(57)【要約】【課題】電子放出起点が均一なエミッタを備え且つ信頼性に優れた電子放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板２１上にグラファイト化を促進する触媒物質を含む触媒含有膜１０２を形成し、触媒含有膜１０２上に適切な分散状態になるように炭素構造体１０４を基板２１に対して垂直方向に形成する。基板２１を加熱して、触媒粒子１０５を、炭素構造体１０４内で移動させることにより、炭素構造体１０４をグラファイト化し、カーボンナノチューブ１０１を形成する。これにより、基板２１に対し略垂直に配向し且つ均一な密度で配置されたカーボンナノチューブ１０１から構成されるエミッタ２３を備え、信頼性に優れた電子放出素子を作製する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブで構成されたエミッタから電子を放出する電子放出素子の製造方法であって、
基板上に、カーボンナノチューブ化を促進する触媒を含む触媒含有膜を形成する工程と、
前記触媒含有膜の上に、略垂直に配向した炭素構造体を形成する工程と、
前記触媒含有膜中の前記触媒を、前記炭素構造体内で移動させて、カーボンナノチューブ化することにより、前記基板に対し略垂直に配向した前記カーボンナノチューブから構成された前記エミッタを形成するカーボンナノチューブ化工程と、
を備える、ことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ化工程は、
前記基板を加熱することによって、前記触媒を、前記炭素構造体内で移動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ化工程は、
前記触媒が前記炭素構造体の基部から先端に達するように所定の時間継続して、前記基板を加熱する、ことを特徴とする請求項２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブ化工程は、
前記基板を第一の温度で加熱することによって、前記触媒含有膜に含まれる前記触媒を析出させて、触媒粒子を形成する工程と、
前記基板を第二の温度で加熱することによって、前記触媒粒子を、前記炭素構造体内で移動させる工程と、
を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記炭素構造体を形成する工程は、
前記触媒含有膜に、炭化水素化合物を吸着させて、炭化水素吸着層を形成する工程と、
前記炭化水素吸着層に電子ビームを照射して、前記炭素構造体を形成する工程と、
を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記炭素構造体を形成する工程は、
前記触媒含有膜の上に、カーボン層を形成する工程と、
前記カーボン層をパターニングして、前記炭素構造体を形成する工程と、
を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記炭素構造体がアモルファスカーボンロッドである、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
前記触媒粒子の直径が前記炭素構造体の直径の０．５倍〜３倍である、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項９】
前記炭素構造体を形成する工程は、所定ピッチで複数の前記炭素構造体を形成し、
前記カーボンナノチューブ化工程は、前記複数の炭素構造体の各々をカーボンナノチューブ化する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記触媒含有膜を形成する工程の前に、前記基板上に導電層を形成する工程を備える、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法により製造された前記電子放出素子に対向して蛍光体層を配置する工程と、
前記蛍光体層を挟んで前記電子放出素子に対向するアノード電極を配置する工程と、
を備える、ことを特徴とする平面発光素子の形成方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電子放出素子の製造方法により製造された前記電子放出素子を備える照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブをエミッタとして用いた電子放出素子の製造方法、この電子放出素子を備える平面発光素子の形成方法およびこの電子放出素子を備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出発光素子は平面発光で且つ素子自体の厚みが薄いので、電界放出発光素子を照明光源として利用した照明装置は、天井又は壁面など場所を限定することなく設置することが可能である。そのため、電界放出発光素子は蛍光灯等に代わる照明光源として期待できる。電子放出特性を利用した照明装置や蛍光表示管には、アノード基板の発光体を発光させる電子源として、カーボンナノチューブのような繊維状カーボンから構成される電界放出型の電子放出素子を用いているものがある。この電子放出素子は、繊維状カーボンを溶剤に分散したペーストをカソード基板に塗布して製造される。しかしながら、通常の方法で塗布された繊維状カーボンは、電子を放出する方向、即ち基板に対して垂直方向に配向していないため、電子を効率よく放出することができない。
