(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、複数の行電極と、複数の陰極エミッタと、隔離層と、複数の列電極と、陽極素子と、を含む電界放出表示装置において、
前記複数の行電極は、相互に平行に間隔を有して前記絶縁基板の一つの表面に設置されており、
前記複数の陰極エミッタは、前記複数の行電極の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、
前記隔離層は、前記複数の行電極の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、かつ各々の前記行電極の一部が前記隔離層で被覆され、
前記複数の列電極は、相互に平行に間隔を有して、前記隔離層の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、
前記複数の列電極は、前記隔離層に支持され、前記複数の行電極と相互に垂直に交叉して格子を形成し、
前記陽極素子は、ガラス基板と、透明な陽極電極と、該陽極電極の一つの表面に被覆された複数の蛍光領域と、を含み、
前記陽極基板は、前記陰極基板に対向して、相互に間隔を置いて設置され、
前記陽極電極は、前記陽極基板の、前記陰極基板に対向する表面に設置され、
単一の前記蛍光領域は、単一の前記格子に対応して設置され、
前記複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含み、
前記電子エミッタは、第一端部及び第二端部を有するチューブ状構造体であり、第一端部が前記行電極に電気的に接続され、第二端部が前記陽極電極の方向へ延伸し、第一端部から第二端部の方向に沿って直径が減少しており、
前記電子エミッタは、中空であって線状の軸心を有し、
前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、
前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成されていることを特徴とする電界放出表示装置。
【請求項２】
絶縁基板と、複数の行電極と、複数の列電極と、複数の電子放出ユニットと、を含む電界放出表示装置において、
前記複数の行電極は、相互に平行に等間隔を有して前記絶縁基板の一つの表面に設置され、
前記複数の列電極は、相互に平行に等間隔を有して、前記複数の行電極が設置された前記絶縁基板の一つの表面に設置され、前記複数の行電極と電気絶縁して垂直に交叉して、複数の格子を形成し、
単一の前記電子放出ユニットは、単一の前記格子に対応して、一つの陰極電極と、該陰極電極と間隔を有して設置された一つの陽極電極と、陰極エミッタと、前記陽極電極の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置される蛍光層と、を含み、前記陰極電極及び前記陽極電極が、それぞれ前記複数の行電極及び複数の列電極に電気的に接続され、前記陰極エミッタが前記陰極電極に電気的に接続され、
前記複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含み、
前記電子エミッタは、第一端部及び第二端部を有するチューブ状構造体であり、第一端部が前記陰極電極に電気的に接続され、第二端部が前記陽極電極の方向へ延伸し、第一端部から第二端部の方向に沿って直径が減少しており、
前記電子エミッタは、中空であって線状の軸心を有し、
前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、
前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成されていることを特徴とする電界放出表示装置。
【請求項３】
絶縁基板と、複数の行電極と、複数の列電極と、複数の電子放出ユニットと、陽極素子と、を含む電界放出表示装置において、
前記複数の行電極は、相互に平行に等間隔を有して前記絶縁基板の一つの表面に設置され、
前記複数の列電極は、相互に平行に等間隔を有して、前記複数の行電極が設置された前記絶縁基板の一つの表面に設置され、前記複数の行電極と相互に電気絶縁して垂直に交叉し、複数の格子を形成し、
単一の前記電子放出ユニットは、単一の前記格子に対応して、陰極電極と、該陰極電極と間隔を有して設置されたグリット電極と、陰極エミッタとを含み、前記陰極電極及びグリット電極が、それぞれ前記複数の行電極及び複数の列電極に電気的に接続され、前記陰極エミッタが前記陰極電極に電気的に接続され、
前記陽極素子は、ガラス陽極基板と、透明な陽極電極と、複数の蛍光領域と、を含み、
前記ガラス陽極基板は、前記陰極基板に対向して、相互に間隔を置いて設置され、
前記陽極電極は、前記陽極基板の、前記陰極基板に対向する表面に設置され、
前記複数の蛍光領域は、前記透明な陽極電極の前記陽極基板に隣接する表面とは反対の表面に被覆され、それぞれ前記電子放出のユニットに対応して設置され、
前記複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含み、
前記電子エミッタは、第一端部及び第二端部を有するチューブ状構造体であり、第一端部が前記陰極電極に電気的に接続され、第二端部が前記陽極電極の方向へ延伸し、第一端部から第二端部の方向に沿って直径が減少しており、
前記電子エミッタは、中空であって線状の軸心を有し、
前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、
前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成されていることを特徴とする電界放出表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出表示装置に関し、特に、カーボンナノチューブを利用した電子エミッタ及び、それを利用した電界放出表示装置に関する。
【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開発されている。特に、カーボンナノチューブを利用する電界放出表示装置（ＣＮＴ−ＦＥＤ）は、益々注目されてきている。カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ，ＣＮＴ）は、新型のカーボン材料であり、日本の研究員の飯島澄男よって１９９１年に発見された（非特許文献１を参照）。カーボンナノチューブは良好な導電性能、良好な化学的安定性、大きなアスペクト比（長さと直径の比）を有し、その先端の面積が理論的に最良の寸法に達するので、先端の面積が小さいほど局部の電界が集中するという理論により、カーボンナノチューブは、現在最良の電界放出表示装置用電子エミッタの一種である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｓｕｍｉｏ  Ｉｉｊｉｍａ、“Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅｓ  ｏｆ  Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ”、Ｎａｔｕｒｅ、１９９１年１１月７日、第３５４巻、ｐ．５６‐５８
【非特許文献２】Ｋａｉｌｉ  Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ  Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ  Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電界放出表示装置用電子エミッタは、カーボンナノチューブワイヤからなり、該カーボンナノチューブワイヤが第一端及び該第一端に対向する第二端を有する。前記電子エミッタが運転している場合、前記第一端は、導電基板に電気的に接続される。前記第二端は電子放出の端部として、前記導電基板から延伸している。
【０００５】
しかしながら、前記電子エミッタは、機械によって長いカーボンナノチューブワイヤを切断することによって得られているので、前記電子エミッタの、電子放出の端部は平らな断面であり、それ故電子放出能力が低い。それにより、該電子エミッタを利用した電界放出表示装置の電界放出性能を下げる。
【０００６】
