JP2002270087A

JP2002270087A - 冷陰極電界電子放出素子の製造方法、及び、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002270087A
Application number: JP2001071842A
Authority: JP
Inventors: Mika Ishiwatari; 美華石渡
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁層に設けられた開口部の側壁に汚染物質が
付着し難く、電子放出特性が低下し難い冷陰極電界電子
放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】支持体１０、カソード電極１１、絶縁層１
２、絶縁層１２上に形成され、孔部１４Ａを有するゲー
ト電極１３、絶縁層１２に形成され、孔部１４Ａと連通
した開口部１４Ｂ、及び、開口部１４Ｂの底部に露出し
たゲート電極１１に設けられた電子放出部１５を備えた
冷陰極電界電子放出素子を製造する方法であって、絶縁
層１２にドライエッチング法にて開口部１４Ｂを形成し
た後、開口部１４Ｂの側壁を平滑化処理する。

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、及び、冷陰極電界電子放出表示装置
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機や情報端末機器に用
いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（Ｃ
ＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要
求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置へ
の移行が検討されている。このような平面型の表示装置
として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッ
センス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤ
Ｐ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィール
ドエミッションディスプレイ）を例示することができ
る。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表
示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジ
ョン受像機に適用するには、高輝度化や大型化に未だ課
題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表
示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づ
き固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極
電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合があ
る）を利用しており、高輝度及び低消費電力の点から注
目を集めている。

【０００３】図４０に、電界放出素子を備えた冷陰極電
界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合があ
る）の模式的な一部端面図を示し、図４１には表示装置
の模式的な分解斜視図を示す。図示した電界放出素子
は、王冠（クラウン）状の電子放出部を有する、所謂ク
ラウン型電界放出素子と呼ばれるタイプの素子である。
この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソー
ド電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形
成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲー
ト電極１３と、ゲート電極１３に設けられた孔部１４Ａ
及び絶縁層１２に設けられた開口部１４Ｂと、開口部１
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された
王冠状の電子放出部１５から構成されている。一般に、
カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電
極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に
形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領
域（１画素分の領域に相当し、電子放出領域である。こ
の領域を、以下、重複領域と呼ぶ）に、通常、複数の電
界放出素子が配列されている。更に、かかる重複領域
が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分と
して機能する領域）内に、通常、２次元マトリクス状に
配列されている。

【０００４】一方、アノードパネルＡＰは、基板２０
と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍
光体層２２（赤色発光蛍光体層２２Ｒ、緑色発光蛍光体
層２２Ｒ、青色発光蛍光体層２２Ｂ）と、その上に形成
されたアノード電極２３から構成されている。１画素
は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極
１３との重複領域に配列された電界放出素子の一群と、
これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル
側の蛍光体層２２とによって構成されている。有効領域
には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオー
ダーにて配列されている。尚、蛍光体層２２と蛍光体層
２２との間の基板２０上には、コントラスト向上のため
のブラックマトリックス２１が形成されている。

【０００５】アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ
とを、電界放出素子と蛍光体層２２とが対向するように
配置し、周縁部において枠体２４を介して接合すること
によって、表示装置を作製することができる。有効領域
を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された
無効領域（図示した例では、カソードパネルＣＰの無効
領域）には、真空排気用の貫通孔２５が設けられてお
り、この貫通孔２５には真空排気後に封じ切られたチッ
プ管２６が接続されている。即ち、アノードパネルＡＰ
とカソードパネルＣＰと枠体２４とによって囲まれた空
間は真空となっている。

【０００６】カソード電極１１には相対的な負電圧が走
査回路３０から印加され、ゲート電極１３には相対的な
正電圧が制御回路３１から印加され、アノード電極２３
にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧が加速電源３
２から印加される。かかる表示装置において表示を行う
場合、例えば、カソード電極１１に走査回路３０から走
査信号を入力し、ゲート電極１３に制御回路３１からビ
デオ信号を入力する。カソード電極１１とゲート電極１
３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子
トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出さ
れ、この電子がアノード電極２３に引き付けられ、蛍光
体層２２に衝突する。その結果、蛍光体層２２が励起さ
れて発光し、所望の画像を得ることができる。つまり、
この表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極１３に印
加される電圧、及びカソード電極１１を通じて電子放出
部１５に印加される電圧によって制御される。

【０００７】以下、従来のクラウン型電界放出素子の製
造方法を、支持体等の模式的な一部端面図等である図４
２〜図４５を参照して説明する。

【０００８】［工程−１０］先ず、例えばガラスから成
る支持体１０上に、ストライプのカソード電極１１を形
成する。次に、支持体１０及びカソード電極１１上にス
パッタリング法や真空蒸着法によってＳｉＯ₂から成る
絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２上にストライプ状
のゲート電極１３を形成する。尚、カソード電極１１は
図面の紙面垂直方向に延びており、ゲート電極１３は図
面の紙面左右方向に延びている。即ち、ゲート電極１３
の射影像の延びる方向は、ストライプ状のカソード電極
１１の射影像の延びる方向と９０度の角度を成す。

【０００９】［工程−２０］次に、ゲート電極１３及び
絶縁層１２上に、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
４２の（Ａ）参照）。レジスト層１６はポジ型レジスト
材料から構成されている。その後、ＲＩＥ（反応性イオ
ン・エッチング）法といったドライエッチング技術、あ
るいは又、ウェットエッチング技術によって、ゲート電
極１３に孔部１４Ａを形成し、更に、絶縁層１２に開口
部１４Ｂを形成する。尚、以下の説明において、孔部１
４Ａ及び開口部１４Ｂを総称して開口部１１４と表現す
る場合がある。開口部１４Ｂの底部にカソード電極１１
が露出している（図４２の（Ｂ）参照）。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４２の（Ｃ）に示す構造を得ることができる。

【００１０】［工程−３０］次に、ゲート電極１３上、
絶縁層１２上、及び開口部１１４の側壁上に剥離層１７
を形成する（図４３の（Ａ）参照）。かかる剥離層１７
を形成するには、例えば、フォトレジスト材料をスピン
コーティング法により全面に塗布し、開口部１４Ｂの底
部の一部分のみを除去するようなパターニングを行えば
よい。

【００１１】［工程−４０］次に、図４３の（Ｂ）に示
すように、全面に組成物原料から成る導電性組成物層１
８を形成する。ここで使用する組成物原料は、例えば、
導電性粒子として平均粒径約０．１μｍの黒鉛粒子を６
０重量％、バインダとして４号の水ガラスを４０重量％
含む。この組成物原料を、例えば１４００ｒｐｍ、１０
秒間の条件で全面にスピンコートする。開口部１４Ｂ内
における導電性組成物層１８の表面は、組成物原料の表
面張力に起因して、開口部１４Ｂの側壁に沿って迫り上
がり、開口部１４Ｂの中央部に向かって窪む。その後、
導電性組成物層１８に含まれる水分を除去するための仮
焼成を、例えば大気中、４００゜Ｃで３０分間行う。

【００１２】［工程−５０］次に、図４４に示すよう
に、剥離層１７を除去する。剥離は、２重量％の水酸化
ナトリウム水溶液中に、３０秒間浸漬することにより行
う。これにより、剥離層１７と共に剥離層１７上の導電
性組成物層１８の部分が除去され、開口部１４Ｂの底部
に露出したカソード電極１１上の導電性組成物層１８の
部分のみが残される。この残存した部分が電子放出部１
５となる。電子放出部１５の形状は、表面が開口部１４
Ｂの中央部に向かって窪み、王冠状となる。［工程−５
０］が終了した時点における状態を、図４５に示す。図
４５の（Ｂ）は、電界放出素子の一部を示す模式的な斜
視図であり、図４５の（Ａ）は模式的な一部端面図であ
る。図４５の（Ｂ）では、電子放出部１５の全体が見え
るように、絶縁層１２とゲート電極１３との一部を切り
欠いている。尚、１つの電子放出領域には、５〜１００
個程度の電子放出部１５を設けることで十分である。

【００１３】［工程−６０］次に、電子放出部１５の焼
成を行う。焼成は、乾燥大気中、４００゜Ｃ、３０分間
の条件で行う。尚、焼成温度は、組成物原料に含まれる
バインダの種類に応じて選択すればよい。例えば、バイ
ンダが水ガラスのような無機材料である場合には、無機
材料を焼成し得る温度で熱処理を行えばよい。

【００１４】ところで、電子放出部１５から放出された
電子が開口部１４Ｂの側壁に衝突すると、その結果、絶
縁層１２からガスが放出され、電子放出部１５を汚染
し、電子放出部１５からの放電電流が不安定になった
り、電子放出部１５の電子放出特性の低下、電子放出部
１５の短寿命といった問題が発生し易くなる。

【００１５】このような問題を回避するためには、開口
部１４Ｂの側壁が支持体１０の表面に対して９０度未満
の傾斜角θを有するように、絶縁層１２のドライエッチ
ングを行えばよい。尚、このような絶縁層１２に設けら
れた開口部１４Ｂを、傾斜を有する開口部１４Ｂと呼
ぶ。そのためには、ポジ型レジスト材料から成るマスク
層１６を形成する際、露光、現像後に、ベーキング処理
をマスク層１６に施す。その結果、図４２の（Ａ）に示
したように、マスク層１６に形成され、支持体１０の表
面に対して概ね垂直な開口１６Ａの側壁が、図４６の
（Ａ）に示すように、支持体１０の表面に対して９０度
未満の傾斜角θの側壁を有する開口１６Ｂに変化する。
尚、このようなレジスト層１６に設けられた開口１６Ｂ
を、傾斜を有する開口１６Ｂと呼ぶ。そして、ドライエ
ッチングにおいては、レジスト層１６と絶縁層１２のエ
ッチング選択比（絶縁層１２のエッチング速度／レジス
ト層１６のエッチング速度の比）が小さくなる条件で、
絶縁層１２をドライエッチングする。これによって、レ
ジスト層１６の形状が絶縁層１２に転写されながら、絶
縁層１２がエッチングされ、図４６の（Ｂ）に示す開口
部１４Ｂを絶縁層１２に形成することができる。このよ
うに、傾斜（傾斜角θ）を有する開口部１４Ｂを形成す
ることによって、電子放出部１５から放出された電子が
開口部１４Ｂの側壁に衝突し難くなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スパッタリ
ング法や真空蒸着法によって形成された絶縁層１２に対
してウェットエッチングを施し開口部１４Ｂを形成した
とき、図４７に模式図を示すように、柱状の難溶解性物
質１９が開口部１４Ｂの側壁に形成されてしまうことが
本発明者らの検討によって判ってきた。尚、この難溶解
性物質１９は、ゲート電極形成時、ゲート電極を構成す
る材料がエッチングされる際に生成する再付着物、ある
いは、レジスト層がエッチングされる際の再付着物であ
ると考えられている。また、支持体１０の表面に対して
概ね垂直な開口１６Ａを有するレジスト層１６をエッチ
ング用マスクとして絶縁層１２をドライエッチングした
場合にも、通常、フッ化炭素系のエッチングガスを使用
するので、例えばＣＦ_Xから成るドライエッチング副産
物が開口部１４Ｂの側壁に堆積する。

【００１７】このように、開口部１４Ｂの側壁が凹凸状
態となってしまうと、電界放出素子の各種製造工程にお
いて、開口部１４Ｂの側壁に汚染物質（可動イオンや導
電性元素）が付着し易くなる。その結果、電子放出に要
する閾値電圧が高くなるといった電子放出特性の低下、
表示装置の消費電力の増加、表示画面における点欠陥の
発生といった各種の問題が生じる。

【００１８】また、傾斜を有する開口１６Ｂは、開口を
疎に設ける領域においては容易に形成できるが、密に設
ける領域においては形成し難く、ベーキング処理を行っ
ても、図４２の（Ａ）に示した形状が保持されてしま
い、図４６の（Ａ）に示した形状が得難いことが本発明
者らの検討によって判ってきた。しかも、レジスト層１
６の形状を絶縁層１２に転写しながら、絶縁層１２をド
ライエッチングするが故に、レジスト層１６をある程度
厚くする必要があり、アスペクト比（開口部１４Ｂの高
さ／直径の比）が大きい場合、傾斜を有する開口部１４
Ｂを形成することが困難である。

【００１９】従って、本発明の第１の目的は、絶縁層に
設けられた開口部の側壁に汚染物質が付着し難く、電子
放出に要する閾値電圧が高くなるといった電子放出特性
の低下、表示装置の消費電力の増加、表示画面における
点欠陥の発生といった各種の問題が生じ難い冷陰極電界
電子放出素子の製造方法、及び、冷陰極電界電子放出表
示装置の製造方法を提供することにある。

【００２０】また、本発明の第２の目的は、第１の目的
に加え、支持体の表面に対して９０度未満の傾斜角を有
する側壁を絶縁層の開口部に確実に、且つ、容易に形成
することを可能とする冷陰極電界電子放出素子の製造方
法、及び、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を提
供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するための本発明の冷陰極電界電子放出素子の製造方法
は、（Ａ）支持体、（Ｂ）支持体上に形成されたカソー
ド電極、（Ｃ）カソード電極及び支持体上に形成された
絶縁層、（Ｄ）絶縁層上に形成され、孔部を有するゲー
ト電極、（Ｅ）絶縁層に形成され、孔部と連通した開口
部、及び、（Ｆ）開口部の底部に露出したゲート電極に
設けられた電子放出部、を備えた冷陰極電界電子放出素
子を製造する方法であって、絶縁層にドライエッチング
法にて開口部を形成した後、開口部側壁を平滑化処理す
ることを特徴とする。

【００２２】上記の第１の目的を達成するための本発明
の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法は、アノード
電極及び蛍光体層が形成された基板と、冷陰極電界電子
放出素子が形成された支持体とを、蛍光体層と冷陰極電
界電子放出素子とが対向するように配置し、基板と支持
体とを周縁部において接合する冷陰極電界電子放出表示
装置の製造方法であって、冷陰極電界電子放出素子は、
（Ａ）支持体、（Ｂ）支持体上に形成されたカソード電
極、（Ｃ）カソード電極及び支持体上に形成された絶縁
層、（Ｄ）絶縁層上に形成され、孔部を有するゲート電
極、（Ｅ）絶縁層に形成され、孔部と連通した開口部、
及び、（Ｆ）開口部の底部に露出したゲート電極に設け
られた電子放出部、を備えており、冷陰極電界電子放出
素子を、絶縁層にドライエッチング法にて開口部を形成
した後、開口部側壁を平滑化処理する工程を経て製造す
ることを特徴とする。

【００２３】本発明の冷陰極電界電子放出素子の製造方
法、あるいは、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置の
製造方法（以下、これらを総称して、本発明の製造方法
と呼ぶ）において、平滑化処理は、アミン系ポリマー除
去剤（剥離剤）を用いたウェットエッチング処理から成
ることが好ましい。そして、このような平滑化処理によ
って、ドライエッチング法にて開口部を絶縁層に形成し
た際に開口部側壁上に堆積したドライエッチング副産物
（例えば、ＣＦ_X）を除去することが好ましい。

【００２４】本発明の製造方法においては、ドライエッ
チング法にて開口部を絶縁層に形成した際に開口部側壁
上に堆積したドライエッチング副産物を確実に除去する
といった観点から、また、電子放出部から放出された電
子が絶縁層に設けられた開口部の側壁に衝突するといっ
た現象の発生を抑制するといった観点から、開口部側壁
は支持体の表面に対して９０度未満の傾斜角θを有する
ことが望ましい。

【００２５】本発明の製造方法にあっては、絶縁層に開
口部を形成する前に、ゲート電極及び絶縁層上にレジス
ト層を形成し、このレジスト層を露光処理、プレベーキ
ング処理及び現像処理することによって、側壁が支持体
の表面に対して９０度未満の傾斜角θを有する開口をレ
ジスト層に形成し、かかるレジスト層をエッチング用マ
スクとして絶縁層をドライエッチングすることが好まし
い。更には、レジスト層はネガ型レジスト材料（エネル
ギー線の照射によって重合あるいは架橋して現像液に不
溶性あるいは難溶性となるレジスト材料）から成り、レ
ジスト層の露光処理はカソード電極が形成されていない
支持体裏面側から行う、所謂裏面露光法に基づくことが
好ましい。これによって、上記の第２の目的を達成する
ことができる。但し、レジスト材料はネガ型に限定され
ず、場合によっては、レジスト層をポジ型レジスト材料
（エネルギー線の照射によって分解して現像液に可溶性
となるレジスト材料）から構成してもよい。

