JPH07254354A

JPH07254354A - 電界電子放出素子、電界電子放出素子の製造方法およびこの電界電子放出素子を用いた平面ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH07254354A
Application number: JP6154798A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Akama; 善昭赤間
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1995-10-03
Also published as: US5679960A; EP0665571A1; EP0665571B1

Abstract

(57)【要約】【目的】電子放出効率が良く、より低い駆動電力で作
動する電界電子放出素子を提供する。【構成】基板３と、この基板３に第１の絶縁膜４を介
して積層され、電子（−ｅ）を放出するエミッタ電極７
と、このエミッタ電極７と所定隙間を存して対向配置さ
れると共に、このエミッタ電極７に電界を印加してこの
エミッタ電極７から電子を引き出すゲ−ト電極８とを有
する電界電子放出素子であって、上記エミッタ電極７の
上記ゲ−ト電極８側の部位には円弧状にえぐられること
で尖鋭化された電子放出部７ａを有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空マイクロエレクト
ロニクス技術を利用した微小の電界電子放出素子及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体微細加工技術の進歩にはめ
ざましいものがあり、今や０．５μｍレベルの加工も可
能になってきている。

【０００３】このような半導体微細加工技術の進歩に伴
い、最近、ミクロンサイズの微小真空管の開発が進めら
れている。その目的は、電子輸送媒体としての真空を見
直し、固体素子に駆逐された真空管が持っていた欠点を
克服した超高速で耐環境性の優れた電子素子（真空電界
電子放出素子）を開発することにある。

【０００４】すなわち、微細加工技術を駆使することに
よって、ミクロンサイズ電界電子放出素子を基板上に集
積しようとするものである。

【０００５】このような電界電子放出素子を実現するた
めには、熱的励起によらずに電子を固体から真空中に放
出でき、かつ高効率で安定的に電子を放出できる冷陰極
の開発が不可欠である。

【０００６】従来から、様々な原理を利用した電界電子
放出素子が研究されているが、代表的な電界電子放出素
子には、エミッタ電極（フィ−ルドエミッタ）が、基板
から略鉛直方向に四角錐や円錐の形状を呈しているもの
（以下、スピント型と記す）と、電極面内方向に三角形
の飛び込み板形状、即ち楔形の形状を呈しているもの
（以下、平面型と記す）とがある。

【０００７】スピント型の電界電子放出素子の作製は、
例えば東北大学電気通信研究所の横尾邦義氏が電気学会
雑誌 Vol.112,No.4 (1992) pp257-262（参考文献１）に
記しているようにスタンフォ−ド研究所のスピント(C.
A.Spint) 氏らの開発した回転させながら斜め方向から
陰極チップを蒸着する技術や、アメリカ海軍研究所のグ
レイ(H.F.Gray)氏らの開発したSi単結晶を選択的に異方
性エッチングする技術を基本にして行われる。

【０００８】さらに、平面型の電界電子放出素子の作製
は、例えば工業技術院電子技術総合研究所の伊東順司治
氏及び金丸正剛氏がオプトロニクス誌 No.109 (1991) p
p193-198（参考文献２）に記しているように、はじめに
タングステン（元素記号:W）の薄膜（厚さ略０．３μ
ｍ）をSi基板上にスパッタリングで堆積させたあとで、
一回の露光工程と、RIE(Reactive Ion Etching) 工程と
で楔形のエミッタ電極と他の二つの電極（ゲ−ト電極、
アノ−ド電極）とを加工し、最後に緩衝フッ酸（化学
式:BHF）でSi基板をエッチングして行われる。

【０００９】このような電界電子放出素子の開発が意味
あるものになるかどうかは、各論文にも言及されている
ように、その電界電子放出素子の動作電圧をどれだけ下
げられるかにかかっている。

【００１０】このためには、エミッタ電極の先端を鋭く
尖らせること、およびエミッタ電極の先端とこのエミッ
タ電極から電子を引き出すゲ−ト電極（引き出し電極）
とを可能なかぎり近付けることが必要となる。

【００１１】すなわち、電界電子放出素子においてはエ
ミッタ電極の先端の形状が尖鋭であるほど、また、この
エミッタ電極とゲ−ト電極との間隔がせまい程、低い駆
動電圧で大きいエミッション電流を得ることができるの
である。

【００１２】上述した平面型の電界電子放出素子の場合
には、エミッタ電極の先端の形状精度はマスクパタ−ニ
ングを行うステッパの解像度などに依存する。よって、
エミッタ電極の先端の形状精度を高くするためにはエミ
ッタ電極の先端の形状のマスクパタ−ニングを行うステ
ッパの解像度も高くする必要があるが、それにも限界が
ある。

【００１３】しかし、最近は、平面型の電界電子放出素
子においても導電膜を選択的に等方性エッチングしてエ
ミッタ電極を電極厚さ方向に尖鋭化させることが可能と
なってきた。具体的には、前記の伊東順司氏及び金丸正
剛氏が日本学術振興会荷電粒子ビ−ムの工業へ応用第13
2 委員会第111 回研究会資料 (1990) pp7-13（参考文献
３）に記している。

【００１４】この方法の概略を図５３に示す。 SiO₂基
板上に堆積した厚さ１μｍの W薄膜（図５３（ａ））上
にレジストを塗布し（図５３（ｂ））一回の露光工程
と、RIE を用いた等方性エッチング工程（図５３
（ｃ））とでエミッタ電極を電極厚さ方向にナイフエッ
ジ状に加工して尖鋭化させるというものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】参考文献１で代表され
る方法でつくられるスピント型の電界電子放出素子の形
状は四角錐や円錐の形状であるので電界電子放出素子の
間隔が底面の大きさによって制限されてしまい、電界電
子放出素子の存在密度を高めるのが困難であった。そし
てエミッション電流の大きさはエミッタの数の影響を受
けることから、単位面積当たりのエミッション電流を大
きくするのも困難であった。

【００１６】一方、電界電子放出素子においては、低い
駆動電圧で高いエミッション電流を放出できるように、
エミッタ電極の先端をできる限り尖らせる必要がある。
そして、平面型のエミッタ電極の場合、大きなエミッシ
ョン電流を放出するためには、エミッタ電極を面内方向
のみではなく電極厚さ方向にも、より尖鋭化することが
必要となる。

【００１７】しかし、参考文献２・３の方法では平面型
のエミッタ電極と、このエミッタ電極に間隙を介して対
向するゲ−ト電極を備えた電界電子放出素子において、
前記エミッタ電極の厚さを前記エミッタ電極が前記ゲ−
ト電極の側に突出するほど電極厚さ方向に薄く変化させ
ることはできても、（特に、参考文献３の方法）等方性
エチング工程を介して尖鋭化を図っているために、尖鋭
化の度合いが不十分なものであった。よって同じ駆動電
圧当たりについて大きなエミッション電流を得ることが
できなかった。

【００１８】更に参考文献２・３の方法では図５３に示
すように前記エミッタ電極の突出方向に対して略垂直な
二方向のうち一方向の側の厚さしか前記エミッタ電極が
前記ゲ−ト電極の側に突出するほど電極厚さ方向に薄く
変化させることができなかった。このような加工しかで
きないと電流密度を増すことができないということがあ
る。

【００１９】この発明は、以上述べたような事情に鑑み
てなされたもので、エミッタ電極をより尖鋭化すると共
に、エミッタ電極とゲ−ト電極とのギャップを小さくし
て、駆動電圧を小さくすることができる電界電子放出素
子を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、請求項１の発明は、電子を放出するエミッタ電極
と、このエミッタ電極と所定隙間を存して対向配置さ
れ、上記エミッタ電極に電界を印加することでこのエミ
ッタ電極の先端から電子を引き出すゲ−ト電極とを有す
る電界電子放出素子において、上記エミッタ電極は、円
弧状にえぐられることで尖鋭化された電子放出部を有す
ることを特徴とする電界電子放出素子である。

【００２１】請求項２の発明は、一面および他面を有す
る基板と、上記基板の一面側に絶縁層を含む層を介して
積層され、電子を放出するエミッタ電極と、上記基板の
一面側に絶縁層を含む層を介して積層され、エミッタ電
極と所定隙間を存して対向配置されると共に、上記エミ
ッタ電極に電界を印加してこのエミッタ電極から電子を
引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子放出素子におい
て、上記エミッタ電極は、円弧状にえぐられることで尖
鋭化された電子放出部を有することを特徴とする電界電
子放出素子である。

【００２２】請求項５の発明は、請求項２記載の電界電
子放出素子を製造する電界電子放出素子の製造方法であ
って、基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層され
た導電膜にレジストを塗布する工程と、このレジストの
所定の部位に対して露光用光を照射し、このレジストの
上記所定の部位の一部に露光されない残留部が残るよう
に、このレジストの露光を行う工程と、このレジストお
よび上記残留部をマスクとして上記導電膜を異方性エッ
チングすることにより、上記導電膜の所定の部位をエッ
チング除去してエミッタ電極とゲ−ト電極とに分割する
と共に、上記エミッタ電極の上記ゲ−ト電極に対向する
部分を円弧状にえぐることで尖鋭化して電子放出部を形
成する工程とを有することを特徴とする電界電子放出素
子の製造方法である。

【００２３】請求項８の発明は、請求項２記載の電界電
子放出素子を製造する電界電子放出素子の製造方法であ
って、基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層され
た導電膜に第１のレジストを塗布し露光を行った後、こ
の第１のレジストをマスクとしてエッチングを行うこと
で、上記導電膜をエミッタ電極とゲ−ト電極とに分割す
る工程と、上記エミッタ電極とゲ−ト電極とに第２のレ
ジストを塗布する工程と、この第２のレジストの所定の
部位に対して露光用光を照射し、このレジストの上記所
定の部位の一部に露光されない残留部が残るように、こ
のレジストの露光を行う工程と、この第２のレジストお
よび上記残留部をマスクとして上記導電膜を異方性エッ
チングすることにより、上記エミッタ電極の上記ゲ−ト
電極に対向する部分を円弧状にえぐることで尖鋭化し、
電子放出部を形成する工程とを有することを特徴とする
電界電子放出素子の製造方法である。

【００２４】請求項１１の発明は、一面および他面を有
する基板と、上記基板の一面側に第１の絶縁層を介して
積層され、電子を放出するエミッタ電極と、上記エミッ
タ電極に第２の絶縁層を介して積層されると共に、上記
エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ電極から電
子を引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子放出素子に
おいて、上記エミッタ電極は、上記ゲ−ト電極側に曲成
されていると共に上記ゲ−ト電極から電界が印加される
ことで電子を放出する電子放出部を有することを特徴と
する電界電子放出素子である。

【００２５】請求項１２の発明は、一面および他面を有
する基板と、上記基板の一面側に第１の絶縁層を介して
積層され、電子を放出するエミッタ電極と、上記エミッ
タ電極に第２の絶縁層を介して積層されると共に、上記
エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ電極から電
子を引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子放出素子に
おいて、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極を円弧
状にえぐられることで尖鋭化されると共に、上記ゲ−ト
電極から電界が印加されることで電子を放出する電子放
出部を有することを特徴とする電界電子放出素子であ
る。

【００２６】請求項１９の発明は、請求項１２記載の電
界電子放出素子を製造する電界電子放出素子の製造方法
であって、基板の一面側に第１の絶縁層、第１の導電
層、第２の絶縁層および第２の導電層を順次積層し、こ
の第２の絶縁層にレジストを塗布する工程と、このレジ
ストの所定の部位に対して露光用光を照射し、このレジ
ストの上記所定の部位の一部に露光されない残留部が残
るように、このレジストの露光を行う工程と、このレジ
ストおよび上記残留部をマスクとして上記第１の絶縁
層、第１の導電層、第２の絶縁層および第２の導電層を
異方性エッチングすることにより、上記第２の導電層の
所定の部位をエッチング除去してゲ−ト電極を成形し、
上記第１の導電層の所定の部位をエッチング除去してエ
ミッタ電極を成形すると共に、このエミッタ電極を厚さ
方向に円弧状にえぐることで尖鋭化して電子放出部を形
成する工程とを有することを特徴とする電界電子放出素
子の製造方法である。

【００２７】請求項２２の発明は、請求項１２記載の電
界電子放出素子を製造する電界電子放出素子の製造方法
であって、基板の一面側に第１の絶縁層および第１の導
電層を順次積層し、この第１の導電層に第１のレジスト
を塗布する工程と、この第１のレジストの所定の部位に
対して露光用光を照射し、このレジストの上記所定の部
位の一部に露光されない残留部が残るように、このレジ
ストの露光を行う工程と、このレジストおよび上記残留
部をマスクとして上記導電膜を異方性エッチングするこ
とにより、上記導電膜の所定の部位をエッチング除去し
てエミッタ電極を成形すると共に、上記エミッタ電極を
円弧状にえぐることで尖鋭化して電子放出部を形成する
工程と、上記エミッタ電極に第２の絶縁層、第２の導電
層を順次積層した後、この第２の導電層に第２のレジス
トを塗布する工程と、この第２のレジストの所定の部位
に露光用光を照射し、このレジストを露光する工程と、
この第２のレジストをマスクとして、上記第２の導電膜
をエッチングすることで、上記第２の導電膜の所定の部
位をエッチング除去してゲ−ト電極を成形する工程と、
上記第１、第２の絶縁層の上記エミッタ電極およびゲ−
ト電極の周囲に位置する部位を選択的にエッチングする
工程とを有することを特徴とする電界電子放出素子の製
造方法である。

【００２８】請求項２７の発明は、一面および他面を有
する第１の基板と、電子を放出するエミッタ電極と、上
記エミッタ電極と絶縁層を介して積層されると共に、上
記エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ電極から
電子を引き出すゲ−ト電極と、このエミッタ電極と絶縁
層を介して積層されると共に、上記エミッタ電極から放
出された電子を受けるアノ−ド電極とを有する電界電子
放出素子において、上記エミッタ電極は、このエミッタ
電極を円弧状にえぐられることで尖鋭化されると共に、
上記ゲ−ト電極から電界が印加されることで電子を放出
する電子放出部を有することを特徴とする電界電子放出
素子である。

【００２９】請求項３１の発明は、基板と、この基板上
に設けられた平面型のエミッタ電極と、このエミッタ電
極に間隙を介して対向するゲ−ト電極とを備えた電界電
子放出素子において、前記エミッタ電極が前記ゲ−ト電
極の側に突出するにつれて、前記エミッタ電極の突出方
向に対して前記基板側とは逆側に前記エミッタ電極の厚
さが薄く変化していることを特徴とする電界電子放出素
子である。

【００３０】請求項３３の発明は、基板と、この基板上
に設けられた平面型のエミッタ電極と、このエミッタ電
極に間隙を介して対向するゲ−ト電極とを備えた電界電
子放出素子において、前記ゲ−ト電極が前記エミッタ電
極の側に突出するにつれて、前記ゲ−ト電極の突出方向
に対して前記基板側とは逆側にも前記ゲ−ト電極の厚さ
が薄く変化していることを特徴とする電界電子放出素子
である。

【００３１】請求項４０の発明は、基板と、この基板上
に設けられた平面型のエミッタ電極と、このエミッタ電
極に間隙を介して対向するゲ−ト電極とを備えた電界電
子放出素子の製造方法において、導電膜にレジストを塗
布する工程と、このレジストに残留部が残るように露光
する工程と、前記レジストをマスクとして前記導電膜を
異方性エッチングする工程とを具備したことを特徴とす
る電界電子放出素子の製造方法である。

