JP2002197965A - 電子放出装置、冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カソード電極の所望の部位に確実に炭素薄膜が
形成された冷陰極電界電子放出素子を提供する。 【解決手段】冷陰極電界電子放出素子は、支持体１０上
に形成されたカソード電極１１、及び、カソード電極１
１の上方に形成され、開口部１４を有するゲート電極１
３から成り、少なくとも、開口部１４の底部に位置する
カソード電極１１の部分の表面に形成された炭素薄膜選
択成長領域２０、及び、炭素薄膜選択成長領域２０上に
形成された炭素薄膜２３から成る電子放出部を更に備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素薄膜から電子
を放出する電子放出装置、炭素薄膜から成る電子放出部
を有する冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並
びに、かかる冷陰極電界電子放出素子を備えた冷陰極電
界電子放出表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機や情報端末機器に用
いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（Ｃ
ＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要
求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置へ
の移行が検討されている。このような平面型の表示装置
として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッ
センス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤ
Ｐ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィール
ドエミッションディスプレイ）を例示することができ
る。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表
示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジ
ョン受像機に適用するには、高輝度化や大型化に未だ課
題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表
示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づ
き固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極
電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合があ
る）を利用しており、高輝度及び低消費電力の点から注
目を集めている。

【０００３】図１７に、電界放出素子を利用した冷陰極
電界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合があ
る）の構成例を示す。図示した電界放出素子は、円錐形
の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）
型電界放出素子と呼ばれるタイプの素子である。この電
界放出素子は、支持体１１０上に形成されたカソード電
極１１１と、支持体１１０及びカソード電極１１１上に
形成された絶縁層１１２と、絶縁層１１２上に形成され
たゲート電極１１３と、ゲート電極１１３及び絶縁層１
１２に設けられた開口部１１４と、開口部１１４の底部
に位置するカソード電極１１１上に形成された円錐形の
電子放出部１１５から構成されている。一般に、カソー
ド電極１１１とゲート電極１１３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
領域と呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が配列され
ている。更に、かかる重複領域が、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次元マトリクス状に配列されている。

【０００４】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と、その上に形成されたアノード電極３３か
ら構成されている。１画素は、カソードパネル側のカソ
ード電極１１１とゲート電極１１３との重複領域に配列
さ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ＡＰ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。

【０００５】アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ
とを、電界放出素子と蛍光体層３１とが対向するように
配置し、周縁部において枠体３４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（図示した例では、カソードパネルＣＰの無効
領域）には、真空排気用の貫通孔３６が設けられてお
り、この貫通孔３６には真空排気後に封じ切られたチッ
プ管３７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３４とによって囲まれた空
間は真空となっている。

【０００６】カソード電極１１１には相対的な負電圧が
走査回路４０から印加され、ゲート電極１１３には相対
的な正電圧が制御回路４１から印加され、アノード電極
３３にはゲート電極１１３よりも更に高い正電圧が加速
電源４２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１１１に走査回路４
０から走査信号を入力し、ゲート電極１１３に制御回路
４１からビデオ信号を入力する。カソード電極１１１と
ゲート電極１１３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１１５
から電子が放出され、この電子がアノード電極３３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１１３に印加される電圧、及びカソード電極１
１１を通じて電子放出部１１５に印加される電圧によっ
て制御される。

【０００７】かかる表示装置の構成において、低い駆動
電圧で大きな放出電子電流を得るためには、電子放出部
の先端部を鋭く尖らせることが有効であり、この観点か
ら、上述のスピント型素子の電子放出部１１５は優れた
性能を有していると云える。しかしながら、円錐形の電
子放出部１１５の形成には高度な加工技術を要し、場合
によっては数千万個以上にも及ぶ電子放出部１１５を有
効領域の全域に亙って均一に形成することは、有効領域
の面積が増大するにつれて困難となりつつある。

【０００８】そこで、円錐形の電子放出部を使用せず、
開口部の底面に露出した平面状の電子放出部を使用す
る、所謂平面型電界放出素子が提案されている。平面型
電界放出素子における電子放出部は、カソード電極上に
設けられており、平面状であっても高い放出電子電流を
達成し得るように、カソード電極の構成材料よりも仕事
関数が低い材料から構成されている。かかる材料とし
て、近年、炭素系材料を使用することが提案されてい
る。

【０００９】例えば、第５９回応用物理学会学術講演会
講演予稿集ｐ．４８０，演題番号１５ｐ−Ｐ−１３（１
９９８年）には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）薄膜が提案されている。また、炭素系材料を薄膜状
に形成した場合、この薄膜の加工（パターニング）方法
が必要となる。かかるパターニング方法として、例えば
同講演予稿集ｐ．４８９，演題番号１６ｐ−Ｎ−１１
（１９９８年）には、酸素ガスをエッチングガスとして
用いたダイヤモンド薄膜のＥＣＲプラズマ加工が提案さ
れている。ダイヤモンド薄膜のプラズマ加工におけるエ
ッチング用マスクとしては、一般にＳｉＯ₂系材料が用
いられている。

【００１０】更には、第６０回応用物理学会学術講演会
講演予稿集ｐ．６３１，演題番号２ｐ−Ｈ−６（１９９
９年）［文献−１と呼ぶ］には、石英基板上に電子ビー
ム蒸着法によって形成したチタン薄膜表面をダイヤモン
ドパウダーによりスクラッチ加工を施した後、チタン薄
膜をパターニングして中央部に数μｍのギャップを設
け、次いで、ノンドープダイヤモンド薄膜をチタン薄膜
上に成膜する平面構造型電子エミッターが開示されてい
る。あるいは又、第６０回応用物理学会学術講演会講演
予稿集ｐ．６３２，演題番号２ｐ−Ｈ−１１（１９９９
年）［文献−２と呼ぶ］には、金属クロスラインを付け
た石英ガラス上にカーボンナノチューブを形成する技術
が開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】レジスト層をエッチン
グ用マスクとして使用し、酸素ガスを用いてＤＬＣ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（ＣＨ_x）系
あるいは（ＣＦ_x）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層の側壁面、
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、レジスト層の
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
加工も困難である。

【００１２】また、文献−１や文献−２に開示された技
術においては、金属薄膜上に炭素薄膜を形成するが、金
属薄膜のどの部位にも炭素薄膜が形成されてしまい、こ
れらの技術を例えば冷陰極電界電子放出素子の製造に適
用することは実用的であるとは云い難い。また、炭素薄
膜を所望の形状にするための炭素薄膜のパターニング
は、上述のとおり困難である。

【００１３】従って、本発明の目的は、導電体層の所望
の部位に確実に炭素薄膜が形成された電子放出装置、カ
ソード電極の所望の部位に確実に炭素薄膜が形成された
冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、か
かる冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ冷陰極電界電
子放出表示装置及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の電子放出装置は、（ａ）炭素薄膜選択成長
領域が表面に形成された導電体層、及び、（ｂ）炭素薄
膜選択成長領域上に形成された炭素薄膜から成る電子放
出部から構成されていることを特徴とする。

【００１５】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、本発明の
電子放出装置を組み込んだ冷陰極電界電子放出表示装置
である。即ち、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、複数の画素から構成され、各画素
は、冷陰極電界電子放出素子と、冷陰極電界電子放出素
子に対向して基板上に設けられたアノード電極及び蛍光
体層から構成され、冷陰極電界電子放出素子は、（ａ）
炭素薄膜選択成長領域が表面に形成された導電体層、及
び、（ｂ）炭素薄膜選択成長領域上に形成された炭素薄
膜から成る電子放出部、を備えていることを特徴とす
る。

【００１６】尚、本発明の電子放出装置あるいは第１の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、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／ｃｍ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。

【００１７】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（ａ）支持体
上に形成されたカソード電極、及び、（ｂ）カソード電
極の上方に形成され、開口部を有するゲート電極、から
成り、（ｃ）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た炭素薄膜から成る電子放出部、を
更に備えていることを特徴とする。

【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、本発明の
第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ
冷陰極電界電子放出表示装置である。即ち、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、複数の
画素から構成され、各画素は、冷陰極電界電子放出素子
と、冷陰極電界電子放出素子に対向して基板上に設けら
れたアノード電極及び蛍光体層から構成され、冷陰極電
界電子放出素子は、（ａ）支持体上に形成されたカソー
ド電極、及び、（ｂ）カソード電極の上方に形成され、
開口部を有するゲート電極、から成り、（ｃ）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た
炭素薄膜から成る電子放出部、を備えていることを特徴
とする。

【００１９】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置においては、カソード電極を、銅（Ｃｕ）、銀
（Ａｇ）又は金（Ａｕ）から構成することが、カソード
電極の低抵抗化といった観点から好ましい。

【００２０】また、本発明の第１の態様に係る冷陰極電
界電子放出素子あるいは第２の態様に係る冷陰極電界電
子放出表示装置において、支持体及びカソード電極上に
は絶縁層が形成されており、ゲート電極に設けられた開
口部に連通した第２の開口部が絶縁層に設けられている
構成とすることが好ましいが、このような構成に限定さ
れるものではなく、例えば、ゲート電極支持部材を介し
て、開口部を有するゲート電極を構成する金属層（例え
ば、金属製のシートや帯状材料）を電子放出部の上方に
張架した構造としてもよい。

【００２１】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、（ａ）支持体
上に形成されたカソード電極、及び、（ｂ）カソード電
極の上方に形成され、開口部を有するゲート電極、から
成り、（ｃ）少なくとも、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た炭素薄膜選択成長領
域、及び、（ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に形成された
炭素薄膜から成る電子放出部、を更に備えていることを
特徴とする。

【００２２】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、本発明の
第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ
冷陰極電界電子放出表示装置である。即ち、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、複数の
画素から構成され、各画素は、冷陰極電界電子放出素子
と、冷陰極電界電子放出素子に対向して基板上に設けら
れたアノード電極及び蛍光体層から構成され、冷陰極電
界電子放出素子は、（ａ）支持体上に形成されたカソー
ド電極、（ｂ）カソード電極の上方に形成され、開口部
を有するゲート電極、（ｃ）少なくとも、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た炭素
薄膜選択成長領域、及び、（ｄ）炭素薄膜選択成長領域
上に形成された炭素薄膜から成る電子放出部、を備えて
いることを特徴とする。

【００２３】尚、本発明の第１の態様あるいは第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子においては、カソード
電極及びゲート電極に電圧を印加することによって形成
された電界（例えば、１０⁶ボルト／ｃｍ程度の強度を
有する電界）に基づき、炭素薄膜から成る電子放出部か
ら電子が放出される。また、本発明の第２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おい
ては、カソード電極及びゲート電極に電圧を印加するこ
とによって形成された電界（例えば、１０⁶ボルト／ｃ
ｍ程度の強度を有する電界）に基づき炭素薄膜から成る
電子放出部から電子を放出させ、これらの電子を蛍光体
層に衝突させることによって画像を得ることができる。

【００２４】本発明の電子放出装置、本発明の第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは本発明の第１
の態様若しくは第３の態様に係る冷陰極電界電子放出表
示装置において、炭素薄膜選択成長領域は、表面に金属
粒子が付着した導電体層あるいはカソード電極の部分、
若しくは、表面に金属薄膜又は有機金属化合物薄膜が形
成された導電体層あるいは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。

【００２５】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは第３の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置において、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。

【００２６】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは第３の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置においては、支持体及びカソード電極上には絶
縁層が形成されており、ゲート電極に設けられた開口部
（便宜上、第１の開口部と呼ぶ場合がある）に連通した
第２の開口部が絶縁層に設けられており、第２の開口部
の底部に炭素薄膜が位置する構成とすることができる。
尚、第１の開口部と第２の開口部とは、一対一の対応関
係にある。即ち、１つの第１の開口部に対応して１つの
第２の開口部が設けられている。尚、本発明の第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは第３の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置は、このような構造に
限定されるものではなく、例えば、ゲート電極支持部材
を介して、開口部を有するゲート電極を構成する金属層
（例えば、金属製のシートや帯状材料）を電子放出部の
上方に張架した構造とすることもできる。

【００２７】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（Ｂ）支持体及びカソード電極上に絶縁層を形成する工
程と、（Ｃ）絶縁層上に開口部を有するゲート電極を形
成する工程と、（Ｄ）ゲート電極に形成された開口部に
連通する第２の開口部を絶縁層に形成する工程と、
（Ｅ）第２の開口部の底部に位置するカソード電極の部
分の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成する、炭素薄膜
選択成長領域形成工程と、（Ｆ）炭素薄膜選択成長領域
上に炭素薄膜を形成する工程、から成ることを特徴とす
る。

【００２８】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の製造方法
は、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法に
適用した製造方法である。即ち、アノード電極及び蛍光
体層が形成された基板と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体とを、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素
子とが対向するように配置し、基板と支持体とを周縁部
において接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造方
法であって、冷陰極電界電子放出素子を、（Ａ）支持体
上にカソード電極を形成する工程と、（Ｂ）支持体及び
カソード電極上に絶縁層を形成する工程と、（Ｃ）絶縁
層上に開口部を有するゲート電極を形成する工程と、
（Ｄ）ゲート電極に形成された開口部に連通する第２の
開口部を絶縁層に形成する工程と、（Ｅ）第２の開口部
の底部に位置するカソード電極の部分の表面に炭素薄膜
選択成長領域を形成する、炭素薄膜選択成長領域形成工
程と、（Ｆ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成
する工程、に基づき形成することを特徴とする。

【００２９】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界電子放出表示装
置の製造方法（以下、これらの製造方法を総称して、第
１の態様に係る製造方法と呼ぶ場合がある）において
は、炭素薄膜選択成長領域形成工程は、第２の開口部の
底部の中央部にカソード電極の表面が露出したマスク層
を形成した後（即ち、少なくとも第２の開口部の側壁に
マスク層を形成した後）、露出したカソード電極の表面
を含むマスク層上に、金属粒子を付着させ、若しくは、
金属薄膜又は有機金属化合物薄膜を形成する工程から構
成することができる。

【００３０】かかるマスク層の形成は、例えば、レジス
ト材料層若しくはハードマスク材料層を全面に形成した
後、リソグラフィ技術に基づき、第２の開口部の底部の
中央部に位置するレジスト材料層若しくはハードマスク
材料層に孔部を形成する方法により行うことができる。
第２の開口部の底部に位置するカソード電極の一部分、
第２の開口部の側壁、第１の開口部の側壁、絶縁層及び
ゲート電極がマスク層で被覆された状態で、第２の開口
部の底部の中央部に位置する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ので、カソード電極とゲー
ト電極とが、金属粒子や金属薄膜によって短絡すること
を確実に防止し得る。場合によっては、ゲート電極の上
のみをマスク層で被覆してもよい。あるいは又、第１の
開口部の近傍のゲート電極の上のみをマスク層で被覆し
てもよいし、第１の開口部の近傍のゲート電極上及び第
１の開口部と第２の開口部の側壁をマスク層で被覆して
もよく、これらの場合、ゲート電極を構成する導電材料
によっては、ゲート電極上に炭素薄膜が形成されるが、
かかる炭素薄膜が高強度の電界中に置かれなければ、か
かる炭素薄膜から電子が放出されることはない。尚、炭
素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する前にマスク
層を除去することが好ましい。

【００３１】本発明の第１の態様に係る製造方法におい
て、絶縁層上に第１の開口部を有するゲート電極を形成
する方法として、絶縁層上にゲート電極を構成するため
の導電材料層を形成した後、導電材料層上にパターニン
グされた第１のマスク材料層を形成し、かかる第１のマ
スク材料層をエッチング用マスクとして用いて導電材料
層をエッチングすることによって導電材料層をパターニ
ングした後、第１のマスク材料層を除去し、次いで、導
電材料層及び絶縁層上にパターニングされた第２のマス
ク材料層を形成し、かかる第２のマスク材料層をエッチ
ング用マスクとして用いて導電材料層をエッチングして
第１の開口部を形成する方法、あるいは又、例えば、ス
クリーン印刷法によって第１の開口部を有するゲート電
極を直接形成する方法を例示することができる。これら
の場合、ゲート電極に形成された第１の開口部に連通す
る第２の開口部を絶縁層に形成する方法は、かかる第２
のマスク材料層をエッチング用マスクとして用いて絶縁
層をエッチングする方法としてもよいし、ゲート電極に
形成された第１の開口部をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層をエッチングする方法としてもよい。尚、第
１の開口部と第２の開口部とは、一対一の対応関係にあ
る。即ち、１つの第１の開口部に対応して１つの第２の
開口部が形成されている。

