(57)【要約】【課題】本発明は、電界放出源及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明の電界放出源は第一電極と、絶縁層と、第二電極と、を含み、絶縁層及び第一電極は第二電極の一方の表面に順に積層され、絶縁層は第一電極と第二電極との間に設置され、第一電極は電界放出源の電子放出端であり、第一電極はカーボンナノチューブ複合構造体であり、カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層及び半導体層を含み、カーボンナノチューブ層及び半導体層は積層され、半導体層はカーボンナノチューブ層と絶縁層との間に設置される。【選択図】図１
2015138775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電極と、絶縁層と、第二電極と、を含む電界放出源であって、
前記絶縁層及び前記第一電極は前記第二電極の一方の表面に順に積層され、前記絶縁層は前記第一電極と前記第二電極との間に設置され、
前記第一電極は前記電界放出源の電子放出端であり、
前記第一電極はカーボンナノチューブ複合構造体であり、
前記カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層及び半導体層を含み、
前記カーボンナノチューブ層及び前記半導体層は積層され、前記半導体層は前記カーボンナノチューブ層と前記絶縁層との間に設置され、
前記カーボンナノチューブ層は複数のカーボンナノチューブからなり、
前記半導体層は前記カーボンナノチューブ層における前記複数のカーボンナノチューブの一部の表面を被覆することを特徴とする電界放出源。 
【請求項２】
基板を提供し、前記基板の表面に電極を設置する第一ステップと、
前記電極の前記基板と接触する表面の反対面に、絶縁層を設置する第二ステップと、
第一表面及び第一表面と対向する第二表面を有するカーボンナノチューブ層を提供し、堆積方法によって、前記カーボンナノチューブ層の前記第二表面に半導体層を形成し、カーボンナノチューブ複合構造体を獲得する第三ステップと、
前記カーボンナノチューブ複合構造体を、前記絶縁層の前記電極と接触する表面の反対面に設置し、前記半導体層と前記絶縁層とを接触させる第四ステップと、
を含むことを特徴とする電界放出源の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出源及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出表示装置は、ブラウン管（ＣＲＴ）表示装置及び液晶表示装置（ＬＣＤ）と比べて、良好な表示効果、広視野角、低消費電力、小型化などの優れた点を有するので、次世代の表示装置として、自動車、家用電器、及び工業設備などの領域に応用される。
【０００３】
電界放出表示装置において通常は、熱陰極電界放出源及び冷陰極電界放出源が電界放出源として用いられる。冷陰極電界放出源として表面伝導型電界放出源、金属―絶縁層―金属（ＭＩＭ）型電界放出源が挙げられる。金属―絶縁層―金属（ＭＩＭ）型電界放出源に基づき、金属―絶縁層―半導体層―金属（ＭＩＳＭ）型電界放出源が開発されている。ＭＩＳＭ型電界放出源においては、半導体層を増加することによって、電子の運動速度を増加させる。これにより、ＭＩＳＭ型電界放出源はＭＩＭ型電界放出源より、電子放出能力の安定性が良い。
【０００４】
ＭＩＳＭ型電界放出源において、電子は上部電極を通じて真空に到達するのに十分な運動エネルギーを有しなければならない。しかし、従来技術のＭＩＳＭ型電界放出源において、電子が半導体層を通じて上部電極に進む際、ポテンシャル障壁を克服できる運動エネルギーが電子の平均運動エネルギーより高いので、電子放出率が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１２３９７１２号明細書
【特許文献２】特開２００４−１０７１９６号公報
【特許文献３】特開２００６−１６１５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、前記の課題を解決するために、高い電子放出率を有する電界放出源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電界放出源は第一電極と、絶縁層と、第二電極と、を含み、前記絶縁層及び前記第一電極は前記第二電極の一方の表面に順に積層され、前記絶縁層は前記第一電極と前記第二電極との間に設置され、前記第一電極は前記電界放出源の電子放出端であり、前記第一電極はカーボンナノチューブ複合構造体であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層及び半導体層を含み、前記カーボンナノチューブ層及び前記半導体層は積層され、前記半導体層は前記カーボンナノチューブ層と前記絶縁層との間に設置され、前記カーボンナノチューブ層は複数のカーボンナノチューブからなり、前記半導体層は前記カーボンナノチューブ層における前記複数のカーボンナノチューブの一部の表面を被覆する。
【０００８】
本発明の電界放出源の製造方法は、基板を提供し、前記基板の表面に電極を設置する第一ステップと、前記電極の前記基板と接触する表面の反対面に、絶縁層を設置する第二ステップと、第一表面及び第一表面と対向する第二表面を有するカーボンナノチューブ層を提供し、堆積方法によって、前記カーボンナノチューブ層の前記第二表面に半導体層を形成し、カーボンナノチューブ複合構造体を獲得する第三ステップと、前記カーボンナノチューブ複合構造体を、前記絶縁層の前記電極と接触する表面の反対面に設置し、前記半導体層と前記絶縁層とを接触させる第四ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
従来の技術と比べると、本発明の電界放出源及びその製造方法は以下の有利の効果を奏する。半導体層はカーボンナノチューブ層における複数のカーボンナノチューブの一部の表面を被覆し、分子間力で、半導体層は複数のカーボンナノチューブと緊密に結合する。これにより、半導体層は電子の速度を速め、且つ電子をカーボンナノチューブ層に伝導し、電界放出源の電子放出率を高める。堆積方法によって、カーボンナノチューブ層の第二表面に半導体層を直接に形成するので、半導体層はカーボンナノチューブ層と緊密に結合し、獲得する半導体層は優れた結晶態を有する。これにより、半導体層は電子の速度を速め、且つ電子をカーボンナノチューブ層に伝導し、電界放出源の電子放出率を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る電界放出源の構造断面図である。
【図２】本発明の実施例１におけるカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の実施例１における交差して設置されるカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の実施例１における非ねじれカーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明の実施例１におけるねじれカーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施例２に係る電界放出源の製造方法の工程図である。
【図７】本発明の実施例３に係る電界放出源の構造断面図である。
【図８】本発明の実施例４に係る電界放出装置の構造断面図である。
【図９】本発明の実施例６に係る電界放出装置の平面図である。
【図１０】図６における電界放出ユニットのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の実施例７に係る電界放出表示装置の構造断面図である。
【図１２】図１１の電界放出表示装置の電子放出効果図である。
【図１３】本発明の実施例８に係る電界放出装置の平面図である。
【図１４】図１３中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１５】本発明の実施例１０に係る電界放出表示装置の構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。且つ以下の各実施例において、同じ部材は同じ符号で標示する。
