JP2003229044A - 電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法 - Google Patents

電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子放出部カーボン・ナノチューブ等に損傷が
発生し難い構造を有する冷陰極電界電子放出素子を提供
することにある。 【解決手段】冷陰極電界電子放出素子は、支持体１０上
に設けられたカソード電極１１と、支持体１０及びカソ
ード電極１１の上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１
２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及
び絶縁層１２に形成された開口部１４Ａ，１４Ｂと、開
口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の
上に形成された電子放出部１５から成り、電子放出部１
５は、マトリックス２１、及び、先端部が突出した状態
で該マトリックス２１中に埋め込まれたカーボン・ナノ
チューブ構造体２０から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出体及びそ
の製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方
法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、カーボン・ナノチューブと呼ばれ
る、カーボングラファイトシートが巻かれたチューブ構
造を有するカーボン結晶体や、カーボン・ナノファイバ
ーが発見された。カーボン・ナノチューブの直径は１ｎ
ｍ〜２００ｎｍ程度であり、１層のカーボングラファイ
トシートが巻かれた構造を有する単層カーボン・ナノチ
ューブと、２層以上のカーボングラファイトシートが巻
かれた構造を有する多層カーボン・ナノチューブが知ら
れている。このようなナノサイズでチューブ構造を有す
る結晶体は、他に類を見ず、特異な物質として位置付け
られている。更に、カーボン・ナノチューブは、カーボ
ングラファイトシートの巻かれ方に依存して、半導体に
も導体にもなり得る性質を持ち、これらの特異な性質か
ら電子・電気デバイスへの応用が期待されている。
【０００３】真空中に置かれた金属や半導体等に或る閾
値以上の強さの電界を与えると、金属や半導体の表面近
傍のエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果によって
通過し、常温でも真空中に電子が放出されるようにな
る。かかる原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子放
出、あるいは単に電界放出（フィールド・エミッショ
ン）と呼ばれる。近年、この電界放出の原理を適用した
冷陰極電界電子放出素子を画像表示に応用した平面型の
冷陰極電界電子放出表示装置、所謂フィールド・エミッ
ション・ディスプレイ（ＦＥＤ）が提案されており、高
輝度、低消費電力等の長所を有することから、従来の陰
極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として期待され
ている。
【０００４】このような冷陰極電界電子放出素子（以
下、電界放出素子と略称する場合がある）を冷陰極電界
電子放出表示装置（以下、単に、表示装置と呼ぶ場合が
ある）に適用する場合、放出電流値として１〜１０ｍＡ
／ｃｍ2が要求され、マイクロ波増幅器に適用する場
合、放出電流値として１００ｍＡ／ｃｍ2以上が要求さ
れる。また、長時間（例えば１０万時間以上）に亙って
安定して電子を放出し得ることが要求される一方、短時
間（ミリ秒程度）における電子放出の安定性（即ち、ノ
イズが少ないこと）も要求される。これらの要求を満足
するためには、電界放出素子の電子放出部を構成する材
料が化学的に安定であること、低い電圧での電子放出が
可能なこと（即ち、閾値電圧が低いこと）、温度に対す
る電子放出特性の変動が少ないこと等が要求されるほ
か、電子放出部近傍を高真空に保持すること、電子放出
部近傍にガスを放出する物質が存在しないことも要求さ
れる。
【０００５】このような電界放出素子あるいは表示装置
は、カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバ
ー（以下、これらを総称して、カーボン・ナノチューブ
構造体と呼ぶ）の応用が最も期待される分野の１つであ
る。即ち、カーボン・ナノチューブ構造体は、結晶性が
非常に高いが故に、化学的、物理的、熱的に安定した材
料である。そして、カーボン・ナノチューブ構造体は、
非常に高いアスペクト比を有し、先端部に電界集中させ
易く、高融点金属に比べて閾値電界が低く、しかも、電
子放出効率が高く、表示装置に備えられた電界放出素子
の電子放出部を構成する要素として優れた材料である。
また、トランジスタのアクティブマトリックスもカーボ
ン・ナノチューブ構造体の応用が期待される分野の１つ
である。即ち、カーボン・ナノチューブ構造体を、トラ
ンジスタにおける電子の通り道であるアクティブマトリ
ックスに応用することで、より小型で低消費電力のトラ
ンジスタが得られるとされている。
【０００６】現在、カーボン・ナノチューブ構造体は、
化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により製造され、あるい
は又、アーク放電法やレーザアブレーション法等の物理
的気相成長法（ＰＶＤ法）により製造されている。
【０００７】カーボン・ナノチューブ構造体から構成さ
れた電界放出素子は、従来、（１）支持体上にカソード
電極を形成する工程、（２）全面に絶縁層を形成する工
程、（３）絶縁層上にゲート電極を形成する工程、
（４）少なくとも絶縁層に開口部を形成し、この開口部
の底部にカソード電極を露出させる工程、（５）この露
出したカソード電極上に、カーボン・ナノチューブ構造
体から成る電子放出部を形成する工程、を経て製造され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】通常、上記の工程
（４）において設けられた開口部の直径は１０-6ｍオー
ダーである。それ故、上記の工程（５）において、開口
部の底部に露出したカソード電極上にプラズマＣＶＤ法
によってカーボン・ナノチューブ構造体を均一に形成す
ることは、表示装置が大面積になると大きな困難を伴う
し、既に形成されているゲート電極、開口部、カソード
電極等の電界放出素子構成要素に損傷が発生する場合も
ある。また、プラズマＣＶＤ法にてカーボン・ナノチュ
ーブ構造体を形成する際、安価なガラス基板を使用する
と、形成温度を非常に低温（５５０゜Ｃ以下）にする必
要があるが、このような形成温度ではカーボン・ナノチ
ューブ構造体の結晶性の劣化が生じる。一方、形成温度
を高温に保とうとすると、基板としてセラミックス等の
高温に耐え得る基板を使用しなければならず、コスト増
となる。更には、形成中に絶縁層からの脱離ガスによる
影響で、カーボン・ナノチューブ構造体の成長が阻害さ
れるといった問題もある。
【０００９】このような問題を回避するために、上記の
工程（１）に引き続き、カソード電極上にカーボン・ナ
ノチューブ構造体から成る電子放出部を形成する方法も
ある。ところで、特性の優れたカーボン・ナノチューブ
構造体をプラズマＣＶＤ法にて形成しようとすると、支
持体加熱温度を５５０゜Ｃを越える非常に高い温度とし
なければならず、安価なガラス基板を使用できないとい
う問題がある。一方、５５０゜Ｃ以下の支持体加熱温度
とすることによって安価なガラス基板の使用を試みた場
合、形成されたカーボン・ナノチューブ構造体の機械的
強度が低い。その結果、上記の工程（４）において、少
なくとも絶縁層に開口部を形成し、開口部の底部に電子
放出部を露出させたとき、開口部の形成に起因して電子
放出部を構成するカーボン・ナノチューブ構造体に損傷
が発生する虞がある。
【００１０】上記の工程（５）において、カーボン・ナ
ノチューブ構造体を有機系バインダー材料あるいは無機
系バインダー材料（例えば、水ガラス）と共に溶媒中に
分散させておき、かかる分散液を全面にスピンコーティ
ング法等によって塗布し、溶媒を除去し、バインダー材
料を焼成、硬化する方法も提案されている。ところで、
このような方法では、開口部内のカーボン・ナノチュー
ブ構造体によるカソード電極とゲート電極との短絡を防
止するために、開口部の径を大きくし、更には、絶縁層
の厚さを厚くする必要がある。しかしながら、このよう
な対策を採用した場合、カーボン・ナノチューブ構造体
の近傍において高い電界強度を形成することが困難とな
り、カーボン・ナノチューブ構造体からの電子放出効率
の低下を招くといった問題がある。
【００１１】上記の工程（１）に引き続き、カーボン・
ナノチューブ構造体を有機系あるいは無機系バインダー
材料と共に溶媒中に分散させておき、かかる分散液を全
面にスピンコーティング法等によって塗布し、溶媒を除
去し、バインダー材料を焼成、硬化する方法も考えられ
る。しかしながら、このような方法では、カーボン・ナ
ノチューブ構造体がバインダー材料に埋め込まれてしま
うため、カーボン・ナノチューブ構造体からの電子放出
効率の低下を招くといった問題がある。
【００１２】また、化学的に安定したＳｉＯ2等の酸化
物材料をバインダー材料として使用することも可能では
あるが、絶縁材料であるが故にカソード電極と電子放出
部との間に電子の移動経路を形成し難く、電子放出部か
らの電子放出のためには、何らかの手段をもってカソー
ド電極と電子放出部との間に電子の移動経路を確立しな
ければならない。
【００１３】以上に説明した問題点、各種の要求を纏め
ると以下のとおりとなる。
【００１４】 表示装置の大面積化に対する対応 ゲート電極、開口部、カソード電極、電子放出部等
の電界放出素子構成要素への損傷発生の防止 電界放出素子製造プロセス温度の低温化 カーボン・ナノチューブ構造体からの電子放出効率
の低下の抑制 下地（例えば、カソード電極）へのカーボン・ナノ
チューブ構造体の固定方法
【００１５】従って、本発明の目的は、上記〜の問
題点や要求を解消、対処することができ、更には、電子
放出部あるいは電子放出体を構成するカーボン・ナノチ
ューブ構造体に損傷が発生し難い構造を有し、しかも、
電子放出効率の高い電子放出体及びその製造方法、冷陰
極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極
電界電子放出表示装置及び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】上記の目的を達成するた
めの本発明の電子放出体は、マトリックス、及び、先端
部が突出した状態で該マトリックス中に埋め込まれたカ
ーボン・ナノチューブ構造体から成ることを特徴とす
る。
【００１７】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る電子放出体の製造方法は、（ａ）基体上
に、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスによ
って埋め込まれた複合体層を形成する工程と、（ｂ）該
複合体層表面のマトリックスを除去し、先端部が突出し
た状態でカーボン・ナノチューブ構造体がマトリックス
中に埋め込まれた電子放出体を形成する工程、から成る
ことを特徴とする。
【００１８】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る電子放出体の製造方法は、（ａ）カーボン
・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液を基
体上に塗布する工程と、（ｂ）金属化合物を焼成するこ
とによって、該金属化合物を構成する金属原子を含むマ
トリックスにてカーボン・ナノチューブ構造体が基体表
面に固定された電子放出体を得る工程、から成ることを
特徴とする。
【００１９】本発明の第２の態様に係る電子放出体の製
造方法においては、工程（ａ）の後、金属化合物溶液を
乾燥させて金属化合物層を形成し、次いで、基体上の金
属化合物層の不要部分を除去した後、工程（ｂ）を実行
してもよいし、工程（ｂ）の後、基体上の電子放出体の
不要部分を除去してもよいし、工程（ａ）において、基
体の所望の領域上にのみ金属化合物溶液を塗布してもよ
い。
【００２０】本発明の電子放出体、若しくは、本発明の
第１の態様あるいは第２の態様に係る電子放出体の製造
方法によって、冷陰極電界電子放出素子の電子放出部
や、陰極線管に組み込まれる電子銃における電子線源に
例示される各種電子線源、蛍光表示管を得ることができ
る。
【００２１】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極、及び、（Ｂ）カソード電
極上に設けられた電子放出部、から成る冷陰極電界電子
放出素子であって、該電子放出部は、マトリックス、及
び、先端部が突出した状態で該マトリックス中に埋め込
まれたカーボン・ナノチューブ構造体から成ることを特
徴とする。
【００２２】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る所謂２電極型の冷陰極電界電子放出表示装
置は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソー
ドパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたア
ノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る冷陰
極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子放出
素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、及
び、（Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部、か
ら成り、該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部
が突出した状態で該マトリックス中に埋め込まれたカー
ボン・ナノチューブ構造体から成ることを特徴とする。
【００２３】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極、（Ｂ）支持体及びカソー
ド電極の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成
されたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成
された開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部に露出した電
子放出部、から成り、該電子放出部は、マトリックス、
及び、先端部が突出した状態で該マトリックス中に埋め
込まれたカーボン・ナノチューブ構造体から成ることを
特徴とする。
【００２４】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る所謂３電極型の冷陰極電界電子放出表示装
置は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソー
ドパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたア
ノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る冷陰
極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子放出
素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、
（Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
層、（Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、（Ｄ）ゲ
ート電極及び絶縁層に形成された開口部、及び、（Ｅ）
開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、該電子
放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出した状態
で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナノチュ
ーブ構造体から成ることを特徴とする。
【００２５】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極、及び、（Ｂ）カソード電
極上に設けられた電子放出部、から成る冷陰極電界電子
放出素子であって、該電子放出部は、マトリックス、及
び、先端部が突出した状態で該マトリックス中に埋め込
まれたカーボン・ナノチューブ構造体から成り、該マト
リックスは金属酸化物から成ることを特徴とする。
【００２６】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る冷陰極電界電子放
出表示装置であって、冷陰極電界電子放出素子は、
（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、及び、
（Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
り、該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突
出した状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン
・ナノチューブ構造体から成り、該マトリックスは金属
酸化物から成ることを特徴とする。
【００２７】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極、（Ｂ）支持体及びカソー
ド電極の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成
されたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成
された開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部に露出した電
子放出部、から成り、該電子放出部は、マトリックス、
及び、先端部が突出した状態で該マトリックス中に埋め
込まれたカーボン・ナノチューブ構造体から成り、該マ
トリックスは金属酸化物から成ることを特徴とする。
【００２８】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る冷陰極電界電子放
出表示装置であって、冷陰極電界電子放出素子は、
（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、（Ｂ）支持
体及びカソード電極の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶
縁層上に形成されたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び
絶縁層に形成された開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部
に露出した電子放出部、から成り、該電子放出部は、マ
トリックス、及び、先端部が突出した状態で該マトリッ
クス中に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造体か
ら成り、該マトリックスは金属酸化物から成ることを特
徴とする。
【００２９】本発明の第２の態様若しくは第４の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子、あるいは、本発明の第２
の態様若しくは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表
示装置における冷陰極電界電子放出素子にあっては、絶
縁層が支持体及びカソード電極の上に形成されている
が、複合体層あるいは電子放出部の形成態様によって
は、絶縁層は複合体層あるいは電子放出部も被覆してい
る。即ち、開口部の底部に相当するカソード電極の部分
に複合体層あるいは電子放出部を形成した場合には、絶
縁層は支持体及びカソード電極を被覆しているが、その
他の場合には、絶縁層は複合体層あるいは電子放出部、
支持体及びカソード電極を被覆している。
【００３０】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上に形成されたカソード電極、及び、
（Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部、から成
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、（ａ）
支持体上に設けられたカソード電極の所望の領域上に、
カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスによって
埋め込まれた複合体層を形成する工程と、（ｂ）該複合
体層表面のマトリックスを除去し、先端部が突出した状
態でカーボン・ナノチューブ構造体がマトリックス中に
埋め込まれた電子放出部を形成する工程、から成ること
を特徴とする。
【００３１】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る、所謂
２電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であ
って、冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に形
成されたカソード電極、及び、（Ｂ）カソード電極上に
形成された電子放出部、から成り、冷陰極電界電子放出
素子を、（ａ）支持体上に設けられたカソード電極の所
望の領域上に、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリ
ックスによって埋め込まれた複合体層を形成する工程
と、（ｂ）該複合体層表面のマトリックスを除去し、先
端部が突出した状態でカーボン・ナノチューブ構造体が
マトリックス中に埋め込まれた電子放出部を形成する工
程、によって形成することを特徴とする。
【００３２】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、（Ｂ）支持
体及びカソード電極の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶
縁層上に形成されたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び
絶縁層に形成された開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部
に露出した電子放出部、から成る冷陰極電界電子放出素
子の製造方法であって、（ａ）支持体上に設けられたカ
ソード電極の所望の領域上に、カーボン・ナノチューブ
構造体がマトリックスによって埋め込まれた複合体層を
形成する工程と、（ｂ）全面に絶縁層を形成する工程
と、（ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、
（ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成し、該開口部の
底部に前記複合体層を露出させる工程と、（ｅ）該露出
した複合体層表面のマトリックスを除去し、先端部が突
出した状態でカーボン・ナノチューブ構造体がマトリッ
クス中に埋め込まれた電子放出部を形成する工程、から
成ることを特徴とする。
【００３３】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る、所謂
３電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であ
って、冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に設
けられたカソード電極、（Ｂ）支持体及びカソード電極
の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成された
ゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された
開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出
部、から成り、冷陰極電界電子放出素子を、（ａ）支持
体上に設けられたカソード電極の所望の領域上に、カー
ボン・ナノチューブ構造体がマトリックスによって埋め
込まれた複合体層を形成する工程と、（ｂ）全面に絶縁
層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上にゲート電極を形
成する工程と、（ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成
し、該開口部の底部に前記複合体層を露出させる工程
と、（ｅ）該露出した複合体層表面のマトリックスを除
去し、先端部が突出した状態でカーボン・ナノチューブ
構造体がマトリックス中に埋め込まれた電子放出部を形
成する工程、によって形成することを特徴とする。
【００３４】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは本発明の第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法においては、カ
ソード電極の所望の領域上に複合体層を形成した後、複
合体層上にバッファ層を形成してもよい。バッファ層を
形成することによって、少なくとも絶縁層に開口部を形
成したとき、開口部の形成完了を確実に検知することが
可能となる。尚、バッファ層を構成する材料は、絶縁層
を構成する材料に対してエッチング選択比を有する材料
から適宜選択すればよく、導電材料であっても絶縁材料
であってもよい。
【００３５】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法、あるいは、本発明の第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、支持体上に設けられたカソード電極の所望の領域上
に複合体層を形成するが、この場合、開口部の底部に相
当するカソード電極の部分に複合体層を形成してもよい
し、ストライプ状のカソード電極の射影像とストライプ
状のゲート電極の射影像が重複する領域（電子放出領域
と呼ぶ）を占めるカソード電極の部分に複合体層を形成
してもよいし、あるいは又、ストライプ状のカソード電
極全体に複合体層を形成してもよい。更には、複合体層
が電気的に絶縁物である場合には、カソード電極及び支
持体の上に複合体層を形成してもよい。尚、開口部の底
部に相当するカソード電極の部分にのみ複合体層を形成
すれば、カーボン・ナノチューブ構造体が隣接する開口
部を跨って配置されることがなくなり、電流リークの発
生を確実に防止することができる。
