(57)【要約】【課題】例えば、背面パネル側においてビデオ信号が入力される電極の選択本数に依らず、電圧降下を一定範囲内に押さえ、以て、表示画面の輝度の安定化を達成することができ、しかも、アノード電極において放電が生じ難い表示用パネルを提供する。【解決手段】表示用パネルＡＰは、（Ａ）基板２０と、（Ｂ）基板２０上に形成された複数の単位蛍光体層２１と、（Ｃ）アノード電極から成り、（Ｄ）放電防止層２４を更に有し、アノード電極は複数のアノード電極ユニット２３から成り、各アノード電極ユニット２３は所定数の単位蛍光体層２１上に形成され、放電防止層２４は、アノード電極の全面に形成されている。【選択図】  図１
2008277314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）基板と、
（Ｂ）基板上に形成され、真空空間中から飛来した電子によって発光する複数の単位蛍光体層と、
（Ｃ）電子を単位蛍光体層に向かって誘導するためのアノード電極、
から成る表示用パネルであって、
（Ｄ）放電防止層、
を更に有し、
アノード電極は、複数のアノード電極ユニットから成り、
各アノード電極ユニットは、所定数の単位蛍光体層上に形成され、
放電防止層は、アノード電極の全面に形成されている表示用パネル。
【請求項２】
放電防止層は、ＣｒＯX、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＳｉＮ、又は、アモルファスシリコンから成る請求項１に記載の表示用パネル。
【請求項３】
放電防止層の厚さは１ｎｍ乃至５０ｎｍである請求項１に記載の表示用パネル。
【請求項４】
表示用パネルと、複数の電子放出体を有する背面パネルとが真空空間を挟んで対向配置され、
表示用パネルは、
（Ａ）基板と、
（Ｂ）基板上に形成され、真空空間中から飛来した電子によって発光する複数の単位蛍光体層と、
（Ｃ）電子を単位蛍光体層に向かって誘導するためのアノード電極と、
（Ｄ）放電防止層、
から成り、
アノード電極は、複数のアノード電極ユニットから成り、
各アノード電極ユニットは、所定数の単位蛍光体層上に形成され、
放電防止層は、アノード電極の全面に形成されている表示装置。
【請求項５】
放電防止層は、ＣｒＯX、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＳｉＮ、又は、アモルファスシリコンから成る請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
放電防止層の厚さは１ｎｍ乃至５０ｎｍである請求項４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示用パネル及びこれを用いた表示装置に関し、より詳しくは、真空空間中から飛来した電子によって蛍光体層を励起発光させる表示用パネル、及び、かかる表示用パネルが組み込まれた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、平面型（フラットパネル形式）の表示装置が種々検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）を例示することができる。また、熱的励起によらず、固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極電界放出型の表示装置、所謂冷陰極電界電子放出表示装置（フィールドエミッションディスプレイ、ＦＥＤ）も提案されており、画面の明るさ及び低消費電力の観点から注目を集めている。
【０００３】
従来の冷陰極電界電子放出表示装置の構成例を図４９に示す。この冷陰極電界電子放出表示装置においては、表示用パネル（アノードパネルＡＰ）と背面パネル（カソードパネルＣＰ）とが対向配置され、両パネルＡＰ，ＣＰは、各々の周縁部において図示しない枠体を介して互いに接着され、両パネルＡＰ，ＣＰ間の閉鎖空間が真空空間とされている。カソードパネルＣＰは、電子放出体として冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と称する）を備えている。図４９では、電界放出素子の一例として、円錐形の電子放出部１５を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子を示す。スピント型電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、カソード電極１１及び支持体１０上に形成された層間絶縁層１２と、層間絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び層間絶縁層１２に設けられた開口部１４内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。通常、多数の電子放出部１５が、後述する蛍光体層１２１の１つに対応付けられている。電子放出部１５には、カソード電極駆動回路３０からカソード電極１１を通じて相対的に負電圧（ビデオ信号）が印加され、ゲート電極１３にはゲート電極駆動回路３１から相対的に正電圧（走査信号）が印加される。これらの電圧印加によって生じた電界に応じ、電子放出部１５の先端から、量子トンネル効果に基づき、電子が放出される。尚、電子放出体としては、上述のようなスピント型電界放出素子に限られず、所謂エッジ型や平面型やクラウン型等、他のタイプの電界放出素子が用いられる場合もある。また、上述とは逆に、走査信号がカソード電極１１に入力され、ビデオ信号がゲート電極１３に入力される場合もある。
【０００４】
一方、アノードパネルＡＰは、ガラス等から成る基板２０上にマトリックス状あるいはストライプ状に形成された複数の蛍光体層１２１と、蛍光体層１２１及び基板２０上に形成された反射膜としても機能するアノード電極１２３を有する。アノード電極１２３には、加速電源（アノード電極駆動回路）３２から、ゲート電極１３に印加される正電圧よりも高い正電圧が印加され、電子放出部１５から真空空間中へ放出された電子を、蛍光体層１２１に向かって誘導する役割を果たす。また、アノード電極１２３は、蛍光体層１２１を構成する蛍光体粒子をイオン等の粒子によるスパッタリングから保護する機能、電子励起によって生じた蛍光体層１２１の発光を基板側へ反射させ、基板２０の外側から観察される表示画面の輝度を向上させる機能、及び、過剰な帯電を防止してアノードパネルＡＰの電位を安定化させる機能も有する。即ち、アノード電極１２３は、陰極線管（ＣＲＴ）の分野でメタルバック膜として知られている部材が果たす機能を兼ねている。アノード電極１２３は、通常、厚さ０．０７μｍ前後のアルミニウム薄膜を用いて構成されている。
【０００５】
図５０の（Ａ）に、蛍光体層（赤色蛍光体層１２１Ｒ，緑色蛍光体層１２１Ｇ，青色蛍光体層１２１Ｂ）がマトリックス状に形成された表示用パネルの模式的な平面図を示し、図５０の（Ｂ）に、図５０の（Ａ）の線Ｘ−Ｘに沿った模式的な一部断面図を示す。蛍光体層１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂが配列されている領域が冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす有効領域であり、アノード電極１２３の形成領域はこの有効領域にほぼ一致しており、１枚のシート状の形状を有する。図５０の（Ａ）では、明確化のために、アノード電極１２３が形成された領域に斜線を施した。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１２３を例えば５キロボルトの加速電源（図４９の加速電源３２を参照）に接続するための給電部１２５が、基板２０上に設けられている。また、加速電源３２とアノード電極１２３との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗部材（図示した例では抵抗値１００ＭΩの抵抗器）が配設されている。この抵抗部材は、基板外に配設されている。
【０００６】
図５１の（Ａ）に、蛍光体層１２１がストライプ状に形成された表示用パネルの模式的な平面図を示し、図５１の（Ｂ）に、図５１の線Ｘ−Ｘに沿った模式的な一部断面図を示す。図５１の参照符号は図５０と一部共通であり、共通部分については詳しい説明を省略する。アノード電極１２３の形成領域は、表示用パネルの有効領域のほぼ全面に亙っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の冷陰極電界電子放出表示装置には、カソードパネル側で選択された画素又はサブピクセルの数に応じて、表示画面の輝度が変動するといった問題がある。カソードパネルＣＰの模式的な平面図を図５２の（Ａ）及び図５２の（Ｂ）に模式的に示す。これらの図面では、明確化のために、非選択状態のカソード電極１１（カソード電極駆動回路３０より＋５０ボルトの電圧を印加）を薄いハッチングで表し、選択状態のカソード電極１１（同じく０ボルトの電圧を印加）を濃いハッチングで表す。選択状態のカソード電極１１に印加されるビデオ信号は、階調に応じて０ボルト以上、＋５０ボルト未満の値をとり得るが、ここでは簡単のために０ボルトとする。一方、非選択状態のゲート電極１３（ゲート電極駆動回路３１より０ボルトの電圧を印加）を白抜きで表示し、選択状態のゲート電極１３（同じく＋５０ボルトの電圧を印加）をハッチングで表す。カソード電極１１とゲート電極１３の射影像が重なる領域（以下、重複領域と称する）は、単色冷陰極電界電子放出表示装置では１画素、カラー冷陰極電界電子放出表示装置では１サブピクセルに相当する。１つの重複領域に、通常、複数の電界放出素子が形成されている。選択されたカソード電極１１と選択されたゲート電極１３との重複領域は、選択画素（又は選択サブピクセル）であり、図中、白丸で表示する。ゲート電極１３は上から下へ順に第ｍ行、カソード電極１１は左から右へ順に第ｎ列と称することにする。
【０００８】
いま、図５２の（Ａ）に示すように、第１行のゲート電極１３と第１列のカソード電極１１が選択されたとすると、第１行第１列に位置する重複領域に配列された電界放出素子から電子が放出され、対向する蛍光体層１２１が発光する。ここで、アノードパネルＡＰからカソードパネルＣＰに向けて１μＡの電流が流れるとすると、このときの電圧降下は１μＡ×１００ＭΩ＝０．１キロボルトとなる。即ち、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの間には、５−０．１＝４．９キロボルトの加速電圧が加わる。ところが、図５２の（Ｂ）に示すように、第２行のゲート電極１３の選択に対して、例えば第２列、第６列、第９列、第１１列及び第１４列の５本のカソード電極１１が選択されたとすると、アノードパネルＡＰからカソードパネルＣＰに向けて流れる電流は合計５μＡとなり、電圧降下は０．５キロボルトとなり、従って、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの間に加わる加速電圧は５−０．５＝４．５キロボルトに減少する。このことは、蛍光体層１２１に衝突する電子のエネルギーの低下、ひいては表示画面の輝度低下につながる。つまり、表示画面の輝度は、ゲート電極１３の１行毎に選択されたカソード電極１１の本数に応じて変動する。
【０００９】
従って、本発明の目的は、例えば、背面パネル側においてビデオ信号が入力される電極の選択本数に依らず、電圧降下を一定範囲内に抑え、以て、表示画面の輝度の安定化を達成することができ、しかも、アノード電極において放電が生じ難い表示用パネル、及び、かかる表示用パネルが組み込まれた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】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の表示用パネルは、
（Ａ）基板と、
（Ｂ）基板上に形成され、真空空間中から飛来した電子によって発光する複数の単位蛍光体層と、
（Ｃ）電子を単位蛍光体層に向かって誘導するためのアノード電極、
から成る表示用パネルであって、
（Ｄ）放電防止層、
を更に有し、
アノード電極は、複数のアノード電極ユニットから成り、
各アノード電極ユニットは、所定数の単位蛍光体層上に形成され、
放電防止層は、少なくともアノード電極ユニットの縁部を被覆していることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するための本発明の表示装置は、
表示用パネルと、複数の電子放出体を有する背面パネルとが真空空間を挟んで対向配置され、
表示用パネルは、
（Ａ）基板と、
（Ｂ）基板上に形成され、真空空間中から飛来した電子によって発光する複数の単位蛍光体層と、
（Ｃ）電子を単位蛍光体層に向かって誘導するためのアノード電極と、
（Ｄ）放電防止層、
から成り、
アノード電極は、複数のアノード電極ユニットから成り、
各アノード電極ユニットは、所定数の単位蛍光体層上に形成され、
放電防止層は、少なくともアノード電極ユニットの縁部を被覆していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の表示用パネルあるいは表示装置において、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。即ち、１画素に相当する。カラー陰極線管等の表示装置の分野では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光の三原色に対応する赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層の３つ１組を「ピクセル」と称し、これを画面精細度の記述単位とすることが多いが、本発明における単位蛍光体層は、ピクセルとは異なる。
【００１３】
カラー表示用の表示用パネルあるいは表示装置にあっては、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層のそれぞれは、基板上にドットマトリックス状に配列されていてもよいし、複数の単位蛍光体層がストライプ状に集合した形態にて基板上に配列されていてもよい。ここで、複数の単位蛍光体層がストライプ状に集合した形態の蛍光体層を、便宜上、ストライプ状蛍光体層群と呼ぶ。尚、ドットマトリックス状やストライプ状の配列様式において、隣り合う単位蛍光体層、あるいは、単位蛍光体層の隙間は、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。
【００１４】
本発明の表示用パネルあるいは表示装置において、アノード電極ユニットは、１つの単位蛍光体層上に形成されていてもよいし（即ち、所定数＝１）、複数の単位蛍光体層上に形成されていてもよい。後者の場合、各アノード電極ユニットの平面形状は特に限定されないが、有効領域内における輝度分布を均一化する観点からは、隣接するアノード電極ユニット間に不規則な大きさの隙間を生じさせない平面形状であることが好ましい。複数の単位蛍光体層上に形成されている場合であって、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層のそれぞれが基板上にドットマトリックス状に配列されている場合、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層及び青色単位蛍光体層の集合（１ピクセルに相当する）上に１つのアノード電極ユニットが形成されている構成とすることができるし、複数のピクセルに相当する単位蛍光体層の集合上に１つのアノード電極ユニットが形成されている構成とすることもできる。また、複数の単位蛍光体層上に形成されている場合であって、複数の単位蛍光体層がストライプ状に集合した形態にて基板上に配列されている場合、赤色ストライプ状蛍光体層群、緑色ストライプ状蛍光体層群及び青色ストライプ状蛍光体層群のそれぞれの上に１つずつ、アノード電極ユニットが形成されていてもよいし、１組の赤色ストライプ状蛍光体層群、緑色ストライプ状蛍光体層群及び青色ストライプ状蛍光体層群を覆うように１つのアノード電極ユニットが形成されていてもよいし、赤色ストライプ状蛍光体層群、緑色ストライプ状蛍光体層群及び青色ストライプ状蛍光体層群の組の複数を覆うように１つのアノード電極ユニットが形成されていてもよい。
【００１５】
本発明の表示用パネルあるいは表示装置において、放電防止層は、高抵抗材料から構成されていることが好ましい。高抵抗材料として、具体的には、ＣｒＯX、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等を挙げることができる。単位蛍光体層の上方に放電防止層が形成されている場合、単位蛍光体層の上方における放電防止層の膜厚は、真空空間中から飛来した電子が放電防止層を確実に通過し、単位蛍光体層と衝突するような厚さとする必要があり、具体的には、１ｎｍ乃至５０ｎｍ、好ましくは、１０ｎｍ乃至１５ｎｍとすることが望ましい。
【００１６】
本発明の表示用パネルあるいは表示装置において、放電防止層は、少なくともアノード電極ユニットの縁部を被覆していればよく、隣接するアノード電極ユニットの間の隙間を埋めていてもよいし、アノード電極の全面に形成されていてもよい。放電防止層が隣接するアノード電極ユニットの間の隙間を埋めている場合、あるいは又、アノード電極の全面に形成されている場合、隣接するアノード電極ユニット間における放電防止層の抵抗値は、１００Ω乃至１００ｋΩ、好ましくは、２００Ω乃至１０ｋΩであることが望ましい。尚、放電防止層の抵抗値が低すぎる場合、アノード電極を１枚の導電材料から構成したのと同じとなり、アノード電極をアノード電極ユニットに分割した意味がなくなる。一方、放電防止層の抵抗値が高すぎる場合、放電防止層が帯電する虞が生じる。
【００１７】
各アノード電極ユニットを、給電線を介して加速電源（アノード電極駆動回路）に接続する構成とすることが好ましい。アノード電極ユニットが１つの単位蛍光体層上に対応して形成されている場合、給電線が各アノード電極ユニットに接続されている構成とすればよい。即ち、給電線は、各アノード電極ユニットに対応して設けられている構成とすればよい。一方、アノード電極ユニットが複数の単位蛍光体層（例えば、ストライプ状蛍光体層群、あるいは１又は複数ピクセルに対応した単位蛍光体層の集合）上に形成されている場合にも、給電線が各アノード電極ユニットに接続されている構成とすればよい。これらの場合、複数の給電線は、例えば表示用パネルの縁部の１ヶ所に設けられた接続端子まで無効領域上を延び、この接続端子から配線を介して加速電源に接続する構成とすることができる。有効領域内における輝度分布を均一化する観点からは、各給電線の長さをできるだけ揃え、配線抵抗を均一化することが好ましい。給電線とアノード電極ユニットとは同時に形成してもよいし、別々に形成してもよい。放電防止層がアノード電極の全面に形成されている場合、場合によっては、放電防止層を加速電源（アノード電極駆動回路）に接続する構成とすることもできる。
【００１８】
本発明の表示装置における電子放出体として、冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と称する）を挙げることができる。電界放出素子の型式は、特に限定されず、スピント型電界放出素子、クラウン型電界放出素子、扁平型電界放出素子、平面型電界放出素子、クレータ型電界放出素子、エッジ型電界放出素子のいずれであってもよい。尚、電子放出体は、通常、走査信号が入力される一方向に延びた第１電極群と、ビデオ信号が入力される他方向に延びた第２電極群との射影像が互いに重複する領域に配されている。
【００１９】
本発明の表示装置において、選択された第２電極群の本数に応じた表示画面の輝度の変動を防止するといった観点から、アノード電極ユニットはストライプ状に配置され、且つ、第２電極群と略平行な方向に延びていることが好適である。電子放出体が電界放出素子である場合であって、第１電極群がゲート電極である場合、第２電極群はカソード電極である。また、第１電極群がカソード電極である場合、第２電極群はゲート電極である。
【００２０】
本発明の表示用パネルあるいは表示装置において使用される基板は、少なくとも表面が絶縁性部材から構成されていればよく、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることができる。背面パネルを構成する支持体も、基板と同様の材料から構成することができる。
【００２１】
アノード電極ユニットは、０．０５〜０．１μｍの厚さのアルミニウム（Ａｌ）薄膜やニッケル（Ｎｉ）薄膜、銀（Ａｇ）薄膜から構成することができる。給電線もアノード電極ユニットと同じ材料から構成することができるし、場合によっては、下記の第１電極群あるいは第２電極群の構成材料と同様の材料から構成することもできる。アノード電極ユニットを形成するには、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電解めっき法、無電解めっき法、スクリーン印刷法、レーザーアブレーション法、ゾル−ゲル法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単位蛍光体層上に形成する。このとき、薄膜を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、アノード電極ユニットを形成する。また、薄膜を形成する前の単位蛍光体層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アノード電極ユニット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となる。
【００２２】
第１電極群あるいは第２電極群の構成材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、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。これらの電極群を作製するには、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電解めっき法、無電解めっき法、スクリーン印刷法、レーザーアブレーション法、ゾル−ゲル法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、各電極群を形成する。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電極群の形成が可能である。更に、第１電極群あるいは第２電極群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となる。
【００２３】
本発明においては、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ているので、例えば、背面パネル側においてビデオ信号が入力される電極の選択本数に依らず、電圧降下を一定範囲内に抑えることができる。しかも、少なくともアノード電極ユニットの縁部が放電防止層によって被覆されているので、隣接するアノード電極ユニット間で放電が生じ難い。更には、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ているので、たとえ小規模な放電が発生しても、これを火花放電にまで成長させないように、アノード電極ユニットとカソード電極との間の蓄積エネルギーを火花放電への成長を促さない程度の大きさにアノード電極ユニットを抑えることができ、即ち、アノード電極ユニットとカソード電極との間の静電容量を低減することができ、火花放電を効果的に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、背面パネル側においてビデオ信号が入力される電極の選択本数に依らず、電圧降下を一定範囲内に抑えることができるので、表示画面の輝度変動を抑制することが可能となり、表示画面の輝度が安定化した表示装置を得ることができる。しかも、アノード電極ユニットとカソード電極との間の静電容量を低減することができ、火花放電を効果的に防止することが可能となる。従って、表示用パネルと背面パネルとの間のギャップが比較的小さい所謂低電圧タイプの表示装置においても、アノード電極に高電圧を安定して印加することが可能となり、パネル構造の単純さ、低コストといった低電圧タイプの表示装置の本来の長所はそのままに、従来の短所を克服し、低消費電力にて常に安定した高輝度表示が可能な表示装置を提供することができる。更には、少なくともアノード電極ユニットの縁部が放電防止層によって被覆されているので、隣接するアノード電極ユニット間で放電が生じ難い。以上の結果として、高い表示品質、安定した表示性能を有し、しかも、長寿命の表示用パネルあるいは表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
