JP2001236878A - Manufacturing method of field-emission-type electron- source array, field-emission-type electron-source array and its manufacturing device, and separation and purification method of carbon nanotube - Google Patents
Manufacturing method of field-emission-type electron- source array, field-emission-type electron-source array and its manufacturing device, and separation and purification method of carbon nanotubeInfo
- Publication number
- JP2001236878A JP2001236878A JP2000047762A JP2000047762A JP2001236878A JP 2001236878 A JP2001236878 A JP 2001236878A JP 2000047762 A JP2000047762 A JP 2000047762A JP 2000047762 A JP2000047762 A JP 2000047762A JP 2001236878 A JP2001236878 A JP 2001236878A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- carbon nanotubes
- electron source
- source array
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型表示装置に適
した電界放出型電子源アレイの製造方法、電界放出型電
子源アレイ、及びその製造装置、並びにカーボンナノチ
ューブの分離精製方法に関する。The present invention relates to a method of manufacturing a field emission type electron source array suitable for a thin display device, a field emission type electron source array, an apparatus for manufacturing the same, and a method of separating and purifying carbon nanotubes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、電界放出型電子源の研究、開発が
盛んに行われており、それを用いた薄型表示装置は、自
発光型であるために液晶表示装置のようなバックライト
の必要がなく、原理的にＣＲＴと同等の見やすさ、明る
さが得られ、さらには、電子源の微細性を生かした非常
に高精細の表示装置を実現できる可能性がある。2. Description of the Related Art In recent years, research and development of a field emission type electron source have been actively carried out, and a thin display device using the same is a self-luminous type, so that a backlight such as a liquid crystal display device is required. Therefore, there is a possibility that an easy-to-view and brightness equivalent to a CRT can be obtained in principle, and a very high-definition display device utilizing the fineness of an electron source can be realized.
【０００３】電界放出型電子源は、C.A.Spindtらによる
蒸着法で形成された高融点金属材料からなる円錐形状の
電子源（ＵＳＰ３，６６５，２４１）等が良く知られて
いるが、大型の表示装置に用いるために大面積の電子源
アレイを形成する場合には、その製造方法に起因する理
由により形状のバラツキが多くなり、電子源としての均
一性や信頼性の点で問題があった。As a field emission type electron source, a conical electron source (US Pat. No. 3,665,241) made of a refractory metal material formed by a vapor deposition method by CASpindt et al. Is well known. When an electron source array having a large area is formed for use in a semiconductor device, there are many variations in shape due to the manufacturing method, and there is a problem in terms of uniformity and reliability as an electron source.
【０００４】一方、１９９１年に飯島らにより発見され
たカーボンナノチューブ（S.Iijima,Nature,354,56.199
1）は、グラファイトを丸めた円筒形の物質であり、電
子源としても優れた特徴を有する材料として非常に期待
されており、カーボンナノチューブからの電界放出に関
しては、R.E.Smalleyら（Science,269,1550,1995）、及
びW.A.de Heerら（Science,270,1179,1995）の研究グル
ープ等により報告されている。On the other hand, carbon nanotubes discovered by Iijima et al. In 1991 (S. Iijima, Nature, 354, 56.199).
1) is a cylindrical substance obtained by rolling graphite and is highly expected as a material having excellent characteristics as an electron source. Regarding field emission from carbon nanotubes, RESmalley et al. (Science, 269, 1550) , 1995), and the research group of WAde Heer et al. (Science, 270, 1179, 1995).
【０００５】カーボンナノチューブを電子源に用いた表
示装置は、例えば特開平１１−１６２３８３号公報に記
載されている。すなわち、透光性を有する表示面側基板
の表示面側リブで挟まれた領域に形成されて電位が印加
される蛍光体からなる発光部と、それと対向配置される
電子放出側基板の電子放出側リブで挟まれた領域に複数
配置されて電位が印加されるカーボンナノチューブから
なる電子放出部と、電子放出側リブ上に形成された電子
引き出し電極とから構成されており、表示面側基板と電
子放出側基板とで囲まれた外囲器の内部は真空排気され
ている。このように構成された表示装置の電子放出部と
電子引き出し電極との間に電位を印加すると、電子放出
部を構成しているカーボンナノチューブの先端に高電界
が集中して電子が引き出される。引き出された電子は、
さらに高電位が印加された発光部の蛍光体に衝突し、発
光する。A display device using a carbon nanotube as an electron source is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-162383. That is, a light-emitting portion formed of a phosphor to which a potential is applied and formed in a region sandwiched between display-surface-side ribs of a light-transmitting display-surface-side substrate, and electron emission of an electron-emitting-side substrate disposed opposite to the light-emitting portion It is composed of an electron emission portion made of carbon nanotubes, which are arranged in a region sandwiched by the side ribs and to which a potential is applied, and an electron extraction electrode formed on the electron emission side rib. The inside of the envelope surrounded by the electron emission side substrate is evacuated. When a potential is applied between the electron emission portion and the electron extraction electrode of the display device configured as described above, a high electric field is concentrated on the tip of the carbon nanotube constituting the electron emission portion, and electrons are extracted. The extracted electrons are
Furthermore, it collides with the phosphor of the light emitting section to which the high potential is applied, and emits light.
【０００６】カーボンナノチューブからなる電子放出部
の形成方法としては、カーボンナノチューブの集合体か
らなる針形状の柱状グラファイトを導電性接着剤で所定
領域に固定配置して形成するか、あるいは、柱状グラフ
ァイトのペーストを用いた印刷によるパターン形成によ
り電子放出部を形成するという方法が示されている。こ
こで用いられるカーボンナノチューブは、ヘリウムガス
中で一対の炭素電極間にアーク放電を起こしたときの陰
極側の炭素電極先端に凝集した堆積物中に形成されてお
り、堆積物内部の繊維状の組織を切り出したものが柱状
グラファイトに相当する。[0006] As a method of forming the electron emitting portion made of carbon nanotubes, a needle-shaped columnar graphite made of an aggregate of carbon nanotubes is fixedly arranged in a predetermined region with a conductive adhesive, or formed. A method of forming an electron-emitting portion by pattern formation by printing using a paste is disclosed. The carbon nanotubes used here are formed in a deposit agglomerated at the tip of the carbon electrode on the cathode side when an arc discharge occurs between the pair of carbon electrodes in helium gas, and a fibrous form inside the deposit. The cut out tissue corresponds to columnar graphite.
【０００７】その他のカーボンナノチューブ形成方法と
しては、例えば特開平８−１５１２０７号公報に記載さ
れているように、陽極酸化膜の細孔中にＣＶＤ法を用い
てカーボンナノチューブを形成する方法、さらには、例
えば特開平１０−１２１２４号公報に記載されているよ
うに、細孔内の微小な触媒を起点としてＣＶＤ法を用い
てカーボンナノチューブを成長させる方法、等が開示さ
れている。[0007] Other methods for forming carbon nanotubes include, for example, a method of forming carbon nanotubes in the pores of an anodic oxide film by using a CVD method, as described in JP-A-8-151207, For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12124, a method of growing carbon nanotubes by using a CVD method starting from a minute catalyst in pores is disclosed.
【０００８】[0008]
【発明か解決しようとする課題】しかしながら、カーボ
ンナノチューブの集合体である柱状グラファイトを用い
た従来の電界放出型電子源は、表示装置用の電子源アレ
イを構成する場合には、画素サイズから考えて柱状グラ
ファイトが数μｍから数十μｍの大きさである必要があ
り、その微小性のために切り出しや接着による固定配置
等の取り扱いが容易ではないと思われる。また、ペース
トを用いた印刷によるパターン形成では、カーボンナノ
チューブの方向を電子放出方向に揃えることが現状では
困難であり、さらに、ペーストから多くのカーボンナノ
チューブの先端を有効な形で露出させることも容易では
なく、均一性の高い電子源アレイを得ることが難しいと
考えられる。However, a conventional field emission electron source using columnar graphite, which is an aggregate of carbon nanotubes, is not considered in terms of pixel size when forming an electron source array for a display device. Therefore, it is necessary that the columnar graphite has a size of several μm to several tens μm, and it is considered that it is not easy to handle such as cutting out and fixing by adhesion due to its minuteness. Also, in pattern formation by printing using paste, it is difficult at present to align the direction of the carbon nanotubes with the electron emission direction, and it is also easy to effectively expose the tips of many carbon nanotubes from the paste. Rather, it is considered difficult to obtain a highly uniform electron source array.
