JP2005353444A - 冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子放出の状態を出来る限り均一化することができる構造を有する冷陰極電界電子放出素子を提供する。
【解決手段】本発明の冷陰極電界電子放出素子は、カソード電極１１、カソード電極上に形成された抵抗体層４１、絶縁層１２、ゲート電極１４、第１及び第２開口部１４Ａ，１４Ｂ、及び、該重複領域に位置する絶縁層の部分に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、並びに、第２開口部１４Ｂの底部に露出し、抵抗体層４１上に形成された電子放出部１５から成り、電子放出部射影像は、第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、第２開口部底部射影像の中に含まれ、第１開口部射影像の輪郭線１４ａ若しくは第２開口部底部射影像１４ｂの輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分４１Ｂは、抵抗体層の他の部分４１Ａよりも高い電気抵抗値を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置に関する。

現在主流の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、平面型（フラットパネル形式）の表示装置が種々検討されている。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（ＰＤＰ）を例示することができる。また、熱的励起によらず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表示装置、所謂フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）も提案されており、高解像度、高輝度のカラー表示、及び、低消費電力の観点から注目を集めている。

冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と略称する場合がある）は、一般に、２次元マトリックス状に配列された各サブピクセルに対応した電子放出領域を有するカソードパネルと、電子放出領域から放出された電子との衝突により励起されて発光する蛍光体領域を有するアノードパネルとが、真空層を介して対向配置された構成を有する。カソードパネルにおいて、２次元マトリックス状に配列され、それぞれが１サブピクセルを構成する電子放出領域には、通常、複数の冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する場合がある）が設けられている。尚、電界放出素子として、スピント型や扁平型を挙げることができる。

一例として、スピント型電界放出素子を適用した従来の表示装置の模式的な一部端面図を図１８に示し、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰとを分解したときのカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの一部分の模式的な斜視図を図４に示す。かかる表示装置を構成するスピント型電界放出素子は、支持体１０に形成されたカソード電極１１と、絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、開口部（ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａと、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ）と、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。カソード電極１１は、第１の方向（図１８の紙面と平行な方向）に延びるストリップ状であり、ゲート電極１３は、第１の方向とは異なる第２の方向（図１８の紙面と垂直な方向）に延びるストリップ状である。ストリップ状のカソード電極１１とストリップ状のゲート電極１３とが重複する重複領域が電子放出領域ＥＡに相当する。

一方、アノードパネルＡＰは、基板２０上に所定のパターンを有する蛍光体領域２２（具体的には、赤色を発光する蛍光体領域２２Ｒ、緑色を発光する蛍光体領域２２Ｇ、及び、青色を発光する蛍光体領域２２Ｂ）が形成され、蛍光体領域２２がアノード電極２４で覆われた構造を有する。尚、これらの蛍光体領域２２の間は、カーボン等の光吸収性材料から成る光吸収層（ブラックマトリックス）２３で埋め込まれており、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止している。尚、図１８中、参照番号２１は隔壁を表し、参照番号２５はスペーサを表し、参照番号２６はスペーサ保持部を表す。

カソード電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加すると、その結果生じた電界によって電子放出部１５の先端部から量子トンネル効果に基づき電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルＡＰに設けられたアノード電極２４に引き付けられ、アノード電極２４と基板２０との間に形成された蛍光体領域２２に衝突する。その結果、蛍光体領域２２が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。電界放出素子の動作は、基本的に、ゲート電極１３とカソード電極１１に印加される電圧によって制御される。

ところで、電子放出部１５、特にその尖端部を均一に製造することは、一般に、困難である。そして、電子放出部１５の電子放出特性にばらつきが生じると、電子放出領域ＥＡ間の電子放出状態にバラツキが生じる。その結果、表示装置において表示される光輝点が不均一なものとなり、画像品質が劣化する。そこで、このような電子放出領域ＥＡ間における輝度が不均一なものとなることを防止するために、図１９の（Ａ）に模式的な一部端面図を示すように、カソード電極１１と電子放出部１５の間に抵抗体層１４１を形成する技術が、例えば、米国特許第４，９４０，９１６号に開示されている。

しかしながら、図１９の（Ｂ）に模式的な一部端面図を示すように、製造プロセス等に起因して、電子放出が生じ易い電子放出部１５Ａを有する電界放出素子と、電子放出が生じ難い電子放出部１５Ｂを有する電界放出素子とが隣接して存在している場合、電子放出部１５Ａの下に位置する抵抗体層１４１Ａと、電子放出部１５Ｂの下に位置する抵抗体層１４１Ｂとは連続しており、分離されていないので、カソード電極１１から電子放出部１５Ａへと流れる電流Ｉ_Aが、カソード電極１１から電子放出部１５Ｂへと流れる電流Ｉ_Bよりも一層多くなるといった問題がある。即ち、電界放出素子間において、流れる電流に一種の干渉が発生する。尚、図１９の（Ｂ）において、流れる電流Ｉ_A，Ｉ_Bを矢印で模式的に示す。

米国特許第４，９４０，９１６号 特開平７−１４５００

このような電界放出素子間での干渉の発生を抑制する技術が、例えば、特開平７−１４５００から周知である。この特許公開公報に開示された電界放出カソード（電界放出素子）の製造方法にあっては、基板１上にカソード２を形成し、その上に、第１絶縁層３、第２絶縁層４、ゲート５を順次、形成した後、ゲート５及び第２絶縁層４に開口部を設けて開口部の底部に第１絶縁層３を露出させ、次いで、開口部の底部に露出した第１絶縁層３の部分にレーザを照射してこの部分をその他の部分よりも低抵抗化し、その後、開口部の底部にエミッタ７を形成する。

この特許公開公報に開示された電界放出カソードの製造方法によれば、隣接するエミッタ７とエミッタ７との間は第１絶縁層３で、一種、分離されているので、エミッタ７間において、流れる電流に干渉が発生することを抑制することができるとされている。

しかしながら、この特許公開公報に開示された電界放出カソード（電界放出素子）の製造方法では、開口部の底部に露出した第１絶縁層３の部分にレーザを照射して、開口部の底部に露出した第１絶縁層３の部分をその他の部分よりも低抵抗化したとき、各開口部の底部に露出した第１絶縁層３の部分の電気抵抗値がばらつく虞がある。このようなばらつきが発生すると、製造プロセス等に起因して、電子放出が生じ易いエミッタ７と、電子放出が生じ難いエミッタ７とが隣接して存在し、しかも、電子放出が生じ易いエミッタ７の下の第１絶縁層３の電気抵抗値が、電子放出が生じ難いエミッタ７の下の第１絶縁層３の電気抵抗値よりも低い場合、第１絶縁層３の電気抵抗値にばらつきが無い場合と比較して、電子放出が生じ易いエミッタ７は、電子放出が生じ難いエミッタ７よりも、一層多くの電子を放出するといった問題が生じる。即ち、抵抗層の抵抗率のばらつきによって、抵抗層による電流均一化を効果的に達成することができなくなるという問題が発生する。

従って、本発明の目的は、たとえ、製造プロセス等に起因して、電子放出が生じ易い電子放出部を有する冷陰極電界電子放出素子と、電子放出が生じ難い電子放出部を有する冷陰極電界電子放出素子とが隣接して存在している場合であっても、これらの冷陰極電界電子放出素子からの電子放出の状態を出来る限り均一化することができる構造を有する冷陰極電界電子放出素子、及び、係る冷陰極電界電子放出素子を製造する方法、並びに、係る冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ冷陰極電界電子放出表示装置を提供することにある。

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素子は、
（Ａ）支持体上に形成され、第１の方向に延びるカソード電極、
（Ｂ）カソード電極上に形成された抵抗体層、
（Ｃ）全面を覆う絶縁層、
（Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極、
（Ｅ）カソード電極とゲート電極との重複領域に位置するゲート電極の部分に設けられた第１開口部、及び、該重複領域に位置する絶縁層の部分に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、並びに、
（Ｆ）第２開口部の底部に露出し、抵抗体層上に形成された電子放出部、
から成る冷陰極電界電子放出素子であって、
電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれ、
第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有し、
第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする。

