(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ状構造体を有する電子エミッタにおいて、
前記電子エミッタは、中空の線状の軸心を有し、
前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、
前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成され、
前記電子エミッタは、第一端部と、該第一端部に対向して設置される第二端部と、本体と、を含み、
前記電子エミッタは、前記第一端部から、前記本体を介して前記第二端部まで延伸し、
前記第一端部から前記第二端部までの方向に沿って、前記電子エミッタの直径は徐々に減少し、
前記第二端部は、電界放出部として、開口部と、中空頚部と、を含み、
前記中空頚部は、円錐体であり、前記本体に接続し、
前記複数のカーボンナノチューブの先端は、前記中空頚部の末端から延伸して、前記開口部を取り囲み、相互に間隔を空けて放射状に設置されることを特徴とする電子エミッタ。
【請求項２】
密封容器と、少なくとも一つの陽極電極と、蛍光層と、陰極電極と、を含む電界放出表示装置の画素管において、
前記密封容器は、少なくとも一つの光透過部を有し、
前記陽極電極は、前記密封容器の中に内蔵され、
前記蛍光層は、前記密封容器の中に内蔵され、前記陽極電極の、前記光透過部に隣接する表面とは反対の表面に設置され、
前記陰極電極は、前記密封容器の中に内蔵され、陰極支持部及び少なくとも一つの電子エミッタを備え、前記陽極電極と間隔を有して設置され、
前記電子エミッタは、チューブ状構造体であり、その一端が前記陰極支持部に電気的に接続され、その他端が前記陽極電極の方向へ延伸し、
前記電子エミッタは、中空の線状の軸心を有し、
前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、
前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成され、
前記電子エミッタは、第一端部と、該第一端部に対向して設置される第二端部と、本体と、を含み、
前記電子エミッタは、前記第一端部から、前記本体を介して前記第二端部まで延伸し、
前記第一端部から前記第二端部までの方向に沿って、前記電子エミッタの直径は徐々に減少し、
前記第二端部は、電界放出部として、開口部と、中空頚部と、を含み、
前記中空頚部は、円錐体であり、前記本体に接続し、
前記複数のカーボンナノチューブの先端は、前記中空頚部の末端から延伸して、前記開口部を取り囲み、相互に間隔を空けて放射状に設置されることを特徴とする電界放出表示装置の画素管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子エミッタに関し、特に、カーボンナノチューブを利用した電子エミッタ及びそれを利用した電界放出表示装置の画素管に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ，ＣＮＴ）は、新型のカーボン材料であり、日本の研究員の飯島澄男によって１９９１年に発見された（非特許文献１を参照）。カーボンナノチューブは良好な導電性能、良好な化学的安定性、大きなアスペクト比（長さと直径の比）を有し、その先端の面積が理論的に最良の寸法に達するので、先端の面積が小さいほど局部の電界が集中するという理論により、カーボンナノチューブは、現在最良の電子エミッタの一種である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｓｕｍｉｏ  Ｉｉｊｉｍａ、“Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅｓ  ｏｆ  Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ”、Ｎａｔｕｒｅ、１９９１年１１月７日、第３５４巻、ｐ．５６‐５８
【０００４】
従来の電界放出表示装置用電子エミッタは、カーボンナノチューブワイヤーからなり、該カーボンナノチューブワイヤーは、第一端及び該第一端に対向する第二端を有する。前記電子エミッタの運転の際には、前記第一端は、導電基板に電気的に接続される。前記第二端は、電子放出の端部として、前記導電基板から延伸する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記電子エミッタは、機械的に長いカーボンナノチューブワイヤーを切断することによって得られるため、前記電子エミッタの、電子放出の端部は平らな断面であり、その電子放出能力が低いので、該電子エミッタを利用した電界放出表示装置では、電界放出性能が低下する。
【０００６】
従って、前記の課題を解決するために、電子放出能力に優れた電子エミッタ及びそれを利用した電界放出表示装置の画素管を提供することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子エミッタは、チューブ状構造体を有する。前記電子エミッタは、中空の線状軸心を有し、前記電子エミッタは、前記線状軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成され、前記電子エミッタは、第一端部と、該第一端部に対向して設置される第二端部と、本体と、を含み、前記電子エミッタは、前記第一端部から、前記本体を介して前記第二端部まで延伸し、前記第一端部から前記第二端部までの方向に沿って、前記電子エミッタの直径は徐々に減少し、前記第二端部は、電界放出部として、開口部と、中空頚部と、を含み、前記中空頚部は、円錐体であり、前記本体に接続し、前記複数のカーボンナノチューブの先端は、前記中空頚部の末端から延伸して、前記開口部を取り囲み、相互に間隔を空けて放射状に設置される。
【０００８】
本発明の電界放出表示装置の画素管は、密封容器と、少なくとも一つの陽極電極と、蛍光層と、陰極電極と、を含む電界放出表示装置の画素管において、前記密封容器は、少なくとも一つの光透過部を有し、前記陽極電極は、前記密封容器の中に内蔵され、前記蛍光層は、前記密封容器の中に内蔵され、前記陽極電極の、前記光透過部に隣接する表面とは反対の表面に設置され、前記陰極電極は、前記密封容器の中に内蔵され、陰極支持部及び少なくとも一つの電子エミッタを備え、前記陽極電極と間隔を有して設置され、前記電子エミッタは、チューブ状構造体であり、その一端が前記陰極支持部に電気的に接続され、その他端が前記陽極電極の方向へ延伸し、前記電子エミッタは、中空の線状の軸心を有し、前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成され、前記電子エミッタは、第一端部と、該第一端部に対向して設置される第二端部と、本体と、を含み、前記電子エミッタは、前記第一端部から、前記本体を介して前記第二端部まで延伸し、前記第一端部から前記第二端部までの方向に沿って、前記電子エミッタの直径は徐々に減少し、前記第二端部は、電界放出部として、開口部と、中空頚部と、を含み、前記中空頚部は、円錐体であり、前記本体に接続し、前記複数のカーボンナノチューブの先端は、前記中空頚部の末端から延伸して、前記開口部を取り囲み、相互に間隔を空けて放射状に設置される。
【発明の効果】
【０００９】
従来の技術と比べると、本発明の電子エミッタ及びそれを利用した電界放出表示装置の画素管は、複数の電子放出先端を有するので、前記電子エミッタから、大きな放出電流を流すことができる。更に、前記複数の電子放出先端は、該電子エミッタにおける電界の遮蔽効果を低減することができる。さらに、電子エミッタ及びそれを利用した電界放出表示装置の画素管は、複数の電子放出先端を有するので、該電子エミッタから電子を容易に放出させることができ、前記電子エミッタの電界放出性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る電子エミッタの構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電子エミッタのＳＥＭ写真である。
【図３】本発明の実施例１に係る電子エミッタの展開図である。
【図４】本発明の実施例１に係る電子エミッタの電子放出部のＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の実施例１に係る電子エミッタの開口部のＳＥＭ写真である。
