专利名称：电子发射体及其制造方法、冷阴极场致电子发射部件及其制造方法和冷阴极场致电子发 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子发射体及其制造方法、冷阴极场致电子发射部件及其制造方法和冷阴极场致电子发射显示装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，发现了一种称为碳纳米管的具有碳石墨片卷成的管结构的碳结晶体和碳·纳米纤维。碳纳米管的直径约为1nm～200nm，已知的有具有由一层碳石墨片卷成的结构的单层碳纳米管和具有由两层以上的碳石墨片卷成的结构的多层碳纳米管。就这种以纳米尺寸具有管结构的结晶体，尚未发现其他的结晶体可与之相比，因而确立了其特殊物质的地位。另外，碳纳米管具有依据碳石墨片的卷起方式而成为半导体或导体的性质，由于这些特殊性质，人们期待将它应用于电子电气设备。
当向放置于真空中的金属和半导体等提供某阈值以上强度的电场时，由于量子隧道效应电子将通过金属和半导体表面附近的能量势垒，即使在常温下也向真空中发射电子。将基于这种原理的电子发射称为冷阴极场致电子发射，或者简单称为场致发射(场致发射)。近年来有人提出将适用该场致发射原理的冷阴极场致电子发射部件应用于图像显示的平面型冷阴极场致电子发射显示装置即所谓场致发射显示器(FED)，由于具有高亮度、低耗电等优点，因此，有望成为取代传统的阴极射线管(CRT)的图像显示装置。
将这样的冷阴极场致电子发射部件(以下，有时简称为场致发射部件)适用于冷阴极场致电子发射显示装置(以下，有时简称为显示装置)时，要求放出电流值为1～10mA/cm2，在适用于微波放大器时，要求放出电流值为100mA/cm2以上。另外，一方面要求能够经长时间(例如10万小时以上)稳定发射电子，同时也要求短时间(毫秒级)内的电子发射的稳定性(即噪声小)。为了满足这些要求，除了要求构成场致发射部件的电子发射部的材料在化学上稳定，可在低电压下发射电子(即阈电压低)以及电子发射特性相对温度的变动小等，还要求电子发射部附近保持高真空、在电子发射部附近不存在放出气体的物质。
这样的场致发射部件或显示装置，是碳纳米管或碳·纳米纤维(以下，将这些总称为碳纳米管结构体)的应用中最为人们所期待的领域之一。也就是说，由于碳纳米管结构体结晶性非常高，因此，是一种在化学上、物理上以及热性质上稳定的材料。而且，碳纳米管结构体具有非常高的纵横比，在其前端部容易集中电场，与高熔点金属相比阈电场低，且电子发射效率高，因此，是一种作为构成被设在显示装置中的场致发射部件的电子发射部的元件优良的材料。另外，晶体管的有源矩阵(active matrix)也是碳纳米管结构体可期待得到应用的领域之一。也就是说，通过将碳纳米管结构体应用于晶体管中的电子路径即有源矩阵，能够得到较小型的低耗电的晶体管。
现在，碳纳米管结构体是通过化学汽相生长法(CVD法)制造，或者通过弧光放电法或激光磨损法等物理汽相生长法(PVD法)制造。
由碳纳米管结构体构成的场致发射部件，传统上通过以下工序制造(1)在支持体上形成阴电极的工序，(2)在整个面上形成绝缘层的工序，(3)在绝缘层上形成栅电极的工序，
(4)至少在绝缘层上形成开口部，使阴电极露出于该开口部底部的工序，(5)在该露出的阴电极上，形成由碳纳米管结构体构成的电子发射部的工序。
通常，在上述的工序(4)中所设置的开口部的直径是10-6m数量级。因此，在上述的工序(5)中，通过等离子体CVD法在露出于开口部底部的阴电极上均匀地形成碳纳米管结构体时，如果显示装置为大面积则会有大的困难，而且，有时在已经形成的栅电极、开口部以及阴电极等场致发射部件构成元件上发生损伤。另外，在通过等离子体CVD法形成碳纳米管结构体时，如果使用廉价的玻璃基板，则需要将形成温度降到非常低(550℃以下)，但在这样的形成温度下将产生碳纳米管结构体的结晶性恶化。另一方面，如果要将形成温度保持在高温，则必须使用陶瓷等耐高温的基板，从而会增加成本。另外，还存在以下问题由于在形成过程中来自绝缘层的释放气体的影响，碳纳米管结构体的生长受到阻碍。
为了避免这样的问题，还有另一种方法，即紧接着上述的工序(1)，在阴电极上形成由碳纳米管结构体构成的电子发射部的方法。可是，如果要通过等离子体CVD法形成特性优良的碳纳米管结构体，则存在以下问题，即必须将支持体加热温度设在超过550℃的非常高的温度上，而且不能使用廉价的玻璃基板。另一方面，在550℃以下的支持体加热温度下试用廉价的玻璃基板时，所形成的碳纳米管结构体的机械强度低。结果，在上述的工序(4)中，至少在绝缘层上形成开口部，并使电子发射部露出于开口部底部时，由于开口部的形成，在构成电子发射部的碳纳米管结构体上将发生损伤。
在上述的工序(5)中，还提出了以下方法将碳纳米管结构体与有机系粘合剂材料或无机系粘合剂材料(例如，水玻璃)一起散布到溶剂中，并通过旋涂法等将这样的散布液涂敷于整个面上，然后除去溶剂，将粘合剂材料烧结、硬化。可是，在这种方法中，为了防止由于开口部内的碳纳米管结构体而产生的阴电极与栅电极之间的短路，需要将开口部的直径变大，将绝缘层的厚度进一步变大。但是，在采用这样的对策时，就存在以下问题在碳纳米管结构体的附近很难形成高电场强度，从而导致碳纳米管结构体的电子发射效率下降。
紧接着上述的工序(1)，还可以考虑以下方法将碳纳米管结构体与有机系或无机系粘合剂材料一起散布到溶剂中，并通过旋涂法等将这样的散布液涂敷于整个面上，除去溶剂，将粘合剂材料烧结、硬化的方法。但是，在这种方法中，由于碳纳米管结构体被埋置在粘合剂材料中，因此，就存在导致碳纳米管结构体的电子发射效率下降的问题。
另外，可以将化学上稳定的SiO2等氧化物材料作为粘合剂材料使用，但由于是绝缘材料的缘故，很难在阴电极与电子发射部之间形成电子移动路径，因此，为了从电子发射部发射电子，必须采用某些手段来确立阴电极与电子发射部之间的电子的移动路径。
以上所说明的问题和各种要求汇总如下①关于显示装置的大面积化的应对；②防止栅电极、开口部、阴电极、电子发射部等场致发射部件构成元件发生损伤；③场致发射部件制造工艺温度的低温化；④抑制碳纳米管结构体电子发射效率的下降；⑤碳纳米管结构体在基底(例如，阴电极)上的固定方法。
因此，本发明的目的在于提供一种这样的结构，通过该结构能够克服、处理上述①～⑤的问题和要求，并使得难以在构成电子发射部或电子发射体的碳纳米管结构体中发生损伤；并且提供电子发射效率高的电子发射体及其制造方法、冷阴极场致电子发射部件及其制造方法和冷阴极场致电子发射显示装置及其制造方法。
发明内容
为了达到上述目的的本发明的电子发射体其特征在于，由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
为了达到上述目的的有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)在基体上形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序；以及(b)除去该复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射体的工序。
为了达到上述目的的有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于基体上的工序；以及(b)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于在基体表面的电子发射体的工序。
在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法中，可以在工序(a)之后使金属化合物溶液干燥形成金属化合物层，接着可以在除去基体上的金属化合物层的不需要部分后执行工序(b)，也可以在工序(b)之后除去基体上的电子发射体的不需要部分，也可以在工序(a)中，只在基体的所期望区域上涂敷金属化合物溶液。
根据本发明的电子发射体、或者有关本发明第一形态或第二形态的电子发射体的制造方法，能够得到冷阴极场致电子发射部件的电子发射部、例如内置于阴极射线管的电子枪中的电子束源的各种电子束源以及荧光显示管。
为了达到上述目的的有关本发明第一形态的冷阴极场致电子发射部件，是由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
为了达到上述目的的有关本发明第一形态的所谓双电极型冷阴极场致电子发射显示装置，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
为了达到上述目的的有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
为了达到上述目的的有关本发明第二形态的所谓三电极型冷阴极场致电子发射显示装置，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
为了达到上述目的的有关本发明第三形态的冷阴极场致电子发射部件，是由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
为了达到上述目的的有关本发明第三形态的冷阴极场致电子发射显示装置，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
为了达到上述目的的有关本发明第四形态的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
为了达到上述目的的有关本发明第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
在有关本发明第二形态或第四形态的冷阴极场致电子发射部件、或者有关本发明第二形态或第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置中的冷阴极场致电子发射部件中，绝缘层形成于支持体和阴电极之上，但根据复合体层或电子发射部的形成形态，绝缘层也可遮盖复合体层或电子发射部。也就是说，在相当于开口部底部的阴电极部分形成了复合体层或电子发射部的场合，绝缘层遮盖支持体和阴电极，但在其它场合，绝缘层遮盖复合体层或电子发射部、支持体以及阴电极。
为了达到上述目的的有关本发明第一形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，是由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序；(b)除去该复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序。
为了达到上述目的的有关本发明第一形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的所谓双电极型冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序和(b)除去该复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序形成。
为了达到上述目的的有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，是由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序；(b)在整个面上形成绝缘层的工序；(c)在绝缘层上形成栅电极的工序；(d)至少在绝缘层上形成开口部，将所述复合体层露出于该开口部底部的工序；(e)除去该露出的复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序。
为了达到上述目的的有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的所谓三电极型冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序、(b)在整个面上形成绝缘层的工序、(c)在绝缘层上形成栅电极的工序、(d)至少在绝缘层上形成开口部，将所述复合体层露出于该开口部底部的工序、(e)除去该露出的复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序形成。
在有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法或有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，也可以在阴电极的所期望区域上形成复合体层之后将缓冲层形成于复合体层上。通过形成缓冲层，至少在绝缘层上形成了开口部时，能够可靠地检测到开口部的形成完毕。而且，构成缓冲层的材料只要从对构成绝缘层的材料有刻蚀选择比的材料适当选择即可，可以是导电材料也可以是绝缘材料。
在有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、或者有关本发明第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上形成复合体层，但在这种场合，可以在相当于开口部底部的阴电极的部分形成复合体层，也可以在占用条状的阴电极的投影像与条状的栅电极的投影像重叠的区域(称为电子发射区域)的阴电极部分形成复合体层，或者，也可以在条状的阴电极整体上形成复合体层。另外，复合体层在电学性质上为绝缘物时，也可以在阴电极和支持体之上形成复合体层。再者，如果只在相当于开口部底部的阴电极部分形成复合体层，则碳纳米管结构体无需跨过邻接的开口部配置，能够可靠地防止电流泄漏的发生。
为了达到上述目的的有关本发明第三形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，是由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持体上形成阴电极的工序；(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序；(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序。
为了达到上述目的的有关本发明第三形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的所谓双电极型冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在支持体上形成阴电极的工序、(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序、(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序形成。
在有关本发明第三形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，可以在工序(b)之后使金属化合物溶液干燥形成金属化合物层，接着除去阴电极上的金属化合物层的不需要部分后执行工序(c)，也可以在工序(c)之后除去阴电极上的电子发射部的不需要部分，也可以在工序(b)中，只在阴电极的所期望区域上涂敷金属化合物溶液。
为了达到上述目的的有关本发明第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，是由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持体上设置阴电极的工序；(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序；(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序；(d)在整个面上形成绝缘层的工序；(e)在绝缘层上形成栅电极的工序；(f)至少在绝缘层上形成开口部，将该电子发射部露出于该开口部底部的工序。
