JP2002203473A - 冷陰極電界電子放出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置 - Google Patents

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

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JP2002203473A
JP2002203473A JP2001328906A JP2001328906A JP2002203473A JP 2002203473 A JP2002203473 A JP 2002203473A JP 2001328906 A JP2001328906 A JP 2001328906A JP 2001328906 A JP2001328906 A JP 2001328906A JP 2002203473 A JP2002203473 A JP 2002203473A
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forming
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electron
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Makoto Noda
真 野田
Ichiro Saito
一郎 齋藤
Takenobu Urazono
丈展 浦園
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子放出効率の高い電子放出部を均一、且つ、
容易に形成可能な冷陰極電界電子放出素子を提供する。 【解決手段】支持体１０上に形成されたカソード電極１
１；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に形成された開口部１
４；並びに、開口部１４の底部に位置するカソード電極
１１上に形成された複数の電子放出部１５Ａ，１５Ｂを
有する冷陰極電界電子放出素子において、複数の電子放
出部１５Ａ，１５Ｂは、開口部１４の中心部を中心とし
た同心の開口部相似図形上に配置され、各電子放出部１
５Ａ，１５Ｂの電子放出端部１５ａ，１５ｂの高さは、
開口部１４の中心部に近い位置に配置された電子放出部
ほど高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極電界電子放
出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出
表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空中に置かれた金属や半導体に或る閾
値以上の強さの電界を与えると、金属や半導体の表面近
傍の薄いエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果によ
って通過し、常温でも真空中に電子が放出されるように
なる。かかる原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子
放出、あるいは単に電界放出（フィールド・エミッショ
ン）と呼ばれる。近年、この電界放出の原理を画像表示
に応用した平面型の冷陰極電界電子放出表示装置、所謂
フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）が
提案されており、高輝度、低消費電力等の長所を有する
ことから、従来の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示
装置として期待されている。
【０００３】冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単
に、表示装置と呼ぶ場合がある）は、一般に、２次元マ
トリクス状に配列された各画素に対応して電子放出領域
を有するカソードパネルと、電子放出領域から放出され
た電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を有
するアノードパネルとが、高真空層を介して対向配置さ
れた構成を有する。カソードパネル上の各電子放出領域
には、通常、複数の冷陰極電界電子放出素子（以下、単
に、電界放出素子と呼ぶ場合がある）が設けられてい
る。各電界放出素子は、電子放出部を有し、更に、電子
放出部から電子を引き出すためのゲート電極を有する。
【０００４】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、例えば、電
界放出素子を構成する電子放出部の先端形状を鋭く尖ら
せた形状とすること、個々の電界放出素子を微細化し
て、１画素に対応する電子放出領域内における電界放出
素子の存在密度を高めること、電子放出部の先端とゲー
ト電極との距離を短縮することが要求される。従って、
これらの要求を満たすために、従来より様々な構成を有
する電界放出素子が提案されている。
【０００５】かかる従来の電界放出素子の代表例の１つ
として、電子放出部を円錐形の導電体で構成した、所謂
スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子が知られてい
る。このスピント型電界放出素子を組み込んだ表示装置
の概念図を、図３９に示す。この表示装置のカソードパ
ネルＣＰは、支持体２１０上に形成されたカソード電極
２１１と、カソード電極２１１上を含む支持体２１０上
に形成された絶縁層２１２と、絶縁層２１２上に形成さ
れたゲート電極２１３と、ゲート電極２１３及び絶縁層
２１２に設けられた開口部２１４と、開口部２１４内に
形成された円錐形の電子放出部２１５から構成されてい
る。電界放出素子が所定数、２次元マトリクス状に配列
されて１画素が形成される。一方、アノードパネルＡＰ
は、基板２０上に所定のパターンにより蛍光体層２１が
形成され、この蛍光体層２１がアノード電極２２で覆わ
れた構造を有する。
【０００６】電子放出部２１５とゲート電極２１３との
間に電圧を印加すると、その結果生じた電界によって電
子放出部２１５の先端から電子が引き出される。この電
子は、アノードパネルのアノード電極２２に引き付けら
れ、アノード電極２２と基板２０との間に形成された発
光体層である蛍光体層２１に衝突する。その結果、蛍光
体層２１が励起されて発光し、所望の画像を得ることが
できる。この電界放出素子の動作は、基本的にゲート電
極２１３及びカソード電極２１１に印加される電圧によ
って制御される。
【０００７】かかるスピント型電界放出素子の製造方法
の概要を、以下、図４０及び図４１を参照して説明す
る。この製造方法は、基本的には、円錐形の電子放出部
２１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法であ
る。即ち、開口部２１４に対して蒸着粒子は垂直に入射
するが、開口部２１４の開口端部に形成されるオーバー
ハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部２
１４の底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形
の堆積物から成る電子放出部２１５を自己整合的に形成
する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除
去を容易とするために、ゲート電極２１３上にピールオ
フ層２１６を予め形成しておく方法について説明する。
【０００８】［工程−１０］先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体２１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るカソー
ド電極２１１を形成した後、その上にＳｉＯ2から成る
絶縁層２１２、導電材料から成るゲート電極２１３を順
次成膜し、次に、このゲート電極２１３と絶縁層２１２
をパターニングすることにより開口部２１４を形成する
（図４０の（Ａ）参照）。このパターニングは、通常の
フォトリソグラフィ技術によるレジストマスクの形成
と、このレジストマスクを介したドライエッチング技術
により行うことができる。
【０００９】［工程−２０］次に、支持体２１０に対し
てアルミニウムを斜め蒸着することにより、ピールオフ
層２１６を形成する。このとき、支持体２１０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２１４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２１３及び絶縁層２１２の上
にピールオフ層２１６を形成することができる。このピ
ールオフ層２１６は、開口部２１４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２１４が実質的に
縮径される（図４０の（Ｂ）参照）。
【００１０】［工程−３０］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、ピールオフ層
２１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層２１
７が成長するに伴い、開口部２１４の実質的な直径が次
第に縮小されるので、開口部２１４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２１４の中央付近
を通過する分に制限されるようになる。その結果、図４
１の（Ａ）に示すように、開口部２１４の底部には円錐
形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出
部２１５となる。
【００１１】［工程−４０］その後、電気化学的プロセ
ス及び湿式プロセスによってピールオフ層２１６をゲー
ト電極２１３及び絶縁層２１２の表面から剥離し、ゲー
ト電極２１３及び絶縁層２１２の上方の導電材料層２１
７を選択的に除去する（図４１の（Ｂ）参照）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４１の
（Ｂ）に示した構造を有する電界放出素子の電子放出特
性、放出電子電流は、開口部２１４の上端部を成すゲー
ト電極２１３の縁部２１３Ａから電子放出部２１５の先
端部までの距離に大きく依存する。この距離は通常、サ
ブミクロンのオーダーであり、開口部２１４の形状の加
工精度や直径の寸法精度、［工程−３０］において成膜
される導電材料層２１７の膜厚精度、更にはその下地と
なるピールオフ層２１６の形状精度に大きく依存する。
しかしながら、実際に大面積の支持体全体に亙って均一
な膜厚を有する導電材料層２１７を垂直蒸着により形成
したり、均一な寸法の庇形状を有するピールオフ層２１
６を斜め蒸着により形成することは、極めて困難であ
り、或る程度の面内ばらつきやロット間ばらつきは避け
られない。このばらつきは、表示装置の画像表示特性、
例えば画像の明るさにばらつきが生ずる原因となる。し
かも、大型の蒸着装置が必要とされること、スループッ
トが低下すること、大面積に亙って形成されたピールオ
フ層２１６を除去する際に、その残渣がカソードパネル
を汚染する原因となり、表示装置の製造歩留まりを低下
させること、といった問題もある。
【００１３】また、表示装置として実用的な輝度を得る
ために、電界放出素子の存在密度は１万個／ｍｍ2のオ
ーダーにも及ぶ場合があり、各電界放出素子の寸法の縮
小に伴ってその形成には半導体プロセスが多用される傾
向にある。しかしながら、半導体プロセスの多用につい
ては、スループットの低下や製造コストの上昇等の問題
が常に避けられない。
【００１４】このような問題に対して、各種の平面型の
電界放出素子が提案されている。図４２に模式的な一部
端面図を示す平面型の電界放出素子は、支持体３１０上
に形成されたカソード電極３１１と、全面に形成された
絶縁層３１２と、絶縁層３１２上に形成されたゲート電
極３１３と、ゲート電極３１３及び絶縁層３１２に形成
された開口部３１４と、開口部３１４の底部に位置する
カソード電極３１１の上に形成された平面上の電子放出
部３１５から構成されている。電子放出部３１５は、仕
事関数の低い材料から構成されている。そして、ゲート
電極３１３とカソード電極３１１との間に印加される電
圧によって形成される電界に基づき、量子トンネル効果
によって電子放出部３１５から電子が放出される。
【００１５】このような平面型の電界放出素子は、スピ
ント型電界放出素子と比較して製造し易い。しかしなが
ら、電子放出部から電子を放出するための電界強度がゲ
ート電極３１３の縁部３１３Ａからの距離に依存するた
め、開口部３１４の底部に位置する電子放出部３１５の
部分、部分によって電界強度が異なる。従って、電子放
出部３１５から効率良く電子が放出されないといった問
題がある。あるいは又、表示画面に、例えば、ちらつき
が発生し、安定した表示画面が得られなくなる虞があ
る。
【００１６】従って、本発明は、電子放出効率の高い電
子放出部を均一、且つ、容易に形成することができ、電
子放出特性のばらつきが少ない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を提供す
ることを目的とする。
【００１７】
【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、（Ｂ）
支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、（Ｃ）
絶縁層上に形成されたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及
び絶縁層に形成された開口部、並びに、（Ｅ）開口部の
底部に位置するカソード電極の部分の上に形成された複
数の電子放出部、を有する冷陰極電界電子放出素子であ
って、複数の電子放出部は、開口部の中心部を中心とし
た同心の開口部相似図形上に配置され、各電子放出部の
電子放出端部の高さは、開口部の中心部に近い位置に配
置された電子放出部ほど高いことを特徴とする。
【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素子は、（Ａ）支持体
上に形成されたカソード電極、（Ｂ）支持体及びカソー
ド電極上に形成された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成さ
れたゲート電極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成さ
れた開口部、並びに、（Ｅ）開口部の底部に位置するカ
ソード電極の部分の上若しくはその上方に形成された炭
素系薄膜選択成長領域の上に形成された電子放出部、を
有する冷陰極電界電子放出素子であって、電子放出部は
炭素系薄膜から成り、開口部の中心部を通る仮想垂直面
で電子放出部を切断したときの電子放出端部の描く軌跡
は、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇っているこ
とを特徴とする。
【００１９】本発明の第１の態様若しくは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子は、冷陰極電界電子放出表
示装置に組み込むことができる他、例えば、走査型電子
顕微鏡等の各種電子ビームを使用する装置における電子
ビーム発生源として使用することができる。
【００２０】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、複数の画
素から構成され、各画素は、複数の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、各冷
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）支持体及びカソード電極上に形成
された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電
極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、
並びに、（Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極の
部分の上に形成された複数の電子放出部、を有し、複数
の電子放出部は、開口部の中心部を中心とした同心の開
口部相似図形上に配置され、各電子放出部の電子放出端
部の高さは、開口部の中心部に近い位置に配置された電
子放出部ほど高いことを特徴とする。
【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表示装置は、複数の画
素から構成され、各画素は、複数の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、各冷
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）支持体及びカソード電極上に形成
された絶縁層、（Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電
極、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、
並びに、（Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極の
部分の上若しくはその上方に形成された炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成された電子放出部、を有し、電子放
出部は炭素系薄膜から成り、開口部の中心部を通る仮想
垂直面で電子放出部を切断したときの電子放出端部の描
く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、
あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇って
いることを特徴とする。
【００２２】ところで、電子放出部が存在しない場合、
ゲート電極に正の電圧を印加し、カソード電極を接地し
たとき、開口部内に形成される電界は、模式的には、図
３８に示すとおりとなる。尚、カソード電極の法線方向
であって、開口部の中心を通る軸をＺ軸とし、Ｚ軸と交
わるカソード電極上の直交する２つの軸をＸ軸、Ｙ軸と
する。図３８の（Ａ）には、Ｘ−Ｚ平面において、Ｘ軸
に沿ったＺ軸方向の電界強度ＥZを模式的に示す。ま
た、図３８の（Ｂ）には、Ｘ−Ｚ平面において、Ｚ軸に
沿ったＺ軸方向の電界強度ＥZを模式的に示す。図３８
の（Ａ）からも明らかなように、Ｘ軸に沿っては、開口
部の中心部における電界強度ＥZが最も低い。また、図
３８の（Ｂ）からも明らかなように、Ｚ軸に沿っては、
ゲート電極から遠ざかるほど、電界強度ＥZは低くな
る。
【００２３】従って、開口部の底部に位置する電子放出
部にあっては、開口部の中心部に近い部分に配置された
電子放出部の部分ほど、加わる電界強度ＥZは低くな
る。ところで、電子放出部に加わる電界強度に相違が存
在すると、電子放出部からの放出電子電流値に相違が生
じる。その結果、表示画面に、例えば、ちらつきが発生
し、安定した表示画面が得られなくなる虞がある。
【００２４】然るに、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冷陰極電界電子放出表示装
置、あるいは又、後述する本発明の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法においては、各電子放出部の電子放出端
部の高さが、開口部の中心部に近い部分に配置された電
子放出部ほど高くなっている。また、本発明の第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電
子放出表示装置、あるいは又、後述する本発明の冷陰極
電界電子放出素子の製造方法においては、開口部の中心
部を通る仮想垂直面で電子放出部を切断したときの電子
放出端部の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調
に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階
段状に昇っている。その結果、各電子放出部（あるいは
電子放出部）が開口部の底部のどの位置に位置するかに
拘わらず、電子放出部の先端部近傍における電界強度の
ばらつきを少なくすることができる結果、各電子放出部
（あるおは電子放出部）からの放出電子電流値を概ね一
定とすることが可能となるし、冷陰極電界電子放出素子
からの放出電子電流密度を高くすることができる。ま
た、開口部の中心部に近い部分に配置された電子放出部
の部分ほど電子放出部の電子放出端部の高さを高くしな
いと、より外側に位置する電子放出部の部分のシールド
効果によって、開口部の中心部に近い部分に配置された
電子放出部の部分に強い電界が加わらなくなる虞がある
が、このような問題も解決することができる。
【００２５】尚、各電子放出部（あるいは電子放出部）
の電子放出端部の高さ（Ｚ軸方向における位置）は、各
電子放出部の電子放出端部におけるＺ軸方向の電界強度
ＥZの値が出来る限り等しくなるように決定することが
好ましい。
【００２６】開口部相似図形とは、支持体の表面と平行
な仮想平面に開口部を投影したときの開口部の図形（開
口部平面形状と呼ぶ）と相似の図形を意味する。開口部
平面形状が、例えば円形の場合、開口部相似図形は円形
であり、開口部平面形状が、例えば矩形の場合、開口部
相似図形は矩形である。
【００２７】尚、本発明の第１の態様若しくは第２の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電
子放出表示装置においては、あるいは又、後述する本発
明の第１の態様〜第１１の態様に係る冷陰極電界電子放
出素子の製造方法（以下、これらを総称して、単に、本
発明と呼ぶ場合がある）において、開口部平面形状は、
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。
【００２８】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、開口部の中心部を中心とした同心の任意の縮尺倍率
の開口部相似図形上に複数の電子放出部が配置されてい
るが、電子放出部は、開口部の中心部に配置されていて
もよいし、配置されていなくともよい。開口部相似図形
の縁部に位置する各電子放出部の電子放出端部の高さに
ばらつきがある場合、高さの平均値を電子放出部の電子
放出端部の高さとする。開口部相似図形上に、各電子放
出部は、連続的に形成されていてもよいし、不連続状態
にて形成されていてもよい。
【００２９】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切
断したときの電子放出端部の描く軌跡は、開口部の中心
部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中
心部に向かって階段状に昇っているが、微視的には、こ
の要件を満足しない場合もある。即ち、例えば、電子放
出部をカーボンナノチューブから構成した場合、１本、
１本のカーボンナノチューブの電子放出端部を結ぶ軌跡
は、開口部の中心部に向かって単調に高くなっていない
場合もあるし、開口部の中心部に向かって階段状に昇っ
ていない場合もある。しかしながら、巨視的に見れば、
即ち、全体として見れば、上記の要件を満足している。
言い換えれば、微視的には上記の要件をたとえ満足して
いなくとも、電子放出部全体として上記の要件を満足し
ていれば、上記の要件を満足していると云える。
【００３０】本発明の第１の態様若しくは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放
出表示装置にあっては、電子放出部の電子放出端部の高
さは、例えば、平坦な支持体表面を基準とした高さとす
ればよい。以下の各種の説明においても同様である。
【００３１】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置において
は、各電子放出部の電子放出端部の高さを、開口部の中
心部に近い部分に配置された電子放出部ほど高くするた
めに、開口部の底部に位置するカソード電極の部分の厚
さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くすることが好
ましい。あるいは又、開口部の底部に位置するカソード
電極の部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソー
ド電極の部分と支持体との間に形成された基部を更に有
し、基部の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚
く、複数の電子放出部は開口部の底部に位置する基部
上、又は、カソード電極の部分の上に形成されている構
成とすることもできる。あるいは又、開口部の底部に位
置する支持体の部分の厚さは、開口部の中心部に近い部
分ほど厚い構成とすることもできる。
【００３２】そして、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冷陰極電界電子放出表示装置
におけるこれらの場合、カソード電極の部分や基部、支
持体の部分の厚さは、滑らかに厚くなっていてもよい。
言い換えれば、支持体に対して垂直な仮想平面で開口部
の底部に位置するカソード電極の部分や基部、支持体の
部分を切断したときのカソード電極の部分や基部、支持
体の部分の断面形状を、例えば、三角形や台形とするこ
とができる。あるいは又、カソード電極の部分や基部、
支持体の部分の厚さは、階段状に厚くなっていてもよい
し、場合によっては、開口部の底部に位置するカソード
電極の中央部に、厚さ一定の基部を設けてもよく、この
ような場合も、カソード電極の部分や基部、支持体の部
分の厚さが開口部の中心部に近い部分ほど厚いという概
念に包含される。
【００３３】あるいは又、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冷陰極電界電子放出表示
装置においては、開口部の中心部を通る仮想垂直面で開
口部の底部に位置するカソード電極の部分や基部、支持
体の部分を切断したときのカソード電極の部分や基部、
支持体の部分の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向
かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に
向かって階段状に昇っている構成とすることもできる。
そして、カソード電極の部分や基部、支持体の部分の表
面の描く軌跡が開口部の中心部に向かって単調に高くな
る場合として、開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口
部の底部に位置するカソード電極の部分や基部、支持体
の部分を切断したときのカソード電極の部分や基部、支
持体の部分の断面形状が、例えば、三角形である例を挙
げることができる。また、開口部の中心部に向かって階
段状に昇っている場合として、開口部の中心部を通る仮
想垂直面で開口部の底部に位置するカソード電極の部分
や基部、支持体の部分を切断したときのカソード電極の
部分や基部、支持体の部分の断面形状が、例えば、１段
の階段形状、２段以上の階段形状、１つの台形、複数の
台形の組合せである例を挙げることができる。ここで、
階段形状とは、略垂直な線分と水平な線分の組合せを意
味する。尚、水平な線分あるいは台形の上辺は、開口部
の中心部に向かってその高さを一定としてもよいし、単
調に高くなっていてもよいし、単調に高くなる部分と高
さが一定の部分の組合せとしてもよい。
【００３４】本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、炭素系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上に形成されており、開口部の
中心部を通る仮想垂直面で炭素系薄膜選択成長領域を切
断したときの炭素系薄膜選択成長領域の表面の描く軌跡
は、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇っている構
成とすることができる。あるいは又、炭素系薄膜選択成
長領域は、開口部の底部に位置するカソード電極の部分
の上に形成されており、開口部の中心部を通る仮想垂直
面で開口部の底部に位置するカソード電極の部分を切断
したときの開口部の底部に位置するカソード電極の部分
の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に
高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段
状に昇っている構成とすることができる。あるいは又、
開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上、又
は、開口部の底部に位置するカソード電極の部分と支持
