TW432419B - Electron emitting element, electron emitting source, image display, and method for producing them - Google Patents

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五、發明說明（1) 明所屬技術嚴j 本發明有關於一種用以放n：—子_4； I子放射元件以及其 '· —— ·'·'·— ·" 、 製造方法’尤其係有關於一種使用一含有具六碳環構造之 碳材料的粒子或其聚集體而形成的電子放射元件以及其製 造方法。進一步，本發明係有關於一種以數個上述電子放 射元件構成之電子放射源、一利用該電子放射源構成的影 像顯示裝置、以及彼等之製造方法。 t明背景 近年來，積極開1_一 _壤1來微..4、.電子.盖射元件， 來作為一声精細簿呦壬t也.直源，或是 一可以.高Ji赘傲」]!直空裝置之電子—f、（發j士部）。 以往，電子放射元件大都使用一種所謂將高電壓加至已 被加熱至高溫之鎢等材料而使其放出電子之「ϋϋ!」 者’惟近年來，積極研究開發一種不需要加熱至高溫、即 使低電壓亦能放出電子的「冷―愈.-.極t 土美射元件。像 這樣之冷陰極型電子放射元件有很多種型式，一般可分為 電場放射型（FE型）、通道注入型（MIM型或MIS型）、或表面 傳導型（SCE型）。 在FE型電子放射元件中，係藉由將電壓加至閘極電極而 使電場作用於電子放射部，來使電子由矽（Si)或鉬（m〇)製 作成之錐狀突起部放出來。在ΜίΜ型或MIS型電子放射元件 中’係形成一含有金屬層、絕緣體層、半導體層等之層積 構造’並男§ n敦暴m由金屬層傲注入/通.—過鱔-錄 層’一甩1電子放射部取串異外...部。又，在SCE型電子放射 4 :：> 匕:丨 9 五、發明說明（2) 元件中，係將電流流過一形成於基板上之薄膜的平面方 向，而使電子由預先被形成之電子放射部（一般係指存在 於薄膜之通電區域中的微細龜裂部份）放出。 這些冷陰極型電子放射元件之元件構造每一種都具有所 謂可以藉由使用微細加工技術而謀求構成之小型化與積體 化的特徵。 其中，冷陰極型電子放射元件所要求之特性除了希望在 低電壓/低消耗電力驅動下可獲得穩定高電流外，亦希望 是一可便宜製造而得之構成。 像這樣的冷陰極型電子放射元件有例如在日本專利特開 平號公報♦所揭示之構成，其圖解地顯示於圖1 中。圖1所示之依習知技術而成之構成，為一藉由進行特 定處理，而希望利用一電子親和力可變為負數之鑽石來作 為電子放射源者。其構成係藉由使用鑽石粒子而非鑽石 膜’俾實現製造上之簡單化、進而低成本化a 以下說明其具體構成。在圖i中，在基板丨〗丄上形成一作 為電極之導電層112，再於其上，形成一由鑽石粒子113所 ^成之電子放射部114。鑽石粒子藉由特定處理而變成 ς電子親和力為負數。在該鑽石粒子113之對面，設有一 你子引出電極（未圖示），藉由對該電子引出電極施予電 ψ將可以由该由鑽石粒子11 3所組成之電子放射部11 4取 ai電子。 =中，鑽石粒子113由於其表面電子親和力為負數’因 °以預期到由導電層丨12進入鑽石粒子113之電子容易由

五、發明說明（3) 鑽石粒子113被放出來。藉此，在圖1之構成中，理論上可 以預期到即使不對對面之電子引出電極（圖中未示）施加高 電壓，也可以取出電子。 又，圖1之構成由於係使用鑽石粒子1 1 3，來構成電 子放射部114 ’因而可以容易且低成本地形成。 本發明所欲解決之誤顳 一般而言，立射友貪之電土盖射足g 要求具ί —以.工I幕旅暴：C1) 較斗之-重場1击_電子 (亦即’可玉—复土1出）；（2 )所！到之電流的 ，定」(_3 )社1見¢111废复i 是’目/前為告出來之前述習知技術所得之電子放射 元件都電土教射！並.狀之依存度.戚 是I.底崖i度_太地肩題。 又’根據習用技ϋ話，難以製作也/再属性良好之電子 放射元件，其务作特ίΧί[疋、 在前述圖1所示習用技術之構成中，雖想要從電子放射 部114取出電子，實際上會有以下所舉問題產生。 第一’與理論不同的，不管構成電子放射部114之鑽石 粒子11 3之電子親和力係負數，實際上，對向之電子引出 電極（圖未示）仍需要施加一和習知一樣的高電壓。這點係 因存在於導電層112與鑽石粒子113間之界面的電子障壁所 引起。雖然導電層1 1 2與鑽石粒子1 1 3間若形成歐姆接合， 即不會產生該問題，但是一般而言，要獲得與鑽石之歐姆 接合就材料而言係相當因難的。結果，導電層丨丨2與鐵石 -___ 1 Η 1 1 I 1 I S I I I 1 I I Ϊ Ϊ S Ϊ S Ϊ ! 1 1 五、發明說明（4) -- 粒子1 1 3間係進行散彈鍵（sh 〇 t k ey)接合，因而為了將電 子由導電層112注入鑽石粒子113 ’電子即必須越過存在於 兩者間之界面的電子障壁。為此’為了將電子由構成電子 放射部114之鑽石粒子11 3拉出至外部’便奐習知技癌— 樣，需、要對對向毛電子弓丄出'電極施加高霉 進一步’在圖1之構成中’由於ί個鑽石粒子113都作 為電子放射源，為了獲得均勻且穩定的電子放出，有必要 獲得有關鑽石粒子11 3之塗佈跃態的均性與穩定i。但 是’實際上要實現該特性相當困難。尤其是'，g著狀態之 穩定性大大地受鑽石粒子11 3之尺寸所影響，例如，當粒 子尺寸.U-H直底」一瘦im 等即會發生，而 難也實m定之電子激出。 ' 如上所述般’在圖1所示之習知構成中，基於要將電子 有效地從導電層11 2注入鑽石粒子11 3中係困難的，且要使 鑽石粒子11 3均(/今盖穩定地塗佈與農.著為n 難的箅您 由’要獲得一具有可充分滿足之動作特性的ϋ放射元件 戶、在相當困難。由以上所述，不能說習知技術中之電子放 射元件的構成或是含於其中之電手放射部的構造或材料能 充分滿足所要求之特性。 本發明為一用以解決上述課題而成者，其目的在於： (1)提供一種在低電壓驅動下可以穩定地獲得高電流的電 子放射元件及其製造方法；（2)以一含有具六碳璟構造碳 材料_ ；^粒子4 _ m之聚集體作為_電子故射部.，一两提供一 種可低成本製造、且可以有敢率座故直電子之穩定性i的 ..·· ......... ——.

五、發明說明（5) 電予砗ίί禾使；（3 )$其冬利用一會有具六磲導構造之碳 材料的雜子’作為電子放射構-性·’ -面权供^ 一可篇更有效率 地放出電子〜^電子复射盖业L ( 4 )藉由配置敦個如〜i所述 之電子蜂辦元件，而提联二，高—敫率的電子放射屬.；（5 )利 用如上所述之電子放射源與影像形成構件’而提供一種可 顯:和—给H暴龙...之_敗屋..1影像-顯示:I :置；（6)提供一種對 於被用作為電子放射部之含有具六破環構造碳材料之粒子 的重要製造流程’以及一可以容易且合理地實施之電子放 射元件製造方法；以及（7 )藉由實施〆使含有具六碳環構造 破材料之粒子均勻地黏著於電極也之—步驟’而提供一種可 以在大片面積夺复盖43現ί良好地在^-一吾有穩定動，作 - 一 · — · 之電子..隹.身见毛复生_射„元件的電子放射元件製造方法β 題之手段 根據本發明之其中—局面，提供，種至少具有一第一電 極、一配置於該第一電極上之電子放射部的電子放射元 件。該電子放射部由粒子或是其聚集體所構成，該粒子含 有一具六碳環構造之碳材料，藉此而達成前述目的。 在其中/貝鉍例中，更包含有/設置於該電子放射部旁 之第二電極。 在一實施例中，該電子敌射部係透過一黏著材而被固著 於該第一電極。 在一貫把例中...違笫=...電掩之表面具有_凹凸形狀，迻黨 子；^里^资一沿譚凹凸形狀而配置。 在一實施例中，該具有六碳環構造之碳材料之主成分為

4 3 2 五 '發明說明（6) 与墨。 例如，該石墨為局定向性之石墨。 最好，該電子放射部係以其中六碳環構造中之σ結合的 切斷部朝向電子放射方向的狀態，被配置於該第一電極 上。 在一實施例中，該具有六碳環構造之碳材料係以石墨為 主要成分，該電子放射部係以該石墨之層積面法線與該第 一電極之表面約略平行之狀態，被配置於該第一電極上。 或者’ S玄具有六$反极構._造之碳材料係以石墨為主成分， — "―· _ ' ^ _m~ -------------- ------- ._ + , + 醫 ·-’ I 子—-旅义.盏玉|_積面的」去線與該..第一靈_極 之^約略垂直之狀態[該._第一 ϋ上.，—且—在..該石 丄直立支二^11_欠農星1逵σ結全边切 直部。 在一實施例中，該具有六碳環構造之碳材料係以碳奈管 (c a r b ο η n a η 〇 t u b e )為主成分。 例如，該碳奈管之前端突出該粒子表面。 最好，該碳奈管之前端不終止而開放。 例如，該碳奈管係由一含有一藉由碳電極間之弧放電所 形成之碳毫微管之凝聚碳所精製作成的。 或者，該碳奈管係一利用觸媒作用之電漿CVD法所形成 的。 最好，該黏著材展合劑。 在一實施例中，該第一電極含有一可生成碳化合物之元 素。

