專利名稱：電子發射體及其制造方法、冷陰極場致電子發射部件及其制造方法和冷陰極場致電子發 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子發射體及其制造方法、冷陰極場致電子發射部件及其制造方法和冷陰極場致電子發射顯示裝置及其制造方法。
背景技術：
近年來，發現了一種稱為碳納米管的具有碳石墨片卷成的管結構的碳結晶體和碳·納米纖維。碳納米管的直徑約為1nm～200nm，已知的有具有由一層碳石墨片卷成的結構的單層碳納米管和具有由兩層以上的碳石墨片卷成的結構的多層碳納米管。就這種以納米尺寸具有管結構的結晶體，尚未發現其他的結晶體可與之相比，因而確立了其特殊物質的地位。另外，碳納米管具有依據碳石墨片的卷起方式而成為半導體或導體的性質，由于這些特殊性質，人們期待將它應用于電子電氣設備。
當向放置于真空中的金屬和半導體等提供某閾值以上強度的電場時，由于量子隧道效應電子將通過金屬和半導體表面附近的能量勢壘，即使在常溫下也向真空中發射電子。將基于這種原理的電子發射稱為冷陰極場致電子發射，或者簡單稱為場致發射(場致發射)。近年來有人提出將適用該場致發射原理的冷陰極場致電子發射部件應用于圖像顯示的平面型冷陰極場致電子發射顯示裝置即所謂場致發射顯示器(FED)，由于具有高亮度、低耗電等優點，因此，有望成為取代傳統的陰極射線管(CRT)的圖像顯示裝置。
將這樣的冷陰極場致電子發射部件(以下，有時簡稱為場致發射部件)適用于冷陰極場致電子發射顯示裝置(以下，有時簡稱為顯示裝置)時，要求放出電流值為1～10mA/cm2，在適用于微波放大器時，要求放出電流值為100mA/cm2以上。另外，一方面要求能夠經長時間(例如10萬小時以上)穩定發射電子，同時也要求短時間(毫秒級)內的電子發射的穩定性(即噪聲小)。為了滿足這些要求，除了要求構成場致發射部件的電子發射部的材料在化學上穩定，可在低電壓下發射電子(即閾電壓低)以及電子發射特性相對溫度的變動小等，還要求電子發射部附近保持高真空、在電子發射部附近不存在放出氣體的物質。
這樣的場致發射部件或顯示裝置，是碳納米管或碳·納米纖維(以下，將這些總稱為碳納米管結構體)的應用中最為人們所期待的領域之一。也就是說，由于碳納米管結構體結晶性非常高，因此，是一種在化學上、物理上以及熱性質上穩定的材料。而且，碳納米管結構體具有非常高的縱橫比，在其前端部容易集中電場，與高熔點金屬相比閾電場低，且電子發射效率高，因此，是一種作為構成被設在顯示裝置中的場致發射部件的電子發射部的元件優良的材料。另外，晶體管的有源矩陣(active matrix)也是碳納米管結構體可期待得到應用的領域之一。也就是說，通過將碳納米管結構體應用于晶體管中的電子路徑即有源矩陣，能夠得到較小型的低耗電的晶體管。
現在，碳納米管結構體是通過化學汽相生長法(CVD法)制造，或者通過弧光放電法或激光磨損法等物理汽相生長法(PVD法)制造。
由碳納米管結構體構成的場致發射部件，傳統上通過以下工序制造(1)在支持體上形成陰電極的工序，(2)在整個面上形成絕緣層的工序，(3)在絕緣層上形成柵電極的工序，
(4)至少在絕緣層上形成開口部，使陰電極露出于該開口部底部的工序，(5)在該露出的陰電極上，形成由碳納米管結構體構成的電子發射部的工序。
通常，在上述的工序(4)中所設置的開口部的直徑是10-6m數量級。因此，在上述的工序(5)中，通過等離子體CVD法在露出于開口部底部的陰電極上均勻地形成碳納米管結構體時，如果顯示裝置為大面積則會有大的困難，而且，有時在已經形成的柵電極、開口部以及陰電極等場致發射部件構成元件上發生損傷。另外，在通過等離子體CVD法形成碳納米管結構體時，如果使用廉價的玻璃基板，則需要將形成溫度降到非常低(550℃以下)，但在這樣的形成溫度下將產生碳納米管結構體的結晶性惡化。另一方面，如果要將形成溫度保持在高溫，則必須使用陶瓷等耐高溫的基板，從而會增加成本。另外，還存在以下問題由于在形成過程中來自絕緣層的釋放氣體的影響，碳納米管結構體的生長受到阻礙。
為了避免這樣的問題，還有另一種方法，即緊接著上述的工序(1)，在陰電極上形成由碳納米管結構體構成的電子發射部的方法。可是，如果要通過等離子體CVD法形成特性優良的碳納米管結構體，則存在以下問題，即必須將支持體加熱溫度設在超過550℃的非常高的溫度上，而且不能使用廉價的玻璃基板。另一方面，在550℃以下的支持體加熱溫度下試用廉價的玻璃基板時，所形成的碳納米管結構體的機械強度低。結果，在上述的工序(4)中，至少在絕緣層上形成開口部，并使電子發射部露出于開口部底部時，由于開口部的形成，在構成電子發射部的碳納米管結構體上將發生損傷。
在上述的工序(5)中，還提出了以下方法將碳納米管結構體與有機系粘合劑材料或無機系粘合劑材料(例如，水玻璃)一起散布到溶劑中，并通過旋涂法等將這樣的散布液涂敷于整個面上，然后除去溶劑，將粘合劑材料燒結、硬化。可是，在這種方法中，為了防止由于開口部內的碳納米管結構體而產生的陰電極與柵電極之間的短路，需要將開口部的直徑變大，將絕緣層的厚度進一步變大。但是，在采用這樣的對策時，就存在以下問題在碳納米管結構體的附近很難形成高電場強度，從而導致碳納米管結構體的電子發射效率下降。
緊接著上述的工序(1)，還可以考慮以下方法將碳納米管結構體與有機系或無機系粘合劑材料一起散布到溶劑中，并通過旋涂法等將這樣的散布液涂敷于整個面上，除去溶劑，將粘合劑材料燒結、硬化的方法。但是，在這種方法中，由于碳納米管結構體被埋置在粘合劑材料中，因此，就存在導致碳納米管結構體的電子發射效率下降的問題。
另外，可以將化學上穩定的SiO2等氧化物材料作為粘合劑材料使用，但由于是絕緣材料的緣故，很難在陰電極與電子發射部之間形成電子移動路徑，因此，為了從電子發射部發射電子，必須采用某些手段來確立陰電極與電子發射部之間的電子的移動路徑。
以上所說明的問題和各種要求匯總如下①關于顯示裝置的大面積化的應對；②防止柵電極、開口部、陰電極、電子發射部等場致發射部件構成元件發生損傷；③場致發射部件制造工藝溫度的低溫化；④抑制碳納米管結構體電子發射效率的下降；⑤碳納米管結構體在基底(例如，陰電極)上的固定方法。
因此，本發明的目的在于提供一種這樣的結構，通過該結構能夠克服、處理上述①～⑤的問題和要求，并使得難以在構成電子發射部或電子發射體的碳納米管結構體中發生損傷；并且提供電子發射效率高的電子發射體及其制造方法、冷陰極場致電子發射部件及其制造方法和冷陰極場致電子發射顯示裝置及其制造方法。
發明內容
為了達到上述目的的本發明的電子發射體其特征在于，由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
為了達到上述目的的有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)在基體上形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序；以及(b)除去該復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射體的工序。
為了達到上述目的的有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于基體上的工序；以及(b)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于在基體表面的電子發射體的工序。
在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法中，可以在工序(a)之后使金屬化合物溶液干燥形成金屬化合物層，接著可以在除去基體上的金屬化合物層的不需要部分后執行工序(b)，也可以在工序(b)之后除去基體上的電子發射體的不需要部分，也可以在工序(a)中，只在基體的所期望區域上涂敷金屬化合物溶液。
根據本發明的電子發射體、或者有關本發明第一形態或第二形態的電子發射體的制造方法，能夠得到冷陰極場致電子發射部件的電子發射部、例如內置于陰極射線管的電子槍中的電子束源的各種電子束源以及熒光顯示管。
為了達到上述目的的有關本發明第一形態的冷陰極場致電子發射部件，是由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
為了達到上述目的的有關本發明第一形態的所謂雙電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
為了達到上述目的的有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
為了達到上述目的的有關本發明第二形態的所謂三電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
為了達到上述目的的有關本發明第三形態的冷陰極場致電子發射部件，是由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
為了達到上述目的的有關本發明第三形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
為了達到上述目的的有關本發明第四形態的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
為了達到上述目的的有關本發明第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
在有關本發明第二形態或第四形態的冷陰極場致電子發射部件、或者有關本發明第二形態或第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置中的冷陰極場致電子發射部件中，絕緣層形成于支持體和陰電極之上，但根據復合體層或電子發射部的形成形態，絕緣層也可遮蓋復合體層或電子發射部。也就是說，在相當于開口部底部的陰電極部分形成了復合體層或電子發射部的場合，絕緣層遮蓋支持體和陰電極，但在其它場合，絕緣層遮蓋復合體層或電子發射部、支持體以及陰電極。
為了達到上述目的的有關本發明第一形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，是由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序；(b)除去該復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序。
為了達到上述目的的有關本發明第一形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的所謂雙電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序和(b)除去該復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序形成。
為了達到上述目的的有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，是由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序；(b)在整個面上形成絕緣層的工序；(c)在絕緣層上形成柵電極的工序；(d)至少在絕緣層上形成開口部，將所述復合體層露出于該開口部底部的工序；(e)除去該露出的復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序。
為了達到上述目的的有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的所謂三電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序、(b)在整個面上形成絕緣層的工序、(c)在絕緣層上形成柵電極的工序、(d)至少在絕緣層上形成開口部，將所述復合體層露出于該開口部底部的工序、(e)除去該露出的復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序形成。
在有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法或有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，也可以在陰電極的所期望區域上形成復合體層之后將緩沖層形成于復合體層上。通過形成緩沖層，至少在絕緣層上形成了開口部時，能夠可靠地檢測到開口部的形成完畢。而且，構成緩沖層的材料只要從對構成絕緣層的材料有刻蝕選擇比的材料適當選擇即可，可以是導電材料也可以是絕緣材料。
在有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、或者有關本發明第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上形成復合體層，但在這種場合，可以在相當于開口部底部的陰電極的部分形成復合體層，也可以在占用條狀的陰電極的投影像與條狀的柵電極的投影像重疊的區域(稱為電子發射區域)的陰電極部分形成復合體層，或者，也可以在條狀的陰電極整體上形成復合體層。另外，復合體層在電學性質上為絕緣物時，也可以在陰電極和支持體之上形成復合體層。再者，如果只在相當于開口部底部的陰電極部分形成復合體層，則碳納米管結構體無需跨過鄰接的開口部配置，能夠可靠地防止電流泄漏的發生。
為了達到上述目的的有關本發明第三形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，是由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持體上形成陰電極的工序；(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序；(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序。
為了達到上述目的的有關本發明第三形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的所謂雙電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在支持體上形成陰電極的工序、(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序、(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序形成。
在有關本發明第三形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，可以在工序(b)之后使金屬化合物溶液干燥形成金屬化合物層，接著除去陰電極上的金屬化合物層的不需要部分后執行工序(c)，也可以在工序(c)之后除去陰電極上的電子發射部的不需要部分，也可以在工序(b)中，只在陰電極的所期望區域上涂敷金屬化合物溶液。
為了達到上述目的的有關本發明第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，是由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持體上設置陰電極的工序；(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序；(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序；(d)在整個面上形成絕緣層的工序；(e)在絕緣層上形成柵電極的工序；(f)至少在絕緣層上形成開口部，將該電子發射部露出于該開口部底部的工序。