【図６】本発明の実施例１に係る電子エミッタの、複数の電子放出の先端のＳＥＭ写真である。
【図７】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図８】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図９】本発明の実施例１に係るねじれたカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１０】本発明の実施例１に係る複数のカーボンナノチューブフィルム又は／及びカーボンナノチューブワイヤからなる織物の模式図である。
【図１１】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブ予備体のＳＥＭ写真である。
【図１２】本発明の実施例２に係る電子エミッタの剖視圖である。
【図１３】本発明の実施例３に係る電界放出表示装置の画素管の構造を示す図である。
【図１４】本発明の実施例３に係る、グリッドを有する電界放出表示装置の画素管の構造を示す図である。
【図１５】本発明の実施例４に係る電界放出表示装置の画素管の構造を示す図である。
【図１６】本発明の実施例４に係る電界放出表示装置の画素管における電子エミッタ及び陽極の位置関係図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る電界放出表示装置の画素管における電子エミッタ及び陽極の位置関係図である。
【図１８】本発明の実施例４に係る電界放出表示装置の画素管における電子エミッタ及び陽極の位置関係図である。
【図１９】本発明の実施例４に係る電界放出表示装置の画素管における電子エミッタ及び陽極の位置関係図である。
【図２０】本発明の実施例に係る５電界放出表示装置の画素管の構造を示す図である。
【図２１】本発明の実施例６に係る電界放出表示装置の画素管の構造を示す図である。
【図２２】本発明の実施例６に係る電界放出表示装置の画素管の俯瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１〜図４を参照すると、本実施例の電子エミッタ１００は、チューブ状構造体である。該チューブ状構造体は、その長手方向に沿って、中空の線状軸心（図示せず）を有する。さらに、前記チューブ状構造体には、前記線状の軸心を囲むように複数のカーボンナノチューブが設置されている。前記チューブ状構造体において、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、分子間力で端と端が接続され、前記チューブ状構造体の線状の軸心を軸として、螺旋状に配列され、前記線状の軸心の長手方向に沿って延伸している。前記チューブ状構造体における一部のカーボンナノチューブが、螺旋状に配列していなくても、前記螺旋状に延伸した複数のカーボンナノチューブの配列方向及び延伸方向に大きな影響はない。前記線状の軸心の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記チューブ状構造体の、線状の軸心を軸として、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、螺旋状に延伸されている方向が螺旋方向と定義される。前記延伸方向と螺旋方向とは、角度α（０°＜α≦９０°）を成し、本実施例において、前記角度αは、３０°以上６０°以下である。
【００１３】
前記チューブ状構造体は、第一端部１０２と、該第一端部１０２に対向して設置される第二端部１０４と、本体１０９と、を含む。前記チューブ状構造体は、前記第一端部１０２から、前記本体１０９を介して前記第二端部１０４まで延伸している。前記第一端部１０２から前記第二端部１０４までの方向に沿って、前記チューブ状構造体の直径は徐々に減少している。前記第二端部１０４は、電界放出部として、開口部１１０と、中空頚部１０８と、を含む。前記中空頚部１０８は、円錐体であり、前記本体１０９に接続している。前記複数のカーボンナノチューブの先端１０６は、前記中空頚部１０８の末端から延伸して、前記開口部１１０を取り囲み、相互に間隔を空けて放射状に設置される。前記電子エミッタ１００に電圧を印加する場合、前記中空頚部１０８によって、電界が集中され、該電子エミッタ１００から電子が容易に放出される。
【００１４】
図５を参照すると、前記複数のカーボンナノチューブの先端１０６は、前記第一端部１０２から離れる方向に沿って延伸する。前記カーボンナノチューブの先端１０６は、前記開口部１１０から離れる方向に向かって、前記線状の軸心を取り囲むようにして放射状に延伸する。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端１０６の距離は、前記開口部１１０から離れるにつれて、徐々に増加する。これにより、前記カーボンナノチューブの先端１０６の間で、電界の遮蔽効果を低減することができる。前記開口部１１０の内径は、４μｍ〜６μｍである。本実施例において、前記開口部１１０は、円形であり、その内径が５μｍである。
【００１５】
図６を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブの先端１０６は、複数のカーボンナノチューブからなる。前記複数のカーボンナノチューブが分子間力で相互に平行に配列されている。単一の前記カーボンナノチューブの先端１０６において、一本のカーボンナノチューブは、他の複数のカーボンナノチューブの中から突出している。前記突出したカーボンナノチューブの直径は５ｎｍより小さい。本実施例において、前記突出したカーボンナノチューブの直径は４ｎｍである。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端１０６において、二つの前記突出したカーボンナノチューブの距離は０．１μｍ〜２μｍであり、該距離と該突出したカーボンナノチューブの直径の比は２０：１〜５００：１である。前記距離と前記直径の比が非常に大きい場合、隣接する前記カーボンナノチューブの先端１０６の、電界の遮蔽効果を低下させることができる。
【００１６】
前記チューブ状構造体の本体１０９の内径及び外径は、実際の適用例に応じて選択することができる。前記チューブ状構造体の本体１０９の内径は１０μｍ〜３０μｍであり、その外径は１５μｍ〜６０μｍであることが好ましい。本実施例において、その内径は１８μｍであり、その外径は５０μｍである。電界の作用により、前記電子エミッタ１００は電子を放出することができるので、該電子エミッタ１００は、電界放出表示装置、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に利用することができる。
【００１７】
前記電子エミッタ１００の製造方法は、線状の支持体を提供するステップＳ１０と、少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体を提供するステップＳ２０と、前記線状の支持体を囲むように、前記線状の支持体に前記カーボンナノチューブ構造体を巻き付けるステップＳ３０と、前記線状の支持体を取り除いた後、前記カーボンナノチューブ構造体を含む中空の管状カーボンナノチューブ予備体を得るステップＳ４０と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断するステップＳ５０と、を含む。
【００１８】
前記ステップＳ１０において、前記線状の支持体は、一定の強度及び靭性を有し、前記カーボンナノチューブ構造体を支持することができる。該線状の支持体は、その中心軸を軸として回転し、その中心軸の長手方向に沿って直線移動することができる。前記線状の支持体は、化学的方法又は物理的方法で取り除かれる。前記線状の材料は、純金属、合金、またはプラスチックであることができる。前記純金属は、金、銀、銅、又はアルミニウムであり、前記合金は、銅−スズ合金であることができる。更に、前記線状の支持体が銅−スズ合金である場合、９７ｗｔ％の銅及び３ｗｔ％のスズを含むことが好ましい。前記線状の支持体の直径は、実際の適用例に応じて選択することができる。本実施例において、前記線状の支持体は金線であり、その直径は１８μｍである。
【００１９】
前記ステップＳ２０において、前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができる形態のことである。即ち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。
