JP2001035351A

JP2001035351A - 円筒型電子源を用いた冷陰極及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001035351A
Application number: JP20434399A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oki; 博大木; Masao Urayama; 雅夫浦山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】直径及び長さが均一な、配列制御されたカー
ボンナノチューブを用いた冷陰極を提供する。【解決手段】電界放出電子源が絶縁性の電子放出基体
と導電性の円筒型電子源から構成され、前記電子放出基
体が一方の第１の表面からもう一方の第２の表面に貫通
した細孔を有し、円筒型電子源が前記貫通した細孔に充
填され、第１の表面にゲート電極７が配設され、第２の
表面にカソード電極４が配設される。円筒型電子源は、
カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、ダイアモ
ンドライクカーボン、グラファイト、フラーレン又はボ
ロンナイトライドとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状及びサイズが
均一な、配列制御された円筒型電子源と電子放出基体を
用いた冷陰極及びその製造方法に関するものであり、冷
陰極ランプ、蛍光表示管、液晶デバイス用のバックライ
ト、フィールドエミッションディスプレイ等に用いられ
る。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管のように大きな熱エネルギーを
与えて熱電子放出を起こすのではなく、強電界を印加す
ることで冷電子を放出する冷陰極に関する研究、開発が
デバイス面ばかりではなく、材料面においても盛んに行
われている。近年、円筒状に巻いたグラファイト層が入
れ子状になったカーボンナノチューブ（carbon nanotub
e）が飯島らによって発見され（S. Iijima, Nature, 35
4, 56, 1991）、様々な電子デバイスとしての応用が期
待されている。このようなカーボンナノチューブを用い
た電子放出素子としては、陽極酸化膜中にカーボンナノ
チューブを成長させた構造の素子が特開平１０−１２１
２４号公報に開示されている。また、カーボンナノチュ
ーブを用いた蛍光表示管の試作品が報告され（Y. Sait
o, S. Uemura and K. Hamaguchi, Jpn. J. Appl. Phy
s., 37, L346, 1998）、カーボンナノチューブを用いた
電子デバイスの開発が活発に行われている。カーボンナ
ノチューブを用いた冷陰極ランプは、図８に概略断面を
示すように、ナノチューブを導電性ペーストで固定化し
た陰極、グリッド、及び陽極（蛍光体を被着）から構成
される３極管の電子管である。陰極から放出された電子
が陽極に被着した蛍光体を励起することにより、可視光
を放射する。

【０００３】一方、直径、長さが均一なカーボンナノチ
ューブも合成されている。例えば、特開平８−１５１２
０７号公報に、略直線状の細孔を有する無機物質の細孔
中に、気体状の炭化水素を気相炭化する製造方法が記載
されている。この製造方法によれば、直径１０ｎｍ〜１
μｍで長さ１〜１００μｍ、もしくは、両端が開放され
た直径１μｍ以下で長さ１〜１００μｍのカーボンナノ
チューブが均一な大きさで製造可能であり、電子デバイ
ス用のカーボンナノチューブとして潜在的に優れたもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
円筒型電子源を用いた冷陰極から構成されるデバイス、
例えばカーボンナノチューブを用いた蛍光表示管は、キ
ャスティング法でカーボンナノチューブをカソード電極
に固定化するため、カーボンナノチューブの配列が制御
されておらず、また、カーボンナノチューブの付着力が
弱いという課題があった。また、特開平１０−１２１２
４号公報に記載されている電子放出素子は、ＸＹアドレ
スができず、また、陽極酸化法のバリア層の除去が困難
である点、高温プロセス（カーボンナノチューブの成長
温度）である点でデバイス製造方法としての現実性に欠
ける。特開平８−１５１２０７号公報で製造されるカー
ボンナノチューブは、細孔を有する無機物質の表面にも
炭素化合物が堆積されること、カーボンナノチューブの
近傍がアルミナで覆われていることにより、電子デバイ
スへの応用がなされていなかった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るものであり、直径及び長さが均一な、配列制御された
カーボンナノチューブを用いた冷陰極及びその製造方法
を提供すると共に、その冷陰極を用いた冷陰極ランプ、
蛍光表示管、液晶デバイス用のバックライト、フィール
ドエミッションディスプレイ等を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による冷陰極は、
膜厚方向に貫通する多数の細孔を有する絶縁性の電子放
出基体と、電子放出基体の細孔に充填された導電性の円
筒型電子源と、電子放出基体の一方の表面に細孔の開口
部を避けるようにして配設されたゲート電極と、電子放
出基体の他方の表面に細孔に充填された円筒型電子源と
接触して配設されたカソード電極とを含むことを特徴と
する。この冷陰極は、直径３０ｎｍ程度、長さ７５μｍ
程度の均一な円筒型電子源がカソード支持基板に対して
垂直方向に配列制御されている。