【０００９】また、ＣＶＤ法を用いた従来の電界放出型
電子源は、細孔、または触媒で限定された場所にカーボ
ンナノチューブを成長させることができるため配向性は
良好であるが、電子源アレイ基板毎にＣＶＤプロセスを
施す必要があり、大型の基板を用いる場合には基板全域
での均一性を得ることが容易ではなく、さらに、大型基
板用のＣＶＤ装置が必要である等の生産設備の複雑化、
コスト上昇の要因となり得る。A conventional field emission type electron source using the CVD method has good orientation since carbon nanotubes can be grown in pores or places limited by a catalyst. It is necessary to perform a CVD process for each substrate, and when a large substrate is used, it is not easy to obtain uniformity over the entire substrate, and furthermore, a CVD equipment for a large substrate is required. Complication,
This can be a factor in increasing costs.
【００１０】上述の手法を含め、カーボンナノチューブ
を用いた電子源アレイに関して、構造、製造方法ともに
種々の提案がなされているが、現状のところ、それぞれ
一長一短がある。そのため、アーク放電法、熱ＣＶＤ
法、等のプラントで大量生産されるカーボンナノチュー
ブを効率的に利用すること、良好な電子放出特性を得る
ためになるべく多くのカーボンナノチューブを電子放出
方向に配向させること、さらには製造工程が簡便でコス
トダウンが容易なこと、のすべてを満足する電子源アレ
イ構造、及びその製造方法の開発が期待されている。Various proposals have been made for the structure and manufacturing method of an electron source array using carbon nanotubes, including the above-described method, but each has its own advantages and disadvantages at present. Therefore, arc discharge method, thermal CVD
Method to efficiently utilize carbon nanotubes mass-produced in plants, orient as many carbon nanotubes in the electron emission direction as possible to obtain good electron emission characteristics, and furthermore, the manufacturing process is simple. Development of an electron source array structure that satisfies all of the simplicity of cost reduction and a method of manufacturing the same is expected.
【００１１】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、薄型表示装置に適した電界放出型電子
源アレイの製造方法、電界放出型電子源アレイ、及びそ
の製造装置、並びにカーボンナノチューブの分離精製方
法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such a problem, and a method of manufacturing a field emission type electron source array suitable for a thin display device, a field emission type electron source array, an apparatus for manufacturing the same, and An object of the present invention is to provide a method for separating and purifying carbon nanotubes.
【００１２】すなわち、別途、安価に大量生産されたカ
ーボンナノチューブを含む材料を用いて電子源アレイが
作製可能で、電界放出型電子源に適した良質なカーボン
ナノチューブをある程度、選択的に分離して電子放出部
を形成でき、さらに、細孔等の所定の箇所にカーボンナ
ノチューブを配向させることが可能で、大型の表示装置
に用いるために大面積の電子源アレイを形成する場合に
も、電子放出特性の均一性が高く、生産性に優れる電界
放出型電子源アレイ、及びその製造方法を提供すること
を目的とする。That is, an electron source array can be manufactured using a material including carbon nanotubes mass-produced separately at a low cost, and high-quality carbon nanotubes suitable for a field emission electron source can be selectively separated to some extent. An electron emission portion can be formed, and the carbon nanotubes can be oriented at predetermined locations such as pores. Even when a large-area electron source array is formed for use in a large-sized display device, the electron emission portion can be formed. An object of the present invention is to provide a field emission electron source array having high uniformity of characteristics and excellent productivity, and a method for manufacturing the same.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明の製造方法では、第１の導電性基板
と、少なくともカーボンナノチューブを含む導電性材料
層と、複数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基
板と、表面に絶縁性膜を有する第２の導電性基板とを積
層し、第１の導電性基板と第２の導電性基板との間に交
流電圧を印加することにより、絶縁性基板に対して少な
くともカーボンナノチューブを含む導電性材料を複数の
表裏を貫通する微小経路内へと移動、充填させるもので
あることで、別途、安価に大量生産された不純物を含む
カーボンナノチューブ材料の中から、比較的良質なカー
ボンナノチューブを選択的に電界放出型電子源アレイを
構成する絶縁性基板に形成された複数の表裏を貫通する
微小経路内へと移動、充填させることができ、電子源ア
レイの製造が容易となる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first conductive substrate, a conductive material layer containing at least carbon nanotubes, and a plurality of first and second conductive substrates. An insulating substrate having a minute path to be formed and a second conductive substrate having an insulating film on its surface, and applying an AC voltage between the first conductive substrate and the second conductive substrate. By moving and filling at least a conductive material containing carbon nanotubes into an insulating substrate into a micro-path penetrating a plurality of front and back surfaces, separately contains inexpensively mass-produced impurities Selectively move relatively high-quality carbon nanotubes from carbon nanotube materials into a micro-path that passes through multiple fronts and backs formed on an insulating substrate that constitutes a field emission electron source array Can be filled, it is easy to manufacture the electron source array.
【００１４】また、請求項２の発明の製造方法では、第
１の導電性基板と、少なくともカーボンナノチューブを
含む第１の導電性材料層と、複数の表裏を貫通する微小
経路を有する第１の絶縁性基板と、絶縁性膜と、複数の
表裏を貫通する微小経路を有する第２の絶縁性基板と、
少なくともカーボンナノチューブを含む第２の導電性材
料層と、第２の導電性基板とを積層し、第１の導電性基
板と第２の導電性基板との間に交流電圧を印加すること
により、第１及び第２の絶縁性基板に対して少なくとも
カーボンナノチューブを含む導電性材料を複数の表裏を
貫通する微小経路内へと移動、充填させるものであるこ
とで、第１及び第２の絶縁性基板に対して、同時にカー
ボンナノチューブを含む導電性材料を充填させることが
でき、電子源アレイの製造の生産性をさらに向上させる
ことができる。Further, according to the manufacturing method of the present invention, the first conductive substrate, the first conductive material layer containing at least carbon nanotubes, and the first conductive substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back surfaces are provided. An insulating substrate, an insulating film, and a second insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back,
By laminating a second conductive material layer containing at least carbon nanotubes and a second conductive substrate, and applying an AC voltage between the first conductive substrate and the second conductive substrate, The first and second insulating substrates are moved and filled with a conductive material containing at least carbon nanotubes into the first and second insulating substrates into a microscopic path penetrating a plurality of front and back surfaces. The substrate can be filled with a conductive material containing carbon nanotubes at the same time, and the productivity of the manufacture of the electron source array can be further improved.
【００１５】また、請求項３の発明の製造方法では、少
なくともカーボンナノチューブを含む導電性材料層と、
複数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基板との
間に両者の接触領域を制限するマスク材が挿入されてい
るものであることで、基板全域に複数の表裏を貫通する
微小経路を有する絶縁性基板を用いてもマスク材により
電子源を形成する箇所を限定することができ、表示装置
の画素形成等が容易となる。[0015] In the manufacturing method according to the third aspect of the present invention, the conductive material layer containing at least carbon nanotubes;
A mask material that restricts the contact area between the two is inserted between the insulating substrate and the insulating substrate that has a plurality of micro paths penetrating the front and back, so that the entire area of the substrate has a plurality of micro paths penetrating the front and back. Even when an insulating substrate is used, a portion where an electron source is formed can be limited by a mask material, which facilitates formation of pixels of a display device and the like.
【００１６】請求項４の発明では、絶縁性基板に形成さ
れた複数の表裏を貫通する微小経路内に電気的振動によ
り移動、充填され得る少なくともカーボンナノチューブ
を含む導電性材料が充填され、導電性材料の片端がカソ
ード電極に電気的に接続されていることで、絶縁性基板
に形成された複数の表裏を貫通する微小経路内に充填さ
れたカーボンナノチューブは電子放出方向に対する配向
性に優れるため、均一性の高い電界放出型電子源アレイ
を得ることができる。According to a fourth aspect of the present invention, a conductive material containing at least carbon nanotubes which can be moved and filled by electric vibration is filled in a minute path penetrating a plurality of front and back surfaces formed on the insulating substrate. Since one end of the material is electrically connected to the cathode electrode, the carbon nanotubes filled in the micropaths penetrating a plurality of front and back surfaces formed on the insulating substrate have excellent orientation in the electron emission direction. A highly uniform field emission type electron source array can be obtained.
【００１７】また、請求項５の発明では、前記絶縁性基
板に形成された複数の表裏を貫通する微小経路が、陽極
酸化法により形成された細孔であることで、陽極酸化法
により形成した細孔は、細孔の径、細孔の密度の均一性
及び再現性が非常に高く、より均一性の高い電界放出型
電子源アレイを得ることができる。また、請求項６の発
明では、前記絶縁性基板が、微小粒子の集合体である多
孔質基板であることで、絶縁性基板の製造が容易で安価
であり、それを用いて構成される電界放出型電子源アレ
イの低価格化が期待できる。Further, in the invention of claim 5, the fine paths penetrating the plurality of front and back surfaces formed on the insulating substrate are pores formed by anodic oxidation, so that they are formed by anodic oxidation. The pores have extremely high uniformity and reproducibility of the diameter of the pores and the density of the pores, so that a field emission type electron source array with higher uniformity can be obtained. Further, in the invention according to claim 6, since the insulating substrate is a porous substrate which is an aggregate of fine particles, the manufacturing of the insulating substrate is easy and inexpensive. Cost reduction of emission type electron source array can be expected.