従って、前記の課題を解決するために、電子放出能力に優れた電子エミッタ及びそれを利用した電界放出表示装置を提供することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電界放出表示装置は、絶縁基板と、複数の行電極と、複数の陰極エミッタと、隔離層と、複数の列電極と、陽極素子と、を含む。前記複数の行電極は、相互に平行に間隔を有して前記絶縁基板の一つの表面に設置されており、前記複数の陰極エミッタは、前記複数の行電極の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置される。前記隔離層は、前記複数の行電極の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置され、かつ各々の前記行電極の一部が前記隔離層で被覆され、前記複数の列電極は、相互に平行に間隔を有して、前記隔離層の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置される。前記複数の列電極は、前記隔離層に支持され、前記複数の行電極と相互に垂直に交叉して格子を形成し、前記陽極素子は、ガラス基板と、透明な陽極電極と、該陽極電極の一つの表面に被覆された複数の蛍光領域と、を含む。前記陽極基板は、前記陰極基板に対向して、相互に間隔を置いて設置される。前記陽極電極は、前記陽極基板の、前記陰極基板に対向する表面に設置される。単一の前記蛍光領域は、単一の前記格子に対応して設置される。前記複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含み、前記電子エミッタは、チューブ状構造体であり、その一端が前記行電極に電気的に接続され、その他端が前記陽極電極の方向へ延伸し、前記電子エミッタは、中空であって線状の軸心を有し、前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成されている。
【０００８】
本発明の電界放出表示装置は、絶縁基板と、複数の行電極と、複数の列電極と、複数の電子放出ユニットと、を含む。前記複数の行電極は、相互に平行に等間隔を有して前記絶縁基板の一つの表面に設置され、前記複数の列電極は、相互に平行に等間隔を有して、前記複数の行電極が設置された前記絶縁基板の一つの表面に設置され、前記複数の行電極と電気絶縁して垂直に交叉して、複数の格子を形成する。単一の前記電子放出ユニットは、単一の前記格子に対応して、一つの陰極電極と、該陰極電極と間隔を有して設置された一つの陽極電極と、陰極エミッタと、前記陽極電極の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に設置される蛍光層と、を含む。前記陰極電極及び前記陽極電極が、それぞれ前記複数の行電極及び複数の列電極に電気的に接続され、前記陰極エミッタが前記陰極電極に電気的に接続される。前記複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含む。前記電子エミッタは、チューブ状構造体であり、その一端が前記陰極電極に電気的に接続され、その他端が前記陽極電極の方向へ延伸し、前記電子エミッタは、中空であって線状の軸心を有し、前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成されている。
【０００９】
本発明の電界放出表示装置は、絶縁基板と、複数の行電極と、複数の列電極と、複数の電子放出ユニットと、陽極素子と、を含む。前記複数の行電極は、相互に平行に等間隔を有して前記絶縁基板の一つの表面に設置され、前記複数の列電極は、相互に平行に等間隔を有して、前記複数の行電極が設置された前記絶縁基板の一つの表面に設置され、前記複数の行電極と相互に電気絶縁して垂直に交叉し、複数の格子を形成する。単一の前記電子放出ユニットは、単一の前記格子に対応して、陰極電極と、該陰極電極と間隔を有して設置されたグリット電極と、陰極エミッタとを含む。前記陰極電極及びグリット電極が、それぞれ前記複数の行電極及び複数の列電極に電気的に接続され、前記陰極エミッタが前記陰極電極に電気的に接続される。前記陽極素子は、ガラス陽極基板と、透明な陽極電極と、複数の蛍光領域と、を含む。前記ガラス陽極基板は、前記陰極基板に対向して、相互に間隔を置いて設置され、前記陽極電極は、前記陽極基板の、前記陰極基板に対向する表面に設置され、前記複数の蛍光領域は、前記透明な陽極電極の前記陽極基板に隣接する表面とは反対の表面に被覆され、それぞれ前記電子放出のユニットに対応して設置され、前記複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含む。前記電子エミッタは、チューブ状構造体であり、その一端が前記陰極電極に電気的に接続され、その他端が前記グリッド電極の方向へ延伸し、前記電子エミッタは、中空であって線状の軸心を有し、前記電子エミッタは、前記線状の軸心を囲む複数のカーボンナノチューブからなり、前記電子エミッタの一つの端部に、複数の電子放出の先端が形成されていること。
【発明の効果】
【００１０】
従来の技術と比べると、本発明の電界放出表示装置において、複数の陰極エミッタは、少なくとも一つの電子エミッタを含む。前記電子エミッタは、チューブ状構造体である。該チューブ状構造体は、複数の電子放出先端を有するので、前記電子エミッタから、大きな放出電流を流すことができる。更に、前記チューブ状構造体は、複数の電子放出の先端を有する。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端の距離は、チューブ状構造体の前記開口部から離れるにつれて、漸次に増加する。これにより、前記カーボンナノチューブの先端の間に、電界の遮蔽効果を低下することができる。最後に、電子エミッタ及びそれを利用した電界放出表示装置は、複数の電子放出の先端を有するので、該電子エミッタから電子を容易に放出させて、前記電子エミッタの電界放出性能を増加させることができる。 
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る電界放出表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電界放出表示装置の立体図である。
【図３】本発明の実施例１に係る電界放出表示装置における電子エミッタの構造を示す図である。
【図４】図３中の電子エミッタのＳＥＭ写真である。
【図５】図３中の電子エミッタの断面図である。
【図６】図３中の電子エミッタの、電子放出部のＳＥＭ写真である。
【図７】図３中の電子エミッタの、電子開口部のＳＥＭ写真である。
【図８】図３中の電子エミッタの、電子放出の先端のＴＥＭ写真である。
【図９】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブフィルムの一片のＳＥＭ写真である。
【図１０】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１１】本発明の実施例１に係るねじれたカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１２】本発明の実施例１に係る複数のカーボンナノチューブフィルム又は／及びカーボンナノチューブワイヤからなる織物の模式図である。
【図１３】図３中の電子エミッタの製造工程における管状カーボンナノチューブ予備体のＳＥＭ写真である。
【図１４】本発明の電界放出表示装置における他の電子エミッタの構造を示す図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る電界放出表示装置の断面図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る電界放出表示装置の立体図である。
【図１７】本発明の実施例３に係る電界放出表示装置の上面図である。
【図１８】本発明の実施例３に係る電界放出表示装置の断面図である。
【図１９】本発明の実施例４に係る電界放出表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１と図２を参照すると、本実施例の電界放出表示装置１００ａは、絶縁基板１１０ａと、複数の行電極１２０ａと、複数の列電極と１４０ａと、複数の陰極エミッタ１５０ａと、隔離層と、陽極基板１６０ａと、陽極電極１８０ａと、複数の蛍光領域１９０ａと、を含む。前記複数の行電極１２０ａは、相互に平行に間隔を有して前記絶縁基板１１０ａの一つの表面に設置される。前記複数の陰極エミッタ１５０ａは、前記行電極１２０ａの、前記絶縁基板１１０ａに隣接する表面とは反対の表面に設置されて前記行電極１２０ａに電気的に接続して、且つ該複数の陰極エミッタ１５０ａがマトリックス状に配列されている。前記隔離層は、相互に平行に間隔を有する複数の帯状の隔離体１３０ａからなる。該複数の隔離体１３０ａと前記複数の行電極１２０ａとは、相互に垂直に交叉して設置され、各々の前記行電極１２０ａの一部は前記隔離体１３０ａで被覆される。前記複数の隔離体１３０ａの、前記複数の陰極エミッタ１５０ａに対応する場所には、複数の透過孔１７０ａが形成されている。前記複数の列電極１４０ａは、前記複数の行電極１２０ａと電気絶縁して、前記隔離体１３０ａに設置されている。前記列電極１４０ａの、前記隔離体１３０ａの透過孔１７０ａに対応する場所に、複数の透過孔１７０ｂが形成されている。前記透過孔１７０ａと、それに対応する前記透過孔１７０ｂとは相互に貫通して設置される。前記陰極エミッタ１５０ａは、前記透過孔１７０ａ及び前記透過孔１７０ｂの内に貫通して延伸している。即ち、前記陰極エミッタ１５０ａは、前記複数の行電極１２０ａと前記複数の列電極と１４０ａと交叉している場所に設置される。一つの前記陰極エミッタ１５０ａは、単一の前記蛍光領域１９０ａに対向して設置される。即ち、前記複数の行電極１２０ａと前記複数の列電極１４０ａと交叉している場所は、前記蛍光領域１９０ａに対向している。