【０００７】ゲート電極及びカソード電極はライン形状
とすることができる。また、ライン形状のゲート電極と
カソード電極とは互いに直交するように配設することが
できる。電子放出基体はアルミニウムの陽極酸化で形成
される酸化皮膜とすることができる。電子放出基体をア
ルミニウムの陽極酸化で形成される酸化皮膜とすること
で、数十ｎｍ程度の微細な細孔に充填された円筒型電子
源を有する冷陰極を提供できる。

【０００８】円筒型電子源はカーボンナノチューブ、カ
ーボンファイバー、ダイアモンドライクカーボン、グラ
ファイト、フラーレン、ボロンナイトライドの中から選
択された材料とすることができる。これらの材料は耐イ
オン衝撃性が良好であり、動作真空度が従来よりも低い
冷陰極を提供できる。例えば、カーボンナノチューブの
ような炭素材料は、真空中で発生する電離したイオンに
よるスパッタリングに対する耐性が強く、また炭素材料
自体が動作中に発生するガスを吸着するため、従来のメ
タルエミッタ、シリコンエミッタを用いるよりも、低い
動作真空度で使用することができる。

【０００９】本発明による冷陰極の製造方法は、電子放
出基体の細孔に円筒型電子源を充填する工程と、円筒型
電子源を細孔に充填した電子放出基体の一方の表面にゲ
ート電極を形成する工程と、円筒型電子源周辺の電子放
出基体を一部除去する工程と、電子放出基体の他方の表
面にカソード電極を形成する工程と、ゲート電極とカソ
ード電極を形成した電界放出電子源をカソード基板に貼
り合わせる工程とを含むことを特徴とする。

【００１０】前記電子放出基体の細孔に円筒型電子源を
充填する工程は、アルミニウム基板を電解研磨する工程
と、電解研磨したアルミニウム基板を陽極酸化する工程
と、陽極酸化したアルミニウム基板から未酸化のアルミ
ニウムとバリア層を除去して電子放出基体を取り出す工
程と、電子放出基体の細孔に炭素化合物を形成する工程
と、電子放出基体の表面に堆積された炭素化合物を除去
する工程とで構成することができる。

【００１１】電子放出基体の表面に堆積された炭素化合
物を除去する工程は、ドライエッチングで行うことがで
きる。ドライエッチングによると、細孔に充填された円
筒型電子源に対して選択的に酸化皮膜表面の堆積物を除
去することができる。ドライエッチングを例えば酸素プ
ラズマエッチングとすることで、数十ｎｍ程度の微細な
細孔に充填された炭素化合物からなる円筒型電子源に対
して選択的に酸化皮膜表面に堆積された炭素化合物の堆
積物を除去することができる。

【００１２】電子放出基体の一方の表面にゲート電極を
形成する工程は、回転斜め蒸着法によって前記ゲート電
極を形成する工程とすることができ、この方法によると
簡略化されたゲート電極形成方法を提供できる。電子放
出基体の一方の表面にゲート電極を形成する工程は、前
記細孔に充填した円筒型電子源上にキャップを形成する
工程と、ゲート電極材料を堆積する工程と、前記キャッ
プを除去する工程とを含むことができる。この方法によ
ると、微細な細孔に充填された円筒型電子源に対する自
己整合的なゲート電極を形成することができる。

