JP2002100280A

JP2002100280A - 電子放出素子、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002100280A
Application number: JP2000292949A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Igarashi; 哲也五十嵐; Akio Kawabata; 章夫川端; Masao Urayama; 雅夫浦山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP3573273B2

Abstract

(57)【要約】【課題】配列方向が揃ったエミッタ電極を有し、電子
放出特性の均一性に優れた電界放出型の電子放出素子、
並びにその製造方法を提供する。【解決手段】電子源アレイ１４は、アルミニウム基板
の一面側を陽極酸化してなる細孔１２を備えた表面膜１
１ｂと、陽極酸化されずに残ったカソード電極層１１ａ
との重層構造体１１、並びにカーボンナノチューブなど
の微細繊維状物質１３から構成されている。表面層１１
ｂであるアルミナ膜に形成される複数の細孔１２は規則
的で、その伸長方向が揃っており、上記微細繊維状物質
１３はいずれもこの細孔１２の伸長方向に沿って配列さ
れている。また、微細繊維状物質１３の分散液中に重層
構造体１１を浸漬し、所定の磁界を印加することで、微
細繊維状物質１３を配向させ、細孔１２内に誘引するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出の原理に
基づき電子を放出し、薄型表示装置等の構成部材として
用いられる電子放出素子（電子源アレイ）、並びに、こ
の電子放出素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電界放出型の電子源（電子放出素
子）の研究、開発が盛んに行われている。この電子源を
用いた薄型表示装置は自発光型であるために、液晶表示
装置のようにバックライトを装着する必要がなく、原理
的にＣＲＴ(Cathode Ray Tube)と同等の見やすさ、明る
さが得られる。さらには、該電子源の微細性を活かした
非常に高精細な表示装置を実現できる可能性がある。

【０００３】電界放出型の電子源としては、蒸着法で形
成された高融点金属材料を用い、C.A. Spindtらにより
開発された円錐形状の電子源（ＵＳＰ３，６６５，２４
１）等が良く知られている。しかし、これを大型の表示
装置等に用いるべく大面積の電子源アレイとする場合、
その製造方法に起因する理由によって形状のバラツキが
多くなり、電子源としての均一性や信頼性の点で問題が
生じる。

【０００４】また、例えば、特開平５−２１１０２９号
公報になどには、陽極酸化膜の細孔中に電解析出により
円柱状電極を形成する方法にて製造される電子放出素子
（電子源）が開示されている。この方法では、複数の円
柱状電極の配向方向を上記細孔の伸長方向に揃えること
が可能となるが、形成される円柱状電極の特性（例え
ば、針状電極として重要視される、その先端形状やサイ
ズなど）を制御することは容易ではない。また、形成可
能な円柱状電極は、電解析出が容易な一般的な金属材料
電極（例えばＭｏ電極）のみに限定されると考えられ
る。

【０００５】一方、電界放出型の他の電子源として、低
電界の印加で電子を放出する新規の電子放出材料を採用
したものも研究もなされている。これら新規の電子放出
材料には、種々の材料からなる超微粒子状物質、あるい
は微細繊維状物質があり、中でも、例えば、炭素系の材
料が盛んに研究されている。特に、遠藤らの解説（固体
物理:Vol.12, No.1, 1977 : 株式会社アグネ技術センタ
ー発行）等に記載の、気相成長法によるナノメーターオ
ーダーの炭素繊維、あるいは飯島らにより確認されたア
ーク放電法によるカーボンナノチューブ（Nature,354,5
6,1991) 等は、グラファイトを丸めた円筒形の物質であ
り、電子源用としても優れた特徴を有する材料として非
常に期待されている。また、カーボンナノチューブから
の電界放出に関しては、R. E. Smalley ら(Science,26
9,1550,1995) 、及び W. A. de Heerら(Science,270,11
79,1995) の研究グルーブ等により報告されている。

【０００６】電子源用の材料としてカーボンナノチュー
ブを用いた表示装置は、例えば特開平１１−１６２３８
３号公報に記載されている。この表示装置は、１）透光
性を有する表示面と、２）表示面側に配された前面リブ
間の領域に形成され、所定の電位が印加される蛍光体か
らなる発光部と、３）上記表示面に対向配置される電子
放出側基板と、４）電子放出側基板に配された基板リブ
間の領域に複数配置され、所定の電位が印加されるカー
ボンナノチューブからなる電子放出部（電子源）と、
４）基板リブ上に形成された電子引き出し電極と、から
構成されており、表示面と電子放出側基板とで囲まれた
外囲器の内部は真空排気されている。そして、この表示
装置の電子放出部と電子引き出し電極との間に電位を印
加すると、電子放出部を構成しているカーボンナノチュ
ーブの先端に高電界が集中して電子が引き出される。引
き出された電子は、さらに高電位が印加された発光部の
蛍光体に加速した状態で衝突し、該蛍光体を発光させ
る。

【０００７】また、カーボンナノチューブからなる電子
放出部の形成方法としては、カーボンナノチューブの集
合体からなる針形状の柱状グラファイトを、支持体の所
定領域に導電性接着剤で固定する方法、あるいは、柱状
グラファイトのペーストを用い、支持体上に印刷による
パターン形成をする方法が開示されている。ここで用い
られるカーボンナノチューブは、ヘリウムガス雰囲気下
で一対の炭素電極間にアーク放電を起こし、陰極側の炭
素電極先端に凝集した堆積物中に形成されたものであ
り、この堆積物内部の繊維状の組織を切り出したものが
上記柱状グラファイトに相当する。

【０００８】しかしながら、カーホンナノチューブの集
合体である上記柱状グラファイトを電子源用の材料とし
て表示装置用の電子源アレイを構成する場合、画素サイ
ズから考えて柱状グラファイトが数μｍから数十μｍの
大きさである必要があり、その微小性のために切り出し
や接着による固定配置等の取り扱いが容易ではない。ま
た、柱状グラファイトのペーストを用いた印刷によるパ
ターン形成では、カーボンナノチューブの方向を電子放
出方向に揃えることが現状では困難であり、さらに、ペ
ーストから多くのカーボンナノチューブの先端を有効な
形で露出させることも容易ではなく、均一性の高い電子
源アレイを得ることが困難となる。

【０００９】また、ＣＶＤ法にてカーボンナノチューブ
を成長させる方法も公知であり、この方法を採用すれ
ば、電子源アレイ基板の有する細孔中、または触媒で選
択された場所にカーボンナノチューブを成長させること
ができるので、得られた電子源アレイにおけるカーボン
ナノチューブの配向性は良好となる。しかし、電子源ア
レイ基板毎にＣＶＤプロセスを施す必要があり、大型の
基板を用いる場合には基板全域でのカーボンナノチュー
ブの配向均一性を得ることが容易ではない。さらに、大
型基板用のＣＶＤ装置が必要である等の理由から、生産
設備の複雑化や、コスト上昇を招来するという問題を有
している。

【００１０】加えて、上記の方法では、ＣＶＤ法により
成長したカーボンナノチューブがそのまま針状電極とし
て使用されるため、上記電子源アレイの電子放出特性が
ＣＶＤ工程に依存するという課題も有している。カーボ
ンナノチューブ等の微細繊維状物質は、それを単独で作
製する場合には、高温処理工程など、その物性をさらに
良好とするために必要な処理が施される。例えばカーボ
ンナノチューブを製造する場合、黒鉛化処理が２８００
℃程度の高温で行われ、この処理を通じて、より優れた
電子放出特性をもつ、電子源材料として良好なカーボン
ナノチューブ（微細繊維状物質）が形成される。しか
し、針状電極として使用される微細繊維状物質を、上記
ＣＶＤ法などにより電子源アレイ基板上に直接形成する
場合、例えば、別途、安価に大量生産された、電子放出
特性に優れる微細繊維状物質（カーボンナノチューブな
ど）と同等の電子放出特性を得ることは容易ではない。

【００１１】上述の手法を含め、カーボンナノチューブ
などの微細繊維状物質を用いた電子源アレイに関して
は、その構造や製造方法ともに種々の提案がなされてい
るが、現状ではそれぞれ一長一短がある。そのため、例
えば、１）アーク放電法、熱ＣＶＤ法、等のプラントで
大量生産されるカーボンナノチューブなどの微細繊維状
物質を効率的に利用すること、２）良好な電子放出特性
を得るために、なるべく多くの微細繊維状物質を電子放
出方向に配列させること、さらには、３）製造工程が簡
便でコストダウンが容易なこと、のすべてを満足する電
子源アレイ構造、及びその製造方法の開発が期待されて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】例えば、特開２０００
−１４１０５６号公報には、あらかじめ形成されたカー
ボンナノチューブを分散媒（バインダを分散させた分散
媒など）中に混合し、続いて、この分散媒を基板上に供
してカーボンナノチューブを含んだ液膜を形成し、更
に、この基板に磁界あるいは電界を印加してカーボンナ
ノチューブを力線に沿って整列させることで、配向方向
の揃ったカーボンナノチューブの膜を形成する方法が提
案されている。

【００１３】しかし、この方法では、整列したカーボン
ナノチューブを配向方向に支持する支持構造が基板側に
設けられておらず、磁界あるいは電界の印加を中止する
と、後工程で基板を加熱し、バインダ等にて固着させる
までに該カーボンナノチューブの整列が乱れてしまう虞
がある。更に、整列せずに基板上に残存したカーボンナ
ノチューブまでも固着してしまううえ、整列していない
カーボンナノチューブを除去し、再度同じプロセスを行
うことは不可能で、リペアができないという課題を有し
ている。

