冷陰極電界電子放出素子の製造方法及び冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
【課題】冷陰極電界電子放出素子を製造するときの絶縁層における開口部を出来る限り均一に形成し得る方法を含む冷陰極電界電子放出素子の製造方法を提供する。
【解決手段】冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、支持体１０上にカソード電極１１、絶縁層１２を形成し、次いで、コア部４１及びシェル部４２を有する多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置した後、シェル部４２を除去し、次に、コア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極を形成した後、コア部４１を除去して絶縁層１２の一部を露出させ、次いで、露出した絶縁層１２の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する各工程から成る。
【解決手段】冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、支持体１０上にカソード電極１１、絶縁層１２を形成し、次いで、コア部４１及びシェル部４２を有する多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置した後、シェル部４２を除去し、次に、コア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極を形成した後、コア部４１を除去して絶縁層１２の一部を露出させ、次いで、露出した絶縁層１２の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する各工程から成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極電界電子放出素子の製造方法及び冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機や情報端末機器に用いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（ＣＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置への移行が急速に進んでいる。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィールドエミッションディスプレイ）を例示することができる。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジョン受像機に適用するには、高輝度化や高速応答性に未だ課題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づき固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合がある）を備えており、高輝度、高速応答性、低消費電力の点から注目を集めている。
【０００３】
図１に、電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合がある）の構成例を示す。図示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１１４と、開口部１１４の底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。尚、図１には、開口部を参照番号１４で表示している。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、電子放出領域ＥＡと呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリクス状に配列されている。
【０００４】
一方、アノードパネルＡＰは、基板２０と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層２２と、その上に形成されたアノード電極２３から構成されている。１画素あるいは１副画素は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極１３との重複領域（電子放出領域ＥＡ）に設けられた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層２２とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、蛍光体層２２と蛍光体層２２との間の基板２０上には、ブラックマトリックス２１が形成されている。
【０００５】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域ＥＡと蛍光体層２２とが対向するように配置し、周縁部において接合部材２４を介して接合することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域（図示した例では、カソードパネルＣＰの無効領域）には、真空排気用の貫通孔２５が設けられており、この貫通孔２５には真空排気後に封じ切られた排気管２６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と接合部材２４とによって囲まれた空間は真空となっている。
【０００６】
かかる表示装置を構成する従来の電界放出素子の製造方法の概要を、以下、図１３及び図１４を参照しながら説明する。この製造方法は、特表２０００−５１２０６７に開示された製造方法であり、基本的には、円錐形の電子放出部１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法である。即ち、開口部１１４に対して蒸着粒子は垂直に入射するが、開口端付近に形成されるオーバーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部１１４の底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積物である電子放出部１５を自己整合的に形成する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極１３上に剥離層１６を予め形成しておく方法について説明する。
【０００７】
［工程−１０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０の上にカソード電極１１を形成した後、その上に絶縁層１２、ゲート電極１３を形成する。そして、このゲート電極１３を含む絶縁層１２上にポリスチレンから成る球体１１８を散布する。次いで、全面にレジスト層１１９を形成した後（図１３の（Ａ）参照）、球体１１８を除去することで、レジスト層に開口を設ける（図１３の（Ｂ）参照）。その後、レジスト層の開口の底部に露出したゲート電極１３をエッチングし、更に、係るゲート電極１３の部分の下の絶縁層１２をエッチングすることで、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１１４を形成する（図１３の（Ｃ）参照）。尚、これらのエッチング工程において、レジスト層は除去される。
【０００８】
このような工程の代わりに、特表２０００−５１２０６７には、以下の方法も開示されている。即ち、例えばガラス基板から成る支持体の上にカソード電極を形成した後、その上に絶縁層を形成する。次いで、全面に球体を散布した後、球体を含む絶縁層上にゲート電極１３及び一次層を順次形成する。そして、球体を除去することで、一次層及びゲート電極に開口部を設ける。その後、係る開口部の底部に露出した絶縁層をエッチングすることで、一次層、ゲート電極及び絶縁層に開口部を形成する。尚、一次層は、次に述べる剥離層として機能する。
【０００９】
［工程−２０］
そして、図１３の（Ｃ）に引き続き、図１４の（Ａ）に示すように、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に斜め蒸着法に基づき剥離層１６を形成する。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより、開口部１１４の底面には剥離層１６を殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１６を形成することができる。この剥離層１６は、開口部１１４の開口端から庇状に張り出しており、これにより開口部１１４が実質的に縮径される。
【００１０】
［工程−３０］
次に、全面に例えば導電材料層１７を垂直蒸着する。このとき、図１４の（Ｂ）に示すように、剥離層１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、開口部１１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１１４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１１４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１１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【００１１】
［工程−４０］
その後、図１４の（Ｃ）に示すように、所謂リフトオフ法に基づき、電気化学的プロセス及び湿式プロセスによって剥離層１６をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を選択的に除去する。
【００１２】
【特許文献１】特表２０００−５１２０６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、図１４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は、開口部１１４の上端部を成すゲート電極１３の縁部（開口端１３Ａ）から電子放出部１５の先端部までの距離に大きく依存する。そして、この距離は、開口部１１４の形状の加工精度に大きく依存する。云い換えれば、球体の散布の精度に大きく依存する。また、球体を散布したとき、１つ１つの球体に分離した状態が得られない場合、即ち、２個、３個、あるいはそれ以上の球体が重なり合った状態となってしまったのでは、最終的に得られる開口部１１４の形状が大きく変形してしまう。
【００１４】
従って、本発明の目的は、冷陰極電界電子放出素子を製造するときの絶縁層における開口部を出来る限り均一に形成し得る方法を含む冷陰極電界電子放出素子の製造方法、及び、係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法を含む冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程から成ることを特徴とする。
【００１６】
また、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した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程から成ることを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法は、支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程に基づき形成することを特徴とする。
【００１８】
また、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法は、支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程に基づき形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１の態様、第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法、本発明の第１の態様、第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（これらの製造方法を纏めて、以下、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、コア部は、セラミックス材料、金属材料又は合金材料から成り、シェル部は、有機材料から成る構成とすることができる。
【００２０】
また、上記の好ましい構成を含む本発明において、前記工程（Ｃ）における各球状部材のシェル部の除去は燃焼に基づくことが好ましいが、これに限定するものではなく、広くは、シェル部の状態変化及び／又は化学変化によって、シェル部を除去することが好ましい。ここで、シェル部の状態変化及び／又は化学変化とは、燃焼、昇華、分解、炭化等の変化若しくはこれらの組合せを意味する。例えば、シェル部が有機材料から成る場合、上述したとおり、シェル部を燃焼させることによって除去することが好ましい。あるいは又、シェル部を、例えば、アッシング法によって除去することもできる。尚、通常、シェル部の除去によって、コア部が絶縁層やゲート電極から離脱（剥離）することはない。
【００２１】
更には、以上に説明した好ましい構成を含む本発明において、前記工程（Ｄ）におけるコア部の除去は、ブラシを用いた機械的除去に基づくことが好ましいが、これに限定するものではなく、その他、例えば、振動による除去、高圧ジェット水流による除去、ウエットエッチングによる除去といった方法を挙げることができる。
【００２２】
更には、以上に説明した好ましい構成を含む本発明において、コア部の平均直径ＤCは、８×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、好ましくは、１×１０-7ｍ乃至１．５×１０-7ｍであり、シェル部の平均直径ＤSは、２×１０-7ｍ乃至６×１０-7ｍ、好ましくは、３×１０-7ｍ乃至５×１０-7ｍである形態とすることができる。あるいは又、２≦ＤS／ＤC≦６、好ましくは、３≦ＤS／ＤC≦５を満足することが望ましい。また、絶縁層の平均厚さをｔIとしたとき、０．６≦ｔI／（ＤS−ＤC）≦１．２、好ましくは、０．７≦ｔI／（ＤS−ＤC）≦１．０を満足することが望ましい。
【００２３】
更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明において、ゲート電極の平均厚さをｔG、犠牲層の平均厚さをｔS、コア部の平均直径をＤCとしたとき、０．２≦ｔG／ＤC≦１．０、好ましくは、０．３≦ｔG／ＤC≦０．５を満足し、また、０．１≦ｔS／ＤC≦０．６、好ましくは、０．３≦ｔS／ＤC≦０．４を満足することが望ましい。
【００２４】
更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明にあっては、絶縁層あるいはゲート電極を含む絶縁層上への球状部材の平均配置密度は、１×１０6個／ｍｍ2乃至１×１０7個／ｍｍ2、好ましくは、３×１０6個／ｍｍ2乃至５×１０6個／ｍｍ2であることが望ましい。
【００２５】
本発明において、コア部を構成するセラミックス材料として、ガラス、シリカ（ＳｉＯ2）、ポリスチレンを挙げることができるし、金属材料や合金材料として、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔやこれらの合金、その他、ＴｉＯ2、ＢａＳＯ4、ＡｇＩを挙げることができる。また、シェル部を構成する有機材料は特に限定されないが、汎用の高分子材料が好適である。但し、重合度が極端に大きかったり、多重結合含有量が極端に多い高分子材料では、例えば、燃焼温度が高くなり過ぎ、燃焼による球体の除去時、カソード電極や絶縁層、ゲート電極に悪影響が及ぶ虞がある。そこで、これらに対する悪影響が生じる虞のない温度での燃焼若しくは炭化が可能な高分子材料を選択することが好ましい。より具体的には、シェル部の燃焼温度は３５０〜５００゜Ｃ程度であることが好ましい。代表的な高分子材料として、スチレン系、ウレタン系、アクリル系、ビニル系、ジビニルベンゼン系、メラミン系、ホルムアルデヒド系、ポリメチレン系のホモポリマー又は共重合体を挙げることができる。
【００２６】
球状部材の配置方法として、適切な溶媒中に球状部材を分散させた状態の溶液を、スピンコート法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法等に基づき塗布した後、乾燥する方法を挙げることができる。あるいは又、例えば、フィルムやシートから成る担持材の上に適切な溶媒中に球状部材を分散させた状態の溶液を塗布し、乾燥した後、担持材の上の球状部材を適切な方法で（例えば、熱転写法にて）、絶縁層上あるいはゲート電極を含む絶縁層上に配置してもよい。球状部材は、理想的には、最密充填にて配置される。即ち、理想的には、最終的に得られる開口部の全てが、仮想の正三角形［一辺の長さは、ＤSである］の頂点に位置する。但し、現実的には、最終的に得られる開口部の１０％以上が、仮想の正三角形［一辺の長さは、０．５×ＤS乃至ＤSの範囲内にある］の頂点に位置することが好ましい。
【００２７】
本発明におけ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）として、スピント型電界放出素子（円錐形の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子）を挙げることができるが、これに限定するものではなく、如何なる構成、構造の電界放出素子とすることもできる。ここで、電子放出部を構成する材料として、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、スパッタリング法や真空蒸着法といった各種物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成することができる。
【００２８】
カソードパネルにおいて、カソード電極の射影像とゲート電極の射影像とは直交することが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素化といった観点から好ましい。カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域が電子放出領域に該当し、電子放出領域がカソードパネルの有効領域に２次元マトリクス状に配列されている。
【００２９】
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソード電極及びゲート電極に印加された電圧によって生じた強電界が電子放出部に加わる結果、量子トンネル効果により電子放出部から電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルに設けられたアノード電極によってアノードパネルへと引き付けられ、蛍光体層に衝突する。そして、蛍光体層への電子の衝突の結果、蛍光体層が発光し、画像として認識することができる。
【００３０】
冷陰極電界電子放出表示装置において、カソード電極はカソード電極制御回路に接続され、ゲート電極はゲート電極制御回路に接続され、アノード電極はアノード電極制御回路に接続されている。尚、これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。実動作時、アノード電極制御回路からアノード電極に印加される電圧（アノード電圧）ＶAは、通常、一定であり、例えば、５キロボルト〜１５キロボルトとすることができる。あるいは又、アノードパネルとカソードパネルとの間の距離をｄ0（但し、０．５ｍｍ≦ｄ0≦１０ｍｍ）としたとき、ＶA／ｄ0（単位：キロボルト／ｍｍ）の値は、０．５以上２０以下、好ましくは１以上１０以下、一層好ましくは４以上８以下を満足することが望ましい。冷陰極電界電子放出表示装置の実動作時、カソード電極に印加する電圧ＶC及びゲート電極に印加する電圧ＶGに関しては、階調制御方式として電圧変調方式やパルス幅変調方式を採用することができる。
【００３１】