为了达到上述目的的有关本发明第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，是由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的所谓三电极型冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在支持体上设置阴电极的工序、(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序、(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序、(d)在整个面上形成绝缘层的工序、(e)在绝缘层上形成栅电极的工序、(f)至少在绝缘层上形成开口部，将该电子发射部露出于该开口部底部的工序形成。
在有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关本发明第一形态或第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，作为在基体上或阴电极的所期望区域上形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的具体方法，可例举如下的方法。
将散布了碳纳米管结构体的有机溶剂涂敷于阴电极或基体的所期望区域上，除去有机溶剂之后用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体的方法(更具体地说，将碳纳米管结构体散布于甲苯和乙醇等有机溶剂中，通过旋涂法、或者纳米喷雾法或雾化喷射(atomicspray)法等各种喷雾法将这样的有机溶剂涂敷于基体上或阴电极的所期望区域上，除去有机溶剂之后用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体的方法)。
通过等离子体CVD法或激光CVD法、热CVD法、汽相合成法、汽相生长法等各种CVD法，将碳纳米管结构体形成于阴电极或基体的所期望区域上后，用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体的方法。
将散布了碳纳米管结构体的粘合剂材料涂敷于例如阴电极或基体的所期望区域之后，进行粘合剂材料的烧结或硬化，形成碳纳米管结构体被由粘合剂材料构成的基质埋置的复合体层的方法(更具体地说，将散布了碳纳米管结构体的环氧树脂或丙烯酸树脂等有机系粘合剂材料或水玻璃等无机系粘合剂材料，涂敷于例如基体上或阴电极的所期望区域之后，除去溶剂，进行粘合剂材料的烧结/硬化的方法)。而且，作为涂敷方法，可例示丝网印刷法。
在第一方法、第三方法、有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，根据情况，可以将平均粒径例如为10nm至1μm的硅、平均粒径例如为5nm至3μm的镍、银等例示的粉状物质或粒状物质，添加到散布了碳纳米管结构体的有机溶剂、散布了碳纳米管结构体的粘合剂材料、金属化合物溶液中，由此使碳纳米管结构体靠在粉状物质或粒状物质上，相对于基体或阴电极有角度地配置于基体或阴电极上。而且，也可以将如硅和银的不同粉状物质或粒状物质混合使用。另外，从增加基质的厚度的观点来看，也可以将炭黑等添加物添加到散布了碳纳米管结构体的有机溶剂、散布了碳纳米管结构体的粘合剂材料、金属化合物溶液中。
在本发明的电子发射体、有关本发明第一形态～第二形态的电子发射体的制造方法、有关第一形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件、有关第一形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、有关第一形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置、或者有关第一形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法(以下，有时将这些总称为本发明)中的碳纳米管结构体，最好由碳纳米管和/或碳·纳米纤维构成，或者，碳纳米管结构体由内含磁性材料(例如，铁或钴、镍)的碳纳米管和/或碳·纳米纤维构成，或者由表面上形成磁性材料层的碳纳米管和/或碳·纳米纤维构成。在本发明中，可以由碳纳米管构成电子发射体或电子发射部，也可以由碳·纳米纤维构成电子发射体或电子发射部，也可以由碳纳米管或碳·纳米纤维的混合物构成电子发射体或电子发射部。
在有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、或有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法的第二方法中，或者在用这些制造方法制造的本发明的电子发射体、有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射部件、有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置中，碳纳米管或碳·纳米纤维宏观上可以是粉末状也可以是薄膜状，并根据情况也可以是锥状。另外，在有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法，有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，或有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法的第一方法、第三方法中，以及在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、或有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，或者在用这些制造方法制造的本发明的电子发射体、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置中，碳纳米管或碳·纳米纤维最好宏观上为粉末状。作为碳纳米管或碳·纳米纤维的制造方法，可例举众所周知的如弧光放电法或激光磨损法的PVD法，如等离子体CVD法或激光CVD法、热CVD法、汽相合成法、汽相生长法的各种CVD法。
碳纳米管与碳·纳米纤维之间的不同之处在于其结晶性。通常，由6个具有SP2键的碳原子构成六元环，而这些六元环的集合构成碳石墨片。具有该碳石墨片所卷成的管结构的就是碳纳米管。而且，可以是具有1层碳石墨片所卷成的结构的单层碳纳米管，也可以是具有2层以上的碳石墨片所卷成的结构的多层碳纳米管。另一方面，不是由碳石墨片卷起，而是由碳石墨的碎片堆叠而形成也就是纤维状的碳·纳米纤维。碳纳米管或碳·纳米纤维与碳·须晶之间的差异不是很明显，但一般来说，碳纳米管或碳·纳米纤维的直径为1μm以下，例如1nm～300nm。
再者，在由内含磁性材料(例如，铁或钴、镍)的碳纳米管和/或碳·纳米纤维、或者由表面上形成磁性材料层的碳纳米管和/或碳·纳米纤维构成碳纳米管结构体时，最好在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法中所述工序(a)之后或所述工序(b)之后，在有关本发明第三形态的冷阴极场致电子发射部件或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中所述工序(b)之后或所述工序(c)之后，在有关本发明第四形态的冷阴极场致电子发射部件或冷阴极场致电子发射显示装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，通过将基体或支持体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向。由此，能够将碳纳米管结构体的前端部在尽可能接近于基体或支持体的法线方向的方向上取向。再有，通过将基体或支持体以碳纳米管结构体埋置于基质中的状态放置在磁场中，使从基质突出的碳纳米管结构体的前端部取向。在有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关本发明第一形态或第二形态的冷阴极场致电子发射部件或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，也可以通过在复合体层的形成时或形成后、或者在电子发射体或电子发射部的形成后将基体或支持体放置于磁场中，使碳纳米管结构体在接近于基体或支持体的法线方向的方向上取向。再者，磁场中的最大磁通密度为0.001特斯拉～100特斯拉，最好是0.1特斯拉～5特斯拉。
通过碳纳米管或碳·纳米纤维的制造时在碳纳米管或碳·纳米纤维的内部加入作为触媒起作用的磁性材料，来制造内含磁性材料(例如，铁或钴、镍等)的碳纳米管和/或碳·纳米纤维。另外，通过非电解镀敷法、镀敷法、如蒸镀法或溅射法的物理汽相生长法(PVD法)、化学汽相生长法(CVD法)，在碳纳米管或碳·纳米纤维的表面上形成磁性材料层，由此能够得到表面上形成例如由铁或钴、镍、锌、锰、钡、锶、纯铁等构成的磁性材料层的碳纳米管和/或碳·纳米纤维。
在上述第二方法中，通过等离子体CVD法将碳纳米管或碳·纳米纤维形成于基体或阴电极上时，作为等离子体CVD法中的原料气体，最好采用碳化氢系气体或碳化氢系气体与氢气的组合。这里，作为碳化氢系气体，可例举甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等碳化氢系气体或它们的混合气体，将甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、萘等气化后的气体。另外，为了使放电稳定并促进等离子体分解，可以混入氦(He)或氩(Ar)等稀释用气体，也可以混入氮、氨等掺杂气体。
在上述第二方法中的采用等离子体CVD法的碳纳米管的形成中，最好在支持体上施加偏置电压的状态下，用等离子体密度为1×1012/cm3以上、最好为1×1014/cm3以上条件的等离子体CVD法形成碳纳米管。或者，最好在支持体上施加了偏置电压的状态下，使电子温度为1eV至15eV、最好为5eV至15eV，用离子电流密度为0.1mA/cm2至30mA/cm2、最好为5mA/cm2至30mA/cm2条件的等离子体CVD法形成碳纳米管。作为等离子体CVD法，具体地可例示螺旋波等离子体CVD法、感应耦合型等离子体CVD法、电子回旋谐振等离子体CVD法、电容耦合型等离子体CVD法、使用平行平板型CVD装置的CVD法。
在上述第二方法中，在用等离子体CVD法形成碳纳米管或碳·纳米纤维时，最好在基体上或者在冷阴极场致电子发射部件中的阴电极之上形成选择生长区域，该选择生长区域由从以下镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、铬(Cr)、钴(Co)、钨(W)、锆(Zr)、钽(Ta)、铁(Fe)、铜(Cu)、铂(Pt)、锌(Zn)、镉(Cd)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、银(Ag)、金(Au)、铟(In)以及铊(Tl)构成的群组中选择的至少一种金属，或者包含这些元素的合金、有机金属构成。另外，在除了上述所举的金属以外，可采用在形成(合成)电子发射体或电子发射部时的气氛中具有触媒作用的金属。根据情况，也可以从这些材料选择适当的材料，并由这样的材料构成基体、或者冷阴极场致电子发射部件中的阴电极。
选择生长区域可由金属薄膜构成。作为金属薄膜的形成方法，可例举物理汽相生长法、镀敷法(包括电镀法和非电解镀敷法)、化学汽相生长法。作为物理汽相生长法，可例举①电子束加热法、电阻加热法、快速蒸镀等各种真空蒸镀法；②等离子体蒸镀法；③双极溅射法、直流溅射法、直流磁控管溅射法、高频溅射法、磁控管溅射法、离子束溅射法、偏置溅射法等各种溅射法；④DC(directcurrent直流)法、RF法、多阴极法、活化反应法、电场蒸镀法、高频离子电镀法、反应性离子电镀法等各种离子电镀法。
或者，作为形成选择生长区域的方法，例如可举以下方法，即在以用适当的材料(例如，掩模层)遮盖要形成选择生长区域的阴电极或基体的区域以外的区域的状态下，将由溶剂和金属颗粒构成的层形成于要形成选择生长区域的阴电极或基体部分的表面上之后，除去溶剂并残留金属颗粒的方法。或者，作为形成选择生长区域的方法，例如可举以下方法，即在以用适当的材料(例如，掩模层)遮盖要形成选择生长区域的阴电极或基体的区域以外的区域的状态下，将包含构成金属颗粒的金属原子的金属化合物颗粒附着在阴电极或基体的表面上之后，通过加热使金属化合物颗粒分解，并且，将选择生长区域(一种金属颗粒的集合)形成于阴电极或基体的方法。在这种场合，具体地可例示将由溶剂和金属化合物颗粒构成的层形成于要形成选择生长区域的阴电极或基体部分的表面上之后，除去溶剂并残留金属化合物颗粒的方法。金属化合物颗粒最好由从以下构成选择生长区域的金属的卤化物(例如，碘化物、氯化物、臭化物等)、氧化物、氢氧化物以及有机金属构成的群组中选择的至少一种材料构成。而且，在这些方法中，在适当的阶段除去遮盖要形成选择生长区域的阴电极或基体的区域以外的区域的材料(例如，掩模层)。
或者，选择生长区域也可以由有机金属化合物薄膜构成。在这种场合，有机金属化合物薄膜可以是由从由锌(Zn)、锡(Sn)、铝(Al)、铅(Pb)、镍(Ni)以及钴(Co)构成的群组中选择的至少含有一种元素的有机金属化合物构成的形态，另外最好由络合物构成。这里，作为构成络合物的配位体，可例示乙酰丙酮、六氟代乙酰丙酮、二叔戊酰甲烷、环戊二烯基。而且，在所形成的有机金属化合物薄膜中，也可以包含一部分有机金属化合物的分解物。形成由有机金属化合物薄膜构成的选择生长区域的工序，可由在要形成选择生长区域的阴电极或基体的部分之上使由有机金属化合物溶液构成的层成膜的工序构成，或者可由在使有机金属化合物升华之后，使这样的有机金属化合物淀积于要形成选择生长区域的阴电极或基体的部分之上的工序构成。
在本发明的电子发射体、有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射部件、有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置、或者有关第一形态～第二形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，作为基质(也称为母材料或基底材料)，可采用环氧树脂或丙烯酸树脂等有机系粘合剂材料，或水玻璃等无机系粘合剂材料(上述第三方法)，但最好采用金刚石状无定形碳(DLC)(上述第一方法或第二方法)。
作为金刚石状无定形碳的形成方法，除了CVD法，还可例举称为阴极碳(cathodiarc carbon)法(例如，参照文献“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)、激光磨损法、溅射法的各种PVD法。金刚石状无定形碳中可含氢，也可以掺杂氮或硼、磷等。
这里，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳最好在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。而且，峰值存在于比1480cm-1高波数侧时，有时在波数为1330至1400cm-1还存在另一个峰值。金刚石状无定形碳中除了包含具有许多与一般的金刚石相同的键即SP3(具体地说，例如有20～90％)的非晶体碳，还包含簇形碳(cluster carbon)。而且，关于簇形碳，例如可参照“Generation and deposition of fullerene-andnanotube-rich carbon thin films”，M.Chhowalla，et a1.，Phil.Mag.Letts，75(1997)，pp 329-335。
