JP2003162955A

JP2003162955A - 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

Info

Publication number: JP2003162955A
Application number: JP2001361104A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Muroyama; 雅和室山; Ichiro Saito; 一郎齋藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コストの低減を図ることができ、しかも、
製造工程が比較的複雑でなく、冷陰極電界電子放出表示
装置の大型化に容易に対処でき、低い閾値電位を有する
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と、支持体１０及びカソ
ード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２
上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び
絶縁層１２を貫通する開口部１４Ａ，１４Ｂと、開口部
１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成され
た電子放出部１５から成り、電子放出部１５は、複数の
粒状物質２０、及び、該粒状物質２０をカソード電極１
１の表面に固着させるための薄膜２１から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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等に或る
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
トリクス上に配列された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、電子放出部から放出された電
子との衝突により励起され発光するアノードパネルと
が、真空空間を挟んで対向配置された構造を有する。カ
ソードパネル上の各画素においては、通常、複数の電子
放出部が形成され、更に、電子放出部から電子を引き出
すためのゲート電極も形成されている。電子の放出に関
する最小構造単位、即ち、電子放出部とゲート電極を有
する部分が冷陰極電界電子放出素子である。以下、冷陰
極電界電子放出素子を、単に電界放出素子と呼ぶ場合が
ある。

【０００４】図１１に、かかる表示装置の構成例を示
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
呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素
子は、支持体２１０上に形成されたカソード電極２１１
と、支持体２１０及びカソード電極２１１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の底部に位置す
るカソード電極２１１上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。一般に、カソード電極２
１１とゲート電極２１３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する。この領域を、以
下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、
複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる重
複領域が、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。

【０００５】一方、アノードパネルＡＰは、基板３０
と、基板３０上に所定のパターン（例えば、ドット状あ
るいはストライプ状）に従って形成された蛍光体層３１
と、蛍光体層３１上に形成されたアノード電極３３から
構成されている。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。１画素は、カソードパネル側のカソード電極
２１１とゲート電極２１３との重複領域に所定数設けら
れた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一
群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１とによっ
て構成されている。有効領域には、かかる画素が、例え
ば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。

【０００６】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。カソード
パネルＣＰとアノードパネルＡＰとは、０．１ｍｍ〜１
ｍｍ程度の距離を隔てて対向配置させている。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（例えば、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３４とによって囲まれ
た空間は真空となっている。

【０００７】電界放出素子においては、ゲート電極２１
３に印加される電圧とカソード電極２１１に印加される
電圧の電位差ΔＶが或る閾値電位ΔＶ_th以上になると、
電子放出部２１５の先端部から電子が放出され始める。
そして、例えばゲート電極２１３に印加される電圧の増
加（即ち、電位差ΔＶの増加）に伴い、電子放出部２１
５の先端部からの電子の放出によって生成する放出電子
電流が急激に増加する。

【０００８】カソード電極２１１には相対的な負電圧が
カソード電極制御回路４０から印加され、ゲート電極２
１３には相対的な正電圧がゲート電極制御回路４１から
印加され、アノード電極３３にはゲート電極２１３より
も更に高い正電圧がアノード電極制御回路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２１１にカソード電極制御回路４０か
ら走査信号を入力し、ゲート電極２１３にゲート電極制
御回路４１からビデオ信号を入力する。カソード電極２
１１とゲート電極２１３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
２１５から電子が放出され、この電子がアノード電極３
３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２１３に印加される電圧、及び、カソ
ード電極２１１を通じて電子放出部２１５に印加される
電圧によって制御される。

【０００９】以下、従来のスピント型電界放出素子の製
造方法の概要を説明するが、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の付近に形
成されるオーバーハング状の堆積物による遮蔽効果を利
用して、開口部２１４の底部に到達する蒸着粒子の量を
漸減させ、円錐形の堆積物である電子放出部２１５を自
己整合的に形成する。以下、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及
び絶縁層２１２上に剥離層２１７を予め形成しておく方
法に基づくスピント型電界放出素子の製造方法の概要
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。

【００１０】［工程−１０］先ず、例えばガラスから成
る支持体２１０上にニオブ（Ｎｂ）から成るストライプ
状のカソード電極２１１を形成した後、全面にＳｉＯ₂
から成る絶縁層２１２を形成し、更に、ストライプ状の
ゲート電極２１３を絶縁層２１２上に形成する。ゲート
電極２１３の形成は、例えば、スパッタリング法、リソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき行うこ
とができる。

【００１１】［工程−２０］次に、ゲート電極２１３及
び絶縁層２１２に、エッチング用マスクとして機能する
レジスト層２１６をリソグラフィ技術によって形成する
（図１２の（Ａ）参照）。その後、ＲＩＥ（反応性イオ
ン・エッチング）法にてゲート電極２１３に第１の開口
部２１４Ａを形成し、更に、この第１の開口部２１４Ａ
と連通した第２の開口部２１４Ｂを絶縁層２１２に形成
する。尚、第１の開口部２１４Ａ及び第２の開口部２１
４Ｂを総称して、開口部２１４と呼ぶ。開口部２１４の
底部にカソード電極２１１が露出している。その後、レ
ジスト層２１６をアッシング技術によって除去する。こ
うして、図１２の（Ｂ）に示す構造を得ることができ
る。

【００１２】［工程−３０］次に、開口部２１４の底部
に露出したカソード電極２１１上に、電子放出部２１５
を形成する。具体的には、全面にアルミニウムを斜め蒸
着することにより、剥離層２１７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２
１３及び絶縁層２１２上に剥離層２１７を形成すること
ができる。この剥離層２１７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１２の（Ｃ）参照）。

【００１３】［工程−４０］次に、全面に例えばモリブ
デン（Ｍｏ）を垂直蒸着する。このとき、図１３の
（Ａ）に示すように、剥離層２１７上でオーバーハング
形状を有するモリブデンから成る導電材料層２１８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
するものに限られるようになる。その結果、開口部２１
４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の
モリブデンから成る堆積物が電子放出部２１５となる。

【００１４】［工程−５０］その後、電気化学的プロセ
ス及び湿式プロセスによって剥離層２１７を絶縁層２１
２及びゲート電極２１３の表面から剥離し、絶縁層２１
２及びゲート電極２１３の上方の導電材料層２１８を選
択的に除去する。その結果、図１３の（Ｂ）に示すよう
に、開口部２１４の底部に位置するカソード電極２１１
上に円錐形の電子放出部２１５を残すことができる。
尚、このような電子放出部２１５の形成方法において
は、本質的に、１つの開口部２１４内に１つの電子放出
部２１５が形成される。