【００２０】
前記カーボンナノチューブ構造体には、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。
【００２１】
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム又は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤからなる。前記カーボンナノチューブフィルムは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム及び綿毛構造カーボンナノチューブフィルムのいずれか一種である。前記カーボンナノチューブフィルムがドローン構造カーボンナノチューブフィルムである場合、その製造方法は、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献１を参照）を提供するステップＳ２１０と、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムまたは一つのカーボンナノチューブワイヤを引き伸ばすステップＳ２２０と、を含む。
【００２２】
前記ステップＳ２１０において、前記超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法、アーク放電法及びレーザーアブレーション法を採用することができる。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行で、基材に垂直に成長する複数のカーボンナノチューブからなる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブであることができる。本実施例において、前記複数のカーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブである。
【００２３】
前記ステップＳ２２０において、前記カーボンナノチューブ構造体を引き伸ばす工程は、次のサブステップを含む。前記超配列カーボンナノチューブアレイにおける複数のカーボンナノチューブを選択するサブステップＳ２２２と、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成するサブステップＳ２２４と、を含む。
【００２４】
前記サブステップＳ２２２において、セロテープ（登録商標）、プライヤー、ピンセットなどの工具を利用して、前記超配列カーボンナノチューブアレイから複数のカーボンナノチューブを選択する。前記カーボンナノチューブセグメントは複数の相互に平行に配列されているカーボンナノチューブを含む。前記サブテップＳ２２４において、前記超配列カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブが成長する方向に垂直な方向に沿って、前記カーボンナノチューブを引き出すことが好ましい。
【００２５】
具体的に、前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、複数のカーボンナノチューブセグメントがそれぞれ基材から脱離すると、前記複数のカーボンナノチューブセグメントが分子間力で端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。図７を参照すると、前記カーボンナノチューブセグメントにおけるカーボンナノチューブは、相互に平行に、同じ方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブセグメントにおいて、少なくとも一本のカーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブセグメントの全長と同じである。従って、前記カーボンナノチューブセグメントの一次元の寸法は、前記カーボンナノチューブの長さによって制限されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブセグメントを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブセグメントは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブセグメントの厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍである。
【００２６】
引き出そうとするカーボンナノチューブの数が少ない場合、前記カーボンナノチューブを引き出すと、線状のカーボンナノチューブ構造体、即ち、カーボンナノチューブワイヤが形成される。図８を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。図９を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじることにより、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００２７】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法には、次の三種類がある。最初の方法では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二の方法では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三の方法では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００２８】
前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは平行に配列され、又は交差するように織られ、又はねじれていても良い。図１０には、複数のカーボンナノチューブワイヤ１４６からなる織物が示されている。
【００２９】
前記ステップＳ３０において、前記線状の支持体に、前記カーボンナノチューブ構造体を巻き付ける工程は、前記カーボンナノチューブ構造体の一端を前記線状の支持部に固定するサブステップＳ３１０と、前記線状の支持体を、その中心軸を軸として回転し、その中心軸の長手方向に沿って直線移動させ、前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持部に巻き付けるサブステップＳ３２０と、含む。
【００３０】
ここで、前記導電性線状支持体の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記導電性線状支持体を軸として、前記大部分のカーボンナノチューブの巻き方向が螺旋方向と定義される。前記螺旋方向と前記延伸方向とは、角度β（０°＜β≦９０°）を形成する。前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の中心軸に巻き付けることにより、カーボンナノチューブ層状構造体を形成する。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが一定である場合、前記角度βが大きくなるほど、前記カーボンナノチューブ層状構造体が厚くなる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ層状構造体の厚さは６μｍである。
【００３１】
前記サブステップＳ４０において、化学的方法又は物理的方法によって、前記線状の支持体を取り除くことができる。前記線状の支持体が、アルミニウムや鉄などの活性金属の合金からなる場合、酸性溶液で処理することにより、前記線状の支持体を取り除くことができる。前記線状の支持体が、金や銀などの不活性金属の合金からなる場合、加熱蒸発法で前記線状の支持体を取り除くことができる。前記線状の支持体が、ポリマーからなる場合、外力で前記線状の支持体の中心軸に沿って、該線状の支持体を前記カーボンナノチューブ層状構造体から抜き取ることができる。前記チューブ状構造体の内径は、前記線状の支持体の外径に関する。本実施例において、前記線状の支持体は金線であり、該金線を取り除く方法は、前記金線の両端を別々に二つの電極に電気的に接続する第一ステップと、真空環境下で前記二つの電極によって、前記金線に電流を流して、該金線を加熱蒸発させる第二ステップと、を含む。