在本发明的电子发射体中，基质也可以由金属氧化物构成。另外，在本发明的电子发射体、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件、或者有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置中，最好通过金属化合物的烧结得到基质。这里，金属化合物最好由有机金属化合物组成，或者由有机酸金属化合物组成，或者由金属盐(例如，氯化物、硝酸盐、醋酸盐)组成。而且，可由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑、或者氧化锑-锡构成基质。另外，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m，最好为1×10-8Ω·m至5×102Ω·m。在进行烧结之后，可得到各碳纳米管结构体的一部分埋置于基质中的状态，也可以得到各碳纳米管结构体的整体埋置于基质中的状态。在后一场合，需要除去基质的一部分。基质的平均厚度最好例如为5×10-8m～1×10-4m。另外，碳纳米管结构体的前端部的突出量最好例如为碳纳米管结构体直径的1.5倍以上。
从改善碳纳米管结构体的电子发射效率的观点来看，最好在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法中所述工序(b)之后，在有关第三形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法中所述工序(c)之后，在有关第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法中所述工序(f)之后，除去基质的一部分，从而得到前端部从基质突出状态的碳纳米管结构体。对一部分基质的除去，只要根据构成基质的材料，用湿刻蚀法或干刻蚀法进行即可。对于对基质进行何种程度的除去，可以通过对电子发射体或电子发射部的电子发射特性进行评论来确定。另外，基质最好由金属氧化物构成，更具体地说，最好由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。另外，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m，最好为1×10-8Ω·m至5×102Ω·m。
在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，作为将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于基体或阴电极上的方法，可例示喷雾法、旋涂法、浸涂法、(die quarte)法、丝网印刷法，其中，从涂敷的容易性的观点来看，最好采用喷雾法。
作为构成金属化合物溶液的金属化合物，可例如为有机金属化合物、有机酸金属化合物或金属盐(例如，氯化物、硝酸盐、醋酸盐)。作为有机酸金属化合物溶液，可例举将有机锡化合物、有机铟化合物、有机锌化合物、有机锑化合物溶解于酸(例如，盐酸、硝酸或硫酸)，并用有机溶剂(例如，甲苯、醋酸异丁脂、异丙醇)进行稀释后的溶液。另外，作为有机金属化合物溶液，可例示将有机锡化合物、有机铟化合物、有机锌化合物、有机锑化合物溶解于有机溶剂(例如，甲苯、醋酸异丁脂、异丙醇)后的溶液。当溶液为100重量份时，最好是含有碳纳米管结构体0.001～20重量份、金属化合物0.1～10重量份的组成。溶液中也可以含有分散剂或界面活性剂。另外，从使基质的厚度增加的观点来看，也可以在金属化合物溶液中添加例如碳黑等添加物。另外，根据情况，也能够以水代替有机溶剂作为溶剂使用。
在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法的所述工序(a)中，在有关第三形态或第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的所述工序(b)中，最好加热基体或支持体。这样，一边对基体或支持体进行加热，以便将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极或基体上，从而在碳纳米管结构体相对基体或阴电极的表面自调平成接近水平的方向之前涂敷溶液就开始干燥，结果能够使碳纳米管结构体以不成水平的状态配置于基体或阴电极的表面上。也就是说，碳纳米管结构体在接近于基体或支持体的法线方向的方向上取向的几率变高。再者，基体或支持体的加热温度最好为40～250℃，更具体地说，最好设为金属化合物溶液中所含溶剂的沸点以上的温度。
在有关本发明第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中的工序(b)之后，使金属化合物溶液干燥形成金属化合物层，接着，可以在除去阴电极上的金属化合物层的不需要部分之后执行工序(c)，也可以在工序(c)之后除去阴电极上的电子发射部的不需要部分，也可以在工序(b)中只对阴电极的所期望区域上涂敷金属化合物溶液。而且，可以只在相当于开口部底部的阴电极之上残留电子发射部，也可以在占用条状的阴电极的投影像与条状的栅电极的投影像重叠的区域(称为电子发射区域)的阴电极部分残留电子发射部，或者也可以在整个条状的阴电极上残留电子发射部。再者，如果只在相当于开口部底部的阴电极部分形成电子发射部，则碳纳米管结构体无需跨过邻接的开口部配置，能够可靠防止电流泄漏的发生。
在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态或第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法或冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，金属化合物的烧结温度例如为金属盐被氧化成金属氧化物的温度，或者能够分解有机金属化合物或有机酸金属化合物，形成包含构成有机金属化合物或有机酸金属化合物的金属原子的基质(例如，金属氧化物)的温度即可。也就是说，金属化合物的烧结温度的下限值，例如为金属盐被氧化成金属氧化物的温度下限值，或者能够分解有机金属化合物或有机酸金属化合物，形成包含构成有机金属化合物或有机酸金属化合物的金属原子的基质(例如，金属氧化物)的温度下限值。另一方面，烧结温度的上限为不在电子发射体或冷阴极场致电子发射部件或阴极面板的构成元件上发生热损伤等的温度即可。作为具体的烧结温度，可例举150℃～550℃，其中200℃～550℃更可取，但最好是300℃～500℃。
复合体层的厚度只要是碳纳米管结构体能充分被基质埋置的厚度即可。除去复合体层表面的基质的方法，可以根据构成基质的材料采用干刻蚀技术或湿刻蚀技术进行。对于对复合体层表面的基质进行何种程度的除去，可通过适当进行试验并对碳纳米管结构体的前端部的突出量进行评论来加以确定。基质的平均厚度最好例如为5×10-8m～1×10-4m。另外，碳纳米管结构体的前端部的突出量最好例如为碳纳米管结构体的直径的1.5倍以上。
在本发明中，若设碳纳米管结构体和基质的合计重量为100时，则电子发射体或电子发射部中的碳纳米管结构体所占重量的比例最好为0.001至40。
在本发明的电子发射体的制造方法、有关第一形态～第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法、有关第一形态～第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，从进一步改善电子发射体或电子发射部的电子发射效率的观点来看，最好在形成电子发射体或电子发射部之后，在电子发射体或电子发射部表面进行一种激活处理(洗净处理)。作为这样的处理，可例举在氢气、氨气、氦气、氩气、氖气、甲烷气、乙烯气、乙炔气、氮气等气氛中所进行的等离子体处理。
作为构成基体或冷阴极场致电子发射部件中的阴电极的材料，可例示钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)等金属；包含这些金属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)等半导体；或ITO(铟锡氧化物)。作为阴电极的形成方法，可例举如称为电子束蒸镀法或热丝蒸镀法的蒸镀法、溅射法、CVD法或离子电镀法与刻蚀法的组合、丝网印刷法、镀敷法、剥离法等。依据丝网印刷法和镀敷法，可直接形成条状的阴电极。
在基体或冷阴极场致电子发射部件中的阴电极的表面，也可以形成凹凸部。由此，从碳纳米管结构体的基质突出的前端部，例如朝向阳电极方的几率变高，并能进一步改善电子发射效率。凹凸部可通过对基体或阴电极进行例如干刻蚀形成，或者用以下方法形成，即进行阳极氧化或在支持体上散布球形颗粒，并在球形颗粒之上形成阴电极之后，例如通过燃烧来除去球形颗粒的方法。
作为构成栅电极的材料，可例示从由钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、铁(Fe)、铂(Pt)以及锌(Zn)构成的群组中所选择的至少一种金属；包含这些金属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)等半导体；ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、氧化锌等导电性金属氧化物。为了制造栅电极，通过CVD法、溅射法、蒸镀法、离子电镀法、镀敷法、非电解镀敷法、丝网印刷法、激光磨损法、溶胶-凝胶法等众所周知的薄膜形成技术，将由上述的构成材料构成的薄膜形成于绝缘层上。而且，在绝缘层的整个面形成薄膜时，用众所周知的图案化技术对薄膜进行图案化，形成条状的栅电极。可以在形成条状的栅电极之后在栅电极上形成开口部，也可以在栅电极上与条状栅电极的形成同时形成开口部。另外，如果在栅电极用导电材料层形成之前的绝缘层上预先形成抗蚀剂图案，则可通过剥离法形成栅电极。另外，如果用具有与栅电极的形状对应的开口部的掩模进行蒸镀，或者用具有这样开口部的丝网进行丝网印刷，则不需要在成膜后进行图案化。在有关本发明第二形态、第四形态的冷阴极场致电子发射部件的制造方法或有关本发明第二形态、第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法中，“至少在绝缘层形成开口部”的描述是因为包括这样的形态。
在本发明的冷阴极场致电子发射显示装置中，阳极面板由基板和荧光粉层以及阳电极构成。电子所照射的面取决于阳极面板的结构，它由荧光粉层构成或者由阳电极构成。
阳电极的构成材料可根据冷阴极场致电子发射显示装置的结构适当选择。也就是说，在冷阴极场致电子发射显示装置为透射型(阳极面板相当于显示面)，且在基板上以阳电极、荧光粉层的顺序层叠时，不仅基板就连阳电极自身也必需是透明的，因而采用ITO(铟锡氧化物)等透明导电材料。另一方面，在冷阴极场致电子发射显示装置为反射型(阴极面板相当于显示面)时，以及尽管为透射型但在基板上以荧光粉层、阳电极的顺序层叠时，除了ITO之外，可与阴电极或栅电极相关连地适当选择使用上述的材料。
作为构成荧光粉层的荧光粉，可采用高速电子激励用荧光粉或低速电子激励用荧光粉。在冷阴极场致电子发射显示装置为单色显示装置时，荧光粉层可以无需特别地加以图案化。另外，在冷阴极场致电子发射显示装置为彩色显示装置时，最好将图案化成条状或点状的与红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色对应的荧光粉层交替配置。再者，被图案化的荧光粉层间的间隙中，可埋置用以改善显示画面的对比度为目的的黑底。
作为阳电极和荧光粉层的结构例，可例举(1)在基板上形成阳电极、在阳电极之上形成荧光粉层的结构，(2)在基板上形成荧光粉层、在荧光粉层上形成阳电极的结构。而且，可以在(1)的结构中荧光粉层之上形成与阳电极导通的所谓金属底膜。另外，也可以在(2)的结构中阳电极之上形成金属底膜。
有关本发明第二形态、第四形态的冷阴极场致电子发射部件或冷阴极场致电子发射显示装置的冷阴极场致电子发射部件中，设置于栅电极的开口部的平面形状(用与支持体表面平行的假想平面切开口部时的形状)，可以是圆形、椭圆形、矩形、多边形、略呈圆形的矩形、略呈圆形的多边形等任意的形状。栅电极中的开口部例如可通过各向异性刻蚀或各向异性刻蚀与各向同性刻蚀的组合来形成，或者依据栅电极的形成方法可直接形成开口部。而且，有时将形成于栅电极的开口部称为第一开口部，将形成于绝缘层的开口部称为第二开口部。可以在栅电极上设置一个第一开口部，在绝缘层上设置与这样一个第一开口部连通的一个第二开口部，在设置于这样绝缘层的第二开口部内设置一个电子发射部，也可以在栅电极上设置多个第一开口部，在绝缘层上设置与这样多个第一开口部连通的一个第二开口部，在设置于这样绝缘层的一个第二开口部内设置一个或多个电子发射部。
作为绝缘层的构成材料，可将SiO2、SiN、SiON、SOG(Spin OnGlass)、低熔点玻璃、玻璃膏单独或适当组合使用。在绝缘层的形成中，可采用CVD法、涂敷法、溅射法、丝网印刷法等众所周知的工艺。第二开口部的形成，例如可通过各向同性刻蚀或各向异性刻蚀与各向同性刻蚀的组合来进行。
在阴电极与电子发射部之间也可以设置电阻层。通过设置电阻层，能够使冷阴极场致电子发射部件的动作稳定化，使电子发射特性均匀化。作为构成电阻层的材料，可例示如碳化硅(SiC)或SiCN的碳系材料；SiN；无定形硅等半导体材料；氧化钌(RuO2)、氧化钽、氮化钽等高熔点金属氧化物。作为电阻层的形成方法，可例示溅射法、CVD法或丝网印刷法。电阻值大概为1×105～1×107Ω，最好是数MΩ。
构成阴极面板的支持体或构成阳极面板的基板，至少其表面由绝缘性构件构成，可例举玻璃基板、表面形成了绝缘膜的玻璃基板、石英基板、表面形成了绝缘膜的石英基板、表面形成了绝缘膜的半导体基板，但从降低制造成本的观点来看，最好采用玻璃基板、或表面形成了绝缘膜的玻璃基板。在基底材料上需要形成基体，而作为基底材料，除了这些材料以外可例举金属、陶瓷。
在边缘部分接合阴极面板和阳极面板时，可采用粘结层来进行接合，或者也可以同时并用由玻璃或陶瓷等绝缘刚性材料构成的框体和粘结层来进行。在同时并用框体和粘结层时，通过适当选择框体的高度，能够将阴极面板与阳极面板之间的对置距离比只使用粘结层时设定得更宽。再者，作为粘结层的构成材料，一般采用熔结玻璃，但也可以采用熔点约为120～400℃的所谓低熔点金属材料。作为这样的低熔点金属材料，可例示In(铟熔点157℃)；铟-金系低熔点合金；Sn80Ag20(熔点220～370℃)、Sn95Cu5(熔点227～370℃)等锡(Sn)系高温焊料；Pb97.5Ag2.5(熔点304℃)、Pb94.5Ag5.5(熔点304～365℃)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(熔点309℃)等铅(Pb)系高温焊料；Zn95Al5(熔点380℃)等锌(Zn)系高温焊料；Sn5Pb95(熔点300～314℃)、Sn2Pb98(熔点316～322℃)等锡-铅系标准焊料；Au88Ga12(熔点381℃)等钎料(以上的下标值均表示原子百分值)。
在将阴极面板和阳极面板以及框体三者接合时，可以将三者同时接合，或者也可以在第一阶段将阴极面板和阳极面板中的一方与框体接合，在第二阶段将阴极面板和阳极面板中的另一方与框体接合。当在高真空气氛中进行三者同时接合或第二阶段接合时，由阴极面板、阳极面板、框体以及粘结层包围的空间在接合同时变成真空。或者，也可以在结束三者的接合之后，对由阴极面板、阳极面板、框体以及粘结层包围的空间进行排气变成真空。在完成接合之后进行排气时，接合时的气氛压力可以是常压/减压中的任一种，另外，构成气氛的气体可以是空气，或者也可以是含有氮气或属于周期表0族的气体(例如Ar气体)的惰性气体。
在完成接合之后进行排气时，可通过预先与阴极面板和/或阳极面板连接的端管(tip tube)进行排气。端管一般用玻璃管构成，在设于阴极面板和/或阳极面板的无效区域(不作为实际显示部分起作用的区域)的贯通部的周围，用熔结玻璃或上述的低熔点金属材料进行接合，在空间达到预定的真空度后，通过热熔接进行密封。而且，在进行密封之前，最好对冷阴极场致电子发射显示装置整体进行一次加热后使之降温，从而能够将残留气体向空间放出，并通过排气将该残留气体排除到空间以外。