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、
２次元マトリックス状に配列された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、基板上に形成された蛍光体領域及びアノード電極から成る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、
各電子放出領域は複数の冷陰極電界電子放出素子から成り、
冷陰極電界電子放出素子は、
（Ａ）支持体上に形成され、第１の方向に延びるカソード電極、
（Ｂ）カソード電極上に形成された抵抗体層、
（Ｃ）全面を覆う絶縁層、
（Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極、
（Ｅ）カソード電極とゲート電極との重複領域に位置するゲート電極の部分に設けられた第１開口部、及び、該重複領域に位置する絶縁層の部分に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、並びに、
（Ｆ）第２開口部の底部に露出し、抵抗体層上に形成された電子放出部、
から成り、
電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれ、
第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有し、
第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（ａ）支持体上に、第１の方向に延びるカソード電極を形成する工程と、
（ｂ）カソード電極上に抵抗体層を形成する工程と、
（ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、
（ｄ）絶縁層上に、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極を形成する工程、
（ｅ）カソード電極とゲート電極との重複領域におけるゲート電極の部分に第１開口部を形成し、更に、該重複領域における絶縁層の部分に、第１開口部と連通した第２開口部を形成し、第２開口部の底部に抵抗体層を露出させる工程と、
（ｆ）第２開口部の底部に位置する抵抗体層上に電子放出部を形成する工程、
から成り、
電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれる冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、
前記工程（ｆ）の後、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施し、第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施す工程を備え、
熱処理が施された抵抗体層の該部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（ａ）支持体上に、第１の方向に延びるカソード電極を形成する工程と、
（ｂ）カソード電極上に抵抗体層を形成する工程と、
（ｃ）抵抗体層上に電子放出部を形成する工程と、
（ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、
（ｅ）絶縁層上に、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極を形成する工程と、
（ｆ）カソード電極とゲート電極との重複領域におけるゲート電極の部分に第１開口部を形成し、更に、該重複領域における絶縁層の部分に、第１開口部と連通した第２開口部を形成し、第２開口部の底部に抵抗体層及び電子放出部を露出させる工程、
から成り、
電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれる冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、
前記工程（ｆ）の後、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施し、第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施す工程を備え、
熱処理が施された抵抗体層の該部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする。

本発明の冷陰極電界電子放出素子、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法（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、第１開口部射影像とは、具体的には、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部の開口端部の形状（言い換えれば、支持体表面と平行な仮想平面で第１開口部を切断したときの形状）を意味し、第１開口部射影像の輪郭線とは、具体的には、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部の開口端部の形状の輪郭線（言い換えれば、支持体表面と平行な仮想平面で第１開口部を切断したときの形状の輪郭線）を意味する。また、第２開口部底部射影像とは、具体的には、第２開口部と抵抗体層の境界領域における第２開口部の形状（言い換えれば、支持体表面と平行な仮想平面で第２開口部と抵抗体層の境界領域における第２開口部を切断したときの形状）を意味し、第２開口部底部射影像の輪郭線とは、具体的には、第２開口部と抵抗体層の境界領域における第２開口部の形状の輪郭線（言い換えれば、支持体表面と平行な仮想平面で第２開口部を切断したときの、第２開口部と抵抗体層の境界領域における第２開口部の形状の輪郭線）を意味する。更には、電子放出部射影像とは、具体的には、電子放出部と抵抗体層の境界領域における電子放出部の形状（言い換えれば、支持体表面と平行な仮想平面で電子放出部と抵抗体層の境界領域における電子放出部を切断したときの形状）を意味し、電子放出部の輪郭線とは、具体的には、電子放出部と抵抗体層の境界領域における電子放出部の形状の輪郭線（言い換えれば、支持体表面と平行な仮想平面で電子放出部と抵抗体層の境界領域における電子放出部を切断したときの形状の輪郭線）を意味する。

本発明にあっては、第１開口部射影像の輪郭線は、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が、中でも、簡素な構造といった観点からは、円形であることが望ましい。尚、第２開口部底部射影像の輪郭線は、第１開口部射影像の輪郭線と相似形であることが好ましい。また、電子放出部射影像の輪郭線も、第１開口部射影像の輪郭線と相似形であることが好ましい。言い換えれば、ゲート電極及び絶縁層に設けられた第１開口部及び第２開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平面で第１開口部及び第２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が、中でも、簡素な構造といった観点からは、円形であることが望ましい。尚、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、ゲート電極に第１開口部を直接形成することもできる。絶縁層における第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。

本発明の冷陰極電界電子放出素子、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法にあっては、電子放出部は円錐形を有する構成とすることができる。即ち、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）をスピント型電界放出素子から構成することができる。あるいは又、電子放出部はカーボン・ナノチューブ構造体から成る構成とすることもできる。即ち、広くは、電界放出素子を扁平型電界放出素子から構成することができる。また、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法にあっても、電子放出部はカーボン・ナノチューブ構造体から成る構成とすることができる。即ち、広くは、電界放出素子を扁平型電界放出素子から構成することができる。

本発明にあっては、カソード電極及びゲート電極はストリップ形状を有し、第１の方向に延びるカソード電極の射影像と、第２の方向に延びるゲート電極の射影像とは、直交することが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素化といった観点から好ましい。

電界放出素子には収束電極が備えられていてもよい。即ち、ゲート電極及び絶縁層上には更に層間絶縁層が設けられ、層間絶縁層上に収束電極が設けられている電界放出素子、あるいは又、ゲート電極の上方に収束電極が設けられている電界放出素子とすることもできる。ここで、収束電極とは、第１開口部から放出され、アノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束させ、以て、輝度の向上や隣接画素間の光学的クロストークの防止を可能とするための電極である。アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界電子放出表示装置において、収束電極は特に有効である。収束電極には、収束電極制御回路から相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必ずしも各電界放出素子毎に設けられている必要はなく、例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って延在させることにより、複数の電界放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともできる。

本発明において、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系材料；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。

ここで、第１開口部射影像の輪郭線あるいは第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分（以下、便宜上、抵抗体層の高抵抗部分と呼ぶ場合がある）の電気抵抗値（より具体的には、体積抵抗率）をＲ₁（Ω・ｃｍ）、抵抗体層の他の部分（以下、便宜上、抵抗体層の低抵抗部分と呼ぶ場合がある）の電気抵抗値（より具体的には、体積抵抗率）をＲ₀（Ω・ｃｍ）としたとき、Ｒ₁／Ｒ₀≧１０、好ましくは、Ｒ₁／Ｒ₀≧１０³を満足することが望ましい。あるいは又、Ｒ₀の値を、１×１０（Ω・ｃｍ）〜１×１０⁶（Ω・ｃｍ）、好ましくは、１×１０³（Ω・ｃｍ）〜１×１０⁶（Ω・ｃｍ）とし、Ｒ₁の値を、１×１０²（Ω・ｃｍ）〜１×１０¹²（Ω・ｃｍ）、好ましくは、１×１０⁶（Ω・ｃｍ）〜１×１０¹²（Ω・ｃｍ）とすることが望ましい。尚、抵抗体層の高抵抗部分の厚さ方向に体積抵抗率の変動が存在する場合、最も低い体積抵抗率の値が上記の範囲内にあればよい。

また、抵抗体層の高抵抗部分の幅は、最低５ｎｍとすることが望ましい。

本発明において、抵抗体層はカソード電極上に形成されているが、より具体的には、抵抗体層の形成形態として、
（１）カソード電極とゲート電極との重複領域に位置するカソード電極の部分の上に形成されている形態
（２）カソード電極全体の上に形成されている形態
（３）カソード電極上から支持体の一部分の上に延在して形成されている形態
（４）カソード電極上及び支持体の全体の上に形成されている形態
を挙げることができる。

本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法における熱処理の具体的な方法として、レーザ光を照射する方法（レーザアニール法）、ランプを用いた加熱法（ランプアニール法）を例示することができる。

カソードパネルを構成する支持体として、あるいは又、アノードパネルを構成する基板として、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。ガラス基板として、高歪点ガラス、ソーダガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、硼珪酸ガラス（Ｎａ₂Ｏ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、鉛ガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ₂）を例示することができる。

カソード電極、ゲート電極、収束電極の構成材料として、アルミニウム（Ａｌ）、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）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）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）；ダイヤモンド等の炭素薄膜；導電性金属酸化物を例示することができる。また、これらの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（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル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、例えばストリップ状のこれらの電極を形成することが可能である。

