JP2004107162A - Method for manufacturing carbon fiber, electron emitter having carbon fiber and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水素吸蔵装置の水素吸着材料、テレビ放送の画像表示装置やパソコンの画像表示装置の電子放出部材などに用いることができるカーボンファイバーの製造方法、これを利用した、カーボンファイバーを有する電子放出素子および画像表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、CNT(Carbon Nano Tube)やGNF(Graphite Nano Fiber)などの炭素繊維を冷陰極電子源の電子放出部材や水素吸蔵部材として利用する動きが活発である。CNTやGNFなどの炭素繊維はナノサイズの直径を有しながらミクロン単位の長さを有していることが特徴で、極めて尖鋭でアスペクト比の大きい形状をしている。炭素繊維を冷陰極電子源の電子放出部材として利用し引き出し電極を冷陰極の対向に設けて正電圧を印可すると、炭素繊維の先端部にて電界強調効果が起き、数V/um程度の極めて低い電界強度を印可するだけで電子放出を発生できる。
【0003】
この炭素繊維をFED(Field Emission Display)の電子源として利用する動向がある。FEDは、一画素当たりに一つもしくは複数の電界放出型(FE型)電子放出素子を備える自発光型の表示装置であり、この自発光型の表示装置であれば、CRTと同程度の輝度と消費電力とが達成可能であり、CRTより薄くて軽い画像表示装置を作製できるものである。
【0004】
従来より、CNTやGNFなどのカーボンファイバーの製造には、アーク放電法やCVD(化学気相蒸着)法が用いられてきた。中でもCVD法においてはカーボンファイバー成長の触媒となる金属微粒子を基板上に散布して、炭化水素などの雰囲気中でその基板を加熱するだけで容易にカーボンファイバーが得られるため、実用的にカーボンファイバーを作成する方法として注目を集めている。
【0005】
前述したCVD法において、基板上に触媒金属微粒子を散布する方法として一般的に用いられているのが、基板上に触媒となるべき金属の薄膜を蒸着して、それを加熱処理することで微粒子化する方法である。この方法は簡便に触媒金属微粒子を作成できる方法ではあるが、触媒金属と基板との種類の組み合わせによっては、加熱処理している最中に触媒金属が基板中にすべて拡散してしまい、触媒金属微粒子が作製されないこともある。それを解決すべく、最近では、触媒金属と基板との反応を抑止するためのTiNのような金属薄膜を基板と触媒粒子との間に挟み込んでカーボンファイバーを配置する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−303250号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では触媒粒子の密度〔本明細書における密度は、単位面積当たりの数量(個数または本数)をいう。〕を制御する技術についての議論は十分されてこなかった。表面での触媒粒子の密度を制御すると、触媒粒子から成長するカーボンファイバーの密度をも制御することになる。
【0008】
最近カーボンファイバーを電子源として使用するためには電界集中を効率的に起こすことが必要であり、電界集中を効率的に引き起こすのに適したカーボンファイバーの密度が存在することがわかってきており、カーボンファイバーの密度を制御する技術が求められていた。
【0009】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、基板上の触媒金属の膜を加熱して触媒粒子を形成し、この触媒粒子にカーボンを付着成長させるカーボンファイバーの製造方法において、カーボンファイバーの密度を制御できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、触媒粒子と基板との間に合金層を挿入し、その合金の組成比によって触媒金属と合金との反応が決定でき、触媒粒子の単位面積当たりの個数が制御されることを見出した。この制御が可能となる理由としては、合金相における触媒金属の拡散速度の違い、未反応相が合金母材中に存在するなどの理由が考えられるが、触媒金属と下地になる合金との金属間反応によって密度が制御されるものと考えられる。
【0011】
触媒金属が合金と反応する量が多くなるに従い、合金表面に触媒粒子ができる確率が少なくなり合金表面に存在する触媒粒子の数も減っていく。触媒金属と合金との反応を制御することで触媒粒子の密度も制御などが可能になる。結果、触媒金属の反応を制御して触媒粒子の密度が制御されれば、カーボンファイバーは触媒粒子1個から1本成長するのでカーボンファイバーの密度も制御されることになる。
【0012】
すなわち、本発明の第1は、カーボンファイバーの密度制御が可能なカーボンファイバーの製造方法を提供するものであって、
