JP2007134189A - Method for enhancing service life and adhesiveness of electron emission source deposited by electrophoresis - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に、電気泳動堆積された電子放出源の寿命および接着性（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を高める方法に関し、より詳細には、一回の電気泳動堆積処理の間に、カーボンナノチューブの表面上にシロキサン膜を形成することができる方法に関する。シロキサン膜は、それから焼結処理されて、電子放出源の表面上に二酸化ケイ素膜を形成する。これは、カーボンナノチューブの中毒性（ｉｎｔｏｘｉｃａｔｉｏｎ）を抑制し、それによって、カーボンナノチューブの寿命および電極層上のカーボンナノチューブの接着性が高められる。 The present invention relates generally to a method for increasing the lifetime and adhesion of an electrophoretically deposited electron emission source, and more particularly, on the surface of carbon nanotubes during a single electrophoretic deposition process. The present invention relates to a method capable of forming a siloxane film. The siloxane film is then sintered to form a silicon dioxide film on the surface of the electron emission source. This suppresses carbon nanotube intoxication, thereby increasing the lifetime of the carbon nanotubes and the adhesion of the carbon nanotubes on the electrode layer.
一般的な三極管構造を有する電界放出ディスプレイは、陽極構造体および陰極構造体を有する。陽極構造体と陰極構造体との間にはスペーサが配置され、それによって空間が提供されて、陽極構造体と陰極構造体との間の真空領域が支持される。陽極構造体は、陽極基板、陽極導電層、およびリン層を含む。陰極構造体は、陰極基板、陰極電極層、電子放出層、誘電層、およびゲート層を含む。ゲート層には電位差が与えられて、電子放出層からの電子の放出を誘導する。陽極電極層は、高電圧を提供して電子ビームを加速する。その結果、電子ビームは十分な運動エネルギーを有することができ、陽極構造体上のリン層に衝突して当該リン層を励起させる。それによって光が放出される。したがって、電界放出ディスプレイにおいて電子の運動を維持するために、真空装置は、ディスプレイの真空度を１０−５ｔｏｒｒ未満に維持することが必要とされる。したがって、電子は適当な平均自由行程を有することができる。一方、電子放出源およびリン層の環境汚染および環境への中毒性は抑制されなければならない。さらに、電子が十分なエネルギーを蓄積してリン粉末に衝突するためには、２つの基板の間には空間が必要とされる。このため、電子は加速されてリン層に衝突することができ、それによって、リン層を励起してそこから光が放出されることができる。 A field emission display having a general triode structure has an anode structure and a cathode structure. A spacer is disposed between the anode structure and the cathode structure, thereby providing a space and supporting a vacuum region between the anode structure and the cathode structure. The anode structure includes an anode substrate, an anode conductive layer, and a phosphorus layer. The cathode structure includes a cathode substrate, a cathode electrode layer, an electron emission layer, a dielectric layer, and a gate layer. A potential difference is applied to the gate layer to induce emission of electrons from the electron emission layer. The anode electrode layer provides a high voltage to accelerate the electron beam. As a result, the electron beam can have sufficient kinetic energy, and collides with the phosphorus layer on the anode structure to excite the phosphorus layer. Thereby, light is emitted. Therefore, in order to maintain the movement of electrons in a field emission display, the vacuum device is required to maintain the vacuum of the display below 10 −5 torr. Thus, the electrons can have a suitable mean free path. On the other hand, the environmental pollution and environmental toxicity of the electron emission source and phosphorus layer must be suppressed. Furthermore, a space is required between the two substrates in order for the electrons to accumulate sufficient energy and collide with the phosphorus powder. Thus, the electrons can be accelerated and collide with the phosphorous layer, thereby exciting the phosphorous layer and emitting light therefrom.
