(57)【要約】【課題】容易に大面積に形成することができ、またスピント型電子源並みの電子放出効率を持ち、さらにＭＩＭやＢＳＤ等の積層型電子源並みの優れた電子放出特性（真空度依存性が小さい、放出電子の放出角が小さい、放出電子による電流が安定でノイズが少ない、電子を放出するための印加電圧が低い）を有する電子放出源およびその製造方法を提供すること。【解決手段】下部電極１００２、電子放出層１００３、絶縁膜１００４、上部電極１００５とが順次積層した積層構造を有し、絶縁膜１００４、上部電極１００５は、多数の孔部１００６を有し、電子放出層１００３はカーボン系材料からなる薄膜であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出層、絶縁膜、上部電極とが順次積層した積層構造を有し、
該電子放出層はカーボン系材料からなり、
該絶縁膜及び該上部電極は、平均孔径が５０ｎｍ以下の孔部を有することを特徴とする電子放出源。
【請求項２】
前記孔部の平均孔径は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子放出源。
【請求項３】
前記孔部は１μｍ２あたり１〜５００００個存在することを特徴とする請求項１又は２記載の電子放出源。
【請求項４】
該上部電極の厚さは５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項乃至３のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項５】
前記上部電極の膜厚は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項６】
前記絶縁層の膜厚は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子放出源。
【請求項７】
前記電子放出層はカーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項８】
前記電子放出層がダイヤモンドライクカーボンからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項９】
前記電子放出層は、フラーレンからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項１０】
前記電子放出層は、導電性高分子にフラーレンを配合してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項１１】
前記フラーレンは内包フラーレンであることを特徴とする請求項９又は１０記載の電子放出源。
【請求項１２】
前記内包フラーレンは、マイナスイオン原子を内包したものであることを特徴とする請求項１１記載の電子放出源。
【請求項１３】
前記内包フラーレンはプラスイオン原子を内包したものであることを特徴とする請求項１１記載の電子放出源。
【請求項１４】
前記フラーレンは外部修飾基を除去したものであることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項１５】
前記修飾基はＯＨ基であることを特徴とする請求項１４」記載の電子放出源。
【請求項１６】
前記電子放出層にアルカリ金属粒子を分散させたことを特徴とする請求項９記載の電子放出源。
【請求項１７】
前記電子放出層はＣＶＤ法により形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項１８】
前記上部電極は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉのいずれかの金属からなることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項１９】
前記電子放出層の下部に下部電極を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項記載の電子放出型電子源。
【請求項２０】
前記下部電極の表面はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉのいずれかの金属又はこれらの合金からなることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項記載の電子放出源。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項記載の電子放出源と、該電子源の電子放出方向に対向して設けられた発光部とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２２】