【００１４】
前記絶縁基板１１０ａは、ガラス、セラミックス又は二酸化硅素からなる。本実施例において、その材料は、ガラスである。
【００１５】
前記複数の行電極１２０ａは、ストリップ状または帯状であり、相互に平行に等間隔を有して、前記絶縁基板１１０ａの一つの表面に設置される。該行電極１２０ａは、銅、金、銀、酸化インジウムスズ又は導電ペーストなどの材料からなる。本実施例において、前記行電極１２０ａは、銀電極である。
【００１６】
前記複数の隔離体１３０ａは、前記複数の行電極１２０ａと相互に垂直に交叉して設置される。各々の前記行電極１２０ａの一部は前記隔離体１３０ａで被覆される。前記複数の隔離体１３０ａの、前記複数の陰極エミッタ１５０ａに対応する場所には、複数の透過孔１７０ａが形成されている。前記透過孔１７０ａと、それに対応する前記透過孔１７０ｂと、は相互に貫通して設置される。前記陰極エミッタ１５０ａは、前記透過孔１７０ａ及び前記透過孔１７０ｂの内に貫通して延伸している。即ち、前記陰極エミッタ１５０ａは、前記複数の行電極１２０ａと前記複数の列電極と１４０ａと交叉している場所に設置される。前記複数の陰極エミッタ１５０ａの形状は制限されない。前記複数の隔離体１３０ａは、ガラス、セラミックス又は二酸化硅素からなり、その長さが１５μｍ以上である。更に、前記隔離層は、前記複数の透過孔１７０ａを有する隔離板であることもできる。又は、前記隔離層は、前記絶縁基板１１０ａと一体として形成される。本実施例において、前記複数の隔離体１３０ａの長さが２０μｍである。
【００１７】
前記複数の列電極１４０ａは、銅、アルミニウム、金、銀、酸化インジウムスズ又は導電ペーストなどの材料からなる。前記列電極１４０ａの、前記隔離体１３０ａの透過孔１７０ａに対応する場所に、複数の透過孔１７０ｂが形成されている。それぞれ前記透過孔１７０ｂと前記透過孔１７０ａとは相互に貫通して設置されるので、前記陰極エミッタ１５０ａから放出した電子は、前記透過孔１７０ｂを通して射出される。
【００１８】
前記陽極電極１８０ａは、ＩＴＯフィルムからなり、前記陽極基板１６０ａ、前記陽極電極１８０ａ及び前記複数の蛍光領域１９０ａは、陽極素子を組み合わせる。該陽極素子は、前記絶縁基板１１０ａに対向して、相互に間隔を置いて設置され、密封の空間が形成されている。
【００１９】
図３〜図７を参照すると、前記陰極エミッタ１５０ａは、少なくとも一つの電子エミッタ１０を含む。本実施例の電子エミッタ１０は、チューブ状構造体である。該チューブ状構造体は、その長手方向に沿って、中空であって線状の軸心（図示せず）を有する。さらに、前記チューブ状構造体には、前記線状の軸心を囲むように複数のカーボンナノチューブが設置されている。前記チューブ状構造体において、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、分子間力で端と端が接続され、前記チューブ状構造体の線状の軸心を軸として、螺旋状に配列して、前記線状の軸心の長手方向に沿って延伸している。前記チューブ状構造体における他のカーボンナノチューブは、螺旋状に配列していなくても、前記螺旋状に延伸した複数のカーボンナノチューブの配列方向及び延伸方向に影響を与えない。前記線状の軸心の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記チューブ状構造体の線状の軸心を軸として、前記複数のカーボンナノチューブの大部分が螺旋状に延伸されている方向が螺旋方向と定義される。前記延伸方向と螺旋方向とは、角度α（０°＜α≦９０°）を成し、本実施例において、前記角度αは、３０°以上６０°以下である。
【００２０】
前記チューブ状構造体は、第一端部１０２と、該第一端部１０２に対向して設置される第二端部１０４と、本体１０９と、を含む。前記チューブ状構造体は、前記第一端部１０２から、前記本体１０９を介して前記第二端部１０４まで延伸している。前記第一端部１０２から前記第二端部１０４までの方向に沿って、前記チューブ状構造体の直径は漸次に減少している。前記第二端部１０４は、電界放出部として、開口部１１０と、中空頚部１０８と、を含む。前記中空頚部１０８は、円錐体形状であり、前記本体１０９に接続している。前記複数のカーボンナノチューブの先端１０６は、前記中空頚部１０８の末端から伸びて、前記開口部１１０を囲み、相互に間隔を有して設置され、放射状に形成される。前記電子エミッタ１０に電圧を印加する場合、前記中空頚部１０８によって、電界が集中され、該電子エミッタ１０から電子を容易に放出させることができる。
【００２１】
図７を参照すると、前記複数のカーボンナノチューブの先端１０６は、前記第一端部１０２から離れる方向沿って延伸する。前記カーボンナノチューブの先端１０６は、前記開口部１１０と反対の異なる方向に向かって、前記線状の軸心を囲み、放射状に形成される。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端１０６の距離は、前記開口部１１０から離れるにつれて、漸次に増加する。これにより、前記カーボンナノチューブの先端１０６の間に、電界の遮蔽効果を低下することができる。前記開口部１１０の内径は、４μｍ〜６μｍである。本実施例において、前記開口部１１０は、円形であり、その内径が５μｍである。
【００２２】
図８を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブの先端１０６は、複数のカーボンナノチューブからなる。前記複数のカーボンナノチューブが分子間力で相互に平行に配列されている。単一の前記カーボンナノチューブの先端１０６において、一本のカーボンナノチューブは、他の複数のカーボンナノチューブの中から突出している。前記突出したカーボンナノチューブの直径は５ｎｍより小さい。本実施例において、前記突出したカーボンナノチューブの直径は４ｎｍである。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端１０６において、二つの前記突出したカーボンナノチューブの距離は０．１μｍ〜２μｍであり、該距離と該突出したカーボンナノチューブの直径の比が２０：１〜５００：１である。前記距離と前記直径の比は非常に大きい場合、隣接する前記カーボンナノチューブの先端１０６の、電界の遮蔽効果を低下させることができる。
【００２３】
前記チューブ状構造体の本体１０９の、内径及び外径は、実際の応用に応じて選択することができる。前記チューブ状構造体の、本体１０９の内径は１０μｍ〜３０μｍであり、その外径は１５μｍ〜６０μｍであることが好ましい。本実施例において、その内径は１８μｍであり、その外径は５０μｍである。電界の作用により、前記電子エミッタ１０は電子を放出ことができるので、該電子エミッタ１０は、電界放出表示装置、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に利用することができる。
【００２４】
前記電子エミッタ１０の製造方法は、線状の支持体を提供するステップＳ１０と、少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体を提供するステップＳ２０と、前記線状の支持体を囲むように、前記線状の支持体に前記カーボンナノチューブ構造体を巻き付けるステップＳ３０と、前記線状の支持体を取り除いた後、前記カーボンナノチューブ構造体を含む中空の管状カーボンナノチューブ予備体を得るステップＳ４０と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断するステップＳ５０と、を含む。
【００２５】
前記ステップＳ１０において、前記線状の支持体は、一定の強度及び靭性を有し、前記カーボンナノチューブ構造体を支持することができる。該線状の支持体は、その中心軸を軸として回転し、その中心軸の長手方向に沿って直線移動することができる。前記線状の支持体は、化学方法又は物理方法で取り除かれる。前記線状の支持体の材料は、純粋な金属、合金、またはプラスチックであることができる。前記純粋な金属は、金、銀、銅、又はアルミニウムであり、前記合金は、銅−スズ合金であることができる。更に、前記線状の支持体が銅−スズ合金である場合、９７ｗｔ％の銅及び３ｗｔ％のスズを含むことが好ましい。前記線状の支持体の直径は、実際の応用に応じて選択することができる。本実施例において、前記線状の支持体は金線であり、その直径が１８μｍである。
【００２６】
