JP2000340100A - 電子放出源の製造方法、電子放出源及び蛍光発光型表示器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボンナノチューブ、フラーレン及びナノ
カプセルの中の少なくとも一つを有するカーボン材料を
用いて、廉価にして、低電圧駆動で高効率な電子放出を
可能にすること。 【解決手段】 絶縁基板１０１に被着したカソード導体
１０２上に、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノ
パーティクル及びナノカプセルの中の少なくとも一つを
有するカーボン材料を含むペースト材料を被着してカー
ボン層１０３を形成する。次に、複数の線状部材１０４
を束ねることにより複数の貫通孔１０６が形成された突
起形成用部材１０５をカーボン層１０３に当接させ、加
圧力と毛細管現象によって貫通孔１０６に対応する突起
を形成する。その後、絶縁層及びゲート電極を積層する
ことにより電子放出源が完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子を放出する電
子放出源の製造方法、これによって製造した電子放出源
及び前記電子放出源を使用した蛍光発光型表示器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電界の作用によって電子を放出する電界
電子放出源は、熱エネルギーを利用する電子源（熱電子
放出源）に比べ、省エネルギーで長寿命化が可能等、優
れた点が多い。現在よく使われている電界電子放出源の
材料としては、シリコン等の半導体、タングステン、モ
リブデンなどの金属、ダイヤモンドライクカーボン（Ｄ
ＬＣ；Diamond-Like Carbon）等が知られている。

【０００３】電界放出現象は、金属または半導体表面の
印加電界を１０^９Ｖ／ｍ程度にするとトンネル効果によ
り障壁を通過して常温でも真空中に電子放出が行われる
現象である。このため、電子を放出する電子放出材料に
よって形成された電子放出素子へ引出し電極（以下ゲー
ト電極という）から、いかに高い電界を印加できるかが
その引き出し電流を決定する。

【０００４】一方、電子放出素子が鋭利な先端を持つほ
ど、該電子放出素子に印加される電界強度が高くなるこ
とが知られている。このためには、前記の半導体や金属
等の電子放出部の先端を鋭利な針状に加工することが必
要となる。しかしながら、前記半導体や金属等の先端を
鋭利な針状に加工することは容易でなく又、高解像度の
露光装置等、大規模な装置が必要になるため極めて高価
になるという問題がある。また、カソード導体とゲート
電極間電圧（引出し電圧）が１０数Ｖ以下で電子を放出
させることは困難であり、低消費電力化に限界があると
いう問題がある。

【０００５】以上の点から、最近、カーボンナノチュー
ブが電子放出材料として注目されつつある。カーボンナ
ノチューブはその外径が１〜数１０ｎｍと微細で、形状
的には低電圧で電子放出を行わせるのに十分な構造形態
を持ち、その材料であるカーボンは化学的に安定、機械
的にも強靱であるという特徴を持つため、電子放出材料
としては、理想的な材料である。したがって、特開平１
０−３１９５４号公報に記載されているように、カーボ
ンナノチューブを含むペースト材料をカソード導体上、
あるいは前記カソード導体上に被着された抵抗層上に印
刷後、焼成してエミッタを形成し、その上方にリブ状ゲ
ート電極等のゲート電極を配置することによって電子放
出源を形成することができる。

【０００６】また、前記電子放出源に対向するように蛍
光体を被着したアノード電極を設けて、これらを真空気
密容器内に配設することによって蛍光発光型表示器を形
成すれば、前記ゲート電極及びアノード電極を所定の正
電位に駆動することによって、前記カーボンナノチュー
ブからの放出電子により前記蛍光体を励起発光表示させ
ることができる。

【０００７】尚、カーボンナノチューブを含むペースト
材料としては、アーク放電法によって生成したカーボン
ナノチューブを含むカーボン材料を、エチルセルロース
をテルピオネールに溶解した溶液に、超音波等によって
良く分散したものを使用することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電子放出源
の製造方法は、カーボンナノチューブを含むペースト材
料を印刷後、乾燥、焼成させることによりエミッタを形
成しているにすぎないため、前記ペースト材料をカソー
ド導体等の上に被着した際は、前記カーボンナノチュー
ブがペースト液に濡れた状態である。したがって、前記
ペースト液の表面張力により、カーボンナノチューブの
多くは絶縁基板に対して略平行に倒れた状態に形成さ
れ、前記絶縁基板に対して垂直に立った状態あるいはこ
れに近い状態のカーボンナノチューブが少なくなる。よ
って、電界の集中が生じ難くなるため電子放出能力が低
くなり、その結果、電子放出の開始電圧が高くなり、低
電圧で高効率に電子放出を生じさせることが困難である
という問題があった。

【０００９】また、スクリーン印刷用版を構成するメッ
シュの凹凸の影響によって、エミッタをスクリーン印刷
によって形成した場合に凹凸が無制御に形成されるた
め、ゲート電極とエミッタ間の間隙をμｍ以下に制御す
ることが困難であった。したがって、低電圧化が困難と
いう問題があった。