体との間に形成された基部を更に有し、開口部の中心部
を通る仮想垂直面で基部を切断したときの基部の表面の
描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くな
り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
っており、炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に
位置する基部上、又は、カソード電極の部分の上に形成
されている構成とすることができる。あるいは又、炭素
系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置するカソー
ド電極の部分の上に形成されており、開口部の中心部を
通る仮想垂直面で開口部の底部に位置する支持体の部分
を切断したときの開口部の底部に位置する支持体の部分
の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に
高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段
状に昇っている構成とすることができる。
【００３５】ここで、炭素系薄膜選択成長領域やカソー
ド電極の部分、基部、支持体の部分の表面の描く軌跡が
開口部の中心部に向かって単調に高くなっている場合と
して、開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部
に位置する炭素系薄膜選択成長領域や、カソード電極の
部分、基部、支持体の部分を切断したときの炭素系薄膜
選択成長領域やカソード電極の部分、基部、支持体の部
分の断面形状が、例えば、三角形である例を挙げること
ができる。また、開口部の中心部に向かって階段状に昇
っている場合として、開口部の中心部を通る仮想垂直面
で開口部の底部に位置する炭素系薄膜選択成長領域やカ
ソード電極の部分、基部、支持体の部分を切断したとき
の炭素系薄膜選択成長領域やカソード電極の部分、基
部、支持体の部分の断面形状が、例えば、１段の階段形
状、２段以上の階段形状、１つの台形、複数の台形の組
合せである例を挙げることができる。ここで、階段形状
とは、略垂直な線分と水平な線分の組合せを意味する。
尚、水平な線分あるいは台形の上辺は、開口部の中心部
に向かってその高さを一定としてもよいし、単調に高く
なってもよいし、単調に高くなる部分と高さが一定の部
分の組合せとしてもよい。
【００３６】本発明の第１の態様若しくは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放
出表示装置においては、絶縁層及びゲート電極上に形成
された第２の絶縁層、並びに、第２の絶縁層上に形成さ
れた収束電極を更に有し、少なくとも第２の絶縁層に
は、開口部に連通した第２の開口部が形成されている構
成とすることができる。収束電極は、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
あって両電極間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプ
の冷陰極電界電子放出表示装置において、電子放出部か
ら放出された電子の軌道の発散を防止するために設けら
れる電極である。放出電子軌道の収束性を高めることに
よって、画素間の光学的クロストークを低減し、以て、
更に画素を微細化しても表示画面の高精細度を図ること
が可能となる。尚、収束電極は、必ずしも各冷陰極電界
電子放出素子毎に個別に設けられていなくてもよく、例
えば２次元マトリクス状に配列された冷陰極電界電子放
出素子の列毎、あるいは行毎に帯状に設けられていても
よい。収束電極を列毎あるいは行毎に帯状に設ける場
合、第２の絶縁層にのみ第２の開口部を形成すればよ
い。これに対して、収束電極を各冷陰極電界電子放出素
子毎に設ける場合には、収束電極と第２の絶縁層の双方
を貫通した第２の開口部を形成する必要がある。
【００３７】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）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、（ｅ）開口
部の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置
されるように、複数の電子放出部をカソード電極上に形
成する工程、を備え、前記工程（ａ）において、工程
（ｄ）にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極の部分の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚く
し、工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、あるいは
又、工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行することを特徴
とする。
【００３８】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）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、（ｅ）開口部の中心部を中心とした同心の開口
部相似図形上に配置されるように、複数の電子放出部を
開口部の底部に露出したカソード電極上に形成する工
程、から成り、前記工程（ｄ）の後、開口部の底部に露
出したカソード電極の部分の厚さを、開口部の中心部に
近い部分ほど厚くすることを特徴とする。
【００３９】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）支持体上に基部を形成する工程と、（ｂ）支持体
及び基部上にカソード電極を形成する工程と、（ｃ）全
面に絶縁層を形成する工程と、（ｄ）絶縁層上にゲート
電極を形成する工程と、（ｅ）少なくとも絶縁層に開口
部を形成する工程、を備え、更に、（ｆ）開口部の中心
部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置されるよ
うに、複数の電子放出部をカソード電極上に形成する工
程、を備え、前記工程（ａ）において、工程（ｅ）にて
開口部を形成する部分に対応する支持体上に基部を形成
し、且つ、基部の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほ
ど厚くし、工程（ｆ）を工程（ｅ）の後に実行し、ある
いは又、工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行することを
特徴とする。
【００４０】尚、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においては、場合によっては、
工程（ｅ）において、底部にカソード電極が露出した開
口部を形成したとき、開口部の底部に位置するカソード
電極の中央部の下に、厚さ一定の基部が設けられていて
もよい。
【００４１】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（ｂ）カソード電極上に基部を形成する工程と、（ｃ）
全面に絶縁層を形成する工程と、（ｄ）絶縁層上にゲー
ト電極を形成する工程と、（ｅ）少なくとも絶縁層に開
口部を形成する工程、を備え、更に、（ｆ）開口部の中
心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置される
ように、複数の電子放出部を基部上に形成する工程、を
備え、前記工程（ｂ）において、工程（ｅ）にて開口部
を形成する部分に対応するカソード電極の部分の上に基
部を形成し、且つ、基部の厚さを、開口部の中心部に近
い部分ほど厚くし、工程（ｆ）を工程（ｅ）の後に実行
し、あるいは又、工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行す
ることを特徴とする。
【００４２】尚、本発明の第４の態様に係る冷陰極電界
電子放出素子の製造方法においては、基部は、場合によ
っては、絶縁層の下のカソード電極上や支持体上に延在
していてもよい。また、工程（ｅ）において、底部に基
部が露出した開口部を形成したとき、カソード電極も露
出する場合もあり得る。この場合には、工程（ｆ）にお
いて、複数の電子放出部が開口部の底部に露出した基部
及びカソード電極上に形成されるが、このような形態
も、本発明の第４の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法に包含される。
【００４３】上記の目的を達成するための本発明の第５
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（ａ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、（ｅ）開口部の底部に露出したカソード電極上
に基部を形成する工程と、（ｆ）開口部の中心部を中心
とした同心の開口部相似図形上に配置されるように、複
数の電子放出部を開口部の底部に形成された基部上に形
成する工程、から成り、前記工程（ｅ）において、基部
の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くすること
を特徴とする。
【００４４】尚、本発明の第５の態様に係る冷陰極電界
電子放出素子の製造方法においては、工程（ｅ）におい
て、開口部の底部に露出したカソード電極の部分の上に
基部を形成したとき、カソード電極も露出する場合もあ
り得る。この場合には、工程（ｆ）において、複数の電
子放出部が開口部の底部に形成され、露出された基部及
びカソード電極上に形成されるが、このような形態も、
本発明の第５の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製
造方法に包含される。
【００４５】上記の目的を達成するための本発明の第６
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）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、（ｅ）開口
部の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置
されるように、複数の電子放出部をカソード電極上に形
成する工程、を備え、前記工程（ａ）に先立ち、工程
（ｄ）にて開口部を形成する部分に対応する支持体の部
分の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くし、工
程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、あるいは又、工程
（ｅ）を工程（ａ）の後に実行することを特徴とする。
【００４６】上記の目的を達成するための本発明の第７
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）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、（ｅ）電子
放出部を形成すべきカソード電極の部分の上に、開口部
の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く
軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あ
るいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよう
な炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、及び、
（ｆ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、工程（ｅ）
を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程（ｆ）を実行
するか、あるいは又、工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実
行し、工程（ｆ）を工程（ｄ）の後に実行するか、ある
いは又、工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、その
後、工程（ｆ）を実行することを特徴とする。
【００４７】上記の目的を達成するための本発明の第８
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）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、（ｅ）開口
部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描
く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、
あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよ
うに、電子放出部を形成すべきカソード電極の部分を加
工する工程、（ｆ）電子放出部を形成すべきカソード電
極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工
程、及び、（ｇ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素
系薄膜選択成長領域の上に形成する工程、を更に備え、
工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程
（ｆ）を実行し、その後、工程（ｇ）を実行するか、あ
るいは又、工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その
後、工程（ｆ）を実行し、工程（ｇ）を工程（ｄ）の後
に実行するか、あるいは又、工程（ｅ）を工程（ａ）の
後に実行し、工程（ｆ）を工程（ｄ）の後に実行し、そ
の後、工程（ｇ）を実行するか、あるいは又、工程
（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、その後、工程（ｆ）
を実行し、次いで、工程（ｇ）を実行することを特徴と
する。
【００４８】上記の目的を達成するための本発明の第９
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（ａ）電子放出部を形成すべき支持体の部分の上に、後
に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断し
たときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇るような基部を形成する工程と、（ｂ）支
持体及び基部上にカソード電極を形成する工程と、
（ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｄ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｅ）少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、（ｆ）基部
の上のカソード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領
域を形成する工程、及び、（ｇ）炭素系薄膜から成る電
子放出部を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工
程、を更に備え、工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行
し、その後、工程（ｇ）を実行するか、あるいは又、工
程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行し、工程（ｇ）を工程
（ｅ）の後に実行するか、あるいは又、工程（ｆ）を工
程（ｅ）の後に実行し、その後、工程（ｇ）を実行する
ことを特徴とする。
【００４９】上記の目的を達成するための本発明の第１
０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）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｃ）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（ｄ）少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、（ｅ）電子放出部
を形成すべきカソード電極の部分の上に、開口部の中心
部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡
が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基
部を形成する工程、（ｆ）基部の上に炭素系薄膜選択成
長領域を形成する工程、及び、（ｇ）炭素系薄膜から成
る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する
工程、を更に備え、工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行
し、その後、工程（ｆ）を実行し、次いで、工程（ｇ）
を実行するか、あるいは又、工程（ｅ）を工程（ａ）の
後に実行し、その後、工程（ｆ）を実行し、工程（ｇ）
を工程（ｄ）の後に実行するか、あるいは又、工程
（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、工程（ｆ）を工程
（ｄ）の後に実行し、その後、工程（ｇ）を実行する
か、あるいは又、工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行
し、その後、工程（ｆ）を実行し、次いで、工程（ｇ）
を実行することを特徴とする。
【００５０】上記の目的を達成するための本発明の第１
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）後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面
で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に
向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部
に向かって階段状に昇るように、電子放出部を形成すべ
き支持体の部分の厚さを加工する工程と、（ｂ）支持体
上にカソード電極を形成する工程と、（ｃ）全面に絶縁
層を形成する工程と、（ｄ）絶縁層上にゲート電極を形
成する工程と、（ｅ）少なくとも絶縁層に開口部を形成
する工程、を備え、更に、（ｆ）電子放出部を形成すべ
きカソード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を
形成する工程、及び、（ｇ）炭素系薄膜から成る電子放
出部を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工程、を
更に備え、工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行し、その
後、工程（ｇ）を実行するか、あるいは又、工程（ｆ）
を工程（ｂ）の後に実行し、工程（ｇ）を工程（ｅ）の
後に実行するか、あるいは又、工程（ｆ）を工程（ｅ）
の後に実行し、その後、工程（ｇ）を実行することを特
徴とする。
【００５１】本発明の第１の態様〜第１１の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子の製造方法（以下、これらを総
称して、本発明の製造方法と呼ぶ場合がある）にあって
は、絶縁層上にゲート電極を形成した後、絶縁層及びゲ
ート電極上に第２の絶縁層を形成し、次いで、第２の絶
縁層上に収束電極を形成する工程を含み、少なくとも絶
縁層に開口部を形成する工程においては、少なくとも第
２の絶縁層に第２の開口部を形成し、更に、第２の開口
部に連通する開口部を少なくとも絶縁層に形成する構成
とすることもできる。
【００５２】ここで、本発明の製造方法において、開口
部を「少なくとも」絶縁層に形成すると表現したのは、
それ以前の工程においてゲート電極に開口部が形成され
ており、ゲート電極に既に形成された開口部の内部にお
いて絶縁層にだけ開口部を形成すればよい場合もあり得
るからである。また、収束電極を形成する場合、第２の
開口部を「少なくとも」第２の絶縁層に形成すると表現
したのは、それ以前の工程において収束電極に開口部が
形成されており、収束電極に既に形成された開口部の内
部において第２の絶縁層にだけ第２の開口部を形成すれ
ばよい場合もあり得るからである。絶縁層や第２の絶縁
層に開口部を形成する方法として、例えば、エッチング
用マスクを用いた、等方性エッチング、異方性エッチン
グ、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せを例
示することができる。エッチングは、ドライエッチング
法あるいはウェットエッチング法から適宜選択して行え
ばよい。
【００５３】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、電子放出素子は、電子照射面あるいはアノード電極
に対向して配置され、各電子放出部は、長軸と短軸とを
有する複数の導電性粒子から成り、導電性粒子の長軸
は、電子照射面あるいはアノード電極と交叉する方向に
配されている構成とすることができる。尚、「電子照射
面あるいはアノード電極と交叉する方向」とは、電子照
射面あるいはアノード電極と垂直に交叉する方向であっ
てもよいし、あるいは、電子照射面あるいはアノード電
極（更には蛍光体層）に電子が衝突し得る限りにおい
て、電子照射面あるいはアノード電極と斜めに交叉する
方向であってもよい。本発明の第１の態様〜第６の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法にあっても、
電子放出素子は、長軸と短軸とを有する複数の導電性粒
子から成ることが望ましい。導電性粒子の形状は、電子
放出部の表層部における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限りにおいて特に限定され
ないが、即ち、長軸と短軸とを有している限りにおいて
特に限定されないが、針状粒子、及び、平坦面を有する
板状粒子を典型例として挙げることができる。尚、平坦
面には凹凸があってもよい。針状粒子の場合、長軸をそ
の長手方向に平行と規定し、短軸を長手方向に垂直であ
ると規定する。また、平坦面を有する板状粒子の場合、
長軸を平坦面に平行であると規定し、短軸を平坦面に垂
直であると規定する。導電性粒子の長軸が電子照射面あ
るいはアノード電極と交叉する方向に配されていると
は、より具体的には、針状粒子については針先に相当す
る先鋭部、板状粒子については粒子の厚さに相当する幅
を有する側面が電子照射面あるいはアノード電極の方を
向いていることを意味する。これらの先鋭部や側面には
電界が集中し易いために、電子放出部において高い電子
放出効率を得ることができる。従って、冷陰極電界電子
放出表示装置については、低消費電力と高輝度表示を達
成することができる。
【００５４】導電性粒子として、黒鉛等の炭素系材料の
粒子；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）等の高融点金属の粒子；ＩＴＯ（インジウム
・錫酸化物）等の透明導電材料の粒子；鉄（Ｆｅ）及び
その合金（例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金）
の粒子；フェライトの粒子；フェライト粒子に鉄を被着
させた粒子を挙げることができるが、中でも、炭素系材
料の粒子を使用することが好ましい。炭素系材料とし
て、グラファイト、アモルファスカーボン、ＤＬＣ（ダ
イヤモンドライクカーボン）を挙げることができる。中
でもグラファイトは、バインダと併用されなくても、フ
ァンデルワールス力によって電子放出部の所定の形状を
維持することが可能である。
【００５５】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。寸法や形状の異なる導電性粒子を混合して
使用することもできる。一例として、円形の開口部の直
径を概ね１〜２０μｍとし、導電性粒子として炭素系材
料粒子を使用した場合、炭素系材料粒子の粒径（長軸の
長さ）は概ね０．１μｍ〜１μｍの範囲とすることが好
ましい。更には、炭素系材料から成る導電性粒子として
は、グラファイトから成る平均直径（長軸の長さ）０．
５μｍ、平均厚さ（短軸の長さ）０．０２μｍの板状粒
子を典型的に用いることができる。炭素系材料粒子の粒
径をかかる範囲に選択することにより、電子放出部の縁
部に十分に高い機械的強度が備わり、且つ、カソード電
極に対する電子放出部の密着性が良好となる。あるいは
又、導電性粒子は平坦面を有する板状粒子であることが
好ましい。
【００５６】また、導電性粒子が板状粒子である場合、
平坦面の面積（Ｓ）の平方根［Ｓ1/ 2］を厚さ（ｔ）で
除して求められる導電性粒子のアスペクト比［Ｓ1/2／
ｔ］の平均値が５以上、より好ましくは１０以上である
ことが望ましい。更には、導電性粒子の平坦面の外形形
状は略円形であり、平坦面の面積（Ｓ）の平方根（Ｓ1/
2）の平均値（以下、面積の平方根と称する）が４．４
μｍ以下であることが好ましい。面積の平方根が４．４
μｍ以下であることは、仮に全ての導電性粒子の外形形
状を円形と仮定すると、その平均直径が約５μｍである
ことに相当する。面積の平方根は、２．７μｍ（平均直
径約３μｍに相当）以下であることがより好ましい。更
に、後述する電子放出部形成層の厚さ均一性や電子放出
部の形状均一性を考慮すると、面積の平方根が０．０９
μｍ（平均直径約０．１μｍに相当）以下の導電性粒子
が導電性粒子の全体重量の４０〜９５％を占めているこ
とが好適であり、面積の平方根が０．０４〜０．０７μ
ｍ（平均直径約０．０５〜０．０８μｍに相当）である
ことが特に好ましい。尚、導電性粒子の外形形状が円形
である場合の粒子径（ストークス径）及び粒度分布は、
遠心沈降光透過型粒度分布測定装置を用いた測定から求
めることができる。
【００５７】導電性粒子の面積の平方根やアスペクト比
は、実用的な冷陰極電界電子放出表示装置の設計上の要
請に基づいている。いま、冷陰極電界電子放出素子の電
子放出部の先端部の曲率半径をρ（ｃｍ）とし、電子放
出部の先端部の電界強度をＥ（ボルト／ｃｍ）とし、電
子放出部の先端の電位をＶ（ボルト）とすると、下記の
式（１）が成り立つ。
【００５８】Ｅ＝Ｖ／５ρ （１）
【００５９】ここで、電子放出部の先端の電位Ｖが電子
放出の閾値電圧Ｖthである場合を考える。電子放出部に
は、カソード電極を通じて例えばカソード電極制御回路
から電圧が印加されるが、この電圧は、カソード電極制
御回路を構成するトランジスタの性能とコストとの兼合
いから数十〜百ボルトのオーダーであることが望まし
い。閾値電圧Ｖthに対応する閾値電界Ｅthは、電子放出
部の構成材料によって決まり、構成材料が金属である場
合には一般に１０7（ボルト／ｃｍ）程度、構成材料が
炭素系材料である場合には一般に１０6（ボルト／ｃ
ｍ）程度である。例えば、閾値電圧Ｖth＝１０（ボル
ト）、閾値電界Ｅth＝１０6（ボルト／ｃｍ）とする
と、上式より、ρ＝２×１０-6（ｃｍ）（＝０．０２μ
ｍ）となる。この値が、導電性粒子の先端部の寸法のオ
ーダーである。この先端部の寸法は、導電性粒子が板状
粒子である場合、板状粒子の厚さ（短軸の長さ）に相当
する。
【００６０】一方、板状粒子の面積の平方根は電子放出
部の寸法に依存し、電子放出部の寸法は冷陰極電界電子
放出表示装置の表示画面寸法と画素数とに依存して決定
される。例えば、高解像度を有する所謂ＸＧＡ（eXtend
ed Graphics Array）規格に基づく対角寸法１７〜２０
インチのコンピュータ用ディスプレイでは、画素数は１
０２４×７６８である。単色表示装置の１画素分（カラ
ー表示装置では１サブピクセル分）に相当する領域の寸
法は、カソード電極とゲート電極の射影像が互いに直交
する領域（電子放出領域）の寸法で表され、カソード電
極幅を６０μｍ、ゲート電極幅を１００μｍとすると、
電子放出領域の寸法は、例えば６０μｍ×１００μｍで
ある。冷陰極電界電子放出素子は、各電子放出領域に数
個〜数百個形成されるので、１つの冷陰極電界電子放出
素子の寸法は数μｍ〜１０μｍのオーダーとなる。この
程度の寸法の冷陰極電界電子放出素子を精度良く形成す
るためには、電子放出部を構成する板状粒子の直径（長
軸の長さ）を０．１μｍ〜０．５μｍ程度とすることが
好ましい。先に、電子放出部の曲率半径として見積もっ
た板状粒子の厚さが０．０２μｍであることから、板状
粒子のアスペクト比は５〜２５となる。これが、導電性
粒子のアスペクト比の平均値を５以上、好ましくは１０
以上とすることの根拠である。
