JP2002361599A - Carbon nanotube structure and its manufacturing method, cold cathod field electron emitting element and its manufacturing method, and cold cathod field electron emission displaying device and its manufacturing method - Google Patents

Carbon nanotube structure and its manufacturing method, cold cathod field electron emitting element and its manufacturing method, and cold cathod field electron emission displaying device and its manufacturing method

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JP2002361599A JP2001172394A JP2001172394A JP2002361599A JP 2002361599 A JP2002361599 A JP 2002361599A JP 2001172394 A JP2001172394 A JP 2001172394A JP 2001172394 A JP2001172394 A JP 2001172394A JP 2002361599 A JP2002361599 A JP 2002361599A
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cathode electrode
cathode
cold cathode
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Takao Yagi
貴郎 八木
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cold cathode field electron emitting element with which a carbon nanotube can certainly be fixed onto the underlay and no problem originating from the material used to make fixation is likely to be generated. SOLUTION: The cold cathode field electron emitting element is composed of a cathode electrode 11 formed on a support 10 and an electron emission part 15 provided on the cathode electrode, wherein the electron emission part 15 is structured so that carbon nanotube 20 is fixed onto the cathode electrode 11 using diamond-form amorphous carbon 21 as a binder material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カーボン・ナノチ
ューブ構造体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素
子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示
装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a carbon nanotube structure and a method of manufacturing the same, a cold cathode field emission device and a method of manufacturing the same, and a cold cathode field emission display and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、カーボン・ナノチューブと呼ばれ
る、カーボングラファイトシートが巻かれたチューブ構
造を有するカーボン結晶体が発見された。このカーボン
・ナノチューブの直径は0.7nm〜30nm程度であ
り、1層のカーボングラファイトシートが巻かれた構造
を有する単層カーボン・ナノチューブと、2層以上のカ
ーボングラファイトシートが巻かれた構造を有する多層
カーボン・ナノチューブが知られている。このようなナ
ノサイズでチューブ構造を有する結晶体は、他に類を見
ず、特異な物質として位置付けられている。更に、カー
ボン・ナノチューブは、カーボングラファイトシートの
巻かれ方に依存して、半導体にも導体にもなり得る性質
を持ち、これらの特異な性質から電子・電気デバイスへ
の応用が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a carbon crystal having a tube structure called a carbon nanotube and wound with a carbon graphite sheet has been discovered. This carbon nanotube has a diameter of about 0.7 nm to 30 nm and has a structure in which a single-layer carbon graphite sheet is wound and a structure in which two or more layers of carbon graphite sheets are wound. Multi-walled carbon nanotubes are known. Such a nano-sized crystal having a tube structure is regarded as a unique substance unlike any other. Furthermore, carbon nanotubes have properties that can be both semiconductors and conductors depending on how the carbon graphite sheet is wound, and their unique properties are expected to be applied to electronic and electrical devices.

【0003】真空中に置かれた金属や半導体等に或る閾
値以上の強さの電界を与えると、金属や半導体の表面近
傍のエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果によって
通過し、常温でも真空中に電子が放出されるようにな
る。かかる原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子放
出、あるいは単に電界放出(フィールド・エミッショ
ン)と呼ばれる。近年、この電界放出の原理を画像表示
に応用した平面型の冷陰極電界電子放出表示装置、所謂
フィールド・エミッション・ディスプレイ(FED)が
提案されており、高輝度、低消費電力等の長所を有する
ことから、従来の陰極線管(CRT)に代わる画像表示
装置として期待されている。
[0003] When an electric field having a strength exceeding a certain threshold is applied to a metal or semiconductor placed in a vacuum, electrons pass through an energy barrier near the surface of the metal or semiconductor due to the quantum tunnel effect. Electrons are emitted to Electron emission based on such a principle is called cold cathode field emission, or simply field emission (field emission). 2. Description of the Related Art In recent years, a flat-type cold-cathode field-emission display device that applies the principle of field emission to image display, a so-called field emission display (FED), has advantages such as high brightness and low power consumption. Therefore, it is expected as an image display device which replaces a conventional cathode ray tube (CRT).

【0004】このような冷陰極電界電子放出素子あるい
は冷陰極電界電子放出表示装置は、カーボン・ナノチュ
ーブの応用が最も期待される分野の1つである。即ち、
カーボン・ナノチューブは、高融点金属に比べて閾値電
界が低く、しかも、電子放出効率が高く、冷陰極電界電
子放出表示装置に備えられた冷陰極電界電子放出素子の
電子放出部を構成する要素として優れた材料である。ま
た、トランジスタのアクティブマトリックスもカーボン
・ナノチューブの応用が期待される分野の1つである。
即ち、カーボン・ナノチューブを、トランジスタにおけ
る電子の通り道であるアクティブマトリックスに応用す
ることで、より小型で低消費電力のトランジスタが得ら
れるとされている。
[0004] Such a cold cathode field emission device or cold cathode field emission display is one of the fields where the application of carbon nanotubes is most expected. That is,
Carbon nanotubes have a lower threshold electric field and higher electron emission efficiency than refractory metals, and are used as an element in the cold cathode field emission device of the cold cathode field emission display device. Excellent material. The active matrix of a transistor is also one of the fields where the application of carbon nanotubes is expected.
That is, by applying the carbon nanotube to an active matrix, which is a passage of electrons in the transistor, a transistor with smaller size and lower power consumption can be obtained.

【0005】現在、カーボン・ナノチューブは、化学的
気相成長法(CVD法)により製造された薄膜状のもの
と、アーク法やレーザアブレーション法により製造され
た粉末状のものとがある。特に、粉末状のカーボン・ナ
ノチューブの大量合成法が確立されており、その応用は
特に期待されている。
[0005] At present, carbon nanotubes are classified into a thin film produced by a chemical vapor deposition (CVD) method and a powder produced by an arc method or a laser ablation method. In particular, a large-scale synthesis method of powdered carbon nanotubes has been established, and its application is particularly expected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉末状
のカーボン・ナノチューブを下地上(例えば、冷陰極電
界電子放出素子を構成するカソード電極上)に固定する
適切な手法が確立しているとは云い難い。粉末状のカー
ボン・ナノチューブを下地上に固定するためには、従
来、エポキシ樹脂等の有機系バインダー材料や、水ガラ
ス等の無機系バインダー材料が使用されている。しかし
ながら、有機系バインダー材料は、カーボン・ナノチュ
ーブを下地上に固定した後に下地が熱処理された場合、
分解し、その固定力が著しく低下するといった問題があ
る。また、無機系バインダー材料は、その焼成工程等に
おいてガスが発生し、カーボン・ナノチューブの特性劣
化を招くといった問題を有する。
However, it can be said that an appropriate technique has been established for fixing powdery carbon nanotubes on a base (for example, on a cathode electrode constituting a cold cathode field emission device). hard. Conventionally, organic binder materials such as epoxy resins and inorganic binder materials such as water glass have been used to fix the powdered carbon nanotubes on the base. However, when the base material is heat-treated after fixing the carbon nanotubes on the base material,
There is a problem that it is decomposed and its fixing force is significantly reduced. In addition, the inorganic binder material has a problem that a gas is generated in a baking process or the like, which causes deterioration of characteristics of the carbon nanotube.

【0007】また、これらのバインダー材料を使用した
場合、カーボン・ナノチューブの表面に吸着した物質が
問題となる。即ち、有機系バインダー材料や無機系バイ
ンダー材料を使用した場合、これらのバインダー材料の
構成成分がカーボン・ナノチューブの表面に吸着する。
ところで、カーボン・ナノチューブ中の電子は、チュー
ブ構造の軸線方向(z軸方向)に移動しようとし、特
に、カーボン・ナノチューブの最も外側の領域を移動す
る。カーボン・ナノチューブの表面に異種の吸着物質が
存在すると、電子の通り道であるカーボン・ナノチュー
ブの部分の結晶性が変化し、あるいは又、かかる部分に
おける原子の結合状態に変化が生じ、電気的特性に変化
が生じる。その結果、ノイズが発生したり、電子の移動
度の低下、電気抵抗値の変化といった好ましくない現象
が生じる。即ち、カーボン・ナノチューブをトランジス
タに適用した場合にはノイズが発生し、冷陰極電界電子
放出素子に適用した場合には電界放出電流が不安定にな
る。尚、このような問題は、粉末状のカーボン・ナノチ
ューブのみならず、CVD法にて製造された薄膜状のカ
ーボン・ナノチューブにおいても同様に発生する。
When these binder materials are used, a substance adsorbed on the surface of the carbon nanotube becomes a problem. That is, when an organic binder material or an inorganic binder material is used, the constituent components of these binder materials are adsorbed on the surface of the carbon nanotube.
By the way, the electrons in the carbon nanotube tend to move in the axial direction (z-axis direction) of the tube structure, and in particular, move in the outermost region of the carbon nanotube. When different types of adsorbed substances are present on the surface of the carbon nanotube, the crystallinity of the portion of the carbon nanotube, which is the path of electrons, changes, or the bonding state of atoms in such a portion changes, resulting in electrical characteristics. Changes occur. As a result, undesirable phenomena such as generation of noise, decrease in electron mobility, and change in electric resistance value occur. That is, noise is generated when the carbon nanotube is applied to the transistor, and the field emission current becomes unstable when the carbon nanotube is applied to the cold cathode field emission device. Such a problem occurs not only in the powdery carbon nanotubes but also in the thin film carbon nanotubes manufactured by the CVD method.

【0008】従って、本発明の目的は、カーボン・ナノ
チューブが下地上に確実に固定され、しかも、固定に使
用する材料に起因した問題が発生し難いカーボン・ナノ
チューブ構造体及びその製造方法、かかるカーボン・ナ
ノチューブ構造体を応用した冷陰極電界電子放出素子及
びその製造方法、かかる冷陰極電界電子放出素子を組み
込んだ冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法を
提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a carbon nanotube structure in which a carbon nanotube is securely fixed on a substrate, and in which a problem due to a material used for fixing is unlikely to occur, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the carbon nanotube. It is an object of the present invention to provide a cold cathode field emission device using a nanotube structure and a method of manufacturing the same, a cold cathode field emission display incorporating the cold cathode field emission device, and a method of manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のカーボン・ナノチューブ構造体は、基体上
に、バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファス
カーボンを用いてカーボン・ナノチューブが固定されて
いることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a carbon nanotube structure of the present invention has a structure in which carbon nanotubes are fixed on a substrate using diamond-like amorphous carbon as a binder material. It is characterized by.

【0010】上記の目的を達成するための本発明のカー
ボン・ナノチューブ構造体の製造方法は、(a)基体上
にカーボン・ナノチューブを配置する工程と、(b)基
体及びカーボン・ナノチューブ上に、バインダー材料と
してダイヤモンド状アモルファスカーボンを堆積させ、
以て、基体上にカーボン・ナノチューブを固定する工
程、から成ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for producing a carbon nanotube structure according to the present invention comprises: (a) disposing a carbon nanotube on a substrate; and (b) providing a carbon nanotube on the substrate and the carbon nanotube. Diamond-like amorphous carbon is deposited as a binder material,
And fixing the carbon nanotubes on the substrate.

【0011】本発明のカーボン・ナノチューブ構造体あ
るいはその製造方法によって、冷陰極電界電子放出素子
の電子放出部や、陰極線管に組み込まれる電子銃におけ
る電子線源、蛍光表示管、トランジスタにおける電子の
通り道であるアクティブマトリックスにカーボン・ナノ
チューブを適用したトランジスタを得ることができる。
According to the carbon nanotube structure of the present invention or the method of manufacturing the same, an electron emission portion of a cold cathode field emission device, an electron beam source in an electron gun incorporated in a cathode ray tube, a passage of electrons in a fluorescent display tube, and a transistor. Thus, a transistor in which carbon nanotubes are applied to an active matrix can be obtained.

【0012】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、(A)支持体
上に設けられたカソード電極と、(B)カソード電極上
に設けられた電子放出部、から成る冷陰極電界電子放出
素子であって、該電子放出部は、バインダー材料として
ダイヤモンド状アモルファスカーボンを用いてカーボン
・ナノチューブがカソード電極上に固定されて成ること
を特徴とする。
The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The cold cathode field emission device according to the aspect of the present invention is a cold cathode field emission device comprising (A) a cathode electrode provided on a support, and (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode. The electron emission portion is characterized in that carbon nanotubes are fixed on the cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material.

【0013】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る、所謂2電極型の
冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子
放出素子は、(A)支持体上に設けられたカソード電極
と、(B)カソード電極上に設けられた電子放出部、か
ら成り、該電子放出部は、バインダー材料としてダイヤ
モンド状アモルファスカーボンを用いてカーボン・ナノ
チューブがカソード電極上に固定されて成ることを特徴
とする。
The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
In the cold cathode field emission display according to the aspect, the cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission elements, and the anode panel including the phosphor layer and the anode electrode are joined at their peripheral portions. A so-called two-electrode cold cathode field emission display device, comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) a cathode electrode provided on the cathode electrode. Wherein the carbon nanotubes are fixed on the cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material.

【0014】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、(A)支持体
上に設けられたカソード電極と、(B)カソード電極上
に設けられた電子放出部と、(C)電子放出部の上方に
配設され、開口部を有するゲート電極、から成り、該電
子放出部は、バインダー材料としてダイヤモンド状アモ
ルファスカーボンを用いてカーボン・ナノチューブがカ
ソード電極上に固定されて成ることを特徴とする。
The second object of the present invention to achieve the above object.
The cold cathode field emission device according to the aspect of the present invention is characterized in that (A) a cathode electrode provided on a support, (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode, and (C) an electron emission portion above the electron emission portion. The electron emission portion is provided with a gate electrode having an opening, and the electron emission portion is characterized in that carbon nanotubes are fixed on the cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material.

【0015】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る、所謂3電極型の
冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子
放出素子は、(A)支持体上に設けられたカソード電極
と、(B)カソード電極上に設けられた電子放出部と、
(C)電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、該電子放出部は、バインダー材料
としてダイヤモンド状アモルファスカーボンを用いてカ
ーボン・ナノチューブがカソード電極上に固定されて成
ることを特徴とする。
The second object of the present invention for achieving the above object.
In the cold cathode field emission display according to the aspect, the cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission elements, and the anode panel including the phosphor layer and the anode electrode are joined at their peripheral portions. A so-called three-electrode cold cathode field emission display device, comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) a cathode electrode provided on the cathode electrode. An electron emitting portion,
(C) a gate electrode provided above the electron-emitting portion and having an opening, wherein the electron-emitting portion has a carbon nanotube fixed on the cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material. It is characterized by comprising.

【0016】本発明の第2の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示装置における
冷陰極電界電子放出素子にあっては、支持体及びカソー
ド電極の上に絶縁層が形成され、該絶縁層上にゲート電
極が形成され、該絶縁層には、ゲート電極に設けられた
開口部に連通した第2の開口部が形成され、第2の開口
部の底部に電子放出部が露出している構造とすることが
できる。尚、このような構成を、便宜上、第1の構造を
有する冷陰極電界電子放出素子と呼ぶ。
In the cold cathode field emission device according to the second aspect of the present invention or the cold cathode field emission device in the cold cathode field emission display device, an insulating layer is formed on the support and the cathode electrode. A gate electrode is formed on the insulating layer, a second opening communicating with the opening provided in the gate electrode is formed in the insulating layer, and an electron emitting portion is formed at the bottom of the second opening. May be exposed. Note that such a configuration is referred to as a cold cathode field emission device having the first structure for convenience.

【0017】あるいは又、本発明の第2の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示
装置における冷陰極電界電子放出素子にあっては、絶縁
材料から成る帯状あるいは井桁状のゲート電極支持部が
支持体上に形成され、複数の開口部が形成された帯状材
料から成るゲート電極が、ゲート電極支持部の頂面に接
するように、且つ、電子放出部の上方に開口部が位置す
るように張架された構造とすることもできる。尚、この
ような構成を、便宜上、第2の構造を有する冷陰極電界
電子放出素子と呼ぶ。
Alternatively, in the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission device in the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, a strip-shaped or cross-girder-shaped insulating material is used. A gate electrode supporting portion is formed on a support, and a gate electrode made of a strip-shaped material having a plurality of openings formed thereon is in contact with a top surface of the gate electrode supporting portion and above an electron emitting portion. It can also be a structure that is stretched so that is located. Incidentally, such a configuration is referred to as a cold cathode field emission device having the second structure for convenience.

【0018】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(A)支持体上に設けられたカソード電極と、(B)カ
ソード電極上に設けられた電子放出部、から成る冷陰極
電界電子放出素子の製造方法であって、電子放出部を、
(a)カソード電極の所望の領域上にカーボン・ナノチ
ューブを配置する工程と、(b)カソード電極及びカー
ボン・ナノチューブ上に、バインダー材料としてダイヤ
モンド状アモルファスカーボンを堆積させ、以て、カソ
ード電極の該所望の領域上にカーボン・ナノチューブを
固定する工程、によって形成することを特徴とする。
The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method of manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
A method of manufacturing a cold cathode field emission device comprising (A) a cathode electrode provided on a support, and (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode, wherein the electron emission portion is:
(A) arranging carbon nanotubes on a desired region of the cathode electrode; and (b) depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material on the cathode electrode and the carbon nanotubes. Fixing the carbon nanotube on a desired area.

