JP2003086080A - 冷陰極電界電子放出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置 - Google Patents
冷陰極電界電子放出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置Info
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- JP2003086080A JP2003086080A JP2001279404A JP2001279404A JP2003086080A JP 2003086080 A JP2003086080 A JP 2003086080A JP 2001279404 A JP2001279404 A JP 2001279404A JP 2001279404 A JP2001279404 A JP 2001279404A JP 2003086080 A JP2003086080 A JP 2003086080A
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- cathode electrode
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡素な構造であるにも拘わらず、放出される電
子の収束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、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
に設けられた電子放出部１６と、電子放出部１６の上方
に配設され、開口部１４を有するゲート電極１３から成
り、電界放出部１６からゲート電極１３までの高さを
Ｈ、開口部１４の最も広い部分の長さをＷとしたとき、
Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する。
子の収束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、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
に設けられた電子放出部１６と、電子放出部１６の上方
に配設され、開口部１４を有するゲート電極１３から成
り、電界放出部１６からゲート電極１３までの高さを
Ｈ、開口部１４の最も広い部分の長さをＷとしたとき、
Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極電界電子放
出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置に関する。
出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置に関する。
【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
トリックス状に配列され、各画素に対応した電子放出領
域を有するカソードパネルと、電子放出領域から放出さ
れた電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を
有するアノードパネルとが、真空層を挟んで対向配置さ
れた構成を有する。各電子放出領域には、通常、複数の
電子放出部が形成され、更に、電子放出部から電子を引
き出すためのゲート電極が形成されている。電子の放出
に関与する最小構造単位（ここでは、電子放出部とゲー
ト電極を有する部分）が冷陰極電界電子放出素子（以
下、単に、電界放出素子と呼ぶ場合がある）である。
に、表示装置と呼ぶ場合がある）は、一般に、２次元マ
トリックス状に配列され、各画素に対応した電子放出領
域を有するカソードパネルと、電子放出領域から放出さ
れた電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を
有するアノードパネルとが、真空層を挟んで対向配置さ
れた構成を有する。各電子放出領域には、通常、複数の
電子放出部が形成され、更に、電子放出部から電子を引
き出すためのゲート電極が形成されている。電子の放出
に関与する最小構造単位（ここでは、電子放出部とゲー
ト電極を有する部分）が冷陰極電界電子放出素子（以
下、単に、電界放出素子と呼ぶ場合がある）である。
【０００４】かかる従来の電界放出素子の代表例の１つ
として、電子放出部を円錐形の導電体で構成した、所謂
スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子が知られてい
る。スピント型電界放出素子を組み込んだ表示装置の概
念図を、図３７に示す。この表示装置は、カソードパネ
ルＣＰとアノードパネルＡＰとが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ
程度の距離を隔てて枠体２４を介して対向配置された構
成を有し、両パネルの間の空間が真空とされている。ス
ピント型電界放出素子は、カソードパネルＣＰに形成さ
れており、支持体３１０上に形成されたカソード電極３
１１と、カソード電極３１１及び支持体３１０上に形成
された絶縁層３１２と、絶縁層３１２上に形成されたゲ
ート電極３１３と、ゲート電極３１３及び絶縁層３１２
に設けられた開口部３１４と、開口部３１４の底部に位
置するカソード電極３１１上に形成された円錐形の電子
放出部３１６から構成されている。ゲート電極３１３と
カソード電極３１１とは、互いに異なる方向に各々スト
ライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が
重複する領域（以下、重複領域あるいは電子放出領域と
呼ぶ場合がある）に、通常、複数のスピント型電界放出
素子が形成されている。カソード電極３１１の射影像の
延びる方向とゲート電極３１３の射影像の延びる方向
は、通常、９０度の角度を成す。重複領域（電子放出領
域）は、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示画
面として機能する領域）内に、通常、２次元マトリック
ス状に配列されている。
として、電子放出部を円錐形の導電体で構成した、所謂
スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子が知られてい
る。スピント型電界放出素子を組み込んだ表示装置の概
念図を、図３７に示す。この表示装置は、カソードパネ
ルＣＰとアノードパネルＡＰとが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ
程度の距離を隔てて枠体２４を介して対向配置された構
成を有し、両パネルの間の空間が真空とされている。ス
ピント型電界放出素子は、カソードパネルＣＰに形成さ
れており、支持体３１０上に形成されたカソード電極３
１１と、カソード電極３１１及び支持体３１０上に形成
された絶縁層３１２と、絶縁層３１２上に形成されたゲ
ート電極３１３と、ゲート電極３１３及び絶縁層３１２
に設けられた開口部３１４と、開口部３１４の底部に位
置するカソード電極３１１上に形成された円錐形の電子
放出部３１６から構成されている。ゲート電極３１３と
カソード電極３１１とは、互いに異なる方向に各々スト
ライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が
重複する領域（以下、重複領域あるいは電子放出領域と
呼ぶ場合がある）に、通常、複数のスピント型電界放出
素子が形成されている。カソード電極３１１の射影像の
延びる方向とゲート電極３１３の射影像の延びる方向
は、通常、９０度の角度を成す。重複領域（電子放出領
域）は、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示画
面として機能する領域）内に、通常、２次元マトリック
ス状に配列されている。
【０００５】一方、アノードパネルＡＰは、基板２０
と、基板２０上に設けられた蛍光体層２１と、蛍光体層
２１上に設けられたアノード電極２３から構成されてい
る。図３７では、カラー表示装置を想定してストライプ
状又はドット状にパターニングされた蛍光体層２１を示
すが、単色表示の表示装置については、蛍光体層２１は
特にパターニングされていなくともよい。尚、パターニ
ングされた蛍光体層２１間の隙間は、表示画面のコント
ラスト向上を目的としたブラックマトリックス２２で埋
め込まれている。単色表示装置における各画素（カラー
表示装置では各サブピクセル）は、カソードパネル側に
おいて重複領域に形成されたスピント型電界放出素子の
一群と、これらのスピント型電界放出素子の一群に対面
したアノードパネル側の蛍光体層２１とによって構成さ
れている。表示装置の有効領域には、かかる画素が、例
えば数十万個ものオーダーにて配列されている。
と、基板２０上に設けられた蛍光体層２１と、蛍光体層
２１上に設けられたアノード電極２３から構成されてい
る。図３７では、カラー表示装置を想定してストライプ
状又はドット状にパターニングされた蛍光体層２１を示
すが、単色表示の表示装置については、蛍光体層２１は
特にパターニングされていなくともよい。尚、パターニ
ングされた蛍光体層２１間の隙間は、表示画面のコント
ラスト向上を目的としたブラックマトリックス２２で埋
め込まれている。単色表示装置における各画素（カラー
表示装置では各サブピクセル）は、カソードパネル側に
おいて重複領域に形成されたスピント型電界放出素子の
一群と、これらのスピント型電界放出素子の一群に対面
したアノードパネル側の蛍光体層２１とによって構成さ
れている。表示装置の有効領域には、かかる画素が、例
えば数十万個ものオーダーにて配列されている。
【０００６】カソード電極３１１とゲート電極３１３と
の間に或る電位差を与えると、電子放出部３１６の近傍
に生じた電界によって電子放出部３１６の先端から電子
が、量子トンネル効果に基づき放出される。スピント型
電界放出素子における電子放出部３１６の鋭く尖った先
端形状は、低い駆動電圧で大きな放出電子電流を得る上
で効果的な形状である。放出された電子は、アノードパ
ネル側のアノード電極２３に引き付けられ、アノード電
極２３と基板２０との間に形成された発光体層である蛍
光体層２１に衝突する。その結果、蛍光体層２１が励起
されて発光し、所望の画像を得ることができる。この電
界放出素子の動作は、基本的には、ゲート電極３１３及
びカソード電極３１１に印加される電圧によって制御さ
れる。
の間に或る電位差を与えると、電子放出部３１６の近傍
に生じた電界によって電子放出部３１６の先端から電子
が、量子トンネル効果に基づき放出される。スピント型
電界放出素子における電子放出部３１６の鋭く尖った先
端形状は、低い駆動電圧で大きな放出電子電流を得る上
で効果的な形状である。放出された電子は、アノードパ
ネル側のアノード電極２３に引き付けられ、アノード電
極２３と基板２０との間に形成された発光体層である蛍
光体層２１に衝突する。その結果、蛍光体層２１が励起
されて発光し、所望の画像を得ることができる。この電
界放出素子の動作は、基本的には、ゲート電極３１３及
びカソード電極３１１に印加される電圧によって制御さ
れる。
【０００７】かかるスピント型電界放出素子の製造方法
の概要を、以下、図３８及び図３９を参照して説明す
る。この製造方法は、基本的には、円錐形の電子放出部
３１６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３１４に対して蒸着粒子は垂直に入射
するが、開口部３１４の端部の付近に形成されるオーバ
ーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部
３１４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３１６を自己整合的に形成
する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除
去を容易とするために、絶縁層３１２及びゲート電極３
１３上に剥離層３１８を予め形成しておく方法について
説明する。
の概要を、以下、図３８及び図３９を参照して説明す
る。この製造方法は、基本的には、円錐形の電子放出部
３１６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３１４に対して蒸着粒子は垂直に入射
するが、開口部３１４の端部の付近に形成されるオーバ
ーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部
３１４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３１６を自己整合的に形成
する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除
去を容易とするために、絶縁層３１２及びゲート電極３
１３上に剥離層３１８を予め形成しておく方法について
説明する。
【０００８】［工程−１０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体３１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るカソー
ド電極３１１を形成した後、全面にＳｉＯ2から成る絶
縁層３１２を形成し、更に絶縁層３１２上に導電材料か
ら成るストライプ状のゲート電極３１３を形成する。次
に、ゲート電極３１３及び絶縁層３１２に、エッチング
用マスクとして機能するレジスト層３１７をリソグラフ
ィ技術によって形成する（図３８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３１３、絶縁層３１２に開口部３１４を形成する。
開口部３１４の底部にカソード電極３１１が露出してい
る。その後、レジスト層３１７をアッシング技術によっ
て除去する。こうして、図３８の（Ｂ）に示す構造を得
ることができる。
ら成る支持体３１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るカソー
ド電極３１１を形成した後、全面にＳｉＯ2から成る絶
縁層３１２を形成し、更に絶縁層３１２上に導電材料か
ら成るストライプ状のゲート電極３１３を形成する。次
に、ゲート電極３１３及び絶縁層３１２に、エッチング
用マスクとして機能するレジスト層３１７をリソグラフ
ィ技術によって形成する（図３８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３１３、絶縁層３１２に開口部３１４を形成する。
開口部３１４の底部にカソード電極３１１が露出してい
る。その後、レジスト層３１７をアッシング技術によっ
て除去する。こうして、図３８の（Ｂ）に示す構造を得
ることができる。
【０００９】［工程−２０］次に、アルミニウムを斜め
蒸着することにより、剥離層３１８を形成する。このと
き、支持体３１０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３１４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３
１３及び絶縁層３１２上に剥離層３１８を形成すること
ができる。この剥離層３１８は、開口部３１４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３１４
が実質的に縮径される（図３９の（Ｃ）参照）。
蒸着することにより、剥離層３１８を形成する。このと
き、支持体３１０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３１４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３
１３及び絶縁層３１２上に剥離層３１８を形成すること
ができる。この剥離層３１８は、開口部３１４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３１４
が実質的に縮径される（図３９の（Ｃ）参照）。
【００１０】［工程−３０］次に、全面に例えばモリブ
デン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、図３９の
（Ａ）に示すように、剥離層３１８上でオーバーハング
形状を有する導電材料層３１９が成長するに伴い、開口
部３１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口
部３１４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３１４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３１４の底部には円錐形
の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部
３１６となる。
デン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、図３９の
（Ａ）に示すように、剥離層３１８上でオーバーハング
形状を有する導電材料層３１９が成長するに伴い、開口
部３１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口
部３１４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３１４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３１４の底部には円錐形
の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部
３１６となる。
【００１１】［工程−４０］その後、電気化学的プロセ
ス及び湿式プロセスによって剥離層３１８を絶縁層３１
２及びゲート電極３１３の表面から剥離し、絶縁層３１
２及びゲート電極３１３の上方の導電材料層３１９を選
択的に除去する。その結果、図３９の（Ｂ）に示すよう
に、開口部３１４の底部に位置するカソード電極３１１
上に円錐形の電子放出部３１６を残すことができる。次
いで、絶縁層３１２を等方的にエッチングし、ゲート電
極３１３の開口部端部を露出させることが好ましい（図
３９の（Ｃ）参照）。
ス及び湿式プロセスによって剥離層３１８を絶縁層３１
２及びゲート電極３１３の表面から剥離し、絶縁層３１
２及びゲート電極３１３の上方の導電材料層３１９を選
択的に除去する。その結果、図３９の（Ｂ）に示すよう
に、開口部３１４の底部に位置するカソード電極３１１
上に円錐形の電子放出部３１６を残すことができる。次
いで、絶縁層３１２を等方的にエッチングし、ゲート電
極３１３の開口部端部を露出させることが好ましい（図
３９の（Ｃ）参照）。
【００１２】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３１６
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３１６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３１６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３１９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３１
８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３１８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３１６
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３１６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３１６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３１９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３１
８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３１８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。
【００１３】そこで、円錐形の電子放出部３１６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。
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。
【００１４】例えば、第５９回応用物理学会学術講演会
講演予稿集ｐ．４８０，演題番号１５ｐ−Ｐ−１３（１
９９８年）には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）薄膜が提案されている。また、炭素系材料を薄膜状
に形成した場合、この薄膜の加工（パターニング）方法
が必要となる。かかるパターニング方法として、例えば
同講演予稿集ｐ．４８９，演題番号１６ｐ−Ｎ−１１
（１９９８年）には、酸素ガスをエッチングガスとして
用いたダイヤモンド薄膜のＥＣＲプラズマ加工が提案さ
れている。ダイヤモンド薄膜のプラズマ加工におけるエ
ッチング用マスクとしては、一般にＳｉＯ2系材料が用
いられている。
講演予稿集ｐ．４８０，演題番号１５ｐ−Ｐ−１３（１
９９８年）には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）薄膜が提案されている。また、炭素系材料を薄膜状
に形成した場合、この薄膜の加工（パターニング）方法
が必要となる。かかるパターニング方法として、例えば
同講演予稿集ｐ．４８９，演題番号１６ｐ−Ｎ−１１
（１９９８年）には、酸素ガスをエッチングガスとして
用いたダイヤモンド薄膜のＥＣＲプラズマ加工が提案さ
れている。ダイヤモンド薄膜のプラズマ加工におけるエ
ッチング用マスクとしては、一般にＳｉＯ2系材料が用
いられている。
【００１５】更には、第６０回応用物理学会学術講演会
講演予稿集ｐ．６３１，演題番号２ｐ−Ｈ−６（１９９
９年）には、石英基板上に電子ビーム蒸着法によって形
成したチタン薄膜表面をダイヤモンドパウダーによりス
クラッチ加工を施した後、チタン薄膜をパターニングし
て中央部に数μｍのギャップを設け、次いで、ノンドー
プダイヤモンド薄膜をチタン薄膜上に成膜する平面構造
型電子エミッターが開示されている。あるいは又、第６
０回応用物理学会学術講演会講演予稿集ｐ．６３２，演
題番号２ｐ−Ｈ−１１（１９９９年）には、金属クロス
ラインを付けた石英ガラス上にカーボンナノチューブを
形成する技術が開示されている。
講演予稿集ｐ．６３１，演題番号２ｐ−Ｈ−６（１９９
９年）には、石英基板上に電子ビーム蒸着法によって形
成したチタン薄膜表面をダイヤモンドパウダーによりス
クラッチ加工を施した後、チタン薄膜をパターニングし
て中央部に数μｍのギャップを設け、次いで、ノンドー
プダイヤモンド薄膜をチタン薄膜上に成膜する平面構造
型電子エミッターが開示されている。あるいは又、第６
０回応用物理学会学術講演会講演予稿集ｐ．６３２，演
題番号２ｐ−Ｈ−１１（１９９９年）には、金属クロス
ラインを付けた石英ガラス上にカーボンナノチューブを
形成する技術が開示されている。
【００１６】また、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。
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】炭素薄膜を用いた電界
放出素子（以下、平面型電界放出素子と呼ぶ場合があ
る）の模式的な一部端面図を図４０に示す。この平面型
電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電
極１１と、カソード電極１１及び支持体１０上に形成さ
れた絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電
極１３と、ゲート電極１３に設けられた開口部１４と、
絶縁層１２に設けられ、開口部１４と連通した第２の開
口部１５と、第２の開口部１５の底部に位置するカソー
ド電極１１上に形成された炭素薄膜から成る電子放出部
１６から構成されている。ゲート電極１３とカソード電
極１１とは、互いに異なる方向に各々ストライプ状に形
成されており、これらの両電極の射影像が重複する重複
領域に、通常、複数の平面型電界放出素子が形成されて
いる。カソード電極１１の射影像の延びる方向とゲート
電極１３の射影像の延びる方向は、通常、９０度の角度
を成す。重複領域（電子放出領域）は、カソードパネル
ＣＰの有効領域内に、通常、２次元マトリックス状に配
列されている。
放出素子（以下、平面型電界放出素子と呼ぶ場合があ
る）の模式的な一部端面図を図４０に示す。この平面型
電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電
極１１と、カソード電極１１及び支持体１０上に形成さ
れた絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電
極１３と、ゲート電極１３に設けられた開口部１４と、
絶縁層１２に設けられ、開口部１４と連通した第２の開
口部１５と、第２の開口部１５の底部に位置するカソー
ド電極１１上に形成された炭素薄膜から成る電子放出部
１６から構成されている。ゲート電極１３とカソード電
極１１とは、互いに異なる方向に各々ストライプ状に形
成されており、これらの両電極の射影像が重複する重複
領域に、通常、複数の平面型電界放出素子が形成されて
いる。カソード電極１１の射影像の延びる方向とゲート
電極１３の射影像の延びる方向は、通常、９０度の角度
を成す。重複領域（電子放出領域）は、カソードパネル
ＣＰの有効領域内に、通常、２次元マトリックス状に配
列されている。
【００１８】通常、電子放出部１６の頂面からゲート電
極１３の頂面までの高さをＨ、開口部１４の最も広い部
分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈの値は３以上である。
極１３の頂面までの高さをＨ、開口部１４の最も広い部
分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈの値は３以上である。
【００１９】ゲート電極１３及びカソード電極１１に印
加される電圧の電位差によって電界が生じる。電子放出
部１６の表面における、カソード電極１１の法線方向
（Ｚ方向と呼ぶ）の電界強度成分をＥZ、カソード電極
１１の表面と平行な方向（Ｘ方向と呼ぶ）の電界強度成
分をＥXとする。図４１の（Ａ）及び（Ｂ）に、電界強
度成分ＥZ及び電界強度成分ＥXのシミュレーション結果
を模式的に示す。
加される電圧の電位差によって電界が生じる。電子放出
部１６の表面における、カソード電極１１の法線方向
（Ｚ方向と呼ぶ）の電界強度成分をＥZ、カソード電極
１１の表面と平行な方向（Ｘ方向と呼ぶ）の電界強度成
分をＥXとする。図４１の（Ａ）及び（Ｂ）に、電界強
度成分ＥZ及び電界強度成分ＥXのシミュレーション結果
を模式的に示す。
【００２０】平面型電界放出素子にあっては、電子放出
部１６のどこからでも電子は放出され得る。従って、平
面型電界放出素子において、電子が放出される起点を厳
密に制御することは困難である。そして、電界強度成分
ＥZはゲート電極１３に近い領域ほど急激に高い値とな
るが故に、ゲート電極１３に近い電子放出部１６の領域
から主に電子が放出される。
部１６のどこからでも電子は放出され得る。従って、平
面型電界放出素子において、電子が放出される起点を厳
密に制御することは困難である。そして、電界強度成分
ＥZはゲート電極１３に近い領域ほど急激に高い値とな
るが故に、ゲート電極１３に近い電子放出部１６の領域
から主に電子が放出される。
【００２１】従って、かかる電子放出部１６の領域から
放出された電子がゲート電極１３や絶縁層１２に衝突す
る確率が高くなる。この状態を図４２に模式的に示す。
その結果、ゲート電極１３に損傷が発生し易いし、アノ
ード電極２３に到達し得る電子の量が少なくなる。
放出された電子がゲート電極１３や絶縁層１２に衝突す
る確率が高くなる。この状態を図４２に模式的に示す。
その結果、ゲート電極１３に損傷が発生し易いし、アノ
ード電極２３に到達し得る電子の量が少なくなる。
【００２２】しかも、電界強度成分ＥXもゲート電極１
３に近い領域ほど高い値となるが故に、電子放出部１６
から放出された電子は、Ｘ方向であってゲート電極１３
に近づく方向に或る運動量を与えられ、更には、ゲート
電極１３に引き付けられるが故に、広がりをもってアノ
ード電極２３に到達し（この状態を図４２に模式的に示
す）、デフォーカスや光学的クロストーク発生の原因と
なる。また、絶縁層１２やスペーサ（図示せず）と電子
の衝突によって、絶縁層１２やスペーサに帯電現象が発
生し易い。ここで、スペーサとは、カソードパネルＣＰ
とアノードパネルＡＰとの間の距離を一定に保つための
補助的手段であり、有効領域内に等間隔にあるいは不規
則に配置されている。
３に近い領域ほど高い値となるが故に、電子放出部１６
から放出された電子は、Ｘ方向であってゲート電極１３
に近づく方向に或る運動量を与えられ、更には、ゲート
電極１３に引き付けられるが故に、広がりをもってアノ
ード電極２３に到達し（この状態を図４２に模式的に示
す）、デフォーカスや光学的クロストーク発生の原因と
なる。また、絶縁層１２やスペーサ（図示せず）と電子
の衝突によって、絶縁層１２やスペーサに帯電現象が発
生し易い。ここで、スペーサとは、カソードパネルＣＰ
とアノードパネルＡＰとの間の距離を一定に保つための
補助的手段であり、有効領域内に等間隔にあるいは不規
則に配置されている。
【００２３】このような現象を解決するために、現状で
は、ゲート電極１３の上方に収束電極を設ける対策が検
討されているが、収束電極の作製のために工程数が増加
するいった問題や、表示装置の構造が複雑になるといっ
た問題がある。
は、ゲート電極１３の上方に収束電極を設ける対策が検
討されているが、収束電極の作製のために工程数が増加
するいった問題や、表示装置の構造が複雑になるといっ
た問題がある。
【００２４】従って、本発明の目的は、簡素な構造であ
るにも拘わらず、放出される電子の収束性に優れた冷陰
極電界電子放出素子、及び、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を提供す
ることにある。
るにも拘わらず、放出される電子の収束性に優れた冷陰
極電界電子放出素子、及び、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を提供す
ることにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
は、（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極と、
（Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部と、
（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、電子放出部からゲート電極までの
高さをＨ、開口部の最も広い部分の長さをＷとしたと
き、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足することを特徴とする。
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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、
（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、電子放出部からゲート電極までの
高さをＨ、開口部の最も広い部分の長さをＷとしたと
き、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足す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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、
（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、電子放出部からゲート電極までの
高さをＨ、開口部の最も広い部分の長さをＷとしたと
き、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、
（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、電子放出部からゲート電極までの
高さをＨ、開口部の最も広い部分の長さをＷとしたと
き、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足することを特徴とする。
【００２７】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、電子を放出するカソード電極と、（Ｂ）
カソード電極の上方に配設され、開口部を有するゲート
電極、から成り、カソード電極からゲート電極までの高
さをＨ、開口部の最も広い部分の長さをＷとしたとき、
Ｗ／Ｈ≦２．５を満足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は、（Ａ）支持体
上に設けられ、電子を放出するカソード電極と、（Ｂ）
カソード電極の上方に配設され、開口部を有するゲート
電極、から成り、カソード電極からゲート電極までの高
さをＨ、開口部の最も広い部分の長さをＷとしたとき、
Ｗ／Ｈ≦２．５を満足することを特徴とする。
【００２８】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、電子を放出す
るカソード電極と、（Ｂ）カソード電極の上方に配設さ
れ、開口部を有するゲート電極、から成り、カソード電
極からゲート電極までの高さをＨ、開口部の最も広い部
分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足するこ
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、電子を放出す
るカソード電極と、（Ｂ）カソード電極の上方に配設さ
れ、開口部を有するゲート電極、から成り、カソード電
極からゲート電極までの高さをＨ、開口部の最も広い部
分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足するこ
とを特徴とする。
【００２９】本発明の第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、Ｗ／Ｈ≦２．０を満足することが一層好ましく、Ｗ
／Ｈ≦１．５を満足することが更に一層好ましい。尚、
冷陰極電界電子放出素子を後述する第２の構造を有する
冷陰極電界電子放出素子とする場合には、Ｗ／Ｈ≦１．
２を満足することが一層好ましい。
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、Ｗ／Ｈ≦２．０を満足することが一層好ましく、Ｗ
／Ｈ≦１．５を満足することが更に一層好ましい。尚、
冷陰極電界電子放出素子を後述する第２の構造を有する
冷陰極電界電子放出素子とする場合には、Ｗ／Ｈ≦１．
２を満足することが一層好ましい。
【００３０】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（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
に設けられた電子放出部と、（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、ゲー
ト電極及びカソード電極に印加される電圧の電位差によ
って生じる電界において、開口部中心に位置する電子放
出部の部分の表面におけるカソード電極法線方向の電界
強度成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところに位置
する開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の長さを
Ｌとし、開口部中心から最も遠いところに位置する開口
部の該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌのところ
に位置する電子放出部の部分の表面におけるカソード電
極法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC≧
０．３ＥZEを満足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
に設けられた電子放出部と、（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、ゲー
ト電極及びカソード電極に印加される電圧の電位差によ
って生じる電界において、開口部中心に位置する電子放
出部の部分の表面におけるカソード電極法線方向の電界
強度成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところに位置
する開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の長さを
Ｌとし、開口部中心から最も遠いところに位置する開口
部の該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌのところ
に位置する電子放出部の部分の表面におけるカソード電
極法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC≧
０．３ＥZEを満足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３
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、
（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、ゲート電極及びカソード電極に印
加される電圧の電位差によって生じる電界において、開
口部中心に位置する電子放出部の部分の表面におけるカ
ソード電極法線方向の電界強度成分をＥZC、開口部中心
から最も遠いところに位置する開口部の部分と開口部中
心とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部中心から最も
遠いところに位置する開口部の該部分から開口部中心に
向かって０．２Ｌのところに位置する電子放出部の部分
の表面におけるカソード電極法線方向の電界強度成分を
ＥZEとしたとき、ＥZC≧０．３ＥZEを満足することを特
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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、
（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、ゲート電極及びカソード電極に印
加される電圧の電位差によって生じる電界において、開
口部中心に位置する電子放出部の部分の表面におけるカ
ソード電極法線方向の電界強度成分をＥZC、開口部中心
から最も遠いところに位置する開口部の部分と開口部中
心とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部中心から最も
遠いところに位置する開口部の該部分から開口部中心に
向かって０．２Ｌのところに位置する電子放出部の部分
の表面におけるカソード電極法線方向の電界強度成分を
ＥZEとしたとき、ＥZC≧０．３ＥZEを満足することを特
徴とする。
【００３２】上記の目的を達成するための本発明の第４
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、電子を放出するカソード電極と、（Ｂ）
カソード電極の上方に配設され、開口部を有するゲート
電極、から成り、ゲート電極及びカソード電極に印加さ
れる電圧の電位差によって生じる電界において、開口部
中心に位置するカソード電極の部分の表面におけるカソ
ード電極法線方向の電界強度成分をＥZC、開口部中心か
ら最も遠いところに位置する開口部の部分と開口部中心
とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部中心から最も遠
いところに位置する開口部の該部分から開口部中心に向
かって０．２Ｌのところに位置するカソード電極の部分
の表面におけるカソード電極法線方向の電界強度成分を
ＥZEとしたとき、ＥZC≧０．３ＥZEを満足することを特
徴とする。
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（Ａ）支持体
上に設けられ、電子を放出するカソード電極と、（Ｂ）
カソード電極の上方に配設され、開口部を有するゲート
電極、から成り、ゲート電極及びカソード電極に印加さ
れる電圧の電位差によって生じる電界において、開口部
中心に位置するカソード電極の部分の表面におけるカソ
ード電極法線方向の電界強度成分をＥZC、開口部中心か
ら最も遠いところに位置する開口部の部分と開口部中心
とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部中心から最も遠
いところに位置する開口部の該部分から開口部中心に向
かって０．２Ｌのところに位置するカソード電極の部分
の表面におけるカソード電極法線方向の電界強度成分を
ＥZEとしたとき、ＥZC≧０．３ＥZEを満足することを特
徴とする。
【００３３】上記の目的を達成するための本発明の第４
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、電子を放出す
るカソード電極と、（Ｂ）カソード電極の上方に配設さ
れ、開口部を有するゲート電極、から成り、ゲート電極
及びカソード電極に印加される電圧の電位差によって生
じる電界において、開口部中心に位置するカソード電極
の部分の表面におけるカソード電極法線方向の電界強度
成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところに位置する
開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の長さをＬと
し、開口部中心から最も遠いところに位置する開口部の
該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌのところに位
置するカソード電極の部分の表面におけるカソード電極
法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC≧０．