【００３２】請求項４３の発明は、基板と、この基板上
に設けられた平面型のエミッタ電極と、このエミッタ電
極に間隙を介して対向するゲ−ト電極とを備えた電界電
子放出素子の製造方法において、導電膜にレジストを塗
布する工程と、前記レジストと前記導電膜とを異方性エ
ッチングする工程と、前記レジストをマスクとして前記
導電膜を等方性エッチングする工程とを具備したことを
特徴とする電界電子放出素子の製造方法である。

【００３３】請求項４６の発明は、基板と、この基板上
に設けられた平面型のエミッタ電極と、このエミッタ電
極に間隙を介して対向するゲ−ト電極とを備えた電界電
子放出素子の製造方法において、導電膜に第１のレジス
トを塗布する工程と、この第１のレジストと前記導電膜
とを異方性エッチングする工程と、前記導電膜に第２の
レジストを塗布する工程と、この第２のレジストを残留
部が残るように露光する工程と、前記第２のレジストを
マスクとして前記導電膜を異方性エッチングする工程と
を具備したことを特徴とする電界電子放出素子の製造方
法である。

【００３４】

【作用】請求項１の発明によれば、エミッタ電極の円弧
状にえぐることで尖鋭化し電子放出部を形成したので、
より微細で尖鋭度の高い電子放出部をえることができ
る。

【００３５】請求項２、５、８の発明によれば、エミッ
タ電極の円弧状にえぐることで尖鋭化し、電子放出部を
形成したので、より微細で尖鋭度の高い電子放出部をえ
ることができる。また、レジストの残留部を利用しての
異方性エッチングにより上記電子放出部を作成したの
で、露光の解像度に限界がある場合でも、それ以下の寸
法に上記電子放出部と上記ゲ−ト電極とを近付けること
ができる。

【００３６】請求項１１の発明によれば、エミッタ電極
の電子放出部を曲成してゲ−ト電極に近付けるようにし
たのでこのエミッタ電極の電子放出効率が良くなる。

【００３７】請求項１２、１９、２２の発明によれば、
エミッタ電極の円弧状にえぐることで尖鋭化し、電子放
出部を形成したので、より尖鋭度の高い電子放出部をえ
ることができる。また、エミッタ電極とゲ−ト電極とを
積層するようにしたので、このエミッタ電極の電子放出
部とゲ−ト電極とを近接させることができる。さらに、
ゲ−ト電極を第１、第２のゲ−ト電極に分割し、それぞ
れをエミッタ電極の電子放出部に近付けることができ
る。また、電子放出部はステッパ露光の解像度にかかわ
らず、上記第１、第２のゲ−ト電極に近付けることがで
きる。

【００３８】請求項２７の発明によれば、エミッタ電極
の円弧状にえぐることで尖鋭化し電子放出部を形成した
ので、より微細で尖鋭度の高い電子放出部をえることが
できる。したがって微細で、かつ動作電力の小さい三極
管を得ることができる。また、これを平面ディスプレイ
装置に適用した場合には、極めて薄い平面ディスプレイ
装置を得ることができる。

【００３９】請求項３１、３３、４０、４３、４６の発
明によれば、エミッタ電極を厚さ方向にも尖鋭化するこ
とができる。このことで、より微細で尖鋭度の高いエミ
ッタ電極を得ることができる。また、レジストの残留部
を利用しての異方性エッチングにより上記電子放出部を
作成したので、露光の解像度に限界がある場合でも、そ
れ以下の寸法に上記電子放出部と上記ゲ−ト電極とを近
付けることができる。

【００４０】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図１〜図５２に
基づいて説明する。

【００４１】まず、この発明の第１の実施例を図１〜図
５を参照して説明する。

【００４２】図１（ａ）は、この発明の第１実施例を示
す電界電子放出素子アレイ２の平面図である。この電界
電子放出素子アレイ２は、面方向に連続的に形成された
複数の電界電子放出素子１…からなる。各電界電子放出
素子１は、同図に示すように、平面視略楔状（略三角形
状）に形成されたエミッタ電極７と、これに対向するゲ
−ト電極８とを具備する。

【００４３】同図（ｂ）は、各電界電子放出素子の縦断
面図である。各電界電子放出素子１…は、図に示すよう
に、三層構造を有しており、平坦な基板３の上に、絶縁
膜４（絶縁層）と、上記エミッタ電極及びゲ−ト電極を
構成する導電膜５（導電層）が順に積層されてなる。

【００４４】上記基板３の材質としては例えばSiやガラ
ス等を、絶縁膜４としては SiO₂等を、導電膜５として
は金属材料等を用いるのが一般的である。

【００４５】上記導電膜５は、電子放出溝を構成するギ
ャップ６を介してエミッタ電極７とゲ−ト電極（対向電
極）８とに分離されている。上記エミッタ電極７および
ゲ−ト電極の互いに対向する縁部は、後述する成形方法
により上面側が円弧状にえぐられ、互いに対向する方向
に尖る形状となっている。この円弧状にえぐられた面の
ことを、以下「円弧面」１０あるいは１３と称する。

【００４６】なお、上記エミッタ電極７は、上述したよ
うに楔状をなすことで面方向に尖鋭化されており、ま
た、上記円弧面１０をこの楔状の縁部に沿って形成する
ことで厚さ方向にも尖鋭化されている。したがって、そ
の最先端部は３次元的に尖鋭化され微細な直線形状とな
っている。以下、このエミッタ電極７の最尖鋭部を電子
放出部７ａと称する一方、上記絶縁層４は、エミッタ電極７とゲ−ト電極８
との間において、絶縁膜４は厚さ方向に円弧状に除去さ
れており、電子放出溝９を構成している。上記エミッタ
電極７とゲ−ト電極８この電子放出溝９内に水平に突出
するようになっている。

【００４７】次に、この電界電子放出素子の動作を説明
する。

【００４８】この電界電子放出素子のエミッタ電極７に
負の電圧を与え、ゲ−ト電極８に正の電圧を与えると、
上記エミッタ電極７の電子放出部７ａの先端に電界が印
加され、この電子放出部７ａの先端から電子（−ｅ）が
放出される。

【００４９】このエミッタ電極７から放出された電子に
よる電流密度は、従来例の項で述べたように、電子放出
部７ａの尖鋭度が高い程、また、エミッタ電極７とゲ−
ト電極８間のギャップ６（間隔）の値Ａが小さいほど大
きい。

【００５０】なお、図１（ａ）においては、電界電子放
出素子アレイ２に電界電子放出素子が一列のみ形成され
たものが図示されているが、これは、図が複雑になるこ
とを避けるためであり、実際には、多数列形成されてい
るものとする。

【００５１】次に、上述の電界電子放出素子１（電界電
子放出素子アレイ）の製造方法を図２（ａ）〜（ｈ）に
基づいて説明する。

【００５２】本実施例では、化学増幅系レジスト、一例
として、IBM 社のMaltabes,J.G氏らがProc.SPIE Vol.12
62 (1990) （参考文献４）に、発表しているような化学
増幅系レジスト（この論文中では、Poly[4-((tertbutyi
oxycarbonyl)oxy)styrene]という化学物質と、tripheny
lsulfonium hexafluoroantimonate という物質との組合
わせ）を用いた際にこのレジストに対して難溶な層が形
成される現象を利用する。

【００５３】すなわち、先ず図２（ａ）に示すように平
坦な基板３の上に絶縁膜４及び導電膜５を積層し、下地
２１を作製する。さらに、この下地２１の上に化学増幅
系ポジ型のエキシマレジスト２２を塗布する。ついで、
このエキシマレジスト２２にエキシマレ−ザ光を照射す
ることで、上記エキシマレジスト２２を、上記のエミッ
タ電極７の形状に対応する楔状にパタ−ンニングする。

【００５４】この実施例では、エキシマレジスト２２を
用いているのでエキシマレ−ザ光（以下、レ−ザ光と称
する）２３を用いるのであるが、この発明は、化学増幅
系レジストの難溶化層形成プロセスを利用するものであ
れば良いので、対応する波長帯の異なる他の種類のレジ
ストを用いる場合には、他の種類のレ−ザを用いても良
い。なお、このとき、レジスト２２の上の雰囲気にはア
ミン化合物（例えば、NH₃など）を含むようにする。

【００５５】レジスト２２のレ−ザ光２３が照射された
（露光工程）領域２４（エミッタ電極７が図１に示すよ
うな楔形になるようにパタ−ニングされた領域）には
（ｂ）に示すように、露光により酸（ H⁺,proton な
ど）が発生する。

【００５６】ここで露光には、ステッパや大面積露光装
置や電子ビ−ム描画装置等が用いられる。この第１の実
施例以降において同様の露光を行う場合についても同様
である。

【００５７】さらに、この酸（protonなど）が生じた領
域２４をしばらく放置しておくと、雰囲気中のアミン化
合物が酸を失活させ、レジスト現像液に対して難溶化な
層が生成される。

【００５８】このため、レ−ザ光２３が照射された領域
２４には、（ｃ）に示すように、レジスト現像液に対す
る難溶化性物質と溶化性物質とが混在する領域（混在領
域）２５が生じる。この混在領域２５は、レジスト２２
の上面２６の近傍や、レ−ザ光２３の照射領域２４の外
周部分に多く発生する。

【００５９】この後、レジスト２２を現像すると、レ−
ザ光２３が照射された領域２４の大部分は抜けて除去さ
れる。このことにより、図に２７で示す溝が形成され、
この溝２７から導電膜５が露出する。

【００６０】しかし、混在領域２５が現像後のレジスト
２２の形状に影響を与える結果、図２（ｄ）及び（ｅ）
に示すようにレジスト２２が完全には抜けきらず、レジ
スト２２に残留部２８が残る。

【００６１】残留部２８は溝２７の幅方向に突出し、残
留部２８は導電膜５に覆い被さる。残留部２８の厚さは
レジスト２２の上面２６の側ほど大きく、導電膜５の側
へ徐々に小さく変化している。さらに、残留部２８の断
面形状はテ−パ状（逆テ−パ状）である。そして、残留
部２８の図に２９で示す傾斜面は湾曲している。

【００６２】この後、レジスト２２をマスクとして異方
性エッチング（例えば、ＲＩＥなど）を行うと、上記導
電膜５は、上述したレジスト２２の形状の影響を受け、
図２（ｆ）及び（ｇ）に示すようにエッチングされてい
く。

【００６３】すなわち、導電膜５へのラジカルの供給量
は、レジスト２２の残留部２８によって制御される。こ
のため、エッチング終了すると、この導電膜５には、図
に３０（１０）で示す円弧面が形成されることとなる。

【００６４】ついで、上記レジスト２２を洗浄除去した
後、図２（ｈ）に示すように、絶縁膜４の選択的等方性
エッチングを行う。このことで、上記絶縁膜４には、電
子放出溝９が形成される。

【００６５】このような工程によって、上記エミッタ電
極７には、面方向に楔状あるいは三角形状に尖鋭化さ
れ、かつ厚さ方向に上記円弧面３０（１０）により上記
電子放出溝７に突出するにつれて尖鋭化された電子放出
部７ａが形成されることとなる。

【００６６】なお、エミッタ電極７とゲ−ト電極８間の
距離（ギャップ６の大きさ）は、上記露光の解像度には
依存せず、レジスト２２がアミン化合物含有雰囲気にさ
らされる時間によって決定される。

【００６７】つまり、図３（ａ）に示すように、露光寸
法（露光の解像度）がｄ₄である場合でも、混在領域２
５の形状（及び体積）は、レジスト２２がアミン化合物
含有雰囲気にさらされる時間に応じて異なる。さらに、
混在領域２５の形状は、現像後のレジスト２２の形状
（残留部２８の形状）を決定する。

【００６８】残留部２８の形状は導電膜５のエッチング
速度に影響を与え、導電膜５に生じたギャップ６の大き
さは、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、エッチングの
進行に伴って徐々に大きく変化する（ｄ₁〜ｄ₃、ｄ₁
＜ｄ₂＜ｄ₃）。したがって、オ−バ−エッチングの時
間次第で、エミッタ電極７と−ゲ−ト電極８間の距離ｄ
2 、ｄ3 を制御でき、しかも、この寸法ｄ2 、ｄ3 を露
光の解像度ｄ4 よりも小さくすることができる。

【００６９】以上述べた電界電子放出素子によれば、以
下に説明する効果がある。

【００７０】前述した動作の説明で、このエミッタ電極
７から放出された電子による電流密度は、印加する電圧
が等しい場合でも、従来例の項で述べたように、エミッ
タ電極７の電子放出部７ａが尖鋭であるほど、また、エ
ミッタ電極７（電子放出部７ａ）とゲ−ト電極８間のギ
ャップ６の値Ａが小さいほど大きいことを述べた。

【００７１】すなわち、上記エミッタ電極７の電子放出
部７ａが尖鋭であり、上記ギャップ６が小さければ小さ
いほど、電界電子放出素子の動作電力を下げられるので
ある。

【００７２】まず、エミッタ電極７の電子放出部７ａの
尖鋭度について説明すると、上述したこの発明の電界電
子放出素子１では、上述した方法により、エミッタ電極
７を面方向に楔状（三角形状）とするとともに、その楔
状の縁部に沿って円弧面７ａを形成することで、最先端
部に微細直線状の電子放出部７ａを形成することに成功
した。

【００７３】つまり、図５（ａ）に示すようにエミッタ
電極７の縁部１０が円弧状にえぐられている場合には、
（ｂ）に示すように単に斜めに加工した場合に比べて先
端部の厚さが非常に薄くなる。また、上記円弧面１０
は、上記エミッタ電極何の楔状の縁部に沿って設けられ
ているから、その最先端部は、厚さ方向および面方向に
も薄くなり図５（ｃ）に示すように微細な直線形状とす
ることができるのである。

【００７４】また、このような電界電子放出素子１の製
造方法として、導電膜５の上にエキシマレジスト２２を
塗布し、化学増幅系ポジ型エキシマレジストの難溶化層
形成プロセスを利用して行うようにしたので、複雑な工
程を経ることなく比較的簡単に上記円弧面１０を実現す
ることができる。

【００７５】したがって、このような構成によれば、従
来例と比較して、上記エミッタ電極７の電子放出部７ａ
に電界が集中させやすくなり、低い電圧であっても高密
度の電子を引き出すことができる。すなわち動作電力を
小さくすることができる。

【００７６】なお、（ｂ）に示すように縁部を単に斜め
に加工しただけでも、化学増幅系レジストの難溶化層形
成プロセスを利用すれば従来の技術よりも、電極の三次
元的な尖鋭化は可能である。

【００７７】次に、エミッタ電極７とゲ−ト電極８間の
距離（ギャップ６）について説明する。

【００７８】このエミッタ電極とゲ−ト電極８間の距離
（図３（ｄ）（ｅ）に示すｄ₂、ｄ₃）は、レジスト２
２の残留部２８の形状に依存し、残留部２８の形状は現
像前のレジスト２２がアミン化合物含有雰囲気にさらさ
れる時間によって決定される。したがって、この時間を
制御するのみで、エミッタ電極７とゲ−ト電極８間の距
離を容易に制御することができる。

【００７９】そして、上記エミッタ電極７とゲ−ト電極
８間の距離ｄ₂、ｄ₃（図３（ｄ）、（ｅ））は、ステ
ッパのパタ−ニング解像度が例えば図３（ａ）に示すｄ
4であっても、これにかかわらず小さくすることができ
る。（図ではｄ₄＞ｄ₃＞ｄ₂）したがって、このような構成によれば、エミッタ電極７
の電子放出部７ａをより尖鋭化でき、かつ、エミッタ電
極７とゲ−ト電極８とをより近付けることができるか
ら、微細でかつ動作電力の少ない電界電子放出素子を得
ることができる。

