(57)【要約】【課題】異常放電を一層確実に抑制し得る構造を有するアノード電極を備えた冷陰極電界電子放出表示装置を提供する。【解決手段】冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおけるアノード電極２０は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニット２１から構成されており、各アノード電極ユニットは、１本の給電線２２を介してアノード電極制御回路４３に接続されており、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差をＶA（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット間のギャップ長をＬg（単位：μｍ）としたとき、ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）を満足し、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットの面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０を満足する。【選択図】  図１
2008066313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、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、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、１本の給電線、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、アルミニウムから成ると共に、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
各アノード電極ユニットは、該給電線を介してアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差をＶA（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット間のギャップ長をＬg（単位：μｍ）としたとき、
ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）
を満足し、
アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットの面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
を満足することにより、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間で放電が生じたときに、各放電毎に１．０８×１０-7グラムを越えるアノード電極ユニットの部分が蒸発しないことを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項２】
アノード電極ユニット間には、抵抗体層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項３】
給電線との接続部を除いたアノード電極ユニットの部分において、隣接するアノード電極ユニットに対向していないアノード電極ユニットの縁部分は、抵抗体層で被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項４】
蛍光体層と基板との間には、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項５】
１画素を構成する単位蛍光体層の複数が直線状に配列されており、
直線状に配列された複数の単位蛍光体層から構成された列と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノードパネルに設けられたアノード電極に特徴を有する冷陰極電界電子放出表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機や情報端末機器に用いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（ＣＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置への移行が検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィールドエミッションディスプレイ）を例示することができる。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジョン受像機に適用するには、高輝度化や大型化に未だ課題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づき固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合がある）を利用しており、高輝度及び低消費電力の点から注目を集めている。
【０００３】
図２９及び図４に、電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合がある）の一例を示す。尚、図２９は従来の表示装置の模式的な一部端面図であり、図４はカソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図である。
【０００４】
図２９に示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ）と、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリックス状に配列されている。
【０００５】
一方、アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板３０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層３１（３１Ｒ，３１Ｂ，３１Ｇ）と、その上に形成されたアノード電極２２０から構成されている。アノード電極２２０は有効領域を覆う１枚のシート状の形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。アノード電極制御回路４３とアノード電極２２０との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗体Ｒ0（図示した例では抵抗値１０ＭΩ）が配設されている。この抵抗体Ｒ0は、基板外に配設されている。
【０００６】
１画素は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極１３との重複領域に設けられた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、蛍光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３０上にはブラックマトリックス３２が形成されている。また、ブラックマトリックス３２の上には隔壁３３が形成されている。
【０００７】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域と蛍光体層３１とが対向するように配置し、周縁部において枠体３５を介して接合することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域には、真空排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封じ切られたチップ管（図示せず）が接続されている。即ち、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とによって囲まれた空間は真空となっている。
【０００８】
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４１から印加され、ゲート電極１３には相対的に正電圧がゲート電極制御回路４２から印加され、アノード電極２２０にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路４３から印加される。かかる表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極１１にカソード電極制御回路４１から走査信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４２からビデオ信号を入力する。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２２０に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突する。その結果、蛍光体層３１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。
【０００９】
本出願人は、特開２００１−２４３８９３において、アノード電極が複数のアノード電極ユニットから構成された表示用パネルを提案している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２４３８９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、このような表示装置においては、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの間の距離は高々１ｍｍ程度しかなく、カソードパネルの電界放出素子と、アノードパネルＡＰのアノード電極２２０との間で異常放電（真空アーク放電）が発生し易い。異常放電が発生すると、表示品質が著しく損なわれるだけでなく、電界放出素子やアノード電極２２０に損傷が発生する。
【００１２】
真空空間中における放電の発生機構においては、先ず、強電界下における電界放出素子からの電子やイオンの放出がトリガーとなって小規模な放電が発生する。そして、アノード電極制御回路４３からアノード電極２２０へエネルギーが供給されてアノード電極２２０の温度が局所的に上昇したり、アノード電極２２０の内部の吸蔵ガスの放出、あるいはアノード電極２２０を構成する材料そのものの蒸発が生ずることによって、小規模な放電が大規模な放電へ成長すると考えられている。アノード電極制御回路４３以外にも、アノード電極２２０と電界放出素子との間に形成される静電容量に基づき生じたエネルギーが、大規模な放電への成長を促すエネルギー供給源となる可能性がある。
【００１３】
異常放電（真空アーク放電）を抑制するには、放電のトリガーとなる電子やイオンの放出を抑制することが有効であるが、そのためには極めて厳密なパーティクル管理が必要となる。このような管理をアノードパネルＡＰの製造プロセス、あるいは、アノードパネルＡＰを組み込んだ表示装置の製造プロセスにおいて実行することには、多大な技術的困難が伴う。
【００１４】
また、特開２００１−２４３８９３にて提案したアノード電極ユニットは、小規模な放電が大規模な放電へと成長することへの抑制に効果があるものの、まだ改善の余地があることが判明した。
【００１５】
従って、本発明の目的は、小規模な放電が大規模な放電へと成長することを一層確実に抑制し得る構造を有するアノード電極を備えた冷陰極電界電子放出表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、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、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、１本の給電線、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
各アノード電極ユニットは、該給電線を介してアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差をＶA（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット間のギャップ長をＬg（単位：μｍ）としたとき、
ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）
を満足することを特徴とする。
【００１７】
尚、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは又、後述する本発明の第３の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極ユニット間のキャップ長Ｌgは、アノード電極ユニットの位置に依存せずに一定としてもよいし、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。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、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、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、１本の給電線、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
各アノード電極ユニットは、該給電線を介してアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットの面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
を満足することを特徴とする。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、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、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
アノード電極ユニット間には抵抗体層が形成されており、
１つのアノード電極ユニットがアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差をＶA（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット間のギャップ長をＬg（単位：μｍ）としたとき、
ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）
を満足することを特徴とする。
【００２０】
上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、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、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
アノード電極ユニット間には抵抗体層が形成されており、
１つのアノード電極ユニットがアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットの面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
を満足することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第３の態様若しくは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極ユニットは抵抗体層を介して直列に接続されており、複数のアノード電極ユニットの内の１つがアノード電極制御回路に接続されている。このアノード電極制御回路に接続されているアノード電極ユニットが、直列に接続されたアノード電極ユニットのどの位置に位置するかは、本質的に任意であり、例えば、直列に接続されたアノード電極ユニットの中央に位置するアノード電極ユニットとすることもできるし、直列に接続されたアノード電極ユニットの端部に位置するアノード電極ユニットとすることもできる。
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、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、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
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と冷陰極電界電子放出素子との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニットが局所的に蒸発しない大きさであることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、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と冷陰極電界電子放出素子との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、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の部分が蒸発しない大きさであることが好ましい。