【００３６】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上に形成されたカソード電極、及び、
（Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部、から成
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、（ａ）
支持体上にカソード電極を形成する工程と、（ｂ）カー
ボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液
をカソード電極上に塗布する工程と、（ｃ）金属化合物
を焼成することによって、該金属化合物を構成する金属
原子を含むマトリックスにてカーボン・ナノチューブ構
造体がカソード電極の表面に固定された電子放出部を得
る工程、を具備することを特徴とする。
【００３７】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る、所謂
２電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であ
って、冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に形
成されたカソード電極、及び、（Ｂ）カソード電極上に
形成された電子放出部、から成り、冷陰極電界電子放出
素子を、（ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程
と、（ｂ）カーボン・ナノチューブ構造体が分散された
金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）金属化合物を焼成することによって、該金属化合
物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン
・ナノチューブ構造体がカソード電極の表面に固定され
た電子放出部を得る工程、によって形成することを特徴
とする。
【００３８】本発明の第３の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界電子放出表示装
置の製造方法においては、工程（ｂ）の後、金属化合物
溶液を乾燥させて金属化合物層を形成し、次いで、カソ
ード電極上の金属化合物層の不要部分を除去した後、工
程（ｃ）を実行してもよいし、工程（ｃ）の後、カソー
ド電極上の電子放出部の不要部分を除去してもよいし、
工程（ｂ）において、カソード電極の所望の領域上にの
み金属化合物溶液を塗布してもよい。
【００３９】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、（Ｂ）支持
体及びカソード電極の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶
縁層上に形成されたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び
絶縁層に形成された開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部
に露出した電子放出部、から成る冷陰極電界電子放出素
子の製造方法であって、（ａ）支持体上にカソード電極
を設ける工程と、（ｂ）カーボン・ナノチューブ構造体
が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布す
る工程と、（ｃ）金属化合物を焼成することによって、
該金属化合物を構成する金属原子を含むマトリックスに
てカーボン・ナノチューブ構造体がカソード電極の表面
に固定された電子放出部を得る工程と、（ｄ）全面に絶
縁層を形成する工程と、（ｅ）絶縁層上にゲート電極を
形成する工程と、（ｆ）少なくとも絶縁層に開口部を形
成し、該開口部の底部に該電子放出部を露出させる工
程、を具備することを特徴とする。
【００４０】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成る、所謂
３電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であ
って、冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に設
けられたカソード電極、（Ｂ）支持体及びカソード電極
の上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成された
ゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された
開口部、及び、（Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出
部、から成り、冷陰極電界電子放出素子を、（ａ）支持
体上にカソード電極を設ける工程と、（ｂ）カーボン・
ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソ
ード電極上に塗布する工程と、（ｃ）金属化合物を焼成
することによって、該金属化合物を構成する金属原子を
含むマトリックスにてカーボン・ナノチューブ構造体が
カソード電極の表面に固定された電子放出部を得る工程
と、（ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｅ）絶縁
層上にゲート電極を形成する工程と、（ｆ）少なくとも
絶縁層に開口部を形成し、該開口部の底部に該電子放出
部を露出させる工程、によって形成することを特徴とす
る。
【００４１】本発明の第１の態様に係る電子放出体の製
造方法、本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界
電子放出表示装置の製造方法において、基体上あるいは
カソード電極の所望の領域上に、カーボン・ナノチュー
ブ構造体がマトリックスによって埋め込まれた複合体層
を形成する具体的な方法として、以下の方法を挙げるこ
とができる。
【００４２】［第１の方法］カーボン・ナノチューブ構
造体を有機溶媒中に分散させたものをカソード電極ある
いは基体の所望の領域上に塗布し、有機溶媒を除去した
後、カーボン・ナノチューブ構造体をダイヤモンド状ア
モルファスカーボンで被覆する方法（より具体的には、
カーボン・ナノチューブ構造体をトルエンやアルコール
等の有機溶媒中に分散させておき、かかる有機溶媒を基
体上あるいはカソード電極の所望の領域上にスピンコー
ティング法によって、あるいは又、ナノスプレー法やア
トミックスプレー法等の各種スプレー法によって塗布
し、有機溶媒を除去した後、カーボン・ナノチューブ構
造体をダイヤモンド状アモルファスカーボンで被覆する
方法）。
【００４３】［第２の方法］カーボン・ナノチューブ構
造体をプラズマＣＶＤ法やレーザＣＶＤ法、熱ＣＶＤ
法、気相合成法、気相成長法といった各種のＣＶＤ法に
てカソード電極あるいは基体の所望の領域上に形成した
後、カーボン・ナノチューブ構造体をダイヤモンド状ア
モルファスカーボンで被覆する方法。
【００４４】［第３の方法］バインダー材料にカーボン
・ナノチューブ構造体を分散させたものをカソード電極
あるいは基体の所望の領域に例えば塗布した後、バイン
ダー材料の焼成あるいは硬化を行い、カーボン・ナノチ
ューブ構造体がバインダー材料から成るマトリックスに
よって埋め込まれた複合体層を形成する方法（より具体
的には、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の有機系バイン
ダー材料や水ガラス等の無機系バインダー材料にカーボ
ン・ナノチューブ構造体を分散したものを、基体上ある
いはカソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、溶
媒の除去、バインダー材料の焼成・硬化を行う方法）。
尚、塗布方法として、スクリーン印刷法を例示すること
ができる。
【００４５】第１の方法、第３の方法、本発明の第２の
態様に係る電子放出体の製造方法、第３の態様〜第４の
態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法、第３の
態様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の
製造方法にあっては、場合によっては、例えば平均粒径
１０ｎｍ乃至１μｍのシリカ、例えば平均粒径５ｎｍ乃
至３μｍのニッケル、銀に例示される粉状物質あるいは
粒状物質を、カーボン・ナノチューブ構造体を分散させ
た有機溶媒、バインダー材料にカーボン・ナノチューブ
構造体を分散させたもの、金属化合物溶液に添加しても
よく、これによって、カーボン・ナノチューブ構造体が
粉状物質あるいは粒状物質に寄りかかるようにして基体
あるいはカソード電極に対して角度を持って基体あるい
はカソード電極上に配置される。尚、シリカと銀といっ
た異なる粉状物質あるいは粒状物質を混合して用いても
よい。また、マトリックスの厚さを増加させるといった
観点から、カーボン・ナノチューブ構造体を分散させた
有機溶媒、バインダー材料にカーボン・ナノチューブ構
造体を分散させたもの、金属化合物溶液に、カーボンブ
ラック等の添加物を添加してもよい。
【００４６】本発明の電子放出体、本発明の第１の態様
〜第２の態様に係る電子放出体の製造方法、第１の態様
〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、第１の態
様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法、第１の態様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置、若しくは、第１の態様〜第４の態様に係る冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これらを
総称して、本発明と呼ぶ場合がある）におけるカーボン
・ナノチューブ構造体は、カーボン・ナノチューブ及び
／又はカーボン・ナノファイバーから成り、あるいは
又、カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性材料（例え
ば、鉄やコバルト、ニッケル）を内包したカーボン・ナ
ノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバーから成
り、あるいは又、表面に磁性材料層が形成されたカーボ
ン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバー
から成ることが好ましい。本発明においては、カーボン
・ナノチューブから電子放出体あるいは電子放出部を構
成してもよいし、カーボン・ナノファイバーから電子放
出体あるいは電子放出部を構成してもよいし、カーボン
・ナノチューブとカーボン・ナノファイバーの混合物か
ら電子放出体あるいは電子放出部を構成してもよい。
【００４７】本発明の第１の態様に係る電子放出体の製
造方法、第１の態様〜第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法、若しくは、第１の態様〜第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法の第２
の方法にあっては、あるいは又、これらの製造方法にて
製造された本発明の電子放出体、第１の態様〜第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子、第１の態様〜第２の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カ
ーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、
巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であって
もよいし、場合によっては、錐状であってもよい。ま
た、本発明の第１の態様に係る電子放出体の製造方法、
第１の態様〜第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法、若しくは、第１の態様〜第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法の第１の方法、
第３の方法にあっては、更には、本発明の第２の態様に
係る電子放出体の製造方法、第３の態様〜第４の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法、若しくは、第
３の態様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装
置の製造方法にあっては、あるいは又、これらの製造方
法にて製造された本発明の電子放出体、第３の態様〜第
４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、第３の態様〜
第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバ
ーは、巨視的には、粉末状であることが好ましい。カー
ボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーの製造
方法として、周知のアーク放電法やレーザアブレーショ
ン法といったＰＶＤ法、プラズマＣＶＤ法やレーザＣＶ
Ｄ法、熱ＣＶＤ法、気相合成法、気相成長法といった各
種のＣＶＤ法を挙げることができる。
【００４８】カーボン・ナノチューブとカーボン・ナノ
ファイバーとの相違は、これらの結晶性にある。ｓｐ2
結合を有する炭素原子は、通常、６個の炭素原子から六
員環を構成し、これらの六員環の集まりがカーボングラ
ファイトシートを構成する。このカーボングラファイト
シートが巻かれたチューブ構造を有するものがカーボン
・ナノチューブである。尚、１層のカーボングラファイ
トシートが巻かれた構造を有する単層カーボン・ナノチ
ューブであってもよいし、２層以上のカーボングラファ
イトシートが巻かれた構造を有する多層カーボン・ナノ
チューブであってもよい。一方、カーボングラファイト
シートが巻かれておらず、カーボングラファイトのフラ
グメントが重なってファイバー状になったものが、カー
ボン・ナノファイバーである。カーボン・ナノチューブ
あるいはカーボン・ナノファイバーとカーボン・ウィス
カーとの違いは明確ではないが、一般に、カーボン・ナ
ノチューブあるいはカーボン・ナノファイバーの直径は
１μｍ以下、例えば、１ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。
【００４９】尚、カーボン・ナノチューブ構造体を、磁
性材料（例えば、鉄やコバルト、ニッケル）を内包した
カーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファ
イバーから成り、あるいは又、表面に磁性材料層が形成
されたカーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナ
ノファイバーから構成する場合、本発明の第２の態様に
係る電子放出体の製造方法にあっては、前記工程（ａ）
の後、若しくは、前記工程（ｂ）の後、本発明の第３の
態様の態様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰
極電界電子放出表示装置の製造方法にあっては、前記工
程（ｂ）の後、若しくは、前記工程（ｃ）の後、本発明
の第４の態様の態様に係る冷陰極電界電子放出素子ある
いは冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、前記工程（ｂ）の後、若しくは、前記工程（ｃ）の
後、若しくは、前記工程（ｆ）の後、基体あるいは支持
体を磁界中に置くことにより、カーボン・ナノチューブ
構造体を配向させることが好ましい。これによって、カ
ーボン・ナノチューブ構造体の先端部を、基体あるいは
支持体の法線方向に近づく方向に出来る限り配向させる
ことができる。尚、マトリックス中にカーボン・ナノチ
ューブ構造体が埋め込まれた状態で基体あるいは支持体
を磁界中に置くことによって、マトリックスから突出し
たカーボン・ナノチューブ構造体の先端部が配向され
る。本発明の第１の態様に係る電子放出体の製造方法、
本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極電
界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置の
製造方法においても、複合体層の形成時若しくは形成
後、あるいは、電子放出体や電子放出部の形成後、基体
あるいは支持体を磁界中に置くことにより、カーボン・
ナノチューブ構造体を、基体あるいは支持体の法線方向
に近づく方向に配向させることができる。尚、磁界にお
ける最大磁束密度は、０．００１テスラ〜１００テス
ラ、好ましくは０．１テスラ〜５テスラであることが望
ましい。
【００５０】磁性材料（例えば、鉄やコバルト、ニッケ
ル等）を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカ
ーボン・ナノファイバーは、触媒として機能する磁性材
料が、カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイ
バーの製造時にカーボン・ナノチューブやカーボン・ナ
ノファイバーの内部に取り込まれることによって製造さ
れる。また、例えば、鉄やコバルト、ニッケル、亜鉛、
マンガン、バリウム、ストロンチウム、フェライト等か
ら成る磁性材料層が表面に形成されたカーボン・ナノチ
ューブ及び／又はカーボン・ナノファイバーは、カーボ
ン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーの表面
に、無電解メッキ法、電気メッキ法、蒸着法やスパッタ
リング法といった物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、化学
的気相成長法（ＣＶＤ法）にて磁性材料層を形成するこ
とによって得ることができる。
【００５１】上記第２の方法において、カーボン・ナノ
チューブあるいはカーボン・ナノファイバーをプラズマ
ＣＶＤ法にて基体あるいはカソード電極上に形成する場
合、プラズマＣＶＤ法における原料ガスとして、炭化水
素系ガス、あるいは、炭化水素系ガスと水素ガスの組合
せを用いることが好ましい。ここで、炭化水素系ガスと
して、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン
（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、エチレン（Ｃ
2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）等の炭化水素系ガスやこ
れらの混合ガス、メタノール、エタノール、アセトン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等を気化し
たガスを挙げることができる。また、放電を安定にさせ
るため及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウム
（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合して
もよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合
してもよい。
【００５２】上記第２の方法において、プラズマＣＶＤ
法によるカーボン・ナノチューブの形成にあっては、支
持体にバイアス電圧を印加した状態で、プラズマ密度を
１×１０12／ｃｍ3以上、好ましくは１×１０14／ｃｍ3
以上の条件のプラズマＣＶＤ法にてカーボン・ナノチュ
ーブを形成することが好ましい。あるいは又、支持体に
バイアス電圧を印加した状態で、電子温度を１ｅＶ乃至
１５ｅＶ、好ましくは５ｅＶ乃至１５ｅＶとし、イオン
電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ／ｃｍ2、好
ましくは５ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ／ｃｍ2の条件のプ
ラズマＣＶＤ法にてカーボン・ナノチューブを形成する
ことが好ましい。プラズマＣＶＤ法として、具体的に
は、ヘリコン波プラズマＣＶＤ法、誘導結合型プラズマ
ＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法、
容量結合型プラズマＣＶＤ法、平行平板型ＣＶＤ装置を
用いたＣＶＤ法を例示することができる。
【００５３】上記第２の方法において、プラズマＣＶＤ
法にてカーボン・ナノチューブあるいはカーボン・ナノ
ファイバーを形成する場合、基体、あるいは、冷陰極電
界電子放出素子におけるカソード電極の上に、ニッケル
（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロ
ム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、鉄（Ｆ
ｅ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、カド
ミウム（Ｃｄ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、
鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａ
ｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウム（Ｔｌ）から成
る群から選択された少なくとも１種類の金属、あるい
は、これらの元素を含む合金、有機金属から成る選択成
長領域を形成することが好ましい。更には、上記に挙げ
た金属以外でも、電子放出体や電子放出部を形成（合
成）するときの雰囲気中で触媒作用を有する金属を用い
ることができる。場合によっては、これらの材料から適
切な材料を選択し、基体、あるいは、冷陰極電界電子放
出素子におけるカソード電極をかかる材料から構成する
こともできる。
【００５４】選択成長領域を金属薄膜から構成すること
ができる。金属薄膜の形成方法として、物理的気相成長
法や、メッキ法（電気メッキ法及び無電解メッキ法を含
む）、化学的気相成長法を挙げることができる。物理的
気相成長法として、電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、
フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法、プラズマ蒸着
法、２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、
直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリ
ング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビーム
スパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種
スパッタリング法、ＤＣ(direct current)法、ＲＦ
法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオ
ンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等
の各種イオンプレーティング法、を挙げることができ
る。
【００５５】あるいは又、選択成長領域を形成する方法
として、例えば、選択成長領域を形成すべきカソード電
極あるいは基体の領域以外の領域を適切な材料（例え
ば、マスク層）で被覆した状態で、溶媒と金属粒子から
成る層を選択成長領域を形成すべきカソード電極あるい
は基体の部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属
粒子を残す方法を挙げることができる。あるいは又、選
択成長領域を形成する方法として、例えば、選択成長領
域を形成すべきカソード電極あるいは基体の領域以外の
領域を適切な材料（例えば、マスク層）で被覆した状態
で、金属粒子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子
をカソード電極あるいは基体の表面に付着させた後、金
属化合物粒子を加熱することによって分解し、以て、選
択成長領域（一種の金属粒子の集まりである）をカソー
ド電極あるいは基体に形成する方法を挙げることができ
る。この場合、具体的には、溶媒と金属化合物粒子から
成る層を選択成長領域を形成すべきカソード電極あるい
は基体の部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属
化合物粒子を残す方法を例示することができる。金属化
合物粒子は、選択成長領域を構成する金属のハロゲン化
物（例えば、ヨウ化物、塩化物、臭化物等）、酸化物、
水酸化物及び有機金属から成る群から選択された少なく
とも１種類の材料から成ることが好ましい。尚、これら
の方法においては、適切な段階で、選択成長領域を形成
すべきカソード電極あるいは基体の領域以外の領域を被
覆した材料（例えば、マスク層）を除去する。
【００５６】あるいは又、選択成長領域を有機金属化合
物薄膜から構成することもできる。この場合、有機金属
化合物薄膜は、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウ
ム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル（Ｎｉ）及びコバル
ト（Ｃｏ）から成る群から選択された少なくとも１種の
元素を含有して成る有機金属化合物から構成されている
形態とすることができ、更には、錯化合物から構成され
ていることが好ましい。ここで、錯化合物を構成する配
位子として、アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチ
ルアセトン、ジピバロイルメタネート、シクロペンタジ
エニルを例示することができる。尚、形成された有機金
属化合物薄膜には、有機金属化合物の分解物が一部含ま
れていてもよい。有機金属化合物薄膜から成る選択成長
領域を形成する工程は、有機金属化合物溶液から成る層
を選択成長領域を形成すべきカソード電極あるいは基体
の部分の上に成膜する工程から構成することができ、あ
るいは又、有機金属化合物を昇華させた後、かかる有機
金属化合物を選択成長領域を形成すべきカソード電極あ
るいは基体の部分の上に堆積させる工程から構成するこ
とができる。
【００５７】本発明の電子放出体、本発明の第１の態様
に係る電子放出体の製造方法、第１の態様〜第２の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子、第１の態様〜第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法、第１の態
様〜第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、若
しくは、第１の態様〜第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置の製造方法にあっては、マトリックス（母
材あるいは地材とも呼ばれる）として、エポキシ樹脂や
アクリル樹脂等の有機系バインダー材料や、水ガラス等
