JP2001020093A - 電気泳動装置およびそれを利用して製造した電子放出素子および画像表示装置、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
電気泳動装置およびそれを利用して製造した電子放出素子および画像表示装置、並びにそれらの製造方法Info
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Abstract
子を容易に形成できる電気泳動装置を提供する。 【解決手段】 一対の対向する平行平板電極間に微粒子
を含む懸濁液をサンドイッチし、該電極間に電界を印加
して該微粒子を移動させる電気泳動装置に於て、該平行
平板電極の少なくともどちらか一方の表面に突部を形成
する。
Description
的に微粒子(無機の微粒子および有機高分子など)を集
める電気泳動装置に関し、より具体的には、カーボンナ
ノチューブや炭素繊維などの微粒子を局所的に集めて冷
陰極部材を容易に構成する電気泳動装置に関する。更
に、本発明は、上記のような電気泳動装置を利用して構
成される電子放出素子や画像表示装置およびその製造方
法に関する。
より移動させる手法で、混合物中から特定の物質を分離
・分析するために広く用いられている。この電気泳動法
の新しい応用として、カーボンナノチューブ901を紫
外線(UV)照射した有機ポリシラン膜902に電気泳
動によって突き刺し、基板903に対し鉛直方向にカー
ボンナノチューブ901を立てる手法が開発された(参
考文献:中山 他、Pan-Pacific Imaging Conference/J
apan Hardcopy'98予稿集 ページ313-316、日本画像学
会主催、1998年7月、東京)。その電気泳動装置の模式図
を図9に示す。
ナノチューブ901を分散させた液体を泳動容器904
内に注入し、基板903に対向した平板電極905と基
板903上に形成したパターニングされた導電層906
との間に外部電源907によって電界を印加し、カーボ
ンナノチューブ901を泳動させるものである。この手
法の特長は、紫外線照射された有機ポリシラン膜902
にのみカーボンナノチューブ901が刺さり、照射され
ていない有機ポリシラン膜908にはカーボンナノチュ
ーブ901は刺さらないという点である。つまり、電気
泳動する前に導電層906上の有機ポリシラン膜902
のみに紫外線照射しておけば、この部分の有機ポリシラ
ン膜のSi-Si結合が切断され膜がポーラスになり、この
部分にカーボンナノチューブ901を選択的に突き刺す
ことができるというものである。
気泳動装置では、有機ポリシランを使用しなければなら
ない点で材料的制約がある。例えば電子放出素子を形成
する場合、真空容器を形成する際に400〜500℃の
温度プロセスを経るが、有機ポリシランは300℃で分
解してしまうため使用できない。また、有機ポリシラン
は導電性が低く導電薄膜906とカーボンナノチューブ
との電気的接続を阻害してしまい、カーボンナノチュー
ブからの電子放出がしにくく、素子の動作電圧が高くな
ってしまうという問題もある。
刺したくない部分をマスクして、紫外線を照射する工程
が必要とされる。
されたものであって、その目的は、材料的な制約が無い
とともに紫外線照射の余計な工程も無く、微粒子を任意
のところに容易に集めることのできる電気泳動装置を提
供することであり、特に2次元アレイ状に冷陰極部材を
配設した電子放出素子および画像表示装置を生産性に優
れる製造方法にて実現できる電気泳動装置、およびその
電気泳動装置を用いた電子放出素子および画像表示装置
の製造方法、並びに低コストの電子放出素子および画像
表示装置を提供することである。
本願第1の発明の電気泳動装置は、一対の対向する平行
平板電極間に微粒子を含む懸濁液をサンドイッチし、前
記電極間に電界を印加して前記微粒子を移動させる電気
泳動装置に於て、前記平行平板電極の少なくともどちら
か一方の表面に突部が形成されていることを特徴とす
る。
ることが好ましい。
発明の電気泳動装置は、一対の対向する平行平板電極間
