JP2006156111A - Electron emission electrode, its manufacturing method, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界をかけて先端から電子を放出する電子放出電極およびその製造方法ならびに表示装置に関する。 The present invention relates to an electron emission electrode that emits electrons from a tip by applying an electric field, a manufacturing method thereof, and a display device.
液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display: LCD)に替わる次世代ディスプレイの一つの候補として、電界放出型ディスプレイ(Field Emission Display: FED)が注目されている。電界放出とは、固体表面に強い電界をかけたときに、電子を閉じこめている固体表面のポテンシャル障壁が低くなり、固体表面から電子が放出される現象をいう。かかる現象を利用する電界放出表示素子としては、従来から、先端を鋭く尖らせたシリコンあるいはモリブデンといったマイクロエミッタが知られている。しかし、導電性ファイバであるカーボンナノチューブ(Carbon Nano-Tube: CNT)は、ナノレベルの径を有し、高アスペクト比、高電流密度、高靱性、発達した黒鉛構造に起因する高耐熱性および高化学的安定性を持つことから、前述の金属性のマイクロエミッタよりも優れた電界放出表示素子として期待されている。 A field emission display (FED) is attracting attention as a candidate for a next-generation display that replaces a liquid crystal display (LCD). Field emission refers to a phenomenon in which when a strong electric field is applied to a solid surface, the potential barrier of the solid surface confining electrons is lowered and electrons are emitted from the solid surface. As a field emission display element utilizing such a phenomenon, a microemitter such as silicon or molybdenum having a sharp tip is conventionally known. However, carbon nanotubes (Carbon Nano-Tube: CNT), which are conductive fibers, have a nano-level diameter, high aspect ratio, high current density, high toughness, high heat resistance and high resistance due to the developed graphite structure. Since it has chemical stability, it is expected to be a field emission display device superior to the aforementioned metallic microemitter.
CNTをFEDに使用するには、ディスプレイに対して、できるだけ垂直になるようにCNTを配向させるのが好ましい。CNTを垂直に配向させる方法としては、例えば、CNTと磁性粒子と結合剤との混合物を回路基板上に塗布してから磁場を印加し、回路基板に垂直に立たせる方法が知られている(特許文献1参照。)。また、CNTを含む懸濁液をフィルターを通して樹脂で固め、回路基板上に立てる方法も知られている。 In order to use CNTs for FED, it is preferable to orient CNTs so that they are as perpendicular to the display as possible. As a method for orienting CNTs vertically, for example, a method is known in which a mixture of CNTs, magnetic particles, and a binder is applied on a circuit board and then a magnetic field is applied to stand vertically on the circuit board ( (See Patent Document 1). There is also known a method in which a suspension containing CNTs is solidified with a resin through a filter and stands on a circuit board.
しかし、上記の従来公知の製法およびその成果物には、次のような問題がある。CNTと磁性粒子と結合剤(樹脂)との混合物を回路基板上に塗布してから磁場を印加する方法では、CNTを含む膜内に結合剤の成分が存在する。このため、電界を印加すると、結合剤が揮発して、表示不良となる危険性がある。加えて、回路基板上にCNTを分散させるだけなので、CNTを均一に分散できず、高鮮明の表示を実現できないという問題もある。また、フィルターを通してCNTを樹脂内に垂直配向させる方法では、樹脂を回路基板に残すことになるので、やはり、電界を印加すると樹脂が揮発して、表示不良となる危険性がある。 However, the above-mentioned conventionally known production method and the result thereof have the following problems. In a method in which a magnetic field is applied after a mixture of CNT, magnetic particles, and a binder (resin) is applied to a circuit board, a binder component is present in the film containing CNTs. For this reason, when an electric field is applied, there is a risk that the binder will volatilize and display defects will occur. In addition, since the CNTs are only dispersed on the circuit board, there is a problem that the CNTs cannot be uniformly dispersed and a high-definition display cannot be realized. Further, in the method in which the CNTs are vertically aligned in the resin through a filter, the resin is left on the circuit board. Therefore, when the electric field is applied, the resin volatilizes and there is a risk of causing a display defect.
本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであり、高鮮明な表示を可能とする電子放出電極およびその製造方法ならびに当該電子放出電極を用いた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electron-emitting electrode that enables high-definition display, a manufacturing method thereof, and a display device using the electron-emitting electrode. .