前記ステップＳ２０において、前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態のことである。即ち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ構造体には、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。
【００２８】
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム又は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤからなる。前記カーボンナノチューブフィルムは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム及び綿毛構造カーボンナノチューブフィルムのいずれか一種である。前記カーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルムである場合、その製造方法は、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献２を参照）を提供するステップＳ２１０と、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムまたは一つのカーボンナノチューブワイヤ、を引き伸ばすステップＳ２２０と、を含む。
【００２９】
前記ステップＳ２１０において、前記超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法、アーク放電法及びレーザーアブレーション法を採用することができる。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直して生長する複数のカーボンナノチューブからなる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブであることができる。本実施例において、前記複数のカーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブである。
【００３０】
前記ステップＳ２２０において、前記カーボンナノチューブ構造体を引き伸ばす工程は、次のサブステップを含む。前記超配列カーボンナノチューブアレイにおける複数のカーボンナノチューブを選択するサブステップＳ２２２と、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成するサブステップＳ２２４と、を含む。
【００３１】
前記サブステップＳ２２２において、セロテープ（登録商標）、プライヤー、ピンセットなどの工具を利用して、前記超配列カーボンナノチューブアレイから複数のカーボンナノチューブを選択する。前記カーボンナノチューブセグメントは複数の相互に平行に配列されているカーボンナノチューブを含む。前記サブテップＳ２２４において、前記超配列カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブの生長する方向に垂直する方向に沿って、前記カーボンナノチューブを引き出すことが好ましい。
【００３２】
具体的に、前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、複数のカーボンナノチューブセグメントがそれぞれ基材から脱離すると、前記複数のカーボンナノチューブセグメントが分子間力で端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。図９を参照すると、前記カーボンナノチューブセグメントにおけるカーボンナノチューブは、相互に平行し、同じ方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブセグメントにおいて、少なくとも一本のカーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブセグメントの全長と同じである。従って、前記カーボンナノチューブセグメントの一次元の寸法は、前記カーボンナノチューブの長さによって制限されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブセグメントを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブセグメントは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブセグメントの厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍである。
【００３３】
引き出すカーボンナノチューブの数量が少ない場合、線状のカーボンナノチューブ構造体、即ち、カーボンナノチューブワイヤが形成される。図１０を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。図１１を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００３４】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００３５】
前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは平行に並列され、又は交叉して織られ、又はねじれていることができる。図１２に複数のカーボンナノチューブワイヤ１４６からなる織物が示されている。
【００３６】
前記ステップＳ３０において、前記線状の支持体に、前記カーボンナノチューブ構造体を巻き付ける工程は、前記カーボンナノチューブ構造体の一端を前記線状の支持部に固定するサブステップＳ３１０と、前記線状の支持体を、その中心軸を軸として回転させ、その中心軸の長手方向に沿って直線移動させ、前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持部に巻き付けるサブステップＳ３２０と、含む。
【００３７】
ここで、導電性の前記線状の支持体の長手方向は、大部分の前記複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記導電性の線状の支持体を軸として、大部分の前記カーボンナノチューブの巻き方向が螺旋方向と定義される。前記螺旋方向と前記延伸方向とは、角度αを成す（０°＜α≦９０°）。前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体に巻き付けることにより、カーボンナノチューブ層状構造体を形成する。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが一定である場合、前記角度αが大きくなるほど、前記カーボンナノチューブ層状構造体が厚くなる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ層状構造体の厚さは６μｍである。
【００３８】
前記サブステップＳ４０において、化学方法又は物理方法によって、前記線状の支持体を取り除くことができる。前記線状の支持体がアルミニウムや鉄などの活性金属の合金からなる場合、酸性溶液で処理することにより、前記線状の支持体を取り除くことができる。前記線状の支持体が金や銀などの不活性金属の合金からなる場合、加熱蒸発法で前記線状の支持体を取り除くことができる。前記線状の支持体がポリマーからなる場合、外力で前記線状の支持体の中心軸に沿って、該線状の支持体を前記カーボンナノチューブ層状構造体から抜き取ることができる。前記チューブ状構造体の内径は、前記線状の支持体の外径に相当する。本実施例において、前記線状の支持体は金線であり、該金線の取り除く方法は、前記金線の両端を別々に二つの電極に電気的に接続する第一ステップと、真空環境下で前記二つの電極によって、前記金線に電流を提供して、該金線を加熱蒸発させる第二ステップと、を含む。
【００３９】
図１３を参照すると、サブステップＳ４０で得られた中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、接続された複数のカーボンナノチューブからなる。前記チューブ状構造体において、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、分子間力で端と端が接続され、前記チューブ状構造体の線状の軸心を軸として、螺旋状に配列して、前記線状の軸心の長手方向に沿って延伸している。前記チューブ状構造体における他のカーボンナノチューブは、螺旋状に配列してなくても、前記螺旋状に延伸した複数のカーボンナノチューブの配列方向及び延伸方向に影響を与えない。前記線状の軸心の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記チューブ状構造体の、線状の軸心を軸として、前記複数のカーボンナノチューブの大部分が螺旋状に延伸されている方向は、螺旋方向と定義される。前記延伸方向と螺旋方向とは、角度α（０°＜α≦９０°）を成し、本実施例において、前記角度αは、３０°以上６０°以下である。