【００２４】
本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極ユニット間の放電発生を抑止するために、アノード電極ユニット間に抵抗体層が形成されていることが好ましい。尚、このような本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置を、便宜上、本発明の第１Ａの態様、第２Ａの態様あるいは第５Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置と呼ぶ。
【００２５】
本発明の第１Ａの態様、第２Ａの態様あるいは第５Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置を含む本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、あるいは又、本発明の第３の態様若しくは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、隣接するアノード電極ユニットに対向していないアノード電極ユニットの縁部分は、抵抗体層で被覆されていることが、アノード電極ユニットの係る縁部分からの小規模な放電が大規模な放電へと成長することを防止するといった観点から好ましい。
【００２６】
本発明の第１Ａの態様、第２Ａの態様を含む本発明の第１の態様、第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、各アノード電極ユニットと給電線との間に隙間が設けられており、各アノード電極ユニットと給電線とは抵抗部材を介して接続されている構成とすることが一層好ましい。尚、このような抵抗部材を、便宜上、第１の抵抗部材と呼ぶ場合がある。第１の抵抗部材を設けることによって、放電発生時にアノード電極制御回路からのエネルギー供給を一時的に停止することができる。
【００２７】
そして、この場合、更には、抵抗値がｒ0の抵抗体層が形成されている場合、抵抗部材（第１の抵抗部材）の抵抗値をｒ1としたとき、３０ｒ0≦ｒ1≦１００ｒ0を満足することが好ましい。更には、給電線は、第２の抵抗部材を介して直列に接続されたＭ個（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）の給電線ユニットから構成されており、１つの給電線ユニットは１個あるいは２個以上のアノード電極ユニットに接続されている構成とすることが好ましく、更には、１０Ｍ≦Ｎ≦１００Ｎであることが一層好ましい。尚、これらの構成を、本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置に対して適用することができる。給電線を複数の給電線ユニットから構成すれば、給電線ユニットの面積を小さくすることができるが故に、給電線と冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因した給電線の損傷発生（例えば、給電線の局所的な蒸発）を抑止することができる。
【００２８】
尚、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、給電線ユニットの面積をＳ’（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
好ましくは、
（ＶA／７）2×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電線ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因した給電線ユニットの損傷発生（例えば、給電線ユニットの局所的な蒸発）を一層確実に防止するといった観点から望ましい。尚、それぞれの給電線ユニットの大きさは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２９】
また、給電線や給電線ユニットの縁部分からの小規模な放電が大規模な放電へと成長することを防止するといった観点から、給電線や給電線ユニットの縁部分を抵抗体薄膜で被覆しておくことが好ましい。あるいは又、給電線や給電線ユニットを抵抗体薄膜で被覆してもよい。
【００３０】
本発明の第１Ａの態様、第２Ａの態様、第５Ａの態様を含む本発明の第１の態様〜第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置（以下、これらを総称して、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置と呼ぶ場合がある）にあっては、蛍光体層と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されている構成とすることが好ましく、更には、１画素（１ピクセル）を構成する単位蛍光体層の複数が直線状に配列されており、直線状に配列された複数の単位蛍光体層から構成された列と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されている構成とすることが一層好ましい。即ち、直線状に配列された単位蛍光体層の列の総数をｎ列としたとき、ストライプ状の透明電極の本数は、最大、ｎである。直線状に配列された単位蛍光体層の列の複数と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されている構成とすることもできる。このように、透明電極を設けることによって、蛍光体層の過剰な帯電を確実に防止することができ、過剰な帯電による蛍光体層の劣化を抑制することができる。そして、このような構造の透明電極を設けることによって、冷陰極電界電子放出表示装置の試作時の設計変更に容易に対処可能となる。カラー表示の場合、直線状に配列された単位蛍光体層の１列は、全てが赤色発光単位蛍光体層で占められた列、緑色発光単位蛍光体層で占められた列、及び、青色発光単位蛍光体層で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光単位蛍光体層、緑色発光単位蛍光体層、及び、青色発光単位蛍光体層が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、単位蛍光体層とは、表示用パネル上において１つの輝点を生成する蛍光体層であると定義する。また、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光単位蛍光体層、１つの緑色発光単位蛍光体層、及び、１つの青色発光単位蛍光体層の集合から構成され、１サブピクセルは、１つの単位蛍光体層（１つの赤色発光単位蛍光体層、あるいは、１つの緑色発光単位蛍光体層、あるいは、１つの青色発光単位蛍光体層）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つの単位蛍光体層を覆うアノード電極ユニットの部分の大きさを意味する。
【００３１】
本発明の第１Ａの態様を含む本発明の第１の態様、本発明の第３の態様、本発明の第５Ａの態様を含む本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットが溶融するといったアノード電極ユニットの損傷規模の拡大を防止するために、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットの面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
を満足することが好ましく、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足することが一層好ましい。
【００３２】
また、本発明の第２Ａの態様を含む本発明の第２の態様、第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足することが一層好ましい。
【００３３】
アノード電極ユニットに凹凸が存在し、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離ｄが一定でない場合、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の最短距離をｄとする。
【００３４】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極制御回路出力電圧は、通常、一定である。一方、冷陰極電界電子放出表示装置の動作方式は、（１）カソード電極に印加する電圧を一定とし、ゲート電極に印加する電圧を変化させる方式、（２）カソード電極に印加する電圧を変化させ、ゲート電極に印加する電圧を一定とする方式、（３）カソード電極に印加する電圧を変化させ、且つ、ゲート電極に印加する電圧も変化させる方式がある。アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差ＶAを、（１）の場合にあっては、アノード電極制御回路出力電圧とカソード電極印加電圧との間の電位差とすればよいし、（２）及び（３）の場合にあっては、アノード電極制御回路出力電圧とカソード電極印加電圧との間の電位差の最大値とすればよい。
【００３５】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極は、少なくとも蛍光体層上に形成されていればよく、蛍光体層が形成されていない基板上に延在して形成されていてもよい。具体的には、アノード電極は、全体として、実際の表示部分として機能する有効領域を少なくとも覆っている。有効領域の周囲は、周辺回路の収容や表示画面の機械的支持等、有効領域の機能を支援する無効領域である。アノード電極ユニットの外形形状は、本質的には任意の形状とすることができるが、加工の容易性等から、矩形形状（ストライプ状）であることが好ましい。矩形形状のアノード電極ユニットの延在方向は、有効領域を矩形と考えた場合、長手方向であっても短手方向であってもよい。
【００３６】
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単位蛍光体層の列の総数を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スの数に１を加えた数とすることができる。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。
【００３７】
抵抗体層の抵抗値ｒ0として、１×１０Ω乃至１×１０3Ω、好ましくは１×１０Ω乃至２×１０2Ωを例示することができる。
【００３８】
抵抗部材の抵抗値は、通常の表示動作時にアノード電流による電圧降下が生じても表示輝度に殆ど影響が現れない程度に小さく、しかも、小規模な放電の発生時には、給電線を通じたアノード電極制御回路からアノード電極ユニットへのエネルギー供給を一時的に遮断し得る程度に大きい値に選択する。かかる条件を満たす限りにおいて、抵抗値を数十ｋΩ〜１ＭΩの範囲で選択することができるが、抵抗部材（第１の抵抗部材）の抵抗値ｒ1と抵抗体層の抵抗値ｒ0は、上述の関係を満足することが好ましい。
【００３９】
第１の抵抗部材、第２の抵抗部材として、チップ抵抗、あるいは、抵抗体薄膜を挙げることができる。また、抵抗体層、あるいは、第１の抵抗部材や第２の抵抗部材を構成する抵抗体薄膜の構成材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料；ＳｉＮ；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；ＩＴＯを挙げることができる。
【００４０】
給電線や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材は、無効領域上に形成すればよい。そして、給電線の端部やアノード電極ユニットの端部に接続端子を設け、この接続端子を配線を介してアノード電極制御回路に接続すればよい。
【００４１】
アノード電極ユニットと給電線とは、共通の導電材料層を用いて蛍光体層及び基板上に形成することができる。一例として、或る導電材料から成る導電材料層を基板上に形成し、この導電材料層をパターニングしてアノード電極ユニットと給電線とを同時に形成することができる。あるいは、アノード電極ユニットと給電線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の蒸着やスクリーン印刷を行うことにより、蛍光体層と基板との上にアノード電極ユニットと給電線とを同時に形成することもできる。尚、抵抗体層や抵抗部材も同様の方法で形成することができる。即ち、或る抵抗体材料から抵抗体層や抵抗部材を形成し、この抵抗体層や抵抗部材をパターニングしてもよいし、あるいは、抵抗体層や抵抗部材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を蒸着又はスクリーン印刷することにより、抵抗体層や抵抗部材を形成してもよい。
【００４２】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と称する）は、より具体的には、例えば、
（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と、
（Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（Ｃ）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と、
（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部と、
（Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、
から構成されている。
【００４３】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置における電界放出素子の型式は、特に限定されず、スピント型素子、エッジ型素子、平面型素子、扁平型素子、クラウン型素子のいずれであってもよい。尚、カソード電極及びゲート電極はストライプ形状を有し、カソード電極の射影像と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。更には、電界放出素子には収束電極が備えられていてもよい。
【００４４】
尚、電界放出素子として、上述の各型式の他に、表面伝導型電子放出素子と通称される素子も知られており、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置に適用することができる。表面伝導型電子放出素子においては、例えばガラスから成る基板上に酸化錫（ＳｎＯ2）、金（Ａｕ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）／酸化錫（ＳｎＯ2）、カーボン、酸化パラジウム（ＰｄＯ）等の材料から成り、微小面積を有する薄膜がマトリクス状に形成され、各薄膜は２つの薄膜片から成り、一方の薄膜片に行方向配線、他方の薄膜片に列方向配線が接続されている。一方の薄膜片と他方の薄膜片との間には数ｎｍのギャップが設けられている。行方向配線と列方向配線とによって選択された薄膜においては、ギャップを介して薄膜から電子が放出される。
【００４５】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置における基板として、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。カソードパネルを構成する支持体も、基板と同様の構成とすることができる。
【００４６】
アノード電極ユニット、給電線、カソード電極、ゲート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）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）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物、あるいはシリコン（Ｓｉ）等の半導体を例示することができる。これらを作製、形成するには、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気メッキ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜形成技術により、上述の構成材料から成る薄膜を被成膜体上に形成する。このとき、薄膜を被成膜体の全面に形成した場合には、公知のパターニング技術を用いて薄膜をパターニングし、各部材を形成する。また、薄膜を形成する前の被成膜体上に予めレジストパターンを形成しておけば、リフトオフ法による各部材の形成が可能である。更に、アノード電極ユニットや給電線、カソード電極、ゲート電極の形状に応じた開口部を有するマスクを用いて蒸着を行ったり、かかる開口部を有するスクリーンを用いてスクリーン印刷を行えば、成膜後のパターニングは不要である。