為了達到上述目的的有關本發明第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，是由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的所謂三電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在支持體上設置陰電極的工序、(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序、(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序、(d)在整個面上形成絕緣層的工序、(e)在絕緣層上形成柵電極的工序、(f)至少在絕緣層上形成開口部，將該電子發射部露出于該開口部底部的工序形成。
在有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關本發明第一形態或第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，作為在基體上或陰電極的所期望區域上形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的具體方法，可例舉如下的方法。
將散布了碳納米管結構體的有機溶劑涂敷于陰電極或基體的所期望區域上，除去有機溶劑之后用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體的方法(更具體地說，將碳納米管結構體散布于甲苯和乙醇等有機溶劑中，通過旋涂法、或者納米噴霧法或霧化噴射(atomicspray)法等各種噴霧法將這樣的有機溶劑涂敷于基體上或陰電極的所期望區域上，除去有機溶劑之后用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體的方法)。
通過等離子體CVD法或激光CVD法、熱CVD法、汽相合成法、汽相生長法等各種CVD法，將碳納米管結構體形成于陰電極或基體的所期望區域上后，用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體的方法。
將散布了碳納米管結構體的粘合劑材料涂敷于例如陰電極或基體的所期望區域之后，進行粘合劑材料的燒結或硬化，形成碳納米管結構體被由粘合劑材料構成的基質埋置的復合體層的方法(更具體地說，將散布了碳納米管結構體的環氧樹脂或丙烯酸樹脂等有機系粘合劑材料或水玻璃等無機系粘合劑材料，涂敷于例如基體上或陰電極的所期望區域之后，除去溶劑，進行粘合劑材料的燒結/硬化的方法)。而且，作為涂敷方法，可例示絲網印刷法。
在第一方法、第三方法、有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，根據情況，可以將平均粒徑例如為10nm至1μm的硅、平均粒徑例如為5nm至3μm的鎳、銀等例示的粉狀物質或粒狀物質，添加到散布了碳納米管結構體的有機溶劑、散布了碳納米管結構體的粘合劑材料、金屬化合物溶液中，由此使碳納米管結構體靠在粉狀物質或粒狀物質上，相對于基體或陰電極有角度地配置于基體或陰電極上。而且，也可以將如硅和銀的不同粉狀物質或粒狀物質混合使用。另外，從增加基質的厚度的觀點來看，也可以將炭黑等添加物添加到散布了碳納米管結構體的有機溶劑、散布了碳納米管結構體的粘合劑材料、金屬化合物溶液中。
在本發明的電子發射體、有關本發明第一形態～第二形態的電子發射體的制造方法、有關第一形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件、有關第一形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、有關第一形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置、或者有關第一形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法(以下，有時將這些總稱為本發明)中的碳納米管結構體，最好由碳納米管和/或碳·納米纖維構成，或者，碳納米管結構體由內含磁性材料(例如，鐵或鈷、鎳)的碳納米管和/或碳·納米纖維構成，或者由表面上形成磁性材料層的碳納米管和/或碳·納米纖維構成。在本發明中，可以由碳納米管構成電子發射體或電子發射部，也可以由碳·納米纖維構成電子發射體或電子發射部，也可以由碳納米管或碳·納米纖維的混合物構成電子發射體或電子發射部。
在有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、或有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法的第二方法中，或者在用這些制造方法制造的本發明的電子發射體、有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射部件、有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置中，碳納米管或碳·納米纖維宏觀上可以是粉末狀也可以是薄膜狀，并根據情況也可以是錐狀。另外，在有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法，有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，或有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法的第一方法、第三方法中，以及在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、或有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，或者在用這些制造方法制造的本發明的電子發射體、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置中，碳納米管或碳·納米纖維最好宏觀上為粉末狀。作為碳納米管或碳·納米纖維的制造方法，可例舉眾所周知的如弧光放電法或激光磨損法的PVD法，如等離子體CVD法或激光CVD法、熱CVD法、汽相合成法、汽相生長法的各種CVD法。
碳納米管與碳·納米纖維之間的不同之處在于其結晶性。通常，由6個具有SP2鍵的碳原子構成六元環，而這些六元環的集合構成碳石墨片。具有該碳石墨片所卷成的管結構的就是碳納米管。而且，可以是具有1層碳石墨片所卷成的結構的單層碳納米管，也可以是具有2層以上的碳石墨片所卷成的結構的多層碳納米管。另一方面，不是由碳石墨片卷起，而是由碳石墨的碎片堆疊而形成也就是纖維狀的碳·納米纖維。碳納米管或碳·納米纖維與碳·須晶之間的差異不是很明顯，但一般來說，碳納米管或碳·納米纖維的直徑為1μm以下，例如1nm～300nm。
再者，在由內含磁性材料(例如，鐵或鈷、鎳)的碳納米管和/或碳·納米纖維、或者由表面上形成磁性材料層的碳納米管和/或碳·納米纖維構成碳納米管結構體時，最好在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法中所述工序(a)之后或所述工序(b)之后，在有關本發明第三形態的冷陰極場致電子發射部件或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中所述工序(b)之后或所述工序(c)之后，在有關本發明第四形態的冷陰極場致電子發射部件或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中所述工序(b)之后或所述工序(c)之后或所述工序(f)之后，通過將基體或支持體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向。由此，能夠將碳納米管結構體的前端部在盡可能接近于基體或支持體的法線方向的方向上取向。再有，通過將基體或支持體以碳納米管結構體埋置于基質中的狀態放置在磁場中，使從基質突出的碳納米管結構體的前端部取向。在有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關本發明第一形態或第二形態的冷陰極場致電子發射部件或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，也可以通過在復合體層的形成時或形成后、或者在電子發射體或電子發射部的形成后將基體或支持體放置于磁場中，使碳納米管結構體在接近于基體或支持體的法線方向的方向上取向。再者，磁場中的最大磁通密度為0.001特斯拉～100特斯拉，最好是0.1特斯拉～5特斯拉。
通過碳納米管或碳·納米纖維的制造時在碳納米管或碳·納米纖維的內部加入作為觸媒起作用的磁性材料，來制造內含磁性材料(例如，鐵或鈷、鎳等)的碳納米管和/或碳·納米纖維。另外，通過非電解鍍敷法、鍍敷法、如蒸鍍法或濺射法的物理汽相生長法(PVD法)、化學汽相生長法(CVD法)，在碳納米管或碳·納米纖維的表面上形成磁性材料層，由此能夠得到表面上形成例如由鐵或鈷、鎳、鋅、錳、鋇、鍶、純鐵等構成的磁性材料層的碳納米管和/或碳·納米纖維。
在上述第二方法中，通過等離子體CVD法將碳納米管或碳·納米纖維形成于基體或陰電極上時，作為等離子體CVD法中的原料氣體，最好采用碳化氫系氣體或碳化氫系氣體與氫氣的組合。這里，作為碳化氫系氣體，可例舉甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等碳化氫系氣體或它們的混合氣體，將甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、萘等氣化后的氣體。另外，為了使放電穩定并促進等離子體分解，可以混入氦(He)或氬(Ar)等稀釋用氣體，也可以混入氮、氨等摻雜氣體。
在上述第二方法中的采用等離子體CVD法的碳納米管的形成中，最好在支持體上施加偏置電壓的狀態下，用等離子體密度為1×1012/cm3以上、最好為1×1014/cm3以上條件的等離子體CVD法形成碳納米管。或者，最好在支持體上施加了偏置電壓的狀態下，使電子溫度為1eV至15eV、最好為5eV至15eV，用離子電流密度為0.1mA/cm2至30mA/cm2、最好為5mA/cm2至30mA/cm2條件的等離子體CVD法形成碳納米管。作為等離子體CVD法，具體地可例示螺旋波等離子體CVD法、感應耦合型等離子體CVD法、電子回旋諧振等離子體CVD法、電容耦合型等離子體CVD法、使用平行平板型CVD裝置的CVD法。
在上述第二方法中，在用等離子體CVD法形成碳納米管或碳·納米纖維時，最好在基體上或者在冷陰極場致電子發射部件中的陰電極之上形成選擇生長區域，該選擇生長區域由從以下鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、銀(Ag)、金(Au)、銦(In)以及鉈(Tl)構成的群組中選擇的至少一種金屬，或者包含這些元素的合金、有機金屬構成。另外，在除了上述所舉的金屬以外，可采用在形成(合成)電子發射體或電子發射部時的氣氛中具有觸媒作用的金屬。根據情況，也可以從這些材料選擇適當的材料，并由這樣的材料構成基體、或者冷陰極場致電子發射部件中的陰電極。
選擇生長區域可由金屬薄膜構成。作為金屬薄膜的形成方法，可例舉物理汽相生長法、鍍敷法(包括電鍍法和非電解鍍敷法)、化學汽相生長法。作為物理汽相生長法，可例舉①電子束加熱法、電阻加熱法、快速蒸鍍等各種真空蒸鍍法；②等離子體蒸鍍法；③雙極濺射法、直流濺射法、直流磁控管濺射法、高頻濺射法、磁控管濺射法、離子束濺射法、偏置濺射法等各種濺射法；④DC(directcurrent直流)法、RF法、多陰極法、活化反應法、電場蒸鍍法、高頻離子電鍍法、反應性離子電鍍法等各種離子電鍍法。
或者，作為形成選擇生長區域的方法，例如可舉以下方法，即在以用適當的材料(例如，掩模層)遮蓋要形成選擇生長區域的陰電極或基體的區域以外的區域的狀態下，將由溶劑和金屬顆粒構成的層形成于要形成選擇生長區域的陰電極或基體部分的表面上之后，除去溶劑并殘留金屬顆粒的方法。或者，作為形成選擇生長區域的方法，例如可舉以下方法，即在以用適當的材料(例如，掩模層)遮蓋要形成選擇生長區域的陰電極或基體的區域以外的區域的狀態下，將包含構成金屬顆粒的金屬原子的金屬化合物顆粒附著在陰電極或基體的表面上之后，通過加熱使金屬化合物顆粒分解，并且，將選擇生長區域(一種金屬顆粒的集合)形成于陰電極或基體的方法。在這種場合，具體地可例示將由溶劑和金屬化合物顆粒構成的層形成于要形成選擇生長區域的陰電極或基體部分的表面上之后，除去溶劑并殘留金屬化合物顆粒的方法。金屬化合物顆粒最好由從以下構成選擇生長區域的金屬的鹵化物(例如，碘化物、氯化物、臭化物等)、氧化物、氫氧化物以及有機金屬構成的群組中選擇的至少一種材料構成。而且，在這些方法中，在適當的階段除去遮蓋要形成選擇生長區域的陰電極或基體的區域以外的區域的材料(例如，掩模層)。
或者，選擇生長區域也可以由有機金屬化合物薄膜構成。在這種場合，有機金屬化合物薄膜可以是由從由鋅(Zn)、錫(Sn)、鋁(Al)、鉛(Pb)、鎳(Ni)以及鈷(Co)構成的群組中選擇的至少含有一種元素的有機金屬化合物構成的形態，另外最好由絡合物構成。這里，作為構成絡合物的配位體，可例示乙酰丙酮、六氟代乙酰丙酮、二叔戊酰甲烷、環戊二烯基。而且，在所形成的有機金屬化合物薄膜中，也可以包含一部分有機金屬化合物的分解物。形成由有機金屬化合物薄膜構成的選擇生長區域的工序，可由在要形成選擇生長區域的陰電極或基體的部分之上使由有機金屬化合物溶液構成的層成膜的工序構成，或者可由在使有機金屬化合物升華之后，使這樣的有機金屬化合物淀積于要形成選擇生長區域的陰電極或基體的部分之上的工序構成。
在本發明的電子發射體、有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射部件、有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置、或者有關第一形態～第二形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，作為基質(也稱為母材料或基底材料)，可采用環氧樹脂或丙烯酸樹脂等有機系粘合劑材料，或水玻璃等無機系粘合劑材料(上述第三方法)，但最好采用金剛石狀無定形碳(DLC)(上述第一方法或第二方法)。
作為金剛石狀無定形碳的形成方法，除了CVD法，還可例舉稱為陰極碳(cathodiarc carbon)法(例如，參照文獻“Properties offiltered-ion-beam-deposited diamondlike carbon as a function of ionenergy”，P.J.Fallon，et al.，Phys.Rev.B 48(1993)，pp 4777-4782)、激光磨損法、濺射法的各種PVD法。金剛石狀無定形碳中可含氫，也可以摻雜氮或硼、磷等。
這里，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳最好在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。而且，峰值存在于比1480cm-1高波數側時，有時在波數為1330至1400cm-1還存在另一個峰值。金剛石狀無定形碳中除了包含具有許多與一般的金剛石相同的鍵即SP3(具體地說，例如有20～90％)的非晶體碳，還包含簇形碳(cluster carbon)。而且，關于簇形碳，例如可參照“Generation and deposition of fullerene-andnanotube-rich carbon thin films”，M.Chhowalla，et a1.，Phil.Mag.Letts，75(1997)，pp 329-335。
