JP2003217468A - 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】無効領域における帯電に起因した異常放電の発
生を防止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、カ
ソード電極１１と、絶縁層１２と、ゲート電極１３と、
カソード電極１２とゲート電極１３の重複する領域に位
置するゲート電極１３の部分に形成された第１開口部１
４Ａと、絶縁層１２に形成された第２開口部１４Ｂと、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５から
成り、表示部分として機能する有効領域Ａ_EFを取り囲む
無効領域Ａ _IEの少なくとも一部に接地電極３０が備えら
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５２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、例えばガラス
基板から成る支持体１０上に形成されたカソード電極１
１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１
３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
の電界放出素子が設けられている。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Ａ_EF（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、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２２（カラー表示の場
合、赤色発光蛍光体層２２Ｒ、緑色発光蛍光体層２２
Ｇ、青色発光蛍光体層２２Ｂ）と、その上に形成された
反射膜としても機能するアノード電極２３から構成され
ている。尚、蛍光体層２２と蛍光体層２２との間の基板
２０上には、ブラックマトリックス２１が形成されてい
る。

【０００５】１画素は、カソードパネル側の電子放出領
域ＥＡと、これらの電界放出素子の一群に対面したアノ
ードパネル側の蛍光体層２２とによって構成されてい
る。有効領域Ａ_EFには、かかる画素が、例えば数十万〜
数百万個ものオーダーにて配列されている。

【０００６】アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ
とを、電界放出素子と蛍光体層２２とが対向するように
配置し、周縁部において枠体２５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
Ａ_EF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Ａ_IE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２５と
によって囲まれた空間は高真空となっている。

【０００７】カソード電極１１には相対的な負電圧がカ
ソード電極制御回路４０から印加され、ゲート電極１３
には相対的な正電圧（数十ボルト〜数百ボルト）がゲー
ト電極制御回路４１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（数百ボルト〜
数千ボルト）がアノード電極制御回路４２から印加され
る。かかる表示装置において表示を行う場合、例えば、
カソード電極１１にカソード電極制御回路４０から走査
信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４
１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４０からビデオ信号を入
力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１から走
査信号を入力する。カソード電極１１とゲート電極１３
との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子ト
ンネル効果に基づき電子放出部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、アノ
ード電極２３を透過し、蛍光体層２２に衝突する。その
結果、蛍光体層２２が励起されて発光し、所望の画像を
得ることができる。つまり、この表示装置の動作や明る
さは、基本的に、ゲート電極１３に印加される電圧、及
び、カソード電極１１を通じて電子放出部１５に印加さ
れる電圧によって制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】通常、表示部分として
機能する有効領域Ａ_EFを取り囲む無効領域Ａ_IEにあって
は、絶縁層１２が露出した状態となっている。そして、
無効領域Ａ_IEにおけるこの露出した絶縁層１２の表面に
電子が衝突する結果、この露出した絶縁層１２の表面が
帯電する。このような現象が発生すると、無効領域Ａ_IE
近傍のゲート電極１３の部分近傍における電界に変動が
生じ、アノード電極２３とゲート電極１３との間、ある
いは、アノード電極２３と電子放出部１５との間で異常
放電が屡々発生する。ここで、異常放電とは、自然現象
における雷のような現象であり、不定期に、しかも、不
特定の部位に発生する。このような異常放電が発生する
と、大電流が流れる結果、電界放出素子に損傷が生じ、
滅点等の欠陥が発生し、表示装置の画像表示品質不良、
表示装置の短寿命化につながる。

【０００９】特開２０００−２５１７９７号公報や特開
２０００−３１１６４２号公報には、アノード電極に改
良を加えて異常放電の発生を防止する技術が開示されて
いる。しかしながら、このようなアノード電極の改良で
は、露出した絶縁層１２の帯電に起因して発生する異常
放電を防止することはできない。

【００１０】従って、本発明の目的は、無効領域におけ
る帯電に起因した異常放電の発生を防止し得る構造を有
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。

【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
ト電極の重複する領域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、（Ｆ）絶縁層に形成され、第１
開口部と連通した第２開口部と、（Ｇ）第２開口部の底
部に露出した電子放出部、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、表示部分として機
能する有効領域を取り囲む無効領域の少なくとも一部
に、接地電極が備えられてい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冷陰
極電界電子放出表示装置は、カソードパネルと、アノー
ド電極及び蛍光体層が形成されたアノードパネルとがそ
れらの周辺部で接合された冷陰極電界電子放出表示装置
であって、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の重複する領域に位置
するゲート電極の部分に形成された第１開口部と、
（Ｆ）絶縁層に形成され、第１開口部と連通した第２開
口部と、（Ｇ）第２開口部の底部に露出した電子放出
部、から成り、カソードパネルには、更に、表示部分と
して機能する有効領域を取り囲む無効領域の少なくとも
一部に、接地電極が備えられていることを特徴とする。

【００１３】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）にあっては、接地電極は絶縁層上に形成されている
構成とすることができる。そして、この場合、有効領域
の平面形状は矩形であり、接地電極は、有効領域の隣り
合う２辺に平行に延びる「Ｌ」字状の平面形状を有する
構成とすることができる。即ち、例えば、「Ｌ」字の横
棒が第１の方向（あるいは第２の方向）に延び、「Ｌ」
字の縦棒が第２の方向（あるいは第１の方向）に延びる
構成とすることができる。あるいは又、有効領域の平面
形状は矩形であり、接地電極は、有効領域の隣り合う２
辺に平行に延びる「Ｌ」字状の平面形状を有する第１の
接地電極と、該２辺によって形成されたコーナー部と対
向するコーナー部に設けられた第２の接地電極から構成
されている構成とすることができる。即ち、例えば、
「Ｌ」字の横棒が第１の方向（あるいは第２の方向）に
延び、「Ｌ」字の縦棒が第２の方向（あるいは第１の方
向）に延びる構成とすることができる。あるいは又、有
効領域の平面形状は矩形であり、接地電極は、有効領域
の１辺、及び、該１辺と隣り合う２辺に平行に延びる
「コ」の字状の平面形状を有する構成とすることができ
る。即ち、「コ」の字の縦棒が第１の方向に延び、
「コ」の字の２本の横棒が第２の方向に延びる構成とす
ることができる。

【００１４】本発明において、接地電極を絶縁層上に形
成する場合、接地電極とゲート電極との間の間隔の最小
値は、接地電極とゲート電極との間に絶縁破壊が生じな
い程度の狭さとすればよく、最大値として、例えば、１
ｍｍを例示することができる。接地電極の幅は本質的に
任意であり、冷陰極電界電子放出表示装置の仕様に基づ
き決定すればよく、例えば、数十μｍ乃至数百μｍとす
ることができる。

【００１５】尚、場合によっては、接地電極は支持体上
に形成されていてもよい。この場合、有効領域の平面形
状は矩形であり、接地電極は、例えば、有効領域の隣り
合う２辺に平行に延びる「Ｌ」字状の平面形状を有する
構成とすることができる。あるいは又、場合によって
は、接地電極は、絶縁層上及び支持体上に形成されてい
てもよく、この場合には、前述した各種の構成を適用す
ればよい。

【００１６】接地電極を絶縁層上に形成する場合には、
ゲート電極の形成と同時に接地電極を形成すればよい
し、接地電極を支持体上に形成する場合には、カソード
電極の形成と同時に接地電極を形成すればよい。接地電
極からの異常放電の発生を防止するために、接地電極表
面は滑らかであることが望ましいし、端部には鋭角が存
在しないことが望ましい。

【００１７】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、電子放出部の構造により、具体的
には、以下の３つの範疇に分類することができる。即
ち、第１の構造の電界放出素子は、（イ）支持体上に設
けられたストライプ状のカソード電極と、（ロ）支持体
及びカソード電極上に形成された絶縁層と、（ハ）絶縁
層上に設けられたストライプ状のゲート電極と、（ニ）
ゲート電極に設けられた第１開口部、及び、絶縁層に設
けられた第２開口部と、（ホ）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
り、第２開口部の底部に露出した電子放出部から電子が
放出される構造を有する。

【００１８】このような第１の構造を有する電界放出素
子として、スピント型（円錐形の電子放出部が、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界
放出素子）、クラウン型（王冠状の電子放出部が、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
界放出素子）、扁平型（略平面状の電子放出部が、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
界放出素子）を挙げることができる。