【００１３】細孔に充填した円筒型電子源上にキャップ
を形成する工程は電解メッキ法によることができる。電
解メッキ法は、簡便な、低コストな自己整合的なゲート
電極形成方法である。電界放出電子源とカソード基板を
貼り合わせる工程は静電接着法によることをができる。
本発明の冷陰極は、冷陰極ランプ、蛍光表示管。液晶デ
バイスのバックライト、フィールドエミッションディス
プレイなどに適用することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。＜第１の実施形態＞図１は本発明の冷陰極を用いて形成
される冷陰極ランプの一例を示す斜視図、図２はその略
断面図である。図１及び図２を参照して、本実施形態の
冷陰極ランプの構成を説明する。この冷陰極ランプは、
円形の冷陰極部１と発光部２とで構成される。ただし、
形状は円形に限定されるものではない。円形の冷陰極部
１は、ガラス製のカソード支持基板３の上に銅、クロ
ム、アルミニウム等の金属からなるカソード電極４が形
成され、円筒型電子源５がカソード電極４上に多数散在
し、カソード電極４と電気的に接続される。また、ゲー
ト電極６が円筒型電子源５を囲み、カソード電極４全面
を覆うように形成され、ゲート電極６とカソード電極４
はゲート絶縁層７で電気的に絶縁される。本実施形態に
おいては、直径１０ｃｍのカソード支持基板３上にカソ
ード電極４、ゲート絶縁層７、ゲート電極６が形成さ
れ、平均直径３０ｎｍの円筒型電子源５がゲート電極６
上に約１０¹³個程度集積されている。

【００１５】一方、発光部２は、ガラス製のアノード支
持基体１５の上に形成された透明なアノード電極８と、
これに被着した蛍光体９とで構成される。アノード電極
８とカソード電極４は一定のギャップを維持して真空封
止されると共に、そのギャップは真空度１０^-6〜１０^-8
Ｔｏｒｒ程度の高真空状態で保持される。本実施形態に
おいては、直径１０ｃｍのアノード電極８に発光体９を
被着し、真空ギャップは２ｍｍとしている。このような
構成の冷陰極ランプに対して、カソード電極に０Ｖ、ゲ
ート電極に２０Ｖ、アノード電極に５ｋＶの電圧を印加
すると、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ²程度のエミッション
が観測でき、輝度１００００ｃｄ／ｃｍ²程度の発光が
得られた。

【００１６】次に、本実施形態で説明した冷陰極の製造
方法を説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の
工程断面図を示す。まず、図３（ａ）に示すように、円
筒型電子源を構成する材料を電子放出基体の細孔中に充
填する。充填する材料としては、カーボンナノチュー
ブ、カーボンファイバー、ダイヤモンドライクカーボ
ン、グラファイト、フラーレン、ボロンナイトライドが
ＣＶＤで形成可能であり、好ましい。ただし、ボロンナ
イトライドはカーボンナノチューブを形成後、酸化ホウ
素、窒素ガスの存在下、約１５００℃程度で置換反応さ
せて得る。

【００１７】本実施形態においては、最も代表的な、良
く知られている構成として、電子放出基体にアルミニウ
ムの陽極酸化皮膜を用い、その細孔にカーボンナノチュ
ーブを充填した。このような陽極酸化皮膜への炭素化合
物の充填に関しては、特開平８−１５１２０７号公報を
参照すれば、詳しく説明されている。特開平８−１５１
２０７号公報に記載されている方法に従ってカーボンナ
ノチューブを充填した陽極酸化皮膜を形成し、その断面
をＳＥＭ観察すると、陽極酸化皮膜中に充填されたカー
ボンナノチューブ、即ち円筒型電子源５と、陽極酸化皮
膜表面に堆積したアモルファスカーボン等の堆積物８と
が形成されていることがわかる。

【００１８】次に、陽極酸化皮膜上の堆積物８を除去す
る。堆積物８の除去は、陽極酸化皮膜中のカーボンナノ
チューブに対して除去速度が速いことが必須条件であ
る。この点においては、ドライエッチング法を用いるこ
とが好ましい。本実施形態においては、酸素プラズマエ
ッチング法を用いて、図３（ｂ）のように、堆積物８を
陽極酸化皮膜表面から除去した。この酸素プラズマエッ
チングは堆積物の構成原子である炭素と、酸素を反応さ
せてエッチング除去するもので、陽極酸化皮膜中の細孔
にはプラズマが侵入せず、堆積物８をカーボンナノチュ
ーブ（円筒型電子源５）に対して選択的に除去可能であ
った。このように堆積物８を除去すると、陽極酸化皮膜
とカーボンナノチューブだけからなる構造物が得られ、
陽極酸化皮膜をゲート絶縁層７、カーボンナノチューブ
を円筒型電子源５として用いることが可能となる。