【００３２】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（Ｂ）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、炭素薄膜選択成長領域形成工程と、（Ｃ）炭素
薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工程と、
（Ｄ）炭素薄膜の上方に、開口部を有するゲート電極を
設ける工程、から成ることを特徴とする。

【００３３】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の製造方法
は、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法に
適用した製造方法である。即ち、アノード電極及び蛍光
体層が形成された基板と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体とを、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素
子とが対向するように配置し、基板と支持体とを周縁部
において接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造方
法であって、冷陰極電界電子放出素子を、（Ａ）支持体
上にカソード電極を形成する工程と、（Ｂ）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、炭素薄膜
選択成長領域形成工程と、（Ｃ）炭素薄膜選択成長領域
上に炭素薄膜を形成する工程と、（Ｄ）炭素薄膜の上方
に、開口部を有するゲート電極を設ける工程、に基づき
形成することを特徴とする。

【００３４】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素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（Ｂ）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、炭素薄膜選択成長領域形成工程と、（Ｃ）炭素
薄膜選択成長領域の上方に、開口部を有するゲート電極
を設ける工程と、（Ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素
薄膜を形成する工程、から成ることを特徴とする。

【００３５】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の製造方法
は、本発明の第３の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法に
適用した製造方法である。即ち、アノード電極及び蛍光
体層が形成された基板と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体とを、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素
子とが対向するように配置し、基板と支持体とを周縁部
において接合する冷陰極電界電子放出表示装置の製造方
法であって、冷陰極電界電子放出素子を、（Ａ）支持体
上にカソード電極を形成する工程と、（Ｂ）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、炭素薄膜
選択成長領域形成工程と、（Ｃ）炭素薄膜選択成長領域
の上方に、開口部を有するゲート電極を設ける工程、
（Ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
程、に基づき形成することを特徴とする。

【００３６】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界電子放出表示装
置の製造方法（以下、これらの製造方法を総称して、第
２の態様に係る製造方法と呼ぶ場合がある）において
は、前記工程（Ｃ）に引き続き、全面に絶縁層を形成
し、前記工程（Ｄ）に引き続き、ゲート電極に設けられ
た開口部に連通する第２の開口部を絶縁層に形成し、第
２の開口部の底部に炭素薄膜を露出させる構成とするこ
とができる。また、本発明の第３の態様に係る冷陰極電
界電子放出素子の製造方法あるいは冷陰極電界電子放出
表示装置の製造方法（以下、これらの製造方法を総称し
て、第３の態様に係る製造方法と呼ぶ場合がある）にお
いては、前記工程（Ｂ）に引き続き、全面に絶縁層を形
成し、前記工程（Ｃ）に引き続き、ゲート電極に設けら
れた開口部に連通する第２の開口部を絶縁層に形成し、
第２の開口部の底部に炭素薄膜選択成長領域を露出させ
る構成とすることができる。これらの場合、絶縁層上に
第１の開口部を有するゲート電極を形成する方法とし
て、絶縁層上にゲート電極を構成するための導電材料層
を形成した後、導電材料層上にパターニングされた第１
のマスク材料層を形成し、かかる第１のマスク材料層を
エッチング用マスクとして用いて導電材料層をエッチン
グすることによって導電材料層をパターニングした後、
第１のマスク材料層を除去し、次いで、導電材料層及び
絶縁層上にパターニングされた第２のマスク材料層を形
成し、かかる第２のマスク材料層をエッチング用マスク
として用いて導電材料層をエッチングして第１の開口部
を形成する方法、あるいは又、例えば、スクリーン印刷
法によって第１の開口部を有するゲート電極を直接形成
する方法を挙げることができる。また、これらの場合、
ゲート電極に形成された第１の開口部に連通する第２の
開口部を絶縁層に形成する方法は、かかる第２のマスク
材料層をエッチング用マスクとして用いて絶縁層をエッ
チングする方法としてもよいし、ゲート電極に形成され
た第１の開口部をエッチング用マスクとして用いて絶縁
層をエッチングする方法としてもよい。尚、第１の開口
部と第２の開口部とは、一対一の対応関係にある。即
ち、１つの第１の開口部に対応して１つの第２の開口部
が形成されている。

【００３７】あるいは又、本発明の第２の態様に係る製
造方法、若しくは、本発明の第３の態様に係る製造方法
にあっては、炭素薄膜の上方に開口部を有するゲート電
極を設ける工程あるいは炭素薄膜選択成長領域の上方に
開口部を有するゲート電極を設ける工程は、支持体上に
絶縁材料から成る帯状のゲート電極支持部材を形成し、
ゲート電極を複数の開口部が形成された帯状あるいはシ
ート状の金属層から構成し、かかるゲート電極支持部材
の頂面に接するように、炭素薄膜の上方あるいは炭素薄
膜選択成長領域の上方に金属層を張架してもよい。

【００３８】本発明の第１の態様、第２の態様若しくは
第３の態様に係る製造方法にあっては（以下、これらを
総称して、本発明の方法と呼ぶ場合がある）、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に、金属粒子を付着さ
せ、若しくは、金属薄膜又は有機金属化合物薄膜を形成
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、表面に金属薄膜又は有機金属化合物薄膜が形成
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、トリフェニルボロンを例示するこ
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。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、金属薄膜又は有機金属化合物
薄膜を形成した後、金属粒子の表面若しくは金属薄膜又
は有機金属化合物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
しくは金属薄膜又は有機金属化合物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、Ｒ
Ｆ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。本発明の第３の態様に係る製造方法にあって
は、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
くは金属薄膜又は有機金属化合物薄膜の表面の金属酸化
物を除去する工程は、開口部を有するゲート電極を設け
た後、炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する前
に実行することが好ましい。尚、本発明の電子放出装置
を作製する場合にも、炭素薄膜選択成長領域を形成すべ
き導電体層の部分の表面に、以上に説明した各種工程を
適用することができる。尚、炭素薄膜選択成長領域を形
成すべき導電体層の部分、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を、以下、単に、導電体層部
分、カソード電極部分と呼ぶ場合がある）。

【００３９】導電体層部分やカソード電極部分に金属粒
子を付着させる方法として、例えば、炭素薄膜選択成長
領域を形成すべき導電体層や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導電体層部分やカソー
ド電極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、導電
体層部分やカソード電極部分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
すべき導電体層や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導電体層
や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させ、以て、表面に金属粒
子が付着した導電体層や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
層を導電体層部分やカソード電極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種類の材料から構成されてい
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導電体層
や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。

【００４０】導電体層部分やカソード電極部分の表面に
金属薄膜を形成する方法として、金属薄膜を構成する材
料に依存するが、例えば、炭素薄膜選択成長領域を形成
すべき導電体層や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、電解メッキ法や無電解メッ
キ法といったメッキ法、ＭＯＣＶＤ法を含む化学的気相
成長法（ＣＶＤ法、Chemical Vapor Deposition 法）、
物理的気相成長法（ＰＶＤ法、Physical Vapor Deposit
ion 法）、有機金属化合物を熱分解する方法を挙げるこ
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。

【００４１】本発明の電子放出装置、第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子、第３の態様に係る冷陰極電界
電子放出表示装置、あるいは又、第１態様〜第３の態様
に係る製造方法においては、炭素薄膜選択成長領域を構
成する金属粒子あるいは金属薄膜は、モリブデン（Ｍ
ｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃ
ｒ）、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）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム
（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀（Ａ
ｇ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウム
（Ｔｌ）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。

【００４２】本発明の電子放出装置、あるいは又、第２
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、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は、炭素薄膜選
択成長領域を構成する有機金属化合物薄膜は、亜鉛（Ｚ
ｎ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃｏ）から成る
群から選択された少なくとも１種の元素を含有して成る
有機金属化合物から構成されている形態とすることがで
き、更には、錯化合物から構成されていることが好まし
い。ここで、錯化合物を構成する配位子として、アセチ
ルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、ジピバ
ロイルメタネート、シクロペンタジエニルを例示するこ
とができる。尚、形成された有機金属化合物薄膜には、
有機金属化合物の分解物が一部含まれていてもよい。

【００４３】本発明の第１の態様〜第３の態様に係る製
造方法においては、カソード電極部分の表面に有機金属
化合物薄膜を形成する工程は、有機金属化合物溶液から
成る層をカソード電極部分の上に成膜する工程から構成
することができ、あるいは又、有機金属化合物を昇華さ
せた後、かかる有機金属化合物をカソード電極部分の上
に堆積させる工程から構成することができる。これらの
場合、炭素薄膜選択成長領域を構成する有機金属化合物
薄膜は、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃ
ｏ）から成る群から選択された少なくとも１種の元素を
含有して成る有機金属化合物から構成されていることが
好ましく、更には、錯化合物から構成されていることが
一層好ましい。ここで、錯化合物を構成する配位子とし
て、アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセト
ン、ジピバロイルメタネート、シクロペンタジエニルを
例示することができる。尚、形成された有機金属化合物
薄膜には、有機金属化合物の分解物が一部含まれていて
もよい。

【００４４】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子若しくは第３の態様に係る冷陰極電界電子放出
表示装置においては、カソード電極部分の表面に付着し
た金属粒子を、針状の形状を有する構成とすることがで
き、この場合、針状の金属粒子は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆ
ｅ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン
（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）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。このように、針状の形状を有する金属粒子
から炭素薄膜選択成長領域を構成することによって、そ
の上に形成される炭素薄膜には突起部が形成される結
果、高い電子放出効率を有する冷陰極電界電子放出素子
を得ることができるし、炭素薄膜の成膜条件に依存する
こと無く、高い電子放出効率を有する冷陰極電界電子放
出素子を得ることができる。

【００４５】また、本発明の第１の態様〜第３の態様に
係る製造方法においては、カソード電極部分の表面に金
属粒子を付着させる工程は、金属化合物を昇華させ、金
属化合物を構成する金属から成る針状の金属粒子をカソ
ード電極部分の表面に堆積させる工程から構成すること
ができる。そして、この場合、針状の金属粒子は、銅
（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、タンタル
（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）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。また、金属化合物は、こ
れらの金属の塩化物、臭化物、フッ化物、ヨウ化物とい
ったハロゲン化物であることが望ましい。

【００４６】本発明において、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、ヘリコン波プラズマＣＶＤ法、容量結合型プ
ラズマＣＶＤ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。炭素薄膜を形成するための原料ガスとして、メタン
（ＣＨ₄）、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、
ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、エチレン（Ｃ₂Ｈ₄）、アセチレン
（Ｃ₂Ｈ₂）等の炭素系ガスやこれらの混合ガス、炭素系
ガスと水素ガスとの混合ガスを挙げることができる。更
には、メタノール、 エタノール、アセトン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等を気化したガス、またはこれ
らガスと水素の混合ガスを用いることもできる。また、
放電を安定にさせるため及びプラズマ解離を促進するた
めに、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス
を導入してもよい。

【００４７】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子、第２の態様及び第３の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置、本発明の第１の態様
〜第３の態様に係る製造方法（以下、これらを総称し
て、本発明の冷陰極電界電子放出素子等若しくはその製
造方法と呼ぶ場合がある）においては、通常、カソード
電極の外形形状をストライプ状とし、ゲート電極の外形
形状もストライプ状とする。ストライプ状のカソード電
極とストライプ状のゲート電極の延びる方向は異なって
いる。ストライプ状のカソード電極の射影像とストライ
プ状のゲート電極の射影像は、互いに直交することが好
ましい。尚、これらの両電極の射影像が重複する領域
（１画素分の領域に相当し、カソード電極とゲート電極
との重複領域である）に、１又は複数の炭素薄膜選択成
長領域が位置する。更に、かかる重複領域が、カソード
パネルの有効領域（実際の表示部分として機能する領
域）内に、通常、２次元マトリクス状に配列されてい
る。

【００４８】本発明の冷陰極電界電子放出素子等若しく
はその製造方法において、第１の開口部や第２の開口部
の平面形状（カソード電極と平行な仮想平面でこれらの
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。

【００４９】本発明の冷陰極電界電子放出素子等若しく
はその製造方法における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、電子放出部の電子放出特性の均一
化を図ることができる。

【００５０】本発明の冷陰極電界電子放出素子等若しく
はその製造方法において、ゲート電極及び絶縁層上には
更に第２絶縁層が設けられ、第２絶縁層上に収束電極が
設けられていてもよい。あるいは又、ゲート電極の上方
に収束電極を設けてもよい。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光学的ク
ロストークの防止を可能とするための電極である。アノ
ード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルト
のオーダーであって、アノード電極とカソード電極との
間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの表示装置に
おいて、収束電極は特に有効である。収束電極には、収
束電源から相対的な負電圧が印加される。収束電極は、
必ずしも各冷陰極電界電子放出素子毎に設けられている
必要はなく、例えば、冷陰極電界電子放出素子の所定の
配列方向に沿って延在させることにより、複数の冷陰極
電界電子放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともでき
る。

【００５１】本発明の第１の態様〜第３の態様に係る冷
陰極電界電子放出表示装置の製造方法において、基板と
支持体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
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、基板と支持体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１
２０〜４００゜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）、Ｓｎ₉₅
Ｃｕ₅（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高
温はんだ；Ｐｂ_97.5Ａｇ_2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ
_94.5Ａｇ_5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ_97.5Ａ
ｇ_1.5Ｓｎ_1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温
はんだ；Ｚｎ₉₅Ａｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚ
ｎ）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。

【００５２】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。

【００５３】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、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。

【００５４】本発明の冷陰極電界電子放出素子等若しく
はその製造方法において、支持体は、少なくとも表面が
絶縁性部材より構成されていればよく、ガラス基板、表
面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に
絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成され
た半導体基板を挙げることができる。基板も、支持体と
同様に構成することができる。本発明の電子放出装置に
おいても、導電体層を支持体上に形成する必要がある
が、かかる支持体は絶縁材料から構成すればよい。

【００５５】導電体層、カソード電極、ゲート電極若し
くは収束電極を構成する材料としては、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）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、チタン
（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）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、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を例示することがで
きる。尚、これらの電極を構成する材料を、互いに同種
材料としてもよいし、異種の材料としてもよい。これら
の電極の形成方法として、蒸着法、スパッタリング法、
ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、スクリーン印刷
法、メッキ法等、通常の薄膜作製プロセスを利用でき
る。

【００５６】絶縁層や第２絶縁層の構成材料としては、
ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ガラスペースト硬化物を
単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。
絶縁層や第２絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、ス
パッタリング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセス
が利用できる。

【００５７】アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電
子放出表示装置の構成によって選択すればよい。即ち、
冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（基板が表示部分
に相当する）であって、且つ、基板上にアノード電極と
蛍光体層がこの順に積層されている場合には、アノード
電極が形成される基板は元より、アノード電極自身も透
明である必要があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等
の透明導電材料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表
示装置が反射型（支持体が表示部分に相当する）である
場合、及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノ
ード電極とがこの順に積層されている（アノード電極は
メタルバック膜を兼ねている）場合には、ＩＴＯの他、
カソード電極やゲート電極や収束電極に関連して上述し
た材料を適宜選択して用いることができる。

【００５８】蛍光体層を構成する蛍光体として、高速電
子励起用蛍光体や低速電子励起用蛍光体を用いることが
できる。冷陰極電界電子放出表示装置が単色表示装置で
ある場合、蛍光体層は特にパターニングされていなくと
もよい。また、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表
示装置である場合、ストライプ状又はドット状にパター
ニングされた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色に
対応する蛍光体層を交互に配置することが好ましい。
尚、パターニングされた蛍光体層間の隙間は、表示画面
の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。

