JP2006073504A

JP2006073504A - カーボンナノチューブのセルフアセンブリングを利用した電界放出エミッタ電極の製造方法及びこれにより製造された電界放出エミッタ電極

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Publication number: JP2006073504A
Application number: JP2005109711A
Authority: JP
Inventors: Hyoung Dong Kang; ▲金▼ 同姜
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: US7470353B2; JP4221389B2; US20060046602A1

Abstract

【課題】カーボンナノチューブのセルフアセンブリングを利用した電界放出エミッタ電極の製造方法及びこれにより製造された電界放出エミッタ電極を開示する。
【解決手段】本発明による電界放出エミッタ電極の製造方法は、アルミニウム基板を陽極酸化して、多数の均一な空隙(pore)を有する陽極酸化アルミニウム膜を上記アルミニウム基板上に形成する段階と、カーボンナノチューブが分散された電解液を用意する段階と、上記陽極酸化したアルミニウム基板を上記電解液に含浸し、上記アルミニウム基板を一電極として所定の電圧を印加して上記多数の空隙にカーボンナノチューブを付着させる段階と、上記空隙に付着した上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させる段階とを含む。上記方法により製造された電界放出エミッタ電極は優れた電解放出効果と低い接触電気抵抗を示す。
【選択図】図１

Description

本発明は電界放出エミッタ電極の製造方法に関するもので、より詳しくはカーボンナノチューブのセルフアセンブリング(self-assembling)を利用してカーボンナノチューブの付着強度と分布の均一性を向上させる電界放出エミッタ電極の製造方法及びこれにより製造された電界放出エミッタ電極に関するものである。

一般に、電界放出表示装置(Field Emission Display:FED)は真空での電子放出に基づく光源として、強い電界によって電子を放出する多数の微細なチップ(tip)またはエミッタが形成された電界放出エミッタ電極を具備する。エミッタから放出された電子は真空中において蛍光体スクリーンで加速され蛍光体を励起することにより発光する。ＣＲＴ表示装置と異なって、電界放出表示装置は電子ビーム操縦回路(beam steering circuitry)を必要とせず不要に多くの熱を発しもしない。また、ＬＣＤ表示装置と異なって、電界放出表示装置はバックライト(back light)を要さずに大変明るく大変広い視野角(viewing angle)を有し、応答時間(response time)も大変短い。こうした利点によって、電界放出表示装置は各種照明分野及びディスプレー装置分野において次世代の光源として脚光を浴びている。

上記電界放出表示装置の性能は主に電子を放出できるエミッタ電極に左右される。最近には電界放出特性を向上させるためにエミッタ材料としてカーボンナノチューブ（carbon nanotube、以下「ＣＮＴ」という）が用いられている。ＣＮＴを電界放出素子のエミッタに使用するためには、ＣＮＴが電界放出エミッタ電極上に均一且つ丈夫に付着されなければならない。

従来、ＣＮＴを用いた電界放出エミッタ電極の製造方法としては、ＣＮＴをペーストに分散させた後、このペーストを印刷し高温焼成する方法がある。しかし、この方法は工程が複雑なばかりでなく、ガス流出などにより電界放出エミッタ電極の性能が低下する問題がある。

他の製造方法として、ＣＮＴを有機溶媒に分散させた後、これをセラミックフィルターを通して基板上に圧着する方法、及び基板上にＣＮＴを直接析出させる方法などが提案されてきた。しかし、こうした方法を使用する場合には、ＣＮＴの付着力が弱く接触抵抗が高く、ＣＮＴが均一に分布されないので電界放射効率が低くなる。