上記目的を達成するため、本発明は、導通基板上に立設する突起物を有し、その突起物を、金属とその突起物の長さ方向に配向する導電性ファイバとの複合体とした電子放出電極としている。このように、金属と導電性ファイバとの複合物からなる突起物を立設しているので、電子放出電極として使用する際に、これら複合物よりも低い融点の物質(例えば、樹脂)の揮発はない。また、突起物の先端から導電性ファイバが露出するので、突起物を電子放出電極上に均一にそろえて配置することにより、ファイバを均一に分散することができる。このため、高鮮明の表示が可能となる。 In order to achieve the above object, the present invention has a protrusion standing on a conductive substrate, and the protrusion is a composite of a metal and a conductive fiber oriented in the length direction of the protrusion. Electron emission electrode. As described above, since the protrusions made of the composite of the metal and the conductive fiber are erected, the volatilization of a substance (for example, a resin) having a melting point lower than that of the composite when using as an electron emission electrode. There is no. In addition, since the conductive fiber is exposed from the tip of the protrusion, the fiber can be uniformly dispersed by arranging the protrusions uniformly on the electron emission electrode. For this reason, high-definition display is possible.
また、別の本発明は、先の発明における導電性ファイバが導通基板に対して実質的に垂直に配向する電子放出電極としている。このため、より鮮明な表示が可能となる。 Another aspect of the present invention is an electron emission electrode in which the conductive fiber in the previous invention is oriented substantially perpendicular to the conductive substrate. For this reason, clearer display is possible.
また、別の本発明は、先の発明における導電性ファイバをカーボンナノチューブとした電子放出電極としている。このため、より低電圧にて電界放出を生じさせやすくなる。 In another aspect of the present invention, an electron emission electrode in which the conductive fiber in the previous invention is a carbon nanotube is used. For this reason, it becomes easier to cause field emission at a lower voltage.
また、本発明は、導通基板にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に、導通基板を露出させる孔を形成する工程と、孔に、金属と導電性ファイバとからなる複合めっきを形成する工程と、複合めっきの形成後にレジスト膜を除去する工程とを有する電子放出電極の製造方法としている。このような製造方法を用いることにより、鮮明な表示を可能とする電子放出電極を得ることができる。しかも、孔の形成工程において、孔の径を制御することにより、突起物の数および大きさを制御でき、その先端に露出する導電性ファイバの数をも制御できる。例えば、孔の径を小さく、かつたくさん形成すると、その転写により形成される突起物の径は小さく、かつその数も多くなる。すると、突起物に含まれる導電性ファイバの数は少なくなり、かつ導通基板に対して垂直に配向しやすくなる。 The present invention also includes a step of forming a resist film on a conductive substrate, a step of forming a hole exposing the conductive substrate in the resist film, and a step of forming a composite plating made of a metal and a conductive fiber in the hole. And an electron emission electrode manufacturing method including a step of removing the resist film after formation of the composite plating. By using such a manufacturing method, an electron-emitting electrode that enables clear display can be obtained. In addition, by controlling the diameter of the hole in the hole forming step, the number and size of the protrusions can be controlled, and the number of conductive fibers exposed at the tip can also be controlled. For example, if the diameter of the hole is small and many are formed, the diameter of the protrusion formed by the transfer is small and the number is large. As a result, the number of conductive fibers contained in the protrusion is reduced, and it becomes easy to orient perpendicularly to the conductive substrate.
また、別の本発明は、先の発明における導電性ファイバの少なくとも1本を、孔の開口面内の最長距離よりも長くした電子放出電極の製造方法としている。このため、少なくとも1本の導電性ファイバは、導通基板に対して水平にはならない。したがって、当該少なくとも1本の導電性ファイバがめっきの成長方向に向くことになる。導電性ファイバがめっき物から先端を出していない場合には、酸等を用いてめっき物中の金属を溶かして、導電性ファイバがめっき物の先端から出るようにすることもできる。また、入口を狭くして内部を拡げた円錐形状若しくは角推形状の孔を形成することにより、当該少なくとも1本の導電性ファイバを孔の入口で実質的に垂直にし、そのままめっき物中に含有させることもできる。 Another aspect of the present invention is an electron emission electrode manufacturing method in which at least one of the conductive fibers in the previous invention is longer than the longest distance in the opening surface of the hole. For this reason, at least one conductive fiber is not horizontal to the conductive substrate. Therefore, the at least one conductive fiber is oriented in the plating growth direction. When the conductive fiber does not protrude from the plated object, the metal in the plated object can be melted using an acid or the like so that the conductive fiber protrudes from the plated object. In addition, by forming a conical or angularly shaped hole with a narrow inlet and expanding the inside, the at least one conductive fiber is made substantially vertical at the hole inlet and is contained in the plated product as it is. It can also be made.
また、別の本発明は、先の発明におけるレジスト膜をフォトレジストとし、孔を形成する工程を、光の照射による工程とする電子放出電極の製造方法としている。このため、微細かつ均一分散した孔の形成が、より容易になる。 Another invention of the present invention is a method for manufacturing an electron-emitting electrode, wherein the resist film in the previous invention is a photoresist, and the step of forming holes is a step by light irradiation. This makes it easier to form fine and uniformly dispersed holes.