在本發明的電子發射體中，基質也可以由金屬氧化物構成。另外，在本發明的電子發射體、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件、或者有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置中，最好通過金屬化合物的燒結得到基質。這里，金屬化合物最好由有機金屬化合物組成，或者由有機酸金屬化合物組成，或者由金屬鹽(例如，氯化物、硝酸鹽、醋酸鹽)組成。而且，可由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻、或者氧化銻-錫構成基質。另外，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m，最好為1×10-8Ω·m至5×102Ω·m。在進行燒結之后，可得到各碳納米管結構體的一部分埋置于基質中的狀態，也可以得到各碳納米管結構體的整體埋置于基質中的狀態。在后一場合，需要除去基質的一部分。基質的平均厚度最好例如為5×10-8m～1×10-4m。另外，碳納米管結構體的前端部的突出量最好例如為碳納米管結構體直徑的1.5倍以上。
從改善碳納米管結構體的電子發射效率的觀點來看，最好在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法中所述工序(b)之后，在有關第三形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法中所述工序(c)之后，在有關第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法中所述工序(f)之后，除去基質的一部分，從而得到前端部從基質突出狀態的碳納米管結構體。對一部分基質的除去，只要根據構成基質的材料，用濕刻蝕法或干刻蝕法進行即可。對于對基質進行何種程度的除去，可以通過對電子發射體或電子發射部的電子發射特性進行評論來確定。另外，基質最好由金屬氧化物構成，更具體地說，最好由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。另外，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m，最好為1×10-8Ω·m至5×102Ω·m。
在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，作為將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于基體或陰電極上的方法，可例示噴霧法、旋涂法、浸涂法、(die quarte)法、絲網印刷法，其中，從涂敷的容易性的觀點來看，最好采用噴霧法。
作為構成金屬化合物溶液的金屬化合物，可例如為有機金屬化合物、有機酸金屬化合物或金屬鹽(例如，氯化物、硝酸鹽、醋酸鹽)。作為有機酸金屬化合物溶液，可例舉將有機錫化合物、有機銦化合物、有機鋅化合物、有機銻化合物溶解于酸(例如，鹽酸、硝酸或硫酸)，并用有機溶劑(例如，甲苯、醋酸異丁脂、異丙醇)進行稀釋后的溶液。另外，作為有機金屬化合物溶液，可例示將有機錫化合物、有機銦化合物、有機鋅化合物、有機銻化合物溶解于有機溶劑(例如，甲苯、醋酸異丁脂、異丙醇)后的溶液。當溶液為100重量份時，最好是含有碳納米管結構體0.001～20重量份、金屬化合物0.1～10重量份的組成。溶液中也可以含有分散劑或界面活性劑。另外，從使基質的厚度增加的觀點來看，也可以在金屬化合物溶液中添加例如碳黑等添加物。另外，根據情況，也能夠以水代替有機溶劑作為溶劑使用。
在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法的所述工序(a)中，在有關第三形態或第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的所述工序(b)中，最好加熱基體或支持體。這樣，一邊對基體或支持體進行加熱，以便將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極或基體上，從而在碳納米管結構體相對基體或陰電極的表面自調平成接近水平的方向之前涂敷溶液就開始干燥，結果能夠使碳納米管結構體以不成水平的狀態配置于基體或陰電極的表面上。也就是說，碳納米管結構體在接近于基體或支持體的法線方向的方向上取向的幾率變高。再者，基體或支持體的加熱溫度最好為40～250℃，更具體地說，最好設為金屬化合物溶液中所含溶劑的沸點以上的溫度。
在有關本發明第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中的工序(b)之后，使金屬化合物溶液干燥形成金屬化合物層，接著，可以在除去陰電極上的金屬化合物層的不需要部分之后執行工序(c)，也可以在工序(c)之后除去陰電極上的電子發射部的不需要部分，也可以在工序(b)中只對陰電極的所期望區域上涂敷金屬化合物溶液。而且，可以只在相當于開口部底部的陰電極之上殘留電子發射部，也可以在占用條狀的陰電極的投影像與條狀的柵電極的投影像重疊的區域(稱為電子發射區域)的陰電極部分殘留電子發射部，或者也可以在整個條狀的陰電極上殘留電子發射部。再者，如果只在相當于開口部底部的陰電極部分形成電子發射部，則碳納米管結構體無需跨過鄰接的開口部配置，能夠可靠防止電流泄漏的發生。
在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態或第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法或冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，金屬化合物的燒結溫度例如為金屬鹽被氧化成金屬氧化物的溫度，或者能夠分解有機金屬化合物或有機酸金屬化合物，形成包含構成有機金屬化合物或有機酸金屬化合物的金屬原子的基質(例如，金屬氧化物)的溫度即可。也就是說，金屬化合物的燒結溫度的下限值，例如為金屬鹽被氧化成金屬氧化物的溫度下限值，或者能夠分解有機金屬化合物或有機酸金屬化合物，形成包含構成有機金屬化合物或有機酸金屬化合物的金屬原子的基質(例如，金屬氧化物)的溫度下限值。另一方面，燒結溫度的上限為不在電子發射體或冷陰極場致電子發射部件或陰極面板的構成元件上發生熱損傷等的溫度即可。作為具體的燒結溫度，可例舉150℃～550℃，其中200℃～550℃更可取，但最好是300℃～500℃。
復合體層的厚度只要是碳納米管結構體能充分被基質埋置的厚度即可。除去復合體層表面的基質的方法，可以根據構成基質的材料采用干刻蝕技術或濕刻蝕技術進行。對于對復合體層表面的基質進行何種程度的除去，可通過適當進行試驗并對碳納米管結構體的前端部的突出量進行評論來加以確定。基質的平均厚度最好例如為5×10-8m～1×10-4m。另外，碳納米管結構體的前端部的突出量最好例如為碳納米管結構體的直徑的1.5倍以上。
在本發明中，若設碳納米管結構體和基質的合計重量為100時，則電子發射體或電子發射部中的碳納米管結構體所占重量的比例最好為0.001至40。
在本發明的電子發射體的制造方法、有關第一形態～第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法、有關第一形態～第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，從進一步改善電子發射體或電子發射部的電子發射效率的觀點來看，最好在形成電子發射體或電子發射部之后，在電子發射體或電子發射部表面進行一種激活處理(洗凈處理)。作為這樣的處理，可例舉在氫氣、氨氣、氦氣、氬氣、氖氣、甲烷氣、乙烯氣、乙炔氣、氮氣等氣氛中所進行的等離子體處理。
作為構成基體或冷陰極場致電子發射部件中的陰電極的材料，可例示鎢(W)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鋁(Al)、銅(Cu)等金屬；包含這些金屬元素的合金或化合物(例如TiN等氮化物，或WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等硅化物)；硅(Si)等半導體；或ITO(銦錫氧化物)。作為陰電極的形成方法，可例舉如稱為電子束蒸鍍法或熱絲蒸鍍法的蒸鍍法、濺射法、CVD法或離子電鍍法與刻蝕法的組合、絲網印刷法、鍍敷法、剝離法等。依據絲網印刷法和鍍敷法，可直接形成條狀的陰電極。
在基體或冷陰極場致電子發射部件中的陰電極的表面，也可以形成凹凸部。由此，從碳納米管結構體的基質突出的前端部，例如朝向陽電極方的幾率變高，并能進一步改善電子發射效率。凹凸部可通過對基體或陰電極進行例如干刻蝕形成，或者用以下方法形成，即進行陽極氧化或在支持體上散布球形顆粒，并在球形顆粒之上形成陰電極之后，例如通過燃燒來除去球形顆粒的方法。
作為構成柵電極的材料，可例示從由鎢(W)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鐵(Fe)、鉑(Pt)以及鋅(Zn)構成的群組中所選擇的至少一種金屬；包含這些金屬元素的合金或化合物(例如TiN等氮化物，或WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等硅化物)；或硅(Si)等半導體；ITO(銦錫氧化物)、氧化銦、氧化鋅等導電性金屬氧化物。為了制造柵電極，通過CVD法、濺射法、蒸鍍法、離子電鍍法、鍍敷法、非電解鍍敷法、絲網印刷法、激光磨損法、溶膠-凝膠法等眾所周知的薄膜形成技術，將由上述的構成材料構成的薄膜形成于絕緣層上。而且，在絕緣層的整個面形成薄膜時，用眾所周知的圖案化技術對薄膜進行圖案化，形成條狀的柵電極。可以在形成條狀的柵電極之后在柵電極上形成開口部，也可以在柵電極上與條狀柵電極的形成同時形成開口部。另外，如果在柵電極用導電材料層形成之前的絕緣層上預先形成抗蝕劑圖案，則可通過剝離法形成柵電極。另外，如果用具有與柵電極的形狀對應的開口部的掩模進行蒸鍍，或者用具有這樣開口部的絲網進行絲網印刷，則不需要在成膜后進行圖案化。在有關本發明第二形態、第四形態的冷陰極場致電子發射部件的制造方法或有關本發明第二形態、第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法中，“至少在絕緣層形成開口部”的描述是因為包括這樣的形態。
在本發明的冷陰極場致電子發射顯示裝置中，陽極面板由基板和熒光粉層以及陽電極構成。電子所照射的面取決于陽極面板的結構，它由熒光粉層構成或者由陽電極構成。
陽電極的構成材料可根據冷陰極場致電子發射顯示裝置的結構適當選擇。也就是說，在冷陰極場致電子發射顯示裝置為透射型(陽極面板相當于顯示面)，且在基板上以陽電極、熒光粉層的順序層疊時，不僅基板就連陽電極自身也必需是透明的，因而采用ITO(銦錫氧化物)等透明導電材料。另一方面，在冷陰極場致電子發射顯示裝置為反射型(陰極面板相當于顯示面)時，以及盡管為透射型但在基板上以熒光粉層、陽電極的順序層疊時，除了ITO之外，可與陰電極或柵電極相關連地適當選擇使用上述的材料。
作為構成熒光粉層的熒光粉，可采用高速電子激勵用熒光粉或低速電子激勵用熒光粉。在冷陰極場致電子發射顯示裝置為單色顯示裝置時，熒光粉層可以無需特別地加以圖案化。另外，在冷陰極場致電子發射顯示裝置為彩色顯示裝置時，最好將圖案化成條狀或點狀的與紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色對應的熒光粉層交替配置。再者，被圖案化的熒光粉層間的間隙中，可埋置用以改善顯示畫面的對比度為目的的黑底。
作為陽電極和熒光粉層的結構例，可例舉(1)在基板上形成陽電極、在陽電極之上形成熒光粉層的結構，(2)在基板上形成熒光粉層、在熒光粉層上形成陽電極的結構。而且，可以在(1)的結構中熒光粉層之上形成與陽電極導通的所謂金屬底膜。另外，也可以在(2)的結構中陽電極之上形成金屬底膜。
有關本發明第二形態、第四形態的冷陰極場致電子發射部件或冷陰極場致電子發射顯示裝置的冷陰極場致電子發射部件中，設置于柵電極的開口部的平面形狀(用與支持體表面平行的假想平面切開口部時的形狀)，可以是圓形、橢圓形、矩形、多邊形、略呈圓形的矩形、略呈圓形的多邊形等任意的形狀。柵電極中的開口部例如可通過各向異性刻蝕或各向異性刻蝕與各向同性刻蝕的組合來形成，或者依據柵電極的形成方法可直接形成開口部。而且，有時將形成于柵電極的開口部稱為第一開口部，將形成于絕緣層的開口部稱為第二開口部。可以在柵電極上設置一個第一開口部，在絕緣層上設置與這樣一個第一開口部連通的一個第二開口部，在設置于這樣絕緣層的第二開口部內設置一個電子發射部，也可以在柵電極上設置多個第一開口部，在絕緣層上設置與這樣多個第一開口部連通的一個第二開口部，在設置于這樣絕緣層的一個第二開口部內設置一個或多個電子發射部。
作為絕緣層的構成材料，可將SiO2、SiN、SiON、SOG(Spin OnGlass)、低熔點玻璃、玻璃膏單獨或適當組合使用。在絕緣層的形成中，可采用CVD法、涂敷法、濺射法、絲網印刷法等眾所周知的工藝。第二開口部的形成，例如可通過各向同性刻蝕或各向異性刻蝕與各向同性刻蝕的組合來進行。
在陰電極與電子發射部之間也可以設置電阻層。通過設置電阻層，能夠使冷陰極場致電子發射部件的動作穩定化，使電子發射特性均勻化。作為構成電阻層的材料，可例示如碳化硅(SiC)或SiCN的碳系材料；SiN；無定形硅等半導體材料；氧化釕(RuO2)、氧化鉭、氮化鉭等高熔點金屬氧化物。作為電阻層的形成方法，可例示濺射法、CVD法或絲網印刷法。電阻值大概為1×105～1×107Ω，最好是數MΩ。
構成陰極面板的支持體或構成陽極面板的基板，至少其表面由絕緣性構件構成，可例舉玻璃基板、表面形成了絕緣膜的玻璃基板、石英基板、表面形成了絕緣膜的石英基板、表面形成了絕緣膜的半導體基板，但從降低制造成本的觀點來看，最好采用玻璃基板、或表面形成了絕緣膜的玻璃基板。在基底材料上需要形成基體，而作為基底材料，除了這些材料以外可例舉金屬、陶瓷。
在邊緣部分接合陰極面板和陽極面板時，可采用粘結層來進行接合，或者也可以同時并用由玻璃或陶瓷等絕緣剛性材料構成的框體和粘結層來進行。在同時并用框體和粘結層時，通過適當選擇框體的高度，能夠將陰極面板與陽極面板之間的對置距離比只使用粘結層時設定得更寬。再者，作為粘結層的構成材料，一般采用熔結玻璃，但也可以采用熔點約為120～400℃的所謂低熔點金屬材料。作為這樣的低熔點金屬材料，可例示In(銦熔點157℃)；銦-金系低熔點合金；Sn80Ag20(熔點220～370℃)、Sn95Cu5(熔點227～370℃)等錫(Sn)系高溫焊料；Pb97.5Ag2.5(熔點304℃)、Pb94.5Ag5.5(熔點304～365℃)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(熔點309℃)等鉛(Pb)系高溫焊料；Zn95Al5(熔點380℃)等鋅(Zn)系高溫焊料；Sn5Pb95(熔點300～314℃)、Sn2Pb98(熔點316～322℃)等錫-鉛系標準焊料；Au88Ga12(熔點381℃)等釬料(以上的下標值均表示原子百分值)。
在將陰極面板和陽極面板以及框體三者接合時，可以將三者同時接合，或者也可以在第一階段將陰極面板和陽極面板中的一方與框體接合，在第二階段將陰極面板和陽極面板中的另一方與框體接合。當在高真空氣氛中進行三者同時接合或第二階段接合時，由陰極面板、陽極面板、框體以及粘結層包圍的空間在接合同時變成真空。或者，也可以在結束三者的接合之后，對由陰極面板、陽極面板、框體以及粘結層包圍的空間進行排氣變成真空。在完成接合之后進行排氣時，接合時的氣氛壓力可以是常壓/減壓中的任一種，另外，構成氣氛的氣體可以是空氣，或者也可以是含有氮氣或屬于周期表0族的氣體(例如Ar氣體)的惰性氣體。
在完成接合之后進行排氣時，可通過預先與陰極面板和/或陽極面板連接的端管(tip tube)進行排氣。端管一般用玻璃管構成，在設于陰極面板和/或陽極面板的無效區域(不作為實際顯示部分起作用的區域)的貫通部的周圍，用熔結玻璃或上述的低熔點金屬材料進行接合，在空間達到預定的真空度后，通過熱熔接進行密封。而且，在進行密封之前，最好對冷陰極場致電子發射顯示裝置整體進行一次加熱后使之降溫，從而能夠將殘留氣體向空間放出，并通過排氣將該殘留氣體排除到空間以外。
