JP2002208346A - 冷陰極電界電子放出素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷陰極電界電子放出素子を、簡便、且つ、量産
性に優れたプロセスにより精度良く製造し得る方法を提
供する。 【解決手段】冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体１０上にカソード電極１１を形成する工程
と、（Ｂ）少なくともカソード電極１１上に球体４０を
配置する工程と、（Ｃ）カソード電極１１、支持体１０
及び球体４０を絶縁層１２によって被覆する工程と、
（Ｄ）絶縁層１２上にゲート電極１３を形成する工程
と、（Ｅ）球体４０を除去し、以て、ゲート電極１３及
び絶縁層１２に開口部１４を形成し、且つ、開口部１４
の底部にカソード電極１１を露出させる工程を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極電界電子放
出素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空中に置かれた金属や半導体等に或る
閾値以上の強さの電界を与えると、金属や半導体の表面
近傍のエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果によっ
て通過し、常温でも真空中に電子が放出されるようにな
る。かかる原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子放
出、あるいは単に電界放出（フィールド・エミッショ
ン）と呼ばれる。近年、この電界放出の原理を画像表示
に応用した平面型の冷陰極電界電子放出表示装置、所謂
フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）が
提案されており、高輝度、低消費電力等の長所を有する
ことから、従来の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示
装置として期待されている。

【０００３】冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単
に、表示装置と呼ぶ場合がある）は、一般に、２次元マ
トリックス状に配列され、各画素に対応した電子放出領
域を有するカソードパネルと、電子放出領域から放出さ
れた電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を
有するアノードパネルとが、真空層を挟んで対向配置さ
れた構成を有する。各電子放出領域には、通常、複数の
電子放出部が形成され、更に、電子放出部から電子を引
き出すためのゲート電極が形成されている。電子の放出
に関与する最小構造単位（ここでは、電子放出部とゲー
ト電極を有する部分）が冷陰極電界電子放出素子（以
下、単に、電界放出素子と呼ぶ場合がある）である。

【０００４】かかる従来の電界放出素子の代表例の１つ
として、電子放出部を円錐形の導電体で構成した、所謂
スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子が知られてい
る。スピント型電界放出素子を組み込んだ表示装置の概
念図を、図５３に示す。この表示装置は、カソードパネ
ルＣＰとアノードパネルＡＰとが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ
程度の距離を隔てて対向配置された構成を有し、両パネ
ルの間の空間が真空とされている。スピント型電界放出
素子は、カソードパネルＣＰ上に形成されており、支持
体１０上に形成されたカソード電極１１と、カソード電
極１１及び支持体１０上に形成された絶縁層１２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。ゲート電
極１３とカソード電極１１とは、互いに異なる方向に各
々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射
影像が重複する領域（以下、重複領域と呼ぶ場合があ
る）に、通常、複数のスピント型電界放出素子が形成さ
れている。カソード電極１１の射影像の延びる方向とゲ
ート電極１３の射影像の延びる方向は、通常、９０度の
角度を成す。重複領域（電子放出領域）は、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次元マトリックス状に配列されてい
る。

【０００５】一方、アノードパネルＡＰは、基板２０
と、基板２０上に設けられた蛍光体層２１と、蛍光体層
２１上に設けられたアノード電極２３から構成されてい
る。図５３では、カラー表示装置を想定してストライプ
状又はドット状にパターニングされた蛍光体層２１を示
すが、単色表示の表示装置については、蛍光体層２１は
特にパターニングされていなくともよい。尚、パターニ
ングされた蛍光体層２１間の隙間は、表示画面のコント
ラスト向上を目的としたブラックマトリックス２２で埋
め込まれている。単色表示装置における各画素（カラー
表示装置では各サブピクセル）は、カソードパネルＣＰ
側において重複領域に形成されたスピント型電界放出素
子の一群と、これらのスピント型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２１とによっ
て構成されている。表示装置の有効領域には、かかる画
素が、例えば数十万個ものオーダーにて配列されてい
る。

【０００６】カソード電極１１とゲート電極１３との間
に或る電位差を与えると、電子放出部１５の近傍に生じ
た電界によって電子放出部１５の先端から電子が、量子
トンネル効果に基づき放出される。スピント型電界放出
素子における電子放出部１５の鋭く尖った先端形状は、
低い駆動電圧で大きな放出電子電流を得る上で効果的な
形状である。放出された電子は、アノードパネルＡＰ側
のアノード電極２３に引き付けられ、アノード電極２３
と基板２０との間に形成された発光体層である蛍光体層
２１に衝突する。その結果、蛍光体層２１が励起されて
発光し、所望の画像を得ることができる。この電界放出
素子の動作は、基本的には、ゲート電極１３及びカソー
ド電極１１に印加される電圧によって制御される。

【０００７】かかるスピント型電界放出素子の製造方法
の概要を、以下、図５４及び図５５を参照して説明す
る。この製造方法は、基本的には、円錐形の電子放出部
１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法である。
即ち、開口部１４に対して蒸着粒子は垂直に入射する
が、開口部１４の端部の付近に形成されるオーバーハン
グ状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部１４の
底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積
物である電子放出部１５を自己整合的に形成する。ここ
では、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容易と
するために、絶縁層１２及びゲート電極１３上に剥離層
１７を予め形成しておく方法について説明する。

【０００８】［工程−１０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るカソード
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、更に絶縁層１２上に導電材料から成るス
トライプ状のゲート電極１３を形成する。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５４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、絶縁層
１２に開口部１４を形成する。開口部１４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１６
をアッシング技術によって除去する。こうして、図５４
の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。

【０００９】［工程−２０］次に、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５４の（Ｃ）参照）。

【００１０】［工程−３０］次に、全面に例えばモリブ
デン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、図５５の
（Ａ）に示すように、剥離層１７上でオーバーハング形
状を有する導電材料層１８が成長するに伴い、開口部１
４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、この円錐形の堆積物が電子放出部１５とな
る。

【００１１】［工程−４０］その後、電気化学的プロセ
ス及び湿式プロセスによって剥離層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５５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。次いで、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（図５５の（Ｃ）参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５５の
（Ｃ）に示した構造を有する電界放出素子の電子放出特
性は、開口部１４の上端部を成すゲート電極１３の縁部
１３Ａから電子放出部１５の先端部までの距離に大きく
依存する。この距離は、通常、サブミクロンのオーダー
であり、開口部１４の形状の加工精度や直径の寸法精度
に大きく依存する。しかしながら、実際に大面積の支持
体全体に亙って膨大な数の開口部をリソグラフィ技術及
びドライエッチング技術に基づき形成することは、煩雑
な作業である。

【００１３】また、リソグラフィ技術においては、微細
な開口部を形成するために、ステッパ露光装置や一括露
光（プロキシミティ）露光装置を使用する必要がある
が、前者の露光装置においては、高精度の位置合わせや
装置精度が要求され、高精度の露光用マスクも必要とさ
れ、表示装置の製造コストの上昇につながるといった問
題がある。更には、露光、現像、剥離等のプロセス数が
多く、スループットも長いし、露光原理から表示装置の
大型化には困難を伴う。後者の露光装置においては、光
の拡散や露光用マスク、レジスト材料に起因して、１０
μｍ以下の開口部を形成することは困難である。更に
は、露光、現像、剥離等のプロセス数が多く、スループ
ットも長いし、均一性確保のための温度管理や基板のう
ねり等の管理も難しく、表示装置の大型化には困難を伴
う。

【００１４】電界放出素子の製造において、球体を用い
て絶縁層及びゲート電極に開口部を形成する方法が、例
えば、特開平８−７７９１７号公報あるいは特開平８−
７７９１８号公報から公知である。これらの特許公開公
報に開示された方法においては、支持体上に電子放出部
を形成した後、全面に球体を配置し、次いで、電子放出
部、支持体及び球体上に絶縁層を形成し、更に、その上
にゲート電極を形成する。しかしながら、球体は絶縁層
で被覆された状態とはなっておらず、例えば、電子放出
部上に形成された絶縁層と、球体上に形成された絶縁層
とは、不連続な状態にある。球体は、ペイントブラシの
ようなブラシで最終的に除去される程度の力でしか、電
子放出部上に止まっていない。従って、電界放出素子の
製造工程によっては、絶縁層を形成した後に、球体が電
子放出部から脱離あるいは脱落してしまう虞がある。ま
た、球体の分布密度が増すと、球体の凝集が生じ、この
ような場合、球体の凝集形状（輪郭）に応じて変形した
開口部が形成されてしまう。

【００１５】従って、本発明の目的は、冷陰極電界電子
放出素子を、簡便、且つ、量産性に優れたプロセスによ
り精度良く製造し得る方法、より具体的には、冷陰極電
界電子放出素子における電子放出孔である微細な開口部
等の形成を、リソグラフィ技術を用いることなく、簡
便、且つ、量産性に優れたプロセスにより精度良く形成
する方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法は、（Ａ）支持体上にカソード電極を形成す
る工程と、（Ｂ）少なくともカソード電極上に球体を配
置する工程と、（Ｃ）カソード電極、支持体及び球体を
絶縁層によって被覆する工程と、（Ｄ）絶縁層上にゲー
ト電極を形成する工程と、（Ｅ）球体を除去し、以て、
ゲート電極及び絶縁層に開口部を形成し、且つ、開口部
の底部にカソード電極を露出させる工程、を備えている
ことを特徴とする。

【００１７】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法（以下、本発明の第１の態様に係る
製造方法と略称する場合がある）にあっては、工程
（Ｃ）において、カソード電極、支持体及び球体が絶縁
層によって被覆されるので、それ以降の工程で球体が脱
離あるいは脱落することを確実に防止することができ
る。しかも、球体を例えば散布することによって配置す
ることで、最終的に開口部を形成することができるの
で、冷陰極電界電子放出素子を、簡便、且つ、量産性に
優れたプロセスにより精度良く製造することができる。

【００１８】尚、「少なくともカソード電極上に球体を
配置する」とは、工程（Ｄ）においてゲート電極が形成
されたとき、ゲート電極とカソード電極の重複領域に位
置するカソード電極の部分の上に球体が配置されている
ことが保証されていればよいことを意味し、球体の配置
方法にも依るが、カソード電極の全面、あるいは、支持
体上及びカソード電極上の全面に球体が配置されていて
もよい。

【００１９】本発明の第１の態様に係る製造方法にあっ
ては、前記工程（Ｂ）において、少なくともカソード電
極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融させるこ
とが好ましい。このように、球体を部分的に溶融させる
ことによって、球体が少なくともカソード電極上に一種
の仮止めされるだけでなく、球体の底部近傍とカソード
電極表面との間に隙間が無くなり、最終的に開口部を形
成したとき、開口部の底部にカソード電極を確実に露出
させることができる。

【００２０】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）に引き続き、球体の上方に位置す
る絶縁層及びゲート電極の一部、並びに、球体の上部を
除去し、球体の一部を露出させる工程を更に含む構成と
することができる。このような構成にすることによっ
て、工程（Ｅ）における球体の除去を容易に行うことが
できるばかりか、カソード電極表面からのゲート電極に
形成された開口部の端部の高さの均一化、ゲート電極に
形成された開口部の直径の均一化を図ることができる。

【００２１】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（Ｂ）カソード電極及び支持体上に第１の絶縁層を形成
する工程と、（Ｃ）第１の絶縁層上にゲート電極を形成
する工程と、（Ｄ）少なくともゲート電極上に球体を配
置する工程と、（Ｅ）ゲート電極、第１の絶縁層及び球
体を第２の絶縁層によって被覆する工程と、（Ｆ）球体
を除去し、以て、第２の絶縁層に貫通孔を形成し、且
つ、貫通孔の底部にゲート電極を露出させる工程と、
（Ｇ）貫通孔が形成された第２の絶縁層をエッチング用
マスクとして用いて、ゲート電極及び第１の絶縁層をエ
ッチングし、以て、貫通孔と連通した開口部をゲート電
極及び第１の絶縁層に形成し、且つ、開口部の底部にカ
ソード電極を露出させる工程、を備えていることを特徴
とする。

【００２２】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法（以下、本発明の第２の態様に係る
製造方法と略称する場合がある）にあっては、工程
（Ｅ）において、ゲート電極、第１の絶縁層及び球体が
絶縁層によって被覆されるので、それ以降の工程で球体
が脱離あるいは脱落することを確実に防止することがで
きる。しかも、球体を例えば散布することによって配置
することで、最終的に開口部を形成することができるの
で、冷陰極電界電子放出素子を、簡便、且つ、量産性に
優れたプロセスにより精度良く製造することができる。

【００２３】尚、「少なくともゲート電極上に球体を配
置する」とは、カソード電極とゲート電極の重複領域に
位置するゲート電極の部分の上に球体が配置されること
が保証されていればよいことを意味し、球体の配置方法
にも依るが、ゲート電極の全面、あるいは、第１の絶縁
層上及びゲート電極上の全面に球体が配置されていても
よい。

【００２４】本発明の第２の態様に係る製造方法におい
ては、最終的に第２の絶縁層を残したままとしてもよ
い。あるいは又、前記工程（Ｇ）に引き続き、（Ｈ）第
２の絶縁層を除去する工程を更に含む構成とすることも
できる。尚、このような構成の本発明の第２の態様に係
る製造方法を、便宜上、本発明の第２Ａの態様に係る製
造方法と呼ぶ。最終的に第２の絶縁層を残したままとす
れば、かかる第２の絶縁層は、電子放出部から放出され
た電子が、対向する蛍光体層以外の蛍光体層に入射し、
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。尚、本発明の第２Ａの態様に係る
電界放出素子の製造方法において、場合によっては、第
２の絶縁層の代わりに導電材料等から成るマスク層を用
いることもできる。即ち、本発明の第２Ａの態様に係る
電界放出素子の製造方法を採用する場合には、広くは、
第２の絶縁層の代わりに、ゲート電極、第１の絶縁層及
び球体をマスク層によって被覆すればよい。そして、球
体を除去し、以て、マスク層に貫通孔を形成し、且つ、
貫通孔の底部にゲート電極を露出させればよい。マスク
層は、第１の絶縁層及びゲート電極に損傷を与えること
なく除去できる材料であれば、如何なる材料から構成す
ることもできる。

【００２５】あるいは又、本発明の第２の態様に係る製
造方法においては、前記工程（Ｅ）に引き続き、第２の
絶縁層上にフォーカス電極を形成する工程を更に含み、
前記（Ｆ）においては、球体を除去し、以て、フォーカ
ス電極及び第２の絶縁層に貫通孔を形成し、且つ、貫通
孔の底部にゲート電極を露出させ、前記工程（Ｇ）にお
いては、貫通孔が形成されたフォーカス電極をエッチン
グ用マスクとして用いて、ゲート電極及び第１の絶縁層
をエッチングし、以て、貫通孔と連通した開口部をゲー
ト電極及び第１の絶縁層に形成し、且つ、開口部の底部
にカソード電極を露出させる構成とすることもできる。
尚、このような構成の本発明の第２の態様に係る製造方
法を、便宜上、本発明の第２Ｂの態様に係る製造方法と
呼ぶ。

【００２６】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冷陰極電界電子放出表示装置を想定
した場合に、特に有効な部材である。

【００２７】あるいは又、本発明の第２の態様に係る製
造方法においては、前記工程（Ｆ）に引き続き、第２の
絶縁層上にフォーカス電極を形成する工程を更に含む構
成とすることもできる。尚、このような構成の本発明の
第２の態様に係る製造方法を、便宜上、本発明の第２Ｃ
の態様に係る製造方法と呼ぶ。フォーカス電極の形成
は、例えば、斜め蒸着法にて行えばよい。

【００２８】あるいは又、本発明の第２の態様に係る製
造方法においては、前記工程（Ｇ）に引き続き、第２の
絶縁層上にフォーカス電極を形成する工程を更に含む構
成とすることもできる。尚、このような構成の本発明の
第２の態様に係る製造方法を、便宜上、本発明の第２Ｄ
の態様に係る製造方法と呼ぶ。フォーカス電極の形成
は、例えば、斜め蒸着法にて行えばよい。

【００２９】本発明の第２Ａの態様〜第２Ｄの態様を含
む本発明の第２の態様に係る製造方法にあっては、前記
工程（Ｄ）において、少なくともゲート電極上に球体を
配置した後、球体を部分的に溶融させることが好まし
い。このように、球体を部分的に溶融させることによっ
て、球体が少なくともゲート電極上に一種の仮止めされ
るだけでなく、球体の底部近傍とゲート電極表面との間
に隙間が無くなり、貫通孔を形成したとき、貫通孔の底
部にゲート電極を確実に露出させることができる。

【００３０】本発明の第２Ａの態様、第２Ｃの態様、第
２Ｄの態様を含む本発明の第２の態様に係る製造方法に
おいては、前記工程（Ｅ）に引き続き、球体の上方に位
置する第２の絶縁層の一部、並びに、球体の上部を除去
し、球体の一部を露出させる工程を更に含む構成とする
ことができる。また、本発明の第２Ｂの態様に係る製造
方法においては、フォーカス電極を形成した後、球体の
上方に位置する第２の絶縁層及びフォーカス電極の一
部、並びに、球体の上部を除去し、球体の一部を露出さ
せる工程を更に含む構成とすることができる。このよう
な構成にすることによって、工程（Ｆ）における球体の
除去を容易に行うことができるばかりか、ゲート電極表
面からの第２の絶縁層やフォーカス電極に形成された貫
通孔の端部の高さの均一化、第２の絶縁層やフォーカス
電極に形成された貫通孔の直径の均一化を図ることがで
きる。

