JP2006228499A - Electron emitter and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emitter having stable electron emission characteristics. <P>SOLUTION: The electron emitter has a forming body 4 including a carbon nanotube (nano carbon material) 6 on the surface of a conductive substrate 2, and exposes the tip of the carbon nanotube 6 to a uniform height by flatly machining the surface of the forming body 4 and then performing roughening. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電界を印加することにより電子を放出する電子エミッタおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an electron emitter that emits electrons by applying an electric field, and a method of manufacturing the same.

電子エミッタを用いた表示装置は、一般的には、カソード側に配置されてアノード側との間で印加される電界によりアノード側に向けて電子を放出してアノード側の蛍光体に衝突することによって蛍光体を励起発光させるようになっている(特許文献1参照。)。このような電子エミッタは、冷陰極とも呼ばれるものであり、常温においても電子を効率的に放出することができ、また、印加電圧に対する電子放出の効果も高く、高輝度、広視野角、長寿命、高応答性などの点により、大型薄型の表示装置に適用され、その開発が鋭意進められている。この電子エミッタの中で、カーボンナノチューブ等のナノカーボン材料を用いた電子エミッタへの注目度が高くなっている。このナノカーボン材料は、アスペクト比が大きいために低電界での電子放出が容易であること、電子放出特性が安定であること、表示装置に対して高密度な発光点を提供することができること、などから上記表示装置への実施に向けて開発されている。このタイプの電子エミッタの製造方法としては、炭化水素ガスを原料ガスとして熱反応、化学反応によって基板上にカーボン薄膜を形成する化学気相成長法(CVD法)等の乾式成膜法や、ナノカーボン材料を樹脂溶媒中に混合分散してペースト状として基板上に印刷した後、焼成することにより溶媒成分を蒸発させてナノカーボン材料を基板上に配置する湿式成膜法、等がある。   In general, a display device using an electron emitter is arranged on the cathode side and emits electrons toward the anode side by an electric field applied to the anode side to collide with the phosphor on the anode side. Thus, the phosphor is excited to emit light (see Patent Document 1). Such an electron emitter is also called a cold cathode, can efficiently emit electrons even at room temperature, has a high electron emission effect on applied voltage, and has high brightness, wide viewing angle, and long life. Due to its high responsiveness, it has been applied to a large and thin display device, and its development has been earnestly advanced. Among these electron emitters, attention is focused on electron emitters using nanocarbon materials such as carbon nanotubes. Since this nanocarbon material has a large aspect ratio, it is easy to emit electrons in a low electric field, the electron emission characteristics are stable, and a high-density light emitting point can be provided to a display device. Have been developed for implementation on the display device. Manufacturing methods for this type of electron emitter include dry deposition methods such as chemical vapor deposition (CVD), which forms a carbon thin film on a substrate by thermal reaction and chemical reaction using hydrocarbon gas as a source gas, There is a wet film forming method in which a carbon material is mixed and dispersed in a resin solvent, printed as a paste on a substrate, and then baked to evaporate the solvent component and place the nanocarbon material on the substrate.

しかしながら、CVD法では、大規模で高価な装置が必要である上に、そのような大規模で高価な装置を用いても製造工数が多く製造プロセスが複雑であるとともにナノカーボン材料を基板上に均一で一様な長さに成長させ難く、電子放出特性すなわち表示装置内の蛍光体を安定して発光させることができる発光特性を得難い。   However, the CVD method requires a large-scale and expensive apparatus, and even if such a large-scale and expensive apparatus is used, the manufacturing process is large and the manufacturing process is complicated, and the nanocarbon material is placed on the substrate. It is difficult to grow to a uniform and uniform length, and it is difficult to obtain an electron emission characteristic, that is, a light emission characteristic capable of stably emitting a phosphor in a display device.

