(57)【要約】【課題】  単位実装面積あたりの電子放出効率に優れた電子源および電子源の製造方法、並びに電気光学装置、電子機器を提供すること。【解決手段】  線状の電子放出部１３は、信号線１７の配列方向であるＹ軸方向に対して傾いて形成されている。これにより、信号線１７の間隔によって規定される導電性薄膜１２のＹ軸方向の幅よりも長く、電子放出部１３を形成することが可能となり、単位実装面積あたりの電子放出効率が向上する。【選択図】      図１
2006210091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性薄膜を有する電子放出素子がマトリクス状に配され、前記導電性薄膜に接続する一対の電極と、前記一対の電極にそれぞれ対応して格子状に形成された第１および第２の信号線とを備える電子源であって、
前記導電性薄膜は、前記第１および第２の信号線の配列方向に対して傾きを有して線状に形成された電子放出部を有することを特徴とする電子源。
【請求項２】
前記電子放出部は、前記第１および第２の信号線がなす格子の対角方向に対して略平行に、線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子源。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子源を備える電気光学装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電子源を備える電子機器。
【請求項５】
導電性薄膜を有する電子放出素子がマトリクス状に配され、前記導電性薄膜に接続する一対の電極と、前記一対の電極に対応して格子状に形成された第１および第２の信号線とを備える電子源の製造方法であって、
前記導電性薄膜に、前記第１および第２の信号線の伸長方向に対して傾きをなすように、線状に電子放出部を形成する工程を有することを特徴とする電子源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面伝導型の電子放出素子を備える電子源、およびその製造方法、並びに電子源を備える電気光学装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子として、熱電子放出型のものと冷陰極電子放出型のものが知られている。そして、冷陰極電子放出型の電子放出素子として、電界によって電子を放出させる電界放出型のものや、電極に電流を流して電極表面の伝導帯から電子を放出させる表面伝導型のものが知られている。
このうち表面伝導型の電子放出素子としては、導電性薄膜に通電フォーミングによって電子放出部が形成されたものが知られている。通電フォーミングにより、導電性薄膜には局所的に破壊された微小な亀裂（狭小ギャップ）が形成され、この状態で導電性薄膜内に電子伝導を発生させると、この亀裂から真空準位の電子が漏れ出す性質を利用して、電子放出部とするものである。
特許文献１には、このような電子放出素子を備えた電子源が開示されている。すなわち、この電子源は、縦横方向に配線された信号線がなす矩形領域に導電性薄膜がマトリクス状に形成され、導電性薄膜内に電子放出部が線状に形成され、電子放出部を挟むように導電性薄膜の両端部に一対の電極が形成され、当該電極と信号線とが電気機械的に接続された構成となっている。そして、信号線に電気信号を印加して導電性薄膜内に電子伝導を生じさせることにより、電子放出部から電子放出を行うものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７９５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電子源は、放出電子のターゲットに蛍光体を塗布するなどして画像を表示する構成とした電気光学装置などに利用されるが、表示画像の高精細化を実現するにあたり、電子放出素子の配設密度を高める技術は欠かせないものである。しかし高密度化を行うにあたり、電子放出素子の配列間隔と共に電子放出素子の大きさを一律に小さくしてしまうと、十分な電子放出効率を得られなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、単位実装面積あたりの電子放出効率に優れた電子源および電子源の製造方法、並びに電気光学装置、電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、導電性薄膜を有する電子放出素子がマトリクス状に配され、前記導電性薄膜に接続する一対の電極と、前記一対の電極にそれぞれ対応して格子状に形成された第１および第２の信号線とを備える電子源であって、前記導電性薄膜は、前記第１および第２の信号線の配列方向に対して傾きを有して線状に形成された電子放出部を有することを特徴とする。好ましくは、前記電子放出部は、前記導電性薄膜における前記第１および第２の信号線の配列方向の幅よりも長く形成されていることを特徴とする。