３ＥZEを満足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、電子を放出す
るカソード電極と、（Ｂ）カソード電極の上方に配設さ
れ、開口部を有するゲート電極、から成り、ゲート電極
及びカソード電極に印加される電圧の電位差によって生
じる電界において、開口部中心に位置するカソード電極
の部分の表面におけるカソード電極法線方向の電界強度
成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところに位置する
開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の長さをＬと
し、開口部中心から最も遠いところに位置する開口部の
該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌのところに位
置するカソード電極の部分の表面におけるカソード電極
法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC≧０．
３ＥZEを満足することを特徴とする。
【００３４】本発明の第３の態様若しくは第４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、Ｅ ZC≧０．５ＥZEを満足することが一層好ましい。
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、Ｅ ZC≧０．５ＥZEを満足することが一層好ましい。
【００３５】本発明の第１の態様〜第４の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子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あるいはカソード
電極が露出している構成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。
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あるいはカソード
電極が露出している構成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。
【００３６】あるいは又、本発明の第１の態様〜第４の
態様に係る冷陰極電界電子放出素子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
された帯状材料層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。
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
された帯状材料層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。
【００３７】本発明の第１の態様若しくは第３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、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。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＝４．０２〜４．８７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝
４．５３〜４．９５ｅＶ）、アルミニウム（Φ＝４．２
８ｅＶ）、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＝２．１４ｅＶ）、ＬａＢ6（Φ＝２．６６〜
２．７６ｅＶ）、ＢａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、
ＳｒＯ（Φ＝１．２５〜１．６ｅＶ）、Ｙ2Ｏ3（Φ＝
２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、
ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅ
Ｖ）、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。
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、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。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＝４．０２〜４．８７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝
４．５３〜４．９５ｅＶ）、アルミニウム（Φ＝４．２
８ｅＶ）、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＝２．１４ｅＶ）、ＬａＢ6（Φ＝２．６６〜
２．７６ｅＶ）、ＢａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、
ＳｒＯ（Φ＝１．２５〜１．６ｅＶ）、Ｙ2Ｏ3（Φ＝
２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、
ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅ
Ｖ）、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。
【００３８】特に好ましい電子放出部の構成材料とし
て、炭素薄膜を挙げることができる。電子放出部を炭素
薄膜から構成する場合、１０6Ｖ／ｍ以下の電界強度に
て、冷陰極電界電子放出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。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。炭素系薄膜の形態
には、薄膜状や板状はもとより、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、
具体的には、ナノクリスタルダイヤモンド、ナノクリス
タルグラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンフ
ァイバー、カーボンシートを挙げることができる。
て、炭素薄膜を挙げることができる。電子放出部を炭素
薄膜から構成する場合、１０6Ｖ／ｍ以下の電界強度に
て、冷陰極電界電子放出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。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。炭素系薄膜の形態
には、薄膜状や板状はもとより、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、
具体的には、ナノクリスタルダイヤモンド、ナノクリス
タルグラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンフ
ァイバー、カーボンシートを挙げることができる。
【００３９】ところで、レジスト層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（ＣＨx）
系あるいは（ＣＦx）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層の側壁
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
層の消耗も激しい。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。
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（ＣＨx）
系あるいは（ＣＦx）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層の側壁
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
層の消耗も激しい。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。
【００４０】このような問題を解決するためには、例え
ば、カソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成
し、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜から成る電子放
出部を形成する構成とすればよい。即ち、この電界放出
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。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。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。
ば、カソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成
し、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜から成る電子放
出部を形成する構成とすればよい。即ち、この電界放出
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。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。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。
【００４１】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。
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。
【００４２】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、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、
絶縁層に第２の開口部を設けた後、炭素薄膜選択成長領
域上に炭素薄膜を形成する前にこの工程を実行すること
が好ましい。
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、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、
絶縁層に第２の開口部を設けた後、炭素薄膜選択成長領
域上に炭素薄膜を形成する前にこの工程を実行すること
が好ましい。
【００４３】炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソー
ド電極表面に金属粒子を付着させる方法として、例え
ば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の
領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク層）で被
覆した状態で、溶媒と金属粒子から成る層を炭素薄膜選
択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形
成した後、溶媒を除去し、金属粒子を残す方法を挙げる
ことができる。あるいは又、カソード電極表面に金属粒
子を付着させる工程として、例えば、炭素薄膜選択成長
領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を適切
な材料（例えば、マスク層）で被覆した状態で、金属粒
子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子をカソード
電極表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱するこ
とによって分解し、以て、表面に金属粒子が付着したカ
ソード電極の部分から成る炭素薄膜選択成長領域を得る
方法を挙げることができる。この場合、具体的には、溶
媒と金属化合物粒子から成る層を炭素薄膜選択成長領域
を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成した後、
溶媒を除去し、金属化合物粒子を残す方法を例示するこ
とができる。金属化合物粒子は、金属粒子を構成する金
属のハロゲン化物（例えば、ヨウ化物、塩化物、臭化物
等）、酸化物、水酸化物及び有機金属から成る群から選
択された少なくとも１種類の材料から成ることが好まし
い。尚、これらの方法においては、適切な段階で、炭素
薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以外
の領域を被覆した材料（例えば、マスク層）を除去す
る。
ド電極表面に金属粒子を付着させる方法として、例え
ば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の
領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク層）で被
覆した状態で、溶媒と金属粒子から成る層を炭素薄膜選
択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形
成した後、溶媒を除去し、金属粒子を残す方法を挙げる
ことができる。あるいは又、カソード電極表面に金属粒
子を付着させる工程として、例えば、炭素薄膜選択成長
領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を適切
な材料（例えば、マスク層）で被覆した状態で、金属粒
子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子をカソード
電極表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱するこ
とによって分解し、以て、表面に金属粒子が付着したカ
ソード電極の部分から成る炭素薄膜選択成長領域を得る
方法を挙げることができる。この場合、具体的には、溶
媒と金属化合物粒子から成る層を炭素薄膜選択成長領域
を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成した後、
溶媒を除去し、金属化合物粒子を残す方法を例示するこ
とができる。金属化合物粒子は、金属粒子を構成する金
属のハロゲン化物（例えば、ヨウ化物、塩化物、臭化物
等）、酸化物、水酸化物及び有機金属から成る群から選
択された少なくとも１種類の材料から成ることが好まし
い。尚、これらの方法においては、適切な段階で、炭素
薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以外
の領域を被覆した材料（例えば、マスク層）を除去す
る。
【００４４】炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソー
ド電極表面に金属薄膜を形成する方法として、例えば、
炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域
以外の領域を適切な材料で被覆した状態での、電解メッ
キ法、無電解メッキ法、ＭＯＣＶＤ法を含むＣＶＤ法
（化学的気相成長法）、物理的気相成長法（ＰＶＤ法、
Physical Vapor Deposition 法）等の公知の方法を挙げ
ることができる。尚、物理的気相成長法として、（ａ）
電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各
種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパ
ッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロ
ンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネ
トロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング
法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング
法、（ｄ）ＤＣ(direct current)法、ＲＦ法、多陰極
法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーテ
ィング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオ
ンプレーティング法を挙げることができる。
ド電極表面に金属薄膜を形成する方法として、例えば、
炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域
以外の領域を適切な材料で被覆した状態での、電解メッ
キ法、無電解メッキ法、ＭＯＣＶＤ法を含むＣＶＤ法
（化学的気相成長法）、物理的気相成長法（ＰＶＤ法、
Physical Vapor Deposition 法）等の公知の方法を挙げ
ることができる。尚、物理的気相成長法として、（ａ）
電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各
種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパ
ッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロ
ンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネ
トロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング
法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング
法、（ｄ）ＤＣ(direct current)法、ＲＦ法、多陰極
法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーテ
ィング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオ
ンプレーティング法を挙げることができる。
【００４５】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）、亜鉛（Ｚ
ｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂ
ｉ）、銀（Ａｇ）、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種類の金属から構成されていることが好ましい。
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）、亜鉛（Ｚ
ｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂ
ｉ）、銀（Ａｇ）、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種類の金属から構成されていることが好ましい。
【００４６】あるいは又、電子放出部を構成する材料と
して、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構
成する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるよ
うな材料から適宜選択してもよい。即ち、銀（Ａｇ）、
アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の
金属；シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半
導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アル
ミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化
ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、フッ
化バリウム（ＢａＦ2）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）
等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、
電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えて
いる必要はない。
して、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構
成する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるよ
うな材料から適宜選択してもよい。即ち、銀（Ａｇ）、
アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の
金属；シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半
導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アル
ミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化
ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、フッ
化バリウム（ＢａＦ2）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）
等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、
電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えて
いる必要はない。
【００４７】本発明の第２の態様若しくは第４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、電子放出部に相当するカソード電極を構成する材料
として、タングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ク
ロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、あるいはこれらの合金
や化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、Ｍｏ
Ｓｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）、ある
いは半導体、炭素薄膜を例示することができる。かかる
カソード電極の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが
望ましいが、かかる範囲に限定するものではない。カソ
ード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や
熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング
法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法
との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法等を挙げるこ
とができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直
接、ストライプ状のカソード電極を形成することが可能
である。
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、電子放出部に相当するカソード電極を構成する材料
として、タングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ク
ロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、あるいはこれらの合金
や化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、Ｍｏ
Ｓｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）、ある
いは半導体、炭素薄膜を例示することができる。かかる
カソード電極の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが
望ましいが、かかる範囲に限定するものではない。カソ
ード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や
熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング
法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法
との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法等を挙げるこ
とができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直
接、ストライプ状のカソード電極を形成することが可能
である。
【００４８】あるいは又、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、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，Ｂ
ａ，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、閾値電界の低減といった
観点、あるいは、電子放出部や電子放出部に相当するカ
ソード電極の耐久性といった観点から好ましい。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、例えば、カソード電極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、例えば、カソード電極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〜
４．０μｍ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を形成
することができ、あるいは又、カソード電極上に電子放
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、リフトオフ法
により、電子放出部として機能するカソード電極を形成
することもできる。
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、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，Ｂ
ａ，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、閾値電界の低減といった
観点、あるいは、電子放出部や電子放出部に相当するカ
ソード電極の耐久性といった観点から好ましい。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、例えば、カソード電極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、例えば、カソード電極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〜
４．０μｍ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を形成
することができ、あるいは又、カソード電極上に電子放
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、リフトオフ法
により、電子放出部として機能するカソード電極を形成
することもできる。
【００４９】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等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ
2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；あるいはシリコン（Ｓ
ｉ）等の半導体；ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、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
形状に応じた開口部を有するマスクを用いて蒸着を行っ
たり、かかる開口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層を上述した材料か
ら適宜選択して予め作製しておき、かかる帯状材料層を
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等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ
2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；あるいはシリコン（Ｓ
ｉ）等の半導体；ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、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
形状に応じた開口部を有するマスクを用いて蒸着を行っ
たり、かかる開口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層を上述した材料か
ら適宜選択して予め作製しておき、かかる帯状材料層を
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。
【００５０】また、第１の構造を有する冷陰極電界電子
放出素子にあっては、カソード電極を構成する材料とし
て、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル
（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；これらの金属
元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化
物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等の
シリサイド）；シリコン（Ｓｉ）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。
放出素子にあっては、カソード電極を構成する材料とし
て、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル
（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；これらの金属
元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化
物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等の
シリサイド）；シリコン（Ｓｉ）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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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（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）に電子放出部（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内に、通常、２次元マト
リクス状に配列されている。
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（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）に電子放出部（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内に、通常、２次元マト
リクス状に配列されている。
【００５６】本発明の第１の態様〜第４の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子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、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。開口部の平面形状が円形の場合、
「Ｗ」は直径に該当し、「Ｌ」は半径に該当する。ま
た、開口部の平面形状が楕円の場合、「Ｗ」は長軸に該
当し、「Ｌ」は長軸の１／２に該当する。開口部の平面
形状が矩形の場合、「Ｗ」は対角線に該当し、「Ｌ」は
対角線の１／２に該当する。開口部の中心とは、開口部
の平面形状が円形や楕円形、正方形や長方形、正多角形
でない場合、開口部の平面形状の重心点を指す。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直接
形成することができる。ゲート電極に１つの開口部を設
け、かかるゲート電極に設けられた１つの開口部と連通
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開口部を設け、かかる
ゲート電極に設けられた複数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つの電子放出部を設けても
よい。尚、このような場合であって、カソード電極が電
子放出部に相当する場合には、ゲート電極に設けられた
開口部をカソード電極に垂直に射影したときに形成され
る開口部の像が占める部分を、便宜上、カソード電極に
おける電子放出部とする。
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、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。開口部の平面形状が円形の場合、
「Ｗ」は直径に該当し、「Ｌ」は半径に該当する。ま
た、開口部の平面形状が楕円の場合、「Ｗ」は長軸に該
当し、「Ｌ」は長軸の１／２に該当する。開口部の平面
形状が矩形の場合、「Ｗ」は対角線に該当し、「Ｌ」は
対角線の１／２に該当する。開口部の中心とは、開口部
の平面形状が円形や楕円形、正方形や長方形、正多角形
でない場合、開口部の平面形状の重心点を指す。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直接
形成することができる。ゲート電極に１つの開口部を設
け、かかるゲート電極に設けられた１つの開口部と連通
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開口部を設け、かかる
ゲート電極に設けられた複数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つの電子放出部を設けても
よい。尚、このような場合であって、カソード電極が電
子放出部に相当する場合には、ゲート電極に設けられた
開口部をカソード電極に垂直に射影したときに形成され
る開口部の像が占める部分を、便宜上、カソード電極に
おける電子放出部とする。
【００５７】絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｎ、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。第２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、
Ｎ、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。第２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、
【００５８】第２の構造を有する冷陰極電界電子放出素
子にあっては、絶縁材料から成るゲート電極支持部が形
成されている。この場合、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層材料を埋め込
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
持部形成用の絶縁層材料が残り、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層材料を形成し、露光及び現像によ
ってこの絶縁層材料をパターニングした後、焼成を行う
方法である。
子にあっては、絶縁材料から成るゲート電極支持部が形
成されている。この場合、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層材料を埋め込
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
持部形成用の絶縁層材料が残り、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層材料を形成し、露光及び現像によ
ってこの絶縁層材料をパターニングした後、焼成を行う
方法である。
【００５９】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、
冷陰極電界電子放出素子の動作安定化、電子放出特性の
均一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料と
して、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）といったカーボン
系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材
料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化
タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができ
る。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、
ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することができる。
抵抗値は、概ね１×１０5〜１×１０7Ω、好ましくは数
ＭΩとすればよい。
層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面が
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、
冷陰極電界電子放出素子の動作安定化、電子放出特性の
均一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料と
して、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）といったカーボン
系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材
料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化
タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができ
る。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、
ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することができる。
抵抗値は、概ね１×１０5〜１×１０7Ω、好ましくは数
ＭΩとすればよい。
【００６０】カソードパネルを構成する支持体あるいは
アノードパネルを構成する基板は、少なくとも表面が絶
縁性部材より構成されていればよく、ガラス基板、表面
に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶
縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された
半導体基板を挙げることができる。
アノードパネルを構成する基板は、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。
【００６１】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。
【００６２】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。
【００６３】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。
【００６４】本発明の第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あるいは冷陰極電界電子放
出表示装置においては、電子放出部からゲート電極まで
の高さＨと、開口部の最も広い部分の長さＷとの関係を
規定することによって、電子を放出する電子放出部やカ
ソード電極の部分の表面における電界を適切化すること
ができ、電子放出部やカソード電極における電子の放出
起点を開口部中心及びその近傍の電子放出部やカソード
電極の部分とすることが可能となる。また、本発明の第
２の態様若しくは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出
素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置においては、
開口部中心に位置する電子放出部あるいはカソード電極
の部分の表面におけるＺ方向の電界強度成分ＥZCと、開
口部端部近傍の電子放出部あるいはカソード電極の部分
の表面におけるＺ方向の電界強度成分ＥZEとの関係を規
定することによって、電子を放出する電子放出部やカソ
ード電極の部分の表面における電界を適切化することが
でき、電子放出部やカソード電極における電子の放出起
点を開口部中心及びその近傍の電子放出部やカソード電
極の部分とすることが可能となる。
係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放
出表示装置においては、電子放出部からゲート電極まで
の高さＨと、開口部の最も広い部分の長さＷとの関係を