(A)基板上に、少なくとも、Si、Al、Au、Ag、CuおよびPtの中から選択された金属と、W、Mo、Ta、TiおよびCrの中から選択された金属とを含む合金層を配置する工程と、
(B)前記合金層上に触媒粒子を形成する工程と、
(C)炭素を含むガスを前記触媒粒子に接触させて加熱することでカーボンファイバーを形成する工程と、
を有することを特徴とするカーボンファイバーの製造方法を提供するものである。
【0013】
上記本発明の第1は、前記カーボンファイバーが、カーボンナノチューブまたはグラファイトナノファイバーであること、
前記触媒粒子が、Ni、Fe、Co、Pd、Ptまたはこれらの合金からなること、
前記触媒粒子を形成する工程が、触媒金属を前記合金層上に付設する工程と、該触媒金属を400℃から900℃で加熱する工程とからなること、
をその好ましい態様として含むものである。
【0014】
また、本発明の第2は、電子放出素子の閾値電圧などのパラメータが制御可能な、カーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法を提供するものであって、
(A)基板上に、少なくとも、Si、Al、Au、Ag、CuおよびPt中から選択された金属と、W、Mo、Ta、TiおよびCrの中から選択された金属とを含む合金層を配置する工程と、
(B)前記合金層上に触媒粒子を形成する工程と、
(C)炭素を含むガスを前記触媒粒子に接触させて加熱することでカーボンファイバーを形成する工程と、
を有することを特徴とするカーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法を提供するものである。
【0015】
さらに本発明の第3は、複数の電子放出素子と、該電子放出素子からの電子の照射によって発光する発光部材とを有する画像表示装置の製造方法であって、前記電子放出素子を上記カーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法により製造することを特徴とする画像表示装置の製造方法を提供するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
(カーボンファイバーの製造方法)
図1は、本発明のカーボンファイバーの製造方法の一例を示す説明図である。
【0017】
図1において、11は基板、12は合金層である。
【0018】
まず、図1(a)に示されるように、基板11上に合金層12を蒸着などによって形成する。
【0019】
基板11としては、石英の他、、W、Mo、Taなどの金属やソーダライムガラス、アルミナなどの絶縁体を利用することもできる。また、合金層12を形成する合金としては、少なくとも、Si、Al、Au、Ag、Cu、Ptの中から選択された金属と、W、Mo、Ta、Ti、Crの中から選択された金属とを含む合金が用いられる。
【0020】
次に、図1(b)に示されるように、合金層12上に触媒金属13を付設する。この触媒金属13の付設は、例えばスパッタ法などで触媒金属13を合金層12上に成膜すことで行われる。触媒金属13としては、Co、Ni、Fe、Pd、Ptまたはこれらの合金を用いることが好ましい。これらを用いることで、次に述べる触媒粒子14(図4(c)参照)をCo、Ni、Fe、Pd、Ptまたはこれらの合金で形成することができ、カーボンファイバー15(図1(d)参照)を成長させやすくすることができる。
【0021】
さらに、図1(c)に示されるように、合金層12上に触媒金属13の膜が形成された基板11を水素雰囲気にて加熱し、触媒粒子14を生成させる。この触媒粒子14の密度は、合金層12を構成する金属の組成比によって制御することができる。
【0022】
例えば、WとSiとの合金はWSi2の組成比で強固な結合を持った相を持つため、Wが少なく、Siが多い組成比であると、不安定なSi原子の割合が多くなる。さらにNi、Co、Fe、Pd、Ptなどの触媒金属13となる金属はNiSiの形成温度が400℃、CoSiの形成温度が400℃、Pd2Siの形成温度が200℃であることからもわかるように、Siと低温でシリサイド化しやすい。
【0023】
一方、W、Mo、Taなどの金属は、カーボンファイバー15(図1(d)参照)のCVD成長に用いられる成長温度(400℃から900℃)の加熱温度にても触媒金属13とは合金化しない。そのため、基板11を加熱することで不安定なSi原子を有する合金12に触媒金属13が反応して表面に存在する触媒金属13が少なくなり、触媒粒子14の密度が少なくなると考えられる。
【0024】
加熱方法としては、ランプアニール法や抵抗加熱法などを用いることができる。加熱温度は、触媒粒子14の密度を制御しやすくするために、400℃から900℃であることが好ましい。
【0025】
最後に、図1(d)に示されるように、合金層12と触媒粒子14とを有する基板11を炭素を含むガス雰囲気にて加熱することで、触媒粒子14からカーボンファイバー15が成長し、ほぼ触媒粒子14の密度に対応する密度でカーボンファイバー15を生成させることができる。炭素を含むガスとしては、エタノールやアセトンなどの有機溶剤の蒸気を用いることもできるが、例えばアセチレン、エチレン、メタン、プロパン、プロピレンなどの炭化水素ガスが好ましい。
