JP2003323853A - 冷陰極電界電子放出表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】たとえ、スペーサとアノード電極や収束電極と
の間に接触不良や導通不良が生じた場合であっても、こ
れらの間で放電が生じ難い構造を有する冷陰極電界電子
放出表示装置を提供する。 【解決手段】冷陰極電界電子放出表示装置は、収束電極
１５を有する複数の冷陰極電界電子放出素子が設けられ
たカソードパネルＣＰと、蛍光体層２３及びアノード電
極２４が設けられたアノードパネルＡＰとが、それらの
周縁部で接合されて成り、カソードパネルＣＰとアノー
ドパネルＡＰとの間には、導電性を有するセラミックス
から成るスペーサ本体３１、その上端面３１Ａに形成さ
れた第１電極３２、及び、その下端面３１Ｂに形成され
た第２電極３３から成る複数のスペーサ３１が配置され
ており、スペーサの上端部は第１の抵抗体層３４を介し
てアノード電極２４と接し、下端部は第２の抵抗体層３
５を介して収束電極１５と接している。

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
出表示装置に関し、更に詳しくは、改良されたスペーサ
を備えた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１７に、電界放出素子を備えた冷陰極電
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（Ｓ
ｐｉｎｄｔ）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１１
と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された第
１絶縁層１２と、第１絶縁層１２上に形成されたゲート
電極１３と、第１絶縁層１２及びゲート電極１３上に形
成された第２絶縁層１４と、第２絶縁層１４上に設けら
れた収束電極１５と、収束電極１５及び第２絶縁層１４
に設けられた第１開口部１６と、ゲート電極１３に設け
られた第２開口部１７と、第１絶縁層１２に設けられた
第３開口部１８と、第３開口部１８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１９
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（図１７において、カソード電極１１は図面水
平方向に延び、ゲート電極１３は図面垂直方向に延び
る）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設けられ
ている。収束電極１５は、有効領域（実際の表示部分と
して機能する領域）を覆う１枚のシート状の形状を有す
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２３（カラー表示の場
合、赤色発光蛍光体層２３Ｒ、緑色発光蛍光体層２３
Ｇ、青色発光蛍光体層２３Ｂ）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２４から構成され
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、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２３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２３と蛍光体層
２３との間の基板２０上には、光吸収層（ブラックマト
リックスとも呼ばれる）２１が形成されている。また、
光吸収層２１の上には隔壁２２が形成されている。隔壁
２２の一部が後述するスペーサ２３１を保持するスペー
サ保持部３０として機能する。

【０００６】アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ
とを、電子放出領域ＥＡと蛍光体層２３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及び収束電極１５には相
対的に負電圧がカソード電極制御回路４０及び収束電極
制御回路４１から印加され、ゲート電極１３には相対的
に正電圧がゲート電極制御回路４２から印加され、アノ
ード電極２４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４３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４２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４２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１９から電子が放出され、この電子
がアノード電極２４に引き付けられ、アノード電極２４
を通過し、蛍光体層２３に衝突する。その結果、蛍光体
層２３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１９に印加される電圧によ
って制御される。

【０００８】このような表示装置においては、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
囲まれた空間が高真空となっているが故に、アノードパ
ネルＡＰとカソードパネルＣＰとの間にスペーサ２３１
を配しておかないと、大気圧によって表示装置が損傷を
受けてしまう。

【０００９】通常、スペーサ２３１は、導電性を有する
セラミックスから作製されている。そして、例えば、特
表平１１−５００８５６に開示されたスペーサにおいて
は、図１７に示すように、スペーサ２３１の上端面にエ
ッジ金属被覆ストリップ２３２Ａが形成され、スペーサ
２３１の下端面にエッジ金属被覆ストリップ２３２Ｂが
形成されている。尚、金属被覆ストリップ２３２Ａはア
ノード電極制御回路４３に接続され、金属被覆ストリッ
プ２３２Ｂは収束電極制御回路４１に接続されている。
具体的には、スペーサ２３１の長手方向端部に接続部が
設けられており、アノード電極制御回路４３から延びる
配線及び収束電極制御回路４１から延びる配線と、金属
被覆ストリップ２３２Ａ，２３２Ｂとはコネクターによ
って接続されている。このようなエッジ金属被覆ストリ
ップ２３２Ａ，２３２Ｂを形成することによって、スペ
ーサ２３１の上部の電位はアノード電極２４の電位と等
しくなり、スペーサ２３１の下部の電位は収束電極１５
の電位と等しくなる。その結果、スペーサ近傍の電界に
起因した電子軌道の歪みの修正を行うことができるとさ
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一対の隔壁
２２によって構成されたスペーサ保持部３０の間にスペ
ーサ２３１を嵌め込んでいるが、嵌め込み状態によって
は、スペーサ２３１の上端面に形成された金属被覆スト
リップ２３２とアノード電極２４との接触、あるいは
又、スペーサ２３１の下端面に形成された金属被覆スト
リップ２３２Ｂと収束電極１５との接触が不良となった
り、エッジ金属被覆ストリップ２３２Ａ，２３２Ｂの表
面や、アノード電極２４、収束電極１５の表面に酸化膜
等の絶縁膜が存在すると、スペーサ２３１とアノード電
極２４との間の導通不良、あるいは又、スペーサ２３１
と収束電極１５との間の導通不良が生じる。

【００１１】このような現象が生じ、しかも、何らかの
事情によって、アノード電極制御回路４３から延びる配
線と金属被覆ストリップ２３２Ａとの接続不良、あるい
は、収束電極制御回路４１から延びる配線と金属被覆ス
トリップ２３２Ｂとの接続不良が生じると、最悪の場
合、スペーサ２３１が、アノード電極２４と等電位とな
ったり、収束電極１５と等電位となってしまう。スペー
サ２３１がアノード電極２４と等電位となると、スペー
サ２３１と収束電極１５との間で放電が発生し易くな
る。あるいは又、スペーサ２３１が収束電極１５と等電
位となると、スペーサ２３１とアノード電極２４との間
で放電が発生し易くなる。そして、このような放電によ
って、アノード電極２４や収束電極１５、更には、表示
装置全体の損傷が発生する虞がある。

【００１２】従って、本発明の目的は、たとえ、スペー
サとアノード電極あるいは収束電極との間に接触不良や
導通不良が生じ、しかも、スペーサの電位が所定の電位
から逸脱した場合であっても、スペーサとアノード電
極、あるいは、スペーサと収束電極との間で放電が生じ
難い構造を有する冷陰極電界電子放出表示装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示
装置は、収束電極を有する複数の冷陰極電界電子放出素
子が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノー
ド電極が設けられたアノードパネルとが、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の有効領域におけるカ
ソードパネルとアノードパネルとの間には、複数のスペ
ーサが配置されており、スペーサは、導電性を有するセ
ラミックスから成るスペーサ本体と、スペーサ本体の上
端面に形成された第１電極と、スペーサ本体の下端面に
形成された第２電極とから構成されており、スペーサの
上端部は、第１の抵抗体層を介してアノード電極と接し
ており、スペーサの下端部は、第２の抵抗体層を介して
収束電極と接していることを特徴とする。

【００１４】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置においては、第１電極上に第１の抵抗体層
が形成され、第２電極上に第２の抵抗体層が形成されて
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、本発明の第１Ａの態様に係る冷陰極電界電子放
出表示装置と呼ぶ。あるいは又、第１電極と接するアノ
ード電極の部分には第１の抵抗体層が形成され、第２電
極と接する収束電極の部分には第２の抵抗体層が形成さ
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、本発明の第１Ｂの態様に係る冷陰極電界電
子放出表示装置と呼ぶ。

【００１５】尚、本発明の第１Ａの態様と本発明の第１
Ｂの態様を組み合わせてもよい。具体的には、 スペーサの上部構造を本発明の第１Ａの態様におけ
るスペーサの上部構造とし、スペーサの下部構造を本発
明の第１Ｂの態様におけるスペーサの下部構造とし、収
束電極の構成を本発明の第１Ｂの態様とする態様、 スペーサの上部構造を本発明の第１Ｂの態様におけ
るスペーサの上部構造とし、スペーサの下部構造を本発
明の第１Ａの態様におけるスペーサの下部構造とし、ア
ノード電極の構成を本発明の第１Ｂの態様とする態様、 スペーサの上部構造及び下部構造を本発明の第１Ａ
の態様におけるスペーサの上部構造及び下部構造とし、
アノード電極及び収束電極の構成を本発明の第１Ｂの態
様とする態様、 とすることができる。

【００１６】上記の各種の態様を含む本発明の第１の態
様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、第１
の抵抗体層及び第２の抵抗体層の抵抗値は、１×１０⁵
Ω乃至１×１０⁸Ωであることが好ましい。第１の抵抗
体層及び第２の抵抗体層の厚さは、例えば、０．１μｍ
〜１０μｍであることが望ましいが、このような範囲に
限定するものではない。あるいは又、第１の抵抗体層及
び第２の抵抗体層は、アノード電極と収束電極との電位
差によって絶縁破壊が生じないような抵抗値及び／又は
厚さとすることが望ましい。