【００３２】
図１１を参照すると、サブステップＳ４０で得られた中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、接続された複数のカーボンナノチューブからなる。前記チューブ状構造体において、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、分子間力で端と端が接続され、前記チューブ状構造体の線状の軸心を軸として、螺旋状に配列され、前記線状の軸心の長手方向に沿って延伸している。前記チューブ状構造体における一部のカーボンナノチューブが、螺旋状に配列していなくても、前記螺旋状に延伸した複数のカーボンナノチューブの配列方向及び延伸方向に大きな影響はない。前記線状の軸心の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記チューブ状構造体の、線状の軸心を軸として、前記複数のカーボンナノチューブの大部分が螺旋状に延伸されている方向が螺旋方向と定義される。前記延伸方向と螺旋方向とは、角度α（０°＜α≦９０°）を成し、本実施例において、前記角度αは、３０°以上６０°以下である。
【００３３】
前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体に電流を流して熔断する方法は、真空又は不活性ガスの雰囲気で行われる。前記ステップＳ５０は、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を真空室又は不活性ガスを充填した反応室に置くサブステップＳ５１２と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って対向する両端に電圧を印加して、電流により前記管状カーボンナノチューブ予備体を所定の場所で熔断させるサブステップＳ５１４と、を含む。
【００３４】
前記サブステップＳ５１２において、陰極電極及び陽極電極は前記真空室内に設置される。前記陰極電極及び陽極電極は、それぞれ前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の、長手方向に沿って対向する両端と電気的に接続される。前記真空室内の真空度は、２×１０−５Ｐａ以下である。本実施例において、前記真空室内の真空度は２×１０−５Ｐａである。前記反応室の構造は前記真空室と同じであり、該反応室内の不活性ガスは、ヘリウム又はアルゴンである。
【００３５】
前記サブステップＳ５１４において、前記管状カーボンナノチューブ予備体に印加する電圧は、前記管状カーボンナノチューブ予備体の内径、外径及び長さに関係する。本実施例において、前記管状カーボンナノチューブ予備体の内径は２５μｍであり、その外径は４０μｍであり、その長さは２ｃｍであり、その直流電圧４０ボルトである。これにより、前記管状カーボンナノチューブ予備体は、直流電流で加熱される。前記管状カーボンナノチューブ予備体の加熱温度は、２０００Ｋ〜２４００Ｋである。前記管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って、前記管状カーボンナノチューブ予備体の場所毎に電気抵抗が異なるので、前記管状カーボンナノチューブ予備体の異なる場所では、温度が異なる。即ち、前記管状カーボンナノチューブ予備体において、電気抵抗が大きい場所において、温度が高くなる。従って、前記管状カーボンナノチューブ予備体の所定で、前記管状カーボンナノチューブ予備体を熔断することができる。本実施例では、前記管状カーボンナノチューブ予備体を１時間以内に加熱した後、該管状カーボンナノチューブ予備体を所定の場所で熔断して、二つのチューブ状構造体を形成する。
【００３６】
前記管状カーボンナノチューブ予備体が熔断された後、前記管状カーボンナノチューブ予備体の炭素原子は、熔断された場所から蒸発する。前記熔断された場所に近いほど、炭素原子が簡単に蒸発する。これにより、前記チューブ状構造体の熔断された端部に、中空の頚部が形成される。前記熔断工程を行う時、隣接する二つの熔断された端部の間に、微小な間隙が形成されるので、該二つの熔断された端部の間にアーク放電を発生させ、前記蒸発した炭素原子を電離させ、炭素イオンを形成する。前記炭素イオンは、前記熔断された端部と衝突し、または前記熔断された端部をエッチングするので、前記熔断された端部に複数のカーボンナノチューブの先端１０６が形成される。
【００３７】
前記ステップＳ５０において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を、電子衝突法によって熔断させる方法は、前記の管状カーボンナノチューブ予備体を真空室に置くサブステップＳ５２２と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って対向する両端に電圧を印加して、該中空の管状カーボンナノチューブ予備体を１８００Ｋ〜２５００Ｋに加熱するサブステップＳ５２４と、電子ビームを前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所に衝突させて、該カーボンナノチューブ予備体を熔断させるサブステップＳ５２６と、を含む。
【００３８】
前記サブステップＳ５２２において、前記真空室内の真空度は、１×１０−４Ｐａ以下である。本実施例において、その真空度は２×１０−５Ｐａである。
【００３９】
サブステップＳ５２６において、前記電子ビームは、熱陰極などの電子放出源によって放出される。該電子放出源を利用して電子ビームを放出して、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体に衝突させる。前記電子放出源は、前記真空室内に設置される。前記電子放出源と前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体との距離は、５０μｍ〜２ｍｍである。前記電子放出源により、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所に電子ビームを放出する場合、該所定の場所の温度を、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体における他の場所の温度に比べて、最も高くする。これにより、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、前記所定の場所で熔断され、二つの前記電子エミッタ１００が形成される。
【００４０】
前記ステップＳ５０において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体が、レーザービーム照射方法で熔断される方法は、レーザービームで前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所を照射するサブステップＳ５３２と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って対向する両端に電圧を印加して、前記管状カーボンナノチューブ予備体を前記所定の場所で熔断させるサブステップＳ５３４と、を含む。
【００４１】
前記サブステップＳ５３２において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、空気中又は酸化性ガス雰囲気中に設置される。前記レーザービームは、ＣＯ２レーザー、半導体レーザー及びＵＶレーザーなどのレーザーである。前記レーザービームのパワーは１ワット〜６０ワットであり、その走査速度は１００ｍｍ／ｓ〜２０００ｍｍ／ｓである。本実施例では、前記レーザービームのパワーは１１２ワットであり、その走査速度は１０００ｍｍ／ｓである。前記レーザービームのパワーが大きいほど、前記レーザービームで前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を照射する時間が短くなる。
【００４２】
