JP2000215786A - 電子放出素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定に且つ効率的に電子を放出することがで
き、取り扱いが容易な電子放出物質を使用して構成され
た電子放出部（エミッタ部）を含む電子放出素子、及び
上記のような電子放出素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 電子放出素子が、カソード電極と、該カ
ソード電極に接して配置された電子放出部と、該電子放
出部の近傍に設置された引き出し電極と、該電カソード
電極に対向するように配置されたアノード電極と、を少
なくとも備え、該電子放出部は、易電子放出物質と、該
易電子放出物質の周囲の少なくとも一部を被覆するよう
に設けられた絶縁物と、を備えている。このような電子
放出素子の製造方法が、少なくとも、該易電子放出物質
が露出している該電子放出部の電子放出側表面を、導電
性薄膜で被覆する第１の工程と、該易電子放出物質と該
導電性薄膜との間に所定の電圧を印加して、該導電性薄
膜の内で少なくとも該易電子放出物質と接触している部
分を除去して開口部を形成し、これによって、該導電性
薄膜を該引き出し電極に構成する第２の工程と、を包含
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、電子を効率的に放
出する電子放出物質（易電子放出物質）及び電子放出素
子に関し、特に、電子放出能力の異なる複数の物質を構
成要素として構成されている電子放出物質（易電子放出
物質）、及びそのような易電子放出物質を利用して形成
されている電子放出素子に関する。

【０００２】また、本発明は、電子を効率的に放出する
電子放出物質（易電子放出物質）及び電子放出素子に関
し、特に、組織構造の異なる複数の物質を構成要素とし
て構成されている電子放出物質（易電子放出物質）、及
びそのような易電子放出物質を利用して形成されている
電子放出素子に関する。

【０００３】また、本発明は、電子を効率的に放出する
電子放出物質（易電子放出物質）及び電子放出素子に関
し、特に、炭素を主成分とする材料を構成要素として構
成されている電子放出物質（易電子放出物質）、及びそ
のような易電子放出物質を利用して形成されている電子
放出素子に関する。

【０００４】

【従来の技術】近年、高精細な薄型ディスプレー用の電
子線源や高速動作が可能な微小真空デバイスのエミッタ
部（電子放出部）として、従来の熱陰極電子銃に代わっ
て、熱を必要としない冷陰極電子源であるミクロンサイ
ズの微小電子放出素子が注目されている。このような電
子放出素子のタイプとしては様々なものがあるが、例え
ば、電界放出型（ＦＥ型）、トンネル注入型（ＭＩＭ型
或いはＭＩＳ型）、表面伝導型（ＳＣ型）などが知られ
ている。

【０００５】ＦＥ型電子放出素子は、微細加工により形
成される電子放出突起部分とゲート電極とを含んで構成
される。ゲート電極に電圧をかけて電子放出突起部分に
電界を印加し、特にその突起先端に電界を集中させるこ
とにより、シリコン（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍｏ）で作
製されたコーン状の電子放出突起部分から電子を放出さ
せる。

【０００６】また、ＭＩＭ型或いはＭＩＳ型素子は、金
属、絶縁体層、半導体層などを含む積層構造を形成する
ことにより、金属側よりアバランシェ現象などにより積
層構造中に注入された電子の一部を、電子放出部より外
部に取り出す。

【０００７】また、ＳＣ型は、基板上に形成された薄膜
の面内方向に電流を流すことにより、薄膜に予め形成さ
れた電子放出部より電子を取り出す構成を有しており、
一般的には、薄膜の通電領域中に存在する微細な亀裂部
分より、電子放出する。

【０００８】これらの各素子構造は、微細加工技術を用
いることによって小型化や集積化を図ることができるな
どの特徴を有したものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、電子放出物
質及びそれらを用いた電子放出素子に望まれる特性とし
ては、（１）低電力で電子放出が可能であること、すな
わち、その物質の電子放出能力が高いこと、（２）安定
な電子放出特性を維持するためにエミッタ部が化学的に
安定なこと、及び（３）耐摩耗性や耐熱性に優れている
こと、などが挙げられる。

【００１０】その様な望まれる特性を満足させるという
観点で従来技術の電子放出素子を見た場合、ＦＥ型やＳ
Ｃ型の電子放出素子（電子源）では、放出電流量が電子
放出部の形状に大きく依存しており、好ましい形状の電
子放出部（エミッタ部）を制御性良く作製することが非
常に困難である。また、これに加えて、電子放出部を形
成するために使用される材料の表面安定性が十分ではな
いという課題も存在している。更に、このＦＥ型の構成
では、電子放出部（エミッタ部）として実際に機能する
箇所は、電界が集中する突起部の先端のみであって、面
状の（すなわち２次元的な）電子放出を得ることは困難
である。

【００１１】一方、ＭＩＭ型或いはＭＩＳ型の電子放出
素子（電子源）では、電子を放出させるために、一般的
に大電流量を素子に印加する必要があるため、動作時に
素子の発熱が起こる。この結果、電子放出特性が不安定
になったり素子寿命が短くなったりするといった問題点
がある。また、電子放出を容易にするために、エミッタ
部の表面にセシウム（Ｃｓ）層などが設けられることも
あるが、このような層は化学的に不安定であるため表面
状態が安定でなく、結果として電子放出特性が安定でな
いという問題点もある。

【００１２】以上のように、従来技術の電子放出素子
（電子源）を構成するために一般に用いられてきた材料
及び構造は、電子放出素子に要求される様々な特性を十
分に満たすものではない。

【００１３】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、（１）安定に且つ効率的に電
子を放出することができて取り扱いが容易な電子放出物
質を使用して構成された電子放出部（エミッタ部）を含
む電子放出素子を提供すること、及び（２）上記のよう
な電子放出素子の製造方法を提供すること、である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子
は、カソード電極と、該カソード電極に接して配置され
た電子放出部と、該電子放出部の近傍に設置された引き
出し電極と、該電カソード電極に対向するように配置さ
れたアノード電極と、を少なくとも備えており、該電子
放出部は、易電子放出物質と、該易電子放出物質の周囲
の少なくとも一部を被覆するように設けられた絶縁物
と、を備えていて、そのことによって前述の目的が達成
される。

