JP2000090861A - 冷陰極電界電子放出表示装置用のカソ―ド・パネル、及び冷陰極電界電子放出表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造工程の簡素化を図ることができ、低製造コ
ストを達成することが可能な冷陰極電界電子放出表示装
置用のカソード・パネルを提供する。 【解決手段】カソード・パネルは、支持体１１、ストラ
イプ状の第１ゲート電極１２Ａが複数並置されて成る第
１ゲート電極群、第１絶縁層１３、ストライプ状の電子
放出層１４Ａが複数並置されて成る電子放出層群、第２
絶縁層１５、第２ゲート電極１６、並びに、開口部１７
から成り、第２ゲート電極１６は、例えば、第１ゲート
電極群と電子放出層群とが重複する領域の上方に形成さ
れた面状の電極から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面状の電子放出
層から電界電子放出を行う冷陰極電界電子放出表示装置
のためのカソード・パネル、及び、かかるカソード・パ
ネルが組み込まれた冷陰極電界電子放出表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在主流の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる
画像表示装置として、平面型（フラットパネル形式）の
表示装置が種々検討されている。このような平面型の表
示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロル
ミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置
（ＰＤＰ）を例示することができる。また、熱的励起に
よらず固体から真空中に電子を放出することが可能な冷
陰極電界電子放出表示装置、所謂フィールド・エミッシ
ョン・ディスプレイ（ＦＥＤ）も提案されており、高解
像度、高輝度のカラー表示、及び低消費電力の観点から
注目を集めている。

【０００３】冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示
装置と略称する場合がある）は、一般に、２次元マトリ
クス状に配列された各画素に対応して冷陰極電界電子放
出領域（以下、電子放出領域と略称する場合がある）が
形成された冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・
パネル（以下、カソード・パネルと略称する場合があ
る）と、電子放出領域から放出された電子との衝突によ
り励起されて発光する蛍光体層を有するアノード・パネ
ルとが、真空層を介して対向配置された構成を有する。
カソード・パネル上に形成された各電子放出領域は、通
常、１つあるいは複数の冷陰極電界電子放出素子（以
下、電界放出素子と略称する場合がある）から構成され
ている。

【０００４】かかる従来の電界放出素子の代表例の１つ
として、電子放出部を円錐形の導電体で構成した、所謂
スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子が知られてい
る。スピント型電界放出素子を適用した従来の表示装置
の概念図を図３０に示し、カソード・パネル１００及び
アノード・パネル３０の一部分の模式的な分解斜視図を
図３１に示す。かかる表示装置を構成するスピント型電
界放出素子は、カソード・パネル用基板に相当する支持
体１０１に形成されたカソード電極１０２と、絶縁層１
０３と、絶縁層１０３上に形成されたゲート電極１０４
と、ゲート電極１０４及び絶縁層１０３を貫通して設け
られた開口部１０５内に形成された円錐形の電子放出電
極（エミッタ電極）１０６から構成されている。電子放
出電極１０６が所定数、２次元マトリクス状に配列され
て、１画素を構成する電子放出領域１１０が形成され
る。カソード電極１０２は、第１の方向に延びるストラ
イプ状であり、ゲート電極１０４は、第１の方向とは異
なる第２の方向に延びるストライプ状である（図３１参
照）。ストライプ状のカソード電極１０２とストライプ
状のゲート電極１０４とが重複する領域が、電子放出領
域１１０に相当する。カソード・パネル１００は、支持
体１０１、及び、かかる複数の電子放出領域１１０から
構成されている。

【０００５】一方、アノード・パネル３０は、基板３１
上に所定のパターンを有する蛍光体層３２（具体的に
は、図３１に示すように、赤色を発光する蛍光体層３２
Ｂ、緑色を発光する蛍光体層３２Ｇ、及び、青色を発光
する蛍光体層３２Ｂ）が形成され、蛍光体層３２がアノ
ード電極３３で覆われた構造を有する。尚、これらの蛍
光体層３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの間は、カーボン等の光
吸収性材料から成るブラック・マトリクス３４で埋め込
まれており、表示画像の色濁りが防止されている。基板
３１上における蛍光体層３２とアノード電極３３の積層
順を上記と逆にしても構わないが、この場合には、表示
装置の観察面側から見てアノード電極３３が蛍光体層３
２の手前に来るため、アノード電極３３をＩＴＯ（イン
ジウム・錫酸化物）等の透明導電材料にて構成する必要
がある。

【０００６】走査駆動回路からカソード電極１０２に走
査電圧を印加し、信号駆動回路からゲート電極１０４に
信号電圧を印加し、カソード電極１０２とゲート電極１
０４との間の電位差により生じた電界によって電子放出
電極１０６の先端から電子が放出される。そして、電子
は、アノード・パネル３０に設けられたアノード電極３
３に引き付けられ、アノード電極３３と基板３１との間
に形成された発光体層である蛍光体層３２に衝突する。
尚、アノード電極３３には加速電源から正の電位が加え
られる。その結果、蛍光体層３２が励起されて発光し、
所望の画像を得ることができる。電界放出素子の動作
は、基本的に、ゲート電極１０４に印加される信号電圧
によって制御される。

【０００７】図３０及び図３１に示した表示装置におけ
るスピント型電界放出素子の製造方法の概要を、以下、
説明する。この製造方法は、基本的には、円錐形の電子
放出電極１０６を金属材料の垂直蒸着により形成する方
法である。即ち、開口部１０５に対して蒸着粒子は垂直
に入射するが、開口端付近に形成されるオーバーハング
状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部１０５の
底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積
物である電子放出電極１０６を自己整合的に形成する。
ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容
易とするために、ゲート電極１０４上を含む絶縁層１０
３上に剥離層１０７を予め形成しておく方法について、
支持体１０１等の模式的な一部端面図である図３２及び
図３３を参照して説明する。

【０００８】［工程−１０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体１０１の上に、例えばポリシリコンから成
るカソード電極用導電材料層をプラズマＣＶＤ法にて製
膜した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術
に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングして
カソード電極１０２を形成する。パターニングされたカ
ソード電極用導電材料層はストライプ形状を有する。そ
の後、全面にＳｉＯ₂から成る絶縁層１０３をＣＶＤ法
にて、ゲート電極用導電材料層（例えば、ＴｉＮ層）を
スパッタ法にて、順次製膜し、次いで、ゲート電極用導
電材料層をリソグラフィ技術及びドライエッチング技術
にてパターニングすることによってゲート電極用導電材
料層から成り、開口部１０５を有するゲート電極１０４
を形成する。パターニングされたゲート電極用導電材料
層はストライプ形状を有する。その後、ゲート電極１０
４をエッチング用マスクとして用いて、絶縁層１０３
に、例えば直径１μｍ程度の開口部１０５を形成する
（図３２の（Ａ）参照）。尚、ストライプ状のカソード
電極用導電材料層は第１の方向に延び、ストライプ状の
ゲート電極用導電材料層は第１の方向とは異なる第２の
方向に延びる。例えば、第１の方向と第２の方向とは直
角の関係にある。

【０００９】［工程−２０］次に、支持体１０１を回転
させながらゲート電極１０４上を含む絶縁層１０３上に
ニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層１
０７を形成する（図３２の（Ｂ）参照）。このとき、支
持体１０１の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大
きく選択することにより（例えば、入射角６５度〜８５
度）、開口部１０５の底部にニッケルを殆ど堆積させる
ことなく、ゲート電極１０４の上に剥離層１０７を形成
することができる。剥離層１０７は、開口部１０５の開
口端から庇状に張り出しており、これによって開口部１
０５が実質的に縮径される。

【００１０】［工程−３０］次に、全面に例えば導電材
料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３
度〜１０度）。このとき、図３３の（Ａ）に示すよう
に、剥離層１０７上でオーバーハング形状を有する導電
材料層１０６Ａが成長するに伴い、開口部１０５の実質
的な直径が次第に縮小されるので、開口部１０５の底部
において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部１０
５の中央付近を通過するものに限られるようになる。そ
の結果、開口部１０５の底部には円錐形の堆積物が形成
され、この円錐形の堆積物が電子放出電極１０６とな
る。

【００１１】［工程−４０］その後、リフト・オフ法に
て剥離層１０７をゲート電極１０４等の表面から剥離
し、ゲート電極１０４の上方の導電材料層１０６Ａを選
択的に除去する（図３３の（Ｂ）参照）。こうして、複
数のスピント型電界放出素子が形成されたカソード・パ
ネルを得ることができる。

【００１２】ところで、図３３の（Ｂ）に示した構造を
有するスピント型電界放出素子の電子放出特性は、開口
部１０５の上端部を成すゲート電極１０４の縁部１０４
Ａから電子放出電極１０６の先端部までの距離に大きく
依存する。そして、この距離は、開口部１０５の形状の
加工精度や直径の寸法精度、［工程−３０］において製
膜される導電材料層１０６Ａの膜厚精度、更には、その
下地となる剥離層１０７の形状精度に大きく依存する。

【００１３】しかしながら、実際に大面積の絶縁性基体
全体に亙って均一な膜厚を有する導電材料層１０６Ａを
垂直蒸着により形成したり、均一な寸法の庇形状を有す
る剥離層１０７を斜め蒸着により形成することは、極め
て困難であり、何らかの面内ばらつきやロット間ばらつ
きは避けられない。このばらつきにより、表示装置の画
像表示特性、例えば画像の明るさにばらつきが生じる。
しかも、大型の蒸着装置が必要とされること、スループ
ットが低下すること、大面積に亙って形成された剥離層
１０７を除去する際に、その残渣がカソードパネル汚染
の原因となり、表示装置の製造歩留を低下させること、
といった問題もある。

【００１４】一方、スピント型電界放出素子のこれらの
欠点を解消し得る電界放出素子として、所謂エッジ型電
界放出素子が知られている。これは、スピント型電界放
出素子における円錐形の電子放出部の代わりに、絶縁基
板に平行な面内に形成された電子放出層を絶縁層を介し
てゲート電極と積層し、この積層体に開口部を設け、こ
の開口部の壁面に露出した電子放出層の端面（エッジ）
を何らかの方法で壁面から突出させ、電子放出部として
利用するものである。

【００１５】例えば、米国特許第５２１４３１７号公報
には、電子放出層の上下を絶縁層を介した一対のゲート
電極で挟み、電子放出層に強い電界を与えることが可能
なエッジ型電界放出素子の構造が開示されている。即
ち、図３４に示すように、基板２０１上に導電層２０
２、第１絶縁層２０３、ストライプ状の下部ゲート電極
２０４、第２絶縁層２０５、ストライプ状の電子放出層
２０６、第３絶縁層２０７、及び、ストライプ状の上部
ゲート電極２０８を順次積層した積層体に、開口部２０
９が設けられている。そして、開口部２０９の壁面から
突出した電子放出層２０６の先端部から放出された電子
ｅが、開口部２０９の外部へ導出される。電子放出層２
０６の先端部は、等方性エッチングで膜厚を減ずること
により曲率半径が減少され、これにより電子放出密度が
高められている。尚、開口部２０９の底部に露出してい
る導電層２０２は、表面保護、電位の安定化、絶縁破壊
やノイズの防止を目的として設けられている。

