JP2002124199A - 表示用パネル、表示装置、及び、それらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蛍光体層からの発光を効果的に反射することが
でき、しかも、簡素な構造を有するにも拘わらず、スペ
ーサの可視性という現象の抑制を可能とする表示用パネ
ルを提供する。 【解決手段】表示用パネルＡＰは、基板２０、基板２０
上に形成された隔壁２１、該隔壁２１の間の基板２０上
に形成された蛍光体層２２、及び、該蛍光体層２２の上
方の隔壁２１の間に、隔壁２１に支持された状態で設け
られ、実質的に平坦な表面を有する反射膜２４を備え、
電子線源１５から射出され、反射膜２４を透過した電子
が蛍光体層２２に衝突することによって蛍光体層２２が
発光し、所望の画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示用パネル及び
表示装置、並びに、それらの製造方法に関し、より詳し
くは、蛍光体層を備え、電子線源から射出された電子が
蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、所
望の画像を得るための表示用パネル、及び、かかる表示
用パネルを組み込んだ表示装置、並びに、それらの製造
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。このなかでも、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、電界放出素子と呼ぶ場合があ
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】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、電界放出型表示装置と呼ぶ場合があ
る）の模式的な一部端面図を図１に示し、カソードパネ
ルＣＰの模式的な部分的斜視図を図４に示す。図示した
電界放出素子は、円錐形の電子放出部１５を有する、所
謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれる
タイプの素子である。この電界放出素子は、支持体１０
上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカ
ソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１
２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及
び絶縁層１２に設けられた開口部１４と、開口部１４の
底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形
の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソー
ド電極１１とゲート電極１３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（１画素分の領域に相当する。この領域を、
以下、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２０
と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍
光体層２２と、その上に形成された反射膜として機能す
るアノード電極２４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１１とゲート電極１
３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。尚、蛍光体層２２と
蛍光体層２２との間の基板２０上には隔壁２１が形成さ
れている。隔壁２１とスペーサ２５と蛍光体層２２の配
置状態を模式的に図２に示す。

【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２２とが対向するように
配置し、周縁部において枠体３０を介して接合すること
によって、電界放出型表示装置を作製することができ
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には、真空排気用の貫通孔（図示
せず）が設けられており、この貫通孔には真空排気後に
封じ切られたチップ管（図示せず）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
３０とによって囲まれた空間は真空となっている。尚、
アノードパネルＡＰ及びカソードパネルＣＰには外気に
よって圧力が加わる。そして、この圧力によって電界放
出型表示装置が破損しないように、アノードパネルＡＰ
とカソードパネルＣＰとの間には、高さが例えば１ｍｍ
程度の所謂スペーサ２５（図２参照）が配置されてい
る。尚、図１においては、スペーサの図示を省略した。

【０００６】カソード電極１１には相対的な負電圧が走
査回路３１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３２から印加され、アノード電極２４
にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧が加速電源３
３から印加される。かかる電界放出型表示装置において
表示を行う場合、例えば、カソード電極１１に走査回路
３１から走査信号を入力し、ゲート電極１３に制御回路
３２からビデオ信号を入力する。カソード電極１１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部１５から電
子が放出され、この電子がアノード電極２４に引き付け
られ、アノード電極２４を透過し、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、この電界放出型
表示装置の動作や明るさは、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１１を通じて電子
放出部１５に印加される電圧によって制御される。

【０００７】アノード電極２４は、蛍光体層２２からの
発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体層２
２から反跳した電子、あるいは放出された二次電子を反
射させる反射膜としての機能、蛍光体層２２の帯電防止
といった機能を有する。また、隔壁２１は、蛍光体層２
２から反跳した電子、あるいは、蛍光体層２２から放出
された二次電子が他の蛍光体層２２に入射し、所謂光学
的クロストーク（色濁り）が発生することを防止する機
能を有する。

【０００８】以下、図６５及び図６６を参照して、従来
の電界放出型表示装置におけるアノードパネルＡＰの製
造方法の概要を説明する。

【０００９】［工程−１０］先ず、ガラス基板から成る
基板２０上に隔壁２１を形成する（図６５の（Ａ）参
照）。図に示した例においては、隔壁の平面形状（図２
を参照）は井桁状であり、その大きさは、およそ、縦×
横×高さが２００μｍ×１００μｍ×５０μｍである。

【００１０】［工程−２０］次に、赤色発光蛍光体層を
形成するために、例えばポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、
重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラ
リーを全面に塗布した後、かかる赤色発光蛍光体スラリ
ーを乾燥、露光、現像することによって、所定の隔壁２
１の間に赤色発光蛍光体層２２Ｒを形成する（図６５の
（Ｂ）参照）。このような操作を、緑色発光蛍光体スラ
リー、青色発光蛍光体スラリーについても同様に行うこ
とによって、最終的に、所定の隔壁２１の間に、赤色発
光蛍光体層２２Ｒ、緑色発光蛍光体層２２Ｇ、青色発光
蛍光体層２２Ｂを形成する（図６５の（Ｃ）、及び、図
２の模式的な部分的配置図を参照）。

【００１１】［工程−３０］その後、各蛍光体層２２
Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ（これらを総称して、単に蛍光体層
２２と呼ぶ場合がある）の上に、主にアクリル系樹脂か
ら構成されたラッカーから成る中間膜２３を形成する
（図６５の（Ｄ）参照）。具体的には、水槽内に蛍光体
層２２が形成された基板２０を沈め、水面にラッカー膜
を形成した後、水槽内の水を抜くことによって、ラッカ
ーから成る中間膜２３を蛍光体層２２の上から隔壁２１
の上に亙って形成することができる。尚、ラッカーに添
加された可塑剤の量や、水面にラッカー膜を形成すると
きの条件によって、ラッカー膜の硬さや延び率を変える
ことができ、これらを最適化することによって、中間膜
２３を蛍光体層２２の上から隔壁２１の上に亙って形成
することができる。ここで、図面においては、中間膜２
３を平滑に表示しているが、実際には、蛍光体層表面の
凹凸を反映して、中間膜２３は凹凸状態となっている。

【００１２】［工程−４０］その後、全面にアルミニウ
ムから成るアノード電極２４を真空蒸着法に基づき形成
する（図６５の（Ｅ）参照）。最後に、４００゜Ｃ程度
の加熱処理を行うことによって、中間膜２３を焼成する
と、図６５の（Ｆ）に示すような構造を得ることができ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】アルミニウムから成る
アノード電極２４は、先に説明したように、蛍光体層２
２からの発光を反射させる反射膜としての機能を有する
が故に、出来る限り平滑であることが要求される。とこ
ろで、アノード電極２４の平滑性は、中間膜２３の平滑
性に大きく依存する。従って、蛍光体層２２上に出来る
だけ平滑な中間膜２３を形成する必要がある。然るに、
上述の従来のアノードパネルＡＰの製造方法において
は、［工程−３０］において、恰も、井戸の底に形成す
るかのように、隔壁２１の間に中間膜２３を形成しなけ
ればならない。また、蛍光体層２２の表面の凹凸（例え
ば、数μｍ程度の高低差を有する凹凸）を反映して、中
間膜２３が凹凸状態となってしまう結果、その上に形成
されたアノード電極２４も凹凸状態となってしまう（図
６６の拡大した一部端面図を参照）。それ故、上述の製
造方法では、平滑なアノード電極２４を形成することは
困難である。尚、陰極線管の製造における中間膜の形成
において採用されているようなスピンコーティング法
は、隔壁２１が存在するが故に、採用が困難である。

【００１４】また、電界放出型表示装置においては、ア
ノード電極２４には数キロボルトの電圧が印加され、カ
ソード電極１１やゲート電極１３には数十ボルト程度の
電圧が印加される。それ故、隔壁２１が設けられていて
も、隔壁２１を越えた電子が他の蛍光体層に入射する場
合がある。このような現象が生じると、光学的クロスト
ーク（色濁り）が発生する原因となる。それ故、高画質
の電界放出型表示装置を実現するためには、このような
現象の発生を確実に防止する必要がある。

【００１５】更には、従来の電界放出型表示装置におい
ては、電子放出部１５から放出された電子は、アノード
電極２４を透過するが、電子の何割かは、アノード電極
２４を透過せずに、アノード電極２４によって反射され
る。このように反射された電子は反射角が一定ではな
く、或る広がりを持っており、一般に、後方散乱電子と
呼ばれる。後方散乱電子の大部分は、電界放出型表示装
置内部の電界によって、再びアノードパネル側に引き寄
せられるが、その一部は、隔壁２１を越えてしまい、幾
らかの運動エネルギーを持ってスペーサ２５に衝突する
場合がある。スペーサ２５は、例えばセラミックスとい
った誘電体材料から作製されているが故に、電子が衝突
すると、スペーサ２５は正又は負に帯電する。スペーサ
２５が正、負のどちらに帯電するか、あるいは、帯電す
る電荷量がその程度になるかは、電子が衝突する際の速
度及び角度によって異なり、また、スペーサ２５を構成
する材料及びその表面状態によっても異なる。

【００１６】スペーサ２５がどのように帯電しても、ス
ペーサ２５が帯電することは、スペーサ近傍の画素にお
ける電子ビームの軌道を歪めることになる。その結果、
電界放出型表示装置を見る者に、スペーサ２５の存在を
認識させてしまうことになる。このような現象は、スペ
ーサの可視性と呼ばれる。

【００１７】このようなスペーサの可視性といった問題
を解決するための手段が、米国特許第５５３２５４８号
に開示されている。この米国特許に開示された手段にお
いては、スペーサ自体に中間電位を持たせるための中間
電極が設けられている。しかしながら、薄く、細長いス
ペーサ、あるいは、一層複雑な形状を有するスペーサの
側面に、細長い中間電極を形成することは容易ではな
い。

【００１８】また、米国特許第５５８９７３１号に開示
された方法においては、スペーサの材質と共に、薄い板
状ではない形状の様々なスペーサ２５（ジグザグなスペ
ーサ２５、ボリュームのあるスペーサ等）が開示されて
いる。然るに、複雑な形状を有するこれらのスペーサの
表面に中間電極を形成することは更に困難を極める。

【００１９】比較的小さな面積の小型の電界放出型表示
装置においては、高強度の支持体や基板を使用すること
によって、スペーサ２５を省略することが可能である。
しかしながら、中型あるいは大型の電界放出型表示装置
においては、スペーサ２５を省略することは実用上、不
可能である。電界放出型表示装置の大型化に伴い、スペ
ーサ２５自体も一層長い構造のものが求められている
が、長くなればなる程、作製が困難となる。それ故、分
割されたスペーサも検討されているが、このような分割
されたスペーサに、米国特許第５５３２５４８号に開示
された中間電極を適用することは、外部から所定の電位
を中間電極に印加することが極めて困難であり、実用
上、不可能に近い。

【００２０】従って、本発明の目的は、蛍光体層からの
発光を効果的に反射することができ、しかも、簡素な構
造を有するにも拘わらず、スペーサの可視性という現象
の抑制を可能とする表示用パネル、かかる表示用パネル
を組み込んだ表示装置、並びに、それらの製造方法を提
供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、（Ａ）基
板、（Ｂ）基板上に形成された隔壁、（Ｃ）該隔壁の間
の基板上に形成された蛍光体層、及び、（Ｄ）該蛍光体
層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持された状態で設けら
れ、実質的に平坦な表面を有する反射膜、を備え、電子
線源から射出され、反射膜を透過した電子が蛍光体層に
衝突することによって蛍光体層が発光し、所望の画像を
得るための本発明の表示用パネルによって達成すること
ができる。

【００２２】また、上記の目的は、電子線源を備えたカ
ソードパネル、及び、アノードパネルから成り、カソー
ドパネル及びアノードパネルが真空層を介してそれらの
周縁部で接合された表示装置であって、アノードパネル
は、（Ａ）基板、（Ｂ）基板上に形成された隔壁、
（Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
び、（Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持
された状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反
射膜、を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過し
た電子が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発
光し、所望の画像を得る本発明の表示装置によって達成
することができる。

【００２３】本発明の表示用パネルあるいは表示装置に
おいては、実質的に平坦な表面を有する反射膜が備えら
れているので、蛍光体層からの発光を効果的に反射する
ことができ、しかも、簡素な構造を有するにも拘わら
ず、スペーサの可視性という現象の抑制が可能である。
尚、実質的に平坦な表面とは、蛍光体層の表面凹凸情報
が反射膜表面に伝達されていないことを意味する。以下
においても同様である。尚、蛍光体層表面の凹凸の最高
高さよりも高い位置に反射膜が位置することが好まし
い。

【００２４】本発明の表示用パネルあるいは表示装置に
おいては、蛍光体層の上方であって反射膜の下方の隔壁
の間に、隔壁に支持された状態で設けられた第２の反射
膜を更に備えている構成とすることができ、これによっ
て、一層効果的に蛍光体層からの発光を外部に向かって
反射することができる。尚、第２の反射膜は、反射膜と
同様に実質的に平坦な表面を有していてもよいし、蛍光
体層表面の凹凸を反映した表面を有していてもよい。

【００２５】本発明の表示用パネル若しくは表示装置、
あるいは、後述する本発明の第１の態様若しくは第２の
態様に係るこれらの製造方法（以下、これらを総称し
て、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、反射膜
及び／又は第２の反射膜は、アルミニウム（Ａｌ）又は
クロム（Ｃｒ）から成ることが、蛍光体層からの発光を
効果的に反射することができるといった観点から好まし
い。反射膜及び／又は第２の反射膜は、例えば、蒸着法
やスパッタリング法にて形成することができる。

【００２６】本発明の表示用パネル若しくは表示装置、
あるいは、後述する本発明の第１の態様に係るこれらの
製造方法において、反射膜は、隔壁の側面において支持
された状態で設けられている構成とすることができ、あ
るいは又、隔壁の頂面において支持された状態で設けら
れている構成とすることができる。

【００２７】本発明においては、蛍光体層は、画素に対
応してストライプ状若しくはドット状に形成されていれ
ばよい。

【００２８】本発明の表示用パネル、あるいは、後述す
る本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る表示用
パネルの製造方法においては、反射膜はアノード電極と
しても機能し、表示用パネルは冷陰極電界電子放出表示
装置のアノードパネルを構成する形態とすることができ
る。あるいは又、蛍光体層と基板との間にアノード電極
が形成されており、表示用パネルは冷陰極電界電子放出
表示装置のアノードパネルを構成する形態とすることも
できる。

【００２９】また、本発明の表示装置、あるいは、後述
する本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る表示
装置の製造方法においては、表示装置は冷陰極電界電子
放出表示装置を構成し、反射膜はアノード電極としても
機能し、電子線源は冷陰極電界電子放出素子から構成さ
れている形態とすることができる。あるいは又、表示装
置は冷陰極電界電子放出表示装置を構成し、蛍光体層と
基板との間にアノード電極が形成されており、電子線源
は冷陰極電界電子放出素子から構成されている形態とす
ることもできる。

【００３０】本発明において、反射膜は、蛍光体層に入
射する高速に加速された電子の殆どを透過させる厚さを
有することが望ましく、この場合、具体的には、反射膜
の厚さは、３×１０^-8ｍ（３０ｎｍ）乃至１．５×１０
^-7ｍ（１５０ｎｍ）、好ましくは５×１０^-8ｍ（５０ｎ
ｍ）乃至１×１０^-7ｍ（１００ｎｍ）であることが望ま
しい。「高速に加速された電子」とは、３キロボルト乃
至１０キロボルト、好ましくは６キロボルト乃至１０キ
ロボルトの電位差によって加速された状態の電子を意味
する。また、「殆どを透過させる」とは、反射膜に入射
した電子の６０％、好ましくは８０％以上が反射膜を透
過することを意味する。あるいは又、本発明において、
反射膜は、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光
体層から放出された二次電子を蛍光体層に向かって反射
させ、あるいは又、これらの電子を反射膜にて吸収する
ような厚さであることが好ましい。この場合、蛍光体層
から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された
二次電子が反射膜を透過する割合は、６０％以下、好ま
しくは３０％以下であることが望ましい。

【００３１】上記の目的は、（Ａ）基板、（Ｂ）基板上
に形成された隔壁、（Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成さ
れた蛍光体層、及び、（Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の
間に、隔壁に支持された状態で設けられ、実質的に平坦
な表面を有する反射膜、を備え、電子線源から射出さ
れ、反射膜を透過した電子が蛍光体層に衝突することに
よって蛍光体層が発光し、所望の画像を得るための表示
用パネルを製造する方法であって、（ａ）隔壁及び蛍光
体層が形成された基板を、処理槽内に満たされた液体中
に、蛍光体層が液面側を向くように浸漬する工程と、
（ｂ）液面上に、実質的に平坦な表面を有する中間膜を
形成する工程と、（ｃ）処理槽から液体を排出して液面
を降下させることにより、中間膜を隔壁に接触させる工
程と、（ｄ）中間膜を乾燥させることにより、中間膜
を、蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持された状
態にて配設する工程と、（ｅ）中間膜上に反射膜を形成
する工程と、（ｆ）中間膜を焼成する工程、から成るこ
とを特徴とする本発明の第１の態様に係る表示用パネル
の製造方法によって達成することができる。

【００３２】また、上記の目的は、電子線源を備えたカ
ソードパネル、及び、アノードパネルから成り、カソー
ドパネル及びアノードパネルが真空層を介してそれらの
周縁部で接合された表示装置であって、アノードパネル
は、（Ａ）基板、（Ｂ）基板上に形成された隔壁、
（Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
び、（Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持
された状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反
射膜、を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過し
た電子が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発
光し、所望の画像を得る表示装置の製造方法であって、
アノードパネルを、（ａ）隔壁及び蛍光体層が形成され
た基板を、処理槽内に満たされた液体中に、蛍光体層が
液面側を向くように浸漬する工程と、（ｂ）液面上に、
実質的に平坦な表面を有する中間膜を形成する工程と、
（ｃ）処理槽から液体を排出して液面を降下させること
により、中間膜を隔壁に接触させる工程と、（ｄ）中間
膜を乾燥させることにより、中間膜を、蛍光体層の上方
の隔壁の間に、隔壁に支持された状態にて配設する工程
と、（ｅ）中間膜上に反射膜を形成する工程と、（ｆ）
中間膜を焼成する工程、を経て製造することを特徴とす
る本発明の第１の態様に係る表示装置の製造方法によっ
て達成することができる。

【００３３】本発明の第１の態様に係る表示用パネルの
製造方法あるいは表示装置の製造方法（以下、これらを
総称して、単に、本発明の第１の態様に係る製造方法と
呼ぶ場合がある）にあっては、工程（ｄ）において、蛍
光体層の上方の隔壁の間に隔壁に支持された状態にて中
間膜を配設するが故に、中間膜の平滑性は蛍光体層の表
面の凹凸に一切影響されることがなくなり、その結果、
実質的に平坦な表面を有する反射膜を容易に形成するこ
とが可能となる。

【００３４】本発明の第１の態様に係る製造方法におい
ては、液体として水を使用することが好ましい。また、
中間膜を構成する材料としてラッカーを挙げることがで
きる。ここで、ラッカーには、広義のワニスの一種で、
セルロース誘導体、一般にニトロセルロースを主成分と
した配合物を低級脂肪酸エステルのような揮発性溶剤に
溶かしたもの、あるいは、他の合成高分子を用いたウレ
タンラッカー、アクリルラッカーが含まれる。

【００３５】また、本発明の第１の態様に係る製造方法
においては、前記工程（ｄ）と工程（ｅ）との間で、平
坦な表面状態を維持しつつ、隔壁の側面において支持さ
れた状態で中間膜が配設されるように、中間膜を変形さ
せる工程を含む構成とすることができる。これによっ
て、最終的に、反射膜が、隔壁の側面において支持され
た状態を得ることができる。

【００３６】上記の目的は、（Ａ）基板、（Ｂ）基板上
に形成された隔壁、（Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成さ
れた蛍光体層、及び、（Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の
間に、隔壁に支持された状態で設けられ、実質的に平坦
な表面を有する反射膜、を備え、電子線源から射出さ
れ、反射膜を透過した電子が蛍光体層に衝突することに
よって蛍光体層が発光し、所望の画像を得るための表示
用パネルを製造する方法であって、（ａ）基板上に、隔
壁及び蛍光体層を形成する工程と、（ｂ）隔壁の頂面
に、金属箔から成る反射膜を貼り合わせる工程、から成
ることを特徴とする本発明の第２の態様に係る表示用パ
ネルの製造方法によって達成することができる。

【００３７】更には、上記の目的は、電子線源を備えた
カソードパネル、及び、アノードパネルから成り、カソ
ードパネル及びアノードパネルが真空層を介してそれら
の周縁部で接合された表示装置であって、アノードパネ
ルは、（Ａ）基板、（Ｂ）基板上に形成された隔壁、
（Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
び、（Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持
された状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反
射膜、を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過し
た電子が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発
光し、所望の画像を得る表示装置の製造方法であって、
アノードパネルを、（ａ）基板上に隔壁及び蛍光体層を
形成する工程と、（ｂ）隔壁の頂面に金属箔から成る反
射膜を貼り合わせる工程、を経て製造することを特徴と
する本発明の第２の態様に係る表示装置の製造方法によ
って達成することができる。

【００３８】本発明の第２の態様に係る表示用パネルの
製造方法あるいは表示装置の製造方法（これらを総称し
て、単に、本発明の第２の態様に係る製造方法と呼ぶ場
合がある）にあっては、工程（ｂ）において、隔壁の頂
面に金属箔から成る反射膜を貼り合わせるが故に、実質
的に平坦な表面を有する反射膜を容易に形成することが
可能となる。

【００３９】本発明の第２の態様に係る製造方法におい
ては、金属箔として、アルミニウム（Ａｌ）箔あるいは
クロム（Ｃｒ）箔を用いることが好ましい。

【００４０】本発明において、表示用パネルあるいはア
ノードパネルを構成する基板、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部材から構成され
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。

【００４１】隔壁の形成方法として、スクリーン印刷
法、サンドブラスト形成法、ドライフィルム法、感光法
を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法と
は、隔壁を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分
に開口部が形成されており、スクリーン上の隔壁形成用
材料をスキージを用いて開口部を通過させ、基板上に隔
壁形成用材料層を形成した後、かかる隔壁形成用材料層
を焼成する方法である。ドライフィルム法とは、基板上
に感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によっ
て隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去に
よって生じた開口部に隔壁形成用の材料を埋め込み、焼
成する方法である。感光性フィルムは焼成によって燃
焼、除去され、開口部に埋め込まれた隔壁形成用の材料
が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有
する隔壁形成用の材料層を形成し、露光及び現像によっ
てこの材料層をパターニングした後、焼成を行う方法で
ある。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン
印刷やロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出
式コーター等を用いて隔壁形成用材料層を基板上に形成
し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層
の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁形成
用材料層の部分をサンドブラスト法によって除去する方
法である。隔壁は、例えば、感光性ポリイミド樹脂層
や、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した
鉛ガラス層から構成することができる。隔壁の平面形状
としては、格子形状（井桁形状）、即ち、１画素に相当
する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体層の四方を取り
囲む形状、あるいは、略矩形の（あるいはストライプ状
の）蛍光体層の対向する二辺と平行に延びる帯状形状
（ストライプ形状）を挙げることができる。

【００４２】蛍光体層は、発光性結晶粒子（例えば、粒
径５〜１０ｎｍ程度の蛍光体粒子）から調製された発光
性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発
光性結晶粒子組成物（赤色蛍光体スラリー）を全面に塗
布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層を形成し、次
いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物（緑色蛍光
体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発
光蛍光体層を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶
粒子組成物（青色蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露
光、現像して、青色発光蛍光体層を形成する方法にて形
成することができる。

【００４３】蛍光体粒子を構成する蛍光体材料として
は、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用いる
ことができる。カラー表示の場合、色純度がＮＴＳＣで
規定される３原色に近く、３原色を混合した際の白バラ
ンスがとれ、残光時間が短く、３原色の残光時間がほぼ
等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好ましい。
赤色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、（Ｙ₂
Ｏ₃：Ｅｕ）、（Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ）、（ＹＢＯ₃Ｅｕ）、
（ＹＶＯ₄：Ｅｕ）、（Ｙ_0.96Ｐ_0.60Ｖ_0.40Ｏ₄：Ｅｕ
_0.04）、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ］、（ＧｄＢＯ₃：
Ｅｕ）、（ＳｃＢＯ ₃：Ｅｕ）、（３．５ＭｇＯ・０．
５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ）を例示することができる。
緑色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、（Ｚｎ
ＳｉＯ₂：Ｍｎ）、（ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ）、（Ｂａ
Ｍｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｍｎ）、（ＭｇＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ）、
（ＹＢＯ₃：Ｔｂ）、（ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｓｒ₄Ｓ
ｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅｕ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）を例示
することができる。青色発光蛍光体層を構成する蛍光体
材料として、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ）、（ＣａＷＯ₄：Ｐ
ｂ）、ＣａＷＯ₄、ＹＰ_0.85Ｖ_0.15Ｏ₄、（ＢａＭｇＡｌ
₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ）、（Ｓｒ ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂
Ｏ₇：Ｓｎ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）を例示すること
ができる。

【００４４】ここで、蛍光体層が隔壁の間の基板上に形
成されているとは、隔壁の平面形状が格子形状（井桁形
状）の場合、隔壁で取り囲まれた基板の部分の上に形成
されていることを意味し、蛍光体層はドット状（略矩形
形状）の平面形状を有する。一方、隔壁の平面形状が帯
状（ストライプ形状）の場合、対向する一対の隔壁で挟
まれた基板の部分の上に形成されていることを意味し、
蛍光体層はドット状（略矩形形状）あるいはストライプ
状の平面形状を有する。