【００５９】アノード電極と蛍光体層の構成例として、
（１）基板上に、アノード電極を形成し、アノード電極
の上に蛍光体層を形成する構成、（２）基板上に、蛍光
体層を形成し、蛍光体層上にアノード電極を形成する構
成、を挙げることができる。尚、（１）の構成におい
て、蛍光体層の上に、所謂メタルバック膜を形成しても
よい。また、（２）の構成において、アノード電極の上
にメタルバック膜を形成してもよい。

【００６０】本発明において、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しておけば、炭素
薄膜選択成長領域の表面での一種の触媒反応が期待で
き、炭素薄膜の初期成長段階における核生成が円滑に進
行し、この核生成が以降の炭素薄膜の成長を促進し、導
電体層やカソード電極の所望の部位に炭素薄膜から成る
電子放出部を設けることができる。しかも、炭素薄膜を
所望の形状にするための炭素薄膜のパターニングを行う
必要が無い。また、開口部の底部に位置し、一種の触媒
としての機能を有する材料から構成されたカソード電極
の部分の表面に炭素薄膜から成る電子放出部を形成すれ
ば、炭素薄膜を所望の形状にするための炭素薄膜のパタ
ーニングを行う必要が無い。更には、電子放出部が炭素
薄膜から構成されているので、高い電子放出効率を有す
る冷陰極電界電子放出素子を得ることができ、また、低
消費電力、高画質の冷陰極電界電子放出表示装置を得る
ことができる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。

【００６２】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の電子放出装置及び第１の態様に係る冷陰極電界電子放
出表示装置（以下、表示装置と略称する）に関する。

【００６３】実施の形態１の表示装置の模式的な一部断
面図を図１に示し、１つの電子放出部の模式的な斜視図
を図２に示し、電子放出装置の基本的な構成を図３の
（Ｄ）に示す。実施の形態１の電子放出装置は、炭素薄
膜選択成長領域２０が表面に形成された導電体層（具体
的には、カソード電極１１）、及び、炭素薄膜選択成長
領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る電子放出
部１５から構成されている。ここで、炭素薄膜選択成長
領域２０は、表面に金属粒子２１が付着した導体層の部
分（具体的には、カソード電極１１の部分）から構成さ
れている。

【００６４】実施の形態１の表示装置は、上述のような
電子放出装置が有効領域に２次元マトリックス状に多数
形成されたカソードパネルＣＰと、アノードパネルＡＰ
から構成されており、複数の画素を有する。カソードパ
ネルＣＰとアノードパネルＡＰとは、それらの周縁部に
おいて、枠体３４を介して接合されている。更には、カ
ソードパネルＣＰの無効領域には、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るチップ管（図示せず）が接続され
ている。枠体３４は、セラミックス又はガラスから成
り、高さは、例えば１．０ｍｍである。場合によって
は、枠体３４の代わりに接着層のみを用いることもでき
る。

【００６５】アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板
３０上に形成され、所定のパターンに従って形成された
蛍光体層３１と、全面を覆う例えばアルミニウム薄膜か
ら成るアノード電極３３から構成されている。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。尚、ブラックマト
リックス３２を省略することもできる。また、単色表示
装置を想定した場合、蛍光体層３１は必ずしも所定のパ
ターンに従って設けられる必要はない。更には、ＩＴＯ
等の透明導電膜から成るアノード電極を基板３０と蛍光
体層３１との間に設けてもよく、あるいは、基板３０上
に設けられた透明導電膜から成るアノード電極３３と、
アノード電極３３上に形成された蛍光体層３１及びブラ
ックマトリックス３２と、蛍光体層３１及びブラックマ
トリックス３２の上に形成されたアルミニウムから成
り、アノード電極３３と電気的に接続された光反射導電
膜から構成することもできる。

【００６６】１画素は、カソードパネル側において矩形
形状のカソード電極１１と、その上に形成された電子放
出部１５と、電子放出装置に対面するようにアノードパ
ネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層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。

【００６７】また、カソードパネルＣＰとアノードパネ
ルＡＰとの間には、両パネル間の距離を一定に維持する
ための補助的手段として、有効領域内に等間隔にスペー
サ３５が配置されている。尚、スペーサ３５の形状は、
円柱形に限らず、例えば球状でもよいし、ストライプ状
の隔壁（リブ）であってもよい。また、スペーサ３５
は、必ずしも全てのアノード電極／カソード電極の重複
領域の四隅に配置されている必要はなく、より疎に配置
されていてもよいし、配置が不規則であってもよい。

【００６８】この表示装置においては、１画素単位で、
カソード電極１１に印加する電圧の制御を行う。カソー
ド電極１１の平面形状は、図２に模式的に示すように、
略矩形であり、各カソード電極１１は、配線１１Ａ、及
び、例えばトランジスタから成るスイッチング素子（図
示せず）を介して制御回路４１Ａに接続されている。ま
た、アノード電極３３は加速電源４２に接続されてい
る。各カソード電極１１に閾値電圧以上の電圧が印加さ
れると、アノード電極３３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１５から電
子が放出され、この電子がアノード電極３３に引き付け
られ、蛍光体層３１に衝突する。輝度は、カソード電極
１１に印加される電圧によって制御される。

【００６９】以下、実施の形態１における電子放出装置
及び表示装置の製造方法を、図３及び図４を参照して説
明する。尚、実施の形態１においては、炭素薄膜選択成
長領域２０を構成する材料としてニッケル（Ｎｉ）を用
いた。

【００７０】［工程−１００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及び反応
性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に基づき導電材料層
をパターニングすることによって、矩形形状のカソード
電極１１を支持体１０上に形成する（図３の（Ａ）参
照）。同時に、カソード電極１１に接続された配線１１
Ａ（図２参照）を支持体１０上に形成する。導電材料層
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。スパッタリン
グ法によるクロム層の成膜条件を以下の表１に例示し、
クロム層のエッチング条件を以下の表２に例示する。

【００７１】［表１］ ［クロム層の成膜条件］ ターゲット ：Ｃｒ Ａｒ流量 ：１００ＳＣＣＭ 圧力 ：５Ｐａ ＤＣパワー ：２ｋＷ スパッタ温度：２００゜Ｃ

【００７２】［表２］ ［クロム層のエッチング条件］ エッチング装置：平行平板型ＲＩＥ装置 Ｃｌ₂流量 ：１００ＳＣＣＭ 圧力 ：０．７Ｐａ ＲＦパワー ：０．８ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） エッチング温度：６０゜Ｃ

【００７３】［工程−１１０］次に、カソード電極１１
の表面に炭素薄膜選択成長領域２０を形成する。具体的
には、先ず、レジスト材料層をスピンコート法にて全面
に成膜した後、リソグラフィ技術に基づき、炭素薄膜選
択成長領域２０を形成すべきカソード電極１１の部分
（カソード電極部分）の表面が露出したマスク層１６
（マスク材料層から成る）を形成する（図３の（Ｂ）参
照）。次に、露出したカソード電極１１の表面を含むマ
スク層１６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）をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒と金属粒
子から成る層をカソード電極部分の表面に形成する。そ
の後、マスク層１６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１
１の表面に金属粒子２１を残すことで、炭素薄膜選択成
長領域２０を得ることができる（図３の（Ｃ）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２１を固定させる機能（所謂、接着機能）
を有する。

【００７４】［工程−１２０］その後、炭素薄膜選択成
長領域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形
成し、電子放出部１５を得る。この状態を図３の（Ｄ）
に示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素薄膜
２３の成膜条件を、以下の表３に例示する。従来の炭素
薄膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ程度の成膜温度
が必要とされたが、実施の形態１においては、成膜温度
５００゜Ｃで安定した成膜を達成することができた。

【００７５】［表３］ ［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

【００７６】［工程−１３０］その後、表示装置の組み
立てを行う。具体的には、蛍光体層３１と電子放出装置
（あるいは電界放出素子）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、枠体３４を介して、周縁部
において接合する。接合に際しては、枠体３４とアノー
ドパネルＡＰとの接合部位、及び枠体３４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３４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３４と
フリットガラスとによって囲まれた空間を、貫通孔（図
示せず）及びチップ管（図示せず）を通じて排気し、空
間の圧力が１０^-4Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加
熱溶融により封じ切る。このようにして、アノードパネ
ルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３４とに囲まれた空
間を真空にすることができる。その後、必要な外部回路
との配線を行い、表示装置を完成させる。

【００７７】尚、図１に示した表示装置におけるアノー
ドパネルＡＰの製造方法の一例を、以下、図４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。

【００７８】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３０上の全面に感光性被膜５０
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５３に設けられた孔部５４を通過し
た紫外線によって、基板３０上に形成された感光性被膜
５０を露光して感光領域５１を形成する（図４の（Ａ）
参照）。その後、感光性被膜５０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）
５２を基板３０上に残す（図４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５
２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３０上にカーボン剤から成るブラックマトリ
ックス３２を形成し、併せて、感光性被膜の残部５２を
除去する（図４の（Ｃ）参照）。その後、露出した基板
３０上に、赤、緑、青の各蛍光体層３１を形成する（図
４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。その後、蛍光体層３
１及びブラックマトリックス３２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から成るア
ノード電極３３を形成する。尚、スクリーン印刷法等に
より各蛍光体層３１を形成することもできる。

【００７９】かかる構成を有する表示装置において、電
子放出装置の電子放出部は仕事関数の低い平面状の炭素
薄膜２３から成り、その加工には、従来のスピント型素
子に関して必要とされた複雑、且つ、高度な加工技術を
何ら要しない。しかも、炭素薄膜２３のエッチング加工
が不要である。従って、表示装置の有効領域の面積が増
大し、これに伴って電子放出部の形成数が著しく増大し
た場合にも、有効領域の全域に亙って各電子放出部の電
子放出効率を均一化し、輝度ムラが極めて少ない高画質
の表示装置を実現することができる。

【００８０】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１にて説明した電子放出装置及び表示装置の変形で
ある。実施の形態１にて説明した製造方法にあっては、
カソード電極部分の表面に金属粒子２１を付着させた。
一方、実施の形態２においては、炭素薄膜選択成長領域
形成工程は、チタン（Ｔｉ）から成る金属薄膜をスパッ
タリング法に基づき形成する工程から成る。以下、実施
の形態２における電子放出装置及び表示装置の製造方法
を、図５を参照して説明する。

【００８１】［工程−２００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上にカソード電極１１を形成し、次い
で、レジスト材料層をスピンコート法にて全面に成膜し
た後、リソグラフィ技術に基づき、カソード電極部分の
表面が露出したマスク層（レジスト材料層から成る）を
形成する。

【００８２】［工程−２１０］その後、露出したカソー
ド電極１１の表面を含むマスク層上に、表４に例示する
条件のスパッタリング法にて金属薄膜２２を形成した
後、マスク層を除去する（図５の（Ａ）参照）。こうし
て、カソード電極部分の表面に形成された金属薄膜２２
から成る炭素薄膜選択成長領域２０を得ることができ
る。

【００８３】［表４］ ［金属薄膜の成膜条件］ ターゲット ：Ｔｉ プロセスガス：Ａｒ＝１００ＳＣＣＭ ＤＣパワー ：４ｋＷ 圧力 ：０．４Ｐａ 基板加熱温度：１５０゜Ｃ 膜厚 ：３０ｎｍ

【００８４】［工程−２２０］その後、実施の形態１の
［工程−１２０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成し、
電子放出部を得る（図５の（Ｂ）参照）。次いで、実施
の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置の
組み立てを行う。

【００８５】（実施の形態３）実施の形態３は、第１の
態様に係る冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素
子と略称する）、及び、第２の態様に係る表示装置に関
する。

【００８６】実施の形態３の表示装置の模式的な一部端
面図を図６に示し、電界放出素子の基本的な構成を図７
の（Ｂ）に示す。実施の形態３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、及び、カソー
ド電極１１の上方に形成され、開口部（第１の開口部１
４Ａ）を有するゲート電極１３から成り、第１の開口部
１４Ａの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面
に形成された炭素薄膜２３から成る電子放出部１５を更
に備えている。また、支持体１０及びカソード電極１１
上には絶縁層１２が形成されており、ゲート電極１３に
設けられた第１の開口部１４Ａに連通した第２の開口部
１４Ｂが絶縁層１２に設けられている。実施の形態３に
おいては、カソード電極１１は、銅（Ｃｕ）から構成さ
れている。

【００８７】実施の形態３の表示装置も、上述のような
電界放出素子が有効領域に２次元マトリックス状に多数
形成されたカソードパネルＣＰと、アノードパネルＡＰ
から構成されており、複数の画素を有する。カソードパ
ネルＣＰとアノードパネルＡＰとは、それらの周縁部に
おいて、枠体３４を介して接合されている。更には、カ
ソードパネルＣＰの無効領域には、真空排気用の貫通孔
３６が設けられており、この貫通孔３６には、真空排気
後に封じ切られるチップ管３７が接続されている。枠体
３４は、セラミックス又はガラスから成り、高さは、例
えば１．０ｍｍである。場合によっては、枠体３４の代
わりに接着層のみを用いることもできる。

【００８８】アノードパネルＡＰの構造は、実施の形態
１にて説明したアノードパネルＡＰと同様の構造とする
ことができるので、詳細な説明は省略する。

【００８９】１画素は、カソードパネル側においてスト
ライプ状のカソード電極１１と、その上に形成された電
子放出部１５と、電界放出素子に対面するようにアノー
ドパネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層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。

【００９０】カソード電極１１には相対的な負電圧が走
査回路４０から印加され、ゲート電極１３には相対的な
正電圧が制御回路４１から印加され、アノード電極３３
にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧が加速電源４
２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に走査回路４０から走
査信号を入力し、ゲート電極１３に制御回路４１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１
３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３３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。

【００９１】以下、実施の形態３における電界放出素子
及び表示装置の製造方法を、図７を参照して説明する。

【００９２】［工程−３００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩ
Ｅ法に基づき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。導電材料層は、例えばスパ
ッタリング法により形成された厚さ約０．２μｍの銅
（Ｃｕ）層から成る。

【００９３】［工程−３１０］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。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１μ
ｍの絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の成膜条件の一
例を、下記の表５に示す。

【００９４】［表５］ ［絶縁層の成膜条件］ ＴＥＯＳ流量：８００ＳＣＣＭ Ｏ₂流量 ：６００ＳＣＣＭ 圧力 ：１．１ｋＰａ ＲＦパワー ：０．７ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） 成膜温度 ：４００゜Ｃ

【００９５】［工程−３２０］その後、絶縁層１２上に
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのクロム（Ｃｒ）から成る導電材料層をスパッタリ
ング法にて形成した後、導電材料層上にパターニングさ
れた第１のマスク材料層（図示せず）を形成し、かかる
第１のマスク材料層をエッチング用マスクとして用いて
導電材料層をエッチングして、導電材料層をストライプ
状にパターニングした後、第１のマスク材料層を除去す
る。次いで、導電材料層及び絶縁層１２上にパターニン
グされた第２のマスク材料層（図示せず）を形成し、か
かる第２のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて導電材料層をエッチングする。これによって、絶縁
層１２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３
を得ることができる。ストライプ状のゲート電極１３
は、カソード電極１１と異なる方向（例えば、図面の紙
面垂直方向）に延びている。引き続き、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。具体的には、第２の
マスク材料層をエッチング用マスクとして用いて絶縁層
１２をＲＩＥ法にてエッチングした後、第２のマスク材
料層を除去する。こうして、図７の（Ａ）に示す構造を
得ることができる。絶縁層１２のエッチング条件を以下
の表６に例示する。実施の形態３においては、第１の開
口部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一対一の対応関
係にある。即ち、１つの第１の開口部１４Ａに対応し
て、１つの第２の開口部１４Ｂが形成される。尚、第１
及び第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形状は、例えば
直径１μｍ〜３０μｍの円形である。これらの開口部１
４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜３０００個程
度形成すればよい。