【００１４】また、特開２０００−８６２１６号公報に
は、細孔を有する陽極酸化膜（多孔質シリコン層）を、
カーボンナノチューブを分散させた分散媒中に浸漬し、
該陽極酸化膜を超音波で振動させることにより、各細孔
中にカーボンナノチューブが一方向に配列して挿入され
たエミッタアレイ（電子源アレイ）を形成する方法が開
示されている。しかしながら、超音波振動の付与だけで
はカーボンナノチューブの向きはランダムになるので、
それを配向させ、細孔に挿入することは困難である。ま
た、陽極酸化膜に常時振動が付与されているので、細孔
に一旦挿入されたカーボンナノチューブが抜けてしまう
虞が高く、高密度のエミッタアレイを形成することはで
きないという課題を有している。

【００１５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、配列方向が揃った針
状の電極部材をエミッタ電極として有し、電子放出特性
の均一性に優れた電界放出型の電子放出素子、並びにそ
の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子
は、上記の課題を解決するために、伸長方向が揃った複
数の細孔を表面に有し、さらに、この細孔の底部側に配
された導電電極部（カソード電極となる）を含んでなる
支持体と、磁界の印加により上記細孔の伸長方向に沿う
ように配向され、該細孔内に、上記導電電極部と電気的
に接続された状態で挿入された、針状の電極部材とを含
んでなることを特徴としている。

【００１７】上記の構成によれば、エミッタ電極となる
上記針状の電極部材が一方向に揃って（つまり、細孔の
伸長方向に沿って）配列されてなるので、電子放出特性
の均一性に優れた電界放出型の電子放出素子を提供する
ことが可能となる。

【００１８】また、上記支持体の製造工程とは別工程
で、上記針状の電極部材が製造されるので、これを安価
に大量生産することが可能であり、また、支持体の特性
（耐熱性等）に制限されることなく最良の条件で製造可
能となる。加えて、磁界の印加により細孔内に針状の電
極部材を挿入するため、電子放出素子の作製工程で真空
プロセスを用いる必要がなくなり、生産性にも優れる。

【００１９】本発明の電子放出素子はまた、上記の構成
において、上記細孔の底部に、上記針状の電極部材を固
定するための導電性ペースト層をさらに備えてなり、上
記導電電極部と針状の電極部材とが、上記導電性ペース
ト層を介して電気的に接続されている構成であってもよ
い。

【００２０】上記の導電性ペースト層とは、フリットガ
ラスなどのバインダ、溶剤、及び添加剤の混合物（接着
性混合物）中に、各種金属微粒子などの導電性粒子を分
散してなる導電性ペーストを層状としたものであり、導
電性ペースト層の硬化により針状の電極部材が細孔内に
強固に固定されるので、電子放出素子の信頼性がより向
上する。

【００２１】本発明の電子放出素子はさらに、上記いず
れかの構成において、上記細孔の底部と導電電極部との
間に、導電電極部より電気抵抗率が高い電気的な緩衝層
をさらに備えてなり、上記導電電極部と針状の電極部材
とが、上記電気的な緩衝層を介して電気的に接続されて
いる構成であってもよい。

【００２２】上記の構成によれば、細孔内に配列された
各々の針状の電極部材は、上記電気的な緩衝層を介して
導電電極部（カソード電極）に並列に接続される。その
ため、針状の電極部材からの電子放出時において、電気
的な緩衝層における電圧降下により放出電流が緩和され
電子放出特性がより穏やかなものとなる。よって、例え
ば、大面積の電子源アレイ（電子放出素子の一例）を形
成した場合にも電子放出を均一化、安定化させることが
できる。

【００２３】本発明の電子放出素子はさらに、上記いず
れかの構成において、上記細孔内に、導電電極部の構成
材料よりも低融点な導電性材料が配されてなり、上記針
状の電極部材が、上記導電性材料を溶融後、固化するこ
とで細孔内に固定されている構成であってもよい。

【００２４】上記の構成によれば、上記導電性材料によ
って、針状の電極部材が細孔内に強固に固定されるの
で、電子放出素子の信頼性がより向上する。なお、この
ような低融点の導電性材料としては、電解メッキ法によ
り形成した低融点金属材料層が、より確実に細孔内に形
成可能である点から特に好適である。

【００２５】また、均一な大きさかつ規則性正しい細孔
をより容易に形成可能であるという観点から、上記細孔
が、アルミニウムを陽極酸化してなるアルミナの細孔で
あることがより好ましく、さらに、電子放出特性により
優れているという観点から、上記針状の電極部材がカー
ボンナノチューブであることがより好ましい。

【００２６】本発明の電子放出素子の製造方法は、上記
の課題を解決するために、磁界の印加により所定方向に
配向し、誘引される性質を有する針状の電極部材を分散
媒中に分散し、針状の電極部材の分散液を調製する工程
と、次いで、上記針状の電極部材を挿入可能な大きさ
で、かつ伸長方向が揃った複数の細孔を表面に有し、さ
らに、この細孔の底部側に配された導電電極部を含んで
なる支持体を、上記分散液中に浸漬し、上記支持体を貫
き、針状の電極部材に達する磁界を印加して、該針状の
電極部材を細孔の伸長方向に沿うように配向させ、該細
孔内に、上記導電電極部と電気的に接続された状態に挿
入する工程とを含んでなることを特徴としている。

【００２７】上記の方法によれば、例えば、マグネット
などを使用した磁界の印加により、エミッタ電極となる
上記針状の電極部材が一方向（つまり、細孔の伸長方
向）に配向され、細孔側に誘引されるので、該針状の電
極部材を細孔内に容易に挿入することができる。つま
り、針状の電極部材が一方向（細孔の伸長方向）に沿っ
て配列されてなる、電子放出特性の均一性に優れた電界
放出型の電子放出素子を容易に製造可能となる。

【００２８】本発明の電子放出素子の製造方法は、上記
の方法において、さらに、上記支持体として、上記細孔
の底部側にフェライト等の磁性材料からなる層を備えた
ものを使用し、上記支持体を分散液に浸漬するに先立
ち、上記磁性材料からなる層を磁化しておき、この層か
ら上記磁界を発生させる方法であってもよい。

【００２９】上記の方法によれば、上記支持体の一構成
要素である磁性材料からなる層を利用して、針状の電極
部材の配向・誘引が可能となるので、マグネットなどに
より磁界を印加する必要がなくなる。また、磁性材料の
一例であるフェライトは、アルミニウムや銅などの一般
的な電極構成材料と比較して電気抵抗率が明らかに高
く、電子放出素子の使用時には上記説明の電気的な緩衝
層としても機能する。

【００３０】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の一実施
の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、言うまでもないが、本願発明は、特に本
実施の形態に記載の範囲内に限定されるものではない。

【００３１】本実施の形態に係る電界放出型の電子源ア
レイ（電子放出素子）１４は、アノード電極基板（図示
せず）と対向配置して使用されるものであって、図１に
示すように、金属材料や半導体材料などの導電性材料か
らなるカソード電極層（カソード電極：導電電極部）１
１ａと、カソード電極層１１ａの一面側全体に形成され
てなる表面膜１１ｂと、該表面膜１１ｂの有する複数の
細孔１２内に先端部が突出するように挿入され、針状の
エミッタ電極として機能する複数の微細繊維状物質（針
状の電極部材）１３と、から構成されている。なお、本
実施の形態において、「表面に細孔を有する支持体（針
状の電極部材の担持体）」とは、カソード電極層１１ａ
とその表面膜１１ｂとの重層構造体１１を指すものとす
る。

【００３２】上記の表面膜１１ｂは絶縁性材料（例え
ば、非導電性の金属酸化膜）からなり、電子源アレイ１
４の使用時にアノード電極（図示せず）とカソード電極
層１１ａとを電気的に隔離する絶縁膜として機能させて
もよい。また、上記の細孔１２はそれぞれ、表面膜１１
ｂの上面側（重層構造体の表面側）から下面側（細孔の
底部側に相当）にかけて略垂直に貫通し、かつ、微細繊
維状物質１３を挿入可能な大きさに形成されている。つ
まり、電子源アレイ１４では、電子を放出するための微
細繊維状物質１３はそれぞれ、その長手方向が細孔１２
の伸長方向に沿うように挿入されており、また、細孔１
２の伸長方向は略同一に揃っていることから、同一方向
に配列（配向）したエミッタ電極を備えることとなる。
よって、電子放出効率のより優れた電子源アレイ１４を
提供可能となる。

【００３３】上記の微細繊維状物質１３としては、エミ
ッタ電極として使用可能な金属材料や半導体材料からな
る繊維状物質（ナノチューブも含む）、並びに、カーボ
ンナノチューブなどの一方向に伸長した針状の電極構成
部材（電子放出部材）が挙げられ、特に、化学的に安定
であり、１．０Ｖ／μｍ程度の低電界の印加でも優れた
電子放出効率を確保可能という観点から、カーボンナノ
チューブがより好適である。また、これら、微細繊維状
物質１３の先端形状や寸法なども特に限定されるもので
はなく、エミッタ電極として最適な特性を有するように
設計して製造すればよい。

【００３４】さらに、以下に説明するように、これら微
細繊維状物質１３は、磁界を利用して細孔１２内に誘導
されるので、磁界の印加により所定方向に配向し、か
つ、所定方向に移動可能である（すなわち誘引される）
という特性を有する必要がある。なお、カソード電極層
１１ａや表面膜１１ｂの構成材料は、順に、通常の電極
構成材料や、細孔１２を（例えば各種リソグラフィー法
により）所望のパターンで形成可能な絶縁材料を使用す
ることができ、詳細な説明は省略する。