また、別の本発明は、先の発明における導電性ファイバをカーボンナノチューブとする電子放出電極の製造方法としている。このため、より低電圧にて電界放出を生じさせやすくなる。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing an electron emission electrode in which the conductive fiber in the previous invention is a carbon nanotube. For this reason, it becomes easier to cause field emission at a lower voltage.
また、本発明は、前述の電子放出電極を用いて、これと対向するディスプレイ上に表示を行う表示装置としている。このため、高鮮明な表示能を持つ次世代薄型テレビ等に応用できる。 In addition, the present invention is a display device that performs display on a display opposite to the electron emission electrode described above. For this reason, it can be applied to a next-generation thin TV having a high-definition display capability.
導通基板は、電解めっきに供することが可能な導通可能な基板であれば、金属、導電性樹脂基板、あるいはセラミックス等に金属若しくは導電性樹脂の薄膜をコーティングしたものであっても良い。また、複合材料におけるマトリックスとなる金属は、銅、ニッケル、鉄、コバルト、金、銀等、あるいはこれに限定されることなく、いかなる種類でも良い。また、金属は、単一の元素のみならず、複数の元素からなる合金であっても良い。金属の好ましい形態は、金、銅、ニッケル若しくはこれらのいずれかを含む合金である。 The conductive substrate may be a metal, a conductive resin substrate, or a ceramic or the like coated with a thin film of metal or conductive resin as long as it is a conductive substrate that can be subjected to electrolytic plating. Moreover, the metal used as the matrix in the composite material is not limited to copper, nickel, iron, cobalt, gold, silver, or the like, and may be of any kind. The metal may be an alloy composed of a plurality of elements as well as a single element. A preferable form of the metal is gold, copper, nickel, or an alloy containing any of these.
導電性ファイバは、導電性を有し、アスペクト比(長さ/直径)が1より大きい形態を有する材料をいう。ここでいう導電性とは、絶縁性を除外する意味に解釈されるものとし、半導体および導体も導電性を有するものと解釈されるものとする。導電性ファイバの一形態であるCNTは、筒状の炭素繊維であり、筒の径および長さに特に限定はないが、好ましくは、直径200nm以下、アスペクト比(長さ/直径)が10以上が良い。なお、導電性ファイバとして、CNTに替えて、非筒形状の炭素繊維を採用しても良い。 The conductive fiber refers to a material having conductivity and an aspect ratio (length / diameter) larger than 1. The term “conductivity” as used herein is interpreted to exclude insulation, and the semiconductor and the conductor are also interpreted as having conductivity. CNT which is one form of the conductive fiber is a cylindrical carbon fiber, and the diameter and length of the cylinder are not particularly limited, but preferably the diameter is 200 nm or less and the aspect ratio (length / diameter) is 10 or more. Is good. As the conductive fiber, non-cylindrical carbon fiber may be adopted instead of CNT.
レジスト膜は、主として、感光性樹脂であり、ポジ型であるかネガ型であるを問わない。ポジ型レジストとしては、オルト−ナフトキノンジアジドスルホン酸をノボラック樹脂にエステル化したもの、トリヒドロキシベンゾフェノン,テトラヒドロキシベンゾフェノンにエステル化したものをメタ−クレゾール型ノボラック樹脂と混合したものが挙げられる。また、ネガ型レジストとしては、ポリビニルシンナメート、ゴム系レジスト、ノボラック樹脂−アジド系レジストが挙げられる。さらに、レジスト膜は、非感光性樹脂であっても良い。その場合、特定の場所に孔を形成する方法として、光の照射による架橋若しくは分解を利用するのではなく、レーザ等による加工を利用することができる。 The resist film is mainly a photosensitive resin, regardless of whether it is a positive type or a negative type. Examples of the positive resist include those obtained by esterifying ortho-naphthoquinone diazide sulfonic acid with a novolak resin, and those obtained by esterifying trihydroxybenzophenone or tetrahydroxybenzophenone with a meta-cresol type novolak resin. Examples of the negative resist include polyvinyl cinnamate, rubber resist, and novolac resin-azide resist. Further, the resist film may be a non-photosensitive resin. In that case, as a method of forming a hole in a specific place, processing using a laser or the like can be used instead of using crosslinking or decomposition by light irradiation.
