JP2001167690A - 冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子放出効率の高い冷陰極電界電子放出素子を
簡便に製造する。 【解決手段】支持体１０上にカソード電極１１Ａを形成
し、全面上に絶縁層１２を形成し、絶縁層１２上にゲー
ト電極１３を形成し、底部にカソード電極１１Ａが露出
した開口部１５を、少なくとも絶縁層１２に形成し、開
口部１５の底部に露出したカソード電極１１Ａ上に、長
軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有する導電
性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から成る電子
放出電極１７を形成し、導電性組成物が流動性を示す状
態で電子放出電極１７を磁界中に置くことにより、導電
性粒子の長軸が電子照射面（蛍光体層２２の表面）に交
叉する方向に導電性粒子を配向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極電界電子放
出素子及びその製造方法、並びに、かかる冷陰極電界電
子放出素子を組み込んだ冷陰極電界電子放出表示装置の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機や情報端末機器に用
いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（Ｃ
ＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要
求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置へ
の移行が検討されている。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（ＰＤ
Ｐ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィール
ドエミッションディスプレイ）を例示することができ
る。液晶表示装置は、情報端末機器用の表示装置として
広く普及しているが、据置き型のテレビジョン受像機に
適用するには、高輝度化や大型化に未だ課題を残してい
る。これに対して、冷陰極電界電子放出表示装置は、熱
的励起によらず、量子トンネル効果に基づき固体から真
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
素子（以下、電界放出素子と称する場合がある）を利用
しており、高輝度及び低消費電力の点から注目を集めて
いる。

【０００３】図１８に、電界放出素子を利用した冷陰極
電界電子放出表示装置（以下、表示装置と称する場合が
ある）の構成例を示す。図示した電界放出素子は、円錐
形の電子放出電極を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄ
ｔ）型素子と呼ばれるタイプの素子である。この電界放
出素子は、支持体４０上に形成されたカソード電極４１
と、支持体４０及びカソード電極４１上に形成された絶
縁層４２と、絶縁層４２上に形成されたゲート電極４３
と、ゲート電極４３及び絶縁層４２に設けられた開口部
４４と、開口部４４の底部に位置するカソード電極４１
上に形成された円錐形の電子放出電極４５から構成され
ている。一般に、カソード電極４１とゲート電極４３と
は、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各
々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射
影像が重複する部分に相当する領域（単色表示装置の１
画素分の領域、あるいは又、カラー表示装置の１画素を
構成する３つのサブピクセルの内の１つのサブピクセル
の領域に相当する。この領域を、以下、カソード電極と
ゲート電極との重複領域と呼ぶ）に、通常、複数の電界
放出素子が配列されている。更に、かかる重複領域が、
カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示画面として
機能する領域）内に通常２次元マトリクス状に配列され
ている。

【０００４】一方、アノードパネルＡＰは、基板５０
と、基板５０上に形成されたアノード電極５１と、アノ
ード電極５１上に所定のパターンに従って形成された蛍
光体層５２から構成されている。１画素は、カソードパ
ネルＣＰ側のカソード電極４１とゲート電極４３との重
複領域に所定数配列された電界放出素子の一群と、これ
らの電界放出素子の一群に対面しアノードパネルＡＰ側
の蛍光体層５２とによって構成されている。有効領域に
は、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダ
ーにて配列されている。

【０００５】アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ
とを、電界放出素子と蛍光体層５２とが対向するように
配置し、周縁部において枠体５３を介して接合すると、
表示装置が構成される。有効領域を包囲し、画素を選択
するための周辺回路が形成された無効領域（図示した例
では、カソードパネルＣＰの無効領域）には、真空排気
用の貫通孔５４が設けられており、この貫通孔５４には
真空排気後に封じ切られたチップ管５５が接続されてい
る。即ち、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと
枠体５３とによって囲まれた空間は、真空層ＶＡＣとな
っている。

【０００６】カソード電極４１には相対的な負電圧が例
えば走査回路５６から印加され、ゲート電極４３には相
対的な正電圧が例えば制御回路５７から印加され、アノ
ード電極５１にはゲート電極４３よりも更に高い正電圧
が加速電源５８から印加される。かかる表示装置におい
て表示を行う場合、カソード電極４１には走査回路５６
から走査信号が入力され、ゲート電極４３には制御回路
５７からビデオ信号が入力される。カソード電極４１と
ゲート電極４３との間に電圧を印加した際に生ずる電界
により、電子放出電極４５から電子が放出され、この電
子がアノード電極５１に引き付けられ、蛍光体層５２に
衝突する。その結果、蛍光体層５２が励起されて発光
し、所望の画像を得ることができる。つまり、この表示
装置の動作は、基本的にゲート電極４３に印加される電
圧、及びカソード電極４１を通じて電子放出電極４５に
印加される電圧によって制御される。

【０００７】スピント型素子の製造方法の概要を、以
下、図１９及び図２０を参照して説明する。この製造方
法は、円錐形の電子放出電極４５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４４に対して
蒸着粒子は垂直に入射するが、開口部４４の開口端部に
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４４の底部に到達する蒸着粒子の量を
漸減させ、円錐形の堆積物から成る電子放出電極４５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にするために、ゲート電極４
３上に剥離層４６を予め形成しておく方法について説明
する。

【０００８】［工程−１０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体４０上にニオブ（Ｎｂ）から成るカソード
電極４１を形成した後、その上にＳｉＯ₂から成る絶縁
層４２、導電材料から成るゲート電極４３を順次製膜
し、次に、このゲート電極４３と絶縁層４２をパターニ
ングすることにより開口部４４を形成する（図１９の
（Ａ）参照）。このパターニングは、通常のフォトリソ
グラフィ技術によるレジストマスクの形成と、このレジ
ストマスクを介したドライエッチング技術により行うこ
とができる。

【０００９】［工程−２０］次に、支持体４０に対して
アルミニウムを斜め蒸着することにより、剥離層４６を
形成する。このとき、支持体４０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、開口部
４４の底部にアルミニウムを殆ど堆積させることなく、
ゲート電極４３の上に剥離層４６を形成することができ
る。この剥離層４６は、開口部４４の開口端部から庇状
に張り出しており、これにより開口部４４が実質的に縮
径される（図１９の（Ｂ）参照）。

【００１０】［工程−３０］次に、全面に例えばモリブ
デン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、剥離層４６上
でオーバーハング形状を有する導電材料層４５Ａが成長
するに伴い、開口部４４の実質的な直径が次第に縮小さ
れるので、開口部４４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４４の中央付近を通過する分に
制限されるようになる。その結果、図２０の（Ａ）に示
すように、開口部４４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４５となる。
尚、電子放出電極４５の構成材料としては、モリブデン
の他、タングステン（Ｗ）やニッケル（Ｎｉ）等の高融
点金属、あるいはシリコン（Ｓｉ）等の半導体も利用さ
れる。

【００１１】［工程−４０］その後、電気化学的プロセ
ス及び湿式プロセスによって剥離層４６をゲート電極４
３の表面から剥離し、ゲート電極４３の上方の導電材料
層４５Ａを選択的に除去する（図２０の（Ｂ）参照）。

【００１２】かかるスピント型素子において、高融点金
属や半導体から成る電子放出電極４５から電子放出が生
ずる閾値電界Ｅ_thの値は１０⁷ボルト／ｃｍと大きく、
表示装置の消費電力を考慮してゲート電極４３に印加す
る電圧を低く抑えるためには、ゲート電極４３に設けら
れる開口部４４の直径や、ゲート電極４３の縁部４３Ａ
から電子放出電極４５の先端部までの距離をサブミクロ
ンオーダーの精度で制御することが必要とされる。しか
しながら、かかる精度を達成するためには、半導体集積
回路の製造に用いられる加工技術や製造装置と同等の加
工技術や製造装置が必要となる。従って、対角画面寸法
１７インチ以上の表示装置を製造するには、製造装置の
規模が非常に大きくなってしまい、しかも、場合によっ
ては数千億個もの数の電子放出電極４５を形成する必要
が生ずるため、製造歩留が低下する虞れが大きい。即
ち、スピント型素子を用いて対角画面寸法１７インチ以
上の表示装置を構成することは困難である。

【００１３】そこで、スピント型素子に関連した問題を
解決し得る別のタイプの電界放出素子が幾つか提案され
ている。例えば、ＰＣＴ／ＧＢ９６／０１８５８（ＷＯ
９７／０６５４９）号公報には、基板上に設けられた導
電層と、導電層上に設けられた第１誘電体層と、第１誘
電体層上に配置された導電性粒子と、導電性粒子間に空
間を残すように導電性粒子上に設けられた第２誘電体層
を有し、第１誘電体層と第２誘電体層の厚さが導電性粒
子の直径の１０分の１〜１００分の１に制御された電界
放出素子と、かかる電界放出素子を印刷法を利用して廉
価に製造する方法が開示されている。また、米国特許第
５，６０８，２８３号公報には、基板上に設けられた導
電層の上に高抵抗材料から成る柱状部材が形成され、柱
状部材の頂部にダイヤモンド、グラファイト、アモルフ
ァスカーボン、あるいはシリコンカーバイド等の導電性
粒子を接着層を介して保持した電子放出電極を有する電
界放出素子が開示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電性
粒子を用いたこれらの技術にも問題はある。ＰＣＴ／Ｇ
Ｂ９６／０１８５８（ＷＯ９７／０６５４９）号公報に
開示された技術においては、第１誘電体層及び第２誘電
体層が導電性粒子全体を被覆しないように、これらの誘
電体層を数十ｎｍの厚さに形成することが必要とされ
る。一方、米国特許第５，６０８，２８３号公報に開示
された技術においては、接着層が導電性粒子を被覆して
電子放出を妨げることがないように、接着層を数十ｎｍ
の厚さに形成することが必要とされる。然るに、僅か数
十ｎｍの誘電体層や接着層の厚さを有効領域の全域に亙
って均一に制御することは、有効面積の拡大に伴って益
々困難となる。

【００１５】そこで、本発明は、電子放出効率の高い電
子放出電極を均一、且つ、容易に形成可能な冷陰極電界
電子放出素子及びその製造方法、並びに、かかる冷陰極
電界電子放出素子を組み込んだ冷陰極電界電子放出表示
装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の冷陰極電界電子放出素子は、電子照射面に
対向して配置され、電子放出電極を有し、電子放出電極
は、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有す
る複数の導電性粒子から成り、導電性粒子には磁性材料
が含まれ、導電性粒子の長軸は電子照射面と交叉する方
向に配されていることを特徴とする。

【００１７】本発明の冷陰極電界電子放出素子は、カソ
ード電極、電子放出電極、絶縁層及びゲート電極から構
成されており、カソード電極は支持体上に形成されてお
り、絶縁層はカソード電極及び支持体上に形成されてお
り、ゲート電極は絶縁層上に形成されており、冷陰極電
界電子放出素子はゲート電極と絶縁層を貫通する開口部
を有し、開口部の底部に位置するカソード電極上に電子
放出電極が設けられている構成とすることができる。
尚、かかる構成を、便宜上、本発明の第１の構成に係る
冷陰極電界電子放出素子と呼ぶ。尚、第１の構成に係る
冷陰極電界電子放出素子の形態によっては、絶縁層がカ
ソード電極及び支持体の上方に形成されており、電子放
出電極がカソード電極の上方に設けられている場合もあ
り得る。

【００１８】あるいは又、本発明の冷陰極電界電子放出
素子は、カソード電極、電子放出電極、絶縁層及びゲー
ト電極から構成されており、カソード電極は支持体上に
形成されており、電子放出電極はカソード電極上に形成
されており、絶縁層は電子放出電極及び／又はカソード
電極上、並びに、支持体上に形成されており、ゲート電
極は絶縁層上に形成されており、冷陰極電界電子放出素
子はゲート電極と絶縁層を貫通する開口部を有し、開口
部の底部に電子放出電極が露出している構成とすること
ができる。尚、かかる構成を、便宜上、本発明の第２の
構成に係る冷陰極電界電子放出素子と呼ぶ。ここで、第
２の構成に係る冷陰極電界電子放出素子の形態によって
は、電子放出電極がカソード電極の上方に形成されてお
り、絶縁層がカソード電極及び支持体の上方に形成され
ている場合もあり得る。

【００１９】本発明の第２の構成に係る冷陰極電界電子
放出素子においては、電子放出電極のパターンとカソー
ド電極のパターンの関係は以下のとおりとなる。尚、下
記のケース（３）においては、開口部の底部に相当する
カソード電極上にのみ電子放出電極を形成する場合もあ
り得る。 （１）電子放出電極をカソード電極の上面全体に形成す
る形態 （２）カソード電極上から支持体上へ延在するように形
成する形態 （３）カソード電極上の一部に形成する形態 従って、ケース（１）及びケース（２）の場合には、絶
縁層は電子放出電極及び支持体上に形成されており、ケ
ース（３）の場合には、絶縁層は、電子放出電極、カソ
ード電極及び支持体上に形成されており、あるいは又、
カソード電極及び支持体上に形成されている。