【００９６】［表６］ ［絶縁層のエッチング条件］ エッチング装置：平行平板型ＲＩＥ装置 Ｃ₄Ｆ₈流量 ：３０ＳＣＣＭ ＣＯ流量 ：７０ＳＣＣＭ Ａｒ流量 ：３００ＳＣＣＭ 圧力 ：７．３Ｐａ ＲＦパワー ：１．３ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） エッチング温度：室温

【００９７】［工程−３３０］その後、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に位置し、一種の触媒としての機能を有す
る材料である銅（Ｃｕ）から構成されたカソード電極１
１の部分の表面に炭素薄膜２３から成る電子放出部１５
を形成する。具体的には、かかるカソード電極１１の部
分の表面に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成
し、電子放出部１５を得る。この状態を図７の（Ｂ）に
示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素薄膜２
３の成膜条件を、以下の表７に例示する。従来の炭素薄
膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ程度の成膜温度が
必要とされたが、実施の形態３においては、成膜温度３
００゜Ｃで安定した成膜を達成することができた。尚、
ゲート電極１３をクロム（Ｃｒ）から構成しているの
で、ゲート電極１３上に炭素薄膜が形成されることはな
い。

【００９８】［表７］ ［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 ：３００゜Ｃ

【００９９】［工程−３４０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０１００】実施の形態３においては、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に位置し、一種の触媒としての機能を有す
る材料から構成されたカソード電極１１の部分の表面に
炭素薄膜２３から成る電子放出部１５を形成するので、
炭素薄膜２３を所望の形状にするための炭素薄膜のパタ
ーニングを行う必要が無い。

【０１０１】（実施の形態４）実施の形態４は、実施の
形態３の変形である。実施の形態３にて説明した電界放
出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっては、
カソード電極１１の表面が自然酸化され、炭素薄膜２３
の形成が困難となる場合がある。実施の形態４において
は、カソード電極部分の表面の金属酸化物（所謂、自然
酸化膜）を除去する。尚、カソード電極部分の表面の金
属酸化物を、プラズマ還元処理若しくは洗浄処理によっ
て除去する。

【０１０２】実施の形態４、あるいは後述する実施の形
態５により製造される電界放出素子及び表示装置の構造
は、実施の形態３にて説明した電界放出素子及び表示装
置の構造と同じであるので、詳細な説明は省略する。以
下、実施の形態４の電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法を説明する。

【０１０３】［工程−４００］先ず、実施の形態３の
［工程−３００］〜［工程−３２０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１０４】［工程−４１０］次に、開口部１４Ａ，１
４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分の表面の
金属酸化物（自然酸化膜）を、以下の表８に例示するプ
ラズマ還元処理（マイクロ波プラズマ処理）に基づき除
去する。あるいは又、例えば５０％フッ酸水溶液と純水
の１：４９（容積比）混合液を用いて、露出したカソー
ド電極部分の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去す
ることもできる。

【０１０５】［表８］ 使用ガス ：Ｈ₂＝１００ＳＣＣＭ 圧力 ：１．３×１０³Ｐａ マイクロ波パワー：６００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 処理温度 ：４００゜Ｃ

【０１０６】［工程−４２０］その後、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分の表面
に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成し、電子放
出部１５を得る。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく
炭素薄膜２３の成膜条件を、以下の表９に例示する。実
施の形態４においては、成膜温度２００゜Ｃで安定した
成膜を達成することができた。

【０１０７】 ［表９］ ［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 ：２００゜Ｃ

【０１０８】［工程−４３０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０１０９】実施の形態４においては、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分の表面
の金属酸化物（自然酸化膜）を除去した後、かかるカソ
ード電極部分の部分の表面に炭素薄膜を形成するので、
より一層低い温度での炭素薄膜の形成が可能となる。

【０１１０】（実施の形態５）実施の形態５も、第３の
態様の変形である。実施の形態５においては、開口部１
４Ａ，１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分
の表面に凹凸を形成する。これによって、その上に形成
される炭素薄膜には突起部が形成される結果、高い電子
放出効率を有する電界放出素子を得ることができる。以
下、実施の形態５における電界放出素子及び表示装置の
製造方法を説明する。

【０１１１】［工程−５００］先ず、実施の形態３の
［工程−３００］〜［工程−３２０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１１２】［工程−５１０］その後、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面
をエッチングして、凹凸を形成する。かかるエッチング
の条件を以下の表１０に例示する。

【０１１３】［表１０］ エッチング溶液：塩酸１％水溶液 処理時間 ：５分間

【０１１４】［工程−５２０］その後、実施の形態３の
［工程−３３０］と同様の工程を実行することによっ
て、開口部１４Ａ，１４Ｂの底部に位置するカソード電
極１１の部分の表面に炭素薄膜２３から成る電子放出部
１５を形成する。具体的には、かかるカソード電極１１
の部分の表面に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形
成し、電子放出部１５を得る。マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法に基づく炭素薄膜２３の成膜条件を、以下の表１１
に例示する。従来の炭素薄膜の成膜条件においては、９
００゜Ｃ程度の成膜温度が必要とされたが、実施の形態
５においては、成膜温度２００゜Ｃで安定した成膜を達
成することができた。

【０１１５】［表１１］ ［炭素薄膜の成膜条件］ 使用ガス ：ＣＨ₄／Ｈ₂＝１００／１０ＳＣＣＭ 圧力 ：７×１０²Ｐａ マイクロ波パワー：７００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 成膜温度 ：２００゜Ｃ

【０１１６】［工程−５３０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０１１７】尚、実施の形態５にて説明した開口部１４
Ａ，１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分の
表面に凹凸を形成する工程を、実施の形態４に適用する
ことができる。また、実施の形態４にて説明した金属酸
化物（自然酸化膜）の除去を、実施の形態５に適用する
こともできる。

【０１１８】（実施の形態６）実施の形態６は、本発明
の電子放出装置、第２の態様に係る電界放出素子、第３
の態様に係る表示装置、及び、第１の態様に係る製造方
法に関する。

【０１１９】実施の形態６の電界放出素子の模式的な一
部端面図を図１１の（Ｂ）に示し、表示装置の模式的な
一部端面図を図８に示す。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、及び、カソード
電極１１の上方に形成され、第１の開口部１４Ａを有す
るゲート電極１３から成る。そして、開口部１４Ａ，１
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に
形成された炭素薄膜選択成長領域２０、及び、炭素薄膜
選択成長領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る
電子放出部を更に備えている。実施の形態６において
は、炭素薄膜選択成長領域２０は、表面にニッケル（Ｎ
ｉ）から成る金属粒子２１が付着したカソード電極１１
の部分である。

【０１２０】実施の形態６の電界放出素子においては、
支持体１０及びカソード電極１１上には絶縁層１２が形
成されており、ゲート電極１３に設けられた第１の開口
部１４Ａに連通した第２の開口部１４Ｂが絶縁層１２に
設けられており、第２の開口部１４Ｂの底部に炭素薄膜
２３が位置する。

【０１２１】実施の形態６の表示装置の構成例を図８に
示す。表示装置は、上述のような電界放出素子が有効領
域に多数形成されたカソードパネルＣＰと、アノードパ
ネルＡＰから構成されており、複数の画素から構成さ
れ、各画素は、電界放出素子と、電界放出素子に対向し
て基板３０上に設けられたアノード電極３３及び蛍光体
層３１から構成されている。カソードパネルＣＰとアノ
ードパネルＡＰとは、それらの周縁部において、枠体３
４を介して接合されている。図８に示す端面図には、カ
ソードパネルＣＰ上において、１本のカソード電極１１
につき開口部１４Ａ，１４Ｂ及び電子放出部である炭素
薄膜２３を、図面の簡素化のために２つずつ示している
が、これに限定するものではなく、また、電界放出素子
の基本的な構成は図１１の（Ｂ）に示したとおりであ
る。更には、カソードパネルＣＰの無効領域には、真空
排気用の貫通孔３６が設けられており、この貫通孔３６
には、真空排気後に封じ切られるチップ管３７が接続さ
れている。但し、図８は表示装置の完成状態を示してお
り、図示したチップ管３７は既に封じ切られている。

【０１２２】アノードパネルＡＰの構造は、実施の形態
１にて説明したアノードパネルＡＰと同様の構造とする
ことができるので、詳細な説明は省略する。

【０１２３】この表示装置において表示を行う場合の表
示装置の動作は、実施の形態３にて説明した表示装置の
動作を同様とすることができるので、詳細な説明は省略
する。

【０１２４】以下、実施の形態６の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を、図８〜図１１を参照し
て説明する。

【０１２５】［工程−６００］先ず、例えばガラス基板
から成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料
層を形成し、次いで、周知のリソグラフィ技術及びＲＩ
Ｅ法に基づき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（図９の（Ａ）参照）。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。導電
材料層は、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。スパッタ
リング法によるクロム層の成膜条件及びエッチング条件
は、表１及び表２に例示したと同様とすればよい。

【０１２６】［工程−６１０］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。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１μ
ｍの絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の成膜条件は表
５と同様とすればよい。

【０１２７】［工程−６２０］その後、絶縁層１２上に
第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成す
る。具体的には、絶縁層１２上にゲート電極を構成する
ためのクロム（Ｃｒ）から成る導電材料層を表１に示し
た条件のスパッタリング法にて形成した後、導電材料層
上にパターニングされた第１のマスク材料層（図示せ
ず）を形成し、かかる第１のマスク材料層をエッチング
用マスクとして用いて導電材料層を表２に例示した条件
にてエッチングして、導電材料層をストライプ状にパタ
ーニングした後、第１のマスク材料層を除去する。次い
で、導電材料層及び絶縁層１２上にパターニングされた
第２のマスク材料層（図示せず）を形成し、かかる第２
のマスク材料層をエッチング用マスクとして用いて導電
材料層を表２に例示した条件にてエッチングする。これ
によって、絶縁層１２上に第１の開口部１４Ａを有する
ゲート電極１３を得ることができる。ストライプ状のゲ
ート電極１３は、カソード電極１１と異なる方向（例え
ば、図面の紙面垂直方向）に延びている。

【０１２８】［工程−６３０］次いで、引き続き、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。具体的に
は、第２のマスク材料層をエッチング用マスクとして用
いて絶縁層１２をＲＩＥ法にてエッチングした後、第２
のマスク材料層を除去する。こうして、図９の（Ｂ）に
示す構造を得ることができる。絶縁層１２のエッチング
条件は表６に例示したと同様とすればよい。実施の形態
６においては、第１の開口部１４Ａと第２の開口部１４
Ｂとは、一対一の対応関係にある。即ち、１つの第１の
開口部１４Ａに対応して、１つの第２の開口部１４Ｂが
形成される。尚、第１及び第２の開口部１４Ａ，１４Ｂ
の平面形状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍの円形であ
る。これらの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素
に１個〜３０００個程度形成すればよい。

【０１２９】［工程−６４０］その後、第２の開口部１
４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面に
炭素薄膜選択成長領域２０を形成する。そのために、先
ず、第２の開口部１４Ｂ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１１６を形成する（図９
の（Ｃ）参照）。具体的には、レジスト材料層をスピン
コート法にて開口部１４Ａ，１４Ｂ内を含む全面に成膜
した後、リソグラフィ技術に基づき、第２の開口部１４
Ｂ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１１６を得ることができ
る。実施の形態６においては、マスク層１１６は、第２
の開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の一
部分、第２の開口部１４Ｂの側壁、第１の開口部１４Ａ
の側壁、ゲート電極１３及び絶縁層１２を被覆してい
る。これによって、次の工程で、第２の開口部１４Ｂの
底部の中央部に位置するカソード電極１１の部分の表面
に炭素薄膜選択成長領域を形成するが、カソード電極１
１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。

【０１３０】次に、露出したカソード電極１１の表面を
含むマスク層１１６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）をスピンコート法にて全面に塗布し、カソー
ド電極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１１６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２１を残すことで、炭素薄
膜選択成長領域２０を得ることができる（図１０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２１を固定させる機能（所
謂、接着機能）を有する。

【０１３１】［工程−６５０］その後、炭素薄膜選択成
長領域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形
成し、電子放出部を得る。この状態を図１０の（Ｂ）及
び図１１の（Ａ）に示すが、図１０の（Ｂ）はゲート電
極１３の延びる方向から電界放出素子を眺めた模式的な
一部端面図であり、図１１の（Ａ）はカソード電極１１
の延びる方向から電界放出素子を眺めた模式的な一部端
面図である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素
薄膜２３の成膜条件を、以下の表１２に例示する。従来
の炭素薄膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ程度の成
膜温度が必要とされたが、実施の形態６においては、成
膜温度５００゜Ｃで安定した成膜を達成することができ
た。

【０１３２】［表１２］ ［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

【０１３３】［工程−６６０］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。こうし
て、図１１の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成すること
ができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域２０が表
面に形成された導電体層（実施の形態６においてはカソ
ード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜選択成長領
域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る電子放出部
から構成された電子放出装置を得ることができる。尚、
等方的なエッチングは、ケミカルドライエッチングのよ
うにラジカルを主エッチング種として利用するドライエ
ッチング、或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。

【０１３４】［工程−６７０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを
行う。

【０１３５】かかる構成を有する表示装置において、電
界放出素子の電子放出部は第２の開口部１４Ｂの底部に
露出した、仕事関数の低い平面状の炭素薄膜２３から成
り、その加工には、従来のスピント型素子に関して必要
とされた複雑、且つ、高度な加工技術を何ら要しない。
しかも、炭素薄膜２３のエッチング加工が不要である。
従って、表示装置の有効領域の面積が増大し、これに伴
って電子放出部の形成数が著しく増大した場合にも、有
効領域の全域に亙って各電子放出部の電子放出効率を均
一化し、輝度ムラが極めて少ない高画質の表示装置を実
現することができる。

【０１３６】（実施の形態７）実施の形態７は、実施の
形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態６にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子２１を付着さ
せた後、直ちに、炭素薄膜２３を形成しないと、金属粒
子２１の表面が自然酸化され、炭素薄膜２３の形成が困
難となる場合がある。実施の形態７においては、炭素薄
膜選択成長領域２０を形成すべきカソード電極１１の部
分の表面に、金属粒子２１を付着させた後、金属粒子２
１の表面の金属酸化物（所謂、自然酸化膜）を除去す
る。尚、金属粒子の表面の金属酸化物を、プラズマ還元
処理若しくは洗浄処理によって除去する。

【０１３７】実施の形態７、あるいは後述する実施の形
態８〜実施の形態１７により製造される電子放出装置、
電界放出素子及び表示装置の構造は、実施の形態６にて
説明した電子放出装置、電界放出素子及び表示装置の構
造と同じであるので、詳細な説明は省略する。以下、実
施の形態７の電界放出素子の製造方法及び表示装置の製
造方法を説明する。

【０１３８】［工程−７００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１３９】［工程−７１０］その後、実施の形態６の
［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極１
１の表面を含むマスク層１１６上に、金属粒子を付着さ
せる。具体的には、モリブデン（Ｍｏ）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）をスピンコート法にて全面に塗
布し、カソード電極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１１６を除去し、４
００゜Ｃ程度に加熱することによって溶媒を十分に除去
し、露出したカソード電極１１の表面に金属粒子２１を
残すことで、炭素薄膜選択成長領域２０を得ることがで
きる。

【０１４０】［工程−７２０］次に、金属粒子２１の表
面の金属酸化物（自然酸化膜）を、表８に例示したと同
様のプラズマ還元処理（マイクロ波プラズマ処理）に基
づき除去する。あるいは又、例えば５０％フッ酸水溶液
と純水の１：４９（容積比）混合液を用いて、金属粒子
２１の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去すること
もできる。

