JP2003288835A - 電界放出素子及びその製造方法 - Google Patents
電界放出素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2003288835A JP2003288835A JP2002089834A JP2002089834A JP2003288835A JP 2003288835 A JP2003288835 A JP 2003288835A JP 2002089834 A JP2002089834 A JP 2002089834A JP 2002089834 A JP2002089834 A JP 2002089834A JP 2003288835 A JP2003288835 A JP 2003288835A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- field emission
- emission device
- carbon nanotubes
- manufacturing
- cathode electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造コストを減少させ、材料の浪費を防止し
て環境保護を図ることができる電界放出素子及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 （ａ）支持基板１０１上に、インクジェ
ット方式により、カソード電極１０２、及び絶縁層１０
３を形成する。（ｂ）絶縁層１０３上に、インクジェッ
ト方式で、カーボンブラックの前駆体２０１を塗布す
る。（ｃ）基板を加熱し、カーボンブラックの前駆体２
０１をカーボンブラック層２０２に変化させる。（ｄ）
カーボンナノチューブの前駆体を熱分解し、カーボンブ
ラックが付着していないカソード電極面に、カーボンナ
ノチューブの配列１０５を成長させ、エミッタとする。
（ｅ）カーボンブラック層２０２の上にインクジェット
方式で絶縁膜１０３を形成する。（ｆ）絶縁膜１０３上
にインクジェット方式でゲート電極１０４を作成する。
て環境保護を図ることができる電界放出素子及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 （ａ）支持基板１０１上に、インクジェ
ット方式により、カソード電極１０２、及び絶縁層１０
３を形成する。（ｂ）絶縁層１０３上に、インクジェッ
ト方式で、カーボンブラックの前駆体２０１を塗布す
る。（ｃ）基板を加熱し、カーボンブラックの前駆体２
０１をカーボンブラック層２０２に変化させる。（ｄ）
カーボンナノチューブの前駆体を熱分解し、カーボンブ
ラックが付着していないカソード電極面に、カーボンナ
ノチューブの配列１０５を成長させ、エミッタとする。
（ｅ）カーボンブラック層２０２の上にインクジェット
方式で絶縁膜１０３を形成する。（ｆ）絶縁膜１０３上
にインクジェット方式でゲート電極１０４を作成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出素子及び
その製造方法に関し、より具体的には、カーボンナノチ
ューブを材料として用いる電界放出素子、特に電界放出
ディスプレイに利用する電界放出素子及びその製造方法
に関する。
その製造方法に関し、より具体的には、カーボンナノチ
ューブを材料として用いる電界放出素子、特に電界放出
ディスプレイに利用する電界放出素子及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）は、陰
極（カソード）基板上に配列した電子放出源（エミッ
タ）から電界放出によって引出した電子を、対向する陽
極（アノード）基板上に形成された蛍光体膜に衝突さ
せ、蛍光体を励起、発光させることで動作する平面（フ
ラットパネル）ディスプレイである。
極（カソード）基板上に配列した電子放出源（エミッ
タ）から電界放出によって引出した電子を、対向する陽
極（アノード）基板上に形成された蛍光体膜に衝突さ
せ、蛍光体を励起、発光させることで動作する平面（フ
ラットパネル）ディスプレイである。
【０００３】ＦＥＤを低消費電力で駆動させるために
は、カソード電極−アノード電極間に印加する電圧を小
さくする必要がある。一方で、電界放出によってエミッ
タから電子を引出すには、エミッタに高電界をかけなけ
ればならない。
は、カソード電極−アノード電極間に印加する電圧を小
さくする必要がある。一方で、電界放出によってエミッ
タから電子を引出すには、エミッタに高電界をかけなけ
ればならない。
【０００４】カソード電極−アノード電極間にかける電
圧を小さくし、かつエミッタに高電界をかけるには、エ
ミッタの電子放出部が細く尖った形状となっていること
が望ましい。
圧を小さくし、かつエミッタに高電界をかけるには、エ
ミッタの電子放出部が細く尖った形状となっていること
が望ましい。
【０００５】最近、カーボンナノチューブをＦＥＤのエ
ミッタとして用いる技術が開発されている。カーボンナ
ノチューブは、グラファイトの炭素原子面一枚を丸めて
できる円筒が一個、または数〜数十個入れ子状に配列し
た構造を有し、その直径が数〜数十nmの微細な物質であ
る。高いアスペクト比（長さ／直径比）を持ち、強固な
炭素−炭素結合を有するため、エミッタとして理想的な
物質である。
ミッタとして用いる技術が開発されている。カーボンナ
ノチューブは、グラファイトの炭素原子面一枚を丸めて
できる円筒が一個、または数〜数十個入れ子状に配列し
た構造を有し、その直径が数〜数十nmの微細な物質であ
る。高いアスペクト比（長さ／直径比）を持ち、強固な
炭素−炭素結合を有するため、エミッタとして理想的な
物質である。
【０００６】カーボンナノチューブから成るエミッタを