【００１５】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、上述のスピント型電界放出素子の電子放出部２１５
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２１５の形成には高度な加工技術を要
する。しかも、場合によっては数千万個以上にも及ぶ電
子放出部２１５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。即ち、大面積の支持体全体に亙って均一な
膜質、膜厚を有する導電材料層２１８を垂直蒸着法によ
り形成したり、均一な寸法の庇形状を有する剥離層２１
７を斜め蒸着法により形成することは、極めて困難であ
り、何らかの面内バラツキやロット間バラツキは避けら
れない。このバラツキにより、表示装置の画像表示特
性、例えば画像の明るさにバラツキが生じる。しかも、
大面積に亙って形成された剥離層２１７を除去する際
に、その残渣がカソードパネルＣＰを汚染する原因とな
り、表示装置の製造歩留を低下させるという問題も生じ
る。

【００１６】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。炭素系材料は、高融点金属に比べて閾値電界が低
く、しかも、電子放出効率が高い。また、ダイヤモン
ド、グラファイト、カーボンナノチューブ等、結合形態
を変化させることが可能である。

【００１７】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。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＬＣ
薄膜の膜質や構造と電子放出特性との関係は未だ不明な
点が多く、現在、研究課題となっている。特に、ＤＬＣ
薄膜の膜質を制御して、低い閾値電位ΔＶ_thで高い電子
放出効率を確保するためには、成膜反応を司る成膜条件
等の設定が重要であるが、現在得られているＤＬＣ薄膜
の閾値電位ΔＶ_thはいずれも高い値しか示さない。

【００１９】このような問題に対して、材料固有の性質
として、低閾値電位特性を有する炭素材料が、例えば、
第６０回応用物理学会学術講演会講演予稿集ｐ．６３
１，演題番号２ｐ−Ｈ−６（１９９９年）に提案されて
いる。この文献には、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．６
３２，演題番号２ｐ−Ｈ−１１（１９９９年）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。また、J. Va
c. Sci. Technol. B 17(2), 674, MAr/Apr 1999 に開示
されている、微細結晶グラファイトと呼ばれる微細構造
を有する炭素系構造体も、同様の理由から注目を集めて
いる。

【００２０】しかしながら、カーボンナノチューブにつ
いては、その微細構造と電子放出特性との関係について
は、未だ不明な部分が多く、現在研究課題となってい
る。また、微細結晶グラファイトと呼ばれる微細構造を
有する炭素系構造体においては、微細結晶グラファイト
の結晶粒径の範囲及びその制御方法が問題であり、十分
に低い閾値電位ΔＶ_thを示していないのが現状である。

【００２１】しかも、カーボンナノチューブの形成にあ
っては、金属表面に比較的均一なカーボンナノチューブ
が成長することが知られているものの、カーボンナノチ
ューブの形成温度が６００゜Ｃ以上と高温であるが故
に、支持体として安価なガラス基板の使用が困難である
といった問題がある。また、電極材料として、耐熱性の
高い高融点金属材料を使用する必要があり、材料の選択
幅も自ずと制限され、生産性の低下や製造コストの低減
を図り難いといった問題がある。

【００２２】従って、本発明の目的は、製造コストの低
減を図ることができ、しかも、製造工程が比較的複雑で
なく、冷陰極電界電子放出表示装置の大型化に容易に対
処でき、低い閾値電位ΔＶ_thを有する冷陰極電界電子放
出素子、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、かかる冷陰極電界電
子放出素子を製造する方法を提供することにある。

【００２３】

【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と、
（Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
と、（Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極と、（Ｄ）
ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部と、（Ｅ）開口
部の底部に位置するカソード電極上に形成された電子放
出部、から成り、該電子放出部は、複数の粒状物質、及
び、該粒状物質をカソード電極の表面に固着させるため
の薄膜から成ることを特徴とする。

【００２４】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と、（Ｂ）カソード電極上
に形成された電子放出部と、（Ｃ）開口部を有し、該開
口部が電子放出部の上方に位置するように配設されたゲ
ート電極、から成り、該電子放出部は、複数の粒状物
質、及び、該粒状物質をカソード電極の表面に固着させ
るための薄膜から成ることを特徴とする。

【００２５】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、複数の冷
陰極電界電子放出素子を備えたカソードパネル、及び、
蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネルが、
それらの周縁部で接合されて成る冷陰極電界電子放出表
示装置であって、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と、（Ｂ）支持体及
びカソード電極上に形成された絶縁層と、（Ｃ）絶縁層
上に形成されたゲート電極と、（Ｄ）ゲート電極及び絶
縁層を貫通する開口部と、（Ｅ）開口部の底部に位置す
るカソード電極上に形成された電子放出部、から成り、
該電子放出部は、複数の粒状物質、及び、該粒状物質を
カソード電極の表面に固着させるための薄膜から成るこ
とを特徴とする。

【００２６】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、複数の冷
陰極電界電子放出素子を備えたカソードパネル、及び、
蛍光体層とアノード電極とを備えたアノードパネルが、
それらの周縁部で接合されて成る冷陰極電界電子放出表
示装置であって、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と、（Ｂ）カソード
電極上に形成された電子放出部と、（Ｃ）開口部を有
し、該開口部が電子放出部の上方に位置するように配設
されたゲート電極、から成り、該電子放出部は、複数の
粒状物質、及び、該粒状物質をカソード電極の表面に固
着させるための薄膜から成ることを特徴とする。

【００２７】上記の目的を達成するための本発明の冷陰
極電界電子放出素子の製造方法は、本発明の第１の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子、あるいは、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における冷
陰極電界電子放出素子を製造する方法であり、（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）カソード電極上に電子放出部を形成する工程、を
備え、工程（ｅ）は、メッキ法によって薄膜を成膜する
ことで粒状物質をカソード電極の表面に固着する工程か
ら成り、工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、若しく
は、工程（ｅ）を工程（ｄ）の後に実行することを特徴
とする。