規定することによって、電子を放出する電子放出部やカ
ソード電極の部分の表面における電界を適切化すること
ができ、電子放出部やカソード電極における電子の放出
起点を開口部中心及びその近傍の電子放出部やカソード
電極の部分とすることが可能となる。また、本発明の第
２の態様若しくは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出
素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置においては、
開口部中心に位置する電子放出部あるいはカソード電極
の部分の表面におけるＺ方向の電界強度成分ＥZCと、開
口部端部近傍の電子放出部あるいはカソード電極の部分
の表面におけるＺ方向の電界強度成分ＥZEとの関係を規
定することによって、電子を放出する電子放出部やカソ
ード電極の部分の表面における電界を適切化することが
でき、電子放出部やカソード電極における電子の放出起
点を開口部中心及びその近傍の電子放出部やカソード電
極の部分とすることが可能となる。
【００６５】
【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。尚、実施の形態１〜実施の形態１１及び
実施の形態１８は、本発明の第１の態様及び第３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）及び本発明の第１の態様及び第３の態様に係
る冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と略称
する）に関し、実施の形態１２〜実施の形態１７及び実
施の形態１９は、本発明の第２の態様及び第４の態様に
係る電界放出素子及び本発明の第２の態様及び第４の態
様に係る表示装置に関する。また、実施の形態１〜実施
の形態１７における電界放出素子は、第１の構造を有
し、実施の形態１８〜実施の形態１９における電界放出
素子は、第２の構造を有する。
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。尚、実施の形態１〜実施の形態１１及び
実施の形態１８は、本発明の第１の態様及び第３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）及び本発明の第１の態様及び第３の態様に係
る冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と略称
する）に関し、実施の形態１２〜実施の形態１７及び実
施の形態１９は、本発明の第２の態様及び第４の態様に
係る電界放出素子及び本発明の第２の態様及び第４の態
様に係る表示装置に関する。また、実施の形態１〜実施
の形態１７における電界放出素子は、第１の構造を有
し、実施の形態１８〜実施の形態１９における電界放出
素子は、第２の構造を有する。
【００６６】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様及び第３の態様に係る電界放出素子と及び
本発明の第１の態様及び第３の態様に係る表示装置に関
する。
の第１の態様及び第３の態様に係る電界放出素子と及び
本発明の第１の態様及び第３の態様に係る表示装置に関
する。
【００６７】実施の形態１における電界放出素子の模式
的な一部端面図を図１に示し、表示装置の模式的な一部
端面図を図２に示し、カソードパネル及びアノードパネ
ルの一部分の模式的な分解斜視図を図３に示す。
的な一部端面図を図１に示し、表示装置の模式的な一部
端面図を図２に示し、カソードパネル及びアノードパネ
ルの一部分の模式的な分解斜視図を図３に示す。
【００６８】実施の形態１における電界放出素子は第１
の構造を有し、開口部の平面形状は円形である。具体的
には、実施の形態１における電界放出素子は、支持体１
０上に設けられたカソード電極１１と、カソード電極１
１上に設けられた電子放出部１６と、電子放出部１６の
上方に配設され、電子放出部１６から放出された電子を
通過させるための開口部１４を有するゲート電極１３か
ら成る。また、支持体１０及びカソード電極１１の上に
は絶縁層１２が形成され、絶縁層１２上にゲート電極１
３が形成され、絶縁層１２には、ゲート電極１３に設け
られた開口部１４に連通した第２の開口部１５が形成さ
れている。電子放出部１６は炭素薄膜から成り、絶縁層
１２は比誘電率κ＝４．２のＳｉＯ2から成る。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重複領域
（１画素分の領域に相当し、電子放出領域とも呼ぶ）
に、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。尚、図２に示す端面図に
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１４，１５及び電子放出部１６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１に示したとおりである。
の構造を有し、開口部の平面形状は円形である。具体的
には、実施の形態１における電界放出素子は、支持体１
０上に設けられたカソード電極１１と、カソード電極１
１上に設けられた電子放出部１６と、電子放出部１６の
上方に配設され、電子放出部１６から放出された電子を
通過させるための開口部１４を有するゲート電極１３か
ら成る。また、支持体１０及びカソード電極１１の上に
は絶縁層１２が形成され、絶縁層１２上にゲート電極１
３が形成され、絶縁層１２には、ゲート電極１３に設け
られた開口部１４に連通した第２の開口部１５が形成さ
れている。電子放出部１６は炭素薄膜から成り、絶縁層
１２は比誘電率κ＝４．２のＳｉＯ2から成る。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重複領域
（１画素分の領域に相当し、電子放出領域とも呼ぶ）
に、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。尚、図２に示す端面図に
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１４，１５及び電子放出部１６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１に示したとおりである。
【００６９】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２１（赤色発光蛍光体層２１Ｒ、緑色発光蛍光体
層２１Ｇ、青色発光蛍光体層２１Ｂ）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２１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２１と蛍光体層
２１との間の基板２０上にはブラックマトリックス２２
が形成されている。
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２１（赤色発光蛍光体層２１Ｒ、緑色発光蛍光体
層２１Ｇ、青色発光蛍光体層２１Ｂ）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２１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２１と蛍光体層
２１との間の基板２０上にはブラックマトリックス２２
が形成されている。
【００７０】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２１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１７が設けられてお
り、この貫通孔１７には真空排気後に封じ切られたチッ
プ管１８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。図２は表示装置の完成状態を示
しており、図示したチップ管１８は既に封じ切られてい
る。
とを、電界放出素子と蛍光体層２１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１７が設けられてお
り、この貫通孔１７には真空排気後に封じ切られたチッ
プ管１８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。図２は表示装置の完成状態を示
しており、図示したチップ管１８は既に封じ切られてい
る。
【００７１】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３０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
高い正電圧がアノード電極制御回路３２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３０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３
１からビデオ信号を入力する。カソード電極１１とゲー
ト電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界によ
り、量子トンネル効果に基づき電子放出部１６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２１に衝突する。その結果、蛍光体層２１
が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。
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１６に印加される電圧によって制御される。
ソード電極制御回路３０から印加され、ゲート電極１３
には相対的な正電圧がゲート電極制御回路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
高い正電圧がアノード電極制御回路３２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３０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３
１からビデオ信号を入力する。カソード電極１１とゲー
ト電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界によ
り、量子トンネル効果に基づき電子放出部１６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２１に衝突する。その結果、蛍光体層２１
が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。
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１６に印加される電圧によって制御される。
【００７２】実施の形態１においては、電子放出部１６
からゲート電極１３までの高さＨ（具体的には、電子放
出部１６の頂面からゲート電極１３の頂面までの高さ
Ｈ）を３μｍ、開口部の最も広い部分の長さ（具体的に
は、開口部１４の直径）Ｗを６μｍとした。即ち、Ｗ／
Ｈ＝２であり、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する。
からゲート電極１３までの高さＨ（具体的には、電子放
出部１６の頂面からゲート電極１３の頂面までの高さ
Ｈ）を３μｍ、開口部の最も広い部分の長さ（具体的に
は、開口部１４の直径）Ｗを６μｍとした。即ち、Ｗ／
Ｈ＝２であり、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する。
【００７３】ゲート電極１３及びカソード電極１１に印
加される電圧の電位差によって電界が生じる。電子放出
部１６の表面における、カソード電極１１の法線方向
（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZ、カソード電極１１の
表面と平行な方向（Ｘ方向）の電界強度成分をＥXとす
る。図４の（Ａ）及び（Ｂ）に、絶縁層１２としてＳｉ
Ｏ2を使用し、Ｗ／Ｈ＝６μｍ／３μｍ＝２の条件にお
ける電界強度成分ＥZ及び電界強度成分ＥXのシミュレー
ション結果を模式的に示す。
加される電圧の電位差によって電界が生じる。電子放出
部１６の表面における、カソード電極１１の法線方向
（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZ、カソード電極１１の
表面と平行な方向（Ｘ方向）の電界強度成分をＥXとす
る。図４の（Ａ）及び（Ｂ）に、絶縁層１２としてＳｉ
Ｏ2を使用し、Ｗ／Ｈ＝６μｍ／３μｍ＝２の条件にお
ける電界強度成分ＥZ及び電界強度成分ＥXのシミュレー
ション結果を模式的に示す。
【００７４】図４の（Ａ）からも明らかなように、電子
放出部１６の中心における電界強度成分ＥZが最も弱く
なり、電子放出部１６の中心から離れるに従い電界強度
成分ＥZは高い値となる。従って、電子放出部１６の中
心から離れるに従い、より一層電子が放出されるように
なる。しかも、電子放出部１６の中心における電界強度
成分ＥXが最も低い値となる。従って、電子放出部１６
の中心あるいはその近傍においては、電子はカソード電
極１１の法線と平行な方向（Ｚ方向）に放出される。そ
れ故、放出された電子の収束性に優れ、電子放出部１６
から放出された電子がゲート電極１３や絶縁層１２に衝
突し難くなるし、デフォーカスや光学的クロストークが
発生し難くなる。
放出部１６の中心における電界強度成分ＥZが最も弱く
なり、電子放出部１６の中心から離れるに従い電界強度
成分ＥZは高い値となる。従って、電子放出部１６の中
心から離れるに従い、より一層電子が放出されるように
なる。しかも、電子放出部１６の中心における電界強度
成分ＥXが最も低い値となる。従って、電子放出部１６
の中心あるいはその近傍においては、電子はカソード電
極１１の法線と平行な方向（Ｚ方向）に放出される。そ
れ故、放出された電子の収束性に優れ、電子放出部１６
から放出された電子がゲート電極１３や絶縁層１２に衝
突し難くなるし、デフォーカスや光学的クロストークが
発生し難くなる。
【００７５】また、ゲート電極１３及びカソード電極１
１に印加される電圧の電位差によって生じる電界におい
て、開口部１４の中心（図１においては、点線Ｃで示
す）に位置する電子放出部１６の部分の表面におけるカ
ソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZC、
開口部１４の中心から最も遠いところに位置する開口部
１４（ゲート電極開口端部）の部分と開口部１４の中心
とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部１４の中心から
最も遠いところに位置する開口部１４（ゲート電極開口
端部）の部分から開口部１４の中心に向かってＬ’＝
０．２Ｌのところに位置する電子放出部１６の部分（図
１においては、点線Ｅで示す）の表面におけるカソード
電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZEとしたと
き、ＥZC＝０．３０２ＥZEである。即ち、ＥZC≧０．３
ＥZEを満足している。尚、後述する実施の形態２〜実施
の形態１１においても同様である。
１に印加される電圧の電位差によって生じる電界におい
て、開口部１４の中心（図１においては、点線Ｃで示
す）に位置する電子放出部１６の部分の表面におけるカ
ソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZC、
開口部１４の中心から最も遠いところに位置する開口部
１４（ゲート電極開口端部）の部分と開口部１４の中心
とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部１４の中心から
最も遠いところに位置する開口部１４（ゲート電極開口
端部）の部分から開口部１４の中心に向かってＬ’＝
０．２Ｌのところに位置する電子放出部１６の部分（図
１においては、点線Ｅで示す）の表面におけるカソード
電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZEとしたと
き、ＥZC＝０．３０２ＥZEである。即ち、ＥZC≧０．３
ＥZEを満足している。尚、後述する実施の形態２〜実施
の形態１１においても同様である。
【００７６】尚、図４に示すような電界強度成分ＥZ，
ＥXを得るためのＷ／Ｈの値と絶縁層を構成する材料の
比誘電率κとの関係を図５に示す。図５から、絶縁層と
して従来から使用されている材料を用いる場合、Ｗ／Ｈ
の値が２．５以下であれば、図４に示す電界強度成分Ｅ
Z，ＥXを得ることができることが判る。尚、図５におい
て、白丸は、絶縁層が設けられていないときの、あるい
は又、絶縁層やゲート電極支持部が電子放出部あるいは
電子放出部に相当するカソード電極の部分から遠く離れ
ている、即ち、第２の構造を有する電界放出素子におけ
るＷ／Ｈの値である。
ＥXを得るためのＷ／Ｈの値と絶縁層を構成する材料の
比誘電率κとの関係を図５に示す。図５から、絶縁層と
して従来から使用されている材料を用いる場合、Ｗ／Ｈ
の値が２．５以下であれば、図４に示す電界強度成分Ｅ
Z，ＥXを得ることができることが判る。尚、図５におい
て、白丸は、絶縁層が設けられていないときの、あるい
は又、絶縁層やゲート電極支持部が電子放出部あるいは
電子放出部に相当するカソード電極の部分から遠く離れ
ている、即ち、第２の構造を有する電界放出素子におけ
るＷ／Ｈの値である。
【００７７】ところで、Ｗ／Ｈ＞３の場合、ゲート電極
近傍において電界強度成分ＥXは急激に高い値を示し、
また、電界強度成分ＥZもゲート電極近傍において高い
値を示す。このような現象は、ＸＺ平面でゲート電極を
切断したと仮定したとき、切断されたゲート電極の片側
のそれぞれからの電界が支配的となることに起因する。
Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する場合、ＸＺ平面でゲート電極
を切断したと仮定したとき、切断されたゲート電極の両
側の距離が非常に近くなるので、係るゲート電極の両側
が、電界強度成分ＥXを打ち消す方向に、また電界強度
成分ＥZを強め合う方向に、相互に作用する。その結
果、電界強度成分ＥXが弱くなるだけでなく、開口部中
心にまで電界強度成分ＥZが加わる。
近傍において電界強度成分ＥXは急激に高い値を示し、
また、電界強度成分ＥZもゲート電極近傍において高い
値を示す。このような現象は、ＸＺ平面でゲート電極を
切断したと仮定したとき、切断されたゲート電極の片側
のそれぞれからの電界が支配的となることに起因する。
Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する場合、ＸＺ平面でゲート電極
を切断したと仮定したとき、切断されたゲート電極の両
側の距離が非常に近くなるので、係るゲート電極の両側
が、電界強度成分ＥXを打ち消す方向に、また電界強度
成分ＥZを強め合う方向に、相互に作用する。その結
果、電界強度成分ＥXが弱くなるだけでなく、開口部中
心にまで電界強度成分ＥZが加わる。
【００７８】以下、実施の形態１における電界放出素子
及び表示装置の製造方法を、図６を参照して説明する。
及び表示装置の製造方法を、図６を参照して説明する。
【００７９】［工程−１００］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を支持体１０上に
形成する。ストライプ状のカソード電極１１は、図面の
紙面左右方向に延びている。導電材料層は、例えばスパ
ッタリング法により形成された厚さ約０．２μｍの銅
（Ｃｕ）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を支持体１０上に
形成する。ストライプ状のカソード電極１１は、図面の
紙面左右方向に延びている。導電材料層は、例えばスパ
ッタリング法により形成された厚さ約０．２μｍの銅
（Ｃｕ）層から成る。
【００８０】［工程−１１０］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３μｍ
の絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の成膜条件の一例
を、下記の表１に示す。
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３μｍ
の絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の成膜条件の一例
を、下記の表１に示す。
【００８１】［表１］
［絶縁層の成膜条件］
ＴＥＯＳ流量：８００ＳＣＣＭ
Ｏ2流量 ：６００ＳＣＣＭ
圧力 ：１．１ｋＰａ
ＲＦパワー ：０．７ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
成膜温度 ：４００゜Ｃ
【００８２】［工程−１２０］その後、絶縁層１２上に
開口部１４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）から成り、厚さ０．２μｍの導電材料
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上に開口部１４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
面の紙面垂直方向）に延びている。引き続き、ゲート電
極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口部
１５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６に示す構造を得ることがで
きる。絶縁層１２のエッチング条件を以下の表２に例示
する。実施の形態１においては、開口部１４と第２の開
口部１５とは、一対一の対応関係にある。即ち、１つの
開口部１４に対応して、１つの第２の開口部１５が形成
される。尚、開口部１４，１５の平面形状は、直径６μ
ｍの円形である。即ち、Ｗ／Ｈの値は２である。これら
の開口部１４，１５を、例えば、１画素に１個〜３００
０個程度形成すればよい。
開口部１４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）から成り、厚さ０．２μｍの導電材料
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上に開口部１４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
面の紙面垂直方向）に延びている。引き続き、ゲート電
極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口部
１５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６に示す構造を得ることがで
きる。絶縁層１２のエッチング条件を以下の表２に例示
する。実施の形態１においては、開口部１４と第２の開
口部１５とは、一対一の対応関係にある。即ち、１つの
開口部１４に対応して、１つの第２の開口部１５が形成
される。尚、開口部１４，１５の平面形状は、直径６μ
ｍの円形である。即ち、Ｗ／Ｈの値は２である。これら
の開口部１４，１５を、例えば、１画素に１個〜３００
０個程度形成すればよい。
【００８３】［表２］
［絶縁層のエッチング条件］
エッチング装置：平行平板型ＲＩＥ装置
Ｃ4Ｆ8流量 ：３０ＳＣＣＭ
ＣＯ流量 ：７０ＳＣＣＭ
Ａｒ流量 ：３００ＳＣＣＭ
圧力 ：７．３Ｐａ
ＲＦパワー ：１．３ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
エッチング温度：室温
【００８４】［工程−１３０］その後、開口部１４，１
５の底部に位置し、一種の触媒としての機能を有する材
料である銅（Ｃｕ）から構成されたカソード電極１１の
部分の表面に炭素薄膜４０から成る電子放出部１６を形
成する。具体的には、かかるカソード電極１１の部分の
表面に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、電
子放出部１６を得る。この状態を図１に示す。マイクロ
波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素薄膜４０の成膜条件
を、以下の表３に例示する。従来の炭素薄膜の成膜条件
においては、９００゜Ｃ程度の成膜温度が必要とされた
が、実施の形態１においては、成膜温度３００゜Ｃで安
定した成膜を達成することができた。尚、ゲート電極１
３をアルミニウム（Ａｌ）から構成しているので、ゲー
ト電極１３上に炭素薄膜が形成されることはない。
５の底部に位置し、一種の触媒としての機能を有する材
料である銅（Ｃｕ）から構成されたカソード電極１１の
部分の表面に炭素薄膜４０から成る電子放出部１６を形
成する。具体的には、かかるカソード電極１１の部分の
表面に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、電
子放出部１６を得る。この状態を図１に示す。マイクロ
波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素薄膜４０の成膜条件
を、以下の表３に例示する。従来の炭素薄膜の成膜条件
においては、９００゜Ｃ程度の成膜温度が必要とされた
が、実施の形態１においては、成膜温度３００゜Ｃで安
定した成膜を達成することができた。尚、ゲート電極１
３をアルミニウム（Ａｌ）から構成しているので、ゲー
ト電極１３上に炭素薄膜が形成されることはない。
【００８５】［表３］
［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 ：３００゜Ｃ
【００８６】実施の形態１においては、開口部１４，１
５の底部に位置し、一種の触媒としての機能を有する材
料から構成されたカソード電極１１の部分の表面に炭素
薄膜４０から成る電子放出部１６を形成するので、炭素
薄膜４０を所望の形状にするための炭素薄膜のパターニ
ングを行う必要が無い。
５の底部に位置し、一種の触媒としての機能を有する材
料から構成されたカソード電極１１の部分の表面に炭素
薄膜４０から成る電子放出部１６を形成するので、炭素
薄膜４０を所望の形状にするための炭素薄膜のパターニ
ングを行う必要が無い。
【００８７】［工程−１４０］その後、表示装置の組み
立てを行う。具体的には、蛍光体層２１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１７及びチップ管１８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１８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。
立てを行う。具体的には、蛍光体層２１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１７及びチップ管１８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１８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。
【００８８】尚、図２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７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。
ドパネルＡＰの製造方法の一例を、以下、図７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。
【００８９】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２０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７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２０上に残す（図７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２０上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス２２を形成し、併せて、感光性被膜の残部５２を
除去する（図７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２１を形成する（図
７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
１及びブラックマトリックス２２上にスパッタリング法
にて厚さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜から成るア
ノード電極２３を形成する。尚、スクリーン印刷法等に
より各蛍光体層２１を形成することもできる。
えばガラスから成る基板２０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２０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７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２０上に残す（図７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２０上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス２２を形成し、併せて、感光性被膜の残部５２を
除去する（図７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２１を形成する（図
７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
１及びブラックマトリックス２２上にスパッタリング法
にて厚さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜から成るア
ノード電極２３を形成する。尚、スクリーン印刷法等に
より各蛍光体層２１を形成することもできる。
【００９０】尚、アノード電極は、有効領域を１枚のシ
ート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極として
もよいし、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は
複数の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した
形式のアノード電極としてもよい。
ート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極として
もよいし、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は
複数の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した
形式のアノード電極としてもよい。
【００９１】かかる構成を有する表示装置において、電
子放出部は仕事関数の低い平面状の炭素薄膜４０から成
り、その加工には、従来のスピント型電界放出素子に関
して必要とされた複雑、且つ、高度な加工技術を何ら要
しない。しかも、炭素薄膜４０のエッチング加工が不要
である。従って、表示装置の有効領域の面積が増大し、
これに伴って電子放出部の形成数が著しく増大した場合
にも、有効領域の全域に亙って各電子放出部の電子放出
効率を均一化し、輝度ムラが極めて少ない高画質の表示
装置を実現することができる。
子放出部は仕事関数の低い平面状の炭素薄膜４０から成
り、その加工には、従来のスピント型電界放出素子に関
して必要とされた複雑、且つ、高度な加工技術を何ら要
しない。しかも、炭素薄膜４０のエッチング加工が不要
である。従って、表示装置の有効領域の面積が増大し、
これに伴って電子放出部の形成数が著しく増大した場合
にも、有効領域の全域に亙って各電子放出部の電子放出
効率を均一化し、輝度ムラが極めて少ない高画質の表示
装置を実現することができる。
【００９２】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の変形である。実施の形態１にて説明した電界放
出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっては、
カソード電極１１の表面が自然酸化され、炭素薄膜４０
の形成が困難となる場合がある。実施の形態２において
は、カソード電極の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化
膜）を除去する。尚、カソード電極の表面の金属酸化物
を、プラズマ還元処理若しくは洗浄処理によって除去す
る。
形態１の変形である。実施の形態１にて説明した電界放
出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっては、
カソード電極１１の表面が自然酸化され、炭素薄膜４０
の形成が困難となる場合がある。実施の形態２において
は、カソード電極の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化
膜）を除去する。尚、カソード電極の表面の金属酸化物
を、プラズマ還元処理若しくは洗浄処理によって除去す
る。
【００９３】実施の形態２、あるいは後述する実施の形
態３により製造される電界放出素子及び表示装置の構造
は、実施の形態１にて説明した電界放出素子及び表示装
置の構造と同じであるので、詳細な説明は省略する。以
下、実施の形態２の電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法を説明する。
態３により製造される電界放出素子及び表示装置の構造
は、実施の形態１にて説明した電界放出素子及び表示装
置の構造と同じであるので、詳細な説明は省略する。以
下、実施の形態２の電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法を説明する。
【００９４】［工程−２００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
【００９５】［工程−２１０］次に、開口部１４，１５
の底部に露出したカソード電極１１の部分の表面の金属
酸化物（自然酸化膜）を、以下の表４に例示するプラズ
マ還元処理（マイクロ波プラズマ処理）に基づき除去す
る。あるいは又、例えば５０％フッ酸水溶液と純水の
１：４９（容積比）混合液を用いて、露出したカソード
電極の部分の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去す
ることもできる。
の底部に露出したカソード電極１１の部分の表面の金属
酸化物（自然酸化膜）を、以下の表４に例示するプラズ
マ還元処理（マイクロ波プラズマ処理）に基づき除去す
る。あるいは又、例えば５０％フッ酸水溶液と純水の
１：４９（容積比）混合液を用いて、露出したカソード
電極の部分の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去す
ることもできる。
【００９６】［表４］
使用ガス ：Ｈ2＝１００ＳＣＣＭ
圧力 ：１．３×１０3Ｐａ
マイクロ波パワー：６００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
処理温度 ：４００゜Ｃ
【００９７】［工程−２２０］その後、開口部１４，１
５の底部に露出したカソード電極１１の部分の表面に、
厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、電子放出部
１６を得る。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素
薄膜４０の成膜条件を、以下の表５に例示する。実施の
形態２においては、成膜温度２００゜Ｃで安定した成膜
を達成することができた。
５の底部に露出したカソード電極１１の部分の表面に、
厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、電子放出部
１６を得る。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素
薄膜４０の成膜条件を、以下の表５に例示する。実施の
形態２においては、成膜温度２００゜Ｃで安定した成膜
を達成することができた。
【００９８】
［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 ：２００゜Ｃ
【００９９】［工程−２３０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１００】実施の形態２においては、開口部１４，１
５の底部に露出したカソード電極１１の部分の表面の金
属酸化物（自然酸化膜）を除去した後、かかるカソード
電極の部分の部分の表面に炭素薄膜を形成するので、よ
り一層低い温度での炭素薄膜の形成が可能となる。
５の底部に露出したカソード電極１１の部分の表面の金
属酸化物（自然酸化膜）を除去した後、かかるカソード
電極の部分の部分の表面に炭素薄膜を形成するので、よ
り一層低い温度での炭素薄膜の形成が可能となる。
【０１０１】（実施の形態３）実施の形態３も、実施の
形態１の変形である。実施の形態３においては、開口部
１４，１５の底部に露出したカソード電極１１の部分の
表面に凹凸を形成する。これによって、その上に形成さ
れる炭素薄膜には突起部が形成される結果、高い電子放
出効率を有する電界放出素子を得ることができる。以
下、実施の形態３における電界放出素子及び表示装置の
製造方法を説明する。
形態１の変形である。実施の形態３においては、開口部
１４，１５の底部に露出したカソード電極１１の部分の
表面に凹凸を形成する。これによって、その上に形成さ
れる炭素薄膜には突起部が形成される結果、高い電子放
出効率を有する電界放出素子を得ることができる。以
下、実施の形態３における電界放出素子及び表示装置の
製造方法を説明する。
【０１０２】［工程−３００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
【０１０３】［工程−３１０］その後、開口部１４，１
５の底部に位置するカソード電極１１の部分の表面をエ
ッチングして、凹凸を形成する。かかるエッチングの条
件を以下の表６に例示する。
５の底部に位置するカソード電極１１の部分の表面をエ
ッチングして、凹凸を形成する。かかるエッチングの条
件を以下の表６に例示する。
【０１０４】［表６］
エッチング溶液：塩酸１％水溶液
処理時間 ：５分間
【０１０５】［工程−３２０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様の工程を実行することによっ
て、開口部１４，１５の底部に位置するカソード電極１
１の部分の表面に炭素薄膜４０から成る電子放出部１６
を形成する。具体的には、かかるカソード電極１１の部
分の表面に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成
し、電子放出部１６を得る。マイクロ波プラズマＣＶＤ
法に基づく炭素薄膜４０の成膜条件を、以下の表７に例
示する。従来の炭素薄膜の成膜条件においては、９００
゜Ｃ程度の成膜温度が必要とされたが、実施の形態３に
おいては、成膜温度２００゜Ｃで安定した成膜を達成す
ることができた。
［工程−１３０］と同様の工程を実行することによっ
て、開口部１４，１５の底部に位置するカソード電極１
１の部分の表面に炭素薄膜４０から成る電子放出部１６
を形成する。具体的には、かかるカソード電極１１の部
分の表面に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成
し、電子放出部１６を得る。マイクロ波プラズマＣＶＤ
法に基づく炭素薄膜４０の成膜条件を、以下の表７に例
示する。従来の炭素薄膜の成膜条件においては、９００
゜Ｃ程度の成膜温度が必要とされたが、実施の形態３に
おいては、成膜温度２００゜Ｃで安定した成膜を達成す
ることができた。
【０１０６】［表７］
［炭素薄膜の成膜条件］
使用ガス ：ＣＨ4／Ｈ2＝１００／１０ＳＣＣＭ
圧力 ：７×１０2Ｐａ
マイクロ波パワー：７００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
成膜温度 ：２００゜Ｃ
【０１０７】［工程−３３０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１０８】尚、実施の形態３にて説明した開口部１
４，１５の底部に露出したカソード電極１１の部分の表
面に凹凸を形成する工程を、実施の形態２に適用するこ
とができる。また、実施の形態２にて説明した金属酸化
物（自然酸化膜）の除去を、実施の形態３に適用するこ
ともできる。
４，１５の底部に露出したカソード電極１１の部分の表
面に凹凸を形成する工程を、実施の形態２に適用するこ
とができる。また、実施の形態２にて説明した金属酸化
物（自然酸化膜）の除去を、実施の形態３に適用するこ
ともできる。
【０１０９】（実施の形態４）実施の形態４も、実施の
形態１の変形である。実施の形態４の電界放出素子の模
式的な一部端面図を図１１の（Ｂ）に示し、表示装置の
模式的な一部端面図を図８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、及
び、カソード電極１１の上方に形成され、開口部１４を
有するゲート電極１３から成る。支持体１０及びカソー
ド電極１１上には絶縁層１２が形成されており、ゲート
電極１３に設けられた開口部１４に連通した第２の開口
部１５が絶縁層１２に設けられている。そして、開口部
１４，１５の底部に位置するカソード電極１１の部分の
表面に形成された炭素薄膜選択成長領域４１、及び、炭
素薄膜選択成長領域４１上に形成された炭素薄膜４０か
ら成る電子放出部１６を更に備えている。実施の形態４
において、炭素薄膜選択成長領域４１は、表面にニッケ
ル（Ｎｉ）から成る金属粒子４２が付着したカソード電
極１１の部分である。
形態１の変形である。実施の形態４の電界放出素子の模
式的な一部端面図を図１１の（Ｂ）に示し、表示装置の
模式的な一部端面図を図８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、及
び、カソード電極１１の上方に形成され、開口部１４を
有するゲート電極１３から成る。支持体１０及びカソー
ド電極１１上には絶縁層１２が形成されており、ゲート
電極１３に設けられた開口部１４に連通した第２の開口
部１５が絶縁層１２に設けられている。そして、開口部
１４，１５の底部に位置するカソード電極１１の部分の
表面に形成された炭素薄膜選択成長領域４１、及び、炭