【0019】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る、所謂
2電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であ
って、冷陰極電界電子放出素子は、(A)支持体上に設
けられたカソード電極と、(B)カソード電極上に設け
られた電子放出部、から成り、電子放出部を、(a)カ
ソード電極の所望の領域上にカーボン・ナノチューブを
配置する工程と、(b)カソード電極及びカーボン・ナ
ノチューブ上に、バインダー材料としてダイヤモンド状
アモルファスカーボンを堆積させ、以て、カソード電極
の該所望の領域上にカーボン・ナノチューブを固定する
工程、によって形成することを特徴とする。
The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a cold cathode field emission display according to the aspect of the present invention comprises: a cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission devices; and an anode panel including a phosphor layer and an anode electrode. A cold cathode field emission display device of a so-called two-electrode type, comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) a cold cathode field emission device. An electron emitting portion provided on the cathode electrode, wherein the electron emitting portion is formed by: (a) disposing the carbon nanotube on a desired region of the cathode electrode; and (b) forming the carbon nanotube on the cathode electrode and the carbon nanotube. Depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material and fixing carbon nanotubes on the desired region of the cathode electrode. And wherein the Rukoto.

【0020】本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは第1の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法にあっては、電子放出部
を形成する方法として、より具体的には、(イ)支持体
及びカソード電極上にマスク材料から成るマスク層を形
成する工程と、(ロ)カーボン・ナノチューブを形成す
べきカソード電極の領域上のマスク層の部分を除去する
工程と、(ハ)マスク層及び露出したカソード電極上に
カーボン・ナノチューブを配置する工程と、(ニ)カー
ボン・ナノチューブ及び露出したカソード電極上にダイ
ヤモンド状アモルファスカーボンを堆積させた後、マス
ク層並びにその上のカーボン・ナノチューブ及びダイヤ
モンド状アモルファスカーボンを除去する工程、から成
る方法(以下、第1の製造方法と呼ぶ場合がある)を挙
げることができる。
In the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the first aspect of the present invention or the method for manufacturing a cold cathode field emission display according to the first aspect, a method for forming an electron emission portion is provided. More specifically, (a) a step of forming a mask layer made of a mask material on a support and a cathode electrode; and (ii) a portion of the mask layer on a region of the cathode electrode where carbon nanotubes are to be formed. (C) arranging carbon nanotubes on the mask layer and the exposed cathode electrode; and (d) depositing diamond-like amorphous carbon on the carbon nanotubes and the exposed cathode electrode. Removing the mask layer and the carbon nanotubes and diamond-like amorphous carbon thereon. When referring to the method of manufacturing is) can be exemplified.

【0021】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(A)支持体上に設けられたカソード電極と、(B)カ
ソード電極上に設けられた電子放出部と、(C)電子放
出部の上方に配設され、開口部を有するゲート電極、か
ら成る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、電
子放出部を、(a)カソード電極の所望の領域上にカー
ボン・ナノチューブを配置する工程と、(b)カソード
電極及びカーボン・ナノチューブ上に、バインダー材料
としてダイヤモンド状アモルファスカーボンを堆積さ
せ、以て、カソード電極の該所望の領域上にカーボン・
ナノチューブを固定する工程、によって形成することを
特徴とする。
The second object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method of manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) a cathode electrode provided on a support, (B) an electron-emitting portion provided on the cathode electrode, and (C) a gate electrode provided above the electron-emitting portion and having an opening. A method of manufacturing a cold cathode field emission device comprising: (a) disposing a carbon nanotube on a desired region of a cathode electrode; and (b) forming an electron emission portion on the cathode electrode and the carbon nanotube. And depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material, so that carbon is deposited on the desired region of the cathode electrode.
The method is characterized by being formed by a step of fixing nanotubes.

【0022】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る、所謂
3電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であ
って、冷陰極電界電子放出素子は、(A)支持体上に設
けられたカソード電極と、(B)カソード電極上に設け
られた電子放出部と、(C)電子放出部の上方に配設さ
れ、開口部を有するゲート電極、から成り、電子放出部
を、(a)カソード電極の所望の領域上にカーボン・ナ
ノチューブを配置する工程と、(b)カソード電極及び
カーボン・ナノチューブ上に、バインダー材料としてダ
イヤモンド状アモルファスカーボンを堆積させ、以て、
カソード電極の該所望の領域上にカーボン・ナノチュー
ブを固定する工程、によって形成することを特徴とす
る。
The second object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a cold cathode field emission display according to the aspect of the present invention comprises: a cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission devices; and an anode panel including a phosphor layer and an anode electrode. A method of manufacturing a so-called three-electrode type cold cathode field emission display device, wherein the cold cathode field emission device comprises: (A) a cathode electrode provided on a support; An electron emission portion provided on the cathode electrode; and (C) a gate electrode provided above the electron emission portion and having an opening, wherein the electron emission portion is formed on (a) a desired region of the cathode electrode. (B) depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material on the cathode electrode and the carbon nanotube,
Fixing the carbon nanotube on the desired region of the cathode electrode.

【0023】本発明の第2の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは第2の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法にあっては、電子放出部
を形成する方法として、より具体的には、(イ)支持体
及びカソード電極の上に絶縁層を形成し、絶縁層上に開
口部を有するゲート電極を形成し、次いで、ゲート電極
に設けられた開口部に連通した第2の開口部を絶縁層に
形成し、第2の開口部の底部にカソード電極を露出させ
る工程と、(ロ)第2の開口部の中央部分に孔部を有す
るマスク層を、カソード電極上、第2の開口部側面上、
開口部側面上、ゲート電極上、絶縁層上に形成する工程
と、(ハ)マスク層及び露出したカソード電極上にカー
ボン・ナノチューブを配置する工程と、(ニ)マスク
層、カーボン・ナノチューブ及び露出したカソード電極
上にダイヤモンド状アモルファスカーボンを堆積させた
後、マスク層並びにその上のカーボン・ナノチューブ及
びダイヤモンド状アモルファスカーボンを除去する工
程、から成る方法(以下、第2Aの製造方法と呼ぶ場合
がある)を挙げることができる。
In the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the second aspect of the present invention or the method for manufacturing a cold cathode field emission display according to the second aspect, a method for forming an electron emission portion is provided. More specifically, (a) an insulating layer is formed on a support and a cathode electrode, a gate electrode having an opening is formed on the insulating layer, and then an opening provided in the gate electrode is formed. Forming a communicating second opening in the insulating layer and exposing the cathode electrode at the bottom of the second opening; and (b) a mask layer having a hole in the center of the second opening. On the cathode electrode, on the side of the second opening,
(C) arranging carbon nanotubes on the mask layer and the exposed cathode electrode; (d) mask layer, carbon nanotubes and exposed Depositing diamond-like amorphous carbon on the formed cathode electrode, and then removing the mask layer and the carbon nanotubes and diamond-like amorphous carbon thereon (hereinafter, may be referred to as a 2A manufacturing method). ).

【0024】あるいは又、(イ)支持体及びカソード電
極上にマスク材料から成るマスク層を形成する工程と、
(ロ)カーボン・ナノチューブを形成すべきカソード電
極の領域上のマスク層の部分を除去する工程と、(ハ)
マスク層及び露出したカソード電極上にカーボン・ナノ
チューブを配置する工程と、(ニ)マスク層、カーボン
・ナノチューブ及び露出したカソード電極上にダイヤモ
ンド状アモルファスカーボンを堆積させた後、マスク層
並びにその上のカーボン・ナノチューブ及びダイヤモン
ド状アモルファスカーボンを除去する工程と、(ホ)全
面に絶縁層を形成し、絶縁層上に開口部を有するゲート
電極を形成し、次いで、ゲート電極に設けられた開口部
に連通した第2の開口部を絶縁層に形成し、第2の開口
部の底部に電子放出部を露出させる工程、から成る方法
(以下、第2Bの製造方法と呼ぶ場合がある)を挙げる
ことができる。
Alternatively, (a) forming a mask layer made of a mask material on the support and the cathode electrode;
(B) removing a portion of the mask layer on the region of the cathode electrode where carbon nanotubes are to be formed;
Disposing carbon nanotubes on the mask layer and the exposed cathode electrode; and (d) depositing diamond-like amorphous carbon on the mask layer, the carbon nanotubes and the exposed cathode electrode, (E) forming an insulating layer on the entire surface, forming a gate electrode having an opening on the insulating layer, and then removing the opening provided on the gate electrode. Forming a communicating second opening in the insulating layer and exposing the electron-emitting portion at the bottom of the second opening (hereinafter, may be referred to as a 2B manufacturing method). Can be.

【0025】これらの第2Aの製造方法、第2Bの製造
方法によって、第1の構造を有する冷陰極電界電子放出
素子を得ることができる。
The cold cathode field emission device having the first structure can be obtained by the manufacturing methods 2A and 2B.

【0026】あるいは又、本発明の第2の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは第2の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、(イ)絶縁材料から成る帯状あるいは井桁状のゲー
ト電極支持部を支持体上に形成し、且つ、支持体上にカ
ソード電極及び電子放出部を形成する工程と、(ロ)複
数の開口部が形成された帯状材料から成るゲート電極が
ゲート電極支持部の頂面に接するように、且つ、電子放
出部の上方に開口部が位置するように、帯状材料を張架
する工程、から成る方法(以下、第2Cの製造方法と呼
ぶ場合がある)を採用することもできる。これによっ
て、第2の構造を有する冷陰極電界電子放出素子を得る
ことができる。尚、カソード電極及び電子放出部は、基
本的には、第1の製造方法に基づき形成すればよい。
Alternatively, in the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the second aspect of the present invention or the method for manufacturing a cold cathode field emission display according to the second aspect, Forming a strip-shaped or cross-shaped gate electrode support made of a material on a support, and forming a cathode electrode and an electron emission portion on the support; and (b) a strip having a plurality of openings formed therein. Stretching the band-shaped material such that the gate electrode made of the material is in contact with the top surface of the gate electrode support portion and the opening is located above the electron emission portion (hereinafter referred to as 2C). In some cases). Thus, a cold cathode field emission device having the second structure can be obtained. Note that the cathode electrode and the electron-emitting portion may be basically formed based on the first manufacturing method.

【0027】第2Cの製造方法にあっては、ゲート電極
支持部を、隣り合うストライプ状のカソード電極の間の
領域、あるいは、複数のカソード電極を一群のカソード
電極群としたとき、隣り合うカソード電極群の間の領域
に形成すればよい。ゲート電極支持部を構成する材料と
して、従来公知の絶縁材料を使用することができ、例え
ば、広く用いられている低融点ガラスにアルミナ等の金
属酸化物を混合した材料や、SiO2等の絶縁材料を用
いることができる。ゲート電極支持部の形成方法とし
て、CVD法とエッチング法の組合せ、スクリーン印刷
法、サンドブラスト法、ドライフィルム法、感光法を例
示することができる。ドライフィルム法とは、支持体上
に感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によっ
てゲート電極支持部を形成すべき部位の感光性フィルム
を除去し、除去によって生じた開口部にゲート電極支持
部形成用の絶縁材料を埋め込み、焼成する方法である。
感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口部
に埋め込まれたゲート電極支持部形成用の絶縁材料が残
り、ゲート電極支持部となる。感光法とは、支持体上に
感光性を有するゲート電極支持部形成用の絶縁材料を形
成し、露光及び現像によってこの絶縁材料をパターニン
グした後、焼成を行う方法である。
In the manufacturing method 2C, when the gate electrode supporting portion is a region between adjacent stripe-shaped cathode electrodes, or when a plurality of cathode electrodes constitute a group of cathode electrodes, the adjacent cathode electrodes are formed. What is necessary is just to form in the area | region between electrode groups. As a material forming the gate electrode supporting portion, a conventionally known insulating material can be used. For example, a material in which a metal oxide such as alumina is mixed with widely used low melting glass, or an insulating material such as SiO 2 is used. Materials can be used. Examples of the method for forming the gate electrode supporting portion include a combination of a CVD method and an etching method, a screen printing method, a sandblast method, a dry film method, and a photosensitive method. The dry film method involves laminating a photosensitive film on a support, removing the photosensitive film where the gate electrode support is to be formed by exposure and development, and forming a gate electrode support in the opening created by the removal. Is a method of burying and firing an insulating material for use.
The photosensitive film is burned and removed by baking, and the insulating material for forming the gate electrode support buried in the opening remains to serve as the gate electrode support. The photosensitive method is a method in which an insulating material for forming a gate electrode supporting portion having photosensitivity is formed on a support, and the insulating material is patterned by exposure and development, followed by baking.

【0028】本発明のカーボン・ナノチューブ構造体若
しくはその製造方法、第1の態様若しくは第2の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子若しくはその製造方法、第
1の態様若しくは第2の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置若しくはその製造方法(以下、これらを総称し
て、単に、本発明と呼ぶ場合がある)にあっては、ダイ
ヤモンド状アモルファスカーボンは、波長514.5n
mのレーザ光を用いたラマン・スペクトルにおいて、波
数1400乃至1630cm-1の範囲、好ましくは波数
1460乃至1630cm-1の範囲で、半値幅30cm
-1以上、好ましくは半値幅50cm-1以上のピークを有
することが望ましい。尚、ピークが1480cm-1より
高波数側に存在する場合、波数1330乃至1400c
-1にもう1つピークが存在する場合もある。
The carbon nanotube structure of the present invention or the method of manufacturing the same, the cold cathode field emission device according to the first or second embodiment or the method of manufacturing the same, and the cold cathode field emission device according to the first or second embodiment In a cathode field emission display or a method of manufacturing the same (hereinafter sometimes collectively simply referred to as the present invention), diamond-like amorphous carbon has a wavelength of 514.5 n.
In a Raman spectrum using a laser beam of m, a half-width of 30 cm in a wave number range of 1400 to 1630 cm -1 , preferably in a range of 1460 to 1630 cm -1.
-1 or more, preferably it is desirable to have a half-value width 50 cm -1 or more peaks. When the peak exists on the higher wave number side than 1480 cm −1 , the wave numbers 1330 to 1400 c
There may be another peak at m -1 .

【0029】本発明におけるダイヤモンド状アモルファ
スカーボンには、一般のダイヤモンドと同じ結合である
sp3を多く有する(具体的には、例えば20〜90%
有する)非晶質炭素だけでなく、クラスターカーボンも
包含される。尚、クラスターカーボンに関しては、例え
ば、"Generation and deposition of fullerene- andna
notube-rich carbon thin films", M. Chhowalla, et a
l., Phil. Mag. Letts, 75 (1997), pp 329-335 を参照
されたい。
The diamond-like amorphous carbon of the present invention has many sp 3 , which is the same bond as general diamond (specifically, for example, 20 to 90%
Cluster carbon as well as amorphous carbon). As for the cluster carbon, for example, “Generation and deposition of fullerene-andna
notube-rich carbon thin films ", M. Chhowalla, et a
See l., Phil. Mag. Letts, 75 (1997), pp 329-335.

【0030】本発明におけるダイヤモンド状アモルファ
スカーボンの形成方法として、CVD法だけでなく、カ
ソディアックカーボン法(例えば、文献 "Properties o
f filtered-ion-beam-deposited diamondlike carbon a
s a function of ion energy", P. J. Fallon, et al.,
Phys. Rev. B 48 (1993), pp 4777-4782 参照)、レー
ザアブレーション法、スパッタリング法といった各種の
物理的気相成長法(PVD法)を挙げることができる。
ダイヤモンド状アモルファスカーボンには、水素が含有
されていてもよいし、窒素やボロン、リン等がドーピン
グされていてもよい。
As the method of forming the diamond-like amorphous carbon in the present invention, not only the CVD method but also the cathodic carbon method (for example, the method described in the document "Properties o
f filtered-ion-beam-deposited diamondlike carbon a
sa function of ion energy ", PJ Fallon, et al.,
Phys. Rev. B 48 (1993), pp. 4777-4782), a laser ablation method, a sputtering method, and various other physical vapor deposition methods (PVD methods).
The diamond-like amorphous carbon may contain hydrogen or may be doped with nitrogen, boron, phosphorus, or the like.

【0031】ダイヤモンド状アモルファスカーボンの厚
さは、0.5nm乃至500nm、好ましくは0.5n
m乃至10nmとすることが望ましい。
The thickness of the diamond-like amorphous carbon is 0.5 nm to 500 nm, preferably 0.5 nm
m to 10 nm is desirable.

【0032】本発明におけるカーボン・ナノチューブ
は、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であ
ってもよく、その製造方法として、周知のアーク法やレ
ーザアブレーション法、CVD法を挙げることができ
る。基体上あるいはカソード電極の所望の領域上にカー
ボン・ナノチューブを配置する方法として、カーボン・
ナノチューブを有機溶媒中に分散させておき、かかる有
機溶媒を基体上あるいはカソード電極の所望の領域上に
塗布し、有機溶媒を除去する方法、ナノスプレー法やア
トミックスプレー法等の各種スプレー法を例示すること
ができる。本発明におけるカーボン・ナノチューブは、
例えば、カーボングラファイトシートが巻かれたチュー
ブ構造を有し、直径は0.7nm〜30nm程度であ
り、長さは0.1μm〜100μm程度である。また、
1層のカーボングラファイトシートが巻かれた構造を有
する単層カーボン・ナノチューブであってもよいし、2
層以上のカーボングラファイトシートが巻かれた構造を
有する多層カーボン・ナノチューブであってもよい。
尚、本明細書におけるカーボン・ナノチューブには、カ
ーボン・ナノファイバーも包含される。sp2結合を有
する炭素原子は、通常、6個の炭素原子から六員環を構
成し、これらの六員環の集まりがカーボングラファイト
シートを構成する。このカーボングラファイトシートが
巻かれたチューブ構造を有するものがカーボン・ナノチ
ューブである。一方、カーボングラファイトシートが巻
かれておらず、カーボングラファイトのフラグメントが
重なってファイバー状になったものが、カーボン・ナノ
ファイバーである。
The carbon nanotubes in the present invention may be macroscopically in the form of a powder or a thin film, and may be produced by a known arc method, laser ablation method, or CVD method. Can be mentioned. As a method for arranging carbon nanotubes on a substrate or a desired region of a cathode electrode, carbon nanotubes are used.
A method of dispersing nanotubes in an organic solvent, applying the organic solvent on a substrate or a desired region of a cathode electrode, and removing the organic solvent, various spray methods such as a nano spray method and an atomic spray method. can do. The carbon nanotube in the present invention,
For example, it has a tube structure in which a carbon graphite sheet is wound, and has a diameter of about 0.7 nm to 30 nm and a length of about 0.1 μm to 100 μm. Also,
It may be a single-walled carbon nanotube having a structure in which a single-layer carbon graphite sheet is wound, or 2
It may be a multi-walled carbon nanotube having a structure in which a carbon graphite sheet having more than two layers is wound.
It should be noted that the carbon nanotubes in the present specification also include carbon nanofibers. The carbon atom having an sp 2 bond usually forms a six-membered ring from six carbon atoms, and a collection of these six-membered rings forms a carbon graphite sheet. What has a tube structure in which the carbon graphite sheet is wound is a carbon nanotube. On the other hand, carbon nanofibers are formed by unwrapping a carbon graphite sheet and overlapping carbon graphite fragments to form a fiber.