【００３５】以下、電子源アレイ１４の製造方法の一例
に関し、図面に基づいて説明を行う。図２（ａ）は、カ
ソード電極層となる金属基板２２の表面を陽極酸化し
て、表面膜としての陽極酸化膜２５を製造する工程の一
例を示すものであり、図２（ｂ）は、陽極酸化処理後の
金属基板２２をその一面に垂直な平面で切断した部分断
面形状を拡大して示すものである。なお、これらの図は
陽極酸化膜の製造工程の概要を表すものであり、実際に
使用する際には、生産性等を考慮して適切な構造の装置
を構築すればよい。

【００３６】陽極酸化膜２５（表面膜１１ｂ）を製造す
る際には、従来公知の方法を採用可能である。例えば、
陽極酸化用容器２０内を化成液２１で満たし、ここに、
金属基板２２と陽極酸化用の対向電極２３とを対向配置
し、続いて、金属基板２２が陽極で、かつ対向電極２３
が陰極となるよう電源２４から電圧を印加すれば、金属
基板２２の表面に陽極酸化膜２５と細孔１２（陽極酸化
膜２５の間隙）とが形成される。なお、金属基板２２の
非酸化部は、カソード電極層１１ａとなる。

【００３７】形成される陽極酸化膜２５の厚さは、エミ
ッタ電極となる微細繊維状物質１３（図１参照）の大き
さ（長さ）によって選定すればよく、該微細繊維状物質
１３として数〜１０μｍ長さのカーボンナノチューブを
用いる場合には、陽極酸化膜２５の厚さをおおよそ２〜
５μｍ程度を目安に設定することが好ましい。これによ
り、細孔１２内に配された微細繊維状物質１３の先端部
を確実に陽極酸化膜２５外に突出させることができ、エ
ミッタ電極としての機能を充分に発揮可能となる。

【００３８】なお、化成液２１の種類は、陽極酸化され
る金属基板２２の組成に応じて適宜選択すればよく、例
えば、該金属基板２２としてアルミニウム基板を使用す
る場合、化成液２１として１０〜２０重量（質量）％の
硫酸が一般に使用される。また、その他の化成液として
は、シュウ酸、クロム酸、の水溶液等を用いることもで
きる。そして、浴温を０〜１０℃程度に維持し、印加電
圧を１０〜２０Ｖ程度として陽極酸化を行う。陽極酸化
の工程で、アルミニウム基板（金属基板２２）の非酸化
部と陽極酸化アルミナ（陽極酸化膜２５）との界面にで
きるバリア層は、金属基板２２と対向電極２３とを電源
２４に接続した状態のまま化成液２１中で溶解、または
電源２４から逆バイアスをかけることで除去し、後工程
で細孔１２内に挿入されるカーボンナノチューブ等の微
細繊維状物質１３とカソード電極層１１ａとの間の導通
がとれるようにする。

【００３９】このように、アルミニウム基板に陽極酸化
処理を行うことにより、規則正しいアルミナのセル（陽
極酸化膜２５に相当：通常は６角形で蜂の巣構造とな
る）ができ、その中央部に細孔１２が形成される。細孔
１２の水平断面形状、直径（細孔１２が略円柱状の場
合）、深さ、ピッチ、等の形状制御は、印加電圧値、電
圧印加時間、等の陽極酸化条件により設定でき、規則
性、再現性が高い。なお、均一な細孔１２の形成が容易
であり、かつ経済的であるという観点から、陽極酸化処
理が施される基板はアルミニウム基板であることが特に
好ましいが、特に限定されるものではない。

【００４０】また、エミッタ電極として機能する微細繊
維状物質１３（図１参照）の製造方法は特に限定される
ものではなく、従来公知のエミッタ電極の製造方法に従
い、金属材料、半導体材料、炭素系材料などを一方向に
伸長した針状の電極構成部材のかたちに成形すればよ
い。ここでは、微細繊維状物質１３として、カーボンナ
ノチューブを用いる場合を例に挙げて説明する。

【００４１】カーボンナノチューブを製造する方法は特
に限定されるものではないが、一例として、メタン、ア
セチレンなどの炭化水素のガスを、水素、アルゴン、ま
たは窒素などから選択される不活性キャリアガスに同伴
させて反応容器内に導入し、ニッケル、コバルト、鉄、
などの金属単体、または、これら金属を含んでなる合金
であるインバーやＮｉ−Ｃｒ系のステンレス、などのよ
うな触媒を使用して、プラズマＣＶＤ法などで基板（図
示せず）上に針状構造として生成可能である。ここで
は、ブラズマＣＶＤ装置の反応容器内に、メタンを２０
ｓｃｃｍ（３．３７７５×１０^-2 Ｐａ・ｍ³・
ｓ^-1）、水素を８０ｓｃｃｍ（１．３５１×１０ ^-1 Ｐ
ａ・ｍ³・ｓ^-1）の流量で供給し、反応容器内の圧力２
Ｔｏｒｒ（約２６６Ｐａ）に維持し、印加電圧１６０
Ｖ、処理時間３０分の条件の下、触媒にニッケルと鉄の
合金であるインバーを使用して、基板上に直線性の高い
カーボンナノチューブを生成した。

【００４２】続いて、生成した上記カーボンナノチュー
ブ（微細繊維状物質１３）を基板上から回収し、カーボ
ンナノチューブの支持体として機能する、陽極酸化膜２
５を備えた金属基板２２（重層構造体１１）の細孔１２
内に挿入する工程について図３、及び図４（ａ）に基づ
き説明を行う。この工程は、１）磁界の印加により所定
方向に配向され、移動される特性を有する微細繊維状物
質１３（カーボンナノチューブ３２）を、これを挿入可
能な大きさの細孔１２を有する支持体（重層構造体１
１）の周囲に供する第一ステップと、２）細孔１２を有
する支持体（重層構造体１１）を貫き、上記微細繊維状
物質１３に達する磁力線を発生するように磁界を印加し
て、該微細繊維状物質１３を細孔内に移動させ（誘引
し）、挿入する第二ステップとを含んでなる。なお、図
３、及び図４（ａ）は、微細繊維状物質１３の挿入・固
定工程の概要を表すものであり、実際に使用する際に
は、生産性等を考慮して適切な構造の装置を構築すれば
よい。

【００４３】一例として、図３に示すように、カーボン
ナノチューブ３２が生成された基板（図示せず）を、ビ
ーカー等の容器３０に入れたイソプロピルアルコール、
アセトン、または適当な添加剤等を加えた純水等の分散
媒３１中に浸漬し、続いて超音波振動等を付与すること
でカーボンナノチューブ３２（微細繊維状物質１３に相
当）を分散媒３１中に分散させて分散液を調製する。続
いて、図３、及び図４（ａ）に示すように、カーボンナ
ノチューブ３２が分散されてなる分散液中に、陽極酸化
膜２５の形成面の背向面側にマグネット（磁石：磁界印
加手段）３３が配されてなる金属基板２２（非酸化部が
カソード電極層１１ａとなる）を浸漬し、マグネット３
３により、金属基板２２、陽極酸化膜２５を順に略垂直
（すなわち細孔１２の伸長方向に沿う方向）に貫き、さ
らにカーボンナノチューブ３２に達する磁界の磁力線を
印加する。

【００４４】カーボンナノチューブ３２は、チューブ軸
（グラファイトのＣ軸と垂直方向）に対して垂直方向の
磁化率と平行方向の磁化率とが異方性を示し、これによ
りチューブ軸が磁界の磁力線に沿って配向する性質を有
する。つまり、カーボンナノチューブ３２の長手方向が
磁力線と平行になる。また、ニッケル、コバルト、鉄、
などの金属単体、または、これら金属を含んでなる合金
であるインバーやＮｉ−Ｃｒ系のステンレス、などのよ
うな触媒を使用して、プラズマＣＶＤ法などで生成した
カーボンナノチューブ３２はチューブ先端に触媒（磁性
金属触媒）が残存し、この触媒がマグネット３３の磁界
により引きつけられる。

【００４５】よって、カーボンナノチューブ３２はチュ
ーブ先端の触媒を先頭にして金属基板に向かって移動す
る。また、該陽極酸化膜２５に近づいたカーボンナノチ
ューブは、重層構造体（支持体）を略垂直に貫く磁界の
影響で、細孔１２の伸長方向に沿って配向されるため、
スムーズに金属基板の陽極酸化膜２５が有する細孔１２
内に挿入される。

【００４６】これにより、カソード電極層１１ａ（金属
基板２２の非酸化部）表面の細孔１２の伸長方向に従っ
てカーボンナノチューブ３２が配列される。つまり、一
つの細孔１２内に支持・固定された一本のカーボンナノ
チューブ３２と、このカーボンナノチューブ３２に電気
的に接続されたカソード電極層１１ａとで電子放出部の
一単位（ユニット）が構成され、このユニット複数をア
レイ状に形成することで、金属基板の面内方向に垂直に
方向の揃ったカーボンナノチューブ３２を備えた電界放
出型の電子源アレイ１４（図１参照）が構成される。更
にカーボンナノチューブ３２は、チューブ先端に残存し
た触媒から細孔１２内に挿入されているので、カソード
電極層１１ａとカーボンナノチューブ３２との電気的な
コンタクトは上記触媒を介して良好に確保される。