第9頁 五、赘明說明（7) 在一貫施例中，該第—電極具有一含有至少一層以上半 導體層的多層構造。 、根據本發明之其它方面，在該備有第一電極、以及配置 於該第一電極上之電子放射部的電子放射元件中，該電子 ^射部係由粒子或是其聚集體所構成，且該電子放射部係 由黏著材而被黏著於該第一電極上，藉此而達到前述目 的。 最好’該粒子含有一具六碳環構造之碳材料。 最好’該黏著材為展合劑。 立最好’該黏著材僅存在於該第一電極表面中該電子放射： 4所點著的地方’而該第一電極之表面其它部份則不存 在。 “根據本發明之又一其它方面，在一至少含有一形成第一 $極之步驟、以及一在該第一電極上配置一由粒子或其聚 市體所構成之電子放射部之步驟的電子放射元件製造方法 中 以一含有具六破環構造之破材料的材料所組成之粒 子’作為該粒子’藉此而達成前述目的。 在—實施例中，更包含一在該電子放射部旁設置第二電 極的步驟。 在—實施例中’配置該電子放射部之步驟包含一以黏著1 材將該電子放射部黏著於該第一電極上的步驟。 最好，使用展合劑作為該黏著材。 在—實施例中，更包含—在該第一電極表面形成凹凸形 狀之步驟，且該電子放射部沿該凹凸形狀配置。

五、發明說明（8) 例如，該凹 或是，該凹 在一實施例 步驟包含：一 液塗佈 溶液乾 該塗 最好 電子放 在一 之至少 在一 的H 溶液塗 於所塗 該溶液 化物的 第 '.靈. 最好 氬、氪 根據 極之步 體所構 中，該 於該第 燥的乾 佈步驟 ，該黏 射場旁 實施例 電子放 實施例 息..含 佈於該 佈溶液 除去， 處理步 择上0 ，該處 、碳化 本發明 驟、以 成之電 在該第 凸形狀係以 凸形狀以蝕 中，該在該 將一使該粒 一電極表面 燥步驟。 亦可以自旋 著材會因該 的表面。 中，更包含 射場旁的表 中，該將該 f----- 一將_ .一混_合. 第一電極表 中之該電子 並在該電子 驟。藉由該 表砂法_形成。 刻法形成。 第一電極上配置該電子放射部之 子混合於特定黏著材十而得之溶 的塗佈步驟、以及一使被塗佈之 塗佈進行。 乾燥步驟而除離該電子放射部之 一將該黏著材除離該電子放射部 面0 電_.子放射部配置於該第一電極上 有構成該電子放射元件之粒子的 面的塗佈步驟；以及一至少將含 放射部之電子放射場附近表面之 放射部與該第一電極之間形成碳 碳化物，該電子放射部黏著於該 理步驟含有一暴露於一含有氫、氧、氮、 氫中之至少一種之電漿中的暴露步驟。 之再其它方面，在一至少含有一形成第一電 及一在該第一電極上配置一由粒子或其聚集 子放射部之步驟的電子放射元件製造方法 一電極上配置該電子放射部的步驟包含有：

9 4 3 五、發明說明（9) 一將隹-定黏著材與構成該電子放 溶液塗佈於該第一電極表面 镞° '立子相混合而成之 塗佈之溶液中之则子放射；= 子=二至少將含於所 :黏著材除气，而使該溶液乾燥的乾以料 前述目的。 J祀％少驟；糟此而達成 粒；好來具六碳環構造碳材料之材料所組成之 ，好使，一展合劑作為該黏著材。 ± ^ 2藉由4乾燥步驟，該黏著材僅存在於該第一電極 炻中之該電子放射部之黏著部位，而不存在於該第一電 極表面之其它部份。 本弯i—mm射i n有多數以特定圖型配置之多子 二3 i二將輸么信號供給各該等多數電子故射元件 ...1 于-.总..則.....^ -5Ϊ %子敢射元！構設成會對 .刹放射遭子’藉此而埤成 ..I.敷i王放I允连為..前.虽農―填之本發明 ㈣.1土農射丄Μ!多熬電 M ^ f .1:. Ji. A. i= Μ μ ^ 刖述目的。 本發明之影像^•示裝置包名}有：上面所說明之本發明所 揭電子放射源、用以受該電子放射源所放射之電子所照射 而形成影像的影像形成 匕而達成前述目的。 本發明之電子放射匕；法包含有：-將多數電子放 射凡件排列成特定圖型而之，並使其對應於各輸入信 號而故射出電子的步驟.以及，一形成一用以將該等輸入 信號供給各該等多數電子放射元件之裝置的步驟；且該等

第12頁 432419 五、發明說明（10) 多數電子放射元件係由上面所說明之本發明所揭方法而形 成的；藉此，達成前述目的。 本發明之影像顯示裝置製造方含有：一構成電子放 射源之步驟；以及一將一用以受該電子放射源所放射之電 子所照射而形成影像的影像形成構件，配屋於相對於該電 子放以也1特定复翼麗1上的步驟；且以上述本發明所揭 方法來形成該電子放射源；藉此，而達成前述目的。 圖式之簡單說明 圖1為一圖解地顯示一根據習知技術而成之冷陰極型電 子放射元件之構成的圖。 圖2為一圖解地顯示本發明之第—實施例中之電子放射 元件之構成的圖。 圖3為一用以說明本發明之第一實施例中之電子放射元 件製造程序之某一步驟之圖。 圖4為一用以說明本發明之第一實施例中之電子放射元 件製造程序之某一步騍之圖。 圖5為一用以說明本發明之第一實施例中之電子放射元 件製造程序之某一步驟之圖。 圖6為一用以說明本發明之第一實施例中之電子放射元 件製造程序之某一步驟之圖。 圖7為一圖解地顯示石墨之層狀構造的圖。 圖8 為一圖解地顯示石墨粒子之構造之圖。 圖9為一圖解地顯示本發明之第二實施例中之電子放射 元件之構成的圖。

五、發明說明（11) 圖i 0為一圖解地顯示本發明之第三實施例中之電子放射 元件之構成的圖。 圖11為一圖解地顯不碳奈管之構造的圖。 圖1 2為一圖解地顯示碳奈管之前端部處於閉合狀態下之 圖。 圖13為一圖解地顯示碳奈管之前端部處於敞開狀態下之 圖β 圖14為一圖解地顯示一含有碳奈管之碳膜之狀態的圖。 圊15為一圖解地顯示一含有碳奈管之粒子之狀態的圖。 圖1 6為一圖解地顯示本發明之第四實施例中之電子放射 元件之構成的圖。 圖1 7為一圖解地顯示本發明之第五實施例中之電子放射 元件之構成的圖。 圖1 8為一圖解地顯示本發明之第五實施例t之電子放射 元件之其它構成的圖。 圖1 9為—圖解地顯示本發明之第六實施例中之電子放射 元件之構成的圖。 圖2 0 (a )及（b)分別為圖解地顯示石墨之微觀構成與巨觀 構成的圖。 圖2 1為—圖解地顯示本發明之第六實施例中之電子放射 元件之其它構成的圖。 圖2 2為一圖解地顯示本發明之第六實施例中之電子放射 元件之又—其它構成的圖。 圖2 3為一圖解地顯示本發明之第六實施例中之電子放射

第14頁 五、發明說明（12) 元 件 之 又一 其它 構 成 的 圖 □ 圖 24(a)^ -(d) 為 用 以 說 明 本 發 明 中 之 電 子 放 射 元 件 之 製 造 程 序 之各 步驟 的 圖 □ 圖 25 為一 用以 說 明 本 發 明 中 之 電 子 放 射 元 件 之 其 它 製 造 程 序 之 某一 步驟 的 圖 〇 圖 26 為一 圖解 地 顯 示 本 發 明 之 第 八 實 施 例 中 之 影 像 顯 示 裝 置 之 構成 的截 面 圖 〇 圖 27 (a)- -(d) 為 用 以 說 明 圖 26 之 影 像 顯 示 裝 置 之 製 造 程 序 之 各 步驟 的圖 〇 圖 28 為一 圖解 地 顯 示 本 發 明 之 第 九 實 施 例 中 之 電 子 放 射 源 之 構 成的 圖。 圖 29 為一 圖解 地 顯 示 本 發 明 之 第 十 實 施 例 中 之 影 像 顯 示 裝 置 之 構成 的圖 0 圖 30 為一 圖解 地 顯 示 本 發 明 之 第 六 實 施 例 中 之 電 子 放 射 元 件 之 又一 其它 構 成 的 圖 〇 符 號 說 明 1 基 板 2 電 極 3 電 子放 射構 件 之 粒 子 4 絕 緣 層 (石墨粒子） 5 電 極 6 有 機 物 7 電 漿 8 碳 化 物 9 電 子放 射構 件 之 粒 子 10 碳 膜 (碳奈管粒子） 11 碳 奈管 13 矽 半 導 體 層