【００１５】ある実施形態では、本発明の電子放出素子
は、第１の方向に沿ってお互いに平行に配置された、複
数の前記カソード電極と、該第１の方向に交差する第２
の方向に沿ってお互いに平行に配置された、複数の前記
引き出し電極と、その各々が該複数のカソード電極と該
複数の引き出し電極との各交点にそれぞれ配置されてい
る、マトリクス状に配置された複数の前記電子放出部
と、を備えており、該複数のカソード電極と該複数の引
き出し電極とを、それぞれ独立して選択的に制御して２
次元画像を表示する。

【００１６】上記の場合、例えば、前記複数の引き出し
電極は、１画素に対して１つずつ設けられている。

【００１７】本発明の他の局面によれば、カソード電極
と、該カソード電極に接して配置された電子放出部と、
該電子放出部の近傍に設置された引き出し電極と、該電
カソード電極に対向するように配置されたアノード電極
と、を少なくとも備え、該電子放出部は、易電子放出物
質と、該易電子放出物質の周囲の少なくとも一部を被覆
するように設けられた絶縁物と、を備えている、電子放
出素子の製造方法が提供される。該方法は、少なくと
も、該易電子放出物質が露出している該電子放出部の電
子放出側表面を、導電性薄膜で被覆する第１の工程と、
該易電子放出物質と該導電性薄膜との間に所定の電圧を
印加して、該導電性薄膜の内で少なくとも該易電子放出
物質と接触している部分を除去して開口部を形成し、こ
れによって、該導電性薄膜を該引き出し電極に構成する
第２の工程と、を包含しており、そのことによって、前
述の目的が達成される。

【００１８】好ましくは、前記電子放出部において、前
記易電子放出物質が前記絶縁物に設けられた孔部分に充
填されている。

【００１９】前記電子放出部において、前記易電子放出
物質の形状が、円柱形、円錐台、或いは円錐形の何れか
であり得る。

【００２０】好ましくは、前記易電子放出物質が、炭素
（Ｃ）を主成分とする材料を含む。

【００２１】例えば、前記炭素を主成分とする材料が、
炭素の六員環構造からなるグラフェン構造を少なくとも
有する。

【００２２】前記炭素を主成分とする材料が、少なくと
もカーボンナノチューブを含んでいてもよい。

【００２３】好ましくは、カーボンナノチューブの含有
量が１％以上である。

【００２４】ある実施形態では、前記易電子放出物質
が、カーボンナノチューブと、黒鉛、フラーレン、ダイ
ヤモンド、及びダイヤモンドライクカーボンから選ばれ
る炭素系物質、或いはそれらの混合物と、を含む。

【００２５】或いは、前記易電子放出物質が、カーボン
ナノチューブと、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタ
ン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、及びシ
リコン（Ｓｉ）から選ばれる物質の炭化物、或いはそれ
らの炭化物の混合物と、を含む。

【００２６】更に他の場合には、前記易電子放出物質
が、カーボンナノチューブと、炭化物を形成しない金属
物質、炭化物、炭素系物質、及びそれらの混合物から選
択される材料と、を含む。

【００２７】前記易電子放出物質が、繊維構造物質を含
んでいてもよい。

【００２８】ある実施形態では、前記絶縁物が酸化物に
より構成される。例えば、前記絶縁物が、シリコン（Ｓ
ｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、
チタン（Ｔｉ）、及びタリウム（Ｔａ）から選ばれる物
質の酸化物或いはこれらの混合物により構成され得る。

【００２９】或いは、前記絶縁物が窒化物により構成さ
れてもよい。例えば、前記絶縁物がホウ素（Ｂ）の窒化
物により構成され得る。

【００３０】更に他の場合には、前記絶縁物がフッ化物
により構成される。例えば、前記絶縁物が、リチウム
（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、及び
カルシウム（Ｃａ）から選択される材料のフッ化物或い
はこれらの混合物により構成され得る。

【００３１】前記導電性薄膜が、炭素（Ｃ）を主成分と
する材料により構成されていてもよい。

【００３２】或いは、前記導電性薄膜が、炭化物を形成
しない金属物質を主成分とする材料により構成されてい
てもよい。

【００３３】更に他の場合には、前記導電性薄膜が、タ
ングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム
（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）から選
ばれる物質の炭化物、或いはそれらの炭化物の混合物に
より構成される。

【００３４】好ましくは、前記電子放出部の前記電子放
出側端面を被覆する前記導電性薄膜の膜厚が、１０ｎｍ
以上１００μｍ以下である。

【００３５】前記開口部を形成するために印加される前
記所定の電圧が、パルス電圧であり得る。

【００３６】好ましくは、前記開口部を形成するための
前記所定の電圧の印加が、酸素を含む雰囲気の中で行わ
れる。

【００３７】ある実施形態では、前記所定の電圧の印加
によって、前記導電性薄膜の内で少なくとも前記易電子
放出物質と接触している部分と、該易電子放出物質の先
端部分と、が除去される。

【００３８】好ましくは、前記所定の電圧の印加による
前記開口部の形成によって分離された前記導電性薄膜の
端部と前記易電子放出物質の先端部分との間の間隔が、
１００μｍ以下である。

【００３９】前記所定の電圧の印加による前記開口部の
形成によって分離された前記導電性薄膜の端部は、前記
易電子放出物質の先端部分よりも前記アノード電極に近
く位置し得る。

【００４０】

【発明の実施の形態】図２（ａ）は、本発明のある電子
放出素子の構成を模式的に示す斜視図であり、図２
（ｂ）は、この構成に含まれる電子放出部の構成を特に
示す断面図である。

【００４１】本発明に係る電子放出素子は、少なくと
も、カソード電極１と、カソード電極１に接して配置さ
れた電子放出部（エミッタ部）２と、電子放出部２の近
傍に設置された引き出し電極３と、電子放出部２（引き
出し電極３）の上方においてカソード電極１に対向する
ように配置されたアノード電極４と、を備えている。こ
のような構成において、電子放出部２は、電子を効率的
に放出することができる物質５（本願明細書では、この
ような物質を「易電子放出物質」と称する）の周囲の少
なくとも一部を絶縁物６で被覆した構成としている。ま
た、引き出し電極３のうちで、電子放出部２の易電子放
出物質５の上方に相当する箇所には、開口部１１が設け
られている。