【００２８】本発明の冷陰極電界電子放出素子の製造方
法において、前記工程（ｅ）は、複合メッキ法（分散メ
ッキ法とも呼ばれる）に基づくことが好ましい。ここ
で、複合メッキ法とは、電気メッキあるいは無電解メッ
キ（化学メッキ）によって、そのメッキ金属（合金や金
属化合物を含み、以下、メッキ金属等と呼ぶ）をマトリ
ックスに、第２相に粒状物質を含ませることで、マトリ
ックス金属（あるいはマトリックス合金、マトリックス
金属化合物）と粒状物質との物理的及び化学的特性を互
いに活用し、その相乗効果による機能皮膜を形成する方
法である。複合メッキ法は、懸濁法（粒状物質をメッ
キ浴中に懸濁させ、単一のメッキ金属等の中に粒状物質
相が含まれる場合、及び、マトリックス合金中に粒状物
質相が含まれる場合がある）、沈降共析法（粒状物質
が大きく、あるいは重い場合、メッキされるカソード電
極の表面に粒状物質を沈降させておき、メッキ金属等に
より埋め込む方法）に分類することができるが、中で
も、の沈降共析法を採用することが好ましい。

【００２９】あるいは又、本発明の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法において、前記工程（ｅ）は、少なくと
もカソード電極上に粒状物質を散布しておき、かかる粒
状物質を、電気メッキあるいは無電解メッキ（化学メッ
キ）によって、カソード電極の表面に固着させる方法と
することもできる。粒状物質の散布は、例えば、粒状物
質を溶媒中に分散させておき、かかる溶媒を例えばスピ
ンコーティング法にて少なくともカソード電極上に塗布
した後、溶媒を除去することによって達成することがで
きる。

【００３０】本発明の冷陰極電界電子放出素子の製造方
法において、電子放出部を形成した後、薄膜を若干エッ
チングして、粒状物質を露出させてもよい。更には、露
出した粒状物質の表面の酸化物（所謂、自然酸化膜）を
除去してもよい。このように、露出した粒状物質の表面
の金属酸化物（自然酸化膜）を除去することによって、
粒状物質からの電子放出効率を一層向上させることがで
きる。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。

【００３１】尚、「少なくとも絶縁層に開口部を形成す
る」と表現したのは、ゲート電極の形成時、ゲート電極
の形成方法に依ってはゲート電極に開口部を同時に形成
する場合があるからである。ゲート電極の形成時、ゲー
ト電極に開口部を形成しない場合には、工程（ｄ）にお
いて、ゲート電極に開口部を形成する。

【００３２】本発明の冷陰極電界電子放出素子あるいは
その製造方法、若しくは、冷陰極電界電子放出表示装置
（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合が
ある）を構成する冷陰極電界電子放出素子における粒状
物質は、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム
（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト
（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚ
ｎ）、珪素（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン
（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、及び、金（Ａｕ）から成る群か
ら選択された少なくとも１種類の元素を含有している金
属、金属化合物若しくは合金であることが好ましいが、
これらに限定するものではなく、導電性を有する粒状物
質であれば使用可能である。尚、金属化合物を、金属酸
化物若しくは金属窒化物とすることができ、この場合、
金属酸化物若しくは金属窒化物から成る粒状物質の表面
に、上述の群から選択された少なくとも１種類の元素を
含有している金属、金属化合物若しくは合金から成る層
が形成された構造を粒状物質は有していてもよい。ある
いは又、粒状物質を、融点が１０００゜Ｃ以上の所謂高
融点金属から構成することもできる。ここで、ゲート電
極及びカソード電極に適切な電圧を印加することによっ
て形成された電界に基づき、量子トンネル効果により粒
状物質から電子が放出される。

【００３３】本発明における粒状物質は、針状あるいは
扁平状であることが望ましい。これによって、針状の粒
状物質の先鋭部に電界が集中し、低い閾値電位ΔＶ_thで
もって先端部から電子が効率良く放出され、あるいは
又、扁平の粒状物質の縁部分に電界が集中し、低い閾値
電位ΔＶ_thでもって縁部分から電子が効率良く放出され
る。また、電子放出部が複数の粒状物質から構成される
が故に、多数の部位から電子を放出することが可能とな
る。尚、粒状物質の長軸と短軸とのアスペクト比（長軸
の長さ／短軸の長さ）は、１乃至１００、好ましくは５
乃至５０であることが望ましい。あるいは又、長軸の長
さは、５０ｎｍ乃至２μｍ、好ましくは０．１μｍ乃至
１μｍであることが望ましい。ここで、粒状物質の長軸
とは、粒状物質の長さが最も長い部分を占める仮想直線
を意味する。また、短軸とは、長軸に直交する軸であっ
て、かかる軸に沿った粒状物質の長さが最も長い粒状物
質の部分を占める仮想直線を意味する。粒状物質が円柱
状の針状物質である場合、長軸は円柱の高さ方向と一致
し、短軸は直径と一致する。粒状物質が扁平状である場
合、短軸は粒状物質の厚さ方向と一致し、長軸は厚さ方
向と直角の方向に沿った粒状物質の最大長さ方向と一致
する。

【００３４】また、本発明における薄膜は、メッキ可能
な金属であればよく、例えば、ニッケル、コバルト又は
鉄を例示することができる。薄膜の平均膜厚は、０．０
５μｍ乃至１μｍ、好ましくは０．１μｍ乃至０．５μ
ｍであることが望ましい。ここで、薄膜の平均膜厚と
は、例えば電子放出部を沈降共析法にて形成する場合、
このときに採用するメッキ条件と同じメッキ条件で、但
し、粒状物質を含まないメッキ浴を用いて、薄膜をカソ
ード電極上に成膜したときの薄膜の平均膜厚と定義す
る。

【００３５】本発明において、薄膜で粒状物質全体を被
覆していてもよいし、粒状物質がカソード電極の表面と
接する部分に薄膜が形成されていてもよい。後者の場
合、粒状物質のその他の部分に薄膜が部分的に形成され
ていてもよい。