素薄膜選択成長領域４１上に形成された炭素薄膜４０か
ら成る電子放出部１６を更に備えている。実施の形態４
において、炭素薄膜選択成長領域４１は、表面にニッケ
ル（Ｎｉ）から成る金属粒子４２が付着したカソード電
極１１の部分である。
【０１１０】実施の形態４の表示装置の構成例を図８に
示す。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２０上に設けられたアノード電極２３及び蛍光体
層２１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２
４を介して接合されている。図８に示す端面図には、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１４，１５及び電子放出部１６である炭素薄
膜４０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１１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１７が設けられており、この貫通孔１７
には、真空排気後に封じ切られるチップ管１８が接続さ
れている。但し、図８は表示装置の完成状態を示してお
り、図示したチップ管１８は既に封じ切られている。
示す。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２０上に設けられたアノード電極２３及び蛍光体
層２１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２
４を介して接合されている。図８に示す端面図には、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１４，１５及び電子放出部１６である炭素薄
膜４０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１１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１７が設けられており、この貫通孔１７
には、真空排気後に封じ切られるチップ管１８が接続さ
れている。但し、図８は表示装置の完成状態を示してお
り、図示したチップ管１８は既に封じ切られている。
【０１１１】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。
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。
【０１１２】この表示装置において表示を行う場合の表
示装置の動作は、実施の形態１にて説明した表示装置の
動作を同様とすることができるので、詳細な説明は省略
する。
示装置の動作は、実施の形態１にて説明した表示装置の
動作を同様とすることができるので、詳細な説明は省略
する。
【０１１３】以下、実施の形態４の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を、図８〜図１１を参照し
て説明する。
方法及び表示装置の製造方法を、図８〜図１１を参照し
て説明する。
【０１１４】［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を支持体１０上に
形成する（図９の（Ａ）参照）。ストライプ状のカソー
ド電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。導電
材料層は、例えばスパッタリング法により形成された厚
さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩ
Ｅ法に基づき導電材料層をパターニングすることによっ
て、ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に
形成する（図９の（Ａ）参照）。ストライプ状のカソー
ド電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。導電
材料層は、例えばスパッタリング法により形成された厚
さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。
【０１１５】［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３μｍ
の絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の成膜条件は表１
と同様とすればよい。
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３μｍ
の絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の成膜条件は表１
と同様とすればよい。
【０１１６】［工程−４２０］その後、絶縁層１２上に
開口部１４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）から成り、厚さ０．２μｍの導電材料
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上に開口部１４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
面の紙面垂直方向）に延びている。
開口部１４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）から成り、厚さ０．２μｍの導電材料
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上に開口部１４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
面の紙面垂直方向）に延びている。
【０１１７】［工程−４３０］次いで、引き続き、ゲー
ト電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開
口部１５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９の（Ｂ）に示す構造を
得ることができる。絶縁層１２のエッチング条件は表２
に例示したと同様とすればよい。実施の形態４において
は、開口部１４と第２の開口部１５とは、一対一の対応
関係にある。即ち、１つの開口部１４に対応して、１つ
の第２の開口部１５が形成される。尚、開口部１４，１
５の平面形状は、例えば直径６μｍの円形である。即
ち、Ｗ／Ｈの値は２である。これらの開口部１４，１５
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に形成された開口部１４に連通する第２の開
口部１５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９の（Ｂ）に示す構造を
得ることができる。絶縁層１２のエッチング条件は表２
に例示したと同様とすればよい。実施の形態４において
は、開口部１４と第２の開口部１５とは、一対一の対応
関係にある。即ち、１つの開口部１４に対応して、１つ
の第２の開口部１５が形成される。尚、開口部１４，１
５の平面形状は、例えば直径６μｍの円形である。即
ち、Ｗ／Ｈの値は２である。これらの開口部１４，１５
を、例えば、１画素に１個〜３０００個程度形成すれば
よい。
【０１１８】［工程−４４０］その後、開口部１４，１
５の底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に炭
素薄膜選択成長領域４１を形成する。そのために、先
ず、第２の開口部１５の底部の中央部にカソード電極１
１の表面が露出したマスク層４４を形成する（図９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１４，１５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１５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４４を得ることができる。実施
の形態４においては、マスク層４４は、第２の開口部１
５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１５の側壁、開口部１４の側壁、ゲート電極１３
及び絶縁層１２を被覆している。これによって、次の工
程で、第２の開口部１５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。
５の底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に炭
素薄膜選択成長領域４１を形成する。そのために、先
ず、第２の開口部１５の底部の中央部にカソード電極１
１の表面が露出したマスク層４４を形成する（図９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１４，１５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１５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４４を得ることができる。実施
の形態４においては、マスク層４４は、第２の開口部１
５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１５の側壁、開口部１４の側壁、ゲート電極１３
及び絶縁層１２を被覆している。これによって、次の工
程で、第２の開口部１５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。
【０１１９】次に、露出したカソード電極１１の表面を
含むマスク層４４上に、金属粒子を付着させる。具体的
には、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリシロキサン溶液中
に分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルアルコール
を使用）をスピンコート法にて全面に塗布し、カソード
電極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４４を除去し、４００゜Ｃ程度に
加熱することによって溶媒を除去し、露出したカソード
電極１１の表面に金属粒子４２を残すことで、炭素薄膜
選択成長領域４１を得ることができる（図１０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４２を固定させる機能（所謂、接
着機能）を有する。
含むマスク層４４上に、金属粒子を付着させる。具体的
には、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリシロキサン溶液中
に分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルアルコール
を使用）をスピンコート法にて全面に塗布し、カソード
電極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４４を除去し、４００゜Ｃ程度に
加熱することによって溶媒を除去し、露出したカソード
電極１１の表面に金属粒子４２を残すことで、炭素薄膜
選択成長領域４１を得ることができる（図１０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４２を固定させる機能（所謂、接
着機能）を有する。
【０１２０】［工程−４５０］その後、炭素薄膜選択成
長領域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形
成し、電子放出部１６を得る。この状態を図１０の
（Ｂ）及び図１１の（Ａ）に示すが、図１０の（Ｂ）は
ゲート電極１３の延びる方向から電界放出素子を眺めた
模式的な一部端面図であり、図１１の（Ａ）はカソード
電極１１の延びる方向から電界放出素子を眺めた模式的
な一部端面図である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基
づく炭素薄膜４０の成膜条件を、以下の表８に例示す
る。従来の炭素薄膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ
程度の成膜温度が必要とされたが、実施の形態４におい
ては、成膜温度５００゜Ｃで安定した成膜を達成するこ
とができた。
長領域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形
成し、電子放出部１６を得る。この状態を図１０の
（Ｂ）及び図１１の（Ａ）に示すが、図１０の（Ｂ）は
ゲート電極１３の延びる方向から電界放出素子を眺めた
模式的な一部端面図であり、図１１の（Ａ）はカソード
電極１１の延びる方向から電界放出素子を眺めた模式的
な一部端面図である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基
づく炭素薄膜４０の成膜条件を、以下の表８に例示す
る。従来の炭素薄膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ
程度の成膜温度が必要とされたが、実施の形態４におい
ては、成膜温度５００゜Ｃで安定した成膜を達成するこ
とができた。
【０１２１】［表８］
［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
【０１２２】［工程−４６０］その後、絶縁層１２に設
けられた第２の開口部１５の側壁面を等方的なエッチン
グによって後退させることが、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１１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１５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１１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。
【０１２３】［工程−４７０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。
【０１２４】かかる構成を有する表示装置において、電
界放出素子の電子放出部１６は第２の開口部１５の底部
に露出した、仕事関数の低い平面状の炭素薄膜４０から
成り、その加工には、従来のスピント型電界放出素子に
関して必要とされた複雑、且つ、高度な加工技術を何ら
要しない。しかも、炭素薄膜４０のエッチング加工が不
要である。従って、表示装置の有効領域の面積が増大
し、これに伴って電子放出部１６の形成数が著しく増大
した場合にも、有効領域の全域に亙って各電子放出部１
６の電子放出効率を均一化し、輝度ムラが極めて少ない
高画質の表示装置を実現することができる。
界放出素子の電子放出部１６は第２の開口部１５の底部
に露出した、仕事関数の低い平面状の炭素薄膜４０から
成り、その加工には、従来のスピント型電界放出素子に
関して必要とされた複雑、且つ、高度な加工技術を何ら
要しない。しかも、炭素薄膜４０のエッチング加工が不
要である。従って、表示装置の有効領域の面積が増大
し、これに伴って電子放出部１６の形成数が著しく増大
した場合にも、有効領域の全域に亙って各電子放出部１
６の電子放出効率を均一化し、輝度ムラが極めて少ない
高画質の表示装置を実現することができる。
【０１２５】（実施の形態５）実施の形態５は、実施の
形態４にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態４にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子４２を付着さ
せた後、直ちに、炭素薄膜４０を形成しないと、金属粒
子４２の表面が自然酸化され、炭素薄膜４０の形成が困
難となる場合がある。実施の形態５においては、炭素薄
膜選択成長領域４１を形成すべきカソード電極１１の部
分の表面に、金属粒子４２を付着させた後、金属粒子４
２の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化膜）を除去す
る。尚、金属粒子の表面の金属酸化物を、プラズマ還元
処理若しくは洗浄処理によって除去する。
形態４にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態４にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子４２を付着さ
せた後、直ちに、炭素薄膜４０を形成しないと、金属粒
子４２の表面が自然酸化され、炭素薄膜４０の形成が困
難となる場合がある。実施の形態５においては、炭素薄
膜選択成長領域４１を形成すべきカソード電極１１の部
分の表面に、金属粒子４２を付着させた後、金属粒子４
２の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化膜）を除去す
る。尚、金属粒子の表面の金属酸化物を、プラズマ還元
処理若しくは洗浄処理によって除去する。
【０１２６】実施の形態５、あるいは後述する実施の形
態６〜実施の形態７により製造される電界放出素子及び
表示装置の構造は、実施の形態４にて説明した電界放出
素子及び表示装置の構造と実質的に同じであるので、詳
細な説明は省略する。以下、実施の形態５の電界放出素
子の製造方法及び表示装置の製造方法を説明する。
態６〜実施の形態７により製造される電界放出素子及び
表示装置の構造は、実施の形態４にて説明した電界放出
素子及び表示装置の構造と実質的に同じであるので、詳
細な説明は省略する。以下、実施の形態５の電界放出素
子の製造方法及び表示装置の製造方法を説明する。
【０１２７】［工程−５００］先ず、実施の形態４の
［工程−４００］〜［工程−４３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
［工程−４００］〜［工程−４３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
【０１２８】［工程−５１０］その後、実施の形態４の
［工程−４４０］と同様にして、第２の開口部１５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４４を形成する。次に、露出したカソード電極１１の
表面を含むマスク層４４上に、金属粒子を付着させる。
具体的には、モリブデン（Ｍｏ）微粒子をポリシロキサ
ン溶液中に分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルア
ルコールを使用）をスピンコート法にて全面に塗布し、
カソード電極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４４を除去し、４００゜Ｃ
程度に加熱することによって溶媒を十分に除去し、露出
したカソード電極１１の表面に金属粒子４２を残すこと
で、炭素薄膜選択成長領域４１を得ることができる。
［工程−４４０］と同様にして、第２の開口部１５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４４を形成する。次に、露出したカソード電極１１の
表面を含むマスク層４４上に、金属粒子を付着させる。
具体的には、モリブデン（Ｍｏ）微粒子をポリシロキサ
ン溶液中に分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルア
ルコールを使用）をスピンコート法にて全面に塗布し、
カソード電極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４４を除去し、４００゜Ｃ
程度に加熱することによって溶媒を十分に除去し、露出
したカソード電極１１の表面に金属粒子４２を残すこと
で、炭素薄膜選択成長領域４１を得ることができる。
【０１２９】［工程−５２０］次に、金属粒子４２の表
面の金属酸化物（自然酸化膜）を、表４に例示したと同
様のプラズマ還元処理（マイクロ波プラズマ処理）に基
づき除去する。あるいは又、例えば５０％フッ酸水溶液
と純水の１：４９（容積比）混合液を用いて、金属粒子
４２の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去すること
もできる。
面の金属酸化物（自然酸化膜）を、表４に例示したと同
様のプラズマ還元処理（マイクロ波プラズマ処理）に基
づき除去する。あるいは又、例えば５０％フッ酸水溶液
と純水の１：４９（容積比）混合液を用いて、金属粒子
４２の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去すること
もできる。
【０１３０】［工程−５３０］その後、炭素薄膜選択成
長領域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形
成し、電子放出部１６を得る。マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法に基づく炭素薄膜４０の成膜条件を、以下の表９に
例示する。実施の形態５においては、成膜温度４００゜
Ｃで安定した成膜を達成することができた。
長領域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形
成し、電子放出部１６を得る。マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法に基づく炭素薄膜４０の成膜条件を、以下の表９に
例示する。実施の形態５においては、成膜温度４００゜
Ｃで安定した成膜を達成することができた。
【０１３１】
［表９］
［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 ：４００゜Ｃ
【０１３２】［工程−５４０］その後、実施の形態４の
［工程−４６０］と同様にして、図１１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。更
に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表
示装置の組み立てを行う。
［工程−４６０］と同様にして、図１１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。更
に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表
示装置の組み立てを行う。
【０１３３】（実施の形態６）実施の形態６も、実施の
形態４にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態４にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子４２を付着さ
せた。一方、実施の形態６においては、カソード電極部
分の表面に金属粒子を付着させる工程は、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部
分の表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱するこ
とによって分解させ、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
る工程から成る。具体的には、溶媒と金属化合物粒子
（実施の形態６においてはヨウ化銅）から成る層をカソ
ード電極部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属
化合物粒子を残した後、金属化合物粒子（ヨウ化銅粒
子）を加熱することによって分解させ、以て、表面に金
属粒子（銅粒子）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。以下、実施の形態６の
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を説明
する。
形態４にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態４にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子４２を付着さ
せた。一方、実施の形態６においては、カソード電極部
分の表面に金属粒子を付着させる工程は、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部
分の表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱するこ
とによって分解させ、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
る工程から成る。具体的には、溶媒と金属化合物粒子
（実施の形態６においてはヨウ化銅）から成る層をカソ
ード電極部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属
化合物粒子を残した後、金属化合物粒子（ヨウ化銅粒
子）を加熱することによって分解させ、以て、表面に金
属粒子（銅粒子）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。以下、実施の形態６の
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を説明
する。
【０１３４】［工程−６００］先ず、実施の形態４の
［工程−４００］〜［工程−４３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
［工程−４００］〜［工程−４３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
【０１３５】［工程−６１０］その後、実施の形態４の
［工程−４４０］と同様にして、第２の開口部１５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４４を形成する。次に、露出したカソード電極１１上
に、金属粒子を付着させる。具体的には、実施の形態４
と同様に、ヨウ化銅微粒子をポリシロキサン溶液中に分
散させた溶液をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒
と金属化合物粒子（ヨウ化銅粒子）から成る層をカソー
ド電極部分の表面に形成する。その後、マスク層４４を
除去し、４００゜Ｃの加熱処理を施すことによって溶媒
を十分に除去し、且つ、ヨウ化銅を熱分解させ、露出し
たカソード電極１１の表面に金属粒子（銅粒子）４２を
析出させることで、炭素薄膜選択成長領域４１を得るこ
とができる。
［工程−４４０］と同様にして、第２の開口部１５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４４を形成する。次に、露出したカソード電極１１上
に、金属粒子を付着させる。具体的には、実施の形態４
と同様に、ヨウ化銅微粒子をポリシロキサン溶液中に分
散させた溶液をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒
と金属化合物粒子（ヨウ化銅粒子）から成る層をカソー
ド電極部分の表面に形成する。その後、マスク層４４を
除去し、４００゜Ｃの加熱処理を施すことによって溶媒
を十分に除去し、且つ、ヨウ化銅を熱分解させ、露出し
たカソード電極１１の表面に金属粒子（銅粒子）４２を
析出させることで、炭素薄膜選択成長領域４１を得るこ
とができる。
【０１３６】［工程−６２０］その後、実施の形態５の
［工程−４５０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、
電子放出部１６を得る。その後、実施の形態４の［工程
−４６０］と同様にして、図１１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。更に、実施
の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置の
組み立てを行う。
［工程−４５０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、
電子放出部１６を得る。その後、実施の形態４の［工程
−４６０］と同様にして、図１１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。更に、実施
の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置の
組み立てを行う。
【０１３７】尚、実施の形態６においても、実施の形態
５の［工程−５２０］と同様にして、金属粒子４２の表
面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去してもよい。
５の［工程−５２０］と同様にして、金属粒子４２の表
面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去してもよい。
【０１３８】（実施の形態７）実施の形態７も、実施の
形態４にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態４にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子４２を付着さ
せた。一方、実施の形態７においては、炭素薄膜選択成
長領域形成工程は、第２の開口部１５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、
露出したカソード電極の表面を含むマスク層上に、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。以下、実施の形態７の電界放
出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を、図１２を
参照して説明する。
形態４にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態４にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子４２を付着さ
せた。一方、実施の形態７においては、炭素薄膜選択成
長領域形成工程は、第２の開口部１５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、
露出したカソード電極の表面を含むマスク層上に、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。以下、実施の形態７の電界放
出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を、図１２を
参照して説明する。
【０１３９】［工程−７００］先ず、実施の形態４の
［工程−４００］〜［工程−４３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
［工程−４００］〜［工程−４３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に開口
部１４を有するゲート電極１３を形成し、更に、ゲート
電極１３に形成された開口部１４に連通する第２の開口
部１５を絶縁層１２に形成する。
【０１４０】［工程−７１０］その後、実施の形態４の
［工程−４４０］と同様にして、第２の開口部１５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４４を形成する。次に、露出したカソード電極１１の
表面を含むマスク層４４上に、以下の表１０に例示する
条件のスパッタリング法にて金属薄膜４３を形成した
後、マスク層４４を除去する（図１２の（Ａ）参照）。
こうして、表面に金属薄膜４３が形成されたカソード電
極１１の部分である炭素薄膜選択成長領域４１を得るこ
とができる。
［工程−４４０］と同様にして、第２の開口部１５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４４を形成する。次に、露出したカソード電極１１の
表面を含むマスク層４４上に、以下の表１０に例示する
条件のスパッタリング法にて金属薄膜４３を形成した
後、マスク層４４を除去する（図１２の（Ａ）参照）。
こうして、表面に金属薄膜４３が形成されたカソード電
極１１の部分である炭素薄膜選択成長領域４１を得るこ
とができる。
【０１４１】［表１０］
［金属薄膜の成膜条件］
ターゲット ：Ｔｉ
プロセスガス：Ａｒ＝１００ＳＣＣＭ
ＤＣパワー ：４ｋＷ
圧力 ：０．４Ｐａ
基板加熱温度：１５０゜Ｃ
膜厚 ：３０ｎｍ
【０１４２】［工程−７２０］その後、実施の形態４の
［工程−４５０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、
電子放出部１６を得る（図１２の（Ｂ）参照）。次い
で、実施の形態４の［工程−４６０］と同様にして、電
界放出素子を完成することができる。更に、実施の形態
１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立
てを行う。
［工程−４５０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成し、
電子放出部１６を得る（図１２の（Ｂ）参照）。次い
で、実施の形態４の［工程−４６０］と同様にして、電
界放出素子を完成することができる。更に、実施の形態
１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立
てを行う。
【０１４３】尚、実施の形態７においても、金属薄膜４
３を形成した後、実施の形態５の［工程−５２０］と同
様にして、金属薄膜４３の表面の金属酸化物（自然酸化
膜）を除去してもよい。また、実施の形態６と同様にし
て、金属化合物薄膜をスパッタリング法にて、第２の開
口部１５の底部に位置するカソード電極１１の表面に形
成した後、金属化合物薄膜を熱分解させ、カソード電極
１１の部分の表面に金属薄膜が形成されて成る炭素薄膜
選択成長領域４１を得てもよい。更には、金属薄膜をＭ
ＯＣＶＤ法にて形成してもよい。
３を形成した後、実施の形態５の［工程−５２０］と同
様にして、金属薄膜４３の表面の金属酸化物（自然酸化
膜）を除去してもよい。また、実施の形態６と同様にし
て、金属化合物薄膜をスパッタリング法にて、第２の開
口部１５の底部に位置するカソード電極１１の表面に形
成した後、金属化合物薄膜を熱分解させ、カソード電極
１１の部分の表面に金属薄膜が形成されて成る炭素薄膜
選択成長領域４１を得てもよい。更には、金属薄膜をＭ
ＯＣＶＤ法にて形成してもよい。
【０１４４】（実施の形態８）実施の形態８も、実施の
形態４の電界放出素子及び表示装置の変形である。
形態４の電界放出素子及び表示装置の変形である。
【０１４５】実施の形態８の電界放出素子の模式的な一
部端面図を図１４に示す。この電界放出素子も、支持体
１０上に形成されたカソード電極１１、及び、カソード
電極１１の上方に形成され、開口部１４を有するゲート
電極１３から成る。そして、支持体１０及びカソード電
極１１上には絶縁層１２が形成されており、ゲート電極
１３に設けられた開口部１４に連通した第２の開口部１
５が絶縁層１２に設けられている。更には、電界放出素
子は、開口部１４，１５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炭素薄膜選択成長領域４
１、及び、炭素薄膜選択成長領域４１上に形成された炭
素薄膜４０から成る電子放出部１６を備えている。実施
の形態８において、炭素薄膜選択成長領域４１は、表面
にニッケル（Ｎｉ）から成る金属粒子４２が付着したカ
ソード電極１１の部分である。尚、実施の形態４〜実施
の形態７にて説明した電界放出素子と異なり、炭素薄膜
選択成長領域４１及びその上に形成された炭素薄膜４０
は、絶縁層１２内まで延びている。但し、炭素薄膜選択
成長領域４１の形成状態に依っては、実施の形態４〜実
施の形態７にて説明した電界放出素子と同様に、炭素薄
膜選択成長領域４１及びその上に形成された炭素薄膜４
０が、開口部１４，１５の底部に位置するカソード電極
１１の部分の表面にのみ形成されていてもよい。
部端面図を図１４に示す。この電界放出素子も、支持体
１０上に形成されたカソード電極１１、及び、カソード
電極１１の上方に形成され、開口部１４を有するゲート
電極１３から成る。そして、支持体１０及びカソード電
極１１上には絶縁層１２が形成されており、ゲート電極
１３に設けられた開口部１４に連通した第２の開口部１
５が絶縁層１２に設けられている。更には、電界放出素
子は、開口部１４，１５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炭素薄膜選択成長領域４
１、及び、炭素薄膜選択成長領域４１上に形成された炭
素薄膜４０から成る電子放出部１６を備えている。実施
の形態８において、炭素薄膜選択成長領域４１は、表面
にニッケル（Ｎｉ）から成る金属粒子４２が付着したカ
ソード電極１１の部分である。尚、実施の形態４〜実施
の形態７にて説明した電界放出素子と異なり、炭素薄膜
選択成長領域４１及びその上に形成された炭素薄膜４０
は、絶縁層１２内まで延びている。但し、炭素薄膜選択
成長領域４１の形成状態に依っては、実施の形態４〜実
施の形態７にて説明した電界放出素子と同様に、炭素薄
膜選択成長領域４１及びその上に形成された炭素薄膜４
０が、開口部１４，１５の底部に位置するカソード電極
１１の部分の表面にのみ形成されていてもよい。
【０１４６】実施の形態８の表示装置は、実質的に図８
に示したと同様の表示装置であるが故に、詳細な説明は
省略する。
に示したと同様の表示装置であるが故に、詳細な説明は
省略する。
【０１４７】以下、実施の形態８の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を、図１３及び図１４を参
照して説明する。
方法及び表示装置の製造方法を、図１３及び図１４を参
照して説明する。
【０１４８】［工程−８００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料層を
形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及び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、
ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成
する（図１３の（Ａ）参照）。ストライプ状のカソード
電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。導電材
料層は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ
約０．２μｍのアルミニウム（Ａｌ）層から成る。
［工程−１００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料層を
形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及び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、
ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成
する（図１３の（Ａ）参照）。ストライプ状のカソード
電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。導電材
料層は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ
約０．２μｍのアルミニウム（Ａｌ）層から成る。
【０１４９】［工程−８１０］次に、カソード電極１１
の表面に炭素薄膜選択成長領域４１を形成する。具体的
には、先ず、レジスト材料層をスピンコート法にて全面
に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、炭素薄膜選
択成長領域４１を形成すべきカソード電極１１の部分
（カソード電極部分）の表面が露出したマスク層４４
（マスク材料層から成る）を形成する（図１３の（Ｂ）
参照）。次に、露出したカソード電極１１の表面を含む
マスク層４４上に、金属粒子を付着させる。具体的に
は、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリシロキサン溶液中に
分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルアルコールを
使用）をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒と金属
粒子から成る層をカソード電極部分の表面に形成する。
その後、マスク層４４を除去し、４００゜Ｃ程度に加熱
することによって溶媒を除去し、露出したカソード電極
１１の表面に金属粒子４２を残すことで、炭素薄膜選択
成長領域４１を得ることができる（図１３の（Ｃ）参
照）。尚、ポリシロキサンは、露出したカソード電極１
１の表面に金属粒子４２を固定させる機能（所謂、接着
機能）を有する。
の表面に炭素薄膜選択成長領域４１を形成する。具体的
には、先ず、レジスト材料層をスピンコート法にて全面
に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、炭素薄膜選
択成長領域４１を形成すべきカソード電極１１の部分
（カソード電極部分）の表面が露出したマスク層４４
（マスク材料層から成る）を形成する（図１３の（Ｂ）
参照）。次に、露出したカソード電極１１の表面を含む
マスク層４４上に、金属粒子を付着させる。具体的に
は、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリシロキサン溶液中に
分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルアルコールを
使用）をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒と金属
粒子から成る層をカソード電極部分の表面に形成する。
その後、マスク層４４を除去し、４００゜Ｃ程度に加熱
することによって溶媒を除去し、露出したカソード電極
１１の表面に金属粒子４２を残すことで、炭素薄膜選択
成長領域４１を得ることができる（図１３の（Ｃ）参
照）。尚、ポリシロキサンは、露出したカソード電極１
１の表面に金属粒子４２を固定させる機能（所謂、接着
機能）を有する。
【０１５０】［工程−８２０］その後、炭素薄膜選択成
長領域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形
成し、電子放出部１６を得る。この状態を図１３の
