JP2001312955A - Electron discharge element, its manufacturing method and image display element - Google Patents
Electron discharge element, its manufacturing method and image display elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型のフラ
ットパネルディスプレイや、陰極線管、ランプ、電子銃
など、電子エミッタ（電子源）を必要とする装置等に用
いられる電子放出素子およびその製造方法に関するもの
である。この電子放出素子は、具体的には、カーボンナ
ノチューブなどの針状構造を有する冷陰極部材を用いて
構成される。本発明は、また、上記のような電子放出素
子を用いて構成される画像表示素子に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device used for a device requiring an electron emitter (electron source), such as a field emission type flat panel display, a cathode ray tube, a lamp, an electron gun, and the like, and its manufacture. It is about the method. The electron-emitting device is specifically configured using a cold cathode member having a needle-like structure such as a carbon nanotube. The present invention also relates to an image display device using the above-described 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、かつ、その先端部の曲率半径が小さい形状
を有しているため、上記先端部に電界が集中しやすく、
電子放出素子（電界放出型電子エミッタ）における冷陰
極部材（電子放出材料、電子エミッタ材）として適して
いる。具体的には、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、４
００μＡ／ｃｍ2という大きな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。2. Description of the Related Art Since carbon nanotubes have a high aspect ratio and a shape having a small radius of curvature at the tip, an electric field tends to concentrate on the tip,
It is suitable as a cold cathode member (electron emitting material, electron emitter material) in an electron emitting element (field emission type electron emitter). Specifically, for example, from a bundle of carbon nanotubes, at a low turn-on voltage of 64 V, 4
It has been reported that a large emission current density of 00 μA / cm 2 can be obtained.
【０００３】上記のようなカーボンナノチューブ等、針
状構造の材料を冷陰極部材とする電子放出素子を例えば
フラットパネルディスプレイなどに適用するためには、
上記冷陰極部材を２次元的に配置する必要がある。この
ため、カーボンナノチューブを効率的に取り扱い、２次
元的に配置して固定する技術、また、効率よく電界を印
加して電子を放出させる技術が求められている。In order to apply an electron-emitting device using a needle-shaped material such as a carbon nanotube as a cold cathode member to a flat panel display or the like, for example,
It is necessary to arrange the cold cathode members two-dimensionally. For this reason, there is a need for a technique for efficiently handling carbon nanotubes and fixing them by arranging them two-dimensionally, and a technique for efficiently applying an electric field to emit electrons.
【０００４】そこで、例えば、de Heer et al. は、Sci
ence誌の第２７０巻、第１１７９頁（１９９５）にて、
カーボンナノチューブの懸濁液をセラミックフィルタに
流し、ろ過して、フィルタの表面上にカーボンナノチュ
ーブを配列させ、次に、上記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技術を開示
し、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を報告し
ている。Thus, for example, de Heer et al.
270, p. 1179 (1995)
A two-dimensional array of carbon nanotubes is obtained by flowing a suspension of carbon nanotubes through a ceramic filter, filtering the carbon nanotubes on the surface of the filter, and then transferring the aligned carbon nanotubes onto a plastic sheet. And reports that electron field emission was obtained from a two-dimensional array of carbon nanotubes obtained by this method.
【０００５】また、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にカー
ボンナノチューブまたはフラーレンを用いる技術が開示
されている。この技術では、支持基板上に複数配設され
る各電子エミッタは、例えば複数のカーボンナノチュー
ブが、塗布や、圧着、埋め込み等の方法により、支持基
板上に倒木が重なり合うような状態で設けられて構成さ
れている。ここで、上記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としての炭素を昇
華させ、カソード電極上に析出させることによって形成
されている。[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149760 discloses a technique in which a carbon nanotube or fullerene is used as an electron emitter in a field emission type cold cathode device. In this technique, a plurality of electron emitters disposed on a support substrate are provided, for example, in such a manner that a plurality of carbon nanotubes are coated, pressed, buried, or the like, such that fallen trees overlap on the support substrate. It is configured. Here, the carbon nanotube is formed, for example, by sublimating carbon as an anode electrode by arc discharge and depositing it on a cathode electrode.
【０００６】また、特開平１０−１２１２４号公報に
は、陽極酸化膜に規則正しく配設された細孔中に金属触
媒を析出させ、その触媒作用により、カーボンナノチュ
ーブを成長させて電子エミッタを形成する技術が開示さ
れている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12124 discloses a technique in which a metal catalyst is deposited in pores regularly arranged in an anodic oxide film, and a carbon nanotube is grown by the catalytic action to form an electron emitter. Techniques are disclosed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記 d
e Heer et al. が開示している技術では、上記セラミッ
クフィルタによるろ過の際やプラスチックシートへの転
写の際に所定の領域だけにカーボンナノチューブを配置
することが困難であり、パターン化された領域にカーボ
ンナノチューブが配置された電子エミッタを得ることは
困難である。また、カーボンナノチューブの密度の制御
が容易ではないため、電子放出特性が、例えば中央部と
周辺部となどで不均一になったり、製品ごとにばらつい
たりしがちであるという問題点を有していた。この問題
点は、例えば２０型以上のディスプレイを製造する場合
など、大きな面積の領域にカーボンナノチューブを配置
する場合には特に大きなものとなる。[0005] However, the above d
With the technology disclosed by e Heer et al., it is difficult to place carbon nanotubes only in a predetermined area when filtering with the above ceramic filter or when transferring to a plastic sheet, and the patterned area It is difficult to obtain an electron emitter in which carbon nanotubes are arranged. In addition, since it is not easy to control the density of carbon nanotubes, there is a problem that electron emission characteristics tend to be non-uniform at, for example, a central portion and a peripheral portion, or vary from product to product. Was. This problem is particularly serious when arranging carbon nanotubes in a large area region, for example, when manufacturing a display of 20 inches or more.
【０００８】また、上記特開平１０−１４９７６０号公
報に開示されているように、塗布等によってカーボンナ
ノチューブを配置する方法では、形成されるカーボンナ
ノチューブの方向性を制御することが困難である。この
ため、大きな放出電流密度を得ることが困難であるう
え、エミッション電流変動も大きくなりがちである。Also, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149760, it is difficult to control the directionality of the formed carbon nanotubes by the method of arranging the carbon nanotubes by coating or the like. For this reason, it is difficult to obtain a large emission current density, and the emission current fluctuation tends to increase.
【０００９】また、上記特開平１０−１２１２４号公報
に開示されている方法では、陽極酸化膜および細孔の形
成や金属触媒の析出工程を必要とするうえ、金属触媒の
触媒作用によってカーボンナノチューブを成長させるた
めに、これらのプロセスに必要な手間や、時間などが多
く、必ずしも十分な生産性を有するとは言い難い。The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12124 requires the formation of an anodic oxide film and pores and the step of depositing a metal catalyst. It takes much time and labor for these processes to grow, and it cannot be said that the process has sufficient productivity.
【００１０】さらに、上記 de Heer.et.al. や、特開平
１０−１４９７６０号公報、特開平１０−１２１２４号
公報等に開示されている構成では、電子エミッタを構成
するカーボンナノチューブは、単に電極基板に接触して
いるにすぎない。すなわち、両者間の接触は強固なもの
ではなく、接触抵抗が大きくなりがちであるため、電子
のやりとりが安定せず、やはり、大きな放出電流密度を
得ることや、電流変動を小さくすることが困難であると
いう問題点を有していた。Further, in the configurations disclosed in the above-mentioned de Heer.et.al., JP-A-10-149760, JP-A-10-12124, etc., the carbon nanotubes constituting the electron emitter are simply electrodes. It is just touching the substrate. That is, the contact between the two is not strong and the contact resistance tends to be large, so that the exchange of electrons is not stable, and it is also difficult to obtain a large emission current density and reduce the current fluctuation. Had the problem that
【００１１】なお、本願発明者らは、ポリシランから成
る保持部材にカーボンナノチューブを固着させた構造の
電子放出素子を検討した。しかしこの構成では、ポリシ
ランの電気抵抗が大きいために、電子が放出されにくく
なる。言い換えれば、大量の電子をエミッションさせよ
うとすると、電圧降下が大きくなるために、高い印加電
圧が必要となるという問題点があった。The present inventors have studied an electron-emitting device having a structure in which carbon nanotubes are fixed to a holding member made of polysilane. However, in this configuration, since the electrical resistance of the polysilane is large, electrons are not easily emitted. In other words, there is a problem in that when a large amount of electrons are to be emitted, a high applied voltage is required because the voltage drop becomes large.
【００１２】上記のように、従来の電子放出素子におい
ては、例えば２次元的な所定のパターン化された領域
に、カーボンナノチューブ等を均一に配置することが困
難であったり、配置されるカーボンナノチューブ等の方
向性を制御することが困難であるなどのために、低い印
加電圧で大きな放出電流密度を得ることが困難であるな
どの問題点を有していた。また、電子放出素子の生産性
を高めることも困難であるという問題点を有していた。As described above, in the conventional electron-emitting device, for example, it is difficult to uniformly dispose carbon nanotubes or the like in a predetermined two-dimensional patterned area, However, it is difficult to control the directionality, etc., and it is difficult to obtain a large emission current density at a low applied voltage. Also, there is a problem that it is difficult to increase the productivity of the electron-emitting device.
【００１３】本発明は、上記の点に鑑み、低い印加電圧
で大きな放出電流密度を得ることができる電子放出素子
の提供を目的としている。また、そのような電子放出素
子を高い生産性で製造することができ、また、例えば２
次元的にパターン化された比較的大きな面積の領域など
にカーボンナノチューブ等を配置することが容易にでき
る電子放出素子の製造方法の提供を目的としている。In view of the above, an object of the present invention is to provide an electron-emitting device that can obtain a large emission current density at a low applied voltage. In addition, such an electron-emitting device can be manufactured with high productivity.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an electron-emitting device in which carbon nanotubes or the like can be easily arranged in a region having a relatively large area that is dimensionally patterned.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、支持部材と、上記支持部材上に
形成された保持部材と、針状構造を有し、上記保持部材
に保持された冷陰極部材と、上記冷陰極部材に電圧を印
加する電極部材と、を備え、上記冷陰極部材は、上記支
持部材にほぼ垂直な姿勢で、かつ、一端が上記保持部材
に埋設される一方、他端が上記保持部材から露出するよ
うに、上記保持部材に保持されるとともに、上記保持部
材は、半導体部材および導電性部材の少なくとも何れか
一方を含んでいることを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a holding member having a supporting member, a holding member formed on the supporting member, and a needle-like structure. A cold-cathode member, and an electrode member for applying a voltage to the cold-cathode member, wherein the cold-cathode member is in a posture substantially perpendicular to the support member, and one end is embedded in the holding member. Meanwhile, the other end is held by the holding member so as to be exposed from the holding member, and the holding member includes at least one of a semiconductor member and a conductive member. .