【００４７】尚、カーボンナノチューブ３２は重層構造
体１１表面の細孔１２に挿入されて支持・固定されてい
るので、マグネット３３を取り除き、磁界の印加を中止
しても、その配列が崩れることはない。特に、上記細孔
１２の空洞部とカーボンナノチューブ３２とが互いに嵌
合する形状・大きさである場合、該カーボンナノチュー
ブ３２の配列状態が崩れることは全くない。また、多数
ある細孔１２の一部には、カーボンナノチューブ（微細
繊維状物質１３）３２が挿入されず、電子放出部として
機能しないところもあるが、非常に多くの細孔１２が高
密度で形成されているため、電子源アレイとしての機能
には全く支障をきたさない。

【００４８】さらに、細孔１２内に微細繊維状物質１３
をより強固に固定し、その配向方向を維持するため、例
えば、微細繊維状物質１３の挿入工程以降に、金属基板
２２の非酸化部（カソード電極層１１ａ）をその融点以
上に昇温し、続いて冷却する工程を追加してもよい。例
えば、カソード電極層１１ａがアルミニウムで形成され
ており、陽極酸化膜２５がアルミナ膜であり、微細繊維
状物質１３がカーボンナノチューブである場合には、カ
ーボンナノチューブを細孔１２に挿入後、アルミニウム
が融解する温度付近まで加熱し、続いて冷却することに
より、カーボンナノチユーブがカソード電極層１１ａに
より強固に固定され得る。

【００４９】また、図４（ｂ）に示すように、アルミニ
ウム基板を陽極酸化後、アルミナ膜（陽極酸化膜２５）
の有する細孔１２内に微細繊維状物質１３を挿入する工
程までの間に、上記アルミナ膜をマスクとし、細孔１２
底部のアルミニウムを微小量エッチングする工程を追加
してもよい。該工程を追加すれば、磁界の印加により微
細繊維状物質１３を細孔１２に挿入した場合の、微細繊
維状物質１３とカソード電極（カソード電極層１１ａ）
であるアルミニウムとの接触面積が拡大する。よって、
微細繊維状物質１３の固定の点でも、微細繊維状物質１
３とカソード電極層１１ａとの電気的導通の点でも、さ
らに良好な結果が得られる。

【００５０】なお、図３では、水平方向に沿って配され
た重層構造体１１に対し、マグネット３３をその下方側
に配置し、カーボンナノチューブ３２を下方に引きつけ
ているが、特にこの方法に限定されるものではない。例
えば、重層構造体１１をその陽極酸化膜２５が下面側と
なるよう水平配置し、マグネット３３を重層構造体１１
の上方側に配置して、カーボンナノチューブ３２を上方
に引きつけてもよい。このとき、重層構造体１１とマグ
ネット３３とは離間配置されていてもよい。さらに、場
合によっては、重層構造体１１を鉛直配置するなど、水
平方向以外の方向に沿って配置して磁界の印加を行って
もよい。

【００５１】また、ここでは、マグネット３３として、
異方性フェライト磁石を使用したが、カーボンナノチュ
ーブ３２等の微細繊維状物質が磁界の影響により移動可
能であれば、マグネット３３の種類ならびに磁束密度の
大きさなどは特に限定されるものではない。さらに、分
散媒３１としては、上記例示のうち、イソプロピルアル
コールやアセトンなどのいわゆる有機溶媒を用いること
が望ましいが、この他にも製造設備上の扱いやすさ等を
考慮して、添加剤等を加えた純水を用いることも可能で
ある。

【００５２】このように、上記方法を採用すれば、別
途、安価に大量生産されたカーボンナノチューブ等の微
細繊維状物質をエミッタ電極とする電子源アレイが作製
可能であり、加えて、陽極酸化膜等に形成された細孔内
に、カーボンナノチューブ等の微細繊維状物質を一方向
に揃えて配列させることが可能である。また、大型の表
示装置に用いるために大面積の電子源アレイを形成する
場合にも、微細繊維状物質が電子放出方向に配列されて
いるために電子放出特性の均一性が高く、加えて、磁界
の印加により細孔内に微細繊維状物質を挿入するため、
電子源アレイ作製工程で真空プロセスを用いる必要がな
く、生産性に優れる。

【００５３】さらに、エミッタ電極となるカーボンナノ
チューブ等の微細繊維状物質と、これを支持する電子源
アレイの基体部分とは別工程で製造されるため、上記電
子源アレイの基体部分の特性（耐熱性）などに制限され
ることなく、微細繊維状物質を最良の条件で製造可能と
なる。例えば、カーボンナノチューブの場合、プラズマ
ＣＶＤによる生成では基板上の温度を約６００℃、その
黒鉛化処理を２８００℃程度の高温で行うことで、エミ
ッタ電極として良質なカーボンナノチューブを形成する
ことができる。これにより、電子源アレイ作製時には、
上記微細繊維状物質の特性を改善する工程をさらに追加
する必要がなくなり、例えば、この工程の温度をより低
温化させることができて、電子源アレイを構成する基板
等を耐熱性の低いより安価な材料で構成することが可能
となる。

【００５４】図５に部分断面として示すように、本発明
の電界放出型の電子源アレイ（電子放出素子）１４は、
カソード電極層１１ａの上面側に配された表面膜１１ｂ
に細孔が形成されており、各細孔内にカーボンナノチュ
ーブ等の微細繊維状物質１３を挿入し、これをカソード
電極層１１ａや表面膜１１ｂの面内方向と垂直方向に配
列してなるものである。エミッタ電極となる微細繊維状
物質１３から実際に電子を放出させる場合には、例え
ば、真空環境下で、アノード電極層（アノード電極）４
４を、所定の間隔を置いて電子源アレイ（カソード電極
層１１ａ）１４に対向配置し、両電極層間に所定の電圧
を印加すればよい。例えば、微細繊維状物質１３として
カーボンナノチューブを採用した場合には、真空中で、
カソード電極層１１ａとアノード電極層４４とを約１ｍ
ｍの距離を離して対向配置し、両電極膜間に１ｋＶ程度
の電圧を印加して、平行平板換算で１Ｖ／μｍ程度の電
界を発生させると、カーボンナノチューブの先端から電
子放出を開始する。

【００５５】また、上記したように、カソード電極層
（金属基板）１１ａとしてアルミニウム板を用い、表面
膜（陽極酸化膜）１１ｂとしてアルミニウム板の表面を
陽極酸化したアルミナ膜を用いると、陽極酸化膜に形成
される細孔の径や細孔の形成密度の均一性、並びに、細
孔形成パターンの再現性が非常に高い。よって、そのよ
うな細孔内にカーボンナノチューブ等の微細繊維状物質
１３が挿入され、配列されることによって、より均一性
の高い電界放出型の電子源アレイを１４構成することが
できる。さらに、陽極酸化の条件を変更することによ
り、細孔の形成密度を変えることができるので、電子源
アレイ１４からの電子放出密度（単位面積当たりの電子
放出量）を容易に調整可能となる。

【００５６】なお、本発明の電子源アレイ１４の用途は
特に限定されるものではなく、ＦＥＤ（Field Emission
Display) などの表示用デバイスの光源、各種陰極線
管、電子銃、などの電界放出型のエミッタ素子として使
用可能である。

【００５７】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について図面に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。なお、上記実施の形態１に記載のものと同一の構
成、機能を有する部材については同一の符号を付し、そ
の説明を省略するものとする。

【００５８】本実施の形態にかかる電子源アレイは、外
観的には図１に示す電子源アレイ１４とほぼ同一である
が、微細繊維状物質をより確実に固定するための低融点
金属材料層（低融点の導電性材料層：接着層）が、細孔
内の底部域にさらに形成されている。この電子源アレイ
１４ａの詳細断面構造は、図６（ａ）に示すように、図
１に示す電子源アレイ１４の表面膜１１ｂに形成された
細孔１２の底部域（すなわちカソード電極層１１ａ上）
に、導電性を有する低融点金属材料層５２ａがさらに形
成されており、ここに挿入された微細繊維状物質１３は
該低融点金属材料層５２ａを介してカソード電極層１１
ａに電気的に接続されている。

【００５９】低融点金属材料層５２ａが形成された細孔
１２内に、カーボンナノチューブなどの微細繊維状物質
１３を一方向に配向させて挿入する際には、上記実施の
形態１で述べた磁界を印加する方法が好適に使用される
が、この電子源アレイ１４ａを作製する際には、微細繊
維状物質１３が挿入された細孔１２内の低融点金属材料
層５２ａを加熱により一旦溶融し、続いて冷却固化する
ことで、該微細繊維状物質１３を低融点金属材料により
固定する工程をさらに含んでなる。

【００６０】したがって、上記の低融点金属材料層５２
ａをなす「低融点金属材料」とは、電子源アレイ１４ａ
の必須構成要素であるカソード電極層１１ａの構成材料
よりも低融点の金属材料である必要があり、例えば、カ
ソード電極層１１ａの構成材料としてアルミニウム（融
点６６０．４℃）を使用する場合には、インジウム、亜
鉛、錫等を用いればよい（融点は順に、約１５６．６
℃、４１９．６℃、２３２℃）。低融点金属材料は、大
気中ではその融点以上の温度で融解可能であり、環境条
件によってはそれぞれが融解可能な所定の温度にまで加
熱すれば良い。