【００４２】図１（ａ）〜（ｄ）は、図２（ａ）及び
（ｂ）に示す本発明の電子放出素子の製造方法の各工程
を模式的に説明する図である。

【００４３】まず、図１（ａ）に示すように、易電子放
出物質５の周囲が絶縁物で被覆されている電子放出部
（エミッタ部）２を形成する。次に、図１（ｂ）に示す
ように、易電子放出物質５が露出している電子放出部２
の電子放出側端面７に、導電性薄膜８を形成する。電子
放出部２の表面に導電性膜膜８を形成するまでの以上の
工程を、本願明細書では、便宜的に「第１の工程」とも
称する。

【００４４】次に、図１（ｃ）に示すように、易電子放
出物質５と導電性薄膜８との間に所定の電圧源９を用い
て電圧を印加して、電子放出部２の電子放出側端面７を
覆っている導電性薄膜８のうちで、易電子放出物質５と
接している部分１０を除去する。これによって、導電性
薄膜８のうちで、電子放出部２に含まれる易電子放出物
質５の上方に相当する箇所に開口部１１が設けられて、
図１（ｄ）に示すように、開口部１１を有する引き出し
電極３が形成される。導電性薄膜８を用いて引き出し電
極３を形成する以上の工程を、本願明細書では、便宜的
に「第２の工程」とも称する。

【００４５】なお、上記の第１の工程と第２の工程との
間に、電子放出部２をカソード電極１に搭載する工程が
実施されるが、ここではその説明を省略する。

【００４６】この後に、所定の箇所にアノード電極４を
設置することによって、本発明の電子放出素子が構成さ
れる。

【００４７】以上のような本発明の電子放出素子の製造
方法により、電子放出源として機能する易電子放出物質
５と引き出し電極３として機能する導電性薄膜８との間
の間隙１２（より具体的には、引き出し電極３の開口部
１１の端部と易電子放出物質５の先端部分との間の間
隙）を、微細サイズで制御性良く且つ簡便に形成するこ
とができる。

【００４８】更に、本発明によれば、上記のような構成
を有する微細な電子放出部２が広い基板面積に渡って高
密度且つ大量に分散されている構成を、短時間で簡便に
形成することもできる。従って、大面積に渡って一様な
制御された電子放出源を必要とするディスプレー用電子
放出源として、本発明の電子放出素子は非常に適してい
る。

【００４９】上記の構成において、電子放出部２の易電
子放出物質５を、絶縁物６に予め設けられた孔部分１１
１に充填するようにして構成すると、本発明の構成要素
として必要な易電子放出物質５の周囲の少なくとも一部
を絶縁物６で被覆した電子放出部２が、容易に構成でき
るので好ましい。また、電子放出部２の易電子放出物質
５の形状が円柱形、円錐台、或いは円錐形の何れかであ
れば、第２の工程において電圧印加によって形成される
引き出し電極３の開口部１１の端部と、電子放出源とな
る易電子放出物質５の先端部分との間の間隙１２が、電
子放出部２の電子放出側端面７に露出している易電子放
出物質５の断面の円周上で、一様に形成される。これに
より、製造プロセスの再現性が向上する。更に、上記の
点によれば、電子放出時に引き出し電極３に印加される
電圧が、効率的に且つ一様に易電子放出物質５に印加さ
れることになって、効率的且つ一様な電子放出を実現さ
せるという点でも好ましい。

【００５０】また、易電子放出物質５が炭素（Ｃ）を主
成分とする材料を含むと、電子放出が起こり易く好まし
い。特に、炭素を主成分とする材料が少なくとも炭素の
六員環構造からなるグラフェン構造を構成要素に持つ
と、更に電子放出が起こり易く好ましい。

【００５１】更に好ましくは、炭素の六員環構造からな
るグラフェン構造を含んだ材料が、少なくとも電子放出
を生じさせやすいカーボンナノチューブを含んでいる。
この場合、カーボンナノチューブの含有量が１％以上で
あると、電子放出が十分に起こり好ましい。これに対し
て、カーボンナノチューブの含有量が１％以下である
と、電子放出部２の電子放出側端面７における易電子放
出物質５の露出断面に、カーボンナノチューブが存在す
る確率が低くなる。このため、カーボンナノチューブか
らの高効率の電子放出が生じない場合があり得て、好ま
しくない。

【００５２】また、易電子放出物質５が、カーボンナノ
チューブと、黒鉛、フラーレン、ダイヤモンド、及びダ
イヤモンドライクカーボンから選ばれる炭素系物質、或
いはそれらの混合物とを構成要素として有していると、
本発明の製造工程においてカーボンナノチューブが他の
構成要素との反応などによって消失することが無く、電
子放出部２の電子放出側端面７に露出している易電子放
出物質５の断面に確実にカーボンナノチューブを存在さ
せることが可能になって、好ましい。或いは、易電子放
出物質５が、カーボンナノチューブと、タングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタ
ル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）から選ばれる物
質の炭化物、或いはそれらの炭化物の混合物とを構成要
素として有している場合、或いは、易電子放出物質５、
カーボンナノチューブと、例えば銅、銀、金、白金、ア
ルミニウム等の炭化物を形成しない金属物質、或いは炭
化物や炭素系物質、或いはそれらの混合物とを構成要素
として有している場合にも、上記と同様に、本発明の製
造工程においてカーボンナノチューブが他の構成要素と
の反応などによって消失することが無く、電子放出部２
の電子放出側端面７に露出している易電子放出物質５の
断面に確実にカーボンナノチューブを存在させることが
可能になって、好ましい。

【００５３】また、易電子放出物質５が繊維構造物質を
含むと、繊維構造物質の繊維の端面が電界に対して特異
点となって電界が集中し、そこから電子が効率的に放出
されるという好ましい結果が得られることも、本願発明
者らは確認した。

【００５４】更に、易電子放出物質５の周囲の少なくと
も一部を被覆している絶縁物６が酸化物或いは窒化物に
より構成されていると、本発明の製造方法で形成された
電子放出部２と引き出し電極３との間が、この酸化物或
いは窒化物で絶縁されることとなる。この結果、電子放
出部２と引き出し電極３との間で十分な絶縁耐圧が得ら
れて、リーク電流が流れることなく、効率的に引き出し
電極３に電圧が印加できるので、好ましい。上記の目的
での酸化物としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔ
ｉ、及びＴａから選ばれる物質の酸化物或いはこれらの
混合物が挙げられる。また、上記の目的での窒化物とし
ては、例えば、Ｂの窒化物が挙げられる。

