JP2003197132A - 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】簡素な構造を有するにも拘わらず電界放出素子
に電子収束効果を確実に及ぼし得る構造を有する冷陰極
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】このカソードパネルは、支持体１０と、複
数のカソード電極１１と、絶縁層１２と、複数のゲート
電極１３と、電子放出領域ＥＡから成り、電子放出領域
ＥＡには、第１開口部１４Ａ、第２開口部、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
部が設けられており、少なくとも電子放出領域ＥＡにお
けるゲート電極１３の部分に、電子放出部から放出され
た電子の軌道を収束させるための突起部１６が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極電界電子放
出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】図６４に、電界放出素子を備えた従来の冷
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）の模式的な一部端面図を示す。図示した電界放
出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント
（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの電
界放出素子である。この電界放出素子は、支持体１０上
に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソ
ード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２
上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３に設
けられた第１開口部１４Ａ及び絶縁層１２に設けられた
第２開口部１４Ｂと、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
１５から構成されている。一般に、カソード電極１１と
ゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに
直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、こ
れらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域
に相当する。この領域を、以下、重複領域あるいは電子
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（実際の表示部分として機
能する領域）内に、通常、２次元マトリックス状に配列
されている。

【０００４】一方、アノードパネルＡＰは、基板２０
と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍
光体層２１と、その上に形成されたアノード電極２３か
ら構成されている。１画素は、カソードパネル側のカソ
ード電極１１とゲート電極１３との重複領域である電子
放出領域ＥＡに配列された電界放出素子の一群と、これ
らの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の
蛍光体層２１とによって構成されている。有効領域に
は、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダ
ーにて配列されている。尚、蛍光体層２１と蛍光体層２
１との間の基板２０上には、ブラックマトリックス２２
が形成されている。

【０００５】アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ
とを、電界放出素子と蛍光体層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
することによって、表示装置を作製することができる。
有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形
成された無効領域には真空排気用の貫通孔（図示せず）
が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封じ切
られたチップ管（図示せず）が接続されている。即ち、
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体とによ
って囲まれた空間は真空となっている。

【０００６】このような表示装置においては、電子放出
部１５から電子が或る程度の発散角をもって放出される
（図６５参照）。従って、画素の大きさ（蛍光体層の大
きさ）によっては、電子放出部１５から放出された電子
の全てが電子放出部１５と対向した領域に位置する蛍光
体層２１に衝突せず、表示装置全体の消費電力に対する
輝度効率が低下するといった問題や、電子放出部１５か
ら放出された電子が隣接する画素を構成する蛍光体層２
１に衝突する結果、光学的クロストークが発生するとい
った問題が生じる。表示装置の精細化に伴い、画素が小
さくなるに従い、これらの問題は一層顕著になる。

【０００７】これらの問題を解決するための手段とし
て、ゲート電極の上方に収束電極（フォーカス電極）を
設ける技術が、例えば、特開平９−８２２１３号公報、
あるいは、１９９４年秋季応用物理学会関係連合講演会
予稿集２１ｐ−ＺＱ−５（以下、文献１と呼ぶ）から公
知である。

【０００８】収束電極は、電子光学の見地からは、電子
収束レンズとしての役割を担う。収束電極には、ゲート
電極に印加される電圧よりも低い電圧が印加され、これ
によって生じる電位差により電子が通過する空間近傍の
等電位面を湾曲させ、電子の軌道を収束させる。

【０００９】特開平９−８２２１３号公報に開示された
収束電極は、１つあるいは複数の電界放出素子を取り囲
むように、しかも、電子放出部先端部を含む平面よりも
アノード電極側の平面上に配置されている。また、電子
放出部と収束電極との間を隔てるために絶縁膜が形成さ
れ、収束電極は、絶縁膜の頂面及び側面に形成されてい
る。

【００１０】また、文献−１に開示された電界放出素子
において、１つの電子放出部を取り囲むようにリング状
のゲート電極が絶縁膜上に形成され、このゲート電極の
外側の絶縁膜上に更にリング状の収束電極が形成されて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特開平９−８２２１３
号公報に開示された収束電極において、１つの電子放出
部の周囲に収束電極を配置した場合、表示装置に設け得
る電子放出部の数に制限を受ける。また、収束電極を形
成するための絶縁膜の膜厚を、絶縁層の膜厚よりも或る
程度厚くする必要があるため、ＣＶＤ法やスパッタリン
グ法等によって絶縁膜を成膜するために長時間を要し、
表示装置の製造スループットが低下するといった問題が
ある。更には、絶縁膜を構成する材料と、絶縁層を構成
する材料とが異なる場合、表示装置製造時の加熱工程に
おいて、熱膨張係数の差異によって絶縁層や絶縁膜に応
力が発生し、最悪の場合、表示装置に損傷が発生する虞
がある。あるいは又、絶縁膜を構成する材料に依っては
（例えば、ポリイミド樹脂から絶縁膜を構成した場
合）、加熱工程における加熱温度に制限を受ける場合も
ある。また、電子放出部から放出された絶縁膜に電子が
衝突すると、絶縁膜に損傷が発生したり、絶縁膜が帯電
（チャージアップ）する結果、絶縁膜近傍の等電位面が
歪められ、電子の軌道が変化するといった問題や、絶縁
膜の帯電によって放電が生じる虞もある。しかも、収束
電極を形成するといった工程が必要とされるため、表示
装置の製造工程が増加し、表示装置の製造コスト増につ
ながる。

【００１２】また、文献−１に開示された技術を応用し
た場合にも、１つの電子放出部の周囲に絶縁膜を介して
収束電極を配置する必要があり、表示装置の製造工程が
増加し、表示装置の製造コスト増につながる。

【００１３】しかも、収束電極を駆動するための回路も
必要とされるため、表示装置の製造コスト増につながる
し、表示装置全体の薄型化、軽量化の観点からも不利で
ある。

【００１４】従って、本発明の目的は、上述の各種の問
題を回避することができ、簡素な構造を有するにも拘わ
らず電界放出素子に電子収束効果を確実に及ぼし得る構
造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表示装置用カソー
ドパネル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。

【００１５】

【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、電子放出領域には、（ａ）ゲート電極に設けら
れた複数の第１開口部と、（ｂ）絶縁層に設けられ、第
１開口部と連通した第２開口部と、（ｃ）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、が設けられており、少な
くとも電子放出領域におけるゲート電極の部分に、電子
放出部から放出された電子の軌道を収束させるための突
起部が設けられていることを特徴とする。