いわゆる電子放出源は、カーボンナノチューブから形成される。カーボンナノチューブは、１９９１年に飯島によって発見されたものであるが（Ｎａｔｕｒｅ、１９９１年、第３５４巻、第５６号）、非常に良好な電子特性を有しているため、様々なデバイスを構築するのに使われる。また、カーボンナノチューブは、非常に高いアスペクト比（大部分は５００より大きい）と、１０００ＧＰｎより大きいヤング率という非常に高い剛性を有する。加えて、カーボンナノチューブの先端または欠陥は、原子スケールである。上術したカーボンナノチューブの特性は、電界放出ディスプレイの陰極構造体における電子放出源のような電界エミッタを構築するために理想的であると考えられる。カーボンナノチューブは上述した物理的特性を有するので、たとえば、スクリーン印刷および薄膜処理などの、様々な製造工程が開発され、その結果、電子デバイスを構築するためにカーボンナノチューブがパターニングされる。 So-called electron emission sources are formed from carbon nanotubes. Although carbon nanotubes were discovered by Iijima in 1991 (Nature, 1991, Vol. 354, No. 56), they have very good electronic properties, so various devices can be constructed. Used for Carbon nanotubes also have a very high aspect ratio (mostly greater than 500) and very high stiffness with a Young's modulus greater than 1000 GPn. In addition, carbon nanotube tips or defects are on an atomic scale. The characteristics of the carbon nanotubes described above are considered ideal for constructing field emitters such as electron emission sources in the cathode structure of field emission displays. Since carbon nanotubes have the physical properties described above, various manufacturing processes have been developed, such as screen printing and thin film processing, and as a result, carbon nanotubes are patterned to construct electronic devices.
しかしながら、陰極構造体を製造する技法は、陰極電極層上に形成される電子放出材料として、カーボンナノチューブを使用する。製造工程は、化学気相堆積工程、または、陰極導電層上の任意のピクセル上に、感光性カーボンナノチューブ溶液をパターニングすることができる任意の工程を使用することができる。さらに、陰極構造体は、マスクと連携させてカーボンナノチューブ溶液を塗布することによって製造されることができる。しかしながら、上述した三極管構造を有する電界放出ディスプレイの電子放出源の構造によれば、陰極電極構造の各ピクセル上にカーボンナノチューブを形成するための製造コストおよび立体構造にはまだ制限がある。特に、大型な電子放出源の均質性は、実現することさえ難しい。 However, the technique for manufacturing the cathode structure uses carbon nanotubes as the electron emission material formed on the cathode electrode layer. The manufacturing process can use a chemical vapor deposition process or any process capable of patterning the photosensitive carbon nanotube solution on any pixel on the cathode conductive layer. Furthermore, the cathode structure can be manufactured by applying a carbon nanotube solution in cooperation with a mask. However, according to the structure of the electron emission source of the field emission display having the above-described triode structure, the manufacturing cost and the three-dimensional structure for forming the carbon nanotube on each pixel of the cathode electrode structure are still limited. In particular, the homogeneity of large electron emission sources is even difficult to achieve.
近年、いわゆる電気泳動堆積（ＥＰＤ）技術が開発され、「ナノ構造材料の堆積方法」という題名の下記の特許文献１において開示された。この特許公報において、カーボンナノチューブは、アルコール性の懸濁溶液中に形成されている。一方、マグネシウム、ランタン、イットリウム、およびアルミニウムのイオン塩は、電気泳動溶液を作成するためのチャージャとしての機能を果たす。堆積処理される陰極構造体は、電気泳動溶液の１つの電極に接続される。直流または交流電圧を印加することによって、溶液内に電界が形成される。それから、溶液中のチャージャは溶けてイオンになって、カーボンナノチューブ粉体上へ付着する。このため、電界は電気泳動力を形成して、カーボンナノチューブが特定の電極上へ堆積することに役立つ。このようにして、カーボンナノチューブは、パターニングされた電極上に堆積される。上述したいわゆる電気泳動技術を用いて、カーボンナノチューブは、電極上へ容易に堆積され、三極管構造を有する電界放出ディスプレイの陰極構造体における制限を容易に回避することができる。したがって、この方法は、陰極プレート製作の応用において広く使われている。 In recent years, so-called electrophoretic deposition (EPD) technology has been developed and disclosed in the following patent document 1 entitled “Deposition Method of Nanostructured Materials”. In this patent publication, carbon nanotubes are formed in an alcoholic suspension. On the other hand, ionic salts of magnesium, lanthanum, yttrium, and aluminum serve as a charger for preparing an electrophoretic solution. The cathode structure to be deposited is connected to one electrode of the electrophoretic solution. By applying a direct or alternating voltage, an electric field is formed in the solution. Then, the charger in the solution melts and becomes ions, and adheres onto the carbon nanotube powder. For this reason, the electric field creates an electrophoretic force that helps the carbon nanotubes to be deposited on a particular electrode. In this way, carbon nanotubes are deposited on the patterned electrode. Using the so-called electrophoresis technique described above, the carbon nanotubes can be easily deposited on the electrodes, and the limitations in the cathode structure of a field emission display having a triode structure can be easily avoided. This method is therefore widely used in cathode plate fabrication applications.