【００２０】本発明の第１の構成若しくは第２の構成に
係る冷陰極電界電子放出素子においては、絶縁層及びゲ
ート電極上に第２絶縁層が形成され、第２絶縁層上に収
束電極が形成され、開口部は、収束電極と第２絶縁層と
を更に貫通している構成とすることもできる。収束電極
とは、冷陰極電界電子放出素子を後述する冷陰極電界電
子放出表示装置に組み込んだ場合に、開口部から放出さ
れアノード電極へ向かう放出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
るための電極である。アノード電極とカソード電極との
間の電位差が数キロボルトのオーダーであって、両電極
間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界
電子放出表示装置を想定した場合に、収束電極は特に有
効な電極である。収束電極には、収束電源から相対的な
負電圧が印加される。収束電極は、必ずしも各冷陰極電
界電子放出素子毎に設けられている必要はなく、例え
ば、冷陰極電界電子放出素子の所定の配列方向に沿って
延在させることにより、複数の冷陰極電界電子放出素子
に共通の収束効果を及ぼすこともできる。

【００２１】上述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素子の製造方法は、電
子放出電極を有し、電子を電子放出電極から電子照射面
に向かって放出し得る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法であって、（ａ）支持体上にカソード電極を形成する
工程と、（ｂ）全面に、具体的には、カソード電極及び
支持体上に、絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、（ｅ）開口部の底部に露出したカソード電極上
に、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有す
る導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から成
る電子放出電極を形成する工程と、（ｆ）導電性組成物
が流動性を示す状態で電子放出電極を磁界中に置くこと
により、導電性粒子の長軸が電子照射面と交叉する方向
に導電性粒子を配向させる工程、を有することを特徴と
する。即ち、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法においては、開口部の形成後に、電
子放出電極を構成する導電性粒子を配向させる。尚、本
発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造
方法に基づき、本発明の第１の構成に係る冷陰極電界電
子放出素子を製造することができる。

【００２２】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置の製造方法は、本発明の第１の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子の製造方法を適用した冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法である。即ち、電子照射
面を有する基板と、冷陰極電界電子放出素子が形成され
た支持体とを、電子照射面と冷陰極電界電子放出素子と
が対向するように配置し、基板と支持体とを周縁部にお
いて接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法で
あって、冷陰極電界電子放出素子を、（ａ）支持体上に
カソード電極を形成する工程と、（ｂ）全面に、具体的
には、カソード電極及び支持体上に、絶縁層を形成する
工程と、（ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程
と、（ｄ）底部にカソード電極が露出した開口部を、少
なくとも絶縁層に形成する工程と、（ｅ）開口部の底部
に露出したカソード電極上に、長軸と短軸とを有し、且
つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子を分散媒に分散
させた導電性組成物から成る電子放出電極を形成する工
程と、（ｆ）導電性組成物が流動性を示す状態で電子放
出電極を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が
電子照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工
程、とを経て製造することを特徴とする。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の製造方法に
おいては、電子放出電極を構成する導電性粒子は、開口
部の形成後に配向される。

【００２３】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法若しくは本発明の第１の態様に係る
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これら
の製造方法を総称して、本発明の第１の態様に係る製造
方法と呼ぶ場合がある）においては、工程（ｃ）に続
き、絶縁層及びゲート電極上に第２絶縁層を形成し、次
いで、第２絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、
工程（ｄ）においては、底部にカソード電極が露出した
開口部を、少なくとも第２絶縁層及び絶縁層に形成して
もよい。

【００２４】本発明の第１の態様に係る製造方法におい
ては、工程（ａ）におけるカソード電極の形成は、支持
体上にカソード電極形成用の導電層を形成した後、導電
層をパターニングする工程に基づき行うことができる。
また、電子放出電極を所謂リフトオフプロセスによって
形成することができる。即ち、工程（ｅ）は、最上層並
びに開口部の側壁面上に剥離層を形成する工程と、（剥
離層によって縮径された開口部内を含む）全面に電子放
出電極を形成する工程を有し、工程（ｆ）の終了後に、
剥離層を、剥離層上の電子放出電極の部分と共に除去す
ることにより、開口部の底部に位置するカソード電極の
部分に電子放出電極を残す工程を有していてもよい。こ
こで「最上層」とは、ゲート電極及び絶縁層を指し、あ
るいは又、収束電極及び第２絶縁層を指す。尚、剥離層
や電子放出電極の形成は、例えばスピンコート法やブレ
ード塗布法にて行うことができる。

【００２５】リフトオフプロセスにおいて、剥離層は、
換言すれば、開口部の底部の一部を残した全面に形成さ
れる。このときの開口部の側壁面上における剥離層の厚
さと開口部の寸法とにより、電子放出電極の寸法がほぼ
決まる。剥離層の構成材料としては、例えば、半導体装
置の製造分野で通常使用されているフォトレジスト材料
のような有機高分子材料を用いることができる。剥離層
は、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法若しくは冷陰極電界電子放出表示装置の製造
方法の工程（ｄ）において開口部の形成が終了した後、
例えば、フォトレジスト層をスピンコート法により全面
に形成した後、開口部の底部のカソード電極上の部分に
おけるフォトレジスト層を選択的に除去することにより
形成することができる。

【００２６】また、リフトオフプロセスにおいて、（剥
離層によって縮径された開口部内を含む）全面に電子放
出電極を形成する工程では、開口部内において表面が開
口部の中央部に向かって窪んだ電子放出電極を形成する
ことができる。電子放出電極のかかる窪みは、導電性組
成物の粘度や表面張力、及び開口部の寸法や剥離層の厚
さに依存して生ずる。例えば、開口部の平面形状が円形
であれば、最終的に完成される電子放出電極の形状は王
冠（クラウン）状となる。王冠状の電子放出電極は、急
峻に切り立った縁部を有し、高い電子放出効率を達成す
ることができる。尚、かかる王冠状の電子放出電極を有
する電界放出素子は、クラウン型素子と通称されてい
る。

【００２７】上述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素子の製造方法は、電
子放出電極を有し、電子を電子放出電極から電子照射面
に向かって放出し得る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法であって、（ａ）支持体上にカソード電極形成用の導
電層を形成する工程と、（ｂ）長軸と短軸とを有し、且
つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子を分散媒に分散
させた導電性組成物から成る電子放出電極形成用の導電
性組成物層を、導電層上に形成する工程と、（ｃ）導電
性組成物が流動性を示す状態で導電性組成物層を磁界中
に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子照射面と交
叉する方向に導電性粒子を配向させる工程と、（ｄ）導
電性組成物層と導電層とをパターニングすることによ
り、導電性組成物層から成る電子放出電極と、導電層か
ら成るカソード電極とを形成する工程と、（ｅ）全面に
絶縁層を形成する工程と、（ｆ）絶縁層上にゲート電極
を形成する工程と、（ｇ）底部に電子放出電極が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、を有す
ることを特徴とする。尚、第２の態様に係る冷陰極電界
電子放出素子の製造方法、あるいは、後述する第３の態
様及び第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造
方法に基づき、本発明の第２の構成に係る冷陰極電界電
子放出素子（所謂平面型素子と称されるタイプに属す
る）を製造することができる。

【００２８】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置の製造方法は、本発明の第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子の製造方法を適用した冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法である。即ち、電子照射
面を有する基板と、冷陰極電界電子放出素子が形成され
た支持体とを、電子照射面と冷陰極電界電子放出素子と
が対向するように配置し、基板と支持体とを周縁部にお
いて接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法で
あって、冷陰極電界電子放出素子を、（ａ）支持体上に
カソード電極形成用の導電層を形成する工程と、（ｂ）
長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有する導
電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から成る電
子放出電極形成用の導電性組成物層を、導電層上に形成
する工程と、（ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で
導電性組成物層を磁界中に置くことにより、導電性粒子
の長軸が電子照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向
させる工程と、（ｄ）導電性組成物層と導電層とをパタ
ーニングすることにより、導電性組成物層から成る電子
放出電極と、導電層から成るカソード電極とを形成する
工程と、（ｅ）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｆ）
絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、（ｇ）底部に
電子放出電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に
形成する工程、とを経て製造することを特徴とする。

【００２９】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法若しくは本発明の第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これら
の製造方法を総称して、本発明の第２の態様に係る製造
方法と呼ぶ場合がある）においては、工程（ｆ）に続
き、ゲート電極及び絶縁層上に第２絶縁層を形成し、第
２絶縁層上に収束電極を形成し、工程（ｇ）において
は、開口部を、少なくとも第２絶縁層及び絶縁層に形成
してもよい。

【００３０】本発明の第２の態様に係る製造方法におい
ては、開口部の形成前に、導電性組成物層に含まれる導
電性粒子が配向され、電子放出電極とカソード電極とは
パターニングにより同じパターンに形成することができ
る。パターニング用のマスクを変えれば、電子放出電極
とカソード電極とを異なるパターンに形成することがで
きる。電子放出電極とカソード電極を同じパターンに形
成する場合には、工程（ｅ）において、電子放出電極及
び支持体上に絶縁層を形成する。一方、電子放出電極と
カソード電極を異なるパターンに形成する場合には、工
程（ｅ）において、電子放出電極、カソード電極及び支
持体上に絶縁層を形成する。

【００３１】上述の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、電
子放出電極を有し、電子を電子放出電極から電子照射面
に向かって放出し得る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法であって、（ａ）支持体上にカソード電極を形成する
工程と、（ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異
方性を有する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組
成物から成る電子放出電極形成用の導電性組成物層を、
支持体及びカソード電極上に形成する工程と、（ｃ）導
電性組成物が流動性を示す状態で導電性組成物層を磁界
中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子照射面と
交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程と、（ｄ）
導電性組成物層をパターニングすることによって、電子
放出電極を形成する工程と、（ｅ）全面に絶縁層を形成
する工程と、（ｆ）絶縁層上にゲート電極を形成する工
程と、（ｇ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、
少なくとも絶縁層に形成する工程、を有することを特徴
とする。

【００３２】更に、本発明の第３の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法は、本発明の第３の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法を適用した冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法である。即ち、電
子照射面を有する基板と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体とを、電子照射面と冷陰極電界電子放出
素子とが対向するように配置し、基板と支持体とを周縁
部において接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造
方法であって、冷陰極電界電子放出素子を、（ａ）支持
体上にカソード電極を形成する工程と、（ｂ）長軸と短
軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子
を分散媒に分散させた導電性組成物から成る電子放出電
極形成用の導電性組成物層を、支持体及びカソード電極
上に形成する工程と、（ｃ）導電性組成物が流動性を示
す状態で導電性組成物層を磁界中に置くことにより、導
電性粒子の長軸が電子照射面と交叉する方向に導電性粒
子を配向させる工程と、（ｄ）導電性組成物層をパター
ニングすることによって、電子放出電極を形成する工程
と、（ｅ）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｆ）絶縁
層上にゲート電極を形成する工程と、（ｇ）底部に電子
放出電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成
する工程、とを経て製造することを特徴とする。本発明
の第３の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造
方法によれば、電子放出電極とカソード電極を別工程に
て、同じ又は異なるパターンに形成することができる。

【００３３】本発明の第３の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法若しくは本発明の第３の態様に係る
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これら
の製造方法を総称して、本発明の第３の態様に係る製造
方法と呼ぶ場合がある）においては、工程（ｆ）に続
き、ゲート電極及び絶縁層上に第２絶縁層を形成し、次
いで、第２絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、
工程（ｇ）においては、開口部を、少なくとも第２絶縁
層及び絶縁層に形成してもよい。

【００３４】本発明の第３の態様に係る製造方法におい
ては、開口部の形成前に、導電性組成物層に含まれる導
電性粒子が配向され、電子放出電極とカソード電極とは
別工程にて、同じ又は異なるパターンに形成することが
できる。工程（ａ）におけるカソード電極の形成は、支
持体上にカソード電極形成用の導電層を形成した後、導
電層をパターニングする工程に基づき行うことができ
る。工程（ｂ）においては、導電性組成物層を、例えば
スピンコート法やブレード塗布法により形成することが
できる。工程（ｄ）における導電性組成物層のパターニ
ングによって、電子放出電極とカソード電極を同じパタ
ーンに形成することができるし、異なるパターンに形成
することもできる。即ち、 （１）電子放出電極をカソード電極の上面全体に形成す
る形態 （２）カソード電極上から支持体上へ延在するように形
成する形態 （３）カソード電極上の一部に形成する形態 とすることができる。ケース（１）により、電子放出電
極とカソード電極を同じパターンに形成することができ
る。一方、ケース（２）、（３）により、電子放出電極
とカソード電極を異なるパターンに形成することができ
る。ケース（１）及びケース（２）にあっては、工程
（ｄ）において、電子放出電極及び支持体上に絶縁層を
形成する。一方、ケース（３）にあっては、工程（ｄ）
において、電子放出電極、カソード電極及び支持体上に
絶縁層を形成する。また、ケース（３）にあっては、工
程（ｇ）において、開口部の底部に電子放出電極のみな
らず、カソード電極が一部露出する場合もある。ケース
（２）の場合には、電子放出電極が隣り合うカソード電
極同士を短絡させないようなパターンに電子放出電極を
形成する必要がある。