に微粒子を含む懸濁液をサンドイッチし、前記電極間に
電界を印加して前記微粒子を移動させる電気泳動装置に
於て、平行平板電極のうち少なくともどちらか一方が時
間経過ともに前記平行平板の面内方向に移動することを
特徴とする。
うち少なくともどちらかの表面に突部が形成されている
ことが好ましい。
になっていることが好ましい。
行平板電極間の距離の0.1倍以上0.9倍以下の範囲
であることが好ましい。
離が0.2mm以上50mm以下であることが好まし
い。
うち少なくともどちらか一方が絶縁性支持部材上に形成
されていることが好ましい。
加する電界強度が、5×103V/cm以上2×104V/
cm以下であることが好ましい。
それぞれ硬度の異なる材料で構成されていることが好ま
しい。
とも炭素を主成分とすることを特徴とすることが好まし
い。
含むことが好ましい。
ンナノチューブを含むことが好ましい。
維を含むことが好ましい。
モンド粒を含むことが好ましい。
シリコン、ホウ素、窒素、酸素などの原子が符合したナ
ノチューブであることが好ましい。
少なくともどちらか一方の表面に高分子膜が形成されて
いることが好ましい。
線を照射したシリコンポリマー膜であることが好まし
い。
ルコール、酢酸エステルおよび酢酸3メチルブチルの中
から1種類選択された溶媒あるいはそれらの混合したも
のからなる溶媒に微粒子を分散させたものであることが
好ましい。
に対する酢酸エステルあるいは酢酸3メチルブチルの混
合の割合が体積比0.01%以上30%以下であること
が好ましい。
0ccに対し0.5mg以上40mg以下の割合で微粒
子を分散させて調整されていることが好ましい。
の発明である電子放出素子の形成方法は、平行平板電極
のどちらか一方の電極に微粒子が寄せ集められて構成さ
れる冷陰極部材を上記に説明したような特徴を有する電
気泳動装置を用いて形成することを特徴とする。
の発明である電子放出素子は、平行平板電極のどちらか
一方の電極に微粒子が寄せ集められて構成される冷陰極
部材を上記に説明した方法に従って形成したことを特徴
とする。
する微粒子の一部分が、冷陰極部材と接する平板電極に
めり込んでいることが好ましい。
面状に微粒子が集まって構成されていることが好まし
い。
る平板電極に突部が形成され、突部の先端部分に冷陰極
部材が形成されていることが好ましい。
る平板電極と平行に第1の導電性電極が配置され、平板
電極と第1の導電性電極の間に第2の導電性電極を配置
することが好ましい。
の発明である画像表示装置の製造方法は、電子放出素子
を構成する工程と、該電子放出素子から放出された電子
が照射されて画像を形成する画像形成部材と、該電子放
出素子に対して所定の位置関係で配置する工程とを包含
し、該電子放出素子を上記に説明したような特徴を有す
る電子放出素子の製造方法に従って構成することを特徴
とする。
の発明である画像表示装置は、電子放出素子と、該電子
放出素子から放出された電子が照射されて画像を形成す
る画像形成部材を包含する画像表示装置であって、該電
子放出素子を上記に説明したような方法に従って構成す
ることを特徴とする。
する微粒子の一部分が、冷陰極部材と接する平板電極に
めり込んでいることが好ましい。
る平板電極と平行に第1の導電性電極が配置され、平板
電極と第1の導電性電極の間に第2の導電性電極を配置
することが好ましい。
説明する。なお、以下の実施形態の説明では、フラット
パネルディスプレイへの適用を例にとって本発明を説明
するが、本発明の適用はそれに限られるものではなく、
陰極線管、ランプ、電子銃など、電子源(電子エミッ
タ)を必要とする様々なアプリケーションに適用可能で
ある。
電気泳動装置1000の概略構成図である。図1に示す
ように電気泳動容器101内に突部102を設けた平板
電極103および真空蒸着法あるいはスパッタ法により
Al電極104を0.1〜1μm厚で形成したガラス基
板105を1mmの間隔で平行に配置した。但し、この
間隔はAl電極104表面と平板電極103の突部の無
いAl電極104側表面との距離とした。また、突部1
02の形状は円錘の頂部を水平に切り取った形であり