【０００３】
基板に対して垂直方向にカーボンナノチューブを配向させるために、塗布したカーボン膜表面に粘着テープを貼り付け、その後粘着テープを剥がしてカーボン繊維を基板に対して垂直に配向させる（起毛させる）方法が知られている（特許文献１）。また、活性化ガスを導入した減圧雰囲気で、逆バイアスを印加することにより、カーボンナノチューブを塗布した表面を荒らしてカーボンナノチューブを露出、起毛させ、電子放出の起点を増やす方法（特許文献２）も提案されている。
【０００４】
また、起毛したカーボンナノチューブの密度を１０１０本／ｃｍ２以下に設定することにより、カーボンナノチューブ先端に電界が良好に集中することが報告されている（非特許文献１）。そのため、起毛したカーボンナノチューブが適度に分散していることが望ましく、カーボンナノチューブを成長させる場所を特定した方法がいくつか提案されている（特許文献３，４，５）。
【０００５】
また、カーボンナノチューブの製造方法として、アモルファスカーボンの、触媒金属を用いた固相反応によるグラファイト化を用いる方法が提案されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４６８７２３号公報
【特許文献２】特開２００８−０９７８４２号公報
【特許文献３】特許第３５０２８０４号公報
【特許文献４】特許第３５８１２９８号公報
【特許文献５】特開２００４−２５９６６７号公報
【特許文献６】国際公開２００５/０３３００６号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈ．Ｓｈｉｍｏｙａｍａら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４５１０（２００１），ｐｐ．１６３−１７１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された粘着テープを用いる方法では、電子放出の起点の数、およびその密度が制御できないため、電子放出の均一性に問題がある。また、特許文献２に開示された方法では、カーボンナノチューブがイオン照射によりダメージを被るため、電子放出素子の信頼性に問題がある。
【０００９】
また、特許文献３に開示された方法には、ナノチューブの生成場所となる突起を作る工程、マスクを作る工程、触媒を付着させる工程、ナノチューブを成長させる工程、およびマスクを除去する工程が含まれるため、工程が複雑になるという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献４に開示された方法では、カーボンナノチューブを陽極酸化膜上の所望の位置に付着させる際に電気泳動を用いるため、その付着の程度などを制御することが困難であるという問題がある。特許文献５に開示された方法では、カーボンナノチューブを所望の位置に付着させるのに、磁性体を内包させたカーボンナノチューブを、磁場を用いて配向させ、低融点金属で固着するため、特許文献４に開示された方法と同様に、その制御性に問題がある。
【００１１】
また、電子放出の起点の密度等が均一でなく、信頼性が低い電子放出電極を備える発光素子では、発光が不均一であり、その輝度が低いという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電子放出の起点の数および密度が略均一なエミッタを備え且つ、信頼性に優れた電子放出素子の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、略均一に且つ、良好な輝度で発光する平面発光素子の形成方法および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る電子放出素子の製造方法は、
カーボンナノチューブで構成されたエミッタから電子を放出する電子放出素子の製造方法であって、
基板上に、カーボンナノチューブ化を促進する触媒を含む触媒含有膜を形成する工程と、
前記触媒含有膜の上に、略垂直に配向した炭素構造体を形成する工程と、
前記触媒含有膜中の前記触媒を、前記炭素構造体内で移動させて、カーボンナノチューブ化することにより、前記基板に対し略垂直に配向した前記カーボンナノチューブから構成された前記エミッタを形成するカーボンナノチューブ化工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る平面発光素子の形成方法は、
