JP2003059391A

JP2003059391A - 電子放出源及びその製造方法並びに蛍光表示装置

Info

Publication number: JP2003059391A
Application number: JP2001250013A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kurachi; 宏行倉知; Sashiro Kamimura; 佐四郎上村; Takeshi Nagameguri; 武志長廻; Junko Yotani; 純子余谷; Hiroshi Yamada; 弘山田; Tomotaka Ezaki; 智隆江崎
Original assignee: Noritake Itron Corp
Current assignee: Noritake Itron Corp
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電極からカーボンナノチューブが剥離しにく
く、また電子放出の均一性が高い電子放出源を提供す
る。【解決手段】電極と、この電極上に形成された複数の
カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層
４とを有し、電極が、電極基板１と、この電極基板１上
に形成されかつカーボンナノチューブ層４に入り込んだ
導電性材料からなる導電体層３Ｂとからなる。カーボン
ナノチューブ層４に入り込んだ導電体層３Ｂにより、カ
ーボンナノチューブ層４は電極基板１に固定されるとと
もに、電極基板１に電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出源、及び
その製造方法、並びに蛍光表示装置に関し、特に、カー
ボンナノチューブを含む電子放出源、及びその製造方
法、並びにその電子放出源を用いた蛍光表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】蛍光表示管やＦＥＤ（Field Emission D
isplay）などの蛍光表示装置において、カーボンナノチ
ューブを用いて電子放出源を構成する技術が提案されて
いる。カーボンナノチューブは、炭素六員環が連なり円
筒形をなす構造体であり、その直径は４〜５０ｎｍ程度
である。従来の代表的なカーボンナノチューブを用いた
電子放出源は、このようなカーボンナノチューブを平坦
な電極上に複数配置した構造をしており、その電極から
数１００μｍ程度離れた位置に電子引き出し電極を設
け、両者の間に１０ｋＶ程度の電圧を印加することによ
り、カーボンナノチューブの微細な先端に電界を集中さ
せ、そこから電子を電界放出させることができる。

【０００３】カーボンナノチューブを用いた電子放出源
の製造方法として、次のような方法が提案されている。
第１の方法は、導電性を有する粘性溶液にカーボンナノ
チューブを分散させたペーストを作成し、このペースト
を電極上にスクリーン印刷した後、焼成することにより
電子放出源を作成する方法である。また、第２の方法
は、熱ＣＶＤ法を用いて電極上にカーボンナノチューブ
を堆積させることにより、電子放出源を作成する方法で
ある。しかし、何れの方法でもカーボンナノチューブの
分布に偏りが生じるため、電子放出の均一性を実現する
ことが困難であった。したがって、このようにして作ら
れた電子放出源を用いて蛍光表示装置を構成すると、表
示面に輝度斑が生じるという問題があった。

【０００４】これに対し、特開２００１−１１０３０３
号公報には、カーボンナノチューブを分散させた液体中
に電極を浸し、この電極に電気泳動法によりカーボンナ
ノチューブを付着させ、カーボンナノチューブ以外の不
純物を取り除くため２００〜６００℃の温度で熱処理す
ることにより電子放出源を作成する方法が提案されてい
る。この方法によれば、電極にカーボンナノチューブを
均一に付着させることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気泳
動法を利用して電極にカーボンナノチューブを付着さ
せ、これを熱処理しただけでは、カーボンナノチューブ
の付着力が弱く、カーボンナノチューブが電極から容易
に剥離してしまう問題があった。また、電極とカーボン
ナノチューブとの電気的な接触が不十分なため、一様な
電界中に置いても電子放出源の全域から均一な電子放出
を得ることが困難であった。したがって、この方法で製
造された電子放出源を蛍光表示装置に用いても、表示面
の輝度斑を解消することはできなかった。