【００１８】また、請求項７の発明では、前記導電性材
料の片端が電気抵抗層を介してカソード電極に電気的に
接続されているものであることで、各々の電子源からの
過度の電子放出が電気抵抗層による電圧降下により抑制
されるため、電子源アレイからの電子放出の安定性、均
一性が得られる。また、本発明の構造においては、絶縁
性基板に形成された導電性材料部、すなわち電子放出部
とカソード電極の接続部分に電気抵抗性ペースト等を用
いることにより容易に形成することができる。According to the invention of claim 7, since one end of the conductive material is electrically connected to the cathode electrode via an electric resistance layer, excessive electrons from each electron source are provided. Since the emission is suppressed by the voltage drop due to the electric resistance layer, the stability and uniformity of the electron emission from the electron source array can be obtained. Further, the structure of the present invention can be easily formed by using an electrically resistive paste or the like for the conductive material portion formed on the insulating substrate, that is, the connection portion between the electron emission portion and the cathode electrode.
【００１９】また、請求項８の発明では、絶縁性基板に
形成された複数の表裏を貫通する微小経路の貫通個所が
絶縁性基板内で島状、またはライン状に限定、分割され
ているものであることで、絶縁性基板に形成される電子
源の場所が表裏を貫通する微小経路が形成された場所と
することができるため、表示装置の画素の分離、形成が
容易となる。また、電子源の形成個所を細分化すること
により、電気抵抗性物質による電子放出の安定性、均一
性の効果をより向上させることができる。According to the eighth aspect of the present invention, the penetrating portions of the plurality of minute paths formed on the insulating substrate and penetrating the front and back are limited and divided into islands or lines in the insulating substrate. Accordingly, since the location of the electron source formed on the insulating substrate can be a location where a minute path penetrating the front and back sides is formed, separation and formation of the pixels of the display device are facilitated. Further, by subdividing the locations where the electron sources are formed, the effect of the stability and uniformity of electron emission by the electrically resistive substance can be further improved.
【００２０】また、請求項９の発明の製造装置では、印
加する交流電圧の周波数、または電圧値の可変制御手段
を具備するものであることで、電界放出型電子源アレイ
を構成する絶縁性基板に形成された複数の表裏を貫通す
る微小経路の大きさ、形状等に合わせ、また、使用する
カーボンナノチューブの径、長さ、電気的特性等に合わ
せ、また、カーボンナノチューブを含む導電性材料層、
及び微小経路を有する絶縁性基板の厚さ、大きさ等に合
わせ、さらには、微小経路内へのカーボンナノチューブ
の充填の進行状況に合わせ、随時最適な交流電圧の周波
数、または電圧値を印加することができる電界放出型電
子源アレイの製造装置が構成される。Further, in the manufacturing apparatus according to the ninth aspect of the present invention, since the manufacturing apparatus includes variable control means for controlling the frequency of the applied AC voltage or the voltage value, the insulating substrate constituting the field emission type electron source array is provided. A conductive material layer containing carbon nanotubes according to the size, shape, etc. of the micro-paths penetrating the front and back formed on the surface, according to the diameter, length, electrical characteristics, etc. of the carbon nanotubes to be used ,
And the optimum AC voltage frequency or voltage value is applied at any time according to the thickness, size, etc. of the insulating substrate having the micro-path, and further according to the progress of filling of the carbon nanotube into the micro-path. An apparatus for manufacturing a field emission type electron source array that can be used is constructed.
【００２１】さらに、請求項１０の発明の分離精製方法
では、カーボンナノチューブを含む材料に印加する交流
電圧の周波数、または電圧値を制御し、カーボンナノチ
ューブに微細な伸縮を繰り返させながら一定方向へ移動
させるものであることで、比較的容易な構成で、不純物
を含むカーボンナノチューブ材料の中から良質なカーボ
ンナノチューブを電気的特性等の違いにより選別的に利
用することが可能となる。Further, in the separation / purification method according to the tenth aspect of the present invention, the frequency or the voltage value of the AC voltage applied to the material containing the carbon nanotube is controlled, and the carbon nanotube is moved in a certain direction while repeating the fine expansion and contraction. This makes it possible to selectively use high-quality carbon nanotubes among carbon nanotube materials containing impurities depending on differences in electrical characteristics and the like, with a relatively easy configuration.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、第１の実施の形態による電界放出型電子源アレイを
示す部分断面図である。図１において、１１は電界放出
型電子源アレイの電子放出部、１２は細孔をもつ絶縁性
基板、１３は電気抵抗層、１４はカソード電極、１５は
２ｍｍ厚のガラス基板からなる支持基板である。Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
1 is a partial cross-sectional view showing a field emission type electron source array according to a first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an electron emission portion of a field emission type electron source array, 12 denotes an insulating substrate having pores, 13 denotes an electric resistance layer, 14 denotes a cathode electrode, and 15 denotes a support substrate made of a 2 mm thick glass substrate. is there.
【００２３】支持基板１５上に形成された３００μｍ幅
のカソード電極１４は、ピッチ４００μｍで図面垂直方
向に電気的に分割されたライン状に形成されている。１
００μｍ厚の絶縁性基板１２には、カーボンナノチュー
ブを含む導電性材料が充填された複数の表裏を貫通する
微小経路である電子放出部１１が１００μｍ以下の円
形、または矩形の微小な領域で分割されて島状に形成さ
れており、各々の電子放出部１１は電気抵抗層１３を介
してカソード電極１４に接続されている。カーボンナノ
チューブの端面は、微小経路内でおおよそ電子放出方向
（図１上方向）を向くように配向されている。The 300 μm-wide cathode electrode 14 formed on the support substrate 15 is formed in a line shape which is electrically divided at a pitch of 400 μm in the direction perpendicular to the drawing. 1
On the insulating substrate 12 having a thickness of 00 μm, an electron emission portion 11 which is a micropath penetrating a plurality of front and back sides filled with a conductive material including carbon nanotubes is divided into a small circular or rectangular region of 100 μm or less. Each electron emission portion 11 is connected to a cathode electrode 14 via an electric resistance layer 13. The end surfaces of the carbon nanotubes are oriented so as to be directed substantially in the electron emission direction (upward in FIG. 1) in the micropath.
【００２４】おおよそ１ｍｍの距離を離して対向配置さ
せたアノード電極基板（図示略）に２ｋＶ程度の電圧を
印加し、平行平板換算での電界強度が２Ｖ／μｍ程度と
なると、電子放出部１１から電子が放出されはじめる。
また、アノード電極に蛍光体を塗布した透明基板を用
い、５〜１０ｋＶ程度の電圧を印加すると、輝度１５０
〜３００ｃｄ／ｍ2程度の発光を得ることができる。When a voltage of about 2 kV is applied to an anode electrode substrate (not shown) which is arranged to be opposed at a distance of about 1 mm, and when the electric field intensity in parallel plate becomes about 2 V / μm, the electron emission portion 11 Electrons begin to be emitted.
When a voltage of about 5 to 10 kV is applied to a transparent substrate coated with a phosphor on an anode electrode, a luminance of 150 to 150 kV is obtained.
Light emission of about 300 cd / m 2 can be obtained.
【００２５】なお、電気抵抗層１３の有無により印加電
圧値に対する発光輝度に差異があり、電気抵抗層１３が
無い方が低電圧で高輝度が得られるが、電気抵抗層１３
が有る方が広範囲での発光輝度のバラツキが少なくな
る。島状に分割された電子放出部１１のそれそれに電気
的に独立した形で抵抗が付加されるように電気抵抗層１
３を構成することが好ましく、また、基板サイズ、すな
わちこの電子源アレイを用いて構成する表示装置の大き
さ、あるいは所望する輝度バラツキの抑制程度等を考慮
して電気抵抗層１３の抵抗値を設定すればよい。There is a difference in light emission luminance with respect to the applied voltage depending on the presence or absence of the electric resistance layer 13. Higher luminance can be obtained at a lower voltage without the electric resistance layer 13.
The presence of reduces the variation in light emission luminance over a wide range. The electric resistance layer 1 is formed such that a resistance is added to the electron-emitting portion 11 divided into islands in a form electrically independent from that of the electron-emitting portion 11.
Preferably, the resistance value of the electric resistance layer 13 is determined in consideration of the substrate size, that is, the size of the display device configured using the electron source array, or the degree of suppression of desired luminance variation. Just set it.