また、前記電子源において、前記電子放出部は、前記第１および第２の信号線がなす格子の対角方向に対して略平行に、線状に形成されていることを特徴とする。好ましくは、前記一対の電極が、前記第１および第２の信号線がなす格子の対角部に形成されている。
【０００７】
この発明の電子源によれば、第１および第２の信号線の配列方向に対して傾けて電子放出部が形成されるので、電子放出部の領域長さを電子放出素子の配列間隔（信号線間隔）によって規定される幅よりも長くとることができ、単位実装面積あたりの電子放出効率を向上させることができる。また、電子放出部を両信号線のなす格子形状の対角方向に略平行な向きとなるように形成すれば、その効果はより大きなものとなる。
【０００８】
本発明の電気光学装置は、前記電子源を備えることを特徴とする。
この発明の電気光学装置は、表示部の画素に対応して形成された電子放出素子を備え、例えば、陽極に塗布された蛍光体に放出電子が当たって表示がなされる。この電気光学装置は、第１および第２の信号線の伸長方向に対して傾けて電子放出部が形成された電子源を備えているので、電子放出効率を低下させることなく画素密度を高めることができ、高精細な画像を表示することができる。
【０００９】
本発明の電子機器は、前記電子源を備えることを特徴とする。
この発明の電子機器は、第１および第２の信号線の伸長方向に対して傾けて電子放出部が形成された電子源を備えているので、電子放出効率を低下させることなく電子放出素子の配列を高密度化することができ、高精細な電子放出制御が可能となる。
【００１０】
本発明は、導電性薄膜を有する電子放出素子がマトリクス状に配され、前記導電性薄膜に接続する一対の電極と、前記一対の電極に対応して格子状に形成された第１および第２の信号線とを備える電子源の製造方法であって、前記導電性薄膜に、前記第１および第２の信号線の伸長方向に対して傾きをなすように、線状に電子放出部を形成する工程を有することを特徴とする。
この発明の電子源の製造方法は、第１および第２の信号線の伸長方向に対して傾きをなすように、線状に電子放出部を形成するので、電子放出部の領域長さを電子放出素子の配列間隔（信号線間隔）によって制約される幅よりも長くすることができ、単位実装面積あたりの電子放出効率に優れた電子源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】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材の縮尺やアスペクト比は実際のものとは異なるように表している。
【００１２】
（電子放出素子の構成）
まずは、図１を参照して電子放出素子の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る電子源の主要部構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部破断の斜視図である。
図１において、電子源１００は、基体をなす素子基板１１と、マトリクス状に配された電子放出素子１０と、電子放出素子１０のオーミック電極として形成された第１の電極１４および第２の電極１５と、電極１４，１５にそれぞれ印加する電気信号を伝達する第１の信号線１６および第２の信号線１７と、を備えている。また、電子源１００は、ＳｉＯ2等の絶縁体で形成された層間絶縁層１９を備えている。層間絶縁層１９は、信号線１６，１７を電気的、空間的に絶縁すると共に、その上面が、電子放出素子１０、電極１４，１５の形成面をなしている。
【００１３】
電子放出素子１０は、数オングストロームから数千オングストローム程度の膜厚の導電性薄膜１２の一部に、通電フォーミング等で狭小な亀裂を形成して電子放出部１３（図示は模式的なもの）とした、いわゆる表面伝導型のものである。導電性薄膜１２の材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｒｕ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、およびカーボン等を用いることができる。
【００１４】
電極１４，１５および信号線１６，１７は、共に導電体で形成された数十ｎｍから数μｍ程度の膜厚の導電膜であり、Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｒ等の金属およびこれらの合金や、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明性導電体などを用いることができる。