電気泳動堆積法は広く採用されているけれども、そのメカニズムの一部はまだ改良が必要とされる。たとえば、本発明の発明者は、電気泳動堆積技術を使用しているカーボンナノチューブの接着性を高めるための改良方法に関して、２、３の特許出願を提出した。加えて、真空場放出電子放出源の真空環境において発生される電子は、容易に反射され、または、２次イオンの衝撃を受け、または、構造体から化学的な漏出によって中毒性化され、真空領域電子放出源の寿命は減少する。この理由から、下記の特許文献２では、保護膜が使用されて、陰極電子放出源のカーボンナノチューブの一端に堆積され、カーボンナノチューブの毒性を抑制している。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、カーボンナノチューブ上に保護膜を形成し、カーボンナノチューブの中毒性を抑制し、それによって、カーボンナノチューブの寿命および電極層上のカーボンナノチューブの接着性を高めることができる方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Therefore, an object of the present invention is to form a protective film on the carbon nanotubes and suppress carbon nanotube toxicity, thereby increasing the lifetime of the carbon nanotubes and the adhesion of the carbon nanotubes on the electrode layer. Is to provide.
上記および他の目的を達成するために、電気泳動堆積された電子放出源の寿命および接着性を高めるための本発明の方法は、以下のステップを含む。 To achieve the above and other objectives, the method of the present invention for increasing the lifetime and adhesion of an electrophoretically deposited electron emission source includes the following steps.
第一に、電子放出源形成前の陰極構造体が準備される。次に、電子放出源形成前の陰極構造体に電気泳動体積処理が実行される。電気泳動堆積処理において、第一に、陰極構造体および金属プレートが電気泳動電極に接続され、電気泳動溶液中に配置される。次に、ＤＣパルス電圧が印加されて、電界が形成される。次に、カーボンナノチューブが陰極構造体上に電気泳動堆積されて電子放出源が形成される。一方、シロキサン化合物膜もまた、電子放出源の表面に形成される。本発明の電気泳動溶液は、一回の堆積処理において、電気放出源上に電子放出源およびシロキサン膜を電気泳動堆積することができる。本発明の電気泳動溶液は、カーボンナノチューブ粉体、インジウム塩といったチャージャ、およびＴＥＯＳといったシロキサン化合物を少なくとも含むアルコール溶液である。 First, a cathode structure prior to formation of the electron emission source is prepared. Next, an electrophoretic volume process is performed on the cathode structure before forming the electron emission source. In an electrophoretic deposition process, first, a cathode structure and a metal plate are connected to an electrophoretic electrode and placed in an electrophoretic solution. Next, a DC pulse voltage is applied to form an electric field. Next, carbon nanotubes are electrophoretically deposited on the cathode structure to form an electron emission source. On the other hand, a siloxane compound film is also formed on the surface of the electron emission source. The electrophoretic solution of the present invention can electrophoretically deposit an electron emission source and a siloxane film on an electro emission source in a single deposition process. The electrophoresis solution of the present invention is an alcohol solution containing at least a carbon nanotube powder, a charger such as an indium salt, and a siloxane compound such as TEOS.