【００１６】上記の目的を達成するための本発明の冷陰
極電界電子放出表示装置は、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、電子放出領域には、（ａ）ゲート
電極に設けられた複数の第１開口部と、（ｂ）絶縁層に
設けられ、第１開口部と連通した第２開口部と、（ｃ）
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、が設けられて
おり、少なくとも電子放出領域におけるゲート電極の部
分に、電子放出部から放出された電子の軌道を収束させ
るための突起部が設けられていることを特徴とする。

【００１７】尚、本発明の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）においては、電子放出領域におけるゲート電極の
部分に突起部が設けられているが、場合によっては、電
子放出領域の外側のゲート電極の部分に突起部が延在し
ていてもよい。また、電子放出領域の外側に隣接しある
いは接したゲート領域の部分に突起部を設ける場合もあ
るが、このような構成も、電子放出領域におけるゲート
電極の部分に突起部が設けられている構成に包含され
る。

【００１８】本発明においては、突起部は、矩形の電子
放出領域の対向する２辺に相当するゲート電極の部分若
しくはその近傍に設けられている構成とすることができ
る。尚、このような構成を、便宜上、第１Ａの構成と呼
ぶ。そして、この場合、これらの２辺は、第２の方向と
略平行である構成、あるいは又、第１の方向と略平行で
ある構成とすることができる。あるいは又、突起部は、
矩形の電子放出領域の４辺の部分若しくはその近傍に設
けられている構成とすることもできる。尚、このような
構成を、便宜上、第１Ｂの構成と呼ぶ。そして、これら
の場合、第１開口部に面する突起部の側面は、該第１開
口部から遠ざかるように傾斜していることが、電子放出
部から放出された電子が突起部に衝突する可能性を低下
させるといった観点から好ましい。尚、ゲート電極の法
線と突起部の側面との成す角度θ ₁は、０度乃至３０度
であることが好ましい。

【００１９】あるいは又、本発明において、突起部は、
電子放出領域におけるゲート電極に設けられた第１開口
部と第１開口部との間のゲート電極の部分であって、第
１開口部の縁部から離れた部分に設けられている構成と
することができる。尚、このような構成を、便宜上、第
２の構成と呼ぶ。そして、この場合、突起部を、第１の
方向と平行に延びるストライプ状の突起部とすることも
できるし、第２の方向と平行に延びるストライプ状の突
起部とすることもできるし、第１及び第２の方向と平行
に延びる井桁状の突起部とすることもできるが、支持体
表面と平行な仮想平面でゲート電極に設けられた第１開
口部を切断したときの第１開口部の断面形状と、支持体
表面と平行な仮想平面で突起部の開口を切断したときの
突起部の開口の断面形状とは相似形である構成とするこ
とが、電子放出部から放出された電子に電子収束効果を
均等に及ぼすといった観点から好ましい。また、第１開
口部に面する突起部の側面は、該第１開口部から遠ざか
るように傾斜していることが、電子放出部から放出され
た電子が突起部に衝突する可能性を低下させるといった
観点から好ましい。尚、ゲート電極の法線と突起部の側
面との成す角度θ₁は、０度乃至３０度であることが好
ましい。

【００２０】本発明においては、突起部をゲート電極と
一体的に設けることができる。即ち、ゲート電極用導電
材料層を形成した後、ゲート電極用導電材料層をエッチ
ングすることによって、ゲート電極用導電材料層からゲ
ート電極及び突起部を形成することができる。尚、エッ
チングの条件を制御することによって、突起部の側面に
傾斜をつけることが可能である。ゲート電極用導電材料
層は、真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法といった各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ
法）、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、電気メッキ法や
無電解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、
レーザーアブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ
法等の公知の薄膜形成に基づき形成することができる。
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用導電材料層を形成することが
可能である。

【００２１】あるいは又、突起部とゲート電極とを別々
に形成してもよい。この場合、ゲート電極を、真空蒸着
法やスパッタリング法、イオンプレーティング法といっ
た各種のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電解メ
ッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザー
アブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜形成
と、必要に応じてエッチング技術との組合せによって、
形成することができる。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を形成
することが可能である。また、突起部も、真空蒸着法や
スパッタリング法、イオンプレーティング法といった各
種のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電解メッキ
法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザーアブ
レーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜形成と、必
要に応じてエッチング技術との組合せによって、あるい
は又、リフトオフ法によって形成することができる。ス
クリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、突起部を形
成することが可能である。突起部を構成する材料とゲー
ト電極を構成する材料は、同じ材料であってもよいし、
異なる材料であってもよい。但し、異なる材料の場合、
突起部を構成する材料には導電性が要求される。

【００２２】突起部の高さＨは本質的に任意であるが、
１μｍ乃至４０μｍ、好ましくは５μｍ乃至１５μｍと
することが望ましい。あるいは又、絶縁層の厚さをｔと
したとき、ｔ≦Ｈ≦４０ｔ、好ましくは５ｔ≦Ｈ≦１５
ｔとすることが望ましい。あるいは又、突起部に最も近
い第１開口部の縁部と、突起部の頂面と第１開口部に面
した側面との成す稜線とを結ぶ最短線分Ｌ_MINが、ゲー
ト電極表面と成す角度θ₂が、３０度乃至９０度、好ま
しくは４５度乃至６０度であることが望ましい。また、
この最短線分Ｌ_MINをゲート電極に射影したときの射影
像の長さＬ_IMGは、１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上
であることが望ましい。

【００２３】尚、突起部の高さＨは、閾値電圧Ｖ_thの値
が高い程、高くすることが好ましい。ここで、閾値電圧
Ｖ_thとは、ゲート電極とアノード電極との間の電位差が
或る値以上になると電子放出部から電子が放出され始め
るが、かかる或る値の電位差を指す。

【００２４】本発明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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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、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。

【００３８】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。

【００３９】炭素系薄膜選択成長領域の形成方法とし
て、ＰＶＤ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、ＰＶ
Ｄ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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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（Ｃ
Ｈ₄）、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、ブタ
ン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、エチレン（Ｃ₂Ｈ₄）、アセチレン（Ｃ₂
Ｈ₂）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（Ａ
ｒ）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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】電子放出部あるいは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、電子放出部あるいは炭素系薄膜選択
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。

【００４７】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
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、ＣＶ
Ｄ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合
せ、スクリーン印刷法、メッキ法、リフトオフ法等を挙
げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれ
ば、直接、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。

【００４８】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、リフトオフ法により、電子放出部として機能するカ
ソード電極や電子放出部を形成することもできる。

