JP2003197087A - 冷陰極電界電子放出表示装置用カソードパネル及び冷陰極電界電子放出表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カソード電極と絶縁層とゲート電極とによって
生じる容量成分に起因した駆動信号の遅延が引き起こさ
れることの少ない電子放出領域を有する冷陰極電界電子
放出表示装置用カソードパネルを提供する。 【解決手段】カソードパネルにおける電子放出領域は、
格子状ゲート電極部１３Ａと、格子状ゲート電極部１３
Ａの格子の交点に形成された第１開口部１４Ａと、絶縁
層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開
口部１４Ｂと、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソ
ード電極１１上に設けられた電子放出部１５から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００３】電界放出素子を利用した従来の冷陰極電界
電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合がある）
のゲート電極が延びる方向（第２の方向）に沿った模式
的な一部端面図を図６２に示し、図６３にカソードパネ
ルＣＰの一部分におけるストライプ状のカソード電極１
１の模式的な配置図を図６３に示し、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模式的な配置
図を図６４に示す。尚、図６４においては、絶縁層の図
示を省略した。また、図６３及び図６４において、電子
放出領域における電子放出部を明示するために電子放出
部に斜線を付した。更には、図６４において、カソード
電極を明示するために斜線を付し、図６３において、ゲ
ート電極の端部を点線で示した。

【０００４】図示した電界放出素子は、円錐形の電子放
出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放
出素子と呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電
界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極
１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成され
た絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極
１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた第
１開口部１４Ａ及び第２開口部１４Ｂと、第２開口部１
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された
円錐形の電子放出部１５Ａから構成されている。尚、１
つの電子放出部１５Ａに対応して、１つの開口部１４
Ａ，１４Ｂが設けられている。一般に、カソード電極１
１とストライプ状のゲート電極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、これらのストライプ状の両電極の射影
像が重複する部分に相当する領域（１画素分の領域に相
当する。この領域を、以下、電子放出領域ＥＡと呼ぶ）
に、通常、複数の電界放出素子が配列されている。更
に、かかる電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの
有効領域（実際の表示画面として機能する領域）内に、
通常、２次元マトリクス状に配列されている。

【０００５】一方、アノードパネルＡＰは、透明な基板
２０と、基板２０上に所定のパターンに従って形成され
た蛍光体層２１と、基板２０及び蛍光体層２１上に形成
されたアノード電極２３から構成されている。

【０００６】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と電子放出部１５Ａとから構成
され、電子放出領域ＥＡに形成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。

【０００７】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（図示せず）を介して接合
した後、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠
体とによって囲まれた空間を真空にすることによって、
表示装置を作製することができる。

【０００８】表示装置の作動においては、相対的な負電
圧をカソード電極制御回路（図示せず）からカソード電
極１１に印加し、相対的に正電圧をゲート電極制御回路
（図示せず）からゲート電極１３に印加し、ゲート電極
１３よりも更に高い正電圧をアノード電極制御回路（図
示せず）からアノード電極２３に印加する。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１
１にカソード電極制御回路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からビデオ信号を入力
する。あるいは又、カソード電極１１にカソード電極制
御回路からビデオ信号を入力し、ゲート電極１３にゲー
ト電極制御回路から走査信号を入力する。尚、ビデオ信
号及び走査信号を、総称して、駆動信号と呼ぶ場合があ
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１５Ａ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１５Ａに印加
される電圧によって制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】カソード電極１１とゲ
ート電極１３との間には、例えば、比誘電率εが約４の
ＳｉＯ₂から成る絶縁層１２が形成されている。その結
果、カソード電極１１とゲート電極１３との間に大きな
容量成分（浮遊容量）が存在し、かかる容量成分が駆動
信号の遅延を引き起こす結果、駆動信号の鈍りが生じ、
画質の劣化を招くといった問題がある。特に、表示装置
が大型化する程、カソード電極１１とゲート電極１３と
の重複領域である電子放出領域ＥＡの面積が大きくな
り、容量成分（浮遊容量）が増加する。また、表示装置
を高解像度にする程、電子放出領域ＥＡの数が多くなる
結果、容量成分が増加し、カソード電極及びゲート電極
に印加される駆動信号の波形に劣化が生じる。更には、
解像度を上げようとした場合、１本のカソード電極１１
あるいはゲート電極１３に印加する駆動信号（供給電
位）の時間が短くなる。それ故、カソード電極端部及び
ゲート電極端部に印加される駆動信号（供給電位）に対
する電子放出領域ＥＡの応答が遅くなり、画質劣化につ
がなる。

【００１０】従って、本発明の目的は、カソード電極と
絶縁層とゲート電極とによって生じる容量成分に起因し
た駆動信号の遅延が引き起こされることの少ない電子放
出領域を有する冷陰極電界電子放出表示装置用カソード
パネル、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。

【００１１】

【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表示
装置用カソードパネルは、（Ａ）支持体と、（Ｂ）支持
体上に形成され、第１の方向に延びる複数のカソード電
極と、（Ｃ）支持体及びカソード電極上に形成された絶
縁層と、（Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異
なる第２の方向に延びる複数のゲート電極と、（Ｅ）カ
ソード電極とゲート電極とが重複する領域に設けられた
電子放出領域、から成る冷陰極電界電子放出表示装置用
カソードパネルであって、電子放出領域は、（ａ）格子
状ゲート電極部と、（ｂ）格子状ゲート電極部の格子の
交点に形成された第１開口部と、（ｃ）絶縁層に設けら
れ、第１開口部と連通した第２開口部と、（ｄ）第２開
口部の底部に位置するカソード電極から構成された電子
放出部、若しくは、第２開口部の底部に位置するカソー
ド電極上に設けられた電子放出部、から成ることを特徴
とする。

【００１２】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用カソードパ
ネルは、（Ａ）支持体と、（Ｂ）支持体上に形成され、
第１の方向に延びる複数のカソード電極と、（Ｃ）支持
体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、（Ｄ）絶
縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に
延びる複数のゲート電極と、（Ｅ）カソード電極とゲー
ト電極とが重複する領域に設けられた電子放出領域、か
ら成る冷陰極電界電子放出表示装置用カソードパネルで
あって、電子放出領域は、（ａ）格子状カソード電極部
と、（ｂ）格子状カソード電極部の格子の交点の上方に
位置するゲート電極の部分に形成された第１開口部と、
（ｃ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
口部と、（ｄ）第２開口部の底部に位置する格子状カソ
ード電極部の格子の交点から構成された電子放出部、若
しくは、第２開口部の底部に位置する格子状カソード電
極部の格子の交点上に設けられた電子放出部、から成る
ことを特徴とする。

【００１３】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
界電子放出表示装置用カソードパネル、及び、蛍光体層
とアノード電極とを備えた冷陰極電界電子放出表示装置
用アノードパネルが、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
放出表示装置用カソードパネルは、（Ａ）支持体と、
（Ｂ）支持体上に形成され、第１の方向に延びる複数の
カソード電極と、（Ｃ）支持体及びカソード電極上に形
成された絶縁層と、（Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の
方向とは異なる第２の方向に延びる複数のゲート電極
と、（Ｅ）カソード電極とゲート電極とが重複する領域
に設けられた電子放出領域、から成り、電子放出領域
は、（ａ）格子状ゲート電極部と、（ｂ）格子状ゲート
電極部の格子の交点に形成された第１開口部と、（ｃ）
絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部
と、（ｄ）第２開口部の底部に位置するカソード電極か
ら構成された電子放出部、若しくは、第２開口部の底部
に位置するカソード電極上に設けられた電子放出部、か
ら成ることを特徴とする。

【００１４】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
界電子放出表示装置用カソードパネル、及び、蛍光体層
とアノード電極とを備えた冷陰極電界電子放出表示装置
用アノードパネルが、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
放出表示装置用カソードパネルは、（Ａ）支持体と、
（Ｂ）支持体上に形成され、第１の方向に延びる複数の
カソード電極と、（Ｃ）支持体及びカソード電極上に形
成された絶縁層と、（Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の
方向とは異なる第２の方向に延びる複数のゲート電極
と、（Ｅ）カソード電極とゲート電極とが重複する領域
に設けられた電子放出領域、から成り、電子放出領域
は、（ａ）格子状カソード電極部と、（ｂ）格子状カソ
ード電極部の格子の交点の上方に位置するゲート電極の
部分に形成された第１開口部と、（ｃ）絶縁層に設けら
れ、第１開口部と連通した第２開口部と、（ｄ）第２開
口部の底部に位置する格子状カソード電極部の格子の交
点から構成された電子放出部、若しくは、第２開口部の
底部に位置する格子状カソード電極部の格子の交点上に
設けられた電子放出部、から成ることを特徴とする。

【００１５】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置用カソードパネルあるいは冷陰極電界電子
放出表示装置にあっては、格子状ゲート電極部の格子の
交点の平面形状を円形とすることができ、あるいは又、
矩形とすることができる。また、電子放出領域の外周か
ら１μｍ以上離れた領域に格子状ゲート電極部が形成さ
れていることが好ましい。尚、この領域は、電子放出領
域の外周から内側に１μｍ以上入った位置に形成されて
もよいし、電子放出領域の外周から外側に１μｍ以上離
れた位置から電子放出領域の内部にかけて形成されても
よい。カソード電極及び支持体上に形成された絶縁層に
は、カソード電極の厚さの影響を受けて段差が生じる場
合がある。そして、ゲート電極と格子状ゲート電極部と
の境界領域が電子放出領域の外周上に形成されると、絶
縁層の段差の影響を受けて、境界領域で格子状ゲート電
極部に断線が発生する虞がある。従って、絶縁層に形成
された段差上に、ゲート電極と格子状ゲート電極部との
境界領域が形成されないことが望ましい。電子放出領域
の外周から１μｍ以上離れた領域に格子状ゲート電極部
を形成することによって、このような問題の発生を抑制
することができる。

【００１６】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置用カソードパネルあるいは冷陰極電界電子
放出表示装置にあっては、格子状カソード電極部の格子
の交点の平面形状を円形とすることができ、あるいは
又、矩形（正方形を含む）とすることができる。

【００１７】上記の好ましい形態を含む本発明の第２の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置用カソードパネ
ルあるいは冷陰極電界電子放出表示装置においては、電
子放出領域を構成するゲート電極の部分は格子状ゲート
電極部から成り、第１開口部は、格子状ゲート電極部の
格子の交点に形成されている構成とすることもできる。
そして、この場合、格子状ゲート電極部の格子の交点の
平面形状を円形とすることができ、あるいは又、矩形
（正方形を含む）とすることができる。また、上記と同
じ理由により、電子放出領域の外周から１μｍ以上離れ
た領域に格子状ゲート電極部が形成されていることが好
ましい。尚、この領域は、電子放出領域の外周から内側
に１μｍ以上入った位置に形成されてもよいし、電子放
出領域の外周から外側に１μｍ以上離れた位置から電子
放出領域の内部にかけて形成されてもよい。

【００１８】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置用カソードパネルあるいは冷陰極電界電子
放出表示装置において、電子放出領域の面積をＳ₀、１
つの電子放出領域における格子状ゲート電極部の面積の
合計をＳ₁としたとき、Ｓ₁≦Ｓ₀、好ましくは、Ｓ₁≦
０．５Ｓ₀を満足することが望ましい。また、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用カソー
ドパネルあるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、電子放出領域の面積をＳ₀、１つの電子放出領域に
おける格子状カソード電極部の面積の合計をＳ₂とした
とき、Ｓ₂≦Ｓ₀、好ましくは、Ｓ₂≦０．５Ｓ₀を満足す
ることが望ましい。

【００１９】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表示装置用カソードパネルある
いは冷陰極電界電子放出表示装置（以下、これらを総称
して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）における電子放
出領域を構成す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）を、カソード電極それ自体から電
子を放出する形態とすることができる。このような電界
放出素子として、 平面状のカソード電極の表面から電子を放出する平面
型電界放出素子 クレータ状のカソード電極の表面から電子を放出する
クレータ型電界放出素子 第２開口部の底部（側壁を含む）に露出したカソード
電極のエッジ部が電子放出部に相当し、第２開口部の底
部（側壁を含む）に露出したカソード電極のエッジ部か
ら電子を放出する構造を有するエッジ型電界放出素子を
挙げることができる。

【００２０】あるいは又、電界放出素子を、カソード電
極上に設けられた電子放出部から電子を放出する形態と
することもできる。このような電界放出素子として、 電子放出部の形状が円錐形のスピント型電界放出素子 電子放出部の形状が王冠状のクラウン型電界放出素子 電子放出部の形状が扁平状（平面状）の扁平型電界放
出素子を挙げることができる。

【００２１】尚、以下の説明において、単に「カソード
電極」と表現し、あるいは又、単に「ゲート電極」と表
現する場合があるが、これらの表現には、カソードパネ
ルＣＰの構造により、格子状カソード電極部あるいは格
子状ゲート電極部が含まれる。

【００２２】スピント型電界放出素子にあっては、電子
放出部を構成する材料として、タングステン、タングス
テン合金、モリブデン、モリブデン合金、チタン、チタ
ン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合
金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリ
コン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る
群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げること
ができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、例
えば、真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法によっ
て形成することができる。

【００２３】クラウン型電界放出素子にあっては、電子
放出部を構成する材料として、導電性粒子、あるいは、
導電性粒子とバインダから成る導電性組成物を挙げるこ
とができる。導電性粒子として、黒鉛等のカーボン系材
料；タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル
（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロ
ム（Ｃｒ）等の高融点金属；あるいはＩＴＯ（インジウ
ム・錫酸化物）等の透明導電材料を挙げることができ
る。バインダとして、例えば水ガラスといったガラスや
汎用樹脂を使用することができる。汎用樹脂として、塩
化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系
樹脂、セルロースエステル系樹脂、フッ素系樹脂等の熱
可塑性樹脂や、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ
エステル系樹脂等の熱硬化性樹脂を例示することができ
る。バインダを硬化させるための熱処理の温度は、バイ
ンダの種類に応じて、適宜、決定すればよい。例えば、
バインダが水ガラスのような無機材料である場合には、
無機材料を焼成し得る温度で熱処理を行えばよい。バイ
ンダが熱硬化性樹脂である場合には、熱硬化性樹脂を硬
化し得る温度で熱処理を行えばよい。但し、導電性粒子
同士の密着性を保つために、熱硬化性樹脂が過度に分解
したり炭化する虞のない温度で熱処理を行うことが好適
である。いずれのバインダを用いるにしても、熱処理温
度は、ゲート電極やカソード電極や絶縁層に損傷や欠陥
が生じない温度とする必要がある。熱処理雰囲気は、ゲ
ート電極やカソード電極の電気抵抗率が酸化によって上
昇したり、あるいはゲート電極やカソード電極に欠陥や
損傷が生ずることのないように、不活性ガス雰囲気とす
ることが好ましい。バインダとして熱可塑性樹脂を使用
した場合には、熱処理を必要としない場合がある。

【００２４】導電性組成物の構成成分である分散媒は、
水ガラスのように分散媒を兼ね得るバインダであっても
よいし、水であってもよいし、あるいは、アルコール
系、エーテル系、ケトン系、エステル系、炭化水素系等
の有機溶媒であってもよい。即ち、バインダは、（１）
それ自身が導電性粒子の分散媒であってもよいし、
（２）導電性粒子を被覆していてもよいし、（３）適当
な溶媒に分散あるいは溶解させることによって、導電性
粒子の分散媒を構成してもよい。（３）のケースの典型
例は水ガラスであり、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ１４０
８に規定される１号乃至４号、又はこれらの同等品を使
用することができる。１号乃至４号は、水ガラスの構成
成分である酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）１モルに対する
酸化珪素（ＳｉＯ₂）のモル数（約２〜４モル）の違い
に基づく４段階の等級であり、それぞれ粘度が大きく異
なる。従って、リフトオフ・プロセスで水ガラスを使用
する際には、水ガラスに分散させる導電性粒子の種類や
含有量、剥離層との親和性、開口部のアスペクト比等の
諸条件を考慮して、最適な等級の水ガラスを選択する
か、又は、これらの等級と同等の水ガラスを調製して使
用することが好ましい。あるいは又、Ｋ₂Ｏを主成分と
する水ガラスを用いることもできる。

【００２５】電子放出効率の向上のためには、導電性粒
子の粒径が電子放出部の寸法に比べて十分に小さいこと
が好ましい。導電性粒子の形状は、球形、多面体、板
状、針状、柱状、不定形等、特に限定されないが、導電
性粒子の露出部が鋭い突起となり得るような形状である
ことが好ましい。寸法や形状の異なる導電性粒子を混合
して使用してもよい。

【００２６】バインダは一般に導電性に劣るので、導電
性組成物中の導電性粒子の含有量に対してバインダの含
有量が多過ぎると、形成される電子放出部の電気抵抗値
が上昇し、電子放出が円滑に行われなくなる虞がある。
従って、例えば水ガラス中に導電性粒子として炭素系材
料粒子を分散させて成る導電性組成物を例にとると、導
電性組成物の全重量に占める炭素系材料粒子の割合は、
電子放出部の電気抵抗値、導電性組成物の粘度、導電性
粒子同士の接着性等の特性を考慮し、概ね３０〜９５重
量％の範囲に選択することが好ましい。炭素系材料粒子
の割合をかかる範囲内に選択することにより、形成され
る電子放出部の電気抵抗値を十分に下げると共に、炭素
系材料粒子同士の接着性を良好に保つことが可能とな
る。但し、導電性粒子として炭素系材料粒子にアルミナ
粒子を混合して用いた場合には、導電性粒子同士の接着
性が低下する傾向があるので、アルミナ粒子の含有量に
応じて炭素系材料粒子の割合を高めることが好ましく、
６０重量％以上とすることが特に好ましい。尚、導電性
組成物には、導電性粒子の分散状態を安定化させるため
の分散剤や、ｐＨ調整剤、乾燥剤、硬化剤、防腐剤等の
添加剤が含まれていてもよい。尚、導電性粒子を結合剤
（バインダ）の被膜で覆った粉体を、適当な分散媒中に
分散させて成る導電性組成物を用いてもよい。また、電
子放出部の表面に露出したバインダをエッチングによっ
て除去してもよい。

【００２７】クラウン型電界放出素子の電子放出部は、
例えば、リフトオフ法と組み合わせた塗布法、真空蒸着
法、スパッタリング法によって形成することができる。
あるいは又、カーボン粒子を用いた（具体的には、カー
ボン粒子を分散させたアンモニア溶液を電解液として用
いた）電気泳動法に基づき、電子放出部を形成すること
もできるし、感光性ペースト法やスクリーン印刷法、リ
フトオフ法にて電子放出部を形成することもできる。

【００２８】扁平型電界放出素子にあっては、電子放出
部を、カソード電極を構成する材料よりも仕事関数Φの
小さい材料から構成することが好ましく、どのような材
料を選択するかは、カソード電極を構成する材料の仕事
関数、ゲート電極とカソード電極との間の電位差、要求
される放出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すれ
ばよい。電界放出素子におけるカソード電極を構成する
代表的な材料として、タングステン（Φ＝４．５５ｅ
Ｖ）、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＝４．２８ｅＶ）、銅（Φ＝４．６ｅＶ）、タンタ
ル（Φ＝４．３ｅＶ）、クロム（Φ＝４．５ｅＶ）、シ
リコン（Φ＝４．９ｅＶ）を例示することができる。電
子放出部は、これらの材料よりも小さな仕事関数Φを有
していることが好ましく、その値は概ね３ｅＶ以下であ
ることが好ましい。かかる材料として、炭素（Φ＜１ｅ
Ｖ）、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）、Ｙ₂
Ｏ₃（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８
６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝
２．９２ｅＶ）、ＺｒＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）を例示す
ることができる。仕事関数Φが２ｅＶ以下である材料か
ら電子放出部を構成することが、一層好ましい。尚、電
子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えてい
る必要はない。

【００２９】あるいは又、扁平型電界放出素子における
電子放出部を構成する材料として、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（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン
（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金
（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）等の金属；シリコン（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。

【００３０】特に好ましい電子放出部の構成材料とし
て、炭素、より具体的にはダイヤモンドや炭素系薄膜を
挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する
場合、５×１０⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、冷陰極電
界電子放出表示装置に必要な放出電子電流密度を得るこ
とができる。また、ダイヤモンドは電気抵抗体であるた
め、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化す
ることができ、よって、冷陰極電界電子放出表示装置に
組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。
更に、これらの材料は、冷陰極電界電子放出表示装置内
の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて
高い耐性を有するので、電子放出部の長寿命化を図るこ
とができる。

【００３１】炭素系薄膜は、結晶性を有するグラファイ
トから構成されていることが好ましい。結晶性を有する
グラファイトは、ｓｐ²結合を有するグラファイトから
構成されており、１層のカーボングラファイトシートが
巻かれた構造を有する単層カーボンナノチューブ、ある
いは、２層以上のカーボングラファイトシートが巻かれ
た構造を有する所謂カーボンナノチューブである。ある
いは又、カーボングラファイトシートが重なったカーボ
ンナノファイバーや、カーボンナノチューブあるいはカ
ーボンナノファイバーの周囲にアモルファスカーボンが
堆積（付着）したものから構成されている。ｓｐ²結合
を有する炭素原子は、通常、６個の炭素原子から六員環
を構成し、これらの六員環の集まりがカーボングラファ
イトシートを構成する。このカーボングラファイトシー
トが巻かれたチューブ構造を有するものがカーボンナノ
チューブである。一方、カーボングラファイトシートが
巻かれておらず、カーボングラファイトのフラグメント
が重なってファイバー状になったものが、カーボンナノ
ファイバーである。場合によっては、円錐状の形状をも
有し得る。