電界放出素子にはフォーカス電極が備えられていてもよい。即ち、例えばゲート電極及び絶縁層上には更に層間絶縁層が設けられ、層間絶縁層上にフォーカス電極が設けられている電界放出素子、あるいは又、ゲート電極の上方にフォーカス電極が設けられている電界放出素子とすることもできる。ここで、フォーカス電極とは、開口部から放出され、アノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束させるための電極である。アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルト以上のオーダーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界電子放出表示装置において、フォーカス電極は特に有効である。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が低減され、画素を微細化して表示画面の高精細度化を図ることが可能となる。フォーカス電極には、フォーカス電極制御回路から相対的な負電圧（例えば、０ボルト）が印加される。フォーカス電極は、必ずしも、カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域に設けられた電子放出部あるいは電子放出領域のそれぞれを取り囲むように個別に形成されている必要はなく、例えば、電子放出部あるいは電子放出領域の所定の配列方向に沿って延在させてもよいし、電子放出部あるいは電子放出領域の全てを１つのフォーカス電極で取り囲む構成としてもよく（即ち、フォーカス電極を、冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域の全体を覆う薄い１枚のシート状の構造としてもよく）、これによって、複数の電子放出部あるいは電子放出領域に共通の収束効果を及ぼすことができる。
【００３２】
ゲート電極やカソード電極、フォーカス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）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えば、ＴｉＷ；ＴｉＮやＷＮ等の窒化物；ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。ゲート電極やカソード電極、フォーカス電極を、これらの材料の単層構造あるいは積層構造とすることができる。また、犠牲層を構成する材料として、ＳｉＯ2や高分子樹脂材料を挙げることができる。
【００３３】
以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、『本発明の第１の態様の製造方法』と呼ぶ）にあっては、ゲート電極を形成した後、帯状にパターニングすることで、帯状のゲート電極を得てもよいし、ゲート電極の形成時、帯状に形成することで、帯状のゲート電極を得てもよい。即ち、本発明の第１の態様の製造方法において、球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、ゲート電極をパターニングして帯状のゲート電極を設けてもよいし、球状部材のコア部を含む絶縁層上に帯状のゲート電極を形成してもよい。一方、以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、『本発明の第２の態様の製造方法』と呼ぶ）にあっては、工程（Ｃ）において、絶縁層及びゲート電極の一部を露出させた後、ゲート電極を帯状にパターニングすることで、帯状のゲート電極を得てもよいし、工程（Ｂ）において、絶縁層上にゲート電極を形成するとき帯状のゲート電極を形成してもよいし、工程（Ｂ）において、絶縁層上にゲート電極を形成した後、ゲート電極を帯状にパターニングすることで、帯状のゲート電極を得てもよい。
【００３４】
本発明の第１の態様の製造方法にあっては、球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成するが、球状部材のコア部上のゲート電極の部分と絶縁層のゲート電極の部分との境界領域に位置するゲート電極の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることが、コア部を容易に、しかも、確実に除去するといった観点から望ましい。また、本発明の第２の態様の製造方法にあっては、球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成するが、球状部材のコア部上の犠牲層の部分とゲート電極上の犠牲層の部分との境界領域に位置する犠牲層の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることが、コア部を容易に、しかも、確実に除去するといった観点から望ましい。本発明の第１の態様の製造方法におけるゲート電極の形成方法、本発明の第２の態様の製造方法における犠牲層の形成方法として、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった真空蒸着法、スパッタリング法を挙げることができる。
【００３５】
本発明の第２の態様に係る製造方法におけるゲート電極や、本発明におけるカソード電極、フォーカス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真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法を含む各種ＰＶＤ法、各種ＣＶＤ法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル−ゲル法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、例えば帯状のカソード電極を形成することが可能である。
【００３６】
絶縁層や層間絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、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系材料；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。絶縁層や層間絶縁層の形成には、各種ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、各種印刷法等の公知のプロセスが利用できる。
【００３７】
絶縁層に形成された開口部の平面形状（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、コア部の断面形状（支持体表面と平行な仮想平面で切断したときの断面形状）と同じ形状を有し、あるいは、概ね同じ形状を有し、あるいは、相似形の形状を有し、具体的には、円形である。開口部の形成は、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【００３８】
電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体膜を設けてもよい。抵抗体膜を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化、カソード電極とゲート電極との間のリーク電流の抑制を図ることができる。抵抗体膜を構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物や高融点金属窒化物を例示することができる。抵抗体膜の形成方法として、スパッタリング法や、各種ＣＶＤ法、各種印刷法を例示することができる。１つの電子放出部当たりの電気抵抗値は、概ね１×１０5〜１×１０11Ω、好ましくは数ＭΩ〜数十ギガΩとすればよい。
【００３９】
カソードパネルを構成する支持体、あるいは又、アノードパネルを構成する基板は、これらの基板が相互に対向する面が絶縁性部材から構成されていればよく、ガラス基板、表面に絶縁被膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁被膜が形成された石英基板、表面に絶縁被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、表面に絶縁被膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板として、高歪点ガラス、低アルカリガラス、ソーダガラス（Ｎａ2Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ2）、硼珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、鉛ガラス（Ｎａ2Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ2）、無アルカリガラスを例示することができる。
【００４０】
冷陰極電界電子放出表示装置において、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。メタルバック膜自体にアノード電極としての機能を持たせてもよい。
【００４１】
アノード電極は、全体として１つのアノード電極から構成されていてもよいし、複数のアノード電極ユニットから構成されていてもよい。後者の場合、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとはアノード電極抵抗体層によって電気的に接続されていることが望ましい。アノード電極抵抗体層を構成する材料として、カーボン、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料；ＳｉＮ系材料；酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化クロム、酸化チタン等の高融点金属酸化物や高融点金属窒化物；アモルファスシリコン等の半導体材料；ＩＴＯを挙げることができる。また、ＳｉＣ抵抗膜上に抵抗値の低いカーボン薄膜を積層するといった複数の膜の組み合わせにより、安定した所望のシート抵抗値を実現することも可能である。アノード電極抵抗体層のシート抵抗値として、１×１０-1Ω／□乃至１×１０10Ω／□、好ましくは１×１０3Ω／□乃至１×１０8Ω／□を例示することができる。アノード電極ユニットの数（Ｑ）は２以上であればよく、例えば、直線上に配列された蛍光体層の列の総数をｑ列としたとき、Ｑ＝ｑとし、あるいは、ｑ＝ｋ・Ｑ（ｋは２以上の整数であり、好ましくは１０≦ｋ≦１００、一層好ましくは２０≦ｋ≦５０）としてもよいし、一定の間隔をもって配置されたスペーサの数に１を加えた数とすることができるし、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数と一致した数、あるいは、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数の整数分の一とすることもできる。また、各アノード電極ユニットの大きさは、アノード電極ユニットの位置に拘わらず同じとしてもよいし、アノード電極ユニットの位置に依存して異ならせてもよい。全体として１つのアノード電極の上にアノード電極抵抗体層を形成してもよい。
【００４２】
アノード電極（アノード電極ユニットを包含する）は、導電材料層を用いて形成すればよい。導電材料層の形成方法として、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真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といった各種ＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；各種印刷法；メタルマスク印刷法；リフトオフ法；ゾル−ゲル法等を挙げることができる。即ち、導電材料から成る導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、この導電材料層をパターニングしてアノード電極を形成することができる。あるいは又、アノード電極のパターンを有するマスクやスクリーンを介して導電材料を各種ＰＶＤ法や各種印刷法に基づき形成することによって、アノード電極を得ることもできる。尚、アノード電極抵抗体層も同様の方法で形成することができる。即ち、抵抗体材料からアノード電極抵抗体層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきこのアノード電極抵抗体層をパターニングしてもよいし、あるいは、アノード電極抵抗体層のパターンを有するマスクやスクリーンを介して抵抗体材料の各種ＰＶＤ法や各種印刷法に基づく形成により、アノード電極抵抗体層を得ることができる。基板上（あるいは基板上方）におけるアノード電極の平均厚さ（後述するように隔壁を設ける場合、隔壁の頂面上におけるアノード電極の平均厚さ）として、３×１０-8ｍ（３０ｎｍ）乃至１×１０-6ｍ（１μｍ）、好ましくは５×１０-8ｍ（５０ｎｍ）乃至５×１０-7ｍ（０．５μｍ）を例示することができる。
【００４３】
アノード電極の構成材料として、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）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；ダイヤモンドやグラファイト等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。尚、アノード電極抵抗体層を形成する場合、アノード電極抵抗体層の電気抵抗値を変化させない導電材料からアノード電極を構成することが好ましく、例えば、アノード電極抵抗体層をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から構成した場合、アノード電極をモリブデン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）から構成することが好ましい。
【００４４】
蛍光体層は、単色の蛍光体粒子から構成されていても、３原色の蛍光体粒子から構成されていてもよい。蛍光体層の配列様式は、例えば、ドット状である。具体的には、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表示の場合、蛍光体層の配置、配列として、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。即ち、直線上に配列された蛍光体層の１列は、全てが赤色発光蛍光体層で占められた列、緑色発光蛍光体層で占められた列、及び、青色発光蛍光体層で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光蛍光体層、緑色発光蛍光体層、及び、青色発光蛍光体層が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、蛍光体層とは、冷陰極電界電子放出表示装置において１つの輝点を生成する蛍光体領域であると定義する。また、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光蛍光体層、１つの緑色発光蛍光体層、及び、１つの青色発光蛍光体層の集合から構成され、１サブピクセルは、１つの蛍光体層（１つの赤色発光蛍光体層、あるいは、１つの緑色発光蛍光体層、あるいは、１つの青色発光蛍光体層）から構成される。尚、隣り合う蛍光体層の間の隙間がコントラスト向上を目的とした光吸収層（ブラックマトリックス）で埋め込まれていてもよい。
【００４５】
蛍光体層は、発光性結晶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（赤色発光蛍光体スラリー）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（緑色発光蛍光体スラリー）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（青色発光蛍光体スラリー）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。あるいは又、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、フロート塗布法、沈降塗布法、蛍光体フィルム転写法等により各蛍光体層を形成してもよい。基板上における蛍光体層の平均厚さは、限定するものではないが、３μｍ乃至２０μｍ、好ましくは５μｍ乃至１０μｍであることが望ましい。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。
【００４６】
蛍光体層からの光を吸収する光吸収層が、隣り合う蛍光体層の間、あるいは、後述する隔壁と基板との間に形成されていることが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。ここで、光吸収層は、所謂ブラックマトリックスとして機能する。光吸収層を構成する材料として、蛍光体層からの光を９０％以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜（例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金）、金属酸化物（例えば、酸化クロム）、金属窒化物（例えば、窒化クロム）、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム／クロム積層膜を例示することができる。尚、酸化クロム／クロム積層膜においては、クロム膜が基板と接する。光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せ、各種印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。
【００４７】
蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された２次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止するために、隔壁を設けることが好ましい。隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、キャスティング法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁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、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁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、基板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隔壁形成予定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隔壁形成用材料を埋め込み、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隔壁形成用材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用材料層をパターニングした後、焼成（硬化）を行う方法である。キャスティング法（型押し成形法）とは、ペースト状とした有機材料あるいは無機材料から成る隔壁形成用材料層を型（キャスト）から基板上に押し出すことで隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁形成用材料層を焼成する方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やメタルマスク印刷法、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隔壁形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁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。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁頂面の平坦化を図ってもよい。
【００４８】
隔壁における蛍光体層を取り囲む部分の平面形状（隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域である）として、矩形形状、円形形状、楕円形状、長円形状、三角形形状、五角形以上の多角形形状、丸みを帯びた三角形形状、丸みを帯びた矩形形状、丸みを帯びた多角形等を例示することができるし、蛍光体層の二辺と平行に延びる直線状の形状（棒状の形状）を挙げることができる。これらの平面形状（開口領域の平面形状）が２次元マトリクス状に配列されることにより、格子状の隔壁が形成される。この２次元マトリクス状の配列は、例えば井桁様に配列されるものでもよいし、千鳥様に配列されるものでもよい。