【００５５】更に、易電子放出物質５の周囲の少なくと
も一部を被覆している絶縁物６をフッ化物により構成し
ても、上記の酸化物或いは窒化物の場合と同様の効果が
得られる。上記の目的でのフッ化物としては、例えば、
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＣａから選ばれる材料のフッ化
物、或いはこれらの混合物が挙げられる。

【００５６】また、電子放出部２の電子放出側端面７に
形成される導電性薄膜８を、炭素（Ｃ）を主成分とする
材料で構成すれば、製造プロセス中に、カーボンナノチ
ューブなどから構成される易電子放出物質５がこの導電
性薄膜８との反応などによって消失或いは変質すること
が無い。これによって、電子放出部２の電子放出側端面
７に露出している易電子放出物質５の断面として、そこ
からの電子の放出を容易にする形状を保ったままで引き
出し電極３を形成することが可能になって、好ましい。

【００５７】或いは、上記の導電性薄膜８が、タングス
テン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タ
ンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、ホウ素（Ｂ）、及びシリコン（Ｓｉ）から選ばれ
る物質の炭化物、或いはそれらの炭化物の混合物とを構
成要素として有している場合、或いは、導電性薄膜８
が、例えば銅、銀、金、白金、アルミニウム等の炭化物
を形成しない金属物質を主成分として構成されている場
合にも、上記と同様に、製造プロセス中に、カーボンナ
ノチューブなどから構成される易電子放出物質５がこの
導電性薄膜８との反応などによって消失或いは変質する
ことが無い。これによって、電子放出部２の電子放出側
端面７に露出している易電子放出物質５の断面として、
そこからの電子の放出を容易にする形状を保ったままで
引き出し電極３を形成することが可能になって、好まし
い。

【００５８】更に、電子放出部２の電子放出側端面７の
上を被覆する導電性薄膜８の膜厚が１０ｎｍ以上で１０
０μｍ以下であると、導電性薄膜８が引き出し電極３と
して適度な電気伝導性を示し、電子放出部２の電子放出
側端面７に露出している易電子放出物質５の断面に効率
的に電圧を印加できて、好ましい。これに対して、導電
性薄膜８の膜厚が１０ｎｍ以下の場合は、薄膜８の電気
抵抗が大きくなって、薄膜８の中での電圧降下が顕著と
なる。このため、引き出し電極３と易電子放出物質５と
の間に効率的に電圧を印加できない。一方、導電性薄膜
８の膜厚が１００μｍ以上であると、引き出し電極３の
厚さが非常に厚くなり、電圧印加により導電性薄膜８の
所定箇所を取り除いて開口部１１を形成する工程の実施
が、困難となる。

【００５９】更に、開口部１１を形成するために印加す
る電圧がパルス状であると、易電子放出物質５と導電性
薄膜８との間に短時間に高電圧が印加されて、電流が短
時間流れる。この結果、この短時間の高電流によって、
易電子放出物質５と導電性薄膜８との接触部分１０が特
に選択的に加熱されて昇華するので、この部分を選択的
に除去することができる。これによって、易電子放出物
質５と導電性薄膜８との間（易電子放出物質５の先端部
分と引き出し電極３の開口部１１の端部との間）の間隙
１２が、容易に且つ確実に形成されるので、好ましい。

【００６０】また、開口部１１を形成するために電圧印
加を行う場合の周囲雰囲気が酸素を含むと、電圧印加に
伴う電流により易電子放出物質５と導電性薄膜８との接
触部分１０が特に選択的に加熱されて昇華する場合に、
酸化反応が同時に起こる。これによって、昇華が効率的
に発生して、易電子放出物質５と導電性薄膜８との間
に、間隙１２が効率的に、且つ一様でスムースな端面を
伴って形成されるので、好ましい。

【００６１】ここで、図３（ａ）は、本発明によって形
成される電子放出素子の他の構成における主要部を模式
的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は、（ａ）の構成に
含まれる電子放出部の構成を特に示す断面図である。

【００６２】導電性薄膜８に開口部１１を形成するため
の電圧印加によって、電子放出部２の電子放出側端面７
を覆っている導電性薄膜８の内で易電子放出物質５と接
している部分１０と、易電子放出物質５の先端部分との
双方を除去すれば、図３（ａ）及び（ｂ）の斜視図及び
断面図に示すように、易電子放出物質５の先端部分（こ
の場合には露出断面１３）と導電性薄膜からなる引き出
し電極３との間の間隙１２が、高さ方向に形成される。
この結果、導電性薄膜８からなる引き出し電極３に対し
て、易電子放出物質５の露出断面１３が開口部１１から
下方に向かって凹んだ構造となり、電子放出のための電
圧が効率的に易電子放出物質５の露出断面１３に印加さ
れて、好ましい結果が得られる。

【００６３】更に、電圧印加による除去工程によって分
離された導電性薄膜８（引き出し電極３）の端部と易電
子放出物質５の先端部分との間の間隙１２の大きさが１
００μｍ以下であれば、引き出し電極３に印加される電
圧によって十分に大きな電界が易電子放出物質５の露出
断面１３に印加され、好ましい結果がもたらされる。こ
れに対して、分離された導電性薄膜８（引き出し電極
３）の端部と易電子放出物質５の先端部分との間隙１２
が１００μｍ以上であると、例えば電子放出のための電
界として大きさが１ｋＶ／ｍｍの電界を印加する必要が
ある場合に、引き出し電極３には１００Ｖの駆動電圧を
印加する必要が生じる。このような駆動電圧の値は、デ
ィスプレーを構成する場合には高すぎて、不適である。

【００６４】また、電圧印加による除去工程で分離され
た導電性薄膜８の端面が、易電子放出物質５の先端部分
よりもアノード電極４の側に位置すると、図３（ａ）及
び（ｂ）の斜視図及び断面図に示すように、易電子放出
物質５の露出断面１３と導電性薄膜８からなる引き出し
電極３との間の間隙１２が、高さ方向に形成される。こ
の結果、導電性薄膜８からなる引き出し電極３に対し
て、易電子放出物質５の露出断面１３が開口部１１から
下方に凹んだ構造となり、電子放出のための電圧が効率
的に易電子放出物質５の露出断面１３に印加されて、好
ましい。

【００６５】本発明に係る電子放出素子の構成におい
て、複数の電子放出部２を並べてマトリクス的（アレイ
状）に配置し、カソード電極１と引き出し電極３とを独
立に制御することにより、２次元画像を表示させること
ができる。このような電子放出部２のアレイ状配置を有
する電子放出素子は、簡便な方法で形成可能であり、一
様性に優れた２次元表示素子が形成可能である。