【００３１】本発明の第１の態様に係る製造方法、本発
明の第２Ａの態様〜第２Ｄの態様を含む本発明の第２の
態様に係る製造方法（以下、これらを総称して、単に、
本発明の製造方法と呼ぶ場合がある）においては、開口
部の底部に露出したカソード電極が電子放出部に相当す
る構成とすることができる。尚、このような構造を有す
る冷陰極電界電子放出素子を第１の構造を有する冷陰極
電界電子放出素子と呼び、具体的には、平坦なカソード
電極の表面から電子を放出する平面型冷陰極電界電子放
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冷陰極電界電子放出素子を
挙げることができる。

【００３２】あるいは又、本発明の製造方法において
は、前記工程（Ａ）において、支持体上にカソード電極
を形成し、併せて、カソード電極上に電子放出部を形成
する構成とすることができる。尚、このような構造を有
する冷陰極電界電子放出素子を第２の構造を有する冷陰
極電界電子放出素子と呼び、具体的には、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
ド電極上に設けられた冷陰極電界電子放出素子）、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
ード電極上に設けられた冷陰極電界電子放出素子）を挙
げることができる。

【００３３】あるいは又、 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（Ｅ）に引き続き、 本発明の第２Ｂの態様、第２Ｃの態様を含む本発明
の第２の態様に係る製造方法においては、前記工程
（Ｇ）に引き続き、 本発明の第２Ａの態様に係る製造方法においては、
前記工程（Ｇ）と前記工程（Ｈ）との間で、若しくは、
前記工程（Ｈ）に引き続き、また、 本発明の第２Ｄの態様に係る製造方法においては、
前記工程（Ｇ）とフォーカス電極を形成する工程との間
で、若しくは、フォーカス電極を形成する工程の後、 開口部の底部に露出したカソード電極上に電子放出部を
形成する工程を更に含む構成とすることができる。尚、
このような構造を有する冷陰極電界電子放出素子を第３
の構造を有する冷陰極電界電子放出素子と呼び、具体的
には、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上に設けられた冷陰極電界電子
放出素子）あるいは、扁平型冷陰極電界電子放出素子を
挙げることができる。

【００３４】あるいは又、 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（Ｅ）に引き続き、 本発明の第２Ｂの態様、第２Ｃの態様を含む本発明
の第２の態様に係る製造方法においては、前記工程
（Ｇ）に引き続き、 本発明の第２Ａの態様に係る製造方法においては、
前記工程（Ｇ）と前記工程（Ｈ）との間で、若しくは、
前記工程（Ｈ）に引き続き、また、 本発明の第２Ｄの態様に係る製造方法においては、
前記工程（Ｇ）とフォーカス電極を形成する工程との間
で、若しくは、フォーカス電極を形成する工程の後、 開口部の底部に露出したカソード電極に孔部を形成する
工程を更に含み、カソード電極に形成された孔部の端部
が電子放出部に相当する構成とすることができる。尚、
このような構造を有する冷陰極電界電子放出素子を第４
の構造を有する冷陰極電界電子放出素子と呼び、具体的
には、エッジ型冷陰極電界電子放出素子を挙げることが
できる。

【００３５】尚、冷陰極電界電子放出表示装置は、
（１）本発明の製造方法によって得られた複数の冷陰極
電界電子放出素子が支持体上に形成されて成るカソード
パネルと、（２）基板と、冷陰極電界電子放出素子から
放出された電子によって発光する蛍光体層と、電子を蛍
光体層に向かって誘導するためのアノード電極から成る
アノードパネル、とが真空層を挟んで対向配置された構
造、即ち、カソードパネルとアノードパネルとがそれら
の周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネル
との間の空間が真空にされた構造を有する。

【００３６】ゲート電極とカソード電極とは異なる方向
（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、ゲート電極の射影像とカソード電極の射
影像とが重複する重複領域に位置する冷陰極電界電子放
出素子の電子放出部から電子が放出される構成とするこ
とが好ましい。カソード電極に相対的な負電圧を印加
し、ゲート電極に相対的な正電圧を印加し、アノード電
極にゲート電極よりも更に高い正電圧を印加する。電子
は、列選択されたカソード電極と行選択されたゲート電
極（あるいは、行選択されたカソード電極と列選択され
たゲート電極）との重複領域に位置する冷陰極電界電子
放出素子を構成する電子放出部から選択的に真空層中へ
放出され、アノード電極へ向かって加速され、アノード
パネル上の蛍光体層に衝突して、蛍光体層を励起・発光
させる。

【００３７】本発明の製造方法においては、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、本発明の第１
の態様に係る製造方法における球体の除去と、球体を被
覆したゲート電極及び絶縁層の部分の除去、あるいは、
本発明の第２の態様に係る製造方法における球体の除去
と、球体を被覆した第２の絶縁層の部分の除去は、必ず
しも同時に起こらなくてもよい。例えば、球体を被覆し
たゲート電極及び絶縁層の部分、あるいは、第２の絶縁
層の部分（これらの部分を総称して、絶縁層等の部分と
呼ぶ場合がある）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。

【００３８】特に、球体が有機材料から成る場合、球体
を除去する工程において、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、球体近傍の絶縁層等
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、球体を被覆した絶縁層等の部分が飛散し、
開口部や貫通孔が形成され、しかも、球体が除去され
る。即ち、本発明の製造方法において、球体を除去する
以前には開口部や貫通孔が存在せず、球体の除去に伴っ
て開口部や貫通孔が形成される。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。本発明の製造方法においては、
球体を被覆した絶縁層等の部分の厚さを、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。

【００３９】本発明の製造方法において、球体の一部を
露出させた場合には、場合によっては、球体を外力によ
って除去することが可能である。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。
あるいは又、この場合、球体を溶解する溶液に球体を浸
漬することによって、球体を除去することもできる。

【００４０】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、球体を燃
焼によって除去する場合、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
ド電極や絶縁層、ゲート電極、第２の絶縁層に悪影響が
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、絶縁層あ
るいは第２の絶縁層をガラス・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。また、燃焼温度よりも低温で、球体が部分的に溶
融するような材料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、カ
ソード電極やゲート電極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。

【００４１】球体の配置方法として、散布法を挙げるこ
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て、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。あるいは又、イソ
プロピルアルコール等の揮発性の溶剤中に球体を分散さ
せた状態で、バーコーターやスピンコーター等を用いて
球体を散布することもできる。本発明の製造方法で使用
する球体は、例えば、後述するように非常に小さいた
め、散布されるとカソード電極やゲート電極の表面に例
えば静電気力によって付着する。しかも、絶縁層や第２
の絶縁層によって被覆されるので、以降の工程において
も脱離・脱落することはない。複数の球体の配置した
後、球体を加圧すれば、複数の球体の重なりを解消する
ことができ、球体を単層に密に配置することができる。

【００４２】尚、カソード電極やゲート電極上に配置さ
れた球体が密な状態となっても、最終的に形成される開
口部や貫通孔の大きさに左程の影響を与えない。その理
由は、開口部の底部に露出するカソード電極の大きさ
や、貫通孔の底部に露出するゲート電極の大きさは、球
体とカソード電極の接触面積、球体とゲート電極の接触
面積によって概ね規定されるからである。特開平８−７
７９１７号公報あるいは特開平８−７７９１８号公報に
開示された電界放出素子の製造においては、球体は絶縁
層で被覆された状態とはなっておらず、例えば、電子放
出部上に形成された絶縁層と球体上に形成された絶縁層
とは不連続な状態にあるが故に、球体の配置が密な状態
となった場合、密な配置の複数の球体の集合体の大きさ
を有する開口部が絶縁層に形成され、開口部の大きさに
ばらつきが生じる虞がある。

【００４３】球体の直径は、所望の開口部の直径、冷陰
極電界電子放出素子を用いて構成される冷陰極電界電子
放出表示装置の表示画面寸法、画素数、重複領域の寸
法、１画素を構成すべき冷陰極電界電子放出素子の個数
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。また、本発明の製造方
法に依っては、上述したように、球体の配置された場所
に開口部や貫通孔が形成されるが、カソード電極上ある
いはゲート電極に球体を１０００〜１００００個／ｍｍ
²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の密度でカソード電極あるいは
ゲート電極上に配置すると、例えば重複領域の寸法を仮
に０．５ｍｍ×０．２ｍｍとした場合、１つの重複領域
内に約１００個の球体が存在し、約１００個の開口部が
形成されることになる。１つの重複領域にこの程度の個
数の開口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開口部の直径のばらつきはほぼ
平均化され、実用上の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。

【００４４】冷陰極電界電子放出素子の配置は規則的で
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。上述の配置方法を採用した場合、カソード電極
あるいはゲート電極上における球体の配置はランダムと
なるので、冷陰極電界電子放出素子の配置はランダムと
なる。

【００４５】本発明の製造方法において、支持体は、少
なくとも表面が絶縁性部材より構成されていればよく、
ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石
英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶
縁膜が形成された半導体基板を挙げることができる。ア
ノードパネルを構成する基板も、支持体と同様の構成と
することができる。

【００４６】絶縁層、あるいは、第１の絶縁層、第２の
絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯ
Ｎ、ガラス・ペースト硬化物を挙げることができ、ま
た、これらをは適宜積層してもよい。絶縁層、あるい
は、第１の絶縁層、第２の絶縁層の形成には、構成する
材料に依存して、ＣＶＤ法、塗布法、スピンコーティン
グ法、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。本発明の第２の態様に係る製造
方法においては、第１の絶縁層と第２の絶縁層がエッチ
ング選択比を有していることが好ましい。

【００４７】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。

【００４８】第１の構造〜第４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する場合、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１×１０⁵〜１×１０⁷Ω、好まし
くは数ＭΩとすればよい。

【００４９】

【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。

【００５０】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係る製造方法に関する。実施の形態１に
おける冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と
呼ぶ）は第１の構造を有し、より具体的には、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
子から構成されている。即ち、開口部の底部に露出した
カソード電極が電子放出部に相当する。

【００５１】実施の形態１の平面型電界放出素子の模式
的な一部端面図を、図２の（Ｂ）に示す。この平面型電
界放出素子は、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２の紙面垂直方向に延び、ゲート
電極１３は、図２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Ｓ
ｉＯ₂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１５Ａに相当す
る。

【００５２】第１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後述するクレータ型電界放出素
子）、若しくは、後述する第４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（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀
（Ａｇ）等の金属；これらの合金や化合物（例えばＴｉ
Ｎ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、Ｔ
ａＳｉ₂等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導
体；あるいはダイヤモンド等の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。

【００５３】あるいは又、第１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４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２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。

【００５４】以下、支持体等の模式的な一部端面である
図１及び図２を参照して、実施の形態１の平面型電界放
出素子の製造方法を説明する。

【００５５】［工程−１００］先ず、支持体１０上に電
子放出部１５Ａ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１の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極１１は、図１の紙面垂直方向
に延びている。

【００５６】［工程−１１０］その後、少なくともカソ
ード電極上に、実施の形態１においては、全面に球体４
０を配置する（図１の（Ｂ）参照）。具体的には、全面
に球体４０を散布する。球体４０の散布は、例えば、圧
搾気体で球体４０をノズルから噴射する、所謂スプレー
ガンを用いる方法とすることができる。尚、球体４０を
ノズルから噴射する際、球体４０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４
０を散布することもできる。例えば、コロナ放電を利用
して、静電粉体吹付けガンにより負に帯電させた球体４
０を、接地した支持体１０に向かって吹き付けることが
できる。あるいは又、イソプロピルアルコール等の揮発
性の溶剤中に球体４０を分散させた状態で、バーコータ
ーやスピンコーター等を用いて球体４０を散布すること
もできる。尚、アクリル系樹脂から成る、平均粒径５μ
ｍの球体４０を使用した。球体４０は、全面にランダム
に散布される。球体４０の散布密度を約１０００個／ｍ
ｍ²とした。

【００５７】その後、球体４０を２００゜Ｃ前後に加熱
することによって、球体４０を部分的に溶融させる（図
１の（Ｃ）参照）。これによって、球体４０の底部近傍
とカソード電極１１の表面との間に隙間が無くなり、最
終的に開口部を形成したとき、開口部の底部にカソード
電極を確実に露出させることができる。

【００５８】［工程−１２０］次いで、カソード電極１
１、支持体１０及び球体４０を絶縁層１２によって被覆
する。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシ
ラン）を原料ガスとして用いるＣＶＤ法により絶縁層１
２を形成することができる。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
できるし、スピンコーティング法によって絶縁層１２を
形成することもできる。絶縁層１２の平均膜厚を１．０
μｍとした。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２の（Ａ）参照）。具体的
には、スパッタリング法にてクロム（Ｃｒ）薄膜を絶縁
層１２上に成膜した後、クロム薄膜をストライプ状にパ
ターニングすることによって、ストライプ状のゲート電
極１３（平均膜厚：０．２μｍ）を得ることができる。
尚、ゲート電極１３は、図２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。

【００５９】［工程−１３０］その後、球体４０を除去
し、以て、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４
を形成し、且つ、開口部１４の底部にカソード電極１１
を露出させる（図２の（Ｂ）参照）。具体的には、４５
０゜Ｃに球体４０を加熱することによって球体４０を燃
焼させる。球体４０の燃焼により、例えば、一酸化炭
素、二酸化炭素、水蒸気が発生し、球体４０近傍の閉鎖
空間の圧力が高まり、球体４０近傍の絶縁層１２及びゲ
ート電極１３の部分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４０を被覆した絶
縁層１２及びゲート電極１３の部分が飛散し、ゲート電
極１３及び絶縁層１２に開口部１４が形成され、しか
も、球体４０が除去される。こうして、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１５
Ａに相当する電界放出素子を得ることができる。尚、ゲ
ート電極１３の開口部端部が絶縁層１２から露出してい
ない場合がある。そのような場合には、絶縁層１２の等
方的なエッチングを行い、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、
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。

【００６０】［工程−１４０］こうして電界放出素子が
多数形成されたカソードパネルＣＰとアノードパネルＡ
Ｐとを組み合わせると、図３に示す冷陰極電界電子放出
表示装置（以下、単に表示装置と略称する）を得ること
ができる。尚、アノードパネルＡＰ及びカソードパネル
ＣＰの模式的な部分的斜視図を図４に示す。具体的に
は、例えば、セラミックスやガラスから作製された高さ
約１ｍｍの枠体２４を用意し、枠体２４とカソードパネ
ルＣＰとアノードパネルＡＰとを例えばフリットガラス
を用いて貼り合わせ、フリットガラスを乾燥した後、約
４５０゜Ｃで１０〜３０分焼成すればよい。その後、表
示装置の内部を１０^-4Ｐａ程度の真空度となるまで排気
し、適当な方法で封止する。あるいは又、例えば、枠体
２４とカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰ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、カソード
パネルＣＰとアノードパネルＡＰとを貼り合わせてもよ
い。尚、以下に説明する各種の構造を有する電界放出素
子が多数形成されたカソードパネルＣＰとアノードパネ
ルＡＰとの組立も同様とすることができる。

【００６１】尚、表示装置において、カソードパネルＣ
Ｐ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、上述のようなフリットガラスが一般的であるが、
融点が１２０〜４００゜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１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の
低融点合金；Ｓｎ₈₀Ａｇ₂₀（融点２２０〜３７０゜
Ｃ）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫
（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ_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；Ａｕ₈₈Ｇａ
₁₂（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。

【００６２】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。

【００６３】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（実
際の表示画面としては機能しない領域）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。

【００６４】電子放出部１５Ａには、制御回路３０から
カソード電極１１を通じて相対的に負電圧（ビデオ信
号）が印加され、ゲート電極１３には走査回路３１から
相対的に正電圧（走査信号）が印加される。これらの電
圧印加によって生じた電界に応じて、電子放出部１５Ａ
から電子が量子トンネル効果に基づき放出される。アノ
ード電極２３には、ゲート電極１３に印加される正電圧
よりも高い正電圧が加速電源３２から印加され、アノー
ド電極２３は、電子放出部１５Ａから真空空間中へ放出
された電子を蛍光体層２１に向かって誘導する役割を果
たす。また、アノード電極２３は、蛍光体層２１を構成
する蛍光体粒子をイオン等の粒子によるスパッタから保
護すると共に、電子励起によって生じた蛍光体層２１の
発光を基板２０側へ反射させ、基板２０の外側から観察
される表示画面の輝度を向上させる機能も有する。アノ
ード電極２３は、例えば、厚さ約０．０７μｍのアルミ
ニウム薄膜から構成されている。

【００６５】アノードパネルＡＰの製造方法の一例を、
以下、図５２を参照して説明する。先ず、発光性結晶粒
子組成物を調製する。そのために、例えば、純水に分散
剤を分散させ、ホモミキサーを用いて３０００ｒｐｍに
て１分間、撹拌を行う。次に、発光性結晶粒子を分散剤
が分散した純水中に投入し、ホモミキサーを用いて５０
００ｒｐｍにて５分間、撹拌を行う。その後、例えば、
ポリビニルアルコール及び重クロム酸アンモニウムを添
加して、十分に撹拌し、濾過する。