【００１２】
（実施例１）
図１を参照すると、本発明の実施例１は電界放出源１０を提供する。電界放出源１０は、第一電極１００と、絶縁層１０３と、第二電極１０４と、を含む。絶縁層１０３及び第一電極１００は、第二電極１０４の一方の表面に順に積層され、絶縁層１０３は第一電極１００と第二電極１０４との間に設置される。第一電極１００は、電界放出源１０の電子放出端である。
【００１３】
更に、電界放出源１０は、基板１０５の表面に設置されることができ、この際、第二電極１０４は基板１０５の表面と接触する。基板１０５は、電界放出源１０を支持する。基板１０５の材料は、硬質材料或いは軟質材料であり、硬質材料は、ガラス、石英、ダイヤモンド、ケイ素などの何れかの一種であり、軟質材料はプラスチック或いは樹脂である。
【００１４】
絶縁層１０３は、第二電極１０４の表面に設置され、第一電極１００は絶縁層１０３の第二電極１０４と接触する表面との反対面に設置される。即ち、絶縁層１０３は、第一電極１００と第二電極１０４との間に設置される。
【００１５】
第一電極１００は、カーボンナノチューブ複合構造体である。カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層１０１及び半導体層１０２を含む。カーボンナノチューブ層１０１及び半導体層１０２は積層される。カーボンナノチューブ層１０１は、複数のカーボンナノチューブを含み、好ましくは、カーボンナノチューブ層１０１は複数のカーボンナノチューブのみからなる。カーボンナノチューブ層１０１は第一表面１０１１及び第一表面１０１１と対向する第二表面１０１３を有する。半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３に設置される。半導体層１０２は複数のカーボンナノチューブの一部の表面を被覆する。即ち、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３は半導体層１０２に被覆され、第二表面１０１３における複数のカーボンナノチューブの表面は被覆され、カーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１は半導体層１０２に被覆されず、第一表面１０１１における複数のカーボンナノチューブの表面は露出される。半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１と絶縁層１０３との間に設置される。第一表面１０１１は電界放出源１０の電子放出表面である。分子間力で、半導体層１０２は第二表面１０１３における複数のカーボンナノチューブと緊密に結合し、この際、半導体層１０２は優れた結晶性を有する。カーボンナノチューブ複合構造体は絶縁層と垂直な方向に、複数の貫通孔を有する。複数の貫通孔は、カーボンナノチューブに被覆された半導体層１０２から囲まれて形成される。複数の貫通孔は電子放出に有利であり、電界放出源１０の電子放出率を高めることができる。
【００１６】
カーボンナノチューブ複合構造体は、絶縁層１０３によって第二電極１０４から絶縁される。半導体層１０２は、電子を加速し、電子が十分な速度とエネルギーを有して、カーボンナノチューブ複合構造体の表面から脱離できるようにする。電子が加速され、半導体層１０２とカーボンナノチューブ層１０１との界面に到達する際、カーボンナノチューブの仕事関数が小さいので、電子がカーボンナノチューブ層１０１におけるカーボンナノチューブを通り抜けることは易しく、カーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１から容易に脱離でき、真空に到達する。
【００１７】
カーボンナノチューブ層１０１は複数のカーボンナノチューブからなる一体構造体である。カーボンナノチューブ層１０１における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、多層カーボンナノチューブの一種または多種であり、その長さ及び直径は必要に応じて選択できる。カーボンナノチューブ層１０１は自立構造体である。自立構造体とは、支持体材を利用せず、カーボンナノチューブ層１０１を独立して利用することができる形態のことである。すなわち、カーボンナノチューブ層１０１を対向する両側から支持してカーボンナノチューブ層１０１の構造を変化させずに、カーボンナノチューブ層１０１を懸架させることができることを意味する。カーボンナノチューブ層１０１におけるカーボンナノチューブは、分子間力で接続されているので、自立構造体を実現する。カーボンナノチューブ層１０１におけるカーボンナノチューブは、相互に接続され、ネット構造体を形成する。
【００１８】
カーボンナノチューブ層１０１は複数の空隙（図示せず）を有し、該複数の空隙はカーボンナノチューブ層１０１の厚さ方向においてカーボンナノチューブ層１０１を貫通する。空隙は複数のカーボンナノチューブが囲んで形成する微孔であり、或いはカーボンナノチューブの軸方向に沿って延伸する隣接カーボンナノチューブ間のスリップ状の間隙である。更に、半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３における微孔に浸透し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成される。カーボンナノチューブ複合構造体において、半導体層１０２がカーボンナノチューブを被覆して囲むことによって、複数の貫通孔を形成する。空隙が微孔状である場合、空隙の平均孔径は、１０ｎｍ〜１００μｍであり、例えば、１０ｎｍ、１μｍ、１０μｍ、１００μｍ、或いは２００μｍなどである。空隙がストリップ状である場合、空隙の平均幅は、１０ｎｍ〜３００μｍである。“空隙のサイズ”とは、孔の直径（孔径）又はストリップ状の幅を指す。カーボンナノチューブ層１０１において、微孔及びストリップ状の間隙が共に存在でき、且つ両者のサイズは異なっても良い。本実施において、空隙はカーボンナノチューブ層１０１に均一に分布する。半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３における空隙に浸透し、カーボンナノチューブ層１０１と複合し、カーボンナノチューブ構造体の複数の貫通孔を形成する。貫通穴とは、半導体層１０２がカーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３における空隙に浸透する際、空隙を全部に充填しないことを指す。
【００１９】
カーボンナノチューブ層１０１が均一に分布された空隙を有することを保証しさせすれば、空隙における複数のカーボンナノチューブは、配向し又は配向せずに配置されていてもよい。複数のカーボンナノチューブの配列方式により、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層１０１及び配向型のカーボンナノチューブ層１０１の二種に分類される。非配向型のカーボンナノチューブ層１０１（例えば、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体或いは）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層１０１では、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。又は、配向型のカーボンナノチューブ層１０１において、配向型のカーボンナノチューブ層１０１が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。優れた透光性及び良好の空隙分布効果を有させるため、複数のカーボンナノチューブは同じ方向に沿って、カーボンナノチューブ層１０１の表面と平行に配列されることが好ましい。
【００２０】