【００６１】本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、あるいは又、本発明の第１の態様〜第６の態様に係
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法において、各電子
放出部を複数の導電性粒子から構成することによって、
電子放出部の表面は、導電性粒子の粒径や形状に応じた
突起が生じた状態となり得る。カソード電極とゲート電
極との間に所定の電位差を与えた場合に開口部内に形成
される電界の強度は、突起の近傍で大きくなるため、最
も理想的には、導電性粒子の露出部分から個々に電子が
放出され得る。つまり、電子放出部１つにつき先端部の
１カ所からしか電子が放出されない従来のスピント型冷
陰極電界電子放出素子の電子放出部と異なり、各電子放
出部を複数の導電性粒子から構成することによって、各
電子放出部の表面の複数箇所から電子が放出され得る。
従って、個々の冷陰極電界電子放出素子を著しく微細化
したり、冷陰極電界電子放出素子の存在密度を著しく高
めたりすることなく、ゲート電圧に対する放出電子電流
の値を容易に増大させることができる。即ち、電子放出
効率を高めることができる。
【００６２】あるいは又、本発明の第１の態様〜第６の
態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法にあって
は、電子放出部を開口部の底部に形成する工程は、所謂
リフトオフ・プロセスから構成することができる。即
ち、最上層及び開口部の側壁面、並びに、開口部の底部
の電子放出部を形成しない領域を剥離層で被覆した後、
全面に電子放出部形成層を形成し、次いで、剥離層を、
剥離層上の電子放出部形成層の部分と共に除去すること
によって、電子放出部を開口部の底部に形成することが
できる。ここで「最上層」とは、ゲート電極及び絶縁層
を指し、あるいは又、収束電極及び第２の絶縁層を指
す。
【００６３】剥離層の構成材料として、半導体装置の製
造分野で通常使用されているフォトレジスト材料のよう
な有機高分子材料を例示することができる。剥離層は、
例えば、開口部の形成が終了した後、薄いフォトレジス
ト層をスピンコート法やブレード塗布法により全面に形
成し、開口部の底部のカソード電極上あるいは基部上の
フォトレジスト層を選択的に除去することにより形成す
ることができる。開口部の底部のカソード電極上及び／
又は基部上のフォトレジスト層を選択的に除去したと
き、除去部分は、開口部の中心部を中心とした同心の開
口部相似図形上に配置されている必要がある。電子放出
部形成層は、剥離層上と、開口部の底面に露出したカソ
ード電極上及び／又は基部上に形成される。後述する導
電性組成物が適当な粘度、表面張力を有する液体である
場合、例えばスピンコート法によって電子放出部形成層
を形成することができる。例えば、開口部の平面形状が
円形であれば、開口部の中心部に位置する電子放出部の
形状は、王冠（クラウン）状となる。また、開口部の中
心部に位置する電子放出部以外の、開口部の中心部を中
心とした同心の開口部相似図形上に配置された電子放出
部の形状は、連続した、あるいは、不連続の環状（リン
グ状）となる。フォトレジスト層の除去部分内に位置す
る電子放出部形成層は、その頂面が凹状態となっている
ことが好ましい。電子放出部形成層をこのような形状と
することによって、最終的に得られる電子放出部の電子
放出端部が鋭い形状となり、効果的に電子を放出するこ
とができる。即ち、王冠状あるいは環状の電子放出部
は、急峻に切り立った縁部を有する状態となるが故に、
この縁部に多数の導電性粒子が露出し、効率良い電子放
出を期待することができる。尚、電子放出部形成層中に
おいて、或る程度の形状均一性を有する導電性粒子が特
定の方向に配向する傾向を示す場合には、電子放出部の
表面に露出した導電性粒子の部分の形状や突出方向を或
る程度揃えることが可能である。
【００６４】電子放出部形成層は、例えば、前述の導電
性粒子とバインダから成る導電性組成物に基づき形成す
ることができる。尚、導電性組成物には、後の工程で何
も処理を加えられず、従って、何ら組成変化や構造変化
を起こさないまま電子放出部を構成するタイプもあり得
るが、多くのタイプでは、例えば熱処理を行うことによ
り、バインダが架橋や重合、あるいは一部分解等の変化
を起こして電子放出部が形成される。バインダとして
は、ガラスや汎用樹脂を使用することができる。ガラス
は、水ガラスであってもよい。汎用樹脂としては、塩化
ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、セ
ルロースエステル樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂
や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等
の熱硬化性樹脂を例示することができる。熱処理の温度
は、導電性組成物に含まれるバインダの種類に応じて、
適宜、決定すればよい。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
ソード電極や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のな
いように、不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。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。
【００６５】導電性組成物の構成成分である分散媒は、
水ガラスのように分散媒を兼ね得るバインダであっても
よいし、水であってもよいし、あるいは、アルコール
系、エーテル系、ケトン系、エステル系、炭化水素系等
の有機溶媒であってもよい。即ち、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せることによって、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）Ｋ１４０
８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、剥離層との親和性、開口部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。あるいは又、Ｋ2Ｏを主成分と
する水ガラスを用いることもできる。
【００６６】バインダは一般に導電性に劣るので、導電
性組成物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炭素系材
料粒子を分散させて成る導電性組成物を例にとると、導
電性組成物の全重量に占める炭素系材料粒子の割合は、
電子放出部の電気抵抗値、導電性組成物の粘度、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。炭素系材料粒子
の割合をかかる範囲内に選択することにより、形成され
る電子放出部の電気抵抗値を十分に下げると共に、炭素
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、導電性粒子として炭素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、アルミナ粒子の含量に応
じて炭素系材料粒子の割合を高めることが好ましく、６
０重量％以上とすることが特に好ましい。尚、導電性組
成物には、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
分散させて成る導電性組成物を用いてもよい。尚、電子
放出部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。
【００６７】尚、カーボン粒子を用いた（具体的には、
カーボン粒子を分散させたアンモニア溶液を電解液とし
て用いた）電気泳動法に基づき、電子放出部形成層を形
成することもできるし、感光性ペースト法やスクリーン
印刷法にて電子放出部形成層を形成することもできる。
【００６８】あるいは又、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冷陰極電界電子放出表示
装置、若しくは、本発明の第７の態様〜第１１の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法においては、炭
素系薄膜選択成長領域の上に炭素系薄膜から成る複数の
電子放出部が形成される。ここで、炭素系薄膜は、結晶
性を有するグラファイトから構成されていることが好ま
しい。結晶性を有するグラファイトは、ｓｐ2結合を有
するグラファイトから構成されており、１層のカーボン
グラファイトシートが巻かれた構造を有する単層カーボ
ンナノチューブ、あるいは、２層以上のカーボングラフ
ァイトシートが巻かれた構造を有する所謂カーボンナノ
チューブである。あるいは又、カーボングラファイトシ
ートが重なったカーボンナノファイバーや、カーボンナ
ノチューブあるいはカーボンナノファイバーの周囲にア
モルファスカーボンが堆積（付着）したものから構成さ
れている。ｓｐ2結合を有する炭素原子は、通常、６個
の炭素原子から六員環を構成し、これらの六員環の集ま
りがカーボングラファイトシートを構成する。このカー
ボングラファイトシートが巻かれたチューブ構造を有す
るものがカーボンナノチューブである。一方、カーボン
グラファイトシートが巻かれておらず、カーボングラフ
ァイトのフラグメントが重なってファイバー状になった
ものが、カーボンナノファイバーである。場合によって
は、円錐状の形状をも有し得る。電子放出部がどのよう
な構造になるかは、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にお
ける形成条件や炭素系薄膜選択成長領域を構成する材料
等に依存する。電子放出部は、巨視的には炭素系薄膜か
ら構成されているが、微視的には、１つの炭素系薄膜選
択成長領域に、カーボンナノチューブから構成された複
数の電子放出部、カーボンナノファイバーから構成され
た複数の電子放出部、あるいは又、円錐状の形状を有す
る複数の電子放出部が形成されている。尚、電子放出部
は、炭素系薄膜選択成長領域の上に選択的に形成され、
ゲート電極やカソード電極上に形成されることはない。
【００６９】炭素系薄膜選択成長領域を構成する材料と
して、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、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（Ｔ
ａ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛
（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐ
ｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）、マンガン（Ｍｎ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）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、あるいは、これらの元素を含む
金属化合物又は合金を挙げることができる。更には、上
記に挙げた金属以外でも、電子放出部を形成（合成）す
るときの雰囲気中で触媒作用を有する金属や金属化合
物、合金を用いることができる。
【００７０】炭素系薄膜選択成長領域の形成方法とし
て、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、化学的気相成長法
（ＣＶＤ法）、電解メッキ法や無電解メッキ法を含むメ
ッキ法を挙げることができる。ここで、ＰＶＤ法とし
て、 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、 プラズマ蒸着法、 ２極スパッタ法、直流スパッタ法、直流マグネトロ
ンスパッタ法、高周波スパッタ法、マグネトロンスパッ
タ法、イオンビームスパッタ法、バイアススパッタ法等
の各種スパッタ法、 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。
【００７１】あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を形
成する方法として、例えば、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき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
炭素系薄膜選択成長領域を形成すべき領域の表面に形成
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、炭素系薄膜選択成長領域を形
成する方法として、例えば、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき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係る領域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、炭素系薄膜選択成長領域（一種の金属粒子の集まり
である）を係る領域に形成す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
成る層を炭素系薄膜選択成長領域を形成すべき領域の表
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、炭素
系薄膜選択成長領域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、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき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。
【００７２】あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を有
機金属化合物薄膜から構成することもできる。この場
合、有機金属化合物薄膜は、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓ
ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、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。有機金属化合物
薄膜から成る炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
は、有機金属化合物溶液から成る層を炭素系薄膜選択成
長領域を形成すべき領域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炭素系薄膜選択成長領域
を形成すべき領域の上に堆積させる工程から構成するこ
とができる。
【００７３】炭素系薄膜選択成長領域の上に炭素系薄膜
から成る電子放出部を化学的気相成長法（ＣＶＤ法）に
基づき選択的に形成することが好ましい。ＣＶＤ法にお
ける原料ガスとして、炭化水素系ガスと水素ガスの組合
せを用いることが好ましい。ここで、炭化水素系ガスと
して、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン
（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）、エチレン（Ｃ
2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）等の炭化水素系ガスやこ
れらの混合ガス、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、ナフタレン等を気化し
たガスを挙げることができる。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）やアルゴン（Ａｒ）等の希釈用ガスを混合して
もよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合
してもよい。また、炭化水素系ガスと水素ガスの組合せ
を用いる場合、炭化水素系ガスと水素ガスの全流量に対
する炭化水素系ガスの流量を１％乃至５０％、好ましく
は５％乃至５０％とすることが望ましい。ここで、水素
ガスは、形成された炭素系薄膜を構成する結晶粒子の
内、結晶性の良くない結晶粒子を除去（一種のエッチン
グ）する役割を果たす。
【００７４】このＣＶＤ法にあっては、支持体にバイア
ス電圧を印加した状態で、プラズマ密度が１０16ｍ
-3（１０7ｍｍ-3）以上、好ましくは１０17ｍ-3（１０8
ｍｍ-3）以上、一層好ましくは１０19ｍ-3（１０10ｍｍ
-3）以上の条件のプラズマＣＶＤ法に基づくことが、電
子放出部形成に用いる原料ガスの解離度を高くし、電子
放出部を確実に形成するといった観点から好ましい。あ
るいは又、電子放出部を形成するためのＣＶＤ法は、支
持体にバイアス電圧を印加した状態で、電子温度が１乃
至１５ｅＶ、好ましくは５ｅＶ乃至１５ｅＶ、イオン電
流密度が、０．１ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ／ｃｍ2、好
ましくは５ｍＡ／ｃｍ2乃至３０ｍＡ／ｃｍ2の条件のプ
ラズマＣＶＤ法に基づくことが、電子放出部形成に用い
る原料ガスの解離度を高くし、電子放出部を確実に形成
するといった観点から好ましい。そして、これらの場
合、プラズマＣＶＤ法として、マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法、トランス結合型プラズマＣＶＤ法、誘導結合型プ
ラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶ
Ｄ法、ヘリコン波プラズマＣＶＤ法、容量結合型プラズ
マＣＶＤ法、平行平板型ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法を
挙げることができる。あるいは又、ホットフィラメント
ＣＶＤ法を採用してもよい。場合によっては、熱ＣＶＤ
法を採用してもよい。尚、電子放出部を形成する工程に
おける支持体加熱温度を、６００゜Ｃ以下、好ましくは
５００゜Ｃ以下、更に好ましくは４００゜Ｃ以下、一層
好ましくは３００゜Ｃ以下とすることが望ましい。支持
体加熱温度の下限は、電子放出部を形成し得る温度とす
ればよい。
【００７５】本発明において、カソード電極は、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
の高融点金属や、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）と
いった金属、Ａｌ−Ｎｄ、Ｍｏ−Ｔａといったこれらの
高融点金属や金属の合金、これらの高融点金属や金属の
化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳ
ｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）、炭素系
材料、あるいはＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）等の透
明導電材料を用いて形成することができる。また、ゲー
ト電極や収束電極は、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅
（Ｃｕ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム等の金属層又はこ
れらの金属元素を含む合金層（例えば、Ａｌ−Ｎｄ、Ｍ
ｏ−Ｔａ）、あるいは化合物層（例えばＴｉＮ等の窒化
物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等の
シリサイド）、不純物を含有するシリコン等の半導体
層、炭素系材料、あるいはＩＴＯ（インジウム・錫酸化
物）等の透明導電材料を用いて形成することができる。
【００７６】尚、炭素系薄膜を形成する場合、カソード
電極、ゲート電極及び収束電極を構成する材料と、炭素
系薄膜選択成長領域を構成する材料とは、カソード電
極、ゲート電極及び収束電極上に電子放出部を形成させ
ないといった観点から、異なる材料であることが好まし
い。あるいは又、ＣＶＤ法にて電子放出部を形成すると
きのＣＶＤ条件において炭素系薄膜が形成されないよう
な材料からカソード電極、ゲート電極及び収束電極を形
成すればよい。
【００７７】炭素系薄膜選択成長領域の上における電子
放出部の選択成長を一層確実なものとするために、炭素
系薄膜選択成長領域の表面の酸化物（所謂、自然酸化
膜）を除去してもよい。酸化物の除去を、例えば、水素
ガス雰囲気やアンモニア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。
【００７８】本発明の第１の態様若しくは第２の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置において、アノードパ
ネルの構成としては、 有効領域（即ち、表示画面として機能する領域）内の
基板上の全面にアノード電極が形成され、アノード電極
上に所定のパターンを有する蛍光体層が設けられている
構成、 有効領域内の基板上に所定のパターンを有する蛍光体
層が設けられ、蛍光体層及び基板上に全面的にメタルバ
ック膜を兼ねたアノード電極が設けられている構成、を
挙げることができる。尚、の構成において、蛍光体層
の上に、アノード電極と電気的に接続された所謂メタル
バック膜を形成してもよい。また、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。
【００７９】アノード電極は、冷陰極電界電子放出表示
装置の構成に依存して、有効領域を１枚のシート状の導
電材料で被覆した形式のアノード電極としてもよいし、
１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素
に対応するアノード電極ユニットが集合した形式のアノ
ード電極としてもよいし、ストライプ状のアノード電極
としてもよい。
【００８０】また、本発明の第１の態様若しくは第２の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノー
ド電極の構成材料は、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
（基板が画像表示部に相当する）の場合であって、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（支持体が画像表
示部に相当する）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
ている場合には、ＩＴＯの他、カソード電極やゲート電
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。
【００８１】カソード電極、ゲート電極、アノード電極
の形成には、構成材料に応じて、ＣＶＤ法、蒸着法、塗
布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知の
プロセスを適用することができる。ＣＶＤ法、蒸着法、
塗布法及びスパッタリング法では、カソード電極やゲー
ト電極を構成する材料層が全面に亘って成膜されるが、
カソード電極やゲート電極のパターニングはリフトオフ
・プロセスにより行ってもよいし、フォトリソグラフィ
技術とエッチング技術により行ってもよい。スクリーン
印刷法等の印刷法では、カソード電極やゲート電極の最
終的なパターンを、単一工程で得ることができ、特にゲ
ート電極に関しては、寸法精度に裕度があれば、初めか
ら開口部を有するゲート電極を形成することもできる。
本発明の製造方法における開口部の形成に関し、開口部
を「少なくとも」絶縁層に形成すると表現しているの
は、上述のようにスクリーン印刷法により開口部も同時
に形成する場合もあることから、ゲート電極への開口部
の形成が必ずしも必要ではないからである。
【００８２】絶縁層や第２の絶縁層は、ＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯＮ、ガラス・ペースト硬化物を単独で用いる
か、あるいは適宜積層して形成することができる。絶縁
層と第２の絶縁層との構成材料は、同じであっても、互
いに異なっていてもよい。絶縁層の形成には、構成する
材料に応じて、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。
【００８３】支持体とカソード電極との間に基部を形成
する場合、基部は、導電材料、絶縁材料（例えば、Ｓｉ
Ｏ2やＳｉＮ、ＳｉＯＮといった絶縁材料）のいずれか
ら形成されていてもよい。一方、カソード電極上に基部
を形成する場合、基部は、導電材料から形成されている
必要がある。尚、後者の場合、基部を、高抵抗材料から
構成することもできる。これによって、冷陰極電界電子
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。高抵抗材料として、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（ＲｕＯ
2）、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、抵抗値は、概ね１×１０5〜
１×１０7Ω、好ましくは数ＭΩとすればよい。基部の
形成方法として、スパッタ法やＣＶＤ法とエッチング法
の組合せや、スクリーン印刷法、リフトオフ法を例示す
ることができる。
【００８４】あるいは又、カソード電極の構造を、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系薄
膜選択成長領域を形成する。あるいは又、カソード電極
を、導電材料層と導電材料層上に形成された抵抗体層の
２層構成とすることもできる。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。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。
【００８５】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。
【００８６】アノード電極が形成される基板として、ガ
ラス基板、表面に絶縁層が形成されたガラス基板、石英
基板、表面に絶縁層が形成された石英基板を例示するこ
とができるが、中でも、ガラス基板、表面に絶縁膜が形
成されたガラス基板を用いることが、製造コスト低減と
いった観点から好ましい。また、カソード電極が形成さ
れる支持体は、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、表面に絶縁層が形成され
たガラス基板、石英基板、表面に絶縁層が形成された石
英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を例示す
ることができるが、中でも、ガラス基板、表面に絶縁膜
が形成されたガラス基板を用いることが、製造コスト低
減といった観点から好ましい。尚、基板と支持体とを、
同じ材料から構成してもよいし、異なる材料から構成し
てもよい。
【００８７】アノード電極及び蛍光体層が形成された基
板（アノードパネル）と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体（カソードパネル）とを周縁部において
接着して表示装置を製造する際、周縁部はフリットガラ
スや低融点金属材料によって接着されていてもよいし、
あるいは枠体を介して接着されていてもよい。接着後の
基板と支持体とに挟まれた空間は、おおよそ１０-2Ｐａ
のオーダー、あるいはそれ以上（即ち、より低圧）の真
空度に維持される。枠体を用いる場合の枠体と基板との
間の接着や、枠体と支持体との間の接着は、フリットガ
ラスや低融点金属材料を用いて行うことができる。上記
低融点金属材料の「低融点」とは、概ね４００°Ｃの温
度範囲を指す、低融点金属材料として、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；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ
94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ97.5Ａ
ｇ1.5Ｓｎ1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温
はんだ；Ｚｎ95Ａｌ5（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（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。かかる低融点金属材料はフリットガラ
スに比べて脱ガスを生じ難いため、枠体と支持体と基板