【００４９】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。カソード電極の形成方法として、例えば
電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着
法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティン
グ法とエッチング法との組合せ、スクリーン印刷法、メ
ッキ法、リフトオフ法等を挙げることができる。スクリ
ーン印刷法やメッキ法によれば、直接、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。

【００５０】各種の電界放出素子におけるゲート電極及
び／又は突起部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（Ａ
ｌ）、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、ＷＳｉ
₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、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、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を例
示することができる。

【００５１】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。

【００５２】カソード電極と電子放出部との間に抵抗体
層を設けてもよい。抵抗体層を設けることによって、冷
陰極電界電子放出素子の動作安定化、電子放出特性の均
一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料とし
て、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといった
カーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半
導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、酸化タンタ
ル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示すること
ができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング
法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することがで
きる。抵抗値は、概ね１×１０⁵〜１×１０⁷Ω、好まし
くは数ＭΩとすればよい。

【００５３】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）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。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）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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】アノードパネルにおいて、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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】そして、工程において突起部を形成して
もよいし、工程の後に突起部を形成してもよい。場合
によっては、工程の後に突起部を形成してもよい。

【００６７】また、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。あるいは又、
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。前者においては、場合によっては、その後、突起
部を形成してもよい。

【００６８】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、ゲート電極の形成
時、ゲート電極に第１開口部を形成しない場合には、工
程において、ゲート電極に第１開口部を形成する。

【００６９】本発明においては突起部が設けられてい
る。例えば、第２の構成の突起部を有する場合、即ち、
各第１開口部を取り囲むように突起部が設けられている
場合、図６３に模式的に示すように、電子放出領域の上
方の等電位線が凹状となる。尚、図６３においては、第
１開口部や絶縁層、カソード電極の図示を省略した。す
ると、突起部近傍の電子放出部から放出された電子は、
湾曲した等電位面を通過することになり、電子放出領域
の中央部の上方に向かうように電子の軌道が曲げられ
る。その結果、電子ビーム束が絞られた状態で、電子放
出領域に対向したアノード電極の部分あるいは蛍光体層
の部分に衝突する。しかも、突起部がゲート電極に形成
されているので、従来の技術のように、収束電極を制御
するための回路を必要としない。

【００７０】

【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。

【００７１】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の冷陰極電界電子放出表示装置用カソードパネル（以
下、カソードパネルを略称する）、並びに、本発明の冷
陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と略する）
に関し、より具体的には、第１Ａの構成、第１Ｂの構
成、及び第２の構成の突起部を有するカソードパネル及
び表示装置に関する。

【００７２】実施の形態１の表示装置を分解したときの
模式的な部分的斜視図を図１に示し、表示装置の第１の
方向に沿った模式的な一部端面図を図２に示し、カソー
ドパネルＣＰの一部分の第１の方向に沿った模式的な一
部端面図を図３に示し、カソードパネルＣＰにおけるカ
ソード電極１１、ゲート電極１３及び突起部１６の配置
を模式的に示す配置図を図４に示す。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、スピント型電界放出素子である。

【００７３】尚、図４、あるいは、後述する図７、図
９、図１１〜図２０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、カソード電極、突起部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、場合によっては、一点鎖線で示した。

【００７４】実施の形態１のカソードパネルＣＰは、
（Ａ）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１１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おり、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。

【００７５】電子放出領域ＥＡには、（ａ）ゲート電極
１３に設けられた複数の第１開口部１４Ａと、（ｂ）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、（ｃ）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、
が設けられている。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。

【００７６】そして、少なくとも電子放出領域ＥＡにお
けるゲート電極１３の部分に、電子放出部１５から放出
された電子の軌道を収束させるための突起部１６が設け
られている。より具体的には、突起部１６は、第１Ａの
構成を有し、即ち、矩形の電子放出領域ＥＡの対向する
２辺に相当するゲート電極１３の部分に設けられてお
り、これらの２辺は、第２の方向と略平行である。突起
部１６は、ゲート電極１３と一体的に設けられている。

【００７７】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。

【００７８】ここで、スピント型電界放出素子は、
（イ）支持体１０に形成されたカソード電極１１と、
（ロ）絶縁層１２と、（ハ）絶縁層１２上に形成された
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と、（ホ）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、（ヘ）
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１５、から構成され、
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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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２４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２５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２６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２４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２５からビデ
オ信号を入力する。尚、これとは逆に、カソード電極１
１にカソード電極制御回路２４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２５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２１が励起
されて発光し、所望の画像を得ることができる。

【００８２】そして、突起部１６が設けられており、突
起部１６の電位はゲート電極１３と等電位であるが故
に、突起部１６に近い電子放出領域の部分の上方の等電
位面は凹状となる。その結果、突起部近傍の電子放出部
から放出された電子は、湾曲した等電位面を通過するこ
とになり、電子放出領域の中央部の上方に向かうように
電子の軌道が曲げられる。従って、電子ビーム束が絞ら
れた状態で、電子放出領域に対向したアノード電極の部
分あるいは蛍光体層の部分に衝突する。輝度を制御する
ために、カソード電極１１に印加する電圧を一定とし、
ゲート電極１３に印加する電圧を変化させる態様、カソ
ード電極１１に印加する電圧を変化させ、ゲート電極１
３に印加する電圧を一定とする態様、カソード電極１１
及びゲート電極１３に印加する電圧を変化させる態様が
あるが、いずれの場合にあっても、突起部１６の電位は
ゲート電極１３と等電位であり、電子放出部１５から放
出された電子に電子収束効果が働く。尚、電子放出部か
ら放出された電子に電子収束効果を出来るだけ均一に及
ぼすといった観点からは、カソード電極１１に印加する
電圧を変化させ、ゲート電極１３に印加する電圧を一定
とする態様が最も好ましいが、これに限定するものでは
ない。

【００８３】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２１〜図２２を参照し
て説明する。尚、図２１〜図６２においては、１つの電
子放出部のみを図示し、突起部の図示は省略する。

【００８４】この製造方法は、基本的には、円錐形の電
子放出部１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法
である。即ち、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１５を自
己整合的に形成する。ここでは、不要なオーバーハング
状の堆積物の除去を容易とするために、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
について説明する。

【００８５】［工程−Ａ０］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法にて形成
する。

【００８６】［工程−Ａ１］次に、絶縁層１２上に、ゲ
ート電極用導電材料層（例えば、ＴｉＮ層）をスパッタ
法にて成膜し、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ストライプ状のゲート電極用導電材
料層を形成する。その後、突起部を形成すべきゲート電
極用導電材料層の部分をレジスト層で被覆する。そし
て、ゲート電極用導電材料層をエッチングするが、レジ
スト層で被覆されていないゲート電極用導電材料層の部
分が薄く残されるようにゲート電極用導電材料層をエッ
チングした後、レジスト層を除去する。こうして、スト
ライプ状のゲート電極１３及びゲート電極１３から突出
した突起部１６を得ることができる。