【００１９】次に、カソード電極４を陽極酸化皮膜の一
方の表面（第２の表面）に被着する。カソード電極材料
は、アルミニウムの酸化物（ゲート絶縁層７）間の間隙
に確実に埋め込まれることが好ましい。本実施形態にお
いては、図３（ｃ）に示すように、蒸着法でカソード電
極材料４（モリブデン）を堆積した。

【００２０】次に、ゲート電極６を形成する。図３
（ｃ）のように、ゲート電極を形成する前の工程断面構
造は、円筒型電子源５が図３（ｂ）に示すようにオーバ
ーエッチングされてゲート絶縁層７の下部に存在してい
る。従って、浅い角度（基板に対して平行な方向）で回
転斜め蒸着を行うことにより、図３（ｄ）のように、ゲ
ート電極６の材料を円筒型電子源５に接触させずに堆積
することができる。また、好ましくは、ゲート電極６を
形成した後、円筒型電子源５の周辺のゲート絶縁層７を
一部エッチング除去する。

【００２１】最後に、円筒型電子源５、ゲート電極６、
ゲート絶縁層７、及びカソード電極４を配設した電子放
出基体をカソード支持基板３に貼り合わせる。電子放出
基体とカソード支持基板３の貼り合わせは静電接着法を
用いる。即ち、カソード基板側をマイナス、電界放出電
子源側をプラスにし、数百℃の加熱を行うと、図３
（ｅ）に示すように、本実施形態で説明した冷陰極が製
造できる。

【００２２】従来のカーボンナノチューブを用いた冷陰
極ランプは、ナノチューブを導電性ペーストで固定化し
た陰極、グリッド及び蛍光体を被着した陽極から構成さ
れる３極管の電子管であった。一方、本発明による冷陰
極ランプは、ナノチューブをゲート絶縁層中に充填する
ことで強固に固定すると共に、グリッドを新たに設け
ず、ゲート絶縁層に直にゲート電極（引き出し電極）を
形成することで、電子源先端の電界強度を高めている。
このように、本発明の冷陰極ランプは陰極構造の点で従
来の冷陰極ランプと大きく異なっているものである。

【００２３】＜第２の実施形態＞本実施形態は、第１の
実施形態の冷陰極を製造する他の方法を説明するもので
ある。図７は、第２の実施形態の工程断面図であり、こ
れらを参照して、以下に本実施形態の製造方法を説明す
る。図７（ａ）は、第１の実施形態の図３（ｃ）に対応
する工程断面図であり、円筒型電子源を電子放出基体の
細孔中に充填する図３（ａ）の工程と、陽極酸化皮膜上
の堆積物８を除去する図３（ｂ）の工程を経て製造され
る。

【００２４】次に、円筒型電子源５の上方にキャップ１
３を形成する。このキャップ１３はゲート電極６を自己
整合的に形成するために形成するものである。また、キ
ャップ１３は円筒型電子源５を完全に覆うように形成す
る必要があり、その形成方法としては、選択的成長、電
解メッキ等が挙げられる。本実施形態においては、電解
メッキでキャップ１３を形成した。キャップ材料１３と
しては、円筒型電子源５及びゲート電極６に対してエッ
チング選択比が十分大きい材料であれば、どれを選択し
てもよく、例えばコバルト、ニッケル、錫、タングステ
ン、銀、マンガン、亜鉛、クロム等が好ましい。また、
その膜厚はゲート電極よりも厚くする必要があり、０．
５〜１μｍ程度が好ましい。また、この電解メッキは、
素子のカソード電極と別途設けた対向電極を電極として
用いた電解メッキである。従って、円筒型電子源はカソ
ード電極と同電位となり、一方、ゲート絶縁層はフロー
ティングされるため、メッキ材料は円筒型電子源上に選
択的に堆積される。電解メッキ法で円筒型電子源５の上
方にキャップ１３を形成すると、図７（ｂ）のような工
程断面図が得られた。