に囲まれた空間の真空度を長期間に亘り維持し、以て、
表示装置の長寿命化を図る上で好適である。
【００８８】基板と支持体と枠体の三者を接合する際に
は、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残りと枠体とを接合し
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、接合と同時に真空層となる。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、真空層を形成するこ
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。
【００８９】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、
表示画面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、フリットガラスを用いて接合さ
れ、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封
じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので好適であ
る。
【００９０】本発明においては、ゲート電極の外形形状
をストライプ状とし、カソード電極の外形形状をストラ
イプ状とすることが好ましく、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
ていることが望ましい。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、構造の簡素化といった観点から一層好
ましい。尚、ストライプ状のカソード電極とストライプ
状のゲート電極の射影像が重複する重複領域（電子放出
領域であり、１画素分の領域あるいは１サブピクセル分
の領域に相当する）に複数の冷陰極電界電子放出素子が
設けられており、かかる重複領域（ゲート電極／カソー
ド電極重複領域）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。カソード電極に相対的に
負の電圧を印加し、ゲート電極に相対的に正の電圧を印
加し、アノード電極にゲート電極より更に高い正の電圧
を印加する。列選択されたカソード電極と行選択された
ゲート電極（あるいは、行選択されたカソード電極と列
選択されたゲート電極）とのゲート電極／カソード電極
重複領域に位置する複数の電子放出部から選択的に真空
空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電極に引
き付けられてアノードパネルを構成する蛍光体層に衝突
し、蛍光体層を励起、発光させる。
【００９１】
【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。
【００９２】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第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）、かかる電界放出素子を組み込
んだ冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と略
称する）、及び、かかる電界放出素子を製造するため
の、本発明の第１の態様に係る電界放出素子の製造方法
に関する。実施の形態１の電界放出素子の模式的な一部
端面図を図１の（Ａ）に示し、模式的な部分的平面図を
図１の（Ｂ）に示し、実施の形態１の電界放出素子の一
部を切り欠いた模式的な斜視図を図２に示す。更に、実
施の形態１の表示装置の模式的な一部端面図を図３に示
し、表示装置を分解した模式的な部分斜視図を図４に示
す。尚、図１の（Ｂ）においては、電界放出素子の各構
成要素を明確にするために、各構成要素に斜線を付し
た。
【００９３】実施の形態１の電界放出素子は、（Ａ）支
持体１０上に形成されたカソード電極１１、（Ｂ）支持
体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１
２、（Ｃ）絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３、
（Ｄ）ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成された開口
部１４、並びに、（Ｅ）開口部１４の底部に位置するカ
ソード電極１１の部分の上に形成された複数（実施の形
態１においては２つ）の電子放出部１５Ａ，１５Ｂを有
する。そして、複数の電子放出部１５Ａ，１５Ｂは、開
口部１４の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上
に配置され、各電子放出部１５Ａ，１５Ｂの電子放出端
部１５ａ，１５ｂの高さは、平坦な支持体１０の表面を
基準としたとき、開口部１４の中心部に近い位置に配置
された電子放出部ほど高い。
【００９４】尚、実施の形態１においては、開口部平面
形状は円形であり、開口部相似図形も開口部平面形状と
相似の円形である。また、開口部の中心部に位置する電
子放出部１５Ａの形状は、直径約３μｍの王冠（クラウ
ン）状であり、開口部の中心部を中心とした同心の開口
部相似図形上に配置された電子放出部１５Ｂの形状は、
内径１０μｍ、外径１６μｍ、幅３μｍの連続した環状
（リング状）である。
【００９５】そして、実施の形態１においては、開口部
１４の底部に位置するカソード電極１１の部分の厚さ
は、開口部１４の中心部に近い部分ほど厚い。尚、この
カソード電極１１の厚さの厚い部分を隆起部１１Ａと呼
ぶ。実施の形態１においては、隆起部１１Ａを支持体１
０に対して垂直な仮想平面で切断したときの隆起部１１
Ａの断面形状を、台形とした。
【００９６】実施の形態１の表示装置は、カソードパネ
ルＣＰとアノードパネルＡＰとが真空層を挟んで対向し
た構造を有する。カソード電極１１とゲート電極１３と
は、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各
々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射
影像が重複する部分に相当する領域（１画素分の領域に
相当し、電子放出領域である）に、通常、複数の電界放
出素子が配列されている。更に、かかる電子放出領域
が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示画面と
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。
【００９７】カソードパネルＣＰには、複数の電界放出
素子が形成されている。一方、アノードパネルＡＰは、
基板２０と、基板２０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２１（ストライプ状あるいは
マトリックス状に形成された赤色発光蛍光体層２１Ｒ，
緑色発光蛍光体層２１Ｇ，青色発光蛍光体層２１Ｂ）
と、蛍光体層２１を被覆したアノード電極２２（アルミ
ニウム薄膜から成る）から構成されている。１画素は、
カソードパネルＣＰ側のカソード電極１１とゲート電極
１３との重複領域に所定数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２１及びアノード電極２２（電
子照射面に相当する）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。蛍光体層と蛍光体層との
間には、所謂ブラックマトリックスが形成されていても
よい。
【００９８】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２１とが対向するように
配置し、周縁部において枠体（図示せず）を介して接合
することによって、表示装置を作製することができる。
有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形
成された無効領域には、真空排気用の貫通孔（図示せ
ず）が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封
じ切られたチップ管（図示せず）が接続されている。即
ち、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体と
によって囲まれた空間は真空となっている。
【００９９】カソード電極１１には相対的な負電圧がカ
ソード電極制御回路（図示せず）から印加され、ゲート
電極１３には相対的な正電圧がゲート電極制御回路（図
示せず）から印加され、アノード電極２２にはゲート電
極１３よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路
（図示せず）から印加される。かかる表示装置において
表示を行う場合、例えば、カソード電極１１にカソード
電極制御回路からビデオ信号を入力し、ゲート電極１３
にゲート電極制御回路から制御信号を入力する。カソー
ド電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加した際
に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放
出部１５Ａ，１５Ｂから電子が放出され、この電子がア
ノード電極２２に引き付けられ、蛍光体層２１に衝突す
る。その結果、蛍光体層２１が励起されて発光し、所望
の画像を得ることができる。
【０１００】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図５及び図６を参照して、実施の形態１の電界放出素
子及び表示装置の製造方法を説明する。
【０１０１】［工程−１００］先ず、支持体１０上にカ
ソード電極１１を形成する。このとき、後の工程にて開
口部を形成する部分に対応するカソード電極１１の部分
の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くする。具
体的には、例えばガラス基板から成る支持体１０上に、
例えばクロム（Ｃｒ）から成るカソード電極用導電材料
層１１’をスパッタリング法にて形成する。次いで、後
の工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極１１の部分の中央部にマスク層３１を形成する（図５
の（Ａ）参照）。マスク層３１の形成は、レジスト材料
を用いたフォトリソグラフィ技術によって行うことがで
きる。
【０１０２】その後、マスク層３１をエッチング用マス
クとして用いて、カソード電極用導電材料層１１’を反
応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に基づきエッチン
グする。エッチング条件を最適化することによって、後
の工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極１１の部分の中央部に隆起部１１Ａを形成することが
できる。その後、マスク層３１を除去し、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術に基づきカソード電極用
導電材料層１１’をストライプ状に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を形成す
ることができる（図５の（Ｂ）参照）。尚、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。
【０１０３】［工程−１１０］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。但し、絶縁層１２の厚さ
は、このような値に限定するものではない。
【０１０４】［工程−１２０］その後、絶縁層１２上に
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
ゲート電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成し
た後、ゲート電極用導電材料層上にパターニングされた
エッチング用マスク（図示せず）を形成し、かかるエッ
チング用マスクを用いてゲート電極用導電材料層をエッ
チングして、ゲート電極用導電材料層をストライプ状に
パターニングした後、エッチング用マスクを除去する。
次いで、ゲート電極用導電材料層及び絶縁層１２上にパ
ターニングされたエッチング用マスク（図示せず）を形
成し、かかるエッチング用マスクを用いてゲート電極用
導電材料層をエッチングし、更に、絶縁層１２をエッチ
ングする。これによって、絶縁層１２上に、ストライプ
状のゲート電極１３を得ることができ、更には、ゲート
電極１３及び絶縁層１２を貫通した開口部１４（平面形
状は円形）を得ることができる（図５の（Ｃ）参照）。
開口部１４の底部にはカソード電極１１（より具体的に
は、隆起部１１Ａ）が露出している。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。尚、開口部１
４の直径を約２０μｍとした。
【０１０５】［工程−１３０］次に、開口部１４の中心
部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置されるよ
うに、複数（実施の形態１においては２つ）の電子放出
部１５Ａ，１５Ｂを開口部１４の底部に露出したカソー
ド電極１１上（より具体的には、隆起部１１Ａ上）に形
成する。具体的には、例えば、ノボラックタイプのポジ
型フォトレジスト層３２’をスピンコート法により全面
に形成した後（図６の（Ａ）参照）、露光用マスク及び
露光光を用いて、開口部１４の底部のカソード電極１１
上のフォトレジスト層３２’を選択的に露光し、次い
で、フォトレジスト層３２’をアルカリ現像液を用いて
現像することによって、開口部１４の底部のカソード電
極１１上のフォトレジスト層３２’を選択的に除去す
る。こうして、最上層（絶縁層１２及びゲート電極１
３）及び開口部１４の側壁面、並びに、開口部１４の底
部の電子放出部を形成しない領域を剥離層３２で被覆す
ることができる（図６の（Ｂ）参照）。尚、開口部１４
の底部の電子放出部を形成すべき領域を、参照番号３２
Ａ，３２Ｂで示すが、領域３２Ａの平面形状は、直径約
３μｍの円形であり、領域３２Ｂの平面形状は、内径１
０μｍ、外径１６μｍ、幅３μｍの連続した環状（リン
グ状）である。
【０１０６】［工程−１４０］次いで、全面に電子放出
部形成層３３を形成する。具体的には、グラファイトか
ら成る平均直径０．５μｍ、平均厚さ０．０２μｍの板
状の導電性粒子と、水ガラスとから成る導電性組成物を
スピンコート法にて全面に塗布することによって、全面
に電子放出部形成層３３を形成することができる（図６
の（Ｃ）参照）。次いで、電子放出部形成層３３を乾燥
させる。このとき、導電性粒子は、領域３２Ａ，３２Ｂ
における剥離層３２の側壁に沿って、導電性粒子の長軸
が電子照射面（アノード電極）と交叉する方向に配向す
る。より具体的には、板状の導電性粒子は、その直径方
向が、支持体１０の法線と略平行となる。その後、バイ
ンダの予備焼成を行い、次いで、剥離層３２を、アルカ
リ溶液を用いて、剥離層３２上の電子放出部形成層３３
の部分と共に除去すると、図１に示した電界放出素子を
得ることができる。尚、その後、純水を用いた高圧スプ
レー洗浄を行い、最後にバインダの焼成を行うことが好
ましい。
【０１０７】［工程−１５０］その後、表示装置の組立
を行う。具体的には、蛍光体層２１と電界放出素子とが
対向するようにアノードパネルＡＰとカソードパネルＣ
Ｐとを配置し、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣ
Ｐ（より具体的には、支持体１０と基板２０）とを、枠
体（図示せず）を介して、周縁部において接合する。接
合に際しては、枠体とアノードパネルＡＰとの接合部
位、及び枠体とカソードパネルＣＰとの接合部位にフリ
ットガラスを塗布し、アノードパネルＡＰとカソードパ
ネルＣＰと枠体とを貼り合わせ、予備焼成にてフリット
ガラスを乾燥した後、約４５０゜Ｃで１０〜３０分の本
焼成を行う。その後、アノードパネルＡＰとカソードパ
ネルＣＰと枠体と接着層（図示せず）とによって囲まれ
た空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管（図示せ
ず）を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ程度に達
した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このよ
うにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと
枠体とに囲まれた空間を真空にすることができる。その
後、必要な外部回路との配線を行い、表示装置を完成す
る。
【０１０８】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の第２の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態２の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、実質的には、図１に示した電界放出素子と同様
であるので、詳細な説明は省略する。以下、支持体等の
模式的な一部端面図である図７を参照して、実施の形態
２の電界放出素子の製造方法を説明する。
【０１０９】［工程−２００］先ず、支持体１０上にカ
ソード電極１１を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体１０上に、例えばクロム（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、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術に基づき、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。次に、実施の形態１の［工
程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にして、支持
体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成し、
更に、絶縁層１２上にゲート電極１３を形成し、底部に
カソード電極１１が露出した開口部１４（平面形状は円
形）を、ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成する。こ
うして、図７の（Ａ）に示す構造を得ることができる。
【０１１０】［工程−２１０］その後、開口部１４の底
部に露出したカソード電極１１の部分の厚さを、開口部
１４の中心部に近い部分ほど厚くする。具体的には、例
えば、フォトレジスト層をスピンコート法により全面に
形成した後、フォトリソグラフィ技術に基づき、開口部
１４の底部中央部のカソード電極１１上にフォトレジス
ト層から成るマスク層３４を選択的に残す（図７の
（Ｂ）参照）。その後、マスク層３４をエッチング用マ
スクとして用いて、開口部１４の底部に露出したカソー
ド電極１１の部分をエッチングする。これによって、マ
スク層３４で被覆されていたカソード電極１１の部分の
厚さを、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１
の部分の厚さよりも厚くすることができる結果、開口部
１４の底部に露出したカソード電極１１の部分の厚さ
が、開口部１４の中心部に近い部分ほど厚い構造を得る
ことができる（図７の（Ｃ）参照）。尚、図７の（Ｃ）
においては、開口部１４の中心部に位置するカソード電
極１１の部分を隆起部１１Ａで表す。隆起部１１Ａの平
面形状は円形である。実施の形態２においては、開口部
１４の底部に位置するカソード電極１１の厚さは階段状
に変化している。
【０１１１】［工程−２２０］その後、実施の形態１の
［工程−１３０］及び［工程−１４０］と同様の工程を
実行することによって、即ち、開口部１４の中心部を中
心とした同心の開口部相似図形上に配置されるように、
複数の電子放出部を開口部の底部に露出したカソード電
極１１上に形成することによって、電界放出素子を完成
させることができる。更に、実施の形態１の［工程−１
５０］と同様の工程を実行することによって表示装置を
完成させることができる。
【０１１２】（実施の形態３）実施の形態３は、本発明
の第３の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態３の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部１４の底部に位置するカソード電極の部
分の構造が異なる点を除き、実質的には、図１に示した
電界放出素子と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。以下、支持体等の模式的な一部端面図である図８を
参照して、実施の形態３の電界放出素子の製造方法を説
明する。
【０１１３】［工程−３００］先ず、支持体１０上に基
部４０を形成するが、このとき、後の工程にて開口部を
形成する部分に対応する支持体１０の部分の上に基部４
０を形成し、且つ、基部４０の厚さを、開口部の中心部
に近い部分ほど厚くする。具体的には、ＳｉＯ 2から成
る基部形成材料層４０’をＣＶＤ法にて支持体１０上に
形成する。尚、基部形成材料層４０’を、ＳｉＮやＳｉ
ＯＮから構成することもできる。その後、後の工程にて
開口部を形成する部分に対応する支持体１０の部分の中
央部上方にマスク層４１を形成する（図８の（Ａ）参
照）。マスク層４１の形成は、レジスト材料を用いたフ
ォトリソグラフィ技術によって行うことができる。その
後、マスク層４１をエッチング用マスクとして用いて、
基部形成材料層４０’をＲＩＥ法に基づきエッチングす
る。エッチング条件を最適化することによって、後の工
程にて開口部を形成する部分に対応する支持体１０の部
分の中央部に基部形成材料層４０’から成る基部４０を
形成することができる（図８の（Ｂ）参照）。基部４０
の平面形状は円形である。
【０１１４】［工程−３１０］その後、例えばクロム
（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、フォトリソグラフィ技術及び
ドライエッチング技術に基づき、ストライプ状のカソー
ド電極１１を支持体１０及び基部４０上に形成する（図
８の（Ｃ）参照）。尚、ストライプ状のカソード電極１
１は、図面の紙面左右方向に延びている。
【０１１５】［工程−３２０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］〜［工程−１４０］と同様の工程を実
行することによって、即ち、カソード電極１１及び支持
体１０上に絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２上にゲ
ート電極１３を形成し、次いで、底部にカソード電極が
露出した開口部１４をゲート電極１３及び絶縁層１２に
形成し、更に、開口部１４の中心部を中心とした同心の
開口部相似図形上に配置されるように、複数の電子放出
部を開口部の底部に露出したカソード電極１１上に形成
することによって、電界放出素子を完成させることがで
きる。更に、実施の形態１の［工程−１５０］と同様の
工程を実行することによって表示装置を完成させること
ができる。
【０１１６】（実施の形態４）実施の形態４は、本発明
の第４の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態４の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部１４の底部に位置するカソード電極の部
分の構造が異なる点を除き、実質的には、図１に示した
電界放出素子と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。以下、支持体等の模式的な一部端面図である図９を
参照して、実施の形態４の電界放出素子の製造方法を説
明する。
【０１１７】［工程−４００］先ず、支持体１０上にカ
ソード電極１１を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体１０上に、例えばクロム（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、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術に基づき、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。
【０１１８】［工程−４１０］次に、カソード電極１１
上に基部４０を形成するが、後の工程にて開口部を形成
する部分に対応するカソード電極１１の部分の上に基部
４０を形成し、且つ、基部４０の厚さを、開口部の中心
部に近い部分ほど厚くする。具体的には、タングステン
（Ｗ）から成る基部形成材料層４０”を、スパッタリン
グ法にて全面に、カソード電極１１上及び支持体１０上
に形成する。その後、後の工程にて開口部を形成する部
分に対応する領域の中央部に位置する基部形成材料層４
０”の部分にマスク層４１を形成する（図９の（Ａ）参
照）。マスク層４１の形成は、レジスト材料を用いたフ
ォトリソグラフィ技術によって行うことができる。その
後、マスク層４１をエッチング用マスクとして用いて、
基部形成材料層４０”をＲＩＥ法に基づきエッチングす
る。エッチング条件を最適化することによって、後の工
程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電極１
１の部分の中央部に基部形成材料層４０”から成る基部
４０を形成することができる（図９の（Ｂ）参照）。基
部４０の平面形状は円形である。
【０１１９】［工程−４２０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様の工程を
実行する。即ち、カソード電極１１、基部４０及び支持
体１０上に絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２上にゲ
ート電極１３を形成し、次いで、底部に基部４０（実施
の形態４においては、更に、カソード電極１１）が露出
した開口部１４（平面形状は円形）をゲート電極１３及
び絶縁層１２に形成する（図９の（Ｃ）参照）。更に、
実施の形態１の［工程−１３０］及び［工程−１４０］
と同様の工程を実行することによって、即ち、開口部１
４の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置
されるように、複数の電子放出部を開口部の底部に露出
した基部４０（実施の形態４においては、更に、カソー
ド電極１１）上に形成することによって、電界放出素子
を完成させることができる。更に、実施の形態１の［工
程−１５０］と同様の工程を実行することによって表示
装置を完成させることができる。
【０１２０】（実施の形態５）実施の形態５は、本発明
の第５の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態５の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部１４の底部に位置するカソード電極の部
分の構造が異なる点を除き、実質的には、図１に示した
電界放出素子と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。以下、支持体等の模式的な一部端面図である図１０
を参照して、実施の形態５の電界放出素子の製造方法を
説明する。
【０１２１】［工程−５００］先ず、支持体１０上にカ
ソード電極１１を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体１０上に、例えばクロム（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、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術に基づき、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。次に、実施の形態１の［工
程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にして、支持
体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成し、
更に、絶縁層１２上にゲート電極１３を形成し、底部に
カソード電極１１が露出した開口部１４（平面形状は円
形）を、ゲート電極１３及び絶縁層１２に形成する。こ
うして、図１０の（Ａ）に示す構造を得ることができ
る。
【０１２２】［工程−５１０］その後、開口部１４の底
部に露出したカソード電極１１の中央部上に基部４０を
形成する。具体的には、例えば、フォトレジスト層をス
ピンコート法により全面に形成した後、フォトリソグラ