【００３５】上述の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、電
子放出電極を有し、電子を電子放出電極から電子照射面
に向かって放出し得る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法であって、（ａ）支持体上にカソード電極を形成する
工程と、（ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異
方性を有する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組
成物から成る電子放出電極を、カソード電極上に形成す
る工程と、（ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で電
子放出電極を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長
軸が電子照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させ
る工程と、（ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、
（ｅ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、（ｆ）
底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なくとも絶
縁層に形成する工程、を有することを特徴とする。本発
明の第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方
法が、本発明の第３の態様に係る冷陰極電界電子放出素
子の製造方法と相違する点は、電子放出電極の形成工程
にある。

【００３６】更に、本発明の第４の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法は、本発明の第４の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法を適用した冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法である。即ち、電
子照射面を有する基板と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体とを、電子照射面と冷陰極電界電子放出
素子とが対向するように配置し、基板と支持体とを周縁
部において接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造
方法であって、冷陰極電界電子放出素子を、（ａ）支持
体上にカソード電極を形成する工程と、（ｂ）長軸と短
軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子
を分散媒に分散させた導電性組成物から成る電子放出電
極を、カソード電極上に形成する工程と、（ｃ）導電性
組成物が流動性を示す状態で電子放出電極を磁界中に置
くことにより、導電性粒子の長軸が電子照射面と交叉す
る方向に導電性粒子を配向させる工程と、（ｄ）全面に
絶縁層を形成する工程と、（ｅ）絶縁層上にゲート電極
を形成する工程と、（ｆ）底部に電子放出電極が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、とを経
て製造することを特徴とする。

【００３７】本発明の第４の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法若しくは本発明の第４の態様に係る
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これら
の製造方法を総称して、本発明の第４の態様に係る製造
方法と呼ぶ場合がある）においては、工程（ｅ）に続
き、ゲート電極及び絶縁層上に第２絶縁層を形成し、次
いで、第２絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、
工程（ｆ）においては、開口部を、少なくとも第２絶縁
層及び絶縁層に形成してもよい。

【００３８】本発明の第４の態様に係る製造方法におい
ても、開口部の形成前に、電子放出電極に含まれる導電
性粒子が配向され、電子放出電極とカソード電極とは別
工程にて、同じ又は異なるパターンに形成することがで
きる。工程（ａ）におけるカソード電極の形成は、支持
体上にカソード電極形成用の導電層を形成した後、導電
層をパターニングする工程に基づき行うことができる。
工程（ｂ）は、 （１）電子放出電極をカソード電極の上面全体に形成す
る形態 （２）カソード電極上から支持体上へ延在するように形
成する形態 （３）カソード電極上の一部に形成する形態 とすることができる。ケース（１）〜（３）における電
子放出電極は、導電性組成物がそのレオロジー的特性に
起因して或る程度の形状維持性を有する場合には、例え
ば印刷法によって形成することができる。ケース（１）
により、電子放出電極とカソード電極を同じパターンに
形成することができる。一方、ケース（２）、（３）に
より、電子放出電極とカソード電極を異なるパターンに
形成することができる。ケース（１）及びケース（２）
にあっては、工程（ｄ）において、電子放出電極及び支
持体上に絶縁層を形成する。一方、ケース（３）にあっ
ては、工程（ｄ）において、電子放出電極、カソード電
極及び支持体上に絶縁層を形成する。また、ケース
（３）にあっては、工程（ｆ）においては、開口部の底
部に電子放出電極のみならず、カソード電極が一部露出
する場合もある。ケース（２）の場合には、電子放出電
極が隣り合うカソード電極同士を短絡させないようなパ
ターンに電子放出電極を形成する必要がある。

【００３９】以下、本明細書中において、本発明の冷陰
極電界電子放出素子、本発明の第１の態様〜第４の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法、並びに、本
発明の第１の態様〜第４の態様に係る冷陰極電界電子放
出表示装置の製造方法を、「本発明」と総称する場合が
ある。また、冷陰極電界電子放出素子を「電界放出素
子」、冷陰極電界電子放出表示装置を「表示装置」と略
称する場合がある。更に、電子照射面を有する基板を
「アノードパネル」、冷陰極電界電子放出素子（完成状
態、未完成状態の両方を含む）が形成された支持体を
「カソードパネル」と称する場合がある。

【００４０】本発明において、導電性粒子（半導体性及
び磁性粒子を含む）は、長軸と短軸とを有し、且つ、形
状磁気異方性を有する。ここで、形状磁気異方性を有す
るとは、長軸と短軸とを有する導電性粒子が磁界中に置
かれたとき、導電性粒子の長軸が磁界の向きと平行にな
るように導電性粒子が並ぶ性質を有することを意味す
る。形状磁気異方性を有する導電性粒子として、導電性
粒子それ自体が磁性を有する材料、例えば、鉄（Ｆｅ）
及びその合金（例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合
金）、フェライト、フェライト粒子に鉄を被着させたも
のを例示することができる。導電性粒子は、磁性材料を
含んでいることが一層好ましく、例えば、炭素系材料を
挙げることができる。

【００４１】本発明において、導電性粒子には磁性材料
が含まれている場合、導電性粒子が磁性材料を含む形態
としては、吸着、挿入（インターカレーション）、吸
蔵、収着を例示することができる。また、導電性粒子は
炭素系材料から成ることが好適である。炭素系材料とし
ては、グラファイト、アモルファスカーボン、ＤＬＣ
（ダイヤモンドライクカーボン）を挙げることができ
る。中でもグラファイトは、後述するバインダと併用さ
れなくても、ファンデルワールス力によって電子放出電
極の所定の形状を維持することができる。炭素系材料か
ら成る導電性粒子としては、グラファイトから成る平均
直径０．５μｍ、平均厚さ０．０２μｍの板状粒子（平
坦面の面積の平方根は４．４μｍ、アスペクト比は２
２）を典型的に用いることができる。炭素系材料から成
る導電性粒子に磁性材料が含まれた形態としては、グラ
ファイトの層間に磁性材料が挿入された形態（インター
カレーション）や、アモルファスカーボンの表面に磁性
材料がファンデルワールス力により付着された形態が典
型的である。磁性材料としては、金属、合金、金属酸化
物を挙げることができる。金属としては、鉄や低炭素鋼
が代表的である。合金としては、鉄−珪素合金、鉄−ア
ルミニウム合金、鉄−アルミニウム−珪素合金（センダ
スト等）、ニッケル−鉄合金（パーマロイ等）、鉄−コ
バルト合金、コバルト−クロム合金を挙げることができ
る。金属酸化物としては、コバルト吸着あるいは被着γ
−酸化鉄やフェライトが代表的である。その他、アモル
ファス軟磁性合金として知られる一群の合金として、鉄
−ホウ素合金、鉄−リン−炭素−ホウ素合金、鉄−リン
−ホウ素合金、鉄−ニッケル−ホウ素合金、鉄−ニッケ
ル−リン−ホウ素合金、鉄−コバルト−リン−ホウ素−
アルミニウム合金を例示することができる。例えば、磁
性材料として鉄の粉末を炭素系材料と混合する場合、炭
素系材料に対する鉄の粉末の混合量は概ね０．３〜１０
重量％とすることが好ましい。

【００４２】本発明において、電子放出電極には、電子
放出電極の作製上の利便性を考慮し、導電性粒子の他に
必要に応じて他の材料が含まれていてもよい。他の材料
として、バインダ、分散剤、ｐＨ調整剤、乾燥剤、硬化
剤、防腐剤を例示することができる。但し、これらの材
料の存在形態は、導電性組成物中と完成した電子放出電
極中とで異なる場合がある。例えば、導電性組成物がバ
インダ成分として水ガラスを含む場合、完成した電子放
出電極にはガラス硬化物が含まれることになる。バイン
ダとして、ガラスの他に、塩化ビニル樹脂、ポリオレフ
ィン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロースエステル樹脂、
フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂
を使用することができる。但し、バインダは一般に導電
性に劣るので、形成される電子放出電極の電気抵抗値が
上昇したり、導電性粒子がバインダに被覆され、電子放
出が妨げられることがない程度にバインダの添加量を選
択することが好ましい。尚、導電性組成物の構成成分で
ある分散媒は、水ガラスのように分散媒を兼ね得るバイ
ンダであってもよいし、水であってもよいし、あるい
は、アルコール系、エーテル系、ケトン系、エステル
系、炭化水素系等の有機溶媒であってもよい。

【００４３】本発明において、導電性粒子の形状は、長
軸と短軸とを有している限りにおいて特に限定されない
が、針状粒子、及び、平坦面を有する板状粒子を典型例
として挙げることができる。尚、平坦面には凹凸があっ
てもよい。針状粒子の場合、長軸をその長手方向に平行
と規定し、短軸を長手方向に垂直であると規定する。ま
た、平坦面を有する板状粒子の場合、長軸を平坦面に平
行であると規定し、短軸を平坦面に垂直であると規定す
る。本発明において、導電性粒子の長軸が電子照射面と
交叉する方向に配されているとは、針状粒子については
針先に相当する先鋭部、板状粒子については粒子の厚さ
に相当する幅を有する側面が電子照射面の方を向いてい
ることを意味する。これらの先鋭部や側面には電界が集
中し易いために、本発明における電子放出電極において
は高い電子放出効率を得ることができる。従って、本発
明により製造される冷陰極電界電子放出表示装置につい
ては、低消費電力と高輝度表示を達成することができ
る。

【００４４】本発明において、導電性粒子は平坦面を有
する板状粒子であることが特に好ましい。また、導電性
粒子が板状粒子である場合、平坦面の面積（Ｓ）の平方
根［Ｓ^1/2］を厚さ（ｔ）で除して求められる導電性粒
子のアスペクト比［Ｓ^1/2／ｔ］の平均値が５以上、よ
り好ましくは１０以上であることが望ましい。

【００４５】更に、導電性粒子の平坦面の外形形状は略
円形であり、平坦面の面積（Ｓ）の平方根（Ｓ^1/2）の
平均値（以下、面積の平方根と称する）が４．４μｍ以
下であることが好ましい。面積の平方根が４．４μｍ以
下であることは、仮に全ての導電性粒子の外形形状を円
形と仮定すると、その平均直径が約５μｍであることに
相当する。面積の平方根は、２．７μｍ（平均直径約３
μｍに相当）以下であることがより好ましい。更に、導
電性組成物層の厚さ均一性や電子放出電極の形状均一性
を考慮すると、面積の平方根が０．０９μｍ（平均直径
約０．１μｍに相当）以下の導電性粒子が導電性粒子の
全体重量の４０〜９５％を占めていることが好適であ
り、面積の平方根が０．０４〜０．０７μｍ（平均直径
約０．０５〜０．０８μｍに相当）であることが特に好
ましい。尚、導電性粒子の外形形状が円形である場合の
粒子径（ストークス径）及び粒度分布は、遠心沈降光透
過型粒度分布測定装置を用いた測定から求めることがで
きる。

【００４６】導電性粒子の面積の平方根やアスペクト比
は、実用的な冷陰極電界電子放出表示装置の設計上の要
請に基づいている。いま、冷陰極電界電子放出素子の電
子放出電極の先端部の曲率半径をρ（ｃｍ）とし、電子
放出電極の先端部の電界強度をＥ（ボルト／ｃｍ）と
し、電子放出電極の先端の電位をＶ（ボルト）とする
と、下記の式（１）が成り立つ。

【００４７】Ｅ＝Ｖ／５ρ （１）

【００４８】ここで、電子放出電極の先端の電位Ｖが電
子放出の閾値電圧Ｖ_thである場合を考える。電子放出電
極には、カソード電極を通じて例えば走査回路から電圧
が印加されるが、この電圧は、走査回路を構成するトラ
ンジスタの性能とコストとの兼合いから数十〜百ボルト
のオーダーであることが望ましい。閾値電圧Ｖ_thに対応
する閾値電界Ｅ_thは、電子放出電極の構成材料によって
決まり、構成材料が金属である場合には一般に１０
⁷（ボルト／ｃｍ）程度、構成材料が炭素系材料である
場合には一般に１０⁶（ボルト／ｃｍ）程度である。例
えば、閾値電圧Ｖ_th＝１０（ボルト）、閾値電界Ｅ_th＝
１０⁶（ボルト／ｃｍ）とすると、上式より、ρ＝２×
１０^-6（ｃｍ）（＝０．０２μｍ）となる。この値が、
導電性粒子の先端部の寸法のオーダーである。この先端
部の寸法は、導電性粒子が板状粒子である場合、板状粒
子の厚さに相当する。