【００１０】一方、カーボンナノチューブ以外にも微少
なカーボン材料としてフラーレン、ナノパーティクル、
ナノカプセル等も注目されているが、カーボンナノチュ
ーブの代わりにこれらを用いて、前記同様にこれらをペ
ースト状にしてカソード導体等の上に被着、乾燥、焼成
してエミッタを形成するだけの方法では、電界の集中が
生じ難いため、電子放出の開始電圧が高くなり、低電圧
で高効率に電子放出を生じさせることが困難であるとい
う問題があった。したがって、上記構成の電子放出源を
蛍光発光型表示器に使用した場合に、低電圧の駆動では
高輝度な発光表示を得ることが困難であるという問題が
あった。

【００１１】本発明は、前記問題点に鑑み成されたもの
で、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノパーティ
クル及びナノカプセルの中の少なくとも一つを有するカ
ーボン材料を用いて、廉価にして、低電圧駆動で高効率
な電子放出を可能にすることを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁基
板、前記絶縁基板上に形成されたカソード導体及び前記
カソード導体に電気的に接続して形成されたエミッタを
有するエミッタ基板を備えると共に前記エミッタから離
間してゲート電極を配設して成る電子放出源の製造方法
において、絶縁基板にカソード導体を被着する工程と、
カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノパーティクル
及びナノカプセルの中の少なくとも一つを有するカーボ
ン材料を含むペースト材料を前記カソード導体に被着し
てカーボン層を形成する工程と、複数の貫通孔が形成さ
れた面を有する突起形成用部材の前記面を前記ペースト
状のカーボン層に当接させることによって、前記カーボ
ン材料による突起を形成する工程と、前記突起形成用部
材を除去して前記エミッタを形成する工程と、前記エミ
ッタから離間する位置に前記ゲート電極を形成する工程
とを備えて成ることを特徴とする電子放出源の製造方法
が提供される。

【００１３】また、本発明によれば、絶縁基板、前記絶
縁基板上に形成されたカソード導体及び前記カソード導
体に電気的に接続して形成されたエミッタを有するエミ
ッタ基板を備えると共に前記エミッタから離間してゲー
ト電極を配設して成る電子放出源の製造方法において、
絶縁基板にカソード導体を被着する工程と、前記カソー
ド導体に抵抗層を被着する工程と、前記抵抗層にカーボ
ンナノチューブ、フラーレン、ナノパーティクル及びナ
ノカプセルの中の少なくとも一つを有するカーボン材料
を含むペースト材料を被着してカーボン層を形成する工
程と、突起形成用の複数の貫通孔が形成された面を有す
る突起形成用部材の前記面を前記ペースト状のカーボン
層に当接させることによって、前記カーボン材料による
突起を形成する工程と、前記突起形成用部材を除去して
前記エミッタを形成する工程と、前記エミッタから離間
する位置に前記ゲート電極を形成する工程とを備えて成
ることを特徴とする電子放出源の製造方法が提供され
る。

【００１４】ペースト状の前記カーボン層に前記突起形
成用部材を当接させることによって、前記貫通孔部内に
加圧または浸透圧等でカーボン材料が引き込まれること
により、前記カーボン材料による突起を形成した状態
で、前記カーボン層を乾燥させる工程を備えて成るよう
にしてもよい。ここで、前記突起形成用部材は複数の線
状部材を束ねることにより形成され、前記複数の線状部
材間に突起形成用の第１の貫通孔が形成されているよう
にしてもよい。また、前記線状部材は円柱状の部材であ
ってもよい。さらに、前記線状部材は突起形成用の第２
の貫通孔が形成された円筒状の部材であってもよい。さ
らにまた、前記線状部材は、カーボンファイバー又はグ
ラスファイバー等によって形成することができる。

【００１５】一方、前記突起形成用部材は並設された複
数の板状部材を有し、前記複数の板状部材間の溝部によ
って前記貫通孔が形成されているようにしてもよい。こ
こで、前記板状部材は、互いに対向する面が所定の荒さ
を有するように形成されているようにしてもよい。ま
た、前記突起形成用部材は、ＡｌやＳｉ等の多孔質材料
によって形成されているようにしてもよい。尚、前記エ
ミッタから離間する位置に前記ゲート電極を形成する工
程は、前記エミッタ上に絶縁層を形成する工程と、前記
絶縁層上にゲート電極層を形成する工程と、前記エミッ
タの突起が露出するまで、前記絶縁層及びゲート電極層
の一部をエッチングして除去することにより前記ゲート
電極を形成する工程とを備えて成るようにしてもよい。

【００１６】本発明によれば、前記方法によって製造さ
れた電子放出源が提供される。また、本発明によれば、
電子放出源及び蛍光体が被着されたアノード電極を真空
気密容器内に配設し、前記電子放出源から放出される電
子を前記蛍光体に射突させることにより発光表示を行う
蛍光発光型表示器において、前記電子放出源を使用した
ことを特徴とする蛍光発光型表示器が提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について説明する。尚、各図において同一部分
には同一符号を付している。図１乃至図６は、本発明の
第１の実施形態に係る電子放出源の製造方法の製造工程
を示す部分斜視図である。