【００３２】このような結晶性を有するグラファイトか
ら成る電子放出部をカソード電極上に形成する場合、結
晶性を有するグラファイトとバインダ（例えば、水ガラ
スといった無機系バインダ、エポキシ系樹脂やアクリル
系樹脂といった有機系バインダ）とを混合したものをカ
ソード電極上に塗布した後、バインダを焼成する方法、
結晶性を有するグラファイトをカソード電極上に塗布し
た後、カソード電極上に結晶性を有するグラファイトを
バインダ（例えば、ダイヤモンド・ライク・カーボン）
を用いて、例えばＣＶＤ法にて固定する方法を挙げるこ
とができる。これらの場合、結晶性を有するグラファイ
トとして、カーボンナノチューブ、あるいは、カーボン
ナノファイバー、あるいはカーボンナノチューブとカー
ボンナノファイバーの混合物を用いることが好ましい。

【００３３】あるいは又、結晶性を有するグラファイト
から成る電子放出部をカソード電極上に形成する場合、
結晶性を有するグラファイトをカソード電極上にＣＶＤ
法にて形成する方法を挙げることができる。この場合、
電子放出部とカソード電極との間に炭素系薄膜選択成長
領域を形成することが好ましい。電子放出部がどのよう
な構造になるかは、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にお
ける形成条件や炭素系薄膜選択成長領域を構成する材料
等に依存する。電子放出部は、巨視的には炭素系薄膜か
ら構成されているが、微視的には、複数のカーボンナノ
チューブから構成され、複数のカーボンナノファイバー
から構成され、あるいは又、複数の円錐部から構成され
ている。尚、電子放出部は、ＣＶＤ条件を最適化するこ
とによって、あるいは又、ゲート電極やカソード電極を
構成する材料を適切に選択することによって、炭素系薄
膜選択成長領域上に選択的に形成され、ゲート電極やカ
ソード電極上に形成されることはない。

【００３４】炭素系薄膜選択成長領域を構成する材料と
して、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン
（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タング
ステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔ
ａ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛
（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐ
ｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）、マンガン（Ｍｎ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）及びタリウム（Ｔｌ）から成る群から選択された少
なくとも１種類の金属、あるいは、これらの元素を含む
金属化合物又は合金を挙げることができる。更には、上
記に挙げた金属以外でも、電子放出部を形成（合成）す
るときの雰囲気中で触媒作用を有する金属や金属化合
物、合金を用いることができる。

【００３５】炭素系薄膜選択成長領域の形成方法とし
て、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、化学的気相成長法
（ＣＶＤ法）、電気メッキ法や無電解メッキ法を含むメ
ッキ法を挙げることができる。ここで、ＰＶＤ法とし
て、 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、 プラズマ蒸着法、 ２極スパッタ法、直流スパッタ法、直流マグネトロ
ンスパッタ法、高周波スパッタ法、マグネトロンスパッ
タ法、イオンビームスパッタ法、バイアススパッタ法等
の各種スパッタ法、 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。

【００３６】あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を形
成する方法として、例えば、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき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
炭素系薄膜選択成長領域を形成すべき領域の表面に形成
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、炭素系薄膜選択成長領域を形
成する方法として、例えば、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき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係る領域の表面に付着させた
後、金属化合物粒子を加熱することによって分解し、以
て、炭素系薄膜選択成長領域（一種の金属粒子の集まり
である）を係る領域に形成す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
成る層を炭素系薄膜選択成長領域を形成すべき領域の表
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、炭素
系薄膜選択成長領域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、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき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。

【００３７】あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を有
機金属化合物薄膜から構成することもできる。この場
合、有機金属化合物薄膜は、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓ
ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル
（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃｏ）から成る群から選択され
た少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属化合物
から構成されている形態とすることができ、更には、錯
化合物から構成されていることが好ましい。ここで、錯
化合物を構成する配位子として、アセチルアセトン、ヘ
キサフルオロアセチルアセトン、ジピバロイルメタネー
ト、シクロペンタジエニルを例示することができる。
尚、形成された有機金属化合物薄膜には、有機金属化合
物の分解物が一部含まれていてもよい。有機金属化合物
薄膜から成る炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
は、有機金属化合物溶液から成る層を炭素系薄膜選択成
長領域を形成すべき領域の上に成膜する工程から構成す
ることができ、あるいは又、有機金属化合物を昇華させ
た後、かかる有機金属化合物を炭素系薄膜選択成長領域
を形成すべき領域の上に堆積させる工程から構成するこ
とができる。

【００３８】炭素系薄膜選択成長領域上に炭素系薄膜か
ら成る電子放出部を化学的気相成長法（ＣＶＤ法）に基
づき選択的に形成することが好ましい。ＣＶＤ法におけ
る原料ガスとして、炭化水素系ガスと水素ガスの組合せ
を用いることが好ましい。ここで、炭化水素系ガスとし
て、メタン（ＣＨ₄）、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プロパン
（Ｃ₃Ｈ₈）、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、エチレン（Ｃ
₂Ｈ₄）、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）等の炭化水素系ガスやこ
れらの混合ガス、メタノール、エタノール、アセトン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等を気化し
たガスを挙げることができる。また、放電を安定にさせ
るため及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウム
（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合して
もよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合
してもよい。また、炭化水素系ガスと水素ガスの組合せ
を用いる場合、炭化水素系ガスと水素ガスの全流量に対
する炭化水素系ガスの流量を１容積％乃至５０容積％、
好ましくは５容積％乃至５０容積％とすることが望まし
い。ここで、水素ガスは、形成された炭素系薄膜を構成
する結晶粒子の内、結晶性の良くない結晶粒子を除去
（一種のエッチング）する役割を果たす。

【００３９】このＣＶＤ法にあっては、支持体にバイア
ス電圧を印加した状態で、プラズマ密度が１０¹⁶ｍ
^-3（１０⁷ｍｍ^-3）以上、好ましくは１０¹⁷ｍ^-3（１０⁸
ｍｍ^-3）以上、一層好ましくは１０¹⁹ｍ^-3（１０¹⁰ｍｍ
^-3）以上の条件のプラズマＣＶＤ法に基づくことが、電
子放出部形成に用いる原料ガスの解離度を高くし、電子
放出部を確実に形成するといった観点から好ましい。あ
るいは又、電子放出部を形成するためのＣＶＤ法は、支
持体にバイアス電圧を印加した状態で、電子温度が１乃
至１５ｅＶ、好ましくは５ｅＶ乃至１５ｅＶ、イオン電
流密度が、０．１ｍＡ／ｃｍ²乃至３０ｍＡ／ｃｍ²、好
ましくは５ｍＡ／ｃｍ²乃至３０ｍＡ／ｃｍ²の条件のプ
ラズマＣＶＤ法に基づくことが、電子放出部形成に用い
る原料ガスの解離度を高くし、電子放出部を確実に形成
するといった観点から好ましい。そして、これらの場
合、プラズマＣＶＤ法として、マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法、トランス結合型プラズマＣＶＤ法、誘導結合型プ
ラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶ
Ｄ法、ヘリコン波プラズマＣＶＤ法、容量結合型プラズ
マＣＶＤ法、平行平板型ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法を
挙げることができる。あるいは又、ホットフィラメント
ＣＶＤ法を採用してもよい。場合によっては、熱ＣＶＤ
法やプラズマＣＶＤ法を採用してもよい。尚、電子放出
部を形成する工程における支持体加熱温度を、６００゜
Ｃ以下、好ましくは５００゜Ｃ以下、更に好ましくは４
００゜Ｃ以下、一層好ましくは３００゜Ｃ以下とするこ
とが望ましい。支持体加熱温度の下限は、電子放出部を
形成し得る温度とすればよい。

【００４０】炭素系薄膜選択成長領域上における電子放
出部の選択成長を一層確実なものとするために、炭素系
薄膜選択成長領域の表面の酸化物（所謂、自然酸化膜）
を除去してもよい。酸化物の除去を、例えば、水素ガ
ス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネ
オンガス、メタンガス、エチレンガス、アセチレンガ
ス、窒素ガス等のガス雰囲気中でのプラズマ処理にて行
うことができる。尚、プラズマ処理として、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プラズマ還元処理を挙げることがで
きる。あるいは又、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
洗浄処理によっても、酸化物の除去を行うことができ
る。

【００４１】また、炭素系薄膜選択成長領域における炭
素系薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、炭
素系薄膜選択成長領域の表面に、硫黄（Ｓ）、ホウ素
（Ｂ）又はリン（Ｐ）を付着させてもよく、これらの物
質は一種の触媒としての作用を果たすと考えられ、これ
によって、炭素系薄膜の選択成長性を一層向上させるこ
とができる。炭素系薄膜選択成長領域の表面に硫黄、ホ
ウ素又はリンを付着させる方法としては、例えば、硫
黄、ホウ素又はリンを含む化合物から成る化合物層を炭
素系薄膜選択成長領域の表面に形成し、次いで、例えば
加熱処理を化合物層に施すことによって化合物層を構成
する化合物を分解させ、炭素系薄膜選択成長領域の表面
に硫黄、ホウ素又はリンを残す方法を挙げることができ
る。硫黄を含む化合物としてチオナフテン、チオフテ
ン、チオフェンを例示することができる。ホウ素を含む
化合物として、トリフェニルボロンを例示することがで
きる。リンを含む化合物として、トリフェニルフォスフ
ィンを例示することができる。

【００４２】炭素系薄膜選択成長領域は、第２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、第２開口部の底部に位置するカソード電極
の部分から第２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、
炭素系薄膜選択成長領域は、第２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。

【００４３】クレータ型電界放出素子、平面型電界放出
素子、若しくは、エッジ型電界放出素子にあっては、電
子放出部に相当するカソード電極を構成する材料とし
て、タングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）、ニオブ
（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロ
ム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属；これらの合金や化合物
（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、Ｔ
ｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）；シリコン（Ｓ
ｉ）等の半導体；あるいはダイヤモンドやグラファイト
等の炭素薄膜を例示することができる。かかるカソード
電極の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μｍ、好まし
くは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが望ましい
が、かかる範囲に限定するものではない。カソード電極
や格子状カソード電極部の形成方法として、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、例えば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。

【００４４】あるいは又、クレータ型電界放出素子、平
面型電界放出素子、あるいは、エッジ型電界放出素子、
扁平型電界放出素子にあっては、カソード電極や電子放
出部を、導電性微粒子を分散させた導電性ペーストを用
いて形成することもできる。導電性微粒子としては、グ
ラファイト粉末；酸化バリウム粉末、酸化ストロンチウ
ム粉末、金属粉末の少なくとも一種を混合したグラファ
イト粉末；ダイヤモンドライク・カーボン粉末；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、カーボンナノファイバー粉末、
カーボンナノチューブ粉末とカーボンナノファイバー粉
末の混合物；（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）ＣＯ₃粉末；シリコ
ン・カーバイド粉末を例示することができる。特に、導
電性微粒子としてグラファイト粉末やダイヤモンドライ
ク・カーボン粉末を選択することが、閾値電界の低減や
電子放出部の耐久性の観点から好ましい。導電性微粒子
の形状を、球状、鱗片状の他、任意の定形形状や不定形
形状とすることができる。また、導電性微粒子の粒径
は、カソード電極や電子放出部の厚さやパターン幅以下
であればよい。粒径が小さい方が、単位面積当たりの放
出電子数を増大させることができるが、あまり小さ過ぎ
るとカソード電極や電子放出部の導電性が劣化する虞が
ある。よって、好ましい粒径の範囲はおおよそ０．０１
〜４．０μｍ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（結合剤）と混合して導電性ペ
ーストを調製し、この導電性ペースを用いてスクリーン
印刷法により所望のパターンを形成した後、パターンを
焼成することによって電子放出部として機能するカソー
ド電極や電子放出部を形成することができる。あるい
は、スピンコーティング法とエッチング技術の組み合わ
せにより、電子放出部として機能するカソード電極や電
子放出部を形成することもできる。

【００４５】スピント型電界放出素子やクラウン型電界
放出素子、扁平型電界放出素子にあっては、カソード電
極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ
（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ク
ロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の
金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例
えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳ
ｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等
の半導体；ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を例示する
ことができる。カソード電極や格子状カソード電極部の
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、例え
ばストライプ状のカソード電極や格子状カソード電極部
を形成することが可能である。

【００４６】各種の電界放出素子におけるゲート電極を
構成する導電性材料として、タングステン（Ｗ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、
クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等
の金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物
（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、Ｔ
ｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）；あるいはシリコ
ン（Ｓｉ）等の半導体やダイヤモンド、カーボン、ＩＴ
Ｏ（インジウム・錫酸化物）を例示することができる。
ゲート電極や格子状ゲート電極部の形成方法として、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、例えばストライプ状のゲ
ート電極や格子状ゲート電極部を形成することが可能で
ある。

【００４７】絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、ＢＰ
ＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＮ、
ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラ
ス、ガラスペーストといったＳｉＯ₂系材料、ＳｉＮ、
ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合
わせて使用することができる。絶縁層の形成には、ＣＶ
Ｄ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。

【００４８】カソードパネルを構成する支持体は、少な
くとも表面が絶縁性部材より構成されていればよく、ガ
ラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英
基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁
膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製
造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表
面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ま
しい。アノードパネルを構成する基板も、支持体と同様
に構成することができる。

【００４９】各種の電界放出素子において、ゲート電極
及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口
部内に１つの電子放出部が存在してもよいし、ゲート電
極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開
口部内に複数の電子放出部が存在してもよい。

【００５０】本発明における第１開口部あるいは第２開
口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平面で開口部
を切断したときの形状）は、円形、楕円形、矩形、多角
形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任意の
形状とすることができる。第１開口部の形成は、例え
ば、等方性エッチングや異方性エッチングによって行う
ことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依っ
ては、第１開口部を直接形成することもできる。第２開
口部の形成も、例えば、等方性エッチング、異方性エッ
チング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せ
によって行うことができる。

【００５１】冷陰極電界電子放出表示装置用アノードパ
ネル（以下、アノードパネルと略称する）において、電
界放出素子から放出された電子が先ず衝突する部位は、
アノードパネルの構造に依るが、アノード電極であり、
あるいは又、蛍光体層である。

【００５２】蛍光体層の平面形状（パターン）は、画素
に対応して、ドット状であってもよいし、ストライプ状
であってもよい。

【００５３】蛍光体層は、発光性結晶粒子（例えば、粒
径５〜１０ｎｍ程度の蛍光体粒子）から調製された発光
性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発
光性結晶粒子組成物（赤色蛍光体スラリー）を全面に塗
布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層を形成し、次
いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物（緑色蛍光
体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発
光蛍光体層を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶
粒子組成物（青色蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露
光、現像して、青色発光蛍光体層を形成する方法にて形
成することができるが、このような方法に限定するもの
ではない。

【００５４】発光性結晶粒子を構成する蛍光体材料とし
ては、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用い
ることができる。カラー表示の場合、色純度がＮＴＳＣ
で規定される３原色に近く、３原色を混合した際の白バ
ランスがとれ、残光時間が短く、３原色の残光時間がほ
ぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好まし
い。赤色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、
（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、（Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ）、（ＹＢＯ₃Ｅ
ｕ）、（ＹＶＯ₄：Ｅｕ）、（Ｙ_0.96Ｐ_0.60Ｖ_0.40Ｏ₄：
Ｅｕ_0.04）、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ］、（ＧｄＢ
Ｏ₃：Ｅｕ）、（ＳｃＢＯ₃：Ｅｕ）、（３．５ＭｇＯ・
０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ）を例示することができ
る。緑色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、
（ＺｎＳｉＯ ₂：Ｍｎ）、（ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ）、
（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｍｎ）、（ＭｇＧａ₂Ｏ₄：Ｍ
ｎ）、（ＹＢＯ₃：Ｔｂ）、（ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｓ
ｒ₄Ｓｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅｕ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）を
例示することができる。青色発光蛍光体層を構成する蛍
光体材料として、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ）、（ＣａＷ
Ｏ₄：Ｐｂ）、ＣａＷＯ₄、ＹＰ_0.85Ｖ_0.15Ｏ₄、（Ｂａ
ＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）、
（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓｎ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）を例
示することができる。

【００５５】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、
アルミニウム（Ａｌ）あるいはクロム（Ｃｒ）を用いる
ことができる。アルミニウム（Ａｌ）あるいはクロム
（Ｃｒ）からアノード電極を構成する場合、アノード電
極の厚さとして、具体的には、３×１０^-8ｍ（３０ｎ
ｍ）乃至１．５×１０^-7ｍ（１５０ｎｍ）、好ましくは
５×１０^-8ｍ（５０ｎｍ）乃至１×１０^-7ｍ（１００ｎ
ｍ）を例示することができる。アノード電極は、蒸着法
やスパッタリング法にて形成することができる。

【００５６】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。

【００５７】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；Ｐｂ_97.5Ａｇ_2.5（融点３０４゜Ｃ）、
Ｐｂ_94.5Ａｇ_5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ
_97.5Ａｇ_1.5Ｓｎ_1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）
系高温はんだ；Ｚｎ₉₅Ａｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜
鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜
３１４゜Ｃ）、Ｓｎ₂Ｐｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜
Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；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。

【００５８】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。

【００５９】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネル及び／又はアノードパネルに予め接続されたチ
ップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的
にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び／
又はアノードパネルの無効領域（実際の表示画面として
は機能しない領域であり、有効領域の外側に位置する）
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。

【００６０】本発明にあっては、電子放出領域を構成す
る各種電界放出素子を、電界放出素子の構造に依るが、 支持体上にカソード電極を形成する工程、 支持体及びカソード電極上に絶縁層を形成する工程、 絶縁層上にゲート電極を形成する工程、 少なくとも絶縁層に第２開口部を形成する工程、 を経て製造することができる。

【００６１】そして、工程の後、第２開口部の底部に
露出したカソード電極上に電子放出部を形成してもよい
し、第２開口部の底部に露出したカソード電極を加工し
て電子放出部としてもよい。あるいは又、工程と工程
の間において、カソード電極上に電子放出部を形成し
てもよいし、カソード電極を加工して電子放出部として
もよい。

【００６２】尚、「少なくとも絶縁層に第２開口部を形
成する」と表現したのは、ゲート電極の形成時、ゲート
電極の形成方法に依ってはゲート電極に第１開口部を同
時に形成する場合があるからであり、ゲート電極あるい
は格子状ゲート電極部の形成時、ゲート電極あるいは格
子状ゲート電極部に第１開口部を形成しない場合には、
工程において、ゲート電極あるいは格子状ゲート電極
部に第１開口部を形成する。

【００６３】本発明においては、ゲート電極及び絶縁層
上に更に第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁層上に収束
電極を形成してもよい。収束電極は、アノード電極とカ
ソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーで
あって両電極間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプ
の表示装置において、電子放出部から放出された電子の
軌道の発散を防止するために設けられる部材である。放
出電子軌道の収束性を高めることによって、画素間の光
学的クロストークが低減され、画素を微細化して表示画
面の高精細度化を図ることが可能となる。第２の絶縁層
の構成材料及び成膜方法は、絶縁層と同様とすることが
できる。また、収束電極の構成材料は、ゲート電極やカ
ソード電極と同様とすることができる。

【００６４】本発明においては、電子放出領域には、格
子状ゲート電極部が形成され、あるいは又、格子状カソ
ード電極部が形成されているが故に、カソード電極と格
子状ゲート電極部との間の容量成分（浮遊容量）、ある
いは、格子状カソード電極部とゲート電極との間の容量
成分（浮遊容量）、あるいは、格子状カソード電極部と
格子状ゲート電極部との間の容量成分（浮遊容量）の低
減を図ることができる。

【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。

【００６６】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置用カソ
ードパネル（以下、カソードパネルと略称する）、及
び、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（以下、表示装置と略称する）に関する。実施の形
態１における冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出
素子と略称する）は、扁平型電界放出素子である。

【００６７】実施の形態１のカソードパネルＣＰの一部
分のカソード電極とゲート電極の模式的な配置図を図１
に示し、実施の形態１のカソードパネルＣＰの一部分の
第２の方向に沿った模式的な一部端面図を図２の（Ａ）
及び（Ｂ）に示し、第１の方向に沿った模式的な一部端
面図を図２の（Ｃ）及び（Ｄ）に示し、第２の方向に沿
った表示装置の模式的な一部端面図を図３に示し、表示
装置の模式的な部分的分解斜視図を図４に示す。尚、図
１、あるいは、後述する図５〜図１１、図１４〜図１８
においては、電子放出領域以外の部分における絶縁層の
図示を省略した。また、これらの図において、電子放出
領域における絶縁層あるいは支持体及び電子放出部を明
示するために、これらに斜線を付し、電子放出領域の外
周を一点鎖線で示した。更には、図１、図５、図６、図
７、図８、図９、図１１、図１８において、カソード電
極を明示するために斜線を付し、図１０、図１４、図１
５、図１６、図１７において、ゲート電極の端部を点線
で示した。ここで、図２の（Ａ）及び（Ｃ）は、第１開
口部及び第２開口部を含む仮想垂直面でカソードパネル
ＣＰを切断したときの模式的な一部端面図であり、図２
の（Ｂ）及び（Ｄ）は、第１開口部及び第２開口部を含
まない仮想垂直面でカソードパネルＣＰを切断したとき
の模式的な一部端面図である。

【００６８】実施の形態１のカソードパネルＣＰは、
（Ａ）例えば、ガラス基板から成る支持体１０と、
（Ｂ）支持体１０上に形成され、第１の方向に延びる複
数のカソード電極１１と、（Ｃ）支持体１０及びカソー
ド電極１１上に形成された絶縁層１２と、（Ｄ）絶縁層
１２上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に
延びる複数のゲート電極１３と、（Ｅ）カソード電極１
１とゲート電極１３とが重複する領域に設けられた電子
放出領域ＥＡ、から成る。尚、第１の方向と第２の方向
とは直交している。また、カソード電極１１及びゲート
電極１３はストライプ状である。