在本發明第一形態、第三形態中的冷陰極場致電子發射顯示裝置或用其制造方法得到的冷陰極場致電子發射顯示裝置中，基于由陽電極所形成的電場，根據量子隧道效應電子從電子發射部發射，而該電子被陽電極吸引，并與熒光粉層碰撞。陽電極可具有一張導電材料片覆蓋有效區域(作為實際顯示部分起作用的區域)的結構，也可以具有條狀。在前一場合，對每個構成一像素的電子發射部進行動作控制。因此，例如可以在構成一像素的電子發射部與陰電極控制電路之間設置開關部件。在后一場合，將陰電極設成條狀，并配置陰電極和陽電極使得陽電極的投影像與陰電極的投影像垂直。從位于陽電極的投影像與陰電極的投影像重疊的區域(以下，稱為陽電極/陰電極重疊區域)的電子發射部發射電子。而且，一陽電極/陰電極重疊區域中的冷陰極場致電子發射部件的排列，可以是有規則的也可以是隨機的。這種結構的冷陰極場致電子發射顯示裝置的驅動，通過所謂簡單矩陣方式進行。也就是說，在陰電極施加相對負電壓，在陽電極施加相對正電壓。結果，從位于被列選擇的陰電極和被行選擇的陽電極(或者被行選擇的陰電極和被列選擇的陽電極)的陽電極/陰電極重疊區域的電子發射部有選擇地向真空空間發射電子，而該電子被陽電極吸引并與構成陽極面板的熒光粉層碰撞，使熒光粉層受激、發光。
另外，在本發明第二形態、第四形態的冷陰極場致電子發射顯示裝置或用其制造方法得到的冷陰極場致電子發射顯示裝置中，從簡化冷陰極場致電子發射顯示裝置結構的觀點來看，最好在條狀柵電極的投影像與條狀陰電極的投影像垂直的方向上延伸。而且，在條狀陰電極和條狀柵電極的投影像所重疊的重疊區域(電子發射區域，相當于一像素的區域或者相當于一子像素的區域)設置一個或多個冷陰極場致電子發射部件，在陰極面板的有效區域內，這樣的重疊區域通常被排列成二維矩陣。再者，一重疊區域中的冷陰極場致電子發射部件的排列，可以是有規則的也可以是隨機的。在陰電極施加相對負電壓，在柵電極施加相對正電壓，在陽電極施加比柵電極更高的正電壓。電子從位于被列選擇的陰電極和被行選擇的柵電極(或者被行選擇的陰電極和被列選擇的柵電極)的柵電極/陰電極重疊區域的電子發射部有選擇地向真空空間發射，而該電子被陽電極吸引并與構成陽極面板的熒光粉層碰撞，使熒光粉層受激、發光。
在本發明中，由于電子發射體或電子發射部具有碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的結構，因此，能夠達到高電子發射效率。而且，在本發明的電子發射體、有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關本發明第一形態或第二形態的冷陰極場致電子發射部件、冷陰極場致電子發射顯示裝置或它們的制造方法中，由于在形成電子發射體或電子發射部的工序中，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層，因此，在其后的工序中，碳納米管結構體不容易受到損傷，并且例如開口部的大小或絕緣層的厚度上也不會受到限制。另外，在有關本發明最佳形態的電子發射體、有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關本發明第三形態或第四形態的冷陰極場致電子發射部件、冷陰極場致電子發射顯示裝置或這些的制造方法中，由金屬氧化物構成基質，因此，氣體不會從作為粘合劑材料的基質放出，在其后的工序中碳納米管結構體不容易受到損傷，并且例如開口部的大小或絕緣層的厚度上也不會受到限制。
附圖的簡單說明
圖1是實施例1中的冷陰極場致電子發射顯示裝置的一部分模式截面圖。
圖2是實施例1的冷陰極場致電子發射顯示裝置中的一個電子發射部的模式透視圖。
圖3的(A)、(B)以及(C)是用以說明實施例1中的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的支持體等的一部分模式截面圖。
圖4的(A)和(B)是用以說明緊接著圖3的(C)，實施例1中的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的支持體等的一部分模式截面圖。
圖5的(A)～(D)是用以說明實施例1的冷陰極場致電子發射顯示裝置中的陽極面板的制造方法的基板等的一部分模式截面圖。
圖6是金剛石狀無定形碳的喇曼光譜圖。
圖7是實施例2中的冷陰極場致電子發射顯示裝置的一部分模式端面圖。
圖8是實施例2的冷陰極場致電子發射顯示裝置中的將陰極面板和陽極面板分解時的一部分模式透視圖。
圖9的(A)和(B)是用以說明實施例2中的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的支持體等的一部分模式截面圖。
圖10的(A)和(B)是用以說明緊接著圖9的(B)，實施例2中的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的支持體等的一部分模式截面圖。
圖11的(A)和(B)是用以說明實施例3中的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的支持體等的一部分模式截面圖。
圖12的(A)和(B)分別是實施例4中的冷陰極場致電子發射部件的一部分模式截面圖和柵電極等的模式配置圖。
圖13是實施例4的變更例中的冷陰極場致電子發射部件的一部分模式截面圖。
圖14的(A)～(D)是表示實施例4中的柵電極所具有的多個開口部的模式平面圖。
圖15的(A)、(B)以及(C)是用以說明實施例5中的冷陰極場致電子發射部件的制造方法的支持體等的一部分模式截面圖。
圖16的(A)和(B)分別是用以說明在基體或冷陰極場致電子發射部件中的陰電極的表面形成凹凸部的一例方法的支持體等的模式截面圖和模式透視圖。
圖17的(A)和(B)是分別用以說明緊接著圖16的(A)和(B)，在基體或冷陰極場致電子發射部件中的陰電極的表面形成凹凸部的一例方法的支持體等的模式截面圖和模式透視圖。
圖18的(A)和(B)是分別用以說明緊接著圖17的(A)和(B)，在基體或冷陰極場致電子發射部件中的陰電極的表面形成凹凸部的一例方法的支持體等的模式截面圖和模式透視圖。
圖19是表示通過將基體或支持體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向的狀態的模式圖。
圖20表示實施例2的冷陰極場致電子發射部件的變更例，即設有聚束電極的冷陰極場致電子發射部件的一部分模式端面圖。
最佳實施方式以下，參照附圖，根據實施例就本發明進行說明。
(實施例1)實施例1涉及本發明的電子發射體、有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關第一形態的冷陰極場致電子發射部件(以下，簡稱為場致發射部件)與其制造方法以及有關第一形態的所謂雙電極型冷陰極場致電子發射顯示裝置(以下，簡稱為顯示裝置)與其制造方法，還涉及第一方法。
圖1表示了實施例1中的顯示裝置的一部分模式截面圖，圖2表示了一個電子發射部的模式透視圖，圖4的(B)表示了一個電子發射部的一部分模式截面圖。
實施例1中的電子發射體，由基質21和以前端部突出的狀態埋置于基質21中的碳納米管結構體構成。碳納米管結構體具體地由碳納米管20構成。另外，基質21由金剛石狀無定形碳構成。
另外，實施例1中的場致發射部件，由設置在支持體10上的陰電極11和設置在陰電極11上的電子發射部15構成。而且，電子發射部15由基質21和以前端部突出的狀態埋置于基質21中的碳納米管結構體構成。另外，實施例1中的顯示裝置，由設置了多個場致發射部件的陰極面板CP和設有熒光粉層31(紅色發光熒光粉層31R、綠色發光熒光粉層31G、藍色發光熒光粉層31B)與陽電極33的陽極面板AP在其邊緣部分接合而形成，它具有多個像素。在實施例1的顯示裝置中的陰極面板CP中，許多由多個如上述的場致發射部件構成的電子發射區域，在有效區域內以二維矩陣形式形成。
如圖中所示，碳納米管20被規則地且在相對陰電極11垂直方向上配置，但實際上被隨機地配置，根據情況有時以前端部向陽電極取向某種程度的狀態被配置。在其它的附圖中也與此相同。另外，碳納米管20也可以不一定與陰電極11(相當于基體)連接。
在陰極面板CP的無效區域，設有真空排氣用貫通孔(圖中未示出)，在該貫通孔連接了真空排氣后用以密封的端管(圖中未示出)。框體34由陶瓷或玻璃構成，高度例如為1.0mm。根據情況，也可以取代框體34只用粘結層。
陽極面板AP具體由以下部分構成基板30；在基板30上按照預定的圖案(例如，條狀和點狀)形成的熒光粉層31；以及覆蓋有效區域的整個面的例如由鋁薄膜構成的陽電極33。黑底32形成于熒光粉層31與熒光粉層31之間的基板30上。而且，黑底32也可以省略。另外，在假想為單色顯示裝置時，熒光粉層31無需一定要按照預定的圖案設置。另外，也可以將由ITO等透明導電膜構成的陽電極設置于基板30與熒光粉層31之間，或者，陽極面板AP也可以由以下部分構成設置于基板30上的由透明導電膜構成的陽電極33；在陽電極33上形成的熒光粉層31和黑底32；以及由形成于熒光粉層31和黑底32之上的鋁(Al)構成，并與陽電極33電連接的光反射導電膜。
一像素由以下部分構成在陰極面板側的矩形的陰電極11；在其之上形成的電子發射部15；以及在陽極面板AP的有效區域面對電子發射部15排列的熒光粉層31。在有效區域，這樣的像素例如以數十萬～數百萬個的數量級排列。
另外，在有效區域內的陰極面板CP與陽極面板AP之間，等間隔地配置作為用以將兩面板之間的距離維持一定的補助手段的隔件35。而且，隔件35的形狀不局限于圓柱形，例如可以是球狀，也可以是條狀的障壁(fib)。另外，隔件35不一定必須配置在所有陰電極的重疊區域的四角，可以較稀疏地配置，也可以不規則地配置。
在該顯示裝置中，以一像素為單位對施加在陰電極11的電壓進行控制。如圖2中的模式圖所示，陰電極11的平面形狀略為矩形，各陰電極11經由布線11A和例如由晶體管構成的開關部件(圖中未示出)與陰電極控制電路40A連接。另外，陽電極33與陽電極控制電路42連接。當在各陰電極11施加閾電壓以上的電壓時，基于由陽電極33形成的電場和量子隧道效應，從電子發射部15發射電子，而該電子被陽電極33吸引，并與熒光粉層31碰撞。亮度由施加在陰電極11上的電壓控制。
以下，參照圖3的(A)～(C)、圖4的(A)和(B)以及圖5的(A)～(D)，就實施例1中的電子發射體、場致發射部件以及顯示裝置的制造方法進行說明。
首先，在例如由玻璃基板構成的支持體10上形成陰電極形成用導電材料層，接著，通過基于眾所周知的光刻技術和反應性離子刻蝕法(RIE法)對導電材料層進行圖案化，在支持體10上形成矩形的陰電極11(參照圖3的(A))。同時，在支持體10上形成與陰電極11連接的布線11A(參照圖2)。導電材料層由例如通過濺射法形成的厚度約為0.2μm的鉻(Cr)層構成。
接著，在陰電極11(相當于基體)的所期望的區域(要形成電子發射部的區域)表面配置碳納米管20。具體地說，首先，用旋涂法對抗蝕劑材料層整個面地進行成膜后，基于光刻技術，形成要形成電子發射部的陰電極11的區域的表面露出的掩模層16(參照圖3的(B))。接著，在包括露出的陰電極11的表面的掩模層16上，例如用旋涂法涂敷于所謂丙酮的有機溶劑中散布了碳納米管的溶液后，除去有機溶劑(參照圖3的(C))。碳納米管20具有例如平均直徑為1nm、平均長度為1μm的管結構，用弧光放電法制造。碳納米管20可以對陰電極11隨機取向(也就是說，例如能夠以混亂狀態配置在陰電極11上)，也可以單方向取向。
然后，在露出的陰電極11的區域和碳納米管20上，淀積金剛石狀無定形碳作為基質21。由此，能夠在陰電極11的所期望的區域(要形成電子發射部的區域)上形成碳納米管20被基質21埋置的復合體層22。在以下的表1中，例示基于等離子體CVD法的由金剛石狀無定形碳構成的基質21(平均膜厚0.3μm)的形成條件。然后除去掩模層16。于是能夠得到圖4的(A)所示的結構。再者，在使用波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，由金剛石狀無定形碳構成的基質21在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。在圖6中表示所得到的喇曼光譜圖。
使用裝置平行平板RF-CVD裝置使用氣體CH4＝50sccm壓力0.1Pa形成溫度室溫形成時間10分鐘等離子體激勵功率500W 接著，用刻蝕法除去復合體層22表面的基質21，形成碳納米管20以其前端部突出的狀態埋置于基質21中的電子發射體或電子發射部。從而能夠得到具有圖4的(B)所示結構的場致發射部件。在以下的表2中例示基質21的濕刻蝕條件，在表3中例示基質21的干刻蝕條件。有時，由于基質21的刻蝕，一部分或所有的碳納米管20表面狀態變化(例如，在其表面吸附氧原子或氧分子、氟原子)，且對于場致發射成為非激活狀態。因此，其后最好在氫氣氣氛中對電子發射體或電子發射部進行等離子體處理，由此能夠將電子發射體或電子發射部激活，并使電子發射體或電子發射部的電子的發射效率進一步改善。在以下的表4中，例示了等離子體處理的條件。
[濕刻蝕條件]使用刻蝕液KMnO4刻蝕溫度80℃刻蝕時間1～10分鐘[表3][干刻蝕條件]刻蝕裝置ICP-刻蝕裝置使用氣體O2(也可以包含CF4等)刻蝕溫度室溫～80℃等離子體激勵功率1500WRF偏置20～100W刻蝕時間1～10分鐘[表4]
使用氣體H2＝100sccm電源功率1000W支持體施加電力50V反應壓力0.1Pa支持體溫度300℃然后，為了從碳納米管20放出氣體，也可以實施加熱處理或各種等離子體處理，為了有意地將吸附物吸附于碳納米管20的表面，也可以將碳納米管20暴露于包含要吸附的物質的氣體中。另外，為了精煉碳納米管20，也可以進行氧等離子體處理或氟等離子體處理。在以下的實施例中也相同。
然后，進行顯示裝置的組裝。具體地說，對陽極面板AP和陰極面板CP進行配置，使得熒光粉層31與場致發射部件對置，然后在邊緣部分，經由框體34將陽極面板AP和陰極面板CP(更具體地說，基板30和支持體10)接合。進行接合時，在框體34與陽極面板AP之間的接合部位和框體34與陰極面板CP之間的接合部位涂敷熔結玻璃，將陽極面板AP、陰極面板CP以及框體34貼合，并用予備燒結使熔結玻璃干燥之后，在約450℃下進行10～30分鐘的主燒結。然后，將由陽極面板AP、陰極面板CP、框體34以及熔結玻璃包圍起來的空間，通過貫通孔(圖中未示出)和端管(圖中未示出)進行排氣，在空間內壓力達到約10-4Pa時刻，通過加熱熔化密封端管。這樣，就能夠使由陽極面板AP、陰極面板CP以及框體34包圍起來的空間為真空。然后，與必要的外部電路進行布線，完成顯示裝置。
再者，以下參照圖5的(A)～(D)，就圖1中所示的顯示裝置中的陽極面板AP的一例制造方法的進行說明。
首先，調制發光性結晶顆粒組成物。為此，例如在純水中使分散劑散開，用高速攪拌機以3000rpm攪拌一分鐘。接著，將發光性結晶顆粒投入到已散布了分散劑的純水中，并用高速攪拌機以5000rpm攪拌五分鐘。然后，例如添加聚乙烯醇和重鉻酸氨，充分攪拌并過濾。
在陽極面板AP的制造過程中，在例如由玻璃構成的基板30上的整個面形成(涂敷)感光性被膜50。然后，由從曝光光源(圖中未示出)射出的通過設置在掩模53中的孔部54的紫外線，對形成于基板30上的感光性被膜50進行曝光，形成感光區域51(參照圖5的(A))。然后，使感光性被膜50顯影并有選擇地除去，使感光性被膜的殘留部分(曝光、顯影之后的感光性被膜)52殘留在基板30上(參照圖5的(B))。接著，在整個面上涂敷碳劑(碳漿)，進行干燥、燒結之后，通過用剝離法除去感光性被膜的殘留部分52和其之上的碳劑，在露出的基板30上形成由碳劑構成的黑底32，同時，除去感光性被膜的殘留部分52(參照圖5的(C))。然后，在露出的基板30上，形成紅、綠、藍的各熒光粉層31(參照圖5的(D))。具體地說，只要使用由各發光性結晶顆粒(熒光粉顆粒)調制的發光性結晶顆粒組成物即可，例如，將紅色的感光性的發光性結晶顆粒組成物(熒光粉漿料)涂敷于整個面上，進行曝光、顯影；接著，將綠色的感光性的發光性結晶顆粒組成物(熒光粉漿料)涂敷于整個面上，進行曝光、顯影；接著進一步地將藍色的感光性的發光性結晶顆粒組成物(熒光粉漿料)涂敷于整個面上，進行曝光、顯影。然后，通過濺射法，在熒光粉層31和黑底32上形成由厚度約為0.07μm的鋁薄膜構成的陽電極33。而且，也可以通過絲網印刷法等形成各熒光粉層31。