【0033】基体、あるいは、冷陰極電界電子放出素子
におけるカソード電極を構成する材料として、タングス
テン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリ
ブデン(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(A
l)、銅(Cu)等の金属;これらの金属元素を含む合
金あるいは化合物(例えばTiN等の窒化物や、WSi
2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等のシリサイ
ド);シリコン(Si)等の半導体;あるいはITO
(インジウム錫酸化物)を例示することができる。カソ
ード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や
熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング
法、CVD法やイオンプレーティング法とエッチング法
との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法、リフトオフ
法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ
法によれば、直接、ストライプ状のカソード電極を形成
することが可能である。
Substrate or cold cathode field emission device
Tungsten as a material constituting the cathode electrode in
Ten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), moly
Buden (Mo), chrome (Cr), aluminum (A
l), metals such as copper (Cu); alloys containing these metal elements
Gold or a compound (for example, nitride such as TiN, WSi
Two, MoSiTwo, TiSiTwo, TaSiTwoEtc.
Semiconductor) such as silicon (Si); or ITO
(Indium tin oxide). Caso
As a method of forming a cathode electrode, for example, an electron beam evaporation method or
Evaporation method such as hot filament evaporation method, sputtering
Method, CVD method, ion plating method and etching method
, Screen printing method, plating method, lift-off
And the like. Screen printing method and plating
According to the method, directly form a striped cathode electrode
It is possible to

【0034】第1の構造を有する冷陰極電界電子放出素
子におけるゲート電極を構成する材料として、タングス
テン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタ
ン(Ti)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ア
ルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(A
g)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニ
ウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)及び亜鉛(Z
n)から成る群から選択された少なくとも1種類の金
属;これらの金属元素を含む合金あるいは化合物(例え
ばTiN等の窒化物や、WSi2、MoSi2、TiSi
2、TaSi2等のシリサイド);あるいはシリコン(S
i)等の半導体;ITO(インジウム錫酸化物)、酸化
インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示する
ことができる。ゲート電極を作製するには、CVD法、
スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、
電解メッキ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷法、レ
ーザーアブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜
形成技術により、上述の構成材料から成る薄膜を絶縁層
上に形成する。尚、薄膜を絶縁層の全面に形成した場合
には、公知のパターニング技術を用いて薄膜をパターニ
ングし、ストライプ状のゲート電極を形成する。ストラ
イプ状のゲート電極の形成後、ゲート電極に開口部を形
成してもよいし、ストライプ状のゲート電極の形成と同
時に、ゲート電極に開口部を形成してもよい。また、ゲ
ート電極用導電材料層を形成する前の絶縁層上に予めレ
ジストパターンを形成しておけば、リフトオフ法による
ゲート電極の形成が可能である。更には、ゲート電極の
形状に応じた開口部を有するマスクを用いて蒸着を行っ
たり、かかる開口部を有するスクリーンを用いてスクリ
ーン印刷を行えば、成膜後のパターニングは不要とな
る。また、開口部を有する帯状材料を上述した材料から
適宜選択して予め作製しておき、かかる帯状材料をゲー
ト電極支持部上に固定することによって、ゲート電極を
設けることもでき、これによって第2の構造を有する冷
陰極電界電子放出素子を得ることができる。
The materials constituting the gate electrode in the cold cathode field emission device having the first structure include tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and chromium. (Cr), aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), silver (A
g), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), iron (Fe), platinum (Pt) and zinc (Z
n) at least one metal selected from the group consisting of: alloys or compounds containing these metal elements (for example, nitrides such as TiN, WSi 2 , MoSi 2 , TiSi
2 , silicide such as TaSi 2 ); or silicon (S
semiconductors such as i); and conductive metal oxides such as ITO (indium tin oxide), indium oxide, and zinc oxide. To manufacture a gate electrode, a CVD method,
Sputtering, vapor deposition, ion plating,
A thin film made of the above-mentioned constituent material is formed on the insulating layer by a known thin film forming technique such as an electrolytic plating method, an electroless plating method, a screen printing method, a laser ablation method, and a sol-gel method. When a thin film is formed on the entire surface of the insulating layer, the thin film is patterned using a known patterning technique to form a gate electrode in a stripe shape. After the formation of the stripe-shaped gate electrode, an opening may be formed in the gate electrode, or an opening may be formed in the gate electrode at the same time as the formation of the stripe-shaped gate electrode. If a resist pattern is formed in advance on the insulating layer before the formation of the gate electrode conductive material layer, the gate electrode can be formed by a lift-off method. Furthermore, if vapor deposition is performed using a mask having an opening corresponding to the shape of the gate electrode or screen printing is performed using a screen having such an opening, patterning after film formation becomes unnecessary. In addition, a gate electrode can be provided by preparing a band-shaped material having an opening from the above-described materials as appropriate and fixing the band-shaped material on a gate electrode supporting portion. The cold cathode field emission device having the structure described above can be obtained.

【0035】本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にお
いて、アノードパネルは、基板と蛍光体層とアノード電
極とから成る。電子が照射される面は、アノードパネル
の構造に依るが、蛍光体層から構成され、あるいは又、
アノード電極から構成される。
In the cold cathode field emission display according to the present invention, the anode panel includes a substrate, a phosphor layer, and an anode electrode. Depending on the structure of the anode panel, the surface to be irradiated with electrons is composed of a phosphor layer, or
It consists of an anode electrode.

【0036】アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電
子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即
ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型(アノードパ
ネルが表示面に相当する)であって、且つ、基板上にア
ノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合に
は、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要
があり、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材
料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射
型(カソードパネルが表示面に相当する)である場合、
及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノード電
極とがこの順に積層されている場合には、ITOの他、
カソード電極やゲート電極に関連して上述した材料を適
宜選択して用いることができる。
The constituent material of the anode electrode may be appropriately selected depending on the structure of the cold cathode field emission display. That is, when the cold cathode field emission display is a transmission type (an anode panel corresponds to a display surface) and an anode electrode and a phosphor layer are laminated on the substrate in this order, the substrate is Originally, the anode electrode itself must be transparent, and a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) is used. On the other hand, when the cold cathode field emission display is of a reflection type (the cathode panel corresponds to the display surface),
And, when the phosphor layer and the anode electrode are laminated on the substrate in this order even in the transmission type, in addition to ITO,
The materials described above in relation to the cathode electrode and the gate electrode can be appropriately selected and used.

【0037】蛍光体層を構成する蛍光体として、高速電
子励起用蛍光体や低速電子励起用蛍光体を用いることが
できる。冷陰極電界電子放出表示装置が単色表示装置で
ある場合、蛍光体層は特にパターニングされていなくと
もよい。また、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表
示装置である場合、ストライプ状又はドット状にパター
ニングされた赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色に
対応する蛍光体層を交互に配置することが好ましい。
尚、パターニングされた蛍光体層間の隙間は、表示画面
のコントラスト向上を目的としたブラックマトリックス
で埋め込まれていてもよい。
As the phosphor constituting the phosphor layer, a phosphor for high-speed electron excitation or a phosphor for low-speed electron excitation can be used. When the cold cathode field emission display is a monochromatic display, the phosphor layer may not be particularly patterned. When the cold cathode field emission display is a color display, phosphor layers corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) patterned in stripes or dots are alternately arranged. It is preferable to arrange them in
The gap between the patterned phosphor layers may be filled with a black matrix for the purpose of improving the contrast of the display screen.

【0038】アノード電極と蛍光体層の構成例として、
(1)基板上に、アノード電極を形成し、アノード電極
の上に蛍光体層を形成する構成、(2)基板上に、蛍光
体層を形成し、蛍光体層上にアノード電極を形成する構
成、を挙げることができる。尚、(1)の構成におい
て、蛍光体層の上に、アノード電極と導通した所謂メタ
ルバック膜を形成してもよい。また、(2)の構成にお
いて、アノード電極の上にメタルバック膜を形成しても
よい。
As an example of the configuration of the anode electrode and the phosphor layer,
(1) An anode electrode is formed on a substrate, and a phosphor layer is formed on the anode electrode. (2) A phosphor layer is formed on the substrate, and an anode electrode is formed on the phosphor layer. Configuration. In the configuration of (1), a so-called metal back film that is electrically connected to the anode electrode may be formed on the phosphor layer. In the configuration of (2), a metal back film may be formed on the anode electrode.

【0039】ストライプ状のゲート電極の射影像とスト
ライプ状のカソード電極の射影像とが直交する方向に延
びていることが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の
簡素化の観点から好ましい。尚、ストライプ状のカソー
ド電極とストライプ状のゲート電極の射影像が重複する
重複領域(電子放出領域であり、1画素分の領域あるい
は1サブピクセル分の領域に相当する)に電子放出部
(1又は複数の冷陰極電界電子放出素子)が設けられて
おり、かかる重複領域が、カソードパネルの有効領域
(実際の表示部分として機能する領域)内に、通常、2
次元マトリクス状に配列されている。
It is preferable that the projected image of the striped gate electrode and the projected image of the striped cathode electrode extend in a direction orthogonal to each other, from the viewpoint of simplifying the structure of the cold cathode field emission display. Note that an electron emitting portion (1) is provided in an overlapping area where the projected images of the striped cathode electrode and the striped gate electrode overlap (an electron emitting area, which corresponds to one pixel area or one subpixel area). Or, a plurality of cold cathode field emission devices are provided, and such an overlapping region is usually provided in an effective region (a region functioning as an actual display portion) of the cathode panel.
They are arranged in a dimensional matrix.

【0040】本発明の第2の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示装置における
冷陰極電界電子放出素子において、開口部あるいは第2
の開口部の平面形状(支持体表面と平行な仮想平面で開
口部を切断したときの形状)は、円形、楕円形、矩形、
多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任
意の形状とすることができる。開口部の形成は、例え
ば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッ
チングの組合せによって行うことができ、あるいは又、
ゲート電極の形成方法に依っては、開口部を直接形成す
ることもできる。ゲート電極に1つの開口部を設け、か
かるゲート電極に設けられた1つの開口部と連通する1
つの第2の開口部を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設け
られた第2の開口部内に1つの電子放出部を設けてもよ
いし、ゲート電極に複数の開口部を設け、かかるゲート
電極に設けられた複数の開口部と連通する1つの第2の
開口部を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設けられた1つ
の第2の開口部内に1又は複数の電子放出部を設けても
よい。
In the cold cathode field emission device according to the second aspect of the present invention or the cold cathode field emission device in the cold cathode field emission display device, the opening or the second
The planar shape of the opening (shape when the opening is cut by a virtual plane parallel to the support surface) is circular, elliptical, rectangular,
Any shape such as a polygon, a rounded rectangle, and a rounded polygon can be used. The opening can be formed by, for example, isotropic etching, a combination of anisotropic etching and isotropic etching, or
Depending on the method for forming the gate electrode, the opening can be formed directly. One opening is provided in the gate electrode, and one opening communicates with one opening provided in the gate electrode.
Two second openings may be provided in the insulating layer, one electron emission portion may be provided in the second opening provided in the insulating layer, or a plurality of openings may be provided in the gate electrode, One second opening communicating with a plurality of openings provided in the insulating layer is provided in the insulating layer, and one or a plurality of electron emitting portions are provided in the one second opening provided in the insulating layer. Good.

【0041】絶縁層の構成材料として、SiO2、Si
N、SiON、SOG(スピンオングラス)、低融点ガ
ラス、ガラスペーストを、単独あるいは適宜組み合わせ
て使用することができる。絶縁層の形成には、CVD
法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の
公知のプロセスが利用できる。第2の開口部の形成は、
例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性
エッチングの組合せによって行うことができる。
As the constituent material of the insulating layer, SiO 2 , Si
N, SiON, SOG (spin-on-glass), low melting point glass, and glass paste can be used alone or in appropriate combination. CVD is used for forming the insulating layer.
Known processes such as a method, a coating method, a sputtering method, and a screen printing method can be used. The formation of the second opening is
For example, it can be performed by isotropic etching, or a combination of anisotropic etching and isotropic etching.

【0042】カソード電極と電子放出部との間に抵抗体
層を設けてもよい。抵抗体層を設けることによって、冷
陰極電界電子放出素子の動作安定化、電子放出特性の均
一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料とし
て、シリコンカーバイド(SiC)といったカーボン系
材料、SiN、アモルファスシリコン等の半導体材料、
酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タン
タル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵
抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、CVD
法やスクリーン印刷法を例示することができる。抵抗値
は、概ね1×105〜1×107Ω、好ましくは数MΩと
すればよい。
A resistor layer may be provided between the cathode electrode and the electron emission section. By providing the resistor layer, the operation of the cold cathode field emission device can be stabilized and the electron emission characteristics can be made uniform. As a material forming the resistor layer, a carbon-based material such as silicon carbide (SiC), a semiconductor material such as SiN or amorphous silicon,
Examples thereof include high melting point metal oxides such as ruthenium oxide (RuO 2 ), tantalum oxide, and tantalum nitride. As a method of forming the resistor layer, a sputtering method, a CVD method,
And a screen printing method. The resistance value may be approximately 1 × 10 5 to 1 × 10 7 Ω, preferably several MΩ.

【0043】カソードパネルを構成する支持体あるいは
アノードパネルを構成する基板は、少なくとも表面が絶
縁性部材より構成されていればよく、ガラス基板、表面
に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶
縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された
半導体基板を挙げることができる。
The support constituting the cathode panel or the substrate constituting the anode panel only needs to have at least the surface made of an insulating member. A glass substrate, a glass substrate having an insulating film formed on the surface, a quartz substrate, A quartz substrate having an insulating film formed on its surface and a semiconductor substrate having an insulating film formed on its surface can be given.

【0044】カソードパネルとアノードパネルとを周縁
部において接合する場合、接合は接着層を用いて行って
もよいし、あるいはガラスやセラミックス等の絶縁剛性
材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。
枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜
選択することにより、接着層のみを使用する場合に比
べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離
をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構
成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融
点が120〜400゜C程度の所謂低融点金属材料を用
いてもよい。かかる低融点金属材料としては、In(イ
ンジウム:融点157゜C);インジウム−金系の低融
点合金;Sn80Ag20(融点220〜370゜C)、S
95Cu5(融点227〜370゜C)等の錫(Sn)
系高温はんだ;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、
Pb94.5Ag5.5(融点304〜365゜C)、Pb
97.5Ag1.5Sn1.0(融点309゜C)等の鉛(Pb)
系高温はんだ;Zn95Al5(融点380゜C)等の亜
鉛(Zn)系高温はんだ;Sn5Pb95(融点300〜
314゜C)、Sn2Pb98(融点316〜322゜
C)等の錫−鉛系標準はんだ;Au88Ga12(融点38
1゜C)等のろう材(以上の添字は全て原子%を表す)
を例示することができる。
When the cathode panel and the anode panel are joined at the peripheral edge, the joining may be performed using an adhesive layer, or a combination of a frame made of an insulating rigid material such as glass or ceramics and the adhesive layer. You may go.
When the frame and the adhesive layer are used together, by appropriately selecting the height of the frame, the facing distance between the cathode panel and the anode panel is set longer than when using only the adhesive layer. It is possible to In addition, as a constituent material of the adhesive layer, frit glass is generally used, but a so-called low melting point metal material having a melting point of about 120 to 400 ° C. may be used. Examples of such low melting point metal materials include In (indium: melting point: 157 ° C.); indium-gold based low melting point alloy; Sn 80 Ag 20 (melting point: 220 to 370 ° C.);
n 95 Cu 5 (melting point 227 to 370 ° C) such as tin (Sn)
High-temperature solder: Pb 97.5 Ag 2.5 (melting point 304 ° C),
Pb 94.5 Ag 5.5 (melting point 304-365 ° C), Pb
Lead (Pb) such as 97.5 Ag 1.5 Sn 1.0 (melting point 309 ° C)
-Based high-temperature solder; zinc (Zn) -based high-temperature solder such as Zn 95 Al 5 (melting point 380 ° C.); Sn 5 Pb 95 (melting point 300 to
314 ° C.), Sn 2 Pb 98 (melting point 316-322 ° C.), etc .; tin-lead based solder; Au 88 Ga 12 (melting point 38
1 ° C) brazing filler metal (All subscripts above represent atomic%)
Can be exemplified.