孔は、実質的に円柱形状若しくは多角柱形状、あるいは実質的に円錐形状若しくは角推形状の孔、その他いかなる形状の孔をも含む概念である。ここで、実質的に円柱形状とは、正確な円柱の形状以外に、楕円形状の面を持つ柱形状も含む。また、実質的に多角柱形状とは、三角形、四角形、あるいはそれ以上の角数を持つ形状の面を持つ柱形状をいい、正三角形等の正多角形であるか否かを問わない。また、実質的に円錐形状とは、正確な円錐形状のみならず、楕円推形状も含む。さらに、実質的に角推形状とは、三角形、四角形、あるいはそれ以上の角数を持つ形状の底面を持つ推形状をいい、底面が正三角形等の正多角形であるか否かを問わない。また、孔の底面が平面であるか曲面であるかも問わない。 The hole is a concept including a substantially cylindrical shape or a polygonal column shape, or a substantially conical or angularly shaped hole, or any other shape. Here, the substantially cylindrical shape includes not only an accurate cylindrical shape but also a column shape having an elliptical surface. Further, the substantially polygonal column shape means a column shape having a triangular, quadrangular, or more-shaped surface, and it does not matter whether it is a regular polygon such as a regular triangle. The substantially conical shape includes not only an accurate conical shape but also an elliptical shape. Furthermore, the substantially angular guess shape means a guess shape having a bottom surface of a triangle, a quadrangle, or a shape having more than that, regardless of whether the bottom surface is a regular polygon such as a regular triangle. . It does not matter whether the bottom surface of the hole is flat or curved.
配向とは、導電性ファイバがランダムな方向に分散した状態以外を意味し、全ての導電性ファイバが正確に一方向を向く状態のみならず、明らかにいずれかの方向に偏った分散をしている状態を包含する広義の意味に解釈するものとする。 Orientation means other than the state in which the conductive fibers are dispersed in a random direction. Not only is the state in which all the conductive fibers are oriented exactly in one direction, but the dispersion is clearly biased in either direction. It shall be interpreted in a broad sense that encompasses the state of being.
導電性ファイバの長さに対して、孔の開口面の直径若しくは最長の対角線が長いと、導電性ファイバは自由に分散する。一方、導電性ファイバの長さよりも、前述の開口面の直径若しくは最長の対角線が短い場合、導電性ファイバは導通基板に対して水平には分散せず、孔の長さ方向に配向して分散する。少なくとも1本の導電性ファイバが開口面の直径若しくは最長の対角線よりも長いと、当該少なくとも1本の導電性ファイバは孔の長さ方向に配向することになる。また、入口を狭く絞った錐形状の孔を形成すると、導電性ファイバが孔に入る際に、導通電極に対してほぼ垂直方向に向き、そのままの状態でめっき物に含まれやすくなる。したがって、電子放出電極として利用したときに、電子を一方向に放出させやすくなる。 When the diameter of the opening surface of the hole or the longest diagonal line is long with respect to the length of the conductive fiber, the conductive fiber is freely dispersed. On the other hand, when the diameter of the opening surface or the longest diagonal line is shorter than the length of the conductive fiber, the conductive fiber is not dispersed horizontally with respect to the conductive substrate, but is oriented and dispersed in the length direction of the hole. To do. If at least one conductive fiber is longer than the diameter of the aperture or the longest diagonal, the at least one conductive fiber will be oriented in the length direction of the hole. In addition, when a conical hole having a narrow entrance is formed, when the conductive fiber enters the hole, it is oriented almost perpendicularly to the conductive electrode and is easily included in the plated product as it is. Therefore, when used as an electron emission electrode, electrons are easily emitted in one direction.
本発明によれば、FEDにおいて鮮明な表示を実現することができる。 According to the present invention, clear display can be realized in the FED.
以下、本発明に係る電子放出電極およびその製造方法ならびに表示装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、導電性ファイバとして、その一形態であるCNTを用いている。 Embodiments of an electron emission electrode, a manufacturing method thereof, and a display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, CNT which is one form thereof is used as the conductive fiber.
図1は、本発明の実施の形態にかかる電子放出電極を有する表示装置の模式図である。 FIG. 1 is a schematic view of a display device having an electron emission electrode according to an embodiment of the present invention.