一方、印刷法では、基板上に直接、ナノカーボン材料を成長させる必要がないので、CVD法のごとく大規模で高価な装置を用いる必要がないが、基板上にナノカーボン材料がペースト状においてランダムに分散された状態になっており、焼成して溶媒成分を除去したときに、基板上にナノカーボン材料が不揃いで配置された状態となっており、その先端への電界集中により電子放出が行われるナノカーボン材料としては、全体の電子放出特性が極めて不安定な電子エミッタとなる。また、ナノカーボン材料が不揃いであることはその密度が低くなって発光ポイント密度が低くなり、蛍光膜を励起するための電子源の電子線放出密度が低く、かつ、むらがあるということになり、画面が暗く、しかも表示される画像にむらが生じ、画質が著しく低下する。
特開2001−23552号
On the other hand, in the printing method, since it is not necessary to grow the nanocarbon material directly on the substrate, there is no need to use a large-scale and expensive apparatus as in the CVD method, but the nanocarbon material is randomly formed on the substrate in a paste form. When the solvent component is removed by baking, the nanocarbon material is arranged unevenly on the substrate, and electron emission occurs due to electric field concentration at the tip. As a nanocarbon material, the electron emission characteristic of the whole becomes an extremely unstable electron emitter. In addition, the irregularity of the nanocarbon material means that the density is lowered, the emission point density is lowered, the electron beam emission density of the electron source for exciting the fluorescent film is low, and there is unevenness. The screen is dark and the displayed image is uneven, resulting in a significant deterioration in image quality.
JP 2001-23552 A

したがって、本発明は、ナノカーボン材料を印刷等により塗布する方式において、全体としての電子放出特性が安定化した電子エミッタを提供することである。   Accordingly, the present invention is to provide an electron emitter in which electron emission characteristics as a whole are stabilized in a method of applying a nanocarbon material by printing or the like.

第1の発明は、基板表面にナノカーボン材料を含むペーストから固形化された成形体を設け、成形体の表面は、所定以下の表面粗さに平坦化されてから、上記表面粗さ以上の表面粗さに荒らされていることを特徴とする電子エミッタである。上記ナノカーボン材料には、カーボンナノチューブ、フラーレン、カーボンナノホーン、ナノパーティクル、カーボンナノウォール、等を含むことができる。また、上記ナノカーボン材料は、一部に電子放出することができる形状を有するものであればよく、その形状には特には限定されないが、例えば、チューブ状、線状、円盤状、球状等を含むものである。成形体は、例えば、基板表面に印刷法あるいはスラリー法あるいはインク法等の塗布によりペースト状にして設け、このペースト状物質を焼成することにより、得ることができる。成形体は、機械研磨または化学的機械的研磨等によりその表面を所定以下の表面粗さの表面に平坦加工することができる。成形体の表面は、エッチング等により所定以上の表面粗さに表面荒しすることができる。   1st invention provides the molded object solidified from the paste containing nanocarbon material on the substrate surface, and after the surface of the molded object is flattened to a predetermined or less surface roughness, the surface roughness is equal to or greater than the above surface roughness. An electron emitter characterized by being roughened by surface roughness. The nanocarbon material may include carbon nanotubes, fullerenes, carbon nanohorns, nanoparticles, carbon nanowalls, and the like. The nanocarbon material may be any material as long as it has a shape capable of emitting electrons in part, and the shape is not particularly limited. For example, the nanocarbon material may have a tube shape, a linear shape, a disc shape, a spherical shape, or the like. Is included. The molded body can be obtained, for example, by providing a paste on the surface of the substrate by applying a printing method, a slurry method, an ink method or the like, and firing the paste-like substance. The molded body can be flattened to a surface with a surface roughness of a predetermined level or less by mechanical polishing or chemical mechanical polishing. The surface of the molded body can be roughened to a surface roughness of a predetermined level or more by etching or the like.

第1の発明によると、基板表面にナノカーボン材料を含む成形体を設け、この成形体に対して表面平坦化加工の後、表面荒らし加工が施されているから、成形体の表面からはナノカーボン材料の先端を表面全体に均等に露出させることが可能となり、これによって、成形体の表面全体のナノカーボン材料はほぼ均等に電子放出を行うようになり、電子放出特性が極めて安定化した電子エミッタを提供することができる。したがって、第1の発明では、基板上にナノカーボン材料を成長させる必要がないから、CVD法のごとく大規模で高価な装置を用いる必要がなく、また、成形体内部ではナノカーボン材料が不揃いであったとしても、成形体表面に露出して電子放出用となるナノカーボン材料についてその先端を基板からの均等な高さに揃わせることができ、これによって、成形体表面全体にわたりナノカーボン材料の先端に均等に電界が集中して電子放出の効率向上と安定性向上と発光強度の面内均一化とを達成することができる。   According to the first invention, a molded body containing a nanocarbon material is provided on the surface of the substrate, and after the surface flattening process is performed on the molded body, the surface roughening process is performed. It is possible to expose the tip of the carbon material evenly over the entire surface, so that the nanocarbon material on the entire surface of the molded body emits electrons almost evenly, and the electron emission characteristics are extremely stabilized. An emitter can be provided. Therefore, in the first invention, since it is not necessary to grow the nanocarbon material on the substrate, it is not necessary to use a large-scale and expensive apparatus as in the CVD method, and the nanocarbon material is not uniform inside the molded body. Even if it exists, the tip of the nanocarbon material that is exposed on the surface of the molded body and is used for electron emission can be aligned at a uniform height from the substrate. The electric field is evenly concentrated on the tip, so that it is possible to improve the efficiency and stability of electron emission and make the emission intensity uniform in the surface.