用いた公知の電界放出素子は、例えば、特開２００１−
２９１４６５の図１に開示されている。以下、図４を用
いてこの電界放出素子の構成を説明する。
用いた公知の電界放出素子は、例えば、特開２００１−
２９１４６５の図１に開示されている。以下、図４を用
いてこの電界放出素子の構成を説明する。
【０００７】図４（ａ）は電界放出素子の一部を上から
見た図、（ｂ）は線Ａ─Ａ'の断面図、（ｃ）は線Ｂ─
Ｂ'の断面図である。１０１は支持基板であり、１０２
はカソード電極、１０３は絶縁層、１０４はゲート電
極、１０５はカーボンナノチューブの配列から成るエミ
ッタである。
見た図、（ｂ）は線Ａ─Ａ'の断面図、（ｃ）は線Ｂ─
Ｂ'の断面図である。１０１は支持基板であり、１０２
はカソード電極、１０３は絶縁層、１０４はゲート電
極、１０５はカーボンナノチューブの配列から成るエミ
ッタである。
【０００８】カーボンナノチューブの配列から成るエミ
ッタ１０５は、カソード電極１０２に接続され、かつカ
ソード電極の面に垂直に配置されている。カーボンナノ
チューブをこの方向に配向させることで、低い印加電圧
で高密度の放出電流が得られる。
ッタ１０５は、カソード電極１０２に接続され、かつカ
ソード電極の面に垂直に配置されている。カーボンナノ
チューブをこの方向に配向させることで、低い印加電圧
で高密度の放出電流が得られる。
【０００９】カソード電極１０２の各配線は、絶縁層１
０３によってお互いに絶縁されている。また、カーボン
ナノチューブの配列から成るエミッタ１０５も、絶縁膜
１０３によって矩形の領域（セグメント）に分割されて
いる。
０３によってお互いに絶縁されている。また、カーボン
ナノチューブの配列から成るエミッタ１０５も、絶縁膜
１０３によって矩形の領域（セグメント）に分割されて
いる。
【００１０】絶縁層１０３の上に、カソード電極１０２
の配線と直行する形で、ゲート電極１０４の配線があ
る。カソード電極とゲート電極間に電圧を印加すること
で選択されたセグメント内にあるカーボンナノチューブ
の先から電界放出により電子が放出される。
の配線と直行する形で、ゲート電極１０４の配線があ
る。カソード電極とゲート電極間に電圧を印加すること
で選択されたセグメント内にあるカーボンナノチューブ
の先から電界放出により電子が放出される。
【００１１】図示してはいないが、公知のＦＥＤには、
図４のカソード電極基板と対向する位置にアノード電極
基板がある。例えば、特開２００１−７６６５１の図１
に開示されているアノード電極基板は、透明なガラス基
板を支持基板とし、この上にＩＴＯなどの透明電極材料
からなるアノード電極が形成され、さらにその上に蛍光
体が付着されている。エミッタから放出された電子が前
記蛍光体にぶつかると、前記蛍光体が励起され、基底状
態に戻る際に発光する。
図４のカソード電極基板と対向する位置にアノード電極
基板がある。例えば、特開２００１−７６６５１の図１
に開示されているアノード電極基板は、透明なガラス基
板を支持基板とし、この上にＩＴＯなどの透明電極材料
からなるアノード電極が形成され、さらにその上に蛍光
体が付着されている。エミッタから放出された電子が前
記蛍光体にぶつかると、前記蛍光体が励起され、基底状
態に戻る際に発光する。
【００１２】前述したように、カーボンナノチューブを
用いるエミッタにおいては、カソード電極上のカーボン
ナノチューブが、前記カソード電極の面と垂直に、かつ
高密度で配列されていれば、カソード電極−アノード電
極間にかける電圧を低くしても、エミッタから高い電流
密度を得ることができる。
用いるエミッタにおいては、カソード電極上のカーボン
ナノチューブが、前記カソード電極の面と垂直に、かつ
高密度で配列されていれば、カソード電極−アノード電
極間にかける電圧を低くしても、エミッタから高い電流
密度を得ることができる。
【００１３】カーボンナノチューブの配列を下地となる
面の望む位置に、この面と垂直に配置する技術は、これ
までにいくつか提案されている。
面の望む位置に、この面と垂直に配置する技術は、これ
までにいくつか提案されている。
【００１４】例えば、Huangらは、マイクロプリンティ
ング、及びマイクロモールディングの技術を用いて、水
晶基板上の望む位置にカーボンナノチューブのマイクロ
パターンを作成する方法を、The Journal of Physical
Chemistry誌の第１０４巻第１０号２１９３頁(２００
０) で報告している。
ング、及びマイクロモールディングの技術を用いて、水
晶基板上の望む位置にカーボンナノチューブのマイクロ
パターンを作成する方法を、The Journal of Physical
Chemistry誌の第１０４巻第１０号２１９３頁(２００
０) で報告している。
【００１５】このうちマイクロモールディングによるカ
ーボンナノチューブの領域選択成長の方法を以下で説明
する。まず、支持基板の全面に、ノボラック系フォトレ
ジストであるジアゾナフトキノンのエトキシエチルアセ
テート／アセトン溶液を塗布する。これに所望のマイク
ロパターンを刻んだエラストマー製のスタンプを押し付
けると、前記レジストにスタンプのパターンが転写され
る。すなわち、前記基板上のレジストが、スタンプの凸
の部分に押されて凹の側に移動することで、基板上にレ
ジストのパターンが形成される。この基板をアルゴン雰
囲気下で熱処理すれば、前記レジストはカーボンブラッ
クに変化する。さらにこの基板を、アルゴン／水素ガス
雰囲気中に置き、Ｆｅ（ＩＩ）フタロシアニンを８００
−１０００度で熱分解すれば、カーボンブラックが付着
していない領域、すなわちスタンプの凸パターンの領域
に、規則正しく並んだカーボンナノチューブの配列を、
前記基板に垂直に成長させることができる。
ーボンナノチューブの領域選択成長の方法を以下で説明