【００４９】
隔壁形成用材料として、例えば、感光性ポリイミド樹脂や、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した鉛ガラス、ＳｉＯ2、低融点ガラスペーストを例示することができる。隔壁の表面（頂面及び側面）には、隔壁に電子ビームが衝突して隔壁からガスが放出されることを防止するための保護層（例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、あるいは、ＡｌＮから成る）を形成してもよい。
【００５０】
カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空状態に保持されているので、大気圧によって冷陰極電界電子放出表示装置に破損が生じないように、カソードパネルとアノードパネルとの間にスペーサを配することが好ましい。スペーサは、例えばセラミックスやガラス材料から構成することができる。スペーサをセラミックスから構成する場合、セラミックスとして、ムライト等のケイ酸アルミニウム化合物やアルミナ等の酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができるし、例えば、特表２００３−５２４２８０号公報等に記載されている材料を用いることもできる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、係るグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、ガラス材料として、高歪点ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス（Ｎａ2Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ2）、硼珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、鉛ガラス（Ｎａ2Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ2）、結晶性ガラスを例示することができる。尚、スペーサの端部に対して面取りを行い、突起部等を除去することが好ましい。スペーサは、例えば、アノードパネルに設けられた隔壁と隔壁との間に挟み込んで固定すればよく、あるいは又、例えば、アノードパネル及び／又はカソードパネルにスペーサ保持部を形成し、スペーサ保持部によって固定すればよい。
【００５１】
スペーサの側面には帯電防止膜や抵抗体膜等が設けられていてもよい。帯電防止膜を構成する材料は、その２次電子放出係数が１に近いことが好ましく、帯電防止膜を構成する材料として、ＳｉやＧｅ等の半導体、グラファイト等の半金属、酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物、及び、窒化物等を用いることができる。例えば、グラファイト等の半金属及びＭｏＳｅx等の半金属元素を含む化合物、ＣｒＯx、ＮｄＯx、ＣｒＡｌxＯy、酸化マンガン、ＬａxＢａ2-xＣｕＯ4、ＬａxＹ1-xＣｒＯ3等の酸化物、ＡｌＢx、ＴｉＢx等のホウ化物、ＳｉＣ等の炭化物、ＭｏＳx、ＷＳx等の硫化物、及び、窒化タングステンと窒化ゲルマニウムの化合物、ＢＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物等を挙げることができるし、更には、例えば、特表２００４−５００６８８号公報等に記載されている材料等を用いることもできる。また、抵抗体膜を構成する材料として、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯx）やサーメットを例示することができる。帯電防止膜等のスペーサの表面に設けられる膜は、単一の種類の材料から成るものであってもよいし、複数の種類の材料から成るものであってもよい。例えば、膜は１層構造であって、複数の種類の材料からその層が構成されていてもよいし、膜は複数層が積層して成り、それぞれの層が異なる材料から成るものであってもよい。これらの膜は、スパッタリング法や真空蒸着法といった各種ＰＶＤ法、各種ＣＶＤ法、スクリーン印刷法等、周知の方法により形成することができる。また、これらの膜の膜厚は、必要に応じて任意に設定すればよい。
【００５２】
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が、接合は接着層を接合部材として用いて行ってもよいし、あるいは、棒状あるいはフレーム状（枠状）であってガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から構成された枠体と接着層とから成る接合部材を用いて行ってもよい。枠体と接着層とから成る接合部材を用いる場合には、枠体の高さを、適宜、選択することにより、接着層のみから成る接合部材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、Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系フリットガラスやＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系フリットガラスといった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。係る低融点金属材料としては、Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ80Ａｇ20（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；Ｚｎ95Ａｌ5（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ5Ｐｂ95（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ2Ｐｂ98（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ88Ｇａ12（融点３８１゜Ｃ）等のろう材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。
【００５３】
カソードパネルとアノードパネルと接合部材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接合部材とを接合し、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接合部材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接合部材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接合部材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。
【００５４】
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排気管（チップ管）を通じて行うことができる。排気管は、典型的にはガラス管、あるいは、低熱膨張率を有する金属や合金［例えば、ニッケル（Ｎｉ）を４２重量％含有した鉄（Ｆｅ）合金や、ニッケル（Ｎｉ）を４２重量％、クロム（Ｃｒ）を６重量％含有した鉄（Ｆｅ）合金］から成る中空管から構成され、カソードパネル及び／又はアノードパネルの無効領域（冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域を額縁状に包囲する領域）に設けられた貫通部の周囲に、上述のフリットガラス又は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、あるいは又、圧着することにより封じられる。尚、封じる前に、冷陰極電界電子放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去することができるので好適である。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の第１の態様の製造方法にあっては、多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成する。また、本発明の第２の態様の製造方法にあっては、多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、露出したゲート電極の部分を除去し、更に、除去されたゲート電極の部分に露出した絶縁層に開口部を形成する。このように、コア部とコア部との間の距離は、基本的には、シェル部の厚さによって規定することができるので、絶縁層に形成される開口部の配置状態を出来る限り均一化することができる。また、開口部の大きさはコア部によって規定されるので、絶縁層に形成される開口部の大きさ、形状を出来る限り均一化することができる。更には、シェル部を除去するので、コア部とコア部とが重なり合うといった状態の発生を抑制することができる。その結果、均一な電子放出部の形成が可能となり、冷陰極電界電子放出素子の電子放出特性の均一化を図ることができ、高品位の表示品質を有する冷陰極電界電子放出表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００５７】
実施例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）の製造方法、及び、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）の製造方法に関する。実施例１の表示装置におけるカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図は、図１に示したと同様である。また、カソードパネルＣＰ及びアノードパネルＡＰを分解したときの一部分の模式的な分解斜視図を、図２に示す。
【００５８】
実施例１の表示装置は、支持体１０上に電子放出領域ＥＡが設けられたカソードパネルＣＰと、蛍光体層２２及びアノード電極２３が設けられたアノードパネルＡＰとが外周部で接合されており、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰとによって挟まれた空間が真空に保持されている。実施例１の表示装置にあっては、電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有するスピント型電界放出素子から構成されている。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、絶縁層１２に設けられた開口部１４と、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極１１，１３の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１副画素（サブピクセル）分の領域に相当し、電子放出領域ＥＡである）に、複数の電界放出素子が設けられている。尚、図面の簡素化のため、図１では、各電子放出領域ＥＡにおいて２つの電子放出部１５を図示した。そして、係る電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリクス状に配列されている。
【００５９】
一方、アノードパネルＡＰは、基板２０と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層２２と、その上に形成されたアノード電極２３から構成されている。１副画素（１サブピクセル）は、電子放出領域ＥＡと、電子放出領域ＥＡに対面したアノードパネル側の蛍光体層２２とによって構成されている。有効領域には、かかる副画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、蛍光体層２２と蛍光体層２２との間の基板２０上には、ブラックマトリックス２１が形成されている。尚、図１においては、隔壁やスペーサ、スペーサ保持部の図示を省略した。カラー表示の表示装置の場合には、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光蛍光体層２２Ｒ、１つの緑色発光蛍光体層２２Ｇ、及び、１つの青色発光蛍光体層２２Ｂの集合から構成されている。
【００６０】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域ＥＡ（電界放出素子）と蛍光体層２２とが対向するように配置し、周縁部において接合部材２４を介して接合した後、排気し、封止することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域（図示した例では、カソードパネルＣＰの無効領域）には、真空排気用の貫通孔２５が設けられており、この貫通孔２５には真空排気後に封じ切られた排気管２６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と接合部材２４とによって囲まれた空間は高真空（例えば、１×１０-3Ｐａ以下）となっている。
【００６１】
カソード電極１１には相対的に負電圧がカソード電極制御回路３１から印加され、ゲート電極１３には相対的に正電圧がゲート電極制御回路３２から印加され、アノード電極２３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３３から印加される。係る表示装置において線順次駆動方式により画像の表示を行う場合、カソード電極１１にカソード電極制御回路３１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３２から走査信号を入力する。これとは逆に、カソード電極１１にカソード電極制御回路３１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３２からビデオ信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出され、この電子がアノード電極２３に引き付けられ、アノード電極２３を通過して蛍光体層２２に衝突する。その結果、蛍光体層２２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、この冷陰極電界電子放出表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極１３に印加される電圧、及び、カソード電極１１に印加される電圧によって制御される。カソード電極１１はカソード電極駆動ドライバによって駆動され、ゲート電極１３はゲート電極駆動ドライバによって駆動される。カソード電極制御回路３１、ゲート電極制御回路３２、アノード電極制御回路３３や駆動ドライバは周知の回路から構成することができる。
【００６２】
表示装置の実動作時、アノード電極制御回路３３からアノード電極２３に印加されるアノード電圧ＶAは、通常、一定であり、例えば、５キロボルト〜１５キロボルト、具体的には、例えば、９キロボルト（例えば、ｄ0＝２．０ｍｍ）とすることができる。一方、表示装置の実動作時、カソード電極１１に印加する電圧ＶC及びゲート電極１３に印加する電圧ＶGに関しては、
（１）カソード電極１１に印加する電圧ＶCを一定とし、ゲート電極１３に印加する電圧ＶGを変化させる方式
（２）カソード電極１１に印加する電圧ＶCを変化させ、ゲート電極１３に印加する電圧ＶGを一定とする方式
（３）カソード電極１１に印加する電圧ＶCを変化させ、且つ、ゲート電極１３に印加する電圧ＶGも変化させる方式
のいずれを採用してもよい。
【００６３】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図３、図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５の（Ａ）、（Ｂ）、図６の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図７の（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施例１の製造方法を説明する。
【００６４】
［工程−１００］
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、スパッタリング法にてクロム（Ｃｒ）から成る厚さ０．５μｍのカソード電極形成用導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術によってカソード電極形成用導電材料層をパターニングし、支持体１０上に帯状のカソード電極１１を形成する。ここで、帯状のカソード電極１１は、図面の紙面水平方向に延びている。尚、カソード電極１１の上に抵抗体膜を形成し、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化、カソード電極とゲート電極との間のリーク電流の抑制を図ってもよい。
【００６５】
［工程−１１０］
その後、カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体的には、全面に、例えば、ＳｉＯ2から成る絶縁層１２をプラズマＣＶＤ法にて形成する。尚、絶縁層１２の形成は、ＣＶＤ法に限定されず、例えば、スパッタリング法やスクリーン印刷法等に基づき行うこともできる。
【００６６】
［工程−１２０］
次いで、コア部４１及びコア部４１の外面に形成されたシェル部４２を有する多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置する（図３参照）。具体的には、球状部材４０を構成するコア部４１はシリカ（ＳｉＯ2）から成り、シェル部４２はポリスチレンから成る。尚、シェル部４２を、その他、ヒドロキシプロピレンセルロース（ＨＰＣ）やポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）から構成することもできる。ここで、コア部４１の平均直径ＤCは１．５×１０-7ｍ（０．１５μｍ）であり、シェル部４２の平均直径ＤSは４．０×１０-7ｍ（０．４０μｍ）である。従って、ＤS／ＤC＝８／３ である。更には、実施例１、あるいは、後述する実施例２にあっては、絶縁層１２の平均厚さｔIを、ｔI＝２×１０-7ｍ（０．２０μｍ）としたので、
ｔI／（ＤS−ＤC）＝０．８
である。多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置する方法として、実施例１にあっては、溶媒中に球状部材を分散させた状態の溶液に基づくスピンコート法を採用した。ここで、絶縁層１２上への球状部材４０の平均配置密度（平均散布密度）を、４×１０6個／ｍｍ2とした。また、このような配置方法を採用することで、最終的に得られる開口部の１０％以上を、仮想の正三角形［一辺の長さは、０．５×ＤS乃至ＤSの範囲内にある］の頂点に位置させることができた。後述する実施例２にあっても同様である。
【００６７】
［工程−１３０］
その後、各球状部材４０のシェル部４２を除去する。具体的には、支持体全体を加熱炉内に搬入し、加熱炉の雰囲気温度を１２０゜Ｃとすることで、シェル部４２を燃焼させる。こうして、図４の（Ａ）に示す状態を得ることができる。尚、シェル部４２の焼成によって、コア部４１が絶縁層１２から離脱（剥離）することはない。
【００６８】
［工程−１４０］
次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極１３を形成する（図４の（Ｂ）参照）。具体的には、スパッタリング法に基づき、全面にクロムから成り、平均厚さｔG＝０．０５μｍのゲート電極１３を形成する。ゲート電極１３をこのような方法で形成することによって、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極１３を形成したとき、球状部材４０のコア部４１上のゲート電極１３の部分と絶縁層１２上のゲート電極１３の部分との境界領域に位置するゲート電極１３の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることができる。ここで、ｔG／ＤC＝０．３３である。
【００６９】
［工程−１５０］
その後、コア部４１を除去して絶縁層１２の一部を露出させる。具体的には、全面に、ブラシを用いた機械的除去を施すことで、即ち、ブラシ掛けを施すことで、コア部４１の除去を行うことができる。こうして、図５の（Ａ）に示す状態を得ることができる。