第2の発明は、基板表面にナノカーボン材料を含むペーストから固形化された成形体を設け、成形体の表面は、所定以下の表面粗さに平坦化されてから、上記表面粗さ以上の表面粗さに荒らされていることを特徴とする電子エミッタである。   2nd invention provides the molded object solidified from the paste containing nanocarbon material on the substrate surface, and after the surface of the molded object is flattened to a predetermined or less surface roughness, the surface roughness is equal to or greater than the above surface roughness. An electron emitter characterized by being roughened by surface roughness.

第2の発明は、第1の発明と同様の作用効果を有するものであることに加えて、表面平坦化と表面荒らしそれぞれの表面粗さの関係により、成形体表面全体にわたるナノカーボン材料の先端高さを精確に揃わせることが可能となり、より電子放出の効率向上と安定性向上と発光強度の面内均一化とを達成することができる。   According to the second invention, in addition to having the same effect as the first invention, the tip of the nanocarbon material over the entire surface of the molded body is obtained by the relationship between the surface roughness of the surface flattening and the surface roughening. It is possible to accurately align the heights, and it is possible to further improve the efficiency and stability of electron emission and make the emission intensity uniform in the surface.

成形体の表面は研磨により最大で10nmの表面粗さに平坦化することが好ましい。また、成形体の表面はエッチングにより10nm〜20μmの表面粗さに荒らされていることが好ましい。このような表面粗さに設定することにより、成形体表面から露出するナノカーボン材料の配置密度を向上することができ、発光強度をより向上させることができるようになる。   The surface of the molded body is preferably flattened to a surface roughness of 10 nm at maximum by polishing. The surface of the molded body is preferably roughened to a surface roughness of 10 nm to 20 μm by etching. By setting such surface roughness, the arrangement density of the nanocarbon material exposed from the surface of the molded body can be improved, and the emission intensity can be further improved.

第3の発明は、基板表面にナノカーボン材料を含むペーストを塗布する塗布工程と、ペーストを焼成してナノカーボン材料を含む成形体を得る焼成工程と、成形体の表面を所定以下の表面粗さに平坦化加工する平坦化工程と、成形体の表面を所定以上の表面粗さに荒らし加工する表面荒らし工程とを含むことを特徴とする電子エミッタの製造方法である。上記塗布には印刷、スプレー、インク法、等を含むことができる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a coating step of applying a paste containing a nanocarbon material on a substrate surface, a firing step of firing the paste to obtain a molded body containing the nanocarbon material, A method of manufacturing an electron emitter, comprising: a flattening step for flattening a surface; and a surface roughening step for roughening the surface of the molded body to a surface roughness greater than or equal to a predetermined level. The application may include printing, spraying, ink method, and the like.

平坦化の手法は、特に限定されないが、例えば、研磨により平坦化する手法がある。平坦化においては、成形体の表面を最大で10nmの表面粗さに研磨加工する工程であることが好ましい。表面荒しの手法は、特に限定されないが、例えば、エッチングにより表面を荒らすことができる。成形体の表面は最小で10nmの表面粗さに荒らすことが好ましい。   The flattening method is not particularly limited. For example, there is a method of flattening by polishing. The planarization is preferably a step of polishing the surface of the molded body to a maximum surface roughness of 10 nm. The surface roughening method is not particularly limited, but the surface can be roughened by etching, for example. The surface of the molded body is preferably roughened to a surface roughness of 10 nm as a minimum.

本発明の製造方法においては、安価でかつ発光特性に優れた電子エミッタを製造することができる。   In the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture an electron emitter that is inexpensive and has excellent light emission characteristics.