前記製造方法により製造した前記電子放出素子に対向して蛍光体層を配置する工程と、
前記蛍光体層を挟んで前記電子放出素子に対向するアノード電極を配置する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る照明装置は、前記製造方法により製造した前記電子放出素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子放出の起点の数および密度が略均一なエミッタを備え且つ、信頼性に優れた電子放出素子の製造方法を提供することができる。さらに、略均一に且つ、良好な輝度で発光する平面発光素子の形成方法および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電界放出発光素子の断面図である。
【図２】図１に示す電界放出発光素子の分解斜視図である。
【図３】図１に示す電界放出発光素子のエミッタ領域を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電界放出発光素子の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電界放出発光素子の製造方法を示す図である。
【図６】図１に示す電界放出発光素子を応用した電界放出ディスプレイの一部を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態に係る電界放出発光素子（平面発光素子）１の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
始めに、本発明の第１の実施の形態に係る製造方法により製造される電界放出発光素子１について説明する。
【００２０】
電界放出発光素子１は、図１および図２に示すように、アノード基板１０と、カソード基板２０と、スペーサ３０と、を有する。
【００２１】
アノード基板１０は、基板１１と、その表面に形成されたアノード電極１２と、アノード電極１２の上に形成された蛍光体層１３と、から構成される。
【００２２】
基板１１は、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、水晶、石英等の絶縁性透明材料から構成される。ただし、その材質は、絶縁が取れる材質であればこれら以外のものでもよい。
【００２３】
アノード電極１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノホーン（ＣＮＨ）等から構成される透明電極である。
【００２４】
蛍光体層１３は、電子線が照射されると蛍光を発する電子線励起蛍光体から構成され、例えば０．１μｍ〜１００μｍの膜厚を有する。電子線励起蛍光体は、例えば、硫化物蛍光体、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体から構成される。
【００２５】
カソード基板２０は、基板２１と、その表面に形成されたカソード電極２２と、カソード電極２２の上に形成されたエミッタ２３と、から構成される。
【００２６】
基板２１は、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、水晶、石英等の絶縁性透明材料から構成される。ただし、その材質は、絶縁が取れる材質であればこれら以外のものでもよい。
【００２７】
カソード電極２２は、例えば金属又は導電性のある金属酸化物から構成される。カソード電極２２に使用される金属は、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｐｄ，Ｚｒ，Ｃ等から構成され、金属酸化物は、ＩＴＯ，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等から構成される。カソード電極２２は、これら金属又は金属酸化物の中から選ばれる単体もしくは合金から構成されてよい。
【００２８】
エミッタ２３は、図３に示すように、カソード電極２２上にマトリクス状に形成されたカーボンナノチューブ１０１から構成される。また、カソード電極２２の全面又はカソード電極２２とカーボンナノチューブ１０１との界面領域には、薄いカーボン膜（図示せず）が形成されている。このカーボンナノチューブ１０１は、後述するように、炭素構造体（アモルファスカーボンロッド）１０４を触媒によりカーボンナノチューブ化して、カソード基板２０に対して略垂直に配向するように形成されており、電界集中が阻害されない程度の密度、１０１０本／ｃｍ２以下で略均一に配置されている。なお、カーボンナノチューブ１０１とカーボン膜との接合部はグラファイト化されている。このため、カーボンナノチューブ１０１は、カソード電極２２に固着している。
【００２９】