【００３６】本発明におけるカソード電極を構成する材
料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タン
タル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、
アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；これらの
金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の
窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂
等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ＩＴ
Ｏ（インジウム・錫酸化物）を例示することができる。
本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子、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に
おける冷陰極電界電子放出素子、本発明の冷陰極電界電
子放出素子の製造方法にあっては、ゲート電極を構成す
る材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、
タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属；こ
れらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉ
Ｎ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、Ｔ
ａＳｉ₂等のシリサイド）；あるいはシリコン（Ｓｉ）
等の半導体やダイヤモンド、カーボン、ＩＴＯ（インジ
ウム・錫酸化物）を例示することができる。カソード電
極やゲート電極の形成方法として、例えば電子ビーム蒸
着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチ
ング法との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法等を挙
げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれ
ば、直接、ストライプ状のカソード電極を形成すること
が可能であるし、スクリーン印刷法やメッキ法によれ
ば、直接、開口部を有するストライプ状のゲート電極を
形成することが可能である。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２の態
様に係る冷陰極電界電子放出表示装置における冷陰極電
界電子放出素子にあっては、ゲート電極を開口部を有す
る帯状材料から構成すればよく、このような帯状材料は
上述した材料から適宜選択すればよい。

【００３７】絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、ＢＰ
ＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＮ、
ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラ
ス、ガラスペーストといったＳｉＯ₂系材料、ＳｉＮ、
ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合
わせて使用することができる。絶縁層の形成には、ＣＶ
Ｄ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。

【００３８】カソードパネルを構成する支持体は、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、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英
基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁
膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製
造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表
面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ま
しい。アノードパネルを構成する基板も、支持体と同様
の材料から構成することができる。尚、支持体と基板
は、同じ材料から構成されていてもよいし、異なる材料
から構成されていてもよい。

【００３９】開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮
想平面で開口部を切断したときの形状）は、円形、楕円
形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多
角形等、任意の形状とすることができる。開口部の形成
は、例えば、等方性エッチングや異方性エッチング、等
方性エッチングと異方性エッチングの組合せによって行
うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依
っては、ゲート電極に開口部を直接形成することもでき
る。

【００４０】冷陰極電界電子放出表示装置において、冷
陰極電界電子放出素子から放出された電子が先ず衝突す
る部位は、アノードパネルの構造に依るが、アノード電
極であり、あるいは又、蛍光体層である。

【００４１】蛍光体層の平面形状（パターン）は、画素
に対応して、ドット状であってもよいし、ストライプ状
であってもよい。

【００４２】蛍光体層は、発光性結晶粒子（例えば、粒
径５〜１０ｎｍ程度の蛍光体粒子）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（赤色蛍光体スラリー）を全面に塗
布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層を形成し、次
いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物（緑色蛍光
体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発
光蛍光体層を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶
粒子組成物（青色蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露
光、現像して、青色発光蛍光体層を形成する方法にて形
成することができるが、このような方法に限定するもの
ではない。

【００４３】発光性結晶粒子を構成する蛍光体材料とし
ては、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用い
ることができる。カラー表示の場合、色純度がＮＴＳＣ
で規定される３原色に近く、３原色を混合した際の白バ
ランスがとれ、残光時間が短く、３原色の残光時間がほ
ぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好まし
い。赤色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、
（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、（Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ）、（ＹＢＯ₃Ｅ
ｕ）、（ＹＶＯ₄：Ｅｕ）、（Ｙ_0.96Ｐ_0.60Ｖ_0.40Ｏ₄：
Ｅｕ_0.04）、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ］、（ＧｄＢ
Ｏ₃：Ｅｕ）、（ＳｃＢＯ₃：Ｅｕ）、（３．５ＭｇＯ・
０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ）を例示することができ
る。緑色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、
（ＺｎＳｉＯ ₂：Ｍｎ）、（ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ）、
（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｍｎ）、（ＭｇＧａ₂Ｏ₄：Ｍ
ｎ）、（ＹＢＯ₃：Ｔｂ）、（ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｓ
ｒ₄Ｓｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅｕ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）を
例示することができる。青色発光蛍光体層を構成する蛍
光体材料として、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ）、（ＣａＷ
Ｏ₄：Ｐｂ）、ＣａＷＯ₄、ＹＰ_0.85Ｖ_0.15Ｏ₄、（Ｂａ
ＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）、
（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓｎ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）を例
示することができる。

【００４４】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適宜選択すればよい。即
ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパ
ネルが表示面に相当する）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、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（カソードパネルが表示面に相当する）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、
アルミニウム（Ａｌ）あるいはクロム（Ｃｒ）を用いる
ことができる。アルミニウム（Ａｌ）あるいはクロム
（Ｃｒ）からアノード電極を構成する場合、アノード電
極の厚さとして、具体的には、３×１０^-8ｍ（３０ｎ
ｍ）乃至１．５×１０^-7ｍ（１５０ｎｍ）、好ましくは
５×１０^-8ｍ（５０ｎｍ）乃至１×１０^-7ｍ（１００ｎ
ｍ）を例示することができる。アノード電極は、蒸着法
やスパッタリング法にて形成することができる。

【００４５】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、アノード電極と導通した所謂メタ
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。

【００４６】カソードパネルとアノードパネルとを周縁
部において接合する場合、接合は接着層を用いて行って
もよいし、あるいはガラスやセラミックス等の絶縁剛性
材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。
枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜
選択することにより、接着層のみを使用する場合に比
べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離
をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構
成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融
点が１２０〜４００゜Ｃ程度の所謂低融点金属材料を用
いてもよい。かかる低融点金属材料としては、Ｉｎ（イ
ンジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融
点合金；Ｓｎ₈₀Ａｇ₂₀（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓ
ｎ₉₅Ｃｕ₅（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
_97.5Ａｇ_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（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜
３１４゜Ｃ）、Ｓｎ₂Ｐｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜
Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ₈₈Ｇａ₁₂（融点３８
１゜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。

【００４７】カソードパネルとアノードパネルと枠体の
三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、
あるいは、第１段階でカソードパネル又はアノードパネ
ルのいずれか一方と枠体とを接合し、第２段階でカソー
ドパネル又はアノードパネルの他方と枠体とを接合して
もよい。三者同時接合や第２段階における接合を高真空
雰囲気中で行えば、カソードパネルとアノードパネルと
枠体と接着層とにより囲まれた空間は、接合と同時に真
空となる。あるいは、三者の接合終了後、カソードパネ
ルとアノードパネル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。

【００４８】接合後に排気を行う場合、排気は、カソー
ドパネル及び／又はアノードパネルに予め接続されたチ
ップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的
にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び／
又はアノードパネルの無効領域（実際の表示画面として
は機能しない領域であり、有効領域の外側に位置する）
に設けられた貫通部の周囲に、フリットガラス又は上述
の低融点金属材料を用いて接合され、空間が所定の真空
度に達した後、熱融着によって封じ切られる。尚、封じ
切りを行う前に、冷陰極電界電子放出表示装置全体を一
旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出さ
せることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除
去することができるので、好適である。