【００２６】本発明の製造方法にあっては、開口部側壁
を平滑化処理した後、開口部の底部に露出したカソード
電極に電子放出部を形成する構成（第１の構成と呼ぶ）
とすることができ、あるいは又、絶縁層に開口部を形成
する前に、カソード電極に電子放出部を形成しておく構
成（第２の構成と呼ぶ）とすることができる。

【００２７】絶縁層における開口部の形成方法として、
反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）、イオンビーム
エッチング法、スパッタエッチング法等の異方性エッチ
ング法を挙げることができる。

【００２８】冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出
素子と略称する）は、以下の３つの範疇に分類すること
ができる。

【００２９】即ち、第１の構造を有する電界放出素子
は、開口部の底部に露出したカソード電極上に設けられ
た電子放出部を有し、かかる電子放出部から電子が放出
される構造を有する。このような第１の構造を有する電
界放出素子として、スピント型（円錐形の電子放出部が
開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電
界放出素子）、クラウン型（王冠状の電子放出部が開口
部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放
出素子）、扁平型（略平面の電子放出部が開口部の底部
に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）
を挙げることができる。第１の構造を有する電界放出素
子は、第１の構成に係る本発明の製造方法（場合によっ
ては、第２の構成に係る本発明の製造方法）によって製
造することができる。

【００３０】また、第２の構造を有する電界放出素子
は、開口部の底部に露出したカソード電極の部分が電子
放出部に相当し、かかる開口部の底部に露出したカソー
ド電極の部分から電子を放出する構造を有する。このよ
うな第２の構造を有する電界放出素子として、平坦なカ
ソード電極の表面から電子を放出する平面型電界放出素
子、凹凸が形成されたカソード電極の表面の凸部から電
子を放出するクレータ型電界放出素子を挙げることがで
きる。第２の構造を有する電界放出素子は、第２の構成
に係る本発明の製造方法によって製造することができ
る。

【００３１】第３の構造を有する電界放出素子は、開口
部の底部若しくは側壁に露出したカソード電極のエッジ
部が電子放出部に相当し、開口部の底部若しくは側壁に
露出したカソード電極のエッジ部から電子を放出する構
造を有する。このような構造を有する電界放出素子はエ
ッジ型電界放出素子とも呼ばれる。第３の構造を有する
電界放出素子は、第１の構成に係る本発明の製造方法に
よって製造することができる。

【００３２】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。

【００３３】クラウン型電界放出素子にあっては、電子
放出部を構成する材料として、導電性粒子、あるいは、
導電性粒子とバインダの組合せを挙げることができる。
導電性粒子として、黒鉛等のカーボン系材料；タングス
テン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタ
ン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等の
高融点金属；あるいはＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）
等の透明導電材料を挙げることができる。バインダとし
て、例えば水ガラスといったガラスや汎用樹脂を使用す
ることができる。汎用樹脂として、塩化ビニル系樹脂、
ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース
エステル系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エ
ポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等
の熱硬化性樹脂を例示することができる。電子放出効率
の向上のためには、導電性粒子の粒径が電子放出部の寸
法に比べて十分に小さいことが好ましい。導電性粒子の
形状は、球形、多面体、板状、針状、柱状、不定形等、
特に限定されないが、導電性粒子の露出部が鋭い突起と
なり得るような形状であることが好ましい。寸法や形状
の異なる導電性粒子を混合して使用してもよい。クラウ
ン型電界放出素子の電子放出部は、例えば、リフトオフ
法と組み合わせた塗布法、蒸着法、スパッタリング法に
よって形成することができる。

【００３４】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。

【００３５】扁平型電界放出素子にあっては、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、５×１０⁷Ｖ／ｍ以下の電界強
度にて、冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置
と略称する）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。

【００３６】扁平型電界放出素子にあっては、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（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン
（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属；シリコン（Ｓ
ｉ）、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（Ａｌ
₂Ｏ₃）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（Ｂ
ｅＯ）、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（Ｂ
ａＦ₂）、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。

【００３７】第２の構造を有する電界放出素子（平面型
電界放出素子あるいはクレータ型電界放出素子）、若し
くは第３の構造を有する電界放出素子（エッジ型電界放
出素子）にあっては、電子放出部に相当するカソード電
極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）やタンタ
ル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属；
これらの合金や化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、Ｗ
Ｓｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂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、Ｃ
ＶＤ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。

【００３８】あるいは又、第２の構造（平面型電界放出
素子あるいはクレータ型電界放出素子）、第３の構造を
有する電界放出素子（エッジ型電界放出素子）、あるい
は、扁平型電界放出素子から成る第１の構造を有する電
界放出素子にあっては、カソード電極や電子放出部を、
導電性微粒子を分散させた導電性ペーストを用いて形成
することもできる。導電性微粒子としては、グラファイ
ト粉末；酸化バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、
金属粉末の少なくとも一種を混合したグラファイト粉
末；窒素、リン、ホウ素、トリアゾール等の不純物を含
むダイヤモンド粒子又はダイヤモンドライク・カーボン
粉末；カーボン・ナノ・チューブ粉末；（Ｓｒ，Ｂａ，
Ｃａ）ＣＯ₃粉末；シリコン・カーバイド粉末を例示す
ることができる。特に、導電性微粒子としてグラファイ
ト粉末を選択することが、閾値電界の低減や電子放出部
の耐久性の観点から好ましい。導電性微粒子の形状を、
球状、鱗片状の他、任意の定形形状や不定形形状とする
ことができる。また、導電性微粒子の粒径は、カソード
電極や電子放出部の厚さやパターン幅以下であればよ
い。粒径が小さい方が、単位面積当たりの放出電子数を
増大させることができるが、あまり小さ過ぎるとカソー
ド電極や電子放出部の導電性が劣化する虞がある。よっ
て、好ましい粒径の範囲はおおよそ０．０１〜４．０μ
ｍである。かかる導電性微粒子をガラス成分その他の適
当なバインダと混合して導電性ペーストを調製し、この
導電性ペースを用いてスクリーン印刷法により所望のパ
ターンを形成した後、パターンを焼成することによって
電子放出部として機能するカソード電極や電子放出部を
形成することができる。あるいは、スピンコーティング
法とエッチング技術の組み合わせにより、電子放出部と
して機能するカソード電極や電子放出部を形成すること
もできる。

【００３９】また、スピント型電界放出素子やクラウン
型電界放出素子から成る第１の構造を有する電界放出素
子にあっては、カソード電極を構成する材料として、タ
ングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔ
ａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；これらの金属元素
を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物
や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシ
リサイド）；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。

【００４０】第１の構造〜第３の構造を有する電界放出
素子において、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つ
の孔部及び開口部内に１つの電子放出部が存在してもよ
いし、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの孔部及
び開口部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲ
ート電極に複数の孔部を設け、かかる孔部と連通する１
つの開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた１つの
開口部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。

【００４１】第１の構造〜第３の構造を有する電界放出
素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗
体層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面
あるいはそのエッジ部が電子放出部に相当している場
合、カソード電極を導電材料層、抵抗体層、電子放出部
に相当する電子放出層の３層構成としてもよい。抵抗体
層を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、
電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体層を
構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）と
いったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン
等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、酸化タ
ンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示する
ことができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリ
ング法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示すること
ができる。抵抗値は、概ね１×１０ ⁵〜１×１０⁷Ω、好
ましくは数ＭΩとすればよい。

【００４２】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。

【００４３】絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、ポリイミ
ド等の樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用する
ことができる。絶縁層の形成には、真空蒸着法やスパッ
タリング法といったＰＶＤ法、ＣＶＤ法、塗布法、スピ
ンコーティング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセ
スが利用できる。

【００４４】アノードパネルにおける蛍光体層を構成す
る蛍光体として、高速電子励起用蛍光体や低速電子励起
用蛍光体を用いることができる。冷陰極電界電子放出表
示装置が単色表示装置である場合、蛍光体層は特にパタ
ーニングされていなくともよい。また、冷陰極電界電子
放出表示装置がカラー表示装置である場合、ストライプ
状又はドット状にパターニングされた赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色に対応する蛍光体層を交互に
配置することが好ましい。尚、パターニングされた蛍光
体層間の隙間は、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で埋め込まれていてもよい。

【００４５】アノード電極と蛍光体層の構成例として、
（１）基板上に、アノード電極を形成し、アノード電極
の上に蛍光体層を形成する構成、（２）基板上に、蛍光
体層を形成し、蛍光体層上にアノード電極を形成する構
成、を挙げることができる。尚、（１）の構成におい
て、蛍光体層の上に、所謂メタルバック膜を形成しても
よい。また、（２）の構成において、アノード電極の上
にメタルバック膜を形成してもよい。

【００４６】本発明の製造方法においては、絶縁層にド
ライエッチング法にて開口部を形成した後、開口部側壁
を平滑化処理するが故に、開口部の側壁は平滑となり、
凹凸となることがない。

【００４７】

【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）及び実施例に
基づき本発明を説明する。

【００４８】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の電界放出素子の製造方法、及び、冷陰極電界電子放出
表示装置（以下、表示装置と略称する）の製造方法に関
し、より具体的には、開口部側壁を平滑化処理した後、
開口部の底部に露出したカソード電極に電子放出部を形
成する構成（第１の構成）に関する。

【００４９】実施の形態１における電界放出素子は、第
１の構造を有する電界放出素子、より具体的には、王冠
状の電子放出部が開口部の底部に位置するカソード電極
上に設けられた電界放出素子であるクラウン（王冠）型
電界放出素子である。このクラウン型電界放出素子は、
その模式的な一部端面図を図４の（Ｂ）に示すように、
支持体１０と、カソード電極１１と、絶縁層１２と、ゲ
ート電極１３と、孔部１４Ａ及び開口部１４Ｂから構成
されている。ストライプ状のカソード電極１１は、支持
体１０上に形成され、図面の紙面垂直方向に延びてい
る。絶縁層１２は、カソード電極１１及び支持体１０上
に形成されている。ストライプ状のゲート電極１３は、
絶縁層１２上に形成され、孔部１４Ａを有し、図面の紙
面左右方向に延びている。絶縁層１２には、孔部１４Ａ
と連通した開口部１４Ｂが形成されている。電子放出部
１５は、開口部１４Ｂの底部に露出したゲート電極１３
の上に設けられており、かかる電子放出部１５から電子
が放出される。尚、図面においては、１本のカソード電
極の幅方向に１つの電子放出部が設けられているように
図示している場合があるが、実際には、複数の電子放出
部が設けられている。以下に説明する各種の電界放出素
子においても同様である。

【００５０】表示装置の構造は、電子放出部１５の構造
が若干相違する点を除き、実質的に図４０及び図４１を
参照して説明した従来の表示装置と同様とすることがで
きるので、詳細な説明は省略する。また、表示装置の動
作も、実質的に図４０及び図４１を参照して説明した従
来の表示装置と同様とすることができるので、詳細な説
明は省略する。

【００５１】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図１〜図４を参照して、実施の形態１の電界放出素子
の製造方法を説明する。

【００５２】［工程−１００］先ず、例えばガラスから
成る支持体１０上に、スパッタリング法にて厚さ０．２
μｍのＩＴＯ層を形成した後、リソグラフィ技術及びエ
ッチン技術によってＩＴＯ層をストライプ状にパターニ
ングする。これによって、カソード電極１１を得ること
ができる。次に、支持体１０及びカソード電極１１上に
スパッタリング法によって厚さ３μｍのＳｉＯ₂から成
る絶縁層１２を形成する。その後、絶縁層１２上に、ス
パッタリング法にて厚さ０．２μｍのＩＴＯ層を形成し
た後、リソグラフィ技術及びエッチン技術によってＩＴ
Ｏ層をストライプ状にパターニングする。これによっ
て、ゲート電極１３を得ることができる。ストライプ状
のカソード電極１１の射影像と、ストライプ状のゲート
電極１３の射影像は直交している。

【００５３】［工程−１１０］次に、全面に、具体的に
は、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に、ネガ型レジス
ト材料（日本ゼオン株式会社製ＺＰＮ１１００）をスピ
ンコート法にて成膜する（図１の（Ａ）参照）。その
後、レジスト層１６の露光処理を行う。ここで、レジス
ト層１６の露光処理は、露光用マスク（図示せず）を用
いて、カソード電極１１が形成されていない支持体裏面
側から行う、所謂裏面露光法に基づき行う（図１の
（Ｂ）参照）。次いで、プレベーキング処理をレジスト
層１６に施した後、レジスト層１６を現像する。上述の
レジスト材料を用い、裏面露光を行い、プレベーキング
処理の条件を適切に選択することによって、即ち、露光
量の制御とレジスト材料の結合エネルギーの制御によっ
てレジスト層の膜厚方向の現像液に不溶性あるいは難溶
性となる領域の制御が可能となり、側壁が支持体の表面
に対して９０度未満の傾斜角θを有する開口１６Ｂをレ
ジスト層１６に形成することができる（図２の（Ａ）参
照）。尚、レジスト層１６の厚さを３μｍとした。

【００５４】尚、ＩＴＯから成るカソード電極１１の上
に、ゲート電極１３に形成すべき孔部１４Ａと同じある
いは若干大きなサイズの孔部を有する遮光性の金属層あ
るいは抵抗体層（例えばＳｉＣから成る）を形成し、か
かる遮光性の金属層や抵抗体層をマスクとして、露光用
マスクを用いることなく、所謂セルフアライン方式に
て、裏面露光を行ってもよい。

【００５５】［工程−１２０］次に、かかるレジスト層
１６をエッチング用マスクとして、硝酸第２セリウムア
ンモンを用いてゲート電極１３をウエットエッチングし
て、ゲート電極１３に孔部１４Ａを形成し、更に、絶縁
層１２をＲＩＥ法にてドライエッチングする。このドラ
イエッチングにおいては、レジスト層１６と絶縁層１２
のエッチング選択比（絶縁層１２のエッチング速度／レ
ジスト層１６のエッチング速度の比）が小さくなる条件
で、ゲート電極１３及び絶縁層１２をドライエッチング
する。これによって、レジスト層１６の形状が絶縁層１
２に転写されながらゲート電極１３及び絶縁層１２がエ
ッチングされ、図２の（Ｂ）に示すように、孔部１４Ａ
をゲート電極１３に形成することができ、更には、開口
部１４Ｂを絶縁層１２に形成することができる。但し、
フッ化炭素系のエッチングガスを使用するので、例えば
ＣＦ_Xから成るドライエッチング副産物である難溶解性
物質１９が開口部１４Ｂの側壁に堆積する。その後、ア
ッシング処理を行うことによって、レジスト層１６を除
去する（図２の（Ｃ）参照）。

【００５６】［工程−１３０］次に、開口部１４Ｂの側
壁を平滑化処理する（図３の（Ａ）参照）。平滑化処理
は、アミン系ポリマー除去剤（剥離剤）を用いたウェッ
トエッチング処理から成る。この平滑化処理によって、
ドライエッチング法にて開口部１４Ｂを絶縁層１２に形
成した際に開口部１４Ｂの側壁上に堆積したドライエッ
チング副産物である難溶解性物質１９が除去される。

【００５７】［工程−１４０］次に、全面に、即ち、ゲ
ート電極１３上、絶縁層１２上、孔部１４Ａの側壁上及
び開口部１４Ｂの側壁上に剥離層１７を形成する（図３
の（Ｂ）参照）。かかる剥離層１７を形成するには、例
えば、フォトレジスト材料をスピンコーティング法によ
り全面に塗布し、開口部１４Ｂの底部の一部分のみを除
去するようなパターニングを行えばよい。

【００５８】［工程−１５０］次に、図４の（Ａ）に示
すように、全面に組成物原料から成る導電性組成物層１
８を形成する。ここで使用する組成物原料は、例えば、
導電性粒子として平均粒径約０．１μｍの黒鉛粒子を６
０重量％、バインダとして４号の水ガラスを４０重量％
含む。この組成物原料を、例えば１４００ｒｐｍ、１０
秒間の条件で全面にスピンコートする。開口部１４Ｂ内
における導電性組成物層１８の表面は、組成物原料の表
面張力に起因して、開口部１４Ｂの側壁に沿って迫り上
がり、開口部１４Ｂの中央部に向かって窪む。その後、
導電性組成物層１８に含まれる水分を除去するための仮
焼成を、例えば大気中、４００゜Ｃで３０分間行う。