【００４５】本発明を冷陰極電界電子放出表示装置ある
いはその製造方法に適用した場合、カソードパネルを構
成する冷陰極電界電子放出素子は如何なる形態の冷陰極
電界電子放出素子とすることもでき、例えば、円錐形の
電子放出部を有する所謂スピント型冷陰極電界電子放出
素子、王冠型の電子放出部を有する所謂クラウン型冷陰
極電界電子放出素子、扁平な電子放出部を有する所謂扁
平型冷陰極電界電子放出素子、平面型冷陰極電界電子放
出素子、クレータ型冷陰極電界電子放出素子を挙げるこ
とができる。尚、表示装置として、その他、蛍光表示管
を挙げることができる。

【００４６】

【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。

【００４７】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の表示用パネル及び表示装置、並びに、本発明の第１の
態様に係るこれらの製造方法に関し、より具体的には、
冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単に、電界放出型
表示装置と呼ぶ）、及び、電界放出型表示装置を構成す
る表示用パネル、並びに、これらの製造方法に関する。

【００４８】実施の形態１の表示用パネル（以下、アノ
ードパネルＡＰと呼ぶ）は、図３に拡大された模式的な
一部端面図を示すように、基板２０、基板上に形成され
た隔壁２１、隔壁２１の間の基板２０上に形成された蛍
光体層２２（赤色発光蛍光体層２２Ｒ、緑色発光蛍光体
層２２Ｇ、青色発光蛍光体層２２Ｂ）、及び、蛍光体層
２２の上方の隔壁２１の間に、隔壁２１に支持された状
態で設けられた反射膜２４を備えている。そして、電子
線源（具体的には、冷陰極電界電子放出素子を構成する
電子放出部１５）から射出され、反射膜２４を透過した
電子が蛍光体層２２に衝突することによって蛍光体層２
２が発光し、所望の画像を基板２０の外表面上に得る。
実施の形態１におけるアノードパネルＡＰにおいては、
従来のアノードパネルと異なり、反射膜２４は、実質的
に平坦な表面を有する。

【００４９】実施の形態１においては、反射膜２４はア
ノード電極としても機能し、有効領域を覆う薄い１枚の
シート状であり、加速電源３３に接続されている。そし
て、反射膜２４は、厚さ約７０ｎｍのアルミニウムから
成り、隔壁２１の側面において支持された状態で設けら
れている（図１及び図３参照）。

【００５０】本発明の表示装置の製造方法によって製造
される電界放出型表示装置の構成は、実質的に、図１に
示した表示装置と同様である。また、隔壁２１とスペー
サ２５と蛍光体層２２の配置状態は図２と同様であり、
カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図は図４と同
様である。それ故、電界放出型表示装置の詳細な説明は
省略する。

【００５１】以下、基板等の模式的な一部断面図である
図５、及び、処理層等の模式図である図６〜図９を参照
して、実施の形態１の表示装置の製造方法、及び、表示
用パネル（アノードパネルＡＰ）の製造方法を説明す
る。

【００５２】［工程−１００］先ず、ガラス基板から成
る基板２０上に隔壁２１を形成する（図５の（Ａ）参
照）。隔壁２１の平面形状は格子形状（井桁形状）であ
る。具体的には、酸化コバルト等の金属酸化物により黒
色に着色した鉛ガラス層を約５０μｍの厚さで形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て鉛ガラス層を選択的に加工することにより、格子形状
（井桁形状）の隔壁２１（図２を参照）を得ることがで
きる。尚、場合によっては、低融点ガラスペーストをク
リーン印刷法にて基板２０上に印刷し、次いで、かかる
低融点ガラスペーストを焼成することによって隔壁を形
成してもよいし、感光性ポリイミド樹脂層を基板２０の
全面に形成した後、かかる感光性ポリイミド樹脂層を露
光、現像することによって、隔壁を形成してもよい。１
画素における隔壁２１の大きさを、およそ、縦×横×高
さが２００μｍ×１００μｍ×５０μｍとした。尚、隔
壁２１の形成前に、隔壁２１を形成すべき基板２０の部
分の表面に、例えば、酸化クロムから成るブラック・マ
トリックスを形成することが好ましい。

【００５３】［工程−１１０］次に、赤色発光蛍光体層
２２Ｒを形成するために、例えばポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、
更に、重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光
体スラリーを全面に塗布した後、かかる赤色発光蛍光体
スラリーを乾燥する。その後、基板２０側から赤色発光
蛍光体層２２Ｒを形成すべき赤色発光蛍光体スラリーの
部分に紫外線を照射し、赤色発光蛍光体スラリーを露光
する。赤色発光蛍光体スラリーは基板２０側から徐々に
硬化する。形成される赤色発光蛍光体層２２Ｒの厚さ
は、赤色発光蛍光体スラリーに対する紫外線の照射量に
より決定される。ここでは、例えば、赤色発光蛍光体ス
ラリーに対する紫外線の照射時間を調整して、赤色発光
蛍光体層２２Ｒの厚さを約８μｍとした。その後、赤色
発光蛍光体スラリーを現像することによって、所定の隔
壁２１の間に赤色発光蛍光体層２２Ｒを形成することが
できる（図５の（Ｂ）参照）。以下、緑色発光蛍光体ス
ラリーに対して同様の処理を行うことによって緑色発光
蛍光体層２２Ｇを形成し、更に、青色発光蛍光体スラリ
ーに対して同様の処理を行うことによって青色発光蛍光
体層２２Ｂを形成する（図５の（Ｃ）参照）。尚、蛍光
体層２２の表面は、微視的には、複数の蛍光体粒子によ
り凹凸となっている。蛍光体層の形成方法は、以上に説
明した方法に限定されず、赤色蛍光体スラリー、緑色蛍
光体スラリー、青色蛍光体スラリーを順次塗布した後、
各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を
形成してもよいし、スクリーン印刷法等により各蛍光体
層を形成してもよい。

【００５４】［工程−１２０］その後、隔壁２１及び蛍
光体層２２が形成された基板２０を、処理槽４０内に満
たされた液体（具体的には、水）４２中に、蛍光体層２
２が液面側を向くように浸漬する（図６参照）。尚、排
出部４１は閉じておく。そして、液面上に、実質的に平
坦な表面を有する中間膜を形成する。具体的には、液面
上に、中間膜２３を形成するためのラッカーから成る中
間膜材料２３Ａを展開する（図７参照）。ラッカーとし
ては、例えば、ニトロセルロース等の熱可塑性樹脂等を
含む材料を所定の溶剤に溶解させたものを用いることが
できる。所定の溶剤として、例えば、イソアミルアセテ
ート、ブタノール、トルエン及びキシレンを挙げること
ができる。ラッカーの組成は、形成される中間膜２３の
硬さや延び等の特性に対して影響を及ぼし、後述する中
間膜２３の変形特性を決定する因子である。中間膜２３
の材料としてラッカーを用いることにより、その変形特
性を制御することが可能となる。続いて、ラッカーから
成る中間膜材料２３Ａを液面に浮遊させた状態におい
て、例えば２分間程度乾燥させる。これによって、中間
膜材料２３Ａは成膜され、液面上に中間膜２３が平坦に
形成される。中間膜２３を形成する際には、例えば、そ
の厚さが約３０ｎｍとなるようにラッカーの展開量を調
整する。

【００５５】続いて、図８に示すように、排出部４１を
開き、処理槽４０から液体４２を排出して液面を降下さ
せることにより、液面上に形成されていた中間膜２３が
隔壁２１に近づく方向に移動し、最終的に中間膜２３が
隔壁２１に接触する。このとき、隔壁２１によって囲ま
れた基板２０の部分２０Ａには液体が満たされた状態と
なり、中間膜２３は、平坦な表面状態をほぼ維持したま
ま、隔壁２１に対して被さるように接触する。

【００５６】［工程−１３０］続いて、中間膜２３を乾
燥させることにより、中間膜２３を、蛍光体層２２の上
方の隔壁２１の間に、隔壁２１に支持された状態にて配
設する（図５の（Ｄ）参照）。具体的には、平坦な表面
状態を維持しつつ、隔壁２１の側面において支持された
状態で中間膜２３が配設されるように、中間膜２３を変
形させる。即ち、基板２０等を処理槽４０内から取り出
し、図９に示すように、基板２０等を乾燥炉４３内に搬
入し、所定の温度環境中にて乾燥させる。このとき、例
えば、基板２０の表面（下面）が鉛直線Ｓに対して角度
α（例えば、０°＜α≦４５°）を成すように、基板２
０を傾けた状態で乾燥炉４３内に基板２０を固定する。
尚、図９では、例えば、角度αを比較的大きくした場合
（例えば、α＝４５°程度）を示している。この場合、
基板２０が大きく傾くため、隔壁２１によって囲まれた
基板２０の部分２０Ａを満たしていた液体の大部分が排
出され、隔壁２１によって囲まれた基板２０の部分には
僅かな量の液体が残る。このような状態にすると、中間
膜２３が変形し、蛍光体層２２の上方に位置する中間膜
２３の底面（以下、単に、中間膜２３の底面と呼ぶ場合
がある）と蛍光体層２２の表面との間の距離を短くする
ことが可能となる。即ち、隔壁２１の側面において支持
された状態で中間膜２３が配設される。尚、乾燥時にお
いて基板２０を必ずしも傾けなければならないものでは
なく、傾けない（角度α＝０°）ようにしてもよい。

【００５７】この乾燥工程中において、中間膜２３は隔
壁２１の形状に沿って変形する。具体的には、中間膜２
３のうち、隔壁２１によって囲まれた基板２０の部分２
０Ａの上方に位置する部分が自重により部分的に延び、
隔壁２１の側壁に沿って蛍光体層側に落ち込むように変
形する。しかも、中間膜２３は適度な硬さを有している
ため、中間膜２３のかかる部分は、その一部が局部的に
落ち込むことなく、平坦な表面状態を維持したまま変形
する。このとき、中間膜２３の乾燥時間や乾燥温度を調
整することにより、かかる部分を蛍光体層２２と接触さ
せることなく、かかる部分が蛍光体層２２から所定の間
隔を隔てた位置に到達した時点で中間膜２３の変形を完
了させることができる。即ち、上記したラッカーの組成
と同様に、中間膜２３の乾燥時間や乾燥温度等もまた中
間膜２３の変形特性を決定する因子である。以下では、
上記した乾燥工程中において生じる中間膜２３の一連の
変形に係る特性を、便宜上、「中間膜２３の変形特性」
と呼ぶ。中間膜２３の乾燥温度は例えば３０°Ｃ〜６０
°Ｃの範囲内とすることが好ましく、中間膜２３の乾燥
時間は例えば数分〜数十分の範囲内とすることが好まし
い。乾燥温度を高くするほど中間膜２３の変形を早期に
完了させることができ、中間膜２３の底面と蛍光体層２
２の表面との間の距離を短くすることができる。一方、
乾燥温度を低くするほど、中間膜２３の変形を長期化さ
せ、かかる距離を長くすることが可能となる。勿論、乾
燥温度の高低に伴い、乾燥時間は減増する。中間膜２３
を形成する際には、ラッカーの組成や乾燥条件（乾燥温
度，乾燥時間）を適切に調整することにより「中間膜２
３の変形特性」を制御し、中間膜２３の底面と蛍光体層
２２の表面との間の距離が所望の値となるようにする。
また、基板２０の傾き角度αを調整して、隔壁２１によ
って囲まれた基板２０の部分に残存する液体の量を調整
することにより、中間膜２３の底面と蛍光体層２２の表
面との間の距離を制御することもできる。

【００５８】［工程−１４０］その後、中間膜２３上に
反射膜２４を形成する。具体的には、蒸着法又はスパッ
タリング法により、中間膜２３を覆うように、アルミニ
ウム等の導電材料から成り、厚さ７０ｎｍの反射膜２４
を形成する。反射膜２４は下地である中間膜２３の凹凸
に対応した凹凸形状を有する。ここで、隔壁２１によっ
て囲まれた基板２０の部分２０Ａの上方に位置する中間
膜２３の部分の上に形成された反射膜２４は、その表面
が実質的に平坦になるように、即ち、概ね鏡面を有する
ように形成される。

【００５９】［工程−１５０］次いで、４００゜Ｃ程度
で中間膜２３を焼成する。この焼成処理により中間膜２
３が燃焼して焼失し、隔壁２１に対して反射膜２４が接
着することによりアノードパネルＡＰを完成することが
できる。このとき、隔壁２１によって囲まれた基板２０
の部分２０Ａの上方に形成された反射膜２４の下面と、
蛍光体層２２との間の距離Ｄが、例えば３０μｍ程度と
なるようにする。中間膜２３の底面と蛍光体層２２の表
面との間の距離を制御することによって、距離Ｄを所望
の値とすることができる。尚、焼成時、蛍光体層２２等
に含まれている残留溶剤や隔壁２１によって囲まれた基
板２０の部分２０Ａに残存していた液体は蒸発する。こ
れらの蒸発や中間膜２３の燃焼により生じたガスは、例
えば、反射膜２４のうち、隔壁２１の形状に沿って折れ
曲がっている領域に生じる微細な孔を通じて外部に排出
される。この孔は微細なため、反射膜２４の構造的な強
度や画像表示特性に深刻な影響を及ぼすものではない。

【００６０】［工程−１６０］冷陰極電界電子放出素子
（以下、電界放出素子と呼ぶ場合がある）が形成された
カソードパネルＣＰを準備する。カソードパネルＣＰに
ついては、後に詳述する。そして、電界放出型表示装置
の組み立てを行う。具体的には、例えば、カソードパネ
ルＣＰにスペーサ２５を取り付け、蛍光体層２２と電界
放出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１
０）とを、セラミックスやガラスから作製された高さ約
１ｍｍの枠体３０を介して、周縁部において接合する。
接合に際しては、枠体３０とアノードパネルＡＰとの接
合部位、及び枠体３０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３０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４５０゜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３０とフリットガラス（図
示せず）とによって囲まれた空間を、貫通孔（図示せ
ず）及びチップ管（図示せず）を通じて排気し、空間の
圧力が１０^-4Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加熱溶
融により封じ切る。このようにして、アノードパネルＡ
ＰとカソードパネルＣＰと枠体３０とに囲まれた空間を
真空にすることができる。あるいは又、例えば、枠体３
０とアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの貼り
合わせを高真空雰囲気中で行ってもよい。あるいは又、
表示装置の構造に依っては、枠体無しで、アノードパネ
ルＡＰとカソードパネルＣＰとを貼り合わせてもよい。
その後、必要な外部回路との配線接続を行い、表示装置
を完成させる。

【００６１】実施の形態１の製造方法にて得られたアノ
ードパネルを組み込んだ電界放出型表示装置と、従来の
製造方法にて得られたアノードパネルを組み込んだ電界
放出型表示装置の輝度特性を調べた結果を図１０に示
す。図１０において、横軸は、アノード電極に相当する
反射膜２４に対して印加された電圧値（３キロボルト〜
１０キロボルト）を示しており、縦軸は、電界放出型表
示装置の輝度（ｃｄ／ｃｍ²）を表している。また、図
１０において、「Ａ」は、実施の形態１の製造方法にて
得られたアノードパネルを組み込んだ電界放出型表示装
置の輝度特性を示し、「Ｂ」は、従来の製造方法にて得
られたアノードパネルを組み込んだ電界放出型表示装置
の輝度特性を示す。図１０に示す輝度特性の評価結果か
ら、実施の形態１の製造方法にて得られたアノードパネ
ルを組み込んだ電界放出型表示装置の輝度は、従来の製
造方法にて得られたアノードパネルを組み込んだ電界放
出型表示装置の輝度よりも約３３〜３４％程度向上して
いることが判る。尚、輝度特性を評価する前段階におい
て、輝度計を用いて双方の電界放出型表示装置における
アノードパネルの透過率を測定した。その結果、透過率
は約０．３％であった。このことは、蛍光体層２２の上
方に位置する反射膜２４の部分が連続膜になっているこ
とを示している。

【００６２】実施の形態１の製造方法にて得られたアノ
ードパネルにおいては、図３に拡大した模式的な一部端
面図を示すように、蛍光体層２２の上方に位置する反射
膜２４の部分は、実質的に平坦な表面を有する。従っ
て、蛍光体層２２からカソードパネル側に向かって放射
された光は、蛍光体層２２の上方に位置する反射膜２４
の部分で反射され、アノードパネルＡＰを通過して外部
へ放射される。

【００６３】一方、図６６に拡大した模式的な一部端面
図を示すように、従来の製造方法にて得られたアノード
パネルにおいては、蛍光体層２２の上方に位置する反射
膜２４の部分は、凹凸状態にある。従って、蛍光体層２
２からカソードパネル側に向かって放射された光は、蛍
光体層２２の上方に位置する反射膜２４の部分で乱反射
されてしまい、アノードパネルＡＰを通過して外部へ放
射される光量が減少する。

【００６４】このように、蛍光体層２２の上方に位置す
る反射膜２４の部分が実質的に平坦な表面を有すること
によって、電界放出型表示装置の輝度向上を図ることが
できる。

【００６５】尚、実施の形態１の製造方法にて得られた
アノードパネルにおいては、反射膜２４が隔壁２１の側
面において支持された状態で設けられているので、電子
放出部１５から射出され、反射膜２４の衝突し、反射膜
２４によって反射された電子が、他の蛍光体層に侵入し
難くなるといった効果も有する。

【００６６】実施の形態１における製造方法では、中間
膜２３を構成するラッカーの組成やその乾燥条件（乾燥
温度、乾燥時間）を調整して中間膜２３の変形特性を適
切に制御することにより、中間膜２３と隔壁２１とを接
触させた後、隔壁２１の形状に沿って中間膜２３を変形
させることができる。それ故、図５の（Ｄ）に示したよ
うに、蛍光体層２２の上方に位置する中間膜２３の部分
が、平坦な表面状態を維持しつつ、自重により蛍光体層
２２から所定の間隔を隔てた状態まで落ち込む。このよ
うにして、中間膜２３の破損等を回避しつつ、図５の
（Ｄ）に示したような構造的特徴を有する中間膜２３を
安定して形成することができる。

【００６７】尚、このような構造的特徴を有する中間膜
２３を形成するための他の形成手法として、例えば、
［工程−１１０］の後、各蛍光体層２２上に、可燃性樹
脂材料層２８を、その表面が平坦になるように形成し
（図６７の（Ａ）参照）、続いて、全体を覆うように反
射膜２４を形成する（図６７の（Ｂ）参照）手法が考え
られる。可燃性樹脂材料層２８は、例えば、ＰＶＡ等に
ＡＤＣ（重クロム酸アンモニウム）を添加した材料から
成り、中間膜２３と同様に燃焼させることにより焼失さ
せることが可能である。しかしながら、このような手法
を用いた場合、可燃性樹脂材料層２８の燃焼により多量
のガスが発生し、このガスの膨張作用により反射膜２４
が延びて浮いたり、破れてしまう。反射膜２４の破損等
は不要な放電現象等を誘発し、電界放出型表示装置の故
障の要因となる。これに対して、実施の形態１において
は、多量のガスを発生させる可燃性樹脂材料層２８を用
いることなく、中間膜２３を形成するので、中間膜２３
の焼成工程において反射膜２４等が悪影響を受けること
がない。尚、焼成工程において中間膜２３の燃焼ガスや
水蒸気等が生じるが、これらの発生量は可燃性樹脂材料
層２８の燃焼により生じるガスの発生量に比べれば僅か
であるため、反射膜２４に破損等は生じない。

【００６８】特に、実施の形態１では、ラッカーの組成
やその乾燥条件（乾燥温度、乾燥時間等）を調整するこ
とにより、中間膜２３の変形特性を利用して、蛍光体層
２２の上方に位置する中間膜２３の部分と蛍光体層２２
との間の距離を制御することができる。これにより、蛍
光体層２２の上方に位置する反射膜２４の部分と蛍光体
層２２との間の距離Ｄを高い自由度で設定することがで
きる。

【００６９】電界放出型表示装置から成る表示装置にお
けるアノードパネルあるいは表示用パネルにおける隔壁
２１、スペーサ２５及び蛍光体層２２の配置の変形例
を、図１１の配置図に模式的に示す。この例において
は、隔壁２１の平面形状は、略矩形の蛍光体層２２の対
向する二辺と平行に延びる帯状形状（ストライプ形状）
を有する。尚、蛍光体層２２を、図１１の上下方向に延
びるストライプ状とすることもできる。

【００７０】電界放出型表示装置から成る表示装置にお
けるアノードパネルあるいは表示用パネルの変形例の模
式的な一部端面図を、図１２の（Ａ）、（Ｂ）、図１３
の（Ａ）、（Ｂ）に示す。

【００７１】図１２の（Ａ）に示す例においては、反射
膜２４は、隔壁２１の頂面において支持された状態で設
けられている。このような反射膜２４は、［工程−１３
０］において、中間膜２３が比較的変形し難くなるよう
に、ラッカーの組成等を調整すると共に、中間膜２３の
乾燥時、基板２０を傾けないようにすることで得ること
ができる。基板２０を傾けない場合には、隔壁２１によ
って囲まれた基板２０の部分２０Ａに満たされた液体が
排出されずに残存し、この液体の存在により中間膜２３
の変形が抑制される。即ち、基板２０の傾き角度αもま
た、中間膜２３の変形特性を決定する因子である。ある
いは又、このような反射膜２４は、後述する実施の形態
２の製造方法にて製造することができる。

【００７２】図１２の（Ｂ）及び図１３の（Ａ）に示す
例においては、図３及び図１２の（Ａ）に示した構造
に、更に、蛍光体層２２の上方であって反射膜２４の下
方の隔壁２１の間に、隔壁２１に支持された状態で設け
られた第２の反射膜２６を更に備えている。このような
構造は、例えば、実施の形態１の製造方法の［工程−１
００］〜［工程−１５０］を実行した後、再び、［工程
−１２０］〜［工程−１５０］を実行することによっ
て、あるいは又、実施の形態１の製造方法の［工程−１
００］〜［工程−１１０］を実行した後、従来の製造方
法の［工程−３０］、［工程−４０］を実行し、更に、
実施の形態１の製造方法の［工程−１２０］〜［工程−
１５０］を実行することによって得ることができる。あ
るいは又、実施の形態１の製造方法の［工程−１００］
〜［工程−１５０］を実行した後、後述する実施の形態
２の製造方法を実行することによって、あるいは又、実
施の形態１の製造方法の［工程−１００］〜［工程−１
１０］を実行した後、従来の製造方法の［工程−３
０］、［工程−４０］を実行し、更に、実施の形態２の
製造方法を実行することによって得ることができる。

【００７３】図１３の（Ｂ）に示す例においては、蛍光
体層２２と基板２０との間に、反射膜２４とは別に、ア
ノード電極２７が形成されている。このような構造のア
ノードパネルは、実施の形態１の製造方法の［工程−１
００］において、隔壁２１を形成する前に、基板２０上
にアノード電極２７を予め形成しておけばよい。隔壁２
１の形状に依っては、隔壁２１の形成後にアノード電極
２７を形成してもよい。尚、このような構造のアノード
パネルは、図１２の（Ａ）、（Ｂ）、図１３の（Ａ）に
て説明したアノードパネルに対しても適用することがで
きる。

【００７４】ところで、以下に説明する各種の構成を有
するアノードパネルを想定して、後方散乱電子がスペー
サ等に与える悪影響を低減できる効果とその理由を以下
に説明する。そのために、電子散乱シミュレーションを
行った。尚、電子散乱シミュレーションにおいては１０
万個の電子が入射するとし、（Bethe）の式（"Practica
l Scanning Electron MIcroscopy", J.I. Goldstein an
d H. Yakowitz, pp 50, Pleum Press, New York (1975)
参照 ）に基づきモンテカルロシミュレーションを行っ
た。即ち、或るエネルギー及び入射角で入射した電子
は、以下に説明する各層中で原子との衝突による散乱で
方向を変えながら、固有のエネルギーの減衰を経て、或
る一定の電子エネルギー値まで減衰したときに層内に止
まるという過程を計算した。

【００７５】図１４の（Ａ）及び図１５の（Ａ）には、
厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜に入射角０
度で入射した電子の挙動を示す。また、図１４の（Ｂ）
及び図１５の（Ｂ）には、厚さ７０ｎｍのアルミニウム
から成る反射膜及びその下方にＺｎＳ層から成る蛍光体
層が存在する場合に、反射膜に入射角０度で入射した電
子の挙動を示す。更には、図１４の（Ｃ）及び図１５の
（Ｃ）には、ＺｎＳ層に入射角０度で入射した電子の挙
動を示す。尚、図１４及び図１５は一種の棒グラフであ
り、図１４中、縦軸は、電子１つ当たり、電子がエネル
ギー減衰によって各層に残していく蓄積エネルギーの１
電子当たりの平均を絶対値で示し、図１５中、縦軸は百
分率で示す。

【００７６】ここで、図１４の（Ａ）及び図１５の
（Ａ）の棒グラフにおいて、最も上に位置する白抜きの
部分は、反射膜を透過する電子を示し、中間に位置する
黒い部分は反射膜にて反射された電子を示し、最も下に
位置する灰色の部分は反射膜に吸収される電子を示す。
また、図１４の（Ｂ）及び図１５の（Ｂ）の棒グラフに
おいて、最も上に位置する白抜きの部分はシミュレーシ
ョンにおいて生じた誤差を示し、その下に位置する黒い
部分は反射膜にて反射された電子を示し、その下に位置
する灰色の部分は反射膜に吸収される電子を示し、最も
下に位置する白抜きの部分はＺｎＳ層に吸収される電子
を示す。更には、図１４の（Ｃ）及び図１５の（Ｃ）の
棒グラフにおいて、最も上に位置する白抜きの部分はシ
ミュレーションにおいて生じた誤差を示し、その下に位
置する黒い部分は反射膜にて反射された電子を示し、そ
の下に位置する白抜きの部分はＺｎＳ層に吸収される電
子を示す。