本発明によれば、電子放出特性が極めて安定した電子エミッタを提供することができる。   According to the present invention, an electron emitter having extremely stable electron emission characteristics can be provided.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電子エミッタおよびその製造方法を説明する。図1は、実施の形態の電子エミッタの断面図である。この電子エミッタは、導電性の基板2と、この基板2表面に印刷により形成された成形体4とを備えている。基板2はシリコン等の半導体、金属等からなる。また、基板2がガラス等の絶縁性材料から構成される場合、その基板2に導電性材料が設けられて基板表面が導電性を有するとよい。基板2は少なくともその表面が導電性を有しているとよい。基板2は電界放射型表示装置においてカソード電極側となる。成形体4は、内部に電子放出用のナノカーボン材料の一例であるカーボンナノチューブ6を含む。成形体4は、その表面全体ないしはほぼ全体が所定以下の表面粗さでほぼ平坦に加工されているとともに、その表面全体ないしはほぼ全体が上記平坦加工による表面粗さ以上の表面粗さに荒らし加工されている。表面全体とは基板2上にパターン化されて電子エミッタを形成する場合では、そのパターンに相当する表面全体ないしはほぼ全体である。ナノカーボン材料は、上記カーボンナノチューブに限定されるものではなく、例えば、フラーレン、カーボンナノホーン、ナノパーティクル、カーボンナノウォール、等を含むことができる。成形体表面の平坦化加工には、例えば、機械研磨あるいは化学的機械的研磨あるいはこれらの併用あるいはその他等がある。成形体4の表面の荒らし加工には、エッチングあるいはその他、適宜に選択される荒らし加工がある。エッチングとしては、ドライエッチング、ウエットエッチング等のエッチング法(ハーフエッチング)を好ましく用いることができる。このエッチングは、カーボンナノチューブがエッチングされにくく、成形体を構成するバインダ材料を容易にエッチングすることができるものである。例えば、成形体がガラスを含む場合、アルカリ溶液によるエッチングを適用することができる。   Hereinafter, an electron emitter and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of an electron emitter according to an embodiment. The electron emitter includes a conductive substrate 2 and a molded body 4 formed on the surface of the substrate 2 by printing. The substrate 2 is made of a semiconductor such as silicon, a metal, or the like. Moreover, when the board | substrate 2 is comprised from insulating materials, such as glass, the electroconductive material is provided in the board | substrate 2, and it is good for the substrate surface to have electroconductivity. The substrate 2 may have at least a surface having conductivity. The substrate 2 is on the cathode electrode side in the field emission display device. The molded body 4 includes carbon nanotubes 6 that are examples of nanocarbon materials for electron emission. The entire or almost entire surface of the molded body 4 is processed to be substantially flat with a surface roughness of a predetermined level or less, and the entire surface or substantially the entire surface is roughened to a surface roughness equal to or greater than the surface roughness by the above-described flat processing. Has been. When the surface is patterned on the substrate 2 to form an electron emitter, the entire surface is the entire surface or almost the entire surface corresponding to the pattern. The nanocarbon material is not limited to the carbon nanotube, and may include, for example, fullerene, carbon nanohorn, nanoparticle, carbon nanowall, and the like. Examples of the flattening process of the surface of the molded body include mechanical polishing, chemical mechanical polishing, a combination thereof, and others. The roughening process of the surface of the molded body 4 includes etching or other appropriate roughening process. As the etching, an etching method (half etching) such as dry etching or wet etching can be preferably used. In this etching, the carbon nanotubes are hardly etched, and the binder material constituting the molded body can be easily etched. For example, when the molded body contains glass, etching with an alkaline solution can be applied.

成形体4は、カーボンナノチューブ6を含むペーストを焼成したものであるから、このペーストの段階ではカーボンナノチューブ6同士は、ファンデルワールス引力により凝集してバンドルを形成して、カーボンナノチューブ6が面内で不均一に存在し、均一な電子放出特性を得ることができなくなる。そのため、ペーストの段階では好ましくはカーボンナノチューブ6が均等に分散されるように超音波等で分散化処理することができる。また、カーボンナノチューブ6がペーストの焼成時の熱で焼失されてしまうことがないようにカーボンナノチューブ6を焼失難くする例えばITO(酸化インジウム錫)8をペースト中に導電材料として使用することができる。カーボンナノチューブ6はITO8により基板2に対して電気的にバックコンタクトをとることができる。   Since the molded body 4 is obtained by firing a paste containing carbon nanotubes 6, the carbon nanotubes 6 are aggregated by van der Waals attraction at this paste stage to form bundles, and the carbon nanotubes 6 are in-plane. Therefore, it is impossible to obtain uniform electron emission characteristics. Therefore, in the paste stage, it is possible to perform a dispersion treatment with ultrasonic waves or the like so that the carbon nanotubes 6 are preferably evenly dispersed. Further, for example, ITO (indium tin oxide) 8 which makes the carbon nanotubes 6 hard to be burned out so that the carbon nanotubes 6 are not burned off by heat at the time of baking of the paste can be used as a conductive material in the paste. The carbon nanotube 6 can make an electrical back contact with the substrate 2 by the ITO 8.