【００１５】これにより、保持部材における電圧降下が
小さく抑えられ、また、冷陰極部材から効率よく電子が
放出されるので、低い印加電圧で大きな放出電流密度を
得ることができるとともに、エミッション電流変動も小
さく抑えることができる。As a result, a voltage drop in the holding member is suppressed to a small value, and electrons are efficiently emitted from the cold cathode member. Therefore, a large emission current density can be obtained at a low applied voltage, and the emission current fluctuation can be reduced. It can be kept small.
【００１６】また、請求項２の発明は、請求項１の電子
放出素子であって、上記電極部材は、上記支持部材と上
記保持部材との間に設けられていることを特徴としてい
る。According to a second aspect of the present invention, in the electron-emitting device according to the first aspect, the electrode member is provided between the supporting member and the holding member.
【００１７】また、請求項３の発明は、請求項１の電子
放出素子であって、上記保持部材は、表面部に微***を
有し、上記冷陰極部材の上記一端は、上記微***に埋設
されていることを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the electron-emitting device according to the first aspect, the holding member has a minute hole in a surface portion, and the one end of the cold cathode member is connected to the minute hole. It is characterized by being buried.
【００１８】また、請求項４の発明は、請求項１の電子
放出素子であって、上記冷陰極部材は、上記保持部材に
おける、所定のエネルギの印加によって原子間結合が解
離した部分に埋設されていることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the electron-emitting device according to the first aspect, the cold cathode member is buried in a portion of the holding member in which interatomic bonds have been dissociated by application of predetermined energy. It is characterized by having.
【００１９】また、請求項５の発明は、請求項４の電子
放出素子であって、上記エネルギの印加は、光の照射で
あることを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the electron-emitting device according to the fourth aspect, wherein the application of the energy is irradiation of light.
【００２０】これにより、前記のように針状構造を有す
る冷陰極部材を支持部材にほぼ垂直な姿勢で一端を保持
部材に埋設し他端を保持部材から露出させるように保持
部材に保持させることが容易にできる。また、請求項６
の発明は、請求項１ないし請求項５の電子放出素子であ
って、上記保持部材は、Ｓｉ系ポリマーに、半導体粒子
および導電性粒子の少なくとも何れか一方の粒子が混入
されて成っていることを特徴としている。Thus, the cold cathode member having the needle-like structure is embedded in the holding member so that one end is embedded in the holding member and the other end is exposed from the holding member in a posture substantially perpendicular to the support member. Can be easily done. Claim 6
The invention according to claim 1 is the electron-emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the holding member is formed by mixing at least one of semiconductor particles and conductive particles with a Si-based polymer. It is characterized by.
【００２１】また、請求項７の発明は、請求項６の電子
放出素子であって、上記粒子の最小寸法は、上記保持部
材の厚さよりも小さいことを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the electron-emitting device according to the sixth aspect, the minimum size of the particles is smaller than the thickness of the holding member.
【００２２】また、請求項８の発明は、請求項６の電子
放出素子であって、上記粒子は、グラファイト、カーボ
ンナノチューブ、およびフラーレンの少なくとも何れか
のカーボン粒子であることを特徴としている。The invention according to claim 8 is the electron-emitting device according to claim 6, wherein the particles are at least one of graphite, carbon nanotube, and fullerene.
【００２３】また、請求項９の発明は、請求項１ないし
請求項５の電子放出素子であって、上記保持部材は、所
定の電子放出範囲あたりの電気抵抗が５００ＭΩ以下で
あることを特徴としている。According to a ninth aspect of the present invention, in the electron-emitting device according to any one of the first to fifth aspects, the holding member has an electric resistance per predetermined electron emission range of 500 MΩ or less. I have.
【００２４】これにより、保持部材の電気抵抗を小さく
抑えて、前記のように保持部材における電圧降下を小さ
く抑えることが容易にできる。また、請求項１０の発明
は、請求項１ないし請求項５の電子放出素子であって、
上記針状構造を有する冷陰極部材は、六炭素環構造を有
するカーボンを含む部材の単体およびその集合体の少な
くとも何れかを含むことを特徴としている。Thus, the electric resistance of the holding member can be reduced, and the voltage drop in the holding member can be easily reduced as described above. The invention according to claim 10 is the electron-emitting device according to any one of claims 1 to 5,
The cold cathode member having a needle-like structure is characterized in that it includes at least one of a simple substance containing carbon having a six-carbon ring structure and an aggregate thereof.
【００２５】また、請求項１１の発明は、請求項１０の
電子放出素子であって、上記六炭素環構造を有するカー
ボンを含む部材は、カーボンナノチューブであることを
特徴としている。The eleventh aspect of the present invention is the electron-emitting device according to the tenth aspect, wherein the member containing carbon having a six-carbon ring structure is a carbon nanotube.
【００２６】また、請求項１２の発明は、請求項１１の
電子放出素子であって、上記カーボンナノチューブにお
ける、上記保持部材から露出した上記他端は、多面体的
に閉じていることを特徴としている。According to a twelfth aspect of the present invention, in the electron-emitting device according to the eleventh aspect, the other end of the carbon nanotube exposed from the holding member is closed in a polyhedral manner. .
【００２７】これにより、前記のように冷陰極部材から
効率よく電子を放出させることが容易にできる。Thus, it is easy to efficiently emit electrons from the cold cathode member as described above.
【００２８】また、請求項１３の発明は、電子放出素子
であって、支持部材と、上記電極上に形成された保持部
材と、針状構造を有し、上記保持部材に保持された冷陰
極部材と、上記冷陰極部材に電圧を印加する電極部材
と、を備え、上記保持部材は、半導体部材および導電性
部材の少なくとも何れか一方を含んでいるとともに、上
記冷陰極部材は、電気泳動によって上記保持部材に配置
されたことを特徴としている。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an electron-emitting device, comprising a support member, a holding member formed on the electrode, and a needle-like structure, and the cold cathode held by the holding member. A member and an electrode member for applying a voltage to the cold cathode member, wherein the holding member includes at least one of a semiconductor member and a conductive member, and the cold cathode member is formed by electrophoresis. It is characterized by being arranged on the holding member.
【００２９】これにより、やはり、保持部材における電
圧降下が小さく抑えられ、また、冷陰極部材から効率よ
く電子が放出されるので、低い印加電圧で大きな放出電
流密度を得ることができるとともに、エミッション電流
変動を少なく抑えることもできる。また、保持部材にお
ける比較的大きな面積の領域に冷陰極部材が比較的高密
度に配置されるとともに、素子ごとや素子内における領
域ごとの電子放出特性の均一性に優れた電子放出素子を
容易に得ることができる。また、請求項１４の発明は、
電子放出素子の製造方法であって、支持部材上に、半導
体部材および導電性部材の少なくとも何れか一方を含む
保持部材を形成する保持部材形成工程と、針状構造を有
する冷陰極部材を、上記支持部材にほぼ垂直な姿勢で、
かつ、一端が上記保持部材に埋設される一方、他端が上
記保持部材から露出するように、上記保持部材に保持さ
せる保持工程と、上記冷陰極部材に電圧を印加する電極
部材を形成する電極部材形成工程と、を有することを特
徴としている。As a result, the voltage drop in the holding member is kept small, and electrons are efficiently emitted from the cold cathode member. Therefore, a large emission current density can be obtained with a low applied voltage, and the emission current can be reduced. Fluctuations can also be reduced. In addition, the cold cathode members are arranged at a relatively high density in a relatively large area of the holding member, and an electron-emitting device having excellent uniformity of electron emission characteristics for each element or for each region in the element can be easily manufactured. Obtainable. The invention of claim 14 is
A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising: a holding member forming step of forming a holding member including at least one of a semiconductor member and a conductive member on a supporting member; and a cold cathode member having a needle-like structure, In a position almost perpendicular to the support member,
A holding step of holding the holding member such that one end is embedded in the holding member and the other end is exposed from the holding member; and an electrode forming an electrode member for applying a voltage to the cold cathode member. And a member forming step.
【００３０】これにより、保持部材における電圧降下が
小さく、また、冷陰極部材から効率よく電子が放出され
るために、低い印加電圧で大きな放出電流密度を得られ
るとともに、エミッション電流変動も小さく抑えられる
電子放出素子を容易に製造することができる。As a result, since the voltage drop in the holding member is small and electrons are efficiently emitted from the cold cathode member, a large emission current density can be obtained at a low applied voltage, and the emission current fluctuation can be suppressed to a small value. An electron-emitting device can be easily manufactured.
【００３１】また、請求項１５の発明は、請求項１４の
電子放出素子の製造方法であって、上記電極部材形成工
程は、上記保持部材形成工程に先立って行われ、上記保
持部材形成工程は、少なくとも上記電極部材上に上記保
持部材を形成する工程であることを特徴としている。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the fourteenth aspect, the electrode member forming step is performed prior to the holding member forming step, and the holding member forming step is performed. A step of forming the holding member on at least the electrode member.
【００３２】また、請求項１６の発明は、請求項１４の
電子放出素子の製造方法であって、上記保持工程は、上
記保持部材における少なくとも一部の領域で、少なくと
も一部の原子間結合を解離させる解離工程と、上記保持
部材における上記原子間結合が解離した部分に、上記冷
陰極部材の上記一端を埋設する埋設工程と、を有するこ
とを特徴としている。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the fourteenth aspect, the holding step includes forming at least a part of interatomic bonds in at least a part of the holding member. A dissociation step of dissociating; and an embedding step of embedding the one end of the cold cathode member in a portion of the holding member where the interatomic bond is dissociated.
【００３３】また、請求項１７の発明は、請求項１６の
電子放出素子の製造方法であって、上記保持部材がＳｉ
系ポリマーを含み、上記解離工程は、上記保持部材にお
ける少なくとも一部の領域に紫外光を照射して、上記Ｓ
ｉ系ポリマーの原子間結合の少なくとも一部を解離させ
る工程を含むことを特徴としている。The invention according to claim 17 is the method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 16, wherein the holding member is made of Si.
The dissociation step comprises irradiating at least a part of the holding member with ultraviolet light,
The method is characterized by including a step of dissociating at least a part of the interatomic bond of the i-based polymer.
【００３４】また、請求項１８の発明は、請求項１６の
電子放出素子の製造方法であって、さらに、上記冷陰極
部材を前記保持部材に強固に固着させる固着工程を有す
ることを特徴としている。An eighteenth aspect of the present invention is the method of manufacturing an electron-emitting device according to the sixteenth aspect, further comprising a fixing step of firmly fixing the cold cathode member to the holding member. .