【００１９】第２の構造の電界放出素子は、（イ）支持
体上に設けられたストライプ状のカソード電極と、
（ロ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
と、（ハ）絶縁層上に設けられたストライプ状のゲート
電極と、（ニ）ゲート電極に設けられた第１開口部、及
び、絶縁層に設けられた第２開口部、から成り、第２開
口部の底部に露出したカソード電極の部分が電子放出部
に相当し、かかる第２開口部の底部に露出したカソード
電極の部分から電子を放出する構造を有する。

【００２０】このような第２の構造を有する電界放出素
子として、平坦なカソード電極の表面から電子を放出す
る平面型電界放出素子、凹凸が形成されたカソード電極
の表面の凸部から電子を放出するクレータ型電界放出素
子を挙げることができる。

【００２１】第３の構造の電界放出素子は、（イ）支持
体の上方に設けられ、エッジ部を有するストライプ状の
カソード電極と、（ロ）少なくともカソード電極上に形
成された絶縁層と、（ハ）絶縁層上に設けられたストラ
イプ状のゲート電極と、（ニ）少なくとも、ゲート電極
に設けられた第１開口部、及び、絶縁層に設けられた第
２開口部、から成り、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。こ
のような構造を有する電界放出素子はエッジ型電界放出
素子とも呼ばれる。

【００２２】第１の構造〜第３の構造の電界放出素子
は、その構造、製造方法に依るが、 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開口部を形成する工程 を経て得ることができる。

【００２３】この場合、工程の後、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、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
間で、あるいは又、工程において、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。

【００２４】尚、「少なくとも絶縁層に開口部を形成す
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、ゲート電極にも開口部を形成する。

【００２５】尚、各種の電界放出素子の構造、構成材料
等詳細については後述する。更には、アノードパネルの
構造、構成材料等の詳細についても後述する。

【００２６】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。

【００２７】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、無
アルカリガラス基板、低アルカリガラス基板、石英ガラ
ス基板といった各種のガラス基板、表面に絶縁膜が形成
された各種のガラス基板、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。

【００２８】本発明にあっては、ストライプ状のゲート
電極の射影像とストライプ状のカソード電極の射影像と
が直交する方向に延びていることが、冷陰極電界電子放
出表示装置の構造の簡素化の観点から好ましい。尚、ス
トライプ状のカソード電極とストライプ状のゲート電極
が重複する領域（電子放出領域であり、１画素分の領域
あるいは１サブピクセル分の領域に相当する）に１又は
複数の電界放出素子が設けられており、かかる重複領域
が、カソードパネルの有効領域内に、通常、２次元マト
リクス状に配列されている。１重複領域における電界放
出素子の配列は、規則的であってもランダムであっても
よい。カソード電極に相対的に負の電圧を印加し、ゲー
ト電極に相対的に正の電圧を印加し、アノード電極にゲ
ート電極より更に高い正の電圧を印加する。電子は、列
選択されたカソード電極と行選択されたゲート電極（あ
るいは、行選択されたカソード電極と列選択されたゲー
ト電極）との重複領域に位置する電子放出部から選択的
に真空空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電
極に引き付けられてアノードパネルを構成する蛍光体層
に衝突し、蛍光体層を励起、発光させる。

【００２９】本発明においては、表示部分として機能す
る有効領域を取り囲む無効領域の少なくとも一部に接地
電極が備えられているが故に、無効領域における帯電発
生を防止することができ、無効領域における帯電に起因
した異常放電の発生を効果的に抑制することができる。

【００３０】

【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。

【００３１】（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、単に、カソードパネルと略称する）、及び、冷陰極
電界電子放出表示装置（以下、単に、表示装置と略称す
る）に関する。

【００３２】図１に、実施の形態１の表示装置の模式的
な一部端面図を示し、表示装置を構成するカソードパネ
ルＣＰにおけるカソード電極、絶縁層、ゲート電極、接
地電極の配置を模式的に示す配置図を図２〜図７に例示
し、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図を図８
に示す。尚、図１は、例えば、図２の矢印Ａ−Ａに沿っ
た一部分の端面図に相当する。また、図２〜図７におい
ては、接地電極を明示するために、接地電極に斜線を付
した。更には、有効領域Ａ_EFを一点鎖線で囲い、絶縁層
に下に位置するカソード電極を点線で示した。

【００３３】実施の形態１の表示装置は、カソードパネ
ルＣＰと、アノード電極２３及び蛍光体層２２（カラー
表示の場合、赤色発光蛍光体層２２Ｒ、緑色発光蛍光体
層２２Ｇ、青色発光蛍光体層２２Ｂ）が形成されたアノ
ードパネルＡＰとがそれらの周辺部で接合されて成る。
そして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰによ
って挟まれた空間は真空状態となっている。

【００３４】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の重複する領域（電子放出領域
ＥＡ）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、（Ｆ）絶縁層１２に形成され、第１
開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、（Ｇ）第
２開口部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５、から
構成されている。

【００３５】尚、第１の方向の射影像と第２の方向の射
影像とは直交している。また、カソード電極１１及びゲ
ート電極１３は、それぞれ、ストライプ状である。

【００３６】図１に示した例において、電子放出部１５
は、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１
１の上に形成された円錐形のスピント型電界放出素子か
ら構成されている。１画素分の領域に相当する電子放出
領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域Ａ_EF内に、
２次元マトリクス状に配列されている。

【００３７】そして、表示部分として機能する有効領域
Ａ_EFを取り囲む無効領域Ａ_IEの少なくとも一部に、接地
電極３０が備えられている。実施の形態１においては、
より具体的には、接地電極３０は絶縁層１２上に形成さ
れている。

【００３８】図２及び図３に示す例においては、有効領
域Ａ_EFの平面形状は矩形であり、接地電極３０は、有効
領域Ａ_EFの隣り合う２辺に平行に延びる「Ｌ」字状の平
面形状を有する。即ち、「Ｌ」字の横棒が、カソード電
極１１と平行に第１の方向に延び、「Ｌ」字の縦棒が、
ゲート電極１３と平行に第２の方向に延びている。ここ
で、図２に示す例においては、「Ｌ」字状の接地電極３
０は連続している。一方、図３に示す例においては、
「Ｌ」字状の接地電極３０は、コーナー部において不連
続である。

【００３９】図４及び図５に示す例においては、有効領
域Ａ_EFの平面形状は矩形であり、接地電極は、有効領域
Ａ_EFの隣り合う２辺に平行に延びる「Ｌ」字状の平面形
状を有する第１の接地電極３０Ａと、この２辺によって
形成されたコーナー部と対向するコーナー部に設けられ
た第２の接地電極３０Ｂから構成されている。即ち、
「Ｌ」字の横棒が、カソード電極１１と平行に第１の方
向に延び、「Ｌ」字の縦棒が、ゲート電極１３と平行に
第２の方向に延びている。ここで、図４に示す例におい
ては、「Ｌ」字状の接地電極３０Ａは連続している。一
方、図５に示す例においては、「Ｌ」字状の接地電極３
０Ａは、コーナー部において不連続である。

【００４０】図６及び図７に示す例においては、有効領
域Ａ_EFの平面形状は矩形であり、接地電極３０Ｃは、有
効領域Ａ_EFの１辺、及び、この１辺と隣り合う２辺に平
行に延びる「コ」の字状の平面形状を有する。即ち、
「コ」の字の縦棒が、カソード電極１１と平行に第１の
方向に延び、「Ｌ」字の２本の横棒が、ゲート電極１３
と平行に第２の方向に延びている。ここで、図６に示す
例においては、「コ」の字状の接地電極３０Ｃは連続し
ている。一方、図７に示す例においては、「コ」の字状
の接地電極３０Ｃは、コーナー部において不連続であ
る。

【００４１】アノードパネルＡＰは、より具体的には、
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２２と、その上に
形成された反射膜としても機能するアノード電極２３か
ら構成されている。蛍光体層２２と蛍光体層２２との間
に、蛍光体層２２からの光を吸収するブラックマトリッ
クス２１が形成されている。

【００４２】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２２とによって構成されている。有効
領域Ａ_EF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。

【００４３】この表示装置において表示を行う場合に
は、カソード電極１１には相対的な負電圧がカソード電
極制御回路４０から印加され、ゲート電極１３には相対
的な正電圧（数十ボルト〜数百ボルト）がゲート電極制
御回路４１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（数百ボルト〜数千ボル
ト）がアノード電極制御回路４２から印加される。かか
る表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード
電極１１にカソード電極制御回路４０から走査信号を入
力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１からビ
デオ信号を入力する。尚、これとは逆に、カソード電極
１１にカソード電極制御回路４０からビデオ信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１から走査
信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極
１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量
子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出
され、この電子がアノード電極２３に引き付けられ、蛍
光体層２２に衝突する。その結果、蛍光体層２２が励起
されて発光し、所望の画像を得ることができる。