在本发明第一形态、第三形态中的冷阴极场致电子发射显示装置或用其制造方法得到的冷阴极场致电子发射显示装置中，基于由阳电极所形成的电场，根据量子隧道效应电子从电子发射部发射，而该电子被阳电极吸引，并与荧光粉层碰撞。阳电极可具有一张导电材料片覆盖有效区域(作为实际显示部分起作用的区域)的结构，也可以具有条状。在前一场合，对每个构成一像素的电子发射部进行动作控制。因此，例如可以在构成一像素的电子发射部与阴电极控制电路之间设置开关部件。在后一场合，将阴电极设成条状，并配置阴电极和阳电极使得阳电极的投影像与阴电极的投影像垂直。从位于阳电极的投影像与阴电极的投影像重叠的区域(以下，称为阳电极/阴电极重叠区域)的电子发射部发射电子。而且，一阳电极/阴电极重叠区域中的冷阴极场致电子发射部件的排列，可以是有规则的也可以是随机的。这种结构的冷阴极场致电子发射显示装置的驱动，通过所谓简单矩阵方式进行。也就是说，在阴电极施加相对负电压，在阳电极施加相对正电压。结果，从位于被列选择的阴电极和被行选择的阳电极(或者被行选择的阴电极和被列选择的阳电极)的阳电极/阴电极重叠区域的电子发射部有选择地向真空空间发射电子，而该电子被阳电极吸引并与构成阳极面板的荧光粉层碰撞，使荧光粉层受激、发光。
另外，在本发明第二形态、第四形态的冷阴极场致电子发射显示装置或用其制造方法得到的冷阴极场致电子发射显示装置中，从简化冷阴极场致电子发射显示装置结构的观点来看，最好在条状栅电极的投影像与条状阴电极的投影像垂直的方向上延伸。而且，在条状阴电极和条状栅电极的投影像所重叠的重叠区域(电子发射区域，相当于一像素的区域或者相当于一子像素的区域)设置一个或多个冷阴极场致电子发射部件，在阴极面板的有效区域内，这样的重叠区域通常被排列成二维矩阵。再者，一重叠区域中的冷阴极场致电子发射部件的排列，可以是有规则的也可以是随机的。在阴电极施加相对负电压，在栅电极施加相对正电压，在阳电极施加比栅电极更高的正电压。电子从位于被列选择的阴电极和被行选择的栅电极(或者被行选择的阴电极和被列选择的栅电极)的栅电极/阴电极重叠区域的电子发射部有选择地向真空空间发射，而该电子被阳电极吸引并与构成阳极面板的荧光粉层碰撞，使荧光粉层受激、发光。
在本发明中，由于电子发射体或电子发射部具有碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的结构，因此，能够达到高电子发射效率。而且，在本发明的电子发射体、有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关本发明第一形态或第二形态的冷阴极场致电子发射部件、冷阴极场致电子发射显示装置或它们的制造方法中，由于在形成电子发射体或电子发射部的工序中，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层，因此，在其后的工序中，碳纳米管结构体不容易受到损伤，并且例如开口部的大小或绝缘层的厚度上也不会受到限制。另外，在有关本发明最佳形态的电子发射体、有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关本发明第三形态或第四形态的冷阴极场致电子发射部件、冷阴极场致电子发射显示装置或这些的制造方法中，由金属氧化物构成基质，因此，气体不会从作为粘合剂材料的基质放出，在其后的工序中碳纳米管结构体不容易受到损伤，并且例如开口部的大小或绝缘层的厚度上也不会受到限制。
附图的简单说明
图1是实施例1中的冷阴极场致电子发射显示装置的一部分模式截面图。
图2是实施例1的冷阴极场致电子发射显示装置中的一个电子发射部的模式透视图。
图3的(A)、(B)以及(C)是用以说明实施例1中的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的支持体等的一部分模式截面图。
图4的(A)和(B)是用以说明紧接着图3的(C)，实施例1中的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的支持体等的一部分模式截面图。
图5的(A)～(D)是用以说明实施例1的冷阴极场致电子发射显示装置中的阳极面板的制造方法的基板等的一部分模式截面图。
图6是金刚石状无定形碳的喇曼光谱图。
图7是实施例2中的冷阴极场致电子发射显示装置的一部分模式端面图。
图8是实施例2的冷阴极场致电子发射显示装置中的将阴极面板和阳极面板分解时的一部分模式透视图。
图9的(A)和(B)是用以说明实施例2中的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的支持体等的一部分模式截面图。
图10的(A)和(B)是用以说明紧接着图9的(B)，实施例2中的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的支持体等的一部分模式截面图。
图11的(A)和(B)是用以说明实施例3中的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的支持体等的一部分模式截面图。
图12的(A)和(B)分别是实施例4中的冷阴极场致电子发射部件的一部分模式截面图和栅电极等的模式配置图。
图13是实施例4的变更例中的冷阴极场致电子发射部件的一部分模式截面图。
图14的(A)～(D)是表示实施例4中的栅电极所具有的多个开口部的模式平面图。
图15的(A)、(B)以及(C)是用以说明实施例5中的冷阴极场致电子发射部件的制造方法的支持体等的一部分模式截面图。
图16的(A)和(B)分别是用以说明在基体或冷阴极场致电子发射部件中的阴电极的表面形成凹凸部的一例方法的支持体等的模式截面图和模式透视图。
图17的(A)和(B)是分别用以说明紧接着图16的(A)和(B)，在基体或冷阴极场致电子发射部件中的阴电极的表面形成凹凸部的一例方法的支持体等的模式截面图和模式透视图。
图18的(A)和(B)是分别用以说明紧接着图17的(A)和(B)，在基体或冷阴极场致电子发射部件中的阴电极的表面形成凹凸部的一例方法的支持体等的模式截面图和模式透视图。
图19是表示通过将基体或支持体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向的状态的模式图。
图20表示实施例2的冷阴极场致电子发射部件的变更例，即设有聚束电极的冷阴极场致电子发射部件的一部分模式端面图。
最佳实施方式以下，参照附图，根据实施例就本发明进行说明。
(实施例1)实施例1涉及本发明的电子发射体、有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关第一形态的冷阴极场致电子发射部件(以下，简称为场致发射部件)与其制造方法以及有关第一形态的所谓双电极型冷阴极场致电子发射显示装置(以下，简称为显示装置)与其制造方法，还涉及第一方法。
图1表示了实施例1中的显示装置的一部分模式截面图，图2表示了一个电子发射部的模式透视图，图4的(B)表示了一个电子发射部的一部分模式截面图。
实施例1中的电子发射体，由基质21和以前端部突出的状态埋置于基质21中的碳纳米管结构体构成。碳纳米管结构体具体地由碳纳米管20构成。另外，基质21由金刚石状无定形碳构成。
另外，实施例1中的场致发射部件，由设置在支持体10上的阴电极11和设置在阴电极11上的电子发射部15构成。而且，电子发射部15由基质21和以前端部突出的状态埋置于基质21中的碳纳米管结构体构成。另外，实施例1中的显示装置，由设置了多个场致发射部件的阴极面板CP和设有荧光粉层31(红色发光荧光粉层31R、绿色发光荧光粉层31G、蓝色发光荧光粉层31B)与阳电极33的阳极面板AP在其边缘部分接合而形成，它具有多个像素。在实施例1的显示装置中的阴极面板CP中，许多由多个如上述的场致发射部件构成的电子发射区域，在有效区域内以二维矩阵形式形成。
如图中所示，碳纳米管20被规则地且在相对阴电极11垂直方向上配置，但实际上被随机地配置，根据情况有时以前端部向阳电极取向某种程度的状态被配置。在其它的附图中也与此相同。另外，碳纳米管20也可以不一定与阴电极11(相当于基体)连接。
在阴极面板CP的无效区域，设有真空排气用贯通孔(图中未示出)，在该贯通孔连接了真空排气后用以密封的端管(图中未示出)。框体34由陶瓷或玻璃构成，高度例如为1.0mm。根据情况，也可以取代框体34只用粘结层。
阳极面板AP具体由以下部分构成基板30；在基板30上按照预定的图案(例如，条状和点状)形成的荧光粉层31；以及覆盖有效区域的整个面的例如由铝薄膜构成的阳电极33。黑底32形成于荧光粉层31与荧光粉层31之间的基板30上。而且，黑底32也可以省略。另外，在假想为单色显示装置时，荧光粉层31无需一定要按照预定的图案设置。另外，也可以将由ITO等透明导电膜构成的阳电极设置于基板30与荧光粉层31之间，或者，阳极面板AP也可以由以下部分构成设置于基板30上的由透明导电膜构成的阳电极33；在阳电极33上形成的荧光粉层31和黑底32；以及由形成于荧光粉层31和黑底32之上的铝(Al)构成，并与阳电极33电连接的光反射导电膜。
一像素由以下部分构成在阴极面板侧的矩形的阴电极11；在其之上形成的电子发射部15；以及在阳极面板AP的有效区域面对电子发射部15排列的荧光粉层31。在有效区域，这样的像素例如以数十万～数百万个的数量级排列。
另外，在有效区域内的阴极面板CP与阳极面板AP之间，等间隔地配置作为用以将两面板之间的距离维持一定的补助手段的隔件35。而且，隔件35的形状不局限于圆柱形，例如可以是球状，也可以是条状的障壁(fib)。另外，隔件35不一定必须配置在所有阴电极的重叠区域的四角，可以较稀疏地配置，也可以不规则地配置。
在该显示装置中，以一像素为单位对施加在阴电极11的电压进行控制。如图2中的模式图所示，阴电极11的平面形状略为矩形，各阴电极11经由布线11A和例如由晶体管构成的开关部件(图中未示出)与阴电极控制电路40A连接。另外，阳电极33与阳电极控制电路42连接。当在各阴电极11施加阈电压以上的电压时，基于由阳电极33形成的电场和量子隧道效应，从电子发射部15发射电子，而该电子被阳电极33吸引，并与荧光粉层31碰撞。亮度由施加在阴电极11上的电压控制。
以下，参照图3的(A)～(C)、图4的(A)和(B)以及图5的(A)～(D)，就实施例1中的电子发射体、场致发射部件以及显示装置的制造方法进行说明。
首先，在例如由玻璃基板构成的支持体10上形成阴电极形成用导电材料层，接着，通过基于众所周知的光刻技术和反应性离子刻蚀法(RIE法)对导电材料层进行图案化，在支持体10上形成矩形的阴电极11(参照图3的(A))。同时，在支持体10上形成与阴电极11连接的布线11A(参照图2)。导电材料层由例如通过溅射法形成的厚度约为0.2μm的铬(Cr)层构成。
接着，在阴电极11(相当于基体)的所期望的区域(要形成电子发射部的区域)表面配置碳纳米管20。具体地说，首先，用旋涂法对抗蚀剂材料层整个面地进行成膜后，基于光刻技术，形成要形成电子发射部的阴电极11的区域的表面露出的掩模层16(参照图3的(B))。接着，在包括露出的阴电极11的表面的掩模层16上，例如用旋涂法涂敷于所谓丙酮的有机溶剂中散布了碳纳米管的溶液后，除去有机溶剂(参照图3的(C))。碳纳米管20具有例如平均直径为1nm、平均长度为1μm的管结构，用弧光放电法制造。碳纳米管20可以对阴电极11随机取向(也就是说，例如能够以混乱状态配置在阴电极11上)，也可以单方向取向。
然后，在露出的阴电极11的区域和碳纳米管20上，淀积金刚石状无定形碳作为基质21。由此，能够在阴电极11的所期望的区域(要形成电子发射部的区域)上形成碳纳米管20被基质21埋置的复合体层22。在以下的表1中，例示基于等离子体CVD法的由金刚石状无定形碳构成的基质21(平均膜厚0.3μm)的形成条件。然后除去掩模层16。于是能够得到图4的(A)所示的结构。再者，在使用波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，由金刚石状无定形碳构成的基质21在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。在图6中表示所得到的喇曼光谱图。
使用装置平行平板RF-CVD装置使用气体CH4＝50sccm压力0.1Pa形成温度室温形成时间10分钟等离子体激励功率500W 接着，用刻蚀法除去复合体层22表面的基质21，形成碳纳米管20以其前端部突出的状态埋置于基质21中的电子发射体或电子发射部。从而能够得到具有图4的(B)所示结构的场致发射部件。在以下的表2中例示基质21的湿刻蚀条件，在表3中例示基质21的干刻蚀条件。有时，由于基质21的刻蚀，一部分或所有的碳纳米管20表面状态变化(例如，在其表面吸附氧原子或氧分子、氟原子)，且对于场致发射成为非激活状态。因此，其后最好在氢气气氛中对电子发射体或电子发射部进行等离子体处理，由此能够将电子发射体或电子发射部激活，并使电子发射体或电子发射部的电子的发射效率进一步改善。在以下的表4中，例示了等离子体处理的条件。
[湿刻蚀条件]使用刻蚀液KMnO4刻蚀温度80℃刻蚀时间1～10分钟[表3][干刻蚀条件]刻蚀装置ICP-刻蚀装置使用气体O2(也可以包含CF4等)刻蚀温度室温～80℃等离子体激励功率1500WRF偏置20～100W刻蚀时间1～10分钟[表4]
使用气体H2＝100sccm电源功率1000W支持体施加电力50V反应压力0.1Pa支持体温度300℃然后，为了从碳纳米管20放出气体，也可以实施加热处理或各种等离子体处理，为了有意地将吸附物吸附于碳纳米管20的表面，也可以将碳纳米管20暴露于包含要吸附的物质的气体中。另外，为了精炼碳纳米管20，也可以进行氧等离子体处理或氟等离子体处理。在以下的实施例中也相同。
然后，进行显示装置的组装。具体地说，对阳极面板AP和阴极面板CP进行配置，使得荧光粉层31与场致发射部件对置，然后在边缘部分，经由框体34将阳极面板AP和阴极面板CP(更具体地说，基板30和支持体10)接合。进行接合时，在框体34与阳极面板AP之间的接合部位和框体34与阴极面板CP之间的接合部位涂敷熔结玻璃，将阳极面板AP、阴极面板CP以及框体34贴合，并用予备烧结使熔结玻璃干燥之后，在约450℃下进行10～30分钟的主烧结。然后，将由阳极面板AP、阴极面板CP、框体34以及熔结玻璃包围起来的空间，通过贯通孔(图中未示出)和端管(图中未示出)进行排气，在空间内压力达到约10-4Pa时刻，通过加热熔化密封端管。这样，就能够使由阳极面板AP、阴极面板CP以及框体34包围起来的空间为真空。然后，与必要的外部电路进行布线，完成显示装置。
再者，以下参照图5的(A)～(D)，就图1中所示的显示装置中的阳极面板AP的一例制造方法的进行说明。
首先，调制发光性结晶颗粒组成物。为此，例如在纯水中使分散剂散开，用高速搅拌机以3000rpm搅拌一分钟。接着，将发光性结晶颗粒投入到已散布了分散剂的纯水中，并用高速搅拌机以5000rpm搅拌五分钟。然后，例如添加聚乙烯醇和重铬酸氨，充分搅拌并过滤。
在阳极面板AP的制造过程中，在例如由玻璃构成的基板30上的整个面形成(涂敷)感光性被膜50。然后，由从曝光光源(图中未示出)射出的通过设置在掩模53中的孔部54的紫外线，对形成于基板30上的感光性被膜50进行曝光，形成感光区域51(参照图5的(A))。然后，使感光性被膜50显影并有选择地除去，使感光性被膜的残留部分(曝光、显影之后的感光性被膜)52残留在基板30上(参照图5的(B))。接着，在整个面上涂敷碳剂(碳浆)，进行干燥、烧结之后，通过用剥离法除去感光性被膜的残留部分52和其之上的碳剂，在露出的基板30上形成由碳剂构成的黑底32，同时，除去感光性被膜的残留部分52(参照图5的(C))。然后，在露出的基板30上，形成红、绿、蓝的各荧光粉层31(参照图5的(D))。具体地说，只要使用由各发光性结晶颗粒(荧光粉颗粒)调制的发光性结晶颗粒组成物即可，例如，将红色的感光性的发光性结晶颗粒组成物(荧光粉浆料)涂敷于整个面上，进行曝光、显影；接着，将绿色的感光性的发光性结晶颗粒组成物(荧光粉浆料)涂敷于整个面上，进行曝光、显影；接着进一步地将蓝色的感光性的发光性结晶颗粒组成物(荧光粉浆料)涂敷于整个面上，进行曝光、显影。然后，通过溅射法，在荧光粉层31和黑底32上形成由厚度约为0.07μm的铝薄膜构成的阳电极33。而且，也可以通过丝网印刷法等形成各荧光粉层31。