【００４０】
前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体に電流を流して熔断する方法は、真空又は不活性ガスの雰囲気で行われる。前記ステップＳ５０は、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を真空室又は不活性ガスを充満する反応室に置くサブステップＳ５１２と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿う対向する両端に電圧を印加して、電流で前記管状カーボンナノチューブ予備体を所定の場所で熔断するサブステップＳ５１４と、を含む。
【００４１】
前記サブステップＳ５１２において、陰極電極及び陽極電極は前記真空室内に設置される。前記陰極電極及び陽極電極は、それぞれ前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の、長手方向に沿う対向する両端に電気的に接続する。前記真空室内の真空度は、２×１０−５Ｐａ以下である。本実施例において、前記真空室内の真空度は２×１０−５Ｐａである。前記反応室の構造は前記真空室と同じであり、該反応室内の不活性ガスが、ヘリウム又はアルゴンである。
【００４２】
前記サブステップＳ５１４において、前記管状カーボンナノチューブ予備体に印加する電圧は、前記管状カーボンナノチューブ予備体の内径、外径及び長さに関係する。本実施例において、前記管状カーボンナノチューブ予備体の内径は２５μｍであり、その外径は４０μｍであり、その長さは２ｃｍであり、その直流電圧４０ボルトである。これにより、前記管状カーボンナノチューブ予備体は、直流電流で加熱される。前記管状カーボンナノチューブ予備体の加熱温度は、２０００Ｋ〜２４００Ｋである。前記管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って、前記管状カーボンナノチューブ予備体の異なる場所で電気抵抗が異なるので、前記管状カーボンナノチューブ予備体の異なる場所で温度が異なる。即ち、前記管状カーボンナノチューブ予備体において、電気抵抗が大きい場所で温度が高くなる。従って、所定の場所で前記管状カーボンナノチューブ予備体を熔断することができる。本実施例において、前記管状カーボンナノチューブ予備体を１時間以内で加熱した後、該管状カーボンナノチューブ予備体を所定の場所で熔断して、二つのチューブ状構造体を形成する。
【００４３】
前記管状カーボンナノチューブ予備体を熔断した後、前記管状カーボンナノチューブ予備体の炭素原子は、熔断された場所から蒸発する。前記熔断された場所に近いほど、炭素原子が簡単に蒸発する。これにより、前記チューブ状構造体の熔断された端部に、中空の頚部が形成される。前記熔断工程を行う時、隣接する二つの熔断された端部の間に、微小な間隙を形成するので、該二つの熔断された端部の間にアーク放電が発生し、前記蒸発した炭素原子を電離させ、炭素イオンを形成する。前記炭素イオンは、前記熔断された端部と衝突またはエッチングするので、前記熔断された端部に複数のカーボンナノチューブの先端１０６を形成する。
【００４４】
前記ステップＳ５０において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を、電子衝突法によって熔断させる方法は、前記の管状カーボンナノチューブ予備体を真空室に置くサブステップＳ５２２と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って対向する両端に電圧を印加して、該中空の管状カーボンナノチューブ予備体を１８００Ｋ〜２５００Ｋで加熱するサブステップＳ５２４と、電子ビームを前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所に衝突させて、該中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断するサブステップＳ５２６と、を含む。
【００４５】
前記サブステップＳ５２２において、前記真空室内の真空度は、１×１０−４Ｐａ以下である。本実施例において、その真空度は２×１０−５Ｐａである。
【００４６】
サブステップＳ５２６において、前記電子ビームは、熱陰極などの電子放出源によって放出される。該電子放出源を利用して電子ビームを放出して、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体と衝突させる。前記電子放出源は、前記真空室内に設置される。前記電子放出源と前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体との距離は、５０μｍ〜２ｍｍである。前記電子放出源で前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所に電子ビームを放出する場合、該所定の場所の温度は、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体における他の場所の温度に比べて、最も高い。これにより、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、前記所定の場所で熔断され、二つの前記電子エミッタ１０に形成される。
【００４７】
前記ステップＳ５０において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体がレーザービーム照射方法で熔断される方法は、レーザービームで前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の所定の場所を照射するサブステップＳ５３２と、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体の長手方向に沿って対向する両端に電圧を印加して、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を前記所定の場所に熔断するサブステップＳ５３４と、を含む。
【００４８】
前記サブステップＳ５３２において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、空気中又は酸化性ガス雰囲気中に設置される。前記レーザービームは、ＣＯ２レーザー、半導体レーザー及びＵＶレーザーなどのレーザーである。前記レーザービームのパワーが１ワット〜６０ワットであり、その走査速度が１００ｍｍ／ｓ〜２０００ｍｍ／ｓである。本実施例において、前記レーザービームのパワーが１１２ワットであり、その走査速度が１０００ｍｍ／ｓである。前記レーザービームのパワーが大きいほど、前記レーザービームで前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を照射する時間が短くなる。
【００４９】
前記サブステップＳ５３４において、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、真空室又は不活性ガスが充満する反応室に設置される。前記レーザービームから放出した熱で前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体における所定の場所が酸化される。これにより、前記所定の場所で電気抵抗が増加される。前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体において、電気抵抗が大きい場所で温度が高くなる。従って、所定の場所で前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断することができる。
【００５０】
前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体は、真空室又は不活性ガスが充満する反応室に設置される場合、前記サブステップＳ５３２及び前記サブステップＳ５３４は、同時に行われる。
【００５１】
前記電子エミッタ１０の製造方法は、次の優れた点がある。第一に、前記電子エミッタ１０の製造方法は、簡単であり、該前記電子エミッタ１０の製造効率を高めることができる。第二に、前記中空の管状カーボンナノチューブ予備体を熔断することにより、前記チューブ状構造体の一端に複数の電子放出の先端が形成され、前記電子エミッタ１０の電子放出性能を高めることができる。
【００５２】
更に、前記電子エミッタ１０の電子を容易に放出させるために、前記電子エミッタ１０において、複数の電子放出の先端の、複数のカーボンナノチューブの間に、低仕事関数の材料を堆積させる。前記低仕事関数の材料は、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、六ホウ化トリウム及びホウ化イットリウム又はそれらの混合物のいずれか一種である。