【0026】
以上の工程にて、基板11の合金層12上の触媒粒子14にカーボンを付着成長させてカーボンファイバー15を形成すると、合金層12の組成を変化させることで触媒粒子14の密度が制御され、これに伴って、成長するカーボンファイバー15の密度を制御することができる。また、カーボンファイバー15として、カーボンナノチューブまたはグラファイトナノファイバーを得ることができる。
【0027】
(カーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法)
図2は本発明のカーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【0028】
図1において、11は基板、12は合金層である。この基板11と合金層12は、前記カーボンファイバーの製造方法で述べたものと同様である。
【0029】
図2(a)に示されるように、蒸着などで合金層12を設けた基板11を用意し、さらに合金層12上にメタルマスク(図示しない)を使用して領域を限定し、触媒金属13をスパッタ法などで成膜する。この触媒金属13も前記カーボンファイバーの製造方法で説明したものと同様である。
【0030】
次に、図2(b)に示されるように、後に電子放出素子のゲート電極17とカソード電極18とになるように合金層12をパターニングする。この際ゲート電極17とカソード電極18とに触媒金属13が残るようにする。また、ゲート電極17とカソード電極18との距離は、一般に1〜100μm程度で、好ましくは1〜20μmである。
【0031】
パターニングは、一般的に用いられているエッチング手法により行うことができる。例えば、レジストをフォトリソグラフィにて所望の形状に形成して、そのレジストをマスクにして触媒金属13および合金層12をドライエッチングし、最後にレジストを剥離液などで除去することで行うことができる。
【0032】
次に、図2(c)に示されるように、前記カーボンファイバーの製造方法において説明したように、ゲート電極17とカソード電極18の形状にパターニングされた合金層12上に触媒金属13の膜が形成された基板11を水素雰囲気にて加熱し、触媒粒子14を生成させ、さらに炭素を含むガス雰囲気にて加熱することで、触媒粒子14からカーボンファイバー15を成長させることができる。
【0033】
上記カーボンファイバーの成長後、図2(d)に示されるように、ゲート電極17およびカソード電極18の上方に対向するようにアノード電極16を設置し、ゲート電極17、カソード電極18およびアノード電極16の3端子構造の電子放出素子とすると、アノード電極16とゲート電極17に電圧Va,Vgを印加することで、所望の電流密度を放出させることができる。また、合金層12の組成を変化させることで触媒粒子14の密度が制御され、これに伴って、成長するカーボンファイバーの密度が制御され、その結果、電子放出素子の特性も制御することが可能となる。
【0034】
図2(c)、(d)においては、ゲート電極17およびカソード電極18の両者にカーボンファイバー15を成長させているが、ゲート電極17にはカーボンファイバー15をことさら設ける必要はない。カソード電極18にのみカーボンファイバー15を設ける場合、合金層12上への触媒金属13の成膜時に、例えばメタルマスク(図示しない)によってゲート電極17となる部分に触媒金属13が成膜されないようにすればよい。
【0035】
また、図2で説明した電子放出素子は、3端子構造であるが、ゲート電極17を形成することなく、カソード電極18のみを形成し、このカソード電極18にカーボンファイバー15を成長させて、アノード電極16だけで電子を引き出すダイオード構造の電子放出素子とすることもできる。
【0036】
(画像表示装置の製造方法)
複数の電子放出素子と、該電子放出素子からの電子の照射によって発光する発光部材とを組み合わせることで画像形成装置を構成することができる。この画像表示装置の製造に際し、電子放出素子を上記カーボンファイバーを有する電子放出素子とし、該カーボンファイバーを有する電子放出素子を上記製造方法により製造すれば、画像表示装置の性能に応じて電子放出素子の特性を制御しながら画像表示装置を製造することができる。
【0037】
【実施例】
実施例1
図1に基づいて本実施例を説明する。
【0038】
図1(a)に示されるように、合金層12を蒸着した基板11を用意した。基板11としては、石英板を用い、合金層12としては、Wが20重量%、Siが80重量%の組成比を有する合金を使用した。
【0039】
次に、図1(b)に示されるように、上記合金層12上に触媒金属13をスパッタ法で約5nmの厚さに蒸着した。触媒金属13としては、Coを利用した。
【0040】
次に、図1(c)に示されるように、合金層12と触媒金属13とを有する基板11を水素雰囲気にて500℃で約20分間加熱した。すると、基板11上で直径10nmから50nmの触媒粒子14が108個/cm2の密度で形成されていることが確認できた。
【0041】