【００６１】このように電子源アレイ１４ａでは、低融
点金属材料で微細繊維状物質（カーボンナノチューブな
ど）１３を固定しているので、より良好にその配向方向
を維持可能となるとともに、カソード電極層１１ａとの
コンタクトもより良好となる。加えて、細孔１２内に挿
入されずに表面膜１１ｂ上に付着している微細繊維状物
質１３が仮に存在しても、これのみを超音波振動の付与
等で容易に除去可能となる。

【００６２】なお、電子源アレイは一般に、カソード電
極層以外に、該カソード電極層の支持基板や、アノード
電極層との絶縁膜などを含んで構成されるので、上記の
低融点金属材料は、カソード電極層の構成材料のみなら
ず、上記支持基板の構成材料や、絶縁膜の構成材料等の
他の構成要素に比較しても低融点であることがさらに好
ましい。

【００６３】図６（ｂ）は、表面膜１１ｂに形成された
細孔１２内に、上記低融点金属材料層５２ａを形成する
工程の一例を示すものである。なお、該図はこの工程の
概要を表すものであり、実際に使用する際には、生産性
等を考慮して適切な構造の装置を構築すればよい。

【００６４】上記の低融点金属材料層５２ａは、例え
ば、一般的な電解メッキ法により容易に形成可能であ
る。より具体的には、電解メッキ用容器５０内の電解液
５１中に、細孔が形成された表面膜（陽極酸化膜）１１
ｂを備えた金属基板（その非酸化部がカソード電極層１
１ａとなる）２２と、低融点金属材料を含んでなる電解
メッキ用の対向電極５２とを、上記表面膜１１ｂが電解
メッキ用の対向電極５２と対向するように配置（浸漬）
し、さらに、金属基板２２側が陰極で、対向電極５２側
が陽極となるように電源２４から電圧を印加する。上記
対向電極５２と対向する側の金属基板２２の表面は、細
孔の存在領域以外は、絶縁体である表面膜１１ｂにて保
護されているので、図６（ｃ）の部分断面図に示すよう
に、細孔１２内のみに低融点金属材料層（金属メッキ
層）５２ａを形成することができる。なお、ここでは、
電解液５１として２５℃に維持された添加剤入りの硫酸
錫メッキ液を使用し、上記金属基板２２側を陰極、純錫
板（対向電極５２）を陽極として、陰極電流密度を２Ａ
／ｄｍ²になるように電圧を印加して、細孔１２の底部
域に錫の層（低融点金属材料層５２ａ）を形成した。

【００６５】低融点金属材料層５２ａの厚さは、電子放
出部をなす微細繊維状物質１３の大きさ（長さ）、ある
いは細孔１２の深さ等によって選定すればよい。例え
ば、微細繊維状物質１３として数μｍ〜１０μｍ程度の
長さのカーボンナノチューブを用いる場合には、低融点
金属材料層５２ａの厚さをおおよそ数百ｎｍ程度を目安
に設定することがより好ましい。

【００６６】なお、上記の低融点金属材料層５２ａは、
電解メッキ法以外にも、無電解メッキ法、電着法、等の
方法で形成してもよく、また、陽極酸化膜２５上に低融
点金属材料をコートし、続いて融解することにより、該
低融点金属材料を細孔１２内に注入して形成してもよ
い。

【００６７】また、低融点金属材料層５２ａに代えて、
電子源アレイの使用上必要な所定の導電性を有し、かつ
低融点な導電性材料からなる層を「低融点の導電性材料
層」とすることも可能である。なお、ここでいう低融点
とは、上記のごとくカソード電極層１１ａの構成材料よ
りも低融点であることを指す。このような導電性材料層
の一例としては、以下の実施の形態３で示すような、電
気的な緩衝層として機能する高抵抗層が挙げられ、ここ
では詳細な説明を省略する（図９参照）。なお、低融点
の導電性材料層を形成する材料は、細孔１２に挿入され
るカーボンナノチューブ等の微細繊維状物質１３に対し
てぬれ性がよいものを選定することがより好ましい。

【００６８】〔実施の形態３〕本発明のさらに他の実施
の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、上記実施の形態１・２に記載のものと同
一の構成、機能を有する部材については同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００６９】図７にその部分断面形状を示すように、こ
の電子源アレイ１４ｂは、支持基板６０上に、カソード
電極層１１ａをなす金属膜（金属薄膜）６１と、この金
属膜６１の表面のみを陽極酸化してなる陽極酸化膜６２
（表面膜１１ｂに相当）とがこの順に形成されてなる。
そして、支持基板６０、金属膜６１、並びに陽極酸化膜
６２からなる重層構造体が「表面に細孔を有する支持
体」を構成している。なお、形成方法は異なるものの、
上記の金属膜６１は実施の形態１で説明した金属基板２
２に、また、陽極酸化膜６２は陽極酸化膜２５に機能的
に相同な構成であり、その詳細な説明は省略する。ま
た、この電子源アレイ１４ｂの電子放出の開始条件など
も、上記実施の形態で説明した通りであり、説明を省略
する。

【００７０】カソード電極層１１ａが形成される上記支
持基板６０の構成材料は、電子源アレイ１４ｂを用いて
表示装置等を構成する場合の真空封止方法、その他製造
工程上の耐熱条件等を考慮して選定すればよく、例え
ば、ガラス基板等が好適に使用される。また、平板状の
支持基板６０の一面上に金属膜６１を形成する方法は特
に限定されるものではないが、例えば、電極材料として
適当な金属材料をスパッタ法等を採用して均一な膜厚で
成膜すればよい。

【００７１】例えば、スパッタ等で成膜したアルミニウ
ム膜を金属膜６１として用い、上記実施の形態１にも記
載の方法（図２（ａ）参照）で、この金属膜６１の支持
基板６０と背向する側の一面を陽極酸化して得たアルミ
ナ膜を陽極酸化膜６２として用いると、該陽極酸化膜６
２に形成される細孔（図示せず）の径や細孔の形成密度
の均一性、並びに、細孔形成パターンの再現性が非常に
高くなることは、実施の形態１で述べた通りである。な
お、陽極酸化膜６２に代えて、適当な絶縁性材料からな
る絶縁膜を表面膜１１ｂとして形成することもできる。

【００７２】図示しない細孔内には、上記実施の形態２
の場合と同様に低融点金属材料層（図６（ａ）参照）が
形成されていてもよい。この構成により、微細繊維状物
質１３とカソード電極層１１ａとのコンタクトがさらに
良好となり、加えて、不所望な微細繊維状物質１３を超
音波振動の付与などで容易に除去可能となることなどは
既に記載した通りである。また、金属膜６１は支持基板
６０の一面上に形成されているので、各種リソグラフィ
ー法を採用して所望の形状に容易にパターニングするこ
とができる。例えば、電子源アレイ１４ｂを表示装置に
使用する場合には、マトリクス状の電極構造を形成する
ために、陽極酸化処理前の金属膜６１を複数のライン状
にパターニングする等、目的に合せて電極形状を決定す
ればよい。そして、パターニング後の金属膜６１に陽極
酸化処理を施すことで、所望のパターンを有するカソー
ド電極層１１ａや陽極酸化膜６２を形成可能となる。

【００７３】図８にその部分断面を示す電子源アレイ１
４ｃは、図７に示す電子源アレイ１４ｂの一変形例であ
って、金属膜６１と支持基板６０との間に、さらにカソ
ード電極層１１ａが挿入されている。そして、支持基板
６０上に、カソード電極層１１ａ、金属膜６１、並びに
陽極酸化膜６２がこの順に形成されてなる重層構造体が
「表面に細孔を有する支持体」を構成している。

【００７４】平板状の支持基板６０の一面上にカソード
電極層１１ａを形成する方法は特に限定されるものでは
ないが、例えば、電極材料として適当な金属材料をスパ
ッタ法等を採用して均一な膜厚で成膜すればよい。ま
た、金属膜６１には、陽極酸化によりその表面に細孔を
有する陽極酸化膜６２が形成可能なアルミニウム膜など
が使用され、スパッタ法などによりカソード電極層１１
ａ上に積層形成される。なお、金属膜６１は図示しない
電源に直接接続されておらずカソード電極を構成するも
のではなく、微細繊維状物質１３は金属膜６１を介して
カソード電極層１１ａに電気的に接続されている。

【００７５】カソード電極層１１ａと金属膜６１とは、
異なる金属材料で形成することができる。例えば、カソ
ード電極層１１ａの構成材料には銅などの電気抵抗の比
較的低い電極材料を用いるか、あるいは複数種の金属層
を積層した電極構造としてもよい。また、カソード電極
層１１ａや陽極酸化処理前の金属膜６１は支持基板６０
上に形成されているので、目的に合わせて所望の形状に
パターニングを施すことが容易である。例えば、電子源
アレイ１４ｃを表示装置に使用する場合、マトリクス状
の電極構造を形成するために、カソード電極層１１ａや
陽極酸化処理前の金属膜６１を複数のライン状にパター
ニングする等すればよい。

【００７６】〔実施の形態４〕本発明のさらに他の実施
の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、上記実施の形態１〜３に記載のものと同
一の構成、機能を有する部材については同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００７７】本実施の形態にかかる電子源アレイは、図
９にその部分断面を示すように、電子源アレイ１４ｃ
（図８参照）において、金属膜６１に代え高抵抗層８１
を設けた構成である。つまり、この電子源アレイ１４ｄ
では、支持基板６０の一面上にカソード電極層１１ａ、
高抵抗層８１をこの順に積層して形成し、さらに高抵抗
層８１上に積層されたアルミニウム膜などの金属膜を完
全に陽極酸化してなる陽極酸化膜６２（表面膜１１ｂに
相当）が形成されている。そして、支持基板６０上に、
カソード電極層１１ａ、高抵抗層８１、並びに陽極酸化
膜６２がこの順に形成されてなる重層構造体が「表面に
細孔を有する支持体」を構成している。