【００３５】また、請求項１９の発明は、請求項１８の
電子放出素子の製造方法であって、上記保持部材がＳｉ
系ポリマーを含み、上記固着工程は、上記埋設工程の後
に、少なくとも酸素を含む雰囲気中で加熱して、上記Ｓ
ｉ系ポリマーの原子間結合が解離した部分をＳｉＯx化
して硬化させる工程であることを特徴としている。The invention according to claim 19 is the method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 18, wherein the holding member is made of Si.
In the fixing step, after the embedding step, heating is performed in an atmosphere containing at least oxygen to form the S
is characterized by interatomic bond of i based polymer is a step of curing the part dissociated turned into SiO x.
【００３６】また、請求項２０の発明は、請求項１９の
電子放出素子の製造方法であって、上記固着工程におけ
る加熱温度が、２００℃以上、４５０℃以下であること
を特徴としている。According to a twentieth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the nineteenth aspect, the heating temperature in the fixing step is 200 ° C. or more and 450 ° C. or less.
【００３７】また、請求項２１の発明は、請求項１４の
電子放出素子の製造方法であって、上記保持部材は、表
面部に微***を有し、上記保持工程は、上記微***に上
記冷陰極部材の上記一端を埋設する工程であることを特
徴としている。According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing an electron-emitting device according to the fourteenth aspect, wherein the holding member has a fine hole in a surface portion, and the holding step includes: The method is characterized in that it is a step of burying the one end of the cold cathode member.
【００３８】また、請求項２２の発明は、請求項１６ま
たは請求項２１の電子放出素子の製造方法であって、上
記埋設工程は、上記冷陰極部材を分散させた溶液中で、
上記保持部材の付近に所定の電界を形成し、電気泳動に
よって、上記保持部材に上記冷陰極部材を埋設すること
を特徴としている。According to a twenty-second aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the sixteenth or twenty-first aspect, the embedding step is performed in a solution in which the cold cathode member is dispersed.
A predetermined electric field is formed in the vicinity of the holding member, and the cold cathode member is embedded in the holding member by electrophoresis.
【００３９】これにより、保持部材における比較的大き
な面積の領域に冷陰極部材を比較的高密度に配置し、確
実に埋設することができるとともに、電子を効率よく放
出させることのできる電子放出素子を高い生産性で製造
することができる。Thus, an electron-emitting device which can arrange the cold cathode members at a relatively high density in a relatively large area of the holding member and bury the cold cathode members reliably and efficiently emit electrons can be provided. It can be manufactured with high productivity.
【００４０】また、請求項２３の発明は、請求項１の電
子放出素子であって、上記電極部材、および上記保持部
材は、所定の形状にパターニングされて形成されている
ことを特徴としている。According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided the electron-emitting device according to the first aspect, wherein the electrode member and the holding member are formed by patterning in a predetermined shape.
【００４１】また、請求項２４の発明は、請求項２３の
電子放出素子であって、上記所定の形状は、互いに平行
な複数の帯状であることを特徴としている。According to a twenty-fourth aspect of the invention, there is provided the electron-emitting device according to the twenty-third aspect, wherein the predetermined shape is a plurality of strips parallel to each other.
【００４２】また、請求項２５の発明は、画像表示素子
であって、請求項２４の電子放出素子と、上記電子放出
素子と対向して設けられた対向基板と、上記対向基板上
に、上記電子放出素子における上記電極部材と交差する
方向の複数の帯状に形成された対向電極部材と、上記電
子放出素子からの電子の放出に応じて発光する発光部材
と、を備えたことを特徴としている。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided an image display device, wherein the electron-emitting device according to the twenty-fourth aspect, a counter substrate provided to face the electron-emitting device, and An electron-emitting device includes: a plurality of opposed electrode members formed in a plurality of strips in a direction intersecting with the electrode member; and a light-emitting member that emits light in response to emission of electrons from the electron-emitting device. .
【００４３】これにより、所定のパターンの領域、例え
ば電極部材と対向電極部材との交差位置ごとに電子の放
出を制御してビットマップ画像などを表示させることが
できるとともに、電子放出素子から効率よく電子が放出
されるので、低い印加電圧で高い輝度の画像を表示させ
ることが容易にできる。This makes it possible to display a bitmap image or the like by controlling the emission of electrons at each predetermined pattern area, for example, at each intersection between the electrode member and the counter electrode member, and efficiently from the electron-emitting device. Since electrons are emitted, it is possible to easily display an image with high luminance at a low applied voltage.
【００４４】また、請求項２６の発明は、電子放出素子
の製造方法であって、支持部材上に、半導体部材および
導電性部材の少なくとも何れか一方を含む保持部材を形
成する保持部材形成工程と、上記保持部材における部分
的な領域に所定のエネルギを印加して、上記部分的な領
域の少なくとも一部の原子間結合を解離させる解離工程
と、針状構造を有する冷陰極部材を分散させた溶液中
で、上記保持部材の付近に所定の電界を形成し、上記保
持部材における上記原子間結合が解離した領域に、電気
泳動によって上記冷陰極部材を移動させ、上記支持部材
にほぼ垂直な姿勢で、かつ、一端が上記保持部材におけ
る上記原子間結合が解離した部分に埋設される一方、他
端が上記保持部材から露出するように、上記冷陰極部材
を上記保持部材に保持させる保持工程と、上記エネルギ
の印加がなされなかった領域の上記保持部材を除去する
除去工程と、上記冷陰極部材を前記保持部材に強固に固
着させる固着工程と、を有することを特徴としている。According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electron-emitting device, comprising: a holding member forming step of forming a holding member including at least one of a semiconductor member and a conductive member on a supporting member. A dissociation step of applying predetermined energy to a partial region of the holding member to dissociate at least a part of interatomic bonds in the partial region, and dispersing a cold cathode member having a needle-like structure. In the solution, a predetermined electric field is formed in the vicinity of the holding member, and the cold cathode member is moved by electrophoresis to a region where the interatomic bond is dissociated in the holding member. The cold cathode member is held by the holding member such that one end is embedded in a portion of the holding member where the interatomic bond is dissociated, and the other end is exposed from the holding member. A holding step of, is characterized by having a removal step of removing the retaining member of application of the energy is not performed region, a fixing step of firmly fixing the cold cathode member to the holding member.
【００４５】また、請求項２７の発明は、請求項２６の
電子放出素子の製造方法であって、上記保持部材がＳｉ
系ポリマーを含み、上記エネルギの印加が紫外線の照射
であることを特徴としている。The invention according to claim 27 is the method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 26, wherein the holding member is made of Si.
And the application of the energy is irradiation of ultraviolet rays.
【００４６】また、請求項２８の発明は、請求項２７の
電子放出素子の製造方法であって、上記除去工程と上記
固着工程とは、上記保持工程の後に、少なくとも酸素を
含む雰囲気中で加熱して、上記紫外線の照射によって上
記Ｓｉ系ポリマーの原子間結合が解離した部分をＳｉＯ
x化して硬化させるとともに、同時に、上記紫外線の照
射がされなかった領域の上記保持部材を分解させて除去
する工程であることを特徴としている。According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electron-emitting device according to the twenty-seventh aspect, the removing step and the fixing step are performed by heating in an atmosphere containing at least oxygen after the holding step. Then, the portion where the interatomic bond of the Si-based polymer is dissociated by the irradiation of the ultraviolet light is converted to
The method is characterized in that it is a step of decomposing and curing the holding member in a region where the ultraviolet ray has not been irradiated, while at the same time making it x and hardening.
【００４７】これにより、フォトリソグラフィなどを用
いることなく、保持部材における２次元的にパターン化
された比較的大きな面積の領域に冷陰極部材を配置する
とともに、確実に埋設して、電子を効率よく放出させる
ことのできる電子放出素子を高い生産性で製造すること
ができる。Thus, without using photolithography or the like, the cold cathode member is arranged in a region having a relatively large area two-dimensionally patterned in the holding member, and is securely buried, so that electrons can be efficiently collected. An electron-emitting device that can emit light can be manufactured with high productivity.
【００４８】[0048]
【発明の実施の形態】まず、カーボンナノチューブを基
板上に配置させる原理について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of arranging carbon nanotubes on a substrate will be described.
【００４９】本願発明者らは、六炭素環構造を含むカー
ボンの単体またはその集合体である針状構造の冷陰極部
材として用い得るカーボンナノチューブ等が、電気泳動
特性（または誘電泳動特性）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（電気力線）の方向に沿って配向させるととも
に、電極に向けて移動させることが可能になる。The inventors of the present application have reported that carbon nanotubes or the like which can be used as a needle-shaped cold cathode member, which is a simple substance or an aggregate of carbon having a six-carbon ring structure, has electrophoretic properties (or dielectrophoretic properties). I found something. By utilizing this characteristic, the carbon nanotubes can be oriented along the direction of the applied electric field (lines of electric force) and can be moved toward the electrodes.
【００５０】そこで、上記手法を用いて、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、所定
の電圧を印加して冷陰極部材として作用させたところ、
カーボンナノチューブの密度等にもよるが、例えば１μ
Ａ／ｃｍ2の放出電流密度及び１６０Ｖのターンオン電
圧が得られた。Then, using the above method, the carbon nanotubes were arranged one-dimensionally on the knife edge, and a predetermined voltage was applied to act as a cold cathode member.
Depending on the density of carbon nanotubes, for example, 1μ
An emission current density of A / cm 2 and a turn-on voltage of 160 V were obtained.
【００５１】同様に、カーボンナノチューブの電気泳動
（または誘電泳動）現象を利用して、平板状の基板上に
カーボンナノチューブを２次元的に配列させれば、大型
の電子放出素子を容易に構成することができる。Similarly, if the carbon nanotubes are two-dimensionally arranged on a flat substrate using the electrophoresis (or dielectrophoresis) phenomenon of the carbon nanotubes, a large-sized electron-emitting device can be easily formed. be able to.
【００５２】（実施の形態１）以下、電子放出素子につ
いて、具体的に説明する。(Embodiment 1) Hereinafter, the electron-emitting device will be specifically described.
