ある実施形態では、前記保持部材がSiポリ
マーであり、前記解離工程は、該Siポリマーの少なくと
も一部の領域に紫外光を照射して、該Siポリマーの原子
間結合を解離させる工程を含む。In one embodiment, the holding member is a Si polymer, and the dissociation step is a step of irradiating at least a part of the Si polymer with ultraviolet light to dissociate interatomic bonds of the Si polymer. including.
【００２５】前記固着工程は、前記冷陰極部材の一端
を、該保持部材の解離された原子間結合の部分に挿入し
た後、少なくとも酸素を含む雰囲気中で加熱して、原子
間結合が解離した部分をSiOx化して硬化する工程を含み
得る。In the fixing step, after inserting one end of the cold cathode member into the dissociated interatomic bond of the holding member, the cold cathode member is heated in an atmosphere containing at least oxygen to dissociate the interatomic bond. It may include a step of SiOxifying and curing the portion.
【００２６】例えば、前記保持部材がSiポリマーであり
得る。また、少なくとも酸素を含む雰囲気中で加熱し
て、原子間結合が解離した部分をSiOx化して硬化する時
の処理温度は、２００〜４５０℃が好ましい。For example, the holding member may be a Si polymer. Further, the heating temperature is preferably at least 200 to 450 ° C. when heating is performed in an atmosphere containing at least oxygen to convert the portion where the interatomic bonds are dissociated into SiOx and harden.
【００２７】前記保持部材パターニング工程のSiポリマ
ー解離工程と、前記保持工程のSiポリマー解離工程は、
共通の工程にすることができる。The Si polymer dissociation step of the holding member patterning step and the Si polymer dissociation step of the holding step are
It can be a common process.
【００２８】また、前記保持部材パターニング工程中
の、Siポリマーを少なくとも酸素を含む雰囲気中で加熱
して、紫外線を照射して原子間結合が解離した部分をSi
Ox化して硬化するとともに、紫外線が未照射のSiポリマ
ーを熱分解除去する工程と、前記保持工程中の固着工程
は、共通の工程にすることができる。Further, in the holding member patterning step, the Si polymer is heated in an atmosphere containing at least oxygen, and the portion where the interatomic bonds are dissociated by irradiating ultraviolet rays is removed by Si.
The step of thermally decomposing and removing the Si polymer which has not been irradiated with ultraviolet rays while being converted to Ox and the fixing step in the holding step can be a common step.
【００２９】前記冷陰極部材は、六炭素環構造を含むカ
ーボンの単体或いはその集合体であり得る。例えば、前
記六炭素環構造を含むカーボンはカーボンナノチューブ
である。The cold cathode member may be a simple substance of carbon having a six-carbon ring structure or an aggregate thereof. For example, the carbon having the six-carbon ring structure is a carbon nanotube.
【００３０】本発明の更に他の局面によれば、複数の電
子放出素子を形成する形成工程と、該複数の電子放出素
子を、各々に供給される入力信号に応じて電子を放出す
るように所定のパターンで配置する配置工程と、を包含
する電子放出源の製造方法が提供される。ここで、該形
成工程では、該複数の電子放出素子の各々を、上記に説
明した様な特徴を有する本発明の製造方法に従って形成
する。According to still another aspect of the present invention, a forming step of forming a plurality of electron-emitting devices, and a method of causing the plurality of electron-emitting devices to emit electrons in response to an input signal supplied to each of the plurality of electron-emitting devices. And a step of arranging the electron emission source in a predetermined pattern. Here, in the forming step, each of the plurality of electron-emitting devices is formed according to the manufacturing method of the present invention having the features described above.
【００３１】本発明の更に他の局面によれば、電子放出
源を構成する工程と、該電子放出源から放出された電子
に照射されて画像を形成する画像形成部材を、該電子放
出源に対して所定の位置関係で配置する工程と、を包含
し、該電子放出源を上述の請方法に従って構成する画像
表示装置の製造方法が提供される。According to still another aspect of the present invention, a step of forming an electron emission source and an image forming member that forms an image by irradiating electrons emitted from the electron emission source with the electron emission source And a step of arranging the electron emission source in a predetermined positional relationship with respect to the electron emission source.
【００３２】[0032]
【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施形態の説明
に先立って、まず以下では、本発明の概略を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of a specific embodiment of the present invention, first, the outline of the present invention will be described.
【００３３】本発明の対象となるデバイス構成は、既に
学会で開示したものであり、カーボンナノチューブの配
置手法としては電気泳動法の利用が可能であることを開
示している。The device configuration to which the present invention is applied has already been disclosed at a conference, and discloses that electrophoresis can be used as a method for arranging carbon nanotubes.
【００３４】具体的には、六炭素環構造を含むカーボン
の単体或いはその集合体である針状構造の冷陰極部材、
例えばカーボンナノチューブを、電気泳動によって印加
電界の方向に配列させて、更に支持部材として機能する
基板の上の所定の固定位置に移動する。所定の位置にお
けるカーボンナノチューブ（針状構造の冷陰極部材）の
固定は、基板の上に形成されたナノシラン或いはポリシ
ランなどの材料から構成される保持部材を用いて、達成
される。これによって、電界放出型の電子放出素子が得
られる。More specifically, a needle-shaped cold cathode member which is a simple substance or an aggregate of carbon having a six-carbon ring structure,
For example, the carbon nanotubes are arranged in the direction of the applied electric field by electrophoresis, and are further moved to a predetermined fixed position on a substrate functioning as a support member. The fixation of the carbon nanotube (needle-shaped cold cathode member) at a predetermined position is achieved by using a holding member formed of a material such as nanosilane or polysilane formed on the substrate. As a result, a field emission type electron-emitting device is obtained.
