電子放出素子の製造方法及び表示装置
【課題】より低温環境で、所望の構造を有する電子放出部を確実に構成可能な電子放出物質の製造方法および表示装置を提供する。
【解決手段】 導電性を有する触媒導電層１２上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成すとともに側部にグラフェンシート２２の端面２２ａが露出しているグラファイトナノチューブ２１を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、前記導電触媒層１２を加熱し、減圧雰囲気下において、導電触媒層１２の周囲に混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＣＶＤを行うことを特徴とする。
【解決手段】 導電性を有する触媒導電層１２上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成すとともに側部にグラフェンシート２２の端面２２ａが露出しているグラファイトナノチューブ２１を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、前記導電触媒層１２を加熱し、減圧雰囲気下において、導電触媒層１２の周囲に混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＣＶＤを行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子の製造方法及び表示装置に関し、特に製造工程のプロセスを低温化できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一種として、電子放出素子を用いるフィールドエミッションディスプレイ（以下“ＦＥＤ”と称す）が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の表示装置は、一定間隔をもって配置された電子放出素子と表示部とを備えている。電子放出素子は、例えばガラス基板上にカソード電極層が形成され、このカソード電極層上に電子放出物質を有する電子放出層及びゲート電極が形成されて構成されている。一方、表示部は、電子放出部に対抗して形成されたアノード電極層を備えている。減圧状態において、これらカソード電極層、ゲート電極層及びアノード電極層に所定の電圧をかけると、電子放出部から電子が放出され、この電子が表示部に衝突することにより表示部が発光する。電子放出部としてはグラファイトナノチューブ（ＧＮＴ）、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等が用いられる。一般的に、ＧＮＴやＧＮＦは、熱ＣＶＤ法で製造され、その際の加熱温度は５００℃以上とされている（例えば特許文献２参照）。また、ＣＮＴは、プラズマＣＶＤ法を用いて形成され、その際の加熱温度は６００℃前後とされている。
【特許文献１】特開２００４−１８６０１５号公報（図１）
【特許文献２】特開２００１−２８８６２５号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電子放出素子において、所望の構造を有する電子放出部を構成することが求められるが、上記方法では、所望の構造を得るために高温環境を要する。
【０００４】
そこで、本発明は、より低温環境で、所望の構造を有する電子放出部を確実に構成可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一態様として、導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成すとともに側部にグラフェンシートの端面が露出している電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、前記触媒層を加熱し、減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＣＶＤを行い、前記電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
【０００６】
本発明は、他の一態様として、導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成す電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、前記触媒層を加熱し、減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＣＶＤを行うとともに、前記電子放出部を形成するに際して、前記触媒層の触媒の核の大きさまたは形状を制御することを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より低温環境で、所望の構造を有する電子放出素子を確実に構成することが可能となる。また、本発明によれば、そのような電子放出素子を有する表示装置を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態にかかる画像表示装置１、電子放出素子１０等について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は画像表示装置１全体の１画素に対応する部分を示す斜視図である。図２は図１の画像表示装置１のＡ部分を拡大して示す断面図である。図３は図２の電子放出部を示す断面図である。図１、図２及び図３中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を示している。なお、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。
【０００９】
図１に示されるように、表示装置の一例としての画像表示装置１は、電子放出素子１０と、この電子放出素子１０から放出される電子により発光する表示部３０とを備えている。これら電子放出素子１０と表示部３０とは所定の間隙を確保した状態で、対向して接合される。
【００１０】
図１及び図２に示される電子放出素子１０は、基板１１と、該基板１１上に形成された複数の導電触媒層１２と、これら基板１１及び導電触媒層１２上に形成された絶縁層１３と、絶縁層１３上に形成された複数のゲート電極１４とを備えている。絶縁層１３及びゲート電極１４にはエミッタ孔１５が形成され、このエミッタ孔１５において導電触媒層１２上に電子放出層の一例としてのカーボン層２０が形成されている。
【００１１】
基板１１はガラスやシリコン等により、１ｍｍ程度の厚さに構成され、画像を表示するために必要な所定の面積を有している。ここでは、１画素に対応する基板１１上に、例えば、３個の導電触媒層１２が並列して形成されている。例えば、導電触媒層１２は、ニッケル等の触媒金属から、２００ｎｍ程度の厚さに構成され、前述のＹ方向に延びる矩形に形成されている。
【００１２】