ペースト材料は、上記カーボンナノチューブ6に加えて、無機バインダ材料(低融点ガラス粒子や導電性材等)と、ビヒクル(エチルセルロースなどの樹脂やテルピネオールやブチルカルビトールなどを含む溶剤に溶解した粘性のある溶液)とが配合されて流動性を有するペーストとされたものである。低融点ガラス粒子には、ビスマス系、亜鉛系、鉛系の材料がある。ビヒクルとしては、分解、揮発性の良い材料を用いて、加熱で除去することができるものである。無機バインダ材料は、焼成後に固形状態を維持するためのものである。ペースト材料中にはカーボンナノチューブの分散性を高める分散剤あるいはナノカーボン材料の凝集を防止する抗凝集剤を混入することができる。ナノカーボン材料の分散性を高めるため超音波処理を施すことができる。ナノカーボン材料は例えばカーボンナノチューブである。無機バインダ材料としては上記以外に酸化チタンや、その他がある。   In addition to the carbon nanotube 6, the paste material has a viscosity dissolved in an inorganic binder material (low-melting glass particles, a conductive material, etc.) and a vehicle (resin such as ethyl cellulose, terpineol, butyl carbitol, etc.). Solution) and a paste having fluidity. Low melting glass particles include bismuth, zinc and lead materials. The vehicle can be removed by heating using a material having good decomposition and volatility. The inorganic binder material is for maintaining a solid state after firing. The paste material can be mixed with a dispersing agent that enhances the dispersibility of the carbon nanotubes or an anti-aggregating agent that prevents aggregation of the nanocarbon material. Ultrasonic treatment can be applied to increase the dispersibility of the nanocarbon material. The nanocarbon material is, for example, a carbon nanotube. In addition to the above, inorganic binder materials include titanium oxide and others.

成形体4の表面は表面粗さが最大でも10nm、好ましくは、それ以下に平坦化加工されている。成形体4の表面は、この平坦化加工の後、エッチングにより、最小でも10nm、好ましくは、それ以上の表面粗さに荒らされている。図1では、理解の都合で、成形体4の表面粗さの状態を凹部4aと凸部4bとで誇張して図示している。成形体4の凹凸表面において、凹部4aは、カーボンナノチューブ6間の凹部であり、上記エッチングで除去された部分であり、凸部4bはエッチングされずに残った部分であり、この凸部4bにカーボンナノチューブ6が位置することにより、カーボンナノチューブ6は成形体4表面から突出した状態に露出し、これによって電子放出特性が得られている。   The surface of the molded body 4 is flattened so that the surface roughness is at most 10 nm, preferably less. The surface of the molded body 4 is roughened to a surface roughness of at least 10 nm, preferably more than that, by etching after the planarization. In FIG. 1, for the sake of understanding, the surface roughness of the molded body 4 is exaggerated by the concave portions 4 a and the convex portions 4 b. On the concavo-convex surface of the molded body 4, the concave portions 4 a are concave portions between the carbon nanotubes 6 and are portions removed by the etching, and the convex portions 4 b are portions that remain without being etched. When the carbon nanotubes 6 are positioned, the carbon nanotubes 6 are exposed in a state of protruding from the surface of the molded body 4, thereby obtaining electron emission characteristics.

以上の構成を備えた実施の形態の電子エミッタにおいては、成形体4の表面が研磨されて電子放出面が基板2表面からほぼ一定の高さを有するので、この電子放出面に露出するカーボンナノチューブ6からの電子放出量が一定化し、発光特性が均一化する。また、成形体4の表面が所定の表面粗さに加工され、その表面粗さを備えた電子放出面からカーボンナノチューブ6が露出しているので、より電界集中が良好となり、電子放出特性が安定化する。   In the electron emitter according to the embodiment having the above configuration, the surface of the molded body 4 is polished and the electron emission surface has a substantially constant height from the surface of the substrate 2. The amount of electron emission from 6 becomes constant, and the light emission characteristics become uniform. In addition, since the surface of the molded body 4 is processed to a predetermined surface roughness and the carbon nanotubes 6 are exposed from the electron emission surface having the surface roughness, the electric field concentration is further improved and the electron emission characteristics are stable. Turn into.