【００２５】次に、ゲート電極材料６を堆積する。図７
（ｃ）のように、ゲート電極材料６は、キャップ１３上
及びキャップ１３間のゲート絶縁層７上に堆積された。
次に、キャップ１３を除去し、ゲート電極６を形成す
る。キャップの除去は、ゲート電極６及び円筒型電子源
５に対して十分選択比が高いエッチャントを用いたウエ
ットエッチング法を用いるのが好ましい。このようなエ
ッチャントでウエットエッチングすると、図７（ｄ）の
ような工程断面図が得られた。

【００２６】最後に、図３（ｅ）と同様に、電子放出基
体とカソード支持基板３を静電接着法で貼り合わせる
と、図７（ｅ）のような工程断面図の冷陰極が製造でき
た。図７（ａ）〜（ｅ）のような製造方法で冷陰極を製
造すると、ゲート電極６と円筒型電子源５の電気的ショ
ートを防止できると共に、数十ｎｍ程度の微細な細孔中
に充填した円筒型電子源５を有する冷陰極に最適な製造
方法であった。

【００２７】＜第３の実施形態＞本発明の冷陰極を用い
てセグメント表示の蛍光表示管を形成した。図４（ａ）
は本実施形態のセグメント表示の蛍光表示管の斜視図、
図４（ｂ）はセグメント状電子放出領域の拡大図であ
る。図４（ｂ）に示したセグメント状電子放出領域は、
図３（ｅ）に示したのと同様な断面構造を有する。図４
を参照して本実施形態のセグメトン表示の蛍光表示管の
構成を説明する。

【００２８】本実施形態のセグメント表示の蛍光表示管
は、セグメント状の電子放出領域１０を有する冷陰極部
１と発光部２とで構成される。セグメント状の電子放出
領域１０を有する冷陰極部１は、図４（ａ）に示すよう
に、ガラス製のカソード支持基板３上の各セグメント部
に対する引き出し配線１１が形成され、この引き出し配
線１１はカソード電極４と電気的に接続され、更にカソ
ード電極４の上層にはゲート絶縁層７（図３（ｅ）参
照）及びゲート電極６が積層される。図４（ｂ）に示す
ように、円筒型電子源５はゲート電極６に多数配設さ
れ、ゲート電極６及びゲート絶縁層７を突き抜け、下部
のカソード電極４と電気的に接続する。第１の実施形態
との相違点は、円筒型電子源５、ゲート電極６、ゲート
絶縁層７、及びカソード電極４から構成される冷陰極の
ユニットがセグメント状の電子放出領域１０に分割さ
れ、それぞれ独立に電子放出可能であることである。

【００２９】一方、発光部２は、透明なアノード電極８
とこれに被着した蛍光体９で構成される。アノード電極
８とカソード電極４は一定のキャップを維持して真空封
止されると共に、そのキャップは真空度：１０^-6〜１０
^-8Ｔｏｒｒ程度の高真空状態で保持される。このような
構成のセグメント表示可能な蛍光表示管に対して、所望
の数字に対応する引き出し配線を選択し、カソード電極
に０Ｖ、ゲート電極に２０Ｖ、アノード電極に５ｋＶの
電圧を印加すると、所望の数字の表示が確認できた。

【００３０】＜第４の実施形態＞本発明の冷陰極を用い
て液晶デバイス用のバックライトを形成した。図５
（ａ）は本実施形態の液晶デバイス用のバックライトの
斜視図、図５（ｂ）は冷陰極部の電子放出領域の拡大図
である。図５（ｂ）に示した冷陰極部の電子放出領域
は、図３（ｅ）に図示したのと同様な断面構造を有す
る。図５を参照して、本実施形態の液晶デバイス用バッ
クライトの構成を説明する。

【００３１】本実施形態の液晶デバイス用のバックライ
トは、ライン状の電子放出領域を有する冷陰極部１と、
電子放出領域に対応して形成されているライン状の蛍光
体を有する発光部２とで構成される。ライン状の電子放
出領域を有する冷陰極部１は、図５（ａ）に示すよう
に、カソード支持基板３上にカソード電極４、ゲート絶
縁層７、ゲート電極６が順次ライン状に形成される。図
５（ｂ）のように、円筒型電子源５はライン状のゲート
電極６に多数配設され、ゲート電極６及びゲート絶縁層
７を突き抜け、下部のカソード電極４と電気的に接続す
る。第１の実施形態との相違点は、円筒型電子源５、ゲ
ート電極６、ゲート絶縁層７、及びカソード電極４から
構成される冷陰極のユニットがライン状の電子放出領域
に分割され、それぞれ独立に電子放出可能であることで
ある。