【0045】カソードパネルとアノードパネルと枠体の
三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、
あるいは、第1段階でカソードパネル又はアノードパネ
ルのいずれか一方と枠体とを接合し、第2段階でカソー
ドパネル又はアノードパネルの他方と枠体とを接合して
もよい。三者同時接合や第2段階における接合を高真空
雰囲気中で行えば、カソードパネルとアノードパネルと
枠体と接着層とにより囲まれた空間は、接合と同時に真
空となる。あるいは、三者の接合終了後、カソードパネ
ルとアノードパネルと枠体と接着層とによって囲まれた
空間を排気し、真空とすることもできる。接合後に排気
を行う場合、接合時の雰囲気の圧力は常圧/減圧のいず
れであってもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大
気であっても、あるいは窒素ガスや周期律表0族に属す
るガス(例えばArガス)を含む不活性ガスであっても
よい。
When the cathode panel, the anode panel and the frame are joined together, the three may be joined simultaneously,
Alternatively, one of the cathode panel and the anode panel may be joined to the frame in the first stage, and the other of the cathode panel and the anode panel may be joined to the frame in the second stage. If the three-member simultaneous bonding and the bonding in the second stage are performed in a high vacuum atmosphere, the space surrounded by the cathode panel, the anode panel, the frame, and the adhesive layer is evacuated simultaneously with the bonding. Alternatively, after the joining of the three members, the space surrounded by the cathode panel, the anode panel, the frame, and the adhesive layer may be evacuated to a vacuum. When evacuation is performed after the bonding, the pressure of the atmosphere at the time of the bonding may be either normal pressure or reduced pressure. The gas constituting the atmosphere may be air, nitrogen gas, or group 0 of the periodic table. May be an inert gas containing a gas belonging to (for example, Ar gas).

【0046】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネル及び/又はアノードパネルに予め接続されたチ
ップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的
にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び/
又はアノードパネルの無効領域(実際の表示部分として
は機能しない領域)に設けられた貫通部の周囲に、フリ
ットガラス又は上述の低融点金属材料を用いて接合さ
れ、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封
じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので好適であ
る。
When evacuation is performed after joining, the evacuation can be performed through a chip tube previously connected to the cathode panel and / or the anode panel. The tip tube is typically configured using a glass tube, and has a cathode panel and / or
Alternatively, it is bonded to the periphery of the penetrating portion provided in the ineffective area (the area that does not function as an actual display portion) of the anode panel using frit glass or the above-mentioned low melting point metal material, and the space reaches a predetermined vacuum degree After that, it is sealed off by heat fusion. Note that if the entire cold cathode field emission display is once heated and then cooled before the sealing is performed, the residual gas can be released into the space, and the residual gas can be removed to the outside by exhaust. This is preferable because

【0047】本発明においては、バインダー材料として
ダイヤモンド状アモルファスカーボンを用いるので、カ
ーボン・ナノチューブを基体上あるいはカソード電極上
に確実に固定することができる。しかも、従来の技術と
異なり、有機系バインダー材料や水ガラスといった無機
系バインダー材料の使用に起因した問題が発生し難い。
In the present invention, since diamond-like amorphous carbon is used as the binder material, the carbon nanotubes can be securely fixed on the substrate or the cathode electrode. In addition, unlike the related art, problems caused by the use of an inorganic binder material such as an organic binder material or water glass are less likely to occur.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on embodiments of the invention (hereinafter abbreviated as embodiments).

【0049】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
のカーボン・ナノチューブ構造体及びその製造方法、第
1の態様に係る冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放
出素子と略称する)及びその製造方法(第1の製造方
法)、並びに、第1の態様に係る所謂2電極型の冷陰極
電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略称する)及
びその製造方法に関する。
(Embodiment 1) Embodiment 1 is directed to a carbon nanotube structure and a method of manufacturing the same according to the present invention, and a cold cathode field emission device according to the first embodiment (hereinafter abbreviated as field emission device). The present invention also relates to a so-called two-electrode type cold cathode field emission display (hereinafter abbreviated as a display) according to the first aspect and a method of manufacturing the same.

【0050】実施の形態1の表示装置の模式的な一部断
面図を図1に示し、1つの電子放出部の模式的な斜視図
を図2に示し、1つの電子放出部の模式的な一部断面図
を図3の(D)に示す。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the display device of the first embodiment, FIG. 2 is a schematic perspective view of one electron-emitting portion, and FIG. A partial cross-sectional view is shown in FIG.

【0051】実施の形態1におけるカーボン・ナノチュ
ーブ構造体は、基体上(実施の形態1においては、具体
的には、カソード電極11上)に、バインダー材料とし
てダイヤモンド状アモルファスカーボン21(図面にお
いてはDLC21にて示す)を用いてカーボン・ナノチ
ューブ20が固定されている。
The carbon nanotube structure according to the first embodiment is provided on a substrate (specifically, on the cathode electrode 11 in the first embodiment) on a diamond-like amorphous carbon 21 (DLC 21 in the drawing) as a binder material. The carbon nanotube 20 is fixed by using the following.

【0052】また、実施の形態1における電界放出素子
は、支持体10上に設けられたカソード電極11と、カ
ソード電極11上に設けられた電子放出部15から成
る。そして、電子放出部15は、バインダー材料として
ダイヤモンド状アモルファスカーボン21を用いてカー
ボン・ナノチューブ20がカソード電極11上に固定さ
れて成る。更には、実施の形態1における表示装置は、
電界放出素子が複数設けられたカソードパネルCP、及
び、蛍光体層31(赤色発光蛍光体層31R、緑色発光
蛍光体層31G、青色発光蛍光体層31B)とアノード
電極33とを備えたアノードパネルAPが、それらの周
縁部で接合されて成り、複数の画素を有する。実施の形
態1の表示装置におけるカソードパネルCPにおいて
は、上述のような電界放出素子の複数から構成された電
子放出領域が有効領域に2次元マトリックス状に多数形
成されている。
The field emission device according to the first embodiment includes a cathode electrode 11 provided on a support 10 and an electron emission portion 15 provided on the cathode electrode 11. The electron emitting section 15 is formed by fixing carbon nanotubes 20 on the cathode electrode 11 using diamond-like amorphous carbon 21 as a binder material. Further, the display device according to the first embodiment includes:
A cathode panel CP provided with a plurality of field emission devices, and an anode panel including a phosphor layer 31 (red light emitting phosphor layer 31R, green light emitting phosphor layer 31G, blue light emitting phosphor layer 31B) and an anode electrode 33. APs are joined at their periphery and have a plurality of pixels. In the cathode panel CP of the display device according to the first embodiment, a large number of electron emission regions formed of a plurality of the above-described field emission devices are formed in a two-dimensional matrix in the effective region.

【0053】カソードパネルCPの無効領域には、真空
排気用の貫通孔(図示せず)が設けられており、この貫
通孔には、真空排気後に封じ切られるチップ管(図示せ
ず)が接続されている。枠体34は、セラミックス又は
ガラスから成り、高さは、例えば1.0mmである。場
合によっては、枠体34の代わりに接着層のみを用いる
こともできる。
A through-hole (not shown) for evacuation is provided in an invalid area of the cathode panel CP, and a chip tube (not shown) which is sealed off after evacuation is connected to this through-hole. Have been. The frame body 34 is made of ceramics or glass, and has a height of, for example, 1.0 mm. In some cases, only the adhesive layer may be used instead of the frame 34.

【0054】アノードパネルAPは、具体的には、基板
30と、基板30上に形成され、所定のパターン(例え
ば、ストライプ状やドット状)に従って形成された蛍光
体層31と、有効領域の全面を覆う例えばアルミニウム
薄膜から成るアノード電極33から構成されている。蛍
光体層31と蛍光体層31との間の基板30上には、ブ
ラックマトリックス32が形成されている。尚、ブラッ
クマトリックス32を省略することもできる。また、単
色表示装置を想定した場合、蛍光体層31は必ずしも所
定のパターンに従って設けられる必要はない。更には、
ITO等の透明導電膜から成るアノード電極を基板30
と蛍光体層31との間に設けてもよく、あるいは、基板
30上に設けられた透明導電膜から成るアノード電極3
3と、アノード電極33上に形成された蛍光体層31及
びブラックマトリックス32と、蛍光体層31及びブラ
ックマトリックス32の上に形成されたアルミニウムか
ら成り、アノード電極33と電気的に接続された光反射
導電膜から構成することもできる。
The anode panel AP is, specifically, a substrate 30, a phosphor layer 31 formed on the substrate 30 and formed according to a predetermined pattern (for example, a stripe shape or a dot shape), and the entire surface of the effective area. And an anode electrode 33 made of, for example, an aluminum thin film. A black matrix 32 is formed on the substrate 30 between the phosphor layers 31. Note that the black matrix 32 can be omitted. Further, when a monochrome display device is assumed, the phosphor layer 31 does not necessarily need to be provided according to a predetermined pattern. Furthermore,
An anode electrode made of a transparent conductive film such as ITO
Between the anode and the phosphor layer 31 or the anode electrode 3 made of a transparent conductive film provided on the substrate 30.
3, a phosphor layer 31 and a black matrix 32 formed on the anode electrode 33, and light formed of aluminum formed on the phosphor layer 31 and the black matrix 32 and electrically connected to the anode electrode 33. It can also be composed of a reflective conductive film.

【0055】1画素は、カソードパネル側において矩形
形状のカソード電極11と、その上に形成された電子放
出部15と、電子放出部15に対面するようにアノード
パネルAPの有効領域に配列された蛍光体層31とによ
って構成されている。有効領域には、かかる画素が、例
えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されてい
る。
One pixel is arranged on the cathode panel side in a rectangular cathode electrode 11, an electron emitting portion 15 formed thereon, and an effective area of the anode panel AP so as to face the electron emitting portion 15. And a phosphor layer 31. In the effective area, such pixels are arranged, for example, in the order of several hundred thousand to several million.

【0056】また、カソードパネルCPとアノードパネ
ルAPとの間には、両パネル間の距離を一定に維持する
ための補助的手段として、有効領域内に等間隔にスペー
サ35が配置されている。尚、スペーサ35の形状は、
円柱形に限らず、例えば球状でもよいし、ストライプ状
の隔壁(リブ)であってもよい。また、スペーサ35
は、必ずしも全てのカソード電極の重複領域の四隅に配
置されている必要はなく、より疎に配置されていてもよ
いし、配置が不規則であってもよい。
Further, spacers 35 are arranged between the cathode panel CP and the anode panel AP at equal intervals in the effective area as auxiliary means for maintaining a constant distance between the panels. The shape of the spacer 35 is
The shape is not limited to a columnar shape, and may be, for example, a spherical shape or a stripe-shaped partition wall (rib). Also, the spacer 35
Need not necessarily be arranged at the four corners of the overlapping region of all the cathode electrodes, and may be arranged more sparsely or irregularly.

【0057】この表示装置においては、1画素単位で、
カソード電極11に印加する電圧の制御を行う。カソー
ド電極11の平面形状は、図2に模式的に示すように、
略矩形であり、各カソード電極11は、配線11A、及
び、例えばトランジスタから成るスイッチング素子(図
示せず)を介してカソード電極制御回路40Aに接続さ
れている。また、アノード電極33は加速電源42に接
続されている。各カソード電極11に閾値電圧以上の電
圧が印加されると、アノード電極33によって形成され
る電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出部
15から電子が放出され、この電子がアノード電極33
に引き付けられ、蛍光体層31に衝突する。輝度は、カ
ソード電極11に印加される電圧によって制御される。
In this display device, in units of one pixel,
The voltage applied to the cathode electrode 11 is controlled. The planar shape of the cathode electrode 11 is, as schematically shown in FIG.
Each cathode electrode 11 is substantially rectangular, and is connected to a cathode electrode control circuit 40A via a wiring 11A and a switching element (not shown) formed of, for example, a transistor. Further, the anode electrode 33 is connected to an acceleration power supply 42. When a voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied to each cathode electrode 11, electrons are emitted from the electron emitting portion 15 based on the electric field formed by the anode electrode 33 and quantum tunnel effect, and the electrons are emitted from the anode electrode 33.
And collides with the phosphor layer 31. The brightness is controlled by a voltage applied to the cathode electrode 11.

【0058】以下、実施の形態1におけるカーボン・ナ
ノチューブ構造体、電界放出素子及び表示装置の製造方
法を、図3及び図4を参照して説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the carbon nanotube structure, the field emission device, and the display device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0059】[工程−100]先ず、例えばガラス基板
から成る支持体10上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及び反応
性イオンエッチング法(RIE法)に基づき導電材料層
をパターニングすることによって、矩形形状のカソード
電極11を支持体10上に形成する(図3の(A)参
照)。同時に、カソード電極11に接続された配線11
A(図2参照)を支持体10上に形成する。導電材料層
は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ約
0.2μmのクロム(Cr)層から成る。
[Step-100] First, a conductive material layer for forming a cathode electrode is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate, and then based on a well-known lithography technique and a reactive ion etching method (RIE method). By patterning the conductive material layer, a rectangular cathode electrode 11 is formed on the support 10 (see FIG. 3A). At the same time, the wiring 11 connected to the cathode electrode 11
A (see FIG. 2) is formed on the support 10. The conductive material layer is made of, for example, a chromium (Cr) layer having a thickness of about 0.2 μm formed by a sputtering method.

【0060】[工程−110]次に、カソード電極11
(基体に相当する)の所望の領域(電子放出部を形成す
べき領域)の表面にカーボン・ナノチューブ20を配置
する。具体的には、先ず、レジスト材料層をスピンコー
ト法にて全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づ
き、電子放出部を形成すべきカソード電極11の領域の
表面が露出したマスク層16を形成する(図3の(B)
参照)。次に、露出したカソード電極11の表面を含む
マスク層16上に、例えば、アセトンといった有機溶媒
にカーボン・ナノチューブを分散させた溶液をスピンコ
ーティング法にて塗布した後、有機溶媒を除去する(図
3の(C)参照)。尚、図面を簡素化するためにカーボ
ン・ナノチューブ20を円(丸)にて示すが、実際に
は、カーボン・ナノチューブ20は、例えば、平均直径
1nm〜30nm、平均長さ0.1μm〜10μmのチ
ューブ構造を有し、アーク放電法にて作製されている。
カーボン・ナノチューブ20を、カソード電極11に対
してランダムに配向させてもよいし(即ち、例えば絡み
合った状態にてカソード電極11上に配置させてもよい
し)、一方向に配向させてもよい。
[Step-110] Next, the cathode electrode 11
The carbon nanotubes 20 are arranged on the surface of a desired region (corresponding to a substrate) (a region where an electron emission portion is to be formed). Specifically, first, after a resist material layer is formed on the entire surface by spin coating, a mask layer 16 in which the surface of the region of the cathode electrode 11 where the electron emission portion is to be formed is exposed is formed based on the lithography technique. Yes ((B) of FIG. 3)
reference). Next, a solution in which carbon nanotubes are dispersed in an organic solvent such as acetone is applied on the mask layer 16 including the exposed surface of the cathode electrode 11 by spin coating, and then the organic solvent is removed (FIG. 3 (C)). Although the carbon nanotubes 20 are shown by circles (circles) for simplification of the drawing, in practice, the carbon nanotubes 20 have, for example, an average diameter of 1 nm to 30 nm and an average length of 0.1 μm to 10 μm. It has a tube structure and is manufactured by an arc discharge method.
The carbon nanotubes 20 may be randomly oriented with respect to the cathode electrode 11 (that is, may be arranged on the cathode electrode 11 in an entangled state, for example), or may be oriented in one direction. .

【0061】尚、カーボン・ナノチューブ20を配置し
た後、カーボン・ナノチューブ20からガスを放出させ
るために、加熱処理や各種のプラズマ処理を施してもよ
いし、カーボン・ナノチューブ20の表面に意図的に吸
着物を吸着させるために吸着させたい物質を含むガスに
カーボン・ナノチューブ20を晒してもよい。また、カ
ーボン・ナノチューブ20を精製するために、酸素プラ
ズマ処理やフッ素プラズマ処理を行ってもよい。以下の
実施の形態においても同様である。尚、場合によって
は、一旦、マスク層16を除去して、これらの処理を行
い、その後、再び、マスク層16を形成してもよい。
After the carbon nanotubes 20 are arranged, a heat treatment or various kinds of plasma treatments may be performed to release gas from the carbon nanotubes 20, or the surface of the carbon nanotubes 20 may be intentionally applied. The carbon nanotubes 20 may be exposed to a gas containing a substance to be adsorbed in order to adsorb the adsorbate. In order to purify the carbon nanotubes 20, an oxygen plasma treatment or a fluorine plasma treatment may be performed. The same applies to the following embodiments. In some cases, the mask layer 16 may be removed once, these processes may be performed, and then the mask layer 16 may be formed again.

【0062】[工程−120]その後、露出したカソー
ド電極11の領域及びカーボン・ナノチューブ20上
に、バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファス
カーボン21を堆積させる。これによって、カソード電
極11の所望の領域(電子放出部を形成すべき領域)上
にカーボン・ナノチューブ20を固定することができ
る。プラズマCVD法に基づくダイヤモンド状アモルフ
ァスカーボン21(平均膜厚:30nm)の形成条件を
以下の表1に例示する。その後、マスク層16を除去す
ることによって、図3の(D)に示す構造を有する電界
放出素子を得ることができる。尚、波長514.5nm
のレーザ光を用いたラマン・スペクトルにおいて、ダイ
ヤモンド状アモルファスカーボン21は、波数1460
乃至1630cm-1の範囲で半値幅50cm-1以上のピ
ークを有していた。具体的には、波数1520cm-1
おいて、半値幅180cm-1のピークを有していた。
[Step-120] Then, diamond-like amorphous carbon 21 is deposited as a binder material on the exposed region of the cathode electrode 11 and on the carbon nanotubes 20. As a result, the carbon nanotubes 20 can be fixed on a desired area of the cathode electrode 11 (an area where an electron emission portion is to be formed). Table 1 below shows conditions for forming the diamond-like amorphous carbon 21 (average film thickness: 30 nm) based on the plasma CVD method. Thereafter, by removing the mask layer 16, a field emission device having the structure shown in FIG. 3D can be obtained. Incidentally, the wavelength is 514.5 nm.
In the Raman spectrum using the laser light of the above, the diamond-like amorphous carbon 21 has a wave number of 1460.
The peak had a half-value width of 50 cm -1 or more in the range of 1 to 1630 cm -1 . Specifically, in the wave number 1520 cm -1, it has a peak half-width 180cm -1.