【００１６】この表示装置においては、電子放出領域
は、複数のエッジ型電界放出素子から構成されている。
ストライプ状の下部ゲート電極２０４及びストライプ状
の上部ゲート電極２０８は第１の方向に延び、ストライ
プ状の電子放出層２０６は、第１の方向と異なる第２の
方向に延びている。そして、ストライプ状の下部ゲート
電極２０４とストライプ状の上部ゲート電極２０８とス
トライプ状の電子放出層２０６が重複する領域が、電子
放出領域に該当し、かかる電子放出領域がマトリクス状
に配されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のエッジ型電界放
出素子では、ゲート電極の縁部から電子放出層までの距
離は絶縁層の厚さでほぼ決定することができるため、こ
の距離の制御はスピント型電界放出素子に比べて遥かに
容易であり、この意味において、スピント型電界放出素
子の欠点はかなり解消されている。また、電子放出部で
ある電子放出層２０６の形成も、スピント型電界放出素
子における電子放出電極１０６の形成に比較して容易で
ある。

【００１８】しかしながら、ストライプ状の下部ゲート
電極２０４、ストライプ状の電子放出層２０６、ストラ
イプ状の上部ゲート電極２０８をそれぞれ形成し、これ
らに電圧を印加する必要があるため、カソード・パネル
の製造工程が複雑になると同時に、アノード・パネルに
設けられた蛍光体層を十分に発光させるに足る十分な電
子放出特性を達成していないという問題がある。それ
故、従来のエッジ型電界放出素子から構成された表示装
置では、低製造コストで画像を良好に表示することがで
きないといった問題点がある。

【００１９】従って、本発明の目的は、製造工程の簡素
化を図ることができ、低製造コストを達成することが可
能であり、しかも、電子放出効率を向上させることがで
きる、製造が比較的容易なエッジ型電界放出素子を組み
込んだ冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・パネ
ル、及び、かかる冷陰極電界電子放出表示装置を用いた
冷陰極電界電子放出表示装置を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示
装置用のカソード・パネル（以下、第１の態様に係るカ
ソード・パネルと略称する場合がある）は、（イ）支持
体、（ロ）該支持体上に形成され、第１の方向に延びる
ストライプ状の第１ゲート電極が複数並置されて成る第
１ゲート電極群、（ハ）第１ゲート電極上を含む支持体
上に形成された第１絶縁層、（ニ）第１絶縁層上に形成
され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストラ
イプ状の電子放出層が複数並置されて成る電子放出層
群、（ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成され
た第２絶縁層、（ヘ）第２絶縁層上に形成された第２ゲ
ート電極、並びに、（ト）第２ゲート電極、第２絶縁
層、電子放出層及び第１絶縁層を貫通し、底部に第１ゲ
ート電極の表面が露出した開口部、から成り、開口部の
壁面から突出した電子放出層の端部から電子が放出され
得る冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・パネル
であって、第２ゲート電極は、（Ａ）複数のストライプ
状の第１ゲート電極の上方に形成され、複数の面状の第
２ゲート電極群から成り、あるいは又、（Ｂ）複数のス
トライプ状の電子放出層の上方に形成され、複数の面状
の第２ゲート電極群から成り、あるいは又、（Ｃ）第１
ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域の上方に
形成された面状の電極から成ることを特徴とする。

【００２１】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード
・パネル（以下、第２の態様に係るカソード・パネルと
略称する場合がある）は、（イ）支持体、（ロ）該支持
体上に形成された第１ゲート電極、（ハ）第１ゲート電
極上を含む支持体上に形成された第１絶縁層、（ニ）第
１絶縁層上に形成され、第１の方向に延びるストライプ
状の電子放出層が複数並置されて成る電子放出層群、
（ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成された第
２絶縁層、（ヘ）第２絶縁層上に形成され、第１の方向
とは異なる第２の方向に延びるストライプ状の第２ゲー
ト電極が複数並置されて成る第２ゲート電極群、（ト）
第２ゲート電極、第２絶縁層、電子放出層及び第１絶縁
層を貫通し、底部に第１ゲート電極の表面が露出した開
口部、から成り、開口部の壁面から突出した電子放出層
の端部から電子が放出され得る冷陰極電界電子放出表示
装置用のカソード・パネルであって、第１ゲート電極
は、（Ａ）複数のストライプ状の第２ゲート電極の下方
に形成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、
あるいは又、（Ｂ）複数のストライプ状の電子放出層の
下方に形成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成
り、あるいは又、（Ｃ）第２ゲート電極群と電子放出層
群とが重複する領域の下方に形成された面状の電極から
成ることを特徴とする。

【００２２】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置には、第１の
態様に係るカソード・パネルが組み込まれている。即
ち、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示
装置（以下、第１の態様に係る表示装置と略称する場合
がある）は、複数の画素から構成され、各画素は、冷陰
極電界電子放出表示装置用のカソード・パネルに設けら
れた冷陰極電界電子放出領域と、冷陰極電界電子放出領
域に対向してアノード・パネル上に設けられたアノード
電極及び蛍光体層とから構成された冷陰極電界電子放出
表示装置であって、カソード・パネルは、（イ）支持
体、（ロ）該支持体上に形成され、第１の方向に延びる
ストライプ状の第１ゲート電極が複数並置されて成る第
１ゲート電極群、（ハ）第１ゲート電極上を含む支持体
上に形成された第１絶縁層、（ニ）第１絶縁層上に形成
され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストラ
イプ状の電子放出層が複数並置されて成る電子放出層
群、（ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成され
た第２絶縁層、（ヘ）第２絶縁層上に形成された第２ゲ
ート電極、並びに、（ト）第２ゲート電極、第２絶縁
層、電子放出層及び第１絶縁層を貫通し、底部に第１ゲ
ート電極の表面が露出した開口部、から成り、第２ゲー
ト電極は、（Ａ）複数のストライプ状の第１ゲート電極
の上方に形成され、複数の面状の第２ゲート電極群から
成り、あるいは又、（Ｂ）複数のストライプ状の電子放
出層の上方に形成され、複数の面状の第２ゲート電極群
から成り、あるいは又、（Ｃ）第１ゲート電極群と電子
放出層群とが重複する領域の上方に形成された面状の電
極から成り、ストライプ状の第１ゲート電極とストライ
プ状の電子放出層と第２ゲート電極とが重複する領域か
ら冷陰極電界電子放出領域が構成され、開口部の壁面か
ら突出した電子放出層の端部から放出された電子がアノ
ード電極に引き寄せられ、蛍光体層と衝突することによ
って蛍光体層が発光することを特徴とする。

【００２３】第１の態様に係る表示装置においては、第
１ゲート電極には信号電圧が印加され、電子放出層には
走査電圧が印加されることが好ましく、更には、第２ゲ
ート電極には定電圧が印加されることが望ましい。

【００２４】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置には、第２の
態様に係るカソード・パネルが組み込まれている。即
ち、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示
装置（以下、第２の態様に係る表示装置と略称する場合
がある）は、複数の画素から構成され、各画素は、冷陰
極電界電子放出表示装置用のカソード・パネルに設けら
れた冷陰極電界電子放出領域と、冷陰極電界電子放出領
域に対向してアノード・パネル上に設けられたアノード
電極及び蛍光体層とから構成された冷陰極電界電子放出
表示装置であって、カソード・パネルは、（イ）支持
体、（ロ）該支持体上に形成された第１ゲート電極、
（ハ）第１ゲート電極上を含む支持体上に形成された第
１絶縁層、（ニ）第１絶縁層上に形成され、第１の方向
に延びるストライプ状の電子放出層が複数並置されて成
る電子放出層群、（ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層
上に形成された第２絶縁層、（ヘ）第２絶縁層上に形成
され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストラ
イプ状の第２ゲート電極が複数並置されて成る第２ゲー
ト電極群、（ト）第２ゲート電極、第２絶縁層、電子放
出層及び第１絶縁層を貫通し、底部に第１ゲート電極の
表面が露出した開口部、から成り、第１ゲート電極は、
（Ａ）複数のストライプ状の第２ゲート電極の下方に形
成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、ある
いは又、（Ｂ）複数のストライプ状の電子放出層の下方
に形成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、
あるいは又、（Ｃ）第２ゲート電極群と電子放出層群と
が重複する領域の下方に形成された面状の電極から成
り、第１ゲート電極とストライプ状の電子放出層とスト
ライプ状の第２ゲート電極とが重複する領域から冷陰極
電界電子放出領域が構成され、開口部の壁面から突出し
た電子放出層の端部から放出された電子がアノード電極
に引き寄せられ、蛍光体層と衝突することによって蛍光
体層が発光することを特徴とする。

【００２５】第２の態様に係る表示装置においては、第
２ゲート電極には信号電圧が印加され、電子放出層には
走査電圧が印加されることが好ましく、更には、第１ゲ
ート電極には定電圧が印加されることが望ましい。

【００２６】本発明においては、開口部の壁面から突出
した電子放出層の端部の厚さが先端に向かって減少して
いることが望ましい。この場合、開口部は、第２ゲート
電極に穿設された第１開口部と、第２絶縁層に穿設され
た第２開口部と、電子放出層に穿設された第３開口部
と、第１絶縁層に穿設された第４開口部とから構成さ
れ、第３開口部の上端部は、第１開口部の開口端面より
も後退した位置にあり、且つ、第３開口部の上端部に比
べて第３開口部の下端部は突出しており、第２開口部の
下端部は、第３開口部の上端部よりも後退した位置にあ
り、第４開口部の上端部は、第３開口部の下端部よりも
後退した位置にあることが好ましい。尚、本明細書中に
おける「突出」とは、開口部によって形成される空間へ
向かう方向、「後退」とは、開口部によって形成される
空間から離れる方向を表す用語として、それぞれ使用す
る。

【００２７】ここで、第３開口部の上端部に比べて第３
開口部の下端部は突出しているということは、電子放出
層の厚さが先端部に向かうほど薄くなるときの端面の傾
斜が順テーパ、即ち、上から見て裾広がりであることを
示している。また、第３開口部の上端部が、第１開口部
の開口端面よりも後退した位置にあるということは、上
記の傾斜が第１開口部によって遮蔽された部位から始ま
っていることを示しており、異方性エッチング条件によ
る第３開口部の加工を想定した場合の必要条件である。
尚、上記の傾斜は電子放出層の端部において必ずしも一
様でなくてもよく、２種類以上の勾配が途中で切り替わ
っていてもよい。