再者，阳电极可以是用一张片状的导电材料将有效区域遮盖形式的阳电极，也可以是与一个或多个电子发射部、或者与一个或多个像素对应的阳电极单元集合形式的阳电极。而且，这种阳电极结构，也可以适用于后述的实施例5中。
一像素也可以由条状的阴电极、形成于其之上的电子发射部以及面对电子发射部地排列在阳极面板的有效区域的荧光粉层构成。在这种场合，阳电极也具有条状。条状的阴电极的投影像与条状的阳电极的投影像垂直。电子从位于阳电极的投影像与阴电极的投影像所重叠区域的电子发射部发射。这种结构的显示装置的驱动，通过所谓的简单矩阵方式进行。也就是说，在阴电极施加相对负电压，在阳电极施加相对正电压。结果，从位于列选择的阴电极与行选择的阳电极(或者，行选择的阴电极与列选择的阳电极)之间的阳电极/阴电极重叠区域的电子发射部，有选择地向真空空间内发射电子，该电子被阳电极吸引并与构成阳极面板的荧光粉层碰撞，从而使荧光粉层受激而发光。
在制造这种结构的场致发射部件时，只要在[工序-100]中，在例如由玻璃基板构成的支持体10上，形成由例如通过溅射法所形成的铬(Cr)层构成的阴电极形成用导电材料层后，通过基于众所周知的光刻技术和RIE法对导电材料层进行图案化，从而在支持体10上取代矩形的阴电极而形成条状的阴电极11即可。这种结构也可以适用于后述的实施例5中。
(实施例2)实施例2涉及本发明的电子发射体、有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关第二形态的场致发射部件与其制造方法以及有关第二形态的所谓三电极型显示装置与其制造方法，还涉及第一方法。
图10中的(B)表示了实施例2中的场致发射部件的一部分模式端面图，图7表示了显示装置的一部分模式端面图，图8表示了阴极面板CP与阳极面板AP分解时的一部分模式透视图。该场致发射部件由以下部分构成形成于支持体10上的阴电极11(相当于基体)；形成于支持体10和阴电极11上的绝缘层12；形成于绝缘层12上的栅电极13；形成于栅电极13和绝缘层12中的开口部(形成于栅电极13中的第一开口部14A和形成于绝缘层12中的第二开口部14B)；以及露出于第二开口部14B底部的电子发射部15。电子发射部15或电子发射体，由基质21和以前端部突出的状态埋置于基质21中的碳纳米管结构体(具体为碳纳米管20)构成。另外，基质21由金刚石状无定形碳构成。
显示装置由在有效区域内形成许多如上述的场致发射部件的阴极面板CP和阳极面板AP构成，并且由多个像素构成，而各像素由多个场致发射部件、与场致发射部件相面对地设置于基板30上的阳电极33和荧光粉层31构成。阴极面板CP和阳极面板AP，在其边缘部分经由框体34接合。在图7中所示的一部分端面图中，为了简化附图，在阴极面板CP只表示了两组阴电极11，在一组阴电极11中有开口部14A、14B以及电子发射部15，但并不以此为限定，而场致发射部件的基本结构如图10中的(B)所示。另外，在阴极面板CP的无效区域设置了真空排气用贯通孔36，在该贯通孔36连接了真空排气后用以密封的端管37。但是，图7表示显示装置的完成状态，因此，图示的端管37已经被密封。另外图示中省略了隔件。
阳极面板AP的结构，与在实施例1中所说明的阳极面板AP的结构相同，因此，省略其详细的说明。
在该显示装置中进行显示时，从阴电极控制电路40向阴电极11施加相对负电压，从栅电极控制电路41向栅电极13施加相对正电压，从阳电极控制电路42向阳电极33施加比栅电极13更高的正电压。在该显示装置中进行显示时，例如，从阴电极控制电路40向阴电极11输入扫描信号，从栅电极控制电路41向栅电极13输入视频信号。或者，也可以从阴电极控制电路40向阴电极11输入视频信号，从栅电极控制电路41向栅电极13输入扫描信号。通过在阴电极11与栅电极13之间施加电压时所产生的电场，基于量子隧道效应，从电子发射部15发射电子，而该电子被阳电极33吸引并与荧光粉层31碰撞。结果，荧光粉层31被激励发光，从而能够得到所期望的图像。
以下，参照图9的(A)、(B)和图10中的(A)、(B)，就实施例2中的电子发射体的制造方法、场致发射部件的制造方法以及显示装置的制造方法进行说明。
首先，在例如由玻璃基板构成的支持体10上形成阴电极形成用导电材料层，接着，通过基于众所周知的光刻技术和RIE法对导电材料层进行图案化，在支持体10上形成条状的阴电极11(相当于基体)。条状的阴电极11在附图的纸面左右方向上延伸。导电材料层由例如通过溅射法形成的厚度约为0.2μm的铬(Cr)层构成。
然后，与实施例1中的[工序-110]和[工序-120]相同，在阴电极11的表面形成复合体层22(参照图9的(A))。而且，其后也可以在复合体层22上形成例如由ITO(铟锡氧化物)构成的缓冲层。
接着，在复合体层22、支持体10以及阴电极11上形成绝缘层12。具体地说，通过例如以TEOS(四乙氧基甲硅烷)作为原料气体使用的CVD法，在整个面上形成厚度约为1μm的绝缘层12。
然后，在绝缘层12上形成具有第一开口部14A的栅电极13。具体地说，在绝缘层12上，用溅射法形成用以构成栅电极的由铬(Cr)构成的导电材料层之后，在导电材料层上形成被图案化的第一掩模材料层(图中未示出)，并以该第一掩模材料层作为刻蚀用掩模使用，对导电材料层进行刻蚀，在对导电材料层进行条状的图案化之后，除去第一掩模材料层。接着，在导电材料层和绝缘层12上形成被图案化的第二掩模材料层116，并以该第二掩模材料层116作为刻蚀用掩模使用，对导电材料层进行刻蚀。由此，能够在绝缘层12上得到具有第一开口部14A的栅电极13。条状的栅电极13在与阴电极11不同的方向(例如，附图的与纸面垂直方向)上延伸。
接着，在绝缘层12中形成与形成在栅电极13的第一开口部14A连通的第二开口部14B。具体地说，以第二掩模材料层116作为刻蚀用掩模使用，用RIE法对绝缘层12进行刻蚀。从而能够得到图9的(B)所示的结构。在实施例2中，第一开口部14A和第二开口部14B具有一对一的对应关系。也就是说，与一个第一开口部14A对应形成一个第二开口部14B。而且，第一和第二开口部14A、14B的平面形状是例如直径为3μm的圆形。在一像素中，例如只要形成几百个左右的这些开口部14A、14B即可。再者，在复合体层22上例如形成缓冲层时，此后对缓冲层进行刻蚀。
然后，除去露出于第二开口部14B的底部的复合体层22表面的基质21，形成由碳纳米管20以其前端部突出的状态埋置于基质21中的电子发射体构成的电子发射部15(参照图10中的(A))。具体地说，只要执行与实施例1中的[工序-130]相同的工序即可。
然后，从为了使栅电极13的开口端部露出的观点来看，最好通过各向同性的刻蚀，使设置于绝缘层12中的第二开口部14B的侧壁面退缩。而且，各向同性的刻蚀可通过如化学干刻蚀以原子团(radical)作为主刻蚀种(species)利用的干刻蚀，或者通过利用刻蚀液的湿刻蚀进行。作为刻蚀液，可使用例如49％氢氟酸水溶液与纯水的1∶100(容积比)混合液。接着，除去第二掩模材料层116。从而能够完成图10中的(B)所示的场致发射部件。
然后，与实施例1中的[工序-140]相同地，对显示装置进行组装。
再者，也可以这样在[工序-240]之后，对第二开口部14B的侧壁面进行[工序-260]中的各向同性的刻蚀，接着在执行[工序-250]后除去第二掩模材料层116。
(实施例3)实施例3是实施例2的变更例。实施例3与实施例2不同之处在于，用等离子体CVD法在阴电极11(基体)上形成碳纳米管。即实施例3与第二方法有关。以下，参照图11中的(A)和(B)，就实施例3中的电子发射体的制造方法、场致发射部件的制造方法以及显示装置的制造方法进行说明。
首先，将已形成选择生长区域23的阴电极11形成于要形成电子发射部的表面区域。具体地说，在例如由玻璃基板构成的支持体10上，形成由抗蚀剂材料构成的掩模层。形成遮盖要形成条状的阴电极的部分以外的支持体10的掩模层。接着，用溅射法整个面地形成铝(Al)层后，用溅射法在铝层上形成镍(Ni)膜。然后，通过除去掩模层和其之上的铝层及镍层，能够将已形成由镍构成的选择生长区域23的阴电极11形成于要形成电子发射部的表面区域(参照图11中的(A))。阴电极11在图11中的(A)和(B)的纸面左右方向上延伸。阴电极11和选择生长区域23为条状。而且，也可以这样取代这种剥离法，通过对构成阴电极的导电性材料和构成选择生长区域的层进行成膜，并基于光刻技术和干刻蚀技术对它们进行图案化，形成条状的选择生长区域23和阴电极11。另外，也可以只在要形成电子发射部的阴电极11的表面区域形成选择生长区域23。
接着，在以下表5中所示的螺旋波等离子体CVD条件下，用螺旋波等离子体CVD装置形成碳纳米管20(参照图11中的(B))。而且，为了改变碳纳米管20的结晶性，也可以随时改变CVD条件。另外，为了使放电稳定和促进等离子体分解，可以混合氦(HE)或氩(Ar)等稀释用气体，也可以混合氮、氨等掺杂气体。
使用气体CH4/H2＝50/50sccm电源功率3000W支持体施加电力300V反应压力0.1Pa支持体温度300℃等离子体密度1×1013/cm3电子温度5eV离子电流密度5mA/cm2有时，在碳纳米管20表面或没有形成碳纳米管的选择生长区域23部分，淀积了薄的无定形状的碳薄膜。在这种场合，最好在形成碳纳米管20之后，通过在氢气气氛中进行等离子体处理，除去无定形状的碳薄膜。等离子体处理的条件与表4中所例示相同即可。
然后，通过执行与实施例1中的[工序-120]、实施例2中的[工序-220]～[工序-260]相同的工序来完成电子发射部，另外，通过执行与实施例2中的[工序-270]相同的工序来完成显示装置。
(实施例4)实施例4中的场致发射部件，涉及在实施例1中所说明的场致发射部件与栅电极之间的组合，是与在实施例2中所说明的三电极型的场致发射部件结构上有若干不同的三电极型的场致发射部件。图12的(A)表示实施例4中的场致发射部件的一部分模式截面图，图12的(B)表示阴电极、带状材料和栅电极以及栅电极支持部的模式配置图。
该场致发射部件具有以下结构由绝缘材料构成的带状或格栅状栅电极支持部形成于支持体上，由形成多个开口部的带状材料构成的栅电极架设，使之栅电极与栅电极支持部的顶面接触，且开口部位于电子发射部的上方。
而且，这种结构的场致发射部件可通过由包括以下工序的方法制造(a)在支持体上形成由绝缘材料构成的带状或格栅状栅电极支持部，并在支持体上形成阴电极和电子发射部的工序；(b)架设带状材料，使得由形成多个开口部的带状材料构成的栅电极与栅电极支持部的顶面接触，且开口部位于电子发射部的上方的工序。
这里，将栅电极支持部形成于邻接的条状阴电极之间区域，或者在将多个阴电极设为一组阴电极组时，形成于邻接的阴电极组之间区域即可。作为构成栅电极支持部的材料，可使用众所周知的传统绝缘材料，例如在广泛被使用的低熔点玻璃中混合氧化铝等金属氧化物的材料、或SiO2等绝缘材料。作为栅电极支持部的形成方法，可例示CVD法与刻蚀法的组合、丝网印刷法、喷砂(sand blast)形成法、干膜法以及感光法。干膜法是一种在支持体上将感光膜分切，通过曝光和显影除去要形成栅电极支持部部位的感光膜，并在通过除去而产生的开口部中埋置栅电极支持部形成用绝缘材料后进行烧结的方法。通过烧结，感光膜被燃烧并除去，而埋置于开口部的栅电极支持部形成用绝缘材料被保留，成为栅电极支持部。感光法是一种在支持体上形成具有感光性的栅电极支持部形成用绝缘材料，并通过曝光和显影对该绝缘材料进行图案化后，进行烧结的方法。喷砂形成法是一种在基板上例如采用丝网印刷和辊式涂敷机、刮粉刀以及喷管喷射式涂敷机等来形成障壁形成用材料层，并进行干燥后，用掩模层遮盖要形成障壁的障壁形成用材料层部分，接着通过喷砂法将露出的障壁形成用材料层部分除去的方法。
更具体地说，实施例4中的场致发射部件由以下部分构成设置于支持体10上的由绝缘材料构成的带状栅电极支持部112；形成于支持体10上的阴电极11；由形成多个开口部114的带状材料113A构成的栅电极113；以及形成于阴电极11上的电子发射部15。其中，带状材料113A被架设，使之与栅电极支持部112的顶面接触，且开口部114位于电子发射部15的上方。电子发射部15由电子发射体构成，而电子发射体在位于开口部114底部的阴电极11的部分表面上形成。带状材料113A通过热固性粘合剂(例如环氧树脂系粘合剂)固定在栅电极支持部112的顶面上。具有开口部的带状材料，只要预先从构成前面所说明的栅电极的材料中进行适当选择并制造即可。
以下，就实施例4中的场致发射部件的一例制造方法进行说明。
首先，在支持体10上，例如基于喷砂形成法形成栅电极支持部112。
然后，在支持体10上形成电子发射部15。具体地说，与实施例1中的[工序-100]～[工序-130]相同，能够在阴电极11上得到由碳纳米管20以其前端部突出的状态埋置于基质21中的电子发射体构成的电子发射部。而且，也可以通过与实施例3中的[工序-300]～[工序-310]、接着[工序-120]～[工序-130]相同的工序形成电子发射部。
然后，将形成多个开口部114的条状的带状材料113A以由栅电极支持部112支持的状态进行设置，使得多个开口部114位于电子发射部15的上方，因而，使由条状的带状材料113A构成的、具有多个开口部114的栅电极113位于电子发射部15的上方。条状的带状材料113A可通过热固性粘合剂(例如环氧树脂粘合剂)，固定在栅电极支持部112的顶面上。而且，条状的阴电极11的投影像，与条状的带状材料113A的投影像垂直。
再者，在实施例4中，在支持体10上形成阴电极11之后，可以例如基于喷砂形成法，在支持体10上形成栅电极支持部112。另外，也可以例如基于CVD法与刻蚀法的组合，形成栅电极支持部112。
另外，如图13中的支持体10端部附近的一部分模式截面图所示，也可以将条状的带状材料113A的两端部设成固定于支持体10周边部的结构。更具体地说，例如在支持体10的周边部预先形成凸起部117，在该凸起部117的顶面形成与构成带状材料113A的材料相同材料的薄膜118。然后，在这样的薄膜118上，例如使用激光将条状的带状材料113A以架设的状态进行溶接。而且，凸起部117的形成可以与例如栅电极支持部的形成同时进行。
另外，实施例4的场致发射部件中的开口部114的平面形状并不仅限于圆形。在图14的(A)、(B)、(C)以及(D)中，例示了设置于带状材料113A上的开口部114形状的变更例。实施例4中的场致发射部件，也可以是接着在实施例5中所要说明的场致发射部件与栅电极之间的组合。
(实施例5)实施例5涉及本发明的电子发射体、有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态的场致发射部件与其制造方法以及有关第三形态的所谓双电极型显示装置与其制造方法。
实施例5中的显示装置的一部分模式截面图、一个电子发射部的模式透视图以及一个电子发射部的一部分模式截面图，分别与图1、图2、图4的(B)相同。
实施例5中的电子发射体，由基质21和以前端部突出的状态埋置于基质21中的碳纳米管结构体(具体为碳纳米管20)构成，其中，基质21由具有导电性的金属氧化物(具体为氧化铟-锡、ITO)构成。
另外，实施例5中的场致发射部件，由设置于支持体10上的阴电极11和设置于阴电极11上的电子发射部15构成。而且，电子发射部15由基质21和以前端部突出的状态埋置于基质21中的碳纳米管结构体(具体为碳纳米管20)构成，其中，基质21由具有导电性的金属氧化物(具体为氧化铟-锡、ITO)构成。再者，实质上由于实施例5中的显示装置和阳极面板AP具有与在实施例1中所说明的显示装置和阳极面板AP相同的结构，因此，省略其详细说明。
以下，参照图15的(A)～(C)，就实施例5中的电子发射体、场致发射部件以及显示装置的制造方法进行说明。
首先，与实施例1中的[工序-100]相同地，在例如由玻璃基板构成的支持体10上形成矩形的阴电极11。同时，在支持体10上形成与阴电极11连接的布线11A(参照图2)。导电材料层由例如通过溅射法形成的厚度约为0.2μm的铬(Cr)层构成。