【００８７】尚、ゲート電極用導電材料層を、真空蒸着
法等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電解メッ
キ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザーア
ブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ法等の公知
の薄膜形成と、必要に応じてエッチング技術との組合せ
によって形成してもよい。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用導
電材料層を形成することが可能である。

【００８８】また、ゲート電極１３と突起部１６を一体
的に形成する代わりに、絶縁層１２上にストライプ状の
ゲート電極用導電材料層を形成した後、突起部を、真空
蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法と
いった各種のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電
解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レー
ザーアブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ法等
の公知の薄膜形成と、必要に応じてエッチング技術との
組合せによって形成することができる。スクリーン印刷
法やメッキ法によれば、直接、突起部を形成することが
可能である。突起部を構成する材料とゲート電極を構成
する材料は、同じ材料であってもよいし、異なる材料で
あってもよい。

【００８９】［工程−Ａ２］その後、再びレジスト層を
形成し、エッチングによってゲート電極１３に第１開口
部１４Ａを形成し、更に、絶縁層に第２開口部１４Ｂを
形成し、第２開口部１４Ｂの底部にカソード電極１１を
露出させた後、レジスト層を除去する。こうして、図２
１の（Ａ）に示す構造を得ることができる。

【００９０】［工程−Ａ３］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２１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。

【００９１】［工程−Ａ４］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２２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
となる。

【００９２】［工程−Ａ５］その後、図２２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。

【００９３】［工程−Ａ６］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。

【００９４】実施の形態１においては、図３に示すよう
に、突起部１６の高さＨを５μｍ、絶縁層の厚さｔを
０．３５μｍ、電子放出部１５の高さを０．３５μｍ、
第１開口部１４Ａの直径を０．６μｍ、突起部１６に最
も近い第１開口部１４Ａの縁部と、突起部１６の頂面と
第１開口部１４Ａに面した側面との成す稜線とを結ぶ最
短線分Ｌ_MINが、ゲート電極１３の表面と成す角度θ₂を
４５度、この最短線分Ｌ _MINをゲート電極に射影したと
きの射影像の長さＬ_IMGを５μｍとした。

【００９５】［工程−Ａ１］において、突起部１６を形
成するためにゲート電極用導電材料層を部分的にエッチ
ングするときのエッチング条件を制御することによっ
て、図５に示すように、第１開口部１４Ａに面する突起
部１６の側面１７を、第１開口部１４Ａから遠ざかるよ
うに傾斜させることもできる。このように傾斜をつける
ことによって、電子放出部から放出された電子が突起部
に衝突する可能性を低下させることができる。尚、ゲー
ト電極１３の法線と突起部１６の側面１７との成す角度
θ₁を１５度とした。尚、このような突起部の側面に傾
斜をつける態様は、以下に説明する各種の突起部に対し
ても適用することができる。

【００９６】尚、場合によっては、［工程−Ａ１］にお
いて、絶縁層１２上に、ストライプ状のゲート電極用導
電材料層を形成し、［工程−Ａ２］〜［工程−Ａ５］を
実行した後、ゲート電極１３の所望の部分に突起部１６
を形成してもよい。

【００９７】以下、実施の形態１のカソードパネルある
いは表示装置における突起部の変形例を説明する。

【００９８】カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視
図を図６に示し、カソードパネルＣＰにおけるカソード
電極１１、ゲート電極１３及び突起部１６Ａの配置を模
式的に示す配置図を図７に示す例においては、突起部１
６Ａは、矩形の電子放出領域ＥＡの対向する２辺に相当
するゲート電極１３の部分に設けられており、これらの
２辺は、第１の方向と略平行である。

【００９９】カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視
図を図８に示し、カソードパネルＣＰにおけるカソード
電極１１、ゲート電極１３及び突起部１６Ｂの配置を模
式的に示す配置図を図９に示す例においては、突起部１
６Ｂは、第１Ｂの構成を有する。即ち、突起部１６Ｂ
は、矩形の電子放出領域ＥＡの４辺に相当するゲート電
極の部分に設けられている。尚、突起部１６Ｂが、電子
放出領域ＥＡ以外の領域のゲート電極１３の部分に延在
している例を図示したが、突起部１６Ｂは、電子放出領
域ＥＡ以外の領域のゲート電極１３の部分に延在してい
なくともよい。

【０１００】表示装置を分解したときの模式的な部分的
斜視図を図１０に示し、カソードパネルＣＰにおけるカ
ソード電極１１、ゲート電極１３及び突起部１６Ｃの配
置を模式的に示す配置図を図１１〜図２０に示す例にお
いては、突起部１６Ｃは、電子放出領域ＥＡにおけるゲ
ート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａと第１開口
部１４Ａとの間のゲート電極１３の部分であって、第１
開口部１４Ａの縁部から離れた部分に設けられている。

【０１０１】ここで、図１１及び図１２に示す例におい
ては、支持体１０の表面と平行な仮想平面でゲート電極
１３に設けられた第１開口部１４Ａを切断したときの第
１開口部１４Ａの断面形状と、支持体１０の表面と平行
な仮想平面で突起部１６Ｃの開口を切断したときの突起
部１６Ｃの開口の断面形状とは相似形であり、より具体
的には、円形である。図１１と図１２が相違する点は、
突起部１６Ｃが、電子放出領域ＥＡ以外の領域のゲート
電極１３の部分に延在しているか否かという点にある。
図１１に示す例においては、突起部１６の高さＨ、絶縁
層の厚さｔ、電子放出部１５の高さ、第１開口部１４Ａ
の直径、角度θ₂、射影像の長さＬ_IMGの値を先に説明し
たと同様の値とした。そして、これらの値に基づいて電
子放出領域ＥＡの上方の等電位線及び電子の軌道をシミ
ュレーションした結果が、図６３である。

【０１０２】図１３及び図１４に示す例においては、支
持体１０の表面と平行な仮想平面でゲート電極１３に設
けられた第１開口部１４Ａを切断したときの第１開口部
１４Ａの断面形状（円形）と、支持体１０の表面と平行
な仮想平面で突起部１６Ｃの開口を切断したときの突起
部１６Ｃの開口の断面形状（正方形）とは相似形ではな
い。図１３と図１４が相違する点は、突起部１６Ｃが、
電子放出領域ＥＡ以外の領域のゲート電極１３の部分に
延在しているか否かという点にある。