【００２８】また、本発明では、第３開口部の下端部と
第１開口部の開口端部との位置関係については特に規定
されない。但し、後述するようなエッジ型電界放出素子
の製造方法を実施する限りにおいては、第３開口部の下
端部の位置は、第１開口部の開口端部とほぼ同じか、あ
るいはやや後退した位置となる。これは、電子放出層が
第２ゲート電極よりも後退していることに相当し、電界
放出素子を駆動するための電圧を下げる上で好ましい。

【００２９】開口部の平面形状として、円、楕円、ある
いはｎ角形（但し、ｎは３以上の整数）を挙げることが
できる。ｎ角形は、正ｎ角形でなくてもよく、また、そ
の頂点は丸みを帯びていてもよい。ｎ角形の中では、矩
形が特に好適である。矩形の長辺をおおよそ１００μ
ｍ、短辺を数μｍ〜１０μｍ程度に選択することが好ま
しい。

【００３０】本発明における１つの電子放出領域は、例
えば数十乃至数百個程度のエッジ型電界放出素子から構
成されている。そして、本発明の第１の態様に係るカソ
ード・パネルあるいは表示装置にあっては、１つの電子
放出領域において、ストライプ状にパターニングされた
第１ゲート電極用導電材料層に、電子放出領域を構成す
るエッジ型電界放出素子の第１ゲート電極が所望の数だ
け存在している。具体的には、ストライプ状の第１ゲー
ト電極用導電材料層それ自体が第１ゲート電極に相当
し、開口部の底部に位置する第１ゲート電極用導電材料
層の領域が第１ゲート電極に該当する。一方、本発明の
第２の態様に係るカソード・パネルあるいは表示装置に
あっては、ストライプ状にパターニングされた第２ゲー
ト電極用導電材料層に、電子放出領域を構成するエッジ
型電界放出素子の第２ゲート電極が所望の数だけ存在し
ている。具体的には、ストライプ状の第２ゲート電極用
導電材料層それ自体が第２ゲート電極に相当し、開口部
の近傍に位置する第２ゲート電極用導電材料層の領域が
第２ゲート電極に該当する。また、本発明の第１及び第
２の態様に係るカソード・パネルあるいは表示装置にあ
っては、ストライプ状にパターニングされた電子放出層
用導電材料層に、電子放出領域を構成するエッジ型電界
放出素子の電子放出層が所望の数だけ存在している。具
体的には、ストライプ状の電子放出層用導電材料層それ
自体が電子放出層に相当し、開口部の近傍に位置する電
子放出層用導電材料層の領域が電子放出層に該当する。

【００３１】本明細書においては、第１ゲート電極を含
むストライプ状にパターニングされた第１ゲート電極用
導電材料層を、「ストライプ状の第１ゲート電極」と称
することにする。また、電子放出層を含むストライプ状
にパターニングされた電子放出層用導電材料層を「スト
ライプ状の電子放出層」と称することにする。更には、
第２ゲート電極を含むストライプ状にパターニングされ
た第２ゲート電極用導電材料層を、「ストライプ状の第
２ゲート電極」と称することにする。第２の方向は、第
１の方向に対して直角であることが好ましい。

【００３２】本発明の第１の態様に係るカソード・パネ
ルあるいは表示装置にあっては、ストライプ状の第１ゲ
ート電極とストライプ状の電子放出層と第２ゲート電極
が重複する領域が、電子放出領域に該当し、かかる電子
放出領域がマトリクス状に配されている。一方、本発明
の第２の態様に係るカソード・パネルあるいは表示装置
にあっては、第１ゲート電極とストライプ状の電子放出
層とストライプ状の第２ゲート電極が重複する領域が、
電子放出領域に該当し、かかる電子放出領域がマトリク
ス状に配されている。

【００３３】電子放出層、第１ゲート電極及び第２ゲー
ト電極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）、ニ
オブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、これら
の金属元素を含む合金あるいは化合物、あるいはシリコ
ン（Ｓｉ）等の半導体やダイヤモンド、カーボンを例示
することができる。尚、これらの電子放出層や第１ゲー
ト電極、第２ゲート電極を構成する材料を、同一の材料
としてもよいし、同種材料としてもよいし、異種の材料
としてもよい。これらの形成方法として、蒸着法、スパ
ッタ法、ＣＶＤ法、イオン・プレーティング法、印刷
法、メッキ法等、通常の薄膜作製プロセスを利用でき
る。電子放出層の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが
望ましいが、かかる範囲に限定するものではない。

【００３４】第１絶縁層及び第２絶縁層の構成材料とし
ては、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ガラス・ペースト
硬化物を単独あるいは適宜積層して使用することがで
き、製膜には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタ法、印刷法
等の公知のプロセスが利用できる。

【００３５】カソード・パネルを構成する支持体は、少
なくとも表面が絶縁性を有する材料から構成されていれ
ばよく、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス
基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、
表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることがで
きる。アノード・パネルを構成する基板としても、少な
くとも表面が絶縁性を有する材料から構成されていれば
よく、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基
板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表
面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることがで
き、表示装置の構成に依っては、透明性が要求される。

【００３６】本発明においては、第２ゲート電極上を含
む全面に更に層間絶縁層を形成し、かかる層間絶縁層上
にフォーカス電極を形成する構成とすることもできる。
この場合、第２絶縁層等に設けられた開口部に連通する
開口部が層間絶縁層に設けられている。フォーカス電極
は、アノード電極へ向かう電子の軌道を収束させ、以
て、輝度の向上や隣接画素間の色濁りの防止を可能とす
るための電極であり、カソード・パネルとアノード・パ
ネルとの間の距離が比較的長い表示装置を想定した場合
に、特に有効な電極である。フォーカス電極は、必ずし
も電界放出素子毎に設ける必要はなく、例えば、電界放
出素子の所定の配列方向に沿って配設することにより、
複数の電界放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともで
きる。従って、層間絶縁層に設けられた開口部は、必ず
しもフォーカス電極を構成する材料層に設けられている
必要はない。層間絶縁層に設けられた開口部の平面形状
は、フォーカス電極の構成に依り、第２絶縁層等に設け
られた開口部の平面形状と合同又は相似としてもよい
し、異なっていてもよい。

【００３７】本発明においては、第１ゲート電極及び第
２ゲート電極のいずれか一方が面状の電極から構成され
ており、かかる面状の電極から複数の電子放出領域に共
通の電圧を印加することができる。従って、基本的に
は、第１ゲート電極群を構成するストライプ状の第１ゲ
ート電極若しくは第２ゲート電極群を構成するストライ
プ状の第２ゲート電極、及び電子放出層群を構成するス
トライプ状の電子放出層の端部のそれぞれに端子部を形
成すればよく、且つ、面状の電極へ電圧を印加するため
の端子部を最小限設ければよい。それ故、配線構成や端
子部を、従来の表示装置と比較して簡素化することが可
能となり、カソード・パネルや表示装置の製造コストを
低減できると共に、良好な電子放出特性を付与すること
が可能となる。また、表示装置においては、第１ゲート
電極群若しくは第２ゲート電極群に対して信号電圧を供
給し、電子放出層からの電子放出特性が敏感に反応す
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。

【００３９】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係るカソード・パネル及び表示装置に関
する。実施の形態１においては、第２ゲート電極は、第
１ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域の上方
に形成された面状の１つの電極から構成されている。即
ち、第２ゲート電極は、第１ゲート電極群と電子放出層
群とが重複する領域の上方を覆っている。

【００４０】実施の形態１の表示装置の一部分を切り取
った概念的な分解斜視図を図１に示す。また、実施の形
態１のカソード・パネル１０を構成する第１ゲート電極
１２、電子放出層１４、第２ゲート電極１６の配置関係
を概念的に示す斜視図を、図２に示す。更には、１つの
エッジ型電界放出素子の模式的な一部端面図を図３に示
し、１つのエッジ型電界放出素子の一部を切断したとき
の模式的な斜視図を図４に示す。図３は、図４の線Ａ−
Ａに沿った端面図である。尚、第１ゲート電極、電子放
出層、第２ゲート電極の配置関係を概念的に示す斜視図
においては、開口部や第１絶縁層、第２絶縁層、支持体
の図示を省略した。また、図面に示す第１ゲート電極、
電子放出層、第２ゲート電極の数、電子放出領域の数等
は例示である。

【００４１】このエッジ型電界放出素子は、図３に示す
ように、第１ゲート電極１２と、第１絶縁層１３と、電
子放出層１４と、第２絶縁層１５と、第２ゲート電極１
６と、開口部１７から構成されている。第１ゲート電極
１２はカソード・パネル用基板に相当する支持体１１上
に形成され、第１絶縁層１３は第１ゲート電極１２上を
含む支持体１１上に形成されている。また、電子放出層
１４は第１絶縁層１３上に形成され、第２絶縁層１５は
電子放出層１４上を含む第１絶縁層１３上に形成され、
第２ゲート電極１６は第２絶縁層１５上に形成されてい
る。開口部１７は、第２ゲート電極１６、第２絶縁層１
５、電子放出層１４及び第１絶縁層１３を貫通してお
り、開口部１７の底部には第１ゲート電極１２の表面が
露出している。そして、開口部１７の壁面から突出した
電子放出層１４の端部１４Ｂから電子が放出され得る。

【００４２】第１ゲート電極群は、第１の方向に延びる
ストライプ状の第１ゲート電極１２Ａが複数並置されて
成る。また、電子放出層群は、第１の方向とは異なる第
２の方向に延びるストライプ状の電子放出層１４Ａが複
数並置されて成る。尚、第２の方向は、例えば、第１の
方向に対して直角に延びる。第２ゲート電極１６は、第
１ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域の上方
に形成された面状（シート状）の１枚の電極から構成さ
れている。

【００４３】実施の形態１のカソード・パネル１０は、
支持体１１と、複数の上述のエッジ型電界放出素子を含
む、第１ゲート電極群、電子放出層群とから構成されて
いる。

【００４４】実施の形態１の表示装置の概念図を図５に
示し、カソード・パネル１０及びアノード・パネル３０
の一部分の模式的な分解斜視図を図６に示す。実施の形
態１の表示装置は、複数の画素から構成され、各画素
は、上述のカソード・パネル１０に設けられた電子放出
領域２０と、電子放出領域２０に対向してアノード・パ
ネル３０上に設けられたアノード電極３３及び蛍光体層
３２とから構成されている。尚、１つの電子放出領域２
０は、１つのストライプ状の第１ゲート電極１２Ａと１
つのストライプ状の電子放出層１４Ａと第２ゲート電極
１６とが重複する領域によって構成されている。第１ゲ
ート電極群は、第１の方向に延びるストライプ状の第１
ゲート電極１２Ａが複数並置されて成り、電子放出層群
は、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライ
プ状の電子放出層１４Ａが複数並置されて成るので、電
子放出領域２０は、２次元マトリクス状に配置されてい
る。尚、カソード・パネル１０とアノード・パネル３０
との間には、ピラー３５（図１参照）が複数配設されて
おり、ピラー３５によって、高度に真空状態とされたカ
ソード・パネル１０とアノード・パネル３０との間を所
定の間隔に維持することができる。また、カソード・パ
ネル１０とアノード・パネル３０の外周部とは枠体（図
示せず）を介して接合されている。枠体とカソード・パ
ネル１０、枠体とアノード・パネル３０とは、例えば、
フリット・ガラスを用いて接合すればよい。