【００３５】固定に際しては、例えば、紫外（ＵＶ）光
などの光の照射、或いは所定のエネルギーの印加によっ
て、保持部材の原子間結合を一部で解離させ、その解離
させた部分にカーボンナノチューブ（針状構造を有する
冷陰極部材）の一端を挿入させて、固定する。或いは、
ポーラスな構造を有する保持部材を使用して、ポーラス
部にカーボンナノチューブ（針状構造を有する冷陰極部
材）の一端を挿入してもよい。At the time of fixing, for example, irradiation of light such as ultraviolet (UV) light or application of a predetermined energy causes the interatomic bonds of the holding member to be partially dissociated. One end of a cold cathode member having a needle-like structure) is inserted and fixed. Or,
One end of a carbon nanotube (a cold cathode member having a needle-like structure) may be inserted into the porous portion by using a holding member having a porous structure.
【００３６】発明者らは、ナノシランやポリシラン等の
Siポリマーを酸素を含む雰囲気中で特定の温度で熱処理
すると、例えば、紫外（ＵＶ）光などの光の照射、或い
は所定のエネルギーの印加によって原子間結合を一部で
解離させたSiポリマーはSiOx化して硬化するのに対し
て、何も処理していないSiポリマーは分解除去されるこ
とを見いだした。The present inventors have developed nanosilanes and polysilanes.
When a Si polymer is heat-treated at a specific temperature in an atmosphere containing oxygen, for example, irradiation of light such as ultraviolet (UV) light, or application of a predetermined energy, the Si polymer in which some of the interatomic bonds have been dissociated is SiOx It was found that the Si polymer that had not been treated was decomposed and removed, while it hardened and cured.
【００３７】本発明は、この現象を利用して、既に開示
した電子放出素子を、少ないプロセス工程で簡単に形成
できる電子放出素子の製造方法を提供するものである。The present invention provides a method for manufacturing an electron-emitting device which can easily form the electron-emitting device disclosed above by using a small number of process steps by utilizing this phenomenon.
【００３８】以下の実施形態の説明では、フラットパネ
ルディスプレイへの適用を例にとって本発明を説明する
が、本発明の適用はそれに限られるものではなく、陰極
線管、ランプ、電子銃など、電子源（電子エミッタ）を
必要とする様々なアプリケーションに適用可能であるこ
とは、当業者には明らかである。In the following description of the embodiment, the present invention will be described by taking the application to a flat panel display as an example. However, the application of the present invention is not limited to this. It will be apparent to those skilled in the art that it is applicable to various applications requiring (electron emitters).
【００３９】図２は、本発明によって得られるカーボン
ナノチューブの２次元アレイを有する電子放出素子の構
成を、模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing the structure of an electron-emitting device having a two-dimensional array of carbon nanotubes obtained by the present invention.
【００４０】具体的には、支持部材として機能する誘電
体基板１の表面上に、保持部材として機能するSiポリマ
ー膜（本実施例ではポリシラン膜）３をパターン形成
し、このポリシラン膜３に複数のカーボンナノチューブ
４が固定されている。これによって、基板１の表面に、
複数のカーボンナノチューブ４が２次元アレイ状に配置
されることになる。Specifically, a Si polymer film (polysilane film in this embodiment) 3 functioning as a holding member is pattern-formed on the surface of a dielectric substrate 1 functioning as a supporting member. Are fixed. Thereby, on the surface of the substrate 1,
A plurality of carbon nanotubes 4 are arranged in a two-dimensional array.
【００４１】また、基板１の表面（すなわち、ポリシラ
ン膜３の下）には、ポリシラン膜３のパターンに対応し
た複数の帯状の導電層２が設けられており、この導電層
２を使用してカーボンナノチューブ４に所定の電圧を印
加する。A plurality of strip-shaped conductive layers 2 corresponding to the pattern of the polysilane film 3 are provided on the surface of the substrate 1 (that is, below the polysilane film 3). A predetermined voltage is applied to the carbon nanotube 4.
【００４２】次に、図１（ａ）〜（ｈ）を参照して、図
２に示す電子放出素子の製造プロセスの各工程を、以下
に説明する。Next, each step of the manufacturing process of the electron-emitting device shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
【００４３】まず、図１（ａ）に示すように、誘電体基
板１の表面に、導電層２を形成する。First, as shown in FIG. 1A, a conductive layer 2 is formed on the surface of a dielectric substrate 1.
【００４４】次に、図１（ｂ）に示すように、基板１及
びその表面に形成された導電層２の表面にポリシラン膜
３を形成する。続いて、必要なパターンに対応する開口
パターンを有するマスク５を介して、形成されたポリシ
ラン膜３を紫外（ＵＶ）光で照射する（図１（ｃ））。
これによって、ポリシラン膜３のうちでマスク５で覆わ
れていなかった領域３３のみが、ＵＶ光で照射される。
このＵＶ光照射は、ポリシリコン膜３の領域３３におけ
る原子間結合（Ｓｉ−Ｓｉ結合）の光解離を発生させる
（図１（ｄ））。Next, as shown in FIG. 1B, a polysilane film 3 is formed on the surface of the substrate 1 and the conductive layer 2 formed on the surface thereof. Subsequently, the formed polysilane film 3 is irradiated with ultraviolet (UV) light via a mask 5 having an opening pattern corresponding to a required pattern (FIG. 1C).