【００４９】本発明においては、電子放出部は、複数の
粒状物質、及び、粒状物質をカソード電極の表面に固着
させるための薄膜から構成されているので、製造工程が
比較的複雑でなく、冷陰極電界電子放出表示装置の大型
化に容易に対処できるし、低閾値電位で電子放出部から
電子を放出することが可能となる。

【００５０】

【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。

【００５１】（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）、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（以下、表示装置と略称す
る）、及び、電界放出素子の製造方法に関する。

【００５２】実施の形態１の表示装置の模式的な一部端
面図を図１に示し、カソードパネルＣＰとアノードパネ
ルＡＰを分解したときの模式的な部分的斜視図を図２に
示し、電界放出素子の模式的な一部端面図を図３の
（Ｂ）に示す。また、電子放出部の一部分を拡大した模
式的な端面図を図３の（Ｃ）に示す。

【００５３】この電界放出素子は、支持体１０上に形成
されたストライプ状のカソード電極１１と、支持体１０
及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶
縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３
と、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する開口部１
４Ａ，１４Ｂと、開口部１４Ｂの底部に位置するカソー
ド電極１１上に形成された電子放出部１５から成る。
尚、ゲート電極１３に設けられた開口部１４Ａを、便宜
上、第１の開口部１４Ａと呼び、絶縁層１２に設けられ
た開口部１４Ｂを、便宜上、第２の開口部１４Ｂと呼ぶ
場合がある。電子放出部１５は、複数の粒状物質２０、
及び、これらの粒状物質２０をカソード電極１１の表面
に固着させるための薄膜２１から成る。粒状物質２０は
ニッケル（Ｎｉ）から成り、薄膜２１もニッケル（Ｎ
ｉ）から成る。薄膜２１は粒状物質２０を被覆してい
る。

【００５４】そして、カソードパネルＣＰにおいては、
上述のような電界放出素子の複数から構成された電子放
出領域が有効領域に２次元マトリクス状に多数形成され
ている。

【００５５】アノードパネルＡＰは、具体的には、基板
３０と、基板３０上に形成され、所定のパターン（例え
ば、ストライプ状やドット状）に従って形成された蛍光
体層３１と、蛍光体層３１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。アノ
ード電極３３は、１枚の導電材料シートが有効領域を覆
う構造を有している。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。

【００５６】実施の形態１における表示装置は、電界放
出素子が有効領域に複数設けられたカソードパネルＣ
Ｐ、及び、蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ、緑
色発光蛍光体層３１Ｇ、青色発光蛍光体層３１Ｂ）とア
ノード電極３３とを備えたアノードパネルＡＰが、それ
らの周縁部で接合されて成り、複数の画素を有する。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。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３４を介して接合されてい
る。図１に示す一部端面図には、カソードパネルＣＰ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１５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３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１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。

【００５７】この表示装置において表示を行う場合に
は、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４０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
圧がアノード電極制御回路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１１にカソード電極制御回路４０から走査信号を入力
し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１からビデ
オ信号を入力する。尚、これとは逆に、カソード電極１
１にカソード電極制御回路４０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４１から走査
信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極
１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量
子トンネル効果に基づき電子放出部１５から（より具体
的には、粒状物質２０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。

【００５８】以下、実施の形態１の電界放出素子の製造
方法及び表示装置の製造方法を、支持体等の模式的な一
部端面図である図３を参照して説明する。

【００５９】［工程−１００］先ず、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上にストライプ状のカソード電極１１を形成
する。即ち、例えば、クロム（Ｃｒ）層をスパッタリン
グ法にて全面に成膜する。その後、フォトリソグラフィ
技術及びエッチング技術によって、クロム層をパターニ
ングすることによって、ストライプ状のカソード電極１
１を形成することができる。尚、このような工程に代え
て、支持体１０上にレジスト材料から成るマスク層を形
成し、次いで、クロム（Ｃｒ）層をスパッタリング法に
て全面に成膜した後、マスク層並びにその上のクロム層
を除去することによって、ストライプ状のカソード電極
１１を形成することもできる。

【００６０】［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３μ
ｍの絶縁層１２を形成する。尚、例えば、スパッタリン
グ法やスクリーン印刷法にて絶縁層１２を形成してもよ
い。

【００６１】［工程−１２０］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
れたマスク材料層（図示せず）を形成し、かかるマスク
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、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マスク材料
層（図示せず）を形成し、かかる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、
更に、絶縁層１２をエッチングすることによって、ゲー
ト電極１３に第１の開口部１４Ａを、更に、絶縁層１２
に第２の開口部１４Ｂを形成することができる。その
後、マスク材料層を除去することで、図３の（Ａ）に示
す構造を得ることができる。ストライプ状のカソード電
極１１は図３の紙面左右方向に延び、ストライプ状のゲ
ート電極１３は図３の紙面垂直方向に延びている。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。

【００６２】［工程−１３０］その後、第２の開口部１
４Ｂの底部に露出したカソード電極１１上に電子放出部
１５を形成する。即ち、メッキ法によって薄膜を成膜す
ることで粒状物質をカソード電極の表面に固着し、以
て、カソード電極１１上に電子放出部１５を形成する。
具体的には、この工程は、複合メッキ法（より具体的に
は、沈降共析法）に基づく。即ち、以下の表１に例示す
るメッキ浴を用いて電気メッキを行う。尚、メッキ浴中
には、長軸平均長さ１００ｎｍ、短軸平均長さ２０ｎｍ
の針状のニッケルから成る粒状物質が３重量％添加され
ている。薄膜２１の平均膜厚を０．２μｍとした。

【００６３】［表１］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：１０ボルトゲート電極電位：２ボルトカソード電極電位：−５ボルト

【００６４】これによって、メッキされるカソード電極
１１の表面に粒状物質２０が沈着し、メッキ金属である
ニッケルから成る薄膜２１により埋め込まれ、薄膜２１
によって粒状物質２０は被覆される。電位を表１のとお
りに設定することで、ゲート電極１３がメッキされるこ
とはない。この状態を、模式的に図３の（Ｃ）に示す。
尚、メッキ条件に依っては、模式的に図３の（Ｄ）に示
すように、粒状物質２０がカソード電極１１の表面と接
する部分に薄膜２１が形成されてもよい。ここで、図３
の（Ｃ）及び（Ｄ）においては、針状の粒状物質２０が
規則正しくカソード電極１１上に配置されているように
図示しているが、実際には、粒状物質２０はランダムに
配置される。また、針状の粒状物質２０は、支持体１０
の表面に対して略垂直に固着され、あるいは、斜めに固
着され、あるいは、横たわった状態で固着される。