カーボンナノチューブ層１０１は複数のカーボンナノチューブのみからなる純カーボンナノチューブ構造体でも良い。カーボンナノチューブ層１０１が複数のカーボンナノチューブのみからなる純カーボンナノチューブ構造体である場合、カーボンナノチューブ層１０１を形成する過程において、カーボンナノチューブを化学修飾及び酸化処理しない。カーボンナノチューブ層１０１体は少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルム、複数のカーボンナノチューブワイヤ、或いは少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルムとカーボンナノチューブワイヤとの組み合わせである。カーボンナノチューブ層１０１がカーボンナノチューブフィルムからなる場合、カーボンナノチューブ層１０１は単層カーボンナノチューブフィルム或いは積層された多層カーボンナノチューブフィルムでも良い。カーボンナノチューブ層１０１が複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、複数のカーボンナノチューブワイヤは相互に間隔をあけて平行に設置され、複数のカーボンナノチューブワイヤは交差され、或いは複数のカーボンナノチューブワイヤは任意に配列されてネット構造体が形成される。カーボンナノチューブ層１０１がカーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤからなる場合、カーボンナノチューブワイヤは少なくともカーボンナノチューブフィルムの表面に設置され、カーボンナノチューブ層１０１を形成する。
【００２１】
図２を参照すると、カーボンナノチューブ層１０１が単層カーボンナノチューブフィルムからなる場合、カーボンナノチューブフィルにおける隣接するカーボンナノチューブの間に空隙を有する。図３を参照すると、カーボンナノチューブ層１０１が積層された多層カーボンナノチューブフィルムからなる場合、隣接する二層の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は、交差する角度βを有し、該角度βは０°〜９０°である。隣接する二層の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が交差する角度が０°である場合、各層の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はカーボンナノチューブの軸方向に沿って延伸し、隣接カーボンナノチューブ間の空隙はスリップ状の間隙である。カーボンナノチューブ層１０１に貫通孔を形成できれば、隣接する二層のカーボンナノチューブフィルムのスリップ状の間隙は重なっても良く、重ならなくても良い。隣接する二層の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が交差する角度は０°〜９０°（０°を含まず）である場合、各カーボンナノチューブフィルムにおいて、隣接する複数のカーボンナノチューブが微孔を形成する。カーボンナノチューブ層１０１に貫通孔を形成できれば、隣接する二層のカーボンナノチューブフィルムのスリップ状の間隙は重なっても良く、重ならなくても良い。カーボンナノチューブ層１０１が積層された多層カーボンナノチューブフィルムからなる場合、好ましくは、カーボンナノチューブフィルムの層数は２層〜１０層である。
【００２２】
カーボンナノチューブ層１０１が複数のカーボンナノチューブワイヤからなることもできる。
カーボンナノチューブ層１０１が平行に設置された複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、隣接する二つのカーボンナノチューブワイヤのスリップ状の間隙は空隙であり、該スリップ状の間隙の長さはカーボンナノチューブワイヤの長さと同じである。カーボンナノチューブ層１０１の層数及び隣接する二つのカーボンナノチューブワイヤの距離を制御することによって、カーボンナノチューブ構造体の空隙のサイズを制御できる。カーボンナノチューブ層１０１は相互に交差された複数のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、複数の微孔を形成する。カーボンナノチューブ層１０１は複数のカーボンナノチューブワイヤが任意に配列されて形成するネット構造体である場合、複数のカーボンナノチューブワイヤは複数の空隙或いは複数の微孔を形成する。
【００２３】
カーボンナノチューブ層１０１がカーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤからなる場合、カーボンナノチューブワイヤは少なくともカーボンナノチューブフィルムの表面に設置され、カーボンナノチューブ層１０１を形成する。複数のカーボンナノチューブの間に、スリップ状の間隙或いは微孔を形成する。カーボンナノチューブワイヤは任意の角度でカーボンナノチューブフィルムの表面で設置できる。
【００２４】
カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤは複数のカーボンナノチューブからなる自立構造体である。カーボンナノチューブ層１０１がカーボンナノチューブフィルムを含む場合、自立構造体とは、支持体材を利用せず、カーボンナノチューブフィルムを独立して利用することができる形態のことである。すなわち、カーボンナノチューブフィルムを対向する両側から支持して、カーボンナノチューブフィルムの構造を変化させずに、カーボンナノチューブフィルムを懸架させることができることを意味する。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は、分子間力で接続されているので、自立構造体を実現する。カーボンナノチューブ層１０１がカーボンナノチューブワイヤである場合、自立構造体とは、支持体材を利用せず、カーボンナノチューブワイヤを独立して利用することができる形態のことである。すなわち、カーボンナノチューブワイヤを対向する両側から支持して、カーボンナノチューブワイヤの構造を変化させずに、カーボンナノチューブワイヤを懸架させることができることを意味する。カーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブは、分子間力で接続されているので、自立構造体を実現する。
【００２５】
カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブは同じ方向に沿って配列されている。複数のカーボンナノチューブの延伸する方向はカーボンナノチューブフィルムの表面と基本的に平行である。具体的には、複数のカーボンナノチューブにおける各カーボンナノチューブは、延伸する方向における隣接するカーボンナノチューブと、分子間力で端と端とが接続されている。また、カーボンナノチューブフィルムは、少数のランダムなカーボンナノチューブを含む。しかし、大部分のカーボンナノチューブは同じ方向に沿って配列されているので、このランダムなカーボンナノチューブの延伸方向は、大部分のカーボンナノチューブの延伸方向には影響しない。具体的に、カーボンナノチューブフィルムにおける多数のカーボンナノチューブは、絶対的に直線状ではなくやや湾曲している。または、延伸する方向に完全に配列せず、少しずれている場合もある。従って、同じ方向に沿って配列されている多数のカーボンナノチューブの中において、隣同士のカーボンナノチューブが部分的に接触する可能性がある。
【００２６】
カーボンナノチューブフィルムは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。複数のカーボンナノチューブセグメントは、長軸方向に沿って、分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメントは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブを含む。複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列され、端と端が接続されている。即ち、複数のカーボンナノチューブが分子間力で長軸方向に端部同士が接続される。カーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。カーボンナノチューブフィルムはカーボンナノチューブアレイから引き出して得られたものであり、その厚さは１０ｎｍ〜１００μｍである。カーボンナノチューブフィルムの構造及び製造方法は、特許文献１に掲載されている。