【００５９】組成物原料において、バインダは、（１）
それ自身が導電性粒子の分散媒であってもよいし、
（２）導電性粒子を被覆していてもよいし、（３）適当
な溶媒に分散あるいは溶解されることによって、導電性
粒子の分散媒を構成してもよい。（３）のケースの典型
例は水ガラスであり、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ１４０
８に規定される１号乃至４号、又はこれらの同等品を使
用することができる。１号乃至４号は、水ガラスの構成
成分である酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）１モルに対する
酸化珪素（ＳｉＯ₂）のモル数（約２〜４モル）の違い
に基づく４段階の等級であり、それぞれ粘度が大きく異
なる。従って、リフトオフ・プロセスで水ガラスを使用
する際には、水ガラスに分散させる導電性粒子の種類や
含有量、剥離層１７との親和性、開口部１４Ｂのアスペ
クト比等の諸条件を考慮して、最適な等級の水ガラスを
選択するか、又は、これらの等級と同等の水ガラスを調
製して使用することが好ましい。

【００６０】バインダは一般に導電性に劣るので、組成
物原料中の導電性粒子の含有量に対してバインダの含有
量が多過ぎると、形成される電子放出部１５の電気抵抗
値が上昇し、電子放出が円滑に行われなくなる虞があ
る。従って、例えば水ガラス中に導電性粒子としてカー
ボン系材料粒子を分散させて成る組成物原料を例にとる
と、組成物原料の全重量に占めるカーボン系材料粒子の
割合は、電子放出部１５の電気抵抗値、組成物原料の粘
度、導電性粒子同士の接着性等の特性を考慮し、概ね３
０〜９５重量％の範囲に選択することが好ましい。カー
ボン系材料粒子の割合をかかる範囲内に選択することに
より、形成される電子放出部１５の電気抵抗値を十分に
下げると共に、カーボン系材料粒子同士の接着性を良好
に保つことが可能となる。但し、導電性粒子としてカー
ボン系材料粒子にアルミナ粒子を混合して用いた場合に
は、導電性粒子同士の接着性が低下する傾向があるの
で、アルミナ粒子の含有量に応じてカーボン系材料粒子
の割合を高めることが好ましく、６０重量％以上とする
ことが特に好ましい。尚、組成物原料には、導電性粒子
の分散状態を安定化させるための分散剤や、ｐＨ調整
剤、乾燥剤、硬化剤、防腐剤等の添加剤が含まれていて
もよい。尚、導電性粒子を結合剤（バインダ）の被膜で
覆った粉体を、適当な分散媒中に分散させて成る組成物
原料を用いてもよい。

【００６１】一例として、王冠状の電子放出部１５の直
径を概ね１〜２０μｍとし、導電性粒子としてカーボン
系材料粒子を使用した場合、カーボン系材料粒子の粒径
は概ね０．１μｍ〜１μｍの範囲とすることが好まし
い。カーボン系材料粒子の粒径をかかる範囲に選択する
ことにより、王冠状の電子放出部１５の縁部に十分に高
い機械的強度が備わり、且つ、カソード電極１１に対す
る電子放出部１５の密着性が良好となる。

【００６２】［工程−１６０］次に、図４の（Ｂ）に示
すように、剥離層１７を除去する。剥離は、２重量％の
水酸化ナトリウム水溶液中に、３０秒間浸漬することに
より行う。このとき、超音波振動を加えながら剥離を行
ってもよい。これにより、剥離層１７と共に剥離層１７
上の導電性組成物層１８の部分が除去され、開口部１４
Ｂの底部に露出したカソード電極１１上の導電性組成物
層１８の部分のみが残される。この残存した部分が電子
放出部１５となる。電子放出部１５の形状は、表面が開
口部１４Ｂの中央部に向かって窪み、王冠状となる。
［工程−１６０］が終了した時点における状態は、図４
５に示したと概ね同様である。ここで、１つの電子放出
領域には、５〜１００個程度の電子放出部１５を設ける
ことで十分である。尚、導電性粒子が電子放出部１５の
表面に確実に露出するように、電子放出部１５の表面に
露出したバインダをエッチングによって除去してもよ
い。

【００６３】［工程−１７０］次に、電子放出部１５の
焼成を行う。焼成は、乾燥大気中、４００゜Ｃ、３０分
間の条件で行う。尚、焼成温度は、組成物原料に含まれ
るバインダの種類に応じて選択すればよい。例えば、バ
インダが水ガラスのような無機材料である場合には、無
機材料を焼成し得る温度で熱処理を行えばよい。バイン
ダが熱硬化性樹脂である場合には、熱硬化性樹脂を硬化
し得る温度で熱処理を行えばよい。但し、導電性粒子同
士の密着性を保つために、熱硬化性樹脂が過度に分解し
たり炭化する虞のない温度で熱処理を行うことが好適で
ある。いずれのバインダを用いるにしても、熱処理温度
は、ゲート電極やカソード電極、絶縁層に損傷や欠陥が
生じない温度とする必要がある。熱処理雰囲気は、ゲー
ト電極やカソード電極の電気抵抗率が酸化によって上昇
したり、あるいはゲート電極やカソード電極に欠陥や損
傷が生ずることがないように、不活性ガス雰囲気とする
ことが好ましい。尚、バインダとして熱可塑性樹脂を使
用した場合には、熱処理を必要としない場合がある。

【００６４】［工程−１８０］その後、表示装置の組み
立てを行う。具体的には、蛍光体層２２と電界放出素子
とが対向するようにアノードパネルＡＰとカソードパネ
ルＣＰとを配置し、アノードパネルＡＰとカソードパネ
ルＣＰ（より具体的には、基板２０と支持体１０）と
を、枠体２４を介して、周縁部において接合する。接合
に際しては、枠体２４とアノードパネルＡＰとの接合部
位、及び枠体２４とカソードパネルＣＰとの接合部位に
フリットガラスを塗布し、アノードパネルＡＰとカソー
ドパネルＣＰと枠体２４とを貼り合わせ、予備焼成にて
フリットガラスを乾燥した後、約４５０゜Ｃで１０〜３
０分の本焼成を行う。その後、アノードパネルＡＰとカ
ソードパネルＣＰと枠体２４とフリットガラスとによっ
て囲まれた空間を、貫通孔２５及びチップ管２６を通じ
て排気し、空間の圧力が１０^-4Ｐａ程度に達した時点で
チップ管２６を加熱溶融により封じ切る。このようにし
て、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体２
４とに囲まれた空間を真空にすることができる。その
後、必要な外部回路との配線を行い、表示装置を完成さ
せる。こうして、図４０及び図４１に示したと概ね同様
の表示装置を得ることができる。

【００６５】尚、図４０に示した表示装置におけるアノ
ードパネルＡＰの製造方法の一例を、以下、図５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５０００ｒｐｍ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４０
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４３に設けられた孔部４４を通過し
た紫外線によって、基板２０上に形成された感光性被膜
４０を露光して感光領域４１を形成する（図５の（Ａ）
参照）。その後、感光性被膜４０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）
４２を基板２０上に残す（図５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４
２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２１を形成し、併せて、感光性被膜の残部４２を
除去する（図５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２２を形成する（図
５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２
２及びブラックマトリックス２１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２２を形成することもできる。

【００６７】実施の形態１においては、傾斜（傾斜角
θ）を有する開口部１４Ｂを形成することによって、電
子放出部１５から放出された電子が開口部１４Ｂの側壁
に衝突し難くなる。それ故、絶縁層１２からガスが放出
され、電子放出部１５を汚染し、電子放出部１５からの
放電電流が不安定になったり、電子放出部１５の電子放
出特性の低下、電子放出部１５の短寿命といった問題が
発生し難い。また、開口を疎に設ける領域においてのみ
ならず、密に設ける領域においても、傾斜を有する開口
１６Ｂを容易に、且つ、確実に形成できる。しかも、開
口部１４Ｂの側壁が平滑化されているので、電界放出素
子の各種製造工程において、開口部１４Ｂの側壁に汚染
物質（可動イオンや導電性元素）が付着し難くなり、電
子放出に要する閾値電圧が高くなるといった電子放出特
性の低下、表示装置の消費電力の増加、表示画面におけ
る点欠陥の発生といった各種の問題の発生を回避するこ
とができる。また、開口部１４Ｂをドライエッチング法
によって絶縁層１２に形成するので、高加工精度、高均
一性を達成することができ、輝度の均一性を向上させる
ことが可能となる。更には、開口部の側壁に傾斜を付け
ることによって、電子放出部における電界強度を高める
ことが出来る結果、閾値電圧の低減を図ることができ
る。

【００６８】（実施例１〜実施例４）実施例１〜実施例
４においては、実施の形態１の［工程−１００］〜［工
程−１８０］を実行した。レジスト材料のプロキシミテ
ィ法における露光量（単位：ｍＪ／ｃｍ²）、プリベー
キング温度、プリベーキング時間を以下の表１のとうり
として、レジスト材料を露光、プリベーキング、現像し
た。また、ドライエッチング条件を以下の表２に示すと
おりとして、実施の形態１の［工程−１２０］における
ドライエッチングを行った。尚、プリベーキングの雰囲
気を大気雰囲気とした。実施例１、実施例２、実施例
３、実施例４の順に、レジスト層１６と絶縁層１２のエ
ッチング選択比（絶縁層１２のエッチング速度／レジス
ト層１６のエッチング速度の比）が小さくなる。即ち、
ドライエッチングによるレジスト層１６の膜減りが多く
なる。尚、エッチング選択比はレジスト層１６のベーク
温度に依存する。開口部１４Ｂの断面形状を円形とし、
開口部１４Ｂの上端部における平均直径を２０μｍの円
形とし、開口部１４Ｂの数を０．４ｍｍ四方当たり１０
０個とした。レジスト層の厚さを３μｍとした。比較例
１〜比較例４においても同様である。表４に、開口部１
４Ｂの傾斜角θの測定結果を示す。併せて、表４に、開
口部１４Ｂから充分に離れた位置に直線状の縁部をドラ
イエッチングによって形成したときの縁部の傾斜角θ_B
の測定結果を示す。尚、このような縁部の傾斜角θ_Bを
測定することによって、レジスト層１６に形成された開
口の疎密に影響されること無く、どの程度の傾斜が開口
部の側壁に形成されるかの評価を行うことができる。

【００６９】［表１］露光量プリベーキング温度プリベーキング時間実施例１３０１２０゜Ｃ６０秒実施例２３０１３０゜Ｃ６０秒実施例３７０１２０゜Ｃ６０秒実施例４１００１２０゜Ｃ６０秒

【００７０】［表２］エッチングガス：ＣＦ₄＝２０ＳＣＣＭ圧力：３ＰａＲＦパワー：２００Ｗ支持体温度：２０゜Ｃ

【００７１】（比較例１〜比較例４）比較のために、比
較例１〜比較例４を実行した。これらの比較例において
は、実施の形態１の［工程−１００］を実行した後、ゲ
ート電極１３及び絶縁層１２上に、ポジ型レジスト材料
（クラリアントジャパン株式会社製ＡＺＰ４４００）を
スピンコート法にて成膜した。その後、レジスト層１６
の露光処理を行った。ここで、レジスト層１６の露光処
理は、露光用マスクを用いて、カソード電極１１が形成
されている支持体表面（おもてめん）側から行った。次
いで、レジスト層１６を現像した後、ベーキング処理を
パターニングされたレジスト層１６に施した。その後、
実施の形態１の［工程−１２０］、［工程−１４０］〜
［工程−１８０］を実行した。レジスト層の厚さを３μ
ｍとした。

【００７２】比較例１〜比較例４においては、レジスト
材料のミラー・プロジェクション法における露光量を２
００ｍＪ／ｃｍ²、クリーンオーブンを用いたベーキン
グ時間を３０分とし、ベーキング温度及び使用したエッ
チング用ガスを以下の表３のとうりとした。そして、レ
ジスト層の露光、現像、ベーキング処理を行い、更に
は、ドライエッチングを行った。尚、ベーキング処理の
雰囲気を大気雰囲気とした。比較例２、比較例１、比較
例３、比較例４の順に、レジスト層１６と絶縁層１２の
エッチング選択比（絶縁層１２のエッチング速度／レジ
スト層１６のエッチング速度の比）が小さくなる。即
ち、ドライエッチングによるレジスト層１６の膜減りが
多くなる。ここで、ドライエッチングの条件として、圧
力を３Ｐａ、ＲＦパワーを２００Ｗ、支持体温度を２０
゜Ｃとした。表３のエッチングガスの欄における（）
内の数字は、使用ガス量（単位：ＳＣＣＭ）である。ま
た、表４に、開口部１４Ｂの傾斜角θの測定結果を示
す。併せて、開口部１４Ｂから充分に離れた位置に直線
状の縁部をドライエッチングによって形成したときの縁
部の傾斜角θ_Bの測定結果を示す。

【００７３】［表３］ベーキング温度エッチングガス比較例１９０゜ＣＣＨＦ₃（１０）／ＣＦ₄（１０）比較例２９０゜ＣＣＦ₄（２０）比較例３１２０゜ＣＣＦ₄（２０）比較例４１２０゜ＣＣＦ₄（２０）／Ｏ₂（２）

【００７４】

【００７５】開口部１４Ｂの側壁を走査型電子顕微鏡で
観察したところ、実施例１〜実施例４にあっては平滑で
あった。また、開口部１４Ｂの側壁における傾斜角θの
制御を行うことができた。一方、比較例１〜比較例４に
あっては、開口部１４Ｂの側壁に難溶解性物質が付着し
ており、側壁は凹凸であった。また、開口部１４Ｂの側
壁における傾斜角θの制御を行うことができず、傾斜角
θは全ての比較例において９０度であった。

【００７６】実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例
４にて得られた表示装置において、カソード電極１１へ
の印加電圧を０ボルトとし、ゲート電極１３への印加電
圧を変化させ、このとき、アノード電極２３に流れる電
流（放出電子の電流）の測定を行った。その結果を図６
に示す。尚、図６において、（１）、（２）、（３）、
（４）のデータは、それぞれ、実施例１、実施例２、実
施例３、実施例４のデータを示し、［１］、［２］、
［３］、［４］のデータは、それぞれ、比較例１、比較
例２、比較例３、比較例４のデータを示す。図６からも
明らかなように、比較例１〜比較例４と比較して、実施
例１〜実施例４にあっては、電界放出素子から電子が放
出開始される電圧（閾値電圧）は明らかに低下してい
る。また、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４の
順に、傾斜角θが小さくなり、閾値電圧が低下してい
る。

【００７７】以上のとおり、開口部１４Ｂの側壁を平滑
にすることによって、更には、傾斜（傾斜角θ）を有す
る開口部１４Ｂを形成することによって、電子放出に要
する閾値電圧が高くなるといった電子放出特性の低下、
表示装置の消費電力の増加、表示画面における点欠陥の
発生といった各種の問題の発生を回避することができ
る。

【００７８】（実施の形態２）以下、各種の電界放出素
子の構造、及び、その製造方法について説明する。尚、
以下の各実施の形態において参照する図面の一部におい
ては開口部１４Ｂの側壁を垂直な状態で図示するが、実
際には傾斜角θ（＜９０度）を有している。また、ゲー
ト電極に設けられた孔部１４Ａと絶縁層に設けられた開
口部１４Ｂを総称して、開口部１１４で表す場合があ
る。以下の、実施の形態においても同様である。更に
は、以下の実施の形態にて説明する各種の電界放出素子
が形成されたカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰ
の組立は、実施の形態１の［工程−１８０］と同様とす
ることができるので詳細な説明は省略する。

