JPH11120901A - 放射線による電界放出型冷陰極材料の作製方法 - Google Patents
放射線による電界放出型冷陰極材料の作製方法Info
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- JPH11120901A JPH11120901A JP28030497A JP28030497A JPH11120901A JP H11120901 A JPH11120901 A JP H11120901A JP 28030497 A JP28030497 A JP 28030497A JP 28030497 A JP28030497 A JP 28030497A JP H11120901 A JPH11120901 A JP H11120901A
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- Japan
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- cathode material
- polymer material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電界放出型冷陰極材料を作製する技術分野に
関するものであり、特に、電子表示機器のための電界放
出型冷陰極材料を作製する方法に関するものである。 【解決手段】 高分子材料に重イオンなどの粒子線を照
射して架橋反応を起こさせ、未反応部分を除去した後、
焼成して材料表面に径約０．０１μｍ〜数１０μｍ、長
さ０．５μｍ以上〜数１００μｍの針状突起を１００個
／ｍｍ2以上の多数有する電界放出型冷陰極材料を作製
する。
関するものであり、特に、電子表示機器のための電界放
出型冷陰極材料を作製する方法に関するものである。 【解決手段】 高分子材料に重イオンなどの粒子線を照
射して架橋反応を起こさせ、未反応部分を除去した後、
焼成して材料表面に径約０．０１μｍ〜数１０μｍ、長
さ０．５μｍ以上〜数１００μｍの針状突起を１００個
／ｍｍ2以上の多数有する電界放出型冷陰極材料を作製
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型冷陰極
材料を作製する技術分野に関するものであり、特に、電
子表示機器のための電界放出型冷陰極材料を作製する方
法に関するものである。
材料を作製する技術分野に関するものであり、特に、電
子表示機器のための電界放出型冷陰極材料を作製する方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子表示機器等の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法としては、シリコンや導電性材料
に絶縁膜である酸化シリコンなど積み、エッチングして
回転蒸着法を用いてミクロな電界放出型冷陰極電子源を
多数アレイ状に並べた電界放出型エミッタアレイを作製
する方法、ダイヤモンド微小結晶薄膜の表面の凹凸を利
用して電界放出型冷陰極材料とする方法、特殊な印刷法
を用いて電界放出型冷陰極を作製する方法などがある。
極材料を作製する方法としては、シリコンや導電性材料
に絶縁膜である酸化シリコンなど積み、エッチングして
回転蒸着法を用いてミクロな電界放出型冷陰極電子源を
多数アレイ状に並べた電界放出型エミッタアレイを作製
する方法、ダイヤモンド微小結晶薄膜の表面の凹凸を利
用して電界放出型冷陰極材料とする方法、特殊な印刷法
を用いて電界放出型冷陰極を作製する方法などがある。
【０００３】しかし、前記電界放出型エミッタアレイを
作製する方法はエッチングや回転蒸着法など工程が多
く、かつ複雑である。また、この方法により大面積のも
のは作るのには大きな製造装置を必要とする。また、ダ
イヤモンド微小結晶薄膜の表面の凹凸を利用して電界放
出型冷陰極材料とする方法や特殊な印刷法を用いて電界
放出型冷陰極を作る方法によっては、未だ、均一で再現
性よく、かつ安定に電子を電界放出する電界放出型冷陰
極材料を作製することはできない。以上のことから、均
一で再現性よく、かつ安定に電子を電界放出する大面積
の電界放出型冷陰極材料の実用的、かつ簡便な作製法は
存在していない。
作製する方法はエッチングや回転蒸着法など工程が多
く、かつ複雑である。また、この方法により大面積のも
のは作るのには大きな製造装置を必要とする。また、ダ
イヤモンド微小結晶薄膜の表面の凹凸を利用して電界放
出型冷陰極材料とする方法や特殊な印刷法を用いて電界
放出型冷陰極を作る方法によっては、未だ、均一で再現
性よく、かつ安定に電子を電界放出する電界放出型冷陰
極材料を作製することはできない。以上のことから、均
一で再現性よく、かつ安定に電子を電界放出する大面積
の電界放出型冷陰極材料の実用的、かつ簡便な作製法は
存在していない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低い
電圧で大面積から均一に電子を放出させる新たな電界放
出型冷陰極材料を提供することである。本発明者は、従
来、主として無機結晶材料や放射線同位元素の作製に用
いられていた高エネルギーの重イオンを高分子材料の照
射に応用すること、及び、従来、高分子材料の均一な架
橋に用いられていたγ線や電子線などを使用する放射線
架橋反応を不均一な架橋反応として利用することに着目
して本発明を完成させた。
電圧で大面積から均一に電子を放出させる新たな電界放
出型冷陰極材料を提供することである。本発明者は、従
来、主として無機結晶材料や放射線同位元素の作製に用
いられていた高エネルギーの重イオンを高分子材料の照
射に応用すること、及び、従来、高分子材料の均一な架