特許文献１はアルミナテンプレートの微細気孔に触媒金属を付着させた後、化学的蒸気蒸着(chemical vapor desposition、CVD)により基板上にＣＮＴを析出させる方法を開示している。しかし、上記方法は大面積の応用に適さず転移金属触媒を必要とする。また、ＣＮＴが触媒の大きさに応じて束で成長するので均一なＣＮＴ分布が得難い。しがたって、上記方法によると電界放出の効果が大きく制限される。また、触媒とＣＮＴとの接着力が不良でＣＮＴが分離され易い。この方法は何よりも真空装備が必要なので量産には適していない。
米国特許第６，１２９，９０１号

こうして、本発明の目的はカーボンナノチューブエミッタが基板上に均一且つ丈夫に付着されるようにする電界放出エミッタ電極の製造方法を提供することにある。

本発明の他目的は電解放出効率に優れ接触電気抵抗の低い電界放出エミッタ電極を提供することにある。

本発明の一視点によると、アルミニウム基板を陽極酸化して上記アルミニウム基板上に多数の空隙を有する陽極酸化アルミニウム膜を形成する段階と、カーボンナノチューブが分散された電解液を用意する段階と、上記陽極酸化したアルミニウム基板を上記電解液に含浸し、上記アルミニウム基板を一電極として所定の電圧を印加し上記多数の空隙にカーボンナノチューブを付着させる段階と、上記空隙に付着した上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させる段階と、を含むカーボンナノチューブのセルフアセンブリングを利用した電界放出エミッタ電極の製造方法が提供される。

上記本発明の一視点によると、上記多数の空隙は深さ０．５〜２μｍで直径１００〜４００ｎｍであることが好ましい。上記本発明の一視点によると、上記空隙にカーボンナノチューブを付着する段階は、上記電解液における電気泳動(electrophoresis)、誘電泳動(dielectrophoresis)またはＡＣ電気分解(AC electrolysis)で行うことができる。上記アルミニウム基板上により均一な直径の分布と配列を有する空隙が形成されるよう、上記アルミニウム基板の陽極酸化は、１次陽極酸化、陽極酸化アルミニウム膜のエッチング及び２次陽極酸化から成る２段階陽極酸化で行われることもできる。

また、上記本発明の一視点によると、上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させる段階は、熱処理により実行することができる。他の案として、上記カーボンナノチューブを固定させる段階は、上記アルミニウム基板にバインダをコーティングすることにより実行することもできる。

上記空隙に固定されたカーボンナノチューブの外部に露出した長さを増加させるために、上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させる段階後に、上記陽極酸化アルミニウム膜を少なくても一部の厚さだけ除去することができる。また、上記空隙に固定されたカーボンナノチューブの外部に露出した長さを一定にするよう、上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させた後に、上記カーボンナノチューブ及び上記陽極酸化アルミニウム膜を研磨し上記陽極酸化アルミニウム膜を少なくても一部の厚さだけエッチングさせることもできる。こうしてカーボンナノチューブの外部へ露出した長さが一定となり、電界放出の均一性が高まる。

本発明の他視点によると、多数の均一な空隙を有する多孔性陽極酸化アルミニウム膜が形成されているアルミニウム基板と、上記多孔性陽極酸化アルミニウム膜の空隙に付着され固定されたカーボンナノチューブを具備する電界放出エミッタ電極が提供される。

上記本発明の他視点によると、上記空隙の深さは０．５〜２μｍで、その直径は１００〜４００ｎｍであることが好ましい。

本発明によると、アルミニウム基板を陽極酸化して上記基板上に多孔性(porous)陽極酸化アルミニウム(Anodized Aluminium Oxide:AAO)膜を形成する。その後、電気泳動、誘電泳動またはＡＣ電気分解などの方法によりその陽極酸化アルミニウム膜の空隙にカーボンナノチューブを挿入、付着して、これを上部に固定させる。こうして、カーボンナノチューブエミッタが均一且つ丈夫に固定された電界放出エミッタ電極が得られる。