【００６５】ニッケルから成る薄膜２１を塩酸を用いて
若干エッチングして、粒状物質２０を露出させてもよ
い。これによって、針状の粒状物質２０の先端部を露出
させることができ、粒状物質２０からの電子放出効率の
一層の向上を図ることができる。

【００６６】更には、露出した粒状物質２０の表面の金
属酸化物（自然酸化膜）を、以下の表２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
することが好ましい。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
出した粒状物質２０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。このように、露出した粒状物
質２０の表面の金属酸化物（自然酸化膜）を除去するこ
とによって、粒状物質２０からの電子放出効率を一層向
上させることができる。

【００６７】［表２］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

【００６８】［工程−１４０］その後、絶縁層１２に設
けられた第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチ
ングによって後退させることが、ゲート電極１３の開口
端部を露出させるといった観点から、好ましい。尚、等
方的なエッチングは、ケミカルドライエッチングのよう
にラジカルを主エッチング種として利用するドライエッ
チング、あるいはエッチング液を利用するウェットエッ
チングにより行うことができる。エッチング液として
は、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の１：１００（容
積比）混合液を用いることができる。尚、［工程−１４
０］と［工程−１３０］の順序を逆にしてもよい。

【００６９】［工程−１５０］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１０〜３
０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３６及びチップ管３７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３７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３
４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。

【００７０】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１０を参照
して説明する。

【００７１】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。

【００７２】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１０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１０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５２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１０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１０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３１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。

【００７３】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の電界放出素子の製造方法の変形である。実施の
形態２においては、カソード電極形成後、カソード電極
上に電子放出部を形成する点が実施の形態１と相違して
いる。以下、実施の形態２の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４を参照し
て説明する。

【００７４】［工程−２００］先ず、実施の形態１の
［工程−１００］と同様にして、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（図４の（Ａ）参照）。

【００７５】［工程−２１０］その後、カソード電極１
１が露出したメッキ用マスクを形成し、表１に示したと
同様の条件にて、実施の形態１の［工程−１３０］と同
様にして、カソード電極１１の表面に電子放出部１５を
形成した後、メッキ用マスクを除去する。こうして、図
４の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。

【００７６】［工程−２２０］その後、実施の形態１の
［工程−１２０］、［工程−１４０］と同様の工程を実
行することによって、電界放出素子を得ることができ
る。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で、表示装置を完成することができ
る。

【００７７】尚、［工程−２１０］においては、カソー
ド電極１１の表面全域に電子放出部１５を形成したが、
その代わりに、第２の開口部の下方に位置すべきカソー
ド電極１１の部分に電子放出部１５を形成してもよい
し、第２の開口部の下方に位置すべきカソード電極１１
の部分から絶縁層の下に位置するカソード電極１１の部
分まで延在する電子放出部１５を形成してもよい。後者
を採用したときに得られる電界放出素子の模式的な一部
端面図を図５に示す。

【００７８】（実施の形態３）実施の形態３も、実施の
形態１あるいは実施の形態２の電界放出素子の製造方法
の変形である。実施の形態３においては、粒状物質及び
薄膜を構成する材料を実施の形態１と異ならせた。即
ち、実施の形態３においては、粒状物質は、炭素で表面
が被覆された酸化鉄から成り、薄膜は鉄（Ｆｅ）から成
る。尚、粒状物質として、例えば、酸化アンチモンで表
面が被覆された酸化鉄、酸化錫で表面が被覆された酸化
鉄、Ｓｎ−Ｓｂで表面が被覆された酸化鉄を用いること
もできる。粒状物質の長軸平均長さは１μｍ、短軸平均
長さは０．２μｍである。また、メッキ浴中には、この
粒状物質が３重量％添加されている。電気メッキの条件
を、以下の表３に例示する。尚、電位を表３のとおりに
設定することで、ゲート電極がメッキされることはな
い。薄膜の平均膜厚を０．４μｍとした。

【００７９】［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％硫酸鉄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：１０ボルトゲート電極電位：２ボルトカソード電極電位：−５ボルトメッキ時間：１０分

【００８０】以上の点を除き、実施の形態３の電界放出
素子の製造方法、表示装置の製造方法は、実施の形態１
あるいは実施の形態２と同様とすることができるし、電
界放出素子や表示装置の構造も、実施の形態１あるいは
実施の形態２の電界放出素子や表示装置の構造と同様と
することができるので、詳細な説明は省略する。

【００８１】（実施の形態４）実施の形態４も、実施の
形態１あるいは実施の形態２の電界放出素子の製造方法
の変形である。実施の形態４においても、粒状物質及び
薄膜を構成する材料を実施の形態１と異ならせた。即
ち、実施の形態４においては、粒状物質は、酸化錫で表
面が被覆された酸化チタンから成り、薄膜はコバルト
（Ｃｏ）から成る。尚、粒状物質として、例えば、酸化
アンチモンで表面が被覆された酸化チタン、炭素で表面
が被覆された酸化チタン、Ｓｎ−Ｓｂで表面が被覆され
た酸化チタンを用いることもできる。粒状物質の長軸平
均長さは１００ｎｍ、短軸平均長さは２０ｎｍである。
また、メッキ浴中には、この粒状物質が３重量％添加さ
れている。電気メッキの条件を、以下の表４に例示す
る。尚、電位を表４のとおりに設定することで、ゲート
電極がメッキされることはない。薄膜の平均膜厚を１μ
ｍｎｍとした。

【００８２】［表４］メッキ浴組成：塩化アンモニウム１重量％ホウ酸２重量％硫酸コバルト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：１０ボルトゲート電極電位：２ボルトカソード電極電位：−５ボルトメッキ時間：１０分

【００８３】以上の点を除き、実施の形態４の電界放出
素子の製造方法、表示装置の製造方法は、実施の形態１
あるいは実施の形態２と同様とすることができるし、電
界放出素子や表示装置の構造も、実施の形態１あるいは
実施の形態２の電界放出素子や表示装置の構造と同様と
することができるので、詳細な説明は省略する。