【００７０】
［工程−１６０］
次いで、全面にレジスト層（図示せず）を形成し、リソグラフィ技術に基づき、帯状のゲート電極を形成すべき部分をレジスト層で被覆した状態とし、レジスト層で被覆されていないゲート電極の部分をエッチングすることで、帯状のゲート電極１３（図面の紙面垂直方向に延びる）を形成した後、レジスト層を除去する。尚、図面においては、ゲート電極１３を帯状に図示していない。
【００７１】
［工程−１７０］
その後、コア部４１が除去されたことで露出した絶縁層１２の部分を除去して、係る絶縁層１２の部分に開口部１４を形成する。具体的には、帯状のゲート電極１３とゲート電極１３との間に露出した絶縁層１２の部分をレジスト層（図示せず）で被覆した後、コア部４１が除去されたことで開口端１３Ａが形成されたゲート電極１３をエッチング用マスクとして用いて、エッチング法にて絶縁層１２をエッチングすることで開口部１４を形成し、次いで、レジスト層を除去する。こうして、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出させた状態を得ることができる（図５の（Ｂ）参照）。
【００７２】
［工程−１８０］
次いで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分に電子放出部１５を形成する。具体的には、支持体１０を回転させながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層１６を形成する（図６の（Ａ）参照）。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより（例えば、入射角６５度〜８５度）、開口部１４の底部にニッケルを殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１６を形成することができる。剥離層１６は、ゲート電極１３に設けられた開口端１３Ａから庇状に張り出しており、これによって開口部１４が実質的に縮径される。
【００７３】
次に、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図６の（Ｂ）に示すように、剥離層１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、開口部１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１４の底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部１４の中央付近を通過するものに限られるようになる。その結果、開口部１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【００７４】
その後、図７の（Ａ）に示すように、リフトオフ法にて剥離層１６をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を除去する。そして、開口部１４の側壁を等方的なエッチングによって後退させ、ゲート電極１３の開口端１３Ａを突出させることが好ましい（図７の（Ｂ）参照）。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルＣＰを得ることができる。ここで、帯状のカソード電極１１とゲート電極１３の重複領域が電子放出領域ＥＡに相当する。
【００７５】
［工程−１９０］
次いで、図１に示す表示装置の組立を行う。具体的には、図示しないスペーサを介して、蛍光体層２２と電子放出領域ＥＡ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とを配置する。アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ（より具体的には、支持体１０と基板２０）とを、例えば接合部材２４を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、接合部材２４とアノードパネルＡＰとの接合部位、及び、接合部材２４とカソードパネルＣＰとの接合部位に接着層としてのフリットガラスを塗布し、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと接合部材とを貼り合わせ、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と接合部材２４とによって囲まれた空間を、貫通孔２５及び排気管２６を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ程度に達した時点で排気管２６を加熱溶融や圧接により封じ切る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと接合部材２４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、実施例１の表示装置を完成させることができる。
【００７６】
実施例１の製造方法にあっては、多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置した後、各球状部材４０のシェル部４２を除去し、次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極１３を形成した後、コア部４１を除去して絶縁層１２の一部を露出させ、次いで、コア部４１が除去されることによって露出した絶縁層１２の部分を除去して開口部１４を形成する。このように、コア部４１とコア部４１との間の距離は、基本的には、シェル部４２の厚さによって規定することができるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の配置状態を出来る限り均一化することができる。また、開口部１４の大きさはコア部４１によって規定されるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の大きさ、形状を出来る限り均一化することができる。更には、シェル部４２を除去するので、コア部４１とコア部４１とが重なり合うといった状態の発生を抑制することができる。その結果、均一な電子放出部１５の形成が可能となり、電界放出素子の電子放出特性の均一化を図ることができ、高品位の表示品質を有する表示装置を提供することができる。
【実施例２】
【００７７】
実施例２は、本発明の第２の態様の製造方法に関する。実施例２の表示装置におけるカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの構成、構造は、実施例１の表示装置におけるカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの構成、構造と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００７８】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図８、図９の（Ａ）、（Ｂ）、図１０の（Ａ）、（Ｂ）、図１１の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図１２を参照して、実施例２の製造方法を説明する。
【００７９】
［工程−２００］
先ず、実施例１の［工程−１００］と同様にして、支持体１０上にカソード電極１１を形成し、次いで、実施例１の［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層１２を形成する。
【００８０】
［工程−２１０］
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、スパッタリング法に基づき、全面にクロムから成るゲート電極１３を形成する。次いで、全面にレジスト層（図示せず）を形成し、リソグラフィ技術に基づき、帯状のゲート電極を形成すべき部分をレジスト層で被覆した状態とし、レジスト層で被覆されていないゲート電極の部分をエッチングすることで、帯状のゲート電極１３（図面の紙面垂直方向に延びる）を形成した後、レジスト層を除去する。尚、図面においては、ゲート電極１３を帯状に図示していない。
【００８１】
［工程−２２０］
次いで、コア部４１及びコア部４１の外面に形成されたシェル部４２を有する多数の球状部材４０をゲート電極１３を含む絶縁層１２上に配置する（図８参照）。具体的には、実施例１と同じ球状部材４０を使用し、実施例１の［工程−１２０］と同様にして、多数の球状部材４０をゲート電極１３を含む絶縁層１２上に配置する。その後、実施例１の［工程−１３０］と同様にして、各球状部材４０のシェル部４２を除去する。こうして、図９の（Ａ）に示す状態を得ることができる。
【００８２】
［工程−２３０］
次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２及びゲート電極１３上に犠牲層５０を形成する（図９の（Ｂ）参照）。具体的には、全面に、塗布法に基づき高分子樹脂材料から成る犠牲層５０を形成する。犠牲層５０をこのような方法で形成することによって、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２及びゲート電極１３上に犠牲層５０を形成したとき、球状部材４０のコア部４１上の犠牲層５０の部分とゲート電極１３上の犠牲層５０の部分との境界領域に位置する犠牲層５０の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることができる。ここで、実施例２にあっては、ゲート電極１３の平均厚さｔG、犠牲層５０の平均厚さｔSを以下のとおりとしている。
ｔG＝５０μｍ
ｔS＝５０μｍ
従って、ｔG／ＤC，ｔS／ＤCの値は、それぞれ、
ｔG／ＤC＝１／３
ｔS／ＤC＝１／３
である。
【００８３】
［工程−２４０］
その後、実施例１の［工程−１５０］と同様にして、コア部４１を除去してゲート電極１３及び絶縁層１２の一部を露出させる（図１０の（Ａ）参照）。
【００８４】
［工程−２５０］
次いで、犠牲層５０をエッチング用マスクとして、コア部４１が除去されて露出したゲート電極１３の部分をエッチング法にて除去し、更に、絶縁層１２に開口部１４を形成して、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出させる（図１０の（Ｂ）参照）。
【００８５】
［工程−２６０］
その後、実施例１の［工程−１８０］と同様にして、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分に電子放出部１５を形成する。具体的には、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図１１の（Ａ）に示すように、犠牲層５０上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、開口部１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１４の底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部１４の中央付近を通過するものに限られるようになる。その結果、開口部１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【００８６】
その後、図１１の（Ｂ）に示すように、リフトオフ法にて犠牲層５０をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を除去する。その後、開口部１４の側壁を等方的なエッチングによって後退させ、ゲート電極１３の開口端１３Ａを突出させることが好ましい（図１２参照）。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルＣＰを得ることができる。
【００８７】
［工程−２７０］
その後、実施例１の［工程−１９０］と同様にして図１に示す表示装置の組立を行う。
【００８８】
実施例２の製造方法にあっては、多数の球状部材４０をゲート電極１３を含む絶縁層１２上に配置し、その後、各球状部材４０のシェル部４２を除去し、次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２及びゲート電極１３上に犠牲層５０を形成した後、コア部４１を除去してゲート電極１３の一部を露出させ、次いで、コア部４１の除去によって露出したゲート電極１３の部分を除去し、更に、除去されたゲート電極１３の部分に露出した絶縁層１２に開口部１４を形成する。このように、実施例２にあっても、コア部４１とコア部４１との間の距離は、基本的には、シェル部４２の厚さによって規定することができるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の配置状態を出来る限り均一化することができる。また、開口部１４の大きさはコア部４１によって規定されるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の大きさ、形状を出来る限り均一化することができる。更には、シェル部４２を除去するので、コア部４１とコア部４１とが重なり合うといった状態の発生を抑制することができる。その結果、均一な電子放出部１５の形成が可能となり、電界放出素子の電子放出特性の均一化を図ることができ、高品位の表示品質を有する表示装置を提供することができる。
【００８９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した平面型表示装置、カソードパネルやアノードパネル、電界放出素子の構成、構造、構成材料、加工条件、製造条件等は例示であり、適宜、変更することができる。冷陰極電界電子放出表示装置においては、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、実施例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の模式的な一部端面図である。
【図２】図２は、実施例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一部分の模式的な分解斜視図をである。
【図３】図３は、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４の（Ｂ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図６】図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の（Ｂ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図７】図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図８】図８は、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図８に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図９の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１０の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２は、図１１の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１３】図１３の（Ａ）〜（Ｃ）は、従来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】図１４の（Ａ）〜（Ｃ）は、図１３の（Ｃ）に引き続き、従来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。
【符号の説明】
【００９１】
１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１３Ａ・・・ゲート電極の開口端、１４・・・開口部、１５・・・電子放出部、２０・・・基板、２１・・・光吸収層（ブラックマトリックス）、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体層、２３・・・アノード電極、２５・・・貫通孔、２６・・・排気管（チップ管）、３１・・・カソード電極制御回路、３２・・・ゲート電極制御回路、３３・・・アノード電極制御回路、４０・・・球状部材、４１・・・コア部、４２・・・シェル部、５０・・・犠牲層、ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネル、ＥＡ・・・電子放出領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極電界電子放出素子の製造方法及び冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機や情報端末機器に用いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（ＣＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置への移行が急速に進んでいる。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィールドエミッションディスプレイ）を例示することができる。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジョン受像機に適用するには、高輝度化や高速応答性に未だ課題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づき固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合がある）を備えており、高輝度、高速応答性、低消費電力の点から注目を集めている。
【０００３】
図１に、電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合がある）の構成例を示す。図示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１１４と、開口部１１４の底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。尚、図１には、開口部を参照番号１４で表示している。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、電子放出領域ＥＡと呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリクス状に配列されている。
【０００４】
一方、アノードパネルＡＰは、基板２０と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層２２と、その上に形成されたアノード電極２３から構成されている。１画素あるいは１副画素は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極１３との重複領域（電子放出領域ＥＡ）に設けられた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層２２とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、蛍光体層２２と蛍光体層２２との間の基板２０上には、ブラックマトリックス２１が形成されている。
【０００５】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域ＥＡと蛍光体層２２とが対向するように配置し、周縁部において接合部材２４を介して接合することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域（図示した例では、カソードパネルＣＰの無効領域）には、真空排気用の貫通孔２５が設けられており、この貫通孔２５には真空排気後に封じ切られた排気管２６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と接合部材２４とによって囲まれた空間は真空となっている。
【０００６】