実施の形態１の表示用パネル（以下、アノードパネルＡＰと呼ぶ）の模式的な一部断面図を図１の（Ａ）〜（Ｄ）、図２の（Ａ）〜（Ｄ）に示し、アノード電極ユニットの模式的な配置図を図３の（Ａ）、（Ｂ）及び図４に示す。尚、図３の（Ａ）、（Ｂ）及び図４においては、放電防止層の図示を省略している。
【００２７】
アノードパネルＡＰは、基板２０と、基板２０上に形成され、真空空間中から飛来した電子によって発光する複数の単位蛍光体層２１と、電子を単位蛍光体層に向かって誘導するためのアノード電極と、放電防止層２４から成る。そして、アノード電極は、複数のアノード電極ユニット２３から構成されている。また、各アノード電極ユニット２３は、所定数の単位蛍光体層２１上に形成され、放電防止層２４は、少なくともアノード電極ユニット２３の縁部を被覆している。
【００２８】
実施の形態１のアノードパネルＡＰにあっては、単位蛍光体層２１は、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層から構成されている。図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例においては、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層のそれぞれは、基板２０上にストライプ状に集合した形態にて配列されており、赤色ストライプ状蛍光体層群Ｒ、緑色ストライプ状蛍光体層群Ｇ及び青色ストライプ状蛍光体層群Ｂを構成する。また、図４に示す例においては、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層のそれぞれは、基板２０上にドットマトリックス状に配列されている。単位蛍光体層２１の隙間は、コントラスト向上を目的としたブラックマトリックス２２で埋め込まれている。
【００２９】
実施の形態１のアノードパネルＡＰにおいて、アノード電極ユニット２３は、複数の単位蛍光体層上に形成されている。尚、アノード電極ユニット２３は、１つの単位蛍光体層上に形成されていてもよい。
【００３０】
図３の（Ａ）に示す例（図１の（Ａ）〜（Ｄ）の模式的な一部断面図も参照）においては、アノード電極ユニット２３は、赤色ストライプ状蛍光体層群Ｒ、緑色ストライプ状蛍光体層群Ｇ、青色ストライプ状蛍光体層群Ｂのそれぞれの上に形成されている。また、図３の（Ｂ）に示す例（図２の（Ａ）〜（Ｄ）の模式的な一部断面図も参照）においては、アノード電極ユニット２３は、１組の赤色ストライプ状蛍光体層群、緑色ストライプ状蛍光体層群、青色ストライプ状蛍光体層群（図３の（Ｂ）においては「ＲＧＢ」で示す）の上に形成されている。尚、赤色ストライプ状蛍光体層群、緑色ストライプ状蛍光体層群及び青色ストライプ状蛍光体層群の組（ＲＧＢ）の複数を覆うようにアノード電極ユニット２３が形成されていてもよい。図４に示す例においては、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層、青色単位蛍光体層のそれぞれが基板上にドットマトリックス状に配列されており、赤色単位蛍光体層、緑色単位蛍光体層及び青色単位蛍光体層の集合（１ピクセルに相当し、図４では「ＲＧＢ」で示す）上にアノード電極ユニット２３が形成されている。尚、複数のピクセルに相当する単位蛍光体層の集合の上にアノード電極ユニット２３が形成されていてもよい。
【００３１】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）、並びに、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例においては、放電防止層２４は、アノード電極ユニット２３の縁部を被覆している。ここで、図１の（Ａ）及び図２の（Ａ）に示す例においては、放電防止層２４はアノード電極ユニット２３の一部分を被覆しており（即ち、縁部の上にまで延在しており）、図１の（Ｂ）及び図２の（Ｂ）に示す例においては、各放電防止層２４は各アノード電極ユニット２３の全体を被覆している。図１の（Ｃ）及び図２の（Ｃ）に示す例においては、放電防止層２４は、隣接するアノード電極ユニット２３の間の隙間を埋めており、アノード電極ユニット２３の縁部の上にまで延在している。図１の（Ｄ）及び図２の（Ｄ）に示す例においては、放電防止層２４は、アノード電極の全面に形成されている。図１の（Ｃ）及び図２の（Ｃ）、並びに、図１の（Ｄ）及び図２の（Ｄ）に示す例においては、隣接するアノード電極ユニット２３の間における放電防止層２３の抵抗値を１ｋΩとした。
【００３２】
実施の形態１においては、アノード電極ユニット２３は厚さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜から構成され、放電防止層２４は厚さ約１０ｎｍの酸化クロム（ＣｒＯX）（体積抵抗率０．０２Ω・ｍ）から構成されている。尚、アノード電極ユニット２３及び放電防止層２４の厚さがこの程度の厚さであれば、アノード電極ユニット２３及び放電防止層２４を電子は容易に通過することができる。
【００３３】
尚、単位蛍光体層２１が配列されている領域が表示装置としての実用上の機能を果たす有効領域であり、アノード電極ユニット２３の形成領域はこの有効領域にほぼ一致している。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２３を例えば５キロボルトの加速電源（図６の加速電源３２を参照）に接続するための給電線２５（図３及び図４参照）が、基板２０上に設けられている。尚、図３及び図４において、給電線２５を明確化するために、給電線２５に斜線を付した。また、加速電源３２とアノード電極ユニット２３との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗部材（例えば、抵抗値１００ＭΩの抵抗器）が配設されている。この抵抗部材は、基板外に配設されている。
【００３４】
表示用パネル（アノードパネルＡＰ）の製造方法の一例を、以下、図５を参照して説明する。先ず、発光性結晶粒子組成物を調製する。そのために、例えば、純水に分散剤を分散させ、ホモミキサーを用いて３０００ｒｐｍにて１分間、撹拌を行う。次に、発光性結晶粒子を分散剤が分散した純水中に投入し、ホモミキサーを用いて５０００ｒｐｍにて５分間、撹拌を行う。その後、例えば、ポリビニルアルコール及び重クロム酸アンモニウムを添加して、十分に撹拌し、濾過する。
【００３５】
アノードパネルＡＰの製造においては、例えばガラスから成る基板２０上の全面に感光性被膜４０を形成（塗布）する。そして、露光光源（図示せず）から射出され、マスク４３に設けられた開口４４を通過した露光光によって、基板２０上に形成された感光性被膜４０を露光して感光領域４１を形成する（図５の（Ａ）参照）。その後、感光性被膜４０を現像して選択的に除去し、感光性被膜の残部（露光、現像後の感光性被膜）４２を基板２０上に残す（図５の（Ｂ）参照）。次に、全面にカーボン剤（カーボンスラリー）を塗布し、乾燥、焼成した後、リフトオフ法にて感光性被膜の残部４２及びその上のカーボン剤を除去することによって、露出した基板２０上にカーボン剤から成るブラックマトリックス２２とを形成し、併せて、感光性被膜の残部４２を除去する（図５の（Ｃ）参照）。その後、露出した基板２０上に、赤、緑、青の各単位蛍光体層２１を形成する（図５の（Ｄ）参照）。具体的には、各発光性結晶粒子（蛍光体粒子）から調製された発光性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像し、次いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像し、更に、青色の感光性の発光性結晶粒子組成物（蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像すればよい。次いで、単位蛍光体層２１及びブラックマトリックス２２上にスパッタリング法にて厚さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜を成膜した後、パターニングすることによって、アノード電極ユニット２３を得ることができる。その後、スパッタリング法にてＣｒＯXから成る放電防止層２４を、例えば全面に成膜する。こうして、アノードパネルＡＰを得ることができる。尚、スクリーン印刷法等により各単位蛍光体層２１を形成することもできる。
【００３６】
実施の形態１の表示装置（具体的には、冷陰極電界電子放出表示装置）の模式的な一部端面図を図６に示す。また、表示用パネル（アノードパネルＡＰ）及び背面パネル（カソードパネルＣＰ）の模式的な斜視図を、図７に示す。この表示装置は、図１〜図４にて説明した構造を有する表示用パネル（アノードパネルＡＰ）と、複数の電子放出体を有する背面パネル（カソードパネルＣＰと呼ぶ）とが真空空間を挟んで対向配置されて成る。アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとは、各々の周縁部において図示しない枠体を介して互いに接着され、両パネルＡＰ，ＣＰ間の閉鎖空間が真空空間とされている。カソードパネルＣＰは、電子放出体として冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と称する）を備えている。図６では、電界放出素子の一例として、円錐形の電子放出部１５を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子を示す。スピント型電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、カソード電極１１及び支持体１０上に形成された層間絶縁層１２と、層間絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び層間絶縁層１２に設けられた開口部１４内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。通常、多数の電子放出部１５が、単位蛍光体層２１の１つに対応付けられている。
【００３７】
電子放出部１５には、カソード電極駆動回路３０からカソード電極１１（第２電極群）を通じて相対的に負電圧（ビデオ信号）が印加され、ゲート電極１３（第１電極群）にはゲート電極駆動回路３１から相対的に正電圧（走査信号）が印加される。これらの電圧印加によって生じた電界に応じ、電子放出部１５の先端から電子が、量子トンネル効果に基づき、放出される。尚、上述とは逆に、走査信号がカソード電極１１に入力され、ビデオ信号がゲート電極１３に入力される場合もある。
【００３８】
図８の（Ａ）に、アノードパネルＡＰの模式的な平面図を示す。このアノードパネルＡＰにおいて、アノード電極ユニット２３は、複数の単位蛍光体層から構成されたストライプ状蛍光体層群に対応してストライプ状に配置され、給電線２５を介して加速電源（アノード電極駆動回路）３２に接続されている。尚、図８の（Ａ）では、明確化のために、アノード電極ユニット２３にハッチングを施し、放電防止層２４の図示を省略した。図示したアノード電極ユニット２３は１６本であるが、この本数は例示に過ぎない。アノードパネルＡＰの縁部において、給電線２５の末端には図示しない接続端子が設けられ、個々の給電線２５は接続端子を通じて加速電源３２に接続されている。このようにアノード電極を分割した構成を有するので、静電容量の低減効果を得ることができる。各給電線２５を介して、加速電源３２に内蔵された電源から例えば５キロボルトの正電圧が各アノード電極ユニット２３に印加される。
【００３９】
図８の（Ｂ）には、上記のアノードパネルＡＰと真空空間を挟んで対向配置される、複数の電子放出体を有するカソードパネルＣＰの模式的な平面図を示す。電子放出体は、走査信号が入力される一方向に延びた第１電極群（具体的には複数のゲート電極１３）と、ビデオ信号が入力される他方向に延びた第２電極群（具体的には複数のカソード電極１１）との射影像が互いに重複する領域（即ち、重複領域）に配されている。走査信号はゲート電極駆動回路３１から入力され、ビデオ信号はカソード電極駆動回路３０から入力される。図８の（Ａ）に示したアノード電極ユニット２３は、第２電極群、即ち複数のカソード電極１１と略平行な方向に延びている。ここでは、アノード電極ユニット２３の本数とカソード電極１１の本数を同じとしたが、複数本のカソード電極１１と１本のアノード電極ユニット２３とが対応していてもよい。かかる構成においては、第１電極群を構成する各電極上に位置する重複領域の中、所望の重複領域から実質的に同時に電子が放出される。
【００４０】
図８の（Ｂ）においては、明確化のために、非選択状態のカソード電極１１（カソード電極駆動回路３０より＋５０ボルトの電圧を印加）を薄いハッチングで表し、選択状態のカソード電極１１（同じく０ボルトの電圧を印加）を濃いハッチングで表す。選択状態のカソード電極１１に印加されるビデオ信号は、階調に応じて０ボルト以上、＋５０ボルト未満の値をとり得る（中間階調）が、ここでは簡単のために最大輝度（フル階調）が得られる０ボルトとして考える。一方、ゲート電極１３に関しては、非選択状態（ゲート電極駆動回路３１より０ボルトの電圧を印加）を白抜きで表示し、選択状態（同じく＋５０ボルトの電圧を印加）をハッチングで表す。カソード電極１１とゲート電極１３の射影像が重なる領域（重複領域）は、単色表示装置では１画素、カラー表示装置では１サブピクセルに相当し、通常は１つの重複領域に、複数の電界放出素子が配され、更に、単位蛍光体層が配されている。選択されたカソード電極１１と選択されたゲート電極１３との重複領域は、選択画素（又は選択サブピクセル）であり、図中では白丸で表示する。ゲート電極１３は上から下へ順に第ｍ行、カソード電極１１とアノード電極ユニット２３は左から右へ順に第ｎ列と称することにする。
【００４１】
いま、図８の（Ｂ）に示すように、第２行のゲート電極１３の選択に対して、例えば第２列、第６列、第９列、第１１列及び第１４列の５本のカソード電極１１が選択され、これらのカソード電極１１の各々と対面する第２列、第６列、第９列、第１１列及び第１４列の５本のアノード電極ユニット２３の各々からフル階調時に１μＡの電流が流れるとすると、電圧降下は１μＡ×１００ＭΩ＝０．１キロボルトとなる。即ち、どの列のカソード電極１１とアノード電極ユニット２３との間においても、加速電圧は５−０．１＝４．９キロボルトとなる。中間階調時には電流が１μＡより少ないので、電圧降下も０．１キロボルトより小さくなる。いずれにしても、アノード電極が複数のアノード電極ユニット２３に分割されたことにより、選択されたカソード電極１１の本数に依らず、電圧降下が常に一定範囲内（上記の例では０．１キロボルト）でしか起こり得なくなり、これによって表示画面の輝度が安定化する。しかも、放電防止層２４が、少なくともアノード電極ユニット２３の縁部を被覆しているので、隣接するアノード電極ユニット２３の間での放電の発生を抑制することができる。尚、上述した例とは逆に、カソード電極１１に走査信号、ゲート電極１３にビデオ信号をそれぞれ入力する場合には、アノード電極ユニット２３をゲート電極１３と略平行に配置すればよい。
【００４２】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、電子放出体を構成する各種の電界放出素子について説明する。
【００４３】
電界放出素子は、以下の３つの範疇に分類することができる。即ち、第１の構造の電界放出素子は、
（イ）支持体と、
（ロ）支持体上に設けられたストライプ状のカソード電極と、
（ハ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ニ）絶縁層上に設けられたストライプ状のゲート電極と、
（ホ）ゲート電極を貫通した開口部、及び、絶縁層を貫通し、開口部と連通した孔部と、
（ヘ）孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電子放出部、
から成り、
孔部の底部に露出した電子放出部から電子が放出される構造を有する。
【００４４】
このような第１の構造を有する電界放出素子として、スピント型（円錐形の電子放出部が、孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）、クラウン型（王冠状の電子放出部が、孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）、扁平型（略平面の電子放出部が、孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）を挙げることができる。
【００４５】
第２の構造の電界放出素子は、
（イ）支持体と、
（ロ）支持体上に設けられたストライプ状のカソード電極と、
（ハ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ニ）絶縁層上に設けられたストライプ状のゲート電極と、
（ホ）ゲート電極を貫通した開口部、及び、絶縁層を貫通し、開口部と連通し、底部にカソード電極が露出した孔部、
から成り、
孔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、かかる孔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。
【００４６】
このような第２の構造を有する電界放出素子として、平坦なカソード電極の表面から電子を放出する平面型電界放出素子、凹凸が形成されたカソード電極の表面の凸部から電子を放出するクレータ型電界放出素子を挙げることができる。
【００４７】
第３の構造の電界放出素子は、
（イ）支持体と、
（ロ）支持体の上方に設けられ、エッジ部を有するストライプ状のカソード電極と、
（ハ）少なくともカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ニ）絶縁層上に設けられたストライプ状のゲート電極と、
（ホ）少なくとも、ゲート電極を貫通した開口部、及び、絶縁層を貫通し、開口部と連通した孔部、
から成り、
孔部の底部若しくは側壁に露出したカソード電極のエッジ部が電子放出部に相当し、孔部の底部若しくは側壁に露出したカソード電極のエッジ部から電子を放出する構造を有する。このような構造を有する電界放出素子はエッジ型電界放出素子とも呼ばれる。
【００４８】
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、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。
【００４９】
クラウン型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、導電性粒子、あるいは、導電性粒子とバインダの組合せを挙げることができる。導電性粒子として、黒鉛等のカーボン系材料；タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等の高融点金属；あるいはＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）等の透明導電材料を挙げることができる。バインダとして、例えば水ガラスといったガラスや汎用樹脂を使用することができる。汎用樹脂として、塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロースエステル系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱硬化性樹脂を例示することができる。電子放出効率の向上のためには、導電性粒子の粒径が電子放出部の寸法に比べて十分に小さいことが好ましい。導電性粒子の形状は、球形、多面体、板状、針状、柱状、不定形等、特に限定されないが、導電性粒子の露出部が鋭い突起となり得るような形状であることが好ましい。寸法や形状の異なる導電性粒子を混合して使用してもよい。クラウン型電界放出素子の電子放出部は、例えば、リフトオフ法と組み合わせた塗布法、蒸着法、スパッタリング法によって形成することができる。
【００５０】
扁平型電界放出素子にあっては、あるいは又、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な仕事関数Φを有していることが好ましく、その値は概ね３ｅＶ以下であることが好ましい。かかる材料として、炭素（Φ＜１ｅＶ）、セシウム（Φ＝２．１４ｅＶ）、ＬａＢ6（Φ＝２．６６〜２．７６ｅＶ）、ＢａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、ＳｒＯ（Φ＝１．２５〜１．６ｅＶ）、Ｙ2Ｏ3（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）、ＺｒＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）を例示することができる。仕事関数Φが２ｅＶ以下である材料から電子放出部を構成することが、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【００５１】
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、中でもアモルファスダイヤモンドを挙げることができる。電子放出部をアモルファスダイヤモンドから構成する場合、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、アモルファスダイヤモンドは電気抵抗体であるため、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、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、アモルファスダイヤモンドは、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。
【００５２】
あるいは又、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。
【００５３】
第２の構造を有する電界放出素子（平面型電界放出素子あるいはクレータ型電界放出素子）、若しくは第３の構造を有する電界放出素子（エッジ型電界放出素子）にあっては、電子放出部に相当するカソード電極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属；これらの合金や化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；あるいはダイヤモンド等の炭素薄膜を例示することができる。かかるカソード電極の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが望ましいが、かかる範囲に限定するものではない。カソード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、ストライプ状のカソード電極を形成することが可能である。
【００５４】