【００６６】アノードパネルＡＰの製造においては、例
えばガラスから成る基板２０上の全面に感光性被膜３３
を形成（塗布）する。そして、露光光源（図示せず）か
ら射出され、マスク３６に設けられた開口３７を通過し
た露光光によって、基板２０上に形成された感光性被膜
３３を露光して感光領域３４を形成する（図５２の
（Ａ）参照）。その後、感光性被膜３３を現像して選択
的に除去し、感光性被膜の残部（露光、現像後の感光性
被膜）３５を基板２０上に残す（図５２の（Ｂ）参
照）。次に、全面にカーボン剤（カーボンスラリー）を
塗布し、乾燥、焼成した後、リフトオフ法にて感光性被
膜の残部３５及びその上のカーボン剤を除去することに
よって、露出した基板２０上にカーボン剤から成るブラ
ックマトリックス２２とを形成し、併せて、感光性被膜
の残部３５を除去する（図５２の（Ｃ）参照）。その
後、露出した基板２０上に、赤、緑、青の各蛍光体層２
１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）を形成する（図５２の
（Ｄ）参照）。具体的には、各発光性結晶粒子（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（蛍光体
スラリー）を全面に塗布し、露光、現像し、次いで、緑
色の感光性の発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラリー）
を全面に塗布し、露光、現像し、更に、青色の感光性の
発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラリー）を全面に塗布
し、露光、現像すればよい。その後、蛍光体層２１及び
ブラックマトリックス２２上にスパッタリング法にて厚
さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜から成るアノード
電極２３を形成する。尚、スクリーン印刷法等により各
蛍光体層２１を形成することもできる。

【００６７】尚、アノード電極は、有効領域を１枚のシ
ート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極として
もよいし、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は
複数の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した
形式のアノード電極としてもよい。アノード電極が前者
の構成の場合、かかるアノード電極に加速電源を接続す
ればよいし、アノード電極が後者の構成の場合、例え
ば、各アノード電極ユニットに加速電源を接続すればよ
い。

【００６８】尚、［工程−１３０］において、球体４０
の除去時、図５に模式的な一部端面図を示すように、場
合によっては、ゲート電極１３の一部分、特に開口部の
端部に相当する部分が残渣として残ってしまう。このよ
うな場合には、例えば純水やアルコールに全体を浸漬
し、超音波洗浄を行うことで残渣を除去すれば、図２の
（Ｂ）に示した構造を容易に得ることができる。尚、以
下に説明する各種の構造を有する電界放出素子において
も、ゲート電極の一部分、特に開口部の端部に相当する
部分が残渣として残ってしまった場合には、あるいは
又、フォーカス電極の一部分、特に開口部の端部に相当
する部分が残渣として残ってしまった場合には、同様の
処理を行えばよい。

【００６９】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１にて説明した電界放出素子の製造方法の変形であ
る。実施の形態２においては、実施の形態１の［工程−
１２０］に引き続き、球体４０の上方に位置する絶縁層
１２及びゲート電極１３の一部、並びに、球体４０の上
部を化学的／機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて除去し、球
体４０の一部を露出させる。この状態を図６の（Ａ）の
模式的な一部端面図に示す。その後、球体４０を、例え
ば水酸化カリウム水溶液を用いて溶解することで、球体
４０を除去する（図６の（Ｂ）参照）。球体４０の一部
が露出しているので、球体４０を容易に溶解することが
できる。この状態では、ゲート電極１３の開口部端部が
露出していない場合がある。そのような場合には、絶縁
層１２を等方的にエッチングすればよい。こうして、図
６の（Ｃ）に一部端面図を示す電界放出素子を得ること
ができる。尚、この状態で球体４０が残存していた場合
には、再び、球体４０を溶解すればよい。球体４０の上
方に位置する絶縁層及びゲート電極の一部、並びに、球
体４０の上部（あるいは又、球体４０の上方に位置する
第２の絶縁層及びフォーカス電極の一部、並びに、球体
４０の上部）を化学的／機械的研磨法（ＣＭＰ法）にて
除去し、球体４０の一部を露出させる工程を、以下に説
明する各種の電界放出素子の製造方法に適用することが
できる。

【００７０】（実施の形態３）実施の形態３も、実施の
形態１にて説明した電界放出素子の製造方法の変形であ
る。実施の形態３においては、図７の（Ａ）に模式的な
一部端面図を示すように、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。このような平面型
電界放出素子は、以下の製造方法にて製造することがで
きる。

【００７１】［工程−３００］先ず、［工程−１００］
〜［工程−１２０］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、球体４０を全
面に配置した後、全面に絶縁層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。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、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基
づき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上に球体４０を配置した後、球体４０を
部分的に溶融させ、次いで、支持体１０、カソード電極
１１及び球体４０を絶縁層１２によって被覆する。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２の（Ａ）に示したと同様である。

【００７２】［工程−３１０］次に、［工程−１３０］
と同様にして、球体４０を除去し、ゲート電極１３及び
絶縁層１２に開口部１４を形成し、且つ、開口部１４の
底部にカソード電極１１を露出させる。ここまでのプロ
セスが終了した状態は、実質的に、図２の（Ｂ）に示し
たと同様である。

【００７３】［工程−３２０］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１
１Ａ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結晶粒のエッチング速度よりも
粒界のエッチング速度の方が早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。

【００７４】このような実施の形態３における平面型電
界放出素子の構成においては、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１３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
露出している実施の形態１における平面型電界放出素子
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７の（Ａ）に示した平面型電界
放出素子によれば、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。

【００７５】また、［工程−１００］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−１１０］〜［工程−１３０］と同様
の工程を実行することによって、図７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。

【００７６】あるいは又、［工程−１００］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１
１Ａ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−１１０］〜［工程−１３０］
と同様の工程を実行することによっても、図７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。

【００７７】図７の（Ｂ）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。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。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。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、５×１０⁷Ｖ／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。被覆層１１Ｂの厚さは、微小凹凸部１１
Ａ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１１
Ａ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。

【００７８】具体的には、［工程−１００］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−１１０］〜［工程−１３０］と同様の工程を実行す
ることによって、図７の（Ｂ）に示す電界放出素子を作
製することもできる。

【００７９】あるいは又、［工程−１００］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１
１Ａ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−１１０］〜［工程−１３０］と同様の工
程を実行することによって、図７の（Ｂ）に示す電界放
出素子を作製することもできる。

【００８０】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。

【００８１】尚、図２の（Ｂ）に示した平面型電界放出
素子の電子放出部１５Ａ（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−１０
０］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。

【００８２】（実施の形態４）実施の形態４も、実施の
形態１にて説明した電界放出素子の製造方法の変形であ
り、第１の構造を有する電界放出素子、具体的には、ク
レータ型電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態
４の電界放出素子においては、図１０の（Ａ）に模式的
な一部端面図を示し、図１０の（Ｂ）に模式的な部分的
斜視図を示すように、カソード電極１１１の表面（電子
放出部に相当する）に、微小なクレータが形成されてい
る。即ち、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上に形成されている。実
施の形態４においても、開口部１４の底部に露出したカ
ソード電極が電子放出部に相当する。

【００８３】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（第２の球体）が使用さ
れ、凹部１１１Ｂが第２の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１１１
Ａは円環状となり、この場合の凹部１１１Ｂと隆起部１
１１Ａ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１１１Ｃ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１１
１Ａ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。

【００８４】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、複数の第２の球体
４１を被覆したストライプ状のカソード電極１１１を支
持体上に形成する工程と、第２の球体４１を除去するこ
とによって、第２の球体４１を被覆したカソード電極１
１１の部分を除去し、以て、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、第２
の球体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を形成する工程、から成る。

【００８５】第２の球体４１の状態変化及び／又は化学
変化によって、第２の球体を除去することが好ましい。
ここで、第２の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、第
２の球体が有機材料から成る場合、第２の球体を燃焼さ
せることによって除去することが一層好ましい。尚、第
２の球体の除去と、第２の球体を被覆したカソード電極
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、第２の球体を被覆したカソード電極の部分を除
去した後に第２の球体の一部が残存している場合、残存
した第２の球体の除去を後から行えばよい。

【００８６】特に、第２の球体が有機材料から成る場
合、第２の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、第２の球体近傍の
閉鎖空間の圧力が高まり、第２の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、第２の球体を被覆したカソード電極の部
分が飛散し、隆起部及び凹部が形成され、しかも、第２
の球体が除去される。このとき、第２の球体の燃焼の初
期過程は閉鎖空間内で進行するため、第２の球体の一部
は炭化する可能性もある。第２の球体を被覆したカソー
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。

【００８７】後述する実施の形態６や実施の形態９にお
いても、第２の球体の状態変化及び／又は化学変化によ
って第２の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、実施の形
態６や実施の形態９においては、実施の形態４や後述す
る実施の形態７と異なり、第２の球体を被覆した部分の
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。

【００８８】後述する実施の形態６や実施の形態９で使
用される第２の球体は、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。後述する実施の形態６や実施の形態９におい
て、第２の球体は、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、
第２の球体の表面のみであっても全体であってもよく、
また、第２の球体の表面及び／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。実施の形態６や実施の形
態９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第２の球体を用いること
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。第２の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。

【００８９】第２の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
る第２の球体の除去時、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。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、第２の
球体として、支持体等の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第２の球体を使用す
ることもできる。固着タイプの第２の球体として、アク
リル系樹脂から成る第２の球体を例示することができ
る。

【００９０】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
フェアを第２の球体として使用することができる。実施
の形態４や後述する実施の形態７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、実施の形態４や後述する実施の形態７
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、第２の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、第２の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。

【００９１】実施の形態４や後述する実施の形態７にお
いては、支持体上に複数の第２の球体を配置した後、第
２の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、後述する実施の形態６
や実施の形態９においては、支持体上への複数の第２の
球体の配置方法として、球体４０を配置方法と同様の方
法を挙げることができる。

【００９２】あるいは、後述する実施の形態５や実施の
形態８のように、第２の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、支持体上に複数の第２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第２の
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
第２の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、第２の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第２の
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。

【００９３】あるいは、後述する実施の形態６や実施の
形態９にあっては、第２の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、支持体上に複数の第２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。

【００９４】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、重複領域（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、重複領域にのみ存在すればよい。但
し、たとえ重複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、第２の球体を全面に配置しても何
ら問題は生じない。あるいは又、隆起部及び凹部が絶縁
層に設けられた開口部の底部に露出している場合であっ
ても、かかる絶縁層の部分にはゲート電極が形成されて
いない場合には、何ら電子を放出するといった機能を果
たさない。

【００９５】第２の球体の直径は、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、重複領域（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、０．０１〜１．０μｍ
の範囲で選択することが好ましい。更には、球体４０の
直径をＲ₁、第２の球体の直径をＲ₂としたとき、０．０
１Ｒ₁≦Ｒ₂≦０．１Ｒ₁を満足していることが好まし
い。例えば、液晶表示装置のスペーサとして市販されて
いる第２の球体は、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。第２の球体の形状は
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。支持体等の上には第２の球体を１０⁴〜
１０⁵個／ｍｍ²程度の密度で配置することが好適であ
る。

【００９６】実施の形態４あるいは後述する実施の形態
５〜実施の形態９においては、第２の球体の形状の一部
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、実施の
形態４や実施の形態５、実施の形態７、実施の形態８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。実施の形態４〜実施の形態９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。

【００９７】支持体等の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、第２の球体の配
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、支持体等の上における隆起部の配置はランダ
ムとなる。

【００９８】実施の形態４〜実施の形態９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（Ｃｒ）を例示することができる。

【００９９】あるいは又、後述する実施の形態７〜実施
の形態９にて説明するように、隆起部を得た後、少なく
とも隆起部の表面に、実用的には、カソード電極の表面
に電子放出層を形成してもよい。ここで、電子放出層を
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。電子放出層は、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層を構成すること
が、一層好ましい。尚、電子放出層を構成する材料は、
必ずしも導電性を備えている必要はない。

【０１００】特に好ましい電子放出層の構成材料とし
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。電子放出層
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、各電子放出層か
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。

【０１０１】あるいは又、電子放出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、
電子放出層を構成する材料は、必ずしも導電性を備えて
いる必要はない。

【０１０２】実施の形態４あるいは後述する実施の形態
５〜実施の形態９においては、カソード電極と支持体と
の間にカソード電極を構成する材料よりも電気抵抗値の
小さな導電性を有する下地層を形成してもよい。かかる
下地層は、支持体上に第２の球体を配置する前に、支持
体表面に形成することが好ましい。

【０１０３】以下、図８〜図１０を参照して、実施の形
態４の製造方法を説明するが、図８の（Ａ）、図９の
（Ａ）、図１０の（Ａ）は模式的な一部端面図であり、
図８の（Ｂ）、図９の（Ｂ）及び図１０の（Ｂ）は、図
８の（Ａ）、図９の（Ａ）及び図１０の（Ａ）よりも広
い範囲を模式的に示す一部斜視図である。

【０１０４】［工程−４００］先ず、例えばガラスから
成る支持体１０上の全面に、第２の球体４１を配置す
る。第２の球体４１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０．１μｍ、粒径分布１％未
満である。第２の球体４１を、スプレーガンを用い、支
持体１０上におおよそ１０⁴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、第２の球体
４１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。配置された第２の球体４１は、静電気力で支持体１
０上に保持されている。この状態を図８の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。尚、支持体１０上に第２の球体４１を配
置する前に、カソード電極を形成すべき支持体１０の部
分に下地層を形成しておいてもよい。

【０１０５】［工程−４１０］次に、複数の第２の球体
４１を被覆したカソード電極１１１を支持体１０上に形
成する。カソード電極１１１を形成した状態を、図９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、第２
の球体４１は支持体１０上の全面に配置されているの
で、第２の球体４１の中には、図９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１１１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、第２の球体４１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１１１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１０の回転数が
５００ｒｐｍ程度、回転時間が数秒間程度であれば、第
２の球体４１は脱離・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。

【０１０６】［工程−４２０］次に、第２の球体４１を
除去することによって、第２の球体４１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１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、
且つ、第２の球体４１の形状の一部を反映した凹部１１
１Ｂとを有するカソード電極１１１を形成する。この状
態を、図１０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第２の球体４１を燃焼させる。第２
の球体４１の燃焼に伴って第２の球体４１が閉じ込めら
れていた閉鎖空間の圧力が上昇し、第２の球体４１を被
覆したカソード電極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１
１１Ａ及び凹部１１１Ｂが形成される。尚、第２の球体
４１を除去した後に、第２の球体４１の一部分が残渣と
して残る場合には、使用する第２の球体４１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。

【０１０７】［工程−４３０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１１及
び支持体１０上に球体４０を配置し、次いで、球体４０
を加熱することによって、球体４０を部分的に溶融させ
る。次に、実施の形態１の［工程−１２０］と同様にし
て、カソード電極１１１、支持体１０及び球体４０を絶
縁層１２によって被覆した後、絶縁層１２上にゲート電
極１３を形成する。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１１
１の射影像の延びる方向と９０度の角度を成している。
その後、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして
球体４０を除去し、以て、ゲート電極１３及び絶縁層１
２に開口部１４を形成し、且つ、開口部１４の底部にカ
ソード電極１１１を露出させる。尚、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、保護層を取り除いても
よい。こうして、クレータ型電界放出素子を得ることが
できる。次いで、実施の形態１の［工程−１４０］と同
様にして、表示装置の組み立てを行う。

【０１０８】（実施の形態５）実施の形態５の電界放出
素子の製造方法は、実施の形態４の変形である。実施の
形態５の製造方法を図１１を参照して説明するが、支持
体１０上に複数の第２の球体４１を配置する工程が、第
２の球体４１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４２を支持体１０上に
形成し、以て、支持体１０上に複数の第２の球体４１を
配置し、カソード電極材料から成るカソード電極１１１
で第２の球体を被覆した後、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、実施の形態４の製造
方法と相違する。以下、図１１を参照して、実施の形態
５の製造方法を説明する。

【０１０９】［工程−５００］先ず、支持体１０上に複
数の第２の球体４１を配置する。具体的には、第２の球
体４１とカソード電極材料４２Ｂとを分散媒４２Ａ中に
分散させて成る組成物から構成された組成物層４２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４２Ａとして使用し、平均直径約１．
０μｍのポリメチレン系の高分子材料から成る第２の球
体４１と、平均直径約０．１μｍのカーボン粒子をカソ
ード電極材料４２Ｂとして分散媒４２Ａ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４２を形成する。図１１の（Ａ）に
は、組成物層４２の形成直後の状態を示す。尚、支持体
１０上に第２の球体４１を配置する前に、カソード電極
を形成すべき支持体１０の部分に下地層を形成しておい
てもよい。

【０１１０】［工程−５１０］支持体１０に保持された
組成物層４２中では、間もなく第２の球体４１が沈降し
て支持体１０上に配置されると共に、第２の球体４１か
ら支持体１０上に亙ってカソード電極材料４２Ｂが沈降
し、カソード電極材料４２Ｂから成るカソード電極１１
１が形成される。これによって、支持体１０上に複数の
第２の球体４１を配置し、カソード電極材料から成るカ
ソード電極１１１で第２の球体４１を被覆することがで
きる。この状態を、図１１の（Ｂ）に示す。

【０１１１】［工程−５２０］その後、分散媒４２Ａ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１１の（Ｃ）に示す。

【０１１２】［工程−５３０］次いで、実施の形態４の
［工程−４２０］、［工程−４３０］と同様の工程を実
行することによって、クレータ型電界放出素子を完成す
ることができる。次いで、実施の形態１の［工程−１４
０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。

【０１１３】（実施の形態６）実施の形態６の電界放出
素子の製造方法も、実施の形態４の変形である。実施の
形態６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
体上に複数の第２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、第２の
球体の形状の一部を反映した凹部とを有し、各隆起部が
第２の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、第２の球体を除去する工程、から成
る。支持体上への複数の第２の球体の配置は、第２の球
体の散布によって行う。また、第２の球体は疎水性の表
面処理層を有する。以下、かかる実施の形態６の電界放
出素子の製造方法を、図１２を参照して説明する。