Thus, only the region 33 of the polysilane film 3 that is not covered with the mask 5 is irradiated with the UV light.
This UV light irradiation causes photodissociation of interatomic bonds (Si-Si bonds) in the region 33 of the polysilicon film 3 (FIG. 1D).
【００４５】続いて、上記までの処理が終わった基板１
を、電気泳動装置１０のギャップセル内に設置する。こ
こで、電気泳動装置１０のギャップセル内には、カーボ
ンナノチューブが分散されている溶液が導入されてい
る。その状態で、基板１に対向する位置に配置されてい
る対向電極１１と、基板１の表面の導電層２との間に、
所定の電圧を印加する（図１（ｅ））。ギャップセル内
に導入されたカーボンナノチューブ４は、この電圧印加
によって形成される電界に沿って配列し、更に電気泳動
の原理に従ってポリシラン膜３の表面に移動する。ポリ
シラン膜３の表面に到達したカーボンナノチューブ４の
うちで、ＵＶ光で照射された領域３３に到達したもの
は、ＵＶ光照射によるＳｉ−Ｓｉ結合の光解離で生じた
ポリシラン膜３の隙間に、ある深さまで挿入されて、そ
こに固定される（図１（ｆ））。Subsequently, the substrate 1 after the above processing is completed
Is installed in the gap cell of the electrophoresis apparatus 10. Here, a solution in which carbon nanotubes are dispersed is introduced into the gap cell of the electrophoresis apparatus 10. In this state, between the counter electrode 11 disposed at a position facing the substrate 1 and the conductive layer 2 on the surface of the substrate 1,
A predetermined voltage is applied (FIG. 1 (e)). The carbon nanotubes 4 introduced into the gap cells are arranged along the electric field formed by the application of the voltage, and move to the surface of the polysilane film 3 according to the principle of electrophoresis. Among the carbon nanotubes 4 that have reached the surface of the polysilane film 3, those that have reached the region 33 irradiated with UV light are located in the gaps of the polysilane film 3 generated by photodissociation of Si—Si bonds due to UV light irradiation. It is inserted to a certain depth and fixed there (FIG. 1 (f)).
【００４６】続いて、基板１を高温炉２０内に設置し、
酸素雰囲気中で２５０℃の加熱処理を約２０分間施す。
ＵＶ光を照射した領域３３のポリシランは、一部解離し
たSiが酸化してSiOxとなり硬くなる。組成分析によると
約７０％のSi原子が酸化していた。このためポリシラン
膜３のＵＶ光が照射された領域３３に固定されたカーボ
ンナノチューブ４は、ポリシラン膜３にさらに強固に固
定される。一方ＵＶ光が照射されていない領域のポリシ
ラン膜は、この加熱処理により分解除去され、導電層２
が析出する（図１（ｇ））。すなわちＵＶ光照射と酸素
雰囲気中での熱処理で、ポリシラン膜３がパターニング
される。同時に、カーボンナノチューブ４とポリシラン
膜３の接合強度も高まる。加熱処理の温度は２５０℃に
限るものではなく、２００℃〜４５０℃であれば同等の
効果が得られる。この時ＵＶ照射したポリシラン膜中の
６０〜９０％のSiが酸化する。また加熱処理する酸素雰
囲気中には、窒素やアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガ
スが混入されていてもかまわない。Subsequently, the substrate 1 is set in a high-temperature furnace 20,
A heat treatment at 250 ° C. is performed in an oxygen atmosphere for about 20 minutes.
In the polysilane in the region 33 irradiated with the UV light, partially dissociated Si is oxidized to become SiOx and becomes hard. According to the composition analysis, about 70% of the Si atoms were oxidized. Therefore, the carbon nanotubes 4 fixed in the region 33 of the polysilane film 3 irradiated with the UV light are more firmly fixed to the polysilane film 3. On the other hand, the polysilane film in the region not irradiated with UV light is decomposed and removed by this heat treatment, and the conductive layer 2
Precipitates (FIG. 1 (g)). That is, the polysilane film 3 is patterned by UV light irradiation and heat treatment in an oxygen atmosphere. At the same time, the bonding strength between the carbon nanotubes 4 and the polysilane film 3 increases. The temperature of the heat treatment is not limited to 250 ° C, and the same effect can be obtained if the temperature is 200 ° C to 450 ° C. At this time, 60 to 90% of Si in the polysilane film irradiated with UV is oxidized. In addition, an inert gas such as nitrogen, argon, or helium may be mixed in the oxygen atmosphere for the heat treatment.
【００４７】続いて、パターニングされたポリシラン膜
をマスクにして、導電層２をパターニングする（図１
（ｈ））。Subsequently, the conductive layer 2 is patterned using the patterned polysilane film as a mask (FIG. 1).
(H)).
【００４８】以上の製造方法で、図２に示すようなカー
ボンナノチューブの２次元アレイを有する電子放出電子
源が形成できる。With the above manufacturing method, an electron emission electron source having a two-dimensional array of carbon nanotubes as shown in FIG. 2 can be formed.