【００８０】なお、この第１の実施例では、上記エミッ
タ電極７の上面側をえぐることで、上記円弧面１０を成
形し、尖鋭化された電子放出部７ａを得るようにしてい
るが、図５（ｄ）に示すように、上記エミッタ電極７の
下面側を円弧状にえぐることで尖鋭化された電子放出部
７ａを形成するようにしても良い。

【００８１】次に、第２の実施例である電界電子放出素
子の製造方法を図６〜図１０に基づいて説明する。な
お、この製造方法によって製造される電界電子放出素子
の形状は第１の実施例（図１）に示した電界電子放出素
子（電界電子放出素子アレイ）と略同じである。第１の
実施例と同様の構成要素については同一符号を付し、そ
の説明は省略する。

【００８２】図６は電界電子放出素子１の製造方法を示
している。この実施例においては、先ず、基板３、絶縁
膜４、及び、導電膜５からなる下地２１にレジスト３１
を塗布する。ついで、図６（ａ）に示すように、このレ
ジスト３１をステッパ露光することで、エミッタ電極７
の形状に対応する楔形となるようにパタ−ニングする。

【００８３】なお、このとき、露光用光３２の焦点位置
はレジスト３１に合った状態（ジャストフォ−カスの状
態）になく、その焦点位置はレジスト３１の上方にずら
されている。このため、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すよ
うにレジスト３１に残留部３３が生じる。

【００８４】つまり、レ−ザ光３２をレジスト３１にジ
ャストフォ−カスで照射した場合には、エッチングがレ
−ザ光３２の照射方向に進み、図６（ｃ）中に点線で示
すように、下地２１に対して略垂直な壁面３４が得られ
る。

【００８５】しかし、上述のようにレ−ザ光３２の焦点
位置を下地２１よりも上方へシフトすることにより、レ
ジスト３１が残留し、残留部３３が形成される。この残
留部３３は、レジスト３１の上面３５から下地３１の側
へ狭まるように傾斜しており、その断面形状は窪みなが
ら湾曲している。

【００８６】露光の焦点位置とレジスト３１の形状との
関係を図９に示す。ジャストフォ−カスの場合には、図
９（ａ）のようにレジスト３１の壁面３４が平坦にな
る。しかし、焦点位置を上方（＋側）にずらすとレジス
ト３１の壁面３４が窪み（同図（ｂ））、下方（−側）
にずらすとレジスト３１の壁面３４が膨らむ（同図
（ｃ））。

【００８７】本実施例においては焦点位置が＋側にずら
されているので、レジスト３１に上述した形状の残留部
３３を形成することができるのである。

【００８８】次に、第１実施例と同様に図６（ｄ）及び
（ｅ）に示すようにレジスト３１をエッチングマスクと
して、導電膜５及び絶縁膜４を異方性エッチング（例え
ばRIE など）する。

【００８９】この場合、レジスト３１の残留部３３によ
り、導電膜５へのエッチングガス中のラジカルの供給量
が制御されるので、図６（ｅ）、（ｆ）に示すように上
面側が円弧状にえぐられ、厚さ方向に尖鋭化されたエミ
ッタ電極７とゲ−ト電極８とが得られる。

【００９０】また、エミッタ−ゲ−ト間の距離（ギャッ
プ６の大きさ）は、第１の実施例と同様に、パタ−ニン
グ後のレジスト３１の形状と導電膜５のエッチング時間
とによって制御される。つまり、レジスト３１の残留部
３３の形状は導電膜５のエッチング速度に影響を与え
る。そして、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、レジス
ト３１のエッチングの進行に伴って、導電膜５も徐々に
エッチングされ、ギャップ６の大きさが徐々に大きく変
化する（ｄ₁＜ｄ₂）。

【００９１】この第２の実施例によれば、以下の効果が
ある。

【００９２】すなわち、上述のような製造方法によれ
ば、第１実施例と同様にエミッタ電極７を厚さ方向およ
び面方向に尖鋭化することができ、動作電力の少ない良
好な電界電子放出素子を得ることができる。

【００９３】また、難溶化層形成プロセスを利用するこ
となくエミッタ電極７（及びゲ−ト電極８）を尖鋭化で
きるので、電極の作製がさらに容易となる効果がある。

【００９４】さらに、第１の実施例と同様にエミッタ電
極７とゲ−ト電極８間の距離を容易に制御することがで
き、従来例の項で述べた従来の平面型エミッタ電極７と
異なり、ステッパのパタ−ニング解像度によって制限さ
れることなくエミッタ電極７とゲ−ト電極８を接近させ
ることが可能になる。

【００９５】次に、第３の実施例を図１０〜図１２に基
づいて説明する。なお、前述の各実施例と同様の部分に
ついては同一番号を付し、その説明は省略する。

【００９６】図１０（ａ）は、この実施例の電界電子放
出素子４０を示している。この電界電子放出素子４０の
エミッタ電極４２、及び、ゲ−ト電極４３の先端面は、
それぞれの縁部に沿って面内方向に円弧状にえぐられ円
弧面４６、４７が形成されている。

【００９７】つまり、各エミッタ電極４２の先端部に
は、厚さ方向両端側に、それぞれ線状の電子放出部４２
ａ、４２ｂが形成されており、かつ各電子放出部４２
ａ、４２ｂに対向するように、上記ゲ−ト電極４３側の
鋭く尖る一対の先端部が位置するようになっている。

【００９８】この電界電子放出素子４０は図１１及び図
１２に示すようにして作製される。

【００９９】まず、図１１（ａ）に示すように、下地２
１に塗布されたレジスト５１がステッパ露光され、パタ
−ニングされて溝５２が形成される。さらに、導電膜５
を、同図（ｂ）に示すように溝５２を通して異方性エッ
チング（例えば、RIE など）した後、同図（ｃ）に示す
ように等方性エッチング（例えば、Chemical DryEtchin
g やWet Etching など）することにより図に４６、４７
で示す円弧面（凹部）を形成する。

【０１００】ついで、上記レジスト５１の剥離を行った
後、同図（ｄ）に示すように絶縁膜４を等方性エッチン
グ（例えば、Chemical Dry EtchingやWet Etching な
ど）することにより電子放出溝９を形成する。

【０１０１】この第３の実施例によれば、以下の効果が
ある。

【０１０２】すなわち、上述のような電界電子放出素子
４０によれば、第１の実施例と同様にエミッタ電極４２
の電子放出部４２ａ、４２ｂが面内方向のみではなく、
厚さ方向にも尖鋭化されているので、従来よりも高いエ
ミッション電流を得ることが可能である。

【０１０３】さらに、この実施例においては、エミッタ
電極４２は、下面側だけでなく上面側にも尖鋭化されて
おり、第１の実施例と比較して電子放出部４２ａ、４２
ｂがより高密度に形成されていることとなる。

【０１０４】すなわち、エミッタ電極４２とゲ−ト電極
４３とに与えられる電位が同じならば、上記各電子放出
部４２ａ、４２ｂからは、それぞれ上記第１の実施例の
電子放出部と同じ密度の電子が放出される。したがっ
て、同サイズの電界電子放出素子であっても略２倍の電
流値（エミッション電流値）を達成することができる。

【０１０５】さらに、このような構成によれば、難溶化
層形成プロセスを利用することなくエミッタ電極４２
（及びゲ−ト電極４３）を尖鋭化できるので、電極の作
製が容易である。

【０１０６】次に、この発明の第４の実施例を説明す
る。

【０１０７】図１３に示すのは、この実施例の電界電子
放出素子である。この電界電子放出素子のエミッタ電極
７は上記第１の実施例と同様に先端部が尖鋭化され電子
放出部７ａが形成されているが、ゲ−ト電極８の先端部
は尖鋭化されておらず略垂直な平面となっている。

【０１０８】このような形状の電界電子放出素子を作る
場合、図１４及び図１５に示す方法と、図１６及び図１
７に示す方法とが上記第１〜第３の実施例で述べた製造
方法の組合わせから考えられる。

【０１０９】以下にその概要を詳解するが、ここでは、
上記図１４および図１５に示す方法を第４の実施例の電
界電子放出素子の製造方法とし、図１６および図１７に
示す方法を第５の実施例の製造方法とする。なお、すで
に述べた実施例と同じ構成要素には同一符号を付し、そ
の詳しい説明は省略する。

【０１１０】図１４及び図１５に示す第４の実施例で
は、まず図１４（ａ）に示すように基板３、絶縁膜４、
導電膜５と積層された下地２１の上にレジスト５１を塗
布する。ついで、同図（ｂ）に示すように、このレジス
ト５１を上記エミッタ電極７に対応する楔状（図１に示
す）になるようにパタ−ニングし、溝５２を形成する。

【０１１１】ついで、異方性エッチングを行うことによ
り、同図（ｃ）に示すように、この溝５２と同じパタ−
ンで導電膜５をエッチングする。この時点では、上記エ
ミッタ電極７とゲ−ト電極８の互いの対向面は、鉛直平
面となっている。

【０１１２】次に、上記ゲ−ト電極８を残して、上記エ
ミッタ電極７のみを尖鋭化するために、図１４（ｅ）〜
図１５（ｉ）の工程を行う。

【０１１３】まず、図１４（ｅ）に示すように、上記エ
ミッタ図に２２で示すエキシマレジストを塗布する。つ
いで、このエキシマレジスト２２に図に２３で示すエキ
シマレ−ザ光を上記エミッタ電極７側にずらして照射す
ることで、図１５（ｆ）に示すように、第１実施例に記
載の化学増幅系ポジ型エキシマレジストの難溶化層形成
プロセスが行われる。

【０１１４】さらに、図１５（ｇ）に示すように等方性
エッチングを行う。この工程では、上記残留部２８によ
って、エッチングの進行が制限され、第１の実施例と同
様に、エミッタ電極７の上面側が円弧状にえぐられて円
弧面１０が形成され、尖鋭化された電子放出部７ａが成
形される。なお、このとき、上記ゲ−ト電極８には、エ
ッチングが及ばないようになっている。

【０１１５】最後に図１５（ｈ）に示すようにレジスト
２２を除去し、図１５（ｉ）に示すように、上記絶縁膜
４を等方性エッチングで選択的に削ることで、電子放出
溝９内にエミッタ電極７およびゲ−ト電極８が突出して
なる電界電子放出素子が作製される。

【０１１６】続いて図１６及び図１７に示す第５の実施
例を説明する。まず図１６（ａ）〜（ｄ）に示すように
基板３、絶縁膜４、導電膜５と積層された下地２１の上
にレジスト５１を塗布し、エミッタ電極７の楔形状に対
応するようにパタ−ニングで溝５２を形成した後、異方
性エッチングで導電膜５を削る。この工程によって図１
６（ｄ）に示すようにゲ−ト電極８とエミッタ電極７の
互いの対向面の形状は鉛直平面となる。

【０１１７】そして、同図（ｅ）に３１で示すレジスト
を塗布した後、図１７（ｆ）、（ｇ）に示すようにエッ
チングを行う。なお、この際、ゲ−ト電極８にエッチン
グが及ぶことがないように、このステッパなどを用いた
露光の照射位置を上記エミッタ電極７側（図中左側）に
ずらす。

【０１１８】また、第２の実施例に記載の露光の焦点位
置の調節の手法により（ここでは＋側）上記レジスト３
１に残留部３３が生じるように重ね合わせ露光する。さ
らに、図１７（ｇ）に示すようにレジスト３１をエッチ
ングマスクとして異方性エッチングを行う。この工程に
よって、レジスト３１の残留部３３によりエッチングガ
ス中のラジカル供給量が制御されるので、エミッタ電極
７の尖鋭化がなされる。

【０１１９】最後に図１７（ｈ）に示すように、上記レ
ジスト４１を除去すると共に、図１７（ｉ）に示すよう
に、上記絶縁膜４を等方性エッチングで選択的に削るこ
とで、電子放出溝９内に電子放出部７ａを突出させるエ
ミッタ電極７およびこれに対向するゲ−ト電極８が作製
される。

【０１２０】次に、第６の実施例について説明する。

【０１２１】この第６の実施例の電界電子放出素子を図
１８に示す。

【０１２２】この電界電子放出素子のエミッタ電極７は
上記第１の実施例と同様に上面側が円弧状にえぐられ、
尖鋭化された電子放出部７ａを具備するが、ゲ−ト電極
８の先端部は面内方向に円弧状にえぐられ上面側と下面
側とがそれぞれ尖鋭化された形状となっている。

【０１２３】このような形状の電界電子放出素子を作る
場合、図１９及び図２０に示す方法と、図２１及び図２
２に示す方法とが上記第１〜第３の実施例で述べた製造
方法の組合わせから考えられる。

【０１２４】以下にその概要を詳解するが、ここでは、
上記図１９および図２０に示す方法を第６の実施例の電
界電子放出素子の製造方法とし、図２１および図２２に
示す方法を第７の実施例の製造方法とする。なお、すで
に述べた実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すこと
で個々の構成の説明に代えるものとする。

【０１２５】図１９及び図２０に示すこの発明の第６の
実施例は、図１９（ａ）〜（ｅ）に示すように、まずこ
の発明の第３の実施例を利用する。すなわち、基板３、
絶縁膜４、導電膜５と積層された下地２１の上にレジス
ト５１を塗布し、エミッタ電極７が図１に示すように楔
形になるようにパタ−ニングし、溝５２を形成する。つ
いで、異方性エッチングを行い、導電膜５を削る。この
工程によって同図（ｄ）、（ｅ）に示すようにゲ−ト電
極８とエミッタ電極７に互いに対向する面は円弧状にえ
ぐられ凹形状となる。

【０１２６】そして、ゲ−ト電極９８となる部位をエッ
チングしないために図２０（ｆ）に示す重ね合わせ露光
がなされて、図２０（ｇ）に示すように第４の実施例に
記載の化学増幅系ポジ型エキシマレジストの難溶化層形
成プロセスが行われる。さらに、図２０（ｈ）に示すよ
うに等方性エッチングが行われる。この工程によっ上記
エミッタ電極７が上面側からえぐられ円弧面１０が形成
されると共に、その先端部には尖鋭化された電子放出部
７ａが形成される。

【０１２７】最後に図２０（ｉ）に示すようにレジスト
２２を除去した後、図２０（ｊ）に示すように上記絶縁
膜４を等方性エッチングで選択的に削ることで電子放出
溝９を形成する。

【０１２８】このことで、この電子放出溝９内に突出す
るエミッタ電極７およびゲ−ト電極８が作製される。

【０１２９】続いて、図２１及び図２２に示す本発明の
第７実施例を説明する。まず、図２１（ａ）〜（ｅ）に
示す工程を経た後、図２２（ｆ）、（ｇ）に示すよう
に、第２の実施例に記載のステッパ露光の焦点位置の調
節により、（ここでは＋側）レジスト３１に残留部３３
が生じるような重ね合わせ露光を行う。

【０１３０】さらに、図２２（ｈ）に示すようにレジス
ト３１をマスクとして異方性エッチングを行う。この工
程によって、レジスト３１の残留部３３によりエッチン
グガス中のラジカルの供給量が制御されるので、第５の
実施例と同様にエミッタ電極７の尖鋭化がなされ電子放
出部７ａが成形される。

【０１３１】最後に図２２（ｉ）に示すようにレジスト
３１を除去した後、、図２２（ｊ）に示すように上記絶
縁膜４を等方性エッチングで選択的に削ることで、電子
放出溝９を成形する。このことで、図１８に示す電界電
子放出素子が作製される。