【００１７】あるいは又、第１の抵抗体層の厚さを
ｔ₁、長さをＬ₁、幅をＷ₁、第１の抵抗体層を構成する
材料の比誘電率をε₁、第２の抵抗体層の厚さをｔ₂、長
さをＬ₂、幅をＷ₂、第２の抵抗体層を構成する材料の比
誘電率をε₂、真空の誘電率をε ₀としたとき、 ε₀×ε₁×（Ｌ₁×Ｗ₁／ｔ₁）＜Ｃ ε₀×ε₂×（Ｌ₂×Ｗ₂／ｔ₂）＜Ｃ を満足することが望ましい。ここで、「Ｃ」は、アノー
ド電極と収束電極との間の静電容量である。

【００１８】また、上記の各種の態様を含む本発明の第
１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、第１電極とアノード電極とは等電位であり（即ち、
第１電極及びアノード電極はアノード電極制御回路に接
続され）、第２電極と収束電極とは等電位である（即
ち、第２電極と収束電極は収束電極制御回路に接続され
ている）構成とすることが好ましい。

【００１９】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、収束電極
を有する複数の冷陰極電界電子放出素子が設けられたカ
ソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられ
たアノードパネルとが、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
子放出表示装置の有効領域におけるカソードパネルとア
ノードパネルとの間には、複数のスペーサが配置されて
おり、スペーサは、導電性を有するセラミックスから成
るスペーサ本体と、スペーサ本体の上部側面の少なくと
も一方のアノード電極と離間した位置に形成された第１
電極と、スペーサ本体の下部側面の少なくとも一方の収
束電極と離間した位置に形成された第２電極とから構成
されており、スペーサの上端面は、アノード電極と接し
ており、スペーサの下端面は、収束電極と接しているこ
とを特徴とする。

【００２０】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出表示装置にあっては、第１電極とアノード電極とは
等電位であり（即ち、第１電極及びアノード電極はアノ
ード電極制御回路に接続され）、第２電極と収束電極と
は等電位である（即ち、第２電極と収束電極は収束電極
制御回路に接続されている）構成とすることが好まし
い。

【００２１】また、本発明の第２の態様に係る冷陰極電
界電子放出表示装置にあっては、スペーサ本体の体積抵
抗率は、１×１０²Ω・ｍ乃至１×１０⁹Ω・ｍであるこ
とが好ましい。尚、本発明の第１の態様若しくは第２の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置におけるスペー
サ本体を構成する導電性を有するセラミックスとは、セ
ラミックスの体積抵抗率が、１×１０²Ω・ｍ乃至１×
１０⁹Ω・ｍであるものを意味する。

【００２２】本発明の第２の態様と、本発明の第１Ａ、
第１Ｂの態様とを組み合わせてもよい。具体的には、 スペーサの上部構造を本発明の第２の態様における
スペーサの上部構造とし、スペーサの下部構造を本発明
の第１Ａの態様におけるスペーサの下部構造とする態
様、 スペーサの上部構造を本発明の第２の態様における
スペーサの上部構造とし、スペーサの下部構造を本発明
の第１Ｂの態様におけるスペーサの下部構造とし、収束
電極の構成を本発明の第１Ｂの態様とする態様、 スペーサの上部構造を本発明の第２の態様における
スペーサの上部構造とし、スペーサの下部構造を本発明
の第１Ａの態様におけるスペーサの下部構造とし、収束
電極の構成を本発明の第１Ｂの態様とする態様、 スペーサの下部構造を本発明の第２の態様における
スペーサの下部構造とし、スペーサの上部構造を本発明
の第１Ａの態様におけるスペーサの上部構造とする態
様、 スペーサの下部構造を本発明の第２の態様における
スペーサの下部構造とし、スペーサの上部構造を本発明
の第１Ｂの態様におけるスペーサの上部構造とし、アノ
ード電極の構成を本発明の第１Ｂの態様とする態様、 スペーサの下部構造を本発明の第２の態様における
スペーサの下部構造とし、スペーサの上部構造を本発明
の第１Ａの態様におけるスペーサの上部構造とし、アノ
ード電極の構成を本発明の第１Ｂの態様とする態様、 スペーサの上部構造及び下部構造を本発明の第２の
態様におけるスペーサの上部構造及び下部構造とし、ア
ノード電極及び収束電極の構成を本発明の第１Ｂの態様
とする態様、 とすることができる。

【００２３】本発明の第１の態様若しくは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置（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、スペ
ーサ本体をその長手方向と直角の仮想平面で切断したと
きのスペーサ本体の断面形状は、細長い矩形である。ス
ペーサ本体の高さ、厚さ、長さは、冷陰極電界電子放出
表示装置の仕様等に基づき決定すればよく、例えば、ス
ペーサ本体の厚さとして２０μｍ〜２００μｍ、例え
ば、５０μｍを例示することができる。スペーサ本体の
長手方向端部に接続部を設ければ、第１電極をアノード
電極制御回路にコネクターを用いて容易に接続でき、第
２電極を収束電極制御回路にコネクターを用いて容易に
接続できる。

【００２４】所謂グリーンシートを成形した後、グリー
ンシートを焼成してグリーンシート焼成品（切断前のス
ペーサ本体）を得る。そして、かかるグリーンシート焼
成品の一方の面に第１電極を形成し、更に、第１電極上
に第１の抵抗体層を形成し、グリーンシート焼成品の他
方の面に第２電極を形成し、更に、第２電極上に第２の
抵抗体層を形成した後、かかるグリーンシート焼成品を
切断することによって、本発明の第１Ａの態様に係る冷
陰極電界電子放出表示装置におけるスペーサを製造する
ことができる。あるいは又、所謂グリーンシートを成形
した後、グリーンシートを焼成してグリーンシート焼成
品（切断前のスペーサ本体）を得る。そして、かかるグ
リーンシート焼成品の一方の面に第１電極を形成し、グ
リーンシート焼成品の他方の面に第２電極を形成した
後、かかるグリーンシート焼成品を切断する。次いで、
第１電極上に第１の抵抗体層を形成し、第２電極上に第
２の抵抗体層を形成することによっても、本発明の第１
Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置におけるス
ペーサを製造することができる。また、所謂グリーンシ
ートを成形した後、グリーンシートを焼成してグリーン
シート焼成品（切断前のスペーサ本体）を得る。そし
て、かかるグリーンシート焼成品の一方の面に第１電極
を形成し、グリーンシート焼成品の他方の面に第２電極
を形成した後、かかるグリーンシート焼成品を切断する
ことによって、本発明の第１Ｂの態様に係る冷陰極電界
電子放出表示装置におけるスペーサを製造することがで
きる。更には、所謂グリーンシートを成形した後、グリ
ーンシートを焼成してグリーンシート焼成品（切断前の
スペーサ本体）を得る。そして、かかるグリーンシート
焼成品の一方の面の所望の部分に第１電極及び第２電極
を形成し、必要に応じて、グリーンシート焼成品の他方
の面の所望の部分に第１電極及び第２電極を形成した
後、かかるグリーンシート焼成品を切断することによっ
て、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示
装置におけるスペーサを製造することができる。

【００２５】スペーサ本体を構成するセラミックスとし
て、ムライトやアルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸
ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸
塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料に、酸化
チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニ
ッケルを添加したもの等を例示することができる。

【００２６】第１電極や第２電極の形成方法として、物
理的気相成長法（ＰＶＤ法）や化学的気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）、電気メッキ法及び無電解メッキ法を含むメッキ
法、スクリーン印刷法を挙げることができる。第１電極
及び第２電極は、周知の導電材料から構成することがで
きる。ＰＶＤ法として、電子ビーム加熱法、抵抗加熱
法、フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法、プラズマ蒸
着法、２極スパッタリング法、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、Ｒ
Ｆ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。

【００２７】また、第１の抵抗体層や第２の抵抗体層の
形成方法として、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸
着法を含む各種の真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶ
Ｄ法やイオンプレーティング法、スクリーン印刷法等を
挙げることができる。第１の抵抗体層や第２の抵抗体層
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（ＲｕＯ
₂）、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。

【００２８】アノードパネルにおいて、冷陰極電界電子
放出素子から放出された電子が先ず衝突する部位は、ア
ノード電極である。即ち、基板上に蛍光体層が形成さ
れ、蛍光体層上にアノード電極が形成されている。アノ
ード電極は、更に、後述するスペーサ保持部や隔壁も覆
っている。

【００２９】アノード電極の構成材料として、例えば、
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。

【００３０】本発明にあっては、アノードパネルを構成
する基板上に、スペーサを保持するためのスペーサ保持
部を設けることが好ましい。スペーサ保持部を、例え
ば、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆ
ｅ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛（Ｚｎ）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、これらの金属から構成された合金；酸化インジウム
−錫（ＩＴＯ）；酸化インジウム−亜鉛（ＩＸＯ）；酸
化錫（ＳｎＯ₂）；アンチモンドープの酸化錫；インジ
ウム又はアンチモンドープの酸化チタン（ＴｉＯ₂）；
酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）；インジウム又はアンチモ
ンドープの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）；ポリイミド
樹脂；低融点ガラスから構成することができ、電気メッ
キ法や無電解メッキ法を含むメッキ法、溶射法、スクリ
ーン印刷法、ディスペンサを用いた方法、サンドブラス
ト形成法、ドライフィルム法、感光法によって形成する
ことができる。スペーサ保持部を形成した後、スペーサ
保持部の頂面を研磨し、スペーサ保持部の頂面の平坦化
を図ってもよい。