【００４９】一方、板状粒子の面積の平方根は電子放出
電極の寸法に依存し、電子放出電極の寸法は冷陰極電界
電子放出表示装置の表示画面寸法と画素数とに依存して
決定される。例えば、高解像度を有する所謂ＸＧＡ（eX
tended Graphics Array）規格に基づく対角寸法１７〜
２０インチのコンピュータ用ディスプレイでは、画素数
は１０２４×７６８である。単色表示装置の１画素分
（カラー表示装置では１サブピクセル分）に相当する領
域の寸法は、カソード電極とゲート電極の射影像が互い
に直交する領域（重複領域）の寸法で表され、カソード
電極幅を６０μｍ、ゲート電極幅を１００μｍとする
と、重複領域の寸法は、例えば６０μｍ×１００μｍで
ある。電子放出電極は、各重複領域に数十〜数百個形成
されるので、１個の電子放出電極の寸法は数μｍ〜１０
μｍのオーダーとなる。この程度の寸法の電子放出電極
を精度良くパターニングするには、電子放出電極を構成
する板状粒子の直径を０．１μｍ〜０．５μｍ程度とす
ることが好ましい。先に、電子放出電極の曲率半径とし
て見積もった板状粒子の厚さが０．０２μｍであること
から、板状粒子のアスペクト比は５〜２５となる。これ
が、本発明において導電性粒子のアスペクト比の平均値
を５以上、好ましくは１０以上とすることの根拠であ
る。

【００５０】本発明において、電子照射面はアノードパ
ネルの有効領域に存在する。アノードパネルの構成とし
ては、 有効領域内の基板上の全面にアノード電極が形成さ
れ、アノード電極上に所定のパターンを有する蛍光体層
が設けられている構成 有効領域内の基板上に所定のパターンを有する蛍光体
層が設けられ、蛍光体層及び基板上に全面的にメタルバ
ック膜を兼ねたアノード電極が設けられている構成を挙
げることができる。

【００５１】ここで、構成においては、蛍光体層の表
面が電子照射面に相当し、構成においては、メタルバ
ック膜を兼ねたアノード電極の表面が電子照射面に相当
する。但し、構成においても、最終的にはアノード電
極を透過した電子によって蛍光体層が発光する必要があ
るので、正確には、蛍光体層上に位置するアノード電極
の部分が電子照射面に相当する。また、本発明におい
て、「電子照射面と交叉する方向」とは、電子照射面と
垂直に交叉する方向であってもよいし、あるいは、電子
照射面に電子が衝突し得る限りにおいて、電子照射面と
斜めに交叉する方向であってもよい。

【００５２】本発明の第１の態様に係る製造方法におけ
る工程（ｆ）、本発明の第４の態様に係る製造方法にお
ける工程（ｃ）においては、導電性粒子を配向させなが
ら電子放出電極を乾燥させ、あるいは又、導電性粒子を
配向させた後に電子放出電極を乾燥させることが好まし
い。また、本発明の第２の態様若しくは第３の態様に係
る製造方法における工程（ｃ）においては、導電性粒子
を配向させながら導電性組成物層を乾燥させ、あるいは
又、導電性粒子を配向させた後に導電性組成物層を乾燥
させることが好ましい。

【００５３】導電性組成物層若しくは電子放出電極の乾
燥は、分散媒を蒸発又は変性させることにより導電性粒
子の配向状態を固定するために行われるので、導電性組
成物が溶媒を含む場合にはこの溶媒を蒸発させ得る条件
で行う必要があり、また、導電性組成物がバインダを含
む場合には、バインダを固化し得る条件で行う必要があ
る。従って、乾燥の前後で導電性組成物層若しくは電子
放出電極の組成が変化する場合があるが、本明細書では
便宜上、かかる組成変化に拘わらず、これらをいずれも
「導電性組成物層」若しくは「電子放出電極」と称する
ことにする。

【００５４】乾燥は、常温において行ってもよいし、加
熱により行ってもよい。また、乾燥時に送風を行っても
よい。導電性組成物にバインダとして水ガラスや熱硬化
性樹脂が含まれる場合には、加熱によってこれらのバイ
ンダを硬化させることができるので、好都合である。加
熱には、例えば、ホットプレート、熱風送風機、あるい
は赤外線ヒータ（ランプ）を使用することができる。例
えば、導電性組成物層若しくは電子放出電極をホットプ
レートで加熱しながら磁界中に置くことができる。ある
いは、コイルを巻回した磁極片（ポールピース）と赤外
線ヒータを搬送路に沿って並置しておき、適当な搬送手
段を用いて導電性組成物層若しくは電子放出電極（より
具体的には、導電性組成物の形成までが終了した段階の
カソードパネル）を磁極片に通過させ、磁極片を通過し
た後に赤外線ヒータを用いて導電性組成物層若しくは電
子放出電極を加熱してもよい。磁界は電磁石あるいは永
久磁石により形成することができる。また、磁界におけ
る最大磁束密度は、１０^-1テスラ〜数テスラ（１キロガ
ウス〜数十キロガウス）程度とすることができる。磁束
密度の大きさは、導電性組成物の粘度、導電性粒子の含
有量、導電性粒子の大きさ、磁性材料の含有量に応じて
適切に選択する。尚、加熱温度にもよるが、乾燥によっ
てカソード電極、ゲート電極、あるいは収束電極が同時
に加熱され得る場合には、これらの電極の電気抵抗率が
酸化によって上昇したり、あるいはこれらの電極に欠陥
や損傷が生ずることを防止するため、加熱を不活性ガス
雰囲気中にて行ってもよい。尚、バインダとして熱可塑
性樹脂を使用した場合には、熱処理を必要としない場合
がある。

【００５５】尚、何らかの粒子を分散させた流動性組成
物を用いて形成された組成物層を磁界中に置き、粒子を
磁束線の方向に沿って配向させる技術は、異なる技術分
野において公知である。例えば、電池の製造分野では、
グラファイトの板状粒子を分散させて成る負極活物質塗
料を負極集電体上に塗布して負極活物質層を形成し、こ
の負極活物質塗料が流動性を示す状態で負極活物質層を
磁界中に置くことにより、グラファイトの板状粒子を負
極集電体上の表面に対して垂直又は傾斜した方向に配向
させる技術が知られている。また、磁気テープの製造分
野では、磁性体の針状粒子を分散させて成る磁性塗料を
用いてベースフィルム上に塗布して磁性塗料層を形成
し、この磁性塗料が流動性を示す状態で磁性塗料層を磁
界中に置くことにより、この磁性体の針状粒子を磁気テ
ープの走行方向に沿って配向させる技術が知られてい
る。但し、これらの技術においては、一旦形成された組
成物層をミクロン（μｍ）オーダーの精度でパターニン
グ等の加工を行うことについて知られていない。

【００５６】本発明の第１の態様に係る製造方法におけ
る工程（ｄ）、本発明の第２の態様に係る製造方法にお
ける工程（ｇ）、本発明の第３の態様に係る製造方法に
おける工程（ｇ）、並びに、本発明の第４の態様に係る
製造方法における工程（ｆ）において、開口部を「少な
くとも」絶縁層に形成する、と表現したのは、それ以前
までの工程においてゲート電極に何らかの貫通孔が形成
されており、この貫通孔の内部において絶縁層だけに開
口部を形成すれば済む場合もあり得るからである。ま
た、各態様の製造方法において、収束電極を形成する場
合、開口部を「少なくとも」第２絶縁層と絶縁層とに形
成する、と表現したのは、それ以前までの工程において
収束電極やゲート電極に何らかの貫通孔が形成されてお
り、この貫通孔の内部において第２絶縁層と絶縁層だけ
に開口部を形成すれば済む場合もあり得るからである。
絶縁層や第２絶縁層に開口部を形成する典型的な手法と
しては、エッチングマスクを用いたエッチング法を挙げ
ることができる。

【００５７】本発明の第１の態様〜第４の態様に係る冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法において、基板と
支持体とを周縁部において接合する場合、接合は接着層
を用いて行ってもよいし、あるいはガラスやセラミック
ス等の絶縁剛性材料から成る枠体と接着層とを併用して
行ってもよい。枠体と接着層とを併用する場合には、枠
体の高さを適宜選択することにより、接着層のみを使用
する場合に比べ、基板と支持体との間の対向距離をより
長く設定することが可能である。尚、接着層の構成材料
としては、フリットガラスが一般的である。

【００５８】基板と支持体と枠体の三者を接合する際
は、三者同時接合を行ってもよいし、あるいは、第１段
階で基板又は支持体のいずれか一方と枠体とを先に接合
し、第２段階で基板又は支持体の残りと枠体とを接合し
てもよい。三者同時接合や第２段階における接合を高真
空雰囲気中で行えば、基板と支持体と枠体と接着層とに
より囲まれた空間は、接合と同時に真空層となる。ある
いは、三者の接合終了後、基板と支持体と枠体と接着層
とによって囲まれた空間を排気し、真空層を形成するこ
ともできる。接合後に排気を行う場合、接合時の雰囲気
の圧力は常圧／減圧のいずれであってもよく、また、雰
囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素
ガスや周期律表０族に属するガス（例えばＡｒガス）を
含む不活性ガスであってもよい。

【００５９】接合後に排気を行う場合、排気は、基板及
び／又は支持体に予め接続されたチップ管を通じて行う
ことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用い
て構成され、基板及び／又は支持体の無効領域（即ち、
表示画面として機能する有効領域以外の領域）に設けら
れた貫通孔の周囲に、フリットガラスを用いて接合さ
れ、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封
じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので好適であ
る。

【００６０】支持体は、少なくとも表面が絶縁性部材よ
り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。基板も、支持体と同様に構成す
ることができる。

【００６１】カソード電極、ゲート電極又は収束電極を
構成する材料としては、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）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、
これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴ
ｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、
ＴａＳｉ₂等のシリサイド）、あるいはシリコン（Ｓ
ｉ）等の半導体、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を例示
することができる。尚、これらの電極を構成する材料
を、互いに同種材料としてもよいし、異種の材料として
もよい。これらの電極の形成方法として、蒸着法、スパ
ッタリング法、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。

【００６２】アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電
子放出表示装置の構成によって選択すればよい。即ち、
冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパネル
が表示面に相当する）であって、且つ、基板上にアノー
ド電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合には、
アノード電極が形成される基板は元より、アノード電極
自身も透明である必要があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸
化物）等の透明導電材料を用いる。一方、冷陰極電界電
子放出表示装置が反射型（カソードパネルが表示面に相
当する）である場合、及び、透過型であっても基板上に
蛍光体層とアノード電極とがこの順に積層されている
（アノード電極はメタルバック膜を兼ねている）場合に
は、ＩＴＯの他、カソード電極やゲート電極や収束電極
に関連して上述した材料を適宜選択して用いることがで
きる。

【００６３】絶縁層又は第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組み合わせて使用することができ
る。絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリ
ング法、印刷法等の公知のプロセスが利用できる。

【００６４】

【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。

【００６５】先ず、本発明の冷陰極電界電子放出素子
（以下、電界放出素子と称する）の構成例について、図
１の（Ａ）〜図１の（Ｄ）及び図６の（Ｃ）を参照して
説明する。これらの電界放出素子は、図６の（Ｃ）に示
すように、電子照射面に対向して配置され、電子放出電
極１７，１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｃを有し、これら
の電子放出電極１７，１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｃ
は、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有す
る複数の導電性粒子１７１から成り、導電性粒子１７１
の長軸は、電子照射面と交叉する方向に配されている。
尚、導電性粒子１７１には磁性材料が含まれている。電
子照射面については、後述する実施の形態１にて説明す
るが、蛍光体層２２（図８参照）の表面である。尚、図
６の（Ｃ）は、乾燥した電子放出電極１７を示してお
り、乾燥前の電子放出電極は必ずしも電子放出電極その
ものではないが、導電性粒子１７１の配置状態に変わり
はない。

【００６６】また、これらの電界放出素子は、具体的に
は、カソード電極１１Ａ、電子放出電極１７，１１７
Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｃ、絶縁層１２及びゲート電極１
３から構成されている。図１の（Ａ）に示す本発明の第
１の構成に係る電界放出素子においては、カソード電極
１１Ａは支持体１０上に形成されており、絶縁層１２は
カソード電極１１Ａ及び支持体１０上に形成されてお
り、ゲート電極１３は絶縁層１２上に形成されており、
電界放出素子はゲート電極１３と絶縁層１２を貫通する
開口部１５を有し、開口部１５の底部に位置するカソー
ド電極１１Ａ上に電子放出電極１７が設けられている。
一方、図１の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す本発明の第
２の構成に係る電界放出素子においては、カソード電極
１１Ａは支持体１０上に形成されており、電子放出電極
１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｃはカソード電極１１Ａ上
に形成されており、絶縁層１２は、電子放出電極１１７
Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｃ及び／又はカソード電極１１Ａ
上、並びに、支持体１０上に形成されており、ゲート電
極１３は絶縁層１２上に形成されており、電界放出素子
はゲート電極１３と絶縁層１２を貫通する開口部１５を
有し、開口部１５の底部には電子放出電極１１７Ａ，１
１７Ｂ，１１７Ｃが露出している。