本発明の電界放出エミッタ電極の製造方法によるとＣＮＴエミッタが均一且つ丈夫に付着された電界放出エミッタ電極を製造することができ、こうして製造された電界放出エミッタ電極は基板上に均一且つ丈夫に付着されたＣＮＴエミッタを具備する。したがって、本発明による電界放出エミッタ電極は優れた電界放出効果及び低い接触電気抵抗を示す。

以下、添付の図を参照に本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は他にもあらゆる形態に変形することができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限られるわけではない。本発明の実施形態は当業界において平均的な知識を有する者にとって本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図において各要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることもある。

図１は本発明によるカーボンナノチューブのセルフアセンブリングを利用した電界放出エミッタ電極の製造方法の概略工程図である。

図１によると、先ずアルミニウム基板を陽極酸化して表面に多数の均一な空隙(pores)を有する多孔性ＡＡＯ膜を形成する。このＡＡＯ膜はアルミニウム酸化膜で表面上に上向きで開放された多数の空隙が形成されている。アルミニウム基板は純粋なアルミニウムから成るアルミニウムシートあるいはアルミニウムがコーティングされた基板であることができる。以下、本明細書において「アルミニウム基板」とはアルミニウムシートとアルミニウムのコーティングされた基板両方を含む意味で使用する。

陽極酸化(oxide anodization)工程によりアルミニウム基板の表面に複数の均一な空隙を有するＡＡＯ膜を形成することができる。こうしたアルミニウムの陽極酸化工程は当技術分野において一般に知られている。より具体的に説明すれば、アルミニウム基板を電解研磨(electro-polishing)して洗浄及び脱脂する。その後、陽極電解液に浸漬して電圧を印加してアルミニウム表面を陽極酸化させる。こうしてアルミニウム基板上には多数の空隙を有するＡＡＯ膜（アルマイト(alumite)膜ともいう）が形成される。

その後、必要に応じて上記陽極酸化されたアルミニウム基板を燐酸水溶液でエッチング処理することもできる。ＡＡＯ膜に形成された空隙同士の距離及び空隙の深さはエッチング時間、温度及び電圧により調節することができる。ＡＡＯ膜に形成された空隙の直径はエッチング時間によって調節でき、空隙拡大処理(pore widening treatment)により上記空隙の直径を拡大させることができる。空隙拡大処理を使用する場合、空隙の直径を約４００ｎｍまで拡張させることができる。より均一な直径分布及び配列を有する空隙を有するＡＡＯ膜を形成するために、２段階陽極酸化法をもやはり利用することができる。２段階陽極酸化法によると、先ずアルミニウム基板を陽極電解液に１次浸漬して上記アルミニウム基板に所定の電圧を加え上記アルミニウム基板を１次陽極酸化する。

こうして表面上に空隙を有するＡＡＯ膜が上記基板上に形成される。次に、１次陽極酸化された上記アルミニウム基板をエッチングして上記ＡＡＯ膜を除去する。それから、上記アルミニウム基板を陽極電解液に２次浸漬して２次陽極酸化することにより上記アルミニウム基板上に多孔性のＡＡＯ膜を形成する。その後、必要に応じて空隙拡大処理により空隙の大きさを大きくすることができる。このように２段階の陽極酸化を利用してＡＡＯ膜を形成すると、より均一且つ平行な空隙を得られるようになる。この際、上記陽極電解液としてはシュウ酸、硫酸、燐酸またはクロム酸溶液などが使用されることができる。ＡＡＯ膜に形成された空隙の深さは約０．５〜２μｍであることが好ましい。空隙の深さが０．５μｍ未満であると深さが浅すぎこの空隙に挿入及び付着されるカーボンナノチューブが倒れ易い。一方、空隙の深さが２μｍを超過する場合には空隙が深すぎこの空隙に挿入されるカーボンナノチューブのチップが充分に外部へ露出しなくなりかねない。