図2以降を参照して実施形態の電子エミッタの製造方法を説明する。図2はその製造方法の工程フローを示し、図3ないし図5は各工程を示す断面図である。この製造方法は、工程フローで示すように、塗布(焼成含む)、平坦化および表面荒しからなる。また、塗布の工程は焼成の工程と共に図3に示し、平坦化の工程は図4に示し、表面荒しの工程は図5に示している。また、図3ないし図5において各工程を(a)(b)で示し、(b)は(a)の一部を概念的に誇張拡大して示している。   A method of manufacturing the electron emitter according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a process flow of the manufacturing method, and FIGS. 3 to 5 are sectional views showing each process. As shown in the process flow, this manufacturing method includes coating (including baking), planarization, and surface roughening. Further, the coating process is shown in FIG. 3 together with the baking process, the flattening process is shown in FIG. 4, and the surface roughening process is shown in FIG. Further, in FIGS. 3 to 5, each step is indicated by (a) and (b), and (b) conceptually exaggerates and shows a part of (a).

図3(a)(b)を参照して、最初の塗布工程においては、基板2の表面にペースト(粘性溶液)を塗布する。ペーストは、カーボンナノチューブ6と、上記した無機バインダ(成形助剤)と、ビヒクルとを含むものである。塗布時点では、ペースト表面は基板表面に対して起伏の大きい表面形状になっているとともに、カーボンナノチューブ6はペースト内で垂直配向されたものや、それ以外の方向に配向されたものが混在した状態である。ペースト塗布の後、ペーストを所定温度で焼成する。この焼成により、ペーストは固形化されて成形体4となる。この成形体4の表面粗さは一様ではなく、起伏の大きい表面状態であり、カーボンナノチューブ6の先端は基板2の表面から高さ不均一になっており、電子放出特性が極めて悪い。また、カーボンナノチューブ6の一部は成形体4の内部に埋没しているので、電子放出することができるカーボンナノチューブ6は限定されたものとなり、電子放出量が少なくなる、など電子放出特性が安定化しない。そこで、本実施の形態ではさらに次の平坦化および表面荒しを実施するものである。   With reference to FIGS. 3A and 3B, in the first application step, a paste (viscous solution) is applied to the surface of the substrate 2. The paste includes carbon nanotubes 6, the above-described inorganic binder (molding aid), and a vehicle. At the time of application, the paste surface has a surface shape with a large undulation with respect to the substrate surface, and the carbon nanotubes 6 are a mixture of vertically oriented and other oriented carbon nanotubes in the paste. It is. After applying the paste, the paste is baked at a predetermined temperature. By this firing, the paste is solidified to form the molded body 4. The surface roughness of the molded body 4 is not uniform and has a rough surface, and the tips of the carbon nanotubes 6 are uneven in height from the surface of the substrate 2 and the electron emission characteristics are extremely poor. In addition, since a part of the carbon nanotube 6 is embedded in the molded body 4, the carbon nanotubes 6 that can emit electrons are limited, and the electron emission characteristics are stable, such as the amount of electron emission is reduced. Do not turn. Therefore, in the present embodiment, the following flattening and surface roughening are further performed.

すなわち、図4(a)(b)を参照して、次の平坦化工程においては、成形体4の表面を機械研磨あるいは、スラリ ー状の研磨剤を研磨パッドの表面に供給して薄板状の被研磨物の表面を研磨する化学的および機械的に研磨する化学的機械的研磨(CMP)あるいはこれらの併用等で表面粗さRa(日本工業規格JIS−B0601の算術平均粗さ)で10nm以下に平坦化する。この機械研磨は周知の手法で可能であるので詳細は省略する。この平坦化により、成形体4の表面は鏡面状態となる。この研磨により、成形体4の表面高さは均一化されたものとなる。次いで、図5(a)(b)を参照して、最後の表面荒しの工程においては、成形体4の表面をウェットエッチングやドライエッチングにより表面粗さRaで10nm以上に荒らし加工する。以上の工程を経ることにより、図1に示す電子エミッタを製造することができる。   That is, referring to FIGS. 4A and 4B, in the next flattening step, the surface of the molded body 4 is mechanically polished or a slurry-like abrasive is supplied to the surface of the polishing pad to form a thin plate. The surface roughness Ra (arithmetic mean roughness of Japanese Industrial Standard JIS-B0601) is 10 nm by chemical and mechanical polishing (CMP) for polishing the surface of the workpiece and chemical mechanical polishing (CMP) for combining them mechanically. Planarize below. Since this mechanical polishing is possible by a well-known method, the details are omitted. By this flattening, the surface of the molded body 4 becomes a mirror surface. By this polishing, the surface height of the molded body 4 becomes uniform. Next, referring to FIGS. 5A and 5B, in the final surface roughening step, the surface of the molded body 4 is roughened to a surface roughness Ra of 10 nm or more by wet etching or dry etching. Through the above steps, the electron emitter shown in FIG. 1 can be manufactured.