【０００６】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、電極からカーボン
ナノチューブが剥離しにくく、また電子放出の均一性が
高い電子放出源を提供することにある。他の目的は、こ
のような電子放出源の製造方法を提供することにある。
他の目的は、表示面の輝度の均一性が高い蛍光表示装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の電子放出源は、電極と、この電極上
に形成された複数のカーボンナノチューブからなるカー
ボンナノチューブ層とを有し、電極が、電極基板と、こ
の電極基板上に形成されかつカーボンナノチューブ層に
入り込んだ導電性材料からなる導電体層とからなること
を特徴とする。カーボンナノチューブ層に入り込んだ導
電体層により、カーボンナノチューブ層は電極基板に固
定されるとともに、電極基板に電気的に接続される。

【０００８】また、本発明の蛍光表示装置は、電子放出
源と、この電子放出源に対向配置され蛍光体が付着した
陽極とを備え、電子放出源から電界放出された電子を陽
極に付着した蛍光体に衝突させることにより発光光を得
る蛍光表示装置であって、電子放出源が、陽極に対して
負の電位が印加される電極と、この電極上に形成された
複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチュ
ーブ層とを有し、電極が、電極基板と、この電極基板上
に形成されかつカーボンナノチューブ層に入り込んだ導
電性材料からなる導電体層とからなることを特徴とす
る。

【０００９】または、透光性を有する第１の基板とこの
第１の基板にスペーサを介して対向配置された第２の基
板とからなる外囲器と、この外囲器内の第１の基板上に
形成され蛍光体とこの蛍光体が付着した陽極とからなる
表示部と、第２の基板上の表示部の対向位置に形成され
た制御電極と、表示部と制御電極との間に配置された電
子放出源とを備え、電子放出源が、陽極に対して負の電
位が印加される電極と、この電極上に形成された複数の
カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層
とを有し、電極が、電極基板と、この電極基板上に形成
されかつカーボンナノチューブ層に入り込んだ導電性材
料からなる導電体層とからなることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の電子放出源の製造方法は、
電極基板の表面にこの電極基板よりも融点が低い導電性
材料からなる導電体層を形成する第１の工程と、電極基
板の表面に導電体層を形成した電極を、カーボンナノチ
ューブを分散させた液体中に浸し、電気泳動法によりカ
ーボンナノチューブを導電体層の表面に付着させ、カー
ボンナノチューブ層を形成する第２の工程と、カーボン
ナノチューブ層を形成した電極を前記導電性材料の融点
よりも高い温度に加熱し、導電性材料をカーボンナノチ
ューブ層内に浸入させる第３の工程とを有することを特
徴とする。第３の工程において、電極を加熱し導電体層
が融解すると、融解した導電性材料がカーボンナノチュ
ーブ層の隙間に浸入し、電極の表面付近のカーボンナノ
チューブ層が融解した導電性材料に浸った状態となる。
その後冷却すると、導電性材料は再び固化し、上述した
構造の電子放出源が得られる。

【００１１】また、第３の工程において、酸素を含まな
い雰囲気中で電極を加熱するようにしてもよい。これに
より、酸素を含む雰囲気中でカーボンナノチューブが酸
化される温度（３５０℃）以上の融点をもつ導電性材料
を利用することができる。また、仮に導電性材料の表面
が酸化されているとカーボンナノチューブとなじみにく
くなるので、第３の工程において還元雰囲気中で電極を
加熱することより、仮に導電性材料の表面が酸化されて
いても加熱により還元され、導電体層によりカーボンナ
ノチューブ層を強固に固定することができる。また、電
極の全体を加熱してもよいし、その一部の領域を加熱し
てもよい。後者の場合、カーボンナノチューブ層の固着
力は、加熱された領域で相対的に強く、加熱されない領
域で相対的に弱くなる。よって、加熱されない領域にお
けるカーボンナノチューブ層を取り除き、電極上にカー
ボンナノチューブ層を選択的に付着させることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。図１〜図５は、本
発明の電子放出源の製造方法の一実施の形態を説明する
ための図である。