【００７９】実施の形態２における電界放出素子は、ス
ピント型電界放出素子である。図７の（Ｃ）に示すスピ
ント型電界放出素子は、円錐形の電子放出部１５Ａを有
する。スピント型電界放出素子は、支持体１０と、支持
体１０上に設けられたストライプ状のカソード電極１１
と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶
縁層１２と、絶縁層１２上に設けられたストライプ状の
ゲート電極１３と、ゲート電極１３を貫通した孔部１４
Ａ、及び、絶縁層１２を貫通し、孔部１４Ａと連通した
開口部１４Ｂと、開口部１４Ｂ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１５Ａか
ら成り、この電子放出部１５Ａ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
７を参照して説明するが、この製造方法は第１の構成に
係る製造方法である。

【００８０】［工程−２００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１３０］を実行する。

【００８１】［工程−２１０］次に、開口部１４Ｂの底
部に露出したカソード電極１１上に、電子放出部１５Ａ
を形成する。具体的には、先ず、アルミニウムを斜め蒸
着することにより、剥離層５０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１４Ｂ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５０を形成することができる。こ
の剥離層５０は、孔部１４Ａの開口端部から庇状に張り
出しており、これにより孔部１４Ａが実質的に縮径され
る（図７の（Ａ）参照）。

【００８２】［工程−２２０］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７の
（Ｂ）に示すように、剥離層５０上でオーバーハング形
状を有するモリブデンから成る導電材料層５１が成長す
るに伴い、孔部１４Ａの実質的な直径が次第に縮小され
るので、開口部１４Ｂの底部において堆積に寄与する蒸
着粒子は、次第に孔部１４Ａ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１４Ｂの底部
には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形のモリブデ
ンから成る堆積物が電子放出部１５Ａとなる。

【００８３】［工程−２３０］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５０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５１を選択的に除去
する。その結果、図７の（Ｃ）に示すように、開口部１
４Ｂ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１５Ａを残すことができる。

【００８４】（実施の形態３）実施の形態３の電界放出
素子は扁平型電界放出素子から成る。この電界放出素子
の模式的な一部断面図を、図８の（Ｃ）に示す。実施の
形態３の電界放出素子は、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１
２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１３に形
成された孔部１４Ａ、絶縁層１２に形成され、孔部１４
Ａに連通した開口部１４Ｂ、並びに、開口部１４Ｂ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８の（Ｃ）の紙面垂直方向に延びたストライプ状
のカソード電極１１上に形成されている。また、ゲート
電極１３は、図８の（Ｃ）の紙面左右方向に延びてい
る。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロム（Ｃ
ｒ）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Ｓ
ｉＣから成る抵抗体層６０が設けられている。図８の
（Ｃ）に示した実施の形態３の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
６０及び電子放出部１５Ｂが形成されているが、このよ
うな構造に限定するものではなく、要は、少なくとも開
口部１４Ｂの底部に電子放出部１５Ｂが設けられていれ
ばよい。

【００８５】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図８を参照して、実施の形態３の電界放出素子の製造
方法を説明するが、この製造方法は第２の構成に係る製
造方法である。

【００８６】［工程−３００］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８の（Ａ）参照）。

【００８７】［工程−３１０］次に、カソード電極１１
上に、電子放出部１５Ｂを形成する。具体的には、先
ず、全面にスパッタリング法にてＳｉＣから成る抵抗体
層６０を形成し、次いで、抵抗体層６０の上にグラファ
イト粉末塗料から成る電子放出部１５Ｂをスピンコーテ
ィング法にて形成し、電子放出部１５Ｂを乾燥させる。
その後、電子放出部１５Ｂ及び抵抗体層６０を公知の方
法に基づきパターニングする（図８の（Ｂ）参照）。電
子放出部１５Ｂから電子が放出される。

【００８８】［工程−３２０］次に、全面に絶縁層１２
を形成する。具体的には、電子放出部１５Ｂ及び支持体
１０上に、例えば、スパッタリング法にてＳｉＯ₂から
成る絶縁層１２を形成する。尚、絶縁層１２を、ガラス
ペーストをスクリーン印刷する方法や、ＳｉＯ ₂層をＣ
ＶＤ法にて形成する方法に基づき形成することもでき
る。その後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１
２上に形成する。

【００８９】［工程−３３０］次に、ゲート電極１３及
び絶縁層１２に開口部１１４（孔部１４Ａ及び開口部１
４Ｂの総称）を形成し、開口部１４Ｂの底部に電子放出
部１５Ｂを露出させる。その後、実施の形態１の［工程
−１３０］と同様にして、開口部１４Ｂの側壁を平滑化
処理する（図８の（Ｃ）参照）。次いで、電子放出部１
５Ｂ中の有機溶剤を除去するために、４００゜Ｃ、３０
分の熱処理を施す。

【００９０】尚、開口部１１４の形成においては、実施
の形態１と異なり、ポジ型レジスト材料から成るレジス
ト層を使用し、ゲート電極１３及び絶縁層１２上にスピ
ンコーティング法にてレジスト層を形成した後、カソー
ド電極１１が形成されている支持体表面（おもてめん）
側からレジスト層の露光を行い、現像後、ベーキング処
理をマスク層に施す。これによって、支持体１０の表面
に対して９０度未満の傾斜角θの側壁を有する開口をレ
ジスト層に形成できる結果、かかるレジスト層をエッチ
ング用マスクとして、絶縁層１２をドライエッチングし
たとき、傾斜を有する開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成
することができる。実施の形態１や実施の形態２にて説
明した電界放出素子よりも実施の形態３の電界放出素子
の単位面積当たりの形成密度を低くできるが故に、レジ
スト層に傾斜を有する開口を形成することができる。

【００９１】（実施の形態４）実施の形態４の電界放出
素子の製造方法は、実施の形態３の扁平型電界放出素子
の製造方法の変形である。実施の形態４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９の（Ｃ）に
示す。図９の（Ｃ）に示す扁平型電界放出素子において
は、電子放出部１５Ｂの構造が、図８の（Ｃ）に示した
実施の形態３の電界放出素子と若干異なっている。以
下、支持体等の模式的な一部断面図である図９を参照し
て、かかる実施の形態４の扁平型電界放出素子の製造方
法を説明する。

【００９２】［工程−４００］先ず、支持体１０上にカ
ソード電極用導電材料層を形成する。具体的には、支持
体１０の全面にレジスト材料層（図示せず）を形成した
後、カソード電極を形成すべき部分のレジスト材料層を
除去する。その後、全面にクロム（Ｃｒ）から成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成す
る。更に、全面にスパッタリング法にてＳｉＣから成る
抵抗体層６０を形成し、次いで、抵抗体層６０の上にグ
ラファイト粉末塗料層をスピンコーティング法にて形成
し、グラファイト粉末塗料層を乾燥させる。その後、剥
離液を用いてレジスト材料層を除去すると、レジスト材
料層上に形成されたカソード電極用導電材料層、抵抗体
層６０及びグラファイト粉末塗料層も除去される。こう
して、所謂リフトオフ法に基づき、カソード電極１１、
抵抗体層６０及び電子放出部１５Ｂ（電子放出層）が積
層された構造を得ることができる（図９の（Ａ）参
照）。

【００９３】［工程−４１０］次に、全面に絶縁層１２
を形成した後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電
極１３を形成する（図９の（Ｂ）参照）。その後、実施
の形態３と同様に、ゲート電極１３及び絶縁層１２に孔
部１４Ａ及び開口部１４Ｂを形成することによって、開
口部１４Ｂの底部に電子放出部１５Ｂを露出させた後、
実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、開口部
１４Ｂの側壁を平滑化処理する（図９の（Ｃ）参照）。
開口部１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の表面
に設けられた電子放出部１５Ｂから電子が放出される。

【００９４】（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３の扁平型電界放出素子
とは異なる扁平型電界放出素子の製造方法に関する。実
施の形態５の電界放出素子の模式的な一部端面図を、図
１１の（Ｂ）に示す。実施の形態５の電界放出素子にお
いては、電子放出部１５Ｃは、ＣＶＤ法に基づき形成さ
れた炭素薄膜から構成されている。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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５
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。

【００９８】ここで、炭素薄膜選択成長領域は、表面に
金属粒子が付着したカソード電極の部分、若しくは、表
面に金属薄膜が形成されたカソード電極の部分であるこ
とが好ましい。尚、炭素薄膜選択成長領域における炭素
薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、炭素薄
膜選択成長領域の表面には、硫黄（Ｓ）、ホウ素（Ｂ）
又はリン（Ｐ）が付着していることが望ましく、これら
の物質は一種の触媒としての作用を果たすと考えられ、
これによって、炭素薄膜の選択成長性を一層向上させる
ことができる。尚、炭素薄膜選択成長領域は、開口部の
底部に位置するカソード電極の部分の表面に形成されて
いればよく、開口部の底部に位置するカソード電極の部
分から開口部の底部以外のカソード電極の部分の表面に
延在するように形成されていてもよい。また、炭素薄膜
選択成長領域は、開口部の底部に位置するカソード電極
の部分の表面の全面に形成されていても、部分的に形成
されていてもよい。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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
キ法や無電解メッキ法といったメッキ法、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、Ｒ
Ｆ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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図１０及び図１１を参照して、実施の形態５の電界放
出素子の製造方法の一例を説明するが、この製造方法は
第１の構成に係る製造方法である。

【０１０７】［工程−５００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１３０］を実行する。これ
によって、図１０の（Ａ）に示す構造を得ることができ
る。尚、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おり、ストライプ状のゲート電極１
３は図面の紙面垂直方向に延びている。開口部１１４の
平面形状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形であ
る。開口部１１４を、例えば、１画素分の領域（電子放
出領域）に１個〜３０００個程度形成すればよい。

【０１０８】［工程−５１０］次に、開口部１４Ｂの底
部に露出したカソード電極１１上に、電子放出部１５Ｃ
を形成する。具体的には、先ず、開口部１４Ｂの底部に
位置するカソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成長領
域７０を形成する。そのために、先ず、開口部１４Ｂの
底部の中央部にカソード電極１１の表面が露出したマス
ク層７１を形成する（図１０の（Ｂ）参照）。具体的に
は、レジスト材料層をスピンコーティング法にて開口部
１１４内を含む全面に成膜した後、リソグラフィ技術に
基づき、開口部１４Ｂの底部の中央部に位置するレジス
ト材料層に孔部を形成することによって、マスク層７１
を得ることができる。マスク層７１は、開口部１４Ｂの
底部に位置するカソード電極１１の一部分、開口部１１
４の側壁、ゲート電極１３及び絶縁層１２を被覆してい
る。これによって、次の工程で、開口部１４Ｂの底部の
中央部に位置するカソード電極１１の表面に炭素薄膜選
択成長領域を形成するが、カソード電極１１とゲート電
極１３とが金属粒子によって短絡することを確実に防止
し得る。

【０１０９】［工程−５２０］次に、露出したカソード
電極１１の表面を含むマスク層７１上に、金属粒子を付
着させる。具体的には、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリ
シロキサン溶液中に分散させた溶液（溶媒としてイソプ
ロピルアルコールを使用）をスピンコーティング法にて
全面に塗布し、炭素薄膜選択成長領域７０を形成すべき
カソード電極１１の部分の表面に溶媒と金属粒子から成
る層を形成する。その後、マスク層７１を除去し、４０
０゜Ｃ程度に加熱することによって溶媒を除去し、露出
したカソード電極１１の表面に金属粒子７２を残すこと
で、炭素薄膜選択成長領域７０を得ることができる（図
１１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７２を固定させる機
能（所謂、接着機能）を有する。

【０１１０】［工程−５３０］その後、炭素薄膜選択成
長領域７０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜７３を形
成し、電子放出部１５Ｃを得る。この状態を図１１の
（Ｂ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭
素薄膜７３の成膜条件を、以下の表５に例示する。

【０１１１】［表５］［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

【０１１２】（実施の形態６）実施の形態６の電界放出
素子の製造方法は、実施の形態５の電界放出素子の製造
方法の変形である。実施の形態５にて説明した製造方法
にあっては、カソード電極表面に金属粒子７１を付着さ
せた。一方、実施の形態６においては、炭素薄膜選択成
長領域形成工程は、チタン（Ｔｉ）から成る金属薄膜を
スパッタリング法に基づき形成する工程から成る。ま
た、絶縁層の形成前に炭素薄膜選択成長領域、炭素薄膜
の形成を行う。以下、実施の形態６における電界放出素
子の製造方法を、図１２を参照して説明するが、この製
造方法は第１の構成に係る製造方法である。

【０１１３】［工程−６００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にＩＴＯから成るカソード電極１
１を形成し、次いで、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、カ
ソード電極表面が露出したマスク層（レジスト材料層か
ら成る）を形成する。

【０１１４】［工程−６１０］その後、露出したカソー
ド電極１１の表面を含むマスク層上に、表６に例示する
条件のスパッタリング法にて金属薄膜７４を形成した
後、マスク層を除去する（図１２の（Ａ）参照）。こう
して、カソード電極表面に形成された金属薄膜７４から
成る炭素薄膜選択成長領域７０を得ることができる。

【０１１５】［表６］［金属薄膜の成膜条件］ターゲット：Ｔｉプロセスガス：Ａｒ＝１００ＳＣＣＭＤＣパワー：４ｋＷ圧力：０．４Ｐａ基板加熱温度：１５０゜Ｃ膜厚：３０ｎｍ

【０１１６】［工程−６２０］その後、実施の形態５の
［工程−５３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
７０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜７３を形成し、
電子放出部１５Ｃを得る（図１２の（Ｂ）参照）。

【０１１７】［工程−６３０］次いで、実施の形態１の
［工程−１００］における絶縁層１２の形成、ゲート電
極１３の形成を行い、更に、［工程−１１０］〜［工程
−１３０］を行うことによって電界放出素子を得ること
ができる。尚、レジスト層の露光においては、既に形成
された電子放出部１５Ｃが一種のマスクとして機能する
ので、露光用マスクを用いる必要が無く、所謂セルフア
ライン方式で、即ち、自己整合的にレジスト層の露光を
行うことができる。

【０１１８】（実施の形態７）実施の形態７は、平面型
電界放出素子に関する。この平面型電界放出素子の模式
的な一部断面図を、図１３の（Ｃ）に示す。実施の形態
７の電界放出素子は、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１
２、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に形成された孔部１４
Ａ、及び、絶縁層１２に形成され、底部にカソード電極
１１が露出した開口部１４Ｂから成る。カソード電極１
１は、図１３の（Ｃ）の紙面垂直方向に延び、ゲート電
極１３は、図１３の（Ｃ）の紙面左右方向に延びてい
る。カソード電極１１はクロム（Ｃｒ）から成り、絶縁
層１２はＳｉＯ₂から成る。ここで、開口部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１５
Ｄに相当する。

【０１１９】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図１３を参照して、実施の形態７の平面型電界放出素
子の製造方法を説明するが、この製造方法は第２の構成
に係る製造方法である。

【０１２０】［工程−７００］先ず、支持体１０上に電
子放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を形成
する。具体的には、支持体１０上に、クロム（Ｃｒ）か
ら成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法に
て形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング
技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニング
する。これによって、ストライプ状のカソード電極１１
を支持体１０上に形成することができる（図１３の
（Ａ）参照）。

【０１２１】［工程−７１０］次に、例えばＣＶＤ法に
てＳｉＯ₂から成る絶縁層１２を、支持体１０及びカソ
ード電極１１の上に形成する。尚、絶縁層１２を、スク
リーン印刷法に基づきガラスペーストから形成すること
もできる。

【０１２２】［工程−７２０］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１３の
（Ｂ）参照）。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。

【０１２３】［工程−７３０］次に、実施の形態３と同
様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に孔
部１４Ａ及び開口部１４Ｂを形成し、開口部１４Ｂの底
部に電子放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１
を露出させた後、実施の形態１の［工程−１３０］と同
様にして、開口部１４Ｂの側壁を平滑化処理する（図１
３の（Ｃ）参照）。

【０１２４】（実施の形態８）実施の形態８の電界放出
素子は、実施の形態７の電界放出素子の変形である。図
１４の（Ａ）に模式的な一部断面図を示す実施の形態８
の平面型電界放出素子が図１３の（Ｃ）に示した実施の
形態７の平面型電界放出素子と相違する点は、開口部１
４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の表面（電子放
出部に相当する）に、微小凹凸部１１Ａが形成されてい
る点にある。このような実施の形態８の平面型電界放出
素子は、以下の製造方法にて製造することができる。