する。まず、支持基板の全面に、ノボラック系フォトレ
ジストであるジアゾナフトキノンのエトキシエチルアセ
テート／アセトン溶液を塗布する。これに所望のマイク
ロパターンを刻んだエラストマー製のスタンプを押し付
けると、前記レジストにスタンプのパターンが転写され
る。すなわち、前記基板上のレジストが、スタンプの凸
の部分に押されて凹の側に移動することで、基板上にレ
ジストのパターンが形成される。この基板をアルゴン雰
囲気下で熱処理すれば、前記レジストはカーボンブラッ
クに変化する。さらにこの基板を、アルゴン／水素ガス
雰囲気中に置き、Ｆｅ（ＩＩ）フタロシアニンを８００
−１０００度で熱分解すれば、カーボンブラックが付着
していない領域、すなわちスタンプの凸パターンの領域
に、規則正しく並んだカーボンナノチューブの配列を、
前記基板に垂直に成長させることができる。
【００１６】また、例えば、特開２０００―２７７００
２の図１には、マイクロパターンを持ったカーボンナノ
チューブの配列を、電気泳動を利用して支持基板上に固
定し、ＦＥＤのエミッタを製造する方法が開示されてい
る。
２の図１には、マイクロパターンを持ったカーボンナノ
チューブの配列を、電気泳動を利用して支持基板上に固
定し、ＦＥＤのエミッタを製造する方法が開示されてい
る。
【００１７】この方法では、まずガラス基板などの支持
基板上に導電層を形成し、さらにその上にポリシラン層
を形成する。これにマスクを用いてマイクロパターンを
ＵＶ露光すると、ポリシラン層の露光された部分のＳｉ
─Ｓｉ結合が解離する。この基板をカーボンナノチュー
ブが分散された懸濁液に入れ、別に用意した電極基板と
の間に電界をかけると、ポリシラン表面のＳｉ─Ｓｉ結
合が解離してできた微細な空隙にカーボンナノチューブ
が入り込み、カーボンナノチューブの配列が形成され
る。さらに、この基板を縣濁液から取り出し、酸素雰囲
気下で加熱するとＳｉ─Ｓｉ結合が解離した部分が酸
化、硬化され、カーボンナノチューブとポリシラン保持
層との接合が強化される。こうしてできたカーボンナノ
チューブとポリシラン層をマスクにして、さらに導電層
をエッチングすればカソード電極が完成する。
基板上に導電層を形成し、さらにその上にポリシラン層
を形成する。これにマスクを用いてマイクロパターンを
ＵＶ露光すると、ポリシラン層の露光された部分のＳｉ
─Ｓｉ結合が解離する。この基板をカーボンナノチュー
ブが分散された懸濁液に入れ、別に用意した電極基板と
の間に電界をかけると、ポリシラン表面のＳｉ─Ｓｉ結
合が解離してできた微細な空隙にカーボンナノチューブ
が入り込み、カーボンナノチューブの配列が形成され
る。さらに、この基板を縣濁液から取り出し、酸素雰囲
気下で加熱するとＳｉ─Ｓｉ結合が解離した部分が酸
化、硬化され、カーボンナノチューブとポリシラン保持
層との接合が強化される。こうしてできたカーボンナノ
チューブとポリシラン層をマスクにして、さらに導電層
をエッチングすればカソード電極が完成する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】前記マイクロモールデ
ィング法を用いてカーボンナノチューブのマイクロパタ
ーンを作ろうとする場合、必要とするパターンに応じて
対応するスタンプを用意しなければならない。パターン
ごとにスタンプを作らなければならないため、材料の無
駄が多く、コストの増加を招く他、産業廃棄物の増加に
つながる。
ィング法を用いてカーボンナノチューブのマイクロパタ
ーンを作ろうとする場合、必要とするパターンに応じて
対応するスタンプを用意しなければならない。パターン
ごとにスタンプを作らなければならないため、材料の無
駄が多く、コストの増加を招く他、産業廃棄物の増加に
つながる。
【００１９】また、前記電気泳動法ではスタンプを作る
必要はないが、カーボンナノチューブの保持材となるポ
リシラン膜をパターニングする際にはフォト工程が、さ
らにその下の導電層をパターニングする際にはエッチン
グが必要となる。例えば、エッチング工程では一度塗布
した材料を除去するため、材料の無駄が多く、コスト高
を招くほか、産業廃棄物の増加につながる。
必要はないが、カーボンナノチューブの保持材となるポ
リシラン膜をパターニングする際にはフォト工程が、さ
らにその下の導電層をパターニングする際にはエッチン
グが必要となる。例えば、エッチング工程では一度塗布
した材料を除去するため、材料の無駄が多く、コスト高
を招くほか、産業廃棄物の増加につながる。
【００２０】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その第一の課題は、従来存在しな
かった方法で作成されたカーボンナノチューブのマイク
ロパターンを有する電界放出素子を提供することで、製
造コストを減少させ、材料の浪費を防止して環境保護を
図ることである。
されたものであって、その第一の課題は、従来存在しな
かった方法で作成されたカーボンナノチューブのマイク
ロパターンを有する電界放出素子を提供することで、製
造コストを減少させ、材料の浪費を防止して環境保護を
図ることである。
【００２１】本研究の第二の課題は、従来存在しなかっ
た方法で形成されたカーボンナノチューブのマイクロパ
ターンを有する電界放出素子の製造方法を提供すること
で、製造コストを減少させ、材料の浪費を防止して環境
保護を図ることである。
た方法で形成されたカーボンナノチューブのマイクロパ
ターンを有する電界放出素子の製造方法を提供すること
で、製造コストを減少させ、材料の浪費を防止して環境
保護を図ることである。
【００２２】
【発明を解決するための手段】上記第一の課題を解決す
る発明は、下地となる面に垂直に配置されたカーボンナ
ノチューブを備えている電界放出素子であって、有機材
料または無機材料のいずれかを含む流動体を、前記下地