フィ技術に基づき、開口部１４の底部中央部のカソード
電極１１上からフォトレジスト層から成るマスク層４２
を選択的に除去する（図１０の（Ｂ）参照）。その後、
マスク層４２を含む全面にタングステン（Ｗ）から成る
基部形成材料層をスパッタリング法にて形成し、次い
で、マスク層４２を除去すると、マスク層４２上の基部
形成材料層も併せて除去され、開口部１４の底部中央部
のカソード電極１１上に基部形成材料層から成る基部４
０が残される（図１０の（Ｃ）参照）。尚、図１０の
（Ｃ）においては、開口部１４の中心部に位置する基部
４０の平面形状は円形であり、厚さは一定である。
【０１２３】［工程−５２０］次いで、実施の形態１の
［工程−１３０］及び［工程−１４０］と同様の工程を
実行することによって、即ち、開口部１４の中心部を中
心とした同心の開口部相似図形上に配置されるように、
複数の電子放出部を開口部の底部に形成された基部４０
（実施の形態５においては、更に、開口部１４の底部に
露出したカソード電極１１）上に形成することによっ
て、電界放出素子を完成させることができる。更に、実
施の形態１の［工程−１５０］と同様の工程を実行する
ことによって表示装置を完成させることができる。
【０１２４】（実施の形態６）実施の形態６は、本発明
の第６の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態６の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部１４の底部に位置する支持体及びカソー
ド電極の部分の構造が異なる点を除き、実質的には、図
１に示した電界放出素子と同様であるので、詳細な説明
は省略する。以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図１１を参照して、実施の形態６の電界放出素子の製
造方法を説明する。
【０１２５】［工程−６００］先ず、後の工程にて開口
部を形成する部分に対応する支持体１０の部分の厚さ
を、開口部の中心部に近い部分ほど厚くする。具体的に
は、例えば、フォトレジスト層をスピンコート法により
全面に形成した後、フォトリソグラフィ技術に基づき、
後の工程にて開口部を形成する部分に対応する支持体１
０の部分の上にフォトレジスト層から成るマスク層５１
を選択的に残す（図１１の（Ｂ）参照）。その後、マス
ク層５１をエッチング用マスクとして用いて、支持体１
０をエッチングする。これによって、マスク層５１で被
覆されていた支持体１０の部分の厚さを、その他の部分
の厚さよりも厚くすることができる結果、後の工程にて
開口部を形成する部分に対応する支持体１０の部分の厚
さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くすることがで
きる。尚、図１１の（Ｂ）においては、支持体１０の厚
い部分を支持体突起部５２で表す。支持体突起部５２の
平面形状は円形である。
【０１２６】［工程−６１０］その後、支持体１０上に
カソード電極１１を形成する。具体的には、例えばガラ
ス基板から成る支持体１０上に、例えばクロム（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、フォトリソグラフィ技術及びドライエ
ッチング技術に基づき、ストライプ状のカソード電極１
１を支持体１０上に形成する（図１１の（Ｃ）参照）。
カソード電極１１は、支持体突起部５２を被覆してい
る。
【０１２７】［工程−６２０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様の工程を
実行する。即ち、カソード電極１１及び支持体１０上に
絶縁層１２を形成した後、絶縁層１２上にゲート電極１
３を形成し、次いで、底部にカソード電極１１が露出し
た開口部１４（平面形状は円形）をゲート電極１３及び
絶縁層１２に形成する。更に、実施の形態１の［工程−
１３０］及び［工程−１４０］と同様の工程を実行する
ことによって、即ち、開口部１４の中心部を中心とした
同心の開口部相似図形上に配置されるように、複数の電
子放出部を開口部の底部に露出したカソード電極１１上
に形成することによって、電界放出素子を完成させるこ
とができる。更に、実施の形態１の［工程−１５０］と
同様の工程を実行することによって表示装置を完成させ
ることができる。
【０１２８】（実施の形態７）実施の形態７も、本発明
の第１の態様に係る電界放出素子及び表示装置に関す
る。実施の形態７においては、電界放出素子は、（１）
支持体上にカソード電極を形成する工程と、（２）後の
工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電極
の部分の上に複数の電子放出部を形成する工程と、
（３）全面に絶縁層を形成する工程と、（４）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（５）底部に電子放出
部が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工
程、に基づき製造される。そして、前記工程（１）にお
いて、後の工程にて開口部を形成する部分に対応するカ
ソード電極の部分の厚さを、開口部の中心部に近い部分
ほど厚くし、前記工程（２）において、複数の電子放出
部を、開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置する。
【０１２９】即ち、実施の形態７における電界放出素子
の製造方法は、実施の形態１にて説明した本発明の第１
の態様に係る電界放出素子の製造方法において、複数の
電子放出部の形成順序を変更した方法に相当する。以
下、実施の形態７における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１２及び図１３
を参照して説明する。
【０１３０】［工程−７００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、後の工程にて開口部を
形成する部分に対応するカソード電極の部分の厚さが、
開口部の中心部に近い部分ほど厚いカソード電極１１を
支持体１０上に形成する（図１２の（Ａ）参照）。厚さ
の厚いカソード電極１１の領域を隆起部１１Ａで表す。
【０１３１】［工程−７１０］その後、複数の電子放出
部が、後の工程にて形成される開口部の中心部を中心と
した同心の開口部相似図形上に配置されるように、後の
工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電極
１１の部分の上に複数の電子放出部１５Ａ，１５Ｂを形
成する。具体的には、実施の形態１の［工程−１３０］
と同様の工程を実行する。即ち、例えば、ノボラックタ
イプのポジ型フォトレジスト層３２’をスピンコート法
により全面に形成した後（図１２の（Ｂ）参照）、露光
用マスク及び露光光を用いて、後の工程にて開口部を形
成する部分に対応するカソード電極１１の部分の上のフ
ォトレジスト層３２’を選択的に露光し、次いで、フォ
トレジスト層３２’をアルカリ現像液を用いて現像する
ことによって、後の工程にて開口部を形成する部分に対
応するカソード電極１１の部分の上のフォトレジスト層
３２’を選択的に除去する。こうして、電子放出部を形
成しないカソード電極１１の領域を被覆した剥離層３２
を形成することができる（図１２の（Ｃ）参照）。尚、
電子放出部を形成すべき領域を、参照番号３２Ａ，３２
Ｂで示すが、領域３２Ａの平面形状は、直径約３μｍの
円形であり、領域３２Ｂの平面形状は、内径１０μｍ、
外径１６μｍ、幅３μｍの連続した環状（リング状）で
ある。
【０１３２】［工程−７２０］次いで、全面に電子放出
部形成層３３を形成する。具体的には、実施の形態１の
［工程−１４０］と同様の工程を実行する。即ち、グラ
ファイトから成る平均直径０．５μｍ、平均厚さ０．０
２μｍの板状の導電性粒子と、水ガラスから成る導電性
組成物をスピンコート法にて全面に塗布することによっ
て、全面に電子放出部形成層３３を形成することができ
る（図１２の（Ｄ）参照）。次いで、電子放出部形成層
３３を乾燥させる。このとき、導電性粒子は、領域３２
Ａ，３２Ｂにおける剥離層３２の側壁に沿って、導電性
粒子の長軸が電子照射面（アノード電極）と交叉する方
向に配向する。より具体的には、板状の導電性粒子は、
その直径方向が、支持体１０の法線と略平行となる。そ
の後、バインダの予備焼成を行い、次いで、剥離層３２
を、アルカリ溶液を用いて、剥離層３２上の電子放出部
形成層３３の部分と共に除去すると、図１３の（Ａ）に
示す構造を得ることができる。尚、その後、純水を用い
た高圧スプレー洗浄を行い、最後にバインダの焼成を行
うことが好ましい。
【０１３３】［工程−７３０］その後、実施の形態１の
［工程−１１０］と同様の工程を実行し、更に、実施の
形態１の［工程−１２０］と同様に、絶縁層１２上にゲ
ート電極１３を形成した後（図１３の（Ｂ）参照）、更
に、底部に電子放出部１５Ａ，１５が露出した開口部
（平面形状は円形）をゲート電極１３及び絶縁層１２に
形成すると、図１に示したと同様の構造を有する電界放
出素子を得ることができる。その後、更に、実施の形態
１の［工程−１５０］と同様の工程を実行することによ
って表示装置を完成させることができる。
【０１３４】尚、実施の形態３にて説明した本発明の第
３の態様に係る電界放出素子の製造方法において、複数
の電子放出部の形成順序を変更した方法により電子放出
部を製造することもできる。即ち、電界放出素子を、
（１）支持体上に基部を形成する工程と、（２）支持体
及び基部上にカソード電極を形成する工程と、（３）後
の工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極の部分の上に複数の電子放出部を形成する工程と、
（４）全面に絶縁層を形成する工程と、（５）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（６）底部に電子放出
部が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工
程、に基づき製造することもできる。そして、前記工程
（１）において、後の工程にて開口部を形成する部分に
対応する支持体の部分に基部を形成し、且つ、基部の厚
さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くし、前記工程
（３）において、複数の電子放出部を、開口部の中心部
を中心とした同心の開口部相似図形上に配置する。
【０１３５】あるいは又、実施の形態４にて説明した本
発明の第４の態様に係る電界放出素子の製造方法におい
て、複数の電子放出部の形成順序を変更した方法により
電子放出部を製造することもできる。即ち、電界放出素
子を、（１）支持体上にカソード電極を形成する工程
と、（２）カソード電極上に基部を形成する工程と、
（３）基部上（場合によっては、基部及びカソード電極
上）に複数の電子放出部を形成する工程と、（４）全面
に絶縁層を形成する工程と、（５）絶縁層上にゲート電
極を形成する工程と、（６）底部に電子放出部が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、に基づ
き製造することもできる。そして、前記工程（２）にお
いて、後の工程にて開口部を形成する部分に対応する支
持体の部分に基部を形成し、且つ、基部の厚さを、開口
部の中心部に近い部分ほど厚くし、前記工程（３）にお
いて、複数の電子放出部を、開口部の中心部を中心とし
た同心の開口部相似図形上に配置する。
【０１３６】あるいは又、実施の形態６にて説明した本
発明の第６の態様に係る電界放出素子の製造方法におい
て、複数の電子放出部の形成順序を変更した方法により
電子放出部を製造することもできる。即ち、電界放出素
子を、（１）支持体上にカソード電極を形成する工程
と、（２）後の工程にて開口部を形成する部分に対応す
るカソード電極の部分の上に複数の電子放出部を形成す
る工程と、（３）全面に絶縁層を形成する工程と、
（４）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、（５）
底部に電子放出部が露出した開口部を、少なくとも絶縁
層に形成する工程、に基づき製造することもできる。そ
して、前記工程（１）に先立ち、後の工程にて開口部を
形成する部分に対応する支持体の部分の厚さを、開口部
の中心部に近い部分ほど厚くし、前記工程（２）におい
て、複数の電子放出部を、開口部の中心部を中心とした
同心の開口部相似図形上に配置する。
【０１３７】尚、実施の形態３、実施の形態４、実施の
形態６にて説明した電界放出素子の製造方法を変形した
これらの電界放出素子の製造方法は、複数の電子放出部
の形成順序が変更されている点を除き、実質的に、実施
の形態３、実施の形態４、実施の形態６にて説明した電
界放出素子の製造方法と同様とすることができるので、
詳細な説明は省略する。
【０１３８】（実施の形態８）実施の形態８は、電子放
出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第２の態様に
係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込んだ本
発明の第２の態様に係る表示装置、及び、かかる電界放
出素子を製造するための、本発明の第７の態様に係る電
界放出素子の製造方法に関する。実施の形態８の電界放
出素子の模式的な一部端面図を図１５の（Ｃ）に示す。
また、実施の形態８の表示装置の模式的な一部端面図を
図１４に示す。尚、表示装置を分解した模式的な部分斜
視図は、実質的に図４に示したと同様である。
【０１３９】実施の形態８において、電子放出部１１５
を構成する炭素系薄膜１２１は、結晶性を有するグラフ
ァイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチューブ
から構成されている。そして、電子放出部１１５とカソ
ード電極１１との間には、電子放出部１１５を選択成長
させるための炭素系薄膜選択成長領域１２０が更に形成
されている。ここで、炭素系薄膜選択成長領域１２０
は、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の部
分の上に形成されており、開口部１４の中心部を通る仮
想垂直面で炭素系薄膜選択成長領域１２０を切断したと
きの炭素系薄膜選択成長領域１２０の表面の描く軌跡
は、開口部１４の中心部に向かって階段状に昇ってい
る。具体的には、台形である。これらの点を除き、実施
の形態８の電界放出素子あるいは表示装置は、実施の形
態１にて説明した電界放出素子あるいは表示装置と同様
の構造を有しているので、詳細な説明は省略し、以下、
実施の形態８の電界放出素子の製造方法、表示装置の製
造方法を説明する。
【０１４０】［工程−８００］先ず、支持体１０上にカ
ソード電極１１を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体１０上に、例えばアルミニウム（Ａ
ｌ）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、フォトリソグラフィ技術及びドラ
イエッチング技術に基づき、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。尚、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。
【０１４１】［工程−８１０］次に、電子放出部を形成
すべきカソード電極１１の部分の上に炭素系薄膜選択成
長領域１２０を形成する。即ち、電子放出部を形成すべ
きカソード電極１１の部分の上に、後の工程にて形成す
る開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表
面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって階段状に昇
るような（具体的には、台形の）炭素系薄膜選択成長領
域１２０を形成する。具体的には、例えばニッケル（Ｎ
ｉ）層を例えば表１に例示するスパッタリング法にて全
面に形成する。その後、後の工程で形成される開口部の
底部に位置するニッケル層の部分の上に、フォトリソグ
ラフィ技術に基づきマスク層を形成する。次いで、酸素
プラズマを用いたアッシング処理を行うことによって、
マスク層の縁部及びその近傍におけるマスク層とニッケ
ル層との間の密着力を低下させることが、次の工程で、
後の工程にて形成する開口部の中心部を通る仮想垂直面
で切断したときの表面の描く軌跡が開口部の中心部に向
かって階段状に昇るように炭素系薄膜選択成長領域１２
０を形成することを容易とするといった観点から望まし
い。
【０１４２】［表１］ ［ニッケル層の成膜条件］ ターゲット ：Ｎｉ Ａｒ流量 ：１００ＳＣＣＭ 圧力 ：０．５Ｐａ ＤＣパワー ：２ｋＷ スパッタ温度：２００゜Ｃ 膜厚 ：１５０ｎｍ
【０１４３】その後、液温４０゜Ｃの燐酸、硝酸、酢酸
の混酸でニッケル層をウエットエッチングすることによ
って、後の工程にて形成する開口部の中心部を通る仮想
垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が開口部の中心
部に向かって階段状に昇っているような（具体的には、
台形の）炭素系薄膜選択成長領域１２０を形成すること
ができる。次いで、マスク層を除去する。その後、必要
に応じて、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術
によって、炭素系薄膜選択成長領域１２０を所望の形状
にパターニングする。こうして、図１５の（Ａ）に示す
構造を得ることができる。炭素系薄膜選択成長領域１２
０には隆起部１２０Ａが形成される。炭素系薄膜選択成
長領域１２０及び隆起部１２０Ａの平面形状は円形であ
る。
【０１４４】［工程−８２０］次いで、実施の形態１の
［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にして、
全面に（具体的には、支持体１０、カソード電極１１及
び炭素系薄膜選択成長領域１２０上に）絶縁層１２を形
成し、更に、絶縁層１２上にアルミニウム（Ａｌ）から
成るゲート電極１３を形成し、底部に炭素系薄膜選択成
長領域１２０及びカソード電極１１が露出した開口部１
４（平面形状は円形）を、ゲート電極１３及び絶縁層１
２に形成する。ここで、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。こうして、図１
５の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。尚、開口部
１４の底部に炭素系薄膜選択成長領域１２０のみが露出
し、炭素系薄膜選択成長領域１２０が、開口部１４の底
部から絶縁層１２によって被覆されたカソード電極１１
の上にまで延在していてもよい。
【０１４５】［工程−８３０］その後、炭素系薄膜から
成る電子放出部１１５を炭素系薄膜選択成長領域１２０
上に形成する。具体的には、例えば、ヘリコン波プラズ
マＣＶＤ装置を用いて、以下の表２に示すプラズマＣＶ
Ｄ条件にて、炭素系薄膜選択成長領域１２０上に炭素系
薄膜１２１から成る電子放出部１１５を選択的に形成す
る（図１５の（Ｃ）参照）。カソード電極１１及びゲー
ト電極１３がアルミニウムから構成されているので、炭
素系薄膜がカソード電極１１及びゲート電極１３の上に
形成されることはない。尚、電子放出部１１５は、炭素
系薄膜選択成長領域１２０上に形成された結晶性を有す
るグラファイト（より具体的には、ｓｐ2結合を有する
グラファイトから構成されたカーボンナノチューブ）の
集合した炭素系薄膜１２１から構成されている。電子放
出部１１５を構成する炭素系薄膜１２１の結晶性を変化
させるために、ＣＶＤ条件を随時変化させてもよい。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）やアルゴン（Ａｒ）等の希
釈用ガスを混合してもよいし、窒素、アンモニア等のド
ーピングガスを混合してもよい。開口部１４の底部に露
出したカソード電極１１上に形成された炭素系薄膜選択
成長領域１２０の上に炭素系薄膜１２１から成る電子放
出部１１５を選択的に形成することができるので、炭素
系薄膜１２１のパターニング等は一切不要である。
【０１４６】［表２］ 使用ガス ：ＣＨ4／Ｈ2＝５０／５０sccm 電源パワー ：１５００Ｗ 支持体印加電力 ：１００Ｖ プラズマ密度 ：３×１０12／ｃｍ3 反応圧力 ：０．１Ｐａ 支持体温度 ：３００゜Ｃ 電子温度 ：６．５ｅＶ イオン電流密度 ：２５ｍＡ／ｃｍ2
【０１４７】［工程−８４０］こうして図１５の（Ｃ）
に示したと同様の構造を有する電界放出素子を得た後、
更に、実施の形態１の［工程−１５０］と同様の工程を
実行することによって表示装置を完成させることができ
る。
【０１４８】尚、実施の形態８においては、［工程−８
００］、［工程−８１０］、［工程−８３０］、［工程
−８２０］の順に実行してもよい。即ち、（１）支持体
上にカソード電極を形成する工程と、（２）電子放出部
を形成すべきカソード電極の部分の上に、後の工程にて
形成する開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したと
きの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調
に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階
段状に昇るような炭素系薄膜選択成長領域を形成する工
程と、（３）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄
膜選択成長領域の上に形成する工程と、（４）全面に絶
縁層を形成する工程と、（５）絶縁層上にゲート電極を
形成する工程と、（６）底部に電子放出部が露出した開
口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、から構成す
ることもできる。この場合の上記工程（３）が完了した
時点における構造の模式的な一部断面図を図１６に示
す。
【０１４９】あるいは又、［工程−８００］、［工程−
８３０］、［工程−８１０］、［工程−８２０］の順に
実行してもよい。即ち、（１）支持体上にカソード電極
を形成する工程と、（２）全面に絶縁層を形成する工程
と、（３）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、
（４）底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
とも絶縁層に形成する工程と、（５）開口部の底部に露
出した電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような炭
素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、（６）炭素系
薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領域の上
に形成する工程、から構成することもできる。
【０１５０】（実施の形態９）実施の形態９は、電子放
出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第２の態様に
係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込んだ本
発明の第２の態様に係る表示装置、及び、かかる電界放
出素子を製造するための、本発明の第８の態様に係る電
界放出素子の製造方法に関する。実施の形態９の電界放
出素子の模式的な一部端面図を図１８の（Ｃ）に示す。
また、実施の形態９の表示装置の模式的な一部端面図を
図１７に示す。尚、表示装置を分解した模式的な部分斜
視図は、実質的に図４に示したと同様である。
【０１５１】実施の形態９においても、電子放出部１１
５を構成する炭素系薄膜１２１は、結晶性を有するグラ
ファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュー
ブから構成されている。そして、電子放出部１１５とカ
ソード電極１１との間には、電子放出部１１５を選択成
長させるための炭素系薄膜選択成長領域１２０が更に形
成されている。実施の形態９においては、炭素系薄膜選
択成長領域１２０は、開口部１４の底部に位置するカソ
ード電極１１の部分の上に形成されており、開口部１４
の中心部を通る仮想垂直面で開口部１４の底部に位置す
るカソード電極１１を切断したときの開口部１４の底部
に位置するカソード電極１１の表面の描く軌跡は、開口
部１４の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部１４の中心部に向かって階段状に昇ってい
る。これらの点を除き、実施の形態９の電界放出素子あ
るいは表示装置は、実施の形態１にて説明した電界放出
素子あるいは表示装置と同様の構造を有しているので、
詳細な説明は省略し、以下、実施の形態９の電界放出素
子の製造方法、表示装置の製造方法を説明する。
【０１５２】［工程−９００］先ず、後の工程で形成さ
れる開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの
表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高
くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状
に昇るように、電子放出部を形成すべきカソード電極の
部分を加工する。具体的には、実施の形態１の［工程−
１００］と同様にして、支持体１０上にアルミニウム
（Ａｌ）から成るカソード電極１１を形成する。尚、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。
【０１５３】［工程−９１０］次いで、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、カソード電極１１に隆
起部１１Ａを形成する。隆起部１１Ａの平面形状は円形
である。
【０１５４】［工程−９２０］次に、電子放出部を形成
すべきカソード電極１１の部分の上に炭素系薄膜選択成
長領域１２０を形成する。この炭素系薄膜選択成長領域
１２０の厚さは、実施の形態８と異なり、均一な厚さで
ある。具体的には、例えばニッケル（Ｎｉ）層を例えば
表１に例示したスパッタリング法にて全面に形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て、ニッケル層を所望の形状にパターニングすること
で、炭素系薄膜選択成長領域１２０を形成することがで
きる（図１８の（Ａ）参照）。炭素系薄膜選択成長領域
１２０の平面形状は円形である。
【０１５５】［工程−９３０］次に、実施の形態１の
［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にして、
支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成
し、更に、絶縁層１２上にアルミニウム（Ａｌ）から成
るゲート電極１３を形成し、底部にカソード電極１１が
露出した開口部１４（平面形状は円形）を、ゲート電極
１３及び絶縁層１２に形成する（図１８の（Ｂ）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。尚、開口部１４の底部に炭素系薄
膜選択成長領域１２０のみが露出し、炭素系薄膜選択成
長領域１２０が、開口部１４の底部から絶縁層１２によ
って被覆されたカソード電極１１の上にまで延在してい
てもよい。
【０１５６】［工程−９４０］次いで、実施の形態８の
［工程−８３０］と同様にして、炭素系薄膜１２１から
成る電子放出部１１５を炭素系薄膜選択成長領域１２０
上に形成する。こうして、図１８の（Ｃ）に示す構造を
有する電子放出部を得ることができる。
【０１５７】［工程−９５０］その後、実施の形態１の
［工程−１５０］と同様の工程を実行することによって
表示装置を完成させることができる。
【０１５８】尚、実施の形態９においては、［工程−９
００］、［工程−９１０］、［工程−９２０］、［工程
−９４０］、［工程−９３０］の順に実行してもよい。
即ち、（１）支持体上にカソード電極を形成する工程
と、（２）後の工程で形成される開口部の中心部を通る
仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部
の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口
部の中心部に向かって階段状に昇るように、電子放出部
を形成すべきカソード電極の部分を加工する工程と、
（３）電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、（４）炭
素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領域
の上に形成する工程と、（５）全面に絶縁層を形成する
工程と、（６）絶縁層上にゲート電極を形成する工程
と、（７）電子放出部が底部に露出した開口部を、少な