【００６９】そして、電子放出領域ＥＡは、（ａ）格子
状ゲート電極部１３Ａと、（ｂ）格子状ゲート電極部１
３Ａの格子の交点に形成された第１開口部１４Ａと、
（ｃ）絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通
した第２開口部１４Ｂと、（ｄ）第２開口部１４Ｂの底
部に位置するカソード電極１１上に設けられた電子放出
部１５、から成る。尚、図においては、１６個の電子放
出部１５を示したが、１つの電子放出領域ＥＡに設ける
べき電子放出部１５の数は、これに限定するものではな
く、通常、数百個〜数千個の電子放出部１５が形成され
る。

【００７０】格子状ゲート電極部１３Ａの格子の交点の
平面形状は円形である。格子状ゲート電極部１３Ａの格
子の交点と格子の交点を結ぶ部分は直線状である。ま
た、電子放出領域の外周（一点鎖線で示す）から１μｍ
以上離れた領域に格子状ゲート電極部１３Ａが形成され
ている。より具体的には、電子放出領域の外周から内側
に１μｍ以上入った領域に格子状ゲート電極部１３Ａが
形成されている。

【００７１】実施の形態１における電界放出素子は、扁
平型電界放出素子であり、電子放出部１５は、結晶性を
有するグラファイトから構成された炭素系薄膜３１から
成る。ここで、より具体的には、炭素系薄膜３１は、複
数の所謂カーボンナノチューブから構成されている。ま
た、電子放出部１５とカソード電極１１との間には、ニ
ッケル（Ｎｉ）から成る炭素系薄膜選択成長領域３０が
形成されている。

【００７２】電子放出領域ＥＡには、複数の電界放出素
子が設けられている。そして、かかる電子放出領域ＥＡ
が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示画面と
して機能する領域）内に、通常、２次元マトリクス状に
配列されている。

【００７３】ここで、扁平型電界放出素子は、（イ）支
持体１０上に設けられたカソード電極１１と、（ロ）支
持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１
２と、（ハ）絶縁層１２上に設けられた格子状ゲート電
極部１３Ａと、（ニ）格子状ゲート電極部１３Ａに設け
られた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ
た第２開口部１４Ｂと、（ホ）第２開口部１４Ｂの底部
に位置するカソード電極１１上に設けられた扁平状の電
子放出部１５、から成り、第２開口部１４Ｂの底部に露
出した電子放出部１５から電子が放出される構造を有す
る。

【００７４】尚、少なくとも電子放出部を形成すべきカ
ソード電極１１の上には炭素系薄膜選択成長領域３０が
形成され、この炭素系薄膜選択成長領域３０の上に炭素
系薄膜３１から成る電子放出部１５が形成されている。

【００７５】実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装
置用アノードパネル（以下、アノードパネルと略称す
る）ＡＰは、例えば、ガラス基板から成る基板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（カラー表示の場合、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反射膜としても機能するアルミ
ニウム薄膜から成るアノード電極２３から構成されてい
る。アノード電極２３は、有効領域全体に形成されてい
る。また、アノードパネルＡＰにあっては、蛍光体層２
１と蛍光体層２１との間に、蛍光体層２１からの光を吸
収するブラックマトリックス２２が形成されている。ブ
ラックマトリックス２２は、酸化クロム／クロム積層膜
から成る。

【００７６】１画素は、カソードパネル側の電子放出領
域ＥＡと、この電子放出領域ＥＡ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。そして、表示装置は、カ
ソードパネルＣＰ及びアノードパネルＡＰが、それらの
周縁部で接合されて成る。

【００７７】この表示装置において表示を行う場合に
は、カソード電極１１には相対的な負電圧がカソード電
極制御回路（図示せず）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（図示せず）
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（図示せ
ず）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
極制御回路からビデオ信号を入力する。尚、これとは逆
に、カソード電極１１にカソード電極制御回路からビデ
オ信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路
から走査信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲ
ート電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界に
より、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電
子が放出され、この電子がアノード電極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２
１が励起されて発光し、所望の画像を得ることができ
る。

【００７８】以下、実施の形態１のカソードパネルＣＰ
及び表示装置の製造方法を、第１の方向に沿った支持体
等の模式的な一部端面図である図１９を参照して説明す
る。

【００７９】［工程−Ａ０］先ず、支持体１０上にカソ
ード電極１１を形成する。具体的には、例えばガラス基
板から成る支持体１０上に、例えばアルミニウム（Ａ
ｌ）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、フォトリソグラフィ技術及びドラ
イエッチング技術に基づき、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。尚、ストライプ状の
カソード電極１１は、図面の紙面左右方向（第１の方
向）に延びている。

【００８０】［工程−Ａ１］次に、少なくとも電子放出
部を形成すべきカソード電極１１の部分の上に炭素系薄
膜選択成長領域３０を形成する。具体的には、例えばニ
ッケル（Ｎｉ）層を例えば表１に例示するスパッタリン
グ法にて全面に形成する。その後、フォトリソグラフィ
技術及びエッチング技術によって、後の工程で形成され
る第２開口部の底部に位置するニッケル層の部分を残
す。これによって、ニッケルから成る炭素系薄膜選択成
長領域３０を得ることができる（図１９の（Ａ）参
照）。尚、炭素系薄膜選択成長領域３０を、カソード電
極１１の全面に形成してもよいし、後に形成する第２開
口部の底部に露出するカソード電極１１の部分の全面に
形成してもよいし、後に形成する第２開口部の底部に露
出するカソード電極１１の部分の全面から絶縁層で被覆
されたカソード電極の一部分にまで形成してもよい。

【００８１】［表１］ ［ニッケル層の成膜条件］ ターゲット ：Ｎｉ Ａｒ流量 ：１００ＳＣＣＭ 圧力 ：０．５Ｐａ ＤＣパワー ：２ｋＷ スパッタ温度：２００゜Ｃ 膜厚 ：１５０ｎｍ

【００８２】［工程−Ａ２］次に、支持体１０及びカソ
ード電極１１上に絶縁層１２を形成する。具体的には、
例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスと
して使用するＣＶＤ法により、全面に、厚さ約１μｍの
絶縁層１２を形成する。但し、絶縁層１２の厚さは、こ
のような値に限定するものではない。

【００８３】［工程−Ａ３］その後、絶縁層１２上にゲ
ート電極１３及び格子状ゲート電極部１３Ａを形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのアルミニウム（Ａｌ）から成るゲート電極用導電
材料層をスパッタリング法にて形成した後、ゲート電極
用導電材料層上にパターニングされたエッチング用マス
ク（図示せず）を形成し、かかるエッチング用マスクを
用いてゲート電極用導電材料層をエッチングして、ゲー
ト電極用導電材料層をストライプ状にパターニングし、
更には、カソード電極１１と重複する領域に格子状のパ
ターンを形成した後、エッチング用マスクを除去する。
これによって、絶縁層１２上に、ストライプ状のゲート
電極１３を形成することができる。次いで、ゲート電極
用導電材料層及び絶縁層１２上にパターニングされたエ
ッチング用マスク（図示せず）を形成し、かかるエッチ
ング用マスクを用いてゲート電極用導電材料層をエッチ
ングし、更に、絶縁層１２をエッチングする。これによ
って、絶縁層１２上に、第１開口部１４Ａを有する格子
状ゲート電極部１３Ａを形成することができ、更には、
絶縁層１２に第２開口部１４Ｂを形成することができる
（図１９の（Ｂ）参照）。第１開口部１４Ａ及び第２開
口部１４Ｂの平面形状は円形である。

【００８４】［工程−Ａ４］その後、炭素系薄膜３１か
ら成る電子放出部１５を炭素系薄膜選択成長領域３０上
に形成する。具体的には、例えば、ヘリコン波プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、以下の表２に示すプラズマＣＶＤ
条件にて、炭素系薄膜選択成長領域３０上に炭素系薄膜
３１から成る電子放出部１５を選択的に形成する（図１
９の（Ｃ）参照）。カソード電極１１及びゲート電極１
３、格子状ゲート電極部１３Ａがアルミニウムから構成
されているので、炭素系薄膜がカソード電極１１及びゲ
ート電極１３、格子状ゲート電極部１３Ａの上に形成さ
れることはない。尚、電子放出部１５は、炭素系薄膜選
択成長領域３０上に形成された結晶性を有するグラファ
イト（より具体的には、ｓｐ²結合を有するグラファイ
トから構成されたカーボンナノチューブ）の集合した炭
素系薄膜３１から構成されている。電子放出部１５を構
成する炭素系薄膜３１の結晶性を変化させるために、Ｃ
ＶＤ条件を随時変化させてもよい。また、放電を安定に
させるため及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウ
ム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合し
てもよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混
合してもよい。第２開口部１４Ｂの底部に露出したカソ
ード電極１１上に形成された炭素系薄膜選択成長領域３
０の上に炭素系薄膜３１から成る電子放出部１５を選択
的に形成することができるので、炭素系薄膜３１のパタ
ーニング等は一切不要である。

【００８５】［表２］ 使用ガス ：ＣＨ₄／Ｈ₂＝５０／５０sccm 電源パワー ：１５００Ｗ 支持体印加電力 ：１００Ｖ プラズマ密度 ：３×１０¹²／ｃｍ³ 反応圧力 ：０．１Ｐａ 支持体温度 ：３００゜Ｃ 電子温度 ：６．５ｅＶ イオン電流密度 ：２５ｍＡ／ｃｍ²

【００８６】［工程−Ａ５］その後、表示装置の組立を
行う。具体的には、蛍光体層２１と電子放出領域ＥＡ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、支持体１０と基板２０）とを、
枠体（図示せず）を介して、周縁部において接合する。
接合に際しては、枠体とアノードパネルＡＰとの接合部
位、及び枠体とカソードパネル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と枠体とを貼り合わせ、予備焼成にてフリット
ガラスを乾燥した後、約４５０゜Ｃで１０〜３０分の本
焼成を行う。その後、アノードパネルＡＰとカソードパ
ネルＣＰと枠体と接着層（図示せず）とによって囲まれ
た空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管（図示せ
ず）を通じて排気し、空間の圧力が１０^-4Ｐａ程度に達
した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このよ
うにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと
枠体とに囲まれた空間を真空にすることができる。その
後、必要な外部回路との配線を行い、表示装置を完成さ
せることができる。

【００８７】実施の形態１においては、電子放出部をカ
ーボンナノチューブから構成したが、電子放出部を形成
するためのＣＶＤ条件によっては、電子放出部をカーボ
ンナノファイバーから構成でき、あるいは又、円錐状の
形状を有する電子放出部を形成することも可能である。

【００８８】また、実施の形態１においては、［工程−
Ａ０］、［工程−Ａ１］、［工程−Ａ４］、［工程−Ａ
２］、［工程−Ａ３］の順に実行してもよい。即ち、
（１）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（２）少なくとも電子放出部を形成すべきカソード電極
の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、
（３）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域上に形成する工程と、（４）全面に絶縁層を形
成する工程と、（５）絶縁層上にゲート電極及び格子状
ゲート電極部を形成する工程と、（６）電子放出部が底
部に露出した第２開口部を、少なくとも絶縁層に形成す
る工程、から構成することもできる。この場合の上記工
程（５）が完了した時点における構造の模式的な一部断
面図を図２０に示す。

【００８９】あるいは又、［工程−Ａ０］、［工程−Ａ
２］、［工程−Ａ３］、［工程−Ａ１］、［工程−Ａ
４］の順に実行してもよい。即ち、（１）支持体上にカ
ソード電極を形成する工程と、（２）全面に絶縁層を形
成する工程と、（３）絶縁層上にゲート電極及び格子状
ゲート電極部を形成する工程と、（４）カソード電極が
底部に露出した第２開口部を、少なくとも絶縁層に形成
する工程と、（５）開口部の底部に露出した電子放出部
を形成すべきカソード電極の上に炭素系薄膜選択成長領
域を形成する工程と、（６）炭素系薄膜から成る電子放
出部を炭素系薄膜選択成長領域上に形成する工程、から
構成することもできる。この場合の上記工程（４）が完
了した時点における構造の模式的な一部端面図を図２１
の（Ａ）に示す。また、上記工程（５）を図２１の
（Ｂ）及び図２１の（Ｃ）に示す。尚、この工程（５）
にあっては、最上層（絶縁層１２及びゲート電極１３）
及び開口部１４Ａ，１４Ｂの側壁面、並びに、第２開口
部１４Ｂの底部の電子放出部を形成しないカソード電極
の部分を剥離層３２で被覆する（図２１の（Ｂ）参
照）。次いで、全面に、例えばニッケル（Ｎｉ）層をス
パッタリング法にて形成した後、剥離層３２を除去する
ことによって、第２開口部１４Ｂの底部に炭素系薄膜選
択成長領域３０を形成することができる（図２１の
（Ｃ）参照）。

【００９０】格子状ゲート電極部１３Ａの変形例を図
５、図６〜図９に示す。図５及び図６に示す例において
は、格子状ゲート電極部１３Ａの格子の交点の平面形状
は矩形（より具体的には、正方形）である。図５に示す
例と図６に示す例が相違する点は、格子状ゲート電極部
１３Ａの交点と交点を結ぶ直線状の部分の太さにある。
尚、格子状ゲート電極部１３Ａの格子の交点の平面形状
を、コーナー部が丸みを帯びた矩形とすることもでき
る。格子状ゲート電極部１３Ａの交点と交点を結ぶ直線
状の部分は、第１の方向及び第２の方向に延びている
が、これに限定するものではないし、格子状ゲート電極
部１３Ａの交点と交点を結ぶ部分は、直線状でなくとも
よい。格子状ゲート電極部１３Ａの格子の交点の平面形
状が矩形である場合、矩形の各辺が第１の方向及び第２
の方向に延びているが、これに限定するものではない。
図７に示す例においては、格子状ゲート電極部１３Ａの
交点と交点を結ぶ直線状の部分は、第１の方向に対して
４５度、傾いている。図８に示す例においては、格子状
ゲート電極部１３Ａの交点と交点を結ぶ部分は弧を描い
ており、電子放出領域ＥＡにおいて露出した絶縁層１２
の形状は円形である。

【００９１】図９に示す例においては、格子状ゲート電
極部１３Ａが、電子放出領域の外周（一点鎖線で示す）
から外側に１μｍ以上離れた領域にまで形成されてい
る。尚、図９に示した例において、格子状ゲート電極部
１３Ａの格子の交点の平面形状を、図５〜図８に示した
と同様に、矩形とすることもできる。

【００９２】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の第２の態様に係るカソードパネル、及び、本発明の第
２の態様に係る表示装置に関する。実施の形態２におけ
る電界放出素子も扁平型電界放出素子である。

【００９３】実施の形態２のカソードパネルＣＰの一部
分のカソード電極の模式的な配置図を図１０に示し、カ
ソード電極とゲート電極の模式的な配置図を図１１に示
し、実施の形態２のカソードパネルＣＰの一部分の第２
の方向に沿った模式的な一部端面図を図１２の（Ａ）及
び（Ｂ）に示し、第１の方向に沿った模式的な一部端面
図を図１２の（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。尚、第２の方向
に沿った表示装置の模式的な一部端面図は、実質的に、
図３に示したと同様である。また、表示装置の模式的な
部分的分解斜視図を図１３に示す。ここで、図１２の
（Ａ）及び（Ｃ）は、第１開口部及び第２開口部を含む
仮想垂直面でカソードパネルＣＰを切断したときの模式
的な一部端面図であり、図１２の（Ｂ）及び（Ｄ）は、
第１開口部及び第２開口部を含まない仮想垂直面でカソ
ードパネルＣＰを切断したときの模式的な一部端面図で
ある。

【００９４】実施の形態２のカソードパネルＣＰも、
（Ａ）例えば、ガラス基板から成る支持体１０と、
（Ｂ）支持体１０上に形成され、第１の方向に延びる複
数のカソード電極１１と、（Ｃ）支持体１０及びカソー
ド電極１１上に形成された絶縁層１２と、（Ｄ）絶縁層
１２上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に
延びる複数のゲート電極１３と、（Ｅ）カソード電極１
１とゲート電極１３とが重複する領域に設けられた電子
放出領域ＥＡ、から成る。尚、第１の方向と第２の方向
とは直交している。また、カソード電極１１及びゲート
電極１３はストライプ状である。

【００９５】そして、電子放出領域ＥＡは、（ａ）格子
状カソード電極部１１Ａと、（ｂ）格子状カソード電極
部１１Ａの格子の交点の上方に位置するゲート電極１３
の部分に形成された第１開口部１４Ａと、（ｃ）絶縁層
１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口
部１４Ｂと、（ｄ）第２開口部１４Ｂの底部に位置する
格子状カソード電極部１１Ａの格子の交点上に設けられ
た電子放出部１５、から成る。

【００９６】格子状カソード電極部１１Ａの格子の交点
の平面形状は円形である。格子状カソード電極部１１Ａ
の格子の交点と格子の交点を結ぶ部分は直線状である。

【００９７】実施の形態２における電界放出素子は、実
施の形態１における電界放出素子と同様の構造を有する
扁平型電界放出素子であり、電子放出部１５は、結晶性
を有するグラファイトから構成された炭素系薄膜３１か
ら成る。ここで、より具体的には、炭素系薄膜３１は、
複数の所謂カーボンナノチューブから構成されている。
また、電子放出部１５とカソード電極１１との間には、
ニッケル（Ｎｉ）から成る炭素系薄膜選択成長領域３０
が形成されている。

【００９８】即ち、扁平型電界放出素子は、（イ）支持
体１０上に設けられた格子状カソード電極部１１Ａと、
（ロ）支持体１０及び格子状カソード電極部１１Ａ上に
形成された絶縁層１２と、（ハ）絶縁層１２上に設けら
れたゲート電極１３と、（ニ）ゲート電極１３に設けら
れた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられた
第２開口部１４Ｂと、（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に
位置する格子状カソード電極部１１Ａ上に設けられた扁
平状の電子放出部１５、から成り、第２開口部１４Ｂの
底部に露出した電子放出部１５から電子が放出される構
造を有する。

【００９９】実施の形態２のアノードパネルＡＰ、実施
の形態２の表示装置の動作は、実施の形態１にて説明し
たアノードパネルＡＰと同様の構造を有し、同じ動作と
することができるので、詳細な説明は省略する。

【０１００】また、実施の形態２のカソードパネルＣＰ
及び表示装置の製造方法は、実施の形態１の［工程−Ａ
０］において、支持体１０上にカソード電極１１及び格
子状カソード電極部１１Ａを形成する点、及び、［工程
−Ａ３］において、ストライプ状のゲート電極１３を形
成する点を除き、実施の形態１と同様とすることができ
るので、詳細な説明は省略する。

【０１０１】格子状カソード電極部１１Ａの変形例を図
１４〜図１７に示す。尚、図１４〜図１７に示したカソ
ード電極の模式的な配置図に対応するカソード電極とゲ
ート電極の模式的な配置図を図１８に示す。図１４及び
図１５に示す例においては、格子状カソード電極部１１
Ａの格子の交点の平面形状は矩形（より具体的には、正
方形）である。図１４に示す例と図１５に示す例が相違
する点は、格子状カソード電極部１１Ａの交点と交点を
結ぶ直線状の部分の太さにある。尚、格子状カソード電
極部１１Ａの格子の交点の平面形状を、コーナー部が丸
みを帯びた矩形とすることもできる。格子状カソード電
極部１１Ａの格子の交点の平面形状が矩形である場合、
矩形の各辺が第１の方向及び第２の方向に延びている
が、これに限定するものではない。格子状カソード電極
部１１Ａの交点と交点を結ぶ直線状の部分は、第１の方
向及び第２の方向に延びているが、これに限定するもの
ではないし、格子状カソード電極部１１Ａの交点と交点
を結ぶ部分は、直線状でなくともよい。図１６に示す例
においては、格子状カソード電極部１１Ａの交点と交点
を結ぶ直線状の部分は、第１の方向に対して４５度、傾
いている。図１７に示す例においては、格子状カソード
電極部１１Ａの交点と交点を結ぶ部分は弧を描いてお
り、電子放出領域ＥＡにおいて露出した支持体１０の形
状は円形である。

【０１０２】また、例えば、図１に示した格子状ゲート
電極部１３Ａと図１０に示した格子状カソード電極部１
１Ａとを組み合せ、図５に示した格子状ゲート電極部１
３Ａと図１４に示した格子状カソード電極部１１Ａとを
組み合せ、図６に示した格子状ゲート電極部１３Ａと図
１５に示した格子状カソード電極部１１Ａとを組み合
せ、図７に示した格子状ゲート電極部１３Ａと図１６に
示した格子状カソード電極部１１Ａとを組み合せ、図８
に示した格子状ゲート電極部１３Ａと図１７に示した格
子状カソード電極部１１Ａとを組み合せることもでき
る。あるいは又、図１、図５〜図８に示した格子状ゲー
ト電極部１３Ａと、図１０、図１４〜図１７に示した格
子状カソード電極部１１Ａとの任意の組合せとすること
もできる。この場合、電子放出領域の外周（一点鎖線で
示す）から１μｍ以上離れた領域に格子状ゲート電極部
が形成されていることが好ましい。

【０１０３】（実施の形態３）実施の形態１あるいは実
施の形態２にて説明した電界放出素子の製造にあって
は、場合によっては、炭素系薄膜選択成長領域３０の表
面が自然酸化され、電子放出部１５の形成が困難となる
場合がある。このような場合には、炭素系薄膜選択成長
領域３０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。尚、炭素系薄膜選択成長領域３
０の表面の金属酸化物は、例えば、プラズマ還元処理若
しくは洗浄処理によって除去することができる。

