JP2003007196A - 電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法 - Google Patents
電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法Info
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- JP2003007196A JP2003007196A JP2001191390A JP2001191390A JP2003007196A JP 2003007196 A JP2003007196 A JP 2003007196A JP 2001191390 A JP2001191390 A JP 2001191390A JP 2001191390 A JP2001191390 A JP 2001191390A JP 2003007196 A JP2003007196 A JP 2003007196A
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- cathode electrode
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- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】比較的低温においても炭素薄膜を形成すること
ができ、しかも、電子放出特性に優れた冷陰極電界電子
放出素子を提供する。 【解決手段】冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
１０上に設けられたカソード電極１１と、（Ｂ）カソー
ド電極１１上に形成された複数の錐状の電子放出体２４
から構成された電子放出部１５から成り、電子放出体２
４は、カソード電極１１上に形成された絶縁材料又は高
抵抗材料から成る錐状の基部２２、及び、該基部２２の
表面を被覆した炭素薄膜２３から構成されている。
ができ、しかも、電子放出特性に優れた冷陰極電界電子
放出素子を提供する。 【解決手段】冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
１０上に設けられたカソード電極１１と、（Ｂ）カソー
ド電極１１上に形成された複数の錐状の電子放出体２４
から構成された電子放出部１５から成り、電子放出体２
４は、カソード電極１１上に形成された絶縁材料又は高
抵抗材料から成る錐状の基部２２、及び、該基部２２の
表面を被覆した炭素薄膜２３から構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出体及びそ
の製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方
法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造
方法に関する。
の製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方
法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造
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。
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
トリクス上に配列された画素に対応して電子放出部を有
するカソードパネルと、電子放出部から放出された電子
との衝突により励起され発光するアノードパネルとが、
真空空間を挟んで対向配置された構造を有する。カソー
ドパネル上の各画素においては、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
めのゲート電極も形成されている。電子の放出に関する
最小構造単位、即ち、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である。以下、冷陰極電
界電子放出素子を、単に電界放出素子と呼ぶ場合があ
る。
に、表示装置と呼ぶ場合がある）は、一般に、２次元マ
トリクス上に配列された画素に対応して電子放出部を有
するカソードパネルと、電子放出部から放出された電子
との衝突により励起され発光するアノードパネルとが、
真空空間を挟んで対向配置された構造を有する。カソー
ドパネル上の各画素においては、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
めのゲート電極も形成されている。電子の放出に関する
最小構造単位、即ち、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である。以下、冷陰極電
界電子放出素子を、単に電界放出素子と呼ぶ場合があ
る。
【０００４】図１７に、かかる表示装置の構成例を示
す。図示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有
する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と
呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素
子は、支持体２１０上に形成されたカソード電極２１１
と、支持体２１０及びカソード電極２１１上に形成され
た絶縁層２１２と、絶縁層２１２上に形成されたゲート
電極２１３と、ゲート電極２１３及び絶縁層２１２に設
けられた開口部２１４と、開口部２１４の底部に位置す
るカソード電極２１１上に形成された円錐形の電子放出
部２１５から構成されている。一般に、カソード電極２
１１とゲート電極２１３とは、これらの両電極の射影像
が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されて
おり、これらの両電極の射影像が重複する部分に相当す
る領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以
下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、
複数の電界放出素子が配列されている。更に、かかる重
複領域が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示
画面として機能する領域）内に、通常、２次元マトリク
ス状に配列されている。
す。図示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有
する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と
呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素
子は、支持体２１０上に形成されたカソード電極２１１
と、支持体２１０及びカソード電極２１１上に形成され
た絶縁層２１２と、絶縁層２１２上に形成されたゲート
電極２１３と、ゲート電極２１３及び絶縁層２１２に設
けられた開口部２１４と、開口部２１４の底部に位置す
るカソード電極２１１上に形成された円錐形の電子放出
部２１５から構成されている。一般に、カソード電極２
１１とゲート電極２１３とは、これらの両電極の射影像
が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されて
おり、これらの両電極の射影像が重複する部分に相当す
る領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以
下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、
複数の電界放出素子が配列されている。更に、かかる重
複領域が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示
画面として機能する領域）内に、通常、２次元マトリク
ス状に配列されている。
【０００５】一方、アノードパネルＡＰは、基板３０
と、基板３０上に所定のパターン（例えば、ドット状あ
るいはストライプ状）に従って形成された蛍光体層３１
と、蛍光体層３１上に形成されたアノード電極３３から
構成されている。尚、蛍光体層３１と蛍光体層３１との
間の基板３０上にはブラックマトリックス３２が形成さ
れている。１画素は、カソードパネル側のカソード電極
２１１とゲート電極２１３との重複領域に所定数配列さ
れた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一
群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１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。
と、基板３０上に所定のパターン（例えば、ドット状あ
るいはストライプ状）に従って形成された蛍光体層３１
と、蛍光体層３１上に形成されたアノード電極３３から
構成されている。尚、蛍光体層３１と蛍光体層３１との
間の基板３０上にはブラックマトリックス３２が形成さ
れている。１画素は、カソードパネル側のカソード電極
２１１とゲート電極２１３との重複領域に所定数配列さ
れた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一
群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１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。
【０００６】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３１とが対向するように
配置し、周縁部において枠体３４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。カソード
パネルＣＰとアノードパネルＡＰとは、０．１ｍｍ〜１
ｍｍ程度の距離を隔てて対向配置させている。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（例えば、カソードパネルＣＰの無効領域）に
は、真空排気用の貫通孔（図示せず）が設けられてお
り、この貫通孔には真空排気後に封じ切られたチップ管
（図示せず）が接続されている。即ち、アノードパネル
ＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３４とによって囲まれ
た空間は真空となっている。
とを、電界放出素子と蛍光体層３１とが対向するように
配置し、周縁部において枠体３４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。カソード
パネルＣＰとアノードパネルＡＰとは、０．１ｍｍ〜１
ｍｍ程度の距離を隔てて対向配置させている。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（例えば、カソードパネルＣＰの無効領域）に
は、真空排気用の貫通孔（図示せず）が設けられてお
り、この貫通孔には真空排気後に封じ切られたチップ管
（図示せず）が接続されている。即ち、アノードパネル
ＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３４とによって囲まれ
た空間は真空となっている。
【０００７】カソード電極２１１には相対的な負電圧が
カソード電極制御回路４０から印加され、ゲート電極２
１３には相対的な正電圧がゲート電極制御回路４１から
印加され、アノード電極３３にはゲート電極２１３より
も更に高い正電圧がアノード電極制御回路４２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２１１にカソード電極制御回路４０か
ら走査信号を入力し、ゲート電極２１３にゲート電極制
御回路４１からビデオ信号を入力する。カソード電極２
１１とゲート電極２１３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
２１５から電子が放出され、この電子がアノード電極３
３に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突する。その結
果、蛍光体層３１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２１３に印加される電圧、及びカソー
ド電極２１１を通じて電子放出部２１５に印加される電
圧によって制御される。
カソード電極制御回路４０から印加され、ゲート電極２
１３には相対的な正電圧がゲート電極制御回路４１から
印加され、アノード電極３３にはゲート電極２１３より
も更に高い正電圧がアノード電極制御回路４２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２１１にカソード電極制御回路４０か
ら走査信号を入力し、ゲート電極２１３にゲート電極制
御回路４１からビデオ信号を入力する。カソード電極２
１１とゲート電極２１３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
２１５から電子が放出され、この電子がアノード電極３
３に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突する。その結
果、蛍光体層３１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２１３に印加される電圧、及びカソー
ド電極２１１を通じて電子放出部２１５に印加される電
圧によって制御される。
【０００８】以下、従来のスピント型電界放出素子の製
造方法の概要を説明するが、この製造方法は、基本的に
は、円錐形の電子放出部２１５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２１４に対して
蒸着粒子は垂直に入射するが、開口部２１４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２１４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２１５を自
己整合的に形成する。以下、不要なオーバーハング状の
堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極２１３上
に剥離層２１７を予め形成しておく方法に基づくスピン
ト型電界放出素子の製造方法の概要を、支持体等の模式
的な一部端面図である図１８及び図１９を参照して説明
する。
造方法の概要を説明するが、この製造方法は、基本的に
は、円錐形の電子放出部２１５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２１４に対して
蒸着粒子は垂直に入射するが、開口部２１４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２１４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２１５を自
己整合的に形成する。以下、不要なオーバーハング状の
堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極２１３上
に剥離層２１７を予め形成しておく方法に基づくスピン
ト型電界放出素子の製造方法の概要を、支持体等の模式
的な一部端面図である図１８及び図１９を参照して説明
する。
【０００９】［工程−１０］先ず、例えばガラスから成
る支持体２１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るストライプ
状のカソード電極２１１を形成した後、全面にＳｉＯ2
から成る絶縁層２１２を形成し、更に、ストライプ状の
ゲート電極２１３を絶縁層２１２上に形成する。ゲート
電極２１３の形成は、例えば、スパッタリング法、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき行うこ
とができる。
る支持体２１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るストライプ
状のカソード電極２１１を形成した後、全面にＳｉＯ2
から成る絶縁層２１２を形成し、更に、ストライプ状の
ゲート電極２１３を絶縁層２１２上に形成する。ゲート
電極２１３の形成は、例えば、スパッタリング法、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき行うこ
とができる。
【００１０】［工程−２０］次に、ゲート電極２１３及
び絶縁層２１２に、エッチング用マスクとして機能する
レジスト層２１６をリソグラフィ技術によって形成する
（図１８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２１３に第１の開口
部２１４Ａを形成し、更に、この第１の開口部２１４Ａ
と連通した第２の開口部２１４Ｂを絶縁層２１２に形成
する。尚、第１の開口部２１４Ａ及び第２の開口部２１
４Ｂを総称して、開口部２１４と呼ぶ。開口部２１４の
底部にカソード電極２１１が露出している。その後、レ
ジスト層２１６をアッシング技術によって除去する。こ
うして、図１８の（Ｂ）に示す構造を得ることができ
る。
び絶縁層２１２に、エッチング用マスクとして機能する
レジスト層２１６をリソグラフィ技術によって形成する
（図１８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２１３に第１の開口
部２１４Ａを形成し、更に、この第１の開口部２１４Ａ
と連通した第２の開口部２１４Ｂを絶縁層２１２に形成
する。尚、第１の開口部２１４Ａ及び第２の開口部２１
４Ｂを総称して、開口部２１４と呼ぶ。開口部２１４の
底部にカソード電極２１１が露出している。その後、レ
ジスト層２１６をアッシング技術によって除去する。こ
うして、図１８の（Ｂ）に示す構造を得ることができ
る。
【００１１】［工程−３０］次に、開口部２１４の底部
に露出したカソード電極２１１上に、電子放出部２１５
を形成する。具体的には、全面にアルミニウムを斜め蒸
着することにより、剥離層２１７を形成する。このと
き、支持体２１０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２１４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２
１３及び絶縁層２１２上に剥離層２１７を形成すること
ができる。この剥離層２１７は、開口部２１４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２１４
が実質的に縮径される（図１８の（Ｃ）参照）。
に露出したカソード電極２１１上に、電子放出部２１５
を形成する。具体的には、全面にアルミニウムを斜め蒸
着することにより、剥離層２１７を形成する。このと
き、支持体２１０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２１４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２
１３及び絶縁層２１２上に剥離層２１７を形成すること
ができる。この剥離層２１７は、開口部２１４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２１４
が実質的に縮径される（図１８の（Ｃ）参照）。
【００１２】［工程−４０］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１９の
（Ａ）に示すように、剥離層２１７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２１８が成
長するに伴い、開口部２１４の実質的な直径が次第に縮
小されるので、開口部２１４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２１４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２１
４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２１５となる。
デン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、図１９の
（Ａ）に示すように、剥離層２１７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２１８が成
長するに伴い、開口部２１４の実質的な直径が次第に縮
小されるので、開口部２１４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２１４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２１
４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２１５となる。
【００１３】［工程−５０］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２１７を絶縁層２１
２及びゲート電極２１３の表面から剥離し、絶縁層２１
２及びゲート電極２１３の上方の導電材料層２１８を選
択的に除去する。その結果、図１９の（Ｂ）に示すよう
に、開口部２１４の底部に位置するカソード電極２１１
上に円錐形の電子放出部２１５を残すことができる。
尚、このような電子放出部２１５の形成方法において
は、本質的に、１つの開口部２１４内に１つの電子放出
部２１５が形成される。
ス及び湿式プロセスによって剥離層２１７を絶縁層２１
２及びゲート電極２１３の表面から剥離し、絶縁層２１
２及びゲート電極２１３の上方の導電材料層２１８を選
択的に除去する。その結果、図１９の（Ｂ）に示すよう
に、開口部２１４の底部に位置するカソード電極２１１
上に円錐形の電子放出部２１５を残すことができる。
尚、このような電子放出部２１５の形成方法において
は、本質的に、１つの開口部２１４内に１つの電子放出
部２１５が形成される。
【００１４】かかる表示装置の構成において、低い駆動
電圧で大きな放出電子電流を得るためには、電子放出部
の先端部を鋭く尖らせることが有効であり、この観点か
ら、上述のスピント型電界放出素子の電子放出部２１５
は優れた性能を有していると云える。しかしながら、円
錐形の電子放出部２１５の形成には高度な加工技術を要
する。しかも、場合によっては数千万個以上にも及ぶ電
子放出部２１５を有効領域の全域に亙って均一に形成す
ることは、有効領域の面積が増大するにつれて困難とな
りつつある。即ち、大面積の支持体全体に亙って均一な
膜質、膜厚を有する導電材料層２１８を垂直蒸着法によ
り形成したり、均一な寸法の庇形状を有する剥離層２１
７を斜め蒸着法により形成することは、極めて困難であ
り、何らかの面内バラツキやロット間バラツキは避けら
れない。このバラツキにより、表示装置の画像表示特
性、例えば画像の明るさにバラツキが生じる。しかも、
大面積に亙って形成された剥離層２１７を除去する際
に、その残渣がカソードパネルＣＰを汚染する原因とな
り、表示装置の製造歩留を低下させるという問題も生じ
る。
電圧で大きな放出電子電流を得るためには、電子放出部
の先端部を鋭く尖らせることが有効であり、この観点か
ら、上述のスピント型電界放出素子の電子放出部２１５
は優れた性能を有していると云える。しかしながら、円
錐形の電子放出部２１５の形成には高度な加工技術を要
する。しかも、場合によっては数千万個以上にも及ぶ電
子放出部２１５を有効領域の全域に亙って均一に形成す
ることは、有効領域の面積が増大するにつれて困難とな
りつつある。即ち、大面積の支持体全体に亙って均一な
膜質、膜厚を有する導電材料層２１８を垂直蒸着法によ
り形成したり、均一な寸法の庇形状を有する剥離層２１
７を斜め蒸着法により形成することは、極めて困難であ
り、何らかの面内バラツキやロット間バラツキは避けら
れない。このバラツキにより、表示装置の画像表示特
性、例えば画像の明るさにバラツキが生じる。しかも、
大面積に亙って形成された剥離層２１７を除去する際
に、その残渣がカソードパネルＣＰを汚染する原因とな
り、表示装置の製造歩留を低下させるという問題も生じ
る。
【００１５】そこで、円錐形の電子放出部を使用せず、
開口部の底面に露出した平面状の電子放出部を使用す
る、所謂平面型電界放出素子が提案されている。平面型
電界放出素子における電子放出部は、カソード電極上に
設けられており、平面状であっても高い放出電子電流を
達成し得るように、カソード電極の構成材料よりも仕事
関数が低い材料から構成されている。かかる材料とし
て、近年、炭素系材料を使用することが提案されてい
る。炭素系材料は、高融点金属に比べて閾値電界が低
く、しかも、電子放出効率が高い。また、ダイヤモン
ド、グラファイト、カーボンナノチューブ等、結合形態
を変化させることが可能である。
開口部の底面に露出した平面状の電子放出部を使用す
る、所謂平面型電界放出素子が提案されている。平面型
電界放出素子における電子放出部は、カソード電極上に
設けられており、平面状であっても高い放出電子電流を
達成し得るように、カソード電極の構成材料よりも仕事
関数が低い材料から構成されている。かかる材料とし
て、近年、炭素系材料を使用することが提案されてい
る。炭素系材料は、高融点金属に比べて閾値電界が低
く、しかも、電子放出効率が高い。また、ダイヤモン
ド、グラファイト、カーボンナノチューブ等、結合形態
を変化させることが可能である。
【００１６】その中でも、例えば、特開２０００−５７
９３４号公報に記載されているように、化学的気相成長
法に基づき堆積させた高アスペクト比を有するカーボン
ナノチューブを用いた電界放出素子が、近年、盛んに研
究されている。この特開２０００−５７９３４号公報に
は、電界印加プラズマＣＶＤ法により、基板表面上にカ
ーボンナノチューブ又はアモルファスカーボンを直接堆
積させる炭素系超微細冷陰極及びその製造方法が開示さ
れている。
９３４号公報に記載されているように、化学的気相成長
法に基づき堆積させた高アスペクト比を有するカーボン
ナノチューブを用いた電界放出素子が、近年、盛んに研
究されている。この特開２０００−５７９３４号公報に
は、電界印加プラズマＣＶＤ法により、基板表面上にカ
ーボンナノチューブ又はアモルファスカーボンを直接堆
積させる炭素系超微細冷陰極及びその製造方法が開示さ
れている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】特開２０００−５７９
３４号公報に開示された技術においてはカーボンナノチ
ューブが形成されるが、より一層低い電界での電子放出
といった観点から、その先端部は先鋭であることが望ま
れる。更には、ダイヤモンド、グラファイト、カーボン
ナノチューブを用いた電界放出素子は、閾値電界が低
く、電子放出効率が非常に高いものの、これらを合成す
る温度が５００゜Ｃを越える非常に高い温度であること
から、安価なガラス基板を使用できないという問題があ
る。一方、電子放出特性を見ると、電子放出電流の経時
変動が激しく、安定した発光を得ることが困難であると
いった問題を有する。
３４号公報に開示された技術においてはカーボンナノチ
ューブが形成されるが、より一層低い電界での電子放出
といった観点から、その先端部は先鋭であることが望ま
れる。更には、ダイヤモンド、グラファイト、カーボン
ナノチューブを用いた電界放出素子は、閾値電界が低
く、電子放出効率が非常に高いものの、これらを合成す
る温度が５００゜Ｃを越える非常に高い温度であること
から、安価なガラス基板を使用できないという問題があ
る。一方、電子放出特性を見ると、電子放出電流の経時
変動が激しく、安定した発光を得ることが困難であると
いった問題を有する。
【００１８】従って、本発明の目的は、比較的低温にお
いても炭素薄膜を形成することができ、しかも、電子放
出特性に優れた電子放出体及びその製造方法、かかる電
子放出体を応用した冷陰極電界電子放出素子及びその製
造方法、かかる冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ冷
陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法を提供する
ことにある。
いても炭素薄膜を形成することができ、しかも、電子放
出特性に優れた電子放出体及びその製造方法、かかる電
子放出体を応用した冷陰極電界電子放出素子及びその製
造方法、かかる冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ冷
陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法を提供する
ことにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の電子放出体は、基体上に形成された絶縁材
料又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の