【００１８】本第１の実施の形態においては、エミッタ
の突起を形成するための器具として、突起形成用部材１
０５を使用する。突起形成用部材１０５は複数の線状部
材１０４を束ねて連結することによって形成されてい
る。各線状部材１０４は円柱形状を成しており、隣接す
る線状部材１０４との間に、その長さ方向に沿って隙間
が形成され、これによって、一方の面（図１における下
面で、カーボン層１０３に接する面）から他方の面（図
１における上面で、前記一方の面の裏面）に貫通する突
起形成用の第１の貫通孔１０６が形成されている。線状
部材１０４は、カーボンファイバー又はグラスファイバ
ーによって形成することができる。また、線状部材１０
４として、その断面が多角形状の細い柱状部材を使用す
ることもできる。

【００１９】突起形成用部材１０５を用いて電子放出源
を製造する場合、先ず、図１に示すように、硼珪酸ガラ
ス等の絶縁基板１０１上に、銀ペーストをスクリーン印
刷により被着し焼成することによって、カソード導体１
０２を被着形成する。次に、アーク放電法によって生成
したカーボンナノチューブを含むカーボン材料を、エチ
ルセルローズを有機溶剤に溶解した溶液に良く分散する
ことにより、カーボンナノチューブを含むペースト材料
を作成し、前記ペースト材料をスクリーン印刷によりカ
ソード導体１０２上に塗布して、カーボンナノチューブ
を含むカーボン層１０３を形成する。

【００２０】次に、突起形成用部材１０５の前記一方の
面をペースト状のカーボン層１０３に当接させる。カー
ボン層１０３に突起形成用部材１０５を当接させる際、
カーボン層１０３がある程度の流動性を有するように所
定の粘度にしておく。例えば、予め粘度を調整したペー
スト状カーボン材料を使用することにより所定粘度のカ
ーボン層１０３を形成することができる。また、カーボ
ン層１０３に突起形成用部材１０５を当接させる際にカ
ーボン層１０３が乾燥して粘度が高くなって流動性が小
さすぎる場合には、予めアセトン等の粘性の小さい有機
溶剤を塗布することにより、カーボン層１０３を所定の
粘度に調整しておく。

【００２１】この状態で、貫通孔１０６が絶縁基板１０
１に対して略垂直になるように、突起形成用部材１０５
の前記一方の面をペースト状のカーボン層１０３に当接
させる。これにより、毛細管現象によって、カーボン層
１０３のカーボンナノチューブが溶剤とともに貫通孔１
０６内に侵入する。このとき、貫通孔１０６内にガスや
空気等の気体が存在していても、貫通孔１０６の他方の
面側から前記気体が排出されるので、カーボンナノチュ
ーブは貫通孔１０６内に良好に侵入することができる。
また、粘度との兼ね合いで、加圧力を加えることで、ペ
ースト材料の貫通孔１０６への侵入量を調整する。次
に、カーボン層１０３を軽く乾燥させた後、突起形成用
部材１０５を絶縁基板１０１に対して略垂直方向に取り
除くことにより、図２に示すように、貫通孔１０６内に
侵入したカーボンナノチューブによって形成された複数
の突起２０２が形成され、これにより均一な高さの突起
２０２を有するエミッタ２０１が形成される。ここで、
絶縁基板１０１、カソード導体１０２及びエミッタ２０
１はエミッタ基板２０３を構成している。

【００２２】尚、突起形成用部材１０５をカーボン層１
０３に当接させる際、所定の押圧力で突起形成用部材１
０５をカーボン層１０３に押圧することによって、より
長い突起２０２を形成することができると共に、エミッ
タ２０１の突起２０２以外の部分を平坦化することが可
能になる。即ち、前記押圧力によってカーボン層１０３
のカーボンナノチューブを貫通孔１０６内にさらに侵入
させて長い突起２０２を形成することが可能であると共
に、突起形成用部材１０５の前記一方の面を平坦に形成
しておくことによりエミッタ２０１の突起２０２以外の
部分を平坦化することが可能になる。

【００２３】次に、図３に示すように、ＣＶＤ（Chemic
al Vapor Depotision）等の方法でエミッタ２０１上に
ＳｉＯ_２等によって形成された絶縁層３０１を積層形成
した後、スパッタ等の方法で絶縁層３０１上にＮｂ等の
ゲート電極層３０２を積層形成する。次に、図４に示す
ように、フォトレジスト４０１をスピンコートしたの
ち、ＣＦ_４等によって破線の位置までエッチング（エッ
チバック）を行なう。これにより、図５に示すように、
突起２０２先端のゲート電極層３０２を除去して開口部
５０２を形成し、これによりゲート電極５０１を形成す
る。

【００２４】その後、ゲート電極５０１から露出した絶
縁層３０１の上部をＢＨＦによりエッチング処理して、
図６に示すように、ゲート電極５０１の開口部５０２か
ら突起２０２をの先端部分を露出させる。これにより、
絶縁基板１０１、カソード導体１０２及び突起２０２を
有するエミッタ２０１が積層されたエミッタ基板２０３
上に、絶縁層３０１及びゲート電極５０１が積層された
電子放出源が完成する。