【0063】[表1] 使用ガス :CH4=100sccm プラズマ励起パワー:1kW 圧力 :0.1Pa 温度 :室温[Table 1] Gas used: CH 4 = 100 sccm Plasma excitation power: 1 kW Pressure: 0.1 Pa Temperature: room temperature

【0064】[工程−130]その後、表示装置の組み
立てを行う。具体的には、蛍光体層31と電界放出素子
とが対向するようにアノードパネルAPとカソードパネ
ルCPとを配置し、アノードパネルAPとカソードパネ
ルCP(より具体的には、基板30と支持体10)と
を、枠体34を介して、周縁部において接合する。接合
に際しては、枠体34とアノードパネルAPとの接合部
位、及び枠体34とカソードパネルCPとの接合部位に
フリットガラスを塗布し、アノードパネルAPとカソー
ドパネルCPと枠体34とを貼り合わせ、予備焼成にて
フリットガラスを乾燥した後、約450゜Cで10〜3
0分の本焼成を行う。その後、アノードパネルAPとカ
ソードパネルCPと枠体34とフリットガラスとによっ
て囲まれた空間を、貫通孔(図示せず)及びチップ管
(図示せず)を通じて排気し、空間の圧力が10-4Pa
程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切
る。このようにして、アノードパネルAPとカソードパ
ネルCPと枠体34とに囲まれた空間を真空にすること
ができる。その後、必要な外部回路との配線を行い、表
示装置を完成させる。
[Step-130] Thereafter, the display device is assembled. Specifically, the anode panel AP and the cathode panel CP are arranged so that the phosphor layer 31 and the field emission device face each other, and the anode panel AP and the cathode panel CP (more specifically, the substrate 30 and the support 10) are joined at the peripheral portion via the frame 34. At the time of joining, frit glass is applied to a joint portion between the frame body 34 and the anode panel AP and a joint portion between the frame body 34 and the cathode panel CP, and the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame body 34 are bonded to each other. , After drying the frit glass by pre-firing,
Perform main firing for 0 minutes. Thereafter, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, the frame 34, and the frit glass is evacuated through a through-hole (not shown) and a chip tube (not shown), and the pressure of the space becomes 10 -4. Pa
At this point, the tip tube is sealed off by heating and melting. Thus, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame 34 can be evacuated. After that, wiring to necessary external circuits is performed to complete the display device.

【0065】尚、図1に示した表示装置におけるアノー
ドパネルAPの製造方法の一例を、以下、図4を参照し
て説明する。
An example of a method for manufacturing the anode panel AP in the display device shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG.

【0066】先ず、発光性結晶粒子組成物を調製する。
そのために、例えば、純水に分散剤を分散させ、ホモミ
キサーを用いて3000rpmにて1分間、撹拌を行
う。次に、発光性結晶粒子を分散剤が分散した純水中に
投入し、ホモミキサーを用いて5000rpmにて5分
間、撹拌を行う。その後、例えば、ポリビニルアルコー
ル及び重クロム酸アンモニウムを添加して、十分に撹拌
し、濾過する。
First, a luminescent crystal particle composition is prepared.
For this purpose, for example, a dispersant is dispersed in pure water, and the mixture is stirred for 1 minute at 3000 rpm using a homomixer. Next, the luminescent crystal particles are put into pure water in which the dispersant is dispersed, and the mixture is stirred at 5000 rpm for 5 minutes using a homomixer. Thereafter, for example, polyvinyl alcohol and ammonium bichromate are added, sufficiently stirred, and filtered.

【0067】アノードパネルAPの製造においては、例
えばガラスから成る基板30上の全面に感光性被膜50
を形成(塗布)する。そして、露光光源(図示せず)か
ら射出され、マスク53に設けられた孔部54を通過し
た紫外線によって、基板30上に形成された感光性被膜
50を露光して感光領域51を形成する(図4の(A)
参照)。その後、感光性被膜50を現像して選択的に除
去し、感光性被膜の残部(露光、現像後の感光性被膜)
52を基板30上に残す(図4の(B)参照)。次に、
全面にカーボン剤(カーボンスラリー)を塗布し、乾
燥、焼成した後、リフトオフ法にて感光性被膜の残部5
2及びその上のカーボン剤を除去することによって、露
出した基板30上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス32を形成し、併せて、感光性被膜の残部52を
除去する(図4の(C)参照)。その後、露出した基板
30上に、赤、緑、青の各蛍光体層31を形成する(図
4の(D)参照)。具体的には、各発光性結晶粒子(蛍
光体粒子)から調製された発光性結晶粒子組成物を使用
し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物(蛍
光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像し、次い
で、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物(蛍光体スラ
リー)を全面に塗布し、露光、現像し、更に、青色の感
光性の発光性結晶粒子組成物(蛍光体スラリー)を全面
に塗布し、露光、現像すればよい。その後、蛍光体層3
1及びブラックマトリックス32上にスパッタリング法
にて厚さ約0.07μmのアルミニウム薄膜から成るア
ノード電極33を形成する。尚、スクリーン印刷法等に
より各蛍光体層31を形成することもできる。
In the manufacture of the anode panel AP, the photosensitive film 50 is formed on the entire surface of the substrate 30 made of, for example, glass.
Is formed (applied). Then, the photosensitive film 50 formed on the substrate 30 is exposed to ultraviolet rays emitted from an exposure light source (not shown) and passed through the holes 54 provided in the mask 53 to form a photosensitive region 51 ( FIG. 4 (A)
reference). Thereafter, the photosensitive film 50 is selectively removed by developing, and the remaining portion of the photosensitive film (photosensitive film after exposure and development)
52 is left on the substrate 30 (see FIG. 4B). next,
After applying a carbon agent (carbon slurry) to the entire surface, drying and baking, the remaining portion 5 of the photosensitive film is formed by a lift-off method.
By removing the carbon material 2 and the carbon material thereon, a black matrix 32 made of the carbon material is formed on the exposed substrate 30, and at the same time, the remaining portion 52 of the photosensitive film is removed (see FIG. 4C). ). Thereafter, red, green, and blue phosphor layers 31 are formed on the exposed substrate 30 (see FIG. 4D). Specifically, a luminescent crystal particle composition prepared from each luminescent crystal particle (phosphor particle) is used. For example, a red photosensitive luminescent crystal particle composition (phosphor slurry) is applied to the entire surface. Coating, exposing and developing, then applying a green photosensitive luminescent crystal particle composition (phosphor slurry) over the entire surface, exposing and developing, and further, a blue photosensitive luminescent crystal particle composition (Phosphor slurry) may be applied to the entire surface, exposed and developed. Then, the phosphor layer 3
An anode electrode 33 made of an aluminum thin film having a thickness of about 0.07 μm is formed on the black matrix 1 and the black matrix 32 by a sputtering method. Note that the respective phosphor layers 31 can also be formed by a screen printing method or the like.

【0068】尚、アノード電極は、有効領域を1枚のシ
ート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極として
もよいし、1又は複数の電子放出部、あるいは、1又は
複数の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した
形式のアノード電極としてもよい。
The anode electrode may be a type in which the effective area is covered with one sheet of conductive material, or may correspond to one or a plurality of electron-emitting portions or one or a plurality of pixels. An anode electrode of a type in which anode electrode units are assembled may be used.

【0069】1画素を、ストライプ状のカソード電極
と、その上に形成された電子放出部と、電子放出部に対
面するようにアノードパネルの有効領域に配列された蛍
光体層とによって構成してもよい。この場合、アノード
電極もストライプ形状を有する。ストライプ状のカソー
ド電極の射影像と、ストライプ状のアノード電極の射影
像は直交している。アノード電極の射影像とカソード電
極の射影像とが重複する領域に位置する電子放出部から
電子が放出される。このような構成の表示装置の駆動
は、所謂単純マトリクス方式により行われる。即ち、カ
ソード電極に相対的に負の電圧を、アノード電極に相対
的に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソ
ード電極と行選択されたアノード電極(あるいは、行選
択されたカソード電極と列選択されたアノード電極)と
のアノード電極/カソード電極重複領域に位置する電子
放出部から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この
電子がアノード電極に引きつけられてアノードパネルを
構成する蛍光体層に衝突し、蛍光体層を励起・発光させ
る。
One pixel is constituted by a stripe-shaped cathode electrode, an electron emission portion formed thereon, and a phosphor layer arranged in an effective area of the anode panel so as to face the electron emission portion. Is also good. In this case, the anode electrode also has a stripe shape. The projected image of the striped cathode electrode is orthogonal to the projected image of the striped anode electrode. Electrons are emitted from the electron emission portion located in a region where the projected image of the anode electrode and the projected image of the cathode electrode overlap. The display device having such a configuration is driven by a so-called simple matrix method. That is, a relatively negative voltage is applied to the cathode electrode, and a relatively positive voltage is applied to the anode electrode. As a result, selection is made from the electron emission portion located in the anode electrode / cathode electrode overlap region of the column-selected cathode electrode and the row-selected anode electrode (or the row-selected cathode electrode and the column-selected anode electrode). Electrons are discharged into the vacuum space, and the electrons are attracted to the anode electrode and collide with the phosphor layer forming the anode panel, thereby exciting and emitting light from the phosphor layer.

【0070】このような構造の電界放出素子の製造にあ
たっては、[工程−100]において、例えばガラス基
板から成る支持体10上に、例えばスパッタリング法に
より形成されたクロム(Cr)層から成るカソード電極
形成用の導電材料層を形成した後、周知のリソグラフィ
技術及びRIE法に基づき、導電材料層をパターニング
することによって、矩形形状のカソード電極の代わりに
ストライプ状のカソード電極11を支持体10上に形成
すればよい。
In manufacturing the field emission device having such a structure, in [Step-100], a cathode electrode made of, for example, a chromium (Cr) layer formed by a sputtering method on a support 10 made of, for example, a glass substrate After forming the conductive material layer for formation, the conductive material layer is patterned based on the well-known lithography technique and RIE method, so that the stripe-shaped cathode electrode 11 is formed on the support 10 instead of the rectangular cathode electrode. It may be formed.

【0071】(実施の形態2)実施の形態2は、本発明
のカーボン・ナノチューブ構造体及びその製造方法、第
2の態様に係る電界放出素子及びその製造方法(第2A
の製造方法)、並びに、第2の態様に係る所謂3電極型
の表示装置及びその製造方法に関する。尚、実施の形態
2における電界放出素子は第1の構造を有する。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, a carbon nanotube structure and a method of manufacturing the same according to the present invention, a field emission device according to a second embodiment, and a method of manufacturing the same (Part 2A)
And a so-called three-electrode display device according to the second aspect and a method for manufacturing the same. The field emission device according to the second embodiment has the first structure.

【0072】実施の形態2の電界放出素子の模式的な一
部端面図を図9に示し、表示装置の模式的な一部端面図
を図5に示し、カソードパネルCPとアノードパネルA
Pを分解したときの模式的な部分的斜視図を図6に示
す。この電界放出素子は、支持体10上に形成されたカ
ソード電極11(基体に相当する)、カソード電極11
の上方に形成され、開口部14Aを有するゲート電極1
3、及び、カソード電極11上に形成された電子放出部
15から成る。尚、ゲート電極13に設けられた開口部
14Aを、便宜上、第1の開口部14Aと呼ぶ。そし
て、支持体10及びカソード電極11上に絶縁層12が
形成されており、ゲート電極13に設けられた第1の開
口部14Aに連通した第2の開口部14Bが絶縁層12
に設けられており、第2の開口部14Bの底部に電子放
出部15が位置する。電子放出部15は、バインダー材
料としてダイヤモンド状アモルファスカーボン21(D
LC21)を用いてカーボン・ナノチューブ20がカソ
ード電極11上に固定されて成る。尚、カーボン・ナノ
チューブ構造体は、基体上(実施の形態2においても、
具体的には、カソード電極11上)に、バインダー材料
としてダイヤモンド状アモルファスカーボン21(DL
C21)を用いてカーボン・ナノチューブ20が固定さ
れて成る。
FIG. 9 is a schematic partial end view of the field emission device according to the second embodiment, and FIG. 5 is a schematic partial end view of the display device.
FIG. 6 shows a schematic partial perspective view when P is disassembled. The field emission device includes a cathode electrode 11 (corresponding to a base) formed on a support 10,
Gate electrode 1 formed above gate electrode and having opening 14A
3 and an electron-emitting portion 15 formed on the cathode electrode 11. Note that the opening 14A provided in the gate electrode 13 is referred to as a first opening 14A for convenience. An insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a second opening 14 B communicating with the first opening 14 A provided in the gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12.
, And the electron-emitting portion 15 is located at the bottom of the second opening 14B. The electron-emitting portion 15 has a diamond-like amorphous carbon 21 (D
The carbon nanotube 20 is fixed on the cathode electrode 11 using the LC 21). Note that the carbon nanotube structure is placed on the substrate (also in the second embodiment,
Specifically, diamond-like amorphous carbon 21 (DL) is formed on the cathode electrode 11) as a binder material.
The carbon nanotubes 20 are fixed using C21).

【0073】表示装置は、上述のような電界放出素子が
有効領域に多数形成されたカソードパネルCPと、アノ
ードパネルAPから構成されており、複数の画素から構
成され、各画素は、電界放出素子と、電界放出素子に対
向して基板30上に設けられたアノード電極33及び蛍
光体層31から構成されている。カソードパネルCPと
アノードパネルAPとは、それらの周縁部において、枠
体34を介して接合されている。図5に示す一部端面図
には、カソードパネルCPにおいて、1本のカソード電
極11につき開口部14A,14B及び電子放出部15
を、図面の簡素化のために2つずつ示しているが、これ
に限定するものではなく、また、電界放出素子の基本的
な構成は図9に示したとおりである。更には、カソード
パネルCPの無効領域には、真空排気用の貫通孔36が
設けられており、この貫通孔36には、真空排気後に封
じ切られるチップ管37が接続されている。但し、図5
は表示装置の完成状態を示しており、図示したチップ管
37は既に封じ切られている。また、スペーサの図示は
省略した。
The display device comprises a cathode panel CP in which a large number of the above-mentioned field emission devices are formed in an effective area, and an anode panel AP, and is composed of a plurality of pixels. And an anode electrode 33 and a phosphor layer 31 provided on the substrate 30 so as to face the field emission device. The cathode panel CP and the anode panel AP are joined via a frame 34 at their peripheral edges. In the partial end view shown in FIG. 5, in the cathode panel CP, the openings 14A and 14B and the electron emission portions 15 for one cathode electrode 11 are provided.
Are shown two by two for simplicity of the drawings, but the present invention is not limited to this, and the basic configuration of the field emission device is as shown in FIG. Furthermore, a through-hole 36 for evacuation is provided in an ineffective area of the cathode panel CP, and a chip tube 37 that is sealed off after evacuation is connected to the through-hole 36. However, FIG.
Indicates a completed state of the display device, and the illustrated chip tube 37 is already sealed off. Illustration of the spacer is omitted.

【0074】アノードパネルAPの構造は、実施の形態
1にて説明したアノードパネルAPと同様の構造とする
ことができるので、詳細な説明は省略する。
The structure of the anode panel AP can be the same as the structure of the anode panel AP described in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0075】この表示装置において表示を行う場合に
は、カソード電極11には相対的な負電圧がカソード電
極制御回路40から印加され、ゲート電極13には相対
的な正電圧がゲート電極制御回路41から印加され、ア
ノード電極33にはゲート電極13よりも更に高い正電
圧が加速電源42から印加される。かかる表示装置にお
いて表示を行う場合、例えば、カソード電極11にカソ
ード電極制御回路40から走査信号を入力し、ゲート電
極13にゲート電極制御回路41からビデオ信号を入力
する。あるいは又、カソード電極11にカソード電極制
御回路40からビデオ信号を入力し、ゲート電極13に
ゲート電極制御回路41から走査信号を入力してもよ
い。カソード電極11とゲート電極13との間に電圧を
印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基
づき電子放出部15から電子が放出され、この電子がア
ノード電極33に引き付けられ、蛍光体層31に衝突す
る。その結果、蛍光体層31が励起されて発光し、所望
の画像を得ることができる。
When a display is performed in this display device, a relative negative voltage is applied to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 40, and a relative positive voltage is applied to the gate electrode 13. , And a higher positive voltage than the gate electrode 13 is applied to the anode electrode 33 from the acceleration power supply 42. When displaying on such a display device, for example, a scanning signal is input to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 40, and a video signal is input to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 41. Alternatively, a video signal may be input to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 40, and a scanning signal may be input to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 41. Due to an electric field generated when a voltage is applied between the cathode electrode 11 and the gate electrode 13, electrons are emitted from the electron emitting portion 15 based on the quantum tunnel effect, and the electrons are attracted to the anode electrode 33, and the fluorescent layer 31 Collide with As a result, the phosphor layer 31 is excited to emit light, and a desired image can be obtained.