【００４９】まず導電層２をパターニングし、その表面
に導電層２のパターンを覆うようにポリシラン３を形成
した後、導電層２のパターンに対応する開口パターンを
有するマスク５を介してＵＶ光を照射するというプロセ
スと比較すると導電層２パターニング工程（レジスト塗
布工程、フォト工程、エッチング工程、洗浄工程、等）
とポリシランパターニング工程（フォト工程）という２
つのパターニング工程が必要で、マスクも２枚必要で、
プロセス工程が複雑でコストも高くなるが、本発明によ
れば、１枚のマスクと少ないプロセス工程で低価格に作
成することが可能となる。First, the conductive layer 2 is patterned, a polysilane 3 is formed on the surface of the conductive layer 2 so as to cover the pattern of the conductive layer 2, and UV light is applied through a mask 5 having an opening pattern corresponding to the pattern of the conductive layer 2. Conductive layer 2 patterning step (resist coating step, photo step, etching step, cleaning step, etc.) compared to the process of irradiation
And polysilane patterning process (photo process)
Requires two patterning steps, two masks,
Although the process steps are complicated and the cost is high, according to the present invention, it is possible to produce the mask at low cost with one mask and few process steps.
【００５０】このようなプロセスの結果、図１（ｈ）に
示すように、基板１の表面に形成されたポリシラン膜３
に実質的に垂直に固定されたカーボンナノチューブ４の
２次元アレイを有する電子放出素子が形成される。As a result of such a process, as shown in FIG. 1H, the polysilane film 3 formed on the surface of the substrate 1 is formed.
An electron-emitting device having a two-dimensional array of carbon nanotubes 4 fixed substantially vertically is formed.
【００５１】上記のような本発明の製造プロセスで使用
されるカーボンナノチューブ４は、例えば、従来の直流
アーク放電法によって形成される。その内容は当業者に
は周知であるので、ここではその説明を省略する。この
方法によって形成されるカーボンナノチューブは、一般
に多面体構造を有しており、典型的には、長さ約１μｍ
〜約５μｍ及び直径約５ｎｍ〜約２０ｎｍである。The carbon nanotubes 4 used in the manufacturing process of the present invention as described above are formed by, for example, a conventional DC arc discharge method. Since the contents are well known to those skilled in the art, the description is omitted here. Carbon nanotubes formed by this method generally have a polyhedral structure and typically have a length of about 1 μm.
直径 5 μm and a diameter of about 5 nm-20 nm.
【００５２】形成されたカーボンナノチューブは、イソ
プロピルアルコール（ＩＰＡ）の中に超音波を使用して
分散され、得られた懸濁液は遠心分離器にかけられて、
大きな粒子が除去される。除去プロセス後の懸濁液が、
上記で説明した電気泳動装置１０のギャップセル内に導
入される。The carbon nanotubes formed were dispersed in isopropyl alcohol (IPA) using ultrasound, and the resulting suspension was centrifuged,
Large particles are removed. The suspension after the removal process
It is introduced into the gap cell of the electrophoresis apparatus 10 described above.
【００５３】なお、カーボンナノチューブ４は、上述し
た直流アーク放電法以外のプロセスによって製造するこ
とも、勿論可能である。The carbon nanotubes 4 can of course be manufactured by a process other than the DC arc discharge method described above.
【００５４】但し、低真空中での電子放出素子の効率的
な動作を実現するためには、カーボンナノチューブの先
端が、多面体的に閉じた構造になっていることが好まし
い。However, in order to realize efficient operation of the electron-emitting device in a low vacuum, it is preferable that the end of the carbon nanotube has a polyhedral closed structure.
【００５５】基板１は、例えばコーニング７０５９ガラ
ス基板とする。但し、基板１の構成材料としては他のも
のも使用可能である。例えば、ポリマーフィルムや各種
セラミックス材料（アルミナなど）からなる基板を使用
することができる。The substrate 1 is, for example, a Corning 7059 glass substrate. However, other materials can be used as the constituent material of the substrate 1. For example, a substrate made of a polymer film or various ceramic materials (such as alumina) can be used.
【００５６】基板１の表面に形成する導電層２は、例え
ばアルミニウム層とする。但し、導電層２の構成材料
は、これに限られるものではない。The conductive layer 2 formed on the surface of the substrate 1 is, for example, an aluminum layer. However, the constituent material of the conductive layer 2 is not limited to this.
【００５７】一方、カーボンナノチューブ４を固定する
保持部材として使用されるSiポリマー膜は、例えばポリ
シラン膜（ポリメチルフェニルシラン）であり、その分
子量は約１３００００である。このポリシラン膜３を、
コーニング７０５９ガラス基板１の表面に設けられたア
ルミニウム層（導電層）２を覆うように、スピンキャス
ト法によって厚さ約１μｍに形成する。On the other hand, the Si polymer film used as a holding member for fixing the carbon nanotubes 4 is, for example, a polysilane film (polymethylphenylsilane), and its molecular weight is about 130,000. This polysilane film 3 is
The Corning 7059 is formed to a thickness of about 1 μm by spin casting so as to cover the aluminum layer (conductive layer) 2 provided on the surface of the glass substrate 1.