あるいは又、第２の構造（平面型電界放出素子あるいはクレータ型電界放出素子）、第３の構造を有する電界放出素子（エッジ型電界放出素子）、あるいは、扁平型電界放出素子から成る第１の構造を有する電界放出素子にあっては、カソード電極や電子放出部を、導電性微粒子を分散させた導電性ペーストを用いて形成することもできる。導電性微粒子としては、グラファイト粉末；酸化バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、金属粉末の少なくとも一種を混合したグラファイト粉末；窒素、リン、ホウ素、トリアゾール等の不純物を含むダイヤモンド粒子又はダイヤモンドライク・カーボン粉末；カーボン・ナノ・チューブ粉末；（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）ＣＯ3粉末；シリコン・カーバイド粉末を例示することができる。特に、導電性微粒子としてグラファイト粉末を選択することが、閾値電界の低減や電子放出部の耐久性の観点から好ましい。導電性微粒子の形状を、球状、鱗片状の他、任意の定形形状や不定形形状とすることができる。また、導電性微粒子の粒径は、カソード電極や電子放出部の厚さやパターン幅以下であればよい。粒径が小さい方が、単位面積当たりの放出電子数を増大させることができるが、あまり小さ過ぎるとカソード電極や電子放出部の導電性が劣化する虞がある。よって、好ましい粒径の範囲はおおよそ０．０１〜４．０μｍである。かかる導電性微粒子をガラス成分その他の適当なバインダと混合して導電性ペーストを調製し、この導電性ペースを用いてスクリーン印刷法により所望のパターンを形成した後、パターンを焼成することによって電子放出部として機能するカソード電極や電子放出部を形成することができる。あるいは、スピンコーティング法とエッチング技術の組み合わせにより、電子放出部として機能するカソード電極や電子放出部を形成することもできる。
【００５５】
また、スピント型電界放出素子やクラウン型電界放出素子から成る第１の構造を有する電界放出素子にあっては、カソード電極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を例示することができる。カソード電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、ストライプ状のカソード電極を形成することが可能である。
【００５６】
第１の構造〜第３の構造を有する電界放出素子において、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの開口部及び孔部内に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つの開口部及び孔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開口部を設け、かかる開口部と連通する１つの孔部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた１つの孔部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。
【００５７】
第１の構造〜第３の構造を有する電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面あるいはそのエッジ部が電子放出部に相当している場合、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）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。
【００５８】
各種の電界放出素子におけるゲート電極を構成する導電性材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）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）；あるいはシリコン（Ｓｉ）等の半導体やダイヤモンド、カーボン、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を例示することができる。
【００５９】
絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）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。
【００６０】
以下、各種の電界放出素子及びその製造方法を説明する。
【００６１】
［スピント型電界放出素子］
図１０の（Ｃ）に示す電界放出素子は、円錐形の電子放出部１５を有する所謂スピント型電界放出素子である。スピント型電界放出素子は、支持体１０と、支持体１０上に設けられたストライプ状のカソード電極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上に設けられたストライプ状のゲート電極１３と、ゲート電極１３を貫通した開口部、及び、絶縁層１２を貫通し、開口部と連通した孔部と、孔部の底部に位置するカソード電極１１上に設けられた円錐状の電子放出部１５から成り、孔部の底部に露出した電子放出部１５から電子が放出される構造を有する。このスピント型電界放出素子の製造方法の概要を、以下、支持体等の模式的な一部端面図である図９及び図１０を参照して説明する。
【００６２】
［工程−Ａ１］
先ず、例えばガラスから成る支持体１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るストライプ状のカソード電極１１を形成した後、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層１２を形成し、更に、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に形成する。ゲート電極１３の形成は、例えば、スパッタリング法、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき行うことができる。
【００６３】
［工程−Ａ２］
次に、ゲート電極１３及び絶縁層１２に、エッチング用マスクとして機能するレジスト層１６をリソグラフィ技術によって形成する（図９の（Ａ）参照）。その後、ＲＩＥ（反応性イオン・エッチング）法にてゲート電極１３に開口部を形成し、更に、絶縁層１２に孔部を形成する。尚、以下の説明において、特に断りのない限り、開口部及び孔部を総称して開口部１４と表現する。開口部１４（孔部）の底部にカソード電極１１が露出している。その後、レジスト層１６をアッシング技術によって除去する。こうして、図９の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。
【００６４】
［工程−Ａ３］
次に、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１上に、電子放出部１５を形成する。具体的には、先ず、アルミニウムを斜め蒸着することにより、剥離層１７を形成する。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、開口部１４の底部にアルミニウムを殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に剥離層１７を形成することができる。この剥離層１７は、開口部１４の開口端部から庇状に張り出しており、これにより開口部１４が実質的に縮径される（図９の（Ｃ）参照）。
【００６５】
［工程−Ａ４］
次に、全面に例えばモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、図１０の（Ａ）に示すように、剥離層１７上でオーバーハング形状を有するモリブデンから成る導電材料層１８が成長するに伴い、開口部１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１４の底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部１４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、開口部１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形のモリブデンから成る堆積物が電子放出部１５となる。
【００６６】
［工程−Ａ５］
その後、電気化学的プロセス及び湿式プロセスによって剥離層１７を絶縁層１２及びゲート電極１３の表面から剥離し、絶縁層１２及びゲート電極１３の上方の導電材料層１８を選択的に除去する。その結果、図１０の（Ｂ）に示すように、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１上に円錐形の電子放出部１５を残すことができる。その後、絶縁層１２を等方的にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を露出させることが好ましい（図１０の（Ｃ）参照）。等方的なエッチングは、ケミカルドライエッチングのようにラジカルを主エッチング種として利用するドライエッチング、あるいは、エッチング液を利用するウェットエッチングにより行うことができる。エッチング液として、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の１：１００（容積比）混合液を用いることができる。
【００６７】
［クラウン型電界放出素子］
クラウン型電界放出素子から成る電界放出素子の模式的な一部端面図を図１２の（Ａ）に示し、一部を切り欠いた模式的な斜視図を図１２の（Ｂ）に示す。クラウン型電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通した開口部１４と、開口部１４（孔部）の底部に位置するカソード電極１１上に設けられたクラウン（王冠）型の電子放出部１５Ａから構成されている。
【００６８】
以下、クラウン型電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図等である図１１〜図１２を参照して説明する。
【００６９】
［工程−Ｂ１］
先ず、例えばガラスから成る支持体１０上に、ストライプ状のカソード電極１１を形成する。尚、カソード電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。ストライプ状のカソード電極１１は、例えば支持体１０上にＩＴＯ膜をスパッタリング法により約０．２μｍの厚さに全面に亙って成膜した後、ＩＴＯ膜をパターニングすることによって形成することができる。カソード電極１１は、単一の材料層であってもよく、複数の材料層を積層することによって構成することもできる。例えば、後の工程で形成される各電子放出部の電子放出特性のばらつきを抑制するために、カソード電極１１の表層部を残部よりも電気抵抗率の高い材料で構成することができる。尚、このようなカソード電極の構成を、他の電界放出素子のカソード電極に適用することができる。次に、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。ここでは、一例としてガラスペーストを全面に約３μｍの厚さにスクリーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するために、例えば１００゜Ｃ、１０分間の仮焼成、及び５００゜Ｃ、２０分間の本焼成といった２段階の焼成を行う。尚、上述のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替えて、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成してもよい。
【００７０】
次に、絶縁層１２上に、ストライプ状のゲート電極１３を形成する。尚、ゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。即ち、ゲート電極１３の射影像の延びる方向は、ストライプ状のカソード電極１１の射影像の延びる方向と９０度を成す。
【００７１】
［工程−Ｂ２］
次に、［工程−Ａ２］と同様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２をＲＩＥ法に基づきエッチングし、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部にカソード電極１１を露出させる。開口部１４の直径を約２〜５０μｍとする。
【００７２】
［工程−Ｂ３］
次に、ゲート電極１３上、絶縁層１２上、及び開口部１４の側壁面上に剥離層５１を形成する（図１１の（Ａ）参照）。かかる剥離層５１を形成するには、例えば、フォトレジスト材料をスピンコーティング法により全面に塗布し、開口部１４の底部の一部分のみを除去するようなパターニングを行えばよい。この時点で、開口部１４の実質的な直径は、約１〜２０μｍに縮径される。
【００７３】
［工程−Ｂ４］
次に、図１１の（Ｂ）に示すように、全面に組成物原料から成る導電性組成物層５２を形成する。ここで使用する組成物原料は、例えば、導電性粒子として平均粒径約０．１μｍの黒鉛粒子を６０重量％、バインダとして４号の水ガラスを４０重量％含む。この組成物原料を、例えば１４００ｒｐｍ、１０秒間の条件で全面にスピンコートする。開口部１４内における導電性組成物層５２の表面は、組成物原料の表面張力に起因して、開口部１４の側壁面に沿って迫り上がり、開口部１４の中央部に向かって窪む。その後、導電性組成物層５２に含まれる水分を除去するための仮焼成を、例えば大気中、４００゜Ｃで３０分間行う。
【００７４】
組成物原料において、バインダは、（１）それ自身が導電性粒子の分散媒であってもよいし、（２）導電性粒子を被覆していてもよいし、（３）適当な溶媒に分散あるいは溶解されることによって、導電性粒子の分散媒を構成してもよい。（３）のケースの典型例は水ガラスであり、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ１４０８に規定される１号乃至４号、又はこれらの同等品を使用することができる。１号乃至４号は、水ガラスの構成成分である酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）１モルに対する酸化珪素（ＳｉＯ2）のモル数（約２〜４モル）の違いに基づく４段階の等級であり、それぞれ粘度が大きく異なる。従って、リフトオフ・プロセスで水ガラスを使用する際には、水ガラスに分散させる導電性粒子の種類や含有量、剥離層５１との親和性、開口部１４のアスペクト比等の諸条件を考慮して、最適な等級の水ガラスを選択するか、又は、これらの等級と同等の水ガラスを調製して使用することが好ましい。
【００７５】
バインダは一般に導電性に劣るので、組成物原料中の導電性粒子の含有量に対してバインダの含有量が多過ぎると、形成される電子放出部１５Ａの電気抵抗値が上昇し、電子放出が円滑に行われなくなる虞がある。従って、例えば水ガラス中に導電性粒子としてカーボン系材料粒子を分散させて成る組成物原料を例にとると、組成物原料の全重量に占めるカーボン系材料粒子の割合は、電子放出部１５Ａの電気抵抗値、組成物原料の粘度、導電性粒子同士の接着性等の特性を考慮し、概ね３０〜９５重量％の範囲に選択することが好ましい。カーボン系材料粒子の割合をかかる範囲内に選択することにより、形成される電子放出部１５Ａの電気抵抗値を十分に下げると共に、カーボン系材料粒子同士の接着性を良好に保つことが可能となる。但し、導電性粒子としてカーボン系材料粒子にアルミナ粒子を混合して用いた場合には、導電性粒子同士の接着性が低下する傾向があるので、アルミナ粒子の含有量に応じてカーボン系材料粒子の割合を高めることが好ましく、６０重量％以上とすることが特に好ましい。尚、組成物原料には、導電性粒子の分散状態を安定化させるための分散剤や、ｐＨ調整剤、乾燥剤、硬化剤、防腐剤等の添加剤が含まれていてもよい。尚、導電性粒子を結合剤（バインダ）の被膜で覆った粉体を、適当な分散媒中に分散させて成る組成物原料を用いてもよい。
【００７６】
一例として、王冠状の電子放出部１５Ａの直径を概ね１〜２０μｍとし、導電性粒子としてカーボン系材料粒子を使用した場合、カーボン系材料粒子の粒径は概ね０．１μｍ〜１μｍの範囲とすることが好ましい。カーボン系材料粒子の粒径をかかる範囲に選択することにより、王冠状の電子放出部１５Ａの縁部に十分に高い機械的強度が備わり、且つ、カソード電極１１に対する電子放出部１５Ａの密着性が良好となる。
【００７７】
［工程−Ｂ５］
次に、図１１の（Ｃ）に示すように、剥離層５１を除去する。剥離は、２重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に、３０秒間浸漬することにより行う。このとき、超音波振動を加えながら剥離を行ってもよい。これにより、剥離層５１と共に剥離層５１上の導電性組成物層５２の部分が除去され、開口部１４（孔部）の底部に露出したカソード電極１１上の導電性組成物層５２の部分のみが残される。この残存した部分が電子放出部１５Ａとなる。電子放出部１５Ａの形状は、表面が開口部１４の中央部に向かって窪み、王冠状となる。［工程−Ｂ５］が終了した時点における状態を、図１２に示す。図１２の（Ｂ）は、電界放出素子の一部を示す模式的な斜視図であり、図１２の（Ａ）は図１２の（Ｂ）の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図である。図１２の（Ｂ）では、電子放出部１５Ａの全体が見えるように、絶縁層１２とゲート電極１３との一部を切り欠いている。尚、１つの電子放出領域には、５〜１００個程度の電子放出部１５Ａを設けることで十分である。尚、導電性粒子が電子放出部１５Ａの表面に確実に露出するように、電子放出部１５Ａの表面に露出したバインダをエッチングによって除去してもよい。
【００７８】
［工程−Ｂ６］
次に、電子放出部１５Ａの焼成を行う。焼成は、乾燥大気中、４００゜Ｃ、３０分間の条件で行う。尚、焼成温度は、組成物原料に含まれるバインダの種類に応じて選択すればよい。例えば、バインダが水ガラスのような無機材料である場合には、無機材料を焼成し得る温度で熱処理を行えばよい。バインダが熱硬化性樹脂である場合には、熱硬化性樹脂を硬化し得る温度で熱処理を行えばよい。但し、導電性粒子同士の密着性を保つために、熱硬化性樹脂が過度に分解したり炭化する虞のない温度で熱処理を行うことが好適である。いずれのバインダを用いるにしても、熱処理温度は、ゲート電極やカソード電極、絶縁層に損傷や欠陥が生じない温度とする必要がある。熱処理雰囲気は、ゲート電極やカソード電極の電気抵抗率が酸化によって上昇したり、あるいはゲート電極やカソード電極に欠陥や損傷が生ずることがないように、不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。尚、バインダとして熱可塑性樹脂を使用した場合には、熱処理を必要としない場合がある。
【００７９】
［扁平型電界放出素子−１］
扁平型電界放出素子−１から成る電界放出素子の模式的な一部断面図を、図１３の（Ｃ）に示す。扁平型電界放出素子−１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を貫通した開口部１４、並びに、開口部１４（孔部）の底部に位置するカソード電極１１上に設けられた扁平の電子放出部１５Ｂから成る。ここで、電子放出部１５Ｂは、図１３の（Ｃ）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１３の（Ｃ）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）から成る。電子放出部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。また、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化のために、カソード電極１１と電子放出部１５Ｂとの間にＳｉＣから成る抵抗体層６０が設けられている。図１３の（Ｃ）に示した扁平型電界放出素子−１においては、カソード電極１１の表面の全域に亙って、抵抗体層６０及び電子放出部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の底部に電子放出部１５Ｂが設けられていればよい。
【００８０】
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図１３を参照して、扁平型電界放出素子−１の製造方法を説明する。
【００８１】
［工程−Ｃ１］
先ず、支持体１０上に、クロム（Ｃｒ）から成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングする。これによって、ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成することができる（図１３の（Ａ）参照）。尚、カソード電極１１は、図１３の紙面垂直方向に延びている。
【００８２】
［工程−Ｃ２］
次に、カソード電極１１上に、電子放出部１５Ｂを形成する。具体的には、先ず、全面にスパッタリング法にてＳｉＣから成る抵抗体層６０を形成し、次いで、抵抗体層６０の上にグラファイト粉末塗料から成る電子放出部１５Ｂをスピンコーティング法にて形成し、電子放出部１５Ｂを乾燥させる。その後、電子放出部１５Ｂ及び抵抗体層６０を公知の方法に基づきパターニングする（図１３の（Ｂ）参照）。電子放出部１５Ｂから電子が放出される。
【００８３】
［工程−Ｃ３］
次に、全面に絶縁層１２を形成する。具体的には、電子放出部１５Ｂ及び支持体１０上に、例えば、スパッタリング法にてＳｉＯ2から成る絶縁層１２を形成する。尚、絶縁層１２を、ガラスペーストをスクリーン印刷する方法や、ＳｉＯ2層をＣＶＤ法にて形成する方法に基づき形成することもできる。その後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に形成する。
【００８４】
［工程−Ｃ４］
次に、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部に電子放出部１５Ｂを露出させる。その後、電子放出部１５Ｂ中の有機溶剤を除去するために、４００゜Ｃ、３０分の熱処理を施す。その後、絶縁層１２を等方的にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を露出させることが好ましい。こうして、図１３の（Ｃ）に示した電界放出素子−１を得ることができる。
【００８５】
［扁平型電界放出素子−２］
扁平型電界放出素子−２の模式的な一部断面図を、図１４の（Ｃ）に示す。図１４の（Ｃ）に示す扁平型電界放出素子−２においては、電子放出部１５Ｂの構造が、図１３の（Ｃ）に示した扁平型電界放出素子−１と若干異なっている。以下、支持体等の模式的な一部断面図である図１４を参照して、かかる扁平型電界放出素子−２の製造方法を説明する。
【００８６】
［工程−Ｄ１］
先ず、支持体１０上にカソード電極用導電材料層を形成する。具体的には、支持体１０の全面にレジスト材料層（図示せず）を形成した後、カソード電極を形成すべき部分のレジスト材料層を除去する。その後、全面にクロム（Ｃｒ）から成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成する。更に、全面にスパッタリング法にてＳｉＣから成る抵抗体層６０を形成し、次いで、抵抗体層６０の上にグラファイト粉末塗料層をスピンコーティング法にて形成し、グラファイト粉末塗料層を乾燥させる。その後、剥離液を用いてレジスト材料層を除去すると、レジスト材料層上に形成されたカソード電極用導電材料層、抵抗体層６０及びグラファイト粉末塗料層も除去される。こうして、所謂リフトオフ法に基づき、カソード電極１１、抵抗体層６０及び電子放出部１５Ｂ（電子放出層）が積層された構造を得ることができる（図１４の（Ａ）参照）。
【００８７】
［工程−Ｄ２］