の無機系バインダー材料を用いることもできるが（上記
第３の方法）、ダイヤモンド状アモルファスカーボン
（ＤＬＣ）を用いること（上記第１の方法あるいは第２
の方法）が好ましい。
【００５８】ダイヤモンド状アモルファスカーボンの形
成方法として、ＣＶＤ法だけでなく、カソディアックカ
ーボン法（例えば、文献 "Properties of filtered-ion
-beam-deposited diamondlike carbon as a function o
f ion energy", P. J. Fallon, et al., Phys. Rev. B
48 (1993), pp 4777-4782 参照）、レーザアブレーショ
ン法、スパッタリング法といった各種のＰＶＤ法を挙げ
ることができる。ダイヤモンド状アモルファスカーボン
には、水素が含有されていてもよいし、窒素やボロン、
リン等がドーピングされていてもよい。
【００５９】ここで、ダイヤモンド状アモルファスカー
ボンは、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン
・スペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ
-1の範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有すること
が好ましい。尚、ピークが１４８０ｃｍ-1より高波数側
に存在する場合、波数１３３０乃至１４００ｃｍ-1にも
う１つピークが存在する場合もある。ダイヤモンド状ア
モルファスカーボンには、一般のダイヤモンドと同じ結
合であるｓｐ3を多く有する（具体的には、例えば２０
〜９０％有する）非晶質炭素だけでなく、クラスターカ
ーボンも包含される。尚、クラスターカーボンに関して
は、例えば、"Generation and deposition of fulleren
e- and nanotube-rich carbon thin films", M. Chhowa
lla, etal., Phil. Mag. Letts, 75 (1997), pp 329-33
5 を参照されたい。
【００６０】本発明の電子放出体においては、マトリッ
クスを金属酸化物から構成することもできる。更には、
本発明の電子放出体、第３の態様〜第４の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子、若しくは、第３の態様〜第４の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、マト
リックスを、金属化合物の焼成によって得ることが望ま
しい。ここで、金属化合物は、有機金属化合物から成
り、あるいは又、有機酸金属化合物から成り、あるいは
又、金属塩（例えば、塩化物、硝酸塩、酢酸塩）から成
ることが好ましい。尚、マトリックスは、酸化錫、酸化
インジウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アン
チモン、又は、酸化アンチモン−錫から構成することが
できる。また、マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
-9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍ、好ましくは、１×１０
-8Ω・ｍ乃至５×１０2Ω・ｍであることが望ましい。
焼成後、各カーボン・ナノチューブ構造体の一部分がマ
トリックスに埋め込まれている状態を得ることもできる
し、各カーボン・ナノチューブ構造体の全体がマトリッ
クスに埋め込まれている状態を得ることもできる。後者
の場合、マトリックスの一部を除去する必要がある。マ
トリックスの平均厚さは、例えば５×１０-8ｍ〜１×１
０-4ｍであることが望ましい。また、カーボン・ナノチ
ューブ構造体の先端部の突出量は、例えば、カーボン・
ナノチューブ構造体の直径の１．５倍以上であることが
望ましい。
【００６１】本発明の第２の態様に係る電子放出体の製
造方法においては、前記工程（ｂ）の後、第３の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法においては、前
記工程（ｃ）の後、第４の態様に係る冷陰極電界電子放
出素子の製造方法においては、前記工程（ｆ）の後、マ
トリックスの一部を除去し、マトリックスから先端部が
突出した状態のカーボン・ナノチューブ構造体を得るこ
とが、カーボン・ナノチューブ構造体からの電子放出効
率の向上といった観点から望ましい。マトリックスの一
部の除去は、マトリックスを構成する材料に依存して、
ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法にて
行えばよい。マトリックスをどの程度除去するかは、電
子放出体あるいは電子放出部からの電子放出特性を評価
して決定すればよい。また、マトリックスは金属酸化物
から成ることが好ましく、より具体的には、酸化錫、酸
化インジウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化ア
ンチモン、又は、酸化アンチモン−錫から構成すること
が好ましい。また、マトリックスの体積抵抗率は、１×
１０-9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍ、好ましくは、１×
１０-8Ω・ｍ乃至５×１０2Ω・ｍであることが望まし
い。
【００６２】本発明の第２の態様に係る電子放出体の製
造方法、第３の態様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置の製造方
法においては、カーボン・ナノチューブ構造体が分散さ
れた金属化合物溶液を基体あるいはカソード電極上に塗
布する方法として、スプレー法、スピンコーティング
法、ディッピング法、ダイクォーター法、スクリーン印
刷法を例示することができるが、中でもスプレー法を採
用することが塗布の容易性といった観点から好ましい。
【００６３】金属化合物溶液を構成する金属化合物とし
て、例えば、有機金属化合物、有機酸金属化合物、又
は、金属塩（例えば、塩化物、硝酸塩、酢酸塩）を挙げ
ることができる。有機酸金属化合物溶液として、有機錫
化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機
アンチモン化合物を酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは
硫酸）に溶解し、これを有機溶媒（例えば、トルエン、
酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）で希釈したもの
を挙げることができる。また、有機金属化合物溶液とし
て、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化
合物、有機アンチモン化合物を有機溶媒（例えば、トル
エン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）に溶解し
たものを例示することができる。溶液を１００重量部と
したとき、カーボン・ナノチューブ構造体が０．００１
〜２０重量部、金属化合物が０．１〜１０重量部、含ま
れた組成とすることが好ましい。溶液には、分散剤や界
面活性剤が含まれていてもよい。また、マトリックスの
厚さを増加させるといった観点から、金属化合物溶液
に、例えばカーボンブラック等の添加物を添加してもよ
い。また、場合によっては、有機溶媒の代わりに水を溶
媒として用いることもできる。
【００６４】本発明の第２の態様に係る電子放出体の製
造方法においては前記工程（ａ）において、第３の態様
あるいは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製
造方法においては前記工程（ｂ）において、基体あるい
は支持体を加熱することが好ましい。このように、基体
あるいは支持体を加熱しながら、カーボン・ナノチュー
ブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極あ
るいは基体上に塗布することによって、基体あるいはカ
ソード電極の表面に対してカーボン・ナノチューブ構造
体が水平に近づく方向にセルフレベリングする前に塗布
溶液の乾燥が始まる結果、カーボン・ナノチューブ構造
体が水平にはならない状態で基体あるいはカソード電極
の表面にカーボン・ナノチューブ構造体を配置すること
ができる。即ち、カーボン・ナノチューブ構造体が、基
体あるいは支持体の法線方向に近づく方向に配向する確
率が高くなる。尚、基体あるいは支持体の加熱温度は、
４０〜２５０゜Ｃとすることが望ましく、より具体的に
は、金属化合物溶液に含まれる溶媒の沸点以上の温度と
することが望ましい。
【００６５】本発明の第４の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界電子放出表示装
置の製造方法においては、工程（ｂ）の後、金属化合物
溶液を乾燥させて金属化合物層を形成し、次いで、カソ
ード電極上の金属化合物層の不要部分を除去した後、工
程（ｃ）を実行してもよいし、工程（ｃ）の後、カソー
ド電極上の電子放出部の不要部分を除去してもよいし、
工程（ｂ）において、カソード電極の所望の領域上にの
み金属化合物溶液を塗布してもよい。尚、開口部の底部
に相当するカソード電極の上のみに電子放出部を残して
もよいし、ストライプ状のカソード電極の射影像とスト
ライプ状のゲート電極の射影像が重複する領域（電子放
出領域と呼ぶ）を占めるカソード電極の部分に電子放出
部を残してもよいし、あるいは又、ストライプ状のカソ
ード電極全体に電子放出部を残してもよい。尚、開口部
の底部に相当するカソード電極の部分にのみ電子放出部
を形成すれば、カーボン・ナノチューブ構造体が隣接す
る開口部を跨って配置されることがなくなり、電流リー
クの発生を確実に防止することができる。
【００６６】本発明の第２の態様に係る電子放出体の製
造方法、第３の態様若しくは第４の態様に係る冷陰極電
界電子放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界電子放出
表示装置の製造方法において、金属化合物の焼成温度
は、例えば、金属塩が酸化されて金属酸化物となるよう
な温度、あるいは又、有機金属化合物や有機酸金属化合
物が分解して、有機金属化合物や有機酸金属化合物を構
成する金属原子を含むマトリックス（例えば、金属酸化
物）が形成できる温度であればよい。即ち、金属化合物
の焼成温度の下限値は、例えば、金属塩が酸化されて金
属酸化物となるような温度の下限値、あるいは又、有機
金属化合物や有機酸金属化合物が分解して、有機金属化
合物や有機酸金属化合物を構成する金属原子を含むマト
リックス（例えば、金属酸化物）が形成できる温度の下
限値である。一方、焼成温度の上限は、電子放出体や冷
陰極電界電子放出素子あるいはカソードパネルの構成要
素に熱的な損傷等が発生しない温度とすればよい。具体
的な焼成温度として、１５０゜Ｃ〜５５０゜Ｃ、好まし
くは２００゜Ｃ〜５５０゜Ｃ、一層好ましくは３００゜
Ｃ〜５００゜Ｃを挙げることができる。
【００６７】複合体層の厚さは、カーボン・ナノチュー
ブ構造体がマトリックスによって埋め込まれるに充分な
厚さであればよい。複合体層表面のマトリックスを除去
する方法は、マトリックスを構成する材料に依存して、
ドライエッチング技術あるいはウェットエッチング技術
に基づき行えばよい。複合体層表面のマトリックスをど
の程度除去するかは、適宜、試験を行い、カーボン・ナ
ノチューブ構造体の先端部の突出量を評価することで、
決定すればよい。マトリックスの平均厚さは、例えば５
×１０-8ｍ〜１×１０-4ｍであることが望ましい。ま
た、カーボン・ナノチューブ構造体の先端部の突出量
は、例えば、カーボン・ナノチューブ構造体の直径の
１．５倍以上であることが望ましい。
【００６８】本発明において、電子放出体あるいは電子
放出部を占めるカーボン・ナノチューブ構造体の重量割
合は、カーボン・ナノチューブ構造体とマトリックスと
の合計重量を１００としたとき、０．００１乃至４０で
あることが好ましい。
【００６９】本発明の電子放出体の製造方法、第１の態
様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法、第１の態様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置の製造方法にあっては、電子放出体あるいは電
子放出部の形成後、電子放出体あるいは電子放出部の表
面の一種の活性化処理（洗浄処理）を行うことが、電子
放出体あるいは電子放出部からの電子の放出効率の一層
の向上といった観点から好ましい。このような処理とし
て、水素ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴ
ンガス、ネオンガス、メタンガス、エチレンガス、アセ
チレンガス、窒素ガス等のガス雰囲気中でのプラズマ処
理を挙げることができる。
【００７０】基体、あるいは、冷陰極電界電子放出素子
におけるカソード電極を構成する材料として、タングス
テン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；これらの金属元素を含む合
金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ
2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイ
ド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；あるいはＩＴＯ
（インジウム錫酸化物）を例示することができる。カソ
ード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や
熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング
法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法
との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法、リフトオフ
法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ
法によれば、直接、ストライプ状のカソード電極を形成
することが可能である。
【００７１】基体、あるいは、冷陰極電界電子放出素子
におけるカソード電極の表面に、凹凸部を形成してもよ
い。これによって、カーボン・ナノチューブ構造体のマ
トリックスから突出した先端部が、例えば、アノード電
極の方を向く確率が高くなり、電子放出効率の一層の向
上を図ることができる。凹凸部は、基体あるいはカソー
ド電極を、例えばドライエッチングすることにより、あ
るいは又、陽極酸化を行ったり、支持体上に球体を散布
しておき、球体の上にカソード電極を形成した後、例え
ば球体を燃焼させることによって除去する方法にて形成
することができる。
【００７２】ゲート電極を構成する材料として、タング
ステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チ
タン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、
アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀
（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛
（Ｚｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の
金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例
えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳ
ｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；あるいはシリコン
（Ｓｉ）等の半導体；ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、
酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示
することができる。ゲート電極を作製するには、ＣＶＤ
法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング
法、電気メッキ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷
法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の
薄膜形成技術により、上述の構成材料から成る薄膜を絶
縁層上に形成する。尚、薄膜を絶縁層の全面に形成した
場合には、公知のパターニング技術を用いて薄膜をパタ
ーニングし、ストライプ状のゲート電極を形成する。ス
トライプ状のゲート電極の形成後、ゲート電極に開口部
を形成してもよいし、ストライプ状のゲート電極の形成
と同時に、ゲート電極に開口部を形成してもよい。ま
た、ゲート電極用導電材料層を形成する前の絶縁層上に
予めレジストパターンを形成しておけば、リフトオフ法
によるゲート電極の形成が可能である。更には、ゲート
電極の形状に応じた開口部を有するマスクを用いて蒸着
を行ったり、かかる開口部を有するスクリーンを用いて
スクリーン印刷を行えば、成膜後のパターニングは不要
となる。本発明の第２の態様、第４の態様に係る冷陰極
電界電子放出素子の製造方法あるいは本発明の第２の態
様、第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製
造方法において、「少なくとも絶縁層に開口部を形成す
る」と表現したのは、このような形態を含めるが故であ
る。
【００７３】本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にお
いて、アノードパネルは、基板と蛍光体層とアノード電
極とから成る。電子が照射される面は、アノードパネル
の構造に依るが、蛍光体層から構成され、あるいは又、
アノード電極から構成される。
【００７４】アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電
子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即
ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパ
ネルが表示面に相当する）であって、且つ、基板上にア
ノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合に
は、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要
があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材
料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射
型（カソードパネルが表示面に相当する）である場合、
及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノード電
極とがこの順に積層されている場合には、ＩＴＯの他、
カソード電極やゲート電極に関連して上述した材料を適
宜選択して用いることができる。
【００７５】蛍光体層を構成する蛍光体として、高速電
子励起用蛍光体や低速電子励起用蛍光体を用いることが
できる。冷陰極電界電子放出表示装置が単色表示装置で
ある場合、蛍光体層は特にパターニングされていなくと
もよい。また、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表
示装置である場合、ストライプ状又はドット状にパター
ニングされた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色に
対応する蛍光体層を交互に配置することが好ましい。
尚、パターニングされた蛍光体層間の隙間は、表示画面
のコントラスト向上を目的としたブラックマトリックス
で埋め込まれていてもよい。
【００７６】アノード電極と蛍光体層の構成例として、
（１）基板上に、アノード電極を形成し、アノード電極
の上に蛍光体層を形成する構成、（２）基板上に、蛍光
体層を形成し、蛍光体層上にアノード電極を形成する構
成、を挙げることができる。尚、（１）の構成におい
て、蛍光体層の上に、アノード電極と導通した所謂メタ
ルバック膜を形成してもよい。また、（２）の構成にお
いて、アノード電極の上にメタルバック膜を形成しても
よい。
【００７７】本発明の第２の態様、第４の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示
装置における冷陰極電界電子放出素子において、ゲート
電極に設けられた開口部の平面形状（支持体表面と平行
な仮想平面で開口部を切断したときの形状）は、円形、
楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯び
た多角形等、任意の形状とすることができる。ゲート電
極における開口部の形成は、例えば、異方性エッチン
グ、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによ
って行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方
法に依っては、開口部を直接形成することもできる。
尚、ゲート電極に形成された開口部を第１の開口部と呼
び、絶縁層に形成された開口部を第２の開口部と呼ぶ場
合がある。ゲート電極に１つの第１の開口部を設け、か
かる１つの第１の開口部と連通する１つの第２の開口部
を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設けられた第２の開口
部内に１つの電子放出部を設けてもよいし、ゲート電極
に複数の第１の開口部を設け、かかる複数の第１の開口
部と連通する１つの第２の開口部を絶縁層に設け、かか
る絶縁層に設けられた１つの第２の開口部内に１又は複
数の電子放出部を設けてもよい。
【００７８】絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガ
ラス、ガラスペーストを、単独あるいは適宜組み合わせ
て使用することができる。絶縁層の形成には、ＣＶＤ
法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の
公知のプロセスが利用できる。第２の開口部の形成は、
例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性
エッチングの組合せによって行うことができる。
【００７９】カソード電極と電子放出部との間に抵抗体
層を設けてもよい。抵抗体層を設けることによって、冷
陰極電界電子放出素子の動作安定化、電子放出特性の均
一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料とし
て、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといった
カーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半
導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタ
ル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示すること
ができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング
法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することがで
きる。抵抗値は、概ね１×１０5〜１×１０7Ω、好まし
くは数ＭΩとすればよい。
【００８０】カソードパネルを構成する支持体あるいは
アノードパネルを構成する基板は、少なくとも表面が絶
縁性部材より構成されていればよく、ガラス基板、表面
に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶
縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された
半導体基板を挙げることができるが、製造コスト低減の
観点からは、ガラス基板、あるいは、表面に絶縁膜が形
成されたガラス基板を用いることが好ましい。基体を下
地材料上に形成する必要があるが、下地材料としては、
これらの材料の他、金属、セラミックスを挙げることが
できる。
【００８１】カソードパネルとアノードパネルとを周縁
部において接合する場合、接合は接着層を用いて行って
もよいし、あるいはガラスやセラミックス等の絶縁剛性
材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。
枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜
選択することにより、接着層のみを使用する場合に比
べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離
をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構
成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融
点が１２０〜４００゜Ｃ程度の所謂低融点金属材料を用
いてもよい。かかる低融点金属材料としては、Ｉｎ（イ
ンジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融
点合金；Ｓｎ80Ａｇ20（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓ
ｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）
系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、
Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ
97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）
系高温はんだ；Ｚｎ95Ａｌ5（融点３８０゜Ｃ）等の亜
鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ5Ｐｂ95（融点３００〜
３１４゜Ｃ）、Ｓｎ2Ｐｂ98（融点３１６〜３２２゜
Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ88Ｇａ12（融点３８
１゜Ｃ）等のろう材（以上の添字は全て原子％を表す）
を例示することができる。
【００８２】カソードパネルとアノードパネルと枠体の
三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、
あるいは、第１段階でカソードパネル又はアノードパネ