【００７７】図１６の（Ａ）には、厚さ７０ｎｍのアル
ミニウムから成る反射膜及びその下方にＺｎＳ層が存在
する場合に、反射膜に入射角０度で入射した電子であっ
て、反射膜によって反射される（即ち、後方散乱され
る）電子の有するエネルギー分布を示す。また、図１６
の（Ｂ）には、ＺｎＳ層に入射角０度で入射した電子で
あって、ＺｎＳ層によって反射される（即ち、後方散乱
される）電子の有するエネルギー分布を示す。更には、
図１７の（Ａ）には、厚さ７０ｎｍのアルミニウムから
成る反射膜及びその下方にＺｎＳ層が存在する場合に、
反射膜に入射角０度で入射した電子であって、反射膜に
よって反射される（即ち、後方散乱される）電子の後方
散乱角度分布を示す。また、図１７の（Ｂ）には、Ｚｎ
Ｓ層に入射角０度で入射した電子であって、ＺｎＳ層に
よって反射される（即ち、後方散乱される）電子の後方
散乱角度分布を示す。ここで、図１７中、「ＨＶ」は、
電子の加速電圧を意味する。また、図１７の縦軸及び横
軸は、原点からグラフ上の点を結んだ長さが、入射電子
総数に対してその方向に後方散乱する電子個数の割合を
示すような数値を示す。全体の広がりが大きければ、入
射電子総数に対する後方散乱電子個数の割合が大きい。

【００７８】図１８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、３
０ｎｍ、５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ
の厚さを有するアルミニウムから成る反射膜に、加速電
圧６キロボルト、８キロボルト、１０キロボルトの電子
を入射角０度で入射させたとき、反射膜を透過してきた
電子の有するエネルギーをヒストグラムで表す。尚、図
１８の（Ａ）において、エネルギー約４．９５ｅＶの所
に認められる小さなピークは、厚さ１５０ｎｍの反射膜
を透過してきた電子の有するエネルギーをヒストグラム
であり、エネルギー約５．３５ｅＶの所に認められるピ
ークは、厚さ１００ｎｍの反射膜を透過してきた電子の
有するエネルギーをヒストグラムであり、エネルギー約
５．５ｅＶの所に認められるピークは、厚さ７０ｎｍの
反射膜を透過してきた電子の有するエネルギーをヒスト
グラムであり、エネルギー約５．７ｅＶの所に認められ
るピークは、厚さ５０ｎｍの反射膜を透過してきた電子
の有するエネルギーをヒストグラムであり、エネルギー
約５．８ｅＶの所に認められるピークは、厚さ３０ｎｍ
の反射膜を透過してきた電子の有するエネルギーをヒス
トグラムである。図１８の（Ｂ）及び図１８の（Ｃ）に
おいて、最も低いエネルギーの値において現れるピーク
は、厚さ１５０ｎｍの反射膜を透過してきた電子の有す
るエネルギーをヒストグラムである。

【００７９】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射
膜に、入射角を０度、１５度、３０度、４５度、６０
度、７５度の６通り、電子の加速電圧を１キロボルト、
４キロボルト、８キロボルトの３通りで変化させたとき
の、入射電子１つ当たりの反射膜に蓄積されるエネルギ
ー平均値、後方散乱電子のエネルギー平均値、その他失
われたエネルギーの絶対値を図１９の（Ａ）及び
（Ｂ）、図２０の（Ａ）及び（Ｂ）、図２１の（Ａ）及
び（Ｂ）に示し、それらの百分率を、図２２の（Ａ）及
び（Ｂ）、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）、図２４の（Ａ）
及び（Ｂ）に示す。尚、図１９〜図２４の各棒グラフは
３つの部分から構成されているが、最も上の部分は、ア
ルミニウムから成る反射膜を透過する電子のエネルギ
ー、真中の部分は後方散乱される電子のエネルギー、最
も下の部分はそのた失われた電子のエネルギーを表す。

【００８０】シミュレーションの結果を纏めると、以下
の通りとなる。

【００８１】［結果−１］図１４の（Ｂ）、図１５の
（Ｂ）と、図１４の（Ｃ）、図１５の（Ｃ）とを比較す
ると、特に、ＺｎＳ層において、低加速電圧側（例え
ば、加速電圧１キロボルト等）において、後方散乱エネ
ルギーの割合が高い。従って、蛍光体層表面における後
方散乱電子（カソードパネル側に向かって反跳する電
子）を、反射膜の存在によって効果的に遮蔽し得ること
が判る。

【００８２】［結果−２］また、図１４の（Ａ）及び図
１５の（Ａ）の結果から、反射膜の厚さが７０ｎｍで
は、反射膜を透過する電子が非常に多く、しかも、後方
散乱電子（カソードパネル側に向かって反跳する電子）
が非常に少ないことが判る。そして、電子の加速電圧が
高くなるに従い、殆どの電子が反射膜を透過することが
判る。尚、加速電圧の値が小さい電子においては、電子
のエネルギーは反射膜によって殆どが吸収されてしま
い、反射膜を透過する電子の割合は低い。

【００８３】［結果−３］図１６から、電子の加速電圧
が如何なる値であっても、後方散乱電子のエネルギー値
は広範囲に広がっていることが判る。これは、たとえ、
高エネルギーの電子群が反射膜に入射したとしても、後
方散乱電子の有するエネルギーのピークは、反射膜への
入射時のエネルギーよりも低くなっていることを示して
いる。

【００８４】［結果−４］図１７から、後方散乱された
電子は様々な角度分布を持って散乱することが判る。

【００８５】［結果−５］また、図１６の（Ａ）と
（Ｂ）とを比較すると、低加速電圧の場合、Ａｌ／Ｚｎ
Ｓ層と比べて、ＺｎＳ層によって電子は遙かに大きな平
均エネルギー値を持って後方散乱することが判る。但
し、加速電圧の値が大きくなると、後方散乱電子の平均
エネルギー値は急激に下がる。

【００８６】［結果−６］図１８から、反射膜に入射し
た電子は、約０．５ｋｅＶのエネルギーを減少しただけ
で、反射膜を透過することが判る。特に、加速電圧６キ
ロボルト以上にあっては、反射膜の厚さが１５０ｎｍの
場合、反射膜に入射した電子の９０％以上は、反射膜へ
の入射時のエネルギーよりも２ｋｅＶ程度以下しかエネ
ルギーは減少しない。

【００８７】［結果−７］図１９〜図２４から、反射膜
への入射角が大きくなる程、後方散乱電子の割合が高く
なり、反射膜を透過する電子の割合が小さくなることが
判る。

【００８８】以上のシミュレーションの結果から、本発
明の効果は、以下のように説明される。

【００８９】蛍光体層を励起するために電子線源から射
出された電子は、反射膜に入射する。［結果−２］及び
［結果−６］から明らかなように、高電圧で加速、エネ
ルギー値の揃った電子群の殆どは、反射膜を透過し、蛍
光体層２２に入射する。反射膜の存在は、［結果−１］
から明らかなように、蛍光体層２２で反跳された（後方
散乱された）電子を遮蔽するといった重要な役割を果た
す。ここで、蛍光体層２２からの後方散乱電子の物理的
性質を考えれば、たとえ電子が蛍光体層に垂直に入射し
たとしても、［結果−４］から明らかなように、後方散
乱電子は様々な角度分布を持って散乱する。中には、入
射してきた方向と１８０度の後方に（即ち、蛍光体層の
表面から垂直に）反跳する電子もあるが、その多くは、
斜めに散乱する。［結果−３］から明らかなように、後
方散乱電子の多くは、反射膜２４及び蛍光体層２２の内
部でエネルギーを失った後、反射膜２４及び蛍光体層２
２から出てくるので、入射エネルギー値以下のエネルギ
ー値しか有しておらず、たとえ、加速電圧が８キロボル
トのような高電圧であっても、後方散乱電子の有するエ
ネルギー値はその半分にも満たない場合もある。［結果
−６］及び［結果−７］から明らかなように、蛍光体層
２２の表面において後方散乱し（反跳し）、入射時より
も低いエネルギー側にシフトし、更に、反射膜２４に対
して斜めに入射する（即ち、入射角が０度ではない）一
部の電子は、その多くが反射膜２４によって吸収される
か、あるいは又、蛍光体層側に散乱される。

【００９０】以上の結果として、実施の形態１の構造を
有するアノードパネルＡＰにおいては、電子線源から射
出され、反射膜２４を一旦透過した電子は、反射膜２４
から電子線源側に再び射出される確率が小さく、所謂、
スペーサの可視性という現象を効果的に抑制することが
できる。尚、以上の結果から、反射膜２４は、蛍光体層
２２に入射する高速に加速された電子の殆どを透過させ
る厚さを有することが好ましく、具体的には、反射膜２
４の厚さは、３０ｎｍ乃至１５０ｎｍであることが好ま
しい。あるいは又、反射膜２４は、蛍光体層２２から反
跳した電子、あるいは、蛍光体層２２から放出された二
次電子を蛍光体層２２に向かって反射させ、あるいは
又、これらの電子を反射膜２４にて吸収するような厚さ
であることが好ましい。

【００９１】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の表示用パネル及び表示装置、並びに、本発明の第２の
態様に係るこれらの製造方法に関し、より具体的には、
電界放出型表示装置、及び、電界放出型表示装置を構成
する表示用パネル、並びに、これらの製造方法に関す
る。

【００９２】実施の形態２においては、図１２の（Ａ）
に示した構造のアノードパネルを製造することができ
る。以下、実施の形態２の製造方法を説明する。

【００９３】［工程−２００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］、［工程−１１０］と同様にして、基
板２０上に、隔壁２１及び蛍光体層２２を形成する。

【００９４】［工程−２１０］例えば、裏打ちされたア
ルミニウム箔のロールを準備する。そして、例えば、ロ
ールコーターを用いて、隔壁２１の頂面に接着剤を塗布
し、次いで、ゴムローラーを用いてアルミニウム箔を隔
壁の頂面に圧着した後、接着剤を硬化させる。これによ
って、隔壁２１の頂面に、実質的に平坦な表面を有す
る、即ち、概ね鏡面を有する反射膜２４を貼り合わせる
ことができる。尚、接着剤として、硬化後に真空雰囲気
中に置かれたとき、ガス放出の無い、あるいは少ない接
着剤を選定することが好ましい。

【００９５】（実施の形態３）以下、各種の電界放出素
子について説明する。

【００９６】電界放出素子は、以下の３つの範疇に分類
することができる。即ち、第１の構造の電界放出素子
は、（イ）支持体と、（ロ）支持体上に設けられたスト
ライプ状のカソード電極と、（ハ）支持体及びカソード
電極上に形成された絶縁層と、（ニ）絶縁層上に設けら
れたストライプ状のゲート電極と、（ホ）ゲート電極を
貫通した開口部、及び、絶縁層を貫通し、開口部と連通
した孔部と、（ヘ）孔部の底部に位置するカソード電極
の部分の上に設けられた電子放出部、から成り、孔部の
底部に露出した電子放出部から電子が放出される構造を
有する。

【００９７】このような第１の構造を有する電界放出素
子として、スピント型（円錐形の電子放出部が、孔部の
底部に位置するカソード電極の部分の上に設けられた電
界放出素子）、クラウン型（王冠状の電子放出部が、孔
部の底部に位置するカソード電極の部分の上に設けられ
た電界放出素子）、扁平型（略平面の電子放出部が、孔
部の底部に位置するカソード電極の部分の上に設けられ
た電界放出素子）を挙げることができる。

【００９８】第２の構造の電界放出素子は、（イ）支持
体と、（ロ）支持体上に設けられたストライプ状のカソ
ード電極と、（ハ）支持体及びカソード電極上に形成さ
れた絶縁層と、（ニ）絶縁層上に設けられたストライプ
状のゲート電極と、（ホ）ゲート電極を貫通した開口
部、及び、絶縁層を貫通し、開口部と連通し、底部にカ
ソード電極が露出した孔部、から成り、孔部の底部に露
出したカソード電極の部分が電子放出部に相当し、かか
る孔部の底部に露出したカソード電極の部分から電子を
放出する構造を有する。

【００９９】このような第２の構造を有する電界放出素
子として、平坦なカソード電極の表面から電子を放出す
る平面型電界放出素子、凹凸が形成されたカソード電極
の表面の凸部から電子を放出するクレータ型電界放出素
子を挙げることができる。

【０１００】第３の構造の電界放出素子は、（イ）支持
体と、（ロ）支持体の上方に設けられ、エッジ部を有す
るストライプ状のカソード電極と、（ハ）少なくともカ
ソード電極上に形成された絶縁層と、（ニ）絶縁層上に
設けられたストライプ状のゲート電極と、（ホ）少なく
とも、ゲート電極を貫通した開口部、及び、絶縁層を貫
通し、開口部と連通した孔部、から成り、孔部の底部若
しくは側壁に露出したカソード電極のエッジ部が電子放
出部に相当し、孔部の底部若しくは側壁に露出したカソ
ード電極のエッジ部から電子を放出する構造を有する。
このような構造を有する電界放出素子はエッジ型電界放
出素子とも呼ばれる。

【０１０１】スピント型電界放出素子にあっては、電子
放出部を構成する材料として、タングステン、タングス
テン合金、モリブデン、モリブデン合金、チタン、チタ
ン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合
金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリ
コン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る
群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げること
ができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、例
えば、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法によって形
成することができる。

【０１０２】クラウン型電界放出素子にあっては、電子
放出部を構成する材料として、導電性粒子、あるいは、
導電性粒子とバインダの組合せを挙げることができる。
導電性粒子として、黒鉛等のカーボン系材料；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）等の
高融点金属；あるいはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等
の透明導電材料を挙げることができる。バインダとし
て、例えば水ガラスといったガラスや汎用樹脂を使用す
ることができる。汎用樹脂として、塩化ビニル系樹脂、
ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース
エステル系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エ
ポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等
の熱硬化性樹脂を例示することができる。電子放出効率
の向上のためには、導電性粒子の粒径が電子放出部の寸
法に比べて十分に小さいことが好ましい。導電性粒子の
形状は、球形、多面体、板状、針状、柱状、不定形等、
特に限定されないが、導電性粒子の露出部が鋭い突起と
なり得るような形状であることが好ましい。寸法や形状
の異なる導電性粒子を混合して使用してもよい。クラウ
ン型電界放出素子の電子放出部は、例えば、リフトオフ
法と組み合わせた塗布法、蒸着法、スパッタリング法に
よって形成することができる。

【０１０３】扁平型電界放出素子にあっては、電子放出
部を構成する材料として、カソード電極を構成する材料
よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ま
しく、どのような材料を選択するかは、カソード電極を
構成する材料の仕事関数、ゲート電極とカソード電極と
の間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等
に基づいて決定すればよい。電界放出素子におけるカソ
ード電極を構成する代表的な材料として、タングステン
（Φ＝４．５５ｅＶ）、ニオブ（Φ＝４．０２〜４．８
７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝４．５３〜４．９５ｅ
Ｖ）、アルミニウム（Φ＝４．２８ｅＶ）、銅（Φ＝
４．６ｅＶ）、タンタル（Φ＝４．３ｅＶ）、クロム
（Φ＝４．５ｅＶ）、シリコン（Φ＝４．９ｅＶ）を例
示することができる。電子放出部は、これらの材料より
も小さな仕事関数Φを有していることが好ましく、その
値は概ね３ｅＶ以下であることが好ましい。かかる材料
として、炭素（Φ＜１ｅＶ）、セシウム（Φ＝２．１４
ｅＶ）、ＬａＢ₆（Φ＝２．６６〜２．７６ｅＶ）、Ｂ
ａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、ＳｒＯ（Φ＝１．２
５〜１．６ｅＶ）、Ｙ₂Ｏ₃（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ
（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５
ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）、ＺｒＮ（Φ＝
２．９２ｅＶ）を例示することができる。仕事関数Φが
２ｅＶ以下である材料から電子放出部を構成すること
が、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、
必ずしも導電性を備えている必要はない。

【０１０４】特に好ましい電子放出部の構成材料とし
て、炭素、より具体的にはダイヤモンド、中でもアモル
ファスダイヤモンドを挙げることができる。電子放出部
をアモルファスダイヤモンドから構成する場合、５×１
０⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出
電子電流密度を得ることができる。また、アモルファス
ダイヤモンドは電気抵抗体であるため、各電子放出部か
ら得られる放出電子電流を均一化することができ、よっ
て、表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制
が可能となる。更に、アモルファスダイヤモンドは、表
示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対し
て極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命
化を図ることができる。

【０１０５】あるいは又、電子放出部を構成する材料と
して、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構
成する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるよ
うな材料から適宜選択してもよい。即ち、銀（Ａｇ）、
アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の
金属；シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半
導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アル
ミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化
ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、フッ
化バリウム（ＢａＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）
等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、
電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えて
いる必要はない。

【０１０６】第２の構造を有する電界放出素子（平面型
電界放出素子あるいはクレータ型電界放出素子）、若し
くは第３の構造を有する電界放出素子（エッジ型電界放
出素子）にあっては、電子放出部に相当するカソード電
極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）やタンタ
ル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、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、
あるいはこれらの合金や化合物（例えばＴｉＮ等の窒化
物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等の
シリサイド）、あるいはダイヤモンド等の半導体、炭素
薄膜を例示することができる。かかるカソード電極の厚
さは、おおよそ０．０５〜０．５μｍ、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。カソード電極の形成方法
として、例えば電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着
法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオ
ンプレーティング法とエッチング法との組合せ、スクリ
ーン印刷法、メッキ法等を挙げることができる。スクリ
ーン印刷法やメッキ法によれば、直接、ストライプ状の
カソード電極を形成することが可能である。

【０１０７】あるいは又、第２の構造（平面型電界放出
素子あるいはクレータ型電界放出素子）、第３の構造を
有する電界放出素子（エッジ型電界放出素子）、あるい
は、扁平型電界放出素子から成る第１の構造を有する電
界放出素子にあっては、カソード電極や電子放出部を、
導電性微粒子を分散させた導電性ペーストを用いて形成
することもできる。導電性微粒子としては、グラファイ
ト粉末；酸化バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、
金属粉末の少なくとも一種を混合したグラファイト粉
末；窒素、リン、ホウ素、トリアゾール等の不純物を含
むダイヤモンド粒子又はダイヤモンドライク・カーボン
粉末；カーボン・ナノ・チューブ粉末；（Ｓｒ，Ｂａ，
Ｃａ）ＣＯ₃粉末；シリコン・カーバイド粉末を例示す
ることができる。特に、導電性微粒子としてグラファイ
ト粉末を選択することが、閾値電界の低減や電子放出部
の耐久性の観点から好ましい。導電性微粒子の形状を、
球状、鱗片状の他、任意の定形形状や不定形形状とする
ことができる。また、導電性微粒子の粒径は、カソード
電極や電子放出部の厚さやパターン幅以下であればよ
い。粒径が小さい方が、単位面積当たりの放出電子数を
増大させることができるが、あまり小さ過ぎるとカソー
ド電極や電子放出部の導電性が劣化する虞がある。よっ
て、好ましい粒径の範囲はおおよそ０．０１〜４．０μ
ｍである。かかる導電性微粒子をガラス成分その他の適
当なバインダと混合して導電性ペーストを調製し、この
導電性ペースを用いてスクリーン印刷法により所望のパ
ターンを形成した後、パターンを焼成することによって
電子放出部として機能するカソード電極や電子放出部を
形成することができる。あるいは、スピンコーティング
法とエッチング技術の組み合わせにより、電子放出部と
して機能するカソード電極や電子放出部を形成すること
もできる。

【０１０８】また、スピント型電界放出素子やクラウン
型電界放出素子から成る第１の構造を有する電界放出素
子にあっては、カソード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（Ｔ
ａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）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ＴｉＮ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（Ｓｉ）等の半導体、Ｉ
ＴＯ（インジウム錫酸化物）を例示することができる。
カソード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着
法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリ
ング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチン
グ法との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法等を挙げ
ることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれ
ば、直接、ストライプ状のカソード電極を形成すること
が可能である。

【０１０９】第１の構造〜第３の構造を有する電界放出
素子において、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つ
の開口部及び孔部内に１つの電子放出部が存在してもよ
いし、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの開口部
及び孔部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲ
ート電極に複数の開口部を設け、かかる開口部と連通す
る１つの孔部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた１つ
の孔部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。

【０１１０】第１の構造〜第３の構造を有する電界放出
素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗
体層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面
あるいはそのエッジ部が電子放出部に相当している場
合、カソード電極を導電材料層、抵抗体層、電子放出部
に相当する電子放出層の３層構成としてもよい。抵抗体
層を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、
電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体層を
構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）と
いったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン
等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、酸化タ
ンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示する
ことができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリ
ング法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示すること
ができる。抵抗値は、概ね１×１０ ⁵〜１×１０⁷Ω、好
ましくは数ＭΩとすればよい。

【０１１１】各種の電界放出素子におけるゲート電極を
構成する導電性材料として、タングステン（Ｗ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、
クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）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ＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、Ｔ
ｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）、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、ＩＴ
Ｏ（インジウム錫酸化物）を例示することができる。

【０１１２】絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）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、ス
クリーン印刷法等の公知のプロセスが利用できる。

【０１１３】以下、各種の電界放出素子及びその製造方
法を説明する。

【０１１４】［スピント型電界放出素子］図２６の
（Ｂ）に示す電界放出素子は、円錐形の電子放出部１５
を有する所謂スピント型電界放出素子である。スピント
型電界放出素子は、支持体１０と、支持体１０上に設け
られたストライプ状のカソード電極１１と、支持体１０
及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶
縁層１２上に設けられたストライプ状のゲート電極１３
と、ゲート電極１３を貫通した開口部、及び、絶縁層１
２を貫通し、開口部と連通した孔部と、孔部の底部に位
置するカソード電極１１の部分の上に設けられた円錐状
の電子放出部１５から成り、孔部の底部に露出した電子
放出部１５から電子が放出される構造を有する。このス
ピント型電界放出素子の製造方法の概要を、以下、支持
体等の模式的な一部端面図である図２５及び図２６を参
照して説明する。

【０１１５】［工程−Ａ１］先ず、例えばガラスから成
る支持体１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るストライプ状
のカソード電極１１を形成した後、全面にＳｉＯ₂から
成る絶縁層１２を形成し、更に、ストライプ状のゲート
電極１３を絶縁層１２上に形成する。ゲート電極１３の
形成は、例えば、スパッタリング法、リソグラフィ技術
及びドライエッチング技術に基づき行うことができる。

【０１１６】［工程−Ａ２］次に、ゲート電極１３及び
絶縁層１２に、エッチング用マスクとして機能するレジ
スト層１６をリソグラフィ技術によって形成する（図２
５の（Ａ）参照）。その後、ＲＩＥ（反応性イオン・エ
ッチング）法にてゲート電極１３に開口部を形成し、更
に、絶縁層１２に孔部を形成する。尚、以下の説明にお
いて、特に断りのない限り、開口部及び孔部を総称して
開口部１４と表現する。開口部１４（孔部）の底部にカ
ソード電極１１が露出している。その後、レジスト層１
６をアッシング技術によって除去する。こうして、図２
５の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。

【０１１７】［工程−Ａ３］次に、開口部１４の底部に
露出したカソード電極１１上に、電子放出部１５を形成
する。具体的には、アルミニウムを斜め蒸着することに
より、剥離層１７を形成する。このとき、支持体１０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１４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１３及び絶縁層１２上に
剥離層１７を形成することができる。この剥離層１７
は、開口部１４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１４が実質的に縮径される（図２５の
（Ｃ）参照）。

【０１１８】［工程−Ａ４］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、図２６の
（Ａ）に示すように、剥離層１７上でオーバーハング形
状を有するモリブデンから成る導電材料層１８が成長す
るに伴い、開口部１４の実質的な直径が次第に縮小され
るので、開口部１４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１４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１４の底部には
円錐形の堆積物が形成され、この円錐形のモリブデンか
ら成る堆積物が電子放出部１５となる。

【０１１９】［工程−Ａ５］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１７を絶縁層１２及
びゲート電極１３の表面から剥離し、絶縁層１２及びゲ
ート電極１３の上方の導電材料層１８を選択的に除去す
る。その結果、図２６の（Ｂ）に示すように、開口部１
４の底部に位置するカソード電極１１上に円錐形の電子
放出部１５を残すことができる。その後、絶縁層１２を
等方的にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を
露出させることが好ましい。等方的なエッチングは、典
型的には、ウェットエッチング、あるいはラジカルが主
エッチング種となるドライエッチング条件下で行うこと
ができる。

【０１２０】［クラウン型電界放出素子］クラウン型電
界放出素子から成る電界放出素子の模式的な一部端面図
を図２８の（Ａ）に示し、一部を切り欠いた模式的な斜
視図を図２８の（Ｂ）に示す。クラウン型電界放出素子
は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支
持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１
２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲ
ート電極１３及び絶縁層１２を貫通した開口部１４と、
開口部１４（孔部）の底部に位置するカソード電極１１
の部分の上に設けられたクラウン（王冠）型の電子放出
部１５Ａから構成されている。