【０１０４】具体的には、炭素系薄膜選択成長領域３０
を形成した後、炭素系薄膜３１を形成する前に、炭素系
薄膜選択成長領域３０の表面の金属酸化物（自然酸化
膜）を、以下の表３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、露出した炭素系薄膜選択成長領域３０
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。尚、実施の形態３においては、電界放出素子の製
造工程を、実施の形態１の各種の変形例とすることもで
きる。

【０１０５】［表３］ 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

【０１０６】（実施の形態４）実施の形態１あるいは実
施の形態２においては、炭素系薄膜選択成長領域をスパ
ッタ法にて形成したが、その他のＰＶＤ法やＣＶＤ法に
て形成することもできるし、メッキ法にて形成すること
もできる。電気メッキの条件を以下の表４に例示する。
尚、陽極としてニッケル板を用いる。尚、実施の形態４
においても、電界放出素子の製造工程を、実施の形態１
の各種の変形例とすることもできる。

【０１０７】 ［表４］ メッキ浴組成：塩化アンモニウム １重量％ ホウ酸 ２重量％ 硫酸ニッケル ４重量％ ドデシル硫酸ナトリウム ０．１重量％ メッキ浴温度：５０゜Ｃ 印加電流 ：陽極／ゲート電極間 ２５ｍＡ／ｄｍ² ：ゲート電極／カソード電極間 ０．５ｍＡ／ｄｍ² 電位 ：陽極の電位Ｖ_A ：１０ボルト ゲート電極電位Ｖ_G ： ２ボルト カソード電極電位Ｖ_C：−５ボルト メッキ時間 ：１０分

【０１０８】（実施の形態５）以下、各種の電界放出素
子及びその製造方法について説明する。尚、以下の説明
においては、「ストライプ状のカソード電極を形成す
る」と表現し、「ストライプ状のゲート電極を形成す
る」と表現するが、これらの表現は、カソードパネルＣ
Ｐの構造により、ストライプ状のカソード電極及び格子
状カソード電極部を形成し、あるいは又、ストライプ状
のゲート電極及び格子状ゲート電極部を形成し、あるい
は又、ストライプ状のカソード電極及び格子状カソード
電極部を形成し、且つ、ストライプ状のゲート電極及び
格子状ゲート電極部を形成することを包含する。また、
図面においても、「カソード電極」と表現するが、この
表現も、カソードパネルＣＰの構造により、ストライプ
状のカソード電極あるいは格子状カソード電極部を意味
し、また、「ゲート電極」と表現するが、この表現も、
カソードパネルＣＰの構造により、ストライプ状のゲー
ト電極あるいは格子状ゲート電極部を意味する。

【０１０９】［スピント型電界放出素子］スピント型電
界放出素子は、支持体１０に形成されたカソード電極１
１と、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に設けられた第１開口部１
４Ａと、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂと、
第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上
に形成された円錐形の電子放出部１５Ａから構成されて
いる。

【０１１０】スピント型電界放出素子の製造方法の概要
を、以下、図２２及び図２３を参照しながら説明する。
この製造方法は、基本的には、円錐形の電子放出部１５
Ａを金属材料の垂直蒸着により形成する方法である。即
ち、第１開口部１４Ａに対して蒸着粒子は垂直に入射す
るが、第１開口部１４Ａの開口端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、第２
開口部１４Ｂ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１５Ａ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、ゲート電極１３及び絶
縁層１２上に剥離層４０を予め形成しておく方法につい
て、図２２及び図２３を参照して説明する。

【０１１１】［工程−Ｂ０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体１０の上に、例えばポリシリコンから成る
カソード電極用導電材料層をプラズマＣＶＤ法にて成膜
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て、
ストライプ状のカソード電極１１を形成する。その後、
全面にＳｉＯ ₂から成る絶縁層１２をＣＶＤ法にて、ゲ
ート電極用導電材料層（例えば、ＴｉＮ層）をスパッタ
法にて、順次成膜し、次いで、ゲート電極用導電材料層
をリソグラフィ技術及びドライエッチング技術にてパタ
ーニングすることによってゲート電極用導電材料層から
成り、第１開口部１４Ａを有するストライプ状のゲート
電極１３を形成する。その後、絶縁層１２に、例えば直
径１μｍ程度の第２開口部１４Ｂを形成する（図２２の
（Ａ）参照）。

【０１１２】［工程−Ｂ１］次に、支持体１０を回転さ
せながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケ
ル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層４０を形
成する（図２２の（Ｂ）参照）。このとき、支持体１０
の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択す
ることにより（例えば、入射角６５度〜８５度）、第２
開口部１４Ｂの底部にニッケルを殆ど堆積させることな
く、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層４０を
形成することができる。剥離層４０は、第１開口部１４
Ａの開口端から庇状に張り出しており、これによって第
１開口部１４Ａが実質的に縮径される。

【０１１３】［工程−Ｂ２］次に、全面に例えば導電材
料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３
度〜１０度）。このとき、図２３の（Ａ）に示すよう
に、剥離層４０上でオーバーハング形状を有する導電材
料層４１が成長するに伴い、第１開口部１４Ａの実質的
な直径が次第に縮小されるので、第２開口部１４Ｂの底
部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に第１開口
部１４Ａの中央付近を通過するものに限られるようにな
る。その結果、第２開口部１４Ｂの底部には円錐形の堆
積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５
Ａとなる。

【０１１４】［工程−Ｂ３］その後、図２３の（Ｂ）に
示すように、リフトオフ法にて剥離層４０をゲート電極
１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３
及び絶縁層１２の上方の導電材料層４１を選択的に除去
する。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成
されたカソードパネルＣＰを得ることができる。

【０１１５】［クラウン型電界放出素子］クラウン型電
界放出素子の模式的な一部端面図を図２６の（Ａ）に示
し、一部を切り欠いた模式的な斜視図を図２６の（Ｂ）
に示す。クラウン型電界放出素子は、支持体１０上に形
成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード
電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に
形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁
層１２を貫通する第１開口部及び第２開口部（以下、第
１開口部と第２開口部を総称して開口部１４と呼ぶ場合
がある）と、開口部１４の底部に位置するカソード電極
１１の部分の上に設けられたクラウン（王冠）型の電子
放出部１５Ｂから構成されている。

【０１１６】以下、クラウン型電界放出素子の製造方法
を、支持体等の模式的な一部端面図等である図２４〜図
２６を参照して説明する。

【０１１７】［工程−Ｃ０］先ず、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１
１を形成する。尚、カソード電極１１は、図面の紙面左
右方向（第１の方向）に延びている。ストライプ状のカ
ソード電極１１は、例えば支持体１０上にＩＴＯ膜をス
パッタリング法により約０．２μｍの厚さに全面に亙っ
て成膜した後、ＩＴＯ膜をパターニングすることによっ
て形成することができる。次に、支持体１０及びカソー
ド電極１１上に絶縁層１２を形成する。ここでは、一例
としてガラスペーストを全面に約３μｍの厚さにスクリ
ーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる水分や溶剤
を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するために、例え
ば１００゜Ｃ、１０分間の仮焼成、及び５００゜Ｃ、２
０分間の本焼成といった２段階の焼成を行う。尚、上述
のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替え
て、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂層を形成し
てもよい。

【０１１８】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２４の（Ａ）参照）。尚、
ゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向（第２の方向）
に延びている。ゲート電極１３は、例えば、絶縁層１２
上に厚さ約２０ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜と厚さ０．２μ
ｍの金（Ａｕ）膜を電子ビーム蒸着法によりこの順に全
面に成膜し、続いてこの積層膜をパターニングすること
により形成することができる。尚、クロム膜は、絶縁層
１２に対する金膜の密着性の不足を補うために形成され
る。ゲート電極１３の射影像の延びる方向は、ストライ
プ状のカソード電極１１の射影像の延びる方向と９０度
を成す。

【０１１９】［工程−Ｃ１］次に、例えばフォトレジス
ト材料から成るエッチング用マスクを用いてゲート電極
１３及び絶縁層１２をＲＩＥ法に基づきエッチングし、
ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、
開口部１４の底部にカソード電極１１を露出させる（図
２４の（Ｂ）参照）。開口部１４の直径を約２〜５０μ
ｍとする。

【０１２０】［工程−Ｃ２］次に、エッチング用マスク
を除去し、ゲート電極１３上、絶縁層１２上、及び開口
部１４の側壁面上に剥離層５０を形成する（図２５の
（Ａ）参照）。かかる剥離層５０を形成するには、例え
ば、フォトレジスト材料をスピンコーティング法により
全面に塗布し、開口部１４の底部の一部分（中央部）の
みを除去するようなパターニングを行えばよい。この時
点で、開口部１４の実質的な直径は、約１〜２０μｍに
縮径される。

【０１２１】［工程−Ｃ３］次に、図２５の（Ｂ）に示
すように、全面に組成物原料から成る導電性組成物層５
１を形成する。ここで使用する組成物原料は、例えば、
導電性粒子として平均粒径約０．１μｍの黒鉛粒子を６
０重量％、バインダとして４号の水ガラスを４０重量％
含む。この組成物原料を、例えば１４００ｒｐｍ、１０
秒間の条件で全面にスピンコートする。開口部１４内に
おける導電性組成物層５１の表面は、組成物原料の表面
張力に起因して、開口部１４の側壁面に沿って迫り上が
り、開口部１４の中央部に向かって窪む。その後、導電
性組成物層５１に含まれる水分を除去するための仮焼成
を、例えば大気中、４００゜Ｃで３０分間行う。

【０１２２】尚、王冠状の電子放出部１５Ｂの直径を概
ね１〜２０μｍとし、導電性粒子としてカーボン系材料
粒子を使用した場合、カーボン系材料粒子の粒径は概ね
０．１μｍ〜１μｍの範囲とすることが好ましい。カー
ボン系材料粒子の粒径をかかる範囲に選択することによ
り、王冠状の電子放出部１５Ｂの縁部に十分に高い機械
的強度が備わり、且つ、カソード電極１１に対する電子
放出部１５Ｂの密着性が良好となる。

【０１２３】［工程−Ｃ４］次に、図２５の（Ｃ）に示
すように、剥離層５０を除去する。剥離は、２重量％の
水酸化ナトリウム水溶液中に、３０秒間浸漬することに
より行う。このとき、超音波振動を加えながら剥離を行
ってもよい。これにより、剥離層５０と共に剥離層５０
上の導電性組成物層５１の部分が除去され、開口部１４
の底部に露出したカソード電極１１上の導電性組成物層
５１の部分のみが残される。この残存した部分が電子放
出部１５Ｂとなる。電子放出部１５Ｂの形状は、表面が
開口部１４の中央部に向かって窪み、王冠状となる。
［工程−Ｃ４］が終了した時点における状態を、図２６
に示す。図２６の（Ｂ）は、電界放出素子の一部を示す
模式的な斜視図であり、図２６の（Ａ）は図２６の
（Ｂ）の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図である。
図２６の（Ｂ）では、電子放出部１５Ｂの全体が見える
ように、絶縁層１２とゲート電極１３との一部を切り欠
いている。尚、１つの電子放出領域には、５〜１００個
程度の電子放出部１５Ｂを設けることで十分である。
尚、導電性粒子が電子放出部１５Ｂの表面に確実に露出
するように、電子放出部１５Ｂの表面に露出したバイン
ダをエッチングによって除去してもよい。

【０１２４】尚、図２６の（Ｂ）においては、カソード
電極１１及びゲート電極１３を図示したが、実際には、
カソードパネルＣＰの構造に依存して、格子状カソード
電極部１１Ａが形成され、あるいは又、格子状ゲート電
極部１３Ａが形成され、あるいは又、格子状カソード電
極部１１Ａ及び格子状ゲート電極部１３Ａが形成されて
いる。

【０１２５】［工程−Ｃ５］次に、電子放出部１５Ｂの
焼成を行う。焼成は、乾燥大気中、４００゜Ｃ、３０分
間の条件で行う。尚、焼成温度は、組成物原料に含まれ
るバインダの種類に応じて選択すればよい。例えば、バ
インダが水ガラスのような無機材料である場合には、無
機材料を焼成し得る温度で熱処理を行えばよい。バイン
ダが熱硬化性樹脂である場合には、熱硬化性樹脂を硬化
し得る温度で熱処理を行えばよい。但し、導電性粒子同
士の密着性を保つために、熱硬化性樹脂が過度に分解し
たり炭化する虞のない温度で熱処理を行うことが好適で
ある。いずれのバインダを用いるにしても、熱処理温度
は、ゲート電極やカソード電極、絶縁層に損傷や欠陥が
生じない温度とする必要がある。熱処理雰囲気は、ゲー
ト電極やカソード電極の電気抵抗率が酸化によって上昇
したり、あるいはゲート電極やカソード電極に欠陥や損
傷が生ずることがないように、不活性ガス雰囲気とする
ことが好ましい。尚、バインダとして熱可塑性樹脂を使
用した場合には、熱処理を必要としない場合がある。

【０１２６】［扁平型電界放出素子（その２）］扁平型
電界放出素子の模式的な一部断面図を、図２７の（Ｃ）
に示す。扁平型電界放出素子は、例えばガラスから成る
支持体１０上に形成されたカソード電極１１、支持体１
０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶
縁層１２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１
３及び絶縁層１２を貫通する開口部１４、並びに、開口
部１４の底部に位置するカソード電極１１の部分の上に
設けられた扁平の電子放出部（電子放出層１５Ｃ）から
成る。ここで、電子放出層１５Ｃは、図２７の（Ｃ）の
紙面垂直方向（第１の方向）に延びたストライプ状のカ
ソード電極１１上に形成されている。また、ゲート電極
１３は、図２７の（Ｃ）の紙面左右方向（第２の方向）
に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３は
クロムから成る。電子放出層１５Ｃは、具体的には、グ
ラファイト粉末から成る薄層から構成されている。図２
７の（Ｃ）に示した扁平型電界放出素子においては、カ
ソード電極１１の表面の全域に亙って、電子放出層１５
Ｃが形成されているが、このような構造に限定するもの
ではなく、要は、少なくとも開口部１４の底部に電子放
出層１５Ｃが設けられていればよい。

【０１２７】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図２７を参照して、扁平型電界放出素子の製造方法を
説明する。

【０１２８】［工程−Ｄ０］先ず、支持体１０上に、ク
ロム（Ｃｒ）から成るカソード電極用導電材料層をスパ
ッタリング法にて形成した後、リソグラフィ技術及びド
ライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層
をパターニングする。これによって、ストライプ状のカ
ソード電極１１を支持体１０上に形成することができる
（図２７の（Ａ）参照）。尚、カソード電極１１は、図
２７の紙面垂直方向（第１の方向）に延びている。

【０１２９】［工程−Ｄ１］次に、カソード電極１１上
に、電子放出層１５Ｃを形成する。具体的には、カソー
ド電極１１の上にグラファイト粉末塗料から成る電子放
出層１５Ｃをスピンコーティング法にて形成し、電子放
出層１５Ｃを乾燥させる。その後、電子放出層１５Ｃを
公知の方法に基づきパターニングする（図２７の（Ｂ）
参照）。

【０１３０】［工程−Ｄ２］次に、全面に絶縁層１２を
形成する。具体的には、電子放出層１５Ｃ及び支持体１
０上に、例えば、スパッタリング法にてＳｉＯ₂から成
る絶縁層１２を形成する。尚、絶縁層１２を、ガラスペ
ーストをスクリーン印刷する方法や、ＳｉＯ ₂層をＣＶ
Ｄ法にて形成する方法に基づき形成することもできる。
その後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上
に形成する。

【０１３１】［工程−Ｄ３］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１
４を形成し、開口部１４の底部に電子放出層１５Ｃを露
出させる。その後、エッチング用マスクを除去し、電子
放出層１５Ｃ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２７の（Ｃ）
に示した電界放出素子を得ることができる。

【０１３２】［扁平型電界放出素子（その３）］この扁
平型電界放出素子の変形例の模式的な一部断面図を、図
２８の（Ｃ）に示す。図２８の（Ｃ）に示す扁平型電界
放出素子においては、電子放出層１５Ｃの構造が、図２
７の（Ｃ）に示した扁平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２
８を参照して、かかる電界放出素子の製造方法を説明す
る。

【０１３３】［工程−Ｅ０］先ず、支持体１０上にカソ
ード電極用導電材料層を形成する。具体的には、支持体
１０の全面にレジスト材料層（図示せず）を形成した
後、カソード電極を形成すべき部分のレジスト材料層を
除去する。その後、全面にクロム（Ｃｒ）から成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成す
る。次いで、カソード電極用導電材料層の上にグラファ
イト粉末塗料層をスピンコーティング法にて形成し、グ
ラファイト粉末塗料層を乾燥させる。その後、剥離液を
用いてレジスト材料層を除去すると、レジスト材料層上
に形成されたカソード電極用導電材料層及びグラファイ
ト粉末塗料層も除去される。こうして、カソード電極１
１及び電子放出層１５Ｃが積層された構造を得ることが
できる（図２８の（Ａ）参照）。

【０１３４】［工程−Ｅ１］次に、全面に絶縁層１２を
形成した後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極
１３を形成する（図２８の（Ｂ）参照）。その後、ゲー
ト電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成すること
によって、開口部１４の底部に電子放出層１５Ｃを露出
させる（図２８の（Ｃ）参照）。

【０１３５】［平面型電界放出素子（その１）］平面型
電界放出素子の模式的な一部断面図を、図２９の（Ｃ）
に示す。この平面型電界放出素子は、例えばガラスから
成る支持体１０上に形成されたストライプ状のカソード
電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成さ
れた絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたストライプ
状のゲート電極１３、並びに、ゲート電極１３及び絶縁
層１２を貫通する第１開口部及び第２開口部（開口部１
４）から成る。開口部１４の底部にはカソード電極１１
が露出している。カソード電極１１は、図２９の（Ｃ）
の紙面垂直方向（第１の方向）に延び、ゲート電極１３
は、図２９の（Ｃ）の紙面左右方向（第２の方向）に延
びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロ
ム（Ｃｒ）から成り、絶縁層１２はＳｉＯ₂から成る。
ここで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１
の部分が電子放出部１５Ｄに相当する。

【０１３６】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図２９を参照して、平面型電界放出素子の製造方法を
説明する。

【０１３７】［工程−Ｆ０］先ず、支持体１０上に電子
放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を形成す
る。具体的には、支持体１０上に、クロム（Ｃｒ）から
成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて
形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技
術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングす
る。これによって、ストライプ状のカソード電極１１を
支持体１０上に形成することができる（図２９の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極１１は、図２９の紙面垂直方
向（第１の方向）に延びている。

【０１３８】［工程−Ｆ１］次に、例えばＣＶＤ法にて
ＳｉＯ₂から成る絶縁層１２を、支持体１０及びカソー
ド電極１１の上に形成する。尚、絶縁層１２を、スクリ
ーン印刷法に基づきガラスペーストから形成することも
できる。

【０１３９】［工程−Ｆ２］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２９の（Ｂ）参照）。尚、ゲート電極
１３は、図２９の紙面左右方向（第２の方向）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。

【０１４０】［工程−Ｆ３］次に、ゲート電極１３及び
絶縁層１２に開口部１４を形成し、開口部１４の底部に
電子放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を露
出させる（図２９の（Ｃ）参照）。

【０１４１】［平面型電界放出素子（その２）］図３０
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２９の（Ｃ）に示した平面型電界放出素子と相違
する点は、開口部１４の底部に露出したカソード電極１
１の表面（電子放出部１５Ｄに相当する）に、微小凹凸
部１１Ｂが形成されている点にある。このような平面型
電界放出素子は、以下の製造方法にて製造することがで
きる。

【０１４２】［工程−Ｇ０］先ず、［工程−Ｆ０］〜
［工程−Ｆ２］と略同様にして、支持体１０上にストラ
イプ状のカソード電極１１を形成し、全面に絶縁層１２
を形成した後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層
１２上に形成する。即ち、例えばガラス基板から成る支
持体１０の上に、スパッタリング法により厚さ約０．２
μｍのタングステン層を成膜し、通常の手順に従ってこ
のタングステン層をストライプ状にパターニングし、カ
ソード電極１１を形成する。次に、支持体１０及びカソ
ード電極１１上に絶縁層１２を形成する。絶縁層１２
は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとし
て用いるＣＶＤ法により形成することができる。更に、
この絶縁層１２の上に、例えば厚さ約０．２μｍ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２９の（Ｂ）に
示したと同様である。

【０１４３】［工程−Ｇ１］次に、［工程−Ｆ３］と同
様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４
を形成し、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出
させる。その後、開口部１４の底部に露出したカソード
電極１１の部分に、微小凹凸部１１Ｂを形成する。微小
凹凸部１１Ｂの形成に際しては、エッチングガスとして
ＳＦ₆を用い、カソード電極１１を構成するタングステ
ンの結晶粒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ＲＩ
Ｅ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１１Ｂを形成することができる。

【０１４４】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１１の微小凹凸部１１Ｂ、より具
体的には微小凹凸部１１Ｂの凸部に、ゲート電極１３か
ら大きな電界が加わる。このとき、凸部に集中する電界
は、カソード電極１１の表面が平滑である場合に比べて
大きいため、凸部からは量子トンネル効果によって電子
が効率良く放出される。従って、開口部１４の底部に単
に平滑なカソード電極１１が露出している平面型電界放
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３０の（Ａ）に示した平
面型電界放出素子によれば、ゲート電極１３とカソード
電極１１との間の電位差が比較的小さくても、十分な放
出電子電流密度を得ることができ、表示装置の高輝度化
が達成される。あるいは、同じ輝度を達成するために必
要なゲート電圧が低くて済み、以て、低消費電力化を達
成することが可能である。

【０１４５】尚、絶縁層１２をエッチングすることによ
って開口部１４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１１に微小凹凸部１１Ｂを形成
したが、開口部１４を形成するためのエッチングによっ
て、微小凹凸部１１Ｂを同時に形成することも可能であ
る。即ち、絶縁層１２をエッチングする際に、ある程度
のイオンスパッタ作用が期待できる異方的なエッチング
条件を採用し、垂直壁を有する開口部１４が形成された
後もエッチングを継続することにより、開口部１４の底
部に露出したカソード電極１１の部分に微小凹凸部１１
Ｂ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。