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various changes or modifications within the scope described in the claims.

本発明の実施の形態に係る電子エミッタの断面図である。It is sectional drawing of the electron emitter which concerns on embodiment of this invention. 図1の電子エミッタの製造フローを示す図である。It is a figure which shows the manufacture flow of the electron emitter of FIG. 図1の電子エミッタの塗布と焼成工程図である。FIG. 2 is a process diagram for applying and firing the electron emitter of FIG. 1. 図1の電子エミッタの平坦化工程図である。FIG. 2 is a planarization process diagram of the electron emitter of FIG. 1. 図1の電子エミッタの表面荒らし工程図である。It is a surface roughening process drawing of the electron emitter of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2 基板
4 成形体
6 カーボンナノチューブ(ナノカーボン材料)

2 Substrate 4 Molded body 6 Carbon nanotube (nanocarbon material)

Claims (3)

基板表面にナノカーボン材料を含むペーストから固形化された成形体を設け、この成形体の表面は平坦加工されてから荒らし加工されている、ことを特徴とする電子エミッタ。   An electron emitter characterized in that a molded body solidified from a paste containing a nanocarbon material is provided on a substrate surface, and the surface of the molded body is flattened and then roughened. 基板表面にナノカーボン材料を含むペーストから固形化された成形体を設け、成形体の表面は、所定以下の表面粗さに平坦化されてから、上記表面粗さ以上の表面粗さに荒らされている、ことを特徴とする電子エミッタ。   A molded body solidified from a paste containing a nanocarbon material is provided on the substrate surface, and the surface of the molded body is flattened to a surface roughness of a predetermined level or less and then roughened to a surface roughness of the above-mentioned surface roughness or higher. An electron emitter characterized by that. 基板表面にナノカーボン材料を含むペーストを塗布する塗布工程と、
ペーストを焼成してナノカーボン材料を含む成形体を得る焼成工程と、
成形体の表面を所定以下の表面粗さに平坦化加工する平坦化工程と、
成形体の表面を所定以上の表面粗さに荒らし加工する表面荒らし工程と、
を含むことを特徴とする電子エミッタの製造方法。

An application step of applying a paste containing a nanocarbon material to the substrate surface;
A firing step of firing a paste to obtain a molded body containing a nanocarbon material;
A flattening step of flattening the surface of the molded body to a predetermined surface roughness;
A surface roughening step in which the surface of the molded body is roughened to a surface roughness of a predetermined level or more;
A method for manufacturing an electron emitter, comprising:

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003272517A (en) * 2002-03-20 2003-09-26 Mitsubishi Electric Corp Cathode and its manufacturing method
JP2004234865A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Sony Corp Carbon nanotube array material, its process of manufacture, carbon fiber array material, its process of manufacture and electric field emission display element
JP2006515706A (en) * 2002-07-03 2006-06-01 シンテック,インコーポレイテッド Fabrication method and activation treatment of nanostructured composite field emission cathode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003272517A (en) * 2002-03-20 2003-09-26 Mitsubishi Electric Corp Cathode and its manufacturing method
JP2006515706A (en) * 2002-07-03 2006-06-01 シンテック,インコーポレイテッド Fabrication method and activation treatment of nanostructured composite field emission cathode
JP2004234865A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Sony Corp Carbon nanotube array material, its process of manufacture, carbon fiber array material, its process of manufacture and electric field emission display element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014154276A (en) * 2013-02-06 2014-08-25 Tohoku Univ Field electron emission element and method for manufacturing light emitting element using the same

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