表面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴
とする。
めの本発明の電子放出体は、基体上に形成された絶縁材
料又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の
表面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴
とする。
【００２０】上記の目的を達成するための本発明の電子
放出体の製造方法は、上記の本発明の電子放出体を製造
する方法であって、（ａ）基体上に下地層を形成する工
程と、（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下
地層を被覆する工程、から成り、工程（ｂ）において、
化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆さ
れる前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリング
作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成することを特
徴とする。
放出体の製造方法は、上記の本発明の電子放出体を製造
する方法であって、（ａ）基体上に下地層を形成する工
程と、（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下
地層を被覆する工程、から成り、工程（ｂ）において、
化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆さ
れる前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリング
作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成することを特
徴とする。
【００２１】本発明の電子放出体あるいはその製造方法
によって、冷陰極電界電子放出素子の電子放出部や、陰
極線管に組み込まれる電子銃における電子線源、蛍光表
示管を得ることができる。
によって、冷陰極電界電子放出素子の電子放出部や、陰
極線管に組み込まれる電子銃における電子線源、蛍光表
示管を得ることができる。
【００２２】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カソード電極上
に形成された複数の錐状の電子放出体から構成された電
子放出部、から成る冷陰極電界電子放出素子であって、
該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料
又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表
面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴と
する。
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カソード電極上
に形成された複数の錐状の電子放出体から構成された電
子放出部、から成る冷陰極電界電子放出素子であって、
該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料
又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表
面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴と
する。
【００２３】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る、所謂２電極型の
冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子
放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電
子放出体から構成された電子放出部、から成り、該電子
放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料又は高
抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表面を被
覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る、所謂２電極型の
冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子
放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電
子放出体から構成された電子放出部、から成り、該電子
放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料又は高
抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表面を被
覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴とする。
【００２４】尚、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界
電子放出表示装置にあっては、アノード電極によって形
成された電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子
放出部から電子が放出され、この電子がアノード電極に
引き付けられ、蛍光体層に衝突する。アノード電極は、
１枚の導電材料シートが有効領域を覆う構造を有してい
てもよいし、ストライプ形状を有していてもよい。前者
の場合、１画素を構成する電子放出部毎に、電子放出部
の動作を制御する。そのためには、例えば、１画素を構
成する電子放出部とカソード電極制御回路との間にスイ
ッチング素子を設ければよい。後者の場合、カソード電
極をストライプ状とし、アノード電極の射影像とカソー
ド電極の射影像とが直交するように、カソード電極及び
アノード電極を配置する。アノード電極の射影像とカソ
ード電極の射影像とが重複する領域（以下、アノード電
極／カソード電極重複領域と呼ぶ）に位置する電子放出
部から電子が放出される。尚、１アノード電極／カソー
ド電極重複領域における冷陰極電界電子放出素子の配列
は、規則的であってもランダムであってもよい。このよ
うな構成の冷陰極電界電子放出表示装置の駆動は、所謂
単純マトリクス方式により行われる。即ち、カソード電
極に相対的に負の電圧を印加し、アノード電極に相対的
に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソー
ド電極と行選択されたアノード電極（あるいは、行選択
されたカソード電極と列選択されたアノード電極）との
アノード電極／カソード電極重複領域に位置する電子放
出部から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電
子がアノード電極に引き付けられてアノードパネルを構
成する蛍光体層に衝突し、蛍光体層を励起、発光させ
る。
電子放出表示装置にあっては、アノード電極によって形
成された電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子
放出部から電子が放出され、この電子がアノード電極に
引き付けられ、蛍光体層に衝突する。アノード電極は、
１枚の導電材料シートが有効領域を覆う構造を有してい
てもよいし、ストライプ形状を有していてもよい。前者
の場合、１画素を構成する電子放出部毎に、電子放出部
の動作を制御する。そのためには、例えば、１画素を構
成する電子放出部とカソード電極制御回路との間にスイ
ッチング素子を設ければよい。後者の場合、カソード電
極をストライプ状とし、アノード電極の射影像とカソー
ド電極の射影像とが直交するように、カソード電極及び
アノード電極を配置する。アノード電極の射影像とカソ
ード電極の射影像とが重複する領域（以下、アノード電
極／カソード電極重複領域と呼ぶ）に位置する電子放出
部から電子が放出される。尚、１アノード電極／カソー
ド電極重複領域における冷陰極電界電子放出素子の配列
は、規則的であってもランダムであってもよい。このよ
うな構成の冷陰極電界電子放出表示装置の駆動は、所謂
単純マトリクス方式により行われる。即ち、カソード電
極に相対的に負の電圧を印加し、アノード電極に相対的
に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソー
ド電極と行選択されたアノード電極（あるいは、行選択
されたカソード電極と列選択されたアノード電極）との
アノード電極／カソード電極重複領域に位置する電子放
出部から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電
子がアノード電極に引き付けられてアノードパネルを構
成する蛍光体層に衝突し、蛍光体層を励起、発光させ
る。
【００２５】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は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カソード電極上
に形成された複数の錐状の電子放出体から構成された電
子放出部と、（Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口
部を有するゲート電極、から成り、該電子放出体は、カ
ソード電極上に形成された絶縁材料又は高抵抗材料から
成る錐状の基部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄
膜から構成されていることを特徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カソード電極上
に形成された複数の錐状の電子放出体から構成された電
子放出部と、（Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口
部を有するゲート電極、から成り、該電子放出体は、カ
ソード電極上に形成された絶縁材料又は高抵抗材料から
成る錐状の基部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄
膜から構成されていることを特徴とする。
【００２６】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る、所謂３電極型の
冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子
放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電
子放出体から構成された電子放出部と、（Ｃ）電子放出
部の上方に配設され、開口部を有するゲート電極、から
成り、該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶
縁材料又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基
部の表面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを
特徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電
界電子放出素子が複数設けられたカソードパネル、及
び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネル
が、それらの周縁部で接合されて成る、所謂３電極型の
冷陰極電界電子放出表示装置であって、冷陰極電界電子
放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電
子放出体から構成された電子放出部と、（Ｃ）電子放出
部の上方に配設され、開口部を有するゲート電極、から
成り、該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶
縁材料又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基
部の表面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを
特徴とする。
【００２７】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置にあっては、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直交
する方向に延びていることが、冷陰極電界電子放出表示
装置の構造の簡素化の観点から好ましい。尚、ストライ
プ状のカソード電極とストライプ状のゲート電極の射影
像が重複する重複領域（電子放出領域であり、１画素分
の領域あるいは１サブピクセル分の領域に相当する）に
１又は複数の冷陰極電界電子放出素子が設けられてお
り、かかる重複領域が、カソードパネルの有効領域（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。尚、１重複領域におけ
る冷陰極電界電子放出素子の配列は、規則的であっても
ランダムであってもよい。カソード電極に相対的に負の
電圧を印加し、ゲート電極に相対的に正の電圧を印加
し、アノード電極にゲート電極より更に高い正の電圧を
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）とのゲート電極／カソー
ド電極重複領域に位置する電子放出部から選択的に真空
空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電極に引
き付けられてアノードパネルを構成する蛍光体層に衝突
し、蛍光体層を励起、発光させる。
放出表示装置にあっては、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直交
する方向に延びていることが、冷陰極電界電子放出表示
装置の構造の簡素化の観点から好ましい。尚、ストライ
プ状のカソード電極とストライプ状のゲート電極の射影
像が重複する重複領域（電子放出領域であり、１画素分
の領域あるいは１サブピクセル分の領域に相当する）に
１又は複数の冷陰極電界電子放出素子が設けられてお
り、かかる重複領域が、カソードパネルの有効領域（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。尚、１重複領域におけ
る冷陰極電界電子放出素子の配列は、規則的であっても
ランダムであってもよい。カソード電極に相対的に負の
電圧を印加し、ゲート電極に相対的に正の電圧を印加
し、アノード電極にゲート電極より更に高い正の電圧を
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）とのゲート電極／カソー
ド電極重複領域に位置する電子放出部から選択的に真空
空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電極に引
き付けられてアノードパネルを構成する蛍光体層に衝突
し、蛍光体層を励起、発光させる。
【００２８】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示装置における
冷陰極電界電子放出素子にあっては、支持体及びカソー
ド電極の上に絶縁層が形成され、該絶縁層上にゲート電
極が形成され、該絶縁層には、ゲート電極に設けられた
開口部に連通した第２の開口部が形成され、第２の開口
部の底部に電子放出部が露出している構造とすることが
できる。尚、このような構成を、便宜上、第１の構造を
有する冷陰極電界電子放出素子と呼ぶ。以下、ゲート電
極に設けられた開口部を、便宜上、第１の開口部と呼ぶ
場合がある。
放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示装置における
冷陰極電界電子放出素子にあっては、支持体及びカソー
ド電極の上に絶縁層が形成され、該絶縁層上にゲート電
極が形成され、該絶縁層には、ゲート電極に設けられた
開口部に連通した第２の開口部が形成され、第２の開口
部の底部に電子放出部が露出している構造とすることが
できる。尚、このような構成を、便宜上、第１の構造を
有する冷陰極電界電子放出素子と呼ぶ。以下、ゲート電
極に設けられた開口部を、便宜上、第１の開口部と呼ぶ
場合がある。
【００２９】あるいは又、本発明の第２の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示
装置における冷陰極電界電子放出素子にあっては、絶縁
材料から成る帯状あるいは井桁状のゲート電極支持部が
支持体上に形成され、複数の開口部が形成された帯状材
料から成るゲート電極が、ゲート電極支持部の頂面に接
するように、且つ、電子放出部の上方に開口部が位置す
るように張架された構造とすることもできる。尚、この
ような構成を、便宜上、第２の構造を有する冷陰極電界
電子放出素子と呼ぶ。
陰極電界電子放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示
装置における冷陰極電界電子放出素子にあっては、絶縁
材料から成る帯状あるいは井桁状のゲート電極支持部が
支持体上に形成され、複数の開口部が形成された帯状材
料から成るゲート電極が、ゲート電極支持部の頂面に接
するように、且つ、電子放出部の上方に開口部が位置す
るように張架された構造とすることもできる。尚、この
ような構成を、便宜上、第２の構造を有する冷陰極電界
電子放出素子と呼ぶ。
【００３０】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）支持体上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カ
ソード電極上に形成された複数の錐状の電子放出体から
構成された電子放出部、から成り、該電子放出体は、カ
ソード電極上に形成された錐状の基部、及び、該基部の
表面を被覆した炭素薄膜から構成されている冷陰極電界
電子放出素子の製造方法であって、電子放出体を、
（ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、
（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、工程（ｂ）において、
化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆さ
れる前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリング
作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成することを特
徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カ
ソード電極上に形成された複数の錐状の電子放出体から
構成された電子放出部、から成り、該電子放出体は、カ
ソード電極上に形成された錐状の基部、及び、該基部の
表面を被覆した炭素薄膜から構成されている冷陰極電界
電子放出素子の製造方法であって、電子放出体を、
（ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、
（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、工程（ｂ）において、
化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆さ
れる前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリング
作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成することを特
徴とする。
【００３１】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成り、冷陰
極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカ
ソード電極と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数
の錐状の電子放出体から構成された電子放出部、から成
り、該電子放出体は、カソード電極上に形成された錐状
の基部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構
成されている、所謂２電極型の冷陰極電界電子放出表示
装置の製造方法であって、電子放出体を、（ａ）カソー
ド電極上に下地層を形成する工程と、（ｂ）化学的気相
成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を被覆する工程、に
よって形成し、工程（ｂ）において、化学的気相成長法
に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆される前に、該化学
的気相成長法におけるスパッタリング作用に基づき、下
地層に錐状の基部を形成することを特徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成り、冷陰
極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカ
ソード電極と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数
の錐状の電子放出体から構成された電子放出部、から成
り、該電子放出体は、カソード電極上に形成された錐状
の基部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構
成されている、所謂２電極型の冷陰極電界電子放出表示
装置の製造方法であって、電子放出体を、（ａ）カソー
ド電極上に下地層を形成する工程と、（ｂ）化学的気相
成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を被覆する工程、に
よって形成し、工程（ｂ）において、化学的気相成長法
に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆される前に、該化学
的気相成長法におけるスパッタリング作用に基づき、下
地層に錐状の基部を形成することを特徴とする。
【００３２】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）支持体上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カ
ソード電極上に形成された複数の錐状の電子放出体から
構成された電子放出部と、（Ｃ）電子放出部の上方に配
設され、開口部を有するゲート電極、から成り、該電子
放出体は、カソード電極上に形成された錐状の基部、及
び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構成されてい
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、電子放
出体を、（ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程
と、（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地
層を被覆する工程、によって形成し、工程（ｂ）におい
て、化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被
覆される前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリ
ング作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成すること
を特徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、（Ｂ）カ
ソード電極上に形成された複数の錐状の電子放出体から
構成された電子放出部と、（Ｃ）電子放出部の上方に配
設され、開口部を有するゲート電極、から成り、該電子
放出体は、カソード電極上に形成された錐状の基部、及
び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構成されてい
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、電子放
出体を、（ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程
と、（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地
層を被覆する工程、によって形成し、工程（ｂ）におい
て、化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被
覆される前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリ
ング作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成すること
を特徴とする。
【００３３】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成り、冷陰
極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカ
ソード電極と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数
の錐状の電子放出体から構成された電子放出部と、
（Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極から成り、該電子放出体は、カソード電極上に
形成された錐状の基部、及び、該基部の表面を被覆した
炭素薄膜から構成されている、所謂３電極型の冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法であって、電子放出体
を、（ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、
（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、工程（ｂ）において、
化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆さ
れる前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリング
作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成することを特
徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
は、冷陰極電界電子放出素子が複数設けられたカソード
パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えたアノ
ードパネルが、それらの周縁部で接合されて成り、冷陰
極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体上に設けられたカ
ソード電極と、（Ｂ）カソード電極上に形成された複数
の錐状の電子放出体から構成された電子放出部と、
（Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極から成り、該電子放出体は、カソード電極上に
形成された錐状の基部、及び、該基部の表面を被覆した
炭素薄膜から構成されている、所謂３電極型の冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法であって、電子放出体
を、（ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、
（ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、工程（ｂ）において、
化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層が被覆さ
れる前に、該化学的気相成長法におけるスパッタリング
作用に基づき、下地層に錐状の基部を形成することを特
徴とする。
【００３４】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あるいは第２の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法にあっては、電子放出体
を形成する方法として、より具体的には、（イ）電子放
出部を形成すべき表面領域に下地層が形成されたカソー
ド電極を支持体上に形成する工程と、（ロ）支持体及び
カソード電極の上に絶縁層を形成し、絶縁層上に（第１
の）開口部を有するゲート電極を形成し、次いで、ゲー