【００４４】アノードパネルＡＰ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ＡＰの構造に依るが、図１に示すようにアノード
電極２３であり、あるいは又、蛍光体層２２である。

【００４５】蛍光体層２２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。

【００４６】蛍光体層２２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２２Ｒ
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２２Ｇ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２
２Ｂを形成する方法にて形成することができる。

【００４７】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）、（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ
₁₂：Ｅｕ）、（ＹＢＯ₃：Ｅｕ）、（ＹＶＯ₄：Ｅｕ）、
（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｅｕ）、（Ｙ_0.96Ｐ_0.60Ｖ_0.40Ｏ₄：Ｅ
ｕ_0.04）、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ］、（ＧｄＢ
Ｏ₃：Ｅｕ）、（ＳｃＢＯ₃：Ｅｕ）、（３．５ＭｇＯ・
０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ）、（Ｚｎ₃（Ｐ
Ｏ₄）₂：Ｍｎ）、（ＬｕＢＯ₃：Ｅｕ）、（ＳｎＯ₂：Ｅ
ｕ）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、（ＺｎＳｉＯ₂：Ｍｎ）、（Ｂ
ａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ）、（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｍ
ｎ）、（ＭｇＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ）、（ＹＢＯ₃：Ｔｂ）、
（ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｓｒ₄Ｓｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅ
ｕ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ａｌ）、（ＺｎＢａＯ₄：Ｍｎ）、（ＧｂＢＯ₃：Ｔ
ｂ）、（Ｓｒ₆ＳｉＯ₃Ｃｌ₃：Ｅｕ）、（ＢａＭｇＡｌ
₁₄Ｏ₂₃：Ｍｎ）、（ＳｃＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｚｎ₂ＳｉＯ
₄：Ｍｎ）、（ＺｎＯ：Ｚｎ）、（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔ
ｂ）、（ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ）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）、（ＣａＷＯ₄：Ｐｂ）、ＣａＷ
Ｏ₄、ＹＰ_0.85Ｖ_0.15Ｏ₄、（ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅ
ｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓ
ｎ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ａｇ）、Ｚ
ｎＭｇＯ、ＺｎＧａＯ₄を例示することができる。

【００４８】アノード電極２３の構成材料は、表示装置
の構成によって適宜選択すればよい。即ち、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、アノードパネルを構成する基板上にアノード
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、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（３０ｎｍ）乃至１．５×１０^-7ｍ
（１５０ｎｍ）、好ましくは５×１０^-8ｍ（５０ｎｍ）
乃至１×１０^-7ｍ（１００ｎｍ）を例示することができ
る。アノード電極２３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。

【００４９】アノード電極２３と蛍光体層２２の構成例
として、（１）基板２０上に、アノード電極２３を形成
し、アノード電極２３の上に蛍光体層２２を形成する構
成、（２）基板２０上に、蛍光体層２２を形成し、蛍光
体層２２上にアノード電極２３を形成する構成（図１参
照）、を挙げることができる。尚、（１）の構成におい
て、蛍光体層２２の上に、アノード電極２３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２３の上にメタルバック膜
を形成してもよい。

【００５０】アノードパネルＡＰには、更に、蛍光体層
２２から反跳した電子、あるいは、蛍光体層２２から放
出された二次電子が他の蛍光体層２２に入射し、所謂光
学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止する
ための、あるいは又、蛍光体層２２から反跳した電子、
あるいは、蛍光体層２２から放出された二次電子が隔壁
を越えて他の蛍光体層２２に向かって侵入したとき、こ
れらの電子が他の蛍光体層２２と衝突することを防止す
るための、隔壁（図示せず）が、複数、設けられている
ことが好ましい。

【００５１】隔壁の平面形状としては、格子形状（井桁
形状）、即ち、１画素に相当する、例えば平面形状が略
矩形（ドット状）の蛍光体層の四方を取り囲む形状を挙
げることができ、あるいは、略矩形あるいはストライプ
状の蛍光体層の対向する二辺と平行に延びる帯状形状あ
るいはストライプ形状を挙げることができる。隔壁を格
子形状とする場合、１つの蛍光体層の領域の四方を連続
的に取り囲む形状としてもよいし、不連続に取り囲む形
状としてもよい。隔壁を帯状形状あるいはストライプ形
状とする場合、連続した形状としてもよいし、不連続な
形状としてもよい。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、
隔壁の頂面の平坦化を図ってもよい。

【００５２】蛍光体層２２からの光を吸収するブラック
マトリックス２１が蛍光体層２２と蛍光体層２２との間
であって隔壁と基板２０との間に形成されていること
が、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ま
しい。ブラックマトリックス２１を構成する材料とし
て、蛍光体層２２からの光を９９％以上吸収する材料を
選択することが好ましい。このような材料として、カー
ボン、金属薄膜（例えば、クロム、ニッケル、アルミニ
ウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金）、金属
酸化物（例えば、酸化クロム）、金属窒化物（例えば、
窒化クロム）、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色
顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の
材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミ
ド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム／クロム積層膜を例
示することができる。尚、酸化クロム／クロム積層膜に
おいては、クロム膜が基板２０と接する。ブラックマト
リックス２１は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング
法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリ
ング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合
せに、スクリーン印刷法、リソグラフィ技術等、使用す
る材料に依存して適宜選択された方法にて形成すること
ができる。

【００５３】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、スピント型電界放出素子の製
造方法を、カソードパネルＣＰを構成する支持体１０等
の模式的な一部端面図である図９の（Ａ）、（Ｂ）及び
図１０の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

【００５４】尚、このスピント型電界放出素子は、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によって得ることができる。即ち、
ゲート電極１３に設けられた第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５０を予め形成
しておく方法について説明する。尚、図９〜図５１にお
いては、１つの電子放出部のみを図示した。また、接地
電極の図示は省略した。

【００５５】［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。

【００５６】［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１３を
得ることができ、併せて、接地電極３０，３０Ａ，３０
Ｂ，３０Ｃを得ることができる。

【００５７】尚、ゲート電極１３及び接地電極３０，３
０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを、真空蒸着法等のＰＶＤ法、Ｃ
ＶＤ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、及び、接地電極を形成
することが可能である。

【００５８】［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９
の（Ａ）に示す構造を得ることができる。

【００５９】［工程−Ａ３］次に、支持体１０を回転さ
せながらゲート電極１３、接地電極３０，３０Ａ，３０
Ｂ，３０Ｃ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５０を形成する（図９
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、接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び絶
縁層１２の上に剥離層５０を形成することができる。剥
離層５０は、第１開口部１４Ａ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。

【００６０】［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１０の（Ａ）に示すよう
に、剥離層５０上でオーバーハング形状を有する導電材
料層５１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。

【００６１】［工程−Ａ５］その後、図１０の（Ｂ）に
示すように、リフトオフ法にて剥離層５０をゲート電極
１３、接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ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１
２の上方の導電材料層５１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。

【００６２】［工程−Ａ６］一方、蛍光体層２２、ブラ
ックマトリックス２１、隔壁（図示せず）、アノード電
極２３が形成されたアノードパネルＡＰを準備する。そ
して、表示装置の組み立てを行う。具体的には、蛍光体
層２２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、基
板２０と支持体１０）とを、枠体２５を介して、周縁部
において接合する。接合に際しては、枠体２５とアノー
ドパネルＡＰとの接合部位、及び枠体２５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２５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２５と
フリットガラスとによって囲まれた空間を、貫通孔（図
示せず）及びチップ管（図示せず）を通じて排気し、空
間の圧力が１０^-4Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加
熱溶融により封じ切る。このようにして、アノードパネ
ルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体２５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。

【００６３】尚、カソードパネルＣＰとアノードパネル
ＡＰとを周縁部において接合する場合、接合は接着層を
用いて行ってもよいし、あるいは、上述のように、ガラ
スやセラミックス等の絶縁剛性材料から成る枠体２５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１５
７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ₈₀Ａｇ
₂₀（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（融点２
２７〜３７０゜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；Ｚｎ₉₅Ａ
ｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はん
だ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ₂Ｐ
ｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はん
だ；Ａｕ₈₈Ｇａ₁₂（融点３８１゜Ｃ）等のろう材（以上
の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。