【００４７】
電界放出素子を構成する絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料、ＳｉＮ、ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。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。
【００４８】
透明電極は、例えば、ＩＴＯや酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンから構成すればよい。
【００４９】
蛍光体層は、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、蛍光体層の配列様式は、ドットマトリクス状であっても、ストライプ状であってもよい。尚、ドットマトリクス状やストライプ状の配列様式においては、隣り合う蛍光体層の間の隙間がコントラスト向上を目的としたブラックマトリックスで埋め込まれていてもよい。
【００５０】
アノードパネルには、更に、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された二次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止するための、あるいは又、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された二次電子が隔壁を越えて他の蛍光体層に向かって侵入したとき、これらの電子が他の蛍光体層と衝突することを防止するための、隔壁が、複数、設けられていることが好ましい。
【００５１】
隔壁の平面形状として、格子形状（井桁形状）、即ち、１画素（１ピクセル）に相当する、例えば平面形状が略矩形（ドット状）の蛍光体層の四方を取り囲む形状を挙げることができ、あるいは、略矩形あるいはストライプ状の蛍光体層の対向する二辺と平行に延びる帯状形状あるいはストライプ形状を挙げることができる。隔壁を格子形状とする場合、１つの蛍光体層の領域の四方を連続的に取り囲む形状としてもよいし、不連続に取り囲む形状としてもよい。隔壁を帯状形状あるいはストライプ形状とする場合、連続した形状としてもよいし、不連続な形状としてもよい。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁の頂面の平坦化を図ってもよい。
【００５２】
蛍光体層からの光を吸収するブラックマトリックスが蛍光体層と蛍光体層との間であって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。ブラックマトリックスを構成する材料として、蛍光体層からの光を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。
【００５３】
カソードパネルとアノードパネルとを周縁部において接合する場合、接合は接着層を用いて行ってもよいし、あるいは、ガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜選択することにより、接着層のみを使用する場合に比べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融点が１２０〜４００゜Ｃ程度の所謂低融点金属材料を用いてもよい。かかる低融点金属材料としては、Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ80Ａｇ20（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、表示部分として機能する有効領域以外の領域）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。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置においては、放電のトリガーそのものを抑制するのではなく、たとえ小規模な放電が発生しても、小規模な放電を大規模な放電にまで成長させないように、アノード電極と冷陰極電界電子放出素子との間に発生するエネルギーを抑制することを基本的な考え方としている。アノード電極を有効領域のほぼ全面に亙って形成する代わりに、より小さい面積を有するアノード電極ユニットに分割した形で形成するので、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の静電容量を減少させ、発生するエネルギーを低減することができる。その結果、放電によるアノード電極ユニットにおける損傷の大きさを効果的に小さくすることが可能となる。
【００５７】
しかも、本発明の第１の態様あるいは第３の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）を満足することによって、アノード電極ユニット間における放電の発生を確実に低減できる結果、このような放電に起因したアノード電極ユニットの蒸発といったアノード電極ユニットの恒久的な損傷発生を十分に低減することができる。また、本発明の第２の態様あるいは第４の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０を満足することによって、また、本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極ユニットの大きさを規定することによって、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間での放電によるアノード電極ユニットの蒸発といったアノード電極ユニットの恒久的な損傷発生を十分に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、図面を参照して、発明の実施例（以下、実施例と略称する）に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００５９】
実施例１は、本発明の第１の態様、第２の態様及び第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単に、表示装置と略称する）に関する。
【００６０】
アノード電極の模式的な平面図を図１に示し、図１の線Ａ−Ａに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図を図２の（Ａ）に示し、図１の線Ｂ−Ｂに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図を図２の（Ｂ）に示す。また、実施例１の表示装置の模式的な一部端面図を図３に示し、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図を図４に示す。更には、蛍光体層等の配列を、模式的な部分的平面図として、図５〜図８に例示する。尚、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層等の配列を、図７あるいは図８に示す構成としている。
【００６１】
この表示装置は、カソード電極１１、ゲート電極１３及び電子放出部１５から構成された冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）を複数備えたカソードパネルＣＰと、アノードパネルＡＰとが、それらの周縁部で接合されて成る。
【００６２】
図３に示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ）と、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリックス状に配列されている。
【００６３】
一方、アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板３０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ，青色発光蛍光体層３１Ｂ，緑色発光蛍光体層３１Ｇ）と、１本の給電線２２と、その上に形成されたアノード電極２０から構成されている。アノード電極２０は、全体として、矩形の有効領域（大きさ：７０ｍｍ×１１０ｍｍ）を覆う形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。そして、アノード電極２０は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２であり、実施例１においては２００個）のアノード電極ユニット２１から構成されている。直線状に配列された単位蛍光体層３１の列の総数ｎとＮとの関係は、ｎ＝２０Ｎである。Ｎ個のアノード電極ユニット２１は、１本の給電線２２を介してアノード電極制御回路４３に接続されている。給電線２２も、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。
【００６４】
アノード電極ユニット２１の大きさは、アノード電極ユニット２１と電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニット２１が局所的に蒸発しない大きさ（より具体的には、アノード電極ユニット２１とゲート電極１３あるいはカソード電極１１との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニット２１の１サブピクセルに相当する部分が蒸発しない大きさ）である。具体的には、アノード電極ユニット２１の外形形状は矩形であり、大きさ（面積Ｓ）を０．３３ｍｍ×１１０ｍｍとした。尚、図１においては、図面を簡素化するために、４つのアノード電極ユニット２１を図示した。
【００６５】
蛍光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３０上にはブラックマトリックス３２が形成されている。また、ブラックマトリックス３２の上には隔壁３３が形成されている。アノードパネルＡＰにおける隔壁３３、スペーサ３４及び蛍光体層３１の配置例を、図５〜図８の配置図に模式的に示す。隔壁３３の平面形状としては、格子形状（井桁形状）、即ち、１画素（１ピクセル）に相当する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体層３１の四方を取り囲む形状（図５及び図６参照）、あるいは、略矩形の（あるいはストライプ状の）蛍光体層３１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７及び図８参照）。尚、蛍光体層３１を、図５〜図８の上下方向に延びるストライプ状とすることもできる。
【００６６】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とによって囲まれた空間は真空となっている。尚、アノードパネルＡＰ及びカソードパネルＣＰには大気によって圧力が加わる。そして、この圧力によって表示装置が破損しないように、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの間には、高さが例えば１ｍｍ程度のスペーサ３４が配置されている。尚、図３においては、スペーサの図示を省略した。隔壁３３の一部は、スペーサ３４を保持するためのスペーサ保持部としても機能する。
【００６７】
そして、アノード電極制御回路４３の出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差をＶA（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット２１間のギャップ長をＬg（単位：μｍ）としたとき、ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）を満足している。具体的には、ＶAを５キロボルト、アノード電極ユニット２１間のギャップ長Ｌgを２０μｍとした。アノード電極ユニット２１間のギャップは、蛍光体層３１が設けられていない部分に設けられている。
【００６８】
各アノード電極ユニット２１は、１本の給電線２２を介してアノード電極制御回路４３に接続されている。アノード電極制御回路４３と給電線２２との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗体Ｒ0（図示した例では抵抗値１０ＭΩ）が配設されている。この抵抗体Ｒ0は、基板外に配設されている。各アノード電極ユニット２１と給電線２２との間には隙間２３が設けられており、各アノード電極ユニット２１と給電線２２とは、抵抗部材（第１の抵抗部材２４）を介して接続されている。第１の抵抗部材２４を、アモルファスシリコンから成る抵抗体薄膜から構成した。第１の抵抗部材２４は、アノード電極ユニット２１と給電線２２との間を跨るように、隙間２３の上に形成されている。第１の抵抗部材２４の抵抗値（ｒ1）は、約３０キロΩである。
【００６９】
１画素（１ピクセル）は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極１３との重複領域に設けられた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１（１つの赤色発光単位蛍光体層、１つの緑色発光単位蛍光体層、及び、１つの青色発光単位蛍光体層の集合）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。また、１画素（１ピクセル）は３つのサブピクセルから構成され、各サブピクセルは、１つの赤色発光単位蛍光体層、１つの緑色発光単位蛍光体層、あるいは、１つの青色発光単位蛍光体層を備えている。
【００７０】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域と蛍光体層３１とが対向するように配置し、周縁部において枠体３５を介して接合することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域には、真空排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封じ切られたチップ管（図示せず）が接続されている。即ち、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とによって囲まれた空間は真空となっている。
【００７１】
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４１から印加され、ゲート電極１３には相対的に正電圧がゲート電極制御回路４２から印加され、アノード電極ユニット２１にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路４３から印加される。かかる表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極１１にカソード電極制御回路４１から走査信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４２からビデオ信号を入力する。あるいは、これとは逆に、カソード電極１１にカソード電極制御回路４１からビデオ信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４２から走査信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出され、この電子がアノード電極ユニット２１に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突する。その結果、蛍光体層３１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。
【００７２】
実施例１の表示装置においては、アノード電極ユニット２１とゲート電極１３との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニット２１の面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
更には、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足している。具体的には、ｄの値は１．０ｍｍであり、Ｓの値は３６．３ｍｍ2である。
【００７３】
尚、アノード電極ユニット２１は、基板３０、隔壁３３上及び蛍光体層３１上に形成されているが故に、アノード電極ユニット２１には凹凸が存在し、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間の距離ｄは一定でない。それ故、アノード電極ユニットと電界放出素子との間の最短距離、即ち、具体的には、隔壁３３上のアノード電極ユニット２１（あるいは後述するアノード電極ユニット１２１）と電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３）との間の距離をｄとする。以下の説明においても同様である。