接着，例如通过喷雾法，将由散布了碳纳米管结构体的有机酸金属化合物构成的金属化合物溶液涂敷于阴电极11(相当于基体)上。具体地说，将使用以下表6中例示的金属化合物溶液。而且，在金属化合物溶液中，有机锡化合物和有机铟化合物处在溶解于酸(例如，盐酸、硝酸或硫酸)的状态。碳纳米管是通过弧光放电法制造，其平均直径为30nm、平均长度为1μm。进行涂敷时，将支持体(基体)加热到70～150℃。以空气作为涂敷气氛。在完成涂敷之后，加热支持体(基体)5～30分钟，使醋酸异丁脂充分蒸发掉。这样，在进行涂敷时，通过对支持体(基体)进行加热，在碳纳米管相对基体或阴电极的表面接近于水平的方向上进行自调平之前使涂敷溶液开始干燥，结果，能够在基体或阴电极的表面上不以水平的状态配置碳纳米管。也就是说，能够使碳纳米管结构体以碳纳米管的前端部朝向阳电极的方向取向，换言之，能够使碳纳米管结构体在接近于基体或支持体的法线方向的方向上取向。再者，可以预先对表6中所示的合成金属化合物溶液进行调制，也可以预先对未添加碳纳米管的金属化合物溶液进行调制，然后在进行涂敷之前混合碳纳米管和金属化合物溶液。另外，为了改善碳纳米管的散布性，也可以在进行金属化合物溶液的调制时照射超声波。
有机锡化合物和有机铟化合物0.1～10重量份分散剂(十二烷基硫酸钠)0.1～5重量份碳纳米管0.1～20重量份醋酸异丁脂剩余再者，作为有机酸金属化合物溶液，如果使用将有机锡化合物溶解于酸的溶液，则得到氧化锡作为基质；如果使用将有机铟化合物溶解于酸的溶液，则得到氧化铟作为基质；如果使用将有机锌化合物溶解于酸的溶液，则得到氧化锌作为基质；如果使用将有机锑化合物溶解于酸的溶液，则得到氧化锑作为基质；如果使用将有机锑化合物和有机锡化合物溶解于酸的溶液，则得到氧化锑-锡作为基质。另外，作为有机金属化合物溶液，如果使用有机锡化合物，则得到氧化锡作为基质；如果使用有机铟化合物，则得到氧化铟作为基质；如果使用有机锌化合物，则得到氧化锌作为基质；如果使用有机锑化合物，则得到氧化锑作为基质；如果使用有机锑化合物和有机锡化合物，则得到氧化锑-锡作为基质。或者，也可以使用金属氯化物的溶液(例如，氯化锡、氯化铟)。
根据情况，有时在使金属化合物溶液干燥后的金属化合物层表面形成显著的凹凸。在这种场合，最好不加热支持体而在金属化合物层上再次涂敷金属化合物溶液。
然后，通过将由有机酸金属化合物组成的金属化合物烧结，以包含构成有机酸金属化合物的金属原子(具体为In和Sn)的基质(具体为金属氧化物，更具体地说是ITO)21得到碳纳米管20被固定于阴电极(基体)11表面的电子发射部15。在350℃的空气气氛中，进行20分钟的烧结。从而能够得到图15的(A)中所示的结构。所得到的基质21的体积电阻率为5×10-2Ω·m。通过将有机酸金属化合物作为起始物质使用，即使在烧结温度为350℃的低温中，也能够形成由ITO构成的基质21。而且，也可以取代有机酸金属化合物溶液而使用有机金属化合物溶液，并在使用了金属氯化物的溶液(例如，氯化锡、氯化铟)时，通过烧结，氯化锡、氯化铟一边被氧化，一边形成由ITO构成的基质21。
接着，在整个面上形成抗蚀剂层，在阴电极11的所期望区域的上方，残留例如直径为10μm的圆形抗蚀剂层。然后，用10～60℃的盐酸对基质21进行1～30分钟的刻蚀，除去电子发射部的不需要部分。另外，在所期望区域以外还存在碳纳米管时，通过以下表7中所例示条件的氧等离子体刻蚀处理对碳纳米管进行刻蚀。而且，虽然偏置功率也可以为0W即直流，但最好施加偏置功率。另外，也可以将支持体加热到例如为约80℃。
使用装置RIE装置导入气体包含氧的气体等离子体激励功率500W偏置功率0～150W处理时间10秒以上或者，也可以通过表8中所例示条件的湿刻蚀处理对碳纳米管进行刻蚀。
使用溶液KMnO4温度20～120℃处理时间10秒～20分钟然后，通过除去抗蚀剂层，能够得到图15的(B)中所示的结构。而且，并不限定于残留直径为10μm的圆形电子发射部。例如，也可以将电子发射部残留在阴电极11上。
接着，最好用以下表9中所例示的条件除去基质21的一部分，从基质21得到前端部为突出状态的碳纳米管20。从而，能够得到图15的(C)中所示结构的电子发射部15或电子发射体。
刻蚀溶液盐酸刻蚀时间10秒～30秒刻蚀温度10～60℃有时，由于基质21的刻蚀，一部分或所有的碳纳米管20的表面状态变化(例如，在其表面吸附了氧原子和氧分子、氟原子)，且对于场致发射成为非激活状态。因此，其后最好在氢气气氛中对电子发射体或电子发射部15进行等离子体处理，并由此能够激活电子发射体或电子发射部15，进一步地改善电子发射体或电子发射部15的电子的发射效率。等离子体处理只要在与例如表4中所例示的条件相同的条件下进行即可。
然后，为了从碳纳米管20放出气体，也可以实施加热处理和各种等离子体处理，为了有意地使碳纳米管20的表面吸附被吸附物，也可以将碳纳米管20暴露于包含要吸附的物质的气体中。另外，为了精炼碳纳米管20，也可以进行氧等离子体处理或氟等离子体处理。
然后，与实施例1中的[工序-140]相同，进行显示装置的组装。
而且，也可以以[工序-500]、[工序-510]、[工序-530]、[工序-520]、[工序-540]、[工序-550]的顺序执行。
(实施例6)实施例6涉及本发明的电子发射体、有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第四形态的场致发射部件与其制造方法以及有关第四形态的所谓三电极型显示装置与其制造方法。
实施例6中的场致发射部件的一部分模式端面图、显示装置的一部分模式端面图、将阴极面板CP和阳极面板AP分解时的一部分模式透视图，分别与图10的(B)、图7、图8中所示相同。在实施例6中，场致发射部件也由以下部分构成形成于支持体10上的阴电极11(相当于基体)；形成于支持体10和阴电极11上的绝缘层12；形成于绝缘层12上的栅电极13；形成于栅电极13和绝缘层12的开口部(形成于栅电极13的第一开口部14A和形成于绝缘层12的第二开口部14B)；以及露出于第二开口部14B底部的电子发射部15。电子发射部15由基质21和以前端部突出的状态埋置于基质21中的碳纳米管结构体(具体为碳纳米管20)构成。另外，基质21由氧化铟-锡(ITO)构成。
由于显示装置具有与实施例2中所说明的显示装置同样的结构，因此，省略其详细的说明。另外，由于能够将阳极面板AP的结构与实施例1中所说明的阳极面板AP相同的结构，因此，省略其详细说明。
以下，参考图9的(A)、(B)和图10的(A)、(B)，就实施例6中的电子发射体的制造方法、场致发射部件的制造方法以及显示装置的制造方法进行说明。
首先，与实施例2中的[工序-200]相同，在例如由玻璃基板构成的支持体10上形成条状的阴电极11。
然后，与实施例5中的[工序-510]～[工序-530]相同，将由散布了碳纳米管结构体的有机酸金属化合物构成的金属化合物溶液，涂敷在处于加热状态的阴电极11(相当于基体)上，之后可通过将由有机酸金属化合物组成的金属化合物烧结，以包含构成有机酸金属化合物的金属原子的基质(具体由ITO构成)21得到碳纳米管20被固定于阴电极11表面的电子发射部15(参照图9的(A))。而且，也可以以[工序-510]、[工序-530]、[工序-520]的顺序执行。另外，可以取代有机酸金属化合物溶液，而使用有机金属化合物溶液，也可以使用金属氯化物溶液(例如，氯化锡、氯化铟)。
接着，在电子发射部15、支持体10以及阴电极11上形成绝缘层12。具体地说，通过例如以TEOS(四乙氧基甲硅烷)作为原料气体使用的CVD法，在整个面地形成厚度约为1μm的绝缘层12。
然后，与实施例2中的[工序-230]和[工序-240]相同地，在绝缘层12上形成具有第一开口部14A的栅电极13，另外，在绝缘层12形成与形成于栅电极13中的第一开口部14A连通的第二开口部14B(参照图9的(B))。而且，在由金属氧化物例如ITO构成基质21的场合，对绝缘层12进行刻蚀时，基质21不被刻蚀。也就是说，绝缘层12与基质21之间的刻蚀选择比趋于无限大。因此，不会因为对绝缘层12的刻蚀而发生碳纳米管20的损伤。
然后，最好在露出于第二开口部14B底部的电子发射部15中，与实施例5中的[工序-540]相同，除去基质21的一部分，得到前端部从基质21突出状态的碳纳米管20(参照图10的(A))。
然后，从使栅电极13的开口端部露出的观点来看，最好与实施例2中的[工序-260]相同，通过各向同性的刻蚀使设于绝缘层12的第二开口部14B的侧壁面退缩。从而能够完成与图10的(B)中所示相同的场致发射部件。
然后，与实施例1中的[工序-140]相同进行显示装置的组装。
而且，也可以在[工序-630]之后以[工序-650]、[工序-640]的顺序执行。
以上，基于实施例对本发明进行了说明，但本发明并不是仅限定于这些。在实施例中所说明的各种条件、使用材料、场致发射部件和显示装置的构成和结构、制造方法是例示，可以适当变更，碳纳米管和金刚石状无定形碳的制造、形成方法以及淀积条件也是例示，可以适当变更。例如，在实施例1中，可以取代[工序-100]～[工序-110]而执行实施例3中的[工序-300]～[工序-310]。另外，在实施例1中的[工序-110]～[工序-120]中，可以取代采用抗蚀剂材料层的所谓剥离法而采用光刻技术和刻蚀技术。也就是说，可以在阴电极11(相当于基体)上配置碳纳米管20，在碳纳米管20上淀积金刚石状无定形碳作为基质21来形成复合体层后，通过光刻技术和刻蚀技术除去复合体层的不需要部分。另外，在实施例5中的[工序-510]中，也可以采用剥离法，将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液例如通过喷雾法涂敷于阴电极11(相当于基体)的所期望区域上。
在实施例中，使用了碳纳米管，但也可以取代之而采用具有例如平均直径为30nm、平均长度为1μm的纤维结构，并用CVD法(汽相合成法)制造的碳·纳米纤维。另外，也可以使用聚石墨(polygraphite)。
可以取代由金刚石状无定形碳构成基质，而例如由水玻璃构成。在这种场合，只要将水玻璃作为粘合剂材料(基质)使用，将其中散布了碳纳米管结构体的粘合剂材料和溶剂，例如涂敷于基体上或阴电极的所期望区域之后，除去溶剂并进行粘合剂材料的烧结即可。烧结可以在例如干燥空气中、400℃、30分钟的条件下进行。另外，为了除去复合体层表面的基质，只要用氢氧化钠(NaOH)水溶液对水玻璃(基质)进行湿刻蚀即可。氢氧化钠(NaOH)水溶液的浓度、温度以及刻蚀时间，可通过各种试验找到最佳条件。
在基体或场致发射部件中的阴电极的表面上，也可以形成凹凸部。凹凸部例如可通过如下方法构成由钨构成基体或阴电极，作为刻蚀气体采用SF6，设定晶界的刻蚀速度大于构成阴电极的钨结晶粒的刻蚀速度的条件，基于RIE法进行干刻蚀。或者，凹凸部可通过以下方法形成在支持体上散布球形颗粒60(参照图16的(A)和(B))，在球形颗粒60上形成阴电极111之后(参照图17的(A)和(B))，再通过例如燃烧来除去球形颗粒60(参照图18的(A)和(B))。
碳纳米管结构体可由内含磁性材料的碳纳米管和/或碳·纳米纤维构成，或者可由表面上形成磁性材料层的碳纳米管和/或碳·纳米纤维构成。而且，在这种场合，例如在实施例5中的[工序-510]中，将金属化合物溶液涂敷于基体或阴电极上之后，将基体或支持体放置于磁场中，由此，能够使碳纳米管结构体在接近于基体或支持体的法线方向的方向上取向。也就是说，能够将碳纳米管结构体设定成其前端部朝向阳电极的方向的状态。具体地说，例如图19所示，将处于使金属化合物溶液干燥阶段的阴极面板，通过缠绕了线圈101的磁极片(pole piece)100的空腔中(外部磁场强度H0)。在与纸面垂直的方向上，用图中未示出的输送装置来进行此“通过”。磁极片100的磁极间最大磁通密度为0.001特斯拉～100特斯拉，最好是0.1特斯拉～5特斯拉，例如为0.6特斯拉(6k高斯)。在图19中，图示了从图中的下方朝上方的磁通线，但磁通线的方向也可为反方向。在沿输送方向的磁极片100的后级，设置了作为图中未示出的干燥装置例如红外线加热器，以碳纳米管结构体(具体为碳纳米管20)被取向的状态立即对金属化合物溶液进行干燥。作为替代，例如也可以用加热板对支持体进行加热的同时使支持体放置于磁场中，由此使碳纳米管结构体取向同时使金属化合物溶液干燥。或者，也可以在实施例5中的[工序-540]之后，通过将基体或支持体放置于磁场中，使碳纳米管结构体朝向阳电极的方向上取向。再者，也可以采用例如Nd-Fe-B系的永久磁铁。
这里，以下就碳纳米管结构体的取向过程进行概要说明。在放置于磁场中之前的阶段中，金属化合物溶液尚处于显示流动性的状态。在金属化合物溶液中，碳纳米管结构体的长轴朝向所有的方向。由于碳纳米管结构体具有形状磁各向异性，碳纳米管结构体的长轴与磁场方向平行排列。也就是说，碳纳米管结构体的长轴在与电子照射面交叉的方向上布置。这里，电子照射面具体地说是荧光粉层的表面。碳纳米管结构体呈现对阴电极的表面垂直或与直角有一定偏角的直立状态。而且，在实施例5中的[工序-540]之后，将基体或支持体放置于磁场中时，也就是说，将基体或支持体以碳纳米管结构体埋置于基质中的状态放置于磁场中时，从基质突出的碳纳米管结构体的前端部被取向。
将这样的技术适用于实施例6中时，在与[工序-610]中的[工序-510]相同的工序中，或者在与[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，通过将支持体或基体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向即可。另外，将这样的技术适用于实施例1中和实施例4中时，在[工序-110]中，或者在[工序-130]完成之后，通过将支持体或基体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向即可。另外，将这样的技术适用于实施例2中时，在与[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，通过将支持体或基体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向即可。
在场致发射部件中，专门就与一个开口部对应一个电子发射部的形态进行了说明，但依据场致发射部件的结构，也可以设成一个开口部对应多个电子发射部的形态，或者多个开口部对应一个电子发射部的形态。或者，也可以设成在栅电极设置多个第一开口部，在绝缘层设置与这样的多个第一开口部连通的一个第二开口部，并设置一个或者多个电子发射部的形态。
在本发明的场致发射部件中，也可以在栅电极13和绝缘层12上还设置第二绝缘层72，在第二绝缘层72上设置聚束电极73。图20表示了具有这样结构的场致发射部件的一部分模式端面图。在第二绝缘层72中，设有与第一开口部14A连通的第三开口部74。聚束电极73通过以下方式形成例如，在实施例2的[工序-230]中，在绝缘层12上形成条状的栅电极13之后，形成第二绝缘层72，接着，在第二绝缘层72上形成被图案化的聚束电极73，然后在聚束电极73、第二绝缘层72设置第三开口部74，进而在栅电极13设置第一开口部14A。而且，根据聚束电极的图案化，聚束电极可以是集合了与一个或多个电子发射部或者与一个或多个像素对应的聚束电极单元形式的聚束电极，或者，也可以是用一张片状的导电材料遮盖有效区域形式的聚束电极。
再者，聚束电极不是只用这种方法来形成，也可以通过在例如由厚度为数十μm的42％Ni-Fe合金构成的金属板两面形成例如由SiO2构成的绝缘膜之后，对与各像素对应的区域进行冲压和刻蚀形成开口部来制造聚束电极。然后，通过叠加阴极面板、金属板以及阳极面板，在两面板的外周部配置框体并进行加热处理，能够将形成于金属板一个面的绝缘膜和绝缘层12粘结，将形成于金属板另一面的绝缘膜和阳极面板粘结，使这些构件一体化，然后，通过进行真空密封完成显示装置。
栅电极可以是用一张片状的导电材料(具有开口部)遮盖有效区域形式的栅电极。在这种场合，设定阴电极具有与在实施例1中所说明相同的结构。然后，在栅电极施加正电压(例如160伏)。另外，在构成各像素的阴电极与阴电极控制电路之间设置例如由TFT构成的开关部件，并通过这样的开关部件的动作，控制对构成各像素的阴电极的施加状态，控制像素的发光状态。