【０１１４】［工程−６００］先ず、支持体１０上に複
数の第２の球体１４１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、複数の第２の球体１４
１を配置する。この第２の球体１４１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１４１Ａ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１４
１Ｂで被覆して成り、平均直径約０．１μｍ、粒径分布
１％未満である。第２の球体１４１を、スプレーガンを
用い、支持体１０上におおよそ１０⁴個／ｍｍ²の密度で
ランダムに配置する。配置された第２の球体１４１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１２の（Ａ）に示す。
尚、支持体１０上に第２の球体１４１を配置する前に、
カソード電極を形成すべき支持体１０の部分に下地層を
形成しておいてもよい。

【０１１５】［工程−６１０］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、第２の球体１４１の形状の一部を反映した凹部１１
１Ｂとを有し、各隆起部１１１Ａが第２の球体１４１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、実施の形態４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、実施の形態６では、第２の球体１４１の
表面が表面処理層１４１Ｂにより疎水性を帯びているた
めに、第２の球体１４１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、第２の球体１
４１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、実施の形態４の場合
ほど先鋭とはならない。第２の球体１４１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１２の（Ｂ）では、カソード電極１
１１と第２の球体１４１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と第２の球体１
４１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１２の（Ｂ）に示す。

【０１１６】［工程−６２０］次に、第２の球体１４１
に外力を与えることによって、支持体１０上から第２の
球体１４１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１２の（Ｃ）に示す。
尚、第２の球体の除去は、第２の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
焼によって第２の球体を除去することも可能である。

【０１１７】［工程−６３０］その後、実施の形態４の
［工程−４３０］を実行することによって、クレータ型
電界放出素子を得ることができる。次いで、実施の形態
１の［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立
てを行う。

【０１１８】（実施の形態７）実施の形態７は、実施の
形態４の変形である。実施の形態７においては、隆起部
を形成した後、カソード電極の表面に電子放出層を形成
する。以下、かかる実施の形態７の電界放出素子の製造
方法を、図１３を参照して説明する。

【０１１９】［工程−７００］先ず、実施の形態４の
［工程−４００］〜［工程−４２０］と同様にして、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を形成する。尚、
支持体１０上に第２の球体４１を配置する前に、カソー
ド電極を形成すべき支持体１０の部分に下地層を形成し
ておいてもよい。尚、実施の形態７においては、カソー
ド電極１１１をアルミニウムから構成した。

【０１２０】［工程−７１０］次に、全面に、アモルフ
ァス・ダイヤモンドから成る電子放出層４３をＣＶＤ法
にて形成した後（図１３の（Ａ）参照）、カソード電極
１１１の外形形状と同じような形状となるように電子放
出層４３をパターニングする。尚、電子放出層４３を導
電性を備えていない材料から構成する場合には、電子放
出層４３のパターニングを行う必要はない。図１３の
（Ｂ）には、支持体１０上に第２の球体４１を配置する
前に、カソード電極を形成すべき支持体１０の部分に下
地層４４が形成されている例を示す。

【０１２１】［工程−７２０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１１及
び支持体１０上に球体４０を配置し、次いで、球体４０
を加熱することによって、球体４０を部分的に溶融させ
る。次に、実施の形態１の［工程−１２０］と同様にし
て、カソード電極１１１、支持体１０及び球体４０を絶
縁層１２によって被覆した後、絶縁層１２上にゲート電
極１３を形成する。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１１
１の射影像の延びる方向と９０度の角度を成している。
その後、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして
球体４０を除去し、以て、ゲート電極１３及び絶縁層１
２に開口部１４を形成し、且つ、開口部１４の底部にカ
ソード電極１１１を露出させる。こうして、クレータ型
電界放出素子を得ることができる。次いで、実施の形態
１の［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立
てを行う。

【０１２２】（実施の形態８）実施の形態８の電界放出
素子の製造方法は、実施の形態５及び実施の形態７の変
形である。実施の形態８の製造方法を以下説明するが、
支持体１０上に複数の第２の球体４１を配置する工程
が、第２の球体４１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４２を支持体１
０上に形成し、以て、支持体１０上に複数の第２の球体
４１を配置し、カソード電極材料から成るカソード電極
１１１で第２の球体を被覆した後、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、実施の形態７
の製造方法と相違する。

【０１２３】［工程−８００］先ず、実施の形態５の
［工程−５００］〜［工程−５２０］と同様にして、図
１１の（Ｃ）に示したと同様の状態を得る。尚、支持体
１０上に第２の球体４１を配置する前に、カソード電極
を形成すべき支持体１０の部分に下地層を形成しておい
てもよい。

【０１２４】［工程−８１０］その後、実施の形態７の
［工程−７１０］と同様にして、カソード電極１１１の
上に電子放出層４３を形成する。

【０１２５】［工程−８２０］次いで、実施の形態４の
［工程−４３０］と同様の工程を実行することによっ
て、クレータ型電界放出素子を完成することができる。
次いで、実施の形態１の［工程−１４０］と同様にし
て、表示装置の組み立てを行う。

【０１２６】（実施の形態９）実施の形態９の電界放出
素子の製造方法は、実施の形態６及び実施の形態７の変
形である。

【０１２７】［工程−９００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６２０］と同様にして、図
１２の（Ｃ）に示したと同様の状態を得る。尚、支持体
１０上に第２の球体４１を配置する前に、カソード電極
を形成すべき支持体１０の部分に下地層を形成しておい
てもよい。

【０１２８】［工程−９１０］その後、実施の形態７の
［工程−７１０］と同様にして、カソード電極１１１の
上に電子放出層４３を形成する。

【０１２９】［工程−９２０］次いで、実施の形態４の
［工程−４３０］と同様の工程を実行することによっ
て、クレータ型電界放出素子を完成することができる。
次いで、実施の形態１の［工程−１４０］と同様にし
て、表示装置の組み立てを行う。

【０１３０】（実施の形態１０）実施の形態１０も、実
施の形態１の変形であり、扁平型電界放出素子の製造方
法に関する。実施の形態１０においては、支持体上にカ
ソード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放
出部を形成する。

【０１３１】実施の形態１０における扁平型電界放出素
子の模式的な一部断面図を、図１５の（Ｂ）に示す。第
２の構造を有する電界放出素子である扁平型電界放出素
子は、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の底部に位置するカ
ソード電極１１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１５の
（Ｂ）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１５の（Ｂ）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５０が設けられている。図１５の（Ｂ）に
示した実施の形態１０の扁平型電界放出素子において
は、カソード電極１１の表面の全域に亙って、抵抗体層
５０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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図１４及び図１５を参照して、実施の形態１０の扁平
型電界放出素子の製造方法を説明する。

【０１３６】［工程−１０００］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１４の（Ａ）参照）。尚、カソード電極１１
は、図１４の紙面垂直方向に延びている。

【０１３７】［工程−１０１０］次に、カソード電極１
１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５０を形成し、次いで、抵抗体層５０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５０を公知の方
法に基づきパターニングする（図１４の（Ｂ）参照）。
電子放出部１５Ｂから電子が放出される。

【０１３８】［工程−１０２０］その後、実施の形態１
の［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１１
及び支持体１０上に球体４０を配置し（図１４の（Ｃ）
参照）、次いで、球体を加熱することによって、球体を
部分的に溶融させる（図１４の（Ｄ）参照）。

【０１３９】［工程−１０３０］次に、全面に絶縁層１
２を形成する。具体的には、支持体１０、電子放出部１
５Ｂ及び球体４０を被覆するように、ＣＶＤ法にてＳｉ
Ｏ₂から成る絶縁層１２を形成する。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（図１
５の（Ａ）参照）。

【０１４０】［工程−１０４０］その後、実施の形態１
の［工程−１３０］と同様にして球体４０を除去し、以
て、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成
し、且つ、開口部１４の底部に電子放出部１５Ｂを露出
させる（図１５の（Ｂ）参照）。こうして、扁平型電界
放出素子を得ることができる。次いで、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０１４１】尚、［工程−１０００］におけるカソード
電極の形成を、以下に説明する方法に基づき行うことも
できる。即ち、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５０を形成し、次い
で、抵抗体層５０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５０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５０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。

【０１４２】（実施の形態１１）実施の形態１１も、実
施の形態１の変形であり、扁平型電界放出素子の製造方
法に関する。実施の形態１１においては、電子放出部１
５Ｃが、ＣＶＤ法に基づき形成された炭素薄膜から構成
されている。第２の構造を有する電界放出素子を製造す
る実施の形態１１においても、支持体上にカソード電極
を形成し、併せて、カソード電極上に電子放出部を形成
する。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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、実施の形態１
１の扁平型電界放出素子の製造においては、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。

【０１４６】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。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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソー
ド電極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。

【０１５０】炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソー
ド電極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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図１６を参照して、実施の形態１１の扁平型電界放出
素子の製造方法を説明する。

【０１５５】［工程−１１００］先ず、例えばガラス基
板から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材
料層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲ
ＩＥ法に基づき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（図１６の（Ａ）参照）。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。
導電材料層は、例えばスパッタリング法により形成され
た厚さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。

【０１５６】［工程−１１１０］その後、カソード電極
１１の表面に炭素薄膜選択成長領域６１を形成する。具
体的には、先ず、レジスト材料層をスピンコート法にて
全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、炭素薄
膜選択成長領域６１を形成すべきカソード電極１１の部
分の表面が露出したマスク層６０を形成する（図１６の
（Ｂ）参照）。次に、露出したカソード電極１１の表面
を含むマスク層６０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）をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒と
金属粒子から成る層を炭素薄膜選択成長領域６１を形成
すべきカソード電極１１の部分の表面に形成する。その
後、マスク層６０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６２を残すことで、炭素薄膜選択成長
領域６１を得ることができる（図１６の（Ｃ）参照）。
尚、ポリシロキサンは、露出したカソード電極１１の表
面に金属粒子６２を固定させる機能（所謂、接着機能）
を有する。

【０１５７】［工程−１１２０］その後、炭素薄膜選択
成長領域６１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜６３を
形成し、電子放出部１５Ｃを得る。この状態を図１６の
（Ｄ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭
素薄膜６３の成膜条件を、以下の表１に例示する。

【０１５８】［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

【０１５９】［工程−１１３０］次に、実施の形態１の
［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１、支
持体１０及び電子放出部１５Ｃ上に球体を配置し、次い
で、球体を加熱することによって、球体を部分的に溶融
させる。そして、全面に絶縁層を形成する。具体的に
は、支持体１０、電子放出部１５Ｃ、カソード電極１１
及び球体を被覆するように、ＣＶＤ法にてＳｉＯ₂から
成る絶縁層を形成する。その後、ストライプ状のゲート
電極を絶縁層上に形成する。次いで、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして球体を除去し、以て、ゲ
ート電極及び絶縁層に開口部を形成し、且つ、開口部の
底部に電子放出部１５Ｃを露出させる。こうして、扁平
型電界放出素子を得ることができる。その後、実施の形
態１の［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み
立てを行う。

【０１６０】尚、金属粒子の代わりに、例えばチタン
（Ｔｉ）から成る金属薄膜をスパッタ法に基づき形成し
てもよい。また、金属粒子を付着させた後、あるいは
又、金属薄膜を形成した後、金属粒子や金属薄膜の表面
の金属酸化物（自然酸化膜）を除去してもよいし、例え
ばチオナフテン溶液をスピンコート法にて全面に塗布し
た後、加熱処理を施すことによって、炭素薄膜選択成長
領域６１の表面に硫黄（Ｓ）を付着させてもよい。ま
た、金属化合物粒子を付着させた後、あるいは又、金属
化合物薄膜を形成した後、金属化合物粒子や金属化合物
薄膜を熱分解し、カソード電極の表面に金属粒子が付着
して成り、あるいは又、金属薄膜が形成されて成る炭素
薄膜選択成長領域を得てもよい。

【０１６１】（実施の形態１２）実施の形態１２も、実
施の形態１の変形であり、スピント型電界放出素子の製
造方法に関する。第３の構造を有する電界放出素子を製
造する実施の形態１２においては、開口部を形成した
後、開口部の底部に露出したカソード電極上に電子放出
部を形成する。

【０１６２】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。

【０１６３】また、スピント型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（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、Ｍ
ｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）；シ
リコン（Ｓｉ）等の半導体；ＩＴＯ（インジウム・錫酸
化物）を例示することができる。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。

【０１６４】図１７の（Ｃ）に示す電界放出素子は、円
錐形の電子放出部１５Ｄ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及び絶縁層
１２を貫通した開口部１４と、開口部１４の底部に位置
するカソード電極１１上に設けられた円錐状の電子放出
部１５Ｄから成り、開口部１４の底部に露出した電子放
出部１５Ｄ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１７を参照して説明
する。

【０１６５】［工程−１２００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、例えば、例えばガラス
基板から成る支持体１０上に、ニオブ（Ｎｂ）から成
り、ストライプ状のカソード電極１１を形成する。その
後、実施の形態１の［工程−１１０］と同様にして、全
面に球体４０を配置した後、球体４０を部分的に溶融さ
せ、次いで、［工程−１２０］と同様にして、支持体１
０、カソード電極１１及び球体４０を絶縁層１２によっ
て被覆した後、絶縁層１２上にゲート電極１３を形成す
る。その後、［工程−１３０］と同様にして、球体を除
去し、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形
成し、且つ、開口部１４の底部にカソード電極１１を露
出させる。こうして、図２の（Ｂ）に示したと略同様の
構造を得ることができる。

【０１６６】［工程−１２１０］次に、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１７の（Ａ）参照）。

【０１６７】［工程−１２２０］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１７の
（Ｂ）に示すように、剥離層１７上でオーバーハング形
状を有する導電材料層１８が成長するに伴い、開口部１
４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、この円錐形の堆積物が電子放出部１５Ｄとな
る。

【０１６８】［工程−１２３０］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１
２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１７の（Ｃ）に示すように、開口
部１４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１５Ｄ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、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。

【０１６９】（実施の形態１３）実施の形態１３は、実
施の形態１２にて説明したスピント型電界放出素子の製
造方法の変形例である。実施の形態１３のスピント型電
界放出素子の製造方法を、以下、支持体等の模式的な一
部端面図である図１８〜図２１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、ゲート電極１３及び絶縁
層１２に開口部１４を形成した後、（ａ）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７１を形成
し、（ｂ）次いで、開口部１４の中央部に位置する導電
材料層７１の領域を遮蔽するように、マスク材料層７２
を導電材料層７１上に形成した後、（ｃ）導電材料層７
１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７２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７１とマスク材料層７２とをエッチ
ングすることにより、導電材料層７１から成り、先端部
が錐状形状を有する電子放出部１５Ｅを開口部１４内に
露出したカソード電極１１上に形成する。

【０１７０】尚、開口部１４の形成までは、実施の形態
１２と同様とすればよいので、それ以降の工程を説明す
る。後述する実施の形態１４〜実施の形態１８において
も同様とする。また、図面の簡素化のために、開口部１
４の近傍のゲート電極１３や絶縁層１２を平坦な状態に
て表示するが、実際には、球体４０の影響を受けて、こ
れらは、開口部１４の近傍では湾曲している。

【０１７１】［工程−１３００］実施の形態１２と同様
にして開口部１４を形成した後（図１８の（Ａ）参
照）、全面に密着層７０をスパッタリング法にて形成す
る（図１８の（Ｂ）参照）。この密着層７０は、ゲート
電極１３が形成されていない絶縁層１２の露出面や開口
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７１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７１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７０を、ＤＣスパッタリング法により０．
０７μｍの厚さに形成する。

【０１７２】［工程−１３１０］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７１を水素還元減圧ＣＶ
Ｄ法により形成する（図１９の（Ａ）参照）。成膜され
た導電材料層７１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７１Ａが形成される。

【０１７３】［工程−１３２０］次に、開口部１４の中
央部に位置する導電材料層７１の領域（具体的には凹部
７１Ａ）を遮蔽するようにマスク材料層７２を形成す
る。具体的には、先ず、ピンコート法により厚さ０．３
５μｍのレジスト材料をマスク材料層７２として導電材
料層７１の上に形成する（図１９の（Ｂ）参照）。マス
ク材料層７２は、導電材料層７１の凹部７１Ａを吸収
し、ほぼ平坦な表面となる。次に、マスク材料層７２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７１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７１の凹部７１
Ａを平坦に埋め込むようにマスク材料層７２が残る（図
２０の（Ａ）参照）。

【０１７４】［工程−１３３０］次に、導電材料層７１
とマスク材料層７２と密着層７０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２０の（Ｂ）
参照）。これらの層のエッチングは、導電材料層７１の
エッチング速度がマスク材料層７２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。

【０１７５】［表２］ ［導電材料層７１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）

【０１７６】［工程−１３４０］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２１
に示す電界放出素子が完成される。等方的なエッチング
は実施の形態１２の［工程−１２３０］にて説明したと
同様とすればよい。

【０１７７】ここで、［工程−１３３０］において、電
子放出部１５Ｅが形成される機構について、図２２を参
照して説明する。図２２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２
２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。

【０１７８】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７２のエッチング速度より
も、導電材料層７１のエッチング速度の方が当然速い。
マスク材料層７２が存在しない領域では、導電材料層７
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
７２が存在する領域では、最初にマスク材料層７２が除
去されないとその下の導電材料層７１のエッチングが始
まらないので、マスク材料層７２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７２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７２の
存在しない領域と同様に速くなる（ｈ_e減少区間）。ｈ_e
減少区間の開始時期は、マスク材料層７２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７２
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。