【００４５】アノード・パネル３０は、基板３１上に所
定のパターンを有する蛍光体層３２（具体的には、図６
に示すように、赤色を発光する蛍光体層３２Ｂ、緑色を
発光する蛍光体層３２Ｇ、及び、青色を発光する蛍光体
層３２Ｂ）が形成され、蛍光体層３２がアノード電極３
３で覆われた構造を有する。尚、これらの蛍光体層３２
Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの間は、カーボン等の光吸収性材料
から成るブラック・マトリクス３４で埋め込まれてお
り、表示画像の色濁りが防止されている。基板３１上に
おける蛍光体層３２とアノード電極３３の積層順を上記
と逆にしても構わないが、この場合には、表示装置の観
察面側から見てアノード電極３３が蛍光体層３２の手前
に来るため、アノード電極３３をＩＴＯ（インジウム・
錫酸化物）等の透明導電材料にて構成する必要がある。

【００４６】各種回路を含むカソード・パネル１０の平
面概念図を、図７に示す。尚、図７、及び後述する図１
４、図１６、図１８において、第２ゲート電極を点線で
示し、第１絶縁層１３及び第２絶縁層１５の図示は省略
した。走査駆動回路４２から電子放出層群に走査電圧を
印加し、信号駆動回路４３から第１ゲート電極群に信号
電圧を印加し、第２ゲート電極１６に第２ゲート電極用
回路４１から一定の電圧を印加する。第１ゲート電極１
２、第２ゲート電極１６及び電子放出層１４の間の電位
差により生じた電界によって電子放出層１４の端部１４
Ｂから電子が放出される。そして、電子は、アノード・
パネル３０に設けられたアノード電極３３に引き付けら
れ、アノード電極３３と基板３１との間に形成された発
光体層である蛍光体層３２に衝突する。尚、アノード電
極３３には加速電源４０から正の電位が加えられる。そ
の結果、蛍光体層３２が衝突した電子のエネルギーによ
り励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。
電界放出素子の動作は、次に述べるように、基本的に、
第１ゲート電極１２に印加される信号電圧及び電子放出
層１４に印加される走査電圧によって制御される。

【００４７】具体的には、図７に示すように、ストライ
プ状の第１ゲート電極１２Ａのそれぞれの端部は信号駆
動回路４３と電気的に接続されている。また、ストライ
プ状の電子放出層１４Ａのそれぞれの端部は走査駆動回
路４２と電気的に接続されている。更に、第２ゲート電
極１６が第２ゲート電極用回路４１に電気的に接続され
ている。信号駆動回路４３は、映像信号に応じて（即ち
映像信号の輝度成分に基づき）、信号電圧Ｖ_G（０＜Ｖ
_G-min≦Ｖ_G≦Ｖ_G-max）を所定のストライプ状の第１ゲ
ート電極１２Ａに供給する。また、走査駆動回路４２
は、走査電圧（信号）であるＶ_on及びＶ_offの２値の一
方を所定のストライプ状の電子放出層１４Ａに供給す
る。尚、Ｖ_onをグランド電位（０ボルト）とし、一方、
Ｖ_offをＶ_G-maxよりやや低い正の電圧とすればよい。更
に、第２ゲート電極用回路４１は、第２ゲート電極１６
に正電圧であって一定の電圧Ｖ_consを供給する。

【００４８】そして、表示目的の画像信号に基づいて電
子放出領域２０を駆動し、所定の電子放出領域２０から
所定の強度で電子を放出させる。これにより、アノード
・パネル３０においては、画素を構成する蛍光体層３２
が順次発光し、所定の画像を表示させることができる。
このとき、画像表示に関与するストライプ状の第１ゲー
ト電極１２Ａに信号電圧Ｖ_Gが供給されると共に、画像
表示に関与するストライプ状の電子放出層１４Ａに走査
電圧Ｖ_onが供給される。即ち、画像表示に関与する電子
放出領域２０にあっては、第１ゲート電極１２（印加電
圧：Ｖ_G）及び第２ゲート電極１６（印加電圧：
Ｖ_cons）と電子放出層１４（印加電圧：Ｖ_on）との間に
所定の電界が発生する。その結果、量子トンネル効果に
よって電子放出層１４の端部１４Ｂから電子が放出され
る。第２ゲート電極１６には、常に、Ｖ _consが供給され
ている。

【００４９】一方、画像表示に関与しないストライプ状
の電子放出層１４Ａには走査電圧Ｖ _offが供給される。
第２ゲート電極１６には、常に、Ｖ_consが供給されてい
る。ここで、Ｖ_offは、第１ゲート電極１２と第２ゲー
ト電極１６との間で大きな電位差が生じない程度の電圧
とする必要がある。言い換えると、以下の条件を満足す
るように、Ｖ_offを決定する必要がある。 （１）第１ゲート電極１２と電子放出層１４との間に
（Ｖ_G-max−Ｖ_off）の電位差が生じた場合でも、電子放
出層１４から電子が放出されることがないこと （２）第２ゲート電極１６と電子放出層１４との間に
（Ｖ_cons−Ｖ_off）の電位差が生じた場合でも、電子放
出層１４から電子が放出されることがないこと

【００５０】このようにＶ_offを設定することによっ
て、Ｖ_offが供給されるストライプ状の電子放出層１４
Ａの端部１４Ｂの近傍には、電子放出を生じさせるよう
な電界が発生しない。従って、Ｖ_Gが供給されたストラ
イプ状の第１ゲート電極１２ＡとＶ_onが供給されたスト
ライプ状の電子放出層１４Ａの重複領域に相当する電子
放出領域２０のみから電子が放出される。

【００５１】そして、ストライプ状の第１カソード電極
１２Ａに供給される信号電圧Ｖ_Gを、画素の輝度に応じ
てＶ_G-min〜Ｖ_G-maxの範囲で制御することによって、電
子放出領域２０から放出される電子の量を制御すること
ができる。以上の結果、アノード・パネル３０にあって
は、電子放出領域２０によって構成される画素を所望の
輝度で発光させることができる。

【００５２】尚、第２ゲート電極１６に供給される電圧
Ｖ_consを調節することによって、電子放出層１４から放
出された電子の放出方向等を制御することができる。具
体的には、第２ゲート電極１６に印加される電圧Ｖ_cons
を、一例として、以下の式（１）の関係を満足するよう
に設定する。これによって、第１ゲート電極１２に供給
される信号電圧Ｖ_Gを、Ｖ_G-minからＶ_G-maxのいずれの
値としても、以下の式（２）が満足される。

【００５３】［数１］ Ｖ_cons＞（Ｖ_G-max−Ｖ_on） （１） Ｖ_cons＞（Ｖ_G−Ｖ_on） （２）

【００５４】このように、Ｖ_consが式（１）の関係を満
足すれば、電子放出層１４の端部１４Ｂから放出された
電子を効率良く外方へ取り出すことができる。言い換え
ると、式（１）の関係が満足されるようにＶ_consの値を
設定することによって、図８及び図９の特性図に示すよ
うに、ストライプ状の電子放出層１４Ａを流れる電流Ｉ
₁とアノード電極３３を流れる電流Ｉ₂との比が１に近づ
く。尚、図８及び図９においては、第１ゲート電極１２
に印加する電圧Ｖ_onの値を一定の値（７５ボルト）に設
定し、第２ゲート電極１６の電圧Ｖ_consを変えていった
ときの、第２ゲート電極１６に印加された電圧Ｖ
_consと、電子放出層１４を流れる電流Ｉ₁及びアノード
電極３３を流れる電流Ｉ₂との関係を示す。第２ゲート
電極１６に印加すべき電圧Ｖ_consを適切な値とすること
によって、ストライプ状の電子放出層１４Ａを流れる電
流Ｉ₁とアノード電極３３を流れる電流Ｉ₂との比が１に
近づく。従って、実際の表示装置の駆動においては、第
２ゲート電極１６に印加すべき電圧Ｖ_consを適切な値に
決定して固定し、第１ゲート電極１２に供給される信号
電圧Ｖ_Gを、Ｖ_G-minからＶ_G-maxの間で変化させればよ
い。

【００５５】一方、第２ゲート電極１６に印加される電
圧Ｖ_consを、以下の式（３）を満足するように設定すれ
ば、第１ゲート電極１２に供給される信号電圧Ｖ_Gを、
Ｖ_{G-m in}からＶ_G-maxのいずれの値としても、以下の式
（４）が満足される。

【００５６】［数２］ Ｖ_cons＜（Ｖ_G-min−Ｖ_on） （３） Ｖ_cons＜（Ｖ_G−Ｖ_on） （４）

【００５７】このように、Ｖ_consが式（３）の関係を満
足すれば、電子放出層１４の端部１４Ｂから放出された
電子の殆どが、先ず、第１ゲート電極１２に向かって飛
翔する。そして、第１ゲート電極１２に衝突した電子の
殆どは、反跳して蛍光体層３２に向かって飛翔する。ま
た、第１ゲート電極１２に衝突した電子の一部によって
２次電子放出が生じる。これらの反跳した電子及び２次
電子は、開口部１７の直上方向に方向性良く飛翔して蛍
光体層３２に衝突する。従って、式（１）や式（３）の
関係を満足するようにＶ_consの値を設定することによっ
て、蛍光体層３２の所望の領域のみを効率よく発光させ
ることができる。

【００５８】以上のように、実施の形態１のカソード・
パネル１０においては、信号電圧Ｖ _Gをストライプ状の
第１ゲート電極１２Ａに供給し、第２ゲート電極１６に
一定の電圧Ｖ_consを供給する。従って、信号駆動回路４
３との電気的接続のための端子部を第１ゲート電極群に
形成すればよい。具体的には、ストライプ状の第１ゲー
ト電極１２Ａのそれぞれの少なくとも一方の端部を外部
に露出するように形成すれば、この露出した部分を信号
駆動回路４３に対する端子部とすることができる。ま
た、ストライプ状の電子放出層１４Ａのそれぞれの少な
くとも一方の端部を外部に露出するように形成すれば、
この露出した部分を走査駆動回路４２に対する端子部と
することができる。