【００６６】好ましくは、上記の構成において２次元画
像を表示する際に、一画素当たり１個の電子放出部２を
並べてマトリクス的に配置し、カソード電極１と引き出
し電極３とを独立に制御する。この構成では、一画素当
たりに多数の電子放出源を配置する従来の２次元表示素
子に比べて、電子源が一つであるため、放出される電子
ビームの制御が非常に行い易く、ディスプレーを構成す
る場合に電極その他の構成が単純となって、好ましい。
なお、一画素当たり１個の電子放出部２を設ける構成が
最も制御が容易であるが、１画素当たり数個〜１０個程
度の電子放出部２を配置する電子源であっても、従来に
比べて単純な構成ながら優位性を有しており、有効であ
る。或いは、複数の画素に対して本発明の電子放出部２
を１個設けて、１個の電子放出部２で数個以上の画素を
制御することも、可能である。

【００６７】以下には、上記のような特徴を有する本願
発明の具体的な実施形態について、説明する。

【００６８】（第１の実施形態）再び図１を参照して、
本発明の第１の実施形態における電子放出素子について
説明する。

【００６９】本実施形態の電子放出素子の具体的な構成
は、既に説明した通りであるが、以下では、その具体的
な製造方法を説明する。

【００７０】まず、Ｈｅガス（４０Ｔｏｒｒ）雰囲気中
に１対の炭素棒（純度９９．９９９％）からなる電極を
対向して配置し、この間で直流アーク放電（２５Ｖ／３
００Ａ）を発生させて、陰極側の炭素棒に筒状に堆積物
を形成させる。

【００７１】通常、上記のようにして筒状に形成された
堆積物の内部に柱状に成長した組織の表面には、カーボ
ンナノチューブが多数生成されている。そこで、このよ
うな柱状組織のみを回収する。続いて、回収した柱状組
織のみを乳鉢で粉体化して得られる試料（カーボンナノ
チューブの含有量５〜１０％、以下では「試料（ａ）」
とも称する）を、直径６ｍｍ（肉厚：０．５ｍｍ）のア
ルミニウム（Ａｌ）円筒に充填して、両端をゴム栓で封
じる。

【００７２】或いは、回収した柱状組織を一本ずつバラ
バラにほぐし、その各々をエタノールに浸漬して、超音
波を照射することによって生じる上澄み液を回収する。
この溶液を乾燥させて、カーボンナノチューブを４０ｖ
ｏｌ％〜６０ｖｏｌ％程度含む炭素系物質を得る。そし
て、このようにして上記の上澄み液から得たカーボンナ
ノチューブを４０ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％程度含む炭素
系物質を、Ｃ６０の粉末（純度９９．９５％、粒径０．
１μｍ）と混合する。この場合には、得られる混合物に
おけるカーボンナノチューブの含有量が４０ｖｏｌ％〜
５０ｖｏｌ％となるように上記の炭素系物質及びＣ６０
の粉末をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合する。そして、こ
の混合によって得られた試料（以下では「試料（ｂ）」
とも称する）を、上記試料（ａ）の場合と同様に直径６
ｍｍ（肉厚：０．５ｍｍ）のアルミニウム（Ａｌ）円筒
に充填して、両端をゴム栓で封じる。

【００７３】上記（ａ）及び（ｂ）の何れの試料を使用
しても、以下の処理プロセスは同様であって、最終的に
同様の効果が得られる。ここでは、例えば試料（ｂ）を
使用するものとする。

【００７４】このようにして得られたカーボンナノチュ
ーブを含む物質（すなわち、試料（ａ）として述べたカ
ーボンナノチューブを含む炭素系物質（主に黒鉛）、或
いは試料（ｂ）として述べたカーボンナノチューブを含
む炭素系物質（主にフラーレン）の何れか）が充填され
たＡｌ円筒を、第１加工段階として、直径１ｍｍに線引
き加工する。これによって得られた線材を７本束ねて、
他のＡｌ円筒に充填し、更に線引き加工を行って、最終
的に直径０．５ｍｍの線材を得る。この段階で、カーボ
ンナノチューブを含む物質の線径は、それぞれ５０μｍ
程度になる。上記の円筒状の線材を酸素雰囲気中で３０
０℃にて２時間加熱し、円筒外側のＡｌを酸化してアル
ミナとする。これによって、絶縁物６としてのアルミナ
で周囲が被覆された、カーボンナノチューブを含む材料
から構成される易電子放出物質５が、形成される。

【００７５】このようにして形成された、配向したカー
ボンナノチューブを含む易電子放出物質５が内側に配置
された円筒を切断し、露出した切断面を観察したとこ
ろ、易電子放出物質５に含まれるカーボンナノチューブ
は、切断面に対してカーボンナノチューブの長手方向が
垂直に近くなるように配向していた。この配向の様子
は、前述した試料（ａ）を用いる場合及び試料（ｂ）を
用いる場合の双方に対して同様であって、上記のよう
に、切断面に対してカーボンナノチューブの長手方向が
垂直に近くなるように配向していた。

【００７６】以上のようにして得られた円筒（線材）を
更にアルミナの碍子筒に入れて、それぞれ長さ１ｍｍの
個片に切断し、複数の電子放出部２を得る。

【００７７】図４（ａ）〜（ｃ）は、上記によって得ら
れた電子放出部２を基板１に搭載するための各工程を説
明する図である。

【００７８】まず、所定の材料からなる基材１１４（例
えば、導電性シリコンからなる基板、或いは金属層が積
層されたガラス基板、など）の表面に、スパッタ法など
によって酸化珪素薄膜などを形成することにより、絶縁
層１４を被覆する。そして、この絶縁層１４をフォトリ
ソグラフィー技術により所定の形状にパターニングして
して、開口部１５を設ける。これによって、図４（ａ）
に示すように、開口部１５を通して基材１１４が露出
し、その他の部分では基材１１４が絶縁層１４で被覆さ
れているカソード電極１を形成する。

【００７９】次に、上記で得られたカソード電極１の上
に、先の切断工程によって得られた、易電子放出物質５
の周囲が絶縁物６で被覆されている円筒状の電子放出部
２を、その各々の易電子放出物質５の電子放出側とは逆
の端面１７が、絶縁層１４に設けられた開口部１５を通
してカソード電極１の基材１１４と接するように、配置
する。続いて、所定の形状のメタルマスクなどを使用し
てパターニングされた黒鉛膜を厚さ０．５μｍにスパッ
タ蒸着することによって、カソード電極１に搭載した電
子放出部２を覆うように導電性薄膜８を形成する（図４
（ｂ）参照）。