かかる表示装置を構成する従来の電界放出素子の製造方法の概要を、以下、図１３及び図１４を参照しながら説明する。この製造方法は、特表２０００−５１２０６７に開示された製造方法であり、基本的には、円錐形の電子放出部１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法である。即ち、開口部１１４に対して蒸着粒子は垂直に入射するが、開口端付近に形成されるオーバーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部１１４の底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積物である電子放出部１５を自己整合的に形成する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極１３上に剥離層１６を予め形成しておく方法について説明する。
【０００７】
［工程−１０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０の上にカソード電極１１を形成した後、その上に絶縁層１２、ゲート電極１３を形成する。そして、このゲート電極１３を含む絶縁層１２上にポリスチレンから成る球体１１８を散布する。次いで、全面にレジスト層１１９を形成した後（図１３の（Ａ）参照）、球体１１８を除去することで、レジスト層に開口を設ける（図１３の（Ｂ）参照）。その後、レジスト層の開口の底部に露出したゲート電極１３をエッチングし、更に、係るゲート電極１３の部分の下の絶縁層１２をエッチングすることで、ゲート電極１３及び絶縁層１２に開口部１１４を形成する（図１３の（Ｃ）参照）。尚、これらのエッチング工程において、レジスト層は除去される。
【０００８】
このような工程の代わりに、特表２０００−５１２０６７には、以下の方法も開示されている。即ち、例えばガラス基板から成る支持体の上にカソード電極を形成した後、その上に絶縁層を形成する。次いで、全面に球体を散布した後、球体を含む絶縁層上にゲート電極１３及び一次層を順次形成する。そして、球体を除去することで、一次層及びゲート電極に開口部を設ける。その後、係る開口部の底部に露出した絶縁層をエッチングすることで、一次層、ゲート電極及び絶縁層に開口部を形成する。尚、一次層は、次に述べる剥離層として機能する。
【０００９】
［工程−２０］
そして、図１３の（Ｃ）に引き続き、図１４の（Ａ）に示すように、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に斜め蒸着法に基づき剥離層１６を形成する。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより、開口部１１４の底面には剥離層１６を殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１６を形成することができる。この剥離層１６は、開口部１１４の開口端から庇状に張り出しており、これにより開口部１１４が実質的に縮径される。
【００１０】
［工程−３０］
次に、全面に例えば導電材料層１７を垂直蒸着する。このとき、図１４の（Ｂ）に示すように、剥離層１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、開口部１１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１１４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１１４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１１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【００１１】
［工程−４０］
その後、図１４の（Ｃ）に示すように、所謂リフトオフ法に基づき、電気化学的プロセス及び湿式プロセスによって剥離層１６をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を選択的に除去する。
【００１２】
【特許文献１】特表２０００−５１２０６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、図１４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は、開口部１１４の上端部を成すゲート電極１３の縁部（開口端１３Ａ）から電子放出部１５の先端部までの距離に大きく依存する。そして、この距離は、開口部１１４の形状の加工精度に大きく依存する。云い換えれば、球体の散布の精度に大きく依存する。また、球体を散布したとき、１つ１つの球体に分離した状態が得られない場合、即ち、２個、３個、あるいはそれ以上の球体が重なり合った状態となってしまったのでは、最終的に得られる開口部１１４の形状が大きく変形してしまう。
【００１４】
従って、本発明の目的は、冷陰極電界電子放出素子を製造するときの絶縁層における開口部を出来る限り均一に形成し得る方法を含む冷陰極電界電子放出素子の製造方法、及び、係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法を含む冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程から成ることを特徴とする。
【００１６】
また、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した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程から成ることを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法は、支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程に基づき形成することを特徴とする。
【００１８】
また、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法は、支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程に基づき形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１の態様、第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法、本発明の第１の態様、第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（これらの製造方法を纏めて、以下、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、コア部は、セラミックス材料、金属材料又は合金材料から成り、シェル部は、有機材料から成る構成とすることができる。
【００２０】
また、上記の好ましい構成を含む本発明において、前記工程（Ｃ）における各球状部材のシェル部の除去は燃焼に基づくことが好ましいが、これに限定するものではなく、広くは、シェル部の状態変化及び／又は化学変化によって、シェル部を除去することが好ましい。ここで、シェル部の状態変化及び／又は化学変化とは、燃焼、昇華、分解、炭化等の変化若しくはこれらの組合せを意味する。例えば、シェル部が有機材料から成る場合、上述したとおり、シェル部を燃焼させることによって除去することが好ましい。あるいは又、シェル部を、例えば、アッシング法によって除去することもできる。尚、通常、シェル部の除去によって、コア部が絶縁層やゲート電極から離脱（剥離）することはない。
【００２１】
更には、以上に説明した好ましい構成を含む本発明において、前記工程（Ｄ）におけるコア部の除去は、ブラシを用いた機械的除去に基づくことが好ましいが、これに限定するものではなく、その他、例えば、振動による除去、高圧ジェット水流による除去、ウエットエッチングによる除去といった方法を挙げることができる。
【００２２】
更には、以上に説明した好ましい構成を含む本発明において、コア部の平均直径ＤCは、８×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、好ましくは、１×１０-7ｍ乃至１．５×１０-7ｍであり、シェル部の平均直径ＤSは、２×１０-7ｍ乃至６×１０-7ｍ、好ましくは、３×１０-7ｍ乃至５×１０-7ｍである形態とすることができる。あるいは又、２≦ＤS／ＤC≦６、好ましくは、３≦ＤS／ＤC≦５を満足することが望ましい。また、絶縁層の平均厚さをｔIとしたとき、０．６≦ｔI／（ＤS−ＤC）≦１．２、好ましくは、０．７≦ｔI／（ＤS−ＤC）≦１．０を満足することが望ましい。
【００２３】
更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明において、ゲート電極の平均厚さをｔG、犠牲層の平均厚さをｔS、コア部の平均直径をＤCとしたとき、０．２≦ｔG／ＤC≦１．０、好ましくは、０．３≦ｔG／ＤC≦０．５を満足し、また、０．１≦ｔS／ＤC≦０．６、好ましくは、０．３≦ｔS／ＤC≦０．４を満足することが望ましい。
【００２４】
更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明にあっては、絶縁層あるいはゲート電極を含む絶縁層上への球状部材の平均配置密度は、１×１０6個／ｍｍ2乃至１×１０7個／ｍｍ2、好ましくは、３×１０6個／ｍｍ2乃至５×１０6個／ｍｍ2であることが望ましい。
【００２５】
本発明において、コア部を構成するセラミックス材料として、ガラス、シリカ（ＳｉＯ2）、ポリスチレンを挙げることができるし、金属材料や合金材料として、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔやこれらの合金、その他、ＴｉＯ2、ＢａＳＯ4、ＡｇＩを挙げることができる。また、シェル部を構成する有機材料は特に限定されないが、汎用の高分子材料が好適である。但し、重合度が極端に大きかったり、多重結合含有量が極端に多い高分子材料では、例えば、燃焼温度が高くなり過ぎ、燃焼による球体の除去時、カソード電極や絶縁層、ゲート電極に悪影響が及ぶ虞がある。そこで、これらに対する悪影響が生じる虞のない温度での燃焼若しくは炭化が可能な高分子材料を選択することが好ましい。より具体的には、シェル部の燃焼温度は３５０〜５００゜Ｃ程度であることが好ましい。代表的な高分子材料として、スチレン系、ウレタン系、アクリル系、ビニル系、ジビニルベンゼン系、メラミン系、ホルムアルデヒド系、ポリメチレン系のホモポリマー又は共重合体を挙げることができる。
【００２６】
球状部材の配置方法として、適切な溶媒中に球状部材を分散させた状態の溶液を、スピンコート法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法等に基づき塗布した後、乾燥する方法を挙げることができる。あるいは又、例えば、フィルムやシートから成る担持材の上に適切な溶媒中に球状部材を分散させた状態の溶液を塗布し、乾燥した後、担持材の上の球状部材を適切な方法で（例えば、熱転写法にて）、絶縁層上あるいはゲート電極を含む絶縁層上に配置してもよい。球状部材は、理想的には、最密充填にて配置される。即ち、理想的には、最終的に得られる開口部の全てが、仮想の正三角形［一辺の長さは、ＤSである］の頂点に位置する。但し、現実的には、最終的に得られる開口部の１０％以上が、仮想の正三角形［一辺の長さは、０．５×ＤS乃至ＤSの範囲内にある］の頂点に位置することが好ましい。
【００２７】
本発明におけ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）として、スピント型電界放出素子（円錐形の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子）を挙げることができるが、これに限定するものではなく、如何なる構成、構造の電界放出素子とすることもできる。ここで、電子放出部を構成する材料として、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、スパッタリング法や真空蒸着法といった各種物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成することができる。
【００２８】
カソードパネルにおいて、カソード電極の射影像とゲート電極の射影像とは直交することが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素化といった観点から好ましい。カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域が電子放出領域に該当し、電子放出領域がカソードパネルの有効領域に２次元マトリクス状に配列されている。
【００２９】
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソード電極及びゲート電極に印加された電圧によって生じた強電界が電子放出部に加わる結果、量子トンネル効果により電子放出部から電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルに設けられたアノード電極によってアノードパネルへと引き付けられ、蛍光体層に衝突する。そして、蛍光体層への電子の衝突の結果、蛍光体層が発光し、画像として認識することができる。
【００３０】
冷陰極電界電子放出表示装置において、カソード電極はカソード電極制御回路に接続され、ゲート電極はゲート電極制御回路に接続され、アノード電極はアノード電極制御回路に接続されている。尚、これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。実動作時、アノード電極制御回路からアノード電極に印加される電圧（アノード電圧）ＶAは、通常、一定であり、例えば、５キロボルト〜１５キロボルトとすることができる。あるいは又、アノードパネルとカソードパネルとの間の距離をｄ0（但し、０．５ｍｍ≦ｄ0≦１０ｍｍ）としたとき、ＶA／ｄ0（単位：キロボルト／ｍｍ）の値は、０．５以上２０以下、好ましくは１以上１０以下、一層好ましくは４以上８以下を満足することが望ましい。冷陰極電界電子放出表示装置の実動作時、カソード電極に印加する電圧ＶC及びゲート電極に印加する電圧ＶGに関しては、階調制御方式として電圧変調方式やパルス幅変調方式を採用することができる。
【００３１】
電界放出素子にはフォーカス電極が備えられていてもよい。即ち、例えばゲート電極及び絶縁層上には更に層間絶縁層が設けられ、層間絶縁層上にフォーカス電極が設けられている電界放出素子、あるいは又、ゲート電極の上方にフォーカス電極が設けられている電界放出素子とすることもできる。ここで、フォーカス電極とは、開口部から放出され、アノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束させるための電極である。アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルト以上のオーダーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界電子放出表示装置において、フォーカス電極は特に有効である。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が低減され、画素を微細化して表示画面の高精細度化を図ることが可能となる。フォーカス電極には、フォーカス電極制御回路から相対的な負電圧（例えば、０ボルト）が印加される。フォーカス電極は、必ずしも、カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域に設けられた電子放出部あるいは電子放出領域のそれぞれを取り囲むように個別に形成されている必要はなく、例えば、電子放出部あるいは電子放出領域の所定の配列方向に沿って延在させてもよいし、電子放出部あるいは電子放出領域の全てを１つのフォーカス電極で取り囲む構成としてもよく（即ち、フォーカス電極を、冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域の全体を覆う薄い１枚のシート状の構造としてもよく）、これによって、複数の電子放出部あるいは電子放出領域に共通の収束効果を及ぼすことができる。
【００３２】
ゲート電極やカソード電極、フォーカス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）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えば、ＴｉＷ；ＴｉＮやＷＮ等の窒化物；ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。ゲート電極やカソード電極、フォーカス電極を、これらの材料の単層構造あるいは積層構造とすることができる。また、犠牲層を構成する材料として、ＳｉＯ2や高分子樹脂材料を挙げることができる。
【００３３】
以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、『本発明の第１の態様の製造方法』と呼ぶ）にあっては、ゲート電極を形成した後、帯状にパターニングすることで、帯状のゲート電極を得てもよいし、ゲート電極の形成時、帯状に形成することで、帯状のゲート電極を得てもよい。即ち、本発明の第１の態様の製造方法において、球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、ゲート電極をパターニングして帯状のゲート電極を設けてもよいし、球状部材のコア部を含む絶縁層上に帯状のゲート電極を形成してもよい。一方、以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法あるいは本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法（以下、『本発明の第２の態様の製造方法』と呼ぶ）にあっては、工程（Ｃ）において、絶縁層及びゲート電極の一部を露出させた後、ゲート電極を帯状にパターニングすることで、帯状のゲート電極を得てもよいし、工程（Ｂ）において、絶縁層上にゲート電極を形成するとき帯状のゲート電極を形成してもよいし、工程（Ｂ）において、絶縁層上にゲート電極を形成した後、ゲート電極を帯状にパターニングすることで、帯状のゲート電極を得てもよい。
【００３４】
本発明の第１の態様の製造方法にあっては、球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成するが、球状部材のコア部上のゲート電極の部分と絶縁層のゲート電極の部分との境界領域に位置するゲート電極の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることが、コア部を容易に、しかも、確実に除去するといった観点から望ましい。また、本発明の第２の態様の製造方法にあっては、球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成するが、球状部材のコア部上の犠牲層の部分とゲート電極上の犠牲層の部分との境界領域に位置する犠牲層の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることが、コア部を容易に、しかも、確実に除去するといった観点から望ましい。本発明の第１の態様の製造方法におけるゲート電極の形成方法、本発明の第２の態様の製造方法における犠牲層の形成方法として、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった真空蒸着法、スパッタリング法を挙げることができる。
【００３５】
本発明の第２の態様に係る製造方法におけるゲート電極や、本発明におけるカソード電極、フォーカス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真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法を含む各種ＰＶＤ法、各種ＣＶＤ法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル−ゲル法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、例えば帯状のカソード電極を形成することが可能である。
【００３６】