【０１４６】また、［工程−Ｆ０］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１１Ｂを形成
した後、［工程−Ｆ１］〜［工程−Ｆ３］と同様の工程
を実行することによって、図３０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。

【０１４７】あるいは又、［工程−Ｆ０］と同様の工程
において、支持体１０上に、タングステンから成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した
後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１
Ｂ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−Ｆ１］〜［工程−Ｆ３］と同様
の工程を実行することによって、図３０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。

【０１４８】図３０の（Ｂ）には、図３０の（Ａ）に示
した電界放出素子の変形例を示す。図３０の（Ｂ）に示
す電界放出素子においては、微小凹凸部１１Ｂ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−Ｇ１］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。

【０１４９】図３１には、電子放出部１５Ｄに相当する
カソード電極１１の表面（より具体的には、少なくとも
微小凹凸部１１Ｂ上）に被覆層１１Ｃが形成されている
平面型電界放出素子を示す。

【０１５０】この被覆層１１Ｃは、カソード電極１１を
構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成す
ることが好ましく、どのような材料を選択するかは、カ
ソード電極１１を構成する材料の仕事関数、ゲート電極
１３とカソード電極１１との間の電位差、要求される放
出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。
被覆層１１Ｃ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１１Ｃ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。

【０１５１】被覆層１１Ｃの厚さは、微小凹凸部１１Ｂ
を反映し得る程度に選択する。これは、被覆層１１Ｃに
よって微小凹凸部１１Ｂ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１１Ｂ
を設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸
部１１Ｂの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部１１Ｂ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１１Ｃ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１１Ｂ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１１Ｃ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。

【０１５２】具体的には、［工程−Ｇ１］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１１Ｃを形成すればよい。尚、被覆層１１Ｃ
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
１１Ｃ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１１Ｃが形成される。

【０１５３】あるいは又、［工程−Ｆ０］と同様の工程
において、支持体１０上に、タングステンから成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した
後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づ
きカソード電極用導電材料層をパターニングし、その
後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１
Ｂを形成し、次いで、被覆層１１Ｃを形成した後、［工
程−Ｆ１］〜［工程−Ｆ３］と同様の工程を実行するこ
とによって、図３１に示す電界放出素子を作製すること
もできる。

【０１５４】あるいは又、［工程−Ｆ０］と同様の工程
において、支持体１０上に、タングステンから成るカソ
ード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した
後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１
Ｂを形成し、次いで、被覆層１１Ｃ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
１１Ｃ、カソード電極用導電材料層をパターニングした
後、［工程−Ｆ１］〜［工程−Ｆ３］と同様の工程を実
行することによって、図３１に示す電界放出素子を作製
することもできる。

【０１５５】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。

【０１５６】尚、図２９の（Ｃ）に示した平面型電界放
出素子の電子放出部１５Ｄ（カソード電極１１の表面）
に被覆層を形成してもよい。この場合には、［工程−Ｆ
３］の後、開口部１４の底部に露出したカソード電極１
１の表面に被覆層１１Ｃを形成すればよく、あるいは
又、［工程−Ｆ０］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１１Ｃ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。

【０１５７】［クレータ型電界放出素子（その１）］ク
レータ型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図３５
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１１
１Ａに囲まれた凹部１１１Ｂとを有するカソード電極１
１１が、支持体１０上に備えられている。尚、絶縁層１
２及びゲート電極１３を取り除いた模式的な斜視図を図
３４の（Ｂ）に示す。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】後述する［クレータ型電界放出素子（その
３）］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［クレータ型電界放出
素子（その４）］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、［クレータ型
電界放出素子（その３）］あるいは［クレータ型電界放
出素子（その４）］においては、［クレータ型電界放出
素子（その１）］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。

【０１６３】後述する［クレータ型電界放出素子（その
３）］あるいは［クレータ型電界放出素子（その４）］
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、［クレータ型電界放出素子（その４）］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。

【０１６４】後述する［クレータ型電界放出素子（その
３）］あるいは［クレータ型電界放出素子（その４）］
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。［クレー
タ型電界放出素子（その３）］あるいは［クレータ型電
界放出素子（その４）］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。

【０１６５】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。

【０１６６】あるいは又、例えば、塩化ビニリデン・ア
クリロニトリル共重合体を外殻とし、発泡材としてイソ
ブタンを内包し、カプセル化した加熱膨張型マイクロス
フェアを球体として使用することができる。［クレータ
型電界放出素子（その１）］において、かかる加熱膨張
型マイクロスフェアを用い、熱膨張型マイクロスフェア
を加熱すると、外殻のポリマーが軟化し、しかも、内包
されたイソブタンがガス化して膨張する結果、粒径が膨
張前と比較して約４倍程度の真球の中空体が形成され
る。その結果、［クレータ型電界放出素子（その１）］
において、電子を放出する隆起部、及び、隆起部に囲ま
れ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部を、カソー
ド電極に形成することができる。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。

【０１６７】［クレータ型電界放出素子（その１）］に
おいては、支持体上に複数の球体を配置した後、球体を
被覆するカソード電極を形成すればよい。この場合にお
いては、あるいは又、後述する［クレータ型電界放出素
子（その３）］あるいは［クレータ型電界放出素子（そ
の４）］においては、支持体上への複数の球体の配置方
法として、球体を支持体上に散布する乾式法を挙げるこ
とができる。球体の散布には、例えば、液晶表示装置の
製造分野において、パネル間隔を一定に維持するための
スペーサを散布する技術を応用することができる。具体
的には、圧搾気体で球体をノズルから噴射する、所謂ス
プレーガンを用いることができる。尚、球体をノズルか
ら噴射する際、球体を揮発性の溶剤中に分散させた状態
としてもよい。あるいは、静電粉体塗装の分野で通常使
用されている装置や方法を利用して球体を散布すること
もできる。例えば、コロナ放電を利用して、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。

【０１６８】あるいは、後述する［クレータ型電界放出
素子（その２）］のように、球体とカソード電極材料と
を分散媒中に分散させて成る組成物から成る組成物層を
支持体上に形成し、以て、支持体上に複数の球体を配置
し、カソード電極材料から成るカソード電極で球体を被
覆した後、分散媒を除去することもできる。組成物の性
状としては、スラリーやペーストが可能であり、これら
の所望の性状に応じ、分散媒の組成や粘度を適宜選択す
ればよい。組成物層を支持体上に形成する方法として
は、スクリーン印刷法が好適である。カソード電極材料
は、典型的には、分散媒中における沈降速度が球体より
も遅い微粒子であることが好適である。かかる微粒子を
構成する材料として、カーボン、バリウム、ストロンチ
ウム、鉄を挙げることができる。分散媒を除去した後、
必要に応じてカソード電極の焼成を行う。組成物層を支
持体上に形成する方法としては、噴霧法、滴下法、スピ
ンコーティング法、スクリーン印刷法を挙げることがで
きる。尚、球体が配置されると共に、カソード電極材料
から成るカソード電極で球体が被覆されるが、組成物層
の形成方法に依っては、かかるカソード電極のパターニ
ングを行う必要がある。

【０１６９】あるいは、後述する［クレータ型電界放出
素子（その３）］あるいは［クレータ型電界放出素子
（その４）］にあっては、球体を分散媒中に分散させて
成る組成物から成る組成物層を支持体上に形成し、以
て、支持体上に複数の球体を配置した後、分散媒を除去
することができる。組成物の性状としては、スラリーや
ペーストが可能であり、これらの所望の性状に応じ、分
散媒の組成や粘度を適宜選択すればよい。典型的には、
イソプロピルアルコール等の有機溶媒を分散媒として用
い、蒸発により分散媒を除去することができる。組成物
層を支持体上に形成する方法としては、噴霧法、滴下
法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法を挙げる
ことができる。

【０１７０】ところで、ゲート電極とカソード電極は互
いに異なる方向（例えば、ストライプ状のゲート電極の
射影像とストライプ状のカソード電極の射影像とが成す
角度が９０度）に延びており、且つ、例えばストライプ
状にパターニングされており、電子放出領域に位置する
隆起部から電子が放出される。従って、隆起部は、機能
上、電子放出領域にのみ存在すればよい。但し、たとえ
電子放出領域以外の領域に隆起部及び凹部が存在してい
たとしても、このような隆起部及び凹部は絶縁層に被覆
されたまま、何ら電子を放出するといった機能を果たさ
ない。従って、球体を全面に配置しても何ら問題は生じ
ない。

【０１７１】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（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、電子放出領域以外の領域に
も開口部が形成される。以下、電子放出領域以外の領域
に形成される開口部を「無効開口部」と呼び、電子放出
に寄与する本来の開口部と区別する。ところで、電子放
出領域以外の領域に無効開口部が形成されたとしても、
この無効開口部は電界放出素子として何ら機能せず、電
子放出領域に形成される電界放出素子の動作に何ら悪影
響を及ぼさない。なぜなら、無効開口部の底部に隆起部
及び凹部が露出していても、無効開口部の上端部にゲー
ト電極が形成されていないからであり、あるいは又、無
効開口部の上端部にゲート電極が形成されていても底部
に隆起部及び凹部が露出していないか、あるいは、無効
開口部の底部に隆起部及び凹部が露出しておらず、しか
も、上端部にゲート電極が形成されておらず、単に支持
体の表面が露出しているか、のいずれかであるからであ
る。従って、球体を全面に配置しても何ら問題は生じな
い。尚、電子放出領域とそれ以外の領域との境界線上に
形成された孔は、開口部に含まれる。

【０１７２】球体の直径は、所望の開口部の直径、凹部
の直径、電界放出素子を用いて構成される表示装置の表
示画面寸法、画素数、電子放出領域の寸法、１画素を構
成すべき電界放出素子の個数に応じて選択することがで
きるが、０．１〜１０μｍの範囲で選択することが好ま
しい。例えば、液晶表示装置のスペーサとして市販され
ている球体は、粒径分布が１〜３％と良好なので、これ
を利用することが好適である。球体の形状は真球である
ことが理想的ではあるが、必ずしも真球である必要はな
い。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、例えば電子放出領域の寸法を仮
に０．５ｍｍ×０．２ｍｍとした場合、この電子放出領
域内に約１００個の球体が存在し、約１００個の隆起部
が形成されることになる。１つの電子放出領域にこの程
度の個数の隆起部が形成されていれば、球体の粒径分布
や真球度のばらつきに起因する凹部の直径のばらつきは
ほぼ平均化され、実用上、１画素（又は１サブピクセ
ル）当たりの放出電子電流密度や輝度はほぼ均一とな
る。

【０１７３】［クレータ型電界放出素子（その１）］あ
るいは後述する［クレータ型電界放出素子（その２）］
〜［クレータ型電界放出素子（その４）］においては、
球体の形状の一部が電子放出部を構成する凹部の形状に
反映される。隆起部の先端部のプロファイルは、不規則
な凹凸を有していても、あるいは滑らかであってもよい
が、特に、［クレータ型電界放出素子（その１）］や
［クレータ型電界放出素子（その２）］においては、こ
の先端部はカソード電極の破断により形成されるため、
隆起部の先端部が不規則形状となり易い。破断により隆
起部に先端部が先鋭化すると、先端部が高効率の電子放
出部として機能し得るので、好都合である。［クレータ
型電界放出素子（その１）］〜［クレータ型電界放出素
子（その４）］においては、凹部を囲む隆起部はいずれ
も概ね円環状となり、この場合の凹部と隆起部とは、全
体としてクレータあるいはカルデラのような形状を呈す
る。

【０１７４】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。

【０１７５】［クレータ型電界放出素子（その１）］〜
［クレータ型電界放出素子（その４）］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。

【０１７６】以下、図３２〜図３５を参照して、［クレ
ータ型電界放出素子（その１）］の電界放出素子の製造
方法を説明するが、図３２の（Ａ）、図３３の（Ａ）、
図３４の（Ａ）模式的な一部端面図であり、図３５の
（Ａ）及び（Ｂ）は模式的な一部断面図であり、図３２
の（Ｂ）、図３３の（Ｂ）及び図３４の（Ｂ）は、図３
２の（Ａ）、図３３の（Ａ）及び図３４の（Ａ）よりも
広い範囲を模式的に示す一部斜視図である。

【０１７７】［工程−Ｈ０］先ず、複数の球体６０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１
０上の全面に、球体６０を配置する。球体６０は、例え
ばポリメチレン系の高分子材料から成り、平均直径約５
μｍ、粒径分布１％未満である。球体６０を、スプレー
ガンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／ｍｍ
²の密度でランダムに配置する。スプレーガンを用いた
散布は、球体を揮発性溶剤と混合して噴霧する方式、あ
るいは粉末状態のままノズルから噴射する方式のいずれ
でもよい。配置された球体６０は、静電気力で支持体１
０上に保持されている。この状態を図３２の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。

【０１７８】［工程−Ｈ１］次に、球体６０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３３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６０は支持体１０上
の全面に配置されているので、球体６０の中には、図３
３の（Ｂ）に示すように、カソード電極１１１で被覆さ
れないものも当然存在する。次に、カソード電極１１１
に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、カソード電極１
１１を平坦化するために、例えば１５０゜Ｃにてカソー
ド電極１１１を乾燥する。この温度では、球体６０は何
ら状態変化及び／又は化学変化を起こさない。尚、上述
のようなカーボンペーストを用いたスクリーン印刷に替
えて、カソード電極１１１を構成するカソード電極用導
電材料層を全面に形成し、このカソード電極用導電材料
層を通常のリソグラフィ技術とドライエッチング技術を
用いてパターニングし、ストライプ状のカソード電極１
１１を形成することもできる。リソグラフィ技術を適用
する場合、通常、レジスト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６０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。

【０１７９】［工程−Ｈ２］次に、球体６０を除去する
ことによって、球体６０を被覆したカソード電極１１１
の部分を除去し、以て、電子を放出する複数の隆起部１
１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体６０
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３４の（Ａ）
及び（Ｂ）に示す。具体的には、カソード電極１１１の
焼成を兼ね、約５３０゜Ｃにて加熱を行うことにより球
体６０を燃焼させる。球体６０の燃焼に伴って球体６０
が閉じ込められていた閉鎖空間の圧力が上昇し、球体６
０を被覆するカソード電極１１１の部分が或る耐圧限界
を超えた時点で破裂して除去される。その結果、支持体
１０上に形成されたカソード電極１１１の一部分に、隆
起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂが形成される。尚、球体
を除去した後に、球体の一部分が残渣として残る場合に
は、使用する球体を構成する材料にも依るが、適切な洗
浄液を用いて残渣を除去すればよい。

【０１８０】［工程−Ｈ３］その後、カソード電極１１
１及び支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体的に
は、例えば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚さに
スクリーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる水分
や溶剤を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するため
に、例えば１５０゜Ｃにて絶縁層１２を乾燥する。上述
のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替え
て、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂層を形成し
てもよい。

【０１８１】［工程−Ｈ４］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３５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。

【０１８２】［工程−Ｈ５］その後、ゲート電極１３の
射影像とカソード電極１１１の射影像とが重複する領域
において、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４
を形成し、以て、開口部１４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
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１１１
Ａを形成した後、例えば、クロムから成る保護層を形成
しておき、開口部１４を形成した後、保護層を取り除く
ことが好ましい。その後、レジストマスクを除去する。
こうして、図３５の（Ｂ）に示した電界放出素子を得る
ことができる。

【０１８３】尚、［クレータ型電界放出素子（その
１）］の製造方法の変形例として、［工程−Ｈ１］の
後、［工程−Ｈ３］〜［工程−Ｈ５］を実行し、次い
で、［工程−Ｈ２］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。

【０１８４】あるいは又、［工程−Ｈ１］の後、［工程
−Ｈ３］を実行し、更に、［工程−Ｈ４］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−Ｈ２］を実行す
る。これによって、球体６０を被覆したカソード電極１
１１、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１１１
Ａと、隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体６０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６０の燃焼に伴って球体
６０が閉じ込められている閉鎖空間の圧力が上昇し、球
体を被覆する部分のカソード電極１１１と絶縁層１２と
ゲート電極１３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６０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６
０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１１１Ａ、及び、隆起部１１
１Ａに囲まれ、且つ、球体６０の形状の一部を反映した
凹部１１１Ｂが残る。

【０１８５】［クレータ型電界放出素子（その２）］ ［クレータ型電界放出素子（その２）］の製造方法を図
３６を参照して説明するが、支持体１０上に複数の球体
６０を配置する工程が、球体６０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６
１を支持体１０上に形成し、以て、支持体１０上に複数
の球体６０を配置し、カソード電極材料から成るカソー
ド電極１１１で球体を被覆した後、分散媒を除去する工
程から成る、即ち、湿式法から成る点が、［クレータ型
電界放出素子（その１）］の製造方法と相違する。

【０１８６】［工程−Ｉ０］先ず、支持体１０上に複数
の球体６０を配置する。具体的には、球体６０とカソー
ド電極材料６１Ｂとを分散媒６１Ａ中に分散させて成る
組成物から成る組成物層６１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６
１Ａとして使用し、平均直径約５μｍのポリメチレン系
の高分子材料から成る球体６０と、平均直径約０．０５
μｍのカーボン粒子をカソード電極材料６１Ｂとして分
散媒６１Ａ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６１を形成
する。図３６の（Ａ）には、組成物層６１の形成直後の
状態を示す。

【０１８７】［工程−Ｉ１］支持体１０に保持された組
成物層６１中では、間もなく球体６０が沈降して支持体
１０上に配置されると共に、球体６０から支持体１０上
に亙ってカソード電極材料６１Ｂが沈降し、カソード電
極材料６１Ｂ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６０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６０を被覆することができる。この状態を、図３６
の（Ｂ）に示す。

【０１８８】［工程−Ｉ２］その後、分散媒６１Ａ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
３６の（Ｃ）に示す。

【０１８９】［工程−Ｉ３］次いで、［クレータ型電界
放出素子（その１）］の［工程−Ｈ２］〜［工程−Ｈ
５］と同様の工程、あるいは、［クレータ型電界放出素
子（その１）］の製造方法の変形例を実行することによ
って、図３５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。

【０１９０】［クレータ型電界放出素子（その３）］ ［クレータ型電界放出素子（その３）］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、［クレータ型電界放出素子（その
３）］を、図３７を参照して説明する。

【０１９１】［工程−Ｊ０］先ず、支持体１０上に複数
の球体１６０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１６０を配置す
る。この球体１６０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１６０Ａ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１６０Ｂ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
１６０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１６０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
３７の（Ａ）に示す。

【０１９２】［工程−Ｊ１］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１６０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１６０の周囲に形成さ
れたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。具
体的には、［クレータ型電界放出素子（その１）］で述
べたと同様に、例えばカーボンペーストをストライプ状
にスクリーン印刷するが、［クレータ型電界放出素子
（その３）］では、球体１６０の表面が表面処理層１６
０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１６０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１６０の周囲に堆積して隆起部１１１
Ａが形成される。隆起部１１１Ａの先端部１１１Ｃは、
［クレータ型電界放出素子（その１）］の場合ほど先鋭
とはならない。球体１６０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３７の（Ｂ）では、カソード電極１１１と球体１
６０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１６０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３７の（Ｂ）に示す。

【０１９３】［工程−Ｊ２］次に、球体１６０に外力を
与えることによって、支持体１０上から球体１６０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３７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［クレータ型電界放出
素子（その４）］においても同様である。

【０１９４】［工程−Ｊ３］その後、［クレータ型電界
放出素子（その１）］の［工程−Ｈ３］〜［工程−Ｈ
５］を実行することによって、図３５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。

【０１９５】尚、［クレータ型電界放出素子（その
３）］の製造方法の変形例として、［工程−Ｊ１］の
後、［クレータ型電界放出素子（その１）］の［工程−
Ｈ３］〜［工程−Ｈ５］を実行し、次いで、［工程−Ｊ
２］を実行してもよい。

【０１９６】［クレータ型電界放出素子（その４）］
［クレータ型電界放出素子（その４）］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。尚、全面に絶縁層を設け
る際、球体の上方に開口部が形成された絶縁層を、カソ
ード電極及び支持体上に設ける。球体の除去は、開口部
の形成後に行う。［クレータ型電界放出素子（その
４）］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、［クレ
ータ型電界放出素子（その４）］を、図３８及び図３９
を参照して説明する。

【０１９７】［工程−Ｋ０］先ず、支持体１０上に複数
の球体１６０を配置する。具体的には、［クレータ型電
界放出素子（その３）］の［工程−Ｊ０］と同様の工程
を実行する。

【０１９８】［工程−Ｋ１］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１６０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１６０の周囲に形成さ
れたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。具
体的には、［クレータ型電界放出素子（その３）］の
［工程−Ｊ１］と同様の工程を実行する。

【０１９９】［工程−Ｋ２］次に、球体の上方に第２開
口部１４Ｂ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、［クレータ型電界放出素子（その１）］と同様に行
うことができるが、球体１６０の表面が表面処理層１６
０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１６０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１
６０の上の部分は収縮する。その結果、球体１６０の頂
部は絶縁層１１２に覆われることなく、第２開口部１４
Ｂ内に露出する。この状態を図３８の（Ａ）に示す。図
示した例では、第２開口部１４Ｂの上端部の直径は球体
１６０の直径よりも大きいが、表面処理層１６０Ｂ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、第２開口部１４Ｂの直径が小さくなる傾向にあ
る。逆に、表面処理層１６０Ｂ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、第２開
口部１４Ｂの直径は大きくなり易い。その後、絶縁層１
１２を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。