絶縁層や層間絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、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系材料；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。絶縁層や層間絶縁層の形成には、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。

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、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、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、真空蒸着法の他、例えばスパッタリング法やＣＶＤ法によっても形成することができる。

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＝４．０２〜４．８７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝４．５３〜４．９５ｅＶ）、アルミニウム（Φ＝４．２８ｅＶ）、銅（Φ＝４．６ｅＶ）、タンタル（Φ＝４．３ｅＶ）、クロム（Φ＝４．５ｅＶ）を例示することができる。電子放出部は、これらの材料よりも小さな仕事関数Φを有していることが好ましく、その値は概ね３ｅＶ以下であることが好ましい。かかる材料として、炭素（Φ＜１ｅＶ）、セシウム（Φ＝２．１４ｅＶ）、ＬａＢ₆（Φ＝２．６６〜２．７６ｅＶ）、ＢａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、ＳｒＯ（Φ＝１．２５〜１．６ｅＶ）、Ｙ₂Ｏ₃（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）、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。

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（Ａｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属；ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、フッ化バリウム（ＢａＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。

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、より具体的にはアモルファス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、ＺｎＯウィスカー、ＭｇＯウィスカー、ＳｎＯ₂ウィスカー、ＭｎＯウィスカー、Ｙ₂Ｏ₃ウィスカー、ＮｉＯウィスカー、ＩＴＯウィスカー、Ｉｎ₂Ｏ₃ウィスカー、Ａｌ₂Ｏ₃ウィスカーを挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する場合、５×１０⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、冷陰極電界電子放出表示装置に必要な放出電子電流密度を得ることができる。また、アモルファスダイヤモンドは電気抵抗体であるため、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、冷陰極電界電子放出表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。更に、これらの材料は、冷陰極電界電子放出表示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命化を図ることができる。

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／又はグラファイト・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、グラファイト・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・ナノチューブとグラファイト・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・ナノチューブやグラファイト・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・ナノチューブやグラファイト・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ＰＶＤ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。

扁平型電界放出素子を、カーボン・ナノチューブ構造体や上記の各種ウィスカー（以下、これらを総称して、カーボン・ナノチューブ構造体等と呼ぶ）をバインダー材料に分散させたものを抵抗体層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等を分散したものを、抵抗体層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等の第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。

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等が分散された金属化合物溶液を抵抗体層上に塗布した後、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等が抵抗体層表面に固定される。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体等の第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等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等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^-9（Ω・ｍ）乃至５×１０^-6（Ω・ｍ）であることが望ましい。

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。有機酸金属化合物から構成された金属化合物溶液として、具体的には、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、有機金属化合物から構成された金属化合物溶液として、具体的には、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。金属化合物溶液を１００重量部としたとき、カーボン・ナノチューブ構造体等が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。金属化合物溶液には、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。

カーボン・ナノチューブ構造体等が分散された金属化合物溶液を抵抗体層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。

カーボン・ナノチューブ構造体等が分散された金属化合物溶液を抵抗体層上に塗布した後、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、抵抗体層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、抵抗体層上の不要部分を除去してもよいし、抵抗体層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。

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。

カーボン・ナノチューブ構造体等の第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。

冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極は、全体として１つのアノード電極から構成されていてもよいし、複数のアノード電極ユニットから構成されていてもよい。後者の場合、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとは抵抗体膜によって電気的に接続されている必要がある。抵抗体膜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系材料；酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化クロム、酸化チタン等の高融点金属酸化物；アモルファスシリコン等の半導体材料を挙げることができる。抵抗体膜のシート抵抗値として、１×１０^-1Ω／□乃至１×１０¹⁰Ω／□、好ましくは１×１０³Ω／□乃至１×１０⁸Ω／□を例示することができる。アノード電極ユニットの数（Ｎ）は２以上であればよく、例えば、直線状に配列された蛍光体領域の列の総数をｎ列としたとき、Ｎ＝ｎとし、あるいは、ｎ＝α・Ｎ（αは２以上の整数であり、好ましくは１０≦α≦１００、一層好ましくは２０≦α≦５０）としてもよいし、一定の間隔をもって配設されるスペーサ（後述する）の数に１を加えた数とすることができるし、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数と一致した数、あるいは、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数の整数分の一とすることもできる。また、各アノード電極ユニットの大きさは、アノード電極ユニットの位置に拘わらず同じとしてもよいし、アノード電極ユニットの位置に依存して異ならせてもよい。

冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表示の場合、直線状に配列された蛍光体領域の１列は、全てが赤色発光蛍光体領域で占められた列、緑色発光蛍光体領域で占められた列、及び、青色発光蛍光体領域で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光蛍光体領域、緑色発光蛍光体領域、及び、青色発光蛍光体領域が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、蛍光体領域とは、アノードパネル上において１つの輝点を生成する蛍光体領域であると定義する。また、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光蛍光体領域、１つの緑色発光蛍光体領域、及び、１つの青色発光蛍光体領域の集合から構成され、１サブピクセルは、１つの蛍光体領域（１つの赤色発光蛍光体領域、あるいは、１つの緑色発光蛍光体領域、あるいは、１つの青色発光蛍光体領域）から構成される。更には、アノード電極ユニットにおける１サブピクセルに相当する大きさとは、１つの蛍光体領域を囲むアノード電極ユニットの大きさを意味する。

アノード電極（アノード電極ユニットを包含する）は、導電材料層を用いて形成すればよい。導電材料層の形成方法として、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、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といった各種のＰＶＤ法；各種のＣＶＤ法；スクリーン印刷法；リフトオフ法；ゾル・ゲル法等を挙げることができる。即ち、導電材料から成る導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、この導電材料層をパターニングしてアノード電極を形成することができる。あるいは又、アノード電極のパターンを有するマスクやスクリーンを介して導電材料をＰＶＤ法やスクリーン印刷法に基づき形成することによって、アノード電極を得ることもできる。尚、抵抗体膜も同様の方法で形成することができる。即ち、抵抗体材料から抵抗体膜を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきこの抵抗体膜をパターニングしてもよいし、あるいは、抵抗体膜のパターンを有するマスクやスクリーンを介して抵抗体材料のＰＶＤ法やスクリーン印刷法に基づく形成により、抵抗体膜を得ることができる。基板上（あるいは基板上方）におけるアノード電極の平均厚さ（後述するように隔壁を設ける場合、隔壁の頂面上におけるアノード電極の平均厚さ）として、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。尚、検査用電極の構成は、例えば、アノード電極と同様とすることができる。

アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパネルが表示面に相当する）であって、且つ、基板上にアノード電極と蛍光体領域がこの順に積層されている場合には、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射型（カソードパネルが表示面に相当する）である場合、及び、透過型であっても基板上に蛍光体領域とアノード電極とがこの順に積層されている場合には、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、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。尚、抵抗体膜を形成する場合、抵抗体膜の抵抗値を変化させない導電材料からアノード電極を構成することが好ましく、例えば、抵抗体膜をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から構成した場合、アノード電極をモリブデン（Ｍｏ）から構成することが好ましい。

アノード電極と蛍光体領域の構成例として、（１）基板上に、アノード電極を形成し、アノード電極の上に蛍光体領域を形成する構成、（２）基板上に、蛍光体領域を形成し、蛍光体領域上にアノード電極を形成する構成、を挙げることができる。尚、（１）の構成において、蛍光体領域の上に、アノード電極と導通した所謂メタルバック膜を形成してもよい。また、（２）の構成において、アノード電極の上にメタルバック膜を形成してもよい。

アノードパネルには、蛍光体領域から反跳した電子、あるいは、蛍光体領域から放出された二次電子が他の蛍光体領域に入射し、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隔壁が、複数、設けられている構成とすることもできる。

隔壁の平面形状として、格子形状（井桁形状）、即ち、１サブピクセルに相当する、例えば平面形状が略矩形（ドット状）の蛍光体領域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領域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つの蛍光体領域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。

隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口が形成されており、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、かかる隔壁形成用材料層を焼成する方法である。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隔壁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に隔壁形成用の材料を埋め込み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口に埋め込まれた隔壁形成用の材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用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隔壁形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁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。