上述したアノード基板１０とカソード基板２０は、図１に示すように、蛍光体層１３とエミッタ２３とが対向するように配置されている。
【００３０】
スペーサ３０は、アノード基板１０とカソード基板２０との間に設けられ、両基板１０と２０との間隔を所定値に維持すると共に基板間を封止している。両基板１０と２０との間の距離は０．１ｍｍ〜２００ｍｍが好ましく、より好適には１ｍｍ〜１０ｍｍである。封止された両基板１０と２０との間は、好ましくは１．０×１０−３Ｐａ以下、より好適には１．０×１０−４Ｐａ以下の真空状態にある。
【００３１】
アノード電極１２及びカソード電極２２は、図１に示すように、リード線により、電源４０又は図示せぬ電圧端子にそれぞれ接続されている。
【００３２】
このような構成によれば、カソード電極２２上のエミッタ２３が、カソード電極２２に略垂直に配向したカーボンナノチューブ１０１から構成されているため、カーボンナノチューブ１０１の先端に電界を集中させ、電子を効率よく放出させることができる。
【００３３】
また、カーボンナノチューブ１０１の密度が適正な範囲に設定されているので、電界集中の阻害を予防できる。さらに、カーボンナノチューブ１０１とカソード電極２２上に形成されたカーボン膜とはグラファイトにより接合しているため、カーボンナノチューブ１０１はカソード電極２２に固着され、外れ難くなっている。以上より、信頼性に優れ、電子放出効率が高く且つ、電子放出の起点、即ちカーボンナノチューブ１０１の密度が略均一な電子放出電極とそれを備えた発光素子が得られる。
【００３４】
次に、図４を参照して第１の実施の形態の電界放出発光素子１の製造方法を説明する。
【００３５】
まず、カソード基板２０の作製方法を説明する。ソーダライムガラス等の絶縁性材料から構成された絶縁性の基板２１を用意する。基板２１の上にカソード電極２２を形成する。例えば、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｐｄ，Ｚｒ，Ｃ等の金属、及びＩＴＯ，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等の金属酸化物の中から選ばれる単体もしくは合金のターゲットを配置して、これをスパッタリングすることで、基板２１上に所定の膜厚に金属等を堆積させる。この膜をパターニングすることにより、図４（ａ）に示すように、カソード電極２２を構成する。また、スパッタリングに限定されず、蒸着法等を使用することも可能である。さらに、これらの材料の粒子を含むペーストをスクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷技術により印刷し、乾燥した後、パターニングする等してもよい。
【００３６】
次に、アモルファスカーボンのカーボンナノチューブ化を促進する触媒となる金属を含む有機化合物（有機金属化合物）、例えば金属ポルフィリンなどの溶液を、カソード電極２２上に塗布する。これを乾燥させて、図４（ｂ）に示すように、触媒含有膜１０２を形成する。触媒となる金属は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｇａなど高温でグラファイト化を引き起こす金属であればよい。また、有機金属化合物を溶解する溶媒には、例えばアセトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、トルエン、或いはこれらの混合物などの極性溶媒を用いることができる。
【００３７】
次に、触媒含有膜１０２にフェナントレンなどの炭化水素化合物を吸着させ、図４（ｃ）に示すように、炭化水素吸着層１０３を形成する。その後、図４（ｄ）に示すように、電子ビーム励起化学気相堆積法により、炭化水素吸着層１０３を分解し、太さは１０ｎｍ以下、密度は１０１０本／ｃｍ２以下になるようなピッチで炭素構造体（アモルファスカーボンロッド）１０４を形成する。
【００３８】
アモルファスカーボンロッド１０４は、後述するカーボンナノチューブ１０１の原型となる。そのため、所望の位置、大きさ、密度でアモルファスカーボンロッド１０４を形成することにより、カーボンナノチューブ１０１が所望の位置、大きさ、密度で配置されたエミッタ２３を形成することができる。
【００３９】
その後、カソード基板２０を好ましくは４００℃〜６００℃、より好適には５００℃程度の温度で加熱し、触媒を析出させて、図４（ｅ）に示すように、触媒粒子１０５を生成する。生成した触媒粒子１０５の大きさは、アモルファスカーボンロッド１０４の径に対して、好ましくは０．５倍〜３倍、より好適には同程度から最大２倍程度とすることで、後述するカーボンナノチューブ化を効率よく均質に進行させることができる。触媒粒子１０５の大きさは、加熱温度又は時間などを制御することにより調整することができる。例えば５００℃程度で加熱すると、触媒粒子１０５の直径は１０ｎｍ程度になる。
【００４０】