また、空隙は１００〜４００ｎｍの直径、より好ましくは２００〜３００ｎｍの直径のものがよい。空隙の直径が大き過ぎカーボンナノチューブチップが空隙に過度に稠密に付着すると電界放出効果が減少しかねない。また、空隙の直径が小さ過ぎ空隙に付着したカーボンナノチューブのチップの密度が低くなりすぎると、上記カーボンナノチューブが面光源を形成できないので好ましくない。カーボンナノチューブが空隙にう容易に挿入されるよう上記空隙の直径はカーボンナノチューブの直径（約２０〜５０ｎｍ）の約５〜６倍に該当することが好ましい。アルミニウム基板上の多孔性ＡＡＯ膜は部分的にエッチングされ空隙底部の酸化物層が除去されることにより空隙底部にアルミニウムが露出するようにする。このように多孔性ＡＡＯ膜が形成されたアルミニウム基板は以降、電気移動、誘電泳動、またはＡＣ電気分解の際電極として使用される。

一方、カーボンナノチューブ及び分散剤を脱イオン水に添加しＣＮＴが均一に分散された電解液を用意する。上記ＣＮＴとしてはＭＷＮＴ（Multi Wall Nanotube：多重壁カーボンナノチューブ）、ＤＷＮＴ（Double Wall Nanotubes：二重壁カーボンナノチューブ）またはＳＷＮＴ（Single Wall Nanotube：単一壁カーボンナノチューブ）が使用されることができ、ＭＷＮＴが伝導度が高いので最適である。より好ましくは、直線刑態で製造されるａｒｃ−ＭＷＮＴを使用することが好ましい。ＭＷＮＴは約１０〜５０ｎｍの直径を有することが好ましい。

上記電解液中ＣＮＴの量は特に限定されるわけではないが、ＣＮＴは例示的に１０〜１００ｍｇ／Ｌで電解液中に含まれることができる。ＣＮＴの含量が１０ｍｇ／Ｌ未満であると密度が低調で、１００ｍｇ／Ｌを超過するとＣＮＴが凝集して均一に分散され難い。電解液に含有される分散剤としてはベンゼンコニウムクロライド(benzene konium chloride)、ソジウムドデシルスルフェート(sodium dodecyl sulfate)、ポリエチレンイミン(polyethylenimine)及び塩化マグネシウムから成るグループから選択された一種の分散剤を使用することができる。上記分散剤は上記ＣＮＴ量の約１００〜５００ｗｔ％で添加することが好ましい。分散剤の含量が１００ｗｔ％未満であると分散剤が全ＣＮＴに均一に作用せずＣＮＴの分散が充分でなくなり、分散剤の含量が５００ｗｔ％を超過すると過量の分散剤が凝集し合ってむしろ分散剤がＣＮＴに付着することを妨げかねない。ＣＮＴ及び分散剤は多様な方式によって電解液に添加することができる。例えば、分散剤をＣＮＴと共に電解液内に直接投入し、ソニケーター(sonicator)を使用してＣＮＴを均一に分散させられる。

先述したように多孔性ＡＡＯ膜が形成されたアルミニウム基板と、ＣＮＴ含有電解液を用意した後、上記アルミニウム基板を上記電解液中に浸漬して上記アルミニウム基板に所定の電圧を加え電気泳動、誘電泳動またはＡＣ電気分解する。こうして上記多孔性ＡＡＯ膜に形成された空隙にＣＮＴが挿入、付着されるようになる。

上記電気泳動、誘電泳動またはＡＣ電気分解の際電圧パルスを使用することにより、基板上に弱く付着しているＣＮＴを分離し空隙内に挿入されるＣＮＴの数を増加させることができる。全ての空隙にＣＮＴが埋められるよりは空隙１０個当り１個ほどのＣＮＴ（エミッタチップ）が形成される方がより良い電界放出効果のために好ましい。上記空隙に挿入されるＣＮＴの密度は電解液中のＣＮＴの含量を調節することにより及び／または電気泳動時間を調節することにより調節できる。電解液中ＣＮＴの含量は上記例示したように１０〜１００ｍｇ／Ｌであることができる。例えば、１〜５分間電気泳動することにより最適の電界放出効果を示すことのできる密度でＣＮＴをＡＡＯ膜の空隙に挿入させることができる。電気泳動時間が長いと空隙に挿入されるＣＮＴの密度が増加する。