陰極構造体への堆積処理が完了した後、カーボンナノチューブが堆積された陰極構造体は低温でベーキング処理されて、陰極構造体上の電気泳動溶液に含まれる残留アルコールが除去される。一方、インジウム塩化物チャージャおよび電解液の水酸化物イオンは、インジウム水酸化物を形成する。 After the deposition process on the cathode structure is completed, the cathode structure on which the carbon nanotubes are deposited is baked at a low temperature to remove residual alcohol contained in the electrophoretic solution on the cathode structure. On the other hand, the indium chloride charger and the hydroxide ions of the electrolyte form indium hydroxide.
次に、陰極電極上のインジウム水酸化物をインジウム酸化物に酸化するために、かつ、シロキサン化合物膜から電子放出源の表面上の二酸化ケイ素膜を形成するために、焼結処理が実行される。したがって、カーボンナノチューブの表面上に保護膜が形成され、カーボンナノチューブと陰極電極層との接着性を高めることができる。 Next, a sintering process is performed to oxidize indium hydroxide on the cathode electrode to indium oxide and to form a silicon dioxide film on the surface of the electron emission source from the siloxane compound film. . Therefore, a protective film is formed on the surface of the carbon nanotube, and the adhesion between the carbon nanotube and the cathode electrode layer can be improved.
本発明の方法によれば、カーボンナノチューブの中毒性が抑制される。その結果、電子放出源上のカーボンナノチューブの寿命および接着性を高めることができる。 According to the method of the present invention, the toxicity of carbon nanotubes is suppressed. As a result, the lifetime and adhesion of the carbon nanotubes on the electron emission source can be improved.
本発明の技術内容および特徴をよりよく理解するために、添付の図面を参照して、本発明は、以下に詳細に説明される。しかしながら、添付の図面は、図例および説明の便宜上のものに過ぎず、本発明を限定するものではない。 For a better understanding of the technical contents and features of the present invention, the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the attached drawings are merely for convenience of illustration and description, and do not limit the present invention.
図１（ａ）〜図１（ｇ）は、本発明における電子放出源形成前の陰極構造体を製造するための処理を示す図である。図示されるとおり、電気泳動堆積されたカーボンナノチューブ電子放出源の寿命および接着性を高めるための本発明の方法は、一度の電気泳動堆積処理の間に、カーボンナノチューブの表面上にシロキサン膜を形成すことができる。それから、シロキサン膜は焼結処理されて、電子放出源の表面上に二酸化ケイ素膜が形成される。これは、カーボンナノチューブの中毒性を抑制することができ、それによって、カーボンナノチューブの寿命および電極層上へのカーボンナノチューブの接着性が高められる。 FIG. 1A to FIG. 1G are views showing a process for manufacturing a cathode structure before forming an electron emission source in the present invention. As shown, the method of the present invention for enhancing the lifetime and adhesion of electrophoretically deposited carbon nanotube electron emission sources forms a siloxane film on the surface of carbon nanotubes during a single electrophoretic deposition process. I can do it. The siloxane film is then sintered to form a silicon dioxide film on the surface of the electron emission source. This can suppress the addictiveness of the carbon nanotubes, thereby increasing the lifetime of the carbon nanotubes and the adhesion of the carbon nanotubes on the electrode layer.