【００５９】更には、シート状の第２ゲート電極１６に
関しては、その一部に端子部を形成すればよい。従っ
て、従来のカソード・パネルのように、第２ゲート電極
群を構成するストライプ状の第２ゲート電極のそれぞれ
の端部に信号電圧を供給するための端子部を形成すると
いった煩雑な工程が必要とされない。それ故、実施の形
態１のカソード・パネル１０は、従来のカソード・パネ
ルと比較して簡易な構造となるため、製造工程が大幅に
簡略化され得る。

【００６０】また、第２ゲート電極１６には一定の電圧
Ｖ_consが供給され、信号電圧は供給されない。従って、
第１ゲート電極群と電子放出層群との間の静電容量を小
さくすることができるので、信号駆動回路４３に対する
負荷を大幅に低減することができる。

【００６１】以下、上述した電界放出素子の製造方法に
ついて、支持体等の模式的な一部端面図である図１０〜
図１２を参照して説明する。

【００６２】［工程−１００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１１の上に、スパッタ法にて厚さ約０．
２μｍのタングステンから成る第１ゲート電極用導電材
料層を成膜し、通常の手順に従ってリソグラフィ技術及
びドライエッチング技術により第１ゲート電極用導電材
料層をパターニングして、第１ゲート電極１２を形成す
る（図１０の（Ａ）参照）。パターニングされた第１ゲ
ート電極用導電材料層はストライプ形状を有する。即
ち、第１の方向に延びるストライプ状の第１ゲート電極
１２Ａが複数並置されて成る第１ゲート電極群を得るこ
とができる。

【００６３】［工程−１１０］次に、全面に第１絶縁層
１３を形成する。ここでは一例として、ＳｉＯ₂を約
０．３μｍの厚さに形成する。更に、この第１絶縁層１
３の上にタングステンから成る電子放出層用導電材料層
を０．２μｍの厚さに形成した後、所定の形状にパター
ニングし、電子放出層１４を形成する（図１０の（Ｂ）
参照）。パターニングされた電子放出層用導電材料層は
ストライプ形状を有する。即ち、第２の方向に延びるス
トライプ状の電子放出層１４Ａが複数並置されて成る電
子放出層群を得ることができる。

【００６４】［工程−１２０］次に、全面に例えばＳｉ
Ｏ₂から成る第２絶縁層１５を例えば約０．７μｍの厚
さに形成する。更に、この第２絶縁層１５の上に厚さ約
０．２μｍのタングステンから成る面状（シート状）の
第２ゲート電極１６を形成する（図１０の（Ｃ）参
照）。第２ゲート電極１６の構成材料や厚さは、第１ゲ
ート電極１２と同じであってもよいし、異なっていても
よい。

【００６５】［工程−１３０］その後、全面にレジスト
層１８を形成し、更にこのレジスト層１８に、第２ゲー
ト電極１６の表面を一部露出させるようにレジスト開口
部１８Ａを形成する。レジスト開口部１８Ａの平面形状
は矩形であり、矩形の長辺はおおよそ１００μｍ、短辺
は数μｍ〜１０μｍである。続いて、レジスト開口部１
８Ａの底面に露出した第２ゲート電極１６を例えばＲＩ
Ｅ（反応性イオン・エッチング）法により異方的にエッ
チングし、第１開口部１７Ａを形成する（図１１の
（Ａ）参照）。ここでは第２ゲート電極１６をタングス
テンを用いて構成しているので、ＳＦ ₆ガスを用いたエ
ッチングにより垂直壁を有する第１開口部１７Ａを形成
することができる。

【００６６】［工程−１４０］次に、開口部１７Ａの底
面に露出した第２絶縁層１５を等方的にエッチングし、
第２開口部１７Ｂを形成する（図１１の（Ｂ）参照）。
ここでは第２絶縁層１５をＳｉＯ₂を用いて形成してい
るので、緩衝化フッ酸水溶液を用いたウェットエッチン
グを行う。第２開口部１７Ｂの壁面は、第１開口部１７
Ａの開口端面よりも後退するが、このときの後退量はエ
ッチング時間の長短により制御することができる。ここ
では、第２開口部１７Ｂの下端が第１開口部１７Ａの開
口端面よりも後退するまで、ウェットエッチングを行
う。

【００６７】［工程−１５０］次に、第２開口部１７Ｂ
の底面に露出した電子放出層１４を、イオンを主エッチ
ング種とする条件によりドライエッチングする（図１２
の（Ａ）参照）。イオンを主エッチング種とするドライ
エッチングでは、被エッチング物へのバイアス電圧の印
加やプラズマと磁界との相互作用を利用して荷電粒子で
あるイオンを加速することができるため、一般には異方
性エッチングが進行し、被エッチング物の加工面は垂直
壁となる。しかし、この［工程−１５０］では、プラズ
マ中の主エッチング種の中にも垂直以外の角度を有する
入射成分が若干存在すること、及び第１開口部１７Ａの
端部における散乱によってもこの斜め入射成分が生ずる
ことにより、電子放出層１４の露出面の中で、本来であ
れば第１開口部１７Ａによって遮蔽されてイオンが到達
しないはずの領域にも、ある程度の確率で主エッチング
種が入射する。このとき、電子放出層１４の法線に対す
る入射角の小さい主エッチング種ほど入射確率は高く、
入射角の大きい主エッチング種ほど入射確率は低い。従
って、電子放出層１４に形成された第３開口部１７Ｃの
上端部の位置は第２開口部１７Ｂの下端部とほぼ揃って
いるものの、第３開口部１７Ｃの下端部の位置はその上
端部よりも突出した状態となる。つまり、電子放出層１
４の厚さが、突出方向の先端部に向けて薄くなり、端部
１４Ｂが先鋭化される。ここでは、エッチング・ガスと
してＳＦ₆を用いることにより、電子放出層１４の良好
な加工を行うことができる。

【００６８】［工程−１６０］次に、第３開口部１７Ｃ
の底面に露出した第１絶縁層１３を等方的にエッチング
し、第４開口部１７Ｄを形成し、開口部１７を完成させ
る（図１２の（Ｂ）参照）。ここでは、上述の第２絶縁
層１５の場合と同様に、緩衝化フッ酸水溶液を用いたウ
ェットエッチングを行う。第４開口部１７Ｄの壁面は第
３開口部１７Ｃの下端部よりも後退する。このときの後
退量はエッチング時間の長短により制御可能である。こ
のとき、先に形成された第２開口部１７Ｂの壁面は更に
後退する。尚、開口部１７の完成後にレジスト層１８を
除去すると、図３に示した構造を有するエッジ型電界放
出素子が形成されたカソード・パネル１０を得ることが
できる。

【００６９】以上のようにして作製されたカソード・パ
ネル１０を、アノード・パネル３０と組み合わせ、外部
電源回路（加速電源４０、第２ゲート電極用回路４１、
走査駆動回路４２、信号駆動回路４３）に電気的に接続
すると、実施の形態１の表示装置が完成される。カソー
ド・パネル１０とアノード・パネル３０との間は真空で
ある。実際の表示装置の構成においては、アノード・パ
ネル３０の外周部とカソード・パネル１０の外周部とが
枠体を介して接合され、これら両パネル間の空間が排気
されている。

【００７０】かかる電界放出素子の構成においては、開
口部１７内に突出して形成された電子放出層１４の端部
１４Ｂに第１ゲート電極１２及び第２ゲート電極１６か
ら電界が加わり、量子トンネル効果によって電子放出層
１４に設けられた第３開口部１７Ｃの開口端部１４Ｂか
ら電子が放出される。放出された電子の一部は、第１ゲ
ート電極１２や第２ゲート電極１６に印加される電圧に
依存するが、例えば、そのまま開口部１７から蛍光体層
３２に向かい、他の一部は第１ゲート電極１２の表面で
反跳された後に蛍光体層３２に向かう。電子放出層１４
から放出された電子の衝突により第１ゲート電極１２の
表面から二次電子放出が生ずることもあり、かかる二次
電子も蛍光体層３２に向かう。これらいずれの電子のい
ずれも、最終的には蛍光体層３２を励起させこれを発光
させることに寄与する。電界放出素子は、第２ゲート電
極１６に設けられた第１開口部１７Ａにより開口部１７
の電子の出口が狭められた構成を持つため、開口部１７
の内部において電界が効果的に閉じこめられる。この状
態は、等電位線を用いて表現すれば、等電位線の間隔が
電子放出層１４の開口端部１４Ｂの近傍で密となってお
り、電子放出層１４の開口端部１４Ｂに効率的に強電界
が加わることを意味する。従って、電界放出素子におい
ては、ゲート電極１２及び第２ゲート電極１６に印加す
る電圧が比較的低くても、十分な放出電子電流を得るこ
とができる。即ち、低消費電力、且つ、高電子放出効率
の電界放出素子が実現される。

【００７１】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の変形である。実施の形態２においては、第２ゲ
ート電極は、第１ゲート電極群と電子放出層群とが重複
する領域の上方に形成された複数の面状の電極から構成
されている。具体的には、実施の形態２のカソード・パ
ネル１０を構成する第１ゲート電極１２、電子放出層１
４、第２ゲート電極１６の配置関係を概念的に示す斜視
図を図１３に示し、各種回路を含むカソード・パネル１
０の平面概念図を図１４に示すように、第２ゲート電極
は、第１ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域
の上方に形成された面状の４つの電極１６Ａ，１６Ｂ，
１６Ｃ，１６Ｄから構成されている。各電極１６Ａ，１
６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄは、第２ゲート電極用回路４１に
電気的に接続されている。

【００７２】第２ゲート電極の構成が相違する点を除
き、実施の形態２のカソード・パネル及び表示装置は、
実施の形態１と同様とすることができるので、詳細な説
明は省略する。尚、第２ゲート電極を複数の面状の電極
群に分割することによって、第１ゲート電極群や電子放
出層群と第２ゲート電極の間の静電容量を小さくするこ
とができるので、各種駆動回路に対する負荷を大幅に低
減することができる。このような利点は、以下の実施の
形態３及び実施の形態４によっても得ることができる。

【００７３】（実施の形態３）実施の形態３も、実施の
形態１の変形である。実施の形態３においては、第２ゲ
ート電極は、複数のストライプ状の第１ゲート電極１２
Ａの上方に形成され、複数の面状の第２ゲート電極群か
ら成る。具体的には、実施の形態３のカソード・パネル
１０を構成する第１ゲート電極１２、電子放出層１４、
第２ゲート電極１６の配置関係を概念的に示す斜視図を
図１５に示し、各種回路を含むカソード・パネル１０の
平面概念図を図１６に示すように、第２ゲート電極群
は、幅の広い面状の第２ゲート電極５６・・・から構成
されている。各第２ゲート電極５６・・・は、第２ゲー
ト電極用回路４１に電気的に接続されている。ストライ
プ状であって面状（シート状）の各第２ゲート電極５６
の長さは、ストライプ状の第１ゲート電極１２Ａの長さ
と略等しい。各第２ゲート電極５６の幅は、例えば、ス
トライプ状の第１ゲート電極１２ＡのピッチのＭ倍（Ｍ
≧２）である。