【０１０３】図１５〜図１７に示す例においては、突起
部１６Ｃは、電子放出領域ＥＡにおけるゲート電極１３
に設けられた第１開口部１４Ａと第１開口部１４Ａとの
間のゲート電極１３の部分であって、第１開口部１４Ａ
の縁部から離れた部分に設けられ、且つ、第２の方向に
延びるストライプ状である。一方、図１８〜図２０に示
す例においては、突起部１６Ｃは、電子放出領域ＥＡに
おけるゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａと
第１開口部１４Ａとの間のゲート電極１３の部分であっ
て、第１開口部１４Ａの縁部から離れた部分に設けら
れ、且つ、第１の方向に延びるストライプ状である。図
１５及び図１８においては、突起部１６Ｃが、電子放出
領域ＥＡ以外の領域のゲート電極１３の部分に延在して
いる。図１６及び図１９においては、突起部１６Ｃの外
周部が電子放出領域ＥＡを取り囲んでおり、図１７及び
図２０においては、突起部１６Ｃの外周部が電子放出領
域ＥＡを取り囲んでいない。

【０１０４】（実施の形態２）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、「ストライプ状のゲート電極を形成す
る」、あるいは、「ゲート電極を形成する」と表現する
が、この表現は、ストライプ状のゲート電極及び突起部
を形成することを包含する。また、各種の電界放出素子
の製造において、突起部の形成工程の説明を省略する。
場合によっては、ゲート電極、電子放出部の形成の後
に、突起部を形成してもよい。各種の電界放出素子の製
造において、突起部の存在によって、そのままでは電子
放出部の形成が困難となる場合があるが、このような場
合、絶縁層、ゲート電極及び突起部の上に一種の平坦化
膜を形成した後、電子放出部を形成し、その後、平坦化
膜を除去すればよい。尚、平坦化膜の形成は、開口部の
形成前に行うことが好ましい。

【０１０５】［扁平型電界放出素子］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１
１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、第１
開口部１４Ａと連通した第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１５Ａ、から成り、第２
開口部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５Ａから電
子が放出される構造を有する。

【０１０６】電子放出部１５Ａ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１５Ａ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。

【０１０７】以下、扁平型電界放出素子の製造方法を、
第２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２３を参照して説明する。

【０１０８】［工程−Ｂ０］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。

【０１０９】［工程−Ｂ１］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２３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。

【０１１０】［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

【０１１１】［工程−Ｂ２］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。

【０１１２】［工程−Ｂ３］その後、絶縁層１２上にゲ
ート電極１３を形成する。具体的には、絶縁層１２上に
ゲート電極を構成するためのアルミニウム（Ａｌ）から
成る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、突起部
を形成し、更には、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１
２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を有するゲート電極１３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２３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。

【０１１３】［工程−Ｂ４］その後、炭素系薄膜３１か
ら成る電子放出部１５Ａ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ＣＶ
Ｄ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１５Ａを選択的に形成する
（図２３の（Ｃ）参照）。カソード電極１１及びゲート
電極１３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の上に形
成されることはない。尚、電子放出部１５Ａ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１
５Ａを構成する炭素系薄膜３１の結晶性を変化させるた
めに、ＣＶＤ条件を随時変化させてもよい。また、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３０の上に炭素系薄膜３１から成る電子放出部
１５Ａ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。

【０１１４】［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

【０１１５】尚、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。

【０１１６】また、工程−Ｂ０］、［工程−Ｂ１］、
［工程−Ｂ４］、［工程−Ｂ２］、［工程−Ｂ３］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２４に示す。

【０１１７】あるいは又、［工程−Ｂ０］、［工程−Ｂ
２］、［工程−Ｂ３］、［工程−Ｂ１］、［工程−Ｂ
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２５の（Ａ）に示す。ま
た、上記工程（５）を図２５の（Ｂ）及び図２５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２５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２５の（Ｃ）参照）。

【０１１８】上記の扁平型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１５Ａ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
３０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。

【０１１９】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、このようなプロセスを、上記の扁平型電界放
出素子の製造方法の各種の変形例とすることもできる。

【０１２０】［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

【０１２１】また、上述の扁平型電界放出素子の製造方
法においては、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、このようなプロセス
を、上記の扁平型電界放出素子の製造方法の各種の変形
例とすることもできる。

【０１２２】 ［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

【０１２３】［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２８の（Ａ）に示
し、一部を切り欠いた模式的な斜視図を図２８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。

【０１２４】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２６〜図
２８を参照して説明する。

【０１２５】［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。

【０１２６】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２６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。

【０１２７】［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
２６の（Ｂ）参照）。開口部１４の直径を約２〜５０μ
ｍとする。

【０１２８】［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２７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。

【０１２９】［工程−Ｃ３］次に、図２７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。

【０１３０】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。

【０１３１】［工程−Ｃ４］次に、図２７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２８
に示す。図２８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２８の（Ａ）は図２８の
（Ｂ）の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図である。
図２８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。

【０１３２】［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。

【０１３３】［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２９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２９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
９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。

【０１３４】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、扁平型電界放出素子の製造方法を
説明する。

【０１３５】［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。

【０１３６】［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２９の（Ｂ）
参照）。

【０１３７】［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。

【０１３８】［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２９の（Ｃ）
に示した電界放出素子を得ることができる。

【０１３９】［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
３０の（Ｃ）に示す。図３０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
９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３
０を参照して、かかる電界放出素子の製造方法を説明す
る。

【０１４０】［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３０の（Ａ）参照）。

【０１４１】［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３０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３０の（Ｃ）参照）。

【０１４２】［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３１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３１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３１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。

【０１４３】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図３１を参照して、平面型電界放出素子の製造方法を
説明する。

【０１４４】［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３１の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極１１は、図３１の紙面垂直方
向（第１の方向）に延びている。

【０１４５】［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。

【０１４６】［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３１の（Ｂ）参照）。尚、ゲート電極
１３は、図３１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。

【０１４７】［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３１の（Ｃ）参照）。

【０１４８】［平面型電界放出素子（その２）］図３２
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３１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１１Ａ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。

【０１４９】［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３１の（Ｂ）に
示したと同様である。

【０１５０】［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１１Ａを形成する。微小
凹凸部１１Ａの形成に際しては、エッチングガスとして
ＳＦ₆を用い、カソード電極１１を構成するタングステ
ン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１１Ａを形成することができる。