合金層12にWSi2使用して同様の実験を行ったところ、触媒粒子14が約1×1010個/cm2の密度で形成されていることが確認できた。また、合金層12にWが10重量%、Siが90重量%の合金を用いた場合について同様の実験を行ったところ、触媒粒子14が約5×107個/cm2の密度で形成されていることが確認できた。さらに、合金組成をMoSi、TaSi、TiSi、CrSiにしても同様の結果が得られた。
【0042】
なお、加熱方法にはランプアニール法を用いたが、抵抗加熱法などのほかの加熱方法でも同様の結果が得られた。
【0043】
最後に、図1(d)に示されるように、合金層12と触媒粒子14とを有する基板11をエチレン雰囲気にて500℃で約20min加熱したところ、触媒粒子14からカーボンファイバー15(グラファイトナノファイバー)が成長して表面に108本/cm2の密度で生成されたことが観察された。
【0044】
実施例2
図2に基づいて本実施例を説明する。
【0045】
図2(a)に締めされるように、合金層12を蒸着した基板11を用意した。基板11としては、ソーダライムガラスを利用した。合金層12としては、Wが40重量%、Auが60重量%の組成比を有する合金を使用した。
【0046】
合金層12上にメタルマスク(図示しない)を使用して領域を限定し、触媒金属13をスパッタ法で約5nmの厚さ蒸着した。触媒金属13としてはNiを利用した。
【0047】
次に、図2(b)に示されるように、後に電子放出素子のゲート電極17とカソード電極18とになるように合金層12をパターニングした。この際ゲート電極17とカソード電極18とに触媒金属13が残るようにし、ゲート電極17とカソード電極18との距離が5μmになるようにした。
【0048】
パターニングは、レジストをフォトリソグラフィにてゲート電極17とカソード電極18の形状に形成して、そのレジストをマスクにして触媒金属13および合金層12をドライエッチングして、最後にレジストを剥離液で除去することで行った。ドライエッチングは、Ar50sccm、1Pa、500Wにて行った。
【0049】
次に、図2(c)に示されるように、合金層12と触媒金属13を有する基板11を水素雰囲気にて600℃で約20分間加熱した。すると、基板11上で直径20nmから50nmの触媒粒子14が108個/cm2の密度で形成されていることが確認できた。
【0050】
合金層12と触媒粒子14とを有する基板11をエチレン雰囲気にて600℃で約20min加熱したところ、触媒粒子14からカーボンファイバー15(グラファイトナノファイバー)が成長していることが観察された。
【0051】
最後に、図2(d)に示されるように、基板11から2mm離れた位置に対向するようにアノード電極16を設置して電子放出素子を構成し、アノード電極16に10kVの電圧を印加すると共に、ゲート電極17に30Vの電圧を印加することで、電子の放出が得られた。合金層12の代わりにTi電極を使用したものについては、上記と同じ電流密度の電子放出を得るのに、アノード電極16に10kVの電圧を印加して、ゲート電極17に50Vの電圧を必要とした。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカーボンファイバーの製造方法によれば、得られるカーボンファイバーの密度を制御することができる。また、これを用いてカーボンファイバーを有する電子放出素子を製造すると、得られる電子放出素子の特性を制御することができる。さらに、本発明の画像表示装置の製造方法によれば、画像表示装置の性能に応じて電子放出素子の特性を制御して製造を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカーボンファイバーの製造方法の一例を示す説明図である。
【図2】本発明のカーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
11 基板
12 合金
13 触媒金属
14 触媒粒子
15 カーボンファイバー
16 アノード電極
17 ゲート電極
18 カソード電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention has a method for producing a carbon fiber which can be used for, for example, a hydrogen absorbing material of a hydrogen storage device, an electron emitting member of an image display device of a television broadcast or an image display device of a personal computer, and a carbon fiber using the method. The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device and an image display device.