ト電極に設けられた（第１の）開口部に連通した第２の
開口部を絶縁層に形成し、第２の開口部の底部に下地層
を露出させる工程と、（ハ）化学的気相成長法に基づき
炭素薄膜で下地層を被覆する工程、から成る方法（以
下、第２Ａの製造方法と呼ぶ場合がある）を挙げること
ができる。尚、上記工程（ハ）において、化学的気相成
長法に基づき炭素薄膜で下地層が被覆される前に、この
化学的気相成長法におけるスパッタリング作用に基づ
き、下地層（より具体的には、下地層の表面）に錐状の
基部が形成される。
放出素子の製造方法あるいは第２の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置の製造方法にあっては、電子放出体
を形成する方法として、より具体的には、（イ）電子放
出部を形成すべき表面領域に下地層が形成されたカソー
ド電極を支持体上に形成する工程と、（ロ）支持体及び
カソード電極の上に絶縁層を形成し、絶縁層上に（第１
の）開口部を有するゲート電極を形成し、次いで、ゲー
ト電極に設けられた（第１の）開口部に連通した第２の
開口部を絶縁層に形成し、第２の開口部の底部に下地層
を露出させる工程と、（ハ）化学的気相成長法に基づき
炭素薄膜で下地層を被覆する工程、から成る方法（以
下、第２Ａの製造方法と呼ぶ場合がある）を挙げること
ができる。尚、上記工程（ハ）において、化学的気相成
長法に基づき炭素薄膜で下地層が被覆される前に、この
化学的気相成長法におけるスパッタリング作用に基づ
き、下地層（より具体的には、下地層の表面）に錐状の
基部が形成される。
【００３５】あるいは又、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あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、電子放出体を形成する方法として、より具体的に
は、（イ）電子放出部を形成すべき表面領域に下地層が
形成されたカソード電極を支持体上に形成する工程と、
（ロ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、（ハ）全面に絶縁層を形成し、絶縁層上
に（第１の）開口部を有するゲート電極を形成し、次い
で、ゲート電極に設けられた（第１の）開口部に連通し
た第２の開口部を絶縁層に形成し、第２の開口部の底部
に電子放出部を露出させる工程、方法（以下、第２Ｂの
製造方法と呼ぶ場合がある）を挙げることができる。
尚、上記工程（ロ）において、化学的気相成長法に基づ
き炭素薄膜で下地層が被覆される前に、この化学的気相
成長法におけるスパッタリング作用に基づき、下地層に
錐状の基部が形成される。
陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、電子放出体を形成する方法として、より具体的に
は、（イ）電子放出部を形成すべき表面領域に下地層が
形成されたカソード電極を支持体上に形成する工程と、
（ロ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、（ハ）全面に絶縁層を形成し、絶縁層上
に（第１の）開口部を有するゲート電極を形成し、次い
で、ゲート電極に設けられた（第１の）開口部に連通し
た第２の開口部を絶縁層に形成し、第２の開口部の底部
に電子放出部を露出させる工程、方法（以下、第２Ｂの
製造方法と呼ぶ場合がある）を挙げることができる。
尚、上記工程（ロ）において、化学的気相成長法に基づ
き炭素薄膜で下地層が被覆される前に、この化学的気相
成長法におけるスパッタリング作用に基づき、下地層に
錐状の基部が形成される。
【００３６】あるいは又、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あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、電子放出体を形成する方法として、より具体的に
は、（イ）カソード電極を支持体上に形成する工程と、
（ロ）全面に絶縁層を形成し、絶縁層上に（第１の）開
口部を有するゲート電極を形成し、次いで、ゲート電極
に設けられた（第１の）開口部に連通した第２の開口部
を絶縁層に形成し、第２の開口部の底部にカソード電極
を露出させる工程と、（ハ）第２の開口部の底部に露出
したカソード電極の表面に下地層を形成する工程と、
（ニ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、方法（以下、第２Ｃの製造方法と呼ぶ場
合がある）を挙げることができる。尚、上記工程（ニ）
において、化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で下地層
が被覆される前に、この化学的気相成長法におけるスパ
ッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基部が形成さ
れる。
陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、電子放出体を形成する方法として、より具体的に
は、（イ）カソード電極を支持体上に形成する工程と、
（ロ）全面に絶縁層を形成し、絶縁層上に（第１の）開
口部を有するゲート電極を形成し、次いで、ゲート電極
に設けられた（第１の）開口部に連通した第２の開口部
を絶縁層に形成し、第２の開口部の底部にカソード電極
を露出させる工程と、（ハ）第２の開口部の底部に露出
したカソード電極の表面に下地層を形成する工程と、
（ニ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、方法（以下、第２Ｃの製造方法と呼ぶ場
合がある）を挙げることができる。尚、上記工程（ニ）
において、化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で下地層
が被覆される前に、この化学的気相成長法におけるスパ
ッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基部が形成さ
れる。
【００３７】第２Ｃの製造方法においては、下地層の形
成方法にも依存するが、工程（ハ）は、第２の開口部の
底部の中央部にカソード電極の表面が露出したマスク層
を形成した後（即ち、少なくとも第２の開口部の側壁に
マスク層を形成した後）、露出したカソード電極の表面
を含むマスク層上に、下地層を形成する工程から成る構
成とすることができる。
成方法にも依存するが、工程（ハ）は、第２の開口部の
底部の中央部にカソード電極の表面が露出したマスク層
を形成した後（即ち、少なくとも第２の開口部の側壁に
マスク層を形成した後）、露出したカソード電極の表面
を含むマスク層上に、下地層を形成する工程から成る構
成とすることができる。
【００３８】かかるマスク層の形成は、例えば、レジス
ト材料層を全面に塗布した後、リソグラフィ技術に基づ
き、第２の開口部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方法により行うことができる。第
２の開口部の底部に位置するカソード電極の一部分、第
２の開口部の側壁、第１の開口部の側壁及びゲート電極
がマスク層で被覆された状態で、第２の開口部の底部の
中央部に位置するカソード電極の表面に下地層を形成す
るので、カソード電極とゲート電極とが、下地層を構成
する材料によって短絡することを確実に防止し得る。場
合によっては、ゲート電極の上のみをマスク層で被覆し
てもよい。あるいは又、ゲート電極に設けられた第１の
開口部の近傍のゲート電極の上のみをマスク層で被覆し
てもよいし、第１の開口部の近傍のゲート電極上及び第
１の開口部と第２の開口部の側壁をマスク層で被覆して
もよい。これらの場合、ゲート電極を構成する導電材料
によっては、ゲート電極上に電子放出部が形成され得る
が、かかる電子放出部が高強度の電界中に置かれなけれ
ば、かかる電子放出部から電子が放出されることはな
い。下地層上に電子放出部を形成する前にマスク層を除
去することが好ましい。
ト材料層を全面に塗布した後、リソグラフィ技術に基づ
き、第２の開口部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方法により行うことができる。第
２の開口部の底部に位置するカソード電極の一部分、第
２の開口部の側壁、第１の開口部の側壁及びゲート電極
がマスク層で被覆された状態で、第２の開口部の底部の
中央部に位置するカソード電極の表面に下地層を形成す
るので、カソード電極とゲート電極とが、下地層を構成
する材料によって短絡することを確実に防止し得る。場
合によっては、ゲート電極の上のみをマスク層で被覆し
てもよい。あるいは又、ゲート電極に設けられた第１の
開口部の近傍のゲート電極の上のみをマスク層で被覆し
てもよいし、第１の開口部の近傍のゲート電極上及び第
１の開口部と第２の開口部の側壁をマスク層で被覆して
もよい。これらの場合、ゲート電極を構成する導電材料
によっては、ゲート電極上に電子放出部が形成され得る
が、かかる電子放出部が高強度の電界中に置かれなけれ
ば、かかる電子放出部から電子が放出されることはな
い。下地層上に電子放出部を形成する前にマスク層を除
去することが好ましい。
【００３９】尚、第２Ａの製造方法にあっては工程
（ロ）において、第２Ｂの製造方法にあっては工程
（ハ）において、第２Ｃの製造方法にあっては工程
（ロ）において、絶縁層上にストライプ状を有するゲー
ト電極を形成した後、絶縁層及びゲート電極上に、第２
の絶縁層を形成し、第２の絶縁層に第３の開口部を形成
した後、かかる第２の絶縁層をエッチング用マスクとし
て用いて、ゲート電極に開口部を形成し、更に、絶縁層
に第２の開口部を形成する構成としてもよい。この場
合、第２の絶縁層は、一種のハードマスク層として機能
する。あるいは又、絶縁層上にストライプ状を有するゲ
ート電極を形成した後、絶縁層及びゲート電極上に、第
２の絶縁層を形成し、この第２の絶縁層上に孔部を有す
る収束電極を形成し、次いで、第２の絶縁層に第３の開
口部を形成した後、ゲート電極に開口部を形成し、更
に、絶縁層に第２の開口部を形成する構成としてもよ
い。
（ロ）において、第２Ｂの製造方法にあっては工程
（ハ）において、第２Ｃの製造方法にあっては工程
（ロ）において、絶縁層上にストライプ状を有するゲー
ト電極を形成した後、絶縁層及びゲート電極上に、第２
の絶縁層を形成し、第２の絶縁層に第３の開口部を形成
した後、かかる第２の絶縁層をエッチング用マスクとし
て用いて、ゲート電極に開口部を形成し、更に、絶縁層
に第２の開口部を形成する構成としてもよい。この場
合、第２の絶縁層は、一種のハードマスク層として機能
する。あるいは又、絶縁層上にストライプ状を有するゲ
ート電極を形成した後、絶縁層及びゲート電極上に、第
２の絶縁層を形成し、この第２の絶縁層上に孔部を有す
る収束電極を形成し、次いで、第２の絶縁層に第３の開
口部を形成した後、ゲート電極に開口部を形成し、更
に、絶縁層に第２の開口部を形成する構成としてもよ
い。
【００４０】ここで、収束電極とは、第１の開口部から
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光学的クロストー
クの防止を可能とするための電極である。アノード電極
とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダ
ーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離
が比較的長い、所謂高電圧タイプの表示装置において、
収束電極は特に有効である。収束電極には、収束電源か
ら相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必ずしも
各冷陰極電界電子放出素子毎に設けられている必要はな
く、例えば、冷陰極電界電子放出素子の所定の配列方向
に沿って延在させることにより、複数の冷陰極電界電子
放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともできる。
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光学的クロストー
クの防止を可能とするための電極である。アノード電極
とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダ
ーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離
が比較的長い、所謂高電圧タイプの表示装置において、
収束電極は特に有効である。収束電極には、収束電源か
ら相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必ずしも
各冷陰極電界電子放出素子毎に設けられている必要はな
く、例えば、冷陰極電界電子放出素子の所定の配列方向
に沿って延在させることにより、複数の冷陰極電界電子
放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともできる。
【００４１】これらの第２Ａの製造方法〜第２Ｃの製造
方法によって、第１の構造を有する冷陰極電界電子放出
素子を得ることができる。尚、工程（イ）において、電
子放出部を形成すべき表面領域に下地層が形成されたカ
ソード電極を支持体上に形成するとき、場合によって
は、カソード電極の表面全体に下地層を形成してもよ
い。
方法によって、第１の構造を有する冷陰極電界電子放出
素子を得ることができる。尚、工程（イ）において、電
子放出部を形成すべき表面領域に下地層が形成されたカ
ソード電極を支持体上に形成するとき、場合によって
は、カソード電極の表面全体に下地層を形成してもよ
い。
【００４２】あるいは又、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あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、（イ）絶縁材料から成る帯状あるいは井桁状のゲー
ト電極支持部を支持体上に形成し、且つ、支持体上にカ
ソード電極及び電子放出部を形成する工程と、（ロ）複
数の開口部が形成された帯状材料から成るゲート電極が
ゲート電極支持部の頂面に接するように、且つ、電子放
出部の上方に開口部が位置するように、帯状材料を張架
する工程、から成る方法（以下、第２Ｄの製造方法と呼
ぶ場合がある）を採用することもできる。
陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、（イ）絶縁材料から成る帯状あるいは井桁状のゲー
ト電極支持部を支持体上に形成し、且つ、支持体上にカ
ソード電極及び電子放出部を形成する工程と、（ロ）複
数の開口部が形成された帯状材料から成るゲート電極が
ゲート電極支持部の頂面に接するように、且つ、電子放
出部の上方に開口部が位置するように、帯状材料を張架
する工程、から成る方法（以下、第２Ｄの製造方法と呼
ぶ場合がある）を採用することもできる。
【００４３】あるいは又、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あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、（イ）絶縁材料から成る帯状あるいは井桁状のゲー
ト電極支持部を支持体上に形成し、且つ、支持体上に下
地層が設けられたカソード電極を形成する工程と、
（ロ）複数の開口部が形成された帯状材料から成るゲー
ト電極がゲート電極支持部の頂面に接するように、且
つ、電子放出部の上方に開口部が位置するように、帯状
材料を張架する工程と、（ハ）化学的気相成長法に基づ
き炭素薄膜で下地層を被覆する工程、から成る方法（以
下、第２Ｅの製造方法と呼ぶ場合がある）を採用するこ
ともできる。
陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法にあって
は、（イ）絶縁材料から成る帯状あるいは井桁状のゲー
ト電極支持部を支持体上に形成し、且つ、支持体上に下
地層が設けられたカソード電極を形成する工程と、
（ロ）複数の開口部が形成された帯状材料から成るゲー
ト電極がゲート電極支持部の頂面に接するように、且
つ、電子放出部の上方に開口部が位置するように、帯状
材料を張架する工程と、（ハ）化学的気相成長法に基づ
き炭素薄膜で下地層を被覆する工程、から成る方法（以
下、第２Ｅの製造方法と呼ぶ場合がある）を採用するこ
ともできる。
【００４４】これらの第２Ｄの製造方法及び第２Ｅの製
造方法によって、第２の構造を有する冷陰極電界電子放
出素子を得ることができる。尚、これらの第２Ｄの製造
方法及び第２Ｅの製造方法にあっては、工程（イ）にお
いて、電子放出部あるいは下地層が形成されたカソード
電極を支持体上に形成するが、電子放出部あるいは下地
層は、カソード電極の表面全体に下地層を形成してもよ
いし、電子放出部を形成すべきカソード電極の表面領域
にのみ形成してもよい。
造方法によって、第２の構造を有する冷陰極電界電子放
出素子を得ることができる。尚、これらの第２Ｄの製造
方法及び第２Ｅの製造方法にあっては、工程（イ）にお
いて、電子放出部あるいは下地層が形成されたカソード
電極を支持体上に形成するが、電子放出部あるいは下地
層は、カソード電極の表面全体に下地層を形成してもよ
いし、電子放出部を形成すべきカソード電極の表面領域
にのみ形成してもよい。
【００４５】第２Ｄの製造方法あるいは第２Ｅの製造方
法にあっては、ゲート電極支持部を、隣り合うストライ
プ状のカソード電極の間の領域、あるいは、複数のカソ
ード電極を一群のカソード電極群としたとき、隣り合う
カソード電極群の間の領域に形成すればよい。ゲート電
極支持部を構成する材料として、従来公知の絶縁材料を
使用することができ、例えば、広く用いられている低融
点ガラスにアルミナ等の金属酸化物を混合した材料や、
ＳｉＯ2等の絶縁材料を用いることができる。ゲート電
極支持部の形成方法として、ＣＶＤ法とエッチング法の
組合せ、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、ドライ
フィルム法、感光法を例示することができる。ドライフ
ィルム法とは、支持体上に感光性フィルムをラミネート
し、露光及び現像によってゲート電極支持部を形成すべ
き部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた
開口部にゲート電極支持部形成用の絶縁材料を埋め込
み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によっ
て燃焼、除去され、開口部に埋め込まれたゲート電極支
持部形成用の絶縁材料が残り、ゲート電極支持部とな
る。感光法とは、支持体上に感光性を有するゲート電極
支持部形成用の絶縁材料を形成し、露光及び現像によっ
てこの絶縁材料をパターニングした後、焼成を行う方法
である。
法にあっては、ゲート電極支持部を、隣り合うストライ
プ状のカソード電極の間の領域、あるいは、複数のカソ
ード電極を一群のカソード電極群としたとき、隣り合う
カソード電極群の間の領域に形成すればよい。ゲート電
極支持部を構成する材料として、従来公知の絶縁材料を
使用することができ、例えば、広く用いられている低融
点ガラスにアルミナ等の金属酸化物を混合した材料や、
ＳｉＯ2等の絶縁材料を用いることができる。ゲート電
極支持部の形成方法として、ＣＶＤ法とエッチング法の
組合せ、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、ドライ
フィルム法、感光法を例示することができる。ドライフ
ィルム法とは、支持体上に感光性フィルムをラミネート
し、露光及び現像によってゲート電極支持部を形成すべ
き部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた
開口部にゲート電極支持部形成用の絶縁材料を埋め込
み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によっ
て燃焼、除去され、開口部に埋め込まれたゲート電極支
持部形成用の絶縁材料が残り、ゲート電極支持部とな
る。感光法とは、支持体上に感光性を有するゲート電極
支持部形成用の絶縁材料を形成し、露光及び現像によっ
てこの絶縁材料をパターニングした後、焼成を行う方法
である。
【００４６】本発明の電子放出体若しくはその製造方
法、第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電
子放出素子若しくはその製造方法、第１の態様若しくは
第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置若しくは
その製造方法（以下、これらを総称して、単に、本発明
と呼ぶ場合がある）において、炭素薄膜はｓｐ2結合を
有するグラファイトあるいはフラーレンから構成され
る。場合によっては、ｓｐ 2結合とｓｐ3結合が混在した
アモルファスカーボンから構成されていてもよい。基部
を被覆する炭素薄膜の厚さは、０．１ｎｍ乃至１０ｎ
ｍ、好ましくは０．５ｎｍ乃至５ｎｍであることが望ま
しい。
法、第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電
子放出素子若しくはその製造方法、第１の態様若しくは
第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置若しくは
その製造方法（以下、これらを総称して、単に、本発明
と呼ぶ場合がある）において、炭素薄膜はｓｐ2結合を
有するグラファイトあるいはフラーレンから構成され
る。場合によっては、ｓｐ 2結合とｓｐ3結合が混在した
アモルファスカーボンから構成されていてもよい。基部
を被覆する炭素薄膜の厚さは、０．１ｎｍ乃至１０ｎ
ｍ、好ましくは０．５ｎｍ乃至５ｎｍであることが望ま
しい。
【００４７】本発明における電子放出体は、その先端部
が電子を放出する部分であり、電子放出効率を高めると
いった観点から、その先端部が先鋭であることが好まし
く、その先端部の半径（曲率半径）が１４ｎｍ以下であ
ることが一層好ましい。また、高さ／底面の直径（アス
ペクト比）は３〜７であることが好ましい。電子放出体
の全体の外形形状は錐状、より具体的には円錐状であ
る。
が電子を放出する部分であり、電子放出効率を高めると
いった観点から、その先端部が先鋭であることが好まし
く、その先端部の半径（曲率半径）が１４ｎｍ以下であ
ることが一層好ましい。また、高さ／底面の直径（アス
ペクト比）は３〜７であることが好ましい。電子放出体
の全体の外形形状は錐状、より具体的には円錐状であ
る。
【００４８】本発明の電子放出体、第１の態様若しくは
第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、第１の態様
若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置
（以下、これらを総称して、単に、本発明の電子放出体
等と呼ぶ場合がある）における基部を構成する絶縁材料
又は高抵抗材料として、１ＭΩ・ｃｍ以上の抵抗率を有
する材料を挙げることができ、具体的には、ＳｉＣＮ、
ＳｉＣ、Ｓｉ、高抵抗ｐ型Ｓｉ、高抵抗ｎ型Ｓｉ、Ｓｉ
Ｎ、あるいは又、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といった材
料を例示することができる。
第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、第１の態様
若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置
（以下、これらを総称して、単に、本発明の電子放出体
等と呼ぶ場合がある）における基部を構成する絶縁材料
又は高抵抗材料として、１ＭΩ・ｃｍ以上の抵抗率を有
する材料を挙げることができ、具体的には、ＳｉＣＮ、
ＳｉＣ、Ｓｉ、高抵抗ｐ型Ｓｉ、高抵抗ｎ型Ｓｉ、Ｓｉ
Ｎ、あるいは又、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といった材
料を例示することができる。
【００４９】本発明の電子放出体の製造方法、第１の態
様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の
製造方法、第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極
電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これらを総称
して、単に、本発明の製造方法と呼ぶ場合がある）にあ
っては、化学的気相成長法（以下、ＣＶＤ法と略す）に
おける原料ガスとして、炭化水素系ガスと水素ガスの組
合せを用いることが好ましい。ここで、炭化水素系ガス
として、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパ
ン（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、エチレン（Ｃ
2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）等の炭化水素系ガスやこ
れらの混合ガス、メタノール、エタノール、アセトン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等を気化し
たガスを挙げることができる。また、放電を安定にさせ
るため及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウム
（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合して
もよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合
してもよい。
様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の
製造方法、第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極
電界電子放出表示装置の製造方法（以下、これらを総称
して、単に、本発明の製造方法と呼ぶ場合がある）にあ
っては、化学的気相成長法（以下、ＣＶＤ法と略す）に
おける原料ガスとして、炭化水素系ガスと水素ガスの組
合せを用いることが好ましい。ここで、炭化水素系ガス
として、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパ
ン（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、エチレン（Ｃ
2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）等の炭化水素系ガスやこ
れらの混合ガス、メタノール、エタノール、アセトン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等を気化し
たガスを挙げることができる。また、放電を安定にさせ
るため及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウム
（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合して
もよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合
してもよい。
【００５０】ＣＶＤ法にあっては、原料ガスにおける解
離活性種を用いて下地層をスパッタリングし、また、炭
化水素系ガス及び水素ガスから解離した原子状水素によ
って炭素薄膜の成膜レートを抑えるために、原料ガスの
解離度を高くすることが必要であり、そのためには、Ｃ
ＶＤ法におけるＣＶＤ条件として、プラズマ密度を少な
くとも１×１０12／ｃｍ3、好ましくは少なくとも３×
１０12／ｃｍ3とする必要がある。あるいは又、電子温
度が１ｅＶ乃至１５ｅＶ、好ましくは５ｅＶ乃至１５ｅ
Ｖ、イオン電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ
／ｃｍ2、好ましくは２０ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ／ｃ
ｍ2のＣＶＤ条件とすることが望ましい。このような高
プラズマ密度を得るためには、ヘリコン波プラズマＣＶ
Ｄ装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置、
誘導結合型プラズマＣＶＤ装置、又は、容量結合型プラ
ズマＣＶＤ装置を用いることが好ましい。また、入射角
度に対するスパッタリング速度依存性を利用し、且つ、
スパッタリングガスのイオンインパクトを高めることで
下地層に錐状の形状を形成するために、支持体に電力
（バイアス電力）を加えることが好ましい。更には、電
子放出体形成初期段階において、炭素薄膜の成長よりも
下地層のスパッタリングを支配的に行うことで下地層を
錐状に形成した後、錐状形状が形成された下地層全体を
炭素薄膜で被覆するという過程を経るためには、炭化水