前記サブステップＳ５３４において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、真空室又は不活性ガスを充填した反応室に設置される。前記レーザービームから放出した熱で前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体における所定の場所が酸化される。これにより、前記所定の場所の電気抵抗が増加する。前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体において、電気抵抗が大きい場所では、温度が高くなる。従って、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所で、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断することができる。
【００４３】
前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体が、真空室又は不活性ガスを充填した反応室に設置される場合、前記サブステップＳ５３２及び前記サブステップＳ５３４は、同時に行われる。
【００４４】
前記電子エミッタ１００の製造方法には、次の優れた点がある。第一に、前記電子エミッタ１００の製造方法は、簡単であり、該前記電子エミッタ１００の製造効率を高めることができる。第二に、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断することにより、前記チューブ状構造体の一端に複数の電子放出の先端が形成され、前記電子エミッタ１００の電子放出性能を高めることができる。
【００４５】
更に、前記電子エミッタ１００から電子を容易に放出させるために、前記電子エミッタ１００において、複数のカーボンナノチューブの電子放出の先端に、低仕事関数の材料を堆積させる。前記低仕事関数の材料は、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、六ホウ化トリウム及びホウ化イットリウム又はそれらの混合物のいずれか一種である。
【００４６】
(実施例２)
図１２を参照すると、本実施例における電子エミッタ２００の構造は実施例１の電子エミッタ１００の構造と比べて、次の異なる点がある。本実施例の電子エミッタ２００は、導電性線状支持体２２０を含む。即ち、前記電子エミッタ２００は、チューブ状構造体２１０及び前記導電性線状支持体２２０を含む。前記チューブ状構造体２１０の材料及び構造は、前記実施例１のチューブ状構造体と同じである。前記チューブ状構造体２１０は複数のカーボンナノチューブからなり、前記導電性線状支持体２２０を囲むように設置されている。前記チューブ状構造体２１０において、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、分子間力で端と端が接続され、前記導電性線状支持体２２０を軸として、螺旋状に配列され、前記線状の中心軸の長手方向に沿って延伸している。前記チューブ状構造体２１０における一部のカーボンナノチューブは、螺旋状に配列されていなくても、前記螺旋状に延伸した複数のカーボンナノチューブの配列方向及び延伸方向に大きな影響はない。ここで、前記導電性線状支持体２２０の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記導電性線状支持体２２０を軸として、前記大部分のカーボンナノチューブの巻き方向が螺旋方向と定義される。前記延伸方向と螺旋方向とは、角度α（０°＜α≦９０°）を成し、本実施例において、前記角度αは、３０°〜６０°である。前記導電性線状支持体２２０は、前記チューブ状構造体２１０より短くても、前記チューブ状構造体２１０の前記第二端部２０２から、該チューブ状構造体２１０の外部へ延伸していても良い。
【００４７】
前記導電性線状支持体２２０は、前記チューブ状構造体２１０を支持できるので、該チューブ状構造体２１０は変形しない。且つ前記導電性線状支持体２２０により、前記電子エミッタ２００の導電性を高めることができるので、該電子エミッタ２００から電子を容易に放出させることができる。前記導電性線状支持体２２０は、一定の強度及び靭性を有する。該電性線状支持体２２０は、純金属、合金、導電性を有する非金属及び金属酸化物からなる線状構造体であり（例えば、前記電性線状支持体２２０は、金、銀、銅及びアルミニウム、銅−スズ合金及び炭繊維からなる。）、または、前記導電性線状支持体２２０は、導電層で被覆された複合の線状構造体である（例えば、銅−スズ合金の表面にアルミニウム膜を被覆することにより、または、柔靭性を有する繊維線の表面に金膜を被覆することにより、該電性線状支持体２２０を形成する。）。前記線状の支持体の直径は、１０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。本実施例において、前記導電性線状支持体２２０は、金線であり、その直径は１８μｍである。
【００４８】
前記電子エミッタ２００の製造方法は、導電性線状支持体を提供するステップＳ１００と、少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体を提供するステップＳ２００と、前記導電性線状支持体を囲むように、前記導電性線状支持体に前記カーボンナノチューブ構造体を巻き付けて、カーボンナノチューブ複合構造体を形成するステップＳ３００と、前記カーボンナノチューブ複合構造体を熔断するステップＳ４００と、を含む。
【００４９】
前記電子エミッタ２００の製造方法は前記電子エミッタ１００の製造方法と比べて、次の異なる点がある。前記電子エミッタ２００において、前記導電性線状支持体２２０を含む。更に、前記ステップＳ４００の前に、前記導電性線状支持体２２０は取り除かれない。
【００５０】
前記チューブ状構造体２１０と前記導電性線状支持体２２０との溶融点は異なる。前記Ｓ４００において、前記チューブ状構造体２１０の溶融点が、前記導電性線状支持体２２０の溶融点よりも低い場合、該チューブ状構造体２１０は、前記導電性線状支持体２２０より速く熔断する。このため、前記チューブ状構造体２１０及び前記導電性線状支持体２２０を加熱させた場合、前記チューブ状構造体２１０はその一つの部位から熔断した後、前記導電性線状支持体２２０の、前記チューブ状構造体２１０の熔断部位に対応する部位の電気抵抗が増大して、その温度が高くなるので、前記導電性線状支持体２２０は、前記チューブ状構造体２１０の熔断部位に対応する部位から熔断される。これとは逆に、前記チューブ状構造体２１０の溶融点が、前記導電性線状支持体２２０の溶融点よりも高い場合、前記導電性線状支持体２２０は、チューブ状構造体２１０より速く熔断する。従って、前記チューブ状構造体２１０及び前記導電性線状支持体２２０を加熱させた場合、前記導電性線状支持体２２０がその一つの部位から熔断した後、前記チューブ状構造体２１０の、前記導電性線状支持体２２０の熔断部位に対応する部位の電気抵抗が増大して、その温度が高くなるので、前記チューブ状構造体２１０は、前記導電性線状支持体２２０の熔断部位に対応する部位から熔断される。
【００５１】
前記電子エミッタ２００の製造方法には、次の優れた点がある。第一に、前記電子エミッタ２００の製造方法は簡単であり、該前記電子エミッタ２００の生産効率を高めることができる。第二に、前記カーボンナノチューブ複合体の線状構造体を熔断することにより、電子エミッタ２００の一端に複数の電子放出の先端を形成でき、前記電子エミッタ２００の電子放出性能を高めることができる。第三に、前記導電性線状支持体２２０は、前記カーボンナノチューブ複合構造体の中に設置されるので、該チューブ状構造体２１０は、簡単に変形することができなくなる。第四に、前記導電性線状支持体２２０は、前記電子エミッタ２００の導電性を高めることができるので、該電子エミッタ２００から簡単に電子を放出させることができる。
【００５２】
(実施例３)
図１３を参照すると、前記電子エミッタを利用した、電界放出表示装置の画素管３００は、光透過部３２４を有する密封容器３０２と、該密封容器３０２の中に内蔵された、一つの電界放出構成単位（図示せず）と、を含む。該電界放出構成単位は、陽極電極３１２と、蛍光層３１０と、陰極電極３０４と、アノードリード３１４、カソードリード３１６と、を含む。前記陽極電極３１２は、前記光透過部３２４に隣接して設置される。前記陽極電極３１２の一方の端部は、前記アノードリード３１４の一方の端部に接続する。前記アノードリード３１４の他方の端部は、前記密封容器３０２の外部へ延伸して、電源装置（図示せず）などに接続されるように設置されている。前記蛍光層３１０は、前記陽極電極３１２の、前記光透過部３２４に隣接する表面とは反対の表面に設置される。前記陰極電極３０４は、陰極支持部３０６及び電子エミッタ３０８を有する。前記電子エミッタ３０８は前記陽極電極３１２に対向して設置されている。前記陰極支持部３０６の一方の端部は、前記電子エミッタ３０８に電気的に接続され、その他方の端部は前記カソードリード３１６に接続される。前記カソードリード３１６は、前記密封容器３０２の外部へ延伸して、電源装置（図示せず）などに接続されるように設置されている。