【００７４】第２ゲート電極の構成が相違する点を除
き、実施の形態３のカソード・パネル１０及び表示装置
は、実施の形態１と同様とすることができるので、詳細
な説明は省略する。

【００７５】（実施の形態４）実施の形態４も、実施の
形態１の変形である。実施の形態４においては、第２ゲ
ート電極は、複数のストライプ状の電子放出層１４Ａの
上方に形成され、複数の面状の第２ゲート電極群から成
る。具体的には、実施の形態４のカソード・パネル１０
を構成する第１ゲート電極１２、電子放出層１４、第２
ゲート電極１６の配置関係を概念的に示す斜視図を図１
７に示し、各種回路を含むカソード・パネル１０の平面
概念図を図１８に示すように、第２ゲート電極群は、幅
の広い面状の第２ゲート電極５６・・・から構成されて
いる。各第２ゲート電極５６・・・は、第２ゲート電極
用回路４１に電気的に接続されている。ストライプ状で
あって面状（シート状）の各第２ゲート電極５６の長さ
は、ストライプ状の電子放出層１４Ａの長さと略等し
い。各第２ゲート電極５６の幅は、例えば、ストライプ
状の電子放出層１４ＡのピッチのＮ倍（Ｎ≧２）であ
る。

【００７６】第２ゲート電極の構成が相違する点を除
き、実施の形態４のカソード・パネル１０及び表示装置
は、実施の形態１と同様とすることができるので、詳細
な説明は省略する。

【００７７】（実施の形態５）実施の形態５は、本発明
の第２の態様に係るカソード・パネル及び表示装置に関
する。実施の形態５においては、第１ゲート電極は、第
２ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域の下方
に形成された面状の１つの電極から構成されている。即
ち、第１のゲート電極は、第２ゲート電極群と電子放出
層群とが重複する領域によって覆われている。

【００７８】実施の形態５の表示装置の一部分を切り取
った概念的な分解斜視図を図１９に示す。また、実施の
形態５のカソード・パネル１０を構成する第１ゲート電
極６２、電子放出層１４、第２ゲート電極６６の配置関
係を概念的に示す斜視図を、図２０に示す。尚、１つの
エッジ型電界放出素子の構成は、実質的に図３及び図４
に示したと同様とすることができるので、実施の形態１
における電界放出素子との相違点を除き、詳細な説明は
省略する。

【００７９】このエッジ型電界放出素子は、第１ゲート
電極６２と、第１絶縁層１３と、電子放出層１４と、第
２絶縁層１５と、第２ゲート電極６６と、開口部１７か
ら構成されている。第１ゲート電極６２はカソード・パ
ネル用基板に相当する支持体１１上に形成され、第１絶
縁層１３は第１ゲート電極６２上を含む支持体１１上に
形成されている。また、電子放出層１４は第１絶縁層１
３上に形成され、第２絶縁層１５は電子放出層１４上を
含む第１絶縁層１３上に形成され、第２ゲート電極６６
は第２絶縁層１５上に形成されている。開口部１７は、
第２ゲート電極６６、第２絶縁層１５、電子放出層１４
及び第１絶縁層１３を貫通しており、開口部１７の底部
には第１ゲート電極６２の表面が露出している。そし
て、開口部１７の壁面から突出した電子放出層１４の端
部１４Ｂから電子が放出され得る。

【００８０】電子放出層群は、第１の方向に延びるスト
ライプ状の電子放出層１４Ａが複数並置されて成る。ま
た、第２ゲート電極群は、第１の方向とは異なる第２の
方向に延びるストライプ状の第２ゲート電極６６Ａが複
数並置されて成る。尚、第２の方向は、例えば、第１の
方向に対して直角に延びる。第１ゲート電極６２は、第
２ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域の下方
に形成された面状（シート状）の１枚の電極から構成さ
れている。

【００８１】実施の形態５のカソード・パネル１０は、
支持体１１と、複数の上述のエッジ型電界放出素子を含
む、第２ゲート電極群、電子放出層群とから構成されて
いる。

【００８２】実施の形態５の表示装置の概念図を図２１
に示す。尚、カソード・パネル１０及びアノード・パネ
ル３０の一部分の模式的な分解斜視図は、実質的に図６
に示したと同様である。実施の形態５の表示装置も、複
数の画素から構成され、各画素は、上述のカソード・パ
ネル１０に設けられた電子放出領域２０と、電子放出領
域２０に対向してアノード・パネル３０上に設けられた
アノード電極３３及び蛍光体層３２とから構成されてい
る。尚、１つの電子放出領域２０は、１つのストライプ
状の第２ゲート電極６６Ａと１つのストライプ状の電子
放出層１４Ａと第１ゲート電極６２とが重複する領域に
よって構成されている。電子放出層群は、第１の方向に
延びるストライプ状の電子放出層１４Ａが複数並置され
て成り、第２ゲート電極群は、第１の方向とは異なる第
２の方向に延びるストライプ状の第２ゲート電極６６Ａ
が複数並置されて成るので、電子放出領域２０は、２次
元マトリクス状に配置されている。尚、カソード・パネ
ル１０とアノード・パネル３０との間には、ピラー３５
（図１９参照）が複数配設されており、ピラー３５によ
って、高度に真空状態とされたカソード・パネル１０と
アノード・パネル３０との間を所定の間隔に維持するこ
とができる。また、カソード・パネル１０とアノード・
パネル３０の外周部とは枠体（図示せず）を介して接合
されている。枠体とカソード・パネル１０、枠体とアノ
ード・パネル３０とは、例えば、フリット・ガラスを用
いて接合すればよい。

【００８３】アノード・パネル３０の構成は、実施の形
態１と同様とすることができるので、詳細な説明は省略
する。

【００８４】各種回路を含むカソード・パネル１０の平
面概念図を図２２に示す。尚、図２２、及び後述する図
２４、図２６、図２８においては、第１ゲート電極を点
線で示し、第１絶縁層１３及び第２絶縁層１５の図示は
省略した。走査駆動回路４２から電子放出層群に走査電
圧を印加し、信号駆動回路４３Ａから第２ゲート電極群
に信号電圧を印加し、第１ゲート電極６２に第１ゲート
電極用回路４１Ａから一定の電圧を印加する。第１ゲー
ト電極６２、第２ゲート電極６６及び電子放出層１４の
間の電位差により生じた電界によって電子放出層１４の
端部１４Ｂから電子が放出される。そして、電子は、ア
ノード・パネル３０に設けられたアノード電極３３に引
き付けられ、アノード電極３３と基板３１との間に形成
された発光体層である蛍光体層３２に衝突する。尚、ア
ノード電極３３には加速電源４０から正の電位が加えら
れる。その結果、蛍光体層３２が衝突した電子のエネル
ギーにより励起されて発光し、所望の画像を得ることが
できる。電界放出素子の動作は、次に述べるように、基
本的に、第２ゲート電極６６に印加される電圧によって
制御される。

【００８５】具体的には、図２２に示すように、ストラ
イプ状の第２ゲート電極６６Ａのそれぞれの端部は信号
駆動回路４３Ａと電気的に接続されている。また、スト
ライプ状の電子放出層１４Ａのそれぞれの端部は走査駆
動回路４２と電気的に接続されている。更に、第１ゲー
ト電極６２が第１ゲート電極用回路４１Ａに電気的に接
続されている。信号駆動回路４３Ａは、映像信号に応じ
て（即ち映像信号の輝度成分に基づき）、信号電圧Ｖ_G
（０＜Ｖ_G-min≦Ｖ_G≦Ｖ_G-max）を所定のストライプ状
の第２ゲート電極６６Ａに供給する。また、走査駆動回
路４２は、走査電圧（信号）であるＶ_on及びＶ_offの２
値の一方を所定のストライプ状の電子放出層１４Ａに供
給する。尚、Ｖ_onをグランド電位（０ボルト）とし、一
方、Ｖ_offをＶ_G-maxよりやや低い正の電圧とすればよ
い。更に、第１ゲート電極用回路４１Ａは、第１ゲート
電極６２に正電圧であって一定の電圧Ｖ_consを供給す
る。

【００８６】そして、表示目的の画像信号に基づいて電
子放出領域２０を駆動し、所定の電子放出領域２０から
所定の強度で電子を放出させる。これにより、アノード
・パネル３０においては、画素を構成する蛍光体層３２
が順次発光し、所定の画像を表示させることができる。
このとき、画像表示に関与するストライプ状の第２ゲー
ト電極６６Ａに信号電圧Ｖ_Gが供給されると共に、画像
表示に関与するストライプ状の電子放出層１４Ａに走査
電圧Ｖ_onが供給される。即ち、画像表示に関与する電子
放出領域２０にあっては、第２ゲート電極６６（印加電
圧：Ｖ_G）及び第１ゲート電極６２（印加電圧：
Ｖ_cons）と電子放出層１４（印加電圧：Ｖ_on）との間に
所定の電界が発生する。その結果、量子トンネル効果に
よって電子放出層１４の端部１４Ｂから電子が放出され
る。第１ゲート電極６２には、常に、Ｖ _consが供給され
ている。

【００８７】一方、画像表示に関与しないストライプ状
の電子放出層１４Ａには走査電圧Ｖ _offが供給される。
第１ゲート電極６２には、常に、Ｖ_consが供給されてい
る。ここで、Ｖ_offは、第１ゲート電極６２と第２ゲー
ト電極６６との間で大きな電位差が生じない程度の電圧
とする必要がある。言い換えると、以下の条件を満足す
るように、Ｖ_offを決定する必要がある。 （１）第２ゲート電極６６と電子放出層１４との間に
（Ｖ_G-max−Ｖ_off）の電位差が生じた場合でも、電子放
出層１４から電子が放出されることがないこと （２）第１ゲート電極６２と電子放出層１４との間に
（Ｖ_cons−Ｖ_off）の電位差が生じた場合でも、電子放
出層１４から電子が放出されることがないこと

【００８８】このようにＶ_offを設定することによっ
て、Ｖ_offが供給されるストライプ状の電子放出層１４
Ａの端部１４Ｂの近傍には、電子放出を生じさせるよう
な電界が発生しない。従って、Ｖ_Gが供給されたストラ
イプ状の第２ゲート電極６６ＡとＶ_onが供給されたスト
ライプ状の電子放出層１４Ａの重複領域に相当する電子
放出領域２０のみから電子が放出される。