【００５８】先述のように、基板１の上に形成されたポ
リシラン膜３は、所定のパターンのマスク５を介して、
水銀ランプから発せられるＵＶ光に照射される。ポリシ
リコン膜３のうちでマスク５の開口部に相当して実際に
ＵＶ光で照射された領域３３は、波長３６０ｎｍに対し
て透明になる。これは、ポリシラン膜３を構成するＳｉ
−Ｓｉ結合の光解離に起因する。As described above, the polysilane film 3 formed on the substrate 1 is exposed through the mask 5 having a predetermined pattern.
Irradiated with UV light emitted from a mercury lamp. The region 33 of the polysilicon film 3 which is actually irradiated with UV light corresponding to the opening of the mask 5 becomes transparent with respect to a wavelength of 360 nm. This is because of the Si constituting the polysilane film 3
Due to photodissociation of -Si bonds.
【００５９】電気泳動プロセスでは、ポリシラン膜３の
下のアルミニウム層（導電層）２に、室温で負の電圧を
印加する。この電圧印加によって、対向電極１１と基板
１との間に、約２．０×１０3Ｖ／ｃｍの電界を形成す
る。このような大きさの電界を約２０分間印加した後
に、カーボンナノチューブ４を含む懸濁液が電気泳動装
置１０のセルギャップから除去される。In the electrophoresis process, a negative voltage is applied to the aluminum layer (conductive layer) 2 under the polysilane film 3 at room temperature. By this voltage application, an electric field of about 2.0 × 10 3 V / cm is formed between the counter electrode 11 and the substrate 1. After the electric field having such a magnitude is applied for about 20 minutes, the suspension containing the carbon nanotubes 4 is removed from the cell gap of the electrophoresis apparatus 10.
【００６０】カーボンナノチューブ４の電気泳動処理に
よって形成された電子放出素子のサンプルについて、ポ
リシラン膜３の表面に固定されたカーボンナノチューブ
４の状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し
た。その結果、カーボンナノチューブ４の一部が他の部
分に比べて低コントラストで観察され、その部分がポリ
シラン膜３に挿入されていることが確認された。更に、
カーボンナノチューブ４の多くは、ポリシラン膜３の表
面にほぼ垂直に挿入されていることが、確認された。一
方、ポリシラン膜３の領域３３以外の箇所、すなわち、
ＵＶ光の照射時にマスク５によって覆われていた箇所に
は、カーボンナノチューブ４は認められなかった。The state of the carbon nanotubes 4 fixed on the surface of the polysilane film 3 was observed with a scanning electron microscope (SEM) for the sample of the electron-emitting device formed by the electrophoretic treatment of the carbon nanotubes 4. As a result, a part of the carbon nanotube 4 was observed with lower contrast than the other part, and it was confirmed that the part was inserted into the polysilane film 3. Furthermore,
It was confirmed that most of the carbon nanotubes 4 were inserted almost perpendicularly to the surface of the polysilane film 3. On the other hand, portions other than the region 33 of the polysilane film 3, that is,
No carbon nanotubes 4 were found in the portions covered by the mask 5 at the time of UV light irradiation.
【００６１】上記のＳＥＭ観察の結果は、電気泳動現象
の利用によって、カーボンナノチューブ４が効果的に配
列されてポリシラン膜３の表面に移動されること、及
び、ＵＶ光の照射によるポリシラン膜３のＳｉ−Ｓｉ結
合の光解離の結果として、カーボンナノチューブ４がポ
リシラン膜３の表面に選択的に（すなわちＵＶ光照射さ
れた領域３３のみに）挿入されることを、明確に示して
いる。The results of the above SEM observation show that the carbon nanotubes 4 are effectively arranged and moved to the surface of the polysilane film 3 by utilizing the electrophoresis phenomenon, and that the polysilane film 3 is irradiated with UV light. This clearly shows that the carbon nanotubes 4 are selectively inserted into the surface of the polysilane film 3 (that is, only in the region 33 irradiated with the UV light) as a result of the photodissociation of the Si—Si bond.
【００６２】なお、保持部材３の原子間結合の解離は、
前述のように、上記のようなＵＶ光の照射に限らず、光
以外のエネルギーの印加（例えば、レーザー光などによ
る局部的な加熱）など、Siポリマーからなる保持部材３
の構成材料に応じた他の方法によっても、発生させるこ
とが可能である。The dissociation of the interatomic bond of the holding member 3 is as follows.
As described above, the holding member 3 made of a Si polymer is not limited to the irradiation of the UV light as described above, but may be applied to the application of energy other than light (for example, local heating by laser light or the like).
It can also be generated by other methods depending on the constituent materials of the above.
【００６３】上記の説明では、まず基板１の表面に導電
層２を形成し、必要な帯状パターンに対応するマスク５
を使用してポリシラン膜３の所定の領域３３にＵＶ光を
照射して原子間結合の光解離を発生させ、その領域３３
にカーボンナノチューブ４を挿入・固定する。結果とし
て、カーボンナノチューブからなる冷陰極部材４は、平
行な複数のストライプ状に配置されることになる。酸素
雰囲気中で加熱処理することで、ＵＶ光を照射した領域
をSiOx化して硬化させると同時にＵＶ光未照射領域を分
解除去する。これによりポリシラン膜３はカーボンナノ
チューブ４を備えたストライプ状にパターン化される。
さらにストライプ状のポリシラン膜をマスクにして導電
層２をパターニングすることで、図２（ｄ）に示すよう
な形態のアレイが形成される。In the above description, first, the conductive layer 2 is formed on the surface of the substrate 1 and the mask 5 corresponding to the necessary band-like pattern is formed.