蛍光体領域は、単色の蛍光体粒子から構成されていても、３原色の蛍光体粒子から構成されていてもよい。また、蛍光体領域の配列様式は、ドット状であっても、ストライプ状であってもよい。尚、ドット状やストライプ状の配列様式においては、隣り合う蛍光体領域の間の隙間がコントラスト向上を目的とした光吸収層（ブラックマトリックス）で埋め込まれていてもよい。

蛍光体領域は、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、赤色発光蛍光体領域を形成し、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、緑色発光蛍光体領域を形成し、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、青色発光蛍光体領域を形成する方法にて形成することができる。基板上における蛍光体領域の平均厚さは、限定するものではないが、３μｍ乃至２０μｍ、好ましくは５μｍ乃至１０μｍであることが望ましい。

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。赤色発光蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、（Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ）、（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｅｕ）、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｅｕ）、（Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂：Ｍｎ）を例示することができるが、中でも、（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、（Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ）を用いることが好ましい。また、緑色発光蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、（ＺｎＳｉＯ₂：Ｍｎ）、（Ｓｒ₄Ｓｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅｕ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）、［（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ］、（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｔｂ）、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｔｂ）、［Ｙ₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｔｂ］、（ＺｎＢａＯ₄：Ｍｎ）、（ＧｂＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｓｒ₆ＳｉＯ₃Ｃｌ₃：Ｅｕ）、（ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｍｎ）、（ＳｃＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ）、（ＺｎＯ：Ｚｎ）、（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ）、（ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ）を例示することができるが、中でも、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）、［（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ］、（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｔｂ）、［Ｙ₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｔｂ］、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｔｂ）を用いることが好ましい。更には、青色発光蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ）、（ＣａＷＯ₄：Ｐｂ）、ＣａＷＯ₄、ＹＰ_0.85Ｖ_0.15Ｏ₄、（ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓｎ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ａｇ）、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＧａＯ₄を例示することができるが、中でも、（ＺｎＳ：Ａｇ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）を用いることが好ましい。

蛍光体領域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、蛍光体領域からの光を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。

冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノードパネルとカソードパネルとによって挟まれた空間が真空状態となっているが故に、アノードパネルとカソードパネルとの間にスペーサを配しておかないと、大気圧によって冷陰極電界電子放出表示装置が損傷を受けてしまう虞がある。係るスペーサは、例えばセラミックスから構成することができる。スペーサをセラミックスから構成する場合、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、これらに、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。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、かかるグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、スペーサの表面に、金属や合金から成る導電材料層を形成し、あるいは又、高抵抗層を形成し、あるいは又、二次電子放出係数の低い材料から成る薄層を形成してもよい。スペーサは、例えば、隔壁と隔壁との間に挟み込んで固定すればよく、あるいは又、例えば、アノードパネルにスペーサ保持部を形成し、スペーサ保持部とスペーサ保持部との間に挟み込んで固定すればよい。

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が、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）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（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。

基板と支持体と枠体の三者を接合する場合、三者同時接合を行ってもよいし、あるいは、第１段階で基板又は支持体のいずれか一方と枠体とを先に接合し、第２段階で基板又は支持体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、基板と支持体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、基板と支持体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。

接合後に排気を行う場合、排気は、基板及び／又は支持体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、基板及び／又は支持体の無効領域（即ち、表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域を額縁状に包囲する領域）に設けられた貫通孔の周囲に、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。

冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソード電極及びゲート電極に印加された電圧によって生じた強電界が電子放出部に加わる結果、量子トンネル効果により電子放出部から電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルに設けられたアノード電極によってアノードパネルへと引き付けられ、蛍光体領域に衝突する。そして、蛍光体領域への電子の衝突の結果、蛍光体領域が発光し、画像として認識することができる。

冷陰極電界電子放出表示装置において、カソード電極はカソード電極制御回路に接続され、ゲート電極はゲート電極制御回路に接続され、アノード電極はアノード電極制御回路に接続されている。尚、これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。アノード電極制御回路の出力電圧Ｖ_Aは、通常、一定であり、例えば、５キロボルト〜１０キロボルトとすることができる。あるいは又、アノードパネルとカソードパネルとの間の距離をｄ（但し、０．５ｍｍ≦ｄ≦１０ｍｍ）としたとき、Ｖ_A／ｄ（単位：キロボルト／ｍｍ）の値は、０．５以上２０以下、好ましくは１以上１０以下、一層好ましくは５以上１０以下を満足することが望ましい。

冷陰極電界電子放出表示装置の実動作時、カソード電極に印加する電圧Ｖ_C及びゲート電極に印加する電圧Ｖ_Gに関しては、階調制御方式として電圧変調方式を採用した場合、
（１）カソード電極に印加する電圧Ｖ_Cを一定とし、ゲート電極に印加する電圧Ｖ_Gを変化させる方式
（２）カソード電極に印加する電圧Ｖ_Cを変化させ、ゲート電極に印加する電圧Ｖ_Gを一定とする方式
（３）カソード電極に印加する電圧Ｖ_Cを変化させ、且つ、ゲート電極に印加する電圧Ｖ_Gも変化させる方式がある。

本発明にあっては、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施すことで、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を付与し、第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施すことで、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を付与する。電子放出部の直下の抵抗体層は、全ての冷陰極電界電子放出素子を構成する電子放出部において一度に形成されるので、各冷陰極電界電子放出素子を構成する電子放出部の直下の抵抗体層の電気抵抗値にばらつきは生じ難い。それ故、たとえ、製造プロセス等に起因して、電子放出が生じ易い冷陰極電界電子放出素子と、電子放出が生じ難い冷陰極電界電子放出素子とが隣接して存在している場合であっても、抵抗体層の電気抵抗値のばらつきに起因して、電子放出が生じ易い冷陰極電界電子放出素子が、電子放出が生じ難い冷陰極電界電子放出素子よりも一層多くの電子を放出するといった、所謂、冷陰極電界電子放出素子間において、流れる電流に一種の干渉が発生することを確実に抑制することができ、これらの冷陰極電界電子放出素子からの電子放出の状態を出来る限り均一化することが可能となる。尚、電子放出部直下の抵抗体層の部分は、抵抗体層の高抵抗部分を除く抵抗体層の部分と同じ電気抵抗率を有するので、アニーリングやドーピング等で電気抵抗率を合わせこむ必要がなく、電気抵抗率の制御が容易である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の冷陰極電界電子放出素子、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置、及び、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法に関する。実施例１の冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）の模式的な一部端面図を図２の（Ｄ）に示し、実施例１の冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単に表示装置と呼ぶ）の模式的な一部端面図を図３に示し、カソードパネルとアノードパネルとを分解したときのカソードパネルとアノードパネルの一部分の模式的な斜視図を図４に示す。更には、蛍光体領域等の配列を、模式的な部分的平面図として、図１２〜図１７に例示する。尚、図３に示すアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図における蛍光体領域等の配列を、図１３あるいは図１５に示す構成としている。また、図１２〜図１７においてはアノード電極の図示を省略している。

実施例１の表示装置は、２次元マトリックス状に配列された複数の電子放出領域ＥＡを備えたカソードパネルＣＰと、基板２０上に形成された蛍光体領域２２（カラー表示の場合、赤色発光蛍光体領域２２Ｒ、緑色発光蛍光体領域２２Ｇ、青色発光蛍光体領域２２Ｂ）及び蛍光体領域２２を覆うアノード電極２４から成るアノードパネルＡＰとが、それらの周縁部で接合されて成り、各サブピクセルを構成する各電子放出領域ＥＡは、複数の電界放出素子から成る。そして、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰとによって挟まれた空間は真空状態とされている。

実施例１の電界放出素子は、
（Ａ）支持体１０上に形成され、第１の方向に延びるカソード電極１１、
（Ｂ）カソード電極１１上に形成された抵抗体層４１、
（Ｃ）全面を覆う絶縁層１２、
（Ｄ）絶縁層１２上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極１３、
（Ｅ）カソード電極１１とゲート電極１３との重複領域（電子放出領域ＥＡ）に位置するゲート電極１３の部分に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、この重複領域（電子放出領域ＥＡ）に位置する絶縁層１２の部分に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂ、並びに、
（Ｆ）第２開口部１４Ｂの底部に露出し、抵抗体層４１上に形成された電子放出部１５、
から成る。