【００１３】まず、電極基板としての金属基板１を用意
する。この金属基板１は、図１（ａ）に示すように、平
面視略矩形の貫通孔２が二次元的に整列配置されたメッ
シュ状をしている。図１（ａ）におけるＩb−Ｉb′線方
向の断面を図１（ｂ）に示す。金属基板１の厚みは０．
０５〜０．２ｍｍ程度、メッシュのライン幅は０．３ｍ
ｍ程度、貫通孔２の寸法は０．５ｍｍ×０．３５ｍｍ程
度であるが、この寸法に限定されるものではない。金属
基板１の形成材料としては、ＳＵＳ３０４などのステン
レス鋼や４２−６合金などが用いられる。

【００１４】メッシュ状をした金属基板１は、一般的な
フォトエッチングを用いて作成する。まず、上記の材料
からなる薄板上に感光性レジスト膜を形成した後、所定
のパターンを有するマスクを置き、可視光又は紫外線で
露光し、現像して所定のパターンを有するレジスト膜を
形成する。そして、この薄板をエッチング液に浸けて不
要部分を除去し、最後にレジスト膜の除去と洗浄を行な
う。これにより、図１に示したような金属基板１ができ
あがる。

【００１５】次に、図２に示すように、金属基板１の表
面に、この金属基板１の形成材料よりも融点が低い導電
性材料からなる導電体層３を形成する。この導電体層３
の形成材料としては、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）などの
純金属、Ａｇろうなどの合金などを使用できる。また、
導電体層３は一種類の材料で構成されてもよいし、二種
類以上の材料が多層に形成された多層構造を有していて
もよい。導電体層３の膜厚は０．１〜５μｍ程度とす
る。

【００１６】このような導電体層３は、蒸着、印刷又は
電着などにより形成することができる。導電体層３の形
成材料としてＡｌを用いる場合、蒸着による方法では、
蒸着装置内に金属基板１を置き、Ａｌの蒸着源を加熱し
て蒸発させ、金属基板１の表面に堆積させて導電体層３
を形成する。また、印刷による方法では、まずＡｌの粉
末をビークルに分散させたＡｌペーストを作り、このＡ
ｌペーストを金属基板１の表面にスクリーン印刷し、そ
の後焼成して導電体層３を形成する。また、電着による
方法では、金属基板１の表面を洗浄して陰極とし、これ
をＡｌイオンを含む電解液に浸して、陽極との間に所定
の直流電圧を印加ことにより、金属基板１の表面にＡｌ
を析出させて導電体層３を形成する。

【００１７】次に、図３（ａ）に示すように、金属基板
１を覆う導電体層３の表面に複数のカーボンナノチュー
ブを付着させ、カーボンナノチューブ層４を形成する。
この工程では、まず、カーボンナノチューブを、エタノ
ール又はイソプロピルアルコールなどの液体に分散させ
て、カーボンナノチューブ分散液（以下、単に分散液と
いう）を作成する。具体的には、カーボンナノチューブ
をエタノールなどの液体とともに容器に入れ、超音波洗
浄機やホモジナイザーなどで超音波をかけ、カーボンナ
ノチューブを分散させる。このとき界面活性剤を加える
と効果的である。

【００１８】カーボンナノチューブは、例えばアーク放
電などにより形成することができる。このカーボンナノ
チューブの長さは数１０ｎｍ〜数１０μｍの範囲で分布
するが、必ずしも所定の長さのカーボンナノチューブを
選別する必要はない。なお、カーボンナノチューブは
０．１〜５ｇ／ｃｍ³ 程度分散させるとよい。また、こ
の分散液１１に電気伝導性をもたせるため、電解質を加
える。分散液１１に加えるのに適当な電解質としては、
Ａｌ（ＮＯ₃）₃、Ｌｉ（ＮＯ₃）₃又はＭｎＯ₂ などが挙
げられる。ここでは電解質としてＭｎＯ₂ を加えるもの
として説明する。

【００１９】図４に示すように、このようにして作成し
た分散液１１を、絶縁体で形成された電着槽１２に入れ
る。そして、この電着槽１２内の分散液１１中に、図２
に示した導電体層３で覆われた金属基板１を浸す。ま
た、電極板１３を分散液１１中に浸し、金属基板１と電
極板１３とを所定の距離をもって対向させる。電極板１
３は、ステンレス又はアルミニウムなどで形成されてい
る。そして、金属基板１を直流電源１４の＋端子に接続
し、電極板１３をスイッチ１５を介して直流電源１４の
−端子に接続する。この直流電源１４の電圧は数１０〜
数１００Ｖ程度とする。