(図1は断面が描かれている)、その高さは0.5mmと
した。
カーボンナノチューブ0.1〜100mgの割合で混合
した液に超音波(25kHz〜1MHz)を伝搬させ
て、液中にほぼ均一にカーボンナノチューブ106を分
散させた懸濁液107を注入し、直流電源108によっ
て250Vの電圧を電極103とAl電極104間に2
秒間印加した。この時の突部102先端と電極104間
の電界強度は7×103V/cmである。電気泳動の
際、エチルアルコール10ccに対してカーボンナノチ
ューブの加える量を50mg以上にするとブレークダウ
ンしやすく好ましくないことが判明した。そこで、今後
はエチルアルコール10ccに対してカーボンナノチュ
ーブの加える量を40mg以下とした。
極104上にカーボンナノチューブ106が円形(直
径:概ね0.15mm)に球面を形成するように密集し
て基板105に対してある角度(10度〜90度)でも
って重なり合い付着していることが走査電子顕微鏡(S
EM)にて確かめることができた。また、カーボンナノ
チューブ106の一部がAl電極104にめり込んでい
ることが判明した。これは、電界強度の高い領域にカー
ボンナノチューブ106が瞬時に寄せ集められ、電界で
加速され電極104表面に衝突固着したためと考えられ
る。また、SEM観察によってこの時のカーボンナノチ
ューブ106の固着領域の高さは、2μm〜200μm
の範囲であることが確認できた。但し、エチルアルコー
ル10ccに対してカーボンナノチューブの加える量を
0.3mg以下した時はカーボンナノチューブの密度が
小さく好ましくないことが判明した。そこで、今後はエ
チルアルコール10ccに対してカーボンナノチューブ
の加える量を0.5mg以上40mg以下とした。
付着させたガラス基板105を泳動容器101より取り
出し、Al電極104表面に残る懸濁液107を洗い流
し乾燥した後、図2に示すようにこの基板を陰極200
とし、対向側にはガラス基板201上にITOまたはS
nO2等からなる透明電極202および蛍光体薄膜20
3からなる陽極250を配置して(陰極200−陽極2
50間距離は0.5mm)電子放出型発光装置2000
を構成した(但し、蛍光体薄膜203上にはチャージア
ップを防ぐために0.1〜0.2μm厚のAl膜をコー
トしてもよい)。これらの基板間を真空状態にして直流
電源204を使って陰極−陽極間に電圧を印加した。そ
の結果、約500Vの電圧印加時に、蛍光体薄膜203
が円形で面状に発光し、Al電極104表面に固着した
カーボンナノチューブからの電子放出を観測でき、上記
のように電気泳動にて固着させたカーボンナノチューブ
が冷陰極部材205として機能することが確認できた。
このように本発明は、カーボンナノチューブを基板10
5に対し垂直ではないが、ある角度でAl電極104上
に立たせることができ、良好な電子放出が可能となる。
また、本発明は微粒子を集めて固着したいところに電界
を局部的に高め、従来例に対しポリシランの塗布および
マスク合わせと紫外線(UV)照射等の工程を必要とせ
ず、少ないプロセス工程で微粒子の固着を簡単に行える
電気泳動装置を提供するものである。さらに、本発明
は、耐熱性の乏しいポリシランを使わず直接Al電極1
04に微粒子を固着するので、真空容器を形成する40
0〜500℃の温度プロセスを経ても問題無い。
電気泳動装置3000の概略構成図である。図3は、図
1において平板電極103にあった突部102をAl電
極104側に設けて突部301としたものである。突部
301の形状は実施の形態1と同じで、材質のみAlに
変更した。実施の形態1と同様に平板電極103とガラ
ス基板105を0.5mmの間隔で平行に配置し、カー
ボンナノチューブの懸濁液107を注入して電気泳動を
実施した。
ューブ106が選択的に球面状に密集して付着している
ことがSEMにて確かめることができた。
の素子の電子放出特性を調べたところ、実施の形態1に
おける素子200と同じ結果を得た。
部102の形状を図4(a)に示すような円錐形のもの
を使用して電子放出素子を作製し、その電子放出特性を
調べた。その結果、カーボンナノチューブの冷陰極部材