ルのいずれか一方と枠体とを接合し、第２段階でカソー
ドパネル又はアノードパネルの他方と枠体とを接合して
もよい。三者同時接合や第２段階における接合を高真空
雰囲気中で行えば、カソードパネルとアノードパネルと
枠体と接着層とにより囲まれた空間は、接合と同時に真
空となる。あるいは、三者の接合終了後、カソードパネ
ルとアノードパネルと枠体と接着層とによって囲まれた
空間を排気し、真空とすることもできる。接合後に排気
を行う場合、接合時の雰囲気の圧力は常圧／減圧のいず
れであってもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大
気であっても、あるいは窒素ガスや周期律表０族に属す
るガス（例えばＡｒガス）を含む不活性ガスであっても
よい。
【００８３】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネル及び／又はアノードパネルに予め接続されたチ
ップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的
にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び／
又はアノードパネルの無効領域（実際の表示部分として
は機能しない領域）に設けられた貫通部の周囲に、フリ
ットガラス又は上述の低融点金属材料を用いて接合さ
れ、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封
じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので好適であ
る。
【００８４】本発明の第１の態様、第３の態様における
冷陰極電界電子放出表示装置、あるいはその製造方法に
おいて得られる冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、アノード電極によって形成された電界に基づき、量
子トンネル効果に基づき電子放出部から電子が放出さ
れ、この電子がアノード電極に引き付けられ、蛍光体層
に衝突する。アノード電極は、１枚の導電材料シートが
有効領域（実際の表示部分として機能する領域）を覆う
構造を有していてもよいし、ストライプ形状を有してい
てもよい。前者の場合、１画素を構成する電子放出部毎
に、電子放出部の動作を制御する。そのためには、例え
ば、１画素を構成する電子放出部とカソード電極制御回
路との間にスイッチング素子を設ければよい。後者の場
合、カソード電極をストライプ状とし、アノード電極の
射影像とカソード電極の射影像とが直交するように、カ
ソード電極及びアノード電極を配置する。アノード電極
の射影像とカソード電極の射影像とが重複する領域（以
下、アノード電極／カソード電極重複領域と呼ぶ）に位
置する電子放出部から電子が放出される。尚、１アノー
ド電極／カソード電極重複領域における冷陰極電界電子
放出素子の配列は、規則的であってもランダムであって
もよい。このような構成の冷陰極電界電子放出表示装置
の駆動は、所謂単純マトリクス方式により行われる。即
ち、カソード電極に相対的に負の電圧を印加し、アノー
ド電極に相対的に正の電圧を印加する。その結果、列選
択されたカソード電極と行選択されたアノード電極（あ
るいは、行選択されたカソード電極と列選択されたアノ
ード電極）とのアノード電極／カソード電極重複領域に
位置する電子放出部から選択的に真空空間中へ電子が放
出され、この電子がアノード電極に引き付けられてアノ
ードパネルを構成する蛍光体層に衝突し、蛍光体層を励
起、発光させる。
【００８５】また、本発明の第２の態様、第４の態様に
おける冷陰極電界電子放出表示装置、あるいはその製造
方法において得られる冷陰極電界電子放出表示装置にあ
っては、ストライプ状のゲート電極の射影像とストライ
プ状のカソード電極の射影像とが直交する方向に延びて
いることが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素
化の観点から好ましい。尚、ストライプ状のカソード電
極とストライプ状のゲート電極の射影像が重複する重複
領域（電子放出領域であり、１画素分の領域あるいは１
サブピクセル分の領域に相当する）に１又は複数の冷陰
極電界電子放出素子が設けられており、かかる重複領域
が、カソードパネルの有効領域内に、通常、２次元マト
リクス状に配列されている。尚、１重複領域における冷
陰極電界電子放出素子の配列は、規則的であってもラン
ダムであってもよい。カソード電極に相対的に負の電圧
を印加し、ゲート電極に相対的に正の電圧を印加し、ア
ノード電極にゲート電極より更に高い正の電圧を印加す
る。電子は、列選択されたカソード電極と行選択された
ゲート電極（あるいは、行選択されたカソード電極と列
選択されたゲート電極）とのゲート電極／カソード電極
重複領域に位置する電子放出部から選択的に真空空間中
へ電子が放出され、この電子がアノード電極に引き付け
られてアノードパネルを構成する蛍光体層に衝突し、蛍
光体層を励起、発光させる。
【００８６】本発明においては、電子放出体あるいは電
子放出部が、先端部が突出した状態でカーボン・ナノチ
ューブ構造体がマトリックス中に埋め込まれている構造
を有しているので、高い電子放出効率を達成することが
できる。しかも、本発明の電子放出体、本発明の第１の
態様に係る電子放出体の製造方法、本発明の第１の態様
若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、冷
陰極電界電子放出表示装置あるいはこれらの製造方法に
おいては、電子放出体あるいは電子放出部を形成する工
程において、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリッ
クスによって埋め込まれた複合体層を形成するので、そ
れ以降の工程において、カーボン・ナノチューブ構造体
が損傷を受け難いし、例えば、開口部の大きさや絶縁層
の厚さに制限を受けることもない。また、本発明の好ま
しい形態に係る電子放出体、本発明の第２の態様に係る
電子放出体の製造方法、本発明の第３の態様若しくは第
４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、冷陰極電界電
子放出表示装置あるいはこれらの製造方法においては、
マトリックスを金属酸化物から構成するので、バインダ
ー材料としてのマトリックスからガスが放出されること
がないし、それ以降の工程において、カーボン・ナノチ
ューブ構造体が損傷を受け難いし、例えば、開口部の大
きさや絶縁層の厚さに制限を受けることもない。
【００８７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
【００８８】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の電子放出体、本発明の第１の態様に係る電子放出体の
製造方法、第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
（以下、電界放出素子と略称する）及びその製造方法、
並びに、第１の態様に係る所謂２電極型の冷陰極電界電
子放出表示装置（以下、表示装置と略称する）及びその
製造方法に関し、更には、第１の方法に関する。
【００８９】実施の形態１の表示装置の模式的な一部断
面図を図１に示し、１つの電子放出部の模式的な斜視図
を図２に示し、１つの電子放出部の模式的な一部断面図
を図４の（Ｂ）に示す。
【００９０】実施の形態１における電子放出体は、マト
リックス２１、及び、先端部が突出した状態でマトリッ
クス２１中に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造
体から成る。カーボン・ナノチューブ構造体は、具体的
には、カーボン・ナノチューブ２０から構成されてい
る。また、マトリックス２１は、ダイヤモンド状アモル
ファスカーボンから成る。
【００９１】また、実施の形態１における電界放出素子
は、支持体１０上に設けられたカソード電極１１と、カ
ソード電極１１上に設けられた電子放出部１５から成
る。そして、電子放出部１５は、マトリックス２１、及
び、先端部が突出した状態でマトリックス２１中に埋め
込まれたカーボン・ナノチューブ構造体から成る。更に
は、実施の形態１における表示装置は、電界放出素子が
複数設けられたカソードパネルＣＰ、及び、蛍光体層３
１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ、緑色発光蛍光体層３１
Ｇ、青色発光蛍光体層３１Ｂ）とアノード電極３３とを
備えたアノードパネルＡＰが、それらの周縁部で接合さ
れて成り、複数の画素を有する。実施の形態１の表示装
置におけるカソードパネルＣＰにおいては、上述のよう
な電界放出素子の複数から構成された電子放出領域が有
効領域に２次元マトリックス状に多数形成されている。
【００９２】尚、図においては、カーボン・ナノチュー
ブ２０が、規則的に、且つ、カソード電極１１に対して
垂直方向に配置されているように示しているが、実際に
は、ランダムに、場合によっては、先端部がアノード電
極に向かって或る程度配向された状態で、配置されてい
る。その他の図面においても同様である。また、カーボ
ン・ナノチューブ２０は、カソード電極１１（基体に相
当する）に必ずしも接していなくともよい。
【００９３】カソードパネルＣＰの無効領域には、真空
排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫
通孔には、真空排気後に封じ切られるチップ管（図示せ
ず）が接続されている。枠体３４は、セラミックス又は
ガラスから成り、高さは、例えば１．０ｍｍである。場
合によっては、枠体３４の代わりに接着層のみを用いる
こともできる。
【００９４】アノードパネルＡＰは、具体的には、基板
３０と、基板３０上に形成され、所定のパターン（例え
ば、ストライプ状やドット状）に従って形成された蛍光
体層３１と、有効領域の全面を覆う例えばアルミニウム
薄膜から成るアノード電極３３から構成されている。蛍
光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３０上には、ブ
ラックマトリックス３２が形成されている。尚、ブラッ
クマトリックス３２を省略することもできる。また、単
色表示装置を想定した場合、蛍光体層３１は必ずしも所
定のパターンに従って設けられる必要はない。更には、
ＩＴＯ等の透明導電膜から成るアノード電極を基板３０
と蛍光体層３１との間に設けてもよく、あるいは、基板
３０上に設けられた透明導電膜から成るアノード電極３
３と、アノード電極３３上に形成された蛍光体層３１及
びブラックマトリックス３２と、蛍光体層３１及びブラ
ックマトリックス３２の上に形成されたアルミニウム
（Ａｌ）から成り、アノード電極３３と電気的に接続さ
れた光反射導電膜から構成することもできる。
【００９５】１画素は、カソードパネル側において矩形
形状のカソード電極１１と、その上に形成された電子放
出部１５と、電子放出部１５に対面するようにアノード
パネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層３１とによ
って構成されている。有効領域には、かかる画素が、例
えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されてい
る。
【００９６】また、カソードパネルＣＰとアノードパネ
ルＡＰとの間には、両パネル間の距離を一定に維持する
ための補助的手段として、有効領域内に等間隔にスペー
サ３５が配置されている。尚、スペーサ３５の形状は、
円柱形に限らず、例えば球状でもよいし、ストライプ状
の隔壁（リブ）であってもよい。また、スペーサ３５
は、必ずしも全てのカソード電極の重複領域の四隅に配
置されている必要はなく、より疎に配置されていてもよ
いし、配置が不規則であってもよい。
【００９７】この表示装置においては、１画素単位で、
カソード電極１１に印加する電圧の制御を行う。カソー
ド電極１１の平面形状は、図２に模式的に示すように、
略矩形であり、各カソード電極１１は、配線１１Ａ、及
び、例えばトランジスタから成るスイッチング素子（図
示せず）を介してカソード電極制御回路４０Ａに接続さ
れている。また、アノード電極３３はアノード電極制御
回路４２に接続されている。各カソード電極１１に閾値
電圧以上の電圧が印加されると、アノード電極３３によ
って形成される電界に基づき、量子トンネル効果に基づ
き電子放出部１５から電子が放出され、この電子がアノ
ード電極３３に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突す
る。輝度は、カソード電極１１に印加される電圧によっ
て制御される。
【００９８】以下、実施の形態１における電子放出体、
電界放出素子及び表示装置の製造方法を、図３の（Ａ）
〜（Ｃ）、図４の（Ａ）及び（Ｂ）、並びに、図５の
（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
【００９９】［工程−１００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及び反応
性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に基づき導電材料層
をパターニングすることによって、矩形形状のカソード
電極１１を支持体１０上に形成する（図３の（Ａ）参
照）。同時に、カソード電極１１に接続された配線１１
Ａ（図２参照）を支持体１０上に形成する。導電材料層
は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ約
０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。
【０１００】［工程−１１０］次に、カソード電極１１
（基体に相当する）の所望の領域（電子放出部を形成す
べき領域）の表面にカーボン・ナノチューブ２０を配置
する。具体的には、先ず、レジスト材料層をスピンコー
ト法にて全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づ
き、電子放出部を形成すべきカソード電極１１の領域の
表面が露出したマスク層１６を形成する（図３の（Ｂ）
参照）。次に、露出したカソード電極１１の表面を含む
マスク層１６上に、例えば、アセトンといった有機溶媒
にカーボン・ナノチューブを分散させた溶液をスピンコ
ーティング法にて塗布した後、有機溶媒を除去する（図
３の（Ｃ）参照）。カーボン・ナノチューブ２０は、例
えば、平均直径１ｎｍ、平均長さ１μｍのチューブ構造
を有し、アーク放電法にて作製されている。カーボン・
ナノチューブ２０を、カソード電極１１に対してランダ
ムに配向させてもよいし（即ち、例えば絡み合った状態
にてカソード電極１１上に配置させてもよいし）、一方
向に配向させてもよい。
【０１０１】［工程−１２０］その後、露出したカソー
ド電極１１の領域及びカーボン・ナノチューブ２０上
に、マトリックス２１としてダイヤモンド状アモルファ
スカーボンを堆積させる。これによって、カソード電極
１１の所望の領域（電子放出部を形成すべき領域）上
に、カーボン・ナノチューブ２０がマトリックス２１に
よって埋め込まれた複合体層２２を形成することができ
る。プラズマＣＶＤ法に基づくダイヤモンド状アモルフ
ァスカーボンから成るマトリックス２１（平均膜厚：
０．３μｍ）の形成条件を以下の表１に例示する。その
後、マスク層１６を除去する。こうして、図４の（Ａ）
に示す構造を得ることができる。尚、波長５１４．５ｎ
ｍのレーザ光を用いたラマン・スペクトルにおいて、ダ
イヤモンド状アモルファスカーボンから成るマトリック
ス２１は、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の範囲で半
値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有していた。得られたラ
マン・スペクトル図を図６に示す。
【０１０２】［表１］ 使用装置 ：平行平板ＲＦ−ＣＶＤ装置 使用ガス ：ＣＨ4＝５０sccm 圧力 ：０．１Ｐａ 形成温度 ：室温 形成時間 ：１０分 プラズマ励起パワー：５００Ｗ
【０１０３】［工程−１３０］次に、複合体層２２の表
面のマトリックス２１をエッチング法にて除去し、先端
部が突出した状態でカーボン・ナノチューブ２０がマト
リックス２１中に埋め込まれた電子放出体あるいは電子
放出部を形成する。こうして、図４の（Ｂ）に示す構造
を有する電界放出素子を得ることができる。マトリック
ス２１のウェットエッチング条件を以下の表２に、ドラ
イエッチング条件を表３に例示する。マトリックス２１
のエッチングによって一部あるいは全てのカーボン・ナ
ノチューブ２０の表面状態が変化し（例えば、その表面
に酸素原子や酸素分子、フッ素原子が吸着し）、電界放
出に関して不活性となっている場合がある。それ故、そ
の後、電子放出体あるいは電子放出部に対して水素ガス
雰囲気中でのプラズマ処理を行うことが好ましく、これ
によって、電子放出体あるいは電子放出部が活性化し、
電子放出体あるいは電子放出部からの電子の放出効率の
一層の向上させることができる。プラズマ処理の条件
を、以下の表４に例示する。
【０１０４】［表２］ ［ウェットエッチング条件］ 使用エッチング液：ＫＭｎＯ4 エッチング温度 ：８０゜Ｃ エッチング時間 ：１〜１０分
【０１０５】 ［表３］ ［ドライエッチング条件］ エッチング装置 ：ＩＣＰ−エッチング装置 使用ガス ：Ｏ2（ＣＦ4等を含んでいてもよい） エッチング温度 ：室温〜８０゜Ｃ プラズマ励起パワー：１５００Ｗ ＲＦバイアス ：２０〜１００Ｗ エッチング時間 ：１〜１０分
【０１０６】［表４］ 使用ガス ：Ｈ2＝１００sccm 電源パワー ：１０００Ｗ 支持体印加電力：５０Ｖ 反応圧力 ：０．１Ｐａ 支持体温度 ：３００゜Ｃ
【０１０７】その後、カーボン・ナノチューブ２０から
ガスを放出させるために、加熱処理や各種のプラズマ処
理を施してもよいし、カーボン・ナノチューブ２０の表
面に意図的に吸着物を吸着させるために吸着させたい物
質を含むガスにカーボン・ナノチューブ２０を晒しても
よい。また、カーボン・ナノチューブ２０を精製するた
めに、酸素プラズマ処理やフッ素プラズマ処理を行って
もよい。以下の実施の形態においても同様である。
【０１０８】［工程−１４０］その後、表示装置の組み
立てを行う。具体的には、蛍光体層３１と電界放出素子
とが対向するようにアノードパネルＡＰとカソードパネ
ルＣＰとを配置し、アノードパネルＡＰとカソードパネ
ルＣＰ（より具体的には、基板３０と支持体１０）と
を、枠体３４を介して、周縁部において接合する。接合
に際しては、枠体３４とアノードパネルＡＰとの接合部
位、及び枠体３４とカソードパネルＣＰとの接合部位に
フリットガラスを塗布し、アノードパネルＡＰとカソー
ドパネルＣＰと枠体３４とを貼り合わせ、予備焼成にて
フリットガラスを乾燥した後、約４５０゜Ｃで１０〜３
０分の本焼成を行う。その後、アノードパネルＡＰとカ
ソードパネルＣＰと枠体３４とフリットガラスとによっ
て囲まれた空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管
（図示せず）を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ
程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切
る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパ
ネルＣＰと枠体３４とに囲まれた空間を真空にすること
ができる。その後、必要な外部回路との配線を行い、表
示装置を完成させる。
【０１０９】尚、図１に示した表示装置におけるアノー
ドパネルＡＰの製造方法の一例を、以下、図５の（Ａ）
〜（Ｄ）を参照して説明する。
【０１１０】先ず、発光性結晶粒子組成物を調製する。
そのために、例えば、純水に分散剤を分散させ、ホモミ
キサーを用いて３０００ｒｐｍにて１分間、撹拌を行
う。次に、発光性結晶粒子を分散剤が分散した純水中に
投入し、ホモミキサーを用いて５０００ｒｐｍにて５分
間、撹拌を行う。その後、例えば、ポリビニルアルコー
ル及び重クロム酸アンモニウムを添加して、十分に撹拌
し、濾過する。
【０１１１】アノードパネルＡＰの製造においては、例
えばガラスから成る基板３０上の全面に感光性被膜５０
を形成（塗布）する。そして、露光光源（図示せず）か
ら射出され、マスク５３に設けられた孔部５４を通過し
た紫外線によって、基板３０上に形成された感光性被膜
５０を露光して感光領域５１を形成する（図５の（Ａ）
参照）。その後、感光性被膜５０を現像して選択的に除
去し、感光性被膜の残部（露光、現像後の感光性被膜）
５２を基板３０上に残す（図５の（Ｂ）参照）。次に、
全面にカーボン剤（カーボンスラリー）を塗布し、乾
燥、焼成した後、リフトオフ法にて感光性被膜の残部５
２及びその上のカーボン剤を除去することによって、露
出した基板３０上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス３２を形成し、併せて、感光性被膜の残部５２を
除去する（図５の（Ｃ）参照）。その後、露出した基板
３０上に、赤、緑、青の各蛍光体層３１を形成する（図
５の（Ｄ）参照）。具体的には、各発光性結晶粒子（蛍
光体粒子）から調製された発光性結晶粒子組成物を使用
し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物（蛍
光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像し、次い
で、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラ
リー）を全面に塗布し、露光、現像し、更に、青色の感
光性の発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラリー）を全面
に塗布し、露光、現像すればよい。その後、蛍光体層３
１及びブラックマトリックス３２上にスパッタリング法
にて厚さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜から成るア
ノード電極３３を形成する。尚、スクリーン印刷法等に
より各蛍光体層３１を形成することもできる。
【０１１２】尚、アノード電極は、有効領域を１枚のシ
ート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極として
もよいし、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は
複数の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した
形式のアノード電極としてもよい。尚、このようなアノ
ード電極の構造は、後述する実施の形態５にも適用する
ことができる。
【０１１３】１画素を、ストライプ状のカソード電極
と、その上に形成された電子放出部と、電子放出部に対
面するようにアノードパネルの有効領域に配列された蛍
光体層とによって構成してもよい。この場合、アノード
電極もストライプ形状を有する。ストライプ状のカソー
ド電極の射影像と、ストライプ状のアノード電極の射影
像は直交している。アノード電極の射影像とカソード電
極の射影像とが重複する領域に位置する電子放出部から
電子が放出される。このような構成の表示装置の駆動
は、所謂単純マトリクス方式により行われる。即ち、カ
ソード電極に相対的に負の電圧を、アノード電極に相対
的に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソ
ード電極と行選択されたアノード電極（あるいは、行選
択されたカソード電極と列選択されたアノード電極）と
のアノード電極／カソード電極重複領域に位置する電子
放出部から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この
電子がアノード電極に引きつけられてアノードパネルを
構成する蛍光体層に衝突し、蛍光体層を励起・発光させ
る。
【０１１４】このような構造の電界放出素子の製造にあ
たっては、［工程−１００］において、例えばガラス基
板から成る支持体１０上に、例えばスパッタリング法に
より形成されたクロム（Ｃｒ）層から成るカソード電極
形成用の導電材料層を形成した後、周知のリソグラフィ
技術及びＲＩＥ法に基づき、導電材料層をパターニング
することによって、矩形形状のカソード電極の代わりに
ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成
すればよい。このような構造は、後述する実施の形態５
にも適用することができる。
【０１１５】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の電子放出体、本発明の第１の態様に係る電子放出体の
製造方法、第２の態様に係る電界放出素子及びその製造
方法、並びに、第２の態様に係る所謂３電極型の表示装
置及びその製造方法に関し、更には、第１の方法に関す
る。
【０１１６】実施の形態２の電界放出素子の模式的な一
部端面図を図１０の（Ｂ）に示し、表示装置の模式的な
一部端面図を図７に示し、カソードパネルＣＰとアノー
ドパネルＡＰを分解したときの模式的な部分的斜視図を
図８に示す。この電界放出素子は、支持体１０上に形成
されたカソード電極１１（基体に相当する）、支持体１
０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶
縁層１２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１
３及び絶縁層１２に形成された開口部（ゲート電極１３
に形成された第１の開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に
形成された第２の開口部１４Ｂ）、並びに、第２の開口
部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５から成る。電
子放出部１５あるいは電子放出体は、マトリックス２
１、及び、先端部が突出した状態でマトリックス２１中
に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造体（具体的
には、カーボン・ナノチューブ２０）から成る。また、
マトリックス２１は、ダイヤモンド状アモルファスカー
ボンから成る。
【０１１７】表示装置は、上述のような電界放出素子が
有効領域に多数形成されたカソードパネルＣＰと、アノ
ードパネルＡＰから構成されており、複数の画素から構
成され、各画素は、複数の電界放出素子と、電界放出素
子に対向して基板３０上に設けられたアノード電極３３
及び蛍光体層３１から構成されている。カソードパネル
ＣＰとアノードパネルＡＰとは、それらの周縁部におい
て、枠体３４を介して接合されている。図７に示す一部
端面図には、カソードパネルＣＰにおいて、１本のカソ
ード電極１１につき開口部１４Ａ，１４Ｂ及び電子放出
部１５を、図面の簡素化のために２つずつ示している
が、これに限定するものではなく、また、電界放出素子
の基本的な構成は図１０の（Ｂ）に示したとおりであ
る。更には、カソードパネルＣＰの無効領域には、真空
排気用の貫通孔３６が設けられており、この貫通孔３６