【０１２５】［工程−８００］先ず、［工程−７００］
〜［工程−７２０］と略同様にして、支持体１０上にス
トライプ状のカソード電極１１を形成し、全面に絶縁層
１２を形成した後、ストライプ状のゲート電極１３を絶
縁層１２上に形成する。即ち、例えばガラスから成る支
持体１０の上に、スパッタリング法により厚さ約０．２
μｍのタングステン層を成膜し、通常の手順に従って、
このタングステン層をストライプ状にパターニングし、
カソード電極１１を形成する。次に、支持体１０及びカ
ソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。絶縁層１２
は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとし
て用いるＣＶＤ法により形成することができる。更に、
この絶縁層１２の上に、ゲート電極１３を形成する。こ
こまでのプロセスが終了した状態は、実質的に、図１３
の（Ｂ）に示したと同様である。

【０１２６】［工程−８１０］次に、［工程−７３０］
と同様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部
１１４を形成し、開口部１１４の底部にカソード電極１
１を露出させた後、実施の形態１の［工程−１３０］と
同様にして、開口部１４Ｂの側壁を平滑化処理する。そ
の後、開口部１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１
の部分に、微小凹凸部１１Ａを形成する。微小凹凸部１
１Ａ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。

【０１２７】このような実施の形態８の平面型電界放出
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
１４Ｂ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７の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１４の（Ａ）に示した実施の形態８の平面型電
界放出素子によれば、ゲート電極１３とカソード電極１
１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。

【０１２８】尚、絶縁層１２をエッチングすることによ
って開口部１４Ｂを形成し、しかる後に異方性エッチン
グ技術に基づきカソード電極１１に微小凹凸部１１Ａを
形成したが、開口部１４Ｂを形成するためのエッチング
によって、微小凹凸部１１Ａを同時に形成することも可
能である。即ち、絶縁層１２をエッチングする際に、あ
る程度のイオンスパッタ作用が期待できる異方的なエッ
チング条件を採用し、開口部１４Ｂが形成された後もエ
ッチングを継続することにより、開口部１４Ｂの底部に
露出したカソード電極１１の部分に微小凹凸部１１Ａを
形成することができる。その後、実施の形態１の［工程
−１３０］と同様にして、開口部１４Ｂの側壁を平滑化
処理を行えばよい。

【０１２９】また、［工程−８００］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−７１０］〜［工程−７３０］と同様
の工程を実行することによって、図１４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。

【０１３０】あるいは又、［工程−８００］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−７１０］〜［工程−７３０］
と同様の工程を実行することによって、図１４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。

【０１３１】図１４の（Ｂ）には、図１４の（Ａ）に示
した電界放出素子の変形例を示す。図１４の（Ｂ）に示
す電界放出素子においては、微小凹凸部１１Ａの先端部
の平均高さ位置が、絶縁層１２の下面位置よりも支持体
１０側に存在している（即ち、下がっている）。かかる
電界放出素子を形成するには、［工程−８１０］におけ
るドライエッチングの継続時間を延長すればよい。この
ような構成によれば、開口部１４Ｂの中央部近傍の電界
強度を一層高めることができる。

【０１３２】図１５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。

【０１３３】この被覆層１１Ｂは、カソード電極１１を
構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成す
ることが好ましく、どのような材料を選択するかは、カ
ソード電極１１を構成する材料の仕事関数、ゲート電極
１３とカソード電極１１との間の電位差、要求される放
出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。
被覆層１１Ｂの構成材料として、アモルファスダイヤモ
ンドを例示することができる。被覆層１１Ｂをアモルフ
ァスダイヤモンドを用いて構成した場合には、５×１０
⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出電
子電流密度を得ることができる。

【０１３４】被覆層１１Ｂの厚さは、微小凹凸部１１Ａ
を反映し得る程度に選択する。これは、被覆層１１Ｂに
よって微小凹凸部１１Ａの凹部が埋め込まれ、電子放出
部の表面が平坦化されてしまっては、微小凹凸部１１Ａ
を設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸
部１１Ａの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部１１Ａが
電子放出部の結晶粒径を反映して形成されている場合に
は、被覆層１１Ｂの厚さを概ね３０〜１００ｎｍ程度に
選択することが好ましい。また、微小凹凸部１１Ａの先
端部の平均高さ位置を絶縁層１２の下面位置よりも下げ
る場合には、厳密には、被覆層１１Ｂの先端部の平均高
さ位置を絶縁層１２の下面位置よりも下げることが、一
層好ましい。

【０１３５】具体的には、［工程−８１０］の後、全面
に例えばＣＶＤ法によりアモルファスダイヤモンドから
成る被覆層１１Ｂを形成すればよい。尚、被覆層１１Ｂ
は、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に形成されたレ
ジスト層（図示せず）の上にも堆積するが、この堆積部
分はレジスト層の除去時、同時に除去される。原料ガス
として例えばＣＨ₄／Ｈ₂混合ガスや、ＣＯ／Ｈ₂混合ガ
スを使用したＣＶＤ法に基づき被覆層１１Ｂを形成する
ことができ、それぞれ炭素を含む化合物の熱分解によっ
てアモルファスダイヤモンドから成る被覆層１１Ｂが形
成される。

【０１３６】あるいは又、［工程−７００］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−７１０］〜［工程−７３０］と同様の工程を実行す
ることによって、図１５に示す電界放出素子を作製する
こともできる。

【０１３７】あるいは又、［工程−７００］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−７１０］〜［工程−７３０］と同様の工
程を実行することによって、図１５に示す電界放出素子
を作製することもできる。

【０１３８】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。

【０１３９】尚、図１３の（Ｃ）に示した平面型電界放
出素子の電子放出部１５Ｄ（カソード電極１１の表面）
に被覆層を形成してもよい。この場合には、［工程−７
３０］の後、開口部１４Ｂの底部に露出したカソード電
極１１の表面に被覆層１１Ｂを形成すればよく、あるい
は又、［工程−７００］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。

【０１４０】（実施の形態９）実施の形態９はクレータ
型電界放出素子に関する。実施の形態９の電界放出素子
の模式的な一部断面図を、図１９の（Ｂ）に示す。この
クレータ型電界放出素子においては、電子を放出する複
数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれた凹
部１１１Ｂとを有するカソード電極１１１が、支持体１
０上に備えられている。尚、絶縁層１２及びゲート電極
１３を取り除いた模式的な斜視図を図１８の（Ｂ）に示
す。

【０１４１】凹部の形状は特に限定されないが、典型的
には略球面を成す。これは、かかるクレータ型電界放出
素子の製造方法において球体が使用され、凹部１１１Ｂ
が球体の形状の一部を反映して形成されることと関連し
ている。従って、凹部１１１Ｂが略球面を成す場合、凹
部１１１Ｂを囲む隆起部１１１Ａは円環状となり、この
場合の凹部１１１Ｂと隆起部１１１Ａとは、全体として
クレータあるいはカルデラのような形状を呈する。隆起
部１１１Ａは電子を放出する部分であるため、電子放出
効率を高める観点からは、その先端部１１１Ｃが先鋭で
あることが特に好ましい。隆起部１１１Ａの先端部１１
１Ｃのプロファイルは、不規則な凹凸を有していても、
あるいは滑らかであってもよい。１画素内における隆起
部１１１Ａの配置は規則的であってもランダムであって
もよい。尚、凹部１１１Ｂは、凹部１１１Ｂの周方向に
沿って連続した隆起部１１１Ａにより囲まれていてもよ
いし、場合によっては、凹部１１１Ｂの周方向に沿って
不連続な隆起部１１１Ａにより囲まれていてもよい。

【０１４２】このようなクレータ型電界放出素子の製造
方法において、支持体上にストライプ状のカソード電極
を形成する工程は、より具体的には、複数の球体を被覆
したストライプ状のカソード電極を支持体上に形成する
工程と、球体を除去することによって、球体を被覆した
カソード電極の部分を除去し、以て、電子を放出する複
数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の
一部を反映した凹部とを有するカソード電極を形成する
工程、から成る。

【０１４３】球体の状態変化及び／又は化学変化によっ
て、球体を除去することが好ましい。ここで、球体の状
態変化及び／又は化学変化とは、膨張、昇華、発泡、ガ
ス発生、分解、燃焼、炭化等の変化若しくはこれらの組
合せを意味する。例えば、球体が有機材料から成る場
合、球体を燃焼させることによって除去することが一層
好ましい。尚、球体の除去と球体を被覆するカソード電
極の部分の除去は、必ずしも同時に起こらなくてもよ
い。例えば、球体を被覆するカソード電極の部分を除去
した後に球体の一部が残存している場合、残存した球体
の除去を後から行えばよい。

【０１４４】特に、球体が有機材料から成る場合、球体
を例えば燃焼させると、例えば、一酸化炭素、二酸化炭
素、水蒸気が発生し、球体近傍の閉鎖空間の圧力が高ま
り、球体近傍のカソード電極は或る耐圧限界を超えた時
点で破裂する。この破裂の勢いによって、球体を被覆す
るカソード電極の部分が飛散し、隆起部及び凹部が形成
され、しかも、球体が除去される。このとき、球体の燃
焼の初期過程は閉鎖空間内で進行するため、球体の一部
は炭化する可能性もある。球体を被覆するカソード電極
の部分の厚さを、破裂によって飛散し得る程度に薄くす
ることが好ましい。

【０１４５】後述する実施の形態１１のクレータ型電界
放出素子の製造方法においても、球体の状態変化及び／
又は化学変化によって球体を除去することができるが、
カソード電極の破裂を伴わないので、外力によって除去
を行う方が簡便な場合もある。ここで、外力とは、空気
又は不活性ガスの吹付け圧力、洗浄液の吹付け圧力、磁
気吸引力、静電気力、遠心力等の物理的な力である。
尚、実施の形態１１のクレータ型電界放出素子の製造方
法においては、実施の形態９のクレータ型電界放出素子
の製造方法と異なり、球体を被覆する部分のカソード電
極を飛散させる必要がないので、カソード電極の残渣が
発生し難いという利点がある。

【０１４６】後述する実施の形態１１のクレータ型電界
放出素子の製造方法で使用される球体は、少なくとも表
面が、カソード電極を構成する材料の界面張力（表面張
力）に比べて、大きな界面張力を有する材料から構成さ
れていることが好ましい。この場合、球体は、少なくと
も表面が界面張力に関するこの条件を満たしていればよ
い。つまり、カソード電極の界面張力よりも大きな界面
張力を有している部分は、球体の表面のみであっても全
体であってもよく、また、球体の表面及び／又は全体の
構成材料は、無機材料、有機材料、あるいは無機材料と
有機材料の組合せのいずれであってもよいが、疎水性の
表面処理層を有する球体を用いることが、特に有効であ
る。疎水性の表面処理層の構成材料として、フッ素系樹
脂、例えばポリテトラフルオロエチレンを挙げることが
できる。球体が疎水性の表面処理層を有する場合、疎水
性の表面処理層の内側の部分を芯材と称することにする
と、芯材の構成材料は、ガラス、セラミックス、フッ素
系樹脂以外の高分子材料のいずれであってもよい。

【０１４７】球体を構成する有機材料は特に限定されな
いが、汎用の高分子材料が好適である。但し、重合度が
極端に大きかったり、多重結合含有量が極端に多い高分
子材料では、燃焼温度が高くなり過ぎ、燃焼による球体
の除去時、カソード電極に悪影響が及ぶ虞がある。それ
故、これらに対する悪影響が生じる虞のない温度にて燃
焼若しくは炭化させることが可能な高分子材料を選択す
ることが好ましい。代表的な高分子材料として、スチレ
ン系、ウレタン系、アクリル系、ビニル系、ジビニルベ
ンゼン系、メラミン系、ホルムアルデヒド系、ポリメチ
レン系のホモポリマー又は共重合体を挙げることができ
る。あるいは又、球体として、支持体上での確実な配置
を確保するために、付着力を有する固着タイプの球体を
使用することもできる。固着タイプの球体として、アク
リル系樹脂から成る球体を例示することができる。

【０１４８】あるいは又、例えば、塩化ビニリデン・ア
クリロニトリル共重合体を外殻とし、発泡材としてイソ
ブタンを内包し、カプセル化した加熱膨張型マイクロス
フェアを球体として使用することができる。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、電子を放出する隆起部、及び、隆起部
に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部を、
カソード電極に形成することができる。尚、熱膨張型マ
イクロスフェアの加熱による膨張も、本明細書において
は、球体の除去という概念に包含する。その後、熱膨張
型マイクロスフェアを適切な溶剤を用いて取り除けばよ
い。

【０１４９】クレータ型電界放出素子の製造方法におい
ては、支持体上に複数の球体を配置した後、球体を被覆
するカソード電極を形成すればよい。支持体上への複数
の球体の配置方法として、球体を支持体上に散布する乾
式法を挙げることができる。球体の散布には、例えば、
液晶表示装置の製造分野において、パネル間隔を一定に
維持するためのスペーサを散布する技術を応用すること
ができる。具体的には、圧搾気体で球体をノズルから噴
射する、所謂スプレーガンを用いることができる。尚、
球体をノズルから噴射する際、球体を揮発性の溶剤中に
分散させた状態としてもよい。あるいは、静電粉体塗装
の分野で通常使用されている装置や方法を利用して球体
を散布することもできる。例えば、コロナ放電を利用し
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。使
用する球体は、後述するように非常に小さいため、支持
体上に散布されると支持体の表面に例えば静電気力によ
って付着し、以降の工程においても容易に支持体から脱
落することはない。支持体上に複数の球体の配置した
後、球体を加圧すれば、支持体上の複数の球体の重なり
を解消することができ、球体を支持体上で単層に密に配
置することができる。

【０１５０】あるいは、後述する実施の形態１０のクレ
ータ型電界放出素子のように、球体とカソード電極材料
とを分散媒中に分散させて成る組成物から成る組成物層
を支持体上に形成し、以て、支持体上に複数の球体を配
置し、カソード電極材料から成るカソード電極で球体を
被覆した後、分散媒を除去することもできる。組成物の
性状としては、スラリーやペーストが可能であり、これ
らの所望の性状に応じ、分散媒の組成や粘度を適宜選択
すればよい。組成物層を支持体上に形成する方法として
は、スクリーン印刷法が好適である。カソード電極材料
は、典型的には、分散媒中における沈降速度が球体より
も遅い微粒子であることが好適である。かかる微粒子を
構成する材料として、カーボン、バリウム、ストロンチ
ウム、鉄を挙げることができる。分散媒を除去した後、
必要に応じてカソード電極の焼成を行う。組成物層を支
持体上に形成する方法としては、噴霧法、滴下法、スピ
ンコーティング法、スクリーン印刷法を挙げることがで
きる。尚、球体が配置されると共に、カソード電極材料
から成るカソード電極で球体が被覆されるが、組成物層
の形成方法に依っては、かかるカソード電極のパターニ
ングを行う必要がある。

【０１５１】後述する実施の形態１１のクレータ型電界
放出素子の製造方法にあっては、球体を分散媒中に分散
させて成る組成物から成る組成物層を支持体上に形成
し、以て、支持体上に複数の球体を配置した後、分散媒
を除去することができる。組成物の性状としては、スラ
リーやペーストが可能であり、これらの所望の性状に応
じ、分散媒の組成や粘度を適宜選択すればよい。典型的
には、イソプロピルアルコール等の有機溶媒を分散媒と
して用い、蒸発により分散媒を除去することができる。
組成物層を支持体上に形成する方法としては、噴霧法、
滴下法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法を挙
げることができる。

【０１５２】ところで、ゲート電極とカソード電極は互
いに異なる方向（例えば、ストライプ状のゲート電極の
射影像とストライプ状のカソード電極の射影像とが成す
角度が９０度）に延びており、且つ、例えばストライプ
状にパターニングされており、電子放出領域に位置する
隆起部から電子が放出される。従って、隆起部は、機能
上、電子放出領域にのみ存在すればよい。但し、たとえ
電子放出領域以外の領域に隆起部及び凹部が存在してい
たとしても、このような隆起部及び凹部は絶縁層に被覆
されたまま、何ら電子を放出するといった機能を果たさ
ない。従って、球体を全面に配置しても何ら問題は生じ
ない。