次に、全面に絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成する（図１４の（Ｂ）参照）。その後、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成することによって、開口部１４（孔部）の底部に電子放出部１５Ｂを露出させる（図１４の（Ｃ）参照）。その後、絶縁層１２を等方的にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を露出させることが好ましい。開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の表面に設けられた電子放出部１５Ｂから電子が放出される。
【００８８】
［扁平型電界放出素子−３］
扁平型電界放出素子の別の変形例の模式的な一部端面図を、図１６の（Ｂ）に示す。この扁平型電界放出素子−３においては、電子放出部１５Ｃは、ＣＶＤ法に基づき形成された炭素薄膜から構成されている。
【００８９】
電子放出部を炭素薄膜から構成することは、炭素（Ｃ）の仕事関数が低く、高い放出電子電流を達成することができるので、好ましい。炭素薄膜から電子を放出させるためには、炭素薄膜が適切な電界（例えば、１０6ボルト／ｍ程度の強度を有する電界）中に置かれた状態とすればよい。
【００９０】
ところで、レジスト材料をエッチング用マスクとして使用し、酸素ガスを用いてダイヤモンド薄膜のような炭素薄膜のプラズマエッチングを行った場合、エッチング反応系における反応副生成物として（ＣＨx）系あるいは（ＣＦx）系等の炭素系ポリマーが堆積性物質として生成する。一般に、プラズマエッチングにおいて堆積性物質がエッチング反応系に生成した場合、この堆積性物質はイオン入射確率の低いレジスト材料の側壁面、あるいは被エッチング物の加工端面に堆積して所謂側壁保護膜を形成し、被エッチング物の異方性加工によって得られる形状の達成に寄与する。しかしながら、酸素ガスをエッチング用ガスとして使用した場合には、炭素系ポリマーから成る側壁保護膜は、生成しても、直ちに酸素ガスによって除去されてしまう。また、酸素ガスをエッチング用ガスとして使用した場合には、レジスト材料の消耗も激しい。これらの理由により、従来のダイヤモンド薄膜の酸素プラズマ加工においては、ダイヤモンド薄膜のマスクの寸法に対する寸法変換差が大きく、異方性加工も困難な場合が多い。
【００９１】
このような問題を解決するためには、例えば、カソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成し、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜から成る電子放出部を形成する構成とすればよい。即ち、この扁平型電界放出素子−３の製造においては、支持体上にカソード電極を形成した後、カソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成し、その後、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜（電子放出部に相当する）を形成する。尚、カソード電極の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成する工程を、炭素薄膜選択成長領域形成工程と呼ぶ。
【００９２】
ここで、炭素薄膜選択成長領域は、表面に金属粒子が付着したカソード電極の部分、若しくは、表面に金属薄膜が形成されたカソード電極の部分であることが好ましい。尚、炭素薄膜選択成長領域における炭素薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、炭素薄膜選択成長領域の表面には、硫黄（Ｓ）、ホウ素（Ｂ）又はリン（Ｐ）が付着していることが望ましく、これらの物質は一種の触媒としての作用を果たすと考えられ、これによって、炭素薄膜の選択成長性を一層向上させることができる。尚、炭素薄膜選択成長領域は、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、開口部の底部に位置するカソード電極の部分から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、炭素薄膜選択成長領域は、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。
【００９３】
炭素薄膜選択成長領域形成工程は、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面（以下、単にカソード電極の表面と呼ぶ場合がある）に、金属粒子を付着させ、若しくは、金属薄膜を形成する工程から成り、以て、表面に金属粒子が付着し、若しくは、表面に金属薄膜が形成されたカソード電極の部分から成る炭素薄膜選択成長領域を得ることが好ましい。また、この場合、炭素薄膜選択成長領域における炭素薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、炭素薄膜選択成長領域の表面に、硫黄（Ｓ）、ホウ素（Ｂ）又はリン（Ｐ）を付着させることが望ましく、これによって、炭素薄膜の選択成長性を一層向上させることができる。炭素薄膜選択成長領域の表面に硫黄、ホウ素又はリンを付着させる方法としては、例えば、硫黄、ホウ素又はリンを含む化合物から成る化合物層を炭素薄膜選択成長領域の表面に形成し、次いで、例えば加熱処理を化合物層に施すことによって化合物層を構成する化合物を分解させ、炭素薄膜選択成長領域の表面に硫黄、ホウ素又はリンを残す方法を挙げることができる。硫黄を含む化合物としてチオナフテン、チオフテン、チオフェンを例示することができる。ホウ素を含む化合物として、トリフェニルボランを例示することができる。リンを含む化合物として、トリフェニルフォスフィンを例示することができる。
【００９４】
あるいは又、炭素薄膜選択成長領域における炭素薄膜の選択成長を一層確実なものとするために、カソード電極の表面に、金属粒子を付着させ、若しくは、金属薄膜を形成した後、金属粒子の表面若しくは金属薄膜の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化膜）を除去することが望ましい。金属粒子の表面若しくは金属薄膜の表面の金属酸化物の除去を、例えば、水素ガス雰囲気におけるマイクロ波プラズマ法、トランス結合型プラズマ法、誘導結合型プラズマ法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、ＲＦプラズマ法等に基づくプラズマ還元処理、アルゴンガス雰囲気におけるスパッタ処理、若しくは、例えばフッ酸等の酸や塩基を用いた洗浄処理によって行うことが望ましい。尚、炭素薄膜選択成長領域の表面に硫黄、ホウ素又はリンを付着させる工程、あるいは又、金属粒子の表面若しくは金属薄膜の表面の金属酸化物を除去する工程を含む場合、絶縁層に開口部を設けた後、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する前にこれらの工程を実行することが好ましい。
【００９５】
炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソード電極の表面に金属粒子を付着させる方法として、例えば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク層）で被覆した状態で、溶媒と金属粒子から成る層を炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属粒子を残す方法を挙げることができる。あるいは又、カソード電極の表面に金属粒子を付着させる工程として、例えば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を適切な材料（例えば、マスク層）で被覆した状態で、金属粒子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子をカソード電極の表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱することによって分解し、以て、表面に金属粒子が付着したカソード電極の部分から成る炭素薄膜選択成長領域を得る方法を挙げることができる。この場合、具体的には、溶媒と金属化合物粒子から成る層を炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属化合物粒子を残す方法を例示することができる。金属化合物粒子は、金属粒子を構成する金属のハロゲン化物（例えば、ヨウ化物、塩化物、臭化物等）、酸化物、水酸化物及び有機金属から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成ることが好ましい。尚、これらの方法においては、適切な段階で、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を被覆した材料（例えば、マスク層）を除去する。
【００９６】
炭素薄膜選択成長領域を得るためにカソード電極の表面に金属薄膜を形成する方法として、例えば、炭素薄膜選択成長領域を形成すべきカソード電極の領域以外の領域を適切な材料で被覆した状態での、電解メッキ法、無電解メッキ法、ＭＯＣＶＤ法を含むＣＶＤ法（化学的気相成長法）、物理的気相成長法（ＰＶＤ法、Physical Vapor Deposition 法）等の公知の方法を挙げることができる。尚、物理的気相成長法として、（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、（ｄ）ＤＣ(direct current)法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法を挙げることができる。
【００９７】
ここで、金属粒子あるいは金属薄膜は、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛（Ｚｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属から構成されていることが好ましい。
【００９８】
炭素薄膜として、グラファイト薄膜、アモルファスカーボン薄膜、ダイヤモンドライクカーボン薄膜、あるいはフラーレン薄膜を挙げることができる。炭素薄膜の形成方法として、マイクロ波プラズマ法、トランス結合型プラズマ法、誘導結合型プラズマ法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、ＲＦプラズマ法等に基づくＣＶＤ法、平行平板型ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法を例示することができる。炭素薄膜の形態には、薄膜状はもとより、炭素のウィスカー、炭素のナノチューブ（中空及び中実を含む）が包含される。
【００９９】
尚、カソード電極の構造としては、導電材料層の１層構成とすることもできるし、下層導電材料層、下層導電材料層上に形成された抵抗体層、抵抗体層上に形成された上層導電材料層の３層構成とすることもできる。後者の場合、上層導電材料層の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成する。このように、抵抗体層を設けることによって、電子放出部における電子放出特性の均一化を図ることができる。
【０１００】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図１５及び図１６を参照して、扁平型電界放出素子−３の製造方法の一例を説明する。
【０１０１】
［工程−Ｅ１］
先ず、例えばガラスから成る支持体１０上にカソード電極用導電材料層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩＥ法に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングすることによって、ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成する。ストライプ状のカソード電極１１は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１は、例えばスパッタリング法により形成された厚さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成る。
【０１０２】
［工程−Ｅ２］
その後、全面に、具体的には、支持体１０上及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。
【０１０３】
［工程−Ｅ３］
次いで、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に形成した後、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部にカソード電極１１を露出させる（図１５の（Ａ）参照）。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。開口部１４の平面形状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形である。開口部１４を、例えば、１画素分の領域（電子放出領域）に１個〜３０００個程度形成すればよい。
【０１０４】
［工程−Ｅ４］
次に、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１上に、電子放出部１５Ｃを形成する。具体的には、先ず、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成長領域７０を形成する。そのために、先ず、開口部１４の底部の中央部にカソード電極１１の表面が露出したマスク層７１を形成する（図１５の（Ｂ）参照）。具体的には、レジスト材料層をスピンコーティング法にて開口部１４内を含む全面に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、開口部１４の底部の中央部に位置するレジスト材料層に孔部を形成することによって、マスク層７１を得ることができる。マスク層７１は、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の一部分、開口部１４の側壁、ゲート電極１３及び絶縁層１２を被覆している。これによって、次の工程で、開口部１４の底部の中央部に位置するカソード電極１１の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成するが、カソード電極１１とゲート電極１３とが金属粒子によって短絡することを確実に防止し得る。
【０１０５】
次に、露出したカソード電極１１の表面を含むマスク層７１上に、金属粒子を付着させる。具体的には、ニッケル（Ｎｉ）微粒子をポリシロキサン溶液中に分散させた溶液（溶媒としてイソプロピルアルコールを使用）をスピンコーティング法にて全面に塗布し、炭素薄膜選択成長領域７０を形成すべきカソード電極１１の部分の表面に溶媒と金属粒子から成る層を形成する。その後、マスク層７１を除去し、４００゜Ｃ程度に加熱することによって溶媒を除去し、露出したカソード電極１１の表面に金属粒子７２を残すことで、炭素薄膜選択成長領域７０を得ることができる（図１６の（Ａ）参照）。尚、ポリシロキサンは、露出したカソード電極１１の表面に金属粒子７２を固定させる機能（所謂、接着機能）を有する。
【０１０６】
［工程−Ｅ５］
その後、炭素薄膜選択成長領域７０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜７３を形成し、電子放出部１５Ｃを得る。この状態を図１６の（Ｂ）に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素薄膜７３の成膜条件を、以下の表１に例示する。
【０１０７】
［表１］
［炭素薄膜の成膜条件］
使用ガス        ：ＣＨ4／Ｈ2＝１００／１０ＳＣＣＭ
圧力            ：１．３×１０3Ｐａ
マイクロ波パワー：５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
成膜温度        ：５００゜Ｃ
【０１０８】
［平面型電界放出素子−１］
平面型電界放出素子−１の模式的な一部断面図を、図１７の（Ｃ）に示す。この平面型電界放出素子−１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を貫通し、底部にカソード電極１１が露出した開口部１４から成る。カソード電極１１は、図１７の（Ｃ）の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１３は、図１７の（Ｃ）の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１はクロム（Ｃｒ）から成り、絶縁層１２はＳｉＯ2から成る。ここで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分が電子放出部１５Ｄに相当する。
【０１０９】
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図１７を参照して、平面型電界放出素子−１の製造方法を説明する。
【０１１０】
［工程−Ｆ１］
先ず、支持体１０上に電子放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を形成する。具体的には、支持体１０上に、クロム（Ｃｒ）から成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングする。これによって、ストライプ状のカソード電極１１を支持体１０上に形成することができる（図１７の（Ａ）参照）。尚、カソード電極１１は、図１７の紙面垂直方向に延びている。
【０１１１】
［工程−Ｆ２］
次に、例えばＣＶＤ法にてＳｉＯ2から成る絶縁層１２を、支持体１０及びカソード電極１１の上に形成する。尚、絶縁層１２を、スクリーン印刷法に基づきガラスペーストから形成することもできる。
【０１１２】
［工程−Ｆ３］
その後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に形成する（図１７の（Ｂ）参照）。尚、ゲート電極１３は、図１７の紙面左右方向に延びている。例えばスクリーン印刷法にて、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に、直接形成することもできる。
【０１１３】
［工程−Ｆ４］
次に、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、開口部１４（孔部）の底部に電子放出部１５Ｄとして機能するカソード電極１１を露出させる（図１７の（Ｃ）参照）。その後、絶縁層１２を等方的にエッチングし、ゲート電極１３の開口部端部を露出させることが好ましい。
【０１１４】
［平面型電界放出素子−２］
図１８の（Ａ）に模式的な一部断面図を示す平面型電界放出素子−１の変形例である平面型電界放出素子−２が図１７の（Ｃ）に示した平面型電界放出素子−１と相違する点は、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の表面（電子放出部に相当する）に、微小凹凸部１１Ａが形成されている点にある。このような平面型電界放出素子−２は、以下の製造方法にて製造することができる。
【０１１５】
［工程−Ｇ１］
先ず、［工程−Ｆ１］〜［工程−Ｆ３］と略同様にして、支持体１０上にストライプ状のカソード電極１１を形成し、全面に絶縁層１２を形成した後、ストライプ状のゲート電極１３を絶縁層１２上に形成する。即ち、例えばガラスから成る支持体１０の上に、スパッタリング法により厚さ約０．２μｍのタングステン層を成膜し、通常の手順に従って、このタングステン層をストライプ状にパターニングし、カソード電極１１を形成する。次に、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。絶縁層１２は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いるＣＶＤ法により形成することができる。更に、この絶縁層１２の上に、ゲート電極１３を形成する。ここまでのプロセスが終了した状態は、実質的に、図１７の（Ｂ）に示したと同様である。
【０１１６】
［工程−Ｇ２］
次に、［工程−Ｆ４］と同様にして、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出させる。その後、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分に、微小凹凸部１１Ａを形成する。微小凹凸部１１Ａの形成に際しては、エッチングガスとしてＳＦ6を用い、カソード電極１１を構成するタングステン結晶粒のエッチング速度よりも粒界のエッチング速度の方が早くなるような条件を設定してＲＩＥ法に基づくドライエッチングを行う。その結果、タングステンの結晶粒径をほぼ反映した寸法を有する微小凹凸部１１Ａを形成することができる。
【０１１７】
このような平面型電界放出素子−２の構成においては、カソード電極１１の微小凹凸部１１Ａ、より具体的には微小凹凸部１１Ａの凸部に、ゲート電極１３から大きな電界が加わる。このとき、凸部に集中する電界は、カソード電極１１の表面が平滑である場合に比べて大きいため、凸部からは量子トンネル効果によって電子が効率良く放出される。従って、開口部１４の底部に単に平滑なカソード電極１１が露出している平面型電界放出素子−１に比べて、表示装置に組み込まれた場合の輝度の向上が期待できる。それ故、図１８の（Ａ）に示した平面型電界放出素子−２によれば、ゲート電極１３とカソード電極１１との間の電位差が比較的小さくても、十分な放出電子電流密度を得ることができ、表示装置の高輝度化が達成される。あるいは、同じ輝度を達成するために必要なゲート電圧が低くて済み、以て、低消費電力化を達成することが可能である。
【０１１８】
尚、絶縁層１２をエッチングすることによって孔部を形成し、しかる後に異方性エッチング技術に基づきカソード電極１１に微小凹凸部１１Ａを形成したが、開口部１４を形成するためのエッチングによって、微小凹凸部１１Ａを同時に形成することも可能である。即ち、絶縁層１２をエッチングする際に、ある程度のイオンスパッタ作用が期待できる異方的なエッチング条件を採用し、垂直壁を有する開口部１４が形成された後もエッチングを継続することにより、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分に微小凹凸部１１Ａを形成することができる。その後、絶縁層１２の等方性エッチングを行えばよい。
【０１１９】
また、［工程−Ｇ１］と同様の工程において、支持体１０上に、タングステンから成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングし、次いで、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１Ａを形成した後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程を実行することによって、図１８の（Ａ）に示したと同様の電界放出素子を作製することもできる。
【０１２０】
あるいは又、［工程−Ｇ１］と同様の工程において、支持体１０上に、タングステンから成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１Ａを形成し、次いで、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングした後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程を実行することによって、図１８の（Ａ）に示したと同様の電界放出素子を作製することもできる。