【0076】以下、実施の形態2のカーボン・ナノチュ
ーブ構造体の製造方法、電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法を、図7〜図9を参照して説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a carbon nanotube structure, a method for manufacturing a field emission device, and a method for manufacturing a display device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0077】[工程−200]先ず、例えばガラス基板
から成る支持体10上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びRI
E法に基づき導電材料層をパターニングすることによっ
て、ストライプ状のカソード電極11(基体に該当す
る)を支持体10上に形成する(図7の(A)参照)。
ストライプ状のカソード電極11は、図面の紙面左右方
向に延びている。導電材料層は、例えばスパッタリング
法により形成された厚さ約0.2μmのクロム(Cr)
層から成る。
[Step-200] First, a conductive material layer for forming a cathode electrode is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate, and then a known lithography technique and RI
By patterning the conductive material layer based on the E method, a striped cathode electrode 11 (corresponding to a base) is formed on the support 10 (see FIG. 7A).
The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction on the drawing sheet. The conductive material layer is made of, for example, chromium (Cr) having a thickness of about 0.2 μm formed by a sputtering method.
Consists of layers.

【0078】[工程−210]次に、支持体10及びカ
ソード電極11上に絶縁層12を形成する。具体的に
は、例えばTEOS(テトラエトキシシラン)を原料ガ
スとして使用するCVD法により、全面に、厚さ約3μ
mの絶縁層12を形成する。
[Step-210] Next, an insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11. Specifically, for example, by a CVD method using TEOS (tetraethoxysilane) as a source gas, a thickness of about 3 μm
m of insulating layers 12 are formed.

【0079】[工程−220]その後、絶縁層12上に
第1の開口部14Aを有するゲート電極13を形成す
る。具体的には、絶縁層12上にゲート電極を構成する
ためのクロム(Cr)から成る導電材料層をスパッタリ
ング法にて形成した後、導電材料層上にパターニングさ
れた第1のマスク材料層(図示せず)を形成し、かかる
第1のマスク材料層をエッチング用マスクとして用いて
導電材料層をエッチングして、導電材料層をストライプ
状にパターニングした後、第1のマスク材料層を除去す
る。次いで、導電材料層及び絶縁層12上にパターニン
グされた第2のマスク材料層(図示せず)を形成し、か
かる第2のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて導電材料層をエッチングする。これによって、絶縁
層12上に第1の開口部14Aを有するゲート電極13
を得ることができる。ストライプ状のゲート電極13
は、カソード電極11と異なる方向(例えば、図面の紙
面垂直方向)に延びている。
[Step-220] Thereafter, the gate electrode 13 having the first opening 14A is formed on the insulating layer 12. Specifically, after a conductive material layer made of chromium (Cr) for forming a gate electrode is formed on the insulating layer 12 by a sputtering method, a first mask material layer ( (Not shown), the conductive material layer is etched using the first mask material layer as an etching mask, and the conductive material layer is patterned in a stripe shape, and then the first mask material layer is removed. . Next, a patterned second mask material layer (not shown) is formed on the conductive material layer and the insulating layer 12, and the conductive material layer is etched using the second mask material layer as an etching mask. Thereby, the gate electrode 13 having the first opening 14A on the insulating layer 12 is formed.
Can be obtained. Striped gate electrode 13
Extend in a direction different from that of the cathode electrode 11 (for example, a direction perpendicular to the plane of the drawing).

【0080】[工程−230]次いで、引き続き、ゲー
ト電極13に形成された第1の開口部14Aに連通する
第2の開口部14Bを絶縁層12に形成する。具体的に
は、第2のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層12をRIE法にてエッチングした後、第2
のマスク材料層を除去する。こうして、図7の(B)に
示す構造を得ることができる。実施の形態2において
は、第1の開口部14Aと第2の開口部14Bとは、一
対一の対応関係にある。即ち、1つの第1の開口部14
Aに対応して、1つの第2の開口部14Bが形成され
る。尚、第1及び第2の開口部14A,14Bの平面形
状は、例えば直径1μm〜30μmの円形である。これ
らの開口部14A,14Bを、例えば、1画素に1個〜
3000個程度形成すればよい。
[Step-230] Subsequently, a second opening 14B communicating with the first opening 14A formed in the gate electrode 13 is formed in the insulating layer 12. Specifically, after the insulating layer 12 is etched by RIE using the second mask material layer as an etching mask, the second
Is removed. Thus, the structure shown in FIG. 7B can be obtained. In the second embodiment, the first opening 14A and the second opening 14B have a one-to-one correspondence. That is, one first opening 14
One second opening 14B is formed corresponding to A. The planar shape of the first and second openings 14A and 14B is, for example, a circle having a diameter of 1 μm to 30 μm. For example, one or more of these openings 14A and 14B are provided for one pixel.
About 3,000 pieces may be formed.

【0081】[工程−240]その後、第2の開口部1
4Bの底部に位置するカソード電極11の部分の表面に
カーボン・ナノチューブ20を配置する。そのために、
先ず、第2の開口部14Bの底部の中央部にカソード電
極11の表面が露出したマスク層116を形成する(図
7の(C)参照)。具体的には、レジスト材料層をスピ
ンコート法にて開口部14A,14B内を含む全面に成
膜した後、リソグラフィ技術に基づき、第2の開口部1
4Bの底部の中央部に位置するレジスト材料層に孔部を
形成することによって、マスク層116を得ることがで
きる。実施の形態2において、マスク層116は、第2
の開口部14Bの底部に位置するカソード電極11の一
部分、第2の開口部14Bの側壁、第1の開口部14A
の側壁、ゲート電極13及び絶縁層12を被覆してい
る。これによって、以降の工程で、第2の開口部14B
の底部の中央部に位置するカソード電極11の部分の表
面にカーボン・ナノチューブ20、ダイヤモンド状アモ
ルファスカーボン21を形成するが、カソード電極11
とゲート電極13とがこれらによって短絡することを確
実に防止し得る。
[Step-240] Then, the second opening 1
The carbon nanotubes 20 are arranged on the surface of the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of 4B. for that reason,
First, a mask layer 116 in which the surface of the cathode electrode 11 is exposed is formed at the center of the bottom of the second opening 14B (see FIG. 7C). Specifically, after a resist material layer is formed on the entire surface including the insides of the openings 14A and 14B by a spin coating method, the second opening 1 is formed based on a lithography technique.
By forming a hole in the resist material layer located at the center of the bottom of 4B, mask layer 116 can be obtained. In the second embodiment, the mask layer 116 is
Of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14B, the side wall of the second opening 14B, and the first opening 14A.
, The gate electrode 13 and the insulating layer 12. Thereby, in the subsequent steps, the second opening portion 14B
A carbon nanotube 20 and a diamond-like amorphous carbon 21 are formed on the surface of a portion of the cathode electrode 11 located at the center of the bottom of the cathode electrode 11.
And the gate electrode 13 can be reliably prevented from being short-circuited by these.

【0082】次に、露出したカソード電極11の表面を
含むマスク層116上に、実施の形態1の[工程−11
0]と同様にして、カーボン・ナノチューブ20を配置
する。
Next, on the mask layer 116 including the exposed surface of the cathode electrode 11, the [Step-11] of the first embodiment is applied.
0], the carbon nanotubes 20 are arranged.

【0083】[工程−250]その後、実施の形態1の
[工程−120]と同様にして、マスク層116、カー
ボン・ナノチューブ20及び露出したカソード電極11
上に、バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファ
スカーボン21を堆積させた後、マスク層116を除去
する。これによって、カソード電極11の所望の領域
(電子放出部を形成すべき領域)上にカーボン・ナノチ
ューブ20を固定することができる。この状態を図8の
(A)及び図8の(B)に示すが、図8の(A)はゲー
ト電極13の延びる方向から電界放出素子を眺めた模式
的な一部端面図であり、図8の(B)はカソード電極1
1の延びる方向から電界放出素子を眺めた模式的な一部
端面図である。
[Step-250] Then, similarly to [Step-120] of the first embodiment, the mask layer 116, the carbon nanotubes 20, and the exposed cathode electrode 11 are formed.
After depositing diamond-like amorphous carbon 21 as a binder material thereon, the mask layer 116 is removed. As a result, the carbon nanotubes 20 can be fixed on a desired area of the cathode electrode 11 (an area where an electron emission portion is to be formed). FIGS. 8A and 8B show this state. FIG. 8A is a schematic partial end view of the field emission device viewed from the direction in which the gate electrode 13 extends. FIG. 8B shows a cathode electrode 1.
FIG. 2 is a schematic partial end view of the field emission element viewed from a direction in which the field emission device extends.

【0084】[工程−260]その後、絶縁層12に設
けられた第2の開口部14Bの側壁面を等方的なエッチ
ングによって後退させることが、ゲート電極13の開口
端部を露出させるといった観点から、好ましい。こうし
て、図9に示す電界放出素子を完成することができる。
尚、等方的なエッチングは、ケミカルドライエッチング
のようにラジカルを主エッチング種として利用するドラ
イエッチング、あるいはエッチング液を利用するウェッ
トエッチングにより行うことができる。エッチング液と
しては、例えば49%フッ酸水溶液と純水の1:100
(容積比)混合液を用いることができる。
[Step-260] Thereafter, the side wall surface of the second opening 14B provided in the insulating layer 12 is recessed by isotropic etching to expose the opening end of the gate electrode 13. Is preferred. Thus, the field emission device shown in FIG. 9 can be completed.
The isotropic etching can be performed by dry etching using radicals as a main etching species, such as chemical dry etching, or wet etching using an etchant. As an etching solution, for example, a 49% hydrofluoric acid aqueous solution and pure water 1: 100
(Volume ratio) A mixed solution can be used.

【0085】[工程−270]その後、実施の形態1の
[工程−130]と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
[Step-270] Thereafter, the display device is assembled in the same manner as in [Step-130] of the first embodiment.

【0086】(実施の形態3)実施の形態3は、実施の
形態2の変形である。実施の形態3の電界放出素子の模
式的な一部端面図を図10に示す。この電界放出素子
も、支持体10上に形成されたカソード電極11、カソ
ード電極11の上方に形成され、第1の開口部14Aを
有するゲート電極13、及び、カソード電極11上に形
成された電子放出部15から成る。そして、開口部14
A,14Bの底部に位置するカソード電極11の部分の
表面に電子放出部15が形成されている。尚、実施の形
態2にて説明した電界放出素子と異なり、カーボン・ナ
ノチューブ20、及び、カーボン・ナノチューブ20を
被覆するダイヤモンド状アモルファスカーボン21は、
絶縁層12内まで延びている。但し、カーボン・ナノチ
ューブ20、及び、カーボン・ナノチューブ20を被覆
するダイヤモンド状アモルファスカーボン21の形成状
態に依っては、実施の形態2にて説明した電界放出素子
と同様に、カーボン・ナノチューブ20、及び、カーボ
ン・ナノチューブ20を被覆するダイヤモンド状アモル
ファスカーボン21が、開口部14A,14Bの底部に
位置するカソード電極11の部分の表面にのみ形成され
ていてもよいし、ストライプ状のカソード電極11の全
面に形成されていてもよい。
(Embodiment 3) Embodiment 3 is a modification of Embodiment 2. FIG. 10 is a schematic partial end view of the field emission device according to the third embodiment. This field emission device also has a cathode electrode 11 formed on the support 10, a gate electrode 13 formed above the cathode electrode 11 and having a first opening 14A, and an electron formed on the cathode electrode 11. It consists of a discharge section 15. And the opening 14
An electron emitting portion 15 is formed on the surface of the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of A and 14B. Note that, unlike the field emission device described in the second embodiment, the carbon nanotubes 20 and the diamond-like amorphous carbon 21 covering the carbon nanotubes 20 are:
It extends into the insulating layer 12. However, depending on the state of formation of the carbon nanotubes 20 and the diamond-like amorphous carbon 21 covering the carbon nanotubes 20, the carbon nanotubes 20 and The diamond-like amorphous carbon 21 covering the carbon nanotubes 20 may be formed only on the surface of the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the openings 14A and 14B, or the entire surface of the stripe-like cathode electrode 11 may be formed. May be formed.

【0087】実施の形態3の電界放出素子においても、
支持体10及びカソード電極11上には絶縁層12が形
成されており、ゲート電極13に設けられた第1の開口
部14Aに連通した第2の開口部14Bが絶縁層12に
設けられており、第2の開口部14Bの底部に電子放出
部15が位置する。
Also in the field emission device of the third embodiment,
An insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a second opening 14B communicating with the first opening 14A provided in the gate electrode 13 is provided in the insulating layer 12. The electron-emitting portion 15 is located at the bottom of the second opening 14B.

【0088】実施の形態3の表示装置は、実質的に図5
に示したと同様の表示装置であるが故に、詳細な説明は
省略する。
The display device of the third embodiment is substantially the same as that of FIG.
Since the display device is the same as that described above, detailed description is omitted.

【0089】以下、実施の形態3のカーボン・ナノチュ
ーブ構造体の製造方法、電界放出素子の製造方法(第2
Bの製造方法)及び表示装置の製造方法を、図3及び図
10を参照して説明する。
Hereinafter, the method for manufacturing the carbon nanotube structure according to the third embodiment and the method for manufacturing the field emission device (second example)
B and a method for manufacturing the display device will be described with reference to FIGS.

【0090】[工程−300]先ず、実施の形態2の
[工程−200]と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体10上にカソード電極形成用の導電材料層を
形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びRIE法
に基づき導電材料層をパターニングすることによって、
ストライプ状のカソード電極11を支持体10上に形成
する(図3の(A)参照)。ストライプ状のカソード電
極11は、図面の紙面左右方向に延びている。導電材料
層は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ約
0.2μmのクロム(Cr)層から成る。
[Step-300] First, in the same manner as in [Step-200] of the second embodiment, a conductive material layer for forming a cathode electrode is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate. By patterning the conductive material layer based on the lithography technology and the RIE method,
A striped cathode electrode 11 is formed on the support 10 (see FIG. 3A). The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction on the drawing sheet. The conductive material layer is made of, for example, a chromium (Cr) layer having a thickness of about 0.2 μm formed by a sputtering method.

【0091】[工程−310]その後、実施の形態1の
[工程−110]と同様にして、カソード電極11の表
面にカーボン・ナノチューブ20を形成する。
[Step-310] Then, carbon nanotubes 20 are formed on the surface of cathode electrode 11 in the same manner as in [Step-110] of the first embodiment.

【0092】[工程−320]その後、実施の形態1の
[工程−120]と同様にして、カーボン・ナノチュー
ブ20及び露出したカソード電極11の上に、ダイヤモ
ンド状アモルファスカーボン21を堆積させ、電子放出
部15を得る。この状態を図3の(D)に示す。
[Step-320] Thereafter, diamond-like amorphous carbon 21 is deposited on the carbon nanotubes 20 and the exposed cathode electrode 11 in the same manner as in [Step-120] of the first embodiment, and electron emission is performed. The part 15 is obtained. This state is shown in FIG.

【0093】[工程−330]次に、電子放出部15の
上方に第1の開口部14Aを有するゲート電極13を設
ける。具体的には、実施の形態2の[工程−210]と
同様にして、全面に絶縁層12を形成し、実施の形態2
の[工程−220]と同様にして、絶縁層12上に第1
の開口部14Aを有するゲート電極13を形成する。そ
の後、実施の形態2の[工程−230]と同様にして、
ゲート電極13に設けられた第1の開口部14Aに連通
する第2の開口部14Bを絶縁層12に形成し、第2の
開口部14Bの底部に電子放出部15を露出させる。実
施の形態3においても、第1の開口部14Aと第2の開
口部14Bとは、一対一の対応関係にある。即ち、1つ
の第1の開口部14Aに対応して、1つの第2の開口部
14Bが形成される。尚、第1及び第2の開口部14
A,14Bの平面形状は、例えば直径1μm〜30μm
の円形である。これらの開口部14A,14Bを、例え
ば、1画素に1個〜3000個程度形成すればよい。こ
うして、図10に示す電界放出素子を得ることができ
る。
[Step-330] Next, the gate electrode 13 having the first opening 14A is provided above the electron-emitting portion 15. Specifically, the insulating layer 12 is formed on the entire surface in the same manner as in [Step-210] of the second embodiment.
In the same manner as in [Step-220], the first
The gate electrode 13 having the opening 14A is formed. Then, in the same manner as in [Step-230] of the second embodiment,
A second opening (14B) communicating with the first opening (14A) provided in the gate electrode (13) is formed in the insulating layer (12), and the electron emitting section (15) is exposed at the bottom of the second opening (14B). Also in the third embodiment, the first opening 14A and the second opening 14B have a one-to-one correspondence. That is, one second opening 14B is formed corresponding to one first opening 14A. The first and second openings 14
The plane shape of A, 14B is, for example, 1 μm to 30 μm in diameter.
Is circular. These openings 14A and 14B may be formed, for example, in a number of about 1 to 3000 per pixel. Thus, the field emission device shown in FIG. 10 can be obtained.

【0094】[工程−340]その後、実施の形態2の
[工程−260]と同様にして、絶縁層12に設けられ
た第2の開口部14Bの側壁面を等方的なエッチングに
よって後退させることが、ゲート電極13の開口端部を
露出させるといった観点から、好ましい。次いで、実施
の形態1の[工程−130]と同様にして、表示装置の
組み立てを行う。
[Step-340] Then, similarly to [Step-260] of the second embodiment, the side wall surface of the second opening 14B provided in the insulating layer 12 is receded by isotropic etching. It is preferable from the viewpoint that the opening end of the gate electrode 13 is exposed. Next, the display device is assembled in the same manner as in [Step-130] of the first embodiment.