絶縁層や層間絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、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系材料；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。絶縁層や層間絶縁層の形成には、各種ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、各種印刷法等の公知のプロセスが利用できる。
【００３７】
絶縁層に形成された開口部の平面形状（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、コア部の断面形状（支持体表面と平行な仮想平面で切断したときの断面形状）と同じ形状を有し、あるいは、概ね同じ形状を有し、あるいは、相似形の形状を有し、具体的には、円形である。開口部の形成は、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【００３８】
電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体膜を設けてもよい。抵抗体膜を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化、カソード電極とゲート電極との間のリーク電流の抑制を図ることができる。抵抗体膜を構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物や高融点金属窒化物を例示することができる。抵抗体膜の形成方法として、スパッタリング法や、各種ＣＶＤ法、各種印刷法を例示することができる。１つの電子放出部当たりの電気抵抗値は、概ね１×１０5〜１×１０11Ω、好ましくは数ＭΩ〜数十ギガΩとすればよい。
【００３９】
カソードパネルを構成する支持体、あるいは又、アノードパネルを構成する基板は、これらの基板が相互に対向する面が絶縁性部材から構成されていればよく、ガラス基板、表面に絶縁被膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁被膜が形成された石英基板、表面に絶縁被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、表面に絶縁被膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板として、高歪点ガラス、低アルカリガラス、ソーダガラス（Ｎａ2Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ2）、硼珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、鉛ガラス（Ｎａ2Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ2）、無アルカリガラスを例示することができる。
【００４０】
冷陰極電界電子放出表示装置において、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。メタルバック膜自体にアノード電極としての機能を持たせてもよい。
【００４１】
アノード電極は、全体として１つのアノード電極から構成されていてもよいし、複数のアノード電極ユニットから構成されていてもよい。後者の場合、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとはアノード電極抵抗体層によって電気的に接続されていることが望ましい。アノード電極抵抗体層を構成する材料として、カーボン、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料；ＳｉＮ系材料；酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化クロム、酸化チタン等の高融点金属酸化物や高融点金属窒化物；アモルファスシリコン等の半導体材料；ＩＴＯを挙げることができる。また、ＳｉＣ抵抗膜上に抵抗値の低いカーボン薄膜を積層するといった複数の膜の組み合わせにより、安定した所望のシート抵抗値を実現することも可能である。アノード電極抵抗体層のシート抵抗値として、１×１０-1Ω／□乃至１×１０10Ω／□、好ましくは１×１０3Ω／□乃至１×１０8Ω／□を例示することができる。アノード電極ユニットの数（Ｑ）は２以上であればよく、例えば、直線上に配列された蛍光体層の列の総数をｑ列としたとき、Ｑ＝ｑとし、あるいは、ｑ＝ｋ・Ｑ（ｋは２以上の整数であり、好ましくは１０≦ｋ≦１００、一層好ましくは２０≦ｋ≦５０）としてもよいし、一定の間隔をもって配置されたスペーサの数に１を加えた数とすることができるし、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数と一致した数、あるいは、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数の整数分の一とすることもできる。また、各アノード電極ユニットの大きさは、アノード電極ユニットの位置に拘わらず同じとしてもよいし、アノード電極ユニットの位置に依存して異ならせてもよい。全体として１つのアノード電極の上にアノード電極抵抗体層を形成してもよい。
【００４２】
アノード電極（アノード電極ユニットを包含する）は、導電材料層を用いて形成すればよい。導電材料層の形成方法として、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真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といった各種ＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；各種印刷法；メタルマスク印刷法；リフトオフ法；ゾル−ゲル法等を挙げることができる。即ち、導電材料から成る導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、この導電材料層をパターニングしてアノード電極を形成することができる。あるいは又、アノード電極のパターンを有するマスクやスクリーンを介して導電材料を各種ＰＶＤ法や各種印刷法に基づき形成することによって、アノード電極を得ることもできる。尚、アノード電極抵抗体層も同様の方法で形成することができる。即ち、抵抗体材料からアノード電極抵抗体層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきこのアノード電極抵抗体層をパターニングしてもよいし、あるいは、アノード電極抵抗体層のパターンを有するマスクやスクリーンを介して抵抗体材料の各種ＰＶＤ法や各種印刷法に基づく形成により、アノード電極抵抗体層を得ることができる。基板上（あるいは基板上方）におけるアノード電極の平均厚さ（後述するように隔壁を設ける場合、隔壁の頂面上におけるアノード電極の平均厚さ）として、３×１０-8ｍ（３０ｎｍ）乃至１×１０-6ｍ（１μｍ）、好ましくは５×１０-8ｍ（５０ｎｍ）乃至５×１０-7ｍ（０．５μｍ）を例示することができる。
【００４３】
アノード電極の構成材料として、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）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；ダイヤモンドやグラファイト等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。尚、アノード電極抵抗体層を形成する場合、アノード電極抵抗体層の電気抵抗値を変化させない導電材料からアノード電極を構成することが好ましく、例えば、アノード電極抵抗体層をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から構成した場合、アノード電極をモリブデン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）から構成することが好ましい。
【００４４】
蛍光体層は、単色の蛍光体粒子から構成されていても、３原色の蛍光体粒子から構成されていてもよい。蛍光体層の配列様式は、例えば、ドット状である。具体的には、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表示の場合、蛍光体層の配置、配列として、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。即ち、直線上に配列された蛍光体層の１列は、全てが赤色発光蛍光体層で占められた列、緑色発光蛍光体層で占められた列、及び、青色発光蛍光体層で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光蛍光体層、緑色発光蛍光体層、及び、青色発光蛍光体層が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、蛍光体層とは、冷陰極電界電子放出表示装置において１つの輝点を生成する蛍光体領域であると定義する。また、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光蛍光体層、１つの緑色発光蛍光体層、及び、１つの青色発光蛍光体層の集合から構成され、１サブピクセルは、１つの蛍光体層（１つの赤色発光蛍光体層、あるいは、１つの緑色発光蛍光体層、あるいは、１つの青色発光蛍光体層）から構成される。尚、隣り合う蛍光体層の間の隙間がコントラスト向上を目的とした光吸収層（ブラックマトリックス）で埋め込まれていてもよい。
【００４５】
蛍光体層は、発光性結晶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（赤色発光蛍光体スラリー）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（緑色発光蛍光体スラリー）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（青色発光蛍光体スラリー）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。あるいは又、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、フロート塗布法、沈降塗布法、蛍光体フィルム転写法等により各蛍光体層を形成してもよい。基板上における蛍光体層の平均厚さは、限定するものではないが、３μｍ乃至２０μｍ、好ましくは５μｍ乃至１０μｍであることが望ましい。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。
【００４６】
蛍光体層からの光を吸収する光吸収層が、隣り合う蛍光体層の間、あるいは、後述する隔壁と基板との間に形成されていることが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。ここで、光吸収層は、所謂ブラックマトリックスとして機能する。光吸収層を構成する材料として、蛍光体層からの光を９０％以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜（例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金）、金属酸化物（例えば、酸化クロム）、金属窒化物（例えば、窒化クロム）、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム／クロム積層膜を例示することができる。尚、酸化クロム／クロム積層膜においては、クロム膜が基板と接する。光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せ、各種印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。
【００４７】
蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された２次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止するために、隔壁を設けることが好ましい。隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、キャスティング法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁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、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁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、基板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隔壁形成予定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隔壁形成用材料を埋め込み、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隔壁形成用材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用材料層をパターニングした後、焼成（硬化）を行う方法である。キャスティング法（型押し成形法）とは、ペースト状とした有機材料あるいは無機材料から成る隔壁形成用材料層を型（キャスト）から基板上に押し出すことで隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁形成用材料層を焼成する方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やメタルマスク印刷法、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隔壁形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁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。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁頂面の平坦化を図ってもよい。
【００４８】
隔壁における蛍光体層を取り囲む部分の平面形状（隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域である）として、矩形形状、円形形状、楕円形状、長円形状、三角形形状、五角形以上の多角形形状、丸みを帯びた三角形形状、丸みを帯びた矩形形状、丸みを帯びた多角形等を例示することができるし、蛍光体層の二辺と平行に延びる直線状の形状（棒状の形状）を挙げることができる。これらの平面形状（開口領域の平面形状）が２次元マトリクス状に配列されることにより、格子状の隔壁が形成される。この２次元マトリクス状の配列は、例えば井桁様に配列されるものでもよいし、千鳥様に配列されるものでもよい。
【００４９】
隔壁形成用材料として、例えば、感光性ポリイミド樹脂や、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した鉛ガラス、ＳｉＯ2、低融点ガラスペーストを例示することができる。隔壁の表面（頂面及び側面）には、隔壁に電子ビームが衝突して隔壁からガスが放出されることを防止するための保護層（例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、あるいは、ＡｌＮから成る）を形成してもよい。
【００５０】
カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空状態に保持されているので、大気圧によって冷陰極電界電子放出表示装置に破損が生じないように、カソードパネルとアノードパネルとの間にスペーサを配することが好ましい。スペーサは、例えばセラミックスやガラス材料から構成することができる。スペーサをセラミックスから構成する場合、セラミックスとして、ムライト等のケイ酸アルミニウム化合物やアルミナ等の酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができるし、例えば、特表２００３−５２４２８０号公報等に記載されている材料を用いることもできる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、係るグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、ガラス材料として、高歪点ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス（Ｎａ2Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ2）、硼珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、鉛ガラス（Ｎａ2Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ2）、結晶性ガラスを例示することができる。尚、スペーサの端部に対して面取りを行い、突起部等を除去することが好ましい。スペーサは、例えば、アノードパネルに設けられた隔壁と隔壁との間に挟み込んで固定すればよく、あるいは又、例えば、アノードパネル及び／又はカソードパネルにスペーサ保持部を形成し、スペーサ保持部によって固定すればよい。
【００５１】
スペーサの側面には帯電防止膜や抵抗体膜等が設けられていてもよい。帯電防止膜を構成する材料は、その２次電子放出係数が１に近いことが好ましく、帯電防止膜を構成する材料として、ＳｉやＧｅ等の半導体、グラファイト等の半金属、酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物、及び、窒化物等を用いることができる。例えば、グラファイト等の半金属及びＭｏＳｅx等の半金属元素を含む化合物、ＣｒＯx、ＮｄＯx、ＣｒＡｌxＯy、酸化マンガン、ＬａxＢａ2-xＣｕＯ4、ＬａxＹ1-xＣｒＯ3等の酸化物、ＡｌＢx、ＴｉＢx等のホウ化物、ＳｉＣ等の炭化物、ＭｏＳx、ＷＳx等の硫化物、及び、窒化タングステンと窒化ゲルマニウムの化合物、ＢＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物等を挙げることができるし、更には、例えば、特表２００４−５００６８８号公報等に記載されている材料等を用いることもできる。また、抵抗体膜を構成する材料として、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯx）やサーメットを例示することができる。帯電防止膜等のスペーサの表面に設けられる膜は、単一の種類の材料から成るものであってもよいし、複数の種類の材料から成るものであってもよい。例えば、膜は１層構造であって、複数の種類の材料からその層が構成されていてもよいし、膜は複数層が積層して成り、それぞれの層が異なる材料から成るものであってもよい。これらの膜は、スパッタリング法や真空蒸着法といった各種ＰＶＤ法、各種ＣＶＤ法、スクリーン印刷法等、周知の方法により形成することができる。また、これらの膜の膜厚は、必要に応じて任意に設定すればよい。
【００５２】
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が、接合は接着層を接合部材として用いて行ってもよいし、あるいは、棒状あるいはフレーム状（枠状）であってガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から構成された枠体と接着層とから成る接合部材を用いて行ってもよい。枠体と接着層とから成る接合部材を用いる場合には、枠体の高さを、適宜、選択することにより、接着層のみから成る接合部材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、Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系フリットガラスやＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系フリットガラスといった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。係る低融点金属材料としては、Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ80Ａｇ20（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；Ｚｎ95Ａｌ5（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ5Ｐｂ95（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ2Ｐｂ98（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ88Ｇａ12（融点３８１゜Ｃ）等のろう材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。