【００８９】そして、ストライプ状の第２カソード電極
６６Ａに供給される信号電圧Ｖ_Gを、画素の輝度に応じ
て、Ｖ_G-min〜Ｖ_G-maxの範囲で制御することによって、
電子放出領域２０から放出される電子量を制御すること
ができる。以上の結果、アノード・パネル３０にあって
は、電子放出領域２０によって構成される画素を所望の
輝度で発光させることができる。

【００９０】尚、第１ゲート電極６２に供給される電圧
Ｖ_consを調節することによって、電子放出層１４から放
出された電子の放出方向等を制御することができる。具
体的には、第１ゲート電極６２に印加される電圧Ｖ_cons
を、一例として、前述の式（３）、式（４）の関係を満
足するように設定する。これによって、電子放出層１４
の端部１４Ｂから放出された電子を効率良く外方へ取り
出すことができる。一方、第１ゲート電極６２に印加さ
れる電圧Ｖ_consを、一例として、前述の式（１）、式
（２）の関係を満足するように設定する。これによっ
て、電子放出層１４の端部１４Ｂから放出された電子の
殆どが、先ず、第１ゲート電極６２に向かって飛翔す
る。そして、第１ゲート電極６２に衝突した電子の殆ど
は、反跳して蛍光体層３２に向かって飛翔する。また、
第１ゲート電極６２に衝突した電子の一部によって２次
電子放出が発生する。これらの反跳した電子及び２次電
子は、開口部１７の直上方向に方向性良く飛翔して蛍光
体層３２に衝突する。従って、式（１）や式（３）の関
係を満足するようにＶ_consの値を設定することによっ
て、蛍光体層３２の所望の領域のみを効率よく発光させ
ることができる。

【００９１】以上のように、実施の形態５のカソード・
パネル１０においては、信号電圧Ｖ _Gをストライプ状の
第２ゲート電極６６Ａに供給し、第１ゲート電極６２に
一定の電圧Ｖ_consを供給する。従って、信号駆動回路４
３Ａとの電気的接続のための端子部を第２ゲート電極群
に形成すればよい。具体的には、ストライプ状の第２ゲ
ート電極６６Ａのそれぞれの少なくとも一方の端部を外
部に露出するように形成すれば、この露出した部分を信
号駆動回路４３Ａに対する端子部とすることができる。
また、ストライプ状の電子放出層１４Ａのそれぞれの少
なくとも一方の端部を外部に露出するように形成すれ
ば、この露出した部分を走査駆動回路４２に対する端子
部とすることができる。

【００９２】更には、シート状の第１ゲート電極６２に
関しては、その一部に端子部を形成すればよい。従っ
て、従来のカソード・パネルのように、第１ゲート電極
群を構成するストライプ状の第１ゲート電極のそれぞれ
の端部に信号電圧を供給するための端子部を形成すると
いった煩雑な工程が必要とされない。それ故、実施の形
態５のカソード・パネル１０は、従来のカソード・パネ
ルと比較して簡易な構造となるため、製造工程が大幅に
簡略化され得る。

【００９３】また、第１ゲート電極６２には一定の電圧
Ｖ_consが供給され、信号電圧は供給されない。従って、
第１ゲート電極群と電子放出層群との間の静電容量を小
さくすることができるので、信号駆動回路４３Ａに対す
る負荷を大幅に低減することができる。

【００９４】実施の形態５における電界放出素子や表示
装置の製造方法は、実質的に実施の形態１における電界
放出素子と同様とすることができるので、詳細な説明は
省略する。

【００９５】（実施の形態６）実施の形態６は、実施の
形態５の変形である。実施の形態６においては、第１ゲ
ート電極は、第２ゲート電極群と電子放出層群とが重複
する領域の下方に形成された複数の面状の電極から構成
されている。具体的には、実施の形態６のカソード・パ
ネル１０を構成する第１ゲート電極６２、電子放出層１
４、第２ゲート電極６６の配置関係を概念的に示す斜視
図を図２３に示し、各種回路を含むカソード・パネル１
０の平面概念図を図２４に示すように、第１ゲート電極
は、第２ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領域
の下方に形成された面状の４つの電極６２Ａ，６２Ｂ，
６２Ｃ，６２Ｄから構成されている。各電極６２Ａ，６
２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄは、第１ゲート電極用回路４１Ａ
に電気的に接続されている。

【００９６】第１ゲート電極の構成が相違する点を除
き、実施の形態６のカソード・パネル１０及び表示装置
は、実施の形態５と同様とすることができるので、詳細
な説明は省略する。尚、第１ゲート電極を複数の面状の
電極群に分割することによって、第２ゲート電極群や電
子放出層群と第２ゲート電極の間の静電容量を小さくす
ることができるので、各種駆動回路に対する負荷を大幅
に低減することができる。このような利点は、以下の実
施の形態７及び実施の形態８によっても得ることができ
る。

【００９７】（実施の形態７）実施の形態７も、実施の
形態５の変形である。実施の形態７においては、第１ゲ
ート電極は、複数のストライプ状の第２ゲート電極６６
Ａの下方に形成され、複数の面状の第１ゲート電極群か
ら成る。具体的には、実施の形態７のカソード・パネル
１０を構成する第１ゲート電極７２、電子放出層１４、
第２ゲート電極６６の配置関係を概念的に示す斜視図を
図２５に示し、各種回路を含むカソード・パネル１０の
平面概念図を図２６に示すように、第１ゲート電極群
は、幅の広い面状の第１ゲート電極７２・・・から構成
されている。各第１ゲート電極７２・・・は、第１ゲー
ト電極用回路４１Ａに電気的に接続されている。ストラ
イプ状であって面状（シート状）の各第１ゲート電極７
２の長さは、ストライプ状の第２ゲート電極６６Ａの長
さと略等しい。各第１ゲート電極７２の幅は、例えば、
ストライプ状の第２ゲート電極６６ＡのピッチのＭ倍
（Ｍ≧２）である。

【００９８】第１ゲート電極の構成が相違する点を除
き、実施の形態７のカソード・パネル１０及び表示装置
は、実施の形態５と同様とすることができるので、詳細
な説明は省略する。

【００９９】（実施の形態８）実施の形態８も、実施の
形態５の変形である。実施の形態８においては、第１ゲ
ート電極は、複数のストライプ状の電子放出層１４Ａの
下方に形成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成
る。具体的には、実施の形態８のカソード・パネル１０
を構成する第１ゲート電極７２、電子放出層１４、第２
ゲート電極６６の配置関係を概念的に示す斜視図を図２
７に示し、各種回路を含むカソード・パネル１０の平面
概念図を図２８に示すように、第１ゲート電極群は、幅
の広い面状の第１ゲート電極７２・・・から構成されて
いる。各第１ゲート電極７２・・・は、第１ゲート電極
用回路４１Ａに電気的に接続されている。ストライプ状
であって面状（シート状）の各第１ゲート電極７２の長
さは、ストライプ状の電子放出層１４Ａの長さと略等し
い。各第１ゲート電極７２の幅は、例えば、ストライプ
状の電子放出層１４ＡのピッチのＮ倍（Ｎ≧２）であ
る。

【０１００】第２ゲート電極の構成が相違する点を除
き、実施の形態８のカソード・パネル１０及び表示装置
は、実施の形態５と同様とすることができるので、詳細
な説明は省略する。

【０１０１】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した数値や用いた各種材
料は例示であり、適宜変更することができる。場合によ
っては、本発明の第１の態様に係るカソード・パネルあ
るいは表示装置において、第１の方向に延びるストライ
プ状の第２ゲート電極が複数並置されて成る第２ゲート
電極群を形成し、これらのストライプ状の第２ゲート電
極の端部を１本の配線で結び、かかる配線を外部に引き
出して第２ゲート電極用回路４１に接続してもよい。あ
るいは又、本発明の第２の態様に係るカソード・パネル
あるいは表示装置において、第２の方向に延びるストラ
イプ状の第１ゲート電極が複数並置されて成る第１ゲー
ト電極群を形成し、これらのストライプ状の第１ゲート
電極の端部を１本の配線で結び、かかる配線を外部に引
き出して第１ゲート電極用回路４１Ａに接続してもよ
い。

【０１０２】図３に示したエッジ型電界放出素子に、フ
ォーカス電極を組み込んだ例を、図２９の模式的な一部
端面図に示す。この電界放出素子においては、第２ゲー
ト電極１６上を含む全面に更に層間絶縁層８０が形成さ
れ、かかる層間絶縁層８０上にフォーカス電極８１が形
成されている。層間絶縁層８０には開口部１７に連通す
る開口部８２が設けられている。尚、フォーカス電極８
１は、必ずしも各電界放出素子毎に設ける必要はなく、
例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って配設す
ることにより、複数の電界放出素子に共通の収束効果を
及ぼすこともできる。従って、層間絶縁層８０に設けら
れる開口部８２は、必ずしもフォーカス電極８１を構成
する材料層に設けられている必要はない。また、フォー
カス電極８１の電位は、通常、電子放出層１４の電位と
近似あるいは同一であるため、フォーカス電極８１の開
口端部が開口部１７や開口部８２の内部に向けて突出し
ていると、フォーカス電極８１から第１ゲート電極１２
や第２ゲート電極１６へ向かって電子放出が生ずる虞が
ある。従って、フォーカス電極８１は開口部８２内へ突
出しないように設けられていることが特に望ましい。
尚、第２ゲート電極１６の先端部を層間絶縁層８０から
突出させることが、電子放出層１４の開口部１７から突
出した端部１４Ｂの近傍の電界強度を高める観点から特
に好ましい。開口部８２の平面形状は、フォーカス電極
８１の構成に依り、開口部１７の平面形状と合同又は相
似としてもよいし、異なっていてもよい。

【０１０３】

【発明の効果】本発明においては、第１ゲート電極及び
第２ゲート電極のいずれか一方が面状の電極から構成さ
れており、かかる面状の電極から複数の電子放出領域に
共通の電圧を印加することができるので、配線構成や端
子部を、従来の表示装置と比較して簡素化することが可
能となり、カソード・パネルや表示装置の製造コストを
低減できると共に、良好な電子放出特性を付与すること
が可能となる。また、構成によっては、電極間等の静電
容量を減少させることができる結果、各種駆動回路に対
する負荷を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１の表示装置の一部分を切り
取った概念的な分解斜視図である。

【図２】発明の実施の形態１のカソード・パネルを構成
する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の配
置関係を概念的に示す斜視図である。

【図３】１つの電界放出素子の模式的な一部端面図であ
る。

【図４】１つの電界放出素子の一部を切断したときの模
式的な斜視図である。

【図５】発明の実施の形態１の表示装置の概念図であ
る。

【図６】発明の実施の形態１の表示装置を構成するカソ
ード・パネル及びアノード・パネルの一部分の模式的な
分解斜視図である。

【図７】発明の実施の形態１の各種回路を含むカソード
・パネルの平面概念図である。

【図８】第１ゲート電極に印加する電圧を一定とし、第
２ゲート電極の電圧を変化させたときの、第２ゲート電
極に印加された電圧と、電子放出層に流れる電流Ｉ₁及
びアノード電極に流れる電流Ｉ₂との関係を示す特性図
である。