まず、電子放出源形成前の陰極構造体が製造される。図１（ａ）に示されるとおり、ガラス基板１の表面上に陰極電極層２が形成される。次に、図１（ｂ）に示されるとおり、陰極電極層２の表面上に誘電層３が形成される。その後、誘電層３の表面上にゲート電極層４が形成される。それから、図１（ｃ）に示されるとおり、リソグラフィ技術によってゲート電極層４に第１の開口領域４１が形成され、それによって、誘電層３が露出される。次に、図１（ｄ）に示されるとおり、ゲート電極層４の表面上に保護層５が形成される。次に、図１（ｅ）に示されるとおり、第１の開口領域４１によって露出された誘電層３の表面に第２の開口領域３１が形成されて、陰極電極層２が露出される。それから、図１（ｆ）に示されるとおり、保護層５は剥がされて、図１（ｇ）に示されるとおり、第２の開口領域３１によって露出された誘電層３およびゲート電極層４を覆う第２の保護層６が塗布される。このようにして、電子放出源形成前の陰極構造体の製作は完了される。 First, a cathode structure before forming an electron emission source is manufactured. As shown in FIG. 1A, the cathode electrode layer 2 is formed on the surface of the glass substrate 1. Next, a dielectric layer 3 is formed on the surface of the cathode electrode layer 2 as shown in FIG. Thereafter, the gate electrode layer 4 is formed on the surface of the dielectric layer 3. Then, as shown in FIG. 1C, a first opening region 41 is formed in the gate electrode layer 4 by lithography, thereby exposing the dielectric layer 3. Next, as shown in FIG. 1D, the protective layer 5 is formed on the surface of the gate electrode layer 4. Next, as shown in FIG. 1E, a second opening region 31 is formed on the surface of the dielectric layer 3 exposed by the first opening region 41, and the cathode electrode layer 2 is exposed. Then, as shown in FIG. 1 (f), the protective layer 5 is peeled off to cover the dielectric layer 3 and the gate electrode layer 4 exposed by the second opening region 31 as shown in FIG. 1 (g). A second protective layer 6 is applied. In this way, the fabrication of the cathode structure before forming the electron emission source is completed.
図２は、陰極構造体上の電子放出源を製造するための処理を示すフローチャートである。図３および図４は、陰極構造体と金属プレートとが接続される前後の電気泳動堆積処理をそれぞれ示す図である。図示されるとおり、上述された電子放出源形成前の陰極構造体の完成後、陰極構造体のカーボンナノチューブ電子放出源を製造するための堆積処理が実行される。 FIG. 2 is a flowchart showing a process for manufacturing an electron emission source on the cathode structure. 3 and 4 are diagrams showing the electrophoretic deposition process before and after the cathode structure and the metal plate are connected to each other. As shown in the drawing, after completion of the cathode structure before forming the electron emission source described above, a deposition process for manufacturing the carbon nanotube electron emission source of the cathode structure is performed.
まず、アルコールと、１％〜１０％（好ましくは５％）重量濃度の純水とが溶媒として用いられ、電気泳動溶液が準備される。水溶液は、チャージャをイオン化するために、ある程度に提供される。それから、カーボンナノチューブ粉体が添加される。本発明において用いられるカーボンナノチューブは、アーク放電から製造される多重カーボンナノチューブである。カーボンナノチューブの平均長さは５μｍ未満であって、平均直径は１００ｎｍ未満である。カーボンナノチューブの重量濃度は、約０．００５％〜０．１％（好ましくは０．０２％）である。また、溶液に加えられるチャージャの重量濃度は、０．００５％〜０．１％（好ましくは０．０１％）である。チャージャは、たとえば、インジウム塩化物、インジウム硝酸塩、インジウム窒化物、およびスズを含む他の任意の塩など、電気泳動の伝導力を誘発する任意の金属酸化物塩（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｏｘｉｄｅ ｓａｌｔ）であることができる。この特定の実施の形態において、チャージャには、０．０１％（または、０．００５％〜０．１％）重量濃度のインジウム塩化物が選択される。また、酸性化されたシロキサン化合物が添加される。本実施の形態において、シロキサン化合物は、重量濃度１％〜５％（好ましくは３．５％）のテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌａｎｅ）である。いわゆる酸性化処理では、ＴＥＯＳの液体ポリマー溶液が、低分子重量のシロキサン化合物に分解される。準備された溶液は、それから電気泳動タンク７に注入される。なお、電気泳動溶液に含まれるＴＥＯＳの重量濃度は、約１％〜５％であって、好ましくは、３．５％である。 First, alcohol and 1% to 10% (preferably 5%) weight concentration of pure water are used as a solvent to prepare an electrophoresis solution. An aqueous solution is provided to some extent to ionize the charger. Then, carbon nanotube powder is added. The carbon nanotubes used in the present invention are multi-carbon nanotubes produced from arc discharge. The carbon nanotubes have an average length of less than 5 μm and an average diameter of less than 100 nm. The weight concentration of the carbon nanotube is about 0.005% to 0.1% (preferably 0.02%). The weight concentration of the charger added to the solution is 0.005% to 0.1% (preferably 0.01%). The charger may be any metal oxide salt that induces electrophoretic conductivity, such as indium chloride, indium nitrate, indium nitride, and any other salt including tin. it can. In this particular embodiment, 0.01% (or 0.005% -0.1%) weight concentration of indium chloride is selected for the charger. In addition, an acidified siloxane compound is added. In this embodiment, the siloxane compound is tetraethoxysilane (TEOS: tetraethylsilane) having a weight concentration of 1% to 5% (preferably 3.5%). In the so-called acidification treatment, the liquid polymer solution of TEOS is decomposed into a low molecular weight siloxane compound. The prepared solution is then poured into the electrophoresis tank 7. The weight concentration of TEOS contained in the electrophoresis solution is about 1% to 5%, preferably 3.5%.