橋に用いられていたγ線や電子線などを使用する放射線
架橋反応を不均一な架橋反応として利用することに着目
して本発明を完成させた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の電界放出型冷陰
極材料の作製法は、以下の特徴を有するものである。
極材料の作製法は、以下の特徴を有するものである。
【０００６】（１） 本発明は、放射線架橋する高分子
材料に重イオンなどの粒子線を照射して架橋反応を起こ
させ、未架橋反応部分を除去した後、焼成して材料表面
に径約０．０１μｍ以上〜数１０μｍ、長さ０．５μｍ
〜数１００μｍの針状突起を１００個／ｍｍ2以上の多
数有する電界放出型冷陰極材料を作製する方法である。
材料に重イオンなどの粒子線を照射して架橋反応を起こ
させ、未架橋反応部分を除去した後、焼成して材料表面
に径約０．０１μｍ以上〜数１０μｍ、長さ０．５μｍ
〜数１００μｍの針状突起を１００個／ｍｍ2以上の多
数有する電界放出型冷陰極材料を作製する方法である。
【０００７】（２） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、放射線架橋する高分
子材料として有機あるいは無機系の高分子材料が使用さ
れ、その有機系高分子材料としては、ポリアクリロニト
リル、ポリスチレン及びその共重合体、ポリ塩化ビニル
及びこれと類似な塩素を含んだ直鎖状高分子、ポリエチ
レン及びその置換体、並びにポリエステル及びポリウレ
タン系高分子などが使用される。また、その無機系高分
子材料としてはシリコン系高分子、リン系高分子などが
使用される。
極材料を作製する方法においては、放射線架橋する高分
子材料として有機あるいは無機系の高分子材料が使用さ
れ、その有機系高分子材料としては、ポリアクリロニト
リル、ポリスチレン及びその共重合体、ポリ塩化ビニル
及びこれと類似な塩素を含んだ直鎖状高分子、ポリエチ
レン及びその置換体、並びにポリエステル及びポリウレ
タン系高分子などが使用される。また、その無機系高分
子材料としてはシリコン系高分子、リン系高分子などが
使用される。
【０００８】（３） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、重イオンとして、材
料への線エネルギー付与が大きな炭素イオン以上の重イ
オン、特にクリプトン、キセノンなどの高エネルギー重
イオンが使用される。この重イオンの質量や電荷は生成
した針状突起の径に関係する。また、この重イオンのエ
ネルギー、すなわち、材料中の飛程は針状突起の長さに
関係する。更にまた、重イオンの照射量は材料表面の針
状突起の数に関係する。
極材料を作製する方法においては、重イオンとして、材
料への線エネルギー付与が大きな炭素イオン以上の重イ
オン、特にクリプトン、キセノンなどの高エネルギー重
イオンが使用される。この重イオンの質量や電荷は生成
した針状突起の径に関係する。また、この重イオンのエ
ネルギー、すなわち、材料中の飛程は針状突起の長さに
関係する。更にまた、重イオンの照射量は材料表面の針
状突起の数に関係する。
【０００９】（４） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、重イオンの代わりに
非常に細く絞った電子線、または陽子線などの軽イオン
線のパルスを位置を変えて照射することも可能である。
この電子線などのビーム径は生成した針状突起の径に関
係する。また、電子線などのエネルギー、すなわち、材
料中の飛程は針状突起の長さに関係する。更にまた、電
子線パルスなどの照射回数は材料表面の針状突起の数に
関係する。
極材料を作製する方法においては、重イオンの代わりに
非常に細く絞った電子線、または陽子線などの軽イオン
線のパルスを位置を変えて照射することも可能である。
この電子線などのビーム径は生成した針状突起の径に関
係する。また、電子線などのエネルギー、すなわち、材
料中の飛程は針状突起の長さに関係する。更にまた、電
子線パルスなどの照射回数は材料表面の針状突起の数に
関係する。
【００１０】（５） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、真空中での高分子材
料の架橋反応は一般に加熱により促進される。そこで、
重イオンなどの粒子線を照射している時、あるいは照射
後、材料の架橋反応を促進するためなどに高分子材料を
融点以下の温度で加熱することが行われる。
極材料を作製する方法においては、真空中での高分子材
料の架橋反応は一般に加熱により促進される。そこで、
重イオンなどの粒子線を照射している時、あるいは照射
後、材料の架橋反応を促進するためなどに高分子材料を
融点以下の温度で加熱することが行われる。
【００１１】（６） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、未架橋部分は特定の
溶媒に溶解したり、特定の気体に分解され易くなる。そ
こで、溶媒処理や気体処理、または加熱などによって未
架橋部分を除去することが行われる。
極材料を作製する方法においては、未架橋部分は特定の
溶媒に溶解したり、特定の気体に分解され易くなる。そ
こで、溶媒処理や気体処理、または加熱などによって未
架橋部分を除去することが行われる。
【００１２】（７） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、不活性ガスや特定の
ガス中で焼成することにより、通常、絶縁体である高分
子材料を導体化することが行われる。
極材料を作製する方法においては、不活性ガスや特定の
ガス中で焼成することにより、通常、絶縁体である高分
子材料を導体化することが行われる。
【００１３】（８） 上記（１）記載の電界放出型冷陰
極材料を作製する方法においては、材料の寿命を延ばす