には、真空排気後に封じ切られるチップ管３７が接続さ
れている。但し、図７は表示装置の完成状態を示してお
り、図示したチップ管３７は既に封じ切られている。ま
た、スペーサの図示は省略した。
【０１１８】アノードパネルＡＰの構造は、実施の形態
１にて説明したアノードパネルＡＰと同様の構造とする
ことができるので、詳細な説明は省略する。
【０１１９】この表示装置において表示を行う場合に
は、カソード電極１１には相対的な負電圧がカソード電
極制御回路４０から印加され、ゲート電極１３には相対
的な正電圧がゲート電極制御回路４１から印加され、ア
ノード電極３３にはゲート電極１３よりも更に高い正電
圧がアノード電極制御回路４２から印加される。かかる
表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電
極１１にカソード電極制御回路４０から走査信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１からビデ
オ信号を入力する。あるいは又、カソード電極１１にカ
ソード電極制御回路４０からビデオ信号を入力し、ゲー
ト電極１３にゲート電極制御回路４１から走査信号を入
力してもよい。カソード電極１１とゲート電極１３との
間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネ
ル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出され、こ
の電子がアノード電極３３に引き付けられ、蛍光体層３
１に衝突する。その結果、蛍光体層３１が励起されて発
光し、所望の画像を得ることができる。
【０１２０】以下、実施の形態２の電子放出体の製造方
法、電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法
を、図９の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図１０の（Ａ）、
（Ｂ）を参照して説明する。
【０１２１】［工程−２００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩ
Ｅ法に基づき導電材料層をパターニングすることによっ
て、ストライプ状のカソード電極１１（基体に該当す
る）を支持体１０上に形成する。ストライプ状のカソー
ド電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。導電
材料層は、例えばスパッタリング法により形成された厚
さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。
【０１２２】［工程−２１０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にして、
カソード電極１１の表面に複合体層２２を形成する（図
９の（Ａ）参照）。尚、その後、複合体層２２上に、例
えば、ＩＴＯから成るバッファ層を形成してもよい。
【０１２３】［工程−２２０］次に、複合体層２２、支
持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成す
る。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、全面
に、厚さ約１μｍの絶縁層１２を形成する。
【０１２４】［工程−２３０］その後、絶縁層１２上に
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのクロム（Ｃｒ）から成る導電材料層をスパッタリ
ング法にて形成した後、導電材料層上にパターニングさ
れた第１のマスク材料層（図示せず）を形成し、かかる
第１のマスク材料層をエッチング用マスクとして用いて
導電材料層をエッチングして、導電材料層をストライプ
状にパターニングした後、第１のマスク材料層を除去す
る。次いで、導電材料層及び絶縁層１２上にパターニン
グされた第２のマスク材料層１１６を形成し、かかる第
２のマスク材料層１１６をエッチング用マスクとして用
いて導電材料層をエッチングする。これによって、絶縁
層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３
を得ることができる。ストライプ状のゲート電極１３
は、カソード電極１１と異なる方向（例えば、図面の紙
面垂直方向）に延びている。
【０１２５】［工程−２４０］次いで、ゲート電極１３
に形成された第１の開口部１４Ａに連通する第２の開口
部１４Ｂを絶縁層１２に形成する。具体的には、第２の
マスク材料層１１６をエッチング用マスクとして用いて
絶縁層１２をＲＩＥ法にてエッチングする。こうして、
図９の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。実施の形
態２においては、第１の開口部１４Ａと第２の開口部１
４Ｂとは、一対一の対応関係にある。即ち、１つの第１
の開口部１４Ａに対応して、１つの第２の開口部１４Ｂ
が形成される。尚、第１及び第２の開口部１４Ａ，１４
Ｂの平面形状は、例えば直径３μｍの円形である。これ
らの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に数百個
程度形成すればよい。尚、複合体層２２上に、例えばバ
ッファ層を形成した場合、その後、バッファ層のエッチ
ングを行う。
【０１２６】［工程−２５０］その後、第２の開口部１
４Ｂの底部に露出した複合体層２２の表面のマトリック
ス２１を除去し、先端部が突出した状態でカーボン・ナ
ノチューブ２０がマトリックス２１中に埋め込まれた電
子放出体から構成された電子放出部１５を形成する（図
１０の（Ａ）参照）。具体的には、実施の形態１の［工
程−１３０］と同様の工程を実行すればよい。
【０１２７】［工程−２６０］その後、絶縁層１２に設
けられた第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチ
ングによって後退させることが、ゲート電極１３の開口
端部を露出させるといった観点から、好ましい。尚、等
方的なエッチングは、ケミカルドライエッチングのよう
にラジカルを主エッチング種として利用するドライエッ
チング、あるいはエッチング液を利用するウェットエッ
チングにより行うことができる。エッチング液として
は、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の１：１００（容
積比）混合液を用いることができる。次いで、第２のマ
スク材料層１１６を除去する。こうして、図１０の
（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することができる。
【０１２８】［工程−２７０］その後、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１２９】尚、［工程−２４０］の後、［工程−２６
０］における第２の開口部１４Ｂの側壁面の等方的なエ
ッチングを行い、次いで、［工程−２５０］を実行した
後、第２のマスク材料層１１６を除去してもよい。
【０１３０】（実施の形態３）実施の形態３は実施の形
態２の変形である。実施の形態３が実施の形態２と異な
る点は、カーボン・ナノチューブをカソード電極１１
（基体）上にプラズマＣＶＤ法にて形成する点にある。
即ち、実施の形態３は、第２の方法に関する。以下、実
施の形態３の電子放出体の製造方法、電界放出素子の製
造方法及び表示装置の製造方法を、図１１の（Ａ）及び
（Ｂ）を参照して説明する。
【０１３１】［工程−３００］先ず、電子放出部を形成
すべき表面領域に選択成長領域２３が形成されたカソー
ド電極１１を形成する。具体的には、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にレジスト材料から成るマスク層
を形成する。マスク層を、ストライプ状のカソード電極
を形成すべき部分以外の支持体１０を被覆するように形
成する。次いで、アルミニウム（Ａｌ）層をスパッタリ
ング法にて全面に成膜した後、アルミニウム層上に、ス
パッタリング法にてニッケル（Ｎｉ）を成膜する。その
後、マスク層並びにその上のアルミニウム層及びニッケ
ル層を除去することによって、電子放出部を形成すべき
表面領域にニッケルから成る選択成長領域２３が形成さ
れたカソード電極１１を形成することができる（図１１
の（Ａ）参照）。カソード電極１１は図１１の（Ａ）及
び（Ｂ）の紙面左右方向に延びている。カソード電極１
１及び選択成長領域２３はストライプ状である。尚、こ
のようなリフトオフ法に代えて、カソード電極を構成す
る導電性材料及び選択成長領域を構成する層の成膜、リ
ソグラフィ技術とドライエッチング技術に基づくこれら
のパターニングによって、ストライプ状の選択成長領域
２３及びカソード電極１１を形成してもよい。また、電
子放出部を形成すべきカソード電極１１の表面領域にの
み選択成長領域２３を形成してもよい。
【０１３２】［工程−３１０］次に、ヘリコン波プラズ
マＣＶＤ装置を用いて、以下の表５に示すヘリコン波プ
ラズマＣＶＤ条件にて、カーボン・ナノチューブ２０を
形成する（図１１の（Ｂ）参照）。尚、カーボン・ナノ
チューブ２０の結晶性を変化させるために、ＣＶＤ条件
を随時変化させてもよい。また、放電を安定にさせるた
め及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウム（Ｈ
ｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合してもよ
いし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合して
もよい。
【０１３３】［表５］ 使用ガス ：ＣＨ4／Ｈ2＝５０／５０sccm 電源パワー ：３０００Ｗ 支持体印加電力 ：３００Ｖ 反応圧力 ：０．１Ｐａ 支持体温度 ：３００゜Ｃ プラズマ密度 ：１×１０13／ｃｍ3 電子温度 ：５ｅＶ イオン電流密度 ：５ｍＡ／ｃｍ2
【０１３４】カーボン・ナノチューブ２０の表面あるい
はカーボン・ナノチューブが形成されなかった選択成長
領域２３の部分に薄いアモルファス状の炭素薄膜が堆積
している場合がある。このような場合には、カーボン・
ナノチューブ２０の形成後、水素ガス雰囲気中でのプラ
ズマ処理を行うことによって、アモルファス状の炭素薄
膜を除去することが望ましい。プラズマ処理の条件は、
表４に例示したと同様とすればよい。
【０１３５】［工程−３２０］その後、実施の形態１の
［工程−１２０］、実施の形態２の［工程−２２０］〜
［工程−２６０］と同様の工程を実行することによって
電子放出部を完成させ、更に、実施の形態２の［工程−
２７０］と同様の工程を実行することによって表示装置
を完成させる。
【０１３６】（実施の形態４）実施の形態４における電
界放出素子は、実施の形態１にて説明した電界放出素子
とゲート電極との組合せに関し、実施の形態２にて説明
した３電極型の電界放出素子とは、若干、構造の異なる
３電極型の電界放出素子である。実施の形態４の電界放
出素子の模式的な一部断面図を図１２の（Ａ）に示し、
カソード電極、帯状材料及びゲート電極、並びに、ゲー
ト電極支持部の模式的な配置図を図１２の（Ｂ）に示
す。
【０１３７】この電界放出素子にあっては、絶縁材料か
ら成る帯状あるいは井桁状のゲート電極支持部が支持体
上に形成され、複数の開口部が形成された帯状材料から
成るゲート電極が、ゲート電極支持部の頂面に接するよ
うに、且つ、電子放出部の上方に開口部が位置するよう
に張架された構造を有する。
【０１３８】そして、このような構造の電界放出素子
は、（イ）絶縁材料から成る帯状あるいは井桁状のゲー
ト電極支持部を支持体上に形成し、且つ、支持体上にカ
ソード電極及び電子放出部を形成する工程と、（ロ）複
数の開口部が形成された帯状材料から成るゲート電極が
ゲート電極支持部の頂面に接するように、且つ、電子放
出部の上方に開口部が位置するように、帯状材料を張架
する工程、から成る方法によって作製することができ
る。
【０１３９】ここで、ゲート電極支持部を、隣り合うス
トライプ状のカソード電極の間の領域、あるいは、複数
のカソード電極を一群のカソード電極群としたとき、隣
り合うカソード電極群の間の領域に形成すればよい。ゲ
ート電極支持部を構成する材料として、従来公知の絶縁
材料を使用することができ、例えば、広く用いられてい
る低融点ガラスにアルミナ等の金属酸化物を混合した材
料や、ＳｉＯ2等の絶縁材料を用いることができる。ゲ
ート電極支持部の形成方法として、ＣＶＤ法とエッチン
グ法の組合せ、スクリーン印刷法、サンドブラスト形成
法、ドライフィルム法、感光法を例示することができ
る。ドライフィルム法とは、支持体上に感光性フィルム
をラミネートし、露光及び現像によってゲート電極支持
部を形成すべき部位の感光性フィルムを除去し、除去に
よって生じた開口部にゲート電極支持部形成用の絶縁材
料を埋め込み、焼成する方法である。感光性フィルムは
焼成によって燃焼、除去され、開口部に埋め込まれたゲ
ート電極支持部形成用の絶縁材料が残り、ゲート電極支
持部となる。感光法とは、支持体上に感光性を有するゲ
ート電極支持部形成用の絶縁材料を形成し、露光及び現
像によってこの絶縁材料をパターニングした後、焼成を
行う方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、
スクリーン印刷やロールコーター、ドクターブレード、
ノズル吐出式コーター等を用いて隔壁形成用材料層を基
板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形
成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出し
た隔壁形成用材料層の部分をサンドブラスト法によって
除去する方法である。
【０１４０】実施の形態４の電界放出素子は、より具体
的には、支持体１０上に配設された絶縁材料から成る帯
状のゲート電極支持部１１２、支持体１０上に形成され
たカソード電極１１、複数の開口部１１４が形成された
帯状材料１１３Ａから成るゲート電極１１３、並びに、
カソード電極１１上に形成された電子放出部１５から成
り、ゲート電極支持部１１２の頂面に接するように、且
つ、電子放出部１５の上方に開口部１１４が位置するよ
うに帯状材料１１３Ａが張架されている。電子放出部１
５は、開口部１１４の底部に位置するカソード電極１１
の部分の表面に形成された電子放出体から成る。帯状材
料１１３Ａは、ゲート電極支持部１１２の頂面に、熱硬
化性接着剤（例えばエポキシ系接着剤）にて固定されて
いる。開口部を有する帯状材料は、先に説明したゲート
電極を構成する材料から適宜選択して予め作製すればよ
い。
【０１４１】以下、実施の形態４の電界放出素子の製造
方法の一例を説明する。
【０１４２】［工程−４００］先ず、支持体１０上にゲ
ート電極支持部１１２を、例えば、サンドブラスト形成
法に基づき形成する。
【０１４３】［工程−４１０］その後、支持体１０上に
電子放出部１５を形成する。具体的には、実施の形態１
の［工程−１００］〜［工程−１３０］と同様にして、
カソード電極１１上に、先端部が突出した状態でカーボ
ン・ナノチューブ２０がマトリックス２１中に埋め込ま
れた電子放出体から構成された電子放出部を得ることが
できる。尚、実施の形態３の［工程−３００］〜［工程
−３１０］、次いで、［工程−１２０］〜［工程−１３
０］と同様の工程を経ることによって電子放出部を形成
してもよい。
【０１４４】［工程−４２０］その後、複数の開口部１
１４が形成されたストライプ状の帯状材料１１３Ａを、
複数の開口部１１４が電子放出部１５の上方に位置する
ように、ゲート電極支持部１１２によって支持された状
態に配設し、以て、ストライプ状の帯状材料１１３Ａか
ら構成され、複数の開口部１１４を有するゲート電極１
１３を電子放出部１５の上方に位置させる。ストライプ
状の帯状材料１１３Ａを、ゲート電極支持部１１２の頂
面に、熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系接着剤）にて
固定することができる。尚、ストライプ状のカソード電
極１１の射影像と、ストライプ状の帯状材料１１３Ａの
射影像は、直交する。
【０１４５】尚、実施の形態４においては、支持体１０
上にカソード電極１１を形成した後に、支持体１０上に
ゲート電極支持部１１２を、例えば、サンドブラスト形
成法に基づき形成してもよい。また、ゲート電極支持部
１１２を、例えば、ＣＶＤ法とエッチング法の組合せに
基づき形成してもよい。
【０１４６】また、図１３に、支持体１０の端部近傍の
模式的な一部断面図を示すように、ストライプ状の帯状
材料１１３Ａの両端部が、支持体１０の周辺部に固定さ
れている構造とすることもできる。より具体的には、例
えば、支持体１０の周辺部に突起部１１７を予め形成し
ておき、この突起部１１７の頂面に帯状材料１１３Ａを
構成する材料と同じ材料の薄膜１１８を形成しておく。
そして、ストライプ状の帯状材料１１３Ａを張架した状
態で、かかる薄膜１１８に、例えばレーザを用いて溶接
する。尚、突起部１１７は、例えば、ゲート電極支持部
の形成と同時に形成することができる。
【０１４７】また、実施の形態４の電界放出素子におけ
る開口部１１４の平面形状は円形に限定されない。帯状
材料１１３Ａに設けられた開口部１１４の形状の変形例
を図１４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に例示す
る。実施の形態４における電界放出素子を、次に述べる
実施の形態５にて説明する電界放出素子とゲート電極と
の組合せとすることもできる。
【０１４８】（実施の形態５）実施の形態５は、本発明
の電子放出体、本発明の第２の態様に係る電子放出体の
製造方法、第３の態様に係る電界放出素子及びその製造
方法、並びに、第３の態様に係る所謂２電極型の表示装
置及びその製造方法に関する。
【０１４９】実施の形態５の表示装置の模式的な一部断
面図、１つの電子放出部の模式的な斜視図、１つの電子
放出部の模式的な一部断面図のそれぞれは、図１、図
２、図４の（Ｂ）と同様である。
【０１５０】実施の形態５における電子放出体は、マト
リックス２１、及び、先端部が突出した状態でマトリッ
クス２１中に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造
体（具体的には、カーボン・ナノチューブ２０）から成
り、マトリックス２１は、導電性を有する金属酸化物
（具体的には、酸化インジウム−錫、ＩＴＯ）から成
る。
【０１５１】また、実施の形態５における電界放出素子
は、支持体１０上に設けられたカソード電極１１、及
び、カソード電極１１上に設けられた電子放出部１５か
ら成る。そして、電子放出部１５は、マトリックス２
１、及び、先端部が突出した状態でマトリックス２１中
に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造体（具体的
には、カーボン・ナノチューブ２０）から成り、マトリ
ックス２１は、導電性を有する金属酸化物（具体的に
は、酸化インジウム−錫、ＩＴＯ）から成る。尚、実施
の形態５における表示装置やアノードパネルＡＰは、実
質的に、実施の形態１にて説明した表示装置やアノード
パネルＡＰと同様の構造を有するが故に、詳細な説明は
省略する。
【０１５２】以下、実施の形態５における電子放出体、
電界放出素子及び表示装置の製造方法を、図１５の
（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。
【０１５３】［工程−５００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上に矩形形状のカソード電極１１を形成
する。同時に、カソード電極１１に接続された配線１１
Ａ（図２参照）を支持体１０上に形成する。導電材料層
は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ約
０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。
【０１５４】［工程−５１０］次に、カーボン・ナノチ
ューブ構造体が分散された有機酸金属化合物から成る金
属化合物溶液をカソード電極１１（基体に相当する）上
に、例えばスプレー法にて塗布する。具体的には、以下
の表６に例示する金属化合物溶液を用いる。尚、金属化
合物溶液中にあっては、有機錫化合物及び有機インジウ
ム化合物は酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に
溶解された状態にある。カーボン・ナノチューブはアー
ク放電法にて製造され、平均直径３０ｎｍ、平均長さ１
μｍである。塗布に際しては、支持体（基体）を７０〜
１５０゜Ｃに加熱しておく。塗布雰囲気を大気雰囲気と
する。塗布後、５〜３０分間、支持体（基体）を加熱
し、酢酸ブチルを十分に蒸発させる。このように、塗布
時、支持体（基体）を加熱することによって、基体ある
いはカソード電極の表面に対してカーボン・ナノチュー
ブが水平に近づく方向にセルフレベリングする前に塗布
溶液の乾燥が始まる結果、カーボン・ナノチューブが水
平にはならない状態で基体あるいはカソード電極の表面
にカーボン・ナノチューブを配置することができる。即
ち、カーボン・ナノチューブの先端部がアノード電極の
方向を向くような状態、言い換えれば、カーボン・ナノ
チューブ構造体を、基体あるいは支持体の法線方向に近
づく方向に配向させることができる。尚、予め、表６に
示す組成の金属化合物溶液を調製しておいてもよいし、
カーボン・ナノチューブを添加していない金属化合物溶
液を調製しておき、塗布前に、カーボン・ナノチューブ
と金属化合物溶液とを混合してもよい。また、カーボン
・ナノチューブの分散性向上のため、金属化合物溶液の
調製時、超音波を照射してもよい。
【０１５５】 ［表６］ 有機錫化合物及び有機インジウム化合物：０．１〜１０重量部 分散剤（ドデシル硫酸ナトリウム） ：０．１〜５ 重量部 カーボン・ナノチューブ ：０．１〜２０重量部 酢酸ブチル ：残余
【０１５６】尚、有機酸金属化合物溶液として、有機錫
化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスと
して酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を酸に溶解
したものを用いれば、マトリックスとして酸化インジウ
ムが得られ、有機亜鉛化合物を酸に溶解したものを用い
れば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アン
チモン化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリッ
クスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化
合物及び有機錫化合物を酸に溶解したもの用いれば、マ
トリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。ま
た、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物を用いれ
ば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウ
ム化合物を用いれば、マトリックスとして酸化インジウ
ムが得られ、有機亜鉛化合物を用いれば、マトリックス
として酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を用い
れば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有
機アンチモン化合物及び有機錫化合物を用いれば、マト
リックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。あるい
は又、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化イン
ジウム）を用いてもよい。
【０１５７】場合によっては、金属化合物溶液を乾燥し
た後の金属化合物層の表面に著しい凹凸が形成されてい
る場合がある。このような場合には、金属化合物層の上
に、支持体を加熱することなく、再び、金属化合物溶液
を塗布することが望ましい。
【０１５８】［工程−５２０］その後、有機酸金属化合
物から成る金属化合物を焼成することによって、有機酸
金属化合物を構成する金属原子（具体的には、Ｉｎ及び
Ｓｎ）を含むマトリックス（具体的には、金属酸化物で
あり、より一層具体的にはＩＴＯ）２１にてカーボン・
ナノチューブ２０カソード電極（基体）１１の表面に固
定された電子放出部１５を得る。焼成を、大気雰囲気中
で、３５０゜Ｃ、２０分の条件にて行う。こうして、図
１５の（Ａ）に示す構造を得ることができる。得られた
マトリックス２１の体積抵抗率は、５×１０-2Ω・ｍで
あった。有機酸金属化合物を出発物質として用いること
により、焼成温度３５０゜Ｃといった低温においても、
ＩＴＯから成るマトリックス２１を形成することができ
る。尚、有機酸金属化合物溶液の代わりに、有機金属化
合物溶液を用いてもよいし、金属の塩化物の溶液（例え
ば、塩化錫、塩化インジウム）を用いた場合、焼成によ
って塩化錫、塩化インジウムが酸化されつつ、ＩＴＯか
ら成るマトリックス２１が形成される。
【０１５９】［工程−５３０］次いで、全面にレジスト
層を形成し、カソード電極１１の所望の領域の上方に、
例えば直径１０μｍの円形のレジスト層を残す。そし
て、１０〜６０゜Ｃの塩酸を用いて、１〜３０分間、マ
トリックス２１をエッチングして、電子放出部の不要部
分を除去する。更に、所望の領域以外にカーボン・ナノ
チューブが未だ存在する場合には、以下の表７に例示す
る条件の酸素プラズマエッチング処理によってカーボン
・ナノチューブをエッチングする。尚、バイアスパワー
は０Ｗでもよいが、即ち、直流としてもよいが、バイア
スパワーを加えることが望ましい。また、支持体を、例
えば８０゜Ｃ程度に加熱してもよい。
【０１６０】［表７］ 使用装置 ：ＲＩＥ装置 導入ガス ：酸素を含むガス プラズマ励起パワー：５００Ｗ バイアスパワー ：０〜１５０Ｗ 処理時間 ：１０秒以上
【０１６１】あるいは又、表８に例示する条件のウェッ
トエッチング処理によってカーボン・ナノチューブをエ
ッチングしてもよい。
【０１６２】［表８］ 使用溶液：ＫＭｎＯ4 温度 ：２０〜１２０゜Ｃ 処理時間：１０秒〜２０分
【０１６３】その後、レジスト層を除去することによっ
て、図１５の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。
尚、直径１０μｍの円形の電子放出部を残すことに限定
されない。例えば、電子放出部をカソード電極１１上に
残してもよい。
【０１６４】［工程−５４０］次いで、以下の表９に例
示する条件にて、マトリックス２１の一部を除去し、マ
トリックス２１から先端部が突出した状態のカーボン・
ナノチューブ２０を得ることが好ましい。こうして、図
１５の（Ｃ）に示す構造の電子放出部１５あるいは電子
放出体を得ることができる。
【０１６５】［表９］ エッチング溶液：塩酸 エッチング時間：１０秒〜３０秒 エッチング温度：１０〜６０゜Ｃ
【０１６６】マトリックス２１のエッチングによって一
部あるいは全てのカーボン・ナノチューブ２０の表面状
態が変化し（例えば、その表面に酸素原子や酸素分子、
フッ素原子が吸着し）、電界放出に関して不活性となっ