【００６４】カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰ
と枠体２５の三者を接合する場合、上述のように、三者
を同時に接合してもよいし、あるいは、第１段階でカソ
ードパネルＣＰ又はアノードパネルＡＰのいずれか一方
と枠体２５とを接合し、第２段階でカソードパネルＣＰ
又はアノードパネルＡＰの他方と枠体２５とを接合して
もよい。三者同時接合や第２段階における接合を高真空
雰囲気中で行えば、カソードパネルＣＰとアノードパネ
ルＡＰと枠体２５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、
上述のように、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡ
Ｐと枠体２５と接着層とによって囲まれた空間を排気
し、真空とすることもできる。接合後に排気を行う場
合、接合時の雰囲気の圧力は常圧／減圧のいずれであっ
てもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大気であっ
ても、あるいは窒素ガスや周期律表０族に属するガス
（例えばＡｒガス）を含む不活性ガスであってもよい。

【００６５】接合後に排気を行う場合、排気は、上述の
ように、カソードパネルＣＰ及び／又はアノードパネル
ＡＰに予め接続されたチップ管を通じて行うことができ
る。チップ管は、典型的にはガラス管を用いて構成さ
れ、カソードパネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰ
の無効領域に設けられた貫通部の周囲に、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、表示装置全体を一旦加熱
してから降温させると、空間に残留ガスを放出させるこ
とができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去する
ことができるので、好適である。

【００６６】（実施の形態２）実施の形態２において
は、各種の電界放出素子の製造方法を説明する。尚、以
下に説明する各種の電界放出素子の製造においては、ゲ
ート電極の形成時、併せて、絶縁層上に接地電極を形成
すればよい。

【００６７】上述した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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】扁平型電界放出素子にあっては、電子放出
部を構成する材料として、カソード電極を構成する材料
よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ま
しく、どのような材料を選択するかは、カソード電極を
構成する材料の仕事関数、ゲート電極とカソード電極と
の間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等
に基づいて決定すればよい。電界放出素子におけるカソ
ード電極を構成する代表的な材料として、タングステン
（Φ＝４．５５ｅＶ）、ニオブ（Φ＝４．０２〜４．８
７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝４．５３〜４．９５ｅ
Ｖ）、アルミニウム（Φ＝４．２８ｅＶ）、銅（Φ＝
４．６ｅＶ）、タンタル（Φ＝４．３ｅＶ）、クロム
（Φ＝４．５ｅＶ）、シリコン（Φ＝４．９ｅＶ）を例
示することができる。電子放出部は、これらの材料より
も小さな仕事関数Φを有していることが好ましく、その
値は概ね３ｅＶ以下であることが好ましい。かかる材料
として、炭素（Φ＜１ｅＶ）、セシウム（Φ＝２．１４
ｅＶ）、ＬａＢ₆（Φ＝２．６６〜２．７６ｅＶ）、Ｂ
ａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、ＳｒＯ（Φ＝１．２
５〜１．６ｅＶ）、Ｙ₂Ｏ₃（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ
（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５
ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）、ＺｒＮ（Φ＝
２．９２ｅＶ）を例示することができる。仕事関数Φが
２ｅＶ以下である材料から電子放出部を構成すること
が、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、
必ずしも導電性を備えている必要はない。

【００７４】あるいは又、扁平型電界放出素子におい
て、電子放出部を構成する材料として、かかる材料の２
次電子利得δがカソード電極を構成する導電性材料の２
次電子利得δよりも大きくなるような材料から適宜選択
してもよい。即ち、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン
（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属；シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体；炭素やダイヤ
モンド等の無機単体；及び酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（Ｂ
ｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、フッ化バリウム（Ｂ
ａＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等の化合物の中
から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構
成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はな
い。

【００７５】扁平型電界放出素子にあっては、特に好ま
しい電子放出部の構成材料として、炭素、より具体的に
はダイヤモンドやグラファイト、カーボン・ナノチュー
ブ構造体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、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、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、表
示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対し
て極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命
化を図ることができる。

【００７６】カーボン・ナノチューブ構造体として、具
体的には、カーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン
・ナノファイバーを挙げることができる。より具体的に
は、カーボン・ナノチューブから電子放出部を構成して
もよいし、カーボン・ナノファイバーから電子放出部を
構成してもよいし、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から電子放出部を構成しても
よい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイ
バーは、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状
であってもよいし、場合によっては、カーボン・ナノチ
ューブ構造体は円錐状の形状を有していてもよい。カー
ボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、周
知のアーク放電法やレーザアブレーション法といったＰ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法やレーザＣＶＤ法、熱ＣＶＤ
法、気相合成法、気相成長法といった各種のＣＶＤ法に
よって製造、形成することができる。

【００７７】カーボン・ナノチューブとカーボン・ナノ
ファイバーとの相違は、これらの結晶性にある。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。尚、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
ューブであってもよいし、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多層カーボン・ナノ
チューブであってもよい。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。カーボン・ナノチューブ
あるいはカーボン・ナノファイバーとカーボン・ウィス
カーとの違いは明確ではないが、一般に、カーボン・ナ
ノチューブあるいはカーボン・ナノファイバーの直径は
１μｍ以下、例えば、１ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。

【００７８】カーボン・ナノチューブ構造体をプラズマ
ＣＶＤ法やレーザＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、気相合成法、
気相成長法といった各種のＣＶＤ法にてカソード電極の
所望の領域上に形成することができる。尚、このような
方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方
法と呼ぶ。そして、この場合、カーボン・ナノチューブ
構造体を形成した後、カーボン・ナノチューブ構造体を
ダイヤモンド状アモルファスカーボンで被覆してもよ
い。

【００７９】カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形
成方法において、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後述する選択成長領域
を構成する材料等に依存する。電子放出部は、巨視的に
はカーボン・ナノチューブ構造体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、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。

【００８０】カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形
成方法にあっては、プラズマＣＶＤ法における原料ガス
として、炭化水素系ガス、あるいは、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（Ｃ₂Ｈ
₆）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、エチレ
ン（Ｃ₂Ｈ₄）、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。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、形成されたカーボン・ナノチ
ューブ構造体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。

【００８１】そして、このようにプラズマＣＶＤ法によ
ってカーボン・ナノチューブを形成する場合、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１０¹⁶
ｍ^-3（１０⁷ｍｍ^-3）以上、好ましくは１０¹⁷ｍ^-3（１
０⁸ｍｍ^-3）以上、一層好ましくは１０¹⁹ｍ^-3（１０¹⁰
ｍｍ^-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ＣＶＤ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ＣＶＤ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Ｃ
ＶＤ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４００゜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。

【００８２】尚、このようにプラズマＣＶＤ法にてカー
ボン・ナノチューブあるいはカーボン・ナノファイバー
を形成する場合、電界放出素子におけるカソード電極の
上に、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）、カドミウム（Ｃｄ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀
（Ａｇ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウ
ム（Ｔｌ）から成る群から選択された少なくとも１種類
の金属、あるいは、これらの元素を含む合金、有機金属
から成る選択成長領域を形成することが好ましい。更に
は、これらの金属以外でも、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を用いるこ
とができる。場合によっては、これらの材料から適切な
材料を選択し、電界放出素子におけるカソード電極をか
かる材料から構成することもできる。

【００８３】選択成長領域を金属薄膜から構成すること
ができる。金属薄膜の形成方法として、物理的気相成長
法や、メッキ法（電気メッキ法及び無電解メッキ法を含
む）、化学的気相成長法を挙げることができる。物理的
気相成長法として、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極スパッタリング法、直流スパッタリング法、
直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリ
ング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビーム
スパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種
スパッタリング法、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。

【００８４】あるいは又、選択成長領域を形成する方法
として、例えば、選択成長領域を形成すべきカソード電
極の領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク）で
被覆した状態で、溶媒と金属粒子から成る層を選択成長
領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成した
後、溶媒を除去し、金属粒子を残す方法を挙げることが
できる。あるいは又、選択成長領域を形成する方法とし
て、例えば、選択成長領域を形成すべきカソード電極の
領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク）で被覆
した状態で、金属粒子を構成する金属原子を含む金属化
合物粒子をカソード電極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、選択成
長領域（一種の金属粒子の集まりである）をカソード電
極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選択成長
領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成した
後、溶媒を除去し、金属化合物粒子を残す方法を例示す
ることができる。金属化合物粒子は、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、選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以
外の領域を被覆した材料（例えば、マスク）を除去す
る。

【００８５】あるいは又、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（Ｓｎ）、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
を選択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の上に
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
選択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の上に堆
積させる工程から構成することができる。

【００８６】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、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。

【００８７】また、選択成長領域におけるカーボン・ナ
ノチューブ構造体の選択成長を一層確実なものとするた
めに、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、カーボン・ナノチューブ構造体の選択成長性
を一層向上させることができる。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、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。