【０１５１】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１１Ａ、より具
体的には微小凹凸部１１Ａの凸部に、ゲート電極１３か
ら大きな電界が加わる。このとき、凸部に集中する電界
は、カソード電極１１の表面が平滑である場合に比べて
大きいため、凸部からは量子トンネル効果によって電子
が効率良く放出される。従って、開口部１４の底部に単
に平滑なカソード電極１１が露出している平面型電界放
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３２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。

【０１５２】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１１Ａ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１１Ａを同時に形成することも可能であ
る。即ち、絶縁層１２をエッチングする際に、ある程度
のイオンスパッタ作用が期待できる異方的なエッチング
条件を採用し、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
Ａ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。

【０１５３】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１１Ａ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３２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。

【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
Ａ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３２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。

【０１５５】図３２の（Ｂ）には、図３２の（Ａ）に示
した電界放出素子の変形例を示す。図３２の（Ｂ）に示
す電界放出素子においては、微小凹凸部１１Ａの先端部
の平均高さ位置が、絶縁層１２の下面位置よりも支持体
１０側に存在している（即ち、下がっている）。かかる
電界放出素子を形成するには、［工程−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。

【０１５６】図３３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１１Ａ上）に被覆層１１Ｂが形成されている
平面型電界放出素子を示す。

【０１５７】この被覆層１１Ｂは、カソード電極１１を
構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成す
ることが好ましく、どのような材料を選択するかは、カ
ソード電極１１を構成する材料の仕事関数、ゲート電極
１３とカソード電極１１との間の電位差、要求される放
出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。
被覆層１１Ｂの構成材料として、アモルファスダイヤモ
ンドを例示することができる。被覆層１１Ｂをアモルフ
ァスダイヤモンドを用いて構成した場合には、５×１０
⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出電
子電流密度を得ることができる。

【０１５８】被覆層１１Ｂの厚さは、微小凹凸部１１Ａ
を反映し得る程度に選択する。これは、被覆層１１Ｂに
よって微小凹凸部１１Ａの凹部が埋め込まれ、電子放出
部の表面が平滑化されてしまっては、微小凹凸部１１Ａ
を設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸
部１１Ａの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部１１Ａが
電子放出部の結晶粒径を反映して形成されている場合に
は、被覆層１１Ｂの厚さを概ね３０〜１００ｎｍ程度に
選択することが好ましい。また、微小凹凸部１１Ａの先
端部の平均高さ位置を絶縁層の下面位置よりも下げる場
合には、厳密には、被覆層１１Ｂの先端部の平均高さ位
置を絶縁層の下面位置よりも下げることが、一層好まし
い。

【０１５９】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１１Ｂを形成すればよい。尚、被覆層１１Ｂ
は、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に形成されたエ
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
１１Ｂを形成することができ、それぞれ炭素を含む化合
物の熱分解によってアモルファスダイヤモンドから成る
被覆層１１Ｂが形成される。

【０１６０】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
Ａを形成し、次いで、被覆層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３３に示す電界放出素子を作製すること
もできる。

【０１６１】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
Ａを形成し、次いで、被覆層１１Ｂを形成した後、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき被覆層
１１Ｂ、カソード電極用導電材料層をパターニングした
後、［工程−Ｆ１］〜［工程−Ｆ３］と同様の工程を実
行することによって、図３３に示す電界放出素子を作製
することもできる。

【０１６２】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。

【０１６３】尚、図３１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１１Ｂ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１１Ｂを形成し、次いで、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、これ
らの層をパターニングすればよい。

【０１６４】［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３７
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
３６の（Ｂ）に示す。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】［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。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】［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。

【０１８１】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。

【０１８２】［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。

【０１８３】以下、図３４〜図３７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３４の（Ａ）、図３５の（Ａ）、
図３６の（Ａ）模式的な一部端面図であり、図３７の
（Ａ）及び（Ｂ）は模式的な一部断面図であり、図３４
の（Ｂ）、図３５の（Ｂ）及び図３６の（Ｂ）は、図３
４の（Ａ）、図３５の（Ａ）及び図３６の（Ａ）よりも
広い範囲を模式的に示す一部斜視図である。

【０１８４】［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３４の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。

【０１８５】［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３５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
５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。

【０１８６】［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３６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。

【０１８７】［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。

【０１８８】［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３７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。

【０１８９】［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３７の（Ｂ）に示した電界放出素子を得る
ことができる。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】［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
３８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。

【０１９３】［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３８の（Ａ）には、組成物層６１の形成直後の
状態を示す。

【０１９４】［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３８
の（Ｂ）に示す。

【０１９５】［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
３８の（Ｃ）に示す。

【０１９６】［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３７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。

【０１９７】［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３９を参照して説明する。

【０１９８】［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
３９の（Ａ）に示す。

【０１９９】［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３９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３９の（Ｂ）に示す。

【０２００】［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３９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。

【０２０１】［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３７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。

【０２０２】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。

【０２０３】［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４０及び図４１
を参照して説明する。

【０２０４】［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。

【０２０５】［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。

【０２０６】［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４０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。

【０２０７】［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４０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。

【０２０８】［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４１
の（Ａ）に示す。

【０２０９】［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４１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。

【０２１０】［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４２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。

【０２１１】尚、図４２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４２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。

【０２１２】例えば、図４２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４３を参照して、以下、説明する。

【０２１３】［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
３の（Ａ）参照）。

【０２１４】［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４３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。

【０２１５】［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４３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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。

【０２１８】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
４２の（Ｃ）に示した構成を得ることができる。

【０２１９】［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４４〜図４
６を参照して説明するが、このスピント型電界放出素子
（図４７参照）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

【０２２０】［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。

【０２２１】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４４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。

【０２２２】［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４４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。

【０２２３】［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４５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。

【０２２４】［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４５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
４６の（Ａ）参照）。

【０２２５】［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４６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。

【０２２６】［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）

【０２２７】［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４７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。

【０２２８】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４８を参照し
て説明する。図４８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４８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。

【０２２９】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。

【０２３０】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４９を参照し
て説明する。図４９の（Ａ）は、対レジスト選択比が相
対的に小さい場合、図４９の（Ｃ）は、対レジスト選択
比が相対的に大きい場合、図４９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。

【０２３１】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。

【０２３２】［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。

【０２３３】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
５０〜図５２を参照して説明する。

【０２３４】［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。

【０２３５】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５０
の（Ａ）に示す状態が得られる。

【０２３６】［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５０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。

【０２３７】［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
５１の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表６に
例示する。

【０２３８】 ［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

【０２３９】［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５１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。