【０１２１】以下、クラウン型電界放出素子の製造方法
を、支持体等の模式的な一部端面図等である図２７〜図
２８を参照して説明する。

【０１２２】［工程−Ｂ１］先ず、例えばガラスから成
る支持体１０上に、ストライプのカソード電極１１を形
成する。尚、カソード電極１１は、図面の紙面左右方向
に延びている。ストライプ状のカソード電極１１は、例
えば支持体１０上にＩＴＯ膜をスパッタリング法により
約０．２μｍの厚さに全面に亙って成膜した後、ＩＴＯ
膜をパターニングすることによって形成することができ
る。カソード電極１１は、単一の材料層であってもよ
く、複数の材料層を積層することによって構成すること
もできる。例えば、後の工程で形成される各電子放出部
の電子放出特性のばらつきを抑制するために、カソード
電極１１の表層部を残部よりも電気抵抗率の高い材料で
構成することができる。尚、このようなカソード電極の
構成を、他の電界放出素子のカソード電極に適用するこ
とができる。次に、支持体１０及びカソード電極１１上
に絶縁層１２を形成する。ここでは、一例としてガラス
ペーストを全面に約３μｍの厚さにスクリーン印刷す
る。次に、絶縁層１２に含まれる水分や溶剤を除去し、
且つ、絶縁層１２を平坦化するために、例えば１００゜
Ｃ、１０分間の仮焼成、及び５００゜Ｃ、２０分間の本
焼成といった２段階の焼成を行う。尚、上述のようなガ
ラスペーストを用いたスクリーン印刷に替えて、例えば
プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜を形成してもよい。

【０１２３】次に、絶縁層１２上に、ストライプ状のゲ
ート電極１３を形成する。尚、ゲート電極１３は、図面
の紙面垂直方向に延びている。即ち、ゲート電極１３の
射影像の延びる方向は、ストライプ状のカソード電極１
１の射影像の延びる方向と９０度を成す。

【０１２４】［工程−Ｂ２］次に、［工程−Ａ２］と同
様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２をＲＩＥ法に
基づきエッチングし、ゲート電極１３及び絶縁層１２に
開口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部にカソ
ード電極１１を露出させる。開口部１４の直径を約２〜
５０μｍとする。

【０１２５】［工程−Ｂ３］次に、ゲート電極１３上、
絶縁層１２上、及び開口部１４の側壁面上に剥離層５１
を形成する（図２７の（Ａ）参照）。かかる剥離層５１
を形成するには、例えば、フォトレジスト材料をスピン
コーティング法により全面に塗布し、開口部１４の底部
の一部分のみを除去するようなパターニングを行う。こ
の時点で、開口部１４の実質的な直径は、約１〜２０μ
ｍに縮径される。

【０１２６】［工程−Ｂ４］次に、図２７の（Ｂ）に示
すように、全面に組成物原料から成る導電性組成物層５
２を形成する。ここで使用する組成物原料は、例えば、
導電性粒子として平均粒径約０．１μｍの黒鉛粒子を６
０重量％、バインダとして４号の水ガラスを４０重量％
含む。この組成物原料を、例えば１４００ｒｐｍ、１０
秒間の条件で全面にスピンコートする。開口部１４内に
おける導電性組成物層５２の表面は、組成物原料の表面
張力に起因して、開口部１４の側壁面に沿って迫り上が
り、開口部１４の中央部に向かって窪む。その後、導電
性組成物層５２に含まれる水分を除去するための仮焼成
を、例えば大気中、４００゜Ｃで３０分間行う。

【０１２７】組成物原料において、バインダは、（１）
それ自身が導電性粒子の分散媒であってもよいし、
（２）導電性粒子を被覆していてもよいし、（３）適当
な溶媒に分散あるいは溶解されることによって、導電性
粒子の分散媒を構成してもよい。（３）のケースの典型
例は水ガラスであり、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ１４０
８に規定される１号乃至４号、又はこれらの同等品を使
用することができる。１号乃至４号は、水ガラスの構成
成分である酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）１モルに対する
酸化珪素（ＳｉＯ₂）のモル数（約２〜４モル）の違い
に基づく４段階の等級であり、それぞれ粘度が大きく異
なる。従って、リフトオフ・プロセスで水ガラスを使用
する際には、水ガラスに分散させる導電性粒子の種類や
含有量、剥離層５１との親和性、開口部１４のアスペク
ト比等の諸条件を考慮して、最適な等級の水ガラスを選
択するか、又は、これらの等級と同等の水ガラスを調製
して使用することが好ましい。

【０１２８】バインダは一般に導電性に劣るので、導電
性組成物中の導電性粒子の含有量に対してバインダの含
有量が多過ぎると、形成される電子放出部１５Ａの電気
抵抗値が上昇し、電子放出が円滑に行われなくなる虞が
ある。従って、例えば水ガラス中に導電性粒子としてカ
ーボン系材料粒子を分散させて成る組成物原料を例にと
ると、組成物原料の全重量に占めるカーボン系材料粒子
の割合は、電子放出部１５Ａの電気抵抗値、組成物原料
の粘度、導電性粒子同士の接着性等の特性を考慮し、概
ね３０〜９５重量％の範囲に選択することが好ましい。
カーボン系材料粒子の割合をかかる範囲内に選択するこ
とにより、形成される電子放出部１５Ａの電気抵抗値を
十分に下げると共に、カーボン系材料粒子同士の接着性
を良好に保つことが可能となる。但し、導電性粒子とし
てカーボン系材料粒子にアルミナ粒子を混合して用いた
場合には、導電性粒子同士の接着性が低下する傾向があ
るので、アルミナ粒子の含有量に応じてカーボン系材料
粒子の割合を高めることが好ましく、６０重量％以上と
することが特に好ましい。尚、組成物原料には、導電性
粒子の分散状態を安定化させるための分散剤や、ｐＨ調
整剤、乾燥剤、硬化剤、防腐剤等の添加剤が含まれてい
てもよい。尚、導電性粒子を結合剤（バインダ）の被膜
で覆った粉体を、適当な分散媒中に分散させて成る組成
物原料を用いてもよい。

【０１２９】一例として、王冠状の電子放出部１５Ａの
直径を概ね１〜２０μｍとし、導電性粒子としてカーボ
ン系材料粒子を使用した場合、カーボン系材料粒子の粒
径は概ね０．１μｍ〜１μｍの範囲とすることが好まし
い。カーボン系材料粒子の粒径をかかる範囲に選択する
ことにより、王冠状の電子放出部１５Ａの縁部に十分に
高い機械的強度が備わり、且つ、カソード電極１１に対
する電子放出部１５Ａの密着性が良好となる。

【０１３０】［工程−Ｂ５］次に、図２７の（Ｃ）に示
すように、剥離層５１を除去する。剥離は、２重量％の
水酸化ナトリウム水溶液中に、３０秒間浸漬することに
より行う。このとき、超音波振動を加えながら剥離を行
ってもよい。これにより、剥離層５１と共に剥離層５１
上の導電性組成物層５２の部分が除去され、開口部１４
（孔部）の底部に露出したカソード電極１１上の導電性
組成物層５２の部分のみが残される。この残存した部分
が電子放出部１５Ａとなる。電子放出部１５Ａの形状
は、表面が開口部１４の中央部に向かって窪み、王冠状
となる。［工程−Ｂ５］が終了した時点における状態
を、図２８に示す。図２８の（Ｂ）は、電界放出素子の
一部を示す模式的な斜視図であり、図２８の（Ａ）は図
２８の（Ｂ）の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図で
ある。図２８の（Ｂ）では、電子放出部１５Ａ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
切り欠いている。尚、１つの電子放出領域には、５〜１
００個程度の電子放出部１５Ａを設けることで十分であ
る。尚、導電性粒子が電子放出部１５Ａの表面に確実に
露出するように、電子放出部１５Ａの表面に露出したバ
インダをエッチングによって除去してもよい。

【０１３１】［工程−Ｂ６］次に、電子放出部１５Ａの
焼成を行う。焼成は、乾燥大気中、４００゜Ｃ、３０分
間の条件で行う。尚、焼成温度は、組成物原料に含まれ
るバインダの種類に応じて選択すればよい。例えば、バ
インダが水ガラスのような無機材料である場合には、無
機材料を焼成し得る温度で熱処理を行えばよい。バイン
ダが熱硬化性樹脂である場合には、熱硬化性樹脂を硬化
し得る温度で熱処理を行えばよい。但し、導電性粒子同
士の密着性を保つために、熱硬化性樹脂が過度に分解し
たり炭化する虞のない温度で熱処理を行うことが好適で
ある。いずれのバインダを用いるにしても、熱処理温度
は、ゲート電極やカソード電極、絶縁層に損傷や欠陥が
生じない温度とする必要がある。熱処理雰囲気は、ゲー
ト電極やカソード電極の電気抵抗率が酸化によって上昇
したり、あるいはゲート電極やカソード電極に欠陥や損
傷が生ずることがないように、不活性ガス雰囲気とする
ことが好ましい。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。

【０１３２】［扁平型電界放出素子−１］扁平型電界放
出素子−１から成る電界放出素子の模式的な一部断面図
を、図２９の（Ｃ）に示す。扁平型電界放出素子−１
は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたカ
ソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に
形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたゲー
ト電極１３、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通した
開口部１４、並びに、開口部１４（孔部）の底部に位置
するカソード電極１１の部分の上に設けられた扁平の電
子放出部１５Ｂから成る。ここで、電子放出部１５Ｂ
は、図２９の（Ｃ）の紙面垂直方向に延びたストライプ
状のカソード電極１１上に形成されている。また、ゲー
ト電極１３は、図２９の（Ｃ）の紙面左右方向に延びて
いる。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロム
（Ｃｒ）から成る。電子放出部１５Ｂは、具体的には、
グラファイト粉末から成る薄層から構成されている。ま
た、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化
のために、カソード電極１１と電子放出部１５Ｂとの間
にＳｉＣから成る抵抗体層６０が設けられている。図２
９の（Ｃ）に示した扁平型電界放出素子−１において
は、カソード電極１１の表面の全域に亙って、抵抗体層
６０及び電子放出部１５Ｂが形成されているが、このよ
うな構造に限定するものではなく、要は、少なくとも開
口部１４の底部に電子放出部１５Ｂが設けられていれば
よい。

【０１３３】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図２９を参照して、扁平型電界放出素子−１の製造方
法を説明する。

【０１３４】［工程−Ｃ１］先ず、支持体１０上に、ク
ロム（Ｃｒ）から成るカソード電極用導電材料層をスパ
ッタリング法にて形成した後、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
をパターニングする。これによって、ストライプ状のカ
ソード電極１１を支持体１０上に形成することができる
（図２９の（Ａ）参照）。尚、カソード電極１１は、図
２９の紙面垂直方向に延びている。

【０１３５】［工程−Ｃ２］次に、カソード電極１１上
に、電子放出部１５Ｂを形成する。具体的には、先ず、
全面にスパッタリング法にてＳｉＣから成る抵抗体層６
０を形成し、次いで、抵抗体層６０の上にグラファイト
粉末塗料から成る電子放出部１５Ｂをスピンコーティン
グ法にて形成し、電子放出部１５Ｂを乾燥させる。その
後、電子放出部１５Ｂ及び抵抗体層６０を公知の方法に
基づきパターニングする（図２９の（Ｂ）参照）。電子
放出部１５Ｂから電子が放出される。

【０１３６】［工程−Ｃ３］次に、全面に絶縁層１２を
形成する。具体的には、電子放出部１５Ｂ及び支持体１
０上に、例えば、スパッタリング法にてＳｉＯ₂から成
る絶縁層１２を形成する。尚、絶縁層１２を、ガラスペ
ーストをスクリーン印刷する方法や、ＳｉＯ ₂層をＣＶ
Ｄ法にて形成する方法に基づき形成することもできる。
その後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上
に形成する。

【０１３７】［工程−Ｃ４］次に、［工程−Ａ２］と同
様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開
口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部に電子放
出部１５Ｂを露出させる。その後、電子放出部１５Ｂ中
の有機溶剤を除去するために、４００゜Ｃ、３０分の熱
処理を施す。その後、絶縁層１２を等方的にエッチング
し、ゲート電極１３の開口部端部を露出させることが好
ましい。こうして、図２９の（Ｃ）に示した電界放出素
子−１を得ることができる。

【０１３８】［扁平型電界放出素子−２］扁平型電界放
出素子−２の模式的な一部断面図を、図３０の（Ｃ）に
示す。図３０の（Ｃ）に示す扁平型電界放出素子−２に
おいては、電子放出部１５Ｂの構造が、図２９の（Ｃ）
に示した扁平型電界放出素子−１と若干異なっている。
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図３０を参
照して、かかる扁平型電界放出素子−２の製造方法を説
明する。

【０１３９】［工程−Ｄ１］先ず、支持体１０上にカソ
ード電極用導電材料層を形成する。具体的には、支持体
１０の全面にレジスト材料層（図示せず）を形成した
後、カソード電極を形成すべき部分のレジスト材料層を
除去する。その後、全面にクロム（Ｃｒ）から成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成す
る。更に、全面にスパッタリング法にてＳｉＣから成る
抵抗体層６０を形成し、次いで、抵抗体層６０の上にグ
ラファイト粉末塗料層をスピンコーティング法にて形成
し、グラファイト粉末塗料層を乾燥させる。その後、剥
離液を用いてレジスト材料層を除去すると、レジスト材
料層上に形成されたカソード電極用導電材料層、抵抗体
層６０及びグラファイト粉末塗料層も除去される。こう
して、所謂リフトオフ法に基づき、カソード電極１１、
抵抗体層６０及び電子放出部１５Ｂ（電子放出層）が積
層された構造を得ることができる（図３０の（Ａ）参
照）。

【０１４０】［工程−Ｄ２］次に、全面に絶縁層１２を
形成した後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極
１３を形成する（図３０の（Ｂ）参照）。その後、［工
程−Ａ２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び
絶縁層１２に開口部１４を形成することによって、開口
部１４（孔部）の底部に電子放出部１５Ｂを露出させる
（図３０の（Ｃ）参照）。その後、絶縁層１２を等方的
にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を露出さ
せることが好ましい。開口部１４の底部に露出したカソ
ード電極１１の表面に設けられた電子放出部１５Ｂから
電子が放出される。

【０１４１】［扁平型電界放出素子−３］扁平型電界放
出素子の別の変形例の模式的な一部端面図を、図３２の
（Ｂ）に示す。この扁平型電界放出素子−３において
は、電子放出部１５Ｃは、ＣＶＤ法に基づき形成された
炭素薄膜から構成されている。

【０１４２】電子放出部を炭素薄膜から構成すること
は、炭素（Ｃ）の仕事関数が低く、高い放出電子電流を
達成することができるので、好ましい。炭素薄膜から電
子を放出させるためには、炭素薄膜が適切な電界（例え
ば、１０⁶ボルト／ｍ程度の強度を有する電界）中に置
かれた状態とすればよい。

【０１４３】ところで、レジスト材料をエッチング用マ
スクとして使用し、酸素ガスを用いてダイヤモンド薄膜
のような炭素薄膜のプラズマエッチングを行った場合、
エッチング反応系における反応副生成物として（Ｃ
Ｈ_x）系あるいは（ＣＦ_x）系等の炭素系ポリマーが堆積
性物質として生成する。一般に、プラズマエッチングに
おいて堆積性物質がエッチング反応系に生成した場合、
この堆積性物質はイオン入射確率の低いレジスト材料の
側壁面、あるいは被エッチング物の加工端面に堆積して
所謂側壁保護膜を形成し、被エッチング物の異方性加工
によって得られる形状の達成に寄与する。しかしなが
ら、酸素ガスをエッチング用ガスとして使用した場合に
は、炭素系ポリマーから成る側壁保護膜は、生成して
も、直ちに酸素ガスによって除去されてしまう。また、
酸素ガスをエッチング用ガスとして使用した場合には、
レジスト材料の消耗も激しい。これらの理由により、従
来のダイヤモンド薄膜の酸素プラズマ加工においては、
ダイヤモンド薄膜のマスクの寸法に対する寸法変換差が
大きく、異方性加工も困難な場合が多い。

【０１４４】このような問題を解決するためには、例え
ば、カソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成
し、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜から成る電子放
出部を形成する構成とすればよい。即ち、この扁平型電
界放出素子−３の製造においては、支持体上にカソード
電極を形成した後、カソード電極の表面に炭素薄膜選択
成長領域を形成し、その後、炭素薄膜選択成長領域上に
炭素薄膜（電子放出部に相当する）を形成する。尚、カ
ソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成する工
程を、炭素薄膜選択成長領域形成工程と呼ぶ。

【０１４５】ここで、炭素薄膜選択成長領域は、表面に
金属粒子が付着したカソード電極の部分、若しくは、表
面に金属薄膜が形成されたカソード電極の部分であるこ
とが好ましい。尚、炭素薄膜選択成長領域における炭素
薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、炭素薄
膜選択成長領域の表面には、硫黄（Ｓ）、ホウ素（Ｂ）
又はリン（Ｐ）が付着していることが望ましく、これら
の物質は一種の触媒としての作用を果たすと考えられ、
これによって、炭素薄膜の選択成長性を一層向上させる
ことができる。尚、炭素薄膜選択成長領域は、開口部の
底部に位置するカソード電極の部分の表面に形成されて
いればよく、開口部の底部に位置するカソード電極の部
分から開口部の底部以外のカソード電極の部分の表面に
延在するように形成されていてもよい。また、炭素薄膜
選択成長領域は、開口部の底部に位置するカソード電極
の部分の表面の全面に形成されていても、部分的に形成
されていてもよい。

【０１４６】炭素薄膜選択成長領域形成工程は、炭素薄
膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面
（以下、単にカソード電極の表面と呼ぶ場合がある）
に、金属粒子を付着させ、若しくは、金属薄膜を形成す
る工程から成り、以て、表面に金属粒子が付着し、若し
くは、表面に金属薄膜が形成されたカソード電極の部分
から成る炭素薄膜選択成長領域を得ることが好ましい。
また、この場合、炭素薄膜選択成長領域における炭素薄
膜の選択成長を一層確実なものとするために、炭素薄膜
選択成長領域の表面に、硫黄（Ｓ）、ホウ素（Ｂ）又は
リン（Ｐ）を付着させることが望ましく、これによっ
て、炭素薄膜の選択成長性を一層向上させることができ
る。炭素薄膜選択成長領域の表面に硫黄、ホウ素又はリ
ンを付着させる方法としては、例えば、硫黄、ホウ素又
はリンを含む化合物から成る化合物層を炭素薄膜選択成
長領域の表面に形成し、次いで、例えば加熱処理を化合
物層に施すことによって化合物層を構成する化合物を分
解させ、炭素薄膜選択成長領域の表面に硫黄、ホウ素又
はリンを残す方法を挙げることができる。硫黄を含む化
合物としてチオナフテン、チオフテン、チオフェンを例
示することができる。ホウ素を含む化合物として、トリ
フェニルボロンを例示することができる。リンを含む化
合物として、トリフェニルフォスフィンを例示すること
ができる。

【０１４７】あるいは又、炭素薄膜選択成長領域におけ
る炭素薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、
カソード電極の表面に、金属粒子を付着させ、若しく
は、金属薄膜を形成した後、金属粒子の表面若しくは金
属薄膜の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化膜）を除去
することが望ましい。金属粒子の表面若しくは金属薄膜
の表面の金属酸化物の除去を、例えば、水素ガス雰囲気
におけるマイクロ波プラズマ法、トランス結合型プラズ
マ法、誘導結合型プラズマ法、電子サイクロトロン共鳴
プラズマ法、ＲＦプラズマ法等に基づくプラズマ還元処
理、アルゴンガス雰囲気におけるスパッタ処理、若しく
は、例えばフッ酸等の酸や塩基を用いた洗浄処理によっ
て行うことが望ましい。尚、炭素薄膜選択成長領域の表
面に硫黄、ホウ素又はリンを付着させる工程、あるいは
又、金属粒子の表面若しくは金属薄膜の表面の金属酸化
物を除去する工程を含む場合、絶縁層に開口部を設けた
後、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する前に
これらの工程を実行することが好ましい。

【０１４８】炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソー
ド電極の表面に金属粒子を付着させる方法として、例え
ば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の
領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク層）で被
覆した状態で、溶媒と金属粒子から成る層を炭素薄膜選
択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形
成した後、溶媒を除去し、金属粒子を残す方法を挙げる
ことができる。あるいは又、カソード電極の表面に金属
粒子を付着させる工程として、例えば、炭素薄膜選択成
長領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を適
切な材料（例えば、マスク層）で被覆した状態で、金属
粒子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子をカソー
ド電極の表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱す
ることによって分解し、以て、表面に金属粒子が付着し
たカソード電極の部分から成る炭素薄膜選択成長領域を
得る方法を挙げることができる。この場合、具体的に
は、溶媒と金属化合物粒子から成る層を炭素薄膜選択成
長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成し
た後、溶媒を除去し、金属化合物粒子を残す方法を例示
することができる。金属化合物粒子は、金属粒子を構成
する金属のハロゲン化物（例えば、ヨウ化物、塩化物、
臭化物等）、酸化物、水酸化物及び有機金属から成る群
から選択された少なくとも１種類の材料から成ることが
好ましい。尚、これらの方法においては、適切な段階
で、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の
領域以外の領域を被覆した材料（例えば、マスク層）を
除去する。

【０１４９】炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソー
ド電極の表面に金属薄膜を形成する方法として、例え
ば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の
領域以外の領域を適切な材料で被覆した状態での、電解
メッキ法、無電解メッキ法、ＭＯＣＶＤ法を含むＣＶＤ
法（化学的気相成長法）、物理的気相成長法（ＰＶＤ
法、Physical Vapor Deposition 法）等の公知の方法を
挙げることができる。尚、物理的気相成長法として、
（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着
等の各種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２
極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグ
ネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、
マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタ
リング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタ
リング法、（ｄ）ＤＣ(direct current)法、ＲＦ法、多
陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレ
ーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種
イオンプレーティング法を挙げることができる。

【０１５０】ここで、金属粒子あるいは金属薄膜は、モ
リブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔ
ｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、
鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛（Ｚ
ｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属
から構成されていることが好ましい。

【０１５１】炭素薄膜として、グラファイト薄膜、アモ
ルファスカーボン薄膜、ダイヤモンドライクカーボン薄
膜、あるいはフラーレン薄膜を挙げることができる。炭
素薄膜の形成方法として、マイクロ波プラズマ法、トラ
ンス結合型プラズマ法、誘導結合型プラズマ法、電子サ
イクロトロン共鳴プラズマ法、ＲＦプラズマ法等に基づ
くＣＶＤ法、平行平板型ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法を
例示することができる。炭素薄膜の形態には、薄膜状は
もとより、炭素のウィスカー、炭素のナノチューブ（中
空及び中実を含む）が包含される。

【０１５２】尚、カソード電極の構造としては、導電材
料層の１層構成とすることもできるし、下層導電材料
層、下層導電材料層上に形成された抵抗体層、抵抗体層
上に形成された上層導電材料層の３層構成とすることも
できる。後者の場合、上層導電材料層の表面に炭素薄膜
選択成長領域を形成する。このように、抵抗体層を設け
ることによって、電子放出部における電子放出特性の均
一化を図ることができる。

【０１５３】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図３１及び図３２を参照して、扁平型電界放出素子−
３の製造方法の一例を説明する。

【０１５４】［工程−Ｅ１］先ず、例えばガラスから成
る支持体１０上にカソード電極用導電材料層を形成し、
次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩＥ法に基づき
カソード電極用導電材料層をパターニングすることによ
って、ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上
に形成する。ストライプ状のカソード電極１１は、図面
の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１は、例
えばスパッタリング法により形成された厚さ約０．２μ
ｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。

【０１５５】［工程−Ｅ２］その後、全面に、具体的に
は、支持体１０上及びカソード電極１１上に絶縁層１２
を形成する。

【０１５６】［工程−Ｅ３］次いで、ストライプ状のゲ
ート電極１３を絶縁層１２上に形成した後、［工程−Ａ
２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層
１２に開口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部
にカソード電極１１を露出させる（図３１の（Ａ）参
照）。ストライプ状のゲート電極１３は図面の紙面垂直
方向に延びている。開口部１４の平面形状は、例えば直
径１μｍ〜３０μｍの円形である。開口部１４を、例え
ば、１画素分の領域（電子放出領域）に１個〜３０００
個程度形成すればよい。

【０１５７】［工程−Ｅ４］次に、開口部１４の底部に
露出したカソード電極１１上に、電子放出部１５Ｃを形
成する。具体的には、先ず、開口部１４の底部に位置す
るカソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成長領域７０
を形成する。そのために、先ず、開口部１４の底部の中
央部にカソード電極１１の表面が露出したマスク層７１
を形成する（図３１の（Ｂ）参照）。具体的には、レジ
スト材料層をスピンコーティング法にて開口部１４内を
含む全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、開
口部１４の底部の中央部に位置するレジスト材料層に孔
部を形成することによって、マスク層７１を得ることが
できる。マスク層７１は、開口部１４の底部に位置する
カソード電極１１の一部分、開口部１４の側壁、ゲート
電極１３及び絶縁層１２を被覆している。これによっ
て、次の工程で、開口部１４の底部の中央部に位置する
カソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成
するが、カソード電極１１とゲート電極１３とが金属粒
子によって短絡することを確実に防止し得る。

【０１５８】次に、露出したカソード電極１１の表面を
含むマスク層７１上に、金属粒子を付着させる。具体的
には、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリシロキサン溶液中
に分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルアルコール
を使用）をスピンコーティング法にて全面に塗布し、炭
素薄膜選択成長領域７０を形成すべきカソード電極１１
の部分の表面に溶媒と金属粒子から成る層を形成する。
その後、マスク層７１を除去し、４００゜Ｃ程度に加熱
することによって溶媒を除去し、露出したカソード電極
１１の表面に金属粒子７２を残すことで、炭素薄膜選択
成長領域７０を得ることができる（図３２の（Ａ）参
照）。尚、ポリシロキサンは、露出したカソード電極１
１の表面に金属粒子７２を固定させる機能（所謂、接着
機能）を有する。

【０１５９】［工程−Ｅ５］その後、炭素薄膜選択成長
領域７０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜７３を形成
し、電子放出部１５Ｃを得る。この状態を図３２の
（Ｂ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭
素薄膜７３の成膜条件を、以下の表１に例示する。