【０１４１】［工程−７３０］その後、炭素薄膜選択成
長領域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形
成し、電子放出部を得る。マイクロ波プラズマＣＶＤ法
に基づく炭素薄膜２３の成膜条件を、以下の表１３に例
示する。実施の形態７においては、成膜温度４００゜Ｃ
で安定した成膜を達成することができた。

【０１４２】 ［表１３］ ［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 ：４００゜Ｃ

【０１４３】［工程−７４０］その後、実施の形態６の
［工程−６６０］と同様にして、図１１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。ある
いは又、炭素薄膜選択成長領域２０が表面に形成された
導電体層（実施の形態７においてはカソード電極１１が
相当する）、及び、炭素薄膜選択成長領域２０上に形成
された炭素薄膜２３から成る電子放出部から構成された
電子放出装置を得ることができる。更に、実施の形態１
の［工程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立て
を行う。

【０１４４】（実施の形態８）実施の形態８も、実施の
形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態６にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子２１を付着さ
せた。一方、実施の形態８においては、カソード電極部
分の表面に、コバルト（Ｃｏ）から成る金属粒子２１を
付着させた後、更に、硫黄（Ｓ）を付着させる。以下、
実施の形態８の電界放出素子の製造方法及び表示装置の
製造方法を説明する。

【０１４５】［工程−８００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１４６】［工程−８１０］その後、実施の形態６の
［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極１
１の表面を含むマスク層１１６上に、金属粒子を付着さ
せる。具体的には、実施の形態６と同様に、コバルト
（Ｃｏ）微粒子をポリシロキサン溶液中に分散させた溶
液をスピンコート法にて全面に塗布し、溶媒と金属粒子
から成る層をカソード電極部分の表面に形成する。その
後、チオナフテン溶液をスピンコート法にて全面に塗布
する。次いで、マスク層１１６を除去し、加熱処理（例
えば、３００゜Ｃ、３０分）を施すことによって溶媒を
十分に除去し、露出したカソード電極１１の表面に金属
粒子２１を残すことで、炭素薄膜選択成長領域２０を得
ることができ、しかも、炭素薄膜選択成長領域２０の表
面に硫黄（Ｓ）を付着させることができる。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、コバルト（Ｃｏ）微粒子をポリシロキサン溶液
中に分散させた溶液の塗布、乾燥（加熱）、チオナフテ
ン溶液の塗布、乾燥（加熱）の順に実行し、露出したカ
ソード電極１１の表面に金属粒子２１を残し、硫黄
（Ｓ）が付着した炭素薄膜選択成長領域２０を得ること
もできる。また、その後、実施の形態７の［工程−７２
０］と同様にして、金属粒子２１の表面の金属酸化物
（自然酸化膜）を除去してもよい。

【０１４７】［工程−８２０］その後、実施の形態７の
［工程−７３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成し、
電子放出部を得る。次いで、実施の形態６の［工程−６
６０］と同様にして、図１１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。あるいは又、炭
素薄膜選択成長領域２０が表面に形成された導電体層
（実施の形態８においてはカソード電極１１が相当す
る）、及び、炭素薄膜選択成長領域２０上に形成された
炭素薄膜２３から成る電子放出部から構成された電子放
出装置を得ることができる。更に、実施の形態１の［工
程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを行
う。

【０１４８】（実施の形態９）実施の形態９も、実施の
形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表示装
置の製造方法の変形である。実施の形態６にて説明した
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法にあっ
ては、カソード電極部分の表面に金属粒子２１を付着さ
せた。一方、実施の形態９においては、カソード電極部
分の表面に金属粒子を付着させる工程は、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部
分の表面に付着させた後、金属化合物粒子を加熱するこ
とによって分解させ、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
る工程から成る。具体的には、溶媒と金属化合物粒子
（実施の形態９においてはヨウ化銅）から成る層をカソ
ード電極部分の表面に形成した後、溶媒を除去し、金属
化合物粒子を残した後、金属化合物粒子（ヨウ化銅粒
子）を加熱することによって分解させ、以て、表面に金
属粒子（銅粒子）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。以下、実施の形態９の
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を説明
する。

【０１４９】［工程−９００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１５０】［工程−９１０］その後、実施の形態６の
［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極１
１上に、金属粒子を付着させる。具体的には、実施の形
態６と同様に、ヨウ化銅微粒子をポリシロキサン溶液中
に分散させた溶液をスピンコート法にて全面に塗布し、
溶媒と金属化合物粒子（ヨウ化銅粒子）から成る層をカ
ソード電極部分の表面に形成する。その後、マスク層１
１６を除去し、４００゜Ｃの加熱処理を施すことによっ
て溶媒を十分に除去し、且つ、ヨウ化銅を熱分解させ、
露出したカソード電極１１の表面に金属粒子（銅粒子）
２１を析出させることで、炭素薄膜選択成長領域２０を
得ることができる。

【０１５１】［工程−９２０］その後、実施の形態７の
［工程−７３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領域
２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成し、
電子放出部を得る。その後、実施の形態６の［工程−６
６０］と同様にして、図１１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。あるいは又、炭
素薄膜選択成長領域２０が表面に形成された導電体層
（実施の形態９においてはカソード電極１１が相当す
る）、及び、炭素薄膜選択成長領域２０上に形成された
炭素薄膜２３から成る電子放出部から構成された電子放
出装置を得ることができる。更に、実施の形態１の［工
程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを行
う。

【０１５２】尚、実施の形態９においても、ヨウ化銅微
粒子をポリシロキサン溶液中に分散させた溶液をスピン
コート法にて全面に塗布した後、例えばチオナフテン溶
液をスピンコート法にて全面に塗布し、加熱処理を施す
ことによって溶媒を十分に除去し、且つ、ヨウ化銅を熱
分解させてもよい。これによって、炭素薄膜選択成長領
域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着させることができる。
また、実施の形態７の［工程−７２０］と同様にして、
金属粒子２１の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去
してもよい。

【０１５３】（実施の形態１０）実施の形態１０も、実
施の形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法の変形である。実施の形態６にて説明
した電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法に
あっては、カソード電極部分の表面に金属粒子２１を付
着させた。一方、実施の形態１０においては、炭素薄膜
選択成長領域形成工程は、第２の開口部の底部の中央部
にカソード電極の表面が露出したマスク層を形成した
後、露出したカソード電極の表面を含むマスク層上に、
チタン（Ｔｉ）から成る金属薄膜をスパッタリング法に
基づき形成する工程から成る。以下、実施の形態１０の
電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方法を説明
する。

【０１５４】［工程−１０００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１５５】［工程−１０１０］その後、実施の形態６
の［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ
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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極
１１の表面を含むマスク層１１６上に、表４に例示した
と同様の条件のスパッタリング法にて金属薄膜２２を形
成した後、マスク層１１６を除去する（図１２の（Ａ）
参照）。こうして、表面に金属薄膜２２が形成されたカ
ソード電極１１の部分である炭素薄膜選択成長領域２０
を得ることができる。

【０１５６】［工程−１０２０］その後、実施の形態７
の［工程−７３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領
域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成
し、電子放出部を得る（図１２の（Ｂ）参照）。次い
で、実施の形態６の［工程−６６０］と同様にして、電
界放出素子を完成することができる。あるいは又、炭素
薄膜選択成長領域２０が表面に形成された導電体層（実
施の形態１０においてはカソード電極１１が相当す
る）、及び、炭素薄膜選択成長領域２０上に形成された
炭素薄膜２３から成る電子放出部から構成された電子放
出装置を得ることができる。更に、実施の形態１の［工
程−１３０］と同様にして、表示装置の組み立てを行
う。

【０１５７】尚、実施の形態１０においても、金属薄膜
２２を形成した後、実施の形態７の［工程−７２０］と
同様にして、金属薄膜２２の表面の金属酸化物（自然酸
化膜）を除去してもよいし、実施の形態８の［工程−８
１０］にて説明したと同様に、例えばチオナフテン溶液
をスピンコート法にて全面に塗布した後、加熱処理を施
すことによって溶媒を十分に除去してもよい。これによ
って、炭素薄膜選択成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を
付着させることができる。また、実施の形態９と同様に
して、金属化合物薄膜をスパッタリング法にて、第２の
開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の表面
に形成した後、金属化合物薄膜を熱分解させ、カソード
電極１１の部分の表面に金属薄膜が形成されて成る炭素
薄膜選択成長領域２０を得てもよい。更には、金属薄膜
をＭＯＣＶＤ法にて形成してもよい。

【０１５８】（実施の形態１１）実施の形態１１も、実
施の形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法の変形である。実施の形態１１におい
ては、炭素薄膜選択成長領域は有機金属化合物薄膜から
成り、より具体的には、アセチルアセトナートニッケル
から成る錯化合物から構成されている。また、実施の形
態１１においては、カソード電極部分の表面に有機金属
化合物薄膜を形成する工程は、有機金属化合物溶液をカ
ソード電極上に成膜する工程から成る。以下、実施の形
態１１の電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方
法を説明する。

【０１５９】［工程−１１００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１６０】［工程−１１１０］その後、実施の形態６
の［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ
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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極
１１の表面を含むマスク層１１６上に、スピンコート法
にて、アセチルアセトナートニッケルを含む有機金属化
合物溶液から成る層を成膜する。次いで、有機金属化合
物溶液を乾燥した後、マスク層１１６を除去することに
よって、開口部１４Ａ，１４Ｂの底部に露出したカソー
ド電極１１の部分の表面に形成された、アセチルアセト
ナートニッケルから成る有機金属化合物薄膜から構成さ
れた炭素薄膜選択成長領域２０を得ることができる。

【０１６１】［工程−１１２０］その後、実施の形態７
の［工程−７３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領
域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成
し、電子放出部を得る。次いで、実施の形態６の［工程
−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成すること
ができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域２０が表
面に形成された導電体層（実施の形態１１においてはカ
ソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜選択成長
領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る電子放出
部から構成された電子放出装置を得ることができる。更
に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表
示装置の組み立てを行う。

【０１６２】尚、実施の形態１１においても、有機金属
化合物薄膜を形成した後、実施の形態７の［工程−７２
０］と同様にして、有機金属化合物薄膜の表面の金属酸
化物（自然酸化膜）を除去してもよいし、実施の形態８
の［工程−８１０］にて説明したと同様に、例えばチオ
ナフテン溶液をスピンコート法にて全面に塗布した後、
加熱処理を施すことによって溶媒を十分に除去してもよ
い。これによって、炭素薄膜選択成長領域２０の表面に
硫黄（Ｓ）を付着させることができる。

【０１６３】（実施の形態１２）実施の形態１１も、実
施の形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法の変形であり、更には、実施の形態１
１の変形である。実施の形態１２においても、炭素薄膜
選択成長領域は有機金属化合物薄膜から成り、より具体
的には、アセチルアセトナートニッケルから成る錯化合
物から構成されている。尚、実施の形態１２において
は、カソード電極部分の表面に有機金属化合物薄膜を形
成する工程は、有機金属化合物を昇華させた後、かかる
有機金属化合物をカソード電極上に堆積させる工程から
成る。以下、実施の形態１２の電界放出素子の製造方法
及び表示装置の製造方法を説明する。

【０１６４】［工程−１２００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１６５】［工程−１２１０］その後、実施の形態６
の［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ
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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極
１１の表面を含むマスク層１１６上に、アセチルアセト
ナートニッケルから成る有機金属化合物薄層を成膜す
る。具体的には、反応室と、加熱し得る配管によって反
応室に接続された昇華室とを備えた成膜装置を準備す
る。そして、支持体を反応室内に搬入した後、反応室の
雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。そして、昇華室内で
アセチルアセトナートニッケルを昇華させ、昇華したア
セチルアセトナートニッケルをキャリアガスと共に反応
室内に送る。反応室内においては、露出したカソード電
極１１の表面を含むマスク層１１６上に、アセチルアセ
トナートニッケルを含む有機金属化合物薄膜が堆積す
る。尚、支持体１０の温度は室温とすればよい。その
後、マスク層１１６を除去することによって、開口部１
４Ａ，１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分
の表面に形成された、アセチルアセトナートニッケルか
ら成る有機金属化合物薄膜から構成された炭素薄膜選択
成長領域２０を得ることができる。

【０１６６】［工程−１２２０］その後、実施の形態７
の［工程−７３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領
域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成
し、電子放出部を得る。次いで、実施の形態６の［工程
−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成すること
ができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域２０が表
面に形成された導電体層（実施の形態１２においてはカ
ソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜選択成長
領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る電子放出
部から構成された電子放出装置を得ることができる。更
に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表
示装置の組み立てを行う。

【０１６７】尚、実施の形態１２においても、有機金属
化合物薄膜を形成した後、実施の形態７の［工程−７２
０］と同様にして、有機金属化合物薄膜の表面の金属酸
化物（自然酸化膜）を除去してもよいし、実施の形態８
の［工程−８１０］にて説明したと同様に、例えばチオ
ナフテン溶液をスピンコート法にて全面に塗布した後、
加熱処理を施すことによって溶媒を十分に除去してもよ
い。これによって、炭素薄膜選択成長領域２０の表面に
硫黄（Ｓ）を付着させることができる。

【０１６８】（実施の形態１３）実施の形態１３も、実
施の形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法の変形である。実施の形態１３におい
ては、カソード電極の表面に付着した金属粒子は針状の
形状を有する。尚、金属粒子は、具体的には、銅（Ｃ
ｕ）から成る。実施の形態１３においては、カソード電
極部分の表面に金属粒子を付着させる工程は、金属化合
物を昇華させ、金属化合物を構成する金属から成る針状
の金属粒子をカソード電極部分の表面に堆積させる工程
から成る。以下、実施の形態１３の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を説明する。

【０１６９】［工程−１３００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。
尚、カソード電極を構成する材料と金属粒子を構成する
材料とは、格子定数や結晶構造が同じであることが好ま
しい。即ち、同じ材料から構成されていることが好まし
い。それ故に、実施の形態１３においては、カソード電
極１１を銅（Ｃｕ）から構成した。

【０１７０】［工程−１３１０］その後、第２の開口部
１４Ｂの底部の中央部にカソード電極１１の表面が露出
したマスク層を形成する。次に、金属化合物を昇華さ
せ、金属化合物を構成する金属（具体的には、銅）から
成る針状の金属粒子をカソード電極部分の表面に堆積さ
せる。具体的には、反応室と、加熱し得る配管によって
反応室に接続された昇華室とを備えた成膜装置を準備す
る。そして、支持体を反応室内に搬入した後、反応室の
雰囲気を還元ガス雰囲気（例えば、水素ガス雰囲気）と
する。そして、昇華室内で塩化第２銅（ＣｕＣｌ₂）を
４２５゜Ｃにて昇華させ、昇華した塩化第２銅をキャリ
アガス（例えば水素ガス）と共に反応室内に送る。反応
室内においては、支持体を約４５０゜Ｃに加熱してお
く。これによって、露出したカソード電極１１の表面に
銅から成る針状の金属粒子が堆積する。その後、マスク
層を除去することによって、開口部１４Ａ，１４Ｂの底
部に露出したカソード電極１１の部分の表面に形成され
た、銅から成る針状の金属粒子から構成された炭素薄膜
選択成長領域２０を得ることができる。尚、針状の金属
粒子の直径は１００ｎｍ以下であり、高さは概ね揃って
いた。

【０１７１】［工程−１３２０］その後、平行平板型Ｃ
ＶＤ装置を使用して、以下の表１４に例示するＣＶＤ法
に基づき、炭素薄膜選択成長領域２０上に、厚さ約０．
２μｍの炭素薄膜２３を形成し、電子放出部を得る。従
来の炭素薄膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ程度の
成膜温度が必要とされたが、実施の形態１３において
は、炭素薄膜選択成長領域２０が針状の金属粒子から構
成されているが故に、炭素薄膜２３に凹凸部（突起部）
が形成され、表１４に示した条件によっても、即ち、炭
素薄膜の成膜温度を３００゜Ｃとしても、高い電子放出
効率を有する冷陰極電界電子放出素子を得ることができ
る。