【０１５３】球体の直径は、所望の開口部の直径、凹部
の直径、電界放出素子を用いて構成される表示装置の表
示画面寸法、画素数、電子放出領域の寸法、１画素を構
成すべき電界放出素子の個数に応じて選択することがで
きるが、０．１〜１０μｍの範囲で選択することが好ま
しい。例えば、液晶表示装置のスペーサとして市販され
ている球体は、粒径分布が１〜３％と良好なので、これ
を利用することが好適である。球体の形状は真球である
ことが理想的ではあるが、必ずしも真球である必要はな
い。支持体上には球体を１００〜５０００個／ｍｍ²程
度の密度で配置することが好適である。例えば球体を約
１０００個／ｍｍ²の密度で支持体上に配置すると、例
えば電子放出領域の寸法を仮に０．５ｍｍ×０．２ｍｍ
とした場合、この電子放出領域内に約１００個の球体が
存在し、約１００個の隆起部が形成されることになる。
１つの電子放出領域にこの程度の個数の隆起部が形成さ
れていれば、球体の粒径分布や真球度のばらつきに起因
する凹部の直径のばらつきはほぼ平均化され、実用上、
１画素（又は１サブピクセル）当たりの放出電子電流密
度や輝度はほぼ均一となる。

【０１５４】実施の形態９あるいは後述する実施の形態
１０や実施の形態１１の電界放出素子においては、球体
の形状の一部が電子放出部を構成する凹部の形状に反映
される。隆起部の先端部のプロファイルは、不規則な凹
凸を有していても、あるいは滑らかであってもよいが、
特に、実施の形態９あるいは後述する実施の形態１０の
電界放出素子においては、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。これらの電界放出素子においては、
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。

【０１５５】支持体上における隆起部の配置は規則的で
あってもランダムであってもよく、球体の配置方法に依
存する。上述の乾式法あるいは湿式法を採用した場合、
支持体上における隆起部の配置はランダムとなる。

【０１５６】実施の形態９あるいは後述する実施の形態
１０や実施の形態１１の電界放出素子において、絶縁層
の形成後、絶縁層に開口部を形成するが、隆起部の先端
部に損傷が生じないように、隆起部を得た後、保護層を
形成し、開口部の形成後、保護層を取り除く構成とする
こともできる。保護層を構成する材料として、クロムを
例示することができる。

【０１５７】以下、図１６〜図１９を参照して、実施の
形態９のクレータ型電界放出素子の製造方法を説明する
が、図１６の（Ａ）、図１７の（Ａ）、図１８の（Ａ）
模式的な一部端面図であり、図１９の（Ａ）及び（Ｂ）
は模式的な一部断面図であり、図１６の（Ｂ）、図１７
の（Ｂ）及び図１８の（Ｂ）は、図１６の（Ａ）、図１
７の（Ａ）及び図１８の（Ａ）よりも広い範囲を模式的
に示す一部斜視図である。

【０１５８】［工程−９００］先ず、複数の球体８０を
被覆したカソード電極１１１を支持体１０上に形成す
る。具体的には、先ず、例えばガラスから成る支持体１
０上の全面に、球体８０を配置する。球体８０は、例え
ばポリメチレン系の高分子材料から成り、平均直径約５
μｍ、粒径分布１％未満である。球体８０を、スプレー
ガンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／ｍｍ
²の密度でランダムに配置する。スプレーガンを用いた
散布は、球体を揮発性溶剤と混合して噴霧する方式、あ
るいは粉末状態のままノズルから噴射する方式のいずれ
でもよい。配置された球体８０は、静電気力で支持体１
０上に保持されている。この状態を図１６の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。

【０１５９】［工程−９１０］次に、球体８０及び支持
体１０上にカソード電極１１１を形成する。カソード電
極１１１を形成した状態を、図１７の（Ａ）及び（Ｂ）
に示す。カソード電極１１１は、例えばカーボンペース
トをストライプ状にスクリーン印刷することによって形
成することができる。このとき、球体８０は支持体１０
上の全面に配置されているので、球体８０の中には、図
１７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１１
１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、球体８０は
何ら状態変化及び／又は化学変化を起こさない。尚、上
述のようなカーボンペーストを用いたスクリーン印刷に
替えて、カソード電極１１１を構成するカソード電極用
導電材料層を全面に形成し、このカソード電極用導電材
料層を通常のリソグラフィ技術とドライエッチング技術
を用いてパターニングし、ストライプ状のカソード電極
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、球体８０は脱落したり変位することなく、
支持体１０上に保持され得る。

【０１６０】［工程−９２０］次に、球体８０を除去す
ることによって、球体８０を被覆したカソード電極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、球体８
０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂとを有するカソ
ード電極１１１を形成する。この状態を、図１８の
（Ａ）及び（Ｂ）に示す。具体的には、カソード電極１
１１の焼成を兼ね、約５３０゜Ｃにて加熱を行うことに
より球体８０を燃焼させる。球体８０の燃焼に伴って球
体８０が閉じ込められていた閉鎖空間の圧力が上昇し、
球体８０を被覆するカソード電極１１１の部分が或る耐
圧限界を超えた時点で破裂して除去される。その結果、
支持体１０上に形成されたカソード電極１１１の一部分
に、隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂが形成される。
尚、球体を除去した後に、球体の一部分が残渣として残
る場合には、使用する球体を構成する材料にも依るが、
適切な洗浄液を用いて残渣を除去すればよい。

【０１６１】［工程−９３０］その後、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、カソード電極１１１及
び支持体１０上に絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２
上に、ストライプ状のゲート電極１３を形成する（図１
９の（Ａ）参照）。ストライプ状のゲート電極１３の射
影像の延びる方向は、ストライプ状のカソード電極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３と同様に、ゲート電極１３及び絶
縁層１２に孔部１４Ａ及び開口部１４Ｂを形成すること
によって、開口部１４Ｂの底部に電子放出部を露出させ
た後、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、
開口部１４Ｂの側壁を平滑化処理することによって、図
１９の（Ｂ）に示した電界放出素子を得ることができ
る。

【０１６２】（実施の形態１０）実施の形態１０の電界
放出素子の製造方法は、実施の形態９の電界放出素子の
製造方法の変形である。実施の形態１０の電界放出素子
の製造方法の図２０を参照して説明するが、支持体１０
上に複数の球体８０を配置する工程が、球体８０とカソ
ード電極材料とを分散媒中に分散させて成る組成物から
成る組成物層８１を支持体１０上に形成し、以て、支持
体１０上に複数の球体８０を配置し、カソード電極材料
から成るカソード電極１１１で球体を被覆した後、分散
媒を除去する工程から成る、即ち、湿式法から成る点
が、実施の形態９の電界放出素子の製造方法と相違す
る。

【０１６３】［工程−１０００］先ず、支持体１０上に
複数の球体８０を配置する。具体的には、球体８０とカ
ソード電極材料８１Ｂとを分散媒８１Ａ中に分散させて
成る組成物から成る組成物層８１を支持体１０上に形成
する。即ち、例えば、イソプロピルアルコールを分散媒
８１Ａとして使用し、平均直径約５μｍのポリメチレン
系の高分子材料から成る球体８０と、平均直径約０．０
５μｍのカーボン粒子をカソード電極材料８１Ｂとして
分散媒８１Ａ中に分散させて成る組成物を支持体１０上
にストライプ状にスクリーン印刷し、組成物層８１を形
成する。図２０の（Ａ）には、組成物層８１の形成直後
の状態を示す。

【０１６４】［工程−１０１０］支持体１０に保持され
た組成物層８１中では、間もなく球体８０が沈降して支
持体１０上に配置されると共に、球体８０から支持体１
０上に亙ってカソード電極材料８１Ｂが沈降し、カソー
ド電極材料８１Ｂから成るカソード電極１１１が形成さ
れる。これによって、支持体１０上に複数の球体８０を
配置し、カソード電極材料から成るカソード電極１１１
で球体８０を被覆することができる。この状態を、図２
０の（Ｂ）に示す。

【０１６５】［工程−１０２０］その後、分散媒８１Ａ
を例えば蒸発させることによって除去する。この状態
を、図２０の（Ｃ）に示す。

【０１６６】［工程−１０３０］次いで、実施の形態９
のクレータ型電界放出素子の製造方法における［工程−
９２０］〜［工程−９３０］と同様の工程を実行するこ
とによって、図１９の（Ｂ）に示したと同様の電界放出
素子を完成することができる。

【０１６７】（実施の形態１１）実施の形態１１のクレ
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、第２の構
成に係る製造方法であり、より具体的には、支持体上に
複数の球体を配置する工程と、電子を放出する複数の隆
起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を
反映した凹部とを有し、各隆起部が球体の周囲に形成さ
れたカソード電極を、支持体上に設ける工程と、球体を
除去する工程、から成る。支持体上への複数の球体の配
置は、球体の散布によって行う。また、球体は疎水性の
表面処理層を有する。以下、かかる電界放出素子の製造
方法を、図２１を参照して説明する。

【０１６８】［工程−１１００］先ず、支持体１０上に
複数の球体１８０を配置する。具体的には、ガラスから
成る支持体１０上の全面に、複数の球体１８０を配置す
る。この球体１８０は、例えばジビニルベンゼン系の高
分子材料から成る芯材１８０Ａをポリテトラフルオロエ
チレン系樹脂から成る表面処理層１８０Ｂで被覆して成
り、平均直径約５μｍ、粒径分布１％未満である。球体
１８０を、スプレーガンを用い、支持体１０上におおよ
そ１０００個／ｍｍ²の密度でランダムに配置する。配
置された球体１８０は、静電気力で支持体１０上に吸着
されている。ここまでのプロセスが終了した状態を、図
２１の（Ａ）に示す。

【０１６９】［工程−１１１０］次に、電子を放出する
複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、
且つ、球体１８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂ
とを有し、各隆起部１１１Ａが球体１８０の周囲に形成
されたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。
具体的には、実施の形態９の［工程−９１０］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１１では、球体１８０の表面
が表面処理層１８０Ｂにより疎水性を帯びているため
に、球体１８０の上にスクリーン印刷されたカーボンペ
ーストは直ちに弾かれて落下し、球体１８０の周囲に堆
積して隆起部１１１Ａが形成される。隆起部１１１Ａの
先端部１１１Ｃは、実施の形態９のクレータ型電界放出
素子の場合ほど先鋭とはならない。球体１８０と支持体
１０との間に入り込んだカソード電極１１１の部分が、
凹部１１１Ｂとなる。図２１の（Ｂ）では、カソード電
極１１１と球体１８０との間に隙間が存在するように図
示されているが、カソード電極１１１と球体１８０とは
接触している場合もある。その後、カソード電極１１１
を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。ここまでのプロセ
スが終了した状態を、図２１の（Ｂ）に示す。

【０１７０】［工程−１１２０］次に、球体１８０に外
力を与えることによって、支持体１０上から球体１８０
を除去する。具体的な除去方法としては、洗浄や圧搾気
体の吹付けを挙げることができる。ここまでのプロセス
が終了した状態を、図２１の（Ｃ）に示す。尚、球体の
除去は、球体の状態変化及び／又は化学変化に基づい
て、より具体的には、例えば、燃焼によって球体を除去
することも可能である。

【０１７１】［工程−１１３０］その後、実施の形態９
の［工程−９３０］を実行することによって、図１９の
（Ｂ）に示したと略同様の電界放出素子を得ることがで
きる。

【０１７２】（実施の形態１２）実施の形態１２は、エ
ッジ型電界放出素子の製造方法に関する。エッジ型電界
放出素子の模式的な一部断面図を図２２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１
０及びカソード電極２１１上に形成された絶縁層１２
と、絶縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電
極１３から構成されており、開口部１１４がゲート電極
１３及び絶縁層１２に設けられている。開口部１１４の
底部にはカソード電極２１１のエッジ部２１１Ａが露出
している。カソード電極２１１及びゲート電極１３に電
圧を印加することによって、カソード電極２１１のエッ
ジ部２１１Ａから電子が放出される。

【０１７３】尚、図２２の（Ｂ）に示すように、開口部
１１４内のカソード電極２１１の下の支持体１０に凹部
１０Ａ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２２の（Ｃ）に示すように、支持体１０
上に形成された第１のゲート電極１３Ａと、支持体１０
及び第１のゲート電極１３Ａ上に形成された層間絶縁層
１２Ａと、層間絶縁層１２Ａ上に形成されたカソード電
極２１１と、層間絶縁層１２Ａ及びカソード電極２１１
に形成された絶縁層１２Ｂと、絶縁層１２Ｂ上に形成さ
れた第２のゲート電極１３Ｂから構成することもでき
る。そして、開口部１１４が、第２のゲート電極１３
Ｂ、絶縁層１２Ｂ、カソード電極２１１及び層間絶縁層
１２Ａに設けられており、開口部１１４の側壁にはカソ
ード電極２１１のエッジ部２１１Ａが露出している。カ
ソード電極２１１並びに第１のゲート電極１３Ａ、第２
のゲート電極１３Ｂに電圧を印加することによって、電
子放出部に相当するカソード電極２１１のエッジ部２１
１Ａから電子が放出される。

【０１７４】例えば、図２２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２３を参照して、以下、説明するが、この
製造方法は第２の構成に係る製造方法である。

【０１７５】［工程−１２００］先ず、例えばガラスか
ら成る支持体１０の上に、スパッタリング法により厚さ
約０．２μｍのタングステン膜を成膜し、通常の手順に
従ってフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術によりこのタングステン膜をパターニングし、第１の
ゲート電極１３Ａを形成する。次に、全面に、ＳｉＯ₂
から成る厚さ０．３μｍの層間絶縁層１２Ａを形成した
後、層間絶縁層１２Ａの上にタングステンから成るスト
ライプ状のカソード電極２１１を形成する（図２３の
（Ａ）参照）。

【０１７６】［工程−１２１０］その後、全面に、例え
ばＳｉＯ₂から成る厚さ０．７μｍの絶縁層１２Ｂを形
成し、次いで、絶縁層１２Ｂ上にストライプ状の第２の
ゲート電極１３Ｂを形成する（図２３の（Ｂ）参照）。

【０１７７】［工程−１２２０］次に、実施の形態３と
同様に、ゲート電極１３及び絶縁層１２に孔部１４Ａ及
び開口部１４Ｂを形成することによって、開口部１４Ｂ
の底部にカソード電極２１１を露出させた後、実施の形
態１の［工程−１３０］と同様にして、開口部１４Ｂの
側壁を平滑化処理する。次に、開口部１４Ｂ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。

【０１７８】従って、カソード電極２１１に形成された
孔部の上端部の位置は、絶縁層１２Ｂに形成された開口
部の下端部とほぼ揃っているものの、カソード電極２１
１に形成された孔部の下端部の位置はその上端部よりも
突出した状態となる。つまり、カソード電極２１１のエ
ッジ部２１１Ａの厚さが、突出方向の先端部に向けて薄
くなり、エッジ部２１１Ａが先鋭化される。例えば、エ
ッチングガスとしてＳＦ₆を用いることにより、カソー
ド電極２１１の良好な加工を行うことができる。

【０１７９】次に、カソード電極２１１に形成された孔
部の底面に露出した層間絶縁層１２Ａを等方的にエッチ
ングし、層間絶縁層１２Ａに孔部を形成し、開口部１１
４を完成させる。ここでは、緩衝化フッ酸水溶液を用い
たウェットエッチングを行う。層間絶縁層１２Ａに形成
された孔部の壁面は、カソード電極２１１に形成された
孔部の下端部よりも後退する。このときの後退量はエッ
チング時間の長短により制御可能である。開口部１１４
の完成後に第１のレジスト層を除去すると、図２２の
（Ｃ）に示した構成を得ることができる。

【０１８０】（実施の形態１３）実施の形態２にて説明
したスピント型電界放出素子の製造方法の変形例を、以
下、支持体等の模式的な一部端面図である図２４〜図２
６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、以下の工程である第１の構成に係る製
造方法に基づき作製される。即ち、（ａ）支持体１０上
にストライプ状のカソード電極１１を形成する工程
（ｂ）カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層
１２を形成する工程（ｃ）絶縁層１２上にストライプ状
のゲート電極１３を形成する工程（ｄ）底部にカソード
電極１１が露出した開口部１１４（孔部１４Ａ、開口部
１４Ｂ）を、ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成する
工程（ｅ）開口部１４Ｂの側壁に平坦化処理を施す工程
（ｆ）開口部１１４内を含む全面に電子放出部形成用の
導電材料層９１を形成する工程（ｇ）開口部１１４の中
央部に位置する導電材料層９１の領域を遮蔽するよう
に、マスク材料層９２を導電材料層９１上に形成する工
程（ｈ）導電材料層９１の支持体１０に対して垂直な方
向におけるエッチング速度がマスク材料層９２の支持体
に対して垂直な方向におけるエッチング速度よりも速く
なる異方性エッチング条件下で導電材料層９１とマスク
材料層９２とをエッチングすることにより、導電材料層
９１から成り、先端部が錐状形状を有する電子放出部１
５Ｅを開口部１１４内に露出したカソード電極１１上に
形成する工程