【００６７】図１の（Ａ）に示す電界放出素子は、カソ
ード電極１１Ａ上に王冠型の電子放出電極１７を備えて
いる。絶縁層１２は、カソード電極１１Ａ及び支持体１
０上に形成されている。図１の（Ｂ）に示す電界放出素
子は、カソード電極１１Ａ上にこれと同じパターンを有
する電子放出電極１１７Ａを備えている。絶縁層１２
は、電子放出電極１１７Ａ及び支持体１０上に形成され
ている。図１の（Ｃ）に示す電界放出素子は、カソード
電極１１Ａ上から支持体１０上へ延在されたパターンを
有する電子放出電極１１７Ｂを備えている。絶縁層１２
は、電子放出電極１１７Ｂ及び支持体１０上に形成され
ている。図１の（Ｄ）に示す電界放出素子は、カソード
電極１１Ａの一部を被覆するパターンを有する電子放出
電極１１７Ｃを備えている。絶縁層１２は、カソード電
極１１Ａ及び電子放出電極１１７Ｃ及び支持体１０上に
形成されている。尚、図１の（Ｄ）に示される電界放出
素子においては、開口部１５の底部にカソード電極１１
Ａの一部が露出していてもよいし、電子放出電極１１７
Ｃが開口部１５の底部と丁度同じ大きさに形成されてい
てもよい。

【００６８】図２には、収束電極を更に備えた本発明の
電界放出素子の構成例を示す。図２の（Ａ）に示す電界
放出素子は、図１の（Ａ）に示した電界放出素子の絶縁
層１２及びゲート電極１３上に第２絶縁層１８を更に備
え、第２絶縁層１８上に収束電極１９を備えた構成を有
する。開口部１５は、収束電極１９と第２絶縁層１８と
を更に貫通している。図２の（Ｂ）に示す電界放出素子
は、図１の（Ｂ）に示した電界放出素子の絶縁層１２及
びゲート電極１３上に第２絶縁層１８を更に備え、第２
絶縁層１８上に収束電極１９を備えた構成を有する。開
口部１５は、収束電極１９と第２絶縁層１８とを更に貫
通している。その他、図１の（Ｃ）及び図１の（Ｄ）に
示した各電界放出素子が、それぞれ同様に第２絶縁層１
８、収束電極１９、開口部１５を有していてもよい。

【００６９】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の構成に係る電界放出素子、本発明の第１の態様
に係る電界放出素子の製造方法、及び本発明の第１の態
様に係る表示装置の製造方法に関する。所謂クラウン型
素子の製造方法の工程図を図３〜図５及び図７に示し、
導電性粒子の配向過程の概念図を図６に示し、クラウン
型素子を組み込んだ表示装置の概念的な構成図を図８に
示す。尚、実施の形態１を含めた本明細書の説明中で
は、以下、任意のプロセスを終了した段階における支持
体１０とその上に形成された構造物をまとめて、便宜
上、「カソードパネル」と称する場合がある。

【００７０】［工程−１００］先ず、一例としてガラス
基板から成る支持体１０の上に、例えばスパッタリング
法により厚さ約０．２μｍのクロム層を製膜し、通常の
手順に従ってクロム層をストライプ状にパターニング
し、例えば幅６０μｍのカソード電極１１Ａを形成す
る。次に、全面に、具体的には、カソード電極１１Ａ及
び支持体１０上に、絶縁層１２を形成する。ここでは一
例としてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）原料ガスと
して用いるＣＶＤ法により、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
層を約１μｍの厚さに形成する。続いて、この絶縁層１
２上に、例えばスパッタリング法により厚さ約０．２μ
ｍのクロム層を製膜し、通常の手順に従ってクロム層を
ストライプ状にパターニングし、例えば幅１００μｍの
ゲート電極１３を形成する。カソード電極１１Ａとゲー
ト電極１３の射影像は、互いに直交している。図３の
（Ａ）には、ここまでのプロセスが終了した状態を示
す。

【００７１】［工程−１１０］次に、通常のフォトリソ
グラフィ技術及び現像処理によってゲート電極１３及び
絶縁層１２上にレジスト層１４を形成し、このレジスト
層１４をエッチングマスクとして用いて、ゲート電極１
３及び絶縁層１２のＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
を順次行うことにより、垂直壁を有し、底部にカソード
電極１１Ａが露出した直径約１５μｍの円形の開口部１
５を形成する。図３の（Ｂ）には、ここまでのプロセス
が終了した状態を示す。尚、図３の（Ｂ）、図４、図
５、図７では、簡略化のために、ゲート電極１３とカソ
ード電極１１Ａの各重複領域につき開口部１５を１つだ
け図示するが、各重複領域は、実際には、例えば約６０
μｍ×１００μｍの寸法を有しており、直径約１５μｍ
の円形の開口部１５であればおおよそ１５個程度までは
安定して形成することができる。いずれにしても、スピ
ント型素子を形成する場合のように、重複領域当たり数
千個にも及ぶ開口部を形成する必要はない。尚、ゲート
電極１３に開口部１５を形成した段階でレジスト層１４
を除去し、ゲート電極１３やカソード電極１１Ａに対し
てエッチング選択比を確保し得る条件にて絶縁層１２を
エッチングし、開口部１５を完成させてもよい。

【００７２】［工程−１２０］次に、レジスト層１４を
除去し（レジスト層１４が既に除去されている場合を除
く）、図４の（Ａ）に示すように、ゲート電極１３及び
絶縁層１２上、並びに、開口部１５の側壁面上に剥離層
１６を形成する。かかる剥離層１６を形成するには、例
えば、ポジ型フォトレジスト材料をスピンコート法によ
り全面に塗布してレジスト塗膜を形成し、開口部１５の
中心から開口部１５の半径を超えない所定の半径範囲内
の領域（以下、中央領域と称する）のレジスト塗膜を例
えば高圧水銀灯を用いて露光し、アルカリ現像液を用い
て現像することにより、中央領域に相当するレジスト塗
膜の部分を除去すればよい。レジスト塗膜をネガ型フォ
トレジスト材料を用いて形成する場合には、中央領域を
遮光し、それ以外の領域を露光すればよい。剥離層１６
の形成により、開口部１５の実質的な直径は、約７μｍ
に縮径される。

【００７３】［工程−１３０］次に、開口部１５の底部
に露出したカソード電極１１Ａ上に、長軸と短軸とを有
し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子を分散媒
に分散させた導電性組成物から成る電子放出電極１７を
形成する。具体的には、図４の（Ｂ）に示すように、先
ず、電子放出電極１７を、剥離層１６によって縮径され
た開口部１５内を含む全面に形成する。電子放出電極１
７を形成するための導電性組成物は、図６に示すよう
に、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有す
る導電性粒子１７１を分散媒１７３に分散させた導電性
組成物から成る。導電性粒子１７１として、例えば、グ
ラファイトから成り、面積の平方根４．４μｍ以下（平
均直径約０．５μｍ）、平均厚さ０．０２μｍの板状粒
子を使用する。この板状粒子の平坦面１７２の外形形状
は、略円形である。また、グラファイトから成るこの板
状粒子の内部（層間）には、磁性材料として約０．５重
量％の鉄の粉末が含まれて（挿入されて）いる。尚、導
電性組成物の組成は、水（分散媒）７０〜９７重量％、
グラファイトの板状粒子（導電性粒子）２〜２０重量
％、分散剤０．１〜１０重量％とすることができる。電
子放出電極１７の形成は、例えば、スピンコート法やブ
レード塗布法により行うことができる。開口部１５内に
おける電子放出電極１７の表面は、導電性組成物の表面
張力に起因して、開口部１５の側壁面に沿って迫り上が
り、開口部１５の中央部に向かって窪んだ状態となる。

【００７４】［工程−１４０］次に、導電性組成物が流
動性を示す状態で電子放出電極１７を磁界中に置くこと
により、導電性粒子１７１の長軸が電子照射面と交叉す
る方向に導電性粒子１７１を配向させる（図６の（Ｂ）
参照）。具体的には、例えば図５の（Ａ）に示すよう
に、電子放出電極１７が形成された段階のカソードパネ
ルを、コイル３１を巻回した磁極片（ポールピース）３
０の空洞中（外部磁界の強さＨ₀）に通過させる。この
通過は、図示しない搬送手段を用いて、紙面に垂直な方
向に行われる。磁極片３０の磁極間における最大磁束密
度は、例えば０．６テスラ（６ｋガウス）である。図５
の（Ａ）では、図中下から上へ向かう磁束線を図示して
いるが、磁束線の方向は逆であってもよい。搬送方向に
沿った磁極片３０の後段には、図示しない乾燥手段とし
て例えば赤外線ヒータが配設されており、導電性粒子１
７１が配向された電子放出電極１７を直ちに乾燥させる
（図６の（Ｃ）参照）。乾燥温度は、ここでは１２０°
Ｃを上限とする。これは、剥離層１６を構成しているポ
ジ型フォトレジスト材料の耐熱温度に相当する。代替的
に、例えば、カソードパネルをホットプレートで加熱し
ながら磁界中に置くことによって、導電性粒子１７１を
配向させながら電子放出電極１７を乾燥させてもよい。

【００７５】ここで、導電性粒子１７１の配向過程につ
いて、図６を参照しながら説明する。図６の（Ａ）は、
電子放出電極１７の形成直後の状態を示し、導電性組成
物はまだ流動性を示す状態にある。導電性粒子１７１の
長軸は、分散媒１７３中にてあらゆる方向を向いてい
る。図６の（Ｂ）は、電子放出電極１７が磁界中に置か
れた状態を示す。導電性粒子１７１は形状磁気異方性を
有しているので、導電性粒子の長軸が磁界の向きと平行
になるように導電性粒子が並ぶ。即ち、導電性粒子１７
１の長軸は、電子照射面と交叉する方向に配される。こ
こで、電子照射面とは、具体的には蛍光体層２２（図８
参照）の表面である。導電性粒子１７１の平坦面１７２
は、カソード電極１１Ａの表面に対して垂直若しくは直
角からずれた或る角度を成して立った状態となる。特
に、開口部１５の側壁面上に形成された剥離層１６の表
面がカソード電極１１Ａに垂直であれば、開口部１５の
側壁面上に形成された剥離層１６と接し、あるいは、か
かる剥離層１６の近傍に位置する電子放出電極１７の部
分においては、導電性粒子１７１の平坦面１７２は、カ
ソード電極１１Ａの表面に対して概ね垂直を成して立っ
た状態となる。尚、導電性粒子１７１の配向と並行して
電子放出電極１７の乾燥も進行する場合には、分散媒１
７３が図６の（Ｂ）に示すよりも減少するか、又は変性
した状態ともなり得る。図６の（Ｃ）は、乾燥が終了
し、導電性粒子１７１の配向状態が固定された状態を示
す。ここでは、分散媒１７３として水を使用する場合に
は、乾燥後に導電性粒子１７１以外の成分が何ら残存し
ない状態を図示しているが、例えば電子放出電極１７に
バインダが含まれている場合には、固化したバインダが
隣り合う導電性粒子１７１の隙間を充填した状態とな
る。本発明においては、乾燥後の電子放出電極１７ある
いは後述する導電性組成物層の組成が乾燥前の電子放出
電極１７あるいは導電性組成物層の組成とは異なる場合
があるが、本明細書中では便宜上、組成の変化に拘わら
ず「電子放出電極」あるいは「導電性組成物層」の語を
用いる。また、乾燥後の導電性組成物層については必要
に応じて、「乾燥した導電性組成物層」と表現する。

【００７６】［工程−１５０］次に、図５の（Ｂ）に示
すように、剥離層１６を、剥離層１６上の乾燥した電子
放出電極１７の部分と共に除去する。この除去は、例え
ば２重量％水酸化ナトリウム水溶液中に、カソードパネ
ルを３０秒間浸漬することにより行うことができる。水
酸化ナトリウム水溶液の代わりに、酸性のレジスト剥離
液を使用してもよい。更に、剥離層１６や乾燥した電子
放出電極１７の残渣を除去するために、純水を例えば約
２．５×１０⁶Ｐａ〜３×１０⁶Ｐａ（約２５〜３０ｋｇ
／ｃｍ²）の水圧にて吹き付ける。その結果、開口部１
５の底部に露出したカソード電極１１Ａ上の電子放出電
極１７のみが残される。その後、例えば、必要に応じ
て、大気中、４００°Ｃで３０分間の焼成処理を行い、
所謂クラウン型素子を完成させる。