【０１６０】［表１］ ［炭素薄膜の成膜条件］ 使用ガス ：ＣＨ₄／Ｈ₂＝１００／１０ＳＣＣＭ 圧力 ：１．３×１０³Ｐａ マイクロ波パワー：５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 成膜温度 ：５００゜Ｃ

【０１６１】［平面型電界放出素子−１］平面型電界放
出素子−１の模式的な一部断面図を、図３３の（Ｃ）に
示す。この平面型電界放出素子−１は、例えばガラスか
ら成る支持体１０上に形成されたストライプ状のカソー
ド電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成
された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたストライ
プ状のゲート電極１３、並びに、ゲート電極１３及び絶
縁層１２を貫通し、底部にカソード電極１１が露出した
開口部１４から成る。カソード電極１１は、図３３の
（Ｃ）の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１３は、図３
３の（Ｃ）の紙面左右方向に延びている。カソード電極
１１はクロム（Ｃｒ）から成り、絶縁層１２はＳｉＯ₂
から成る。ここで、開口部１４の底部に露出したカソー
ド電極１１の部分が電子放出部１５Ｄに相当する。

【０１６２】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図３３を参照して、平面型電界放出素子−１の製造方
法を説明する。

【０１６３】［工程−Ｆ１］先ず、支持体１０上に電子
放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を形成す
る。具体的には、支持体１０上に、クロム（Ｃｒ）から
成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて
形成した後、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す
る。これによって、ストライプ状のカソード電極１１を
支持体１０上に形成することができる（図３３の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極１１は、図３３の紙面垂直方
向に延びている。

【０１６４】［工程−Ｆ２］次に、例えばＣＶＤ法にて
ＳｉＯ₂から成る絶縁層１２を、支持体１０及びカソー
ド電極１１の上に形成する。尚、絶縁層１２を、スクリ
ーン印刷法に基づきガラスペーストから形成することも
できる。

【０１６５】［工程−Ｆ３］その後、ストライプ状のゲ
ート電極１３を絶縁層１２上に形成する（図３３の
（Ｂ）参照）。尚、ゲート電極１３は、図３３の紙面左
右方向に延びている。例えばスクリーン印刷法にて、ス
トライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に、直接形
成することもできる。

【０１６６】［工程−Ｆ４］次に、［工程−Ａ２］と同
様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開
口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部に電子放
出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を露出させ
る（図３３の（Ｃ）参照）。その後、絶縁層１２を等方
的にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を露出
させることが好ましい。

【０１６７】［平面型電界放出素子−２］図３４の
（Ａ）に模式的な一部断面図を示す平面型電界放出素子
−１の変形例である平面型電界放出素子−２が図３３の
（Ｃ）に示した平面型電界放出素子−１と相違する点
は、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の表
面（電子放出部に相当する）に、微小凹凸部１１Ａが形
成されている点にある。このような平面型電界放出素子
−２は、以下の製造方法にて製造することができる。

【０１６８】［工程−Ｇ１］先ず、［工程−Ｆ１］〜
［工程−Ｆ３］と略同様にして、支持体１０上にストラ
イプ状のカソード電極１１を形成し、全面に絶縁層１２
を形成した後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層
１２上に形成する。即ち、例えばガラスから成る支持体
１０の上に、スパッタリング法により厚さ約０．２μｍ
のタングステン層を成膜し、通常の手順に従って、この
タングステン層をストライプ状にパターニングし、カソ
ード電極１１を形成する。次に、支持体１０及びカソー
ド電極１１上に絶縁層１２を形成する。絶縁層１２は、
ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用
いるＣＶＤ法により形成することができる。更に、この
絶縁層１２の上に、ゲート電極１３を形成する。ここま
でのプロセスが終了した状態は、実質的に、図３３の
（Ｂ）に示したと同様である。

【０１６９】［工程−Ｇ２］次に、［工程−Ｆ４］と同
様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４
を形成し、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出
させる。その後、開口部１４の底部に露出したカソード
電極１１の部分に、微小凹凸部１１Ａを形成する。微小
凹凸部１１Ａの形成に際しては、エッチングガスとして
ＳＦ₆を用い、カソード電極１１を構成するタングステ
ンの結晶粒と粒界との間でエッチング速度の差が大きく
なるような条件を設定してＲＩＥ法に基づくドライエッ
チングを行う。その結果、タングステンの結晶粒径をほ
ぼ反映した寸法を有する微小凹凸部１１Ａを形成するこ
とができる。

【０１７０】このような平面型電界放出素子−２の構成
においては、カソード電極１１の微小凹凸部１１Ａ、よ
り具体的には微小凹凸部１１Ａの凸部に、ゲート電極１
３から大きな電界が加わる。このとき凸部に集中する電
界は、カソード電極１１の表面が平滑である場合に比べ
て大きいため、凸部からは量子トンネル効果によって電
子が効率良く放出される。従って、開口部１４の底部に
単に平滑なカソード電極１１が露出している平面型電界
放出素子−１に比べて、表示装置に組み込まれた場合の
輝度の向上が期待できる。それ故、図３４の（Ａ）に示
した平面型電界放出素子−２によれば、ゲート電極１３
とカソード電極１１との間の電位差が比較的小さくて
も、十分な放出電子電流密度を得ることができ、表示装
置の高輝度化が達成される。あるいは、同じ輝度を達成
するために必要なゲート電圧が低くて済み、以て、低消
費電力化を達成することが可能である。

【０１７１】尚、絶縁層１２をエッチングすることによ
って孔部を形成し、しかる後に異方性エッチング技術に
基づきカソード電極１１に微小凹凸部１１Ａを形成した
が、開口部１４を形成するためのエッチングによって、
微小凹凸部１１Ａを同時に形成することも可能である。
即ち、絶縁層１２をエッチングする際に、ある程度のイ
オンスパッタ作用が期待できる異方的なエッチング条件
を採用し、垂直壁を有する開口部１４が形成された後も
エッチングを継続することにより、開口部１４の底部に
露出したカソード電極１１の部分に微小凹凸部１１Ａを
形成することができる。その後、絶縁層１２の等方性エ
ッチングを行えばよい。

【０１７２】また、［工程−Ｇ１］と同様の工程におい
て、支持体１０上に、タングステンから成るカソード電
極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、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、次いで、カソ
ード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１Ａを形成
した後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程
を実行することによって、図３４の（Ａ）に示したと同
様の電界放出素子を作製することもできる。

【０１７３】あるいは又、［工程−Ｇ１］と同様の工程
において、支持体１０上に、タングステンから成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した
後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１
Ａを形成し、次いで、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
ニングした後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様
の工程を実行することによって、図３４の（Ａ）に示し
たと同様の電界放出素子を作製することもできる。

【０１７４】図３４の（Ｂ）には、図３４の（Ａ）に示
した電界放出素子の変形例を示す。図３４の（Ｂ）に示
す電界放出素子においては、微小凹凸部１１Ａの先端部
の平均高さ位置が、絶縁層１２の下面位置よりも支持体
１０側に存在している（即ち、下がっている）。かかる
電界放出素子を形成するには、［工程−Ｇ２］における
ドライエッチングの継続時間を延長すればよい。このよ
うな構成によれば、開口部１４の中央部近傍の電界強度
を一層高めることができる。

【０１７５】図３５には、電子放出部に相当するカソー
ド電極１１の表面（より具体的には、少なくとも微小凹
凸部１１Ａ上）に被覆層１１Ｂが形成されている平面型
電界放出素子を示す。

【０１７６】この被覆層１１Ｂは、カソード電極１１を
構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成す
ることが好ましく、どのような材料を選択するかは、カ
ソード電極１１を構成する材料の仕事関数、ゲート電極
１３とカソード電極１１との間の電位差、要求される放
出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。
被覆層１１Ｂの構成材料として、アモルファスダイヤモ
ンドを例示することができる。被覆層１１Ｂをアモルフ
ァスダイヤモンドを用いて構成した場合には、５×１０
⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出電
子電流密度を得ることができる。

【０１７７】被覆層１１Ｂの厚さは、微小凹凸部１１Ａ
を反映し得る程度に選択する。これは、被覆層１１Ｂに
よって微小凹凸部１１Ａの凹部が埋め込まれ、電子放出
部の表面が平滑化されてしまっては、微小凹凸部１１Ａ
を設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸
部１１Ａの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部１１Ａが
電子放出部の結晶粒径を反映して形成されている場合に
は、被覆層１１Ｂの厚さを概ね３０〜１００ｎｍ程度に
選択することが好ましい。また、微小凹凸部１１Ａの先
端部の平均高さ位置を絶縁層１２の下面位置よりも下げ
る場合には、厳密には、被覆層１１Ｂの先端部の平均高
さ位置を絶縁層１２の下面位置よりも下げることが、一
層好ましい。

【０１７８】具体的には、［工程−Ｆ２］の後、全面に
例えばＣＶＤ法によりアモルファスダイヤモンドから成
る被覆層１１Ｂを形成すればよい。尚、被覆層１１Ｂ
は、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に形成されたレ
ジスト層（図示せず）の上にも堆積するが、この堆積部
分はレジスト層の除去時、同時に除去される。原料ガス
として例えばＣＨ₄／Ｈ₂混合ガスや、ＣＯ／Ｈ₂混合ガ
スを使用したＣＶＤ法に基づき被覆層１１Ｂを形成する
ことができ、それぞれ炭素を含む化合物の熱分解によっ
てアモルファスダイヤモンドから成る被覆層１１Ｂが形
成される。

【０１７９】あるいは又、［工程−Ｆ１］と同様の工程
において、支持体１０上に、タングステンから成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した
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、その
後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１
Ａを形成し、次いで、被覆層１１Ｂを形成した後、［工
程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程を実行するこ
とによって、図３５に示す電界放出素子を作製すること
もできる。

【０１８０】あるいは又、［工程−Ｆ１］と同様の工程
において、支持体１０上に、タングステンから成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した
後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１
Ａを形成し、次いで、被覆層１１Ｂを形成した後、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき被覆層
１１Ｂ、カソード電極用導電材料層をパターニングした
後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程を実
行することによって、図３５に示す電界放出素子を作製
することもできる。

【０１８１】あるいは又、被覆層を構成する材料とし
て、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構成
する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるよう
な材料を適宜選択することもできる。

【０１８２】尚、図３３の（Ｃ）に示した平面型電界放
出素子の電子放出部１５Ｄ（カソード電極１１の表面）
に被覆層を形成してもよい。この場合には、［工程−Ｆ
４］の後、開口部１４の底部に露出したカソード電極１
１の表面に被覆層１１Ｂを形成すればよく、あるいは
又、［工程−Ｆ１］において、例えば、支持体１０上に
カソード電極用導電材料層を形成した後、カソード電極
用導電材料層上に被覆層１１Ｂを形成し、次いで、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、これ
らの層をパターニングすればよい。

【０１８３】［クレータ型電界放出素子−１］クレータ
型電界放出素子−１の模式的な一部断面図を、図３９の
（Ｂ）に示す。クレータ型電界放出素子−１は、電子を
放出する複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに
囲まれた凹部１１１Ｂとを有するカソード電極１１１
が、支持体１０上に備えられている。尚、絶縁層１２及
びゲート電極１３を取り除いた模式的な斜視図を図３８
の（Ｂ）に示す。

【０１８４】凹部の形状は特に限定されないが、典型的
には略球面を成す。これは、かかるクレータ型電界放出
素子の製造方法において球体が使用され、凹部１１１Ｂ
が球体の形状の一部を反映して形成されることと関連し
ている。従って、凹部１１１Ｂが略球面を成す場合、凹
部１１１Ｂを囲む隆起部１１１Ａは円環状となり、この
場合の凹部１１１Ｂと隆起部１１１Ａとは、全体として
クレータあるいはカルデラのような形状を呈する。隆起
部１１１Ａは電子を放出する部分であるため、電子放出
効率を高める観点からは、その先端部１１１Ｃが先鋭で
あることが特に好ましい。隆起部１１１Ａの先端部１１
１Ｃのプロファイルは、不規則な凹凸を有していても、
あるいは滑らかであってもよい。１画素内における隆起
部１１１Ａの配置は規則的であってもランダムであって
もよい。尚、凹部１１１Ｂは、凹部１１１Ｂの周方向に
沿って連続した隆起部１１１Ａにより囲まれていてもよ
いし、場合によっては、凹部１１１Ｂの周方向に沿って
不連続な隆起部１１１Ａにより囲まれていてもよい。

【０１８５】このようなクレータ型電界放出素子の製造
方法において、支持体上にストライプ状のカソード電極
を形成する工程は、より具体的には、複数の球体を被覆
したストライプ状のカソード電極を支持体上に形成する
工程と、球体を除去することによって、球体を被覆した
カソード電極の部分を除去し、以て、電子を放出する複
数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の
一部を反映した凹部とを有するカソード電極を形成する
工程、から成る。

【０１８６】球体の状態変化及び／又は化学変化によっ
て、球体を除去することが好ましい。ここで、球体の状
態変化及び／又は化学変化とは、膨張、昇華、発泡、ガ
ス発生、分解、燃焼、炭化等の変化若しくはこれらの組
合せを意味する。例えば、球体が有機材料から成る場
合、球体を燃焼させることによって除去することが一層
好ましい。尚、球体の除去と球体を被覆するカソード電
極の部分の除去は、必ずしも同時に起こらなくてもよ
い。例えば、球体を被覆するカソード電極の部分を除去
した後に球体の一部が残存している場合、残存した球体
の除去を後から行えばよい。

【０１８７】特に、球体が有機材料から成る場合、球体
を例えば燃焼させると、例えば、一酸化炭素、二酸化炭
素、水蒸気が発生し、球体近傍の閉鎖空間の圧力が高ま
り、球体近傍のカソード電極は或る耐圧限界を超えた時
点で破裂する。この破裂の勢いによって、球体を被覆す
るカソード電極の部分が飛散し、隆起部及び凹部が形成
され、しかも、球体が除去される。あるいは又、球体を
例えば燃焼させると、同様の機構に基づき、カソード電
極は或る耐圧限界を超えた時点で破裂する。この破裂の
勢いによって、球体を被覆するカソード電極の部分が飛
散し、隆起部及び凹部と同時に孔部が形成され、しか
も、球体が除去される。即ち、球体を除去する以前には
カソード電極には孔部が存在せず、球体の除去に伴って
孔部が形成される。このとき、球体の燃焼の初期過程は
閉鎖空間内で進行するため、球体の一部は炭化する可能
性もある。球体を被覆するカソード電極の部分の厚さ
を、破裂によって飛散し得る程度に薄くすることが好ま
しい。

【０１８８】後述するクレータ型電界放出素子−３ある
いはクレータ型電界放出素子−４においても、球体の状
態変化及び／又は化学変化によって球体を除去すること
ができるが、カソード電極の破裂を伴わないので、外力
によって除去を行う方が簡便な場合もある。ここで、外
力とは、空気又は不活性ガスの吹付け圧力、洗浄液の吹
付け圧力、磁気吸引力、静電気力、遠心力等の物理的な
力である。尚、クレータ型電界放出素子−３において
は、クレータ型電界放出素子−１と異なり、球体を被覆
する部分のカソード電極を飛散させる必要がないので、
カソード電極の残渣が発生し難いという利点がある。

【０１８９】後述するクレータ型電界放出素子−３ある
いはクレータ型電界放出素子−４で使用される球体は、
少なくとも表面が、カソード電極を構成する材料の界面
張力（表面張力）に比べて、大きな界面張力を有する材
料から構成されていることが好ましい。後述するクレー
タ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子
−４において、球体は、少なくとも表面が界面張力に関
するこの条件を満たしていればよい。つまり、カソード
電極の界面張力よりも大きな界面張力を有している部分
は、球体の表面のみであっても全体であってもよく、ま
た、球体の表面及び／又は全体の構成材料は、無機材
料、有機材料、あるいは無機材料と有機材料の組合せの
いずれであってもよい。クレータ型電界放出素子−３あ
るいはクレータ型電界放出素子−４において、カソード
電極等が通常の金属系材料から構成されている場合、金
属系材料の表面には吸着水分に由来する水酸基、絶縁層
の表面にはＳｉ−Ｏ結合のダングリング・ボンドと吸着
水分とに由来する水酸基が存在し、親水性の高い状態に
あるのが普通である。従って、疎水性の表面処理層を有
する球体を用いることが、特に有効である。疎水性の表
面処理層の構成材料として、フッ素系樹脂、例えばポリ
テトラフルオロエチレンを挙げることができる。球体が
疎水性の表面処理層を有する場合、疎水性の表面処理層
の内側の部分を芯材と称することにすると、芯材の構成
材料は、ガラス、セラミックス、フッ素系樹脂以外の高
分子材料のいずれであってもよい。

【０１９０】球体を構成する有機材料は特に限定されな
いが、汎用の高分子材料が好適である。但し、重合度が
極端に大きかったり、多重結合含有量が極端に多い高分
子材料では、燃焼温度が高くなり過ぎ、燃焼による球体
の除去時、カソード電極に悪影響が及ぶ虞がある。それ
故、これらに対する悪影響が生じる虞のない温度にて燃
焼若しくは炭化させることが可能な高分子材料を選択す
ることが好ましい。特に、絶縁層をガラスペーストのよ
うな、後工程において焼成を要する材料を用いて形成す
る場合には、工数をなるべく減少させる観点から、ガラ
スペーストの焼成温度にて燃焼若しくは炭化可能な高分
子材料を選択することが好適である。ガラスペーストの
典型的な焼成温度は約５３０゜Ｃなので、かかる高分子
材料の燃焼温度は３５０〜５００゜Ｃ程度であることが
好ましい。代表的な高分子材料として、スチレン系、ウ
レタン系、アクリル系、ビニル系、ジビニルベンゼン
系、メラミン系、ホルムアルデヒド系、ポリメチレン系
のホモポリマー又は共重合体を挙げることができる。あ
るいは又、球体として、支持体上での確実な配置を確保
するために、付着力を有する固着タイプの球体を使用す
ることもできる。固着タイプの球体として、アクリル系
樹脂から成る球体を例示することができる。

【０１９１】あるいは又、例えば、塩化ビニリデン・ア
クリロニトリル共重合体を外殻とし、発泡材としてイソ
ブタンを内包し、カプセル化した加熱膨張型マイクロス
フェアを球体として使用することができる。クレータ型
電界放出素子−１において、かかる加熱膨張型マイクロ
スフェアを用い、熱膨張型マイクロスフェアを加熱する
と、外殻のポリマーが軟化し、しかも、内包されたイソ
ブタンがガス化して膨張する結果、粒径が膨張前と比較
して約４倍程度の真球の中空体が形成される。その結
果、クレータ型電界放出素子−１において、電子を放出
する隆起部、及び、隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状
の一部を反映した凹部を、カソード電極に形成すること
ができる。尚、熱膨張型マイクロスフェアの加熱による
膨張も、本明細書においては、球体の除去という概念に
包含する。その後、熱膨張型マイクロスフェアを適切な
溶剤を用いて取り除けばよい。

【０１９２】クレータ型電界放出素子−１においては、
支持体上に複数の球体を配置した後、球体を被覆するカ
ソード電極を形成すればよい。この場合においては、あ
るいは又、後述するクレータ型電界放出素子−３あるい
はクレータ型電界放出素子−４においては、支持体上へ
の複数の球体の配置方法として、球体を支持体上に散布
する乾式法を挙げることができる。球体の散布には、例
えば、液晶表示装置の製造分野において、パネル間隔を
一定に維持するためのスペーサを散布する技術を応用す
ることができる。具体的には、圧搾気体で球体をノズル
から噴射する、所謂スプレーガンを用いることができ
る。尚、球体をノズルから噴射する際、球体を揮発性の
溶剤中に分散させた状態としてもよい。あるいは、静電
粉体塗装の分野で通常使用されている装置や方法を利用
して球体を散布することもできる。例えば、コロナ放電
を利用した静電粉体吹付けガンにより負に帯電させた球
体を、接地した支持体に向かって吹き付けることができ
る。使用する球体は、後述するように非常に小さいた
め、支持体上に散布されると支持体の表面に例えば静電
気力によって付着し、以降の工程においても容易に支持
体から脱落することはない。支持体上に複数の球体の配
置した後、球体を加圧すれば、支持体上の複数の球体の
重なりを解消することができ、球体を支持体上で単層に
密に配置することができる。

【０１９３】あるいは、後述するクレータ型電界放出素
子−２のように、球体とカソード電極材料とを分散媒中
に分散させて成る組成物から成る組成物層を支持体上に
形成し、以て、支持体上に複数の球体を配置し、カソー
ド電極材料から成るカソード電極で球体を被覆した後、
分散媒を除去することもできる。組成物の性状として
は、スラリーやペーストが可能であり、これらの所望の
性状に応じ、分散媒の組成や粘度を適宜選択すればよ
い。組成物層を支持体上に形成する方法としては、スク
リーン印刷法が好適である。カソード電極材料は、典型
的には、分散媒中における沈降速度が球体よりも遅い微
粒子であることが好適である。かかる微粒子を構成する
材料として、カーボン、バリウム、ストロンチウム、鉄
を挙げることができる。分散媒を除去した後、必要に応
じてカソード電極の焼成を行う。組成物層を支持体上に
形成する方法としては、噴霧法、滴下法、スピンコーテ
ィング法、スクリーン印刷法を挙げることができる。
尚、球体が配置されると共に、カソード電極材料から成
るカソード電極で球体が被覆されるが、組成物層の形成
方法に依っては、かかるカソード電極のパターニングを
行う必要がある。

【０１９４】あるいは、後述するクレータ型電界放出素
子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４にあって
は、球体を分散媒中に分散させて成る組成物から成る組
成物層を支持体上に形成し、以て、支持体上に複数の球
体を配置した後、分散媒を除去することができる。組成
物の性状としては、スラリーやペーストが可能であり、
これらの所望の性状に応じ、分散媒の組成や粘度を適宜
選択すればよい。典型的には、イソプロピルアルコール
等の有機溶媒を分散媒として用い、蒸発により分散媒を
除去することができる。組成物層を支持体上に形成する
方法としては、噴霧法、滴下法、スピンコーティング
法、スクリーン印刷法を挙げることができる。

【０１９５】ところで、ゲート電極とカソード電極は互
いに異なる方向（例えば、ストライプ状のゲート電極の
射影像とストライプ状のカソード電極の射影像とが成す
角度が９０度）に延びており、且つ、例えばストライプ
状にパターニングされており、電子放出領域に位置する
隆起部から電子が放出される。従って、隆起部は、機能
上、電子放出領域にのみ存在すればよい。但し、たとえ
電子放出領域以外の領域に隆起部及び凹部が存在してい
たとしても、このような隆起部及び凹部は絶縁層に被覆
されたまま、何ら電子を放出するといった機能を果たさ
ない。従って、球体を全面に配置しても何ら問題は生じ
ない。

【０１９６】これに対して、球体を被覆したカソード電
極用導電材料層、絶縁層及びゲート電極を構成する層の
各部分を除去する場合、個々の球体の配置位置と開口部
の形成位置とが一対一に対応するため、電子放出領域以
外の領域にも開口部が形成される。以下、電子放出領域
以外の領域に形成される開口部を「無効開口部」と呼
び、電子放出に寄与する本来の開口部と区別する。とこ
ろで、電子放出領域以外の領域に無効開口部が形成され
たとしても、この無効開口部は電界放出素子として何ら
機能せず、電子放出領域に形成される電界放出素子の動
作に何ら悪影響を及ぼさない。なぜなら、無効開口部の
底部に隆起部及び凹部が露出していても、無効開口部の
上端部にゲート電極が形成されていないからであり、あ
るいは又、無効開口部の上端部にゲート電極が形成され
ていても底部に隆起部及び凹部が露出していないか、あ
るいは、無効開口部の底部に隆起部及び凹部が露出して
おらず、しかも、上端部にゲート電極が形成されておら
ず、単に支持体の表面が露出しているか、のいずれかで
あるからである。従って、球体を全面に配置しても何ら
問題は生じない。尚、電子放出領域とそれ以外の領域と
の境界線上に形成された孔は、開口部に含まれる。

【０１９７】球体の直径は、所望の開口部の直径、凹部
の直径、電界放出素子を用いて構成される表示装置の表
示画面寸法、画素数、電子放出領域の寸法、１画素を構
成すべき電界放出素子の個数に応じて選択することがで
きるが、０．１〜１０μｍの範囲で選択することが好ま
しい。例えば、液晶表示装置のスペーサとして市販され
ている球体は、粒径分布が１〜３％と良好なので、これ
を利用することが好適である。球体の形状は真球である
ことが理想的ではあるが、必ずしも真球である必要はな
い。支持体上には球体を１００〜５０００個／ｍｍ²程
度の密度で配置することが好適である。例えば球体を約
１０００個／ｍｍ²の密度で支持体上に配置すると、例
えば電子放出領域の寸法を仮に０．５ｍｍ×０．２ｍｍ
とした場合、この電子放出領域内に約１００個の球体が
存在し、約１００個の隆起部が形成されることになる。
１つの電子放出領域にこの程度の個数の隆起部が形成さ
れていれば、球体の粒径分布や真球度のばらつきに起因
する凹部の直径のばらつきはほぼ平均化され、実用上、
１画素（又は１サブピクセル）当たりの放出電子電流密
度や輝度はほぼ均一となる。