図1に示す表示装置(ここでは、「FED」として説明する。)は、カソードガラスシート1とアノードガラスシート2とが真空中にて互いに対向して配置される構成を有している。アノードガラスシート2における真空領域側の面には、蛍光体3を配置した電極4が設けられている。一方、カソードガラスシート1には、ゲート電極5と、金属−CNT複合めっき物(電界放出表示素子)6を有する基準配線(導通基板)7を取り付けた基板8が配置されている。電子放出電極は、1本または複数の金属−CNT複合めっき物(電界放出表示素子)6と、これに接続される基準配線7とを構成単位とする。ここで、基準配線7は、無電解めっき後に不要な部分を溶解する方法で形成される。ただし、基準配線7を化学気相析出(Chemical Vapor Deposition: CVD)法若しくは物理気相析出(Physical Vapor Deposition: PVD)法により形成しても良い。 The display device shown in FIG. 1 (herein described as “FED”) has a configuration in which a cathode glass sheet 1 and an anode glass sheet 2 are arranged to face each other in a vacuum. On the surface of the anode glass sheet 2 on the vacuum region side, an electrode 4 on which a phosphor 3 is arranged is provided. On the other hand, the cathode glass sheet 1 is provided with a substrate 8 to which a gate electrode 5 and a reference wiring (conductive substrate) 7 having a metal-CNT composite plating product (field emission display element) 6 are attached. The electron emission electrode includes one or a plurality of metal-CNT composite plated articles (field emission display elements) 6 and a reference wiring 7 connected thereto as structural units. Here, the reference wiring 7 is formed by a method of dissolving unnecessary portions after electroless plating. However, the reference wiring 7 may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
かかるFEDにおいて、基準配線7とゲート電極5との間に電圧をかけると、金属−CNT複合めっき物6の先端から突出しているCNTから真空中に電子が放出される。当該電子は、電極4と基板8との間にかけられる電圧により、アノードガラスシート2の方に向かって進み、蛍光体3に衝突して発光する。CNTは、金属−CNT複合めっき物6から突出し、かつ金属−CNT複合めっき物6の長さ方向に配向しているので、蛍光体3に向かってほぼ垂直に電子を放出することができる。 In such an FED, when a voltage is applied between the reference wiring 7 and the gate electrode 5, electrons are emitted from the CNT protruding from the tip of the metal-CNT composite plating 6 into the vacuum. The electrons travel toward the anode glass sheet 2 by the voltage applied between the electrode 4 and the substrate 8 and collide with the phosphor 3 to emit light. Since the CNT protrudes from the metal-CNT composite plated product 6 and is oriented in the length direction of the metal-CNT composite plated product 6, electrons can be emitted almost vertically toward the phosphor 3.
図2は、本発明の実施の形態にかかる電子放出電極を備えた電界放出表示体の製造工程の一部を示すフローチャートである。また、図3は、図2の各工程によって電子放出電極を備えた電界放出表示体が形成されていく様子を図示したものである。ただし、図3では、ゲート電極5を省略して示している。また、以後、図中において一部の対象物しか指示していない符号があるが、同種の対象物全てを指示するものとする。 FIG. 2 is a flowchart showing a part of the manufacturing process of the field emission display having the electron emission electrode according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a state in which a field emission display having an electron emission electrode is formed by each step of FIG. However, in FIG. 3, the gate electrode 5 is omitted. In addition, hereinafter, there are symbols that indicate only some of the objects in the figure, but all the objects of the same type are instructed.
本発明の実施の形態にかかる電子放出電極を備えた電界放出表示体を作製するには、まず、基板8に基準配線7をストライプ状に取り付ける(ステップS1)。なお、ゲート電極5の取り付けは、ステップS1の前若しくは後、またはステップS1と同時に行うことができる。次に、基準配線7上に、レジスト膜の一形態であるネガ型レジスト膜9を形成する(ステップS2)。次に、ネガ型レジスト膜9の上にネガマスクを配置して露光する。露光に続いて現像を行い、ネガマスクのパターンに応じて孔10の形成を行う(ステップS3)。ネガ型レジストを用いると、露光部分は不溶化される。このため、非露光部分のみが除去されて孔10が形成される。この実施の形態では、非露光部分は、規則正しく並んだミクロンオーダの直径を持つ複数の小さな円としている。したがって、現像後、ネガ型レジスト膜9には、基準配線7を露出する多くの円柱形状の孔10が形成される。なお、ネガ型レジスト膜9に替えて、ポジ型レジスト膜を採用しても良い。 In order to manufacture a field emission display including an electron emission electrode according to an embodiment of the present invention, first, the reference wiring 7 is attached to the substrate 8 in a stripe shape (step S1). The gate electrode 5 can be attached before or after step S1 or simultaneously with step S1. Next, a negative resist film 9 which is one form of a resist film is formed on the reference wiring 7 (step S2). Next, a negative mask is placed on the negative resist film 9 and exposed. Development is performed following exposure, and holes 10 are formed according to the pattern of the negative mask (step S3). When a negative resist is used, the exposed part is insolubilized. For this reason, only the non-exposed part is removed and the hole 10 is formed. In this embodiment, the non-exposed portions are a plurality of small circles having a diameter on the order of microns arranged regularly. Therefore, after the development, many negative holes 10 exposing the reference wiring 7 are formed in the negative resist film 9. Instead of the negative resist film 9, a positive resist film may be adopted.