下部電極を形成する工程と、カーボン系材料を形成する工程と、絶縁膜を形成する工程と、多数の孔を有する上部電極を５０ｎｍ以下の厚さで形成する工程と、上部電極の多数の孔の下の絶縁膜を除去し絶縁膜に多数の孔部を形成する工程とを順次行うことを特徴とする電子放出源の製造方法。
【請求項２３】
上部電極となる膜を堆積時に多数の孔が形成されるようにすることを特徴とする請求項２２記載の電子放出源の製造方法。
【請求項２４】
前記上部電極となる膜の厚さを１０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項２３記載の電子放出源の製造方法。
【請求項２５】
上部電極となる膜の堆積後に熱処理を行うことを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項記載の電子放出源の製造方法。
【請求項２６】
前記熱処理の温度は１００〜８００℃であることを特徴とする請求項２５記載の電子放出源の製造方法。
【請求項２７】
上部電極となる膜の表面を、毛羽立った布によりこすることによりに上部電極に多数の孔を形成することを特徴とする請求項２３記載の電子放出源の製造方法。
【請求項２８】
下部電極と上部電極は帯状をなしており、
複数の帯状下部電極と複数の帯状上部電極が交差して配置され、下部電極と上部電極との交差部において、請求項１乃至２０のいずれか１項記載の電子放出源が構成されており、該電子源の電子放出方向における該交差部に対応する位置に複数の発光部が配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２９】
前記複数の発光部はそれぞれ異なる色を発光する発光体であることを特徴とする請求項２８記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出源およびその製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
電界放出型冷陰極電子源（以下、簡単に電子源という）として、いわゆるスピント型と呼ばれる電子源や、下部電極、金属または半導体薄膜、絶縁層および上部電極を順次堆積した構造を有するいわゆる平面積層型電子源がある。
【０００３】
前者のスピント型電子源１ａは、図６に模式的に示すように、通常モリブデンからなる微小な円錐状のティップ（エミッタ）２ａを多数配置した下部電極３ａと、ティップ２ａの先端部を露出する孔部４ａが配置された上部電極５ａと、下部電極３ａとおよび上部電極５ａの間に形成された絶縁部６ａとを有する。スピント型電子源１ａは。下部電極３ａに対して上部電極５ａに正電圧を印加することにより、孔部４ａを通して電子を放出するように構成されている。このスピント型電子源は現在最も完成度の高い電子源である。
【０００４】
しかしながら、上記スピント型電子源は、微小な円錐状のティップを含む電子源を微細加工技術により形成するため、製造プロセスが複雑で、スピント型電子源を大面積に形成することが難しく、また製造コストが非常に高いという不具合がある。さらに、スピント型電子源から放出される電子は電子源の法線方向に対して約１５度の角度を持って放出されるため、この電子源をカソードとアノードの間隔が広い高圧対応型の高精細電界放出ディスプレイに応用する際には、画素間のクロストークを避けるために収束電極を形成しなければならないという不具合がある。さらに、スピント型電子源では電子を放出させるために上部電極に印加する電圧が数十Ｖ以上と高いという不具合がある。
【０００５】
このスピント型電子源と類似の構成の電子源として、カーボンナノチューブを用いた電子源が検討されている。カーボンナノチューブを用いた電子源１ｂは、図６に模式的に示すように、スピント型電子源１ａにおけるティップ２ａに代えてカーボンナノチューブの層２ｂをエミッタとするものである。なお、図６中、参照符号３ｂは下部電極を示し、参照符号４ｂはカーボンナノチューブの層２ｂを露出する孔部を示し、参照符号５ｂは上部電極を示す。カーボンナノチューブを用いた電子源は、スピント型のように円錐構造を作らなくても良いので、構造が比較的簡単であり、大面積に電子源を製作するのに優れている。また、カーボンナノチューブは化学的に安定で、電子放出特性に優れているとされている。