【０１７２】［表１４］ ［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 ：３００゜Ｃ

【０１７３】［工程−１３３０］次いで、実施の形態６
の［工程−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成
することができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域
２０が表面に形成された導電体層（実施の形態１３にお
いてはカソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜
選択成長領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る
電子放出部から構成された電子放出装置を得ることがで
きる。更に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様に
して、表示装置の組み立てを行う。

【０１７４】尚、実施の形態１３においても、金属粒子
を形成した後、実施の形態７の［工程−７２０］と同様
にして、金属粒子の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を
除去してもよいし、実施の形態８の［工程−８１０］に
て説明したと同様に、例えばチオナフテン溶液をスピン
コート法にて全面に塗布した後、加熱処理を施すことに
よって溶媒を十分に除去してもよい。これによって、炭
素薄膜選択成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着させ
ることができる。

【０１７５】（実施の形態１４）実施の形態１４は、実
施の形態１３の変形である。実施の形態１４において
は、金属粒子は、具体的には、鉄（Ｆｅ）から成る。以
下、実施の形態１４の電界放出素子の製造方法及び表示
装置の製造方法を説明する。

【０１７６】［工程−１４００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。
尚、実施の形態１４においては、カソード電極１１を鉄
（Ｆｅ）から構成した。

【０１７７】［工程−１４１０］その後、第２の開口部
１４Ｂの底部の中央部にカソード電極１１の表面が露出
したマスク層を形成する。次に、金属化合物を昇華さ
せ、金属化合物を構成する金属（具体的には、鉄）から
成る針状の金属粒子をカソード電極部分の表面に堆積さ
せる。具体的には、反応室と、加熱し得る配管によって
反応室に接続された昇華室とを備えた成膜装置を準備す
る。そして、支持体を反応室内に搬入した後、反応室の
雰囲気を還元ガス雰囲気（例えば、水素ガス雰囲気）と
する。そして、昇華室内で塩化第２鉄（ＦｅＣｌ₃）を
４００゜Ｃにて昇華させ、昇華した塩化第２鉄をキャリ
アガス（例えば水素ガス）と共に反応室内に送る。反応
室内においては、支持体を約４００゜Ｃに加熱してお
く。これによって、露出したカソード電極１１の表面に
鉄から成る針状の金属粒子が堆積する。その後、マスク
層を除去することによって、開口部１４Ａ，１４Ｂの底
部に露出したカソード電極１１の部分の表面に形成され
た、鉄から成る針状の金属粒子から構成された炭素薄膜
選択成長領域２０を得ることができる。尚、針状の金属
粒子の直径は１００ｎｍ以下であり、高さは概ね揃って
いた。

【０１７８】［工程−１４２０］その後、平行平板型Ｃ
ＶＤ装置を使用して、以下の表１５に例示するＣＶＤ法
に基づき、炭素薄膜選択成長領域２０上に、厚さ約０．
２μｍの炭素薄膜２３を形成し、電子放出部を得る。従
来の炭素薄膜の成膜条件においては、９００゜Ｃ程度の
成膜温度が必要とされたが、実施の形態１４において
は、炭素薄膜選択成長領域２０が針状の金属粒子から構
成されているが故に、炭素薄膜２３に凹凸部（突起部）
が形成され、表１５に示した条件によっても、即ち、炭
素薄膜の成膜温度を３００゜Ｃとしても、高い電子放出
効率を有する冷陰極電界電子放出素子を得ることができ
る。

【０１７９】 ［表１５］ ［炭素薄膜の成膜条件］ 使用ガス ：Ｃ₂Ｈ₄／Ｈ₂＝１００／１０ＳＣＣＭ 圧力 ：１．３×１０³Ｐａ マイクロ波パワー：５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 成膜温度 ：３００゜Ｃ

【０１８０】［工程−１４３０］次いで、実施の形態６
の［工程−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成
することができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域
２０が表面に形成された導電体層（実施の形態１４にお
いてはカソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜
選択成長領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る
電子放出部から構成された電子放出装置を得ることがで
きる。更に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様に
して、表示装置の組み立てを行う。

【０１８１】尚、実施の形態１４においても、金属粒子
を形成した後、実施の形態７の［工程−７２０］と同様
にして、金属粒子の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を
除去してもよいし、実施の形態８の［工程−８１０］に
て説明したと同様に、例えばチオナフテン溶液をスピン
コート法にて全面に塗布した後、加熱処理を施すことに
よって溶媒を十分に除去してもよい。これによって、炭
素薄膜選択成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着させ
ることができる。

【０１８２】（実施の形態１５）実施の形態１５も、実
施の形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法の変形である。実施の形態１５におい
ては、カソード電極の表面にメッキ法にて金属薄膜から
成る炭素薄膜選択成長領域を形成する。以下、実施の形
態１５の電界放出素子の製造方法及び表示装置の製造方
法を説明する。

【０１８３】［工程−１５００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１８４】［工程−１５１０］その後、実施の形態６
の［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ
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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極
１１の表面に、メッキ法にて金属薄膜から成る炭素薄膜
選択成長領域２０を形成する。具体的には、亜鉛メッキ
溶液槽に支持体を浸漬し、カソード電極１１を陰極側に
接続し、陽極側に対陰極として金属ニッケルを接続した
亜鉛メッキ法に基づき、亜鉛（Ｚｎ）から構成された金
属薄膜から成る炭素薄膜選択成長領域２０を、露出した
カソード電極１１の表面に形成する。尚、ゲート電極１
３を陽極側に接続しておくことが、ゲート電極上に亜鉛
層を確実に析出させないといった観点から好ましい。そ
の後、アセトン等の有機溶剤を用いてマスク層１１６を
除去することによって、開口部１４Ａ，１４Ｂの底部に
露出したカソード電極１１の部分の表面に形成された、
亜鉛（Ｚｎ）から構成された金属薄膜から成る炭素薄膜
選択成長領域２０を得ることができる。尚、亜鉛メッキ
溶液の代わりに錫メッキ溶液を用いれば、錫（Ｓｎ）か
ら構成された金属薄膜から成る炭素薄膜選択成長領域２
０を得ることができる。

【０１８５】［工程−１５２０］その後、平行平板型Ｃ
ＶＤ装置を使用して、表１４に例示したＣＶＤ法に基づ
き、炭素薄膜選択成長領域２０上に、厚さ約０．２μｍ
の炭素薄膜２３を形成し、電子放出部を得る。

【０１８６】［工程−１５３０］次いで、実施の形態６
の［工程−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成
することができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域
２０が表面に形成された導電体層（実施の形態１５にお
いてはカソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜
選択成長領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る
電子放出部から構成された電子放出装置を得ることがで
きる。更に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様に
して、表示装置の組み立てを行う。

【０１８７】尚、実施の形態１５においても、金属薄膜
を形成した後、実施の形態７の［工程−７２０］と同様
にして、金属薄膜の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を
除去してもよい。このような処理を行うことによって、
表１１に例示した条件にて、炭素薄膜を成膜することが
できた。あるいは又、実施の形態８の［工程−８１０］
にて説明したと同様に、例えばチオナフテン溶液をスピ
ンコート法にて全面に塗布した後、加熱処理を施すこと
によって溶媒を十分に除去してもよい。これによって、
炭素薄膜選択成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着さ
せることができる。

【０１８８】（実施の形態１６）実施の形態１６は、実
施の形態１５の変形である。実施の形態１６において
は、開口部１４Ａ，１４Ｂの底部に露出したカソード電
極１１の部分の表面に形成された炭素薄膜選択成長領域
の表面に凹凸を形成する。これによって、その上に形成
される炭素薄膜には突起部が形成される結果、高い電子
放出効率を有する冷陰極電界電子放出素子を得ることが
できる。以下、実施の形態１６における電界放出素子及
び表示装置の製造方法を説明する。

【０１８９】［工程−１６００］先ず、実施の形態１５
の［工程−１５００］〜［工程−１５１０］と同様にし
て、例えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード
電極１１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電
極１１上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上
に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成
し、更に、ゲート電極１３に形成された第１の開口部１
４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成
する。その後、実施の形態６の［工程−６４０］と同様
にして、第２の開口部１４Ｂ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１１６を形成する。
次に、露出したカソード電極１１の表面に、メッキ法に
て亜鉛（Ｚｎ）から構成された金属薄膜から成る炭素薄
膜選択成長領域２０を形成する。

【０１９０】［工程−１６１０］次に、支持体１０を５
％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、亜鉛（Ｚｎ）から
構成された金属薄膜から成る炭素薄膜選択成長領域２０
の表面をエッチングし、炭素薄膜選択成長領域２０の表
面に凹凸を形成する。

【０１９１】［工程−１６２０］その後、平行平板型Ｃ
ＶＤ装置を使用して、以下の表１６に例示するＣＶＤ法
に基づき、炭素薄膜選択成長領域２０上に、厚さ約０．
２μｍの炭素薄膜２３を形成し、電子放出部を得る。

【０１９２】 ［表１６］ ［炭素薄膜の成膜条件］ 使用ガス ：Ｃ₂Ｈ₄／Ｈ₂＝１００／１０ＳＣＣＭ 圧力 ：７×１０²Ｐａ マイクロ波パワー：７００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 成膜温度 ：２００゜Ｃ

【０１９３】［工程−１６３０］次いで、実施の形態６
の［工程−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成
することができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域
２０が表面に形成された導電体層（実施の形態１６にお
いてはカソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜
選択成長領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る
電子放出部から構成された電子放出装置を得ることがで
きる。更に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様に
して、表示装置の組み立てを行う。

【０１９４】尚、実施の形態１６においても、金属薄膜
を形成した後、実施の形態７の［工程−７２０］と同様
にして、金属薄膜の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を
除去してもよいし、実施の形態８の［工程−８１０］に
て説明したと同様に、例えばチオナフテン溶液をスピン
コート法にて全面に塗布した後、加熱処理を施すことに
よって溶媒を十分に除去してもよい。これによって、炭
素薄膜選択成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着させ
ることができる。また、炭素薄膜選択成長領域２０の表
面における凹凸の形成（エッチング）には、水酸化ナト
リウム水溶液だけでなく、炭素薄膜選択成長領域２０を
構成する材料に依存して、希塩酸、希硫酸、希硝酸等を
用いることもできる。

【０１９５】（実施の形態１７）実施の形態１７も、実
施の形態６にて説明した電界放出素子の製造方法及び表
示装置の製造方法の変形である。実施の形態１７におい
ては、カソード電極の表面に、有機金属化合物を熱分解
する方法にて金属薄膜から成る炭素薄膜選択成長領域を
形成する。以下、実施の形態１７の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を説明する。

【０１９６】［工程−１７００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］〜［工程−６３０］と同様にして、例
えばガラス基板から成る支持体１０上にカソード電極１
１を形成し、次いで、支持体１０及びカソード電極１１
上に絶縁層１２を形成し、その後、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３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。

【０１９７】［工程−１７１０］その後、実施の形態６
の［工程−６４０］と同様にして、第２の開口部１４Ｂ
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１１６を形成する。次に、露出したカソード電極
１１の表面を含むマスク層１１６上に、アセチルアセト
ナートニッケルを熱分解する方法にて金属薄膜から成る
炭素薄膜選択成長領域２０を形成する。具体的には、反
応室と、加熱し得る配管によって反応室に接続された昇
華室とを備えた成膜装置を準備する。そして、支持体を
反応室内に搬入した後、反応室の雰囲気を不活性ガス雰
囲気とする。そして、昇華室内でアセチルアセトナート
ニッケルを昇華させ、昇華したアセチルアセトナートニ
ッケルをキャリアガスと共に反応室内に送る。尚、支持
体を適切な温度に加熱しておく。尚、支持体の加熱温度
を、５０゜Ｃ〜３００゜Ｃ、好ましくは、１００゜Ｃ〜
２００゜Ｃとすることが望ましい。反応室内において
は、露出したカソード電極１１の表面を含むマスク層１
１６上に、アセチルアセトナートニッケルが熱分解して
得られたニッケル（Ｎｉ）層が成膜される。その後、マ
スク層１１６を除去することによって、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に露出したカソード電極１１の部分の表面
に形成された、ニッケル（Ｎｉ）から成る金属薄膜から
構成された炭素薄膜選択成長領域２０を得ることができ
る。

【０１９８】尚、例えば、亜鉛（Ｚｎ）を含む有機金属
化合物溶液を、第２の開口部１４Ｂの底部の中央部に表
面が露出したカソード電極１１及びマスク層１１６の全
面にスピンコート法にて塗布し、還元ガス雰囲気中での
熱処理を行うことによって、亜鉛を含む有機金属化合物
を熱分解させ、露出したカソード電極１１の表面を含む
マスク層１１６上に、亜鉛（Ｚｎ）層を成膜すること
で、亜鉛（Ｚｎ）から成る金属薄膜から構成された炭素
薄膜選択成長領域２０を得ることもできる。

【０１９９】［工程−１７２０］その後、実施の形態７
の［工程−７３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長領
域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成
し、電子放出部を得る。次いで、実施の形態６の［工程
−６６０］と同様にして、電界放出素子を完成すること
ができる。あるいは又、炭素薄膜選択成長領域２０が表
面に形成された導電体層（実施の形態１７においてはカ
ソード電極１１が相当する）、及び、炭素薄膜選択成長
領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成る電子放出
部から構成された電子放出装置を得ることができる。更
に、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表
示装置の組み立てを行う。

【０２００】尚、実施の形態１７においても、金属薄膜
を形成した後、実施の形態７の［工程−７２０］と同様
にして、金属薄膜の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を
除去してもよいし、実施の形態８の［工程−８１０］に
て説明したと同様に、例えばチオナフテン溶液をスピン
コート法にて全面に塗布した後、加熱処理を施すことに
よって溶媒を十分に除去してもよい。これによって、炭
素薄膜選択成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着させ
ることができる。

【０２０１】（実施の形態１８）実施の形態１８は、本
発明の電子放出装置、第２の態様に係る電界放出素子、
第３の態様に係る表示装置、及び、第２の態様に係る製
造方法に関する。

【０２０２】実施の形態１８の電界放出素子の模式的な
一部端面図を図１３に示す。この電界放出素子も、支持
体１０上に形成されたカソード電極１１、及び、カソー
ド電極１１の上方に形成され、第１の開口部１４Ａを有
するゲート電極１３から成る。そして、開口部１４Ａ，
１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１の部分の表面
に形成された炭素薄膜選択成長領域２０、及び、炭素薄
膜選択成長領域２０上に形成された炭素薄膜２３から成
る電子放出部を更に備えている。実施の形態１８におい
ては、炭素薄膜選択成長領域２０は、表面にニッケル
（Ｎｉ）から成る金属粒子２１が付着したカソード電極
１１の部分である。尚、実施の形態６〜実施の形態１７
にて説明した電界放出素子と異なり、炭素薄膜選択成長
領域２０及びその上に形成された炭素薄膜２３は、絶縁
層１２内まで延びている。但し、炭素薄膜選択成長領域
２０の形成状態に依っては、実施の形態６〜実施の形態
１７にて説明した電界放出素子と同様に、炭素薄膜選択
成長領域２０及びその上に形成された炭素薄膜２３が、
開口部１４Ａ，１４Ｂの底部に位置するカソード電極１
１の部分の表面にのみ形成されていてもよい。

【０２０３】実施の形態１８の電界放出素子において
も、支持体１０及びカソード電極１１上には絶縁層１２
が形成されており、ゲート電極１３に設けられた第１の
開口部１４Ａに連通した第２の開口部１４Ｂが絶縁層１
２に設けられており、第２の開口部１４Ｂの底部に炭素
薄膜２３が位置する。

【０２０４】実施の形態１８の表示装置は、実質的に図
８に示したと同様の表示装置であるが故に、詳細な説明
は省略する。

【０２０５】以下、実施の形態１８の電界放出素子の製
造方法及び表示装置の製造方法を、図３及び図１３を参
照して説明する。

【０２０６】［工程−１８００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、例えばガラス基板から
成る支持体１０上にカソード電極形成用の導電材料層を
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（図３の（Ａ）参照）。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。導電材料
層は、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。

