电子发射源用膏和电子发射元件制造技术

技术编号:4492622 阅读:180 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供一种通过含有具有最佳范围的粒径的导电性粒子而能够保持CNT与阴极电极的良好电接触的电子发射源用膏。本发明专利技术的电子发射源用膏,含有直径为1nm以上且不到10nm的碳纳米管和平均粒径为0.1~1μm的导电性粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子发射源用骨和使用该骨的电子发射元件。技术背景以碳納米管(以下称为CNT)为首的具有尖锐的尖端形状和高纵横尺 寸比的碳納米材料,适合用于场致发射,因此作为场致发射型显示器(FED ) 和利用场致发射的液晶用背光源等的电子发射源,进行了很多的开发。使 用CNT的电子发射源,可通过将CNT与粘合剂、溶剂等有机成分混合进 行骨化后,将骨印刷在阴极电极上进行烧成来制作。CNT为了高效率地进行电子发射,CNT与阴极电极的良好电接触很 重要。然而,由于CNT的杂质、作为有机成分的烧成残留成分的无定形 碳、和为赋予阴极电极与CNT的粘接性而添加的玻璃粉末这些绝缘性成 分的存在,有时妨碍良好的电接触。因此,曾公开了通过混合银粒子来赋予导电性,希望保持电接触的技 术(参照专利文献l)。另外,出于不使CNT束化而是使其均匀介軟的目 的,曾公开了涉及电子源用膏的4支术,该电子源用骨是在具有大约100nm 以下的线经的CNT等的针状物质中至少含有粒径为上述CNT等的针状物 质的线径的约IO倍以下的金属微粒子或金属氧化物微粒子的膏(专利文献 2)。然而,专利文献l所公开的技术,根据4艮粒子的粒径,有时不能良好 地保持CNT与阴极电极的电接触。另外,专利文献2所公开的技术,由 于金属微粒子或具有导电性的金属氧化物的粒径小,因此尚不能得到良妤 的电接触。专利文献1:日本特开2004-504690号公报(第21段落) 专利文献2:日本特开2005-222847号公报(权利要求1、 2 )
技术实现思路
本专利技术着眼于上述i果题,其目的是提供通过含有具有最佳范围的粒径 的导电性粒子而能够保持CNT与阴极电极的良好电接触的电子发射源用 膏。即,本专利技术是一种电子发射源用骨,该膏含有直径为lnm以上且不到 10nm的碳纳米管、和平均粒径为0.1 ~ lpm的导电性粒子。根据本专利技术,可提供通过含有具有最佳范围的粒径的导电性粒子而能 够保持CNT与阴极电极的良好电接触的电子发射源用骨。具体实施方式以下对本专利技术详细地进行说明,CNT不仅物理化学耐久性优异,而且 具有适合于场致发射的曲率小的尖端形状和大的纵横尺寸比。因此,可优 选作为电子发射材料使用。除了 CNT以外,也可以使用碳纳米纤维、碳 纳米壁、碳纳米角、碳纳米巻。由于当CNT的直径变大时,作为电子发 射部的尖端的曲率也变大,因此电子发射所需要的施加电压变高,因此含 有直径为lnm以上且不到10nm的CNT很重要。通过含有小于10nm小 的CNT,能够降低电子发射所需要的电压。然而,当小于lnm时,虽然 电子发射容易但容易劣化。更优选CNT的直径是lnm 7nm。通过使之 为7nm以下,能够更降低电子发射所需的电压。CNT的直径可使用透射 型电子显孩支镜进行测定。在此,所谓良好的电接触,是指处于电子发射源的上表面的CNT与 阴极电极间的电阻为10911以下。据说单层CNT的电阻率为l(T2~ 10-4ilcm (J.-P. Issi and J.画C. Charlier, Electrical Transport Properties in Carbon Nanotube In The Science and Technology of Carbon Nanotubes, ed. K. Tanaka, T.Yamabe, and .Fukui, Elsevier, TJK, 1999),因此直径lnm的CNT的长度为ljtrn时,CNT的电阻为10S 107Q。