【０１９８】クレータ型電界放出素子−１あるいは後述
するクレータ型電界放出素子−２〜クレータ型電界放出
素子−４においては、球体の形状の一部が電子放出部を
構成する凹部の形状に反映される。隆起部の先端部のプ
ロファイルは、不規則な凹凸を有していても、あるいは
滑らかであってもよいが、特に、クレータ型電界放出素
子−１やクレータ型電界放出素子−２においては、この
先端部はカソード電極の破断により形成されるため、隆
起部の先端部が不規則形状となり易い。破断により隆起
部に先端部が先鋭化すると、先端部が高効率の電子放出
部として機能し得るので、好都合である。クレータ型電
界放出素子−１〜クレータ型電界放出素子−４において
は、凹部を囲む隆起部はいずれも概ね円環状となり、こ
の場合の凹部と隆起部とは、全体としてクレータあるい
はカルデラのような形状を呈する。

【０１９９】支持体上における隆起部の配置は規則的で
あってもランダムであってもよく、球体の配置方法に依
存する。上述の乾式法あるいは湿式法を採用した場合、
支持体上における隆起部の配置はランダムとなる。尚、
凹部の周方向に沿って連続した隆起部により凹部が囲ま
れていてもよいし、場合によっては、凹部の周方向に沿
って不連続な隆起部により凹部が囲まれていてもよい。

【０２００】クレータ型電界放出素子−１〜クレータ型
電界放出素子−４において、絶縁層の形成後、絶縁層に
開口部を形成するが、隆起部の先端部に損傷が生じない
ように、隆起部を得た後、保護層を形成し、開口部の形
成後、保護層を取り除く構成とすることもできる。保護
層を構成する材料として、クロムを例示することができ
る。

【０２０１】以下、図３６〜図３９を参照して、クレー
タ型電界放出素子−１の製造方法を説明するが、図３６
の（Ａ）、図３７の（Ａ）、図３８の（Ａ）模式的な一
部端面図であり、図３９の（Ａ）及び（Ｂ）は模式的な
一部断面図であり、図３６の（Ｂ）、図３７の（Ｂ）及
び図３８の（Ｂ）は、図３６の（Ａ）、図３７の（Ａ）
及び図３８の（Ａ）よりも広い範囲を模式的に示す一部
斜視図である。

【０２０２】［工程−Ｈ１］先ず、複数の球体８０を被
覆したカソード電極１１１を支持体１０上に形成する。
具体的には、先ず、例えばガラスから成る支持体１０上
の全面に、球体８０を配置する。球体８０は、例えばポ
リメチレン系の高分子材料から成り、平均直径約５μ
ｍ、粒径分布１％未満である。球体８０を、スプレーガ
ンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／ｍｍ²
の密度でランダムに配置する。スプレーガンを用いた散
布は、球体を揮発性溶剤と混合して噴霧する方式、ある
いは粉末状態のままノズルから噴射する方式のいずれで
もよい。配置された球体８０は、静電気力で支持体１０
上に保持されている。この状態を図３６の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。

【０２０３】［工程−Ｈ２］次に、球体８０及び支持体
１０上にカソード電極１１１を形成する。カソード電極
１１１を形成した状態を、図３７の（Ａ）及び（Ｂ）に
示す。カソード電極１１１は、例えばカーボンペースト
をストライプ状にスクリーン印刷することによって形成
することができる。このとき、球体８０は支持体１０上
の全面に配置されているので、球体８０の中には、図３
７の（Ｂ）に示すように、カソード電極１１１で被覆さ
れないものも当然存在する。次に、カソード電極１１１
に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、カソード電極１
１１を平坦化するために、例えば１５０゜Ｃにてカソー
ド電極１１１を乾燥する。この温度では、球体８０は何
ら状態変化及び／又は化学変化を起こさない。尚、上述
のようなカーボンペーストを用いたスクリーン印刷に替
えて、カソード電極１１１を構成するカソード電極用導
電材料層を全面に形成し、このカソード電極用導電材料
層を通常のリソグラフィ技術とドライエッチング技術を
用いてパターニングし、ストライプ状のカソード電極１
１１を形成することもできる。リソグラフィ技術を適用
する場合、通常、レジスト材料層をスピンコーティング
法により形成するが、スピンコーティング時の支持体１
０の回転数が５００ｒｐｍ程度、回転時間が数秒間程度
であれば、球体８０は脱落したり変位することなく、支
持体１０上に保持され得る。

【０２０４】［工程−Ｈ３］次に、球体８０を除去する
ことによって、球体８０を被覆したカソード電極１１１
の部分を除去し、以て、電子を放出する複数の隆起部１
１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体８０
の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂとを有するカソー
ド電極１１１を形成する。この状態を、図３８の（Ａ）
及び（Ｂ）に示す。具体的には、カソード電極１１１の
焼成を兼ね、約５３０゜Ｃにて加熱を行うことにより球
体８０を燃焼させる。球体８０の燃焼に伴って球体８０
が閉じ込められていた閉鎖空間の圧力が上昇し、球体８
０を被覆するカソード電極１１１の部分が或る耐圧限界
を超えた時点で破裂して除去される。その結果、支持体
１０上に形成されたカソード電極１１１の一部分に、隆
起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂが形成される。尚、球体
を除去した後に、球体の一部分が残渣として残る場合に
は、使用する球体を構成する材料にも依るが、適切な洗
浄液を用いて残渣を除去すればよい。

【０２０５】［工程−Ｈ４］その後、カソード電極１１
１及び支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体的に
は、例えば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚さに
スクリーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる水分
や溶剤を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するため
に、例えば１５０゜Ｃにて絶縁層１２を乾燥する。上述
のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替え
て、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜を形成し
てもよい。

【０２０６】［工程−Ｈ５］次に、絶縁層１２上に、ス
トライプ状のゲート電極１３を形成する（図３９の
（Ａ）参照）。ストライプ状のゲート電極１３の射影像
の延びる方向は、ストライプ状のカソード電極１１１の
射影像の延びる方向と９０度の角度を成している。

【０２０７】［工程−Ｈ６］その後、ゲート電極１３の
射影像とカソード電極１１１の射影像とが重複する電子
放出領域において、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づ
き、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成
し、以て、開口部１４（孔部）の底部に複数の複数の隆
起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂを露出させる。尚、カソ
ード電極１１１に対して十分に高いエッチング選択比が
確保できる条件でエッチングを行うことが好ましい。あ
るいは又、隆起部１１１Ａを形成した後、例えば、クロ
ムから成る保護層を形成しておき、開口部１４を形成し
た後、保護層を取り除くことが好ましい。こうして、図
３９の（Ｂ）に示した電界放出素子を得ることができ
る。

【０２０８】尚、クレータ型電界放出素子−１の製造方
法の変形例として、［工程−Ｈ２］の後、［工程−Ｈ
４］〜［工程−Ｈ６］を実行し、次いで、［工程−Ｈ
３］を実行してもよい。この場合、球体の燃焼とゲート
電極１３及び絶縁層１２を構成する材料の焼成を同時に
行えばよい。

【０２０９】あるいは又、［工程−Ｈ２］の後、［工程
−Ｈ４］を実行し、更に、［工程−Ｈ５］と同様の工程
において、開口部を有していないストライプ状のゲート
電極を構成する層を絶縁層上に形成した後、［工程−Ｈ
３］を実行する。これによって、球体８０を被覆したカ
ソード電極１１１、絶縁層１２及びゲート電極１３を構
成する層の各部分が除去され、以て、ゲート電極１３及
び絶縁層１２を貫通した開口部１４が形成されると共
に、電子を放出する隆起部１１１Ａと、隆起部１１１Ａ
に囲まれ、且つ、球体８０の形状の一部を反映した凹部
１１１Ｂとから成る電子放出部を、開口部１４の底部に
位置するカソード電極１１１に形成することができる。
即ち、球体８０の燃焼に伴って球体８０が閉じ込められ
ている閉鎖空間の圧力が上昇し、球体を被覆する部分の
カソード電極１１１と絶縁層１２とゲート電極１３を構
成する層とが或る耐圧限界を超えた時点で破裂し、隆起
部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂと同時に開口部１４が形成
され、しかも、球体８０が除去される。開口部１４は、
ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通し、且つ、球体８
０の形状の一部を反映している。また、開口部１４の底
部には、電子を放出する隆起部１１１Ａ、及び、隆起部
１１１Ａに囲まれ、且つ、球体８０の形状の一部を反映
した凹部１１１Ｂが残る。

【０２１０】［クレータ型電界放出素子−２］クレータ
型電界放出素子−２の製造方法の図４０を参照して説明
するが、支持体１０上に複数の球体８０を配置する工程
が、球体８０とカソード電極材料とを分散媒中に分散さ
せて成る組成物から成る組成物層８１を支持体１０上に
形成し、以て、支持体１０上に複数の球体８０を配置
し、カソード電極材料から成るカソード電極１１１で球
体を被覆した後、分散媒を除去する工程から成る、即
ち、湿式法から成る点が、クレータ型電界放出素子−１
の製造方法と相違する。

【０２１１】［工程−Ｊ１］先ず、支持体１０上に複数
の球体８０を配置する。具体的には、球体８０とカソー
ド電極材料８１Ｂとを分散媒８１Ａ中に分散させて成る
組成物から成る組成物層８１を支持体１０上に形成す
る。即ち、例えば、イソプロピルアルコールを分散媒８
１Ａとして使用し、平均直径約５μｍのポリメチレン系
の高分子材料から成る球体８０と、平均直径約０．０５
μｍのカーボン粒子をカソード電極材料８１Ｂとして分
散媒８１Ａ中に分散させて成る組成物を支持体１０上に
ストライプ状にスクリーン印刷し、組成物層８１を形成
する。図４０の（Ａ）には、組成物層８１の形成直後の
状態を示す。

【０２１２】［工程−Ｊ２］支持体１０に保持された組
成物層８１中では、間もなく球体８０が沈降して支持体
１０上に配置されると共に、球体８０から支持体１０上
に亙ってカソード電極材料８１Ｂが沈降し、カソード電
極材料８１Ｂから成るカソード電極１１１が形成され
る。これによって、支持体１０上に複数の球体８０を配
置し、カソード電極材料から成るカソード電極１１１で
球体８０を被覆することができる。この状態を、図４０
の（Ｂ）に示す。

【０２１３】［工程−Ｊ３］その後、分散媒８１Ａを例
えば蒸発させることによって除去する。この状態を、図
４０の（Ｃ）に示す。

【０２１４】［工程−Ｊ４］次いで、クレータ型電界放
出素子−１の［工程−Ｈ３］〜［工程−Ｈ６］と同様の
工程、あるいは、クレータ型電界放出素子−１の製造方
法の変形例を実行することによって、図３９の（Ｂ）に
示したと同様の電界放出素子を完成することができる。

【０２１５】［クレータ型電界放出素子−３］このクレ
ータ型電界放出素子−３の製造方法において、支持体上
にストライプ状のカソード電極を形成する工程は、より
具体的には、支持体上に複数の球体を配置する工程と、
電子を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且
つ、球体の形状の一部を反映した凹部とを有し、各隆起
部が球体の周囲に形成されたカソード電極を、支持体上
に設ける工程と、球体を除去する工程、から成る。支持
体上への複数の球体の配置は、球体の散布によって行
う。また、球体は疎水性の表面処理層を有する。以下、
かかる電界放出素子の製造方法を、図４１を参照して説
明する。

【０２１６】［工程−Ｋ１］先ず、支持体１０上に複数
の球体１８０を配置する。具体的には、ガラスから成る
支持体１０上の全面に、複数の球体１８０を配置する。
この球体１８０は、例えばジビニルベンゼン系の高分子
材料から成る芯材１８０Ａをポリテトラフルオロエチレ
ン系樹脂から成る表面処理層１８０Ｂで被覆して成り、
平均直径約５μｍ、粒径分布１％未満である。球体１８
０を、スプレーガンを用い、支持体１０上におおよそ１
０００個／ｍｍ²の密度でランダムに配置する。配置さ
れた球体１８０は、静電気力で支持体１０上に吸着され
ている。ここまでのプロセスが終了した状態を、図４１
の（Ａ）に示す。

【０２１７】［工程−Ｋ２］次に、電子を放出する複数
の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且
つ、球体１８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂと
を有し、各隆起部１１１Ａが球体１８０の周囲に形成さ
れたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。具
体的には、クレータ型電界放出素子−１で述べたと同様
に、例えばカーボンペーストをストライプ状にスクリー
ン印刷するが、クレータ型電界放出素子−３では、球体
１８０の表面が表面処理層１８０Ｂにより疎水性を帯び
ているために、球体１８０の上にスクリーン印刷された
カーボンペーストは直ちに弾かれて落下し、球体１８０
の周囲に堆積して隆起部１１１Ａが形成される。隆起部
１１１Ａの先端部１１１Ｃは、クレータ型電界放出素子
−１の場合ほど先鋭とはならない。球体１８０と支持体
１０との間に入り込んだカソード電極１１１の部分が、
凹部１１１Ｂとなる。図４１の（Ｂ）では、カソード電
極１１１と球体１８０との間に隙間が存在するように図
示されているが、カソード電極１１１と球体１８０とは
接触している場合もある。その後、カソード電極１１１
を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。ここまでのプロセ
スが終了した状態を、図４１の（Ｂ）に示す。

【０２１８】［工程−Ｋ３］次に、球体１８０に外力を
与えることによって、支持体１０上から球体１８０を除
去する。具体的な除去方法としては、洗浄や圧搾気体の
吹付けを挙げることができる。ここまでのプロセスが終
了した状態を、図４１の（Ｃ）に示す。尚、球体の除去
は、球体の状態変化及び／又は化学変化に基づいて、よ
り具体的には、例えば、燃焼によって球体を除去するこ
とも可能である。

【０２１９】［工程−Ｋ４］その後、クレータ型電界放
出素子−１の［工程−Ｈ４］〜［工程−Ｈ６］を実行す
ることによって、図３９の（Ｂ）に示したと略同様の電
界放出素子を得ることができる。

【０２２０】尚、クレータ型電界放出素子−３の製造方
法の変形例として、［工程−Ｋ２］の後、クレータ型電
界放出素子−１における［工程−Ｈ４］〜［工程−Ｈ
６］を実行し、次いで、［工程−Ｋ３］を実行してもよ
い。

【０２２１】［クレータ型電界放出素子−４］クレータ
型電界放出素子−４の製造方法において、支持体上にス
トライプ状のカソード電極を形成する工程は、より具体
的には、支持体上に複数の球体を配置する工程と、電子
を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、
球体の形状の一部を反映した凹部とを有し、各隆起部が
球体の周囲に形成されたカソード電極を支持体上に設け
る工程、から成る。尚、全面に絶縁層を設ける際、球体
の上方に開口部が形成された絶縁層を、カソード電極及
び支持体上に設ける。球体の除去は、開口部の形成後に
行う。クレータ型電界放出素子−４の製造方法において
は、支持体上への複数の球体の配置は、球体の散布によ
って行う。また、球体は疎水性の表面処理層を有する。
以下、クレータ型電界放出素子−４の製造方法を、図４
２及び図４３を参照して説明する。

【０２２２】［工程−Ｌ１］先ず、支持体１０上に複数
の球体１８０を配置する。具体的には、クレータ型電界
放出素子−３の製造工程における［工程−Ｋ１］と同様
の工程を実行する。

【０２２３】［工程−Ｌ２］その後、電子を放出する複
数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且
つ、球体１８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂと
を有し、各隆起部１１１Ａが球体１８０の周囲に形成さ
れたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。具
体的には、クレータ型電界放出素子−３の製造工程にお
ける［工程−Ｋ２］と同様の工程を実行する。

【０２２４】［工程−Ｌ３］次に、球体の上方に開口部
１４Ａが形成された絶縁層１２を、カソード電極１１１
及び支持体１０上に設ける。具体的には、例えば、ガラ
スペーストを全面に約５μｍの厚さにスクリーン印刷す
る。球体１８０の表面が表面処理層１８０Ｂにより疎水
性を帯びているために、球体１８０の上にスクリーン印
刷されたガラスペーストは直ちに弾かれて落下し、自ら
の表面張力により絶縁層１２の球体１８０の上の部分は
収縮する。その結果、球体１８０の頂部は絶縁層１２に
覆われることなく、開口部１４Ａ内に露出する。この状
態を図４２の（Ａ）に示す。図示した例では、開口部１
４Ａの上端部の直径は球体１８０の直径よりも大きい
が、表面処理層１８０Ｂの界面張力が、ガラスペースト
の界面張力よりも小さい場合には、開口部１４Ａの直径
が小さくなる傾向にある。逆に、表面処理層１８０Ｂの
界面張力が、ガラスペーストの界面張力よりも著しく大
きい場合には、開口部１４Ａの直径は大きくなり易い。
その後、絶縁層１２を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させ
る。

【０２２５】［工程−Ｌ４］次に、開口部１４Ａと連通
する開口部１４Ｂを有するゲート電極１３を絶縁層１２
上に形成する。具体的には、例えば、ペーストをストラ
イプ状にスクリーン印刷する。球体１８０の表面が表面
処理層１８０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体
１８０の上にスクリーン印刷されたペーストは直ちに弾
かれて、自らの表面張力により収縮し、絶縁層１２の表
面のみに付着した状態となる。このとき、ゲート電極１
３は、図示するように、絶縁層１２の開口端部から開口
部１４Ａ内へ若干回り込むように形成されることもあ
る。その後、ゲート電極１３を例えば１５０゜Ｃにて乾
燥させる。ここまでの工程が終了した状態を、図４２の
（Ｂ）に示す。尚、表面処理層１８０Ｂの界面張力が、
ペーストの界面張力よりも小さい場合には、開口部１４
Ａの直径が小さくなる傾向にある。逆に、表面処理層１
８０Ｂの界面張力が、ペーストの界面張力よりも著しく
大きい場合には、開口部１４Ａの直径は大きくなり易
い。

【０２２６】［工程−Ｌ５］次に、開口部１４Ｂ，１４
Ａの底部に露出した球体１８０を除去する。具体的に
は、カソード電極１１１と絶縁層１２との焼成を兼ね、
ガラスペーストの典型的な焼成温度である約５３０゜Ｃ
にて加熱を行うことにより、球体１８０を燃焼させる。
このとき、クレータ型電界放出素子−１と異なり、絶縁
層１２及びゲート電極１３には開口部１４Ａ，１４Ｂが
最初から形成されているので、カソード電極１１１や絶
縁層１２、ゲート電極１３の一部が飛散することはな
く、球体１８０は速やかに除去される。尚、開口部１４
Ａ，１４Ｂの上端部の直径が球体１８０の直径よりも大
きい場合、球体１８０を燃焼させなくとも、例えば、洗
浄や圧搾気体の吹付け等の外力によって球体１８０を除
去することが可能である。ここまでの工程が終了した状
態を、図４３の（Ａ）に示す。

【０２２７】［工程−Ｌ６］その後、開口部１４Ａの側
壁面に相当する絶縁層１２の一部を等方的にエッチング
すると、図４３の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成する
ことができる。ここでは、ゲート電極１３の端部が下方
を向いているが、このことは、開口部１４内の電界強度
を高める上で好ましい。

【０２２８】［エッジ型電界放出素子］エッジ型電界放
出素子の模式的な一部断面図を図４４の（Ａ）に示す。
このエッジ型電界放出素子は、支持体１０上に形成され
たストライプ状のカソード電極２１１と、支持体１０及
びカソード電極２１１上に形成された絶縁層１２と、絶
縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３
から構成されており、開口部１４がゲート電極１３及び
絶縁層１２に設けられている。開口部１４の底部にはカ
ソード電極２１１のエッジ部２１１Ａが露出している。
カソード電極２１１及びゲート電極１３に電圧を印加す
ることによって、カソード電極２１１のエッジ部２１１
Ａから電子が放出される。

【０２２９】尚、図４４の（Ｂ）に示すように、開口部
１４内のカソード電極２１１の下の支持体１０に凹部１
０Ａが形成されていてもよい。あるいは又、模式的な一
部断面図を図４４の（Ｃ）に示すように、支持体１０上
に形成された第１のゲート電極１３Ａと、支持体１０及
び第１のゲート電極１３Ａ上に形成された層間絶縁層１
２Ａと、層間絶縁層１２Ａ上に形成されたカソード電極
２１１と、層間絶縁層１２Ａ及びカソード電極２１１に
形成された絶縁層１２Ｂと、絶縁層１２Ｂ上に形成され
た第２のゲート電極１３Ｂから構成することもできる。
そして、開口部１４が、第２のゲート電極１３Ｂ、絶縁
層１２Ｂ、カソード電極２１１及び層間絶縁層１２Ａに
設けられており、開口部１４の側壁にはカソード電極２
１１のエッジ部２１１Ａが露出している。カソード電極
２１１並びに第１のゲート電極１３Ａ、第２のゲート電
極１３Ｂに電圧を印加することによって、電子放出部に
相当するカソード電極２１１のエッジ部２１１Ａから電
子が放出される。

【０２３０】例えば、図４４の（Ｃ）に示したエッジ型
電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式的な一部端
面図である図４５を参照して、以下、説明する。

【０２３１】［工程−Ｍ１］先ず、例えばガラスから成
る支持体１０の上に、スパッタリング法により厚さ約
０．２μｍのタングステン膜を成膜し、通常の手順に従
ってフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術
によりこのタングステン膜をパターニングし、第１のゲ
ート電極１３Ａを形成する。次に、全面に、ＳｉＯ₂か
ら成る厚さ０．３μｍの層間絶縁層１２Ａを形成した
後、層間絶縁層１２Ａの上にタングステンから成るスト
ライプ状のカソード電極２１１を形成する（図４５の
（Ａ）参照）。

【０２３２】［工程−Ｍ２］その後、全面に、例えばＳ
ｉＯ₂から成る厚さ０．７μｍの絶縁層１２Ｂを形成
し、次いで、絶縁層１２Ｂ上にストライプ状の第２のゲ
ート電極１３Ｂを形成する（図４５の（Ｂ）参照）。

【０２３３】［工程−Ｍ３］次に、［工程−Ａ２］と同
様の方法に基づき、第２のゲート電極１３Ｂを例えばＲ
ＩＥ法により異方的にエッチングし、開口部を形成す
る。次に、開口部の底面に露出した絶縁層１２Ｂを等方
的にエッチングし、孔部を形成する。絶縁層１２ＢをＳ
ｉＯ₂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。絶縁層１２Ｂに形
成された孔部の壁面は、第２のゲート電極１３Ｂに形成
された開口部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、絶縁層１２Ｂに形成された孔部の下端
が、第２のゲート電極１３Ｂに形成された開口部の開口
端面よりも後退するまで、ウェットエッチングを行う。

【０２３４】次に、孔部の底面に露出したカソード電極
２１１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。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、及び開口部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、カソー
ド電極２１１の露出面の中で、本来であれば開口部によ
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、
支持体１０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。

【０２３５】従って、カソード電極２１１に形成された
孔部の上端部の位置は、絶縁層１２Ｂに形成された孔部
の下端部とほぼ揃っているものの、カソード電極２１１
に形成された孔部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、カソード電極２１１のエッ
ジ部２１１Ａの厚さが、突出方向の先端部に向けて薄く
なり、エッジ部２１１Ａが先鋭化される。例えば、エッ
チング・ガスとしてＳＦ₆を用いることにより、カソー
ド電極２１１の良好な加工を行うことができる。

【０２３６】次に、カソード電極２１１に形成された孔
部の底面に露出した層間絶縁層１２Ａを等方的にエッチ
ングし、層間絶縁層１２Ａに孔部を形成し、開口部１４
を完成させる。ここでは、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。層間絶縁層１２Ａに形成さ
れた孔部の壁面は、カソード電極２１１に形成された孔
部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。開口部１４の完
成後に第１のレジスト層を除去すると、図４４の（Ｃ）
に示した構成を得ることができる。

【０２３７】［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−１］［スピント型電界放出素子］にて説明したスピ
ント型電界放出素子の製造方法の変形例を、以下、支持
体等の模式的な一部端面図である図４６〜図４９を参照
して説明するが、このスピント型電界放出素子は、基本
的には、以下の工程に基づき作製される。即ち、 （ａ）支持体１０上にストライプ状のカソード電極１１
を形成する工程 （ｂ）カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層
１２を形成する工程 （ｃ）絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を
形成する工程 （ｄ）底部にカソード電極１１が露出した開口部１４
を、ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成する工程 （ｅ）開口部１４内を含む全面に電子放出部形成用の導
電材料層９１を形成する工程 （ｆ）開口部１４の中央部に位置する導電材料層９１の
領域を遮蔽するように、マスク材料層９２を導電材料層
９１上に形成する工程 （ｇ）導電材料層９１の支持体１０に対して垂直な方向
におけるエッチング速度がマスク材料層９２の支持体に
対して垂直な方向におけるエッチング速度よりも速くな
る異方性エッチング条件下で導電材料層９１とマスク材
料層９２とをエッチングすることにより、導電材料層９
１から成り、先端部が錐状形状を有する電子放出部１５
Ｅを開口部１４内に露出したカソード電極１１上に形成
する工程

【０２３８】［工程−Ｎ１］先ず、例えばガラス基板上
に厚さ約０．６μｍのＳｉＯ₂層を形成して成る支持体
１０上に、クロム（Ｃｒ）から成るカソード電極１１を
設ける。具体的には、支持体１０上に、例えばスパッタ
リング法やＣＶＤ法にてクロムから成るカソード電極用
導電材料層を堆積させ、かかるカソード電極用導電材料
層をパターニングすることによって、複数のカソード電
極１１を形成することができる。カソード電極１１の幅
を例えば５０μｍ、カソード電極間スペースを例えば３
０μｍとする。その後、カソード電極１１上を含む支持
体１０上に、原料ガスとしてＴＥＯＳ（テトラエトキシ
シラン）を使用するプラズマＣＶＤ法にてＳｉＯ₂から
成る絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の厚さを約１μ
ｍとする。次に、絶縁層１２上の全面に、カソード電極
１１と直交する方向に平行に延びるストライプ状のゲー
ト電極１３を形成する。