【００２６】ここで、絶縁性基板に形成された複数の表
裏を貫通する微小経路は、アルミニウムを用いて陽極酸
化法により形成された細孔であってもよい。アルミニウ
ムに陽極酸化処理を行うことにより、規則正しいアルミ
ナのセル（通常は６角形で蜂の巣構造となる）ができ、
その中央部に細孔が形成される。細孔の直径、深さ、ピ
ッチ、等の形状制御は、電圧値、時間、等の陽極酸化条
件で設定でき、規則性、再現性が高い。Here, the micropaths penetrating a plurality of front and back surfaces formed on the insulating substrate may be pores formed by anodization using aluminum. By performing anodizing treatment on aluminum, regular alumina cells (usually hexagonal and having a honeycomb structure) can be formed,
A pore is formed at the center. The shape control of the pore diameter, depth, pitch, etc. can be set by anodic oxidation conditions such as voltage value, time, etc., and the regularity and reproducibility are high.
【００２７】このように、陽極酸化法により形成した細
孔をもつ絶縁性基板１２は、細孔の径、及び細孔の密度
の均一性、及び再現性が非常に高く、より均一性の高い
電界放出型電子源アレイを構成することができる。ま
た、絶縁性基板１２が微小粒子の集合体である多孔質基
板であってもよい。多孔質基板は、構成上、カーボンナ
ノチューブの配向性には劣るが、絶縁性基板１２の製造
が容易で安価であり、それを用いて構成される電界放出
型電子源アレイの低価格化が期待できる。As described above, the insulating substrate 12 having the pores formed by the anodic oxidation method has extremely high uniformity and reproducibility of the diameter and the density of the pores, and has a higher uniformity. A field emission type electron source array can be configured. Further, the insulating substrate 12 may be a porous substrate that is an aggregate of fine particles. Although the porous substrate is inferior in the orientation of the carbon nanotubes due to its constitution, the production of the insulating substrate 12 is easy and inexpensive, and the price of the field emission type electron source array constituted by using the same is expected. it can.
【００２８】表示装置を構成する場合のマトリクスは、
ライン状に形成したカソード電極と直交するようにライ
ン状に配置したゲート電極（図示略）で構成する。カソ
ード電極とゲート電極の交差する部分が電子放出部１１
となり、その箇所のゲート電極には電子放出部１１を取
り囲むような開口部が形成されている。アノード電極に
印加した電圧による電界により電子放出部１１から電子
が放出している状態では、ゲート電極に印加する電圧で
電子放出部１１の電界強度を減少させるようにしてアノ
ード電極に達する電子の量を制限する。このような構成
では、ゲート電極に放出電子を集束させる効果を持たせ
ることができる。一方、カソード電極とアノード電極の
距離を離した場合（電子放出に必要な電界をアノード電
極では印加できない場合）には、ゲート電極に印加する
電圧で電子を放出させ、さらに高電位に設定したアノー
ド電極に電子を導く構成としてもよい。The matrix used to construct the display device is as follows:
It comprises a gate electrode (not shown) arranged in a line so as to be orthogonal to the cathode electrode formed in a line. The intersection of the cathode electrode and the gate electrode is
An opening is formed in the gate electrode at that location so as to surround the electron-emitting portion 11. In a state where electrons are emitted from the electron emitting portion 11 by an electric field generated by the voltage applied to the anode electrode, the amount of electrons reaching the anode electrode is reduced by reducing the electric field intensity of the electron emitting portion 11 by the voltage applied to the gate electrode. Restrict. In such a configuration, an effect of focusing emitted electrons on the gate electrode can be provided. On the other hand, when the distance between the cathode electrode and the anode electrode is increased (when the electric field required for electron emission cannot be applied by the anode electrode), electrons are emitted by the voltage applied to the gate electrode, and the anode is set to a higher potential. A configuration in which electrons are led to the electrode may be adopted.
【００２９】図２は、第２の実施の形態による電界放出
型電子源アレイの製造方法を示す断面図である。まず、
導電性基板２６上に少なくともカーボンナノチューブを
含む導電性材料層２５を塗布する。その上に複数の表裏
を貫通する微小経路を有する絶縁性基板２３を積層し、
さらに、表面に絶縁性膜２２を有する導電性基板２１を
積層する。なお、導電性基板２１は、絶縁性膜２２側が
絶縁性基板２３に接するようする。FIG. 2 is a sectional view showing a method of manufacturing a field emission type electron source array according to the second embodiment. First,
A conductive material layer 25 containing at least carbon nanotubes is applied on a conductive substrate 26. An insulating substrate 23 having a plurality of fine paths penetrating the front and back is laminated thereon,
Further, a conductive substrate 21 having an insulating film 22 on the surface is laminated. The conductive substrate 21 has the insulating film 22 side in contact with the insulating substrate 23.
【００３０】ここで、カーボンナノチューブを含む導電
性材料層２５を絶縁性基板２３上に塗布した後に導電性
基板２６と積層させてもよい。また、カーボンナノチュ
ーブを含む導電性材料層２５と複数の表裏を貫通する微
小経路を有する絶縁性基板２３の接触領域を制限するた
めのマスク材２４を挿入してもよい。マスク材２４によ
り電子放出部１１（図１）を形成する箇所を島状、ある
いはライン状等に任意の形状に設定することができる。Here, the conductive material layer 25 containing carbon nanotubes may be applied on the insulating substrate 23 and then laminated on the conductive substrate 26. Further, a mask material 24 for limiting a contact area between the conductive material layer 25 containing carbon nanotubes and the insulating substrate 23 having a plurality of minute paths penetrating the front and back may be inserted. The location where the electron emission portion 11 (FIG. 1) is formed by the mask material 24 can be set to an arbitrary shape such as an island shape or a line shape.
【００３１】導電性基板２１と導電性基板２６は、交流
電圧を印加するための電源回路２７に接続されており、
両基板の間に最適な交流電圧を印加すると、電界放出型
電子源に適した良質なカーボンナノチューブが微細な伸
縮を繰り返しながら絶縁性基板２３の表裏を貫通する微
小経路内へと移動し、微小経路内にカーボンナノチュー
ブが充填される。ここで、カーボンナノチューブの長さ
は、電子の多い時に長く、電子の少ない時に短くなって
おり、おおよそ１％程度の伸縮を繰り返しているものと
考えられる。そのため、導電性基板２１で構成されてい
る大きなキャパシタと、カーボンナノチューブに蓄えら
れる電荷、及びその時の微細な伸縮との組合せにより、
カーボンナノチューブの移動、充填が行われるものと推
測される。The conductive substrate 21 and the conductive substrate 26 are connected to a power supply circuit 27 for applying an AC voltage.
When an optimal AC voltage is applied between the two substrates, high-quality carbon nanotubes suitable for a field emission electron source move into a micropath penetrating the front and back of the insulating substrate 23 while repeating fine expansion and contraction, and The path is filled with carbon nanotubes. Here, the length of the carbon nanotube is long when there are many electrons, and is short when there are few electrons, and it is considered that the carbon nanotube repeatedly expands and contracts by about 1%. Therefore, the combination of the large capacitor formed of the conductive substrate 21, the charge stored in the carbon nanotube, and the minute expansion and contraction at that time,
It is presumed that the carbon nanotube is moved and filled.
【００３２】このように、第２の実施の形態では、導電
性基板２６と、少なくともカーボンナノチューブを含む
導電性材料層２５と、複数の表裏を貫通する微小経路を
有する絶縁性基板２３と、表面に絶縁性膜２２を有する
導電性基板２１とを積層し、導電性基板２１と導電性基
板２６との間に最適な交流電圧を印加することにより、
電界放出型電子源に適した良質なカーボンナノチューブ
が微細な伸縮を繰り返しながら絶縁性基板２３の表裏を
貫通する微小経路内へと移動し、微小経路内にカーボン
ナノチューブが充填、配向された絶縁性基板２３が作製
される。As described above, in the second embodiment, the conductive substrate 26, the conductive material layer 25 containing at least carbon nanotubes, the insulating substrate 23 having a plurality of minute paths penetrating the front and back, Is laminated with a conductive substrate 21 having an insulating film 22, and by applying an optimal AC voltage between the conductive substrate 21 and the conductive substrate 26,
High quality carbon nanotubes suitable for a field emission type electron source move into a micropath penetrating the front and back of the insulating substrate 23 while repeating fine expansion and contraction, and the carbon nanotube is filled and aligned in the micropath. The substrate 23 is manufactured.