[0002]
[Prior art]
Recently, carbon fibers such as CNT (Carbon Nano Tube) and GNF (Graphite Nano Fiber) have been actively used as electron emission members and hydrogen storage members of cold cathode electron sources. Carbon fibers such as CNT and GNF are characterized in that they have a nanometer-sized diameter and a length in the order of microns, and are extremely sharp and have a large aspect ratio. When a carbon fiber is used as an electron-emitting member of a cold cathode electron source and an extraction electrode is provided opposite to the cold cathode and a positive voltage is applied, an electric field enhancement effect occurs at the tip of the carbon fiber, resulting in an extremely high voltage of about several V / um. Electron emission can be generated only by applying a low electric field intensity.
[0003]
There is a trend to use this carbon fiber as an electron source for FED (Field Emission Display). The FED is a self-luminous display device provided with one or a plurality of field emission (FE) electron-emitting devices per pixel. If the self-luminous display device is used, the luminance is about the same as that of a CRT. Power consumption can be achieved, and an image display device that is thinner and lighter than a CRT can be manufactured.
[0004]
Conventionally, an arc discharge method or a CVD (chemical vapor deposition) method has been used for producing carbon fibers such as CNT and GNF. Above all, in the CVD method, carbon fibers can be easily obtained simply by spraying metal fine particles serving as a catalyst for carbon fiber growth on a substrate and heating the substrate in an atmosphere such as hydrocarbons. Has attracted attention as a way to create.
[0005]
In the above-mentioned CVD method, a method of spraying catalytic metal fine particles on a substrate is generally used. A thin film of a metal to be a catalyst is deposited on a substrate and the fine particles are heated. It is a method to make it. Although this method is a method that can easily produce catalyst metal fine particles, depending on the combination of the types of the catalyst metal and the substrate, all of the catalyst metal is diffused into the substrate during the heat treatment, and the catalyst metal is diffused. Fine particles may not be produced. In order to solve the above problem, a technique has recently been known in which a metal thin film such as TiN for suppressing the reaction between the catalyst metal and the substrate is interposed between the substrate and the catalyst particles to arrange carbon fibers ( For example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-303250
[Problems to be solved by the invention]
However, in the related art, the density of catalyst particles [the density in the present specification refers to the quantity (number or number) per unit area. ] Has not been sufficiently discussed. Controlling the density of the catalyst particles at the surface will also control the density of the carbon fibers growing from the catalyst particles.
[0008]
Recently, in order to use carbon fiber as an electron source, it is necessary to efficiently generate electric field concentration, and it has been found that there is a density of carbon fiber suitable for causing electric field concentration efficiently. A technique for controlling the density of carbon fiber has been required.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a method for producing a carbon fiber in which a catalyst metal film on a substrate is heated to form catalyst particles, and carbon is attached to and grown on the catalyst particles. An object of the present invention is to make it possible to control the density of carbon fiber.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors insert an alloy layer between the catalyst particles and the substrate, determine that the reaction between the catalyst metal and the alloy can be determined by the composition ratio of the alloy, and control the number of catalyst particles per unit area. I found it. Possible reasons for this control include the difference in the diffusion rate of the catalyst metal in the alloy phase and the presence of an unreacted phase in the alloy base material. It is considered that the density is controlled by the inter-reaction.