第15頁 4 3 2d 1 9 五、發明說明（13) 14 網眼狀電極 24 電子放射部 51 導電層（電極） 52 電子放射構件之粒子 53 黏著材 54 電子放射部 55 電子引出電極 56 電子 61 基板 72 電子放射構件之粒子 73 黏著材 111 (石墨粒子） 基板 112 導電層 113 鑽石粒子 114 電子放射部 211 電子放射元件 212 外圍部 213 影像形成部 224 電子放射源 311 電子放射部 320 X向配線 321 Y向配線 322 電子放射源 323 背板 324 面板 325 透明電極 326 螢光體 327 側板 3 2 8 電子放射元件 [發明之實施態樣] 以下，邊參照圖式，來就本發明之各實施例（實施態樣） 作說明。又，在圖中，相對應之構成要件附註相同的參照 號碼，且重複之說明省略。 要實現一高效率的電子放射元件的話，一能使，予赛出 相當容易之元件構造的設計以及材料的選擇乃是相當重要 i事項。又，從實用面來看的話，亦期望能以低價格 製造。因此，在本發明中，n—40L. —___盒_有.._.長六」1環，構_造

第16頁 五、發明說明（14) 各.¼封肅的轉H其 二廣效率地放射電 ......—.....----------·，·-·〜··..-.·〜 φΐυ生。 又，在本專利發明 形狀’而是除了包括 包括針狀、筒狀、球 以下為說明簡化起見 「粒子」。 [第一實施例] 本發明之電子放射 以及一包含有被黏著 圖2 圖解地顯示出~ 施例中乏電子放射元 具體而言，在圖2 為破璃基板）、2為第 為電子放射部' 4為 層）、5為第二電極（ 部2 4係由電子放射構 3所構成。 明 成 -聚集體秦專·Α .電放射部，而實專 」子...’-县m .光之易於製造的電子~放 書中所述之「粒子」並不限定於特定 具有所謂粒狀形狀之分離個體外，亦 狀等具有各式形狀之分離個體。又， ’將「粒子或聚集體」單單稱之為 兀件少設有一第一電極（導電層）、 於該第一電極上之粒子的冷陰極部。 根據這樣之本發明構成而成之第一實 件構成的構成圖β 之構成中> 1為基板（在本實施例肀 一電極（在本實施例中為鉻電極）、24 絕緣層（在本實施例中為二氧化矽 在本實施例中為鋁電極）。電子放射 件之粒子3所構成，例如由石墨粒子 本實施例中之電子放射兀件係由下述參照圖3至圖 之程序形成的。 首先，如圖3所示，在破螭基板！上，以RF濺鍍法，形 —厚度200nm的鉻電極2。 其次，將-平均粒徑為5微米之石墨粒子4〇〇毫{，混入

第17頁 432419 五、發明說明（15) 一以丁卡必醇（butylcarbitol)稀釋異丁間丙稀酸鹽 (isobutyl -in -acrylate)而成之溶液20cc中’並藉由一超 音波攪拌或是旋轉器攪拌，而使其均勻分散。此時’石墨 粒子之分佈密度為每平方公分2x 1 〇7個。以旋轉器將該溶 ^ 液塗佈於鉻電極2上，並在3 0 0度C之環境下’放置一小 ‘ 時，使其乾燥。藉此，如圖4所示般，石墨粒子3將附著 於鉻電極2上。又，在圖4中，6表示石墨粒子3所分散 著之溶液中所含之有機物。 乾燥後，如圖5 所示般，將石墨粒子3所塗佈之電極表 面曝露於氫電漿7中，俾除去殘留於石墨粒子3表面上之 有機物6 »此時之玻璃基板1 之溫度為例如3 5 0度。其中， 藉由適當設定電漿7之溫度以及基板1之溫度，曝露於電 漿7中之有機物6將被分解除去，另一方面，在石墨粒子 3與鉻電極2間之有機物6則如圖5之圓圈中以擴大圖模 式顯示般，因碳化而成為碳化物8 ，其在處理後仍會殘 存。藉由該碳化物8 ’石墨粒子3將被黏著於鉻電極2 上。另一方面，藉由除去石墨粒子3表面之有機物6 ，由 石墨粒子3 (電子放射部2 4)所得之電子放射特性將穩定地 被保持著。 進一步’以濺鍍法依序形成二氧化矽層4 (厚度1 5微米）1 以及紹電極5 (厚度〇 1微米）’再藉由姓刻法，於一定部 位开> 成一個洞。此時该已附著有石墨粒子3之鉻電極2係 位於該洞之中（參照圖6 )。 以上述裎序作成之電子放射元件若在鉻電極2與鋁電極 ：

五、發明說明（16) 5之間施加一 4 5 V的電位差的話’將開始由石墨粒子3放射 出電子。而且’施加7 5 v之電位差下，已確認出可獲得每 平方毫米30微安之電子放射密度β 又，在本實施例中，藉由氫電漿處理’來將殘留於石墨 粒子3 ，面之有機物6除去，且以氩電漿處理，於石墨粒 子t與第一電極（鉻電極）間形成碳化物8，而將石墨粒子3 黏著於第電極2上。但是，有關將一必要之殘留有機物 除去，以及石墨粒子之固定方法等不限於此。例如，上述 ，序y以包含一使其曝露於一含有氫、氧、氮、氩、氪、 蛱化氫中之至少一種以上之電漿中的曝露步驟。被直接曝 露於像這樣之電漿中之有機物6雖會被分解除去，但是夹 ，電子放射部24(含有一具六碳環構造之碳材料的電子放 ，士構件之粒子3 )與第一電極2之間的有機物6則一部份會 被刀解，而蜒成碳化物8 (碳或以碳為主成分之材料）^該 1化物8在機能上形成一黏著材，將電子放射部24 (粒子 3 )強固地黏著於第一電極2上。 在上述構成中，雖使用石墨粒子3作為電子放射部Μ， 但電子放射部24之構成材料並不限於石墨粒子3 ，只要是 —含有具六碳環構造嗥材料之並料即.可。不過，在實用 i总担還J _煮m m j .石墨粒子i或是石墨粗子之 來集—體_ . ’參構成該電子放射部^。〆 生亦即’_石墨雖呈-如圖7 ~示之六石炭環相連之層狀構 ^仁經由本發明者等之檢討，發現自六碳環間斷之部份 (在六碳環中之σ構造的切斷部）15，電子較易放射出來。

第19頁 4 3 24 1 9 五、發明說明（17) 〜 另一方面，也發現自六碳環之表面部1 6 ’較難以使電子放 射出來。 又，如圊8之示意所示’粒子狀之石墨在其救子之周邊 部1 7係處於六碳環間斷之狀態（相當於圖7之1 5 )，電子較 容易由該處被放出。因此，藉由.使石墨粒子3高密度且均 勻地分散塗著，而將其作為電子放射部24來用時，將可^ 實現一具有高密度電子放射部24之電子放射元件a又，即 使是石墨粒子之聚集體，亦可以獲得同樣之效果。 又，該含有石墨粒子3、或是其它具六碳環構造碳材料 之電子放射部24最好被黏著於第一電極2上。 在上述說明中，雖將第一電極2 作成鉻電極，但第—： 極2若含有一種以上之可以產生碳化合物之元素的話則更 好。根據此一構成，作為電子放射部2 4用之含有且丄& n 石叹ί晨 構造碳材料之材料，與第一電極2之間，較易於形成碳 合物。結果，將可以使電子放射部2 4 (電子放射構件之叙 子3)在電氣性與機械性上更強固且穩定地黏著於第—電極 2上。結果，由第一電極2向電子放射部24之電子移動將 相當容易，電子放出特性將提高。 [第二實施例] 圖9顯示本發明之第二實施例，基本構成與第一實施例 相同’但在圖9所示之第二實施例之構成中，被分散塗佈 於鉻電極3 上而作為電子放射部24用之石墨粒子3 係被配 置成其端部1 7 (參照圖8 )朝向第二電極（鋁電極）5之方向 (蚕直於鉻電極2 上方）（亦即，朝向電子放射方向）。