【０１３２】これら第４〜第７実施例によると、第１実
施例〜第３実施例よりも、上記エミッタ電極７の電子放
出部に対向するゲ−ト電極８の対向面積を大きくするこ
とができるので、より大きな電界を上記エミッタ電極７
に印加することができる。このことにより、より低い駆
動電圧で大きなエミッション電流を得ることができる効
果がある。

【０１３３】また、ゲ−ト電極８からの電界をエミッタ
電極７に集中させて、低い駆動電圧で大きなエミッショ
ン電流を得ることができるようにするにはパタ−ニング
で溝７２（電子放出溝）を形成する際に、図２３あるい
は図２４の平面図に示されているような形状にすること
でも達成される。

【０１３４】これをそれぞれ第８実施例及び第９実施例
とすると、この第８実施例及び第９実施例の電界電子放
出素子のエミッタ電極７およびゲ−ト電極８は、第１実
施例〜第７実施例で説明した各エミッタ電極およびゲ−
ト電極の形状が適用可能である。

【０１３５】なお、前述の各実施例の電界電子放出素子
及び電界電子放出素子の製造方法の用途としては、例え
ば、電子銃、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、真空ＩＣ、
平面ディスプレイ、電子ビ−ム直描装置などが考えられ
る。

【０１３６】次に、この発明の第１０の実施例を示す。

【０１３７】なお、前述した第１〜第９の実施例の電界
電子放出素子は、上記エミッタ電極７とゲ−ト電極８と
が同じ高さに設けられていたものであった。しかし、こ
の第１０の実施例以降に示す電界電子放出素子は、図に
６７、６８および６９、７０に示すように上記エミッタ
電極およびゲ−ト電極を２個ずつ有し、かつこのエミッ
タ電極６７、６８とゲ−ト電極６９、７０はそれぞれ異
なる高さに設けられており、前記実施例とは形式を異に
する。以下説明する。

【０１３８】図２５（ａ）はこの第１０の実施例を示す
電界電子放出素子アレイ６０の平面図である。この電界
電子放出素子アレイ６０は、面方向に連続的に形成され
た複数の電界電子放出素子６１…からなる。なお、この
図には、図が複雑になることを避けるために、４個の電
界電子放出素子６１のみを図示している。

【０１３９】図２５（ｂ）、（ｃ）は、各電界電子放出
素子６１のＩ−Ｉ線およびＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図
である。この電界電子放出素子６１は５層構造を有して
おり、平坦な基板６２上に、第１の絶縁膜６３と、上記
エミッタ電極６７、６８を構成する第１の導電膜６４
と、第２の絶縁膜６５と、上記ゲ−ト電極６９、７０を
構成する第２の導電膜６６とが順に積層されてなる。

【０１４０】すなわち、第１の導電膜６４（エミッタ電
極６７、６８）は、第１の絶縁膜６３によって上記基板
６２と絶縁されており、第１の導電膜６４と第２の導電
膜６６（ゲ−ト電極６９、７０）は上記第２の絶縁膜６
５により所定の隙間を存した状態で互いに絶縁されてい
る。

【０１４１】上記基板６２の材質としては例えばSiやガ
ラス等を、上記第１、第２の絶縁膜６３、６５の材質と
しては SiO₂等を、第１、第２の導電膜６４、６６の材
質としては金属材料等を用いるのが一般的である。

【０１４２】そして、上記第１の絶縁層６３の中央部に
は図に７２で示す電子放出溝が形成されており、この溝
７２は上の三つの層６４〜６６を通過して、この電界電
子放出素子６１の上面に解放している。

【０１４３】この電子放出溝７２により、上記第１の導
電膜６４は第１、第２のエミッタ電極６７、６８に分割
され、上記第２の導電膜６６は第１、第２のゲ−ト電極
６９、７０に分割されている。

【０１４４】また、上記電子放出溝７２は、上記エミッ
タ電極６７、６８の下面側に回り込んで広げられ、かつ
上記第２の絶縁膜６５は、上記エミッタ電極６７、６８
とゲ−ト電極６９、７０との隙間に位置する部位を除去
されている。

【０１４５】したがって、上記エミッタ電極６７、６８
およびゲ−ト電極６９、７０の縁部は、上記電子放出溝
７２内に所定寸法をもって突出し、かつ互いに対向する
ように構成されている。

【０１４６】なお、上記電子放出溝７２は、図２５
（ａ）に示すように、上記基板６２の上面と平行な方向
に沿って蛇行するように形成されている。このことによ
り、上記第１のエミッタ電極６７および第２のエミッタ
電極６８の縁部は、上記基板６２の上面と平行な方向に
沿って交互に楔状（三角形状）に突出するように形成さ
れ、かつ、上記第１のゲ−ト電極６９と第２のゲ−ト電
極７０の縁部も、これと同様に交互に楔状（三角形状）
となるように形成されている。

【０１４７】また、上記第１、第２のエミッタ電極６
７、６８および第１、第２のゲ−ト電極６９、７０の楔
状に突出する縁部の間に位置する縁部は、図２５（ａ）
に示すように、対向する他のエミッタ電極６７、６８あ
るいはゲ−ト電極６９、７０の楔状の縁部を囲む湾曲状
に形成されている。

【０１４８】一方、図２５（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、上記第１、第２のエミッタ電極６７、６８の互いに
対向する縁部は、このエミッタ電極６７、６８の厚さ方
向上面側からえぐられて円弧面７４、７５が形成され、
上記電子放出溝７２内に突出するにつれて尖鋭化されて
いる。

【０１４９】また、上記第１、第２のエミッタ電極６
７、６８の楔状に形成された部位の先端部は、その形状
により面方向に尖鋭化され、かつ上記円弧面７４、７５
により厚さ方向にも尖鋭化されているから、その最先端
は微細な直線状となっている。この直線状に尖鋭化され
された部位は、第１、第２のエミッタ電極６７、６８の
電子放出部６７ａ、６８ａとなる。

【０１５０】なお、この第１、第２の電子放出部６７
ａ、６８ａは、図２５（ａ）に示すように基板６２の上
面と平行な方向に交互に設けられ、１つの電界放電素子
６１にはどちらか１つ電子放出部（６７ａあるいは６８
ａ）のみが位置するようになっている。

【０１５１】次に、この電界電子放出素子の動作を、図
２５（ｃ）に示す電界電子放出素子を例にとって説明す
る。

【０１５２】この電界電子放出素子の第１の導電膜６４
に負の電圧を与え、第２の導電膜６６に正の電圧を与え
ると、図２６に点線で示すように、上記第１、第２のゲ
−ト電極６９、７０により上記第１のエミッタ電極６７
の尖鋭化された電子放出部６７ａに電界が印加されるこ
とになる。このことによって、上記第１のエミッタ電極
６７の電子放出部６７ａから電子（−ｅ）が放出され
る。

【０１５３】この第１のエミッタ電極６７から放出され
た電子による電流密度は、このエミッタ電極６７の電子
放出部６７ａの先端が尖っている程、また、この電子放
出部６７ａと上記第１、第２のゲ−ト電極６９、７０間
のギャップが狭い程大きくなる。

【０１５４】次に、この電界電子放出素子の製造方法を
図２７に基づいて説明する。

【０１５５】電界電子放出素子６１の作製プロセスは、
大まかには、成膜、パタ−ニング、及び、エッチングの
各工程からなる。

【０１５６】この実施例においては、まず、２７（ａ）
に示すように、基板６２上に、第１の絶縁膜６３、第１
の導電膜６４、第２の絶縁膜６５および第２の絶縁膜６
６が順次積層されてなる下地７４にレジスト７５を塗布
し、同図（ｂ）に示すようにステッパや大面積露光装置
等を用いた露光によるパタ−ンニングを行う。

【０１５７】この露光の際の焦点位置はレジスト７５に
合った状態（ジャストフォ−カスの状態）になく、焦点
位置は上方（レジスト７５の側）にずらされている。こ
のため、図２７（ｂ）に示すようにレジスト７５に残留
部７６が生じ、レジスト７５の断面形状は下端に向かう
にしたがって緩やかに狭まるように成形される。

【０１５８】なお、露光の焦点位置とレジスト７５の形
状との関係は、前述した第２の実施例において、図９を
示して説明したのでここでは省略する。

【０１５９】この後は、第１実施例と同様に図２５
（ｃ）及び（ｄ）に示すようにレジスト４１をエッチン
グマスクとして、異方性エッチング（例えばRIE （反応
性イオンエッチング）など）を行う。

【０１６０】このことで、上記電子放出用溝７２の上部
が形成される。また、このことにより、上記第１、第２
の導電膜６４、６６は、上記基板６２の面方向に所定隙
間を存して対向する第１、第２のエミッタ電極６７、６
８および第１、第２のゲ−ト電極６９、７０に分割され
る。

【０１６１】また、平面視では、図２５（ａ）に示すよ
うに、上記第１、第２のエミッタ電極６７、６８および
第１、第２のゲ−ト電極６９、７０は、上記基板６２の
面方向に沿って交互に楔状となるように形成される。

【０１６２】一方、厚さ方向には、レジスト７５の残留
部７６により、導電膜５へのエッチングガス中のラジカ
ルの供給量が制御されるので、図に示すようにエッチン
グが進行し、図６（ｄ）に示すように縁部が上面側から
円弧状にえぐられ尖鋭化されてなる第１、第２のエミッ
タ電極６７、６８が得られる。

【０１６３】また、エミッタ電極６７、６８とこれに対
向するゲ−ト電極６９、７０間の距離（ギャップの大き
さ）は、第１の実施例と同様に、パタ−ニング後のレジ
スト７５の形状とその後のエッチング時間とによって制
御される。

【０１６４】つまり、レジスト７５の残留部７６の形状
は上記第１の導電膜６４のエッチング速度に影響を与え
る。そして、その後のレジスト７５のエッチングの進行
に伴って、上記第１の導電膜６４も徐々にエッチングさ
れ、ギャップ６の大きさが徐々に大きく変化する。

【０１６５】例えば絶縁性材料にＳｉＯ₂を用いるとと
もに導電性材料にＷＳｉを用いた場合は、ＲＩＥ用のガ
スとしてＣＦ₄とＯ₂を導入すれば、エッチングが可能
である。

【０１６６】上記第１、第２の導電膜６４、６６のエッ
チングが終了したならば、例えばＨＦを用いたウエット
エッチングが行われ、図２７（ｅ）に示すようにＳｉＯ
₂（第１、第２の絶縁層６３、６５）だけが選択的にエ
ッチングされる。

【０１６７】すなわち、上記第１、第２のエミッタ電極
６７、６８および第１、第２のゲ−ト電極６９、７０の
縁部の周辺に位置する上記第１、第２の絶縁膜６３、６
５が除去され、上記エミッタ電極６７、６８およびゲ−
ト電極６９、７０は電子放出溝７２内に突出することと
なる。

【０１６８】この工程において、エミッタ電極６７、６
８及びゲ−ト電極６９、７０の十分な突出量が確保され
る。この工程は、真空中でエミッタ電極６７、６８の各
電子放出部６７ａ、６８ａから効率良く電子を放出させ
るために必要な工程である。

【０１６９】以上の工程で製造された第１０の実施例の
電界電子放出素子６１によれば、以下に説明する効果が
ある。

【０１７０】前述した動作の説明（図２６）で、第１の
エミッタ電極６７の電子放出部６７ａから放出された電
子による電流密度は、印加する電圧が等しい場合でも、
電子放出部６７ａが尖鋭であるほど、また、この電子放
出部６７ａと第１、第２のゲ−ト電極６９、７０間のギ
ャップ６の値が小さいほど大きいことを述べた。このこ
とは、図２５（ｂ）に示す上記第２のエミッタ電極６８
の電子放出部６８ａについても同様である。

【０１７１】すなわち、上記電子放出部６７ａ（６８
ａ）が尖鋭であり、上記ギャップ６が小さければ小さい
ほど、電界電子放出素子の動作電力を下げられるのであ
る。

【０１７２】まず、エミッタ電極６７の尖鋭度について
説明すると、上述したこの発明の電界電子放出素子１で
は、上述した方法により、上記第１、第２のエミッタ電
極６７、６８の縁部に沿って円弧面７４、７５を形成
し、楔状部の先端部を微細直線状の電子放出部６７ａ、
６８ａとするようにした。

【０１７３】つまり、図５（ａ）、（ｃ）に示すよう
に、エミッタ電極６７、６８の縁部が円弧状に形成され
ている場合には、（ｂ）に示すように単に斜めに加工し
た場合に比べて先端部の厚さを非常に薄くできる。

【０１７４】また、この円弧面７４、７５は、上記エミ
ッタ電極６７、６８の楔状の縁部に沿って設けられてい
るから、その最尖鋭部では厚さ方向および面方向にも薄
くなり、図５（ｃ）を引用して示すような微細な直線状
の電子放出部６７ａ、６８ａを成形することができるの
である。

【０１７５】したがって、従来例と比較して、上記エミ
ッタ電極６７、６８の電子放出部６７ａ、６８ａの先端
部には、電界が集中しやすくなり、低い電圧であっても
高密度の電子を引き出すことができる。すなわち動作電
力を小さくすることができる。

【０１７６】また、電界電子放出素子６１の製造方法と
しては、露光の焦点距離をずらすことで行うようにした
ので、上記エミッタ電極６７、６８の縁部の上面側に円
弧面７４、７５を形成することができ、先端を尖鋭化す
ることが可能である。

【０１７７】また、難溶化層形成プロセスを利用するこ
となくエミッタ電極６７を製造するようにしたので、電
子放出部６７ａの尖鋭化を容易に行える効果がある。

【０１７８】次に、図２６における上記第１のエミッタ
電極６７と第１、第２のゲ−ト電極６９、７０間の距離
（ギャップ）について説明する。なお、第２のエミッタ
電極６８については、この第１のエミッタ電極６７と同
じであるので、その説明は省略する。

【０１７９】まず、上記第１のエミッタ電極６７とその
直上に位置する第１のゲ−ト電極６９間のギャップは、
第２の絶縁膜６５の厚さによって決まる。この場合にお
いて、上記第２の絶縁膜６５は、パタ−ニング技術では
なく、製膜技術により作製されるので、作製プロセスが
容易であるとともに、この第１のエミッタ電極６７と第
１のゲ−ト電極６９間のギャップの縮小化及び調整が容
易に行える。

【０１８０】一方、上記第１のエミッタ電極６７と、こ
の第１のエミッタ電極６７の対角線上に位置する上記第
２のゲ−ト電極７０間のギャップの大きさはレジスト７
５の残留部７６の形状に依存する。

【０１８１】この残留部７６の形状は上記露光の焦点位
置をずらす量によって高精度に決定できるので、上記第
１のエミッタ電極６７と第２のゲ−ト電極７０間の距離
を容易に制御することができる。

【０１８２】すなわち、上記ステッパ露光のパタ−ンニ
ング解像度により、上記第１、第２のゲ−ト６９、７０
間の距離を小さくすることに限界がある場合であって
も、上記第１、第２のエミッタ電極６７、６８の先端部
間の距離はそれ以下に小さくすることが可能である。

【０１８３】したがって、その距離だけ、上記第１のエ
ミッタ電極６７と上記第２のゲ−ト電極７０を近付ける
ことができる効果がある。すなわち、ステッパのパタ−
ニング解像度によって制限されることなく、上記第１の
エミッタ電極７６と第２のゲ−ト電極７０を接近させる
ことが可能になる。

【０１８４】このように上記第１のエミッタ電極６７の
電子放出部７４に、上記第１、第２のゲ−ト電極６９、
７０を接近させたことにより以下の効果がある。

【０１８５】例えば、この電界電子放出素子を三極管と
して用いる場合を例にとって説明する。この電界電子放
出素子を三極管として用いる場合には、この電界電子放
出素子の上方に図示しない陽極を配置する。