【００２７】
図４を参照すると、カーボンナノチューブワイヤが、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤである場合、分子間力で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。さらに、各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。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。カーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。一本の非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは制限されず、その直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。有機溶剤によって、カーボンナノチューブフィルムを処理して、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを得る。具体的には、有機溶剤によって、カーボンナノチューブフィルムの全ての表面を浸す。揮発性の有機溶剤が揮発すると、表面張力の作用によって、カーボンナノチューブフィルムにおける相互に平行な複数のカーボンナノチューブが分子間力によって互いに緊密に結合して、カーボンナノチューブフィルムが収縮して非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを得る。前記有機溶剤はエタノール、メタノール、アセトン、塩化エチレン或いはクロロホルムである。本実施例において、有機溶剤はエタノールである。この有機溶剤によって処理されないカーボンナノチューブフィルムと比較して、有機溶剤によって処理された非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの比表面積は減少し、且つ接着性も弱い。また、カーボンナノチューブワイヤの機械強度及び強靭さを増強させ、外力によってカーボンナノチューブワイヤが破壊される可能性を低くする。
【００２８】
図５を参照すると、カーボンナノチューブフィルムの長手方向に沿う対向する両端に相反する力を印加することにより、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。好ましくは、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で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。さらに、各カーボンナノチューブセグメントには、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。カーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。一本のねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは制限されず、その直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。更に、有機溶剤によって、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを処理する。有機溶剤によって処理されたねじれ状カーボンナノチューブワイヤは表面張力の作用によって、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤにおける相互に平行な複数のカーボンナノチューブが分子間力によって互いに緊密に結合して、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの比表面積が減少し、接着性が小さい一方、カーボンナノチューブワイヤの機械強度及び強靭が増強する。カーボンナノチューブワイヤの製造方法は、特許文献２及び特許文献３に掲載されている。
【００２９】
本実施例において、カーボンナノチューブ層１０１は複数のカーボンナノチューブを含み、積層された二層のカーボンナノチューブフィルムからなる。該二層のカーボンナノチューブフィルムは交差される。カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイを直接引き出して得られるものである。単層のカーボンナノチューブフィルムの厚さは５ｎｍ〜５０ｎｍである。カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列され、端と端が接続されている。
【００３０】
半導体層１０２とカーボンナノチューブ層１０１とは一体構造体を形成する。一体構造体とは、半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３を被覆し、分子間力で第二表面１０１３におけるカーボンナノチューブの一部の表面と緊密に結合し、一体構造体を形成することを指す。
【００３１】
半導体層１０２の材料は、半導体材料であり、例えば、硫化亜鉛、酸化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化マグネシウム、硫化マグネシウム（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、セレン化亜鉛などの何れかの一種である。半導体層１０２の厚さは３ｎｍ〜１００ｎｍである。本実施例において、半導体層１０２の材料は硫化亜鉛であり、その厚さは５０ｎｍである。
【００３２】
絶縁層１０３は、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化タンタルなどの何れかの一種である硬質材料からなり、或いは、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリエステル或いはアクリル樹脂である軟質材料からなる。絶縁層１０３の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍである。本実施例において、絶縁層１０３の材料は、酸化タンタルであり、その厚さは１００ｎｍである。
【００３３】
第二電極１０４は、導電金属フィルムであり、第二電極１０４は、銅、銀、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、アルミニウム、マグネシウムなどの一種或いはそれらの合金からなる。第二電極１０４の厚さは、１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、好ましくは、１０ｎｍ〜５０ｎｍである。本実施例において、第二電極１０４の材料はモリブデンであり、その厚さは１００ｎｍである。更に、第二電極１０４はカーボンナノチューブ或いはグラフェンからなることができる。
【００３４】
電界放出源１０が駆動される際、駆動原理は以下の通りである。負の半サイクル期間において、第二電極１０４の電位が高いので、カーボンナノチューブ層１０１における電子は半導体層１０２に注入され、半導体層１０２と絶縁層１０３との接触面に界面電子状態が形成される。正の半サイクル期間において、カーボンナノチューブ層１０１の電位が高いので、界面における電子は半導体層１０２に引き出され、半導体層１０２は電子の速度を速くさせる。半導体層１０２及びカーボンナノチューブ層１０１がカーボンナノチューブ複合構造体を形成し、半導体層１０２及びカーボンナノチューブ層１０１が緊密に結合するので、半導体層１０２における一部の高エネルギーを有する電子は、カーボンナノチューブ層１０１の表面から速く放出される。
【００３５】
（実施例２）