或者，阴电极可以是用一张片状的导电材料遮盖有效区域形式的阴电极。在这种场合，在一张片状的导电材料的预定部分设置场致发射部件，并形成构成各像素的电子发射区域。然后，在这样的阴电极上施加电压(例如0伏)。另外，在构成各像素的矩形的栅电极与栅电极控制电路之间设置例如由TFT构成的开关部件，并通过这样的开关部件的动作，控制对构成各像素的电子发射部的电场施加状态，控制像素的发光状态。
在本发明中，由于电子发射体或电子发射部具有碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的结构，因此，能够达到高电子发射效率。
再者，在有关本发明第一形态的电子发射体的制造方法、有关第一形态～第二形态的场致发射部件的制造方法或有关第一形态～第二形态的显示装置的制造方法中，由于在形成电子发射体或电子发射部的工序中形成碳纳米管结构体埋置于基质中的复合体层，因此，在其后的工序中例如在绝缘层形成开口部的过程中，碳纳米管结构体不易受到损伤。另外，由于在形成了复合体层的状态下进行例如开口部的形成，因此不会因碳纳米管结构体而阴电极与栅电极短路，并且开口部的大小和绝缘层的厚度也不会受到限制。
在本发明中，将金刚石状无定形碳作为基质使用时，由于该金刚石状无定形碳具有非常优良的固定强度(粘合强度)，因此能够将碳纳米管结构体可靠地固定在基体或阴电极上，而且，不会因为其后的热处理等，基质被热分解而固定强度下降并放出气体，从而不会导致碳纳米管结构体的特性恶化。另外，由于碳纳米管结构体和金刚石状无定形碳本质上由相同的物质构成，因此，作为电子路径的碳纳米管结构体部分的结晶性不会变化，或者，在这样部分中的原子键状态上也不会产生变化，不会在碳纳米管结构体的电气特性上产生变化。此外，相对于碳纳米管结构体是非常优良的结晶体，金刚石状无定形碳是非晶质的，因此，由于刻蚀速度的不同，金刚石状无定形碳被更快地刻蚀。因此，能够可靠地将碳纳米管结构体的前端部从作为基质的金刚石状无定形碳突出。另外，金刚石状无定形碳是化学上稳定的物质，并具有优良的机械性质，因此，能够防止碳纳米管结构体受到物理损伤，并确保在作为基质形成金刚石状无定形碳之后的工艺中的宽工艺窗口(process window)。另外，由于具有高热传导率，因此，即使在由于电阻热等碳纳米管结构体的温度上升时也能够达到良好的散热效果，并能够防止碳纳米管结构体的热破坏，改善显示装置的可靠性。另外，由于金刚石状无定形碳具有非常小的电子亲合性，因此，具有降低功函数的效果，能够降低用于场致发射的阈电场，且非常有利于应用在场致发射。而且，由于金刚石状无定形碳具有比较宽的能带隙，因此电子优先通过碳纳米管结构体传导，从而不用担心发生电泄漏。
另外，在本发明电子发射体的最佳形态、有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态～第四形态的场致发射部件、有关第三形态～第四形态的场致发射部件的制造方法、有关第三形态～第四形态的显示装置或有关第三形态～第四形态的显示装置的制造方法中，由金属氧化物构成基质，因此，例如在绝缘层形成开口部的过程中，碳纳米管结构体不容易受到损伤。另外，由于在形成了复合体层的状态下例如进行开口部的形成，因此，不会因碳纳米管结构体而造成阴电极与栅电极短路，并且开口部的大小和绝缘层的厚度不会受到限制。
而且，能够通过金属氧化物将碳纳米管结构体可靠地固定在基体或阴电极上，不会因为其后的热处理等，基质被热分解而固定强度下降并放出气体，从而不会导致碳纳米管结构体的特性恶化。另外，由于金属氧化物在物理上、化学上以及热性质上稳定，因此，作为电子路径的碳纳米管结构体部分的结晶性不会变化，或者，在这样部分中的原子键状态上也不会产生变化，不会在碳纳米管结构体的电气特性上产生变化，能够可靠地确保基体或阴电极与碳纳米管结构体之间的导电性。此外，由于刻蚀速度不同，能够对基质更快地进行刻蚀，因此能够可靠地将碳纳米管结构体的前端部从作为基质的金属氧化物突出。另外，金属氧化物是化学上稳定的物质，并具有优良的机械性质，因此，能够防止碳纳米管结构体受到物理损伤，并确保在作为基质形成金属氧化物之后的工艺中的宽工艺窗口。另外，由于具有高热传导率，因此，即使在由于电阻热等碳纳米管结构体的温度上升时也能够达到良好的散热效果，并能够防止碳纳米管结构体的受热损伤，改善显示装置的可靠性。另外，可通过温度较低的金属化合物的烧结形成金属氧化物，并且由于使用金属化合物溶液，因此能够在基体或阴电极上均匀地配置碳纳米管结构体。
另外，由于通过将基体或支持体放置于磁场中来使碳纳米管结构体取向，或者由于在有关本发明第二形态的电子发射体的制造方法、有关第三形态～第四形态的场致发射部件的制造方法或有关第三形态～第四形态的显示装置的制造方法中，通过将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于基体或阴电极上时对基体或支持体进行加热，因此，能够将碳纳米管结构体的前端部尽可能地在接近于基体或支持体的法线方向的方向上取向，结果，能够改善电子发射体或电子发射部的电子发射特性，并能够实现电子发射特性的均匀化。
权利要求
1.一种电子发射体，其特征在于，由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
2.如权利要求1所述的电子发射体，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
3.如权利要求2所述的电子发射体，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
4.如权利要求1所述的电子发射体，其特征在于，基质由金属氧化物构成。
5.如权利要求4所述的电子发射体，其特征在于，基质可通过金属化合物的烧结得到。
6.如权利要求5所述的电子发射体，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
7.如权利要求5所述的电子发射体，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
8.如权利要求5所述的电子发射体，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
9.如权利要求4所述的电子发射体，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
10.如权利要求4所述的电子发射体，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
11.如权利要求1所述的电子发射体，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
12.如权利要求1所述的电子发射体，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
13.一种电子发射体的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)在基体上形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序；以及(b)除去该复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射体的工序。
14.如权利要求13所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
15.如权利要求14所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
16.如权利要求13所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
17.如权利要求13所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
18.一种电子发射体的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于基体上的工序；以及(b)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体被固定在基体表面的电子发射体的工序。
19.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
20.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
21.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
22.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)之后，除去基质的一部分，得到前端部从基质突出状态的碳纳米管结构体。
23.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，基质由金属氧化物构成。
24.如权利要求23所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
25.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
26.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，加热基体。
27.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
28.如权利要求18所述的电子发射体的制造方法，其特征在于碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成；在所述工序(a)之后，或者在所述工序(b)之后，通过将基体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向。
29.一种由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
30.如权利要求29所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
31.如权利要求30所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
32.如权利要求29所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
33.如权利要求29所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
34.一种冷阴极场致电子发射部件，其特征在于由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
35.如权利要求34所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
36.如权利要求35所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
37.如权利要求34所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
38.如权利要求34所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
39.一种由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
40.如权利要求39所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质通过金属化合物的烧结得到。
41.如权利要求40所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
42.如权利要求40所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
43.如权利要求40所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
44.如权利要求39所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
45.如权利要求39所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
46.如权利要求39所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
47.如权利要求39所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
48.一种冷阴极场致电子发射部件，其特征在于由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
49.如权利要求48所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质通过金属化合物的烧结得到。
50.如权利要求49所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
51.如权利要求49所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
52.如权利要求49所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
53.如权利要求48所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
54.如权利要求48所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
55.如权利要求48所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
56.如权利要求48所述的冷阴极场致电子发射部件，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
57.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
58.如权利要求57所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
59.如权利要求58所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
60.如权利要求57所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
61.如权利要求57所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
62.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成。
63.如权利要求62所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
64.如权利要求63所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
65.如权利要求62所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
66.如权利要求62所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