となる面に付着、固化させて形成したパターンを利用し
て、領域選択的に配置したカーボンナノチューブの配列
を有することを特徴とする電界放出素子である。ここで
「流動体」とは、ノズル等から吐出可能な粘度を備えた
媒体をいう。その性質が水性であるか、油性であるかは
問わない。ノズル等から吐出可能な流動性（粘度）を備
えていれば十分で、粒子が混入していても、全体として
流動体であればよい。流動体を付着させる方法として
は、各種印刷法など様々な方法が適用できるが、インク
ジェット方式によることが望ましい。インクジェット方
式によれば、安価な設備でパターン形成面の任意の場所
に任意の厚さで流動体を付着させることができる。イン
クジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により
流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、熱
の印加により急激に蒸気が発生することにより流動体を
吐出させる方式であってもよい。「下地となる面」と
は、ガラスや石英等の基板の表面を示す他、導体、半導
体、および絶縁体膜の任意の表面を指す。下地となる面
は平面である必要はなく、溝や突起物が形成されていた
り曲面状であったりしてもよい。カーボンナノチューブ
の配列は、前記下地となる面に付着、固化された前記流
動体の上に、あるいは逆に、前記流動体が付着していな
い領域に選択的に配置される。ここで「配置する」と
は、その場でカーボンナノチューブを合成し、成長させ
ることであってもよいし、別に用意したカーボンナノチ
ューブを固定させることであってもよい。前記流動体の
粘性が低い場合、前記下地となる面に付着された流動体
が、付着された領域から流出する恐れがある。このよう
な場合は、前記流動体が流出しないためのトレンチを下
地となる面に備えていてもよい。本発明の電界放出素子
は、導体材料、半導体材料または絶縁体材料のいずれか
を含んだ流動体を、下地となる面に付着、固化させて形
成した薄膜をさらに備えていてもよい。このように電極
や絶縁膜もインクジェット方式で作成することで、製造
コストや材料をさらに削減できる。上記第二の課題を解
決する発明は、下地となる面に垂直に配置されたカーボ
ンナノチューブを備えている電界放出素子であって、有
機材料または無機材料のいずれかを含む流動体を、下地
となる面に付着、固化させて形成したパターンを利用し
て領域選択的に配置したカーボンナノチューブの配列を
特徴とする電界放出素子の製造方法である。上記製造方
法は、導体材料、または絶縁体材料のいずれかを含んだ
流動体を、前記下地となる面に付着、固化させることに
より薄膜を形成する方法をさらに備えていてもよい。こ
れらの薄膜は、エミッタのカソード電極、アノード電
極、絶縁膜として使用される。導体、絶縁体の材料には
特にこだわらない。従来の半導体プロセス技術で使って
いる材料を使用してよい。カソード電極、アノード電
極、絶縁膜の形成がインクジェット方式だけでは困難な
場合は、薄膜の微細加工を従来のリソグラフィ法で行う
工程をさらに備えていてもよい。また、本発明では、下
地となる面に流動体との親和性を高めるための表面処理
工程をさらに備えていてもよい。
る発明は、下地となる面に垂直に配置されたカーボンナ
ノチューブを備えている電界放出素子であって、有機材
料または無機材料のいずれかを含む流動体を、前記下地
となる面に付着、固化させて形成したパターンを利用し
て、領域選択的に配置したカーボンナノチューブの配列
を有することを特徴とする電界放出素子である。ここで
「流動体」とは、ノズル等から吐出可能な粘度を備えた
媒体をいう。その性質が水性であるか、油性であるかは
問わない。ノズル等から吐出可能な流動性（粘度）を備
えていれば十分で、粒子が混入していても、全体として
流動体であればよい。流動体を付着させる方法として
は、各種印刷法など様々な方法が適用できるが、インク
ジェット方式によることが望ましい。インクジェット方
式によれば、安価な設備でパターン形成面の任意の場所
に任意の厚さで流動体を付着させることができる。イン
クジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により
流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、熱
の印加により急激に蒸気が発生することにより流動体を
吐出させる方式であってもよい。「下地となる面」と
は、ガラスや石英等の基板の表面を示す他、導体、半導
体、および絶縁体膜の任意の表面を指す。下地となる面
は平面である必要はなく、溝や突起物が形成されていた
り曲面状であったりしてもよい。カーボンナノチューブ
の配列は、前記下地となる面に付着、固化された前記流
動体の上に、あるいは逆に、前記流動体が付着していな
い領域に選択的に配置される。ここで「配置する」と
は、その場でカーボンナノチューブを合成し、成長させ
ることであってもよいし、別に用意したカーボンナノチ
ューブを固定させることであってもよい。前記流動体の
粘性が低い場合、前記下地となる面に付着された流動体
が、付着された領域から流出する恐れがある。このよう
な場合は、前記流動体が流出しないためのトレンチを下
地となる面に備えていてもよい。本発明の電界放出素子
は、導体材料、半導体材料または絶縁体材料のいずれか
を含んだ流動体を、下地となる面に付着、固化させて形
成した薄膜をさらに備えていてもよい。このように電極
や絶縁膜もインクジェット方式で作成することで、製造
コストや材料をさらに削減できる。上記第二の課題を解
決する発明は、下地となる面に垂直に配置されたカーボ
ンナノチューブを備えている電界放出素子であって、有
機材料または無機材料のいずれかを含む流動体を、下地