【００７７】クラウン型素子の完成状態を図７に示す。
図７の（Ａ）は、クラウン型素子の模式的な端面図であ
り、図７の（Ｂ）はかかる電界放出素子が形成されたカ
ソードパネルの一部を示す斜視図である。図７の（Ｂ）
では、電子放出電極１７の全体が見えるように、絶縁層
１２とゲート電極１３との一部を破断している。電子放
出電極１７の形状は、表面が開口部１５の中央部に向か
って窪み、クラウン（王冠）状となる。尚、絶縁層１２
に設けられた開口部１５の側壁面を、等方的なエッチン
グによって後退させ、ゲート電極１３の端部を絶縁層１
２の上端から庇状に突出させてもよい。これにより、開
口部１５内における電界強度を高め、電子放出電極１７
の電子放出効率を高めることができる。

【００７８】以下、表示装置の組立てプロセスに入る。
実施の形態１で製造される表示装置の構成例を図８に示
す。先ず、上述のようなクラウン型素子が有効領域に多
数形成されたカソードパネルＣＰと、アノードパネルＡ
Ｐと、枠体２３とを用意する。図８に示す端面図には、
カソードパネルＣＰ上において、１本のカソード電極１
１Ａにつき開口部１５及び電子放出電極１７を２つずつ
表示しているが、クラウン型素子の基本的な構成は図７
の（Ａ）に示した通りである。また、カソードパネルＣ
Ｐの無効領域には、真空排気用の貫通孔２４が設けられ
ており、この貫通孔２４には、真空排気後に封じ切られ
るチップ管２５が接続されている。但し、図８は表示装
置の完成状態を示しているため、図示したチップ管２５
は既に封じ切られている。

【００７９】一方、アノードパネルＡＰは、基板２０
と、基板２０上に形成され、例えばＩＴＯから成るアノ
ード電極２１と、アノード電極２１上に所定のパターン
に従って形成された蛍光体層２２から構成されている。
蛍光体層２２の表面が電子照射面に相当する。表示装置
が単色表示装置である場合、蛍光体層２２は特にパター
ニングされていなくてもよい。また、表示装置がカラー
表示装置である場合、ストライプ状又はドット状にパタ
ーニングされた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色
に対応する各蛍光体層２２を交互に配置することができ
る。尚、パターニングされた蛍光体層２２間の隙間は、
表示画面のコントラスト向上を目的としたブラックマト
リクスで埋め込まれていてもよい。単色表示装置におけ
る１画素（カラー表示装置では１サブピクセル）は、カ
ソードパネルＣＰ側においてカソード電極１１Ａとゲー
ト電極１３との重複領域に形成されたクラウン型素子の
一群と、これらのクラウン型素子の一群に対面したアノ
ードパネルＡＰ側の蛍光体層２２とによって構成され
る。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万個もの
オーダーにて配列されている。枠体２３は、セラミック
ス又はガラスから成り、高さは約１ｍｍである。

【００８０】表示装置の組み立てに当たっては、蛍光体
層２２とクラウン型素子とが対向するようにアノードパ
ネルＡＰとカソードパネルＣＰとを配置し、アノードパ
ネルＡＰとカソードパネルＣＰ（より具体的には、基板
２０と支持体１０）とを、枠体２３を介し、周縁部にお
いて接合する。接合に際しては、枠体２３とアノードパ
ネルＡＰとの接合部位、及び枠体２３とカソードパネル
ＣＰとの接合部位にフリットガラスを塗布し、アノード
パネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体２３とを貼り合
わせ、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、約４
５０゜Ｃで１０〜３０分の本焼成を行う。その後、アノ
ードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体２３と接着
層（図示せず）とによって囲まれた空間を、貫通孔２４
及びチップ管２５を通じて排気し、空間の圧力が１０^-4
Ｐａ程度に達した時点でチップ管２５を加熱、溶融によ
り封じ切る。このようにして、アノードパネルＡＰとカ
ソードパネルＣＰと枠体２３とに囲まれた空間は、真空
層ＶＡＣとなる。その後、必要な外部回路との配線を行
い、表示装置を完成する。

【００８１】このようにして完成された表示装置におい
て、カソード電極１１Ａには相対的な負電圧が走査回路
２６から印加され、ゲート電極１３には相対的な正電圧
が制御回路２７から印加され、アノード電極２１にはゲ
ート電極１３よりも更に高い正電圧が加速電源２８から
印加される。かかる表示装置において表示を行う場合、
選択されたカソード電極１１Ａには走査回路２６から例
えば０ボルトの走査信号を入力し（非選択のカソード電
極１１Ａの電位は５０ボルト）、ゲート電極１３には制
御回路２７から画像情報に応じた、例えば０ボルトを超
え５０ボルト以下のビデオ信号を入力する。カソード電
極１１Ａとゲート電極１３との間に電圧を印加した際に
生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき、電子放
出電極１７から電子が放出され、この電子が、アノード
電極２１に引き付けられ、蛍光体層２２に衝突する。そ
の結果、蛍光体層２２が励起されて発光し、所望の画像
を得ることができる。つまり、この表示装置の動作は、
基本的にゲート電極１３に印加される電圧、及びカソー
ド電極１１Ａを通じて電子放出電極１７に印加される電
圧によって制御される。ストライプ状に並んだカソード
電極１１Ａを順次選択しながらゲート電極１３にビデオ
信号を入力することにより、表示画面全体に画像表示が
行われる。尚、上述とは逆に、カソード電極１１Ａにビ
デオ信号（例えば０ボルト以上５０ボルト未満）を入力
し、ゲート電極１３に走査信号（但し、選択されたゲー
ト電極１３には走査回路２６から例えば５０ボルトの走
査信号を入力し、非選択のゲート電極１３の電位は０ボ
ルトとする）を入力してもよい。

【００８２】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の変形例であり、収束電極を備えたクラウン型素
子の製造方法に関する。工程図を図９及び図１０に示
す。尚、これらの図面で使用する参照符号、参照番号は
図３〜図７と一部共通であり、共通部分については詳し
い説明を省略する。

【００８３】［工程−２００］先ず、絶縁層上にゲート
電極１３を形成する工程までを、実施の形態１の［工程
−１００］と同様に行う。次に、図９の（Ａ）に示すよ
うに、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に第２絶縁層１
８を形成し、更に第２絶縁層１８上に収束電極１９を形
成する。収束電極１９は、例えば、第２絶縁層１８上の
全面に厚さ約０．０７μｍの窒化チタン（ＴｉＮ）層を
スパッタ法にて製膜し、通常のパターニングを経て、ゲ
ート電極１３と同方向に延在されるストライプ状のパタ
ーンに形成することができる。場合によっては、パター
ニングは不要である。

【００８４】［工程−２１０］次に、図示しないレジス
ト層をエッチングマスクとして使用し、収束電極１９、
第２絶縁層１８、ゲート電極１３及び絶縁層１２をそれ
ぞれエッチングすることにより、底部にカソード電極１
１Ａが露出した開口部１５（直径：例えば１５μｍ）を
形成する。ここまでのプロセスが終了した状態を、図９
の（Ｂ）に示す。尚、図９の（Ｂ）では、収束電極１９
の端部が第２絶縁層１８に設けられた開口部１５の端部
よりも後退しているが、このような状態を得るために
は、孔部の大きさの異なるレジスト層を使用し、開口部
１５を形成するためのエッチングを２回に分けて行う
か、あるいは、［工程−２００］において収束電極形成
用の窒化チタン層をパターニングする際に、収束電極１
９に設けるべき開口部１５の部分（相対的に大きな直径
を有する）を同時に形成しておき、［工程−２１０］で
は、収束電極１９に設けられた開口部１５の内側におい
て、相対的に小さな直径を有する開口部１５を第２絶縁
層１８、ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成すればよ
い。収束電極１９の本来の目的は、カソード電極１１Ａ
に垂直な方向から大きく逸脱しようとする電子の軌道の
みを修正することにあり、収束電極１９の開口径が余り
小さいと、電界放出素子の電子放出効率が低下してしま
う虞れがある。然るに、このように収束電極１９の端部
がゲート電極１３の端部よりも後退していることは、電
子放出を妨げずに必要な収束効果のみを得ることができ
る意味で、極めて好ましい。

【００８５】［工程−２２０］次に、収束電極１９及び
第２絶縁層１８上、並びに、開口部１５の側壁面上に剥
離層１６を形成する。剥離層１６の形成は、実施の形態
１の［工程−１２０］と同様に行うことができる。更
に、全面に電子放出電極１７を形成する。電子放出電極
１７の形成に使用した導電性組成物、及び、電子放出電
極１７の形成方法については、実施の形態１の［工程−
１３０］と同様とすることができる。続いて、導電性組
成物が流動性を示す状態で電子放出電極１７を磁界中に
置くことにより、導電性粒子１７１の長軸が電子照射面
と交叉する方向に導電性粒子１７１を配向させる。この
配向は、実施の形態１の［工程−１４０］と同様に行う
ことができる。図１０の（Ａ）には、ここまでのプロセ
スが終了した状態を示す。

【００８６】［工程−２３０］次に、剥離層１６を、剥
離層１６上の乾燥した電子放出電極１７の部分と共に除
去することにより、開口部１５の底部に露出したカソー
ド電極１１Ａ上に乾燥した電子放出電極１７として残
す。この除去は、実施の形態１の［工程−１５０］と同
様に行うことができる。図１０の（Ｂ）には、このよう
にして完成されたクラウン型素子を示す。実施の形態２
で得られたクラウン型素子を用いた場合にも、実施の形
態１で述べたと同様の表示装置を構成することができ
る。

【００８７】（実施の形態３）実施の形態３は、本発明
の第２の構成に係る電界放出素子、本発明の第２の態様
に係る電界放出素子の製造方法、及び本発明の第２の態
様に係る表示装置の製造方法に関する。実施の形態３で
製造される電界放出素子は、所謂平面型素子と称される
タイプに属する。平面型素子の製造方法の工程図を図１
１〜図１３に示し、平面型素子を組み込んだ表示装置の
概念図を図１４に示す。

【００８８】［工程−３００］先ず、図１１の（Ａ）に
示すように、一例としてガラス基板から成る支持体１０
上にカソード電極形成用の導電層１１を形成し、更に、
導電層１１上に電子放出電極形成用の導電性組成物層１
１７を形成する。導電層１１は、例えばスパッタリング
法により形成された厚さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）
層から成る。また、導電性組成物層１１７の形成は、実
施の形態１で述べた導電性組成物を用いて、同様の方法
で行うことができる。

【００８９】［工程−３１０］次に、図１１の（Ｂ）に
示すように、導電性組成物が流動性を示す状態で導電性
組成物層１１７を磁界中に置くことにより、導電性粒子
１７１の長軸が電子照射面と交叉する方向に導電性粒子
１７１を配向させ、更に、導電性組成物層１１７を乾燥
させる。配向及び乾燥は、実質的に、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様に行うことができる。

【００９０】［工程−３２０］次に、導電性組成物層１
１７と導電層１１とをパターニングすることにより、図
１２の（Ａ）に示すように、導電性組成物層から成る電
子放出電極１１７Ａと、導電層から成るカソード電極１
１Ａとを形成する。このパターニングは、例えば、図示
しないレジスト層をエッチング用マスクとして用いて、
ＲＩＥによって行うことができる。その結果、一方向
（ここでは、紙面に垂直な方向）に延びるストライプ状
のパターンを有する電子放出電極１１７Ａとカソード電
極１１Ａとが、同じパターンに形成される。

【００９１】［工程−３３０］次に、図１２の（Ｂ）に
示すように、全面に、具体的には、電子放出電極１１７
Ａ及び支持体１０上に絶縁層１２を形成し、更に、絶縁
層１２上にゲート電極１３を形成する。絶縁層１２及び
ゲート電極１３の形成は、実施の形態１の［工程−１０
０］と同様に行うことができる。

【００９２】［工程−３４０］次に、通常のフォトリソ
グラフィ及び現像の各工程を経て、ゲート電極１３及び
絶縁層１２上にレジスト層１４を形成する。更に、この
レジスト層１４をエッチング用マスクとして使用し、ゲ
ート電極１３と絶縁層１２を順次エッチングすることに
より、図１３の（Ａ）に示すように、底部に電子放出電
極１１７Ａが露出した開口部１５を形成する。

【００９３】［工程−３５０］その後、絶縁層１２に設
けられた開口部１５の側壁面を等方的なエッチングによ
って後退させ、レジスト層１４を除去すると、図１２の
（Ｂ）に示す平面型素子を完成することができる。等方
的なエッチングは、ケミカルドライエッチング法のよう
にラジカルを主エッチング種として利用するドライエッ
チング法、あるいはエッチング液を利用するウェットエ
ッチング法により行うことができる。エッチング液とし
ては、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の１：１００
（容積比）混合液を用いることができる。