【００２５】このようにして得られた電子放出源におい
ては、カソード導体１０２とゲート電極５０１間に所定
の電圧を印加することによって、エミッタ２０１に形成
された突起２０２に電界の集中が生じる。これにより、
電子放出の開始電圧が低くなり、低電圧で高効率に電子
放出を生じさせることが可能になる。また、エミッタ２
０１を構成するカーボンナノチューブの多くが、突起２
０２の先端部や先端部近傍から、絶縁基板１０１に垂直
な方向又はこれに近い方向に突出し、さらに電界の集中
が生じる。これにより、さらに電子放出の開始電圧が低
くなり、低電圧で高効率に電子放出を生じさせることが
可能になる。

【００２６】次に、上記電子放出源を使用して、蛍光発
光型表示器を形成する。図７は、本発明の実施の形態に
係る蛍光発光型表示器の一部切欠き側面図であり、前記
第１の実施の形態の電子放出源を使用した例である。図
７において、蛍光発光型表示器は、硼珪酸ガラスによっ
て形成された背面基板としての絶縁基板１０１、硼珪酸
ガラスによって形成され透光性を有する前面基板として
の絶縁基板７０１、及び、絶縁基板１０１、７０１の周
囲を封着するシールガラス７０４とによって形成され、
その内部が真空状態に保持された真空気密容器を備えて
いる。

【００２７】また、前述したように、絶縁基板１０１の
内面上には、カソード導体１０２、カソード導体１０２
に連続して被着形成され突起２０２を有するエミッタ２
０１、エミッタ２０１上に形成された絶縁層３０１及び
絶縁層３０１上に被着形成されたゲート電極５０１が積
層配設されている。絶縁層３０１及びゲート電極５０１
に形成された開口部５０２からは突起２０２が露出して
いる。

【００２８】一方、絶縁基板７０１の内面上には、アノ
ード電極７０２及びアノード電極７０２に被着された蛍
光体７０３が積層配設されている。尚、文字やグラフィ
ック等を表示する形式の蛍光発光型表示器の場合には、
カソード導体１０２、アノード電極７０３及びゲート電
極５０１は、各々、マトリクス状に形成する、あるい
は、特定の電極をベタ状に形成して他の電極をマトリク
ス状に形成する等、適宜目的に応じたパターンに形成す
る。また、大画面表示装置の画素用発光素子として使用
する蛍光発光型表示器の場合にも、前記各電極のパター
ンを適宜選定して形成する。

【００２９】上記構成の蛍光発光型表示器において、カ
ソード導体１０２、ゲート電極５０１及びアノード電極
７０２間に所定電圧の駆動信号を供給することにより蛍
光体７０３が発光し、各電極の形成パターンや駆動信号
に応じて、文字やグラフィック等の発光表示、あるいは
発光素子としての発光表示を行わせることができる。こ
のとき、エミッタ２０１に形成された突起２０２や突起
２０２の先端周辺に突出したカーボンナノチューブに電
界集中が生じるため、低電圧駆動により高輝度で高品位
な発光表示を得ることが可能になる。

【００３０】図８は、本発明の第２の実施の形態を説明
するための部分斜視図である。本第２の実施の形態にお
いては、エミッタの突起を形成するための器具として、
突起形成用部材８０４を使用する。突起形成用部材８０
４は複数の線状部材８０１を束ねて連結することによっ
て形成されている。各線状部材８０１は、その長さ方向
に突起形成用の第２の貫通孔８０２を有する円筒形状に
構成されている。また、互いに隣接する線状部材８０１
の間には、その長さ方向に沿って隙間が形成され、これ
によって、一方の面（図８における下面で、カーボン層
１０３に当接する面）から他方の面（図８における上面
で、前記一方の面の裏面）に貫通する突起形成用の第１
の貫通孔８０３が形成されている。線状部材８０１は、
図１に示した線状部材１０４と同様に、カーボンファイ
バー又はグラスファイバーによって形成することができ
る。

【００３１】本第２の実施の形態と前記第１の実施の形
態との相違点は突起形成用部材８０４を使用する点であ
り、電子放出源の製造工程やカーボン層１０３等の各種
材料等は前記第１の実施の形態と同一であるため、その
詳細な説明は省略し、主として相違点について説明す
る。先ず、所定の粘度に調整したペースト状のカーボン
層１０３上に略垂直になるように、突起形成用部材８０
４の前記一方の面を当接させることにより、毛細管現象
によって、カーボン層１０３のカーボンナノチューブが
溶剤とともに貫通孔８０３のみならず貫通孔８０２内に
侵入する。

【００３２】この状態で、カーボン層１０３を軽く乾燥
させた後、突起形成用部材８０４を絶縁基板１０１に対
して略垂直方向に取り除くことにより、貫通孔８０３及
び貫通孔８０２内に侵入したカーボンナノチューブによ
って形成された複数の突起（図示せず）が形成され、こ
れにより前記突起を有するエミッタが形成される。突起
形成用部材８０４をカーボン層１０３に当接させる際、
所定の押圧力で突起形成用部材８０４をカーボン層１０
３に押圧することにより、前記押圧力によってカーボン
層１０３のカーボンナノチューブを貫通孔１０６及び貫
通孔８０２内にさらに侵入させてより長い前記突起を形
成することが可能であると共に、突起形成用部材８０４
の前記一方の面を平坦に形成しておくことによりエミッ
タの前記突起以外の部分を平坦化することが可能にな
る。