第20頁 五、發明說明（18) 如前所述，石墨 之端部17相當於六 因此，石墨粒子3 電極5 之方向（鉻1 於位於石墨粒子3 場較易集中，電子 來，更能以低電極 具體而言，在本 極2 與銘電極5 之 墨粒子3 放射出電 話，已確認可以有 度。又，在本實施 分散配置，因而比 電子放射場）的數j 亦提高-。 又，即使在使用 作為電子放射部2 4 部位如上所述般朝 述一樣的效果。 例如，當使用在 成電子放射部2 4時 放射方向即可。 [第三實施例] 圖10為顯示本發 為六碳環相連之層狀構造’石墨粒子3 碳環間斷之部份（圖7之參考號碼1 5 )。 之端部17將朝向電子放射方向所在之鋁 Ϊ：極2 之垂直上方）。根據圖9之構成， 之端部1 7上的六碳環間斷之部份上，電 更易於放射出。因此，比起第一實施例 來放射出電子。 實施例所揭電子放射元件中，若於鉻電 間’施加一3 Ο V之電位差，將開始由石 子°進一步，若施加50V之電位差的 約每平方毫米3 0微安培之電子放射密 例之構成中，由於可以使粒子3綿密地 起第一實施例來，放射電子之點（亦稱 t將增加’且電子放射場之分佛迨勻性 石墨粒子之替代品的其它材料粒子，來 用之粒子時’藉由將電子易於被放出之 用電子放射方向配置，亦可以獲得與上 下一實施例中所將說明之碳奈管，來構 ’/、要將碳奈管配置成其前端朝向電子

8月之第三實施例中之電子放射元件之構

第21頁 432419 五、發明說明C19) 成的構成示意圊。 具體而言’在圊10之構成中，1為基板（在本實施例中 為石英玻璃基板）、2為第—電极（在本實施例令為鎮電 極）、2 4為電子放射部、1 4為作為第二電極網眼狀電極。 在本實施例中’係藉由含奴奈管（carbonnanotube)或碳奈 管聚集體之碳粒子（後面會述及之碳奈管粒子）9 ，來構成 電子放射部2 4。 如圖11之示意圖所示，碳奈管1 1係呈以六碳環構成之針 狀粒子’其寬高比（粒子長/粒子徑）非常的大。因此，在 碳奈管11之尖端（前端）上’電場將易於集中，且電子容易 被放出。此時，為了實現一有效率的電子放射，碳奈管^ 之尖端最好如圖13之參考編號Ub所示，其終端之碳原子呈 開放狀態，而非如圖1 2之參考編號丨丨a所示之碳原子呈相 結合封閉狀態。 碳奈管11可以藉由對一含有—利用碳電極間之弧放電所 形成之碳奈管的凝聚碳進行精製而成，亦可以藉由一利用 觸媒作用之電漿CVD法形成。 進二步言，該依據碳電極（未圖示）間之弧放電而成之形 成程序糸使弧放電發生於兩被設置於8〇托耳（T〇r〇之氦環 境”竣電極^藉此’碳電極之一部份將被蒸鍵，而形 成舨膜：如圖14之不意所示，如此形成之碳膜㈠中，所含 有之11比例約有百分之二十_，這些破奈管η通常呈 -直徑m ’長度約2至3微米之針狀構造。X，含於破 膜1 〇中之碳奈管11以外的成分大都為碳粒子。

第22頁 五、發明說明（20) 在本實施例中，將 成粒子狀，而作為 24的電子放射構件 此而得之粒子9 亦 本實施例之電子放 首先，以R F濺鍍 200奈米之鎢電極2 徑2 0微米之碳奈管 (isoamy)溶液中’ 勻分散於溶液中， 分佈密度為每平方 將該溶液以軸旋器 度C之環境中一小 3有如此形成之碳奈管11的噥膜10粉碎 一用以構成圖10之構成中之電子放射部 之粒子9帛。又，在以下之說明中，如 稱之為碳奈管粒子9。 射元件以如下所說明之程序形成。 法，於石英玻璃基板丨上形成— ，，而作為第一步驟。其次成將平厚均度粒 粒子200毫克，混入2〇Cc之醋酸異改基 再以超音波攪拌或旋轉器攪拌/使其均 而作為第二步驟。此時，碳奈管粒子之 公分6x1 個。其次，在第三步驟中， 塗佈於嫣電極2上’再使其放置於 時。然後’在第四步驟中，於乾燥後， 將已塗佈有破奈管粒子之表面，曝露於含有百分之一氧的 氫氣電漿中。此時之石英玻璃基板1之溫度成為例如7 0 0 度C。接著，進行第五步驟，在石英玻璃基板1之上方， 隔5 0微米之距離，設網眼狀電極1 4。 上述第一至第三步驟與第一實施例令之對應步驟基本上 相同。但是，在本實施例中，在第四步驟中，係將被分散 配置之碳奈管粒子9之表面，在基板溫度7 0 0度C之高溫^ 態下，曝露於含有百分之一氧的氫氣電漿中。在該條件 下，由於碳粒子比碳奈管1 1更容易被蝕刻，因而如圖丨5 < 示意圖所示，將成為碳奈管11之一部份突出粒子9之構 造。結果，碳奈管11之尖端上，較強的電場集中將發生，

第23頁 43 ? 五、發明說明（21) 且電子容易放出。 又，以弧放電所形成之碳奈管11如圖12所示般，其前端 即使呈封閉之構造1 1 a，然只要在溫度7 0 0度C之高溫環境 中，被曝露於含有百分之一氧的氫氣電漿中，其前端即會 被蝕刻，而成為如圖1 3所示之前端敞開之構成1 1 b。像這 樣之前端被敞開之構造1 1 b，換言之即呈六碳環切斷之狀 態，而如第一實施例亦已說明者，電子將易於被放射出。 又，電子放射場數亦同時增加。 進一步，藉由上述電漿處理，在碳奈管粒子9與鎢電極 2間之界面上，將形成一身為碳化合物之碳化鎢（WC)。藉' 由該碳化合物，碳奈管粒子9 將被黏著於鶴電極2 上。結 果，碳奈管粒子9 與鎢電極2 間之接觸電阻變小，電子可 穩定地被供給。又，為了使那樣之碳化合物生成，第一電 極2之材料不限於鎢，亦可以是矽或鈦等其它材料。而第 一電極2則用鎢與銅、或是鎢與鋁之混合物亦沒有關係。 如上所述般’當以上述程序’形成該以碳奈管粒子9構 成電子放射部2 4的電子放射元件時，將可以實現一以低施 加電壓即可穩定地放射出相當多電子的電子放射元件。具 體而言，網眼狀電極14之施加電壓在50V時，電子放射會 開始，而施加電壓在70V時，則確認可得每平方毫米5〇微 ^ 安培的電子放射密度。 又，用以將碳奈管粒子9曝露於氫電漿之環境，亦不限 於本實施例所記載之條件，在電漿處理時，被混入氫中之 氧量最好在O.latm%至20atm%。當所被混入之氧量低於

第24頁 4 3- 五、發明說明（22) G_ i atm%時，蝕刻效果將降低，e ^ 成為從粒子9突出之構造，同時反75 & 11之一部份將難以 以被敞開而不太好。另一方面卷碳奈官11之前端由於難 以上時’蝕刻作用將過強，程田所/tc*入之氧量在20atm% 又’上述電漿處理時之基板丨條=之控制變得困難。 同，其最適當條件亦改變。但a之溫度因應電漿條件之不 下時，蝕刻效果由於極端下降二：基板溫度在20 0度。以 合成碳化合物之材料，來作為第—好。而且，當使用一 基板溫度最好保持在碳化合物可人f2之構成材料時’ 當基板溫度在1 0 0 0 °c以上時，餘列二田^咖度u上。又’ τ蚀刻作用將因過強，而使梦 程條件之控制變得困難而不太好。 又，在上述本實施例之說明中，热及油m Α .一一 ----------------------------------------------------------...........隹_傳使....用...網..目民狀電極1 4 來在_三二極」但亦可以取代之’而作成第一實施例所 說明之形狀的電極構造。 又，在本實施例中所說明之網眼狀電極丨4不限於使用碳 奈管粒子9之場合’當使用其它電子放射構件來構成電子 放射部24時’亦可使用’且在本說明書之其它實施例中使 用亦可。 [第四實施例] 圖1 6為一圖解地顯示本發明之第四實施例中之電子放射 元件之構成的構成圖° 具體而言’在圖16之構成中’1為基板（在本實施例中 為玻璃基板）、2為第—電極（在本實施例中為鋁電極）、 24為電子放射部、4為絕緣層（在本實施例中為二氧化石夕

第25頁 五、發明說明（23) m第子二極(在本實施為銘電極）、13為碎半 導體層電子放射部24係由電子放射構件 石墨粒子3所構成。 q s 在本實施例之電子放射元件中，在基板丨上先形成一矽 半導體層13’开)成於其上之第一電極2實質上且有多層構 ，。像這樣之本實施例中之電子放射元件係藉由一於第一 實施例中參照圖3至圖6所說明之製程外，再加上一形成 石夕半導體層13之步驟而成之如下所述的製裎所形成。 首先’以電聚XVD法，於玻璃基板1上，形成一厚度250 ^米之矽半導體層13(P型：電阻係數為4x16 Ω. cm)。接 ’ 著’在砂半導體層13上，以RF濺鍍法，形成厚度5〇〇奈米 ^鋁電極2。其次，將一平均粒徑為5微米之石墨粒子4 〇〇 毫克，混入一以丁卡必醇（butylcarbit〇l)稀釋異丁間丙 稀酸鹽（isobutyl-m-acryiate)而成之溶液20cc甲，並藉 由一超音波攪拌或是旋轉器攪拌，而使其均勻分散。此 日ί 1石墨粒子之分佈密度為每平方公分2x 1 〇7個。再以軸 旋器將該溶液塗佈於鋁電極2上，並在300度<:之環境下， 放置一小時’使其乾燥^藉此，石墨粒子3將附著於鋁電 極2上。進一步，於乾燥後，將石墨粒子所塗佈之電極表 面曝露於氫電漿中，俾除去殘留於石墨粒子3表面上之有 $物。接著，以激鍍法，依序形成二氧化 <夕層4 (厚度Η ^來）以及紹電極5 (厚度〇 · 1微来），再藉由蝕刻，於—定 邛位形成一洞。石墨粒子3所附著之鋁電極2位於該洞 中。