【０１２１】
図１８の（Ｂ）には、図１８の（Ａ）に示した電界放出素子の変形例を示す。図１８の（Ｂ）に示す電界放出素子においては、微小凹凸部１１Ａの先端部の平均高さ位置が、絶縁層１２の下面位置よりも支持体側に存在している（即ち、下がっている）。かかる電界放出素子を形成するには、［工程−Ｇ２］におけるドライエッチングの継続時間を延長すればよい。このような構成によれば、開口部１４の中央部近傍の電界強度を一層高めることができる。
【０１２２】
図１９には、電子放出部に相当するカソード電極１１の表面（より具体的には、少なくとも微小凹凸部１１Ａ上）に被覆層１１Ｂが形成されている平面型電界放出素子を示す。
【０１２３】
この被覆層１１Ｂは、カソード電極１１を構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ましく、どのような材料を選択するかは、カソード電極１１を構成する材料の仕事関数、ゲート電極１３とカソード電極１１との間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。被覆層１１Ｂの構成材料として、アモルファスダイヤモンドを例示することができる。被覆層１１Ｂをアモルファスダイヤモンドを用いて構成した場合には、５×１０7Ｖ／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。
【０１２４】
被覆層１１Ｂの厚さは、微小凹凸部１１Ａを反映し得る程度に選択する。これは、被覆層１１Ｂによって微小凹凸部１１Ａの凹部が埋め込まれ、電子放出部の表面が平滑化されてしまっては、微小凹凸部１１Ａを設けた意味が無くなるからである。従って、微小凹凸部１１Ａの寸法にも依るが、例えば微小凹凸部１１Ａが電子放出部の結晶粒径を反映して形成されている場合には、被覆層１１Ｂの厚さを概ね３０〜１００ｎｍ程度に選択することが好ましい。また、微小凹凸部１１Ａの先端部の平均高さ位置を絶縁層１２の下面位置よりも下げる場合には、厳密には、被覆層１１Ｂの先端部の平均高さ位置を絶縁層１２の下面位置よりも下げることが、一層好ましい。
【０１２５】
具体的には、［工程−Ｆ２］の後、全面に例えばＣＶＤ法によりアモルファスダイヤモンドから成る被覆層１１Ｂを形成すればよい。尚、被覆層１１Ｂは、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に形成されたレジスト層（図示せず）の上にも堆積するが、この堆積部分はレジスト層の除去時、同時に除去される。原料ガスとして例えばＣＨ4／Ｈ2混合ガスや、ＣＯ／Ｈ2混合ガスを使用したＣＶＤ法に基づき被覆層１１Ｂを形成することができ、それぞれ炭素を含む化合物の熱分解によってアモルファスダイヤモンドから成る被覆層１１Ｂが形成される。
【０１２６】
あるいは又、［工程−Ｆ１］と同様の工程において、支持体１０上に、タングステンから成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングし、その後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１Ａを形成し、次いで、被覆層１１Ｂを形成した後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程を実行することによって、図１９に示す電界放出素子を作製することもできる。
【０１２７】
あるいは又、［工程−Ｆ１］と同様の工程において、支持体１０上に、タングステンから成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成した後、カソード電極用導電材料層の表面に微小凹凸部１１Ａを形成し、次いで、被覆層１１Ｂを形成した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき被覆層１１Ｂ、カソード電極用導電材料層をパターニングした後、［工程−Ｆ２］〜［工程−Ｆ４］と同様の工程を実行することによって、図１９に示す電界放出素子を作製することもできる。
【０１２８】
あるいは又、被覆層を構成する材料として、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構成する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるような材料を適宜選択することもできる。
【０１２９】
尚、図１７の（Ｃ）に示した平面型電界放出素子の電子放出部１５Ｄ（カソード電極１１の表面）に被覆層を形成してもよい。この場合には、［工程−Ｆ４］の後、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の表面に被覆層１１Ｂを形成すればよく、あるいは又、［工程−Ｆ１］において、例えば、支持体１０上にカソード電極用導電材料層を形成した後、カソード電極用導電材料層上に被覆層１１Ｂを形成し、次いで、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、これらの層をパターニングすればよい。
【０１３０】
［クレータ型電界放出素子−１］
クレータ型電界放出素子−１の模式的な一部断面図を、図２３の（Ｂ）に示す。クレータ型電界放出素子−１においては、電子を放出する複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれた凹部１１１Ｂとを有するカソード電極１１１が、支持体１０上に備えられている。尚、絶縁層１２及びゲート電極１３を取り除いた模式的な斜視図を図２２の（Ｂ）に示す。
【０１３１】
凹部の形状は特に限定されないが、典型的には略球面を成す。これは、かかるクレータ型電界放出素子の製造方法において球体が使用され、凹部１１１Ｂが球体の形状の一部を反映して形成されることと関連している。従って、凹部１１１Ｂが略球面を成す場合、凹部１１１Ｂを囲む隆起部１１１Ａは円環状となり、この場合の凹部１１１Ｂと隆起部１１１Ａとは、全体としてクレータあるいはカルデラのような形状を呈する。隆起部１１１Ａは電子を放出する部分であるため、電子放出効率を高める観点からは、その先端部１１１Ｃが先鋭であることが特に好ましい。隆起部１１１Ａの先端部１１１Ｃのプロファイルは、不規則な凹凸を有していても、あるいは滑らかであってもよい。１画素内における隆起部１１１Ａの配置は規則的であってもランダムであってもよい。尚、凹部１１１Ｂは、凹部１１１Ｂの周方向に沿って連続した隆起部１１１Ａにより囲まれていてもよいし、場合によっては、凹部１１１Ｂの周方向に沿って不連続な隆起部１１１Ａにより囲まれていてもよい。
【０１３２】
このようなクレータ型電界放出素子の製造方法において、支持体上にストライプ状のカソード電極を形成する工程は、より具体的には、
複数の球体を被覆したストライプ状のカソード電極を支持体上に形成する工程と、
球体を除去することによって、球体を被覆したカソード電極の部分を除去し、以て、電子を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部とを有するカソード電極を形成する工程、
から成る。
【０１３３】
球体の状態変化及び／又は化学変化によって、球体を除去することが好ましい。ここで、球体の状態変化及び／又は化学変化とは、膨張、昇華、発泡、ガス発生、分解、燃焼、炭化等の変化若しくはこれらの組合せを意味する。例えば、球体が有機材料から成る場合、球体を燃焼させることによって除去することが一層好ましい。尚、球体の除去と球体を被覆するカソード電極の部分の除去は、必ずしも同時に起こらなくてもよい。例えば、球体を被覆するカソード電極の部分を除去した後に球体の一部が残存している場合、残存した球体の除去を後から行えばよい。
【０１３４】
特に、球体が有機材料から成る場合、球体を例えば燃焼させると、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気が発生し、球体近傍の閉鎖空間の圧力が高まり、球体近傍のカソード電極は或る耐圧限界を超えた時点で破裂する。この破裂の勢いによって、球体を被覆するカソード電極の部分が飛散し、隆起部及び凹部が形成され、しかも、球体が除去される。あるいは又、球体を例えば燃焼させると、同様の機構に基づき、カソード電極は或る耐圧限界を超えた時点で破裂する。この破裂の勢いによって、球体を被覆するカソード電極の部分が飛散し、隆起部及び凹部と同時に孔部が形成され、しかも、球体が除去される。即ち、球体を除去する以前にはカソード電極には孔部が存在せず、球体の除去に伴って孔部が形成される。このとき、球体の燃焼の初期過程は閉鎖空間内で進行するため、球体の一部は炭化する可能性もある。球体を被覆するカソード電極の部分の厚さを、破裂によって飛散し得る程度に薄くすることが好ましい。
【０１３５】
後述するクレータ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４においても、球体の状態変化及び／又は化学変化によって球体を除去することができるが、カソード電極の破裂を伴わないので、外力によって除去を行う方が簡便な場合もある。ここで、外力とは、空気又は不活性ガスの吹付け圧力、洗浄液の吹付け圧力、磁気吸引力、静電気力、遠心力等の物理的な力である。尚、クレータ型電界放出素子−３においては、クレータ型電界放出素子−１と異なり、球体を被覆する部分のカソード電極を飛散させる必要がないので、カソード電極の残渣が発生し難いという利点がある。
【０１３６】
後述するクレータ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４で使用される球体は、少なくとも表面が、カソード電極を構成する材料の界面張力（表面張力）に比べて、大きな界面張力を有する材料から構成されていることが好ましい。後述するクレータ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４において、球体は、少なくとも表面が界面張力に関するこの条件を満たしていればよい。つまり、カソード電極の界面張力よりも大きな界面張力を有している部分は、球体の表面のみであっても全体であってもよく、また、球体の表面及び／又は全体の構成材料は、無機材料、有機材料、あるいは無機材料と有機材料の組合せのいずれであってもよい。クレータ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４において、カソード電極等が通常の金属系材料から構成されている場合、金属系材料の表面には吸着水分に由来する水酸基、絶縁層の表面にはＳｉ−Ｏ結合のダングリング・ボンドと吸着水分とに由来する水酸基が存在し、親水性の高い状態にあるのが普通である。従って、疎水性の表面処理層を有する球体を用いることが、特に有効である。疎水性の表面処理層の構成材料として、フッ素系樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレンを挙げることができる。球体が疎水性の表面処理層を有する場合、疎水性の表面処理層の内側の部分を芯材と称することにすると、芯材の構成材料は、ガラス、セラミックス、フッ素系樹脂以外の高分子材料のいずれであってもよい。
【０１３７】
球体を構成する有機材料は特に限定されないが、汎用の高分子材料が好適である。但し、重合度が極端に大きかったり、多重結合含有量が極端に多い高分子材料では、燃焼温度が高くなり過ぎ、燃焼による球体の除去時、カソード電極に悪影響が及ぶ虞がある。それ故、これらに対する悪影響が生じる虞のない温度にて燃焼若しくは炭化させることが可能な高分子材料を選択することが好ましい。特に、絶縁層をガラスペーストのような、後工程において焼成を要する材料を用いて形成する場合には、工数をなるべく減少させる観点から、ガラスペーストの焼成温度にて燃焼若しくは炭化可能な高分子材料を選択することが好適である。ガラスペーストの典型的な焼成温度は約５３０゜Ｃなので、かかる高分子材料の燃焼温度は３５０〜５００゜Ｃ程度であることが好ましい。代表的な高分子材料として、スチレン系、ウレタン系、アクリル系、ビニル系、ジビニルベンゼン系、メラミン系、ホルムアルデヒド系、ポリメチレン系のホモポリマー又は共重合体を挙げることができる。あるいは又、球体として、支持体上での確実な配置を確保するために、付着力を有する固着タイプの球体を使用することもできる。固着タイプの球体として、アクリル系樹脂から成る球体を例示することができる。
【０１３８】
あるいは又、例えば、塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合体を外殻とし、発泡材としてイソブタンを内包し、カプセル化した加熱膨張型マイクロスフェアを球体として使用することができる。クレータ型電界放出素子−１において、かかる加熱膨張型マイクロスフェアを用い、熱膨張型マイクロスフェアを加熱すると、外殻のポリマーが軟化し、しかも、内包されたイソブタンがガス化して膨張する結果、粒径が膨張前と比較して約４倍程度の真球の中空体が形成される。その結果、クレータ型電界放出素子−１において、電子を放出する隆起部、及び、隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部を、カソード電極に形成することができる。尚、熱膨張型マイクロスフェアの加熱による膨張も、本明細書においては、球体の除去という概念に包含する。その後、熱膨張型マイクロスフェアを適切な溶剤を用いて取り除けばよい。
【０１３９】
クレータ型電界放出素子−１においては、支持体上に複数の球体を配置した後、球体を被覆するカソード電極を形成すればよい。この場合においては、あるいは又、後述するクレータ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４においては、支持体上への複数の球体の配置方法として、球体を支持体上に散布する乾式法を挙げることができる。球体の散布には、例えば、液晶表示装置の製造分野において、パネル間隔を一定に維持するためのスペーサを散布する技術を応用することができる。具体的には、圧搾気体で球体をノズルから噴射する、所謂スプレーガンを用いることができる。尚、球体をノズルから噴射する際、球体を揮発性の溶剤中に分散させた状態としてもよい。あるいは、静電粉体塗装の分野で通常使用されている装置や方法を利用して球体を散布することもできる。例えば、コロナ放電を利用して、静電粉体吹付けガンにより負に帯電させた球体を、接地した支持体に向かって吹き付けることができる。使用する球体は、後述するように非常に小さいため、支持体上に散布されると支持体の表面に例えば静電気力によって付着し、以降の工程においても容易に支持体から脱落することはない。支持体上に複数の球体の配置した後、球体を加圧すれば、支持体上の複数の球体の重なりを解消することができ、球体を支持体上で単層に密に配置することができる。
【０１４０】
あるいは、後述するクレータ型電界放出素子−２のように、球体とカソード電極材料とを分散媒中に分散させて成る組成物から成る組成物層を支持体上に形成し、以て、支持体上に複数の球体を配置し、カソード電極材料から成るカソード電極で球体を被覆した後、分散媒を除去することもできる。組成物の性状としては、スラリーやペーストが可能であり、これらの所望の性状に応じ、分散媒の組成や粘度を適宜選択すればよい。組成物層を支持体上に形成する方法としては、スクリーン印刷法が好適である。カソード電極材料は、典型的には、分散媒中における沈降速度が球体よりも遅い微粒子であることが好適である。かかる微粒子を構成する材料として、カーボン、バリウム、ストロンチウム、鉄を挙げることができる。分散媒を除去した後、必要に応じてカソード電極の焼成を行う。組成物層を支持体上に形成する方法としては、噴霧法、滴下法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法を挙げることができる。尚、球体が配置されると共に、カソード電極材料から成るカソード電極で球体が被覆されるが、組成物層の形成方法に依っては、かかるカソード電極のパターニングを行う必要がある。
【０１４１】
あるいは、後述するクレータ型電界放出素子−３あるいはクレータ型電界放出素子−４にあっては、球体を分散媒中に分散させて成る組成物から成る組成物層を支持体上に形成し、以て、支持体上に複数の球体を配置した後、分散媒を除去することができる。組成物の性状としては、スラリーやペーストが可能であり、これらの所望の性状に応じ、分散媒の組成や粘度を適宜選択すればよい。典型的には、イソプロピルアルコール等の有機溶媒を分散媒として用い、蒸発により分散媒を除去することができる。組成物層を支持体上に形成する方法としては、噴霧法、滴下法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法を挙げることができる。
【０１４２】
ところで、ゲート電極とカソード電極は互いに異なる方向（例えば、ストライプ状のゲート電極の射影像とストライプ状のカソード電極の射影像とが成す角度が９０度）に延びており、且つ、例えばストライプ状にパターニングされており、電子放出領域に位置する隆起部から電子が放出される。従って、隆起部は、機能上、電子放出領域にのみ存在すればよい。但し、たとえ電子放出領域以外の領域に隆起部及び凹部が存在していたとしても、このような隆起部及び凹部は絶縁層に被覆されたまま、何ら電子を放出するといった機能を果たさない。従って、球体を全面に配置しても何ら問題は生じない。
【０１４３】
これに対して、球体を被覆したカソード電極用導電材料層、絶縁層及びゲート電極を構成する層の各部分を除去する場合、個々の球体の配置位置と開口部の形成位置とが一対一に対応するため、電子放出領域以外の領域にも開口部が形成される。以下、電子放出領域以外の領域に形成される開口部を「無効開口部」と呼び、電子放出に寄与する本来の開口部と区別する。ところで、電子放出領域以外の領域に無効開口部が形成されたとしても、この無効開口部は電界放出素子として何ら機能せず、電子放出領域に形成される電界放出素子の動作に何ら悪影響を及ぼさない。なぜなら、無効開口部の底部に隆起部及び凹部が露出していても、無効開口部の上端部にゲート電極が形成されていないからであり、あるいは又、無効開口部の上端部にゲート電極が形成されていても底部に隆起部及び凹部が露出していないか、あるいは、無効開口部の底部に隆起部及び凹部が露出しておらず、しかも、上端部にゲート電極が形成されておらず、単に支持体の表面が露出しているか、のいずれかであるからである。従って、球体を全面に配置しても何ら問題は生じない。尚、電子放出領域とそれ以外の領域との境界線上に形成された孔は、開口部に含まれる。
【０１４４】
球体の直径は、所望の開口部の直径、凹部の直径、電界放出素子を用いて構成される表示装置の表示画面寸法、画素数、電子放出領域の寸法、１画素を構成すべき電界放出素子の個数に応じて選択することができるが、０．１〜１０μｍの範囲で選択することが好ましい。例えば、液晶表示装置のスペーサとして市販されている球体は、粒径分布が１〜３％と良好なので、これを利用することが好適である。球体の形状は真球であることが理想的ではあるが、必ずしも真球である必要はない。支持体上には球体を１００〜５０００個／ｍｍ2程度の密度で配置することが好適である。例えば球体を約１０００個／ｍｍ2の密度で支持体上に配置すると、例えば電子放出領域の寸法を仮に０．５ｍｍ×０．２ｍｍとした場合、この電子放出領域内に約１００個の球体が存在し、約１００個の隆起部が形成されることになる。１つの電子放出領域にこの程度の個数の隆起部が形成されていれば、球体の粒径分布や真球度のばらつきに起因する凹部の直径のばらつきはほぼ平均化され、実用上、１画素（又は１サブピクセル）当たりの放出電子電流密度や輝度はほぼ均一となる。
【０１４５】
クレータ型電界放出素子−１あるいは後述するクレータ型電界放出素子−２〜クレータ型電界放出素子−４においては、球体の形状の一部が電子放出部を構成する凹部の形状に反映される。隆起部の先端部のプロファイルは、不規則な凹凸を有していても、あるいは滑らかであってもよいが、特に、クレータ型電界放出素子−１やクレータ型電界放出素子−２においては、この先端部はカソード電極の破断により形成されるため、隆起部の先端部が不規則形状となり易い。破断により隆起部に先端部が先鋭化すると、先端部が高効率の電子放出部として機能し得るので、好都合である。クレータ型電界放出素子−１〜クレータ型電界放出素子−４においては、凹部を囲む隆起部はいずれも概ね円環状となり、この場合の凹部と隆起部とは、全体としてクレータあるいはカルデラのような形状を呈する。
【０１４６】
支持体上における隆起部の配置は規則的であってもランダムであってもよく、球体の配置方法に依存する。上述の乾式法あるいは湿式法を採用した場合、支持体上における隆起部の配置はランダムとなる。
【０１４７】
クレータ型電界放出素子−１〜クレータ型電界放出素子−４において、絶縁層の形成後、絶縁層に開口部を形成するが、隆起部の先端部に損傷が生じないように、隆起部を得た後、保護層を形成し、開口部の形成後、保護層を取り除く構成とすることもできる。保護層を構成する材料として、クロムを例示することができる。
【０１４８】
以下、図２０〜図２３を参照して、クレータ型電界放出素子−１の製造方法を説明するが、図２０の（Ａ）、図２１の（Ａ）、図２２の（Ａ）模式的な一部端面図であり、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は模式的な一部断面図であり、図２０の（Ｂ）、図２１の（Ｂ）及び図２２の（Ｂ）は、図２０の（Ａ）、図２１の（Ａ）及び図２２の（Ａ）よりも広い範囲を模式的に示す一部斜視図である。
【０１４９】
［工程−Ｈ１］
先ず、複数の球体８０を被覆したカソード電極１１１を支持体１０上に形成する。具体的には、先ず、例えばガラスから成る支持体１０上の全面に、球体８０を配置する。球体８０は、例えばポリメチレン系の高分子材料から成り、平均直径約５μｍ、粒径分布１％未満である。球体８０を、スプレーガンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／ｍｍ2の密度でランダムに配置する。スプレーガンを用いた散布は、球体を揮発性溶剤と混合して噴霧する方式、あるいは粉末状態のままノズルから噴射する方式のいずれでもよい。配置された球体８０は、静電気力で支持体１０上に保持されている。この状態を図２０の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
【０１５０】
［工程−Ｈ２］
次に、球体８０及び支持体１０上にカソード電極１１１を形成する。カソード電極１１１を形成した状態を、図２１の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。カソード電極１１１は、例えばカーボンペーストをストライプ状にスクリーン印刷することによって形成することができる。このとき、球体８０は支持体１０上の全面に配置されているので、球体８０の中には、図２１の（Ｂ）に示すように、カソード電極１１１で被覆されないものも当然存在する。次に、カソード電極１１１に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、カソード電極１１１を平坦化するために、例えば１５０゜Ｃにてカソード電極１１１を乾燥する。この温度では、球体８０は何ら状態変化及び／又は化学変化を起こさない。尚、上述のようなカーボンペーストを用いたスクリーン印刷に替えて、カソード電極１１１を構成するカソード電極用導電材料層を全面に形成し、このカソード電極用導電材料層を通常のリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いてパターニングし、ストライプ状のカソード電極１１１を形成することもできる。リソグラフィ技術を適用する場合、通常、レジスト材料層をスピンコーティング法により形成するが、スピンコーティング時の支持体１０の回転数が５００ｒｐｍ程度、回転時間が数秒間程度であれば、球体８０は脱落したり変位することなく、支持体１０上に保持され得る。