【図９】第１ゲート電極に印加する電圧を一定とし、第
２ゲート電極の電圧を変化させたときの、第２ゲート電
極に印加された電圧と、電子放出層に流れる電流Ｉ₁及
びアノード電極に流れる電流Ｉ₂との関係を示す特性図
である。

【図１０】発明の実施の形態１におけるエッジ型電界放
出素子の製造方法の概要を説明するための支持体等の模
式的な一部端面図である。

【図１１】図１０に引き続き、発明の実施の形態１にお
けるエッジ型電界放出素子の製造方法の概要を説明する
ための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図１２】図１１に引き続き、発明の実施の形態１にお
けるエッジ型電界放出素子の製造方法の概要を説明する
ための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図１３】発明の実施の形態２のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図１４】発明の実施の形態２の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図１５】発明の実施の形態３のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図１６】発明の実施の形態３の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図１７】発明の実施の形態４のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図１８】発明の実施の形態４の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図１９】発明の実施の形態５の表示装置の一部分を切
り取った概念的な分解斜視図である。

【図２０】発明の実施の形態５のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図２１】発明の実施の形態５の表示装置の概念図であ
る。

【図２２】発明の実施の形態５の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図２３】発明の実施の形態６のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図２４】発明の実施の形態６の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図２５】発明の実施の形態７のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図２６】発明の実施の形態７の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図２７】発明の実施の形態８のカソード・パネルを構
成する第１ゲート電極、電子放出層、第２ゲート電極の
配置関係を概念的に示す斜視図である。

【図２８】発明の実施の形態８の各種回路を含むカソー
ド・パネルの平面概念図である。

【図２９】エッジ型電界放出素子にフォーカス電極を組
み込んだ電界放出素子の模式的な一部端面図である。

【図３０】スピント型電界放出素子を適用した従来の表
示装置の概念図である。

【図３１】図３０に示した従来の表示装置におけるカソ
ード・パネル及びアノード・パネルの一部分の模式的な
分解斜視図である。

【図３２】図３０及び図３１に示した表示装置における
スピント型電界放出素子の製造方法の概要を説明するた
めの支持体等の模式的な一部端面図である。

【図３３】図３２に引き続き、スピント型電界放出素子
の製造方法の概要を説明するための支持体等の模式的な
一部端面図である。

【図３４】従来のエッジ型電界放出素子の模式的な一部
端面図である。

【符号の説明】

１０・・・カソード・パネル、１１・・・支持体、１２
・・・第１ゲート電極、１２Ａ・・・ストライプ状の第
１ゲート電極、１３・・・第１絶縁層、１４・・・電子
放出層、１４Ａ・・・ストライプ状の電子放出層、１４
Ｂ・・・電子放出層の端部、１５・・・第２絶縁層、１
６，６６・・・第２ゲート電極、１６Ａ，１６Ｂ，１６
Ｃ，１６Ｄ・・・第２ゲート電極を構成する電極、１７
・・・開口部、１７Ａ・・・第１開口部、１７Ｂ・・・
第２開口部、１７Ｃ・・・第３開口部、１７Ｄ・・・第
４開口部、２０・・・電子放出領域、３０・・・アノー
ド・パネル、３１・・・基板、３２，３２Ｒ，３２Ｇ，
３２Ｂ・・・蛍光体層、３３・・・アノード電極、３４
・・・ブラック・マトリクス、４１・・・第２ゲート電
極用回路、４１Ａ・・・第１ゲート電極用回路、４２・
・・走査駆動回路、４３，４３Ａ・・・信号駆動回路、
５６・・・第２ゲート電極、６２・・・第１ゲート電
極、６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ・・・第１ゲート
電極を構成する電極、６６・・・第２ゲート電極、６６
Ａ・・・ストライプ状の第２ゲート電極、７２・・・第
１ゲート電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）支持体、 （ロ）該支持体上に形成され、第１の方向に延びるスト
   ライプ状の第１ゲート電極が複数並置されて成る第１ゲ
   ート電極群、 （ハ）第１ゲート電極上を含む支持体上に形成された第
   １絶縁層、 （ニ）第１絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる
   第２の方向に延びるストライプ状の電子放出層が複数並
   置されて成る電子放出層群、 （ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成された第
   ２絶縁層、 （ヘ）第２絶縁層上に形成された第２ゲート電極、並び
   に、 （ト）第２ゲート電極、第２絶縁層、電子放出層及び第
   １絶縁層を貫通し、底部に第１ゲート電極の表面が露出
   した開口部、から成り、 開口部の壁面から突出した電子放出層の端部から電子が
   放出され得る冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード
   ・パネルであって、 第２ゲート電極は、 （Ａ）複数のストライプ状の第１ゲート電極の上方に形
   成され、複数の面状の第２ゲート電極群から成り、ある
   いは又、 （Ｂ）複数のストライプ状の電子放出層の上方に形成さ
   れ、複数の面状の第２ゲート電極群から成り、あるいは
   又、 （Ｃ）第１ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領
   域の上方に形成された面状の電極から成ることを特徴と
   する冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・パネ
   ル。
2. 【請求項２】（イ）支持体、 （ロ）該支持体上に形成された第１ゲート電極、 （ハ）第１ゲート電極上を含む支持体上に形成された第
   １絶縁層、 （ニ）第１絶縁層上に形成され、第１の方向に延びるス
   トライプ状の電子放出層が複数並置されて成る電子放出
   層群、 （ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成された第
   ２絶縁層、 （ヘ）第２絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる
   第２の方向に延びるストライプ状の第２ゲート電極が複
   数並置されて成る第２ゲート電極群、 （ト）第２ゲート電極、第２絶縁層、電子放出層及び第
   １絶縁層を貫通し、底部に第１ゲート電極の表面が露出
   した開口部、から成り、 開口部の壁面から突出した電子放出層の端部から電子が
   放出され得る冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード
   ・パネルであって、 第１ゲート電極は、 （Ａ）複数のストライプ状の第２ゲート電極の下方に形
   成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、ある
   いは又、 （Ｂ）複数のストライプ状の電子放出層の下方に形成さ
   れ、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、あるいは
   又、 （Ｃ）第２ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領
   域の下方に形成された面状の電極から成ることを特徴と
   する冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・パネ
   ル。
3. 【請求項３】複数の画素から構成され、 各画素は、冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・
   パネルに設けられた冷陰極電界電子放出領域と、冷陰極
   電界電子放出領域に対向してアノード・パネル上に設け
   られたアノード電極及び蛍光体層とから構成された冷陰
   極電界電子放出表示装置であって、 カソード・パネルは、 （イ）支持体、 （ロ）該支持体上に形成され、第１の方向に延びるスト
   ライプ状の第１ゲート電極が複数並置されて成る第１ゲ
   ート電極群、 （ハ）第１ゲート電極上を含む支持体上に形成された第
   １絶縁層、 （ニ）第１絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる
   第２の方向に延びるストライプ状の電子放出層が複数並
   置されて成る電子放出層群、 （ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成された第
   ２絶縁層、 （ヘ）第２絶縁層上に形成された第２ゲート電極、並び
   に、 （ト）第２ゲート電極、第２絶縁層、電子放出層及び第
   １絶縁層を貫通し、底部に第１ゲート電極の表面が露出
   した開口部、から成り、 第２ゲート電極は、 （Ａ）複数のストライプ状の第１ゲート電極の上方に形
   成され、複数の面状の第２ゲート電極群から成り、ある
   いは又、 （Ｂ）複数のストライプ状の電子放出層の上方に形成さ
   れ、複数の面状の第２ゲート電極群から成り、あるいは
   又、 （Ｃ）第１ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領
   域の上方に形成された面状の電極から成り、 ストライプ状の第１ゲート電極とストライプ状の電子放
   出層と第２ゲート電極とが重複する領域から冷陰極電界
   電子放出領域が構成され、 開口部の壁面から突出した電子放出層の端部から放出さ
   れた電子がアノード電極に引き寄せられ、蛍光体層と衝
   突することによって蛍光体層が発光することを特徴とす
   る冷陰極電界電子放出表示装置。
4. 【請求項４】第１ゲート電極には信号電圧が印加され、
   電子放出層には走査電圧が印加されることを特徴とする
   請求項３に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
5. 【請求項５】第２ゲート電極には定電圧が印加されるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の冷陰極電界電子放出表
   示装置。
6. 【請求項６】複数の画素から構成され、 各画素は、冷陰極電界電子放出表示装置用のカソード・
   パネルに設けられた冷陰極電界電子放出領域と、冷陰極
   電界電子放出領域に対向してアノード・パネル上に設け
   られたアノード電極及び蛍光体層とから構成された冷陰
   極電界電子放出表示装置であって、 カソード・パネルは、 （イ）支持体、 （ロ）該支持体上に形成された第１ゲート電極、 （ハ）第１ゲート電極上を含む支持体上に形成された第
   １絶縁層、 （ニ）第１絶縁層上に形成され、第１の方向に延びるス
   トライプ状の電子放出層が複数並置されて成る電子放出
   層群、 （ホ）電子放出層上を含む第１絶縁層上に形成された第
   ２絶縁層、 （ヘ）第２絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる
   第２の方向に延びるストライプ状の第２ゲート電極が複
   数並置されて成る第２ゲート電極群、 （ト）第２ゲート電極、第２絶縁層、電子放出層及び第
   １絶縁層を貫通し、底部に第１ゲート電極の表面が露出
   した開口部、から成り、 第１ゲート電極は、 （Ａ）複数のストライプ状の第２ゲート電極の下方に形
   成され、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、ある
   いは又、 （Ｂ）複数のストライプ状の電子放出層の下方に形成さ
   れ、複数の面状の第１ゲート電極群から成り、あるいは
   又、 （Ｃ）第２ゲート電極群と電子放出層群とが重複する領
   域の下方に形成された面状の電極から成り、 第１ゲート電極とストライプ状の電子放出層とストライ
   プ状の第２ゲート電極とが重複する領域から冷陰極電界
   電子放出領域が構成され、 開口部の壁面から突出した電子放出層の端部から放出さ
   れた電子がアノード電極に引き寄せられ、蛍光体層と衝
   突することによって蛍光体層が発光することを特徴とす
   る冷陰極電界電子放出表示装置。
7. 【請求項７】第２ゲート電極には信号電圧が印加され、
   電子放出層には走査電圧が印加されることを特徴とする
   請求項６に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
8. 【請求項８】第１ゲート電極には定電圧が印加されるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電子放出表
   示装置。