205の面積が半減した分、蛍光体203の発光面積も
半減したが、発光開始電圧は350Vと小さかった。ま
た、発光開始電圧が低くなった原因を調べるためにAl
電極104上のカーボンナノチューブ106をSEMに
て観察したところ、カーボンナノチューブが基板105
に対して実施の形態1に比べてより高い角度(30度〜
90度)でもって重なり合い付着していることが確認で
きた。これより、先の尖った突部102を使用すること
により冷陰極部材205の面積は小さくなるが、カーボ
ンナノチューブが基板105に対して立つため低い電圧
でも電子放出の開始されることが判明した。
て、図4(a)に示す突部をAl電極104側に設けた
電子放出素子を作製し評価したところ、上記と同じ結果
を得た。
の他に三角錘や四角錘などの角錘、あるいは図4(e)
に示すような半球を使用しても同様の効果を得た。
(c)に示すような四角錘の先を除去して先端部分を平
にしたもの(図示していないが三角錘や他の角錘の先を
除去したものも同様)、図4(d)に示すような四角柱
(図示していないが三角柱や他の角柱の場合も同様)を
突部102,301に使用した場合は、発光パターンは
突部の形状に応じて変わるが電子放出特性は実施の形態
1と同様な結果を得た。
てカーボンナノチューブの代わりに直径0.1μm〜1
0μm、長さ1μm〜100μmのカーボンファイバー
を使用して電子放出素子を作製し評価したところ、カー
ボンナノチューブの場合と同じ電子放出特性を得た。
てカーボンナノチューブの代わりに粒径5μm〜100
μmのグラファイト(黒鉛)粒子を使用して電子放出素
子を作製し評価したところ、カーボンナノチューブの場
合と同じ電子放出特性を得た。
てカーボンナノチューブの代わりに粒径5μm〜100
μmのダイヤモンド粒子を使用して電子放出素子を作製
し評価したところ、カーボンナノチューブの場合と同じ
電子放出特性を得た。
電気泳動装置5000の概略構成図である。図5の平板
電極501は、突部102を2次元アレイ状に1100
x2000個配列したものであり、図5ではその一部を
示している。また、Al電極104は、真空蒸着あるい
はスパッタにより形成する際に適切なパターンのマスク
を使用するかフォトリソグラフ技術によって2000本
の互いに電気的に絶縁された矩形の電極パターンとして
形成した。この電気泳動装置を用いて実施の形態1と同
様に電気泳動したところカーボンナノチューブの集合体
502が突部102の配列に1対1対応してAl電極1
04上に固着していた。しかも、カーボンナノチューブ
の一部はAl電極104にめり込んでいた。但し、泳動
の際は図5に示すように個々のAl電極104は電気的
に接続された状態とし、一括でAl電極104上にカー
ボンナノチューブ106が固着するようにした。
イにおける個々のカーボンナノチューブ集合体502の
電子放出特性を実施の形態1と同様に評価したところ、
素子2000と同じ結果を得た。続いて、真空蒸着また
はスパッタにて透明電極202を形成する際Al電極1
04とは直交する方向に所定のパターンのマスクを使用
するかフォトリソグラフ技術によって1100本の電気
的に絶縁された矩形の電極パターンとして形成した陽極
250に置き換えることによって電子放出型画像表示装
置を構成した。Al電極104と透明電極202との間
に線順次に直流電圧を印加したところ、蛍光体層203
からの発光はモノクロ画像を表示した。カラー画像を表
示する場合は、蛍光体薄膜203として1つ1つのカー
ボンナノチューブ集合体502に対応してR,G,Bを
発色する蛍光体を配置させたものを使用すれば良い。
3のようにAl電極側に形成した場合についても実施し
た。この時、2000本の電気的に絶縁された矩形の電
極パターンとして形成したAl電極104上に突部30
1を2次元アレイ状に配列した。上記と同様にして電気
泳動を行ったところ、個々の突部301の先にカーボン
ナノチューブが付着し、個々のカーボンナノチューブか
らの電子放出特性は実施の形態2と同じ結果を得た。続
いて、上記と同様に1100本の電気的に絶縁された矩