【００３１】ここで、ドライフィルム法とは、基板上に
感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によって
スペーサ保持部形成予定部位の感光性フィルムを除去
し、除去によって生じた開口部にスペーサ保持部形成用
の材料を埋め込み、必要に応じて、スペーサ保持部形成
用の材料を焼成する方法である。感光性フィルムは焼成
によって燃焼、除去され、あるいは又、薬品によって除
去され、開口部に埋め込まれたスペーサ保持部形成用の
材料が残り、スペーサ保持部となる。感光法とは、基板
上に感光性を有するスペーサ保持部形成用の材料層を形
成し、露光及び現像によってこの材料層をパターニング
した後、焼成を行う方法である。サンドブラスト形成法
とは、例えば、スクリーン印刷法やロールコーター、ド
クターブレード、ノズル吐出式コーター等を用いてスペ
ーサ保持部形成用材料層を基板上に形成し、乾燥及び／
又は焼成した後、スペーサ保持部を形成すべきスペーサ
保持部形成用材料層の部分をマスクで被覆し、次いで、
露出したスペーサ保持部形成用材料層の部分をサンドブ
ラスト法によって除去する方法である。溶射法において
は、隔壁を形成しない基板の部分をマスクで覆うが、こ
のマスクを、開口を有する板状材料（シート状材料）か
ら構成することもできるが、所謂感光性材料から構成す
ることが好ましい。そして、後者の場合、感光性材料層
を基板上に形成し、次いで、この感光性材料層を露光、
現像することによって、感光性材料層から成り、開口を
有するマスクをスペーサ保持部形成用材料層上に形成す
ることができる。

【００３２】本発明において、アノードパネルには、更
に、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層か
ら放出された二次電子が他の蛍光体層に入射し、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、蛍光体層から反跳した電子、ある
いは、蛍光体層から放出された二次電子が隔壁を越えて
他の蛍光体層に向かって侵入したとき、これらの電子が
他の蛍光体層と衝突することを防止するための、隔壁
が、複数、設けられていることが好ましい。複数の隔壁
を設ける場合、複数の隔壁の一部分がスペーサ保持部と
して機能する構成とすることが好ましく、この場合に
は、スペーサ保持部の形成と同時に（一緒に）隔壁を形
成することができる。

【００３３】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。

【００３４】蛍光体層からの光を吸収する光吸収層が隔
壁と基板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。ここで、光
吸収層は、所謂ブラックマトリックスとして機能する。
光吸収層を構成する材料として、蛍光体層からの光を９
９％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
と接する。光吸収層は、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。

【００３５】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。蛍光体層が隔壁の間に形成されている
場合、隔壁で取り囲まれたアノードパネルを構成する基
板の部分の上に蛍光体層が形成されている。

【００３６】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（赤色発光蛍光体スラリー）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
色発光蛍光体スラリー）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（青色発光蛍光体スラリー）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。

【００３７】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。

【００３８】アノードパネルを構成する基板は、少なく
とも表面が絶縁性部材より構成されていればよく、ガラ
ス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基
板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜
が形成された半導体基板を挙げることができるが、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。カソードパネルを構成する支持体も、アノードパネ
ルを構成する基板と同様のものを使用することができ
る。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネル及び／又はアノードパネルに予め接続されたチ
ップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的
にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び／
又はアノードパネルの無効領域に設けられた貫通部の周
囲に、フリットガラス又は上述の低融点金属材料を用い
て接合され、空間が所定の真空度に達した後、熱融着に
よって封じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極
電界電子放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させ
ると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残
留ガスを排気により空間外へ除去することができるの
で、好適である。

【００４２】冷陰極電界電子放出素子に関しては、後に
詳述する。

【００４３】一対の隔壁の間にスペーサを嵌め込んだと
き、スペーサの上端部あるいは上端面とアノード電極と
の接触、あるいは又、スペーサの下端部あるいは下端面
と収束電極との接触が不良となったり、第１電極や第２
電極、アノード電極、収束電極の表面に酸化膜等の絶縁
膜が存在した場合、スペーサとアノード電極との間の導
通不良、あるいは又、スペーサと収束電極との間の導通
不良が生じる。しかしながら、本発明においては、スペ
ーサ本体に設けられた第１電極とアノード電極との間に
は第１の抵抗体層あるいはスペーサ本体それ自体が存在
し、スペーサ本体に設けられた第２電極と収束電極との
間には第２の抵抗体層あるいはスペーサ本体それ自体が
存在する。それ故、このような現象が生じ、しかも、何
らかの事情によって、アノード電極制御回路から延びる
配線と第１電極との接続不良、あるいは、収束電極制御
回路から延びる配線と第２電極との接続不良が生じ、最
悪の場合、たとえ、スペーサが、アノード電極と等電位
となったり、収束電極と等電位となったとしても、第１
の抵抗体層あるいは第２の抵抗体層を介して、あるいは
又、スペーサ本体それ自体を介して、スペーサから電流
が収束電極あるいはアノード電極に徐々に流れる結果、
スペーサと収束電極との間、あるいは、スペーサとアノ
ード電極との間での放電電流による損傷発生を効果的に
防止することができ、安定した冷陰極電界電子放出表示
装置の動作を保証することができる。

【００４４】

【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。

【００４５】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置（以
下、表示装置と略称する）に関する。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、図２の
（Ａ）にスペーサの模式的な部分側面図を示す。また、
カソードパネルの模式的な部分的斜視図を図３に示す。
尚、図３においては、第２絶縁層及び収束電極を除いて
表示している。また、アノードパネルにおける隔壁、蛍
光体層及びスペーサの配置を模式的に示す配置図を、図
４〜図６に例示する。ここで、図１の模式的な一部端面
図は、図４の線Ａ−Ａに沿った一部端面図である。

【００４６】実施の形態１の表示装置は、収束電極１５
を有する複数の冷陰極電界電子放出素子が設けられたカ
ソードパネルＣＰと、蛍光体層２３及びアノード電極２
４が設けられたアノードパネルＡＰとが、それらの周縁
部で接合されて成り、カソードパネルＣＰとアノードパ
ネルＡＰとの間の空間は真空となっている。より具体的
には、実施の形態１のアノードパネル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２３（カラー表示の場
合、赤色発光蛍光体層２３Ｒ、緑色発光蛍光体層２３
Ｇ、青色発光蛍光体層２３Ｂ）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２４から構成されている。そして、基板２０上
には、隔壁２２が形成されており、隔壁２２と隔壁２２
との間の基板２０の部分の上には蛍光体層２３が形成さ
れている。アノード電極２４は、蛍光体層２３の上から
隔壁２２の上に亙って、有効領域全体に形成されてい
る。図１に示したアノードパネルＡＰにあっては、隔壁
２２と基板２０との間に、蛍光体層２３からの光を吸収
する光吸収層（ブラックマトリックス）２１が形成され
ている。光吸収層２１は、酸化クロム／クロム積層膜か
ら成る。

【００４７】隔壁２２の一部は、スペーサ保持部３０と
して機能する。具体的には、一部の隔壁２２の端部は
「Ｔ」字状となっており、「Ｔ」字の横棒の部分がスペ
ーサ保持部３０に相当する。一対のスペーサ保持部３０
の間隔を５５μｍ、高さを約５０μｍとした。尚、一部
の隔壁２２の端部に突出部を設け、この突出部からスペ
ーサ保持部を構成することもできる。また、隔壁２２と
は別個にスペーサ保持部３０を設けてもよい。以下に説
明する実施の形態においても同様である。

【００４８】そして、表示装置の有効領域（実際の表示
部分として機能する領域）におけるカソードパネルＣＰ
とアノードパネルＡＰとの間には複数のスペーサが配置
されている。具体的には、スペーサ保持部３０として機
能する一対の隔壁２２の間に、スペーサの上部が挟み込
まれている。

【００４９】一方、図１に示した表示装置における冷陰
極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）
は、円錐形の電子放出部１９を備えた、所謂スピント型
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上に形成された第１絶縁層１２と、第１
絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、第１絶縁
層１２及びゲート電極１３上に形成された第２絶縁層１
４と、第２絶縁層１４上に設けられた収束電極１５と、
収束電極１５及び第２絶縁層１４に設けられた第１開口
部１６と、ゲート電極１３に設けられた第２開口部１７
と、第１絶縁層１２に設けられた第３開口部１８と、第
３開口部１８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１９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（図１におい
て、カソード電極１１は図面水平方向に延び、ゲート電
極１３は図面垂直方向に延びる）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し、電子放出領域ＥＡであ
る）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。
収束電極１５は、有効領域（実際の表示部分として機能
する領域）を覆う１枚のシート状の形状を有する。更
に、かかる電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの
有効領域内に、通常、２次元マトリックス状に配列され
ている。