再者，陽電極可以是用一張片狀的導電材料將有效區域遮蓋形式的陽電極，也可以是與一個或多個電子發射部、或者與一個或多個像素對應的陽電極單元集合形式的陽電極。而且，這種陽電極結構，也可以適用于后述的實施例5中。
一像素也可以由條狀的陰電極、形成于其之上的電子發射部以及面對電子發射部地排列在陽極面板的有效區域的熒光粉層構成。在這種場合，陽電極也具有條狀。條狀的陰電極的投影像與條狀的陽電極的投影像垂直。電子從位于陽電極的投影像與陰電極的投影像所重疊區域的電子發射部發射。這種結構的顯示裝置的驅動，通過所謂的簡單矩陣方式進行。也就是說，在陰電極施加相對負電壓，在陽電極施加相對正電壓。結果，從位于列選擇的陰電極與行選擇的陽電極(或者，行選擇的陰電極與列選擇的陽電極)之間的陽電極/陰電極重疊區域的電子發射部，有選擇地向真空空間內發射電子，該電子被陽電極吸引并與構成陽極面板的熒光粉層碰撞，從而使熒光粉層受激而發光。
在制造這種結構的場致發射部件時，只要在[工序-100]中，在例如由玻璃基板構成的支持體10上，形成由例如通過濺射法所形成的鉻(Cr)層構成的陰電極形成用導電材料層后，通過基于眾所周知的光刻技術和RIE法對導電材料層進行圖案化，從而在支持體10上取代矩形的陰電極而形成條狀的陰電極11即可。這種結構也可以適用于后述的實施例5中。
(實施例2)實施例2涉及本發明的電子發射體、有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關第二形態的場致發射部件與其制造方法以及有關第二形態的所謂三電極型顯示裝置與其制造方法，還涉及第一方法。
圖10中的(B)表示了實施例2中的場致發射部件的一部分模式端面圖，圖7表示了顯示裝置的一部分模式端面圖，圖8表示了陰極面板CP與陽極面板AP分解時的一部分模式透視圖。該場致發射部件由以下部分構成形成于支持體10上的陰電極11(相當于基體)；形成于支持體10和陰電極11上的絕緣層12；形成于絕緣層12上的柵電極13；形成于柵電極13和絕緣層12中的開口部(形成于柵電極13中的第一開口部14A和形成于絕緣層12中的第二開口部14B)；以及露出于第二開口部14B底部的電子發射部15。電子發射部15或電子發射體，由基質21和以前端部突出的狀態埋置于基質21中的碳納米管結構體(具體為碳納米管20)構成。另外，基質21由金剛石狀無定形碳構成。
顯示裝置由在有效區域內形成許多如上述的場致發射部件的陰極面板CP和陽極面板AP構成，并且由多個像素構成，而各像素由多個場致發射部件、與場致發射部件相面對地設置于基板30上的陽電極33和熒光粉層31構成。陰極面板CP和陽極面板AP，在其邊緣部分經由框體34接合。在圖7中所示的一部分端面圖中，為了簡化附圖，在陰極面板CP只表示了兩組陰電極11，在一組陰電極11中有開口部14A、14B以及電子發射部15，但并不以此為限定，而場致發射部件的基本結構如圖10中的(B)所示。另外，在陰極面板CP的無效區域設置了真空排氣用貫通孔36，在該貫通孔36連接了真空排氣后用以密封的端管37。但是，圖7表示顯示裝置的完成狀態，因此，圖示的端管37已經被密封。另外圖示中省略了隔件。
陽極面板AP的結構，與在實施例1中所說明的陽極面板AP的結構相同，因此，省略其詳細的說明。
在該顯示裝置中進行顯示時，從陰電極控制電路40向陰電極11施加相對負電壓，從柵電極控制電路41向柵電極13施加相對正電壓，從陽電極控制電路42向陽電極33施加比柵電極13更高的正電壓。在該顯示裝置中進行顯示時，例如，從陰電極控制電路40向陰電極11輸入掃描信號，從柵電極控制電路41向柵電極13輸入視頻信號。或者，也可以從陰電極控制電路40向陰電極11輸入視頻信號，從柵電極控制電路41向柵電極13輸入掃描信號。通過在陰電極11與柵電極13之間施加電壓時所產生的電場，基于量子隧道效應，從電子發射部15發射電子，而該電子被陽電極33吸引并與熒光粉層31碰撞。結果，熒光粉層31被激勵發光，從而能夠得到所期望的圖像。
以下，參照圖9的(A)、(B)和圖10中的(A)、(B)，就實施例2中的電子發射體的制造方法、場致發射部件的制造方法以及顯示裝置的制造方法進行說明。
首先，在例如由玻璃基板構成的支持體10上形成陰電極形成用導電材料層，接著，通過基于眾所周知的光刻技術和RIE法對導電材料層進行圖案化，在支持體10上形成條狀的陰電極11(相當于基體)。條狀的陰電極11在附圖的紙面左右方向上延伸。導電材料層由例如通過濺射法形成的厚度約為0.2μm的鉻(Cr)層構成。
然后，與實施例1中的[工序-110]和[工序-120]相同，在陰電極11的表面形成復合體層22(參照圖9的(A))。而且，其后也可以在復合體層22上形成例如由ITO(銦錫氧化物)構成的緩沖層。
接著，在復合體層22、支持體10以及陰電極11上形成絕緣層12。具體地說，通過例如以TEOS(四乙氧基甲硅烷)作為原料氣體使用的CVD法，在整個面上形成厚度約為1μm的絕緣層12。
然后，在絕緣層12上形成具有第一開口部14A的柵電極13。具體地說，在絕緣層12上，用濺射法形成用以構成柵電極的由鉻(Cr)構成的導電材料層之后，在導電材料層上形成被圖案化的第一掩模材料層(圖中未示出)，并以該第一掩模材料層作為刻蝕用掩模使用，對導電材料層進行刻蝕，在對導電材料層進行條狀的圖案化之后，除去第一掩模材料層。接著，在導電材料層和絕緣層12上形成被圖案化的第二掩模材料層116，并以該第二掩模材料層116作為刻蝕用掩模使用，對導電材料層進行刻蝕。由此，能夠在絕緣層12上得到具有第一開口部14A的柵電極13。條狀的柵電極13在與陰電極11不同的方向(例如，附圖的與紙面垂直方向)上延伸。
接著，在絕緣層12中形成與形成在柵電極13的第一開口部14A連通的第二開口部14B。具體地說，以第二掩模材料層116作為刻蝕用掩模使用，用RIE法對絕緣層12進行刻蝕。從而能夠得到圖9的(B)所示的結構。在實施例2中，第一開口部14A和第二開口部14B具有一對一的對應關系。也就是說，與一個第一開口部14A對應形成一個第二開口部14B。而且，第一和第二開口部14A、14B的平面形狀是例如直徑為3μm的圓形。在一像素中，例如只要形成幾百個左右的這些開口部14A、14B即可。再者，在復合體層22上例如形成緩沖層時，此后對緩沖層進行刻蝕。
然后，除去露出于第二開口部14B的底部的復合體層22表面的基質21，形成由碳納米管20以其前端部突出的狀態埋置于基質21中的電子發射體構成的電子發射部15(參照圖10中的(A))。具體地說，只要執行與實施例1中的[工序-130]相同的工序即可。
然后，從為了使柵電極13的開口端部露出的觀點來看，最好通過各向同性的刻蝕，使設置于絕緣層12中的第二開口部14B的側壁面退縮。而且，各向同性的刻蝕可通過如化學干刻蝕以原子團(radical)作為主刻蝕種(species)利用的干刻蝕，或者通過利用刻蝕液的濕刻蝕進行。作為刻蝕液，可使用例如49％氫氟酸水溶液與純水的1∶100(容積比)混合液。接著，除去第二掩模材料層116。從而能夠完成圖10中的(B)所示的場致發射部件。
然后，與實施例1中的[工序-140]相同地，對顯示裝置進行組裝。
再者，也可以這樣在[工序-240]之后，對第二開口部14B的側壁面進行[工序-260]中的各向同性的刻蝕，接著在執行[工序-250]后除去第二掩模材料層116。
(實施例3)實施例3是實施例2的變更例。實施例3與實施例2不同之處在于，用等離子體CVD法在陰電極11(基體)上形成碳納米管。即實施例3與第二方法有關。以下，參照圖11中的(A)和(B)，就實施例3中的電子發射體的制造方法、場致發射部件的制造方法以及顯示裝置的制造方法進行說明。
首先，將已形成選擇生長區域23的陰電極11形成于要形成電子發射部的表面區域。具體地說，在例如由玻璃基板構成的支持體10上，形成由抗蝕劑材料構成的掩模層。形成遮蓋要形成條狀的陰電極的部分以外的支持體10的掩模層。接著，用濺射法整個面地形成鋁(Al)層后，用濺射法在鋁層上形成鎳(Ni)膜。然后，通過除去掩模層和其之上的鋁層及鎳層，能夠將已形成由鎳構成的選擇生長區域23的陰電極11形成于要形成電子發射部的表面區域(參照圖11中的(A))。陰電極11在圖11中的(A)和(B)的紙面左右方向上延伸。陰電極11和選擇生長區域23為條狀。而且，也可以這樣取代這種剝離法，通過對構成陰電極的導電性材料和構成選擇生長區域的層進行成膜，并基于光刻技術和干刻蝕技術對它們進行圖案化，形成條狀的選擇生長區域23和陰電極11。另外，也可以只在要形成電子發射部的陰電極11的表面區域形成選擇生長區域23。
接著，在以下表5中所示的螺旋波等離子體CVD條件下，用螺旋波等離子體CVD裝置形成碳納米管20(參照圖11中的(B))。而且，為了改變碳納米管20的結晶性，也可以隨時改變CVD條件。另外，為了使放電穩定和促進等離子體分解，可以混合氦(HE)或氬(Ar)等稀釋用氣體，也可以混合氮、氨等摻雜氣體。
使用氣體CH4/H2＝50/50sccm電源功率3000W支持體施加電力300V反應壓力0.1Pa支持體溫度300℃等離子體密度1×1013/cm3電子溫度5eV離子電流密度5mA/cm2有時，在碳納米管20表面或沒有形成碳納米管的選擇生長區域23部分，淀積了薄的無定形狀的碳薄膜。在這種場合，最好在形成碳納米管20之后，通過在氫氣氣氛中進行等離子體處理，除去無定形狀的碳薄膜。等離子體處理的條件與表4中所例示相同即可。
然后，通過執行與實施例1中的[工序-120]、實施例2中的[工序-220]～[工序-260]相同的工序來完成電子發射部，另外，通過執行與實施例2中的[工序-270]相同的工序來完成顯示裝置。
(實施例4)實施例4中的場致發射部件，涉及在實施例1中所說明的場致發射部件與柵電極之間的組合，是與在實施例2中所說明的三電極型的場致發射部件結構上有若干不同的三電極型的場致發射部件。圖12的(A)表示實施例4中的場致發射部件的一部分模式截面圖，圖12的(B)表示陰電極、帶狀材料和柵電極以及柵電極支持部的模式配置圖。
該場致發射部件具有以下結構由絕緣材料構成的帶狀或格柵狀柵電極支持部形成于支持體上，由形成多個開口部的帶狀材料構成的柵電極架設，使之柵電極與柵電極支持部的頂面接觸，且開口部位于電子發射部的上方。
而且，這種結構的場致發射部件可通過由包括以下工序的方法制造(a)在支持體上形成由絕緣材料構成的帶狀或格柵狀柵電極支持部，并在支持體上形成陰電極和電子發射部的工序；(b)架設帶狀材料，使得由形成多個開口部的帶狀材料構成的柵電極與柵電極支持部的頂面接觸，且開口部位于電子發射部的上方的工序。
這里，將柵電極支持部形成于鄰接的條狀陰電極之間區域，或者在將多個陰電極設為一組陰電極組時，形成于鄰接的陰電極組之間區域即可。作為構成柵電極支持部的材料，可使用眾所周知的傳統絕緣材料，例如在廣泛被使用的低熔點玻璃中混合氧化鋁等金屬氧化物的材料、或SiO2等絕緣材料。作為柵電極支持部的形成方法，可例示CVD法與刻蝕法的組合、絲網印刷法、噴砂(sand blast)形成法、干膜法以及感光法。干膜法是一種在支持體上將感光膜分切，通過曝光和顯影除去要形成柵電極支持部部位的感光膜，并在通過除去而產生的開口部中埋置柵電極支持部形成用絕緣材料后進行燒結的方法。通過燒結，感光膜被燃燒并除去，而埋置于開口部的柵電極支持部形成用絕緣材料被保留，成為柵電極支持部。感光法是一種在支持體上形成具有感光性的柵電極支持部形成用絕緣材料，并通過曝光和顯影對該絕緣材料進行圖案化后，進行燒結的方法。噴砂形成法是一種在基板上例如采用絲網印刷和輥式涂敷機、刮粉刀以及噴管噴射式涂敷機等來形成障壁形成用材料層，并進行干燥后，用掩模層遮蓋要形成障壁的障壁形成用材料層部分，接著通過噴砂法將露出的障壁形成用材料層部分除去的方法。
更具體地說，實施例4中的場致發射部件由以下部分構成設置于支持體10上的由絕緣材料構成的帶狀柵電極支持部112；形成于支持體10上的陰電極11；由形成多個開口部114的帶狀材料113A構成的柵電極113；以及形成于陰電極11上的電子發射部15。其中，帶狀材料113A被架設，使之與柵電極支持部112的頂面接觸，且開口部114位于電子發射部15的上方。電子發射部15由電子發射體構成，而電子發射體在位于開口部114底部的陰電極11的部分表面上形成。帶狀材料113A通過熱固性粘合劑(例如環氧樹脂系粘合劑)固定在柵電極支持部112的頂面上。具有開口部的帶狀材料，只要預先從構成前面所說明的柵電極的材料中進行適當選擇并制造即可。
以下，就實施例4中的場致發射部件的一例制造方法進行說明。
首先，在支持體10上，例如基于噴砂形成法形成柵電極支持部112。
然后，在支持體10上形成電子發射部15。具體地說，與實施例1中的[工序-100]～[工序-130]相同，能夠在陰電極11上得到由碳納米管20以其前端部突出的狀態埋置于基質21中的電子發射體構成的電子發射部。而且，也可以通過與實施例3中的[工序-300]～[工序-310]、接著[工序-120]～[工序-130]相同的工序形成電子發射部。
然后，將形成多個開口部114的條狀的帶狀材料113A以由柵電極支持部112支持的狀態進行設置，使得多個開口部114位于電子發射部15的上方，因而，使由條狀的帶狀材料113A構成的、具有多個開口部114的柵電極113位于電子發射部15的上方。條狀的帶狀材料113A可通過熱固性粘合劑(例如環氧樹脂粘合劑)，固定在柵電極支持部112的頂面上。而且，條狀的陰電極11的投影像，與條狀的帶狀材料113A的投影像垂直。
再者，在實施例4中，在支持體10上形成陰電極11之后，可以例如基于噴砂形成法，在支持體10上形成柵電極支持部112。另外，也可以例如基于CVD法與刻蝕法的組合，形成柵電極支持部112。
另外，如圖13中的支持體10端部附近的一部分模式截面圖所示，也可以將條狀的帶狀材料113A的兩端部設成固定于支持體10周邊部的結構。更具體地說，例如在支持體10的周邊部預先形成凸起部117，在該凸起部117的頂面形成與構成帶狀材料113A的材料相同材料的薄膜118。然后，在這樣的薄膜118上，例如使用激光將條狀的帶狀材料113A以架設的狀態進行溶接。而且，凸起部117的形成可以與例如柵電極支持部的形成同時進行。
另外，實施例4的場致發射部件中的開口部114的平面形狀并不僅限于圓形。在圖14的(A)、(B)、(C)以及(D)中，例示了設置于帶狀材料113A上的開口部114形狀的變更例。實施例4中的場致發射部件，也可以是接著在實施例5中所要說明的場致發射部件與柵電極之間的組合。
(實施例5)實施例5涉及本發明的電子發射體、有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態的場致發射部件與其制造方法以及有關第三形態的所謂雙電極型顯示裝置與其制造方法。
實施例5中的顯示裝置的一部分模式截面圖、一個電子發射部的模式透視圖以及一個電子發射部的一部分模式截面圖，分別與圖1、圖2、圖4的(B)相同。
實施例5中的電子發射體，由基質21和以前端部突出的狀態埋置于基質21中的碳納米管結構體(具體為碳納米管20)構成，其中，基質21由具有導電性的金屬氧化物(具體為氧化銦-錫、ITO)構成。
另外，實施例5中的場致發射部件，由設置于支持體10上的陰電極11和設置于陰電極11上的電子發射部15構成。而且，電子發射部15由基質21和以前端部突出的狀態埋置于基質21中的碳納米管結構體(具體為碳納米管20)構成，其中，基質21由具有導電性的金屬氧化物(具體為氧化銦-錫、ITO)構成。再者，實質上由于實施例5中的顯示裝置和陽極面板AP具有與在實施例1中所說明的顯示裝置和陽極面板AP相同的結構，因此，省略其詳細說明。
以下，參照圖15的(A)～(C)，就實施例5中的電子發射體、場致發射部件以及顯示裝置的制造方法進行說明。
首先，與實施例1中的[工序-100]相同地，在例如由玻璃基板構成的支持體10上形成矩形的陰電極11。同時，在支持體10上形成與陰電極11連接的布線11A(參照圖2)。導電材料層由例如通過濺射法形成的厚度約為0.2μm的鉻(Cr)層構成。