【０１８６】仮に、上記第１のエミッタ電極６７に対し
て第１のゲ−ト電極６９しか存在しない場合には、図２
８（ａ）に示すように、上記第１のエミッタ電極６７か
ら放出された電子の略半分が上記第１のゲ−ト電極６９
にトラップされ上方に位置する図示しない陽極との間に
流れる電流量が小さくなる。

【０１８７】また、この第１のゲ−ト電極６９だけであ
ると、上記第１のエミッタ電極６７の尖鋭化された電子
放出部６７ａの先端部がこの第１のゲ−ト電極６９の方
向に向いていないために電子の放出率が悪いということ
もある。

【０１８８】また、仮に、上記第２のゲ−ト電極７０が
存在する場合であっても、図２８（ｂ）に示すように、
この第２のゲ−ト電極７０と上記電子放出部６７ａの距
離が離れている場合には、この第２のゲ−ト電極７０か
ら上記電子放出部６７ａに印加される電界が小さいため
に、やはり図（ａ）と同じ事態が生じる。

【０１８９】しかし、図２６に示すこの発明の電界電子
放出素子のように、上記第１のエミッタ電極６７に対し
て上記第１、第２のゲ−ト電極６９、７０を近付けるこ
とができる場合には、上記第１のエミッタ電極６７の電
子放出部６７ａに上記第２のゲ−ト電極７０からの電界
をかけることができる。また、この電子放出部６７ａの
延出方向に上記第２のゲ−ト電極７０が位置することに
なるから、電子放出率を向上させることができる。さら
に、この第２のゲ−ト電極７０により放出される電子を
偏向させて略１００％上方へ向かわせることができる。

【０１９０】したがって、同じ電圧をかける場合であっ
ても、上記陽極に対して大きな電流を流すことができる
効果がある。

【０１９１】一方、この実施例では、上記第２のゲ−ト
電極７０の縁部は、図２５（ａ）に示すように、平面視
で上記第１のエミッタ電極６７の電子放出部６７ａを囲
む湾曲状に形成されている。このことにより、電界集中
係数を高めることができ、上記第１のエミッタ電極６７
からの電子放出率を向上させることができる効果もあ
る。

【０１９２】この理由について図２９を参照して説明す
る。

【０１９３】今、上記第２のゲ−ト電極７０の形状を図
２９（ａ）〜（ｃ）に示すように、三種類に変更させ
て、電界集中係数を比較する。

【０１９４】各種類について、等電位分布を考えると、
図に示す等高線のようになる。電子放出率は、エミッタ
電極６７の電子放出部６７ａの先端にかかる電界の集中
係数が大きい程高くなるが、この電界集中係数は、上記
電子放出部６７ａ近傍での電位分布線が急峻なほど大き
くなる。

【０１９５】したがって、対向電極に与える電圧および
電極間のギャップが等しい場合であっても、上記電子放
出部６７ａから放出される電子の密度すなわち電流量は
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に大きくなることが分か
る。

【０１９６】この実施例での上記第１のエミッタ電極６
７と第２のゲ−ト電極７０の関係は図の（ｃ）に該当す
ることとなるから、動作電圧を低くすることができる。

【０１９７】したがって、以上述べたことにより、この
電界電子放出素子およびこの電界電子放出素子の製造方
法によれば、エミッタ電極の先端をより尖鋭化でき、か
つ、エミッタ電極とゲ−ト電極とをより近付けることが
できるから、動作電力の少ない電界電子放出素子を得る
ことができる。

【０１９８】次に、第１１の実施例について説明する。

【０１９９】なお、上記第１０の実施例と同様の構成要
素には、同一符号を付してその説明は省略する。

【０２００】図３０はこの実施例の電界電子放出素子を
示す縦断面図である。この電界電子放出素子の平面視形
状は、図２５に示す第１０の実施例と同形であり、この
図３０は、図２５のＩＩ−ＩＩ断面（図２５（ｃ））に
相当する。

【０２０１】この縦断面図に示すように、上記第１のエ
ミッタ電極６７の尖鋭化された電子放出部６７ａは、上
方に向くように曲成されている。すなわち、上記電子放
出部６７ａの先端は、上記第１、第２のゲ−ト電極６
９、７０と略同じかそれよりも高い位置にある。

【０２０２】次に、この実施例の電界電子放出素子の成
形方法について図３１（ａ）〜（ｇ）を参照して説明す
る。

【０２０３】まず、図３１（ａ）に示すように、上記基
板６２上に、第１の絶縁膜６３および第１の導電膜６４
を形成する。この形成は、上記基板６２を所定の温度雰
囲気に保たれた真空チャンバ内におき、例えばスパッタ
リングによる成膜技術を施すことで行う。上記第１の絶
縁膜６３と第１の導電膜６４の形成は、同じ温度雰囲気
（形成条件）の中で行うようにする。

【０２０４】ついで、この第１の導電膜６４上に第１の
レジスト８０を塗布し、図３１（ｂ）に示すように露光
によるパタ−ンニングを行う。なお、この露光の際の焦
点位置はレジスト８０に合った状態（ジャストフォ−カ
スの状態）になく、その焦点位置はこのレジスト８０よ
りも上方にずらされている。このため、図３１（ｂ）に
示すようにレジスト８０に残留部８１が生じ、レジスト
８０の断面形状は下端に向かうにしたがって緩やかに狭
まるように形成される。

【０２０５】なお、露光の焦点位置とレジスト８０の形
状との関係は、前述した第２の実施例において図９を示
して説明したので、ここでは省略する。

【０２０６】この後は、図３１（ｃ）に示すようにこの
レジスト８０をマスクとして異方性エッチング（例えば
ＲＩＥ）を行う。

【０２０７】このことで、上記第１の導電膜は第１、第
２のエミッタ電極に分割されると共に、その楔状部の先
端部は、上面側から円弧状にえぐられて尖鋭化され電子
放出部（図に第１のエミッタ電極の電子放出部のみ示
す）となる。

【０２０８】次に、図３１（ｃ）に示すように上記第１
のレジスト８０を除去した後、図３１（ｄ）に示すよう
に上記第１、第２のエミッタ電極６７、６８上に第２の
絶縁膜６５および第２の導電膜６６を形成する。この形
成も、同様にスパッタリングにより行うのであるが、上
記第１の絶縁膜６３および第１の導電膜６４とは異なる
温度雰囲気中で行うようにする。

【０２０９】ついで、上記第２の導電膜６６上に第２の
レジスト８２を塗布し、図３１（ｅ）に示すようにパタ
−ンニングを行う。ついで、図３１（ｆ）に示すよう
に、この第２のレジスト８２をマスクとして、上記第２
の導電膜６６および第２の絶縁膜６５をステッパ露光す
る。この露光は、ジャストフォ−カスの状態で行う。

【０２１０】このことで、上記第２の導電膜６６は、第
１、第２のゲ−ト電極６９、７０に分割されると共に、
上記第１、第２のゲ−ト電極６９、７０の互いの対向す
る縁部は、平面視で楔状およびこれを囲む湾曲状に形成
される。なお、このとき、上記第１、第２のゲ−ト電極
６９、７０の離間間隔は、上記第１、第２のエミッタ電
極６７、６８の離間間隔よりも大きくなるように設定さ
れる。

【０２１１】この後は、例えばＨＦを用いたウエットエ
ッチングが行われる。このことで、上記第１、第２の絶
縁膜６３および６５が選択的にエッチングされて除去さ
れ電子放出溝７２が形成される。

【０２１２】なお、上記第１、第２の絶縁膜６３、６５
のエッチングが進行し、上記第１のエミッタ電極６７の
縁部が上記電子放出用溝７２内に突出するにつれて、上
記極第１のエミッタ電極６７の電子放出部は内部応力に
より上方に反ることとなる。

【０２１３】すなわち、上記第１、第２の絶縁膜６３、
６５は、異なる温度雰囲気中で形成されたものであるか
ら、同一温度雰囲気に戻された場合には内部に熱応力が
残留し、かつこの熱応力は上記第１、第２の絶縁膜６
３、６５とで異なる大きさになる。

【０２１４】このことによって、上記第１、第２の絶縁
膜６３、６５の境界に位置する第１の絶縁膜６４すなわ
ち第１、第２のエミッタ電極６７、６８は上面および下
面に異なる大きさの力がかかることとになる。このこと
により、上記第１、第２のエミッタ電極６７、６８には
上方に曲成される方向に力が加わることとなる。

【０２１５】なお、図においては、図中左側に位置する
第１のエミッタ電極６７は、楔状に尖鋭化され、また、
厚さ方向にも上記円弧面７４によって突出するにつれて
薄くなるように尖鋭化されているから、先端にいく程剛
性が小さくなる。したがって、この第１のエミッタ電極
６７の電子放出部６７ａは、先端に行く程曲成角度が大
きくなり、その最先端は略垂直に上方を向くようになっ
ている。

【０２１６】これに対して、上記第２のエミッタ電極６
８の縁部は、楔状ではなく湾曲状に形成され、尖鋭化さ
れていない。また、電子放出溝７２内への突出量も上記
第１のエミッタ電極６７に比べて小さい。したがって、
図に示すようにほとんど曲成されない。

【０２１７】次に、この電界電子放出素子の動作を説明
する。

【０２１８】この電界電子放出素子では、図３０に示す
ように、上記第１のエミッタ電極６７の電子放出部６７
ａは、上記第１、第２のゲ−ト電極６９、７０と略同じ
高さに位置し、この第１、第２のゲ−ト電極６９、７０
に挟まれるようになっている。

【０２１９】このような構成によれば、上記電子放出部
６７ａと上記ゲ−ト電極６９、７０間のギャップをより
小さくすることができるから、電子放出効率が良くな
る。また、この電界電子放出素子を三極管として用いる
場合には、上記電子放出部６７ａの先端が上方を向いて
いるので、より効率良く電子を放出することができる。

【０２２０】なお、この第１１の実施例では、上記第
１、第２の絶縁膜６３、６５の形成温度を変更すること
で、上記第１のエミッタ電極６７の電子放出部６７ａを
上方に曲成させたが、これに限定されるものではなく、
例えば、上記第１、第２の絶縁膜６３、６５の組成を変
更することで行うようにしても良い。

【０２２１】なお、上記第１、第２にエミッタ電極６
７、６８および第１、第２のゲ−ト電極６９、７０の平
面視形状は、図２５に示す上記第１０および第１１の実
施例に示したものに限定されるものではなく、図３４
（ａ）〜（ｄ）に示すような形状であっても良い。

【０２２２】このような形状であっても、上記第１、第
２のエミッタ電極の電子放出部に第１、第２のゲ−ト電
極を近接させることができるので、上記第１０および第
１１の実施例と略同様の効果を得ることができる。

【０２２３】なお、特に（ｄ）に示す星形を採用した場
合には、鋭利なエッジが多くかつ高密度に形成されるか
ら、ト−タル電流値が高くなる。

【０２２４】また、上記第１１の実施例の電界電子放出
アレイの平面視形状は図３２（ｂ）に示すような形状で
あっても良い。

【０２２５】上記第１１の実施例の電界電子放出素子ア
レイは、前述したように図２５（ａ）に示す平面視形状
を有していた。すなわち、上記エミッタ電極６７、６８
とゲ−ト電極６９、７０は上下方向に離間してはいるが
略同じ形状であった。

【０２２６】しかし、図３２（ｂ）に示す電界電子放出
素子アレイでは、上記ゲ−ト電極６９、７０の上記エミ
ッタ電極６７、６８の電子放出部６７ａ、６８ａに対向
する部位が所定寸法切断され、平面視で上記電子放出部
６７ａ、６８ａが露出するように構成されている。

【０２２７】このような電界電子放出素子を作製するに
は、まず、図３１（ａ）に示す形状のエミッタ電極６
７、６８を形成する。この工程は、図３１（ｃ）に示す
工程に相当する。ついで、図３１（ｄ）に示すようにこ
のエミッタ電極６７、６８上にレジスト８２を塗布した
後、図３１（ｅ）、（ｆ）に示す工程において、塗布さ
れたレジスト８２を上記図３２（ｂ）に示すゲ−ト電極
６９、７０の形状と同じ形状にパタ−ンニングすると共
に露光する。

【０２２８】このことで、図３２（ｂ）に示す形状の電
界電子放出素子アレイを得ることができる。

【０２２９】このような構成によれば、上記電子放出部
を上方に曲成する場合に、上記電子放出部の上方にゲ−
ト電極が存在しないので、このゲ−ト電極がこの電子放
出部の曲成の邪魔になるということがない。したがっ
て、この電子放出部の曲成を安全に行うことができると
いう効果がある。

【０２３０】上記第１１の実施例の実施例では、同じ目
的で図３１（ｅ）におけるゲ−ト電極の露光をエミッタ
電極の露光とは位置をずらして行っていたが、図３２に
おける電界電子放出素子では、そのようにパタ−ンニン
グをずらさなくても上記エミッタ電極の電子放出部の曲
成を安全に行える効果がある。

【０２３１】また、図３３（ｂ）に示すような電界電子
放出素子であっても良い。

【０２３２】この図３３（ｂ）に示す電界電子放出素子
は、上記図３２に示す電界電子放出素子と同一形状のエ
ミッタ電極６７、６８を具備する。すなわち、平面視楔
状に尖鋭化された電子放出部６７ａ、６８ａと、この電
子放出部間に形成された湾曲部とを有する。

【０２３３】一方、このエミッタ電極６７、６８の上方
に形成されたゲ−ト電極６９、７０は、上記電子放出溝
７２を挟む縁部が互いに平行な直線状となっている。そ
して、上記エミッタ電極６７、６８の電子放出部６７
ａ、６８ａはこのゲ−ト電極６９、７０の縁部の内側に
露出している。

【０２３４】このような構成であっても、上記ゲ−ト電
極６９、７０が上記エミッタ電極６７、６８の電子放出
部６７ａ、６８ａを曲成する場合の妨げになるというこ
とがないので、上記図３２（ｂ）に示した電界電子放出
素子と略同等の効果を得ることができる。

【０２３５】次に、この発明の第１２の実施例を図３５
を参照して説明する。なお、第１０の実施例と同様の部
分については同一番号を付し、その説明は省略する。

【０２３６】この第１２の実施例は、第１０の実施例で
示した形状の電子放出源を利用した三極管である。この
三極管（真空菅）の構成を、例えば平面ディスプレイ装
置に適用した場合を例にとって説明する。

【０２３７】この三極管は、図３５に示すように、第１
０の実施例で示した形状の電子放出源７５と、この電子
放出源７５の上方に対向配置されたアノ−ド電極７６
（陽極）とを具備する。このアノ−ド電極７６は、透明
基板７７（石英ガラス等）と、この透明基板７７の上記
電子放出源７５に対向する側の表面に被着された透明導
電膜７８とからなる。

【０２３８】ここでは、上記透明導電膜７８として、例
えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を用いている。この
ＩＴＯ膜は、酸化錫をド−プした酸化インジウム膜であ
り、導電性と透光性とを有する膜である。

【０２３９】このアノ−ド電極７６の透明導電膜７８の
表面には、低加速電子線用の蛍光体７９が積層されてお
り、この蛍光体７９の材質としてはＺｎＯ：Ｚｎなどが
利用されている。

【０２４０】一方、上記電子放出源７５の基板６２と上
記アノ−ド電極７６を構成する透明基板７７は図示しな
い位置で互いに接合されている。接合方法としては例え
ば静電接合が採用され以下のように行われる。