【００５０】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２３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。

【００５１】スペーサは、導電性を有するセラミックス
（具体的には、酸化チタン及び酸化クロムが添加された
アルミナ）から成るスペーサ本体３１と、スペーサ本体
３１の上端面３１Ａに形成された第１電極３２と、スペ
ーサ本体３１の下端面３１Ｂに形成された第２電極３３
とから構成されている。スペーサ本体３１は、具体的に
は、酸化チタン及び酸化クロムを含むアルミナから成
る、導電性を有するセラミックスから構成されている。
スペーサ本体３１の長さを１００ｍｍ、厚さを５０μ
ｍ、高さを１ｍｍとした。スペーサ本体３１をその長手
方向と直角の仮想平面で切断したときのスペーサ本体３
１の断面形状は、細長い矩形である。そして、第１電極
３２上には第１の抵抗体層３４が形成され、第２電極３
３上には第２の抵抗体層３５が形成されている。第１電
極３２及び第２電極３３を、厚さ１μｍのクロム（Ｃ
ｒ）膜から構成し、第１の抵抗体層３４及び第２の抵抗
体層３５を、厚さ１μｍのＳｉＣから構成した。第１の
抵抗体層３４及び第２の抵抗体層３５の抵抗値は約１０
０キロΩである。そして、スペーサの上端部は、第１の
抵抗体層３４を介してアノード電極２４と接しており、
スペーサの下端部は、第２の抵抗体層３５を介して収束
電極１５と接している。スペーサ本体３１の長手方向端
部に位置する第１電極３２の部分及び第２電極３３の部
分には接続部（図示せず）が設けられており、これらの
接続部に、アノード電極制御回路４３から延びる配線
（図示せず）、及び、収束電極制御回路４１から延びる
配線（図示せず）がコネクター（図示せず）を用いて接
続されている。

【００５２】隔壁２２、スペーサ保持部３０、スペーサ
本体３１及び蛍光体層２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）
の配置状態を模式的に図４〜図６に示す。尚、図４〜図
６においては、隔壁２２、スペーサ保持部３０及びスペ
ーサ本体３１を明示するために、これらに斜線を付し
た。図４あるいは図５に示す例にあっては、隔壁２２の
平面形状は、格子形状（井桁形状）である。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２３の四方を取り囲む形状である。一方、図６
に示す例にあっては、隔壁２２の平面形状は、略矩形の
蛍光体層２３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である。尚、図６に示した例にお
いては、隔壁２２の長さは約２００μｍであり、幅（厚
さ）は約２５μｍであり、高さは約５０μｍである。ま
た、長さ方向に沿った隔壁２２と隔壁２２との間の隙間
は約１００μｍであり、幅（厚さ）方向に沿った隔壁２
２の形成ピッチは約１１０μｍである。スペーサ保持部
３０を構成する隔壁の「Ｔ」字の横棒の部分の長さは約
４０μｍである。

【００５３】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には相対的に負電圧がカソード電
極制御回路４０から印加され、収束電極１５には収束電
極制御回路４１から例えば０ボルトが印加され、ゲート
電極１３には相対的に正電圧がゲート電極制御回路４２
から印加され、アノード電極２４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４３から印
加される。尚、スペーサに設けられた第１電極３２はア
ノード電極制御回路４３に接続されており、スペーサに
設けられた第２電極３３は収束電極制御回路４１に接続
されている。即ち、第１電極３２とアノード電極２４と
は等電位であり、第２電極３３と収束電極１５とは等電
位である。

【００５４】そして、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４２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４２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１９から電子が放出され、この電子
がアノード電極２４に引き付けられ、蛍光体層２３に衝
突する。その結果、蛍光体層２３が励起されて発光し、
所望の画像を得ることができる。

【００５５】スペーサは、例えば、以下の方法で作製す
ることができる。即ち、所謂グリーンシートを成形した
後、グリーンシートを焼成してグリーンシート焼成品
（切断前のスペーサ本体３１）を得る。そして、グリー
ンシート焼成品の一方の面にＰＶＤ法にて第１電極３２
を形成し、更に、第１電極３２上に第１の抵抗体層をＰ
ＶＤ法にて形成する。更には、グリーンシート焼成品の
他方の面に第２電極３３をＰＶＤ法にて形成し、更に、
第２電極３３上に第２の抵抗体層３５をＰＶＤ法にて形
成する。その後、かかるグリーンシート焼成品を切断す
る。

【００５６】以下、図４に例示した実施の形態１のアノ
ードパネルＡＰ及び表示装置の製造方法を、アノードパ
ネルＡＰを構成する基板２０等の模式的な一部端面図で
ある図７の（Ａ）〜（Ｄ）及び図８の（Ａ）〜（Ｃ）を
参照して説明する。

【００５７】［工程−１００］先ず、ガラス基板から成
る基板２０上に隔壁２２及びスペーサ保持部３０を形成
する。具体的には、先ず、基板２０全面にレジスト層を
形成し、露光、現像を行うことによって、隔壁２２及び
スペーサ保持部３０を形成すべき基板２０の部分の上の
レジスト層を除去する。次いで、真空蒸着法にて、全面
にクロム膜、酸化クロム膜を順次成膜した後、レジスト
層並びにその上のクロム膜及び酸化クロム膜を除去す
る。これによって、隔壁２２及びスペーサ保持部３０を
形成すべき基板２０の部分に、ブラックマトリックスと
して機能する光吸収層２１を形成することができる（図
７の（Ａ）参照）。

【００５８】［工程−１１０］その後、全面に、具体的
には、基板２０及び光吸収層２１上に厚さ５０μｍのア
ルカリ可溶型の感光性ドライフィルムを積層し、露光、
現像を行うことによって、開口５２を有するマスク（感
光性ドライフィルム５１）を基板２０上に配置して、隔
壁２２及びスペーサ保持部３０を形成すべき基板２０の
部分（具体的には、光吸収層２１）を露出させることが
できる（図７（Ｂ）参照）。

【００５９】［工程−１２０］その後、例えば、プラズ
マ溶射法に基づき、クロム（Ｃｒ）から成る溶射材料
（導電性溶射材料である）を溶射することによって、露
出した基板２０の部分（具体的には、光吸収層２１）に
溶射層から成る隔壁２２及びスペーサ保持部３０を形成
することができる。感光性ドライフィルム５１の上に
は、溶射材料は殆ど堆積しない。次いで、感光性ドライ
フィルム５１を除去する前に、隔壁２２及びスペーサ保
持部３０を研磨し、隔壁２２及びスペーサ保持部３０の
頂面の平坦化を図ることが好ましい。研磨は、研磨紙を
用いた湿式研磨によって行うことができる。その後、感
光性ドライフィルム５１を除去することで、図７の
（Ｃ）に示す構造を得ることができる。隔壁２２を導電
性溶射材料から構成することによって、隔壁２２が一種
の網目状やストライプ状の配線としても機能し、アノー
ド電極２４を等電位に制御することが容易となる。

【００６０】［工程−１３０］次に、赤色発光蛍光体層
を形成するために、例えばポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、
重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラ
リーを全面に塗布した後、かかる赤色発光蛍光体スラリ
ーを乾燥、露光、現像することによって、所定の隔壁２
２の間に赤色発光蛍光体層２３Ｒを形成する。このよう
な操作を、緑色発光蛍光体スラリー、青色発光蛍光体ス
ラリーについても同様に行うことによって、最終的に、
所定の隔壁２２の間に、赤色発光蛍光体層２３Ｒ、緑色
発光蛍光体層２３Ｇ、青色発光蛍光体層２３Ｂを形成す
る（図７の（Ｄ）、及び、図２〜図４の模式的な部分的
配置図を参照）。

【００６１】［工程−１４０］その後、各蛍光体層２３
（蛍光体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）の上に、主にアク
リル系樹脂から構成されたラッカーから成る中間膜５３
を形成する（図８の（Ａ）参照）。具体的には、水槽内
に蛍光体層２３が形成された基板２０を沈め、水面にラ
ッカー膜を形成した後、水槽内の水を抜くことによっ
て、ラッカーから成る中間膜５３を蛍光体層２３の上か
ら隔壁２２及びスペーサ保持部３０の上に亙って形成す
ることができる。尚、ラッカーに添加された可塑剤の量
や、水面にラッカー膜を形成するときの条件によって、
ラッカー膜の硬さや延び率を変えることができ、これら
を最適化することによって、中間膜５３を蛍光体層２３
の上から隔壁２２及びスペーサ保持部３０の上に亙って
形成することができる。中間膜５３を構成するラッカー
には、広義のワニスの一種で、セルロース誘導体、一般
にニトロセルロースを主成分とした配合物を低級脂肪酸
エステルのような揮発性溶剤に溶かしたもの、あるい
は、他の合成高分子を用いたウレタンラッカー、アクリ
ルラッカーが含まれる。