【００５３】図１は、本実施の形態におけるカーボンナ
ノチューブを用いた電界放出型の電子放出素子１０の構
成を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、支
持部材として機能する誘電体基板である基板１１の表面
には、帯状の複数の導電層１２が形成され、さらに、上
記導電層１２上に、保持部材として機能する厚さが約１
μｍのポリシラン膜１３が形成されている。ポリシラン
膜１３には、針状構造の冷陰極部材である多数のカーボ
ンナノチューブ１４が、基板１１に対してほぼ垂直で、
その一端がポリシラン膜１３に埋め込まれるようにして
固定されている。上記多数（複数）のカーボンナノチュ
ーブ１４によって、電子エミッタ（カソード）１５が構
成されている。FIG. 1 is a perspective view schematically showing the structure of a field emission type electron-emitting device 10 using carbon nanotubes in the present embodiment. As shown in the figure, a plurality of strip-shaped conductive layers 12 are formed on the surface of a substrate 11 which is a dielectric substrate functioning as a support member. About 1
A μm-thick polysilane film 13 is formed. On the polysilane film 13, a large number of carbon nanotubes 14, which are cold cathode members having a needle-like structure, are substantially perpendicular to the substrate 11,
One end is fixed so as to be embedded in the polysilane film 13. An electron emitter (cathode) 15 is constituted by the large number (plural) of carbon nanotubes 14.
【００５４】上記基板１１としては、例えばコーニング
社製の＃７０５９ガラスを用いることができるが、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）から成る基板な
どを使用することができる。As the substrate 11, for example, # 7059 glass manufactured by Corning Incorporated can be used, but other substrates can also be used. For example, polymer film,
Substrates made of various ceramic materials (such as alumina) can be used.
【００５５】上記導電層１２は、特に限定されるもので
はないが、例えばアルミニウムから成り、カーボンナノ
チューブ１４に所定の電圧を印加するようになってい
る。The conductive layer 12 is not particularly limited, but is made of, for example, aluminum and applies a predetermined voltage to the carbon nanotubes 14.
【００５６】上記ポリシラン膜１３は、例えば、分子量
が約１３００００のポリメチルフェニルシランから成
り、導電率（シート抵抗）が０．５〜１．０×１０
-3（Ｓ／ｃｍ）になるように、４／１のポリシラン／カ
ーボンブラック混合比でカーボンブラックの粒子が混入
している。すなわち、単体のポリシランなどのＳｉ系ポ
リマー材料は比較的高抵抗であるが、上記のようにカー
ボンブラックの粒子を混入させることによって、電子放
出効率を高め得るようになっている。なお、上記ポリシ
ラン膜１３に代えて、ナノシラン等のＳｉ系ポリマー材
料などを用いてもよい。また、混入させる粒子として
は、より具体的には例えばグラファイトや、カーボンナ
ノチューブ、フラーレン等のカーボン粒子などを適用す
ることができるが、これらに限らず、導電性または半導
体性の粒子であればよい。さらに、ポリシラン膜１３の
導電率は上記の値に限らず、電子放出素子１０に必要と
される特性等に応じて、混入粒子の種類や混合比を設定
すればよい。ここで、本願明細書で述べる「粒子」は、
特定の形状に限定されるものではなく、いわゆる粒状の
形状を有する分離された固体の他に、針状、筒状、球状
等、様々な形状を有する分離された固体を包括的に示
す。また簡単化のために、「粒子またはその凝集体」
も、単に「粒子」と記す。ただし、上記粒子の大きさ
（非対称な形状を有する場合には少なくとも最小寸法）
は、ポリシラン膜１３の厚さよりも小さいことが好まし
い。なお、上記ポリシラン膜１３の電気抵抗と電子放出
能力との関係については、後に詳述する。The polysilane film 13 is made of, for example, polymethylphenylsilane having a molecular weight of about 130,000, and has a conductivity (sheet resistance) of 0.5 to 1.0 × 10 4.
-3 (S / cm), particles of carbon black are mixed at a polysilane / carbon black mixture ratio of 4/1. That is, a Si-based polymer material such as a simple polysilane has a relatively high resistance, but by mixing carbon black particles as described above, the electron emission efficiency can be increased. Note that, instead of the polysilane film 13, a Si-based polymer material such as nanosilane may be used. Further, as the particles to be mixed, more specifically, for example, graphite, carbon nanotubes, carbon particles such as fullerene and the like can be applied, but not limited thereto, any conductive or semiconductor particles may be used. . Furthermore, the conductivity of the polysilane film 13 is not limited to the above value, and the type and mixing ratio of the mixed particles may be set according to the characteristics and the like required for the electron-emitting device 10. Here, “particles” described in the present specification are:
The present invention is not limited to a specific shape, but generally includes separated solids having various shapes such as needles, cylinders, and spheres, in addition to separated solids having a so-called granular shape. For the sake of simplicity, "particles or their aggregates"
Are also simply referred to as “particles”. However, the size of the above-mentioned particles (at least the minimum size when having an asymmetric shape)
Is preferably smaller than the thickness of the polysilane film 13. The relationship between the electrical resistance of the polysilane film 13 and the electron emission capability will be described later in detail.
【００５７】また、上記カーボンナノチューブ１４は、
例えば直流アーク放電法によって形成されるものを用い
ることができる。（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。）このような方法に
よって形成されるカーボンナノチューブ１４は一般に多
面体構造を有しており、典型的には、長さが約１〜５μ
ｍで、直径が約５〜５０ｎｍである。また、カーボンナ
ノチューブは、上記直流アーク放電法以外の種々の公知
の方法によって製造したものなどを用いることももちろ
ん可能である。ただし、電子放出素子１０に低真空中で
安定な動作をさせるためには、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。次に、図２（ａ）〜（ｇ）を参照して、上記のよう
な電子放出素子１０の製造プロセスを説明する。 （１）まず、図２（ａ）に示すように、基板１１の表面
に、複数の帯状にパターニングされた導電層１２を形成
する。上記導電層１２のパターニング処理は、半導体技
術分野などで一般的に使用されているプロセス（例えば
フォトリソグラフィなど）を使用することができるの
で、その説明はここでは省略する。 （２）次に、例えばスピンキャスト法によって、図２
（ｂ）に示すように、基板１１および上記導電層１２を
覆うように、カーボンブラックを混入させた、例えば厚
さが約１μｍのポリシラン膜１３を形成する。 （３）続いて、図２（ｃ）に示すように、導電層１２の
パターンに対応した開口パターンを有するマスク１６を
介して、上記ポリシラン膜１３に、例えば水銀ランプか
ら発せられた紫外（ＵＶ）光を照射する。これによっ
て、図２（ｄ）に示すように、ポリシラン膜１３におけ
るＵＶ光が照射された領域１３ａで、原子間結合（通常
はＳｉ−Ｓｉ結合）の光解離が生じる。このとき、上記
領域１３ａのポリシラン膜１３は、上記光解離に起因し
て、３６０ｎｍの波長の光に対して透明になることによ
って光解離が生じたことを確認することができる。 （４）上記のような処理がなされた基板１１を、図２
（ｅ）に示すように、電気泳動装置３１内に設置し、電
気泳動装置３１内（基板１１と対向電極３２との間に形
成されるギャップセル）にカーボンナノチューブ１４を
分散させた溶液（懸濁液）３３を導入する。The carbon nanotube 14 is
For example, those formed by a DC arc discharge method can be used. (The contents are well known to those skilled in the art, and thus description thereof is omitted here.) The carbon nanotubes 14 formed by such a method generally have a polyhedral structure, and typically have a length of Is about 1-5μ
m and a diameter of about 5 to 50 nm. In addition, it is of course possible to use carbon nanotubes manufactured by various known methods other than the DC arc discharge method. However, in order to cause the electron-emitting device 10 to operate stably in a low vacuum, it is preferable that the tip of the carbon nanotube has a polyhedral closed structure. Next, a manufacturing process of the above-described electron-emitting device 10 will be described with reference to FIGS. (1) First, as shown in FIG. 2A, a conductive layer 12 patterned into a plurality of strips is formed on the surface of a substrate 11. The patterning process of the conductive layer 12 can use a process (for example, photolithography) generally used in the field of semiconductor technology and the like, and a description thereof will not be repeated. (2) Next, FIG.
As shown in FIG. 2B, a polysilane film 13 mixed with carbon black and having a thickness of, for example, about 1 μm is formed so as to cover the substrate 11 and the conductive layer 12. (3) Subsequently, as shown in FIG. 2C, an ultraviolet (UV) light emitted from, for example, a mercury lamp is applied to the polysilane film 13 through a mask 16 having an opening pattern corresponding to the pattern of the conductive layer 12. ) Irradiate light. As a result, as shown in FIG. 2D, photodissociation of interatomic bonds (usually Si—Si bonds) occurs in the region 13a of the polysilane film 13 irradiated with UV light. At this time, it can be confirmed that the polysilane film 13 in the region 13a becomes transparent to light having a wavelength of 360 nm due to the photodissociation, thereby causing photodissociation. (4) The substrate 11 that has been subjected to the above processing is
As shown in (e), a solution (suspension) in which the carbon nanotubes 14 are dispersed in the electrophoresis apparatus 31 (gap cells formed between the substrate 11 and the counter electrode 32) is installed in the electrophoresis apparatus 31. (Turbid liquid) 33 is introduced.
【００５８】ここで、上記カーボンナノチューブ１４
は、例えば、前記のように直流アーク放電法によって収
集部材上に析出したカーボンナノチューブを、超音波の
印加によってイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）中に分
散させ、得られた懸濁液を遠心分離器により不純物を除
去して精製したものである。上記不純物除去プロセス後
の懸濁液が、上記電気泳動装置３１のギャップセル内に
導入される溶液３３として用いられる。なお、この溶液
３３には、カーボンナノチューブの凝集を防止するため
に、トリトン等の活性剤を混入させるなどしてもよい。Here, the carbon nanotubes 14
For example, the carbon nanotubes deposited on the collecting member by the DC arc discharge method as described above are dispersed in isopropyl alcohol (IPA) by applying ultrasonic waves, and the obtained suspension is subjected to centrifugal separation. And purified. The suspension after the impurity removal process is used as a solution 33 to be introduced into the gap cell of the electrophoresis apparatus 31. Note that an activator such as Triton may be mixed into the solution 33 in order to prevent aggregation of the carbon nanotubes.
【００５９】溶液３３を導入した後、基板１１に形成さ
れた導電層１２と対向電極３２との間に所定の電圧を２
０分間印加する。より詳しくは、例えば、室温で、導電
層１２に負の電圧、対向電極３２に正の電圧を印加し
て、両者間に約２．０×１０3Ｖ／ｃｍの電界を形成す
る。この電界の形成によって、溶液３３中のカーボンナ
ノチューブ１４は、電界（電気力線）に沿って配向する
とともに、電気泳動現象によって、ポリシラン膜１３の
表面に向かって移動する。ポリシラン膜１３における前
記光解離が生じた領域１３ａに到達したカーボンナノチ
ューブ１４は、前記光解離によって生じたポリシラン膜
１３の隙間に、ある程度の深さまで挿入されて固定され
る。すなわち、カーボンナノチューブ１４は、基板１１
上の平行な複数のストライプ状の領域に配置されて、基
板１１にほぼ垂直な配向状態（姿勢）で、端部をポリシ
ラン膜１３に埋め込まれるようにして固定される。After introducing the solution 33, a predetermined voltage is applied between the conductive layer 12 formed on the substrate 11 and the counter electrode 32.