一つの空隙に複数のＣＮＴが挿入されることができるが、一つの空隙にあまり多すぎるＣＮＴが挿入されると電界放出が減少する。したがって、必要に応じて約１〜３個のＣＮＴが一つの空隙に挿入されるよう調節することが好ましい。

図２には、本発明に使用できる電気泳動装置の一例を示してある。図に示すように、電解槽（２１）には上記電解液（２２）が充たされている。上記多孔性ＡＡＯ膜が形成されたアルミニウム基板が陰極（２３）として陽極（２４）と共に上記電解液に含浸される。陽極としては、一例として炭素電極または鉛シートなどを使用することができる。その後、上記両電極（２３、２４）間に所定の電圧が印加されると、電解液（２２）中のＣＮＴは陰極である上記アルミニウム基板上の空隙に挿入及び付着される。印加電圧としては数十ボルトが適している。

その後、ＣＮＴが挿入及び付着されたアルミニウム基板を乾燥させた後アルミニウム基板の空隙に付着されたＣＮＴを固定する。上記固定(fixing)は熱処理するか、またはバインダーをコーティングすることにより行える。熱処理及びバインダーコーティングによりＣＮＴが空隙に固定された状態を夫々図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した。

図３（ａ）は熱処理によりＣＮＴを空隙に固定させた状態を示す断面図である。図３（ａ）によると、アルミニウム基板（２３ａ）上の多孔性ＡＡＯ膜（２３ｂ）に形成された空隙内には炭素ナノチューブ（１０）が挿入されている。この炭素ナノチューブ（１０）は熱処理により空隙の底面にウェルディングされ固定されている。炭素ナノチューブの固定のための熱処理は、例えばアルゴンまたはヘリウムなど非活性ガス雰囲気下において４００〜７００℃の温度において約２〜３時間ほど行うことができる。上記温度及び時間範囲で熱処理することにより基板を損傷させずに適当な拡散作用を通してＣＮＴの付着力を高めることができる。こうした熱処理によりＣＮＴの欠陥が復旧され、ＣＮＴがアルミニウム基板上の空隙内に丈夫に固定される。

図３（ｂ）はバインダーコーティングによりＣＮＴを空隙に固定させた状態を示す断面図である。図３（ｂ）によると、ＣＮＴ（１０）が付着されたアルミニウム基板（２３ａ）のＡＡＯ膜（２３ｂ）上にバインダーをコーティングすることによりＡＡＯ膜（２３ｂ）の空隙がバインダー（２０）で充填される。こうしてＣＮＴ（１０）が空隙内に丈夫に固定される。バインダー（２０）としては、これに限定されるわけではないがエポキシ樹脂などを使用することができる。ＣＮＴの付着力をより強化させるために、図３（ａ）に説明したような熱処理によるＣＮＴのウェルディングを行ってからバインダーコーティングにより空隙（ＣＮＴの挿入された空隙）を充填してもよい。

空隙に固定されたＣＮＴの外部に露出された長さを増加させるために、ＣＮＴを熱処理により上記空隙に固定させた後にＡＡＯ膜をエッチングして上記ＡＡＯ膜を少なくとも一部厚さだけ除去することもできる。図３（ｃ）はＡＡＯ膜（２３ｂ）がエッチングにより一部厚さだけ除去された状態を示す。これにより、ＡＡＯ膜（２３ｂ）の空隙に固定されたＣＮＴ（１０）の外部に露出された長さはより増加する。空隙に固定されたＣＮＴ（１０）がエミッタとして有用に使用されるためには、効果的な電界放出を具現できるようＣＮＴ（１０）が０．５〜１μｍ程度外部へ露出されなければならない。