図１および図２に示すように、絶縁層１３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等で構成され、基板１１及び導電触媒層１２の上面に形成されている。また、３つのゲート電極１４は、アルミニウム等の金属から、前述のＸ方向に延びる矩形状に形成され、それぞれ後述する三色の蛍光体３３〜３５と対応する位置に配置されている。これらゲート電極１４は駆動回路に接続され、マトリクス制御される。
【００１３】
図１に示すように、ゲート電極１４と絶縁層１３と導電触媒層１２とが交差して重なっている部分には、円形のエミッタ孔１５が複数個形成されている。ここでは、図２に示すように、エミッタ孔１５は、エッチング加工等によりゲート電極１４及び絶縁層１３のみが除去されて形成される。
【００１４】
図２及び図３に示すように、エミッタ孔１５に露出した導電触媒層１２上には電子放出層としてのカーボン層２０が形成されている。
【００１５】
カーボン層２０は、互いに絡み合う多数の電子放出部としてのグラファイトナノチューブ２１を備えている。図４に示すように、グラファイトナノチューブ２１は、カーボン材料を主成分とし、外側面にグラフェンシート２２の端面２２ａが露出する筒状の物質である。このグラファイトナノチューブ２１は、グラフェンシート２２が触媒金属であるニッケルの導電触媒層１２を介して積層され、中心に中空又はアモルファスカーボンで充填された貫通中空部分２１ａを有する円柱状に構成されている。なお、図４では構成を説明しやすくするために、複数のグラファイトナノチューブ２１が直立している様子を示す。このグラファイトナノチューブ２１は、直径より軸方向の長さが１０倍以上長く、例えば直径５０ｎｍ、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。このグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａから電子が放出される。グラファイトナノチューブ２１は、ゲート電極１４より低い高さに位置している。
【００１６】
一方、図１及び図２において、表示部３０は、アノード基板３１と、アノード基板３１上に形成されたアノード電極３２と、このアノード電極３２の表面に塗布されたＲ、Ｇ、Ｂの三色の蛍光体３３〜３５とを備える。ここでは、アノード基板３１は、基板１１との封止を良好にするため、基板１１と同素材のガラス等の透明材料で構成されている。また、アノード電極３２は、基板１１と対向する面上に形成され、例えばアルミ等の金属から構成されている。アノード電極３２は駆動回路に接続されている。一方、３色の蛍光体３３〜３５は、前述のＸ方向に延びる矩形状を成し、それぞれゲート電極１４に対応して配置されている
電子放出素子１０と表示部３０とは、図示しないスペーサにより所定の間隙を確保して接合されている。その間隙は例えば約１０−８トール程度の減圧状態とされ、図示しないゲッターによりこの減圧状態が維持されている。
【００１７】
以降、前述した本実施形態の電子放出素子１０の製造方法について図１または図２を参照して説明する。
まず、スパッタ法等により、基板１１上にニッケルを成膜し、導電触媒層１２を形成する。ついで、導電触媒層１２上、及び導電触媒層１２が形成されていない基板１１の上面全体に絶縁層１３を形成する。ついで、スパッタ法等により、絶縁層１３の表面に、導電触媒層１２で使用した触媒金属とは異なるアルミ等の金属を成膜し、ゲート電極１４を形成する。
【００１８】
さらに、ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通して触媒金属が露出するよう所定の位置にエミッタ孔１５を形成する。具体的には、まず、円形の開口部を有するマスクをゲート電極１４上に設置する。その後、マスクを用い、所定のエッチングガスで、ゲート電極１４にドライエッチングを施して開口する。次いで、所定のエッチングガスで絶縁層１３を導電触媒層１２に達するまでドライエッチングを施すことで、所定の形状のエミッタ孔１５が形成される。
【００１９】
エミッタ孔１５の形成後、基板１１を図５に示すプラズマＣＶＤ装置に導入して４００〜４５０℃に加熱し、ＣＨ４（メタン）とＨ２（水素）の混合ガスをプラズマで分解することで、露出した導電触媒層１２上にカーボン層２０を形成する。
【００２０】
プラズマＣＶＤ装置は、内部にヒータ２４、基板支持部２５等を備えた真空容器である。このプラズマＣＶＤ装置は、プラズマＣＶＤ処理の条件として、圧力、ガスの種類、ガス流量、ＲＦパワー、ヒータ温度、処理時間等を調整可能な調整機能を有する。
【００２１】
ここでは、まず、プラズマＣＶＤ装置２３内の基板支持部２５に導電触媒層１２が形成された基板１１を設置し、前処理として、水素ガスのみにより１０分程度、放電処理を行う。ついで、所定流量のメタンガスを入れ、本処理を行う。ここで、プラズマの種類はマイクロ波励起型とする。ここで圧力、ガスの流量比、温度は図６の上段に示すような以下の条件に設定して処理を行う。すなわち、容器内圧力は４ｋＰａとし、ガスの種類としてＣＨ４とＨ２を用いる。また、ＣＨ４のガス流量は１０［ｓｃｃｍ］、Ｈ２のガス流量は８０［ｓｃｃｍ］とする。さらに、ヒータ２４の温度を４００℃とし、ＲＦパワーは４００Ｗ、本処理の時間は３０分とする。
【００２２】
上記条件でプラズマＣＶＤに晒されると、基板１１に膜状に形成されていたニッケルの導電触媒層１２が、所定の大きさを有する触媒の核として、粒状のニッケルの触媒核１２ａを有する構造となる。図７の上段に示すように、この触媒核１２ａの大きさ及び形状は上記プラズマ処理の条件に対応して決定され、ここでは、例えば曲率半径が５ｎｍ以下程度に構成された尖菱形状であって、大きさ１００ｎｍ程度に形成される。導電触媒層１２はニッケル等の触媒金属から構成されているため、触媒層として作用するので、この触媒核１２ａを基礎として、導電触媒層１２上に直接カーボン物質が成長する。図７に示すように成長する電子放出部としてのカーボン物質の構造は触媒核１２ａの大きさ及び形状に依存する。ここでは大きさ１００ｎｍ程度の尖菱形状の触媒核１２ａを基礎として、図４に示されるグラファイトナノチューブ２１が成長する。こうして、導電触媒層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電触媒層１２上に多数のグラファイトナノチューブ２１がランダムな方向に形成され、カーボン層２０が構成される。
【００２３】
一方、ガラス等の透明材からなるアノード基板３１にアノード電極３２を形成し、アノード電極３２に蛍光体３３〜３５を塗布して表示部３０を製造する。また、スペーサを介して所定の間隙を確保した状態で基板１１の周囲とアノード基板３１の周囲とを封止材で接合する。こうして電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、画像表示装置１が完成する。
【００２４】
次に、図１及び図２を参照しながら、本実施形態にかかる画像表示装置１の動作について説明する。