くとも絶縁層に形成する工程、から構成することもでき
る。この場合の上記工程（４）が完了した時点における
構造の模式的な一部断面図を図１９に示す。
【０１５９】あるいは又、［工程−９００］、［工程−
９１０］、［工程−９３０］、［工程−９２０］、［工
程−９４０］の順に実行してもよい。即ち、（１）支持
体上にカソード電極を形成する工程と、（２）後の工程
で形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断し
たときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇るように、電子放出部を形成すべきカソー
ド電極の部分を加工する工程と、（３）全面に絶縁層を
形成する工程と、（４）絶縁層上にゲート電極を形成す
る工程と、（５）カソード電極が底部に露出した開口部
を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、（６）開口部
の底部に露出した、電子放出部を形成すべきカソード電
極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
と、（７）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜
選択成長領域の上に形成する工程、から構成することも
できる。この場合の上記工程（５）が完了した時点にお
ける構造の模式的な一部端面図を図２０の（Ａ）に示
す。また、上記工程（６）を図２０の（Ｂ）及び図２０
の（Ｃ）に示す。尚、この工程（６）にあっては、実施
の形態１の［工程−１３０］と同様にして、最上層（絶
縁層１２及びゲート電極１３）及び開口部１４の側壁
面、並びに、開口部１４の底部の電子放出部を形成しな
いカソード電極の部分を剥離層１３２で被覆する（図２
０の（Ｂ）参照）。次いで、実施の形態８の［工程−８
１０］と同様にして、全面に、例えばニッケル（Ｎｉ）
層をスパッタリング法にて形成した後、剥離層１３２を
除去することによって、開口部１４の底部に炭素系薄膜
選択成長領域１２０を形成することができる（図２０の
（Ｃ）参照）。
【０１６０】あるいは又、［工程−９００］、［工程−
９３０］、［工程−９１０］、［工程−９２０］、［工
程−９４０］の順に実行してもよい。即ち、（１）支持
体上にカソード電極を形成する工程と、（２）全面に絶
縁層を形成する工程と、（３）絶縁層上にゲート電極を
形成する工程と、（４）カソード電極が底部に露出した
開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、（５）
開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面
の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くな
り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
るように、開口部の底部に露出した、電子放出部を形成
すべきカソード電極に部分を加工する工程と、（６）開
口部の底部に露出した、電子放出部を形成すべきカソー
ド電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する
工程と、（７）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系
薄膜選択成長領域の上に形成する工程、から構成するこ
ともできる。この場合の上記工程（５）においては、実
施の形態２の［工程−２１０］と同様にして、後の工程
で形成される開口部１４の中心部を通る仮想垂直面で切
断したときの表面の描く軌跡が、開口部１４の中心部に
向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部１４の中
心部に向かって階段状に昇るように、電子放出部を形成
すべきカソード電極１４の部分を加工する（図２１の
（Ａ）参照）。開口部１４の中心部に位置するカソード
電極１１の部分を隆起部１１Ａで表すが、隆起部１１Ａ
の平面形状は円形である。この場合、開口部１４の底部
に位置するカソード電極１１の厚さは階段状に変化して
いる。また、この場合の上記工程（６）においては、実
施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、最上層
（絶縁層１２及びゲート電極１３）及び開口部１４の側
壁面、並びに、開口部１４の底部の電子放出部を形成し
ないカソード電極の部分を剥離層１３２で被覆する（図
２１の（Ｂ）参照）。次いで、実施の形態８の［工程−
８１０］と同様にして、全面に、例えばニッケル（Ｎ
ｉ）層をスパッタリング法にて形成した後、剥離層１３
２を除去することによって、開口部１４の底部に炭素系
薄膜選択成長領域１２０を形成することができる（図２
１の（Ｃ）参照）。
【０１６１】（実施の形態１０）実施の形態１０は、電
子放出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第２の態
様に係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込ん
だ本発明の第２の態様に係る表示装置、及び、かかる電
界放出素子を製造するための、本発明の第９の態様に係
る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態１０の
電界放出素子の模式的な一部端面図を図２２の（Ｃ）に
示す。尚、実施の形態１０の表示装置は、電子放出部の
構造を除き、図１４に示したと同様の構造を有する。ま
た、表示装置を分解した模式的な部分斜視図は、実質的
に図４に示したと同様である。
【０１６２】実施の形態１０においても、電子放出部１
１５を構成する炭素系薄膜１２１は、結晶性を有するグ
ラファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュ
ーブから構成されている。そして、電子放出部１１５と
カソード電極１１との間には、電子放出部１１５を選択
成長させるための炭素系薄膜選択成長領域１２０が更に
形成されている。ここで、開口部１４の底部に位置する
カソード電極１１の部分と支持体１０との間に基部１４
０が形成されている。そして、炭素系薄膜選択成長領域
１２０は、開口部１４の底部に位置するカソード電極１
１の部分の上に形成されており、開口部１４の中心部を
通る仮想垂直面で基部１４０を切断したときの基部１４
０の表面の描く軌跡は、開口部１４の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部１４の中心部に向
かって階段状に昇っている。これらの点を除き、実施の
形態１０の電界放出素子あるいは表示装置は、実施の形
態１にて説明した電界放出素子あるいは表示装置と同様
の構造を有しているので、詳細な説明は省略し、以下、
実施の形態１０の電界放出素子の製造方法、表示装置の
製造方法を説明する。
【０１６３】［工程−１０００］先ず、実施の形態３の
［工程−３００］と同様にして、支持体１０上に基部１
４０を形成する。このとき、電子放出部を形成すべき支
持体１０の部分の上に、後に形成される開口部の中心部
を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、
開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部
１４０を形成する。基部１４０の平面形状は円形であ
る。
【０１６４】［工程−１０１０］その後、実施の形態３
の［工程−３１０］と同様にして、アルミニウム（Ａ
ｌ）から成るカソード電極１１を支持体１０及び基部１
４０上に形成する。こうして、図２２の（Ａ）に示す構
造を得ることができる。尚、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。
【０１６５】［工程−１０２０］次に、電子放出部を形
成すべきカソード電極１１の部分の上に炭素系薄膜選択
成長領域１２０を形成する。この炭素系薄膜選択成長領
域１２０の厚さは、実施の形態８と異なり、均一な厚さ
である。具体的には、例えばニッケル（Ｎｉ）層を例え
ば表１に例示したスパッタリング法にて全面に形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て、ニッケル層を所望の形状にパターニングすること
で、炭素系薄膜選択成長領域１２０を形成することがで
きる（図２２の（Ｂ）参照）。炭素系薄膜選択成長領域
１２０の平面形状は円形である。
【０１６６】［工程−１０３０］次いで、実施の形態１
の［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にし
て、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を
形成し、更に、絶縁層１２上にアルミニウム（Ａｌ）か
ら成るゲート電極１３を形成し、底部にカソード電極１
１が露出した開口部１４（平面形状は円形）を、ゲート
電極１３及び絶縁層１２に形成する。こうして、図２２
の（Ｃ）に示す構造を得ることができる。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。尚、開口部１４の底部に炭素系薄膜選択成長領域１
２０のみが露出し、炭素系薄膜選択成長領域１２０が、
開口部１４の底部から絶縁層１２によって被覆されたカ
ソード電極１１の上にまで延在していてもよい。
【０１６７】［工程−１０４０］次いで、実施の形態８
の［工程−８３０］と同様にして、炭素系薄膜１２１か
ら成る電子放出部１１５を炭素系薄膜選択成長領域１２
０上に形成する。こうして、図２２の（Ｄ）に示す構造
を有する電子放出部を得ることができる。
【０１６８】［工程−１０５０］その後、実施の形態１
の［工程−１５０］と同様の工程を実行することによっ
て表示装置を完成させることができる。
【０１６９】尚、実施の形態１０においては、［工程−
１０００］、［工程−１０１０］、［工程−１０２
０］、［工程−１０４０］、［工程−１０３０］の順に
実行してもよい。即ち、（１）電子放出部を形成すべき
支持体の部分の上に、後に形成される開口部の中心部を
通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開
口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部を形
成する工程と、（２）支持体及び基部上にカソード電極
を形成する工程と、（３）電子放出部を形成すべきカソ
ード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成す
る工程と、（４）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素
系薄膜選択成長領域の上に形成する工程と、（５）全面
に絶縁層を形成する工程と、（６）絶縁層上にゲート電
極を形成する工程と、（７）底部に電子放出部が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、から構
成することもできる。この場合の上記工程（４）が完了
した時点における構造の模式的な一部断面図を図２３に
示す。
【０１７０】あるいは又、［工程−１０００］、［工程
−１０１０］、［工程−１０３０］、［工程−１０２
０］、［工程−１０４０］の順に実行してもよい。即
ち、（１）電子放出部を形成すべき支持体の部分の上
に、後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で
切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向
かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に
向かって階段状に昇るような基部を形成する工程と、
（２）支持体及び基部上にカソード電極を形成する工程
と、（３）全面に絶縁層を形成する工程と、（４）絶縁
層上にゲート電極を形成する工程と、（５）底部にカソ
ード電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成
する工程と、（６）開口部の底部に露出したカソード電
極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
と、（７）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜
選択成長領域の上に形成する工程、から構成することも
できる。この場合の上記工程（５）が完了した時点にお
ける構造の模式的な一部端面図を図２４の（Ａ）に示
す。また、上記工程（６）を図２４の（Ｂ）及び図２４
の（Ｃ）に示す。尚、この工程（６）にあっては、実施
の形態１の［工程−１３０］と同様にして、最上層（絶
縁層１２及びゲート電極１３）及び開口部１４の側壁
面、並びに、開口部１４の底部の電子放出部を形成しな
いカソード電極の部分を剥離層１３２で被覆する（図２
４の（Ｂ）参照）。次いで、実施の形態８の［工程−８
１０］と同様にして、全面に、例えばニッケル（Ｎｉ）
層をスパッタリング法にて形成した後、剥離層１３２を
除去することによって、開口部１４の底部に炭素系薄膜
選択成長領域１２０を形成することができる（図２４の
（Ｃ）参照）。
【０１７１】（実施の形態１１）実施の形態１１は、電
子放出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第２の態
様に係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込ん
だ本発明の第２の態様に係る表示装置、及び、かかる電
界放出素子を製造するための、本発明の第１０の態様に
係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態１１
の電界放出素子の模式的な一部端面図を図２５の（Ｃ）
に示す。尚、実施の形態１１の表示装置は、電子放出部
の構造を除き、図１４に示したと同様の構造を有する。
また、表示装置を分解した模式的な部分斜視図は、実質
的に図４に示したと同様である。
【０１７２】実施の形態１１においても、電子放出部１
１５を構成する炭素系薄膜１２１は、結晶性を有するグ
ラファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュ
ーブから構成されている。そして、電子放出部１１５と
カソード電極１１との間には、電子放出部１１５を選択
成長させるための炭素系薄膜選択成長領域１２０が更に
形成されている。ここで、開口部１４の底部に位置する
カソード電極１１の部分の上に、基部１４０が形成され
ている。そして、炭素系薄膜選択成長領域１２０は、開
口部１４の底部に位置する基部１４０上に形成されてお
り、開口部１４の中心部を通る仮想垂直面で基部１４０
を切断したときの基部１４０の表面の描く軌跡は、開口
部１４の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部１４の中心部に向かって階段状に昇ってい
る。これらの点を除き、実施の形態１１の電界放出素子
あるいは表示装置は、実施の形態１にて説明した電界放
出素子あるいは表示装置と同様の構造を有しているの
で、詳細な説明は省略し、以下、実施の形態１１の電界
放出素子の製造方法、表示装置の製造方法を説明する。
【０１７３】［工程−１１００］先ず、実施の形態４の
［工程−４００］と同様にして、例えばアルミニウム
（Ａｌ）から成るカソード電極１１を形成する。尚、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。
【０１７４】［工程−１１１０］次いで、［工程−４１
０］と同様にして、電子放出部を形成すべきカソード電
極の部分の上に、後の工程で形成される開口部の中心部
を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、
開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部
１４０を形成する。具体的には、開口部の底部に位置す
るカソード電極の部分の中央部に、厚さ一定の基部１４
０が設けられる。基部１４０の平面形状は円形である。
【０１７５】［工程−１１２０］次に、電子放出部を形
成すべき基部１４０及びカソード電極１１の部分の上に
炭素系薄膜選択成長領域１２０を形成する。この炭素系
薄膜選択成長領域１２０の厚さは、実施の形態８と異な
り、均一な厚さである。具体的には、例えばニッケル
（Ｎｉ）層を例えば表１に例示したスパッタリング法に
て全面に形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術によって、ニッケル層を所望の形状にパター
ニングすることで、炭素系薄膜選択成長領域１２０を形
成することができる（図２５の（Ａ）参照）。炭素系薄
膜選択成長領域１２０の平面形状は円形である。
【０１７６】［工程−１１３０］次に、実施の形態１の
［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にして、
支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成
し、更に、絶縁層１２上にアルミニウム（Ａｌ）から成
るゲート電極１３を形成し、底部にカソード電極１１が
露出した開口部１４（平面形状は円形）を、ゲート電極
１３及び絶縁層１２に形成する。こうして、図２５の
（Ｂ）に示したと同様の構造を得ることができる。
【０１７７】［工程−１１４０］次いで、実施の形態８
の［工程−８３０］と同様にして、炭素系薄膜１２１か
ら成る電子放出部１１５を炭素系薄膜選択成長領域１２
０上に形成する。こうして、図２５の（Ｃ）に示す構造
を有する電子放出部を得ることができる。
【０１７８】［工程−１１５０］その後、実施の形態１
の［工程−１５０］と同様の工程を実行することによっ
て表示装置を完成させることができる。
【０１７９】尚、実施の形態１１においては、［工程−
１１００］、［工程−１１１０］、［工程−１１２
０］、［工程−１１４０］、［工程−１１３０］の順に
実行してもよい。即ち、（１）支持体上にカソード電極
を形成する工程と、（２）電子放出部を形成すべきカソ
ード電極の部分の上に、後に形成される開口部の中心部
を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、
開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部
を形成する工程と、（３）基部（場合によっては、基部
及びカソード電極）の上に炭素系薄膜選択成長領域を形
成する工程と、（４）炭素系薄膜から成る電子放出部を
炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工程と、（５）
全面に絶縁層を形成する工程と、（６）絶縁層上にゲー
ト電極を形成する工程と、（７）底部に電子放出部が露
出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、か
ら構成することもできる。この場合の上記工程（４）が
完了した時点における構造の模式的な一部断面図を図２
６に示す。
【０１８０】あるいは又、［工程−１１００］、［工程
−１１１０］、［工程−１１３０］、［工程−１１２
０］、［工程−１１４０］の順に実行してもよい。即
ち、（１）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（２）電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に、後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で
切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向
かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に
向かって階段状に昇るような基部を形成する工程と、
（３）全面に絶縁層を形成する工程と、（４）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（５）底部に基部（場
合によっては、基部及びカソード電極）が露出した開口
部を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、（６）基部
の上に（場合によっては、基部及びカソード電極の上
に）炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、（７）
炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領
域の上に形成する工程、から構成することもできる。こ
の場合の上記工程（５）が完了した時点における構造の
模式的な一部端面図を図２７の（Ａ）に示す。また、上
記工程（６）を図２７の（Ｂ）及び図２７の（Ｃ）に示
す。尚、この工程（６）にあっては、実施の形態１の
［工程−１３０］と同様にして、最上層（絶縁層１２及
びゲート電極１３）及び開口部１４の側壁面、並びに、
開口部１４の底部の電子放出部を形成しないカソード電
極の部分を剥離層１３２で被覆する（図２７の（Ｂ）参
照）。次いで、実施の形態８の［工程−８１０］と同様
にして、全面に、例えばニッケル（Ｎｉ）層をスパッタ
リング法にて形成した後、剥離層１３２を除去すること
によって、開口部１４の底部に炭素系薄膜選択成長領域
１２０を形成することができる（図２７の（Ｃ）参
照）。
【０１８１】あるいは又、［工程−１１００］、［工程
−１１３０］、［工程−１１１０］、［工程−１１２
０］、［工程−１１４０］の順に実行してもよい。即
ち、（１）支持体上にカソード電極を形成する工程と、
（２）全面に絶縁層を形成する工程と、（３）絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、（４）底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、（５）電子放出部を形成すべきカソード電極の
部分の上に、開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断し
たときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇るような基部を形成する工程と、（６）基
部の上に（場合によっては、基部及びカソード電極の上
に）炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、（７）
炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領
域の上に形成する工程、から構成することもできる。
尚、上記工程（５）にあっては、実施の形態５の［工程
−５１０］と同様にして、基部１４０を形成することが
できる。基部１４０の平面形状は円形である。また、こ
の工程（６）にあっては、実施の形態１の［工程−１３
０］と同様にして、最上層（絶縁層１２及びゲート電極
１３）及び開口部１４の側壁面、並びに、開口部１４の
底部の電子放出部を形成しないカソード電極の部分を剥
離層で被覆する。次いで、実施の形態８の［工程−８１
０］と同様にして、全面に、例えばニッケル（Ｎｉ）層
をスパッタリング法にて形成した後、剥離層を除去する
ことによって、開口部１４の底部に炭素系薄膜選択成長
領域１２０を形成することができる。
【０１８２】（実施の形態１２）実施の形態１２は、電
子放出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第２の態
様に係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込ん
だ本発明の第２の態様に係る表示装置、及び、かかる電
界放出素子を製造するための、本発明の第１１の態様に
係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態１２
の電界放出素子の模式的な一部端面図を図２８の（Ｃ）
に示す。尚、実施の形態１２の表示装置は、電子放出部
の構造を除き、図１４に示したと同様の構造を有する。
また、表示装置を分解した模式的な部分斜視図は、実質
的に図４に示したと同様である。
【０１８３】実施の形態１２においても、電子放出部１
１５を構成する炭素系薄膜１２１は、結晶性を有するグ
ラファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュ
ーブから構成されている。そして、電子放出部１１５と
カソード電極１１との間には、電子放出部１１５を選択
成長させるための炭素系薄膜選択成長領域１２０が更に
形成されている。ここで、炭素系薄膜選択成長領域１２
０は、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の
部分の上に形成されており、開口部１４の中心部を通る
仮想垂直面で開口部１４の底部に位置する支持体１０の
部分を切断したときの開口部１４の底部に位置する支持
体１０の部分の表面の描く軌跡は、開口部１４の中心部
に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心
部に向かって階段状に昇っている。これらの点を除き、
実施の形態１２の電界放出素子あるいは表示装置は、実
施の形態１にて説明した電界放出素子あるいは表示装置
と同様の構造を有しているので、詳細な説明は省略し、
以下、実施の形態１２の電界放出素子の製造方法、表示
装置の製造方法を説明する。
【０１８４】［工程−１２００］先ず、実施の形態６の
［工程−６００］と同様にして、後に形成される開口部
の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く
軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あ
るいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよう
に、電子放出部を形成すべき支持体１０の部分の厚さを
加工する。尚、支持体１０の厚い部分を支持体突起部１
５２で表す。支持体突起部１５２の平面形状は円形であ
る。
【０１８５】［工程−１２１０］その後、実施の形態６
の［工程−６１０］と同様にして、支持体１０上にアル
ミニウム（Ａｌ）から成るカソード電極１１を形成す
る。尚、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。
【０１８６】［工程−１２２０］次に、電子放出部を形
成すべきカソード電極１１の部分の上に炭素系薄膜選択
成長領域１２０を形成する。この炭素系薄膜選択成長領
域１２０の厚さは、実施の形態８と異なり、均一な厚さ
である。具体的には、例えばニッケル（Ｎｉ）層を例え
ば表１に例示したスパッタリング法にて全面に形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て、ニッケル層を所望の形状にパターニングすること
で、炭素系薄膜選択成長領域１２０を形成することがで
きる（図２８の（Ａ）参照）。炭素系薄膜選択成長領域
１２０の平面形状は円形である。
【０１８７】［工程−１２３０］その後、実施の形態１
の［工程−１１０］及び［工程−１２０］と同様にし
て、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を
形成し、更に、絶縁層１２上にアルミニウム（Ａｌ）か
ら成るゲート電極１３を形成し、底部にカソード電極１
１が露出した開口部１４（平面形状は円形）を、ゲート
電極１３及び絶縁層１２に形成する（図２８の（Ｂ）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。尚、開口部１４の底部に炭素系薄
膜選択成長領域１２０のみが露出し、炭素系薄膜選択成
長領域１２０が、開口部１４の底部から絶縁層１２によ
って被覆されたカソード電極１１の上にまで延在してい
てもよい。
【０１８８】［工程−１２４０］次いで、実施の形態８
の［工程−８３０］と同様にして、炭素系薄膜１２１か
ら成る電子放出部１１５を炭素系薄膜選択成長領域１２
０上に形成する。こうして、図２８の（Ｃ）に示す構造
を有する電子放出部を得ることができる。
【０１８９】［工程−１２５０］その後、実施の形態１
の［工程−１５０］と同様の工程を実行することによっ
て表示装置を完成させることができる。
【０１９０】尚、実施の形態１２においては、［工程−
１２００］、［工程−１２１０］、［工程−１２２
０］、［工程−１２４０］、［工程−１２３０］の順に
実行してもよい。即ち、（１）後に形成される開口部の
中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌
跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、ある
いは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよう
に、電子放出部を形成すべき支持体の部分の厚さを加工
する工程と、（２）支持体上にカソード電極を形成する
工程と、（３）電子放出部を形成すべきカソード電極の
部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、
（４）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程と、（５）全面に絶縁層を
形成する工程と、（６）絶縁層上にゲート電極を形成す
る工程と、（７）底部に電子放出部が露出した開口部
を、少なくとも絶縁層に形成する工程、から構成するこ
ともできる。この場合の上記工程（４）が完了した時点
における構造の模式的な一部断面図を図２９に示す。
【０１９１】あるいは又、［工程−１２００］、［工程
−１２１０］、［工程−１２３０］、［工程−１２２
０］、［工程−１２４０］の順に実行してもよい。即
ち、（１）後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂
直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心
部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中
心部に向かって階段状に昇るように、電子放出部を形成
すべき支持体の部分の厚さを加工する工程と、（２）支
持体上にカソード電極を形成する工程と、（３）全面に
絶縁層を形成する工程と、（４）絶縁層上にゲート電極
を形成する工程と、（５）底部にカソード電極が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、
（６）開口部の底部に露出した、電子放出部を形成すべ
きカソード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を
形成する工程と、（７）炭素系薄膜から成る電子放出部
を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工程、から構
成することもできる。この場合の上記工程（５）が完了
した時点における構造の模式的な一部端面図を図３０の
（Ａ）に示す。また、上記工程（６）を図３０の（Ｂ）
及び図３０の（Ｃ）に示す。尚、この工程（６）にあっ
ては、実施の形態１の［工程−１３０］と同様にして、
最上層（絶縁層１２及びゲート電極１３）及び開口部１
４の側壁面、並びに、開口部１４の底部の電子放出部を
形成しないカソード電極の部分を剥離層１３２で被覆す
る（図３０の（Ｂ）参照）。次いで、実施の形態８の
［工程−８１０］と同様にして、全面に、例えばニッケ
ル（Ｎｉ）層をスパッタリング法にて形成した後、剥離
層１３２を除去することによって、開口部１４の底部に
炭素系薄膜選択成長領域１２０を形成することができる
（図３０の（Ｃ）参照）。
【０１９２】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
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、電子放出部の形状
等は例示であり、適宜変更することができる。場合によ
っては、開口部の底部に露出した階段状のカソード電極
あるいは基部上に平坦な（即ち、厚さが概ね一定の）電
子放出部を形成してもよい。
【０１９３】また、例えば、図１に示した電界放出素子
において、隆起部１１Ａ上に電子放出部１５Ａ，１５Ｂ
を形成した例を、図３１の（Ａ）に模式的な一部端面図
で示す。更には、図１に示した電界放出素子において、
隆起部１１Ａ上に電子放出部１５Ａ，１５Ｂを形成し、
カソード電極１１上に電子放出部１５Ｃを形成した例
を、図３１の（Ｂ）に模式的な一部端面図で示す。図３
１の（Ｂ）に示した例においては、開口部の中心部に位
置する電子放出部１５Ａの形状は王冠（クラウン）状で
あり、開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置された電子放出部１５Ｂ，１５Ｃの形状は連
続した環状（リング状）である。
【０１９４】本発明の第１の態様あるいは第２の態様に
係る電界放出素子において、ゲート電極１３及び絶縁層
１２上に更に第２の絶縁層６０を設け、第２の絶縁層６
０上に収束電極６１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３２の
（Ａ）及び図３２の（Ｂ）に示す。第２の絶縁層６０に
は開口部１４に連通した第２の開口部６２が設けられて
いる。収束電極６１の形成は、例えば、実施の形態１に
あっては、［工程−１２０］において、絶縁層１２上に
ストライプ状のゲート電極１３を形成した後、第２の絶
縁層６０を形成し、次いで、第２の絶縁層６０上にパタ
ーニングされた収束電極６１を形成した後、収束電極６
１及び第２の絶縁層６０に第２の開口部６２を設け、更
に、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１４を設け
ればよい。他の実施の形態においても、このような工程
と同様の工程で収束電極６１を形成することができる。
【０１９５】尚、収束電極は、このような方法にて形成
するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−
Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ2か
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。
【０１９６】実施の形態８〜実施の形態１２において
は、電子放出部をカーボンナノチューブから構成した
が、電子放出部を形成するためのＣＶＤ条件によって
は、電子放出部をカーボンナノファイバーから構成で
き、あるいは又、円錐状の形状を有する電子放出部を形
成することも可能である。また、実施の形態８〜実施の
形態１２においては、炭素系薄膜選択成長領域をスパッ
タ法にて形成したが、その他のＰＶＤ法やＣＶＤ法にて
形成することもできるし、メッキ法にて形成することも
できる。電解メッキの条件を以下の表３に例示する。
尚、陽極としてニッケル板を用いる。
【０１９７】 ［表３］ メッキ浴組成：塩化アンモニウム １重量％ ホウ酸 ２重量％ 硫酸ニッケル ４重量％ ドデシル硫酸ナトリウム ０．１重量％ メッキ浴温度：５０゜Ｃ 印加電流 ：陽極／ゲート電極間 ２５ｍＡ／ｄｍ2 ：ゲート電極／カソード電極間 ０．５ｍＡ／ｄｍ2 電位 ：陽極の電位ＶA ：１０ボルト ゲート電極電位ＶG ： ２ボルト カソード電極電位ＶC：−５ボルト メッキ時間 ：１０分
【０１９８】実施の形態８〜実施の形態１２にて説明し
た製造方法にあっては、場合によっては、炭素系薄膜選
択成長領域１２０の表面が自然酸化され、電子放出部１
１５の形成が困難となる場合がある。このような場合に
は、炭素系薄膜選択成長領域１２０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。尚、
炭素系薄膜選択成長領域１２０の表面の金属酸化物は、
例えば、プラズマ還元処理若しくは洗浄処理によって除
去することができる。
【０１９９】具体的には、炭素系薄膜選択成長領域１２
０を形成した後、炭素系薄膜を形成する前に、炭素系薄
膜選択成長領域１２０の表面の金属酸化物（自然酸化
膜）を、以下の表４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、露出した炭素系薄膜選択成長領域１２
０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。
【０２００】［表４］ 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
【０２０１】実施の形態においては、開口部１４の平面
形状を専ら円形としたが、開口部の平面形状はこれに限
定するものではなく、例えば矩形とすることもできる。
開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの炭素
系薄膜選択成長領域１２０の表面の描く軌跡が開口部の
中心部に向かって階段状に昇っているような（具体的に
は、台形の）場合の、即ち、炭素系薄膜選択成長領域１
２０の厚さが開口部の中心部に近い部分ほど厚い場合
の、炭素系薄膜選択成長領域１２０の模式的な平面図を
図３３の（Ａ）に示し、図３３の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに
沿った模式的な断面図を図３３の（Ｂ）に示す。尚、こ
のような形状は、他の実施の形態に対しても適用するこ
とができる。
【０２０２】あるいは又、電界放出素子を、支持体１０
上に配設された絶縁材料から成る帯状のゲート電極支持
部１１２、支持体１０上に形成されたカソード電極１
１、複数の開口部１１４が形成された帯状材料１１３Ａ
から成るゲート電極１１３、並びに、カソード電極１１
上に形成された電子放出部１５Ａ，１５Ｂ（あるいは電
子放出部１１５）から構成する。そして、ゲート電極支
持部１１２の頂面に接するように、且つ、電子放出部１
５Ａ，１５Ｂ（あるいは電子放出部１１５）の上方に開
口部１１４が位置するように帯状材料１１３Ａが張架さ
れている構造とすることもできる。電子放出部１５Ａ，
１５Ｂ（あるいは電子放出部１１５）は、実施の形態１
〜実施の形態１２に基づき形成することができる。
【０２０３】帯状材料１１３Ａは、ゲート電極支持部１
１２の頂面に、熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系接着
剤）にて固定されている。実施の形態８の電界放出素子
に対してこのような構造を適用した場合の模式的な一部
断面図を図３４の（Ａ）に示し、カソード電極１１、帯
状材料１１３Ａ及びゲート電極１１３、並びに、ゲート
電極支持部１１２の模式的な配置図を図３４の（Ｂ）に
示す。このような電界放出素子は、例えば、以下に説明
する方法にて製造することができる。尚、実施の形態８
における電子放出部１１５を例にとり、以下、説明する
が、実施の形態１〜実施の形態７にて説明した電子放出
部１５Ａ，１５Ｂ、あるいは、実施の形態９〜実施の形
態１２にて説明した電子放出部１１５に対しても適用す
ることができる。
【０２０４】即ち、支持体１０上にゲート電極支持部１
１２を、例えば、サンドブラスト法に基づき形成する。
あるいは又、ゲート電極支持部１１２を、例えば、ＣＶ
Ｄ法とエッチング法の組合せに基づき形成してもよい。
その後、支持体１０上に、例えば、炭素系薄膜選択成長
領域１２０及び電子放出部１１５を形成する。具体的に
は、実施の形態８（あるいは実施の形態１〜実施の形態
７、実施の形態９〜実施の形態１２）にて説明したと同
様の方法を実行すればよい。カソード電極１１はストラ
イプ状であり、ゲート電極支持部１１２とゲート電極支
持部１１２との間に位置する支持体１０の部分に形成さ
れる。その後、複数の開口部１１４が形成されたストラ
イプ状の帯状材料１１３Ａを、複数の開口部１１４が電
子放出部１１５の上方に位置するように、ゲート電極支
持部１１２によって支持された状態に配設し、以て、ス
トライプ状の帯状材料１１３Ａから構成され、複数の開
口部１１４を有するゲート電極１１３を電子放出部１１
５の上方に位置させる。ストライプ状の帯状材料１１３
Ａを、ゲート電極支持部１１２の頂面に、熱硬化性接着
剤（例えばエポキシ系接着剤）にて固定することができ
る。尚、ストライプ状のカソード電極１１の射影像と、
ストライプ状の帯状材料１１３Ａの射影像は、直交す
る。
【０２０５】尚、図３５に、支持体１０の端部近傍の模
式的な一部断面図を示すように、ストライプ状の帯状材
料１１３Ａの両端部が、支持体１０の周辺部に固定され
ている構造とすることもできる。より具体的には、例え
ば、支持体１０の周辺部に突起部１１７を予め形成して
おき、この突起部１１７の頂面に帯状材料１１３Ａを構
成する材料と同じ材料の薄膜１１８を形成しておく。そ
して、ストライプ状の帯状材料１１３Ａを張架した状態
で、かかる薄膜１１８に、例えばレーザを用いて溶接す
る。尚、突起部１１７は、例えば、ゲート電極支持部の
形成と同時に形成することができる。
【０２０６】開口部１１４の平面形状は円形に限定され
ない。帯状材料１１３Ａに設けられた開口部１１４の形
状の変形例を図３６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び
（Ｄ）に例示する。
【０２０７】アノードパネルＡＰの製造方法の一例を、
以下、図３７を参照して説明する。
【０２０８】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。
【０２０９】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７０
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７３に設けられた孔部７４を通過し
た紫外線によって、基板２０上に形成された感光性被膜
７０を露光して感光領域７１を形成する（図３７の
（Ａ）参照）。その後、感光性被膜７０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）７２を基板２０上に残す（図３７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７２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を形成し、併せて、感光性被膜の
残部７２を除去する（図３７の（Ｃ）参照）。その後、
露出した基板２０上に、赤、緑、青の各蛍光体層２１を
形成する（図３７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２１及びブラックマトリックス２３上にス
パッタ法にて厚さ約０．０７μｍのアルミニウム薄膜か
ら成るアノード電極２２を形成する。尚、スクリーン印
刷法等により各蛍光体層２１を形成することもできる。
【０２１０】ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状
の導電材料（開口部を有する）で被覆した形式のゲート
電極とすることもできる。この場合には、カソード電極
の形状を、例えば、１画素に対応した矩形形状とする。
そして、ゲート電極に正の電圧（例えば１６０ボルト）
を印加する。更には、各画素を構成するカソード電極と
カソード電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成
るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の
作動によって、各画素を構成するカソード電極への印加
状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０２１１】あるいは又、カソード電極を、有効領域を
１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電
極とすることもできる。この場合には、１枚のシート状
の導電材料の所定の部分に、電界放出素子から成り、各
画素を構成する電子放出領域を形成しておく。そして、
カソード電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。更
には、例えば、１画素に対応する矩形形状のゲート電極
とゲート電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成
るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の
作動によって、各画素を構成する電子放出部への電界の
加わる状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０２１２】
【発明の効果】本発明においては、各電子放出部の電子
放出端部の高さが、開口部の中心部に近い位置に配置さ
れた電子放出部ほど高くなっているが故に、あるいは
又、開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切
断したときの電子放出端部の描く軌跡が、開口部の中心
部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中
心部に向かって階段状に昇っているので、電子放出部が
開口部の底部のどの位置に位置するかに拘わらず、電子
放出部からの放出電子電流値を概ね一定とすることが可
能となる結果、表示画面に、例えば、ちらつきが無くな
り、安定した高品質の表示画面が得られる。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
冷陰極電界電子放出表示装置、これらの製造方法にあっ
ては、複数の電子放出部が形成されているので、冷陰極
電界電子放出素子からの放出電子電流密度を高くするこ
とができる。また、本発明の第２の態様に係る冷陰極電
界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置、
これらの製造方法にあっては、電子放出部を炭素系薄膜
から構成しているので、極めて効率良く、電子放出部か
ら電子を放出することができる。しかも、表示装置の大
型化に比較的容易に対処することができる。
【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素子
の模式的な一部端面図、及び、模式的な部分的平面図で
ある。
【図２】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出素子
の一部を切り欠いた模式的な斜視図である。
【図３】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端面図である。
【図４】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示
装置を分解した模式的な部分斜視図である。
【図５】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一部
端面図である。
【図６】図５に引き続き、発明の実施の形態１の冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。
【図７】発明の実施の形態２の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一部
端面図である。
【図８】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９】発明の実施の形態４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】発明の実施の形態５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】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７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】図１２に引き続き、発明の実施の形態７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８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１５】発明の実施の形態８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】発明の実施の形態８の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の模
式的な一部断面図である。
【図１７】発明の実施の形態９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１８】発明の実施の形態９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１９】発明の実施の形態９の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の模
式的な一部断面図である。
【図２０】発明の実施の形態９の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体等
の模式的な一部端面図である。
【図２１】発明の実施の形態９の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の更に別の変形例を説明するための、支持
体等の模式的な一部端面図である。
【図２２】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２３】発明の実施の形態１０の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の
模式的な一部断面図である。
【図２４】発明の実施の形態１０の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。
【図２５】発明の実施の形態１１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２６】発明の実施の形態１１の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の
模式的な一部断面図である。
【図２７】発明の実施の形態１１の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。
【図２８】発明の実施の形態１２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２９】発明の実施の形態１２の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の
模式的な一部断面図である。
【図３０】発明の実施の形態１２の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。
【図３１】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出素
子の変形例の模式的な一部端面図である。
【図３２】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出素
子の変形例の模式的な一部端面図である。
【図３３】平面形状が矩形の開口部の模式的な平面図、
及び、模式的な断面図である、
【図３４】冷陰極電界電子放出素子の変形例の模式的な
一部断面図、及び、ゲート電極等の模式的な配置図であ
る。
【図３５】図３４に示した変形例における冷陰極電界電
子放出素子の模式的な一部断面図である。
【図３６】図３４に示した変形例におけるゲート電極の
有する複数の開口部を示す模式的な平面図である。
【図３７】本発明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３８】冷陰極電界電子放出素子に設けられた開口部
内に形成される電界を模式的に示す図である。
【図３９】スピント型冷陰極電界電子放出素子を組み込
んだ従来の一般的な表示装置の構成例を示す模式図であ
る。
【図４０】従来のスピント型冷陰極電界電子放出素子の
製造方法を示す工程図である。
【図４１】図４０に引き続き、従来のスピント型冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を示す工程図である。
【図４２】従来の平面型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。
【符号の説明】
１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１１Ａ・
・・隆起部、１１’・・・カソード電極用導電材料層、
１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４・・・
開口部、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１１５・・・電子放
出部、１５ａ，１５ｂ・・・電子放出部の電子放出端
部、２０・・・基板、２１・・・蛍光体層、２２・・・
アノード電極、３１，３４，４１，４２，５１・・・マ
スク層、３２，１３２・・剥離層、３２’・・・フォト
レジスト層、３３・・・電子放出部形成層、４０，１４
０・・・基部、４０’・・・基部形成材料層、５２，１
５２・・・支持体突起部、６０・・・第２の絶縁層、６
１・・・収束電極、６２・・・第２の開口部、１２０・
・・炭素系薄膜選択成長領域、１２１・・・炭素系薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦園 丈展 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） 5C036 EE02 EE04 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH11

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（Ａ）支持体上に形成されたカソード電
    極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
    に、 （Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
    に形成された複数の電子放出部、を有する冷陰極電界電
    子放出素子であって、 複数の電子放出部は、開口部の中心部を中心とした同心
    の開口部相似図形上に配置され、 各電子放出部の電子放出端部の高さは、開口部の中心部
    に近い位置に配置された電子放出部ほど高いことを特徴
    とする冷陰極電界電子放出素子。
  2. 【請求項２】開口部の底部に位置するカソード電極の部
    分の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いことを
    特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  3. 【請求項３】開口部の底部に位置するカソード電極の部
    分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極の
    部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 基部の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚く、 複数の電子放出部は、開口部の底部に位置する基部上、
    又は、カソード電極の部分の上に形成されていることを
    特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  4. 【請求項４】開口部の底部に位置する支持体の部分の厚
    さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いことを特徴と
    する請求項１に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  5. 【請求項５】絶縁層及びゲート電極上に形成された第２
    の絶縁層、並びに、第２の絶縁層上に形成された収束電
    極を更に有し、 少なくとも第２の絶縁層には、開口部に連通した第２の
    開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記
    載の冷陰極電界電子放出素子。
  6. 【請求項６】電子放出素子は、電子照射面に対向して配
    置され、 各電子放出部は、長軸と短軸とを有する複数の導電性粒
    子から成り、 導電性粒子の長軸は、電子照射面と交叉する方向に配さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電界
    電子放出素子。
  7. 【請求項７】導電性粒子は炭素系材料から成ることを特
    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】（Ａ）支持体上に形成されたカソード電
    極、 （Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
    に、 （Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
    若しくはその上方に形成された炭素系薄膜選択成長領域
    の上に形成された電子放出部、を有する冷陰極電界電子
    放出素子であって、 電子放出部は炭素系薄膜から成り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切断し