[0011]
As the amount of the catalyst metal reacting with the alloy increases, the probability of forming catalyst particles on the alloy surface decreases, and the number of catalyst particles existing on the alloy surface also decreases. By controlling the reaction between the catalyst metal and the alloy, the density of the catalyst particles can be controlled. As a result, if the density of the catalyst particles is controlled by controlling the reaction of the catalyst metal, the density of the carbon fibers is also controlled because one carbon fiber grows from one catalyst particle.
[0012]
That is, a first aspect of the present invention is to provide a method for producing a carbon fiber capable of controlling the density of the carbon fiber,
(A) An alloy layer containing at least a metal selected from Si, Al, Au, Ag, Cu and Pt and a metal selected from W, Mo, Ta, Ti and Cr on a substrate Arranging the
(B) forming catalyst particles on the alloy layer;
(C) forming a carbon fiber by bringing a gas containing carbon into contact with the catalyst particles and heating;
And a method for producing a carbon fiber.
[0013]
A first aspect of the present invention is that the carbon fiber is a carbon nanotube or a graphite nanofiber,
The catalyst particles are made of Ni, Fe, Co, Pd, Pt or an alloy thereof;
The step of forming the catalyst particles comprises a step of attaching a catalyst metal on the alloy layer, and a step of heating the catalyst metal at 400 ° C. to 900 ° C.
Is included as a preferable embodiment.
[0014]
A second aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing an electron-emitting device having carbon fibers, in which parameters such as a threshold voltage of the electron-emitting device can be controlled.
(A) An alloy layer containing at least a metal selected from Si, Al, Au, Ag, Cu and Pt and a metal selected from W, Mo, Ta, Ti and Cr on a substrate Arranging,
(B) forming catalyst particles on the alloy layer;
(C) forming a carbon fiber by bringing a gas containing carbon into contact with the catalyst particles and heating;
And a method for manufacturing an electron-emitting device having carbon fibers.
[0015]
Further, a third aspect of the present invention is a method for manufacturing an image display device having a plurality of electron-emitting devices and a light-emitting member which emits light by irradiation of electrons from the electron-emitting devices, wherein the electron-emitting devices are formed of carbon fibers. And a method for manufacturing an image display device characterized by being manufactured by a method for manufacturing an electron-emitting device having the following.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Method of manufacturing carbon fiber)
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of the method for producing a carbon fiber of the present invention.
[0017]
In FIG. 1, 11 is a substrate, and 12 is an alloy layer.
[0018]
First, as shown in FIG. 1A, an
[0019]
As the
[0020]
Next, as shown in FIG. 1B, a
[0021]
Further, as shown in FIG. 1C, the
[0022]
For example, an alloy of W and Si has a phase having a strong bond at a composition ratio of WSi 2 , and therefore, if the composition ratio is small and W is large, the ratio of unstable Si atoms is large. Further, the metal to be the
[0023]
On the other hand, metals such as W, Mo, and Ta are alloyed with the
[0024]
As a heating method, a lamp annealing method, a resistance heating method, or the like can be used. The heating temperature is preferably from 400 ° C. to 900 ° C. in order to easily control the density of the catalyst particles 14.
[0025]
Finally, as shown in FIG. 1 (d), the
[0026]
In the above steps, when carbon is deposited and grown on the catalyst particles 14 on the
[0027]
(Method of manufacturing electron-emitting device having carbon fiber)
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing an electron-emitting device having a carbon fiber according to the present invention.