【００７４】
例えば、アルミニウムから成るアノード電極ユニット２１において、０．０４ｍｍ2の面積（この面積は、概ね、１サブピクセルに相当する面積である）の部分が、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電によって蒸発するときのエネルギーを、以下、算出する。尚、算出においては、以下の表１に示す値を基礎とする。
【００７５】
［表１］
アノード電極ユニットの厚さ：１μｍ
溶融面積                  ：０．０４ｍｍ2
アルミニウムの比重        ：２．７
アルミニウムの融点        ：６６０゜Ｃ
アルミニウムの沸点        ：２０６０゜Ｃ
アルミニウムの比熱        ：０．２１４ｃａｌ／ｇ・゜Ｃ
アルミニウムの溶解熱      ：９４．６ｃａｌ／ｇ
アルミニウムの蒸発熱      ：２９３ｋＪ／ｍｏｌ＝１０８５０Ｊ／ｇ
【００７６】
溶融するアルミニウムの質量ＭAl（単位：グラム）、室温（３０゜Ｃ）からアルミニウムが融点（６６０゜Ｃ）に達するまでに必要なエネルギーＱMELT（単位：ジュール）、溶融に必要とされるエネルギーＱLiq（単位：ジュール）、融点（６６０゜Ｃ）から沸点（２０６０゜Ｃ）に達するまでに必要とされるエネルギーＱBiol（単位：ジュール）、蒸発に必要とされるエネルギーＱEvap、総計エネルギーＱTotalは、以下のとおりである。
【００７７】
ＭAl＝０．０４×１０-2×１０-4×２．７
＝１．０８×１０-7（ｇ）
ＱMELT＝０．２１４×４．２×（６６０−３０）×ＭAl
＝６．１×１０-5（Ｊ）
ＱLiq＝９４．６×４．２×ＭAl
＝４．３×１０-5（Ｊ）
ＱBiol＝０．２１４×４．２×（２０６０−６６０）×ＭAl
＝１．３６×１０-4（Ｊ）
ＱEvap＝１０８５０×ＭAl
＝１．１７×１０-3（Ｊ）
ＱTotal＝ＱMELT＋ＱLiq＋ＱBiol＋ＱEvap
＝１．４１×１０-3（Ｊ）
【００７８】
アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電時にアノード電極ユニット２１において発生するエネルギーの積算値が、上記で例示される総計エネルギーＱTotalの値を越えなければ、アノード電極ユニットに局所的な蒸発が発生することはないと云える。即ち、アノード電極ユニット２１の１サブピクセルに相当する部分が蒸発することはないと云える。尚、アノード電極ユニットをモリブデン（Ｍｏ）から構成した場合の総計エネルギーＱTotalは、２．７×１０-3（Ｊ）である。
【００７９】
アノード電極ユニット２１とゲート電極１３との間で放電が発生したときの等価回路を図９に示す。尚、図９においては、３つのアノード電極ユニットを図示した。アノード電極ユニット２１とゲート電極１３との間での放電によって電流ｉが流れるが、このときのアノード電極ユニット２１とゲート電極１３との間の抵抗値である理論抵抗値（ｒ）は０．２Ωである。尚、理論抵抗値（ｒ）は、通常、０．１Ω〜１０Ω程度の値である。また、Ｓの値を９０００ｍｍ2、３０００ｍｍ2、４５０ｍｍ2としたときのアノード電極ユニット２１とゲート電極１３とによって形成されるコンデンサ（Ｃ）の値を、それぞれ、６０ｐＦ、２０ｐＦ、３ｐＦとした。更には、ＶAを７キロボルトとした。Ｓの値を９０００ｍｍ2、３０００ｍｍ2、４５０ｍｍ2としたときの、シミュレーションにて得られたアノード電極ユニット２１を流れる電流Ｉの変化、及び、アノード電極ユニット２１における発生エネルギーを、それぞれ、図１０及び図１１に示す。尚、図１０及び図１１において、曲線ＡはＳの値が９０００ｍｍ2のときの値を示し、曲線ＢはＳの値が３０００ｍｍ2のときの値を示し、曲線ＣはＳの値が４５０ｍｍ2のときの値を示す。更には、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニット２１において発生するエネルギーの積算値（放電が発生してから１ナノ秒までの積算値であり、以下における発生エネルギーの積算値も同様の値である）は、以下の表２のとおりとなった。尚、Ｓの値を２２５０ｍｍ2としたときのアノード電極ユニット２１とゲート電極１３とによって形成されるコンデンサ（Ｃ）の値を１５ｐＦとし、ＶAを７キロボルトとしてシミュレーションを行ったときの、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニット２１において発生するエネルギーの積算値を、更に、以下の表２に示す。
【００８０】
［表２］
アノード電極ユニット面積    放電時の発生エネルギーの積算値
９０００ｍｍ2            ５．６×１０-3（Ｊ）
３０００ｍｍ2            １．９×１０-3（Ｊ）
２２５０ｍｍ2            １．４×１０-3（Ｊ）
４５０ｍｍ2            ２．８×１０-4（Ｊ）
【００８１】
アノード電極ユニット２１の面積が９０００ｍｍ2及び３０００ｍｍ2では、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電時の発生エネルギーの積算値の値がＱTotalを越えている。一方、アノード電極ユニット２１の面積が２２５０ｍｍ2以下では、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電時の発生エネルギーの積算値の値がＱTotalを越えることはない。従って、アノード電極ユニット２１と電界放出素子（具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニット２１が局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）破損することはない。具体的には、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニット２１が局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）蒸発することはない。
【００８２】
ところで、一般に、容量ｃのコンデンサに蓄積されるエネルギーは、（１／２）ｃＶ2で表される。コンデンサの対向電極の面積をＳ、電極間の距離をｄとしたとき、コンデンサの容量ｃは、ε（Ｓ／ｄ）で表される。従って、対向電極の面積がＳ、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間の距離がｄのとき、以下の式を満足すれば、コンデンサの対向電極に相当するアノード電極ユニット２１に局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）損傷は生じないことになる。
【００８３】
ε（１／２）（Ｓ／ｄ）ＶA2≦ε（１／２）［２２５０／１］７2
【００８４】
上式を変形すれば、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
が得られる。
【００８５】
アノード電極ユニット２１（Ｓ＝３６．３ｍｍ2）の間のギャップ長Ｌgを５０μｍとしたアノードパネルＡＰから成る表示装置を作製した。そして、表示装置の内部を真空とすることなく、表示装置の内部を大気雰囲気のままとして、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差ＶAを２キロボルト、３キロボルト、４キロボルト、５キロボルト、６キロボルトとして表示装置への電圧印加試験を行ったところ、電位差ＶAが５キロボルト以上では、アノード電極ユニット２１の間で放電が１００％の確率で発生した。電位差ＶAが５キロボルト未満では、アノード電極ユニット２１の間で放電が殆ど発生することはなかった。このことから、アノード電極ユニット２１間の放電耐圧がアノード電極ユニット２１間のギャップ長Ｌgに比例することを考慮すると、
ＶA／Ｌg＜（５／５０）（ｋＶ／μｍ）
即ち、
ＶA／Ｌg＜０．１（ｋＶ／μｍ）
を満足すれば、アノード電極ユニット２１で放電は起こらないことが分かる。また、この一連の試験が大気雰囲気中で行われたことを考慮すると、表示装置が実際の真空雰囲気中で動作するときに放電が発生する電位差ＶAは、大気雰囲気中で放電が発生する電位差ＶAの５〜１０倍と考えられるので、上式は、
ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）
と変形できる。
【実施例２】
【００８６】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２のアノードパネルＡＰの模式的な平面図を図１２に示し、図１２の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図を図１３に示す。実施例２のアノードパネルＡＰにおいては、給電線２２は、スパッタリング法にて形成されたＳｉＣあるいは酸化クロム等から成る第２の抵抗部材２６を介して直列に接続されたＭ個（但し、２≦Ｍ≦Ｎであり、実施例２においては、１０Ｍ＝Ｎ）の給電線ユニット２２Ａから構成されている。１つの給電線ユニット２２Ａは１個のアノード電極ユニット２１に接続されている。給電線ユニット２２Ａの大きさ（面積Ｓ’）を１ｍｍ×１５０ｍｍとした。給電線ユニット２２Ａと給電線ユニット２２Ａとの間には隙間２５が設けられ、第２の抵抗部材２６は、給電線ユニット２２Ａと給電線ユニット２２Ａとの間を跨るように、隙間２５の上に形成されている。尚、第２の抵抗部材２６の抵抗値（ｒ2）は、約５キロΩである。この点を除き、実施例２のアノードパネルＡＰは実施例１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰの詳細な説明は省略する。また、表示装置、カソードパネルＣＰも、実施例１の表示装置、カソードパネルＣＰと同じ構造を有しているので、詳細な説明は省略する。
【００８７】
尚、アノード電極ユニット２２Ａと電界放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、給電線ユニット２２Ａの面積をＳ’（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
好ましくは、
（ＶA／７）2×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電線ユニット２２Ａと電界放出素子との間での放電に起因した給電線ユニット２２Ａの損傷発生（例えば、給電線ユニット２２Ａの局所的な蒸発）を一層確実に抑止するといった観点から望ましい。
【００８８】
実施例２における給電線の構造を、後述する実施例３あるいは実施例４のアノードパネルに適用することができる。また、第１の抵抗部材２４を省略し、給電線ユニット２２Ａを直接アノード電極ユニット２１に接続する（即ち、アノード電極ユニット２１と給電線ユニット２２Ａを一体的に作製する）こともできる。
【実施例３】
【００８９】
実施例３も、実施例１の変形である。実施例３のアノードパネルの模式的な一部端面図の図１の線Ａ−Ａに沿ったと同じ一部端面図を図１４の（Ａ）に示し、図１の線Ｂ−Ｂに沿ったと同じ一部端面図を図１４の（Ｂ）に示す。実施例３においては、蛍光体層３１と基板３０との間には、アノード電極制御回路４３に接続されたストライプ状のＩＴＯから成る透明電極２７が形成されている。より具体的には、画素を構成する単位蛍光体層３１の複数が、図５〜図８に示したように、直線状に配列されており、直線状に配列された複数の単位蛍光体層３１の１列と基板３０との間に、アノード電極制御回路４３に接続されたストライプ状の１本の透明電極２７が形成されている。この点を除き、実施例３のアノードパネルＡＰは実施例１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰ、カソードパネルＣＰ、及び、表示装置の詳細な説明は省略する。尚、透明電極２７は、抵抗体Ｒ0を介してアノード電極制御回路４３に接続されていてもよいし、場合によっては、直接、アノード電極制御回路４３に接続されていてもよい。
【００９０】
このように、透明電極２７を設けることによって、蛍光体層３１の過剰な帯電を確実に防止することができ、過剰な帯電による蛍光体層３１の劣化を抑制することができる。また、直線状に配列された単位蛍光体層３１の列の総数（ｎ）とストライプ状の透明電極２７の本数とを例えば一致させることで、表示装置の試作時の設計変更に容易に対処可能となる。透明電極２７の数を変更する場合には表示装置試作品のＴＡＴが約１週間であったのに対して、アノード電極ユニット２１の数Ｎのみの変更にあってはＴＡＴは約１．５日で済ませることができた。
【００９１】
尚、実施例３における透明電極２７を、実施例２、あるいは、後述する実施例４あるいは実施例５のアノードパネルに適用することができる。
【実施例４】
【００９２】
実施例４も、実施例１の変形であり、本発明の第１Ａの態様、第２Ａの態様及び第５Ａの態様に係る表示装置に関する。実施例４のアノードパネルの模式的な平面図を図１５に示し、図１５の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図を図１６に示す。実施例４のアノードパネルＡＰにあっては、実施例１と異なり、アノード電極ユニット２１間に抵抗体層２８が形成されている。このように抵抗体層２８を形成することによって、アノード電極ユニット２１間の放電発生を効果的に抑止することができる。また、隣接するアノード電極ユニット２１に対向していないアノード電極ユニット２１の縁部分は、抵抗体層２９で被覆されている。これによって、アノード電極ユニット２１の係る縁部分での放電規模を低減することができる。尚、抵抗体層２８，２９はＳｉＣあるいは酸化クロム等から成り、スパッタリング法にて同時に形成される。これらの点を除き、実施例４のアノードパネルＡＰは実施例１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰ及び表示装置の詳細な説明は省略する。尚、場合によっては、抵抗体層２８はアノード電極２０の全体を被覆していてもよく、更には、係る抵抗体層２８の形成と同時に、同じ材料を用いて、第１の抵抗部材２４や第２の抵抗部材２６を形成してもよいし、給電線を被覆してもよい。
【００９３】
尚、実施例４における抵抗体層２８を、実施例２あるいは実施例３のアノードパネルに適用することができるし、実施例４における抵抗体層２９を、実施例１〜実施例３、あるいは、後述する実施例５のアノードパネルに適用することができる。
【実施例５】
【００９４】
実施例５は、本発明の第３の態様、第４の態様及び第５Ａの態様に係る表示装置に関する。
【００９５】
実施例５の表示装置の模式的な一部端面図は、図３に示したと同様である。また、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図は、図４と同様である。アノード電極の模式的な平面図を図１７に示す。尚、図１７の線Ａ−Ａに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図は、図１６と同様である。但し、図１６の抵抗体層２８，２９を抵抗体層１２８，１２９に読み替えるものとする。
【００９６】
実施例５のカソードパネルＣＰ、表示装置の構成、表示装置の駆動方法は、実施例１のカソードパネルＣＰ、表示装置、表示装置の駆動方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００９７】
アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板３０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ，青色発光蛍光体層３１Ｂ，緑色発光蛍光体層３１Ｇ）と、その上に形成されたアノード電極２０から構成されている。アノード電極２０は、全体として、矩形の有効領域（大きさ：７０ｍｍ×１１０ｍｍ）を覆う形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。アノード電極１２０は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２であり、実施例５においては２００個）のアノード電極ユニット１２１から構成されている。直線状に配列された単位蛍光体層３１の列の総数ｎとＮとの関係は、ｎ＝２０Ｎである。そして、１つのアノード電極ユニット１２１がアノード電極制御回路４３に、抵抗体Ｒ0を介して接続されている。尚、アノード電極制御回路４３に接続されているアノード電極ユニット１２１が、直列に接続されたアノード電極ユニット１２１のどの位置に位置するかは、本質的に任意であり、図１７に示すように、直列に接続されたアノード電極ユニット１２１の端部に位置するアノード電極ユニット１２１とすることもできるし、例えば、直列に接続されたアノード電極ユニットの中央に位置するアノード電極ユニットとすることもできる。蛍光体層３１等の配置は、図５〜図８と同様とすることができる。
【００９８】