【０１７９】レジスト材料から成るマスク材料層７２の
エッチング速度に対する導電材料層７１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２３を参照し
て説明する。図２３の（Ａ）は、対レジスト選択比が相
対的に小さい場合、図２３の（Ｃ）は、対レジスト選択
比が相対的に大きい場合、図２３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７２
の膜減りに比べて導電材料層７１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。

【０１８０】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。

【０１８１】（実施の形態１４）実施の形態１４のスピ
ント型電界放出素子の製造方法は、実施の形態１３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、実施の形
態１３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、実施の形態１４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（ｂ）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。

【０１８２】以下、実施の形態１４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２４〜図２６を参照して説明する。

【０１８３】［工程−１４００］実施の形態１と同様に
してゲート電極１３を形成した後、全面に例えば Ｓｉ
Ｏ₂から成る厚さ０．２μｍのエッチング停止層７３を
形成する。エッチング停止層７３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７１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７１のエッチング条件に対
してゲート電極１３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７３を省略しても構わ
ない。その後、実施の形態１の［工程−１３０］と同様
にして、エッチング停止層７３、ゲート電極１３、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を形成する。このようにして、図２４の（Ａ）
に示す状態が得られる。

【０１８４】［工程−１４１０］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７０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７１を形成す
る（図２４の（Ｂ）参照）。但し、実施の形態１４にお
ける導電材料層７１は、実施の形態１３の製造方法で述
べた凹部７１Ａよりも深い凹部７１Ａが表面に生成され
るように、導電材料層７１の厚さを選択する。即ち、導
電材料層７１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７１Ｂとこの柱状部７１Ｂの上端に連通する拡大部７
１Ｃとから成る略漏斗状の凹部７１Ａを導電材料層７１
の表面に生成させることができる。

【０１８５】［工程−１４２０］次に、導電材料層７１
の全面に、例えば無電解メッキ法により、厚さ約０．５
μｍの銅（Ｃｕ）から成るマスク材料層７２を形成する
（図２５の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表
３に例示する。

【０１８６】 ［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

【０１８７】［工程−１４３０］その後、マスク材料層
７２と導電材料層７１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７１Ｂにマスク
材料層７２を残す（図２５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。

【０１８８】［工程−１４４０］次に、導電材料層７１
と密着層７０のエッチング速度がマスク材料層７２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７１とマスク材料層７２と密着層７０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２６の
（Ａ）参照）。尚、電子放出部１５Ｅの先端部にマスク
材料層７２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７２を除去す
ることができる。

【０１８９】［工程−１４５０］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２６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、実施の形態１２の製造方法で説明し
たと同様とすればよい。

【０１９０】ところで、実施の形態１４の製造方法で形
成された電子放出部１５Ｅにおいては、実施の形態１３
の製造方法で形成された電子放出部１５Ｅ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
７２の形状と、マスク材料層７２のエッチング速度に対
する導電材料層７１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２７を参照しながら説明す
る。図２７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２
７の（Ａ）は銅から成るマスク材料層７２を用いた場
合、図２７の（Ｂ）はレジスト材料から成るマスク材料
層７２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７１のエッチング速度と密着層７０のエッ
チング速度とをそれぞれ等しいものと仮定し、図２７に
おいては密着層７０の図示を省略する。

【０１９１】銅から成るマスク材料層７２を用いた場合
（図２７の（Ａ）参照）は、マスク材料層７２のエッチ
ング速度が導電材料層７１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７２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７２を用いた場合（図２７の
（Ｂ）参照）は、マスク材料層７２のエッチング速度が
導電材料層７１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７２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。

【０１９２】また、柱状部７１Ｂに残るマスク材料層７
２には、柱状部７１Ｂ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７１Ｂの深さは、導電材料層７１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７１Ｂの幅は深さによらずほぼ一定なので、マス
ク材料層７２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７１Ａに残るマスク材料層７２において
は、凹部７１Ａ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７１Ａが浅くマスク材
料層７２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。

【０１９３】（実施の形態１５）実施の形態１５の製造
方法は、実施の形態１４のスピント型電界放出素子の製
造方法の変形である。実施の形態１５の製造方法におい
ては、工程（ａ）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（ｂ）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、実施の形態１５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２８及び図２９を参照して説明する。

【０１９４】［工程−１５００］先ず、図２５の（Ａ）
に示したマスク材料層７２の形成までを実施の形態１４
の製造方法の［工程−１４００］〜［工程−１４２０］
と同様に行った後、導電材料層７１上と拡大部７１Ｃ内
のマスク材料層７２のみを除去することにより、柱状部
７１Ｂにマスク材料層７２を残す（図２８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７１を除去することなく、銅から成るマスク
材料層７２のみを選択的に除去することができる。柱状
部７１Ｂ内に残るマスク材料層７２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７
１Ｃに埋め込まれたマスク材料層７２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７２の高低に関する議論は、図２
７の（Ａ）を参照しながら前述した柱状部７１Ｂ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７２
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。

【０１９５】［工程−１５１０］次に、導電材料層７１
とマスク材料層７２と密着層７０のエッチングを、実施
の形態１４の製造方法と同様に行い、図２８の（Ｂ）に
示すような電子放出部１５Ｅを形成する。この電子放出
部１５Ｅは、図２６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２８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７１Ｂに埋め込まれたマスク材料層７
２の高さが低いか、若しくは、マスク材料層７２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。

【０１９６】［工程−１５２０］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２９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、実施の形態１２の作製方法で説明したと同様
とすればよい。

【０１９７】（実施の形態１６）実施の形態１６の製造
方法は、実施の形態１３の製造方法の変形である。実施
の形態１６の模式的な一部端面図を図３０に示す。実施
の形態１６が実施の形態１３と異なる点は、電子放出部
が、基部７４と、基部７４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７４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７４は、電子放出部１５
Ｅ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７４と電子放出部１５Ｅとの間には、ＴｉＮから成
る密着層７０が形成されている。尚、密着層７０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７４の上端部にかけてえぐられている。

【０１９８】以下、実施の形態１６の製造方法を、支持
体等の模式的な一部端面図である図３１〜図３３を参照
して説明する。

【０１９９】［工程−１６００］先ず、開口部１４の形
成までを実施の形態１２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７４Ａを形
成する。導電材料層７４Ａ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ＣＶＤ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７５を表面が
略平坦となるように形成する（図３１（Ａ）参照）。次
に、平坦化層７５と導電材料層７４Ａ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７４で埋め込む（図３１
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７４Ａの表面を平坦化層７５
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７４の上面が平坦となる。

【０２００】［工程−１６１０］次に、開口部１４の残
部を含む全面に密着層７０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７１
を成膜し、開口部１４の残部を導電材料層７１で埋め込
む（図３２の（Ａ）参照）。密着層７０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７１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７
１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７１Ａが形成されている。

【０２０１】［工程−１６２０］次に、導電材料層７１
の全面に、スピンコート法によりレジスト材料ら成るマ
スク材料層７２を表面が略平坦となるように形成する
（図３２の（Ｂ）参照）。マスク材料層７２は、導電材
料層７１の表面の凹部７１Ａを吸収して平坦な表面とな
っている。次に、マスク材料層７２を酸素系ガスを用い
たＲＩＥ法によりエッチングする（図３３の（Ａ）参
照）。このエッチングは、導電材料層７１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７１の
凹部７１Ａにマスク材料層７２が平坦に残され、マスク
材料層７２は、開口部１４の中央部に位置する導電材料
層７１の領域を遮蔽するように形成されている。

【０２０２】［工程−１６３０］次に、実施の形態１３
の製造方法の［工程−１３３０］と同様にして、導電材
料層７１、マスク材料層７２及び密着層７０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７０とが形成され、電子放出部が完成される（図３
３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３０に示した電界放出素子を得ることができ
る。

【０２０３】（実施の形態１７）実施の形態１７の製造
方法は、実施の形態１４の製造方法の変形である。実施
の形態１７の模式的な一部端面図を図３５の（Ｂ）に示
す。実施の形態１７が実施の形態１４と異なる点は、電
子放出部が、実施の形態１６と同様に、基部７４と、基
部７４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７４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７４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７４と電子放出部
１５Ｅとの間には、ＴｉＮから成る密着層７０が形成さ
れている。尚、密着層７０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７４の
上端部にかけてえぐられている。

【０２０４】以下、実施の形態１７の製造方法を、支持
体等の模式的な一部端面図である図３４及び図３５を参
照して説明する。

【０２０５】［工程−１７００］先ず、開口部１４の形
成までを、実施の形態１４の製造方法の［工程−１４０
０］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
７４を形成することができる。尚、図示される基部７４
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７４は、実
施の形態１６の製造方法の［工程−１６００］と同様の
プロセスによって形成可能である。更に、［工程−１４
１０］〜［工程−１４２０］と同様にして、開口部１４
の残部を含む全面に、密着層７０及び電子放出部形成用
の導電材料層７１を順次形成する。このとき、開口部１
４の残部の上端面と底面との間の段差を反映した柱状部
７１Ｂとこの柱状部７１Ｂの上端に連通する拡大部７１
Ｃとから成る略漏斗状の凹部７１Ａが導電材料層７１の
表面に生成されるように、導電材料層７１の厚さを選択
する。次に、導電材料層７１上にマスク材料層７２を形
成する。このマスク材料層７２は、例えば銅を用いて形
成する。図３４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。

【０２０６】［工程−１７１０］次に、マスク材料層７
２と導電材料層７１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７１Ｂにマスク材
料層７２を残す（図３４の（Ｂ）参照）。この除去は、
［工程−１４３０］と同様に、化学的機械的研磨法（Ｃ
ＭＰ法）により行うことができる。

【０２０７】［工程−１７２０］次に、導電材料層７１
とマスク材料層７２と密着層７０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、実施の形態１４の製造方法
の［工程−１４４０］と同様に行うことができる。電子
放出部１５Ｅと基部７４、及び、電子放出部１５Ｅと基
部７４の間に残存する密着層７０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３５の（Ａ）には基部７４
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７１Ｂに埋め込まれ
たマスク材料層７２の高さが低いか、若しくは、マスク
材料層７２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。

【０２０８】［工程−１７３０］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３５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、実施の
形態１２の製造方法で説明したと同様とすればよい。

【０２０９】（実施の形態１８）実施の形態１８の製造
方法は、実施の形態１５のスピント型電界放出素子の製
造方法の変形である。実施の形態１８が実施の形態１５
と異なる点は、電子放出部が、実施の形態１６と同様
に、基部７４と、基部７４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実施の形態１８の製造方法
を、支持体等の模式的な一部端面図である図３６を参照
して説明する。

【０２１０】［工程−１８００］マスク材料層７２の形
成までを実施の形態１７の製造方法の［工程−１７０
０］と同様に行う。その後、導電材料層７１上と拡大部
７１Ｃ内のマスク材料層７２のみを除去することによ
り、柱状部７１Ｂにマスク材料層７２を残す（図３６参
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７１を除去
することなく、銅から成るマスク材料層７２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７１と
マスク材料層７２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、実施の形態１７の製
造方法と同様に行うことができる。

【０２１１】（実施の形態１９）実施の形態１９も、実
施の形態１の変形であり、第３の構造を有する、ＣＶＤ
法に基づき形成された炭素薄膜から構成された電子放出
部を有する扁平型電界放出素子の製造方法に関する。実
施の形態１９においては、実施の形態１１と異なり、開
口部を形成した後、開口部の底部に露出したカソード電
極上に電子放出部を形成する。炭素薄膜、炭素薄膜選択
成長領域の形成に関しては、実施の形態１１にて説明し
たと同様とすることができるので、詳細な説明は省略す
る。

【０２１２】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図３７を参照して、実施の形態１９の扁平型電界放出
素子の製造方法を説明する。

【０２１３】［工程−１９００］先ず、例えばガラス基
板から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材
料層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲ
ＩＥ法に基づき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
の紙面垂直方向に延びている。導電材料層は、例えばス
パッタリング法により形成された厚さ約０．２μｍのク
ロム（Ｃｒ）層から成る。

【０２１４】［工程−１９１０］その後、カソード電極
１１の表面に炭素薄膜選択成長領域６１を形成する。具
体的には、先ず、レジスト材料層をスピンコート法にて
全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、炭素薄
膜選択成長領域６１を形成すべきカソード電極１１の部
分の表面が露出したマスク層６０を形成する。次に、露
出したカソード電極１１の表面を含むマスク層６０上
に、金属粒子を付着させる。具体的には、ニッケル（Ｎ
ｉ）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
コート法にて全面に塗布し、溶媒と金属粒子から成る層
を炭素薄膜選択成長領域６１を形成すべきカソード電極
１１の部分の表面に形成する。その後、マスク層６０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６
２を残すことで、炭素薄膜選択成長領域６１を得ること
ができる（図３７の（Ａ）参照）。尚、ポリシロキサン
は、露出したカソード電極１１の表面に金属粒子６２を
固定させる機能（所謂、接着機能）を有する。

【０２１５】尚、金属粒子の代わりに、例えばチタン
（Ｔｉ）から成る金属薄膜をスパッタ法に基づき形成し
てもよい。また、金属粒子を付着させた後、あるいは
又、金属薄膜を形成した後、金属粒子や金属薄膜の表面
の金属酸化物（自然酸化膜）を除去してもよいし、例え
ばチオナフテン溶液をスピンコート法にて全面に塗布し
た後、加熱処理を施すことによって、炭素薄膜選択成長
領域６１の表面に硫黄（Ｓ）を付着させてもよい。ま
た、金属化合物粒子を付着させた後、あるいは又、金属
化合物薄膜を形成した後、金属化合物粒子や金属化合物
薄膜を熱分解し、カソード電極の表面に金属粒子が付着
して成り、あるいは又、金属薄膜が形成されて成る炭素
薄膜選択成長領域を得てもよい。

【０２１６】［工程−１９２０］その後、実施の形態１
の［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１、
支持体１０及び炭素薄膜選択成長領域６１上に球体を配
置し、次いで、球体を加熱することによって、球体を部
分的に溶融させる。そして、全面に絶縁層１２を形成す
る。具体的には、支持体１０、カソード電極１１、炭素
薄膜選択成長領域６１及び球体を被覆するように、ＣＶ
Ｄ法にてＳｉＯ₂から成る絶縁層１２を形成する。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。次いで、実施の形態１の［工程−１３０］と同
様にして球体を除去し、以て、ゲート電極１３及び絶縁
層１２に開口部１４を形成し、且つ、開口部１４の底部
に炭素薄膜選択成長領域６１を露出させる（図３７の
（Ｂ）参照）。

【０２１７】［工程−１９３０］次いで、炭素薄膜選択
成長領域６１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜６３を
形成し、電子放出部１５Ｃを得る。この状態を図３７の
（Ｃ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭
素薄膜６３の成膜条件は表１に例示したと同様とすれば
よい。こうして、扁平型電界放出素子を得ることができ
る。その後、実施の形態１の［工程−１４０］と同様に
して、表示装置の組み立てを行う。

【０２１８】（実施の形態２０）実施の形態２０も、実
施の形態１の変形であり、第４の構造を有するエッジ型
電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態２０にお
いては、開口部を形成した後、開口部の底部に露出した
カソード電極に孔部を形成する。カソード電極に形成さ
れた孔部の端部が電子放出部１５Ｆに相当する。エッジ
型電界放出素子の構造を図３８の（Ａ）、（Ｂ）及び
（Ｃ）に模式的な一部端面図で示す。

【０２１９】エッジ型電界放出素子の一例の模式的な一
部端面図を図３８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２１
１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２１
１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２１１Ａから電子が放出
される。

【０２２０】尚、図３８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３８の（Ｃ）に示すように、支持体１０上
に形成された下層ゲート電極１３Ａと、支持体１０及び
下層ゲート電極１３Ａ上に形成された層間絶縁層１２Ａ
と、層間絶縁層１２Ａ上に形成されたカソード電極２１
１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、ゲート電極１３Ｂ及び絶縁層１２Ｂに設け
られており、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。更には、カソード
電極２１１に孔部１４Ａが形成され、層間絶縁層１２Ａ
に第２の孔部１４Ｂが形成されている。カソード電極２
１１並びに下層ゲート電極１３Ａ、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１５Ｆ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。

【０２２１】例えば、図３８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３９を参照して、以下、説明する。

【０２２２】［工程−２０００］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、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、下層ゲート電極１３Ａを形
成する。次に、全面に、ＳｉＯ₂から成る厚さ０．３μ
ｍ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３９の（Ａ）参照）。

【０２２３】［工程−２０１０］その後、全面に、実施
の形態１の［工程−１１０］と同様にして、球体４０を
配置した後、球体を部分的に溶融させる（図３９の
（Ｂ）参照）。

【０２２４】［工程−２０２０］その後、例えばＳｉＯ
₂から成る厚さ０．７μｍの絶縁層１２Ｂによって層間
絶縁層１２Ａ、カソード電極２１１及び球体４０を被覆
し、次いで、絶縁層１２Ｂ上にストライプ状のゲート電
極１３Ｂを形成する（図３９の（Ｃ）参照）。

【０２２５】［工程−２０３０］次に、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、球体４０を除去する
（図３９の（Ｄ）参照）。これによって、ゲート電極１
３Ｂ及び絶縁層１２Ｂに開口部１４を形成することがで
きる。