また、空隙に固定されたＣＮＴの外部へ露出された長さを一定にするために、ＣＮＴをバインダーにより空隙に固定させた後に、ＣＮＴ及びＡＡＯ膜を研磨し上記ＡＡＯ膜を少なくとも一部の厚さだけエッチングすることもできる。こうして、ＣＮＴの外部に露出された長さが一定となり、電界放出の均一性が増加する。図３（ｄ）はこうしたＣＮＴ（１０）とＡＡＯ膜（２３ｂ）の研磨処理及びＡＡＯ膜（２３ｂ）のエッチング処理によってＣＮＴ（１０）がほぼ同一な長さで露出した状態Ｔを示す断面図である。

具体的に説明すると、図３（ｂ）に示したように空隙に付着されたＣＮＴ（１０）をバインダーで固定した後に化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing)によって表面を研磨し、ＣＮＴ（１０）を同一な長さでカットする。その後、ＣＮＴ（１０）が外部へ充分に露出されるようバインダーが埋め込まれたＡＡＯ膜（２３ｂ）をエッチングする。その結果、図３（ｄ）に示すように、ＣＮＴ（１０）はＡＡＯ膜（２３ｂ）の表面から外部へほぼ同一な長さで露出する。ＣＮＴ（１０）が基板上に均一分布密度と均一な露出長さを有するので、電界放出の均一性が増加し、電界放出効率が高くなる。

上記本発明の方法によると、アルミニウム基板上の多孔性ＡＡＯ膜に形成された空隙にＣＮＴを略垂直に挿入及び固定させることができる。また、上記空隙に挿入されたＣＮＴは基板上において大変均一な分布を有し、熱処理またはバインダーコーティングにより上記空隙に丈夫に固定されることができる。このＣＮＴは電界放出素子のエミッタ役目を果たす。したがって、本発明の方法によると、ＣＮＴエミッタの分布均一性と付着強度が向上された電界放出エミッタ電極を具現できるようになる。本発明の方法により製造された電界放出エミッタ電極は、例えばＬＣＤ用バックライト光源に利用することができる。

上記本発明の方法により製造された電界放出エミッタ電極はＣＮＴが均一な間隔で配列及び固定されているので電界放出の際電流を分散させ、エミッタの寿命が長くなり、電界放出効率が増加する。そればかりでなく、ＣＮＴの優れた付着強度をも示す。また、ＣＮＴがバインダーで固定される場合、ＣＮＴが重合体に埋められているのでＣＮＴと電極との接触面積が広く接触電気抵抗が低くなり、したがってＣＮＴエミッタの劣化が相対的に少なくなる。さらに、多孔性ＡＡＯ膜の空隙密度を調節することによりエミッタの密度を調節でき、したがってまだらの無い(spot-less)蛍光体の発光が可能になる。それに、上記本発明の方法は主に湿式工程(wet process)を利用するので工程費用が低く済む。

以下、実施例を参照して本発明をより具体的に説明する。

高純度のアルミニウムシート（９９．９８％、厚さ０．５ｍｍ）をＮ_２雰囲気下において５００℃で３時間に亘ってアニーリング(annealing)した後、過塩素酸（７０ｗｔ％）とエタノール（９５ｗｔ％）との混合溶液（１：５）において電解研磨して脱脂した。脱脂されたアルミニウムシートを２℃の０．３Ｍの燐酸溶液に浸漬して１５０Ｖの電圧を与え上記アルミニウムシートを陽極酸化した。

上記陽極酸化により深さ約１．５±０．５μｍで３００ｎｍの平均直径を有する多数の空隙が均一に形成された多孔性ＡＡＯ膜がアルミニウムシート上に形成された。

一方、脱イオン水１リットル、ａｒｃ−ＭＷＮＴ１００ｍｇ、ＳＤＳ５００ｍｇ（ＣＮＴ含量の５００ｗｔ％）が混合された電解液を用意した。上記電解液に対して１時間に亘って超音波処理を行ってａｒｃ−ＭＷＮＴを均一に分散させた。