（Ｄ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭
素薄膜４０の成膜条件は、表８に例示したと同様とすれ
ばよい。
長領域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形
成し、電子放出部１６を得る。この状態を図１３の
（Ｄ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭
素薄膜４０の成膜条件は、表８に例示したと同様とすれ
ばよい。
【０１５１】［工程−８３０］次に、炭素薄膜４０の上
方に開口部１４を有するゲート電極１３を設ける。具体
的には、実施の形態４の［工程−４１０］と同様にし
て、全面に絶縁層１２を形成し、実施の形態４の［工程
−４２０］と同様にして、絶縁層１２上に開口部１４を
有するゲート電極１３を形成する。その後、実施の形態
４の［工程−４３０］と同様にして、ゲート電極１３に
設けられた開口部１４に連通する第２の開口部１５を絶
縁層１２に形成し、第２の開口部１５の底部に炭素薄膜
４０を露出させる。実施の形態８においても、開口部１
４と第２の開口部１５とは、一対一の対応関係にある。
即ち、１つの開口部１４に対応して、１つの第２の開口
部１５が形成される。尚、開口部１４，１５の平面形状
は、例えば直径６μｍの円形である。即ち、Ｗ／Ｈの値
は２である。これらの開口部１４，１５を、例えば、１
画素に１個〜３０００個程度形成すればよい。こうし
て、図１４に示す電界放出素子を得ることができる。
方に開口部１４を有するゲート電極１３を設ける。具体
的には、実施の形態４の［工程−４１０］と同様にし
て、全面に絶縁層１２を形成し、実施の形態４の［工程
−４２０］と同様にして、絶縁層１２上に開口部１４を
有するゲート電極１３を形成する。その後、実施の形態
４の［工程−４３０］と同様にして、ゲート電極１３に
設けられた開口部１４に連通する第２の開口部１５を絶
縁層１２に形成し、第２の開口部１５の底部に炭素薄膜
４０を露出させる。実施の形態８においても、開口部１
４と第２の開口部１５とは、一対一の対応関係にある。
即ち、１つの開口部１４に対応して、１つの第２の開口
部１５が形成される。尚、開口部１４，１５の平面形状
は、例えば直径６μｍの円形である。即ち、Ｗ／Ｈの値
は２である。これらの開口部１４，１５を、例えば、１
画素に１個〜３０００個程度形成すればよい。こうし
て、図１４に示す電界放出素子を得ることができる。
【０１５２】［工程−８４０］その後、実施の形態４の
［工程−４６０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１５の側壁面を等方的なエッチングによ
って後退させることが、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−１３０］と同様にして、表示装置の組
み立てを行う。
［工程−４６０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１５の側壁面を等方的なエッチングによ
って後退させることが、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−１３０］と同様にして、表示装置の組
み立てを行う。
【０１５３】（実施の形態９）実施の形態９は、実施の
形態４及び実施の形態８の電界放出素子表示装置の変形
である。実施の形態９の電界放出素子の模式的な一部端
面図を図１６に示す。この電界放出素子は、実質的には
実施の形態８にて説明した電界放出素子と同様の構造を
有するので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態
９の表示装置は、実質的に図８に示したと同様の表示装
置であるが故に、詳細な説明は省略する。
形態４及び実施の形態８の電界放出素子表示装置の変形
である。実施の形態９の電界放出素子の模式的な一部端
面図を図１６に示す。この電界放出素子は、実質的には
実施の形態８にて説明した電界放出素子と同様の構造を
有するので、詳細な説明は省略する。また、実施の形態
９の表示装置は、実質的に図８に示したと同様の表示装
置であるが故に、詳細な説明は省略する。
【０１５４】以下、実施の形態９の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を、図１５及び図１６を参
照して説明する。
方法及び表示装置の製造方法を、図１５及び図１６を参
照して説明する。
【０１５５】［工程−９００］先ず、実施の形態８の
［工程−８００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上に、ストライプ状のカソード電極１１
を形成する。その後、実施の形態８の［工程−８１０］
と同様にして、カソード電極１１の表面に炭素薄膜選択
成長領域４１を形成する（図１５の（Ａ）参照）。
［工程−８００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上に、ストライプ状のカソード電極１１
を形成する。その後、実施の形態８の［工程−８１０］
と同様にして、カソード電極１１の表面に炭素薄膜選択
成長領域４１を形成する（図１５の（Ａ）参照）。
【０１５６】［工程−９１０］次に、実施の形態８の
［工程−８３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
４１の上方に開口部１４を有するゲート電極１３を設け
る。具体的には、実施の形態４の［工程−４１０］と同
様にして、全面に絶縁層１２を形成し、実施の形態４の
［工程−４２０］と同様にして、絶縁層１２上に開口部
１４を有するゲート電極１３を形成する。その後、実施
の形態４の［工程−４３０］と同様にして、ゲート電極
１３に設けられた開口部１４に連通する第２の開口部１
５を絶縁層１２に形成し、第２の開口部１５の底部に炭
素薄膜選択成長領域４１を露出させる。実施の形態９に
おいても、開口部１４と第２の開口部１５とは、一対一
の対応にある。即ち、１つの開口部１４に対応して、１
つの第２の開口部１５が形成される。尚、開口部１４，
１５の平面形状は、例えば直径６μｍの円形である。即
ち、Ｗ／Ｈの値は２である。これらの開口部１４，１５
を、例えば、１画素に１個〜３０００個程度形成すれば
よい。こうして、図１５の（Ｂ）に示す構造を得ること
ができる。
［工程−８３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
４１の上方に開口部１４を有するゲート電極１３を設け
る。具体的には、実施の形態４の［工程−４１０］と同
様にして、全面に絶縁層１２を形成し、実施の形態４の
［工程−４２０］と同様にして、絶縁層１２上に開口部
１４を有するゲート電極１３を形成する。その後、実施
の形態４の［工程−４３０］と同様にして、ゲート電極
１３に設けられた開口部１４に連通する第２の開口部１
５を絶縁層１２に形成し、第２の開口部１５の底部に炭
素薄膜選択成長領域４１を露出させる。実施の形態９に
おいても、開口部１４と第２の開口部１５とは、一対一
の対応にある。即ち、１つの開口部１４に対応して、１
つの第２の開口部１５が形成される。尚、開口部１４，
１５の平面形状は、例えば直径６μｍの円形である。即
ち、Ｗ／Ｈの値は２である。これらの開口部１４，１５
を、例えば、１画素に１個〜３０００個程度形成すれば
よい。こうして、図１５の（Ｂ）に示す構造を得ること
ができる。
【０１５７】［工程−９２０］その後、実施の形態４の
［工程−４５０］と同様の方法で、炭素薄膜選択成長領
域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成
し、電子放出部１６を得る（図１６参照）。
［工程−４５０］と同様の方法で、炭素薄膜選択成長領
域４１上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜４０を形成
し、電子放出部１６を得る（図１６参照）。
【０１５８】［工程−９３０］その後、実施の形態４の
［工程−４６０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１５の側壁面を等方的なエッチングによ
って後退させることが、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−１３０］と同様にして、表示装置の組
み立てを行う。
［工程−４６０］と同様にして、絶縁層１２に設けられ
た第２の開口部１５の側壁面を等方的なエッチングによ
って後退させることが、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−１３０］と同様にして、表示装置の組
み立てを行う。
【０１５９】実施の形態８あるいは実施の形態９におい
て、開口部１４，１５を形成した後、実施の形態５の
［工程−５２０］と同様にして、露出した炭素薄膜選択
成長領域４１における金属粒子や金属薄膜の表面の金属
酸化物（自然酸化膜）を除去してもよい。また、実施の
形態６と同様にして、金属化合物粒子を付着させた後、
あるいは又、金属化合物薄膜を形成した後、金属化合物
粒子や金属化合物薄膜を熱分解させ、カソード電極の表
面に金属粒子が付着して成り、あるいは又、金属薄膜が
形成されて成る炭素薄膜選択成長領域４１を得てもよ
い。
て、開口部１４，１５を形成した後、実施の形態５の
［工程−５２０］と同様にして、露出した炭素薄膜選択
成長領域４１における金属粒子や金属薄膜の表面の金属
酸化物（自然酸化膜）を除去してもよい。また、実施の
形態６と同様にして、金属化合物粒子を付着させた後、
あるいは又、金属化合物薄膜を形成した後、金属化合物
粒子や金属化合物薄膜を熱分解させ、カソード電極の表
面に金属粒子が付着して成り、あるいは又、金属薄膜が
形成されて成る炭素薄膜選択成長領域４１を得てもよ
い。
【０１６０】また、実施の形態８あるいは実施の形態９
において、実施の形態７と同様にして、炭素薄膜選択成
長領域形成工程を、第２の開口部１５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、
露出したカソード電極の表面を含むマスク層上に金属薄
膜をスパッタリング法に基づき形成する工程から構成し
てもよい。
において、実施の形態７と同様にして、炭素薄膜選択成
長領域形成工程を、第２の開口部１５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、
露出したカソード電極の表面を含むマスク層上に金属薄
膜をスパッタリング法に基づき形成する工程から構成し
てもよい。
【０１６１】（実施の形態１０）実施の形態１０も、本
発明の第１の態様及び第３の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第１の態様及び第３の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１０においては、電子放出部１６Ａ
を炭素薄膜から構成する代わりに、グラファイト粉末か
ら成る薄層から構成する。また、カソード電極は、クロ
ム（Ｃｒ）から成る導電体層１１Ａ及びＳｉＣから成る
抵抗体層１１Ｂの２層構成である。実施の形態１０にお
ける電界放出素子の模式的な一部断面図を図１７の
（Ｃ）に示す。尚、図１７の（Ｃ）に示した電界放出素
子においては、カソード電極を構成する導電体層１１Ａ
の表面の全域に亙って、抵抗体層１１Ｂ及び電子放出部
１６Ａ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、少なくとも第２の開口部１５の底
部に電子放出部１６Ａが設けられていればよい。
発明の第１の態様及び第３の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第１の態様及び第３の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１０においては、電子放出部１６Ａ
を炭素薄膜から構成する代わりに、グラファイト粉末か
ら成る薄層から構成する。また、カソード電極は、クロ
ム（Ｃｒ）から成る導電体層１１Ａ及びＳｉＣから成る
抵抗体層１１Ｂの２層構成である。実施の形態１０にお
ける電界放出素子の模式的な一部断面図を図１７の
（Ｃ）に示す。尚、図１７の（Ｃ）に示した電界放出素
子においては、カソード電極を構成する導電体層１１Ａ
の表面の全域に亙って、抵抗体層１１Ｂ及び電子放出部
１６Ａ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、少なくとも第２の開口部１５の底
部に電子放出部１６Ａが設けられていればよい。
【０１６２】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図１７を参照して、実施の形態１０の電界放出素子の
製造方法を説明する。尚、開口部１４の大きさ、導電体
層１１Ａの厚さ、抵抗体層１１Ｂの厚さ、電子放出部１
６Ａの厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１３の厚さ
を、電子放出部１６Ａの頂面からゲート電極１３の頂面
までの高さをＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるよう
に設定した。
る図１７を参照して、実施の形態１０の電界放出素子の
製造方法を説明する。尚、開口部１４の大きさ、導電体
層１１Ａの厚さ、抵抗体層１１Ｂの厚さ、電子放出部１
６Ａの厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１３の厚さ
を、電子放出部１６Ａの頂面からゲート電極１３の頂面
までの高さをＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるよう
に設定した。
【０１６３】［工程−１０００］先ず、支持体１０上
に、クロム（Ｃｒ）から成る導電体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
ング技術に基づき導電体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を構成する導
電体層１１Ａを支持体１０上に形成することができる
（図１７の（Ａ）参照）。尚、導電体層１１Ａは、図１
７の紙面垂直方向に延びている。
に、クロム（Ｃｒ）から成る導電体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
ング技術に基づき導電体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を構成する導
電体層１１Ａを支持体１０上に形成することができる
（図１７の（Ａ）参照）。尚、導電体層１１Ａは、図１
７の紙面垂直方向に延びている。
【０１６４】［工程−１０１０］次に、全面にスパッタ
リング法にてＳｉＣから成る抵抗体層１１Ｂを形成し、
次いで、抵抗体層１１Ｂの上にグラファイト粉末塗料か
ら成る電子放出部１６Ａをスピンコーティング法にて形
成し、電子放出部１６Ａを乾燥させる。その後、電子放
出部１６Ａ及び抵抗体層１１Ｂを公知の方法に基づきパ
ターニングする（図１７の（Ｂ）参照）。
リング法にてＳｉＣから成る抵抗体層１１Ｂを形成し、
次いで、抵抗体層１１Ｂの上にグラファイト粉末塗料か
ら成る電子放出部１６Ａをスピンコーティング法にて形
成し、電子放出部１６Ａを乾燥させる。その後、電子放
出部１６Ａ及び抵抗体層１１Ｂを公知の方法に基づきパ
ターニングする（図１７の（Ｂ）参照）。
【０１６５】［工程−１０２０］次に、全面に絶縁層１
２を形成する。具体的には、電子放出部１６Ａ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
ＣＶＤ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。
２を形成する。具体的には、電子放出部１６Ａ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
ＣＶＤ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。
【０１６６】［工程−１０３０］次に、エッチング用マ
スクを設けた後、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口
部１４、第２の開口部１５を形成し、第２の開口部１５
の底部に電子放出部１６Ａを露出させる。その後、エッ
チング用マスクを除去し、電子放出部１６Ａ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。こうして、図１７の（Ｃ）に示した電界放出素子を
得ることができる。
スクを設けた後、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口
部１４、第２の開口部１５を形成し、第２の開口部１５
の底部に電子放出部１６Ａを露出させる。その後、エッ
チング用マスクを除去し、電子放出部１６Ａ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。こうして、図１７の（Ｃ）に示した電界放出素子を
得ることができる。
【０１６７】（実施の形態１１）実施の形態１１の電界
放出素子は、実施の形態１０の電界放出素子の変形であ
る。実施の形態１１の電界放出素子の模式的な一部断面
図を、図１９に示す。図１９に示す電界放出素子におい
ては、電子放出部１６Ａの構造が、図１７の（Ｃ）に示
した平面型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１８及び図１９を
参照して、かかる電界放出素子の製造方法を説明する。
尚、開口部１４の大きさ、導電体層１１Ａの厚さ、抵抗
体層１１Ｂの厚さ、電子放出部１６Ａの厚さ、絶縁層１
２の厚さ、ゲート電極１３の厚さを、電子放出部１６Ａ
の頂面からゲート電極１３の頂面までの高さをＨとした
とき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるように設定した。
放出素子は、実施の形態１０の電界放出素子の変形であ
る。実施の形態１１の電界放出素子の模式的な一部断面
図を、図１９に示す。図１９に示す電界放出素子におい
ては、電子放出部１６Ａの構造が、図１７の（Ｃ）に示
した平面型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１８及び図１９を
参照して、かかる電界放出素子の製造方法を説明する。
尚、開口部１４の大きさ、導電体層１１Ａの厚さ、抵抗
体層１１Ｂの厚さ、電子放出部１６Ａの厚さ、絶縁層１
２の厚さ、ゲート電極１３の厚さを、電子放出部１６Ａ
の頂面からゲート電極１３の頂面までの高さをＨとした
とき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるように設定した。
【０１６８】［工程−１１００］先ず、支持体１０上に
導電体層１１Ａ及び電子放出部１６Ａ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（Ｃ
ｒ）から成る導電体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１１Ｂを形成し、次いで、抵抗体層１１Ｂ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導電体層、抵抗体層１１Ｂ及
びグラファイト粉末塗料層も除去される。こうして、導
電体層１１Ａ及び抵抗体層１１Ｂから成るカソード電極
１１、並びに、電子放出部１６Ａが積層された構造を得
ることができる（図１８の（Ａ）参照）。
導電体層１１Ａ及び電子放出部１６Ａ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（Ｃ
ｒ）から成る導電体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１１Ｂを形成し、次いで、抵抗体層１１Ｂ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導電体層、抵抗体層１１Ｂ及
びグラファイト粉末塗料層も除去される。こうして、導
電体層１１Ａ及び抵抗体層１１Ｂから成るカソード電極
１１、並びに、電子放出部１６Ａが積層された構造を得
ることができる（図１８の（Ａ）参照）。
【０１６９】［工程−１１１０］次に、全面に絶縁層１
２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１８の（Ｂ）参照）。その後、
ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４、第２の開
口部１５を形成することによって、第２の開口部１５の
底部に電子放出部１６Ａを露出させる（図１９参照）。
第２の開口部１５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１６Ａから電子が放出され
る。
２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１８の（Ｂ）参照）。その後、
ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４、第２の開
口部１５を形成することによって、第２の開口部１５の
底部に電子放出部１６Ａを露出させる（図１９参照）。
第２の開口部１５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１６Ａから電子が放出され
る。
【０１７０】（実施の形態１２）実施の形態１２は、本
発明の第２の態様及び第４の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第２の態様及び第４の態様に係る表示装置に
関する。
発明の第２の態様及び第４の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第２の態様及び第４の態様に係る表示装置に
関する。
【０１７１】実施の形態１２における電界放出素子の模
式的な一部端面図を図２０に示す。尚、表示装置の構成
は、電界放出素子の構成が相違することを除き、実質的
に図２に示したと同様とすることができるので、図示は
省略する。
式的な一部端面図を図２０に示す。尚、表示装置の構成
は、電界放出素子の構成が相違することを除き、実質的
に図２に示したと同様とすることができるので、図示は
省略する。
【０１７２】実施の形態１２における電界放出素子も第
１の構造を有し、開口部の平面形状は円形である。具体
的には、実施の形態１２における電界放出素子は、支持
体１０上に設けられ、電子を放出するカソード電極６１
と、カソード電極６１の上方に配設され、電子放出部で
あるカソード電極６１から放出された電子を通過させる
ための開口部１４を有するゲート電極１３から成る。ま
た、支持体１０及びカソード電極６１の上には絶縁層１
２が形成され、絶縁層１２上にゲート電極１３が形成さ
れ、絶縁層１２には、ゲート電極１３に設けられた開口
部１４に連通した第２の開口部１５が形成されている。
電子放出部に相当するカソード電極６１はクロム（Ｃ
ｒ）から成り、絶縁層１２は比誘電率κ＝４．２のＳｉ
Ｏ2から成る。カソード電極６１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
影像が重複する重複領域（１画素分の領域に相当する）
に、複数の電界放出素子が配列されている。カソード電
極６１は、図２０の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１
３は、図２０の紙面左右方向に延びている。ここで、開
口部１４，１５の底部に露出したカソード電極６１の部
分が電子放出部に相当する。更に、かかる重複領域が、
カソードパネルＣＰの有効領域内に、通常、２次元マト
リクス状に配列されている。
１の構造を有し、開口部の平面形状は円形である。具体
的には、実施の形態１２における電界放出素子は、支持
体１０上に設けられ、電子を放出するカソード電極６１
と、カソード電極６１の上方に配設され、電子放出部で
あるカソード電極６１から放出された電子を通過させる
ための開口部１４を有するゲート電極１３から成る。ま
た、支持体１０及びカソード電極６１の上には絶縁層１
２が形成され、絶縁層１２上にゲート電極１３が形成さ
れ、絶縁層１２には、ゲート電極１３に設けられた開口
部１４に連通した第２の開口部１５が形成されている。
電子放出部に相当するカソード電極６１はクロム（Ｃ
ｒ）から成り、絶縁層１２は比誘電率κ＝４．２のＳｉ
Ｏ2から成る。カソード電極６１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
影像が重複する重複領域（１画素分の領域に相当する）
に、複数の電界放出素子が配列されている。カソード電
極６１は、図２０の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１
３は、図２０の紙面左右方向に延びている。ここで、開
口部１４，１５の底部に露出したカソード電極６１の部
分が電子放出部に相当する。更に、かかる重複領域が、
カソードパネルＣＰの有効領域内に、通常、２次元マト
リクス状に配列されている。
【０１７３】実施の形態１２においては、カソード電極
６１からゲート電極１３までの高さＨ（具体的には、カ
ソード電極６１の頂面からゲート電極１３の頂面までの
高さＨ）を３μｍ、開口部の最も広い部分の長さ（具体
的には、開口部１４の直径）Ｗを６μｍとした。即ち、
Ｗ／Ｈ＝２であり、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する。
６１からゲート電極１３までの高さＨ（具体的には、カ
ソード電極６１の頂面からゲート電極１３の頂面までの
高さＨ）を３μｍ、開口部の最も広い部分の長さ（具体
的には、開口部１４の直径）Ｗを６μｍとした。即ち、
Ｗ／Ｈ＝２であり、Ｗ／Ｈ≦２．５を満足する。
【０１７４】尚、絶縁層１２としてＳｉＯ2を使用し、
Ｗ／Ｈ＝６μｍ／３μｍ＝２の条件における電界強度成
分ＥZ及び電界強度成分ＥXのシミュレーション結果は、
図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示したと同様である。即ち、
開口部１４内のカソード電極６１の中心における電界強
度成分ＥZが最も弱くなり、開口部１４内のカソード電
極６１の中心から離れるに従い電界強度成分ＥZは高い
値となる。従って、開口部１４内のカソード電極６１の
中心から離れるに従い、より一層電子が放出されるよう
になる。しかも、開口部１４内のカソード電極６１の中
心における電界強度成分ＥXが最も低い値となる。従っ
て、開口部１４内のカソード電極６１の中心あるいはそ
の近傍においては、電子はカソード電極６１の法線と平
行な方向（Ｚ方向）に放出される。それ故、カソード電
極６１から放出された電子がゲート電極１３や絶縁層１
２に衝突し難くなるし、デフォーカスや光学的クロスト
ークが発生し難くなる。
Ｗ／Ｈ＝６μｍ／３μｍ＝２の条件における電界強度成
分ＥZ及び電界強度成分ＥXのシミュレーション結果は、
図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示したと同様である。即ち、
開口部１４内のカソード電極６１の中心における電界強
度成分ＥZが最も弱くなり、開口部１４内のカソード電
極６１の中心から離れるに従い電界強度成分ＥZは高い
値となる。従って、開口部１４内のカソード電極６１の
中心から離れるに従い、より一層電子が放出されるよう
になる。しかも、開口部１４内のカソード電極６１の中
心における電界強度成分ＥXが最も低い値となる。従っ
て、開口部１４内のカソード電極６１の中心あるいはそ
の近傍においては、電子はカソード電極６１の法線と平
行な方向（Ｚ方向）に放出される。それ故、カソード電
極６１から放出された電子がゲート電極１３や絶縁層１
２に衝突し難くなるし、デフォーカスや光学的クロスト
ークが発生し難くなる。
【０１７５】また、ゲート電極１３及びカソード電極６
１に印加される電圧の電位差によって生じる電界におい
て、開口部１４の中心（図２０においては、点線Ｃで示
す）に位置するカソード電極６１の部分の表面における
カソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分を
ＥZC、開口部１４の中心から最も遠いところに位置する
開口部１４（ゲート電極開口端部）の部分と開口部１４
の中心とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部１４の中
心から最も遠いところに位置する開口部１４（ゲート電
極開口端部）の部分から開口部１４の中心に向かって
Ｌ’＝０．２Ｌのところに位置するカソード電極６１の
部分（図２０においては、点線Ｅで示す）の表面におけ
るカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥ
ZEとしたとき、ＥZC＝０．３ＥZEである。即ち、ＥZC≧
０．３ＥZEを満足している。尚、後述する実施の形態１
３〜実施の形態１７においても同様である。
１に印加される電圧の電位差によって生じる電界におい
て、開口部１４の中心（図２０においては、点線Ｃで示
す）に位置するカソード電極６１の部分の表面における
カソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分を
ＥZC、開口部１４の中心から最も遠いところに位置する
開口部１４（ゲート電極開口端部）の部分と開口部１４
の中心とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部１４の中
心から最も遠いところに位置する開口部１４（ゲート電
極開口端部）の部分から開口部１４の中心に向かって
Ｌ’＝０．２Ｌのところに位置するカソード電極６１の
部分（図２０においては、点線Ｅで示す）の表面におけ
るカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥ
ZEとしたとき、ＥZC＝０．３ＥZEである。即ち、ＥZC≧
０．３ＥZEを満足している。尚、後述する実施の形態１
３〜実施の形態１７においても同様である。
【０１７６】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図２１を参照して、実施の形態１２の電界放出素子の
製造方法を説明する。尚、カソード電極６１の厚さ、絶
縁層１２の厚さ、ゲート電極１３の厚さを、カソード電
極６１の頂面からゲート電極１３の頂面までの高さをＨ
としたとき、Ｗ／Ｈ＝２となるように設定した。
る図２１を参照して、実施の形態１２の電界放出素子の
製造方法を説明する。尚、カソード電極６１の厚さ、絶
縁層１２の厚さ、ゲート電極１３の厚さを、カソード電
極６１の頂面からゲート電極１３の頂面までの高さをＨ
としたとき、Ｗ／Ｈ＝２となるように設定した。
【０１７７】［工程−１２００］先ず、支持体１０上に
電子放出部として機能するカソード電極６１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６１を
支持体１０上に形成することができる（図２１の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極６１は、図２１の紙面垂直方
向に延びている。
電子放出部として機能するカソード電極６１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６１を
支持体１０上に形成することができる（図２１の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極６１は、図２１の紙面垂直方
向に延びている。
【０１７８】［工程−１２１０］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６１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。
にてＳｉＯ2から成る絶縁層１２を、支持体１０及びカ
ソード電極６１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。
【０１７９】［工程−１２２０］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。具体的に
は、先ず、全面にクロム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、リソグラフィ技術及びドライ
エッチング技術に基づき導電材料層をパターニングす
る。これによって、ストライプ状のゲート電極１３を形
成することができる（図２１の（Ｂ）参照）。尚、ゲー
ト電極１３は、図２１の紙面左右方向に延びている。例
えばスクリーン印刷法にて、ストライプ状のゲート電極
１３を絶縁層１２上に、直接形成することもできる。
のゲート電極１３を絶縁層１２上に形成する。具体的に
は、先ず、全面にクロム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、リソグラフィ技術及びドライ
エッチング技術に基づき導電材料層をパターニングす
る。これによって、ストライプ状のゲート電極１３を形
成することができる（図２１の（Ｂ）参照）。尚、ゲー
ト電極１３は、図２１の紙面左右方向に延びている。例
えばスクリーン印刷法にて、ストライプ状のゲート電極
１３を絶縁層１２上に、直接形成することもできる。
【０１８０】［工程−１２３０］次に、ゲート電極１３
及び絶縁層１２に開口部１４，１５を形成し、開口部１
４，１５の底部に電子放出部として機能するカソード電
極６１を露出させる（図２０参照）。
及び絶縁層１２に開口部１４，１５を形成し、開口部１
４，１５の底部に電子放出部として機能するカソード電
極６１を露出させる（図２０参照）。
【０１８１】（実施の形態１３）実施の形態１３は実施
の形態１２の変形である。図２２の（Ａ）に模式的な一
部断面図を示す平面型電界放出素子が図２０に示した電
界放出素子と相違する点は、開口部１４，１５の底部に
露出したカソード電極６１の表面（電子放出部に相当す
る）に、微小凹凸部６１Ａが形成されている点にある。
このような電界放出素子は、以下の製造方法にて製造す
ることができる。
の形態１２の変形である。図２２の（Ａ）に模式的な一
部断面図を示す平面型電界放出素子が図２０に示した電
界放出素子と相違する点は、開口部１４，１５の底部に
露出したカソード電極６１の表面（電子放出部に相当す
る）に、微小凹凸部６１Ａが形成されている点にある。
このような電界放出素子は、以下の製造方法にて製造す
ることができる。
【０１８２】［工程−１３００］先ず、［工程−１２０
０］〜［工程−１２２０］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６１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１
３を絶縁層１２上に形成する。即ち、例えばガラス基板
から成る支持体１０の上に、スパッタリング法により厚
さ約０．２μｍのタングステン層を成膜し、通常の手順
に従ってこのタングステン層をストライプ状にパターニ
ングし、カソード電極６１を形成する。次に、支持体１
０及びカソード電極６１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、例えば厚さ約０．２
μｍのクロムから成る導電材料層を成膜し、ストライプ
状にパターニングして、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２１
の（Ｂ）に示したと同様である。
０］〜［工程−１２２０］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６１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１
３を絶縁層１２上に形成する。即ち、例えばガラス基板
から成る支持体１０の上に、スパッタリング法により厚
さ約０．２μｍのタングステン層を成膜し、通常の手順
に従ってこのタングステン層をストライプ状にパターニ
ングし、カソード電極６１を形成する。次に、支持体１
０及びカソード電極６１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、例えば厚さ約０．２
μｍのクロムから成る導電材料層を成膜し、ストライプ
状にパターニングして、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２１
の（Ｂ）に示したと同様である。
【０１８３】［工程−１３１０］次に、［工程−１２３
０］と同様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開
口部１４，１５を形成し、開口部１４，１５の底部にカ
ソード電極６１を露出させる。その後、開口部１４，１
５の底部に露出したカソード電極６１の部分に、微小凹
凸部６１Ａを形成する。微小凹凸部６１Ａ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６１を構成するタングステンの結晶粒のエッチング速
度よりも粒界とエッチング速度の方が早くなるようなエ
ッチング条件を設定して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６１Ａを形成すること
ができる。
０］と同様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開
口部１４，１５を形成し、開口部１４，１５の底部にカ
ソード電極６１を露出させる。その後、開口部１４，１
５の底部に露出したカソード電極６１の部分に、微小凹
凸部６１Ａを形成する。微小凹凸部６１Ａ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６１を構成するタングステンの結晶粒のエッチング速
度よりも粒界とエッチング速度の方が早くなるようなエ
ッチング条件を設定して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６１Ａを形成すること
ができる。
【０１８４】このような平面型電界放出素子の構成にお
いては、カソード電極６１の微小凹凸部６１Ａ、より具
体的には微小凹凸部６１Ａ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６１の表面が平滑である場合に比べて
大きいため、凸部からは量子トンネル効果によって電子
が効率良く放出される。従って、開口部１４，１５の底
部に単に平滑なカソード電極６１が露出している平面型
電界放出素子に比べて、表示装置に組み込まれた場合の
輝度の向上が期待できる。それ故、図２２の（Ａ）に示
した平面型電界放出素子によれば、ゲート電極１３とカ
ソード電極６１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。
いては、カソード電極６１の微小凹凸部６１Ａ、より具
体的には微小凹凸部６１Ａ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６１の表面が平滑である場合に比べて
大きいため、凸部からは量子トンネル効果によって電子
が効率良く放出される。従って、開口部１４，１５の底
部に単に平滑なカソード電極６１が露出している平面型
電界放出素子に比べて、表示装置に組み込まれた場合の
輝度の向上が期待できる。それ故、図２２の（Ａ）に示
した平面型電界放出素子によれば、ゲート電極１３とカ
ソード電極６１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。
【０１８５】尚、絶縁層１２をエッチングすることによ
って第２の開口部１５を形成し、その後に異方性エッチ
ング技術に基づきカソード電極６１に微小凹凸部６１Ａ
を形成したが、第２の開口部１５を形成するためのエッ
チングによって、微小凹凸部６１Ａを同時に形成するこ
とも可能である。即ち、絶縁層１２をエッチングする際
に、ある程度のイオンスパッタ作用が期待できる異方的
なエッチング条件を採用し、垂直壁を有する第２の開口
部１５が形成された後もエッチングを継続することによ
り、第２の開口部１５の底部に露出したカソード電極６
１の部分に微小凹凸部６１Ａを形成することができる。
その後、絶縁層１２の等方性エッチングを行えばよい。
って第２の開口部１５を形成し、その後に異方性エッチ
ング技術に基づきカソード電極６１に微小凹凸部６１Ａ
を形成したが、第２の開口部１５を形成するためのエッ
チングによって、微小凹凸部６１Ａを同時に形成するこ
とも可能である。即ち、絶縁層１２をエッチングする際
に、ある程度のイオンスパッタ作用が期待できる異方的
なエッチング条件を採用し、垂直壁を有する第２の開口
部１５が形成された後もエッチングを継続することによ
り、第２の開口部１５の底部に露出したカソード電極６
１の部分に微小凹凸部６１Ａを形成することができる。
その後、絶縁層１２の等方性エッチングを行えばよい。
【０１８６】また、［工程−１２００］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６１
Ａを形成した後、［工程−１２１０］〜［工程−１２３
０］と同様の工程を実行することによって、図２２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。
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６１
Ａを形成した後、［工程−１２１０］〜［工程−１２３
０］と同様の工程を実行することによって、図２２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。
【０１８７】あるいは又、［工程−１２００］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
６１Ａ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−１２１０］〜［工程−１２
３０］と同様の工程を実行することによって、図２２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。
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
６１Ａ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−１２１０］〜［工程−１２
３０］と同様の工程を実行することによって、図２２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。
【０１８８】図２２の（Ｂ）には、図２２の（Ａ）に示
