(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）カーボン・ナノチューブ構造体が分散された有機金属化合物溶液を、ガラス基板から成る基体上に塗布する工程と、
（ｂ）有機金属化合物を１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて焼成することによって、該有機金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項２】
有機金属化合物は、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、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物、又は、有機錫化合物及び有機インジウム化合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の製造方法。
【請求項３】
（ａ）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溶液を、ガラス基板から成る基体上に塗布する工程と、
（ｂ）有機酸金属化合物を１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて焼成することによって、該有機酸金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項４】
有機酸金属化合物は、有機錫化合物を酸に溶解したもの、有機インジウム化合物を酸に溶解したもの、有機亜鉛化合物を酸に溶解したもの、有機アンチモン化合物を酸に溶解したもの、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、又は、有機錫化合物及び有機インジウム化合物を酸に溶解したものから成ることを特徴とする請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項５】
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１又は請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項６】
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１又は請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項７】
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１又は請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項８】
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１又は請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項９】
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又は請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項１０】
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１又は請求項３に記載の電子放出体の製造方法。
【請求項１１】
（Ａ）ガラス基板から成る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有機金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機金属化合物を焼成することによって、該有機金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項１２】
（Ａ）ガラス基板から成る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有機金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機金属化合物を焼成することによって、該有機金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項１３】
（Ａ）ガラス基板から成る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有機酸金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機酸金属化合物を焼成することによって、該有機酸金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項１４】
（Ａ）ガラス基板から成る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有機酸金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機酸金属化合物を焼成することによって、該有機酸金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項１５】
有機金属化合物は、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、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物、又は、有機錫化合物及び有機インジウム化合物から成ることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１６】
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１１又は請求項１３に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１７】
有機酸金属化合物は、有機錫化合物を酸に溶解したもの、有機インジウム化合物を酸に溶解したもの、有機亜鉛化合物を酸に溶解したもの、有機アンチモン化合物を酸に溶解したもの、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、又は、有機錫化合物及び有機インジウム化合物を酸に溶解したものから成ることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１８】
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１２又は請求項１４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１９】
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１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２０】
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１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２１】
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１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２２】
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１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２３】
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１１又は請求項１３に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２４】
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１２又は請求項１４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２５】
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）ガラス基板から成る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有機金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機金属化合物を焼成することによって、該有機金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項２６】
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）ガラス基板から成る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有機金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機金属化合物を焼成することによって、該有機金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項２７】
有機金属化合物は、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、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物、又は、有機錫化合物及び有機インジウム化合物から成ることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。
【請求項２８】
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）ガラス基板から成る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有機酸金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機酸金属化合物を焼成することによって、該有機酸金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項２９】
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）ガラス基板から成る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有機酸金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する工程と、
（ｃ）１５０゜Ｃ乃至５５０゜Ｃにおいて有機酸金属化合物を焼成することによって、該有機酸金属化合物を構成する金属原子を含む金属酸化物から成る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。
【請求項３０】
有機酸金属化合物は、有機錫化合物を酸に溶解したもの、有機インジウム化合物を酸に溶解したもの、有機亜鉛化合物を酸に溶解したもの、有機アンチモン化合物を酸に溶解したもの、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、又は、有機錫化合物及び有機インジウム化合物を酸に溶解したものから成ることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。
【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１ｎｍ〜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】
▲１▼  表示装置の大面積化に対する対応
▲２▼  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
▲３▼  電界放出素子製造プロセス温度の低温化
▲４▼  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
▲５▼  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▲１▼〜▲５▼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ＣＶＤ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（Ｃ２Ｈ４）、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（Ｆｅ）、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（Ａｕ）、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、▲１▼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、▲２▼プラズマ蒸着法、▲３▼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、▲４▼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  ｏｆ  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  ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ−  ａｎｄ  ｎａｎｏｔｕｂｅ−ｒｉｃｈ  ｃａｒｂｏｎ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ”，  Ｍ．  Ｃｈｈｏｗａｌｌａ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｈｉｌ．  Ｍａｇ．  Ｌｅｔｔｓ，  ７５  （１９９７），  ｐｐ  ３２９−３３５  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〜１×１０−４ｍ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。
【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（Ａｌ）、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、ＷＳｉ２、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、ＴｉＳｉ２、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、ＳｉＮ、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）、Ｓｎ９５Ｃｕ５（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）、Ｐｂ９７．５Ａｇ１．５Ｓｎ１．０（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３８１゜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３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ、緑色発光蛍光体層３１Ｇ、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３３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１１Ａ（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５１４．５ｎｍ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１０〜３０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５２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３１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あるいは電子放出体は、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３１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、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１４Ｂ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，１４Ｂ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１４Ｂ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−２６０］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１１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（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。
【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１５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−１３０］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１１４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１１３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。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１１Ａ（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１μｍ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がカソード電極（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−５１０］、［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−５３０］、［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１４Ｂ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−６５０］、［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−１００］〜［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−５１０］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−１３０］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−１１０］と同様の工程において、あるいは、［工程−２５０］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、１１，１１１・・・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）、１０１・・・コイル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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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