アノード電極ユニット１２１の大きさは、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニット１２１が局所的に蒸発しない大きさ（より具体的には、アノード電極ユニット１２１が１サブピクセルに相当する大きさに亙って蒸発しない大きさ）である。具体的には、アノード電極ユニット１２１の外形形状は矩形であり、大きさ（面積Ｓ）を０．３３ｍｍ×１１０ｍｍとした。尚、図１７においては、図面を簡素化するために、４つのアノード電極ユニット１２１を図示した。
【００９９】
実施例５のアノードパネルＡＰにあっては、アノード電極ユニット１２１間に、スパッタリング法にてＳｉＣあるいは酸化クロム等から成る抵抗体層１２８が形成されている。即ち、アノード電極ユニット１２１は抵抗体層１２８を介して直列に接続されている。場合によっては、抵抗体層１２８はアノード電極１２０の全体を被覆していてもよい。また、隣接するアノード電極ユニット１２１に対向していないアノード電極ユニット１２１の縁部分は、抵抗体層１２９で被覆されている。
【０１００】
そして、アノード電極制御回路４３の出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加する電圧）との間の電位差をＶA（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット１２１の間のギャップ長をＬg（単位：μｍ）、抵抗体層１２８の抵抗値をｒ0（単位：キロオーム）、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との放電に起因してアノード電極ユニット１２１内を流れる電流をＩ（単位：アンペア）としたとき、
ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）
を満足している。具体的には、アノード電極ユニット間のギャップ長Ｌgを５０μｍとした。また、ｒ0の値は約１キロΩであり、放電電流Ｉの値は最大で約２３キロアンペアである。
【０１０１】
実施例５の表示装置においては、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニット１２１の面積をＳ（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
更には、
（ＶA／７）2×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足している。具体的には、ｄの値は１．０ｍｍであり、Ｓの値は３６．３ｍｍ2である。
【０１０２】
実施例１にて説明したように、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との間での放電時にアノード電極ユニット１２１において発生するエネルギーの積算値が総計エネルギーＱTotalの値を越えなければ、アノード電極ユニット１２１が局所的に蒸発しない。即ち、より具体的には、アノード電極ユニット１２１は、１サブピクセルに相当する大きさに亙って蒸発することはない。
【０１０３】
アノード電極ユニット１２１とゲート電極１３との間で放電が発生したときの等価回路を図１８に示す。尚、図１８においては、３つのアノード電極ユニットを図示した。アノード電極ユニット１２１とゲート電極１３との間での放電によって電流ｉが流れるが、このときのアノード電極ユニット１２１とゲート電極１３との間の抵抗値である理論抵抗値（ｒ）は０．２Ωである。また、Ｓの値を９０００ｍｍ2（アノード電極ユニット数Ｎ＝１）、３０００ｍｍ2（アノード電極ユニット数Ｎ＝３）、２２５０ｍｍ2（アノード電極ユニット数Ｎ＝４）、４５０ｍｍ2（アノード電極ユニット数Ｎ＝２０）としたときのアノード電極ユニット１２１とゲート電極１３とによって形成されるコンデンサ（Ｃ）の値を、それぞれ、６０ｐＦ、２０ｐＦ、１５ｐＦ、３ｐＦとした。更には、ＶAを７キロボルトとした。Ｓの値を９０００ｍｍ2、３０００ｍｍ2、２２５０ｍｍ2、４５０ｍｍ2としたときの放電時の発生エネルギーの積算値をシミュレーションにて求めた。その結果を、以下の表３に示す。
【０１０４】
［表３］
アノード電極ユニット面積    放電時の発生エネルギーの積算値
９０００ｍｍ2            ５．６×１０-3（Ｊ）
３０００ｍｍ2            １．９×１０-3（Ｊ）
２２５０ｍｍ2            １．４×１０-3（Ｊ）
４５０ｍｍ2            ２．８×１０-4（Ｊ）
【０１０５】
アノード電極ユニット１２１の面積が９０００ｍｍ2及び３０００ｍｍ2では、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との間での放電時の発生エネルギーの積算値の値がＱTotalを越えている。一方、アノード電極ユニット１２１の面積が２２５０ｍｍ2以下では、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との間での放電時の発生エネルギーの積算値の値がＱTotalを越えることはない。従って、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子（具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニット１２１が、１サブピクセルに相当する大きさに亙って破損することはない。具体的には、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニット１２１が局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）蒸発することはない。尚、ｒ1が約３０キロΩ、ｒ0が約１キロΩの場合、アノード電極ユニット１２１と電界放出素子との間での放電が発生してから１ナノ秒までの発生エネルギーの積算値は、表２及び表３に示したように、同じ結果となった。
【０１０６】
また、アノード電極１２０の面積を９０００ｍｍ2、アノード電極ユニット１２１の数Ｎ＝２０（アノード電極ユニット１２１の面積Ｓ＝４５０ｍｍ2）の場合であって、抵抗体層１２８の抵抗値ｒ0を変えたときの隣接するアノード電極ユニット間の電位差をシミュレーションした結果を図１９に示す。図１９中、曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、ｒ0＝１ｋΩ，２００Ω，２０Ωの結果である。図１９から、抵抗体層１２８の抵抗値ｒ0が小さくなる程、隣接するアノード電極ユニット間の電位差が小さくなることが判る。このシミュレーション結果からは、抵抗体層１２８の抵抗値ｒ0は２００Ω以下であることが好ましいと云える。
【０１０７】
アノード電極ユニット１２１（Ｓ＝３６．３ｍｍ2）の間のギャップ長Ｌgを５０μｍとしたアノードパネルＡＰから成る表示装置を作製した。そして、表示装置の内部を真空とすることなく、表示装置の内部を大気雰囲気のままとして、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差ＶAを２キロボルト、３キロボルト、４キロボルト、５キロボルト、６キロボルトとして表示装置への電圧印加試験を行ったところ、電位差ＶAが５キロボルト以上では、アノード電極ユニット１２１の間で１００％の確率で放電が発生した。電位差ＶAが５キロボルト未満では、アノード電極ユニット１２１の間で放電が殆ど発生することはなかった。このことから、アノード電極ユニット１２１間の放電耐圧がアノード電極ユニット１２１間のギャップ長Ｌgに比例することを考慮すると、
ＶA／Ｌg＜（５／５０）（ｋＶ／μｍ）
即ち、
ＶA／Ｌg＜０．１（ｋＶ／μｍ）
を満足すれば、アノード電極ユニット１２１で放電は起こらないことが分かる。また、この一連の試験が大気雰囲気中で行われたことを考慮すると、表示装置が実際の真空雰囲気中で動作するときに放電が発生する電位差ＶAは、大気雰囲気中で放電が発生する電位差ＶAの５〜１０倍と考えられるので、上式は、
ＶA／Ｌg＜１（ｋＶ／μｍ）
と変形できる。
【０１０８】
（各種の電界放出素子に関して）
以下、各種の電界放出素子及びその製造方法を説明する。
【０１０９】
実施例においては、電界放出素子として、スピント型（円錐形の電子放出部が、第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）を説明したが、その他、例えば、扁平型（略平面状の電子放出部が、第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）とすることもできる。尚、これらの電界放出素子を、第１の構造を有する電界放出素子と呼ぶ。
【０１１０】
あるいは又、
（イ）支持体上に設けられた、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極と、
（ロ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ハ）絶縁層上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極と、
（ニ）ゲート電極に設けられた第１開口部、及び、絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、
から成り、
第２開口部の底部に露出したカソード電極の部分が電子放出部に相当し、かかる第２開口部の底部に露出したカソード電極の部分から電子を放出する構造を有する電界放出素子とすることもできる。
【０１１１】
このような構造を有する電界放出素子として、平坦なカソード電極の表面から電子を放出する平面型電界放出素子を挙げることができる。尚、この電界放出素子を第２の構造を有する電界放出素子と呼ぶ。
【０１１２】
スピント型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法によって形成することができる。
【０１１３】
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）、シリコン（Φ＝４．９ｅＶ）を例示することができる。電子放出部は、これらの材料よりも小さい仕事関数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。
【０１１４】
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；シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、フッ化バリウム（ＢａＦ2）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【０１１５】
扁平型電界放出素子にあっては、特に好ましい電子放出部の構成材料として、炭素、より具体的にはダイヤモンドやグラファイト、カーボン・ナノチューブ構造体を挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する場合、５×１０7Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出電子電流密度を得ることができる。また、ダイヤモンドは電気抵抗体であるため、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。更に、これらの材料は、表示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命化を図ることができる。
【０１１６】
カーボン・ナノチューブ構造体として、具体的には、カーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバーを挙げることができる。より具体的には、カーボン・ナノチューブから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノファイバーから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノチューブとカーボン・ナノファイバーの混合物から電子放出部を構成してもよい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であってもよいし、場合によっては、カーボン・ナノチューブ構造体は円錐状の形状を有していてもよい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、周知のアーク放電法やレーザアブレーション法といった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。
【０１１７】
扁平型電界放出素子を、バインダー材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散させたものをカソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、バインダー材料の焼成あるいは硬化を行う方法（より具体的には、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の有機系バインダー材料や銀ペースト、水ガラス等の無機系バインダー材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散したものを、カソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、溶媒の除去、バインダー材料の焼成・硬化を行う方法）によって製造することもできる。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第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。
【０１１８】
あるいは又、扁平型電界放出素子を、カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属化合物を焼成する方法によって製造することもでき、これによって、金属化合物に由来した金属原子を含むマトリックスにてカーボン・ナノチューブ構造体がカソード電極表面に固定される。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第２の形成方法と呼ぶ。マトリックスは、導電性を有する金属酸化物から成ることが好ましく、より具体的には、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、又は、酸化アンチモン−錫から構成することが好ましい。焼成後、各カーボン・ナノチューブ構造体の一部分がマトリックスに埋め込まれている状態を得ることもできるし、各カーボン・ナノチューブ構造体の全体がマトリックスに埋め込まれている状態を得ることもできる。マトリックスの体積抵抗率は、１×１０-9Ω・ｍ乃至５×１０-6Ω・ｍであることが望ましい。
【０１１９】
金属化合物溶液を構成する金属化合物として、例えば、有機金属化合物、有機酸金属化合物、又は、金属塩（例えば、塩化物、硝酸塩、酢酸塩）を挙げることができる。有機酸金属化合物溶液として、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物を酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解し、これを有機溶媒（例えば、トルエン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）で希釈したものを挙げることができる。また、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物を有機溶媒（例えば、トルエン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）に溶解したものを例示することができる。溶液を１００重量部としたとき、カーボン・ナノチューブ構造体が０．００１〜２０重量部、金属化合物が０．１〜１０重量部、含まれた組成とすることが好ましい。溶液には、分散剤や界面活性剤が含まれていてもよい。また、マトリックスの厚さを増加させるといった観点から、金属化合物溶液に、例えばカーボンブラック等の添加物を添加してもよい。また、場合によっては、有機溶媒の代わりに水を溶媒として用いることもできる。
【０１２０】
カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する方法として、スプレー法、スピンコーティング法、ディッピング法、ダイクォーター法、スクリーン印刷法を例示することができるが、中でもスプレー法を採用することが塗布の容易性といった観点から好ましい。
【０１２１】
カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属化合物溶液を乾燥させて金属化合物層を形成し、次いで、カソード電極上の金属化合物層の不要部分を除去した後、金属化合物を焼成してもよいし、金属化合物を焼成した後、カソード電極上の不要部分を除去してもよいし、カソード電極の所望の領域上にのみ金属化合物溶液を塗布してもよい。
【０１２２】