【０２００】［工程−Ｋ３］次に、第２開口部１４Ｂと
連通する第１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、［クレータ
型電界放出素子（その１）］と同様に行えばよいが、球
体１６０の表面が表面処理層１６０Ｂにより疎水性を帯
びているために、球体１６０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の開口端部から第２開口部１４Ｂ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３８の（Ｂ）に
示す。尚、表面処理層１６０Ｂ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、第１開口部
１４Ａの直径が小さくなる傾向にある。逆に、表面処理
層１６０Ｂ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、第１開口部１４Ａの直径
は大きくなり易い。

【０２０１】［工程−Ｋ４］次に、開口部１４Ａ，１４
Ｂの底部に露出した球体１６０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１
１３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１
６０を燃焼させる。このとき、［クレータ型電界放出素
子（その１）］と異なり、絶縁層１１２及びゲート電極
１１３には開口部１４Ａ，１４Ｂが最初から形成されて
いるので、カソード電極１１１や絶縁層１１２、ゲート
電極１１３の一部が飛散することはなく、球体１６０は
速やかに除去される。尚、開口部１４Ａ，１４Ｂの上端
部の直径が球体１６０の直径よりも大きい場合、球体１
６０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１６０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３９
の（Ａ）に示す。

【０２０２】［工程−Ｋ５］その後、第２開口部１４Ｂ
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３９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。

【０２０３】［エッジ型電界放出素子］エッジ型電界放
出素子の模式的な一部断面図を図４０の（Ａ）に示す。
このエッジ型電界放出素子は、支持体１０上に形成され
たストライプ状のカソード電極２１１と、支持体１０及
びカソード電極２１１上に形成された絶縁層１２と、絶
縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３
から構成されており、開口部１４がゲート電極１３及び
絶縁層１２に設けられている。開口部１４の底部にはカ
ソード電極２１１のエッジ部２１１Ａが露出している。
カソード電極２１１及びゲート電極１３に電圧を印加す
ることによって、カソード電極２１１のエッジ部２１１
Ａから電子が放出される。

【０２０４】尚、図４０の（Ｂ）に示すように、開口部
１４内のカソード電極２１１の下の支持体１０に凹部１
０Ａが形成されていてもよい。あるいは又、模式的な一
部断面図を図４０の（Ｃ）に示すように、支持体１０上
に形成された第１のゲート電極２１３Ａと、支持体１０
及び第１のゲート電極２１３Ａ上に形成された第１の絶
縁層１２Ａと、第１の絶縁層１２Ａ上に形成されたカソ
ード電極２１１と、第１の絶縁層１２Ａ及びカソード電
極２１１に形成された第２の絶縁層１２Ｂと、第２の絶
縁層１２Ｂ上に形成された第２のゲート電極２１３Ｂか
ら構成することもできる。そして、開口部１４が、第２
のゲート電極２１３Ｂ、第２の絶縁層１２Ｂ、カソード
電極２１１及び第１の絶縁層１２Ａに設けられており、
開口部１４の側壁にはカソード電極２１１のエッジ部２
１１Ａが露出している。カソード電極２１１並びに第１
のゲート電極２１３Ａ、第２のゲート電極２１３Ｂに電
圧を印加することによって、カソード電極２１１のエッ
ジ部２１１Ａから電子が放出される。

【０２０５】例えば、図４０の（Ｃ）に示したエッジ型
電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式的な一部端
面図である図４１を参照して、以下、説明する。

【０２０６】［工程−Ｌ０］先ず、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のタングステン膜を成膜し、通常の手順に
従ってフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術によりこのタングステン膜をパターニングし、第１の
ゲート電極２１３Ａを形成する。次に、全面に、ＳｉＯ
₂から成る厚さ０．３μｍの第１の絶縁層１２Ａを形成
した後、第１の絶縁層１２Ａの上にタングステンから成
るストライプ状のカソード電極２１１を形成する（図４
１の（Ａ）参照）。

【０２０７】［工程−Ｌ１］その後、全面に、例えばＳ
ｉＯ₂から成る厚さ０．７μｍの第２の絶縁層１２Ｂを
形成し、次いで、第２の絶縁層１２Ｂ上にストライプ状
の第２のゲート電極２１３Ｂを形成する（図４１の
（Ｂ）参照）。第２のゲート電極２１３Ｂの構成材料や
厚さについては、第１のゲート電極２１３Ａと同じであ
ってもよいし、異なっていてもよい。

【０２０８】［工程−Ｌ２］次に、全面にレジスト層７
０を形成した後、レジスト層７０に第２のゲート電極２
１３Ｂの表面を一部露出させるようにレジスト層開口７
１を形成する。レジスト層開口７１の平面形状は矩形で
ある。続いて、レジスト層開口７１の底面に露出した第
２のゲート電極２１３Ｂを例えばＲＩＥ法により異方的
にエッチングし、開口部を形成する。次に、開口部の底
面に露出した第２の絶縁層１２Ｂを等方的にエッチング
し、開口部を形成する（図４１の（Ｃ）参照）。第２の
絶縁層１２ＢをＳｉＯ₂を用いて形成しているので、緩
衝化フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行う。
第２の絶縁層１２Ｂに形成された開口部の壁面は、第２
のゲート電極２１３Ｂに形成された開口部の開口端面よ
りも後退するが、このときの後退量はエッチング時間の
長短により制御することができる。ここでは、第２の絶
縁層１２Ｂに形成された開口部の下端が、第２のゲート
電極２１３Ｂに形成された開口部の開口端面よりも後退
するまで、ウェットエッチングを行う。

【０２０９】次に、開口部の底面に露出したカソード電
極２１１を、イオンを主エッチング種とする条件により
ドライエッチングする。イオンを主エッチング種とする
ドライエッチングでは、被エッチング物へのバイアス電
圧の印加やプラズマと磁界との相互作用を利用して荷電
粒子であるイオンを加速することができるため、一般に
は異方性エッチングが進行し、被エッチング物の加工面
は垂直壁となる。しかし、この工程では、プラズマ中の
主エッチング種の中にも垂直以外の角度を有する入射成
分が若干存在すること、及び開口部の端部における散乱
によってもこの斜め入射成分が生ずることにより、カソ
ード電極２１１の露出面の中で、本来であれば開口部に
よって遮蔽されてイオンが到達しないはずの領域にも、
ある程度の確率で主エッチング種が入射する。このと
き、支持体１０の法線に対する入射角の小さい主エッチ
ング種ほど入射確率は高く、入射角の大きい主エッチン
グ種ほど入射確率は低い。

【０２１０】従って、カソード電極２１１に形成された
開口部の上端部の位置は、第２の絶縁層１２Ｂに形成さ
れた開口部の下端部とほぼ揃っているものの、カソード
電極２１１に形成された開口部の下端部の位置はその上
端部よりも突出した状態となる。つまり、カソード電極
２１１のエッジ部２１１Ａの厚さが、突出方向の先端部
に向けて薄くなり、エッジ部２１１Ａが先鋭化される。
例えば、エッチングガスとしてＳＦ₆を用いることによ
り、カソード電極２１１の良好な加工を行うことができ
る。

【０２１１】次に、カソード電極２１１に形成された開
口部の底面に露出した第１の絶縁層１２Ａを等方的にエ
ッチングし、第１の絶縁層１２Ａに開口部を形成し、開
口部１４を完成させる。ここでは、緩衝化フッ酸水溶液
を用いたウェットエッチングを行う。第１の絶縁層１２
Ａに形成された開口部の壁面は、カソード電極２１１に
形成された開口部の下端部よりも後退する。このときの
後退量はエッチング時間の長短により制御可能である。
開口部１４の完成後にレジスト層７０を除去すると、図
４０の（Ｃ）に示した構成を得ることができる。

【０２１２】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−１］先に、［スピント型電界放出素子］にて説明し
たスピント型電界放出素子の製造方法の変形例を、以
下、支持体等の模式的な一部端面図である図４２〜図４
４を参照して説明するが、このスピント型電界放出素子
（図４５参照）は、基本的には、以下の工程に基づき作
製される。即ち、 （ａ）支持体１０上にカソード電極１１を形成する工程 （ｂ）カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層
１２を形成する工程 （ｃ）絶縁層１２上にゲート電極１３を形成する工程 （ｄ）底部にカソード電極１１が露出した第２開口部１
４Ｂを、少なくとも絶縁層１２に形成する工程 （ｅ）開口部１４Ａ，１４Ｂ内を含む全面に電子放出部
形成用の導電材料層８１を形成する工程 （ｆ）第２開口部１４Ｂの中央部に位置する導電材料層
８１の領域を遮蔽するように、マスク材料層８２を導電
材料層８１上に形成する工程 （ｇ）導電材料層８１の支持体１０に対して垂直な方向
におけるエッチング速度がマスク材料層８２の支持体１
０に対して垂直な方向におけるエッチング速度よりも速
くなる異方性エッチング条件下で導電材料層８１とマス
ク材料層８２とをエッチングすることにより、導電材料
層８１から成り、先端部が錐状形状を有する電子放出部
１５Ｅを第２開口部１４Ｂ内に露出したカソード電極１
１上に形成する工程

【０２１３】［工程−Ｍ０］先ず、例えばガラス基板上
に厚さ約０．６μｍのＳｉＯ₂層を形成して成る支持体
１０上に、クロム（Ｃｒ）から成るカソード電極１１を
設ける。具体的には、支持体１０上に、例えばスパッタ
リング法やＣＶＤ法にてクロムから成るカソード電極用
導電材料層を堆積させ、かかるカソード電極用導電材料
層をパターニングすることによって、複数のカソード電
極１１を形成することができる。カソード電極１１の幅
を例えば５０μｍ、カソード電極１１の間のスペースを
例えば３０μｍとする。その後、全面に、具体的には、
カソード電極１１及び支持体１０上に、原料ガスとして
ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を使用するプラズマ
ＣＶＤ法にてＳｉＯ₂から成る絶縁層１２を形成する。
絶縁層１２の厚さを約１μｍとする。次に、絶縁層１２
上の全面に、カソード電極１１と直交する方向に平行に
延びるストライプ状のゲート電極１３を形成する。

【０２１４】次に、ストライプ状のカソード電極１１と
ストライプ状のゲート電極１３とが重複する領域、即
ち、１画素領域において、ゲート電極１３と絶縁層１２
とを貫通する第１開口部１４Ａ、第２開口部１４Ｂを形
成する。開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形状は、例えば、
直径０．３μｍの円形である。開口部１４Ａ，１４Ｂ
は、通常、１画素領域（１電子放出領域）に数百乃至千
個程度形成される。開口部１４Ａ，１４Ｂを形成するに
は、通常のフォトリソグラフィ技術により形成されたレ
ジスト層をマスクとして、先ず、ゲート電極１３に第１
開口部１４Ａを形成し、続いて、絶縁層１２に第２開口
部１４Ｂを形成する。ＲＩＥ終了後、レジスト層をアッ
シング処理により除去する（図４２の（Ａ）参照）。
尚、以下の説明においては、第１開口部１４Ａ及び第２
開口部１４Ｂを纏めて開口部１４と表現する場合があ
る。

【０２１５】［工程−Ｍ１］次に、全面に密着層８０を
スパッタリング法にて形成する（図４２の（Ｂ）参
照）。この密着層８０は、ゲート電極が形成されていな
い領域や開口部１４の側壁面に露出している絶縁層１２
と、次の工程で全面的に成膜される導電材料層８１との
間の密着性を高めるために設けられる層である。導電材
料層８１をタングステンで形成することを前提とし、タ
ングステンから成る密着層８０を、ＤＣスパッタリング
法により０．０７μｍの厚さに形成する。

【０２１６】［工程−Ｍ２］次に、開口部１４内を含む
全面に、厚さ約０．６μｍのタングステンから成る電子
放出部形成用の導電材料層８１を水素還元減圧ＣＶＤ法
により形成する（図４３の（Ａ）参照）。成膜された導
電材料層８１の表面には、開口部１４の上端面と底面と
の間の段差を反映した凹部８１Ａが形成される。

【０２１７】［工程−Ｍ３］次に、開口部１４の中央部
に位置する導電材料層８１の領域（具体的には凹部８１
Ａ）を遮蔽するようにマスク材料層８２を形成する。具
体的には、先ず、スピンコーティング法により厚さ０．
３５μｍのレジスト層をマスク材料層８２として導電材
料層８１の上に形成する（図４３の（Ｂ）参照）。マス
ク材料層８２は、導電材料層８１の凹部８１Ａを吸収
し、ほぼ平坦な表面となる。次に、マスク材料層８２を
酸素系ガスを用いたＲＩＥ法によりエッチングする。こ
のエッチングを、導電材料層８１の平坦面が露出した時
点で終了する。これにより、導電材料層８１の凹部８１
Ａを平坦に埋め込むようにマスク材料層８２が残る（図
４４の（Ａ）参照）。

【０２１８】［工程−Ｍ４］次に、導電材料層８１とマ
スク材料層８２と密着層８０とをエッチングし、円錐形
状の電子放出部１５Ｅを形成する（図４４の（Ｂ）参
照）。これらの層のエッチングは、導電材料層８１のエ
ッチング速度がマスク材料層８２のエッチング速度より
も速くなる異方性エッチング条件下で行う。エッチング
条件を以下の表５に例示する。

【０２１９】［表５］ ［導電材料層８１等のエッチング条件］ ＳＦ₆流量 ：１５０ＳＣＣＭ Ｏ₂流量 ：３０ＳＣＣＭ Ａｒ流量 ：９０ＳＣＣＭ 圧力 ：３５Ｐａ ＲＦパワー：０．７ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）

【０２２０】［工程−Ｍ５］その後、等方的なエッチン
グ条件にて開口部１４の内部において絶縁層１２に設け
られた開口部１４の側壁面を後退させると、図４５に示
す電界放出素子が完成される。等方的なエッチングは、
ケミカルドライエッチングのようにラジカルを主エッチ
ング種として利用するドライエッチング、あるいは、エ
ッチング液を利用するウェットエッチングにより行うこ
とができる。エッチング液として、例えば４９％フッ酸
水溶液と純水の１：１００（容積比）混合液を用いるこ
とができる。

【０２２１】ここで、［工程−Ｍ４］において、電子放
出部１５Ｅが形成される機構について、図４６を参照し
て説明する。図４６の（Ａ）は、エッチングの進行に伴
って、被エッチング物の表面プロファイルが一定時間毎
にどのように変化するかを示す模式図であり、図４６の
（Ｂ）は、エッチング時間と開口部１４の中心における
被エッチング物の厚さとの関係を示すグラフである。開
口部１４の中心におけるマスク材料層の厚さをｈ_p、開
口部１４の中心における電子放出部１５Ｅの高さをｈ_e
とする。

【０２２２】表５に示したエッチング条件では、レジス
ト材料から成るマスク材料層８２のエッチング速度より
も、導電材料層８１のエッチング速度の方が当然速い。
マスク材料層８２が存在しない領域では、導電材料層８
１が直ぐにエッチングされ始め、被エッチング物の表面
が速やかに下降してゆく。これに対して、マスク材料層
８２が存在する領域では、最初にマスク材料層８２が除
去されないとその下の導電材料層８１のエッチングが始
まらないので、マスク材料層８２がエッチングされてい
る間は被エッチング物の厚さの減少速度は遅く（ｈ_p減
少区間）、マスク材料層８２が消失した時点で初めて、
被エッチング物の厚さの減少速度がマスク材料層８２の
存在しない領域と同様に速くなる（ｈ_e減少区間）。ｈ_e
減少区間の開始時期は、マスク材料層８２が厚さが最大
となる開口部１４の中心で最も遅く、マスク材料層８２
の薄い開口部１４の周辺に向かって早くなる。このよう
にして、円錐形状の電子放出部１５Ｅが形成される。

【０２２３】レジスト材料から成るマスク材料層８２の
エッチング速度に対する導電材料層８１のエッチング速
度の比を、「対レジスト選択比」と称することにする。
この対レジスト選択比が、電子放出部１５Ｅの高さと形
状を決定する重要な因子であることを、図４７を参照し
て説明する。図４７の（Ａ）は、対レジスト選択比が相
対的に小さい場合、図４７の（Ｃ）は、対レジスト選択
比が相対的に大きい場合、図４７の（Ｂ）はこれらの中
間である場合の、電子放出部１５Ｅの形状を示してい
る。対レジスト選択比が大きいほど、マスク材料層８２
の膜減りに比べて導電材料層８１の膜減りが激しくなる
ので、電子放出部１５Ｅはより高く、且つ鋭くなること
が判る。対レジスト選択比は、ＳＦ₆流量に対するＯ₂流
量の割合を高めると低下する。また、基板バイアスを併
用してイオンの入射エネルギーを変化させることが可能
なエッチング装置を用いる場合には、ＲＦバイアスパワ
ーを高めたり、バイアス印加用の交流電源の周波数を下
げることで、対レジスト選択比を下げることができる。
対レジスト選択比の値は１．５以上、好ましくは２以
上、より好ましくは３以上に選択される。

【０２２４】尚、上記のエッチングにおいては当然、ゲ
ート電極１３やカソード電極１１に対して高い選択比を
確保する必要があるが、表５に示した条件で全く問題は
ない。なぜなら、ゲート電極１３やカソード電極１１を
構成する材料は、フッ素系のエッチング種では殆どエッ
チングされず、上記の条件であれば、概ね１０以上のエ
ッチング選択比が得られるからである。

【０２２５】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−２］スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２
は、スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１の変
形である。製造方法の変形−２においては、マスク材料
層により遮蔽される導電材料層の領域を、製造方法の変
形−１におけるよりも狭くすることが可能である。即
ち、製造方法の変形−２においては、開口部の上端面と
底面との間の段差を反映して、柱状部とこの柱状部の上
端に連通する拡大部とから成る略漏斗状の凹部を導電材
料層の表面に生成させ、工程（ｆ）において、導電材料
層の全面にマスク材料層を形成した後、マスク材料層と
導電材料層とを支持体の表面に対して平行な面内で除去
することにより、柱状部にマスク材料層を残す。

【０２２６】以下、スピント型電界放出素子の製造方法
の変形−２を、支持体等の模式的な一部端面図である図
４８〜図５０を参照して説明する。

【０２２７】［工程−Ｎ０］先ず、支持体１０上にカソ
ード電極１１を形成する。カソード電極１１を含むカソ
ード電極用導電材料層は、例えばＤＣスパッタリング法
により、ＴｉＮ層（厚さ０．１μｍ）、Ｔｉ層（厚さ５
ｎｍ）、Ａｌ−Ｃｕ層（厚さ０．４μｍ）、Ｔｉ層（厚
さ５ｎｍ）、ＴｉＮ層（厚さ０．０２μｍ）及びＴｉ層
（０．０２μｍ）をこの順に積層して積層膜を形成し、
続いてこの積層膜をストライプ状にパターニングして形
成する。尚、図ではカソード電極１１を単層で表した。
次に、全面に、具体的には、支持体１０とカソード電極
１１の上に、厚さ０．７μｍの絶縁層１２を、ＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）を原料ガスとするプラズマＣ
ＶＤ法に基づき形成する。次いで、絶縁層１２の上にス
トライプ状のゲート電極１３を形成する。

【０２２８】更に、全面に例えば ＳｉＯ₂から成る厚さ
０．２μｍのエッチング停止層８３を形成する。エッチ
ング停止層８３は、電界放出素子の機能上不可欠な部材
ではなく、後工程で行われる導電材料層８１のエッチン
グ時に、ゲート電極１３を保護する役割を果たす。尚、
導電材料層８１のエッチング条件に対してゲート電極１
３が十分に高いエッチング耐性を持ち得る場合には、エ
ッチング停止層８３を省略しても構わない。その後、Ｒ
ＩＥ法により、エッチング停止層８３、ゲート電極１
３、絶縁層１２を貫通し、底部にカソード電極１１が露
出した開口部１４を形成する。このようにして、図４８
の（Ａ）に示す状態が得られる。

【０２２９】［工程−Ｎ１］次に、開口部１４内を含む
全面に、例えば厚さ０．０３μｍのタングステンから成
る密着層８０を形成する（図４８の（Ｂ）参照）。次い
で、開口部１４内を含む全面に電子放出部形成用の導電
材料層８１を形成する。但し、製造方法の変形−２にお
ける導電材料層８１は、製造方法の変形−１で述べた凹
部８１Ａよりも深い凹部８１Ａが表面に生成されるよう
に、導電材料層８１の厚さを選択する。即ち、導電材料
層８１の厚さを適切に設定することによって、開口部１
４の上端面と底面との間の段差を反映して、柱状部８１
Ｂとこの柱状部８１Ｂの上端に連通する拡大部８１Ｃと
から成る略漏斗状の凹部８１Ａを導電材料層８１の表面
に生成させることができる。

【０２３０】［工程−Ｎ２］次に、導電材料層８１の全
面に、例えば無電解メッキ法により、厚さ約０．５μｍ
の銅（Ｃｕ）から成るマスク材料層８２を形成する（図
４９の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表６に
例示する。

【０２３１】 ［表６］ メッキ液 ：硫酸銅（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ） ７ｇ／リットル ホルマリン（３７％ＨＣＨＯ） ２０ｍｌ／リットル 水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ） １０ｇ／リットル 酒石酸ナトリウムカリウム ２０ｇ／リットル メッキ浴温度：５０゜Ｃ

【０２３２】［工程−Ｎ３］その後、マスク材料層８２
と導電材料層８１とを支持体１０の表面に対して平行な
面内で除去することにより、柱状部８１Ｂにマスク材料
層８２を残す（図４９の（Ｂ）参照）。この除去は、例
えば化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）により行うことが
できる。