【００３３】図９は、本発明の第３の実施の形態を説明
するための部分斜視図である。本第３の実施の形態にお
いては、エミッタの突起を形成するための器具として、
突起形成用部材９０３を使用する。突起形成用部材９０
３は複数の板状部材９０１を略平行に並設することによ
り構成されている。各板状部材９０１間には、その長さ
方向に沿って隙間が形成されており、これによって、一
方の面（図９における下面で、カーボン層１０３に当接
する面）から他方の面（図９における上面で、前記一方
の面の裏面）に貫通する長溝状の突起形成用貫通孔９０
２が形成されている。

【００３４】本第３の実施の形態は、前記第２の実施の
形態と同様に、突起形成用部材９０３を使用する点で前
記第１の実施の形態と相違しており、電子放出源の製造
工程やカーボン層１０３等の他の部分は前記第１の実施
の形態と同一であるため、その詳細な説明は省略し、主
として相違点について説明する。先ず、所定の粘度に調
整したペースト状のカーボン層１０３上に略垂直になる
ように、突起形成用部材９０３の前記一方の面を当接さ
せることにより、毛細管現象によって、カーボン層１０
３のカーボンナノチューブが溶剤とともに貫通孔９０２
内に侵入する。この状態で、カーボン層１０３を軽く乾
燥させた後、突起形成用部材９０３を絶縁基板１０１に
対して略垂直方向に取り除くことにより、貫通孔９０２
内に侵入したカーボンナノチューブによって構成された
板状の複数の突起９０４が形成され、これにより突起９
０４を有するエミッタが形成される。

【００３５】ここで、第１の実施の形態と同様に、突起
形成用部材９０３をカーボン層１０３に当接させる際、
所定の押圧力で突起形成用部材９０３をカーボン層１０
３に押圧することにより、前記押圧力によってカーボン
層１０３のカーボンナノチューブを貫通孔９０２内にさ
らに侵入させてより長い突起９０４を形成することが可
能であると共に、突起形成用部材９０３の前記一方の面
を平坦に形成しておくことによりエミッタの突起９０４
以外の部分を平坦化することが可能になる。尚、本第３
の実施の形態では各板状部材９０１を分離した例を示し
たが、各板状部材９０１の前記他方の面を板状部材によ
って連結し、下駄状の構造としてもよい。この場合、前
記一方の面から側面に至る貫通孔９０２が形成されるこ
とになる。

【００３６】図１０は、本発明の第４の実施の形態を説
明するための部分斜視図である。本第４の実施の形態に
おいては、エミッタの突起を形成するための器具とし
て、突起形成用部材１００３を使用する。突起形成用部
材１００３は、所定の荒さに形成された表面を有する複
数の板状部材１００１を略平行に並設して束ねることに
より構成されている。各板状部材１００１は互いに接し
た状態で配設されており、各板状部材１００１間に形成
された凹凸によって隙間が形成され、これによって、一
方の面（図１０における下面で、カーボン層１０３に当
接する面）から他方の面（図１０における上面で、前記
一方の面の裏面）に貫通する突起形成用の貫通孔１００
２が形成されている。

【００３７】本第４の実施の形態においても、突起形成
用部材１００３を使用する以外は前記第１の実施の形態
と同一であるため、相違点についてのみ説明する。先
ず、所定の粘度に調整したペースト状のカーボン層１０
３上に略垂直になるように、突起形成用部材１００３の
前記一方の面を当接させる。これにより、毛細管現象に
よって、カーボン層１０３のカーボンナノチューブが溶
剤とともに貫通孔１００２内に侵入する。この状態で、
カーボン層１０３を軽く乾燥させた後、突起形成用部材
１００３を絶縁基板１０１に対して略垂直方向に取り除
くことにより、貫通孔１００２内に侵入したカーボンナ
ノチューブによって構成された複数の突起１００４が形
成され、これにより突起１００４を有するエミッタが形
成される。

【００３８】ここで、第１の実施の形態と同様に、突起
形成用部材１００３をカーボン層１０３に当接させる
際、所定の押圧力で突起形成用部材１００３をカーボン
層１０３に押圧することにより、前記押圧力によってカ
ーボン層１０３のカーボンナノチューブを貫通孔１００
２内にさらに侵入させてより長い突起１００４を形成す
ることが可能であると共に、突起形成用部材１００３の
前記一方の面を平坦に形成しておくことによりエミッタ
の突起１００４以外の部分を平坦化することが可能にな
る。

【００３９】図１１は、本発明の第５の実施の形態を説
明するための部分斜視図である。本第５の実施の形態に
おいては、エミッタの突起を形成するための器具とし
て、突起形成用部材１１０３を使用する。突起形成用部
材１１０３は、複数の貫通孔１１０２を有する多孔質部
材１１０１により形成されている。貫通孔１１０２は、
一方の面（図１１における下面で、カーボン層１０３に
当接する面）から他方の面（図１１における上面で前記
一方の面の裏面）に貫通している。多孔質部材１１０２
として、Ａｌ又はＳｉ等によって形成された多孔質部材
が使用できる。