【００５３】
カソードパネルとアノードパネルと接合部材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接合部材とを接合し、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接合部材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接合部材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接合部材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。
【００５４】
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排気管（チップ管）を通じて行うことができる。排気管は、典型的にはガラス管、あるいは、低熱膨張率を有する金属や合金［例えば、ニッケル（Ｎｉ）を４２重量％含有した鉄（Ｆｅ）合金や、ニッケル（Ｎｉ）を４２重量％、クロム（Ｃｒ）を６重量％含有した鉄（Ｆｅ）合金］から成る中空管から構成され、カソードパネル及び／又はアノードパネルの無効領域（冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域を額縁状に包囲する領域）に設けられた貫通部の周囲に、上述のフリットガラス又は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、あるいは又、圧着することにより封じられる。尚、封じる前に、冷陰極電界電子放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去することができるので好適である。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の第１の態様の製造方法にあっては、多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成する。また、本発明の第２の態様の製造方法にあっては、多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、露出したゲート電極の部分を除去し、更に、除去されたゲート電極の部分に露出した絶縁層に開口部を形成する。このように、コア部とコア部との間の距離は、基本的には、シェル部の厚さによって規定することができるので、絶縁層に形成される開口部の配置状態を出来る限り均一化することができる。また、開口部の大きさはコア部によって規定されるので、絶縁層に形成される開口部の大きさ、形状を出来る限り均一化することができる。更には、シェル部を除去するので、コア部とコア部とが重なり合うといった状態の発生を抑制することができる。その結果、均一な電子放出部の形成が可能となり、冷陰極電界電子放出素子の電子放出特性の均一化を図ることができ、高品位の表示品質を有する冷陰極電界電子放出表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００５７】
実施例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）の製造方法、及び、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）の製造方法に関する。実施例１の表示装置におけるカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図は、図１に示したと同様である。また、カソードパネルＣＰ及びアノードパネルＡＰを分解したときの一部分の模式的な分解斜視図を、図２に示す。
【００５８】
実施例１の表示装置は、支持体１０上に電子放出領域ＥＡが設けられたカソードパネルＣＰと、蛍光体層２２及びアノード電極２３が設けられたアノードパネルＡＰとが外周部で接合されており、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰとによって挟まれた空間が真空に保持されている。実施例１の表示装置にあっては、電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有するスピント型電界放出素子から構成されている。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、絶縁層１２に設けられた開口部１４と、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極１１，１３の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１副画素（サブピクセル）分の領域に相当し、電子放出領域ＥＡである）に、複数の電界放出素子が設けられている。尚、図面の簡素化のため、図１では、各電子放出領域ＥＡにおいて２つの電子放出部１５を図示した。そして、係る電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリクス状に配列されている。
【００５９】
一方、アノードパネルＡＰは、基板２０と、基板２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層２２と、その上に形成されたアノード電極２３から構成されている。１副画素（１サブピクセル）は、電子放出領域ＥＡと、電子放出領域ＥＡに対面したアノードパネル側の蛍光体層２２とによって構成されている。有効領域には、かかる副画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、蛍光体層２２と蛍光体層２２との間の基板２０上には、ブラックマトリックス２１が形成されている。尚、図１においては、隔壁やスペーサ、スペーサ保持部の図示を省略した。カラー表示の表示装置の場合には、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光蛍光体層２２Ｒ、１つの緑色発光蛍光体層２２Ｇ、及び、１つの青色発光蛍光体層２２Ｂの集合から構成されている。
【００６０】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域ＥＡ（電界放出素子）と蛍光体層２２とが対向するように配置し、周縁部において接合部材２４を介して接合した後、排気し、封止することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域（図示した例では、カソードパネルＣＰの無効領域）には、真空排気用の貫通孔２５が設けられており、この貫通孔２５には真空排気後に封じ切られた排気管２６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と接合部材２４とによって囲まれた空間は高真空（例えば、１×１０-3Ｐａ以下）となっている。
【００６１】
カソード電極１１には相対的に負電圧がカソード電極制御回路３１から印加され、ゲート電極１３には相対的に正電圧がゲート電極制御回路３２から印加され、アノード電極２３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３３から印加される。係る表示装置において線順次駆動方式により画像の表示を行う場合、カソード電極１１にカソード電極制御回路３１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３２から走査信号を入力する。これとは逆に、カソード電極１１にカソード電極制御回路３１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３２からビデオ信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出され、この電子がアノード電極２３に引き付けられ、アノード電極２３を通過して蛍光体層２２に衝突する。その結果、蛍光体層２２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、この冷陰極電界電子放出表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極１３に印加される電圧、及び、カソード電極１１に印加される電圧によって制御される。カソード電極１１はカソード電極駆動ドライバによって駆動され、ゲート電極１３はゲート電極駆動ドライバによって駆動される。カソード電極制御回路３１、ゲート電極制御回路３２、アノード電極制御回路３３や駆動ドライバは周知の回路から構成することができる。
【００６２】
表示装置の実動作時、アノード電極制御回路３３からアノード電極２３に印加されるアノード電圧ＶAは、通常、一定であり、例えば、５キロボルト〜１５キロボルト、具体的には、例えば、９キロボルト（例えば、ｄ0＝２．０ｍｍ）とすることができる。一方、表示装置の実動作時、カソード電極１１に印加する電圧ＶC及びゲート電極１３に印加する電圧ＶGに関しては、
（１）カソード電極１１に印加する電圧ＶCを一定とし、ゲート電極１３に印加する電圧ＶGを変化させる方式
（２）カソード電極１１に印加する電圧ＶCを変化させ、ゲート電極１３に印加する電圧ＶGを一定とする方式
（３）カソード電極１１に印加する電圧ＶCを変化させ、且つ、ゲート電極１３に印加する電圧ＶGも変化させる方式
のいずれを採用してもよい。
【００６３】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図３、図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５の（Ａ）、（Ｂ）、図６の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図７の（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施例１の製造方法を説明する。
【００６４】
［工程−１００］
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、スパッタリング法にてクロム（Ｃｒ）から成る厚さ０．５μｍのカソード電極形成用導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術によってカソード電極形成用導電材料層をパターニングし、支持体１０上に帯状のカソード電極１１を形成する。ここで、帯状のカソード電極１１は、図面の紙面水平方向に延びている。尚、カソード電極１１の上に抵抗体膜を形成し、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化、カソード電極とゲート電極との間のリーク電流の抑制を図ってもよい。
【００６５】
［工程−１１０］
その後、カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層１２を形成する。具体的には、全面に、例えば、ＳｉＯ2から成る絶縁層１２をプラズマＣＶＤ法にて形成する。尚、絶縁層１２の形成は、ＣＶＤ法に限定されず、例えば、スパッタリング法やスクリーン印刷法等に基づき行うこともできる。
【００６６】
［工程−１２０］
次いで、コア部４１及びコア部４１の外面に形成されたシェル部４２を有する多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置する（図３参照）。具体的には、球状部材４０を構成するコア部４１はシリカ（ＳｉＯ2）から成り、シェル部４２はポリスチレンから成る。尚、シェル部４２を、その他、ヒドロキシプロピレンセルロース（ＨＰＣ）やポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）から構成することもできる。ここで、コア部４１の平均直径ＤCは１．５×１０-7ｍ（０．１５μｍ）であり、シェル部４２の平均直径ＤSは４．０×１０-7ｍ（０．４０μｍ）である。従って、ＤS／ＤC＝８／３ である。更には、実施例１、あるいは、後述する実施例２にあっては、絶縁層１２の平均厚さｔIを、ｔI＝２×１０-7ｍ（０．２０μｍ）としたので、
ｔI／（ＤS−ＤC）＝０．８
である。多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置する方法として、実施例１にあっては、溶媒中に球状部材を分散させた状態の溶液に基づくスピンコート法を採用した。ここで、絶縁層１２上への球状部材４０の平均配置密度（平均散布密度）を、４×１０6個／ｍｍ2とした。また、このような配置方法を採用することで、最終的に得られる開口部の１０％以上を、仮想の正三角形［一辺の長さは、０．５×ＤS乃至ＤSの範囲内にある］の頂点に位置させることができた。後述する実施例２にあっても同様である。
【００６７】
［工程−１３０］
その後、各球状部材４０のシェル部４２を除去する。具体的には、支持体全体を加熱炉内に搬入し、加熱炉の雰囲気温度を１２０゜Ｃとすることで、シェル部４２を燃焼させる。こうして、図４の（Ａ）に示す状態を得ることができる。尚、シェル部４２の焼成によって、コア部４１が絶縁層１２から離脱（剥離）することはない。
【００６８】
［工程−１４０］
次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極１３を形成する（図４の（Ｂ）参照）。具体的には、スパッタリング法に基づき、全面にクロムから成り、平均厚さｔG＝０．０５μｍのゲート電極１３を形成する。ゲート電極１３をこのような方法で形成することによって、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極１３を形成したとき、球状部材４０のコア部４１上のゲート電極１３の部分と絶縁層１２上のゲート電極１３の部分との境界領域に位置するゲート電極１３の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることができる。ここで、ｔG／ＤC＝０．３３である。
【００６９】
［工程−１５０］
その後、コア部４１を除去して絶縁層１２の一部を露出させる。具体的には、全面に、ブラシを用いた機械的除去を施すことで、即ち、ブラシ掛けを施すことで、コア部４１の除去を行うことができる。こうして、図５の（Ａ）に示す状態を得ることができる。
【００７０】
［工程−１６０］
次いで、全面にレジスト層（図示せず）を形成し、リソグラフィ技術に基づき、帯状のゲート電極を形成すべき部分をレジスト層で被覆した状態とし、レジスト層で被覆されていないゲート電極の部分をエッチングすることで、帯状のゲート電極１３（図面の紙面垂直方向に延びる）を形成した後、レジスト層を除去する。尚、図面においては、ゲート電極１３を帯状に図示していない。
【００７１】
［工程−１７０］
その後、コア部４１が除去されたことで露出した絶縁層１２の部分を除去して、係る絶縁層１２の部分に開口部１４を形成する。具体的には、帯状のゲート電極１３とゲート電極１３との間に露出した絶縁層１２の部分をレジスト層（図示せず）で被覆した後、コア部４１が除去されたことで開口端１３Ａが形成されたゲート電極１３をエッチング用マスクとして用いて、エッチング法にて絶縁層１２をエッチングすることで開口部１４を形成し、次いで、レジスト層を除去する。こうして、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出させた状態を得ることができる（図５の（Ｂ）参照）。
【００７２】
［工程−１８０］
次いで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分に電子放出部１５を形成する。具体的には、支持体１０を回転させながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層１６を形成する（図６の（Ａ）参照）。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより（例えば、入射角６５度〜８５度）、開口部１４の底部にニッケルを殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１６を形成することができる。剥離層１６は、ゲート電極１３に設けられた開口端１３Ａから庇状に張り出しており、これによって開口部１４が実質的に縮径される。
【００７３】
次に、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図６の（Ｂ）に示すように、剥離層１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、開口部１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１４の底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部１４の中央付近を通過するものに限られるようになる。その結果、開口部１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【００７４】
その後、図７の（Ａ）に示すように、リフトオフ法にて剥離層１６をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を除去する。そして、開口部１４の側壁を等方的なエッチングによって後退させ、ゲート電極１３の開口端１３Ａを突出させることが好ましい（図７の（Ｂ）参照）。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルＣＰを得ることができる。ここで、帯状のカソード電極１１とゲート電極１３の重複領域が電子放出領域ＥＡに相当する。
【００７５】
［工程−１９０］
次いで、図１に示す表示装置の組立を行う。具体的には、図示しないスペーサを介して、蛍光体層２２と電子放出領域ＥＡ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とを配置する。アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ（より具体的には、支持体１０と基板２０）とを、例えば接合部材２４を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、接合部材２４とアノードパネルＡＰとの接合部位、及び、接合部材２４とカソードパネルＣＰとの接合部位に接着層としてのフリットガラスを塗布し、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと接合部材とを貼り合わせ、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と接合部材２４とによって囲まれた空間を、貫通孔２５及び排気管２６を通じて排気し、空間の圧力が１０-4Ｐａ程度に達した時点で排気管２６を加熱溶融や圧接により封じ切る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと接合部材２４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、実施例１の表示装置を完成させることができる。
【００７６】