【００７８】上記の陽極酸化膜６２は、その表面側から
高抵抗層８１側に貫通する、略垂直に伸長方向の揃った
複数の細孔（図示せず）を有し、ここにカーボンナノチ
ューブなどの微細繊維状物質１３が挿入されている。

【００７９】上記の高抵抗層８１とは、細孔１２の底部
（ここでは微細繊維状物質１３の一端部と同義）とカソ
ード電極層１１ａとの間に配され、導電性は有するが、
少なくともカソード電極層１１ａより電気抵抗率が高い
層であって、以下に説明するように電気的な緩衝層とし
て機能する。また、高抵抗層８１は、電子源アレイ１４
ｄの使用上必要な所定の導電性を有する限りにおいて
は、できうる限り電気抵抗率の高い材料で形成すること
が望ましい。

【００８０】例えば、カソード電極層１１ａが良導体で
ある金属電極膜の場合には、各種半導体材料にて高抵抗
層８１を形成すればよい。一例として、スパッタ法等で
成膜したアモルファスシリコン膜（半導体材料膜）を高
抵抗層８１として用いれば、該高抵抗層８１は、微細繊
維状物質１３とカソード電極層１１ａとの間の電気的な
緩衝層としてのみならず、陽極酸化膜６２形成時（アル
ミニウム膜などを陽極酸化する時）に酸化を止めるスト
ップ層としての機能も兼ねられる。なお、カソード電極
層１１ａには銅などの電極材料膜を用いるか、あるいは
複数種の金属材料を積層した電極構造としてもよい。ま
た、図８などに示す場合と同様に、支持基板６０上に形
成されるカソード電極層１１ａや高抵抗層８１などを所
望の形状にパターニングしてもよい。

【００８１】上記の電子源アレイ１４ｄでは、カソード
電極層１１ａと微細繊維状物質１３との間に高抵抗層８
１が挿入されることで、カソード電極と各エミッタ電極
とが電気的な緩衝層（電気抵抗部）を介して並列に接続
されていることになる。つまり、高抵抗層８１は、細孔
内に配列された微細繊維状物質１３からの電子放出時に
おいて、該高抵抗層８１における電圧降下により放出電
流を緩和する電気的な緩衝層として機能するので、該微
細繊維状物質１３の電子放出特性をより穏やかなものと
し、大面積の電子源アレイを形成した場合にも電子放出
を均一化、安定化させることができる。なお、高抵抗層
８１を付加した場合でも、上記実施の形態１に記載のも
のとほぼ同一の条件で、電子放出を開始させることがで
きた。

【００８２】なお、陽極酸化膜６２の有する細孔への微
細繊維状物質１３の誘導、挿入方法は、特に図３に示す
マグネット３３のみを用いる方法に限定されるものでは
なく、例えば、磁界の印加と電界アシストとにより微細
繊維状物質１３を細孔１２へ挿入することもできる。以
下、図１０に基づいてこの工程を説明するが、該図は単
に概要を表すものであり、実際に使用する際には、生産
性等を考慮して適切な構造の装置を構築すればよい。

【００８３】はじめに、超音波振動を付与するなどの方
法を採用し、ビーカー等の容器３０に入れた分散媒３１
中に、カーボンナノチューブ３２（微細繊維状物質１３
に相当）を分散させて分散液を調製する。続いて、支持
基板６０上に、カソード電極層１１ａとなる金属膜、高
抵抗層８１、並びに陽極酸化膜６２が順に形成されてな
る支持体（重層構造体）を、上記分散液中に浸漬する。
なお、分散液中で支持体は鉛直配置されるとともに、カ
ソード電極層１１ａが形成されていない支持基板６０の
面側にはマグネット３３が当接配置される。そして、こ
のマグネット３３が、該支持体を略垂直に貫き、カーボ
ンナノチューブ３２に達する磁界を発生させる。

【００８４】また、上記重層構造体のマグネット３３が
当接配置されない面側（すなわち陽極酸化膜６２側）
に、一定距離を開けて対向電極５２を対向配置し、続い
て、支持基板６０上のカソード電極層１１ａを陰極、対
向電極５２を陽極として、電源２４より電圧を印加す
る。これにより、例えば、カーボンナノチューブ３２
は、チューブ軸が磁力線に沿って配向する。また、カー
ボンナノチューブ３２は、電界に対して平行方向、垂直
方向の電気泳動速度の異方性を示し、電界の印加によっ
てチューブ軸が電気力線に沿って配向する。

【００８５】つまり、磁界によっても、電界によっても
カーボンナノチューブ３２の長手方向が力線と平行にな
る。また、図１０に示す状態では、電気力線の方向と、
磁力線の方向とがほぼ揃っているので、磁界と電界との
印加によりカーボンナノチューブ３２の配向状態がより
強められる。

【００８６】そして、すでに説明したように、先端に磁
性金属触媒が残存したカーボンナノチューブ３２は、マ
グネット３３の磁界により引きつけられて、陽極酸化膜
６２の細孔内に容易に挿入される。また、分散液中のカ
ーボンナノチューブ３２自体が正にチャージされている
ので、たとえカーボンナノチューブ３２の先端に上記触
媒が存在していなくても、電界の印加により陰極側のカ
ソード電極層１１ａに向かって泳動し、陽極酸化膜６２
の細孔内に挿入される。つまり、磁界を印加しなくと
も、電気泳動法のみにより、カーボンナノチューブを電
気力線に沿って配向させ、陽極酸化膜６２の細孔に挿入
することも可能である。

【００８７】尚、ここでは、支持基板６０に当接配置し
たマグネット３３を用いてカーボンナノチューブ３２を
誘引したが、特にこの方法に限定されるものではない。
例えば、細孔１２の底部側に配される高抵抗層８１また
はカソード電極１１ａの構成材料として磁性材料（例え
ばフェライトなど）を使用し、マグネット３３を使用せ
ずに磁界を印加しても構わない。また、カーボンナノチ
ューブ３２（微細繊維状物質１３）が移動可能であれ
ば、マグネット３３の種類ならびに磁束密度の大きさな
どは問わない。

【００８８】また、カーボンナノチューブ３２の配向は
印加電圧波形にも大きく依存する。よって、電気泳動時
の電圧は直流電圧の他、交流電圧や、交流電圧に直流バ
イアスを印加したものなど、陽極酸化膜６２の細孔の密
度やカーボンナノチューブ３２の配向密度などに応じて
最適な電圧波形を選択すれば良い。尚、電気泳動の際に
交流電圧を用いる場合、周波数の高い、例えば５〜１０
ＭＨｚの交流電圧がカーボンナノチューブ３２の配向に
望ましい。

【００８９】なお、図１１（ａ）に示すように、図９に
示す電子源アレイ１４ｄにおいて、細孔１２内の底部域
にさらに低融点の導電性材料層８２を形成し、ここに挿
入された微細繊維状物質１３を低融点の導電性材料によ
り固定し、高抵抗層８１を介してカソード電極層１１ａ
に接続する構成としてもよい。ここで、低融点の導電性
材料層８２は、図６（ａ）で示した低融点金属材料層５
２ａであってもよく、また例えば、高抵抗層８１と同様
の電気抵抗性の材料で形成してもよい。導電性材料層８
２を電気抵抗性の材料で形成する場合には、カソード電
極層１１ａと、微細繊維状物質１３とが、個別に形成さ
れた電気抵抗部（電気的な緩衝層）を介して接続される
ことになるので、電子放出動作をより安定化できる。な
お、説明の便宜上、図９に示した支持基板６０は記載し
ていない。

【００９０】さらに、図１１（ｂ）にその部分断面を示
すように、カソード電極層１１ａ上に導電性ペースト層
８３を形成し、細孔１２が形成された陽極酸化膜６２を
導電性ペースト層８３上に配置し、さらに、磁界の印加
により微細繊維状物質１３を細孔１２内に挿入する構成
としてもよい。ここで、導電性ペースト層８３をなす導
電性ペーストとは、例えばフリットガラスなどのバイン
ダ、溶剤及び添加剤の混合物（接着性混合物）中に、各
種金属微粒子などの導電性粒子を分散してなるものであ
り、所定温度以上に昇温することで熱硬化する。したが
って、カーボンナノチューブ等の微細繊維状物質１３
は、細孔１２の底部に配された導電性ペースト層８３に
より強固に固定され、カソード電極層１１ａに電気的に
接続される。

【００９１】なお、このような構成の電子源アレイは、
例えば、支持基板（図示せず）上等に形成したカソード
電極層１１ａと、細孔１２内にカーボンナノチューブ等
の微細繊維状物質１３を挿入した陽極酸化膜６２とを別
工程で作製した後、それらを導電性ペースト層８３を介
して貼り合わせて（組合せて）構成することができる。
また、細孔１２内に微細繊維状物質１３を挿入した後
に、導電性ペースト層８３を硬化させる工程を行うこと
で、該微細繊維状物質１３が強固に固定され、電子源ア
レイの信頼性がより向上する。