【００４０】本第５の実施の形態においても、突起形成
用部材１１０３を使用する以外は前記第１の実施の形態
と同一であるため、相違点についてのみ説明する。先
ず、所定の粘度に調整したペースト状のカーボン層１０
３上に略垂直になるように、突起形成用部材１１０３の
前記一方の面を当接させ、これにより、加圧力と毛細管
現象によって、カーボン層１０３のカーボンナノチュー
ブが溶剤とともに貫通孔１１０２内に侵入する。この状
態で、カーボン層１０３を軽く乾燥させた後、突起形成
用部材１１０３を絶縁基板１０１に対して略垂直方向に
取り除くことにより、貫通孔１１０２内に侵入したカー
ボンナノチューブによって構成された複数の均一な高さ
をもつ突起（図示せず）が形成され、これにより前記複
数の突起を有するエミッタが形成される。

【００４１】ここで、第１の実施の形態と同様に、突起
形成用部材１１０３をカーボン層１０３に当接させる
際、所定の押圧力で突起形成用部材１１０３をカーボン
層１０３に押圧することにより、前記押圧力によってカ
ーボン層１０３のカーボンナノチューブを貫通孔１１０
２内にさらに侵入させてより長い前記突起を形成するこ
とが可能であると共に、突起形成用部材１１０３の前記
一方の面を平坦に形成しておくことによりエミッタの前
記突起以外の部分を平坦化することが可能になる。

【００４２】尚、前記各実施の形態においては、カソー
ド導体１０２上にエミッタ２０１を形成するようにした
が、カソード導体１０２上に電子放出の安定化や電極短
絡時の過電流防止等を図るために、例えばＲｕＯ_２系の
抵抗層（図示せず）をスクリーン印刷等により被着形成
し、前記同様の工程によって突起２０２を有するエミッ
タ２０１を前記抵抗層上に形成し、その後、絶縁層３０
１及びゲート電極５０１を積層形成するような工程とし
てもよい。

【００４３】また、前記各実施の形態においては、エミ
ッタ２０１上に絶縁層３０１及びゲート電極５０１を積
層形成するようにしたが、突起２０２を有するエミッタ
２０１をドット状に形成すると共に絶縁層３０１及びゲ
ート電極５０１をエミッタ２０１を囲むような格子状に
して、絶縁基板１０１上又はカソード導体１０２上に積
層形成する、あるいは、前記抵抗層を有する場合には絶
縁層３０１及びゲート電極５０１を前記抵抗層上に積層
形成することによりリブ状のゲート電極を形成するよう
にする等、種々の変更が可能である。さらに、メッシュ
状のゲート電極をエミッタ２０１から所定距離離間して
対面する位置に形成するようにしてもよい。

【００４４】さらにまた、前記各実施の形態において
は、エミッタ２０１の材料としてカーボンナノチューブ
を有するカーボン材料を使用したが、フラーレン、ナノ
パーティクルあるいはナノカプセルを含むカーボン材料
を使用することも可能である。即ち、ペースト状のカー
ボン層１０３の材料として、カーボンナノチューブ、フ
ラーレン、ナノパーティクル及びナノカプセルの中、少
なくとも一つを有するカーボン材料を含むペースト材料
を使用することが可能である。この場合にも、エミッタ
２０１に形成した突起２０２に電界の集中が生じるた
め、電子放出の開始電圧が低くなり、低電圧で高効率に
電子放出を生じさせることが可能になる。

【００４５】また、前記各実施の形態においては、ゲー
ト電極５０１をカソード導体１０２の上方に配設する立
体構造の電子放出源の例で説明したが、カソード導体１
０２とゲート電極５０１の双方をエミッタ基板２０３上
の同一平面上に配設することにより、平面的な電子放出
源を構成することも可能である。

【００４６】以上述べたように前記各実施の形態によれ
ば、絶縁基板、前記絶縁基板上に形成されたカソード導
体及び前記カソード導体に電気的に接続して形成された
エミッタを有するエミッタ基板を備えると共に前記エミ
ッタから離間してゲート電極を配設して成る電子放出源
の製造方法において、絶縁基板１０１にカソード導体１
０２を被着する工程と、カーボンナノチューブ、フラー
レン、ナノパーティクル及びナノカプセルの中の少なく
とも一つを有するカーボン材料を含むペースト材料をカ
ソード導体１０２に被着してカーボン層１０３を形成す
る工程と、複数の貫通孔１０６、８０２、８０３、９０
２、１００２、１１０２が形成された面（一方の面）を
有する突起形成用部材１０５、８０４、９０３、１００
３、１１０３の前記一方の面をペースト状のカーボン層
１０３に当接させることによって、カーボン材料による
突起２０２、９０４、１００４を形成する工程と、突起
形成用部材１０５、８０４、９０３、１００３、１１０
３を除去する工程とを備えて成ることを特徴としてい
る。