【００８８】あるいは又、扁平型電界放出素子を、カー
ボン・ナノチューブ構造体を有機溶媒中に分散させたも
のをカソード電極の所望の領域上に塗布し、有機溶媒を
除去した後、カーボン・ナノチューブ構造体をダイヤモ
ンド状アモルファスカーボンで被覆する方法（より具体
的には、カーボン・ナノチューブ構造体をトルエンやア
ルコール等の有機溶媒中に分散させておき、かかる有機
溶媒をカソード電極の所望の領域上にスピンコーティン
グ法によって、あるいは又、ナノスプレー法やアトミッ
クスプレー法等の各種スプレー法によって塗布し、有機
溶媒を除去した後、カーボン・ナノチューブ構造体をダ
イヤモンド状アモルファスカーボン［ＤＬＣ］で被覆す
る方法）によって製造することもできる。尚、このよう
な方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第２の形成
方法と呼ぶ。

【００８９】ダイヤモンド状アモルファスカーボンの形
成方法として、ＣＶＤ法だけでなく、カソディアックカ
ーボン法（例えば、文献 "Properties of filtered-ion
-beam-deposited diamondlike carbon as a function o
f ion energy", P. J. Fallon, et al., Phys. Rev. B
48 (1993), pp 4777-4782 参照）、レーザアブレーショ
ン法、スパッタリング法といった各種のＰＶＤ法を挙げ
ることができる。ダイヤモンド状アモルファスカーボン
には、水素が含有されていてもよいし、窒素やボロン、
リン等がドーピングされていてもよい。ここで、ダイヤ
モンド状アモルファスカーボンは、波長５１４．５ｎｍ
のレーザ光を用いたラマン・スペクトルにおいて、波数
１４００乃至１６３０ｃｍ^-1の範囲で半値幅５０ｃｍ^-1
以上のピークを有することが好ましい。尚、ピークが１
４８０ｃｍ^-1より高波数側に存在する場合、波数１３３
０乃至１４００ｃｍ^-1にもう１つピークが存在する場合
もある。ダイヤモンド状アモルファスカーボンには、一
般のダイヤモンドと同じ結合であるｓｐ³を多く有する
（具体的には、例えば２０〜９０％有する）非晶質炭素
だけでなく、クラスターカーボンも包含される。尚、ク
ラスターカーボンに関しては、例えば、"Generation an
d deposition of fullerene- and nanotube-rich carbo
n thin films", M. Chhowalla, et al., Phil. Mag. Le
tts, 75 (1997), pp 329-335 を参照されたい。

【００９０】あるいは又、扁平型電界放出素子を、バイ
ンダー材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散させ
たものをカソード電極の所望の領域に例えば塗布した
後、バインダー材料の焼成あるいは硬化を行う方法（よ
り具体的には、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の有
機系バインダー材料や水ガラス等の無機系バインダー材
料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散したものを、
カソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、溶媒の
除去、バインダー材料の焼成・硬化を行う方法）によっ
て製造することもできる。尚、このような方法を、カー
ボン・ナノチューブ構造体の第３の形成方法と呼ぶ。塗
布方法として、スクリーン印刷法を例示することができ
る。また、有機系バインダー材料を用いる場合、場合に
よっては、電界放出素子の製造工程において、有機系バ
インダー材料からガスが発生することを防止するため、
焼成により有機系バインダー材料の一部あるいは全てを
除去してもよい。また、水ガラス等の無機系バインダー
材料を用いる場合、場合によっては、電界放出素子の製
造工程において、無機系バインダー材料からガスが発生
することを防止するため、エッチングにより無機系バイ
ンダー材料の一部あるいは全てを除去してもよい。

【００９１】あるいは又、扁平型電界放出素子を、カー
ボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液
をカソード電極上に塗布した後、金属化合物を焼成する
方法によって製造することもでき、これによって、金属
化合物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカー
ボン・ナノチューブ構造体がカソード電極表面に固定さ
れる。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ
構造体の第４の形成方法と呼ぶ。マトリックスは、導電
性を有する金属酸化物から成ることが好ましく、より具
体的には、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム−
錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、又は、酸化アンチモン
−錫から構成することが好ましい。焼成後、各カーボン
・ナノチューブ構造体の一部分がマトリックスに埋め込
まれている状態を得ることもできるし、各カーボン・ナ
ノチューブ構造体の全体がマトリックスに埋め込まれて
いる状態を得ることもできる。また、マトリックスの体
積抵抗率は、１×１０^-9Ω・ｍ乃至５×１０^-6Ω・ｍで
あることが望ましい。

【００９２】金属化合物溶液を構成する金属化合物とし
て、例えば、有機金属化合物、有機酸金属化合物、又
は、金属塩（例えば、塩化物、硝酸塩、酢酸塩）を挙げ
ることができる。有機酸金属化合物溶液として、有機錫
化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機
アンチモン化合物を酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは
硫酸）に溶解し、これを有機溶媒（例えば、トルエン、
酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）で希釈したもの
を挙げることができる。また、有機金属化合物溶液とし
て、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化
合物、有機アンチモン化合物を有機溶媒（例えば、トル
エン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）に溶解し
たものを例示することができる。溶液を１００重量部と
したとき、カーボン・ナノチューブ構造体が０．００１
〜２０重量部、金属化合物が０．１〜１０重量部、含ま
れた組成とすることが好ましい。溶液には、分散剤や界
面活性剤が含まれていてもよい。また、マトリックスの
厚さを増加させるといった観点から、金属化合物溶液
に、例えばカーボンブラック等の添加物を添加してもよ
い。また、場合によっては、有機溶媒の代わりに水を溶
媒として用いることもできる。

【００９３】カーボン・ナノチューブ構造体が分散され
た金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する方法とし
て、スプレー法、スピンコーティング法、ディッピング
法、ダイクォーター法、スクリーン印刷法を例示するこ
とができるが、中でもスプレー法を採用することが塗布
の容易性といった観点から好ましい。

【００９４】カーボン・ナノチューブ構造体が分散され
た金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属
化合物溶液を乾燥させて金属化合物層を形成し、次い
で、カソード電極上の金属化合物層の不要部分を除去し
た後、金属化合物を焼成してもよいし、金属化合物を焼
成した後、カソード電極上の不要部分を除去してもよい
し、カソード電極の所望の領域上にのみ金属化合物溶液
を塗布してもよい。

【００９５】また、金属化合物の焼成温度は、例えば、
金属塩が酸化されて導電性を有する金属酸化物となるよ
うな温度、あるいは又、有機金属化合物や有機酸金属化
合物が分解して、有機金属化合物や有機酸金属化合物を
構成する金属原子を含むマトリックス（例えば、導電性
を有する金属酸化物）が形成できる温度であればよく、
例えば、３００゜Ｃ以上とすることが好ましい。焼成温
度の上限は、電界放出素子あるいはカソードパネルの構
成要素に熱的な損傷等が発生しない温度とすればよい。

【００９６】カーボン・ナノチューブ構造体が分散され
た金属化合物溶液のカソード電極上への塗布中に、若し
くは塗布した後、支持体を加熱することが好ましい。こ
のようにすることで、カソード電極の表面に対してカー
ボン・ナノチューブ構造体が水平に近づく方向にセルフ
レベリングする前に塗布溶液の乾燥が始まる結果、カー
ボン・ナノチューブ構造体が水平にはならない状態でカ
ソード電極の表面にカーボン・ナノチューブ構造体を配
置することができる。即ち、カーボン・ナノチューブ構
造体が、支持体の法線方向に近づく方向に配向する確率
が高くなる。尚、支持体の加熱温度は、４０〜２５０゜
Ｃとすることが望ましく、より具体的には、金属化合物
溶液に含まれる溶媒の沸点以上の温度とすることが望ま
しい。

【００９７】電子放出部をカーボン・ナノチューブ構造
体とマトリックスから構成する場合、電子放出部の厚さ
は、カーボン・ナノチューブ構造体がマトリックスによ
って埋め込まれるに充分な厚さであればよく、例えば、
マトリックスの平均厚さとして５×１０^-8ｍ〜１×１０
^-4ｍを例示することができる。カーボン・ナノチューブ
構造体の先端部の突出量は、例えば、カーボン・ナノチ
ューブ構造体の直径の１．５倍以上であることが望まし
い。また、電子放出部を占めるカーボン・ナノチューブ
構造体の重量割合は、カーボン・ナノチューブ構造体と
マトリックスとの合計重量を１００としたとき、０．０
０１乃至４０であることが好ましい。