【００５３】
前記密封容器３０２は中空のチャンバーであり、その内部は真空化されている。前記密封容器３０２は光透過性の材料、さらには、透明な材料からなることが好ましい。本実施例において、前記密封容器３０２は非金属、例えば、石英又はガラスからなる。前記密封容器３０２の断面は、例えば、円形、四角形、多角形などのいずれか一種で形成可能である。本実施例において、前記密封容器３０２は円柱体に形成されている。前記光透過部３２４は、平板面、円面、半円面などのいずれか一種であっても良い。
【００５４】
前記密封容器３０２内部の真空雰囲気を保持するために、前記密封容器３０２の中にゲッタ３１８を設置することができる。さらに、前記ゲッタ３１８を、前記密封容器３０２の内壁に付けて設置することができる。前記ゲッタ３１８は、蒸発性ゲッタ又は非蒸発性ゲッタである。
【００５５】
前記陽極電極３１２は、前記光透過部３２４に隣接して設置される。前記陽極電極３１２は透明な導電薄膜（例えば、ＩＴＯ）、又は電子透過薄膜（例えば、アルミニウム膜）であり、良好な透光性及び電気伝導性を有する。前記蛍光層３１０は、前記陽極電極３１２の、前記光透過部３２４に隣接する表面とは反対の表面に設置される。前記蛍光層３１０は、電子が衝突すると、白色光又は着色光を放出できる蛍光材料を含む。
【００５６】
前記陰極電極３０４は、陰極支持部３０６及び電子エミッタ３０８を含む。前記電子エミッタ３０８は前記光透過部３２４に対して垂直になるように設けることが好ましい。前記電子エミッタ３０８の一方の端部は、前記陰極支持部３０６に電気的に接続される。その他方の端部は、前記光透過部３２４の方向へ延伸しており、該端部の末端により、複数の電子放出の先端３２２が形成される。前記電子エミッタ３０８の一方の端部は、導電性接着剤によって、前記陰極支持部３０６の一方の端部３２６に固定される。前記陰極支持部３０６の他方の端部３２８は、カソードリード３１６に接続される。前記カソードリード３１６は、前記密封容器３０２の外部へ延伸している。前記陰極支持部３０６は導電材料からなり、本実施例において、該陰極電極３０４は、銅線である。
【００５７】
図１４を参照すると、前記電界放出表示装置の画素管３００は、更に、グリッド３１３を含む。前記グリッド３１３は、中空の円筒状の構造体である。該グリッド３１３は、一つの頂面と、該頂面の周辺と接続する環状の側壁と、を含む。前記電子エミッタ３０８は、前記グリッド３１３に取り囲まれるように設置される。前記頂面には、前記電子エミッタ３０８の先端３２２に対向して電子出射口３１５が形成されている。前記グリッド３１３の断面の形状は、例えば、円形、楕円形、三角形、四角形、多角形などのいずれか一種である。前記グリッド３１３は、前記電子エミッタ３０８を囲むように設置され、即ち、前記電子エミッタ３０８は、前記グリッド３１３の中に、前記電子エミッタ３０８の先端３２２が、前記電子出射口３１５に対向するようにして設置される。本実施例において、前記グリッド３１３は、導電材料からなる中空の円柱体であり、前記陽極電極３１２及び前記陰極電極３０４のそれぞれから、所定の距離だけ離して設置される。前記グリッド３１３は、グリッド電極３１７によって、前記密封容器３０２の外部へ延伸する。前記画素管３００に電圧を印加した際、前記グリッド３１３及び前記電子エミッタ３０８の間に電場が生じる。前記電子エミッタ３０８における前記チューブ状構造体は、前記グリッド３１３及び前記電子エミッタ３０８の間に生じた電場によって、電子を放出する。前記放出された電子は、前記電子出射口３１５を介して、前記グリッド３１３の外部に出射される。前記グリッド３１３の外部に出射された電子は、前記陽極電極３１２の高電圧により、該陽極電極３２０に向かって飛び、前記蛍光層３１０と衝突する。前記電子エミッタ３０８は、前記グリッド３１３の中に設置されており、前記陽極電極３１２に印加された高電圧を遮蔽することができるので、該電子エミッタ３０８の使用寿命を長くすることができる。前記グリッド電極３１７の電圧を調節することにより、前記電子エミッタ３０８の電流を制御することができる。これにより、前記画素管３００の蛍光スクリーンの光度を調節することができる。
【００５８】
前記画素管３００を作動させる際には、それぞれ前記陽極電極３１２及び前記陰極電極３０４に異なる電圧を印加する。これにより、前記陽極電極３１２及び前記陰極電極３０４の間に電場が生じる。該電場によって、前記電子エミッタ３０８の、前記複数の電子放出の先端３２２から電子が放出されると、該電子は、前記蛍光層３１０と衝突し、可視光が発光する。該可視光は、前記陽極電極３１２を透過して前記画素管３００の前記光透過部３２４を介して、出射する。前記画素管３００を複数配列させた場合、そのような構成は、照明に利用したり、または情報の表示に利用したりすることができる。
【００５９】
(実施例４)
図１５を参照すると、前記電子エミッタを利用した、電界放出表示装置の画素管４００は、光透過部４２４を有する密封容器４０２と、該密封容器４０２の中に内蔵され、電界放出構成単位４０３と、を含む。前記電界放出構成単位４０３は、陽極電極４１２と、蛍光層４１０と、陰極電極４０４と、アノードリード４１４と、カソードリード４１６と、を含む。前記陽極電極４１２は、前記陰極４０４と間隔を空けて設置される。蛍光層４１０は、前記光透過部４２４に対向する前記陽極電極４１２の一方の端部４２０に設置され、その他方の端部には、前記アノードリード４１４が接続される。前記陰極電極４０４は、電子エミッタ４０８及び該電子エミッタ４０８に接続する前記陰極支持部４０６を含む。前記電子エミッタ４０８の一方の端部は前記陰極支持部４０４に接続され、その他方の端部は、前記陽極電極４１２に向かって延伸する。前記陰極支持部４０６は、一方の端部が前記電子エミッタ４０８の一方の端部と接続され、その他方の端部は、前記カソードリード４１６と接続される。前記ソードリード４１６は、前記密封容器４０２の外部へ延伸して、電源装置（図示せず）などに接続されるように設置されている。
【００６０】
前記光透過部４２４を有する前記密封容器４０２は中空のチャンバーであり、内部が真空雰囲気に設定されている。前記密封容器４０２は光透過性の材料、さらには、透明な材料からなることが好ましい。前記密封容器４０２は非金属、例えば、石英又はガラスからなる。前記密封容器４０２の断面は、例えば、円形、四角形、多角形などのいずれか一種に形成可能である。本実施例において、前記密封容器４０２は、中空のガラスからなる円柱体に形成され、その直径が１ｍｍ〜２ｍｍであり、その高さが２ｍｍ〜５ｍｍである。
前記光透過部４２４は、平板面、円面、半円面などのいずれか一種である。
【００６１】
前記密封容器４０２内部の真空雰囲気を保持するために、前記密封容器４０２の中にゲッタ４１８を設置することができる。さらに、前記ゲッタ４１８を、前記密封容器４０２の内壁に付けて設置することができる。前記ゲッタ４１８は、蒸発性ゲッタ又は非蒸発性ゲッタである。前記ゲッタ４１８の材料は、例えば、チタン、ジルコニウム、トリウム、希土類元素及び合金などのいずれか一種である。
【００６２】
前記陽極電極４１２は、前記光透過部４２４から離れた位置に設置され、即ち、前記陽極電極４１２は、前記光透過部４２４に隣接しない。前記陽極電極４１２は導電体（例えば、金属棒材）であり、その形状に制限はなく、熱伝導性及び一定の強度を有する。本実施例において、前記陽極電極４１２は、直径が１００μｍ〜１ｃｍの銅棒である。前記光透過部４２４に対向する前記陽極電極４１２の一方の端部４２０には、前記蛍光層４１０が設置され、その他方の端部には、アノードリード４１４が接続される。前記端部４２０の表面は、平面、半球面、球面、錐面、凹面などのいずれか一種であり、前記蛍光層４１０から放射された光を反射する。前記蛍光層４１０は、前記光透過部４２４に対向する前記陽極電極４１２の一方の端部４２０に設置される。前記蛍光層４１０は、電子衝突されると、白色光又は着色光を放出できる蛍光材料を含む。前記蛍光層４１０は、堆積法または塗布法によって、前記陽極電極４１２の一方の端部４２０に設置される。前記蛍光層４１０の厚さは、５μｍ〜５０μｍである。