【０１５１】
［工程−Ｈ３］
次に、球体８０を除去することによって、球体８０を被覆したカソード電極１１１の部分を除去し、以て、電子を放出する複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂとを有するカソード電極１１１を形成する。この状態を、図２２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。具体的には、カソード電極１１１の焼成を兼ね、約５３０゜Ｃにて加熱を行うことにより球体８０を燃焼させる。球体８０の燃焼に伴って球体８０が閉じ込められていた閉鎖空間の圧力が上昇し、球体８０を被覆するカソード電極１１１の部分が或る耐圧限界を超えた時点で破裂して除去される。その結果、支持体１０上に形成されたカソード電極１１１の一部分に、隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂが形成される。尚、球体を除去した後に、球体の一部分が残渣として残る場合には、使用する球体を構成する材料にも依るが、適切な洗浄液を用いて残渣を除去すればよい。
【０１５２】
［工程−Ｈ４］
その後、カソード電極１１１及び支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体的には、例えば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚さにスクリーン印刷する。次に、絶縁層１２に含まれる水分や溶剤を除去し、且つ、絶縁層１２を平坦化するために、例えば１５０゜Ｃにて絶縁層１２を乾燥する。上述のようなガラスペーストを用いたスクリーン印刷に替えて、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成してもよい。
【０１５３】
［工程−Ｈ５］
次に、絶縁層１２上に、ストライプ状のゲート電極１３を形成する（図２３の（Ａ）参照）。ストライプ状のゲート電極１３の射影像の延びる方向は、ストライプ状のカソード電極１１１の射影像の延びる方向と９０度の角度を成している。
【０１５４】
［工程−Ｈ６］
その後、ゲート電極１３の射影像とカソード電極１１１の射影像とが重複する電子放出領域において、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を形成し、以て、開口部１４（孔部）の底部に複数の複数の隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂを露出させる。尚、カソード電極１１１に対して十分に高いエッチング選択比が確保できる条件でエッチングを行うことが好ましい。あるいは又、隆起部１１１Ａを形成した後、例えば、クロムから成る保護層を形成しておき、開口部１４を形成した後、保護層を取り除くことが好ましい。こうして、図２３の（Ｂ）に示した電界放出素子を得ることができる。
【０１５５】
尚、クレータ型電界放出素子−１の製造方法の変形例として、［工程−Ｈ２］の後、［工程−Ｈ４］〜［工程−Ｈ６］を実行し、次いで、［工程−Ｈ３］を実行してもよい。この場合、球体の燃焼とゲート電極１３及び絶縁層１２を構成する材料の焼成を同時に行えばよい。
【０１５６】
あるいは又、［工程−Ｈ２］の後、［工程−Ｈ４］を実行し、更に、［工程−Ｈ５］と同様の工程において、開口部を有していないストライプ状のゲート電極を構成する層を絶縁層上に形成した後、［工程−Ｈ３］を実行する。これによって、球体８０を被覆したカソード電極１１１、絶縁層１２及びゲート電極１３を構成する層の各部分が除去され、以て、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通した開口部１４が形成されると共に、電子を放出する隆起部１１１Ａと、隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂとから成る電子放出部を、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１１に形成することができる。即ち、球体８０の燃焼に伴って球体８０が閉じ込められている閉鎖空間の圧力が上昇し、球体を被覆する部分のカソード電極１１１と絶縁層１２とゲート電極１３を構成する層とが或る耐圧限界を超えた時点で破裂し、隆起部１１１Ａ及び凹部１１１Ｂと同時に開口部１４が形成され、しかも、球体８０が除去される。開口部１４は、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通し、且つ、球体８０の形状の一部を反映している。また、開口部１４の底部には、電子を放出する隆起部１１１Ａ、及び、隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂが残る。
【０１５７】
［クレータ型電界放出素子−２］
クレータ型電界放出素子−２の製造方法の図２４を参照して説明するが、支持体１０上に複数の球体８０を配置する工程が、球体８０とカソード電極材料とを分散媒中に分散させて成る組成物から成る組成物層８１を支持体１０上に形成し、以て、支持体１０上に複数の球体８０を配置し、カソード電極材料から成るカソード電極１１１で球体を被覆した後、分散媒を除去する工程から成る、即ち、湿式法から成る点が、クレータ型電界放出素子−１の製造方法と相違する。
【０１５８】
［工程−Ｊ１］
先ず、支持体１０上に複数の球体８０を配置する。具体的には、球体８０とカソード電極材料８１Ｂとを分散媒８１Ａ中に分散させて成る組成物から成る組成物層８１を支持体１０上に形成する。即ち、例えば、イソプロピルアルコールを分散媒８１Ａとして使用し、平均直径約５μｍのポリメチレン系の高分子材料から成る球体８０と、平均直径約０．０５μｍのカーボン粒子をカソード電極材料８１Ｂとして分散媒８１Ａ中に分散させて成る組成物を支持体１０上にストライプ状にスクリーン印刷し、組成物層８１を形成する。図２４の（Ａ）には、組成物層８１の形成直後の状態を示す。
【０１５９】
［工程−Ｊ２］
支持体１０に保持された組成物層８１中では、間もなく球体８０が沈降して支持体１０上に配置されると共に、球体８０から支持体１０上に亙ってカソード電極材料８１Ｂが沈降し、カソード電極材料８１Ｂから成るカソード電極１１１が形成される。これによって、支持体１０上に複数の球体８０を配置し、カソード電極材料から成るカソード電極１１１で球体８０を被覆することができる。この状態を、図２４の（Ｂ）に示す。
【０１６０】
［工程−Ｊ３］
その後、分散媒８１Ａを例えば蒸発させることによって除去する。この状態を、図２４の（Ｃ）に示す。
【０１６１】
［工程−Ｊ４］
次いで、クレータ型電界放出素子−１の［工程−Ｈ３］〜［工程−Ｈ６］と同様の工程、あるいは、クレータ型電界放出素子−１の製造方法の変形例を実行することによって、図２３の（Ｂ）に示したと同様の電界放出素子を完成することができる。
【０１６２】
［クレータ型電界放出素子−３］
このクレータ型電界放出素子−３の製造方法において、支持体上にストライプ状のカソード電極を形成する工程は、より具体的には、
支持体上に複数の球体を配置する工程と、
電子を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部とを有し、各隆起部が球体の周囲に形成されたカソード電極を、支持体上に設ける工程と、
球体を除去する工程、
から成る。支持体上への複数の球体の配置は、球体の散布によって行う。また、球体は疎水性の表面処理層を有する。以下、かかる電界放出素子の製造方法を、図２５を参照して説明する。
【０１６３】
［工程−Ｋ１］
先ず、支持体１０上に複数の球体１８０を配置する。具体的には、ガラスから成る支持体１０上の全面に、複数の球体１８０を配置する。この球体１８０は、例えばジビニルベンゼン系の高分子材料から成る芯材１８０Ａをポリテトラフルオロエチレン系樹脂から成る表面処理層１８０Ｂで被覆して成り、平均直径約５μｍ、粒径分布１％未満である。球体１８０を、スプレーガンを用い、支持体１０上におおよそ１０００個／ｍｍ2の密度でランダムに配置する。配置された球体１８０は、静電気力で支持体１０上に吸着されている。ここまでのプロセスが終了した状態を、図２５の（Ａ）に示す。
【０１６４】
［工程−Ｋ２］
次に、電子を放出する複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体１８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂとを有し、各隆起部１１１Ａが球体１８０の周囲に形成されたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。具体的には、クレータ型電界放出素子−１で述べたと同様に、例えばカーボンペーストをストライプ状にスクリーン印刷するが、クレータ型電界放出素子−３では、球体１８０の表面が表面処理層１８０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１８０の上にスクリーン印刷されたカーボンペーストは直ちに弾かれて落下し、球体１８０の周囲に堆積して隆起部１１１Ａが形成される。隆起部１１１Ａの先端部１１１Ｃは、クレータ型電界放出素子−１の場合ほど先鋭とはならない。球体１８０と支持体１０との間に入り込んだカソード電極１１１の部分が、凹部１１１Ｂとなる。図２５の（Ｂ）では、カソード電極１１１と球体１８０との間に隙間が存在するように図示されているが、カソード電極１１１と球体１８０とは接触している場合もある。その後、カソード電極１１１を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。ここまでのプロセスが終了した状態を、図２５の（Ｂ）に示す。
【０１６５】
［工程−Ｋ３］
次に、球体１８０に外力を与えることによって、支持体１０上から球体１８０を除去する。具体的な除去方法としては、洗浄や圧搾気体の吹付けを挙げることができる。ここまでのプロセスが終了した状態を、図２５の（Ｃ）に示す。尚、球体の除去は、球体の状態変化及び／又は化学変化に基づいて、より具体的には、例えば、燃焼によって球体を除去することも可能である。
【０１６６】
［工程−Ｋ４］
その後、クレータ型電界放出素子−１の［工程−Ｈ４］〜［工程−Ｈ６］を実行することによって、図２３の（Ｂ）に示したと略同様の電界放出素子を得ることができる。
【０１６７】
尚、クレータ型電界放出素子−３の製造方法の変形例として、［工程−Ｋ２］の後、クレータ型電界放出素子−１における［工程−Ｈ４］〜［工程−Ｈ６］を実行し、次いで、［工程−Ｋ３］を実行してもよい。
【０１６８】
［クレータ型電界放出素子−４］
クレータ型電界放出素子−４の製造方法において、支持体上にストライプ状のカソード電極を形成する工程は、より具体的には、
支持体上に複数の球体を配置する工程と、
電子を放出する複数の隆起部と、各隆起部に囲まれ、且つ、球体の形状の一部を反映した凹部とを有し、各隆起部が球体の周囲に形成されたカソード電極を支持体上に設ける工程、
から成る。尚、全面に絶縁層を設ける際、球体の上方に開口部が形成された絶縁層を、カソード電極及び支持体上に設ける。球体の除去は、開口部の形成後に行う。クレータ型電界放出素子−４の製造方法においては、支持体上への複数の球体の配置は、球体の散布によって行う。また、球体は疎水性の表面処理層を有する。以下、クレータ型電界放出素子−４の製造方法を、図２６及び図２７を参照して説明する。
【０１６９】
［工程−Ｌ１］
先ず、支持体１０上に複数の球体１８０を配置する。具体的には、クレータ型電界放出素子−３の製造工程における［工程−Ｋ１］と同様の工程を実行する。
【０１７０】
［工程−Ｌ２］
その後、電子を放出する複数の隆起部１１１Ａと、各隆起部１１１Ａに囲まれ、且つ、球体１８０の形状の一部を反映した凹部１１１Ｂとを有し、各隆起部１１１Ａが球体１８０の周囲に形成されたカソード電極１１１を、支持体１０上に設ける。具体的には、クレータ型電界放出素子−３の製造工程における［工程−Ｋ２］と同様の工程を実行する。
【０１７１】
［工程−Ｌ３］
次に、球体の上方に開口部１４Ａが形成された絶縁層１２を、カソード電極１１１及び支持体１０上に設ける。具体的には、例えば、ガラスペーストを全面に約５μｍの厚さにスクリーン印刷する。球体１８０の表面が表面処理層１８０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１８０の上にスクリーン印刷されたガラスペーストは直ちに弾かれて落下し、自らの表面張力により絶縁層１２の球体１８０の上の部分は収縮する。その結果、球体１８０の頂部は絶縁層１２に覆われることなく、開口部１４Ａ内に露出する。この状態を図２６の（Ａ）に示す。図示した例では、開口部１４Ａの上端部の直径は球体１８０の直径よりも大きいが、表面処理層１８０Ｂの界面張力が、ガラスペーストの界面張力よりも小さい場合には、開口部１４Ａの直径が小さくなる傾向にある。逆に、表面処理層１８０Ｂの界面張力が、ガラスペーストの界面張力よりも著しく大きい場合には、開口部１４Ａの直径は大きくなり易い。その後、絶縁層１２を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。
【０１７２】
［工程−Ｌ４］
次に、開口部１４Ａと連通する開口部１４Ｂを有するゲート電極１３を絶縁層１２上に形成する。具体的には、例えば、ペーストをストライプ状にスクリーン印刷する。球体１８０の表面が表面処理層１８０Ｂにより疎水性を帯びているために、球体１８０の上にスクリーン印刷されたペーストは直ちに弾かれて、自らの表面張力により収縮し、絶縁層１２の表面のみに付着した状態となる。このとき、ゲート電極１３は、図示するように、絶縁層１２の開口端部から開口部１４Ａ内へ若干回り込むように形成されることもある。その後、ゲート電極１３を例えば１５０゜Ｃにて乾燥させる。ここまでの工程が終了した状態を、図２６の（Ｂ）に示す。尚、表面処理層１８０Ｂの界面張力が、ペーストの界面張力よりも小さい場合には、開口部１４Ａの直径が小さくなる傾向にある。逆に、表面処理層１８０Ｂの界面張力が、ペーストの界面張力よりも著しく大きい場合には、開口部１４Ａの直径は大きくなり易い。
【０１７３】
［工程−Ｌ５］
次に、開口部１４Ｂ，１４Ａの底部に露出した球体１８０を除去する。具体的には、カソード電極１１１と絶縁層１２との焼成を兼ね、ガラスペーストの典型的な焼成温度である約５３０゜Ｃにて加熱を行うことにより、球体１８０を燃焼させる。このとき、クレータ型電界放出素子−１と異なり、絶縁層１２及びゲート電極１３には開口部１４Ａ，１４Ｂが最初から形成されているので、カソード電極１１１や絶縁層１２、ゲート電極１３の一部が飛散することはなく、球体１８０は速やかに除去される。尚、開口部１４Ａ，１４Ｂの上端部の直径が球体１８０の直径よりも大きい場合、球体１８０を燃焼させなくとも、例えば、洗浄や圧搾気体の吹付け等の外力によって球体１８０を除去することが可能である。ここまでの工程が終了した状態を、図２７の（Ａ）に示す。
【０１７４】
［工程−Ｌ６］
その後、開口部１４Ａの側壁面に相当する絶縁層１２の一部を等方的にエッチングすると、図２７の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することができる。ここでは、ゲート電極１３の端部が下方を向いているが、このことは、開口部１４内の電界強度を高める上で好ましい。
【０１７５】
［エッジ型電界放出素子］
エッジ型電界放出素子の模式的な一部断面図を図２８の（Ａ）に示す。このエッジ型電界放出素子は、支持体１０上に形成されたストライプ状のカソード電極２１１と、支持体１０及びカソード電極２１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３から構成されており、開口部１４がゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられている。開口部１４の底部にはカソード電極２１１のエッジ部２１１Ａが露出している。カソード電極２１１及びゲート電極１３に電圧を印加することによって、カソード電極２１１のエッジ部２１１Ａから電子が放出される。
【０１７６】
尚、図２８の（Ｂ）に示すように、開口部１４内のカソード電極２１１の下の支持体１０に凹部１０Ａが形成されていてもよい。あるいは又、模式的な一部断面図を図２８の（Ｃ）に示すように、支持体１０上に形成された第１のゲート電極１３Ａと、支持体１０及び第１のゲート電極１３Ａ上に形成された層間絶縁層１２Ａと、層間絶縁層１２Ａ上に形成されたカソード電極２１１と、層間絶縁層１２Ａ及びカソード電極２１１に形成された絶縁層１２Ｂと、絶縁層１２Ｂ上に形成された第２のゲート電極１３Ｂから構成することもできる。そして、開口部１４が、第２のゲート電極１３Ｂ、絶縁層１２Ｂ、カソード電極２１１及び層間絶縁層１２Ａに設けられており、開口部１４の側壁にはカソード電極２１１のエッジ部２１１Ａが露出している。カソード電極２１１並びに第１のゲート電極１３Ａ、第２のゲート電極１３Ｂに電圧を印加することによって、電子放出部に相当するカソード電極２１１のエッジ部２１１Ａから電子が放出される。
【０１７７】
例えば、図２８の（Ｃ）に示したエッジ型電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図２９を参照して、以下、説明する。
【０１７８】
［工程−Ｍ１］
先ず、例えばガラスから成る支持体１０の上に、スパッタリング法により厚さ約０．２μｍのタングステン膜を成膜し、通常の手順に従ってフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりこのタングステン膜をパターニングし、第１のゲート電極１３Ａを形成する。次に、全面に、ＳｉＯ2から成る厚さ０．３μｍの層間絶縁層１２Ａを形成した後、層間絶縁層１２Ａの上にタングステンから成るストライプ状のカソード電極２１１を形成する（図２９の（Ａ）参照）。
【０１７９】
［工程−Ｍ２］
その後、全面に、例えばＳｉＯ2から成る厚さ０．７μｍの絶縁層１２Ｂを形成し、次いで、絶縁層１２Ｂ上にストライプ状の第２のゲート電極１３Ｂを形成する（図２９の（Ｂ）参照）。
【０１８０】
［工程−Ｍ３］
次に、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき、第２のゲート電極１３Ｂを例えばＲＩＥ法により異方的にエッチングし、開口部を形成する。次に、開口部の底面に露出した絶縁層１２Ｂを等方的にエッチングし、孔部を形成する。絶縁層１２ＢをＳｉＯ2を用いて形成しているので、緩衝化フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行う。絶縁層１２Ｂに形成された孔部の壁面は、第２のゲート電極１３Ｂに形成された開口部の開口端面よりも後退するが、このときの後退量はエッチング時間の長短により制御することができる。ここでは、絶縁層１２Ｂに形成された孔部の下端が、第２のゲート電極１３Ｂに形成された開口部の開口端面よりも後退するまで、ウェットエッチングを行う。
【０１８１】
次に、孔部の底面に露出したカソード電極２１１を、イオンを主エッチング種とする条件によりドライエッチングする。イオンを主エッチング種とするドライエッチングでは、被エッチング物へのバイアス電圧の印加やプラズマと磁界との相互作用を利用して荷電粒子であるイオンを加速することができるため、一般には異方性エッチングが進行し、被エッチング物の加工面は垂直壁となる。しかし、この工程では、プラズマ中の主エッチング種の中にも垂直以外の角度を有する入射成分が若干存在すること、及び開口部の端部における散乱によってもこの斜め入射成分が生ずることにより、カソード電極２１１の露出面の中で、本来であれば開口部によって遮蔽されてイオンが到達しないはずの領域にも、ある程度の確率で主エッチング種が入射する。このとき、支持体１０の法線に対する入射角の小さい主エッチング種ほど入射確率は高く、入射角の大きい主エッチング種ほど入射確率は低い。
【０１８２】
従って、カソード電極２１１に形成された孔部の上端部の位置は、絶縁層１２Ｂに形成された孔部の下端部とほぼ揃っているものの、カソード電極２１１に形成された孔部の下端部の位置はその上端部よりも突出した状態となる。つまり、カソード電極２１１のエッジ部２１１Ａの厚さが、突出方向の先端部に向けて薄くなり、エッジ部２１１Ａが先鋭化される。例えば、エッチング・ガスとしてＳＦ6を用いることにより、カソード電極２１１の良好な加工を行うことができる。
【０１８３】
次に、カソード電極２１１に形成された孔部の底面に露出した層間絶縁層１２Ａを等方的にエッチングし、層間絶縁層１２Ａに孔部を形成し、開口部１４を完成させる。ここでは、緩衝化フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行う。層間絶縁層１２Ａに形成された孔部の壁面は、カソード電極２１１に形成された孔部の下端部よりも後退する。このときの後退量はエッチング時間の長短により制御可能である。開口部１４の完成後に第１のレジスト層を除去すると、図２８の（Ｃ）に示した構成を得ることができる。
【０１８４】
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］
［スピント型電界放出素子］にて説明したスピント型電界放出素子の製造方法の変形例を、以下、支持体等の模式的な一部端面図である図３０〜図３３を参照して説明するが、このスピント型電界放出素子は、基本的には、以下の工程に基づき作製される。即ち、
（ａ）支持体１０上にストライプ状のカソード電極１１を形成する工程
（ｂ）カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層１２を形成する工程
（ｃ）絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成する工程
（ｄ）底部にカソード電極１１が露出した開口部１４を、ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成する工程
（ｅ）開口部１４内を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層９１を形成する工程
（ｆ）開口部１４の中央部に位置する導電材料層９１の領域を遮蔽するように、マスク材料層９２を導電材料層９１上に形成する工程
（ｇ）導電材料層９１の支持体１０に対して垂直な方向におけるエッチング速度がマスク材料層９２の支持体に対して垂直な方向におけるエッチング速度よりも速くなる異方性エッチング条件下で導電材料層９１とマスク材料層９２とをエッチングすることにより、導電材料層９１から成り、先端部が錐状形状を有する電子放出部１５Ｅを開口部１４内に露出したカソード電極１１上に形成する工程
【０１８５】
［工程−Ｎ１］
先ず、例えばガラス基板上に厚さ約０．６μｍのＳｉＯ2層を形成して成る支持体１０上に、クロム（Ｃｒ）から成るカソード電極１１を設ける。具体的には、支持体１０上に、例えばスパッタリング法やＣＶＤ法にてクロムから成るカソード電極用導電材料層を堆積させ、かかるカソード電極用導電材料層をパターニングすることによって、複数のカソード電極１１を形成することができる。カソード電極１１の幅を例えば５０μｍ、カソード電極間スペースを例えば３０μｍとする。その後、カソード電極１１上を含む支持体１０上に、原料ガスとしてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を使用するプラズマＣＶＤ法にてＳｉＯ2から成る絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の厚さを約１μｍとする。次に、絶縁層１２上の全面に、カソード電極１１と直交する方向に平行に延びるストライプ状のゲート電極１３を形成する。
【０１８６】