ために表面に金属、特にニッケルやタングステン等を蒸
着することが行われる。
極材料を作製する方法においては、材料の寿命を延ばす
ために表面に金属、特にニッケルやタングステン等を蒸
着することが行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１には、本発明の放射線照射に
よる電界放出型冷陰極材料の製造工程が示されている。
その製造工程は、高分子材料がサイクロトロン加速器等
からの重イオンビームにさらされる工程、照射高分子材
料が加熱され、その架橋反応を完結させる工程、架橋反
応が完結した高分子材料を有機溶媒で洗浄して未照射部
分を除去して突起を形成させる工程、突起が形成された
高分子材料を乾燥する工程、および乾燥された高分子材
料を不活性ガス中で焼成して炭化することにより電界放
出型冷陰極材料を得る工程から構成されている。
よる電界放出型冷陰極材料の製造工程が示されている。
その製造工程は、高分子材料がサイクロトロン加速器等
からの重イオンビームにさらされる工程、照射高分子材
料が加熱され、その架橋反応を完結させる工程、架橋反
応が完結した高分子材料を有機溶媒で洗浄して未照射部
分を除去して突起を形成させる工程、突起が形成された
高分子材料を乾燥する工程、および乾燥された高分子材
料を不活性ガス中で焼成して炭化することにより電界放
出型冷陰極材料を得る工程から構成されている。
【００１５】また図２には、高分子材料のイオン照射の
状況の一例が示されている。重イオンなどの粒子線を照
射する加速器はサイクロトロンやタンデム型の高エネル
ギー加速器を用いる。高分子材料は板状などとし、真空
度５×１０-6トール以下の照射チェンバーに入れて照射
する。高分子材料を加熱する場合には、その後ろにカー
ボンヒーターなどを置いて高分子材料の温度を制御す
る。
状況の一例が示されている。重イオンなどの粒子線を照
射する加速器はサイクロトロンやタンデム型の高エネル
ギー加速器を用いる。高分子材料は板状などとし、真空
度５×１０-6トール以下の照射チェンバーに入れて照射
する。高分子材料を加熱する場合には、その後ろにカー
ボンヒーターなどを置いて高分子材料の温度を制御す
る。
【００１６】重イオンビームは約５ｍｍφ、電流は価数
にもよるが、１０ｎＡ程度でスキャンして高分子材料の
大きな面積に照射する。照射後、高分子材料を加熱して
架橋反応を終結させる。架橋反応終結後に照射材料中の
未反応分子を溶解する溶媒で材料表面を洗浄する。これ
を乾燥し、焼成炉に入れて不活性ガス中などで加熱し、
焼成して導電性の電界放出型冷陰極材料とする。以下
に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
にもよるが、１０ｎＡ程度でスキャンして高分子材料の
大きな面積に照射する。照射後、高分子材料を加熱して
架橋反応を終結させる。架橋反応終結後に照射材料中の
未反応分子を溶解する溶媒で材料表面を洗浄する。これ
を乾燥し、焼成炉に入れて不活性ガス中などで加熱し、
焼成して導電性の電界放出型冷陰極材料とする。以下
に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００１７】
【実施例１】ポリアクリロニトリルの２×２×０．１ｃ
ｍ3の板にＫｒ20+、５２０ＭｅＶの５ｍｍφのイオンビ
ームを５ｎＡで５×５ｃｍ2にスキャンして照射した。
照射後のポリアクリロニトリル板を架橋反応を進めるた
めに１００℃程度で加熱した後、ポリアクリロニトリル
の溶媒で板の表面を洗浄した。小さな針状の突起が認め
られるようになったところで洗浄を中止し、乾燥後、焼
成炉に入れてアルゴンガス中で焼成して炭化させた。得
られた生成物を電界放出型冷陰極材料（カソード）とし
て使用し、図３の構造の装置を作製した。
ｍ3の板にＫｒ20+、５２０ＭｅＶの５ｍｍφのイオンビ
ームを５ｎＡで５×５ｃｍ2にスキャンして照射した。
照射後のポリアクリロニトリル板を架橋反応を進めるた
めに１００℃程度で加熱した後、ポリアクリロニトリル
の溶媒で板の表面を洗浄した。小さな針状の突起が認め
られるようになったところで洗浄を中止し、乾燥後、焼
成炉に入れてアルゴンガス中で焼成して炭化させた。得
られた生成物を電界放出型冷陰極材料（カソード）とし
て使用し、図３の構造の装置を作製した。
【００１８】この装置を、１×１０-5トール以下の真空
中で、引き出し電極としてゲート／カソード間電圧を９
０Ｖ、蛍光体励起発光のためのアノード／カソード加速
電圧を６００Ｖで使用した際には、通常３００Ｃｄ／ｍ
2、最大１５００Ｃｄ／ｍ2の光強度が得られた。
中で、引き出し電極としてゲート／カソード間電圧を９
０Ｖ、蛍光体励起発光のためのアノード／カソード加速
電圧を６００Ｖで使用した際には、通常３００Ｃｄ／ｍ
2、最大１５００Ｃｄ／ｍ2の光強度が得られた。
【００１９】図３に示される発光装置においては、ガラ
ス板の下面にアノードを設けて透明電極を構成し、その
下面に蛍光体を設置し、一方、別のガラス板の上面に本
発明により作製された電界放出型冷陰極材料を設けてカ
ソードを構成し、更に、このカソードに少し離してメッ
シュ状のゲートを設ける構造としている。かかる装置の
ゲート／カソード間、およびカソード／アノード間にそ
れぞれ電圧を付与すると、カソードの陰極材料の突起か
ら発生した電子がアノードの蛍光体に衝突してこれを励
起し、この蛍光体から蛍光を発生させる。
ス板の下面にアノードを設けて透明電極を構成し、その
下面に蛍光体を設置し、一方、別のガラス板の上面に本
発明により作製された電界放出型冷陰極材料を設けてカ
ソードを構成し、更に、このカソードに少し離してメッ
シュ状のゲートを設ける構造としている。かかる装置の
ゲート／カソード間、およびカソード／アノード間にそ