【００４７】したがって、毛細管現象によって、カーボ
ン層１０３のカーボンナノチューブが溶剤とともに貫通
孔１０６、８０２、８０３、９０２、１００２、１１０
２内に侵入する。このとき、貫通孔１０６、８０２、８
０３、９０２、１００２、１１０２内にガスや空気等の
気体が存在していても、貫通孔１０６、８０２、８０
３、９０２、１００２、１１０２の他方の面側から前記
気体は排出されるので、カーボンナノチューブは貫通孔
１０６、８０２、８０３、９０２、１００２、１１０２
内に良好に侵入することができ、突起２０２、９０４、
１００４が良好に形成される。また、突起形成用部材１
０５、８０４、９０３、１００３、１１０３をカーボン
層１０３に所定の押圧力で当接させることにより、エミ
ッタ２０１の突起２０２、９０４、１００４をさらに長
く形成することができる。

【００４８】よって、前記カーボン材料によって形成し
た突起２０２、９０４、１００４に電界集中が生じるた
め、低電圧駆動で高効率な電子放出が可能になる。ま
た、突起形成用部材１０５、８０４、９０３、１００
３、１１０３のカーボン層１０３に当接する面を平坦に
形成し、これをカーボン層１０３に所定の押圧力で当接
させることにより、エミッタ２０１の突起２０２、９０
４、１００４以外の部分を平坦に形成することが可能に
なる。したがって、ゲート電極５０１とエミッタ２０１
の間隙をμｍ以下に制御することが可能になり、低電圧
駆動で高効率な電子放出が可能になる。

【００４９】さらに、突起形成用部材１０５、８０４、
９０３、１００３、１１０３が、カーボンナノチューブ
等によって汚れた場合でも、溶剤によって洗浄すること
により再利用が可能であるため、製造用器具等の消耗品
が少なくて済み、廉価に製造することが可能になる。さ
らにまた、カソード導体２０１に抵抗層を被着する工程
を付加し、前記抵抗層に前記ペースト材料を被着してカ
ーボン層を形成することにより、電子放出の安定化を図
ることが可能になる。

【００５０】また、ペースト状のカーボン層１０３に突
起形成用部材１０５、８０４、９０３、１００３、１１
０３を当接させることによって前記カーボン材料による
突起２０２、９０４、１００４を形成した状態で、カー
ボン層１０３を乾燥させる工程を備えることにより、突
起２０２、９０４、１００４を先鋭化することが可能に
なる。

【００５１】ここで、突起形成用部材１０５、８０４
を、円柱状の複数の線状部材１０４や第２の貫通孔８０
２が形成された円筒状の線状部材８０１を束ねて形成す
ることにより、前記複数の線状部材１０４、８０１間に
形成された突起形成用の第１の貫通孔１０６、８０３あ
るいは第２の貫通孔８０２に対応する突起２０２を形成
することができる。尚、線状部材１０４、８０１は、カ
ーボンファイバー又はグラスファイバーによって形成す
ることができる。

【００５２】また、前記突起形成用部材９０３、１００
３は、並設された複数の板状部材９０１、１００１を有
し、前記複数の板状部材９０１、１００１間の溝によっ
て前記貫通孔９０２、１００２を形成するように構成す
ることができる。尚、前記板状部材１００１は、互いに
対向する面が所定の荒さを有するように形成することが
できる。

【００５３】さらに、突起形成用部材１１０３は、Ａｌ
又はＳｉ等の多孔質材料１１０１によっても形成するこ
とができる。また、エミッタ２０１から離間する位置に
ゲート電極５０１を形成する工程は、エミッタ２０１上
に絶縁層３０１を形成する工程と、絶縁層３０１上にゲ
ート電極層３０２を形成する工程と、エミッタ２０１の
突起２０１が露出するまで、絶縁層３０１及びゲート電
極層３０２の一部をエッチングして除去することにより
ゲート電極５０１を形成する工程とを備えて成るように
してもよい。

【００５４】尚、前記各実施の形態において、貫通孔１
０６、８０２、８０３、９０２、１００２、１１０２
は、突起形成用部材１０５、８０４、９０３、１００
３、１１０３の一方の面から他方の面（裏面）に貫通す
る孔の例を示したが、前記一方の面から他の面（例えば
側面）に貫通する孔や、前記一方の面内でカーボン層１
０３に当接しない部位に貫通する孔等、気体を排出でき
る構造の孔であればよい。また、以上のようにして製造
された電子放出源を用いて、低電圧の駆動が可能で又、
高輝度な発光表示を得ることが可能な蛍光発光型表示器
を構成することが可能になる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、カーボンナノチュー
ブ、フラーレン及びナノカプセルの中の少なくとも一つ
を有するカーボン材料を用いて、廉価にして、低電圧で
高効率な電子放出源の製造方法を提供することが可能に
なる。これにより、電子放出特性の優れた電子放出源を
提供することが可能になる。また、低電圧駆動可能で、
高輝度で高品位な蛍光発光型表示器を提供することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分側断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分側断面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分側断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分側断面図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の
一部切欠き側面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る電子放出源の
製造方法を説明するための部分斜視図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る電子放出源
の製造方法を説明するための部分斜視図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る電子放出源
の製造方法を説明するための部分斜視図である。