【０２２６】［工程−２０４０］次に、開口部１４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。

【０２２７】従って、カソード電極２１１に形成された
孔部１４Ａの上端部の位置は、絶縁層１２Ｂに形成され
た開口部１４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１４Ａ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。

【０２２８】次に、カソード電極２１１に形成された孔
部１４Ａ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に第２の孔部１４Ｂを
形成する。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
第２の孔部１４Ｂの壁面は、カソード電極２１１に形成
された孔部１４Ａの下端部よりも後退する。このときの
後退量はエッチング時間の長短により制御可能である。
こうして、図３８の（Ｃ）に示した構成を得ることがで
きる。

【０２２９】（実施の形態２１）実施の形態２１は、本
発明の第２の態様に係る製造方法に関する。そして、実
施の形態２１においては、電界放出素子は第１の構造を
有し、より具体的には、実施の形態１と同様に、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
素子から構成されている。即ち、開口部の底部に露出し
たカソード電極が電子放出部に相当する。

【０２３０】実施の形態２１の平面型電界放出素子の模
式的な一部端面図を、図４１の（Ｃ）に示す。この平面
型電界放出素子は、実施の形態１にて説明した電界放出
素子において、更に、ゲート電極１３の上に第２の絶縁
層２１２が形成され、第２の絶縁層２１２には、開口部
１１４に連通した貫通孔２１４が形成されている。即
ち、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上に形成された第１の絶縁層１２、第１の絶
縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１
３、ゲート電極１３及び第１の絶縁層１１２上に形成さ
れた第２の絶縁層２１２、第２の絶縁層２１２を貫通す
る貫通孔２１４、並びに、ゲート電極１３及び絶縁層１
２を貫通し、底部にカソード電極１１が露出した開口部
１１４から成る。カソード電極１１は、図４１の紙面垂
直方向に延び、ゲート電極１３は、図４１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
ら成る。また、第１の絶縁層１１２と第２の絶縁層２１
との間にはエッチング選択比があることが要求され、例
えば、第１の絶縁層１１２をＳｉＯ₂から構成し、第２
の絶縁層２１２をＳｉＮから構成することが好ましい。
尚、開口部１１４の底部に露出したカソード電極１１の
部分が電子放出部１５Ａに相当する。

【０２３１】以下、支持体等の模式的な一部端面である
図４０及び図４１を参照して、実施の形態２１の平面型
電界放出素子の製造方法を説明する。

【０２３２】［工程−２１００］先ず、支持体１０上に
電子放出部１５Ａとして機能するカソード電極１１を形
成する。具体的には、実施の形態１の［工程−１００］
と同様の工程を実行する。尚、カソード電極１１は、図
面の紙面垂直方向に延びている。

【０２３３】［工程−２１１０］次いで、カソード電極
１１及び支持体１０上に第１の絶縁層１１２を形成す
る。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）を原料ガスとして用いるＣＶＤ法により第１の絶縁
層１１２を形成することができる。尚、第１の絶縁層１
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。その後、ストライプ状のゲート
電極１３を第１の絶縁層１１２上に形成する（図４０の
（Ａ）参照）。具体的には、スパッタリング法にてクロ
ム（Ｃｒ）薄膜を第１の絶縁層１１２上に成膜した後、
クロム薄膜をストライプ状にパターニングすることによ
って、ストライプ状のゲート電極１３を得ることができ
る。尚、ゲート電極１３は、図面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を第１の絶縁層１１２上に、直接形成す
ることもできる。

【０２３４】［工程−２１２０］その後、少なくともカ
ソード電極上に、実施の形態２１においては、全面に球
体４０を配置する（図４０の（Ｂ）参照）。具体的に
は、実施の形態１の［工程−１１０］と同様の工程を実
行すればよい。尚、アクリル系樹脂から成る、平均粒径
５μｍの球体４０を使用した。球体４０は、全面にラン
ダムに散布される。尚、球体４０の散布密度を約１００
０個／ｍｍ²とした。次いで、球体を２００゜Ｃ前後に
加熱することによって、球体を部分的に溶融させる（図
４０の（Ｃ）参照）。これによって、球体４０の底部近
傍とゲート電極１３の表面との間に隙間が無くなり、後
の工程において、第２の絶縁層に貫通孔を形成したと
き、貫通孔の底部にゲート電極１３を確実に露出させる
ことができる。

【０２３５】［工程−２１３０］次いで、ゲート電極１
３、第１の絶縁層２１２及び球体４０を第２の絶縁層２
１２によって被覆する（図４１の（Ａ）参照）。具体的
には、例えばＣＶＤ法により、ＳｉＮから成る第２の絶
縁層２１２を形成することができる。第２の絶縁層２１
２の平均膜厚を０．５μｍとした。尚、第２の絶縁層２
１２をスピンコーティング法にて形成することもでき
る。

【０２３６】［工程−２１４０］その後、球体４０を除
去し、以て、第２の絶縁層１１２に貫通孔２１４を形成
し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１３を露出
させる（図４１の（Ｂ）参照）。具体的には、４５０゜
Ｃに球体４０を加熱することによって球体４０を燃焼さ
せる。球体４０の燃焼により、例えば、一酸化炭素、二
酸化炭素、水蒸気が発生し、球体４０近傍の閉鎖空間の
圧力が高まり、球体４０近傍の第２の絶縁層２１２の部
分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、球体を被覆した第２の絶縁層２１２の部
分が飛散し、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１４が形成
され、しかも、球体４０が除去される。

【０２３７】［工程−２１５０］次いで、貫通孔２１４
の底部に露出したゲート電極１３をＲＩＥ法に基づきエ
ッチングし、更に、第１の絶縁層２１２を等方的にエッ
チングすることによって、ゲート電極１３及び第１の絶
縁層１１２に、貫通孔２１４に連通した開口部１１４を
形成し、且つ、開口部１１４の底部に、電子放出部１５
Ａとして機能するカソード電極１１を露出させることが
できる（図４１の（Ｃ）参照）。次いで、実施の形態１
の［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立て
を行う。

【０２３８】このように、最終的に第２の絶縁層２１２
を残したままとすれば、かかる第２の絶縁層２１２は、
電子放出部１５Ａから放出された電子が、対向する蛍光
体層以外の蛍光体層に入射し、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。

【０２３９】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２１５
０］の後、第２の絶縁層２１２をエッチング法にて除去
してもよい。こうして得られた構造の模式的な一部端面
図を図４２に示す。尚、このように第２の絶縁層２１２
を除去する場合、場合によっては、第２の絶縁層２１２
の代わりに導電材料やその他の材料から成るマスク層を
用いることもできる。即ち、本発明の第２Ａの態様に係
る電界放出素子の製造方法を採用する場合には、広く
は、第２の絶縁層の代わりに、［工程−２１３０］にお
いて、ゲート電極１３、第１の絶縁層２１２及び球体４
０をマスク層によって被覆すればよい。そして、［工程
−２１４０］においては、球体４０を除去し、以て、マ
スク層に貫通孔を形成し、且つ、貫通孔の底部にゲート
電極を露出させればよい。マスク層は、第１の絶縁層１
１２及びゲート電極１３、カソード電極１１に損傷を与
えることなく除去できる材料であれば、如何なる材料か
ら構成することもできる。

【０２４０】更には、実施の形態２１の電界放出素子の
製造方法（本発明の第２Ａの態様に係る電界放出素子の
製造方法を含む）に対して、実施の形態２及び実施の形
態３にて説明した電界放出素子の製造方法を適用するこ
ともできる。

【０２４１】（実施の形態２２）実施の形態２２は、実
施の形態２１にて説明した電界放出素子の製造方法の変
形であり、第１の構造を有する電界放出素子であるクレ
ータ型電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態２
２における電子放出部は、実施の形態４と同様の構成を
有する。即ち、図１０の（Ａ）に模式的な一部端面図を
示し、図１０の（Ｂ）に模式的な部分的斜視図を示した
ように、カソード電極１１１の表面（電子放出部に相当
する）に、微小なクレータが形成されている。即ち、電
子を放出する複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１
Ａに囲まれた凹部１１１Ｂとを有するカソード電極１１
１が、支持体１０上に形成されている。実施の形態２２
においても、開口部の底部に露出したカソード電極が電
子放出部に相当する。

【０２４２】隆起部１１１Ａの形状、凹部１１１Ｂの形
状、第２の球体４１、第２の球体４１の配置方法や除去
方法等に関しては、実施の形態４にて説明したと同様と
することができるので、詳細な説明は省略する。

【０２４３】以下、図８〜図１０を参考にして、実施の
形態２２の製造方法を説明する。

【０２４４】［工程−２２００］先ず、実施の形態４の
［工程−４００］、［工程−４１０］と同様にして、支
持体１０上に複数の第４の球体４１を配置した後、複数
の第２の球体４１を被覆したカソード電極１１１を支持
体１０上に形成する。次いで、実施の形態４の［工程−
４２０］と同様にして、第２の球体４１を除去すること
によって、第２の球体４１を被覆したカソード電極１１
１の部分を除去し、以て、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、第２の
球体４１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。

【０２４５】尚、以上の工程の代わりに、実施の形態５
の［工程−５００］〜［工程−５２０］、あるいは、実
施の形態６の［工程−６００］〜［工程−６２０］、実
施の形態７の［工程−７００］〜［工程−７１０］、実
施の形態８の［工程−８００］〜［工程−８１０］、実
施の形態９の［工程−９００］〜［工程−９１０］を実
行してもよい。

【０２４６】［工程−２２１０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１１０］と同様にして、カソード電極１
１１及び支持体１０上に第１の絶縁層１１２を形成した
後、第１の絶縁層１１２上にゲート電極１３を形成す
る。そして、［工程−２１２０］と同様にして、少なく
ともゲート電極１３上に球体４０を配置した後、球体４
０の一部を溶融させる。その後、［工程−２１３０］と
同様にして、ゲート電極１３、第１の絶縁層１１２及び
球体４０を第２の絶縁層２１２によって被覆した後、
［工程−２１４０］と同様にして、球体４０を除去し、
以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１４を形成し、且
つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１３を露出させ
る。次いで、［工程−２１５０］と同様にして、貫通孔
２１４が形成された第２の絶縁層２１２をエッチング用
マスクとして用いて、ゲート電極１３及び第１の絶縁層
１１２をエッチングし、以て、貫通孔２１４と連通した
開口部１１４をゲート電極１３及び第１の絶縁層１１２
に形成し、且つ、開口部１１４の底部にカソード電極１
１１を露出させる。こうして、クレータ型電界放出素子
を得ることができる。次いで、実施の形態１の［工程−
１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。

【０２４７】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２２１
０］の後、第２の絶縁層２１２をエッチング法にて除去
してもよい。この場合、第２の絶縁層２１２の代わりに
導電材料やその他の材料から成るマスク層を用いること
もできる。更には、実施の形態２２の電界放出素子の製
造方法（本発明の第２Ａの態様に係る電界放出素子の製
造方法を含む）に対して、実施の形態２にて説明した電
界放出素子の製造方法を適用することもできる。

【０２４８】（実施の形態２３）実施の形態２３も、実
施の形態２１の変形であり、扁平型電界放出素子の製造
方法に関する。第２の構造を有する電界放出素子の製造
方法である実施の形態２３においては、支持体上にカソ
ード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放出
部を形成する。実施の形態２３における電子放出部は、
実施の形態１０と同様の構成を有する。即ち、図４３の
（Ａ）に示すように、実施の形態２３における扁平型電
界放出素子は、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上に形成された第１の絶縁層１１２、第１の絶縁
層１１２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１
３及び第１の絶縁層１１２を貫通した開口部１１４、並
びに、開口部１１４の底部に位置するカソード電極１１
上に設けられた扁平の電子放出部１５Ｂから成る。尚、
実施の形態２３においては、更に、第１の絶縁層１１２
及びゲート電極１３上に第２の絶縁層２１２が形成され
ており、第２の絶縁層２１２には、開口部１１４と連通
した貫通孔２１４が形成されている。ここで、電子放出
部１５Ｂは、図４３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４３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５０が設けられている。図４３に示した
実施の形態２３の扁平型電界放出素子においては、カソ
ード電極１１の表面の全域に亙って、抵抗体層５０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１１
４の底部に電子放出部１５Ｂが設けられていればよい。
実施の形態２３の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を、実施の形態１０の扁平型電界
放出素子における電子放出部を構成する材料と同様とす
ればよいので、詳細な説明は省略する。

【０２４９】以下、図１５を参考にして、実施の形態２
３の扁平型電界放出素子の製造方法を説明する。

【０２５０】［工程−２３００］先ず、実施の形態１０
の［工程−１０００］と同様にして、支持体１０上にス
トライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成す
る。次に、［工程−１０１０］と同様にして、カソード
電極１１上に、電子放出部１５Ｂを形成する。

【０２５１】［工程−２３１０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１１０］と同様にして、カソード電極１
１１、電子放出部１５Ｂ及び支持体１０上に第１の絶縁
層１１２を形成した後、第１の絶縁層１１２上にゲート
電極１３を形成する。そして、［工程−２１２０］と同
様にして、少なくともゲート電極１３上に球体４０を配
置した後、球体４０の一部を溶融させる。その後、［工
程−２１３０］と同様にして、ゲート電極１３、第１の
絶縁層１１２及び球体４０を第２の絶縁層２１２によっ
て被覆した後、［工程−２１４０］と同様にして、球体
４０を除去し、以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１
４を形成し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１
３を露出させる。次いで、［工程−２１５０］と同様に
して、貫通孔２１４が形成された第２の絶縁層２１２を
エッチング用マスクとして用いて、ゲート電極１３及び
第１の絶縁層１１２をエッチングし、以て、貫通孔２１
４と連通した開口部１１４をゲート電極１３及び第１の
絶縁層１１２に形成し、且つ、開口部１１４の底部に電
子放出部１５Ｂを露出させる。こうして、扁平型電界放
出素子を得ることができる。次いで、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０２５２】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２３１
０］の後、第２の絶縁層２１２をエッチング法にて除去
してもよい（図４３の（Ｂ）参照）。この場合、第２の
絶縁層２１２の代わりに導電材料やその他の材料から成
るマスク層を用いることもできる。更には、実施の形態
２３の電界放出素子の製造方法（本発明の第２Ａの態様
に係る電界放出素子の製造方法を含む）に対して、実施
の形態２にて説明した電界放出素子の製造方法を適用す
ることもできる。

【０２５３】また、実施の形態１０にて説明した製造方
法の変形例を、実施の形態２３の電界放出素子の製造方
法に適用することもできる。

【０２５４】（実施の形態２４）実施の形態２４も、実
施の形態２１の変形であり、扁平型電界放出素子の製造
方法に関する。第２の構造を有する電界放出素子の製造
方法である実施の形態２４においては、実施の形態１１
と同様に、電子放出部１５ＣがＣＶＤ法に基づき形成さ
れた炭素薄膜から構成されている。実施の形態２４にお
いても、支持体上にカソード電極を形成し、併せて、カ
ソード電極上に電子放出部を形成する。

【０２５５】電子放出部を構成する炭素薄膜、炭素薄膜
選択成長領域形成工程に関しては、実施の形態１１と同
様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

【０２５６】以下、図１６を参考にして、実施の形態２
４の扁平型電界放出素子の製造方法を説明する。

【０２５７】［工程−２４００］先ず、実施の形態１１
の［工程−１１００］と同様にして、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩ
Ｅ法に基づき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。その後、［工程−１１１０］及び［工程−１
１２０］と同様にして、カソード電極１１の表面に炭素
薄膜選択成長領域６１を形成した後、炭素薄膜選択成長
領域６１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜６３を形成
し、電子放出部１５Ｃを得る。この状態は、図１６の
（Ｄ）に示したと同様である。

【０２５８】［工程−２４１０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１１０］と同様にして、カソード電極１
１１、電子放出部１５Ｃ及び支持体１０上に第１の絶縁
層１１２を形成した後、第１の絶縁層１１２上にゲート
電極１３を形成する。そして、［工程−２１２０］と同
様にして、少なくともゲート電極１３上に球体４０を配
置した後、球体４０の一部を溶融させる。その後、［工
程−２１３０］と同様にして、ゲート電極１３、第１の
絶縁層１１２及び球体４０を第２の絶縁層２１２によっ
て被覆した後、［工程−２１４０］と同様にして、球体
４０を除去し、以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１
４を形成し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１
３を露出させる。次いで、［工程−２１５０］と同様に
して、貫通孔２１４が形成された第２の絶縁層２１２を
エッチング用マスクとして用いて、ゲート電極１３及び
第１の絶縁層１１２をエッチングし、以て、貫通孔２１
４と連通した開口部１１４をゲート電極１３及び第１の
絶縁層１１２に形成し、且つ、開口部１１４の底部に電
子放出部１５Ｃを露出させる。こうして、扁平型電界放
出素子を得ることができる。次いで、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０２５９】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２４１
０］の後、第２の絶縁層２１２をエッチング法にて除去
してもよい。この場合、第２の絶縁層２１２の代わりに
導電材料やその他の材料から成るマスク層を用いること
もできる。更には、実施の形態２４の電界放出素子の製
造方法（本発明の第２Ａの態様に係る電界放出素子の製
造方法を含む）に対して、実施の形態２にて説明した電
界放出素子の製造方法を適用することもできる。