【００３３】他の構成例としては、製造時に用いる導電
性基板２１を、ガラス基板等の絶縁性基板からなるカソ
ード電極の支持基板と、その上に形成したカソード電極
とで代用することも可能である。さらには、カソード電
極上に電気抵抗層１３を形成した基板を用いてもよい。
カーボンナノチューブを含む導電性材料層にガラス等の
バインダーを微量、分散させておき、複数の表裏を貫通
する微小経路を有する絶縁性基板１２との間に薄く塗布
し、カーボンナノチューブを移動、充填させた後に、焼
成する。これにより、支持基板、カソード電極、電気抵
抗層、カーボンナノチューブからなる電子放出部１１に
より構成される電子源アレイが容易に製造され得る。As another configuration example, the conductive substrate 21 used at the time of manufacture can be replaced by a cathode electrode support substrate formed of an insulating substrate such as a glass substrate and a cathode electrode formed thereon. is there. Further, a substrate having the electric resistance layer 13 formed on the cathode electrode may be used.
A small amount of a binder such as glass is dispersed in a conductive material layer containing carbon nanotubes, and thinly applied to an insulating substrate 12 having a plurality of fine paths penetrating the front and back surfaces, and the carbon nanotubes are moved and filled. After firing, baking. Thereby, an electron source array including the support substrate, the cathode electrode, the electric resistance layer, and the electron emission portion 11 made of carbon nanotubes can be easily manufactured.
【００３４】また、カーボンナノチューブを含む導電性
材料層に含まれる非導電性の材料の割合によっては、カ
ーボンナノチューブが移動、充填されるに伴い、カソー
ド電極と電子放出部の間でカソード電極の表面近傍に電
気的抵抗を有する材料層を形成させることも可能であ
る。Further, depending on the proportion of the non-conductive material contained in the conductive material layer containing the carbon nanotubes, as the carbon nanotubes are moved and filled, the surface of the cathode electrode between the cathode electrode and the electron-emitting portion is changed. It is also possible to form a material layer having electric resistance in the vicinity.
【００３５】他の製造方法の例としては、第１の導電性
基板上に少なくともカーボンナノチューブを含む導電性
材料層を塗布し、その上に第１の複数の表裏を貫通する
微小経路を有する絶縁性基板を積層する。同様に、第２
の導電性基板上に少なくともカーボンナノチューブを含
む導電性材料層を塗布し、その上に第２の複数の表裏を
貫通する微小経路を有する絶縁性基板を積層する。As another example of the manufacturing method, a conductive material layer containing at least carbon nanotubes is applied on a first conductive substrate, and an insulating material having a fine path penetrating the first plurality of front and back surfaces is further applied thereon. A conductive substrate is laminated. Similarly, the second
A conductive material layer containing at least carbon nanotubes is applied on the conductive substrate of (1), and an insulating substrate having minute paths passing through the second plurality of front and back surfaces is laminated thereon.
【００３６】ここで、カーボンナノチューブを含む導電
性材料層を絶縁性基板上に塗布した後に導電性基板と積
層させてもよい。また、カーボンナノチューブを含む導
電性材料層と複数の表裏を貫通する微小経路を有する絶
縁性基板の接触領域を制限するためのマスク材を挿入し
てもよい。その後、第１及び第２の複数の表裏を貫通す
る微小経路を有する絶縁性基板の間に絶縁性膜を挟んで
積層した対称な構成とし、さらに、第１の導電性基板と
第２の導電性基板の間に最適な交流電圧を印加すると、
電界放出型電子源に適した良質なカーボンナノチューブ
が微細な伸縮を繰り返しながら第１、及び第２の絶縁性
基板の表裏を貫通する微小経路内へと移動し、微小経路
内にカーボンナノチューブが充填される。Here, a conductive material layer containing carbon nanotubes may be applied on an insulating substrate and then laminated on the conductive substrate. Further, a mask material for limiting a contact region between the conductive material layer containing carbon nanotubes and the insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back may be inserted. After that, the first and second pluralities of insulating substrates having minute paths penetrating the front and back are symmetrically laminated with an insulating film interposed therebetween, and the first conductive substrate and the second conductive substrate are further laminated. When the optimal AC voltage is applied between the conductive substrates,
High-quality carbon nanotubes suitable for a field emission electron source move into a micro-path penetrating the front and back of the first and second insulating substrates while repeating fine expansion and contraction, and the micro-path is filled with carbon nanotubes Is done.
【００３７】このように構成することにより、第１及び
第２の絶縁性基板に対して、同時にカーボンナノチュー
ブを含む導電性材料を充填させることができ、電子源ア
レイの製造の生産性をさらに向上させることができる。
一方、上記第２の実施の形態と異なり、貫通していない
微小経路を有する絶縁性基板を用いて電子源アレイを製
造することもできる。With this configuration, the first and second insulating substrates can be simultaneously filled with a conductive material containing carbon nanotubes, thereby further improving the productivity of manufacturing an electron source array. Can be done.
On the other hand, unlike the second embodiment, the electron source array can be manufactured using an insulating substrate having a minute path that does not penetrate.
【００３８】すなわち、第１の導電性基板上に少なくと
もカーボンナノチューブを含む導電性材料層を塗布し、
その上に貫通していない微小経路を有する絶縁性基板を
微小経路が導電性材料層に接するように積層する。ここ
で、カーボンナノチューブを含む導電性材料層を絶縁性
基板上に塗布した後に導電性基板と積層させてもよい。
また、カーボンナノチューブを含む導電性材料層と貫通
していない微小経路を有する絶縁性基板の接触領域を制
限するためのマスク材を挿入してもよい。次に、第２の
導電性基板を積層し、第１の導電性基板と第２の導電性
基板の間に最適な交流電圧を印加すると、カーボンナノ
チューブが絶縁性基板の微小経路内へと移動し、微小経
路内にカーボンナノチューブが充填される。その後、絶
縁性基板をエッチング、または研磨することにより、カ
ーボンナノチューブの電子放出部を露出させる。これら
の基板構成、及び製造方法は、目的とする電子源アレイ
構造に合せて選定すればよい。That is, a conductive material layer containing at least carbon nanotubes is applied on the first conductive substrate,
An insulating substrate having a minute path that does not penetrate thereon is laminated so that the minute path contacts the conductive material layer. Here, a conductive material layer containing carbon nanotubes may be applied to an insulating substrate and then laminated on the conductive substrate.
Further, a mask material for limiting a contact region of an insulating substrate having a minute path which does not penetrate the conductive material layer including the carbon nanotube may be inserted. Next, a second conductive substrate is laminated, and when an optimal AC voltage is applied between the first conductive substrate and the second conductive substrate, the carbon nanotubes move into the minute path of the insulating substrate. Then, the carbon nanotube is filled in the minute path. Thereafter, the electron-emitting portion of the carbon nanotube is exposed by etching or polishing the insulating substrate. What is necessary is just to select these board | substrate structure and manufacturing method according to the target electron source array structure.
【００３９】図３は、第３の実施の形態による電界放出
型電子源アレイの製造装置の概要を示す断面図である。
下部電極基板３７は囲い部材３５と組合されてカーボン
ナノチューブを含む導電性材料層３６を保持する凹みを
形成する。カーボンナノチューブを含む導電性材料は、
材料供給部３４から適宜、補充される。電子源アレイの
構成部材となる複数の表裏を貫通する微小経路を有する
絶縁性基板３３は、表面に絶縁性膜３２を有する導電性
基板３１とともにカーボンナノチューブを含む導電性材
料層３６上に積層配置される。下部電極基板３７と導電
性基板３１は、電源制御回路３８に接続されている。FIG. 3 is a sectional view showing an outline of an apparatus for manufacturing a field emission type electron source array according to the third embodiment.
The lower electrode substrate 37 is combined with the surrounding member 35 to form a recess for holding the conductive material layer 36 containing carbon nanotubes. Conductive materials, including carbon nanotubes,
The material is supplied from the material supply unit 34 as appropriate. An insulating substrate 33 having a plurality of minute paths penetrating the front and back surfaces, which is a constituent member of the electron source array, is stacked and arranged on a conductive material layer 36 containing carbon nanotubes together with a conductive substrate 31 having an insulating film 32 on the surface. Is done. The lower electrode substrate 37 and the conductive substrate 31 are connected to a power supply control circuit 38.