図６を参照すると、本発明の実施例２は電界放出源１０の製造方法を提供する。電界放出源１０の製造方法は、基板１０５を提供し、基板１０５の表面に第二電極１０４を設置するステップ（Ｓ１１）と、第二電極１０４の基板１０５と接触する表面反対面に、絶縁層１０３を設置するステップ（Ｓ１２）と、第一表面１０１１及び第一表面１１０１と対向する第二表面１０１３を有するカーボンナノチューブ層１０１を提供し、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３に半導体層１０２を形成し、カーボンナノチューブ複合構造体を獲得するステップ（Ｓ１３）と、カーボンナノチューブ複合構造体を、絶縁層１０３の第二電極１０４と接触する表面の反対面に設置し、半導体層１０２と絶縁層１０３とを接触させるステップ（Ｓ１４）と、含む。
【００３６】
ステップ（Ｓ１１）において、基板１０５の形状は制限されず、好ましくは、ストリップ状の長方体である。基板１０５の材料は絶縁材料であり、例えば、ガラス、セラミック、二酸化ケイ素である。本実施例において、基板１０５の材料は二酸化ケイ素である。
【００３７】
マグネトロン・スパッタ法、気相堆積法或いは原子層エピタキシー（Ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、第二電極１０４が形成される。本実施例において原子層エピタキシーによって、第二電極１０４とするモリブデン金属フィルムが形成される。第二電極１０４の厚さは１００ｎｍである。
【００３８】
ステップ（Ｓ１２）において、マグネトロン・スパッタ法、気相堆積法或いは原子層エピタキシー法（Ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、絶縁層１０３が形成される。本実施例において原子層エピタキシー法によって、絶縁層１０３が形成される。絶縁層１０３は、酸化タンタルからなり、その厚さは１００ｎｍである。
【００３９】
ステップ（Ｓ１３）において、カーボンナノチューブ層１０１は少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルム、複数のカーボンナノチューブワイヤ、或いはそれらの組み合わせである。カーボンナノチューブ層１０１における複数のカーボンナノチューブはネット構造体を形成する。カーボンナノチューブ層１０１に、複数の微孔は均一に分布され、第一表面１０１１から第二表面１０１３まで貫通する。
【００４０】
マグネトロン・スパッタ法、熱蒸着法、或いは電子ビーム蒸着法によって、第二表面１０１３に半導体層１０２が形成される。カーボンナノチューブ層１０１の一部が懸架され、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３に半導体層１０２が堆積されることによって、カーボンナノチューブ層１０１の構造を変化しないことを保証する。半導体層１０２を堆積する工程に採用された反応源はカーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３と相対するので、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３のみに半導体層１０２を形成でき、カーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１に半導体層１０２が形成されない。
【００４１】
更に、原子層エピタキシーによって、第二表面１０１３に半導体層１０２を形成できる。この際、まず、カーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１に保護層を形成し、次いて、第二表面１０１３に半導体層１０２を形成し、最後に、保護層を除去する。保護層は有機化合物であり、例えば、或いは、ＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ，水素シルセスキオキサン）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である。保護層によって、カーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１に半導体層１０２が被覆されない。保護層を有機溶剤によって除去できる。半導体層１０２を堆積する工程において、カーボンナノチューブ層１０１の構造が変化しない。
【００４２】
カーボンナノチューブ層１０１が複数の空隙を有するので、半導体層１０２は複数の空隙の内部に堆積できる。この際、複数の空隙は完全に半導体層１０２で被覆されず、複数の貫通孔を形成できる。
【００４３】
ステップ（Ｓ１４）において、カーボンナノチューブ複合構造体は絶縁層１０３の表面に設置される。分子間力で半導体層１０２が絶縁層１０３と接触するので、半導体層１０２が絶縁層１０３と緊密に結合する。更に、カーボンナノチューブ複合構造体が絶縁層１０３の表面に設置された後、熱圧或いは溶剤によってカーボンナノチューブ複合構造体を処理することができる。これにより、半導体層１０２が絶縁層１０３に緊密に設置される。溶剤によってカーボンナノチューブ複合構造体を処理する際、まず、カーボンナノチューブ複合構造体の表面に溶剤を滴らし、次いて、カーボンナノチューブ複合構造体を加熱し、溶剤を蒸発させる。
【００４４】
カーボンナノチューブ複合構造体の表面に溶剤を滴らす際、溶剤で半導体層１０２を浸漬し、カーボンナノチューブ複合構造体を軟化させ、半導体層１０２と絶縁層１０３の間の空気を排除する。溶剤を除去した後、半導体層１０２が絶縁層１０３の表面と緊密に接触する。
【００４５】
溶剤は、水或いは有機溶剤である。有機溶剤は揮発性の有機溶剤であり、エタノール、メタノール、アセトン、塩化エチレン或いはクロロホルムである。本実施例において、有機溶剤はエタノールである。カーボンナノチューブ複合構造体の表面にエタノールを滴らし、自然によって、半導体層１０２が絶縁層１０３の表面と緊密に接触する。
【００４６】
電界放出源１０の製造方法には以下の優れた点がある。半導体層１０２が堆積方法によって、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３に直接に形成されるので、半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１に緊密に結合でき、優れた結晶態を有する。これにより、半導体層１０２によって電子の速度を速めることができ、電子の放出率を高める。
【００４７】
（実施例３）
図７を参照すると、本発明の実施例３は電界放出源２０を提供する。電界放出源２０は、第一電極１００と、電子収集層１０６と、絶縁層１０３と、第二電極１０４と、を含む。絶縁層１０３、電子収集層１０６及び第一電極１００は第二電極１０４の一方の表面に順に積層される。電界放出源２０は基板１０５の表面に設置され、第一電極１００は電界放出源２０の電子放出端である。第一電極１００はカーボンナノチューブ複合構造体である。
【００４８】
電界放出源２０の構造は電界放出源１０の構造と基本的に同じであるが、以下の点が異なる。第一電極１００と絶縁層１０３との間に、電子収集層１０６が設置される。具体的には、電子収集層１０６は絶縁層１０３の第二電極１０４との接触面の反対面に設置される。半導体層１０２は電子収集層１０６と接触して設置される。即ち、電子収集層１０６は半導体層１０２と絶縁層１０３との間に設置される。電子収集層１０６は電子を収集及びび蓄積することに用いられる。これにより、電子の速度を容易に速めることができ、電子が半導体層１０２に速く到達でき、電界放出源２０の電子放出率を高める。
【００４９】
電子収集層１０６は半導体層１０２及び絶縁層１０３とそれぞれ接触される。第一電極１００が短路を発生させないために、電子収集層１０６は不連続な層状構造体である。不連続な層状構造体とは、電子収集層１０６が複数の導電ブロック或いは導電粒を有し、少なくとも一部の隣接する導電ブロック或いは導電粒が間隔をあけて設置される意味を指す。電子収集層１０６の材料は導電材料である。導電材料は金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン、或いはカーボンナノチューブと金属とが形成する複合材料である。金属は金、プラチナ、スカンジウム、パラジウム、ハフニウムの何れかの一種である。電子収集層１０６は、半原子層の厚さから５０個の原子層の厚さまでの範囲の任意の一厚さを有する。具体的に、電子収集層１０６の厚さは０．１ｎｍ〜１０ｎｍである。電子収集層１０６の材料が金属或いは金属合金である場合、電子収集層１０６が不連続な層状構造体であることを保証するために、電子収集層１０６の厚さは２ｎｍより小さい。