Apply for 0 minutes. More specifically, for example, a negative voltage is applied to the conductive layer 12 and a positive voltage is applied to the counter electrode 32 at room temperature to form an electric field of about 2.0 × 10 3 V / cm therebetween. Due to the formation of the electric field, the carbon nanotubes 14 in the solution 33 are oriented along the electric field (lines of electric force) and move toward the surface of the polysilane film 13 by an electrophoresis phenomenon. The carbon nanotubes 14 that have reached the region 13a of the polysilane film 13 where the photodissociation has occurred are inserted and fixed to a certain depth in the gap of the polysilane film 13 generated by the photodissociation. That is, the carbon nanotubes 14
It is arranged in a plurality of upper parallel stripe-shaped regions, and is fixed in an orientation state (posture) substantially perpendicular to the substrate 11 so that an end portion is embedded in the polysilane film 13.
【００６０】上記のようにカーボンナノチューブ１４の
一部がポリシラン膜１３に挿入された状態になること
は、次のようにして確認された。すなわち、ポリシラン
膜１３の表面に固定された１４の状態を走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）によって観察したところ、カーボンナノチ
ューブ１４は、ＵＶ光が照射された領域１３ａだけに存
在し、かつ、カーボンナノチューブ１４の一部が他の部
分に比べて低い透明度であることが観察され、その部分
がポリシラン膜１３に挿入されていることが確認され
た。すなわち、上記のＳＥＭ観察の結果は、電気泳動現
象によって、カーボンナノチューブ１４が効果的に配列
され、基板１１にほぼ垂直に配向して効率的にポリシラ
ン膜１３の表面に移動し、ポリシラン膜１３の表面にお
ける、ＵＶ光の照射によるＳｉ−Ｓｉ結合の光解離が生
じた部分に、選択的にカーボンナノチューブ１４が挿入
されていることを明確に示している。It was confirmed as follows that a part of the carbon nanotubes 14 was inserted into the polysilane film 13 as described above. That is, when the state of 14 fixed on the surface of the polysilane film 13 was observed by a scanning electron microscope (SEM), the carbon nanotubes 14 existed only in the region 13a irradiated with the UV light. Was observed to have lower transparency than the other parts, and it was confirmed that the part was inserted into the polysilane film 13. That is, the result of the above SEM observation shows that the carbon nanotubes 14 are effectively arranged by the electrophoresis phenomenon, are oriented almost perpendicular to the substrate 11, and efficiently move to the surface of the polysilane film 13. This clearly shows that the carbon nanotubes 14 are selectively inserted into the portions of the surface where the photodissociation of the Si—Si bond occurs due to the irradiation of UV light.
【００６１】上記約２０分間の電圧印加後に、カーボン
ナノチューブ１４を含む懸濁液（溶液３３）を除去し
て、基板１１を取り出す。 （５）上記カーボンナノチューブ１４がポリシラン膜１
３に固定された基板１１を、図２（ｆ）に示すように、
電気炉４１によって例えば２００〜４５０℃に加熱する
と、前記ＵＶ光の照射によってＳｉ−Ｓｉ結合が解離し
た部分のポリシラン膜１３はＳｉＯｘ化し、硬化して、
カーボンナノチューブ１４が強固に固着される。一方、
ＵＶ光が照射されなかった部分のポリシラン膜１３は分
解されて、図２（ｇ）に示すように除去される。ここ
で、加熱温度は上記の温度に限らないが、高すぎると
（例えば４５０℃を越えると）、全ての領域のポリシラ
ン膜１３が分解してしまう一方、低すぎると（２００℃
より低いと）、十分なＳｉＯｘ化やＵＶ光が照射されな
かった部分での分解が起こりにくい。なお、必要とされ
るカーボンナノチューブ１４の固着強度や保持部材の材
質等によっては、上記加熱は必ずしも行わなくてもよ
く、またより低い温度で加熱するようにしてもよい。次
に、ポリシラン膜１３の電気抵抗について説明する。After applying the voltage for about 20 minutes, the suspension (solution 33) containing the carbon nanotubes 14 is removed, and the substrate 11 is taken out. (5) The carbon nanotube 14 is a polysilane film 1
3 is fixed to the substrate 11 as shown in FIG.
When heated to, for example, 200 to 450 ° C. by the electric furnace 41, the polysilane film 13 in a portion where the Si—Si bond is dissociated by the irradiation of the UV light is turned into SiOx and cured.
The carbon nanotubes 14 are firmly fixed. on the other hand,
The portion of the polysilane film 13 not irradiated with the UV light is decomposed and removed as shown in FIG. Here, the heating temperature is not limited to the above temperature, but if it is too high (for example, if it exceeds 450 ° C.), the polysilane film 13 in all regions will be decomposed, while if it is too low (for example, 200 ° C.).
If it is lower), it is difficult for SiOx to be sufficiently formed or decomposition in a portion not irradiated with UV light to occur. Note that, depending on the required fixing strength of the carbon nanotubes 14 and the material of the holding member, the above-described heating is not necessarily performed, and the heating may be performed at a lower temperature. Next, the electrical resistance of the polysilane film 13 will be described.
【００６２】上記のようにして作製された、大きさが１
ｍｍ2の電子エミッタを有する電子放出素子と、上記電
子エミッタから１ｍｍの間隔を空けて配置されたアノー
ド電極と、上記電子放出素子およびアノード電極を包囲
する包囲部材とを設けるとともに、その内部を排気する
ことによって電子放出型ダイオード素子（電極構成）を
構成し、印加電圧とエミッション電流との関係（電流−
電圧特性：Ｉ−Ｖ特性）を調べた。その結果を図３に示
す。また、同図には、併せて、同様の構成でポリシラン
膜にカーボンブラックを混入させない場合（すなわち、
ポリシラン膜が高抵抗な場合）の印加電圧とエミッショ
ン電流との関係も記す。同図から解るように、ポリシラ
ン膜１３にカーボンブラックを混入させて電気抵抗を低
く抑えた場合には、カーボンナノチューブ１４に効率よ
く電子が供給されるため、電子が放出されやすくなり、
Ｉ−Ｖ曲線は立ち上がったものとなる。すなわち、ポリ
シラン膜１３の電気抵抗を５００ＭΩ以下、より好まし
くは、１００ＭΩ以下にすることによって、ポリシラン
膜１３での電圧降下を小さく抑えて、多くの電子の放出
を容易にすることができる。A size of 1 manufactured as described above
an electron emitting device having an electron emitter of 2 mm 2 , an anode electrode disposed at a distance of 1 mm from the electron emitter, and a surrounding member surrounding the electron emitting device and the anode electrode, and the inside thereof is evacuated. By doing so, an electron-emitting diode element (electrode configuration) is formed, and the relationship between applied voltage and emission current (current-
(Voltage characteristics: IV characteristics). The result is shown in FIG. FIG. 2 also shows a case where carbon black is not mixed into the polysilane film in the same configuration (that is,
The relationship between the applied voltage (when the polysilane film has high resistance) and the emission current is also described. As can be seen from the figure, when carbon black is mixed into the polysilane film 13 to reduce the electric resistance, electrons are efficiently supplied to the carbon nanotubes 14, so that electrons are easily emitted,
The IV curve rises. That is, by setting the electric resistance of the polysilane film 13 to 500 MΩ or less, and more preferably to 100 MΩ or less, a voltage drop in the polysilane film 13 can be suppressed small and emission of many electrons can be facilitated.
【００６３】なお、電子放出素子におけるエミッション
電流変動を小さく抑えるためには、ポリシラン膜の電気
抵抗は１ＭΩ程度以上にすることが好ましい。すなわ
ち、上記エミッション電流変動は、電子エミッタから放
出される電子が残存気体分子に衝突して気体分子がイオ
ン化し、そのイオンが電子エミッタの表面に再付着する
際に電子エミッタの電位が瞬間的に変化することが原因
であると考えられる。このようなエミッション電流変動
は、本実施の形態の電子放出素子のように針状構造の冷
陰極部材が基板１１にほぼ垂直で、かつ、その一端が保
持部材に確実に埋めこまれるとともに他端が突出する構
成である場合には、例えば冷陰極部材が倒木状に設けら
れている場合などに比べて、エミッションサイト（電子
が放出される起点）が多いため、エミッション電流変動
は平均化されて緩和されるが、ポリシラン膜１３の電気
抵抗を上記のようにある程度大きく設定することによ
り、ポリシラン膜１３が安定化抵抗として作用するの
で、より小さく抑えることができる。It is preferable that the electric resistance of the polysilane film be about 1 MΩ or more in order to suppress the fluctuation of the emission current in the electron-emitting device. That is, the emission current fluctuation is caused by the fact that the electrons emitted from the electron emitter collide with the remaining gas molecules to ionize the gas molecules, and the potential of the electron emitter instantaneously changes when the ions are reattached to the surface of the electron emitter. It is considered that the cause is change. Such a variation in emission current is caused by the fact that the cold cathode member having a needle-like structure is substantially perpendicular to the substrate 11 as in the electron-emitting device of the present embodiment, and one end of the cold cathode member is securely embedded in the holding member, and Is protruding, the number of emission sites (starting points from which electrons are emitted) is larger than in the case where, for example, the cold cathode member is provided in a fallen tree shape, so that the emission current fluctuation is averaged. Although it is moderated, by setting the electric resistance of the polysilane film 13 to a certain large value as described above, the polysilane film 13 functions as a stabilizing resistance, so that the electric resistance can be further reduced.
【００６４】したがって、上記のように、ポリシラン膜
１３の電気抵抗が１ＭΩ以上５００ＭΩ以下、より好ま
しくは１ＭΩ以上１００ＭΩ以下になるように、カーボ
ンブラックの混入率等を設定することによって、電子の
放出し易さを阻害することなく電流変動を小さく抑える
ことができる。ここで、上記抵抗値は、例えば図１に示
す電子放出素子１０のように複数の画素に対応して電子
エミッタ１５が形成される場合には、所定の電子放出範
囲あたり、すなわち例えば各画素に対応する領域での電
気抵抗が上記の範囲になるように設定すればよい。Therefore, as described above, by setting the mixing ratio of carbon black and the like so that the electric resistance of the polysilane film 13 becomes 1 MΩ or more and 500 MΩ or less, more preferably 1 MΩ or more and 100 MΩ or less, the emission of electrons is performed. Current fluctuation can be suppressed to a small value without impairing easiness. Here, when the electron emitter 15 is formed corresponding to a plurality of pixels as in the electron-emitting device 10 shown in FIG. 1, for example, the resistance value per predetermined electron emission range, that is, for example, What is necessary is just to set so that the electric resistance in the corresponding area may be in the above range.