アノード電極３２、カソード電極としての導電触媒層１２及びゲート電極１４にそれぞれ所定の電圧Ｖａ（例えば１〜１５ＫＶ）、Ｖｄ（例えば０〜１００Ｖ）が印加される（以上、図２を参照する）と、電界が生じる。ここで、導電触媒層１２に成長したカーボン材料としてのグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａは細いため、ここに電気力線が集中する。これにより強い電界が得られ、この電界に引き出されて、カーボン材料としてのグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂなどから、電子が放出される。この電子はゲート電極１４に導かれて蛍光体３３〜３５が塗布されたアノード電極３２に入射する。こうして蛍光体３３〜３５が励起され、発光する。この発光により透明なアノード基板３１を通して所望の画像が表示される。ここで、ゲート電極１４に印加する電圧をマトリクス制御することで発光を制御することができ、画素毎の階調表示が可能となっている。
【００２５】
本実施形態にかかる電子放出素子１０、画像表示装置１などは以下に掲げる効果を奏する。
【００２６】
触媒の粒子である触媒核１２ａの大きさ又は形状を設定することにより、プラズマＣＶＤ法によって形成することで、グラファイトナノチューブ２１を形成する時の基板温度を４００℃〜４５０℃程度の低温にできるので、基板１１に直接電子放出部を形成することができる。また、基板１１に要求される耐熱条件を緩和できるため、基板１１のコストを低減できる。
【００２７】
また、例えば図６及び図７に示されるように、第２実施形態乃至第４実施形態で後述するように触媒核１２ａの大きさを変えるだけで、異なる構造のカーボン性物質を作り分けることが可能である。また、触媒核の大きさ及び形状は、ガス流量及び温度の調整によって容易に決定することができるため、複数種類のカーボン材料を共通の装置で容易に作り分けられる。したがって、側壁部２１ｂから電子放出可能で電子放出性の高いグラファイトナノチューブ２１を、確実に製造することが可能である。
【００２８】
さらに、マイクロ波を用いることで、４ｋＰａ程度の高圧でプラズマ処理を行うことが可能となる。したがって、低圧で処理を行う場合に比べて、減圧に要するコストを低減することが可能となる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る電子放出部としてのグラファイトナノチューブ２１及びこの製造方法について図４を参照して説明する。図４はカーボン層２０の一部を拡大して示す断面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置１の構成等については上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３０】
本実施形態において、本処理における圧力、ガスの流量比、温度は図６で示すような以下の条件に設定して処理を行う。すなわち、容器内圧力は４ｋＰａとし、ガスの種類としてＣＨ４とＨ２を用いる。また、ＣＨ４のガス流量は１０［ｓｃｃｍ］、Ｈ２のガス流量は８０［ｓｃｃｍ］とする。さらに、ヒータ２４の温度を４５０℃とし、ＲＦパワーは４００Ｗ、本処理の時間は３０分とする。
【００３１】
上記条件でプラズマＣＶＤに晒されると、基板１１に膜状に形成されていたニッケルの導電触媒層１２が、所定の大きさを有する粒状の触媒核１２ａを有する構造となる。図７に示すように、この触媒核１２ａの大きさ及び形状は上記プラズマ処理の条件に依存して決定され、ここでは、例えば曲率半径が５ｎｍ以下程度に構成された尖菱形状であって、大きさ１００ｎｍ程度に形成される。導電触媒層１２はニッケル等の触媒金属から構成されているため、触媒層として作用するので、この触媒核１２ａを基礎として、導電触媒層１２上に直接カーボン物質が成長する。図７に示すように成長するカーボン物質の構造は触媒核１２ａの大きさに依存する。ここでは、大きさ５０〜１００ｎｍ程度の尖菱形状の触媒核１２ａを基礎として、グラファイトナノチューブ２１が成長する。こうして、導電触媒層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電触媒層１２上に多数の電子放出物質としてのグラファイトナノチューブ２１がランダムな方向に形成され、カーボン層２０が構成される。
【００３２】
以上の条件で形成されたグラファイトナノチューブ２１は、直径５０ｎｍ〜１００ｎｍ、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。このグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａから電子が放出される。
【００３３】
本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１などと同様の効果が得られる。
【００３４】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る電子放出部としてのグラファイトナノファイバ２６、カーボンナノチューブ２７、及びこれらの製造方法について図８、図９を参照して説明する。図８、図９はカーボン層２０の一部を拡大して示す断面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置１において、電子放出部としてのグラファイトナノファイバ２６、カーボンナノチューブ２７以外の部分の構成等については上記第１実施形態の画像表示装置１と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態において、本処理における圧力、ガスの流量比、温度は図６で示すような以下の条件に設定して処理を行う。すなわち、容器内圧力は４ｋＰａとし、ガスの種類としてＣＨ４とＨ２を用いる。また、ＣＨ４のガス流量は５［ｓｃｃｍ］、Ｈ２のガス流量は８０［ｓｃｃｍ］とする。さらに、ヒータ２４の温度を４５０℃とし、ＲＦパワーは４００Ｗ、本処理の時間は３０分とする。
【００３６】
上記条件でプラズマＣＶＤに晒されると、図８又は図９に示されるように、基板１１に膜状に形成されていたニッケルの導電触媒層１２が、所定の大きさを有する粒状の触媒核１２ｂ／１２ｃを有する構造となる。図７に示すように、この触媒核１２ｂ／１２ｃの大きさ及び形状は上記プラズマ処理の条件に依存して決定される。ここでは、図８に示すような大きさ１０〜５０ｎｍ程度で菱形の触媒核１２ｂ、又は図９に示すような大きさ１０ｎｍ程度で球状の触媒核１２ｃが形成される。導電触媒層１２は触媒金属であるニッケルが触媒層として作用するので、この触媒核１２ｂ／１２ｃを基礎として、導電触媒層１２上に直接電子放出部としてのカーボン物質が成長する。図７に示すように成長するカーボン物質の構造は触媒核１２ｂ／１２ｃの大きさや形状に依存するので、ここでは大きさ１０〜５０ｎｍ程度の菱形状の触媒核１２ｂを基礎とした場合は、図８に示すグラファイトナノファイバ２６が成長し、大きさ１０ｎｍ程度の球状の触媒核１２ｃを基礎とした場合は、図９に示すカーボンナノチューブ２７が成長する。こうして、導電触媒層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電触媒層１２上に電子放出部としての多数のグラファイトナノファイバ２６またはカーボンナノチューブがランダムな方向に形成され、カーボン層２０が構成される。
【００３７】