【００６２】［工程−１５０］その後、全面にアルミニ
ウムから成るアノード電極２４を真空蒸着法に基づき形
成する（図８の（Ｂ）参照）。最後に、４００゜Ｃ程度
の加熱処理を行うことによって、中間膜５３を焼成する
と、図８の（Ｃ）に示すような構造を有するアノードパ
ネルＡＰを得ることができる。尚、中間膜５３の燃焼に
より生じたガスは、例えば、アノード電極２４のうち、
隔壁２２の形状に沿って折れ曲がっている領域に生じる
微細な孔を通じて外部に排出される。この孔は微細なた
め、アノード電極２４の構造的な強度や画像表示特性に
深刻な影響を及ぼすものではない。

【００６３】［工程−１６０］一方、複数の電界放出素
子から構成された電子放出領域ＥＡを備えたカソードパ
ネルＣＰを準備する。尚、電界放出素子の詳細は後述す
る。そして、表示装置の組み立てを行う。具体的には、
スペーサの上部をスペーサ保持部３０の間に挟み込む。
スペーサの最上面を構成する第１の抵抗体層３４は、ア
ノード電極２４と接触した状態となる。そして、蛍光体
層２３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、所謂３電極型の表示装置を完成させ
る。スペーサの最下面を構成する第２の抵抗体層３５
は、カソードパネルＣＰに設けられた収束電極１５と接
触した状態にある。

【００６４】［工程−１２０］において、溶射法にて隔
壁２２及びスペーサ保持部３０を形成する代わりに、電
気メッキ法にて隔壁２２及びスペーサ保持部３０を形成
することもできる。この場合、光吸収層２１をメッキ用
カソードとして用い、例えばスルファミン酸ニッケル溶
液を用いた電気メッキ法にて、例えばニッケルから成る
隔壁２２及びスペーサ保持部３０を形成することができ
る。更には、光吸収層２１と隔壁２２及びスペーサ保持
部３０との間に、例えば、金、銀あるいは銅から成る中
間層を形成してもよい。あるいは又、隔壁２２及びスペ
ーサ保持部３０を、スクリーン印刷法、ディスペンサを
用いた方法、サンドブラスト形成法、ドライフィルム
法、感光法によっても形成することができる。

【００６５】図２の（Ｂ）に、スペーサの変形例の模式
的な断面図を示す。このスペーサにあっては、第１の抵
抗体層３４及び第２の抵抗体層３５がスペーサ本体３１
の側面まで延在し、第１電極３２及び第２電極３３の側
面は、第１の抵抗体層３４及び第２の抵抗体層３５によ
って被覆されている。このように第１電極３２及び第２
電極３３の露出部分を無くすことによって、スペーサと
収束電極１５との間、あるいは、スペーサとアノード電
極２４との間で放電の発生を一層確実に防止することが
できる。このようなスペーサは、例えば、以下の方法で
作製することができる。即ち、所謂グリーンシートを成
形した後、グリーンシートを焼成してグリーンシート焼
成品（切断前のスペーサ本体３１）を得る。そして、か
かるグリーンシート焼成品の一方の面に第１電極３２を
ＰＶＤ法にて形成し、グリーンシート焼成品の他方の面
に第２電極３３をＰＶＤ法にて形成した後、かかるグリ
ーンシート焼成品を切断する。次いで、全面に抵抗体層
をＰＶＤ法にて形成した後、かかる抵抗体層をパターニ
ングすることによって、第１の抵抗体層３４及び第２の
抵抗体層３５を得ることができる。

【００６６】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の変形である。実施の形態２のスペーサの模式的
な断面図を図９の（Ａ）に示す。また、アノードパネル
ＡＰ、カソードパネルＣＰの模式的な一部端面図を図９
の（Ｂ）に示し、実施の形態２のスペーサをアノードパ
ネルＡＰとカソードパネルＣＰとに配置した状態の模式
的な一部端面図を図１０に示す。

【００６７】実施の形態２においては、スペーサ本体３
１の上端面３１Ａには第１電極３２が形成され、スペー
サ本体３１の下端面３１Ｂには第２電極３３が形成され
ている。スペーサ本体３１、第１電極３２、第２電極３
３の構成材料は、実施の形態１のスペーサ本体３１、第
１電極３２、第２電極３３の構成材料と同様とすること
ができるし、作製あるいは形成方法も実施の形態１と同
様とすることができる。

【００６８】そして、第１電極３２と接するアノード電
極２４の部分には第１の抵抗体層３４Ａが形成され、第
２電極３３と接する収束電極１５の部分には第２の抵抗
体層３５Ａが形成されている。第１の抵抗体層３４Ａ
は、厚さ１μｍのＳｉＣから成り、例えば、実施の形態
１の［工程−１５０］の後、ＰＶＤ法、リソグラフィ技
術及びエッチング技術に基づき形成することができる。
また、第２の抵抗体層３５Ａは、厚さ１μｍのＳｉＣか
ら成り、電界放出素子を形成した後、スクリーン印刷法
にて収束電極１５上に形成すればよい。

【００６９】以上の点を除き、実施の形態２のアノード
パネルＡＰの構成は、実施の形態１のアノードパネルＡ
Ｐと同様とすることができるし、カソードパネルＣＰの
構成も、実施の形態１のカソードパネルＣＰと同様とす
ることができるので、詳細な説明は省略する。

【００７０】尚、スペーサの上部構造及びアノード電極
を実施の形態２の構造とし、下部構造を実施の形態１の
構造としてもよいし、スペーサの上部構造を実施の形態
１の構造とし、下部構造及び収束電極を実施の形態２の
構造としてもよいし、スペーサの上部構造及び下部構造
を実施の形態１の構造とし、アノード電極及び収束電極
を実施の形態２の構造としてもよい。

【００７１】（実施の形態３）実施の形態３は、本発明
の第２の態様に係る表示装置に関する。図１１の（Ａ）
にスペーサの模式的な部分側面図を示し、図１１の
（Ｂ）にスペーサの模式的な断面図を示す。更には、実
施の形態３のスペーサをアノードパネルＡＰとカソード
パネルＣＰとに配置した状態の模式的な一部端面図を図
１１の（Ｃ）に示す。

【００７２】実施の形態３におけるスペーサは、実施の
形態１と同様に、導電性を有するセラミックス（具体的
には、酸化チタン及び酸化クロムが添加されたアルミ
ナ）から成るスペーサ本体１３１と、スペーサ本体１３
１の上部側面の少なくとも一方（実施の形態３において
は両面）のアノード電極２４と離間した位置に形成され
た第１電極１３２と、スペーサ本体１３１の下部側面の
少なくとも一方（実施の形態３においては両面）の収束
電極１５と離間した位置に形成された第２電極１３３と
から構成されている。そして、スペーサの上端面１３１
Ａはアノード電極２４と接しており、スペーサの下端面
１３１Ｂは収束電極１５と接している。ここで、スペー
サ本体１３１の体積抵抗率は、１キロΩ・ｍである。

【００７３】尚、スペーサに設けられた第１電極１３２
は、実施の形態１と同様に、アノード電極制御回路４３
に接続されており、スペーサに設けられた第２電極１３
３は、実施の形態１と同様に、収束電極制御回路４１に
接続されている。即ち、第１電極１３２とアノード電極
２４とは等電位であり、第２電極１３３と収束電極１５
とは等電位である。

【００７４】実施の形態３におけるスペーサは、例え
ば、以下の方法で作製することができる。即ち、所謂グ
リーンシートを成形した後、グリーンシートを焼成して
グリーンシート焼成品（切断前のスペーサ本体１３１）
を得る。そして、かかるグリーンシート焼成品の一方の
面の所望の部分に第１電極１３２及び第２電極１３３を
形成し、グリーンシート焼成品の他方の面の所望の部分
に第１電極１３２及び第２電極１３３を形成した後、か
かるグリーンシート焼成品を切断する。

【００７５】スペーサの構造を除き、実施の形態３のア
ノードパネルＡＰの構成は、実施の形態１のアノードパ
ネルＡＰと同様とすることができるし、カソードパネル
ＣＰの構成も、実施の形態１のカソードパネルＣＰと同
様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

【００７６】（各種の電界放出素子及びその製造方法）
以下、各種の電界放出素子及びその製造方法を説明す
る。

【００７７】所謂３電極型の表示装置を構成する電界放
出素子は、電子放出部の構造により、具体的には、例え
ば、以下の２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、第１の方向に延びる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第１
絶縁層と、（ハ）第１絶縁層上に設けられ、第１の方向
とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電
極と、（ニ）第１絶縁層及びゲート電極上に形成された
第２絶縁層と、（ホ）第２絶縁層上に形成された収束電
極と、（ヘ）収束電極及び第２絶縁層に設けられた第１
開口部と、（ト）ゲート電極に設けられ、第１開口部と
連通する第２開口部と、（チ）第１絶縁層に設けられ、
第２開口部と連通した第３開口部と、（リ）第３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３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。

【００７８】このような第１の構造を有する電界放出素
子として、上述したスピント型（円錐形の電子放出部
が、第３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３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。