【００６３】
本実施例において、前記陰極電極４０４は、前記電子エミッタ４０８及び該電子エミッタ４０８に接続された前記陰極支持部４０６を含む。前記電子エミッタ４０８の一方の端部は前記陰極支持部４０４に接続され、その他方の端部は、複数の電子放出の先端４２２を有する。前記電子エミッタ４０８において、その電子放出の先端４２２は、前記陽極電極４１２の端部４２０の方に延伸して、前記陽極電極４１２の端部４２０に設置された前記蛍光層４１０と接近することが好ましい。前記電子エミッタ４０８及び前記陽極電極４１２の位置関係は、様々である。図１６〜図１９を参照すると、前記電子エミッタ４０８の電子放出の先端４２２は、前記陽極電極４１２の端部４２０に対向して設置されても良い（図１６）。あるいは、前記電子エミッタ４０８の長手方向と前記陽極電極４１２の長手方向とは、鋭角を構成しても良い(図１７)。あるいは、前記電子エミッタ４０８は、前記陽極電極４１２の長手方向と平行となるように配置しても良く（図１９）、または前記陽極電極４１２の長手方向に対して垂直となるように配置させてもいい（図１８）。本実施例において、前記電子エミッタ４０８の電子放出の先端４２２の端部４２０と前記陽極電極４１２の間の距離は、２ｍｍ以下であることが好ましい。図１５を参照すると、本実施例では、前記電子エミッタ４０８の電子放出の先端４２２は、図の上方から見たとき、前記蛍光層４１０の表面に来るようにして配置される。
【００６４】
前記画素管４００を作動させる際には、前記陽極電極４１２及び前記陰極電極４０４に電圧が印加され、前記陽極電極４１２及び前記陰極電極４０４の間に電界が生じる。前記陽極電極４１２及び前記陰極電極４０４の間で生じた前記電界によって、前記電子エミッタ４０８の、前記複数の電子放出の先端４２２から電子が放出され、この電子は、前記陽極電極４１２の端部４２０に設置された前記蛍光層４１０に衝突して、可視光が放射される。該可視光の一部は、直接前記密封容器４０２の光透過部４２４を透過して、前記密封容器４０２の外部に射出される。可視光の他の一部は、前記陽極電極４１２の端部４２０で反射され、前記密封容器４０２の光透過部４２４を透過して前記密封容器４０２の外部に射出される。
【００６５】
(実施例５)
図２０を参照すると、本実施例には、実施例４と比べて、次の異なる点がある。本実施例の画素管５００は、複数の電界放出構成単位５０３を含む。前記複数の電界放出構成単位５０３は、前記密封容器５０２の中に内蔵される。前記電界放出構成単位５０３及び前記実施例４における前記電界放出構成単位４０３は、それぞれ同じ材料及び構造を有する。前記複数の電界放出構成単位５０３は、それぞれ相互に間隔を空けて、所定のパターンに配列され、構成される。一つの前記電界放出構成単位５０３は、陽極電極５１２と、蛍光層５１０と、陰極電極５０４と、アノードリード５１４と、カソードリード５１６と、を含む。前記陰極電極５０４は、電子エミッタ５０８及び該電子エミッタ５０８に接続された前記陰極支持部５０６を含む。前記陽極電極５１２は、前記陰極電極５０４と間隔を空けて設置される。前記光透過部５２４に対向する前記陽極電極５１２の、一方の端部５２０の表面には、蛍光層５１０が設置され、その他方の端部には前記アノードリード５１４が接続される。前記陰極電極５０４は、電子エミッタ５０８及び該電子エミッタ５０８に接続された前記陰極支持部５０６を含む。前記電子エミッタ５０８の一方の端部は前記陰極支持部５０４に接続され、その他方の端部は、前記陽極電極４１２に向かって延伸する。前記陰極支持部５０６は、前記電子エミッタ５０８の一方の端部に接続され、その他方の端部は、前記カソードリード５１６に接続される。前記カソードリード５１６は、前記密封容器５０２の外部へ延伸している。
【００６６】
前記密封容器５０２は中空のチャンバーであり、内部が真空雰囲気に設定されている。光透過部５２４は、前記密封容器５０２において、前記陽極電極５１２の端部５２０に対向するように設置される。前記光透過部５２４は、前記陽極電極５１２から離して設置される。前記複数の電界放出構成単位５０３は、前記密封容器５０２の中に、線状又はマトリックス状などの形態で、所定の規則に従って配列されている。本実施例において、前記複数の電界放出構成単位５０３は、前記密封容器５０２の中に、等間隔で線状に配列されている。
【００６７】
前記電界放出表示装置の画素管５００を作動させる際には、前記陽極電極５１２及び前記陰極電極５０４に電圧が印加され、これにより、前記陽極電極５１２及び前記陰極電極５０４の間で電界が生じる。前記陽極電極５１２及び前記陰極電極５０４の間で生じた前記電界により、前記電子エミッタ５０８の、前記複数の電子放出の先端５２２から電子が放出され、この電子は、前記陽極電極５１２の端部５２０の表面に設置された前記蛍光層５１０に衝突して、可視光が放射される。該可視光の一部は、前記密封容器５０２の光透過部５２４を直接透過して、前記密封容器５０２の外部に射出される。可視光の他の一部は、前記陽極電極５１２の端部５２０で反射され、前記密封容器５０２の光透過部５２４を透過して前記密封容器５０２の外部に射出される。前記画素管５００は、前記複数の電界放出構成単位５０３を含んでおり、外部制御回路によって、前記複数の電界放出構成単位５０３の作動状態が制御される。
【００６８】
前記電界放出表示装置の画素管５００は、複数の前記電界放出構成単位５０３を含んでおり、一つの記電界放出構成単位５０３の体積が小さいので、大型の屋外表示装置を簡単にインストールすることができ、該大型の屋外表示装置の画面の解析度を高めることができる。
【００６９】
（実施例６）
図２１及び図２２を参照すると、本実施例において、前記電子エミッタを利用した、電界放出表示装置の画素管６００は、密封容器６０２及び少なくとも一つの電界放出構成単位６０３を含む。前記画素管４００と比べると、前記電画素管６００には、主に次の異なる点がある。前記画素管６００において、一つの前記電界放出構成単位６０３は、複数の陽極電極６１２を含む。
【００７０】
本実施例において、前記密封容器６０２の中に、単一の前記電界放出構成単位６０３は、それぞれ間隔を空けて設置された第一陽極電極６１１と、第二陽極電極６１２と、第三陽極電極６１３と、蛍光層６１０と、陰極電極６０４と、を含む。前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３は、前記陰極電極６０４を囲むように設置され、図２２の視点から見たとき、それらの位置は、一つの三角形の頂点を構成する。前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３は、それぞれ一方の端部６２０を有し、前記各々の端部６２０の表面には、蛍光層６１０が設置される。前記陰極電極６０４は、第一電子エミッタ６０７と、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９を含む。前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９は、それぞれ、前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３の各々の端部６２０の表面に設置された蛍光層６１０に向かって延伸する。前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９の電子放出の先端６２２は、図２２の視点から見たとき、それぞれが、前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９に対向する各々の端部６２０の表面に来るように配置される。
【００７１】
少なくとも一つの光透過部６２４を有する前記密封容器６０２は中空のチャンバーであり、その内部は真空化されている。前記光透過部６２４は前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３の各々の端部６２０に対向して設置される。前記密封容器６０２が、複数の電界放出構成単位６０３を含む場合、光透過部６２４は、線状又はマトリックスなどの所定のパターンで配置される。
【００７２】