そして、模式的な部分的平面図を図２の（Ｃ）に示すように、電子放出部１５を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像（輪郭線を１５ａで示す）は、第１開口部１４Ａを支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像（輪郭線を１４ａで示す）の中に含まれ、且つ、この電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像（輪郭線を１４ｂで示す）の中に含まれている。更には、実施例１にあっては、第１開口部射影像は第２開口部底部射影像の中に含まれており（即ち、第１開口部射影像輪郭線１４ａは、第２開口部底部射影像輪郭線１４ｂの内部に位置する）、第１開口部射影像の輪郭線１４ａと電子放出部射影像の輪郭線１５ａとによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分（抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂ）は、抵抗体層の他の部分（抵抗体層の低抵抗部分４１Ａ）よりも高い電気抵抗値を有する。

第１開口部射影像とは、具体的には、第１開口部１４Ａを支持体１０の法線方向に射影したとき得られる第１開口部１４Ａの開口端部の形状を意味する。言い換えれば、支持体１０の表面と平行な仮想平面で第１開口部１４Ａを切断したときの形状を意味する。また、第１開口部射影像の輪郭線１４ａとは、具体的には、第１開口部１４Ａを支持体１０の法線方向に射影したとき得られる第１開口部１４Ａの開口端部の形状の輪郭線である。言い換えれば、支持体１０の表面と平行な仮想平面で第１開口部１４Ａを切断したときの形状の輪郭線を意味する。また、第２開口部底部射影像とは、具体的には、第２開口部１４Ｂと抵抗体層４１の境界領域における第２開口部１４Ｂの形状を意味する。言い換えれば、支持体１０の表面と平行な仮想平面で第２開口部１４Ｂと抵抗体層４１の境界領域における第２開口部１４Ｂを切断したときの形状を意味する。第２開口部底部射影像の輪郭線１４ｂとは、具体的には、第２開口部１４Ｂと抵抗体層４１の境界領域における第２開口部１４Ｂの形状の輪郭線を意味する。言い換えれば、支持体１０の表面と平行な仮想平面で第２開口部１４Ｂを切断したときの、第２開口部１４Ｂと抵抗体層４１の境界領域における第２開口部１４Ｂの形状の輪郭線を意味する。更には、電子放出部射影像とは、具体的には、電子放出部１５と抵抗体層４１の境界領域における電子放出部１５の形状を意味する。言い換えれば、支持体１０の表面と平行な仮想平面で電子放出部１５と抵抗体層４１の境界領域における電子放出部１５を切断したときの形状を意味する。電子放出部１５の輪郭線とは、具体的には、電子放出部１５と抵抗体層４１の境界領域における電子放出部１５の形状の輪郭線を意味する。言い換えれば、支持体１０の表面と平行な仮想平面で電子放出部１５と抵抗体層４１の境界領域における電子放出部１５を切断したときの形状の輪郭線を意味する。

実施例１において、第１開口部射影像の輪郭線１４ａは円形（直径Ｄ_14a：例えば１４５ｎｍ）であり、電子放出部１５は円錐形を有する。即ち、実施例１における電界放出素子は、スピント型電界放出素子である。また、第２開口部底部射影像の輪郭線１４ｂは、第１開口部射影像の輪郭線１４ａと相似形であり、円形（直径Ｄ_14b：例えば１４５ｎｍ）である。更には、電子放出部射影像の輪郭線１５ａも、第１開口部射影像の輪郭線１４ａと相似形であり、円形（直径Ｄ₁₅：例えば１３０ｎｍ）である。言い換えれば、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた第１開口部１４Ａ及び第２開口部１４Ｂ、並びに、電子放出部１５の底部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平面で第１開口部１４Ａ、第２開口部１４Ｂ及び電子放出部１５の底部を切断したときの形状）は、円形である。抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂの幅の平均値［（Ｄ_14b−Ｄ₁₅）／２］は、７．５ｎｍである。

実施例１において、抵抗体層４１を構成する材料としてアモルファスシリコンを用いた。また、抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂの電気抵抗値（より具体的には、体積抵抗率）をＲ₁（Ω・ｃｍ）、抵抗体層の低抵抗部分４１Ａの電気抵抗値（より具体的には、体積抵抗率）をＲ₀（Ω・ｃｍ）としたとき、Ｒ₀の値は、１×１０⁵（Ω・ｃｍ）であり、Ｒ₁の値は、１×１０⁸（Ω・ｃｍ）であり、Ｒ₁／Ｒ₀の値は１０³である。

尚、抵抗体層４１はカソード電極１１上に形成されているが、より具体的には、抵抗体層４１の形成形態として、
（１）カソード電極１１とゲート電極１３との重複領域に位置するカソード電極１１の部分の上に形成されている形態
（２）カソード電極１１全体の上に形成されている形態
（３）カソード電極１１上から支持体１０の一部分の上に延在して形成されている形態
（４）カソード電極１１上及び支持体１０の全体の上に形成されている形態
のいずれであってもよい。実施例１においては、（２）の形態を採用する。

実施例１において、カソード電極１１は第１の方向（図面の紙面と平行な方向）に延びるストリップ状であり、ゲート電極１３は第１の方向とは異なる第２の方向（図面の紙面と垂直な方向）に延びるストリップ状である。ここで、カソード電極１１の射影像とゲート電極１３の射影像とは直交している。即ち、第１の方向と第２の方向とは直交している。ストリップ状のカソード電極１１とストリップ状のゲート電極１３とが重複する重複領域が電子放出領域ＥＡに相当する。１サブピクセルは、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領域２２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。

アノードパネルＡＰは、より具体的には、基板２０、基板２０上に形成された隔壁２１と隔壁２１との間の基板２０上に形成され、多数の蛍光体粒子から成る蛍光体領域２２（赤色発光蛍光体領域２２Ｒ、緑色発光蛍光体領域２２Ｇ、青色発光蛍光体領域２２Ｂ）、及び、蛍光体領域２２上に形成されたアノード電極２４を備えている。アノード電極２４は、有効領域を覆う薄い１枚のシート状であり、アノード電極制御回路３２に接続されている。アノード電極２４は、厚さ約７０ｎｍのアルミニウムから成り、隔壁２１及び蛍光体領域２２を覆う状態で設けられている。蛍光体領域２２と蛍光体領域２２との間であって、隔壁２１と基板２０との間には、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止するために、光吸収層（ブラックマトリックス）２３が形成されている。

隔壁２１とスペーサ２５と蛍光体領域２２の配置状態の一例を模式的に図１２〜図１７に示す。隔壁２１の平面形状としては、格子形状（井桁形状）、即ち、１サブピクセルに相当する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体領域２２の四方を取り囲む形状（図１２、図１３、図１４、図１５参照）、あるいは、略矩形の（あるいはストリップ状の）蛍光体領域２２の対向する二辺と平行に延びる帯状形状（ストライプ形状）を挙げることができる（図１６及び図１７参照）。尚、図１６に示す蛍光体領域２２にあっては、蛍光体領域２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを、図１６の上下方向に延びるストリップ状とすることもできる。隔壁２１の一部は、スペーサ２５を保持するためのスペーサ保持部２６としても機能する。

実施例１の表示装置において、図３に示すように、カソード電極１１はカソード電極制御回路３０に接続され、ゲート電極１３はゲート電極制御回路３１に接続され、アノード電極２４はアノード電極制御回路３２に接続されている。これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。アノード電極制御回路３２の出力電圧Ｖ_Aは、通常、一定であり、例えば、５キロボルト〜１０キロボルトとすることができる。一方、表示装置の実動作時、カソード電極１１に印加する電圧Ｖ_C及びゲート電極１３に印加する電圧Ｖ_Gに関しては、
（１）カソード電極１１に印加する電圧Ｖ_Cを一定とし、ゲート電極１３に印加する電圧Ｖ_Gを変化させる方式
（２）カソード電極１１に印加する電圧Ｖ_Cを変化させ、ゲート電極１３に印加する電圧Ｖ_Gを一定とする方式
（３）カソード電極１１に印加する電圧Ｖ_Cを変化させ、且つ、ゲート電極１３に印加する電圧Ｖ_Gも変化させる方式
のいずれを採用してもよい。