Is used to irradiate a predetermined region 33 of the polysilane film 3 with UV light to cause photodissociation of interatomic bonds.
Then, the carbon nanotubes 4 are inserted and fixed. As a result, the cold cathode members 4 made of carbon nanotubes are arranged in a plurality of parallel stripes. By performing heat treatment in an oxygen atmosphere, the region irradiated with UV light is converted into SiOx and cured, and at the same time, the region not irradiated with UV light is decomposed and removed. As a result, the polysilane film 3 is patterned into a stripe shape having the carbon nanotubes 4.
Further, by patterning the conductive layer 2 using the striped polysilane film as a mask, an array having a form as shown in FIG. 2D is formed.
【００６４】ここで、導電層２を帯状パターンに形成
し、且つ冷陰極部材４を対応するパターンに配置してい
るのは、最終的に得られる電子放出素子をディスプレイ
に応用する場合を特に想定しているためである。すなわ
ち、このような構成とすれば、例えば導電層２をそのま
ま信号線（走査線或いはデータ線）として使用して、画
素に相当する所定の位置の冷陰極部材４から選択的に電
子を放出させることが可能になる。しかし、上記のよう
な配慮が必要でなければ、例えば導電層２を基板１の表
面に全面的に形成して、カーボンナノチューブからなる
冷陰極部材４を基板１の表面に全面的に配置させても良
い。Here, the reason why the conductive layer 2 is formed in a strip pattern and the cold cathode members 4 are arranged in a corresponding pattern is that it is particularly assumed that the finally obtained electron-emitting device is applied to a display. It is because. That is, with such a configuration, for example, the conductive layer 2 is used as it is as a signal line (scanning line or data line) and electrons are selectively emitted from the cold cathode member 4 at a predetermined position corresponding to a pixel. It becomes possible. However, if the above-mentioned considerations are not necessary, for example, the conductive layer 2 is formed on the entire surface of the substrate 1 and the cold cathode member 4 made of carbon nanotubes is disposed on the entire surface of the substrate 1. Is also good.
【００６５】また図３に示すように、２次元アレイ化し
たカーボンナノチューブ冷陰極上に、適度の間隔を隔て
てストライプ状の導電層２と直交するようにストライプ
状の引出電極２１（スリット２５を備える）を設置して
もよい。この構成によれば、電位を印加した導電層２と
引出電極２１が交わる領域に設置されたカーボンナノチ
ューブ４からのみ電子が放出され、ドット表示が容易に
おこなえる。Further, as shown in FIG. 3, the striped extraction electrodes 21 (slits 25) are formed on the carbon nanotube cold cathodes in a two-dimensional array so as to be orthogonal to the striped conductive layer 2 at appropriate intervals. May be provided). According to this configuration, electrons are emitted only from the carbon nanotubes 4 provided in a region where the conductive layer 2 to which the potential is applied and the extraction electrode 21 intersect, and dot display can be easily performed.
【００６６】なお、以上の説明では、電子エミッタ材
（冷陰極部材）をカーボンナノチューブによって構成し
ている。或いは、カーボンナノチューブに代えて、六炭
素環構造を含むカーボンの単体或いはその集合体である
ような他の材料、例えばグラファイトやカーボンファイ
バーなどを使用しても、上記のような構成及び製造プロ
セスを適用することができる。また、その場合にも、上
記と同様の効果を有する電子放出素子を形成することが
できる。In the above description, the electron emitter material (cold cathode member) is made of carbon nanotube. Alternatively, in place of the carbon nanotube, another material such as a simple substance or an aggregate of carbon containing a six-carbon ring structure, for example, graphite or carbon fiber, may be used. Can be applied. Also in this case, an electron-emitting device having the same effect as described above can be formed.
【００６７】上記のようにして得られた電子放出素子を
複数個用意して、それらを、所定の回路構成からの各々
へ供給される入力信号に応じて電子を放出するように所
定のパターンに配置すれば、電子放出源が構成される。A plurality of electron-emitting devices obtained as described above are prepared, and they are formed into a predetermined pattern so as to emit electrons in accordance with an input signal supplied to each from a predetermined circuit configuration. If arranged, an electron emission source is formed.
【００６８】さらに、この電子放出源に対して、そこか
ら放出された電子に照射されて画像を形成するような位
置関係で画像形成部材を配置すれば、画像表示装置が構
成される。Further, by arranging an image forming member in such a position as to irradiate the electron emitted from the electron emission source with an electron emitted from the electron emission source to form an image, an image display device is constructed.
【００６９】[0069]
【発明の効果】本発明によれば、カーボンナノチューブ
などの針状の冷陰極部材を、十分な生産性で２次元アレ
イ状に配設して、電界放出型電子エミッタとして機能さ
せることができる構成を有する電子放出素子を生産性良
く製造することができる。According to the present invention, a configuration in which needle-like cold cathode members such as carbon nanotubes are arranged in a two-dimensional array with sufficient productivity to function as a field emission type electron emitter. Can be manufactured with high productivity.