電気泳動溶液が準備された後、電気泳動堆積処理が実行されることができる。電界放出陰極構造体１０の陰極電極層２は、陰極導線１０１を介して、電気泳動電極８の陰極電極８１に接続される。電気泳動電極８の陽極電極８２は、金属プレート９に接続される。上記の金属プレート９は、白金もしくはチタンプレート、またはスクリーンプレートであることができる。 After the electrophoresis solution is prepared, an electrophoretic deposition process can be performed. The cathode electrode layer 2 of the field emission cathode structure 10 is connected to the cathode electrode 81 of the electrophoresis electrode 8 through the cathode conducting wire 101. The anode electrode 82 of the electrophoresis electrode 8 is connected to the metal plate 9. The metal plate 9 can be a platinum or titanium plate or a screen plate.
陰極構造体１０と金属プレート９とが電気泳動電極８にそれぞれ接続された後、電気泳動堆積される陰極構造体１０の一方の面は、金属プレート９と所定の距離で平行に維持されて、それから一組の陰極構造体１０および金属プレート９は、電気泳動タンク７に設置される。電源から電気泳動電極８を介してＤＣパルス電圧が陰極および陽極電極に供給されて、電界が形成される。電界の強度は、０．５〜１０Ｖ／ｃｍ（好ましくは、２Ｖ／ｃｍ）であることができ、パルス周波数は３００Ｈｚである。それから、カーボンナノチューブは、陰極電極層２上に電気泳動堆積されて、図５に示されるとおり、電子放出源２１が形成される。一方では、電子放出源のカーボンナノチューブおよび陰極電極層２の表面に、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌａｎｅ）膜が形成される（図６および図７参照）。 After the cathode structure 10 and the metal plate 9 are respectively connected to the electrophoresis electrode 8, one surface of the cathode structure 10 to be electrophoretically deposited is maintained parallel to the metal plate 9 at a predetermined distance, Then, the set of cathode structure 10 and metal plate 9 is installed in the electrophoresis tank 7. A DC pulse voltage is supplied from the power source through the electrophoretic electrode 8 to the cathode and the anode electrode to form an electric field. The strength of the electric field can be 0.5 to 10 V / cm (preferably 2 V / cm), and the pulse frequency is 300 Hz. The carbon nanotubes are then electrophoretically deposited on the cathode electrode layer 2 to form the electron emission source 21 as shown in FIG. On the other hand, a TEOS (tetraethylorthosilane) film is formed on the surfaces of the carbon nanotubes of the electron emission source and the cathode electrode layer 2 (see FIGS. 6 and 7).
上記の堆積処理が完了した後、陰極構造体１０は炉内に移動され、８０℃の低温度下でベーキング処理されて陰極構造体１０上の電気泳動溶液に含まれる残留アルコールが除去される。ここで、インジウム塩化物チャージャと電解液の水酸化物イオンとが、インジウム水酸化物を形成する。なお、電気泳動堆積処理において電子放出源の表面上に形成されたＴＥＯＳ膜は、ベーキング処理後も電子放出源の表面上に引き続き存在する。 After the above deposition process is completed, the cathode structure 10 is moved into a furnace and baked at a low temperature of 80 ° C. to remove residual alcohol contained in the electrophoretic solution on the cathode structure 10. Here, the indium chloride charger and the electrolyte hydroxide ions form indium hydroxide. Note that the TEOS film formed on the surface of the electron emission source in the electrophoretic deposition process continues to exist on the surface of the electron emission source even after the baking process.