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３０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３１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３２から印加される。かかる表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極１１にカソード電極制御回路３０から走査信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路３１からビデオ信号を入力する。尚、カソード電極１１にカソード電極制御回路３０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３１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２４に引き付けられ、アノード電極２４を通過して蛍光体領域２２に衝突する。その結果、蛍光体領域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。

以下、実施例１の電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図１の（Ａ）〜（Ｃ）、図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｄ）、並びに、ゲート電極や第１開口部等の模式的な部分的平面図である図２の（Ｃ）を参照して、説明する。

尚、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１６を予め形成しておく方法について説明する。尚、電界放出素子の製造方法を説明するための図面においては、１つの電子放出部のみを図示した。

［工程−１００］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０の上に、例えばＭｏＷ膜及びＣｒ膜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成膜した後、リソグラフィ技術及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）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、ストリップ状のカソード電極１１を形成する。こうして、支持体１０上に、第１の方向（図面の紙面と平行な方向）に延びるカソード電極１１を形成することができる。

［工程−１１０］
次いで、カソード電極１１上に抵抗体層４１を形成する。具体的には、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法にて全面にアモルファスシリコン層を形成した後、カソード電極１１上にアモルファスシリコン層が残されるようにアモルファスシリコン層をパターニングすることで、カソード電極１１全体の上に抵抗体層４１が形成された構成を得ることができる。尚、抵抗体層４１のパターニングは、場合によっては不要である。更には、カソード電極用導電材料層を形成し、次いで、カソード電極用導電材料層上にアモルファスシリコン層を形成し、その後、アモルファスシリコン層及びカソード電極用導電材料層をストリップ状にパターニングすることで、カソード電極１１及び抵抗体層４１を形成してもよい。

［工程−１２０］
その後、全面にＳｉＯ₂から成る絶縁層１２をＣＶＤ法にて形成する。

［工程−１３０］
次に、絶縁層１２上に、ゲート電極用導電材料層（例えば、ＭｏＷ膜及びＣｒ膜から成る）をスパッタリング法にて成膜し、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、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストリップ状のゲート電極１３を得ることができる。ストリップ状のゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。

ゲート電極１３を、真空蒸着法等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、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、例えばストリップ状のゲート電極を形成することが可能である。

［工程−１４０］
その後、再びマスク層を形成し、カソード電極１１とゲート電極１３との重複領域におけるゲート電極１３の部分にエッチングによって第１開口部１４Ａを形成し、更に、この重複領域における絶縁層１２の部分に、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂを形成し、第２開口部１４Ｂの底部に抵抗体層４１を露出させた後、マスク層を除去する。こうして、図１の（Ａ）に示す構造を得ることができる。

［工程−１５０］
次いで、第２開口部１４Ｂの底部に位置する抵抗体層４１上に電子放出部１５を形成する。具体的には、支持体１０を回転させながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケル（Ｎｉ）を斜め真空蒸着することにより、剥離層１６を形成する（図１の（Ｂ）参照）。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより（例えば、入射角６５度〜８５度）、第２開口部１４Ｂの底部にニッケルを殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１６を形成することができる。剥離層１６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。

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１の（Ｃ）に示すように、剥離層１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７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。

その後、図２の（Ａ）に示すように、リフトオフ法にて剥離層１６をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を選択的に除去する。次いで、図２の（Ｂ）に示すように、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ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。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。

［工程−１６０］
実施例１においては、図２の（Ｃ）に示したように、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる。従って、第１開口部射影像の輪郭線１４ａと電子放出部射影像の輪郭線１５ａとによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分（抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂに相当する部分）に熱処理を施す。具体的には、レーザとして、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長λ＝３０８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ）を用いてアニールを行うレーザアニール法（レーザ光を照射する方法）を実行する。尚、抵抗率の調整は、レーザパワー、照射時間等を調整して行う。あるいは又、Ｘｅランプを用いてアニールを行うランプアニール法（ランプを用いた加熱法）を実行する。尚、抵抗率の調整は、ランプの強度、照射時間等を調整して行う。この際、電子放出部１５、ゲート電極１３及び絶縁層１２によって、レーザ光あるいはランプ光がシールドされ、所望の抵抗体層４１の部分、即ち、電子放出部１５の周囲の抵抗体層４１の部分（電子放出部１５を取り囲む抵抗体層４１の部分）のみを、アニーリングによって高抵抗化することができる。こうして、図２の（Ｄ）に示す構造の電界放出素子を得ることができる。即ち、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。

［工程−１７０］
一方、蛍光体領域２２、アノード電極２４等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、例えば、アノードパネルＡＰの有効領域に設けられたスペーサ保持部２６にスペーサ２５を取り付け、蛍光体領域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、セラミックスやガラスから作製された枠体（図示せず）を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、枠体とアノードパネルＡＰとの接合部位、及び、枠体とカソードパネルＣＰとの接合部位にフリットガラスを塗布し、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体とを貼り合わせ、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、約４５０゜Ｃで１０〜３０分の本焼成を行う。その後、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体とフリットガラス（図示せず）とによって囲まれた空間を貫通孔（図示せず）及びチップ管（図示せず）を通じて排気し、空間の圧力が１０^-4Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体とに囲まれた空間を真空にすることができる。あるいは又、例えば、枠体とアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの貼り合わせを高真空雰囲気中で行ってもよい。あるいは又、表示装置の構造に依っては、枠体無しで、接着層のみによってアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを貼り合わせてもよい。その後、必要な外部回路との配線接続を行い、表示装置を完成させる。

尚、電界放出素子の仕様にも依るが、図５の（Ａ）にゲート電極や第１開口部、第２開口部等の模式的な部分的平面図を示すように、第１開口部射影像と第２開口部底部射影像とが一致している（即ち、第１開口部射影像輪郭線１４ａと、第２開口部底部射影像輪郭線１４ｂとが一致している）構成もある。あるいは又、図５の（Ｂ）に模式的な一部端面図を示し、図５の（Ｃ）にゲート電極や第１開口部、第２開口部等の模式的な部分的平面図を示すように、第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれており（即ち、第２開口部底部射影像輪郭線１４ｂは、第１開口部射影像輪郭線１４ａの内部に位置する）、第２開口部底部射影像の輪郭線１４ｂと電子放出部射影像の輪郭線１５ａとによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分（抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂ）は、抵抗体層の他の部分（抵抗体層の低抵抗部分４１Ａ）よりも高い電気抵抗値を有する構成もある。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２においては、電子放出部はカーボン・ナノチューブ構造体から成る。即ち、電界放出素子は扁平型電界放出素子から構成されている。電子放出部５５は、マトリックス５２、及び、先端部が突出した状態でマトリックス５２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５１）から成り、マトリックス５２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。実施例２にて得られる電界放出素子の構成、構造は、電子放出部が異なる点を除き、実質的に、実施例１にて得られた電界放出素子の構成、構造と同じである。また、実施例２にて得られる表示装置の構成、構造は、電界放出素子の構成、構造が異なる点を除き、実質的に、実施例１にて得られた表示装置の構成、構造と同じである。

以下、実施例２の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６の（Ａ）、（Ｂ）、図７の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

［工程−２００］
先ず、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１４０］と同様にして、支持体１０上に、第１の方向に延びるカソード電極１１を形成し、次いで、カソード電極１１上に抵抗体層４１を形成し、その後、全面に絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２上に、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極１３を形成し、更には、カソード電極１１とゲート電極１３との重複領域におけるゲート電極１３の部分に第１開口部１４Ａを形成し、更に、この重複領域における絶縁層１２の部分に、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂを形成し、第２開口部１４Ｂの底部に抵抗体層４１を露出させる（図１の（Ａ）参照）。