となる面に付着、固化させて形成したパターンを利用し
て領域選択的に配置したカーボンナノチューブの配列を
特徴とする電界放出素子の製造方法である。上記製造方
法は、導体材料、または絶縁体材料のいずれかを含んだ
流動体を、前記下地となる面に付着、固化させることに
より薄膜を形成する方法をさらに備えていてもよい。こ
れらの薄膜は、エミッタのカソード電極、アノード電
極、絶縁膜として使用される。導体、絶縁体の材料には
特にこだわらない。従来の半導体プロセス技術で使って
いる材料を使用してよい。カソード電極、アノード電
極、絶縁膜の形成がインクジェット方式だけでは困難な
場合は、薄膜の微細加工を従来のリソグラフィ法で行う
工程をさらに備えていてもよい。また、本発明では、下
地となる面に流動体との親和性を高めるための表面処理
工程をさらに備えていてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２４】（実施例１）図１に本発明の第一の実施形
態による電界放出素子の製造方法を示す。
態による電界放出素子の製造方法を示す。
【００２５】図１（ａ）： 支持基板１０１上に、カソ
ード電極１０２を形成する。支持基板の材料は、例え
ば、ガラスや石英などを用いる。前記カソード電極は、
金属微粒子、例えば、銀、金、アルミニウム等を溶媒に
攪拌した流動体をインクジェット方式で吐出して形成す
る。カソード電極のライン／スペースは１５０〜３００
μｍを想定している。次に、カソード電極１０２の上に
絶縁層１０３を形成する。前記絶縁層は、流動化が可能
な絶縁体、例えばポリシラザンをインクジェット方式で
吐出して形成する。
ード電極１０２を形成する。支持基板の材料は、例え
ば、ガラスや石英などを用いる。前記カソード電極は、
金属微粒子、例えば、銀、金、アルミニウム等を溶媒に
攪拌した流動体をインクジェット方式で吐出して形成す
る。カソード電極のライン／スペースは１５０〜３００
μｍを想定している。次に、カソード電極１０２の上に
絶縁層１０３を形成する。前記絶縁層は、流動化が可能
な絶縁体、例えばポリシラザンをインクジェット方式で
吐出して形成する。
【００２６】図１（ｂ）： 絶縁層１０３上に、インク
ジェット方式により、カーボンブラックの前駆体２０１
を塗布、固化させる。カーボンブラックの前駆体とは、
加熱によりカーボンブラックとなり得る流動体、例え
ば、ジアゾナフトキノンのエトキシエチルアセテート／
アセトン溶液が用いられる。なお、カーボンブラックの
前駆体は、塗布された絶縁層１０３の上からカソード電
極面に流れ落ちない程度に粘性のある流動体が用いられ
るが、万が一流れ落ちた場合に、流動体がカソード電極
面に広がるのを防止するために、図２に示すようにカソ
ード電極面の両端に、流出防止用のトレンチ３０１をつ
くっておいてもよい。前記トレンチは、従来技術のフォ
トリソグラフィ技術を用いて行う。
ジェット方式により、カーボンブラックの前駆体２０１
を塗布、固化させる。カーボンブラックの前駆体とは、
加熱によりカーボンブラックとなり得る流動体、例え
ば、ジアゾナフトキノンのエトキシエチルアセテート／
アセトン溶液が用いられる。なお、カーボンブラックの
前駆体は、塗布された絶縁層１０３の上からカソード電
極面に流れ落ちない程度に粘性のある流動体が用いられ
るが、万が一流れ落ちた場合に、流動体がカソード電極
面に広がるのを防止するために、図２に示すようにカソ
ード電極面の両端に、流出防止用のトレンチ３０１をつ
くっておいてもよい。前記トレンチは、従来技術のフォ
トリソグラフィ技術を用いて行う。
【００２７】図１（ｃ）： 不活性ガス雰囲気下で基
板を加熱し、カーボンブラックの前駆体２０１をカーボ
ンブラック化して、カーボンブラック層２０２を形成す
る。
板を加熱し、カーボンブラックの前駆体２０１をカーボ
ンブラック化して、カーボンブラック層２０２を形成す
る。
【００２８】図１（ｄ）： カーボンナノチューブの前
駆体を熱分解し、カソード電極面に、前記電極面に垂直
にカーボンナノチューブ１０５を成長させる。カーボン
ナノチューブの前駆体とは、熱分解により前記カソード
電極面上にカーボンナノチューブを成長させることので
きる物質で、例えば、Ｆｅ（ＩＩ）フタロシアニンが用
いられる。このときの熱分解は、不活性ガスおよび水素
雰囲気下、８００−１０００℃で行う。
駆体を熱分解し、カソード電極面に、前記電極面に垂直
にカーボンナノチューブ１０５を成長させる。カーボン
ナノチューブの前駆体とは、熱分解により前記カソード
電極面上にカーボンナノチューブを成長させることので
きる物質で、例えば、Ｆｅ（ＩＩ）フタロシアニンが用
いられる。このときの熱分解は、不活性ガスおよび水素
雰囲気下、８００−１０００℃で行う。
【００２９】図１（ｅ）： カーボンブラック層の上に
絶縁材料を含んだ流動体をインクジェット方式で吐出
し、カーボンブラック層を覆う。この工程はカーボンブ
ラック層と、次の工程で作成するゲート電極１０４を絶
縁するために行う。
絶縁材料を含んだ流動体をインクジェット方式で吐出
し、カーボンブラック層を覆う。この工程はカーボンブ
ラック層と、次の工程で作成するゲート電極１０４を絶
縁するために行う。
【００３０】図１（ｆ）： 前記絶縁膜１０３上にゲー
ト電極１０４を作成する。ゲート電極は、導体材料を含
んだ流動体をインクジェット方式で吐出して形成する。
ト電極１０４を作成する。ゲート電極は、導体材料を含
んだ流動体をインクジェット方式で吐出して形成する。
【００３１】（実施例２）図４に本発明の第二の実施形
態による電界放出素子の製造方法を示す。
態による電界放出素子の製造方法を示す。
【００３２】図３（ａ）： 支持基板１０１上に、カソ
ード電極１０２を形成する。支持基板の材料は、例え
ば、ガラスや石英などを用いる。前記カソード電極は、