更に、前記陰極電極６０４は、陰極支持部６０６を含む。前記陰極支持部６０６は、例えば、金属線または金属棒のような導電体である。前記陰極支持部６０６の形状は限定されず、陰極支持部６０６は、熱伝導性及び一定の強度を有する。本実施例において、前記陰極支持部６０６は、ニッケル線であり、その一方の端部は、前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９の一方の端部に電気的に接続される。前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９の、複数の電子放出の先端６２２は、該第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９に対応する陽極の端面に接近するように設置される。陰極支持部６０６の、前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９から離れた他方の端部は、カソードリード６１６に接続される。前記カソードリード６１６は、前記密封容器６０２の外部へ延伸して、電源装置（図示せず）などに接続されるように設置されている。
【００７３】
前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９の構造、材料及び製造方法は、前記第実施例１における電子エミッタ１００と同様である。前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３は、金属棒のような導電体であり、熱伝導性及び一定の強度を有する。それらの形状は限定されない。本実施例において、前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９は、ニッケル棒であり、該ニッケル棒の直径は、実際の適用例に応じて選択される。本実施例において、その直径は、１００μｍ〜１ｃｍである。前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９の位置は、実際の要望に応じて調節することができる。本実施例において、前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９は、等辺三角形（二等辺三角形または正三角形）状に配列され、前記陰極電極は、該等辺三角形の中心に設置される。前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９の先端６２２の表面は、磨かれた平面、半球面、球面、錐面、凹面などのいずれか一種であり、前記蛍光層６１０から発出した光を反射する。前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３の、それぞれの端部６２０と対向する端部は、前記アノードリード６１４に接続され、該アノードリード６１４は、前記密封容器６０２の外部まで延伸する。
【００７４】
前記蛍光層６１０は、前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３の各端面に設置される。前記蛍光層６１０は、電子が衝突すると、白色光又は着色光を放出する蛍光材料を含む。前記蛍光層６１０は、堆積法または塗布法によって、前記陽極電極６１２の一方の端部６２０に設置される。前記蛍光層６１０の厚さは、５μｍ〜５０μｍである。更に、前記第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９から放出される電子が、該第一電子エミッタ６０７、第二電子エミッタ６０８及び第三電子エミッタ６０９に対応する前記蛍光層６１０に衝突することができれば、前記蛍光層６１０は、前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２及び第三陽極電極６１３の他の位置に設置しても良い。
【００７５】
前記密封容器６０２内部の真空雰囲気を保持するために、前記密封容器６０２の中にゲッタ６１８を設置することができる。さらに、前記ゲッタ６１８を、前記密封容器６０２の内壁に付けて設置することができる。前記ゲッタ６１８は、蒸発性ゲッタ又は非蒸発性ゲッタである。前記ゲッタ６１８の材料は、例えば、チタン、ジルコニウム、トリウム、希土類元素及び合金などのいずれか一種である。
【００７６】
前記画素管６００を作動させる際には、前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２、第三陽極電極６１３及び前記陰極電極６０４に異なる電圧を印加して、前記第一陽極電極６１１、第二陽極電極６１２、第三陽極電極６１３及び前記陰極電極６０４の間に電界を生じさせる。該電界によって、前記電子エミッタ６０８の、前記複数の電子放出の先端６２２から電子が放出され、該電子は、前記蛍光層６１０に衝突して、可視光が放射される。該可視光は、前記陽極電極６１２を透過し、前記画素管６００の前記光透過部６２４を介して出射されるため、カラー画像を形成することができる。複数の前記画素管６００を配列させた場合、そのような構成は、照明に利用したり、または情報の表示に利用したりすることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００、２００                      電子エミッタ
１０２                              第一端部
１０４、２０２                      第二端部
１０６、４２２                      電子放出の先端
１０８                              中空頚部
１０９                              本体
１１０                              開口部
１４２                              第一電極
１４４                              第二電極
２１０                              チューブ状構造体
２１２                              電子放出部
２２０                              導電性線状支持体
３００、４００、５００、６００      画素管
３０２、４０２、５０２，６０２      密封容器
３０４、４０４、５０４、６０４      陰極電極
３０６、４０６ 、５０６、６０６     陰極支持部
３０８、４０８ 、５０８             電子エミッタ
３１０  ４１０、５１０、６１０      蛍光層
３１２、４１２、５１２              陽極電極
３１３                              グリッド
３１４、４１４、５１４、６１４      アノードリード
３１５                              電子出射口
３１６  ４１６、５１６、６１６      カソードリード
３１７                              グリッド電極
３１８、４１８、５１８、６１８      ゲッタ
３２４、４２４、５２４，６２４      光透過部
３２６                              陰極支持部の一方の端部
３２８                              陰極支持部の他方の端部
４０３、５０３、６０３              電界放出構成単位
４２０  ５２０  ６２０              陽極電極の一方の端部
６０７                              第一電子エミッタ
６０８                              第二電子エミッタ
６０９                              第三電子エミッタ
６１１                              第一陽極電極
６１２                              第二陽極電極
６１３                              第三陽極電極
【図１】
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【図３】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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