形の透明電極202パターンを形成した陽極250を用
いて電子放出型画像表示装置を構成し、Al電極104
と透明電極202との間に線順次に直流電圧を印加した
ところ、蛍光体層203からの発光はモノクロ画像を表
示した。
電気泳動装置6000の概略構成図である。図6の平板
電極601は、Al電極104上にカーボンナノチュー
ブ106を固着したい領域とほぼ等しい大きさを有する
もので、Al電極上104に一箇所ずつカーボンナノチ
ューブ106を泳動固着しては平板電極601面内方向
において前後左右に移動し、2次元アレイ状にカーボン
ナノチューブの塊602配列するものである。この装置
の特徴は任意のカーボンナノチューブの配列を容易にで
きることである。
して2000本の互いに電気的に絶縁された矩形の電極
パターンとして形成した。平板電極601とAl電極1
04間との距離を0.2〜1mmとし、電界強度5×1
03〜2×104V/cmの電圧を印加して2秒間電気泳
動を行った。その結果、カーボンナノチューブの集合体
602が平板電極602と向かい合ったAl電極104
上の平板電極601と重なり合う部分にのみ形成されて
いた。しかも、カーボンナノチューブの一部はAl電極
104にめり込んでいた。但し、泳動の際は図6に示す
ように平行電極601と向かい合うAl電極104のみ
電源108と接続された状態とした。平板電極601を
前後左右にガラス基板105と平行に移動させながら、
実施の形態7と同様にカーボンナノチューブの集合体6
02を2次元アレイ状に1100x2000個配列させ
た。図6では途中工程での一部分を示している。
イにおける個々のカーボンナノチューブ集合体602の
電子放出特性を実施の形態1と同様に評価したところ、
素子2000と同じ結果を得た。続いて、真空蒸着また
はスパッタにて透明電極202を形成する際Al電極1
04とは直交する方向に所定のパターンのマスクを使用
するかフォトリソグラフ技術によって1100本の電気
的に絶縁された矩形の電極パターンとして形成した陽極
250に置き換えることによって電子放出型画像表示装
置を構成した。Al電極104と透明電極202との間
に線順次に直流電圧を印加したところ、蛍光体層203
からの発光はモノクロ画像を表示した。カラー画像を表
示する場合は、蛍光体薄膜203として1つ1つのカー
ボンナノチューブ集合体602に対応してR,G,Bを
発色する蛍光体を配置させたものを使用すれば良い。
電極601に実施の形態1〜7において記述した突部を
設けても、上記と同様の効果を得ることができる。
た陰極200において、Al電極104上に誘電体スペ
ーサ701およびグリッド電極702を順次積層し、A
l電極104とグリッド電極702間に直流電源703
を接続して図7に示すような電子放出型発光装置700
0を構成した。図に示すように、誘電体スペーサ701
およびグリッド電極702は、冷陰極部材205の部分
に開口部が形成された構成である。但し、スペーサ70
1の厚みは0.02〜0.2mmとした。実施の形態1
と同様にして直流電源204を使って陰極−陽極間に電
圧を印加した。その結果、蛍光体薄膜203が円形で面
状に発光するのを確認できた。また、直流電源703の
電圧を増減することにより、蛍光体薄膜203の発光の
明るさが変化することを確認した。これより冷陰極部材
205から放出する電子の数をグリッド電極702によ
って制御できることが判明した。
て、Al電極104上にカーボンナノチューブの集合体
502を形成した後、図8に示すように誘電体スペーサ
801を積層し、さらにグリッド電極802を形成して
電子放出素子アレイ(陰極)800を構成した。誘電体
スペーサ801およびグリッド電極802は、冷陰極部
材502の部分に開口部が形成された構成であり、グリ
ッド電極802はAl電極104とは直交する方向に所
定のパターンのマスクを使用して1100本配列した。
ガラス基板201上にベタの透明電極202および蛍光
体薄膜203を順次積層して形成した陽極850を電子
放出素子アレイ(陰極)800い対向するように配置し
て画像表示装置8000が構成される。