【００７９】第２の構造の電界放出素子は、（イ）支持
体上に設けられた、第１の方向に延びるストライプ状の
カソード電極と、（ロ）支持体及びカソード電極上に形
成された第１絶縁層と、（ハ）第１絶縁層上に設けら
れ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライ
プ状のゲート電極と、（ニ）第１絶縁層及びゲート電極
上に形成された第２絶縁層と、（ホ）第２絶縁層上に形
成された収束電極と、（ヘ）収束電極及び第２絶縁層に
設けられた第１開口部と、（ト）ゲート電極に設けら
れ、第１開口部と連通する第２開口部と、（チ）第１絶
縁層に設けられ、第２開口部と連通した第３開口部、第
３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３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。

【００８０】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を挙げることができる。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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、その結果、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。

【００８５】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。

【００８６】扁平型電界放出素子を、バインダ材料にカ
ーボン・ナノチューブ構造体を分散させたものを、例え
ば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
ダ材料や、水ガラスや銀ペースト等の無機系バインダ材
料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散したものを、
例えば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１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。

【００８７】あるいは又、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、例えばカソード電極
上に塗布した後、金属化合物を焼成する方法によって扁
平型電界放出素子を製造することもでき、これによっ
て、金属化合物に由来した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２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。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。

【００８８】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、これを有機溶剤（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剤（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、有機溶剤の代わりに水を溶
媒として用いることもできる。

【００８９】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、例えば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。

【００９０】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、例えば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。

【００９１】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に由来し
た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。

【００９２】カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形
成方法あるいは第２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。

【００９３】カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形
成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部
は、第３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３開口部の底部に位置
するカソード電極の部分から第３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、電子放出部は、第３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。

【００９４】各種の電界放出素子におけるカソード電極
を構成する材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ
（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、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；
これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴ
ｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、
ＴａＳｉ₂等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半
導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；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
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。

【００９５】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）、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）、ニッケル
（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、
鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛（Ｚｎ）から成る群
から選択された少なくとも１種類の金属；これらの金属
元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化
物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等の
シリサイド）；あるいはシリコン（Ｓｉ）等の半導体；
ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウム、酸化
亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。

【００９６】各種の電界放出素子における収束電極を構
成する導電性材料、あるいは又、第１電極や第２電極を
構成する導電性材料として、上述したカソード電極やゲ
ート電極を構成する導電性材料を挙げることができる。

【００９７】カソード電極やゲート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。収束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、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。収束電極も同様の方法で形成することがで
きるが、通常、第１開口部の形成、及び、不要部分の除
去を除き、パターニングする必要はない。

【００９８】第１の構造あるいは第２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、ゲート電極及び第１絶縁層に設けられた１つの第２
開口部及び第３開口部内に１つの電子放出部が存在して
もよいし、ゲート電極及び第１絶縁層に設けられた１つ
の第２開口部及び第３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２開口部を設
け、かかる第２開口部と連通する１つの第３開口部を第
１絶縁層に設け、第１絶縁層に設けられた１つの第３開
口部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。

【００９９】第１開口部、第２開口部あるいは第３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。これらの開口部の形成は、例
えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エ
ッチングの組合せによって行うことができる。

【０１００】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が電子放出
部に相当している場合（即ち、第２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（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。

【０１０１】第１絶縁層及び第２絶縁層の構成材料とし
て、ＳｉＯ₂、ＢＰＳＧ、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。第１絶
縁層と第２絶縁層とは、同じ材料から構成されていても
よいし、異なる材料から構成されていてもよい。第１絶
縁層及び第２絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、ス
パッタリング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセス
が利用できる。

【０１０２】［スピント型電界放出素子］スピント型電
界放出素子の構造は、実施の形態１にて説明したとおり
である。

【０１０３】以下、スピント型電界放出素子の製造方法
を、カソードパネルを構成する支持体１０等の模式的な
一部端面図である図１２の（Ａ）、（Ｂ）及び図１３の
（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

【０１０４】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１９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、
収束電極１５に設けられた第１開口部１６に対して蒸着
粒子は垂直に入射するが、第１開口部１６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３開口部１８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１９
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、収束電極１
５上に剥離層６０を予め形成しておく方法について説明
する。尚、図１２〜図１６においては、１つの電子放出
部のみを図示した。

【０１０５】［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から成る第１絶縁層１２をＣＶＤ法にて
形成する。

【０１０６】［工程−Ａ１］次に、第１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を得ることができる。ストライプ状のカソード電極
１１は、図面の紙面左右方向に延び、ストライプ状のゲ
ート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。

【０１０７】尚、ゲート電極１３を、真空蒸着法等のＰ
ＶＤ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
技術と、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を形成する
ことが可能である。

【０１０８】［工程−Ａ２］その後、全面に（具体的に
は、第１絶縁層１２及びゲート電極１３上に）、ＳｉＯ
₂から成る第２絶縁層１４をＣＶＤ法にて形成する。

【０１０９】［工程−Ａ３］次いで、第２絶縁層１４上
にアルミニウム（Ａｌ）から成る収束電極１５を真空蒸
着法にて形成し、レジスト層を用いたリソグラフィ技術
及びエッチング技術に基づき、収束電極１５及び第２絶
縁層１４に第１開口部１６を形成する。そして、更に、
ゲート電極１３に、第１開口部１６に連通した第２開口
部１７を形成し、第１絶縁層１２に、第２開口部１７に
連通した第３開口部１８を形成し、第３開口部１８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。この状態を、模式的に図１２の（Ａ）に示す。

【０１１０】［工程−Ａ４］次に、支持体１０を回転さ
せながら収束電極１５上にニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着
することにより、剥離層６０を形成する（図１２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３開口部１８の底部
にニッケルを殆ど堆積させることなく、収束電極１５の
上に剥離層６０を形成することができる。剥離層６０
は、第１開口部１６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１６Ｂが実質的に縮径され
る。

【０１１１】［工程−Ａ５］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１３の（Ａ）に示すよう
に、剥離層６０上でオーバーハング形状を有する導電材
料層６１が成長するに伴い、第１開口部１６の実質的な
直径が次第に縮小されるので、第３開口部１８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１
６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３開口部１８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１９となる。

【０１１２】［工程−Ａ６］その後、リフトオフ法にて
剥離層６０を収束電極１５の表面から剥離し、収束電極
１５の上方の導電材料層６１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
ードパネルを得ることができる。尚、等方的なエッチン
グは、ケミカルドライエッチングのようにラジカルを主
エッチング種として利用するドライエッチング、あるい
はエッチング液を利用するウェットエッチングにより行
うことができる。エッチング液としては、例えば４９％
フッ酸水溶液と純水の１：１００（容積比）混合液を用
いることができる。こうして、図１３の（Ｂ）に示す電
界放出素子を完成することができる。

【０１１３】［扁平型電界放出素子（その１）］扁平型
電界放出素子は、（イ）支持体１０上に設けられた、第
１の方向に延びるストライプ状のカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された
第１絶縁層１２と、（ハ）第１絶縁層１２上に設けら
れ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライ
プ状のゲート電極１３と、（ニ）第１絶縁層１２及びゲ
ート電極１３上に形成された第２絶縁層１４と、（ホ）
第２絶縁層１４上に形成された収束電極１５と、（ヘ）
収束電極１５及び第２絶縁層１４に設けられた第１開口
部１６と、（ト）ゲート電極１３に設けられ、第１開口
部１６と連通する第２開口部１７と、（チ）第１絶縁層
１２に設けられ、第２開口部１７と連通した第３開口部
１８と、（リ）第３開口部１８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１９Ａ、から成り、第
３開口部１８の底部に露出した電子放出部１９Ａから電
子が放出される構造を有する。

【０１１４】電子放出部１９Ａは、マトリックス７０、
及び、先端部が突出した状態でマトリックス７０中に埋
め込まれたカーボン・ナノチューブ構造体（具体的に
は、カーボン・ナノチューブ７１）から成り、マトリッ
クス７０は、導電性を有する金属酸化物（具体的には、
酸化インジウム−錫、ＩＴＯ）から成る。

【０１１５】以下、電界放出素子の製造方法を、図１４
の（Ａ）、（Ｂ）及び図１５の（Ａ）、（Ｂ）を参照し
て説明する。

【０１１６】［工程−Ｂ０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体１０上に、例えばスパッタリング法及びエ
ッチング技術により形成された厚さ約０．２μｍのクロ
ム（Ｃｒ）層から成るストライプ状のカソード電極１１
を形成する。

【０１１７】［工程−Ｂ１］次に、カーボン・ナノチュ
ーブ構造体が分散された有機酸金属化合物から成る金属
化合物溶液をカソード電極１１上に、例えばスプレー法
にて塗布する。具体的には、以下の表１に例示する金属
化合物溶液を用いる。尚、金属化合物溶液中にあって
は、有機錫化合物及び有機インジウム化合物は酸（例え
ば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解された状態にあ
る。カーボン・ナノチューブはアーク放電法にて製造さ
れ、平均直径３０ｎｍ、平均長さ１μｍである。塗布に
際しては、支持体１０を７０〜１５０゜Ｃに加熱してお
く。塗布雰囲気を大気雰囲気とする。塗布後、５〜３０
分間、支持体１０を加熱し、酢酸ブチルを十分に蒸発さ
せる。このように、塗布時、支持体１０を加熱すること
によって、カソード電極１１の表面に対してカーボン・
ナノチューブ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
ューブが水平にはならない状態でカソード電極１１の表
面にカーボン・ナノチューブを配置することができる。
即ち、カーボン・ナノチューブの先端部がアノード電極
２４の方向を向くような状態、言い換えれば、カーボン
・ナノチューブを、支持体１０の法線方向に近づく方向
に配向させることができる。尚、予め、表１に示す組成
の金属化合物溶液を調製しておいてもよいし、カーボン
・ナノチューブを添加していない金属化合物溶液を調製
しておき、塗布前に、カーボン・ナノチューブと金属化
合物溶液とを混合してもよい。また、カーボン・ナノチ
ューブの分散性向上のため、金属化合物溶液の調製時、
超音波を照射してもよい。