【０２４１】まず、透明基板７７に例えばＮａやＫを含
むパイレックスガラスを用い、この透明基板７７の表側
（蛍光体７９が積層された側の面に対して反対の面）の
周辺に例えばＡｌなどの金属を着ける。ついで、この透
明基板７７を上記電子放出源７５側の基板６２に重ね合
わせる。

【０２４２】透明基板７７に着けられた金属と上記電子
放出源７５側の基板６２との間に電界を与えると、Ｎａ
イオンやＫイオンが移動し、両基板７７、６２の界面に
電化からの層が生成する。このため両基板６２、７７は
静電力により密着する。

【０２４３】この工程を真空雰囲気内で行えば、この電
界電子放出素子を大気圧下に取り出した後であっても、
両基板７７、６２間に区画された空間内を真空に保つこ
とができる。また、真空引きのための孔を両基板７７、
６２に前もって設けておき、接合後に両基板７７、６２
内を真空引きする方法であっても、両基板７７、６２に
よって区画された空間内を真空に保つことができる。

【０２４４】また、図３３中に示すように、第１、第２
のエミッタ電極６７、６８とアノ−ド電極７６とは電源
８１とスイッチ８２とを介して接続されており、上記エ
ミッタ６７、６８と第１、第２のゲ−ト電極６９、７０
との間には別の電源８３によって所定の電圧が印加され
るようになっている。

【０２４５】このような構成の三極管においては、各電
極６７〜７０、７６に所定の電圧を印加することで、上
記第１のエミッタ電極６７の電子放出部６７ａから電子
を放出させる。

【０２４６】第１０の実施例で説明したように、上記電
子放出部６７ａから放出された電子は１００％上方に向
かい、このアノ−ド電極７６に引き寄せられる。この電
子はアノ−ド電極７６の透明導電膜７８に到達する直前
に蛍光体７９に衝突して蛍光を発生させる。

【０２４７】したがって、このような三極管を各画素と
して多数個を配列すれば平面ディスプレイ装置が得られ
る。

【０２４８】なお、この種の平面ディスプレイ装置にお
いては、各画素を構成する三極管どうしを近接させて
も、各三極管の距離がエミッタ電極６７、６８とゲ−ト
電極６９、７０間の距離（ギャップ）よりもわずかでも
大きければ、影響はない。

【０２４９】このため、画素どうしの間隔を小さくして
画素を緻密に配設し、透明基板７７側、及び、電子放出
源７５側の基板６２にそれぞれ直交する複数の配線を形
成してもクロスト−クなどの問題は生じない。したがっ
て、駆動方式に単純マトリクス方式を採用することが容
易である。

【０２５０】また、この実施例においては両基板６２、
７７の接合に上述したような静電接合を採用したので、
電界電子放出素子内の真空を保つことが容易に行える。

【０２５１】なお、第１３の実施例として、図３６に示
すように、第１１の実施例の電界電子放出素子を、この
第１２の実施例の電子放出源７５´として用いるように
しても同等以上の効果を得ることができる。

【０２５２】次に、この発明の第１４の実施例を図３７
に基づいて説明する。なお、前述の各実施例と同様の部
分については同一番号を付し、その説明は省略する。

【０２５３】この実施例の電界電子放出素子は、五極管
である。この五極管は、アノ−ド電極７６と、このアノ
−ド電極７６に電子を放出する電子放出源８５とからな
る。この電子放出源８５は、第１２の実施例に示した電
子放出源７５の第１、第２のゲ−ト電極６９、７０の上
にさらに、絶縁膜と導電膜を交互に合計４層積層させ、
第３の絶縁膜８６、加速電極８７、第４の絶縁膜８８、
及び、偏向電極８９を順に形成したものである。

【０２５４】この五極管においては、上記加速電極８７
でエミッタ電極６７の電子放出部６７ａから放出された
電子に蛍光体７９を励起するための適度なエネルギを与
えて加速する。そして、例えば蛍光体７９をパタ−ニン
グによってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色に分け
ておけば、上記偏向電極８９を用い、そのうちの一色だ
けを選択して発光させることができる。

【０２５５】なお、このように、複数の電極を有する五
極管であっても、上記各電極６７〜７０、８７、８９お
よび絶縁膜６３、６５、８６、８６は、スパッタリング
等による成膜技術で成膜されているものであるから、非
常に薄く形成することが可能である。

【０２５６】なお、第１５の実施例として、図３８に示
す五極管を構成することもできる。この五極管は、第１
４の実施例に第１２の実施例の電子放出源７５を適用す
るかわりに、第１３の実施例に示す電子放出源７５´を
適用したものである。

【０２５７】すなわち、この五極管の第１のエミッタ電
極６７の電子放出部６７ａは上方に曲成され、電子を効
率良く放出することができるように構成されている。

【０２５８】この実施例の五極管によれば、上記第１４
の実施例と略同様の効果を奏する他、上記第１のエミッ
タ電極が曲成され効率良く電子を放出できる分、低い電
圧で駆動することが可能である。

【０２５９】なお、第１６および第１７の実施例とし
て、図３９および図４０に示す電界電子放出素子も考え
られる。

【０２６０】この第１６および第１７の実施例の電界電
子放出素子は、六極管であり、偏向電極８９と加速電極
８７との間に、収束可変電極９０が挿入されている。収
束可変電極９０は上記エミッタ電極６７から放出され加
速された電子群に電界を作用させ、電子群の収束程度を
制御する。

【０２６１】すなわち、上記収束可変電極９０は、例え
ば上記電子群に印加する電界を正負あるいは強弱に変化
させることによって、上記電子群を絞ったり拡げたりす
る。このことにより、この電子放出素子においては、例
えば上記Ｒ、Ｇ、Ｂの三色を同時に発光させたり、或い
はそのうちの二色を選択的に光らせたりすることがで
き、多色表示が可能となる効果がある。

【０２６２】しかも、各電極は、スパッタリングによる
成膜技術により形成されているから、膜厚制御により薄
型化を図ることは容易である。

【０２６３】つぎに、この発明の第１８および第１９の
実施例を図４１および図４２に基づいて説明する。

【０２６４】これまで述べてきた各種の電子放出素子は
光透過型のものであるが、この第１８および第１９の実
施例の電界電子放出素子は、反射型の電界電子放出素子
である。

【０２６５】この電界電子放出素子の構造の大部分は、
第１２、１３の実施例に示す透過型の三極管と同じであ
り、同様の作製プロセスで製作できる。図４１に示す第
１８の実施例は、第１０の実施例の電界電子放出素子を
電子放出源９２に適用したものであり、図４２に示す第
１９の実施例は、第１１の実施例の電界電子放出素子を
電子放出源９３に適用したものである。

【０２６６】以下、この第１８の実施例の電界電子放出
素子について、透過型の電界電子放出素子と異なる構成
要素についてのみ説明する。この電界電子放出素子は、
電子放出源側９２の基板９４に、例えば石英ガラスなど
のように光透過性の高い材質を採用しており、アノ−ド
電極７６側の基板９５にはＳｉなどのような不透明な材
質を採用している。また、このＳｉ基板９５に被着され
る導電膜９６としては、Ａｕなどのように不透明で反射
率の高い材質を採用している。

【０２６７】上記エミッタ電極６７の電子放出部６７ａ
からの電子を受けた蛍光体７９から発せられた光は、直
接に、或いは、アノ−ド電極７６の導電膜９６に反射し
て図に波線で示すように電子放出源９２側の透明な基板
９４側へ向かう。そして、蛍光体７９から発せられた光
は、上記透明な基板９４を透過して一方向へ送り出され
る。

【０２６８】ここで、エミッタ電極６７、６８やベ−ス
電極６９、７０に例えばＩＴＯなどの透明な材質を採用
すれば、光量の減少を抑えることができる。

【０２６９】このような電界電子放出素子によれば、透
過型の電界電子放出素子に比べて乱反射が少ないため高
い輝度が得られる。なお、上記電子放出源９２において
は、基板９４と第１の絶縁膜６３とに透明な絶縁性材料
を採用すれば、この基板９４と第１の絶縁膜６３とを一
体化できる。

【０２７０】また、反射型の電子放出素子を利用した平
面ディスプレイにおいては、透過光と反射光との遅延時
間を短くすることができる効果もある。

【０２７１】一方、第１９の実施例は、上述したよう
に、図４２に示す電界電子放出素子である。

【０２７２】この電界電子放出素子は、第１８の実施例
の反射型の電界電子放出素子と略同じ構成を有するもの
であるが、電子放出源９３に設けられた上記第１のエミ
ッタ電極６７の尖鋭化された電子放出部６７ａは上方に
曲成されている。

【０２７３】このような構成によれば、上記第１８の実
施例と略同等の効果を奏することができる。ただし、こ
の実施例では、上記エミッタ電極６７の電子放出部６７
ａが電子放出溝７２の略中央に位置する。したがって、
上記アノ−ド電極７６から反射光を妨げないようにこの
エミッタ電極６７は透明材料で形成されていることが必
要条件になると考えられる。

【０２７４】つぎに、この発明の第２０および第２１の
実施例を図４３および図４４に基づいて説明する。

【０２７５】図４３に示すように、第２０の実施例の電
子放出素子は、前記第１２実施例の電子放出素子と略同
様の構成を有する三極管である。ただし、図に９７で示
す蛍光体に有機ＥＬ（Electro Luminescence）薄膜が採
用されている。有機ＥＬ薄膜９７は、内部にホ−ルと電
子とが供給されると、励起子が生成し、これが基底準位
に戻る際に光を発する。

【０２７６】つまり、この電界電子放出素子は、エミッ
タ電極６７の電子放出部６７ａに電界を印加することで
この電子放出部６７ａから電子を放出させ、この電子を
アノ−ド電極７６側に引き寄せて有機ＥＬ薄膜９７に供
給する。また、高い電界がエミッタ電極６７とアノ−ド
電極７６間に与えられることに伴い、ホ−ルが有機ＥＬ
薄膜９７の内部に供給される。

【０２７７】ここで、アルミキノリノ−ル錯体にクマリ
ン誘導体を添加してなる８−キノリノ−ルＡｌ錯体（Ａ
ｌｑ₃）などのようにホ−ル輸送性のある有機ＥＬ薄膜
９７を選択すれば、発光効率はより向上する。

【０２７８】有機ＥＬ薄膜９７には、カラ−ディスプレ
イに必要な赤、青、緑などの色をもつものが豊富に存在
する。例えば、赤色のための物質にペリノン誘導体など
が在り、青色のための物質にＴＰＤ（トリフェニルアミ
ン誘導体）などが在る。また、緑色のための物質に１２
−フタロペリノン誘導体などがある。

【０２７９】上述のような電子放出素子を一画素として
多数配列し、一画素ごとに赤、青、緑などの色をもつ有
機ＥＬ薄膜９７をパタ−ニングによって区分けすれば、
カラ−表示が可能な平面ディスプレイ装置（平面カラ−
ディスプレイ装置）を得ることができる。

【０２８０】なお、ここでは有機ＥＬ薄膜を用いている
が、無機ＥＬ薄膜を用いても平面カラ−ディスプレイ装
置を得ることができる。ただし、無機ＥＬ薄膜は、有機
ＥＬ薄膜に比べて寿命は長いが発光効率が悪く、発光の
種類が少ないといった欠点を有する。

【０２８１】なお、図４４に示す第２１の実施例は、上
方に曲成された電子放出部６７ａを有するエミッタ電極
６７を採用した電界電子放出素子である。

【０２８２】この電界電子放出素子も、上記蛍光体に有
機ＥＬ薄膜９７を採用している。したがって、上記第２
０の実施例と略同じ効果を得ることができる。

【０２８３】次に、第２２の実施例について図４５を参
照して説明する。

【０２８４】第２２の実施例の電界電子放出素子は、三
極管である。この三極管の動作は、第１２の実施例と略
同じである。すなわち、エミッタ電極６７、６８とゲ−
ト電極６９、７０とに所定の電位差を与えることによっ
て、この図では第１のエミッタ電極６７の電子放出部６
７ａから電子を放出させ、その電子を図に７６で示すア
ノ−ド電極７６の透明導電膜７８に引き寄せることで、
この透明導電膜７８の表面に被着された蛍光体７９を発
光させるようになっている。

【０２８５】ただし、この電界電子放出素子は、電子放
出源側に基板を具備せず、上記エミッタ電極６７、６８
およびゲ−ト電極６９、７０は、上記透明導電膜７８お
よび蛍光体７９と共に上記アノ−ド電極側７６の透明基
板７７に積層される構成となっている。

【０２８６】次に、この電界電子放出素子の製造方法に
ついて図４７を参照して説明する。

【０２８７】まず、上記透明基板７７の表面（下面）
に、透明導電膜７８、蛍光体膜７９、第１の絶縁膜９９
および上記ゲ−ト電極６９、７０を構成する第１の導電
膜１００を例えばスパッタリングにより被着し、順次積
層させる。

【０２８８】なお、このとき、上記蛍光体膜７９と第１
の絶縁膜９９との間に、図に１０１で示すように比較的
エッチングされにくい材質の絶縁材料を被着し、上記蛍
光体膜７９を保護するようにする。なお、この絶縁材料
１０１は、透明であることが好ましい。

【０２８９】次に、上記第１の導電膜１００の表面に第
１のレジスト１０３を塗布し、図４７（ａ）に示すよう
に、この第１のレジスト１０３のパタ−ンニングを行
う。ついで、このパタ−ンニングされた第１のレジスト
１０３をマスクとして上記第２の導電膜をステッパ露光
することで、同図（ｂ）に示すように第１、第２のゲ−
ト電極６９、７０を形成する。

【０２９０】ついで、この第１、第２のゲ−ト電極６
９、７０の表面に第２の絶縁膜１０５および第２の導電
膜１０６を順次積層する。第２の絶縁膜１０５および導
電膜１０６を形成したならば、この第２の導電膜１０６
の表面に第２のレジスト１０７を塗布し、この第２のレ
ジスト１０７をスパッタ露光によりパタ−ンニングす
る。

【０２９１】この露光の際の焦点位置は、レジスト１０
７に合った状態（ジャストフォ−カスの状態）になく、
その焦点位置は上記第２のレジスト１０７の下方にずら
されている。このため、同図（ｄ）に示すように、この
第２のレジスト１０７に残留部１０８が生じ、このレジ
スト１０７のパタ−ンニングされた部位の断面形状は上
端に向かうにしたがって緩やかに狭まるように形成され
る。

【０２９２】なお、露光の焦点位置とレジスト１０７の
パタ−ンニング形状との関係は、前述した第２の実施例
において図９を示して説明したので、ここでは省略す
る。

【０２９３】この後は、上記第２のレジスト１０７をマ
スクとして異方性エッチングを行う。このことで、図４
７（ｅ）、（ｆ）に示すように、上記第２の導電膜１０
６は、第１、第２のエミッタ電極６７、６８に分割され
ると共に、その対向する先端部の下面は円弧状に削られ
円弧面７４、７５が形成される。

【０２９４】このことによって上記第１、第２のエミッ
タ電極６７、６８には、平面視楔状に尖鋭化され（図２
５（ａ）参照）、上記円弧面７４、７５によって厚さ方
向にも尖鋭化された微細線状の電子放出部６７ａ、６８
ａが形成される。なお、この図４７には、上記第１のエ
ミッタ電極６７の電子放出部６７ａのみ図示する。

【０２９５】次に、例えばＨＦを用いたウエットエッチ
ングを行い、図４７（ｇ）に示すように、上記第１、第
２の絶縁膜９９、１０５だけが選択的にエッチングす
る。このことによて、上記蛍光体７９と上記ゲ−ト電極
６９、７０との間に位置する第１の絶縁膜９９、および
このゲ−ト電極６９、７０とエミッタ電極６７、６８と
の間に位置する第２の絶縁膜１００が削られ、電子放出
溝７２が形成される。