素系ガス／水素ガスの流量比を１未満とすることが好ま
しい。即ち、炭化水素系ガスと水素ガスの全流量に対す
る炭化水素系ガスの流量を３０％未満とすることが好ま
しい。
離活性種を用いて下地層をスパッタリングし、また、炭
化水素系ガス及び水素ガスから解離した原子状水素によ
って炭素薄膜の成膜レートを抑えるために、原料ガスの
解離度を高くすることが必要であり、そのためには、Ｃ
ＶＤ法におけるＣＶＤ条件として、プラズマ密度を少な
くとも１×１０12／ｃｍ3、好ましくは少なくとも３×
１０12／ｃｍ3とする必要がある。あるいは又、電子温
度が１ｅＶ乃至１５ｅＶ、好ましくは５ｅＶ乃至１５ｅ
Ｖ、イオン電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ
／ｃｍ2、好ましくは２０ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ／ｃ
ｍ2のＣＶＤ条件とすることが望ましい。このような高
プラズマ密度を得るためには、ヘリコン波プラズマＣＶ
Ｄ装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置、
誘導結合型プラズマＣＶＤ装置、又は、容量結合型プラ
ズマＣＶＤ装置を用いることが好ましい。また、入射角
度に対するスパッタリング速度依存性を利用し、且つ、
スパッタリングガスのイオンインパクトを高めることで
下地層に錐状の形状を形成するために、支持体に電力
（バイアス電力）を加えることが好ましい。更には、電
子放出体形成初期段階において、炭素薄膜の成長よりも
下地層のスパッタリングを支配的に行うことで下地層を
錐状に形成した後、錐状形状が形成された下地層全体を
炭素薄膜で被覆するという過程を経るためには、炭化水
素系ガス／水素ガスの流量比を１未満とすることが好ま
しい。即ち、炭化水素系ガスと水素ガスの全流量に対す
る炭化水素系ガスの流量を３０％未満とすることが好ま
しい。
【００５１】下地層上にＣＶＤ法に基づき炭素薄膜を形
成するときの支持体の温度の上限は、支持体が耐え得る
温度とする必要がある。また、温度の下限は、炭素薄膜
が形成される最低温度であり、具体的には、１５０゜Ｃ
以上、好ましくは２００゜Ｃ以上とすることが望まし
い。
成するときの支持体の温度の上限は、支持体が耐え得る
温度とする必要がある。また、温度の下限は、炭素薄膜
が形成される最低温度であり、具体的には、１５０゜Ｃ
以上、好ましくは２００゜Ｃ以上とすることが望まし
い。
【００５２】本発明の製造方法における下地層を構成す
る材料として、絶縁材料又は高抵抗材料、具体的には、
１ＭΩ・ｃｍ以上の抵抗率を有する材料を挙げることが
でき、より具体的には、ＳｉＣＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、高抵
抗ｐ型Ｓｉ、高抵抗ｎ型Ｓｉ、ＳｉＮ、あるいは、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といった材料を例示することがで
きる。あるいは又、本発明の製造方法における下地層を
構成する材料として、導電材料、例えば、ニッケル（Ｎ
ｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、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）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム
（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀（Ａ
ｇ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウム
（Ｔｌ）から成る群から選択された少なくとも１種類の
金属、あるいは、これらの元素を含む合金を挙げること
ができる。下地層の形成方法として、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、リ
フトオフ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、所望の形状を有する下地層
を形成することが可能である。
る材料として、絶縁材料又は高抵抗材料、具体的には、
１ＭΩ・ｃｍ以上の抵抗率を有する材料を挙げることが
でき、より具体的には、ＳｉＣＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、高抵
抗ｐ型Ｓｉ、高抵抗ｎ型Ｓｉ、ＳｉＮ、あるいは、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といった材料を例示することがで
きる。あるいは又、本発明の製造方法における下地層を
構成する材料として、導電材料、例えば、ニッケル（Ｎ
ｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、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）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム
（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀（Ａ
ｇ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウム
（Ｔｌ）から成る群から選択された少なくとも１種類の
金属、あるいは、これらの元素を含む合金を挙げること
ができる。下地層の形成方法として、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、リ
フトオフ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、所望の形状を有する下地層
を形成することが可能である。
【００５３】基体あるいは冷陰極電界電子放出素子にお
ける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）；シリコン（Ｓ
ｉ）等の半導体；あるいは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、リフトオフ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。
ける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）；シリコン（Ｓ
ｉ）等の半導体；あるいは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、リフトオフ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。
【００５４】第１の構造を有する冷陰極電界電子放出素
子におけるゲート電極を構成する材料として、タングス
テン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタ
ン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａ
ｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、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；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）；あるいはシリコン（Ｓｉ）等の
半導体；ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウ
ム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することがで
きる。ゲート電極を作製するには、ＣＶＤ法、スパッタ
リング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電解メッ
キ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷法、レーザーア
ブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜形成技術
により、上述の構成材料から成る薄膜を絶縁層上に形成
する。尚、薄膜を絶縁層の全面に形成した場合には、公
知のパターニング技術を用いて薄膜をパターニングし、
ストライプ状のゲート電極を形成する。ストライプ状の
ゲート電極の形成後、ゲート電極に第１の開口部を形成
してもよいし、ストライプ状のゲート電極の形成と同時
に、ゲート電極に第１の開口部を形成してもよい。ま
た、ゲート電極用導電材料層を形成する前の絶縁層上に
予めレジストパターンを形成しておけば、リフトオフ法
によるゲート電極の形成が可能である。更には、ゲート
電極の形状に応じた孔部を有するマスクを用いて蒸着を
行ったり、かかる孔部を有するスクリーンを用いてスク
リーン印刷を行えば、成膜後のパターニングは不要とな
る。また、開口部を有する帯状材料を上述した材料から
適宜選択して予め作製しておき、かかる帯状材料をゲー
ト電極支持部上に固定することによって、ゲート電極を
設けることもでき、これによって第２の構造を有する冷
陰極電界電子放出素子を得ることができる。
子におけるゲート電極を構成する材料として、タングス
テン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタ
ン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａ
ｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、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；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）；あるいはシリコン（Ｓｉ）等の
半導体；ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウ
ム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することがで
きる。ゲート電極を作製するには、ＣＶＤ法、スパッタ
リング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電解メッ
キ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷法、レーザーア
ブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜形成技術
により、上述の構成材料から成る薄膜を絶縁層上に形成
する。尚、薄膜を絶縁層の全面に形成した場合には、公
知のパターニング技術を用いて薄膜をパターニングし、
ストライプ状のゲート電極を形成する。ストライプ状の
ゲート電極の形成後、ゲート電極に第１の開口部を形成
してもよいし、ストライプ状のゲート電極の形成と同時
に、ゲート電極に第１の開口部を形成してもよい。ま
た、ゲート電極用導電材料層を形成する前の絶縁層上に
予めレジストパターンを形成しておけば、リフトオフ法
によるゲート電極の形成が可能である。更には、ゲート
電極の形状に応じた孔部を有するマスクを用いて蒸着を
行ったり、かかる孔部を有するスクリーンを用いてスク
リーン印刷を行えば、成膜後のパターニングは不要とな
る。また、開口部を有する帯状材料を上述した材料から
適宜選択して予め作製しておき、かかる帯状材料をゲー
ト電極支持部上に固定することによって、ゲート電極を
設けることもでき、これによって第２の構造を有する冷
陰極電界電子放出素子を得ることができる。
【００５５】尚、基体、カソード電極、ゲート電極を構
成する材料は、ＣＶＤ法にて炭素薄膜を形成するとき
に、かかるＣＶＤ条件において、基体、カソード電極、
ゲート電極上に炭素薄膜が形成されないような材料を選
択することが好ましい。
成する材料は、ＣＶＤ法にて炭素薄膜を形成するとき
に、かかるＣＶＤ条件において、基体、カソード電極、
ゲート電極上に炭素薄膜が形成されないような材料を選
択することが好ましい。
【００５６】本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にお
いて、アノードパネルは、基板と蛍光体層とアノード電
極とから成る。電子が照射される面は、アノードパネル
の構造に依るが、蛍光体層から構成され、あるいは又、
アノード電極から構成される。
いて、アノードパネルは、基板と蛍光体層とアノード電
極とから成る。電子が照射される面は、アノードパネル
の構造に依るが、蛍光体層から構成され、あるいは又、
アノード電極から構成される。
【００５７】アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電
子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即
ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパ
ネルが表示面に相当する）であって、且つ、基板上にア
ノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合に
は、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要
があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材
料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射
型（カソードパネルが表示面に相当する）である場合、
及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノード電
極とがこの順に積層されている場合には、ＩＴＯの他、
カソード電極やゲート電極に関連して上述した材料を適
宜選択して用いることができる。
子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即
ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパ
ネルが表示面に相当する）であって、且つ、基板上にア
ノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合に
は、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要
があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材
料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射
型（カソードパネルが表示面に相当する）である場合、
及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノード電
極とがこの順に積層されている場合には、ＩＴＯの他、
カソード電極やゲート電極に関連して上述した材料を適
宜選択して用いることができる。
【００５８】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。
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。
【００５９】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、アノード電極と導通した所謂メタ
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。
（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、アノード電極と導通した所謂メタ
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。
【００６０】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示装置における
冷陰極電界電子放出素子において、第１の開口部あるい
は第２の開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平
面で開口部を切断したときの形状）は、円形、楕円形、
矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形
等、任意の形状とすることができる。第１の開口部の形
成は、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと
等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あ
るいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第１の開
口部を直接形成することもできる。第２の開口部の形成
も、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等
方性エッチングの組合せによって行うことができる。ゲ
ート電極に１つの第１の開口部を設け、かかるゲート電
極に設けられた１つの第１の開口部と連通する１つの第
２の開口部を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設けられた
第２の開口部内に１つの電子放出部を設けてもよいし、
ゲート電極に複数の第１の開口部を設け、かかるゲート
電極に設けられた複数の第１の開口部と連通する１つの
第２の開口部を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設けられ
た１つの第２の開口部内に１又は複数の電子放出部を設
けてもよい。
放出素子若しくは冷陰極電界電子放出表示装置における
冷陰極電界電子放出素子において、第１の開口部あるい
は第２の開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平
面で開口部を切断したときの形状）は、円形、楕円形、
矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形
等、任意の形状とすることができる。第１の開口部の形
成は、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと
等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あ
るいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第１の開
口部を直接形成することもできる。第２の開口部の形成
も、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等
方性エッチングの組合せによって行うことができる。ゲ
ート電極に１つの第１の開口部を設け、かかるゲート電
極に設けられた１つの第１の開口部と連通する１つの第
２の開口部を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設けられた
第２の開口部内に１つの電子放出部を設けてもよいし、
ゲート電極に複数の第１の開口部を設け、かかるゲート
電極に設けられた複数の第１の開口部と連通する１つの
第２の開口部を絶縁層に設け、かかる絶縁層に設けられ
た１つの第２の開口部内に１又は複数の電子放出部を設
けてもよい。
【００６１】絶縁層や第２の絶縁層の構成材料として、
ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラ
ス）、低融点ガラス、ガラスペーストを、単独あるいは
適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層や第２
の絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリン
グ法、スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用でき
る。
ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラ
ス）、低融点ガラス、ガラスペーストを、単独あるいは
適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層や第２
の絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリン
グ法、スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用でき
る。
【００６２】カソードパネルを構成する支持体は、少な
くとも表面が絶縁性部材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が、製
造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表
面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ま
しい。アノードパネルを構成する基板も、支持体と同様
に構成することができる。本発明の電子放出体において
も、基体を支持体上に形成する必要があるが、かかる支
持体は絶縁材料あるいは上述の材料から構成すればよ
い。
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が、製
造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表
面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ま
しい。アノードパネルを構成する基板も、支持体と同様
に構成することができる。本発明の電子放出体において
も、基体を支持体上に形成する必要があるが、かかる支
持体は絶縁材料あるいは上述の材料から構成すればよ
い。
【００６３】カソードパネルとアノードパネルとを周縁
部において接合する場合、接合は接着層を用いて行って
もよいし、あるいはガラスやセラミックス等の絶縁剛性
材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。
枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜
選択することにより、接着層のみを使用する場合に比
べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離
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１２０〜４００゜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）、Ｓ
ｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）
系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、
Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ
97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（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３８
１゜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。
部において接合する場合、接合は接着層を用いて行って
もよいし、あるいはガラスやセラミックス等の絶縁剛性
材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。
枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜
選択することにより、接着層のみを使用する場合に比
べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離
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１２０〜４００゜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）、Ｓ
ｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）
系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、
Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ
97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（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３８
１゜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。
【００６４】カソードパネルとアノードパネルと枠体の
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又はアノードパネ
ルのいずれか一方と枠体とを接合し、第２段階でカソー
ドパネル又はアノードパネル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、カソードパネルとアノードパネルと
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
ルとアノードパネル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。
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又はアノードパネ
ルのいずれか一方と枠体とを接合し、第２段階でカソー
ドパネル又はアノードパネル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、カソードパネルとアノードパネルと
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
ルとアノードパネル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。
【００６５】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネル及び／又はアノードパネル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、カソードパネル及び／
又はアノードパネルの無効領域（実際の表示部分として
は機能しない領域）に設けられた貫通部の周囲に、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、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので、好適で
ある。
ドパネル及び／又はアノードパネル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、カソードパネル及び／
又はアノードパネルの無効領域（実際の表示部分として
は機能しない領域）に設けられた貫通部の周囲に、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、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので、好適で
ある。
【００６６】本発明においては、電子放出体の先端部が
先鋭化されており、しかも、炭素薄膜によって構成され
ているため、電子放出効率を非常に高くすることが可能
である。また、電子放出部を５００゜Ｃ以下の温度で形
成することが可能である。しかも、本発明の冷陰極電界
電子放出素子における電子放出部は高抵抗材料から構成
されているので、従来の冷陰極電界電子放出素子に比べ
電子放出電流の時間変動が抑制され、安定した発光を得
ることが可能である。
先鋭化されており、しかも、炭素薄膜によって構成され
ているため、電子放出効率を非常に高くすることが可能
である。また、電子放出部を５００゜Ｃ以下の温度で形
成することが可能である。しかも、本発明の冷陰極電界
電子放出素子における電子放出部は高抵抗材料から構成
されているので、従来の冷陰極電界電子放出素子に比べ
電子放出電流の時間変動が抑制され、安定した発光を得
ることが可能である。
【００６７】
【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。
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。