【０２６０】また、実施の形態１１にて説明した製造方
法の変形例を、実施の形態２４の電界放出素子の製造方
法に適用することもできる。

【０２６１】（実施の形態２５）実施の形態２５も、実
施の形態２１の変形であり、スピント型電界放出素子の
製造方法に関する。第３の構造を有する電界放出素子の
製造方法である実施の形態２５においては、実施の形態
１２と同様に、開口部を形成した後、開口部の底部に露
出したカソード電極上に電子放出部を形成する。

【０２６２】尚、実施の形態２５におけるスピント型電
界放出素子において、電子放出部を構成する材料、カソ
ード電極を構成する材料に関しては、実施の形態１２に
て説明したと同様とすることができるので、詳細な説明
は省略する。

【０２６３】図４４の（Ａ）に示す電界放出素子は、円
錐形の電子放出部１５Ｄ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
された第１の絶縁層１１２と、第１の絶縁層１１２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及び第１の絶縁層１１２を貫通した開口部１１４
と、開口部１１４の底部に位置するカソード電極１１上
に設けられた円錐状の電子放出部１５Ｄから成り、開口
部１１４の底部に露出した電子放出部１５Ｄから電子が
放出される構造を有する。尚、実施の形態２５において
は、更に、第１の絶縁層１１２及びゲート電極１３上に
第２の絶縁層２１２が形成されており、第２の絶縁層２
１２には、開口部１１４と連通した貫通孔２１４が形成
されている。

【０２６４】実施の形態２５のスピント型電界放出素子
の製造方法の概要を、以下、図１７を参考にして、説明
する。

【０２６５】［工程−２５００］先ず、実施の形態１２
の［工程−１２００］と同様にして、例えば、例えばガ
ラス基板から成る支持体１０上に、ニオブ（Ｎｂ）から
成り、ストライプ状のカソード電極１１を形成する。

【０２６６】［工程−２５１０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１１０］と同様にして、カソード電極１
１１及び支持体１０上に第１の絶縁層１１２を形成した
後、第１の絶縁層１１２上にゲート電極１３を形成す
る。そして、［工程−２１２０］と同様にして、少なく
ともゲート電極１３上に球体４０を配置した後、球体４
０の一部を溶融させる。その後、［工程−２１３０］と
同様にして、ゲート電極１３、第１の絶縁層１１２及び
球体４０を第２の絶縁層２１２によって被覆した後、
［工程−２１４０］と同様にして、球体４０を除去し、
以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１４を形成し、且
つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１３を露出させ
る。次いで、［工程−２１５０］と同様にして、貫通孔
２１４が形成された第２の絶縁層２１２をエッチング用
マスクとして用いて、ゲート電極１３及び第１の絶縁層
１１２をエッチングし、以て、貫通孔２１４と連通した
開口部１１４をゲート電極１３及び第１の絶縁層１１２
に形成し、且つ、開口部１１４の底部にカソード電極１
１を露出させる。

【０２６７】［工程−２５２０］次に、実施の形態１２
の［工程−１２１０］と同様にして、アルミニウムを斜
め蒸着することにより、第２の絶縁層２１２上に剥離層
１７を形成した後、［工程−１２２０］と同様にして、
全面に例えばモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。これ
によって、開口部１１４の底部には円錐形の堆積物が形
成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５Ｄとな
る。その後、［工程−１２３０］と同様にして、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を第
２の絶縁層２１２の表面から剥離し、第２の絶縁層２１
２上の導電材料層１８を選択的に除去する。その結果、
開口部１１４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１５Ｄを残すことができる。その後、
第１の絶縁層１１２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、スピント型電界放出素子を得ることができる。次
いで、実施の形態１の［工程−１４０］と同様にして、
表示装置の組み立てを行う。

【０２６８】尚、［工程−２５２０］の代わりに、実施
の形態１３の［工程−１３００］〜［工程−１３４０］
を実行してもよいし、実施の形態１４の［工程−１４０
０］〜［工程−１４５０］を実行してもよいし、実施の
形態１５の［工程−１５００］〜［工程−１５２０］を
実行してもよいし、実施の形態１６の［工程−１６０
０］〜［工程−１６３０］を実行してもよいし、実施の
形態１７の［工程−１７００］〜［工程−１７３０］を
実行してもよいし、実施の形態１８の［工程−１８０
０］を実行してもよい。

【０２６９】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２５１
０］の後、あるいは又、［工程−２５２０］の後、第２
の絶縁層２１２をエッチング法にて除去してもよい（図
４４の（Ｂ）参照）。この場合、第２の絶縁層２１２の
代わりに導電材料やその他の材料から成るマスク層を用
いることもできる。更には、実施の形態２５の電界放出
素子の製造方法（本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法を含む）に対して、実施の形態２にて説
明した電界放出素子の製造方法を適用することもでき
る。

【０２７０】（実施の形態２６）実施の形態２６も、実
施の形態２１の変形であり、第３の構造を有する、ＣＶ
Ｄ法に基づき形成された炭素薄膜から構成された電子放
出部を有する扁平型電界放出素子の製造方法に関する。
図４５の（Ａ）に模式的な一部端面図を示す実施の形態
２６の電界放出素子においては、実施の形態２４と異な
り、開口部を形成した後、開口部の底部に露出したカソ
ード電極上に電子放出部を形成する。炭素薄膜、炭素薄
膜選択成長領域の形成に関しては、実施の形態１１にて
説明したと同様とすることができるので、詳細な説明は
省略する。

【０２７１】以下、図３７を参考にして、実施の形態２
６の扁平型電界放出素子の製造方法を説明する。

【０２７２】［工程−２６００］先ず、実施の形態１９
の［工程−１９００］と同様にして、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩ
Ｅ法に基づき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。その後、［工程−１９１０］と同様にして、
カソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成長領域６１を
形成する。

【０２７３】［工程−２６１０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１１０］と同様にして、カソード電極１
１１、炭素薄膜選択成長領域６１及び支持体１０上に第
１の絶縁層１１２を形成した後、第１の絶縁層１１２上
にゲート電極１３を形成する。そして、［工程−２１２
０］と同様にして、少なくともゲート電極１３上に球体
４０を配置した後、球体４０の一部を溶融させる。その
後、［工程−２１３０］と同様にして、ゲート電極１
３、第１の絶縁層１１２及び球体４０を第２の絶縁層２
１２によって被覆した後、［工程−２１４０］と同様に
して、球体４０を除去し、以て、第２の絶縁層２１２に
貫通孔２１４を形成し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲ
ート電極１３を露出させる。次いで、［工程−２１５
０］と同様にして、貫通孔２１４が形成された第２の絶
縁層２１２をエッチング用マスクとして用いて、ゲート
電極１３及び第１の絶縁層１１２をエッチングし、以
て、貫通孔２１４と連通した開口部１１４をゲート電極
１３及び第１の絶縁層１１２に形成し、且つ、開口部１
１４の底部に炭素薄膜選択成長領域６１を露出させる。

【０２７４】［工程−２６２０］次に、実施の形態１９
の［工程−１９３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長
領域６１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜６３を形成
し、電子放出部１５Ｃを得る。こうして、扁平型電界放
出素子を得ることができる。その後、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０２７５】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２６１
０］の後、あるいは又、［工程−２６２０］の後、第２
の絶縁層２１２をエッチング法にて除去してもよい（図
４５の（Ｂ）参照）。この場合、第２の絶縁層２１２の
代わりに導電材料やその他の材料から成るマスク層を用
いることもできる。更には、実施の形態２６の電界放出
素子の製造方法（本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法を含む）に対して、実施の形態２にて説
明した電界放出素子の製造方法を適用することもでき
る。

【０２７６】（実施の形態２７）実施の形態２７も、実
施の形態２１の変形であり、第４の構造を有する電界放
出素子であるエッジ型電界放出素子の製造方法に関す
る。実施の形態２７においては、開口部を形成した後、
開口部の底部に露出したカソード電極に孔部を形成す
る。カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部
に相当する。模式的な一部端面図を図４６の（Ａ）、図
４７の（Ａ）及び図４８の（Ａ）に示す実施の形態２７
におけるエッジ型電界放出素子の構造は、第２の絶縁層
及び貫通孔が設けられている点を除き、実質的に図３８
の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に模式的な一部端面図で示
したエッジ型電界放出素子と同様である。

【０２７７】例えば、図４８の（Ａ）に示したエッジ型
電界放出素子の製造方法を、以下、説明する。

【０２７８】［工程−２７００］先ず、実施の形態２０
の［工程−２０００］と同様にして、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、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、下層ゲート電極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。

【０２７９】［工程−２７１０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１１０］と同様にして、カソード電極１
１１、層間絶縁層１２Ａ及び支持体１０上に第１の絶縁
層１１２を形成した後、第１の絶縁層１１２上にゲート
電極１３を形成する。そして、［工程−２１２０］と同
様にして、少なくともゲート電極１３上に球体４０を配
置した後、球体４０の一部を溶融させる。その後、［工
程−２１３０］と同様にして、ゲート電極１３、第１の
絶縁層１１２及び球体４０を第２の絶縁層２１２によっ
て被覆した後、［工程−２１４０］と同様にして、球体
４０を除去し、以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１
４を形成し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１
３を露出させる。次いで、［工程−２１５０］と同様に
して、貫通孔２１４が形成された第２の絶縁層２１２を
エッチング用マスクとして用いて、ゲート電極１３及び
第１の絶縁層１１２をエッチングし、以て、貫通孔２１
４と連通した開口部１１４をゲート電極１３及び第１の
絶縁層１１２に形成し、且つ、開口部１１４の底部にカ
ソード電極２１１を露出させる。

【０２８０】［工程−２７２０］次に、実施の形態２０
の［工程−２０４０］と同様にして、開口部１１４の底
面に露出したカソード電極２１１及び層間絶縁層１２Ａ
に孔部１４Ａ，１４Ｂを形成する。

【０２８１】尚、本発明の第２Ａの態様に係る電界放出
素子の製造方法にて説明したように、［工程−２７１
０］の後、あるいは又、［工程−２７２０］の後、第２
の絶縁層２１２をエッチング法にて除去してもよい（図
４６の（Ｂ）、図４７の（Ｂ）及び図４８の（Ｂ）参
照）。この場合、第２の絶縁層２１２の代わりに導電材
料やその他の材料から成るマスク層を用いることもでき
る。更には、実施の形態２７の電界放出素子の製造方法
（本発明の第２Ａの態様に係る電界放出素子の製造方法
を含む）に対して、実施の形態２にて説明した電界放出
素子の製造方法を適用することもできる。

【０２８２】（実施の形態２８）実施の形態２８も、実
施の形態２１の変形であり、且つ、本発明の第２Ｂの態
様に係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態
２８においては、電界放出素子は第１の構造を有し、よ
り具体的には、実施の形態１と同様に、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から
構成されている。即ち、開口部の底部に露出したカソー
ド電極が電子放出部に相当する。

【０２８３】実施の形態２８においては、第２の絶縁層
の形成に引き続き、第２の絶縁層上にフォーカス電極を
形成する工程を更に含む。そして、球体を除去すること
によって、フォーカス電極及び第２の絶縁層に貫通孔を
形成し、且つ、貫通孔の底部にゲート電極を露出させ
る。更には、貫通孔が形成されたフォーカス電極をエッ
チング用マスクとして用いて、ゲート電極及び第１の絶
縁層をエッチングし、以て、貫通孔と連通した開口部を
ゲート電極及び第１の絶縁層に形成し、且つ、開口部の
底部にカソード電極を露出させる。

【０２８４】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図４９を参照して、実施の形態２８の電界放出素子の
製造方法を説明する。

【０２８５】［工程−２８００］先ず、実施の形態２１
の［工程−２１００］〜［工程−２１３０］までを実行
し、ゲート電極１３、第１の絶縁層２１２及び球体４０
を第２の絶縁層２１２によって被覆する。

【０２８６】［工程−２８１０］その後、第２の絶縁層
２１２上にフォーカス電極を形成する。具体的には、例
えば、アルミニウムから成る、厚さ０．２μｍのフォー
カス電極８０を全面にスパッタリング法にて成膜する
（図４９の（Ａ）参照）。

【０２８７】［工程−２８２０］その後、実施の形態２
１の［工程−２１４０］と同様にして、球体４０を除去
し、以て、フォーカス電極８０及び第２の絶縁層１１２
に貫通孔２１４を形成し、且つ、貫通孔２１４の底部に
ゲート電極１３を露出させる（図４９の（Ｂ）参照）。

【０２８８】［工程−２８３０］次いで、実施の形態２
１の［工程−２１５０］と同様にして、貫通孔２１４の
底部に露出したゲート電極１３をＲＩＥ法に基づきエッ
チングし、更に、第１の絶縁層２１２を等方的にエッチ
ングすることによって、ゲート電極１３及び第１の絶縁
層１１２に、貫通孔２１４に連通した開口部１１４を形
成し、且つ、開口部１１４の底部に、電子放出部１５Ａ
として機能するカソード電極１１を露出させることがで
きる（図４９の（Ｃ）参照）。次いで、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。尚、フォーカス電極８０には、カソード電極１１
に印加すると同程度の電位、０ボルトあるいは負の電位
を印加すればよい。ここで、フォーカス電極８０を、第
２の絶縁層２１２上の全面に形成したままとしてもよい
し、例えば、［工程−２８３０］の後、ストライプ状に
パターニングしてもよい。

【０２８９】尚、実施の形態２８の電界放出素子の製造
方法に対して、実施の形態２にて説明した電界放出素子
の製造方法を適用することもできる。即ち、フォーカス
電極８０を形成した後、球体４０の上方に位置する第２
の絶縁層２１２及びフォーカス電極８０の一部、並び
に、球体４０の上部を除去し、球体４０の一部を露出さ
せる工程を更に含んでもよい。あるいは又は、実施の形
態３にて説明した電界放出素子の製造方法を適用するこ
ともできる。

【０２９０】更には、第２の絶縁層２１２を形成した後
にフォーカス電極８０を形成する工程（フォーカス電極
を形成した後、球体の上方に位置する第２の絶縁層及び
フォーカス電極の一部、並びに、球体の上部を除去し、
球体の一部を露出させる工程を含む）を、実施の形態２
２〜実施の形態２７にて説明した各種の電界放出素子の
製造方法に適用することができる。

【０２９１】（実施の形態２９）実施の形態２９も、実
施の形態２１の変形であり、且つ、本発明の第２Ｃの態
様に係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態
２９においても、電界放出素子は第１の構造を有し、よ
り具体的には、実施の形態１と同様に、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から
構成されている。即ち、開口部の底部に露出したカソー
ド電極が電子放出部に相当する。

【０２９２】実施の形態２９においては、球体４０を除
去し、以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１４を形成
し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１３を露出
させた後、第２の絶縁層２１２上にフォーカス電極８０
を形成する。

【０２９３】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図５０を参照して、実施の形態２９の電界放出素子の
製造方法を説明する。

【０２９４】［工程−２９００］先ず、実施の形態２１
の［工程−２１００］〜［工程−２１４０］までを実行
し、ゲート電極１３、第１の絶縁層２１２及び球体４０
を第２の絶縁層２１２によって被覆した後、球体４０を
除去し、以て、第２の絶縁層２１２に貫通孔２１４を形
成し、且つ、貫通孔２１４の底部にゲート電極１３を露
出させる（図５０の（Ａ）参照）。

【０２９５】［工程−２９１０］その後、第２の絶縁層
２１２上にフォーカス電極８０を形成する。具体的に
は、例えば、アルミニウムから成る、厚さ０．２μｍの
フォーカス電極８０を全面に斜め蒸着法にて成膜する
（図５０の（Ｂ）参照）。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、貫通孔２１４の底部に蒸着粒子を堆積させるこ
となく、第２の絶縁層２１２上にフォーカス電極８０を
形成することができる。

【０２９６】［工程−２９２０］次いで、実施の形態２
１の［工程−２１５０］と同様にして、貫通孔２１４の
底部に露出したゲート電極１３をＲＩＥ法に基づきエッ
チングし、更に、第１の絶縁層２１２を等方的にエッチ
ングすることによって、ゲート電極１３及び第１の絶縁
層１１２に、貫通孔２１４に連通した開口部１１４を形
成し、且つ、開口部１１４の底部に、電子放出部１５Ａ
として機能するカソード電極１１を露出させることがで
きる（図５０の（Ｃ）参照）。次いで、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。尚、フォーカス電極８０を、第２の絶縁層２１２
上の全面に形成したままとしてもよいし、例えば、［工
程−２９２０］の後、ストライプ状にパターニングして
もよい。

【０２９７】尚、実施の形態２９の電界放出素子の製造
方法に対して、実施の形態２及び実施の形態３にて説明
した電界放出素子の製造方法を適用することもできる。

【０２９８】更には、貫通孔２１４を形成した後の第２
の絶縁層２１２上にフォーカス電極８０を形成する工程
（実施の形態２にて説明した電界放出素子の製造方法を
含む）を、実施の形態２２〜実施の形態２７にて説明し
た各種の電界放出素子の製造方法に適用することができ
る。

【０２９９】（実施の形態３０）実施の形態３０も、実
施の形態２１の変形であり、且つ、本発明の第２Ｄの態
様に係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態
３０においても、電界放出素子は第１の構造を有し、よ
り具体的には、実施の形態１と同様に、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から
構成されている。即ち、開口部の底部に露出したカソー
ド電極が電子放出部に相当する。

【０３００】実施の形態３０においては、貫通孔２１４
が形成された第２の絶縁層２１２をエッチング用マスク
として用いて、ゲート電極１３及び第１の絶縁層１１２
をエッチングし、貫通孔２１４と連通した開口部１１４
をゲート電極１３及び第１の絶縁層１１２に形成し、且
つ、開口部１１４の底部にカソード電極１１を露出させ
た後、第２の絶縁層２１２上にフォーカス電極８０を形
成する。