【０２９６】なお、上記蛍光体７９の下面は、前述した
エッチングされにくい性質の絶縁材料１０１により保護
されているから、このウエットエッチングの際に削られ
てしまうことが有効に防止される。

【０２９７】これらの工程により、上記第１、第２のゲ
−ト電極６９、７０および第１、第２のエミッタ電極６
８、６９は、この電子放出溝７２内に突出し、この電界
電子放出素子は完成する。

【０２９８】このような構成によれば、上記第１２の実
施例と略同等の効果を得ることができることに加え、電
子放出源側の基板が存在しないので、その分構成を簡略
化でき薄型化を図れる効果がある。

【０２９９】次に、第２３の実施例を図４６を参照して
説明する。なお、第２２の実施例（図４５）と同様の構
成要素には、同一符号を付してその説明は省略する。

【０３００】この第２３の実施例の電界電子放出素子
は、三極管であり、上記第２２の実施例の電界電子放出
素子と略同じ構成を有する。ただし、第１、第２のエミ
ッタ電極６７、６８の電子放出部６７ａ、６８ａ（第２
のエミッタ電極６８の電子放出部６８ａについては図示
せず）が上方に曲成されている点で、上記第２２の実施
例と異なる。

【０３０１】すなわち、この第２３の実施例の電界電子
放出素子では、上記電子放出部６７ａを上方に向かせて
アノ−ド電極に近接対向させ、かつ、この電子放出部６
７ａを上記第１、第２のゲ−ト電極６９、７０とも近接
させることができるので、上記第２２の実施例よりも電
子放出効率が高い構成となっている。

【０３０２】次に、この電界電子放出素子の製造方法を
図４８を参照して説明する。

【０３０３】なお、この電界電子放出素子の製造方法
は、図４７に示す上記第２２の実施例の電界電子放出素
子の製造方法と略同じであるので、異なる工程のみ説明
する。

【０３０４】まず、上記エミッタ電極６７、６８の電子
放出部６７ａ、６８ａを曲成する必要があることから、
図４８（ａ）および（ｃ）において、上記第２の絶縁膜
９９および第２の導電膜１０５を常温と異なった温度条
件（例えば高温）の下で形成する。

【０３０５】すなわち、上記第１、第２の絶縁膜９９、
１０５を形成するためのチャンバ内を常温とは異なった
温度に保つ。なお、上記第１の絶縁膜９９と第２の絶縁
膜１０５の形成温度は同じものとする。

【０３０６】ついで、同図（ｆ）、（ｇ）に示すよう
に、上記第１、第２のエミッタ電極６７、６８および電
子放出溝７２の成形を行ったあと、常温下に戻すと、上
記第２の絶縁膜１０５が収縮することにより上記エミッ
タ電極６７、６８の上面と下面にかかる応力間に差が生
じ、上記エミッタ電極６７、６８の電子放出部６７ａ、
６８ａはその応力差により上方に反るように曲成され
る。なお、図４６には、上記第１のエミッタ電極６７の
電子放出部６７ａのみを図示している。

【０３０７】このことで、上記第２３の実施例の電界電
子放出素子が完成する。

【０３０８】次に、第２４および第２５の実施例につい
て説明する。

【０３０９】この第２４および第２５の実施例の電界電
子放出素子は、前述した第１２および第１３の実施例と
同様に、第１０あるいは第１１の実施例の電界電子放出
素子を電子放出源に適用した三極管である。したがっ
て、上記第１２あるいは第１３の実施例と同一の構成要
素には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【０３１０】第２４の実施例の電界電子放出素子は、図
４９に示すように、第１０の実施例と同一の構成を有す
る電子放出源７５と、この電子放出源７５に対向配置さ
れたアノ−ド電極１１０とからなる。このアノ−ド電極
１１０は、例えば石英ガラス等からなる透明基板７７
と、この透明基板７７の表面に形成された第１〜第３の
透明導電膜片（ＩＴＯ）１１１〜１１３とからなる。第
１〜第３の透明導電膜片１１１〜１１３は所定間隔で離
間して配置されていて、各透明導電膜片１１１〜１１３
の表面にはＲ、Ｇ、Ｂ三色の蛍光体がそれぞれ被着され
ている。そして、第１〜第３の透明導電膜片１１１〜１
１３には、所定の電圧が選択的に印加されるようになっ
ている。

【０３１１】次に、この三極管の動作を説明する。

【０３１２】この三極管においては、各電極６７〜７
０、７６に所定の電圧を印加することで、上記第１のエ
ミッタ電極６７の電子放出部６７ａから電子を放出させ
る。この電子放出部６７ａから放出された電子は上記ア
ノ−ド電極１１０に引き寄せられ上方に向かう。

【０３１３】一方、このアノ−ド電極１１０の上記第１
〜第３の透明導電膜片１１１〜１１３のうち電圧が印加
される導電膜は、発光させる色に応じて決定される。例
えば、第１の透明導電膜１１１に形成された蛍光体
（Ｒ）を発光させたい場合には、上記第１の透明導電膜
１１１にのみ電圧を印加する。

【０３１４】このことで、上記エミッタ電極６７の電子
放出部６７ａから放出された電子は、上記第１の透明導
電膜１１１に引き寄せられる。このことで、この第１の
透明導電膜１１１に形成された蛍光体（Ｒ）を発光させ
ることができる。

【０３１５】また、上記第１の透明電極１１１と第２の
透明電極１１２の両方に電圧を印加すれば、蛍光体
（Ｒ）と蛍光体（Ｇ）とを同時に発光させることもでき
る。

【０３１６】一方、図５０に示す第２５の実施例の電界
電子放出素子は、上記第２４の実施例と略同じ構成を有
する三極管であるが、上記電子放出源７５´に第１１の
実施例を適用するようにしたものである。

【０３１７】このような構成であっても上記第２４の実
施例と略同様の効果を得ることができる。さらに、この
実施例の電子放出部６７ａは、上方を向いており、かつ
上記第１、第２のゲ−ト６９、７０とのギャップを小さ
くすることができるから、電子の放出効率を高めること
ができる。したがって、より動作電圧の低い三極管を得
ることができる。

【０３１８】次に、第２６、第２７の実施例を図５１お
よび図５２を参照して説明する。上記第１１〜第２５の
実施例では、上記第１、第２のエミッタ電極の電子放出
部は交互に位置をずらして形成されていたが、この実施
例では、上記第１、第２のエミッタ電極の電子放出部は
互いに対向して設けられている。

【０３１９】そして、図５１に示す第２６の実施例の電
界電子放出素子の第１、第２のエミッタ電極は厚さ方向
方向にえぐられた電子放出部を具備し、この電子放出部
は、上方に曲成されている。

【０３２０】また、この電界電子放出素子は、上記第
１、第２のエミッタ電極に絶縁層を介して積層され互い
平行に形成された縁部を有する第１、第２のゲ−ト電極
を具備する。

【０３２１】このような構成であっても、上記第１、第
２のエミッタ電極の電子放出部は、上記第１、第２のゲ
−ト電極から電界が印加されることで、上方に向けて電
子を放出することができる。

【０３２２】なお、この第２６の実施例は、第１１の実
施例と比較すると、個々の電子放出部からの電子放出量
は減ってしまうが、上記第１、第２のエミッタ電極の両
方を用いて略同じ位置から電子を放出することができ
る。

【０３２３】一方、図５２に示す第２７の実施例は、こ
の第２６の実施例と異なり、上記電子放出部６７ａ、６
８ａの先端は厚さ方向に尖鋭化されていない。しかし、
このような構成であっても、上記第１、第２のゲ−ト電
極６９、７０と上記電子放出部６７ａ、６８ａとを近付
けることができるので、効率の良い電子放出を行うこと
ができる。

【０３２４】以上、この発明の一実施例として第１〜第
２７の実施例を説明したが、この発明は、上記一実施例
に限定されるものでない。発明の要旨を変更しない範囲
で種々変形可能である。

【０３２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、エミ
ッタ電極を化学増幅系レジストを利用したエッチング方
法あるいは、焦点距離をずらした等方性エッチング方法
により円弧状に削ることで、尖鋭化された電子放出部を
形成すると共にこのエミッタ電極の電子放出部とこの電
子放出部から電子を引き出すゲ−ト電極とを近接させる
ようにした。

【０３２６】また、楔状に尖鋭化されたエミッタ電極の
縁部を厚さ方向に円弧状にえぐることで、電子放出部を
３次元的に尖鋭化するようにした。

【０３２７】また、エミッタ電極とゲ−ト電極とを積層
して形成した場合には、このエミッタ電極の形成条件を
制御することで上記エミッタ電極の電子放出部を上記ゲ
−ト電極側に曲成するようにした。

【０３２８】このような構成によれば、エミッタ電極の
電子放出部をより尖鋭化することができるとと共に、エ
ミッタ電極とゲ−ト電極との間隔をより狭くすることが
できる。

【０３２９】したがって、電界集中係数が増し、電子放
出効率を向上させることができるがから、より小さい駆
動電圧で作動させることができる電界電子放出素子を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明の第１の実施例の電界電子
放出素子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のI −I 線に
沿った断面図。

【図２】（ａ）〜（ｈ）は、同じく、電界電子放出素子
の製造方法を示す工程図。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、同じく、エミッタ−ゲ−ト
間の距離の制御方法を示す工程図。

【図４】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示すフ
ロ−チャ−ト。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、同じく、エミッタ電極の尖
鋭度を説明する説明図。

【図６】（ａ）〜（ｆ）は、この発明の第２の実施例の
電界電子放出素子の製造方法を示す工程図。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、同じく、エミッタ電極とゲ
−ト電極間の距離の制御方法を示す工程図。

【図８】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示すフ
ロ−チャ−ト。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は、同じく、レ−ザ光の焦点位
置とレジスト形状との関係を示す説明図。

【図１０】（ａ）は、この発明の第３の実施例の電界電
子放出素子を示す斜視図、（ｂ）は平面図。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、同じく、第３の実施例の
電界電子放出素子の製造方法を示す工程図。

【図１２】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示す
フロ−チャ−ト。

【図１３】この発明の第４の実施例の電界電子放出素子
を示す縦断面図。

【図１４】（ａ）〜（ｅ）は、同じく、電界電子放出素
子の製造方法を示す工程図。

【図１５】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示す
工程図。

【図１６】（ａ）〜（ｅ）は、この発明の第５の実施例
の電界電子放出素子の製造方法を示す工程図。

【図１７】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示す
工程図。

【図１８】この発明の第６の実施例の電界電子放出素子
を示す断面図。

【図１９】（ａ）〜（ｅ）は、同じく、電界電子放出素
子の製造方法を示す説明図。

【図２０】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示す
説明図。

【図２１】（ａ）〜（ｅ）は、この発明の第７の実施例
の電界電子放出素子の製造方法を示す説明図。

【図２２】同じく、電界電子放出素子の製造方法を示す
説明図。

【図２３】この発明の第８の実施例の電界電子放出素子
を示す平面図。

【図２４】この発明の第９の実施例の電界電子放出素子
を示す平面図。

【図２５】（ａ）は、この発明の第１０の実施例の電界
電子放出素子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＩ−Ｉ
線に沿う縦断面図、（ｃ）は（ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に
沿う縦断面図。

【図２６】同じく、電界電子放出素子の動作を示す説明
図。

【図２７】（ａ）〜（ｅ）は、同じく、電界電子放出素
子の製造方法を示す工程図。

【図２８】（ａ）、（ｂ）は、同じく、電極の配置によ
る電界電子放出素子の電子放出効率の違いを説明する縦
断説明図。

【図２９】（ａ）〜（ｃ）は、同じく、電極の形状によ
る電界電子放出素子の電子放出効率の違いを説明する平
面説明図。

【図３０】この発明の第１１の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図３１】（ａ）〜（ｇ）は、同じく、電界電子放出素
子の製造方法を示す工程図。

【図３２】（ａ）はエミッタ電極を示す平面図、（ｂ）
は電界電子放出素子を示す平面図。

【図３３】（ａ）はエミッタ電極を示す平面図、（ｂ）
は電界電子放出素子を示す平面図。

【図３４】（ａ）〜（ｄ）は、第１０および第１１の実
施例の変形例を示す平面図。

【図３５】この発明の第１２の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図３６】この発明の第１３の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図３７】この発明の第１４の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図３８】この発明の第１５の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図３９】この発明の第１６の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４０】この発明の第１７の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４１】この発明の第１８の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４２】この発明の第１９の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４３】この発明の第２０の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４４】この発明の第２１の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４５】この発明の第２２の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４６】この発明の第２３の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図４７】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の第２２の実施
例の電界電子放出素子の製造方法を示す工程図。

【図４８】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の第２３の実施
例の電界電子放出素子の製造方法を示す工程図。

【図４９】この発明の第２４の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図５０】この発明の第２５の実施例の電界電子放出素
子を示す縦断面図。