【０２０７】［工程−１８１０］その後、実施の形態１
の［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１の
表面に炭素薄膜選択成長領域２０を形成する。

【０２０８】［工程−１８２０］その後、炭素薄膜選択
成長領域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を
形成し、電子放出部を得る。この状態を図３の（Ｄ）に
示す。マイクロ波プラズマＣＶＤ法に基づく炭素薄膜２
３の成膜条件は、表１２に例示したと同様とすればよ
い。

【０２０９】［工程−１８３０］次に、炭素薄膜２３の
上方に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を設
ける。具体的には、実施の形態６の［工程−６１０］と
同様にして、全面に絶縁層１２を形成し、実施の形態６
の［工程−６２０］と同様にして、絶縁層１２上に第１
の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形成する。そ
の後、実施の形態６の［工程−６３０］と同様にして、
ゲート電極１３に設けられた第１の開口部１４Ａに連通
する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成し、第２の
開口部１４Ｂの底部に炭素薄膜２３を露出させる。実施
の形態１８においても、第１の開口部１４Ａと第２の開
口部１４Ｂとは、一対一の対応関係にある。即ち、１つ
の第１の開口部１４Ａに対応して、１つの第２の開口部
１４Ｂが形成される。尚、第１及び第２の開口部１４
Ａ，１４Ｂの平面形状は、例えば直径１μｍ〜３０μｍ
の円形である。これらの開口部１４Ａ，１４Ｂを、例え
ば、１画素に１個〜３０００個程度形成すればよい。こ
うして、図１３に示す電界放出素子を得ることができ
る。

【０２１０】［工程−１８４０］その後、実施の形態６
の［工程−６６０］と同様にして、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。次いで、実
施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置
の組み立てを行う。

【０２１１】（実施の形態１９）実施の形態１９は、本
発明の電子放出装置、第２の態様に係る電界放出素子、
第３の態様に係る表示装置、及び、第３の態様に係る製
造方法に関する。

【０２１２】実施の形態１９の電界放出素子の模式的な
一部端面図を図１５に示す。この電界放出素子は、実質
的には実施の形態１８にて説明した電界放出素子と同様
の構造を有するので、詳細な説明は省略する。また、実
施の形態１９の表示装置は、実質的に図８に示したと同
様の表示装置であるが故に、詳細な説明は省略する。

【０２１３】以下、実施の形態１９の電界放出素子の製
造方法及び表示装置の製造方法を、図１４及び図１５を
参照して説明する。

【０２１４】［工程−１９００］先ず、実施の形態１８
の［工程−１８００］と同様にして、例えばガラス基板
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。その後、実施の形態１８の［工程−１
８１０］と同様にして、カソード電極１１の表面に炭素
薄膜選択成長領域２０を形成する（図１４の（Ａ）参
照）。

【０２１５】［工程−１９１０］次に、実施の形態１８
の［工程−１８３０］と同様にして、炭素薄膜選択成長
領域２０の上方に第１の開口部１４Ａを有するゲート電
極１３を設ける。具体的には、実施の形態６の［工程−
６１０］と同様にして、全面に絶縁層１２を形成し、実
施の形態６の［工程−６２０］と同様にして、絶縁層１
２上に第１の開口部１４Ａを有するゲート電極１３を形
成する。その後、実施の形態６の［工程−６３０］と同
様にして、ゲート電極１３に設けられた第１の開口部１
４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成
し、第２の開口部１４Ｂの底部に炭素薄膜選択成長領域
２０を露出させる。実施の形態１９においても、第１の
開口部１４Ａと第２の開口部１４Ｂとは、一対一の対応
にある。即ち、１つの第１の開口部１４Ａに対応して、
１つの第２の開口部１４Ｂが形成される。尚、第１及び
第２の開口部１４Ａ，１４Ｂの平面形状は、例えば直径
１μｍ〜３０μｍの円形である。これらの開口部１４
Ａ，１４Ｂを、例えば、１画素に１個〜３０００個程度
形成すればよい。こうして、図１４の（Ｂ）に示す構造
を得ることができる。

【０２１６】［工程−１９２０］その後、実施の形態６
の［工程−６５０］と同様の方法で、炭素薄膜選択成長
領域２０上に、厚さ約０．２μｍの炭素薄膜２３を形成
し、電子放出部を得る（図１５参照）。

【０２１７】［工程−１９３０］その後、実施の形態６
の［工程−６６０］と同様にして、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。次いで、実
施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、表示装置
の組み立てを行う。

【０２１８】実施の形態１８あるいは実施の形態１９に
おいては、開口部１４Ａ，１４Ｂを形成した後、実施の
形態７の［工程−７２０］と同様にして、露出した炭素
薄膜選択成長領域２０における金属粒子や金属薄膜の表
面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去してもよいし、実
施の形態８の［工程−８１０］にて説明したと同様に、
例えばチオナフテン溶液をスピンコート法にて全面に塗
布した後、加熱処理を施すことによって、炭素薄膜選択
成長領域２０の表面に硫黄（Ｓ）を付着させてもよい。
また、実施の形態９と同様にして、金属化合物粒子を付
着させた後、あるいは又、金属化合物薄膜を形成した
後、金属化合物粒子や金属化合物薄膜を熱分解させ、カ
ソード電極の表面に金属粒子が付着して成り、あるいは
又、金属薄膜が形成されて成る炭素薄膜選択成長領域２
０を得てもよい。

【０２１９】実施の形態１８あるいは実施の形態１９に
おいては、更には、実施の形態１０と同様にして、炭素
薄膜選択成長領域形成工程を、第２の開口部の底部の中
央部にカソード電極の表面が露出したマスク層を形成し
た後、露出したカソード電極の表面を含むマスク層上に
金属薄膜をスパッタリング法に基づき形成する工程から
構成してもよい。あるいは、実施の形態１１や実施の形
態１２と同様にして、有機金属化合物溶液をカソード電
極上に成膜する工程から構成してもよいし、有機金属化
合物を昇華させた後、かかる有機金属化合物をカソード
電極上に堆積させる工程から構成してもよい。また、実
施の形態１３や実施の形態１４と同様に、カソード電極
部分の表面に金属粒子を付着させる工程を、金属化合物
を昇華させ、金属化合物を構成する金属から成る針状の
金属粒子をカソード電極部分の表面に堆積させる工程か
ら構成してもよい。更には、実施の形態１５や実施の形
態１６と同様に、カソード電極の表面にメッキ法にて金
属薄膜から成る炭素薄膜選択成長領域を形成してもよい
し、実施の形態１７と同様に、有機金属化合物を熱分解
する方法にて金属薄膜から成る炭素薄膜選択成長領域を
カソード電極の表面に形成してもよい。

【０２２０】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。実
施の形態において説明した各種の条件、使用材料、電界
放出素子や表示装置の構造は例示であり、適宜変更する
ことができる。

【０２２１】ゲート電極を設ける方法として、その他、
予め、複数の開口部が形成された帯状の金属層を準備
し、一方、支持体１０上に絶縁材料から成る、例えば帯
状のゲート電極支持部材を形成しておき、かかるゲート
電極支持部材の頂面に接するように、炭素薄膜の上方あ
るいは炭素薄膜選択成長領域の上方に金属層を張架する
方法を挙げることができる。この場合、ゲート電極を設
ける前に、炭素薄膜選択成長領域、炭素薄膜の形成を行
ってもよいし、ゲート電極を設けた後に、炭素薄膜選択
成長領域、炭素薄膜の形成を行ってもよいし、ゲート電
極を設ける前に炭素薄膜選択成長領域の形成を行い、ゲ
ート電極を設けた後に炭素薄膜の形成を行ってもよい。
尚、これらの場合、第１の開口部１４Ａの真下に炭素薄
膜選択成長領域２０が形成されていなくともよい。尚、
これらの場合、複数の第１の開口部１４Ａに対応して１
つの第２の開口部を設け、しかも、第２の開口部の底部
に１つの炭素薄膜選択成長領域２０を設ける構造とす
る。

【０２２２】本発明の冷陰極電界電子放出素子におい
て、ゲート電極１３及び絶縁層１２には更に第２絶縁層
１７を設け、第２絶縁層１７上に収束電極１８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１６に示す。第２絶縁層１７には第１
の開口部１４Ａに連通した第３の開口部１９が設けられ
ている。収束電極１８の形成は、例えば、実施の形態６
にあっては、［工程−６１０］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絶
縁層１７を形成し、次いで、第２絶縁層１７上にパター
ニングされた収束電極１８を形成した後、収束電極１
８、第２絶縁層１７に第３の開口部１９を設け、更に、
ゲート電極１３に第１の開口部１４Ａを設ければよい。

【０２２３】本発明の電子放出装置を、表面伝導型電子
放出素子と通称される素子に適用することもできる。こ
の表面伝導型電子放出素子は、例えばガラスから成る支
持体上に酸化錫（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）等の導電材料から成り、微小面
積を有し、所定の間隔（ギャップ）を開けて配された一
対の電極がマトリクス状に形成されて成る。そして、一
対の電極の内の一方の電極に行方向配線が接続され、一
対の電極の内の他方の電極に列方向配線が接続された構
成を有する。かかる表面伝導型電子放出素子において
は、各一対の電極（導電体層に相当する）の表面に炭素
薄膜選択成長領域を形成し、その上に、炭素薄膜から成
る電子放出部を形成する。一対の電極に電圧を印加する
ことによって、ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜
に電界が加わり、炭素薄膜から電子が放出される。かか
る電子をアノードパネル上の蛍光体層に衝突させること
によって、蛍光体層が励起されて発光し、所望の画像を
得ることができる。

【０２２４】

【発明の効果】本発明においては、導電体層やカソード
電極の所望の部位に炭素薄膜から成る電子放出部を設け
ることができ、しかも、炭素薄膜を所望の形状にするた
めの炭素薄膜のパターニングを行う必要が無い。また、
電子放出部が炭素薄膜から構成されているので、低閾値
電圧を有し、高い電子放出効率を有する冷陰極電界電子
放出素子を得ることができ、また、低消費電力、高画質
の冷陰極電界電子放出表示装置を得ることができる。更
には、有効領域の面積が増大し、これに伴って冷陰極電
界電子放出素子の形成数が著しく増大した場合にも、各
冷陰極電界電子放出素子の電子放出部を精度良く形成す
ることができるため、有効領域の全域に亙って各電子放
出部の電子放出効率が均一化され、輝度ムラが極めて少
ない高画質の冷陰極電界電子放出表示装置を製造するこ
とができる。また、炭素薄膜の成膜を比較的低温で行う
ことができるが故に、支持体としてガラス板を用いるこ
とができ、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示
装置の模式的な一部断面図である。

【図２】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示
装置における１つの電子放出部の模式的な斜視図であ
る。

【図３】発明の実施の形態１における電子放出装置の製
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４】発明の実施の形態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５】発明の実施の形態２における電子放出装置の製
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６】発明の実施の形態３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７】発明の実施の形態３の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端
面図である。

【図８】発明の実施の形態６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９】発明の実施の形態６の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端
面図である。

【図１０】図９に引き続き、発明の実施の形態６の冷陰
極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体
等の模式的な一部端面図である。

【図１１】図１０に引き続き、発明の実施の形態６の冷
陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持
体等の模式的な一部端面図である。

【図１２】発明の実施の形態１０の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一
部端面図である。

【図１３】発明の実施の形態１８の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一
部端面図である。

【図１４】発明の実施の形態１９の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一
部端面図である。

【図１５】図１４に引き続き、発明の実施の形態１９の
冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支
持体等の模式的な一部端面図である。

【図１６】収束電極を有する本発明の冷陰極電界電子放
出素子の模式的な一部端面図である。

【図１７】スピント型素子を備えた従来の冷陰極電界電
子放出表示装置の構成例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・
・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４Ａ・・・第１の
開口部、１４Ｂ・・・第２の開口部、１６，１１６・・
・マスク層、１７・・・第２絶縁層、１８・・・収束電
極、１９・・・第３の開口部、２０・・・炭素薄膜選択
成長領域、２１・・・金属粒子、２２・・・金属薄膜、
２３・・・炭素薄膜、３０・・・基板、３１・・・蛍光
体層、３２・・・ブラックマトリックス、３３・・・ア
ノード電極、３４・・・枠体、３５・・・スペーサ、３
６・・・貫通孔、３７・・・チップ管、４０・・・走査
回路、４１，４１Ａ・・・制御回路、４２・・・加速電
源、ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパ
ネル

フロントページの続き (72)発明者 井上 浩司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 八木 貴郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE01 EE02 EE19 EF01 EF06 EF08 EG02 EG12