【００８０】次に、カソード電極１と導電性薄膜８の間
に、振幅２００Ｖでパルス幅０．５秒のパルス電圧を印
加し、易電子放出物質５と導電性薄膜８との接触部分１
０（図４（ｂ）参照）を大気中で昇華して除去して、導
電性薄膜８に開口部１１を形成する。これによって、導
電性薄膜８の開口部１１の端部と易電子放出物質５の露
出断面との間に、間隙１２が形成される。ここで、導電
性薄膜８を炭素系材料で構成しておけば、加熱によって
酸素雰囲気中で酸化されて二酸化酸素となることによっ
て、所定の箇所が除去される。このようにして形成され
た本発明の電子放出素子における電子放出部２にて、易
電子放出物質５の先端部分と引き出し電極３の端部との
間隙１２の距離は、１０μｍであった。

【００８１】以上のようにして得られた電子放出部２
（カソード基板１の上に搭載されている）を真空容器
（不図示）の中に設置し、更にカソード電極１に対向す
るようにアノード電極４を配置する。その上で、導電性
薄膜８（引き出し電極）からリード１８を取り出して３
０Ｖの引き出し電圧を印加すると、カソード電極１から
１０ｍｍ離れて設置された、カソード電極１に対して１
０ｋＶの正の電圧が印加されているアノード電極４にお
いて、１ｍＡの電子放出電流が観測された。

【００８２】上記の本実施形態の説明では、電子放出部
２の内部に充填されて易電子放出物質５を構成する物質
が４０ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％カーボンナノチューブを
含む場合を説明している。しかし、実際には、１ｖｏｌ
％以上のカーボンナノチューブを含む材料を使用すれ
ば、充填後に延伸処理を施した後に任意の位置で切断し
た場合に、切断面に露出している易電子放出物質５の断
面に、カーボンナノチューブが、その端面を露出させて
十分な量だけ存在する。従って、電界印加によって、こ
のようなカーボンナノチューブの露出端面から効率的に
電子が放出される事を確認した。

【００８３】また、電子放出部２の内側に配置されて易
電子放出物質５を構成するカーボンナノチューブを含む
物質として、上記では、炭素系物質、フラーレン、及び
アルミニウム（Ａｌ）を用いている場合のみを述べてい
るが、他の材料、例えば、黒鉛、フラーレン、ナノチュ
ーブ、ダイヤモンド等の炭素系材料、タングステン、モ
リブデン、クロム、タンタル、ニオブ、バナジウム、ジ
ルコニウム、チタン、ニッケル、ボロン、窒素、シリコ
ン等の物質の炭化物、或いは銅、銀、金、白金、アルミ
ニウム等の炭化物を形成しない金属物質、更にはこれら
の混合物を用いても、同様の良好な効果が得られること
を確認した。

【００８４】更に、本実施形態の上記の説明では、電子
放出部２の形成時に使用する円筒形部材の構成材料とし
てアルミニウム（Ａｌ）を用いているが、Ａｌ以外の
銅、銀、金、白金等の炭化物を形成しない金属物質を用
いても、上記と同様の良好な効果が得られることを確認
した。

【００８５】また、上記では、円筒材料であるＡｌの酸
化処理を行うことによって絶縁物であるアルミナを形成
し、絶縁物６で被覆された易電子放出物質５を構成して
いる。或いは、これに代えて、線引されて延伸された易
電子放出物質５の表面に適切な成長方法（例えばＣＶＤ
法）によって、例えばＳｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、及びＴ
ａから選ばれる物質の酸化膜、Ｂなどの窒化膜、或いは
例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＣａから選ばれる物質のフ
ッ化物膜を成長させて、これによって易電子放出物質５
の周囲が絶縁物６で被覆された構成を有する電子放出部
２を形成しても良い。これによっても、上記と同様の効
果が得られることを確認した。

【００８６】本実施形態においては、易電子放出物質５
として、カーボンナノチューブを含む物質についてのみ
述べているが、炭素を主成分とする他の材料を含んでい
れば、例えばダイヤモンド粒子などを含む材料によって
も、同様の効果を奏する電子放出素子が形成できる。こ
のとき、更に好ましくは、炭素の六員環構造からなるグ
ラフェン構造を易電子放出物質５の構成材料が有してい
ることがよい。

【００８７】また、上記では、導電性薄膜８として黒鉛
のスパッタ薄膜を用いた例を説明しているが、これに限
られるものではない。例えば、形成方法に関しては、例
えば真空加熱蒸着など他の方法によって形成された薄膜
でも良い。また、構成材料としては、例えば炭素（Ｃ）
を主成分とする材料により構成されても良く、或いは、
例えば銅、銀、金、白金、アルミニウム等の炭化物を形
成しない金属物質を主成分とする材料により構成されて
もよい。更には、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタ
ン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、及びシ
リコン（Ｓｉ）から選ばれる物質の炭化物、或いはそれ
らの炭化物の混合物により構成されても良い。

【００８８】また、電子放出部２の電子放出側端面７の
上を被覆する導電性薄膜８の膜厚は、上記の説明では
０．５μｍとしているが、この値に限られるものではな
い。具体的には、導電性薄膜８の厚さが１０ｎｍ以上で
１００μｍ以下であれば、同様の良好な効果が得られる
ことを確認した。

【００８９】更に、導電性薄膜３に開口部１１を設ける
ための電圧印加工程について、上記の説明では、振幅２
００Ｖでパルス幅０．５秒のパルス電圧を印加してい
る。しかし、印加すべきパルス電圧の最適な振幅やパル
ス幅は、実際に使用されている導電性薄膜８の材質や膜
厚などのパラメータに応じて変化するので、具体的な条
件に応じて最適な値（印加パラメータ）を決定すればよ
い。或いは、必ずしもパルス電圧でなくとも、他の波形
の電圧を印加しても良いことを、本願発明者らは確認し
ている。

【００９０】また、導電性薄膜８に開口部１１を設ける
工程で、上記の説明では、酸素雰囲気中で導電性薄膜８
の昇華を行っているが、これに限らず、真空中、不活性
ガス雰囲気中、更には他の反応性ガス雰囲気中（例え
ば、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＦ₄、ＳｉＦ₄、Ｈ₂など）でも、
同様の薄膜８の一部除去工程を実施することができる。