【０２４０】［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５２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。

【０２４１】［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５２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。

【０２４２】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５３を参照しながら説明する。図５３
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５３の（Ａ）
は銅から成るマスク材料層８２を用いた場合、図５３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５３においては密着
層８０の図示を省略する。

【０２４３】銅から成るマスク材料層８２を用いた場合
（図５３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５３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。

【０２４４】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。

【０２４５】［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５４及び
図５５を参照して説明する。

【０２４６】［工程−Ｐ０］先ず、図５１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５４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５３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。

【０２４７】［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５４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５２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５４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。

【０２４８】［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５５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。

【０２４９】［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５６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。

【０２５０】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５７〜図５９を参照して説
明する。

【０２５１】［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
５７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５７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。

【０２５２】［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５８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。

【０２５３】［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５８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５９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。

【０２５４】［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５９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５６
に示した電界放出素子を得ることができる。

【０２５５】［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６１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。

【０２５６】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６０及び図６１を参照して
説明する。

【０２５７】［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６０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。

【０２５８】［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６０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。

【０２５９】［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６１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。

【０２６０】［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６１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。

【０２６１】［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６２を参照して説明する。

【０２６２】［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６２参照）。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。

【０２６３】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。

【０２６４】更には、電界放出素子においては、専ら１
つの開口部に１つの電子放出部が対応する形態を説明し
たが、電界放出素子の構造に依っては、１つの開口部に
複数の電子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開
口部に１つの電子放出部が対応する形態とすることもで
きる。あるいは又、ゲート電極に複数の第１の開口部を
設け、絶縁層にかかる複数の第１の開口部に連通した複
数の第２の開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設
ける形態とすることもできる。

【０２６５】ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状
の導電材料（第１開口部を有する）で被覆した形式のゲ
ート電極とすることもできる。この場合には、かかるゲ
ート電極に正の電圧（例えば１６０ボルト）を印加す
る。そして、各画素を構成する電子放出部とカソード電
極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチ
ング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によっ
て、各画素を構成する電子放出部への印加状態を制御
し、画素の発光状態を制御する。

【０２６６】あるいは又、カソード電極を、有効領域を
１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電
極とすることもできる。この場合には、かかるカソード
電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。そして、各
画素を構成する電子放出部とゲート電極制御回路との間
に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、
かかるスイッチング素子の作動によって、各画素を構成
する電子放出部への印加状態を制御し、画素の発光状態
を制御する。

【０２６７】表面伝導型電界放出素子と通称される電界
放出素子から電子放出領域を構成することもできる。こ
の表面伝導型電界放出素子は、例えばガラスから成る支
持体上に酸化錫（ＳｎＯ₂）、金（Ａｕ）、酸化インジ
ウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）／酸化錫（ＳｎＯ₂）、カーボン、酸
化パラジウム（ＰｄＯ）等の導電材料から成り、微小面
積を有し、所定の間隔（ギャップ）を開けて配された一
対の電極がマトリックス状に形成されて成る。それぞれ
の電極の上には炭素薄膜が形成されている。そして、一
対の電極の内の一方の電極に行方向配線が接続され、一
対の電極の内の他方の電極に列方向配線が接続された構
成を有する。一対の電極に電圧を印加することによっ
て、ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜に電界が加
わり、炭素薄膜から電子が放出される。かかる電子をア
ノードパネル上の蛍光体層に衝突させることによって、
蛍光体層が励起されて発光し、所望の画像を得ることが
できる。

【０２６８】

【発明の効果】本発明においては、電子放出部から放出
された電子の軌道を収束させるための突起部が設けられ
ているので、電子ビーム束が絞られた状態で、電子放出
領域に対向したアノード電極の部分あるいは蛍光体層の
部分に衝突する。従って、光学的クロストークが発生す
るといった問題の発生を確実に回避することができる
し、表示装置の製造工程が増加し、表示装置の製造コス
ト増となることもない。光学的クロストークが無くなる
結果、表示装置の色再現性が高まり、しかも、表示装置
全体の消費電力に対する輝度効率が向上する。

【０２６９】また、ゲート電極に突起部が設けられてい
るので、ゲート電極と突起部とは等電位であり、従来の
表示装置のように、ゲート電極と収束電極との間の異常
放電の発生、絶縁膜を成膜するために長時間を要するが
故の表示装置の製造スループットの低下、絶縁膜のチャ
ージアップの発生といった問題は生じない。絶縁膜のチ
ャージアップが無いが故に、放出された電子の軌道の歪
みの発生、他の画素を構成する蛍光体層への誤照射、絶
縁膜と電極との間の異常放電の発生、絶縁膜の電子線焼
けによる劣化といった問題も生じない。また、製造プロ
セスにおける加熱温度の制限や熱膨張率に起因した問題
の発生もない。

【０２７０】更には、表示装置内部の露出総面積を低減
できる結果、露出部分に吸着するガス量を減らすことが
できる。従って、電子放出部に吸着するガス量が減り、
電界放出素子の劣化を抑制することが可能となり、表示
装置の寿命が延びるし、閾値電圧Ｖ_thが下がり、表示装
置や駆動回路の消費電力の低減を図ることができる。ま
た、電界放出素子の閾値電圧Ｖ_thのばらつきが少なくな
り、電子放出特性が均一化する。加えて、ゲート電極と
アノード電極との間の耐圧が向上し、アノード電極に印
加する電圧を高くすることができる結果、蛍光体層の特
性劣化を抑制することができるし、蛍光体層の寿命が延
び、蛍光体層からのガス放出を低減でき、輝度それ自体
も向上する。

【０２７１】しかも、収束電極を駆動するための回路が
不要であり、表示装置の製造コスト増を避けることがで
きるし、表示装置全体の薄型化、軽量化が可能となる。

【０２７２】また、以上の結果として、高い信頼性を有
する表示装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子
放出表示装置を分解したときの模式的な部分的斜視図で
ある。

【図２】図２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１の方向に沿った模式的な一部端面図
である。

【図３】図３は、発明の実施の形態１のカソードパネル
の一部分の第１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のカソードパネル
におけるカソード電極、ゲート電極及び突起部の配置を
模式的に示す配置図である。

【図５】図５は、発明の実施の形態１における突起部の
変形例（側面に傾斜がつけられた例）を説明するため
の、カソードパネルの一部分の第１の方向に沿った模式
的な一部端面図である。