【００５０】
電子収集層１０６は、カーボンナノチューブ構造体からなることができる。該カーボンナノチューブ構造体の構造は、カーボンナノチューブ層１０１の構造と同じである。
【００５１】
電子収集層１０６はグラフェンフィルムからなることができる。グラフェンフィルムは少なくとも一層のグラフェンからなる層状構造体である。好ましくは、グラフェンフィルムは単層グラフェンからなる。グラフェンフィルムが多層グラフェンを含む場合、多層グラフェンは積層して設置され、或いは同一の面に設置され、フィルム状構造を形成する。グラフェンフィルムの厚さは、０．３４ｎｍ〜１００μｍであり、例えば、１ｎｍ、１０ｎｍ、２００ｎｍ、１μｍ、或いは１０μｍであり、好ましくは、０．３４ｎｍ〜１０ｎｍである。グラフェンフィルムが単層グラフェンからなる場合、１原子の厚さのｓｐ２結合炭素原子のシートである。この際、グラフェンフィルムの厚さは１原子の直径である。グラフェンフィルムが優れた導電性を有するので、電子が容易に収集され、電子の速度を容易に速め、電子が半導体層１０２に速く到達でき、電界放出源２０の電子放出率を高める。
【００５２】
直接に形成したグラフェンフィルムを絶縁層１０３の表面に設置することができ、或いはグラフェン粉末を絶縁層１０３の表面に移動し、フィルム状の構造体を形成する。グラフェン膜の製造方法は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、機械剥離法、静電堆積法、炭化ケイ素（ＳｉＣ）熱分解法、エピタキシャル成長法などの何れかの一種或いは多種である。グラフェン粉末の製造方法は、液相剥離法、インターカレーション剥離法、カーボンナノチューブをカッティングする方法、溶媒熱分解法、有機合成法などの何れかの一種或いは多種である。
【００５３】
本実施例において、電子収集層１０６はカーボンナノチューブフィルムであり、該カーボンナノチューブフィルムは同じ方法に沿って配列される複数のカーボンナノチューブを含む。カーボンナノチューブフィルムの厚さは５ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００５４】
更に、カーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１に二つのバス電極１０７（Ｂｕｓ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が設置される。二つのバス電極１０７は間隔あけて対向して設置される。バス電極１０７はストリップ状の電極である。具体的に、二つのバス電極１０７はカーボンナノチューブ層１０１の両端に設置される。バス電極１０７の延伸する方向は、カーボンナノチューブ層１０１の厚さの方向における複数のカーボンナノチューブの延伸方向と垂直である。これにより、電流はカーボンナノチューブ層１０１の表面に均一に分布できる。本実施例において、二つのバス電極１０７はカーボンナノチューブ層１０１の両端に設置され、外部電路（図示せず）と電気的に接続され、カーボンナノチューブ層１０１における電流を均一に分布させる。バス電極１０７の材料は、金属或いは金属合金である。金属は金、プラチナ、スカンジウム、パラジウム、ハフニウムの何れかの一種である。本実施例において、バス電極１０７はストリップ状のプラチナ電極である。
【００５５】
（実施例４）
図８を参照すると、本発明の実施例４は電界放出装置３００を提供する。電界放出装置３００は間隔をあけて設置される複数の電界放出ユニット３０を含む。電界放出ユニット３０は第一電極１００と、絶縁層１０３と、第二電極１０４と、を含む。絶縁層１０３と、第一電極１００とは、第二電極１０４の一方の表面に順に積層される。第一電極１００はカーボンナノチューブ複合構造体である。カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層１０１及びカーボンナノチューブ層１０１の表面に設置される半導体層１０２を含む。電界放出装置３００において、複数の電界放出ユニット３０における絶縁層１０３は相互に連続して、連続的な層状構造体を形成する。電界放出装置３００は基板１０５の表面に設置される。
【００５６】
カーボンナノチューブ複合構造体は、数行及び数列に配置される。複数の第二電極１０４は、数行及び数列に配置される。隣接する二つの電界放出ユニット３０が相互に独立されることを保証できさせすれば、隣接する二つのカーボンナノチューブ複合構造体の距離は制限されず、隣接する二つの第二電極１０４の距離は制限されない。本実施例において、隣接する二つのカーボンナノチューブ複合構造体の距離は２００ｎｍであり、隣接する二つの第二電極１０４の距離は２００ｎｍである。
【００５７】
複数の電界放出ユニット３０は一つの連続的な絶縁層１０３を共用するので、一度で絶縁層１０３を形成でき、工業化に有利である。
【００５８】
（実施例５）
本発明の実施例５は電界放出装置３００の製造方法を提供する。電界放出装置３００の製造方法は、基板１０５を提供し、基板１０５の表面に相互に間隔をあける複数の第二電極１０４を設置するステップ（Ｓ２１）と、複数の第二電極１０４の基板１０５と接触する表面の反対面に、連続な絶縁層１０３を設置するステップ（Ｓ２２）と、カーボンナノチューブ層１０１を提供し、カーボンナノチューブ層１０１は対向する第一表面１０１１及び第二表面１０１３を有し、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３に半導体層１０２を形成し、カーボンナノチューブ複合構造体を獲得するステップ（Ｓ２３）と、カーボンナノチューブ複合構造体は、絶縁層１０３の第二電極１０４と接触する表面の反対面に設置し、半導体層１０２と絶縁層１０３とが接触するステップ（Ｓ２４）と、カーボンナノチューブ複合構造体をパターン化し、複数の電子出射領域を形成し、電子出射領域は第二電極１０４と一一対応して設置するステップ（Ｓ２５）と、含む。
【００５９】
電界放出装置３００の製造方法は複数の電子出射源１０の製造方法と基本的に同じであるが、以下の点が異なる。ステップ（Ｓ２１）において、相互に間隔をあける複数の第二電極１０４を設置する。ステップ（Ｓ２５）において、カーボンナノチューブ複合構造体をパターン化する。
【００６０】
ステップ（Ｓ２１）において、スクリーン印刷法、マグネトロン・スパッタ法、気相堆積法、原子層エピタキシーによって、相互に間隔のあいた複数の第二電極１０４を形成する。本実施例において、気相堆積法によって、相互に間隔をあける複数の第二電極１０４を形成する。相互に間隔のあいた複数の第二電極１０４を形成する方法は、まず、マスクを提供し、該マスクは複数の空隙を有する。次いて、気相堆積法によって、基板１０５の表面に、マスクの複数の空隙と対応して、複数の導電薄膜を形成する。最後に、マスクを除去する。
【００６１】
マスクの材料は高分子材料であり、例えば、ＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である。マスクにおける複数の空隙の大小及び位置は第二電極１０４の面積及び複数の電界放出ユニット３０に関する。本実施例において、第二電極１０４はモリブデンからなる導電フィルムであり、第二電極１０４の数は１６個であり、電界放出ユニット３０の数は１６個である。
【００６２】
ステップ（Ｓ２５）において、カーボンナノチューブ複合構造体をパターン化する方法は、カーボンナノチューブ及び半導体層１０２の材料に関する。カーボンナノチューブ複合構造体をパターン化する方法は、プラズマ・エッチング、レーザー・エッチング、ウェットエッチングなどである。各電子出射ユニット３０における電子はカーボンナノチューブ層１０１の第一表面１０１１から外に放出する。各電子出射ユニット３０は電子放出領域を有し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成される電子放出領域のパターンは第二電極１０４のパターンと対応する。即ち、各電子出射ユニット３０はカーボンナノチューブ層１０と、半導体層１０２と、第二電極１０４と、を含む。複数の電界放出ユニット３０は一つの絶縁層１０３を共用する。カーボンナノチューブ層１０１が相互に間隔をあけ、半導体層１０２が相互に間隔をあけ、第二電極１０４が相互に間隔をあけるので、複数の電子出射ユニット３０はそれぞれ単独に動作でき、相互に妨害しない。