の形態9と同様に電子放出特性を調べた。その結果、直
流電源204によって電圧をAl電極104と透明電極
202間に印加すると、蛍光体薄膜203からの発光は
モノクロ画像を表示した。また、グリッド電極802と
Al電極間に接続した直流電源803の電圧を変化させ
たところ、蛍光体薄膜203の発光輝度が変化すること
を確認した。
て、Al電極104上にカーボンナノチューブの集合体
602を形成した後、実施の形態10と同様にして画像
表示装置を構成した。この画像表示装置の電子放出特性
を調べたところ、実施の形態10と同じ結果を得た。
107の作製にエチルアルコールを使用したが、揮発性
を有する有機溶剤、具体的にはメチルアルコール、イソ
プロピルアルコールなどの低級アルコール、あるいは酢
酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル
や酢酸3メチルブチル(化学式:CH2COOCH2CH
2CH(CH3)2)を主成分とするビークル(東京応化
製)を体積比0.01〜30%の割合で混合したものを
使用しても同様の効果が得られた。また、このような有
機溶剤を使わずに、純水に界面活性剤を混合した液を使
用してもよい。さらに、微粒子にはカーボンナノチュー
ブや炭素繊維など炭素を主成分とするものを使用した
が、炭素,Si,ホウ素,窒素,酸素などの原子が符合
したナノチューブや金属硫化物からなるナノチューブ、
Si,SiC,Ge,GaAs,GeNなどの半導体の
微粒子、SiO2,Si3N4などの誘電体の微粒子など
のような無機物であってもよく、タンパク質や高分子、
DNAなどの有機物であってもよい。
Al電極104側に正の電圧を印加して泳動を行った
が、負の電圧を印加しても良い。また、交流電圧でも、
直流電圧を重畳した交流電圧でも良い。
ガラス基板105は、例えば耐熱性ガラス(パイレック
スガラス、コーニング#7740、#7059など)や
石英基板とする。但し、基板105の構成材料としては
他のものも使用可能である。例えば、高分子フィルムや
各種セラミックス材料(アルミナなど)、各種ガラスセ
ラミックス(グリーンシート)からなる基板を使用する
ことができる。
Al電極104の構成材料もAlに限られるものではな
く、微粒子を固着できる軟らかい導電材料(例えば、A
u,Ag,Cu,Pt,Mg,Fe,Zn、Sn,Z
n,Pb,あるいはこれらの合金あるいは樹脂に導電粒
子を分散させたもの)を使用することができる。
平板電極103,501,601(突部部分102,3
01を含む)は、電気泳動後に微粒子がはなれて液中に
もどるよう、固着され難い硬質の導電材料で構成される
ことが望ましい。具体的には、W,Ni,Mo,Cr,
ステンレス,ITO、ZnO、SnO2、あるいはこれ
らの合金、または絶縁性基板か上記軟らかい導電材料に
これらの導電材料をコートしたものである。
突部102,301の高さは平板電極103、501と
Al電極104との距離(以下特に断わらない限り、平
板電極とAl電極の距離とは、Al電極と向かい合いか
つ、突部を除いた平板電極の平面とAl電極間の距離で
ある)の0.1倍から0.9倍であることが好ましい。
0.1倍以下になると微粒子が集中して固着しなくな
り、0.9倍以上になると突部102,301とAl電
極104間に存在する微粒子が数が少なくなり突部10
2の周辺部分に微粒子が集中してしまい、微粒子の固着
が不均一になってしまうからである。より好ましくは、
突部102,301の高さは平板電極103、501と
Al電極104との距離の0.3倍から0.6倍であ
る。
02先端部分とAl電極104間、突部301の先端部
分と平板電極103間および平板電極601とAl電極
104間に印加する電界強度の大きさは5×103V/
cm以上2×104V/cm以下であることが好まし
い。4×103V/cm以下になると微粒子が集中し難
くなるとともに泳動時間が長くなり、3×104V/c
m以上になると泳動時の電流が不安定になるとともに短
絡して異常に大きな電流が流れてしまうからである。ま
た、平板電極103、501とAl電極104との距離