第26頁 — _ 五、發明說明（24) 像這樣’於基板1上，至少設置一層以上之砂半導體層 13之類的半導體層或高電阻層，再於其上形成第—電極曰 2，藉此而將第一電極2實質上作成多層構造的話，將可 因該半導體層或高電阻層，而使異常放電難以發生，且戶斤 放射之電流值穩定。 具體而言’在以上述製程所作成之電子敌射元件中，杏 施加45V之電麼於IS電極5上時，將開始有電子放射出， 而當施加電極在75 V時，則已可確認有每平方毫米3 〇微安 培之電子放射密度。此時，因異常放電所引如… _ Ή起之70件破壤 完全看不到，放射電流非常穩定。若沒有机 ,„ 3 Α置矽半導體層 1 3的話，約有百分之五十之經常性放射雷、& a电成的偽罢發4；， 但根據本實施例，經常性放射電流之偏罢 ^ 以適用 設置-層以上之如上所述之矽半導體^在\⑽以下./ 層或高電阻層，而使第一電極2成為實 ^類的半導體 一構成’在本說明書之其它實施例亦可上多層構造的这 又，在到目前為止之說明中，敗龙使 — 子玫射部-之位.置-土設-有一亂....R .部—士形妝二在—對應龙電 電極」來作為第二蓋,但亦可取代之，、電極或是網曝狀 施例所說明之以一不具有開口部的平面2作成如下述實 射部-定距離而配置之構成。 面狀電極間隔電子放 [第五實施例] 圖1 7為一圖解顯示本發明之第五實放 .^ ^ L 只知例中之電子放射元 件之構成的截面圖。 如圓所示’在本實施例之電子敌射元件中，係在基板

第27頁 4 五、發明說明（25) 61之上’形成一作為第一電極用的導電層51。在該導電層 51上’電子放射構件之粒子52以黏著材53被固定，而形成 電子放射部54。進一步，在基板61之對向上，配置有一電 子引出電極（第二電極）55。 圖1 7之構成一般被稱之為二極體構成。在具有該構成之 電子放射元件中’係將電壓施加於電子引出電極55上，使 電場集中於構成電子放射部54之粒子52上，而由此取出電 子。 其中’為了在時間性與場所性上使電子5 6由電子放射部 54均勻放射’有必要使構成電子放射部54之粒子52，以更 南密度’確實且均勻地塗佈與附著於導電層（第一電極）51 上。在本實施例中，由於以黏著材使粒子5 2被固定，因而 可以確保非常穩定之附著狀態。 ，圖17中’雖顯示出僅在導電層51與粒子52附近存在有 黏著材5 3 ’但不特別限定於此，例如，如圖1 8所示，作成 在，子52之表面亦存在有黏著材53之狀態亦可。但是，當 像這樣在粒子52之表面上存在有黏著材53時’若實際電子 f射點（電子放射場）附近之表面，亦為黏著材5 3所覆蓋的 =，電子將難以被放射出。因此，至少在粒子5 2之電子放 2 t (^^子放射場）附近之表面，亦即在圖示構成之粒子52 出來鳊p附近，最好不存有黏著材53，使粒子52之表面露 私^於廷—點，如後面之圖24(d)所示般，最好在電子放 -σ之粒子5 2之表面黏著材被除去，而使電子放射構件之

第28頁 五、發明說明（26) ~ ---- 本來的電子放射特性被確保之下，在導電層5〗與粒子5 2 之間殘存充分量之黏著材73，俾實現一充分之黏著性被確 保之的狀態。像這樣之狀態係藉由使用一在螢光體塗佈等 中被廣為使用之材料的展合劑，來作為黏著材5 3，而被實 現。展合劑除了因為在真空中之使用有實績而有利之外，、 由於可以實現如上所述之黏著狀態’因而為一適於作為黏 著材5 3之材料。 構成電子放射部54之電子放射構件之粒子52可以是互相 獨立之狀態’或是一部份聚集之狀態亦無妨。又，導電層 5 1為一用以作用一將電子供給至該構成電子放射部54之粒 子52的電極用者，可以以一般金屬為首之導電性薄膜或厚 膜來構成。且，導電層51不管是一層構造或是多層構造， 都可以獲得本發明之效果。又，在構造上，只要容許，亦 可用一兼具基板61與導電層51的構成。 如上所述般，當以黏著材5 3，使電子放射構件之粒子5 2 附著於導電層5 1上時，作為電子供給源的導電層（電極）5 1 與粒子52之間被確實黏著，因而其可靠度提高，同時，兩 者間之歐姆接觸被確立，電子之由導電層51到粒子52之注 入將良好地被進行。 又，在以上之說明中，該電子放射元件之構成亦可以作 成將該於對應電子放射部54處設有開口鄯之引出電極間隔 該電子放射部5 4 —定間隔而設之所謂三極體構成，以取代 上述二極體構成，其亦可獲得同樣的效果。 [第六實施例]

第29頁 五、發明說明（27) 圖19圖解地顯示一根據本發明之第六實施例而成之電子 放射元件之構成的戴面圖。在本實施例中，特別將用以構 成一在第五實施例中所說明之構成中之電子放射部54的電 子放射構件之粒子，作成石墨粒子7 2。 若再一次說明圖1 9之構成的話，在本實施例中之電子放 射元件係在基板6 1上形成有一導電層（電極）5 1 ^在該導電 層51之上’石墨粒子72被藉由黏著材53所固定，進而形成 電子放射部54。再者，在基板51之對向上，配置有電子引 出電極55。 圖1 9 放射 集中 出電 其中 。微 的環 同與 ，將 之構成一般亦被稱之為二極體 w μ^ 元件中，係將電壓施加於電子引出電極5 5上，使電 於該構成電子放射部54之石墨粒子72上，而由該處 子56。 ，圖20(b)中圖解地顯示出石墨粒子？2之巨觀狀 觀地看之的話，則如圖2〇(a)之圖解所示般，六個 狀構造除二次元擴展外，亦具有層狀重疊之構造。 ί :實施例相關且已說明者’在石墨粒子72之端面 :出，構造之六碳環中之σ結合被切斷之部份、 當使電％集中於石墨粒子7 2 t昧，脾山 的露出部份(在圖19之構η將由那…結 干而祚a# 成中，如问於圖中以箭號 不而作為電子56之玫射路 示般 當多之電？，這點由實驗已判明。自編） 點相關地，以下說明有關本案發明 之電子放射的實驗結果。’、 斤進行過之石

五、發明說明（28) V、體而CT 在具有上面所說明之二極體構成的電子放射 元件中在真空度為1 〇托耳級之環境中，施加電壓到能獲 得1 Ο V / e m之電場強度，來測定放射電流時，當使用一j 墨凇手作為該^成览子玫射-部冬電子放射構件之粒子時， $可獲.1微安、之I射..電流；相對於此’在同樣條件 當声―瓜姐二^真典鈦來作為電子放射構件 I二種楚互鸟1赞^減-1! -.像益I，:1由使 用石一基束.並.為—1 土赛1辨件，.將可以實現一更有效率之雷 旱放射一。 干叉电 石墨粒子中之如上所述六碳環的σ結合之切斷部产 是自然發生的，亦可以係以後述步驟形成的。 々1以 例如，在圖2 1中顯示出，在圖丨9之構成中，於其 之法線係配置成約略垂直於導電層（電極）5 i之表面的石面 粒子7 2之表面上，設置一凹部（缺口部）7 2 2。藉此 墨 σ結合之切斷部份露出於該部份7 2 2上。藉此，電子將使 於由該凹部722被放射出，且實質上在該凹部722附近:民易 為電子放射部54。進一步，藉部了2圣選擇悻崦Ρ戍 成一色石—-圣皇土工2$兔ϋ-二農m電—子..敢射裤選擇广 h又，在具有圖21所示之凹部722的構成中，若以其4 環構造之定向性高的高定向性石墨，來作為石墨板子^嗔 話，將可更顯著地獲得上述效果。在本案發明者等所2的 之實驗中，當以切刀，在已知為商品名「超級石墨」=行 墨片表面上，形成凹形狀之紋路（缺口部），並測定二☆石