    たときの電子放出端部の描く軌跡は、開口部の中心部に
    向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部
    に向かって階段状に昇っていることを特徴とする冷陰極
    電界電子放出素子。
  9. 【請求項９】炭素系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上に形成されており、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で炭素系薄膜選択成長
    領域を切断したときの炭素系薄膜選択成長領域の表面の
    描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くな
    り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
    っていることを特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界
    電子放出素子。
  10. 【請求項１０】炭素系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上に形成されてお
    り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
    するカソード電極の部分を切断したときの開口部の底部
    に位置するカソード電極の部分の表面の描く軌跡は、開
    口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
    開口部の中心部に向かって階段状に昇っていることを特
    徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  11. 【請求項１１】開口部の底部に位置するカソード電極の
    部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極
    の部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で基部を切断したとき
    の基部の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって
    単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
    て階段状に昇っており、 炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置する基
    部上、又は、カソード電極の部分の上に形成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の冷陰極電界電子放出
    素子。
  12. 【請求項１２】炭素系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上に形成されてお
    り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
    する支持体の部分を切断したときの開口部の底部に位置
    する支持体の部分の表面の描く軌跡は、開口部の中心部
    に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心
    部に向かって階段状に昇っていることを特徴とする請求
    項８に記載の冷陰極電界電子放出素子。
  13. 【請求項１３】複数の画素から構成され、 各画素は、複数の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、 各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）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
    に、 （Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
    に形成された複数の電子放出部、を有し、 複数の電子放出部は、開口部の中心部を中心とした同心
    の開口部相似図形上に配置され、 各電子放出部の電子放出端部の高さは、開口部の中心部
    に近い位置に配置された電子放出部ほど高いことを特徴
    とする冷陰極電界電子放出表示装置。
  14. 【請求項１４】開口部の底部に位置するカソード電極の
    部分の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いこと
    を特徴とする請求項１３に記載の冷陰極電界電子放出表
    示装置。
  15. 【請求項１５】開口部の底部に位置するカソード電極の
    部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極
    の部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 基部の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚く、 複数の電子放出部は、開口部の底部に位置する基部上、
    又は、カソード電極の部分の上に形成されていることを
    特徴とする請求項１３に記載の冷陰極電界電子放出表示
    装置。
  16. 【請求項１６】開口部の底部に位置する支持体の部分の
    厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いことを特徴
    とする請求項１３に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
  17. 【請求項１７】絶縁層及びゲート電極上に形成された第
    ２の絶縁層、並びに、第２の絶縁層上に形成された収束
    電極を更に有し、 少なくとも第２の絶縁層には、開口部に連通した第２の
    開口部が形成されていることを特徴とする請求項１３に
    記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  18. 【請求項１８】電子放出素子は、アノード電極に対向し
    て配置され、 各電子放出部は、長軸と短軸とを有する複数の導電性粒
    子から成り、 導電性粒子の長軸は、アノード電極と交叉する方向に配
    されていることを特徴とする請求項１３に記載の冷陰極
    電界電子放出表示装置。
  19. 【請求項１９】導電性粒子は炭素系材料から成ることを
    特徴とする請求項１８に記載の冷陰極電界電子放出表示
    装置。
  20. 【請求項２０】複数の画素から構成され、 各画素は、複数の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、 各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）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 （Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極、 （Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
    に、 （Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
    若しくはその上方に形成された炭素系薄膜選択成長領域
    の上に形成された電子放出部、を有し、 電子放出部は炭素系薄膜から成り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切断し
    たときの電子放出端部の描く軌跡は、開口部の中心部に
    向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部
    に向かって階段状に昇っていることを特徴とする冷陰極
    電界電子放出表示装置。
  21. 【請求項２１】炭素系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上に形成されてお
    り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で炭素系薄膜選択成長
    領域を切断したときの炭素系薄膜選択成長領域の表面の
    描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くな
    り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
    っていることを特徴とする請求項２０に記載の冷陰極電
    界電子放出表示装置。
  22. 【請求項２２】炭素系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上に形成されてお
    り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
    するカソード電極の部分を切断したときの開口部の底部
    に位置するカソード電極の部分の表面の描く軌跡は、開
    口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
    開口部の中心部に向かって階段状に昇っていることを特
    徴とする請求項２０に記載の冷陰極電界電子放出表示装
    置。
  23. 【請求項２３】開口部の底部に位置するカソード電極の
    部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極
    の部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で基部を切断したとき
    の基部の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって
    単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
    て階段状に昇っており、 炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置する基
    部上、又は、カソード電極の部分の上に形成されている
    ことを特徴とする請求項２０に記載の冷陰極電界電子放
    出表示装置。
  24. 【請求項２４】炭素系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上に形成されてお
    り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
    する支持体の部分を切断したときの開口部の底部に位置
    する支持体の部分の表面の描く軌跡は、開口部の中心部
    に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心
    部に向かって階段状に昇っていることを特徴とする請求
    項２０に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。
  25. 【請求項２５】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｅ）開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
    形上に配置されるように、複数の電子放出部をカソード
    電極上に形成する工程、を備え、 前記工程（ａ）において、工程（ｄ）にて開口部を形成
    する部分に対応するカソード電極の部分の厚さを、開口
    部の中心部に近い部分ほど厚くし、 工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、あるいは又、工
    程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  26. 【請求項２６】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程と、 （ｅ）開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
    形上に配置されるように、複数の電子放出部を開口部の
    底部に露出したカソード電極上に形成する工程、から成
    り、 前記工程（ｄ）の後、開口部の底部に露出したカソード
    電極の部分の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚
    くすることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
  27. 【請求項２７】（ａ）支持体上に基部を形成する工程
    と、 （ｂ）支持体及び基部上にカソード電極を形成する工程
    と、 （ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｄ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｅ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｆ）開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
    形上に配置されるように、複数の電子放出部をカソード
    電極上に形成する工程、を備え、 前記工程（ａ）において、工程（ｅ）にて開口部を形成
    する部分に対応する支持体上に基部を形成し、且つ、基
    部の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くし、 工程（ｆ）を工程（ｅ）の後に実行し、あるいは又、工
    程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  28. 【請求項２８】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）カソード電極上に基部を形成する工程と、 （ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｄ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｅ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｆ）開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
    形上に配置されるように、複数の電子放出部を基部上に
    形成する工程、を備え、 前記工程（ｂ）において、工程（ｅ）にて開口部を形成
    する部分に対応するカソード電極の部分の上に基部を形
    成し、且つ、基部の厚さを、開口部の中心部に近い部分
    ほど厚くし、 工程（ｆ）を工程（ｅ）の後に実行し、あるいは又、工
    程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  29. 【請求項２９】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
    とも絶縁層に形成する工程と、 （ｅ）開口部の底部に露出したカソード電極上に基部を
    形成する工程と、 （ｆ）開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
    形上に配置されるように、複数の電子放出部を開口部の
    底部に形成された基部上に形成する工程、から成り、 前記工程（ｅ）において、基部の厚さを、開口部の中心
    部に近い部分ほど厚くすることを特徴とする冷陰極電界
    電子放出素子の製造方法。
  30. 【請求項３０】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｅ）開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
    形上に配置されるように、複数の電子放出部をカソード
    電極上に形成する工程、を備え、 前記工程（ａ）に先立ち、工程（ｄ）にて開口部を形成
    する部分に対応する支持体の部分の厚さを、開口部の中
    心部に近い部分ほど厚くし、 工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、あるいは又、工
    程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行することを特徴とする
    冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  31. 【請求項３１】絶縁層上にゲート電極を形成した後、絶
    縁層及びゲート電極上に第２の絶縁層を形成し、次い
    で、第２の絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、 少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程においては、
    少なくとも第２の絶縁層に第２の開口部を形成し、更
    に、第２の開口部に連通する開口部を少なくとも絶縁層
    に形成することを特徴とする請求項２５乃至請求項３０
    のいずれか１項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】最上層及び開口部の側壁面、並びに、開
    口部の底部の電子放出部を形成しない領域を剥離層で被
    覆した後、全面に電子放出部形成層を形成し、次いで、
    剥離層を、剥離層上の電子放出部形成層の部分と共に除
    去することによって、電子放出部を開口部の底部に形成
    することを特徴とする請求項２５乃至請求項３０のいず
    れか１項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】各電子放出部は、長軸と短軸とを有する
    複数の導電性粒子から成ることを特徴とする請求項２５
    乃至請求項３０のいずれか１項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】導電性粒子は炭素系材料から成ることを
    特徴とする請求項３３に記載の冷陰極電界電子放出素子
    の製造方法。
  35. 【請求項３５】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｅ）電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
    に、開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの
    表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高
    くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状
    に昇るような炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、
    及び、 （ｆ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
    成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行するか、あるいは又、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、工程（ｆ）を工
    程（ｄ）の後に実行するか、あるいは又、 工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行することを特徴とする冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
  36. 【請求項３６】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｅ）開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したとき
    の表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に
    高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段
    状に昇るように、電子放出部を形成すべきカソード電極
    の部分を加工する工程、 （ｆ）電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
    に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、及び、 （ｇ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
    成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行し、その後、工程（ｇ）を実行するか、あ
    るいは又、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行し、工程（ｇ）を工程（ｄ）の後に実行す
    るか、あるいは又、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、工程（ｆ）を工
    程（ｄ）の後に実行し、その後、工程（ｇ）を実行する
    か、あるいは又、 工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行し、次いで、工程（ｇ）を実行することを
    特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  37. 【請求項３７】（ａ）電子放出部を形成すべき支持体の
    部分の上に、後に形成される開口部の中心部を通る仮想
    垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中
    心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の
    中心部に向かって階段状に昇るような基部を形成する工
    程と、 （ｂ）支持体及び基部上にカソード電極を形成する工程
    と、 （ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｄ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｅ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｆ）基部の上のカソード電極の部分の上に炭素系薄膜
    選択成長領域を形成する工程、及び、 （ｇ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
    成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行し、その後、工程
    （ｇ）を実行するか、あるいは又、 工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行し、工程（ｇ）を工
    程（ｅ）の後に実行するか、あるいは又、 工程（ｆ）を工程（ｅ）の後に実行し、その後、工程
    （ｇ）を実行することを特徴とする冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
  38. 【請求項３８】（ａ）支持体上にカソード電極を形成す
    る工程と、 （ｂ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｃ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｄ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 （ｅ）電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
    に、開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの
    表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高
    くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状
    に昇るような基部を形成する工程、 （ｆ）基部の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工
    程、及び、 （ｇ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
    成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行し、次いで、工程（ｇ）を実行するか、あ
    るいは又、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行し、工程（ｇ）を工程（ｄ）の後に実行す
    るか、あるいは又、 工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、工程（ｆ）を工
    程（ｄ）の後に実行し、その後、工程（ｇ）を実行する
    か、あるいは又、 工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行し、その後、工程
    （ｆ）を実行し、次いで、工程（ｇ）を実行することを
    特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
  39. 【請求項３９】（ａ）後に形成される開口部の中心部を
    通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開
    口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
    開口部の中心部に向かって階段状に昇るように、電子放
    出部を形成すべき支持体の部分の厚さを加工する工程
    と、 （ｂ）支持体上にカソード電極を形成する工程と、 （ｃ）全面に絶縁層を形成する工程と、 （ｄ）絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 （ｅ）少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
    え、 更に、 （ｆ）電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
    に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、及び、 （ｇ）炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
    成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行し、その後、工程
    （ｇ）を実行するか、あるいは又、 工程（ｆ）を工程（ｂ）の後に実行し、工程（ｇ）を工
    程（ｅ）の後に実行するか、あるいは又、 工程（ｆ）を工程（ｅ）の後に実行し、その後、工程
    （ｇ）を実行することを特徴とする冷陰極電界電子放出
    素子の製造方法。
  40. 【請求項４０】絶縁層上にゲート電極を形成した後、絶
    縁層及びゲート電極上に第２の絶縁層を形成し、次い
    で、第２の絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、 少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程においては、
    少なくとも第２の絶縁層に第２の開口部を形成し、更
    に、第２の開口部に連通する開口部を少なくとも絶縁層
    に形成することを特徴とする請求項３５乃至請求項３９
    のいずれか１項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
    方法。
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