【００２０】スイッチ１５を閉じて、金属基板１と電極
板１３との間に直流電圧を印加すると、電気泳動によ
り、直流電源１４の＋端子に接続されて陽極となる金属
基板１に向かって分散液１１中のカーボンナノチューブ
が移動し、金属基板１を覆う導電体層３の表面に付着す
る。その結果、導電体層３上に、図３（ａ）に示したよ
うなカーボンナノチューブ層４が形成される。分散液１
１にはカーボンナノチューブが均一に分散しているの
で、上述した電気泳動法を用いることにより、金属基板
１を覆う導電体層３の表面に複数のカーボンナノチュー
ブを全体として均一に付着させることができる。その一
方、分散液１１中には長さが５μｍ以上のカーボンナノ
チューブも多く含まれているので、カーボンナノチュー
ブ層４中に不純物が少ないと、図３（ｂ）に示すよう
に、カーボンナノチューブ層４を構成する複数のカーボ
ンナノチューブが互いに絡み合った状態となる。

【００２１】次に、カーボンナノチューブ層４が形成さ
れた金属基板１を、導電体層３の形成材料の融点よりも
高い所定の温度に加熱する。加熱により導電体層３が融
解すると、融解した導電性材料３Ａが毛管現象によりカ
ーボンナノチューブ層４の隙間に浸入し、図５（ａ）に
示すように金属基板１の表面付近のカーボンナノチュー
ブ層４が融解した導電性材料３Ａに浸った状態となる。
その後冷却すると、図５（ｂ）に示すように導電性材料
３Ａが再び固化し、カーボンナノチューブ層４に入り込
んだ導電性材料からなる導電体層３Ｂができる。この導
電体層３Ｂと金属基板１とから電極が構成される。以上
により電子放出源５が完成する。

【００２２】この電子放出源５では、金属基板１上に形
成された導電体層３Ｂがカーボンナノチューブ層４に入
り込んだ構造となるので、カーボンナノチューブ層４は
金属基板１に強固に固定され、金属基板１から剥離しに
くくなる。また、上述したように電気泳動法を用いるこ
とにより、複数のカーボンナノチューブを金属基板１の
表面に全体として均一に付着させ、しかもこのカーボン
ナノチューブを導電体層３Ｂを介して金属基板１に電気
的に接続することにより、金属基板１とカーボンナノチ
ューブとの導電性がよくなるので、電子放出源５の全域
から均一な電子放出を得ることができる。

【００２３】カーボンナノチューブ層４が形成された金
属基板１を加熱し導電体層３を融解させる工程について
更に説明する。酸素を含む雰囲気中では、カーボンナノ
チューブは３５０〜７００℃程度の温度範囲で酸化され
てＣＯ₂となり、消失してしまう。このため、酸素を含
む雰囲気中における加熱温度の上限は３５０℃以下とな
る。また、その加熱温度の上限よりも融点が低い導電性
材料３Ａを用いる必要がある。さらに、酸素を含む雰囲
気中で加熱されることにより導電性材料３Ａの表面が酸
化されると、融解した導電性材料３Ａがカーボンナノチ
ューブ層４に染み込みにくくなる。

【００２４】これに対し、酸素を含まない雰囲気中で金
属基板１を加熱すれば、カーボンナノチューブは酸化さ
れないので、加熱温度の上限を３５０℃以上とすること
ができ、導電性材料３Ａの選択の幅も広がる。また、導
電性材料３Ａも酸化されないので、融解した導電性材料
３Ａのカーボンナノチューブ層４への染み込みが阻害さ
れることを防止できる。よって、この工程では酸素を含
まない雰囲気中で加熱処理することが望ましいと言え
る。