五、發明說明（29) 之電子放射狀態時’已確認除了石墨片之端面以外’由以 上述方法形成之凹狀紋路部亦放射出電子。 或者，也可以取代上述機械形成方式’而以化學性作用 之方式，來形成如上所述之石墨粒子72表面之凹部722， 其可獲得同樣的效果。 進一步在圖22所示之構成中’於導電層51上，藉著黏著 材53，以其端面朝向電子引出電極55之方向（亦即，其層 積面之法線約略平行於導電層（電極）51之表面的方向）， 黏著石墨粒子7 2。 石墨粒子由於圖20(a)所示之微觀層積構造，大多會呈 如圖20(b)圖解所示之扁平形狀；因此，若在導電層51上 塗佈石墨粒子72的話，其層積面之法線將大多與導電層51 之表面的法線約略平行；而在此場合下，對於電子放射最 有貢獻的石墨端面將因為不是面對電子引出電極*而使電 場對於露出端面之六碳環的σ結合之切斷部份的集中變得 沒有效率。 相對於此，如圖2 2所示般，藉由將石墨粒子7 2之端面朝 向電子引出電極55配置（亦即，配約 略f行,導電_歷1~^.益二£上名^-與·^ ..1.弊耳.以本放—地—使_電場 1丄..县lit子放射I垄。 在圖22所示之構成中，若用其六碳環構造之定向性高的 高定向性石墨，來作為石墨粒子7 2，上述效果將更為_著 獲得。 進一步，在圖23所示之構成中，取代圖19中之基板61，

第32頁 五、發明說明（30) 而使用一表面具有 上，設置導電層5 1 該凹凸形狀而設， 55 〇 在如上所述構成 凹&形狀，而被黏 而被黏著。藉此， 份有露出之石墨粒 5 5 ’因而電場集中 高°又’在圖2 3所 造之向定性高之高 亦可以更顯著地獲 上述凹凸形狀之 秦羞邊連丄老一 Su化 化等公知方法即可 基板表面上形成導 狀之方法，而採用 再於該導電層表面 得和上述—樣的效 又，在]^ μ # # 將該於對應於電子 設置成離該電子放 取代上述二極體構 以上說明中 凹凸形狀之基板62 ,再於該 。作為電子放射構件之石墨 然後，再於其上方設置電子 中，石墨粒 著，其端面 由於該其中 子7 2之端面 將有效地產 示之構成中 定向性石墨 得上述效果 形成方法只 、或是以電 。或者，亦 電層，再間 子72藉 亦必然 —A—. yiU 々/\石及 ，變成 生，且 同樣地 ，來作 要適當 漿處理 可取代 接地將 於平坦基板表面 凹凸形 上直接設置 果。 明t ，將電 放射部5 4之 由沿著基 朝向電子 環之σ結 面向電子 電子放射 ^若使用 為石墨粒 選擇諸如 進行基板 該於設有 導電層設 上形成導 狀的方法 粒子7 2則沿 引出電極 板62之表面 引出電極55 合之切斷部 引出電極 效率會提 其六碳環樽 子7 2的話， 以飯刻進行 表面之粗面 凹凸形狀之 置成凹ΰϊ形 電層之後， ’其亦可獲 子放射 部位設 射部5 4 —定間隔之 同樣的 之存在 成，亦可得 之黏著材5 3 成，採用一 引出電極， 體構成，來 工件之構 有開口之 所謂三極 欵果。 狀態不限於上述特別 又

第33頁 4 3 2 ：d s 9 五、發明說明（31) 圖示者，=要黏著材不覆蓋石墨粒子72之實際電子放射 點，以其它形態亦沒關係。例如，如同圖30所圖解所示 般，除了石墨粒子72之表面的黏著材被除去，而使: 射構件之原本電子放射特性被確保外，最好如圖 中之擴大，解圖所示般，在導電層5 1與石墨粒子72之間殘 存，充分罜之黏著材7 3，俾實現一充分黏著性得以確保之 狀態。像這樣之狀態在以身為在螢光體塗佈等之常用 的展合劑’來作為黏著材5 3下，將被實現。 [第七實施例] 在本實施例巾’說明—包含一上面所說明之黏著材之較 佳塗佈步驟在内之電子放射元件製造程序之—例。為了容 ^t m最好m—二1為電子放射構 之 Μΐϋ，！例如立:¾ 二參反皇座玉免盡义座據像這樣 不麵刻遞.3細:祕数.由溶液：適菅， 色高密專1。結|，即可以镬得υ且 參照圖2 4 ( a)至（c)說明具體之塗佈步驟。 首先，如圖24(a)所示般，在基板61上形成導電層51。 其次，於所形成之導電層51上，如圖24(b)所示般，於滴 J電子放射構件之粒子52與黏著材53之混合溶液並塗佈之 後，再使其乾燥。藉此，如圖24(c)所示般，在導電層51 上，將有粒子52被黏著。結果，將可以使粒子52高密0度且 均勻並且穩定地附著在導電層5丨上，且能謀得放射電流之

第34頁 五、發明說明（32) * " —" 一 均勻化與穩定化3 ^，如圖25所示，若將導電層51形成所在之基板載置 轉台80上，邊使其旋轉，邊將粒子52與黏著材“之混 3溶液滴下而塗佈之，而進行一所謂自旋塗佈的話，粒子 5 2之塗佈均勻性將更增加。 然而，在進行黏著材5 3之塗钿之際，除了可以使電子放 Π:ΪΪ:52福實黏著於導電層51上之外，讓黏著材53 子Π子放射構件之粒子52之電子放射場附近表面 件之二在如上所述般，應用-將電子放射構 沐子52與黏者材53相混合再塗佈之 黏著材53具有可以滿足上述之類要件㈣尤其最好 相對於此，如同已說明者’若用—在螢 =劑材料作為黏著材53的話，將 =等:: 所應有之上述特性。 作貫確保黏者材 具體而言，當使用展合劑作 9所示塗佈步驟後’使其在40 0度C;乾燥―；t在圖24⑴ 乂cj:所示般’電子放射構件 之表、時’將如圖 合劑）將被除去’且電子放 ^表面的黏著材（展 確保。另—方面，在導電層5 ^電子放射特性被 之，(展合咖殘存著，==將會有充分量 時，可；I;燥或熱處理而無法除去粒4:被確保。 鉍。H 漿處理等後處理，來除去不之黏著材 德。，電子放射構件之粒子最好由齡必要部位之黏著 — 為“才料的話，由於其卿:

43 五、發明說明（33) ' 性高，即使經過電漿等後處理，亦難以受到損傷。 [第八實施例] 圖2 6顯示一作為本發明之第八實施例之影像顯示裝置之 概略截面圖。 具體而言’在圖26之構成中，根據本發明而成之電子放 射元件2 1 1係呈複數個被形成於一兼作為外圍器2丨2之一部 份的基板21 2a上，而構成電子放射源224的。21 3為影像形 成部，其由一用以對一由電子放射元件211放射出之電子/ 進行例如加速、偏向、調變等之驅動、控制的電子驅動電 極213a，以及一被塗佈於外圍器212之一部件212b内面的 螢光體213b所組成；並以被驅動之電子，來使營光體21儿 發光，而顯示影像。又，雖沒有特別圖示，但還設有一用 以將輸入信號供應給各各電子放射元件21 1的電路，而構 設成由複數個電子放射元件2 1 1出去之電子放射，對應於 對各元件之輸入信號而受控制。 其中，由於使用本發明所揭之電子放射元件 , w 作為電子 放射源2 u，因而可以ϋ一mui定且時間性/場所性 聲蓋昱並屋也，因而可Si—現一高—品質的 影ϋϋ—置。 ' 在圖27(a)〜（d)中，顯示本實施例下之影像顯示裝置之 製造方法的概略步驟。 I先’如圖2Ua)所* ,在兼作&外圍器212之一部份的 基板21 2a上，形成複數個本發明所揭電子放射元件21工， 而構成電子放射源224。接著’配設—作為影像形成部213

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432419 五、發明說明（34) 之—部份的電子驅動電極213a(圖27(b))，並設置一其内 面塗佈有螢光體2〗3b之外圍器的一部件212b(圖27(c))。 最後’將外圍器2 1 2之内部抽成真空，而製造一如圖26所 不之根據本實施例而成的影像顯示裝置（圖2 7 (d ))。 藉此，將可以製造出一使用本發明所揭電子放射元件而 成之影像顯示裝置，進而’可以製造高品質之影像顯示裝 置。 [第九實施例] 其次，說明一作為本發明之第九實施例之使用複數個以 上所說明之本發明電子放射元件構成之電子放射源。圖28 為一圖解顯示出本實施例中之電子放射源322之構成的 在該電子放射源322中’複數條相互電氣絕緣之X方向配 線XI〜Xm(以參考號碼3 2 0總稱），以及複數條同樣相互電 氣絕緣之Y方向配線Y1〜γη(以參考號碼321總稱），以間隔 約50微米之距離配置於相互垂直之方向。接著，在各交又 部328中，於一與Υ方向配線321交叉之X方向配線320上， 配置複數個含有六碳環構造碳之電子放射部311，而在X方 向配線320與Υ方向配線321之各交叉部位328，形成各根據 本發明而成之電子放射元件。如此一來，複數個電子放射‘ 元件（以下將使用與交叉部相同之參考號碼3 2 8 )將被二次 元排列，並被單純矩陣配線*而可獲得本實施例令之電子 放射源3 2 2之構成。 X方向配線3 2 0與Υ方向配線321之數量並不限於特定值，