【００９２】また、導電性粒子である金属微粒子と、絶
縁性材料であるフリットガラスとの配合割合を適宜調整
する等して上記の導電性ペースト層８３を作成すれば、
その抵抗値を所望の値とできる。ここで、導電性ペース
ト層８３を、図１１（ａ）に示す高抵抗層８１のよう
に、導電性は有するが、少なくともカソード電極層１１
ａより電気抵抗率が高い層とすれば、該カソード電極層
１１ａと微細繊維状物質１３とを、電気的な緩衝層（電
気抵抗層）を介して電気的に接続された状態とできる。

【００９３】この場合、導電性ペースト層８３は上記高
抵抗層８１と同様に、電子放出時に自身における電圧降
下により放出電流を緩和する電気的な緩衝層として機能
するので、該微細繊維状物質１３の電子放出特性をより
穏やかなものとし、大面積の電子源アレイを形成した場
合にも電子放出を均一化、安定化させることができる。

【００９４】〔実施の形態５〕本発明のさらに他の実施
の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、上記実施の形態１〜４に記載のものと同
一の構成、機能を有する部材については同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００９５】図１２にその部分断面を示す電子源アレイ
１４ｅは、電子源アレイ１４ｄ（図９参照）と同様に、
支持基板６０の一面上にカソード電極層１１ａ、高抵抗
層８１ａをこの順に積層して形成し、さらに高抵抗層８
１ａ上に積層されたアルミニウム膜などの金属膜を完全
に陽極酸化してなる陽極酸化膜６２（表面膜１１ｂに相
当）が形成されている。なお、電子源アレイ１４ｄと電
子源アレイ１４ｅとは、実質的に、高抵抗層の構成材料
が異なるのみであるので、以下、特に高抵抗層８１ａに
ついて説明を行う。

【００９６】上記電子源アレイ１４ｅでは、導電性は有
するが、少なくともカソード電極層１１ａより電気抵抗
率が高い高抵抗層８１ａ（細孔の底部と導電電極部との
間に配される電気的な緩衝層）の構成材料として各種フ
ェライトが使用される。フェライトは、例えば印刷法等
で容易に成膜が可能であり、また通常の電極構成材料と
比較して電気抵抗率が明らかに高い。また、フェライト
は磁性材料でもあり、外部からの磁界の印加によって着
磁し、フェライト磁石となる。よって、カーボンナノチ
ューブ等の微細繊維状物質１３を細孔（図示せず）内へ
挿入する際に支持基板６０の外部に別途マグネットを配
置する必要はない。また、着磁したフェライト層（高抵
抗層８１ａ）に後工程で熱を加えれば、消磁することも
可能である。加えて、フェライト層は、陽極酸化膜６２
形成のためにアルミニウム膜などを陽極酸化する際に、
酸化を止めるストップ層としての機能も兼ねられる。

【００９７】なお、カソード電極層１１ａには銅などの
電極材料膜を用いるか、あるいは高抵抗層８１ａと同様
の磁性材料や複数種の金属材料を積層した電極構造とし
てもよい。また、図８などに示す場合と同様に、支持基
板６０上に形成されるカソード電極層１１ａや高抵抗層
８１ａなどを所望の形状にパターニングしてもよい。ま
た、高抵抗層８１ａを挿入する効果や、電子放出の開始
条件などに関しては、図９に示す電子源アレイ１４ｄと
同様であり、詳細な説明は省略する。

【００９８】以下、図１３（ａ）に基づき、上記電子源
アレイ１４ｅの製造工程のうち、磁界の印加によりカー
ボンナノチューブ等の微細繊維状物質１３を細孔へ挿入
する工程につき説明する。なお、該図はこの工程の概要
を表すものであり、実際に使用する際には、生産性等を
考慮して適切な構造の装置を構築すればよい。

【００９９】はじめに、超音波振動を付与するなどの方
法を採用し、ビーカー等の容器３０に入れた分散媒３１
中に、カーボンナノチューブ３２（微細繊維状物質１３
に相当）を分散させて分散液を調製する。続いて、支持
基板６０上に、カソード電極層１１ａとなる金属膜、フ
ェライトからなる高抵抗層８１ａ、並びに、細孔を有す
る陽極酸化膜２５が順に形成されてなる重層構造体を、
上記分散液中に浸漬する。なお、分散液に浸漬する以前
の工程で、上記積層体構造体には外部から磁界が印加さ
れており、高抵抗層８１ａはフェライト磁石（磁界印加
手段）となっている。そして、この高抵抗層８１ａが、
該重層構造体を略垂直に貫き、カーボンナノチューブ３
２に達する磁界を発生させる。

【０１００】そして、図３に示す場合と同様、高抵抗層
８１ａから印加される磁界によりカーボンナノチューブ
３２はチューブ軸が磁力線に沿って配向する。また、カ
ーボンナノチューブ３２の先端に磁性金属触媒が残存し
ていれば、この触媒が高抵抗層８１ａであるフェライト
磁石の磁界により引きつけられるので、該カーボンナノ
チューブ３２はチューブ先端の触媒を先頭に高抵抗層８
１ａに向かって移動し、陽極酸化膜６２の細孔１２内に
挿入される（図１３（ｂ）参照）。

【０１０１】これにより、重層構造体表面の細孔１２の
伸長方向に従ってカーボンナノチューブ３２が配列する
ので、カソード電極層１１ａの面内方向に対し垂直方向
に揃った複数のエミッタ電極（カーボンナノチューブ３
２）を有する電界放出型の電子源アレイ１４ｅ（図１２
参照）が製造される。なお、図１３（ｂ）に示すよう
に、細孔１２の底部に、低融点金属材料層５２ａを形成
し、カーボンナノチューブ３２をさらに強固に固定して
もよい。

【０１０２】〔実施の形態６〕本発明のさらに他の実施
の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、上記実施の形態１〜５に記載のものと同
一の構成、機能を有する部材については同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【０１０３】図１４は、本発明の電界放出型の電子源ア
レイ（電子放出素子）を用いて構成される電界放出型表
示装置の一例を表す部分斜視図である。なお、各電極構
造に電圧を印加する電源は図示していない。

【０１０４】この電子放出型表示装置では、図示しない
カソード電極層が形成されてなるカソード基板８４と、
該カソード基板８４上に形成された陽極酸化膜６２（表
面膜１１ｂ）と、陽極酸化膜６２の細孔（図示せず）内
に挿入されたカーボンナノチューブ等の微細繊維状物質
１３と、から電子源アレイ（電子放出素子）が構成され
ている。

【０１０５】さらに、電子源アレイ上（陽極酸化膜６２
上）には、矩形状の開口部９３を有するように、下部絶
縁層９４、下部ゲート電極９５、上部絶縁層９６、並び
に上部ゲート電極９７が順次格子状に形成されて、電子
放出側基板が構成される。これにより、上記開口部９３
に対応して、微細繊維状物質１３を備えた矩形状の陽極
酸化膜６２の表出領域が複数、互いに独立に形成され
る。また、互いに直交するように形成したライン状電極
である下部ゲート電極９５と上部ゲート電極９７とによ
り画像表示のためのマトリクスが形成される。

【０１０６】一方、電子放出側基板と対向配置される発
光側基板は、表示部側となる透明基板１０３と、透明基
板１０３上に形成された透明電極膜（カソード電極）１
０２と、透明電極膜１０２上に形成された複数の蛍光体
（発光体）１０１とから構成されている。また、この蛍
光体１０１は矩形状であり、以下にも説明するが、微細
繊維状物質１３を備えた略矩形状の陽極酸化膜６２の表
出領域と対向配置される。カラー表示を行う場合には、
蛍光体１０１は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ
（ブルー）の３種類で構成し、それぞれの蛍光体領域を
分割するようにブラックマトリクス１００を形成する。
次いで、電子放出側基板と発光側基板とを、上記陽極酸
化膜６２の表出領域と蛍光体１０１とが対向するように
配置し、両基板間を排気して真空下で封止し、電界放出
型表示装置を形成する。

【０１０７】例えば、カーボンナノチューブをエミッタ
電極とする電子放出部は、低電界の印加で電子放出が可
能である。具体的には、発光側基板の透明電極膜１０２
と、電子放出側基板のカソード電極層との間に印加する
電圧（例えば、５〜１０ｋＶ）のみで電子の放出が可能
である。加えて、マトリクスを構成する下部ゲート電極
９５、及ぴ上部ゲート電極９７への電圧印加によって電
子放出箇所、すなわち蛍光体１０１の発光箇所を選択
し、さらには放出電流量を制御して発光輝度を制御して
画像表示を行うことが可能である。

【０１０８】そのため、カソード電極がマトリクス等を
構成しない一体電極、例えば、金属基板からなるカソー
ド電極であっても（図１参照）、あるいは、支持基板上
に一体電極としてカソード電極を形成した電子源アレイ
構造であっても、良好な表示を行いうる電界放出型表示
装置を構成可能である。

【０１０９】なお、上記実施の形態１〜６で述べたよう
に、本発明の電子放出素子は、表面に細孔を有する支持
体と、この細孔内に磁界により配向、挿入された微細繊
維状物質とを含んでなり、この微細繊維状物質が細孔方
向に従って配列するように形成された構成であってもよ
い。

【０１１０】上記の電子放出素子はまた、上記支持体が
カソード電極となる金属基板を含んでなり、上記細孔が
この金属基板の表面のみを陽極酸化した陽極酸化膜に形
成されている構成であってもよい。この構成では、細孔
を有する金属基板の陽極酸化部と、カソード電極となる
非酸化部とが一体構造となる利点を有する。