［工程−２１０］
その後、第２開口部１４Ｂの底部に位置する抵抗体層４１上に電子放出部５５を形成する。そのために、先ず、第２開口部１４Ｂの底部の中央部に抵抗体層４１の表面が露出したマスク層５０を形成する（図６の（Ａ）参照）。具体的には、レジスト材料層をスピンコート法にて第１開口部１４Ａ、第２開口部１４Ｂ内を含む全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、第２開口部１４Ｂの底部の中央部に位置するレジスト材料層に孔部を形成することによって、マスク層５０を得ることができる。実施例２においては、マスク層５０は、第２開口部１４Ｂの底部に位置する抵抗体層４１の一部分、第２開口部１４Ｂの側壁、第１開口部１４Ａの側壁、ゲート電極１３及び絶縁層１２を被覆している。これによって、次の工程で、第２開口部１４Ｂの底部の中央部に位置する抵抗体層４１の表面に電子放出部５５を確実に形成することができる。

次に、露出した抵抗体層４１の表面を含むマスク層５０上に、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、支持体を加熱することによって、抵抗体層４１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抵抗体層４１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。

［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

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。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。

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。

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、有機酸金属化合物を構成する金属原子（具体的には、Ｉｎ及びＳｎ）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）５２にてカーボン・ナノチューブ５１が抵抗体層４１の表面に固定された電子放出部５５を得ることができる。焼成を、大気雰囲気中で、３５０゜Ｃ、２０分の条件にて行う。こうして、得られたマトリックス５２の体積抵抗率は、５×１０^-7（Ω・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５２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５２が形成される。その後、マスク層５０を除去することによって、図６の（Ｂ）に示すように、第２開口部１４Ｂの底部に露出した抵抗体層４１の中央部に形成された電子放出部５５を得ることができる。

［工程−２２０］
実施例２においては、図６の（Ｂ）に示すように、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像と一致している。従って、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分（抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂに相当する部分）に熱処理を施す。具体的には、実施例１において説明したレーザアニール法あるいはランプアニール法を実行する。この際、電子放出部５５、ゲート電極１３及び絶縁層１２によって、レーザ光あるいはランプ光がシールドされ、所望の抵抗体層４１の部分、即ち、電子放出部５５の周囲の抵抗体層４１の部分（電子放出部５５を取り囲む抵抗体層４１の部分）のみを、アニーリングによって高抵抗化することができる。こうして、図７の（Ａ）に示す構造の電界放出素子を得ることができる。

［工程−２３０］
次いで、以下の表２に例示する条件にて、マトリックス５２の一部を除去し、マトリックス５２から先端部が突出した状態のカーボン・ナノチューブ５１を得ることが好ましい。こうして、図７の（Ｂ）に示す構造の電子放出部５５を得ることができる。即ち、複数の扁平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。

［表２］
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

マトリックス５２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５１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５５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５５が活性化し、電子放出部５５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３に例示する。

［表３］
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

その後、カーボン・ナノチューブ５１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５１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５１を晒してもよい。また、カーボン・ナノチューブ５１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。

［工程−２４０］
その後、絶縁層１２に設けられた第２の開口部１４Ｂ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。尚、［工程−２２０］、［工程−２３０］、［工程−２４０］の実行の順序は、任意に変更することができる。

［工程−２５０］
その後、実施例１の［工程−１７０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。

実施例３は、本発明の第２の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。実施例３においても、電子放出部はカーボン・ナノチューブ構造体から成る。即ち、電界放出素子は扁平型電界放出素子から構成されている。また、第１開口部射影像の輪郭線、第２開口部底部射影像の輪郭線、電子放出部射影像の輪郭線のそれぞれは円形である。実施例３にて得られる電界放出素子の構成、構造は、実質的に、実施例２にて得られた電界放出素子の構成、構造と同じである。また、実施例３にて得られる表示装置の構成、構造は、電界放出素子の構成、構造が異なる点を除き、実質的に、実施例１にて得られた表示装置の構成、構造と同じである。

実施例３にあっても、電子放出部５５は、マトリックス５２、及び、先端部が突出した状態でマトリックス５２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５１）から成り、マトリックス５２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。

以下、実施例３の電界放出素子の製造方法を、図８の（Ａ）、（Ｂ）、図９の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図１０を参照して説明する。

［工程−３００］
先ず、支持体１０上に、第１の方向に延びるカソード電極１１を形成した後、カソード電極１１上に抵抗体層４１を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１００］及び［工程−１１０］と同様の工程を実行する。

［工程−３１０］
次に、抵抗体層４１上に電子放出部５５を形成する。

［工程−３１０Ａ］
具体的には、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全面に、例えばスプレー法にて塗布する。具体的には、実施例２と同様に、表１に例示した金属化合物溶液を用い、実施例２の［工程−２１０］と同様の方法でスプレー法にて塗布を行う。

［工程−３１０Ｂ］
その後、実施例２の［工程−２１０］と同様の方法で、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、有機酸金属化合物を構成する金属原子（具体的には、Ｉｎ及びＳｎ）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）５２にてカーボン・ナノチューブ５１が抵抗体層４１の表面に固定された電子放出部５５を得る。焼成を、大気雰囲気中で、３５０゜Ｃ、２０分の条件にて行う。こうして、得られたマトリックス５２の体積抵抗率は、５×１０^-7（Ω・ｍ）であった。

［工程−３１０Ｃ］
次いで、全面にマスク層を形成し、抵抗体層４１の所望の領域の上方にマスク層を残す。そして、１０〜６０゜Ｃの塩酸を用いて、１〜３０分間、マトリックス５２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４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０Ｗ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。

［表４］
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

あるいは又、表５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。

［表５］
使用溶液：ＫＭｎＯ₄
温度 ：２０〜１２０゜Ｃ
処理時間：１０秒〜２０分

その後、マスク層を除去することによって、図８の（Ａ）に示す構造を得ることができる。

尚、［工程−３１０Ａ］、［工程−３１０Ｃ］、［工程−３１０Ｂ］の順に実行してもよい。

［工程−３２０］
次に、実施例１の［工程−１２０］〜［工程−１４０］と同様にして、全面に絶縁層１２を形成し、絶縁層１２上に、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極１３を形成した後、カソード電極１１とゲート電極１３との重複領域におけるゲート電極１３の部分に第１開口部１４Ａを形成し、更に、この重複領域における絶縁層１２の部分に、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂを形成し、第２開口部１４Ｂの底部に抵抗体層４１及び電子放出部５５を露出させる（図８の（Ｂ）参照）。尚、参照番号５３は、第１開口部１４Ａ、第２開口部１４Ｂを形成するために用いたマスク層である。

［工程−３３０］
実施例３においても、図８の（Ｂ）に示すように、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像と一致している。従って、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分（抵抗体層の高抵抗部分４１Ｂに相当する部分）に熱処理を施す。実施例１において説明したレーザアニール法あるいはランプアニール法を実行する。この際、電子放出部５５及びマスク層５３によって、レーザ光あるいはランプ光がシールドされ、所望の抵抗体層４１の部分、即ち、電子放出部５５の周囲の抵抗体層４１の部分（電子放出部５５を取り囲む抵抗体層４１の部分）のみを、アニーリングによって高抵抗化することができる。こうして、図９の（Ａ）に示す構造の電界放出素子を得ることができる。

［工程−３４０］
次いで、実施例２の［工程−２３０］と同様にして、マトリックス５２の一部を除去し、マトリックス５２から先端部が突出した状態のカーボン・ナノチューブ５１を得ることが好ましい。こうして、図９の（Ｂ）に示す構造の電子放出部５５を得ることができる。即ち、複数の扁平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。

マトリックス５２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５１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５５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５５が活性化し、電子放出部５５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は、表３に例示したと同様とすればよい。

その後、カーボン・ナノチューブ５１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５１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５１を晒してもよい。また、カーボン・ナノチューブ５１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。

その後、実施例２の［工程−２４０］と同様にして、図１０に示すように、絶縁層１２に設けられた第２の開口部１４Ｂ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。尚、［工程−３４０］にあっては、絶縁層１２に設けられた第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングによって後退させる処理を最初に行ってもよい。

［工程−３４０］
その後、実施例１の［工程−１７０］と同様にして、表示装置の組み立てを行う。

以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明したカソードパネルやアノードパネル、冷陰極電界電子放出表示装置や冷陰極電界電子放出素子の構成、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、冷陰極電界電子放出表示装置や冷陰極電界電子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。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。