【０００６】
しかしながら、カーボンナノチューブを用いた電子源は、カーボンナノチューブの長さを揃えて形成することが難しく、カーボンナノチューブの先端位置がまちまちとなる。そのため、上部電極とカーボンナノチューブの先端との間の距離が場所によって異なり、電子を引き出す電界に違いを生じる。従って、カーボンナノチューブを用いた電子源を用いた画素構造のディスプレイの場合には、画素によって輝度等にバラツキを生じるという不具合がある。
【０００７】
上記したスピント型電子等の不具合を解消するものとして、電子源の各構成部分をすべて積層方法によって形成する、前記後者の平面積層型の電子源がある。平面積層型電子源には、代表的なものとして、ＭＩＳ  （Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）  型およびＭＩＭ  （Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）  型がある。ＭＩＳ型の場合はＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒとしてシリコンが用いられ、ＭＩＭ型の場合はＭｅｔａｌとしてアルミニウム等の金属材料が用いられる。
【０００８】
上記積層型の電子源は、半導体や金属から供給された電子がトンネル現象により絶縁層を通過して上部電極に到達し、到達した電子のうち上部電極の仕事関数以上のエネルギーを持つ電子が上部電極から放出されるように構成されている。このため、上部電極の厚みは、上部電極の表面から均一に電子を放出できるように、上部電極内での電子の平均自由工程と同程度の１０〜２０ｎｍに形成される。
【０００９】
また、積層型電子源と類似の構成の電子源として、ＢＳＤ型  （Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）  電子源が検討されている。ＢＳＤ型電子源１ｃは図６に模式的し示すように、柱状の半導体結晶であるポリシリコン７ｃと、ポリシリコン７ｃ間に介在するシリコン酸化膜（図示せず）が表面に形成されたナノメートルオーダーの微結晶シリコン層２ｃとからなる多孔質ポリシリコン層６ｃをエミッタとするものである。
【００１０】
上記積層型電子源およびＢＳＤ型電子源は電子放出特性の真空度依存性が小さく、かつ電子放出が安定でノイズが少なく、また放出電子の放出角が非常に小さく、電子放出面からほぼ垂直に電子が放射される。また、電子を放出させるための、上部電極への印加電圧が１０Ｖ以下と低い。
【００１１】
しかしながら、上記積層型電子源およびＢＳＤ型電子源は、上部電極に到達し、到達した電子のうち上部電極の仕事関数以上のエネルギーを持つ電子が上部電極から放出されるように構成されているため、上部電極に流れるリーク電流に比べ、真空中へ放出される電子の割合が非常に小さいという課題を有する。
【００１２】
真空中へ放出される電子による電流を上部電極に流れるリーク電流と真空中へ放出される電子による電流の和で割った値は、放出効率と言われ、上記積層型電子源およびＢＳＤ型電子源の場合は最大で約１％、スピント型電子源の場合は約１００％である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、上記した不具合乃至課題をことごとく解決することができる。
【００１４】
本発明は、容易に大面積に形成することができ、またスピント型電子源並みの電子放出効率を持ち、さらにＭＩＭやＢＳＤ等の積層型電子源並みの優れた電子放出特性（真空度依存性が小さい、放出電子の放出角が小さい、放出電子による電流が安定でノイズが少ない、電子を放出するための印加電圧が低い）を有する電子放出源およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明は、高精細、高輝度であり、しかも画素により輝度のバラツキが無く、また、かかる特性の安定性に優れた表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子放出源は、電子放出層、絶縁膜、上部電極とが順次積層した積層構造を有し、
該電子放出層はカーボン系材料からなり、
該絶縁膜及び該上部電極は、平均孔径が５０ｎｍ以下の孔部を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の表示装置は、上記の電子放出源を含む陰極基板と、該陰極基板の電子放出方向に対向して設けられた陽極基板とを有する発光素子を備えてなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の表示装置は、下部電極と上部電極は帯状をなしており、
複数の帯状下部電極と複数の帯状上部電極が交差して配置され、下部電極と上部電極との交差部において上記の電子放出源が構成されており、該電子源の電子放出方向における該交差部に対応する位置に複数の発光体が配置されていることを特徴とする。
【００１９】
【作用】
本発明の上記の構成により、スピント型電子源と上記平面積層型電子源の両者の長所を有した電子源が実現できる。カーボン系材料は化学気相堆積法等により大面積に膜堆積が可能であり、かつ微小立体構造を作る必要がないため、大面積に安価に電子源を製作できる。カーボン系材料は導電性があり、化学的に安定で、電子放出特性に優れている。
【００２０】
本発明では、平均孔径が５０ｎｍ以下の微小な無数の孔部が形成されている。その結果、無数の放出部が存在する。そのため、各放出部からの電子放出は平均化され、真空度にあまり依存せずに、電流は安定でノイズが少なくなる。
また、孔部は５０ｎｍ以下と微小なため、電子の放出に必要な上部電極に印加する電圧は１０Ｖ以下となり、かつ電子の放出角も小さくなる。また、電子放出効率が大きくなる。
【００２１】
なお、無数に存在する孔径の大きさは必ずしも同じではない。孔径が０に近いものから５０ｎｍ以上のものが含まれている。かかる孔部が制御されてあるいはランダムに多数存在する。
１０−２〜１０−６Ｔｏｒｒ
【００２２】
【発明の実施の形態】
前記孔部の孔径は１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
前記孔部は１μｍ２あたり１〜５００００個存在することを特徴とする。
【００２４】
該上部電極の厚さは５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
前記上部電極の膜厚は１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
前記絶縁層の膜厚は３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
前記電子放出層はカーボンナノチューブからなることを特徴とする。
【００２８】
前記電子放出層がダイヤモンドライクカーボンからなることを特徴とする。
【００２９】
前記電子放出層は、フラーレンからなることを特徴とする。
【００３０】
前記電子放出層は、導電性高分子にフラーレンを配合してなることを特徴とする。
【００３１】
前記フラーレンは内包フラーレンであることを特徴とする。
【００３２】
前記内包フラーレンは、マイナスイオン原子を内包したものであることを特徴とする。
前記内包フラーレンはプラスイオン原子を内包したものであることを特徴とする。
【００３３】
前記フラーレンは外部修飾基を除去したものであることを特徴とする。
【００３４】
前記修飾基はＯＨ基であることを特徴とする。
【００３５】
前記電子放出層にアルカリ金属粒子を分散させたことを特徴とする。
【００３６】
前記電子放出層はＣＶＤ法により形成されたものであることを特徴とする。
【００３７】
前記上部電極は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉのいずれかの金属からなることを特徴とする。
【００３８】
前記電子放出層の下部に下部電極を有することを特徴とする。
【００３９】
前記下部電極の表面はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉのいずれかの金属又はこれらの合金からなることを特徴とする。
【００４０】
上部電極となる膜を堆積時に多数の孔が形成されるようにすることを特徴とする。
【００４１】
前記上部電極となる膜の厚さを１０ｎｍ以下とすることを特徴とする。
【００４２】
上部電極となる膜の堆積後に熱処理を行うことを特徴とする。
【００４３】
前記熱処理の温度は１００〜８００℃であることを特徴とする。
【００４４】
上部電極となる膜の表面を、毛羽立った布によりこすることによりに上部電極に多数の孔を形成することを特徴とする。
【００４５】
前記複数の発光体はそれぞれ異なる色を発光する発光体であることを特徴とする。
【００４６】
（下部電極）
本発明において、電子放出層と上部電極との間に電圧を印加する。その際、電子表出層と上部電極との間に直接電圧を印加してもよい。また、下部電極を設けておいても良い。下部電極は導電性を有する材料ならばよい。例えば、金属、導電性高分子、導電性金属酸化物（例えばＩＴＯ）、半導体、ＳｉＣなどの炭化物、アモルファスカーボン、グラファイトなどが用いられる。
【００４７】
その形成方法は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、印刷法、塗布法、ＣＶＤ法その他の適宜の方法を用いることができる。
【００４８】
特に、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏが好ましい。Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの場合、カーボン系材料からなる薄膜（特にカーボンナノチューブの層）をＣＶＤプロセスを用いてその上に形成することが容易となる。また、下部電極とカーボン系材料との間の密着性が良好となる。Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏが何らかの触媒作用を発揮するものと考えられる。
【００４９】
なお、下部電極は任意の基板上に形成してもよい。セラミック、有機材料、ガラス、金属（例えばＡｌ、Ｃｕ）を基板として用いることができる。また、基板と下部電極との間に下地層として例えばＡｌ，Ｃｕなどの層を１００ｎｍから１０μｍの厚さで形成しておいてもよい。そしてその上に例えば、めっきによりＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏその他の導電性材料を積層してもよい。この場合、熱放出性が良好となり、経時的に安定した特性を得ることができる。
【００５０】
下部電極の表面粗さを特定の範囲に規定することにより、カーボン系材料の薄膜と下部電極との接着性を向上させてもよい。例えば、下部電極に導電性材料の粒子を混合させて表面を凹凸状態としてもよい、また、エッチングにより表面粗度を粗くしてもよい。
【００５１】
下部電極の厚さは、特に限定されないが、５ｎｍ〜１０μｍが好ましく、５ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００５２】
（電子放出層）
本発明においては、電子放出層は、カーボン系材料からなる薄膜により形成される。
【００５３】
カーボン系材料としては、ナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、導電性高分子にフラーレンを配合してなるものが好ましい。
【００５４】
フラーレンとしてはサッカーボール状であり、フラーレン同士が隣接した場合突起部ができ、その突起部が電子放出部になると考えられる。Ｃｎおいて、ｎは６０以上が好ましい。なお、例えば、Ｃ６０の半径は約７ｎｍ以下であり、孔部は７ｎｍおきに少なくとも１つ存在するようにすることが好ましい。この場合放出効率がよい電子放出源が得られる。ｎが６０以外のフラーレン場合においてもそのフラーレンの半径に対応して孔部が存在することが好ましい。
【００５５】
フラーレンとしては、内包フラーレンがより好ましい。
【００５６】
内包フラーレンは、中性原子、イオン化原子を内包したものがある。特にプラスイオンを内包したもの（例えばアルカリ金属イオン内包フラーレン）が好ましい。プラスイオン金属内包フラーレン（例えばＬｉ＋＠Ｃ６０：「＠」は内包状態を表すこととする）はその外殻部に電子を吸収しやすいため極めて放出効率の優れた電子放出源が得られる。
【００５７】
また、フラーレンには外殻にＯＨその他の修飾基がついている。この修飾基を除去した内包フラーレンがさらに好ましい。
【００５８】
電子放出層は、マイクロ波ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法その他のＣＶＤ法、スクリーン印刷法、スクリーンレザーアニール法などにより形成することができる。
【００５９】
カーボンナノチューブの場合、下部電極に垂直方向に電気力が走る電場中において堆積を行えば、カーボンナノチューブの長手方向が下部電極表面に対し垂直となる。なお、図６においてはカーボンナノチューブ２ｂは植毛された状態であるが、本発明においてはそれぞれのカーボンナノチューブ同士は連続して密着しておりしかも１つの層を形成している。従って、上部電極とカーボンナノチューブとの距離は場所によって異なるということはない。
【００６０】
（絶縁層）
絶縁層としては、例えば、ＳｉＯ２、有機絶縁材料、Ｓｉ３Ｎ４が好ましい。上部電極とのエッチングに対する選択比が高いものが好ましい。
【００６１】
絶縁膜の膜厚は、厚くなりすぎると、電子放出のための上部電極への印加電圧が高くなり、放出電子の放射角が広くなるで、膜厚は３００ｎｍ以下が望ましい。本発明では、上部電極を形成後、熱処理により上部電極に多数の孔部を形成し、その後上部電極の孔部の下の絶縁膜を除去する。
【００６２】
絶縁層の下限としては、２０ｎｍが好ましい。２０ｎｍ未満では絶縁性が不安定となる。また、トンネル効果が生ずることがある。
【００６３】
（上部電極）
上部電極は５０ｎｍ以下に堆積することが好ましい。堆積方法はスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法が好ましい。
【００６４】
特に、上部電極を１０ｎｍ以下の厚さとした場合には、成膜状態のままで多数の孔部が１μｍ２あたり１〜５００００個形成される。この孔部は、ランダムに形成されている。また、その孔部の孔径は、０〜１００ｎｍのものが存在する。平均孔径は５０ｎｍ以下である。ただ、上部電極の厚さが、１０ｎｍ以上の場合には、成膜後に熱処理を行えば平均孔径１０ｎｍ以下の孔部が１μｍ２あたり１〜５００００個形成される。熱処理温度としては１００〜８００℃が好ましい。１０ｎｍ以上の場合であっても、熱処理を行うことにより孔部の密度を高めることができる。上部電極の材料などによっても変化するが、熱処理温度が高く、熱処理時間が長いほど密度は高くなる。予め実験により求めておけばよい。
【００６５】
なお、孔径は、厚さを、熱処理温度、熱処理時間を制御することにより制御することができる。
【００６６】
上部電極の材料としては、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉが好ましい。孔部の形成のしやすさという点からこれらの中でもＡｕが好ましい。
【００６７】
なお、５０ｎｍ以上の厚さに上部電極を形成した場合、毛羽立った布を用いて上部電極の表面をラビングすることにより平均孔径５０ｎｍ以下の孔部を形成できる。上部電極の厚さ、ラビング圧力を制御することにより、平均孔径、孔部密度を制御することができる。
【００６８】
（その他）
前記孔部の直径は１０ｎｍ以下であることが好ましい。
従来、孔部を形成するにはフォトリソグラフィ法を用いていた。すなわち，孔部となる部分以外をマスキングしてエッチングにより上部電極及び絶縁層に孔を形成していた。
【００６９】
しかし、フォトリソグラフィ法を用いる限り孔の小ささには限度があり、小さくても０．１μｍ（１００ｎｍ）程度である。１０ｎｍとした場合には、上部電極の表面はほぼ平坦状態である。
【００７０】
本発明では、上部電極カーボン系材料からなる薄膜上に上部電極を形成する。上部電極は５０ｎｍ以下の厚さが好ましい。１０ｎｍ以下がより好ましい。１０ｎｍ以下とすると上部電極を堆積した時点において上部電極には多数の孔部が形成される。１０ｎｍ以上であっても、５０ｎｍ以下ならば堆積後に熱処理を行うことにより多数の孔部を形成することができる。上部電極の下地となるカーボン系材料からなる薄膜は、凹凸を有しているため、かかる現象が生じるものと思われる。
【００７１】
孔部はナノオーダー（１０ｎｍ以下）の孔径を有している。また、１〜５０００００個／μｍ２の密度で存在する。本発明では、放出電子は絶縁膜および上部電極に形成された多数の孔部から放出されるため、電子の放出効率が大きい。
【００７２】
前記電子放出層は、導電性高分子にフラーレンを配合してなることが好ましい。その形成は、例えば、塗布方法によってもよい。配合量としては１〜１００重量％が好ましい。
【００７３】
前記フラーレンは内包フラーレンであることが好ましい。内包原子は、例えばアルカリ金属のマイナスイオンあるいはプラスイオンが好ましい。特に、プラスイオンの場合には、フラーレンには電子が存在しやすくなり電子放出効率がより向上するため好ましい。
【００７４】
内包フラーレンは、大気中における水分と反応するとその外部にＯＨ基をもつ。その場合電気的には中性となる。そこで、ＯＨ基などの外部修飾基を除去したものを用いることが好ましい。
【００７５】
【実施例】
（実施例１）
図１に本実施例に係る電子放出源を示す。
【００７６】
本例に係る電子放出源１００７は、電子放出層１００３、絶縁膜１００４、上部電極１００５とが順次積層した積層構造を有し、
該電子放出層１００３はカーボン系材料からなり、
該絶縁膜１００４及び該上部電極１００３は、平均孔径が５０ｎｍ以下の孔部１００６を有する。
【００７７】
以下に本実施例を詳細に説明する。
まず、アルミニウムからなる基板１００１を用意した。この基板１００１の表面にめっき法によりＮｉ層（下部電極１００２）を形成した。Ｎｉ層の厚さは３００ｎｍとした。
【００７８】
次いで、ＣＶＤ法により下部電極１００２上に電子放出層としてカーボンナノチューブ１００３を形成した。カーボンナノチューブ１００３の厚さは８０ｎｍとした。
次に、電子放出層１００３上にＳｉＯ２よりなる絶縁層１００４をスパッタリング法により形成した。絶縁層１００４の厚さは３００ｎｍとした。
次に、電子放出層１００３上にスパッタリング法によりＡｕを形成し上部電極１００３とした。上部電極１００３の厚さは１０ｎｍとした。上部電極には、平均孔径５０ｎｍ以下の孔が多数存在していた。
次いで、フッ酸溶液を用いて孔を介して絶縁層１００４のエッチングを行った。
上部電極１００５と下部電極１００２との間に電圧を印加するための手段を接続して電子放出源１００７を作製した。
次いで、図２に示すように、表示装置を作製した。
表示装置は、図４に示す発光素子２６を有する。
発光素子２６は、電子放出源１００７と、電子放出源１００７に対向して設けられた陽極基板３０とで構成される。
【００７９】
陽極基板３０は、ガラス等により形成した基板３２の上にＩＴＯ等により形成した透明電極３４が設けられ、さらに順次、例えばＣＲＴで使われるＰ２２蛍光体で形成した蛍光部３６およびアルミパック３８が積層して形成され、アルミパック３８の例を電子放出源１００７に向けて配置されている。なお、アルミパック３８は、透明電極がない接合に透明電極に変わって電極として機能するとともに、輝度の向上、蛍光部の劣化防止あるいは蛍光都の帯電防止等の役割を有するものであるが、通常、透明電極を有する場合であって電圧Ｖａが４ｋＶ以下のときには設けなくてもよい。
【００８０】
電子放出源１００７および陽極基板３０は、図示しないスペーサにより所定間隔離間して保持、―体化される。また、各部材は図示しない筐体内に収容され、電子放出源１００７と陽極基板３０との間の空間部が真空に保持される。
【００８１】
発光素子２６は、電子放出源１００７において、下部電極１２を負極とし上部電極１６を正極として例えば５０Ｖ以下の電圧Ｖｂを印加することにより、生成する荷電界下、孔部１６ａを通って電子が放出され、さらに上部電極１６に対して透明電極３４を正極として例えば４ｋＶ以上の電圧Ｖａを印加することで、電子が陽極基板３０に吸引、加速され、蛍光部３６に衝突し、発光する。生成した発光（可視光）は、透明電極３４および基板３２を透過して外部より視認される。なお、図４中、記号Ｉｇはダイオード電流を示し、記号Ｉａはエミッション電流を示す。
【００８２】
以上のようにして作製した表示装置を真空容器内に配置し各種測定を行った。
真空度が１０−２Ｔｏｒｒにおいて優れた電子放出効率が得られる。また、経時的にも安定していた。６°以下の低放出角が達成された。
上部電極１００５と下部電極１００２との間の駆動電圧は１０Ｖ以下においても優れた電子放出特性が得られた。
【００８３】
（実施例２）
電子放出層としてフラーレン（空フラーレン）を用いた。
他の点は実施例と同様とした。
本例でも実施例１と同様の結果が得られた。
【００８４】
（実施例３）
電子放出層としてＮａイオン内包フラーレンを用いた。
他の点は実施例１と同様とした。
本例では、実施例１よりも優れた電子放出特性が得られた。また、経時的安定性も実施例２よりも優れていた。
【００８５】
（実施例４）
電子放出層として導電性高分子にフラーレンを添加したものを用いた。
他の点は実施例１と同様とした。
本例では、電子放出特性は実施例１よりは劣っていたが、従来例よりは優れていた。
【００８６】
（実施例５）
上部電極の厚さを１００ｎｍとした。
上部電極形成後、７５０℃で熱処理を行った。熱処理後においては、平均孔径５０ｎｍ以下の孔が多数存在していた。
他の点は実施例１と同様とした。
本例では、実施例１と同様の結果が得られた。
【００８７】
（実施例６）
上部電極としてＡｌを用いた。上部電極の厚さを１２０ｎｍとした。
上部電極形成後布を用いて上部電極の表面をラビングした。
ラビングにおては、絶縁層まで、到達する孔が多数形成されていた。
【００８８】
（実施例７）
他の表示装置の例を図３、図４、図５に基いて説明する。
電子放出部４２について、図３を参照して説明する。
電子放出部４２は、下部電極４４が基板４６の上に図３中上下方向に延出する帯状（ストライプ状）に形成された９本の下部電極部４４ａ〜４４ｉで構成されている。また、上部電極４８が下部電極４４のよに下部電極部（帯状電極部）４４ａ〜４４ｉと交差して図３中左右方向に延出する帯状に形成された３本の上部電極部（帯状電極部）４８ａ〜４８ｃで構成されている。上部電極４８と下部電極４４とが交差する３行９列の交差部（図３中矢印Ａで示す。）は、上部電極４８と下部電極４４との間に本実施の形態例に係る電子放出源１０が形成されている。すなわち、交差部Ａは、本実施の形態例に係る電外放出型電子源１０で構成されている。
【００８９】
電子放出源４２は、以下の方法により形成する。
基板４６上に形成する下部電極４４は、厚みに応じて適宣選択した方法を用いることができる。下部電極４４を厚膜に形成するときは、導電性ぺーストをスクリーン印刷する方法あるいはフオトリソグラフィ法を用いることができる。また、下部電極４４を薄膜に形成するときは、スパッタリング法等の蒸着法を用いることができ、この場合、蒸着後、レジストをパターニングし、エッチングやリフトオフ等により不要部分を除去し、９つの下部電極部４４ａ〜４４ｉを形成することができる。
【００９０】
ついで、下部電極４４上に、カーボン材料層を形成する。
陽極基板４４について、図４を参照して説明する。  陽極基板４４は、蛍光部５０が基板５２の上に、電子放出源４２と対応して３行９列の帯状の蛍光体部５０ａに形成されている。蛍光体部５０ａは、例えば近接する３つの蛍光体部５０ａ−１、５０ａ−２，５０ａ−８がそれぞれ赤、青、緑色の発色を呈する蛍光体で形成される。基板５２上の蛍光体部５０ａ間の隙間には、ブラックマトリクス５４が形成されている。さらに、最上層にアルミバツク５６が蛍光体部５０ａおよびブラックマトリクス５４の全面を覆って形成される。なお、この揚合、アルミパック５６は陽極基板４４の電極部の役割を果たす。
【００９１】
上記陽極基板４４の各層は、スクリーン印刷法やスパツタリング法等の適宜の方法を用いて形成することができる。
上記のように構成された第２の例の表示装置は、赤、青、緑色の発色を呈する蛍光体部５０ａ−１、５０ａ−２，５０ａ−３の組で構成される９個の画素（交差部Ａ）を制御することにより、カラー動画表示することができ、このとき、前記した電子放出源１０の効果を好適に発揮することができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば以下の効果が得られる。
大面積が可能である。
優れた電子放出効率が得られる。
電子放出特性が経時的にも安定している。
６°以下の低放出角が達成される。
低ノイズである。
駆動電圧が１０Ｖ以下という低電圧である。
１０−２〜１０−６Ｔｏｒｒという低真空化が可能である。
蛍光部を発光させる発光素子に構成することにより、表示装置、ライトバルブあるいはバックライトに好適に用いることができるとともに、さらに走査型電子頭微鏡等の他の用途にも広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電子放出源を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る表示装置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る表示装置を示す図である。
【図４】本発明の実施例における陽極基板を示す図である。
【図５】図４における断面を示す図である。
【図６】従来例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１００１  基板
１００２  上部電極
１００３  電子放出層
１００４  絶縁層
１００５  上部電極
１００６  孔部
１００７  電子放出源
２６  発光素子
３０  陽極基板
３２  基板
３４  透明電極
３６  蛍光部
３８  アルミバック
４２  電子放出源
【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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