[0028]
In FIG. 1, 11 is a substrate, and 12 is an alloy layer. The
[0029]
As shown in FIG. 2A, a
[0030]
Next, as shown in FIG. 2B, the
[0031]
Patterning can be performed by a commonly used etching technique. For example, it can be performed by forming a resist into a desired shape by photolithography, dry-etching the
[0032]
Next, as shown in FIG. 2C, a film of the
[0033]
After the growth of the carbon fiber, as shown in FIG. 2D, an
[0034]
2C and 2D, the
[0035]
The electron-emitting device described with reference to FIG. 2 has a three-terminal structure. However, only the
[0036]
(Method of manufacturing image display device)
An image forming apparatus can be configured by combining a plurality of electron-emitting devices and a light-emitting member that emits light by irradiation of electrons from the electron-emitting devices. When manufacturing the image display device, if the electron-emitting device is an electron-emitting device having the carbon fiber and the electron-emitting device having the carbon fiber is manufactured by the above-described manufacturing method, the electron-emitting device can be adjusted according to the performance of the image display device. The image display device can be manufactured while controlling the characteristics of the image display device.
[0037]
【Example】
Example 1
This embodiment will be described with reference to FIG.
[0038]
As shown in FIG. 1A, a
[0039]
Next, as shown in FIG. 1B, a
[0040]
Next, as shown in FIG. 1C, the
[0041]
When a similar experiment was performed using WSi 2 for the alloy layer 12, it was confirmed that the catalyst particles 14 were formed at a density of about 1 × 10 10 particles / cm 2 . When the same experiment was performed using an alloy containing 10 wt% of W and 90 wt% of Si for the
[0042]
Although the lamp annealing method was used as the heating method, similar results were obtained with other heating methods such as the resistance heating method.
[0043]
Finally, as shown in FIG. 1D, when the
[0044]
Example 2
This embodiment will be described with reference to FIG.
[0045]
As shown in FIG. 2A, a
[0046]
An area was limited on the
[0047]
Next, as shown in FIG. 2B, the
[0048]
For patterning, a resist is formed in the shape of the
[0049]
Next, as shown in FIG. 2C, the
[0050]
When the
[0051]
Lastly, as shown in FIG. 2D, an
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for producing a carbon fiber of the present invention, the density of the obtained carbon fiber can be controlled. In addition, when an electron-emitting device having carbon fibers is manufactured using this, characteristics of the obtained electron-emitting device can be controlled. Further, according to the method of manufacturing an image display device of the present invention, it is possible to perform manufacturing by controlling the characteristics of the electron-emitting device according to the performance of the image display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing one example of a method for producing a carbon fiber of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing an electron-emitting device having a carbon fiber according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
(A)基板上に、少なくとも、Si、Al、Au、Ag、CuおよびPtの中から選択された金属と、W、Mo、Ta、TiおよびCrの中から選択された金属とを含む合金層を配置する工程と、
(B)前記合金層上に触媒粒子を形成する工程と、
(C)炭素を含むガスを前記触媒粒子に接触させて加熱することでカーボンファイバーを形成する工程と、
を有することを特徴とするカーボンファイバーの製造方法。A method for producing a carbon fiber, wherein (A) at least a metal selected from Si, Al, Au, Ag, Cu and Pt and a metal selected from W, Mo, Ta, Ti and Cr on a substrate. Arranging an alloy layer containing the metal and
(B) forming catalyst particles on the alloy layer;
(C) forming a carbon fiber by bringing a gas containing carbon into contact with the catalyst particles and heating;
A method for producing a carbon fiber, comprising:
(A)基板上に、少なくとも、Si、Al、Au、Ag、CuおよびPt中から選択された金属と、W、Mo、Ta、TiおよびCrの中から選択された金属とを含む合金層を配置する工程と、
(B)前記合金層上に触媒粒子を形成する工程と、
(C)炭素を含むガスを前記触媒粒子に接触させて加熱することでカーボンファイバーを形成する工程と、
を有することを特徴とするカーボンファイバーを有する電子放出素子の製造方法。A method for manufacturing an electron-emitting device having carbon fibers,
(A) An alloy layer containing at least a metal selected from Si, Al, Au, Ag, Cu and Pt and a metal selected from W, Mo, Ta, Ti and Cr on a substrate Arranging,
(B) forming catalyst particles on the alloy layer;
(C) forming a carbon fiber by bringing a gas containing carbon into contact with the catalyst particles and heating;
A method for producing an electron-emitting device having a carbon fiber, comprising:
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