金属化合物の焼成温度は、例えば、金属塩が酸化されて導電性を有する金属酸化物となるような温度、あるいは又、有機金属化合物や有機酸金属化合物が分解して、有機金属化合物や有機酸金属化合物に由来した金属原子を含むマトリックス（例えば、導電性を有する金属酸化物）が形成できる温度であればよく、例えば、３００゜Ｃ以上とすることが好ましい。焼成温度の上限は、電界放出素子あるいはカソードパネルの構成要素に熱的な損傷等が発生しない温度とすればよい。
【０１２３】
カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部の形成後、電子放出部の表面の一種の活性化処理（洗浄処理）を行うことが、電子放出部からの電子の放出効率の一層の向上といった観点から好ましい。このような処理として、水素ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、メタンガス、エチレンガス、アセチレンガス、窒素ガス等のガス雰囲気中でのプラズマ処理を挙げることができる。
【０１２４】
カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部は、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表面に形成されていればよく、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分から第２開口部の底部以外のカソード電極の部分の表面に延在するように形成されていてもよい。また、電子放出部は、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表面の全面に形成されていても、部分的に形成されていてもよい。
【０１２５】
第１の構造あるいは第２の構造を有する電界放出素子においては、電界放出素子の構造に依存するが、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口部内に１つの電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、かかる第１開口部と連通する１つの第２開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた１つの第２開口部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。
【０１２６】
第１開口部あるいは第２開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平面で開口部を切断したときの形状）は、円形、楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。第１開口部の形成は、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第１開口部を直接形成することもできる。第２開口部の形成も、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【０１２７】
第１の構造を有する電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面が電子放出部に相当している場合（即ち、第２の構造を有する電界放出素子においては）、カソード電極を導電材料層、抵抗体層、電子放出部に相当する電子放出層の３層構成としてもよい。抵抗体層を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することができる。抵抗値は、概ね１×１０5〜１×１０7Ω、好ましくは数ＭΩとすればよい。
【０１２８】
［スピント型電界放出素子］
スピント型電界放出素子は、
（イ）支持体１０上に設けられ、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、
（ハ）絶縁層１２上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極１３と、
（ニ）ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、
（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に設けられた電子放出部１５、
から成り、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した円錐形の電子放出部１５から電子が放出される構造を有する。
【０１２９】
以下、スピント型電界放出素子の製造方法を、カソードパネルを構成する支持体１０等の模式的な一部端面図である図２０の（Ａ）、（Ｂ）及び図２１の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【０１３０】
尚、このスピント型電界放出素子は、基本的には、円錐形の電子放出部１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法によって得ることができる。即ち、ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａに対して蒸着粒子は垂直に入射するが、第１開口部１４Ａの開口端付近に形成されるオーバーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、第２開口部１４Ｂの底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積物である電子放出部１５を自己整合的に形成する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に剥離層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。
【０１３１】
［工程−Ａ０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０の上に、例えばポリシリコンから成るカソード電極用導電材料層をプラズマＣＶＤ法にて成膜した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングして、ストライプ状のカソード電極１１を形成する。その後、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層１２をＣＶＤ法にて形成する。
【０１３２】
［工程−Ａ１］
次に、絶縁層１２上に、ゲート電極用導電材料層（例えば、ＴｉＮ層）をスパッタ法にて成膜し、次いで、ゲート電極用導電材料層をリソグラフィ技術及びドライエッチング技術にてパターニングすることによって、ストライプ状のゲート電極１３を得ることができる。ストライプ状のカソード電極１１は、図面の紙面左右方向に延び、ストライプ状のゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。
【０１３３】
尚、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、例えばストライプ状のゲート電極を形成することが可能である。
【０１３４】
［工程−Ａ２］
その後、再びレジスト層を形成し、エッチングによってゲート電極１３に第１開口部１４Ａを形成し、更に、絶縁層に第２開口部１４Ｂを形成し、第２開口部１４Ｂの底部にカソード電極１１を露出させた後、レジスト層を除去する。こうして、図２０の（Ａ）に示す構造を得ることができる。
【０１３５】
［工程−Ａ３］
次に、支持体１０を回転させながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層１６を形成する（図２０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。
【０１３６】
［工程−Ａ４］
次に、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図２１の（Ａ）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。
【０１３７】
［工程−Ａ５］
その後、図２１の（Ｂ）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。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルを得ることができる。
【０１３８】
［扁平型電界放出素子（その１）］
扁平型電界放出素子は、
（イ）支持体１０上に設けられ、第１の方向に延びるカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、
（ハ）絶縁層１２上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極１３と、
（ニ）ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、
（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に設けられた扁平状の電子放出部１５Ａ、
から成り、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５Ａから電子が放出される構造を有する。
【０１３９】
電子放出部１５Ａは、マトリックス１８、及び、先端部が突出した状態でマトリックス１８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１９）から成り、マトリックス１８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。
【０１４０】
以下、電界放出素子の製造方法を、図２２の（Ａ）、（Ｂ）及び図２３の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【０１４１】
［工程−Ｂ０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０上に、例えばスパッタリング法及びエッチング技術により形成された厚さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成るストライプ状のカソード電極１１を形成する。
【０１４２】
［工程−Ｂ１］
次に、カーボン・ナノチューブ構造体が分散された有機酸金属化合物から成る金属化合物溶液をカソード電極１１上に、例えばスプレー法にて塗布する。具体的には、以下の表４に例示する金属化合物溶液を用いる。尚、金属化合物溶液中にあっては、有機錫化合物及び有機インジウム化合物は酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解された状態にある。カーボン・ナノチューブはアーク放電法にて製造され、平均直径３０ｎｍ、平均長さ１μｍである。塗布に際しては、支持体１０を７０〜１５０゜Ｃに加熱しておく。塗布雰囲気を大気雰囲気とする。塗布後、５〜３０分間、支持体１０を加熱し、酢酸ブチルを十分に蒸発させる。このように、塗布時、支持体１０を加熱することによって、カソード電極１１の表面に対してカーボン・ナノチューブが水平に近づく方向にセルフレベリングする前に塗布溶液の乾燥が始まる結果、カーボン・ナノチューブが水平にはならない状態でカソード電極１１の表面にカーボン・ナノチューブを配置することができる。即ち、カーボン・ナノチューブの先端部がアノード電極の方向を向くような状態、言い換えれば、カーボン・ナノチューブを、支持体１０の法線方向に近づく方向に配向させることができる。尚、予め、表４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。
【０１４３】
［表４］
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
【０１４４】
尚、有機酸金属化合物溶液として、有機錫化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化インジウムが得られ、有機亜鉛化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物を酸に溶解したもの用いれば、マトリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。また、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物を用いれば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を用いれば、マトリックスとして酸化インジウムが得られ、有機亜鉛化合物を用いれば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を用いれば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物を用いれば、マトリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。あるいは又、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化インジウム）を用いてもよい。
【０１４５】
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。
【０１４６】
［工程−Ｂ２］
その後、有機酸金属化合物から成る金属化合物を焼成することによって、有機酸金属化合物に由来した金属原子（具体的には、Ｉｎ及び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）１８にてカーボン・ナノチューブ１９がカソード電極１１の表面に固定された電子放出部１５Ａ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１８の体積抵抗率は、５×１０-7Ω・ｍであった。有機酸金属化合物を出発物質として用いることにより、焼成温度３５０゜Ｃといった低温においても、ＩＴＯから成るマトリックス１８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１８が形成される。
【０１４７】
［工程−Ｂ３］
次いで、全面にレジスト層を形成し、カソード電極１１の所望の領域の上方に、例えば直径１０μｍの円形のレジスト層を残す。そして、１０〜６０゜Ｃの塩酸を用いて、１〜３０分間、マトリックス１８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５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。
【０１４８】
［表５］
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
【０１４９】
あるいは又、表６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。
【０１５０】
［表６］
使用溶液：ＫＭｎＯ4
温度    ：２０〜１２０゜Ｃ
処理時間：１０秒〜２０分
【０１５１】
その後、レジスト層を除去することによって、図２２の（Ａ）に示す構造を得ることができる。尚、直径１０μｍの円形の電子放出部１５Ａを残すことに限定されない。例えば、電子放出部１５Ａをカソード電極１１上に残してもよい。
【０１５２】
尚、［工程−Ｂ１］、［工程−Ｂ３］、［工程−Ｂ２］の順に実行してもよい。
【０１５３】
［工程−Ｂ４］
次に、電子放出部１５Ａ、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、全面に、厚さ約１μｍの絶縁層１２を形成する。
【０１５４】
［工程−Ｂ５］
その後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成し、更に、絶縁層１２及びゲート電極１３上にマスク層１１８を設けた後、ゲート電極１３に第１の開口部１４Ａを形成し、更に、ゲート電極１３に形成された第１の開口部１４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する（図２２の（Ｂ）参照）。尚、マトリックス１８を金属酸化物、例えばＩＴＯから構成する場合、絶縁層１２をエッチングするとき、マトリックス１８がエッチングされることはない。即ち、絶縁層１２とマトリックス１８とのエッチング選択比はほぼ無限大である。従って、絶縁層１２のエッチングによってカーボン・ナノチューブ１９に損傷が発生することはない。
【０１５５】
［工程−Ｂ６］
次いで、以下の表７に例示する条件にて、マトリックス１８の一部を除去し、マトリックス１８から先端部が突出した状態のカーボン・ナノチューブ１９を得ることが好ましい。こうして、図２３の（Ａ）に示す構造の電子放出部１５Ａを得ることができる。
【０１５６】
［表７］
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
【０１５７】