次に、孔あきのネガ型レジスト膜9を付けた基準配線7を一方の電極として電解めっきを行う。めっき浴は、金属の一形態であるニッケル11のイオン(ニッケルイオン)とCNT12とを含む。このようなめっき浴中にて電解めっきを行うことによって、円柱形状の孔10に、ニッケル11とCNT12とから構成される金属−CNT複合めっき物6が形成される(ステップS4)。この複合めっきの工程(ステップS4)では、CNT12は、ニッケルイオンが基準配線7に引かれて移動する際に、円柱形状の孔10に取り込まれ、めっき中に含有される。なお、CNT12自体に荷電粒子を付けてプラスにチャージさせることにより、ニッケルイオンと共に基準配線7に引かれるようにしても良い。また、CNT12自体に粘着性材料を付けて、孔10の中で固定されやすいようにしても良い。ステップS4の後に、残りのネガ型レジスト膜9を除去する(ステップS5)。次に、基準配線7と直角方向の引き出し電極を付ける(ステップS6)。 Next, electrolytic plating is performed using the reference wiring 7 provided with the perforated negative resist film 9 as one electrode. A plating bath contains the ion (nickel ion) of nickel 11 which is one form of metal, and CNT12. By performing electrolytic plating in such a plating bath, the metal-CNT composite plated product 6 composed of nickel 11 and CNTs 12 is formed in the cylindrical hole 10 (step S4). In this composite plating step (step S4), the CNTs 12 are taken into the cylindrical holes 10 when nickel ions are attracted and moved by the reference wiring 7, and are contained in the plating. In addition, you may make it be attracted | sucked to the reference | standard wiring 7 with nickel ion by attaching a charged particle to CNT12 itself and making it charge positively. Further, an adhesive material may be attached to the CNT 12 itself so that it can be easily fixed in the hole 10. After step S4, the remaining negative resist film 9 is removed (step S5). Next, an extraction electrode in a direction perpendicular to the reference wiring 7 is attached (step S6).
図4は、複合めっきの工程(図2のステップS4)を模式的に示す図である。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the composite plating step (step S4 in FIG. 2).
容器13に入れためっき浴14に、孔あきのネガ型レジスト膜9を付けた基板8と、別の電極15を挿入し、基板8上の基準配線7が負極、別の電極15が正極になるように、基板8上の基準配線7と別の電極15とを直流電源16につなぐ。めっき浴14は、ニッケルイオン11aを含むニッケル浴にCNT12を混合したものである。基準配線7と別の電極15との間に電圧をかけると、図中の矢印で示すように、めっき浴14中のニッケルイオン11aは孔10の側に引かれてニッケル11として析出する。この際、CNT12は、析出してくるニッケル11に取り込まれる。こうして、孔10中に金属−CNT複合めっき物6が形成される。なお、電源は、直流電源16のみに限定されず、交流電源との重畳を採用することもできる。このように、めっきによって、突起物である金属−CNT複合めっき物6を形成するようにしているため、めっき浴14を入れた容器13を大きくすることにより、大表面の電界放出型ディスプレイを容易に作製することができる。 A substrate 8 provided with a perforated negative resist film 9 and another electrode 15 are inserted into a plating bath 14 placed in a container 13, and the reference wiring 7 on the substrate 8 is a negative electrode, and the other electrode 15 is a positive electrode. Thus, the reference wiring 7 on the substrate 8 and another electrode 15 are connected to the DC power source 16. The plating bath 14 is a mixture of CNTs 12 in a nickel bath containing nickel ions 11a. When a voltage is applied between the reference wiring 7 and another electrode 15, the nickel ions 11 a in the plating bath 14 are attracted to the hole 10 side and are deposited as nickel 11 as shown by the arrows in the figure. At this time, the CNT 12 is taken into the precipitated nickel 11. In this way, the metal-CNT composite plated product 6 is formed in the hole 10. The power source is not limited to the DC power source 16 alone, and superposition with an AC power source may be employed. In this way, the metal-CNT composite plated product 6 that is a projection is formed by plating, so that a large surface field emission display can be easily achieved by enlarging the container 13 containing the plating bath 14. Can be produced.
図5は、基準配線7に金属−CNT複合めっき物6を立設させた電子放出電極の集合体である電界放出表示体の一部と、当該電子放出電極を構成している1本の金属−CNT複合めっき物6の拡大図とを示す図である。 FIG. 5 shows a part of a field emission display body which is an assembly of electron emission electrodes in which a metal-CNT composite plating product 6 is erected on a reference wiring 7 and one metal constituting the electron emission electrode. -It is a figure which shows the enlarged view of the CNT composite plated article 6. FIG.