接著，例如通過噴霧法，將由散布了碳納米管結構體的有機酸金屬化合物構成的金屬化合物溶液涂敷于陰電極11(相當于基體)上。具體地說，將使用以下表6中例示的金屬化合物溶液。而且，在金屬化合物溶液中，有機錫化合物和有機銦化合物處在溶解于酸(例如，鹽酸、硝酸或硫酸)的狀態。碳納米管是通過弧光放電法制造，其平均直徑為30nm、平均長度為1μm。進行涂敷時，將支持體(基體)加熱到70～150℃。以空氣作為涂敷氣氛。在完成涂敷之后，加熱支持體(基體)5～30分鐘，使醋酸異丁脂充分蒸發掉。這樣，在進行涂敷時，通過對支持體(基體)進行加熱，在碳納米管相對基體或陰電極的表面接近于水平的方向上進行自調平之前使涂敷溶液開始干燥，結果，能夠在基體或陰電極的表面上不以水平的狀態配置碳納米管。也就是說，能夠使碳納米管結構體以碳納米管的前端部朝向陽電極的方向取向，換言之，能夠使碳納米管結構體在接近于基體或支持體的法線方向的方向上取向。再者，可以預先對表6中所示的合成金屬化合物溶液進行調制，也可以預先對未添加碳納米管的金屬化合物溶液進行調制，然后在進行涂敷之前混合碳納米管和金屬化合物溶液。另外，為了改善碳納米管的散布性，也可以在進行金屬化合物溶液的調制時照射超聲波。
有機錫化合物和有機銦化合物0.1～10重量份分散劑(十二烷基硫酸鈉)0.1～5重量份碳納米管0.1～20重量份醋酸異丁脂剩余再者，作為有機酸金屬化合物溶液，如果使用將有機錫化合物溶解于酸的溶液，則得到氧化錫作為基質；如果使用將有機銦化合物溶解于酸的溶液，則得到氧化銦作為基質；如果使用將有機鋅化合物溶解于酸的溶液，則得到氧化鋅作為基質；如果使用將有機銻化合物溶解于酸的溶液，則得到氧化銻作為基質；如果使用將有機銻化合物和有機錫化合物溶解于酸的溶液，則得到氧化銻-錫作為基質。另外，作為有機金屬化合物溶液，如果使用有機錫化合物，則得到氧化錫作為基質；如果使用有機銦化合物，則得到氧化銦作為基質；如果使用有機鋅化合物，則得到氧化鋅作為基質；如果使用有機銻化合物，則得到氧化銻作為基質；如果使用有機銻化合物和有機錫化合物，則得到氧化銻-錫作為基質。或者，也可以使用金屬氯化物的溶液(例如，氯化錫、氯化銦)。
根據情況，有時在使金屬化合物溶液干燥后的金屬化合物層表面形成顯著的凹凸。在這種場合，最好不加熱支持體而在金屬化合物層上再次涂敷金屬化合物溶液。
然后，通過將由有機酸金屬化合物組成的金屬化合物燒結，以包含構成有機酸金屬化合物的金屬原子(具體為In和Sn)的基質(具體為金屬氧化物，更具體地說是ITO)21得到碳納米管20被固定于陰電極(基體)11表面的電子發射部15。在350℃的空氣氣氛中，進行20分鐘的燒結。從而能夠得到圖15的(A)中所示的結構。所得到的基質21的體積電阻率為5×10-2Ω·m。通過將有機酸金屬化合物作為起始物質使用，即使在燒結溫度為350℃的低溫中，也能夠形成由ITO構成的基質21。而且，也可以取代有機酸金屬化合物溶液而使用有機金屬化合物溶液，并在使用了金屬氯化物的溶液(例如，氯化錫、氯化銦)時，通過燒結，氯化錫、氯化銦一邊被氧化，一邊形成由ITO構成的基質21。
接著，在整個面上形成抗蝕劑層，在陰電極11的所期望區域的上方，殘留例如直徑為10μm的圓形抗蝕劑層。然后，用10～60℃的鹽酸對基質21進行1～30分鐘的刻蝕，除去電子發射部的不需要部分。另外，在所期望區域以外還存在碳納米管時，通過以下表7中所例示條件的氧等離子體刻蝕處理對碳納米管進行刻蝕。而且，雖然偏置功率也可以為0W即直流，但最好施加偏置功率。另外，也可以將支持體加熱到例如為約80℃。
使用裝置RIE裝置導入氣體包含氧的氣體等離子體激勵功率500W偏置功率0～150W處理時間10秒以上或者，也可以通過表8中所例示條件的濕刻蝕處理對碳納米管進行刻蝕。
使用溶液KMnO4溫度20～120℃處理時間10秒～20分鐘然后，通過除去抗蝕劑層，能夠得到圖15的(B)中所示的結構。而且，并不限定于殘留直徑為10μm的圓形電子發射部。例如，也可以將電子發射部殘留在陰電極11上。
接著，最好用以下表9中所例示的條件除去基質21的一部分，從基質21得到前端部為突出狀態的碳納米管20。從而，能夠得到圖15的(C)中所示結構的電子發射部15或電子發射體。
刻蝕溶液鹽酸刻蝕時間10秒～30秒刻蝕溫度10～60℃有時，由于基質21的刻蝕，一部分或所有的碳納米管20的表面狀態變化(例如，在其表面吸附了氧原子和氧分子、氟原子)，且對于場致發射成為非激活狀態。因此，其后最好在氫氣氣氛中對電子發射體或電子發射部15進行等離子體處理，并由此能夠激活電子發射體或電子發射部15，進一步地改善電子發射體或電子發射部15的電子的發射效率。等離子體處理只要在與例如表4中所例示的條件相同的條件下進行即可。
然后，為了從碳納米管20放出氣體，也可以實施加熱處理和各種等離子體處理，為了有意地使碳納米管20的表面吸附被吸附物，也可以將碳納米管20暴露于包含要吸附的物質的氣體中。另外，為了精煉碳納米管20，也可以進行氧等離子體處理或氟等離子體處理。
然后，與實施例1中的[工序-140]相同，進行顯示裝置的組裝。
而且，也可以以[工序-500]、[工序-510]、[工序-530]、[工序-520]、[工序-540]、[工序-550]的順序執行。
(實施例6)實施例6涉及本發明的電子發射體、有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第四形態的場致發射部件與其制造方法以及有關第四形態的所謂三電極型顯示裝置與其制造方法。
實施例6中的場致發射部件的一部分模式端面圖、顯示裝置的一部分模式端面圖、將陰極面板CP和陽極面板AP分解時的一部分模式透視圖，分別與圖10的(B)、圖7、圖8中所示相同。在實施例6中，場致發射部件也由以下部分構成形成于支持體10上的陰電極11(相當于基體)；形成于支持體10和陰電極11上的絕緣層12；形成于絕緣層12上的柵電極13；形成于柵電極13和絕緣層12的開口部(形成于柵電極13的第一開口部14A和形成于絕緣層12的第二開口部14B)；以及露出于第二開口部14B底部的電子發射部15。電子發射部15由基質21和以前端部突出的狀態埋置于基質21中的碳納米管結構體(具體為碳納米管20)構成。另外，基質21由氧化銦-錫(ITO)構成。
由于顯示裝置具有與實施例2中所說明的顯示裝置同樣的結構，因此，省略其詳細的說明。另外，由于能夠將陽極面板AP的結構與實施例1中所說明的陽極面板AP相同的結構，因此，省略其詳細說明。
以下，參考圖9的(A)、(B)和圖10的(A)、(B)，就實施例6中的電子發射體的制造方法、場致發射部件的制造方法以及顯示裝置的制造方法進行說明。
首先，與實施例2中的[工序-200]相同，在例如由玻璃基板構成的支持體10上形成條狀的陰電極11。
然后，與實施例5中的[工序-510]～[工序-530]相同，將由散布了碳納米管結構體的有機酸金屬化合物構成的金屬化合物溶液，涂敷在處于加熱狀態的陰電極11(相當于基體)上，之后可通過將由有機酸金屬化合物組成的金屬化合物燒結，以包含構成有機酸金屬化合物的金屬原子的基質(具體由ITO構成)21得到碳納米管20被固定于陰電極11表面的電子發射部15(參照圖9的(A))。而且，也可以以[工序-510]、[工序-530]、[工序-520]的順序執行。另外，可以取代有機酸金屬化合物溶液，而使用有機金屬化合物溶液，也可以使用金屬氯化物溶液(例如，氯化錫、氯化銦)。
接著，在電子發射部15、支持體10以及陰電極11上形成絕緣層12。具體地說，通過例如以TEOS(四乙氧基甲硅烷)作為原料氣體使用的CVD法，在整個面地形成厚度約為1μm的絕緣層12。
然后，與實施例2中的[工序-230]和[工序-240]相同地，在絕緣層12上形成具有第一開口部14A的柵電極13，另外，在絕緣層12形成與形成于柵電極13中的第一開口部14A連通的第二開口部14B(參照圖9的(B))。而且，在由金屬氧化物例如ITO構成基質21的場合，對絕緣層12進行刻蝕時，基質21不被刻蝕。也就是說，絕緣層12與基質21之間的刻蝕選擇比趨于無限大。因此，不會因為對絕緣層12的刻蝕而發生碳納米管20的損傷。
然后，最好在露出于第二開口部14B底部的電子發射部15中，與實施例5中的[工序-540]相同，除去基質21的一部分，得到前端部從基質21突出狀態的碳納米管20(參照圖10的(A))。
然后，從使柵電極13的開口端部露出的觀點來看，最好與實施例2中的[工序-260]相同，通過各向同性的刻蝕使設于絕緣層12的第二開口部14B的側壁面退縮。從而能夠完成與圖10的(B)中所示相同的場致發射部件。
然后，與實施例1中的[工序-140]相同進行顯示裝置的組裝。
而且，也可以在[工序-630]之后以[工序-650]、[工序-640]的順序執行。
以上，基于實施例對本發明進行了說明，但本發明并不是僅限定于這些。在實施例中所說明的各種條件、使用材料、場致發射部件和顯示裝置的構成和結構、制造方法是例示，可以適當變更，碳納米管和金剛石狀無定形碳的制造、形成方法以及淀積條件也是例示，可以適當變更。例如，在實施例1中，可以取代[工序-100]～[工序-110]而執行實施例3中的[工序-300]～[工序-310]。另外，在實施例1中的[工序-110]～[工序-120]中，可以取代采用抗蝕劑材料層的所謂剝離法而采用光刻技術和刻蝕技術。也就是說，可以在陰電極11(相當于基體)上配置碳納米管20，在碳納米管20上淀積金剛石狀無定形碳作為基質21來形成復合體層后，通過光刻技術和刻蝕技術除去復合體層的不需要部分。另外，在實施例5中的[工序-510]中，也可以采用剝離法，將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液例如通過噴霧法涂敷于陰電極11(相當于基體)的所期望區域上。
在實施例中，使用了碳納米管，但也可以取代之而采用具有例如平均直徑為30nm、平均長度為1μm的纖維結構，并用CVD法(汽相合成法)制造的碳·納米纖維。另外，也可以使用聚石墨(polygraphite)。
可以取代由金剛石狀無定形碳構成基質，而例如由水玻璃構成。在這種場合，只要將水玻璃作為粘合劑材料(基質)使用，將其中散布了碳納米管結構體的粘合劑材料和溶劑，例如涂敷于基體上或陰電極的所期望區域之后，除去溶劑并進行粘合劑材料的燒結即可。燒結可以在例如干燥空氣中、400℃、30分鐘的條件下進行。另外，為了除去復合體層表面的基質，只要用氫氧化鈉(NaOH)水溶液對水玻璃(基質)進行濕刻蝕即可。氫氧化鈉(NaOH)水溶液的濃度、溫度以及刻蝕時間，可通過各種試驗找到最佳條件。
在基體或場致發射部件中的陰電極的表面上，也可以形成凹凸部。凹凸部例如可通過如下方法構成由鎢構成基體或陰電極，作為刻蝕氣體采用SF6，設定晶界的刻蝕速度大于構成陰電極的鎢結晶粒的刻蝕速度的條件，基于RIE法進行干刻蝕。或者，凹凸部可通過以下方法形成在支持體上散布球形顆粒60(參照圖16的(A)和(B))，在球形顆粒60上形成陰電極111之后(參照圖17的(A)和(B))，再通過例如燃燒來除去球形顆粒60(參照圖18的(A)和(B))。
碳納米管結構體可由內含磁性材料的碳納米管和/或碳·納米纖維構成，或者可由表面上形成磁性材料層的碳納米管和/或碳·納米纖維構成。而且，在這種場合，例如在實施例5中的[工序-510]中，將金屬化合物溶液涂敷于基體或陰電極上之后，將基體或支持體放置于磁場中，由此，能夠使碳納米管結構體在接近于基體或支持體的法線方向的方向上取向。也就是說，能夠將碳納米管結構體設定成其前端部朝向陽電極的方向的狀態。具體地說，例如圖19所示，將處于使金屬化合物溶液干燥階段的陰極面板，通過纏繞了線圈101的磁極片(pole piece)100的空腔中(外部磁場強度H0)。在與紙面垂直的方向上，用圖中未示出的輸送裝置來進行此“通過”。磁極片100的磁極間最大磁通密度為0.001特斯拉～100特斯拉，最好是0.1特斯拉～5特斯拉，例如為0.6特斯拉(6k高斯)。在圖19中，圖示了從圖中的下方朝上方的磁通線，但磁通線的方向也可為反方向。在沿輸送方向的磁極片100的后級，設置了作為圖中未示出的干燥裝置例如紅外線加熱器，以碳納米管結構體(具體為碳納米管20)被取向的狀態立即對金屬化合物溶液進行干燥。作為替代，例如也可以用加熱板對支持體進行加熱的同時使支持體放置于磁場中，由此使碳納米管結構體取向同時使金屬化合物溶液干燥。或者，也可以在實施例5中的[工序-540]之后，通過將基體或支持體放置于磁場中，使碳納米管結構體朝向陽電極的方向上取向。再者，也可以采用例如Nd-Fe-B系的永久磁鐵。
這里，以下就碳納米管結構體的取向過程進行概要說明。在放置于磁場中之前的階段中，金屬化合物溶液尚處于顯示流動性的狀態。在金屬化合物溶液中，碳納米管結構體的長軸朝向所有的方向。由于碳納米管結構體具有形狀磁各向異性，碳納米管結構體的長軸與磁場方向平行排列。也就是說，碳納米管結構體的長軸在與電子照射面交叉的方向上布置。這里，電子照射面具體地說是熒光粉層的表面。碳納米管結構體呈現對陰電極的表面垂直或與直角有一定偏角的直立狀態。而且，在實施例5中的[工序-540]之后，將基體或支持體放置于磁場中時，也就是說，將基體或支持體以碳納米管結構體埋置于基質中的狀態放置于磁場中時，從基質突出的碳納米管結構體的前端部被取向。
將這樣的技術適用于實施例6中時，在與[工序-610]中的[工序-510]相同的工序中，或者在與[工序-610]中的[工序-520]相同的工序完成之后，或者在[工序-640]完成之后，通過將支持體或基體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向即可。另外，將這樣的技術適用于實施例1中和實施例4中時，在[工序-110]中，或者在[工序-130]完成之后，通過將支持體或基體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向即可。另外，將這樣的技術適用于實施例2中時，在與[工序-210]中的[工序-110]相同的工序中，或者在[工序-250]和[工序-260]完成之后，通過將支持體或基體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向即可。
在場致發射部件中，專門就與一個開口部對應一個電子發射部的形態進行了說明，但依據場致發射部件的結構，也可以設成一個開口部對應多個電子發射部的形態，或者多個開口部對應一個電子發射部的形態。或者，也可以設成在柵電極設置多個第一開口部，在絕緣層設置與這樣的多個第一開口部連通的一個第二開口部，并設置一個或者多個電子發射部的形態。
在本發明的場致發射部件中，也可以在柵電極13和絕緣層12上還設置第二絕緣層72，在第二絕緣層72上設置聚束電極73。圖20表示了具有這樣結構的場致發射部件的一部分模式端面圖。在第二絕緣層72中，設有與第一開口部14A連通的第三開口部74。聚束電極73通過以下方式形成例如，在實施例2的[工序-230]中，在絕緣層12上形成條狀的柵電極13之后，形成第二絕緣層72，接著，在第二絕緣層72上形成被圖案化的聚束電極73，然后在聚束電極73、第二絕緣層72設置第三開口部74，進而在柵電極13設置第一開口部14A。而且，根據聚束電極的圖案化，聚束電極可以是集合了與一個或多個電子發射部或者與一個或多個像素對應的聚束電極單元形式的聚束電極，或者，也可以是用一張片狀的導電材料遮蓋有效區域形式的聚束電極。
再者，聚束電極不是只用這種方法來形成，也可以通過在例如由厚度為數十μm的42％Ni-Fe合金構成的金屬板兩面形成例如由SiO2構成的絕緣膜之后，對與各像素對應的區域進行沖壓和刻蝕形成開口部來制造聚束電極。然后，通過疊加陰極面板、金屬板以及陽極面板，在兩面板的外周部配置框體并進行加熱處理，能夠將形成于金屬板一個面的絕緣膜和絕緣層12粘結，將形成于金屬板另一面的絕緣膜和陽極面板粘結，使這些構件一體化，然后，通過進行真空密封完成顯示裝置。