【００２５】酸素を含まない雰囲気中における加熱温度
は、導電性材料３Ａの種類によって異なり、例えばＡｌ
で６７０〜８００℃程度、Ａｕで１１００〜１２００℃
程度である。ここでいう酸素を含まない雰囲気には、Ａ
ｒやＮ₂などの不活性ガス雰囲気の他、例えばＨ₂を含
む還元雰囲気も含まれる。上述したように、導電性材料
３Ａが酸化されていると、融解した導電性材料３Ａがカ
ーボンナノチューブ層４に染み込みにくくなるので、還
元雰囲気中で加熱処理することにより、仮に導電性材料
３Ａが酸化されていても加熱により還元され、導電体層
３Ｂによってカーボンナノチューブ層４を強固に固定す
ることが可能となる。なお、不活性ガスとＨ₂との混合
ガス雰囲気中で加熱処理してもよい。

【００２６】また、加熱処理には、電気炉などで金属基
板１の全体を所定温度に加熱すればよい。または、光ビ
ーム加熱又はレーザ加熱などにより金属基板１の一部の
領域のみを加熱してもよい。後者の場合、カーボンナノ
チューブ層４の固着力は、加熱された領域で相対的に強
く、加熱されない領域で相対的に弱くなる。よって、加
熱されない領域におけるカーボンナノチューブ層４を、
エアブロー、スプレー又は超音波洗浄などで取り除き、
金属電極１上にカーボンナノチューブ層４を選択的に付
着させることができる。カーボンナノチューブ層４を選
択的に付着させることは、金属基板１の表面に、予め所
定のパターンをもった導電体層３を形成することによっ
ても得られる。所定のパターンをもった導電体層３を形
成するには、所定のパターンを有するマスクを金属基板
１上に置いた状態で蒸着してもよいし、所定のパターン
を有するメッシュスクリーンマスクを通してペーストを
金属基板１上に印刷し焼成してもよい。

【００２７】なお、金属基板１を覆う導電体層３の表面
に電気泳動法によりカーボンナノチューブを付着させる
工程では、分散液１１中のカーボンナノチューブが陽極
に付着する例を示したが、カーボンナノチューブが陽極
に付着するか陰極に付着するかは分散液１１に加えた電
解質の性質により決まる。例えば電解質としてＡｌ（Ｎ
Ｏ₃）₃、Ｌｉ（ＮＯ₃）₃を加えれば、カーボンナノチュ
ーブは陰極に付着する。この場合には、直流電源１４の
極性を逆にし、直流電源１４の−端子を金属基板１に接
続し、直流電源１４の＋端子を電極板１３に接続すれば
よい。また、本実施の形態では、メッシュ状をした金属
基板１を用いているが、平板状の金属基板を用いてもよ
い。また、カーボンナノチューブとして、複数のカーボ
ンナノチューブが同一方向を向いて集合したバンドルを
構成するものを用いてもよい。

【００２８】以上で示した方法により製造された電子放
出源５は、蛍光表示管やＦＥＤなどの蛍光表示装置に用
いることができる。図６は、上述した電子放出源５が用
いられた蛍光表示管の一構成例を示す断面図である。こ
の蛍光表示管は、透光性を有するフロントガラス（第１
の基板）２１と、このフロントガラス２１に対向配置さ
れたガラス基板（第２の基板）２２と、フロントガラス
２１の周縁部とガラス基板２２の周縁部とを密閉接続す
る枠状のスペーサ２３とからなる外囲器２０を有し、そ
の内部は例えば１０^-5Ｐａ台の真空度に保持されてい
る。

【００２９】この外囲器２０内のガラス基板２２上に、
上述した電子放出源５が設置されている。電子放出源５
をガラス基板２２に設置する際には、電子放出源５の金
属基板１の一主面に付着したカーボンナノチューブをす
べて取り除き、その面をガラス基板２２に接着させると
よい。この電子放出源５は、ガラス基板２２上に形成さ
れた陰極配線（図示せず）を介して外部回路に接続さ
れ、電子ｅ^-を電界放出する陰極となる。