【００９８】カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形
成方法〜第４の形成方法にあっては、電子放出部の形成
後、電子放出部の表面の一種の活性化処理（洗浄処理）
を行うことが、電子放出部からの電子の放出効率の一層
の向上といった観点から好ましい。このような処理とし
て、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
理を挙げることができる。

【００９９】カーボン・ナノチューブ構造体の第２の形
成方法〜第４の形成方法にあっては、場合によっては、
例えば平均粒径１０ｎｍ乃至１μｍのシリカ、例えば平
均粒径５ｎｍ乃至３μｍのニッケル、銀に例示される粉
状物質あるいは粒状物質を、カーボン・ナノチューブ構
造体を分散させた有機溶媒、バインダー材料にカーボン
・ナノチューブ構造体を分散させたもの、金属化合物溶
液に添加してもよく、これによって、カーボン・ナノチ
ューブ構造体が粉状物質あるいは粒状物質に寄りかかる
ようにしてカソード電極に対して角度を持ってカソード
電極上に配置される。尚、シリカと銀といった異なる粉
状物質あるいは粒状物質を混合して用いてもよい。ま
た、マトリックスの厚さを増加させるといった観点か
ら、カーボン・ナノチューブ構造体を分散させた有機溶
媒、バインダー材料にカーボン・ナノチューブ構造体を
分散させたもの、金属化合物溶液に、カーボンブラック
等の添加物を添加してもよい。

【０１００】カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形
成方法〜第４の形成方法にあっては、電子放出部あるい
は選択成長領域は、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。

【０１０１】第２の構造を有する電界放出素子（平面型
電界放出素子あるいはクレータ型電界放出素子）、若し
くは第３の構造を有する電界放出素子（エッジ型電界放
出素子）にあっては、電子放出部に相当するカソード電
極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）やタンタ
ル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属；
これらの合金や化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、Ｗ
Ｓｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイ
ド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；あるいはダイヤモ
ンド等の炭素薄膜を例示することができる。かかるカソ
ード電極の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μｍ、好
ましくは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが望まし
いが、かかる範囲に限定するものではない。カソード電
極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や熱フィ
ラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組
合せ、スクリーン印刷法、メッキ法、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。

【０１０２】あるいは又、第２の構造（平面型電界放出
素子あるいはクレータ型電界放出素子）、第３の構造を
有する電界放出素子（エッジ型電界放出素子）、あるい
は、扁平型電界放出素子から成る第１の構造を有する電
界放出素子にあっては、カソード電極や電子放出部を、
導電性微粒子を分散させた導電性ペーストを用いて形成
することもできる。導電性微粒子としては、グラファイ
ト粉末；酸化バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、
金属粉末の少なくとも一種を混合したグラファイト粉
末；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。

【０１０３】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から成る第１の構造を有
する電界放出素子にあっては、カソード電極を構成する
材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タ
ンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）、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Ｔｉ
Ｎ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、Ｔ
ａＳｉ₂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。

【０１０４】第１の構造〜第３の構造を有する電界放出
素子においては、電界放出素子の構造に依存するが、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
し、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、かかる第１
開口部と連通する１つの第２開口部を絶縁層に設け、絶
縁層に設けられた１つの第２開口部内に１又は複数の電
子放出部が存在してもよい。

【０１０５】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、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せに
よって行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成
方法に依っては、第１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。

【０１０６】第１の構造を有する電界放出素子におい
て、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体層を設け
てもよい。あるいは又、カソード電極の表面あるいはそ
のエッジ部が電子放出部に相当している場合（即ち、第
２の構造あるいは第３の構造を有する電界放出素子にお
いては）、カソード電極を導電材料層、抵抗体層、電子
放出部に相当する電子放出層の３層構成としてもよい。
抵抗体層を設けることによって、電界放出素子の動作安
定化、電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗
体層を構成する材料として、シリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）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（Ｒ
ｕＯ₂）、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。

【０１０７】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）、
マンガン（Ｍｎ）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。

【０１０８】［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。

【０１０９】電子放出部１５Ａは、複数の所謂カーボン
・ナノチューブから成るカーボン・ナノチューブ構造体
１７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
選択成長領域１６が形成されている。

【０１１０】以下、扁平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１１の（Ａ）〜
（Ｃ）を参照して説明する。

【０１１１】［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に延びてい
る。

【０１１２】［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の部分の上に選択成長
領域１６を形成する。具体的には、例えばニッケル（Ｎ
ｉ）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、ニッケルから成る選択成長領域１６を得ることが
できる（図１１の（Ａ）参照）。尚、選択成長領域１６
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。

【０１１３】［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

【０１１４】［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。

【０１１５】［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。併せて、絶縁層
１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形成
することができる。次いで、ゲート電極１３及び絶縁層
１２、接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ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１３
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１１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。

【０１１６】［工程−Ｂ４］その後、カーボン・ナノチ
ューブ構造体１７から成る電子放出部１５Ａを選択成長
領域１６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、選択成長領域１６上にカーボン・
ナノチューブ構造体１７から成る電子放出部１５Ａを選
択的に形成する（図１１の（Ｃ）参照）。カソード電極
１１及びゲート電極１３、接地電極３０，３０Ａ，３０
Ｂ，３０Ｃがアルミニウムから構成されているので、カ
ーボン・ナノチューブ構造体がカソード電極１１及びゲ
ート電極１３の上に形成されることはない。電子放出部
１５Ａを構成するカーボン・ナノチューブ構造体１７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
された選択成長領域１６の上にカーボン・ナノチューブ
構造体１７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、カーボン・ナノチューブ構造体１
７のパターニング等は一切不要である。

【０１１７】［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

【０１１８】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。

【０１１９】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選択成長領域を形成する工
程と、（３）カーボン・ナノチューブ構造体から成る電
子放出部を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、接地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１２に示す。

【０１２０】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
極の上に選択成長領域を形成する工程と、（６）カーボ
ン・ナノチューブ構造体から成る電子放出部を選択成長
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１３の（Ａ）に示す。また、上
記工程（５）を図１３の（Ｂ）及び図１３の（Ｃ）に示
す。尚、この工程（５）にあっては、最上層（絶縁層１
２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１８で被覆する
（図１３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１８を除去することによって、第２開口部１４Ｂの
底部に選択成長領域１６を形成することができる（図１
３の（Ｃ）参照）。

【０１２１】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、選択成長領域１６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、選択成長領域１６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、選択成長領域１６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。

【０１２２】具体的には、選択成長領域１６を形成した
後、カーボン・ナノチューブ構造体１７を形成する前
に、選択成長領域１６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、露出した選択成長領域１６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に適用することもできる。

【０１２３】［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

【０１２４】また、上述の扁平型電界放出素子の製造方
法においては、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に適用する
こともできる。

【０１２５】 ［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

【０１２６】［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１６の（Ａ）に示
し、一部を切り欠いた模式的な斜視図を図１６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。

【０１２７】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１４の
（Ａ）、（Ｂ）、図１５の（Ａ）〜（Ｃ）、図１６の
（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

【０１２８】［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、２０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。

【０１２９】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１４の（Ａ）参照）。尚、
ゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。
ゲート電極１３は、例えば、絶縁層１２上に厚さ約２０
ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜と厚さ０．２μｍ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。併せ
て、絶縁層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３
０Ｃを形成することができる。

【０１３０】［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
１４の（Ｂ）参照）。開口部１４の直径を約２〜５０μ
ｍとする。

【０１３１】［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、接地電極３０，３０Ａ，
３０Ｂ，３０Ｃ上、絶縁層１２上、及び開口部１４の側
壁面上に剥離層５２を形成する（図１５の（Ａ）参
照）。かかる剥離層５２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。

【０１３２】［工程−Ｃ３］次に、図１５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
３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５３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５３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。

【０１３３】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。

【０１３４】［工程−Ｃ４］次に、図１５の（Ｃ）に示
すように、剥離層５２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５２と共に剥離層５２
上の導電性組成物層５３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
５３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１６
の（Ａ）、（Ｂ）に示す。図１６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１６の
（Ａ）は図１６の（Ｂ）の線Ａ−Ａに沿った模式的な一
部端面図である。図１６の（Ｂ）では、電子放出部１５
Ｂ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。

【０１３５】［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、接地電極、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、接地電極の電気抵抗
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、接地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。

【０１３６】［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１７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、図面の紙面垂直方
向に延びたストライプ状のカソード電極１１上に形成さ
れている。また、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方
向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３
はクロムから成る。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
１７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１
５Ｃ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。