【0095】(実施の形態4)実施の形態4も、実施の
形態2の変形である。実施の形態4における電界放出素
子は第2の構造を有する。即ち、実施の形態4の電界放
出素子は、支持体10上に配設された絶縁材料から成る
帯状のゲート電極支持部112、支持体10上に形成さ
れたカソード電極11、複数の開口部114が形成され
た帯状材料113Aから成るゲート電極113、並び
に、カソード電極11上に形成された電子放出部15か
ら成り、ゲート電極支持部112の頂面に接するよう
に、且つ、電子放出部15の上方に開口部114が位置
するように帯状材料113Aが張架されている。電子放
出部15は、開口部114の底部に位置するカソード電
極11の部分の表面に形成されたカーボン・ナノチュー
ブ20、及び、カーボン・ナノチューブ20と露出した
カソード電極11の上に堆積したダイヤモンド状アモル
ファスカーボン21から成る。
(Embodiment 4) Embodiment 4 is also a modification of Embodiment 2. The field emission device according to the fourth embodiment has a second structure. That is, the field emission device according to the fourth embodiment includes a strip-shaped gate electrode support 112 made of an insulating material provided on the support 10, a cathode electrode 11 formed on the support 10, and a plurality of openings 114. The gate electrode 113 is formed of a band-shaped material 113A on which is formed, and the electron emission portion 15 is formed on the cathode electrode 11. The electron emission portion 15 is in contact with the top surface of the gate electrode support portion 112. The strip-shaped material 113A is stretched so that the opening 114 is located above. The electron emission portion 15 includes a carbon nanotube 20 formed on the surface of the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 114, and a diamond-like amorphous material deposited on the carbon nanotube 20 and the exposed cathode electrode 11. It is made of carbon 21.

【0096】帯状材料113Aは、ゲート電極支持部1
12の頂面に、熱硬化性接着剤(例えばエポキシ系接着
剤)にて固定されている。実施の形態4の電界放出素子
の模式的な一部断面図を図11の(A)に示し、カソー
ド電極11、帯状材料113A及びゲート電極113、
並びに、ゲート電極支持部112の模式的な配置図を図
11の(B)に示す。
The belt-like material 113A is formed on the gate electrode support 1
12 is fixed to the top surface with a thermosetting adhesive (for example, an epoxy-based adhesive). FIG. 11A is a schematic partial cross-sectional view of the field emission device according to the fourth embodiment, in which a cathode electrode 11, a band-shaped material 113A, a gate electrode 113,
FIG. 11B is a schematic layout view of the gate electrode support portion 112.

【0097】以下、実施の形態4の電界放出素子の製造
方法(第2Cの製造方法)の一例を説明する。
Hereinafter, an example of a method of manufacturing the field emission device of Embodiment 4 (2C manufacturing method) will be described.

【0098】[工程−400]先ず、支持体10上にゲ
ート電極支持部112を、例えば、サンドブラスト法に
基づき形成する。
[Step-400] First, the gate electrode support 112 is formed on the support 10 by, for example, a sandblast method.

【0099】[工程−410]その後、支持体10上に
電子放出部15を形成する。具体的には、実施の形態1
の[工程−100]〜[工程−120]と同様にして、
カソード電極11の表面にカーボン・ナノチューブ20
を形成し、更に、カーボン・ナノチューブ20及び露出
したカソード電極11の上にダイヤモンド状アモルファ
スカーボン21を堆積させる。但し、カソード電極11
はストライプ状であり、ゲート電極支持部112とゲー
ト電極支持部112との間に位置する支持体10の部分
に形成される。
[Step-410] Thereafter, the electron-emitting portion 15 is formed on the support 10. Specifically, Embodiment 1
In the same manner as in [Step-100] to [Step-120],
A carbon nanotube 20 is formed on the surface of the cathode electrode 11.
Is formed, and diamond-like amorphous carbon 21 is deposited on the carbon nanotubes 20 and the exposed cathode electrode 11. However, the cathode electrode 11
Has a stripe shape, and is formed on a portion of the support 10 located between the gate electrode support portions 112.

【0100】[工程−420]その後、複数の開口部1
14が形成されたストライプ状の帯状材料113Aを、
複数の開口部114が電子放出部15の上方に位置する
ように、ゲート電極支持部112によって支持された状
態に配設し、以て、ストライプ状の帯状材料113Aか
ら構成され、複数の開口部114を有するゲート電極1
13を電子放出部15の上方に位置させる。ストライプ
状の帯状材料113Aを、ゲート電極支持部112の頂
面に、熱硬化性接着剤(例えばエポキシ系接着剤)にて
固定することができる。尚、ストライプ状のカソード電
極11の射影像と、ストライプ状の帯状材料113Aの
射影像は、直交する。
[Step-420] Thereafter, the plurality of openings 1
The strip-shaped material 113A in which 14 is formed is
The plurality of openings 114 are disposed in a state supported by the gate electrode support 112 so as to be positioned above the electron-emitting portion 15, and are thus made of the strip-shaped material 113A. Gate electrode 1 having 114
13 is positioned above the electron emission section 15. The strip-shaped strip material 113A can be fixed to the top surface of the gate electrode support 112 with a thermosetting adhesive (for example, an epoxy-based adhesive). The projected image of the striped cathode electrode 11 is orthogonal to the projected image of the strip-shaped material 113A.

【0101】尚、実施の形態4においては、支持体10
上にカソード電極11を形成した後に、支持体10上に
ゲート電極支持部112を、例えば、サンドブラスト法
に基づき形成してもよい。また、ゲート電極支持部11
2を、例えば、CVD法とエッチング法の組合せに基づ
き形成してもよい。
In the fourth embodiment, the support 10
After the cathode electrode 11 is formed thereon, the gate electrode support 112 may be formed on the support 10 based on, for example, a sandblast method. Also, the gate electrode support 11
2 may be formed based on, for example, a combination of a CVD method and an etching method.

【0102】また、図12に、支持体10の端部近傍の
模式的な一部断面図を示すように、ストライプ状の帯状
材料113Aの両端部が、支持体10の周辺部に固定さ
れている構造とすることもできる。より具体的には、例
えば、支持体10の周辺部に突起部117を予め形成し
ておき、この突起部117の頂面に帯状材料113Aを
構成する材料と同じ材料の薄膜118を形成しておく。
そして、ストライプ状の帯状材料113Aを張架した状
態で、かかる薄膜118に、例えばレーザを用いて溶接
する。尚、突起部117は、例えば、ゲート電極支持部
の形成と同時に形成することができる。
Further, as shown in FIG. 12, both ends of the strip-shaped strip material 113 A are fixed to the periphery of the support 10, as shown in a schematic partial cross-sectional view near the end of the support 10. Structure. More specifically, for example, a protrusion 117 is formed in advance on the periphery of the support 10, and a thin film 118 of the same material as the material forming the belt-shaped material 113 </ b> A is formed on the top surface of the protrusion 117. deep.
Then, with the strip-shaped strip material 113A stretched, the thin film 118 is welded to the thin film 118 using, for example, a laser. The protrusion 117 can be formed, for example, simultaneously with the formation of the gate electrode support.

【0103】また、実施の形態4の電界放出素子におけ
る開口部114の平面形状は円形に限定されない。帯状
材料113Aに設けられた開口部114の形状の変形例
を図13の(A)、(B)、(C)及び(D)に例示す
る。
Further, the planar shape of the opening 114 in the field emission device of the fourth embodiment is not limited to a circle. Modifications of the shape of the opening 114 provided in the belt-shaped material 113A are illustrated in FIGS. 13A, 13B, 13C, and 13D.

【0104】以上、本発明を、実施の形態に基づき説明
したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実
施の形態において説明した各種の条件、使用材料、電界
放出素子や表示装置の構成や構造、製造方法は例示であ
り、適宜変更することができるし、カーボン・ナノチュ
ーブやダイヤモンド状アモルファスカーボンの作製、形
成方法や堆積条件も例示であり、適宜変更することがで
きる。場合によっては、ダイヤモンド状アモルファスカ
ーボンを有効領域の全面に堆積させてもよい。
The present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. Various conditions described in the embodiment, the materials used, the configuration and structure of the field emission device and the display device, the manufacturing method is an example, and can be changed as appropriate, production of carbon nanotubes and diamond-like amorphous carbon, The formation method and the deposition conditions are also examples, and can be appropriately changed. In some cases, diamond-like amorphous carbon may be deposited over the entire effective area.

【0105】電界放出素子においては、専ら1つの開口
部に1つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電
界放出素子の構造に依っては、1つの開口部に複数の電
子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に1
つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あ
るいは又、ゲート電極に複数の第1の開口部を設け、絶
縁層にかかる複数の第1の開口部に連通した1つの第2
の開口部を設け、1又は複数の電子放出部を設ける形態
とすることもできる。
In the field emission device, one electron emission portion corresponds to one opening portion. However, depending on the structure of the field emission device, a plurality of electron emission portions may be provided in one opening portion. Corresponding form or multiple openings
It is also possible to adopt a form in which two electron emitting portions correspond. Alternatively, a plurality of first openings are provided in the gate electrode, and one second opening communicating with the plurality of first openings in the insulating layer is provided.
, And one or more electron-emitting portions may be provided.

【0106】本発明の冷陰極電界電子放出素子におい
て、ゲート電極13及び絶縁層12の上に更に第2の絶
縁層62を設け、第2の絶縁層62上に収束電極63を
設けてもよい。このような構造を有する電界放出素子の
模式的な一部端面図を図14に示す。第2の絶縁層62
には、第1の開口部14Aに連通した第3の開口部64
が設けられている。収束電極63の形成は、例えば、実
施の形態2にあっては、[工程−220]において、絶
縁層12上にストライプ状のゲート電極13を形成した
後、第2の絶縁層62を形成し、次いで、第2の絶縁層
62上にパターニングされた収束電極63を形成した
後、収束電極63、第2の絶縁層62に第3の開口部6
4を設け、更に、ゲート電極13に第1の開口部14A
を設ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存し
て、1又は複数の電子放出部、あるいは、1又は複数の
画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束
電極とすることもでき、あるいは又、有効領域を1枚の
シート状の導電材料で被覆した形式の収束電極とするこ
ともできる。
In the cold cathode field emission device of the present invention, a second insulating layer 62 may be further provided on the gate electrode 13 and the insulating layer 12, and a focusing electrode 63 may be provided on the second insulating layer 62. . FIG. 14 shows a schematic partial end view of a field emission device having such a structure. Second insulating layer 62
Has a third opening 64 communicating with the first opening 14A.
Is provided. For example, in the second embodiment, the converging electrode 63 is formed by forming the stripe-shaped gate electrode 13 on the insulating layer 12 and then forming the second insulating layer 62 in [Step-220]. Then, after forming a patterned converging electrode 63 on the second insulating layer 62, the converging electrode 63 and the third opening 6 are formed in the second insulating layer 62.
4 and a first opening 14A in the gate electrode 13.
May be provided. Incidentally, depending on the patterning of the focusing electrode, a focusing electrode of a type in which one or a plurality of electron-emitting portions or a focusing electrode unit corresponding to one or a plurality of pixels can be formed, or an effective area can be obtained. Can be formed as a focusing electrode of a type in which is covered with one sheet of conductive material.

【0107】尚、収束電極は、このような方法にて形成
するだけでなく、例えば、厚さ数十μmの42%Ni−
Feアロイから成る金属板の両面に、例えばSiO2
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
12とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。
The focusing electrode is formed not only by such a method but also by, for example, a 42% Ni—
After forming an insulating film made of, for example, SiO 2 on both sides of a metal plate made of an Fe alloy, a focusing electrode can be formed by forming an opening by punching or etching a region corresponding to each pixel. . Then, the cathode panel, the metal plate, and the anode panel are stacked, and a frame body is arranged on the outer peripheral portion of both panels, and a heat treatment is performed. The display device can also be completed by bonding, bonding the insulating film formed on the other surface of the metal plate and the anode panel, integrating these members, and then sealing them in a vacuum.

【0108】ゲート電極を、有効領域を1枚のシート状
の導電材料(開口部を有する)で被覆した形式のゲート
電極とすることもできる。この場合には、カソード電極
を実施の形態1にて説明したと同様の構造としておく。
そして、ゲート電極に正の電圧(例えば160ボルト)
を印加する。更には、各画素を構成するカソード電極と
カソード電極制御回路との間に、例えば、TFTから成
るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の
作動によって、各画素を構成するカソード電極への印加
状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
The gate electrode may be a type in which the effective area is covered with one sheet of conductive material (having an opening). In this case, the cathode electrode has the same structure as that described in the first embodiment.
Then, a positive voltage (for example, 160 volts) is applied to the gate electrode.
Is applied. Further, for example, a switching element composed of a TFT is provided between the cathode electrode constituting each pixel and the cathode electrode control circuit, and the operation of the switching element controls the state of application to the cathode electrode constituting each pixel. Then, the light emission state of the pixel is controlled.

【0109】あるいは又、カソード電極を、有効領域を
1枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電
極とすることもできる。この場合には、1枚のシート状
の導電材料の所定の部分に、電界放出素子から成り、各
画素を構成する電子放出領域を形成しておく。そして、
かかるカソード電極に電圧(例えば0ボルト)を印加す
る。更には、各画素を構成する矩形形状のゲート電極と
ゲート電極制御回路との間に、例えば、TFTから成る
スイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作
動によって、各画素を構成する電子放出部への電界の加
わる状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
Alternatively, the cathode electrode may be a cathode electrode in which the effective area is covered with one sheet of conductive material. In this case, an electron emission region composed of a field emission element and constituting each pixel is formed in a predetermined portion of one sheet of conductive material. And
A voltage (for example, 0 volt) is applied to such a cathode electrode. Further, for example, a switching element composed of a TFT is provided between the rectangular gate electrode forming each pixel and the gate electrode control circuit, and the operation of the switching element causes a connection to the electron-emitting portion forming each pixel. A state where an electric field is applied is controlled, and a light emitting state of the pixel is controlled.

【0110】本発明のカーボン・ナノチューブ構造体
を、トランジスタにおける電子の通り道であるアクティ
ブマトリックスに応用することもできる。このようなト
ランジスタの模式的な一部端面図を図15に示す。この
トランジスタはボトムゲート型の電界効果型トランジス
タであり、絶縁材料から成る下地70上に形成されたゲ
ート電極71と、ゲート電極71上に形成され絶縁膜
(ゲート絶縁膜)72と、ゲート絶縁膜72上に形成さ
れたソース/ドレイン領域73と、ソース/ドレイン領
域73を橋渡すように配置された1本のカーボン・ナノ
チューブ74から構成されている。そして、カーボン・
ナノチューブ74、ソース/ドレイン領域73及びゲー
ト絶縁膜72(これらは基体に相当する)上に、バイン
ダー材料としてダイヤモンド状アモルファスカーボン7
5を用いてカーボン・ナノチューブ74が固定されてい
る。カーボン・ナノチューブ74の表面に吸着した物質
は電気的ノイズ発生の原因となる。このような電気的ノ
イズはトランジスタの特性上、好ましくないものであ
り、特に、単一電子トンネル等のより小さな電気的信号
で動作するトランジスタにとっては、致命的欠陥とな
る。然るに、図15に示すように、カーボン・ナノチュ
ーブ74を、同質のダイヤモンド状アモルファスカーボ
ン75によって被覆することにより、カーボン・ナノチ
ューブ74の表面に異種の物質が吸着することを抑制す
ることができ、電気的ノイズ発生を防止することが可能
となる。
The carbon nanotube structure of the present invention can be applied to an active matrix, which is an electron passage in a transistor. FIG. 15 shows a schematic partial end view of such a transistor. This transistor is a bottom-gate type field effect transistor, and has a gate electrode 71 formed on a base 70 made of an insulating material, an insulating film (gate insulating film) 72 formed on the gate electrode 71, and a gate insulating film. It is composed of a source / drain region 73 formed on 72 and one carbon nanotube 74 arranged so as to bridge the source / drain region 73. And carbon
On the nanotubes 74, the source / drain regions 73 and the gate insulating film 72 (these correspond to the base), a diamond-like amorphous carbon
5, the carbon nanotube 74 is fixed. The substance adsorbed on the surface of the carbon nanotube 74 causes electric noise. Such electrical noise is unfavorable due to the characteristics of the transistor, and is a fatal defect particularly for a transistor that operates with a smaller electrical signal such as a single electron tunnel. However, as shown in FIG. 15, by coating the carbon nanotubes 74 with the same diamond-like amorphous carbon 75, it is possible to suppress the adsorption of different kinds of substances on the surface of the carbon nanotubes 74. It is possible to prevent the occurrence of noise.

【0111】[0111]

【発明の効果】本発明においては、カーボン・ナノチュ
ーブをバインダー材料であるダイヤモンド状アモルファ
スカーボンにて基体やカソード電極に固定するが、この
ダイヤモンド状アモルファスカーボンは極めて優れた固
定力(付着力)を有しており、カーボン・ナノチューブ
を確実に基体やカソード電極に固定することができる
し、その後の熱処理等によってバインダー材料が熱分解
して固定力が低下したり、ガス放出することがなく、カ
ーボン・ナノチューブの特性劣化を招くことがない。ま
た、カーボン・ナノチューブとバインダー材料は本質的
に同質の物質から構成されているが故に、電子の通り道
であるカーボン・ナノチューブの部分の結晶性が変化し
たり、あるいは又、かかる部分における原子の結合状態
に変化が生じたりすることもなく、カーボン・ナノチュ
ーブの電気的特性に変化が生じることがない。
According to the present invention, carbon nanotubes are fixed to a substrate or a cathode electrode with diamond-like amorphous carbon as a binder material, and the diamond-like amorphous carbon has extremely excellent fixing force (adhesive force). The carbon nanotubes can be securely fixed to the base or the cathode electrode, and the binder material is thermally decomposed by subsequent heat treatment, etc., and the fixing force is not reduced. It does not cause degradation of the properties of the nanotube. In addition, since the carbon nanotube and the binder material are essentially composed of the same substance, the crystallinity of the carbon nanotube portion through which electrons pass is changed, or the bonding of atoms in such a portion. There is no change in the state, and no change occurs in the electrical characteristics of the carbon nanotube.