【００３２】一方、発光部２は、アノード電極８とこれ
に被着した蛍光体９で構成され、蛍光体９はカソード支
持基板３上の電子放出領域に対応してライン形状でアノ
ード電極上に配設される。アノード電極８とカソード電
極４は一定のキャップを維持して真空封止されると共
に、そのキャップは真空度１０^-6〜１０^-8Ｔｏｒｒ程度
の高真空状態で保持される。このような構成の液晶デバ
イス用のバックライトに対して、所望のライン状のカソ
ード配線を選択し、カソード電極に０Ｖ、ゲート電極に
２０Ｖ、アノード電極に５ｋＶの電圧を印加すると、ラ
イン状の発光が観測できた。例えば、液晶デバイスのス
イッチングと同調し、蛍光体９をＲＧＢから構成する
と、タイムシーケンシャルなバックライトが形成可能と
なり、従来の液晶デバイスのカラーフィルターが不要と
なる。

【００３３】＜第５の実施形態＞本発明の冷陰極を用い
てフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）を形
成した。図６（ａ）は本実施形態のフィールドエミッシ
ョンディスプレイ（ＦＥＤ）の斜視図、図６（ｂ）は電
子放出領域の拡大図である。図６（ｂ）に示した電子放
出領域は図３（ｅ）に示したのと同様な断面構造を有す
る。図６を参照して、本実施形態のＦＥＤの構成を説明
する。

【００３４】本実施形態のＦＥＤは、ライン状のカソー
ド電極４とライン状のゲート電極６が直交し、その交点
に電子放出領域（本実施形態においては、画素）１２を
有する冷陰極部１と、電子放出領域に対応して形成され
ている蛍光体９を有する発光部２とで構成される。図５
（ａ）に示すように、カソード支持基板３上にカソード
電極４、ゲート絶縁層７、ゲート電極６が順次ライン状
に形成される。図５（ｂ）に示すように、円筒型電子源
５はライン状のゲート電極６とライン状のカソード電極
４との交点に多数配設され、下部のカソード電極４と電
気的に接続する。第１の実施形態との相違点は、円筒型
電子源５、ゲート電極６、ゲート絶縁層７、及びカソー
ド電極４から構成される画素がカソード電極４とそれと
直交するように配設されたゲート電極６の交点部分に分
割され、カソード電極４とゲート電極６で二次元的にア
ドレスされて電子放出する点である。

【００３５】一方、発光部２は、アノード電極８とこれ
に被着した発光体９で構成され、蛍光体９は画素１２に
対応してアノード電極上に配設される。アノード電極８
とカソード電極４は一定のキャップを維持して真空封止
されると共に、そのキャップは真空度：１０^-6〜１０^-8
Ｔｏｒｒ程度の高真空状態で保持される。このような構
成のＦＥＤに対して、ＱＶＧＡ（３２０×２４０）の仕
様を満足する対角５インチのパネルを製造し、テスト用
のドライバを用いてＦＥＤを駆動した所、所望の画素か
らの蛍光体の発光が観測できた。この時のカソード電極
は０Ｖ、ゲート電極は２０Ｖ、アノード電極に５ｋＶの
電圧印加であり、輝度は５００ｃｄ／ｍ²程度であっ
た。

【００３６】

【発明の効果】本発明によると、直径及び長さが均一
な、配列制御されたカーボンナノチューブを用いた冷陰
極を得ることができ、それを用いて高性能な冷陰極ラン
プ、蛍光表示管、液晶デバイス用バックライト、ＦＥＤ
等を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷陰極ランプの斜視図。