【００３０】一方、フロントガラス２１の電子放出源５
との対向面には、電子放出源５から放出された電子ｅ^-
の衝突により発光する表示部３０が形成されている。こ
の表示部３０は、フロントガラス２１の表面に形成され
た蛍光体膜３２と、この蛍光体膜３２の表面に形成され
た陽極となるＡｌメタルバック膜３１とから構成されて
いる。また、表示部３０と電子放出源５との間には、電
子放出源５から例えば１００〜２００μｍ程度離間し
て、メッシュ状の電子引き出し電極４０が配置されてい
る。この電子引き出し電極４０は、電子放出源５の周囲
に設けられた絶縁体からなる支持部材４１によって支持
されている。

【００３１】このような構成をした蛍光表示管は、次の
ように動作する。すなわち、電子引き出し電極４０が電
子放出源５の電極（金属基板１）に対して正の電位とな
るように例えば１ｋＶ程度の電圧を印加すると、電子放
出源５と電子引き出し電極４０との間に形成された電界
によってカーボンナノチューブの先端から電子ｅ^-が引
き出され、電子引き出し電極４０の孔を通って放出され
る。このときメタルバック膜３１が電子引き出し電極４
０に対して例えば＋３ｋＶ程度となるように電圧が印加
されていると、電子ｅ^-はメタルバック膜３１に向かっ
て加速され、蛍光体膜３２に衝突して蛍光体膜３２を発
光させる。電子放出源５・電子引き出し電極４０間への
電圧印加を停止すると、電子放出源５のカーボンナノチ
ューブから電子ｅ^-が引き出されなくなるので、蛍光体
膜３２の発光は停止する。

【００３２】この蛍光表示管で用いられている電子放出
源５は、上述したように、電極基板としての金属基板１
の表面に複数のカーボンナノチューブが均一に付着し、
しかも金属基板１とカーボンナノチューブとの導電性が
よいので、電子放出源５の全域から均一な電子放出を得
ることができる。よって、蛍光表示管の輝度斑を解消
し、均一な発光を得ることができる。

【００３３】なお、電子放出源５を蛍光表示管に用いる
場合には、導電体層３の形成材料は、金属基板１の形成
材料よりも融点が低いことの他に、真空封止などの後工
程での加熱温度よりも融点が高いこと、蒸気圧が低いな
ど真空管内に使用する材料として適していること、など
の条件を満たしていることが望ましい。また、金属基板
１の表面に導電体層３を形成した電極をガラス基板２２
上に形成した状態で分散液１１に浸し、電気泳動法によ
りカーボンナノチューブを付着させるようにしてもよ
い。

【００３４】図７は、上述した電子放出源５が用いられ
た蛍光表示管の他の構成例を示す断面図である。この図
において、図６と同一部分には同一符号を付している。
図７に示す蛍光表示管では、ガラス基板２２の内面に、
表示部１３０と対向するように制御電極１４０が形成さ
れている。この制御電極１４０の中央部にはリブ状の絶
縁柱体１４１が設けられており、この絶縁柱体１４１上
に電子放出源５が設置されている。したがって、この蛍
光表示管では、表示部１３０と制御電極１４０との間に
電子放出源５が配置された構成となっている。制御電極
１４０と電子放出源５との間隔となる絶縁柱体１４１の
高さは５０〜５００μｍ程度であり、電子放出源５と表
示部１３０との間隔は０．５〜５ｍｍ程度である。ま
た、制御電極１４０の幅は１００〜１０００μｍ程度で
あり、電子放出源５の幅は５０〜５００μｍ程度であ
り、制御電極１４０の面積は電子放出源５の面積に比べ
て十分大きいものとする。

【００３５】電子放出源５の電極（金属基板１）は接地
され、表示部１３０のメタルバック膜１３１は電圧が１
〜３０ｋＶ程度の直流電源１５１の＋端子に接続されて
いる。また、制御電極１４０は、スイッチ１５３によ
り、電圧が０．１〜３ｋＶ程度の直流電源１５２の−端
子又は接地への接続が切り替えられる。スイッチ１５３
を開いて制御電極１４０を抵抗Ｒ₁を介して接地する
と、電子放出源５から電子が電界放出され、その衝突に
より表示部１３０が発光する。また、スイッチ１５３を
閉じて制御電極１４０に負の電圧を印加すると、電子放
出源５の電界放出が抑制され、表示部１３０が発光しな
くなる。