マトリックス１８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１９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１５Ａ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１５Ａが活性化し、電子放出部１５Ａ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８に例示する。
【０１５８】
［表８］
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
【０１５９】
その後、カーボン・ナノチューブ１９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１９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１９を晒してもよい。また、カーボン・ナノチューブ１９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。
【０１６０】
［工程−Ｂ７］
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、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。次いで、マスク層１１８を除去する。こうして、図２３の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することができる。
【０１６１】
尚、［工程−Ｂ５］の後、［工程−Ｂ７］、［工程−Ｂ６］の順に実行してもよい。
【０１６２】
［扁平型電界放出素子（その２）］
扁平型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図２４の（Ａ）に示す。この扁平型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたカソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部）、並びに、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の部分の上に設けられた扁平の電子放出部（電子放出層１５Ｂ）から成る。ここで、電子放出層１５Ｂは、図面の紙面垂直方向に延びたストライプ状のカソード電極１１上に形成されている。また、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロムから成る。電子放出層１５Ｂは、具体的には、グラファイト粉末から成る薄層から構成されている。図２４の（Ａ）に示した扁平型電界放出素子においては、カソード電極１１の表面の全域に亙って、電子放出層１５Ｂが形成されているが、このような構造に限定するものではなく、要は、少なくとも開口部１４の底部に電子放出層１５Ｂが設けられていればよい。
【０１６３】
［平面型電界放出素子］
平面型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図２４の（Ｂ）に示す。この平面型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたストライプ状のカソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３、並びに、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する第１開口部及び第２開口部（開口部１４）から成る。開口部１４の底部にはカソード電極１１が露出している。カソード電極１１は、図面の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロム（Ｃｒ）から成り、絶縁層１２はＳｉＯ2から成る。ここで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分が電子放出部１５Ｃに相当する。
【０１６４】
［アノードパネル及び表示装置の製造方法］
以下、基板等の模式的な一部断面図である図２５の（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、アノードパネルＡＰの製造方法を説明する。
【０１６５】
［工程−１００］
先ず、ガラス基板から成る基板３０上に隔壁３３を形成する（図２５の（Ａ）参照）。隔壁３３の平面形状は格子形状（井桁形状）である。具体的には、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した鉛ガラス層を約５０μｍの厚さで形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって鉛ガラス層を選択的に加工することにより、格子形状（井桁形状）の隔壁３３（例えば図５を参照）を得ることができる。尚、場合によっては、低融点ガラスペーストをスクリーン印刷法にて基板３０上に印刷し、次いで、かかる低融点ガラスペーストを焼成することによって隔壁を形成してもよいし、感光性ポリイミド樹脂層を基板３０の全面に形成した後、かかる感光性ポリイミド樹脂層を露光、現像することによって、隔壁を形成してもよい。１画素における隔壁３３の大きさを、およそ、縦×横×高さが２００μｍ×１００μｍ×５０μｍとした。隔壁の一部は、スペーサ３４を保持するためのスペーサ保持部としても機能する。尚、隔壁３３の形成前に、隔壁３３を形成すべき基板３０の部分の表面にブラックマトリックス（図２５には図示せず）を形成することが、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。尚、ブラックマトリックス及び隔壁３３の形成前に、ストライプ状の透明電極２７を形成しておいてもよい。
【０１６６】
［工程−１１０］
次に、赤色発光蛍光体層３１Ｒを形成するために、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラリーを全面に塗布した後、かかる赤色発光蛍光体スラリーを乾燥する。その後、基板３０側から赤色発光蛍光体層３１Ｒを形成すべき赤色発光蛍光体スラリーの部分に紫外線を照射し、赤色発光蛍光体スラリーを露光する。赤色発光蛍光体スラリーは基板３０側から徐々に硬化する。形成される赤色発光蛍光体層３１Ｒの厚さは、赤色発光蛍光体スラリーに対する紫外線の照射量により決定される。ここでは、例えば、赤色発光蛍光体スラリーに対する紫外線の照射時間を調整して、赤色発光蛍光体層３１Ｒの厚さを約８μｍとした。その後、赤色発光蛍光体スラリーを現像することによって、所定の隔壁３３の間に赤色発光蛍光体層３１Ｒを形成することができる（図２５の（Ｂ）参照）。以下、緑色発光蛍光体スラリーに対して同様の処理を行うことによって緑色発光蛍光体層３１Ｇを形成し、更に、青色発光蛍光体スラリーに対して同様の処理を行うことによって青色発光蛍光体層３１Ｂを形成する（図２５の（Ｃ）参照）。尚、蛍光体層３１の表面は、微視的には、複数の蛍光体粒子により凹凸となっている。蛍光体層の形成方法は、以上に説明した方法に限定されず、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリー、青色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を形成してもよいし、スクリーン印刷法等により各蛍光体層を形成してもよい。
【０１６７】
［工程−１２０］
その後、隔壁３３及び蛍光体層３１が形成された基板３０を、処理槽内に満たされた液体（具体的には、水）中に、蛍光体層３１が液面側を向くように浸漬する。尚、処理槽の排出部は閉じておく。そして、液面上に、実質的に平坦な表面を有する中間膜５０を形成する。具体的には、中間膜５０を構成する樹脂（ラッカー）を溶解した有機溶剤を液面に滴下する。即ち、液面上に、中間膜５０を形成するための中間膜材料を展開する。中間膜５０を構成する樹脂（ラッカー）は、広義のワニスの一種で、セルロース誘導体、一般にニトロセルロースを主成分とした配合物を低級脂肪酸エステルのような揮発性溶剤に溶かしたもの、あるいは、他の合成高分子を用いたウレタンラッカー、アクリルラッカーから構成される。続いて、中間膜材料を液面に浮遊させた状態において、例えば２分間程度乾燥させる。これによって、中間膜材料が成膜され、液面上に中間膜５０が平坦に形成される。中間膜５０を形成する際には、例えば、その厚さが約３０ｎｍとなるように中間膜材料の展開量を調整する。
【０１６８】
続いて、処理槽の排出部を開き、処理槽から液体を排出して液面を降下させることにより、液面上に形成されていた中間膜５０が隔壁３３に近づく方向に移動し、中間膜５０が隔壁３３に接触し、最終的に、中間膜５０が蛍光体層３１と接する状態となり、中間膜５０が蛍光体層３１上に残される（図２５の（Ｄ）参照）。
【０１６９】
［工程−１３０］
次に、中間膜５０を乾燥させる。即ち、基板３０を処理槽内から取り出し、基板３０を乾燥炉内に搬入し、所定の温度環境中にて乾燥させる。中間膜５０の乾燥温度は例えば３０°Ｃ〜６０°Ｃの範囲内とすることが好ましく、中間膜５０の乾燥時間は例えば数分〜数十分の範囲内とすることが好ましい。勿論、乾燥温度の高低に伴い、乾燥時間は減増する。
【０１７０】
［工程−１４０］
その後、中間膜５０上に導電材料層２０Ａを形成する。具体的には、蒸着法又はスパッタリング法により、中間膜５０を覆うように、アルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）等の導電材料から成る導電材料層２０Ａを形成する（図２５の（Ｅ）参照）。
【０１７１】
［工程−１５０］
次いで、４００゜Ｃ程度で中間膜５０を焼成する（図２５の（Ｆ）参照）。この焼成処理により中間膜５０が燃焼して焼失し、導電材料層２０Ａが蛍光体層３１上及び隔壁３３上に残される。尚、中間膜５０の燃焼により生じたガスは、例えば、導電材料層２０Ａのうち、隔壁３３の形状に沿って折れ曲がっている領域に生じる微細な孔を通じて外部に排出される。この孔は微細なため、アノード電極の構造的な強度や画像表示特性に深刻な影響を及ぼすものではない。
【０１７２】
［工程−１６０］
その後、リソグラフィ技術及びエッチング技術によって導電材料層２０Ａをパターニングすることで、例えば、アノード電極ユニットや給電線、給電線ユニットを得ることができる。更に、必要に応じて、抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材を、スクリーン印刷法や、ＣＶＤ法とリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成すればよい。こうして、アノードパネルＡＰを完成することができる。
【０１７３】
［工程−１７０］
電界放出素子が形成されたカソードパネルＣＰ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にスペーサ３４を取り付け、蛍光体層３１と電界放出素子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３０と支持体１０）とを、セラミックスやガラスから作製された高さ約１ｍｍの枠体３５を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、枠体３５とアノードパネルＡＰとの接合部位、及び、枠体３５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３５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３５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３５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３５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。
【０１７４】
以上、本発明を、発明の実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施例にて説明したアノードパネルやカソードパネル、表示装置や電界放出素子の構成、構造は例示であり、適宜変更することができるし、アノードパネルやカソードパネル、表示装置や電界放出素子の製造方法も例示であり、適宜変更することができる。更には、アノードパネルやカソードパネルの製造において使用した各種材料も例示であり、適宜変更することができる。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。
【０１７５】
電界放出素子においては、専ら１つの開口部に１つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素子の構造に依っては、１つの開口部に複数の電子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に１つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あるいは又、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、絶縁層にかかる複数の第１開口部に連通した複数の第２開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設ける形態とすることもできる。
【０１７６】
電界放出素子において、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に更に第２の絶縁層６２を設け、第２の絶縁層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２６に示す。第２の絶縁層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、［工程−Ａ２］において、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成した後、第２の絶縁層６２を形成し、次いで、第２の絶縁層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、第２の絶縁層６２に第３開口部６４を設け、更に、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを設ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存して、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束電極とすることもでき、あるいは又、有効領域を１枚のシート状の導電材料で被覆した形式の収束電極とすることもできる。尚、図２６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。
【０１７７】
収束電極は、このような方法にて形成するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ2から成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパンチングやエッチングすることによって開口部を形成することで収束電極を作製することもできる。そして、カソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことによって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成させることもできる。
【０１７８】
尚、収束電極を設けた場合、主に、収束電極とアノード電極ユニットの間で放電が生じる。アノード電極ユニットと収束電極との間の最短距離が、アノード電極ユニットと電界放出素子との間の距離ｄに相当する。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
冷陰極電界電子放出表示装置は、カソード電極、ゲート電極及びアノード電極から構成された所謂３電極型に限定されず、カソード電極及びアノード電極から構成された所謂２電極型とすることもできる。実施例１にて説明したアノードパネルの構成をこのような構造の表示装置に適用した例の模式的な一部断面図を図２７に示す。尚、図２７においては、隔壁やブラックマトリックス、抵抗体Ｒ0の図示を省略している。この表示装置における電界放出素子は、支持体１０上に設けられたカソード電極１１と、カソード電極１１上に形成されたカーボン・ナノチューブ１９から構成された電子放出部１５Ａから成る。アノードパネルＡＰを構成するアノード電極２０は、複数のストライプ状のアノード電極ユニット２１から構成されている。尚、ストライプ状のアノード電極ユニット２１の間は導通していない。電子放出部の構造はカーボン・ナノチューブ構造体に限定されない。ストライプ状のカソード電極１１の射影像とストライプ状のアノード電極ユニット２１の射影像とは直交する。具体的には、カソード電極１１は図面の紙面垂直方向に延び、ストライプ状のアノード電極ユニット２１は図面の紙面左右方向に延びている。この表示装置におけるカソードパネルＣＰにおいては、上述のような電界放出素子の複数から構成された電子放出領域が有効領域に２次元マトリックス状に多数形成されている。