【００６８】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の電子放出体及びその製造方法、第１の態様に係る冷陰
極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）
及びその製造方法、並びに、第１の態様に係る所謂２電
極型の冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と
略称する）及びその製造方法に関する。
の電子放出体及びその製造方法、第１の態様に係る冷陰
極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）
及びその製造方法、並びに、第１の態様に係る所謂２電
極型の冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と
略称する）及びその製造方法に関する。
【００６９】実施の形態１の表示装置の模式的な一部断
面図を図１に示し、１つの電界放出素子の模式的な一部
断面図を図２の（Ｂ）に示す。
面図を図１に示し、１つの電界放出素子の模式的な一部
断面図を図２の（Ｂ）に示す。
【００７０】実施の形態１における電子放出体２４は、
基体（実施の形態１においては、具体的には、カソード
電極１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状
の基部２２、及び、基部２２の表面を被覆した（即ち、
基部２２の表面に形成された）炭素薄膜２３から構成さ
れている。
基体（実施の形態１においては、具体的には、カソード
電極１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状
の基部２２、及び、基部２２の表面を被覆した（即ち、
基部２２の表面に形成された）炭素薄膜２３から構成さ
れている。
【００７１】また、実施の形態１における電界放出素子
は、支持体１０上に設けられたカソード電極１１と、カ
ソード電極１１上に形成された複数の錐状の電子放出体
２４から構成された電子放出部１５から成る。そして、
電子放出体２４は、カソード電極１１上に形成された高
抵抗材料２０から成る錐状の基部２２、及び、基部２２
の表面を被覆した炭素薄膜２３から構成されている。こ
こで、炭素薄膜２３はｓｐ2結合を有するグラファイト
から構成されている。尚、ｓｐ2結合とｓｐ3結合が混在
したアモルファスカーボンから構成することもできる。
また、電子放出部１５は、巨視的には、薄膜状である。
カソード電極１１及び高抵抗材料２０の平面形状はスト
ライプ形状である。更には、実施の形態１における表示
装置は、電界放出素子が複数設けられたカソードパネル
ＣＰ、及び、蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ、
緑色発光蛍光体層３１Ｇ、青色発光蛍光体層３１Ｂ）と
アノード電極３３とを備えたアノードパネルＡＰが、そ
れらの周縁部で接合されて成り、複数の画素を有する。
アノード電極３３はストライプ状である。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アノード
電極３３の射影像とは直交する。具体的には、カソード
電極１１は図１の紙面垂直方向に延び、アノード電極３
３は図１の紙面左右方向に延びている。実施の形態１の
表示装置におけるカソードパネルＣＰにおいては、上述
のような電界放出素子の複数から構成された電子放出領
域が有効領域に２次元マトリクス状に多数形成されてい
る。
は、支持体１０上に設けられたカソード電極１１と、カ
ソード電極１１上に形成された複数の錐状の電子放出体
２４から構成された電子放出部１５から成る。そして、
電子放出体２４は、カソード電極１１上に形成された高
抵抗材料２０から成る錐状の基部２２、及び、基部２２
の表面を被覆した炭素薄膜２３から構成されている。こ
こで、炭素薄膜２３はｓｐ2結合を有するグラファイト
から構成されている。尚、ｓｐ2結合とｓｐ3結合が混在
したアモルファスカーボンから構成することもできる。
また、電子放出部１５は、巨視的には、薄膜状である。
カソード電極１１及び高抵抗材料２０の平面形状はスト
ライプ形状である。更には、実施の形態１における表示
装置は、電界放出素子が複数設けられたカソードパネル
ＣＰ、及び、蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ、
緑色発光蛍光体層３１Ｇ、青色発光蛍光体層３１Ｂ）と
アノード電極３３とを備えたアノードパネルＡＰが、そ
れらの周縁部で接合されて成り、複数の画素を有する。
アノード電極３３はストライプ状である。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アノード
電極３３の射影像とは直交する。具体的には、カソード
電極１１は図１の紙面垂直方向に延び、アノード電極３
３は図１の紙面左右方向に延びている。実施の形態１の
表示装置におけるカソードパネルＣＰにおいては、上述
のような電界放出素子の複数から構成された電子放出領
域が有効領域に２次元マトリクス状に多数形成されてい
る。
【００７２】カソードパネルＣＰの無効領域には、真空
排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫
通孔には、真空排気後に封じ切られるチップ管（図示せ
ず）が接続されている。枠体３４は、セラミックス又は
ガラスから成り、高さは、例えば１．０ｍｍである。場
合によっては、枠体３４の代わりに接着層のみを用いる
こともできる。
排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫
通孔には、真空排気後に封じ切られるチップ管（図示せ
ず）が接続されている。枠体３４は、セラミックス又は
ガラスから成り、高さは、例えば１．０ｍｍである。場
合によっては、枠体３４の代わりに接着層のみを用いる
こともできる。
【００７３】アノードパネルＡＰは、具体的には、基板
３０と、基板３０上に形成され、所定のパターン（例え
ば、ストライプ状やドット状）に従って形成された蛍光
体層３１と、蛍光体層３１を覆う例えばアルミニウム薄
膜から成るストライプ状のアノード電極３３から構成さ
れている。蛍光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３
０上には、ブラックマトリックス３２が形成されてい
る。尚、ブラックマトリックス３２を省略することもで
きる。また、単色表示装置を想定した場合、蛍光体層３
１は必ずしも所定のパターンに従って設けられる必要は
ない。更には、ＩＴＯ等の透明導電膜から成るアノード
電極を基板３０と蛍光体層３１との間に設けてもよく、
あるいは、基板３０上に設けられた透明導電膜から成る
アノード電極３３と、アノード電極３３上に形成された
蛍光体層３１及びブラックマトリックス３２と、蛍光体
層３１及びブラックマトリックス３２の上に形成された
アルミニウムから成り、アノード電極３３と電気的に接
続された光反射導電膜から構成することもできる。
３０と、基板３０上に形成され、所定のパターン（例え
ば、ストライプ状やドット状）に従って形成された蛍光
体層３１と、蛍光体層３１を覆う例えばアルミニウム薄
膜から成るストライプ状のアノード電極３３から構成さ
れている。蛍光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３
０上には、ブラックマトリックス３２が形成されてい
る。尚、ブラックマトリックス３２を省略することもで
きる。また、単色表示装置を想定した場合、蛍光体層３
１は必ずしも所定のパターンに従って設けられる必要は
ない。更には、ＩＴＯ等の透明導電膜から成るアノード
電極を基板３０と蛍光体層３１との間に設けてもよく、
あるいは、基板３０上に設けられた透明導電膜から成る
アノード電極３３と、アノード電極３３上に形成された
蛍光体層３１及びブラックマトリックス３２と、蛍光体
層３１及びブラックマトリックス３２の上に形成された
アルミニウムから成り、アノード電極３３と電気的に接
続された光反射導電膜から構成することもできる。
【００７４】１画素は、カソードパネル側においてスト
ライプ状のカソード電極１１と、その上に形成された電
子放出部１５と、電子放出部１５に対面するようにアノ
ードパネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層３１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。
ライプ状のカソード電極１１と、その上に形成された電
子放出部１５と、電子放出部１５に対面するようにアノ
ードパネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層３１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。
【００７５】また、カソードパネルＣＰとアノードパネ
ルＡＰとの間には、両パネル間の距離を一定に維持する
ための補助的手段として、有効領域内に等間隔にスペー
サ３５が配置されている。尚、スペーサ３５の形状は、
円柱形に限らず、例えば球状でもよいし、ストライプ状
の隔壁（リブ）であってもよい。また、スペーサ３５
は、必ずしも全てのカソード電極の重複領域の四隅に配
置されている必要はなく、より疎に配置されていてもよ
いし、配置が不規則であってもよい。
ルＡＰとの間には、両パネル間の距離を一定に維持する
ための補助的手段として、有効領域内に等間隔にスペー
サ３５が配置されている。尚、スペーサ３５の形状は、
円柱形に限らず、例えば球状でもよいし、ストライプ状
の隔壁（リブ）であってもよい。また、スペーサ３５
は、必ずしも全てのカソード電極の重複領域の四隅に配
置されている必要はなく、より疎に配置されていてもよ
いし、配置が不規則であってもよい。
【００７６】この表示装置においては、アノード電極３
３によって形成された電界に基づき、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３３に引き付けられ、蛍光体層３１に衝
突する。即ち、アノード電極３３の射影像とカソード電
極１１の射影像とが重複する領域（アノード電極／カソ
ード電極重複領域）に位置する電子放出部１５から電子
が放出される、所謂単純マトリクス方式により、表示装
置の駆動が行われる。具体的には、カソード電極制御回
路４０からカソード電極１１に相対的に負の電圧を印加
し、アノード電極制御回路４２からアノード電極３３に
相対的に正の電圧を印加する。その結果、列選択された
カソード電極１１と行選択されたアノード電極３３（あ
るいは、行選択されたカソード電極１１と列選択された
アノード電極３３）とのアノード電極／カソード電極重
複領域に位置する電子放出部１５を構成する電子放出体
２４から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電
子がアノード電極３３に引き付けられてアノードパネル
ＡＰを構成する蛍光体層３１に衝突し、蛍光体層３１を
励起、発光させる。
３によって形成された電界に基づき、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３３に引き付けられ、蛍光体層３１に衝
突する。即ち、アノード電極３３の射影像とカソード電
極１１の射影像とが重複する領域（アノード電極／カソ
ード電極重複領域）に位置する電子放出部１５から電子
が放出される、所謂単純マトリクス方式により、表示装
置の駆動が行われる。具体的には、カソード電極制御回
路４０からカソード電極１１に相対的に負の電圧を印加
し、アノード電極制御回路４２からアノード電極３３に
相対的に正の電圧を印加する。その結果、列選択された
カソード電極１１と行選択されたアノード電極３３（あ
るいは、行選択されたカソード電極１１と列選択された
アノード電極３３）とのアノード電極／カソード電極重
複領域に位置する電子放出部１５を構成する電子放出体
２４から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電
子がアノード電極３３に引き付けられてアノードパネル
ＡＰを構成する蛍光体層３１に衝突し、蛍光体層３１を
励起、発光させる。
【００７７】以下、実施の形態１における電子放出体、
電界放出素子及び表示装置の製造方法を、図２及び図３
を参照して説明する。
電界放出素子及び表示装置の製造方法を、図２及び図３
を参照して説明する。
【００７８】［工程−１００］先ず、電子放出部を形成
すべき表面領域に下地層２１が形成されたカソード電極
１１を形成する。具体的には、例えばガラス基板から成
る支持体１０上にレジスト材料から成るマスク層を形成
する。マスク層は、ストライプ状のカソード電極を形成
すべき部分以外の支持体１０を被覆するように形成す
る。次いで、アルミニウム（Ａｌ）層をスパッタリング
法にて全面に成膜した後、アルミニウム層上に、スパッ
タリング法にて窒素ドープシリコンカーバイト（ＳｉＣ
Ｎ）を成膜する。その後、マスク層並びにその上のアル
ミニウム層及びＳｉＣＮ層を除去することによって、電
子放出部を形成すべき表面領域にＳｉＣＮから成る下地
層２１が形成されたカソード電極１１を形成することが
できる（図２の（Ａ）参照）。カソード電極１１は図２
の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及び下
地層２１はストライプ状である。尚、このようなリフト
オフ法に代えて、カソード電極を構成する導電性材料及
び高抵抗材料の成膜、リソグラフィ技術とドライエッチ
ング技術に基づくこれらのパターニングによって、スト
ライプ状の下地層２１及びカソード電極１１を形成して
もよい。また、電子放出部を形成すべきカソード電極１
１の表面領域にのみ下地層２１を形成してもよい。
すべき表面領域に下地層２１が形成されたカソード電極
１１を形成する。具体的には、例えばガラス基板から成
る支持体１０上にレジスト材料から成るマスク層を形成
する。マスク層は、ストライプ状のカソード電極を形成
すべき部分以外の支持体１０を被覆するように形成す
る。次いで、アルミニウム（Ａｌ）層をスパッタリング
法にて全面に成膜した後、アルミニウム層上に、スパッ
タリング法にて窒素ドープシリコンカーバイト（ＳｉＣ
Ｎ）を成膜する。その後、マスク層並びにその上のアル
ミニウム層及びＳｉＣＮ層を除去することによって、電
子放出部を形成すべき表面領域にＳｉＣＮから成る下地
層２１が形成されたカソード電極１１を形成することが
できる（図２の（Ａ）参照）。カソード電極１１は図２
の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及び下
地層２１はストライプ状である。尚、このようなリフト
オフ法に代えて、カソード電極を構成する導電性材料及
び高抵抗材料の成膜、リソグラフィ技術とドライエッチ
ング技術に基づくこれらのパターニングによって、スト
ライプ状の下地層２１及びカソード電極１１を形成して
もよい。また、電子放出部を形成すべきカソード電極１
１の表面領域にのみ下地層２１を形成してもよい。
【００７９】［工程−１１０］次に、ヘリコン波プラズ
マＣＶＤ装置を用いて、以下の表１に示すＣＶＤ条件に
て、炭素薄膜２３で下地層を被覆する（図２の（Ｂ）参
照）。尚、このようなＣＶＤ条件にあっては、原料ガス
における解離活性種によって下地層２１をスパッタリン
グし、且つ、炭化水素系ガス及び水素ガスから解離した
原子状水素によって炭素薄膜２３の成膜レートを抑える
ために、原料ガスの解離度を高くする必要があり、その
ためには、ＣＶＤ条件におけるプラズマ密度や電子温
度、イオン電流密度を表１に示す条件としている。ま
た、入射角度に対するスパッタリング速度依存性を利用
し、且つ、スパッタリングガスのイオンインパクトを高
めることで下地層２１の表面に錐状の形状を形成するた
めに、表１に示すとおり、支持体１０上にバイアス電力
を加えている。しかも、電子放出体形成初期段階におい
て、炭素薄膜２３の成長よりも下地層２１のスパッタリ
ングを支配的に行うことで下地層２１の表面を錐状とし
た後、錐状の部分を含む下地層２１全体を炭素薄膜２３
で被覆するという過程を経るために、炭化水素系ガス／
水素ガスの流量比を１未満としている。こうして、ＣＶ
Ｄ法に基づき炭素薄膜２３で下地層２１が被覆される前
に、ＣＶＤ法におけるスパッタリング作用に基づき、下
地層２１（より具体的には、下地層２１の表面）に錐状
の基部２２を形成することができる。ここで、下地層２
１を被覆する炭素薄膜２３の結晶性を変化させるため
に、ＣＶＤ条件を随時変化させてもよい。また、基部２
２の形状を鋭くさせるために、アルゴン（Ａｒ）やヘリ
ウム（Ｈｅ）を原料ガスに添加してもよい。尚、図にお
いては、電子放出体２４が規則的に形成されているよう
に示しているが、実際には、ランダムに形成されてい
る。その他の図においても同様である。
マＣＶＤ装置を用いて、以下の表１に示すＣＶＤ条件に
て、炭素薄膜２３で下地層を被覆する（図２の（Ｂ）参
照）。尚、このようなＣＶＤ条件にあっては、原料ガス
における解離活性種によって下地層２１をスパッタリン
グし、且つ、炭化水素系ガス及び水素ガスから解離した
原子状水素によって炭素薄膜２３の成膜レートを抑える
ために、原料ガスの解離度を高くする必要があり、その
ためには、ＣＶＤ条件におけるプラズマ密度や電子温
度、イオン電流密度を表１に示す条件としている。ま
た、入射角度に対するスパッタリング速度依存性を利用
し、且つ、スパッタリングガスのイオンインパクトを高
めることで下地層２１の表面に錐状の形状を形成するた
めに、表１に示すとおり、支持体１０上にバイアス電力
を加えている。しかも、電子放出体形成初期段階におい
て、炭素薄膜２３の成長よりも下地層２１のスパッタリ
ングを支配的に行うことで下地層２１の表面を錐状とし
た後、錐状の部分を含む下地層２１全体を炭素薄膜２３
で被覆するという過程を経るために、炭化水素系ガス／
水素ガスの流量比を１未満としている。こうして、ＣＶ
Ｄ法に基づき炭素薄膜２３で下地層２１が被覆される前
に、ＣＶＤ法におけるスパッタリング作用に基づき、下
地層２１（より具体的には、下地層２１の表面）に錐状
の基部２２を形成することができる。ここで、下地層２
１を被覆する炭素薄膜２３の結晶性を変化させるため
に、ＣＶＤ条件を随時変化させてもよい。また、基部２
２の形状を鋭くさせるために、アルゴン（Ａｒ）やヘリ
ウム（Ｈｅ）を原料ガスに添加してもよい。尚、図にお
いては、電子放出体２４が規則的に形成されているよう
に示しているが、実際には、ランダムに形成されてい
る。その他の図においても同様である。
【００８０】［表１］
使用ガス ：ＣＨ4／水素ガス＝１０／９０sccm
電源パワー ：１．５ｋＷ
支持体印加電力：１００Ｗ（７０Ｖ）
プラズマ密度 ：３×１０12／ｃｍ3
反応圧力 ：０．１Ｐ
支持体温度 ：２００゜Ｃ
電子温度 ：６．５ｅＶ
イオン電流密度：２５ｍＡ／ｃｍ2
【００８１】［工程−１２０］その後、表示装置の組み
立てを行う。具体的には、蛍光体層３１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３０と支持体１０）と
を、枠体３４を介して、周縁部において接合する。接合
に際しては、枠体３４とアノードパネルＡＰとの接合部
位、及び枠体３４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３４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３４とフリットガラスとによっ
て囲まれた空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管
（図示せず）を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ
程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切
る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパ
ネルＣＰと枠体３４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。
立てを行う。具体的には、蛍光体層３１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３０と支持体１０）と
を、枠体３４を介して、周縁部において接合する。接合
に際しては、枠体３４とアノードパネルＡＰとの接合部
位、及び枠体３４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３４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３４とフリットガラスとによっ
て囲まれた空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管
（図示せず）を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ
程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切
る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパ
ネルＣＰと枠体３４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。
【００８２】実施の形態１における電子放出体２４は、
その外形形状が円錐形であり、高さは平均０．５μｍで
あり、底面の直径は平均０．１５μｍであった。また、
走査型電子顕微鏡で電子放出体２４の先端部の半径（曲
率半径）を測定したところ、平均値で、５ｎｍであっ
た。また、基部２２を被覆した炭素薄膜２３の平均厚さ
は１０ｎｍであった。
その外形形状が円錐形であり、高さは平均０．５μｍで
あり、底面の直径は平均０．１５μｍであった。また、
走査型電子顕微鏡で電子放出体２４の先端部の半径（曲
率半径）を測定したところ、平均値で、５ｎｍであっ
た。また、基部２２を被覆した炭素薄膜２３の平均厚さ
は１０ｎｍであった。
【００８３】尚、図１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３を参照し
て説明する。
ドパネルＡＰの製造方法の一例を、以下、図３を参照し
て説明する。
【００８４】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。
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。
【００８５】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３０上の全面に感光性被膜５０
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５３に設けられた孔部５４を通過し
た紫外線によって、基板３０上に形成された感光性被膜
５０を露光して感光領域５１を形成する（図３の（Ａ）
参照）。その後、感光性被膜５０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）
５２を基板３０上に残す（図３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５
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３０上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス３２を形成し、併せて、感光性被膜の残部５２を
除去する（図３の（Ｃ）参照）。その後、露出した基板
３０上に、赤、緑、青の各蛍光体層３１を形成する（図
３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３
１及びブラックマトリックス３２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３３（ストライプ形状を有する）を形成す
る。尚、スクリーン印刷法等により各蛍光体層３１を形
成することもできる。
えばガラスから成る基板３０上の全面に感光性被膜５０
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５３に設けられた孔部５４を通過し
た紫外線によって、基板３０上に形成された感光性被膜
５０を露光して感光領域５１を形成する（図３の（Ａ）
参照）。その後、感光性被膜５０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）
５２を基板３０上に残す（図３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５
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３０上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス３２を形成し、併せて、感光性被膜の残部５２を
除去する（図３の（Ｃ）参照）。その後、露出した基板
３０上に、赤、緑、青の各蛍光体層３１を形成する（図
３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３
１及びブラックマトリックス３２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３３（ストライプ形状を有する）を形成す
る。尚、スクリーン印刷法等により各蛍光体層３１を形
成することもできる。
【００８６】尚、１画素を、カソードパネル側において
矩形形状のカソード電極１１と、その上に形成された電
子放出部１５と、電子放出部１５に対面するようにアノ
ードパネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層３１と
によって構成してもよい。この場合の１つの電子放出部
の模式的な斜視図を図４に示す。このような表示装置に
おいては、１画素単位で、カソード電極１１に印加する
電圧の制御を行う。カソード電極１１の平面形状は、図
４に模式的に示すように、略矩形であり、各カソード電
極１１は、配線１１Ａ、及び、例えばトランジスタから
成るスイッチング素子（図示せず）を介してカソード電
極制御回路４０に接続されている。また、アノード電極
３３はアノード電極制御回路４２に接続されている。ア
ノード電極３３は、１枚の導電材料シートが有効領域を
覆う構造を有していればよい。場合によっては、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。各カソード電極１１に閾値電圧以上の
電圧が印加されると、アノード電極３３によって形成さ
れる電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出
部１５を構成する電子放出体２４から電子が放出され、
この電子がアノード電極３３に引き付けられ、蛍光体層
３１に衝突する。輝度は、カソード電極１１に印加され
る電圧によって制御される。
矩形形状のカソード電極１１と、その上に形成された電
子放出部１５と、電子放出部１５に対面するようにアノ
ードパネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層３１と
によって構成してもよい。この場合の１つの電子放出部
の模式的な斜視図を図４に示す。このような表示装置に
おいては、１画素単位で、カソード電極１１に印加する
電圧の制御を行う。カソード電極１１の平面形状は、図
４に模式的に示すように、略矩形であり、各カソード電
極１１は、配線１１Ａ、及び、例えばトランジスタから
成るスイッチング素子（図示せず）を介してカソード電
極制御回路４０に接続されている。また、アノード電極
３３はアノード電極制御回路４２に接続されている。ア
ノード電極３３は、１枚の導電材料シートが有効領域を
覆う構造を有していればよい。場合によっては、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。各カソード電極１１に閾値電圧以上の
電圧が印加されると、アノード電極３３によって形成さ
れる電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出
部１５を構成する電子放出体２４から電子が放出され、
この電子がアノード電極３３に引き付けられ、蛍光体層
３１に衝突する。輝度は、カソード電極１１に印加され
る電圧によって制御される。
【００８７】このような構造の電界放出素子の製造にあ
たっては、［工程−１００］において、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
料層を形成する。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アルミニウム（Ａｌ）層から成る。
次いで、周知のリソグラフィ技術及び反応性イオンエッ