Claims (79)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）炭素薄膜選択成長領域が表面に形成
   された導電体層、及び、 （ｂ）炭素薄膜選択成長領域上に形成された炭素薄膜か
   ら成る電子放出部、から構成されていることを特徴とす
   る電子放出装置。
2. 【請求項２】（ａ）支持体上に形成されたカソード電
   極、及び、 （ｂ）カソード電極の上方に形成され、開口部を有する
   ゲート電極、から成り、 （ｃ）開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表
   面に形成された炭素薄膜から成る電子放出部、を更に備
   えていることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。
3. 【請求項３】カソード電極は、銅、銀又は金から構成さ
   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
   電子放出素子。
4. 【請求項４】支持体及びカソード電極上には絶縁層が形
   成されており、 ゲート電極に設けられた開口部に連通した第２の開口部
   が絶縁層に設けら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素子。
5. 【請求項５】（ａ）支持体上に形成されたカソード電
   極、及び、 （ｂ）カソード電極の上方に形成され、開口部を有する
   ゲート電極、から成り、 （ｃ）少なくとも、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た炭素薄膜選択成長領域、及
   び、 （ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に形成された炭素薄膜か
   ら成る電子放出部、を更に備えていることを特徴とする
   冷陰極電界電子放出素子。
6. 【請求項６】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、あるいは、表面に金属
   薄膜又は有機金属化合物薄膜が形成されたカソード電極
   の部分であることを特徴とする請求項５に記載の冷陰極
   電界電子放出素子。
7. 【請求項７】金属粒子あるいは金属薄膜は、モリブデ
   ン、ニッケル、チタン、クロム、コバルト、タングステ
   ン、ジルコニウム、タンタル、鉄、銅、白金、亜鉛、カ
   ドミウム、水銀、ゲルマニウム、錫、鉛、ビスマス、
   銀、金、インジウム及びタリウム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を
   特徴とする請求項６に記載の冷陰極電界電子放出素子。
8. 【請求項８】炭素薄膜選択成長領域の表面には、硫黄、
   ホウ素又はリンが付着していることを特徴とする請求項
   ６に記載の冷陰極電界電子放出素子。
9. 【請求項９】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アルミ
   ニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選択
   された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属化
   合物から構成されていることを特徴とする請求項６に記
   載の冷陰極電界電子放出素子。
10. 【請求項１０】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項９に記載の冷陰極
    電界電子放出素子。
11. 【請求項１１】支持体及びカソード電極上には絶縁層が
    形成されており、 ゲート電極に設けられた開口部に連通した第２の開口部
    が絶縁層に設けられており、 第２の開口部の底部に炭素薄膜が位置することを特徴と
    する請求項５に記載の冷陰極電界電子放出素子。
12. 【請求項１２】カソード電極の表面に付着した金属粒子
    は、針状の形状を有することを特徴とする請求項６に記
    載の冷陰極電界電子放出素子。
13. 【請求項１３】針状の金属粒子は、銅、鉄、タングステ
    ン、タンタル、チタン及びジルコニウムから成る群から
    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
    ことを特徴とする請求項１２に記載の冷陰極電界電子放
    出素子。
14. 【請求項１４】（Ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （Ｂ）支持体及びカソード電極上に絶縁層を形成する工
    程と、 （Ｃ）絶縁層上に開口部を有するゲート電極を形成する
    工程と、 （Ｄ）ゲート電極に形成された開口部に連通する第２の
    開口部を絶縁層に形成する工程と、 （Ｅ）第２の開口部の底部に位置するカソード電極の部
    分の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成する、炭素薄膜
    選択成長領域形成工程と、 （Ｆ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
    程、から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
15. 【請求項１５】炭素薄膜選択成長領域形成工程は、第２
    の開口部の底部の中央部にカソード電極の表面が露出し
    たマスク層を形成した後、露出したカソード電極の表面
    を含むマスク層上に、金属粒子を付着させ、若しくは、
    金属薄膜又は有機金属化合物薄膜を形成する工程から成
    ることを特徴とする請求項１４に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
16. 【請求項１６】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
    面に、金属粒子を付着させ、若しくは、金属薄膜又は有
    機金属化合物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、表面に金属薄膜又は有
    機金属化合物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を特徴とする請求
    項１４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
17. 【請求項１７】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を更に含むことを特徴
    とする請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製
    造方法。
18. 【請求項１８】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、金属粒子を付着させた後、若
    しくは、金属薄膜又は有機金属化合物薄膜を形成した
    後、金属粒子の表面若しくは金属薄膜又は有機金属化合
    物薄膜の表面の金属酸化物を除去することを特徴とする
    請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
19. 【請求項１９】金属粒子の表面若しくは金属薄膜又は有
    機金属化合物薄膜の表面の金属酸化物を、プラズマ還元
    処理若しくは洗浄処理によって除去することを特徴とす
    る請求項１８に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
20. 【請求項２０】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金属粒子を付着させる工程は、
    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、金属粒子を残す工程から成ることを特徴とす
    る請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
21. 【請求項２１】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金属粒子を付着させる工程は、
    金属粒子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子を炭
    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
    よって分解させ、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工
    程から成ることを特徴とする請求項１６に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
22. 【請求項２２】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金属化合物粒子を付着させる工
    程は、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工程を含
    むことを特徴とする請求項２１に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
23. 【請求項２３】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、酸化物及び水酸化物から成る群か
    ら選択された少なくとも１種類の材料から構成されてい
    ることを特徴とする請求項２１に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
24. 【請求項２４】金属粒子あるいは金属薄膜は、モリブデ
    ン、ニッケル、チタン、クロム、コバルト、タングステ
    ン、ジルコニウム、タンタル、鉄、銅、白金、亜鉛、カ
    ドミウム、水銀、ゲルマニウム、錫、鉛、ビスマス、
    銀、金、インジウム及びタリウム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を
    特徴とする請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
25. 【請求項２５】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金属粒子を付着させる工程は、
    金属化合物を昇華させ、金属化合物を構成する金属から
    成る針状の金属粒子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堆積させる工程から成る
    ことを特徴とする請求項１６に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
26. 【請求項２６】針状の金属粒子は、銅、鉄、タングステ
    ン、タンタル、チタン及びジルコニウムから成る群から
    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
    ことを特徴とする請求項２５に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
27. 【請求項２７】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有機金属化合物薄膜を形成する
    工程は、有機金属化合物溶液から成る層をカソード電極
    上に成膜する工程から成ることを特徴とする請求項１６
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
28. 【請求項２８】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アル
    ミニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選
    択された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属
    化合物から構成されていることを特徴とする請求項２７
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
29. 【請求項２９】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項２８に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
30. 【請求項３０】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有機金属化合物薄膜を形成する
    工程は、有機金属化合物を昇華させた後、かかる有機金
    属化合物をカソード電極上に堆積させる工程から成るこ
    とを特徴とする請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
31. 【請求項３１】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アル
    ミニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選
    択された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属
    化合物から構成されていることを特徴とする請求項３０
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
32. 【請求項３２】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項３１に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
33. 【請求項３３】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金属薄膜を形成する工程は、有
    機金属化合物を熱分解する方法、メッキ法、化学的気相
    成長法、又は、物理的気相成長法に基づくことを特徴と
    する請求項１６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
34. 【請求項３４】（Ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （Ｂ）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、炭素薄膜選択成長領域形成工程と、 （Ｃ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
    程と、 （Ｄ）炭素薄膜の上方に、開口部を有するゲート電極を
    設ける工程、から成ることを特徴とする冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
35. 【請求項３５】前記工程（Ｃ）に引き続き、全面に絶縁
    層を形成し、 前記工程（Ｄ）に引き続き、ゲート電極に設けられた開
    口部に連通する第２の開口部を絶縁層に形成し、第２の
    開口部の底部に炭素薄膜を露出させることを特徴とする
    請求項３４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
36. 【請求項３６】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
    面に、金属粒子を付着させ、若しくは、金属薄膜又は有
    機金属化合物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、表面に金属薄膜又は有
    機金属化合物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を特徴とする請求
    項３４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
37. 【請求項３７】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を更に含むことを特徴
    とする請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製
    造方法。
38. 【請求項３８】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、金属粒子を付着させた後、若
    しくは、金属薄膜又は有機金属化合物薄膜を形成した
    後、金属粒子の表面若しくは金属薄膜又は有機金属化合
    物薄膜の表面の金属酸化物を除去することを特徴とする
    請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
39. 【請求項３９】金属粒子の表面若しくは金属薄膜又は有
    機金属化合物薄膜の表面の金属酸化物を、プラズマ還元
    処理若しくは洗浄処理によって除去することを特徴とす
    る請求項３８に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
40. 【請求項４０】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金属粒子を付着させる工程は、
    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、金属粒子を残す工程から成ることを特徴とす
    る請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
41. 【請求項４１】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金属粒子を付着させる工程は、
    金属粒子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子を炭
    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
    よって分解させ、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工
    程から成ることを特徴とする請求項３６に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
42. 【請求項４２】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金属化合物粒子を付着させる工
    程は、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工程を含
    むことを特徴とする請求項４１に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
43. 【請求項４３】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、酸化物及び水酸化物から成る群か
    ら選択された少なくとも１種類の材料から構成されてい
    ることを特徴とする請求項４１に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
44. 【請求項４４】金属粒子あるいは金属薄膜は、モリブデ
    ン、ニッケル、チタン、クロム、コバルト、タングステ
    ン、ジルコニウム、タンタル、鉄、銅、白金、亜鉛、カ
    ドミウム、水銀、ゲルマニウム、錫、鉛、ビスマス、
    銀、金、インジウム及びタリウム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を
    特徴とする請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
45. 【請求項４５】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金属粒子を付着させる工程は、
    金属化合物を昇華させ、金属化合物を構成する金属から
    成る針状の金属粒子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堆積させる工程から成る
    ことを特徴とする請求項３６に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
46. 【請求項４６】針状の金属粒子は、銅、鉄、タングステ
    ン、タンタル、チタン及びジルコニウムから成る群から
    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
    ことを特徴とする請求項４５に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
47. 【請求項４７】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有機金属化合物薄膜を形成する
    工程は、有機金属化合物溶液から成る層をカソード電極
    上に成膜する工程から成ることを特徴とする請求項３６
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
48. 【請求項４８】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アル
    ミニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選
    択された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属
    化合物から構成されていることを特徴とする請求項４７
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
49. 【請求項４９】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項４８に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
50. 【請求項５０】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有機金属化合物薄膜を形成する
    工程は、有機金属化合物を昇華させた後、かかる有機金
    属化合物をカソード電極上に堆積させる工程から成るこ
    とを特徴とする請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
51. 【請求項５１】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アル
    ミニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選
    択された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属
    化合物から構成されていることを特徴とする請求項５０
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
52. 【請求項５２】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項５１に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
53. 【請求項５３】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金属薄膜を形成する工程は、有
    機金属化合物を熱分解する方法、メッキ法、化学的気相
    成長法、又は、物理的気相成長法に基づくことを特徴と
    する請求項３６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
54. 【請求項５４】（Ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （Ｂ）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、炭素薄膜選択成長領域形成工程と、 （Ｃ）炭素薄膜選択成長領域の上方に、開口部を有する
    ゲート電極を設ける工程と、 （Ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
    程、から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
55. 【請求項５５】前記工程（Ｂ）に引き続き、全面に絶縁
    層を形成し、 前記工程（Ｃ）に引き続き、ゲート電極に設けられた開
    口部に連通する第２の開口部を絶縁層に形成し、第２の
    開口部の底部に炭素薄膜選択成長領域を露出させること
    を特徴とする請求項５４に記載の冷陰極電界電子放出素
    子の製造方法。
56. 【請求項５６】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
    面に、金属粒子を付着させ、若しくは、金属薄膜又は有
    機金属化合物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、表面に金属薄膜又は有
    機金属化合物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を特徴とする請求
    項５４に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
57. 【請求項５７】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を更に含むことを特徴
    とする請求項５６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製
    造方法。
58. 【請求項５８】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、金属粒子を付着させた後、若
    しくは、金属薄膜又は有機金属化合物薄膜を形成した
    後、金属粒子の表面若しくは金属薄膜又は有機金属化合
    物薄膜の表面の金属酸化物を除去することを特徴とする
    請求項５６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
59. 【請求項５９】金属粒子の表面若しくは金属薄膜又は有
    機金属化合物薄膜の表面の金属酸化物を、プラズマ還元
    処理若しくは洗浄処理によって除去することを特徴とす
    る請求項５８に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
60. 【請求項６０】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金属粒子を付着させる工程は、
    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、金属粒子を残す工程から成ることを特徴とす
    る請求項５６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方
    法。
61. 【請求項６１】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金属粒子を付着させる工程は、
    金属粒子を構成する金属原子を含む金属化合物粒子を炭
    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
    よって分解させ、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工
    程から成ることを特徴とする請求項５６に記載の冷陰極
    電界電子放出素子の製造方法。
62. 【請求項６２】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金属化合物粒子を付着させる工
    程は、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工程を含
    むことを特徴とする請求項６１に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
63. 【請求項６３】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、酸化物及び水酸化物から成る群か
    ら選択された少なくとも１種類の材料から構成されてい
    ることを特徴とする請求項６１に記載の冷陰極電界電子
    放出素子の製造方法。
64. 【請求項６４】金属粒子あるいは金属薄膜は、モリブデ
    ン、ニッケル、チタン、クロム、コバルト、タングステ
    ン、ジルコニウム、タンタル、鉄、銅、白金、亜鉛、カ
    ドミウム、水銀、ゲルマニウム、錫、鉛、ビスマス、
    銀、金、インジウム及びタリウム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を
    特徴とする請求項５６に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
65. 【請求項６５】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金属粒子を付着させる工程は、
    金属化合物を昇華させ、金属化合物を構成する金属から
    成る針状の金属粒子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堆積させる工程から成る
    ことを特徴とする請求項５６に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
66. 【請求項６６】針状の金属粒子は、銅、鉄、タングステ
    ン、タンタル、チタン及びジルコニウムから成る群から
    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
    ことを特徴とする請求項６５に記載の冷陰極電界電子放
    出素子の製造方法。
67. 【請求項６７】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有機金属化合物薄膜を形成する
    工程は、有機金属化合物溶液をカソード電極上に成膜す
    る工程から成ることを特徴とする請求項５６に記載の冷
    陰極電界電子放出素子の製造方法。
68. 【請求項６８】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アル
    ミニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選
    択された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属
    化合物から構成されていることを特徴とする請求項６７
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
69. 【請求項６９】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項６８に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
70. 【請求項７０】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有機金属化合物薄膜を形成する
    工程は、有機金属化合物を昇華させた後、かかる有機金
    属化合物をカソード電極上に堆積させる工程から成るこ
    とを特徴とする請求項５６に記載の冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
71. 【請求項７１】有機金属化合物薄膜は、亜鉛、錫、アル
    ミニウム、鉛、ニッケル及びコバルトから成る群から選
    択された少なくとも１種の元素を含有して成る有機金属
    化合物から構成されていることを特徴とする請求項７０
    に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
72. 【請求項７２】有機金属化合物薄膜は、錯化合物から構
    成されていることを特徴とする請求項７１に記載の冷陰
    極電界電子放出素子の製造方法。
73. 【請求項７３】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金属薄膜を形成する工程は、有
    機金属化合物を熱分解する方法、メッキ法、化学的気相
    成長法、又は、物理的気相成長法に基づくことを特徴と
    する請求項５６に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
74. 【請求項７４】複数の画素から構成され、 各画素は、冷陰極電界電子放出素子と、冷陰極電界電子
    放出素子に対向して基板上に設けられたアノード電極及
    び蛍光体層から構成され、 冷陰極電界電子放出素子は、 （ａ）炭素薄膜選択成長領域が表面に形成された導電体
    層、及び、（ｂ）炭素薄膜選択成長領域上に形成された
    炭素薄膜から成る電子放出部、を備えていることを特徴
    とする冷陰極電界電子放出表示装置。
75. 【請求項７５】複数の画素から構成され、 各画素は、冷陰極電界電子放出素子と、冷陰極電界電子
    放出素子に対向して基板上に設けられたアノード電極及
    び蛍光体層から構成され、 冷陰極電界電子放出素子は、 （ａ）支持体上に形成されたカソード電極、及び、 （ｂ）カソード電極の上方に形成され、開口部を有する
    ゲート電極、から成り、 （ｃ）開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表
    面に形成された炭素薄膜から成る電子放出部、を備えて
    いることを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
76. 【請求項７６】複数の画素から構成され、 各画素は、冷陰極電界電子放出素子と、冷陰極電界電子
    放出素子に対向して基板上に設けられたアノード電極及
    び蛍光体層から構成され、 冷陰極電界電子放出素子は、 （ａ）支持体上に形成されたカソード電極、 （ｂ）カソード電極の上方に形成され、開口部を有する
    ゲート電極、 （ｃ）少なくとも、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た炭素薄膜選択成長領域、及
    び、 （ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に形成された炭素薄膜か
    ら成る電子放出部、を備えていることを特徴とする冷陰
    極電界電子放出表示装置。
77. 【請求項７７】アノード電極及び蛍光体層が形成された
    基板と、冷陰極電界電子放出素子が形成された支持体と
    を、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素子とが対向するよ
    うに配置し、基板と支持体とを周縁部において接合する
    冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （Ｂ）支持体及びカソード電極上に絶縁層を形成する工
    程と、 （Ｃ）絶縁層上に開口部を有するゲート電極を形成する
    工程と、 （Ｄ）ゲート電極に形成された開口部に連通する第２の
    開口部を絶縁層に形成する工程と、 （Ｅ）第２の開口部の底部に位置するカソード電極の部
    分の表面に炭素薄膜選択成長領域を形成する、炭素薄膜
    選択成長領域形成工程と、 （Ｆ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
    程、に基づき形成することを特徴とする冷陰極電界電子
    放出表示装置の製造方法。
78. 【請求項７８】アノード電極及び蛍光体層が形成された
    基板と、冷陰極電界電子放出素子が形成された支持体と
    を、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素子とが対向するよ
    うに配置し、基板と支持体とを周縁部において接合する
    冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （Ｂ）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、炭素薄膜選択成長領域形成工程と、 （Ｃ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
    程と、 （Ｄ）炭素薄膜の上方に、開口部を有するゲート電極を
    設ける工程、に基づき形成することを特徴とする冷陰極
    電界電子放出表示装置の製造方法。
79. 【請求項７９】アノード電極及び蛍光体層が形成された
    基板と、冷陰極電界電子放出素子が形成された支持体と
    を、蛍光体層と冷陰極電界電子放出素子とが対向するよ
    うに配置し、基板と支持体とを周縁部において接合する
    冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、 冷陰極電界電子放出素子を、 （Ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （Ｂ）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、炭素薄膜選択成長領域形成工程と、 （Ｃ）炭素薄膜選択成長領域の上方に、開口部を有する
    ゲート電極を設ける工程、 （Ｄ）炭素薄膜選択成長領域上に炭素薄膜を形成する工
    程、に基づき形成することを特徴とする冷陰極電界電子
    放出表示装置の製造方法。