以上の条件で形成されたグラファイトナノファイバ２６は、カーボン材料を主成分とし、側壁部２６ｂにグラフェンシート２２の端面２２ａが露出する繊維状の物質である。グラファイトナノファイバ２６は、触媒金属の核の表面形状に沿った形状を有するグラフェンシート２２の小片が触媒金属を介して積み重なった構造を有する。グラファイトナノファイバ２６は、直径より軸方向の長さが１０倍以上長く、例えば直径１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。このグラファイトナノファイバ２６の側壁部２６ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａから電子が放出される。
【００３８】
以上の条件で形成されたカーボンナノチューブ２７は、グラフェンシート２２が円筒状に丸まった構造を成している。このカーボンナノチューブ２７は、直径より軸方向の長さが１０倍以上長く、例えば直径は１０ｎｍ程度、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。カーボンナノチューブ２７の先端２７ｂに露出したグラフェンシートの端面２２ａから電子が放出される。ここで、図１０に示すように、成長するカーボンナノチューブ２７の向きを揃えるため導電触媒層１２の表面に垂直に電界を形成し、カーボンナノチューブの方向をアノード電極３２側に向かってブラシ上に起立するように揃えてもよい。
【００３９】
本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１などと同様の効果が得られる。
【００４０】
なお、上記各実施形態においては、導電触媒層１２はニッケルで構成されている場合について例示したが、この他、鉄、コバルト、モリブデン、白金などを含む触媒金属から構成されていてもよい。これらの場合にも触媒金属の粒の形状及び大きさを調整することで、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
電子放出部形成時の原料ガスとして、メタン（ＣＨ４）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、などの炭素系混合ガス、前記炭素系混合ガスと水素ガスとの混合ガスを用いることができる。またメタノール、エタノール、アセトン、トルエンなどを気化したガス、又は前記気化したガスと水素ガスとの混合ガスを用いても良い。
【００４２】
また、各条件は装置や使用ガスなどの条件に応じて適宜変更可能である。
【００４３】
上記実施形態ではガラスやシリコン等の基板１１に導電触媒層１２を形成したが、例えば０．１ｍｍ程度の厚さに構成された導電基板を用いてもよい。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す斜視図。
【図２】同画像表示装置の要部を拡大して模式的に示す断面図。
【図３】図２の要部を模式的に示す側面図。
【図４】本発明の第１実施形態にかかるグラファイトナノチューブの構成を模式的に示す断面図。
【図５】本発明の第１乃至第３実施形態にかかるプラズマＣＶＤ処理装置を示す図。
【図６】本発明の第１乃至第３実施形態にかかるプラズマＣＶＤ処理条件を示す図。
【図７】本発明の第１乃至第３実施形態にかかるプラズマＣＶＤ処理条件と電子放出部の構造との対応を示す図。
【図８】本発明の第３実施形態にかかるグラファイトナノファイバの構成を模式的に示す断面図。
【図９】本発明の第４実施形態にかかるカーボンナノチューブの構成を模式的に示す断面図。
【図１０】本発明の第４実施形態の変形例に掛かる画像表示装置の要部を拡大して模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１…画像表示装置、１０…電子放出素子、１１…基板、１２…導電触媒層、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…触媒核、２０…カーボン層、
２１…グラファイトナノチューブ、２１ｂ…側壁部、２２…グラフェンシート、
２２ａ…端面、２３…ＣＶＤ装置、２６…グラファイトナノファイバ、２６ｂ…側壁部、２７…カーボンナノチューブ、３０…表示部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子の製造方法及び表示装置に関し、特に製造工程のプロセスを低温化できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一種として、電子放出素子を用いるフィールドエミッションディスプレイ（以下“ＦＥＤ”と称す）が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の表示装置は、一定間隔をもって配置された電子放出素子と表示部とを備えている。電子放出素子は、例えばガラス基板上にカソード電極層が形成され、このカソード電極層上に電子放出物質を有する電子放出層及びゲート電極が形成されて構成されている。一方、表示部は、電子放出部に対抗して形成されたアノード電極層を備えている。減圧状態において、これらカソード電極層、ゲート電極層及びアノード電極層に所定の電圧をかけると、電子放出部から電子が放出され、この電子が表示部に衝突することにより表示部が発光する。電子放出部としてはグラファイトナノチューブ（ＧＮＴ）、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等が用いられる。一般的に、ＧＮＴやＧＮＦは、熱ＣＶＤ法で製造され、その際の加熱温度は５００℃以上とされている（例えば特許文献２参照）。また、ＣＮＴは、プラズマＣＶＤ法を用いて形成され、その際の加熱温度は６００℃前後とされている。
【特許文献１】特開２００４−１８６０１５号公報（図１）
【特許文献２】特開２００１−２８８６２５号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電子放出素子において、所望の構造を有する電子放出部を構成することが求められるが、上記方法では、所望の構造を得るために高温環境を要する。
【０００４】
そこで、本発明は、より低温環境で、所望の構造を有する電子放出部を確実に構成可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一態様として、導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成すとともに側部にグラフェンシートの端面が露出している電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、前記触媒層を加熱し、減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＣＶＤを行い、前記電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
【０００６】
本発明は、他の一態様として、導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成す電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、前記触媒層を加熱し、減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＣＶＤを行うとともに、前記電子放出部を形成するに際して、前記触媒層の触媒の核の大きさまたは形状を制御することを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より低温環境で、所望の構造を有する電子放出素子を確実に構成することが可能となる。また、本発明によれば、そのような電子放出素子を有する表示装置を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態にかかる画像表示装置１、電子放出素子１０等について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は画像表示装置１全体の１画素に対応する部分を示す斜視図である。図２は図１の画像表示装置１のＡ部分を拡大して示す断面図である。図３は図２の電子放出部を示す断面図である。図１、図２及び図３中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を示している。なお、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。
【０００９】
図１に示されるように、表示装置の一例としての画像表示装置１は、電子放出素子１０と、この電子放出素子１０から放出される電子により発光する表示部３０とを備えている。これら電子放出素子１０と表示部３０とは所定の間隙を確保した状態で、対向して接合される。
【００１０】
図１及び図２に示される電子放出素子１０は、基板１１と、該基板１１上に形成された複数の導電触媒層１２と、これら基板１１及び導電触媒層１２上に形成された絶縁層１３と、絶縁層１３上に形成された複数のゲート電極１４とを備えている。絶縁層１３及びゲート電極１４にはエミッタ孔１５が形成され、このエミッタ孔１５において導電触媒層１２上に電子放出層の一例としてのカーボン層２０が形成されている。
【００１１】
基板１１はガラスやシリコン等により、１ｍｍ程度の厚さに構成され、画像を表示するために必要な所定の面積を有している。ここでは、１画素に対応する基板１１上に、例えば、３個の導電触媒層１２が並列して形成されている。例えば、導電触媒層１２は、ニッケル等の触媒金属から、２００ｎｍ程度の厚さに構成され、前述のＹ方向に延びる矩形に形成されている。
【００１２】
図１および図２に示すように、絶縁層１３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等で構成され、基板１１及び導電触媒層１２の上面に形成されている。また、３つのゲート電極１４は、アルミニウム等の金属から、前述のＸ方向に延びる矩形状に形成され、それぞれ後述する三色の蛍光体３３〜３５と対応する位置に配置されている。これらゲート電極１４は駆動回路に接続され、マトリクス制御される。
【００１３】
図１に示すように、ゲート電極１４と絶縁層１３と導電触媒層１２とが交差して重なっている部分には、円形のエミッタ孔１５が複数個形成されている。ここでは、図２に示すように、エミッタ孔１５は、エッチング加工等によりゲート電極１４及び絶縁層１３のみが除去されて形成される。
【００１４】
図２及び図３に示すように、エミッタ孔１５に露出した導電触媒層１２上には電子放出層としてのカーボン層２０が形成されている。
【００１５】
カーボン層２０は、互いに絡み合う多数の電子放出部としてのグラファイトナノチューブ２１を備えている。図４に示すように、グラファイトナノチューブ２１は、カーボン材料を主成分とし、外側面にグラフェンシート２２の端面２２ａが露出する筒状の物質である。このグラファイトナノチューブ２１は、グラフェンシート２２が触媒金属であるニッケルの導電触媒層１２を介して積層され、中心に中空又はアモルファスカーボンで充填された貫通中空部分２１ａを有する円柱状に構成されている。なお、図４では構成を説明しやすくするために、複数のグラファイトナノチューブ２１が直立している様子を示す。このグラファイトナノチューブ２１は、直径より軸方向の長さが１０倍以上長く、例えば直径５０ｎｍ、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。このグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａから電子が放出される。グラファイトナノチューブ２１は、ゲート電極１４より低い高さに位置している。
【００１６】
一方、図１及び図２において、表示部３０は、アノード基板３１と、アノード基板３１上に形成されたアノード電極３２と、このアノード電極３２の表面に塗布されたＲ、Ｇ、Ｂの三色の蛍光体３３〜３５とを備える。ここでは、アノード基板３１は、基板１１との封止を良好にするため、基板１１と同素材のガラス等の透明材料で構成されている。また、アノード電極３２は、基板１１と対向する面上に形成され、例えばアルミ等の金属から構成されている。アノード電極３２は駆動回路に接続されている。一方、３色の蛍光体３３〜３５は、前述のＸ方向に延びる矩形状を成し、それぞれゲート電極１４に対応して配置されている
電子放出素子１０と表示部３０とは、図示しないスペーサにより所定の間隙を確保して接合されている。その間隙は例えば約１０−８トール程度の減圧状態とされ、図示しないゲッターによりこの減圧状態が維持されている。
【００１７】
以降、前述した本実施形態の電子放出素子１０の製造方法について図１または図２を参照して説明する。
まず、スパッタ法等により、基板１１上にニッケルを成膜し、導電触媒層１２を形成する。ついで、導電触媒層１２上、及び導電触媒層１２が形成されていない基板１１の上面全体に絶縁層１３を形成する。ついで、スパッタ法等により、絶縁層１３の表面に、導電触媒層１２で使用した触媒金属とは異なるアルミ等の金属を成膜し、ゲート電極１４を形成する。
【００１８】
さらに、ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通して触媒金属が露出するよう所定の位置にエミッタ孔１５を形成する。具体的には、まず、円形の開口部を有するマスクをゲート電極１４上に設置する。その後、マスクを用い、所定のエッチングガスで、ゲート電極１４にドライエッチングを施して開口する。次いで、所定のエッチングガスで絶縁層１３を導電触媒層１２に達するまでドライエッチングを施すことで、所定の形状のエミッタ孔１５が形成される。
【００１９】
エミッタ孔１５の形成後、基板１１を図５に示すプラズマＣＶＤ装置に導入して４００〜４５０℃に加熱し、ＣＨ４（メタン）とＨ２（水素）の混合ガスをプラズマで分解することで、露出した導電触媒層１２上にカーボン層２０を形成する。
【００２０】
プラズマＣＶＤ装置は、内部にヒータ２４、基板支持部２５等を備えた真空容器である。このプラズマＣＶＤ装置は、プラズマＣＶＤ処理の条件として、圧力、ガスの種類、ガス流量、ＲＦパワー、ヒータ温度、処理時間等を調整可能な調整機能を有する。
【００２１】
ここでは、まず、プラズマＣＶＤ装置２３内の基板支持部２５に導電触媒層１２が形成された基板１１を設置し、前処理として、水素ガスのみにより１０分程度、放電処理を行う。ついで、所定流量のメタンガスを入れ、本処理を行う。ここで、プラズマの種類はマイクロ波励起型とする。ここで圧力、ガスの流量比、温度は図６の上段に示すような以下の条件に設定して処理を行う。すなわち、容器内圧力は４ｋＰａとし、ガスの種類としてＣＨ４とＨ２を用いる。また、ＣＨ４のガス流量は１０［ｓｃｃｍ］、Ｈ２のガス流量は８０［ｓｃｃｍ］とする。さらに、ヒータ２４の温度を４００℃とし、ＲＦパワーは４００Ｗ、本処理の時間は３０分とする。
【００２２】
上記条件でプラズマＣＶＤに晒されると、基板１１に膜状に形成されていたニッケルの導電触媒層１２が、所定の大きさを有する触媒の核として、粒状のニッケルの触媒核１２ａを有する構造となる。図７の上段に示すように、この触媒核１２ａの大きさ及び形状は上記プラズマ処理の条件に対応して決定され、ここでは、例えば曲率半径が５ｎｍ以下程度に構成された尖菱形状であって、大きさ１００ｎｍ程度に形成される。導電触媒層１２はニッケル等の触媒金属から構成されているため、触媒層として作用するので、この触媒核１２ａを基礎として、導電触媒層１２上に直接カーボン物質が成長する。図７に示すように成長する電子放出部としてのカーボン物質の構造は触媒核１２ａの大きさ及び形状に依存する。ここでは大きさ１００ｎｍ程度の尖菱形状の触媒核１２ａを基礎として、図４に示されるグラファイトナノチューブ２１が成長する。こうして、導電触媒層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電触媒層１２上に多数のグラファイトナノチューブ２１がランダムな方向に形成され、カーボン層２０が構成される。
【００２３】
一方、ガラス等の透明材からなるアノード基板３１にアノード電極３２を形成し、アノード電極３２に蛍光体３３〜３５を塗布して表示部３０を製造する。また、スペーサを介して所定の間隙を確保した状態で基板１１の周囲とアノード基板３１の周囲とを封止材で接合する。こうして電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、画像表示装置１が完成する。
【００２４】
次に、図１及び図２を参照しながら、本実施形態にかかる画像表示装置１の動作について説明する。
アノード電極３２、カソード電極としての導電触媒層１２及びゲート電極１４にそれぞれ所定の電圧Ｖａ（例えば１〜１５ＫＶ）、Ｖｄ（例えば０〜１００Ｖ）が印加される（以上、図２を参照する）と、電界が生じる。ここで、導電触媒層１２に成長したカーボン材料としてのグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａは細いため、ここに電気力線が集中する。これにより強い電界が得られ、この電界に引き出されて、カーボン材料としてのグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂなどから、電子が放出される。この電子はゲート電極１４に導かれて蛍光体３３〜３５が塗布されたアノード電極３２に入射する。こうして蛍光体３３〜３５が励起され、発光する。この発光により透明なアノード基板３１を通して所望の画像が表示される。ここで、ゲート電極１４に印加する電圧をマトリクス制御することで発光を制御することができ、画素毎の階調表示が可能となっている。
【００２５】
本実施形態にかかる電子放出素子１０、画像表示装置１などは以下に掲げる効果を奏する。
【００２６】
触媒の粒子である触媒核１２ａの大きさ又は形状を設定することにより、プラズマＣＶＤ法によって形成することで、グラファイトナノチューブ２１を形成する時の基板温度を４００℃〜４５０℃程度の低温にできるので、基板１１に直接電子放出部を形成することができる。また、基板１１に要求される耐熱条件を緩和できるため、基板１１のコストを低減できる。
【００２７】
また、例えば図６及び図７に示されるように、第２実施形態乃至第４実施形態で後述するように触媒核１２ａの大きさを変えるだけで、異なる構造のカーボン性物質を作り分けることが可能である。また、触媒核の大きさ及び形状は、ガス流量及び温度の調整によって容易に決定することができるため、複数種類のカーボン材料を共通の装置で容易に作り分けられる。したがって、側壁部２１ｂから電子放出可能で電子放出性の高いグラファイトナノチューブ２１を、確実に製造することが可能である。
【００２８】
さらに、マイクロ波を用いることで、４ｋＰａ程度の高圧でプラズマ処理を行うことが可能となる。したがって、低圧で処理を行う場合に比べて、減圧に要するコストを低減することが可能となる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る電子放出部としてのグラファイトナノチューブ２１及びこの製造方法について図４を参照して説明する。図４はカーボン層２０の一部を拡大して示す断面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置１の構成等については上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３０】
本実施形態において、本処理における圧力、ガスの流量比、温度は図６で示すような以下の条件に設定して処理を行う。すなわち、容器内圧力は４ｋＰａとし、ガスの種類としてＣＨ４とＨ２を用いる。また、ＣＨ４のガス流量は１０［ｓｃｃｍ］、Ｈ２のガス流量は８０［ｓｃｃｍ］とする。さらに、ヒータ２４の温度を４５０℃とし、ＲＦパワーは４００Ｗ、本処理の時間は３０分とする。
【００３１】
上記条件でプラズマＣＶＤに晒されると、基板１１に膜状に形成されていたニッケルの導電触媒層１２が、所定の大きさを有する粒状の触媒核１２ａを有する構造となる。図７に示すように、この触媒核１２ａの大きさ及び形状は上記プラズマ処理の条件に依存して決定され、ここでは、例えば曲率半径が５ｎｍ以下程度に構成された尖菱形状であって、大きさ１００ｎｍ程度に形成される。導電触媒層１２はニッケル等の触媒金属から構成されているため、触媒層として作用するので、この触媒核１２ａを基礎として、導電触媒層１２上に直接カーボン物質が成長する。図７に示すように成長するカーボン物質の構造は触媒核１２ａの大きさに依存する。ここでは、大きさ５０〜１００ｎｍ程度の尖菱形状の触媒核１２ａを基礎として、グラファイトナノチューブ２１が成長する。こうして、導電触媒層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電触媒層１２上に多数の電子放出物質としてのグラファイトナノチューブ２１がランダムな方向に形成され、カーボン層２０が構成される。
【００３２】
以上の条件で形成されたグラファイトナノチューブ２１は、直径５０ｎｍ〜１００ｎｍ、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。このグラファイトナノチューブ２１の側壁部２１ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａから電子が放出される。
【００３３】
本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１などと同様の効果が得られる。
【００３４】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る電子放出部としてのグラファイトナノファイバ２６、カーボンナノチューブ２７、及びこれらの製造方法について図８、図９を参照して説明する。図８、図９はカーボン層２０の一部を拡大して示す断面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置１において、電子放出部としてのグラファイトナノファイバ２６、カーボンナノチューブ２７以外の部分の構成等については上記第１実施形態の画像表示装置１と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態において、本処理における圧力、ガスの流量比、温度は図６で示すような以下の条件に設定して処理を行う。すなわち、容器内圧力は４ｋＰａとし、ガスの種類としてＣＨ４とＨ２を用いる。また、ＣＨ４のガス流量は５［ｓｃｃｍ］、Ｈ２のガス流量は８０［ｓｃｃｍ］とする。さらに、ヒータ２４の温度を４５０℃とし、ＲＦパワーは４００Ｗ、本処理の時間は３０分とする。
【００３６】
上記条件でプラズマＣＶＤに晒されると、図８又は図９に示されるように、基板１１に膜状に形成されていたニッケルの導電触媒層１２が、所定の大きさを有する粒状の触媒核１２ｂ／１２ｃを有する構造となる。図７に示すように、この触媒核１２ｂ／１２ｃの大きさ及び形状は上記プラズマ処理の条件に依存して決定される。ここでは、図８に示すような大きさ１０〜５０ｎｍ程度で菱形の触媒核１２ｂ、又は図９に示すような大きさ１０ｎｍ程度で球状の触媒核１２ｃが形成される。導電触媒層１２は触媒金属であるニッケルが触媒層として作用するので、この触媒核１２ｂ／１２ｃを基礎として、導電触媒層１２上に直接電子放出部としてのカーボン物質が成長する。図７に示すように成長するカーボン物質の構造は触媒核１２ｂ／１２ｃの大きさや形状に依存するので、ここでは大きさ１０〜５０ｎｍ程度の菱形状の触媒核１２ｂを基礎とした場合は、図８に示すグラファイトナノファイバ２６が成長し、大きさ１０ｎｍ程度の球状の触媒核１２ｃを基礎とした場合は、図９に示すカーボンナノチューブ２７が成長する。こうして、導電触媒層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電触媒層１２上に電子放出部としての多数のグラファイトナノファイバ２６またはカーボンナノチューブがランダムな方向に形成され、カーボン層２０が構成される。
【００３７】
以上の条件で形成されたグラファイトナノファイバ２６は、カーボン材料を主成分とし、側壁部２６ｂにグラフェンシート２２の端面２２ａが露出する繊維状の物質である。グラファイトナノファイバ２６は、触媒金属の核の表面形状に沿った形状を有するグラフェンシート２２の小片が触媒金属を介して積み重なった構造を有する。グラファイトナノファイバ２６は、直径より軸方向の長さが１０倍以上長く、例えば直径１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。このグラファイトナノファイバ２６の側壁部２６ｂに露出したグラフェンシート２２の端面２２ａから電子が放出される。
【００３８】
以上の条件で形成されたカーボンナノチューブ２７は、グラフェンシート２２が円筒状に丸まった構造を成している。このカーボンナノチューブ２７は、直径より軸方向の長さが１０倍以上長く、例えば直径は１０ｎｍ程度、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。カーボンナノチューブ２７の先端２７ｂに露出したグラフェンシートの端面２２ａから電子が放出される。ここで、図１０に示すように、成長するカーボンナノチューブ２７の向きを揃えるため導電触媒層１２の表面に垂直に電界を形成し、カーボンナノチューブの方向をアノード電極３２側に向かってブラシ上に起立するように揃えてもよい。
【００３９】
本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１などと同様の効果が得られる。
【００４０】
なお、上記各実施形態においては、導電触媒層１２はニッケルで構成されている場合について例示したが、この他、鉄、コバルト、モリブデン、白金などを含む触媒金属から構成されていてもよい。これらの場合にも触媒金属の粒の形状及び大きさを調整することで、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
電子放出部形成時の原料ガスとして、メタン（ＣＨ４）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、などの炭素系混合ガス、前記炭素系混合ガスと水素ガスとの混合ガスを用いることができる。またメタノール、エタノール、アセトン、トルエンなどを気化したガス、又は前記気化したガスと水素ガスとの混合ガスを用いても良い。
【００４２】
また、各条件は装置や使用ガスなどの条件に応じて適宜変更可能である。
【００４３】
上記実施形態ではガラスやシリコン等の基板１１に導電触媒層１２を形成したが、例えば０．１ｍｍ程度の厚さに構成された導電基板を用いてもよい。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す斜視図。
【図２】同画像表示装置の要部を拡大して模式的に示す断面図。
【図３】図２の要部を模式的に示す側面図。
【図４】本発明の第１実施形態にかかるグラファイトナノチューブの構成を模式的に示す断面図。
【図５】本発明の第１乃至第３実施形態にかかるプラズマＣＶＤ処理装置を示す図。
【図６】本発明の第１乃至第３実施形態にかかるプラズマＣＶＤ処理条件を示す図。
【図７】本発明の第１乃至第３実施形態にかかるプラズマＣＶＤ処理条件と電子放出部の構造との対応を示す図。
【図８】本発明の第３実施形態にかかるグラファイトナノファイバの構成を模式的に示す断面図。
【図９】本発明の第４実施形態にかかるカーボンナノチューブの構成を模式的に示す断面図。
【図１０】本発明の第４実施形態の変形例に掛かる画像表示装置の要部を拡大して模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１…画像表示装置、１０…電子放出素子、１１…基板、１２…導電触媒層、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…触媒核、２０…カーボン層、
２１…グラファイトナノチューブ、２１ｂ…側壁部、２２…グラフェンシート、
２２ａ…端面、２３…ＣＶＤ装置、２６…グラファイトナノファイバ、２６ｂ…側壁部、２７…カーボンナノチューブ、３０…表示部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成すとともに側部にグラフェンシートの端面が露出している電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、
前記触媒層を加熱し、
減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、
プラズマを発生させてＣＶＤを行い、前記電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成す電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、
前記触媒層を加熱し、
減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、
プラズマを発生させてＣＶＤを行うとともに、
前記電子放出部を形成するに際して、前記触媒層の触媒の核の大きさまたは形状を調整することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱の際の温度と前記混合ガスの混合比のうち少なくともいずれか１つを制御することにより、前記触媒の核の形状又は大きさを制御することを特徴とする請求項２記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
前記触媒の核の大きさを５０ｎｍ以上とし、前記電子放出部としてグラファイトナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記触媒の核の大きさを１０ｎｍ以上、かつ、５０ｎｍ未満とし、前記電子放出部としてグラファイトナノファイバを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記触媒の核の大きさを１０ｎｍ未満とし、前記電子放出部としてカーボンナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記触媒の核の形状を尖菱形状とし、前記電子放出部としてグラファイトナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
前記触媒の核の形状を菱形状とし、前記電子放出部としてグラファイトナノファイバを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項９】
前記触媒の核の形状を球状とし、前記電子放出部としてカーボンナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱する際に、前記触媒層が４００℃以上４５０℃以下に加熱されることを特徴とする請求項２記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記触媒層は、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらのうち少なくとも一つを有する合金を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１２】
上記請求項１乃至１１のいずれかに記載の製造方法で製造された電子放出素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発光する発光部とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成すとともに側部にグラフェンシートの端面が露出している電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、
前記触媒層を加熱し、
減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、
プラズマを発生させてＣＶＤを行い、前記電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
導電性を有する触媒層上に、カーボン材料を含み繊維状または管状を成す電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の製造方法であって、
前記触媒層を加熱し、
減圧雰囲気下において、前記触媒層の周囲に混合ガスを導入し、
プラズマを発生させてＣＶＤを行うとともに、
前記電子放出部を形成するに際して、前記触媒層の触媒の核の大きさまたは形状を調整することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱の際の温度と前記混合ガスの混合比のうち少なくともいずれか１つを制御することにより、前記触媒の核の形状又は大きさを制御することを特徴とする請求項２記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
前記触媒の核の大きさを５０ｎｍ以上とし、前記電子放出部としてグラファイトナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記触媒の核の大きさを１０ｎｍ以上、かつ、５０ｎｍ未満とし、前記電子放出部としてグラファイトナノファイバを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記触媒の核の大きさを１０ｎｍ未満とし、前記電子放出部としてカーボンナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記触媒の核の形状を尖菱形状とし、前記電子放出部としてグラファイトナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
前記触媒の核の形状を菱形状とし、前記電子放出部としてグラファイトナノファイバを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項９】
前記触媒の核の形状を球状とし、前記電子放出部としてカーボンナノチューブを形成することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱する際に、前記触媒層が４００℃以上４５０℃以下に加熱されることを特徴とする請求項２記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記触媒層は、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらのうち少なくとも一つを有する合金を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１２】
上記請求項１乃至１１のいずれかに記載の製造方法で製造された電子放出素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発光する発光部とを備えたことを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１５３０２１（Ｐ２００８−１５３０２１Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３８６９６（Ｐ２００６−３３８６９６）
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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