電子放出表示体は、いわゆる剣山のような形態を有する。これを構成する電子放出電極において、金属−CNT複合めっき物6中のCNT12は、金属−CNT複合めっき物6の先端方向に配向した状態で存在している。金属−CNT複合めっき物6の先端では、CNT12の先端の一部が突出して埋設されている。この部分が、電子を放出する部分となる。孔10の径若しくは最長の対角線よりも長いCNT12が金属−CNT複合めっき物6から突出していない場合には、酸処理等によって、金属11の部分を溶かして、CNT12を突出させるようにしても良い。 The electron emission display has a form like a so-called Kenzan. In the electron emission electrode constituting this, the CNTs 12 in the metal-CNT composite plated product 6 are present in a state of being oriented in the tip direction of the metal-CNT composite plated product 6. At the tip of the metal-CNT composite plating product 6, a part of the tip of the CNT 12 protrudes and is embedded. This portion is a portion that emits electrons. When the CNT 12 longer than the diameter of the hole 10 or the longest diagonal does not protrude from the metal-CNT composite plated product 6, the CNT 12 may be protruded by dissolving the metal 11 portion by acid treatment or the like. .
図6は、金属−CNT複合めっき物6の形成時に、CNT12がネガ型レジスト膜9にあけられた孔10に移動する様子を模式的に示す図である。また、図7は、孔10の直径Dの√2倍の長さを有するCNT12が孔10に入り込む様子を模式的に示す図である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing how the CNTs 12 move into the holes 10 formed in the negative resist film 9 when the metal-CNT composite plated product 6 is formed. FIG. 7 is a diagram schematically showing how the CNT 12 having a length √2 times the diameter D of the hole 10 enters the hole 10.
図6に示すように、CNT12の長さLが孔10の直径D以下の場合には、CNT12はニッケル11中にランダムな方向で分散する。一方、CNT12の中に、直径Dよりも長いものが存在する場合には、その長いCNT12は、基準配線7と平行の状態では存在しない。仮に、図7に示すように、直径Dの√2倍以上の長さを持つCNT12のみを使用すると、最も水平になっても、CNT12は、基準配線7と垂直の方向に対して45°の角度を持つ状態にしかならない。したがって、孔10の直径DとCNT12の長さとの関係を制御することにより、配向性を調整できる。全CNT12の内の少なくとも1本が孔10の直径Dより長いと、CNT12を金属−CNT複合めっき物6の長さ方向に配向させることができる。直径Dより長いCNT12が多く存在するほど、CNT12が基準配線7と垂直方向に配向する確率は高くなる。 As shown in FIG. 6, when the length L of the CNT 12 is equal to or smaller than the diameter D of the hole 10, the CNT 12 is dispersed in the nickel 11 in a random direction. On the other hand, when a CNT 12 longer than the diameter D exists, the long CNT 12 does not exist in a state parallel to the reference wiring 7. As shown in FIG. 7, if only the CNT 12 having a length of √2 times the diameter D or more is used, the CNT 12 is 45 ° with respect to the direction perpendicular to the reference wiring 7 even when it is horizontal. It can only be in an angled state. Therefore, the orientation can be adjusted by controlling the relationship between the diameter D of the hole 10 and the length of the CNT 12. When at least one of all the CNTs 12 is longer than the diameter D of the hole 10, the CNTs 12 can be oriented in the length direction of the metal-CNT composite plated product 6. The more CNTs 12 that are longer than the diameter D are present, the higher the probability that the CNTs 12 are oriented in the direction perpendicular to the reference wiring 7.
図8は、孔10の直径DがCNT12の長さよりも十分大きい条件で電解めっき処理を行った段階の成果物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。これらの写真において、左上(25倍)、右上(100倍)、左下(700倍)、右下(10,000倍)の順に倍率が大きくなっている。 FIG. 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a product obtained when the electroplating process is performed under the condition that the diameter D of the hole 10 is sufficiently larger than the length of the CNT 12. In these photographs, the magnification increases in the order of upper left (25 times), upper right (100 times), lower left (700 times), and lower right (10,000 times).
ネガ型レジスト膜9を除去して形成された円柱状の孔10の直径は約50ミクロンである。用いたCNT12は、平均直径100〜150nm、長さ10〜20μm、真密度2.0g/cm3のVGCF(昭和電工(株)製)である。これらの写真において、小さな円の部分には、金属−CNT複合めっき物6が形成されている。金属−CNT複合めっき物6を拡大すると、CNT12が表面に露出した状態で金属−CNT複合めっき物6に埋設されていることがわかる。これらの孔10の直径Dを10ミクロンより小さくすると、CNT12は垂直方向に配向しやすくなる。 The diameter of the cylindrical hole 10 formed by removing the negative resist film 9 is about 50 microns. The used CNT 12 is VGCF (manufactured by Showa Denko KK) having an average diameter of 100 to 150 nm, a length of 10 to 20 μm, and a true density of 2.0 g / cm 3 . In these photographs, a metal-CNT composite plated product 6 is formed in a small circle portion. When the metal-CNT composite plated product 6 is enlarged, it can be seen that the CNT 12 is embedded in the metal-CNT composite plated product 6 with the surface exposed. When the diameter D of these holes 10 is smaller than 10 microns, the CNTs 12 are easily oriented in the vertical direction.