【００３６】図６に示した蛍光表示管では、発光輝度を
高めるため表示部３０のメタルバック膜３１に電子引き
出し電極４０に対して＋３ｋＶ程度以上の高電圧を印加
すると、例え電子引き出し電極４０に電圧が印加されて
いなくても、電子放出源５の周囲に高電界が形成されて
電子ｅ^-が引き出され、表示部３０を発光させてしまう
ことがある。これに対し図７に示した蛍光表示管では、
表示部１３０の電位を高くして発光輝度を高めても、そ
れに応じて制御電極１４０の電位を調整することにより
発光・非発光の制御を行うことができる。したがって、
高輝度で制御性のよい蛍光表示管を実現することができ
る。しかも、上述した電子放出源５を用いることによ
り、輝度の均一性を向上させることができる。

【００３７】この蛍光表示管では、上述した方法により
製造された電子放出源５を絶縁柱体１４１の上面に接着
させてもよいし、金属基板１の表面に導電体層３を形成
した電極をガラス基板２２上の絶縁柱体１４１の上面に
形成した状態で分散液１１に浸し、電気泳動法によりカ
ーボンナノチューブを付着させて電子放出源５を形成し
てもよい。絶縁柱体１４１の上面に金属基板１を形成
し、その表面にカーボンナノチューブ層４を形成する場
合、カーボンナノチューブを分散させたペーストを金属
基板１上に印刷し焼成する方法では、重力の作用によっ
てペーストが絶縁柱体１４１の上から下に流れ、焼成後
に電子放出源５と制御電極１４０とが短絡してしまう虞
がある。これに対し、電気泳動法による形成方法では、
金属基板１上のみにカーボンナノチューブ層４を形成で
きるので、電子放出源５と制御電極１４０とが短絡する
ことがないという効果も得られる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
源は、電極基板上に形成された導電体層がカーボンナノ
チューブ層に入り込んだ構造を有しているので、カーボ
ンナノチューブ層は電極基板に強固に固定され剥離しに
くくなる。また、カーボンナノチューブ層のカーボンナ
ノチューブは導電体層を介して電極基板に電気的に接続
されるので、電極基板とカーボンナノチューブとの導電
性が良好となり、電子放出源の全域から均一な電子放出
を得ることができる。また、本発明の蛍光表示装置は、
このような電子放出源を用いることにより、輝度斑を低
減させ、輝度の均一性を向上させることができる。ま
た、本発明の電子放出源の製造方法は、電極基板の表面
に導電体層を形成し、この導電体層の表面に電気泳動法
によりカーボンナノチューブを付着させ、その後加熱し
て導電体層を融解させるものであり、この方法により上
述した構造を有する電子放出源を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子放出源に用いられる金属基板の構成を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｉb−Ｉb′線方向の断面図である。

【図２】金属基板の表面に導電体層が形成された状態
を示す断面図である。

【図３】金属基板の導電体層表面にカーボンナノチュ
ーブ層が形成された状態を示す断面図であり、（ａ）は
図２に対応する断面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIIb部
の拡大断面図である。