由于也包含长度更长 的CNT;存在无定形碳等绝缘性杂质的影响;以及,存在不同的CNT彼 此的接点和CNT与电极的接点的接触电阻等,因此如果1根上述的CNT 的电阻为107il的IOO倍以下即109il,则可以称为良好的电接触。更优选是i(Tn以下。CNT相对于电子发射源用膏整体的舍量优选是0.1 ~ 20重量%。另外, 更优选是0.1 ~ 10重量%,进一步优选是0.5 ~ 5重量%。当CNT的含量 在上述范围内时,在电子发射源用膏中,CNT的分散性、骨向J4^的印刷 特性和均匀的图案形成性、来自CNT发射极的电子发射特性更良好,因 此特别优选。本专利技术中使用平均粒径0.1~lHm的导电性粒子。导电性粒子的平均 粒径小于0.1nm时,导电性粒子的接点数变多,相反地电阻增加。由于在 接点上堆积粘合剂等有机成分的烧成残留成分等的无定形碳的情况较多, 因此推定当接点的数量增多时,导电性粒子间的电阻只按接点数进行加法 运算,作为串联电阻增大的缘故。另外,当大于ljim时,表面的凹凸变大, 难以得到均匀的电子发射。更优选导电性粒子的平均粒径是O.l ~ 0.6pm。 当为0.6|nm以下时,还可以减小表面凹凸。CNT与阴极电极的接触电阻,可以使用扫描型放大显微镜进行测定, 通过使涂有Co-Cr的硅悬臂与发射极表面接触,并对阴极电极施加DC偏 压,来测定电阻值。测定中可以使用市售的扫描型放大电阻显微镜(例如 Veeco z〉司Digital Instruments制的NanoScope Ilia AFM Dimension 3100 工作台系统等)。另夕卜,可使用吸附气体使用N2、载气使用N2/He-30/70的流动法BET 一点法比表面积测定装置(工7廿7^才-夕7 (株)制,MONOSORB) 测定导电性粒子的平均粒径。所谓导电性粒子的平均粒径,是指^f吏用采用 流动法BET —点法得到的比表面积(m2/g)和密度(g/m,由下式得到的值。 平均粒径=6/ (密度x比表面积)。导电性粒子,只要是具有导电性的粒子就没有特别的限定,优选是含有导电性氧化物的粒子、或者在氧化物表面的一部分或全部上涂有导电性 材料的粒子。这是因为金属的催化剂活性高,当由于烧成、电子发射而变成高温时,有时使CNT劣化的缘故。作为导电性氧化物,优选氧化铟锡 (ITO)、氧化锡、氧化锌等。另外,也优选在氧化钛、氧化硅等氧化物 表面的一部分或全部上涂有ITO、氧化锡、氧化锌、金、铂、银、铜、钯、 镍、铁、钴等的材料。该情况下,作为导电性材料的被覆材料,优选ITO、 氧化锡、氧化锌等导电性氧化物。在电子发射源用骨中导电性粒子的漆加量,相对于1重量份CNT,导 电性粒子优选为0.1 ~ 100重量份,更优选为0.5 ~ 50重量份。导电性粒子 的添加量为上述范围内时,CNT与阴极电极的电接触更良好因而特别优 选。优选本专利技术的电子发射源用膏还含有玻璃粉末。玻璃粉末在烧成时烧 结而形成基质,可使CNT与基板粘接。CNT从防止烧成时的劣化的目的考虑,在500'C以下的温度进行烧成 的情况较多,因此为了烧结而形成基质,优选使用在500。C以下具有软化 点的低软化点玻璃。然而,作为代表性的低软化点玻璃的铅系玻璃,从环 境负荷的观点考虑并不优选。因此,优选使用环境负荷少的铋系玻璃。另 外,以同样的理由也优选使用碱金属系玻璃(alkali-based glass )。在此所 说的玻璃的软化点,可以由DTA曲线得到,该DTA曲线是采用差示热分 析法(DTA)以20。C/分在空气中加热100mg的玻璃试样,横坐标为温度、 纵坐标为热量绘制得到的。在此,玻璃粒子的平均粒径是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射源用膏,含有直径为1nm以上且不到10nm的碳纳米管和平均粒径为0.1~1μm的导电性粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:重田和树井上武治郎池田笃后藤一起
申请(专利权)人:东丽株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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