次に、カソード電極１１とゲート電極１３との重複領域である電子放出領域、即ち、１画素の領域において、ゲート電極１３と絶縁層１２とを貫通した開口部１４を、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき形成する（図３０の（Ａ）参照）。開口部１４の平面形状は、例えば、直径０．３μｍの円形である。開口部１４は、通常、１画素の領域に数百乃至千個程度形成される。
【０１８７】
［工程−Ｎ２］
次に、全面に密着層９０をスパッタリング法にて形成する（図３０の（Ｂ）参照）。この密着層９０は、ゲート電極１３が形成されていない絶縁層１２の露出面や開口部１４の側壁面に露出している絶縁層１２と、次の工程で全面的に成膜される導電材料層９１との間の密着性を高めるために設けられる層である。導電材料層９１をタングステンで形成することを前提とし、タングステンから成る密着層９０を、ＤＣスパッタリング法により０．０７μｍの厚さに形成する。
【０１８８】
［工程−Ｎ３］
次に、開口部１４内を含む全面に、厚さ約０．６μｍのタングステンから成る電子放出部形成用の導電材料層９１を水素還元減圧ＣＶＤ法により形成する（図３１の（Ａ）参照）。成膜された導電材料層９１の表面には、開口部１４の上端面と底面との間の段差を反映した凹部９１Ａが形成される。
【０１８９】
［工程−Ｎ４］
次に、開口部１４の中央部に位置する導電材料層９１の領域（具体的には凹部９１Ａ）を遮蔽するようにマスク材料層９２を形成する。具体的には、先ず、スピンコート法により厚さ０．３５μｍのレジスト材料をマスク材料層９２として導電材料層９１の上に形成する（図３１の（Ｂ）参照）。マスク材料層９２は、導電材料層９１の凹部９１Ａを吸収し、ほぼ平坦な表面となる。次に、マスク材料層９２を酸素系ガスを用いたＲＩＥ法によりエッチングする。このエッチングを、導電材料層９１の平坦面が露出した時点で終了する。これにより、導電材料層９１の凹部９１Ａを平坦に埋め込むようにマスク材料層９２が残る（図３２の（Ａ）参照）。
【０１９０】
［工程−Ｎ５］
次に、導電材料層９１とマスク材料層９２と密着層９０とをエッチングし、円錐形状の電子放出部１５Ｅを形成する（図３２の（Ｂ）参照）。これらの層のエッチングは、導電材料層９１のエッチング速度がマスク材料層９２のエッチング速度よりも速くなる異方性エッチング条件下で行う。エッチング条件を以下の表２に例示する。
【０１９１】
［表２］
［導電材料層９１等のエッチング条件］
ＳＦ6流量 ：１５０ＳＣＣＭ
Ｏ2流量   ：３０ＳＣＣＭ
Ａｒ流量  ：９０ＳＣＣＭ
圧力      ：３５Ｐａ
ＲＦパワー：０．７ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
【０１９２】
［工程−Ｎ６］
その後、等方的なエッチング条件にて開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられた開口部１４の側壁面を後退させると、図３３に示す電界放出素子が完成される。等方的なエッチングは［工程−Ａ５］にて説明したと同様とすればよい。
【０１９３】
ここで、［工程−Ｎ５］において、電子放出部１５Ｅが形成される機構について、図３４を参照して説明する。図３４の（Ａ）は、エッチングの進行に伴って、被エッチング物の表面プロファイルが一定時間毎にどのように変化するかを示す模式図であり、図３４の（Ｂ）は、エッチング時間と開口部１４の中心における被エッチング物の厚さとの関係を示すグラフである。開口部１４の中心におけるマスク材料層の厚さをｈp、開口部１４の中心における電子放出部１５Ｅの高さをｈeとする。
【０１９４】
表２に示したエッチング条件では、レジスト材料から成るマスク材料層９２のエッチング速度よりも、導電材料層９１のエッチング速度の方が当然速い。マスク材料層９２が存在しない領域では、導電材料層９１が直ぐにエッチングされ始め、被エッチング物の表面が速やかに下降してゆく。これに対して、マスク材料層９２が存在する領域では、最初にマスク材料層９２が除去されないとその下の導電材料層９１のエッチングが始まらないので、マスク材料層９２がエッチングされている間は被エッチング物の厚さの減少速度は遅く（ｈp減少区間）、マスク材料層９２が消失した時点で初めて、被エッチング物の厚さの減少速度がマスク材料層９２の存在しない領域と同様に速くなる（ｈe減少区間）。ｈe減少区間の開始時期は、マスク材料層９２が厚さが最大となる開口部１４の中心で最も遅く、マスク材料層９２の薄い開口部１４の周辺に向かって早くなる。このようにして、円錐形状の電子放出部１５Ｅが形成される。
【０１９５】
レジスト材料から成るマスク材料層９２のエッチング速度に対する導電材料層９１のエッチング速度の比を、「対レジスト選択比」と称することにする。この対レジスト選択比が、電子放出部１５Ｅの高さと形状を決定する重要な因子であることを、図３５を参照して説明する。図３５の（Ａ）は、対レジスト選択比が相対的に小さい場合、図３５の（Ｃ）は、対レジスト選択比が相対的に大きい場合、図３５の（Ｂ）はこれらの中間である場合の、電子放出部１５Ｅの形状を示している。対レジスト選択比が大きいほど、マスク材料層９２の膜減りに比べて導電材料層９１の膜減りが激しくなるので、電子放出部１５Ｅはより高く、且つ鋭くなることが判る。対レジスト選択比は、ＳＦ6流量に対するＯ2流量の割合を高めると低下する。また、基板バイアスを併用してイオンの入射エネルギーを変化させることが可能なエッチング装置を用いる場合には、ＲＦバイアスパワーを高めたり、バイアス印加用の交流電源の周波数を下げることで、対レジスト選択比を下げることができる。対レジスト選択比の値は１．５以上、好ましくは２以上、より好ましくは３以上に選択される。
【０１９６】
尚、上記のエッチングにおいては当然、ゲート電極１３やカソード電極１１に対して高い選択比を確保する必要があるが、表２に示した条件で全く問題はない。なぜなら、ゲート電極１３やカソード電極１１を構成する材料は、フッ素系のエッチング種では殆どエッチングされず、上記の条件であれば、概ね１０以上のエッチング選択比が得られるからである。
【０１９７】
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法の変形である。この製造方法においては、マスク材料層により遮蔽される導電材料層の領域を、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］における製造方法におけるよりも狭くすることが可能である。即ち、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］におけるスピント型電界放出素子の製造方法においては、開口部の上端面と底面との間の段差を反映して、柱状部とこの柱状部の上端に連通する拡大部とから成る略漏斗状の凹部を導電材料層の表面に生成させ、工程（ｆ）において、導電材料層の全面にマスク材料層を形成した後、マスク材料層と導電材料層とを支持体の表面に対して平行な面内で除去することにより、柱状部にマスク材料層を残す。
【０１９８】
以下、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］におけるスピント型電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図３６〜図３８を参照して説明する。
【０１９９】
［工程−Ｐ１］
先ず、支持体１０上にカソード電極１１を形成する。カソード電極１１は、例えばＤＣスパッタリング法により、ＴｉＮ層（厚さ０．１μｍ）、Ｔｉ層（厚さ５ｎｍ）、Ａｌ−Ｃｕ層（厚さ０．４μｍ）、Ｔｉ層（厚さ５ｎｍ）、ＴｉＮ層（厚さ０．０２μｍ）及びＴｉ層（０．０２μｍ）をこの順に積層して積層膜を形成し、続いてこの積層膜をパターニングして形成することができる。尚、図ではカソード電極１１を単層で表した。次に、支持体１０とカソード電極１１の上に、厚さ０．７μｍの絶縁層１２を、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとするプラズマＣＶＤ法に基づき形成する。次いで、絶縁層１２の上にゲート電極１３を形成する。
【０２００】
更に、全面に例えば ＳｉＯ2から成る厚さ０．２μｍのエッチング停止層９３を形成する。エッチング停止層９３は、電界放出素子の機能上不可欠な部材ではなく、後工程で行われる導電材料層９１のエッチング時に、ゲート電極１３を保護する役割を果たす。尚、導電材料層９１のエッチング条件に対してゲート電極１３が十分に高いエッチング耐性を持ち得る場合には、エッチング停止層９３を省略しても構わない。その後、ＲＩＥ法により、エッチング停止層９３、ゲート電極１３、絶縁層１２を貫通し、底部にカソード電極１１が露出した開口部１４を、［工程−Ａ２］と同様の方法に基づき形成する。このようにして、図３６の（Ａ）に示す状態が得られる。
【０２０１】
［工程−Ｐ２］
次に、開口部１４内を含む全面に、例えば厚さ０．０３μｍのタングステンから成る密着層９０を形成する。次いで、開口部１４内を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層９１を形成する（図３６の（Ｂ）参照）。但し、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］における導電材料層９１は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法で述べた凹部９１Ａよりも深い凹部９１Ａが表面に生成されるように、導電材料層９１の厚さを選択する。即ち、導電材料層９１の厚さを適切に設定することによって、開口部１４の上端面と底面との間の段差を反映して、柱状部９１Ｂとこの柱状部９１Ｂの上端に連通する拡大部９１Ｃとから成る略漏斗状の凹部９１Ａを導電材料層９１の表面に生成させることができる。
【０２０２】
［工程−Ｐ３］
次に、導電材料層９１の全面に、例えば無電解メッキ法により、厚さ約０．５μｍの銅（Ｃｕ）から成るマスク材料層９２を形成する（図３７の（Ａ）参照）。無電解メッキ条件を以下の表３に例示する。
【０２０３】
［表３］
メッキ液    ：硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）  ７ｇ／リットル
ホルマリン（３７％ＨＣＨＯ）  ２０ｍｌ／リットル
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）  １０ｇ／リットル
酒石酸ナトリウムカリウム      ２０ｇ／リットル
メッキ浴温度：５０゜Ｃ
【０２０４】
［工程−Ｐ４］
その後、マスク材料層９２と導電材料層９１とを支持体１０の表面に対して平行な面内で除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層９２を残す（図３７の（Ｂ）参照）。この除去は、例えば化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）により行うことができる。
【０２０５】
［工程−Ｐ５］
次に、導電材料層９１と密着層９０のエッチング速度がマスク材料層９２のエッチング速度よりも速くなる異方性エッチング条件下で、導電材料層９１とマスク材料層９２と密着層９０とをエッチングする。その結果、開口部１４内に錐状形状を有する電子放出部１５Ｅが形成される（図３８の（Ａ）参照）。尚、電子放出部１５Ｅの先端部にマスク材料層９２が残存する場合には、希フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングによりマスク材料層９２を除去することができる。
【０２０６】
［工程−Ｐ６］
次に、等方的なエッチング条件で開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられた開口部１４の側壁面を後退させると、図３８の（Ｂ）に示す電界放出素子が完成される。等方的なエッチングについては、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法で説明したと同様とすればよい。
【０２０７】
ところで、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法で形成された電子放出部１５Ｅにおいては、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法で形成された電子放出部１５Ｅに比べ、より鋭い錐状形状が達成されている。これは、マスク材料層９２の形状と、マスク材料層９２のエッチング速度に対する導電材料層９１のエッチング速度の比の違いに起因する。この違いについて、図３９を参照しながら説明する。図３９は、被エッチング物の表面プロファイルが一定時間毎にどのように変化するかを示す図であり、図３９の（Ａ）は銅から成るマスク材料層９２を用いた場合、図３９の（Ｂ）はレジスト材料から成るマスク材料層９２を用いた場合をそれぞれ示す。尚、簡略化のために導電材料層９１のエッチング速度と密着層９０のエッチング速度とをそれぞれ等しいものと仮定し、図３９においては密着層９０の図示を省略する。
【０２０８】
銅から成るマスク材料層９２を用いた場合（図３９の（Ａ）参照）は、マスク材料層９２のエッチング速度が導電材料層９１のエッチング速度に比べて十分に遅いために、エッチング中にマスク材料層９２が消失することがなく、従って、先端部の鋭い電子放出部１５Ｅを形成することができる。これに対して、レジスト材料から成るマスク材料層９２を用いた場合（図３９の（Ｂ）参照）は、マスク材料層９２のエッチング速度が導電材料層９１のエッチング速度に比べてそれ程遅くないために、エッチング中にマスク材料層９２が消失し易く、従って、マスク材料層消失後の電子放出部１５Ｅの錐状形状が鈍化する傾向がある。
【０２０９】
また、柱状部９１Ｂに残るマスク材料層９２には、柱状部９１Ｂの深さが多少変化しても、電子放出部１５Ｅの形状は変化し難いというメリットもある。即ち、柱状部９１Ｂの深さは、導電材料層９１の厚さやステップカバレージのばらつきによって変化し得るが、柱状部９１Ｂの幅は深さによらずほぼ一定なので、マスク材料層９２の幅もほぼ一定となり、最終的に形成される電子放出部１５Ｅの形状には大差が生じない。これに対して、凹部９１Ａに残るマスク材料層９２においては、凹部９１Ａが浅い場合と深い場合とでマスク材料層の幅も変化してしまうため、凹部９１Ａが浅くマスク材料層９２の厚さが薄い場合ほど、より早期に電子放出部１５Ｅの錐状形状の鈍化が始まる。電界放出素子の電子放出効率は、ゲート電極とカソード電極との間の電位差、ゲート電極とカソード電極との間の距離、電子放出部の構成材料の仕事関数の他、電子放出部の先端部の形状によっても変化する。このため、必要に応じて上述のようにマスク材料層の形状やエッチング速度を選択することが好ましい。
【０２１０】
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］のスピント型電界放出素子の製造方法の変形である。［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］の製造方法においては、工程（ｅ）において、開口部の上端面と底面との間の段差を反映して、柱状部とこの柱状部の上端に連通する拡大部とから成る略漏斗状の凹部を導電材料層の表面に生成させ、工程（ｆ）において、導電材料層の全面にマスク材料層を形成した後、導電材料層上と拡大部内のマスク材料層を除去することにより、柱状部にマスク材料層を残す。以下、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］におけるスピント型電界放出素子の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図４０及び図４１を参照して説明する。
【０２１１】
［工程−Ｑ１］
先ず、図３７の（Ａ）に示したマスク材料層９２の形成までを［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法の［工程−Ｐ１］〜［工程−Ｐ３］と同様に行った後、導電材料層９１上と拡大部９１Ｃ内のマスク材料層９２のみを除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層９２を残す（図４０の（Ａ）参照）。このとき、例えば希フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行うことにより、タングステンから成る導電材料層９１を除去することなく、銅から成るマスク材料層９２のみを選択的に除去することができる。柱状部９１Ｂ内に残るマスク材料層９２の高さは、エッチング時間に依存するが、このエッチング時間は、拡大部９１Ｃに埋め込まれたマスク材料層９２の部分が十分に除去される限りにおいて、それ程の厳密さを要しない。なぜなら、マスク材料層９２の高低に関する議論は、図３９の（Ａ）を参照しながら前述した柱状部９１Ｂの浅深に関する議論と実質的に同じであり、マスク材料層９２の高低は最終的に形成される電子放出部１５Ｅの形状に大きな影響を及ぼさないからである。
【０２１２】
［工程−Ｑ２］
次に、導電材料層９１とマスク材料層９２と密着層９０のエッチングを、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法と同様に行い、図４０の（Ｂ）に示すような電子放出部１５Ｅを形成する。この電子放出部１５Ｅは、図３８の（Ａ）に示したように全体が錐状形状を有していても勿論構わないが、図４０の（Ｂ）には先端部のみが錐状形状を有する変形例を示した。かかる形状は、柱状部９１Ｂに埋め込まれたマスク材料層９２の高さが低いか、若しくは、マスク材料層９２のエッチング速度が比較的速い場合に生じ得るが、電子放出部１５Ｅとしての機能に何ら支障はない。
【０２１３】
［工程−Ｑ３］
その後、等方的なエッチング条件で開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられた開口部１４の側壁面を後退させると、図４１に示す電界放出素子が完成される。等方的なエッチングについては、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の作製方法で説明したと同様とすればよい。
【０２１４】
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法の変形である。［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］の模式的な一部端面図を図４２に示す。［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］が［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］と異なる点は、電子放出部が、基部９４と、基部９４上に積層された錐状の電子放出部１５Ｅとから構成されている点にある。ここで、基部９４と電子放出部１５Ｅとは異なる導電材料から構成されている。具体的には、基部９４は、電子放出部１５Ｅとゲート電極１３の開口端部との間の距離を調節するための部材であり、且つ、抵抗体層としての機能を有し、不純物を含有するポリシリコン層から構成されている。電子放出部１５Ｅはタングステンから構成されており、錐状形状、より具体的には円錐形状を有する。尚、基部９４と電子放出部１５Ｅとの間には、ＴｉＮから成る密着層９０が形成されている。尚、密着層９０は、電子放出部の機能上不可欠な構成要素ではなく、製造上の理由で形成されている。絶縁層１２がゲート電極１３の直下から基部９４の上端部にかけてえぐられることにより、開口部１４が形成されている。
【０２１５】
以下、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図４３〜図４５を参照して説明する。
【０２１６】
［工程−Ｒ１］
先ず、開口部１４の形成までを、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法の［工程−Ｎ１］と同様に行う。続いて、開口部１４内を含む全面に基部形成用の導電材料層９４Ａを形成する。導電材料層９４Ａは、抵抗体層としても機能し、ポリシリコン層から構成され、プラズマＣＶＤ法により形成することができる。次いで、全面に、スピンコート法にてレジスト材料から成る平坦化層９５を表面が略平坦となるように形成する（図４３（Ａ）参照）。次に、平坦化層９５と導電材料層９４Ａのエッチング速度が共に略等しくなる条件で両層をエッチングし、開口部１４の底部を上面が平坦な基部９４で埋め込む（図４３の（Ｂ）参照）。エッチングは、塩素系ガスと酸素系ガスとを含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法により行うことができる。導電材料層９４Ａの表面を平坦化層９５で一旦平坦化してからエッチングを行っているので、基部９４の上面が平坦となる。
【０２１７】
［工程−Ｒ２］
次に、開口部１４の残部を含む全面に密着層９０を成膜し、更に、開口部１４の残部を含む全面に電子放出部形成用の導電材料層９１を成膜し、開口部１４の残部を導電材料層９１で埋め込む（図４４の（Ａ）参照）。密着層９０は、スパッタリング法により形成される厚さ０．０７μｍのＴｉＮ層であり、導電材料層９１は減圧ＣＶＤ法により形成される厚さ０．６μｍのタングステン層である。導電材料層９１の表面には、開口部１４の上端面と底面との間の段差を反映して凹部９１Ａが形成されている。
【０２１８】
［工程−Ｒ３］
次に、導電材料層９１の全面に、スピンコート法によりレジスト材料から成るマスク材料層９２を表面が略平坦となるように形成する（図４４の（Ｂ）参照）。マスク材料層９２は、導電材料層９１の表面の凹部９１Ａを吸収して平坦な表面となっている。次に、マスク材料層９２を酸素系ガスを用いたＲＩＥ法によりエッチングする（図４５の（Ａ）参照）。このエッチングは、導電材料層９１の平坦面が露出した時点で終了する。これにより、導電材料層９１の凹部９１Ａにマスク材料層９２が平坦に残され、マスク材料層９２は、開口部１４の中央部に位置する導電材料層９１の領域を遮蔽するように形成されている。
【０２１９】
［工程−Ｒ４］
次に、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法の［工程−Ｎ５］と同様にして、導電材料層９１、マスク材料層９２及び密着層９０を共にエッチングすると、前述の機構に基づき対レジスト選択比の大きさに応じた円錐形状を有する電子放出部１５Ｅと密着層９０とが形成され、電子放出部が完成される（図４５の（Ｂ）参照）。その後、開口部１４の内部において絶縁層１２に設けられた開口部１４の側壁面を後退させると、図４２に示した電界放出素子を得ることができる。
【０２２０】
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法の変形である。［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］の模式的な一部端面図を図４７の（Ｂ）に示す。［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］が［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］と異なる点は、電子放出部が、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］と同様に、基部９４と、基部９４上に積層された錐状の電子放出部１５Ｅとから構成されている点にある。ここで、基部９４と電子放出部１５Ｅとは異なる導電材料から構成されている。具体的には、基部９４は、電子放出部１５Ｅとゲート電極１３の開口端部との間の距離を調節するための部材であり、且つ、抵抗体層としての機能を有し、不純物を含有するポリシリコン層から構成されている。電子放出部１５Ｅはタングステンから構成されており、錐状形状、より具体的には円錐形状を有する。尚、基部９４と電子放出部１５Ｅとの間には、ＴｉＮから成る密着層９０が形成されている。尚、密着層９０は、電子放出部の機能上不可欠な構成要素ではなく、製造上の理由で形成されている。絶縁層１２がゲート電極１３の直下から基部９４の上端部にかけてえぐられることにより、開口部１４が形成されている。