チング法（ＲＩＥ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、矩形形状のカソード電極１１を
支持体１０上に形成する。同時に、カソード電極１１に
接続された配線１１Ａ（図４参照）を支持体１０上に形
成する。次に、全面にＳｉＣＮから成る高抵抗材料をス
パッタリング法にて全面に成膜した後、更に、カソード
電極１１の表面に高抵抗材料が残されるように、周知の
リソグラフィ技術及び反応性イオンエッチング法（ＲＩ
Ｅ法）に基づき、高抵抗材料をパターニングすればよ
い。こうして、高抵抗材料から成る下地層が電子放出部
を形成すべき表面領域に形成されたカソード電極１１を
得ることができる。
たっては、［工程−１００］において、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
料層を形成する。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アルミニウム（Ａｌ）層から成る。
次いで、周知のリソグラフィ技術及び反応性イオンエッ
チング法（ＲＩＥ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、矩形形状のカソード電極１１を
支持体１０上に形成する。同時に、カソード電極１１に
接続された配線１１Ａ（図４参照）を支持体１０上に形
成する。次に、全面にＳｉＣＮから成る高抵抗材料をス
パッタリング法にて全面に成膜した後、更に、カソード
電極１１の表面に高抵抗材料が残されるように、周知の
リソグラフィ技術及び反応性イオンエッチング法（ＲＩ
Ｅ法）に基づき、高抵抗材料をパターニングすればよ
い。こうして、高抵抗材料から成る下地層が電子放出部
を形成すべき表面領域に形成されたカソード電極１１を
得ることができる。
【００８８】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の電子放出体及びその製造方法、第２の態様に係る電界
放出素子及びその製造方法（第２Ａの製造方法）、並び
に、第２の態様に係る所謂３電極型の表示装置及びその
製造方法に関する。尚、実施の形態２における電界放出
素子は第１の構造を有する。
の電子放出体及びその製造方法、第２の態様に係る電界
放出素子及びその製造方法（第２Ａの製造方法）、並び
に、第２の態様に係る所謂３電極型の表示装置及びその
製造方法に関する。尚、実施の形態２における電界放出
素子は第１の構造を有する。
【００８９】実施の形態２の電界放出素子の模式的な一
部端面図を図８の（Ｂ）に示し、表示装置の模式的な一
部端面図を図５に示し、カソードパネルＣＰとアノード
パネルＡＰを分解したときの模式的な部分的斜視図を図
６に示す。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（基体に相当する）、カソード電
極１１の上方に形成され、開口部１４Ａを有するゲート
電極１３、及び、カソード電極１１上に形成された電子
放出部１５から成る。尚、ゲート電極１３に設けられた
開口部１４Ａを、便宜上、第１の開口部１４Ａと呼ぶ。
そして、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１
２が形成されており、ゲート電極１３に設けられた第１
の開口部１４Ａに連通した第２の開口部１４Ｂが絶縁層
１２に設けられており、第２の開口部１４Ｂの底部に電
子放出部１５が位置する。電子放出部１５は、カソード
電極１１上に形成された複数の錐状の電子放出体２４か
ら構成されている。そして、電子放出体２４は、基体
（実施の形態２においても、具体的には、カソード電極
１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状の基
部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素薄膜２３
から構成されている。ここで、炭素薄膜２３はｓｐ2結
合を有するグラファイトから構成される。また、電子放
出部１５は、巨視的には、薄膜状である。尚、ｓｐ2結
合とｓｐ3結合が混在したアモルファスカーボンから構
成することもできる。
部端面図を図８の（Ｂ）に示し、表示装置の模式的な一
部端面図を図５に示し、カソードパネルＣＰとアノード
パネルＡＰを分解したときの模式的な部分的斜視図を図
６に示す。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（基体に相当する）、カソード電
極１１の上方に形成され、開口部１４Ａを有するゲート
電極１３、及び、カソード電極１１上に形成された電子
放出部１５から成る。尚、ゲート電極１３に設けられた
開口部１４Ａを、便宜上、第１の開口部１４Ａと呼ぶ。
そして、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１
２が形成されており、ゲート電極１３に設けられた第１
の開口部１４Ａに連通した第２の開口部１４Ｂが絶縁層
１２に設けられており、第２の開口部１４Ｂの底部に電
子放出部１５が位置する。電子放出部１５は、カソード
電極１１上に形成された複数の錐状の電子放出体２４か
ら構成されている。そして、電子放出体２４は、基体
（実施の形態２においても、具体的には、カソード電極
１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状の基
部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素薄膜２３
から構成されている。ここで、炭素薄膜２３はｓｐ2結
合を有するグラファイトから構成される。また、電子放
出部１５は、巨視的には、薄膜状である。尚、ｓｐ2結
合とｓｐ3結合が混在したアモルファスカーボンから構
成することもできる。
【００９０】表示装置は、上述のような電界放出素子が
有効領域に多数形成されたカソードパネルＣＰと、アノ
ードパネルＡＰから構成されており、複数の画素から構
成され、各画素は、電界放出素子と、電界放出素子に対
向して基板３０上に設けられたアノード電極３３及び蛍
光体層３１から構成されている。カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰとは、それらの周縁部において、枠
体３４を介して接合されている。図５に示す一部端面図
には、カソードパネルＣＰにおいて、１本のカソード電
極１１につき開口部１４Ａ，１４Ｂ及び電子放出部１５
を、図面の簡素化のために２つずつ示しているが、これ
に限定するものではなく、また、電界放出素子の基本的
な構成は図８の（Ｂ）に示したとおりである。更には、
カソードパネルＣＰの無効領域には、真空排気用の貫通
孔３６が設けられており、この貫通孔３６には、真空排
気後に封じ切られるチップ管３７が接続されている。但
し、図５は表示装置の完成状態を示しており、図示した
チップ管３７は既に封じ切られている。また、スペーサ
の図示は省略した。
有効領域に多数形成されたカソードパネルＣＰと、アノ
ードパネルＡＰから構成されており、複数の画素から構
成され、各画素は、電界放出素子と、電界放出素子に対
向して基板３０上に設けられたアノード電極３３及び蛍
光体層３１から構成されている。カソードパネルＣＰと
アノードパネルＡＰとは、それらの周縁部において、枠
体３４を介して接合されている。図５に示す一部端面図
には、カソードパネルＣＰにおいて、１本のカソード電
極１１につき開口部１４Ａ，１４Ｂ及び電子放出部１５
を、図面の簡素化のために２つずつ示しているが、これ
に限定するものではなく、また、電界放出素子の基本的
な構成は図８の（Ｂ）に示したとおりである。更には、
カソードパネルＣＰの無効領域には、真空排気用の貫通
孔３６が設けられており、この貫通孔３６には、真空排
気後に封じ切られるチップ管３７が接続されている。但
し、図５は表示装置の完成状態を示しており、図示した
チップ管３７は既に封じ切られている。また、スペーサ
の図示は省略した。
【００９１】アノードパネルＡＰの構造は、実施の形態
１にて説明したアノードパネルＡＰと同様の構造とする
ことができるので、詳細な説明は省略する。但し、アノ
ード電極３３は、１枚の導電材料シートが有効領域を覆
う構造を有している。
１にて説明したアノードパネルＡＰと同様の構造とする
ことができるので、詳細な説明は省略する。但し、アノ
ード電極３３は、１枚の導電材料シートが有効領域を覆
う構造を有している。
【００９２】この表示装置において表示を行う場合に
は、カソード電極１１には相対的な負電圧がカソード電
極制御回路４０から印加され、ゲート電極１３には相対
的な正電圧がゲート電極制御回路４１から印加され、ア
ノード電極３３にはゲート電極１３よりも更に高い正電
圧がアノード電極制御回路４２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にカソード電極制御回路４０から走査信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１からビデ
オ信号を入力する。尚、これとは逆に、カソード電極１
１にカソード電極制御回路４０からビデオ信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１から走査
信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極
１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量
子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出
され、この電子がアノード電極３３に引き付けられ、蛍
光体層３１に衝突する。その結果、蛍光体層３１が励起
されて発光し、所望の画像を得ることができる。
は、カソード電極１１には相対的な負電圧がカソード電
極制御回路４０から印加され、ゲート電極１３には相対
的な正電圧がゲート電極制御回路４１から印加され、ア
ノード電極３３にはゲート電極１３よりも更に高い正電
圧がアノード電極制御回路４２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にカソード電極制御回路４０から走査信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１からビデ
オ信号を入力する。尚、これとは逆に、カソード電極１
１にカソード電極制御回路４０からビデオ信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１から走査
信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極
１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量
子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出
され、この電子がアノード電極３３に引き付けられ、蛍
光体層３１に衝突する。その結果、蛍光体層３１が励起
されて発光し、所望の画像を得ることができる。
【００９３】以下、実施の形態２の電子放出体の製造方
法、電界放出素子の製造方法（第２Ａの製造方法）及び
表示装置の製造方法を、図７〜図８を参照して説明す
る。
法、電界放出素子の製造方法（第２Ａの製造方法）及び
表示装置の製造方法を、図７〜図８を参照して説明す
る。
【００９４】［工程−２００］先ず、電子放出部を形成
すべき表面領域に下地層２１が形成されたカソード電極
１１を形成する（図７の（Ａ）参照）。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れ
ばよい。ストライプ状のカソード電極１１は、図７〜図
８の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１は、
例えばスパッタリング法により形成されたアルミニウム
（Ａｌ）層から成り、下地層２１はＳｉＣＮから成る高
抵抗材料２０から構成されている。カソード電極１１の
全面は下地層２１によって覆われているが、下地層２１
の形成方法によっては、電子放出体を形成すべき表面領
域にのみ下地層２１を形成してもよい。
すべき表面領域に下地層２１が形成されたカソード電極
１１を形成する（図７の（Ａ）参照）。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れ
ばよい。ストライプ状のカソード電極１１は、図７〜図
８の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１は、
例えばスパッタリング法により形成されたアルミニウム
（Ａｌ）層から成り、下地層２１はＳｉＣＮから成る高
抵抗材料２０から構成されている。カソード電極１１の
全面は下地層２１によって覆われているが、下地層２１
の形成方法によっては、電子放出体を形成すべき表面領
域にのみ下地層２１を形成してもよい。
【００９５】［工程−２１０］次に、支持体１０及び下
地層２１上（場合によっては、更に、カソード電極１１
上）に絶縁層１２を形成する。具体的には、例えばＴＥ
ＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用す
るＣＶＤ法により、全面に、厚さ約３μｍの絶縁層１２
を形成する。尚、例えば、スパッタリング法やスクリー
ン印刷法にて絶縁層１２を形成してもよい。
地層２１上（場合によっては、更に、カソード電極１１
上）に絶縁層１２を形成する。具体的には、例えばＴＥ
ＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用す
るＣＶＤ法により、全面に、厚さ約３μｍの絶縁層１２
を形成する。尚、例えば、スパッタリング法やスクリー
ン印刷法にて絶縁層１２を形成してもよい。
【００９６】［工程−２２０］その後、絶縁層１２上に
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのアルミニウム（Ａｌ）から成る導電材料層をスパ
ッタリング法にて形成した後、導電材料層上にパターニ
ングされた第１のマスク材料層（図示せず）を形成し、
かかる第１のマスク材料層をエッチング用マスクとして
用いて導電材料層をエッチングして、導電材料層をスト
ライプ状にパターニングした後、第１のマスク材料層を
除去する。次いで、導電材料層及び絶縁層１２上にパタ
ーニングされた第２のマスク材料層（図示せず）を形成
し、かかる第２のマスク材料層をエッチング用マスクと
して用いて導電材料層を燐酸、硝酸、酢酸の混合液を用
いたウェットエッチング法にてエッチングする。これに
よって、絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲ
ート電極１３を得ることができる。ストライプ状のゲー
ト電極１３は、カソード電極１１と異なる方向（例え
ば、図７〜図８の紙面垂直方向）に延びている。
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのアルミニウム（Ａｌ）から成る導電材料層をスパ
ッタリング法にて形成した後、導電材料層上にパターニ
ングされた第１のマスク材料層（図示せず）を形成し、
かかる第１のマスク材料層をエッチング用マスクとして
用いて導電材料層をエッチングして、導電材料層をスト
ライプ状にパターニングした後、第１のマスク材料層を
除去する。次いで、導電材料層及び絶縁層１２上にパタ
ーニングされた第２のマスク材料層（図示せず）を形成
し、かかる第２のマスク材料層をエッチング用マスクと
して用いて導電材料層を燐酸、硝酸、酢酸の混合液を用
いたウェットエッチング法にてエッチングする。これに
よって、絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲ
ート電極１３を得ることができる。ストライプ状のゲー
ト電極１３は、カソード電極１１と異なる方向（例え
ば、図７〜図８の紙面垂直方向）に延びている。
【００９７】［工程−２３０］次いで、引き続き、ゲー
ト電極１３に形成された第１の開口部１４Ａに連通する
第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する。具体的に
は、第２のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層１２をＲＩＥ法にてエッチングした後、第２
のマスク材料層を除去する。こうして、図７の（Ｂ）に
示す構造を得ることができる。実施の形態２において
は、第１の開口部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一
対一の対応関係にある。即ち、１つの第１の開口部１４
Ａに対応して、１つの第２の開口部１４Ｂが形成され
る。尚、第１及び第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形
状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形である。これ
らの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜
３０００個程度形成すればよい。
ト電極１３に形成された第１の開口部１４Ａに連通する
第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する。具体的に
は、第２のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層１２をＲＩＥ法にてエッチングした後、第２
のマスク材料層を除去する。こうして、図７の（Ｂ）に
示す構造を得ることができる。実施の形態２において
は、第１の開口部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一
対一の対応関係にある。即ち、１つの第１の開口部１４
Ａに対応して、１つの第２の開口部１４Ｂが形成され
る。尚、第１及び第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形
状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形である。これ
らの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜
３０００個程度形成すればよい。
【００９８】［工程−２４０］その後、第２の開口部１
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に
電子放出体を形成する。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る。この状態を
図８の（Ａ）に示す。尚、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装
置を用いたＣＶＤ条件を、以下の表２に示す条件とし
た。尚、このようなＣＶＤ条件にあっては、原料ガスに
おける解離活性種によって下地層２１をスパッタリング
し、且つ、炭化水素系ガス及び水素ガスから解離した原
子状水素によって炭素薄膜２３の成膜レートを抑えるた
めに、原料ガスの解離度を高くする必要があり、そのた
めには、ＣＶＤ条件におけるプラズマ密度や電子温度、
イオン電流密度を表２に示す条件としている。また、入
射角度に対するスパッタリング速度依存性を利用し、且
つ、スパッタリングガスのイオンインパクトを高めるこ
とで下地層２１の表面に錐状の形状を形成するために、
表２に示すとおり、支持体１０上にバイアス電力を加え
ている。しかも、電子放出体形成初期段階において、炭
素薄膜２３の成長よりも下地層２１のスパッタリングを
支配的に行うことで下地層２１の表面を錐状とした後、
錐状の部分を含む下地層２１全体を炭素薄膜２３で被覆
するという過程を経るために、炭化水素系ガス／水素ガ
スの流量比を１未満としている。こうして、カソード電
極１１上に複数の錐状の電子放出体２４から構成された
電子放出部１５を形成することができる。電子放出体２
４は、カソード電極１１上に形成された高抵抗材料２０
から成る錐状の基部２２、及び、基部２２の表面を被覆
した炭素薄膜２３から構成されている。ここで、ゲート
電極１３はアルミニウム（Ａｌ）から構成されているの
で、ゲート電極１３上に炭素薄膜が成膜されることはな
い。尚、図においては、電子放出体２４が規則的に形成
されているように示しているが、実際には、ランダムに
形成されている。
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に
電子放出体を形成する。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る。この状態を
図８の（Ａ）に示す。尚、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装
置を用いたＣＶＤ条件を、以下の表２に示す条件とし
た。尚、このようなＣＶＤ条件にあっては、原料ガスに
おける解離活性種によって下地層２１をスパッタリング
し、且つ、炭化水素系ガス及び水素ガスから解離した原
子状水素によって炭素薄膜２３の成膜レートを抑えるた
めに、原料ガスの解離度を高くする必要があり、そのた
めには、ＣＶＤ条件におけるプラズマ密度や電子温度、
イオン電流密度を表２に示す条件としている。また、入
射角度に対するスパッタリング速度依存性を利用し、且
つ、スパッタリングガスのイオンインパクトを高めるこ
とで下地層２１の表面に錐状の形状を形成するために、
表２に示すとおり、支持体１０上にバイアス電力を加え
ている。しかも、電子放出体形成初期段階において、炭
素薄膜２３の成長よりも下地層２１のスパッタリングを
支配的に行うことで下地層２１の表面を錐状とした後、
錐状の部分を含む下地層２１全体を炭素薄膜２３で被覆
するという過程を経るために、炭化水素系ガス／水素ガ
スの流量比を１未満としている。こうして、カソード電
極１１上に複数の錐状の電子放出体２４から構成された
電子放出部１５を形成することができる。電子放出体２
４は、カソード電極１１上に形成された高抵抗材料２０
から成る錐状の基部２２、及び、基部２２の表面を被覆
した炭素薄膜２３から構成されている。ここで、ゲート
電極１３はアルミニウム（Ａｌ）から構成されているの
で、ゲート電極１３上に炭素薄膜が成膜されることはな
い。尚、図においては、電子放出体２４が規則的に形成
されているように示しているが、実際には、ランダムに
形成されている。
【００９９】［表２］
使用ガス ：ＣＨ4／水素ガス＝１０／９０sccm
電源パワー ：１．５ｋＷ
支持体印加電力：５０Ｗ（７０Ｖ）
プラズマ密度 ：３×１０12／ｃｍ3
反応圧力 ：０．１Ｐａ
支持体温度 ：２００゜Ｃ
電子温度 ：６．５ｅＶ
イオン電流密度：２５ｍＡ／ｃｍ2
【０１００】［工程−２５０］その後、絶縁層１２に設
けられた第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチ
ングによって後退させることが、ゲート電極１３の開口
端部を露出させるといった観点から、好ましい。こうし
て、図８の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することが
できる。尚、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
ング液としては、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の
１：１００（容積比）混合液を用いることができる。
けられた第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチ
ングによって後退させることが、ゲート電極１３の開口
端部を露出させるといった観点から、好ましい。こうし
て、図８の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することが
できる。尚、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
ング液としては、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の
１：１００（容積比）混合液を用いることができる。
【０１０１】［工程−２５０］その後、実施の形態１の
［工程−１２０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
［工程−１２０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１０２】実施の形態２における電子放出体２４は、
その外形形状が円錐形であり、高さは平均０．５μｍで
あり、底面の直径は平均０．１５μｍであった。また、
走査型電子顕微鏡で電子放出体２４の先端部の半径（曲
率半径）を測定したところ、平均値で、５ｎｍであっ
た。また、基部２２を被覆した炭素薄膜２３の平均厚さ
は１０ｎｍであった。
その外形形状が円錐形であり、高さは平均０．５μｍで
あり、底面の直径は平均０．１５μｍであった。また、
走査型電子顕微鏡で電子放出体２４の先端部の半径（曲
率半径）を測定したところ、平均値で、５ｎｍであっ
た。また、基部２２を被覆した炭素薄膜２３の平均厚さ
は１０ｎｍであった。
【０１０３】（実施の形態３）実施の形態３は、実施の
形態２の変形である。以下、実施の形態３の電子放出体
の製造方法、電界放出素子の製造方法（第２Ｂの製造方
法）及び表示装置の製造方法を、図９を参照して説明す
る。
形態２の変形である。以下、実施の形態３の電子放出体
の製造方法、電界放出素子の製造方法（第２Ｂの製造方
法）及び表示装置の製造方法を、図９を参照して説明す
る。
【０１０４】［工程−３００］先ず、電子放出部を形成
すべき表面領域に下地層２１が形成されたカソード電極
１１を形成する（図９の（Ａ）参照）。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れ
ばよい。ストライプ状のカソード電極１１は、図９の紙
面左右方向に延びている。カソード電極１１は、例えば
スパッタリング法により形成されたアルミニウム（Ａ
ｌ）層から成り、下地層２１はＳｉＣＮから成る高抵抗
材料２０から構成されている。カソード電極１１の全面
は下地層２１によって覆われているが、下地層２１の形
成方法によっては、電子放出体を形成すべき表面領域に
のみ下地層２１を形成してもよい。
すべき表面領域に下地層２１が形成されたカソード電極
１１を形成する（図９の（Ａ）参照）。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れ
ばよい。ストライプ状のカソード電極１１は、図９の紙
面左右方向に延びている。カソード電極１１は、例えば
スパッタリング法により形成されたアルミニウム（Ａ
ｌ）層から成り、下地層２１はＳｉＣＮから成る高抵抗
材料２０から構成されている。カソード電極１１の全面
は下地層２１によって覆われているが、下地層２１の形
成方法によっては、電子放出体を形成すべき表面領域に
のみ下地層２１を形成してもよい。
【０１０５】［工程−３１０］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の部
分の表面に電子放出体を形成する。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る。こ
の状態を図９の（Ｂ）に示す。こうして、カソード電極
１１上に複数の錐状の電子放出体２４から構成された電
子放出部１５を形成することができる。電子放出体２４
は、基体（実施の形態３においても、具体的には、カソ
ード電極１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る
錐状の基部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素
薄膜２３から構成されている。
［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１の部
分の表面に電子放出体を形成する。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る。こ
の状態を図９の（Ｂ）に示す。こうして、カソード電極
１１上に複数の錐状の電子放出体２４から構成された電
子放出部１５を形成することができる。電子放出体２４
は、基体（実施の形態３においても、具体的には、カソ
ード電極１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る
錐状の基部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素
薄膜２３から構成されている。
【０１０６】［工程−３２０］その後、実施の形態２の
［工程−２１０］と同様にして、全面に絶縁層１２を形
成し、実施の形態２の［工程−２２０］と同様にして、
絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極
１３を形成する。その後、実施の形態２の［工程−２３