れぞれ電圧を付与すると、カソードの陰極材料の突起か
ら発生した電子がアノードの蛍光体に衝突してこれを励
起し、この蛍光体から蛍光を発生させる。
【００２０】
【発明の効果】本発明による電界放出型冷陰極材料の製
造方法は、特に電子表示装置の電界放出型冷陰極材料の
製造方法として極めて新しく、また、大面積、均一な電
界型電子放出材料を容易に製造する方法として極めて有
用である。
造方法は、特に電子表示装置の電界放出型冷陰極材料の
製造方法として極めて新しく、また、大面積、均一な電
界型電子放出材料を容易に製造する方法として極めて有
用である。
【図１】 本発明の電界放出型冷陰極材料の製造方法の
工程を示す図である。
工程を示す図である。
【図２】 本発明の電界放出型冷陰極材料の製造するた
めの、高分子材料の照射状況の一例を示す図である。
めの、高分子材料の照射状況の一例を示す図である。
【図３】 本発明の電界放出型冷陰極材料を使用した発
光装置を示す図である。
光装置を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項１】 放射線架橋する高分子材料に重イオンな
どの粒子線を照射して架橋反応を起こさせ、未反応部分
を除去した後、焼成して材料表面に径約０．０１μｍ以
上〜数１０μｍ、長さ０．５μｍ以上〜数１００μｍの
針状突起を１００個／ｍｍ2以上の多数有する電界放出
型冷陰極材料を作製する方法。 - 【請求項２】 放射線架橋する高分子材料が有機あるい
は無機系の高分子材料である請求項１に記載の電界放出
型冷陰極材料を作製する方法。 - 【請求項３】 重イオンは材料への線エネルギー付与が
大きな炭素イオン以上の重イオンであるクリプトン、キ
セノンなどの高エネルギー重イオンが使用される請求項
１に記載の電界放出型冷陰極材料を作製する方法。 - 【請求項４】 重イオンの代わりに非常に細く絞った電
子線、または陽子線などの軽イオン線のパルスを位置を
変えて照射する請求項１に記載の電界放出型冷陰極材料
を作製する方法。 - 【請求項５】 粒子線を照射している時、あるいは照射
後、材料の架橋反応を促進するためなどに高分子材料の
融点以下で加熱する請求項１に記載の電界放出型冷陰極
材料を作製する方法。 - 【請求項６】 溶媒処理や気体処理、または加熱などに
よって未架橋部分を除去する請求項１に記載の電界放出
型冷陰極材料を作製する方法。 - 【請求項７】 不活性ガスや特定のガス中で焼成するこ
とにより、通常、絶縁体である高分子材料を導体化する
請求項１に記載の電界放出型冷陰極材料を作製する方
法。 - 【請求項８】 請求項１により作製した冷陰極材料の表
面にニッケル、タングステン等の金属を蒸着した電界放
出型冷陰極材料を作製する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28030497A JPH11120901A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 放射線による電界放出型冷陰極材料の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28030497A JPH11120901A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 放射線による電界放出型冷陰極材料の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11120901A true JPH11120901A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17623133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28030497A Pending JPH11120901A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 放射線による電界放出型冷陰極材料の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11120901A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1341203A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods of manufacturing electron-emitting device, electron source, and image-forming apparatus |
| US6781667B2 (en) | 2001-02-27 | 2004-08-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing image-forming apparatus |
| US6817915B2 (en) | 2002-02-28 | 2004-11-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of transforming polymer films into carbon films |
| US6835110B2 (en) | 2001-08-09 | 2004-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing electron source and method for manufacturing image display apparatus |