五、發明說明（35) 例如’可作成16Χί6之類的m與η同數之情況，亦可作成m與 η示不同數之情況。 根據圖28之電子放射源32 2，以供給γ方向配線321之電 屋為輸入信號，即可控制所有的電子放射量。此時，只要 改變供給各電子放射元件328之電壓值，電子放射量即可 調變。 進一步’具有圖28之構成的電子放射源322與習知技術 所揭構成比較起來，其電子放射效率高，且電子放射量之 依時變動量亦小。又，圖2 8之構成中，若對被二次元排列 之電子放射元件328，提供一在X方向與γ方向上都有分佈 之輸入信號的話，將可獲得一對應於該輸入信號分佈的電 子放射分佈。 像這樣’根據本實施例之電子放射源3 2 2，因為具有多 數高效率的電子放射元件3 2 8，因而可以以小的施加電 力’彳隻得大的電子放射電流。而且，可以廣泛設定電子放 出區域。進而’由於可以對應於輸入信號，控制各個電子 放射元件328之電子放射量，因而可以獲得任音、之電子放 射分佈。 [第十實施例] 在本實施例中，將說明一使用一依上述第九實施例製成 之電子放射源3 2 2形成之使螢光體發光的影像顯示裝置。 圖2 9為一用以顯示本實施例之影像顯示裝置之'構 $成的概略 圖。 圖2 9之影像顯示裝置包含有一對本發明之電子放射元件

五、發明說明（36) 加以單純矩陣配線而構成的電子放射源3 2 2 (參照第九實施 例）。此時，如同先前之實施例所說明般，含於電子放射 源322中之各個電子放射元件328可以選擇被獨立驅動。電 子放射源322被固定於背面板323上，且有一面板324被配 置成與其相對且為側板327所支撐，而形成一容器（圈 地）。又，在面板324内面（與背板323相對之面），形成有 透明電極325與螢光體326。 面板3 2 4、背板3 2 3、以及側板3 2 7所構成之容器之内部 必須保持真空。因此，各板間之接合部被密封，以防止破 真空。在本實施例中，係於氮氣環境中，於約5 0 〇度C下， 燒成燒結玻璃，並密封之。密封後，依需要邊加熱該以各 板形成之容器内部，邊以離子泵浦等無油真空果浦，抽真 空至約1 X 1 0_7托爾以上的高真空環境，最後密封。為了保 持該真空度，在容器内配置一收氣劑（圖中未示）。 面板324内面之螢光體326被作成黑條紋配列，且以例如 印刷法形成。另一方面’透明電極3 2 5為一用以作為一施 加一用以使被放出電子加速之偏壓電壓的引出電極者，且 以例如RF濺鍍法形成。 又’要設置一用以對所放射出之電極加速之構成的話， 除了設置如前所述之透明電極32 5 (引出電極）外，亦可取 代之’在螢光體326之表面設置非常薄之金屬襯墊 (metal-back)。在該構成中，亦可有效地獲得本實施 效果。 在如上所般述構成之影像顯示裝置中，由外部之特定驅

第39頁 432419 五、發明說明（37) 動電路（圖中未示）通至X側配線3 2 0與Y側配線3 2 1 (參照第 九實施例中之圖2 8 )，而將特定之輸入信號加至各電子放 射元件3 2 8。藉此，控制由各電子放射元件328出來之電子 放射’並藉由所放射出之電子，使螢光體326以特定之圖 案發光。藉此，將3：以高履屢复牟亮翁叙影像，並可以獲 得一如乎爲發顯-示的-影僚顯示裝、置。 又’由各板子所形成之容器不限於以上所說明之構成， 例如’為了確保其對於大氣壓有充分強度，可以在面板 324與背板32 3之間，另設置支撐體。又，為了進一步改善 被發出來之電子束之聚焦性’亦可以作成一在電子放射源 3 2 2與面板3 2 4之間，另設一聚焦電極（光圈控制用電極）之 構成。 如上所述般，本實施例中之影像顯示裝置至少含有：一 含有複數個電子放射元件328之電子放射源322、一螢光體 3 2 6等影像形成構件、以及一用以將這些電子放射源3 2 2以 及影像形成構件等保持真空狀態的容器，且藉由對應於輸 入信號’來使電子放射源32 2 (各電子放射元件3 28 )所放出 之電子加速後照射到影像形成構件（螢光體3 2 6 )上，而形 成影像。尤其是’若藉由配置一根據本發明而成之可高效 率且穩性性高地進行電子放射之電子放射源3 2 2，來作為 電子放射源’將可以使螢光體3 2 6控制性良好且高輝度地 發光。 以上’雖已就本發明之各種實施例作一說明’然在各實 %例中個別δ兒明之特徵可以適當地組合；且所使用之構件

第40頁 五、發明說明（38) 的構成材料以及形成方法等可以適當變更。 又，本發明中作為第二電極的 可設置成為電子放射元件之一广° :極（電子引出電極) 子放射元件之其它構成構件。^ ’或是設置於不包含電 [發明效果] 如上所述般，根據本發明，囍 碳材料之粒子或是其聚集體，；有f六碳環構造 射元件。尤其是，當以—具；穩定f高的電子放 材料（例如石墨或是碳奈管），來 ^ ^ t之構造的碳 子，且可獲得大的放射電流。將了以更有效率地放出電 置Li丨ί使：複數個本發明所揭電子放射元件，並將其配 例如二次元陣列狀，而構成之電子放射源中，可以 ^子放射區域之廣域化。又’那時，若適當地設定對： 玖電子放射源之各個電子放射元件的電氣連接狀態，將可 =對應於輸入信號，來控制各個電子放射元件之^子放射 ^ ’並能獲得任意之電子放射分佈，以及減低消耗電力 等。 進 步’藉由將如上所述之電子放射元件（電子放射 、 源）、以及一為電子所照射之後會形成影像之影像形成構 1牛加以組合，將可以構成一可以控制性良好且高輝度地使 衫像形成構件發光之影像顯示裝置（例如平面型顯示器）。 又，根據本發明，可以將一非常適於作為電子放射部之

第4】頁 1·^! 五、發明說明〔39) 構成材料之具有六碳環切斷構造的碳材料（例如石墨或是 碳奈管），以作為電子放射部之態樣，再現性良好地以任意 篆^配上°藉此，將可以容易地形成声效率 吟..電子放射元1件。 又，在本發明之其它電子放射元件中，係藉由作成一使 電子放射構件之粒子為黏著材所黏著於一作為電子供給源 用的導電層上之構成，俾實„見_一麗定J·可靠度高的黏著咕 態._，進雨屬得放射電流之穩定化。 又，在塗佈黏著材之際，可以藉由使用一使電子放射構 件之粒子混入黏著材而成之溶液，而利用其適當黏性，以 例如自旋塗覆等之方式，來進行塗佈。藉此=，..由於黏著材 士 .签1塗施—獲1..實..以客易地.實現一由粒子或粒.子 之聚集體所組成之電子放射高密度..的.分散配^ 广一—— —...________—-— 一— —-·'— 置，且可以獲得放射狀態之均一化與高密度化，進而易於 ·»>-„.，—— -·.· ··· - - _ _ _ _..... -—' _ „ 形成一高效率的電子放射元件」 r-------

第42頁

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 一種電子放射元件，其至少包含有一第一電極；以 及一配置於該第一電極上之電子放射部， 其中，該電子放射部由粒子或粒子之聚集體所構成， 而該粒子含有一具六碳環構造之碳材。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之電子放射元件，其更 包含有一設置於該電子放射部旁之第二電極。 3. 如申請專利範圍第1項所記載之電子放射元件，其中 該電子放射部為黏著材所黏著於該第一電極上。 4. 如申請專利範圍第1項所記載之電子放射元件，其中 該第一電極之表面呈凹凸形狀，且該電子放射部沿該凹凸 置 己 酉 形 -P 其 件 元 射 放 子 電 之 己 =D 所 項 11 第 圍 範 利 專 請 申 如 5 分 成 主- 為 墨 石 以 料 材ί 碳第 之圍 造範 構利 環專 碳請 六申 有如 具6 該 中 其 件 元 身 放 子 電 之 我 Jlr 記 所 項 中 其 件 元 射 放 子 電 之 己 =° 所 項 □ - 上 墨第 是圍 #範 向利尤專 高請 為申 墨|如 石7 玄 --口 向 朝 RT 斷 切 。 之上 合極 士口 一f;a *^ν···-^ϊσ σ -之第 中該 造於 構置 環配 碳被 六， 其態圍 1 狀範 的利 向專 方請 出中 放如 子8 電 以 β— 立口 射 放 子 電 該 中 其 件 元 射 放 子 電 之 載 己 V6 所 項 11 第 部的 射面 放表 子之 電極 該電 ,\ 分第 成該 主於 為行 墨平 石略 以約 料線 材法 碳之 之面 造積 構層 環墨 碳石 六其 具一 該以 極 分 成 主 為 墨 石 以 電1:料 一第材 第圍碳 該範之 於利造 置專構 配請環 被申碳 ，如六 態Θ具 狀 該 項 中 其 件 元 L^J 身 放 子 電 之 JI'av 記 所 RT 立口 射 放 子 電 亥 =0