【０２３９】次に、カソード電極１１とゲート電極１３
との重複領域である電子放出領域、即ち、１画素におい
て、ゲート電極１３と絶縁層１２とを貫通した開口部１
４を、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき形成する
（図４６の（Ａ）参照）。開口部１４の平面形状は、例
えば、直径０．３μｍの円形である。開口部１４は、通
常、１画素に数百乃至千個程度形成される。

【０２４０】［工程−Ｎ２］次に、全面に密着層９０を
スパッタリング法にて形成する（図４６の（Ｂ）参
照）。この密着層９０は、ゲート電極１３や開口部１４
の側壁面に露出している絶縁層１２と、次の工程で全面
的に成膜される導電材料層９１との間の密着性を高める
ために設けられる層である。導電材料層９１をタングス
テンで形成することを前提とし、タングステンから成る
密着層９０を、ＤＣスパッタリング法により０．０７μ
ｍの厚さに形成する。

【０２４１】［工程−Ｎ３］次に、開口部１４内を含む
全面に、厚さ約０．６μｍのタングステンから成る電子
放出部形成用の導電材料層９１を水素還元減圧ＣＶＤ法
により形成する（図４７の（Ａ）参照）。成膜された導
電材料層９１の表面には、開口部１４の上端面と底面と
の間の段差を反映した凹部９１Ａが形成される。

【０２４２】［工程−Ｎ４］次に、開口部１４の中央部
に位置する導電材料層９１の領域（具体的には凹部９１
Ａ）を遮蔽するようにマスク材料層９２を形成する。具
体的には、先ず、スピンコート法により厚さ０．３５μ
ｍのレジスト材料をマスク材料層９２として導電材料層
９１の上に形成する（図４７の（Ｂ）参照）。マスク材
料層９２は、導電材料層９１の凹部９１Ａを吸収し、ほ
ぼ平坦な表面となる。次に、マスク材料層９２を酸素系
ガスを用いたＲＩＥ法によりエッチングする。このエッ
チングを、導電材料層９１の平坦面が露出した時点で終
了する。これにより、導電材料層９１の凹部９１Ａを平
坦に埋め込むようにマスク材料層９２が残る（図４８の
（Ａ）参照）。

【０２４３】［工程−Ｎ５］次に、導電材料層９１とマ
スク材料層９２と密着層９０とをエッチングし、円錐形
状の電子放出部１５Ｅを形成する（図４８の（Ｂ）参
照）。これらの層のエッチングは、導電材料層９１のエ
ッチング速度がマスク材料層９２のエッチング速度より
も速くなる異方性エッチング条件下で行う。エッチング
条件を以下の表２に例示する。

【０２４４】［表２］ ［導電材料層９１等のエッチング条件］ ＳＦ₆流量 ：１５０ＳＣＣＭ Ｏ₂流量 ：３０ＳＣＣＭ Ａｒ流量 ：９０ＳＣＣＭ 圧力 ：３５Ｐａ ＲＦパワー：０．７ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）

【０２４５】［工程−Ｎ６］その後、等方的なエッチン
グ条件にて開口部１４の内部において絶縁層１２に設け
られた開口部１４の側壁面を後退させると、図４９に示
す電界放出素子が完成される。等方的なエッチングは、
ケミカルドライエッチング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、あるいは、エ
ッチング液を利用するウェットエッチングにより行うこ
とができる。エッチング液として、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。

【０２４６】ここで、［工程−Ｎ５］において、電子放
出部１５Ｅが形成される機構について、図５０を参照し
て説明する。図５０の（Ａ）は、エッチングの進行に伴
って、被エッチング物の表面プロファイルが一定時間毎
にどのように変化するかを示す模式図であり、図５０の
（Ｂ）は、エッチング時間と開口部１４の中心における
被エッチング物の厚さとの関係を示すグラフである。開
口部１４の中心におけるマスク材料層の厚さをｈ_p、開
口部１４の中心における電子放出部１５Ｅの高さをｈ_e
とする。

【０２４７】表２に示したエッチング条件では、レジス
ト材料から成るマスク材料層９２のエッチング速度より
も、導電材料層９１のエッチング速度の方が当然速い。
マスク材料層９２が存在しない領域では、導電材料層９
１が直ぐにエッチングされ始め、被エッチング物の表面
が速やかに下降してゆく。これに対して、マスク材料層
９２が存在する領域では、最初にマスク材料層９２が除
去されないとその下の導電材料層９１のエッチングが始
まらないので、マスク材料層９２がエッチングされてい
る間は被エッチング物の厚さの減少速度は遅く（ｈ_p減
少区間）、マスク材料層９２が消失した時点で初めて、
被エッチング物の厚さの減少速度がマスク材料層９２の
存在しない領域と同様に速くなる（ｈ_e減少区間）。ｈ_p
減少区間の開始時期は、マスク材料層９２が厚さが最大
となる開口部１４の中心で最も遅く、マスク材料層９２
の薄い開口部１４の周辺に向かって早くなる。このよう
にして、円錐形状の電子放出部１５Ｅが形成される。

【０２４８】レジスト材料から成るマスク材料層９２の
エッチング速度に対する導電材料層９１のエッチング速
度の比を、「対レジスト選択比」と称することにする。
この対レジスト選択比が、電子放出部１５Ｅの高さと形
状を決定する重要な因子であることを、図５１を参照し
て説明する。図５１の（Ａ）は、対レジスト選択比が相
対的に小さい場合、図５１の（Ｃ）は、対レジスト選択
比が相対的に大きい場合、図５１の（Ｂ）はこれらの中
間である場合の、電子放出部１５Ｅの形状を示してい
る。対レジスト選択比が大きいほど、マスク材料層９２
の膜減りに比べて導電材料層９１の膜減りが激しくなる
ので、電子放出部１５Ｅはより高く、且つ鋭くなること
が判る。対レジスト選択比は、ＳＦ₆流量に対するＯ₂流
量の割合を高めると低下する。また、基板バイアスを併
用してイオンの入射エネルギーを変化させることが可能
なエッチング装置を用いる場合には、ＲＦバイアスパワ
ーを高めたり、バイアス印加用の交流電源の周波数を下
げることで、対レジスト選択比を下げることができる。
対レジスト選択比の値は１．５以上、好ましくは２以
上、より好ましくは３以上に選択される。

【０２４９】尚、上記のエッチングにおいては当然、ゲ
ート電極１３やカソード電極１１に対して高い選択比を
確保する必要があるが、表２に示した条件で全く問題は
ない。なぜなら、ゲート電極１３やカソード電極１１を
構成する材料は、フッ素系のエッチング種では殆どエッ
チングされず、上記の条件であれば、概ね１０以上のエ
ッチング選択比が得られるからである。

【０２５０】［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−２］［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
２］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−１］の製造方法の変形である。この製造方法
においては、マスク材料層により遮蔽される導電材料層
の領域を、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形
−１］における製造方法におけるよりも狭くすることが
可能である。即ち、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−２］におけるスピント型電界放出素子の製造
方法においては、開口部の上端面と底面との間の段差を
反映して、柱状部とこの柱状部の上端に連通する拡大部
とから成る略漏斗状の凹部を導電材料層の表面に生成さ
せ、工程（ｆ）において、導電材料層の全面にマスク材
料層を形成した後、マスク材料層と導電材料層とを支持
体の表面に対して平行な面内で除去することにより、柱
状部にマスク材料層を残す。

【０２５１】以下、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−２］におけるスピント型電界放出素子の製造
方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図５２〜
図５４を参照して説明する。

【０２５２】［工程−Ｐ１］先ず、支持体１０上にカソ
ード電極１１を形成する。カソード電極１１は、例えば
ＤＣスパッタリング法により、ＴｉＮ層（厚さ０．１μ
ｍ）、Ｔｉ層（厚さ５ｎｍ）、Ａｌ−Ｃｕ層（厚さ０．
４μｍ）、Ｔｉ層（厚さ５ｎｍ）、ＴｉＮ層（厚さ０．
０２μｍ）及びＴｉ層（０．０２μｍ）をこの順に積層
して積層膜を形成し、続いてこの積層膜をパターニング
して形成することができる。尚、図ではカソード電極１
１を単層で表した。次に、支持体１０とカソード電極１
１の上に、厚さ０．７μｍの絶縁層１２を、ＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）を原料ガスとするプラズマＣ
ＶＤ法に基づき形成する。次いで、絶縁層１２の上にゲ
ート電極１３を形成する。

【０２５３】更に、全面に例えば ＳｉＯ₂から成る厚さ
０．２μｍのエッチング停止層９３を形成する。エッチ
ング停止層９３は、電界放出素子の機能上不可欠な部材
ではなく、後工程で行われる導電材料層９１のエッチン
グ時に、ゲート電極１３を保護する役割を果たす。尚、
導電材料層９１のエッチング条件に対してゲート電極１
３が十分に高いエッチング耐性を持ち得る場合には、エ
ッチング停止層９３を省略しても構わない。その後、Ｒ
ＩＥ法により、エッチング停止層９３、ゲート電極１
３、絶縁層１２を貫通し、底部にカソード電極１１が露
出した開口部１４を、［工程−Ａ２］と同様の方法に基
づき形成する。このようにして、図５２の（Ａ）に示す
状態が得られる。

【０２５４】［工程−Ｐ２］次に、開口部１４内を含む
全面に、例えば厚さ０．０３μｍのタングステンから成
る密着層９０を形成する。次いで、開口部１４内を含む
全面に電子放出部形成用の導電材料層９１を形成する
（図５２の（Ｂ）参照）。但し、［スピント型電界放出
素子の製造方法の変形−２］における導電材料層９１
は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］
の製造方法で述べた凹部９１Ａよりも深い凹部９１Ａが
表面に生成されるように、導電材料層９１の厚さを選択
する。即ち、導電材料層９１の厚さを適切に設定するこ
とによって、開口部１４の上端面と底面との間の段差を
反映して、柱状部９１Ｂとこの柱状部９１Ｂの上端に連
通する拡大部９１Ｃとから成る略漏斗状の凹部９１Ａを
導電材料層９１の表面に生成させることができる。

【０２５５】［工程−Ｐ３］次に、導電材料層９１の全
面に、例えば無電解メッキ法により、厚さ約０．５μｍ
の銅（Ｃｕ）から成るマスク材料層９２を形成する（図
５３の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表３に
例示する。

【０２５６】 ［表３］ メッキ液 ：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ） ７ｇ／リットル ホルマリン（３７％ＨＣＨＯ） ２０ｍｌ／リットル 水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ） １０ｇ／リットル 酒石酸ナトリウムカリウム ２０ｇ／リットル メッキ浴温度：５０゜Ｃ

【０２５７】［工程−Ｐ４］その後、マスク材料層９２
と導電材料層９１とを支持体１０の表面に対して平行な
面内で除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料
層９２を残す（図５３の（Ｂ）参照）。この除去は、例
えば化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）により行うことが
できる。

【０２５８】［工程−Ｐ５］次に、導電材料層９１と密
着層９０のエッチング速度がマスク材料層９２のエッチ
ング速度よりも速くなる異方性エッチング条件下で、導
電材料層９１とマスク材料層９２と密着層９０とをエッ
チングする。その結果、開口部１４内に錐状形状を有す
る電子放出部１５Ｅが形成される（図５４の（Ａ）参
照）。尚、電子放出部１５Ｅの先端部にマスク材料層９
２が残存する場合には、希フッ酸水溶液を用いたウェッ
トエッチングによりマスク材料層９２を除去することが
できる。

【０２５９】［工程−Ｐ６］次に、等方的なエッチング
条件で開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられ
た開口部１４の側壁面を後退させると、図５４の（Ｂ）
に示す電界放出素子が完成される。等方的なエッチング
については、［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−１］の製造方法で説明したと同様とすればよい。

【０２６０】ところで、［スピント型電界放出素子の製
造方法の変形−２］の製造方法で形成された電子放出部
１５Ｅにおいては、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−１］の製造方法で形成された電子放出部１５
Ｅに比べ、より鋭い錐状形状が達成されている。これ
は、マスク材料層９２の形状と、マスク材料層９２のエ
ッチング速度に対する導電材料層９１のエッチング速度
の比の違いに起因する。この違いについて、図５５を参
照しながら説明する。図５５は、被エッチング物の表面
プロファイルが一定時間毎にどのように変化するかを示
す図であり、図５５の（Ａ）は銅から成るマスク材料層
９２を用いた場合、図５５の（Ｂ）はレジスト材料から
成るマスク材料層９２を用いた場合をそれぞれ示す。
尚、簡略化のために導電材料層９１のエッチング速度と
密着層９０のエッチング速度とをそれぞれ等しいものと
仮定し、図５５においては密着層９０の図示を省略す
る。

【０２６１】銅から成るマスク材料層９２を用いた場合
（図５５の（Ａ）参照）は、マスク材料層９２のエッチ
ング速度が導電材料層９１のエッチング速度に比べて十
分に遅いために、エッチング中にマスク材料層９２が消
失することがなく、従って、先端部の鋭い電子放出部１
５Ｅを形成することができる。これに対して、レジスト
材料から成るマスク材料層９２を用いた場合（図５５の
（Ｂ）参照）は、マスク材料層９２のエッチング速度が
導電材料層９１のエッチング速度に比べてそれ程遅くな
いために、エッチング中にマスク材料層９２が消失し易
く、従って、マスク材料層消失後の電子放出部１５Ｅの
錐状形状が鈍化する傾向がある。

【０２６２】また、柱状部９１Ｂに残るマスク材料層９
２には、柱状部９１Ｂの深さが多少変化しても、電子放
出部１５Ｅの形状は変化し難いというメリットもある。
即ち、柱状部９１Ｂの深さは、導電材料層９１の厚さや
ステップカバレージのばらつきによって変化し得るが、
柱状部９１Ｂの幅は深さによらずほぼ一定なので、マス
ク材料層９２の幅もほぼ一定となり、最終的に形成され
る電子放出部１５Ｅの形状には大差が生じない。これに
対して、凹部９１Ａに残るマスク材料層９２において
は、凹部９１Ａが浅い場合と深い場合とでマスク材料層
の幅も変化してしまうため、凹部９１Ａが浅くマスク材
料層９２の厚さが薄い場合ほど、より早期に電子放出部
１５Ｅの錐状形状の鈍化が始まる。電界放出素子の電子
放出効率は、ゲート電極とカソード電極との間の電位
差、ゲート電極とカソード電極との間の距離、電子放出
部の構成材料の仕事関数の他、電子放出部の先端部の形
状によっても変化する。このため、必要に応じて上述の
ようにマスク材料層の形状やエッチング速度を選択する
ことが好ましい。

【０２６３】［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−３］［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
３］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−２］のスピント型電界放出素子の製造方法の
変形である。［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−３］の製造方法においては、工程（ｅ）において、
開口部の上端面と底面との間の段差を反映して、柱状部
とこの柱状部の上端に連通する拡大部とから成る略漏斗
状の凹部を導電材料層の表面に生成させ、工程（ｆ）に
おいて、導電材料層の全面にマスク材料層を形成した
後、導電材料層上と拡大部内のマスク材料層を除去する
ことにより、柱状部にマスク材料層を残す。以下、［ス
ピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］における
スピント型電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式
的な一部端面図である図５６及び図５７を参照して説明
する。

【０２６４】［工程−Ｑ１］先ず、図５３の（Ａ）に示
したマスク材料層９２の形成までを［スピント型電界放
出素子の製造方法の変形−２］の製造方法の［工程−Ｐ
１］〜［工程−Ｐ３］と同様に行った後、導電材料層９
１上と拡大部９１Ｃ内のマスク材料層９２のみを除去す
ることにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層９２を残す
（図５６の（Ａ）参照）。このとき、例えば希フッ酸水
溶液を用いたウェットエッチングを行うことにより、タ
ングステンから成る導電材料層９１を除去することな
く、銅から成るマスク材料層９２のみを選択的に除去す
ることができる。柱状部９１Ｂ内に残るマスク材料層９
２の高さは、エッチング時間に依存するが、このエッチ
ング時間は、拡大部９１Ｃに埋め込まれたマスク材料層
９２の部分が十分に除去される限りにおいて、それ程の
厳密さを要しない。なぜなら、マスク材料層９２の高低
に関する議論は、図５５の（Ａ）を参照しながら前述し
た柱状部９１Ｂの浅深に関する議論と実質的に同じであ
り、マスク材料層９２の高低は最終的に形成される電子
放出部１５Ｅの形状に大きな影響を及ぼさないからであ
る。

【０２６５】［工程−Ｑ２］次に、導電材料層９１とマ
スク材料層９２と密着層９０のエッチングを、［スピン
ト型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法と
同様に行い、図５６の（Ｂ）に示すような電子放出部１
５Ｅを形成する。この電子放出部１５Ｅは、図５４の
（Ａ）に示したように全体が錐状形状を有していても勿
論構わないが、図５６の（Ｂ）には先端部のみが錐状形
状を有する変形例を示した。かかる形状は、柱状部９１
Ｂに埋め込まれたマスク材料層９２の高さが低いか、若
しくは、マスク材料層９２のエッチング速度が比較的速
い場合に生じ得るが、電子放出部１５Ｅとしての機能に
何ら支障はない。

【０２６６】［工程−Ｑ３］その後、等方的なエッチン
グ条件で開口部１４の内部において絶縁層１２に設けら
れた開口部１４の側壁面を後退させると、図５７に示す
電界放出素子が完成される。等方的なエッチングについ
ては、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
１］の作製方法で説明したと同様とすればよい。

【０２６７】［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−４］［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
４］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−１］の製造方法の変形である。［スピント型
電界放出素子の製造方法の変形−４］の模式的な一部端
面図を図５８に示す。［スピント型電界放出素子の製造
方法の変形−４］が［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−１］と異なる点は、電子放出部が、基部９４
と、基部９４上に積層された錐状の電子放出部１５Ｅと
から構成されている点にある。ここで、基部９４と電子
放出部１５Ｅとは異なる導電材料から構成されている。
具体的には、基部９４は、電子放出部１５Ｅとゲート電
極１３の開口端部との間の距離を調節するための部材で
あり、且つ、抵抗体層としての機能を有し、不純物を含
有するポリシリコン層から構成されている。電子放出部
１５Ｅはタングステンから構成されており、錐状形状、
より具体的には円錐形状を有する。尚、基部９４と電子
放出部１５Ｅとの間には、ＴｉＮから成る密着層９０が
形成されている。尚、密着層９０は、電子放出部の機能
上不可欠な構成要素ではなく、製造上の理由で形成され
ている。絶縁層１２がゲート電極１３の直下から基部９
４の上端部にかけてえぐられることにより、開口部１４
が形成されている。

【０２６８】以下、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−４］の製造方法を、支持体等の模式的な一部
端面図である図５９〜図６１を参照して説明する。

【０２６９】［工程−Ｒ１］先ず、開口部１４の形成ま
でを、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
１］の製造方法の［工程−Ｎ１］と同様に行う。続い
て、開口部１４内を含む全面に基部形成用の導電材料層
９４Ａを形成する。導電材料層９４Ａは、抵抗体層とし
ても機能し、ポリシリコン層から構成され、プラズマＣ
ＶＤ法により形成することができる。次いで、全面に、
スピンコート法にてレジスト材料から成る平坦化層９５
を表面が略平坦となるように形成する（図５９（Ａ）参
照）。次に、平坦化層９５と導電材料層９４Ａのエッチ
ング速度が共に略等しくなる条件で両層をエッチング
し、開口部１４の底部を上面が平坦な基部９４で埋め込
む（図５９の（Ｂ）参照）。エッチングは、塩素系ガス
と酸素系ガスとを含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法
により行うことができる。導電材料層９４Ａの表面を平
坦化層９５で一旦平坦化してからエッチングを行ってい
るので、基部９４の上面が平坦となる。

【０２７０】［工程−Ｒ２］次に、開口部１４の残部を
含む全面に密着層９０を成膜し、更に、開口部１４の残
部を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層９１を成
膜し、開口部１４の残部を導電材料層９１で埋め込む
（図６０の（Ａ）参照）。密着層９０は、スパッタリン
グ法により形成される厚さ０．０７μｍのＴｉＮ層であ
り、導電材料層９１は減圧ＣＶＤ法により形成される厚
さ０．６μｍのタングステン層である。導電材料層９１
の表面には、開口部１４の上端面と底面との間の段差を
反映して凹部９１Ａが形成されている。

【０２７１】［工程−Ｒ３］次に、導電材料層９１の全
面に、スピンコート法によりレジスト材料から成るマス
ク材料層９２を表面が略平坦となるように形成する（図
６０の（Ｂ）参照）。マスク材料層９２は、導電材料層
９１の表面の凹部９１Ａを吸収して平坦な表面となって
いる。次に、マスク材料層９２を酸素系ガスを用いたＲ
ＩＥ法によりエッチングする（図６１の（Ａ）参照）。
このエッチングは、導電材料層９１の平坦面が露出した
時点で終了する。これにより、導電材料層９１の凹部９
１Ａにマスク材料層９２が平坦に残され、マスク材料層
９２は、開口部１４の中央部に位置する導電材料層９１
の領域を遮蔽するように形成されている。

【０２７２】［工程−Ｒ４］次に、［スピント型電界放
出素子の製造方法の変形−１］の製造方法の［工程−Ｎ
５］と同様にして、導電材料層９１、マスク材料層９２
及び密着層９０を共にエッチングすると、前述の機構に
基づき対レジスト選択比の大きさに応じた円錐形状を有
する電子放出部１５Ｅと密着層９０とが形成され、電子
放出部が完成される（図６１の（Ｂ）参照）。その後、
開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられた開口
部１４の側壁面を後退させると、図５８に示した電界放
出素子を得ることができる。

【０２７３】［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−５］［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
５］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−２］の製造方法の変形である。［スピント型
電界放出素子の製造方法の変形−５］の模式的な一部端
面図を図６３の（Ｂ）に示す。［スピント型電界放出素
子の製造方法の変形−５］が［スピント型電界放出素子
の製造方法の変形−２］と異なる点は、電子放出部が、
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］と同
様に、基部９４と、基部９４上に積層された錐状の電子
放出部１５Ｅとから構成されている点にある。ここで、
基部９４と電子放出部１５Ｅとは異なる導電材料から構
成されている。具体的には、基部９４は、電子放出部１
５Ｅとゲート電極１３の開口端部との間の距離を調節す
るための部材であり、且つ、抵抗体層としての機能を有
し、不純物を含有するポリシリコン層から構成されてい
る。電子放出部１５Ｅはタングステンから構成されてお
り、錐状形状、より具体的には円錐形状を有する。尚、
基部９４と電子放出部１５Ｅとの間には、ＴｉＮから成
る密着層９０が形成されている。尚、密着層９０は、電
子放出部の機能上不可欠な構成要素ではなく、製造上の
理由で形成されている。絶縁層１２がゲート電極１３の
直下から基部９４の上端部にかけてえぐられることによ
り、開口部１４が形成されている。

【０２７４】以下、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−５］の製造方法を、支持体等の模式的な一部
端面図である図６２及び図６３を参照して説明する。

【０２７５】［工程−Ｓ１］先ず、開口部１４の形成ま
でを、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
１］の製造方法の［工程−Ｎ１］と同様に行う。次に、
開口部１４内を含む全面に基部形成用の導電材料層を形
成し、導電材料層をエッチングすることによって、開口
部１４の底部を埋め込む基部９４を形成することができ
る。尚、図示される基部９４は平坦化された表面を有し
ているが、表面が窪んでいてもよい。尚、平坦化された
表面を有する基部９４は、［スピント型電界放出素子の
製造方法の変形−４］の製造方法の［工程−Ｒ１］と同
様のプロセスによって形成可能である。更に、開口部１
４の残部を含む全面に、密着層９０及び電子放出部形成
用の導電材料層９１を順次形成する。このとき、開口部
１４の残部の上端面と底面との間の段差を反映した柱状
部９１Ｂとこの柱状部９１Ｂの上端に連通する拡大部９
１Ｃとから成る略漏斗状の凹部９１Ａが導電材料層９１
の表面に生成されるように、導電材料層９１の厚さを選
択する。次に、導電材料層９１上にマスク材料層９２を
形成する。このマスク材料層９２は、例えば銅を用いて
形成する。図６２の（Ａ）は、ここまでのプロセスが終
了した状態を示している。

【０２７６】［工程−Ｓ２］次に、マスク材料層９２と
導電材料層９１とを支持体１０の表面に対して平行な面
内で除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層
９２を残す（図６２の（Ｂ）参照）。この除去は、［工
程−Ｐ４］と同様に、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）
により行うことができる。

【０２７７】［工程−Ｓ３］次に、導電材料層９１とマ
スク材料層９２と密着層９０とをエッチングすると、前
述の機構に基づき対レジスト選択比の大きさに応じた円
錐形状を有する電子放出部１５Ｅが形成される。これら
の層のエッチングは、［スピント型電界放出素子の製造
方法の変形−２］の製造方法の［工程−Ｐ５］と同様に
行うことができる。電子放出部１５Ｅと基部９４、及
び、電子放出部１５Ｅと基部９４の間に残存する密着層
９０とによって、電子放出部が形成される。電子放出部
は、全体が錐状形状を有していても勿論構わないが、図
６３の（Ａ）には基部９４の一部が開口部１４の底部を
埋め込むように残存した状態を示した。かかる形状は、
柱状部９１Ｂに埋め込まれたマスク材料層９２の高さが
低いか、若しくは、マスク材料層９２のエッチング速度
が比較的速い場合に生じ得るが、電子放出部としての機
能に何ら支障はない。

【０２７８】［工程−Ｓ４］その後、等方的なエッチン
グ条件で開口部１４の内部において絶縁層１２の側壁面
を後退させると、図６３の（Ｂ）に示した電界放出素子
が完成される。等方的なエッチング条件は、［スピント
型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法で説
明したと同様とすればよい。