続いて、加熱温度を、５０℃程度上昇させ、加熱を継続する。加熱温度を上昇させると、アモルファスカーボンロッド１０４の基部に位置していた触媒粒子１０５が、アモルファスカーボンロッド１０４に進入し、図４（ｆ）の矢印Ｙに示すように、アモルファスカーボンロッド１０４の先端へと移動する。
【００４１】
このように触媒粒子１０５がアモルファスカーボンロッド１０４内を移動する過程では、金属から構成される触媒粒子１０５の全体又は表面などの一部が液体状になる。アモルファスカーボンとグラファイトでは、液体状金属への溶解限界量が異なるため、アモルファスカーボンを選択的に取り込み、触媒粒子１０５中で余剰となった炭素が析出する。その結果、触媒粒子１０５がアモルファスカーボンロッド１０４の先端部まで自発的に移動しながら、アモルファスカーボンをグラファイト化し、それに伴って、カーボンナノチューブ１０１が形成される。
【００４２】
触媒粒子１０５がアモルファスカーボンロッド１０４の基部から先端に達するよう設定した所定の時間が経過すると、加熱を停止し、例えば、自然冷却する。なお、加熱時間は、実験などにより予め求めておけばよい。
【００４３】
以上の工程により、基板２１に略垂直に配向し、所定のピッチで配置されたカーボンナノチューブ１０１から構成されたエミッタ２３を備える電子放出素子が完成する。
【００４４】
本実施の形態では、カソード電極２２上にカーボン膜が形成され、そのカーボン膜とカーボンナノチューブ１０１との接合部がグラファイト化されるため、カーボンナノチューブ１０１がカソード電極２２に十分な強度で固着される。
【００４５】
また、本実施の形態において、グラファイト化後、微量酸素中でプラズマ処理等を行うことにより、カーボンナノチューブ１０１表面にグラファイト化されずに残ったアモルファスカーボンを除去することができる。これにより、電子放出素子としての信頼性が向上する。
【００４６】
次にアノード基板１０の作製方法を説明する。ソーダライムガラス等の絶縁性材料から構成された透明な絶縁性の基板１１を用意する。基板１１の上に、アノード電極１２として、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２に代表される透明導電体をスパッタリングすることで、基板１１上に所定の膜厚に透明導電体を堆積させる。この膜をパターニングすることによりアノード電極１２を構成する。
【００４７】
アノード電極１２を形成した基板１１上に、蛍光体層１３をスクリーン印刷によって作製する。蛍光体層１３をスクリーン印刷するために、蛍光体とバインダーと溶媒とを用いペースト化を行う。例えば、蛍光体に硫化物蛍光体を用い、バインダーにニトロセルロース、エチルセルロース、又はアクリル樹脂等を用いることができる。また溶媒には、例えばテルピネオール、酢酸アミル、酢酸ブチル、ＩＰＡ、トルエン、キシレンから選択したものを用いることができる。蛍光体層１３を０．１μｍ〜１００μｍの厚さに塗布し、塗布した蛍光体層１３を大気で３５０℃〜５００℃で焼成する。なお、蛍光体層１３は、スプレー法、手塗り印刷、又は沈降法で形成することも可能である。以上の工程により、アノード基板１０が完成する。
【００４８】
次に、大気中で、アノード基板１０、カソード基板２０、スペーサ３０、排気用ガラス管を封着用フリットガラスで貼り合わせ、４００℃〜５００℃で１５〜３０分焼成して組立てる。組立てたデバイスの排気用ガラス管から真空引きを行い、電界放出発光素子１内部を真空に封止し、電界放出発光素子１を作製する。電界放出発光素子１の内部は、好ましくは高真空度１．０×１０−３Ｐａ以下、より好適には１．０×１０−４Ｐａ以下になるように真空引きを行う。以上の工程により、電界放出発光素子（平面発光素子）１が完成する。
【００４９】
上述の実施の形態により、基板２１に略垂直に配向し、所定の密度になるように配置されたカーボンナノチューブ１０１から構成されるエミッタ２３を備える電子放出素子の製造方法およびそれを備える電界放出発光素子（平面発光素子）１の形成方法を提供することができる。この電子放出素子は、所望の位置および分散状態になるように電子放出の起点が形成されているため、略均一に且つ効率よく電子を放出することができる。また、電界放出発光素子１は、良好な輝度で且つ、略均一に発光することができる。
【００５０】
電界放出発光素子１は、例えば、アノード電極１２及びカソード電極２２から、端子にそれぞれリード線を接続することにより照明装置として用いることが可能である。また、電子放出アレイを作製することにより、蛍光表示管としても用いることができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態においては、アモルファスカーボンロッド１０４を電子ビーム励起化学気相堆積法により形成したが、この発明はこれに限定されず、所定サイズで略均一な密度のアモルファスカーボンロッドを形成できるならば、その形成手法自体は、任意である。以下、アモルファスカーボンロッドの形成をパターニングにより行う製造方法である第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。アモルファスカーボンロッド２０５の形成工程を除く工程は第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