67.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极和(B)设置于阴电极上的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
68.如权利要求67所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质通过金属化合物的烧结得到。
69.如权利要求68所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
70.如权利要求68所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
71.如权利要求68所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
72.如权利要求67所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
73.如权利要求67所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
74.如权利要求67所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
75.如权利要求67所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
76.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；该电子发射部由基质和以前端部突出的状态埋置于该基质中的碳纳米管结构体构成；该基质由金属氧化物构成。
77.如权利要求76所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质通过金属化合物的烧结得到。
78.如权利要求77所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
79.如权利要求77所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
80.如权利要求77所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
81.如权利要求76所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
82.如权利要求76所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
83.如权利要求76所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
84.如权利要求76所述的冷阴极场致电子发射显示装置，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
85.一种由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序；(b)除去该复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序。
86.如权利要求85所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，将散布了碳纳米管结构体的有机溶剂涂敷于阴电极的所期望区域上，除去有机溶剂之后，用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体。
87.如权利要求85所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，在用CVD法在阴电极的所期望区域上形成碳纳米管结构体之后，用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体。
88.如权利要求85所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，将散布了碳纳米管结构体的粘合剂材料涂敷于阴电极的所期望区域之后，进行粘合剂材料的烧结或硬化，并形成碳纳米管结构体被粘合剂材料构成的基质埋置的复合体层。
89.如权利要求85所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
90.如权利要求89所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
91.如权利要求85所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
92.如权利要求85所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
93.一种由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，由以下工序构成(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序；(b)在整个面上形成绝缘层的工序；(c)在绝缘层上形成栅电极的工序；(d)至少在绝缘层上形成开口部，使所述复合体层露出于该开口部底部的工序；(e)除去该露出的复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序。
94.如权利要求93所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，将散布了碳纳米管结构体的有机溶剂涂敷于阴电极的所期望区域上，除去有机溶剂之后，用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体。
95.如权利要求93所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，在用CVD法在阴电极的所期望区域上形成碳纳米管结构体之后，用金刚石状无定形碳遮盖碳纳米管结构体。
96.如权利要求93所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(a)中，将散布了碳纳米管结构体的粘合剂材料涂敷于阴电极的所期望区域之后，进行粘合剂材料的烧结或硬化，并形成碳纳米管结构体被粘合剂材料构成的基质埋置的复合体层。
97.如权利要求93所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质由金刚石状无定形碳构成。
98.如权利要求97所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在使用了波长为514.5nm的激光的喇曼光谱中，金刚石状无定形碳在波数为1400至1630cm-1范围内有半值宽度50cm-1以上的峰值。
99.如权利要求93所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
100.如权利要求93所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
101.一种由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持体上形成阴电极的工序；(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序；(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序。
102.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
103.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
104.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
105.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(c)之后，除去基质的一部分，得到前端部从基质突出状态的碳纳米管结构体。
106.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质由金属氧化物构成。
107.如权利要求106所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
108.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
109.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)中，加热支持体。
110.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
111.如权利要求101所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成；在所述工序(b)之后，或者在所述工序(c)之后，通过将支持体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向。
112.一种由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，包括以下工序(a)在支持体上设置阴电极的工序；(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序；(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序；(d)在整个面上形成绝缘层的工序；(e)在绝缘层上形成栅电极的工序；(f)至少在绝缘层上形成开口部，使该电子发射部露出于该开口部底部的工序。
113.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
114.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
115.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
116.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(f)之后，除去露出于开口部底部的基质的一部分，得到前端部从基质突出状态的碳纳米管结构体。
117.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质由金属氧化物构成。
118.如权利要求117所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质由氧化锡、氧化铟、氧化铟-锡、氧化锌、氧化锑或氧化锑-锡构成。
119.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，基质的体积电阻率为1×10-9Ω·m至5×108Ω·m。
120.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，在所述工序(b)中，加热支持体。
121.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于，碳纳米管结构体由碳纳米管和/或碳纳米纤维构成。
122.如权利要求112所述的冷阴极场致电子发射部件的制造方法，其特征在于碳纳米管结构体由内含了磁性材料的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成，或者由表面上形成了磁性材料层的碳纳米管和/或碳纳米纤维构成；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，通过将支持体放置于磁场中，使碳纳米管结构体取向。
123.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序和(b)除去该复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序形成。
124.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在设置于支持体上的阴电极的所期望区域上，形成碳纳米管结构体被基质埋置的复合体层的工序、(b)在整个面上形成绝缘层的工序、(c)在绝缘层上形成栅电极的工序、(d)至少在绝缘层上形成开口部，使所述复合体层露出于该开口部底部的工序、(e)除去该露出的复合体层表面的基质，形成碳纳米管结构体以其前端部突出的状态埋置于基质中的电子发射部的工序形成。
125.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)形成于支持体上的阴电极和(B)形成于阴电极上的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在支持体上形成阴电极的工序、(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序、(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序形成。
126.如权利要求125所述的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
127.如权利要求125所述的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
128.如权利要求125所述的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
129.一种由设置了多个冷阴极场致电子发射部件的阴极面板和设有荧光粉层和阳电极的阳极面板在其边缘部分相接合而构成的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于冷阴极场致电子发射部件由(A)设置于支持体上的阴电极、(B)形成于支持体和阴电极之上的绝缘层、(C)形成于绝缘层上的栅电极、(D)形成于栅电极和绝缘层的开口部、以及(E)露出于开口部底部的电子发射部构成；冷阴极场致电子发射部件通过(a)在支持体上设置阴电极的工序、(b)将散布了碳纳米管结构体的金属化合物溶液涂敷于阴电极上的工序、(c)通过烧结金属化合物，以包含构成该金属化合物的金属原子的基质得到碳纳米管结构体固定于阴电极表面的电子发射部的工序、(d)在整个面上形成绝缘层的工序、(e)在绝缘层上形成栅电极的工序、(f)至少在绝缘层上形成开口部，使该电子发射部露出于该开口部底部的工序形成。
130.如权利要求129所述的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机金属化合物组成。
131.如权利要求129所述的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于，金属化合物由有机酸金属化合物组成。
132.如权利要求129所述的冷阴极场致电子发射显示装置的制造方法，其特征在于，金属化合物由金属盐组成。
全文摘要
冷阴极场致电子发射部件由以下部分构成设置于支持体10上的阴电极11；形成于支持体10和阴电极11之上的绝缘层12；形成于绝缘层12上的栅电极13；形成于栅电极13和绝缘层12的开口部14A、14B；在位于开口部14B底部的阴电极11部分之上所形成的电子发射部15。电子发射部15由基质21和以前端部突出的状态埋置于该基质21中的碳纳米管结构体20构成。
文档编号H01J29/04GK1533579SQ02814520
公开日2004年9月29日 申请日期2002年7月18日 优先权日2001年7月18日
发明者八木贵郎, 岛村敏规, 规 申请人:索尼公司