した電界放出素子の変形例を示す。図２２の（Ｂ）に示
す電界放出素子においては、微小凹凸部６１Ａ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−１３１０］にお
けるドライエッチングの継続時間を延長すればよい。こ
のような構成によれば、開口部１４の中央部近傍の電界
強度を一層高めることができる。
した電界放出素子の変形例を示す。図２２の（Ｂ）に示
す電界放出素子においては、微小凹凸部６１Ａ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−１３１０］にお
けるドライエッチングの継続時間を延長すればよい。こ
のような構成によれば、開口部１４の中央部近傍の電界
強度を一層高めることができる。
【０１８９】図２３には、電子放出部に相当するカソー
ド電極６１の表面（より具体的には、少なくとも微小凹
凸部６１Ａ上）に被覆層６１Ｂが形成されている電界放
出素子を示す。
ド電極６１の表面（より具体的には、少なくとも微小凹
凸部６１Ａ上）に被覆層６１Ｂが形成されている電界放
出素子を示す。
【０１９０】この被覆層６１Ｂは、カソード電極６１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６１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６１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６１Ｂ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６１Ｂ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。
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６１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６１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６１Ｂ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６１Ｂ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。
【０１９１】被覆層６１Ｂの厚さは、微小凹凸部６１Ａ
を反映し得る程度に選択する。これは、被覆層６１Ｂに
よって微小凹凸部６１Ａの凹部が埋め込まれ、電子放出
部の表面が平滑化されてしまっては、微小凹凸部６１Ａ
を設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸
部６１Ａの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部６１Ａ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６１Ｂ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６１Ａの先
端部の平均高さ位置を絶縁層の下面位置よりも下げる場
合には、厳密には、被覆層６１Ｂの先端部の平均高さ位
置を絶縁層の下面位置よりも下げることが、一層好まし
い。
を反映し得る程度に選択する。これは、被覆層６１Ｂに
よって微小凹凸部６１Ａの凹部が埋め込まれ、電子放出
部の表面が平滑化されてしまっては、微小凹凸部６１Ａ
を設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸
部６１Ａの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部６１Ａ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６１Ｂ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６１Ａの先
端部の平均高さ位置を絶縁層の下面位置よりも下げる場
合には、厳密には、被覆層６１Ｂの先端部の平均高さ位
置を絶縁層の下面位置よりも下げることが、一層好まし
い。
【０１９２】具体的には、［工程−１３１０］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６１Ｂを形成すればよい。尚、被覆層６１
Ｂは、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に形成された
エッチング用マスク（図示せず）の上にも堆積するが、
この堆積部分はエッチング用マスクの除去時、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６１Ｂ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６１Ｂが形成される。
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６１Ｂを形成すればよい。尚、被覆層６１
Ｂは、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に形成された
エッチング用マスク（図示せず）の上にも堆積するが、
この堆積部分はエッチング用マスクの除去時、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６１Ｂ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６１Ｂが形成される。
【０１９３】あるいは又、［工程−１２００］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６
１Ａを形成し、次いで、被覆層６１Ｂを形成した後、
［工程−１２１０］〜［工程−１２３０］と同様の工程
を実行することによって、図２３に示す電界放出素子を
作製することもできる。
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６
１Ａを形成し、次いで、被覆層６１Ｂを形成した後、
［工程−１２１０］〜［工程−１２３０］と同様の工程
を実行することによって、図２３に示す電界放出素子を
作製することもできる。
【０１９４】あるいは又、［工程−１２００］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
６１Ａを形成し、次いで、被覆層６１Ｂ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６１Ｂ、カソード電極用導電材料層をパターニング
した後、［工程−１２１０］〜［工程−１２３０］と同
様の工程を実行することによって、図２３に示す電界放
出素子を作製することもできる。
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
６１Ａを形成し、次いで、被覆層６１Ｂ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６１Ｂ、カソード電極用導電材料層をパターニング
した後、［工程−１２１０］〜［工程−１２３０］と同
様の工程を実行することによって、図２３に示す電界放
出素子を作製することもできる。
【０１９５】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。
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。
【０１９６】尚、図２０に示した平面型電界放出素子の
電子放出部（カソード電極６１の表面）に被覆層を形成
してもよい。この場合には、［工程−１２３０］の後、
第２の開口部１５の底部に露出したカソード電極６１の
表面に被覆層６１Ｂを形成すればよく、あるいは又、
［工程−１２００］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６１Ｂ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。
電子放出部（カソード電極６１の表面）に被覆層を形成
してもよい。この場合には、［工程−１２３０］の後、
第２の開口部１５の底部に露出したカソード電極６１の
表面に被覆層６１Ｂを形成すればよく、あるいは又、
［工程−１２００］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６１Ｂ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。
【０１９７】（実施の形態１４）実施の形態１４も、本
発明の第２の態様及び第４の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第２の態様及び第４の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１４の電界放出素子（以下、クレー
タ型電界放出素子と呼ぶ）の模式的な一部断面図を、図
２７の（Ｂ）に示す。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１０上に備えられている。尚、絶縁
層１２及びゲート電極１３を取り除いた模式的な斜視図
を図２６の（Ｂ）に示す。
発明の第２の態様及び第４の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第２の態様及び第４の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１４の電界放出素子（以下、クレー
タ型電界放出素子と呼ぶ）の模式的な一部断面図を、図
２７の（Ｂ）に示す。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１０上に備えられている。尚、絶縁
層１２及びゲート電極１３を取り除いた模式的な斜視図
を図２６の（Ｂ）に示す。
【０１９８】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。
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。
【０１９９】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。
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。
【０２００】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、あるいは、球体の除去と球体を被覆す
るカソード電極、絶縁層及びゲート電極の部分の除去
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、あるいはこれに加えて
絶縁層やゲート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。
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、あるいは、球体の除去と球体を被覆す
るカソード電極、絶縁層及びゲート電極の部分の除去
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、あるいはこれに加えて
絶縁層やゲート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。
【０２０１】特に、球体が有機材料から成る場合、球体
を例えば燃焼させると、例えば、一酸化炭素、二酸化炭
素、水蒸気が発生し、球体近傍の閉鎖空間の圧力が高ま
り、球体近傍のカソード電極は或る耐圧限界を超えた時
点で破裂する。この破裂の勢いによって、球体を被覆す
るカソード電極の部分が飛散し、隆起部及び凹部が形成
され、しかも、球体が除去される。あるいは又、球体を
例えば燃焼させると、同様の機構に基づき、カソード電
極と絶縁層とゲート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
ソード電極と絶縁層とゲート電極の部分が飛散し、隆起
部及び凹部と同時に開口部が形成され、しかも、球体が
除去される。即ち、球体を除去する以前には絶縁層及び
ゲート電極には開口部が存在せず、球体の除去に伴って
開口部が形成される。このとき、球体の燃焼の初期過程
は閉鎖空間内で進行するため、球体の一部は炭化する可
能性もある。球体を被覆するカソード電極の部分の厚さ
を、破裂によって飛散し得る程度に薄くすることが好ま
しい。また、球体を被覆するカソード電極、絶縁層及び
ゲート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く、特に、絶縁層について
は、球体を被覆していない部分の厚さを球体の直径と同
程度にすることが好適である。
を例えば燃焼させると、例えば、一酸化炭素、二酸化炭
素、水蒸気が発生し、球体近傍の閉鎖空間の圧力が高ま
り、球体近傍のカソード電極は或る耐圧限界を超えた時
点で破裂する。この破裂の勢いによって、球体を被覆す
るカソード電極の部分が飛散し、隆起部及び凹部が形成
され、しかも、球体が除去される。あるいは又、球体を
例えば燃焼させると、同様の機構に基づき、カソード電
極と絶縁層とゲート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
ソード電極と絶縁層とゲート電極の部分が飛散し、隆起
部及び凹部と同時に開口部が形成され、しかも、球体が
除去される。即ち、球体を除去する以前には絶縁層及び
ゲート電極には開口部が存在せず、球体の除去に伴って
開口部が形成される。このとき、球体の燃焼の初期過程
は閉鎖空間内で進行するため、球体の一部は炭化する可
能性もある。球体を被覆するカソード電極の部分の厚さ
を、破裂によって飛散し得る程度に薄くすることが好ま
しい。また、球体を被覆するカソード電極、絶縁層及び
ゲート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く、特に、絶縁層について
は、球体を被覆していない部分の厚さを球体の直径と同
程度にすることが好適である。
【０２０２】後述する実施の形態１６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。また、
後述する実施の形態１７では、球体を除去する前の時点
で既に開口部が完成されているが、開口部の大きさが球
体の直径よりも大きい場合には、球体を外力によって除
去することができる。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１６あるいは実施の形態１７においては、実施の
形態１４と異なり、球体を被覆する部分のカソード電
極、あるいは、場合によっては、更に絶縁層やゲート電
極を飛散させる必要がないので、カソード電極、絶縁層
あるいはゲート電極の残渣が発生し難いという利点があ
る。
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。また、
後述する実施の形態１７では、球体を除去する前の時点
で既に開口部が完成されているが、開口部の大きさが球
体の直径よりも大きい場合には、球体を外力によって除
去することができる。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１６あるいは実施の形態１７においては、実施の
形態１４と異なり、球体を被覆する部分のカソード電
極、あるいは、場合によっては、更に絶縁層やゲート電
極を飛散させる必要がないので、カソード電極、絶縁層
あるいはゲート電極の残渣が発生し難いという利点があ
る。
【０２０３】後述する実施の形態１６あるいは実施の形
態１７で使用される球体は、少なくとも表面が、カソー
ド電極、構成に依っては絶縁層やゲート電極を構成する
材料の各界面張力（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
れにより、実施の形態１７では、カソード電極、絶縁層
及びゲート電極は球体の少なくとも頂部を被覆すること
がなく、開口部が最初から絶縁層及びゲート電極に形成
された状態が得られる。開口部の直径がどの程度になる
かは、例えば、カソード電極、絶縁層やゲート電極を構
成する材料の厚さと球体の直径との関係や、カソード電
極、絶縁層やゲート電極の形成方法、カソード電極、絶
縁層やゲート電極を構成する材料の界面張力（表面張
力）に依存する。
態１７で使用される球体は、少なくとも表面が、カソー
ド電極、構成に依っては絶縁層やゲート電極を構成する
材料の各界面張力（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
れにより、実施の形態１７では、カソード電極、絶縁層
及びゲート電極は球体の少なくとも頂部を被覆すること
がなく、開口部が最初から絶縁層及びゲート電極に形成
された状態が得られる。開口部の直径がどの程度になる
かは、例えば、カソード電極、絶縁層やゲート電極を構
成する材料の厚さと球体の直径との関係や、カソード電
極、絶縁層やゲート電極の形成方法、カソード電極、絶
縁層やゲート電極を構成する材料の界面張力（表面張
力）に依存する。
【０２０４】後述する実施の形態１６あるいは実施の形
態１７において、球体は、少なくとも表面が界面張力に
関する上述の条件を満たしていればよい。つまり、カソ
ード電極、絶縁層及びゲート電極の各界面張力よりも大
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。実
施の形態１６あるいは実施の形態１７において、カソー
ド電極やゲート電極が通常の金属系材料から構成され、
絶縁層がガラス等の酸化シリコン系材料から構成される
場合、金属系材料の表面には吸着水分に由来する水酸
基、絶縁層の表面にはＳｉ−Ｏ結合のダングリング・ボ
ンドと吸着水分とに由来する水酸基が存在し、親水性の
高い状態にあるのが普通である。従って、疎水性の表面
処理層を有する球体を用いることが、特に有効である。
疎水性の表面処理層の構成材料として、フッ素系樹脂、
例えばポリテトラフルオロエチレンを挙げることができ
る。球体が疎水性の表面処理層を有する場合、疎水性の
表面処理層の内側の部分を芯材と称することにすると、
芯材の構成材料は、ガラス、セラミックス、フッ素系樹
脂以外の高分子材料のいずれであってもよい。
態１７において、球体は、少なくとも表面が界面張力に
関する上述の条件を満たしていればよい。つまり、カソ
ード電極、絶縁層及びゲート電極の各界面張力よりも大
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。実
施の形態１６あるいは実施の形態１７において、カソー
ド電極やゲート電極が通常の金属系材料から構成され、
絶縁層がガラス等の酸化シリコン系材料から構成される
場合、金属系材料の表面には吸着水分に由来する水酸
基、絶縁層の表面にはＳｉ−Ｏ結合のダングリング・ボ
ンドと吸着水分とに由来する水酸基が存在し、親水性の
高い状態にあるのが普通である。従って、疎水性の表面
処理層を有する球体を用いることが、特に有効である。
疎水性の表面処理層の構成材料として、フッ素系樹脂、
例えばポリテトラフルオロエチレンを挙げることができ
る。球体が疎水性の表面処理層を有する場合、疎水性の
表面処理層の内側の部分を芯材と称することにすると、
芯材の構成材料は、ガラス、セラミックス、フッ素系樹
脂以外の高分子材料のいずれであってもよい。
【０２０５】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、カソード電極や絶縁層、ゲート電極に悪影響
が及ぶ虞がある。それ故、これらに対する悪影響が生じ
る虞のない温度にて燃焼若しくは炭化させることが可能
な高分子材料を選択することが好ましい。特に、絶縁層
をガラスペーストのような、後工程において焼成を要す
る材料を用いて形成する場合には、工数をなるべく減少
させる観点から、ガラスペーストの焼成温度にて燃焼若
しくは炭化可能な高分子材料を選択することが好適であ
る。ガラスペーストの典型的な焼成温度は約５３０゜Ｃ
なので、かかる高分子材料の燃焼温度は３５０〜５００
゜Ｃ程度であることが好ましい。代表的な高分子材料と
して、スチレン系、ウレタン系、アクリル系、ビニル
系、ジビニルベンゼン系、メラミン系、ホルムアルデヒ
ド系、ポリメチレン系のホモポリマー又は共重合体を挙
げることができる。あるいは又、球体として、支持体上
での確実な配置を確保するために、付着力を有する固着
タイプの球体を使用することもできる。固着タイプの球
体として、アクリル系樹脂から成る球体を例示すること
ができる。
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、カソード電極や絶縁層、ゲート電極に悪影響
が及ぶ虞がある。それ故、これらに対する悪影響が生じ
る虞のない温度にて燃焼若しくは炭化させることが可能
な高分子材料を選択することが好ましい。特に、絶縁層
をガラスペーストのような、後工程において焼成を要す
る材料を用いて形成する場合には、工数をなるべく減少
させる観点から、ガラスペーストの焼成温度にて燃焼若
しくは炭化可能な高分子材料を選択することが好適であ
る。ガラスペーストの典型的な焼成温度は約５３０゜Ｃ
なので、かかる高分子材料の燃焼温度は３５０〜５００
゜Ｃ程度であることが好ましい。代表的な高分子材料と
して、スチレン系、ウレタン系、アクリル系、ビニル
系、ジビニルベンゼン系、メラミン系、ホルムアルデヒ
ド系、ポリメチレン系のホモポリマー又は共重合体を挙
げることができる。あるいは又、球体として、支持体上
での確実な配置を確保するために、付着力を有する固着
タイプの球体を使用することもできる。固着タイプの球
体として、アクリル系樹脂から成る球体を例示すること
ができる。
【０２０６】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。実施の形態
１４において、かかる加熱膨張型マイクロスフェアを用
い、熱膨張型マイクロスフェアを加熱すると、外殻のポ
リマーが軟化し、しかも、内包されたイソブタンがガス
化して膨張する結果、粒径が膨張前と比較して約４倍程
度の真球の中空体が形成される。その結果、実施の形態
１４において、電子を放出する隆起部、及び、隆起部に
囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部を、カ
ソード電極に形成することができる。また、かかる凹部
や隆起部に加え、ゲート電極及び絶縁層を貫通した開口
部を形成することもできる。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。
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。実施の形態
１４において、かかる加熱膨張型マイクロスフェアを用
い、熱膨張型マイクロスフェアを加熱すると、外殻のポ
リマーが軟化し、しかも、内包されたイソブタンがガス
化して膨張する結果、粒径が膨張前と比較して約４倍程
度の真球の中空体が形成される。その結果、実施の形態
１４において、電子を放出する隆起部、及び、隆起部に
囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部を、カ
ソード電極に形成することができる。また、かかる凹部
や隆起部に加え、ゲート電極及び絶縁層を貫通した開口
部を形成することもできる。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。
【０２０７】実施の形態１４においては、支持体上に複
数の球体を配置した後、球体を被覆するカソード電極を
形成すればよい。この場合においては、あるいは又、後
述する実施の形態１６あるいは実施の形態１７において
は、支持体上への複数の球体の配置方法として、球体を
支持体上に散布する乾式法を挙げることができる。球体
の散布には、例えば、液晶表示装置の製造分野におい
て、パネル間隔を一定に維持するためのスペーサを散布
する技術を応用することができる。具体的には、圧搾気
体で球体をノズルから噴射する、所謂スプレーガンを用
いることができる。尚、球体をノズルから噴射する際、
球体を揮発性の溶剤中に分散させた状態としてもよい。
あるいは、静電粉体塗装の分野で通常使用されている装
置や方法を利用して球体を散布することもできる。例え
ば、コロナ放電を利用して、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。
数の球体を配置した後、球体を被覆するカソード電極を
形成すればよい。この場合においては、あるいは又、後
述する実施の形態１６あるいは実施の形態１７において
は、支持体上への複数の球体の配置方法として、球体を
支持体上に散布する乾式法を挙げることができる。球体
の散布には、例えば、液晶表示装置の製造分野におい
て、パネル間隔を一定に維持するためのスペーサを散布
する技術を応用することができる。具体的には、圧搾気
体で球体をノズルから噴射する、所謂スプレーガンを用
いることができる。尚、球体をノズルから噴射する際、
球体を揮発性の溶剤中に分散させた状態としてもよい。
あるいは、静電粉体塗装の分野で通常使用されている装
置や方法を利用して球体を散布することもできる。例え
ば、コロナ放電を利用して、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。
【０２０８】あるいは、後述する実施の形態１５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。
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。
【０２０９】あるいは、後述する実施の形態１６あるい
は実施の形態１７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。
は実施の形態１７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。
【０２１０】ところで、ゲート電極とカソード電極は互
いに異なる方向（例えば、ストライプ状のゲート電極の
射影像とストライプ状のカソード電極の射影像とが成す
角度が９０度）に延びており、且つ、例えばストライプ
状にパターニングされており、重複領域に位置する隆起
部から電子が放出される。従って、隆起部は、機能上、
重複領域にのみ存在すればよい。但し、たとえ重複領域
以外の領域に隆起部及び凹部が存在していたとしても、
このような隆起部及び凹部は絶縁層に被覆されたまま、
何ら電子を放出するといった機能を果たさない。従っ
て、球体を全面に配置しても何ら問題は生じない。
いに異なる方向（例えば、ストライプ状のゲート電極の
射影像とストライプ状のカソード電極の射影像とが成す
角度が９０度）に延びており、且つ、例えばストライプ
状にパターニングされており、重複領域に位置する隆起
部から電子が放出される。従って、隆起部は、機能上、
重複領域にのみ存在すればよい。但し、たとえ重複領域
以外の領域に隆起部及び凹部が存在していたとしても、
このような隆起部及び凹部は絶縁層に被覆されたまま、
何ら電子を放出するといった機能を果たさない。従っ
て、球体を全面に配置しても何ら問題は生じない。
【０２１１】これに対して、球体を被覆したカソード電
極、絶縁層及びゲート電極の各部分を除去する場合、個
々の球体の配置位置と開口部の形成位置とが一対一に対
応するため、重複領域以外の領域にも開口部が形成され
る。以下、重複領域以外の領域に形成される開口部を
「無効開口部」と呼び、電子放出に寄与する本来の開口
部と区別する。ところで、重複領域以外の領域に無効開
口部が形成されたとしても、この無効開口部は電界放出
素子として何ら機能せず、重複領域に形成される電界放
出素子の動作に何ら悪影響を及ぼさない。なぜなら、無
効開口部の底部に隆起部及び凹部が露出していても、無
効開口部の上端部にゲート電極が形成されていないから
であり、あるいは又、無効開口部の上端部にゲート電極
が形成されていても底部に隆起部及び凹部が露出してい
ないか、あるいは、無効開口部の底部に隆起部及び凹部
が露出しておらず、しかも、上端部にゲート電極が形成
されておらず、単に支持体の表面が露出しているか、の
いずれかであるからである。従って、球体を全面に配置
しても何ら問題は生じない。尚、重複領域とそれ以外の
領域との境界線上に形成された孔は、開口部に含まれ
る。
極、絶縁層及びゲート電極の各部分を除去する場合、個
々の球体の配置位置と開口部の形成位置とが一対一に対
応するため、重複領域以外の領域にも開口部が形成され
る。以下、重複領域以外の領域に形成される開口部を
「無効開口部」と呼び、電子放出に寄与する本来の開口
部と区別する。ところで、重複領域以外の領域に無効開
口部が形成されたとしても、この無効開口部は電界放出
素子として何ら機能せず、重複領域に形成される電界放
出素子の動作に何ら悪影響を及ぼさない。なぜなら、無
効開口部の底部に隆起部及び凹部が露出していても、無
効開口部の上端部にゲート電極が形成されていないから
であり、あるいは又、無効開口部の上端部にゲート電極
が形成されていても底部に隆起部及び凹部が露出してい
ないか、あるいは、無効開口部の底部に隆起部及び凹部
が露出しておらず、しかも、上端部にゲート電極が形成
されておらず、単に支持体の表面が露出しているか、の
いずれかであるからである。従って、球体を全面に配置
しても何ら問題は生じない。尚、重複領域とそれ以外の
領域との境界線上に形成された孔は、開口部に含まれ
る。
【０２１２】球体の直径は、所望の開口部の直径、凹部
の直径、電界放出素子を用いて構成される表示装置の表
示画面寸法、画素数、重複領域の寸法、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。また、電界放出素子の製造方法に依っては、上述し
たように、球体の配置された場所に開口部か無効開口部
のいずれかが形成され得るが、支持体上には球体を１０
０〜５０００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、例えば重複領域の寸法を仮に
０．５ｍｍ×０．２ｍｍとした場合、この重複領域内に
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つの重複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。
の直径、電界放出素子を用いて構成される表示装置の表
示画面寸法、画素数、重複領域の寸法、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。また、電界放出素子の製造方法に依っては、上述し
たように、球体の配置された場所に開口部か無効開口部
のいずれかが形成され得るが、支持体上には球体を１０
０〜５０００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、例えば重複領域の寸法を仮に
０．５ｍｍ×０．２ｍｍとした場合、この重複領域内に
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つの重複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。
【０２１３】実施の形態１４あるいは後述する実施の形
態１５〜実施の形態１７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１４や実施の形態１５においては、この先端部はカ
ソード電極の破断により形成されるため、隆起部の先端
部が不規則形状となり易い。破断により隆起部に先端部
が先鋭化すると、先端部が高効率の電子放出部として機
能し得るので、好都合である。実施の形態１４〜実施の
形態１７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。
態１５〜実施の形態１７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１４や実施の形態１５においては、この先端部はカ
ソード電極の破断により形成されるため、隆起部の先端
部が不規則形状となり易い。破断により隆起部に先端部
が先鋭化すると、先端部が高効率の電子放出部として機
能し得るので、好都合である。実施の形態１４〜実施の
形態１７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。
【０２１４】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。
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。
【０２１５】実施の形態１４〜実施の形態１７におい
て、絶縁層の形成後、絶縁層に開口部を形成する場合、
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。
て、絶縁層の形成後、絶縁層に開口部を形成する場合、
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。
【０２１６】以下、図２４〜図２７を参照して、実施の
形態１４の電界放出素子の製造方法を説明するが、図２
４の（Ａ）、図２５の（Ａ）、図２６の（Ａ）模式的な
一部端面図であり、図２７の（Ａ）及び（Ｂ）は模式的
な一部断面図であり、図２４の（Ｂ）、図２５の（Ｂ）
及び図２６の（Ｂ）は、図２４の（Ａ）、図２５の
（Ａ）及び図２６の（Ａ）よりも広い範囲を模式的に示
す一部斜視図である。尚、開口部１４の大きさ、カソー
ド電極１１１の厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１
３の厚さを、カソード電極１１１に設けられた隆起部１
１１Ａの先端部１１１Ｃの平均的な水準（図２６の
（Ａ）において、点線ＰＬで示す）からゲート電極１３
の頂面までの高さをＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５とな
るように設定した。
形態１４の電界放出素子の製造方法を説明するが、図２
４の（Ａ）、図２５の（Ａ）、図２６の（Ａ）模式的な
一部端面図であり、図２７の（Ａ）及び（Ｂ）は模式的
な一部断面図であり、図２４の（Ｂ）、図２５の（Ｂ）
及び図２６の（Ｂ）は、図２４の（Ａ）、図２５の
（Ａ）及び図２６の（Ａ）よりも広い範囲を模式的に示
す一部斜視図である。尚、開口部１４の大きさ、カソー
ド電極１１１の厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１
３の厚さを、カソード電極１１１に設けられた隆起部１
１１Ａの先端部１１１Ｃの平均的な水準（図２６の
（Ａ）において、点線ＰＬで示す）からゲート電極１３
の頂面までの高さをＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５とな
るように設定した。
【０２１７】［工程−１４００］先ず、複数の球体７０
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、例えばガラス基板から成る支持
体１０上の全面に、球体７０を配置する。球体７０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５μｍ、粒径分布１％未満である。球体７０を、スプ
レーガンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／
ｍｍ2の密度でランダムに配置する。スプレーガンを用
いた散布は、球体を揮発性溶剤と混合して噴霧する方
式、あるいは粉末状態のままノズルから噴射する方式の
いずれでもよい。配置された球体７０は、静電気力で支
持体１０上に保持されている。この状態を図２４の
（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
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、例えばガラス基板から成る支持
体１０上の全面に、球体７０を配置する。球体７０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５μｍ、粒径分布１％未満である。球体７０を、スプ
レーガンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／
ｍｍ2の密度でランダムに配置する。スプレーガンを用
いた散布は、球体を揮発性溶剤と混合して噴霧する方
式、あるいは粉末状態のままノズルから噴射する方式の
いずれでもよい。配置された球体７０は、静電気力で支
持体１０上に保持されている。この状態を図２４の
（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
【０２１８】［工程−１４１０］次に、球体７０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２５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７０は支持
体１０上の全面に配置されているので、球体７０の中に
は、図２５の（Ｂ）に示すように、カソード電極１１１
で被覆されないものも当然存在する。次に、カソード電
極１１１に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、カソー
ド電極１１１を平坦化するために、例えば１５０゜Ｃに
てカソード電極１１１を乾燥する。この温度では、球体
７０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７０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。
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２５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７０は支持
体１０上の全面に配置されているので、球体７０の中に
は、図２５の（Ｂ）に示すように、カソード電極１１１
で被覆されないものも当然存在する。次に、カソード電
極１１１に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、カソー
ド電極１１１を平坦化するために、例えば１５０゜Ｃに
てカソード電極１１１を乾燥する。この温度では、球体
７０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７０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。
【０２１９】［工程−１４２０］次に、球体７０を除去
することによって、球体７０を被覆したカソード電極１
１１の部分を除去し、以て、電子を放出する複数の隆起
部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体
７０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２６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７０を燃焼させる。球体７０の燃焼に伴って球
体７０が閉じ込められていた閉鎖空間の圧力が上昇し、
球体７０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。
することによって、球体７０を被覆したカソード電極１
１１の部分を除去し、以て、電子を放出する複数の隆起
部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体
７０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２６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７０を燃焼させる。球体７０の燃焼に伴って球
体７０が閉じ込められていた閉鎖空間の圧力が上昇し、
球体７０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。
【０２２０】［工程−１４３０］その後、カソード電極
１１１及び支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体
的には、例えば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚
さにスクリーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる
水分や溶剤を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するた
めに、例えば１５０゜Ｃにて絶縁層１２を乾燥する。上
述のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替
えて、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成
してもよい。
１１１及び支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体
的には、例えば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚
さにスクリーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる
水分や溶剤を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するた
めに、例えば１５０゜Ｃにて絶縁層１２を乾燥する。上
述のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替
えて、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成
してもよい。
【０２２１】［工程−１４４０］次に、絶縁層１２上
に、ストライプ状のゲート電極１３を形成する（図２７
の（Ａ）参照）。ゲート電極１３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。このときのストライプ状のゲ
ート電極１３の射影像の延びる方向は、ストライプ状の
カソード電極１１１の射影像の延びる方向と９０度の角
度を成している。次に、ゲート電極１３に含まれる水分
や溶剤を除去し、且つ、ゲート電極１３を平坦化するた
めに、例えば１５０゜Ｃにてゲート電極１３を乾燥した
後、ゲート電極１３及び絶縁層１２を構成する材料を焼
成する。尚、カーボンペーストを用いたスクリーン印刷
に替えて、ゲート電極１３を構成するゲート電極を絶縁
層１２の全面に形成し、次いで、ゲート電極を通常のリ