柵電極可以是用一張片狀的導電材料(具有開口部)遮蓋有效區域形式的柵電極。在這種場合，設定陰電極具有與在實施例1中所說明相同的結構。然后，在柵電極施加正電壓(例如160伏)。另外，在構成各像素的陰電極與陰電極控制電路之間設置例如由TFT構成的開關部件，并通過這樣的開關部件的動作，控制對構成各像素的陰電極的施加狀態，控制像素的發光狀態。
或者，陰電極可以是用一張片狀的導電材料遮蓋有效區域形式的陰電極。在這種場合，在一張片狀的導電材料的預定部分設置場致發射部件，并形成構成各像素的電子發射區域。然后，在這樣的陰電極上施加電壓(例如0伏)。另外，在構成各像素的矩形的柵電極與柵電極控制電路之間設置例如由TFT構成的開關部件，并通過這樣的開關部件的動作，控制對構成各像素的電子發射部的電場施加狀態，控制像素的發光狀態。
在本發明中，由于電子發射體或電子發射部具有碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的結構，因此，能夠達到高電子發射效率。
再者，在有關本發明第一形態的電子發射體的制造方法、有關第一形態～第二形態的場致發射部件的制造方法或有關第一形態～第二形態的顯示裝置的制造方法中，由于在形成電子發射體或電子發射部的工序中形成碳納米管結構體埋置于基質中的復合體層，因此，在其后的工序中例如在絕緣層形成開口部的過程中，碳納米管結構體不易受到損傷。另外，由于在形成了復合體層的狀態下進行例如開口部的形成，因此不會因碳納米管結構體而陰電極與柵電極短路，并且開口部的大小和絕緣層的厚度也不會受到限制。
在本發明中，將金剛石狀無定形碳作為基質使用時，由于該金剛石狀無定形碳具有非常優良的固定強度(粘合強度)，因此能夠將碳納米管結構體可靠地固定在基體或陰電極上，而且，不會因為其后的熱處理等，基質被熱分解而固定強度下降并放出氣體，從而不會導致碳納米管結構體的特性惡化。另外，由于碳納米管結構體和金剛石狀無定形碳本質上由相同的物質構成，因此，作為電子路徑的碳納米管結構體部分的結晶性不會變化，或者，在這樣部分中的原子鍵狀態上也不會產生變化，不會在碳納米管結構體的電氣特性上產生變化。此外，相對于碳納米管結構體是非常優良的結晶體，金剛石狀無定形碳是非晶質的，因此，由于刻蝕速度的不同，金剛石狀無定形碳被更快地刻蝕。因此，能夠可靠地將碳納米管結構體的前端部從作為基質的金剛石狀無定形碳突出。另外，金剛石狀無定形碳是化學上穩定的物質，并具有優良的機械性質，因此，能夠防止碳納米管結構體受到物理損傷，并確保在作為基質形成金剛石狀無定形碳之后的工藝中的寬工藝窗口(process window)。另外，由于具有高熱傳導率，因此，即使在由于電阻熱等碳納米管結構體的溫度上升時也能夠達到良好的散熱效果，并能夠防止碳納米管結構體的熱破壞，改善顯示裝置的可靠性。另外，由于金剛石狀無定形碳具有非常小的電子親合性，因此，具有降低功函數的效果，能夠降低用于場致發射的閾電場，且非常有利于應用在場致發射。而且，由于金剛石狀無定形碳具有比較寬的能帶隙，因此電子優先通過碳納米管結構體傳導，從而不用擔心發生電泄漏。
另外，在本發明電子發射體的最佳形態、有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態～第四形態的場致發射部件、有關第三形態～第四形態的場致發射部件的制造方法、有關第三形態～第四形態的顯示裝置或有關第三形態～第四形態的顯示裝置的制造方法中，由金屬氧化物構成基質，因此，例如在絕緣層形成開口部的過程中，碳納米管結構體不容易受到損傷。另外，由于在形成了復合體層的狀態下例如進行開口部的形成，因此，不會因碳納米管結構體而造成陰電極與柵電極短路，并且開口部的大小和絕緣層的厚度不會受到限制。
而且，能夠通過金屬氧化物將碳納米管結構體可靠地固定在基體或陰電極上，不會因為其后的熱處理等，基質被熱分解而固定強度下降并放出氣體，從而不會導致碳納米管結構體的特性惡化。另外，由于金屬氧化物在物理上、化學上以及熱性質上穩定，因此，作為電子路徑的碳納米管結構體部分的結晶性不會變化，或者，在這樣部分中的原子鍵狀態上也不會產生變化，不會在碳納米管結構體的電氣特性上產生變化，能夠可靠地確保基體或陰電極與碳納米管結構體之間的導電性。此外，由于刻蝕速度不同，能夠對基質更快地進行刻蝕，因此能夠可靠地將碳納米管結構體的前端部從作為基質的金屬氧化物突出。另外，金屬氧化物是化學上穩定的物質，并具有優良的機械性質，因此，能夠防止碳納米管結構體受到物理損傷，并確保在作為基質形成金屬氧化物之后的工藝中的寬工藝窗口。另外，由于具有高熱傳導率，因此，即使在由于電阻熱等碳納米管結構體的溫度上升時也能夠達到良好的散熱效果，并能夠防止碳納米管結構體的受熱損傷，改善顯示裝置的可靠性。另外，可通過溫度較低的金屬化合物的燒結形成金屬氧化物，并且由于使用金屬化合物溶液，因此能夠在基體或陰電極上均勻地配置碳納米管結構體。
另外，由于通過將基體或支持體放置于磁場中來使碳納米管結構體取向，或者由于在有關本發明第二形態的電子發射體的制造方法、有關第三形態～第四形態的場致發射部件的制造方法或有關第三形態～第四形態的顯示裝置的制造方法中，通過將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于基體或陰電極上時對基體或支持體進行加熱，因此，能夠將碳納米管結構體的前端部盡可能地在接近于基體或支持體的法線方向的方向上取向，結果，能夠改善電子發射體或電子發射部的電子發射特性，并能夠實現電子發射特性的均勻化。
權利要求
1.一種電子發射體，其特征在于，由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
2.如權利要求1所述的電子發射體，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
3.如權利要求2所述的電子發射體，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
4.如權利要求1所述的電子發射體，其特征在于，基質由金屬氧化物構成。
5.如權利要求4所述的電子發射體，其特征在于，基質可通過金屬化合物的燒結得到。
6.如權利要求5所述的電子發射體，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
7.如權利要求5所述的電子發射體，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
8.如權利要求5所述的電子發射體，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
9.如權利要求4所述的電子發射體，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
10.如權利要求4所述的電子發射體，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
11.如權利要求1所述的電子發射體，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
12.如權利要求1所述的電子發射體，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
13.一種電子發射體的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)在基體上形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序；以及(b)除去該復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射體的工序。
14.如權利要求13所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
15.如權利要求14所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
16.如權利要求13所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
17.如權利要求13所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
18.一種電子發射體的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于基體上的工序；以及(b)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體被固定在基體表面的電子發射體的工序。
19.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
20.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
21.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
22.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)之后，除去基質的一部分，得到前端部從基質突出狀態的碳納米管結構體。
23.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，基質由金屬氧化物構成。
24.如權利要求23所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
25.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
26.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，加熱基體。
27.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
28.如權利要求18所述的電子發射體的制造方法，其特征在于碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成；在所述工序(a)之后，或者在所述工序(b)之后，通過將基體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向。
29.一種由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
30.如權利要求29所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
31.如權利要求30所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
32.如權利要求29所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
33.如權利要求29所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
34.一種冷陰極場致電子發射部件，其特征在于由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
35.如權利要求34所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
36.如權利要求35所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
37.如權利要求34所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
38.如權利要求34所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
39.一種由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
40.如權利要求39所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質通過金屬化合物的燒結得到。
41.如權利要求40所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
42.如權利要求40所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
43.如權利要求40所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
44.如權利要求39所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
45.如權利要求39所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
46.如權利要求39所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
47.如權利要求39所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
48.一種冷陰極場致電子發射部件，其特征在于由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
49.如權利要求48所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質通過金屬化合物的燒結得到。
50.如權利要求49所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
51.如權利要求49所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
52.如權利要求49所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
53.如權利要求48所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
54.如權利要求48所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
55.如權利要求48所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
56.如權利要求48所述的冷陰極場致電子發射部件，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
57.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
58.如權利要求57所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
59.如權利要求58所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
60.如權利要求57所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
61.如權利要求57所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
62.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成。
63.如權利要求62所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
64.如權利要求63所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
65.如權利要求62所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
66.如權利要求62所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
67.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極和(B)設置于陰電極上的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
68.如權利要求67所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質通過金屬化合物的燒結得到。
69.如權利要求68所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
70.如權利要求68所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
71.如權利要求68所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
72.如權利要求67所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
73.如權利要求67所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
74.如權利要求67所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
75.如權利要求67所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
76.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；該電子發射部由基質和以前端部突出的狀態埋置于該基質中的碳納米管結構體構成；該基質由金屬氧化物構成。
77.如權利要求76所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質通過金屬化合物的燒結得到。
78.如權利要求77所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
79.如權利要求77所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
80.如權利要求77所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
81.如權利要求76所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
82.如權利要求76所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
83.如權利要求76所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
84.如權利要求76所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
85.一種由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序；(b)除去該復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序。
86.如權利要求85所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，將散布了碳納米管結構體的有機溶劑涂敷于陰電極的所期望區域上，除去有機溶劑之后，用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體。
87.如權利要求85所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，在用CVD法在陰電極的所期望區域上形成碳納米管結構體之后，用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體。
88.如權利要求85所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，將散布了碳納米管結構體的粘合劑材料涂敷于陰電極的所期望區域之后，進行粘合劑材料的燒結或硬化，并形成碳納米管結構體被粘合劑材料構成的基質埋置的復合體層。
89.如權利要求85所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
90.如權利要求89所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
91.如權利要求85所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
92.如權利要求85所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
93.一種由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序構成(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序；(b)在整個面上形成絕緣層的工序；(c)在絕緣層上形成柵電極的工序；(d)至少在絕緣層上形成開口部，使所述復合體層露出于該開口部底部的工序；(e)除去該露出的復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序。
94.如權利要求93所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，將散布了碳納米管結構體的有機溶劑涂敷于陰電極的所期望區域上，除去有機溶劑之后，用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體。
95.如權利要求93所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，在用CVD法在陰電極的所期望區域上形成碳納米管結構體之后，用金剛石狀無定形碳遮蓋碳納米管結構體。
96.如權利要求93所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，將散布了碳納米管結構體的粘合劑材料涂敷于陰電極的所期望區域之后，進行粘合劑材料的燒結或硬化，并形成碳納米管結構體被粘合劑材料構成的基質埋置的復合體層。
97.如權利要求93所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質由金剛石狀無定形碳構成。
98.如權利要求97所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在使用了波長為514.5nm的激光的喇曼光譜中，金剛石狀無定形碳在波數為1400至1630cm-1范圍內有半值寬度50cm-1以上的峰值。
99.如權利要求93所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
100.如權利要求93所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成。
101.一種由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持體上形成陰電極的工序；(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序；(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序。
102.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
103.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
104.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
105.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(c)之后，除去基質的一部分，得到前端部從基質突出狀態的碳納米管結構體。
106.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質由金屬氧化物構成。
107.如權利要求106所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
108.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
109.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)中，加熱支持體。
110.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
111.如權利要求101所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成；在所述工序(b)之后，或者在所述工序(c)之后，通過將支持體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向。
112.一種由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持體上設置陰電極的工序；(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序；(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序；(d)在整個面上形成絕緣層的工序；(e)在絕緣層上形成柵電極的工序；(f)至少在絕緣層上形成開口部，使該電子發射部露出于該開口部底部的工序。
113.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
114.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
115.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
116.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(f)之后，除去露出于開口部底部的基質的一部分，得到前端部從基質突出狀態的碳納米管結構體。
117.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質由金屬氧化物構成。
118.如權利要求117所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質由氧化錫、氧化銦、氧化銦-錫、氧化鋅、氧化銻或氧化銻-錫構成。
119.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，基質的體積電阻率為1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
120.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)中，加熱支持體。
121.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于，碳納米管結構體由碳納米管和/或碳納米纖維構成。
122.如權利要求112所述的冷陰極場致電子發射部件的制造方法，其特征在于碳納米管結構體由內含了磁性材料的碳納米管和/或碳納米纖維構成，或者由表面上形成了磁性材料層的碳納米管和/或碳納米纖維構成；在所述工序(b)之后，或者在所述工序(c)之后，或者在所述工序(f)之后，通過將支持體放置于磁場中，使碳納米管結構體取向。
123.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序和(b)除去該復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序形成。
124.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在設置于支持體上的陰電極的所期望區域上，形成碳納米管結構體被基質埋置的復合體層的工序、(b)在整個面上形成絕緣層的工序、(c)在絕緣層上形成柵電極的工序、(d)至少在絕緣層上形成開口部，使所述復合體層露出于該開口部底部的工序、(e)除去該露出的復合體層表面的基質，形成碳納米管結構體以其前端部突出的狀態埋置于基質中的電子發射部的工序形成。
125.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)形成于支持體上的陰電極和(B)形成于陰電極上的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在支持體上形成陰電極的工序、(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序、(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序形成。
126.如權利要求125所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
127.如權利要求125所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
128.如權利要求125所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
129.一種由設置了多個冷陰極場致電子發射部件的陰極面板和設有熒光粉層和陽電極的陽極面板在其邊緣部分相接合而構成的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于冷陰極場致電子發射部件由(A)設置于支持體上的陰電極、(B)形成于支持體和陰電極之上的絕緣層、(C)形成于絕緣層上的柵電極、(D)形成于柵電極和絕緣層的開口部、以及(E)露出于開口部底部的電子發射部構成；冷陰極場致電子發射部件通過(a)在支持體上設置陰電極的工序、(b)將散布了碳納米管結構體的金屬化合物溶液涂敷于陰電極上的工序、(c)通過燒結金屬化合物，以包含構成該金屬化合物的金屬原子的基質得到碳納米管結構體固定于陰電極表面的電子發射部的工序、(d)在整個面上形成絕緣層的工序、(e)在絕緣層上形成柵電極的工序、(f)至少在絕緣層上形成開口部，使該電子發射部露出于該開口部底部的工序形成。
130.如權利要求129所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機金屬化合物組成。
131.如權利要求129所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于，金屬化合物由有機酸金屬化合物組成。
132.如權利要求129所述的冷陰極場致電子發射顯示裝置的制造方法，其特征在于，金屬化合物由金屬鹽組成。
全文摘要
冷陰極場致電子發射部件由以下部分構成設置于支持體10上的陰電極11；形成于支持體10和陰電極11之上的絕緣層12；形成于絕緣層12上的柵電極13；形成于柵電極13和絕緣層12的開口部14A、14B；在位于開口部14B底部的陰電極11部分之上所形成的電子發射部15。電子發射部15由基質21和以前端部突出的狀態埋置于該基質21中的碳納米管結構體20構成。
文檔編號H01J29/04GK1533579SQ02814520
公開日2004年9月29日 申請日期2002年7月18日 優先權日2001年7月18日
發明者八木貴郎, 島村敏規, 規 申請人:索尼公司