図9は、ネガ型レジスト膜9にあける孔10であって、多角形状の孔10を例示する図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating holes 10 in the negative resist film 9 and illustrating polygonal holes 10.
孔10の形状は、図9に示すように、六角形状あるいは四角形状であっても良い。これらの形状の孔10を採用すると、孔10の面内における直線距離の中で、対角線の長さDが最も大きい。したがって、CNT12の長さよりも長さDが小さくなるように孔10を形成すると、CNT12が基準配線7の面に垂直の方向に顕著に配向しやすくなる。なお、孔10の形状が三角形の場合には、三角形の最も長い辺を、CNT12の長さよりも短くするように孔10の大きさを決定すれば、同様に、配向しやすくなる。 The shape of the hole 10 may be a hexagonal shape or a quadrangular shape as shown in FIG. When these shapes of holes 10 are employed, the length D of the diagonal line is the largest among the linear distances in the plane of the holes 10. Therefore, when the hole 10 is formed so that the length D is smaller than the length of the CNT 12, the CNT 12 is easily remarkably oriented in a direction perpendicular to the surface of the reference wiring 7. In addition, when the shape of the hole 10 is a triangle, if the size of the hole 10 is determined so that the longest side of the triangle is shorter than the length of the CNT 12, the orientation is similarly facilitated.
図10は、上述の実施の形態と異なる本発明の変形例を示す図であって、実質的に円錐形状の孔10にCNT12が入る様子を模式的に示す図である。 FIG. 10 is a view showing a modified example of the present invention different from the above-described embodiment, and schematically showing how the CNT 12 enters the substantially conical hole 10.
図10に示すように、少なくとも1本のCNT12の長さが円錐形状の孔10の直径Dより長いと、基準配線7に対して垂直方向を向く状態で当該孔10に向かうことになる。したがって、CNT12は、基準配線7に対して垂直方向に配向してめっき物中に取り込まれやすくなる。このように、孔10の形状は、柱状に限定されず、円推等の形状であっても良い。また、図10中の孔10を、円錐形状ではなく、角錐形状としても良い。その場合、Dで示す長さは、開口面の最長距離である。 As shown in FIG. 10, when the length of at least one CNT 12 is longer than the diameter D of the conical hole 10, the CNT 12 faces the hole 10 in a state of being perpendicular to the reference wiring 7. Therefore, the CNTs 12 are oriented in the direction perpendicular to the reference wiring 7 and are easily taken into the plated product. Thus, the shape of the hole 10 is not limited to the columnar shape, and may be a shape such as circular thrust. Further, the hole 10 in FIG. 10 may be a pyramid shape instead of a conical shape. In this case, the length indicated by D is the longest distance of the opening surface.
本発明は、FEDを製造あるいは使用する産業に利用可能である。 The present invention is applicable to industries that manufacture or use FEDs.
6 金属−CNT複合めっき物(突起物)
7 基準配線(導通基板)
9 ネガ型レジスト膜(レジスト膜)
10 孔
11 ニッケル(金属)
11a ニッケルイオン(金属イオン)
12 CNT(導電性ファイバ)
6 Metal-CNT composite plating (projection)
7 Reference wiring (conducting substrate)
9 Negative resist film (resist film)
10 holes 11 nickel (metal)
11a Nickel ion (metal ion)
12 CNT (conductive fiber)
Claims (8)
その突起物は、金属と、その突起物の長さ方向に配向する導電性ファイバとの複合体であることを特徴とする電子放出電極。 Having protrusions standing on the conductive substrate,
The projection is a composite of a metal and a conductive fiber oriented in the length direction of the projection.
上記レジスト膜に、上記導通基板を露出させる孔を形成する工程と、
上記孔に、金属と導電性ファイバとからなる複合めっきを形成する工程と、
上記複合めっきの形成後、上記レジスト膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする電子放出電極の製造方法。 Forming a resist film on the conductive substrate;
Forming a hole exposing the conductive substrate in the resist film;
Forming a composite plating made of a metal and a conductive fiber in the hole;
A step of removing the resist film after the formation of the composite plating;
A method for producing an electron-emitting electrode, comprising:
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