【０１８２】
この表示装置においては、アノード電極ユニット２１によって形成された電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５Ａから電子が放出され、この電子がアノード電極ユニット２１に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突する。即ち、アノード電極ユニット２１の射影像とカソード電極１１の射影像とが重複する領域（アノード電極／カソード電極重複領域）に位置する電子放出部１５Ａから電子が放出される、所謂単純マトリクス方式により、表示装置の駆動が行われる。具体的には、カソード電極制御回路４１からカソード電極１１に相対的に負の電圧を印加し、アノード電極制御回路４３からアノード電極ユニット２１に相対的に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソード電極１１と行選択されたアノード電極ユニット２１（あるいは、行選択されたカソード電極１１と列選択されたアノード電極ユニット２１）とのアノード電極／カソード電極重複領域に位置する電子放出部１５Ａを構成するカーボン・ナノチューブ１９から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電極ユニット２１に引き付けられてアノードパネルＡＰを構成する蛍光体層３１に衝突し、蛍光体層３１を励起、発光させる。
【０１８３】
このような構成の表示装置に対して、実施例１〜実施例５で説明した各種のアノードパネルＡＰを適用することができる。
【０１８４】
アノード電極ユニット２１，１２１を形成した後、抵抗体層２８，１２８を形成する方法の一例を、以下に説明する。即ち、レジストマスク層をアノード電極２０，１２０上にスピンコーティング法にて成膜した後、真空脱泡を行う。次いで、リソグラフィ技術によってレジストマスク層をパターニングした後、係るレジストマスク層７０をエッチング用マスクとしてアノード電極２０，１２０をエッチングして、アノード電極ユニット２１，１２１を形成する。この状態を、図２８の（Ａ）に模式的に示す。通常、レジストマスク層７０の開口の直下のアノード電極２０，１２０はオーバーエッチングされた状態にある。その後、抵抗体層２８，１２８を形成するために、レジストマスク層７０を残した状態でＳｉＣから成る抵抗体薄膜７１をスパッタリング法にて、露出したアノード電極ユニット２１，１２１の部分、基板３０の部分、及び、レジストマスク層７０上に形成し、レジストマスク層７０を除去することで、抵抗体層２８，１２８を得ることができる。しかしながら、レジストマスク層７０の開口の直下のアノード電極２０，１２０はオーバーエッチングされた状態にあるので、露出したアノード電極ユニット２１，１２１上に抵抗体層２８，１２８が確実には形成されない場合がある（図２８の（Ｂ）参照）。このような現象の発生を防止するためには、図２８の（Ａ）の状態が得られた後、レジストマスク層７０をオーバー露光するか、追加現像を行うか、基板３０の裏面からの背面露光を行うことで、アノード電極ユニット２１，１２１の縁部分の上方のレジストマスク層７０の部分を除去すればよい（図２８の（Ｃ）参照）。その後、レジストマスク層７０を残した状態でＳｉＣから成る抵抗体薄膜７１を、スパッタリング法にて、露出したアノード電極ユニット２１，１２１の部分、基板３０の部分、及び、レジストマスク層７０上に形成し、レジストマスク層７０を除去することで、抵抗体層２８，１２８を得ることができる。このような方法を採用することで、露出したアノード電極ユニット２１，１２１上に抵抗体層２８，１２８が確実に形成される（図２８の（Ｄ）参照）。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】図１は、発明の実施例１の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の実施例１の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿った模式的な一部端面図である。
【図３】図３は、発明の実施例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】図４は、発明の実施例１の冷陰極電界電子放出表示装置のカソードパネルの模式的な部分的斜視図である。
【図５】図５は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図６】図６は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図７】図７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層の配置を模式的に示す配置図である。
【図８】図８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層の配置を模式的に示す配置図である。
【図９】図９は、発明の実施例１におけるアノード電極ユニットとゲート電極との間で異常放電が発生したときの等価回路である。
【図１０】図１０は、発明の実施例１の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極ユニットの面積Ｓを９０００ｍｍ2，３０００ｍｍ2，４５０ｍｍ2としたときの、異常放電電流ｉの変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、発明の実施例１の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極ユニットの面積Ｓを９０００ｍｍ2，３０００ｍｍ2，４５０ｍｍ2としたときの、異常放電時の発生エネルギーの積算値のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、発明の実施例２の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図１３】図１３は、発明の実施例２の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１２の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図である。
【図１４】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の実施例３の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。
【図１５】図１５は、発明の実施例４の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図１６】図１６、発明の実施例４の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１５の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図である。
【図１７】図１７は、発明の実施例５の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図１８】図１８は、発明の実施例５におけるアノード電極ユニットとゲート電極との間で異常放電が発生したときの等価回路である。
【図１９】図１９は、発明の実施例５において、アノード電極ユニット間に形成された抵抗体層の抵抗値を１ｋΩ，２００Ω，２０Ωとしたときの、隣接するアノード電極ユニット間の電位差をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図２０】図２０の（Ａ）及び（Ｂ）は、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図２１】図２１の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２０の（Ｂ）に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図２２】図２２の（Ａ）及び（Ｂ）は、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その１）の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図２３】図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２２の（Ｂ）に引き続き、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その１）の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図２４】図２４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その２）の模式的な一部断面図、及び、平面型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
【図２５】図２５の（Ａ）〜（Ｆ）は、アノードパネルの製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。
【図２６】図２６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２７】図２７は、所謂２電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部断面図である。
【図２８】図２８の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、アノード電極ユニット上に抵抗体層を形成するための好ましい方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図であり、図２８の（Ｂ）は、アノード電極ユニット上に抵抗体層を形成するときの問題点を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。
【図２９】図２９は、従来の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部端面図である。
【符号の説明】
【０１８６】
ＡＰ・・・アノードパネル、ＣＰ・・・カソードパネル、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４，１４Ａ，１４Ｂ・・・開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ・・・電子放出部、１６・・・剥離層、１７・・・導電材料層、１８・・・マトリックス、１９・・・カーボン・ナノチューブ、２０，１２０・・・アノード電極、２１，１２１・・・アノード電極ユニット、２２・・・給電線、２２Ａ・・・給電線ユニット、２３・・・隙間、２４・・・抵抗部材（第１の抵抗部材）、２５・・・隙間、２６・・・第２の抵抗部材、２７・・・透明電極、２８，１２８，２９,１２９・・・抵抗体層、３０・・・基板、３１，３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ・・・蛍光体層、３２・・・ブラックマトリックス、３３・・・隔壁、３４・・・スペーサ、３５・・・枠体、４１・・・カソード電極制御回路、４２・・・ゲート電極制御回路、４３・・・アノード電極制御回路、５０・・・中間膜、Ｒ0・・・抵抗体
【図１】
2008066313.tif 000003
【図２】
2008066313.tif 000004
【図３】
2008066313.tif 000005
【図４】
2008066313.tif 000006
【図５】
2008066313.tif 000007
【図６】
2008066313.tif 000008
【図７】
2008066313.tif 000009
【図８】
2008066313.tif 000010
【図９】
2008066313.tif 000011
【図１０】
2008066313.tif 000012
【図１１】
2008066313.tif 000013
【図１２】
2008066313.tif 000014
【図１３】
2008066313.tif 000015
【図１４】
2008066313.tif 000016
【図１５】
2008066313.tif 000017
【図１６】
2008066313.tif 000018
【図１７】
2008066313.tif 000019
【図１８】
2008066313.tif 000020
【図１９】
2008066313.tif 000021
【図２０】
2008066313.tif 000022
【図２１】
2008066313.tif 000023
【図２２】
2008066313.tif 000024
【図２３】
2008066313.tif 000025
【図２４】
2008066313.tif 000026
【図２５】
2008066313.tif 000027
【図２６】
2008066313.tif 000028
【図２７】
2008066313.tif 000029
【図２８】
2008066313.tif 000030
【図２９】
2008066313.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月28日(2007.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
そして、この場合、更には、抵抗値がｒ0の抵抗体層が形成されている場合、抵抗部材（第１の抵抗部材）の抵抗値をｒ1としたとき、３０ｒ0≦ｒ1≦１００ｒ0を満足することが好ましい。更には、給電線は、第２の抵抗部材を介して直列に接続されたＭ個（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）の給電線ユニットから構成されており、１つの給電線ユニットは１個あるいは２個以上のアノード電極ユニットに接続されている構成とすることが好ましく、更には、１０Ｍ≦Ｎ≦１００Ｍであることが一層好ましい。尚、これらの構成を、本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置に対して適用することができる。給電線を複数の給電線ユニットから構成すれば、給電線ユニットの面積を小さくすることができるが故に、給電線と冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因した給電線の損傷発生（例えば、給電線の局所的な蒸発）を抑止することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
尚、アノード電極ユニット２１と電界放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、給電線ユニット２２Ａの面積をＳ’（単位：ｍｍ2）としたとき、
（ＶA／７）2×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
好ましくは、
（ＶA／７）2×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電線ユニット２２Ａと電界放出素子との間での放電に起因した給電線ユニット２２Ａの損傷発生（例えば、給電線ユニット２２Ａの局所的な蒸発）を一層確実に抑止するといった観点から望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板３０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ，青色発光蛍光体層３１Ｂ，緑色発光蛍光体層３１Ｇ）と、その上に形成されたアノード電極１２０から構成されている。アノード電極１２０は、全体として、矩形の有効領域（大きさ：７０ｍｍ×１１０ｍｍ）を覆う形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。アノード電極１２０は、Ｎ個（但し、Ｎ≧２であり、実施例５においては２００個）のアノード電極ユニット１２１から構成されている。直線状に配列された単位蛍光体層３１の列の総数ｎとＮとの関係は、ｎ＝２０Ｎである。そして、１つのアノード電極ユニット１２１がアノード電極制御回路４３に、抵抗体Ｒ0を介して接続されている。尚、アノード電極制御回路４３に接続されているアノード電極ユニット１２１が、直列に接続されたアノード電極ユニット１２１のどの位置に位置するかは、本質的に任意であり、図１７に示すように、直列に接続されたアノード電極ユニット１２１の端部に位置するアノード電極ユニット１２１とすることもできるし、例えば、直列に接続されたアノード電極ユニットの中央に位置するアノード電極ユニットとすることもできる。蛍光体層３１等の配置は、図５〜図８と同様とすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2008066313.tif 000032