ている場合がある。それ故、その後、電子放出体あるい
は電子放出部１５に対して水素ガス雰囲気中でのプラズ
マ処理を行うことが好ましく、これによって、電子放出
体あるいは電子放出部１５が活性化し、電子放出体ある
いは電子放出部１５からの電子の放出効率の一層の向上
させることができる。プラズマ処理は、例えば、表４に
例示した条件と同様の条件にて行えばよい。
【０１６７】その後、カーボン・ナノチューブ２０から
ガスを放出させるために、加熱処理や各種のプラズマ処
理を施してもよいし、カーボン・ナノチューブ２０の表
面に意図的に吸着物を吸着させるために吸着させたい物
質を含むガスにカーボン・ナノチューブ２０を晒しても
よい。また、カーボン・ナノチューブ２０を精製するた
めに、酸素プラズマ処理やフッ素プラズマ処理を行って
もよい。
【０１６８】［工程−５５０］その後、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１６９】尚、［工程−５００］、［工程−５１
０］、［工程−５３０］、［工程−５２０］、［工程−
５４０］、［工程−５５０］の順に実行してもよい。
【０１７０】（実施の形態６）実施の形態６は、本発明
の電子放出体、本発明の第２の態様に係る電子放出体の
製造方法、第４の態様に係る電界放出素子及びその製造
方法、並びに、第４の態様に係る所謂３電極型の表示装
置及びその製造方法に関する。
【０１７１】実施の形態６の電界放出素子の模式的な一
部端面図、表示装置の模式的な一部端面図、カソードパ
ネルＣＰとアノードパネルＡＰを分解したときの模式的
な部分的斜視図は、それぞれ、図１０の（Ｂ）、図７、
図８に示したと同様である。実施の形態６においても、
電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電
極１１（基体に相当する）、支持体１０及びカソード電
極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成
されたゲート電極１３、ゲート電極１３及び絶縁層１２
に形成された開口部（ゲート電極１３に形成された第１
の開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に形成された第２の
開口部１４Ｂ）、並びに、第２の開口部１４Ｂの底部に
露出した電子放出部１５から成る。電子放出部１５は、
マトリックス２１、及び、先端部が突出した状態でマト
リックス２１中に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ
構造体（具体的には、カーボン・ナノチューブ２０）か
ら成る。また、マトリックス２１は酸化インジウム−錫
（ＩＴＯ）から成る。
【０１７２】表示装置は、実施の形態２にて説明した表
示装置と同様の構造を有するので、詳細な説明は省略す
る。また、アノードパネルＡＰの構造は、実施の形態１
にて説明したアノードパネルＡＰと同様の構造とするこ
とができるので、詳細な説明は省略する。
【０１７３】以下、実施の形態６の電子放出体の製造方
法、電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法
を、図９の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図１０の（Ａ）、
（Ｂ）を参考にして説明する。
【０１７４】［工程−６００］先ず、実施の形態２の
［工程−２００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上にストライプ状のカソード電極１１を
形成する。
【０１７５】［工程−６１０］その後、実施の形態５の
［工程−５１０］〜［工程−５３０］と同様にして、カ
ーボン・ナノチューブ構造体が分散された有機酸金属化
合物から成る金属化合物溶液を、加熱した状態にあるカ
ソード電極１１（基体に相当する）上に塗布した後、有
機酸金属化合物から成る金属化合物を焼成することによ
って、有機酸金属化合物を構成する金属原子を含むマト
リックス（具体的には、ＩＴＯから成る）２１にてカー
ボン・ナノチューブ２０がカソード電極１１の表面に固
定された電子放出部１５を得ることができる（図９の
（Ａ）参照）。尚、［工程−５１０］、［工程−５３
０］、［工程−５２０］の順に実行してもよい。また、
有機酸金属化合物溶液の代わりに、有機金属化合物溶液
を用いてもよいし、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化
錫、塩化インジウム）を用いてもよい。
【０１７６】［工程−６２０］次に、電子放出部１５、
支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成
する。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシ
ラン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、全面
に、厚さ約１μｍの絶縁層１２を形成する。
【０１７７】［工程−６３０］その後、実施の形態２の
［工程−２３０］及び［工程−２４０］と同様にして、
絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極
１３を形成し、更に、ゲート電極１３に形成された第１
の開口部１４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層
１２に形成する（図９の（Ｂ）参照）。尚、マトリック
ス２１を金属酸化物、例えばＩＴＯから構成する場合、
絶縁層１２をエッチングするとき、マトリックス２１が
エッチングされることはない。即ち、絶縁層１２とマト
リックス２１とのエッチング選択比はほぼ無限大であ
る。従って、絶縁層１２のエッチングによってカーボン
・ナノチューブ２０に損傷が発生することはない。
【０１７８】［工程−６４０］その後、第２の開口部１
４Ｂの底部に露出した電子放出部１５において、実施の
形態５の［工程−５４０］と同様にして、マトリックス
２１の一部を除去し、マトリックス２１から先端部が突
出した状態のカーボン・ナノチューブ２０を得ることが
好ましい（図１０の（Ａ）参照）。
【０１７９】［工程−６５０］その後、実施の形態２の
［工程−２６０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングに
よって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を
露出させるといった観点から、好ましい。こうして、図
１０の（Ｂ）に示したと同様の電界放出素子を完成する
ことができる。
【０１８０】［工程−６６０］その後、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１８１】尚、［工程−６３０］の後、［工程−６５
０］、［工程−６４０］の順に実行してもよい。
【０１８２】以上、本発明を、実施の形態に基づき説明
したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実
施の形態において説明した各種の条件、使用材料、電界
放出素子や表示装置の構成や構造、製造方法は例示であ
り、適宜変更することができるし、カーボン・ナノチュ
ーブやダイヤモンド状アモルファスカーボンの作製、形
成方法や堆積条件も例示であり、適宜変更することがで
きる。例えば、実施の形態１において、［工程−１０
０］〜［工程−１１０］の代わりに、実施の形態３の
［工程−３００］〜［工程−３１０］を実行してもよ
い。また、実施の形態１の［工程−１１０］〜［工程−
１２０］において、レジスト材料層を用いた所謂リフト
オフ法の代わりに、リソグラフィ技術及びエッチング技
術を用いてもよい。即ち、カソード電極１１（基体に相
当する）上にカーボン・ナノチューブ２０を配置し、カ
ーボン・ナノチューブ２０上にマトリックス２１として
ダイヤモンド状アモルファスカーボンを堆積させて複合
体層を形成した後、複合体層の不要部分をリソグラフィ
技術及びエッチング技術によって除去してもよい。ま
た、実施の形態５の［工程−５１０］において、リフト
オフ法を用いて、カーボン・ナノチューブ構造体が分散
された金属化合物溶液をカソード電極１１（基体に相当
する）の所望の領域上に、例えばスプレー法にて塗布し
てもよい。
【０１８３】発明の実施の形態においては、カーボン・
ナノチューブを使用したが、その代わりに、例えば、平
均直径３０ｎｍ、平均長さ１μｍのファイバー構造を有
し、ＣＶＤ法（気相合成法）にて作製されたカーボン・
ナノファイバーを用いることもできる。また、ポリグラ
ファイトを使用することもできる。
【０１８４】マトリックスをダイヤモンド状アモルファ
スカーボンから構成する代わりに、例えば、水ガラスか
ら構成することもできる。この場合には、水ガラスをバ
インダー材料（マトリックス）として使用し、カーボン
・ナノチューブ構造体をバインダー材料及び溶媒に分散
したものを、基体上あるいはカソード電極の所望の領域
に例えば塗布した後、溶媒の除去、バインダー材料の焼
成を行えばよい。焼成は、例えば、乾燥大気中、４００
°Ｃ、３０分間の条件で行うことができる。また、複合
体層表面のマトリックスを除去するためには、水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いて水ガラス（マトリ
ックス）のウェットエッチングを行えばよい。水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＨ）水溶液の濃度、温度、エッチング
時間は、各種の試験を行い、最適条件を見い出せばよ
い。
【０１８５】基体、あるいは、電界放出素子におけるカ
ソード電極の表面に凹凸部を形成してもよい。凹凸部
は、例えば、基体あるいはカソード電極をタングステン
から構成し、エッチングガスとしてＳＦ6を用い、カソ
ード電極を構成するタングステン結晶粒のエッチング速
度よりも粒界のエッチング速度の方が早くなるような条
件を設定してＲＩＥ法に基づくドライエッチングを行う
ことによって形成することができる。あるいは又、凹凸
部を、支持体上に球体６０を散布しておき（図１６の
（Ａ）及び（Ｂ）参照）、球体６０の上にカソード電極
１１１を形成した後（図１７の（Ａ）及び（Ｂ）参
照）、例えば球体６０を燃焼させることによって除去す
る（図１８の（Ａ）及び（Ｂ）参照）方法にて形成する
ことができる。
【０１８６】カーボン・ナノチューブ構造体を、磁性材
料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカーボ
ン・ナノファイバーから構成し、あるいは又、表面に磁
性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
はカーボン・ナノファイバーから構成してもよい。そし
て、この場合、例えば、実施の形態５の［工程−５１
０］において、金属化合物溶液を基体あるいはカソード
電極上に塗布した後、基体あるいは支持体を磁界中に置
くことにより、カーボン・ナノチューブ構造体を、基体
あるいは支持体の法線方向に近づく方向に配向させるこ
とができる。即ち、カーボン・ナノチューブ構造体の先
端部をアノード電極の方向に向かう状態とすることがで
きる。具体的には、例えば図１９に示すように、金属化
合物溶液を乾燥させた段階のカソードパネルを、コイル
１０１が巻回された磁極片（ポールピース）１００の空
洞中（外部磁界の強さＨ0）に通過させる。この通過
は、図示しない搬送手段を用いて、紙面に垂直な方向に
行われる。磁極片１００の磁極間における最大磁束密度
は、０．００１テスラ〜１００テスラ、好ましくは０．
１テスラ〜５テスラであることが望ましく、例えば０．
６テスラ（６ｋガウス）である。図１９では、図中下か
ら上へ向かう磁束線を図示しているが、磁束線の方向は
逆であってもよい。搬送方向に沿った磁極片１００の後
段には、図示しない乾燥手段として例えば赤外線ヒータ
が配設されており、カーボン・ナノチューブ構造体（具
体的には、カーボン・ナノチューブ２０）が配向された
状態で金属化合物溶液を直ちに乾燥させる。代替的に、
例えば、支持体をホットプレートで加熱しながら磁界中
に置くことによって、カーボン・ナノチューブ構造体を
配向させながら金属化合物溶液を乾燥させてもよい。あ
るいは又、実施の形態５の［工程−５４０］の後、基体
あるいは支持体を磁界中に置くことにより、カーボン・
ナノチューブ構造体をアノード電極の方向に向かって配
向させてもよい。尚、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁
石を用いることもできる。
【０１８７】ここで、カーボン・ナノチューブ構造体の
配向過程の概要について、以下、説明する。磁界に置く
前の段階においては、金属化合物溶液はまだ流動性を示
す状態にある。カーボン・ナノチューブ構造体の長軸
は、金属化合物溶液中にてあらゆる方向を向いている。
カーボン・ナノチューブ構造体は形状磁気異方性を有し
ているので、カーボン・ナノチューブ構造体の長軸が磁
界の向きと平行になるように並ぶ。即ち、カーボン・ナ
ノチューブ構造体の長軸は、電子照射面と交叉する方向
に配される。ここで、電子照射面とは、具体的には蛍光
体層の表面である。カーボン・ナノチューブ構造体は、
カソード電極の表面に対して垂直若しくは直角からずれ
た或る角度を成して立った状態となる。尚、実施の形態
５の［工程−５４０］の後、基体あるいは支持体を磁界
中に置く場合には、即ち、マトリックス中にカーボン・
ナノチューブ構造体が埋め込まれた状態で基体あるいは
支持体を磁界中に置く場合には、マトリックスから突出
したカーボン・ナノチューブ構造体の先端部が配向され
る。
【０１８８】実施の形態６にこのような技術を適用する
場合には、［工程−６１０］における［工程−５１０］
と同様の工程において、あるいは、［工程−６１０］に
おける［工程−５２０］と同様の工程の完了後におい
て、あるいは、［工程−６４０］の完了後、支持体ある
いは基体を磁界中に置くことにより、カーボン・ナノチ
ューブ構造体を配向させればよい。また、実施の形態１
や実施の形態４にこのような技術を適用する場合には、
［工程−１１０］において、あるいは、［工程−１３
０］の完了後、支持体あるいは基体を磁界中に置くこと
により、カーボン・ナノチューブ構造体を配向させれば
よい。更には、実施の形態２にこのような技術を適用す
る場合には、［工程−２１０］における［工程−１１
０］と同様の工程において、あるいは、［工程−２５
０］や［工程−２６０］の完了後、支持体あるいは基体
を磁界中に置くことにより、カーボン・ナノチューブ構
造体を配向させればよい。
【０１８９】電界放出素子においては、専ら１つの開口
部に１つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電
界放出素子の構造に依っては、１つの開口部に複数の電
子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に１
つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あ
るいは又、ゲート電極に複数の第１の開口部を設け、絶
縁層にかかる複数の第１の開口部に連通した１つの第２
の開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設ける形態
とすることもできる。
【０１９０】本発明の電界放出素子において、ゲート電
極１３及び絶縁層１２の上に更に第２の絶縁層７２を設
け、第２の絶縁層７２上に収束電極７３を設けてもよ
い。このような構造を有する電界放出素子の模式的な一
部端面図を図２０に示す。第２の絶縁層７２には、第１
の開口部１４Ａに連通した第３の開口部７４が設けられ
ている。収束電極７３の形成は、例えば、実施の形態２
にあっては、［工程−２３０］において、絶縁層１２上
にストライプ状のゲート電極１３を形成した後、第２の
絶縁層７２を形成し、次いで、第２の絶縁層７２上にパ
ターニングされた収束電極７３を形成した後、収束電極
７３、第２の絶縁層７２に第３の開口部７４を設け、更
に、ゲート電極１３に第１の開口部１４Ａを設ければよ
い。尚、収束電極のパターニングに依存して、１又は複
数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素に対応す
る収束電極ユニットが集合した形式の収束電極とするこ
ともでき、あるいは又、有効領域を１枚のシート状の導
電材料で被覆した形式の収束電極とすることもできる。
【０１９１】尚、収束電極は、このような方法にて形成
するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−
Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ2か
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。
【０１９２】ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状
の導電材料（開口部を有する）で被覆した形式のゲート
電極とすることもできる。この場合には、カソード電極
を実施の形態１にて説明したと同様の構造としておく。
そして、ゲート電極に正の電圧（例えば１６０ボルト）
を印加する。更には、各画素を構成するカソード電極と
カソード電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成
るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の
作動によって、各画素を構成するカソード電極への印加
状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１９３】あるいは又、カソード電極を、有効領域を
１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電
極とすることもできる。この場合には、１枚のシート状
の導電材料の所定の部分に、電界放出素子を備え、各画
素を構成する電子放出領域を形成しておく。そして、か
かるカソード電極に電圧（例えば０ボルト）を印加す
る。更には、各画素を構成する矩形形状のゲート電極と
ゲート電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成る
スイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作
動によって、各画素を構成する電子放出部への電界の加
わる状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１９４】
【発明の効果】本発明においては、電子放出体あるいは
電子放出部が、先端部が突出した状態でカーボン・ナノ
チューブ構造体がマトリックス中に埋め込まれている構
造を有しているので、高い電子放出効率を達成すること
ができる。
【０１９５】しかも、本発明の第１の態様に係る電子放
出体の製造方法、第１の態様〜第２の態様に係る電界放
出素子の製造方法、若しくは、第１の態様〜第２の態様
に係る表示装置の製造方法にあっては、電子放出体ある
いは電子放出部を形成する工程において、カーボン・ナ
ノチューブ構造体がマトリックスによって埋め込まれた
複合体層を形成するので、それ以降の工程、例えば、絶
縁層に開口部を形成する過程において、カーボン・ナノ
チューブ構造体が損傷を受け難い。また、複合体層を形
成した状態で、例えば開口部の形成を行うので、カーボ
ン・ナノチューブ構造体によってカソード電極とゲート
電極とが短絡することがなく、開口部の大きさや絶縁層
の厚さに制限を受けることもない。
【０１９６】本発明において、ダイヤモンド状アモルフ
ァスカーボンをマトリックスとして使用すれば、このダ
イヤモンド状アモルファスカーボンは極めて優れた固定
力（付着力）を有しており、カーボン・ナノチューブ構
造体を確実に基体やカソード電極に固定することができ
るし、その後の熱処理等によってマトリックスが熱分解
して固定力が低下したり、ガス放出することがなく、カ
ーボン・ナノチューブ構造体の特性劣化を招くことがな
い。また、カーボン・ナノチューブ構造体とダイヤモン
ド状アモルファスカーボンは本質的に同質の物質から構
成されているが故に、電子の通り道であるカーボン・ナ
ノチューブ構造体の部分の結晶性が変化したり、あるい
は又、かかる部分における原子の結合状態に変化が生じ
たりすることもなく、カーボン・ナノチューブ構造体の
電気的特性に変化が生じることがない。加えて、カーボ
ン・ナノチューブ構造体は非常に優れた結晶体であるの
に対して、ダイヤモンド状アモルファスカーボンは非晶
質であるが故に、エッチングレートの違いから、ダイヤ
モンド状アモルファスカーボンの方が早くエッチングさ
れる。従って、マトリックスとしてのダイヤモンド状ア
モルファスカーボンからカーボン・ナノチューブ構造体
の先端部を確実に突出させることができる。更には、ダ
イヤモンド状アモルファスカーボンは化学的に安定な物
質であり、優れた機械的性質を有しているので、カーボ
ン・ナノチューブ構造体が物理的ダメージを受けること
を防止し得るし、マトリックスとしてダイヤモンド状ア
モルファスカーボンを形成した後のプロセスにおける広
いプロセス・ウインドを確保することが可能となる。ま
た、熱伝導率が高いので、抵抗熱等によってカーボン・
ナノチューブ構造体の温度が上昇した場合でも放熱効果
に優れており、カーボン・ナノチューブ構造体の熱的破
壊を防止することができ、表示装置の信頼性を高めるこ
とができる。更には、ダイヤモンド状アモルファスカー
ボンは非常に小さな電子親和力を有するので、仕事関数
を下げる効果を有し、電界放出のための閾値電界の低減
が可能となり、電界放出への応用に極めて有利である。
しかも、ダイヤモンド状アモルファスカーボンは比較的
広いバンドギャップを有しているので、電子は優先的に
カーボン・ナノチューブ構造体を伝わり、電気的リーク
が発生する虞がない。
【０１９７】また、本発明の電子放出体の好ましい形
態、本発明の第２の態様に係る電子放出体の製造方法、
第３の態様〜第４の態様に係る電界放出素子、第３の態
様〜第４の態様に係る電界放出素子の製造方法、第３の
態様〜第４の態様に係る表示装置、若しくは、第３の態
様〜第４の態様に係る表示装置の製造方法においては、
マトリックスを金属酸化物から構成するので、例えば、
絶縁層に開口部を形成する過程において、カーボン・ナ
ノチューブ構造体が損傷を受け難い。また、電子放出体
あるいは電子放出部を形成した状態で、例えば開口部の
形成を行うので、カーボン・ナノチューブ構造体によっ
てカソード電極とゲート電極とが短絡することがなく、
開口部の大きさや絶縁層の厚さに制限を受けることもな
い。
【０１９８】しかも、金属酸化物によってカーボン・ナ
ノチューブ構造体を確実に基体やカソード電極に固定す
ることができるし、その後の熱処理等によってマトリッ
クスが熱分解して固定力が低下したり、ガス放出するこ
とがなく、カーボン・ナノチューブ構造体の特性劣化を
招くことがない。また、金属酸化物は物理的、化学的、
熱的に安定しているので、電子の通り道であるカーボン
・ナノチューブ構造体の部分の結晶性が変化したり、あ
るいは又、かかる部分における原子の結合状態に変化が
生じたりすることもなく、カーボン・ナノチューブ構造
体の電気的特性に変化が生じることがないし、基体やカ
ソード電極とカーボン・ナノチューブ構造体との間の電
気導電性を確実に確保することができる。加えて、エッ
チングレートの違いから、マトリックスの方を早くエッ
チングすることができるが故に、マトリックスとしての
金属酸化物からカーボン・ナノチューブ構造体の先端部
を確実に突出させることができる。更には、金属酸化物
は化学的に安定な物質であり、優れた機械的性質を有し
ているので、カーボン・ナノチューブ構造体が物理的ダ
メージを受けることを防止し得るし、マトリックスとし
て金属酸化物を形成した後のプロセスにおける広いプロ
セス・ウインドを確保することが可能となる。また、熱
伝導率が高いので、抵抗熱等によってカーボン・ナノチ
ューブ構造体の温度が上昇した場合でも放熱効果に優れ
ており、カーボン・ナノチューブ構造体の熱的破壊を防
止することができ、表示装置の信頼性を高めることがで
きる。また、金属酸化物を、比較的低温の金属化合物の
焼成によって形成することができるし、金属化合物溶液
を用いるが故に、カーボン・ナノチューブ構造体を基体
やカソード電極上に均一に配置することが可能である。
【０１９９】また、基体や支持体を磁界中に置くことに
より、カーボン・ナノチューブ構造体を配向させること
によって、あるいは又、本発明の第２の態様に係る電子
放出体の製造方法、第３の態様〜第４の態様に係る電界
放出素子の製造方法、若しくは、第３の態様〜第４の態
様に係る表示装置の製造方法において、カーボン・ナノ
チューブ構造体が分散された金属化合物溶液を基体やカ
ソード電極上に塗布する際、基体や支持体を加熱するこ
とによって、カーボン・ナノチューブ構造体の先端部
を、基体あるいは支持体の法線方向に近づく方向に出来
る限り配向させることができる結果、電子放出体あるい
は電子放出部の電子放出特性の向上、電子放出特性の均
一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子
放出表示装置の模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子
放出表示装置における１つの電子放出部の模式的な斜視
図である。
【図３】図３の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、発明の実
施の形態１における冷陰極電界電子放出素子の製造方法
を説明するための支持体等の模式的な一部断面図であ
る。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３の（Ｃ）に引
き続き、発明の実施の形態１における冷陰極電界電子放
出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な
一部断面図である。
【図５】図５の（Ａ）〜（Ｄ）は、発明の実施の形態１
の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネル
の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面
図である。
【図６】図６は、ダイヤモンド状アモルファスカーボン
のラマン・スペクトル図である。
【図７】図７は、発明の実施の形態２の冷陰極電界電子
放出表示装置の模式的な一部端面図である。
【図８】図８は、発明の実施の形態２の冷陰極電界電子
放出表示装置におけるカソードパネルとアノードパネル
を分解したときの模式的な部分的斜視図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、発明の実施の形態
２における冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明す
るための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図９の（Ｂ）
に引き続き、発明の実施の形態２における冷陰極電界電
子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式