【００８４】（実施の形態５）実施の形態５も、実施の
形態２の電界放出素子の製造方法の変形である。実施の
形態５においては、実施の形態２の［工程−２１０］と
同様の工程において、カソード電極１１が露出したメッ
キ用マスクを形成し、実施の形態１と同様の粒状物質を
イソプロピルアルコールに分散させた溶液を準備し、か
かる溶液を例えばスピンコーティング法にて全面に塗布
した後、イソプロピルアルコールを蒸発させ、その後、
表１に示したと同様の条件にて、実施の形態１の［工程
−１３０］と同様にして（但し、メッキ浴には粒状物質
は含まれない）、カソード電極１１の表面に電子放出部
１５を形成した後、メッキ用マスクを除去する。こうし
て、粒状物質を、カソード電極の表面に固着させる方法
とすることもできる。

【００８５】以上の点を除き、実施の形態５の電界放出
素子の製造方法は、実施の形態２の電界放出素子の製造
方法と同様とすることができる。尚、実施の形態５の電
界放出素子の製造方法に、実施の形態１、実施の形態
３、実施の形態４にて説明した電界放出素子の製造方法
を適用することもできる。

【００８６】（実施の形態６）実施の形態６は、本発明
の第２の態様に係る電界放出素子、及び、本発明の第２
の態様に係る表示装置に関する。

【００８７】実施の形態６の電界放出素子の模式的な一
部断面図を図６の（Ａ）に示し、カソード電極、帯状材
料及びゲート電極、並びに、ゲート電極支持部の模式的
な配置図を図６の（Ｂ）に示す。

【００８８】実施の形態６の電界放出素子は、支持体１
０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１５から成り、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
５の上方に開口部１１４が位置するように帯状材料１１
３Ａが張架されている。帯状材料１１３Ａは、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）にて固定されている。電子放出部１５
は、実施の形態１〜実施の形態５にて説明した電子放出
部と同様の構造を有し、複数の粒状物質、及び、粒状物
質をカソード電極の表面に固着させるための薄膜から成
る。

【００８９】ゲート電極支持部１１２は、隣り合うスト
ライプ状のカソード電極１１の間の領域、あるいは、複
数のカソード電極１１を一群のカソード電極群としたと
き、隣り合うカソード電極群の間の領域に形成すればよ
い。ゲート電極支持部１１２を構成する材料として、従
来公知の絶縁材料を使用することができ、例えば、広く
用いられている低融点ガラスにアルミナ等の金属酸化物
を混合した材料を用いることができる。ゲート電極支持
部１１２の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライ
フィルム法、感光法、サンドブラスト形成法を例示する
ことができる。スクリーン印刷法とは、ゲート電極支持
部１１２を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分
に開口が形成されており、スクリーン上のゲート電極支
持部形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、支
持体１０上にゲート電極支持部形成用材料層を形成した
後、かかるゲート電極支持部形成用材料層を焼成する方
法である。ドライフィルム法とは、支持体１０上に感光
性フィルムをラミネートし、露光及び現像によってゲー
ト電極支持部１１２を形成すべき部位の感光性フィルム
を除去し、除去によって生じた開口にゲート電極支持部
形成用の絶縁層材料を埋め込み、焼成する方法である。
感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口に
埋め込まれたゲート電極支持部１１２が残る。感光法と
は、支持体１０上に感光性を有するゲート電極支持部形
成用の絶縁層材料を形成し、露光及び現像によってこの
絶縁層材料をパターニングした後、焼成を行う方法であ
る。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印
刷やロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式
コーター等を用いてゲート電極支持部形成用材料層を支
持体１０上に形成し、乾燥させた後、ゲート電極支持部
１１２を形成すべきゲート電極支持部形成用材料層の部
分をマスク層で被覆し、次いで、露出したゲート電極支
持部形成用材料層の部分をサンドブラスト法によって除
去する方法である。

【００９０】以下、実施の形態６の電界放出素子の製造
方法の一例を説明する。

【００９１】［工程−６００］先ず、支持体１０上にゲ
ート電極支持部１１２を、例えば、サンドブラスト形成
法に基づき形成する。あるいは又、ゲート電極支持部１
１２を、例えば、ＣＶＤ法とエッチング法の組合せに基
づき形成してもよい。

【００９２】［工程−６１０］その後、カソード電極１
１上に電子放出部１５を形成する。具体的には、実施の
形態２の［工程−２００］と同様にしてカソード電極１
１を形成した後、実施の形態２の［工程−２１０］と同
様にして、カソード電極１１上に電子放出部１５を形成
する。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。電子放出部１５
は、重複領域に位置するカソード電極１１の表面領域に
のみ形成してもよいし、カソード電極１１の全面に形成
してもよい。前者の場合には、例えば、実施の形態２の
［工程−２００］と同様の工程において、カソード電極
を構成する導電性材料の成膜、リソグラフィ技術とドラ
イエッチング技術に基づく導電性材料のパターニングに
よって、ストライプ状のカソード電極１１を形成した
後、カソード電極の所望の領域が露出したメッキ用マス
クを形成した後、電子放出部１５を形成すればよい。

【００９３】［工程−６２０］その後、複数の開口部１
１４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１５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１
１３を電子放出部１５の上方に位置させる。ストライプ
状の帯状材料１１３Ａ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。

【００９４】尚、図７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層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、かかる薄層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。

【００９５】実施の形態６の電界放出素子における開口
部１１４の平面形状は円形に限定されない。帯状材料１
１３Ａに設けられた開口部１１４の形状の変形例を図８
の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に例示する。

【００９６】また、実施の形態６において、［工程−６
１０］を実行した後、［工程−６００］を実行してもよ
い。あるいは又、［工程−６００］を実行した後、［工
程−６１０］と同様の工程において、ストライプ状のカ
ソード電極１１の形成を行った後、［工程−６２０］を
実行し、次いで、電子放出部１５を形成してもよい。

【００９７】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。

【００９８】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の上に更に第２の絶
縁層６２を設け、第２の絶縁層６２上に収束電極６３を
設けてもよい。このような構造を有する電界放出素子の
模式的な一部端面図を図９に示す。第２の絶縁層６２に
は、第１の開口部１４Ａに連通した第３の開口部６４が
設けられている。収束電極６３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６２を形成し、次いで、第２の絶縁層
６２上にパターニングされた収束電極６３を形成した
後、収束電極６３、第２の絶縁層６２に第３の開口部６
４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。尚、収束電極のパターニングに依存し
て、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の
画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束
電極とすることもでき、あるいは又、有効領域を１枚の
シート状の導電材料で被覆した形式の収束電極とするこ
ともできる。