【０１１８】 ［表１］ 有機錫化合物及び有機インジウム化合物：０．１〜１０重量部 分散剤（ドデシル硫酸ナトリウム） ：０．１〜５ 重量部 カーボン・ナノチューブ ：０．１〜２０重量部 酢酸ブチル ：残余

【０１１９】尚、有機酸金属化合物溶液として、有機錫
化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスと
して酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を酸に溶解
したものを用いれば、マトリックスとして酸化インジウ
ムが得られ、有機亜鉛化合物を酸に溶解したものを用い
れば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アン
チモン化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリッ
クスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化
合物及び有機錫化合物を酸に溶解したもの用いれば、マ
トリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。ま
た、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物を用いれ
ば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウ
ム化合物を用いれば、マトリックスとして酸化インジウ
ムが得られ、有機亜鉛化合物を用いれば、マトリックス
として酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を用い
れば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有
機アンチモン化合物及び有機錫化合物を用いれば、マト
リックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。あるい
は又、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化イン
ジウム）を用いてもよい。

【０１２０】場合によっては、金属化合物溶液を乾燥し
た後の金属化合物層の表面に著しい凹凸が形成されてい
る場合がある。このような場合には、金属化合物層の上
に、支持体を加熱することなく、再び、金属化合物溶液
を塗布することが望ましい。

【０１２１】［工程−Ｂ２］その後、有機酸金属化合物
から成る金属化合物を焼成することによって、有機酸金
属化合物に由来した金属原子（具体的には、Ｉｎ及びＳ
ｎ）を含むマトリックス（具体的には、金属酸化物であ
り、より一層具体的にはＩＴＯ）７０にてカーボン・ナ
ノチューブ７１がカソード電極１１の表面に固定された
電子放出部１９Ａを得る。焼成を、大気雰囲気中で、３
５０゜Ｃ、２０分の条件にて行う。こうして、得られた
マトリックス７０の体積抵抗率は、５×１０^-7Ω・ｍで
あった。有機酸金属化合物を出発物質として用いること
により、焼成温度３５０゜Ｃといった低温においても、
ＩＴＯから成るマトリックス７０を形成することができ
る。尚、有機酸金属化合物溶液の代わりに、有機金属化
合物溶液を用いてもよいし、金属の塩化物の溶液（例え
ば、塩化錫、塩化インジウム）を用いた場合、焼成によ
って塩化錫、塩化インジウムが酸化されつつ、ＩＴＯか
ら成るマトリックス７０が形成される。

【０１２２】［工程−Ｂ３］次いで、全面にレジスト層
を形成し、カソード電極１１の所望の領域の上方に、例
えば直径１０μｍの円形のレジスト層を残す。そして、
１０〜６０゜Ｃの塩酸を用いて、１〜３０分間、マトリ
ックス７０をエッチングして、電子放出部の不要部分を
除去する。更に、所望の領域以外にカーボン・ナノチュ
ーブが未だ存在する場合には、以下の表２に例示する条
件の酸素プラズマエッチング処理によってカーボン・ナ
ノチューブをエッチングする。尚、バイアスパワーは０
Ｗでもよいが、即ち、直流としてもよいが、バイアスパ
ワーを加えることが望ましい。また、支持体を、例えば
８０゜Ｃ程度に加熱してもよい。

【０１２３】［表２］ 使用装置 ：ＲＩＥ装置 導入ガス ：酸素を含むガス プラズマ励起パワー：５００Ｗ バイアスパワー ：０〜１５０Ｗ 処理時間 ：１０秒以上

【０１２４】あるいは又、表３に例示する条件のウェッ
トエッチング処理によってカーボン・ナノチューブをエ
ッチングしてもよい。

【０１２５】［表３］ 使用溶液：ＫＭｎＯ₄ 温度 ：２０〜１２０゜Ｃ 処理時間：１０秒〜２０分

【０１２６】その後、レジスト層を除去することによっ
て、図１４の（Ａ）に示す構造を得ることができる。
尚、直径１０μｍの円形の電子放出部を残すことに限定
されない。例えば、電子放出部をカソード電極１１上に
残してもよい。

【０１２７】尚、［工程−Ｂ１］、［工程−Ｂ３］、
［工程−Ｂ２］の順に実行してもよい。

【０１２８】［工程−Ｂ４］次に、電子放出部１９Ａ、
支持体１０及びカソード電極１１上に第１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の第１絶縁層１２を形成する。

【０１２９】［工程−Ｂ５］その後、第１絶縁層１２上
にストライプ状のゲート電極１３を形成し、更に、第１
絶縁層１２及びゲート電極１３上に第２絶縁層１４を形
成し、第２絶縁層１４上に収束電極１５を形成する。そ
して、収束電極１５上にマスク材料層７２を設けた後、
収束電極１５及び第２絶縁層１４に第１開口部１６を形
成し、ゲート電極１３に、第１開口部１６に連通した第
２開口部１７を形成し、更に、第１絶縁層１２に、第２
開口部１７に連通する第３開口部１８を形成する（図１
４の（Ｂ）参照）。尚、マトリックス７０を金属酸化
物、例えばＩＴＯから構成する場合、第１絶縁層１２を
エッチングするとき、マトリックス７０がエッチングさ
れることはない。即ち、第１絶縁層１２とマトリックス
７０とのエッチング選択比はほぼ無限大である。従っ
て、第１絶縁層１２のエッチングによってカーボン・ナ
ノチューブ７１に損傷が発生することはない。

【０１３０】［工程−Ｂ６］次いで、以下の表４に例示
する条件にて、マトリックス７０の一部を除去し、マト
リックス７０から先端部が突出した状態のカーボン・ナ
ノチューブ７１を得ることが好ましい。こうして、図１
５の（Ａ）に示す構造の電子放出部１９Ａを得ることが
できる。

【０１３１】［表４］ エッチング溶液：塩酸 エッチング時間：１０秒〜３０秒 エッチング温度：１０〜６０゜Ｃ

【０１３２】マトリックス７０のエッチングによって一
部あるいは全てのカーボン・ナノチューブ７１の表面状
態が変化し（例えば、その表面に酸素原子や酸素分子、
フッ素原子が吸着し）、電界放出に関して不活性となっ
ている場合がある。それ故、その後、電子放出部１９Ａ
に対して水素ガス雰囲気中でのプラズマ処理を行うこと
が好ましく、これによって、電子放出部１９Ａが活性化
し、電子放出部１９Ａからの電子の放出効率の一層の向
上させることができる。プラズマ処理の条件を、以下の
表５に例示する。

【０１３３】［表５］ 使用ガス ：Ｈ₂＝１００sccm 電源パワー ：１０００Ｗ 支持体印加電力：５０Ｖ 反応圧力 ：０．１Ｐａ 支持体温度 ：３００゜Ｃ

【０１３４】その後、カーボン・ナノチューブ７１から
ガスを放出させるために、加熱処理や各種のプラズマ処
理を施してもよいし、カーボン・ナノチューブ７１の表
面に意図的に吸着物を吸着させるために吸着させたい物
質を含むガスにカーボン・ナノチューブ７１を晒しても
よい。また、カーボン・ナノチューブ７１を精製するた
めに、酸素プラズマ処理やフッ素プラズマ処理を行って
もよい。

【０１３５】［工程−Ｂ７］その後、第２絶縁層１４に
設けられた第１開口部１６の側壁面、及び第１絶縁層１
２に設けられた第３開口部１８の側壁面を等方的なエッ
チングによって後退させることが、ゲート電極１３の開
口端部を露出させるといった観点から、好ましい。次い
で、マスク材料層７２を除去する。こうして、図１５の
（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することができる。

【０１３６】尚、［工程−Ｂ５］の後、［工程−Ｂ
７］、［工程−Ｂ６］の順に実行してもよい。

【０１３７】［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１６の（Ａ）
に示す。この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
れた第１絶縁層１２、第１絶縁層１２上に形成されたス
トライプ状のゲート電極１３、第１絶縁層１２及びゲー
ト電極１３上に形成された第２絶縁層１４、第２絶縁層
１４上に形成された収束電極１５、収束電極１５及び第
２絶縁層１４に設けられた第１開口部１６、ゲート電極
１３に設けられ、第１開口部１６と連通した第２開口部
１７、第１絶縁層１２に設けられ、第２開口部１７に連
通した第３開口部１８、並びに、第３開口部１８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１９Ｂ）から成る。ここ
で、電子放出層１９Ｂ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、ゲート電極１３及び収束電極
１５はクロムから成り、第１絶縁層１２、第２絶縁層１
２はＳｉＯ₂から成る。電子放出層１９Ｂ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１６の（Ａ）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１９Ｂが形成されているが、このような構造に限定
するものではなく、要は、少なくとも第３開口部１８の
底部に電子放出層１９Ｂが設けられていればよい。