次に、４００の℃の温度での焼結処理が実行され、陰極電極層２上のインジウム水酸化物はさらに酸化されて、インジウム酸化物が形成される。インジウム酸化物は導電性を有するので、このように製造される陰極電極は、堆積されたカーボンナノチューブに加えて、電子放出源上に付加的な導電性インジウム酸化物層を有する。 Next, a sintering process is performed at a temperature of 400 ° C., and the indium hydroxide on the cathode electrode layer 2 is further oxidized to form indium oxide. Since indium oxide is conductive, the cathode electrode produced in this way has an additional conductive indium oxide layer on the electron emission source in addition to the deposited carbon nanotubes.
また、電気泳動堆積処理およびベーキング処理を介して電子放出源の表面上に形成されたＴＥＯＳ膜は、さらに焼結されて二酸化ケイ素のポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ）を形成する。二酸化ケイ素のポリマーは、カーボンナノチューブの表面上に保護膜を形成する。その結果、カーボンナノチューブは中毒性が抑制され、カーボンナノチューブの寿命が延長される。さらに、二酸化ケイ素のポリマーは、カーボンナノチューブと陰極電極層との間の接着性を高めることができる。 Also, the TEOS film formed on the surface of the electron emission source through the electrophoretic deposition process and the baking process is further sintered to form a silicon dioxide polymer. The silicon dioxide polymer forms a protective film on the surface of the carbon nanotubes. As a result, the carbon nanotubes are less addictive and extend the lifetime of the carbon nanotubes. Furthermore, the silicon dioxide polymer can enhance the adhesion between the carbon nanotubes and the cathode electrode layer.
以上のとおり、本発明の発明者は、一度の電気泳動堆積処理においてカーボンナノチューブの表面上にアルカンシロキサン（ａｌｋａｎｓｉｌｏｘａｎｅ）化合物膜を形成することができるカーボンナノチューブ電気泳動溶液を開発した。高温焼結処理下で、電子放出源上のシロキサン化合物膜は、二酸化ケイ素膜になり、それによって、カーボンナノチューブの中毒性が抑制される。このようにすると、カーボンナノチューブの寿命が高められる。さらに、電極層上のカーボンナノチューブの接着性もまた改良される。 As described above, the inventors of the present invention have developed a carbon nanotube electrophoresis solution capable of forming an alkanesiloxane compound film on the surface of the carbon nanotube in a single electrophoresis deposition process. Under the high temperature sintering process, the siloxane compound film on the electron emission source becomes a silicon dioxide film, thereby suppressing the toxic properties of the carbon nanotubes. In this way, the lifetime of the carbon nanotube is increased. Furthermore, the adhesion of the carbon nanotubes on the electrode layer is also improved.
本発明の技術分野において通常の知識を有するものであれば、上述の開示された特徴を考慮して、種々の均等な変更または修正を容易に見つけることができるため、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲において定義されるのは明らかである。したがって、すべてのこのような均等な変更または修正は、特許請求の範囲に記載された主題から逸脱することなく、本発明の精神および範囲に含まれるものと考えられる。 Those having ordinary skill in the art of the present invention can easily find various equivalent changes or modifications in view of the above-disclosed features. It is obvious that it is defined in the following claims. Accordingly, all such equivalent changes or modifications are considered to be within the spirit and scope of the present invention without departing from the claimed subject matter.
１ ガラス基板、
２ 陰極電極層、
３ 誘電層、
４ ゲート電極層、
５，６ 保護層、
１０ 陰極構造体、
２１ 電子放出源、
３１，４１ 開口領域。
1 glass substrate,
2 cathode electrode layer,
3 dielectric layer,
4 Gate electrode layer,
5,6 protective layer,
10 cathode structure,
21 electron emission source,
31, 41 Open area.