０］と同様にして、ゲート電極１３に設けられた第１の
開口部１４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１
２に形成し、第２の開口部１４Ｂの底部に電子放出部１
５を露出させる。実施の形態３においても、第１の開口
部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一対一の対応関係
にある。即ち、１つの第１の開口部１４Ａに対応して、
１つの第２の開口部１４Ｂが形成される。尚、第１及び
第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形状は、例えば直径
１μｍ〜３０μｍの円形である。これらの開口部１４
Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜３０００個程度
形成すればよい。
［工程−２１０］と同様にして、全面に絶縁層１２を形
成し、実施の形態２の［工程−２２０］と同様にして、
絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極
１３を形成する。その後、実施の形態２の［工程−２３
０］と同様にして、ゲート電極１３に設けられた第１の
開口部１４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１
２に形成し、第２の開口部１４Ｂの底部に電子放出部１
５を露出させる。実施の形態３においても、第１の開口
部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一対一の対応関係
にある。即ち、１つの第１の開口部１４Ａに対応して、
１つの第２の開口部１４Ｂが形成される。尚、第１及び
第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形状は、例えば直径
１μｍ〜３０μｍの円形である。これらの開口部１４
Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜３０００個程度
形成すればよい。
【０１０７】［工程−３３０］その後、実施の形態２の
［工程−２５０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングに
よって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を
露出させるといった観点から、好ましい。こうして、図
９の（Ｃ）に示す構造を得ることができる。尚、図９の
（Ｃ）においては、カソード電極１１の表面の全てに電
子放出体２４が形成された状態を示しているが、［工程
−３００］における下地層２１の形成方法に依存して、
絶縁層１２で被覆されているカソード電極１１の部分の
表面には下地層２１及び電子放出体２４が形成されてい
ない構造とすることもできる。このような構造を、図１
０に例示する。次いで、実施の形態１の［工程−１２
０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。
［工程−２５０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングに
よって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を
露出させるといった観点から、好ましい。こうして、図
９の（Ｃ）に示す構造を得ることができる。尚、図９の
（Ｃ）においては、カソード電極１１の表面の全てに電
子放出体２４が形成された状態を示しているが、［工程
−３００］における下地層２１の形成方法に依存して、
絶縁層１２で被覆されているカソード電極１１の部分の
表面には下地層２１及び電子放出体２４が形成されてい
ない構造とすることもできる。このような構造を、図１
０に例示する。次いで、実施の形態１の［工程−１２
０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。
【０１０８】尚、［工程−３２０］において既に形成さ
れた電子放出体２４に損傷が発生することを防止するた
めに、［工程−３１０］の完了後、電子放出体２４を例
えばクロムから成る保護層で被覆し、［工程−３２０］
の完了後、かかる保護層を除去してもよい。
れた電子放出体２４に損傷が発生することを防止するた
めに、［工程−３１０］の完了後、電子放出体２４を例
えばクロムから成る保護層で被覆し、［工程−３２０］
の完了後、かかる保護層を除去してもよい。
【０１０９】（実施の形態４）実施の形態４も、実施の
形態２の変形である。以下、実施の形態４の電子放出体
の製造方法、電界放出素子の製造方法（第２Ｃの製造方
法）及び表示装置の製造方法を、図１１及び図１２を参
照して説明する。
形態２の変形である。以下、実施の形態４の電子放出体
の製造方法、電界放出素子の製造方法（第２Ｃの製造方
法）及び表示装置の製造方法を、図１１及び図１２を参
照して説明する。
【０１１０】［工程−４００］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（基体に該当す
る）を支持体１０上に形成する（図１１の（Ａ）参
照）。ストライプ状のカソード電極１１は、図１１〜図
１２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アルミニウム（Ａ
ｌ）層から成る。
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（基体に該当す
る）を支持体１０上に形成する（図１１の（Ａ）参
照）。ストライプ状のカソード電極１１は、図１１〜図
１２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アルミニウム（Ａ
ｌ）層から成る。
【０１１１】［工程−４１０］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。具体的に
は、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガ
スとして使用するＣＶＤ法により、全面に、厚さ約３μ
ｍの絶縁層１２を形成する。
ソード電極１１上に絶縁層１２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
スとして使用するＣＶＤ法により、全面に、厚さ約３μ
ｍの絶縁層１２を形成する。
【０１１２】［工程−４２０］その後、絶縁層１２上に
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのアルミニウム（Ａｌ）から成る導電材料層をスパ
ッタリング法にて形成した後、導電材料層上にパターニ
ングされた第１のマスク材料層（図示せず）を形成し、
かかる第１のマスク材料層をエッチング用マスクとして
用いて導電材料層をエッチングして、導電材料層をスト
ライプ状にパターニングした後、第１のマスク材料層を
除去する。次いで、導電材料層及び絶縁層１２上にパタ
ーニングされた第２のマスク材料層（図示せず）を形成
し、かかる第２のマスク材料層をエッチング用マスクと
して用いて導電材料層をエッチングする。これによっ
て、絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート
電極１３を得ることができる。ストライプ状のゲート電
極１３は、カソード電極１１と異なる方向（例えば、図
１１〜図１２の紙面垂直方向）に延びている。
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのアルミニウム（Ａｌ）から成る導電材料層をスパ
ッタリング法にて形成した後、導電材料層上にパターニ
ングされた第１のマスク材料層（図示せず）を形成し、
かかる第１のマスク材料層をエッチング用マスクとして
用いて導電材料層をエッチングして、導電材料層をスト
ライプ状にパターニングした後、第１のマスク材料層を
除去する。次いで、導電材料層及び絶縁層１２上にパタ
ーニングされた第２のマスク材料層（図示せず）を形成
し、かかる第２のマスク材料層をエッチング用マスクと
して用いて導電材料層をエッチングする。これによっ
て、絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート
電極１３を得ることができる。ストライプ状のゲート電
極１３は、カソード電極１１と異なる方向（例えば、図
１１〜図１２の紙面垂直方向）に延びている。
【０１１３】［工程−４３０］次いで、引き続き、ゲー
ト電極１３に形成された第１の開口部１４Ａに連通する
第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する。具体的に
は、第２のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層１２をＲＩＥ法にてエッチングした後、第２
のマスク材料層を除去する。こうして、図１１の（Ｂ）
に示す構造を得ることができる。実施の形態４において
は、第１の開口部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一
対一の対応関係にある。即ち、１つの第１の開口部１４
Ａに対応して、１つの第２の開口部１４Ｂが形成され
る。尚、第１及び第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形
状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形である。これ
らの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜
３０００個程度形成すればよい。
ト電極１３に形成された第１の開口部１４Ａに連通する
第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する。具体的に
は、第２のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層１２をＲＩＥ法にてエッチングした後、第２
のマスク材料層を除去する。こうして、図１１の（Ｂ）
に示す構造を得ることができる。実施の形態４において
は、第１の開口部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一
対一の対応関係にある。即ち、１つの第１の開口部１４
Ａに対応して、１つの第２の開口部１４Ｂが形成され
る。尚、第１及び第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形
状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形である。これ
らの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜
３０００個程度形成すればよい。
【０１１４】［工程−４４０］その後、第２の開口部１
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に
電子放出体を形成する。そのために、先ず、第２の開口
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１１６を形成する（図１１の（Ｃ）参
照）。具体的には、レジスト材料層をスピンコート法に
て開口部１４Ａ，１４Ｂ内を含む全面に成膜した後、リ
ソグラフィ技術に基づき、第２の開口部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１１６を得ることができる。実施の
形態４において、マスク層１１６は、第２の開口部１４
Ｂの底部に位置するカソード電極１１の一部分、第２の
開口部１４Ｂの側壁、第１の開口部１４Ａ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、以降の工程で、第２の開口部１４Ｂの底部の中央部
に位置するカソード電極１１の部分の表面に下地層を形
成するが、カソード電極１１とゲート電極１３とが、下
地層の形成によって短絡することを確実に防止し得る。
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に
電子放出体を形成する。そのために、先ず、第２の開口
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１１６を形成する（図１１の（Ｃ）参
照）。具体的には、レジスト材料層をスピンコート法に
て開口部１４Ａ，１４Ｂ内を含む全面に成膜した後、リ
ソグラフィ技術に基づき、第２の開口部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１１６を得ることができる。実施の
形態４において、マスク層１１６は、第２の開口部１４
Ｂの底部に位置するカソード電極１１の一部分、第２の
開口部１４Ｂの側壁、第１の開口部１４Ａ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、以降の工程で、第２の開口部１４Ｂの底部の中央部
に位置するカソード電極１１の部分の表面に下地層を形
成するが、カソード電極１１とゲート電極１３とが、下
地層の形成によって短絡することを確実に防止し得る。
【０１１５】［工程−４５０］次に、露出したカソード
電極１１の表面を含むマスク層１１６上に、実施の形態
１の［工程−１００］と同様にして、全面にＳｉＣＮか
ら成る高抵抗材料２０をスパッタリング法にて全面に成
膜する。その後、マスク層１１６並びにその上の高抵抗
材料２０を除去することによって、電子放出部を形成す
べき表面領域に高抵抗材料２０から成る下地層２１が形
成されたカソード電極１１を形成することができる（図
１２の（Ａ）参照）。
電極１１の表面を含むマスク層１１６上に、実施の形態
１の［工程−１００］と同様にして、全面にＳｉＣＮか
ら成る高抵抗材料２０をスパッタリング法にて全面に成
膜する。その後、マスク層１１６並びにその上の高抵抗
材料２０を除去することによって、電子放出部を形成す
べき表面領域に高抵抗材料２０から成る下地層２１が形
成されたカソード電極１１を形成することができる（図
１２の（Ａ）参照）。
【０１１６】［工程−４６０］その後、下地層２１上
に、実施の形態１の［工程−１１０］と同様にして、下
地層２１上に炭素薄膜２３を形成する。この状態を図１
２の（Ｂ）に示す。こうして、カソード電極１１上に複
数の錐状の電子放出体２４から構成された電子放出部１
５を形成することができる。電子放出体２４は、基体
（実施の形態４においても、具体的には、カソード電極
１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状の基
部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素薄膜２３
から構成されている。ここで、カソード電極１１及びゲ
ート電極１３はアルミニウム（Ａｌ）から構成されてい
るので、カソード電極１１及びゲート電極１３上に炭素
薄膜２３が成膜されることはない。
に、実施の形態１の［工程−１１０］と同様にして、下
地層２１上に炭素薄膜２３を形成する。この状態を図１
２の（Ｂ）に示す。こうして、カソード電極１１上に複
数の錐状の電子放出体２４から構成された電子放出部１
５を形成することができる。電子放出体２４は、基体
（実施の形態４においても、具体的には、カソード電極
１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状の基
部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素薄膜２３
から構成されている。ここで、カソード電極１１及びゲ
ート電極１３はアルミニウム（Ａｌ）から構成されてい
るので、カソード電極１１及びゲート電極１３上に炭素
薄膜２３が成膜されることはない。
【０１１７】［工程−４７０］その後、実施の形態２の
［工程−２５０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングに
よって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を
露出させるといった観点から、好ましい。次いで、実施
の形態１の［工程−１２０］と同様にして、表示装置の
組み立てを行う。
［工程−２５０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングに
よって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を
露出させるといった観点から、好ましい。次いで、実施
の形態１の［工程−１２０］と同様にして、表示装置の
組み立てを行う。
【０１１８】（実施の形態５）実施の形態５も、実施の
形態２の変形である。実施の形態５における電界放出素
子は第２の構造を有する。即ち、実施の形態５の電界放
出素子は、支持体１０上に配設された絶縁材料から成る
帯状のゲート電極支持部１１２、支持体１０上に形成さ
れたカソード電極１１、複数の開口部１１４が形成され
た帯状材料１１３Ａから成るゲート電極１１３、並び
に、カソード電極１１上に形成された電子放出部１５か
ら成り、ゲート電極支持部１１２の頂面に接するよう
に、且つ、電子放出部１５の上方に開口部１１４が位置
するように帯状材料１１３Ａが張架されている。電子放
出部１５は、開口部１１４の底部に位置するカソード電
極１１の部分の表面に形成された複数の錐状の電子放出
体２４から成る。電子放出体２４は、カソード電極１１
（実施の形態５においても、具体的には、カソード電極
１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状の基
部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素薄膜２３
から構成されている。
形態２の変形である。実施の形態５における電界放出素
子は第２の構造を有する。即ち、実施の形態５の電界放
出素子は、支持体１０上に配設された絶縁材料から成る
帯状のゲート電極支持部１１２、支持体１０上に形成さ
れたカソード電極１１、複数の開口部１１４が形成され
た帯状材料１１３Ａから成るゲート電極１１３、並び
に、カソード電極１１上に形成された電子放出部１５か
ら成り、ゲート電極支持部１１２の頂面に接するよう
に、且つ、電子放出部１５の上方に開口部１１４が位置
するように帯状材料１１３Ａが張架されている。電子放
出部１５は、開口部１１４の底部に位置するカソード電
極１１の部分の表面に形成された複数の錐状の電子放出
体２４から成る。電子放出体２４は、カソード電極１１
（実施の形態５においても、具体的には、カソード電極
１１）上に形成された高抵抗材料２０から成る錐状の基
部２２、及び、基部２２の表面を被覆した炭素薄膜２３
から構成されている。
【０１１９】帯状材料１１３Ａは、ゲート電極支持部１
１２の頂面に、熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系接着
剤）にて固定されている。実施の形態５の電界放出素子
の模式的な一部断面図を図１３の（Ａ）に示し、カソー
ド電極１１、帯状材料１１３Ａ及びゲート電極１１３、
並びに、ゲート電極支持部１１２の模式的な配置図を図
１３の（Ｂ）に示す。
１２の頂面に、熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系接着
剤）にて固定されている。実施の形態５の電界放出素子
の模式的な一部断面図を図１３の（Ａ）に示し、カソー
ド電極１１、帯状材料１１３Ａ及びゲート電極１１３、
並びに、ゲート電極支持部１１２の模式的な配置図を図
１３の（Ｂ）に示す。
【０１２０】以下、実施の形態５の電界放出素子の製造
方法（第２Ｄの製造方法）の一例を説明する。
方法（第２Ｄの製造方法）の一例を説明する。
【０１２１】［工程−４００］先ず、支持体１０上にゲ
ート電極支持部１１２を、例えば、サンドブラスト法に
基づき形成する。
ート電極支持部１１２を、例えば、サンドブラスト法に
基づき形成する。
【０１２２】［工程−４１０］その後、支持体１０上に
電子放出部１５を形成する。具体的には、実施の形態１
の［工程−１００］及び［工程−１１０］と同様にし
て、カソード電極１１、及び、複数の錐状の電子放出体
２４から成る電子放出部１５を形成する。但し、カソー
ド電極１１はストライプ状であり、ゲート電極支持部１
１２とゲート電極支持部１１２との間に位置する支持体
１０の部分に形成される。電子放出体２４は、重複領域
に位置するカソード電極１１の表面領域にのみ形成して
もよいし、カソード電極１１の全面に形成してもよい。
前者の場合には、例えば、実施の形態１の［工程−１０
０］において、カソード電極を構成する導電性材料の成
膜、リソグラフィ技術とドライエッチング技術に基づく
導電性材料のパターニングによって、ストライプ状のカ
ソード電極１１を形成した後、高抵抗材料の成膜、リソ
グラフィ技術とドライエッチング技術に基づく高抵抗材
料のパターニングによって、重複領域に位置するカソー
ド電極１１の表面領域にのみ矩形形状の下地層２１を形
成すればよい。
電子放出部１５を形成する。具体的には、実施の形態１
の［工程−１００］及び［工程−１１０］と同様にし
て、カソード電極１１、及び、複数の錐状の電子放出体
２４から成る電子放出部１５を形成する。但し、カソー
ド電極１１はストライプ状であり、ゲート電極支持部１
１２とゲート電極支持部１１２との間に位置する支持体
１０の部分に形成される。電子放出体２４は、重複領域
に位置するカソード電極１１の表面領域にのみ形成して
もよいし、カソード電極１１の全面に形成してもよい。
前者の場合には、例えば、実施の形態１の［工程−１０
０］において、カソード電極を構成する導電性材料の成
膜、リソグラフィ技術とドライエッチング技術に基づく
導電性材料のパターニングによって、ストライプ状のカ
ソード電極１１を形成した後、高抵抗材料の成膜、リソ
グラフィ技術とドライエッチング技術に基づく高抵抗材
料のパターニングによって、重複領域に位置するカソー
ド電極１１の表面領域にのみ矩形形状の下地層２１を形
成すればよい。
【０１２３】［工程−４２０］その後、複数の開口部１
１４が形成されたストライプ状の帯状材料１１３Ａを、
複数の開口部１１４が電子放出部１５の上方に位置する
ように、ゲート電極支持部１１２によって支持された状
態に配設し、以て、ストライプ状の帯状材料１１３Ａか
ら構成され、複数の開口部１１４を有するゲート電極１
１３を電子放出部１５の上方に位置させる。ストライプ
状の帯状材料１１３Ａを、ゲート電極支持部１１２の頂
面に、熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系接着剤）にて
固定することができる。尚、ストライプ状のカソード電
極１１の射影像と、ストライプ状の帯状材料１１３Ａの
射影像は、直交する。
１４が形成されたストライプ状の帯状材料１１３Ａを、
複数の開口部１１４が電子放出部１５の上方に位置する
ように、ゲート電極支持部１１２によって支持された状
態に配設し、以て、ストライプ状の帯状材料１１３Ａか
ら構成され、複数の開口部１１４を有するゲート電極１
１３を電子放出部１５の上方に位置させる。ストライプ
状の帯状材料１１３Ａを、ゲート電極支持部１１２の頂
面に、熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系接着剤）にて
固定することができる。尚、ストライプ状のカソード電
極１１の射影像と、ストライプ状の帯状材料１１３Ａの
射影像は、直交する。
【０１２４】尚、図１４に、支持体１０の端部近傍の模
式的な一部断面図を示すように、ストライプ状の帯状材
料１１３Ａの両端部が、支持体１０の周辺部に固定され
ている構造とすることもできる。より具体的には、例え
ば、支持体１０の周辺部に突起部１１７を予め形成して
おき、この突起部１１７の頂面に帯状材料１１３Ａを構
成する材料と同じ材料の薄膜１１８を形成しておく。そ
して、ストライプ状の帯状材料１１３Ａを張架した状態
で、かかる薄膜１１８に、例えばレーザを用いて溶接す
る。尚、突起部１１７は、例えば、ゲート電極支持部の
形成と同時に形成することができる。
式的な一部断面図を示すように、ストライプ状の帯状材
料１１３Ａの両端部が、支持体１０の周辺部に固定され
ている構造とすることもできる。より具体的には、例え
ば、支持体１０の周辺部に突起部１１７を予め形成して
おき、この突起部１１７の頂面に帯状材料１１３Ａを構
成する材料と同じ材料の薄膜１１８を形成しておく。そ
して、ストライプ状の帯状材料１１３Ａを張架した状態
で、かかる薄膜１１８に、例えばレーザを用いて溶接す
る。尚、突起部１１７は、例えば、ゲート電極支持部の
形成と同時に形成することができる。
【０１２５】また、実施の形態５の電界放出素子におけ
る開口部１１４の平面形状は円形に限定されない。帯状
材料１１３Ａに設けられた開口部１１４の形状の変形例
を図１５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に例示す
る。
る開口部１１４の平面形状は円形に限定されない。帯状
材料１１３Ａに設けられた開口部１１４の形状の変形例
を図１５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に例示す
る。
【０１２６】また、実施の形態５においては、支持体１
０上にカソード電極１１及び電子放出体２４を形成した
後に、支持体１０上にゲート電極支持部１１２を、例え
ば、サンドブラスト法に基づき形成してもよい。また、
ゲート電極支持部１１２を、例えば、ＣＶＤ法とエッチ
ング法の組合せに基づき形成してもよい。
０上にカソード電極１１及び電子放出体２４を形成した
後に、支持体１０上にゲート電極支持部１１２を、例え
ば、サンドブラスト法に基づき形成してもよい。また、
ゲート電極支持部１１２を、例えば、ＣＶＤ法とエッチ
ング法の組合せに基づき形成してもよい。
【０１２７】更には、実施の形態５において、［工程−
４１０］を実行した後、［工程−４００］を実行しても
よい。あるいは又、［工程−４００］を実行した後、
［工程−４１０］と同様の工程において、ストライプ状
のカソード電極１１の形成、下地層２１の形成を行った
後、［工程−４２０］を実行し、次いで、ＣＶＤ法に基
づき炭素薄膜で下地層を被覆してもよい。即ち、第２Ｅ
の製造方法を採用してもよい。このように、実施の形態
５の電界放出素子の製造方法には各種の変形が存在す
る。これらの各種の変形を、以下の表３に纏めた。尚、
表３中、数字は、形成あるいは工程実行の順序を意味す
る。
４１０］を実行した後、［工程−４００］を実行しても
よい。あるいは又、［工程−４００］を実行した後、
［工程−４１０］と同様の工程において、ストライプ状
のカソード電極１１の形成、下地層２１の形成を行った
後、［工程−４２０］を実行し、次いで、ＣＶＤ法に基
づき炭素薄膜で下地層を被覆してもよい。即ち、第２Ｅ
の製造方法を採用してもよい。このように、実施の形態
５の電界放出素子の製造方法には各種の変形が存在す
る。これらの各種の変形を、以下の表３に纏めた。尚、
表３中、数字は、形成あるいは工程実行の順序を意味す
る。
【０１２８】［表３］
【０１２９】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。
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。
【０１３０】実施の形態１〜実施の形態５においては、
専ら高抵抗材料から下地層を形成したが、その代わり
に、例えば、ニッケル（Ｎｉ）といった導電材料から下
地層を構成することで、本発明の電子放出体の製造方
法、冷陰極電界電子放出素子の製造方法、あるいは、冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法を実行してもよ
い。この場合の炭素薄膜の形成条件は、表１あるいは表
２と同様とすればよい。尚、導電材料から成る下地層と
カソード電極との間に電子放出体の作動の安定化を図る
ために高抵抗材料層を形成してもよい。
専ら高抵抗材料から下地層を形成したが、その代わり
に、例えば、ニッケル（Ｎｉ）といった導電材料から下
地層を構成することで、本発明の電子放出体の製造方
法、冷陰極電界電子放出素子の製造方法、あるいは、冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法を実行してもよ
い。この場合の炭素薄膜の形成条件は、表１あるいは表
２と同様とすればよい。尚、導電材料から成る下地層と
カソード電極との間に電子放出体の作動の安定化を図る
ために高抵抗材料層を形成してもよい。
【０１３１】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。あ
るいは又、ゲート電極に複数の第１の開口部を設け、絶
縁層にかかる複数の第１の開口部に連通した１つの第２
の開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設ける形態
とすることもできる。