【０１３８】［平面型電界放出素子］平面型電界放出素
子の模式的な一部断面図を、図１６の（Ｂ）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上に形成された第１絶
縁層１２、第１絶縁層１２上に形成されたストライプ状
のゲート電極１３、第１絶縁層１２及びゲート電極１３
上に形成された第２絶縁層１４、第２絶縁層１４上に形
成された収束電極１５、収束電極１５及び第２絶縁層１
４に設けられた第１開口部１６、ゲート電極１３に設け
られ、第１開口部１６と連通した第２開口部１７、第１
絶縁層１２に設けられ、第２開口部１７に連通した第３
開口部１８から成る。第３開口部１８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、ゲート電極
１３、及び、収束電極１５はクロム（Ｃｒ）から成り、
第１絶縁層１２、第２絶縁層１２はＳｉＯ₂から成る。
ここで、第３開口部１８の底部に露出したカソード電極
１１の部分が電子放出部１９Ｃに相当する。

【０１３９】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、スペーサの構
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、スペーサ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、スペーサ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。表示装置において
は、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示と
することもできる。

【０１４０】スペーサ保持部は、カソードパネル側に設
けてもよいし（即ち、収束電極１５上に設けてもよい
し）、アノードパネル側とカソードパネル側の両方に設
けてもよい。

【０１４１】アノード電極は、有効領域を１枚のシート
状の導電材料で被覆した形式のアノード電極としてもよ
いし、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数
の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した形式
のアノード電極としてもよい。アノード電極が前者の構
成の場合、かかるアノード電極をアノード電極制御回路
に接続すればよいし、アノード電極が後者の構成の場
合、例えば、各アノード電極ユニットをアノード電極制
御回路に接続すればよい。

【０１４２】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２開口部を設
け、第１絶縁層にかかる複数の第２開口部に連通した複
数の第３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。

【０１４３】ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状
の導電材料（第２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。

【０１４４】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。

【０１４５】収束電極は、１つの電界放出素子に対応し
て設けてもよいし（即ち、上述の方法にて形成してもよ
うし）、一群の電界放出素子に対向して設けてもよい。
後者の場合、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ
アロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ₂から成
る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパンチ
ングやエッチングすることによって第１開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と第１絶
縁層１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された
絶縁膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一
体化させ、その後、真空封入することで、表示装置を完
成させることもできる。

【０１４６】

【発明の効果】本発明にあっては、スペーサの電位が所
定の電位でなくなった場合であっても、スペーサとアノ
ード電極との間、あるいは、スペーサと収束電極との間
における放電の発生を確実に防止できるので、アノード
電極や冷陰極電界電子放出素子の損傷発生を確実に防止
できる結果、冷陰極電界電子放出表示装置の長寿命化を
図ることができるし、冷陰極電界電子放出表示装置の動
作の安定化を図ることもできる。しかも、通常は、スペ
ーサの上部の電位はアノード電極の電位と等しく、スペ
ーサの下部の電位は収束電極の電位と等しくなっている
ので、スペーサ近傍の電界に起因した電子軌道の歪みの
修正を行うことができる結果、優れた画面表示を達成す
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
放出表示装置の模式的な一部端面図である。

【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１に断面を示し
たスペーサの模式的な部分側面図、及び、スペーサの変
形例の模式的な断面図である。

【図３】図３は、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一部の構成要素の模式的な部分的斜
視図である。

【図４】図４は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成す
るアノードパネルにおける隔壁、蛍光体層及びスペーサ
の配置を模式的に示す配置図である。

【図５】図５は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成す
るアノードパネルにおける隔壁、蛍光体層及びスペーサ
の配置を模式的に示す配置図である。

【図６】図６は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成す
るアノードパネルにおける隔壁、蛍光体層及びスペーサ
の配置を模式的に示す配置図である。

【図７】図７の（Ａ）〜（Ｄ）は、発明の実施の形態１
におけるアノードパネルの製造方法を説明するための基
板等の模式的な一部端面図である。

【図８】図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、図７の（Ｄ）に引き
続き、発明の実施の形態１におけるアノードパネルの製
造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図で
ある。

【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の
実施の形態２のスペーサの模式的な断面図、及び、アノ
ードパネルとカソードパネルの模式的な一部端面図であ
る。

【図１０】図１０は、発明の実施の形態２のスペーサを
アノードパネルとカソードパネルとの間に配置した状態
の模式的な一部端面図である。

【図１１】図１１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それ
ぞれ、発明の実施の形態３のスペーサの模式的な部分側
面図、模式的な断面図、及び、スペーサをアノードパネ
ルとカソードパネルとの間に配置した状態の模式的な一
部端面図である。

【図１２】図１２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１３】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１２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１４】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、扁平型冷陰極
電界電子放出素子（その１）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）及び（Ｂ）は、図１４の
（Ｂ）に引き続き、扁平型冷陰極電界電子放出素子（そ
の１）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、それぞれ、扁
平型冷陰極電界電子放出素子（その２）の模式的な一部
断面図、及び、平面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１７】図１７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、１０・・・支持体、１１
・・・カソード電極、１２・・・第１絶縁層、１３・・
・ゲート電極、１４・・・第２絶縁層、１５・・・収束
電極、１６・・・第１開口部、１７・・・第２開口部、
１８・・・第３開口部、１９，１９Ａ，１９Ｂ，９５Ｃ
・・・電子放出部、２０・・・基板、２１・・・光吸収
層（ブラックマトリックス）、２２・・・隔壁、２３，
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ・・・蛍光体層、２４・・・ア
ノード電極、２５・・・枠体、３０・・・スペーサ保持
部、３１，１３１・・・スペーサ本体、３１Ａ，１３１
Ａ・・・スペーサの上端面、３１Ｂ，１３１Ｂ・・・ス
ペーサの下端面、３２，１３２・・・第１電極、３３，
１３３・・・第２電極、３４・・・第１の抵抗体層、３
５・・・第２の抵抗体層、４０・・・カソード電極制御
回路、４１・・・収束電極制御回路、４２・・・ゲート
電極制御回路、４３・・・アノード電極制御回路、５０
・・・中間膜、５１・・・感光性ドライフィルム、５２
・・・開口、５３・・・中間膜、６０・・・剥離層、６
１・・・導電材料層、７０・・・マトリックス、７１・
・・カーボン・ナノチューブ、７２・・・マスク材料層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収束電極を有する複数の冷陰極電界電子放
   出素子が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びア
   ノード電極が設けられたアノードパネルとが、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の有効領域におけるカソー
   ドパネルとアノードパネルとの間には、複数のスペーサ
   が配置されており、 スペーサは、導電性を有するセラミックスから成るスペ
   ーサ本体と、スペーサ本体の上端面に形成された第１電
   極と、スペーサ本体の下端面に形成された第２電極とか
   ら構成されており、 スペーサの上端部は、第１の抵抗体層を介してアノード
   電極と接しており、 スペーサの下端部は、第２の抵抗体層を介して収束電極
   と接していることを特徴とする冷陰極電界電子放出表示
   装置。
2. 【請求項２】第１電極上に第１の抵抗体層が形成されて
   おり、第２電極上に第２の抵抗体層が形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出表
   示装置。
3. 【請求項３】第１電極と接するアノード電極の部分には
   第１の抵抗体層が形成されており、第２電極と接する収
   束電極の部分には第２の抵抗体層が形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出表示
   装置。
4. 【請求項４】第１の抵抗体層及び第２の抵抗体層の抵抗
   値は、１×１０⁵Ω乃至１×１０⁸Ωであることを特徴と
   する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷陰
   極電界電子放出表示装置。
5. 【請求項５】第１電極とアノード電極とは等電位であ
   り、第２電極と収束電極とは等電位であることを特徴と
   する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷陰
   極電界電子放出表示装置。
6. 【請求項６】収束電極を有する複数の冷陰極電界電子放
   出素子が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びア
   ノード電極が設けられたアノードパネルとが、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の有効領域におけるカソー
   ドパネルとアノードパネルとの間には、複数のスペーサ
   が配置されており、 スペーサは、導電性を有するセラミックスから成るスペ
   ーサ本体と、スペーサ本体の上部側面の少なくとも一方
   のアノード電極と離間した位置に形成された第１電極
   と、スペーサ本体の下部側面の少なくとも一方の収束電
   極と離間した位置に形成された第２電極とから構成され
   ており、 スペーサの上端面は、アノード電極と接しており、 スペーサの下端面は、収束電極と接していることを特徴
   とする冷陰極電界電子放出表示装置。
7. 【請求項７】第１電極とアノード電極とは等電位であ
   り、第２電極と収束電極とは等電位であることを特徴と
   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】スペーサ本体の体積抵抗率は、１×１０²
   Ω・ｍ乃至１×１０⁹Ω・ｍであ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。