金属微粒子、例えば、銀、金、アルミニウム等を溶媒に
攪拌した流動体をインクジェット方式で吐出して形成す
る。カソード電極のライン／スペースは１５０〜３００
μｍを想定している。次に、カソード電極１０２の上に
絶縁層１０３を形成する。前記絶縁層は、流動化が可能
な絶縁体、例えばポリシラザンをインクジェット方式で
吐出して形成する。
ード電極１０２を形成する。支持基板の材料は、例え
ば、ガラスや石英などを用いる。前記カソード電極は、
金属微粒子、例えば、銀、金、アルミニウム等を溶媒に
攪拌した流動体をインクジェット方式で吐出して形成す
る。カソード電極のライン／スペースは１５０〜３００
μｍを想定している。次に、カソード電極１０２の上に
絶縁層１０３を形成する。前記絶縁層は、流動化が可能
な絶縁体、例えばポリシラザンをインクジェット方式で
吐出して形成する。
【００３３】図３（ｂ）： カーボンナノチューブのエ
ミッタを形成するカソード電極面に、インクジェット方
式によりポリシラン溶液を塗布、固着させ、保持部材層
４０１を形成する。この基板にＵＶ光を照射して保持部
材表面のＳｉ─Ｓｉ結合を解離する。
ミッタを形成するカソード電極面に、インクジェット方
式によりポリシラン溶液を塗布、固着させ、保持部材層
４０１を形成する。この基板にＵＶ光を照射して保持部
材表面のＳｉ─Ｓｉ結合を解離する。
【００３４】図３（ｃ）： この基板をカーボンナノチ
ューブが分散した縣濁液に入れ、電気泳動法によりカー
ボンナノチューブを前記Ｓｉ─Ｓｉ結合が解離した保持
部材表面に挿入する。次に、この基板を酸素雰囲気下で
加熱し、Ｓｉ─Ｓｉ結合が解離した部分をＳｉＯｘに変
化させ、前記保持部材と前記カーボンナノチューブの結
合を強固にする。次に基板を洗浄し、保持部材と結合し
ていないカーボンナノチューブを取り除く。
ューブが分散した縣濁液に入れ、電気泳動法によりカー
ボンナノチューブを前記Ｓｉ─Ｓｉ結合が解離した保持
部材表面に挿入する。次に、この基板を酸素雰囲気下で
加熱し、Ｓｉ─Ｓｉ結合が解離した部分をＳｉＯｘに変
化させ、前記保持部材と前記カーボンナノチューブの結
合を強固にする。次に基板を洗浄し、保持部材と結合し
ていないカーボンナノチューブを取り除く。
【００３５】図３（ｄ）： 絶縁膜１０３上にゲート電
極１０４を作成する。ゲート電極は導体材料を含んだ流
動体をインクジェット方式で吐出して形成する。
極１０４を作成する。ゲート電極は導体材料を含んだ流
動体をインクジェット方式で吐出して形成する。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の電界放出素
子を用いれば、エミッタ部に用いるカーボンナノチュー
ブの配列のパターニングにインクジェット方式を用いて
いるので、材料の無駄が少なく、材料の浪費を防止して
製造コストを下げることができる。
子を用いれば、エミッタ部に用いるカーボンナノチュー
ブの配列のパターニングにインクジェット方式を用いて
いるので、材料の無駄が少なく、材料の浪費を防止して
製造コストを下げることができる。
【００３７】また本発明によれば、リソグラフィ等の大
きな設備を要する製造方法によらずに電界放出素子を製
造できるので、設備投資を大幅に減らし、製造コストを
大幅に削減させることができる。
きな設備を要する製造方法によらずに電界放出素子を製
造できるので、設備投資を大幅に減らし、製造コストを
大幅に削減させることができる。
【図１】 第１実施形態の説明図。
【図２】 カーボンブラック前駆体の流出防止用トレン
チ。
チ。
【図３】 第２実施形態の説明図。
【図４】 公知の電界放出表示素子の断面図と平面図。
１０１…支持基板
１０２…カソード電極
１０３…絶縁層
１０４…ゲート電極
１０５…カーボンナノチューブの配列からなるエミッタ
２０１…カーボンブラックの前駆体
２０２…カーボンブラック層
３０１…カーボンブラック前駆体の流出防止用トレンチ
４０１…保持部材層
Claims (7)
- 【請求項１】 下地となる面に垂直に配置されたカーボ
ンナノチューブを備えている電界放出素子であって、有
機材料または無機材料のいずれかを含む流動体を、前記
下地となる面に付着、固化させて形成したパターンを利
用して、領域選択的に配置したカーボンナノチューブの
配列を有することを特徴とする電界放出素子。 - 【請求項２】 導体材料、半導体材料または絶縁体材料
のいずれかを含んだ流動体を、下地となる面に付着、固
化させて形成した薄膜をさらに備える請求項１に記載の
電界放出素子。 - 【請求項３】 前記下地となる面に付着された前記流動
体が、付着された領域から流出しないためのトレンチを
さらに備える請求項１に記載の電界放出素子。 - 【請求項４】 下地となる面に垂直に配置されたカーボ
ンナノチューブを備えている電界放出素子であって、有
機材料または無機材料のいずれかを含む流動体を、前記
下地となる面に付着、固化させて形成したパターンを利
用して、領域選択的に配置したカーボンナノチューブの
配列を有することを特徴とする電界放出素子の製造方
法。 - 【請求項５】 導体材料、半導体材料または絶縁体材料
のいずれかを含んだ流動体を、下地となる面に付着、固
化させて形成した薄膜をさらに備える請求項４に記載の
電界放出素子の製造方法。 - 【請求項６】 導体材料、半導体材料または絶縁体材料
のいずれかにより構成される薄膜を、リソグラフィ法に
より形成する工程をさらに備える請求項４に記載の電界
放出素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記下地となる面に、前記流動体との親
和性を高めるための表面処理工程をさらに備える請求項