【０１３７】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図１７の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、扁平型電界放出
素子の製造方法を説明する。

【０１３８】［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１７の（Ａ）参照）。尚、カソード電極１１は、図
面の紙面垂直方向に延びている。

【０１３９】［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１７の（Ｂ）
参照）。

【０１４０】［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。併せて、絶縁層１２上に接地電極３０，３
０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形成する。

【０１４１】［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１７の（Ｃ）
に示した電界放出素子を得ることができる。

【０１４２】［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
１８の（Ｃ）に示す。図１８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１
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１
８の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、かかる電界放出素子の
製造方法を説明する。

【０１４３】［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１８の（Ａ）参照）。

【０１４４】［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１８の（Ｂ）参照）。併せて、絶縁
層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形
成する。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１８の（Ｃ）参照）。

【０１４５】［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１９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、図面の紙面垂直
方向に延び、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に
延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はク
ロム（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。

【０１４６】以下、支持体等の模式的な一部断面図であ
る図１９の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、平面型電界放出
素子の製造方法を説明する。

【０１４７】［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１９の（Ａ）
参照）。尚、カソード電極１１は、図面の紙面垂直方向
に延びている。

【０１４８】［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。

【０１４９】［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１９の（Ｂ）参照）。尚、ゲート電極
１３は、図面の紙面左右方向に延びている。例えばスク
リーン印刷法にて、ストライプ状のゲート電極１３を絶
縁層１２上に、直接形成することもできる。併せて、絶
縁層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを
形成することができる。

【０１５０】［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１９の（Ｃ）参照）。

【０１５１】［平面型電界放出素子（その２）］図２０
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１９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。

【０１５２】［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。併せて、絶縁
層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ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１９の（Ｂ）に示したと同様である。

【０１５３】［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のエッチング速
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。

【０１５４】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２０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。

【０１５５】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。

【０１５６】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２０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。

【０１５７】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２０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。

【０１５８】図２０の（Ｂ）には、図２０の（Ａ）に示
した電界放出素子の変形例を示す。図２０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。

【０１５９】図２１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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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２１に示す電界放出素子を作製すること
もできる。

【０１６４】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２１に示す電界放出素子を作製
することもできる。

【０１６５】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。

【０１６６】尚、図１９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。

【０１６７】［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２５
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
２４の（Ｂ）に示す。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】［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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】［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。

【０１８４】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。

【０１８５】［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。

【０１８６】以下、図２２の（Ａ）、（Ｂ）、図２３の
（Ａ）、（Ｂ）、図２４の（Ａ）、（Ｂ）、図２５の
（Ａ）、（Ｂ）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２２の（Ａ）、図２３の（Ａ）、図２４の（Ａ）は模
式的な一部端面図であり、図２５の（Ａ）及び（Ｂ）は
模式的な一部断面図であり、図２２の（Ｂ）、図２３の
（Ｂ）及び図２４の（Ｂ）は、図２２の（Ａ）、図２３
の（Ａ）及び図２４の（Ａ）よりも広い範囲を模式的に
示す一部斜視図である。

【０１８７】［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２２の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。

【０１８８】［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２３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２
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。

【０１８９】［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２４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。

【０１９０】［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。

【０１９１】［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２５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。ゲート電極１３の形成と併せて、絶
縁層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを
形成する。

【０１９２】［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２５の（Ｂ）に示した電界放出素子を得る
ことができる。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】［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
２６の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明するが、支持体１
０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６１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。

【０１９６】［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２６の（Ａ）には、組成物層６１の形成直後の
状態を示す。

【０１９７】［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２６
の（Ｂ）に示す。

【０１９８】［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
２６の（Ｃ）に示す。

【０１９９】［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２５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。

【０２００】［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２７の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明す
る。

【０２０１】［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
２７の（Ａ）に示す。

【０２０２】［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２７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２７の（Ｂ）に示す。

【０２０３】［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２７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。

【０２０４】［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２５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。

【０２０５】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。

【０２０６】［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２８の（Ａ）、
（Ｂ）及び図２９の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明す
る。

【０２０７】［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。

【０２０８】［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。

【０２０９】［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２８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。

【０２１０】［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２８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。尚、ゲート電極１１３の形成と併せ
て、絶縁層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂを形
成する。

【０２１１】［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、接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ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１６０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１４
Ａ，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１６０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２９の（Ａ）に示す。

【０２１２】［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２９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。

【０２１３】［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３０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。

【０２１４】尚、図３０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３０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。

【０２１５】例えば、図３０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３１の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、以下、
説明する。

【０２１６】［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３
１の（Ａ）参照）。

【０２１７】［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３１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。尚、第２のゲート
電極２１３Ｂの形成と併せて、絶縁層１２上に接地電極
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形成する。

【０２１８】［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３１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。

【０２１９】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。

【０２２０】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。

【０２２１】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
３０の（Ｃ）に示した構成を得ることができる。

【０２２２】［スピント型電界放出素子：製造方法の変
形−１］先に、実施の形態１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３２の（Ａ）、（Ｂ）、図３
３の（Ａ）、（Ｂ）、図３４の（Ａ）、（Ｂ）及び図３
５を参照して説明するが、このスピント型電界放出素子
（図３５参照）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

【０２２３】［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。併せ
て、絶縁層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３
０Ｃを形成する。

【０２２４】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３２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。

【０２２５】［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３２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。

【０２２６】［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３３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。

【０２２７】［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３３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
３４の（Ａ）参照）。

【０２２８】［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３４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。

【０２２９】［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）

【０２３０】［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３５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。

【０２３１】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３６の
（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。図３６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３６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。

【０２３２】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。

【０２３３】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３７の（Ａ）
〜（Ｃ）を参照して説明する。図３７の（Ａ）は、対レ
ジスト選択比が相対的に小さい場合、図３７の（Ｃ）
は、対レジスト選択比が相対的に大きい場合、図３７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。

【０２３４】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。

【０２３５】［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。

【０２３６】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
３８の（Ａ）、（Ｂ）、図３９の（Ａ）、（Ｂ）、図４
０の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

【０２３７】［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。併せて、絶縁
層１２上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形
成する。

【０２３８】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３８
の（Ａ）に示す状態が得られる。

【０２３９】［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３８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。

【０２４０】［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
３９の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表６に
例示する。

【０２４１】 ［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

【０２４２】［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３９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。

【０２４３】［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４０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。

【０２４４】［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４０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。

【０２４５】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４１の（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら
説明する。図４１の（Ａ）、（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
かを示す図であり、図４１の（Ａ）は銅から成るマスク
材料層８２を用いた場合、図４１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４１の（Ａ）、（Ｂ）においては密着層
８０の図示を省略する。

【０２４６】銅から成るマスク材料層８２を用いた場合
（図４１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４１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。

【０２４７】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。

【０２４８】［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４２の
（Ａ）、（Ｂ）及び図４３を参照して説明する。

【０２４９】［工程−Ｐ０］先ず、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（図３８の（Ａ）〜図３９
の（Ａ）参照）、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８
１Ｂにマスク材料層８２を残す（図４２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８
１Ｃ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４
１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。

【０２５０】［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４２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４０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４２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。

【０２５１】［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４３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。

【０２５２】［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４４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。

【０２５３】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４５の（Ａ）、（Ｂ）、図
４６の（Ａ）、（Ｂ）、図４７の（Ａ）、（Ｂ）を参照
して説明する。

【０２５４】［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
４５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４５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。

【０２５５】［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４６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。

【０２５６】［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４６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４７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。

【０２５７】［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４７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４４
に示した電界放出素子を得ることができる。

【０２５８】［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４９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。

【０２５９】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４８の（Ａ）、（Ｂ）及び
図４９の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

【０２６０】［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４８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。

【０２６１】［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４８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。

【０２６２】［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４９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。

【０２６３】［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４９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。

【０２６４】［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５０を参照して説明する。

【０２６５】［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５０参照）。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。

【０２６６】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。

【０２６７】実施の形態においては、専ら、絶縁層１２
上に接地電極３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形成した
が、これらを支持体１０上に、カソード電極１１の形成
と同時に形成してもよいし、これらを絶縁層１２及び支
持体１０上に形成してもよい。

【０２６８】場合によっては、絶縁層１２上であって、
ゲート電極１３とゲート電極１３との間に、第２の方向
に延びる接地電極（有効領域Ａ_EF内に形成された一種の
櫛型の接地電極である）を更に設けてもよい。この場
合、この櫛型の接地電極は、構成の簡素化の観点から、
無効領域Ａ_IEの少なくとも一部に備えられた接地電極か
ら延在する構造とすることが好ましい。