【０２７９】［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−６］［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
６］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方
法の変形−３］のスピント型電界放出素子の製造方法の
変形である。［スピント型電界放出素子の製造方法の変
形−６］がスピント型電界放出素子の製造方法の変形−
３］と異なる点は、電子放出部が、［スピント型電界放
出素子の製造方法の変形−４］と同様に、基部９４と、
基部９４上に積層された錐状の電子放出部１５Ｅとから
構成されている点にある。以下、スピント型電界放出素
子である［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
６］の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図６４を参照して説明する。

【０２８０】［工程−Ｔ１］マスク材料層９２の形成ま
でを［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］
の製造方法の［工程−Ｓ１］と同様に行う。その後、導
電材料層９１上と拡大部９１Ｃ内のマスク材料層９２の
みを除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層
９２を残す（図６４参照）。例えば希フッ酸水溶液を用
いたウェットエッチングを行い、タングステンから成る
導電材料層９１を除去することなく、銅から成るマスク
材料層９２のみを選択的に除去することができる。この
後の導電材料層９１とマスク材料層９２のエッチング、
絶縁層１２の等方的なエッチング等のプロセスは、全
て、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］
の製造方法と同様に行うことができる。

【０２８１】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アノードパネルやカ
ソードパネル、表示装置の構造、構成、製造方法は例示
であり、適宜変更することができる。表示装置において
は、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示と
することもできる。

【０２８２】更には、電界放出素子の製造において使用
した各種材料も例示であり、適宜変更することができ
る。電界放出素子においては、専ら１つの開口部に１つ
の電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素
子の構造に依っては、１つの開口部に複数の電子放出部
が対応した形態、あるいは、複数の開口部に１つの電子
放出部が対応する形態とすることもできる。

【０２８３】ゲート電極の上方に収束電極を形成する構
造とすることもできる。ここで収束電極とは、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り、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、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、所謂高電圧タイプの平面型表示装置を想定し
た場合に、特に有効な部材である。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
ずしも電界放出素子ごとに設けられている必要はなく、
例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って延在さ
せることにより、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。

【０２８４】表示装置において、カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰ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性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、カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰ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が、融点が１２０〜４０
０゜Ｃ程度の所謂低融点金属材料を用いてもよい。かか
る低融点金属材料としては、Ｉｎ（インジウム：融点１
５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ₈₀Ａ
ｇ₂₀（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（融点
２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐ
ｂ_97.5Ａｇ_2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ_94.5Ａｇ
_5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ_97.5Ａｇ_1.5Ｓｎ
_1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；
Ｚｎ₉₅Ａｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高
温はんだ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜３１４゜Ｃ）、
Ｓｎ₂Ｐｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系
標準はんだ；Ａｕ₈₈Ｇａ₁₂（融点３８１゜Ｃ）等のろう
材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することが
できる。

【０２８５】表示装置において、カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰと枠体の三者を接合する場合、三者
を同時に接合してもよいし、あるいは、第１段階でカソ
ードパネルＣＰ又はアノードパネルＡＰのいずれか一方
と枠体とを接合し、第２段階でカソードパネルＣＰ又は
アノードパネルＡＰの他方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、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰ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
空となる。あるいは、三者の接合終了後、カソードパネ
ルＣＰとアノードパネルＡＰと枠体と接着層とによって
囲まれた空間を排気し、真空とすることもできる。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。

【０２８６】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰ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、カソードパ
ネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰの無効領域に設
けられた貫通孔の周囲に、フリットガラス又は上述の低
融点金属材料を用いて接合され、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、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。

【０２８７】表示装置においては、電界放出素子の構成
に依存して（例えば、電子放出部を炭素薄膜から構成す
る場合）、絶縁層やゲート電極を設けずに、単に、カソ
ード電極上に電子放出部を設けた構造とすることもでき
る。このような構造においては、１画素（１サブピクセ
ル）単位で、カソード電極に印加する電圧の制御を行
う。カソード電極の平面形状を略矩形とし、各カソード
電極を配線及び例えばトランジスタから成るスイッチン
グ素子を介して制御回路に接続する。各カソード電極に
閾値電圧以上の電圧が印加されると、アノード電極によ
って形成される電界に基づき、量子トンネル効果に基づ
き電子放出部から電子が放出され、この電子がアノード
電極に引き付けられ、蛍光体層に衝突する。輝度は、カ
ソード電極に印加される電圧によって制御される。

【０２８８】ゲート電極を、開口部が形成された帯状あ
るいはシート状の金属箔から構成し、支持体上にゲート
電極支持部を形成し、金属箔がかかるゲート電極支持部
の頂面に接するように、且つ、電子放出部の上方に開口
部が位置するように、金属箔が張架された構成とするこ
ともできる。尚、この場合、金属箔に形成された複数の
開口部の下方に１つの電子放出部が形成されていてもよ
いし、金属箔に形成された１つの開口部の下方に１つの
電子放出部が形成されていてもよい。

【０２８９】表面伝導型電界放出素子と通称される電界
放出素子から電子放出領域を構成することもできる。こ
の表面伝導型電界放出素子は、例えばガラスから成る支
持体上に酸化錫（ＳｎＯ₂）、金（Ａｕ）、酸化インジ
ウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）／酸化錫（ＳｎＯ₂）、カーボン、酸
化パラジウム（ＰｄＯ）等の導電材料から成り、微小面
積を有し、所定の間隔（ギャップ）を開けて配された一
対の電極がマトリクス状に形成されて成る。それぞれの
電極の上には炭素薄膜が形成されている。そして、一対
の電極の内の一方の電極に行方向配線が接続され、一対
の電極の内の他方の電極に列方向配線が接続された構成
を有する。一対の電極に電圧を印加することによって、
ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜に電界が加わ
り、炭素薄膜から電子が放出される。かかる電子をアノ
ードパネル上の蛍光体層に衝突させることによって、蛍
光体層が励起されて発光し、所望の画像を得ることがで
きる。

【０２９０】

【発明の効果】本発明においては、実質的に平坦な表面
を有する反射膜が備えられているので、即ち、反射膜が
概ね鏡面を有しているので、蛍光体層からの発光を効果
的に反射することができ、表示装置の輝度向上を図るこ
とができる。また、輝度が向上するので、従来と同じ輝
度とする場合には、表示装置の低消費電力化を図ること
ができる。また、反射膜を、蛍光体層の上方の隔壁の間
の任意の位置に、隔壁に支持された状態で設けることが
できるので、散乱電子による光学的クロストークの発生
に確実に対処することができる。しかも、簡素な構造を
有するにも拘わらず、スペーサの可視性という現象の抑
制が可能である。それ故、スペーサに中間電極といった
電界補正機構を取り付け、あるいは形成することが不要
となり、スペーサを分割したり、複雑な形状とすること
が可能となるし、表示装置の構造、構成の簡素化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷陰極電界電子放出表示装置から成る表示装置
の模式的な一部端面図である。

【図２】冷陰極電界電子放出表示装置から成る表示装置
におけるアノードパネルあるいは表示用パネルにおける
隔壁及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。

【図３】冷陰極電界電子放出表示装置から成る表示装置
におけるアノードパネルあるいは表示用パネルの拡大さ
れた模式的な一部端面図である。

【図４】冷陰極電界電子放出表示装置を構成するカソー
ドパネルの模式的な部分的斜視図である。

【図５】発明の実施の形態１における表示用パネルある
いは表示装置の製造方法を説明するための基板等の模式
的な一部端面図である。

【図６】発明の実施の形態１における表示用パネルある
いは表示装置の製造方法を説明するための模式図であ
る。

【図７】発明の実施の形態１における表示用パネルある
いは表示装置の製造方法を説明するための模式図であ
る。

【図８】発明の実施の形態１における表示用パネルある
いは表示装置の製造方法を説明するための模式図であ
る。

【図９】発明の実施の形態１における表示用パネルある
いは表示装置の製造方法を説明するための模式図であ
る。

【図１０】発明の実施の形態１にて得られた表示用パネ
ル（アノードパネル）と、従来の製造方法にて得られた
表示用パネル（アノードパネル）の輝度特性を表すグラ
フである。

【図１１】冷陰極電界電子放出表示装置から成る表示装
置におけるアノードパネルあるいは表示用パネルにおけ
る隔壁及び蛍光体層の配置の変形例を模式的に示す配置
図である。

【図１２】冷陰極電界電子放出表示装置から成る表示装
置におけるアノードパネルあるいは表示用パネルの変形
例の模式的な一部端面図である。

【図１３】冷陰極電界電子放出表示装置から成る表示装
置におけるアノードパネルあるいは表示用パネルの別の
変形例の模式的な一部端面図である。

【図１４】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に入射角０度で入射した電子の挙動、厚さ７０ｎｍのア
ルミニウムから成る反射膜及びその下方にＺｎＳ層が存
在する場合に反射膜に入射角０度で入射した電子の挙
動、ＺｎＳ層に入射角０度で入射した電子の挙動をそれ
ぞれ示す棒グラフである。

【図１５】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に入射角０度で入射した電子の挙動、厚さ７０ｎｍのア
ルミニウムから成る反射膜及びその下方にＺｎＳ層が存
在する場合に反射膜に入射角０度で入射した電子の挙
動、ＺｎＳ層に入射角０度で入射した電子の挙動をそれ
ぞれ示す棒グラフである。

【図１６】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
及びその下方にＺｎＳ層が存在する場合に、反射膜に入
射角０度で入射した電子であって、反射膜によって後方
散乱される電子の有するエネルギー分布を示すグラフ、
及び、ＺｎＳ層に入射角０度で入射した電子であって、
ＺｎＳ層によって後方散乱される電子の有するエネルギ
ー分布を示すグラフである。

【図１７】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
及びその下方にＺｎＳ層が存在する場合に、反射膜に入
射角０度で入射した電子であって、反射膜によって後方
散乱される電子の後方散乱角度分布を示すグラフ、及
び、ＺｎＳ層に入射角０度で入射した電子であって、Ｚ
ｎＳ層によって後方散乱される電子の後方散乱角度分布
を示すグラフである。

【図１８】各種の厚さを有するアルミニウムから成る反
射膜に、各種の加速電圧の電子を入射角０度で入射させ
たとき、反射膜を透過してきた電子の有するエネルギー
を表したヒストグラムである。

【図１９】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に、入射角を０度及び１５度に変化させ、電子の加速電
圧を１キロボルト、４キロボルト、８キロボルトの３通
りで変化させたときの、入射電子１つ当たりの反射膜に
蓄積されるエネルギー平均値、後方散乱電子のエネルギ
ー平均値、シミュレーション誤差の絶対値を示す棒グラ
フである。

【図２０】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に、入射角を３０度及び４５度に変化させ、電子の加速
電圧を１キロボルト、４キロボルト、８キロボルトの３
通りで変化させたときの、入射電子１つ当たりの反射膜
に蓄積されるエネルギー平均値、後方散乱電子のエネル
ギー平均値、シミュレーション誤差の絶対値を示す棒グ
ラフである。

【図２１】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に、入射角を６０度及び７５度に変化させ、電子の加速
電圧を１キロボルト、４キロボルト、８キロボルトの３
通りで変化させたときの、入射電子１つ当たりの反射膜
に蓄積されるエネルギー平均値、後方散乱電子のエネル
ギー平均値、シミュレーション誤差の絶対値を示す棒グ
ラフである。

【図２２】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に、入射角を０度及び１５度に変化させ、電子の加速電
圧を１キロボルト、４キロボルト、８キロボルトの３通
りで変化させたときの、入射電子１つ当たりの反射膜に
蓄積されるエネルギー平均値、後方散乱電子のエネルギ
ー平均値、シミュレーション誤差の百分率を示す棒グラ
フである。

【図２３】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に、入射角を３０度及び４５度に変化させ、電子の加速
電圧を１キロボルト、４キロボルト、８キロボルトの３
通りで変化させたときの、入射電子１つ当たりの反射膜
に蓄積されるエネルギー平均値、後方散乱電子のエネル
ギー平均値、シミュレーション誤差の百分率を示す棒グ
ラフである。

【図２４】厚さ７０ｎｍのアルミニウムから成る反射膜
に、入射角を６０度及び７５度に変化させ、電子の加速
電圧を１キロボルト、４キロボルト、８キロボルトの３
通りで変化させたときの、入射電子１つ当たりの反射膜
に蓄積されるエネルギー平均値、後方散乱電子のエネル
ギー平均値、シミュレーション誤差の百分率を示す棒グ
ラフである。

【図２５】スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方
法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２６】図２５に引き続き、スピント型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法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２７】クラウン型冷陰極電界電子放出素子の製造方
法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２８】図２７に引き続き、クラウン型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法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２９】扁平型冷陰極電界電子放出素子−１の製造方
法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図であ
る。

【図３０】扁平型冷陰極電界電子放出素子−２の製造方
法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図であ
る。

【図３１】扁平型冷陰極電界電子放出素子−３の製造方
法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３２】図３２に引き続き、扁平型冷陰極電界電子放
出素子−３の製造方法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】平面型冷陰極電界電子放出素子−１の製造方
法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図であ
る。

【図３４】平面型冷陰極電界電子放出素子−２の模式的
な一部断面図である。

【図３５】平面型冷陰極電界電子放出素子−２の模式的
な一部断面図である。

【図３６】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−１の製
造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面
図、及び、部分的な斜視図である。

【図３７】図３６に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子−１の製造方法を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。

【図３８】図３８に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子−１の製造方法を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。

【図３９】図３９に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子−１の製造方法を説明するための支持体等の
模式的な一部断面図である。

【図４０】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−２の製
造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図
である。

【図４１】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−３の製
造方法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４２】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−４の製
造方法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４３】図４２に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子−４の製造方法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４４】エッジ型冷陰極電界電子放出素子の模式的な
一部断面図である。

【図４５】エッジ型冷陰極電界電子放出素子の製造方法
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４６】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−１］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４７】図４６に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−１］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４８】図４７に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−１］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４９】図４８に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−１］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５０】円錐形状の電子放出部が形成される機構を説
明するための図である。

【図５１】対レジスト選択比と、電子放出部の高さと形
状の関係を模式的に示す図である。

【図５２】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−２］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５３】図５２に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−２］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５４】図５３に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−２］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５５】被エッチング物の表面プロファイルが一定時
間毎にどのように変化するかを示す図である。

【図５６】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−３］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５７】図５６に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−３］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５８】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−４］にて得られるスピント型冷陰極電界電
子放出素子の模式的な一部端面図である。

【図５９】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−４］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６０】図５９に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−４］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６１】図６０に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−４］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６２】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−５］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６３】図６２に引き続き、［スピント型冷陰極電界
電子放出素子の製造方法の変形−５］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６４】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造
方法の変形−６］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６５】従来の冷陰極電界電子放出表示装置あるいは
冷陰極電界電子放出表示装置用のアノードパネルの製造
方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図であ
る。

【図６６】従来の冷陰極電界電子放出表示装置あるいは
冷陰極電界電子放出表示装置用のアノードパネルの一部
分を拡大した模式的な端面図である。

【図６７】中間膜の代わりに、可燃性樹脂材料層を用い
た場合の表示用パネルの製造方法を説明するための基板
等の模式的な一部端面図である。

【符号の説明】 ＡＰ・・・アノードパネル、ＣＰ・・・カソードパネ
ル、１０・・・支持体、１１，１１１，２１１・・・カ
ソード電極、１１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹
部、１１１Ｃ・・・先端部、１１Ａ・・・微小凹凸部、
１１Ｂ・・・被覆層、１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・絶縁
層、１３，１３Ａ，１３Ｂ・・・ゲート電極、１４．１
４Ａ，１４Ｂ・・・開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１
５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ・・・電子放出部、１７・・・剥
離層、１８・・・導電材料層、２０・・・基板、２１・
・・隔壁、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体
層、２３・・・中間膜、２４・・・反射膜（アノード電
極）、２５・・・スペーサ、２６・・・第２の反射膜、
２７・・・アノード電極、３０・・・枠体、３１・・・
走査回路、３２・・・制御回路、３３・・・加速電源、
４０・・・処理層、４１・・・排出部、４２・・・液
体、４３・・・乾燥炉、５１・・・剥離層、５２・・・
導電性組成物層、６０・・・抵抗体層、７０・・・炭素
薄膜選択成長領域、７１・・・マスク層、７２・・・金
属粒子、７３・・・炭素薄膜、８０，１８０・・・球
体、８１・・・組成物層、８１Ａ・・・分散媒、８１Ｂ
・・・カソード電極材料、１８０Ａ・・・芯材、１８０
Ｂ・・・表面処理層、９０・・・密着層、９１・・・導
電材料層、９１Ａ・・・凹部、９１Ｂ・・・柱状部、９
１Ｃ・・・拡大部、９２・・・マスク材料層、９３・・
・エッチング停止層、９４・・・基部、９４Ａ・・・導
電材料層、９５・・・平坦化層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 斗紀子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C028 CC02 5C036 BB02 BB05 CC10 CC11 CC14 EE01 EE14 EF01 EF06 EF09 EG24 EG36 EH08 EH26

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）基板、 （Ｂ）基板上に形成された隔壁、 （Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
   び、 （Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持され
   た状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反射
   膜、 を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過した電子
   が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、
   所望の画像を得るための表示用パネル。
2. 【請求項２】蛍光体層の上方であって反射膜の下方の隔
   壁の間に、隔壁に支持された状態で設けられた第２の反
   射膜を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載
   の表示用パネル。
3. 【請求項３】反射膜は、アルミニウム又はクロムから成
   ることを特徴とする請求項１に記載の表示用パネル。
4. 【請求項４】反射膜は、隔壁の側面において支持された
   状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の表示用パネル。
5. 【請求項５】反射膜は、隔壁の頂面において支持された
   状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の表示用パネル。
6. 【請求項６】蛍光体層は、画素に対応してストライプ状
   若しくはドット状に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の表示用パネル。
7. 【請求項７】反射膜はアノード電極としても機能し、 表示用パネルは、冷陰極電界電子放出表示装置のアノー
   ドパネルを構成することを特徴とする請求項１に記載の
   表示用パネル。
8. 【請求項８】蛍光体層と基板との間にアノード電極が形
   成されており、 表示用パネルは、冷陰極電界電子放出表示装置のアノー
   ドパネルを構成することを特徴とする請求項１に記載の
   表示用パネル。
9. 【請求項９】反射膜は、蛍光体層に入射する高速に加速
   された電子の殆どを透過させる厚さを有することを特徴
   とする請求項１に記載の表示用パネル。
10. 【請求項１０】反射膜の厚さは、３０ｎｍ乃至１５０ｎ
    ｍであることを特徴とする請求項９に記載の表示用パネ
    ル。
11. 【請求項１１】反射膜は、蛍光体層から反跳した電子、
    あるいは、蛍光体層から放出された二次電子を蛍光体層
    に向かって反射させ、あるいは又、これらの電子を反射
    膜にて吸収するような厚さであることを特徴とする請求
    項１に記載の表示用パネル。
12. 【請求項１２】電子線源を備えたカソードパネル、及
    び、アノードパネルから成り、カソードパネル及びアノ
    ードパネルが真空層を介してそれらの周縁部で接合され
    た表示装置であって、 アノードパネルは、 （Ａ）基板、 （Ｂ）基板上に形成された隔壁、 （Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
    び、 （Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持され
    た状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反射
    膜、 を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過した電子
    が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、
    所望の画像を得る表示装置。
13. 【請求項１３】蛍光体層の上方であって反射膜の下方の
    隔壁の間に、隔壁に支持された状態で設けられた第２の
    反射膜を更に備えていることを特徴とする請求項１２に
    記載の表示装置。
14. 【請求項１４】反射膜は、アルミニウム又はクロムから
    成ることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
15. 【請求項１５】反射膜は、隔壁の側面において支持され
    た状態で設けられていることを特徴とする請求項１２に
    記載の表示装置。
16. 【請求項１６】反射膜は、隔壁の頂面において支持され
    た状態で設けられていることを特徴とする請求項１２に
    記載の表示装置。
17. 【請求項１７】蛍光体層は、画素に対応してストライプ
    状若しくはドット状に形成されていることを特徴とする
    請求項１２に記載の表示装置。
18. 【請求項１８】表示装置は冷陰極電界電子放出表示装置
    を構成し、 反射膜はアノード電極としても機能し、 電子線源は冷陰極電界電子放出素子から構成されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
19. 【請求項１９】表示装置は冷陰極電界電子放出表示装置
    を構成し、 蛍光体層と基板との間にアノード電極が形成されてお
    り、 電子線源は冷陰極電界電子放出素子から構成されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
20. 【請求項２０】反射膜は、蛍光体層に入射する高速に加
    速された電子の殆どを透過させる厚さを有することを特
    徴とする請求項１２に記載の表示装置。
21. 【請求項２１】反射膜の厚さは、３０ｎｍ乃至１５０ｎ
    ｍであることを特徴とする請求項２０に記載の表示装
    置。
22. 【請求項２２】反射膜は、蛍光体層から反跳した電子、
    あるいは、蛍光体層から放出された二次電子を蛍光体層
    に向かって反射させ、あるいは又、これらの電子を反射
    膜にて吸収するような厚さであることを特徴とする請求
    項１２に記載の表示装置。
23. 【請求項２３】（Ａ）基板、 （Ｂ）基板上に形成された隔壁、 （Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
    び、 （Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持され
    た状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反射
    膜、 を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過した電子
    が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、
    所望の画像を得るための表示用パネルを製造する方法で
    あって、 （ａ）隔壁及び蛍光体層が形成された基板を、処理槽内
    に満たされた液体中に、蛍光体層が液面側を向くように
    浸漬する工程と、 （ｂ）液面上に、実質的に平坦な表面を有する中間膜を
    形成する工程と、 （ｃ）処理槽から液体を排出して液面を降下させること
    により、中間膜を隔壁に接触させる工程と、 （ｄ）中間膜を乾燥させることにより、中間膜を、蛍光
    体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持された状態にて配
    設する工程と、 （ｅ）中間膜上に反射膜を形成する工程と、 （ｆ）中間膜を焼成する工程、 から成ることを特徴とする表示用パネルの製造方法。
24. 【請求項２４】液体は水であることを特徴とする請求項
    ２３に記載の表示用パネルの製造方法。
25. 【請求項２５】中間膜を構成する材料はラッカーである
    ことを特徴とする請求項２３に記載の表示用パネルの製
    造方法。
26. 【請求項２６】前記工程（ｄ）と工程（ｅ）との間で、
    平坦な表面状態を維持しつつ、隔壁の側面において支持
    された状態で中間膜が配設されるように、中間膜を変形
    させる工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の
    表示用パネルの製造方法。
27. 【請求項２７】（Ａ）基板、 （Ｂ）基板上に形成された隔壁、 （Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
    び、 （Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持され
    た状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反射
    膜、 を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過した電子
    が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、
    所望の画像を得るための表示用パネルを製造する方法で
    あって、 （ａ）基板上に、隔壁及び蛍光体層を形成する工程と、 （ｂ）隔壁の頂面に、金属箔から成る反射膜を貼り合わ
    せる工程、 から成ることを特徴とする表示用パネルの製造方法。
28. 【請求項２８】電子線源を備えたカソードパネル、及
    び、アノードパネルから成り、カソードパネル及びアノ
    ードパネルが真空層を介してそれらの周縁部で接合され
    た表示装置であって、 アノードパネルは、 （Ａ）基板、 （Ｂ）基板上に形成された隔壁、 （Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
    び、 （Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持され
    た状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反射
    膜、 を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過した電子
    が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、
    所望の画像を得る表示装置の製造方法であって、 アノードパネルを、 （ａ）隔壁及び蛍光体層が形成された基板を、処理槽内
    に満たされた液体中に、蛍光体層が液面側を向くように
    浸漬する工程と、 （ｂ）液面上に、実質的に平坦な表面を有する中間膜を
    形成する工程と、 （ｃ）処理槽から液体を排出して液面を降下させること
    により、中間膜を隔壁に接触させる工程と、 （ｄ）中間膜を乾燥させることにより、中間膜を、蛍光
    体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持された状態にて配
    設する工程と、 （ｅ）中間膜上に反射膜を形成する工程と、 （ｆ）中間膜を焼成する工程、 を経て製造することを特徴とする表示装置の製造方法。
29. 【請求項２９】液体は水であることを特徴とする請求項
    ２８に記載の表示装置の製造方法。
30. 【請求項３０】中間膜を構成する材料はラッカーである
    ことを特徴とする請求項２８に記載の表示装置の製造方
    法。
31. 【請求項３１】前記工程（ｄ）と工程（ｅ）との間で、
    平坦な表面状態を維持しつつ、隔壁の側面において支持
    された状態で中間膜が配設されるように、中間膜を変形
    させる工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載の
    表示装置の製造方法。
32. 【請求項３２】電子線源を備えたカソードパネル、及
    び、アノードパネルから成り、カソードパネル及びアノ
    ードパネルが真空層を介してそれらの周縁部で接合され
    た表示装置であって、 アノードパネルは、 （Ａ）基板、 （Ｂ）基板上に形成された隔壁、 （Ｃ）該隔壁の間の基板上に形成された蛍光体層、及
    び、 （Ｄ）該蛍光体層の上方の隔壁の間に、隔壁に支持され
    た状態で設けられ、実質的に平坦な表面を有する反射
    膜、 を備え、電子線源から射出され、反射膜を透過した電子
    が蛍光体層に衝突することによって蛍光体層が発光し、
    所望の画像を得る表示装置の製造方法であって、 アノードパネルを、 （ａ）基板上に隔壁及び蛍光体層を形成する工程と、 （ｂ）隔壁の頂面に金属箔から成る反射膜を貼り合わせ
    る工程、 を経て製造することを特徴とする表示装置の製造方法。