【００６３】
（実施例６）
図９及び図１０を参照すると、本発明の実施例６は電界放出装置４００を提供する。電界放出装置４００は間隔あけて設置される複数の電界放出ユニット４０と、複数の行引出し電極４０１と、複数の列引出し電極４０２と、を含む。電界放出ユニット４０は第一電極１００と、絶縁層１０３と、第二電極１０４と、を含む。絶縁層１０３と、第一電極１００とは第二電極１０４の一方の表面に順に積層される。絶縁層１０３は第一電極１００と第二電極１０４との間に設置される。第一電極１００は電界放出ユニット４０の電子放出端である。第一電極１００はカーボンナノチューブ複合構造体である。カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層１０１及びカーボンナノチューブ層１０１の表面に設置される半導体層１０２を含む。半導体層１０２はカーボンナノチューブ層１０１と絶縁層１０３との間に設置される。電界放出装置４００において、電界放出ユニット４０における絶縁層１０３は相互に連続して、連続的な層状構造体を形成する。
【００６４】
電界放出装置４００は基板１０５の表面に設置される。複数の行引出し電極４０１は絶縁層１０３の表面に設置され、複数の列引出し電極４０２は基板１０５の表面に設置される。電界放出ユニット４０は行列形式で、数行数列に配置される。隣接する電界放出ユニット４０の第一電極１０１は相互に間隔をあけて設置され、隣接する電界放出ユニット４０の第二電極１０４は相互に間隔をあけて設置され、隣接する電界放出ユニット４０の半導体層は相互に間隔をあけて設置される。
【００６５】
本実施例の電界放出装置４００の構造は実施例４の電界放出装置３００の構造と基本的に同じであるが、以下の点が異なる。電界放出装置４００は複数の行引出し電極４０１及び複数の列引出し電極４０２を含む。複数の行引出し電極４０１は相互に間隔をあけて設置され、複数の列引出し電極４０２は相互に間隔をあけて設置される。複数の行引出し電極４０１は複数の列引出し電極４０２と交差して設置され、且つ絶縁層１０３によって相互に絶縁される。隣接する二つの行引出し電極４０１と隣接する二つの列引出し電極４０２とは、ネットユニットを形成する。該ネットユニットの中に、電界放出ユニット４０は設置される。ネットユニットは電界放出ユニット４０と一対一に対応して設置される。各ネットユニットにおいて、電界放出ユニット４０は行引出し電極４０１及び列引出し電極４０２とそれぞれ電気的に接続され、電界放出ユニット４０に電子を放出するのに必要な電圧を提供する。具体的には、引き込み線（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｌｅａｄ）４０３によって、複数の行引出し電極４０１はカーボンナノチューブ層１０１と電気的に接続され、複数の列引出し電極４０２は第二電極１０４と電気的に接続される。列引出し電極４０２は引き込み線４０３と電気的に接続される。複数の電界放出ユニット４０は行列形式で、複行及び数列に配置される。同じ行に存在する複数の電界放出ユニット４０において、各電界放出ユニット４０のカーボンナノチューブ層１０１は同一の行引出し電極４０１と電気的に接続される。同じ列に存在する複数の電界放出ユニット４０において、各電界放出ユニット４０の第二電極４０２は同一の列引出し電極４０２と電気的に接続される。
【００６６】
本実施例において、各ネットユニットの中に一つの電界放出ユニット４０が設置される。複数の行引出し電極４０１は相互に平行して間隔をあけて設置され、且つ隣接する二つの行引出し電極４０１の距離は同じである。複数の列引出し電極４０２は相互に平行して間隔をあけて設置され、且つ隣接する二つの列引出し電極４０２の距離は同じである。行引出し電極４０１は列引出し電極４０２と垂直である。
【００６７】
（実施例７）
図１１を参照すると、本本発明の実施例７は電界放出表示装置５００を提供する。電界放出表示装置５００は基板１０５と、複数の電界放出ユニット４０と、陽極構造体５１０と、を含む。複数の電界放出ユニット４０は基板１０５の表面に設置され、且つ陽極構造体５１０と対向して間隔をあけて設置される。
【００６８】
陽極構造体５１０はガラス基板５１２と、陽極５１４と、蛍光体層５１６と、と含む。陽極５１４はガラス基板５１２の表面に設置され、蛍光体層５１６は陽極５１４のガラス基板５１２と接触する表面の反対面を被覆する。電界放出ユニット４０は蛍光体層５１６と対向して間隔をあけて設置される。陽極構造体５１０は、絶縁支持体１１８によって、基板１０５と密封する。陽極５１４の材料はＩＴＯ薄膜である。
【００６９】
電界放出表示装置５００が作動される際、カーボンナノチューブ層１０１、第二電極１０４及び陽極５１４にそれぞれ異なる電圧を入力する。一般的に、第二電極１０４が接地され、第二電極１０４の電圧は零ボルトであり、カーボンナノチューブ層１０１の電圧は数十ボルトであり、陽極５１４の電圧は数百ボルトである。電界放出ユニット４０のカーボンナノチューブ層１０１の表面から放出される電子は電場の作用によって、陽極５１４に向かって運動し、陽極構造体５１０に到達し、蛍光体層５１６を衝突し、蛍光を発生し、電界放出表示装置５００の表示機能を実現する。図１２を参照すると、電界放出表示装置５００が放出する電子は均一であり、且つ光出射強度は優れる。
【００７０】
（実施例８）
図１２及び図１３を参照すると、本発明の実施例８は電界放出装置６００を提供する。電界放出装置６００は交差されて設置される複数のストリップ状の第三電極１０００及び複数のストリップ状の第四電極１０４０を含む。具体的には、複数のストリップ状の第三電極１０００は相互に間隔をあけて設置され、且つ第一方向（Ｘ方向）に沿って延伸する。複数のストリップ状の第四電極１０４０は相互に間隔をあけて設置され、且つ第二方向（Ｙ方向）に沿って延伸する。複数ストリップ状の第三電極１０００と複数のストリップ状の第四電極１０４０とは交差して設置され、一部が重なる。複数のストリップ状の第三電極１０００が複数のストリップ状の第四電極１０４０と交差して重なる部分の間に、順に積層される絶縁体層１０３及び半導体層１０２が設置される。Ｘ方向とＹ方向は角αを成し、角度αは０°〜９０°（０°を含まず）である。第三電極１０００はカーボンナノチューブ複合構造体である。カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層１０１及びカーボンナノチューブ層１０１の表面に設置される半導体層１０２を含む。半導体層１０２は第三電極１０００と絶縁層１０３の間に設置される。電界放出装置６００は基板１０５の表面に設置される。
【００７１】
本実施例の電界放出装置６００の構造は実施例６の電界放出装置４００の構造と基本的に同じであるが、以下の点が異なる。電界放出装置６００は、第一方向（Ｘ方向）に沿って延伸する複数のストリップ状の第三電極１０００、及び第二方向（Ｙ方向）に沿って延伸する複数のストリップ状の第四電極１０４０を含む。Ｘ方向とＹ方向は角αを成し、角度αは０°〜９０°（０°を含まず）であるので、複数のストリップ状の第三電極１０００及び複数のストリップ状の第四電極１０４０は相互に交差し、一部が重なる。ここで、複数のストリップ状の第三電極１０００が複数のストリップ状の第四電極１０４０と交差して重なる領域を電子放出領域１０１２と定義する。
【００７２】
ストリップ状の第三電極１０００とストリップ状の第四電極１０４０との間に十分の電位差を有する際、ストリップ状の第三電極１０００がストリップ状の第四電極１０４０と交差して重なる部分は電子を放出できる。即ち、複数のストリップ状の第三電極１０００が複数のストリップ状の第四電極１０４０と交差して重なって形成する複数の電子放出領域１０１２を、複数の電界放出ユニット６０として見る。各電界放出ユニット６０はストリップ状の第三電極１０００の一部と、半導体層１０２と、絶縁層１０３と、ストリップ状の第四電極１０４０の一部と、を含む。絶縁層１０３、半導体層１０２、ストリップ状の第三電極１０００はストリップ状の第四電極１０４０の一方の表面に順に積層される。Ｘ方向に複数の電界放出ユニット６０は同一のストリップ状の第三電極１０００を共用し、Ｙ方向に複数の電界放出ユニット６０は同一のストリップ状の第四電極１０４０を共用する。各電界放出ユニット６０は独立に電子を放出できる。電界放出装置６００は複数の電界放出ユニット６０の集合体である。