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とすることもできる。

電界放出素子において、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に更に層間絶縁層６２を設け、層間絶縁層６２上に収束電極６３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１１に示す。層間絶縁層６２には、第１開口部１４Ａに連通した第３開口部６４が設けられている。収束電極６３の形成は、例えば、実施例１の［工程−１３０］において、絶縁層１２上にストリップ状のゲート電極１３を形成した後、層間絶縁層６２を形成し、次いで、層間絶縁層６２上にパターニングされた収束電極６３を形成した後、収束電極６３、層間絶縁層６２に第３開口部６４を設け、更に、実施例１の［工程−１４０］以降の工程、即ち、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを設ける工程以降の工程を実行すればよい。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。尚、図１１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。

あるいは又、ゲート電極１３及び絶縁層１２上にＳｉＮ等から成るパッシベーション膜を形成してもよい。具体的には、例えば、実施例１の［工程−１３０］において、絶縁層１２上にストリップ状のゲート電極１３を形成した後、パッシベーション膜を形成し、次いで、実施例１の［工程−１４０］以降の工程、即ち、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを設ける工程以降の工程を実行すればよい。

ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状の導電材料（開口部を有する）で被覆した形式のゲート電極とすることもできる。この場合には、かかるゲート電極に正の電圧を印加する。そして、各画素を構成するカソード電極とカソード電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によって、各画素を構成する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。

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、各画素を構成するゲート電極への印加状態を制御し、画素の発光状態を制御する。

図１の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。 図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｄ）は、図１の（Ｃ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図であり、図２の（Ｃ）は、ゲート電極や第１開口部等の模式的な部分的平面図である。 図３は、実施例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４は、カソードパネルとアノードパネルとを分解したときのカソードパネルとアノードパネルの一部分の模式的な斜視図である。 図５の（Ａ）は、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の変形例における、ゲート電極や第１開口部、第２開口部等の模式的な部分的平面図であり、図５の（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の別の変形例の模式的な一部端面図、及び、係る別の変形例における、ゲート電極や第１開口部、第２開口部等の模式的な部分的平面図である。 図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。 図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。 図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例３の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。 図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図８の（Ｂ）に引き続き、実施例３の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。 図１０は、図９の（Ｂ）に引き続き、実施例３の冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。 図１１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１２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、スペーサ及び蛍光体領域の配置を模式的に示す配置図である。 図１３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、スペーサ及び蛍光体領域の配置を模式的に示す配置図である。 図１４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、スペーサ及び蛍光体領域の配置を模式的に示す配置図である。 図１５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、スペーサ及び蛍光体領域の配置を模式的に示す配置図である。 図１６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、スペーサ及び蛍光体領域の配置を模式的に示す配置図である。 図１７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、スペーサ及び蛍光体領域の配置を模式的に示す配置図である。 図１８は、スピント型電界放出素子を適用した従来の表示装置の模式的な一部端面図である。 図１９の（Ａ）及び（Ｂ）は、カソード電極と電子放出部の間に抵抗体層が形成された従来の冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面図、及び、係る従来の冷陰極電界電子放出素子における問題点を説明するための図である。

符号の説明

ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネル、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４Ａ・・・第１開口部、１４ａ・・・第１開口部射影像の輪郭線、１４Ｂ・・・第２開口部、１４ｂ・・・第２開口部底部射影像の輪郭線、１５・・・電子放出部、１５ａ・・・電子放出部射影像の輪郭線、１６・・・剥離層、１７・・・導電材料層、２０・・・基板、２１・・・隔壁、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体領域、２３・・・ブラックマトリックス、２４・・・アノード電極、２５・・・スペーサ、２６・・・スペーサ保持部、３０・・・カソード電極制御回路、３１・・・ゲート電極制御回路、３２・・・アノード電極制御回路、４１・・・抵抗体層、４１Ｂ・・・抵抗体層の高抵抗部分、４１Ａ・・・抵抗体層の低抵抗部分、５０・・・マスク層、５１・・・カーボン・ナノチューブ、５２・・・マトリックス、５３・・・マスク層、５５・・・電子放出部、６２・・・層間絶縁層、６３・・・収束電極、６４・・・第３開口部

Claims (12)

1. （Ａ）支持体上に形成され、第１の方向に延びるカソード電極、
   （Ｂ）カソード電極上に形成された抵抗体層、
   （Ｃ）全面を覆う絶縁層、
   （Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極、
   （Ｅ）カソード電極とゲート電極との重複領域に位置するゲート電極の部分に設けられた第１開口部、及び、該重複領域に位置する絶縁層の部分に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、並びに、
   （Ｆ）第２開口部の底部に露出し、抵抗体層上に形成された電子放出部、
   から成る冷陰極電界電子放出素子であって、
   電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
   該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれ、
   第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有し、
   第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。
2. 第１開口部射影像の輪郭線は円形であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
3. 電子放出部は、円錐形を有することを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
4. 電子放出部は、カーボン・ナノチューブ構造体から成ることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
5. （ａ）支持体上に、第１の方向に延びるカソード電極を形成する工程と、
   （ｂ）カソード電極上に抵抗体層を形成する工程と、
   （ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、
   （ｄ）絶縁層上に、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極を形成する工程、
   （ｅ）カソード電極とゲート電極との重複領域におけるゲート電極の部分に第１開口部を形成し、更に、該重複領域における絶縁層の部分に、第１開口部と連通した第２開口部を形成し、第２開口部の底部に抵抗体層を露出させる工程と、
   （ｆ）第２開口部の底部に位置する抵抗体層上に電子放出部を形成する工程、
   から成り、
   電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
   該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれる冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、
   前記工程（ｆ）の後、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施し、第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施す工程を備え、
   熱処理が施された抵抗体層の該部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
6. 第１開口部射影像の輪郭線は円形であることを特徴とする請求項５に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
7. 電子放出部は、円錐形を有することを特徴とする請求項５に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
8. 電子放出部は、カーボン・ナノチューブ構造体から成ることを特徴とする請求項５に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
9. （ａ）支持体上に、第１の方向に延びるカソード電極を形成する工程と、
   （ｂ）カソード電極上に抵抗体層を形成する工程と、
   （ｃ）抵抗体層上に電子放出部を形成する工程と、
   （ｄ）全面に絶縁層を形成する工程と、
   （ｅ）絶縁層上に、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極を形成する工程と、
   （ｆ）カソード電極とゲート電極との重複領域におけるゲート電極の部分に第１開口部を形成し、更に、該重複領域における絶縁層の部分に、第１開口部と連通した第２開口部を形成し、第２開口部の底部に抵抗体層及び電子放出部を露出させる工程、
   から成り、
   電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
   該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれる冷陰極電界電子放出素子の製造方法であって、
   前記工程（ｆ）の後、第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施し、第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分に熱処理を施す工程を備え、
   熱処理が施された抵抗体層の該部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
10. 第１開口部射影像の輪郭線は円形であることを特徴とする請求項９に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
11. 電子放出部は、カーボン・ナノチューブ構造体から成ることを特徴とする請求項９に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
12. ２次元マトリックス状に配列された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、基板上に形成された蛍光体領域及びアノード電極から成る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、
    各電子放出領域は複数の冷陰極電界電子放出素子から成り、
    冷陰極電界電子放出素子は、
    （Ａ）支持体上に形成され、第１の方向に延びるカソード電極、
    （Ｂ）カソード電極上に形成された抵抗体層、
    （Ｃ）全面を覆う絶縁層、
    （Ｄ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極、
    （Ｅ）カソード電極とゲート電極との重複領域に位置するゲート電極の部分に設けられた第１開口部、及び、該重複領域に位置する絶縁層の部分に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、並びに、
    （Ｆ）第２開口部の底部に露出し、抵抗体層上に形成された電子放出部、
    から成り、
    電子放出部を支持体の法線方向に射影したとき得られる電子放出部射影像は、第１開口部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第１開口部射影像の中に含まれ、且つ、
    該電子放出部射影像は、第２開口部の底部を支持体の法線方向に射影したとき得られる第２開口部底部射影像の中に含まれ、
    第１開口部射影像が第２開口部底部射影像の中に含まれる場合、第１開口部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有し、
    第２開口部底部射影像が第１開口部射影像の中に含まれる場合、第２開口部底部射影像の輪郭線と電子放出部射影像の輪郭線とによって挟まれた領域に対応する抵抗体層の部分は、抵抗体層の他の部分よりも高い電気抵抗値を有することを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
    

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