および平板電極601とAl電極104との距離は、好
ましくは0.2mm以上50mm以下である。何故な
ら、0.2mm以下の場合は平板電極とAl電極間で短
絡しやすく、微粒子の電気泳動が均一になされなくな
り、50mmを越える場合は泳動のための印加電圧が高
電圧になって実用的でなくなるからである。
のプロセスを経ることの無い場合には、当然のことなが
ら以上の実施の形態1〜11に於て、Al電極104上
にUV照射したSiポリマー膜、例えばポリメチルフェ
ニルシラン膜、あるいは電子放出の安定性を高めるため
の高抵抗層としてポリイミド、ポリカーボネート、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポ
リスチレン、ポリアミド、ポリ四フッ化エチレン、ポリ
三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、六フッ
化プロピレンー四フッ化エチレンコポリマー、三フッ化
エチレンーフッ化ビニリデンコポリマー、ポリブデン、
ポリビニルブチラール、ポリウレタンなどのポリマーを
0.01〜1μmの厚みでコートしてもよい。300℃
以上の高温のプロセスを経る場合には、これらの高分子
材料の代わりに、Si1-xOx,Si1-xCx,Si
1-xNx,Ge1-xCx,Ge1-xNx,Ge1-xOx,B1-x
Nx,B1-xCx,Al1-xNx,Al 1-xOx,Sn1-xNx
(但し、0<x<1)などの無機絶縁物を使用しても良
い。
サ701,801は、ガラスやセラミックス、ガラスセ
ラミックス、上記の高分子材料や無機絶縁物などが使用
される。
複数個用意して、それらを、所定の回路構成からの各々
へ供給される入力信号に応じて電子を放出するように所
定のパターンに配置して電子放出源を構成し、そこから
放出された電子に照射されて画像を形成するような位置
関係で画像形成部材を配置すれば、画像表示装置が構成
される。
リシラン塗布工程(洗浄工程、ポリシラン塗布工程)、
UV照射工程(アライメント工程、UV照射工程)が必
要であり高コストで有るが、本発明によればこれらの工
程は必要なく、低コストで電子放出素子および画像表示
装置を作製することが可能となる。
などの微粒子の集合体からなる冷陰極部材を、十分な生
産性で2次元アレイ状に配設して、電界放出型電子エミ
ッタとして機能させることができる構成を有する電子放
出素子を生産性良く製造することができる。
複数個用意して、それらから放出された電子に照射され
て画像を形成する様な位置関係で画像形成部材を配置す
れば、画像表示装置が構成される。
成を模式的に示す図
よびそれを用いて構成される電界放出型発光装置の構成
を模式的に示す図
構成を模式的に示す図
一例を示す断面図
構成を模式的に示す図
構成を模式的に示す図
用いて構成される電界放出型発光装置の構成を模式的に
示す図
用いて構成される電界放出型画像表示装置の構成を模式
的に示す図
示す図
置 2000,7000 電界放出型発光装置 8000 電界放出型画像表示装置
Claims (31)
- 【請求項1】一対の対向する平行平板電極間に微粒子を
含む懸濁液をサンドイッチし、前記電極間に電界を印加
して前記微粒子を移動させる電気泳動装置に於て、前記
平行平板電極の少なくともどちらか一方の表面に突部が
形成されていることを特徴とする電気泳動装置。 - 【請求項2】突部が複数であることを特徴とする請求項
1に記載の電気泳動装置。 - 【請求項3】一対の対向する平行平板電極間に微粒子を
含む懸濁液をサンドイッチし、前記電極間に電界を印加
して前記微粒子を移動させる電気泳動装置に於て、平行
平板電極のうち少なくともどちらか一方が時間経過とも
に前記平行平板の面内方向に移動することを特徴とする
電気泳動装置。 - 【請求項4】平行平板電極のうち少なくともどちらかの
表面に突部が形成されていることを特徴とする請求項3
に記載の電気泳動装置。 - 【請求項5】突部の先端が平になっていることを特徴と
する請求項1から請求項4のいずれかに記載の電気泳動
装置。 - 【請求項6】突部の高さが平行平板電極間の距離の0.