４に記載の電界放出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089834A JP2003288835A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 電界放出素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089834A JP2003288835A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 電界放出素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003288835A true JP2003288835A (ja) | 2003-10-10 |
Family
ID=29235313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002089834A Withdrawn JP2003288835A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 電界放出素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003288835A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147286A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 球形表面を有する太陽電池およびその製造方法 |
| US7572743B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-08-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Low temperature methods for forming patterned electrically conductive thin films and patterned articles therefrom |
| US8642126B2 (en) | 2004-07-27 | 2014-02-04 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Carbon nanotube device and process for producing the same |
| US9642252B2 (en) | 2011-04-04 | 2017-05-02 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom |
| US9742018B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-08-22 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Hydrogen oxidation and generation over carbon films |
| US10115972B2 (en) | 2009-04-30 | 2018-10-30 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Single wall carbon nanotube based air cathodes |
| US10815576B2 (en) | 2013-11-20 | 2020-10-27 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Carbon dioxide reduction over carbon-containing materials |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002089834A patent/JP2003288835A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8642126B2 (en) | 2004-07-27 | 2014-02-04 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Carbon nanotube device and process for producing the same |
| US7572743B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-08-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Low temperature methods for forming patterned electrically conductive thin films and patterned articles therefrom |
| JP2009147286A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 球形表面を有する太陽電池およびその製造方法 |
| US10115972B2 (en) | 2009-04-30 | 2018-10-30 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Single wall carbon nanotube based air cathodes |
| US9742018B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-08-22 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Hydrogen oxidation and generation over carbon films |