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。あ
るいは又、ゲート電極に複数の第１の開口部を設け、絶
縁層にかかる複数の第１の開口部に連通した１つの第２
の開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設ける形態
とすることもできる。
【０１３２】本発明の冷陰極電界電子放出素子におい
て、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に更に第２の絶
縁層６２を設け、第２の絶縁層６２上に収束電極６３を
設けてもよい。このような構造を有する電界放出素子の
模式的な一部端面図を図１６に示す。第２の絶縁層６２
には、第１の開口部１４Ａに連通した第３の開口部６４
が設けられている。収束電極６３の形成は、例えば、実
施の形態２にあっては、［工程−２２０］において、絶
縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成した
後、第２の絶縁層６２を形成し、次いで、第２の絶縁層
６２上にパターニングされた収束電極６３を形成した
後、収束電極６３、第２の絶縁層６２に第３の開口部６
４を設け、更に、ゲート電極１３に第１の開口部１４Ａ
を設ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存し
て、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の
画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束
電極とすることもでき、あるいは又、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収束電極とするこ
ともできる。
て、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に更に第２の絶
縁層６２を設け、第２の絶縁層６２上に収束電極６３を
設けてもよい。このような構造を有する電界放出素子の
模式的な一部端面図を図１６に示す。第２の絶縁層６２
には、第１の開口部１４Ａに連通した第３の開口部６４
が設けられている。収束電極６３の形成は、例えば、実
施の形態２にあっては、［工程−２２０］において、絶
縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成した
後、第２の絶縁層６２を形成し、次いで、第２の絶縁層
６２上にパターニングされた収束電極６３を形成した
後、収束電極６３、第２の絶縁層６２に第３の開口部６
４を設け、更に、ゲート電極１３に第１の開口部１４Ａ
を設ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存し
て、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の
画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束
電極とすることもでき、あるいは又、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収束電極とするこ
ともできる。
【０１３３】尚、収束電極は、このような方法にて形成
するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−
Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ2か
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。
するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−
Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ2か
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。
【０１３４】ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状
の導電材料（開口部を有する）で被覆した形式のゲート
電極とすることもできる。この場合には、カソード電極
を、矩形形状を有する実施の形態１にて説明したと同様
の構造としておく。そして、ゲート電極に正の電圧（例
えば１６０ボルト）を印加する。更には、各画素を構成
するカソード電極とカソード電極制御回路との間に、例
えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかる
スイッチング素子の作動によって、各画素を構成するカ
ソード電極への印加状態を制御し、画素の発光状態を制
御する。
の導電材料（開口部を有する）で被覆した形式のゲート
電極とすることもできる。この場合には、カソード電極
を、矩形形状を有する実施の形態１にて説明したと同様
の構造としておく。そして、ゲート電極に正の電圧（例
えば１６０ボルト）を印加する。更には、各画素を構成
するカソード電極とカソード電極制御回路との間に、例
えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかる
スイッチング素子の作動によって、各画素を構成するカ
ソード電極への印加状態を制御し、画素の発光状態を制
御する。
【０１３５】あるいは又、カソード電極を、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カソード電
極とすることもできる。この場合には、１枚のシート状
の導電材料の所定の部分に、電界放出素子から成り、各
画素を構成する電子放出領域を形成しておく。そして、
カソード電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。更
には、各画素を構成する矩形形状のゲート電極とゲート
電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッ
チング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によ
って、各画素を構成する電子放出部への電界の加わる状
態を制御し、画素の発光状態を制御する。
１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電
極とすることもできる。この場合には、１枚のシート状
の導電材料の所定の部分に、電界放出素子から成り、各
画素を構成する電子放出領域を形成しておく。そして、
カソード電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。更
には、各画素を構成する矩形形状のゲート電極とゲート
電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッ
チング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によ
って、各画素を構成する電子放出部への電界の加わる状
態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１３６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、電子放出体の先端部が先鋭化されてお
り、しかも、アスペクトル比が高く、且つ、炭素薄膜に
よって構成されており、更には、先端部がアノード電極
に向かっているので、電子放出効率を非常に高くするこ
とが可能であり、電流効率、即ち、カソード電流値に対
するアノード電流値の比も良好である。また、かかる冷
陰極電界電子放出素子を用いて構成された冷陰極電界電
子放出表示装置は、例えば、３電極型構造を有する場
合、ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部、第２の開
口部の直径をミクロンオーダとしても所望の電子放出電
流密度を得ることが可能になるため、高精度な半導体プ
ロセスを使用する必要はなく、冷陰極電界電子放出表示
装置を作製することが可能となる。
明においては、電子放出体の先端部が先鋭化されてお
り、しかも、アスペクトル比が高く、且つ、炭素薄膜に
よって構成されており、更には、先端部がアノード電極
に向かっているので、電子放出効率を非常に高くするこ
とが可能であり、電流効率、即ち、カソード電流値に対
するアノード電流値の比も良好である。また、かかる冷
陰極電界電子放出素子を用いて構成された冷陰極電界電
子放出表示装置は、例えば、３電極型構造を有する場
合、ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部、第２の開
口部の直径をミクロンオーダとしても所望の電子放出電
流密度を得ることが可能になるため、高精度な半導体プ
ロセスを使用する必要はなく、冷陰極電界電子放出表示
装置を作製することが可能となる。
【０１３７】本発明においては、電子放出部を５００゜
Ｃ以下の温度で形成することが可能であるが故に、ガラ
ス基板から成る支持体上に電子放出部を作製することが
でき、且つ、錐状の電子放出体を一度に所望の位置に形
成することができるので、従来の冷陰極電界電子放出素
子の製造工程数に比べて工程数を削減できる。その結
果、安価に、簡便に、しかも、量産性を持って冷陰極電
界電子放出素子や冷陰極電界電子放出表示装置を作製す
ることができる。また大面積に均一に電子放出部を形成
できることから、表示画面が大面積化されても、高度に
均一な輝度分布と画質を有する表示装置を提供すること
ができる。
Ｃ以下の温度で形成することが可能であるが故に、ガラ
ス基板から成る支持体上に電子放出部を作製することが
でき、且つ、錐状の電子放出体を一度に所望の位置に形
成することができるので、従来の冷陰極電界電子放出素
子の製造工程数に比べて工程数を削減できる。その結
果、安価に、簡便に、しかも、量産性を持って冷陰極電
界電子放出素子や冷陰極電界電子放出表示装置を作製す
ることができる。また大面積に均一に電子放出部を形成
できることから、表示画面が大面積化されても、高度に
均一な輝度分布と画質を有する表示装置を提供すること
ができる。
【０１３８】しかも、本発明の冷陰極電界電子放出素子
における電子放出部は高抵抗材料から構成されているの
で、従来の冷陰極電界電子放出素子に比べ電子放出電流
の時間変動が抑制され、安定した発光を得ることが可能
である。
における電子放出部は高抵抗材料から構成されているの
で、従来の冷陰極電界電子放出素子に比べ電子放出電流
の時間変動が抑制され、安定した発光を得ることが可能
である。
【図１】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示
装置の模式的な一部断面図である。
装置の模式的な一部断面図である。
【図２】発明の実施の形態１における冷陰極電界電子放
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。
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３】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示
装置におけるアノードパネルの製造方法を説明するため
の基板等の模式的な一部断面図である。
装置におけるアノードパネルの製造方法を説明するため
の基板等の模式的な一部断面図である。
【図４】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示
装置の変形例における１つの電子放出部の模式的な斜視
図である。
装置の変形例における１つの電子放出部の模式的な斜視
図である。
【図５】発明の実施の形態２の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。
装置の模式的な一部端面図である。
【図６】発明の実施の形態２の冷陰極電界電子放出表示
装置におけるカソードパネルとアノードパネルを分解し
たときの模式的な部分的斜視図である。
装置におけるカソードパネルとアノードパネルを分解し
たときの模式的な部分的斜視図である。
【図７】発明の実施の形態２における冷陰極電界電子放
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。
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】図７に引き続き、発明の実施の形態２における
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。
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９】発明の実施の形態３における冷陰極電界電子放
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。
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１０】発明の実施の形態３における冷陰極電界電子
放出素子の変形例の模式的な一部端面図である。
放出素子の変形例の模式的な一部端面図である。
【図１１】発明の実施の形態４における冷陰極電界電子
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。
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】図１２に引き続き、発明の実施の形態４にお
ける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。
ける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】発明の実施の形態５における冷陰極電界電子
放出素子の模式的な一部断面図、及び、ゲート電極等の
模式的な配置図である。
放出素子の模式的な一部断面図、及び、ゲート電極等の
模式的な配置図である。
【図１４】発明の実施の形態５の変形例における冷陰極
電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
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５におけるゲート電極の有
する複数の開口部を示す模式的な平面図である。
する複数の開口部を示す模式的な平面図である。
【図１６】発明の実施の形態２の冷陰極電界電子放出素
子の変形であって、収束電極を備えた冷陰極電界電子放
出素子の模式的な一部端面図である。
子の変形であって、収束電極を備えた冷陰極電界電子放
出素子の模式的な一部端面図である。
【図１７】スピント型冷陰極電界電子放出素子を備えた
従来の冷陰極電界電子放出表示装置の構成例を示す模式
図である。
従来の冷陰極電界電子放出表示装置の構成例を示す模式
図である。
【図１８】従来のスピント型冷陰極電界電子放出素子の
製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面
図である。
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、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説明するための支持体等
の模式的な一部端面図である。
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。
ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２
・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４Ａ・・・開
口部、１４Ｂ・・・第２の開口部、１５・・・電子放出
部、２０・・・高抵抗材料、２１・・・下地層、２２・
・・基部、２３・・・炭素薄膜、２４・・・電子放出
体、３０・・・基板、３１，３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ・
・・蛍光体層、３２・・・・・・ブラックマトリック
ス、３３・・・アノード電極、３４・・・枠体、４０・
・・カソード電極制御回路、４１・・・ゲート電極制御
回路、４２・・・アノード電極制御回路
ル、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２
・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４Ａ・・・開
口部、１４Ｂ・・・第２の開口部、１５・・・電子放出
部、２０・・・高抵抗材料、２１・・・下地層、２２・
・・基部、２３・・・炭素薄膜、２４・・・電子放出
体、３０・・・基板、３１，３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ・
・・蛍光体層、３２・・・・・・ブラックマトリック
ス、３３・・・アノード電極、３４・・・枠体、４０・
・・カソード電極制御回路、４１・・・ゲート電極制御
回路、４２・・・アノード電極制御回路
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5C031 DD17
5C036 EE01 EE02 EE16 EE19 EF01
EF06 EF09 EG02 EG12
Claims (12)
- 【請求項１】基体上に形成された絶縁材料又は高抵抗材
料から成る錐状の基部、及び、該基部の表面を被覆した
炭素薄膜から構成されていることを特徴とする電子放出
体。 - 【請求項２】（ａ）基体上に下地層を形成する工程と、 （ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、から成り、 工程（ｂ）において、化学的気相成長法に基づき炭素薄
膜で該下地層が被覆される前に、該化学的気相成長法に
おけるスパッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基
部を形成することを特徴とする電子放出体の製造方法。 - 【請求項３】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部、から成る冷陰極電界電
子放出素子であって、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料
又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表
面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴と
する冷陰極電界電子放出素子。 - 【請求項４】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部と、 （Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料
又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表
面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴と
する冷陰極電界電子放出素子。 - 【請求項５】支持体及びカソード電極の上には絶縁層が
形成され、該絶縁層上にゲート電極が形成され、該絶縁
層には、ゲート電極に設けられた開口部に連通した第２
の開口部が形成され、第２の開口部の底部に電子放出部
が露出してい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。 - 【請求項６】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられた
カソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備
えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成
る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部、から成り、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料
又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表
面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴と
する冷陰極電界電子放出表示装置。 - 【請求項７】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられた
カソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備
えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成
る冷陰極電界電子放出表示装置であって、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部と、 （Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された絶縁材料
又は高抵抗材料から成る錐状の基部、及び、該基部の表
面を被覆した炭素薄膜から構成されていることを特徴と
する冷陰極電界電子放出表示装置。 - 【請求項８】冷陰極電界電子放出素子において、支持体
及びカソード電極の上には絶縁層が形成され、該絶縁層
上にゲート電極が形成され、該絶縁層には、ゲート電極
に設けられた開口部に連通した第２の開口部が形成さ
れ、第２の開口部の底部に電子放出部が露出しているこ
とを特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電子放出表
示装置。 - 【請求項９】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部、から成り、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された錐状の基
部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構成さ
れている冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 電子放出体を、 （ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、 （ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、 工程（ｂ）において、化学的気相成長法に基づき炭素薄
膜で該下地層が被覆される前に、該化学的気相成長法に
おけるスパッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基
部を形成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１０】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
極と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部と、 （Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極、から成り、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された錐状の基
部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構成さ
れている冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、 電子放出体を、 （ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、 （ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、 工程（ｂ）において、化学的気相成長法に基づき炭素薄
膜で該下地層が被覆される前に、該化学的気相成長法に
おけるスパッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基
部を形成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１１】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
成り、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部、から成り、 該電子放出体は、カソード電極上に形成された錐状の基
部、及び、該基部の表面を被覆した炭素薄膜から構成さ
れている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であっ
て、 電子放出体を、 （ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、 （ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、 工程（ｂ）において、化学的気相成長法に基づき炭素薄
膜で該下地層が被覆される前に、該化学的気相成長法に
おけるスパッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基
部を形成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。 - 【請求項１２】冷陰極電界電子放出素子が複数設けられ
たカソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを
備えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて
成り、 冷陰極電界電子放出素子は、 （Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、 （Ｂ）カソード電極上に形成された複数の錐状の電子放
出体から構成された電子放出部と、 （Ｃ）電子放出部の上方に配設され、開口部を有するゲ
ート電極から成り、該電子放出体は、カソード電極上に
形成された錐状の基部、及び、該基部の表面を被覆した
炭素薄膜から構成されている冷陰極電界電子放出表示装
置の製造方法であって、 電子放出体を、 （ａ）カソード電極上に下地層を形成する工程と、 （ｂ）化学的気相成長法に基づき炭素薄膜で該下地層を
被覆する工程、によって形成し、 工程（ｂ）において、化学的気相成長法に基づき炭素薄
膜で該下地層が被覆される前に、該化学的気相成長法に
おけるスパッタリング作用に基づき、下地層に錐状の基
部を形成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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191390A JP2003007196A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191390A JP2003007196A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003007196A true JP2003007196A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19030022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001191390A Pending JP2003007196A (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 電子放出体及びその製造方法、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003007196A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010034060A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Qinghua Univ | 電界放出陰極装置及び電界放出表示装置 |
-
2001
- 2001-06-25 JP JP2001191390A patent/JP2003007196A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010034060A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Qinghua Univ | 電界放出陰極装置及び電界放出表示装置 |
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