【０２２１】
以下、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図４６及び図４７を参照して説明する。
【０２２２】
［工程−Ｓ１］
先ず、開口部１４の形成までを、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法の［工程−Ｎ１］と同様に行う。次に、開口部１４内を含む全面に基部形成用の導電材料層を形成し、導電材料層をエッチングすることによって、開口部１４の底部を埋め込む基部９４を形成することができる。尚、図示される基部９４は平坦化された表面を有しているが、表面が窪んでいてもよい。尚、平坦化された表面を有する基部９４は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］の製造方法の［工程−Ｒ１］と同様のプロセスによって形成可能である。更に、開口部１４の残部を含む全面に、密着層９０及び電子放出部形成用の導電材料層９１を順次形成する。このとき、開口部１４の残部の上端面と底面との間の段差を反映した柱状部９１Ｂとこの柱状部９１Ｂの上端に連通する拡大部９１Ｃとから成る略漏斗状の凹部９１Ａが導電材料層９１の表面に生成されるように、導電材料層９１の厚さを選択する。次に、導電材料層９１上にマスク材料層９２を形成する。このマスク材料層９２は、例えば銅を用いて形成する。図４６の（Ａ）は、ここまでのプロセスが終了した状態を示している。
【０２２３】
［工程−Ｓ２］
次に、マスク材料層９２と導電材料層９１とを支持体１０の表面に対して平行な面内で除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層９２を残す（図４６の（Ｂ）参照）。この除去は、［工程−Ｐ４］と同様に、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）により行うことができる。
【０２２４】
［工程−Ｓ３］
次に、導電材料層９１とマスク材料層９２と密着層９０とをエッチングすると、前述の機構に基づき対レジスト選択比の大きさに応じた円錐形状を有する電子放出部１５Ｅが形成される。これらの層のエッチングは、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−２］の製造方法の［工程−Ｐ５］と同様に行うことができる。電子放出部１５Ｅと基部９４、及び、電子放出部１５Ｅと基部９４の間に残存する密着層９０とによって、電子放出部が形成される。電子放出部は、全体が錐状形状を有していても勿論構わないが、図４７の（Ａ）には基部９４の一部が開口部１４の底部を埋め込むように残存した状態を示した。かかる形状は、柱状部９１Ｂに埋め込まれたマスク材料層９２の高さが低いか、若しくは、マスク材料層９２のエッチング速度が比較的速い場合に生じ得るが、電子放出部としての機能に何ら支障はない。
【０２２５】
［工程−Ｓ４］
その後、等方的なエッチング条件で開口部１４の内部において絶縁層１２の側壁面を後退させると、図４７の（Ｂ）に示した電界放出素子が完成される。等方的なエッチング条件は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−１］の製造方法で説明したと同様とすればよい。
【０２２６】
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−６］
［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−６］の製造方法は、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］のスピント型電界放出素子の製造方法の変形である。［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−６］がスピント型電界放出素子の製造方法の変形−３］と異なる点は、電子放出部が、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−４］と同様に、基部９４と、基部９４上に積層された錐状の電子放出部１５Ｅとから構成されている点にある。以下、スピント型電界放出素子である［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−６］の製造方法を、支持体等の模式的な一部端面図である図４８を参照して説明する。
【０２２７】
［工程−Ｔ１］
マスク材料層９２の形成までを［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］の製造方法の［工程−Ｓ１］と同様に行う。その後、導電材料層９１上と拡大部９１Ｃ内のマスク材料層９２のみを除去することにより、柱状部９１Ｂにマスク材料層９２を残す（図４８参照）。例えば希フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを行い、タングステンから成る導電材料層９１を除去することなく、銅から成るマスク材料層９２のみを選択的に除去することができる。この後の導電材料層９１とマスク材料層９２のエッチング、絶縁層１２の等方的なエッチング等のプロセスは、全て、［スピント型電界放出素子の製造方法の変形−５］の製造方法と同様に行うことができる。
【０２２８】
以上、本発明を、実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施の形態にて説明した表示用パネルの構造の細部、この表示用パネルを適用した表示装置の構造の細部は例示であり、適宜変更、選択、組合せが可能である。また、表示用パネルに用いた構成材料や形成方法についても、適宜変更、選択、組合せが可能である。
【０２２９】
更には、電子放出体を構成する電界放出素子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。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。
【０２３０】
ゲート電極の上方に収束電極を形成する構造とすることもできる。ここで収束電極とは、開口部から放出されアノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束させ、以て、輝度の向上や隣接画素間の色濁りの防止を可能とするための電極であり、アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーであって、カソードパネルとアノードパネルとの間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの平面型表示装置を想定した場合に、特に有効な部材である。収束電極には、収束電源から相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必ずしも電界放出素子ごとに設けられている必要はなく、例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って延在させることにより、複数の電界放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともできる。
【０２３１】
表示装置において、背面パネル（カソードパネルＣＰ）と表示用パネル（アノードパネルＡＰ）とを周縁部において接合する場合、接合は接着層を用いて行ってもよいし、あるいはガラスやセラミックス等の絶縁性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ＣＰとアノードパネルＡＰ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。
【０２３２】
表示装置において、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰと枠体の三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、あるいは、第１段階でカソードパネルＣＰ又はアノードパネルＡＰのいずれか一方と枠体とを接合し、第２段階でカソードパネルＣＰ又はアノードパネルＡＰの他方と枠体とを接合してもよい。三者同時接合や第２段階における接合を高真空雰囲気中で行えば、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰと枠体と接着層とにより囲まれた空間は、接合と同時に真空となる。あるいは、三者の接合終了後、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰ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。
【０２３３】
接合後に排気を行う場合、排気は、カソードパネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰに予め接続されたチップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用いて構成され、カソードパネルＣＰ及び／又はアノードパネルＡＰの無効領域に設けられた貫通孔の周囲に、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、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。
【０２３４】
表示装置においては、電界放出素子の構成に依存して（例えば、電子放出部を炭素薄膜から構成する場合）、絶縁層やゲート電極を設けずに、単に、カソード電極上に電子放出部を設けた構造とすることもできる。このような構造においては、１画素（１サブピクセル）単位で、カソード電極に印加する電圧の制御を行う。カソード電極の平面形状を略矩形とし、各カソード電極を配線及び例えばトランジスタから成るスイッチング素子を介してカソード電極駆動回路に接続する。各カソード電極に閾値電圧以上の電圧が印加されると、アノード電極によって形成される電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出部から電子が放出され、この電子がアノード電極に引き付けられ、単位蛍光体層に衝突する。輝度は、カソード電極に印加される電圧によって制御される。
【０２３５】
ゲート電極を、開口部が形成された帯状あるいはシート状の金属箔から構成し、支持体上にゲート電極支持部を形成し、金属箔がかかるゲート電極支持部の頂面に接するように、且つ、電子放出部の上方に開口部が位置するように、金属箔が張架された構成とすることもできる。尚、この場合、金属箔に形成された複数の開口部の下方に１つの電子放出部が形成されていてもよいし、金属箔に形成された１つの開口部の下方に１つの電子放出部が形成されていてもよい。
【０２３６】
ゲート電極を１枚のシート状導電材料から構成し、１画素（１サブピクセル）単位で、カソード電極に印加する電圧の制御を行う構成とすることもできる。この場合、カソード電極の平面形状を略矩形とし、各カソード電極を配線及び例えばトランジスタから成るスイッチング素子を介してカソード電極駆動回路に接続すればよい。あるいは又、カソード電極を１枚のシート状導電材料から構成し、１画素（１サブピクセル）単位で、ゲート電極に印加する電圧の制御を行う構成とすることもできる。この場合、ゲート電極の平面形状を略矩形とし、各ゲート電極を配線及び例えばトランジスタから成るスイッチング素子を介してゲート電極駆動回路に接続すればよい。
【０２３７】
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呼ばれる素子も知られており、本発明の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ックス状に形成され、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。第１電極群が行方向配線である場合、第２電極群は列方向配線である。また、第１電極群が列方向配線である場合、第２電極群は行方向配線である。
【図面の簡単な説明】
【０２３８】
【図１】発明の実施の形態１の表示用パネルの模式的な一部断面図である。
【図２】発明の実施の形態１の表示用パネルの模式的な一部断面図である。
【図３】発明の実施の形態１の表示用パネルにおけるアノード電極ユニットの模式的な配置図である。
【図４】発明の実施の形態１の表示用パネルにおけるアノード電極ユニットの模式的な配置図である。
【図５】発明の実施の形態１の表示用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６】発明の実施の形態１の表示装置（具体的には、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７】表示用パネル（アノードパネル）及び背面パネル（カソードパネル）の模式的な斜視図である。
【図８】給電線が設けられ、アノード電極ユニットがカソード電極と略平行に配置された表示用パネルの模式的な平面図、及びこの表示用パネルと対向配置される背面パネルの模式的な平面図である。
【図９】スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１０】図９に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１１】クラウン型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１１に引き続き、クラウン型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１３】扁平型冷陰極電界電子放出素子−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１４】扁平型冷陰極電界電子放出素子−２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１５】扁平型冷陰極電界電子放出素子−３の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１６】図１６に引き続き、扁平型冷陰極電界電子放出素子−３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１７】平面型冷陰極電界電子放出素子−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１８】平面型冷陰極電界電子放出素子−２の模式的な一部断面図である。
【図１９】平面型冷陰極電界電子放出素子−２の模式的な一部断面図である。
【図２０】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−１の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。
【図２１】図２０に引き続き、クレータ型冷陰極電界電子放出素子−１の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。
【図２２】図２２に引き続き、クレータ型冷陰極電界電子放出素子−１の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図、及び、部分的な斜視図である。
【図２３】図２３に引き続き、クレータ型冷陰極電界電子放出素子−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】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−２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２５】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−３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２６】クレータ型冷陰極電界電子放出素子−４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２７】図２６に引き続き、クレータ型冷陰極電界電子放出素子−４の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図２８】エッジ型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
【図２９】エッジ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３０】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−１］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３１】図３０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の変形−１］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３２】図３１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の変形−１］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３３】図３２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の変形−１］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３４】円錐形状の電子放出部が形成される機構を説明するための図である。
【図３５】対レジスト選択比と、電子放出部の高さと形状の関係を模式的に示す図である。
【図３６】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−２］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３７】図３６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の変形−２］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３８】図３７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の変形−２］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図３９】被エッチング物の表面プロファイルが一定時間毎にどのように変化するかを示す図である。
【図４０】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−３］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４１】図４０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の変形−３］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４２】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−４］にて得られるスピント型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。
【図４３】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−４］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４４】図４３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の変形−４］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４５】図４４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の変形−４］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４６】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−５］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４７】図４６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の変形−５］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４８】［スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法の変形−６］を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４９】冷陰極電界電子放出素子を備えた従来の表示装置の概念図である。
【図５０】蛍光体層がマトリックス状に配置された従来の表示用パネルの模式的な平面図、及び、模式的な一部断面図である。
【図５１】蛍光体層がストライプ状に配置された従来の表示用パネルの模式的な平面図、及び、模式的な一部断面図である。
【図５２】カソード電極の選択数の違いによる加速電圧の変動を説明するための表示用パネルの模式的な平面図である。
【符号の説明】
【０２３９】
ＡＰ・・・アノードパネル（表示用パネル）、ＣＰ・・・カソードパネル（背面パネル）、Ｒ・・・赤色ストライプ状蛍光体層群、Ｇ・・・緑色ストライプ状蛍光体層群、Ｂ・・・青色ストライプ状蛍光体層群、１０・・・支持体、１１，１１１，２１１・・・カソード電極（第２電極群）、１１１Ａ・・・隆起部、１１１Ｂ・・・凹部、１１１Ｃ・・・先端部、１１Ａ・・・微小凹凸部、１１Ｂ・・・被覆層、１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・層間絶縁層、１３，１３Ａ，１３Ｂ・・・ゲート電極（第１電極群）、１４，１４Ａ，１４Ｂ・・・開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ・・・電子放出部、１６・・・レジスト層、１７・・・剥離層、１８・・・導電材料層、２０・・・基板、２１・・・単位蛍光体層、２２・・・ブラックマトリックス、２３・・・アノード電極ユニット、２４・・・放電防止層、２５・・・給電線、３０・・・カソード電極駆動回路、３１・・・ゲート電極駆動回路、３２・・・加速電源（アノード電極駆動回路）、４０・・・感光性被膜、４１・・・感光領域、４２・・・感光性被膜の残部（露光、現像後の感光性被膜）、４３・・・マスク、４４・・・開口、５１・・・剥離層、５２・・・導電性組成物層、６０・・・抵抗体層、７０・・・炭素薄膜選択成長領域、７１・・・マスク層、７２・・・金属粒子、７３・・・炭素薄膜、８０，１８０・・・球体、８１・・・組成物層、８１Ａ・・・分散媒、８１Ｂ・・・カソード電極材料、１８０Ａ・・・芯材、１８０Ｂ・・・表面処理層、９０・・・密着層、９１・・・導電材料層、９１Ａ・・・凹部、９１Ｂ・・・柱状部、９１Ｃ・・・拡大部、９２・・・マスク材料層、９３・・・エッチング停止層、９４・・・基部、９４Ａ・・・導電材料層、９５・・・平坦化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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