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
ニングしてもよい。
に、ストライプ状のゲート電極１３を形成する（図２７
の（Ａ）参照）。ゲート電極１３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。このときのストライプ状のゲ
ート電極１３の射影像の延びる方向は、ストライプ状の
カソード電極１１１の射影像の延びる方向と９０度の角
度を成している。次に、ゲート電極１３に含まれる水分
や溶剤を除去し、且つ、ゲート電極１３を平坦化するた
めに、例えば１５０゜Ｃにてゲート電極１３を乾燥した
後、ゲート電極１３及び絶縁層１２を構成する材料を焼
成する。尚、カーボンペーストを用いたスクリーン印刷
に替えて、ゲート電極１３を構成するゲート電極を絶縁
層１２の全面に形成し、次いで、ゲート電極を通常のリ
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
ニングしてもよい。
【０２２２】［工程−１４５０］その後、ゲート電極１
３の射影像とカソード電極１１１の射影像とが重複する
重複領域において、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開
口部１４，１５を形成し、以て、開口部１４，１５の底
部に複数の複数の隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂを露
出させる。開口部１４，１５の形成は、通常のリソグラ
フィ技術によるレジストマスクの形成と、レジストマス
クを用いたエッチングにより行うことができる。但し、
カソード電極１１１に対して十分に高いエッチング選択
比が確保できる条件でエッチングを行うことが好まし
い。あるいは又、隆起部１１１Ａを形成した後、例え
ば、クロムから成る保護層を形成しておき、第２の開口
部１５を形成した後、保護層を取り除くことが好まし
い。その後、レジストマスクを除去する。こうして、図
２７の（Ｂ）に示した電界放出素子を得ることができ
る。
３の射影像とカソード電極１１１の射影像とが重複する
重複領域において、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開
口部１４，１５を形成し、以て、開口部１４，１５の底
部に複数の複数の隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂを露
出させる。開口部１４，１５の形成は、通常のリソグラ
フィ技術によるレジストマスクの形成と、レジストマス
クを用いたエッチングにより行うことができる。但し、
カソード電極１１１に対して十分に高いエッチング選択
比が確保できる条件でエッチングを行うことが好まし
い。あるいは又、隆起部１１１Ａを形成した後、例え
ば、クロムから成る保護層を形成しておき、第２の開口
部１５を形成した後、保護層を取り除くことが好まし
い。その後、レジストマスクを除去する。こうして、図
２７の（Ｂ）に示した電界放出素子を得ることができ
る。
【０２２３】尚、実施の形態１４の製造方法の変形例と
して、［工程−１４１０］の後、［工程−１４３０］〜
［工程−１４５０］を実行し、次いで、［工程−１４２
０］を実行してもよい。この場合、球体の燃焼とゲート
電極１３及び絶縁層１２を構成する材料の焼成を同時に
行えばよい。
して、［工程−１４１０］の後、［工程−１４３０］〜
［工程−１４５０］を実行し、次いで、［工程−１４２
０］を実行してもよい。この場合、球体の燃焼とゲート
電極１３及び絶縁層１２を構成する材料の焼成を同時に
行えばよい。
【０２２４】あるいは又、［工程−１４１０］の後、
［工程−１４３０］を実行し、更に、［工程−１４４
０］と同様の工程において、開口部を有していないスト
ライプ状のゲート電極を絶縁層上に形成した後、［工程
−１４２０］を実行する。これによって、球体７０を被
覆したカソード電極１１１、絶縁層１２及びゲート電極
１３の各部分が除去され、以て、ゲート電極１３及び絶
縁層１２を貫通した開口部が形成されると共に、電子を
放出する隆起部１１１Ａと、隆起部１１１Ａに囲まれ、
且つ、球体７０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂと
から成る電子放出部を、開口部の底部に位置するカソー
ド電極１１１に形成することができる。即ち、球体７０
の燃焼に伴って球体７０が閉じ込められている閉鎖空間
の圧力が上昇し、球体を被覆する部分のカソード電極１
１１と絶縁層１２とゲート電極１３とが或る耐圧限界を
超えた時点で破裂し、隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂ
と同時に開口部が形成され、しかも、球体７０が除去さ
れる。開口部は、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通
し、且つ、球体７０の形状の一部を反映している。ま
た、開口部の底部には、電子を放出する隆起部１１１
Ａ、及び、隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体７０の
形状の一部を反映した凹部１１１Ｂが残る。
［工程−１４３０］を実行し、更に、［工程−１４４
０］と同様の工程において、開口部を有していないスト
ライプ状のゲート電極を絶縁層上に形成した後、［工程
−１４２０］を実行する。これによって、球体７０を被
覆したカソード電極１１１、絶縁層１２及びゲート電極
１３の各部分が除去され、以て、ゲート電極１３及び絶
縁層１２を貫通した開口部が形成されると共に、電子を
放出する隆起部１１１Ａと、隆起部１１１Ａに囲まれ、
且つ、球体７０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂと
から成る電子放出部を、開口部の底部に位置するカソー
ド電極１１１に形成することができる。即ち、球体７０
の燃焼に伴って球体７０が閉じ込められている閉鎖空間
の圧力が上昇し、球体を被覆する部分のカソード電極１
１１と絶縁層１２とゲート電極１３とが或る耐圧限界を
超えた時点で破裂し、隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂ
と同時に開口部が形成され、しかも、球体７０が除去さ
れる。開口部は、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通
し、且つ、球体７０の形状の一部を反映している。ま
た、開口部の底部には、電子を放出する隆起部１１１
Ａ、及び、隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体７０の
形状の一部を反映した凹部１１１Ｂが残る。
【０２２５】（実施の形態１５）実施の形態１５は、実
施の形態１４の変形である。実施の形態１５の製造方法
を図２８を参照して説明するが、支持体１０上に複数の
球体７０を配置する工程が、球体７０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７１を支持体１０上に形成し、以て、支持体１０上に
複数の球体７０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１４の製造方法と相違する。尚、開口部１４の大き
さ、カソード電極１１１の厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲ
ート電極１３の厚さを、カソード電極１１１に設けられ
た隆起部１１１Ａの先端部１１１Ｃの平均的な水準から
ゲート電極１３の頂面までの高さをＨとしたとき、Ｗ／
Ｈ≦２．５となるように設定した。
施の形態１４の変形である。実施の形態１５の製造方法
を図２８を参照して説明するが、支持体１０上に複数の
球体７０を配置する工程が、球体７０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７１を支持体１０上に形成し、以て、支持体１０上に
複数の球体７０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１４の製造方法と相違する。尚、開口部１４の大き
さ、カソード電極１１１の厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲ
ート電極１３の厚さを、カソード電極１１１に設けられ
た隆起部１１１Ａの先端部１１１Ｃの平均的な水準から
ゲート電極１３の頂面までの高さをＨとしたとき、Ｗ／
Ｈ≦２．５となるように設定した。
【０２２６】［工程−１５００］先ず、支持体１０上に
複数の球体７０を配置する。具体的には、球体７０とカ
ソード電極材料７１Ｂとを分散媒７１Ａ中に分散させて
成る組成物から成る組成物層７１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
７１Ａ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７０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７１Ｂとして
分散媒７１Ａ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７１を形
成する。図２８の（Ａ）には、組成物層７１の形成直後
の状態を示す。
複数の球体７０を配置する。具体的には、球体７０とカ
ソード電極材料７１Ｂとを分散媒７１Ａ中に分散させて
成る組成物から成る組成物層７１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
７１Ａ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７０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７１Ｂとして
分散媒７１Ａ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７１を形
成する。図２８の（Ａ）には、組成物層７１の形成直後
の状態を示す。
【０２２７】［工程−１５１０］支持体１０に保持され
た組成物層７１中では、間もなく球体７０が沈降して支
持体１０上に配置されると共に、球体７０から支持体１
０上に亙ってカソード電極材料７１Ｂが沈降し、カソー
ド電極材料７１Ｂ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７０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７０を被覆することができる。この状態を、図２
８の（Ｂ）に示す。
た組成物層７１中では、間もなく球体７０が沈降して支
持体１０上に配置されると共に、球体７０から支持体１
０上に亙ってカソード電極材料７１Ｂが沈降し、カソー
ド電極材料７１Ｂ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７０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７０を被覆することができる。この状態を、図２
８の（Ｂ）に示す。
【０２２８】［工程−１５２０］その後、分散媒７１Ａ
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２８の（Ｃ）に示す。
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２８の（Ｃ）に示す。
【０２２９】［工程−１５３０］次いで、実施の形態１
４の［工程−１４２０］〜［工程−１４５０］と同様の
工程、あるいは、実施の形態１４の製造方法の変形例を
実行することによって、図２７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。
４の［工程−１４２０］〜［工程−１４５０］と同様の
工程、あるいは、実施の形態１４の製造方法の変形例を
実行することによって、図２７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。
【０２３０】（実施の形態１６）実施の形態１６も、実
施の形態１４の変形である。実施の形態１６の製造方法
を説明するが、支持体上にストライプ状のカソード電極
を形成する工程は、より具体的には、支持体上に複数の
球体を配置する工程と、電子を放出する複数の隆起部
と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映
した凹部とを有し、各隆起部が球体の周囲に形成された
カソード電極を、支持体上に設ける工程と、球体を除去
する工程、から成る。支持体上への複数の球体の配置
は、球体の散布によって行う。また、球体は疎水性の表
面処理層を有する。以下、実施の形態１６を、図２９を
参照して説明する。尚、開口部１４の大きさ、カソード
電極１１１の厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１３
の厚さを、カソード電極１１１に設けられた隆起部１１
１Ａの先端部１１１Ｃの平均的な水準（図２９の（Ｃ）
において、点線ＰＬで示す）からゲート電極１３の頂面
までの高さをＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるよう
に設定した。
施の形態１４の変形である。実施の形態１６の製造方法
を説明するが、支持体上にストライプ状のカソード電極
を形成する工程は、より具体的には、支持体上に複数の
球体を配置する工程と、電子を放出する複数の隆起部
と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映
した凹部とを有し、各隆起部が球体の周囲に形成された
カソード電極を、支持体上に設ける工程と、球体を除去
する工程、から成る。支持体上への複数の球体の配置
は、球体の散布によって行う。また、球体は疎水性の表
面処理層を有する。以下、実施の形態１６を、図２９を
参照して説明する。尚、開口部１４の大きさ、カソード
電極１１１の厚さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１３
の厚さを、カソード電極１１１に設けられた隆起部１１
１Ａの先端部１１１Ｃの平均的な水準（図２９の（Ｃ）
において、点線ＰＬで示す）からゲート電極１３の頂面
までの高さをＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるよう
に設定した。
【０２３１】［工程−１６００］先ず、支持体１０上に
複数の球体１７０を配置する。具体的には、ガラス基板
から成る支持体１０上の全面に、複数の球体１７０を配
置する。この球体１７０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１７０Ａ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１７０Ｂ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１７０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１７０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２９の（Ａ）に示す。
複数の球体１７０を配置する。具体的には、ガラス基板
から成る支持体１０上の全面に、複数の球体１７０を配
置する。この球体１７０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１７０Ａ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１７０Ｂ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１７０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１７０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２９の（Ａ）に示す。
【０２３２】［工程−１６１０］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１７０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１７０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１４で述べたと同様に、例えば
カーボンペーストをストライプ状にスクリーン印刷する
が、実施の形態１６では、球体１７０の表面が表面処理
層１７０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１７
０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１７０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１１１
Ｃは、実施の形態１４の場合ほど先鋭とはならない。球
体１７０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２９の（Ｂ）
では、カソード電極１１１と球体１７０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１７０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２９の（Ｂ）
に示す。
複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、
且つ、球体１７０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１７０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１４で述べたと同様に、例えば
カーボンペーストをストライプ状にスクリーン印刷する
が、実施の形態１６では、球体１７０の表面が表面処理
層１７０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１７
０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１７０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１１１
Ｃは、実施の形態１４の場合ほど先鋭とはならない。球
体１７０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２９の（Ｂ）
では、カソード電極１１１と球体１７０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１７０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２９の（Ｂ）
に示す。
【０２３３】［工程−１６２０］次に、球体１７０に外
力を与えることによって、支持体１０上から球体１７０
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２９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。以下に説明する実施の形態１７
においても同様である。
力を与えることによって、支持体１０上から球体１７０
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２９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。以下に説明する実施の形態１７
においても同様である。
【０２３４】［工程−１６３０］その後、実施の形態１
４の［工程−１４３０］〜［工程−１４５０］を実行す
ることによって、図２７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。
４の［工程−１４３０］〜［工程−１４５０］を実行す
ることによって、図２７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。
【０２３５】尚、実施の形態１６の製造方法の変形例と
して、［工程−１６１０］の後、実施の形態１４の［工
程−１４３０］〜［工程−１４５０］を実行し、次い
で、［工程−１６２０］を実行してもよい。
して、［工程−１６１０］の後、実施の形態１４の［工
程−１４３０］〜［工程−１４５０］を実行し、次い
で、［工程−１６２０］を実行してもよい。
【０２３６】（実施の形態１７）実施の形態１７も、実
施の形態１４の変形である。実施の形態１７の製造方法
を説明するが、この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、支持体上に複数の球体を配置する
工程と、電子を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲
まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部とを有
し、各隆起部が球体の周囲に形成されたカソード電極を
支持体上に設ける工程、から成る。
施の形態１４の変形である。実施の形態１７の製造方法
を説明するが、この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、支持体上に複数の球体を配置する
工程と、電子を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲
まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部とを有
し、各隆起部が球体の周囲に形成されたカソード電極を
支持体上に設ける工程、から成る。
【０２３７】全面に絶縁層を設ける際、球体の上方に開
口部が形成された絶縁層を、カソード電極及び支持体上
に設ける。球体の除去は、開口部の形成後に行う。実施
の形態１７の電界放出素子の製造方法においては、支持
体上への複数の球体の配置は、球体の散布によって行
う。また、球体は疎水性の表面処理層を有する。以下、
実施の形態１７を、図３０及び図３１を参照して説明す
る。尚、開口部１４の大きさ、カソード電極１１１の厚
さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１１３の厚さを、カ
ソード電極１１１に設けられた隆起部１１１Ａの先端部
１１１Ｃの平均的な水準（図２９の（Ｃ）において、点
線ＰＬで示す）からゲート電極１１３の頂面までの高さ
をＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるように設定し
た。
口部が形成された絶縁層を、カソード電極及び支持体上
に設ける。球体の除去は、開口部の形成後に行う。実施
の形態１７の電界放出素子の製造方法においては、支持
体上への複数の球体の配置は、球体の散布によって行
う。また、球体は疎水性の表面処理層を有する。以下、
実施の形態１７を、図３０及び図３１を参照して説明す
る。尚、開口部１４の大きさ、カソード電極１１１の厚
さ、絶縁層１２の厚さ、ゲート電極１１３の厚さを、カ
ソード電極１１１に設けられた隆起部１１１Ａの先端部
１１１Ｃの平均的な水準（図２９の（Ｃ）において、点
線ＰＬで示す）からゲート電極１１３の頂面までの高さ
をＨとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５となるように設定し
た。
【０２３８】［工程−１７００］先ず、支持体１０上に
複数の球体１７０を配置する。具体的には、実施の形態
１６の［工程−１６００］と同様の工程を実行する。
複数の球体１７０を配置する。具体的には、実施の形態
１６の［工程−１６００］と同様の工程を実行する。
【０２３９】［工程−１７１０］その後、電子を放出す
る複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲ま
れ、且つ、球体１７０の形状の一部を反映した凹部１１
１Ｂとを有し、各隆起部１１１Ａが球体１７０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１６の［工程−１６１０］
と同様の工程を実行する。
る複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲ま
れ、且つ、球体１７０の形状の一部を反映した凹部１１
１Ｂとを有し、各隆起部１１１Ａが球体１７０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１６の［工程−１６１０］
と同様の工程を実行する。
【０２４０】［工程−１７２０］次に、球体の上方に開
口部１５Ａが形成された絶縁層１１２を、カソード電極
１１１及び支持体１０上に設ける。具体的には、例え
ば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚さにスクリー
ン印刷する。ガラスペーストを用いたスクリーン印刷
は、実施の形態１４と同様に行うことができるが、球体
１７０の表面が表面処理層１７０Ｂにより疎水性を帯び
ているために、球体１７０の上にスクリーン印刷された
ガラスペーストは直ちに弾かれて落下し、自らの表面張
力により絶縁層１１２の球体１７０の上の部分は収縮す
る。その結果、球体１７０の頂部は絶縁層１１２に覆わ
れることなく、開口部１５Ａ内に露出する。この状態を
図３０の（Ａ）に示す。図示した例では、開口部１５Ａ
の上端部の直径は球体１７０の直径よりも大きいが、表
面処理層１７０Ｂの界面張力が、ガラスペーストの界面
張力よりも小さい場合には、開口部１５Ａの直径が小さ
くなる傾向にある。逆に、表面処理層１７０Ｂの界面張
力が、ガラスペーストの界面張力よりも著しく大きい場
合には、開口部１５Ａの直径は大きくなり易い。その
後、絶縁層１１２を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。
口部１５Ａが形成された絶縁層１１２を、カソード電極
１１１及び支持体１０上に設ける。具体的には、例え
ば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚さにスクリー
ン印刷する。ガラスペーストを用いたスクリーン印刷
は、実施の形態１４と同様に行うことができるが、球体
１７０の表面が表面処理層１７０Ｂにより疎水性を帯び
ているために、球体１７０の上にスクリーン印刷された
ガラスペーストは直ちに弾かれて落下し、自らの表面張
力により絶縁層１１２の球体１７０の上の部分は収縮す
る。その結果、球体１７０の頂部は絶縁層１１２に覆わ
れることなく、開口部１５Ａ内に露出する。この状態を
図３０の（Ａ）に示す。図示した例では、開口部１５Ａ
の上端部の直径は球体１７０の直径よりも大きいが、表
面処理層１７０Ｂの界面張力が、ガラスペーストの界面
張力よりも小さい場合には、開口部１５Ａの直径が小さ
くなる傾向にある。逆に、表面処理層１７０Ｂの界面張
力が、ガラスペーストの界面張力よりも著しく大きい場
合には、開口部１５Ａの直径は大きくなり易い。その
後、絶縁層１１２を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。
【０２４１】［工程−１７３０］次に、開口部１５Ａと
連通する開口部１４Ａを有するゲート電極１１３を絶縁
層１１２上に形成する。具体的には、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。カーボ
ンペーストを用いたスクリーン印刷は、実施の形態１４
と同様に行えばよいが、球体１７０の表面が表面処理層
１７０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１７０
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、自らの表面張力により収縮し、絶縁層１１２
の表面のみに付着した状態となる。このとき、ゲート電
極１１３は、図示するように、絶縁層１１２の開口端部
から開口部１５Ａ内へ若干回り込むように形成されるこ
ともある。その後、ゲート電極１１３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３０の（Ｂ）に示す。尚、表面処理層１７０Ｂの
界面張力が、カーボンペーストの界面張力よりも小さい
場合には、開口部１５Ａの直径が小さくなる傾向にあ
る。逆に、表面処理層１７０Ｂの界面張力が、カーボン
ペーストの界面張力よりも著しく大きい場合には、開口
部１５Ａの直径は大きくなり易い。
連通する開口部１４Ａを有するゲート電極１１３を絶縁
層１１２上に形成する。具体的には、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。カーボ
ンペーストを用いたスクリーン印刷は、実施の形態１４
と同様に行えばよいが、球体１７０の表面が表面処理層
１７０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１７０
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、自らの表面張力により収縮し、絶縁層１１２
の表面のみに付着した状態となる。このとき、ゲート電
極１１３は、図示するように、絶縁層１１２の開口端部
から開口部１５Ａ内へ若干回り込むように形成されるこ
ともある。その後、ゲート電極１１３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３０の（Ｂ）に示す。尚、表面処理層１７０Ｂの
界面張力が、カーボンペーストの界面張力よりも小さい
場合には、開口部１５Ａの直径が小さくなる傾向にあ
る。逆に、表面処理層１７０Ｂの界面張力が、カーボン
ペーストの界面張力よりも著しく大きい場合には、開口
部１５Ａの直径は大きくなり易い。
【０２４２】［工程−１７４０］次に、開口部１４Ａ，
１５Ａの底部に露出した球体１７０を除去する。具体的
には、カソード電極１１１と絶縁層１１２とゲート電極
１１３の焼成を兼ね、ガラスペーストの典型的な焼成温
度である約５３０゜Ｃにて加熱を行うことにより、球体
１７０を燃焼させる。このとき、実施の形態１４と異な
り、絶縁層１１２及びゲート電極１１３には開口部１４
Ａ，１５Ａが最初から形成されているので、カソード電
極１１１や絶縁層１１２、ゲート電極１１３の一部が飛
散することはなく、球体１７０は速やかに除去される。
尚、開口部１４Ａ，１５Ａの上端部の直径が球体１７０
の直径よりも大きい場合、球体１７０を燃焼させなくと
も、例えば、洗浄や圧搾気体の吹付け等の外力によって
球体１７０を除去することが可能である。ここまでのプ
ロセスが終了した状態を、図３１の（Ａ）に示す。
１５Ａの底部に露出した球体１７０を除去する。具体的
には、カソード電極１１１と絶縁層１１２とゲート電極
１１３の焼成を兼ね、ガラスペーストの典型的な焼成温
度である約５３０゜Ｃにて加熱を行うことにより、球体
１７０を燃焼させる。このとき、実施の形態１４と異な
り、絶縁層１１２及びゲート電極１１３には開口部１４
Ａ，１５Ａが最初から形成されているので、カソード電
極１１１や絶縁層１１２、ゲート電極１１３の一部が飛
散することはなく、球体１７０は速やかに除去される。
尚、開口部１４Ａ，１５Ａの上端部の直径が球体１７０
の直径よりも大きい場合、球体１７０を燃焼させなくと
も、例えば、洗浄や圧搾気体の吹付け等の外力によって
球体１７０を除去することが可能である。ここまでのプ
ロセスが終了した状態を、図３１の（Ａ）に示す。
【０２４３】［工程−１７５０］その後、開口部１５Ａ
の側壁面に相当する絶縁層１１２の一部を等方的にエッ
チングすると、図３１の（Ｂ）に示す電界放出素子を完
成することができる。ここでは、ゲート電極１１３の端
部が下方を向いているが、このことは、開口部１４内の
電界強度を高める上で好ましい。
の側壁面に相当する絶縁層１１２の一部を等方的にエッ
チングすると、図３１の（Ｂ）に示す電界放出素子を完
成することができる。ここでは、ゲート電極１１３の端
部が下方を向いているが、このことは、開口部１４内の
電界強度を高める上で好ましい。
【０２４４】（実施の形態１８）実施の形態１８は、本
発明の第１の態様及び第３の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第１の態様及び第３の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１８における電界放出素子は、第２
の構造を有する。この実施の形態１８の電界放出素子
は、先に説明した実施の形態８の電界放出素子の変形で
ある。実施の形態１８の電界放出素子が実施の形態８の
電界放出素子と相違する点は、第２の構造を有している
点にある。即ち、実施の形態１８の電界放出素子は、
（Ａ）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２１２、（Ｂ）複数の開口部２１
４が形成された帯状材料層２１３Ａから成るゲート電極
２１３、並びに、（Ｃ）電子放出部１６Ｂから成り、ゲ
ート電極支持部２１２の頂面に接するように、且つ、電
子放出部の上方に開口部２１４が位置するように帯状材
料層２１３Ａが張架されている。電子放出部１６Ｂは、
開口部２１４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炭素薄膜選択成長領域４１、及び、
炭素薄膜選択成長領域４１上に形成された炭素薄膜４０
から成る。
発明の第１の態様及び第３の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第１の態様及び第３の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１８における電界放出素子は、第２
の構造を有する。この実施の形態１８の電界放出素子
は、先に説明した実施の形態８の電界放出素子の変形で
ある。実施の形態１８の電界放出素子が実施の形態８の
電界放出素子と相違する点は、第２の構造を有している
点にある。即ち、実施の形態１８の電界放出素子は、
（Ａ）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２１２、（Ｂ）複数の開口部２１
４が形成された帯状材料層２１３Ａから成るゲート電極
２１３、並びに、（Ｃ）電子放出部１６Ｂから成り、ゲ
ート電極支持部２１２の頂面に接するように、且つ、電
子放出部の上方に開口部２１４が位置するように帯状材
料層２１３Ａが張架されている。電子放出部１６Ｂは、
開口部２１４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炭素薄膜選択成長領域４１、及び、
炭素薄膜選択成長領域４１上に形成された炭素薄膜４０
から成る。
【０２４５】帯状材料層２１３Ａは、ゲート電極支持部
２１２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１８の電界放出
素子の模式的な一部断面図を図３２の（Ａ）に示し、カ
ソード電極１１、帯状材料層２１３Ａ及びゲート電極２
１３、並びに、ゲート電極支持部２１２の模式的な配置
図を図３２の（Ｂ）に示す。また、電界放出素子の一部
を拡大した模式図を図３３に示す。
２１２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１８の電界放出
素子の模式的な一部断面図を図３２の（Ａ）に示し、カ
ソード電極１１、帯状材料層２１３Ａ及びゲート電極２
１３、並びに、ゲート電極支持部２１２の模式的な配置
図を図３２の（Ｂ）に示す。また、電界放出素子の一部
を拡大した模式図を図３３に示す。
【０２４６】実施の形態１８においては、電子放出部１
６Ｂからゲート電極２１３までの高さ（より具体的に
は、電子放出部１６Ｂの頂面からゲート電極２１３の頂
面までの高さ）をＨ、開口部２１４の最も広い部分の長
さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５、好ましくは１．２
以下を満足している。尚、図は模式図であり、この関係
を示すものではない。
６Ｂからゲート電極２１３までの高さ（より具体的に
は、電子放出部１６Ｂの頂面からゲート電極２１３の頂
面までの高さ）をＨ、開口部２１４の最も広い部分の長
さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５、好ましくは１．２
以下を満足している。尚、図は模式図であり、この関係
を示すものではない。
【０２４７】また、ゲート電極２１３及びカソード電極
１１に印加される電圧の電位差によって生じる電界にお
いて、開口部２１４の中心（図３３においては、点線Ｃ
で示す）に位置する電子放出部１６Ｂの部分の表面にお
けるカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分を
ＥZC、開口部２１４の中心から最も遠いところに位置す
る開口部２１４（ゲート電極開口端部）の部分と開口部
２１４の中心とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部２
１４の中心から最も遠いところに位置する開口部２１４
（ゲート電極開口端部）の部分から開口部２１４の中心
に向かってＬ’＝０．２Ｌのところに位置する電子放出
部１６Ｂの部分（図３３においては、点線Ｅで示す）の
表面におけるカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強
度成分をＥZEとしたとき、ＥZC＝０．３ＥZEである。即
ち、ＥZC≧０．３ＥZEを満足している。
１１に印加される電圧の電位差によって生じる電界にお
いて、開口部２１４の中心（図３３においては、点線Ｃ
で示す）に位置する電子放出部１６Ｂの部分の表面にお
けるカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強度成分を
ＥZC、開口部２１４の中心から最も遠いところに位置す
る開口部２１４（ゲート電極開口端部）の部分と開口部
２１４の中心とを結んだ線分の長さをＬとし、開口部２
１４の中心から最も遠いところに位置する開口部２１４
（ゲート電極開口端部）の部分から開口部２１４の中心
に向かってＬ’＝０．２Ｌのところに位置する電子放出
部１６Ｂの部分（図３３においては、点線Ｅで示す）の
表面におけるカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界強
度成分をＥZEとしたとき、ＥZC＝０．３ＥZEである。即
ち、ＥZC≧０．３ＥZEを満足している。
【０２４８】以下、実施の形態１８の電界放出素子の製
造方法の一例を説明する。
造方法の一例を説明する。
【０２４９】［工程−１８００］先ず、支持体１０上に
ゲート電極支持部２１２を、例えば、サンドブラスト法
に基づき形成する。
ゲート電極支持部２１２を、例えば、サンドブラスト法
に基づき形成する。
【０２５０】［工程−１８１０］その後、支持体１０上
に電子放出部を形成する。具体的には、実施の形態８の
電界放出素子の［工程−８００］〜［工程−８２０］と
同様にして、カソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成
長領域４１を形成し、炭素薄膜選択成長領域４１上に炭
素薄膜４０を形成する。尚、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２１２とゲート電極支
持部２１２との間に位置する支持体１０の部分に形成さ
れる。
に電子放出部を形成する。具体的には、実施の形態８の
電界放出素子の［工程−８００］〜［工程−８２０］と
同様にして、カソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成
長領域４１を形成し、炭素薄膜選択成長領域４１上に炭
素薄膜４０を形成する。尚、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２１２とゲート電極支
持部２１２との間に位置する支持体１０の部分に形成さ
れる。
【０２５１】［工程−１８２０］その後、複数の開口部
２１４が形成されたストライプ状の帯状材料層２１３Ａ
を、複数の開口部２１４が電子放出部１６Ｂに相当する
炭素薄膜４０の上方に位置するように、ゲート電極支持
部２１２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層２１３Ａから構成され、複数の開
口部２１４を有するゲート電極２１３を電子放出部の上
方に位置させる。ストライプ状の帯状材料層２１３Ａの
配設方法は、上述のとおりとすればよい。
２１４が形成されたストライプ状の帯状材料層２１３Ａ
を、複数の開口部２１４が電子放出部１６Ｂに相当する
炭素薄膜４０の上方に位置するように、ゲート電極支持
部２１２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層２１３Ａから構成され、複数の開
口部２１４を有するゲート電極２１３を電子放出部の上
方に位置させる。ストライプ状の帯状材料層２１３Ａの
配設方法は、上述のとおりとすればよい。
【０２５２】尚、電界放出素子の構造は、実施の形態８
にて説明した電界放出素子に限定されず、実施の形態１
〜実施の形態１１にて説明した各種の電界放出素子を適
宜選択することができる。
にて説明した電界放出素子に限定されず、実施の形態１
〜実施の形態１１にて説明した各種の電界放出素子を適
宜選択することができる。
【０２５３】（実施の形態１９）実施の形態１９は、本
発明の第２の態様及び第４の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第２の態様及び第４の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１９における電界放出素子は、第２
の構造を有する。この実施の形態１９の電界放出素子
は、先に説明した実施の形態１２の電界放出素子の変形
である。実施の形態１９の電界放出素子が実施の形態１
２の電界放出素子と相違する点は、第２の構造を有して
いる点にある。即ち、実施の形態１９の電界放出素子
は、（Ａ）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２１２、（Ｂ）複数の開口部
２１４が形成された帯状材料層２１３Ａから成るゲート
電極２１３、並びに、（Ｃ）電子放出部１６Ｃに相当す
るカソード電極６１から成り、ゲート電極支持部２１２
の頂面に接するように、且つ、電子放出部１６Ｃの上方
に開口部２１４が位置するように帯状材料層２１３Ａが
張架されている。
発明の第２の態様及び第４の態様に係る電界放出素子及
び本発明の第２の態様及び第４の態様に係る表示装置に
関する。実施の形態１９における電界放出素子は、第２