| US6896571B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-05-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods of manufacturing electron-emitting device, electron source, and image display apparatus |
| US6910935B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods and manufacturing electron-emitting device, electron source, and image-forming apparatus |
| US6910936B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of transforming polymer film into carbon film in electron-emitting device |
| US6960111B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-11-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Manufacturing methods for electron source and image forming apparatus |
| US6988922B2 (en) | 2001-10-11 | 2006-01-24 | Canon Kk | Methods of manufacturing electron-emitting device, electron source, and image forming apparatus |
| US6992428B2 (en) | 2001-12-25 | 2006-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron emitting device, electron source and image display device and methods of manufacturing these devices |
| US7335081B2 (en) | 2000-09-01 | 2008-02-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing image-forming apparatus involving changing a polymer film into an electroconductive film |
-
1997
- 1997-10-14 JP JP28030497A patent/JPH11120901A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6992428B2 (en) | 2001-12-25 | 2006-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron emitting device, electron source and image display device and methods of manufacturing these devices |
| EP1341203A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods of manufacturing electron-emitting device, electron source, and image-forming apparatus |
| US6817915B2 (en) | 2002-02-28 | 2004-11-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of transforming polymer films into carbon films |
| US6896571B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-05-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods of manufacturing electron-emitting device, electron source, and image display apparatus |
| US6910935B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods and manufacturing electron-emitting device, electron source, and image-forming apparatus |
| US6910936B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of transforming polymer film into carbon film in electron-emitting device |
| US7077716B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods of manufacturing electron-emitting device, electron source, and image display apparatus |
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