まず、図５（ａ）に示すように、基板２１上にカソード電極２２を形成する。カソード電極２２上に、触媒となる金属を含む金属ポルフィリンなどの溶液を塗布し、図５（ｂ）に示すように、触媒含有膜２０１を形成する。次に、通常の化学気相堆積法等で、図５（ｃ）に示すように、アモルファスカーボンの厚膜（カーボン層）２０２を作製する。
【００５３】
次に、図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、アモルファスカーボンの厚膜２０２上にレジスト２０３を塗布し、レジスト２０３をパターニングする。パターン化されたレジスト２０４をマスクとしてエッチングを行い、アモルファスカーボンロッド２０５を作製する。
【００５４】
その後、図５（ｇ）および（ｈ）に示すように、第１の実施の形態と同様に加熱等を行うことにより、カーボンナノチューブ２０７を形成する。この方法により、アモルファスカーボンロッド２０５の形成にかかる時間を短縮することができる。
【００５５】
以上本発明の第１および第２の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られず、様々な変形および応用が可能である。
【００５６】
例えば、第１および第２の実施の形態では、ガラス基板２１とエミッタ２３との間にカソード電極２２を備える電子放出素子について説明したが、導通がとれればカソード電極２２を備えなくてもよい。
【００５７】
また、第１および第２の実施の形態では、触媒物質を含む溶液をカソード電極２２上に塗布して触媒含有膜１０２，２０１を形成したが、集束イオンビーム励起化学気相堆積法や電子ビーム励起化学気相堆積法などにより、触媒含有膜１０２，２０１を形成してもよい。
【００５８】
また、第１および第２の実施の形態では、触媒含有膜１０２，２０１を形成した後に、加熱により触媒粒子１０５，２０６を析出させたが、あらかじめ作製した触媒粒子１０５，２０６を溶剤に分散させて、カソード電極２２上に塗布することも可能である。なお、触媒粒子１０５，２０６は、例えば、化学気相析出法、析出沈殿法、および集束イオンビーム励起化学気相堆積法などにより作製することができる。
【００５９】
また、第１および第２の実施の形態では、カーボンナノチューブ１０１，２０７の原型となる炭素構造体の炭素材料として、アモルファスカーボンを例示したが、上述の触媒粒子１０５，２０６を用いた固相反応によってカーボンナノチューブ化される炭素材料であればよく、これに限定されない。また、カーボンナノチューブ化する炭素構造体の形状は、断面円形のロッドに限定されず、例えば、円錐形、多角柱、角錐、板状などでもよい。
【００６０】
また、第１および第２の実施の形態では、電界放出発光素子１は、平面発光する光源を想定しているが、図６に示すように、カソード電極２２およびエミッタ２３をマトリクス状に配置し、それらと対向する位置にＲ，Ｇ，Ｂ各三原色に発光する蛍光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを配置し、各カソード電極２２を個別に駆動することにより、カラー画像を表示する電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）２を構成することも可能である。
【００６１】
また、第１および第２の実施の形態においては、平面光源について記載しているが、電界放出発光素子１は立体的な構造であってもよく、平面に限られたものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１  電界放出発光素子（平面発光素子）
２  電界放出ディスプレイ
１０  アノード基板
１１、２１  基板
１２  アノード電極
１３、１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ  蛍光体層
２０  カソード基板
２２  カソード電極
２３  エミッタ
３０  スペーサ
４０  電源
１０１、２０７  カーボンナノチューブ
１０２、２０１  触媒含有膜
１０３  炭化水素吸着層
１０４、２０５  アモルファスカーボンロッド（炭素構造体）
１０５、２０６  触媒粒子
２０２  アモルファスカーボンの厚膜（カーボン層）
２０３  レジスト
２０４  パターン化されたレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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