【０１１１】上記の電子放出素子はさらに、上記支持体
が、支持基板と、支持基板上に形成され、カソード電極
となる金属膜とを含んでなり、上記細孔がこの金属膜の
表面のみを陽極酸化した陽極酸化膜に形成されている構
成であってもよい。この構成では、金属膜が支持基板上
に形成されているので、マトリクス状など所望の形状に
パターニングが容易となる。

【０１１２】上記の電子放出素子はさらに、上記支持体
が、支持基板と、支持基板上に形成され、カソード電極
となる金属膜と、この金属膜上にさらに形成された金属
膜とを含んでなり、上記細孔が、カソード電極となる金
属膜上に形成された金属膜を完全に陽極酸化した陽極酸
化膜に形成されている構成であってもよい。この構成で
は、カソード電極と陽極酸化膜とをそれぞれに最適な、
異種の金属材料で形成可能となる。なお、いずれの場合
でも、微細繊維状物質としてはカーボンナノチューブ
が、また、陽極酸化される金属基板または金属層はアル
ミニウムからなるものが特に好ましい。

【０１１３】

【発明の効果】本発明の電子放出素子は、以上のよう
に、複数の細孔を表面に有し、さらに、導電電極部を含
んでなる支持体と、磁界の印加により上記細孔の伸長方
向に沿うように配向され挿入された、針状の電極部材と
を含んでなる構成である。

【０１１４】上記の構成によれば、エミッタ電極となる
上記針状の電極部材が一方向に揃って配列されてなるの
で、電子放出特性の均一性に優れた電界放出型の電子放
出素子を提供することが可能となるという効果を奏す
る。

【０１１５】本発明の電子放出素子はまた、上記の構成
において、細孔の底部に導電性ペースト層をさらに備え
てなり、導電電極部と針状の電極部材とが、導電性ペー
スト層を介して電気的に接続されている構成であっても
よい。

【０１１６】上記の構成では、導電性ペースト層により
針状の電極部材が細孔内に強固に固定され、電子放出素
子の信頼性がより向上するという効果を加えて奏する。

【０１１７】本発明の電子放出素子はさらに、上記いず
れかの構成において、電気抵抗率が高い電気的な緩衝層
をさらに備えてなり、上記導電電極部と針状の電極部材
とが、この緩衝層を介して電気的に接続されている構成
であってもよい。

【０１１８】上記の構成によれば、針状の電極部材から
の電子放出時において、電気的な緩衝層における電圧降
下により放出電流が緩和されるので、電子放出特性がよ
り穏やかなものとなるという効果を加えて奏する。

【０１１９】本発明の電子放出素子はさらに、上記いず
れかの構成において、細孔内に低融点な導電性材料が配
されてなり、針状の電極部材が、上記導電性材料により
固定されている構成であってもよい。

【０１２０】上記の構成によれば、上記導電性材料によ
って、針状の電極部材が細孔内に強固に固定されるの
で、電子放出素子の信頼性がより向上するという効果を
加えて奏する。

【０１２１】本発明の電子放出素子はさらに、上記いず
れかの構成において、上記細孔が、アルミナの細孔であ
ってもよい。

【０１２２】上記の構成によれば、均一な大きさかつ規
則性正しい細孔をより容易に形成可能であるという効果
を加えて奏する。

【０１２３】本発明の電子放出素子はさらに、上記いず
れかの構成において、上記針状の電極部材がカーボンナ
ノチューブであってもよい。

【０１２４】上記の構成によれば、電子放出特性により
優れた電子放出素子を提供可能となるという効果を加え
て奏する。

【０１２５】本発明の電子放出素子の製造方法は、以上
のように、磁界の印加により配向し、誘引される針状の
電極部材を分散媒中に分散して分散液を調製する工程
と、伸長方向が揃った複数の細孔を表面に有し、さら
に、導電電極部を含んでなる支持体を、上記分散液中に
浸漬し、上記支持体を貫き、針状の電極部材に達する磁
界を印加して、該針状の電極部材を細孔の伸長方向に沿
うように配向させて挿入する工程とを含んでなる方法で
ある。

【０１２６】上記の方法によれば、針状の電極部材が一
方向に沿って配列されてなる、電子放出特性の均一性に
優れた電界放出型の電子放出素子を容易に製造可能とな
るという効果を奏する。

【０１２７】本発明の電子放出素子の製造方法は、上記
の方法において、さらに、上記支持体として磁性材料か
らなる層を備えたものを使用し、この層から上記磁界を
発生させる方法であってもよい。

【０１２８】上記の方法によれば、上記支持体の一構成
要素である磁性材料からなる層を利用して、針状の電極
部材の配向・誘引が可能となるので、マグネットなどに
より外的に磁界を印加する必要がなくなるという効果を
加えて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る電子源アレイを表
す部分斜視図である。

【図２】（ａ）は、図１に示す電子源アレイを製造する
一工程を説明する図であり、（ｂ）は、この工程後の部
材の要部を示す概略断面図である。

【図３】図１に示す電子源アレイを製造する他の工程を
説明する図である。

【図４】（ａ）は、図３に示す工程を説明する詳細図で
あり、（ｂ）は、この工程により製造された電子源アレ
イの要部を示す概略断面図である。

【図５】図１に示す電子源アレイをアノード電極と対向
配置した状態を示す説明図である。

【図６】（ａ）は、本発明の他の実施の形態に係る電子
源アレイの要部を示す断面図であり、（ｂ）・（ｃ）
は、この電子源アレイを製造する一工程を説明する図で
ある。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態にかかる電子源
アレイを示し、これをアノード電極と対向配置した状態
を示す説明図である。

【図８】図７に示す電子源アレイの一変形例を示し、こ
れをアノード電極と対向配置した状態を示す説明図であ
る。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態にかかる電子源
アレイを示し、これをアノード電極と対向配置した状態
を示す説明図である。

【図１０】図９に示す子源アレイを製造する一工程を説
明する図である。

【図１１】（ａ）は、図９に示す電子源アレイの要部を
示す断面図であり、（ｂ）はこの電子源アレイの一変形
例を示す断面図である。

【図１２】本発明のさらに他の実施の形態にかかる電子
源アレイを示し、これをアノード電極と対向配置した状
態を示す説明図である。

【図１３】（ａ）は、図１２に示す電子源アレイを製造
する一工程を説明する図であり、（ｂ）は、この工程後
の電子源アレイの要部を示す概略断面図である。

【図１４】本発明のさらに他の実施の形態にかかる電子
源アレイを示し、これを用いて電界放出型の表示装置を
構成した一例を示す部分斜視図である。

【符号の説明】

１１重層構造体（支持体）１１ａカソード電極層（導電電極部）１２細孔１３微細繊維状物質（針状の電極部材）１４電子源アレイ（電子放出素子）１４ａ〜ｅ電子源アレイ（電子放出素子）３１分散媒３２カーボンナノチューブ（針状の電極部
材）５２ａ低融点金属材料層（低融点な導電性材
料）８１高抵抗層（電気的な緩衝層）８１ａ高抵抗層（電気的な緩衝層：磁性材料か
らなる層）８３導電性ペースト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浦山雅夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE14 EF01 EF06 EG02 EG12 EH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伸長方向が揃った複数の細孔を表面に有
し、さらに、この細孔の底部側に配された導電電極部を
含んでなる支持体と、磁界の印加により上記細孔の伸長方向に沿うように配向
され、該細孔内に、上記導電電極部と電気的に接続され
た状態で挿入された、針状の電極部材とを含んでなるこ
とを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】上記細孔の底部に、上記針状の電極部材を
固定するための導電性ペースト層をさらに備えてなり、上記導電電極部と針状の電極部材とが、上記導電性ペー
スト層を介して電気的に接続されていることを特徴とす
る請求項１記載の電子放出素子。
【請求項３】上記細孔の底部と導電電極部との間に、導
電電極部より電気抵抗率が高い電気的な緩衝層をさらに
備えてなり、上記導電電極部と針状の電極部材とが、上記電気的な緩
衝層を介して電気的に接続されていることを特徴とする
請求項１または２に記載の電子放出素子。
【請求項４】上記細孔内に、導電電極部の構成材料より
も低融点な導電性材料が配されてなり、上記針状の電極部材が、上記導電性材料を溶融後、固化
することで細孔内に固定されていることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれか一項に記載の電子放出素子。
【請求項５】上記細孔が、アルミニウムを陽極酸化して
なるアルミナの細孔であることを特徴とする請求項１な
いし４のいずれか一項に記載の電子放出素子。
【請求項６】上記針状の電極部材がカーボンナノチュー
ブであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
一項に記載の電子放出素子。
【請求項７】磁界の印加により所定方向に配向し、誘引
される性質を有する針状の電極部材を分散媒中に分散
し、針状の電極部材の分散液を調製する工程と、次い
で、上記針状の電極部材を挿入可能な大きさで、かつ伸長方
向が揃った複数の細孔を表面に有し、さらに、この細孔
の底部側に配された導電電極部を含んでなる支持体を、
上記分散液中に浸漬し、上記支持体を貫き、針状の電極部材に達する磁界を印加
して、該針状の電極部材を細孔の伸長方向に沿うように
配向させ、該細孔内に、上記導電電極部と電気的に接続
された状態に挿入する工程とを含んでなることを特徴と
する電子放出素子の製造方法。
【請求項８】上記支持体として、上記細孔の底部側に磁
性材料からなる層を備えたものを使用し、上記支持体を分散液に浸漬するに先立ち、上記磁性材料
からなる層を磁化しておき、この層から上記磁界を発生
させることを特徴とする請求項７記載の電子放出素子の
製造方法。