1倍以上0.9倍以下の範囲であることを特徴とする請
求項1または請求項5に記載の電気泳動装置。 - 【請求項7】平行平板間の距離が0.2mm以上50m
m以下であることを特徴とする請求項1または請求項3
に記載の電気泳動装置。 - 【請求項8】平行平板電極のうち少なくともどちらか一
方が絶縁性支持部材上に形成されていることを特徴とす
る請求項1から請求項7のいずれかに記載の電気泳動装
置。 - 【請求項9】平行平板間に印加する電界強度が、5×1
03V/cm以上2×104V/cm以下であることを特徴
とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の電気泳
動装置。 - 【請求項10】平行平板電極がそれぞれ硬度の異なる材
料で構成されていることを特徴とする請求項1から請求
項9のいずれかに記載の電気泳動装置。 - 【請求項11】微粒子が少なくとも炭素を主成分とする
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに
記載の電気泳動装置。 - 【請求項12】微粒子が黒鉛を含むことを特徴とする請
求項11に記載の電気泳動装置。 - 【請求項13】微粒子がカーボンナノチューブを含むこ
とを特徴とする請求項11に記載の電気泳動装置。 - 【請求項14】微粒子が炭素繊維を含むことを特徴とす
る請求項11に記載の電気泳動装置。 - 【請求項15】微粒子がダイヤモンド粒を含むことを特
徴とする請求項11に記載の電気泳動装置。 - 【請求項16】微粒子が炭素、シリコン、ホウ素、窒
素、酸素などの原子が符合したナノチューブであること
を特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載
の電気泳動装置。 - 【請求項17】平行平板電極の少なくともどちらか一方
の表面に高分子膜が形成されていることを特徴とする請
求項1から請求項10のいずれかに記載の電気泳動装
置。 - 【請求項18】高分子膜が紫外線を照射したシリコンポ
リマー膜であることを特徴とする請求項17に記載の電
気泳動装置。 - 【請求項19】懸濁液が低級アルコール、酢酸エステル
および酢酸3メチルブチルの中から1種類選択された溶
媒あるいはそれらの混合したものからなる溶媒に微粒子
を分散させたものであることを特徴とする請求項1から
請求項18のいずれかに記載の電気泳動装置。 - 【請求項20】低級アルコールに対する酢酸エステルあ
るいは酢酸3メチルブチルの混合の割合が体積比0.0
1%以上30%以下であることを特徴とする請求項19
に記載の電気泳動装置。 - 【請求項21】懸濁液が溶媒10ccに対し0.5mg
以上40mg以下の割合で微粒子を分散させて調整され
ていることを特徴とする請求項19に記載の電気泳動装
置。 - 【請求項22】平行平板電極のどちらか一方の電極に微
粒子が寄せ集められて構成される冷陰極部材を請求項1
から請求項21のいずれかに記載の方法に従って形成す
ることを特徴とする電子放出素子の製造方法。 - 【請求項23】平行平板電極のどちらか一方の電極に微
粒子が寄せ集められて構成される冷陰極部材を請求項1
から請求項21のいずれかに記載の方法に従って形成す
ることを特徴とする電子放出素子。 - 【請求項24】冷陰極部材を構成する微粒子の一部分
が、前記冷陰極部材と接する平板電極にめり込んでいる
ことを特徴とする請求項23に記載の電子放出素子。 - 【請求項25】冷陰極部材が、球面状に微粒子が集まっ
て構成されていることを特徴とする請求項23に記載の
電子放出素子。 - 【請求項26】冷陰極部材と接する平板電極に突部が形
成され、前記突部の先端部分に冷陰極部材が形成されて
いることを特徴とする請求項22に記載の電子放出素子
の製造方法。 - 【請求項27】冷陰極部材と接する平板電極と平行に第
1の導電性電極が配置され、前記平板電極と前記第1の
導電性電極の間に第2の導電性電極を配置したことを特
徴とする請求項22に記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項28】電子放出素子を構成する工程と、該電子
放出素子から放出された電子が照射されて画像を形成す
る画像形成部材と、該電子放出素子に対して所定の位置
関係で配置する工程とを包含する画像表示装置の製造方
法であって、該電子放出素子を、請求項22に記載の方
法に従って構成することを特徴とする画像表示装置の製
造方法。 - 【請求項29】電子放出素子と、該電子放出素子から放
出された電子が照射されて画像を形成する画像形成部材
を包含する画像表示装置であって、該電子放出素子を、
請求項22に記載の方法に従って構成することを特徴と
する画像表示装置。 - 【請求項30】冷陰極部材を構成する微粒子の一部分
が、前記冷陰極部材と接する平板電極にめり込んでいる
ことを特徴とする請求項29に記載の画像表示装置。 - 【請求項31】冷陰極部材と接する平板電極と平行に第
1の導電性電極が配置され、前記平板電極と前記第1の
導電性電極の間に第2の導電性電極を配置したことを特
徴とする請求項29に記載の画像表示装置。
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- 1999-07-09 JP JP19559699A patent/JP3582410B2/ja not_active Expired - Fee Related
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