【０２３３】［工程−Ｎ４］次に、導電材料層８１と密
着層８０のエッチング速度がマスク材料層８２のエッチ
ング速度よりも速くなる異方性エッチング条件下で、導
電材料層８１とマスク材料層８２と密着層８０とをエッ
チングする。その結果、開口部１４内に錐状形状を有す
る電子放出部１５Ｅが形成される（図５０の（Ａ）参
照）。尚、電子放出部１５Ｅの先端部にマスク材料層８
２が残存する場合には、希フッ酸水溶液を用いたウェッ
トエッチングによりマスク材料層８２を除去することが
できる。

【０２３４】［工程−Ｎ５］次に、等方的なエッチング
条件で開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられ
た開口部１４の側壁面を後退させると、図５０の（Ｂ）
に示す電界放出素子が完成される。このとき、エッチン
グ停止層８３も除去される。等方的なエッチングについ
ては、製造方法の変形−１で説明したと同様とすればよ
い。

【０２３５】ところで、製造方法の変形−２で形成され
た電子放出部１５Ｅにおいては、製造方法の変形−１で
形成された電子放出部１５Ｅに比べ、より鋭い錐状形状
が達成されている。これは、マスク材料層８２の形状
と、マスク材料層８２のエッチング速度に対する導電材
料層８１のエッチング速度の比の違いに起因する。この
違いについて、図５１を参照しながら説明する。図５１
は、被エッチング物の表面プロファイルが一定時間毎に
どのように変化するかを示す図であり、図５１の（Ａ）
は銅から成るマスク材料層８２を用いた場合、図５１の
（Ｂ）はレジスト材料から成るマスク材料層８２を用い
た場合をそれぞれ示す。尚、簡略化のために導電材料層
８１のエッチング速度と密着層８０のエッチング速度と
をそれぞれ等しいものと仮定し、図５１においては密着
層８０の図示を省略する。

【０２３６】銅から成るマスク材料層８２を用いた場合
（図５１の（Ａ）参照）は、マスク材料層８２のエッチ
ング速度が導電材料層８１のエッチング速度に比べて十
分に遅いために、エッチング中にマスク材料層８２が消
失することがなく、従って、先端部の鋭い電子放出部１
５Ｅを形成することができる。これに対して、レジスト
材料から成るマスク材料層８２を用いた場合（図５１の
（Ｂ）参照）は、マスク材料層８２のエッチング速度が
導電材料層８１のエッチング速度に比べてそれ程遅くな
いために、エッチング中にマスク材料層８２が消失し易
く、従って、マスク材料層消失後の電子放出部１５Ｅの
錐状形状が鈍化する傾向がある。

【０２３７】また、柱状部８１Ｂに残るマスク材料層８
２には、柱状部８１Ｂの深さが多少変化しても、電子放
出部１５Ｅの形状は変化し難いというメリットもある。
即ち、柱状部８１Ｂの深さは、導電材料層８１の厚さや
ステップカバレージのばらつきによって変化し得るが、
柱状部８１Ｂの幅は深さによらずほぼ一定なので、マス
ク材料層８２の幅もほぼ一定となり、最終的に形成され
る電子放出部１５Ｅの形状には大差が生じない。これに
対して、凹部８１Ａに残るマスク材料層８２において
は、凹部８１Ａが浅い場合と深い場合とでマスク材料層
の幅も変化してしまうため、凹部８１Ａが浅くマスク材
料層８２の厚さが薄い場合ほど、より早期に電子放出部
１５Ｅの錐状形状の鈍化が始まる。電界放出素子の電子
放出効率は、ゲート電極とカソード電極との間の電位
差、ゲート電極とカソード電極との間の距離、電子放出
部の構成材料の仕事関数の他、電子放出部の先端部の形
状によっても変化する。このため、必要に応じて上述の
ようにマスク材料層の形状やエッチング速度を選択する
ことが好ましい。

【０２３８】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−３］製造方法の変形−３は、製造方法の変形−２の
変形である。製造方法の変形−３においては、工程
（ｅ）において、開口部の上端面と底面との間の段差を
反映して、柱状部とこの柱状部の上端に連通する拡大部
とから成る略漏斗状の凹部を導電材料層の表面に生成さ
せ、工程（ｆ）において、導電材料層の全面にマスク材
料層を形成した後、導電材料層上と拡大部内のマスク材
料層を除去することにより、柱状部にマスク材料層を残
す。以下、スピント型電界放出素子の製造方法の変形−
３を、支持体等の模式的な一部端面図である図５２及び
図５３を参照して説明する。

【０２３９】［工程−Ｐ０］先ず、図４９の（Ａ）に示
したマスク材料層８２の形成までを製造方法の変形−２
の［工程−Ｎ０］〜［工程−Ｎ２］と同様に行った後、
導電材料層８１上と拡大部８１Ｃ内のマスク材料層８２
のみを除去することにより、柱状部８１Ｂにマスク材料
層８２を残す（図５２の（Ａ）参照）。このとき、例え
ば希フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行うこ
とにより、タングステンから成る導電材料層８１を除去
することなく、銅から成るマスク材料層８２のみを選択
的に除去することができる。柱状部８１Ｂ内に残るマス
ク材料層８２の高さは、エッチング時間に依存するが、
このエッチング時間は、拡大部８１Ｃに埋め込まれたマ
スク材料層８２の部分が十分に除去される限りにおい
て、それ程の厳密さを要しない。なぜなら、マスク材料
層８２の高低に関する議論は、図５１の（Ａ）を参照し
ながら前述した柱状部８１Ｂの浅深に関する議論と実質
的に同じであり、マスク材料層８２の高低は最終的に形
成される電子放出部１５Ｅの形状に大きな影響を及ぼさ
ないからである。

【０２４０】［工程−Ｐ１］次に、導電材料層８１とマ
スク材料層８２と密着層８０のエッチングを、製造方法
の変形−２と同様に行い、図５２の（Ｂ）に示すような
電子放出部１５Ｅを形成する。この電子放出部１５Ｅ
は、図５０の（Ａ）に示したように全体が錐状形状を有
していても勿論構わないが、図５２の（Ｂ）には先端部
のみが錐状形状を有する変形例を示した。かかる形状
は、柱状部８１Ｂに埋め込まれたマスク材料層８２の高
さが低いか、若しくは、マスク材料層８２のエッチング
速度が比較的速い場合に生じ得るが、電子放出部１５Ｅ
としての機能に何ら支障はない。

【０２４１】［工程−Ｐ２］その後、等方的なエッチン
グ条件で開口部１４の内部において絶縁層１２に設けら
れた開口部１４の側壁面を後退させると、図５３に示す
電界放出素子が完成される。等方的なエッチングについ
ては、製造方法の変形−１で説明したと同様とすればよ
い。

【０２４２】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−４］製造方法の変形−４は、製造方法の変形−１の
変形である。製造方法の変形−４にて製造されたスピン
ト型電界放出素子の模式的な一部端面図を図５４に示
す。製造方法の変形−４が製造方法の変形−１と異なる
点は、電子放出部が、基部８４と、基部８４上に積層さ
れた錐状の電子放出部１５Ｅとから構成されている点に
ある。ここで、基部８４と電子放出部１５Ｅとは異なる
導電材料から構成されている。具体的には、基部８４
は、電子放出部１５Ｅとゲート電極１３の開口端部との
間の距離を調節するための部材であり、且つ、抵抗体層
としての機能を有し、不純物を含有するポリシリコン層
から構成されている。電子放出部１５Ｅはタングステン
から構成されており、錐状形状、より具体的には円錐形
状を有する。尚、基部８４と電子放出部１５Ｅとの間に
は、ＴｉＮから成る密着層８０が形成されている。尚、
密着層８０は、電子放出部の機能上不可欠な構成要素で
はなく、製造上の理由で形成されている。絶縁層１２が
ゲート電極１３の直下から基部８４の上端部にかけてえ
ぐられることにより、開口部１４が形成されている。

【０２４３】以下、製造方法の変形−４を、支持体等の
模式的な一部端面図である図５５〜図５７を参照して説
明する。

【０２４４】［工程−Ｑ０］先ず、開口部１４の形成ま
でを、製造方法の変形−１の［工程−Ｍ０］と同様に行
う。続いて、開口部１４内を含む全面に基部形成用の導
電材料層８４Ａを形成する。導電材料層８４Ａは、抵抗
体層としても機能し、ポリシリコン層から構成され、プ
ラズマＣＶＤ法により形成することができる。次いで、
全面に、スピンコーティング法にてレジスト層から成る
平坦化層８５を表面が略平坦となるように形成する（図
５５の（Ａ）参照）。次に、平坦化層８５と導電材料層
８４Ａのエッチング速度が共に略等しくなる条件で両層
をエッチングし、開口部１４の底部を上面が平坦な基部
８４で埋め込む（図５５の（Ｂ）参照）。エッチング
は、塩素系ガスと酸素系ガスとを含むエッチングガスを
用いたＲＩＥ法により行うことができる。導電材料層８
４Ａの表面を平坦化層８５で一旦平坦化してからエッチ
ングを行っているので、基部８４の上面が平坦となる。

【０２４５】［工程−Ｑ１］次に、開口部１４の残部を
含む全面に密着層８０を成膜し、更に、開口部１４の残
部を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層８１を成
膜し、開口部１４の残部を導電材料層８１で埋め込む
（図５６の（Ａ）参照）。密着層８０は、スパッタリン
グ法により形成される厚さ０．０７μｍのＴｉＮ層であ
り、導電材料層８１は減圧ＣＶＤ法により形成される厚
さ０．６μｍのタングステン層である。導電材料層８１
の表面には、開口部１４の上端面と底面との間の段差を
反映して凹部８１Ａが形成されている。

【０２４６】［工程−Ｑ２］次に、導電材料層８１の全
面に、スピンコーティング法によりレジスト層から成る
マスク材料層８２を表面が略平坦となるように形成する
（図５６の（Ｂ）参照）。マスク材料層８２は、導電材
料層８１の表面の凹部８１Ａを吸収して平坦な表面とな
っている。次に、マスク材料層８２を酸素系ガスを用い
たＲＩＥ法によりエッチングする（図５７の（Ａ）参
照）。このエッチングは、導電材料層８１の平坦面が露
出した時点で終了する。これにより、導電材料層８１の
凹部８１Ａにマスク材料層８２が平坦に残され、マスク
材料層８２は、開口部１４の中央部に位置する導電材料
層８１の領域を遮蔽するように形成されている。

【０２４７】［工程−Ｑ３］次に、製造方法の変形−１
の［工程−Ｍ４］と同様にして、導電材料層８１、マス
ク材料層８２及び密着層８０を共にエッチングすると、
前述の機構に基づき対レジスト選択比の大きさに応じた
円錐形状を有する電子放出部１５Ｅと密着層８０とが形
成され、電子放出部が完成される（図５７の（Ｂ）参
照）。その後、開口部１４の内部において絶縁層１２に
設けられた開口部１４の側壁面を後退させると、図５４
に示した電界放出素子を得ることができる。

【０２４８】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−５］製造方法の変形−５は、製造方法の変形−２の
変形である。製造方法の変形−５にて製造されるスピン
ト型電界放出素子の模式的な一部端面図を図５９の
（Ｂ）に示す。製造方法の変形−５が製造方法の変形−
２と異なる点は、電子放出部が、製造方法の変形−４と
同様に、基部８４と、基部８４上に積層された錐状の電
子放出部１５Ｅとから構成されている点にある。ここ
で、基部８４と電子放出部１５Ｅとは異なる導電材料か
ら構成されている。具体的には、基部８４は、電子放出
部１５Ｅとゲート電極１３の開口端部との間の距離を調
節するための部材であり、且つ、抵抗体層としての機能
を有し、不純物を含有するポリシリコン層から構成され
ている。電子放出部１５Ｅはタングステンから構成され
ており、錐状形状、より具体的には円錐形状を有する。
尚、基部８４と電子放出部１５Ｅとの間には、ＴｉＮか
ら成る密着層８０が形成されている。尚、密着層８０
は、電子放出部の機能上不可欠な構成要素ではなく、製
造上の理由で形成されている。絶縁層１２がゲート電極
１３の直下から基部８４の上端部にかけてえぐられるこ
とにより、開口部１４が形成されている。

【０２４９】以下、製造方法の変形−５を、支持体等の
模式的な一部端面図である図５８及び図５９を参照して
説明する。

【０２５０】［工程−Ｒ０］先ず、開口部１４の形成ま
でを、製造方法の変形−１の［工程−Ｍ０］と同様に行
う。次に、開口部１４内を含む全面に基部形成用の導電
材料層を形成し、導電材料層をエッチングすることによ
って、開口部１４の底部を埋め込む基部８４を形成する
ことができる。尚、図示される基部８４は平坦化された
表面を有しているが、表面が窪んでいてもよい。尚、平
坦化された表面を有する基部８４は、製造方法の変形−
４の［工程−Ｑ０］と同様のプロセスによって形成可能
である。更に、開口部１４の残部を含む全面に、密着層
８０、及び電子放出部形成用の導電材料層８１を順次形
成する。このとき、開口部１４の残部の上端面と底面と
の間の段差を反映した柱状部８１Ｂとこの柱状部８１Ｂ
の上端に連通する拡大部８１Ｃとから成る略漏斗状の凹
部８１Ａが導電材料層８１の表面に生成されるように、
導電材料層８１の厚さを選択する。次に、導電材料層８
１上にマスク材料層８２を形成する。このマスク材料層
８２は、例えば銅を用いて形成する。図５８の（Ａ）
は、ここまでのプロセスが終了した状態を示している。

【０２５１】［工程−Ｒ１］次に、マスク材料層８２と
導電材料層８１とを支持体１０の表面に対して平行な面
内で除去することにより、柱状部８１Ｂにマスク材料層
８２を残す（図５８の（Ｂ）参照）。この除去は、製造
方法の変形−２の［工程−Ｎ３］と同様に、化学的機械
的研磨法（ＣＭＰ法）により行うことができる。

【０２５２】［工程−Ｒ２］次に、導電材料層８１とマ
スク材料層８２と密着層８０とをエッチングすると、前
述の機構に基づき対レジスト選択比の大きさに応じた円
錐形状を有する電子放出部１５Ｅが形成される。これら
の層のエッチングは、製造方法の変形−２の［工程−Ｎ
４］と同様に行うことができる。電子放出部１５Ｅと基
部８４、及び、電子放出部１５Ｅと基部８４の間に残存
する密着層８０とによって、電子放出部が形成される。
電子放出部は、全体が錐状形状を有していても勿論構わ
ないが、図５９の（Ａ）には基部８４の一部が開口部１
４の底部を埋め込むように残存した状態を示した。かか
る形状は、柱状部８１Ｂに埋め込まれたマスク材料層８
２の高さが低いか、若しくは、マスク材料層８２のエッ
チング速度が比較的速い場合に生じ得るが、電子放出部
としての機能に何ら支障はない。

【０２５３】［工程−Ｒ３］その後、等方的なエッチン
グ条件で開口部１４の内部において絶縁層１２の側壁面
を後退させると、図５９の（Ｂ）に示した電界放出素子
が完成される。等方的なエッチング条件は、製造方法の
変形−１で説明したと同様とすればよい。

【０２５４】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−６］製造方法の変形−６は、製造方法の変形−３の
変形である。製造方法の変形−６が製造方法の変形−３
と異なる点は、電子放出部が、製造方法の変形−４と同
様に、基部８４と、基部８４上に積層された錐状の電子
放出部１５Ｅとから構成されている点にある。以下、製
造方法の変形−６を、支持体等の模式的な一部端面図で
ある図６０を参照して説明する。

【０２５５】［工程−Ｓ０］マスク材料層８２の形成ま
でを製造方法の変形−５の［工程−Ｒ０］と同様に行
う。その後、導電材料層８１上と拡大部８１Ｃ内のマス
ク材料層８２のみを除去することにより、柱状部８１Ｂ
にマスク材料層８２を残す（図６０参照）。例えば希フ
ッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行い、タング
ステンから成る導電材料層８１を除去することなく、銅
から成るマスク材料層８２のみを選択的に除去すること
ができる。この後の導電材料層８１とマスク材料層８２
のエッチング、絶縁層１２の等方的なエッチング等のプ
ロセスは、全て、製造方法の変形−５と同様に行うこと
ができる。

【０２５６】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明したアノードパネルやカ
ソードパネル、表示装置や電界放出素子の構成、構造は
例示であり、適宜変更することができるし、アノードパ
ネルやカソードパネル、表示装置や電界放出素子の製造
方法も例示であり、適宜変更することができる。更に
は、アノードパネルやカソードパネルの製造において使
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。

【０２５７】ゲート電極の上方に収束電極が形成された
構造とすることもできる。収束電極には、収束電極制御
回路から相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必
ずしも電界放出素子ごとに設けられている必要はなく、
例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って延在さ
せることにより、複数の電界放出素子に共通の収束効果
を及ぼすこともできる。収束電極を備えた電界放出素子
の製造方法においては、例えば、実施の形態１の［工程
−Ａ０］〜［工程−Ａ２］を実行した後、絶縁層１２及
びゲート電極１３上に第２の絶縁層を形成し、次いで、
第２の絶縁層上に収束電極を形成した後、更に、収束電
極、第２の絶縁層、ゲート電極１３、絶縁層１２に開口
部１４を形成する。その後、実施の形態１の［工程−Ａ
４］〜［工程−Ａ５］を実行すればよい。

【０２５８】尚、収束電極は、このような方法にて形成
するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−
Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ₂か
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。

【０２５９】ゲート電極を１枚のシート状導電材料から
構成し、１画素（１サブピクセル）単位で、カソード電
極に印加する電圧の制御を行う構成とすることもでき
る。この場合、カソード電極の平面形状を略矩形とし、
各カソード電極を配線及び例えばトランジスタから成る
スイッチング素子を介してカソード電極制御回路に接続
すればよい。あるいは又、カソード電極を１枚のシート
状導電材料から構成し、１画素（１サブピクセル）単位
で、ゲート電極に印加する電圧の制御を行う構成とする
こともできる。この場合、ゲート電極の平面形状を略矩
形とし、各ゲート電極を配線及び例えばトランジスタか
ら成るスイッチング素子を介してゲート電極制御回路に
接続すればよい。

【０２６０】本発明の第１の態様に係るカソードパネル
あるいは表示装置にあっては、電子放出領域が格子状ゲ
ート電極部１３Ａから構成されている。電界放出素子の
製造工程において、各種の導電性の異物（パーティク
ル）の存在に起因して電界放出素子に欠陥が発生するこ
とがある。格子状ゲート電極部１３Ａと電子放出部１５
〜１５Ｅとの間に導電性の異物等が存在すると、あるい
は又、格子状ゲート電極部１３Ａとカソード電極１１と
の間に導電性の異物等が存在すると、格子状ゲート電極
部１３Ａとカソード電極１１とが短絡する結果、電界放
出素子から電子が放出されなくなり、表示装置において
は暗点が出現する。カソードパネルＣＰにおいては、通
常、複数の電子放出領域が１次元的（ストライプ状）に
配列された電子放出領域列が複数並置されているので、
電界放出素子に短絡が発生すると、かかる電界放出素子
を含むストライプ状の電子放出領域列の一列全体の完全
なる表示が出来なくなる場合もある。

【０２６１】このような場合には、動作不良が検出され
た電子放出部から延びる格子状ゲート電極部１３Ａの部
分を他の格子状ゲート電極部１３Ａの部分から切り離せ
ばよい。即ち、格子状ゲート電極部１３Ａの交点と交点
を結ぶ部分を、外部からの物理的あるいは化学的な作用
に基づき、具体的には、例えばレーザ光を用いて除去
（溶断）することによって、動作不良が検出された電子
放出部を他の電子放出部から電気的に分離することがで
きる。尚、「動作不良の電子放出部」とは、表示装置に
おいて暗点あるいは輝点を出現させるような電子放出部
を意味する。暗点は、ゲート電極と電子放出部との間に
導電性の異物等が存在する結果、あるいは又、ゲート電
極とカソード電極との間に導電性の異物等が存在する結
果、ゲート電極とカソード電極とが短絡するために電界
放出素子から電子が放出されなくなることによって発生
する。異物等は、外部からのものもあるし、カソードパ
ネルの製造時に使用される導電性材料が残存することに
よって生じる場合もある。輝点は、閾値電位ΔＶ_thが異
常に低い値を示す電子放出部の存在によって生じる。

【０２６２】電子放出部の動作試験を行うことによっ
て、電子放出部の動作不良を検出することができる。電
子放出部の動作試験とし、電子放出部の抵抗値や異常発
熱を測定して短絡の有無を検査する短絡試験や、カソー
ドパネルから実際に電子を放出させる表示特性試験を例
示することができる。即ち、カソード電極とゲート電極
との間に電圧を印加し、カソード電極とゲート電極との
間に電流が流れた場合、カソード電極とゲート電極との
重複部分である電子放出領域に短絡が発生している。そ
して、係る電子放出領域を光学的に検査することで、異
物等を検出すればよい。

【０２６３】あるいは又、カソードパネルをアノードパ
ネル相当品を備えた検査装置内に搬入し、検査装置内を
高真空として、カソード電極、ゲート電極、アノード電
極に電圧を印加し、電子放出領域から電子を放出させ、
アノードパネル相当品における蛍光体層の発光状態を観
察し、暗点や輝点の評価を行えばよい。

【０２６４】動作試験の実行に適した検査装置３００の
概要を図６１に示す。この検査装置３００は、上部が開
口したハウジング３０１を具備する。ハウジング３０１
内には、検査台３０２が配設されており、検査台３０２
の下には検査台昇降シリンダー３０３が取り付けられて
いる。検査台昇降シリンダー３０３は、図示しない移動
台座に乗せられており、検査台３０２ごと図６１の紙面
垂直方向に移動可能である。検査台３０２の下には、更
に、ピン昇降シリンダー３０４が取り付けられており、
ピン昇降シリンダー３０４の作動によって検査台３０２
を貫通した孔内をピン３０５が上下する。ハウジング３
０１は、バルブ３０７を介して真空ポンプ（図示せず）
に繋がれており、ハウジング３０１の雰囲気を高真空に
することができる。また、ガス流量制御装置３０８を介
してハウジング３０１内にアルゴンガス等の不活性ガス
を導入することができる構造となっている。ハウジング
３０１内には、更に、カソード電極１１、ゲート電極１
３の端部に接触し得る構造の検査電圧印加針３０９が、
例えばカソード電極１１及びゲート電極１３の数だけ配
置されている。