【００５３】
図１４を参照すると、電子エミッタ２０の構造は前記電子エミッタ１０の構造と比べて、次の異なる点がある。電子エミッタ２０は、導電性線状支持体２６を含む。即ち、前記電子エミッタ２０は、チューブ状構造体２４及び前記導電性線状支持体２６を含む。前記チューブ状構造体２４の材料及び構造は、前記電子エミッタ１０のチューブ状構造体と同じである。前記チューブ状構造体２４は複数のカーボンナノチューブからなり、前記導電性線状支持体２６を囲むように設置されている。前記チューブ状構造体２４において、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、分子間力で端と端が接続され、前記導電性線状支持体２６を軸として、螺旋状に配列して、前記線状の中心軸の長手方向に沿って延伸している。前記チューブ状構造体２４における他のカーボンナノチューブは、螺旋状に配列していなくても、前記螺旋状に延伸した複数のカーボンナノチューブの配列方向及び延伸方向に影響を与えない。ここで、前記導電性線状支持体２６の長手方向は、前記大部分の複数のカーボンナノチューブの延伸方向と定義される。前記導電性線状支持体２６を軸として、前記大部分のカーボンナノチューブの巻き方向が螺旋方向と定義される。前記延伸方向と螺旋方向とは、角度α（０°＜α≦９０°）を成し、本実施例において、前記角度αは、３０°〜６０°である。前記導電性線状支持体２６は、前記チューブ状構造体２４より短くても、前記チューブ状構造体２４の第二端部２０２から、該チューブ状構造体２４の外部へ延伸してもいい。
【００５４】
前記導電性線状支持体２６は、前記チューブ状構造体２４を支持できるので、該チューブ状構造体２４は変形されない。且つ前記導電性線状支持体２６により、前記電子エミッタ２０の導電性を高めることができるので、該電子エミッタ２０から電子を容易に放出させることができる。前記導電性線状支持体２６は、一定の強度及び靭性を有する。該電性線状支持体２６は、純粋な金属、合金、導電性を有する非金属及び金属酸化物からなる線状構造体であり（例えば、前記電性線状支持体２６は、金、銀、銅及びアルミニウム、銅−スズ合金及び炭繊維からなる）、または、前記導電性線状支持体２６は、導電層で被覆された複合の線状構造体である（例えば、銅−スズ合金の表面にアルミニウム膜を被覆することにより、または、柔靭性を有する繊維線の表面に金膜を被覆することにより、該電性線状支持体２６を形成する）。前記線状の支持体の直径は、１０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。本実施例において、前記導電性線状支持体２６は、金線であり、その直径が１８μｍである。
【００５５】
前記電子エミッタ２０の製造方法は、導電性線状支持体を提供するステップＳ１００と、少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体を提供するステップＳ２００と、前記導電性線状支持体を囲むように、前記導電性線状支持体に前記カーボンナノチューブ構造体を巻き付けて、カーボンナノチューブ複合線状構造体を形成するステップＳ３００と、前記カーボンナノチューブ複合線状構造体を熔断するステップＳ４００と、を含む。
【００５６】
前記電子エミッタ２０の製造方法は前記電子エミッタ１０の製造方法と比べて、次の異なる点がある。前記電子エミッタ２０において、前記導電性線状支持体２６を含む。更に、前記ステップＳ４００の前に、前記導電性線状支持体２６が取り除かれない。
【００５７】
前記チューブ状構造体２４と前記導電性線状支持体２６との溶融点は異なる。前記Ｓ４００において、前記チューブ状構造体２４の溶融点は、前記導電性線状支持体２６の溶融点よりも低い場合、該チューブ状構造体２４が前記導電性線状支持体２６より速く熔断される。これにより、前記チューブ状構造体２４及び前記導電性線状支持体２６を加熱させた場合、前記チューブ状構造体２４はその一つの部位が熔断されると、前記導電性線状支持体２６の、前記チューブ状構造体２４の熔断部位に対応する部位の電気抵抗は増大して、その温度が高くなる。よって、前記導電性線状支持体２６は、前記チューブ状構造体２４の熔断部位に対応する部位から熔断される。これとは逆に、前記チューブ状構造体２４の溶融点が、前記導電性線状支持体２６の溶融点よりも高い場合、前記導電性線状支持体２６がチューブ状構造体２４より速く熔断される。これにより、前記チューブ状構造体２４及び前記導電性線状支持体２６を加熱させた場合、前記導電性線状支持体２６はその一つの部位が熔断されると、前記チューブ状構造体２４の、前記導電性線状支持体２６の熔断部位に対応する部位の電気抵抗は増大して、その温度が高くなる。よって、前記チューブ状構造体２４は、前記導電性線状支持体２６の熔断部位に対応する部位から熔断される。
【００５８】
前記電子エミッタ２０の製造方法は、次の優れた点がある。第一に、前記電子エミッタ２０の製造方法は簡単であり、該前記電子エミッタ２０の生産効率を高めることができる。第二に、前記カーボンナノチューブ複合線状構造体を熔断することにより、電子エミッタ２０の一端に複数の電子放出の先端を形成でき、前記電子エミッタ２０の電子放出性能を高めることができる。第三に、前記導電性線状支持体２６は、前記カーボンナノチューブ複合線状構造体の中に設置されるので、該チューブ状構造体２４は簡単に変形されることができない。第四に、前記導電性線状支持体２６は、前記電子エミッタ２０の導電性を高めることができるので、該電子エミッタ２０から簡単に電子を放出させることができる。
【００５９】
更に、導電性接着剤によって、前記チューブ状構造体の第一端部１０２又は２０２を前記行電極１２０ａに電気的に接続させることができる。前記チューブ状構造体は、前記行電極１２０ａに電気的に接続される。
【００６０】
前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０は、陰極エミッタ１５０ａとして、植毛技術又は接着技術によって前記隔離層における透過孔１７０ｂの内に設置される。単一の前記陰極エミッタ１５０ａは、少なくとも一つの前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０を含むことができる。単一の前記陰極エミッタ１５０ａが、複数の電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０を含む場合、それぞれ前記複数の電子エミッタ１０又は電子エミッタ２０は、間隔を置いて設置される。
【００６１】
前記複数の行電極１２０ａ、前記複数の列電極１４０ａ及び前記陽極電極１８０ａに、異なる電圧を印加する場合（一般に、前記行電極１２０ａを接地し、前記列電極１４０ａに数十ボルト〜数百ボルトの電圧を印加し、前記陽極電極１８０ａに前記列電極１４０ａより大きい電圧を印加する）、前記陰極エミッタ１５０ａは、少なくとも一つの前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０を含むので、前記行電極１２０ａ及び前記列電極１４０ａの間に生じた電場によって、前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０から電子が放出される。前記電子は、前記列電極１４０ａに向けて飛び、前記列電極１４０ａにおける透過孔１７０ｂを透過した後、前記行電極１２０ａ及び前記陽極電極１８０ａの間に生じた電場によって、該陽極電極１８０ａに到達する。前記陽極電極１８０ａに被覆された前記蛍光領域１９０ａは、前記陰極エミッタ１５０ａに対向して、相互に間隔を置いて設置されるので、前記電子は前記蛍光領域１９０ａに衝突して、該電界放出表示装置１００ａを発光させる。前記複数の行電極１２０ａはそれぞれ絶縁を保持し、前記複数の列電極１４０ａはそれぞれ絶縁を保持するので、前記行電極１２０ａ及び前記列電極１４０ａの間に異なる電圧を印加することにより、異なる場所の前記陰極エミッタ１５０ａから電子を放出させて、前記陽極電極１８０ａに衝突し、前記蛍光領域１９０ａの異なる場所を発光させることにより、前記電界放出表示装置１００ａは異なる画像を表示する。
【００６２】
本実施例の電界放出表示装置１００ａは、次の優れた点がある。第一には、前記電界放出表示装置１００ａにおける電子エミッタは、チューブ状構造体を含む。該チューブ状構造体は、複数の電子放出の先端を有する。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端の距離は、チューブ状構造体の前記開口部から離れるにつれて、漸次に増加する。これにより、前記カーボンナノチューブの先端の間で、電界の遮蔽効果を低下させることができる。第二には、前記電子エミッタは、前記複数の電子放出の先端を有するので、前記電子エミッタの電流密度を増加させることができ、該電子エミッタの電子放出の量を増加させることができる。従って、電界放出表示装置１００ａにおける電子エミッタの数量を減少させることができる。従って、前記電界放出表示装置１００ａの構造が簡単になる。