Claims (20)
前記陰極構造体および金属プレートを電気泳動電極に接続し、前記陰極構造体において電気泳動堆積される面を前記金属プレートに対して所定の距離で平行に維持しつつ、一組の前記陰極構造体および前記金属プレートを電気泳動タンクの電気泳動溶液中に設置し、電源から前記電気泳動電極を介して前記陰極構造体および前記金属プレートに直流パルス電圧を印加して電界を形成することによって、前記陰極構造体に電気泳動堆積処理を実行し、前記陰極構造体において電子放出源が形成される部分である陰極電極層上にカーボンナノチューブを電気泳動堆積して電子放出源を形成するとともに、当該電子放出源の表面上にシロキサン化合物膜を形成するステップと、
前記陰極構造体上の前記溶液に含まれる残留アルコールを除去するために低温で前記陰極構造体をベーキング処理する一方、インジウム塩化物チャージャおよび電解液の水酸化物イオンがインジウム水酸化物を形成し、次に、前記陰極電極層上の前記インジウム水酸化物をインジウム酸化物へ酸化し、前記シロキサン化合物膜から前記電子放出源の表面上に二酸化ケイ素膜を形成するために焼結処理を実行して、カーボンナノチューブの表面上に保護層を形成するとともに、前記カーボンナノチューブと前記陰極電極層の接着性を高めるステップと、
を有することを特徴とする、電気泳動堆積された電子放出源の接着性および寿命を高める方法。 Preparing a cathode structure prior to electron emission source formation;
The cathode structure and the metal plate are connected to an electrophoretic electrode, and a set of the cathode structure is maintained while maintaining an electrophoretic deposition surface of the cathode structure parallel to the metal plate at a predetermined distance. And the metal plate is placed in an electrophoresis solution in an electrophoresis tank, and a DC pulse voltage is applied to the cathode structure and the metal plate from the power source through the electrophoresis electrode, thereby forming an electric field. Electrophoretic deposition treatment is performed on the cathode structure, and carbon nanotubes are electrophoretically deposited on the cathode electrode layer, which is a portion where the electron emission source is formed in the cathode structure, to form the electron emission source, and the electron Forming a siloxane compound film on the surface of the emission source;
The cathode structure is baked at a low temperature to remove residual alcohol contained in the solution on the cathode structure, while hydroxide ions in the indium chloride charger and the electrolyte form indium hydroxide. Next, a sintering process is performed to oxidize the indium hydroxide on the cathode electrode layer to indium oxide and form a silicon dioxide film on the surface of the electron emission source from the siloxane compound film. Forming a protective layer on the surface of the carbon nanotubes and enhancing the adhesion between the carbon nanotubes and the cathode electrode layer;
A method for enhancing the adhesion and lifetime of an electrophoretically deposited electron emission source characterized in that
ガラス基板上に陰極電極層を形成し、前記陰極電極層上に誘電層を形成し、前記誘電層上にゲート層を形成し、リソグラフィ技術によって前記ゲート層に第１の開口領域を形成して前記誘電層を露出させるステップと、
前記ゲート層の表面上に第１の保護層を形成し、前記第１の開口領域によって露出される前記誘電層をエッチングして前記陰極電極層を露出させる第２の開口領域を形成し、前記第１の保護層を剥がす操作を実行するステップと、
第２の保護層を形成して前記誘電層および前記ゲート層を覆うステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動堆積された電子放出源の接着性および寿命を高める方法。 Preparing the cathode structure comprises:
Forming a cathode electrode layer on a glass substrate, forming a dielectric layer on the cathode electrode layer, forming a gate layer on the dielectric layer, and forming a first opening region in the gate layer by a lithography technique; Exposing the dielectric layer;
Forming a first protective layer on the surface of the gate layer, etching the dielectric layer exposed by the first opening region to form a second opening region exposing the cathode electrode layer; Performing an operation of removing the first protective layer;
Forming a second protective layer to cover the dielectric layer and the gate layer;
The method of increasing the adhesion and lifetime of an electrophoretic deposited electron emission source according to claim 1.
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