【００９９】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。

【０１００】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、各カソード電
極を、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。

【０１０１】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、複数の電界放出素子を備
え、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、各画素を構成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。

【０１０２】

【発明の効果】本発明においては、電子放出部を、薄膜
によってカソード電極の表面に固着された複数の粒状物
質から構成するが故に、電子放出部の多数の部位から電
子を放出することが可能となり、低閾値電位にて効率的
に電子放出部から安定して電子放出を行うことが可能と
なる。しかも、粒状物質を薄膜によってカソード電極の
表面に固着させるが故に、製造工程が比較的複雑でな
く、表示装置の大型化に容易に対処できるし、製造コス
トの低減を図ることもできる。

【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
装置におけるカソードパネルとアノードパネルを分解し
たときの模式的な部分的斜視図である。

【図３】発明の実施の形態１における冷陰極電界電子放
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
一部断面図である。

【図４】発明の実施の形態２における冷陰極電界電子放
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
一部断面図である。

【図５】発明の実施の形態２における冷陰極電界電子放
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６】発明の実施の形態６の冷陰極電界電子放出素子
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７】図６に示した発明の実施の形態６の冷陰極電界
電子放出素子の変形例の模式的な一部断面図である。

【図８】図６に示した発明の実施の形態６の冷陰極電界
電子放出素子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９】発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出素子
の変形であって、収束電極を備えた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１０】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１１】スピント型冷陰極電界電子放出素子を備えた
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。

【図１２】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、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説明するための支持体等
の模式的な一部端面図である。

【符号の説明】

ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネ
ル、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２
・・・絶縁層、１１２・・・ゲート電極支持部、１３，
１１３・・・ゲート電極、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１１
４・・・開口部、１５・・・電子放出部、２０・・・粒
状物質、２１・・・薄膜、３０・・・基板、３１，３１
Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ・・・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、４０・・・カソード電極制御回路、４１・・・ゲ
ート電極制御回路、４２・・・アノード電極制御回路、
６２・・・第２の絶縁層、６３・・・収束電極、６４・
・・第３の開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）支持体上に形成されたカソード電極
と、（Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
と、（Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極と、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部と、（Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極上に形成さ
れた電子放出部、から成り、該電子放出部は、複数の粒状物質、及び、該粒状物質を
カソード電極の表面に固着させるための薄膜から成るこ
とを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。
【請求項２】（Ａ）支持体上に形成されたカソード電極
と、（Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部と、（Ｃ）開口部を有し、該開口部が電子放出部の上方に位
置するように配設されたゲート電極、から成り、該電子放出部は、複数の粒状物質、及び、該粒状物質を
カソード電極の表面に固着させるための薄膜から成るこ
とを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。
【請求項３】粒状物質は、チタン、バナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、珪
素、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデ
ン、パラジウム、タンタル、タングステン、白金、及
び、金から成る群から選択された少なくとも１種類の元
素を含有している金属、金属化合物若しくは合金である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷陰極
電界電子放出素子。
【請求項４】金属化合物は、金属酸化物若しくは金属窒
化物であることを特徴とする請求項３に記載の冷陰極電
界電子放出素子。
【請求項５】薄膜は、ニッケル、コバルト又は鉄から成
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷陰
極電界電子放出素子。
【請求項６】薄膜は粒状物質を被覆していることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の冷陰極電界電子放
出素子。
【請求項７】（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）カソード電極上に電子放出部を形成する工程、を
備え、工程（ｅ）は、メッキ法によって薄膜を成膜することで
粒状物質をカソード電極の表面に固着する工程から成
り、工程（ｅ）を工程（ａ）の後に実行し、若しくは、工程
（ｅ）を工程（ｄ）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。
【請求項８】前記工程（ｅ）は、複合メッキ法に基づく
ことを特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法。
【請求項９】薄膜は粒状物質を被覆していることを特徴
とする請求項７に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
方法。
【請求項１０】粒状物質は、チタン、バナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、珪
素、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデ
ン、パラジウム、タンタル、タングステン、白金、及
び、金から成る群から選択された少なくとも１種類の元
素を含有している金属、金属化合物若しくは合金である
ことを特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法。
【請求項１１】金属化合物は、金属酸化物若しくは金属
窒化物であることを特徴とする請求項１０に記載の冷陰
極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１２】薄膜は、ニッケル、コバルト又は鉄から
成ることを特徴とする請求項７に記載の冷陰極電界電子
放出素子の製造方法。
【請求項１３】複数の冷陰極電界電子放出素子を備えた
カソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備
えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成
る冷陰極電界電子放出表示装置であって、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と、（Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層
と、（Ｃ）絶縁層上に形成されたゲート電極と、（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層を貫通する開口部と、（Ｅ）開口部の底部に位置するカソード電極上に形成さ
れた電子放出部、から成り、該電子放出部は、複数の粒状物質、及び、該粒状物質を
カソード電極の表面に固着させるための薄膜から成るこ
とを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項１４】複数の冷陰極電界電子放出素子を備えた
カソードパネル、及び、蛍光体層とアノード電極とを備
えたアノードパネルが、それらの周縁部で接合されて成
る冷陰極電界電子放出表示装置であって、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と、（Ｂ）カソード電極上に形成された電子放出部と、（Ｃ）開口部を有し、該開口部が電子放出部の上方に位
置するように配設されたゲート電極、から成り、該電子放出部は、複数の粒状物質、及び、該粒状物質を
カソード電極の表面に固着させるための薄膜から成るこ
とを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項１５】粒状物質は、チタン、バナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、珪
素、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデ
ン、パラジウム、タンタル、タングステン、白金、及
び、金から成る群から選択された少なくとも１種類の元
素を含有している金属、金属化合物若しくは合金である
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の冷
陰極電界電子放出表示装置。
【請求項１６】金属化合物は、金属酸化物若しくは金属
窒化物であることを特徴とする請求項１５に記載の冷陰
極電界電子放出表示装置。
【請求項１７】薄膜は、ニッケル、コバルト又は鉄から
成ることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載
の冷陰極電界電子放出表示装置。
【請求項１８】薄膜は粒状物質を被覆していることを特
徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の冷陰極電界
電子放出表示装置。