【００９４】図１４に、実施の形態３で得られた平面型
素子を組み込んだ表示装置の構成例を示す。図１４に示
す端面図には、カソードパネルＣＰ上において、１本の
カソード電極１１Ａにつき開口部１５を２つずつ表示し
ているが、平面型素子の基本的な構成は図１３の（Ｂ）
に示した通りである。この表示装置の構成については、
電界放出素子のタイプが異なる以外は実施の形態１で述
べた通りであり、また、この表示装置の動作について
も、電子放出電極１７を電子放出電極１１７Ａに変更す
る以外は、実施の形態１で述べた通りである。

【００９５】（実施の形態４）実施の形態４は、実施の
形態３の変形例であり、第２絶縁層と収束電極の形成工
程を追加した電界放出素子及び表示装置の製造方法に関
する。実施の形態４を、図１５を参照しながら説明す
る。

【００９６】［工程−４００］先ず、絶縁層１２上にゲ
ート電極１３を形成する工程までを、実施の形態３の
［工程−３００］〜［工程−３３０］と同様に行う。次
に、図１５の（Ａ）に示すように、ゲート電極１３及び
絶縁層１２上に第２絶縁層１８を形成し、第２絶縁層１
８上に収束電極１９を形成する。第２絶縁層１８及び収
束電極１９の形成は、実施の形態２の［工程−２００］
と同様に行うことができる。

【００９７】［工程−４１０］次に、図示しないレジス
ト層をエッチングマスクとして使用し、収束電極１９、
第２絶縁層１８、ゲート電極１３及び絶縁層１２をそれ
ぞれエッチングすることにより、底部に電子放出電極１
１７Ａが露出した開口部１５を形成する。開口部１５の
形成は、実施の形態２の［工程−２１０］と同様に行う
ことができる。エッチング終了後、レジスト層を除去す
ると、図１５の（Ｂ）に示す状態が得られる。

【００９８】［工程−４２０］その後、第２絶縁層１８
及び絶縁層１２に形成された開口部１５の側壁面を等方
的なエッチングによって後退させ、ゲート電極１３の端
部を開口部１５の側壁面から突出させ、図１５の（Ｃ）
に示す平面型素子を完成させる。実施の形態４で得られ
た平面型素子を用いた場合にも、実施の形態３で述べた
と同様の表示装置を構成することができる。

【００９９】尚、実施の形態４にて説明した収束電極の
形成方法を、以下に説明する実施の形態５や実施の形態
６にも適用することができる。

【０１００】（実施の形態５）実施の形態５は、本発明
の第２の構成に係る電界放出素子、本発明の第３の態様
に係る電界放出素子の製造方法、及び本発明の第３の態
様に係る表示装置の製造方法に関する。実施の形態５で
製造される電界放出素子も、所謂平面型素子と称される
タイプに属する。平面型素子の製造方法の工程図を図１
６に示し、電子放出電極の形成パターンを図１７に示
す。

【０１０１】［工程−５００］先ず、図１６の（Ａ）に
示すように、一例としてガラス基板から成る支持体１０
上に、カソード電極１１Ａを形成する。カソード電極１
１Ａは、例えばスパッタリング法によってクロム層を形
成し、このクロム層上にレジスト層（図示せず）を形成
し、レジスト層をエッチング用マスクとして使用してク
ロム層をエッチングし、エッチング終了後にレジスト層
を除去することによって形成することができる。

【０１０２】［工程−５１０］次に、長軸と短軸とを有
し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子１７１を
分散媒１７３に分散させた導電性組成物から成る電子放
出電極形成用の導電性組成物層１１７を、カソード電極
１１Ａ及び支持体１０上に形成する（図１６の（Ｂ）参
照）。導電性組成物層１１７の形成には、実施の形態１
で述べた導電性組成物を用いることができる。

【０１０３】［工程−５２０］次に、図１６の（Ｃ）に
示すように、導電性組成物が流動性を示す状態で導電性
組成物層１１７を磁界中に置くことにより、導電性粒子
１７１の長軸を電子照射面と交叉する方向に導電性粒子
１７１を配向させ、更に、導電性組成物層１１７を乾燥
させる。配向及び乾燥は、実質的に、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様に行うことができる。

【０１０４】その後、乾燥した導電性組成物層１１７上
にレジスト層を形成し、このレジスト層をエッチングマ
スクとして使用し、導電性組成物層１１７を例えばＲＩ
Ｅによってパターニングする。ここで、図１７の（Ａ）
には、カソード電極１１Ａと同じパターンに電子放出電
極１１７Ａが形成された状態を示す。この状態は、実施
の形態３で得られた状態（図１２の（Ａ）に示した状
態）と同じである。また、図１７の（Ｂ）には、カソー
ド電極１１Ａ上から支持体１０上に延在するように電子
放出電極１１７Ｂが形成された状態を示す。更に、図１
７の（Ｃ）には、カソード電極１１Ａ上の一部に電子放
出電極１１７Ｃが形成された状態を示す。尚、図１７の
（Ｃ）に示す電子放出電極１１７Ｃは、後の工程で形成
される開口部１５の底部に露出し得る位置に形成されて
いる必要がある。

【０１０５】以降のプロセスは、実施の形態３の［工程
−３３０］〜［工程−３５０］と同様とすればよく、最
終的に、図１の（Ｂ）、図１の（Ｃ）あるいは図１の
（Ｄ）に示した平面型素子を得ることができる。実施の
形態５で得られた各平面型素子を用いた場合にも、実施
の形態３で述べたと同様の表示装置を構成することがで
きる。

【０１０６】（実施の形態６）実施の形態６は、本発明
の第２の構成に係る電界放出素子、本発明の第４の態様
に係る電界放出素子の製造方法、及び本発明の第４の態
様に係る表示装置の製造方法に関する。実施の形態６で
製造される電界放出素子も、所謂平面型素子と称される
タイプに属する。

【０１０７】［工程−６００］先ず、一例としてガラス
基板から成る支持体１０上に、カソード電極１１Ａを形
成する。カソード電極１１Ａは、例えばスパッタリング
法によってクロム層を形成し、このクロム層上にレジス
ト層（図示せず）を形成し、レジスト層をエッチング用
マスクとして使用してクロム層をエッチングし、エッチ
ング終了後にレジスト層を除去することによって形成す
ることができる。

【０１０８】［工程−６１０］次に、長軸と短軸とを有
し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性粒子１７１を
分散媒１７３に分散させた導電性組成物から成る電子放
出電極を、カソード電極１１Ａ及び支持体１０上に形成
する。電子放出電極の形成には、実施の形態１で述べた
導電性組成物を用いることができる。実施の形態６にお
いては、レオロジー的特性に起因して或る程度の形状維
持性を有する導電性組成物を使用することが好ましい。
具体的には、例えば印刷法によって電子放出電極（パタ
ーンは図１７の（Ａ）、（Ｂ）あるいは（Ｃ）と同様と
することができる）を形成する。尚、図１７の（Ｃ）に
示したパターンを有する電子放出電極は、後の工程で形
成される開口部１５の底部に露出し得る位置に形成され
ている必要がある。

【０１０９】［工程−６２０］次に、図１６の（Ｃ）に
示したと同様に、導電性組成物が流動性を示す状態で電
子放出電極を磁界中に置くことにより、導電性粒子１７
１の長軸を電子照射面と交叉する方向に導電性粒子１７
１を配向させ、更に、電子放出電極を乾燥させる。配向
及び乾燥は、実質的に、実施の形態１の［工程−１４
０］と同様に行うことができる。

【０１１０】以降のプロセスは、実施の形態３の［工程
−３３０］〜［工程−３５０］と同様とすればよく、最
終的に、図１の（Ｂ）、図１の（Ｃ）あるいは図１の
（Ｄ）に示した平面型素子を得ることができる。実施の
形態６で得られた各平面型素子を用いた場合にも、実施
の形態３で述べたと同様の表示装置を構成することがで
きる。

【０１１１】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。電界放出素子や表示装置の全体構成、電界放出素子
や表示装置の各部の構成材料や加工条件については、適
宜変更、選択、組合せが可能である。例えば、実施の形
態５や実施の形態６の変形例として、図１の（Ｂ）、図
１の（Ｃ）あるいは図１の（Ｄ）に示した平面型素子
に、図２の（Ａ）あるいは（Ｂ）に示したと同様に、収
束電極を設けることができる。また、アノードパネルＡ
Ｐの構成としては、有効領域内の基板上に所定のパター
ンを有する蛍光体層が設けられ、蛍光体層及び基板上に
全面的にメタルバック膜を兼ねたアノード電極が設けら
れた構成も可能である。

【０１１２】また、場合によっては、ゲート電極上や収
束電極上に電子放出電極を残し、あるいは、電子放出電
極が残されてもよい。この場合には、配向及び乾燥を経
て、ゲート電極上や収束電極上において、導電性粒子の
長軸が電子照射面と交叉する方向に導電性粒子が配され
る。例えば、ゲート電極上に電子放出電極を残すために
は、実施の形態１の［工程−１２０］において、絶縁層
１２上及び開口部１５の側壁面上に剥離層１６を形成す
ればよい。かかる剥離層１６を形成するには、例えば、
ポジ型フォトレジスト材料をスピンコート法により全面
に塗布してレジスト塗膜を形成し、開口部１５の中心か
ら開口部１５の半径を超えない所定の半径範囲内の中央
領域のレジスト塗膜、及び、ゲート電極１３上のレジス
ト塗膜を露光し、現像すればよい。

【０１１３】本発明の第１の構成に係る電界放出素子に
おいて、カソード電極及び支持体上に下層絶縁層が形成
され、かかる下層絶縁層にカソード電極に達するコンタ
クトプラグが形成され、下層絶縁層及びコンタクトプラ
グ上に絶縁層が形成され、ゲート電極が絶縁層上に形成
され、冷陰極電界電子放出素子は、ゲート電極と絶縁層
を貫通する開口部を有し、開口部の底部に、コンタクト
プラグと接続された電子放出電極が設けられている構成
とすることもできる。また、本発明の第２の構成に係る
電界放出素子において、カソード電極及び支持体上に下
層絶縁層が形成され、かかる下層絶縁層にカソード電極
に達するコンタクトプラグが形成され、下層絶縁層及び
コンタクトプラグ上に電子放出電極が形成され、下層絶
縁層及び電子放出電極上に絶縁層が形成され、ゲート電
極が絶縁層上に形成され、冷陰極電界電子放出素子は、
ゲート電極と絶縁層を貫通する開口部を有し、開口部の
底部に、コンタクトプラグと接続された電子放出電極が
露出している構成とすることもできる。

【０１１４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異
方性を有する導電性粒子から電子放出電極が構成され、
導電性粒子の長軸は電子照射面と交叉する方向に配され
ているので、所謂先鋭部分が電子照射面に向くことにな
り、これによって、高い電子放出効率が達成され、ある
いは又、ゲート電極等に印加する電圧の低電圧化を図る
ことができる。本発明の第１の態様〜第４の態様に係る
電界放出素子の製造方法若しくは表示装置の製造方法に
よれば、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を
有する導電性粒子から電子放出電極が構成され、磁界中
に導電性粒子を置くことによって導電性粒子の長軸を確
実に電子照射面と交叉する方向に配することができるの
で、高い電子放出効率を有するクラウン型素子あるいは
平面型素子、及びかかるクラウン型素子あるいは平面型
素子を備えた低消費電力且つ高画質の表示装置を容易に
製造することができる。また、本発明の電界放出素子の
製造方法若しくは表示装置の製造方法によれば、導電性
粒子から電子放出電極が構成されており、電子放出電極
は連続した薄膜から構成されているわけではないので、
例えば、剥離層の厚さ、電子放出電極や導電性組成物層
の乾燥温度、剥離層の除去等の製造プロセス条件の余裕
度を大きくすることができ、その結果、電界放出素子や
表示装置の製造歩留の向上、品質の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の構成及び第２の構成に係る電界
放出素子（クラウン型素子及び平面型素子）の構成例を
示す模式的端面図である。