【0112】更には、ダイヤモンド状アモルファスカー
ボンは化学的に安定な物質であり、カーボン・ナノチュ
ーブの表面に異種の物質が吸着・付着することを防止す
ることができるし、優れた機械的性質を有しているの
で、カーボン・ナノチューブが物理的ダメージを受ける
ことを防止し得る。また、熱伝導率が高いので、抵抗熱
等によってカーボン・ナノチューブの温度が上昇した場
合でも放熱効果に優れている。更には、ダイヤモンド状
アモルファスカーボンは非常に小さな電子親和力を有す
るので、電界放出への応用に極めて有利である。しか
も、ダイヤモンド状アモルファスカーボンは比較的広い
バンドギャップを有しているので、電子は優先的にカー
ボン・ナノチューブを伝わり、電気的リークが発生する
虞がない。
Furthermore, diamond-like amorphous carbon is a chemically stable substance, can prevent foreign substances from adsorbing and adhering to the surface of carbon nanotubes, and has excellent mechanical properties. Therefore, it is possible to prevent the carbon nanotube from being physically damaged. Further, since the thermal conductivity is high, even when the temperature of the carbon nanotube is increased due to resistance heat or the like, the heat radiation effect is excellent. Furthermore, diamond-like amorphous carbon has a very small electron affinity, which is extremely advantageous for field emission applications. In addition, since diamond-like amorphous carbon has a relatively wide band gap, electrons are preferentially transmitted through the carbon nanotube, and there is no risk of electric leakage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出表示
装置の模式的な一部断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a cold cathode field emission display according to a first embodiment of the present invention.

【図2】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出表示
装置における1つの電子放出部の模式的な斜視図であ
る。
FIG. 2 is a schematic perspective view of one electron emission unit in the cold cathode field emission display according to the first embodiment of the invention;

【図3】発明の実施の形態1における冷陰極電界電子放
出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な
一部断面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図4】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出表示
装置におけるアノードパネルの製造方法を説明するため
の基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a substrate and the like for describing a method for manufacturing an anode panel in the cold cathode field emission display according to the first embodiment of the invention;

【図5】発明の実施の形態2の冷陰極電界電子放出表示
装置の模式的な一部断面図である。
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a cold cathode field emission display according to a second embodiment of the present invention.

【図6】発明の実施の形態2の冷陰極電界電子放出表示
装置におけるカソードパネルとアノードパネルを分解し
たときの模式的な部分的斜視図である。
FIG. 6 is a schematic partial perspective view of a cold cathode field emission display according to a second embodiment of the present invention when a cathode panel and an anode panel are disassembled.

【図7】発明の実施の形態2における冷陰極電界電子放
出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な
一部断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図8】図7に引き続き、発明の実施の形態2における
冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支
持体等の模式的な一部断面図である。
8 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 2 of the invention, following FIG. 7;

【図9】図8に引き続き、発明の実施の形態2における
冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支
持体等の模式的な一部断面図である。
FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for explaining the method for manufacturing the cold cathode field emission device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 8;

【図10】発明の実施の形態3の冷陰極電界電子放出素
子の模式的な一部端面図である。
FIG. 10 is a schematic partial end view of a cold cathode field emission device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】発明の実施の形態4における冷陰極電界電子
放出素子の模式的な一部断面図、及び、ゲート電極等の
模式的な配置図である。
FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of a cold cathode field emission device according to a fourth embodiment of the present invention, and a schematic layout diagram of a gate electrode and the like.

【図12】発明の実施の形態4の変形例における冷陰極
電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of a cold cathode field emission device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.

【図13】発明の実施の形態4におけるゲート電極の有
する複数の開口部を示す模式的な平面図である。
FIG. 13 is a schematic plan view showing a plurality of openings of a gate electrode according to Embodiment 4 of the present invention.

【図14】発明の実施の形態2の冷陰極電界電子放出素
子の変形であって、収束電極を備えた冷陰極電界電子放
出素子の模式的な一部端面図である。
FIG. 14 is a schematic partial end view of a cold cathode field emission device having a focusing electrode, which is a modification of the cold cathode field emission device according to the second embodiment of the invention.

【図15】本発明のカーボン・ナノチューブ構造体をト
ランジスタにおける電子の通り道であるアクティブマト
リックスに応用した例を示すトランジスタの模式的な一
部断面図である。
FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of a transistor showing an example in which the carbon nanotube structure of the present invention is applied to an active matrix which is a passage of electrons in the transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CP・・・カソードパネル、AP・・・アノードパネ
ル、10・・・支持体、11A・・・配線、11・・・
カソード電極、12・・・絶縁層、112・・・ゲート
電極支持部、13,113・・・ゲート電極、113A
・・・帯状材料、14A,114・・・開口部(第1の
開口部)、14B・・・第2の開口部、15・・・電子
放出部、16,116・・・マスク層、117・・・突
起部、118・・・薄膜、20,74・・・カーボン・
ナノチューブ、21,75・・・ダイヤモンド状アモル
ファスカーボン(DLC)、30・・・基板、31,3
1R,31G,31B・・・蛍光体層、32・・・ブラ
ックマトリックス、33・・・アノード電極、34・・
・枠体、35・・・スペーサ、36・・・貫通孔、37
・・・チップ管、40,40A・・・カソード電極制御
回路、41・・・ゲート電極制御回路、42・・・加速
電源、62・・・第2の絶縁層、63・・・収束電極、
64・・・第3の開口部、71・・・ゲート電極、72
・・・絶縁膜(ゲート絶縁膜)、73・・・ソース/ド
レイン領域
CP: cathode panel, AP: anode panel, 10: support, 11A: wiring, 11 ...
Cathode electrode, 12: insulating layer, 112: gate electrode support, 13, 113: gate electrode, 113A
... Band-shaped material, 14A, 114 ... Opening (first opening), 14B ... Second opening, 15 ... Emitting part, 16,116 ... Mask layer, 117 ... projecting part, 118 ... thin film, 20, 74 ... carbon
Nanotube, 21, 75 ... diamond-like amorphous carbon (DLC), 30 ... substrate, 31, 3
1R, 31G, 31B ... phosphor layer, 32 ... black matrix, 33 ... anode electrode, 34 ...
Frame, 35 spacer, 36 through hole, 37
... Chip tube, 40, 40A ... Cathode electrode control circuit, 41 ... Gate electrode control circuit, 42 ... Acceleration power supply, 62 ... Second insulating layer, 63 ... Converging electrode,
64: third opening, 71: gate electrode, 72
... Insulating film (gate insulating film), 73 ... Source / drain region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 29/04 H01J 31/12 C 31/12 1/30 F ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 29/04 H01J 31/12 C 31/12 1/30 F

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体上に、バインダー材料としてダイヤモ
ンド状アモルファスカーボンを用いてカーボン・ナノチ
ューブが固定されていることを特徴とするカーボン・ナ
ノチューブ構造体。
1. A carbon nanotube structure wherein a carbon nanotube is fixed on a substrate using diamond-like amorphous carbon as a binder material.
【請求項2】前記ダイヤモンド状アモルファスカーボン
は、波長514.5nmのレーザ光を用いたラマン・ス
ペクトルにおいて、波数1400乃至1630cm-1
範囲で半値幅30cm-1以上のピークを有することを特
徴とする請求項1に記載のカーボン・ナノチューブ構造
体。
2. The diamond-like amorphous carbon has a peak having a half width of 30 cm -1 or more in a wave number range of 1400 to 1630 cm -1 in a Raman spectrum using a laser beam having a wavelength of 514.5 nm. The carbon nanotube structure according to claim 1.
【請求項3】(a)基体上にカーボン・ナノチューブを
配置する工程と、 (b)基体及びカーボン・ナノチューブ上に、バインダ
ー材料としてダイヤモンド状アモルファスカーボンを堆
積させ、以て、基体上にカーボン・ナノチューブを固定
する工程、から成ることを特徴とするカーボン・ナノチ
ューブ構造体の製造方法。
(A) disposing a carbon nanotube on a substrate; and (b) depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material on the substrate and the carbon nanotube. Fixing a nanotube. A method for producing a carbon nanotube structure, comprising:
【請求項4】前記ダイヤモンド状アモルファスカーボン
は、波長514.5nmのレーザ光を用いたラマン・ス
ペクトルにおいて、波数1400乃至1630cm-1
範囲で半値幅30cm-1以上のピークを有することを特
徴とする請求項3に記載のカーボン・ナノチューブ構造
体の製造方法。
4. The diamond-like amorphous carbon has a peak having a half width of 30 cm -1 or more in a wave number range of 1400 to 1630 cm -1 in a Raman spectrum using a laser beam having a wavelength of 514.5 nm. The method for producing a carbon nanotube structure according to claim 3.
【請求項5】(A)支持体上に設けられたカソード電極
と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
る冷陰極電界電子放出素子であって、 該電子放出部は、バインダー材料としてダイヤモンド状
アモルファスカーボンを用いてカーボン・ナノチューブ
がカソード電極上に固定されて成ることを特徴とする冷
陰極電界電子放出素子。
5. A cold cathode field emission device comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode. A cold cathode field emission device, wherein carbon nanotubes are fixed on a cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material.
【請求項6】(A)支持体上に設けられたカソード電極
と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部と、 (C)電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、 該電子放出部は、バインダー材料としてダイヤモンド状
アモルファスカーボンを用いてカーボン・ナノチューブ
がカソード電極上に固定されて成ることを特徴とする冷
陰極電界電子放出素子。
6. A cathode electrode provided on a support, B an electron-emitting portion provided on the cathode electrode, and an opening portion provided above the electron-emitting portion. A cold cathode field emission device, wherein the electron emission portion comprises a carbon nanotube fixed on a cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material.
【請求項7】支持体及びカソード電極の上には絶縁層が
形成され、該絶縁層上にゲート電極が形成され、該絶縁
層には、ゲート電極に設けられた開口部に連通した第2
の開口部が形成され、第2の開口部の底部に電子放出部
が露出していることを特徴とする請求項6に記載の冷陰
極電界電子放出素子。
7. An insulating layer is formed on the support and the cathode electrode, a gate electrode is formed on the insulating layer, and the insulating layer has a second opening communicating with an opening provided in the gate electrode.
The cold cathode field emission device according to claim 6, wherein an opening is formed, and an electron emission portion is exposed at a bottom of the second opening.
【請求項8】前記ダイヤモンド状アモルファスカーボン
は、波長514.5nmのレーザ光を用いたラマン・ス
ペクトルにおいて、波数1400乃至1630cm-1
範囲で半値幅30cm-1以上のピークを有することを特
徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の
冷陰極電界電子放出素子。
8. The diamond-like amorphous carbon has a peak having a half width of 30 cm -1 or more in a wave number range of 1400 to 1630 cm -1 in a Raman spectrum using a laser beam having a wavelength of 514.5 nm. The cold cathode field emission device according to any one of claims 5 to 7.
【請求項9】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられた
カソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備
えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成
る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 (A)支持体上に設けられたカソード電極と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
り、 該電子放出部は、バインダー材料としてダイヤモンド状
アモルファスカーボンを用いてカーボン・ナノチューブ
がカソード電極上に固定されて成ることを特徴とする冷
陰極電界電子放出表示装置。
9. A cold cathode field emission display in which a cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel provided with a phosphor layer and an anode electrode are joined at their peripheral edges. A cold cathode field emission device comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode. A cold cathode field emission display comprising carbon nanotubes fixed on a cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material.
【請求項10】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界
電子放出素子は、 (A)支持体上に設けられたカソード電極と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部と、 (C)電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、 該電子放出部は、バインダー材料としてダイヤモンド状
アモルファスカーボンを用いてカーボン・ナノチューブ
がカソード電極上に固定されて成ることを特徴とする冷
陰極電界電子放出表示装置。
10. A cold cathode field emission display in which a cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel provided with a phosphor layer and an anode electrode are joined at their peripheral edges. A cold cathode field emission device comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode; and (C) an upper portion of the electron emission portion. And a gate electrode having an opening, wherein the electron-emitting portion is formed by fixing carbon nanotubes on the cathode electrode using diamond-like amorphous carbon as a binder material. Field emission display.
【請求項11】冷陰極電界電子放出素子において、支持
体及びカソード電極の上には絶縁層が形成され、該絶縁
層上にゲート電極が形成され、該絶縁層には、ゲート電
極に設けられた開口部に連通した第2の開口部が形成さ
れ、第2の開口部の底部に電子放出部が露出しているこ
とを特徴とする請求項10に記載の冷陰極電界電子放出
表示装置。
11. A cold cathode field emission device wherein an insulating layer is formed on a support and a cathode electrode, a gate electrode is formed on the insulating layer, and the insulating layer is provided on the gate electrode. 11. The cold cathode field emission display according to claim 10, wherein a second opening communicating with the opening is formed, and an electron emission portion is exposed at a bottom of the second opening.
【請求項12】前記ダイヤモンド状アモルファスカーボ
ンは、波長514.5nmのレーザ光を用いたラマン・
スペクトルにおいて、波数1400乃至1630cm-1
の範囲で半値幅30cm-1以上のピークを有することを
特徴とする請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記
載の冷陰極電界電子放出表示装置。
12. The method according to claim 11, wherein said diamond-like amorphous carbon is a Raman laser having a wavelength of 514.5 nm.
In the spectrum, wave numbers 1400 to 1630 cm -1
The cold cathode field emission display according to any one of claims 9 to 11, wherein the cold cathode field emission display has a peak having a half width of 30 cm- 1 or more in the range of (1) to (12).
【請求項13】(A)支持体上に設けられたカソード電
極と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 電子放出部を、 (a)カソード電極の所望の領域上にカーボン・ナノチ
ューブを配置する工程と、 (b)カソード電極及びカーボン・ナノチューブ上に、
バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファスカー
ボンを堆積させ、以て、カソード電極の該所望の領域上
にカーボン・ナノチューブを固定する工程、によって形
成することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造
方法。
13. A method of manufacturing a cold cathode field emission device comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode. (A) disposing the carbon nanotube on a desired region of the cathode electrode; and (b) placing the carbon nanotube on the cathode electrode and the carbon nanotube.
Depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material, and fixing carbon nanotubes on the desired region of the cathode electrode, thereby forming a cold cathode field emission device.
【請求項14】(A)支持体上に設けられたカソード電
極と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部と、 (C)電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成る冷陰極電界電子放出素子の製造方法
であって、 電子放出部を、 (a)カソード電極の所望の領域上にカーボン・ナノチ
ューブを配置する工程と、 (b)カソード電極及びカーボン・ナノチューブ上に、
バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファスカー
ボンを堆積させ、以て、カソード電極の該所望の領域上
にカーボン・ナノチューブを固定する工程、によって形
成することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造
方法。
(A) a cathode electrode provided on a support; (B) an electron-emitting portion provided on the cathode electrode; and (C) an electron-emitting portion provided above the electron-emitting portion. A method for manufacturing a cold cathode field emission device comprising: a gate electrode comprising: (a) arranging a carbon nanotube on a desired region of a cathode electrode; On carbon nanotubes,
Depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material, and fixing carbon nanotubes on the desired region of the cathode electrode, thereby forming a cold cathode field emission device.
【請求項15】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
成る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
冷陰極電界電子放出素子は、 (A)支持体上に設けられたカソード電極と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
り、 電子放出部を、 (a)カソード電極の所望の領域上にカーボン・ナノチ
ューブを配置する工程と、 (b)カソード電極及びカーボン・ナノチューブ上に、
バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファスカー
ボンを堆積させ、以て、カソード電極の該所望の領域上
にカーボン・ナノチューブを固定する工程、によって形
成することを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の
製造方法。
15. A cold cathode field emission display in which a cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel provided with a phosphor layer and an anode electrode are joined at their peripheral edges. A method of manufacturing a device, comprising:
The cold cathode field emission device comprises: (A) a cathode electrode provided on a support; and (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode. Arranging the carbon nanotubes on a desired area; (b) placing the carbon nanotubes on the cathode electrode and the carbon nanotubes;
Depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material, and fixing carbon nanotubes on the desired region of the cathode electrode, thereby forming a cold cathode field emission display device.
【請求項16】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
成る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
冷陰極電界電子放出素子は、 (A)支持体上に設けられたカソード電極と、 (B)カソード電極上に設けられた電子放出部と、 (C)電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、 電子放出部を、 (a)カソード電極の所望の領域上にカーボン・ナノチ
ューブを配置する工程と、 (b)カソード電極及びカーボン・ナノチューブ上に、
バインダー材料としてダイヤモンド状アモルファスカー
ボンを堆積させ、以て、カソード電極の該所望の領域上
にカーボン・ナノチューブを固定する工程、によって形
成することを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の
製造方法。
16. A cold cathode field emission display in which a cathode panel provided with a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel provided with a phosphor layer and an anode electrode are joined at their peripheral portions. A method of manufacturing a device, comprising:
A cold cathode field emission device comprising: (A) a cathode electrode provided on a support; (B) an electron emission portion provided on the cathode electrode; and (C) an electron emission portion provided above the electron emission portion. A gate electrode having an opening, comprising: (a) disposing a carbon nanotube on a desired region of the cathode electrode; and (b) forming a carbon nanotube on the cathode electrode and the carbon nanotube.
Depositing diamond-like amorphous carbon as a binder material, and fixing carbon nanotubes on the desired region of the cathode electrode, thereby forming a cold cathode field emission display.
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