的な一部断面図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、発明の実施の
形態３における冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説
明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図１２】図１２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発
明の実施の形態４における冷陰極電界電子放出素子の模
式的な一部断面図、及び、ゲート電極等の模式的な配置
図である。
【図１３】図１３は、発明の実施の形態４の変形例にお
ける冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部断面図であ
る。
【図１４】図１４の（Ａ）〜（Ｄ）は、発明の実施の形
態４におけるゲート電極の有する複数の開口部を示す模
式的な平面図である。
【図１５】図１５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、発明
の実施の形態５における冷陰極電界電子放出素子の製造
方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図で
ある。
【図１６】図１６の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、基
体、あるいは、冷陰極電界電子放出素子におけるカソー
ド電極の表面に凹凸部を形成する方法の一例を説明する
ための支持体等の模式的な断面図、及び、斜視図であ
る。
【図１７】図１７の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図
１６の（Ａ）及び（Ｂ）に引き続き、基体、あるいは、
冷陰極電界電子放出素子におけるカソード電極の表面に
凹凸部を形成する方法の一例を説明するための支持体等
の模式的な断面図、及び、斜視図である。
【図１８】図１８の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図
１７の（Ａ）及び（Ｂ）に引き続き、基体、あるいは、
冷陰極電界電子放出素子におけるカソード電極の表面に
凹凸部を形成する方法の一例を説明するための支持体等
の模式的な断面図、及び、斜視図である。
【図１９】図１９は、基体あるいは支持体を磁界中に置
くことにより、カーボン・ナノチューブ構造体を配向さ
せる状態を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は、発明の実施の形態２の冷陰極電界
電子放出素子の変形であって、収束電極を備えた冷陰極
電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。
【符号の説明】
ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、１０・・・支持体、１１Ａ・・・配線、１１，１１
１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１１２・・
・ゲート電極支持部、１３，１１３・・・ゲート電極、
１１３Ａ・・・帯状材料、１４Ａ，１１４・・・開口部
（第１の開口部）、１４Ｂ・・・第２の開口部、１５・
・・電子放出部、１６，１１６・・・マスク層、１１７
・・・突起部、１１８・・・薄膜、２０・・・カーボン
・ナノチューブ、２１・・・マトリックス、２２・・・
複合体層、２３・・・選択成長領域、３０・・・基板、
３１，３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ・・・蛍光体層、３２・
・・ブラックマトリックス、３３・・・アノード電極、
３４・・・枠体、３５・・・スペーサ、３６・・・貫通
孔、３７・・・チップ管、４０，４０Ａ・・・カソード
電極制御回路、４１・・・ゲート電極制御回路、４２・
・・アノード電極制御回路、６０・・・球体、７２・・
・第２の絶縁層、７３・・・収束電極、７４・・・第３
の開口部、１００・・・磁極片（ポールピース）、１０
１・・・コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C036 EE01 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EH11 5C127 AA01 BA06 BA13 BA15 BB06 BB07 BB08 BB18 CC03 DD13 EE08 EE16 5C135 AA06 AA13 AA15 AB06 AB07 AB08 AB18 GG14 HH08 HH16 HH17

Claims (132)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】マトリックス、及び、先端部が突出した状
    態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナノチ
    ューブ構造体から成ることを特徴とする電子放出体。
  2. 【請求項２】マトリックスはダイヤモンド状アモルファ
    スカーボンから成ることを特徴とする請求項１に記載の
    電子放出体。
  3. 【請求項３】ダイヤモンド状アモルファスカーボンは、
    波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・スペク
    トルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の範囲
    で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特徴と
    する請求項２に記載の電子放出体。
  4. 【請求項４】マトリックスは金属酸化物から成ることを
    特徴とする請求項１に記載の電子放出体。
  5. 【請求項５】マトリックスは、金属化合物の焼成によっ
    て得られたことを特徴とする請求項４に記載の電子放出
    体。
  6. 【請求項６】金属化合物は、有機金属化合物から成るこ
    とを特徴とする請求項５に記載の電子放出体。
  7. 【請求項７】金属化合物は、有機酸金属化合物から成る
    ことを特徴とする請求項５に記載の電子放出体。
  8. 【請求項８】金属化合物は、金属塩から成ることを特徴
    とする請求項５に記載の電子放出体。
  9. 【請求項９】マトリックスは、酸化錫、酸化インジウ
    ム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、
    又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とする請
    求項４に記載の電子放出体。
  10. 【請求項１０】マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
    -9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とする
    請求項４に記載の電子放出体。
  11. 【請求項１１】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項１に記載の電子放出
    体。
  12. 【請求項１２】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項１に記載の電子放出体。
  13. 【請求項１３】（ａ）基体上に、カーボン・ナノチュー
    ブ構造体がマトリックスによって埋め込まれた複合体層
    を形成する工程と、 （ｂ）該複合体層表面のマトリックスを除去し、先端部
    が突出した状態でカーボン・ナノチューブ構造体がマト
    リックス中に埋め込まれた電子放出体を形成する工程、
    から成ることを特徴とする電子放出体の製造方法。
  14. 【請求項１４】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項１３に記
    載の電子放出体の製造方法。
  15. 【請求項１５】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項１４に記載の電子放出体の製造方法。
  16. 【請求項１６】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項１３に記載の電子放
    出体の製造方法。
  17. 【請求項１７】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項１３に記載の電子放出体の製造方法。
  18. 【請求項１８】（ａ）カーボン・ナノチューブ構造体が
    分散された金属化合物溶液を基体上に塗布する工程と、 （ｂ）金属化合物を焼成することによって、該金属化合
    物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン
    ・ナノチューブ構造体が基体表面に固定された電子放出
    体を得る工程、から成ることを特徴とする電子放出体の
    製造方法。
  19. 【請求項１９】金属化合物は、有機金属化合物から成る
    ことを特徴とする請求項１８に記載の電子放出体の製造
    方法。
  20. 【請求項２０】金属化合物は、有機酸金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項１８に記載の電子放出体の製
    造方法。
  21. 【請求項２１】金属化合物は、金属塩から成ることを特
    徴とする請求項１８に記載の電子放出体の製造方法。
  22. 【請求項２２】前記工程（ｂ）の後、マトリックスの一
    部を除去し、マトリックスから先端部が突出した状態の
    カーボン・ナノチューブ構造体を得ることを特徴とする
    請求項１８に記載の電子放出体の製造方法。
  23. 【請求項２３】マトリックスは金属酸化物から成ること
    を特徴とする請求項１８に記載の電子放出体の製造方
    法。
  24. 【請求項２４】マトリックスは、酸化錫、酸化インジウ
    ム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、
    又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とする請
    求項２３に記載の電子放出体の製造方法。
  25. 【請求項２５】マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
    -9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とする
    請求項１８に記載の電子放出体の製造方法。
  26. 【請求項２６】前記工程（ａ）において、基体を加熱す
    ることを特徴とする請求項１８に記載の電子放出体の製
    造方法。
  27. 【請求項２７】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項１８に記載の電子放
    出体の製造方法。
  28. 【請求項２８】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成り、 前記工程（ａ）の後、若しくは、前記工程（ｂ）の後、
    基体を磁界中に置くことにより、カーボン・ナノチュー
    ブ構造体を配向させることを特徴とする請求項１８に記
    載の電子放出体の製造方法。
  29. 【請求項２９】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
    極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
    る冷陰極電界電子放出素子であって、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成ることを特徴とする冷陰極電界
    電子放出素子。
  30. 【請求項３０】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項２９に記
    載の冷陰極電界電子放出素子。
  31. 【請求項３１】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項３０に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  32. 【請求項３２】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項２９に記載の冷陰極
    電界電子放出素子。
  33. 【請求項３３】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項２９に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  34. 【請求項３４】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
    極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成ることを特徴とする冷陰極電界
    電子放出素子。
  35. 【請求項３５】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項３４に記
    載の冷陰極電界電子放出素子。
  36. 【請求項３６】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項３５に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  37. 【請求項３７】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項３４に記載の冷陰極
    電界電子放出素子。
  38. 【請求項３８】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項３４に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  39. 【請求項３９】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
    極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
    る冷陰極電界電子放出素子であって、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成り、 該マトリックスは金属酸化物から成ることを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子。
  40. 【請求項４０】マトリックスは、金属化合物の焼成によ
    って得られたことを特徴とする請求項３９に記載の冷陰
    極電界電子放出素子。
  41. 【請求項４１】金属化合物は、有機金属化合物から成る
    ことを特徴とする請求項４０に記載の冷陰極電界電子放
    出素子。
  42. 【請求項４２】金属化合物は、有機酸金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項４０に記載の冷陰極電界電子
    放出素子。
  43. 【請求項４３】金属化合物は、金属塩から成ることを特
    徴とする請求項４０に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  44. 【請求項４４】マトリックスは、酸化錫、酸化インジウ
    ム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、
    又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とする請
    求項３９に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  45. 【請求項４５】マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
    -9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とする
    請求項３９に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  46. 【請求項４６】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項３９に記載の冷陰極
    電界電子放出素子。
  47. 【請求項４７】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項３９に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  48. 【請求項４８】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
    極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成り、 該マトリックスは金属酸化物から成ることを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子。
  49. 【請求項４９】マトリックスは、金属化合物の焼成によ
    って得られたことを特徴とする請求項４８に記載の冷陰
    極電界電子放出素子。
  50. 【請求項５０】金属化合物は、有機金属化合物から成る
    ことを特徴とする請求項４９に記載の冷陰極電界電子放
    出素子。
  51. 【請求項５１】金属化合物は、有機酸金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項４９に記載の冷陰極電界電子
    放出素子。
  52. 【請求項５２】金属化合物は、金属塩から成ることを特
    徴とする請求項４９に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  53. 【請求項５３】マトリックスは、酸化錫、酸化インジウ
    ム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、
    又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とする請
    求項４８に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  54. 【請求項５４】マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
    -9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とする
    請求項４８に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  55. 【請求項５５】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項４８に記載の冷陰極
    電界電子放出素子。
  56. 【請求項５６】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項４８に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  57. 【請求項５７】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
    たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
    備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
    成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
    り、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成ることを特徴とする冷陰極電界
    電子放出表示装置。
  58. 【請求項５８】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項５７に記
    載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  59. 【請求項５９】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項５８に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
  60. 【請求項６０】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項５７に記載の冷陰極
    電界電子放出表示装置。
  61. 【請求項６１】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項５７に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  62. 【請求項６２】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
    たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
    備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
    成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成ることを特徴とする冷陰極電界
    電子放出表示装置。
  63. 【請求項６３】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項６２に記
    載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  64. 【請求項６４】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項６３に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
  65. 【請求項６５】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項６２に記載の冷陰極
    電界電子放出表示装置。
  66. 【請求項６６】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項６２に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  67. 【請求項６７】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
    たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
    備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
    成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部、から成
    り、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成り、 該マトリックスは金属酸化物から成ることを特徴とする
    冷陰極電界電子放出表示装置。
  68. 【請求項６８】マトリックスは、金属化合物の焼成によ
    って得られたことを特徴とする請求項６７に記載の冷陰
    極電界電子放出表示装置。
  69. 【請求項６９】金属化合物は、有機金属化合物から成る
    ことを特徴とする請求項６８に記載の冷陰極電界電子放
    出表示装置。
  70. 【請求項７０】金属化合物は、有機酸金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項６８に記載の冷陰極電界電子
    放出表示装置。
  71. 【請求項７１】金属化合物は、金属塩から成ることを特
    徴とする請求項６８に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
  72. 【請求項７２】マトリックスは、酸化錫、酸化インジウ
    ム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、
    又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とする請
    求項６７に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  73. 【請求項７３】マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
    -9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とする
    請求項６７に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  74. 【請求項７４】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項６７に記載の冷陰極
    電界電子放出表示装置。
  75. 【請求項７５】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項６７に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  76. 【請求項７６】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
    たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
    備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
    成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、 該電子放出部は、マトリックス、及び、先端部が突出し
    た状態で該マトリックス中に埋め込まれたカーボン・ナ
    ノチューブ構造体から成り、 該マトリックスは金属酸化物から成ることを特徴とする
    冷陰極電界電子放出表示装置。
  77. 【請求項７７】マトリックスは、金属化合物の焼成によ
    って得られたことを特徴とする請求項７６に記載の冷陰
    極電界電子放出表示装置。
  78. 【請求項７８】金属化合物は、有機金属化合物から成る
    ことを特徴とする請求項７７に記載の冷陰極電界電子放