【図２】本発明による冷陰極ランプの略断面図。

【図３】本発明の冷陰極の製造方法を示す工程断面図。

【図４】（ａ）は本発明によるセグメント表示可能な蛍
光表示管の斜視図、（ｂ）は電子放出領域の拡大図。

【図５】（ａ）は本発明による液晶デバイス用のバック
ライトの斜視図、（ｂ）は電子放出領域の拡大図。

【図６】（ａ）は本発明によるフィールドエミッション
ディスプレイの斜視図、（ｂ）は電子放出領域（画素）
の拡大図。

【図７】本発明のキャップを用いた自己整合的なゲート
電極形成を含む冷陰極の製造方法の工程断面図。

【図８】従来の蛍光表示管の概略図。

【符号の説明】

１冷陰極部２発光部３カソード支持基板４カソード電極５円筒型電子源６ゲート電極７ゲート絶縁層８アノード電極９蛍光体１０セグメント１１引き出し配線１２画素１３キャップ１５アノード支持基体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜厚方向に貫通する多数の細孔を有する
絶縁性の電子放出基体と、前記電子放出基体の前記細孔
に充填された導電性の円筒型電子源と、前記電子放出基
体の一方の表面に前記細孔の開口部を避けるようにして
配設されたゲート電極と、前記電子放出基体の他方の表
面に前記細孔に充填された円筒型電子源と接触して配設
されたカソード電極とを含むことを特徴とする冷陰極。
【請求項２】前記ゲート電極及びカソード電極がライ
ン形状であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極。
【請求項３】前記ライン形状のゲート電極とカソード
電極とが互いに直交するように配設されていることを特
徴とする請求項２記載の冷陰極。
【請求項４】前記電子放出基体がアルミニウムの陽極
酸化で形成される酸化皮膜であることを特徴とする請求
項１，２又は３記載の冷陰極。
【請求項５】前記円筒型電子源がカーボンナノチュー
ブ、カーボンファイバー、ダイアモンドライクカーボ
ン、グラファイト、フラーレン、ボロンナイトライドの
中から選択された材料であることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか１項記載の冷陰極。
【請求項６】電子放出基体の細孔に円筒型電子源を充
填する工程と、前記円筒型電子源を細孔に充填した電子
放出基体の一方の表面にゲート電極を形成する工程と、
前記円筒型電子源周辺の電子放出基体を一部除去する工
程と、前記電子放出基体の他方の表面にカソード電極を
形成する工程と、前記ゲート電極とカソード電極を形成
した電界放出電子源をカソード基板に貼り合わせる工程
とを含むことを特徴とする冷陰極の製造方法。
【請求項７】前記電子放出基体の細孔に円筒型電子源
を充填する工程は、アルミニウム基板を電解研磨する工
程と、前記電解研磨したアルミニウム基板を陽極酸化す
る工程と、前記陽極酸化したアルミニウム基板から未酸
化のアルミニウムとバリア層を除去して電子放出基体を
取り出す工程と、前記電子放出基体の細孔に炭素化合物
を形成する工程と、前記電子放出基体の表面に堆積され
た炭素化合物を除去する工程とを含むことを特徴とする
請求項６に記載の冷陰極の製造方法。
【請求項８】前記電子放出基体の表面に堆積された炭
素化合物を除去する工程がドライエッチングであること
を特徴とする請求項７記載の冷陰極の製造方法。
【請求項９】前記ドライエッチングが酸素プラズマエ
ッチングであることを特徴とする請求項８記載の冷陰極
の製造方法。
【請求項１０】前記電子放出基体の一方の表面にゲー
ト電極を形成する工程は、回転斜め蒸着法によって前記
ゲート電極を形成することを特徴とする請求項６〜９の
いずれか１項記載の冷陰極の製造方法。
【請求項１１】前記電子放出基体の一方の表面にゲー
ト電極を形成する工程は、前記細孔に充填した円筒型電
子源上にキャップを形成する工程と、ゲート電極材料を
堆積する工程と、前記キャップを除去する工程とを含む
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項記載の
冷陰極の製造方法。
【請求項１２】前記細孔に充填した円筒型電子源上に
キャップを形成する工程は電解メッキ法によることを特
徴とする請求項１１記載の冷陰極の製造方法。
【請求項１３】前記電界放出電子源とカソード基板を
貼り合わせる工程は静電接着法によることを特徴とする
請求項１２記載の冷陰極の製造方法。