【００７０】具体的には、六炭素環構造を含むカーボン
の単体或いはその集合体である針状構造の冷陰極部材、
例えばカーボンナノチューブを、電気泳動によって印加
電界の方向に配列させて、更に支持部材として機能する
基板の上の所定の固定位置に移動する。所定の位置にお
けるカーボンナノチューブ（針状構造の冷陰極部材）の
固定は、基板の上に形成されたナノシラン或いはポリシ
ランなどの材料から構成される保持部材を用いて、達成
される。さらに酸素雰囲気中で所定の温度で加熱処理す
ることで保持部材をパターニングするとともに、パター
ニングした保持部材をマスクとして導電層をパターニン
グする。これによって、電界放出型の電子放出素子を少
ないプロセスで得られる。Specifically, a cold cathode member having a needle-like structure, which is a simple substance or an aggregate of carbon having a six-carbon ring structure,
For example, the carbon nanotubes are arranged in the direction of the applied electric field by electrophoresis, and are further moved to a predetermined fixed position on a substrate functioning as a support member. The fixation of the carbon nanotube (needle-shaped cold cathode member) at a predetermined position is achieved by using a holding member formed of a material such as nanosilane or polysilane formed on the substrate. Further, the holding member is patterned by performing a heat treatment at a predetermined temperature in an oxygen atmosphere, and the conductive layer is patterned using the patterned holding member as a mask. As a result, a field emission type electron-emitting device can be obtained with a small number of processes.
【００７１】上記のようにして得られた電子放出素子を
複数個用意して、それらを、所定の回路構成からの各々
へ供給される入力信号に応じて電子を放出するように所
定のパターンに配置すれば、電子放出源が構成される。A plurality of the electron-emitting devices obtained as described above are prepared, and they are formed into a predetermined pattern so as to emit electrons in accordance with an input signal supplied to each from a predetermined circuit configuration. If arranged, an electron emission source is formed.
【００７２】更に、この電子放出源に対して、そこから
放出された電子に照射されて画像を形成する様な位置関
係で画像形成部材を配置すれば、画像表示装置が構成さ
れる。Further, by arranging the image forming members in such a positional relationship as to irradiate the electrons emitted from the electron emission source with the electrons emitted therefrom to form an image, an image display device is constructed.
【図１】（ａ）〜（ｈ）図２に示す電子放出素子の製造
プロセスの各工程を示す模式的な図FIGS. 1A to 1H are schematic diagrams showing steps of a manufacturing process of the electron-emitting device shown in FIGS.
【図２】本発明によって得られるカーボンナノチューブ
からなる冷陰極部材の２次元アレイを有する電子放出素
子の構成を、模式的に示す斜視図FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration of an electron-emitting device having a two-dimensional array of cold cathode members made of carbon nanotubes obtained by the present invention.
【図３】本発明によって得られるカーボンナノチューブ
からなる冷陰極部材の２次元アレイを有する第２の電子
放出素子の構成を、模式的に示す斜視図FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration of a second electron-emitting device having a two-dimensional array of cold cathode members made of carbon nanotubes obtained by the present invention.
１ 基板（支持部材） ２ アルミニウム層（導電層） ３ ポリシラン膜（保持部材） ４ カーボンナノチューブ（冷陰極部材） ５ マスク １０ 電気泳動装置 １１ 引出電極 ２０ 高温炉 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate (support member) 2 Aluminum layer (conductive layer) 3 Polysilane film (holding member) 4 Carbon nanotube (cold cathode member) 5 Mask 10 Electrophoresis apparatus 11 Extraction electrode 20 High temperature furnace
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋田 成司 大阪府和泉市池田下町1248−４ (72)発明者 黒川 英雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 白鳥 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seiji Akita 1248-4 Ikedashitamachi, Izumi-shi, Osaka (72) Inventor Hideo Kurokawa 1006 Odakadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Shiratori 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (14)
工程と、 該電極の表面に保持部材を形成する保持部材形成工程
と、 複数の針状構造の冷陰極部材を、その各々の一端が該保
持部材に挿入され且つ他の一端が該保持部材の外部に突
出するように、該保持部材によって保持させる保持工程
と、 該保持部材をパターニングする保持部材パターニング工
程と、 該電極をパターニングする電極パターニング工程と、 を包含する電子放出素子の製造方法。An electrode forming step of forming an electrode on a supporting member; a holding member forming step of forming a holding member on a surface of the electrode; and a plurality of needle-shaped cold cathode members each having one end thereof. Is held by the holding member so that is inserted into the holding member and the other end projects outside the holding member; a holding member patterning step of patterning the holding member; and the electrode is patterned. An electrode patterning step.
保持部材パターニング工程は、 該Siポリマーの少なくとも一部の領域に紫外光を照射し
て、該Siホ゜リマーの原子間結合を一部解離させる工程と、 該Siポリマーを少なくとも酸素を含む雰囲気中で加熱し
て、紫外線を照射して原子間結合が解離した部分をSiOx
化して硬化するとともに、紫外線が未照射のSiポリマー
を熱分解除去する工程と、を含む、 請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。2. The holding member is a Si polymer, and the holding member patterning step includes irradiating at least a part of the Si polymer with ultraviolet light to partially dissociate interatomic bonds of the Si polymer. Heating the Si polymer in an atmosphere containing at least oxygen, and irradiating the ultraviolet light with ultraviolet light to remove the portion where the interatomic bond is dissociated.
2. The method for producing an electron-emitting device according to claim 1, further comprising a step of thermally decomposing and curing the Si polymer that has not been irradiated with ultraviolet rays.