   第43頁 六、申請專利範圍 以一其石墨層積面之法線約略垂直於該第一電極表面之狀 態，被配置於該第一電極上，且在該石墨上表面上，存在 著該六碳環構造中之CT結合的切斷部。 1 0 ·如申請專利範圍第1項所記載之電子放射元件，其中 該具有六碳環構造之碳材料以碳奈管為主成分。 1 1.如申請專利範圍第1 0項所記載之電子放射元件，其 中該碳奈管之._煎_..遍直_讓__粒.....子...表.面突出來。 1 2.如申請專利範圍第1 0項所記載之電子放射元件，其 中該碳奈管之前端未終結而呈敞開狀。 1 3.如申請專利範圍第1 0項所記載之電子放射元件，其 中該碳奈管為一藉由含有碳奈管之凝聚碳所精製而成，而 該碳奈管則藉由碳電極間之弧放電所形成。 1 4 ·如申請專利範圍第1 0項所記載之電子放射元件，其 中該碳奈管為一藉由一利用觸媒作用而成之電漿CVD法所 形成者。 1 5.如申請專利範圍第3項所記載之電子放射元件，其中 該黏著材為一展合劑。 1 6.如申請專利範圍第1項所記載之電子放射元件，其中 該第一電極包含一可生成碳化合物之元素。 1 7.如申請專利範圍第1項所記載之電子放射元件，其中 該第一電極具有一包含至少一層以上半導體層的多層結 構。 18. —種電子放射元件，其至少包含一第一電極、以及 一配置於該第一電極上之電子放射部，且其中該電子放射

   第44頁 1 9 ·如 中該粒二 2 0.如 中該黏； 21. 如 中該黏： 部位， 22. -一形成 一在該 子放射 且其中 之材料 23. 女 u套一二、 步驟。 24. -k 方法， 著材來 2 5.女 方法， 2 6.女 申請專利範圍第18項所記栽之電子放射元件，其 F包含一具六碳環構造之碳材料。 申請專利範圍第18項所記栽耸 “才為展合劑。 戰之電子故射尤件，、 —申^^圍第，記載之電子放射元件，其 者材僅存在於第一電極表面中之該電子放射部黏著 而戎第一電極表面之其它部位則不存在。 種電子放射元件之製造方法 _ * 其至少包含： 一第一電極之步驟；以及 第-電極上，配置-由粒子或之電 部的步驟； 朱瓶π俯 所組成。 六碳環構造碳材士 π申請專利範圍第2 2項所印备^ ^ ^也】、生 其中還包含一在該電子vt子放，元化 双射部旁設置一第二電極文 專利範圍第22項所記載之電子放射元件製造 配置該電子放射部之步驟包含-藉由泰 由Λ 部黏著於該第-電極上之步驟。 :申：專利範圍第24項所記载之電子放射元件製造 其中使舟m旅為該黏暮材。 3申請專利範圍第22項所記載之電子放射元件製造 A 3 2- 4 1 9 * 六、申請專利範圍 方法，其中還包含一在該第一電極表面上，形成凹凸形狀 之步驟，且沿該凹凸形狀來配置該電子放射部。 2 7.如申請專利範圍第2 6項所記載之電子放射元件製造 方法，其中係以噴砂法來形成該凹凸形狀。 2 8.如申請專利範圍第26項所記載之電子放射元件製造 方法，其中係以蝕刻法來形成該凹凸形狀。 2 9.如申請專利範圍第2 2項所記載之電子放射元件製造 方法，其中該將該電子放射部配置於該第一電極上的步驟 包含： 一將一使該粒子混合於特定黏著材中而成之溶液，塗 佈於該第一電極表面的塗佈步驟；以及 一使該被塗佈之溶液乾燥的步驟。 3 0.如申請專利範圍第2 9項所記載之電子放射元件製造 方法，其中以自旋塗佈法進行該塗佈步驟。 31.如申請專利範圍第2 9項所記載之電子放射元件製造 方法，其中藉由該乾燥步驟，該黏著材將被除離該電子放 射部之電子放射場旁之表面。 3 2.如申請專利範圍第2 9項所記載之電子放射元件製造 方法，其中還包含一將該黏著材除離至少該電子放射部之 電子放射場旁之表面的步驟。 3 3.如申請專利範圍第22項所記載之電子放射元件製造 方法，其中該將該電子放射部配置於該第一電極上之步驟 包含： —塗佈步驟，將混合有構成該電子放射元件之粒子的

   第46頁 432419 六、申請專到範圍 溶液，塗佈於該第一電極表面；以及 一處理步驟’將J·.少_孩含於所塗佈溶液中 j 一 · ...: 一.—— 射部與農差二—f—丝農i威碳化物； 且藉由該5炭化物使該電子 之該電子放射^ _ ΐ.玉-電-子-盖皇叙1近〜之表面’並.在該電子放 Μ ;社矗一雷梅問裉成破π物； 一 電極 放射部黏著於*玄第 〇 34_如申請專利範圍第33項所記載之電子放射元件 ’其中該處理步驟包含一曝露於—電漿中之曝价牛 1聚則包含至少氫、氧、氣、氬 '氣、碳：【中 方法 驟，而該 之一種 3 5. —種電子放射元件製造方法，其至少包含： 一用以形成一第一電極之步驟；以及 哕第—Ϊ —由粒子或其聚集體所構成之電子放射部配i於 该第一電極上的步驟； 』I配罝於 驟包i:其中’m將該電子放射部配置於該第-電極上之步 部之：：：：：成i將一由特定黏著椅與構造該電子放射 及 〜而成之溶液，㈣於該第一電極之表面；以 離該令^步驟其使§玄溶液乾燥，而將今邦签奸s I八 z含於所塗佈# &Ί肘这黏者材至少除 之表面。 佈之心液中之電子放射部的電子放射場附近 方法’其Λ專用利範圍第35項所記載之電子放射元件製迕 、中使用-由含有具六碳環構造碳材料之材料所：

   第47頁 3 6 如申支 432419 六、申請專利範圍 成之 粒子’來作為該粒 子。 37 如申請專利範圍第3 5項所記載之電子放射元件製造 方法 ’其中使用展合劑 作為該黏 著 材 〇 38 .如申叫專利範圍第3 5項所記載之電子放射元件製造 方法 ’其中藉由該乾燥 步驟，該 黏 著 材 將 僅 存 在 於該 第一 電極 表面中之該電子放 射部的黏 著 部 位 而 不 存 在於 該第 一電 極表面之其它部份 0 39 .一種電子放射源 其具有： 複身里.被配.置成特 尾圖型之 電 子 放 射 元 件 _ 以及 一將 典入信號供给該等 複數電子 放 射 元 件 之 每 個的 裝 置； 其中’各該等複數個電子放 射 元 件 為 中 請 專 利範 圍第 1項 所記載之電子放射 元件，而 該 等 複 數 個 電 子 放射 元件 係被 構設成會分別對應 於輸入各 個 之 輸 入 信 號 而放 出電 子。 40 .一種景彡像顯示裝置，其包含： 一如申請專利範圍 第3 9項所 記 載 之 電 子 放 射 源； 以及 一受該電子放射源 所放出之 電 子 所 03 射 而 开j成 影像 的影 像形成構件。 41 .一種電子放射源 其具有： 複數個被配置成特 定圖型之 電 子 放 射 元 件 5 以及 一將 輸入信號供給該等 複數電子 放 射 元 件 之 每 一 個的 裝 置； 其中，各該等複數 個電子放 射 元 件 為 中 請 專 利範 圍第

   第48頁 六、申請專利範圍 ~ ' ' ----- 所記載之電子放射元件，而該等複數個電子放射元件 2?構设成會分別對應於輸入各個之輸入信號，而放出電 十0 42‘一種影像顯示裝置，其包含： :如申請專利範圍第41項所記載之電子放射源；以及 一受該電子放射源所放出之電子所照射，而形成 的影像形成構件。 43_ —種電子放射源之製造方法，其具有： 一將複數個電子放射元件配列成特定圖型而形成之， 並使其對應於對各個元件之輸入信號來放出電子之 以及 ’ 一形成一用以將該輸入信號供給各該等複數個電子放 射元件之裝置的步驟； 其中’並以申請專利範園第22項所載之方法，形成各 該等複數個電子放射元件。 44‘一種影像顯示裝置之製造方法，其包含： 一構成電子放射源之步驟；以及 一將一受該電子放射源所放出之電子所照射而形成影 像之影像形成構件，對應於該電子放射源，配置於特定位 置關係的步驟； 且以申請專利範圍第43項所記載之方法，來構成該電 子放射源。 4 5 —種電子放射源之製造方法’其具有： —將複數個電子放射元件配列成特定圖型而形成之，

   第49頁 432419 < 六、申請專利範圍 並使其對應於對各個元件之輸入信號來放出電子之步驟； 以及 一形成一用以將該輸入信號供給各該等複數個電子放 * ......._ ____ 射元件之裝.置的步屬2 .......... ， 其中，並以 >申請專利範圍第3 5項所載之方法，形成各 該等m電子放射元件。 4 6. —種影像顯示裝置之製造方法，其包含： 一構成電子放射源之步驟；以及 一將一受該電子放射源^ _疼J之電子所照射而形成影 像—之影像形成樣身，nm電子放射源，配置於特定位 置關JI . . .的步驟； 且以申請專利範圍第4 5項所記載之方法，來構成該電 子放射源。 ·

   第50頁