【００６３】
（実施例２）
図１５及び図１６を参照すると、本実施例の電界放出表示装置１００ｂは、絶縁基板１１０ｂと、複数の行電極１２０ｂと、複数の隔離体１３０ｂと、複数の列電極１４０ｂと、複数の陰極エミッタ１５０ｂと、陽極基板１６０ｂと、陽極電極１８０ｂ及び複数の蛍光粉領域１９０ｂと、を含む。前記複数の行電極１２０ｂは、相互に平行に等間隔を有して前記絶縁基板１１０ｂの、一つの表面に設置される。前記複数の隔離体１３０ｂは、帯状の構造体であり、相互に間隔を有して前記行電極１２０ｂの、前記絶縁基板１１０ｂに隣接する表面とは反対の表面に設置される。該複数の隔離体１３０ｂと前記複数の行電極１２０ｂとは、相互に垂直に交叉して設置され、各々の前記行電極１２０ｂの一部は前記隔離体１３０ｂで被覆される。前記複数の列電極１４０ｂは、前記複数の行電極１２０ｂと電気絶縁して、前記隔離体１３０ｂに設置されている。前記複数の陰極エミッタ１５０ｂは、前記行電極１２０ｂの、前記絶縁基板１１０ｂに隣接する表面とは反対の表面に設置されて前記行電極１２０ｂと電気的に接続して、且つ該複数の陰極エミッタ１５０ｂはマトリックス状に配列されている。前記複数の陰極エミッタ１５０ｂは、前記隣接する二つの列電極１４０ｂの間に、前記複数の隔離体１３０ｂによって、前記隣接する二つの列電極１４０ｂと電気絶縁して設置される。前記複数の行電極１２０ｂと前記複数の列電極１４０ｂとは、相互に垂直に交叉して設置され、複数の格子（図示せず）を形成する。各々の前記蛍光領域１９０ｂは、それぞれ前記複数の格子に一つずつ対応して設置される。本実施例において、前記絶縁基板１１０ｂ、複数の行電極１２０ｂ、複数の隔離体１３０ｂ、複数の列電極１４０ｂ、複数の陰極エミッタ１５０ｂ、陽極基板１６０ｂ、陽極電極１８０ｂ及び複数の蛍光粉領域１９０ｂの構造、材料及びそれらの製造方法は、前記実施例１における前記絶縁基板１１０ａ、前記複数の行電極１２０ａ、前記複数の列電極１４０ａ、前記複数の陰極エミッタ１５０ａ、前記隔離層、前記陽極基板１６０ａ、前記陽極電極１８０ａ及び前記複数の蛍光領域１９０ａのものと同じである。
【００６４】
前記複数の行電極１２０ｂ、複数の列電極１４０ｂ及び前記陽極電極１８０ｂに、異なる電圧を印加する場合（一般に、前記行電極１２０ｂを接地し、前記列電極１４０ｂに数十ボルト〜数百ボルトの電圧を印加し、前記陽極電極１８０ｂに前記列電極１４０ｂより大きい電圧を印加する）、前記複数の蛍光領域１９０ｂに対応する前記陰極エミッタ１５０ｂは、少なくとも一つの前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０を含むので、前記行電極１２０ｂ及び前記列電極１４０ｂの間に生じた電場によって、前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０から電子が放出される。前記電子は、前記列電極１４０ｂに向けて飛び、前記行電極１２０ｂ及び前記陽極電極１８０ｂの間に生じた電場によって、該陽極電極１８０ｂに到達する。前記陽極電極１８０ｂに被覆された前記蛍光領域１９０ｂは、前記列電極１４０ｂに対向して、且つ相互に間隔を置いて設置されるので、前記放出された電子は前記蛍光領域１９０ｂに衝突して、該電界放出表示装置１００ｂを発光させる。前記複数の行電極１２０ｂはそれぞれ絶縁を保持し、前記複数の列電極１４０ｂはそれぞれ絶縁を保持するので、前記行電極１２０ｂ及び前記列電極１４０ｂの間に異なる電圧を印加することにより、異なる場所の前記陰極エミッタ１５０ｂから電子を放出させて、前記陽極電極１８０ｂに衝突し、前記蛍光領域１９０ｂの異なる場所を発光させることにより、前記電界放出表示装置１００ｂは異なる画像を表示する。
【００６５】
（実施例３）
図１７と図１８を参照すると、本実施例の電界放出表示装置２００は、絶縁基板２０２と、複数の行電極２０４と、複数の列電極２０６と、複数の電子放出ユニット２２０と、を含む。前記複数の行電極２０４は、相互に平行に等間隔を有して前記絶縁基板の、一つの表面に設置される。前記複数の列電極２０６は、相互に平行に等間隔を有して、前記複数の行電極２０４が設置された前記絶縁基板の表面に設置され、前記複数の列電極２０６と相互に垂直に交叉する場所に隔離体２１６が設置される。前記隣接する二つの行電極２０４及び前記隣接する二つの列電極２０６が交叉して、複数の格子２１４が形成される。一つの前記格子２１４に、単一の電子放出ユニット２２０が設置される。
【００６６】
単一の前記電子放出ユニット２２０は、陰極電極２１２と、該陰極電極２１２と間隔を有して設置された陽極電極２１０と、陰極エミッタ２０８と、蛍光層２２６と、を含む。前記蛍光層２２６は、前記陽極電極２１０の、前記絶縁基板２０２に隣接する表面とは反対の表面に設置される。前記陰極エミッタ２０８は、前記陽極電極２１０及び前記陰極電極２１２の間に設置され、且つ該陰極エミッタ２０８の一端が前記陰極電極２１２に電気的に接続して、その他端が前記陽極電極２１０へ延伸している。前記陰極エミッタ２０８は、直接前記絶縁基板２０２の、前記複数の行電極２０４及び前記列電極２０６が設置された表面に設置され、又は該表面と間隔を有して設置される。前記陰極エミッタ２０８は、前記絶縁基板２０２の、前記複数の行電極２０４及び前記列電極２０６が設置された表面に間隔を有して設置される場合、該陰極エミッタ２０８の電子放出能力が高まる。本実施例において、同じ行の前記電子放出ユニット２２０における陽極電極２１０は、該行の行電極２０４に電気的に接続して、同じ列の前記電子放出ユニット２２０における陰極電極２１２は、該列の列電極２２０に電気的に接続する。
【００６７】
本実施例の電界放出表示装置２００は、前記実施例１及び実施例２における電界放出表示装置１００ａと、電界放出表示装置１００ｂとくらべると、次の主な異なる点がある。本実施例において、前記陰極エミッタ２０８は、前記絶縁基板２０２に平行する。前記実施例１及び実施例２における電界放出表示装置１００ａ及び電界放出表示装置１００ｂにおいて、前記陰極エミッタ１５０ａ及び、前記陰極エミッタ１５０ｂは、それぞれ前記絶縁基板１１０ａ及び前記絶縁基板１１０ｂに垂直する。
【００６８】
前記絶縁基板２０２は、ガラス、セラミックス、ポリマー、石英などの材料からなり、その寸法及び厚さは制限されない。本実施例において、前記絶縁基板２０２は、ガラスからなり、その厚さが１ｍｍ以上であり、その辺長が１ｃｍ以上である。
【００６９】
前記複数の行電極２０４及び前記複数の列電極２０６は、金属層などの導電材料からなる。本実施例において、前記複数の行電極２０４及び前記複数の列電極２０６は、導電ペーストで印刷された平面の導電体であり、それらの幅が３０μｍ〜１００μｍであり、厚さが１０μｍ〜５０μｍである。隣接する前記行電極２０４の距離が５０μｍ〜２ｃｍであり、隣接する前記列電極２０６の距離が５０μｍ〜２ｃｍである。本実施例において、前記複数の行電極２０４と前記複数の列電極２０６とは角度γで（１０°≦γ≦９０°）交叉し、該角度γが９０°であることが好ましい。本実施例において、スクリーン印刷法で導電ペーストを前記絶縁基板２０２の一つの表面に印刷することにより、前記複数の行電極２０４及び前記複数の列電極２０６が形成される。前記導電ペーストは、金属粉、低融点ガラス粉末及び接着剤からなり、前記金属粉が銀粉であることが好ましい。前記接着剤は、テルピネオール又はエチルセルロースであることが好ましい。前記導電ペーストにおいて、前記金属粉の重量比は、５０％〜９０％であり、前記低融点ガラス粉末の重量比は、２％〜１０％であり、前記接着剤の重量比は、８％〜４０％である。
【００７０】
前記陰極電極２１２及び前記陽極電極２１０は、金属層などの導電材料からなる。本実施例において、前記陰極電極２１２及び前記陽極電極２１０は、平面の導電体であり、その寸法が、前記格子２１４の寸法に関係する。前記陰極電極２１２は、直接前記列電極２０６に電気的に接続され、前記陽極電極２１０は、直接前記行電極２０４に電気的に接続される。前記陰極電極２１２及び前記陽極電極２１０の長さが２０μｍ〜１．５ｃｍであり、その幅が３０μｍ〜１ｃｍであり、その厚さが１０μｍ〜５００μｍである。好ましくは、前記陰極電極２１２及び前記陽極電極２１０の長さが１００μｍ〜７００μｍであり、その幅が５０μｍ〜５００μｍであり、その厚さが２０μｍ〜１００μｍである。本実施例において、前記陰極電極２１２及び前記陽極電極２１０は、導電ペーストであり、スクリーン印刷法で前記導電ペーストを前記絶縁基板２０２の一つの表面に印刷して形成される。前記導電ペーストの成分は、前記電極を含んでいる導電ペーストの成分と同じである。
【００７１】
前記陰極エミッタ２０８は、平行且つ等間隔を有して配列された少なくとも一つの電子エミッタ２１８を含む。前記電子エミッタ２１８は、前記第一実施例の電子エミッタ１０及び前記第二実施例の電子エミッタ２０であることができる。前記電子エミッタ２１８はチューブ状構造体であり、該チューブ状構造体は、前記絶縁基板２０２の表面に平行して、前記陽極電極２１０へ延伸する電子放出の先端２２２を有する。