【００４０】電源制御回路３８（可変制御手段）は、印
加する交流電圧の周波数、電圧値、等の可変制御が可能
な回路系を有している。電界放出型電子源アレイを構成
する絶縁性基板に形成された複数の表裏を貫通する微小
経路の大きさ、形状等に合わせ、また、使用するカーボ
ンナノチューブの径、長さ、電気的特性等に合わせ、ま
た、カーボンナノチューブを含む導電性材料層、及び微
小経路を有する絶縁性基板の厚さ、大きさ等に合わせ、
さらには、微小経路内ヘカーボンナノチューブが充填さ
れる進行状況に合わせ、随時最適な交流電圧の周波数、
または電圧値を印加する。また、表面に絶縁性膜３２を
有する導電性基板３１と積層した絶縁性基板３３を、複
数枚、同時に並列的に取り付けてカーボンナノチューブ
の充填動作を行うこともでき、生産性の高い電子源アレ
イの製造装置が構成できる。The power supply control circuit 38 (variable control means) has a circuit system capable of variably controlling the frequency and voltage value of the applied AC voltage. The size, shape, etc., of the micro-paths that penetrate the front and back surfaces formed on the insulating substrate that constitutes the field emission electron source array, and the diameter, length, electrical characteristics, etc. of the carbon nanotubes used In accordance with the thickness, size, etc. of the conductive material layer containing carbon nanotubes, and the insulating substrate having minute paths,
Furthermore, according to the progress of the filling of the carbon nanotubes into the micropath, the optimal AC voltage frequency,
Alternatively, a voltage value is applied. In addition, a plurality of insulating substrates 33 laminated with a conductive substrate 31 having an insulating film 32 on the surface can be simultaneously attached in parallel to perform a filling operation of carbon nanotubes, and an electron source array with high productivity Can be configured.
【００４１】他の製造装置の例としては、導電性基板、
または複数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基
板上にカーボンナノチューブを含む導電性材料薄く塗布
する機構と、両基板、及び電圧印加用の導電性基板とを
積層する機構と、両導電性基板に交流電圧を印加する制
御回路電源部を有する電圧印加機構とを、順次、インラ
イン配置した製造装置であってもよい。この場合、上述
したように、導電性基板を、ガラス基板等の絶縁性基板
からなるカソード電極の支持基板と、その上に形成した
カソード電極とで代用する構成にすると、より効率的な
電子源アレイの製造工程が構築可能である。Examples of other manufacturing apparatuses include a conductive substrate,
Alternatively, a mechanism for thinly applying a conductive material containing carbon nanotubes on an insulating substrate having a micropath penetrating a plurality of front and back surfaces, a mechanism for stacking both substrates, and a conductive substrate for voltage application, The manufacturing apparatus may be configured such that a voltage application mechanism having a control circuit power supply unit for applying an AC voltage to the substrate is sequentially arranged in-line. In this case, as described above, if the conductive substrate is replaced with a cathode electrode supporting substrate formed of an insulating substrate such as a glass substrate and a cathode electrode formed thereon, a more efficient electron source An array manufacturing process can be constructed.
【００４２】さらに、上記第３の実施の形態と同様の原
理により、カーボンナノチューブを含む材料に印加する
交流電圧の周波数、または電圧値を制御し、カーボンナ
ノチューブに微細な伸縮を繰り返させながら一定方向へ
移動させることにより、比較的容易な構成で、不純物を
含むカーボンナノチューブ材料の中から良質なカーボン
ナノチューブを電気的特性等の違いにより選別的に利用
することができる分離精製方法が実現でき、各種分野へ
の応用が可能である。Further, according to the same principle as that of the third embodiment, the frequency or voltage value of the AC voltage applied to the material containing carbon nanotubes is controlled, and the carbon nanotube is repeatedly expanded and contracted in a certain direction. By moving to a relatively simple configuration, it is possible to realize a separation and purification method that can selectively use high-quality carbon nanotubes from carbon nanotube materials containing impurities depending on differences in electrical characteristics and the like. Application to the field is possible.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、薄型表示装置に適した電界放出型電子源アレイ、及
びその製造方法が提供できる。詳しくは、請求項１の発
明の製造方法は、第１の導電性基板と、少なくともカー
ボンナノチューブを含む導電性材料層と、複数の表裏を
貫通する微小経路を有する絶縁性基板と、表面に絶縁性
膜を有する第２の導電性基板とを積層し、第１の導電性
基板と第２の導電性基板との間に交流電圧を印加するこ
とにより、絶縁性基板に対して少なくともカーボンナノ
チューブを含む導電性材料を複数の表裏を貫通する微小
経路内へと移動、充填させるため、別途、安価に大量生
産された不純物を含むカーボンナノチューブ材料の中か
ら、比較的良質なカーボンナノチューブを選択的に電界
放出型電子源アレイを構成する絶縁性基板に形成された
複数の表裏を貫通する微小経路内へと移動、充填させる
ことができ、電子源アレイの製造が容易となる。As described above, according to the present invention, a field emission type electron source array suitable for a thin display device and a method for manufacturing the same can be provided. More specifically, the manufacturing method according to the first aspect of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first conductive substrate; a conductive material layer containing at least carbon nanotubes; By laminating a second conductive substrate having a conductive film and applying an AC voltage between the first conductive substrate and the second conductive substrate, at least carbon nanotubes are applied to the insulating substrate. In order to move and fill the conductive material containing into the micro-path that penetrates the front and back, relatively high-quality carbon nanotubes are selectively selected from carbon nanotube materials containing impurities that are mass-produced separately at low cost. The electron source array can be moved and filled into a micropath penetrating a plurality of front and back surfaces formed on the insulating substrate constituting the field emission type electron source array, and the manufacture of the electron source array becomes easy.
【００４４】また、請求項２の発明の製造方法は、第１
の導電性基板と、少なくともカーボンナノチューブを含
む第１の導電性材料層と、複数の表裏を貫通する微小経
路を有する第１の絶縁性基板と、絶縁性膜と、第２の複
数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基板と、少
なくともカーボンナノチューブを含む第２の導電性材料
層と、第２の導電性基板とを積層し、第１の導電性基板
と第２の導電性基板との間に交流電圧を印加することに
より、第１及び第２の絶縁性基板に対して少なくともカ
ーボンナノチューブを含む導電性材料を複数の表裏を貫
通する微小経路内へと移動、充填させるため、第１及び
第２の絶縁性基板に対して、同時にカーボンナノチュー
ブを含む導電性材料を充填させることができ、電子源ア
レイの製造の生産性をさらに向上させることができる。Further, the manufacturing method according to the second aspect of the present invention is characterized in that:
A first conductive material layer including at least carbon nanotubes, a first insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back, an insulating film, and a second plurality of front and back. An insulating substrate having a minute path therethrough, a second conductive material layer containing at least carbon nanotubes, and a second conductive substrate, which are laminated to form a first conductive substrate, a second conductive substrate, By applying an AC voltage between the first and second insulating substrates, the conductive material containing at least carbon nanotubes is moved and filled into the minute path penetrating the plurality of front and back surfaces with respect to the first and second insulating substrates. The first and second insulating substrates can be simultaneously filled with a conductive material containing carbon nanotubes, so that the productivity of manufacturing an electron source array can be further improved.
【００４５】また、請求項３の発明の製造方法は、少な
くともカーボンナノチューブを含む導電性材料層と、複
数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基板との間
に両者の接触領域を制限するマスク材が挿入されてお
り、基板全域に複数の表裏を貫通する微小経路を有する
絶縁性基板を用いてもマスク材により電子源を形成する
箇所を限定することができ、表示装置の画素形成等が容
易となる。Further, in the manufacturing method according to the third aspect of the present invention, the contact area between the conductive material layer containing at least the carbon nanotube and the insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back is limited. A mask material is inserted, and even when using an insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back surfaces over the entire substrate, it is possible to limit a portion where an electron source is formed by the mask material, and to form a pixel of a display device. Becomes easier.
【００４６】また、請求項４の発明は、絶縁性基板に形
成された複数の表裏を貫通する微小経路内に電気的振動
により移動、充填され得る少なくともカーボンナノチュ
ーブを含む導電性材料が充填され、導電性材料の片端が
カソード電極に電気的に接続されており、絶縁性基板に
形成された複数の表裏を貫通する微小経路内に充填され
たカーボンナノチューブは電子放出方向に対する配向性
に優れるため、均一性の高い電界放出型電子源アレイを
得ることができる。According to a fourth aspect of the present invention, a conductive material containing at least carbon nanotubes, which can be moved and filled by electric vibration, is filled in a plurality of fine paths penetrating the front and back surfaces formed on the insulating substrate, One end of the conductive material is electrically connected to the cathode electrode, and the carbon nanotubes filled in the micro-paths penetrating a plurality of front and back surfaces formed on the insulating substrate have excellent orientation in the electron emission direction. A highly uniform field emission type electron source array can be obtained.