最終電解液を電解槽に投入し、上記多孔性ＡＡＯ膜が形成されたアルミニウムシートを陽極そして鉛シートを陰極としてＡＣ電気分解を行った。約１０〜５０Ｖのパルスを与え多孔性ＡＡＯ膜の空隙にＣＮＴが付着されるようにした。

この後、上記ＣＮＴが付着されたアルミニウムシートを約６００℃において約２時間熱処理し空隙内部の不純物を気化させると同時にＣＮＴの付着力を強化させた。上記本発明による方法によって、ＣＮＴがアルミニウム基板上に均一且つ丈夫に付着された電界放出エミッタ電極が得られる。ＣＮＴエミッタが均一且つ丈夫に付着された電界放出エミッタ電極は優れた電界放出効果及び低い接触電気抵抗を示す。

本発明によるカーボンナノチューブのセルフアセンブリングを利用した電界放出エミッタ電極の製造方法の概略工程順序図である。本発明の方法に使用される電気泳動装置の概略図である。（ａ）ないし（ｄ）は本発明の諸実施例により製造された電界放出エミッタ電極の断面構造の概略図である。

符号の説明

２１電解槽
２２電解液
２３陰極
２４陽極
２５電源

Claims

アルミニウム基板を陽極酸化して、多数の均一な空隙を有する陽極酸化アルミニウム膜を上記アルミニウム基板上に形成する段階と、
カーボンナノチューブが分散された電解液を用意する段階と、
上記陽極酸化されたアルミニウム基板を上記電解液に含浸し上記アルミニウム基板を一電極として所定の電圧を印加して上記多数の空隙にカーボンナノチューブを付着する段階と、
上記空隙に付着した上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させる段階とを含むことを特徴とする電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記多数の空隙は深さ０．５〜２μｍで直径１００〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記空隙にカーボンナノチューブを付着する段階は、上記電解液における電気泳動、誘電泳動またはＡＣ電気分解により行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記アルミニウム基板の陽極酸化は、１次陽極酸化、陽極酸化アルミニウム膜のエッチング及び２次陽極酸化から成る２段階陽極酸化により行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記カーボンナノチューブはａｒｃ−ＭＷＮＴであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記電解液には分散剤が添加されたことを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記分散剤はベンゼンコニウムクロライド、ソジウムドデシルスルフェート、ポリエチレンイミン及び塩化マグネシウムから成る群から選ばれたものであることを特徴とする請求項６に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記分散剤は上記カーボンナノチューブの量の約１００〜５００ｗｔ％で添加されることを特徴とする請求項６に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記カーボンナノチューブを上記空隙に固定させる段階は熱処理により行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記熱処理は不活性雰囲気下において４００〜７００℃で行われることを特徴とする請求項９に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記カーボンナノチューブを固定させる段階は、上記アルミニウム基板上にバインダーをコーティングすることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記カーボンナノチューブを固定させる段階後に、上記陽極酸化アルミニウム膜を少なくても一部厚さだけ除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
上記カーボンナノチューブを固定させる段階後に、上記カーボンナノチューブ及び上記陽極酸化アルミニウム膜を研磨する段階と、上記研磨された陽極酸化アルミニウム膜を少なくても一部厚さだけエッチングする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出エミッタ電極の製造方法。
請求項１ないし１３中いずれかの方法により製造され、多数の均一な空隙を有する多孔性陽極酸化アルミニウム膜が形成されたアルミニウム基板と、上記多孔性陽極酸化アルミニウム膜の空隙に付着され固定されたカーボンナノチューブを具備することを特徴とする電界放出エミッタ電極。
上記空隙の深さは０．５〜２μｍで、その直径は１００〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１４に記載の電界放出エミッタ電極。