JP2000036243A - 電子放出源の製造方法 - Google Patents
電子放出源の製造方法Info
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- JP2000036243A JP2000036243A JP20324998A JP20324998A JP2000036243A JP 2000036243 A JP2000036243 A JP 2000036243A JP 20324998 A JP20324998 A JP 20324998A JP 20324998 A JP20324998 A JP 20324998A JP 2000036243 A JP2000036243 A JP 2000036243A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐性がありより多くの電子を放出させること
ができる電子放出源をより容易に作製できるようにす
る。 【解決手段】 印刷パターン１４０表面にレーザを照射
することで、表面の銀粒子１３３およびバインダー１３
２を選択的に除去し、バンドル１３４を露出させる。加
えて、このレーザ照射により、露出したバンドル１３４
表面においてカーボンナノチューブ１３５が露出した状
態とする。
ができる電子放出源をより容易に作製できるようにす
る。 【解決手段】 印刷パターン１４０表面にレーザを照射
することで、表面の銀粒子１３３およびバインダー１３
２を選択的に除去し、バンドル１３４を露出させる。加
えて、このレーザ照射により、露出したバンドル１３４
表面においてカーボンナノチューブ１３５が露出した状
態とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空配置された
中で電子を放出する電子放出源の製造方法に関する。
中で電子を放出する電子放出源の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子放出源としては、例えばテレビジョ
ンに用いられる受像管の構成要素としての電子銃があ
る。この電子銃の基本的な構成は、図４に示すように、
先端部が閉じた構成の陰極筒４０１の先端に、電子放出
層４０２が形成されている。また、陰極筒４０１の内部
にはヒータ４０３が備えられている。この陰極筒４０１
は、マグネシウムや珪素などの還元剤をドープした高純
度のＮｉから構成し、厚さは０．１ｍｍ程度である。ま
た、電子放出層４０２は、酸化バリウム・酸化カルシウ
ム・酸化ストロンチウムのいわゆる三元酸化物から構成
するようにしている。
ンに用いられる受像管の構成要素としての電子銃があ
る。この電子銃の基本的な構成は、図４に示すように、
先端部が閉じた構成の陰極筒４０１の先端に、電子放出
層４０２が形成されている。また、陰極筒４０１の内部
にはヒータ４０３が備えられている。この陰極筒４０１
は、マグネシウムや珪素などの還元剤をドープした高純
度のＮｉから構成し、厚さは０．１ｍｍ程度である。ま
た、電子放出層４０２は、酸化バリウム・酸化カルシウ
ム・酸化ストロンチウムのいわゆる三元酸化物から構成
するようにしている。
【０００３】そして、電子放出層４０２は、ヒータ４０
３により８００℃程度に加熱されると、主にバリウムが
還元されて遊離し、この遊離されたバリウムが電子放出
層４０２表面に向かい、これが電子放出を容易にしてい
る。放出された電子ビームは、第１グリッド４０４で集
められ、第２グリッド４０５，第３グリッド４０６，ホ
ーカス電極である第４グリッド４０７，第５グリッド４
０８を通過して蛍光面４０９に収束される（図４
（ｂ））。
３により８００℃程度に加熱されると、主にバリウムが
還元されて遊離し、この遊離されたバリウムが電子放出
層４０２表面に向かい、これが電子放出を容易にしてい
る。放出された電子ビームは、第１グリッド４０４で集
められ、第２グリッド４０５，第３グリッド４０６，ホ
ーカス電極である第４グリッド４０７，第５グリッド４
０８を通過して蛍光面４０９に収束される（図４
（ｂ））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのバ
リウムは使用中にガスと反応して消耗するので、常に電
子放出層４０２内部から補給されるように作られてい
る。しかし、多くの電子を放出させるために高電流を流
そうとしても、そのバリウムの補給が十分にはできな
い。加えて、電子放出のために加熱されるが、電子放出
層４０２は熱で劣化するという問題があった。また、電
子放出層を形成するそれら酸化物は空気中ではきわめて
不安定である。このため、電子放出層の作製において
は、炭酸バリウム・炭酸カルシウム・炭酸ストロンチウ
ムのいわゆる炭酸塩の形で塗布塗布し、これを例えば、
受像管の製造において、各部品とともに組み込んだ上
で、受像管を構成する真空管内を真空排気してエージン
グする段階で酸化物にするようにしている。このよう
に、従来では、電子放出源を作製するために工数がかか
るという問題もあった。
リウムは使用中にガスと反応して消耗するので、常に電
子放出層４０２内部から補給されるように作られてい
る。しかし、多くの電子を放出させるために高電流を流
そうとしても、そのバリウムの補給が十分にはできな
い。加えて、電子放出のために加熱されるが、電子放出
層４０２は熱で劣化するという問題があった。また、電
子放出層を形成するそれら酸化物は空気中ではきわめて
不安定である。このため、電子放出層の作製において
は、炭酸バリウム・炭酸カルシウム・炭酸ストロンチウ
ムのいわゆる炭酸塩の形で塗布塗布し、これを例えば、
受像管の製造において、各部品とともに組み込んだ上
で、受像管を構成する真空管内を真空排気してエージン
グする段階で酸化物にするようにしている。このよう
に、従来では、電子放出源を作製するために工数がかか
るという問題もあった。
【０００５】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、耐性がありより多くの電
子を放出させることができる電子放出源をより容易に作
製できるようにすることを目的とする。
るためになされたものであり、耐性がありより多くの電
子を放出させることができる電子放出源をより容易に作
製できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の電子放出源の
製造方法は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボン
ナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散させ
たバンドルペーストを用意し、このバンドルペーストか
らなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、パタ
ーン表面にレーザを照射することにより、パターン表面
においてはバンドル以外の物質を選択的に除去し、加え
て、そのバンドルの表面においてはカーボンナノチュー
ブ以外の炭素成分を選択的に除去してカーボンナノチュ
ーブより電子を放出する電子放出源を形成する第２の工
程とを備えるようにした。このように作製した電子放出
源では、パターン表面においてバンドルが露出し、加え
て、その表面において、カーボンナノチューブが露出し
た状態となり、真空中でその電子放出源に電位を印加す
るとカーボンナノチューブに高電界が集中し、このカー
ボンナノチューブの先端より電子が放出される。
製造方法は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボン
ナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散させ
たバンドルペーストを用意し、このバンドルペーストか
らなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、パタ
ーン表面にレーザを照射することにより、パターン表面
においてはバンドル以外の物質を選択的に除去し、加え
て、そのバンドルの表面においてはカーボンナノチュー
ブ以外の炭素成分を選択的に除去してカーボンナノチュ
ーブより電子を放出する電子放出源を形成する第２の工
程とを備えるようにした。このように作製した電子放出
源では、パターン表面においてバンドルが露出し、加え
て、その表面において、カーボンナノチューブが露出し
た状態となり、真空中でその電子放出源に電位を印加す
るとカーボンナノチューブに高電界が集中し、このカー
ボンナノチューブの先端より電子が放出される。
【０００７】また、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解する
ことで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複
数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バ
ンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およ
びバンドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板
上に接着固定することでパターンを形成し、第２の工程
では、パターン表面に存在する金属粒子およびガラスを
除去するようにした。従って、第１の工程では、溶解し
たガラスにより複数の金属粒子がそれぞれ固着し、それ
らによってバンドルが覆われた状態にパターンが形成さ
れる。そして、第２の工程では、パターン表面における
金属粒子や溶解したガラスなどが除去されるので、バン
ドルが露出した状態が得られ、そのバンドル表面におい
ては、カーボンナノチューブが露出した状態となる。
ことで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複
数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バ
ンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およ
びバンドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板
上に接着固定することでパターンを形成し、第２の工程
では、パターン表面に存在する金属粒子およびガラスを
除去するようにした。従って、第１の工程では、溶解し
たガラスにより複数の金属粒子がそれぞれ固着し、それ
らによってバンドルが覆われた状態にパターンが形成さ
れる。そして、第２の工程では、パターン表面における
金属粒子や溶解したガラスなどが除去されるので、バン
ドルが露出した状態が得られ、そのバンドル表面におい
ては、カーボンナノチューブが露出した状態となる。
【０００８】また、この発明の電子放出源の製造方法
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去してカーボンナノチューブより
電子を放出する電子放出源を形成する第２の工程とを備
えるようにした。このように作製した電子放出源では、
パターン表面においてバンドルが露出した状態となって
バンドル以外の導電性物質が減少し、真空中でその電子
放出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電
界が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子
が放出される。
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去してカーボンナノチューブより
電子を放出する電子放出源を形成する第２の工程とを備
えるようにした。このように作製した電子放出源では、
パターン表面においてバンドルが露出した状態となって
バンドル以外の導電性物質が減少し、真空中でその電子
放出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電
界が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子
が放出される。
【０００９】また、この発明の電子放出源の製造方法
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去する第２の工程と、第２の工程
の後で、パターンを酸素ガスのプラズマに晒すことで、
パターン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナ
ノチューブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去し
てカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出源
を形成する第３の工程とを備えるようにした。このよう
に作製した電子放出源では、パターン表面においてバン
ドルが露出し、加えて、その表面において、カーボンナ
ノチューブが露出した状態となり、真空中でその電子放
出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界
が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が
放出される。
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去する第２の工程と、第２の工程
の後で、パターンを酸素ガスのプラズマに晒すことで、
パターン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナ
ノチューブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去し
てカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出源
を形成する第３の工程とを備えるようにした。このよう
に作製した電子放出源では、パターン表面においてバン
ドルが露出し、加えて、その表面において、カーボンナ
ノチューブが露出した状態となり、真空中でその電子放
出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界
が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が
放出される。
【００１０】また、この発明の電子放出源の製造方法
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去する第２の工程と、第２の工程
の後で、パターンを水素ガスのプラズマに晒すことで、
パターン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナ
ノチューブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去し
てカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出源
を形成する第３の工程とを備えるようにした。このよう
に作製した電子放出源では、パターン表面においてバン
ドルが露出し、加えて、その表面において、カーボンナ
ノチューブが露出した状態となり、真空中でその電子放
出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界
が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が
放出される。
は、導電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチュ
ーブが集合して構成されたバンドルを分散させたバンド
ルペーストを用意し、このバンドルペーストからなるパ
ターンを基板上に形成する第１の工程と、パターンをプ
ラズマに晒すことで、パターン表面のバンドル以外の導
電性材料を選択的に除去する第２の工程と、第２の工程
の後で、パターンを水素ガスのプラズマに晒すことで、
パターン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナ
ノチューブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去し
てカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出源
を形成する第３の工程とを備えるようにした。このよう
に作製した電子放出源では、パターン表面においてバン
ドルが露出し、加えて、その表面において、カーボンナ
ノチューブが露出した状態となり、真空中でその電子放
出源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界
が集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が
放出される。
【００１１】また、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解する
ことで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複
数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バ
ンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およ
びバンドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板
上に接着固定することでパターンを形成し、第２の工程
では、パターン表面に存在する金属粒子を除去するよう
にした。従って、第１の工程では、溶解したガラスによ
り複数の金属粒子がそれぞれ固着し、それらによってバ
ンドルが覆われた状態にパターンが形成される。そし
て、第２の工程では、パターン表面における金属粒子が
除去されるので、バンドルが露出した状態が得られる。
ことで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複
数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バ
ンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およ
びバンドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板
上に接着固定することでパターンを形成し、第２の工程
では、パターン表面に存在する金属粒子を除去するよう
にした。従って、第１の工程では、溶解したガラスによ
り複数の金属粒子がそれぞれ固着し、それらによってバ
ンドルが覆われた状態にパターンが形成される。そし
て、第２の工程では、パターン表面における金属粒子が
除去されるので、バンドルが露出した状態が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態における電子放
出源の製造方法について説明する。この実施の形態１で
は、カーボンナノチューブの集合体であるバンドルを、
導電性を有する粘性溶液である導電性ペースト中に分散
させたバンドルペーストを用いて、電子放出源を製造す
るようにした。以下、電子銃を例にとり、その電子放出
源の製造方法について説明する。
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態における電子放
出源の製造方法について説明する。この実施の形態１で
は、カーボンナノチューブの集合体であるバンドルを、
導電性を有する粘性溶液である導電性ペースト中に分散
させたバンドルペーストを用いて、電子放出源を製造す
るようにした。以下、電子銃を例にとり、その電子放出
源の製造方法について説明する。
【００１３】ここで、製造された電子放出源が配置され
る電子銃に関して、簡単に説明する。 まず、図１に示
すように、この電子銃は、基台１０１上にｘｙ方向に移
動可能な可動ステージ１０２を備え、その可動ステージ
１０２上に先端部に電子放出源１０３ａを備えた陰極１
０３を配置している。また、陰極１０３の先端部延長上
に、基台１０１に固定された状態で引き出し電極１０４
が配置されている。なお、この引き出し電極１０４に
は、アパーチャ１０４ａが形成されている。つまり、電
子放出源１０３ａと引き出し電極１０４とによる電界放
出型冷陰極電子源で電子銃が構成されている。また、可
動ステージ１０２を移動させて、アパーチャ１０４ａに
対する陰極１０３の先端部の位置と向きを制御すること
で、電子引き出し効率の最適化を図ることができる。
る電子銃に関して、簡単に説明する。 まず、図１に示
すように、この電子銃は、基台１０１上にｘｙ方向に移
動可能な可動ステージ１０２を備え、その可動ステージ
１０２上に先端部に電子放出源１０３ａを備えた陰極１
０３を配置している。また、陰極１０３の先端部延長上
に、基台１０１に固定された状態で引き出し電極１０４
が配置されている。なお、この引き出し電極１０４に
は、アパーチャ１０４ａが形成されている。つまり、電
子放出源１０３ａと引き出し電極１０４とによる電界放
出型冷陰極電子源で電子銃が構成されている。また、可
動ステージ１０２を移動させて、アパーチャ１０４ａに
対する陰極１０３の先端部の位置と向きを制御すること
で、電子引き出し効率の最適化を図ることができる。
【００１４】以下、その電子放出源１０３ａの作製につ
いて説明する。まず、カーボンナノチューブを主成分と
する長さ数１０μｍの針形状のバンドル（柱状グラファ
イト）と銀ペースト（導電性を有する粘性溶液）とを
１：１の混合比で混練してバンドルペーストを作製す
る。ここで、銀ペーストは、粒径１μｍ程度の銀粒子
（金属粒子）が粒径１μｍ程度のガラス粒子とともに、
樹脂を溶剤に溶解した粘性のあるビヒクルに分散されて
いる流動性を有するペーストである。また、ビヒクルと
しては、分解および揮発性の良い材料を用い、例えば、
大気空気中で３００〜４００℃程度で加熱することで除
去できるものである。また、ガラス粒子は、３００〜４
００℃程度で溶融するものを用いる。
いて説明する。まず、カーボンナノチューブを主成分と
する長さ数１０μｍの針形状のバンドル（柱状グラファ
イト）と銀ペースト（導電性を有する粘性溶液）とを
１：１の混合比で混練してバンドルペーストを作製す
る。ここで、銀ペーストは、粒径１μｍ程度の銀粒子
（金属粒子）が粒径１μｍ程度のガラス粒子とともに、
樹脂を溶剤に溶解した粘性のあるビヒクルに分散されて
いる流動性を有するペーストである。また、ビヒクルと
しては、分解および揮発性の良い材料を用い、例えば、
大気空気中で３００〜４００℃程度で加熱することで除
去できるものである。また、ガラス粒子は、３００〜４
００℃程度で溶融するものを用いる。
【００１５】次に、例えばスクリーン印刷などにより、
例えばニッケル合金，ステンレス鋼，４２６合金などか
らなる所定の金属製の円板（金属板）上に、そのバンド
ルペーストをパターン塗布する。そして、その金属板と
ともに、この上に形成されたペーストパターンを、例え
ば、４５０℃程度に所定時間加熱することで焼成する。
この結果、図１（ｂ）に示すように、金属板（基板）１
３１上には、ガラス粒子が溶融したバインダー１３２に
より結合した銀粒子１３３にバンドル１３４が覆われた
状態に、印刷パターン１４０が形成される。
例えばニッケル合金，ステンレス鋼，４２６合金などか
らなる所定の金属製の円板（金属板）上に、そのバンド
ルペーストをパターン塗布する。そして、その金属板と
ともに、この上に形成されたペーストパターンを、例え
ば、４５０℃程度に所定時間加熱することで焼成する。
この結果、図１（ｂ）に示すように、金属板（基板）１
３１上には、ガラス粒子が溶融したバインダー１３２に
より結合した銀粒子１３３にバンドル１３４が覆われた
状態に、印刷パターン１４０が形成される。
【００１６】以上説明したように、ペースト状にして印
刷することで、所望の形状にバンドル１３４からなる印
刷パターン１４０を容易に形成することが可能となる。
また、電子放出源として、電流を流す必要があるので、
前述したように、銀粒子１３３を添加して、全体に導電
性を備えた状態としている。そして、バンドルペースト
においては、バンドル１３４と銀粒子１３３とがほぼ均
一に分散した状態となっている。従って、形成された印
刷パターン１４０においても、そのパターン中に複数の
バンドル１３４がほぼ均一に分散して存在していること
になる。
刷することで、所望の形状にバンドル１３４からなる印
刷パターン１４０を容易に形成することが可能となる。
また、電子放出源として、電流を流す必要があるので、
前述したように、銀粒子１３３を添加して、全体に導電
性を備えた状態としている。そして、バンドルペースト
においては、バンドル１３４と銀粒子１３３とがほぼ均
一に分散した状態となっている。従って、形成された印
刷パターン１４０においても、そのパターン中に複数の
バンドル１３４がほぼ均一に分散して存在していること
になる。
【００１７】ここで、バンドルを構成しているカーボン
ナノチューブについて説明すると、これは、例えば図１
（ｄ）に示すように、完全にグラファイト化して筒状を
なし、その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは
１μｍオーダである。そして、図１（ｅ）に示すよう
に、その先端部は五員環が入ることにより閉じている。
なお、おれることで先端が閉じていない場合もある。こ
のカーボンナノチューブは、ヘリウムガス中で２本の炭
素電極を１〜２ｍｍ程度離した状態で直流アーク放電を
起こしたときに、陽極側の炭素が蒸発して陰極側の炭素
電極先端に凝集した堆積物中に形成される。
ナノチューブについて説明すると、これは、例えば図１
（ｄ）に示すように、完全にグラファイト化して筒状を
なし、その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは
１μｍオーダである。そして、図１（ｅ）に示すよう
に、その先端部は五員環が入ることにより閉じている。
なお、おれることで先端が閉じていない場合もある。こ
のカーボンナノチューブは、ヘリウムガス中で２本の炭
素電極を１〜２ｍｍ程度離した状態で直流アーク放電を
起こしたときに、陽極側の炭素が蒸発して陰極側の炭素
電極先端に凝集した堆積物中に形成される。
【００１８】すなわち、炭素電極間のギャップを１ｍｍ
程度に保った状態で、ヘリウム中で安定なアーク放電を
持続させると、陽極の炭素電極の直径とほぼ同じ径をも
つ円柱状の堆積物が、陰極先端に形成される。その円柱
状の堆積物は、外側の固い殻と、その内側のもろくて黒
い芯との２つの領域から構成されている。そして、内側
の芯は、堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の組織をも
っている。その繊維状の組織が、上述したバンドルであ
り、堆積物柱を切り出すことなどにより、バンドルを得
ることができる。なお、外側の固い殻は、グラファイト
の多結晶体である。
程度に保った状態で、ヘリウム中で安定なアーク放電を
持続させると、陽極の炭素電極の直径とほぼ同じ径をも
つ円柱状の堆積物が、陰極先端に形成される。その円柱
状の堆積物は、外側の固い殻と、その内側のもろくて黒
い芯との２つの領域から構成されている。そして、内側
の芯は、堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の組織をも
っている。その繊維状の組織が、上述したバンドルであ
り、堆積物柱を切り出すことなどにより、バンドルを得
ることができる。なお、外側の固い殻は、グラファイト
の多結晶体である。
【００１９】そして、そのバンドルにおいて、カーボン
ナノチューブは、炭素の多面体微粒子（ナノポリヘドロ
ン：nanopolyhedoron）とともに、複数が集合してい
る。そして、図１（ｆ）に示すように、バンドル１３４
は、カーボンナノチューブ１３５が、ほぼ同一方向を向
いて集合した構造体である。なお、この図１（ｅ）は、
バンドル１３４を途中で切った断面をみる斜視図であ
る。なお、カーボンナノチューブ１３５は、図１
（ｄ），（ｅ）では、グラファイトの単層が円筒状に閉
じた形状として模式的に示した。しかし、これに限るも
のではなく、複数のグラファイトの層が入れ子構造的に
積層し、それぞれのグラファイト層が円筒状に閉じた同
軸多層構造となっている形状もある。そして、それらの
中心部分は、空洞となっている。
ナノチューブは、炭素の多面体微粒子（ナノポリヘドロ
ン：nanopolyhedoron）とともに、複数が集合してい
る。そして、図１（ｆ）に示すように、バンドル１３４
は、カーボンナノチューブ１３５が、ほぼ同一方向を向
いて集合した構造体である。なお、この図１（ｅ）は、
バンドル１３４を途中で切った断面をみる斜視図であ
る。なお、カーボンナノチューブ１３５は、図１
（ｄ），（ｅ）では、グラファイトの単層が円筒状に閉
じた形状として模式的に示した。しかし、これに限るも
のではなく、複数のグラファイトの層が入れ子構造的に
積層し、それぞれのグラファイト層が円筒状に閉じた同
軸多層構造となっている形状もある。そして、それらの
中心部分は、空洞となっている。
【００２０】このカーボンナノチューブ１３５が、電界
放出型冷陰極電子源として用いることができる。そし
て、カーボンナノチューブ１３５は、前述したように、
その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは１μｍ
オーダの微細な構造体である。従って、このカーボンナ
ノチューブ１３５複数の集合体であるバンドル１３４を
複数備えることで電子放出源を構成すれば、これは、非
常に多くの電界放出型冷陰極電子源を備えたものとな
る。すなわち、この電子放出源は、電子放出端を非常に
多く備えた構造となる。そして、前述したバンドルペー
ストより形成した印刷パターン１４０においては、多く
のバンドル１３４がほぼ均一に分散した状態に形成され
ている。従って、この実施の形態１における電子放出源
１０３ａは、金属板１３１上に印刷パターン１４０を備
え、その表面には非常に多くの電子放出源を備えた構造
となっている。
放出型冷陰極電子源として用いることができる。そし
て、カーボンナノチューブ１３５は、前述したように、
その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは１μｍ
オーダの微細な構造体である。従って、このカーボンナ
ノチューブ１３５複数の集合体であるバンドル１３４を
複数備えることで電子放出源を構成すれば、これは、非
常に多くの電界放出型冷陰極電子源を備えたものとな
る。すなわち、この電子放出源は、電子放出端を非常に
多く備えた構造となる。そして、前述したバンドルペー
ストより形成した印刷パターン１４０においては、多く
のバンドル１３４がほぼ均一に分散した状態に形成され
ている。従って、この実施の形態１における電子放出源
１０３ａは、金属板１３１上に印刷パターン１４０を備
え、その表面には非常に多くの電子放出源を備えた構造
となっている。
【００２１】しかしながら、図１（ｂ）に示したよう
に、印刷パターン１４０表面には、バンドル１３４がほ
とんど露出していない。これを、電子顕微鏡で観察する
と、図２（ａ）の電子顕微鏡写真に示すように、表面に
はバインダーで接着された状態の銀粒子しか見られな
い。このため、この状態では、電子放出端を備えている
ことになるカーボンナノチューブが隠れていることにな
る。この結果、この印刷パターン１４０に電界を加えて
も、電子放出がほとんど起こらない。このため、その印
刷パターン１４０表面にすくなくともバンドル１３４を
露出させる必要がある。
に、印刷パターン１４０表面には、バンドル１３４がほ
とんど露出していない。これを、電子顕微鏡で観察する
と、図２（ａ）の電子顕微鏡写真に示すように、表面に
はバインダーで接着された状態の銀粒子しか見られな
い。このため、この状態では、電子放出端を備えている
ことになるカーボンナノチューブが隠れていることにな
る。この結果、この印刷パターン１４０に電界を加えて
も、電子放出がほとんど起こらない。このため、その印
刷パターン１４０表面にすくなくともバンドル１３４を
露出させる必要がある。
【００２２】そこで、この実施の形態１では、印刷パタ
ーン１４０表面にレーザを照射することで、図１（ｃ）
に示すように、表面の銀粒子１３３およびバインダー１
３２を選択的に除去し、バンドル１３４を露出させるよ
うにした。この状態を電子顕微鏡で観察すると、図２
（ｂ）の電子顕微鏡写真に示すように、表面にはバンド
ルの先端が露出した状態が見られる。そして、銀粒子１
３３を除去するようにレーザを照射することで、図２
（ｃ）の電子顕微鏡写真に示すように、バンドル表面に
おいてカーボンナノチューブが露出した状態が得られ
る。
ーン１４０表面にレーザを照射することで、図１（ｃ）
に示すように、表面の銀粒子１３３およびバインダー１
３２を選択的に除去し、バンドル１３４を露出させるよ
うにした。この状態を電子顕微鏡で観察すると、図２
（ｂ）の電子顕微鏡写真に示すように、表面にはバンド
ルの先端が露出した状態が見られる。そして、銀粒子１
３３を除去するようにレーザを照射することで、図２
（ｃ）の電子顕微鏡写真に示すように、バンドル表面に
おいてカーボンナノチューブが露出した状態が得られ
る。
【００２３】前述したように、バンドルは炭素の多面体
微粒子とともに多数のカーボンナノチューブが集合して
いるものである。従って、バンドル表面は、カーボンナ
ノチューブだけが露出しているわけではなく、炭素の多
面体粒子も存在している。この多面体粒子からは電子放
出が得られないので、バンドル表面にカーボンナノチュ
ーブだけが露出している状態が得られれば、より多くの
電子放出が得られるようになる。そして、前述したよう
にレーザ照射することで、バンドル表面においては、カ
ーボンナノチューブ以外の炭素成分である炭素の多面体
粒子が選択的に除去されるので、バンドル表面ではカー
ボンナノチューブだけが均一に露出した状態が得られ
る。
微粒子とともに多数のカーボンナノチューブが集合して
いるものである。従って、バンドル表面は、カーボンナ
ノチューブだけが露出しているわけではなく、炭素の多
面体粒子も存在している。この多面体粒子からは電子放
出が得られないので、バンドル表面にカーボンナノチュ
ーブだけが露出している状態が得られれば、より多くの
電子放出が得られるようになる。そして、前述したよう
にレーザ照射することで、バンドル表面においては、カ
ーボンナノチューブ以外の炭素成分である炭素の多面体
粒子が選択的に除去されるので、バンドル表面ではカー
ボンナノチューブだけが均一に露出した状態が得られ
る。
【００２４】ここで、レーザの照射は、例えば、ＹＡＧ
レーザを用い、電圧５００Ｖで約１．１Ｊの条件で、
０．６〜０．７ｍｓの間隔のパルス照射を行えばよい。
用いるレーザは、ＹＡＧレーザに限るものではなく、炭
酸ガスレーザを用いるようにしても良い。このレーザ照
射では、照射のパワーが不足すると、銀粒子やそれらを
結合しているガラスなどが表面に残存し、電子放出の妨
げとなる。一方、レーザ照射のパワーが過剰になると、
今度は、カーボンナノチューブも溶融して飛散し、減少
してしまうので好ましくない。
レーザを用い、電圧５００Ｖで約１．１Ｊの条件で、
０．６〜０．７ｍｓの間隔のパルス照射を行えばよい。
用いるレーザは、ＹＡＧレーザに限るものではなく、炭
酸ガスレーザを用いるようにしても良い。このレーザ照
射では、照射のパワーが不足すると、銀粒子やそれらを
結合しているガラスなどが表面に残存し、電子放出の妨
げとなる。一方、レーザ照射のパワーが過剰になると、
今度は、カーボンナノチューブも溶融して飛散し、減少
してしまうので好ましくない。
【００２５】以上示したように、この実施の形態１によ
れば、電子放出源を構成する印刷パターン１４０を備え
た金属板１３１において、印刷パターン１４０表面に
は、多くのバンドル１３４が露出した状態に形成され
る。加えて、そのバンドル１３４の表面に、カーボンナ
ノチューブ１３５が一様に露出した状態が得られる。こ
の結果、この実施の形態１によれば、電子が実際に放出
される端部を備えた複数のカーボンナノチューブが、表
面に均一に露出した状態で基板（金属板）上に配置され
た状態の電子放出源が得られる。また、カーボンナノチ
ューブが均一に露出したバンドルは、導電性の粒子であ
る銀粒子とともに基板上に固定されているので、ほぼ全
てのバンドルを介して、ほぼ全てのカーボンナノチュー
ブに電位を印加できる状態となっている。
れば、電子放出源を構成する印刷パターン１４０を備え
た金属板１３１において、印刷パターン１４０表面に
は、多くのバンドル１３４が露出した状態に形成され
る。加えて、そのバンドル１３４の表面に、カーボンナ
ノチューブ１３５が一様に露出した状態が得られる。こ
の結果、この実施の形態１によれば、電子が実際に放出
される端部を備えた複数のカーボンナノチューブが、表
面に均一に露出した状態で基板（金属板）上に配置され
た状態の電子放出源が得られる。また、カーボンナノチ
ューブが均一に露出したバンドルは、導電性の粒子であ
る銀粒子とともに基板上に固定されているので、ほぼ全
てのバンドルを介して、ほぼ全てのカーボンナノチュー
ブに電位を印加できる状態となっている。
【００２６】そして、その電子放出源が、例えばスクリ
ーン印刷によるパターン形成→焼成→レーザ照射処理と
いった簡便な方法で作製できる。ここで、機械的な切削
研磨によっても、バンドルを覆っている銀粒子やバイン
ダーなどを除去してバンドルおよびカーボンナノチュー
ブを露出させることができる。しかし、このように切削
研磨によると、切削かすが発生してそれらをクリーニン
グ除去するなどの工程が増えてしまう。また、切削研磨
では、バンドル表面にカーボンナノチューブを均一に露
出させることが容易でなかった。しかしながら、この実
施の形態１では、レーザ照射処理によってカーボンナノ
チューブを露出させるようにしているので、バンドルを
覆っていた銀粒子やバインダーなどの切削かすが発生す
ることがない。また、バンドルにおいてカーボンナノチ
ューブを均一に露出させることができる。
ーン印刷によるパターン形成→焼成→レーザ照射処理と
いった簡便な方法で作製できる。ここで、機械的な切削
研磨によっても、バンドルを覆っている銀粒子やバイン
ダーなどを除去してバンドルおよびカーボンナノチュー
ブを露出させることができる。しかし、このように切削
研磨によると、切削かすが発生してそれらをクリーニン
グ除去するなどの工程が増えてしまう。また、切削研磨
では、バンドル表面にカーボンナノチューブを均一に露
出させることが容易でなかった。しかしながら、この実
施の形態１では、レーザ照射処理によってカーボンナノ
チューブを露出させるようにしているので、バンドルを
覆っていた銀粒子やバインダーなどの切削かすが発生す
ることがない。また、バンドルにおいてカーボンナノチ
ューブを均一に露出させることができる。
【００２７】なお、上述の実施の形態１では、印刷パタ
ーンを金属板上に形成するようにしたが、これに限るも
のではなく、絶縁性の基板上に形成するようにしても良
い、この場合、印刷パターンに電位を与えるための配線
が他に必要になる。また、上述では、導電性を有する粘
性溶液として銀ペーストを用いるようにしたが、これに
限るものではなく、他の導電性ペーストを用いるように
しても良い。例えば、銀粒子をエポキシ樹脂に分散させ
た導電性接着剤を用いるようにしても良い。また、銀と
銅の合金からなる粒子をもちいた導電性ペーストを用い
るようにしても良い。また、導電性ポリマーを用いるよ
うにしても良い。
ーンを金属板上に形成するようにしたが、これに限るも
のではなく、絶縁性の基板上に形成するようにしても良
い、この場合、印刷パターンに電位を与えるための配線
が他に必要になる。また、上述では、導電性を有する粘
性溶液として銀ペーストを用いるようにしたが、これに
限るものではなく、他の導電性ペーストを用いるように
しても良い。例えば、銀粒子をエポキシ樹脂に分散させ
た導電性接着剤を用いるようにしても良い。また、銀と
銅の合金からなる粒子をもちいた導電性ペーストを用い
るようにしても良い。また、導電性ポリマーを用いるよ
うにしても良い。
【００２８】実施の形態２ 次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
上記実施の形態１では、レーザ照射によりバンドルを露
出させるようにしたが、これに限るものではなく、以下
に示すように、プラズマを用いた選択的なドライエッチ
ングを用いるようにしても良い。まず、カーボンナノチ
ューブを主成分とする長さ数１０μｍの針形状のバンド
ル（柱状グラファイト）と銀ペーストとを１：１の混合
比で混練してバンドルペーストを作製する。ここで、銀
ペーストは、１μｍ程度の銀粒子が粒径１μｍ程度のガ
ラス粒子とともに、樹脂を溶剤に溶解した粘性のあるビ
ヒクルに分散されている流動性を有するペーストであ
る。また、ビヒクルとしては、分解および揮発性の良い
材料を用い、例えば、大気空気中で３００〜４００℃程
度で加熱することで除去できるものである。また、ガラ
ス粒子は、３００〜４００℃程度で溶融するものを用い
る。
上記実施の形態１では、レーザ照射によりバンドルを露
出させるようにしたが、これに限るものではなく、以下
に示すように、プラズマを用いた選択的なドライエッチ
ングを用いるようにしても良い。まず、カーボンナノチ
ューブを主成分とする長さ数１０μｍの針形状のバンド
ル（柱状グラファイト）と銀ペーストとを１：１の混合
比で混練してバンドルペーストを作製する。ここで、銀
ペーストは、１μｍ程度の銀粒子が粒径１μｍ程度のガ
ラス粒子とともに、樹脂を溶剤に溶解した粘性のあるビ
ヒクルに分散されている流動性を有するペーストであ
る。また、ビヒクルとしては、分解および揮発性の良い
材料を用い、例えば、大気空気中で３００〜４００℃程
度で加熱することで除去できるものである。また、ガラ
ス粒子は、３００〜４００℃程度で溶融するものを用い
る。
【００２９】次に、このバンドルペーストを、例えばス
クリーン印刷などにより、例えばニッケル合金，ステン
レス鋼，４２６合金などからなる所定の金属製の円板
（金属板）上にパターン塗布する。そして、その金属板
とともに、この上に形成されたペーストパターンを、例
えば、４５０℃程度に所定時間加熱することで焼成す
る。この結果、図３（ａ）に示すように、金属板３０１
上には、ガラス粒子が溶融したバインダー３０２により
結合した銀粒子３０３にバンドル３０４が覆われた状態
に、印刷パターン３１０が形成される。以上説明したよ
うに、ペースト状にして印刷することで、バンドルから
なる印刷パターンを所望の形状に容易に形成することが
可能となる。また、電子放出源として、電流を流す必要
があるので、前述したように、銀粒子を添加して、全体
に導電性を備えた状態としている。
クリーン印刷などにより、例えばニッケル合金，ステン
レス鋼，４２６合金などからなる所定の金属製の円板
（金属板）上にパターン塗布する。そして、その金属板
とともに、この上に形成されたペーストパターンを、例
えば、４５０℃程度に所定時間加熱することで焼成す
る。この結果、図３（ａ）に示すように、金属板３０１
上には、ガラス粒子が溶融したバインダー３０２により
結合した銀粒子３０３にバンドル３０４が覆われた状態
に、印刷パターン３１０が形成される。以上説明したよ
うに、ペースト状にして印刷することで、バンドルから
なる印刷パターンを所望の形状に容易に形成することが
可能となる。また、電子放出源として、電流を流す必要
があるので、前述したように、銀粒子を添加して、全体
に導電性を備えた状態としている。
【００３０】以上のことは、前述した実施の形態１と同
様である。そして、この実施の形態２においては、印刷
パターン３１０を例えばアルゴンガスのプラズマに晒す
ことで、その表面の特に銀粒子３０３を選択的にエッチ
ング除去する。このエッチングでは、アルゴン（不活性
ガス）のプラズマによる主にスパッタエッチングによ
り、印刷パターン３１０表面をドライエッチングする。
このドライエッチングにおいては、銀のエッチング速度
がカーボンの約２０倍と速い。このため、カーボンから
構成されているバンドル３０４がほとんどエッチングさ
れない状態で、銀粒子３０３を選択的にエッチング除去
できる。この結果、図３（ｂ）に示すように、プラズマ
エッチング加工された印刷パターン３１０ａ表面では、
バンドル３０４が露出した状態となる。このように、表
面に銀粒子があまりない状態とすることで、電位を印加
された印刷パターン３１０ａ表面では、バンドル３０４
を構成するカーボンナノチューブにより電界が集中しや
すくなる。
様である。そして、この実施の形態２においては、印刷
パターン３１０を例えばアルゴンガスのプラズマに晒す
ことで、その表面の特に銀粒子３０３を選択的にエッチ
ング除去する。このエッチングでは、アルゴン（不活性
ガス）のプラズマによる主にスパッタエッチングによ
り、印刷パターン３１０表面をドライエッチングする。
このドライエッチングにおいては、銀のエッチング速度
がカーボンの約２０倍と速い。このため、カーボンから
構成されているバンドル３０４がほとんどエッチングさ
れない状態で、銀粒子３０３を選択的にエッチング除去
できる。この結果、図３（ｂ）に示すように、プラズマ
エッチング加工された印刷パターン３１０ａ表面では、
バンドル３０４が露出した状態となる。このように、表
面に銀粒子があまりない状態とすることで、電位を印加
された印刷パターン３１０ａ表面では、バンドル３０４
を構成するカーボンナノチューブにより電界が集中しや
すくなる。
【００３１】表面に銀粒子が多数存在したり、また、前
述したように表面がほぼ銀粒子で覆われた状態では、形
成した印刷パターンに電位を印加すると、表面に存在す
る銀粒子に電界が分散してしまう。この結果、上述の図
３（ａ）に示した印刷パターン３１０の状態では、実際
に電子を放出するカーボンナノチューブへの電界の集中
が抑制されてしまう。しかしながら、この実施の形態２
によれば、バンドル３０４が表面に露出した状態とし、
表面に導電性を有する銀粒子３０３があまり存在しない
状態とした。この結果、この実施の形態２によれば、形
成された印刷パターン３１０ａにおいては、バンドル３
０４を構成しているカーボンナノチューブにより電界が
集中し易くなり、より電子が放出されやすくなる。
述したように表面がほぼ銀粒子で覆われた状態では、形
成した印刷パターンに電位を印加すると、表面に存在す
る銀粒子に電界が分散してしまう。この結果、上述の図
３（ａ）に示した印刷パターン３１０の状態では、実際
に電子を放出するカーボンナノチューブへの電界の集中
が抑制されてしまう。しかしながら、この実施の形態２
によれば、バンドル３０４が表面に露出した状態とし、
表面に導電性を有する銀粒子３０３があまり存在しない
状態とした。この結果、この実施の形態２によれば、形
成された印刷パターン３１０ａにおいては、バンドル３
０４を構成しているカーボンナノチューブにより電界が
集中し易くなり、より電子が放出されやすくなる。
【００３２】実施の形態３ 次に、この発明の第３の実施の形態について説明する。
上述した実施の形態２においては、図３（ｂ）に示しよ
うに、印刷パターン３１０ａ表面において、あまり銀粒
子３０３が存在しないようにし、主にバンドル３０４が
露出しているようにした。この実施の形態３では、それ
に加えて、バンドル３０４表面において、前述した実施
の形態１と同様に、カーボンナノチューブが均一の露出
した状態とする。
上述した実施の形態２においては、図３（ｂ）に示しよ
うに、印刷パターン３１０ａ表面において、あまり銀粒
子３０３が存在しないようにし、主にバンドル３０４が
露出しているようにした。この実施の形態３では、それ
に加えて、バンドル３０４表面において、前述した実施
の形態１と同様に、カーボンナノチューブが均一の露出
した状態とする。
【００３３】すなわち、この実施の形態３では、前述の
実施の形態２によるアルゴンガスのプラズマエッチング
の後で、酸素ガスのプラズマによる処理を行うようにし
たものである。ここで、酸素ガスではなく、水素ガスの
プラズマ処理を行うようにしても良い。酸素ガスのプラ
ズマによるドライエッチングでは、おもにエッチング対
象物の構成元素と酸素とが揮発性の化合物を構成するこ
とを利用し、エッチング対象物をエッチングするように
している。水素ガスにおいても同様である。ここで、バ
ンドルをその酸素プラズマや水素プラズマに晒すと、バ
ンドルを構成するカーボンナノチューブよりも、その他
の炭素組成物である炭素の多面体微粒子の方が、選択的
に酸素や水素との反応を起こして二酸化酸素や炭化水素
となって気化することでエッチング除去される。
実施の形態２によるアルゴンガスのプラズマエッチング
の後で、酸素ガスのプラズマによる処理を行うようにし
たものである。ここで、酸素ガスではなく、水素ガスの
プラズマ処理を行うようにしても良い。酸素ガスのプラ
ズマによるドライエッチングでは、おもにエッチング対
象物の構成元素と酸素とが揮発性の化合物を構成するこ
とを利用し、エッチング対象物をエッチングするように
している。水素ガスにおいても同様である。ここで、バ
ンドルをその酸素プラズマや水素プラズマに晒すと、バ
ンドルを構成するカーボンナノチューブよりも、その他
の炭素組成物である炭素の多面体微粒子の方が、選択的
に酸素や水素との反応を起こして二酸化酸素や炭化水素
となって気化することでエッチング除去される。
【００３４】従って、前述した実施の形態２により得ら
れた、印刷パターン３１０ａが形成された金属板３０１
からなる電子放出源を酸素プラズマ処理することで、露
出しているバンドル３０４の表面に、一様にカーボンナ
ノチューブ先端が露出した状態が得られる。従って、こ
の実施の形態３による電子放出源は、前述した実施の形
態１と同様に、電子放出端を非常に多く備えた構造に作
製されたことになる。そして、この実施の形態３におい
ても、電子放出源が、例えばスクリーン印刷によるパタ
ーン形成→焼成→プラズマ処理といった簡便な方法で作
製できる。
れた、印刷パターン３１０ａが形成された金属板３０１
からなる電子放出源を酸素プラズマ処理することで、露
出しているバンドル３０４の表面に、一様にカーボンナ
ノチューブ先端が露出した状態が得られる。従って、こ
の実施の形態３による電子放出源は、前述した実施の形
態１と同様に、電子放出端を非常に多く備えた構造に作
製されたことになる。そして、この実施の形態３におい
ても、電子放出源が、例えばスクリーン印刷によるパタ
ーン形成→焼成→プラズマ処理といった簡便な方法で作
製できる。
【００３５】ところで、上述では、電子銃を例にとり説
明したが、電子放出源の適用対象としてはこれに限るも
のではない。例えば、蛍光表示装置の電子放出源として
用いるようにしてもよいことはいうまでもない。この場
合、蛍光表示装置を構成する真空容器内に電子放出源を
配置し、それに対向して蛍光体層が形成された陽極をそ
の真空容器内に配置し、電子放出源から放出された電子
を蛍光体層に衝撃させる構成とすればよい。ここで、陽
極を引き出し電極として用いるようにしてもよく、ま
た、蛍光体層と電子放出源との間に引き出し電極を備え
る構成としてもよい。
明したが、電子放出源の適用対象としてはこれに限るも
のではない。例えば、蛍光表示装置の電子放出源として
用いるようにしてもよいことはいうまでもない。この場
合、蛍光表示装置を構成する真空容器内に電子放出源を
配置し、それに対向して蛍光体層が形成された陽極をそ
の真空容器内に配置し、電子放出源から放出された電子
を蛍光体層に衝撃させる構成とすればよい。ここで、陽
極を引き出し電極として用いるようにしてもよく、ま
た、蛍光体層と電子放出源との間に引き出し電極を備え
る構成としてもよい。
【００３６】また、上述では、カーボンナノチューブの
集合体であるバンドルを用いるようにしたが、このバン
ドルを細かく粉砕して用いるようにしても良い。また、
バンドルを分解してカーボンナノチューブ単体の状態と
して用いるようにしても良い。また、前述したように、
カーボンナノチューブは、単層の状態や多層の状態があ
ったり、また、先端部が五員環となって閉じた状態のも
のや、五員環がなく閉じていない状態もある。ここで、
多層の状態で先端部が開放しているカーボンナノチュー
ブを用いた場合が、より多くの電子放出を得ることがで
きる。
集合体であるバンドルを用いるようにしたが、このバン
ドルを細かく粉砕して用いるようにしても良い。また、
バンドルを分解してカーボンナノチューブ単体の状態と
して用いるようにしても良い。また、前述したように、
カーボンナノチューブは、単層の状態や多層の状態があ
ったり、また、先端部が五員環となって閉じた状態のも
のや、五員環がなく閉じていない状態もある。ここで、
多層の状態で先端部が開放しているカーボンナノチュー
ブを用いた場合が、より多くの電子放出を得ることがで
きる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、導
電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチューブが
集合して構成されたバンドルを分散させたバンドルペー
ストを用意し、このバンドルペーストからなるパターン
を基板上に形成する第１の工程と、パターン表面にレー
ザを照射することにより、パターン表面においてはバン
ドル以外の物質を選択的に除去し、加えて、そのバンド
ルの表面においてはカーボンナノチューブ以外の炭素成
分を選択的に除去してカーボンナノチューブより電子を
放出する電子放出源を形成する第２の工程とを備えるよ
うにした。ここで、例えば、上述の粘性溶液は、樹脂を
溶解することで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子
および複数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程
では、バンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属
粒子およびバンドルをそれぞれをその融解したガラスに
より基板上に接着固定することでパターンを形成し、第
２の工程では、パターン表面に存在する金属粒子および
ガラスを除去するようにした。
電性を有する粘性溶液に複数のカーボンナノチューブが
集合して構成されたバンドルを分散させたバンドルペー
ストを用意し、このバンドルペーストからなるパターン
を基板上に形成する第１の工程と、パターン表面にレー
ザを照射することにより、パターン表面においてはバン
ドル以外の物質を選択的に除去し、加えて、そのバンド
ルの表面においてはカーボンナノチューブ以外の炭素成
分を選択的に除去してカーボンナノチューブより電子を
放出する電子放出源を形成する第２の工程とを備えるよ
うにした。ここで、例えば、上述の粘性溶液は、樹脂を
溶解することで粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子
および複数の金属粒子が分散され、そして、第１の工程
では、バンドルペースト中のガラス粒子を融解し、金属
粒子およびバンドルをそれぞれをその融解したガラスに
より基板上に接着固定することでパターンを形成し、第
２の工程では、パターン表面に存在する金属粒子および
ガラスを除去するようにした。
【００３８】このように作製した電子放出源では、パタ
ーン表面においてバンドルが露出し、加えて、その表面
において、カーボンナノチューブが露出した状態とな
り、真空中でその電子放出源に電位を印加するとカーボ
ンナノチューブに高電界が集中し、このカーボンナノチ
ューブの先端より電子が放出される。このように、この
電子放出源はカーボンナノチューブから電子が放出され
る構成なので、従来の熱電子電子放出現に比較してより
耐性を向上させることができる。また、バンドルペース
トを用いてパターンを形成するようにしているので、容
易に電子放出源が作製できるようになる。また、露出し
ているバンドル表面において、一様にカーボンナノチュ
ーブが露出した状態が得られるので、より多くの電子放
出量が得られる。
ーン表面においてバンドルが露出し、加えて、その表面
において、カーボンナノチューブが露出した状態とな
り、真空中でその電子放出源に電位を印加するとカーボ
ンナノチューブに高電界が集中し、このカーボンナノチ
ューブの先端より電子が放出される。このように、この
電子放出源はカーボンナノチューブから電子が放出され
る構成なので、従来の熱電子電子放出現に比較してより
耐性を向上させることができる。また、バンドルペース
トを用いてパターンを形成するようにしているので、容
易に電子放出源が作製できるようになる。また、露出し
ているバンドル表面において、一様にカーボンナノチュ
ーブが露出した状態が得られるので、より多くの電子放
出量が得られる。
【００３９】また、この発明では、導電性を有する粘性
溶液に複数のカーボンナノチューブが集合して構成され
たバンドルを分散させたバンドルペーストを用意し、こ
のバンドルペーストからなるパターンを基板上に形成す
る第１の工程と、パターンをプラズマに晒すことで、パ
ターン表面のバンドル以外の導電性材料を選択的に除去
してカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出
源を形成する第２の工程とを備えるようにした。ここ
で、例えば、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解することで
粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複数の金
属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バンドル
ペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およびバン
ドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板上に接
着固定することでパターンを形成し、第２の工程では、
パターン表面に存在する金属粒子を除去するようにし
た。
溶液に複数のカーボンナノチューブが集合して構成され
たバンドルを分散させたバンドルペーストを用意し、こ
のバンドルペーストからなるパターンを基板上に形成す
る第１の工程と、パターンをプラズマに晒すことで、パ
ターン表面のバンドル以外の導電性材料を選択的に除去
してカーボンナノチューブより電子を放出する電子放出
源を形成する第２の工程とを備えるようにした。ここ
で、例えば、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解することで
粘性を備えた溶剤中に複数のガラス粒子および複数の金
属粒子が分散され、そして、第１の工程では、バンドル
ペースト中のガラス粒子を融解し、金属粒子およびバン
ドルをそれぞれをその融解したガラスにより基板上に接
着固定することでパターンを形成し、第２の工程では、
パターン表面に存在する金属粒子を除去するようにし
た。
【００４０】このように作製した電子放出源では、パタ
ーン表面においてバンドルが露出した状態となってバン
ドル以外の導電性物質が減少し、真空中でその電子放出
源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界が
集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が放
出される。このように、この電子放出源はカーボンナノ
チューブから電子が放出される構成なので、従来の熱電
子電子放出現に比較してより耐性を向上させることがで
きる。また、バンドルペーストを用いてパターンを形成
するようにしているので、容易に電子放出源が作製でき
るようになる。また、パターン表面では、バンドル以外
の導電性物質を減少させているので、カーボンナノチュ
ーブにより多くの電界を集中させることができる。
ーン表面においてバンドルが露出した状態となってバン
ドル以外の導電性物質が減少し、真空中でその電子放出
源に電位を印加するとカーボンナノチューブに高電界が
集中し、このカーボンナノチューブの先端より電子が放
出される。このように、この電子放出源はカーボンナノ
チューブから電子が放出される構成なので、従来の熱電
子電子放出現に比較してより耐性を向上させることがで
きる。また、バンドルペーストを用いてパターンを形成
するようにしているので、容易に電子放出源が作製でき
るようになる。また、パターン表面では、バンドル以外
の導電性物質を減少させているので、カーボンナノチュ
ーブにより多くの電界を集中させることができる。
【００４１】また、この発明では、導電性を有する粘性
溶液に複数のカーボンナノチューブが集合して構成され
たバンドルを分散させたバンドルペーストを用意し、こ
のバンドルペーストからなるパターンを基板上に形成す
る第１の工程と、パターンをプラズマに晒すことで、パ
ターン表面のバンドル以外の導電性材料を選択的に除去
する第２の工程と、第２の工程の後で、パターンを酸素
ガスもしくは水素ガスのプラズマに晒すことで、パター
ン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナノチュ
ーブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去してカー
ボンナノチューブより電子を放出する電子放出源を形成
する第３の工程とを備えるようにした。ここで、例え
ば、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備
えた溶剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が
分散され、そして、第１の工程では、バンドルペースト
中のガラス粒子を融解し、金属粒子およびバンドルをそ
れぞれをその融解したガラスにより基板上に接着固定す
ることでパターンを形成し、第２の工程では、パターン
表面に存在する金属粒子を除去するようにした。
溶液に複数のカーボンナノチューブが集合して構成され
たバンドルを分散させたバンドルペーストを用意し、こ
のバンドルペーストからなるパターンを基板上に形成す
る第１の工程と、パターンをプラズマに晒すことで、パ
ターン表面のバンドル以外の導電性材料を選択的に除去
する第２の工程と、第２の工程の後で、パターンを酸素
ガスもしくは水素ガスのプラズマに晒すことで、パター
ン表面に露出しているバンドル表面のカーボンナノチュ
ーブ以外の炭素成分を選択的にエッチング除去してカー
ボンナノチューブより電子を放出する電子放出源を形成
する第３の工程とを備えるようにした。ここで、例え
ば、上述の粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備
えた溶剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が
分散され、そして、第１の工程では、バンドルペースト
中のガラス粒子を融解し、金属粒子およびバンドルをそ
れぞれをその融解したガラスにより基板上に接着固定す
ることでパターンを形成し、第２の工程では、パターン
表面に存在する金属粒子を除去するようにした。
【００４２】このように作製した電子放出源では、パタ
ーン表面においてバンドルが露出し、加えて、その表面
において、カーボンナノチューブが露出した状態とな
り、真空中でその電子放出源に電位を印加するとカーボ
ンナノチューブに高電界が集中し、このカーボンナノチ
ューブの先端より電子が放出される。このように、この
電子放出源はカーボンナノチューブから電子が放出され
る構成なので、従来の熱電子電子放出現に比較してより
耐性を向上させることができる。また、バンドルペース
トを用いてパターンを形成するようにしているので、容
易に電子放出源が作製できるようになる。また、露出し
ているバンドル表面において、一様にカーボンナノチュ
ーブが露出した状態が得られるので、より多くの電子放
出量が得られる。そして、この発明によれば、カーボン
ナノチューブより電子を放出させるようにしたので、従
来のように使用中にガスと反応して熱電子発生源が消耗
するなどのことが無く、より長期に安定してより多くの
電子を放出させることができるという効果を有する。
ーン表面においてバンドルが露出し、加えて、その表面
において、カーボンナノチューブが露出した状態とな
り、真空中でその電子放出源に電位を印加するとカーボ
ンナノチューブに高電界が集中し、このカーボンナノチ
ューブの先端より電子が放出される。このように、この
電子放出源はカーボンナノチューブから電子が放出され
る構成なので、従来の熱電子電子放出現に比較してより
耐性を向上させることができる。また、バンドルペース
トを用いてパターンを形成するようにしているので、容
易に電子放出源が作製できるようになる。また、露出し
ているバンドル表面において、一様にカーボンナノチュ
ーブが露出した状態が得られるので、より多くの電子放
出量が得られる。そして、この発明によれば、カーボン
ナノチューブより電子を放出させるようにしたので、従
来のように使用中にガスと反応して熱電子発生源が消耗
するなどのことが無く、より長期に安定してより多くの
電子を放出させることができるという効果を有する。
【図１】 この発明の第１の実施の形態における電子放
出源およびそれを用いた電子銃の構成を示す構成図であ
る。
出源およびそれを用いた電子銃の構成を示す構成図であ
る。
【図２】 図１に示した印刷パターン１４０の表面を電
子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
【図３】 この発明の第２の実施の形態における電子放
出源の要部構成を示す構成図である。
出源の要部構成を示す構成図である。
【図４】 従来の電子放出源を用いた電子銃の構成を示
す説明図である。
す説明図である。
１０１…基台、１０２…可動ステージ、１０３…陰極、
１０３ａ…電子放出源、１０４…引き出し電極、１０４
ａ…アパーチャ、１３１…金属板、１３２…バインダ
ー、１３３…銀粒子、１３４…バンドル、１３５…カー
ボンナノチューブ、１４０…印刷パターン。
１０３ａ…電子放出源、１０４…引き出し電極、１０４
ａ…アパーチャ、１３１…金属板、１３２…バインダ
ー、１３３…銀粒子、１３４…バンドル、１３５…カー
ボンナノチューブ、１４０…印刷パターン。
Claims (12)
- 【請求項１】 導電性を有する粘性溶液に複数のカーボ
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターン表面にレーザを照射することにより、前記
パターン表面においては前記バンドル以外の物質を選択
的に除去し、加えて、そのバンドルの表面においては前
記カーボンナノチューブ以外の炭素成分を選択的に除去
して前記カーボンナノチューブより電子を放出する電子
放出源を形成する第２の工程とを備えたことを特徴とす
る電子放出源の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電子放出源の製造方法に
おいて、 前記粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備えた溶
剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が分散さ
れ、 前記第１の工程では、前記バンドルペースト中の前記ガ
ラス粒子を融解し、前記金属粒子および前記バンドルを
それぞれをその融解したガラスにより前記基板上に接着
固定することで前記パターンを形成し、 前記第２の工程では、前記パターン表面に存在する前記
金属粒子および前記ガラスを除去することを特徴とする
電子放出源の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の電子放出源の製造方法に
おいて、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを焼成して前記樹脂を除去して形成することを
特徴とする電子放出源の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２または３記載の電子放出源の製
造方法において、 前記金属粒子は銀から構成されていることを特徴とする
電子放出源の製造方法。 - 【請求項５】 導電性を有する粘性溶液に複数のカーボ
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターンをプラズマに晒すことで、前記パターン表
面の前記バンドル以外の導電性材料を選択的に除去して
前記カーボンナノチューブより電子を放出する電子放出
源を形成する第２の工程とを備えたことを特徴とする電
子放出源の製造方法。 - 【請求項６】 導電性を有する粘性溶液に複数のカーボ
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターンをプラズマに晒すことで、前記パターン表
面の前記バンドル以外の導電性材料を選択的に除去する
第２の工程と、 前記第２の工程の後で、前記パターンを酸素ガスのプラ
ズマに晒すことで、前記パターン表面に露出している前
記バンドル表面の前記カーボンナノチューブ以外の炭素
成分を選択的にエッチング除去して前記カーボンナノチ
ューブより電子を放出する電子放出源を形成する第３の
工程とを備えたことを特徴とする電子放出源の製造方
法。 - 【請求項７】 導電性を有する粘性溶液に複数のカーボ
ンナノチューブが集合して構成されたバンドルを分散さ
せたバンドルペーストを用意し、このバンドルペースト
からなるパターンを基板上に形成する第１の工程と、 前記パターンをプラズマに晒すことで、前記パターン表
面の前記バンドル以外の導電性材料を選択的に除去する
第２の工程と、 前記第２の工程の後で、前記パターンを水素ガスのプラ
ズマに晒すことで、前記パターン表面に露出している前
記バンドル表面の前記カーボンナノチューブ以外の炭素
成分を選択的にエッチング除去して前記カーボンナノチ
ューブより電子を放出する電子放出源を形成する第３の
工程とを備えたことを特徴とする電子放出源の製造方
法。 - 【請求項８】 請求項５〜７いずれか１項記載の電子放
出源の製造方法において、 前記粘性溶液は、樹脂を溶解することで粘性を備えた溶
剤中に複数のガラス粒子および複数の金属粒子が分散さ
れ、 前記第１の工程では、前記バンドルペースト中の前記ガ
ラス粒子を融解し、前記金属粒子および前記バンドルを
それぞれをその融解したガラスにより前記基板上に接着
固定することで前記パターンを形成し、 前記第２の工程では、前記パターン表面に存在する前記
金属粒子を除去することを特徴とする電子放出源の製造
方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の電子放出源の製造方法に
おいて、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを焼成して前記樹脂を除去して形成することを
特徴とする電子放出源の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項８または９記載の記載の電子放
出源の製造方法において、 前記金属粒子は銀から構成されていることを特徴とする
電子放出源の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１，４，５いずれか１項記載の
電子放出源の製造方法において、 前記導電性を有する粘性溶液は金属粒子が分散された熱
硬化性の樹脂から構成され、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを加熱硬化させることで形成することを特徴と
する電子放出源の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１，４，５いずれか１項記載の
電子放出源の製造方法において、 前記導電性を有する粘性溶液は、導電性を有する熱硬化
性の高分子材料から構成され、 前記第１の工程において、前記パターンは前記バンドル
ペーストを加熱硬化させることで形成することを特徴と
する電子放出源の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20324998A JP3790047B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 電子放出源の製造方法 |
| EP98118206A EP0905737B1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-25 | Electron-emitting source |
| DE69834673T DE69834673T2 (de) | 1997-09-30 | 1998-09-25 | Verfahren zur Herstellung einer Elektronenemittierenden Quelle |
| EP03017290A EP1361592B1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-25 | Method of manufacturing an electron-emitting source |
| DE69823441T DE69823441T2 (de) | 1997-09-30 | 1998-09-25 | Elektronen emittierende Quelle |
| US09/162,731 US6239547B1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-28 | Electron-emitting source and method of manufacturing the same |
| KR10-1998-0041222A KR100363005B1 (ko) | 1997-09-30 | 1998-09-30 | 전자방출원및그제조방법 |
| KR10-2002-0051959A KR100539696B1 (ko) | 1997-09-30 | 2002-08-30 | 전자 방출원 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20324998A JP3790047B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 電子放出源の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036243A true JP2000036243A (ja) | 2000-02-02 |
| JP3790047B2 JP3790047B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=16470908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20324998A Expired - Fee Related JP3790047B2 (ja) | 1997-09-30 | 1998-07-17 | 電子放出源の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3790047B2 (ja) |
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| JP2007531201A (ja) * | 2003-07-09 | 2007-11-01 | ハイピリオン カタリシス インターナショナル インコーポレイテッド | レーザ及び／又はプラズマ処理カーボンナノチューブのマット、フィルム又はインクで作製したフィールドエミッションデバイス |
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| KR100790847B1 (ko) * | 2001-11-23 | 2008-01-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브를 포함하는 접착용 복합체 및 이를 이용한전자방출소자 및 그 제조방법 |
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-
1998
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