【００７２】
少なくとも一つの前記管状カーボンナノチューブ予備体または少なくとも一つの前記カーボンナノチューブ複合線状構造体を前記陰極電極２１２及び前記陽極電極２１０の、前記絶縁基板に隣接する表面とは反対の表面に被覆した後、レーザービーム照射方法、電子ビームの照射方法で前記陰極２１２及び前記陽極電極２１０の間の管状カーボンナノチューブ予備体またはカーボンナノチューブ複合線状構造体を切断して、前記陰極電極２１２に固定された前記陰極エミッタ２０８を形成する。 
【００７３】
（実施例４）
図１９を参照すると、本実施例の電界放出表示装置３００は、絶縁基板３０２と、複数の行電極３０６と、複数の列電極３０４（図示せず）と、複数の電子放出ユニット３２０と、陽極素子３３０と、を含む。前記複数の行電極３０６は、相互に平行に等間隔を有し前記絶縁基板３０２の、一つの表面に設置される。前記複数の列電極３０４（図示せず）は、相互に平行に等間隔を有して、前記複数の行電極３０６が設置された前記絶縁基板３０２の表面に設置され、且つ前記複数の行電極３０６と相互に垂直に交叉して設置され、複数の格子（図示せず）を形成する。前記複数の列電極３０４と前記複数の行電極３０６とは電気絶縁を保持して設置される。単一の前記電子放出ユニット３２０は、単一の前記格子に対応して、陰極電極３１２と、該陰極電極３１２と間隔を有して設置されたグリット電極３１０と、陰極エミッタ３０８と、を含む。それぞれ前記陰極電極３１２及び前記グリット電極３１０は、前記複数の行電極３０６及び複数の列電極３０４に電気的に接続して、前記陰極エミッタ３０８が前記陰極電極３１２に電気的に接続する。
【００７４】
前記グリット電極３１０は、前記陰極電極３１２に対応して間隔を有して設置される。前記陰極エミッタ３０８は、前記グリット電極３１０及び前記陰極電極３１２の間に設置され、且つ該陰極エミッタ３０８の一端が前記陰極電極３１２に電気的に接続して、その他端が前記グリット電極３１０へ延伸する。前記陰極エミッタ３０８は、前記絶縁基板３０２の、前記複数の行電極３０６及び前記列電極３０４が設置された表面に設置され、又は該表面と間隔を有して設置される。前記陰極エミッタ３０８は、前記絶縁基板３０２の、前記複数の行電極３０６及び前記列電極３０４が設置された表面に間隔を有して設置される場合、該陰極エミッタ３０８の電子放出能力が高まる。本実施例において、同じ行の前記電子放出ユニット３２０における陰極電極３１２は、該行の行電極３０６に電気的に接続して、同じ列の前記電子放出ユニット３２０におけるグリッド電極３１０は、該列の列電極３０４に電気的に接続する。
【００７５】
前記陽極素子３３０は、ガラス陽極基板３３２と、透明な陽極電極３３４と、複数の蛍光領域３３６と、を含む。前記ガラス陽極基板３３２は、前記絶縁基板３０２に対向して、相互に間隔を置いて設置される。前記陽極電極３３４は、ＩＴＯフィルムであり、前記陽極基板３３４の、前記絶縁基板３０２に対向する表面に設置される。前記複数の蛍光領域３３６は、前記透明な陽極電極３３４の、前記陽極基板３３２に隣接する表面とは反対の表面に被覆され、それぞれ前記電子放出ユニット３２０に対応して設置される。前記複数の陰極エミッタ３０８は、少なくとも一つの電子エミッタを含み、該電子エミッタの構造が前記実施例１の電子エミッタ１０及び電子エミッタ２０と同じであることができる。
【００７６】
前記陰極エミッタ３０８は、少なくとも一つの前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０を含むので、前記陰極電極３１２と、前記グリット電極３１０及び前記陽極電極３３４に異なる電圧を印加する場合、前記陰極電極３１２及び前記グリット電極３１０の間に生じた電場によって、前記電子エミッタ１０又は前記電子エミッタ２０から電子を放出させる。前記電子は、前記列電極３０４に向けて飛び、前記行電極３０６及び前記陽極電極３３４の間に生じた電場によって、該陽極電極３３４に到達する。前記陽極電極３３４に被覆された前記蛍光領域３３６は、前記陰極エミッタ３０８に対向して、相互に間隔を置いて設置されるので、前記電子は前記蛍光領域３３６に衝突して、該電界放出表示装置３００を発光させる。前記陰極電極３１２、グリット電極３１０及び前記陽極電極３３４を異なる電圧に印加することにより、該電界放出表示装置３００は、異なる画像を表示する。
【００７７】
本実施例の電界放出表示装置３００は、次の優れた点がある。第一には、前記電界放出表示装置３００における電子エミッタは、チューブ状構造体を含む。該チューブ状構造体は、複数の電子放出の先端を有する。隣接する二つの前記カーボンナノチューブの先端の距離は、チューブ状構造体の前記開口部から離れるにつれて、漸次に増加する。これにより、前記カーボンナノチューブの先端の間で、電界の遮蔽効果を低下することができる。第二には、前記電子エミッタは、前記複数の電子放出の先端を有するので、前記電子エミッタの電流密度を増加させることができ、該電子エミッタの電子放出の量を増加させることができる。従って、電界放出表示装置３００における電子エミッタの数量を減少させることができる。よって、前記電界放出表示装置３００の構造が簡単になる。
【符号の説明】
【００７８】
１０、２０、２１８                  電子エミッタ
１０２、２０２                      第一端部
１０４                              第二端部
１０６、２８，２２２                電子放出の先端
１０８                              中空頚部
１０９                              本体
１１０                              開口部
１００ａ、１００ｂ、２００、３００  電界放出表示装置
１１０ａ、１１０ｂ、２０２、３０２  絶縁基板
１２０ａ、１２０ｂ、２０４、３０６  行電極
１３０ａ、１３０ｂ、２１６          隔離体
１４０ａ、１４０ｂ、２０６          列電極
１５０ａ、１５０ｂ、２０８、３０８  陰極エミッタ
１６０ａ、１６０ｂ                  陽極基板
１７０ａ、１７０ｂ                  透過孔
１８０ａ、１８０ｂ、２１０          陽極電極
１９０ａ、１９０ｂ、３３６          蛍光領域
２１２、３１２                      陰極電極
２１４                              格子
２２                                電子放出部
２２０、３２０                      電子放出ユニット
２４                                チューブ状構造体
２６                                導電性線状支持体
３１０                              グリット電極  
３３０                              陽極素子
３３２                              ガラス陽極基板
３３４                              透明な陽極電極
【図１】
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【図２】
0005336544.tif 000003
【図３】
0005336544.tif 000004
【図５】
0005336544.tif 000005
【図１２】
0005336544.tif 000006
【図１４】
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【図１５】
0005336544.tif 000008
【図１６】
0005336544.tif 000009
【図１７】
0005336544.tif 000010
【図１８】
0005336544.tif 000011
【図１９】
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【図４】
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【図６】
0005336544.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005336544.tif 000018
【図１１】
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【図１３】
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