【０３０１】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図５１を参照して、実施の形態３０の電界放出素子の
製造方法を説明する。

【０３０２】［工程−３０００］先ず、実施の形態２１
の［工程−２１００］〜［工程−２１５０］までを実行
し、開口部１１４の底部にカソード電極１１を露出させ
る（図５１の（Ａ）参照）。

【０３０３】［工程−３０１０］その後、第２の絶縁層
２１２上にフォーカス電極８０を形成する。具体的に
は、例えば、アルミニウムから成る、厚さ０．２μｍの
フォーカス電極８０を全面に斜め蒸着法にて成膜する
（図５１の（Ｂ）参照）。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、貫通孔２１４の側面、開口部１１４の側面や底
部に蒸着粒子を堆積させることなく、第２の絶縁層２１
２上にフォーカス電極８０を形成することができる。こ
うして、フォーカス電極８０を備えた電界放出素子を得
ることができる。次いで、実施の形態１の［工程−１４
０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。尚、フ
ォーカス電極８０を、第２の絶縁層２１２上の全面に形
成したままとしてもよいし、［工程−３０１０］の後、
ストライプ状にパターニングしてもよい。

【０３０４】尚、実施の形態３０の電界放出素子の製造
方法に対して、実施の形態２及び実施の形態３にて説明
した電界放出素子の製造方法を適用することもできる。

【０３０５】更には、開口部１１４を形成した後の第２
の絶縁層２１２上にフォーカス電極８０を形成する工程
（実施の形態２にて説明した電界放出素子の製造方法を
含む）を、実施の形態２２〜実施の形態２７にて説明し
た各種の電界放出素子の製造方法に適用することができ
る。尚、第３の構造あるいは第４の構造を有する電界放
出素子を製造する場合、フォーカス電極の形成は、電子
放出部の形成の前であってもよいし、電子放出部の形成
の後であってもよい。

【０３０６】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。実施の形態にて説明した電界放出素子の構造、製造
方法、使用した材料、製造条件等は例示であり、適宜変
更することができる。また、アノードパネルの構造、製
造方法も例示であり、適宜変更することができる。電界
放出素子においては、１つの開口部に１つの電子放出部
が対応した構造、１つの開口部に複数の電子放出部が対
応した構造、複数の開口部に１つの電子放出部が対応し
た構造とすることができる。

【０３０７】

【発明の効果】本発明においては。球体を用いて開口部
あるいは貫通孔を形成するので、高価な露光装置が不要
であるし、高精度の位置合わせプロセス、露光、現像、
剥離等のプロセスも不要である。また、各種の管理も容
易であり、スループットの向上を図ることができるし、
材料費も安価である。しかも、開口部や貫通孔の径は球
体の直径に依存するだけなので、一括露光法では困難で
あった１０μｍ以下の微細な開口部や貫通孔を容易に形
成することができるし、ばらつきの少ない開口部や貫通
孔を形成することができる。更には、球体の配置方法は
球体の直径に依存することが無いので、表示装置の大型
化に比較的容易に対処することができる。また、開口部
や貫通孔を稠密に配置でき、巨視的には均一な分布とす
ることができるので、表示装置における輝度の均一化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１の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
面である。

【図２】図１に引き続き、発明の実施の形態１の冷陰極
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である。

【図３】冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部端
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の平面型冷陰極電界電子放
出素子の製造方法の変形例を説明するための支持体等の
模式的な一部端面である。

【図６】発明の実施の形態２の平面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
一部端面である。

【図７】発明の実施の形態３の平面型冷陰極電界電子放
出素子の製造方法によって得られた冷陰極電界電子放出
素子の模式的な一部端面である。

【図８】実施の形態４のクレータ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、及び、部分的な斜視図である。

【図９】図８に引き続き、実施の形態４のクレータ型冷
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、及び、部分的な斜視図であ
る。

【図１０】図１０に引き続き、実施の形態４のクレータ
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、及び、部分的な斜視図
である。

【図１１】実施の形態５のクレータ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
一部断面図である。

【図１２】実施の形態６のクレータ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１３】実施の形態７のクレータ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１４】実施の形態１０の扁平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
部断面図である。

【図１５】図１４に引き続き、実施の形態１０の扁平型
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断面図である。

【図１６】実施の形態１１の扁平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
部断面図である。

【図１７】実施の形態１２の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
な一部断面図である。

【図１８】発明の実施の形態１３の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１９】図１８に引き続き、発明の実施の形態１３の
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２０】図１９に引き続き、発明の実施の形態１３の
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２１】図２０に引き続き、発明の実施の形態１３の
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２２】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２３】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２４】発明の実施の形態１４の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２５】図２４に引き続き、発明の実施の形態１４の
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、発明の実施の形態１４の
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】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２８】発明の実施の形態１５の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２９】図２８に引き続き、発明の実施の形態１５の
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３０】発明の実施の形態１６のスピント型冷陰極電
界電子放出素子の製造方法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３１】発明の実施の形態１６の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３２】図３１に引き続き、発明の実施の形態１６の
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３３】図３２に引き続き、発明の実施の形態１６の
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３４】発明の実施の形態１７の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３５】図３４に引き続き、発明の実施の形態１７の
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３６】発明の実施の形態１８の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３７】発明の実施の形態１９の扁平型冷陰極電界電
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３８】発明の実施の形態２０の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３９】発明の実施の形態２０の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４０】発明の実施の形態２１の平面型冷陰極電界電
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
的な一部端面である。

【図４１】図４０に引き続き、発明の実施の形態２１の
平面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である。

【図４２】発明の実施の形態２１の平面型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法の変形例によって得られた平面型
冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４３】発明の実施の形態２３の扁平型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法によって得られた扁平型冷陰極電
界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４４】発明の実施の形態２５の扁平型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法によって得られた扁平型冷陰極電
界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４５】発明の実施の形態２６の扁平型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法によって得られた扁平型冷陰極電
界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４６】発明の実施の形態２７の扁平型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法によって得られた扁平型冷陰極電
界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４７】発明の実施の形態２７の扁平型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法によって得られた扁平型冷陰極電
界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４８】発明の実施の形態２７の扁平型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法によって得られた扁平型冷陰極電
界電子放出素子の模式的な一部端面である。

【図４９】発明の実施の形態２８の扁平型冷陰極電界電
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
的な一部端面である。

【図５０】発明の実施の形態２９の扁平型冷陰極電界電
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
的な一部端面である。

【図５１】発明の実施の形態３０の扁平型冷陰極電界電
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
的な一部端面である。

【図５２】アノードパネルＡＰの製造方法の一例を説明
するための基板等の模式的な一部端面図である。

【図５３】スピント型冷陰極電界電子放出素子を組み込
んだ従来の表示装置の構成例を示す一部分の模式的な端
面図である。

【図５４】従来のスピント型冷陰極電界電子放出素子の
製造方法を示す工程図である。

【図５５】図５４に引き続き、従来のスピント型冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１０・・・支持体、１１，１１１，２１１・・・カソー
ド電極、１１Ａ・・・微小凹凸部、１１Ｂ・・・被覆
層、１１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹部、１１
１Ｃ・・・先端部、２１１Ａ・・・エッジ部、１２，１
１２，２１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・絶縁層、１３，１
３Ａ，１３Ｂ・・・ゲート電極、１４，１１４・・・開
口部、１４Ａ，１４Ｂ・・・孔部、２１４・・・貫通
孔、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ
・・・電子放出部、１６・・・レジスト層、１７・・・
剥離層、１８・・・導電材料層、２０・・・基板、２
１，２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ・・・蛍光体層、２２・・
・ブラックマトリックス、２３・・・アノード電極、２
４・・・枠体、３０・・・制御回路、３１・・・走査回
路、３２・・・加速電源、３３・・・感光性被膜、３４
・・・感光領域、３５・・・感光性被膜の残部（露光、
現像後の感光性被膜）、３６・・・マスク、３７・・・
開口、４０・・・球体、４１・・・第２の球体、４２・
・・組成物層、４２Ａ・・・分散媒、４２Ｂ・・・カソ
ード電極材料、４３・・・電子放出層、４４・・・下地
層、５０・・・抵抗体層、６０・・・マスク層、６１・
・・炭素薄膜選択成長領域、６２・・・金属粒子、６３
・・・炭素薄膜、７０・・・密着層、７１・・・導電材
料層、７１Ａ・・・凹部、７１Ｂ・・・柱状部、７１Ｃ
・・・拡大部、７２・・・マスク材料層、７３・・・エ
ッチング停止層、７４・・・基部、７４Ａ・・・導電材
料層、７５・・・平坦化層、８０・・・フォーカス電極

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）支持体上にカソード電極を形成する
   工程と、 （Ｂ）少なくともカソード電極上に球体を配置する工程
   と、 （Ｃ）カソード電極、支持体及び球体を絶縁層によって
   被覆する工程と、 （Ｄ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （Ｅ）球体を除去し、以て、ゲート電極及び絶縁層に開
   口部を形成し、且つ、開口部の底部にカソード電極を露
   出させる工程、を備えていることを特徴とする冷陰極電
   界電子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】前記工程（Ｂ）において、少なくともカソ
   ード電極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融さ
   せることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子
   放出素子の製造方法。
3. 【請求項３】前記工程（Ｄ）に引き続き、球体の上方に
   位置する絶縁層及びゲート電極の一部、並びに、球体の
   上部を除去し、球体の一部を露出させる工程を更に含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出
   素子の製造方法。
4. 【請求項４】開口部の底部に露出したカソード電極が電
   子放出部に相当することを特徴とする請求項１に記載の
   冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
5. 【請求項５】前記工程（Ａ）において、支持体上にカソ
   ード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放出
   部を形成することを特徴とする請求項１に記載の冷陰極
   電界電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記工程（Ｅ）に引き続き、開口部の底部
   に露出したカソード電極上に電子放出部を形成する工程
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電
   界電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】前記工程（Ｅ）に引き続き、開口部の底部
   に露出したカソード電極に孔部を形成する工程を更に含
   み、 カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部に相
   当することを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電
   子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】（Ａ）支持体上にカソード電極を形成する
   工程と、 （Ｂ）カソード電極及び支持体上に第１の絶縁層を形成
   する工程と、 （Ｃ）第１の絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （Ｄ）少なくともゲート電極上に球体を配置する工程
   と、 （Ｅ）ゲート電極、第１の絶縁層及び球体を第２の絶縁
   層によって被覆する工程と、 （Ｆ）球体を除去し、以て、第２の絶縁層に貫通孔を形
   成し、且つ、貫通孔の底部にゲート電極を露出させる工
   程と、 （Ｇ）貫通孔が形成された第２の絶縁層をエッチング用
   マスクとして用いて、ゲート電極及び第１の絶縁層をエ
   ッチングし、以て、貫通孔と連通した開口部をゲート電
   極及び第１の絶縁層に形成し、且つ、開口部の底部にカ
   ソード電極を露出させる工程、を備えていることを特徴
   とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】前記工程（Ｄ）において、少なくともゲー
   ト電極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融させ
   ることを特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放
   出素子の製造方法。
10. 【請求項１０】前記工程（Ｅ）に引き続き、球体の上方
    に位置する第２の絶縁層の一部、並びに、球体の上部を
    除去し、球体の一部を露出させる工程を更に含むことを
    特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子の
    製造方法。
11. 【請求項１１】開口部の底部に露出したカソード電極が
    電子放出部に相当することを特徴とする請求項８に記載
    の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】前記工程（Ａ）において、支持体上にカ
    ソード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放
    出部を形成することを特徴とする請求項８に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
13. 【請求項１３】前記工程（Ｇ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極上に電子放出部を形成する工
    程を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
14. 【請求項１４】前記工程（Ｇ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極に孔部を形成する工程を更に
    含み、 カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部に相
    当することを特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
15. 【請求項１５】前記工程（Ｇ）に引き続き、 （Ｈ）第２の絶縁層を除去する工程を更に含むことを特
    徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子の製
    造方法。
16. 【請求項１６】前記工程（Ｄ）において、少なくともゲ
    ート電極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融さ
    せることを特徴とする請求項１５に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
17. 【請求項１７】前記工程（Ｅ）に引き続き、球体の上方
    に位置する第２の絶縁層の一部、並びに、球体の上部を
    除去し、球体の一部を露出させる工程を更に含むことを
    特徴とする請求項１５に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
18. 【請求項１８】開口部の底部に露出したカソード電極が
    電子放出部に相当することを特徴とする請求項１５に記
    載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
19. 【請求項１９】前記工程（Ａ）において、支持体上にカ
    ソード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放
    出部を形成することを特徴とする請求項１５に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
20. 【請求項２０】前記工程（Ｇ）と前記工程（Ｈ）との間
    で、若しくは、前記工程（Ｈ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極上に電子放出部を形成する工
    程を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
21. 【請求項２１】前記工程（Ｇ）と前記工程（Ｈ）との間
    で、若しくは、前記工程（Ｈ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極に孔部を形成する工程を更に
    含み、 カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部に相
    当することを特徴とする請求項１５に記載の冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。
22. 【請求項２２】前記工程（Ｅ）に引き続き、第２の絶縁
    層上にフォーカス電極を形成する工程を更に含み、 前記（Ｆ）においては、球体を除去し、以て、フォーカ
    ス電極及び第２の絶縁層に貫通孔を形成し、且つ、貫通
    孔の底部にゲート電極を露出させ、 前記工程（Ｇ）においては、貫通孔が形成されたフォー
    カス電極をエッチング用マスクとして用いて、ゲート電
    極及び第１の絶縁層をエッチングし、以て、貫通孔と連
    通した開口部をゲート電極及び第１の絶縁層に形成し、
    且つ、開口部の底部にカソード電極を露出させることを
    特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子の
    製造方法。
23. 【請求項２３】前記工程（Ｄ）において、少なくともゲ
    ート電極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融さ
    せることを特徴とする請求項２２に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
24. 【請求項２４】フォーカス電極を形成した後、球体の上
    方に位置する第２の絶縁層及びフォーカス電極の一部、
    並びに、球体の上部を除去し、球体の一部を露出させる
    工程を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
25. 【請求項２５】開口部の底部に露出したカソード電極が
    電子放出部に相当することを特徴とする請求項２２に記
    載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
26. 【請求項２６】前記工程（Ａ）において、支持体上にカ
    ソード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放
    出部を形成することを特徴とする請求項２２に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
27. 【請求項２７】前記工程（Ｇ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極上に電子放出部を形成する工
    程を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
28. 【請求項２８】前記工程（Ｇ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極に孔部を形成する工程を更に
    含み、 カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部に相
    当することを特徴とする請求項２２に記載の冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。
29. 【請求項２９】前記工程（Ｆ）に引き続き、第２の絶縁
    層上にフォーカス電極を形成する工程を更に含むことを
    特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子の
    製造方法。
30. 【請求項３０】前記工程（Ｄ）において、少なくともゲ
    ート電極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融さ
    せることを特徴とする請求項２９に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
31. 【請求項３１】前記工程（Ｅ）に引き続き、球体の上方
    に位置する第２の絶縁層の一部、並びに、球体の上部を
    除去し、球体の一部を露出させる工程を更に含むことを
    特徴とする請求項２９に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
32. 【請求項３２】開口部の底部に露出したカソード電極が
    電子放出部に相当することを特徴とする請求項２９に記
    載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
33. 【請求項３３】前記工程（Ａ）において、支持体上にカ
    ソード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放
    出部を形成することを特徴とする請求項２９に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
34. 【請求項３４】前記工程（Ｇ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極上に電子放出部を形成する工
    程を更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
35. 【請求項３５】前記工程（Ｇ）に引き続き、開口部の底
    部に露出したカソード電極に孔部を形成する工程を更に
    含み、 カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部に相
    当することを特徴とする請求項２９に記載の冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。
36. 【請求項３６】前記工程（Ｇ）に引き続き、第２の絶縁
    層上にフォーカス電極を形成する工程を更に含むことを
    特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子の
    製造方法。
37. 【請求項３７】前記工程（Ｄ）において、少なくともゲ
    ート電極上に球体を配置した後、球体を部分的に溶融さ
    せることを特徴とする請求項３６に記載の冷陰極電界電
    子放出素子の製造方法。
38. 【請求項３８】前記工程（Ｅ）に引き続き、球体の上方
    に位置する第２の絶縁層の一部、並びに、球体の上部を
    除去し、球体の一部を露出させる工程を更に含むことを
    特徴とする請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
39. 【請求項３９】開口部の底部に露出したカソード電極が
    電子放出部に相当することを特徴とする請求項３６に記
    載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
40. 【請求項４０】前記工程（Ａ）において、支持体上にカ
    ソード電極を形成し、併せて、カソード電極上に電子放
    出部を形成することを特徴とする請求項３６に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
41. 【請求項４１】前記工程（Ｇ）とフォーカス電極を形成
    する工程との間で、若しくは、フォーカス電極を形成す
    る工程の後、開口部の底部に露出したカソード電極上に
    電子放出部を形成する工程を更に含むことを特徴とする
    請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
42. 【請求項４２】前記工程（Ｇ）とフォーカス電極を形成
    する工程との間で、若しくは、フォーカス電極を形成す
    る工程の後、開口部の底部に露出したカソード電極に孔
    部を形成する工程を更に含み、 カソード電極に形成された孔部の端部が電子放出部に相
    当することを特徴とする請求項３６に記載の冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。