【００６５】なお、上記の例では、冷陰極部材としてカ
ーボンナノチューブを用いた例を示したが、これに限ら
ず、六炭素環構造を含むカーボンの単体または集合体で
あるような針状構造を有する他の材料、例えばカーボン
ファイバーなどを用いてもよい。また、上記カーボンフ
ァイバーは、その表面を毛羽立たせたものなどでもよ
い。また、実質的に針状構造を有するものであれば、グ
ラフィトやフラーレンなどが混在するものや、これらが
カーボンナノチューブに付着したものが含まれたものな
どでもよい。これらを用いた場合でも、上記のような電
気泳動を利用した製造プロセスを適用して、同様の構
成、および効果を有する電子放出素子を作製することが
できる。In the above example, an example in which carbon nanotubes are used as the cold cathode member has been described. However, the present invention is not limited to this, and a needle-like structure such as a simple substance or an aggregate of carbon including a six-carbon ring structure is used. Other materials such as carbon fiber may be used. In addition, the carbon fiber may be one whose surface is fluffed. As long as it has a substantially needle-like structure, it may be a mixture of graphite, fullerene, or the like, or a mixture of graphite and fullerene attached to carbon nanotubes. Even when these are used, an electron-emitting device having the same configuration and effect can be manufactured by applying the manufacturing process utilizing electrophoresis as described above.
【００６６】また、上記の例では、保持部材としてポリ
シラン膜１３を用い、ＵＶ光を照射することによって原
子間結合の解離（光解離）を発生させる例を示したが、
原子間結合の解離は、光照射の他の作用（例えばレーザ
ー光などの局部的な照射による加熱）によって発生させ
たり（熱解離）、さらに、光以外のエネルギの印加によ
って発生させるなど、保持部材の構成材料等に応じた種
々の方法によって発生させてもよい。In the above example, the polysilane film 13 was used as the holding member, and the dissociation of atomic bonds (photodissociation) was generated by irradiating UV light.
The dissociation of interatomic bonds can be caused by other actions of light irradiation (for example, heating by local irradiation with laser light or the like) (thermal dissociation), or by the application of energy other than light. May be generated by various methods according to the constituent materials of the above.
【００６７】また、保持部材として、少なくとも一部の
領域が実質的にポーラスな（微***を有する）材料、具
体的には、例えば陽極酸化処理されたポーラスＳｉ等を
用い、そのポーラス部分にカーボンナノチューブ等の一
端が挿入されるようにしてもよい。Further, as the holding member, a material in which at least a part of the region is substantially porous (having minute holes), specifically, for example, anodized porous Si or the like is used. One end of a nanotube or the like may be inserted.
【００６８】また、上記のように、基板１１上に帯状の
複数の導電層１２を形成し、これに対応するパターン
に、ポリシラン膜１３およびカーボンナノチューブ１４
を配置することによって、後述する実施の形態２に示す
ように、導電層１２をそのまま信号線（走査線またはデ
ータ線）として用いる、表示画素が２次元アレイ状に配
置された画像表示素子を構成することができるが、これ
に限らず、電子放出素子１０が用いられる用途などに応
じて、例えば導電層１２とポリシラン膜１３の形成およ
びカーボンナノチューブ１４の配置のパターンを基板１
１上の全面にわたるようにしたり、また、他の所定のパ
ターンになるようにしたりしてもよい。As described above, a plurality of strip-shaped conductive layers 12 are formed on the substrate 11, and the polysilane film 13 and the carbon nanotubes 14 are formed in a pattern corresponding to the plurality of conductive layers 12.
To form an image display element in which display pixels are arranged in a two-dimensional array using the conductive layer 12 as it is as a signal line (scanning line or data line) as described in a second embodiment described later. However, the pattern of the formation of the conductive layer 12 and the polysilane film 13 and the arrangement of the carbon nanotubes 14 may be changed according to the application in which the electron-emitting device 10 is used.
It may be formed so as to cover the entire surface on one or another predetermined pattern.
【００６９】また、導電層１２だけを所定のパターンに
形成して、ポリシラン膜１３の形成およびカーボンナノ
チューブ１４の配置のパターンを基板１１上の全面にわ
たるようにするなどしてもよい。Alternatively, only the conductive layer 12 may be formed in a predetermined pattern, and the pattern of the formation of the polysilane film 13 and the arrangement of the carbon nanotubes 14 may extend over the entire surface of the substrate 11.
【００７０】また、上記のように、マスク１６を介して
ポリシラン膜１３に部分的に紫外光を照射することによ
り、ポリシラン膜１３における紫外光が照射された領域
だけにカーボンナノチューブ１４を配置するとともに、
後の加熱工程によってポリシラン膜１３の硬化とパター
ニングとを同時に行うことができるが、これに限らず、
必要に応じて、あらかじめポリシラン膜１３をフォトリ
ソグラフィなどによってパターニングした後に、残った
ポリシラン膜１３の全体（基板１１の全面）にわたって
紫外光を照射するなどしてもよい。As described above, the polysilane film 13 is partially irradiated with ultraviolet light through the mask 16 so that the carbon nanotubes 14 are arranged only in the region of the polysilane film 13 irradiated with ultraviolet light. ,
The curing and patterning of the polysilane film 13 can be performed simultaneously by a subsequent heating step, but not limited thereto.
If necessary, after the polysilane film 13 is patterned in advance by photolithography or the like, ultraviolet light may be applied to the entire remaining polysilane film 13 (the entire surface of the substrate 11).
【００７１】また、基板１１の全面にポリシラン膜１３
の形成、およびカーボンナノチューブ１４の配置を行っ
た後に、フォトリソグラフィなどによって、ポリシラン
膜１３および／またはカーボンナノチューブ１４が配置
される領域をパターニングするなどしてもよい。The polysilane film 13 is formed on the entire surface of the substrate 11.
After the formation and the arrangement of the carbon nanotubes 14, the region where the polysilane film 13 and / or the carbon nanotubes 14 are arranged may be patterned by photolithography or the like.
【００７２】また、導電層１２は、上記のように基板１
１とポリシラン膜１３との間に形成するのに限らず、カ
ーボンナノチューブ１４が配置された後に、ポリシラン
膜１３の表面に形成するようにしてもよい。The conductive layer 12 is formed on the substrate 1 as described above.
It is not limited to the formation between the polysilane film 1 and the polysilane film 13, but may be formed on the surface of the polysilane film 13 after the carbon nanotubes 14 are arranged.
【００７３】また、保持部材自体を半導体材料または導
電体材料で構成するようにしてもよい。（実施の形態
２）前記実施の形態１の電子放出素子を用いた画像表示
素子、およびこの画像表示素子と駆動回路とを有する画
像表示装置（フラットパネルディスプレイ）について説
明する。Further, the holding member itself may be made of a semiconductor material or a conductor material. Embodiment 2 An image display device using the electron-emitting device of Embodiment 1 and an image display device (flat panel display) having the image display device and a driving circuit will be described.
【００７４】図４は、画像表示素子の構成を模式的に示
す斜視図、図５は、画像表示装置の構成を示すブロック
図である。FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the image display device, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the image display device.
【００７５】画像表示素子５０は、図４に示すように、
電子放出素子１０と、この電子放出素子１０と所定の間
隔を空けて設けられた対向基板５１とを備えている。上
記電子放出素子１０と対向基板５１とは、周辺部で図示
しないシール部材によって接着され、間の空隙が所定の
圧力の低真空に保たれている。The image display element 50 is, as shown in FIG.
The device includes an electron-emitting device 10 and a counter substrate 51 provided at a predetermined distance from the electron-emitting device 10. The electron-emitting device 10 and the opposing substrate 51 are bonded to each other by a sealing member (not shown) at a peripheral portion, and a gap therebetween is maintained at a low pressure of a predetermined pressure.
【００７６】対向基板５１には、電子放出素子１０にお
ける導電層１２と直交する方向の複数の帯状の導電層
（アノード電極）５２、および電子線の照射によって発
光する例えば蛍光体等の発光体層（画像形成部材）５３
が設けられている。上記各導電層１２と導電層５２との
交差部によって、表示画素が構成されている。すなわ
ち、複数の導電層１２・５２が、それぞれ帯状にパター
ニングされて形成され、これらの導電層１２・５２がそ
のまま信号線（走査線またはデータ線）として使用され
ることにより、２次元アレイ状に配置された表示画素が
形成され、ビットマップ画像が表示されるようになって
いる。On the counter substrate 51, a plurality of strip-shaped conductive layers (anode electrodes) 52 in a direction orthogonal to the conductive layer 12 in the electron-emitting device 10, and a light-emitting layer such as a phosphor, which emits light when irradiated with an electron beam. (Image forming member) 53
Is provided. A display pixel is formed by the intersection of each of the conductive layers 12 and the conductive layer 52. That is, a plurality of conductive layers 12 and 52 are formed by patterning into strips, respectively, and these conductive layers 12 and 52 are used as they are as signal lines (scanning lines or data lines) to form a two-dimensional array. The arranged display pixels are formed, and a bitmap image is displayed.
【００７７】画像表示装置６０は、図５に示すように、
上記画像表示素子５０、画像表示素子５０に駆動電圧を
印加する制御駆動回路６１、および制御駆動回路６１に
電力を供給する電源６２が設けられて構成されている。
上記制御駆動回路６１は、入力される画素ごとの画像信
号に応じた電圧を、各導電層１２および導電層５２に、
順次、選択的に印加するようになっている。これによ
り、各画素ごとに発光体層５３が画像信号電圧に応じた
輝度で発光し、画像信号に応じた画像が表示される。As shown in FIG. 5, the image display device 60
The image display device 50 includes a control drive circuit 61 for applying a drive voltage to the image display device 50, and a power supply 62 for supplying power to the control drive circuit 61.
The control drive circuit 61 applies a voltage corresponding to an input image signal for each pixel to each of the conductive layers 12 and 52,
The application is sequentially and selectively applied. As a result, the light emitting layer 53 emits light at a luminance corresponding to the image signal voltage for each pixel, and an image corresponding to the image signal is displayed.
【００７８】上記のように、実施の形態１の電子放出素
子を用いることにより、効率よく電子が放出されるの
で、比較的低い印加電圧で高い輝度の画像を表示させる
ことが容易にできる。As described above, by using the electron-emitting device of the first embodiment, electrons are efficiently emitted, so that a high-luminance image can be easily displayed with a relatively low applied voltage.