| US9768460B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-09-19 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Hydrogen oxidation and generation over carbon films |
| US10181614B2 (en) | 2010-12-17 | 2019-01-15 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Hydrogen oxidation and generation over carbon films |
| US9642252B2 (en) | 2011-04-04 | 2017-05-02 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom |
| US9642253B2 (en) | 2011-04-04 | 2017-05-02 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom |
| US9775241B2 (en) | 2011-04-04 | 2017-09-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom |
| US10815576B2 (en) | 2013-11-20 | 2020-10-27 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Carbon dioxide reduction over carbon-containing materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8039042B2 (en) | Low voltage electron source with self aligned gate apertures, fabrication method thereof, and luminous display using the electron source | |
| US6417606B1 (en) | Field emission cold-cathode device | |
| US6645402B1 (en) | Electron emitting device, electron emitting source, image display, and method for producing them | |
| KR19980024794A (ko) | 전계방출형 냉음극장치와 그 제조방법 및 이를 이용한 진공마이크로장치 | |
| JP2000090809A (ja) | 電界放出陰極、電子放出素子および電界放出陰極の製造方法 | |
| JP2003100202A (ja) | トライオード構造電子放出源の製法 | |
| JP2003288835A (ja) | 電界放出素子及びその製造方法 | |
| US7413763B2 (en) | Method of fabricating carbon nanotube field emission source | |
| JP4611228B2 (ja) | 電界電子放出装置およびその製造方法 | |
| JP2000277002A (ja) | 電子放出素子の製造方法 | |
| JP2007103346A (ja) | 電子放出素子、電子放出ディスプレイ装置およびその製造方法 | |
| US6840835B1 (en) | Field emitters and devices | |
| EP1620873B1 (en) | Field emission device and a method of forming such a device | |
| JP2004207239A (ja) | 電界放出素子およびその製造方法 | |
| JP4469188B2 (ja) | 電界放出素子の製造方法 | |
| JP2004179026A (ja) | 電子放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法 | |
| JP3581289B2 (ja) | 電界放出電子源アレイ及びその製造方法 | |
| TW494424B (en) | Field electron emitters, field electron emission devices and method for creating the same | |
| KR100543959B1 (ko) | 쉘 형상의 탄소 미세입자를 이용하여 전계 방출을유도하는 방법 | |
| TWI385697B (zh) | 製備場發射裝置之陰極板之方法 | |
| JP2011258502A (ja) | パターン状電子源の製造方法、パターン状電子源 | |
| JP5013155B2 (ja) | ダイヤモンドエミッタアレイの製造方法 | |
| KR100519762B1 (ko) | 전계방출소자의 제조방법 | |
| JP2000306495A5 (ja) | ||
| Cho et al. | P‐41: A Novel Patterning Technology of Fine‐pitched CNT Pixels for Field Emitter Arrays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |