(57)【要約】【課題】低いしきい値電圧でも安定した電子放出特性が得られる電子放出電極およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板上に形成された電子放出源を備えてなる電子放出電極であって、上記電子放出源は、外径が　２ｎｍ　以下の同心二層ＣＮＴ、特に、内層ＣＮＴが単層ＣＮＴの内部に充填されたフラーレンの加熱処理で生成したＣＮＴである。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された電子放出源を備えてなる電子放出電極であって、
前記電子放出源は、外径が　２ｎｍ　以下の同心二層カーボンナノチューブで形成されてなることを特徴とする電子放出電極。
【請求項２】
前記同心二層カーボンナノチューブを構成する内層カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブの内部に充填されたフラーレンの加熱処理で生成したカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１記載の電子放出電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子放出電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空容器内に配設されて電子を放出する電子放出源としてカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと略称する）層を用いた電子放出電極が知られている。
ＣＮＴは、直径が　１〜５０ｎｍ　程度、長さが　１μｍ　程度の完全にグラファイト化した筒状体であり、例えば、不活性ガス中で炭素電極間の直流アーク放電により、あるいはＣＶＤ法等により製造または形成される。
従来、ＣＮＴを用いた電子放出電極として、電子放出量を高めるために、基板上にＣＮＴを形成した後、表面をレーザー照射したりプラズマ処理したりすることが知られている（例えば、特開２０００−３６２４３）。
また、電子放出特性を安定して均一に向上させるために、ＣＮＴ表面に窒化ホウ素層を設ける電子放出電極が開示されている（特開２００１−９３４０３）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＮＴを用いた電子放出電極は、低いしきい値電圧と安定した電子放出特性を両立させることが困難である。しきい値電圧を下げるためには、ＣＮＴは単層で細い径を用いればよいが、ＣＮＴ表面の電界蒸発などの劣化が生じやすく安定した電子放出特性を得ることが困難である。逆に多層で太い径のＣＮＴを用いた電子放出電極は、安定した電子放出特性が得られるが、しきい値電圧が高くなるという問題がある。
また、電子放出源として細い径のＣＮＴを用いた電子放出電極を製造する場合、安定した電子放出特性を得るための工業的な製造方法が得られていないという問題がある。
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、低いしきい値電圧でも安定した電子放出特性が得られる電子放出電極の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子放出電極は、基板上に形成された電子放出源を備えてなる電子放出電極であって、上記電子放出源は、外径が　２ｎｍ　以下の同心二層ＣＮＴで形成されてなることを特徴とする。
また、外径が　２ｎｍ　以下の同心二層ＣＮＴを構成する内層ＣＮＴが単層ＣＮＴの内部に充填されたフラーレンの加熱処理で生成したＣＮＴであることを特徴とする。
【０００５】
外径が　２ｎｍ　以下の細い同心二層ＣＮＴを電子放出源として用いることにより、しきい値電圧を下げるとともに、二層となったＣＮＴなのでＣＮＴ表面の劣化が生じ難くなり、長寿命の電子放出電極が得られる。
また、フラーレンの加熱処理で生成したＣＮＴとすることにより、同心二層ＣＮＴの均一な厚さの電子放出電極を製造でき、安定した電子放出特性を有する電子放出電極が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
電子放出源となる同心二層ＣＮＴについて図１により説明する。図１は同心二層ＣＮＴの端面斜視図である。同心二層ＣＮＴ１はグラフェンシートが筒状になった内層２および外層３の二層構造であり、内層２および外層３は相互に同心に配置されている。本発明の電子放出源においては、外径Ｄ１が　２ｎｍ　以下、好ましくは　１．０〜１．５ｎｍ　の同心二層ＣＮＴ１を使用する。外径Ｄ１が　２ｎｍ　をこえると、電子放出源より放出される電子が観測される電圧として定義されるしきい値電圧が約　５００Ｖをこえ好ましくない。
また、ＣＮＴ層が単層であると、安定して電子放出を継続することが困難であり、三層以上になると直径が太くなるので、しきい値電圧が高くなる。
【０００７】
外径が　２ｎｍ　以下の同心二層ＣＮＴの内層２は、外層３となる単層ＣＮＴの内部に充填されたフラーレンの加熱処理で生成したＣＮＴとすることが好ましい。製造方法としては、単層ＣＮＴを加熱処理して先端部分を開き、フラーレンを昇華させた気体と共存させて加熱するとフラーレンが単層ＣＮＴ内部に密に充填される。この状態で温度を約　１２００　℃に加熱すると単層ＣＮＴ内部のフラーレンが溶融を開始して筒状となり同心二層ＣＮＴが得られる。単層ＣＮＴとしては外径が　１．４ｎｍ　程度のＣＮＴを、フラーレンとしてはＣ６０を好適に用いることができる。
【０００８】
同心二層ＣＮＴは、電子放出源として基板上に所定の厚さで所定の形状に形成された電子放出電極が得られる。電子放出層の形成方法としては、例えば、（１）同心二層ＣＮＴを用いて、電着方法、印刷方法、スプレー法等により基板上に電子放出源を形成する方法、（２）レーザー蒸着法、抵抗加熱法、プラズマ法、熱ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、電子線蒸着法等、主に気相成長によりＣＮＴを形成した後フラーレンを昇華させた気体を導入し、あるいはＣＮＴ形成時にフラーレンを昇華させた気体を共存させて、加熱する方法により形成する方法が挙げられる。
【０００９】
基板は、電子放出源となるＣＮＴに電圧を印加できる導電性材料が少なくとも表面に形成されていればよい。例えば、鉄、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、金、銀、ニッケル、炭素等、またはこれらの合金板、あるいは、ガラス基板やホルステライトなどのセラミック基板の表面に上記導電性材料が形成された基板を使用できる。
上記導電性材料の中で、電子放出源に接続される電極材料と略等しい熱膨張係数値を有する金属薄板が好ましい。具体的には、４２６合金、４２合金、３６合金、ステンレス（ＳＵＳ３０４）、鉄−ニッケル合金、鋳鉄、純鉄等の薄板等を例示できる。
また、電子放出源の形態としては、平板状基板の表面に所定の導電性電極形状を形成する、または複数の穴が形成された導電性電極形状を基板に形成する等の形態とできる。
【００１０】
本発明の電子放出電極は、陰極線管の電子銃、蛍光表示装置の電極等に用いることができる。例えば、蛍光表示装置の電極として用いる場合、蛍光表示装置を構成する真空容器内に電子放出電極を配置し、それに対向して蛍光体層が形成された陽極をその真空容器内に配置し、電子放出電極から放出された電子を蛍光体層に衝突させる構成とすればよい。ここで、陽極を引出し電極として用いるようにしてもよく、また、蛍光体層と電子放出電極との間に引出し電極を備える構成としてもよい。この電子引出し電極は、メッシュ部が形成され、個々のメッシュ部は複数の微小な開口部を有し、このメッシュ部真下に電子源用電極の電子放出電極が配置される。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の電子放出電極は、基板上に形成された電子放出源を外径が　２ｎｍ　以下の同心二層ＣＮＴで形成するので、しきい値電圧が低く安定した電子放出特性が得られる。
また、同心二層ＣＮＴを構成する内層ＣＮＴが単層ＣＮＴの内部に充填されたフラーレンの加熱処理で生成したＣＮＴであるので、細い外径の単層ＣＮＴの内部に内層ＣＮＴが密に充填される。その結果、初期電子放出特性を長期間維持できる優れた寿命特性を有する電子放出電極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同心二層ＣＮＴの端面斜視図である。
【符号の説明】
１　同心二層ＣＮＴ
２　内層
３　外層
【図１】
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