【符号の説明】 １０１、７０１・・・絶縁基板 １０２・・・カソード導体 １０３・・・カーボン層 １０４、８０１・・・線状部材 １０５、９０３、１００３、１１０３・・・突起形成用
部材 １０６、８０２、８０３、１００２、１１０２・・・貫
通孔 ２０１・・・エミッタ ２０２、９０４、１００４・・・突起 ２０３・・・エミッタ基板 ３０１・・・絶縁層 ３０２・・・ゲート電極層 ５０１・・・ゲート電極 ７０２・・・陽極電極 ７０３・・・蛍光体 ７０４・・・シールガラス ９０１、１００１・・・板状部材 ９０２・・・貫通孔 １１０１・・・多孔質部材

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板、前記絶縁基板上に形成された
   カソード導体及び前記カソード導体に電気的に接続して
   形成されたエミッタを有するエミッタ基板を備えると共
   に前記エミッタから離間して配設されたゲート電極を備
   えて成る電子放出源の製造方法において、 絶縁基板にカソード導体を被着する工程と、 カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノパーティクル
   及びナノカプセルの中の少なくとも一つを有するカーボ
   ン材料を含むペースト材料を前記カソード導体に被着し
   てカーボン層を形成する工程と、 複数の貫通孔が形成された面を有する突起形成用部材の
   前記面を前記ペースト状のカーボン層に当接させること
   によって、前記カーボン材料による突起を形成する工程
   と、 前記突起形成用部材を除去して前記エミッタを形成する
   工程と、 前記エミッタから離間する位置に前記ゲート電極を形成
   する工程とを備えて成ることを特徴とする電子放出源の
   製造方法。
2. 【請求項２】 絶縁基板、前記絶縁基板上に形成された
   カソード導体及び前記カソード導体に電気的に接続して
   形成されたエミッタを有するエミッタ基板を備えると共
   に前記エミッタから離間してゲート電極を配設して成る
   電子放出源の製造方法において、 絶縁基板にカソード導体を被着する工程と、 前記カソード導体に抵抗層を被着する工程と、 前記抵抗層にカーボンナノチューブ、フラーレン、ナノ
   パーティクル及びナノカプセルの中の少なくとも一つを
   有するカーボン材料を含むペースト材料を被着してカー
   ボン層を形成する工程と、 突起形成用の複数の貫通孔が形成された面を有する突起
   形成用部材の前記面を前記ペースト状のカーボン層に当
   接させることによって、前記カーボン材料による突起を
   形成する工程と、 前記突起形成用部材を除去して前記エミッタを形成する
   工程と、 前記エミッタから離間する位置に前記ゲート電極を形成
   する工程とを備えて成ることを特徴とする電子放出源の
   製造方法。
3. 【請求項３】 ペースト状の前記カーボン層に前記突起
   形成用部材を当接させることによって前記カーボン材料
   による突起を形成した状態で、前記カーボン層を乾燥さ
   せる工程を備えて成ることを特徴とする請求項１又は２
   記載の電子放出源の製造方法。
4. 【請求項４】 前記突起形成用部材は複数の線状部材を
   束ねることにより形成され、前記複数の線状部材間に突
   起形成用の第１の貫通孔が形成されていることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれか一に記載の電子放出源の
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記線状部材は円柱状の部材であること
   を特徴とする請求項４記載の電子放出源の製造方法。
6. 【請求項６】 前記線状部材は突起形成用の第２の貫通
   孔が形成された円筒状の部材であることを特徴とする請
   求項４記載の電子放出源の製造方法。
7. 【請求項７】 前記線状部材は、カーボンファイバー又
   はグラスファイバーによって形成されていることを特徴
   とする請求項４乃至６のいずれか一に記載の電子放出源
   の製造方法。
8. 【請求項８】 前記突起形成用部材は並設された複数の
   板状部材を有し、前記複数の板状部材間の溝部によって
   前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項８
   記載の電子放出源の製造方法。
9. 【請求項９】 前記板状部材は、互いに対向する面が所
   定の荒さを有するように形成されていることを特徴とす
   る請求項８記載の電子放出源の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記突起形成用部材は、多孔質材料に
    よって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３
    のいずれか一に記載の電子放出源の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記多孔質材料は、Ａｌ又はＳｉによ
    って形成されていることを特徴とする請求項１０記載の
    電子放出源の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記エミッタから離間する位置に前記
    ゲート電極を形成する工程は、 前記エミッタ上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上にゲート電極層を形成する工程と、 前記エミッタの突起が露出するまで、前記絶縁層及びゲ
    ート電極層の一部をエッチングして除去することにより
    前記ゲート電極を形成する工程とを備えて成ることを特
    徴とする請求項１乃至１１のいずれか一に記載の電子放
    出源の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２のいずれか一に記載
    の方法によって製造した電子放出源。
14. 【請求項１４】 電子放出源及び蛍光体が被着されたア
    ノード電極を真空気密容器内に配設し、前記電子放出源
    から放出される電子を前記蛍光体に射突させることによ
    り発光表示を行う蛍光発光型表示器において、前記電子
    放出源として、請求項１３記載の電子放出源を使用した
    ことを特徴とする蛍光発光型表示器。