【０１８１】［工程−１３００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１３０］を実行する。これ
によって、図２４の（Ａ）に示す構造を得ることができ
る。開口部１１４の平面形状は、例えば、直径０．３μ
ｍの円形である。開口部１１４は、通常、１画素の領域
に数百乃至千個程度形成される。

【０１８２】［工程−１３１０］次に、全面に密着層９
０をスパッタリング法にて形成する（図２４の（Ｂ）参
照）。この密着層９０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１１４の側壁面に露
出している絶縁層１２と、次の工程で全面的に成膜され
る導電材料層９１との間の密着性を高めるために設けら
れる層である。導電材料層９１をタングステンで形成す
ることを前提とし、タングステンから成る密着層９０
を、ＤＣスパッタリング法により０．０７μｍの厚さに
形成する。

【０１８３】［工程−１３２０］次に、開口部１１４内
を含む全面に、厚さ約０．６μｍのタングステンから成
る電子放出部形成用の導電材料層９１を水素還元減圧Ｃ
ＶＤ法により形成する（図２５の（Ａ）参照）。成膜さ
れた導電材料層９１の表面には、開口部１１４の上端面
と底面との間の段差を反映した凹部９１Ａが形成され
る。

【０１８４】［工程−１３３０］次に、開口部１１４の
中央部に位置する導電材料層９１の領域（具体的には凹
部９１Ａ）を遮蔽するようにマスク材料層９２を形成す
る。具体的には、先ず、スピンコート法により厚さ０．
３５μｍのレジスト材料をマスク材料層９２として導電
材料層９１の上に形成する（図２５の（Ｂ）参照）。マ
スク材料層９２は、導電材料層９１の凹部９１Ａを吸収
し、ほぼ平坦な表面となる。次に、マスク材料層９２を
酸素系ガスを用いたＲＩＥ法によりエッチングする。こ
のエッチングを、導電材料層９１の平坦面が露出した時
点で終了する。これにより、導電材料層９１の凹部９１
Ａを平坦に埋め込むようにマスク材料層９２が残る（図
２６の（Ａ）参照）。

【０１８５】［工程−１３４０］次に、導電材料層９１
とマスク材料層９２と密着層９０とをエッチングし、円
錐形状の電子放出部１５Ｅを形成する（図２６の（Ｂ）
参照）。これらの層のエッチングは、導電材料層９１の
エッチング速度がマスク材料層９２のエッチング速度よ
りも速くなる異方性エッチング条件下で行う。エッチン
グ条件を以下の表７に例示する。こうして、電界放出素
子が完成される。

【０１８６】［表７］［導電材料層９１等のエッチング条件］ＳＦ₆流量：１５０ＳＣＣＭＯ₂流量：３０ＳＣＣＭＡｒ流量：９０ＳＣＣＭ圧力：３５ＰａＲＦパワー：０．７ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）

【０１８７】ここで、［工程−１３４０］において、電
子放出部１５Ｅが形成される機構について、図２７を参
照して説明する。図２７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
７の（Ｂ）は、エッチング時間と開口部１１４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１１４の中心におけるマスク材料層の厚さを
ｈ_p、開口部１１４の中心における電子放出部１５Ｅの
高さをｈ_eとする。

【０１８８】表７に示したエッチング条件では、レジス
ト材料から成るマスク材料層９２のエッチング速度より
も、導電材料層９１のエッチング速度の方が当然速い。
マスク材料層９２が存在しない領域では、導電材料層９
１が直ぐにエッチングされ始め、被エッチング物の表面
が速やかに下降してゆく。これに対して、マスク材料層
９２が存在する領域では、最初にマスク材料層９２が除
去されないとその下の導電材料層９１のエッチングが始
まらないので、マスク材料層９２がエッチングされてい
る間は被エッチング物の厚さの減少速度は遅く（ｈ_p減
少区間）、マスク材料層９２が消失した時点で初めて、
被エッチング物の厚さの減少速度がマスク材料層９２の
存在しない領域と同様に速くなる（ｈ_e減少区間）。ｈ_e
減少区間の開始時期は、マスク材料層９２が厚さが最大
となる開口部１１４の中心で最も遅く、マスク材料層９
２の薄い開口部１１４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。

【０１８９】レジスト材料から成るマスク材料層９２の
エッチング速度に対する導電材料層９１のエッチング速
度の比を、「対レジスト選択比」と称することにする。
この対レジスト選択比が、電子放出部１５Ｅの高さと形
状を決定する重要な因子であることを、図２８を参照し
て説明する。図２８の（Ａ）は、対レジスト選択比が相
対的に小さい場合、図２８の（Ｃ）は、対レジスト選択
比が相対的に大きい場合、図２８の（Ｂ）はこれらの中
間である場合の、電子放出部１５Ｅの形状を示してい
る。対レジスト選択比が大きいほど、マスク材料層９２
の膜減りに比べて導電材料層９１の膜減りが激しくなる
ので、電子放出部１５Ｅはより高く、且つ鋭くなること
が判る。対レジスト選択比は、ＳＦ₆流量に対するＯ₂流
量の割合を高めると低下する。また、基板バイアスを併
用してイオンの入射エネルギーを変化させることが可能
なエッチング装置を用いる場合には、ＲＦバイアスパワ
ーを高めたり、バイアス印加用の交流電源の周波数を下
げることで、対レジスト選択比を下げることができる。
対レジスト選択比の値は１．５以上、好ましくは２以
上、より好ましくは３以上に選択される。

【０１９０】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７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。

【０１９１】（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のス
ピント型電界放出素子の製造方法の変形である。この実
施の形態１４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の製
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の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（ｇ）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。

【０１９２】以下、実施の形態１４のスピント型電界放
出素子の製造方法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２９
〜図３１を参照して説明する。

【０１９３】［工程−１４００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１３０］を実行する。但
し、ゲート電極１３の形成後、全面に例えばＳｉＯ₂か
ら成る厚さ０．２μｍのエッチング停止層９３を形成す
る。エッチング停止層９３は、電界放出素子の機能上不
可欠な部材ではなく、後工程で行われる導電材料層９１
のエッチング時に、ゲート電極１３を保護する役割を果
たす。尚、導電材料層９１のエッチング条件に対してゲ
ート電極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９３を省略しても構わない。
このして、図２９の（Ａ）に示す状態が得られる。

【０１９４】［工程−１４１０］次に、開口部１１４内
を含む全面に、例えば厚さ０．０３μｍのタングステン
から成る密着層９０を形成する。次いで、開口部１１４
内を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層９１を形
成する（図２９の（Ｂ）参照）。但し、実施の形態１４
のにおける導電材料層９１は、実施の形態１３の製造方
法で述べた凹部９１Ａよりも深い凹部９１Ａが表面に生
成されるように、導電材料層９１の厚さを選択する。即
ち、導電材料層９１の厚さを適切に設定することによっ
て、開口部１１４の上端面と底面との間の段差を反映し
て、柱状部９１Ｂとこの柱状部９１Ｂの上端に連通する
拡大部９１Ｃとから成る略漏斗状の凹部９１Ａを導電材
料層９１の表面に生成させることができる。

【０１９５】［工程−１４２０］次に、導電材料層９１
の全面に、例えば無電解メッキ法により、厚さ約０．５
μｍの銅（Ｃｕ）から成るマスク材料層９２を形成する
（図３０の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表
８に例示する。

【０１９６】［表８］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

【０１９７】［工程−１４３０］その後、マスク材料層
９２と導電材料層９１とを支持体１０の表面に対して平
行な面内で除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク
材料層９２を残す（図３０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。

【０１９８】［工程−１４４０］次に、導電材料層９１
と密着層９０のエッチング速度がマスク材料層９２のエ
ッチング速度よりも速くなる異方性エッチング条件下
で、導電材料層９１とマスク材料層９２と密着層９０と
をエッチングする。その結果、開口部１１４内に錐状形
状を有する電子放出部１５Ｅが形成される（図３１参
照）。尚、電子放出部１５Ｅの先端部にマスク材料層９
２が残存する場合には、希フッ酸水溶液を用いたウェッ
トエッチングによりマスク材料層９２を除去することが
できる。

【０１９９】ところで、実施の形態１４のスピント型電
界放出素子の製造方法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のスピント型電界
放出素子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９２の形状と、マスク材料層９２のエッチング
速度に対する導電材料層９１のエッチング速度の比の違
いに起因する。この違いについて、図３２を参照しなが
ら説明する。図３２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３２の（Ａ）は銅から成るマスク材料層９２を用
いた場合、図３２の（Ｂ）はレジスト材料から成るマス
ク材料層９２を用いた場合をそれぞれ示す。尚、簡略化
のために導電材料層９１のエッチング速度と密着層９０
のエッチング速度とをそれぞれ等しいものと仮定し、図
３２においては密着層９０の図示を省略する。

【０２００】銅から成るマスク材料層９２を用いた場合
（図３２の（Ａ）参照）は、マスク材料層９２のエッチ
ング速度が導電材料層９１のエッチング速度に比べて十
分に遅いために、エッチング中にマスク材料層９２が消
失することがなく、従って、先端部の鋭い電子放出部１
５Ｅを形成することができる。これに対して、レジスト
材料から成るマスク材料層９２を用いた場合（図３２の
（Ｂ）参照）は、マスク材料層９２のエッチング速度が
導電材料層９１のエッチング速度に比べてそれ程遅くな
いために、エッチング中にマスク材料層９２が消失し易
く、従って、マスク材料層消失後の電子放出部１５Ｅの
錐状形状が鈍化する傾向がある。

【０２０１】また、柱状部９１Ｂに残るマスク材料層９
２には、柱状部９１Ｂの深さが多少変化しても、電子放
出部１５Ｅの形状は変化し難いというメリットもある。
即ち、柱状部９１Ｂの深さは、導電材料層９１の厚さや
ステップカバレージのばらつきによって変化し得るが、
柱状部９１Ｂの幅は深さによらずほぼ一定なので、マス
ク材料層９２の幅もほぼ一定となり、最終的に形成され
る電子放出部１５Ｅの形状には大差が生じない。これに
対して、凹部９１Ａに残るマスク材料層９２において
は、凹部９１Ａが浅い場合と深い場合とでマスク材料層
の幅も変化してしまうため、凹部９１Ａが浅くマスク材
料層９２の厚さが薄い場合ほど、より早期に電子放出部
１５Ｅの錐状形状の鈍化が始まる。電界放出素子の電子
放出効率は、ゲート電極とカソード電極との間の電位
差、ゲート電極とカソード電極との間の距離、電子放出
部の構成材料の仕事関数の他、電子放出部の先端部の形
状によっても変化する。このため、必要に応じて上述の
ようにマスク材料層の形状やエッチング速度を選択する
ことが好ましい。

【０２０２】（実施の形態１５）実施の形態１５のスピ
ント型電界放出素子の製造方法は、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のスピント型電界放出素子の製造方法において
は、工程（ｆ）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（ｇ）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のスピント型電界放
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３３を参照して説明する。

【０２０３】［工程−１５００］先ず、図３０の（Ａ）
に示したマスク材料層９２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９１上と拡大部９１Ｃ内
のマスク材料層９２のみを除去することにより、柱状部
９１Ｂにマスク材料層９２を残す（図３３の（Ａ）参
照）。このとき、例えば希フッ酸水溶液を用いたウェッ
トエッチングを行うことにより、タングステンから成る
導電材料層９１を除去することなく、銅から成るマスク
材料層９２のみを選択的に除去することができる。柱状
部９１Ｂ内に残るマスク材料層９２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９
１Ｃに埋め込まれたマスク材料層９２の部分が十分に除
去される限りにおいて、それ程の厳密さを要しない。な
ぜなら、マスク材料層９２の高低に関する議論は、図３
２の（Ａ）を参照しながら前述した柱状部９１Ｂの浅深
に関する議論と実質的に同じであり、マスク材料層９２
の高低は最終的に形成される電子放出部１５Ｅの形状に
大きな影響を及ぼさないからである。

【０２０４】［工程−１５１０］次に、導電材料層９１
とマスク材料層９２と密着層９０のエッチングを、実施
の形態１４の製造方法と同様に行い、図３３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３１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３３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９１Ｂに埋め込まれたマスク材料層９
２の高さが低いか、若しくは、マスク材料層９２のエッ
チング速度が比較的速い場合に生じ得るが、電子放出部
１５Ｅとしての機能に何ら支障はない。その後、エッチ
ング停止層９３を除去する。

【０２０５】（実施の形態１６）実施の形態１６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１６のスピント型電界放出素子の製造方法にて得ら
れた電界放出素子の模式的な一部端面図を図３６の
（Ｂ）に示す。実施の形態１６のスピント型電界放出素
子が実施の形態１３のスピント型電界放出素子と異なる
点は、電子放出部が、基部９４と、基部９４上に積層さ
れた錐状の電子放出部１５Ｅとから構成されている点に
ある。ここで、基部９４と電子放出部１５Ｅとは異なる
導電材料から構成されている。具体的には、基部９４
は、電子放出部１５Ｅとゲート電極１３の開口端部との
間の距離を調節するための部材であり、且つ、抵抗体層
としての機能を有し、不純物を含有するポリシリコン層
から構成されている。電子放出部１５Ｅはタングステン
から構成されており、錐状形状、より具体的には円錐形
状を有する。尚、基部９４と電子放出部１５Ｅとの間に
は、ＴｉＮから成る密着層９０が形成されている。尚、
密着層９０は、電子放出部の機能上不可欠な構成要素で
はなく、製造上の理由で形成されている。絶縁層１２に
は開口部１４Ｂが形成されている。

【０２０６】以下、実施の形態１６のスピント型電界放
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３４〜図３６を参照して説明する。

【０２０７】［工程−１６００］先ず、開口部１１４の
形成までを、実施の形態１３のスピント型電界放出素子
の製造方法の［工程−１３００］と同様に行う。続い
て、開口部１１４内を含む全面に基部形成用の導電材料
層９４Ａを形成する。導電材料層９４Ａは、抵抗体層と
しても機能し、ポリシリコン層から構成され、プラズマ
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
９５を表面が略平坦となるように形成する（図３４
（Ａ）参照）。次に、平坦化層９５と導電材料層９４Ａ
のエッチング速度が共に略等しくなる条件で両層をエッ
チングし、開口部１４Ｂの底部を上面が平坦な基部９４
で埋め込む（図３４の（Ｂ）参照）。エッチングは、塩
素系ガスと酸素系ガスとを含むエッチングガスを用いた
ＲＩＥ法により行うことができる。導電材料層９４Ａの
表面を平坦化層９５で一旦平坦化してからエッチングを
行っているので、基部９４の上面が平坦となる。

【０２０８】［工程−１６１０］次に、開口部１１４の
残部を含む全面に密着層９０を成膜し、更に、開口部１
１４の残部を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層
９１を成膜し、開口部１１４の残部を導電材料層９１で
埋め込む（図３５の（Ａ）参照）。密着層９０は、スパ
ッタリング法により形成される厚さ０．０７μｍのＴｉ
Ｎ層であり、導電材料層９１は減圧ＣＶＤ法により形成
される厚さ０．６μｍのタングステン層である。導電材
料層９１の表面には、開口部１１４の上端面と底面との
間の段差を反映して凹部９１Ａが形成されている。