【００７９】なお、上記の例では、導電層１２と導電層
５２との間に画像信号に応じた電圧を印加する２端子型
の単純マトリクスの構成を有する画像表示素子について
説明したが、これに限らず、導電層１２・５２の間に引
出電極を設けて、この引出電極に印加する電圧によって
表示制御を行うようにするなどしてもよい。In the above example, an image display element having a two-terminal simple matrix configuration for applying a voltage according to an image signal between the conductive layer 12 and the conductive layer 52 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an extraction electrode may be provided between the conductive layers 12 and 52, and display control may be performed by a voltage applied to the extraction electrode.
【００８０】また、導電層１２（ポリシラン膜１３）が
帯状にパターニングされて形成されたものに限らず、他
の所定のパターン、または単一のパターンに形成された
電子放出素子１０を用いたり、また、これらの電子放出
素子１０を複数配列させて画像表示素子を構成するなど
してもよい。The conductive layer 12 (polysilane film 13) is not limited to the one formed by patterning in a strip shape. The electron emitting element 10 formed in another predetermined pattern or a single pattern may be used. Further, an image display device may be configured by arranging a plurality of these electron-emitting devices 10.
【００８１】また、電子放出素子は、上記のようなフラ
ットパネルディスプレイに限らず、陰極線管や、ラン
プ、電子銃など、電子源（電子エミッタ）を必要とする
種々の用途に適用可能であることは、当業者にとっては
明らかである。The electron-emitting device is not limited to the flat panel display as described above, but can be applied to various uses requiring an electron source (electron emitter), such as a cathode ray tube, a lamp, and an electron gun. Will be apparent to those skilled in the art.
【００８２】[0082]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。The present invention is embodied in the form described above and has the following effects.
【００８３】すなわち、半導体部材や導電性部材を含む
保持部材に、針状構造を有する冷陰極部材を、支持部材
にほぼ垂直な姿勢で、一端が上記保持部材に埋設され、
他端が上記保持部材から露出するように保持せることに
より、低い印加電圧で大きな放出電流密度を得ることが
できる。また、上記保持部材による冷陰極部材の保持を
電気泳動によって行わせることにより、例えば２次元的
にパターン化された比較的大きな面積の領域などに冷陰
極部材を高い密度および均一性で配置することが容易に
できるとともに、生産性も向上させることが容易にでき
るという効果を奏する。That is, a cold cathode member having a needle-like structure is embedded in a holding member including a semiconductor member and a conductive member in a posture substantially perpendicular to the supporting member, and one end is embedded in the holding member.
By holding the other end so as to be exposed from the holding member, a large emission current density can be obtained with a low applied voltage. Further, by holding the cold cathode member by the holding member by electrophoresis, for example, the cold cathode member is arranged with high density and uniformity in a region having a relatively large area which is two-dimensionally patterned. And the productivity can be easily improved.
【図１】実施の形態１の電子放出素子の構成を模式的に
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of an electron-emitting device according to a first embodiment.
【図２】実施の形態１の電子放出素子の製造工程を示す
説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electron-emitting device of the first embodiment.
【図３】実施の形態１の電子放出素子を用いた電子放出
型ダイオード素子の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示
すグラフである。FIG. 3 is a graph showing current-voltage characteristics (IV characteristics) of an electron-emitting diode device using the electron-emitting device of the first embodiment.
【図４】実施の形態２の画像表示素子の構成を模式的に
示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view schematically showing a configuration of an image display element according to a second embodiment.
【図５】実施の形態２の画像表示装置の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an image display device according to a second embodiment.
１０ 電子放出素子 １１ 基板 １２ 導電層 １３ ポリシラン膜 １３ａ 領域 １４ カーボンナノチューブ １５ 電子エミッタ（カソード） １６ マスク ３１ 電気泳動装置 ３２ 対向電極 ３３ 溶液 ４１ 電気炉 ５０ 画像表示素子 ５１ 対向基板 ５２ 導電層 ５３ 発光体層 ６０ 画像表示装置 ６１ 制御駆動回路 ６２ 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electron emission element 11 Substrate 12 Conductive layer 13 Polysilane film 13a Area 14 Carbon nanotube 15 Electron emitter (cathode) 16 Mask 31 Electrophoresis device 32 Counter electrode 33 Solution 41 Electric furnace 50 Image display element 51 Counter substrate 52 Conductive layer 53 Light emitting body Layer 60 Image display device 61 Control drive circuit 62 Power supply
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EF01 EF06 EF08 EG02 EG12 EH11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seiji Akita 1248-4 Ikedashitamachi, Izumi-shi, Osaka (72) Inventor Hideo Kurokawa 1006 Ojidoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Shiratori 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 5C031 DD17 5C036 EF01 EF06 EF08 EG02 EG12 EH11
Claims (28)
と、 上記冷陰極部材に電圧を印加する電極部材と、を備え、 上記冷陰極部材は、上記支持部材にほぼ垂直な姿勢で、
かつ、一端が上記保持部材に埋設される一方、他端が上
記保持部材から露出するように、上記保持部材に保持さ
れるとともに、 上記保持部材は、半導体部材および導電性部材の少なく
とも何れか一方を含んでいることを特徴とする電子放出
素子。1. A support member, a holding member formed on the support member, a cold cathode member having a needle-like structure and held by the holding member, and an electrode for applying a voltage to the cold cathode member A cold cathode member in a posture substantially perpendicular to the support member,
In addition, one end is embedded in the holding member, and the other end is held by the holding member so as to be exposed from the holding member. The holding member is at least one of a semiconductor member and a conductive member. An electron-emitting device comprising:
設けられていることを特徴とする電子放出素子。2. The electron-emitting device according to claim 1, wherein said electrode member is provided between said support member and said holding member.
材の上記一端は、上記微***に埋設されていることを特
徴とする電子放出素子。3. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the holding member has a minute hole in a surface portion, and the one end of the cold cathode member is embedded in the minute hole. Electron-emitting device.
ルギの印加によって原子間結合が解離した部分に埋設さ
れていることを特徴とする電子放出素子。4. The electron-emitting device according to claim 1, wherein said cold cathode member is buried in a portion of said holding member in which interatomic bonds have been dissociated by application of predetermined energy. Electron-emitting device.
る電子放出素子。5. The electron-emitting device according to claim 4, wherein the application of the energy is irradiation of light.
あって、 上記保持部材は、Ｓｉ系ポリマーに、半導体粒子および
導電性粒子の少なくとも何れか一方の粒子が混入されて
成っていることを特徴とする電子放出素子。6. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the holding member is formed by mixing at least one of semiconductor particles and conductive particles into a Si-based polymer. An electron-emitting device, comprising:
いことを特徴とする電子放出素子。7. The electron-emitting device according to claim 6, wherein a minimum size of the particles is smaller than a thickness of the holding member.
よびフラーレンの少なくとも何れかのカーボン粒子であ
ることを特徴とする電子放出素子。8. The electron-emitting device according to claim 6, wherein the particles are carbon particles of at least one of graphite, carbon nanotube, and fullerene.
あって、 上記保持部材は、所定の電子放出範囲あたりの電気抵抗
が５００ＭΩ以下であることを特徴とする電子放出素
子。9. An electron-emitting device according to claim 1, wherein said holding member has an electric resistance per predetermined electron-emitting range of 500 MΩ or less.
であって、 上記針状構造を有する冷陰極部材は、六炭素環構造を有
するカーボンを含む部材の単体およびその集合体の少な
くとも何れかを含むことを特徴とする電子放出素子。10. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the cold cathode member having a needle-like structure is at least one of a single member containing carbon having a six-carbon ring structure and an aggregate thereof. An electron-emitting device comprising:
ボンナノチューブであることを特徴とする電子放出素
子。11. The electron-emitting device according to claim 10, wherein the member containing carbon having a six-carbon ring structure is a carbon nanotube.
露出した上記他端は、多面体的に閉じていることを特徴
とする電子放出素子。12. The electron-emitting device according to claim 11, wherein said other end of said carbon nanotube exposed from said holding member is closed polyhedrally.
と、 上記冷陰極部材に電圧を印加する電極部材と、を備え、 上記保持部材は、半導体部材および導電性部材の少なく
とも何れか一方を含んでいるとともに、 上記冷陰極部材は、電気泳動によって上記保持部材に配
置されたことを特徴とする電子放出素子。13. A support member, a holding member formed on the electrode, a cold cathode member having a needle-like structure, held by the holding member, and an electrode member for applying a voltage to the cold cathode member. Wherein the holding member includes at least one of a semiconductor member and a conductive member, and the cold cathode member is disposed on the holding member by electrophoresis. element.
部材の少なくとも何れか一方を含む保持部材を形成する
保持部材形成工程と、 針状構造を有する冷陰極部材を、上記支持部材にほぼ垂
直な姿勢で、かつ、一端が上記保持部材に埋設される一
方、他端が上記保持部材から露出するように、上記保持
部材に保持させる保持工程と、 上記冷陰極部材に電圧を印加する電極部材を形成する電
極部材形成工程と、を有することを特徴とする電子放出
素子の製造方法。14. A holding member forming step of forming a holding member including at least one of a semiconductor member and a conductive member on a support member, and a cold cathode member having a needle-like structure is substantially perpendicular to the support member. In a proper posture, and one end is embedded in the holding member, while the other end is exposed from the holding member, the holding step of holding the holding member, and an electrode member for applying a voltage to the cold cathode member And forming an electrode member.
あって、 上記電極部材形成工程は、上記保持部材形成工程に先立
って行われ、上記保持部材形成工程は、少なくとも上記
電極部材上に上記保持部材を形成する工程であることを
特徴とする電子放出素子の製造方法。15. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 14, wherein the electrode member forming step is performed prior to the holding member forming step, and the holding member forming step is performed at least on the electrode member. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising the step of forming the holding member.
あって、上記保持工程は、 上記保持部材における少なくとも一部の領域で、少なく
とも一部の原子間結合を解離させる解離工程と、 上記保持部材における上記原子間結合が解離した部分
に、上記冷陰極部材の上記一端を埋設する埋設工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。16. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 14, wherein said holding step comprises: dissociating at least a part of interatomic bonds in at least a part of the holding member; An embedding step of embedding the one end of the cold cathode member in a portion where the interatomic bond in the holding member is dissociated,
A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
あって、 上記保持部材がＳｉ系ポリマーを含み、 上記解離工程は、上記保持部材における少なくとも一部
の領域に紫外光を照射して、上記Ｓｉ系ポリマーの原子
間結合の少なくとも一部を解離させる工程を含むことを
特徴とする電子放出素子の製造方法。17. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 16, wherein the holding member includes a Si-based polymer, and in the dissociation step, at least a part of the holding member is irradiated with ultraviolet light. And a step of dissociating at least a part of the interatomic bond of the Si-based polymer.