実施例１の製造方法にあっては、多数の球状部材４０を絶縁層１２上に配置した後、各球状部材４０のシェル部４２を除去し、次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２上にゲート電極１３を形成した後、コア部４１を除去して絶縁層１２の一部を露出させ、次いで、コア部４１が除去されることによって露出した絶縁層１２の部分を除去して開口部１４を形成する。このように、コア部４１とコア部４１との間の距離は、基本的には、シェル部４２の厚さによって規定することができるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の配置状態を出来る限り均一化することができる。また、開口部１４の大きさはコア部４１によって規定されるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の大きさ、形状を出来る限り均一化することができる。更には、シェル部４２を除去するので、コア部４１とコア部４１とが重なり合うといった状態の発生を抑制することができる。その結果、均一な電子放出部１５の形成が可能となり、電界放出素子の電子放出特性の均一化を図ることができ、高品位の表示品質を有する表示装置を提供することができる。
【実施例２】
【００７７】
実施例２は、本発明の第２の態様の製造方法に関する。実施例２の表示装置におけるカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの構成、構造は、実施例１の表示装置におけるカソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰの構成、構造と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００７８】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図８、図９の（Ａ）、（Ｂ）、図１０の（Ａ）、（Ｂ）、図１１の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図１２を参照して、実施例２の製造方法を説明する。
【００７９】
［工程−２００］
先ず、実施例１の［工程−１００］と同様にして、支持体１０上にカソード電極１１を形成し、次いで、実施例１の［工程−１１０］と同様にして、カソード電極１１上を含む支持体１０上に絶縁層１２を形成する。
【００８０】
［工程−２１０］
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、スパッタリング法に基づき、全面にクロムから成るゲート電極１３を形成する。次いで、全面にレジスト層（図示せず）を形成し、リソグラフィ技術に基づき、帯状のゲート電極を形成すべき部分をレジスト層で被覆した状態とし、レジスト層で被覆されていないゲート電極の部分をエッチングすることで、帯状のゲート電極１３（図面の紙面垂直方向に延びる）を形成した後、レジスト層を除去する。尚、図面においては、ゲート電極１３を帯状に図示していない。
【００８１】
［工程−２２０］
次いで、コア部４１及びコア部４１の外面に形成されたシェル部４２を有する多数の球状部材４０をゲート電極１３を含む絶縁層１２上に配置する（図８参照）。具体的には、実施例１と同じ球状部材４０を使用し、実施例１の［工程−１２０］と同様にして、多数の球状部材４０をゲート電極１３を含む絶縁層１２上に配置する。その後、実施例１の［工程−１３０］と同様にして、各球状部材４０のシェル部４２を除去する。こうして、図９の（Ａ）に示す状態を得ることができる。
【００８２】
［工程−２３０］
次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２及びゲート電極１３上に犠牲層５０を形成する（図９の（Ｂ）参照）。具体的には、全面に、塗布法に基づき高分子樹脂材料から成る犠牲層５０を形成する。犠牲層５０をこのような方法で形成することによって、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２及びゲート電極１３上に犠牲層５０を形成したとき、球状部材４０のコア部４１上の犠牲層５０の部分とゲート電極１３上の犠牲層５０の部分との境界領域に位置する犠牲層５０の部分は、少なくとも部分的に不連続になっている状態、あるいは、少なくとも部分的に厚さが薄くなっている状態を得ることができる。ここで、実施例２にあっては、ゲート電極１３の平均厚さｔG、犠牲層５０の平均厚さｔSを以下のとおりとしている。
ｔG＝５０μｍ
ｔS＝５０μｍ
従って、ｔG／ＤC，ｔS／ＤCの値は、それぞれ、
ｔG／ＤC＝１／３
ｔS／ＤC＝１／３
である。
【００８３】
［工程−２４０］
その後、実施例１の［工程−１５０］と同様にして、コア部４１を除去してゲート電極１３及び絶縁層１２の一部を露出させる（図１０の（Ａ）参照）。
【００８４】
［工程−２５０］
次いで、犠牲層５０をエッチング用マスクとして、コア部４１が除去されて露出したゲート電極１３の部分をエッチング法にて除去し、更に、絶縁層１２に開口部１４を形成して、開口部１４の底部にカソード電極１１を露出させる（図１０の（Ｂ）参照）。
【００８５】
［工程−２６０］
その後、実施例１の［工程−１８０］と同様にして、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分に電子放出部１５を形成する。具体的には、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図１１の（Ａ）に示すように、犠牲層５０上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、開口部１４の実質的な直径が次第に縮小されるので、開口部１４の底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部１４の中央付近を通過するものに限られるようになる。その結果、開口部１４の底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【００８６】
その後、図１１の（Ｂ）に示すように、リフトオフ法にて犠牲層５０をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を除去する。その後、開口部１４の側壁を等方的なエッチングによって後退させ、ゲート電極１３の開口端１３Ａを突出させることが好ましい（図１２参照）。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルＣＰを得ることができる。
【００８７】
［工程−２７０］
その後、実施例１の［工程−１９０］と同様にして図１に示す表示装置の組立を行う。
【００８８】
実施例２の製造方法にあっては、多数の球状部材４０をゲート電極１３を含む絶縁層１２上に配置し、その後、各球状部材４０のシェル部４２を除去し、次に、球状部材４０のコア部４１を含む絶縁層１２及びゲート電極１３上に犠牲層５０を形成した後、コア部４１を除去してゲート電極１３の一部を露出させ、次いで、コア部４１の除去によって露出したゲート電極１３の部分を除去し、更に、除去されたゲート電極１３の部分に露出した絶縁層１２に開口部１４を形成する。このように、実施例２にあっても、コア部４１とコア部４１との間の距離は、基本的には、シェル部４２の厚さによって規定することができるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の配置状態を出来る限り均一化することができる。また、開口部１４の大きさはコア部４１によって規定されるので、絶縁層１２に形成される開口部１４の大きさ、形状を出来る限り均一化することができる。更には、シェル部４２を除去するので、コア部４１とコア部４１とが重なり合うといった状態の発生を抑制することができる。その結果、均一な電子放出部１５の形成が可能となり、電界放出素子の電子放出特性の均一化を図ることができ、高品位の表示品質を有する表示装置を提供することができる。
【００８９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した平面型表示装置、カソードパネルやアノードパネル、電界放出素子の構成、構造、構成材料、加工条件、製造条件等は例示であり、適宜、変更することができる。冷陰極電界電子放出表示装置においては、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、実施例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の模式的な一部端面図である。
【図２】図２は、実施例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一部分の模式的な分解斜視図をである。
【図３】図３は、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４の（Ｂ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図６】図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の（Ｂ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図７】図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に引き続き、実施例１の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図８】図８は、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、図８に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図９の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１０の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２は、図１１の（Ｂ）に引き続き、実施例２の冷陰極電界電子放出素子の製造方法、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１３】図１３の（Ａ）〜（Ｃ）は、従来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】図１４の（Ａ）〜（Ｃ）は、図１３の（Ｃ）に引き続き、従来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。
【符号の説明】
【００９１】
１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１３Ａ・・・ゲート電極の開口端、１４・・・開口部、１５・・・電子放出部、２０・・・基板、２１・・・光吸収層（ブラックマトリックス）、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ・・・蛍光体層、２３・・・アノード電極、２５・・・貫通孔、２６・・・排気管（チップ管）、３１・・・カソード電極制御回路、３２・・・ゲート電極制御回路、３３・・・アノード電極制御回路、４０・・・球状部材、４１・・・コア部、４２・・・シェル部、５０・・・犠牲層、ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネル、ＥＡ・・・電子放出領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
コア部は、セラミックス材料から成り、
シェル部は、有機材料から成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の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ｃ）における各球状部材のシェル部の除去は燃焼に基づく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の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ｄ）におけるコア部の除去は、ブラシを用いた機械的除去に基づく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の製造方法。
【請求項５】
コア部の平均直径は、８×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍであり、
シェル部の平均直径は、２×１０-7ｍ乃至６×１０-7ｍであ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の製造方法。
【請求項６】
ゲート電極の平均厚さをｔG、コア部の平均直径をＤCとしたとき、０．２≦ｔG／ＤC≦１．０を満足す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の製造方法。
【請求項７】
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
コア部は、セラミックス材料から成り、
シェル部は、有機材料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９】
前記工程（Ｃ）における各球状部材のシェル部の除去は燃焼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１０】
前記工程（Ｄ）におけるコア部の除去は、ブラシを用いた機械的除去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１１】
コア部の平均直径は、８×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍであり、
シェル部の平均直径は、２×１０-7ｍ乃至６×１０-7ｍ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１２】
犠牲層の平均厚さをｔS、コア部の平均直径をＤCとしたとき、０．１≦ｔS／ＤC≦０．６を満足す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】
支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程に基づき形成することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１４】
支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程に基づき形成することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１】
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
コア部は、セラミックス材料から成り、
シェル部は、有機材料から成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の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ｃ）における各球状部材のシェル部の除去は燃焼に基づく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の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ｄ）におけるコア部の除去は、ブラシを用いた機械的除去に基づく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の製造方法。
【請求項５】
コア部の平均直径は、８×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍであり、
シェル部の平均直径は、２×１０-7ｍ乃至６×１０-7ｍであ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の製造方法。
【請求項６】
ゲート電極の平均厚さをｔG、コア部の平均直径をＤCとしたとき、０．２≦ｔG／ＤC≦１．０を満足す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の製造方法。
【請求項７】
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程から成ることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
コア部は、セラミックス材料から成り、
シェル部は、有機材料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９】
前記工程（Ｃ）における各球状部材のシェル部の除去は燃焼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１０】
前記工程（Ｄ）におけるコア部の除去は、ブラシを用いた機械的除去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１１】
コア部の平均直径は、８×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍであり、
シェル部の平均直径は、２×１０-7ｍ乃至６×１０-7ｍ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１２】
犠牲層の平均厚さをｔS、コア部の平均直径をＤCとしたとき、０．１≦ｔS／ＤC≦０．６を満足す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】
支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、次いで、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材を絶縁層上に配置した後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層上にゲート電極を形成した後、コア部を除去して絶縁層の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出した絶縁層の部分を除去して開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成する、
各工程に基づき形成することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【請求項１４】
支持体上に電子放出領域が設けられたカソードパネルと、蛍光体層及びアノード電極が設けられたアノードパネルとが外周部で接合されており、カソードパネルとアノードパネルとによって挟まれた空間が真空に保持されている冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法であって、
電子放出領域を、
（Ａ）支持体上にカソード電極を形成した後、
（Ｂ）カソード電極上を含む支持体上に絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極を形成した後、
（Ｃ）コア部及びコア部の外面に形成されたシェル部を有する多数の球状部材をゲート電極を含む絶縁層上に配置し、その後、各球状部材のシェル部を除去し、次に、
（Ｄ）球状部材のコア部を含む絶縁層及びゲート電極上に犠牲層を形成した後、コア部を除去してゲート電極の一部を露出させ、次いで、
（Ｅ）露出したゲート電極の部分を除去し、更に、絶縁層に開口部を形成して、開口部の底部にカソード電極を露出させた後、開口部の底部に露出したカソード電極の部分に電子放出部を形成し、次いで、犠牲層を除去する、
各工程に基づき形成することを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１７０２８０（Ｐ２００９−１７０２８０Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７６５１（Ｐ２００８−７６５１）
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（３０７０１９０００）株式会社エフ・イー・テクノロジーズ (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（３０７０１９０００）株式会社エフ・イー・テクノロジーズ (18)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]