【００９１】更に、上記の説明では、電圧印加によって
導電性薄膜８に開口部１１を形成することによって導電
性薄膜８（引き出し電極３）と易電子放出物質５とを分
離する際に、形成される引き出し電極３の端部（導電性
薄膜８の開口部１１の端部）と易電子放出物質５の先端
部分との間の間隙１２の大きさを、１０μｍに設定して
いる。これに関して、上記の間隙１２が広くなれば、引
き出し電極３への供給電圧が上昇するが、上記の間隙１
２を１００μｍ以下の値に設定することによって、電子
放出素子が有効な引き出し電圧で動作することを確認し
た。

【００９２】（第２の実施形態）本実施形態では、第１
の実施形態にて説明した本発明の電子放出素子を複数個
アレイ状に並べて形成して、図５に示すような電子放出
素子アレイを形成する。

【００９３】本実施形態の電子放出素子アレイでは、絶
縁物１４で被覆された複数の板状のカソード電極１の各
々（便宜上、ａ，ｂ，ｃ，ｄとする）の上に、第１の実
施形態で説明した方法によって、複数の電子放出部２を
一次元的にｘ方向に並べて形成する。

【００９４】一方、これらの各電子放出部２の表面に
は、やはり第１の実施形態で説明した方法によって、適
切なパターンのメタルマスクを利用して、導電性薄膜８
を形成する。これらの導電性薄膜８は、各電子放出部２
の表面を覆うと共に、ｙ方向にライン状に連続的に形成
する（但し、図５では、図の記載を見やすくするため
に、各電子放出部２の表面の導電性薄膜８の図示は省略
している）。

【００９５】ここで、導電性薄膜Ａとカソード電極ａと
の間に電圧を印加すれば、交点Ａ−ａに位置する電子放
出部２の上面（電子放出側端面）を覆っている導電性薄
膜８の内で、易電子放出物質５と接している部分１０が
昇華して除去され、開口部が形成される。これによっ
て、導電性薄膜８が、電子放出部２の引き出し電極３と
して機能するようになる。全ての電子放出部２に対して
上記の電圧印加処理を行って所定の開口部を形成するこ
とによって、導電性薄膜８による引き出し電極３のｙマ
トリクスが形成される（各引き出し電極３を、便宜上、
Ａ，Ｂ，Ｃとする）。

【００９６】以上によって構成される本実施形態の電子
放出素子アレイでは、各電子放出部２は、カソード電極
１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と引き出し電極３（Ａ，Ｂ，Ｃ）
との各交点に位置することになる。従って、上記のよう
なアレイ構成において、カソード電極１（ａ，ｂ，ｃ，
ｄ）と引き出し電極３（Ａ，Ｂ，Ｃ）とに、それぞれ独
立して選択的に電圧を印加すれば、アレイ状に配置され
ている複数の電子放出部２の中で、電圧が印加されてい
るカソード電極１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と引き出し電極３
（Ａ，Ｂ，Ｃ）との交点に位置する電子放出部２から、
選択的に電子ｅを放出させることが可能になる。例え
ば、導電性薄膜Ａとカソード電極ａとの間に電圧を印加
すれば、交点Ａ−ａに位置する電子放出部２から、選択
的に電子ｅが放出される。

【００９７】このようにして、図５の構成によれば、電
子放出素子のマトリクス駆動が可能となる。

【００９８】図５に示すように、各電子放出部２に対向
する箇所に独立して蛍光体１９が塗布されているアノー
ド電極４を用意して、電子放出素子アレイに対向して配
置することによって、２次元的な動画などを表示できる
ディスプレーが構成される。特に、上記のように、各色
の蛍光体１９を各電子放出部２に対向する箇所に独立し
て設ければ、カラー表示が可能になる。或いは、単色の
ディスプレーを構成する場合には、必ずしも図５の様
に、蛍光体１９をアノード電極４の上の各箇所に独立的
に設ける必要性はなくて、アノード電極４の上に全体的
に広く塗布（べた塗り）しても良い。

【００９９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の電子放
出素子の製造方法によれば、電子放出素子において、電
子放出源として機能する易電子放出物質５と引き出し電
極３として機能する導電性薄膜８との間の間隙１２（よ
り具体的には、引き出し電極３の開口部１１の端部と易
電子放出物質５の先端部分との間の間隙）を、微細サイ
ズで制御性良く且つ簡便に形成することができる。

【０１００】更に、本発明によれば、上記のような構成
を有する微細な電子放出部２が広い基板面積に渡って高
密度且つ大量に分散されている構成を、短時間で簡便に
形成することもできる。従って、大面積に渡って一様な
制御された電子放出源を必要とするディスプレー用電子
放出源として、本発明の電子放出素子は非常に適してい
る。

【０１０１】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のある電子放出素子
の製造方法の各工程を模式的に説明する図である。

【図２】（ａ）は、本発明のある電子放出素子の構成を
模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の構成に
含まれる電子放出部の構成を特に示す断面図である。

【図３】（ａ）は、本発明の他の電子放出素子における
主要部の構成を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、
（ａ）の構成に含まれる電子放出部の構成を特に示す断
面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に従った電子放出素
子の製造方法の各工程を模式的に説明する図である。

【図５】本発明の電子放出素子を複数個アレイ状に並べ
て形成される電子放出素子アレイの構成を模式的に示す
図である。

【符号の説明】

１ カソード電極 ２ 電子放出部 ３ 引き出し電極 ４ アノード電極 ５ 易電子放出物質 ６ 絶縁物 ７ 電子放出部の電子放出側の端面 ８ 導電性薄膜 ９ 電圧源 １０ 易電子放出物質と導電性薄膜との接触箇所 １１ 導電性薄膜（引き出し電極）の開口部 １２ 易電子放出物質の先端部と引き出し電極の端部と
の間隙 １３ 易電子放出物質の露出断面 １４ 絶縁層 １５ 絶縁層の開口部 １７ 易電子放出物質の電子放出側とは逆の端面 １８ 引き出し電極のリード １９ 蛍光体 １１１ 絶縁体の孔部分 １１４ カソード電極の基材

フロントページの続き (72)発明者 今井 寛二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 関口 友宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 黒川 英雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 古賀 啓介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 白鳥 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川瀬 透 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C035 BB03