【００４７】また、請求項５の発明は、絶縁性基板に形
成された複数の表裏を貫通する微小経路が陽極酸化法に
より形成された細孔であり、細孔の径、及び細孔の密度
の均一性、及び再現性が非常に高く、より均一性の高い
電界放出型電子源アレイを得ることができる。また、請
求項６の発明は、絶縁性基板が微小粒子の集合体である
多孔質基板であり、絶縁性基板の製造が容易で安価であ
り、それを用いて構成される電界放出型電子源アレイの
低価格化が期待できる。According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of fine paths penetrating the front and back surfaces formed on the insulating substrate are formed by anodic oxidation, and the diameter of the fine holes and the density of the fine holes are reduced. The field emission type electron source array having extremely high uniformity and reproducibility can be obtained. The invention according to claim 6 is a field emission type electron source in which the insulating substrate is a porous substrate in which an aggregate of fine particles is formed, and the insulating substrate is easy and inexpensive to manufacture. The price of the array can be reduced.
【００４８】また、請求項７の発明は、導電性材料の片
端が電気抵抗層を介してカソード電極に電気的に接続さ
れており、各々の電子源からの過度の電子放出が電気抵
抗性物質による電圧降下により抑制されるため、電子源
アレイからの電子放出の安定性、均一性が得られる。ま
た、本発明の構造においては、絶縁性基板に形成された
導電性材料部、すなわち電子放出部とカソード電極の接
続部分に電気抵抗性ペースト等を用いることにより容易
に形成することができる。According to a seventh aspect of the present invention, one end of the conductive material is electrically connected to the cathode electrode via the electric resistance layer, and excessive electron emission from each electron source is prevented from being caused by the electric resistance material. The electron emission from the electron source array can be stabilized and uniform because the voltage is suppressed by the voltage drop due to the above. Further, the structure of the present invention can be easily formed by using an electrically resistive paste or the like for the conductive material portion formed on the insulating substrate, that is, the connection portion between the electron emission portion and the cathode electrode.
【００４９】また、請求項８の発明は、絶縁性基板に形
成された複数の表裏を貫通する微小経路の貫通個所が絶
縁性基板内で島状、またはライン状に限定、分割されて
おり、絶縁性基板に形成される電子源の場所が表裏を貫
通する微小経路が形成された場所とすることができるた
め、表示装置の画素の分離、形成が容易となる。また、
電子源の形成個所を細分化することにより、電気抵抗性
物質による電子放出の安定性、均一性の効果をより向上
させることができる。Further, according to the invention of claim 8, the penetrating portion of the plurality of minute paths penetrating the front and back formed on the insulating substrate is limited and divided into an island shape or a line shape in the insulating substrate, Since the location of the electron source formed on the insulating substrate can be a location where a micropath penetrating the front and back is formed, separation and formation of pixels of the display device are facilitated. Also,
By subdividing the locations where the electron sources are formed, the effect of the stability and uniformity of electron emission by the electrically resistive substance can be further improved.
【００５０】さらに、請求項９の発明の製造装置は、印
加する交流電圧の周波数、または電圧値の可変制御手段
を具備するため、電界放出型電子源アレイを構成する絶
縁性基板に形成された複数の表裏を貫通する微小経路の
大きさ、形状等に合わせ、また、使用するカーボンナノ
チューブの径、長さ、電気的特性等に合わせ、また、カ
ーボンナノチューブを含む導電性材料層、及び微小経路
を有する絶縁性基板の厚さ、大きさ等に合わせ、さらに
は、微小経路内へのカーボンナノチューブの充填の進行
状況に合わせ、随時最適な交流電圧の周波数、または電
圧値を印加することができる電界放出型電子源アレイの
製造装置が構成され得る。Further, since the manufacturing apparatus according to the ninth aspect of the present invention includes variable control means for controlling the frequency of the applied AC voltage or the voltage value, the manufacturing apparatus is formed on the insulating substrate constituting the field emission type electron source array. According to the size, shape, etc. of the micro-path that penetrates the front and back, according to the diameter, length, electrical characteristics, etc. of the carbon nanotube to be used, the conductive material layer containing the carbon nanotube, and the micro-path In accordance with the thickness, size, etc. of the insulating substrate having the above, and further, according to the progress of filling of the carbon nanotubes into the micro-path, the optimal AC voltage frequency or voltage value can be applied at any time. An apparatus for manufacturing a field emission electron source array can be configured.
【００５１】さらに、請求項１０の発明の分離精製方法
は、カーボンナノチューブを含む材料に印加する交流電
圧の周波数、または電圧値を制御し、カーボンナノチュ
ーブに微細な伸縮を繰り返させながら一定方向へ移動さ
せるため、比較的容易な構成で、不純物を含むカーボン
ナノチューブ材料の中から良質なカーボンナノチューブ
を電気的特性等の違いにより選別的に利用することが可
能となる。Further, according to the separation and purification method of the present invention, the frequency or the voltage value of the AC voltage applied to the material containing the carbon nanotube is controlled, and the carbon nanotube is moved in a certain direction while repeatedly expanding and contracting finely. Therefore, it is possible to selectively use high-quality carbon nanotubes among carbon nanotube materials containing impurities depending on differences in electrical characteristics and the like, with a relatively easy configuration.
【００５２】すなわち以上の発明により、別途、安価に
大量生産されたカーボンナノチューブを含む材料を用い
て電子源アレイが作製可能で、電界放出型電子源に適し
た良質なカーボンナノチューブをある程度、選択的に分
離して電子放出部を形成でき、さらに、細孔等の所定の
箇所にカーボンナノチューブを配向させることが可能
で、大型の表示装置に用いるために大面積の電子源アレ
イを形成する場合にも、電子放出特性の均一性が高く、
生産性に優れる電界放出型電子源アレイ、及びその製造
方法が提供できる。That is, according to the above invention, an electron source array can be manufactured using a material containing carbon nanotubes mass-produced separately at low cost, and high quality carbon nanotubes suitable for a field emission electron source can be selectively produced to some extent. Can be formed separately, and the carbon nanotubes can be oriented at predetermined positions such as pores, and when forming a large-area electron source array for use in a large display device. Also has high uniformity of electron emission characteristics,
A field emission type electron source array having excellent productivity and a method for manufacturing the same can be provided.
【図１】本発明の第１の実施の形態による電界放出型電
子源アレイを示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial sectional view showing a field emission type electron source array according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態による電界放出型電
子源アレイの製造方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a field emission electron source array according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施の形態による電界放出型電
子源アレイの製造装置の概要を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an outline of an apparatus for manufacturing a field emission electron source array according to a third embodiment of the present invention.
１１ 電子放出部 １２ 絶縁性基板 １３ 電気抵抗層 １４ カソード電極 １５ 支持基板 ２１ 導電性基板 ２２ 絶縁性膜 ２３ 複数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基
板 ２４ マスク材 ２５ カーボンナノチューブを含む導電性材料層 ２６ 導電性基板 ２７ 電源回路 ３１ 導電性基板 ３２ 絶縁性膜 ３３ 複数の表裏を貫通する微小経路を有する絶縁性基
板 ３６ カーボンナノチューブを含む導電性材料層 ３７ 下部電極基板 ３８ 電源制御回路（可変制御手段）DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electron emission part 12 Insulating substrate 13 Electric resistance layer 14 Cathode electrode 15 Supporting substrate 21 Conductive substrate 22 Insulating film 23 Insulating substrate which has a plurality of minute paths penetrating the front and back 24 Mask material 25 Conductivity including carbon nanotube Material Layer 26 Conductive Substrate 27 Power Supply Circuit 31 Conductive Substrate 32 Insulating Film 33 Insulating Substrate Having Micropaths Penetrating Plural Front and Back Sides Conductive Material Layer Containing Carbon Nanotube 37 Lower Electrode Substrate 38 Power Control Circuit (Variable Control means)
Claims (10)
ンナノチューブを含む導電性材料層と、複数の表裏を貫
通する微小経路を有する絶縁性基板と、表面に絶縁性膜
を有する第２の導電性基板とを積層し、第１の導電性基
板と第２の導電性基板との間に交流電圧を印加すること
により、前記絶縁性基板に対して少なくともカーボンナ
ノチューブを含む導電性材料を複数の表裏を貫通する微
小経路内へと移動、充填させることを特徴とする電界放
出型電子源アレイの製造方法。1. A first conductive substrate, a conductive material layer containing at least carbon nanotubes, an insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back, and a second conductive substrate having an insulating film on the surface. A conductive material containing at least carbon nanotubes with respect to the insulating substrate by applying an AC voltage between the first conductive substrate and the second conductive substrate. A method for manufacturing a field emission type electron source array, wherein the electron source array is moved and filled into a minute path penetrating the front and back.