【０２０９】［工程−１６２０］次に、導電材料層９１
の全面に、スピンコート法によりレジスト材料から成る
マスク材料層９２を表面が略平坦となるように形成する
（図３５の（Ｂ）参照）。マスク材料層９２は、導電材
料層９１の表面の凹部９１Ａを吸収して平坦な表面とな
っている。次に、マスク材料層９２を酸素系ガスを用い
たＲＩＥ法によりエッチングする（図３６の（Ａ）参
照）。このエッチングは、導電材料層９１の平坦面が露
出した時点で終了する。これにより、導電材料層９１の
凹部９１Ａにマスク材料層９２が平坦に残され、マスク
材料層９２は、開口部１１４の中央部に位置する導電材
料層９１の領域を遮蔽するように形成されている。

【０２１０】［工程−１６３０］次に、実施の形態１３
の製造方法の［工程−１３４０］と同様にして、導電材
料層９１、マスク材料層９２及び密着層９０を共にエッ
チングすると、前述の機構に基づき対レジスト選択比の
大きさに応じた円錐形状を有する電子放出部１５Ｅと密
着層９０とが形成され、電子放出部を完成することがで
きる（図３６の（Ｂ）参照）。

【０２１１】（実施の形態１７）実施の形態１７のスピ
ント型電界放出素子の製造方法は、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１７のスピント型電界放出素子の製造方法にて得ら
れる電界放出素子の模式的な一部端面図を図３８の
（Ｂ）に示す。実施の形態１７のスピント型電界放出素
子が実施の形態１４のスピント型電界放出素子と異なる
点は、電子放出部が、実施の形態１６のスピント型電界
放出素子と同様に、基部９４と、基部９４上に積層され
た錐状の電子放出部１５Ｅとから構成されている点にあ
る。ここで、基部９４と電子放出部１５Ｅとは異なる導
電材料から構成されている。具体的には、基部９４は、
電子放出部１５Ｅとゲート電極１３の開口端部との間の
距離を調節するための部材であり、且つ、抵抗体層とし
ての機能を有し、不純物を含有するポリシリコン層から
構成されている。電子放出部１５Ｅはタングステンから
構成されており、錐状形状、より具体的には円錐形状を
有する。尚、基部９４と電子放出部１５Ｅとの間には、
ＴｉＮから成る密着層９０が形成されている。尚、密着
層９０は、電子放出部の機能上不可欠な構成要素ではな
く、製造上の理由で形成されている。絶縁層１２には開
口部１４Ｂが形成されている。

【０２１２】以下、実施の形態１７のスピント型電界放
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３７及び図３８を参照して説明する。

【０２１３】［工程−１７００］先ず、開口部１１４の
形成までを、実施の形態１３のスピント型電界放出素子
の製造方法の［工程−１３００］と同様に行う。次に、
開口部１１４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１１４の底部を埋め込む基部９４を形成することが
できる。尚、図示される基部９４は平坦化された表面を
有しているが、表面が窪んでいてもよい。尚、平坦化さ
れた表面を有する基部９４は、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、開口部１１４の残部を含む全面に、
密着層９０及び電子放出部形成用の導電材料層９１を順
次形成する。このとき、開口部１１４の残部の上端面と
底面との間の段差を反映した柱状部９１Ｂとこの柱状部
９１Ｂの上端に連通する拡大部９１Ｃとから成る略漏斗
状の凹部９１Ａが導電材料層９１の表面に生成されるよ
うに、導電材料層９１の厚さを選択する。次に、導電材
料層９１上にマスク材料層９２を形成する。このマスク
材料層９２は、例えば銅を用いて形成する。図３７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。

【０２１４】［工程−１７１０］次に、マスク材料層９
２と導電材料層９１とを支持体１０の表面に対して平行
な面内で除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材
料層９２を残す（図３７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。

【０２１５】［工程−１７２０］次に、導電材料層９１
とマスク材料層９２と密着層９０とをエッチングする
と、前述の機構に基づき対レジスト選択比の大きさに応
じた円錐形状を有する電子放出部１５Ｅが形成される。
これらの層のエッチングは、実施の形態１４のスピント
型電界放出素子の製造方法の［工程−１４４０］と同様
に行うことができる。電子放出部１５Ｅと基部９４、及
び、電子放出部１５Ｅと基部９４の間に残存する密着層
９０とによって、電子放出部が形成される。電子放出部
は、全体が錐状形状を有していても勿論構わないが、図
３８には基部９４の一部が開口部１４Ｂの底部を埋め込
むように残存した状態を示した。かかる形状は、柱状部
９１Ｂに埋め込まれたマスク材料層９２の高さが低い
か、若しくは、マスク材料層９２のエッチング速度が比
較的速い場合に生じ得るが、電子放出部としての機能に
何ら支障はない。

【０２１６】（実施の形態１８）実施の形態１８のスピ
ント型電界放出素子の製造方法は、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のスピント型電界放出素子が実施の形態１５の
スピント型電界放出素子と異なる点は、電子放出部が、
実施の形態１６のスピント型電界放出素子と同様に、基
部９４と、基部９４上に積層された錐状の電子放出部１
５Ｅとから構成されている点にある。以下、実施の形態
８の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３９を参照して説明する。

【０２１７】［工程−１８００］マスク材料層９２の形
成までを実施の形態１７のスピント型電界放出素子の製
造方法の［工程−１７００］と同様に行う。その後、導
電材料層９１上と拡大部９１Ｃ内のマスク材料層９２の
みを除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層
９２を残す（図３９参照）。例えば希フッ酸水溶液を用
いたウェットエッチングを行い、タングステンから成る
導電材料層９１を除去することなく、銅から成るマスク
材料層９２のみを選択的に除去することができる。この
後の導電材料層９１とマスク材料層９２のエッチング
は、全て、実施の形態１７のスピント型電界放出素子の
製造方法と同様に行うことができる。

【０２１８】以上、本発明を、発明の実施の形態及び好
ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限
定されるものではない。発明の実施の形態や実施例にて
説明したアノードパネルやカソードパネル、表示装置の
構造、構成、製造方法は例示であり、適宜変更すること
ができる。

【０２１９】更には、電界放出素子の製造において使用
した各種材料も例示であり、適宜変更することができ
る。電界放出素子においては、専ら１つの開口部に１つ
の電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素
子の構造に依っては、１つの開口部に複数の電子放出部
が対応した形態、あるいは、複数の開口部に１つの電子
放出部が対応する形態とすることもできる。

【０２２０】ゲート電極の上方に収束電極を形成する構
造とすることもできる。ここで収束電極とは、開口部か
ら放出されアノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束
させ、以て、輝度の向上や隣接画素間の色濁りの防止を
可能とするための電極であり、アノード電極とカソード
電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーであっ
て、カソードパネルとアノードパネルとの間の距離が比
較的長い、所謂高電圧タイプの平面型表示装置を想定し
た場合に、特に有効な部材である。収束電極には、収束
電源から相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必
ずしも電界放出素子ごとに設けられている必要はなく、
例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って延在さ
せることにより、複数の電界放出素子に共通の収束効果
を及ぼすこともできる。

【０２２１】表示装置において、カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰとを周縁部において接合する場合、
接合は接着層を用いて行ってもよいし、あるいはガラス
やセラミックス等の絶縁性剛性材料から成る枠体と接着
層とを併用して行ってもよい。枠体と接着層とを併用す
る場合には、枠体の高さを適宜選択することにより、接
着層のみを使用する場合に比べ、カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰとの間の対向距離をより長く設定す
ることが可能である。尚、接着層の構成材料としては、
フリットガラスが一般的であるが、融点が１２０〜４０
０゜Ｃ程度の所謂低融点金属材料を用いてもよい。かか
る低融点金属材料としては、Ｉｎ（インジウム：融点１
５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ₈₀Ａ
ｇ₂₀（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（融点
２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐ
ｂ_97.5Ａｇ_2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ_94.5Ａｇ
_5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ_97.5Ａｇ_1.5Ｓｎ
_1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；
Ｚｎ₉₅Ａｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高
温はんだ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜３１４゜Ｃ）、
Ｓｎ₂Ｐｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系
標準はんだ；Ａｕ₈₈Ｇａ₁₂（融点３８１゜Ｃ）等のろう
材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することが
できる。

【０２２２】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。

【０２２３】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰに予め接続
されたチップ管を通じて行うことができる。チップ管
は、典型的にはガラス管を用いて構成され、カソードパ
ネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰの無効領域に設
けられた貫通孔の周囲に、フリットガラス又は上述の低
融点金属材料を用いて接合され、空間が所定の真空度に
達した後、熱融着によって封じ切られる。尚、封じ切り
を行う前に、表示装置全体を一旦加熱してから降温させ
ると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残
留ガスを排気により空間外へ除去することができるので
好適である。

【０２２４】ゲート電極を１枚のシート状導電材料から
構成し、１画素（１サブピクセル）単位で、カソード電
極に印加する電圧の制御を行う構成とすることもでき
る。この場合、カソード電極の平面形状を略矩形とし、
各カソード電極を配線及び例えばトランジスタから成る
スイッチング素子を介して走査回路に接続すればよい。
あるいは又、カソード電極を１枚のシート状導電材料か
ら構成し、１画素（１サブピクセル）単位で、ゲート電
極に印加する電圧の制御を行う構成とすることもでき
る。この場合、ゲート電極の平面形状を略矩形とし、各
ゲート電極を配線及び例えばトランジスタから成るスイ
ッチング素子を介して制御回路に接続すればよい。

【０２２５】

【発明の効果】本発明においては、絶縁層に設けられた
開口部の側壁を平坦化処理するので、電界放出素子の電
子放出特性を飛躍的に向上させることができる。その結
果、電界放出素子や表示装置の長寿命化を達成でき、し
かも、表示装置の低消費電力化を図ることができる。ま
た、開口部を均一に、且つ、制御性良く形成することが
可能となるし、表示装置の製造歩留の向上を図ることが
できる。また、電界放出素子の構成によっては、自己整
合的に開口部を形成することができ、製造コストの低
減、製造歩留の向上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
面図である。

【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図である。

【図３】図２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図である。

【図４】図３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図である。

【図５】アノードパネルＡＰの製造方法を説明するため
の基板等の模式的な一部端面図である。

【図６】実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例４に
て得られた表示装置において、カソード電極への印加電
圧を０ボルトとし、ゲート電極への印加電圧を変化さ
せ、このとき、アノード電極に流れる電流の測定を行っ
た結果を示すグラフである。

【図７】発明の実施の形態２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８】発明の実施の形態３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９】発明の実施の形態４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１０】発明の実施の形態５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１１】図１１に引き続き、発明の実施の形態５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１２】発明の実施の形態６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
な一部断面図である。

【図１３】発明の実施の形態７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
な一部断面図である。

【図１４】発明の実施の形態８の平面型冷陰極電界電子
放出素子の模式的な一部断面図である。

【図１５】発明の実施の形態８の平面型冷陰極電界電子
放出素子の変形例の模式的な一部断面図である。

【図１６】発明の実施の形態９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１７】図１６に引き続き、発明の実施の形態９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１８】図１７に引き続き、発明の実施の形態９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１９】図１８に引き続き、発明の実施の形態９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２０】発明の実施の形態１０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２１】発明の実施の形態１１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２２】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２３】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２４】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２５】図２４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２６】図２５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２７】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２８】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２９】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３０】図２９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３１】図３０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３２】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３３】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３４】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３５】図３４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３６】図３５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３７】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３８】図３７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３９】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４０】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４１】冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な分解
斜視図である。

【図４２】従来のクラウン型冷陰極電界電子放出素子の
製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面
図である。

【図４３】図４２に引き続き、従来のクラウン型冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等
の模式的な一部端面図である。

【図４４】図４３に引き続き、従来のクラウン型冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等
の模式的な一部端面図である。

【図４５】図４４に引き続き、従来のクラウン型冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等
の模式的な一部端面図である。

【図４６】傾斜を有する開口部を絶縁層に形成するため
の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４７】柱状の難溶解性物質が開口部の側壁に形成さ
れた状態を模式的に示す図である。

【符号の説明】

ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、１０・・・支持体、１１，１１１，２１１・・・カ
ソード電極、１１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹
部、１１１Ｃ・・・先端部、１１Ａ・・・微小凹凸部、
１１Ｂ・・・被覆層、１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・絶縁
層、１３，１３Ａ，１３Ｂ・・・ゲート電極、１４Ｂ，
１１４・・・開口部、１４Ａ・・・孔部、１５，１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ・・・電子放出
部、１６・・・・レジスト層、１６Ａ，１６Ｂ・・・レ
ジスト層の開口、１７・・・剥離層、１８・・・導電性
組成物層、１９・・・難溶解性物質、２０・・・基板、
２１・・・ブラックマトリックス、２２，２２Ｒ，２２
Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体層、２３・・・アノード電極、
２４・・・枠体、２５・・・貫通孔、２６・・・チップ
管、３０・・・走査回路、３１・・・制御回路、３２・
・・加速電源、４０・・・感光性被膜、４１・・・感光
領域、４２・・・感光性被膜の残部（露光、現像後の感
光性被膜）、４３・・・マスク、４４・・・開口、５０
・・・剥離層、５１・・・導電材料層、６０・・・抵抗
体層、７０・・・炭素薄膜選択成長領域、７１・・・マ
スク層、７２・・・金属粒子、７３・・・炭素薄膜、７
４・・・金属薄膜、８０，１８０・・・球体、８１・・
・組成物層、８１Ａ・・・分散媒、８１Ｂ・・・カソー
ド電極材料、１８０Ａ・・・芯材、１８０Ｂ・・・表面
処理層、９０・・・密着層、９１・・・導電材料層、９
１Ａ・・・凹部、９１Ｂ・・・柱状部、９１Ｃ・・・拡
大部、９２・・・マスク材料層、９３・・・エッチング
停止層、９４・・・基部、９４Ａ・・・導電材料層、９
５・・・平坦化層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）支持体、（Ｂ）支持体上に形成されたカソード電極、（Ｃ）カソード電極及び支持体上に形成された絶縁層、（Ｄ）絶縁層上に形成され、孔部を有するゲート電極、（Ｅ）絶縁層に形成され、孔部と連通した開口部、及
び、（Ｆ）開口部の底部に露出したゲート電極に設けられた
電子放出部、を備えた冷陰極電界電子放出素子を製造す
る方法であって、絶縁層にドライエッチング法にて開口部を形成した後、
開口部側壁を平滑化処理することを特徴とする冷陰極電
界電子放出素子の製造方法。
【請求項２】平滑化処理は、アミン系ポリマー除去剤を
用いたウェットエッチング処理から成ることを特徴とす
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。
【請求項３】平滑化処理によって、ドライエッチング法
にて開口部を絶縁層に形成した際に開口部側壁上に堆積
したドライエッチング副産物を除去することを特徴とす
る請求項２に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
法。
【請求項４】開口部側壁は、支持体の表面に対して９０
度未満の傾斜角を有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。
【請求項５】絶縁層に開口部を形成する前に、ゲート電
極及び絶縁層上にレジスト層を形成し、該レジスト層を
露光処理、プレベーキング処理及び現像処理することに
よって、側壁が支持体の表面に対して９０度未満の傾斜
角を有する開口をレジスト層に形成し、かかるレジスト
層をエッチング用マスクとして絶縁層をドライエッチン
グすることを特徴とする請求項４に記載の冷陰極電界電
子放出素子の製造方法。
【請求項６】レジスト層はネガ型レジスト材料から成
り、レジスト層の露光処理はカソード電極が形成されて
いない支持体裏面側から行うことを特徴とする請求項５
に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項７】開口部側壁を平滑化処理した後、開口部の
底部に露出したカソード電極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。
【請求項８】絶縁層に開口部を形成する前に、カソード
電極に電子放出部を形成しておく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。
【請求項９】アノード電極及び蛍光体層が形成された基
板と、冷陰極電界電子放出素子が形成された支持体と
を、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素子とが対向するよ
うに配置し、基板と支持体とを周縁部において接合する
冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体、（Ｂ）支持体上に形成されたカソード電極、（Ｃ）カソード電極及び支持体上に形成された絶縁層、（Ｄ）絶縁層上に形成され、孔部を有するゲート電極、（Ｅ）絶縁層に形成され、孔部と連通した開口部、及
び、（Ｆ）開口部の底部に露出したゲート電極に設けられた
電子放出部、を備えており、冷陰極電界電子放出素子を、絶縁層にドライエッチング
法にて開口部を形成した後、開口部側壁を平滑化処理す
る工程を経て製造することを特徴とする冷陰極電界電子
放出表示装置の製造方法。