【図５１】この発明の第２６の実施例の電界電子放出素
子を示す平面図および縦断面図。

【図５２】この発明の第２７の実施例の電界電子放出素
子を示す平面図および縦断面図。

【図５３】（ａ）〜（ｃ）は、参考文献３の記載の従来
の技術による電界電子放出素子の製造方法を示す工程
図。

【符号の説明】

１…電界電子放出素子、３…基板、５…導電膜、６…ギ
ャップ、７…エミッタ電極、７ａ…電子放出部、８…ゲ
−ト電極、９…電子放出溝、１０…円弧面、２２…エキ
シマレジスト（化学増幅系レジスト、レジスト）、２８
…残留部、３１レジスト、４０…電界電子放出素子、４
２…エミッタ電極、４２ａ電子放出部、４３…ゲ−ト電
極、４６…円弧面、４７…円弧面、５１…レジスト、６
０…電界電子放出素子アレイ、６１…電界電子放出素
子、６２…基板、６７…第１のエミッタ電極、６７ａ…
電子放出部、６８…第２のエミッタ電極、６８ａ…電子
放出部、６９…第１のゲ−ト電極、７０…第２のゲ−ト
電極、７２…電子放出溝、７４…円弧面、７５…レジス
ト、８０…レジスト、７６…アノ−ド電極、７８…透明
導電膜、７９…蛍光体、８７…加速電極、８９…偏向電
極、９０…収束電極、９７…有機ＥＬ薄膜、１１１…第
１の透明導電膜、１１２…第２の透明導電膜、１１３…
第３の透明導電膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子を放出するエミッタ電極と、このエ
ミッタ電極と所定隙間を存して対向配置され、上記エミ
ッタ電極に電界を印加することでこのエミッタ電極の先
端から電子を引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子放
出素子において、上記エミッタ電極は、円弧状にえぐられることで厚さ方
向に尖鋭化された電子放出部を有することを特徴とする
電界電子放出素子。
【請求項２】一面および他面を有する基板と、上記基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層され、
電子を放出するエミッタ電極と、上記基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層され、
エミッタ電極と所定隙間を存して対向配置されると共
に、上記エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ電
極から電子を引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子放
出素子において、上記エミッタ電極は、円弧状にえぐられることで厚さ方
向に尖鋭化された電子放出部を有することを特徴とする
電界電子放出素子。
【請求項３】請求項２記載の電界電子放出素子におい
て、上記エミッタ電極は、厚さ方向に円弧状にえぐられるこ
とで厚さ方向に尖鋭化された電子放出部を有することを
特徴とする電界電子放出素子。
【請求項４】請求項２記載の電界電子放出素子におい
て、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極を上記基板の一
面と平行な方向の寸法を次第に小さくすることで上記基
板の一面と平行な方向に尖鋭化されかつこのエミッタ電
極を厚さ方向に円弧状にえぐられることで厚さ方向にも
尖鋭化された電子放出部を有することを特徴とする電界
電子放出素子。
【請求項５】請求項２記載の電界電子放出素子を製造
する電界電子放出素子の製造方法において、基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層された導電
膜にレジストを塗布する工程と、このレジストの所定の部位に対して露光用光を照射し、
このレジストの上記所定の部位の一部に露光されない残
留部が残るように、このレジストの露光を行う工程と、このレジストおよび上記残留部をマスクとして上記導電
膜を異方性エッチングすることにより、上記導電膜の所
定の部位をエッチング除去してエミッタ電極とゲ−ト電
極とに分割すると共に、上記エミッタ電極の上記ゲ−ト
電極に対向する部分を円弧状にえぐることで厚さ方向に
尖鋭化して電子放出部を形成する工程とを有することを
特徴とする電界電子放出素子の製造方法。
【請求項６】請求項６記載の電界電子放出素子の製造
方法において、上記導電膜に塗布するレジストは化学増幅系レジストで
あることを特徴とする電界電子放出素子の製造方法。
【請求項７】請求項６記載の電界電子放出素子の製造
方法において、上記レジストの露光工程は、露光光の焦
点距離を上記レジストの塗布された位置からずらして行
うことを特徴とする電界電子放出素子の製造方法。
【請求項８】請求項２記載の電界電子放出素子を製造
する電界電子放出素子の製造方法において、基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層された導電
膜に第１のレジストを塗布し露光を行った後、この第１
のレジストをマスクとしてエッチングを行うことで、上
記導電膜をエミッタ電極とゲ−ト電極とに分割する工程
と、上記エミッタ電極とゲ−ト電極とに第２のレジストを塗
布する工程と、この第２のレジストの所定の部位に対して露光用光を照
射し、このレジストの上記所定の部位の一部に露光され
ない残留部が残るように、このレジストの露光を行う工
程と、この第２のレジストおよび上記残留部をマスクとして上
記導電膜を異方性エッチングすることにより、上記エミ
ッタ電極の上記ゲ−ト電極に対向する部分を円弧状にえ
ぐることで厚さ方向に尖鋭化し、電子放出部を形成する
工程とを有することを特徴とする電界電子放出素子の製
造方法。
【請求項９】請求項２記載の電界電子放出素子におい
て、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極の先端から面内
方向にえぐられることで上記基板側とその反対側とに厚
さ方向に尖鋭化された一対の電子放出部を有することを
特徴とする電界電子放出素子。
【請求項１０】請求項９記載の電界電子放出素子を製
造する電界電子放出素子の製造方法において、基板の一面側に絶縁層を含む層を介して積層された導電
膜に第１のレジストを塗布し露光を行った後、この第１
のレジストをマスクとして等方性エッチングを行うこと
で、上記導電膜をエミッタ電極とゲ−ト電極とに分割す
る工程と、異方性エッチングを行うことで、上記エミッタ電極をそ
の先端から面内方向に円弧状にえぐり、上記基板側とそ
の反対側とに厚さ方向に尖鋭化された一対の電子放出部
を成形する工程とを有することを特徴とする電界電子放
出素子の製造方法。
【請求項１１】一面および他面を有する基板と、上記基板の一面側に第１の絶縁層を介して積層され、電
子を放出するエミッタ電極と、上記エミッタ電極に第２の絶縁層を介して積層されると
共に、上記エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ
電極から電子を引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子
放出素子において、上記エミッタ電極は、上記ゲ−ト電極側に曲成されてい
ると共に上記ゲ−ト電極から電界が印加されることで電
子を放出する電子放出部を有することを特徴とする電界
電子放出素子。
【請求項１２】一面および他面を有する基板と、上記基板の一面側に第１の絶縁層を介して積層され、電
子を放出するエミッタ電極と、上記エミッタ電極に第２の絶縁層を介して積層されると
共に、上記エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ
電極から電子を引き出すゲ−ト電極とを有する電界電子
放出素子において、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極を円弧状にえぐ
られることで厚さ方向に尖鋭化されると共に上記ゲ−ト
電極から電界が印加されることで電子を放出する電子放
出部を有することを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項１３】請求項１２記載の電界電子放出素子に
おいて、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極を厚さ方向に円
弧状にえぐられることで厚さ方向に尖鋭化されると共に
上記ゲ−ト電極側に曲成されこのゲ−ト電極から電界が
印加されることで電子を放出する電子放出部を有するこ
とを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項１４】請求項１２記載の電界電子放出素子に
おいて、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極を厚さ方向に円
弧状にえぐられることで厚さ方向にも尖鋭化されかつこ
のエミッタ電極を上記基板の一面と平行な方向の寸法を
次第に小さくすることで上記基板の一面と平行な方向に
も尖鋭化された電子放出部を有することを特徴とする電
界電子放出素子。
【請求項１５】請求項１２記載の電界電子放出素子に
おいて、上記ゲ−ト電極は、上記電子放出部を囲む所定の形状の縁部を有することを
特徴とする電界電子放出素子。
【請求項１６】請求項１２記載の電界電子放出素子に
おいて、上記ゲ−ト電極は、上記基板の一面と平行な方向に所定
隙間を存して分割され、各々上記電子放出部に電界を印
加する第１、第２のゲ−ト電極を有することを特徴とす
る電界電子放出素子。
【請求項１７】請求項１６記載の電界電子放出素子に
おいて、上記第１、第２のゲ−ト電極のいずれか一方は、上記電
子放出部を囲む所定の形状の縁部を有することを特徴と
する電界電子放出素子。
【請求項１８】請求項１２記載の電界電子放出素子に
おいて、上記エミッタ電極は、上記基板の一面と平行な方向に所
定隙間を存して分割された第１、第２のエミッタ電極を
有し、上記電子放出部は、上記第１のエミッタ電極に設けられ
た第１の電子放出部と第２のエミッタ電極に設けられた
第２の電子放出部とを有し、この第１の電子放出部と第２の放出部は、上位基板の一
面と平行な方向に沿って所定間隔で交互に設けられてい
ることを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項１９】請求項１２記載の電界電子放出素子を
製造する電界電子放出素子の製造方法において、基板の一面側に第１の絶縁層、第１の導電層、第２の絶
縁層および第２の導電層を順次積層し、この第２の絶縁
層にレジストを塗布する工程と、このレジストの所定の部位に対して露光用光を照射し、
このレジストの上記所定の部位の一部に露光されない残
留部が残るように、このレジストの露光を行う工程と、このレジストおよび上記残留部をマスクとして上記第１
の絶縁層、第１の導電層、第２の絶縁層および第２の導
電層を異方性エッチングすることにより、上記第２の導
電層の所定の部位をエッチング除去してゲ−ト電極を成
形し、上記第１の導電層の所定の部位をエッチング除去
してエミッタ電極を成形すると共に、このエミッタ電極
を厚さ方向に円弧状にえぐることで尖鋭化して電子放出
部を形成する工程とを有することを特徴とする電界電子
放出素子の製造方法。
【請求項２０】請求項１９記載の電界電子放出素子の
製造方法において、上記第２の導電膜に塗布するレジス
トは化学増幅系レジストであることを特徴とする電界電
子放出素子の製造方法。
【請求項２１】請求項１９記載の電界電子放出素子の
製造方法において、上記レジストの露光工程は、露光光
の焦点距離を上記レジストの塗布された位置からずらし
て行うことを特徴とする電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２２】請求項１２記載の電界電子放出素子を
製造する電界電子放出素子の製造方法において、基板の一面側に第１の絶縁層および第１の導電層を順次
積層し、この第１の導電層に第１のレジストを塗布する
工程と、この第１のレジストの所定の部位に対して露光用光を照
射し、このレジストの上記所定の部位の一部に露光され
ない残留部が残るように、このレジストの露光を行う工
程と、このレジストおよび上記残留部をマスクとして上記導電
膜を異方性エッチングすることにより、上記導電膜の所
定の部位をエッチング除去してエミッタ電極を成形する
と共に、上記エミッタ電極を円弧状にえぐることで厚さ
方向に尖鋭化して電子放出部を形成する工程と上記エミ
ッタ電極に第２の絶縁層、第２の導電層を順次積層した
後、この第２の導電層に第２のレジストを塗布する工程
と、この第２のレジストの所定の部位に露光用光を照射し、
このレジストを露光する工程と、この第２のレジストをマスクとして、上記第２の導電膜
をエッチングすることで、上記第２の導電膜の所定の部
位をエッチング除去してゲ−ト電極を成形する工程と、上記第１、第２の絶縁層の上記エミッタ電極およびゲ−
ト電極の周囲に位置する部位を選択的にエッチングする
工程と、を有することを特徴とする電界電子放出素子の製造方
法。
【請求項２３】請求項２２記載の電界電子放出素子の
製造方法において、上記第１の導電膜に塗布する第１の
レジストは化学増幅系レジストであることを特徴とする
電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２４】請求項２１記載の電界電子放出素子の
製造方法において、上記第１のレジストの露光工程は、
露光光の焦点距離を上記レジストの塗布された位置から
ずらして行うことを特徴とする電界電子放出素子の製造
方法。
【請求項２５】請求項１２または請求項１３記載の電
界電子放出素子を製造する電界電子放出素子の製造方法
において、上記第１の絶縁層と、第２の絶縁層の成形条件を異なら
せ、この第１、第２の絶縁層に挟まれたエミッタ電極に
内部残留応力を生じさせることで、このエミッタ電極の
電子放出部を曲成させる工程を有することを特徴とする
電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２６】請求項２５記載の電界電子放出素子の
製造方法において、上記異ならせる成形条件は、温度条件であることを特徴
とする電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２７】一面および他面を有する第１の基板
と、電子を放出するエミッタ電極と、上記エミッタ電極と絶縁層を介して積層されると共に、
上記エミッタ電極に電界を印加してこのエミッタ電極か
ら電子を引き出すゲ−ト電極とこのエミッタ電極と絶縁
層を介して積層されると共に、上記エミッタ電極から放
出された電子を受けるアノ−ド電極とを有する電界電子
放出素子において、上記エミッタ電極は、このエミッタ電極を円弧状にえぐ
られることで厚さ方向に尖鋭化されると共に上記ゲ−ト
電極から電界が印加されることで電子を放出する電子放
出部を有することを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項２８】請求項２７記載の電界電子放出素子に
おいて、上記アノ−ド電極は、上記エミッタ電極およびゲ−ト電
極に対向する側に積層された蛍光体を有し、上記エミッタ電極の電子放出部から放出した電子を上記
蛍光体に供給することでこの蛍光体を発光させることを
特徴とする電界電子放出素子。
【請求項２９】請求項２８記載の電界電子放出素子を
集積化してなることを特徴とする平面ディスプレイ装
置。
【請求項３０】請求項２９記載の平面ディスプレイ装
置において、上記蛍光体として有機ＥＬ素子を用いカラ−表示を可能
としたことを特徴とする平面ディスプレイ装置。
【請求項３１】基板と、この基板上に設けられた平面
型のエミッタ電極と、このエミッタ電極に間隙を介して
対向するゲ−ト電極とを備えた電界電子放出素子におい
て、前記エミッタ電極が前記ゲ−ト電極の側に突出するにつ
れて、前記エミッタ電極の突出方向に対して前記基板側
とは逆側に前記エミッタ電極の厚さが薄く変化している
ことを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項３２】エミッタ電極がゲ−ト電極の側に突出
するにつれて、前記エミッタ電極の突出方向に対して前
記基板側にも前記エミッタ電極の厚さが薄く変化してい
ることを特徴とする請求項３１に記載の電界電子放出素
子。
【請求項３３】基板と、この基板上に設けられた平面
型のエミッタ電極と、このエミッタ電極に間隙を介して
対向するゲ−ト電極とを備えた電界電子放出素子におい
て、前記ゲ−ト電極が前記エミッタ電極の側に突出するにつ
れて、前記ゲ−ト電極の突出方向に対して前記基板側と
は逆側にも前記ゲ−ト電極の厚さが薄く変化しているこ
とを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項３４】ゲ−ト電極がエミッタ電極の側に突出
するにつれて、前記ゲ−ト電極の突出方向に対して前記
基板側にも前記ゲ−ト電極の厚さが薄く変化しているこ
とを特徴とする請求項３３に記載の電界電子放出素子。
【請求項３５】エミッタ電極がゲ−ト電極の側に突出
するにつれて、前記エミッタ電極の突出方向に対して前
記基板側に前記エミッタ電極の厚さが薄く変化している
ことを特徴とする請求項３４に記載の電界電子放出素
子。
【請求項３６】請求項３１に記載のエミッタ電極と、
請求項３３に記載のゲ−ト電極とを組み合わせてなるこ
とを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項３７】請求項３１に記載のエミッタ電極と、
請求項３５に記載のゲ−ト電極とを組み合わせてなるこ
とを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項３８】請求項３２に記載のエミッタ電極と、
請求項３４に記載のエミッタ電極とを組み合わせてなる
ことを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項３９】エミッタ電極の平面形状は楔形である
ことを特徴とする請求項３１又は請求項３２に記載の電
界電子放出素子。
【請求項４０】基板と、この基板上に設けられた平面
型のエミッタ電極と、このエミッタ電極に間隙を介して
対向するゲ−ト電極とを備えた電界電子放出素子の製造
方法において、導電膜にレジストを塗布する工程と、このレジストに残
留部が残るように露光する工程と、前記レジストをマス
クとして前記導電膜を異方性エッチングする工程とを具
備したことを特徴とする電界電子放出素子の製造方法。
【請求項４１】レジストは化学増幅系レジストである
ことを特徴とする請求項４０に記載の電界電子放出素子
の製造方法。
【請求項４２】レジストは焦点距離をずらして露光さ
れることを特徴とする請求項４０に記載の電界電子放出
素子の製造方法。
【請求項４３】基板と、この基板上に設けられた平面
型のエミッタ電極と、このエミッタ電極に間隙を介して
対向するゲ−ト電極とを備えた電界電子放出素子の製造
方法において、導電膜にレジストを塗布する工程と、前記レジストと前
記導電膜とを異方性エッチングする工程と、前記レジス
トをマスクとして前記導電膜を等方性エッチングする工
程とを具備したことを特徴とする電界電子放出素子の製
造方法。
【請求項４４】請求項４３に記載の電界電子放出素子
の製造方法を行った後に請求項４１に記載の電界電子放
出素子の製造方法を行うことを特徴とする電界電子放出
素子の製造方法。
【請求項４５】請求項４３に記載の電界電子放出素子
の製造方法を行った後に請求項４２に記載の電界電子放
出素子の製造方法を行うことを特徴とする電界電子放出
素子の製造方法。
【請求項４６】基板と、この基板上に設けられた平面
型のエミッタ電極と、このエミッタ電極に間隙を介して
対向するゲ−ト電極とを備えた電界電子放出素子の製造
方法において、導電膜に第１のレジストを塗布する工程と、この第１の
レジストと前記導電膜とを異方性エッチングする工程
と、前記導電膜に第２のレジストを塗布する工程と、こ
の第２のレジストを残留部が残るように露光する工程
と、前記第２のレジストをマスクとして前記導電膜を異
方性エッチングする工程とを具備したことを特徴とする
電界電子放出素子の製造方法。
【請求項４７】第２のレジストは化学増幅系レジスト
であることを特徴とする請求項４６に記載の電界電子放
出素子の製造方法。
【請求項４８】第２のレジストは焦点距離をずらして
露光されることを特徴とする請求項４６に記載の電界電
子放出素子の製造方法。