第１の信号線１６はＹ軸方向に伸長し、Ｙ軸方向に沿って配列されている電子放出素子１０と、第１の電極１４、層間絶縁層１９に形成されているコンタクトホール２０（図２参照）を介して電気機械的に接続している。また、第２の信号線１７はＸ軸方向に伸長し、Ｘ軸方向に沿って配列されている電子放出素子１０と、第２の電極１５を介して電気機械的に接続している。かくして、信号線１６，１７は、平面視方向から見て格子状をなし、それぞれ列単位（Ｙ軸方向の並び単位）、行単位（Ｘ軸方向の並び単位）で電子放出素子１０に電気信号を印加することができるようになっている。
【００１５】
上述の構成において、第２の信号線１７には、電子放出素子１０を１行（Ｘ軸方向の並び）ずつ順次駆動してゆくための走査信号が、第１の信号線１６には、走査信号により選択された行の電子放出素子１０の電子放出を制御するための階調信号が印加される。かくして、これらの電気信号により電極１４，１５間に電圧差が発生すると、電子放出部１３をまたいで導電性薄膜１２内に電子伝導が起こる。このとき、電子放出部１３の亀裂を介して伝導する電子の一部は、量子力学的な効果によって真空中に漏れ出し、この電子が放出電子として利用される。
【００１６】
図１において、線状の電子放出部１３は、信号線１７の配列方向であるＹ軸方向に対して傾いて形成されている。これにより、信号線１７の間隔によって規定される導電性薄膜１２のＹ軸方向の幅よりも長く、電子放出部１３を形成することが可能となっており、単位実装面積あたりの電子放出効率の向上が図られている。また、電極１４，１５は、この電子放出部１３を挟んで対向するように形成されており、これにより、電子放出部１３を介さずに流れるリーク電流の発生を防いでいる。
【００１７】
（電子源の製造工程）
次に、電子源の製造工程について、図１、図２を参照して説明する。図２は、電子源の製造工程における一過程を示す図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、素子基板１１上に、第１の信号線１６をパターン形成する。具体的には、液滴吐出法を用いて、上述の導電体材料を含む機能液をパターン配置し、焼成等により機能液の溶媒を除去して成膜を行う。ここで、液滴吐出法とは、インクジェットプリンタに用いられるような液滴吐出ヘッド（図示せず）を素子基板１１に対して相対移動させつつ、液滴吐出ヘッドに形成されたノズルから機能液を液滴として吐出させることで、機能液を所定のパターンで配置する技術である。また、液滴吐出法に代えて、フォトリソグラフィー技術や印刷法を用いてこのようなパターン形成を行ってもよい。
【００１９】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１の信号線１６が形成された素子基板１１上にスパッタリング法等により層間絶縁層１９を堆積させ、フォトリソグラフィー技術を用いて選択エッチングを施すことにより、第１の信号線１６の上面まで貫通するコンタクトホール２０を形成する。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、コンタクトホール２０に導電性材料２１を充填し、第１および第２の電極１４，１５を第１の信号線１６の場合と同様の手法によりパターン形成する。また、別の手法として、先に第１および第２の電極１４，１５をコンタクトホール２０の段差をまたいで形成し、その後に導電性材料２１でコンタクトホール２０を穴埋めする方法もある。
【００２１】
次に、図２（ｄ）に示すように、第２の信号線１７を、第１の信号線１６の場合と同様の手法によりパターン形成し、さらに、導電性薄膜１２を、液滴吐出法やフォトリソグラフィー技術などを用いてパターン形成する。
【００２２】
最後に、レーザー光や電子線を用いて導電性薄膜１２上を走査し、図１に示すように信号線１６の配列方向（Ｘ軸方向）、信号線１７の配列方向（Ｙ軸方向）から傾けて線状に電子放出部１３を形成する。この後、素子基板１１の実装面側（図の上面側）を高真空状態に封止して、図１に示す電子源１００が完成する。
【００２３】
（電気光学装置の構成）
次に、図３を参照して、電気光学装置の構成について説明する。図３は、電気光学装置の主要部構造を示す部分断面図である。
図３において、電気光学装置７０は、素子基板１１上に電子放出素子１０、電極１４，１５、信号線１６，１７が配された電子源１００と、素子基板１１に対向する表示基板７１とを備えている。素子基板１１と表示基板７１とは、図示しない外枠部材を介して一定間隔に保たれ、両基板１１，７１間の空間７２は、１０-7Ｐａ程度の真空状態に封止されている。ここで、真空度を維持させるために、空間７２に対する面に図示しないガス吸着膜を蒸着により形成する場合もある。