【図６】図６は、発明の実施の形態１の変形例のカソー
ドパネルの模式的な部分的斜視図である。

【図７】図７は、図６に示したカソードパネルにおける
カソード電極、ゲート電極及び突起部の配置を模式的に
示す配置図である。

【図８】図８は、発明の実施の形態１の別の変形例のカ
ソードパネルの模式的な部分的斜視図である。

【図９】図９は、図８に示したカソードパネルにおける
カソード電極、ゲート電極及び突起部の配置を模式的に
示す配置図である。

【図１０】図１０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変形例の第１の方向に沿った模式的
な一部端面図である。

【図１１】図１１は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１２】図１２は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１３】図１３は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１４】図１４は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１５】図１５は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１６】図１６は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１７】図１７は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１８】図１８は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図１９】図１９は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図２０】図２０は、発明の実施の形態１のカソードパ
ネルの更に別の変形例におけるカソード電極、ゲート電
極及び突起部の配置を模式的に示す配置図である。

【図２１】図２１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２２】図２２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２１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２３】図２３の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、［扁
平型電界放出素子］の製造工程を説明するための、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２４】図２４は、［扁平型電界放出素子］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２５】図２５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、［扁
平型電界放出素子］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２６】図２６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２７】図２７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図２
６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２８】図２８の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２７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２９】図２９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３０】図３０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３１】図３１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３２】図３２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３３】図３３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３４】図３４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
的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。

【図３６】図３６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３５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３７】図３７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３６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３８】図３８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３９】図３９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４０】図４０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４１】図４１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図４
０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４２】図４２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４３】図４３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４４】図４４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４７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の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４４の
（Ｂ）に引き続き、図４７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４６】図４６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４５の
（Ｂ）に引き続き、図４７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４７】図４７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４８】図４８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４９】図４９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５０】図５０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５１】図５１の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５０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５２】図５２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５１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５３】図５３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５４】図５４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５５】図５５は、図５４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５６】図５６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５７】図５７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５８】図５８の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５７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−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６０】図６０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６１】図６１の（Ａ）及び（Ｂ）は、図６０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６２】図６２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６３】図６３は、電子放出領域の上方の等電位線を
模式的に示す図である。

【図６４】図６４は、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６５】図６５は、従来の冷陰極電界電子放出素子を
構成する電子放出部から電子が或る程度の発散角をもっ
て放出される状態を模式的に示す図である。

【符号の説明】

ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、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・・・微小凹凸部、１１Ｂ・・・被覆層、１
１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹部、１１１Ｃ・
・・先端部、２１１Ａ・・・エッジ部、１２，１２Ａ，
１２Ｂ，１１２・・・絶縁層、１３，１１３，２１３
Ａ，２１３Ｂ・・・ゲート電極、１４・・・開口部、１
４Ａ・・・第１開口部、１４Ｂ・・・第２開口部、１
５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ・・・電
子放出部、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ・・・突起
部、１７・・・突起部の側面、２０・・・基板、２１，
２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ・・・蛍光体層、２２・・・ブ
ラックマトリックス、２３・・・アノード電極、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
・・・レジスト層開口、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 (16)

【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、 電子放出領域には、 （ａ）ゲート電極に設けられた複数の第１開口部と、 （ｂ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
   口部と、 （ｃ）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、が設け
   られており、 少なくとも電子放出領域におけるゲート電極の部分に、
   電子放出部から放出された電子の軌道を収束させるため
   の突起部が設けられていることを特徴とする冷陰極電界
   電子放出表示装置用カソードパネル。
2. 【請求項２】突起部は、矩形の電子放出領域の対向する
   ２辺に相当するゲート電極の部分若しくはその近傍に設
   けら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。
3. 【請求項３】前記２辺は、第２の方向と略平行であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の冷陰極電界電子放出表
   示装置用カソードパネル。
4. 【請求項４】前記２辺は、第１の方向と略平行であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の冷陰極電界電子放出表
   示装置用カソードパネル。
5. 【請求項５】突起部は、矩形の電子放出領域の４辺に相
   当するゲート電極の部分若しくはその近傍に設けられて
   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。
6. 【請求項６】第１開口部に面する突起部の側面は、該第
   １開口部から遠ざかるように傾斜していることを特徴と
   する請求項２乃至請求項５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。
7. 【請求項７】突起部は、電子放出領域におけるゲート電
   極に設けられた第１開口部と第１開口部との間のゲート
   電極の部分であって、第１開口部の縁部から離れた部分
   に設けら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。
8. 【請求項８】支持体表面と平行な仮想平面でゲート電極
   に設けられた第１開口部を切断したときの第１開口部の
   断面形状と、支持体表面と平行な仮想平面で突起部の開
   口を切断したときの突起部の開口の断面形状とは相似形
   であることを特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電
   子放出表示装置用カソードパネル。
9. 【請求項９】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、 電子放出領域には、 （ａ）ゲート電極に設けられた複数の第１開口部と、 （ｂ）絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開
   口部と、 （ｃ）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、が設け
   られており、 少なくとも電子放出領域におけるゲート電極の部分に、
   電子放出部から放出された電子の軌道を収束させるため
   の突起部が設けられていることを特徴とする冷陰極電界
   電子放出表示装置。
10. 【請求項１０】突起部は、矩形の電子放出領域の対向す
    る２辺に相当するゲート電極の部分若しくはその近傍に
    設けられていることを特徴とする請求項９に記載の冷陰
    極電界電子放出表示装置。
11. 【請求項１１】前記２辺は、第２の方向と略平行である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の冷陰極電界電子放
    出表示装置。
12. 【請求項１２】前記２辺は、第１の方向と略平行である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の冷陰極電界電子放
    出表示装置。
13. 【請求項１３】突起部は、矩形の電子放出領域の４辺に
    相当するゲート電極の部分若しくはその近傍に設けられ
    ていることを特徴とする請求項９に記載の冷陰極電界電
    子放出表示装置。
14. 【請求項１４】第１開口部に面する突起部の側面は、該
    第１開口部から遠ざかるように傾斜していることを特徴
    とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載
    の冷陰極電界電子放出表示装置。
15. 【請求項１５】突起部は、電子放出領域におけるゲート
    電極に設けられた第１開口部と第１開口部との間のゲー
    ト電極の部分であって、第１開口部の縁部から離れた部
    分に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の
    冷陰極電界電子放出表示装置。
16. 【請求項１６】支持体表面と平行な仮想平面でゲート電
    極に設けられた第１開口部を切断したときの第１開口部
    の断面形状と、支持体表面と平行な仮想平面で突起部の
    開口を切断したときの突起部の開口の断面形状とは相似
    形であることを特徴とする請求項１５に記載の冷陰極電
    界電子放出表示装置。