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カソード電極と、 該カソード電極に接して配置された電子放出部と、 該電子放出部の近傍に設置された引き出し電極と、 該電カソード電極に対向するように配置されたアノード
   電極と、を少なくとも備えており、 該電子放出部は、易電子放出物質と、該易電子放出物質
   の周囲の少なくとも一部を被覆するように設けられた絶
   縁物と、を備えている、電子放出素子。
2. 【請求項２】 第１の方向に沿ってお互いに平行に配置
   された、複数の前記カソード電極と、 該第１の方向に交差する第２の方向に沿ってお互いに平
   行に配置された、複数の前記引き出し電極と、 その各々が該複数のカソード電極と該複数の引き出し電
   極との各交点にそれぞれ配置されている、マトリクス状
   に配置された複数の前記電子放出部と、を備えており、
   該複数のカソード電極と該複数の引き出し電極とを、そ
   れぞれ独立して選択的に制御して２次元画像を表示す
   る、請求項１に記載の電子放出素子。
3. 【請求項３】 前記複数の引き出し電極は、１画素に対
   して１つずつ設けられている、請求項２に記載の電子放
   出素子。
4. 【請求項４】 カソード電極と、該カソード電極に接し
   て配置された電子放出部と、該電子放出部の近傍に設置
   された引き出し電極と、該電カソード電極に対向するよ
   うに配置されたアノード電極と、を少なくとも備え、該
   電子放出部は、易電子放出物質と、該易電子放出物質の
   周囲の少なくとも一部を被覆するように設けられた絶縁
   物と、を備えている、電子放出素子の製造方法であっ
   て、該方法は、 少なくとも、該易電子放出物質が露出している該電子放
   出部の電子放出側表面を、導電性薄膜で被覆する第１の
   工程と、 該易電子放出物質と該導電性薄膜との間に所定の電圧を
   印加して、該導電性薄膜の内で少なくとも該易電子放出
   物質と接触している部分を除去して開口部を形成し、こ
   れによって、該導電性薄膜を該引き出し電極に構成する
   第２の工程と、を包含する、電子放出素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記電子放出部において、前記易電子放
   出物質が前記絶縁物に設けられた孔部分に充填されてい
   る、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記電子放出部において、前記易電子放
   出物質の形状が、円柱形、円錐台、或いは円錐形の何れ
   かである、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記易電子放出物質が、炭素（Ｃ）を主
   成分とする材料を含む、請求項４に記載の電子放出素子
   の製造方法。
8. 【請求項８】 前記炭素を主成分とする材料が、炭素の
   六員環構造からなるグラフェン構造を少なくとも有す
   る、請求項７に記載の電子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記炭素を主成分とする材料が、少なく
   ともカーボンナノチューブを含む、請求項７に記載の電
   子放出素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 カーボンナノチューブの含有量が１％
    以上である、請求項９に記載の電子放出素子の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 前記易電子放出物質が、カーボンナノ
    チューブと、黒鉛、フラーレン、ダイヤモンド、及びダ
    イヤモンドライクカーボンから選ばれる炭素系物質、或
    いはそれらの混合物と、を含む、請求項７に記載の電子
    放出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記易電子放出物質が、カーボンナノ
    チューブと、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
    ｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎ
    ｂ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタ
    ン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、及びシ
    リコン（Ｓｉ）から選ばれる物質の炭化物、或いはそれ
    らの炭化物の混合物と、を含む、請求項７に記載の電子
    放出素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記易電子放出物質が、カーボンナノ
    チューブと、炭化物を形成しない金属物質、炭化物、炭
    素系物質、及びそれらの混合物から選択される材料と、
    を含む、請求項７に記載の電子放出素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記易電子放出物質が、繊維構造物質
    を含む、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記絶縁物が酸化物により構成され
    る、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記絶縁物が、シリコン（Ｓｉ）、ア
    ルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン
    （Ｔｉ）、及びタリウム（Ｔａ）から選ばれる物質の酸
    化物或いはこれらの混合物により構成される、請求項１
    ５に記載の電子放出素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記絶縁物が窒化物により構成され
    る、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記絶縁物がホウ素（Ｂ）の窒化物に
    より構成される、請求項１７に記載の電子放出素子の製
    造方法。
19. 【請求項１９】 前記絶縁物がフッ化物により構成され
    る、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記絶縁物が、リチウム（Ｌｉ）、ナ
    トリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、及びカルシウム
    （Ｃａ）から選択される材料のフッ化物或いはこれらの
    混合物により構成される、請求項１９に記載の電子放出
    素子の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記導電性薄膜が、炭素（Ｃ）を主成
    分とする材料により構成される、請求項４に記載の電子
    放出素子の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記導電性薄膜が、炭化物を形成しな
    い金属物質を主成分とする材料により構成される、請求
    項４に記載の電子放出素子の製造方法。
23. 【請求項２３】 前記導電性薄膜が、タングステン
    （Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタ
    ル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ジル
    コニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎ
    ｉ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）から選ばれる物
    質の炭化物、或いはそれらの炭化物の混合物により構成
    される、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記電子放出部の前記電子放出側端面
    を被覆する前記導電性薄膜の膜厚が、１０ｎｍ以上１０
    ０μｍ以下である、請求項４に記載の電子放出素子の製
    造方法。
25. 【請求項２５】 前記開口部を形成するために印加され
    る前記所定の電圧が、パルス電圧である、請求項４に記
    載の電子放出素子の製造方法。
26. 【請求項２６】 前記開口部を形成するための前記所定
    の電圧の印加が、酸素を含む雰囲気の中で行われる、請
    求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
27. 【請求項２７】 前記所定の電圧の印加によって、前記
    導電性薄膜の内で少なくとも前記易電子放出物質と接触
    している部分と、該易電子放出物質の先端部分と、が除
    去される、請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
28. 【請求項２８】 前記所定の電圧の印加による前記開口
    部の形成によって分離された前記導電性薄膜の端部と前
    記易電子放出物質の先端部分との間の間隔が、１００μ
    ｍ以下である、請求項４に記載の電子放出素子の製造方
    法。
29. 【請求項２９】 前記所定の電圧の印加による前記開口
    部の形成によって分離された前記導電性薄膜の端部が、
    前記易電子放出物質の先端部分よりも前記アノード電極
    に近く位置している、請求項４に記載の電子放出素子の
    製造方法。