【図４】電気泳動法により金属基板の導電体層表面に
カーボンナノチューブを付着させる装置の概念図であ
る。

【図５】金属基板を加熱する工程を説明するための図
であり、（ａ）は金属基板を加熱した状態を示す拡大断
面図、（ｂ）冷却後の状態を示す拡大断面図である。

【図６】本発明の一実施の形態による方法で製造され
た電子放出源が用いられた蛍光表示管の一構成例を示す
断面図である。

【図７】本発明の一実施の形態による方法で製造され
た電子放出源が用いられた蛍光表示管の他の構成例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１…金属基板、２…貫通孔、３，３Ｂ…導電体層、３Ａ
…導電性材料、４…カーボンナノチューブ層、５…電子
放出源（陰極）、１１…カーボンナノチューブ分散液、
１２…電着槽、１３…電極板、１４，１５１，１５２…
直流電源、１５，１５３…スイッチ、２０…外囲器、２
１…フロントガラス（第１の基板）、２２…ガラス基板
（第２の基板）、２３…スペーサ、３０，１３０…表示
部、３１，１３１…Ａｌメタルバック膜（陽極）、３
２，１３２…蛍光体膜、４０…電子引き出し電極、４１
…支持部材、１４０…制御電極、１４１…絶縁柱体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 31/15 Ｈ０１Ｊ 1/30 Ｆ (72)発明者長廻武志三重県伊勢市上野町字和田700番地伊勢電子工業株式会社内 (72)発明者余谷純子三重県伊勢市上野町字和田700番地伊勢電子工業株式会社内 (72)発明者山田弘三重県伊勢市上野町字和田700番地伊勢電子工業株式会社内 (72)発明者江崎智隆三重県伊勢市上野町字和田700番地伊勢電子工業株式会社内Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE02 EE14 EE19 EF01 EF02 EF03 EF05 EF06 EF07 EF09 EG12 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と、この電極上に形成された複数の
カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層
とを有する電子放出源において、前記電極は、電極基板と、この電極基板上に形成されかつ前記カーボンナノチュー
ブ層に入り込んだ導電性材料からなる導電体層とからな
ることを特徴とする電子放出源。
【請求項２】電子放出源と、この電子放出源に対向配
置され蛍光体が付着した陽極とを備え、前記電子放出源
から電界放出された電子を前記陽極に付着した前記蛍光
体に衝突させることにより発光光を得る蛍光表示装置に
おいて、前記電子放出源は、前記陽極に対して負の電位が印加される電極と、この電極上に形成された複数のカーボンナノチューブか
らなるカーボンナノチューブ層とを有し、前記電極は、電極基板と、この電極基板上に形成されかつ前記カーボンナノチュー
ブ層に入り込んだ導電性材料からなる導電体層とからな
ることを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項３】透光性を有する第１の基板とこの第１の
基板にスペーサを介して対向配置された第２の基板とか
らなる外囲器と、この外囲器内の前記第１の基板上に形成され蛍光体とこ
の蛍光体が付着した陽極とからなる表示部と、前記第２の基板上の前記表示部の対向位置に形成された
制御電極と、前記表示部と前記制御電極との間に配置された電子放出
源とを備え、前記電子放出源は、前記陽極に対して負の電位が印加される電極と、この電極上に形成された複数のカーボンナノチューブか
らなるカーボンナノチューブ層とを有し、前記電極は、電極基板と、この電極基板上に形成されかつ前記カーボンナノチュー
ブ層に入り込んだ導電性材料からなる導電体層とからな
ることを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項４】電極基板の表面にこの電極基板よりも融
点が低い導電性材料からなる導電体層を形成する第１の
工程と、前記電極基板の表面に前記導電体層を形成した電極を、
カーボンナノチューブを分散させた液体中に浸し、電気
泳動法により前記カーボンナノチューブを前記導電体層
の表面に付着させ、カーボンナノチューブ層を形成する
第２の工程と、前記カーボンナノチューブ層を形成した電極を前記導電
性材料の融点よりも高い温度に加熱し、前記導電性材料
を前記カーボンナノチューブ層内に浸入させる第３の工
程とを有することを特徴とする電子放出源の製造方法。
【請求項５】請求項４記載の電子放出源の製造方法に
おいて、前記第３の工程は、酸素を含まない雰囲気中で前記電極
を加熱することを特徴とする電子放出源の製造方法。
【請求項６】請求項４又は５記載の電子放出源の製造
方法において、前記第３の工程は、還元雰囲気中で前記電極を加熱する
ことを特徴とする電子放出源の製造方法。
【請求項７】請求項４〜６のうち何れか１項記載の電
子放出源の製造方法において、前記第３の工程は、前記電極の一部の領域を加熱するこ
とを特徴とする電子放出源の製造方法。