あって、 さらに、上記冷陰極部材を前記保持部材に強固に固着さ
せる固着工程を有することを特徴とする電子放出素子の
製造方法。18. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 16, further comprising a fixing step of firmly fixing said cold cathode member to said holding member.
あって、 上記保持部材がＳｉ系ポリマーを含み、 上記固着工程は、上記埋設工程の後に、少なくとも酸素
を含む雰囲気中で加熱して、上記Ｓｉ系ポリマーの原子
間結合が解離した部分をＳｉＯx化して硬化させる工程
であることを特徴とする電子放出素子の製造方法。19. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 18, wherein said holding member contains a Si-based polymer, and said fixing step is performed by heating in an atmosphere containing at least oxygen after said embedding step. method of manufacturing an electron-emitting device, characterized in that between the atoms of the Si-based polymer bond is a step of curing the part dissociated turned into SiO x.
あって、 上記固着工程における加熱温度が、２００℃以上、４５
０℃以下であることを特徴とする電子放出素子の製造方
法。20. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 19, wherein the heating temperature in the fixing step is 200 ° C. or more and 45 ° C.
A method for manufacturing an electron-emitting device, wherein the temperature is 0 ° C. or lower.
あって、 上記保持部材は、表面部に微***を有し、 上記保持工程は、上記微***に上記冷陰極部材の上記一
端を埋設する工程であることを特徴とする電子放出素子
の製造方法。21. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 14, wherein said holding member has a minute hole in a surface portion, and said holding step includes attaching said one end of said cold cathode member to said minute hole. A method of manufacturing an electron-emitting device, which is a step of burying the device.
素子の製造方法であって、 上記埋設工程は、上記冷陰極部材を分散させた溶液中
で、上記保持部材の付近に所定の電界を形成し、電気泳
動によって、上記保持部材に上記冷陰極部材を埋設する
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法。22. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 16, wherein the embedding step includes: applying a predetermined electric field near the holding member in a solution in which the cold cathode member is dispersed. Forming the cold cathode member in the holding member by electrophoresis.
ターニングされて形成されていることを特徴とする電子
放出素子。23. The electron-emitting device according to claim 1, wherein said electrode member and said holding member are formed by patterning in a predetermined shape.
を特徴とする電子放出素子。24. The electron-emitting device according to claim 23, wherein said predetermined shape is a plurality of bands parallel to each other.
部材と交差する方向の複数の帯状に形成された対向電極
部材と、 上記電子放出素子からの電子の放出に応じて発光する発
光部材と、を備えたことを特徴とする画像表示素子。25. An electron-emitting device according to claim 24, a counter substrate provided so as to face said electron-emitting device, and a plurality of electrodes on said counter substrate in a direction intersecting with said electrode member of said electron-emitting device. An image display device comprising: a counter electrode member formed in a belt shape; and a light-emitting member that emits light in response to emission of electrons from the electron-emitting device.
部材の少なくとも何れか一方を含む保持部材を形成する
保持部材形成工程と、 上記保持部材における部分的な領域に所定のエネルギを
印加して、上記部分的な領域の少なくとも一部の原子間
結合を解離させる解離工程と、 針状構造を有する冷陰極部材を分散させた溶液中で、上
記保持部材の付近に所定の電界を形成し、上記保持部材
における上記原子間結合が解離した領域に、電気泳動に
よって上記冷陰極部材を移動させ、上記支持部材にほぼ
垂直な姿勢で、かつ、一端が上記保持部材における上記
原子間結合が解離した部分に埋設される一方、他端が上
記保持部材から露出するように、上記冷陰極部材を上記
保持部材に保持させる保持工程と、 上記エネルギの印加がなされなかった領域の上記保持部
材を除去する除去工程と、 上記冷陰極部材を前記保持部材に強固に固着させる固着
工程と、を有することを特徴とする電子放出素子の製造
方法。26. A holding member forming step of forming a holding member including at least one of a semiconductor member and a conductive member on a supporting member, and applying predetermined energy to a partial region of the holding member. A dissociation step of dissociating at least a part of interatomic bonds in the partial region, and forming a predetermined electric field near the holding member in a solution in which a cold cathode member having a needle-like structure is dispersed, The cold cathode member was moved by electrophoresis to a region where the interatomic bonds in the holding member were dissociated, and was in a position substantially perpendicular to the support member, and one end of the interatomic bonds in the holding member was dissociated. A holding step of holding the cold cathode member on the holding member so that the other end is exposed from the holding member while being embedded in the portion, and the energy is not applied. A removing step of removing the holding members pass method of manufacturing an electron-emitting device characterized by having an a fixing step of firmly fixing the cold cathode member to the holding member.
あって、 上記保持部材がＳｉ系ポリマーを含み、 上記エネルギの印加が紫外線の照射であることを特徴と
する電子放出素子の製造方法。27. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 26, wherein the holding member includes a Si-based polymer, and the application of the energy is irradiation of ultraviolet rays. .
あって、 上記除去工程と上記固着工程とは、上記保持工程の後
に、少なくとも酸素を含む雰囲気中で加熱して、上記紫
外線の照射によって上記Ｓｉ系ポリマーの原子間結合が
解離した部分をＳｉＯx化して硬化させるとともに、同
時に、上記紫外線の照射がされなかった領域の上記保持
部材を分解させて除去する工程であることを特徴とする
電子放出素子の製造方法。28. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 27, wherein the removing step and the fixing step are performed by heating in an atmosphere containing at least oxygen after the holding step, thereby irradiating the ultraviolet light. and wherein the portion of interatomic bonds are dissociated Si-based polymer with curing turned into SiO x, at the same time, a step of removing by decomposing the holding member of the illumination is not a region of the UV by Of manufacturing an electron-emitting device.
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004140288A (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Nishizumi Hiroshi | Electrode, device and method for manufacturing it, and thermal power generation device |
| US6902658B2 (en) * | 2001-12-18 | 2005-06-07 | Motorola, Inc. | FED cathode structure using electrophoretic deposition and method of fabrication |
| WO2005069337A1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | M2N Inc. | Method for massive assembling of carbon nanotubes |
| KR100647303B1 (en) * | 2004-12-18 | 2006-11-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method of vertically aligning carbon nanotubes using electrophoresis |
| JP2007038393A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Lg Phillips Lcd Co Ltd | Method for arraying nano-material and method for manufacturing liquid crystal display device using the same |
| KR100743018B1 (en) * | 2006-06-29 | 2007-07-26 | 삼성전기주식회사 | Method for producing field emitter electrode and field emitter electrode produced by using the same |
| KR100879293B1 (en) | 2002-12-26 | 2009-01-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Field emission display device with electron emission source formed as multilayered structure |
| US7887689B2 (en) | 2001-11-30 | 2011-02-15 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Method and apparatus for attaching nanostructure-containing material onto a sharp tip of an object and related articles |
| KR101020664B1 (en) | 2004-05-28 | 2011-03-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | A composition for preparing an emitter, an emitter and an electron emission device comprising the same |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10149760A (en) * | 1996-09-18 | 1998-06-02 | Toshiba Corp | Field emission type cold cathode apparatus, manufacture thereof, and vacuum microapparatus |
| JPH11194134A (en) * | 1997-10-30 | 1999-07-21 | Canon Inc | Carbon nano tube device, its manufacture and elecfron emission element |
| JPH11256106A (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-21 | Hitachi Chem Co Ltd | Coating liquid for silica-based film formation, production of silica-based film, silica-based film and semiconductor device |
| JPH11329217A (en) * | 1998-05-15 | 1999-11-30 | Sony Corp | Manufacture of field emission type cathode |
| JP2000086216A (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-28 | Toshiba Corp | Production of carbon nanotube, field-emission cold- cathode device and its production |
| JP2000090813A (en) * | 1998-06-18 | 2000-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron emission element, electron emission source, their manufacture, image display device using them, and its manufacture |
| JP2000208028A (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron emitting element and its manufacture |
| JP2001250467A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Ricoh Co Ltd | Electron emission element using carbon nanotube, electrifier and image recorder |
-
2000
- 2000-05-01 JP JP2000132696A patent/JP4579372B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10149760A (en) * | 1996-09-18 | 1998-06-02 | Toshiba Corp | Field emission type cold cathode apparatus, manufacture thereof, and vacuum microapparatus |
| JPH11194134A (en) * | 1997-10-30 | 1999-07-21 | Canon Inc | Carbon nano tube device, its manufacture and elecfron emission element |
| JPH11256106A (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-21 | Hitachi Chem Co Ltd | Coating liquid for silica-based film formation, production of silica-based film, silica-based film and semiconductor device |
| JPH11329217A (en) * | 1998-05-15 | 1999-11-30 | Sony Corp | Manufacture of field emission type cathode |
| JP2000090813A (en) * | 1998-06-18 | 2000-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron emission element, electron emission source, their manufacture, image display device using them, and its manufacture |
| JP2000086216A (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-28 | Toshiba Corp | Production of carbon nanotube, field-emission cold- cathode device and its production |
| JP2000208028A (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron emitting element and its manufacture |
| JP2001250467A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Ricoh Co Ltd | Electron emission element using carbon nanotube, electrifier and image recorder |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7887689B2 (en) | 2001-11-30 | 2011-02-15 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Method and apparatus for attaching nanostructure-containing material onto a sharp tip of an object and related articles |
| US8002958B2 (en) | 2001-11-30 | 2011-08-23 | University Of North Carolina At Chapel Hill | Deposition method for nanostructure materials |
| US6902658B2 (en) * | 2001-12-18 | 2005-06-07 | Motorola, Inc. | FED cathode structure using electrophoretic deposition and method of fabrication |
| JP2004140288A (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Nishizumi Hiroshi | Electrode, device and method for manufacturing it, and thermal power generation device |
| KR100879293B1 (en) | 2002-12-26 | 2009-01-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Field emission display device with electron emission source formed as multilayered structure |
| WO2005069337A1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | M2N Inc. | Method for massive assembling of carbon nanotubes |
| KR101020664B1 (en) | 2004-05-28 | 2011-03-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | A composition for preparing an emitter, an emitter and an electron emission device comprising the same |
| KR100647303B1 (en) * | 2004-12-18 | 2006-11-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method of vertically aligning carbon nanotubes using electrophoresis |
| JP2007038393A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Lg Phillips Lcd Co Ltd | Method for arraying nano-material and method for manufacturing liquid crystal display device using the same |
| JP4594275B2 (en) * | 2005-07-29 | 2010-12-08 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | Nano material alignment method and method of manufacturing liquid crystal display device using the same |
| KR100743018B1 (en) * | 2006-06-29 | 2007-07-26 | 삼성전기주식회사 | Method for producing field emitter electrode and field emitter electrode produced by using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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