雰囲気中で加熱する温度が、２００℃〜４５０℃の範
囲、好ましくは２６０℃である、請求項２に記載の電子
放出素子の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein a temperature at which the Si polymer is heated in an atmosphere containing at least oxygen is in a range of 200 ° C. to 450 ° C., preferably 260 ° C.
を一部解離させる解離工程と、 前記冷陰極部材の一端を、該保持部材の解離された原子
間結合の部分に挿入させる挿入工程と、 該挿入された冷陰極部材を、該保持部材に強固に固着さ
せる固着工程と、 を含む、請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。4. The holding step includes: a dissociation step of partially dissociating an interatomic bond in at least a part of a region of the holding member; and holding one end of the cold cathode member between the dissociated atoms of the holding member. 2. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, comprising: an inserting step of inserting the cold cathode member into the coupling portion; and a fixing step of firmly fixing the inserted cold cathode member to the holding member.
されている溶液中にて前記保持部材に電界を印加する電
気泳動法を利用する、 請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the inserting step uses an electrophoresis method for applying an electric field to the holding member in a solution in which the cold cathode member is dispersed. .
に紫外光を照射して、該Siポリマーの原子間結合を解離
させる工程を含む、請求項４に記載の電子放出素子の製
造方法。6. The holding member is a Si polymer, and the dissociation step includes a step of irradiating at least a part of the Si polymer with ultraviolet light to dissociate interatomic bonds of the Si polymer. A method for manufacturing the electron-emitting device according to claim 4.
の解離された原子間結合の部分に挿入した後、少なくと
も酸素を含む雰囲気中で加熱して、原子間結合が解離し
た部分をSiOx化して硬化する工程である、請求項４に記
載の電子放出素子の製造方法。7. The holding member is a Si polymer. In the fixing step, after inserting one end of the cold cathode member into a dissociated interatomic bond portion of the holding member, the fixing member is placed in an atmosphere containing at least oxygen. 5. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 4, wherein the step of heating is performed to convert the portion where the interatomic bonds are dissociated into SiOx and cure.
て、原子間結合が解離した部分をSiOx化して硬化する時
の処理温度が、２００℃〜４５０℃の範囲、好ましくは
２６０℃である、請求項７に記載の電子放出素子の製造
方法。8. A treatment temperature at the time of heating in an atmosphere containing at least oxygen to form a portion where the interatomic bonds are dissociated into SiOx and harden it is in a range of 200 ° C. to 450 ° C., preferably 260 ° C. A method for manufacturing the electron-emitting device according to claim 7.
と、前記保持工程のSiポリマー解離工程が、共通の工程
である、電子放出素子の製造方法。9. A method for manufacturing an electron-emitting device, wherein the holding member is a Si polymer, and the Si polymer dissociation step of the holding member patterning step and the Si polymer dissociation step of the holding step are common steps.
くとも酸素を含む雰囲気中で加熱して、紫外線を照射し
て原子間結合が解離した部分をSiOx化して硬化するとと
もに、紫外線が未照射のSiポリマーを熱分解除去する工
程と、前記保持工程中の固着工程とが、共通の工程であ
る、電子放出素子の製造方法。10. The holding member is a Si polymer, and the Si polymer in the holding member patterning step is heated in an atmosphere containing at least oxygen to irradiate ultraviolet rays to remove a portion where atomic bonds are dissociated by SiOx. A method for manufacturing an electron-emitting device, wherein a step of thermally decomposing and curing a Si polymer that has not been irradiated with ultraviolet light and a fixing step in the holding step are common steps.
むカーボンの単体或いはその集合体である、請求項１〜
１０の何れか一つに記載の電子放出素子の製造方法。11. The cold cathode member is a simple substance of carbon containing a six-carbon ring structure or an aggregate thereof.
11. The method for manufacturing an electron-emitting device according to any one of items 10 to 10.
ーボンナノチューブである、請求項１１に記載の電子放
出素子の製造方法。12. The method according to claim 11, wherein the carbon having a six-carbon ring structure is a carbon nanotube.
程と、 該複数の電子放出素子を、各々に供給される入力信号に
応じて電子を放出するように所定のパターンで配置する
配置工程と、を包含する電子放出源の製造方法であっ
て、 該形成工程では、該複数の電子放出素子の各々を、請求
項１〜１２の何れか一つに記載の方法に従って形成す
る、電子放出源の製造方法。13. A forming step of forming a plurality of electron-emitting devices, and an arranging step of arranging the plurality of electron-emitting devices in a predetermined pattern so as to emit electrons according to an input signal supplied to each of the plurality of electron-emitting devices. 13. A method for manufacturing an electron emission source comprising: an electron emission source, wherein, in the forming step, each of the plurality of electron emission elements is formed according to the method according to any one of claims 1 to 12. Manufacturing method.
成する画像形成部材と、 該電子放出源に対して所定の位置関係で配置する工程
と、を包含する画像表示装置の製造方法であって、 該電子放出源を、請求項１３に記載の方法に従って構成
する、画像表示装置の製造方法。14. A step of forming an electron emission source, an image forming member that forms an image by irradiating electrons emitted from the electron emission source, and is disposed in a predetermined positional relationship with respect to the electron emission source. 14. A method for manufacturing an image display device, comprising the steps of: (c) forming the electron emission source according to the method according to claim 13.
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