    出表示装置。
  79. 【請求項７９】金属化合物は、有機酸金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項７７に記載の冷陰極電界電子
    放出表示装置。
  80. 【請求項８０】金属化合物は、金属塩から成ることを特
    徴とする請求項７７に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
  81. 【請求項８１】マトリックスは、酸化錫、酸化インジウ
    ム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、
    又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とする請
    求項７６に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  82. 【請求項８２】マトリックスの体積抵抗率は、１×１０
    -9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とする
    請求項７６に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  83. 【請求項８３】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項７６に記載の冷陰極
    電界電子放出表示装置。
  84. 【請求項８４】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項７６に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  85. 【請求項８５】（Ａ）支持体上に形成されたカソード電
    極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部、から成
    る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上に設けられたカソード電極の所望の領域
    上に、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスに
    よって埋め込まれた複合体層を形成する工程と、 （ｂ）該複合体層表面のマトリックスを除去し、先端部
    が突出した状態でカーボン・ナノチューブ構造体がマト
    リックス中に埋め込まれた電子放出部を形成する工程、
    から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製
    造方法。
  86. 【請求項８６】前記工程（ａ）において、カーボン・ナ
    ノチューブ構造体を有機溶媒中に分散させたものをカソ
    ード電極の所望の領域上に塗布し、有機溶媒を除去した
    後、カーボン・ナノチューブ構造体をダイヤモンド状ア
    モルファスカーボンで被覆することを特徴とする請求項
    ８５に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  87. 【請求項８７】前記工程（ａ）において、カーボン・ナ
    ノチューブ構造体をＣＶＤ法にてカソード電極の所望の
    領域上に形成した後、カーボン・ナノチューブ構造体を
    ダイヤモンド状アモルファスカーボンで被覆することを
    特徴とする請求項８５に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
  88. 【請求項８８】前記工程（ａ）において、バインダー材
    料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散させたものを
    カソード電極の所望の領域に塗布した後、バインダー材
    料の焼成あるいは硬化を行い、カーボン・ナノチューブ
    構造体がバインダー材料から成るマトリックスによって
    埋め込まれた複合体層を形成することを特徴とする請求
    項８５に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  89. 【請求項８９】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項８５に記
    載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  90. 【請求項９０】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項８９に記載の冷陰極電界電子放出素子の
    製造方法。
  91. 【請求項９１】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項８５に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
  92. 【請求項９２】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁性
    材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカー
    ボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に磁
    性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／又
    はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とする
    請求項８５に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
  93. 【請求項９３】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
    極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成る冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上に設けられたカソード電極の所望の領域
    上に、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスに
    よって埋め込まれた複合体層を形成する工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成し、該開口部の
    底部に前記複合体層を露出させる工程と、 （ｅ）該露出した複合体層表面のマトリックスを除去
    し、先端部が突出した状態でカーボン・ナノチューブ構
    造体がマトリックス中に埋め込まれた電子放出部を形成
    する工程、から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
  94. 【請求項９４】前記工程（ａ）において、カーボン・ナ
    ノチューブ構造体を有機溶媒中に分散させたものをカソ
    ード電極の所望の領域上に塗布し、有機溶媒を除去した
    後、カーボン・ナノチューブ構造体をダイヤモンド状ア
    モルファスカーボンで被覆することを特徴とする請求項
    ９３に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  95. 【請求項９５】前記工程（ａ）において、カーボン・ナ
    ノチューブ構造体をＣＶＤ法にてカソード電極の所望の
    領域上に形成した後、カーボン・ナノチューブ構造体を
    ダイヤモンド状アモルファスカーボンで被覆することを
    特徴とする請求項９３に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
  96. 【請求項９６】前記工程（ａ）において、バインダー材
    料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散させたものを
    カソード電極の所望の領域に塗布した後、バインダー材
    料の焼成あるいは硬化を行い、カーボン・ナノチューブ
    構造体がバインダー材料から成るマトリックスによって
    埋め込まれた複合体層を形成することを特徴とする請求
    項９３に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  97. 【請求項９７】マトリックスはダイヤモンド状アモルフ
    ァスカーボンから成ることを特徴とする請求項９３に記
    載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  98. 【請求項９８】ダイヤモンド状アモルファスカーボン
    は、波長５１４．５ｎｍのレーザ光を用いたラマン・ス
    ペクトルにおいて、波数１４００乃至１６３０ｃｍ-1の
    範囲で半値幅５０ｃｍ-1以上のピークを有することを特
    徴とする請求項９７に記載の冷陰極電界電子放出素子の
    製造方法。
  99. 【請求項９９】カーボン・ナノチューブ構造体は、カー
    ボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバ
    ーから成ることを特徴とする請求項９３に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
  100. 【請求項１００】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁
    性材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカ
    ーボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に
    磁性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／
    又はカーボン・ナノファイバーから成ることを特徴とす
    る請求項９３に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
  101. 【請求項１０１】（Ａ）支持体上に形成されたカソード
    電極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部、から成
    る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属
    化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、 （ｃ）金属化合物を焼成することによって、該金属化合
    物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン
    ・ナノチューブ構造体がカソード電極の表面に固定され
    た電子放出部を得る工程、を具備することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  102. 【請求項１０２】金属化合物は、有機金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項１０１に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
  103. 【請求項１０３】金属化合物は、有機酸金属化合物から
    成ることを特徴とする請求項１０１に記載の冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。
  104. 【請求項１０４】金属化合物は、金属塩から成ることを
    特徴とする請求項１０１に記載の冷陰極電界電子放出素
    子の製造方法。
  105. 【請求項１０５】前記工程（ｃ）の後、マトリックスの
    一部を除去し、マトリックスから先端部が突出した状態
    のカーボン・ナノチューブ構造体を得ることを特徴とす
    る請求項１０１に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
  106. 【請求項１０６】マトリックスは金属酸化物から成るこ
    とを特徴とする請求項１０１に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
  107. 【請求項１０７】マトリックスは、酸化錫、酸化インジ
    ウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモ
    ン、又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とす
    る請求項１０６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
  108. 【請求項１０８】マトリックスの体積抵抗率は、１×１
    ０-9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とす
    る請求項１０１に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
  109. 【請求項１０９】前記工程（ｂ）において、支持体を加
    熱することを特徴とする請求項１０１に記載の冷陰極電
    界電子放出素子の製造方法。
  110. 【請求項１１０】カーボン・ナノチューブ構造体は、カ
    ーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイ
    バーから成ることを特徴とする請求項１０１に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
  111. 【請求項１１１】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁
    性材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカ
    ーボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に
    磁性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／
    又はカーボン・ナノファイバーから成り、 前記工程（ｂ）の後、若しくは、前記工程（ｃ）の後、
    支持体を磁界中に置くことにより、カーボン・ナノチュ
    ーブ構造体を配向させることを特徴とする請求項１０１
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  112. 【請求項１１２】（Ａ）支持体上に設けられたカソード
    電極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成る冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上にカソード電極を設ける工程と、 （ｂ）カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属
    化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、 （ｃ）金属化合物を焼成することによって、該金属化合
    物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン
    ・ナノチューブ構造体がカソード電極の表面に固定され
    た電子放出部を得る工程と、 （ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｅ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｆ）少なくとも絶縁層に開口部を形成し、該開口部の
    底部に該電子放出部を露出させる工程、を具備すること
    を特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  113. 【請求項１１３】金属化合物は、有機金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
  114. 【請求項１１４】金属化合物は、有機酸金属化合物から
    成ることを特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。
  115. 【請求項１１５】金属化合物は、金属塩から成ることを
    特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極電界電子放出素
    子の製造方法。
  116. 【請求項１１６】前記工程（ｆ）の後、開口部の底部に
    露出したマトリックスの一部を除去し、マトリックスか
    ら先端部が突出した状態のカーボン・ナノチューブ構造
    体を得ることを特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
  117. 【請求項１１７】マトリックスは金属酸化物から成るこ
    とを特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
  118. 【請求項１１８】マトリックスは、酸化錫、酸化インジ
    ウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモ
    ン、又は、酸化アンチモン−錫から成ることを特徴とす
    る請求項１１７に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
  119. 【請求項１１９】マトリックスの体積抵抗率は、１×１
    ０-9Ω・ｍ乃至５×１０8Ω・ｍであることを特徴とす
    る請求項１１２に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
  120. 【請求項１２０】前記工程（ｂ）において、支持体を加
    熱することを特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極電
    界電子放出素子の製造方法。
  121. 【請求項１２１】カーボン・ナノチューブ構造体は、カ
    ーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイ
    バーから成ることを特徴とする請求項１１２に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
  122. 【請求項１２２】カーボン・ナノチューブ構造体は、磁
    性材料を内包したカーボン・ナノチューブ及び／又はカ
    ーボン・ナノファイバーから成り、あるいは又、表面に
    磁性材料層が形成されたカーボン・ナノチューブ及び／
    又はカーボン・ナノファイバーから成り、 前記工程（ｂ）の後、若しくは、前記工程（ｃ）の後、
    若しくは、前記工程（ｆ）の後、支持体を磁界中に置く
    ことにより、カーボン・ナノチューブ構造体を配向させ
    ることを特徴とする請求項１１２に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
  123. 【請求項１２３】冷陰極電界電子放出素子が複数設けら
    れたカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極と
    を備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合され
    て成る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であっ
    て、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に形成されたカソード電極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部、から成
    り、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上に設けられたカソード電極の所望の領域
    上に、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスに
    よって埋め込まれた複合体層を形成する工程と、 （ｂ）該複合体層表面のマトリックスを除去し、先端部
    が突出した状態でカーボン・ナノチューブ構造体がマト
    リックス中に埋め込まれた電子放出部を形成する工程、
    によって形成することを特徴とする冷陰極電界電子放出
    表示装置の製造方法。
  124. 【請求項１２４】冷陰極電界電子放出素子が複数設けら
    れたカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極と
    を備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合され
    て成る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であっ
    て、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上に設けられたカソード電極の所望の領域
    上に、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスに
    よって埋め込まれた複合体層を形成する工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成し、該開口部の
    底部に前記複合体層を露出させる工程と、 （ｅ）該露出した複合体層表面のマトリックスを除去
    し、先端部が突出した状態でカーボン・ナノチューブ構
    造体がマトリックス中に埋め込まれた電子放出部を形成
    する工程、によって形成することを特徴とする冷陰極電
    界電子放出表示装置の製造方法。
  125. 【請求項１２５】冷陰極電界電子放出素子が複数設けら
    れたカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極と
    を備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合され
    て成る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であっ
    て、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に形成されたカソード電極、及び、 （Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部、から成
    り、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属
    化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、 （ｃ）金属化合物を焼成することによって、該金属化合
    物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン
    ・ナノチューブ構造体がカソード電極の表面に固定され
    た電子放出部を得る工程、によって形成することを特徴
    とする冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。
  126. 【請求項１２６】金属化合物は、有機金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項１２５に記載の冷陰極電界電
    子放出表示装置の製造方法。
  127. 【請求項１２７】金属化合物は、有機酸金属化合物から
    成ることを特徴とする請求項１２５に記載の冷陰極電界
    電子放出表示装置の製造方法。
  128. 【請求項１２８】金属化合物は、金属塩から成ることを
    特徴とする請求項１２５に記載の冷陰極電界電子放出表
    示装置の製造方法。
  129. 【請求項１２９】冷陰極電界電子放出素子が複数設けら
    れたカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極と
    を備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合され
    て成る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であっ
    て、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極の上に形成された絶縁
    層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、及
    び、 （Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、から成り、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上にカソード電極を設ける工程と、 （ｂ）カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属
    化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、 （ｃ）金属化合物を焼成することによって、該金属化合
    物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン
    ・ナノチューブ構造体がカソード電極の表面に固定され
    た電子放出部を得る工程と、 （ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｅ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｆ）少なくとも絶縁層に開口部を形成し、該開口部の
    底部に該電子放出部を露出させる工程、によって形成す
    ることを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の製造
    方法。
  130. 【請求項１３０】金属化合物は、有機金属化合物から成
    ることを特徴とする請求項１２９に記載の冷陰極電界電
    子放出表示装置の製造方法。
  131. 【請求項１３１】金属化合物は、有機酸金属化合物から
    成ることを特徴とする請求項１２９に記載の冷陰極電界
    電子放出表示装置の製造方法。
  132. 【請求項１３２】金属化合物は、金属塩から成ることを
    特徴とする請求項１２９に記載の冷陰極電界電子放出表
    示装置の製造方法。
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