の構造を有する。この実施の形態１９の電界放出素子
は、先に説明した実施の形態１２の電界放出素子の変形
である。実施の形態１９の電界放出素子が実施の形態１
２の電界放出素子と相違する点は、第２の構造を有して
いる点にある。即ち、実施の形態１９の電界放出素子
は、（Ａ）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２１２、（Ｂ）複数の開口部
２１４が形成された帯状材料層２１３Ａから成るゲート
電極２１３、並びに、（Ｃ）電子放出部１６Ｃに相当す
るカソード電極６１から成り、ゲート電極支持部２１２
の頂面に接するように、且つ、電子放出部１６Ｃの上方
に開口部２１４が位置するように帯状材料層２１３Ａが
張架されている。
【０２５４】帯状材料層２１３Ａは、ゲート電極支持部
２１２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１９の電界放出
素子の模式的な一部断面図を図３４の（Ａ）に示し、電
界放出素子の一部を拡大した模式図を図３４の（Ｂ）に
示す。
２１２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１９の電界放出
素子の模式的な一部断面図を図３４の（Ａ）に示し、電
界放出素子の一部を拡大した模式図を図３４の（Ｂ）に
示す。
【０２５５】実施の形態１９においては、電子放出部１
６Ｃに相当するカソード電極６１からゲート電極２１３
までの高さ（より具体的には、カソード電極６１の頂面
からゲート電極２１３の頂面までの高さ）をＨ、開口部
２１４の最も広い部分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦
２．５、好ましくは１．２以下を満足している。尚、図
は模式図であり、この関係を示すものではない。
６Ｃに相当するカソード電極６１からゲート電極２１３
までの高さ（より具体的には、カソード電極６１の頂面
からゲート電極２１３の頂面までの高さ）をＨ、開口部
２１４の最も広い部分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦
２．５、好ましくは１．２以下を満足している。尚、図
は模式図であり、この関係を示すものではない。
【０２５６】また、ゲート電極２１３及びカソード電極
１１に印加される電圧の電位差によって生じる電界にお
いて、開口部２１４の中心（図３４の（Ｂ）において
は、点線Ｃで示す）に位置するカソード電極６１の部分
の表面におけるカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界
強度成分をＥZC、開口部２１４の中心から最も遠いとこ
ろに位置する開口部２１４（ゲート電極開口端部）の部
分と開口部２１４の中心とを結んだ線分の長さをＬと
し、開口部２１４の中心から最も遠いところに位置する
開口部２１４（ゲート電極開口端部）の部分から開口部
２１４の中心に向かってＬ’＝０．２Ｌのところに位置
するカソード電極６１の部分（図３４の（Ｂ）において
は、点線Ｅで示す）の表面におけるカソード電極法線方
向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC＝
０．３ＥZEである。即ち、ＥZC≧０．３ＥZEを満足して
いる。
１１に印加される電圧の電位差によって生じる電界にお
いて、開口部２１４の中心（図３４の（Ｂ）において
は、点線Ｃで示す）に位置するカソード電極６１の部分
の表面におけるカソード電極法線方向（Ｚ方向）の電界
強度成分をＥZC、開口部２１４の中心から最も遠いとこ
ろに位置する開口部２１４（ゲート電極開口端部）の部
分と開口部２１４の中心とを結んだ線分の長さをＬと
し、開口部２１４の中心から最も遠いところに位置する
開口部２１４（ゲート電極開口端部）の部分から開口部
２１４の中心に向かってＬ’＝０．２Ｌのところに位置
するカソード電極６１の部分（図３４の（Ｂ）において
は、点線Ｅで示す）の表面におけるカソード電極法線方
向（Ｚ方向）の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC＝
０．３ＥZEである。即ち、ＥZC≧０．３ＥZEを満足して
いる。
【０２５７】以下、実施の形態１９の電界放出素子の製
造方法の一例を説明する。
造方法の一例を説明する。
【０２５８】［工程−１９００］先ず、実施の形態１２
と同様にして、支持体１０上にカソード電極６１を形成
する。
と同様にして、支持体１０上にカソード電極６１を形成
する。
【０２５９】［工程−１９１０］その後、支持体１０上
にゲート電極支持部２１２を、例えば、サンドブラスト
法に基づき形成する。
にゲート電極支持部２１２を、例えば、サンドブラスト
法に基づき形成する。
【０２６０】［工程−１９２０］その後、複数の開口部
２１４が形成されたストライプ状の帯状材料層２１３Ａ
を、複数の開口部２１４が電子放出部である炭素薄膜４
０の上方に位置するように、ゲート電極支持部２１２に
よって支持された状態に配設し、以て、ストライプ状の
帯状材料層２１３Ａから構成され、複数の開口部２１４
を有するゲート電極２１３を電子放出部の上方に位置さ
せる。ストライプ状の帯状材料層２１３Ａの配設方法
は、上述のとおりとすればよい。
２１４が形成されたストライプ状の帯状材料層２１３Ａ
を、複数の開口部２１４が電子放出部である炭素薄膜４
０の上方に位置するように、ゲート電極支持部２１２に
よって支持された状態に配設し、以て、ストライプ状の
帯状材料層２１３Ａから構成され、複数の開口部２１４
を有するゲート電極２１３を電子放出部の上方に位置さ
せる。ストライプ状の帯状材料層２１３Ａの配設方法
は、上述のとおりとすればよい。
【０２６１】尚、電界放出素子の構造は、実施の形態１
２にて説明した電界放出素子に限定されず、実施の形態
１３〜実施の形態１７にて説明した各種の電界放出素子
を適宜選択することができる。
２にて説明した電界放出素子に限定されず、実施の形態
１３〜実施の形態１７にて説明した各種の電界放出素子
を適宜選択することができる。
【０２６２】実施の形態１８あるいは実施の形態１９の
電界放出素子において、図３５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
帯状材料層２１３Ａ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２１７を予め
形成しておき、この突起部２１７の頂面に帯状材料層２
１３Ａを構成する材料と同じ材料の薄膜２１８を形成し
ておく。そして、ストライプ状の帯状材料層２１３Ａを
張架した状態で、かかる薄膜２１８に、例えばレーザを
用いて溶接する。尚、突起部２１７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。
電界放出素子において、図３５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
帯状材料層２１３Ａ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２１７を予め
形成しておき、この突起部２１７の頂面に帯状材料層２
１３Ａを構成する材料と同じ材料の薄膜２１８を形成し
ておく。そして、ストライプ状の帯状材料層２１３Ａを
張架した状態で、かかる薄膜２１８に、例えばレーザを
用いて溶接する。尚、突起部２１７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。
【０２６３】また、実施の形態１８あるいは実施の形態
１９の電界放出素子における開口部２１４の平面形状は
円形に限定されない。帯状材料層２１３Ａに設けられた
開口部２１４の形状の変形例を図３６の（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に例示する。
１９の電界放出素子における開口部２１４の平面形状は
円形に限定されない。帯状材料層２１３Ａに設けられた
開口部２１４の形状の変形例を図３６の（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に例示する。
【０２６４】以上、本発明を、実施の形態に基づき説明
したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実
施の形態において説明した各種の条件、使用材料、電界
放出素子や表示装置の構造は例示であり、適宜変更する
ことができる。
したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実
施の形態において説明した各種の条件、使用材料、電界
放出素子や表示装置の構造は例示であり、適宜変更する
ことができる。
【０２６５】更には、冷陰極電界電子放出素子の製造に
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。冷陰極電界電子放出素子においては、１つ
の開口部に１つの電子放出部が対応する形態であっても
よいし、冷陰極電界電子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。
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。冷陰極電界電子放出素子においては、１つ
の開口部に１つの電子放出部が対応する形態であっても
よいし、冷陰極電界電子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。
【０２６６】電子放出部あるいは電子放出部に相当する
カソード電極の表面におけるＺ方向の電界強度成分ＥZ
が例えば図４の（Ａ）に示したような分布を示す場合、
カソード電極及びゲート電極に印加する電圧及びＷ／Ｈ
の値を最適化することによって、電子放出部あるいは電
子放出部に相当するカソード電極から電子が放出される
ときの電界強度成分ＥZの閾値ＥZ-THを開口部の中心か
ら所望のところに位置する電子放出部の部分あるいは電
子放出部に相当するカソード電極の部分に設定すること
ができる。これによって、かかる部分に囲まれた電子放
出部の領域あるいは電子放出部に相当するカソード電極
の領域からのみ電子が放出され、ゲート電極や絶縁層、
スペーサに衝突する電子を一層少なくすることができ
る。
カソード電極の表面におけるＺ方向の電界強度成分ＥZ
が例えば図４の（Ａ）に示したような分布を示す場合、
カソード電極及びゲート電極に印加する電圧及びＷ／Ｈ
の値を最適化することによって、電子放出部あるいは電
子放出部に相当するカソード電極から電子が放出される
ときの電界強度成分ＥZの閾値ＥZ-THを開口部の中心か
ら所望のところに位置する電子放出部の部分あるいは電
子放出部に相当するカソード電極の部分に設定すること
ができる。これによって、かかる部分に囲まれた電子放
出部の領域あるいは電子放出部に相当するカソード電極
の領域からのみ電子が放出され、ゲート電極や絶縁層、
スペーサに衝突する電子を一層少なくすることができ
る。
【０２６７】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、かかるゲート
電極に正の電圧（例えば１６０ボルト）を印加する。そ
して、各画素を構成する矩形形状の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、各画素を構成するかで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、かかるゲート
電極に正の電圧（例えば１６０ボルト）を印加する。そ
して、各画素を構成する矩形形状の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、各画素を構成するかでへの印加状態を制御
し、画素の発光状態を制御する。
【０２６８】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、かかるカソード
電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。そして、各
画素を構成する矩形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
を構成するゲート電極への印加状態を制御し、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、かかるカソード
電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。そして、各
画素を構成する矩形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
を構成するゲート電極への印加状態を制御し、画素の発
光状態を制御する。
【０２６９】
【発明の効果】本発明においては、「Ｈ」と「Ｗ」との
関係を規定することによって、あるいは又、電界強度成
分ＥZC，ＥZEの関係を規定することによって、電子を放
出する電子放出部やカソード電極の部分の表面における
電界を適切化することができ、電子放出部やカソード電
極における電子の放出起点を開口部中心及びその近傍の
電子放出部やカソード電極の部分とすることが可能とな
る。その結果、ゲート電極や絶縁層、スペーサに衝突す
る電子を少なくすることができ、ゲート電極に損傷が発
生したり、アノード電極に到達し得る電子の量が少なく
なるといった問題の発生を回避することができるし、絶
縁層１２やスペーサに帯電現象が発生するといった問題
を解決することができる。また、電子放出部から放出さ
れた電子の収束性が向上し、簡素な構造にて、収束電極
を設けなくとも、デフォーカスや光学的クロストーク発
生といった問題を回避することができる。
関係を規定することによって、あるいは又、電界強度成
分ＥZC，ＥZEの関係を規定することによって、電子を放
出する電子放出部やカソード電極の部分の表面における
電界を適切化することができ、電子放出部やカソード電
極における電子の放出起点を開口部中心及びその近傍の
電子放出部やカソード電極の部分とすることが可能とな
る。その結果、ゲート電極や絶縁層、スペーサに衝突す
る電子を少なくすることができ、ゲート電極に損傷が発
生したり、アノード電極に到達し得る電子の量が少なく
なるといった問題の発生を回避することができるし、絶
縁層１２やスペーサに帯電現象が発生するといった問題
を解決することができる。また、電子放出部から放出さ
れた電子の収束性が向上し、簡素な構造にて、収束電極
を設けなくとも、デフォーカスや光学的クロストーク発
生といった問題を回避することができる。
【０２７０】本発明において、電子放出部を炭素薄膜か
ら構成する場合、導電体層やカソード電極の所望の部位
に炭素薄膜から成る電子放出部を設けることができ、し
かも、炭素薄膜を所望の形状にするための炭素薄膜のパ
ターニングを行う必要が無い。また、電子放出部を炭素
薄膜から構成すれば、低閾値電圧を有し、高い電子放出
効率を有する冷陰極電界電子放出素子を得ることがで
き、低消費電力、高画質の冷陰極電界電子放出表示装置
を得ることができる。更には、有効領域の面積が増大
し、これに伴って冷陰極電界電子放出素子の形成数が著
しく増大した場合にも、各冷陰極電界電子放出素子の電
子放出部を精度良く形成することができるため、有効領
域の全域に亙って各電子放出部の電子放出効率が均一化
され、輝度ムラが極めて少ない高画質の冷陰極電界電子
放出表示装置を製造することができる。また、炭素薄膜
の成膜を比較的低温で行うことができるが故に、支持体
としてガラス板を用いることができ、製造コストの低減
を図ることができる。
ら構成する場合、導電体層やカソード電極の所望の部位
に炭素薄膜から成る電子放出部を設けることができ、し
かも、炭素薄膜を所望の形状にするための炭素薄膜のパ
ターニングを行う必要が無い。また、電子放出部を炭素
薄膜から構成すれば、低閾値電圧を有し、高い電子放出
効率を有する冷陰極電界電子放出素子を得ることがで
き、低消費電力、高画質の冷陰極電界電子放出表示装置
を得ることができる。更には、有効領域の面積が増大
し、これに伴って冷陰極電界電子放出素子の形成数が著
しく増大した場合にも、各冷陰極電界電子放出素子の電
子放出部を精度良く形成することができるため、有効領
域の全域に亙って各電子放出部の電子放出効率が均一化
され、輝度ムラが極めて少ない高画質の冷陰極電界電子
放出表示装置を製造することができる。また、炭素薄膜
の成膜を比較的低温で行うことができるが故に、支持体
としてガラス板を用いることができ、製造コストの低減
を図ることができる。
【図１】発明の実施の形態１における冷陰極電界電子放
出素子の模式的な一部端面図である。
出素子の模式的な一部端面図である。
【図２】発明の実施の形態１における冷陰極電界電子放
出表示装置の模式的な一部端面図である。
出表示装置の模式的な一部端面図である。
【図３】カソードパネル及びアノードパネルの一部分の
模式的な分解斜視図である。
模式的な分解斜視図である。
【図４】発明の実施の形態１における冷陰極電界電子放
出素子における電界強度成分Ｅ Z及び電界強度成分ＥXの
シミュレーション結果を模式的に示す図である。
出素子における電界強度成分Ｅ Z及び電界強度成分ＥXの
シミュレーション結果を模式的に示す図である。
【図５】図４に示すような電界強度成分ＥZ，ＥXを得る
ためのＷ／Ｈの値と絶縁層を構成する材料の比誘電率κ
との関係を示すグラフである。
ためのＷ／Ｈの値と絶縁層を構成する材料の比誘電率κ
との関係を示すグラフである。
【図６】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７】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８】発明の実施の形態４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９】発明の実施の形態４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。
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】図９に引き続き、発明の実施の形態４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。
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１０に引き続き、発明の実施の形態４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。
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７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。
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８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。
子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部
端面図である。
【図１４】図１３に引き続き、発明の実施の形態８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。
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１５】発明の実施の形態９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。
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１６】図１５に引き続き、発明の実施の形態９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。
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１７】発明の実施の形態９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。
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１８】発明の実施の形態１１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。
素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一
部端面図である。
【図１９】図１８に引き続き、発明の実施の形態１１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。
冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支
持体等の模式的な一部端面図である。
【図２０】発明の実施の形態１２の冷陰極電界電子放出
素子の模式的な一部断面図である。
素子の模式的な一部断面図である。
【図２１】発明の実施の形態１２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
部断面図である。
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２２】発明の実施の形態１３の冷陰極電界電子放出
素子の模式的な一部断面図である。
素子の模式的な一部断面図である。
【図２３】発明の実施の形態１３の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。
素子の変形例の模式的な一部断面図である。
【図２４】発明の実施の形態１４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、及び、部分的な斜視図である。
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２５】図２４に引き続き、発明の実施の形態１４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、及び、部分的な斜視図で
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、及び、部分的な斜視図で
ある。
【図２６】図２５に引き続き、発明の実施の形態１４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、及び、部分的な斜視図で
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、及び、部分的な斜視図で
ある。
【図２７】図２６に引き続き、発明の実施の形態１４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断面図である。
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断面図である。
【図２８】発明の実施の形態１５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
部断面図である。
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２９】発明の実施の形態１６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
部断面図である。
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３０】発明の実施の形態１７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
部断面図である。
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３１】図３０に引き続き、発明の実施の形態１７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断面図である。
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断面図である。
【図３２】発明の実施の形態１８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。
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。
【図３３】発明の実施の形態１８における冷陰極電界電
子放出素子の一部分を拡大した模式的な一部断面図であ
る、
子放出素子の一部分を拡大した模式的な一部断面図であ
る、
【図３４】発明の実施の形態１９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、冷陰極電界電
子放出素子の一部分を拡大した模式的な一部断面図であ
る、
子放出素子の模式的な一部断面図、及び、冷陰極電界電
子放出素子の一部分を拡大した模式的な一部断面図であ
る、
【図３５】発明の実施の形態１８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。
極電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
【図３６】発明の実施の形態１８若しくは実施の形態１
９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。
９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。
【図３７】スピント型冷陰極電界電子放出素子を組み込
んだ冷陰極電界電子放出表示装置の概念図である。
んだ冷陰極電界電子放出表示装置の概念図である。
【図３８】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。
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】図３８に引き続き、スピント型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法を説明するための、支持体等の模
式的な一部端面図である。
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】炭素薄膜を用いた平面型冷陰極電界電子放出
素子の模式的な一部端面図である。
素子の模式的な一部端面図である。
【図４１】従来の炭素薄膜を用いた平面型冷陰極電界電
子放出素子における電界強度成分ＥZ及び電界強度成分
ＥXのシミュレーション結果を模式的に示す図である。
子放出素子における電界強度成分ＥZ及び電界強度成分
ＥXのシミュレーション結果を模式的に示す図である。
【図４２】従来の炭素薄膜を用いた平面型冷陰極電界電
子放出素子において電子が電子放出部から放出された状
態を模式的に示す図である。
子放出素子において電子が電子放出部から放出された状
態を模式的に示す図である。
ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、１０・・・支持体、１１，６１，１１１・・・カソ
ード電極、１１Ａ・・・導電体層、１１Ｂ・・・抵抗体
層、１１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹部、１１
１Ｃ・・・先端部、１２，１１２・・・絶縁層、１３，
１１３，２１３・・・ゲート電極、１４，１４Ａ，２１
４・・・開口部、１５，１５Ａ・・・第２の開口部、１
６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ・・・電子放出部、１７・
・・貫通孔、１８・・・チップ管、２０・・・基板、２
１，２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ・・・蛍光体層、２２・・
・ブラックマトリックス、２３・・・アノード電極、２
４・・・枠体、３０・・・カソード電極制御回路、３１
・・・ゲート電極制御回路、３２・・・アノード電極制
御回路、４０・・・炭素薄膜、４１・・・炭素薄膜選択
成長領域、４２・・・金属粒子、４３・・・金属薄膜、
４４・・・マスク層、６１Ａ・・・微小凹凸部、６１Ｂ
・・・被覆層、７０，１７０・・・球体、７１・・・組
成物層、７１Ａ・・・分散媒、７１Ｂ・・・カソード電
極材料、１７０Ａ・・・芯材、１７０Ｂ・・・表面処理
層、２１２・・・ゲート電極支持部、２１３Ａ・・・帯
状材料層、２１７・・・突起部、２１８・・・薄膜
ル、１０・・・支持体、１１，６１，１１１・・・カソ
ード電極、１１Ａ・・・導電体層、１１Ｂ・・・抵抗体
層、１１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹部、１１
１Ｃ・・・先端部、１２，１１２・・・絶縁層、１３，
１１３，２１３・・・ゲート電極、１４，１４Ａ，２１
４・・・開口部、１５，１５Ａ・・・第２の開口部、１
６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ・・・電子放出部、１７・
・・貫通孔、１８・・・チップ管、２０・・・基板、２
１，２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ・・・蛍光体層、２２・・
・ブラックマトリックス、２３・・・アノード電極、２
４・・・枠体、３０・・・カソード電極制御回路、３１
・・・ゲート電極制御回路、３２・・・アノード電極制
御回路、４０・・・炭素薄膜、４１・・・炭素薄膜選択
成長領域、４２・・・金属粒子、４３・・・金属薄膜、
４４・・・マスク層、６１Ａ・・・微小凹凸部、６１Ｂ
・・・被覆層、７０，１７０・・・球体、７１・・・組
成物層、７１Ａ・・・分散媒、７１Ｂ・・・カソード電
極材料、１７０Ａ・・・芯材、１７０Ｂ・・・表面処理
層、２１２・・・ゲート電極支持部、２１３Ａ・・・帯
状材料層、２１７・・・突起部、２１８・・・薄膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 下位 法弘
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ
ー株式会社内
Ｆターム(参考） 5C036 EE03 EE04 EE14 EE19 EF01
EF06 EF09 EG02 EG12 EH23
Claims (20)
- 【請求項１】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電極
と、 （Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部と、 （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、 電子放出部からゲート電極までの高さをＨ、開口部の最
も広い部分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５を満
足することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。 - 【請求項２】電子放出部は炭素薄膜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。 - 【請求項３】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１に記載の冷陰
極電界電子放出素子。 - 【請求項４】（Ａ）支持体上に設けられ、電子を放出す
るカソード電極と、 （Ｂ）カソード電極の上方に配設され、開口部を有する
ゲート電極、から成り、 カソード電極からゲート電極までの高さをＨ、開口部の
最も広い部分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５を
満足す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の開口部の底部にカソード電
極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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、 （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、 電子放出部からゲート電極までの高さをＨ、開口部の最
も広い部分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５を満
足す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】電子放出部は炭素薄膜から成ることを特徴
とする請求項６に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。 - 【請求項８】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６に記載の冷陰
極電界電子放出表示装置。 - 【請求項９】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、電子を放出するカソード電
極と、 （Ｂ）カソード電極の上方に配設され、開口部を有する
ゲート電極、から成り、 カソード電極からゲート電極までの高さをＨ、開口部の
最も広い部分の長さをＷとしたとき、Ｗ／Ｈ≦２．５を
満足す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１０】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の開口部の底部にカソード
電極が露出していることを特徴とする請求項９に記載の
冷陰極電界電子放出表示装置。 - 【請求項１１】（Ａ）支持体上に設けられたカソード電
極と、 （Ｂ）カソード電極上に設けられた電子放出部と、 （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、 ゲート電極及びカソード電極に印加される電圧の電位差
によって生じる電界において、開口部中心に位置する電
子放出部の部分の表面におけるカソード電極法線方向の
電界強度成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところに
位置する開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の長
さをＬとし、開口部中心から最も遠いところに位置する
開口部の該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌのと
ころに位置する電子放出部の部分の表面におけるカソー
ド電極法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC
≧０．３ＥZEを満足することを特徴とする冷陰極電界電
子放出素子。 - 【請求項１２】電子放出部は炭素薄膜から成ることを特
徴とする請求項１１に記載の冷陰極電界電子放出素子。 - 【請求項１３】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１１に記載の
冷陰極電界電子放出素子。 - 【請求項１４】（Ａ）支持体上に設けられ、電子を放出
するカソード電極と、 （Ｂ）カソード電極の上方に配設され、開口部を有する
ゲート電極、から成り、 ゲート電極及びカソード電極に印加される電圧の電位差
によって生じる電界において、開口部中心に位置するカ
ソード電極の部分の表面におけるカソード電極法線方向
の電界強度成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところ
に位置する開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の
長さをＬとし、開口部中心から最も遠いところに位置す
る開口部の該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌの
ところに位置するカソード電極の部分の表面におけるカ
ソード電極法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、
ＥZC≧０．３ＥZEを満足することを特徴とする冷陰極電
界電子放出素子。 - 【請求項１５】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の開口部の底部にカソード
電極が露出していることを特徴とする請求項１４に記載
の冷陰極電界電子放出素子。 - 【請求項１６】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）カソード電極上に設けられた電子放出部と、 （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、 ゲート電極及びカソード電極に印加される電圧の電位差
によって生じる電界において、開口部中心に位置する電
子放出部の部分の表面におけるカソード電極法線方向の
電界強度成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところに
位置する開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の長
さをＬとし、開口部中心から最も遠いところに位置する
開口部の該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌのと
ころに位置する電子放出部の部分の表面におけるカソー
ド電極法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、ＥZC
≧０．３ＥZEを満足す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１７】電子放出部は炭素薄膜から成ることを特
徴とする請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出表示装
置。 - 【請求項１８】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１６に記載の
冷陰極電界電子放出表示装置。 - 【請求項１９】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、電子を放出するカソード電
極と、 （Ｂ）カソード電極の上方に配設され、開口部を有する
ゲート電極、から成り、 ゲート電極及びカソード電極に印加される電圧の電位差
によって生じる電界において、開口部中心に位置するカ
ソード電極の部分の表面におけるカソード電極法線方向
の電界強度成分をＥZC、開口部中心から最も遠いところ
に位置する開口部の部分と開口部中心とを結んだ線分の
長さをＬとし、開口部中心から最も遠いところに位置す
る開口部の該部分から開口部中心に向かって０．２Ｌの
ところに位置するカソード電極の部分の表面におけるカ
ソード電極法線方向の電界強度成分をＥZEとしたとき、
ＥZC≧０．３ＥZEを満足す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２０】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の開口部の底部にカソード
電極が露出していることを特徴とする請求項１９に記載
の冷陰極電界電子放出表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001279404A JP2003086080A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 冷陰極電界電子放出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001279404A JP2003086080A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 冷陰極電界電子放出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086080A true JP2003086080A (ja) | 2003-03-20 |
Family
ID=19103599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001279404A Pending JP2003086080A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 冷陰極電界電子放出素子及び冷陰極電界電子放出表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003086080A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005299040A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Sakai Ovex Co Ltd | 膨張化炭素繊維、その製造法およびそれを含む電界放出素子ならびに電界放出ディスプレイ |
| JP2005340200A (ja) * | 2004-05-22 | 2005-12-08 | Samsung Sdi Co Ltd | 電界放出表示装置及びその製造方法 |
| JP2006134794A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Sony Corp | 電界放出素子およびその製造方法ならびにその電界放出素子を利用した画像表示装置 |
| JP2007517482A (ja) * | 2003-06-11 | 2007-06-28 | チェン−ミン スン， | アモルファスダイヤモンド材料ならびにその使用および製造のための関連する方法 |
| WO2008105278A1 (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Toray Industries, Inc. | 電子放出源用ペースト及び電子放出素子 |
| JP2009146693A (ja) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | Rohm Co Ltd | グラファイトナノファイバおよびその製造方法、グラファイトナノファイバ電子源およびフィールドエミッションディスプレイ装置 |
-
2001
- 2001-09-14 JP JP2001279404A patent/JP2003086080A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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