【０２６９】また、絶縁層１２上に接地電極を設ける場
合、ゲート電極１３と接地電極とは同一平面内に存在し
ていなくともよい。即ち、無効領域Ａ_IEにおける絶縁層
１２の高さが有効領域Ａ_EFにおける絶縁層１２の高さよ
りも高い構造とし、かかる無効領域Ａ_IEにおける絶縁層
１２上に接地電極を形成してもよい。

【０２７０】また、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開口部を設
け、絶縁層にかかる複数の第１開口部に連通した複数の
第２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。

【０２７１】電界放出素子において、ゲート電極１３及
び絶縁層１２の上に更に第２の絶縁層９２を設け、第２
の絶縁層９２上に収束電極９３を設けてもよい。このよ
うな構造を有する電界放出素子の模式的な一部端面図を
図５１に示す。第２の絶縁層９２には、第１開口部１４
Ａに連通した第３開口部９４が設けられている。収束電
極９３の形成は、例えば、［工程−Ａ２］において、絶
縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成した
後、第２の絶縁層９２を形成し、次いで、第２の絶縁層
９２上にパターニングされた収束電極９３を形成した
後、収束電極９３、第２の絶縁層９２に第３開口部９４
を設け、更に、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを設
ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存して、
１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素
に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束電極
とすることもでき、あるいは又、有効領域を１枚のシー
ト状の導電材料で被覆した形式の収束電極とすることも
できる。このような構成にあっては、接地電極を第２の
絶縁層９２上に形成すればよい。尚、図５１において
は、スピント型電界放出素子を図示したが、その他の電
界放出素子とすることもできることは云うまでもない。
即ち、電子放出部として、実施の形態２にて説明した各
種の電子放出部とすることができる。

【０２７２】

【発明の効果】本発明においては、表示部分として機能
する有効領域を取り囲む無効領域の少なくとも一部に接
地電極が備えられているが故に、無効領域における帯電
発生を防止することができ、無効領域における帯電に起
因した異常放電の発生を効果的に抑制することができ
る。その結果、電界放出素子に損傷が生じたり、滅点等
の欠陥が発生することを確実に防止できるし、表示装置
の画像表示品質不良、表示装置の短寿命化といった問題
の発生を確実に抑制することができる。しかも、接地電
極の形成のために特別の工程やマスク作製が必要なく、
異常放電対策回路を設ける必要もなく、冷陰極電界電子
放出表示装置の製造工程の増加や製造コストの上昇を招
くことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、発明の実施の形態１における冷陰極電
界電子放出表示装置の模式的な一部端面図である。

【図２】図２は、発明の実施の形態１における冷陰極電
界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの構成要
素の配置を模式的に示す配置図である。

【図３】図３は、発明の実施の形態１における冷陰極電
界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの構成要
素の別の配置例を模式的に示す配置図である。

【図４】図４は、発明の実施の形態１における冷陰極電
界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの構成要
素の更に別の配置例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の構成要
素の更に別の配置例を模式的に示す配置図である。

【図６】図６は、発明の実施の形態１における冷陰極電
界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの構成要
素の更に別の配置例を模式的に示す配置図である。

【図７】図７は、発明の実施の形態１における冷陰極電
界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの構成要
素の更に別の配置例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における冷陰極電
界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの模式的
な部分的斜視図である。

【図９】図９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１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図９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１１】図１１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支持体
等の模式的な一部端面図である。

【図１２】図１２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支持体等の模式的な一部端
面図である。

【図１３】図１３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
ための支持体等の模式的な一部端面図である。

【図１４】図１４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１５】図１５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図１
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１６】図１６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１５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１７】図１７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１８】図１８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１９】図１９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２０】図２０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２１】図２１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２２】図２２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２３】図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２２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２４】図２４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２３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２５】図２５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２４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２６】図２６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２７】図２７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２８】図２８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２９】図２９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２８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３０】図３０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３１】図３１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３２】図３２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３５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３３】図３３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３２の
（Ｂ）に引き続き、図３５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３４】図３４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３３の
（Ｂ）に引き続き、図３５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３５】図３５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３６】図３６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３７】図３７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３８】図３８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３９】図３９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３８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４０】図４０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３９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４１】図４１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４２】図４２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４３】図４３は、図４２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４４】図４４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４５】図４５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４６】図４６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４５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４７】図４７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４６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−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−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５０】図５０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５１】図５１は、収束電極を有するスピント型冷陰
極電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。

【図５２】図５２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。

【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、Ａ_EF・・・有効領域、Ａ
_IE・・・無効領域、１０・・・支持体、１０Ａ・・・凹
部、１１，１１１，２１１・・・カソード電極、１１Ａ
・・・微小凹凸部、１１Ｂ・・・被覆層、１１１Ａ・・
・隆起部、１１１Ｂ・・・凹部、１１１Ｃ・・・先端
部、２１１Ａ・・・エッジ部、１２，１２Ａ，１２Ｂ，
１１２・・・絶縁層、１３，１１３，２１３Ａ，２１３
Ｂ，３１３・・・ゲート電極、１４・・・開口部、１４
Ａ・・・第１開口部、１４Ｂ・・・第２開口部、１５，
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ・・・電子放
出部、１６・・・選択成長領域、１７・・・カーボン・
ナノチューブ構造体、１８・・・剥離層、２０・・・基
板、２１・・・ブラックマトリックス、２２，２２Ｒ，
２２Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体層、２４・・・アノード電
極、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ・・・接地電極、４
０・・・カソード電極制御回路、４１・・・ゲート電極
制御回路、４２・・・アノード電極制御回路、５０・・
・剥離層、５１・・・導電材料層、５２・・・剥離層、
５３・・・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、９２・・・第２の絶縁層、９
３・・・収束電極、９４・・・第３開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐多 博史 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04

Claims (10)

【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の重複する領域に位置
   するゲート電極の部分に形成された第１開口部と、 （Ｆ）絶縁層に形成され、第１開口部と連通した第２開
   口部と、 （Ｇ）第２開口部の底部に露出した電子放出部、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、 表示部分として機能する有効領域を取り囲む無効領域の
   少なくとも一部に、接地電極が備え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】接地電極は絶縁層上に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。
3. 【請求項３】有効領域の平面形状は矩形であり、 接地電極は、有効領域の隣り合う２辺に平行に延びる
   「Ｌ」字状の平面形状を有することを特徴とする請求項
   ２に記載の冷陰極電界電子放出表示装置用カソードパネ
   ル。
4. 【請求項４】有効領域の平面形状は矩形であり、 接地電極は、有効領域の隣り合う２辺に平行に延びる
   「Ｌ」字状の平面形状を有する第１の接地電極と、該２
   辺によって形成されたコーナー部と対向するコーナー部
   に設けられた第２の接地電極から構成されていることを
   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】有効領域の平面形状は矩形であり、 接地電極は、有効領域の１辺、及び、該１辺と隣り合う
   ２辺に平行に延びる「コ」の字状の平面形状を有するこ
   とを特徴とする請求項２に記載の冷陰極電界電子放出表
   示装置用カソードパネル。
6. 【請求項６】カソードパネルと、アノード電極及び蛍光
   体層が形成されたアノードパネルとがそれらの周辺部で
   接合された冷陰極電界電子放出表示装置であって、 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の重複する領域に位置
   するゲート電極の部分に形成された第１開口部と、 （Ｆ）絶縁層に形成され、第１開口部と連通した第２開
   口部と、 （Ｇ）第２開口部の底部に露出した電子放出部、から成
   り、 カソードパネルには、更に、表示部分として機能する有
   効領域を取り囲む無効領域の少なくとも一部に、接地電
   極が備え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。
7. 【請求項７】接地電極は絶縁層上に形成されていること
   を特徴とする請求項６に記載の冷陰極電界電子放出表示
   装置。
8. 【請求項８】有効領域の平面形状は矩形であり、 接地電極は、有効領域の隣り合う２辺に平行に延びる
   「Ｌ」字状の平面形状を有す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。
9. 【請求項９】有効領域の平面形状は矩形であり、 接地電極は、有効領域の隣り合う２辺に平行に延びる
   「Ｌ」字状の平面形状を有する第１の接地電極と、該２
   辺によって形成されたコーナー部と対向するコーナー部
   に設けられた第２の接地電極から構成されていることを
   特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電子放出表示装
   置。
10. 【請求項１０】有効領域の平面形状は矩形であり、 接地電極は、有効領域の１辺、及び、該１辺と隣り合う
    ２辺に平行に延びる「コ」の字状の平面形状を有するこ
    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。