ンナノチューブを含む第１の導電性材料層と、複数の表
裏を貫通する微小経路を有する第１の絶縁性基板と、絶
縁性膜と、複数の表裏を貫通する微小経路を有する第２
の絶縁性基板と、少なくともカーボンナノチューブを含
む第２の導電性材料層と、第２の導電性基板とを積層
し、第１の導電性基板と第２の導電性基板との間に交流
電圧を印加することにより、前記第１及び第２の絶縁性
基板に対して少なくともカーボンナノチューブを含む導
電性材料を複数の表裏を貫通する微小経路内へと移動、
充填させることを特徴とする電界放出型電子源アレイの
製造方法。2. A first conductive substrate, a first conductive material layer including at least carbon nanotubes, a first insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back, an insulating film, Second having a micropath penetrating a plurality of front and back sides
An insulating substrate, a second conductive material layer containing at least carbon nanotubes, and a second conductive substrate are laminated, and an AC voltage is applied between the first conductive substrate and the second conductive substrate. Is applied, the conductive material containing at least carbon nanotubes is moved relative to the first and second insulating substrates into a micropath penetrating a plurality of front and back surfaces,
A method for manufacturing a field emission type electron source array, characterized by filling.
前記導電性材料層と、複数の表裏を貫通する微小経路を
有する前記絶縁性基板との間に両者の接触領域を制限す
るマスク材が挿入されていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の電界放出型電子源アレイの製造方法。3. A mask material for limiting a contact region between the conductive material layer containing at least carbon nanotubes and the insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back surfaces is inserted. Claim 1 characterized by the following:
Or the method of manufacturing a field emission type electron source array according to 2.
通する微小経路内に電気的振動により移動、充填され得
る少なくともカーボンナノチューブを含む導電性材料が
充填され、該導電性材料の片端がカソード電極に電気的
に接続されていることを特徴とする電界放出型電子源ア
レイ。4. A conductive material containing at least carbon nanotubes, which can be moved and filled by electric vibration, is filled in a micropath penetrating a plurality of front and back surfaces formed on an insulating substrate, and one end of the conductive material is filled with the conductive material. A field emission electron source array electrically connected to a cathode electrode.
を貫通する微小経路が、陽極酸化法により形成された細
孔であることを特徴とする請求項４記載の電界放出型電
子源アレイ。5. The field emission type electron source array according to claim 4, wherein the minute paths penetrating the front and back surfaces formed on the insulating substrate are fine holes formed by anodic oxidation. .
ある多孔質基板であることを特徴とする請求項４記載の
電界放出型電子源アレイ。6. The field emission type electron source array according to claim 4, wherein said insulating substrate is a porous substrate which is an aggregate of fine particles.
して前記カソード電極に電気的に接続されていることを
特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の電界放出
型電子源アレイ。7. A field emission type electron source according to claim 4, wherein one end of said conductive material is electrically connected to said cathode electrode via an electric resistance layer. array.
を貫通する微小経路の該貫通個所が絶縁性基板内で島
状、またはライン状に限定、分割されていることを特徴
とする請求項４乃至７のいずれかに記載の電界放出型電
子源アレイ。8. The insulating substrate according to claim 1, wherein the penetrating portion of the plurality of micro-paths penetrating the front and back surfaces is limited or divided into an island shape or a line shape in the insulating substrate. Item 8. A field emission type electron source array according to any one of Items 4 to 7.
ンナノチューブを含む導電性材料層と、複数の表裏を貫
通する微小経路を有する絶縁性基板と、表面に絶縁性膜
を有する第２の導電性基板とを積層し、第１の導電性基
板と第２の導電性基板との間に交流電圧を印加すること
により、前記絶縁性基板に対して少なくともカーボンナ
ノチューブを含む導電性材料を複数の表裏を貫通する微
小経路内へと移動、充填させる電界放出型電子源アレイ
の製造方法に基づき、印加する交流電圧の周波数、又は
電圧値の可変制御手段を具備することを特徴とする電界
放出型電子源アレイの製造装置。9. A first conductive substrate, a conductive material layer containing at least carbon nanotubes, an insulating substrate having a plurality of minute paths penetrating the front and back, and a second conductive substrate having an insulating film on the surface. A conductive material containing at least carbon nanotubes with respect to the insulating substrate by applying an AC voltage between the first conductive substrate and the second conductive substrate. Based on a method of manufacturing a field emission type electron source array to be moved and filled into a micropath penetrating the front and back, a field emission type comprising a variable control means for a frequency of an applied AC voltage or a voltage value. Equipment for manufacturing electron source arrays.
加する交流電圧の周波数、または電圧値を制御し、該カ
ーボンナノチューブに微細な伸縮を繰り返させながら一
定方向へ移動させることを特徴とするカーボンナノチュ
ーブの分離精製方法。10. A method for separating carbon nanotubes, comprising controlling a frequency or a voltage value of an AC voltage applied to a material containing carbon nanotubes, and moving the carbon nanotubes in a predetermined direction while repeating fine expansion and contraction. Purification method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000047762A JP3474142B2 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Method of manufacturing field emission type electron source array, field emission type electron source array, and apparatus for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000047762A JP3474142B2 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Method of manufacturing field emission type electron source array, field emission type electron source array, and apparatus for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001236878A true JP2001236878A (en) | 2001-08-31 |
| JP3474142B2 JP3474142B2 (en) | 2003-12-08 |
Family
ID=18569962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000047762A Expired - Fee Related JP3474142B2 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Method of manufacturing field emission type electron source array, field emission type electron source array, and apparatus for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3474142B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005097014A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Fuji Xerox Co Ltd | Carbon nanotube production apparatus, production method, and gas decomposer used therein |
| WO2005102922A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Nanostructures and method for making such nanostructures |
| KR100853246B1 (en) | 2007-07-16 | 2008-08-21 | 삼성전기주식회사 | Manufacturing method of field emission array |
| US7470353B2 (en) | 2004-08-30 | 2008-12-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of manufacturing field emitter electrode using self-assembling carbon nanotubes and field emitter electrode manufactured thereby |
-
2000
- 2000-02-24 JP JP2000047762A patent/JP3474142B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005097014A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Fuji Xerox Co Ltd | Carbon nanotube production apparatus, production method, and gas decomposer used therein |
| JP4608863B2 (en) * | 2003-09-22 | 2011-01-12 | 富士ゼロックス株式会社 | Carbon nanotube production apparatus and method, and gas decomposer used therefor |
| WO2005102922A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Nanostructures and method for making such nanostructures |
| US7470353B2 (en) | 2004-08-30 | 2008-12-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of manufacturing field emitter electrode using self-assembling carbon nanotubes and field emitter electrode manufactured thereby |
| KR100853246B1 (en) | 2007-07-16 | 2008-08-21 | 삼성전기주식회사 | Manufacturing method of field emission array |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3474142B2 (en) | 2003-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7652418B2 (en) | Electronic emission device, electron emission display device having the same, and method of manufacturing the electron emission device | |
| US6545396B1 (en) | Image forming device using field emission electron source arrays | |
| JP4802363B2 (en) | Field emission cold cathode and flat image display device | |
| JP4069532B2 (en) | Carbon ink, electron-emitting device, method for manufacturing electron-emitting device, and image display device | |
| US7198966B2 (en) | Electron-emitting device, electron source, image-forming apparatus, and method for producing electron-emitting device and electron-emitting apparatus | |
| JPH10199398A (en) | Electron generating device | |
| JP3581298B2 (en) | Field emission type electron source array and method of manufacturing the same | |
| US20030080663A1 (en) | Field emission type cold cathode and method for manufacturing the same and method for manufacturing flat display | |
| JP3573273B2 (en) | Electron emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP3581296B2 (en) | Cold cathode and method of manufacturing the same | |
| JP3474142B2 (en) | Method of manufacturing field emission type electron source array, field emission type electron source array, and apparatus for manufacturing the same | |
| JP2004241161A (en) | Electron emitting source and its manufacturing method and its display device | |
| JP3590007B2 (en) | Electron-emitting device, method of manufacturing the same, and image display device using the electron-emitting device | |
| JP3581289B2 (en) | Field emission electron source array and method of manufacturing the same | |
| JP3597740B2 (en) | Cold cathode and method of manufacturing the same | |
| JP2001035351A (en) | Cold cathode using cylindrical electron source and manufacture thereof | |
| JP4578350B2 (en) | Carbon film, electron emission source and field emission type lighting lamp | |
| JP4048323B2 (en) | Thin flexible electron emission member | |
| JPH10223128A (en) | Electron emitter | |
| JP3964600B2 (en) | Field emission display | |
| JP3597801B2 (en) | Electron emission device, manufacturing method thereof, display device, and driving method thereof | |
| JP5055656B2 (en) | Field emission cold cathode, method of manufacturing the same, and flat image display device | |
| JP2006244857A (en) | Cold cathode electron source and its manufacturing method | |
| JP2002289088A (en) | Electron emitting element, electron source, driving method for electron source, image forming device, driving method for image forming device and electron emitting device | |
| JP3719604B2 (en) | Electron emission source and display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |