JP2002255528A - 微粒子分散液およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝集し易いカーボンナノチューブやグラファ
イトナノファイバーなどのように擬一次元形状を有する
微粒子を均一に分散した分散液およびその製造方法、効
率の良い微粒子の精製方法、微粒子の密度が高く、且つ
均一な微粒子皮膜、および長寿命で電子が安定に、高効
率で放出できる低コストの電子放出素子および面発光装
置および画像表示装置および固体真空デバイスおよびプ
ラズマディスプレイパネルおよび液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】 支持部材の上に第１の導電性電極を形成
し、双極性非プロトン溶剤にカーボンナノチューブやグ
ラファイトナノファイバーを分散した分散液を第１の導
電性電極上に滴下または印刷により塗布して微粒子皮膜
を積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子分散液およ
びその製造方法、および微粒子の精製方法、および微粒
子の皮膜形成方法、およびその形成方法により製造され
る電子放出素子およびそれを用いた面発光装置および画
像表示装置および固体真空デバイスに関し、より具体的
には、カーボンナノチューブやグラファイトナノファイ
バーのように形状に異方性を有する炭素微粒子の分散液
およびその製造方法、およびそれらの炭素微粒子の精製
方法、およびそれらの炭素微粒子の皮膜形成方法、およ
びその形成方法により製造したそれらの炭素微粒子を冷
陰極部材に使用した電子放出素子およびそれを用いた面
発光装置および画像表示装置および固体真空デバイスに
関する。中でもカーボンナノチューブやグラファイトナ
ノファイバーのようなシートからなるグラファイト構造
を有する微粒子は、この分散液や精製によってトランジ
スタやダイオード等の電子デバイスや二次電池や水素貯
蔵装置を構成する場合に使用される。また、不定形形状
あるいは板状の形状を有する粒子の中でもμｍオーダー
の粒径で、粒子サイズの小さい蛍光体粉末を均一に分散
したペーストを作製し、このペーストを使ってプラズマ
ディスプレイパネルなどガス放電パネルの蛍光体層を形
成する方法にも関する。

【０００２】

【従来の技術】電界放出型陰極（冷陰極）としては、微
小な三角錘状のエミッタチップを多数配置したスピント
（Ｓｐｉｎｄｔ）型と呼ばれるものが一般的である（米
国特許３６６５２４１号公報参照）。このスピント型エ
ミッタは、製造プロセス的に多数のエミッタチップを精
度良く構成することが難しく、面発光装置や画像表示装
置に応用する場合に大面積化が困難という問題があっ
た。また、スピント型エミッタでは電界がチップ先端に
集中するため、電子放出により発生したイオンがチップ
先端に衝突し損傷を与える。その結果、電子放出が不安
定になったり、エミッタの寿命が短いという本質的課題
があった。

【０００３】このようなスピント型エミッタの問題を解
決するための新しいエミッタ材料として、カーボンファ
イバー、カーボンナノチューブおよびグラファイトナノ
ファイバーのように炭素六員環構造、すなわちグラファ
イト構造を含む炭素微粒子が注目されている（例えば、
特願平１０−１７１９０９号、または特開２０００−８
６２１９号公報参照）。これらの炭素微粒子は一方向に
長い擬一次元形状をしており、電界放出の際にその端部
に電界集中するため電子放出が容易に起こる。また、化
学的に安定で、機械的にも強靭であることが、従来のス
ピント型の問題点を解決するエミッタ材料として、有望
視されている。

【０００４】これらの炭素微粒子を用いたエミッタの形
成方法としては、炭素微粒子を溶媒に分散した懸濁液を
作製し、キャスト、スクリーン印刷、滴下、インクジェ
ット印刷などの印刷技術を用いて基板となる支持部材上
に懸濁液のパターンを形成した後、溶媒を乾燥して所望
形状を得るというものが一般的である。

【０００５】また、上述の炭素微粒子の懸濁液を作製す
る場合、有機溶媒が一般的に使用され、その一例として
エーテル、ベンゼン、酢酸エチル、クロロホルム、イソ
プロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン
（特開２０００−７２４２２号公報）、ジエチルエーテ
ル（特開２０００−８６２１９号公報）の使用が有効で
あることが開示されている。さらに、上記有機溶媒の代
わりに界面活性剤を混合した水溶液を使用した例に付い
ても開示されている（特開２０００−７２４２２号公
報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
炭素微粒子の懸濁液を作製する場合、上記の有機溶媒を
使用しても炭素微粒子を充分分散できないという問題が
あった。炭素微粒子が擬一次元形状をしているために、
微粒子間で互いに絡み易く、凝集し易いという理由から
である。その現象の一例を挙げると、超音波を微粒子と
溶媒の混合液に照射しても全く分散しなかったり、超音
波を照射している間は分散できても照射を終えると直ち
に凝集が始まったり、微粒子の濃度が薄い場合では分散
できても高い濃度の場合ではいくら分散を試みても凝集
体が残ってしまう、などである。このような状況の中で
は、上記の有機溶媒を用いて炭素微粒子の懸濁液を作製
し、一般的な印刷手法により炭素微粒子の皮膜を形成し
ようとしても、以下のような問題を生じていた。例え
ば、インクジェット印刷やディスペンサーを使った印刷
の場合は微粒子の凝集体によってノズルが詰まってしま
ったり、スクリーン印刷の場合でもメッシュの目詰まり
を生じたり、キャストや滴下による場合でも微粒子の凝
集によって印刷面内における微粒子の密度にムラを生じ
るなどの不具合である。このような微粒子密度のムラ
は、微粒子皮膜を電子放出部材として電界電子放出素子
を構成したときに、蛍光体からの発光輝度分布が不均一
になって好ましくない。また、この不均一性により、電
流密度の大きな領域が発生するため、電子放出部材の変
質や劣化を生じ易く、動作が不安定であったり、素子寿
命が短いという問題があった。

【０００７】このような不具合を避けるために、分散す
る微粒子の密度を小さくして凝集を防ぎ印刷する手法が
考えられるが、皮膜における微粒子の密度が低すぎ、１
回の印刷では実用的な電子放出特性に程遠いものしか得
られない。従って、所望の電子放出特性を得るために
は、何度も重ねて印刷を行い微粒子皮膜を形成せねばな
らない。しかし、これを実現するためには高い印刷精度
が要求されると共に、皮膜形成の製造コストが高くなる
という問題が生じていた。

【０００８】一方、界面活性剤を混ぜた水の場合は、上
記有機溶剤に比べて均一な分散ができる。しかし、溶媒
を乾燥した後、微粒子の表面には界面活性剤が残留し、
これが微粒子表面からの電子放出を妨げるという問題が
あり、電子放出素子を構成するためには不向きであっ
た。

【０００９】また、触媒を使った気相成長法で作製した
カーボンナノチューブやグラファイトナノファイバーに
は、不純物として触媒粒子が混在し、アーク放電で作製
したカーボンナノチューブには、ほぼ球状の微粒子（ポ
リナノヘドロンと呼ばれている）が混在している。これ
らの不純物粒子は、多い場合には５０％を越える割合で
存在しており、電子放出効率の高い優れた電子放出部材
を形成するためには、作製した直後の粗カーボンナノチ
ューブや粗グラファイトナノファイバーから電子放出に
ほとんど寄与しないこれらの余計な粒子を除去する必要
がある。これらの粒子を除去するための一般的な手法と
して遠心分離法がある。しかし、粗カーボンナノチュー
ブや粗グラファイトナノファイバーにはこれらの不純物
粒子がまとわり付き、互いに絡み合っているため、当然
のことながら先ず、カーボンナノチューブやグラファイ
トナノファイバーだけでなく、不純物粒子も含めて溶媒
に均一に分散しなければならない。これまで使用されて
いた従来例の有機溶媒では、上記のようにこれらの粒子
の分散が十分でなく、遠心分離を行っても不純物粒子の
除去がなされなかったという問題があった。

【００１０】一方、蛍光体粉末のような不定形状の微粒
子においても、プラズマディスプレイパネルのように蛍
光体層をラインジェットで形成する場合に、蛍光体粒子
を均一に分散した蛍光体ペーストの作製が必要である。
しかし、蛍光体微粒子同士が、不定形状のため、凝集し
やすい。従って、これまでは、均一に分散したペースト
を作製するために、長時間のボールミルが行われていた
が、長時間のボールミルは、蛍光体表面を機械的に擦る
ため表面にダメージが入り、発光効率が減少する問題が
あった。また、ボールミルで分散しても、ラインジェッ
トでの印刷までの間にペースト内で凝集が始まり、ノズ
ルが目詰まりする問題があった。

【００１１】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、凝集し易いカーボン
ナノチューブやグラファイトナノファイバーなどのよう
に擬一次元形状を有する微粒子を均一に分散した分散液
およびその製造方法、効率の良い微粒子の精製方法、微
粒子の密度が高く、且つ均一な微粒子皮膜、および長寿
命で電子が安定して、高効率で放出できる低コストの電
子放出素子および面発光装置および画像表示装置および
固体真空デバイスを提供することである。また、簡単に
均一分散でき、かつノズルの目詰まりを起こし難い蛍光
体ペーストを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため、
請求項１の発明の微粒子分散液は、双極性非プロトン溶
剤を少なくとも含んだ有機溶剤に形状に微粒子を分散し
たことを特徴とするものであり、双極性非プロトン溶剤
を少なくとも含んだ有機溶剤に分散することにより、従
来例の有機溶剤では凝集し易かった微粒子でも均一に分
散できる。

【００１３】請求項２の発明の微粒子分散液は、微粒子
が擬一次元形状を有することを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明の微粒子分散液は、微粒子
の擬一次元形状の長さが１００ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲
であることを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明の微粒子分散液は、微粒子
が炭素、窒化珪素、窒化ホウ素、金属硫化物を主成分と
することを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明の微粒子分散液は、微粒子
が、少なくともカーボンナノチューブまたはグラファイ
トナノファイバー、炭素繊維からなることを特徴とす
る。

【００１７】請求項６の発明の微粒子分散液は、微粒子
の粒径が概ね１０ｎｍ〜概ね１０μｍの範囲であること
を特徴とする。

【００１８】請求項７の発明の微粒子分散液は、微粒子
が蛍光体であることを特徴とする。

【００１９】請求項８の発明の微粒子分散液は、双極性
非プロトン溶剤分子の双極子モーメントの大きさが１×
１０−２９（Ｃ・ｍ）以上３×１０−２９（Ｃ・ｍ）以
下であることを特徴とする。

【００２０】請求項９の発明の微粒子分散液は、有機溶
剤が、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、
ヘキサメチルリン酸トリアミド、炭酸ジエチル、γ−ブ
チロラクトン、炭酸ジメチル、アセトニトリル、ニトロ
ベンゼン、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
セトアミド、シアノ酢酸エチル、１，３−ジメチル−２
−イミダゾリジノン、テトラメチル尿素、フルフラー
ル、ホルムアミド、Ｏ−ニトロアニソール、ニトロエタ
ン、ニトロプロパン、２−ニトロプロパンのうち、少な
くとも１種類以上を概ね体積比１％以上含むことを特徴
とする。

【００２１】請求項１０の発明は、請求項１に記載の微
粒子分散液の製造方法であって、双極性非プロトン溶剤
を少なくとも含んだ有機溶剤中で微粒子を移動させるこ
とを特徴とするものであって、容易に、且つ素早く、均
一な微粒子分散液を提供できる。

【００２２】請求項１１の発明は、請求項１に記載の微
粒子分散液の製造方法であって、微粒子を移動させる手
段が、有機溶剤の撹拌あるいは前記有機溶剤への超音波
照射であることを特徴とする。

【００２３】請求項１２の発明の微粒子の精製方法は、
微粒子を含む混合物を双極性非プロトン溶剤を少なくと
も含んだ有機溶剤中に分散させる第１の工程と、前記第
１の工程で得られた分散液より前記微粒子を選別、抽出
する第２の工程から少なくとも構成されることを特徴と
するものであって、容易に、且つ効率の良い精製が行え
る。

【００２４】請求項１３の発明の微粒子の精製方法は、
第１の工程が、少なくとも有機溶剤の撹袢あるいは前記
有機溶剤への超音波照射であることを特徴とする。

【００２５】請求項１４の発明の微粒子の精製方法は、
第２の工程が、少なくとも遠心分離あるいは濾過による
ものであることを特徴とする。

【００２６】請求項１５の発明のインクジェット用イン
クは、双極性非プロトン溶剤を少なくとも含んだ有機溶
剤に微粒子を分散したことを特徴とする。

【００２７】請求項１６の発明の微粒子の皮膜形成方法
は、双極性非プロトン溶剤を少なくとも含んだ有機溶剤
に形状に異方性を有する微粒子を分散した分散液を支持
部材の上に塗布する第１の工程と、前記有機溶剤を揮発
し、乾燥する第２の工程を少なくとも行うことにより、
前記支持部材上に前記微粒子の皮膜を形成することを特
徴とするものであって、微粒子の密度が均一な皮膜を提
供できる。

【００２８】請求項１７の発明の微粒子の皮膜形成方法
は、双極性非プロトン溶剤を少なくとも含んだ有機溶剤
に形状に異方性を有する微粒子を分散した分散液を作成
する第１の工程と、前記分散液より前記微粒子を精製抽
出する第２の工程と、前記精製抽出した微粒子を支持部
材の上に塗布する第３の工程を少なくとも行うことによ
り、前記支持部材上に前記微粒子の皮膜を形成すること
を特徴とするものであって、微粒子の密度が高く、且つ
均一な皮膜を提供できる。

【００２９】請求項１８の発明の電子放出素子は、少な
くとも、支持部材と前記支持部材上に形成された第１の
導電性部材と、前記第１の導電性部材に接し請求項１６
または１７に記載の方法で形成された微粒子の皮膜から
なる電子放出部材と、前記第１の導電性部材に対して正
にバイアスされる第２の導電性部材を備えたことを特徴
とするものであって、長寿命で電子が安定して、高効率
で放出できる低コストの電子放出素子を実現できる。

【００３０】請求項１９の発明の電子放出素子は、少な
くとも、支持部材と前記支持部材上に形成された第１の
導電性部材と、前記第１の導電性部材に接し請求項１６
または１７に記載の方法で形成された微粒子の皮膜から
なる電子放出部材と、前記電子放出部材から電子を引き
出すための引き出し電極と、前記第１の導電性部材に対
して正にバイアスされる第２の導電性部材を備えたこと
を特徴とするものであって、長寿命で電子が安定して、
高効率で放出できる低コストの電子放出素子を実現でき
る。

【００３１】請求項２０の発明の電子放出素子は、電子
放出部材に非プロトン性溶媒分子が含まれることを特徴
とする。

【００３２】請求項２１の発明の電子放出素子は、電子
放出部材に窒素化合物が含まれることを特徴とする。

【００３３】請求項２２の発明は、請求項１８に記載の
電子放出素子を含む面発光装置であって、前記電子放出
素子の第２の電極上に蛍光体が配置されていることを特
徴とし、均一は発光が可能であると共に、従来の蛍光灯
のように環境に有害な水銀を使わずに、構造が簡単で薄
型の面発光装置を実現できる。

【００３４】請求項２３の発明は、少なくとも請求項１
８に記載の電子放出素子を複数個含む画像表示装置であ
って、前記電子放出素子の第２の導電性部材上に蛍光体
層が配置され、複数個の電子放出部材から放出された電
子により画像を表示することを特徴とし、明るさが均一
であり、長寿命および高効率で、低コストの画像表示装
置を実現できる。

【００３５】請求項２４の発明の画像表示装置は、複数
のストライプ形状の第１の導電性部材と引き出し電極と
が互いに交差する交差部を複数個形成するように配置さ
れ、前記交差部の各々において前記第１の導電性部材に
接し請求項１６または１７に記載の方法で形成された微
粒子の皮膜からなる電子放出部材が設けられ、前記電子
放出部材から放出された電子が前記引き出し電極に設け
られた開口部を通過し、前記第１の導電性部材に対して
正にバイアスされる第２の導電性部材上の蛍光体層に到
達することによって画像を表示することを特徴とするも
のであって、明るさが均一であり、長寿命および高効率
で、低コストの画像表示装置を実現できる。

【００３６】請求項２５の発明の画像表示装置は、窒素
化合物を吸収するゲッターを備えていることを特徴とす
る。

【００３７】請求項２６の発明の画像表示装置は、蛍光
体層が蛍光体微粒子を双極性非プロトン溶剤を少なくと
も含んだ有機溶剤に分散した液を塗布することによって
形成されたものであることを特徴とする。

【００３８】請求項２７の発明のガス放電パネルは、少
なくとも対向する１対のガラス基板間に形成された放電
空間内で発生した紫外線を蛍光体層に照射し、可視光に
変換して画像表示を行うガス放電パネルにおいて、蛍光
体層が、蛍光体微粒子を双極性非プロトン溶剤を少なく
とも含んだ有機溶剤に分散した液を塗布することによっ
て形成されたものであることを特徴とする。

【００３９】請求項２８の発明のガス放電パネルは、窒
素化合物を吸収するゲッターを備えていることを特徴と
する。

【００４０】請求項２９の発明の固体真空デバイスは、
少なくとも、支持部材と前記支持部材上に形成された第
１の導電性部材と、前記第１の導電性部材に接し請求項
１６または１７に記載の方法で形成された微粒子の皮膜
からなる電子放出部材と、前記第１の導電性部材に対し
て正にバイアスされる第２の導電性部材を備えた電子放
出素子を真空容器内に配設して構成されていることを特
徴とする。

【００４１】請求項３０の発明の固体真空デバイスは、
少なくとも、第１の導電性部材と第２の導電性部材の間
に電子放出部材から電子を引き出すための引き出し電極
を備えたことを特徴とする。

【００４２】請求項３１の発明の固体真空デバイスは、
引き出し電極を複数備えたことを特徴とする。

【００４３】請求項３２の発明の画像表示装置は、少な
くとも２枚の基板をスペーサを介して張り合わせて構成
される画像表示装置において、スペーサが双極性非プロ
トン溶剤を少なくとも含んだ有機溶剤に前記スペーサが
分散された分散液を少なくとも一方の前記基板上に塗布
乾燥して形成されていることを特徴とする。

【００４４】請求項３３の発明の画像表示装置は、スペ
ーサが、球もしくは円柱形状であることを特徴とする。

【００４５】請求項３４の発明の画像表示装置は、２枚
の基板間に、液晶が充填されていることを特徴とする。

【００４６】本発明者は、鋭意研究の結果、従来の技術
で説明した特開２０００−７２４２２号公報、特開２０
００−８６２１９号公報に記載の有機溶媒では、カーボ
ンナノチューブやグラファイトナノファイバー、カーボ
ンファイバーのように擬一次元形状を有する微粒子を均
一に分散することが困難であり、この分散液を用いてこ
れらの微粒子皮膜からなる電子放出素子を構成しても、
電子放出部材でも微粒子密度が不均一であるため、電子
放出が均一でなく、動作が不安定で、短寿命であるとの
知見を得た。そこで、本発明者は、その知見に基づいて
本発明を行った。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。なお、以下の実施形態の説明では、電子放出
素子、面発光装置、画像表示装置、固体真空デバイスへ
の適用を例にとって本発明を説明するが、本発明の適用
はそれらに限られるものではなく、陰極線管（ＣＲ
Ｔ）、電子銃、電子ビーム蒸着機、電子顕微鏡など、電
子源（電子エミッタ）または蛍光体層やスペーサなど微
粒子によって構成される部材を必要とする様々なアプリ
ケーションに適用可能である。

【００４８】（実施の形態１）アーク放電法で作製した
単層カーボンナノチューブを２０〜５０％含む黒色固形
物：２００ｍｇを試薬瓶に入れた各種有機溶剤（１００
ｍｌ）に混合し、周波数：４５ｋＨｚの超音波を３０分
間照射して、分散液の作製を試みた。但し、ここで使用
したカーボンナノチューブの形状は、直径：数ｎｍ、長
さ：０．１μｍ〜１０μｍである。そして、分散の良さ
の度合を評価するために、超音波照射終了後から液中に
凝集体が浮遊し始める迄の時間ｔ０を調べた。その結果
を、使用した溶液の双極子モーメントと比誘電率の値と
併せて（表１）に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】なお、黒色固形物に含まれる単層カーボン
ナノチューブ以外のものは、ナノメートル（ｎｍ）サイ
ズのほぼ球状のフラーレンやポリナノヘドロンで、炭素
原子からなるものである。また、黒色固形物の量を２ｍ
ｇ〜５００ｍｇの範囲で変化させて有機溶剤の量は一定
にして同様に実験してみたが、（表１）と同じ結果を得
た。さらに、単層カーボンナノチューブの代わりに、多
層カーボンナノチューブ、炭素、Ｓｉまたはホウ素の窒
化物または酸化物からなるナノチューブ、あるいは金属
硫化物からなるナノチューブの場合に付いても、上記と
同様の検討を実施したところ、（表１）と同様な結果が
得られることを確認した。また、上記アセトニトリル、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクト
ンの他に、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、ニトロベンゼ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、シアノ酢酸エチ
ル、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、テトラ
メチル尿素、フルフラール、ホルムアミド、Ｏ−ニトロ
アニソール、ニトロエタン、ニトロプロパン、２−ニト
ロプロパンなど他の双極性非プロトン溶剤（双極子モー
メントが１０×１０−３０（Ｃ・ｍ）以上のものであれ
ばここに挙げたものに限らない）を使用しても良好な分
散液が得られること、これらの任意の組み合わせによる
混合液を使用しても良好な分散液が得られることを確認
した。

【００５１】これらのナノチューブの分散時に照射する
超音波のパワー密度についても調べた。パワー密度は、
有機溶剤中を進行する超音波の、その進行方向に対して
垂直な面における単位面積当たりの超音波のパワーで定
義した。有機溶剤に照射される超音波のパワー密度が、
０．１Ｗ／ｃｍ２より小さい場合は何れの有機溶剤につ
いても分散が不十分であり、１Ｗ／ｃｍ２を越える場合
は、有機溶剤中での気泡発生が著しく顕著になり、ナノ
チューブの分散が効率よく行われない。従って、微粒子
の超音波照射による分散に於いては、超音波のパワー密
度は０．１Ｗ／ｃｍ２以上１Ｗ／ｃｍ２以下が好ましい
と言える。

【００５２】また、擬一次元形状ではないが、数ｎｍ〜
数十μｍの粒径を有するダイヤモンド粒子についても上
記と同様に各種溶剤に対する分散の度合いを調べたとこ
ろ、（表１）と同様な結果を得た。

【００５３】（表１）より、ナノチューブを含む微粒子
を溶液中に均一分散する上で分かることは、（１）誘電
率の大きい溶液ほど分散に優れる、（２）プロトン（Ｈ
＋）供与性の溶剤（エチルアルコール、メチルアルコー
ルなどのアルコール類）の場合は誘電率が大きくても分
散は余り良くない、（３）非プロトン性の溶剤（（表
１）に於てアセトン〜γ−ブチロラクトン間の溶剤）の
使用が好ましいが、特に双極子モーメントの大きい双極
性非プロトン溶剤の使用が特に好ましい、ということで
ある。また、最適な双極子モーメントの大きさは、１０
×１０−３０（Ｃ・ｍ）以上であることが言える。

【００５４】次に比較のために、カーボンナノチューブ
を含まない、フラーレンやポリナノヘドロンからなる黒
色固形物を使って、上記と同様の実験を行った。結果を
（表２）に示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】（表２）の結果より、ほぼ球状の等方的形
状を有するフラーレンやポリナノヘドロンの場合は、プ
ロトン性溶媒、非プロトン性溶媒に関わりなく、溶剤の
誘電率が大きければ均一に分散できることが判明した。
（表１）との差は、微粒子形状にあると思われる。つま
り、球状の等方的形状であれば、互いに絡み難く、凝集
しにくいためと思われる。従って、カーボンナノチュー
ブのようにその形状に異方性を有する粒子（より詳しく
記述するならば、アスペクト比の大きい擬一次元形状を
有する粒子）を分散するには、溶剤分子の双極子モーメ
ントの大きい双極性非プロトン溶剤を使用しなければな
らないと言える。

【００５７】ナノチューブのような形状に異方性を有す
る粒子を分散するのに、双極性非プロトン溶剤の使用が
何故有効であるのか、については以下のように推測して
いる。球状の粒子に比べて擬一次元構造の粒子は互いに
絡み易く、凝集し易いのは事実である。このような擬一
次元構造の粒子が、溶液中に均一に分散するということ
は、粒子同士が互いに反発し合い、互いに距離をおいて
いるためであると考えられる。このような状態が生じる
１つの例として、以下のような現象を考えている。溶液
中でナノチューブの表面は、電子分極した、大きい双極
子モーメントをもつ分子で覆われており、表面を覆って
いる分子の分極の向きが揃って同じである。そのため、
１つ１つのナノチューブ表面は、見かけ上同じ極性に帯
電した状態になっており、互いに静電的に斥力が働いて
ナノチューブは凝集しにくい。分子の電子分極の小さい
プロトン性溶剤の場合は、上記のような現象を生じない
ため、ナノチューブが互いに絡み易く凝集し易いと思わ
れる。

【００５８】ここでは、微粒子を溶剤中に分散する手段
として超音波を使用した。上記のように微粒子表面を溶
剤分子で覆い、素早く均一な分散を促進するためには、
溶剤中で微粒子を動かし、微粒子表面と溶剤分子が接す
る機会を増やすことが効果的である。その機会を増やす
手段として、超音波を当てること、マグネティック・ス
ターラーを用いたり回転ローラー上微粒子と分散液の入
った容器を回転させるなどの撹拌が好ましい。

【００５９】（実施の形態２）触媒を用いた気相成長法
で作製したグラファイトナノファイバーを８０〜９５％
含む黒色粉末：２００ｍｇを試薬瓶に入れた各種有機溶
剤（１００ｍｌ）に混合し、周波数：４５ｋＨｚの超音
波を３０分間照射して、分散液の作製を試みた。実施の
形態１と同様にして、分散の良さの度合を評価したとこ
ろ（表３）の結果を得た。

【００６０】

【表３】

【００６１】カーボンナノチューブは１枚のグラフェン
を巻いてできたチューブであるのに対し（ｃ軸が繊維軸
に対し垂直になる）、グラファイトナノファイバーは
（グラファイトウィスカーとも呼ばれる）、微小なグラ
フェンが多数重なり合って連なり繊維状になったもので
ある（ｃ軸が繊維軸と平行になる）。ここで使用したの
は、直径数十ｎｍ〜数百ｎｍ、繊維長さ：１μｍ〜５０
μｍのものである。このように、カーボンナノチューブ
に比べて形状が大きいため、カーボンナノチューブでは
良く分散できた溶剤でもこの場合では分散の程度が幾分
悪くなったものがある。しかし、傾向は（表１）と同様
で、双極子モーメントの大きい溶剤（１×１０−２９Ｃ
・ｍ以上）を使用すると分散の優れた分散液が得られ
る。アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドで
は、凝集が開始するまでの時間が１０００分以下である
が、実用に充分供し得る値である。

【００６２】また、黒色固形物の量を２ｍｇ〜５００ｍ
ｇの範囲で変化させて有機溶剤の量は一定にして同様に
実験してみたが、（表３）と同じ結果を得た。

【００６３】体積比としてアセトン：９９％、残り１％
を双極性非プロトン溶剤、例えばアセトニトリル、Ｎ，
Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘ
キサメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトン、炭
酸ジエチル、炭酸ジメチル、ニトロベンゼン、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミド、シアノ酢酸エチル、１，３−ジ
メチル−２−イミダゾリジノン、テトラメチル尿素、フ
ルフラール、ホルムアミド、Ｏ−ニトロアニソール、ニ
トロエタン、ニトロプロパン、２−ニトロプロパンのい
ずれかとの混合液を使用した場合、少なくともｔ０は５
００分以上になることを確認した。さらに、アセトンの
割合を減少させて双極性非プロトン溶剤の割合を増やし
た場合、ｔ０は幾分増加傾向であったが、逆にアセトン
の割合を増やすと、双極性非プロトン溶剤の種類によっ
てはｔ０が著しく低下するものがあり、実用的でないこ
とが判明した。次に、アセトンの代わりに、例えば、エ
チルアルコール、イソプロピルアルコール、メチルアル
コール、エチレングリコール、アリルクロリド、ジメチ
ルエーテル、ヒドラジン、プロピレンカーボネートなど
のようなプロトン性溶剤または極性の小さい（双極子モ
ーメントが３×１０−２９Ｃ・ｍ未満）非プロトン性溶
剤を使用しても、アセトンの場合と同様の結果を得た。

【００６４】また、グラファイトナノファイバーの代わ
りに、炭素繊維（直径：０．１μｍ〜１０μｍ、長さ：
１μｍ〜１００μｍ）の粉末を使用して、上記と同様の
検討を行ったところ、（表３）と同様の結果を得た。

【００６５】（実施の形態３）実施の形態２で作製した
分散液Ａ〜Ｋを使って、カーボンナノチューブの精製を
行った。精製手順の一例である手順ａを以下に示す。

【００６６】（手順ａ１）分散液を５０００ｒｐｍ、５
〜３０分間遠心分離する （手順ａ２）遠心分離後の上澄み液を１２０００ｒｐｍ
〜１５０００ｒｐｍ、５〜３０分間遠心分離する （手順ａ３）遠心分離後の上澄み液を除去し、沈殿物を
集める 各分散液に於いて、精製処理後のカーボンナノチューブ
の含有率を電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使って調べた。その
結果を（表４）に示す。

【００６７】

【表４】

【００６８】ここで、観察された単層カーボンナノチュ
ーブは、直径：３ｎｍ〜７ｎｍ、長さ：０．１μｍ〜３
μｍの比較的短く、且つ剛性の強そうな直線状のもので
あった。全く分散の出来なかったＡ、Ｂについては、１
回目の遠心分離による上澄み液にはカーボンナノチュー
ブは存在しておらず、含有率は０％であった。イソプロ
ピルアルコールやエチルアルコールの場合は精製前の含
有率と変わらず、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルリン
酸トリアミド、γ−ブチロラクトンの場合は、精製前に
比べて含有率はほぼ２倍に高くなっている。このよう
に、精製後のカーボンナノチューブの含有率は、分散液
の分散性が良いものほど高いことが認められる。

【００６９】手順ａによって分散液Ｇ〜Ｋから精製抽出
されたナノチューブを多く含む沈殿物は、溶剤が乾く前
であれば、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、メチルアルコール、エチレングリコール、アリルク
ロリド、アセトン、ジメチルエーテル、ヒドラジン、プ
ロピレンカーボネートなどのようなプロトン性溶剤また
は極性の小さい（双極子モーメントが３×１０−２９Ｃ
・ｍ未満）非プロトン性溶剤を使用して、分散性の良い
分散液を作製できることを確認した。この原因は、ナノ
チューブ表面に最初に使用した双極性非プロトン溶剤の
分子が静電的に付着して覆っているためであり、その後
プロトン性溶剤や極性の小さい非プロトン溶剤を使用し
ても、ナノチューブ間で静電的斥力が働き、分散性が優
れているものと考えられる。

【００７０】（実施の形態４）実施の形態２で作製した
分散液Ａ〜Ｋを使って、カーボンナノチューブの精製を
行った。精製手順の一例である手順ｂを以下に示す。手
順ｂ２、手順ｂ４において、沈殿物から分散液を作製す
る場合は、実施の形態１、２と同様に超音波照射やマグ
ネティック・スターラーによる撹拌を行った。

【００７１】（手順ｂ１）分散液を５０００ｒｐｍ、５
〜３０分間遠心分離する （手順ｂ２）遠心分離後の上澄み液を除去し、沈殿物を
集め、再度おなじ有機溶剤を加えて分散液を作製する （手順ｂ３）分散液を１０００ｒｐｍ、３〜１０分間遠
心分離する （手順ｂ４）遠心分離後の上澄み液を除去し、沈殿物を
集め、再度おなじ有機溶剤を加えて分散液を作製する （手順ｂ５）手順ｂ３〜４を必要に応じて繰り返し、沈
殿物を集める 実施の形態３と同様にして、最終的に得られた沈殿物を
ＳＥＭを使って調べた。その結果を（表５）に示す。

【００７２】

【表５】

【００７３】ここで、分散液Ｆ〜Ｋから精製したものに
ついて観察された単層カーボンナノチューブは、直径：
３ｎｍ〜７ｎｍ、長さ：５μｍ〜５０μｍの比較的長
く、且つ曲線状で柔軟なものであり、実施の形態３で精
製したナノチューブとは形態の異なるものであった。つ
まり、アーク放電で作製した単層カーボンナノチューブ
には大きく分けて２種類の形態のものが存在することが
判明した。全く分散の出来なかったＡ、Ｂについては、
遠心分離を繰り返しても精製前と全く同じ状態であっ
た。また、わずかに分散できるイソプロピルアルコー
ル、エチルアルコールやメチルアルコールの場合は精製
前の含有率より若干改善するに留まっているのに対し、
アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、γ
−ブチロラクトンの場合は、精製前に比べて含有率はほ
ぼ２倍に高くなっている。実施の形態３と同様に、精製
後のカーボンナノチューブの含有率は、分散液の分散性
が良いものほど高いことが認められた。

【００７４】手順ｂによって分散液Ｇ〜Ｋから精製抽出
されたナノチューブを多く含む沈殿物は、溶剤が乾く前
であれば、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、メチルアルコール、エチレングリコール、アリルク
ロリド、アセトン、ジメチルエーテル、ヒドラジン、プ
ロピレンカーボネートなどのようなプロトン性溶剤また
は極性の小さい（双極子モーメントが３×１０−２９Ｃ
・ｍ未満）非プロトン性溶剤を使用して、分散性の良い
分散液を作製できることを確認した。従って、手順ｂ２
以降についてはこれらの溶剤を使って分散液を作製して
も良い。また、手順ｂ５では沈殿物抽出の手段として、
遠心分離の代わりにメンブレンフィルターや濾紙を使っ
た濾過を使用しても良い。

【００７５】（実施の形態５）図１は、本発明の第１の
実施形態に係わる電子放出素子１００、およびそれを用
いた電界放出型面発光装置１０００の概略構成図であ
る。以下に、図１を参照しながら、電子放出素子１００
や電界放出型面発光装置１０００の構成や製造方法を説
明する。

【００７６】まず、支持部材としてガラス基板１０１上
に、第１の導電性電極１０２としてＡｌ、Ａｌ−Ｌｉ合
金、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、ＴａまたはＴｉなどの金
属薄膜をスパッタ法あるいは真空蒸着法により、厚さ約
０．０１μｍ〜約１００μｍ、典型的には約０．０５μ
ｍ〜約１μｍに形成する。

【００７７】次に、実施の形態１で作製した分散液Ｇ
を、実施の形態３と同様に手順ａに従って精製し、第１
の導電性電極１０２上に滴下した。滴下の雰囲気は、分
散液溶剤の急激な乾燥を防止して均一な塗布を成し得る
ために、空気中に分散液Ｇの溶剤と蒸気を混合、あるい
はその蒸気のみとした（蒸気濃度としては体積比１０ｐ
ｐｍ〜１００％）。但し、塗布雰囲気に与える蒸気は、
必ずしも分散液溶剤と同一種類の溶剤である必要性はな
く、その溶剤よりも蒸気圧の高いものを使用してもよ
く、これらを混合しても良い。次に、分散液塗布後、空
気中または減圧下で有機溶剤を揮発、乾燥した。この時
のガラス基板１０１の温度は、溶剤の沸点未満〜室温と
した。このような温度範囲に設定する理由は、溶剤の沸
点温度以上に加熱すると、乾燥時に皮膜内で溶剤の気泡
が発生し、それがはじける際に微粒子を飛散させてしま
うからであり、室温より低温にすると乾燥に時間がかか
り実用的でないからである。また、空気中で乾燥する場
合は、湿度を少なくとも７０％以下とすると、乾燥時間
を短縮できて好ましい。続いて、溶剤の沸点以上（酸素
が体積比１％以上存在する雰囲気下では、カーボンナノ
チューブの酸化を防止するために沸点以上沸点＋１００
℃以下が好ましく、酸素が体積比１％未満の雰囲気下で
は、沸点以上沸点＋３００℃以下が好ましい）でガラス
基板１０１を加熱し、余分な溶剤を乾燥した。このよう
にしてカーボンナノチューブを主成分とする微粒子皮膜
１０３を形成した。

【００７８】次に、微粒子皮膜１０３の均一性を評価し
た。微粒子皮膜１０３周辺の傾斜部を除くため、皮膜端
部から１０％内側から中央部で皮膜の膜厚を測定したと
ころ、平均値：５．４μｍ、分布：±１０％であった。
また、微粒子皮膜１０３表面をＴＯＦ−ＳＩＭＳ（タイ
ム・オブ・フライト２次イオン質量分析法）により分析
したところ、カーボンナノチューブ表面に静電的に吸着
していると思われる双極性非プロトン溶剤（この場合、
アセトニトリル）分子の成分が確認できた。また、微粒
子皮膜１０３をガスクロマトグラフ法によって評価した
ところ、分散に使用した双極性非プロトン溶剤（この場
合、アセトニトリル）分子を検出することができ、イオ
ンクロマトグラフ法では、微粒子皮膜１０３からアンモ
ニウムイオンおよび硝酸イオンを検出できた。これら
は、乾燥時にアセトニトリル分子が分解したためと思わ
れる。

【００７９】以上のような手法によって、第１の導電性
電極１０２上にカーボンナノチューブ皮膜からなる微粒
子皮膜１０３が形成され、電子放出素子１００が形成さ
れる。

【００８０】この電子放出素子１００を陰極とし、それ
に対向するように、ガラス基板１０４上に第２の導電性
電極１０５としてＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどからな
る透明電極、および蛍光体層１０６（例えば、ＺｎＯ：
Ｚｎ）を積層した陽極基板１５０を配置する。ここで、
蛍光体層１０６は、双極子モーメントが１×１０−２９
Ｃ・ｍ以上の双極性非プロトン溶剤（例えば、（表１）
に挙げたジメチルホルムアミド）に粒径３μｍ〜２０μ
ｍの蛍光体粒子を超音波分散して得られたペーストを、
インクジェットやラインジェットあるいはスクリーン印
刷によって塗布、乾燥したものである。また、この時、
従来の蛍光体ペースト作製時に溶媒として使用している
ラッカー（酢酸ソアミルと硝化綿を混合したもの）に比
べて、双極性非プロトン溶剤を用いた場合は、蛍光体粒
子の分散が容易で、ダマ（粒子が凝集して出来る塊）の
形成が無く、ノズルの詰まりも無く均一な印刷ができる
ことを確認した。カーボンナノチューブやグラファイト
ナノファイバーと同様に蛍光体粒子も、粒径が５〜２０
μｍと小さく、また形状も板状や不定形状と凝集しやす
い性質を持っているために、双極性非プロトン溶剤を用
いた効果が高かったものと思われる。

【００８１】このようにして、電界放出型面発光装置１
０００を構成した。但し、電子放出素子（陰極）１００
と陽極基板（陽極）１５０との距離は２ｍｍとした。

【００８２】上記のような電子放出素子１００と陽極基
板１５０との間を真空状態にし、さらに直流電源１０７
を使ってバイアス電圧を電子放出素子１００と陽極基板
１５０との間に印加する。その結果、直流電源１０７の
電圧が約３ｋＶのバイアス条件下で、微粒子皮膜１０３
の表面から真空中に電子が放出され、さらに電子が加速
されて蛍光体層１０６と衝突し、蛍光体層１０６が緑青
色に発光するのを観測することができた。また、電子放
出素子１００と陽極基板１５０との間に流れる電流も１
００μＡと大きく、時間変動も±５％以下と小さく安定
していることが確認できた。また、発光は微粒子皮膜１
０３の形状と同一で、かつ発光の輝度分布は±８％以下
であった。但し、肉眼ではこの輝度分布は認識できず、
発光パターンの均一性は優れていた。また、微粒子皮膜
１０３形成後、その表面を布もしくはブラシなどで擦る
ことにより、電子放電素子１００の電子放出特性はさら
に改善できることも確認できた。

【００８３】比較のために上記の電子放出素子１００の
微粒子皮膜１０３を実施の形態１で作製した分散液Ｃを
使って上記と同様にして形成し、他の構成要素は電子放
電素子１００と全く同様にして比較用電子放出素子
（Ａ）を作製した。そして、この時の微粒子皮膜１０３
の均一性を上記と同様に調べたところ、平均値：５．２
μｍ、分布：±７５％であった。この比較用電子放出素
子（Ａ）に付いて上記と同様に電子放出特性を調べたと
ころ、直流電源１０７の電圧を約４ｋＶにして初めて電
子放出を確認でき、動作電流も７０μＡと小さく、電流
の時間変動も±２５％であった。また、発光パターンは
一部発光していない領域があり、輝度分布は非常に悪か
った。このように、比較用電子放出素子（Ａ）では、微
粒子皮膜１０３の均一性が悪く輝度分布も悪くなったと
ともに、精製も不十分なため動作電圧が高くなり、動作
電流が減少し、その時間変動も悪かった。

【００８４】（実施の形態６）実施の形態１にて作製し
た分散液Ｈ〜Ｋについて、実施の形態５と同様に電界放
出型面発光装置１０００を構成したところ、実施の形態
５と同様に低動作電圧、高動作電流、低電流変動、均一
な輝度分布を確認できた。

【００８５】（実施の形態７）実施の形態１にて作製し
た分散液Ｇ〜Ｋについて、実施の形態４の手順ｂに従っ
て精製した分散液を使い、実施の形態５と同様に電界放
出型面発光装置１０００を構成したところ、実施の形態
５と同様に低動作電圧、高動作電流、低電流変動、均一
な輝度分布を確認できた。

【００８６】（実施の形態８）実施の形態２にて作製し
た分散液Ｓ〜Ｗについて、精製は行わずにそのまま使用
して実施の形態５と同様に電界放出型面発光装置１００
０を構成したところ、実施の形態５と同様に低動作電
圧、高動作電流、低電流変動、均一な輝度分布を確認で
きた。

【００８７】（実施の形態９）実施の形態７において、
カーボンナノチューブの代わりに炭素繊維やグラファイ
ト粒、あるいはダイヤモンド粒（粒径：１０ｎｍ〜５μ
ｍ）を使用したところ、実施の形態７と同様の結果が得
られた。

【００８８】（実施の形態１０）実施の形態７におい
て、カーボンナノチューブの代わりに、炭素、Ｓｉまた
はホウ素の窒化物または酸化物からなるナノチューブや
金属硫化物からなるナノチューブを使用したところ、実
施の形態７と同様の結果が得られた。

【００８９】（実施の形態１１）図２（ａ）は、本発明
の第１１の実施形態に係わる電子放出素子２００、およ
びそれを用いた電界放出型画像表示装置２０００であ
る。以下に、図２（ａ）を参照しながら、電子放出素子
２００、電界放出型画像表示装置２０００の構成や製造
方法を説明する。

【００９０】本第１１の実施形態の電子放出素子２００
の製造にあたっては、先ず支持部材としてのガラス基板
２０１上に第１の導電性電極２０２を形成する。但し、
第１の導電性電極２０２は真空蒸着法あるいはスパッタ
法により形成する際に、適切なパターンのマスクを使用
するかフォトリソグラフ技術によって２０００本の互い
に電気的に絶縁された矩形の電極パターンとして形成し
た。次に、実施の形態５と同様にしてカーボンナノチュ
ーブ分散液を第１の導電性電極２０２上に滴下乾燥し
て、カーボンナノチューブの皮膜からなる微粒子皮膜２
０３を形成し、電子放出素子２００を構成する。但し、
この時の分散液の滴下方法は、インクジェット（懸濁液
を加圧して細い開口を持ったノズルより液滴を飛ばす方
式）のノズル（開口径：約３０μｍ）を使って各微粒子
皮膜２０３の形成において分散液を１０滴ずつ吐出する
というものである。

【００９１】この電子放出素子２００を陰極とし、それ
に対向するようにガラス基板２０４上に第２の導電性電
極２０５としてＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどからなる
透明電極、および蛍光体層２０６を形成した陽極基板２
５０を配置する。但し、第２の導電性電極２０５は真空
蒸着法あるいはスパッタ法により形成する際に、第１の
導電性電極２０２とは互いに直交する方向に、適切なパ
ターンのマスクを使用するかフォトリソグラフ技術によ
って１１００本の互いに電気的に絶縁された矩形の電極
パターンとして形成した。また、蛍光体層２０６も同様
に、上に挙げた双極性非プロトン性溶剤に分散して作製
した蛍光体ペーストを第２の導電性電極２０５上に、ラ
インジェットによる印刷あるいはスクリーン印刷にて形
成した。微粒子皮膜２０３は、第１の導電性電極２０２
と第２の導電性電極２０５が交差する領域に、各々配置
される。このようにして電界放出型画像表示装置２００
０を構成した。但し、電子放出素子（陰極）２００と陽
極基板（陽極）２５０との距離は２ｍｍとした。また、
陽極基板（陽極）２５０側より見た電子放出素子（陰
極）２００の様子を図２（ｂ）に示す（第２の導電性電
極２０５の配置を分かりやすくするために破線で示
す）。微粒子皮膜２０３の１つの大きさはおよそ１５０
μｍ径であり、１つの微粒子皮膜２０３がこの電界放出
型画像表示装置２０００では１つの画素に相当する。

【００９２】電子放出素子２００と陽極基板２５０間を
真空状態とし、第１の導電性電極２０２と第２の導電性
電極２０５との間に直流電源２０７によって電圧を印加
したところ、４ｋＶで全面発光した。１つの画素欠陥も
無かった。

【００９３】次に比較のために、電子放出素子２００の
微粒子皮膜２０３を、実施の形態１で作製した分散液Ｃ
〜Ｆを実施の形態３の手順ａによって精製し、それを使
って上記と同様にして形成し、他の構成要素は電界放出
型画像表示装置２０００と全く同様にして比較用電界放
出型画像表示装置（Ａ）を作製した。この場合、微粒子
皮膜２０３の形成時にインクジェットのノズルが時々詰
まる不具合があった。また、できあがった画像表示装置
で画像表示のテストをしたが、発光しない画素が２〜４
割ほど有り、動作電圧も６ｋＶ以上と高かった。

【００９４】また、ＮＯやＮＯ２やアンモニアなどの窒
素化合物ガス分子を吸着するゲッター材（例えば、蒸発
させる必要のないジルコニウム合金の使用が好ましい）
を電界放出型画像表示装置２０００内に配置することに
より、輝度半減寿命が２倍以上に改善することが確認で
きた。これらのガス分子は、蛍光体層２０６や微粒子皮
膜２０３中に双極性非プロトン溶剤の分解物として含ま
れ、電界放出型画像表示装置２０００の動作中に、真空
中に放出拡散されて、電子衝突によってラジカルあるい
はイオンとなり、ナノチューブ表面との化学反応あるい
はその表面にイオン衝撃を与え、電子放出特性を劣化さ
せる要因となる。これらのガス分子を取り込み、除去す
るゲッターを電界放出型画像表示装置２０００内に配置
することにより、寿命が改善したものと思われる。

【００９５】（実施の形態１２）図３は、本発明の第１
２の実施形態に係わる電子放出素子３００、およびそれ
を用いた固体真空デバイス３０００の概略構成図であ
る。以下に、図３を参照しながら、電子放出素子３００
や固体真空デバイス３０００の構成や製造方法を説明す
る。

【００９６】まず、支持部材としてガラス基板３０１上
に、第１の導電性電極３０２としてＡｌ、Ａｌ−Ｌｉ合
金、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、ＴａまたはＴｉなどの金
属薄膜をスパッタ法あるいは真空蒸着法により、厚さ約
０．０１μｍ〜約１００μｍ、典型的には約０．０５μ
ｍ〜約１μｍに形成する。続いて、第１の導電性電極３
０２上にＡｌ２Ｏ３等からなるセラミックスやＳｉＯ
２、Ｓｉ３Ｎ４などの誘電体スペーサ３０３（厚さ：２
０μｍ〜２００μｍ）をスパッタ法または化学気相成長
（ＣＶＤ）法により形成する。次に、第１の導電性電極
３０２と同様にしてグリッドとなる引き出し電極３０４
（厚さ：０．１μｍ〜２００μｍ）を順次積層した後、
フォトリソグラフ法またはリフトオフ法を用いて引き出
し電極３０４の一部を除去して開口部３０５を形成し、
この開口部３０５の誘電体スペーサ３０３を除去した。
開口部の大きさはおよそ１００μｍ×２００μｍであ
る。

【００９７】次に、実施の形態５と同様にしてカーボン
ナノチューブ分散液を開口部３０５から第１の導電性電
極３０２上に滴下乾燥して、ナノチューブの皮膜からな
る微粒子皮膜３０６を形成し、電子放出素子３００が構
成される。

【００９８】この電子放出素子３００を陰極とし、それ
に対向するようにガラス基板３０７上に第２の導電性電
極３０８としてＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどからなる
透明電極を形成した陽極基板３５０を配置する。これに
よって固体真空デバイス３０００を構成する。但し、電
子放出素子３００と陽極基板３５０との間は封止材３０
９によって真空封止されており、電子放出素子（陰極）
３００と陽極基板（陽極）３５０との距離は１ｍｍとし
た。本第１２の実施の形態では、ガラス基板３０１、３
０７と封止材３０９とで真空容器を構成している。

【００９９】上記のような固体真空デバイス３０００に
おいて、直流電源３１０を使って電子放出素子３００と
陽極基板３５０との間に５〜１０ｋＶのバイアス電圧を
印加し、第１の導電性電極３０２と引き出し電極３０４
との間の直流電源３１１を変化させることで、電子放出
素子３００と陽極基板３５０との間に流れる電流を制御
できることが確認された。

【０１００】なお、本第１２の実施の形態では、三極管
タイプの固体真空デバイスについて説明したが、引き出
し電極３０４の無い二極管または複数の引き出し電極を
配置した四極管以上の多極管タイプの固定真空デバイス
も当然のことながら形成できる（つまり、二極管では、
引き出し電極３０４および誘電体スペーサ３０３が無い
状態でダイオードとしての特性を示すものあり、多極管
の場合は極数に応じて引き出し電極３０４および誘電体
スペーサ３０３を積層した構造となり、マルチゲートの
トランジスタとして動作特性を示す）。

【０１０１】（実施の形態１３）図４は、本発明の第１
３の実施形態に係わる電子放出素子４００、およびそれ
を使用した電界放出型画像表示装置４０００の概略構成
図である。

【０１０２】本第１３の実施形態の電子放出素子４００
の製造にあたっては、先ず支持部材としてのガラス基板
４０１上に第１の導電性電極４０２を形成する。但し、
第１の導電性電極４０２は真空蒸着法あるいはスパッタ
法により形成する際に、適切なパターンのマスクを使用
するかフォトリソグラフ技術によって２０００本の互い
に電気的に絶縁された矩形の電極パターンとして形成し
た。次に、実施の形態１２と同様にして第１の導電性電
極４０２上に開口部４０３を設けたＡｌ２Ｏ３等からな
るセラミックスやＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの誘電体ス
ペーサ４０４（厚さ：２０μｍ〜２００μｍ）および引
き出し電極４０５を構成した。但し、引き出し電極４０
５は、真空蒸着法またはスパッタ法にて形成する際、第
１の導電性電極４０２とは直交する方向に所定のパター
ンのマスクを使用するかフォトリソグラフ技術によって
１１００本の電気的に絶縁された矩形の電極パターンと
して形成した。また、開口部４０３を、第１の導電性電
極４０２と引き出し電極４０５が交差する部分に１つず
つ形成し、結果的に２次元アレイ状に１１００×２００
０個配列した。開口部４０３の１つの大きさはおよそ１
００μｍ×１５０μｍである。次に、実施の形態５と同
様にしてカーボンナノチューブ分散液を開口部４０３か
ら第１の導電性電極４０２上に滴下乾燥して、カーボン
ナノチューブの皮膜からなる微粒子皮膜４０６を形成
し、電子放出素子４００を構成する。但し、この時の分
散液の滴下方法は、インクジェット（懸濁液を加圧して
細い開口を持ったノズルより液滴を飛ばす方式）のノズ
ル（開口径：約３０μｍ）を使って各開口部４０３に分
散液を１０滴ずつ吐出するというものである。

【０１０３】この電子放出素子４００を陰極とし、それ
に対向するようにガラス基板４０８上に第２の導電性電
極４０９としてＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどからなる
透明電極、および実施の形態１１と同様にして蛍光体層
４１０を形成した陽極基板４５０を配置する。Ｒ、Ｇ、
Ｂ各色ごとに電界放出型画像表示装置４０００を構成す
る。但し、電子放出素子（陰極）４００と陽極基板（陽
極）４５０との距離は２ｍｍとした。また、陽極基板
（陽極）４５０側より見た電子放出素子（陰極）４００
の開口部４０３の様子を図４（ｂ）に示す（第１の導電
性電極４０２の配置を分かりやすくするために破線で示
す）。

【０１０４】電子放出素子４００と陽極基板４５０間を
真空状態とし、第１の導電性電極４０２と第２の導電性
電極４０９との間に直流電源４１１によって、７〜１０
ｋＶの電圧を印加し、第１の導電性電極４０２と引き出
し電極４０５間に直流電源４１２を接続した。直流電源
４１２の電圧を増減することにより、蛍光体層４１０の
発光の明るさが変化することを確認した。１つの開口部
４０３当たり、電界放出電流を０から２μＡまで変化さ
せるのに、引き出し電極４０５の電圧変化はおよそ１０
０Ｖと非常に低動作電圧であった。これにより微粒子皮
膜４０６から放出する電子の数を引き出し電極４０５に
よって制御できることを確認した。次に、１つの開口部
４０３が電界放出型画像表示装置４０００の１つの画素
として動作するように、各第１の導電性電極４０２と各
引き出し電極４０５に順に電圧を印加していき、１６ｍ
ｓの間に全微粒子皮膜４０６にそれぞれ所定の電圧が一
通り印加されるようにすると、蛍光体層４１０からの発
光はモノクロ画像を表示した。

【０１０５】なお、本第１３の実施の形態ではモノクロ
画像を表示したが、蛍光体層４１０として１つ１つの微
粒子皮膜４０６に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）を発色する蛍光体を配置させたものを使用すれば
カラー画像を表示できる。また、蛍光体の発光輝度をよ
り高めるために、蛍光体層４１０の発光をガラス基板４
０８側に厚めの反射層（例えば、０．０５μｍ〜１μｍ
の厚みでＡｌ層）を蛍光体層４１０の上に積層してもよ
い。また、この反射層は蛍光体層４１０の帯電防止とし
ての機能も有する。

【０１０６】電界放出型画像表示装置４０００におい
て、微粒子皮膜４０６を実施の形態６〜１０と同じもの
に置き換えた場合についても上記と同様に調べたとこ
ろ、低動作電圧で画像表示できることを確認した。

【０１０７】次に比較のために、電子放出素子４００の
微粒子皮膜４０６を、実施の形態１で作製した分散液Ｃ
〜Ｆを実施の形態３の手順ａによって精製し、それを使
って上記と同様にして形成し、他の構成要素は電界放出
型画像表示装置４０００と全く同様にして比較用電界放
出型画像表示装置（Ａ）を作製した。この場合、微粒子
皮膜４０６の形成時にインクジェットのノズルが時々詰
まる不具合があった。また、できあがった画像表示装置
で画像表示のテストをしたが、発光しない画素が２〜４
割ほど有り、動作電圧も２００Ｖ以上と高かった。

【０１０８】以上の実施の形態５〜１３に於て、陽極−
陰極間への電圧印加手段として直流電源を使用したが、
交流電源でも、直流電圧を重畳した交流電圧、あるいは
交流電源に半波整流回路や全波整流回路を設けたもので
も良い。

【０１０９】また、上記の実施の形態５〜１３に於て、
ガラス基板１０１、１０４、２０１、２０４、３０１、
３０７、４０１、４０８は、例えば耐熱性ガラス（パイ
レックス（登録商標）ガラス、コーニング＃７７４０、
＃７０５９など）や石英基板、あるいは各種セラミック
ス材料（アルミナなど）、各種ガラスセラミックス（グ
リーンシート）からなる基板を使用することができる。

【０１１０】実施の形態１２、１３における誘電体スペ
ーサ３０３、４０４には、Ａｌ２Ｏ３等からなるセラミ
ックスやＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの他にガラスやガラ
スセラミックスなども使用できる。また、実施の形態５
〜１１の電子放出素子においても陰極−陽極間の距離を
保つために上記の材料から構成されるような誘電体スペ
ーサを使用してもよい。

【０１１１】当然のことであるが、ＣＲＴや蛍光表示管
等に使用される蛍光体層形成に、本発明の蛍光体ペース
トを使用すれば、上記と同様な効果が得られる。

【０１１２】（実施の形態１４）図５は、本発明の第１
４の実施形態に係わるＡＣ型プラズマディスプレイパネ
ル５００の断面斜視図である。このプラズマディスプレ
イパネル５００は、表示面側ガラス基板５０１上にＩＴ
Ｏまたは酸化スズ（ＳｎＯ２）などの透明導電性材料か
らなる表示電極５０２および銀（Ａｇ）厚膜（厚み：２
μｍ〜１０μｍ）、アルミニウム（Ａｌ）薄膜（厚み：
０．１μｍ〜１μｍ）またはＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層薄膜
（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）で構成されたバス電極５
０３を順次積層し、さらに酸化鉛（ＰｂＯ）または酸化
ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）または酸化燐（ＰＯ４）を主成
分とする低融点ガラス（厚み２０μｍ〜５０μｍ）から
なる誘電体層５０４をスクリーン印刷によって形成され
ている。次に、誘電体層５０４をプラズマによる損傷か
ら保護するＭｇＯからなる保護層５０５（厚み：１００
ｎｍ〜１０００ｎｍ）が電子ビーム蒸着法あるいは反応
性スパッタ法により形成されている。以上のようにして
表示面側の基板を構成した。

【０１１３】一方、背面側のガラス基板５０６上には銀
（Ａｇ）厚膜（厚み：２μｍ〜１０μｍ）、アルミニウ
ム（Ａｌ）薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）またはＣ
ｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）
からなるアドレス電極５０７、隔壁５０８、カラー表示
のための３色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青：Ｂ）の蛍光体層５
０９Ｒ、５０９Ｇ、５０９Ｂを順次積層して設けられて
いる。隔壁５０８によって放電空間５１０がライン方向
にサブピクセルＳＵ毎に区画され、かつ放電空間５１０
の間隙寸法が所定の一定値をとるようになっている。こ
こでの１つの画素（ピクセル）は、ライン方向に並んで
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色で発光する３つのサブピクセルＳＵで
構成されている。ここで、各蛍光体層５０９は、上に挙
げた双極子モーメントが１×１０−２９Ｃ・ｍ以上の双
極性非プロトン溶剤（例えば、（表１）に挙げたジメチ
ルホルムアミド）に蛍光体粒子を分散して得られたペー
ストを、インクジェットやラインジェットあるいはスク
リーン印刷によって塗布、乾燥したものである。また、
この時、従来の蛍光体ペースト作製時に溶媒として使用
している分散媒（１，２，６−ヘキサントリオールやポ
リプロピレングリコールなど）に比べて、双極性非プロ
トン溶剤を用いた場合は、蛍光体粒子の分散が容易で、
ダマ（粒子が凝集して出来る塊）の形成が無く、ライン
ジェットの場合、ノズルの詰まりが無く均一な印刷がで
き、スクリーン印刷の場合もメッシュ詰まりが無く均一
な印刷ができることを確認した。プラズマディスプレイ
パネルに使用される蛍光体は、電界放出型画像表示装置
やＣＲＴに使用されるものに比べて粒径が１〜５μｍと
より小さく、より凝集しやすい性質を持っているため
に、双極性非プロトン溶剤を用いた効果がより高い。蛍
光体材料としては、例えば、Ｒ用として（Ｙ、Ｇｄ）Ｂ
Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｇ用としてはＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、
Ｂ用としては、３（Ｂａ、Ｍｇ）Ｏ・Ａｌ２Ｏ３：Ｅｕ
２＋が使用される。

【０１１４】また、アドレス電極５０７上蛍光体層５０
９下には酸化鉛（ＰｂＯ）または酸化ビスマス（Ｂｉ２
Ｏ３）または酸化燐（ＰＯ４）を主成分とする低融点ガ
ラス（厚み５μｍ〜２０μｍ）からなる下地誘電体層
（図示せず）を形成してもよい。下地誘電体層は、蛍光
体層１０９Ｒ、Ｇ、Ｂの密着性を改善するものであり、
無いとプラズマディスプレイパネルが動作しないという
ものではない。

【０１１５】上記のようにして得られた表示面側ガラス
基板５０１と背面側ガラス基板５０６を、表示電極５０
２とアドレス電極５０７とが互いに直交するように隔壁
５０８を介して対向させ、周囲を気密封止し、放電空間
５１０内にＮｅとＸｅの混合ガスからなる放電ガスを所
定の圧力および混合比で充填し、ＡＣ型プラズマディス
プレイパネル（１）５００を作製した。

【０１１６】比較のために、上記のＡＣ型プラズマディ
スプレイパネル（１）５００において、蛍光体層５０９
形成時に、従来の分散媒を使用したペーストを使って形
成し、他の構成要素はプラズマディスプレイパネル
（１）５００と全く同様にして比較用プラズマディスプ
レイパネル（Ａ）を作製した。

【０１１７】プラズマディスプレイパネル（１）および
比較用プラズマディスプレイパネル（Ａ）について、動
作させて画像評価を行った。その結果、プラズマディス
プレイパネル（１）は、輝度、コントラスト、動作電圧
が画面内で±１０％と非常に均一であったが、比較用プ
ラズマディスプレイパネル（Ａ）は±２５％であり良く
なかった。

【０１１８】このようにプラズマディスプレイパネル
（１）が優れていた理由は、蛍光体粒子を均一に分散し
たペーストを使用することにより、蛍光体層５０９を均
一な厚さで形成できたためである。一方、比較用プラズ
マディスプレイパネル（Ａ）は、蛍光体層５０９の厚み
にむらがあり不均一になったと思われる。また、比較用
プラズマディスプレイパネル（Ａ）には、蛍光体層５０
９のとぎれが所々にあり、商品としてはＮＧであった。
また、プラズマディスプレイパネル（１）、比較用プラ
ズマディスプレイパネル（Ａ）をそれぞれ１００台ずつ
作り、蛍光体層５０９のとぎれによる歩留まり評価を行
ったところ、プラズマディスプレイパネル（１）は９８
％、比較用プラズマディスプレイパネル（Ａ）は２０％
であった。

【０１１９】また、ＮＯやＮＯ２やアンモニアなどの窒
素化合物ガス分子を吸着するゲッター材（例えば、蒸発
させる必要のないジルコニウム合金の使用が好ましい）
をプラズマディスプレイパネル（１）内に配置すること
により、輝度半減寿命が２倍以上に改善することが確認
できた。これらのガス分子は、プラズマディスプレイパ
ネル動作中に、蛍光体層５０９中に含まれる双極性非プ
ロトン溶剤の分解物として存在し、放電空間５１０中に
放出拡散し、放電特性を劣化させる要因となる。これら
のガス分子を取り込み、除去するゲッターをパネル内に
配置することにより、寿命が改善したものと思われる。

【０１２０】当然のことであるが、ここに述べたＡＣ型
だけでなく、ＤＣ型のプラズマディスプレイパネルにも
本発明による蛍光体ペーストを使用することは有効であ
り、プラズマディスプレイパネルの他に、フォトルミネ
センスで発光する蛍光ランプの蛍光体層形成にも有効で
ある。

【０１２１】（実施の形態１５）図６は、本発明の第１
５の実施の形態に係わる液晶表示装置の断面図である。
図６に示した液晶表示装置は、アクティブマトリックス
型（以下、ＡＭＬＣＤと称する）ものである。ＡＭＬＣ
Ｄとは、液晶層を駆動するための薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと称する）もしくはダイオード、金属／絶縁
体／金属（ＭＩＭ）素子などの能動素子を各画素に配置
したものである。但し、図６ではＴＦＴを使用した例を
示す。非晶質シリコンや多結晶シリコンからなる半導体
層６０１を用いたＴＦＴを透明絶縁性基板（例えば、ホ
ウ珪酸ガラス基板または石英基板またはポリイミド基板
など）６０２上にマトリックス状に配列したものであ
る。

【０１２２】ＴＦＴの形成は、先ず透明絶縁性基板６０
２上にゲート電極６０３、ゲート絶縁膜６０４、半導体
層６０１、半導体保護層６０５を形成し、パターニング
を行う。次にオーミック性を改善するためにｎ型半導体
層６０６を介在させた後、ソース電極６０７、ドレイン
電極６０８を一括形成し、最後に透明電極６０９を形成
してＴＦＴを完成させる。その後、有機ポリマー（例え
ば、ポリイミドまたはポリビニルアルコールなど）から
なる配向膜６１０を０．０１〜０．５μｍ厚で塗布形成
した。

【０１２３】次に、レーヨンまたは綿からなるラビング
布を巻き付けたドラムを回転させ、配向膜６１０の表面
を所定の方向にラビング処理した。もう一方の透明導電
性基板６１１には対向電極６１２と遮光用のブラックマ
トリックス６１３を設け、同様に配向膜６１４を塗布形
成しラビング処理を行うが、このラビングは先の透明絶
縁性基板６０２の場合とは９０°回転した方向に行っ
た。その後、粒径４μｍ〜６μｍのスペーサ６１５（シ
リカまたは樹脂からなるビーズ、またはファイバーロッ
ド）を上記の双極性非プロトン性溶媒（例えば、γ−ブ
チロラクトン）に分散した分散液をどちらかの基板の配
向膜上に霧吹きまたはスプレーで塗布し、スペ−サ６１
５をばらまく。透明絶縁性基板６０２と透明導電性基板
６１１をスペーサ６１５を挟んで張り合わせ、図６に示
すように両基板間にネマティック液晶６１８を封入し、
両基板の外側に偏光板６１６、６１７を配置し、液晶表
示装置（１）を作製した。また、これとは別に、スペー
サ６１５を従来の分散媒（エチルアルコールまたはイソ
プロピルアルコール）を使って分散させた分散液をスプ
レーしてスペーサ６１５を分散した場合の比較用液晶表
示装置（Ａ）も作製した。

【０１２４】液晶表示装置（１）および比較用液晶表示
装置（Ａ）について、動作させて画像評価を行った。そ
の結果、液晶表示装置（１）では、表示画像が均一で問
題は無かったが、比較用液晶表示装置（Ａ）ではスペ−
サ６１５の凝集による配向欠陥がところどころに見ら
れ、コントラストが２５％落ちていた。

【０１２５】このように液晶表示装置（１）が優れてい
た理由は、スペーサが均一に分散した分散液を使用する
ことにより、スペーサ６１５を均一にばらまくことがで
きたためである。一方、比較用液晶表示装置（Ａ）は、
分散液でのスペーサの分散が良くなかったために凝集し
たものがばらまかれ、均一にスペーサ６１５の分散がで
きなかったためである。

【０１２６】ここで、ネマティック液晶を使用した液晶
表示装置を作製したが、強誘電体液晶や垂直配向液晶を
使用した場合は、０．８μｍ〜４μｍとより小さくて凝
集しやすいスペーサ６１５を使用するので、分散液に双
極性非プロトン溶剤を使用することは、より効果的であ
る。

【０１２７】以上から分かるように、本発明の微粒子分
散液は微粒子が均一に分散でき、その分散液を使えば効
率がよく、しかも純度の高い微粒子の精製ができ、また
この分散液を使用すれば均一な微粒子皮膜が形成でき、
この皮膜を用いた電子放出素子およびそれを用いた面発
光装置、画像表示装置、固体真空デバイス、プラズマデ
ィスプレイパネル、液晶表示装置は低動作電圧で、電子
を安定に、かつ高効率に放出できるとともに、均一性に
優れている。しかも、印刷時にノズルが詰まることがな
く、容易に、低コストで製造できる。

【０１２８】

【発明の効果】本発明によれば、粒径が小さい、あるい
は形状に異方性を有する凝集し易い微粒子を均一に分散
し、かつ不純物の少ない分散液が得られ、印刷手法のよ
うな簡便な手法で均一な微粒子皮膜を形成でき、さらに
このように形成された微粒子皮膜を冷陰極部材、蛍光体
層、スペーサとして適用することにより、低動作電圧
で、動作電流が大きく、安定性および均一性に優れた電
子放出素子、面発光装置、画像表示装置、固体真空デバ
イス、プラズマディスプレイパネル、液晶表示装置を提
供できる。この電子放出素子、面発光装置、画像表示装
置、固体真空デバイス、プラズマディスプレイパネル、
液晶表示装置は、製造容易で高歩留まりであり低コスト
で製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における電子放出素
子、およびそれを用いて構成される電界放出型面発光装
置の構成を模式的に示す図

【図２】本発明の第１１の実施形態における電子放出素
子、およびそれを用いて構成される電界放出型画像表示
装置の構成を模式的に示す図

【図３】本発明の第１２の実施形態における電子放出素
子、およびそれを用いて構成される固体真空デバイスの
構成を模式的に示す図

【図４】本発明の第１３の実施形態における電子放出素
子、およびそれを用いて構成される電界放出型画像表示
装置の構成を模式的に示す図

【図５】本発明の第１４の実施形態におけるプラズマデ
ィスプレイパネルの構成を模式的に示す図

【図６】本発明の第１５の実施形態における液晶表示装
置の構成を模式的に示す図

【符号の説明】

１０１，１０４，２０１，２０４，３０１，３０７，４
０１，４０８ ガラス基板（支持部材） １０２，２０２，３０２，４０２ 第１の導電性電極 １０３，２０３，３０６，４０６ 微粒子皮膜 １０５，２０５，３０８，４０９ 第２の導電性電極 １０６，２０６，４１０ 蛍光体層 １０７，２０７，３１０，３１１，４１１，４１２ 直
流電源 １００，２００，３００，４００ 電子放出素子 １５０，２５０，３５０，４５０ 陽極基板 １０００ 電界放出型面発光装置 ２０００，４０００ 電界放出型画像表示装置 ３０００ 固体真空デバイス ３０４，４０５ 引き出し電極 ３０３，４０４ 誘電体スペーサ ３０５，４０３ 開口部 ３０９ 封止材 ５００ プラズマディスプレイパネル ５０１，５０６ ガラス基板 ５０２ 表示電極 ５０３ バス電極 ５０４ 誘電体層 ５０５ 保護層 ５０７ アドレス電極 ５０８ 隔壁 ５０９ 蛍光体層 ５１０ 放電空間 ６０１ 半導体層 ６０２ 透明絶縁性基板 ６０３ ゲート電極 ６０４ ゲート絶縁膜 ６０５ 半導体保護層 ６０６ ｎ型半導体層 ６０７ ソース電極 ６０８ ドレイン電極 ６０９ 透明電極 ６１０，６１４ 配向膜 ６１１ 透明導電性基板 ６１２ 対向電極 ６１３ ブラックマトリックス ６１５ スペーサ ６１６，６１７ 偏光板 ６１８ ネマティック液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ４１Ｍ 5/00 Ｂ８２Ｂ 1/00 ４Ｊ０３９ Ｂ８２Ｂ 1/00 3/00 3/00 Ｃ０９Ｄ 11/00 Ｃ０９Ｄ 11/00 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｙ (72)発明者 白鳥 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 黒川 英雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 FB01 FC01 2H086 BA54 BA55 BA59 BA60 BA62 4G046 CB01 CC06 CC08 4G065 AA02 AA05 AA08 AA10 AB02X AB09X AB16X AB18X AB21X BA07 BB01 CA11 DA09 FA01 4G075 AA24 AA27 BB01 BB02 BB05 BB07 BB08 CA23 CA51 ED01 FC02 4J039 BA02 BA18 BA20 BA24 BC02 BC03 BC36 BC37 BC47 BC54 BE01 BE02 BE12 CA04 CA07 EA41 EA46 GA24

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 双極性非プロトン溶剤を少なくとも含ん
   だ有機溶剤に微粒子を分散したことを特徴とする微粒子
   分散液。
2. 【請求項２】 微粒子が、擬一次元形状を有することを
   特徴とする請求項１に記載の微粒子分散液。
3. 【請求項３】 微粒子の擬一次元形状の長さが、１００
   ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項
   ２に記載の微粒子分散液。
4. 【請求項４】 微粒子が、炭素、窒化珪素、窒化ホウ
   素、金属硫化物を主成分とすることを特徴とする請求項
   １に記載の微粒子分散液。
5. 【請求項５】 微粒子が、少なくともカーボンナノチュ
   ーブまたはグラファイトナノファイバー、炭素繊維から
   なることを特徴とする請求項２に記載の微粒子分散液。
6. 【請求項６】 微粒子の粒径が概ね１０ｎｍ〜概ね１０
   μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の微
   粒子分散液。
7. 【請求項７】 微粒子が、蛍光体であることを特徴とす
   る請求項１に記載の微粒子分散液。
8. 【請求項８】 双極性非プロトン溶剤分子の双極子モー
   メントの大きさが１×１０−２９（Ｃ・ｍ）以上３×１
   ０−２９（Ｃ・ｍ）以下であることを特徴とする請求項
   １に記載の微粒子分散液。
9. 【請求項９】 有機溶剤が、ジメチルスルホキシド、ヘ
   キサメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラクトン、炭
   酸ジエチル、炭酸ジメチル、ニトロベンゼン、ジメチル
   アセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、シアノ
   酢酸エチル、アセトニトリル、１，３−ジメチル−２−
   イミダゾリジノン、テトラメチル尿素、フルフラール、
   ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、Ｏ−ニトロアニ
   ソール、ニトロエタン、ニトロプロパン、２−ニトロプ
   ロパンのうち、少なくとも１種類以上を概ね体積比１％
   以上含むことを特徴とする請求項１に記載の微粒子分散
   液。
10. 【請求項１０】 双極性非プロトン溶剤を少なくとも含
    んだ有機溶剤中で微粒子を移動させることにより、前記
    微粒子を分散することを特徴とする微粒子分散液の製造
    方法。
11. 【請求項１１】 微粒子を移動させる手段が、有機溶剤
    の撹袢あるいは前記有機溶剤への超音波照射であること
    を特徴とする請求項１０に記載の微粒子分散液の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 微粒子を含む混合物を双極性非プロト
    ン溶剤を少なくとも含んだ有機溶剤中に分散させる第１
    の工程と、前記第１の工程で得られた分散液より前記微
    粒子を選別、抽出する第２の工程から少なくとも構成さ
    れることを特徴とする微粒子の精製方法。
13. 【請求項１３】 第１の工程が、少なくとも有機溶剤の
    撹拌あるいは前記有機溶剤への超音波照射であることを
    特徴とする請求項１２に記載の微粒子の精製方法。
14. 【請求項１４】 第２の工程が、少なくとも遠心分離あ
    るいは濾過によるものであることを特徴とする請求項１
    ２に記載の微粒子の精製方法。
15. 【請求項１５】 双極性非プロトン溶剤を少なくとも含
    んだ有機溶剤に微粒子を分散したことを特徴とするイン
    クジェット用インク。
16. 【請求項１６】 双極性非プロトン溶剤を少なくとも含
    んだ有機溶剤に微粒子を分散した分散液を支持部材の上
    に塗布する第１の工程と、前記有機溶剤を揮発し乾燥す
    る第２の工程を少なくとも行うことにより、前記支持部
    材上に前記微粒子の皮膜を形成することを特徴とする微
    粒子の皮膜形成方法。
17. 【請求項１７】 双極性非プロトン溶剤を少なくとも含
    んだ有機溶剤に微粒子を分散した分散液を作成する第１
    の工程と、前記分散液より前記微粒子を精製抽出する第
    ２の工程と、前記精製抽出した微粒子を支持部材の上に
    塗布する第３の工程を少なくとも行うことにより、前記
    支持部材上に前記微粒子の皮膜を形成することを特徴と
    する微粒子の皮膜形成方法。
18. 【請求項１８】 少なくとも、支持部材と前記支持部材
    上に形成された第１の導電性部材と、前記第１の導電性
    部材に接し請求項１６または１７に記載の方法で形成さ
    れた微粒子の皮膜からなる電子放出部材と、前記第１の
    導電性部材に対して正にバイアスされる第２の導電性部
    材を備えたことを特徴とする電子放出素子。
19. 【請求項１９】 少なくとも、支持部材と前記支持部材
    上に形成された第１の導電性部材と、前記第１の導電性
    部材に接し請求項１６または１７に記載の方法で形成さ
    れた微粒子の皮膜からなる電子放出部材と、前記電子放
    出部材から電子を引き出すための引き出し電極と、前記
    第１の導電性部材に対して正にバイアスされる第２の導
    電性部材を備えたことを特徴とする電子放出素子。
20. 【請求項２０】 電子放出部材に非プロトン性溶媒分子
    が含まれることを特徴とする請求項１８または１９に記
    載の電子放出素子。
21. 【請求項２１】 電子放出部材に窒素化合物が含まれる
    ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の電子放
    出素子。
22. 【請求項２２】 請求項１８に記載の電子放出素子を含
    む面発光装置であって、前記電子放出素子の第２の導電
    性部材上に蛍光体が配置されていることを特徴とする面
    発光装置。
23. 【請求項２３】 少なくとも請求項１８に記載の電子放
    出素子を複数個含む画像表示装置であって、前記電子放
    出素子の第２の導電性部材上に蛍光体層が配置され、複
    数個の電子放出部材から放出された電子により画像を表
    示することを特徴とする画像表示装置。
24. 【請求項２４】 複数のストライプ形状の第１の導電性
    部材と引き出し電極とが互いに交差する交差部を複数個
    形成するように配置され、前記交差部の各々において前
    記第１の導電性部材に接し請求項１６または１７に記載
    の方法で形成された微粒子の皮膜からなる電子放出部材
    が設けられ、前記電子放出部材から放出された電子が前
    記引出し電極に設けられた開口部を通過し、前記第１の
    導電性部材に対して正にバイアスされる第２の導電性部
    材上の蛍光体層に到達することによって画像を表示する
    ことを特徴とする画像表示装置。
25. 【請求項２５】 窒素化合物を吸収するゲッターを備え
    ていることを特徴とする請求項２３または２４に記載の
    画像表示装置。
26. 【請求項２６】 蛍光体層が、蛍光体微粒子を双極性非
    プロトン溶剤を少なくとも含んだ有機溶剤に分散した液
    を塗布することによって形成されたものであることを特
    徴とする請求項２３または２４に記載の画像表示装置。
27. 【請求項２７】 少なくとも対向する１対のガラス基板
    間に形成された放電空間内で発生した紫外線を蛍光体層
    に照射し、可視光に変換して画像表示を行うガス放電パ
    ネルにおいて、蛍光体層が、蛍光体微粒子を双極性非プ
    ロトン溶剤を少なくとも含んだ有機溶剤に分散した液を
    塗布することによって形成されたものであることを特徴
    とするガス放電パネル。
28. 【請求項２８】 窒素化合物を吸収するゲッターを備え
    ていることを特徴とする請求項２７に記載のガス放電パ
    ネル。
29. 【請求項２９】 少なくとも、支持部材と前記支持部材
    上に形成された第１の導電性部材と、前記第１の導電性
    部材に接し請求項１６または１７に記載の方法で形成さ
    れた微粒子の皮膜からなる電子放出部材と、前記第１の
    導電性部材に対して正にバイアスされる第２の導電性部
    材を備えた電子放出素子を真空容器内に配設して構成さ
    れていることを特徴とする固体真空デバイス。
30. 【請求項３０】 少なくとも、第１の導電性部材と第２
    の導電性部材の間に電子放出部材から電子を引き出すた
    めの引き出し電極を備えたことを特徴とする請求項２９
    に記載の固体真空デバイス。
31. 【請求項３１】 引き出し電極を複数備えたことを特徴
    とする請求項３０に記載の固体真空デバイス。
32. 【請求項３２】 少なくとも２枚の基板をスペーサを介
    して張り合わせて構成される画像表示装置において、前
    記スペーサが双極性非プロトン溶剤を少なくとも含んだ
    有機溶剤に前記スペーサが分散された分散液を少なくと
    も一方の前記基板上に塗布乾燥して形成されていること
    を特徴とする画像表示装置。
33. 【請求項３３】 スペーサが、球もしくは円柱形状であ
    ることを特徴とする請求項３２に記載の画像表示装置。
34. 【請求項３４】 ２枚の基板間に、液晶が充填されてい
    ることを特徴とする請求項３２に記載の画像表示装置。