【０２６５】ハウジング３０１の開口した上部には、基
板２０上に形成された蛍光体層２１及びアノード電極２
３を有する、アノードパネルと略同様の構成を有するパ
ネル３２０が配置されている。パネル３２０の上方には
ＣＣＤを有する受像装置３１０が配設されている。受像
装置３１０は画像検査ユニット３１１に接続されてい
る。また、電圧源・走査電圧コントローラ３１２が、画
像検査ユニット３１１、検査電圧印加針３０９及びアノ
ード電極２３に接続されている。

【０２６６】カソードパネルＣＰの動作試験に際して
は、上昇位置にあるピン３０５上にカソードパネルＣＰ
を乗せ、ピン昇降シリンダー３０４を動作させることに
よってピン３０５を下降させて、カソードパネルＣＰを
検査台３０２に載置する。そして、ハウジング３０１に
設けられた扉（図示せず）を介して、検査台３０２に載
置されたカソードパネルＣＰをハウジング３０１内に搬
入した後、ハウジング３０１内を真空ポンプによって高
真空雰囲気とする。尚、ガス流量制御装置３０８を介し
てハウジング３０１内にアルゴンガス等の不活性ガスを
導入し、ハウジング３０１内の圧力を所定の値（例え
ば、１．２×１０³Ｐａ）に制御する。

【０２６７】ハウジング３０１内が所望の雰囲気となっ
たならば、検査台昇降シリンダー３０３を作動させて、
検査台３０２を上昇させ、カソードパネルＣＰとパネル
３２０との間の距離を、例えば１ｍｍとする。併せて、
カソード電極１１、ゲート電極１３の端部に検査電圧印
加針３０９を接触させる。そして、電圧源・走査電圧コ
ントローラ３１２から検査電圧印加針３０９を介してカ
ソード電極１１に走査用電圧（例えば、１０ボルト）を
印加し、検査電圧印加針３０９を介してゲート電極１３
に制御用電圧（例えば、１５ボルト）を印加し、更に、
アノード電極２３に加速用電圧（例えば、１．５ｋボル
ト）を印加する。これによって、電子放出部１５〜１５
Ｅから電子が放出される。そして、電子は、パネル３２
０に設けられたアノード電極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。

【０２６８】かかる画像を受像装置３１０にて受像し、
受像装置３１０からの信号を画像検査ユニット３１１に
て処理する。電子放出部１５〜１５Ｅに欠陥がある場
合、かかる電子放出部１５〜１５Ｅに対応する画素に基
づく画像には暗点や輝点、輝度ムラ等が発生する。この
ような画像異常を生じさせた電子放出部１５〜１５Ｅ
（以下、動作不良の電子放出部１５〜１５Ｅと呼ぶ）の
位置を画像検査ユニット３１１にて解析し、図示しない
ディスプレイに表示する。あるいは、動作不良の電子放
出部１５〜１５Ｅの位置データを、切断処理装置に送
る。

【０２６９】動作試験完了後、ハウジング３０１内の雰
囲気を大気雰囲気とし、検査台昇降シリンダー３０３を
作動させて、検査台３０２を下降させ、カソードパネル
ＣＰが載置された検査台３０２をハウジング３０１から
搬出する。そして、動作不良の電子放出部１５〜１５Ｅ
に対しては、レーザを備えた切断処理装置において、レ
ーザを用いて格子状ゲート電極部１３Ａの交点と交点を
結ぶ部分を切断する。

【０２７０】

【発明の効果】本発明においては、電子放出領域には、
格子状ゲート電極部が形成され、あるいは又、格子状カ
ソード電極部が形成されているが故に、カソード電極と
格子状ゲート電極部との間の容量成分（浮遊容量）、あ
るいは、格子状カソード電極部とゲート電極との間の容
量成分（浮遊容量）、あるいは、格子状カソード電極部
と格子状ゲート電極部との間の容量成分（浮遊容量）の
低減を図ることができる。その結果、容量成分が駆動信
号の遅延を引き起こし、駆動信号の鈍りが生じ、画質の
劣化を招くといった問題の発生を確実に回避することが
できる。また、解像度を上げようとした場合、１本のカ
ソード電極あるいはゲート電極に印加する駆動信号（供
給電位）の時間が短くなるが、カソード電極端部及びゲ
ート電極端部に印加される駆動信号（供給電位）に対す
る電子放出領域の応答が遅くなるといった問題の発生も
確実に回避することができる。尚、特に、表示装置が大
型化する程、あるいは又、表示装置を高解像度にする
程、これらの問題が顕著となる。しかも、格子状ゲート
電極部の交点と交点を結ぶ部分の一部、あるいは又、格
子状カソード電極部の交点と交点を結ぶ部分の一部に断
線が生じても、電子放出部が動作しなくなることはな
い。また、動作不良の電子放出部が生じた場合、かかる
動作不良の電子放出部を正常な動作の電子放出部から切
り離すことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分のカソード電極とゲート電極の模式的な配置図
である。

【図２】図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、
発明の実施の形態１のカソードパネルの一部分の第２の
方向に沿った模式的な端面図、及び、第１の方向に沿っ
た模式的な端面図である。

【図３】図３は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子
放出表示装置の第２の方向に沿った模式的な一部端面図
である。

【図４】図４は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子
放出表示装置の模式的な部分的分解斜視図である。

【図５】図５は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分のカソード電極とゲート電極の変形例の模式的
な配置図である。

【図６】図６は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分のカソード電極とゲート電極の別の変形例の模
式的な配置図である。

【図７】図７は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分のカソード電極とゲート電極の更に別の変形例
の模式的な配置図である。

【図８】図８は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分のカソード電極とゲート電極の更に別の変形例
の模式的な配置図である。

【図９】図９は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分のカソード電極とゲート電極の更に別の変形例
の模式的な配置図である。

【図１０】図１０は、発明の実施の形態２のカソードパ
ネルの一部分のカソード電極の模式的な配置図である。

【図１１】図１１は、発明の実施の形態２のカソードパ
ネルの一部分のカソード電極とゲート電極の模式的な配
置図である。

【図１２】図１２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）
は、発明の実施の形態２のカソードパネルの一部分の第
２の方向に沿った模式的な端面図、及び、第１の方向に
沿った模式的な端面図である。

【図１３】図１３は、発明の実施の形態２の冷陰極電界
電子放出表示装置の模式的な部分的分解斜視図である。

【図１４】図１４は、発明の実施の形態２のカソードパ
ネルの一部分のカソード電極の変形例の模式的な配置図
である。

【図１５】図１５は、発明の実施の形態２のカソードパ
ネルの一部分のカソード電極の別の変形例の模式的な配
置図である。

【図１６】図１６は、発明の実施の形態２のカソードパ
ネルの一部分のカソード電極の更に別の変形例の模式的
な配置図である。

【図１７】図１７は、発明の実施の形態２のカソードパ
ネルの一部分のカソード電極の更に別の変形例の模式的
な配置図である。

【図１８】図１８は、図１４、図１５、図１６あるいは
図１７に示す発明の実施の形態２のカソードパネルの一
部分のカソード電極とゲート電極の変形例の模式的な配
置図である。

【図１９】図１９の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、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、第１の方向に沿った支持体等の
模式的な一部端面図である。

【図２０】図２０は、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工程の変形例を説明するため
の、第１の方向に沿った支持体等の模式的な一部端面図
である。

【図２１】図２１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、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
工程の別の変形例を説明するための、第１の方向に沿っ
た支持体等の模式的な一部端面図である。

【図２２】図２２の（Ａ）及び（Ｂ）は、スピント型冷
陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持
体等の模式的な一部端面図である。

【図２３】図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２２の
（Ｂ）に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端
面図である。

【図２４】図２４の（Ａ）及び（Ｂ）は、クラウン型冷
陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持
体等の模式的な一部端面図である。

【図２５】図２５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図２
４の（Ｂ）に引き続き、クラウン型冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一
部端面図である。

【図２６】図２６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２５の
（Ｃ）に引き続き、クラウン型冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端
面図、及び、部分的な斜視図である。

【図２７】図２７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、扁平
型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための
支持体等の模式的な一部断面図である。

【図２８】図２８の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、扁平
型冷陰極電界電子放出素子の変形例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】図２９の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、平面
型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための
支持体等の模式的な一部断面図である。

【図３０】図３０の（Ａ）及び（Ｂ）は、平面型冷陰極
電界電子放出素子の変形例の模式的な一部断面図であ
る。

【図３１】図３１は、平面型冷陰極電界電子放出素子の
別の変形例の模式的な一部断面図である。

【図３２】図３２の（Ａ）及び（Ｂ）は、クレータ型冷
陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持
体等の模式的な一部端面図、及び、部分的な斜視図であ
る。

【図３３】図３３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３２の
（Ａ）及び（Ｂ）に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式
的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。

【図３４】図３４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３３の
（Ａ）及び（Ｂ）に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式
的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。

【図３５】図３５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３４の
（Ａ）及び（Ｂ）に引き続き、クレータ型冷陰極電界電
子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式
的な一部断面図である。

【図３６】図３６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、クレ
ータ型冷陰極電界電子放出素子の変形例の製造方法を説
明するための支持体等の模式的な一部断面図である。

【図３７】図３７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、クレ
ータ型冷陰極電界電子放出素子の別の変形例の製造方法
を説明するための支持体等の模式的な一部端面図であ
る。

【図３８】図３８の（Ａ）及び（Ｂ）は、クレータ型冷
陰極電界電子放出素子の更に別の変形例の製造方法を説
明するための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図３９】図３９の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図３
８の（Ｂ）に引き続き、クレータ型冷陰極電界電子放出
素子の更に別の変形例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】図４０の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、エッ
ジ型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図４１】図４１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、エッ
ジ型冷陰極電界電子放出素子の一例の製造方法を説明す
るための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図４２】図４２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４５に示す
スピント型冷陰極電界電子放出素子を製造するための、
［スピント型冷陰極電界電子放出素子：製造方法の変形
−１］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図
である。

【図４３】図４３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４２の
（Ｂ）に引き続き、図４５に示すスピント型冷陰極電界
電子放出素子を製造するための、［スピント型冷陰極電
界電子放出素子：製造方法の変形−１］を説明するため
の支持体等の模式的な一部端面図である。

【図４４】図４４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４３の
（Ｂ）に引き続き、図４５に示すスピント型冷陰極電界
電子放出素子を製造するための、［スピント型冷陰極電
界電子放出素子：製造方法の変形−１］を説明するため
の支持体等の模式的な一部端面図である。

【図４５】図４５は、［スピント型冷陰極電界電子放出
素子：製造方法の変形−１］にて得られるスピント型冷
陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。

【図４６】図４６の（Ａ）及び（Ｂ）は、円錐形状の電
子放出部が形成される機構を説明するための図である。

【図４７】図４７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、対レ
ジスト選択比と、電子放出部の高さと形状の関係を模式
的に示す図である。

【図４８】図４８の（Ａ）及び（Ｂ）は、［スピント型
冷陰極電界電子放出素子：製造方法の変形−２］を説明
するための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図４９】図４９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４８の
（Ｂ）に引き続き、［スピント型冷陰極電界電子放出素
子：製造方法の変形−２］を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図である。

【図５０】図５０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４９の
（Ｂ）に引き続き、［スピント型冷陰極電界電子放出素
子：製造方法の変形−２］を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図である。

【図５１】図５１の（Ａ）及び（Ｂ）は、被エッチング
物の表面プロファイルが一定時間毎にどのように変化す
るかを示す図である。

【図５２】図５２の（Ａ）及び（Ｂ）は、［スピント型
冷陰極電界電子放出素子：製造方法の変形−３］を説明
するための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図５３】図５３は、図５２の（Ｂ）に引き続き、［ス
ピント型冷陰極電界電子放出素子：製造方法の変形−
３］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図で
ある。

【図５４】図５４は、［スピント型冷陰極電界電子放出
素子：製造方法の変形−４］にて製造されるスピント型
冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。

【図５５】図５５の（Ａ）及び（Ｂ）は、［スピント型
冷陰極電界電子放出素子：製造方法の変形−４］を説明
するための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図５６】図５６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５５の
（Ｂ）に引き続き、［スピント型冷陰極電界電子放出素
子：製造方法の変形−４］を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図である。

【図５７】図５７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５６の
（Ｂ）に引き続き、［スピント型冷陰極電界電子放出素
子：製造方法の変形−４］を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図である。

【図５８】図５８の（Ａ）及び（Ｂ）は、［スピント型
冷陰極電界電子放出素子：製造方法の変形−５］を説明
するための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図５９】図５９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５８の
（Ｂ）に引き続き、［スピント型冷陰極電界電子放出素
子：製造方法の変形−５］を説明するための支持体等の
模式的な一部端面図である。

【図６０】図６０は、［スピント型冷陰極電界電子放出
素子：製造方法の変形−６］を説明するための支持体等
の模式的な一部端面図である。

【図６１】図６１は、動作試験の実行に適した検査装置
の概要を示す図である。

【図６２】図６２は、スピント型冷陰極電界電子放出素
子を備えた従来の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的
な一部端面図である。

【図６３】図６３は、スピント型冷陰極電界電子放出素
子を備えた従来の冷陰極電界電子放出表示装置を構成す
るカソードパネルＣＰの一部分におけるストライプ状の
カソード電極の模式的な配置図である。

【図６４】図６４は、スピント型冷陰極電界電子放出素
子を備えた従来の冷陰極電界電子放出表示装置を構成す
るカソードパネルＣＰの一部分におけるストライプ状の
カソード電極とゲート電極の模式的な配置図である。

【符号の説明】

ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、ＥＡ・・・電子放出領域、１０・・・支持体、１０
Ａ・・・凹部、１１，１１１，２１１・・・カソード電
極、１１Ａ・・・格子状カソード電極部、１１Ｂ・・・
微小凹凸部、１１Ｃ・・・被覆層、１１１Ａ・・・隆起
部、１１１Ｂ・・・凹部、１１１Ｃ・・・先端部、２１
１Ａ・・・エッジ部、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１１２・
・・絶縁層、１３，１１３，２１３Ａ，２１３Ｂ・・・
ゲート電極、１３Ａ・・・格子状ゲート電極部、１４・
・・開口部、１４Ａ・・・第１開口部、１４Ｂ・・・第
２開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１
５Ｅ・・・電子放出部、２０・・・基板、２１，２１
Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ・・・蛍光体層、２２・・・ブラッ
クマトリックス、２３・・・アノード電極、３０・・・
炭素系薄膜選択成長領域、３１・・・炭素系薄膜、４０
・・・剥離層、４１・・・導電材料層、５０・・・剥離
層、５１・・・導電性組成物層、６０，１６０・・・球
体、１６０Ａ・・・芯材、１６０Ｂ・・・表面処理層、
６１・・・組成物層、６１Ａ・・・分散媒、６１Ｂ・・
・カソード電極材料、７０・・・レジスト層、７１・・
・レジスト開口、８０・・・密着層、８１・・・導電材
料層、８１Ａ・・・凹部、８１Ｂ・・・柱状部、８１Ｃ
・・・拡大部、８２・・・マスク材料層、８３・・・エ
ッチング停止層、８４・・・基部、８４Ａ・・・導電材
料層、８５・・・平坦化層

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）支持体と、 （Ｂ）支持体上に形成され、第１の方向に延びる複数の
   カソード電極と、 （Ｃ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
   と、 （Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２
   の方向に延びる複数のゲート電極と、 （Ｅ）カソード電極とゲート電極とが重複する領域に設
   けられた電子放出領域、から成る冷陰極電界電子放出表
   示装置用カソードパネルであって、 電子放出領域は、 （ａ）格子状ゲート電極部と、 （ｂ）格子状ゲート電極部の格子の交点に形成された第
   １開口部と、 （ｃ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
   口部と、 （ｄ）第２開口部の底部に位置するカソード電極から構
   成された電子放出部、若しくは、第２開口部の底部に位
   置するカソード電極上に設けられた電子放出部、から成
   ることを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置用カソ
   ードパネル。
2. 【請求項２】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面形
   状は円形であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰
   極電界電子放出表示装置用カソードパネル。
3. 【請求項３】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面形
   状は矩形であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰
   極電界電子放出表示装置用カソードパネル。
4. 【請求項４】電子放出領域の外周から１μｍ以上離れた
   領域に格子状ゲート電極部が形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出表示装置用
   カソードパネル。
5. 【請求項５】（Ａ）支持体と、 （Ｂ）支持体上に形成され、第１の方向に延びる複数の
   カソード電極と、 （Ｃ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
   と、 （Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２
   の方向に延びる複数のゲート電極と、 （Ｅ）カソード電極とゲート電極とが重複する領域に設
   けられた電子放出領域、から成る冷陰極電界電子放出表
   示装置用カソードパネルであって、 電子放出領域は、 （ａ）格子状カソード電極部と、 （ｂ）格子状カソード電極部の格子の交点の上方に位置
   するゲート電極の部分に形成された第１開口部と、 （ｃ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
   口部と、 （ｄ）第２開口部の底部に位置する格子状カソード電極
   部の格子の交点から構成された電子放出部、若しくは、
   第２開口部の底部に位置する格子状カソード電極部の格
   子の交点上に設けられた電子放出部、から成ることを特
   徴とする冷陰極電界電子放出表示装置用カソードパネ
   ル。
6. 【請求項６】格子状カソード電極部の格子の交点の平面
   形状は円形であることを特徴とする請求項５に記載の冷
   陰極電界電子放出表示装置用カソードパネル。
7. 【請求項７】格子状カソード電極部の格子の交点の平面
   形状は矩形であることを特徴とする請求項５に記載の冷
   陰極電界電子放出表示装置用カソードパネル。
8. 【請求項８】電子放出領域を構成するゲート電極の部分
   は、格子状ゲート電極部から成り、 第１開口部は、格子状ゲート電極部の格子の交点に形成
   されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のい
   ずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出表示装置用カソ
   ードパネル。
9. 【請求項９】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面形
   状は円形であることを特徴とする請求項８に記載の冷陰
   極電界電子放出表示装置用カソードパネル。
10. 【請求項１０】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面
    形状は矩形であることを特徴とする請求項８に記載の冷
    陰極電界電子放出表示装置用カソードパネル。
11. 【請求項１１】電子放出領域の外周から１μｍ以上離れ
    た領域に格子状ゲート電極部が形成されていることを特
    徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出表示装置
    用カソードパネル。
12. 【請求項１２】冷陰極電界電子放出表示装置用カソード
    パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えた冷陰
    極電界電子放出表示装置用アノードパネルが、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表示装置用カソードパネルは、 （Ａ）支持体と、 （Ｂ）支持体上に形成され、第１の方向に延びる複数の
    カソード電極と、 （Ｃ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
    と、 （Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２
    の方向に延びる複数のゲート電極と、 （Ｅ）カソード電極とゲート電極とが重複する領域に設
    けられた電子放出領域、から成り、 電子放出領域は、 （ａ）格子状ゲート電極部と、 （ｂ）格子状ゲート電極部の格子の交点に形成された第
    １開口部と、 （ｃ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
    口部と、 （ｄ）第２開口部の底部に位置するカソード電極から構
    成された電子放出部、若しくは、第２開口部の底部に位
    置するカソード電極上に設けられた電子放出部、から成
    ることを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
13. 【請求項１３】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面
    形状は円形であることを特徴とする請求項１２に記載の
    冷陰極電界電子放出表示装置。
14. 【請求項１４】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面
    形状は矩形であることを特徴とする請求項１２に記載の
    冷陰極電界電子放出表示装置。
15. 【請求項１５】電子放出領域の外周から１μｍ以上離れ
    た領域に格子状ゲート電極部が形成されていることを特
    徴とする請求項１２に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
16. 【請求項１６】冷陰極電界電子放出表示装置用カソード
    パネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備えた冷陰
    極電界電子放出表示装置用アノードパネルが、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表示装置用カソードパネルは、 （Ａ）支持体と、 （Ｂ）支持体上に形成され、第１の方向に延びる複数の
    カソード電極と、 （Ｃ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
    と、 （Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２
    の方向に延びる複数のゲート電極と、 （Ｅ）カソード電極とゲート電極とが重複する領域に設
    けられた電子放出領域、から成り、 電子放出領域は、 （ａ）格子状カソード電極部と、 （ｂ）格子状カソード電極部の格子の交点の上方に位置
    するゲート電極の部分に形成された第１開口部と、 （ｃ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
    口部と、 （ｄ）第２開口部の底部に位置する格子状カソード電極
    部の格子の交点から構成された電子放出部、若しくは、
    第２開口部の底部に位置する格子状カソード電極部の格
    子の交点上に設けられた電子放出部、から成ることを特
    徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
17. 【請求項１７】格子状カソード電極部の格子の交点の平
    面形状は円形であ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。
18. 【請求項１８】格子状カソード電極部の格子の交点の平
    面形状は矩形であ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。
19. 【請求項１９】電子放出領域を構成するゲート電極の部
    分は、格子状ゲート電極部から成り、 第１開口部は、格子状ゲート電極部の格子の交点に形成
    されていることを特徴とする請求項１６乃至請求項１８
    のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
20. 【請求項２０】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面
    形状は円形であ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。
21. 【請求項２１】格子状ゲート電極部の格子の交点の平面
    形状は矩形であ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。
22. 【請求項２２】電子放出領域の外周から１μｍ以上離れ
    た領域に格子状ゲート電極部が形成されていることを特
    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。