【図２】収束電極を備えた本発明の第１の構成及び第２
の構成に係る電界放出素子（クラウン型素子及び平面型
素子）の構成例を示す模式的端面図である。

【図３】実施の形態１に係る電界放出素子（第１の構成
に係る電界放出素子であるクラウン型素子）の製造方法
を示す工程図である。

【図４】図３に続き、実施の形態１に係る電界放出素子
の製造方法を示す工程図である。

【図５】図４に続き、実施の形態１に係る電界放出素子
の製造方法を示す工程図である。

【図６】導電性粒子の配向過程を示す模式図である。

【図７】実施の形態１で得られる電界放出素子の模式図
である。

【図８】実施の形態１に係る表示装置の構成例を示す模
式的端面図である。

【図９】実施の形態２に係る電界放出素子（第１の構成
に係る電界放出素子であるクラウン型素子）の製造方法
を示す工程図である。

【図１０】図９に続き、実施の形態２に係る電界放出素
子の製造方法を示す工程図である。

【図１１】実施の形態３に係る電界放出素子（第２の構
成に係る電界放出素子である平面型素子）の製造方法を
示す工程図である。

【図１２】図１１に続き、実施の形態３に係る電界放出
素子の製造方法を示す工程図である。

【図１３】図１２に続き、実施の形態３に係る電界放出
素子の製造方法を示す工程図である。

【図１４】実施の形態３に係る表示装置の構成例を示す
模式的端面図である。

【図１５】実施の形態４に係る電界放出素子（第２の構
成に係る電界放出素子である平面型素子）の製造方法を
示す工程図である。

【図１６】実施の形態５に係る電界放出素子（第２の構
成に係る電界放出素子である平面型素子）の製造方法を
示す工程図である。

【図１７】実施の形態５あるいは実施の形態６において
形成される電子放出電極のパターンを示す模式的端面図
である。

【図１８】スピント型素子を備えた従来の表示装置の構
成例を示す模式的端面図である。

【図１９】スピント型素子の製造方法を示す工程図であ
る。

【図２０】図１９に続き、スピント型素子の製造方法を
示す工程図である。

【符号の説明】

１０・・・支持体、１１・・・（カソード電極形成用）
導電層、１１Ａ・・・カソード電極、１２・・・絶縁
層、１３Ａ・・・ゲート電極、１５・・・開口部、１６
・・・剥離層、１１７・・・（電子放出電極形成用）導
電性組成物層、１７，１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｃ・
・・電子放出電極、１８・・・第２絶縁層、１９・・・
収束電極、１７１・・・導電性粒子、１７２・・・平坦
面、１７３・・・分散媒、２０・・・基板、２１・・・
アノード電極、２２・・・蛍光体層、３０・・・磁極
片、３１・・・コイル、ＣＰ・・・カソードパネル、Ａ
Ｐ・・・アノードパネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立薗 信一 千葉県香取郡多古町水戸１番地 日立粉末 冶金株式会社内 (72)発明者 山岸 剛 千葉県香取郡多古町水戸１番地 日立粉末 冶金株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 DD19 5C036 EE01 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH08 EH11

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子照射面に対向して配置され、電子放出
   電極を有する冷陰極電界電子放出素子であって、 電子放出電極は、長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気
   異方性を有する複数の導電性粒子から成り、 導電性粒子の長軸は、電子照射面と交叉する方向に配さ
   れていることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。
2. 【請求項２】冷陰極電界電子放出素子は、カソード電
   極、電子放出電極、絶縁層及びゲート電極から構成され
   ており、 カソード電極は、支持体上に形成されており、 絶縁層は、カソード電極及び支持体上に形成されてお
   り、 ゲート電極は、絶縁層上に形成されており、 冷陰極電界電子放出素子は、ゲート電極と絶縁層を貫通
   する開口部を有し、 開口部の底部に位置するカソード電極上に、電子放出電
   極が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   冷陰極電界電子放出素子。
3. 【請求項３】冷陰極電界電子放出素子は、カソード電
   極、電子放出電極、絶縁層及びゲート電極から構成され
   ており、 カソード電極は、支持体上に形成されており、 電子放出電極は、カソード電極上に形成されており、 絶縁層は、電子放出電極及び／又はカソード電極上、並
   びに、支持体上に形成されており、 ゲート電極は、絶縁層上に形成されており、冷陰極電界
   電子放出素子は、ゲート電極と絶縁層を貫通する開口部
   を有し、 開口部の底部に電子放出電極が露出していることを特徴
   とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
4. 【請求項４】絶縁層及びゲート電極上に第２絶縁層が更
   に形成され、第２絶縁層上に収束電極が形成され、 開口部は、収束電極と第２絶縁層とを更に貫通している
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の冷陰極
   電界電子放出素子。
5. 【請求項５】導電性粒子は平坦面を有する板状粒子であ
   り、長軸を平坦面に平行であると規定し、短軸を平坦面
   に垂直であると規定することを特徴とする請求項１に記
   載の冷陰極電界電子放出素子。
6. 【請求項６】平坦面の面積の平方根を厚さで除して求め
   られる導電性粒子のアスペクト比の平均値が５以上であ
   ることを特徴とする請求項５に記載の冷陰極電界電子放
   出素子。
7. 【請求項７】導電性粒子の平坦面の外形形状は略円形で
   あり、平坦面の面積の平方根の平均値が４．４μｍ以下
   であることを特徴とする請求項５に記載の冷陰極電界電
   子放出素子。
8. 【請求項８】導電性粒子には磁性材料が含まれることを
   特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
9. 【請求項９】導電性粒子は炭素系材料から成ることを特
   徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子。
10. 【請求項１０】電子放出電極を有し、電子を電子放出電
    極から電子照射面に向かって放出し得る冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程と、 （ｅ）開口部の底部に露出したカソード電極上に、長軸
    と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性
    粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から成る電子放
    出電極を形成する工程と、 （ｆ）導電性組成物が流動性を示す状態で電子放出電極
    を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子照
    射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程、を
    有することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
11. 【請求項１１】工程（ｃ）に続き、絶縁層及びゲート電
    極上に第２絶縁層を形成し、次いで、第２絶縁層上に収
    束電極を形成する工程を含み、 工程（ｄ）においては、底部にカソード電極が露出した
    開口部を、少なくとも第２絶縁層及び絶縁層に形成する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】工程（ｆ）においては、導電性粒子を配
    向させながら電子放出電極を乾燥させ、若しくは、導電
    性粒子を配向させた後に電子放出電極を乾燥させること
    を特徴とする請求項１０に記載の冷陰極電界電子放出素
    子の製造方法。
13. 【請求項１３】工程（ｅ）は、最上層並びに開口部の側
    壁面上に剥離層を形成する工程と、全面に電子放出電極
    を形成する工程を有し、 工程（ｆ）の終了後に、剥離層を、剥離層上の電子放出
    電極の部分と共に除去することにより、開口部の底部に
    位置するカソード電極の部分に電子放出電極を残す工程
    を有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に
    記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
14. 【請求項１４】全面に電子放出電極を形成する工程で
    は、開口部内において表面が開口部の中央部に向かって
    窪んだ電子放出電極を形成することを特徴とする請求項
    １３に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
15. 【請求項１５】電子放出電極を有し、電子を電子放出電
    極から電子照射面に向かって放出し得る冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上にカソード電極形成用の導電層を形成す
    る工程と、 （ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有
    する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から
    成る電子放出電極形成用の導電性組成物層を、導電層上
    に形成する工程と、 （ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で導電性組成物
    層を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子
    照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程
    と、 （ｄ）導電性組成物層と導電層とをパターニングするこ
    とにより、導電性組成物層から成る電子放出電極と、導
    電層から成るカソード電極とを形成する工程と、 （ｅ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｆ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｇ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程、を有することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
16. 【請求項１６】工程（ｆ）に続き、ゲート電極及び絶縁
    層上に第２絶縁層を形成し、次いで、第２絶縁層上に収
    束電極を形成する工程を含み、 工程（ｇ）においては、開口部を、少なくとも第２絶縁
    層及び絶縁層に形成することを特徴とする請求項１５に
    記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
17. 【請求項１７】工程（ｃ）においては、導電性粒子を配
    向させながら導電性組成物層を乾燥させ、若しくは、導
    電性粒子を配向させた後に導電性組成物層を乾燥させる
    ことを特徴とする請求項１５に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
18. 【請求項１８】電子放出電極を有し、電子を電子放出電
    極から電子照射面に向かって放出し得る冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有
    する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から
    成る電子放出電極形成用の導電性組成物層を、支持体及
    びカソード電極上に形成する工程と、 （ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で導電性組成物
    層を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子
    照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程
    と、 （ｄ）導電性組成物層をパターニングすることによっ
    て、電子放出電極を形成する工程と、 （ｅ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｆ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｇ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程、を有することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
19. 【請求項１９】工程（ｆ）に続き、ゲート電極及び絶縁
    層上に第２絶縁層を形成し、次いで、第２絶縁層上に収
    束電極を形成する工程を含み、 工程（ｇ）においては、開口部を、少なくとも第２絶縁
    層及び絶縁層に形成することを特徴とする請求項１８に
    記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
20. 【請求項２０】工程（ｃ）においては、導電性粒子を配
    向させながら導電性組成物層を乾燥させ、若しくは、導
    電性粒子を配向させた後に導電性組成物層を乾燥させる
    ことを特徴とする請求項１８に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
21. 【請求項２１】電子放出電極を有し、電子を電子放出電
    極から電子照射面に向かって放出し得る冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法であって、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有
    する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から
    成る電子放出電極を、カソード電極上に形成する工程
    と、 （ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で電子放出電極
    を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子照
    射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程と、 （ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｅ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｆ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程、を有することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
22. 【請求項２２】工程（ｅ）に続き、ゲート電極及び絶縁
    層上に第２絶縁層を形成し、次いで、第２絶縁層上に収
    束電極を形成する工程を含み、 工程（ｆ）においては、開口部を、少なくとも第２絶縁
    層及び絶縁層に形成することを特徴とする請求項２１に
    記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
23. 【請求項２３】工程（ｃ）においては、導電性粒子を配
    向させながら電子放出電極を乾燥させ、若しくは、導電
    性粒子を配向させた後に電子放出電極を乾燥させること
    を特徴とする請求項２１に記載の冷陰極電界電子放出素
    子の製造方法。
24. 【請求項２４】導電性粒子には磁性材料が含まれること
    を特徴とする請求項１０、請求項１５、請求項１８及び
    請求項２１のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
25. 【請求項２５】導電性粒子は炭素系材料から成ることを
    特徴とする請求項２４に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
26. 【請求項２６】導電性粒子は平坦面を有する板状粒子で
    あり、長軸を平坦面に平行であると規定し、短軸を平坦
    面に垂直であると規定することを特徴とする請求項１
    ０、請求項１５、請求項１８及び請求項２１のいずれか
    １項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
27. 【請求項２７】平坦面の面積の平方根を厚さで除して求
    められる導電性粒子のアスペクト比の平均値が５以上で
    あることを特徴とする請求項２６に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
28. 【請求項２８】導電性粒子の平坦面の外形形状は略円形
    であり、平坦面の面積の平方根の平均値が４．４μｍ以
    下であることを特徴とする請求項２６に記載の冷陰極電
    界電子放出素子の製造方法。
29. 【請求項２９】電子照射面を有する基板と、冷陰極電界
    電子放出素子が形成された支持体とを、電子照射面と冷
    陰極電界電子放出素子とが対向するように配置し、基板
    と支持体とを周縁部において接合する冷陰極電界電子放
    出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程と、 （ｅ）開口部の底部に露出したカソード電極上に、長軸
    と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有する導電性
    粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から成る電子放
    出電極を形成する工程と、 （ｆ）導電性組成物が流動性を示す状態で電子放出電極
    を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子照
    射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程、と
    を経て製造することを特徴とする冷陰極電界電子放出表
    示装置の製造方法。
30. 【請求項３０】電子照射面を有する基板と、冷陰極電界
    電子放出素子が形成された支持体とを、電子照射面と冷
    陰極電界電子放出素子とが対向するように配置し、基板
    と支持体とを周縁部において接合する冷陰極電界電子放
    出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上にカソード電極形成用の導電層を形成す
    る工程と、 （ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有
    する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から
    成る電子放出電極形成用の導電性組成物層を、導電層上
    に形成する工程と、 （ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で導電性組成物
    層を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子
    照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程
    と、 （ｄ）導電性組成物層と導電層とをパターニングするこ
    とにより、導電性組成物層から成る電子放出電極と、導
    電層から成るカソード電極とを形成する工程と、 （ｅ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｆ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｇ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程、とを経て製造することを特
    徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。
31. 【請求項３１】電子照射面が形成された基板と、冷陰極
    電界電子放出素子が形成された支持体とを、電子照射面
    と冷陰極電界電子放出素子とが対向するように配置し、
    基板と支持体とを周縁部において接合する冷陰極電界電
    子放出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有
    する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から
    成る電子放出電極形成用の導電性組成物層を、支持体及
    びカソード電極上に形成する工程と、 （ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で導電性組成物
    層を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子
    照射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程
    と、 （ｄ）導電性組成物層をパターニングすることによっ
    て、電子放出電極を形成する工程と、 （ｅ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｆ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｇ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程、とを経て製造することを特
    徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。
32. 【請求項３２】電子照射面が形成された基板と、冷陰極
    電界電子放出素子が形成された支持体とを、電子照射面
    と冷陰極電界電子放出素子とが対向するように配置し、
    基板と支持体とを周縁部において接合する冷陰極電界電
    子放出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｂ）長軸と短軸とを有し、且つ、形状磁気異方性を有
    する導電性粒子を分散媒に分散させた導電性組成物から
    成る電子放出電極を、カソード電極上に形成する工程
    と、 （ｃ）導電性組成物が流動性を示す状態で電子放出電極
    を磁界中に置くことにより、導電性粒子の長軸が電子照
    射面と交叉する方向に導電性粒子を配向させる工程と、 （ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｅ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｆ）底部に電子放出電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程、とを経て製造することを特
    徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。