【００７３】
電界放出装置６００において、電界放出ユニット６０における絶縁層１０３は相互に連続して、連続的な層状構造体を形成する。即ち、複数の電界放出ユニット６０は一つの絶縁層１０３を共用する。更に、絶縁層１０３がパターン化されることによって、絶縁層１０３は分割される。複数の電界放出ユニット６０の一部は絶縁層１０３の一部を共用することができる。例えば、同一ストリップ状の第三電極１０００と対応する複数の電界放出ユニット６０は該ストリップ状の第三電極１０００と対応するストリップ状の絶縁層１０３を共用し、或いは、同一ストリップ状の第四電極１０４０と対応する複数の電界放出ユニット６０は該ストリップ状の第四電極１０４０と対応するストリップ状の絶縁層１０３を共用し、或いは、複数の電界放出ユニット６０と対応する複数の絶縁層１０３はそれぞれ間隔をあけて設置される。本実施例において、複数の電界放出ユニット６０は一つの絶縁層１０３を共用する。これにより、絶縁層１０３を一度で形成でき、電界放出装置６００の生産率を高めることができ、産業化に有利である。
【００７４】
電界放出装置６００が作動される際、カーボンナノチューブ層１０１、ストリップ状の第四電極１０４０及び陽極５１４にそれぞれ異なる電圧を入力する。一般的に、ストリップ状の第四電極１０４０が接地され、ストリップ状の第四電極１０４０の電圧は零ボルトであり、カーボンナノチューブ層１０１の電圧は数十ボルト〜数百ボルトである。ストリップ状の第三電極１０００が第四電極１０４０と重なって設置されるので、カーボンナノチューブ層１０１とストリップ状の第四電極１０４０との間に電場が形成され、電場の作用によって、電子は半導体層１０２を通り抜けて、カーボンナノチューブ層１０１の表面から放出される。
【００７５】
（実施例９）
本発明の実施例９は電界放出装置６００の製造方法を提供する。電界放出装置６００の製造方法は、基板１０５を提供し、Ｘ方向に沿って、基板１０５の表面に相互に間隔のあいた複数のストリップ状の第四電極１０４０を設置するステップ（Ｓ３１）と、複数のストリップ状の第四電極１０４０の基板１０５と接触する表面の反対面に、連続的な絶縁層１０３を設置するステップ（Ｓ３２）と、カーボンナノチューブ層１０１を提供し、カーボンナノチューブ層１０１は第一表面１０１１及び第一表面１１０１と対向する第二表面１０１３を有し、カーボンナノチューブ層１０１の第二表面１０１３に半導体層１０２を形成し、カーボンナノチューブ複合構造体を獲得するステップ（Ｓ３３）と、カーボンナノチューブ複合構造体は、絶縁層１０３のストリップ状の第四電極１０４０と接触する表面の反対面に設置し、半導体層１０２と絶縁層１０３とが接触するステップ（Ｓ３４）と、カーボンナノチューブ複合構造体をパターン化し、Ｙ方向に沿って、相互に間隔をあける複数のストリップ状の第三電極１０００を形成し、Ｙ方向はＸ方向と垂直するステップ（Ｓ２５）と、含む。
【００７６】
本実施例の電界放出装置６００の製造方法は電界放出装置３００の製造方法と基本的に同じであるが、以下の点が異なる。ステップ（Ｓ３１）において、Ｘ方向に沿って、基板１０５の表面に相互に間隔のあいた複数のストリップ状の第四電極１０４０を設置する。ステップ（Ｓ３５）において、Ｙ方向に沿って、相互に間隔をあける複数のストリップ状の第三電極１０００を形成する。
【００７７】
ステップ（Ｓ３５）において、本実施例のカーボンナノチューブ複合構造体をパターン化する方法は実施例５のカーボンナノチューブ複合構造体をパターン化する方法と基本的に同じである。以下の点が異なる。マスクは複数のストリップ状の間隙を有する。該複数のストリップ状の間隙の形状は第三電極１０００の形状と同じである。
【００７８】
更に、本実施例は絶縁層１０３をパターン化するステップを有してもいい。このステップによって、絶縁層１０３の形状をストリップ状の第三電極１０００の形状と対応させる。絶縁層１０３をパターン化する方法はプラズマ・エッチング、レーザー・エッチング、ウェットエッチングなどの何れかの一種である。
【００７９】
（実施例１０）
図１５を参照すると、本発明の実施例１０は電界放出表示装置７００を提供する。電界放出表示装置７００は基板１０５と、電界放出装置６００と、陽極構造体５１０と、を含む。電界放出装置６００は基板１０５の表面に設置され、陽極構造体５１０と対向して間隔をあけて設置される。
【００８０】
本実施例の電界放出表示装置７００の構造は電界放出表示装置５００の構造と基本的に同じであるが、以下の点が異なる。第三電極１０００及び第四電極１０４０はストリップ状を呈する。Ｘ方向に沿って、基板１０５の表面に相互に間隔のあいた複数の第四電極１０４０を設置する。各第四電極１０４０は複数の第二電極１０４が接続されて形成される。Ｙ方向に沿って、相互に間隔のあいた複数の第三電極１０００を形成する。各第三電極１０００は複数のカーボンナノチューブ複合構造体が接続されて形成される。
【００８１】
電界放出表示装置７００が作動される際、カーボンナノチューブ層１０１、第四電極１０４０及び陽極５１４にそれぞれ異なる電圧を入力する。一般的に、第四電極１０４０が接地され、第四電極１０４０の電圧は零ボルトであり、カーボンナノチューブ層１０１の電圧は数十ボルトであり、陽極５１４の電圧は数百ボルトである。電界放出ユニット６０のカーボンナノチューブ層１０１の表面から放出される電子は電場の作用によって、陽極５１４に向かって運動し、陽極構造体５１０に到達し、蛍光体層５１６を衝突し、蛍光を発生し、電界放出表示装置５００の表示機能を実現する。
【符号の説明】
【００８２】
１０、２０  電界放出源
１００  第一電極
１０００  ストリップ状の第三電極
１０１  カーボンナノチューブ層
１０１１  第一表面
１０１３  第二表面
１０２  半導体層
１０３  絶縁層
１０４  第二電極
１０４０  ストリップ状の第四電極
１０５  基板
１０６  電子収集層
１０７  バス電極
３００、４００、６００  電界放出装置
３０、４０、６０  電界放出源
４０１  行引出し電極
４０２  列引出し電極
４０３  引き込み線
５００、７００  電界放出表示装置
５１０  陽極構造体
５１２  ガラス基板
５１４  陽極
５１６  陽極構造体
５１８  絶縁支持体
【図１】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月15日(2015.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電極と、絶縁層と、第二電極と、を含む電界放出源であって、
前記絶縁層及び前記第一電極は前記第二電極の一方の表面に順に積層され、前記絶縁層は前記第一電極と前記第二電極との間に設置され、
前記第一電極は前記電界放出源の電子放出端であり、
前記第一電極はカーボンナノチューブ複合構造体であり、
前記カーボンナノチューブ複合構造体はカーボンナノチューブ層及び半導体層を含み、
前記カーボンナノチューブ層及び前記半導体層は積層され、前記半導体層は前記カーボンナノチューブ層と前記絶縁層との間に設置され、
前記カーボンナノチューブ層は複数のカーボンナノチューブからなり、
前記半導体層は前記カーボンナノチューブ層における電子放出面とは反対の面を被覆することを特徴とする電界放出源。 
【請求項２】
基板を提供し、前記基板の表面に電極を設置する第一ステップと、
前記電極の前記基板と接触する表面の反対面に、絶縁層を設置する第二ステップと、
第一表面及び第一表面と対向する第二表面を有するカーボンナノチューブ層を提供し、堆積方法によって、前記カーボンナノチューブ層の前記第二表面に半導体層を形成し、カーボンナノチューブ複合構造体を獲得する第三ステップと、
前記カーボンナノチューブ複合構造体を、前記絶縁層の前記電極と接触する表面の反対面に設置し、前記半導体層と前記絶縁層とを接触させる第四ステップと、
を含むことを特徴とする電界放出源の製造方法。