【００２４】
表示基板７１は、対向電極７３と、蛍光膜７４と、遮光膜７５とを備えている。遮光膜７５は、画素を区画するように電子放出素子１０の配列に合わせて形成されており、画素間におけるクロストークや蛍光膜７４からの外光反射を低減する役割を果たす。材料としては、黒鉛など、導電性および遮光性のある材料が用いられる。
蛍光膜７４は蛍光体を含んでおり、電子放出素子１０からの放出電子の衝突によって蛍光体が発光することで、画素を点灯させる役割を果たす。電気光学装置７０がカラー表示タイプの場合には、蛍光膜７４は、画素ごとに三原色に対応する蛍光体で分けられて形成される。
対向電極７３には加速電圧（例えば、１０ｋＶ程度）が印加され、蛍光膜７４の蛍光体を励起させるに十分なエネルギーを与えるために、放出電子を加速する役割を果たす。対向電極７３には、例えば、ＩＴＯ等の透明性導電体が用いられる。
【００２５】
上述の構成において、第２の信号線１７に印加する走査信号、第１の信号線１６に印加する階調信号を制御して電子放出素子１０から電子を放出させ、対向電極７３で加速された放出電子が蛍光膜７４に衝突することで画素が点灯し、所望の画像が表示される。この電気光学装置７０は、先に説明した電子源１００を備えているので、電子放出効率を低下させることなく画素密度を高めることができ、高精細な画像を表示することができる。
【００２６】
（電子機器）
次に、図４を参照して、電子機器の具体例を説明する。図４は、電子機器の一例を示す概略斜視図である。
図４に示す電子機器としての携帯型情報処理装置７００は、キーボード７０１と、情報処理本体７０３と、電気光学装置７０２と、を備えている。このような携帯型情報処理装置７００のより具体的な例は、ワープロ、パソコンである。この携帯型情報処理装置７００は、先に説明した電子源１００を備えた電気光学装置７０２を搭載しているので、高精細な画像を表示することができる。
また、本発明に係る電子源を備える電子機器の別の例としては、電子放出素子１０をコヒーレント電子源として使用する様々な機器、例えば、コヒーレント電子ビーム収束装置、電子線ホログラフィー装置、単色化型電子銃、電子顕微鏡、多数本コヒーレント電子ビーム作成装置、電子ビーム露光装置、電子写真プリンタの描画装置などがある。
【００２７】
（変形例）
図５は、変形例に係る電子源の主要部構造を示す平面図である。以下では、先の実施形態と重複する内容については説明を省略し、相違点を中心にこの変形例について説明する。
【００２８】
この変形例においては、図５に示すように、電子放出部１３が、第１および第２の信号線１６，１７のなす格子の対角方向にほぼ平行に、線状に形成されている。また、電極１４，１５は、この電子放出部１３を挟んで対向するようにそれぞれ導電性薄膜１２の対角側に形成されている。これにより、信号線１６，１７の間隔によって規定される導電性薄膜１２のＸ軸方向およびＹ軸方向の幅よりも長く、電子放出部１３を形成することが可能となっており、先の実施形態に増して、単位実装面積あたりの電子放出効率の向上を図ることができる
【００２９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、第１および第２の信号線１６，１７は、必ずしも直交して配線されていなければならないわけではなく、斜め格子をなすように配線されていてもよい。また、電子源１００は、電子放出素子１０、電極１４，１５、信号線１６，１７が素子基板１１の表面に直接形成され、第１および第２の信号線１６，１７が、当該信号線の交差領域で層間絶縁層を介して絶縁されている構成となっていてもよい。また、電子放出部１３は、図１、図５に示すような厳密な直線形状に限定されず、ゆるやかな弧を描く態様であってもよく、この場合、電子放出部１３の端部を結ぶ方向が第１および第２の信号線の配列方向から傾いていればよい。また、各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他の構成と組み合わせたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、本実施形態に係る電子源の主要部構造を示す平面図。（ｂ）は、本実施形態に係る電子源の主要部構造を示す一部破断の斜視図。
【図２】電子源の製造工程における一過程を示す図１（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図３】電気光学装置の主要部構造を示す部分断面図。
【図４】電子機器の一例を示す概略斜視図。
【図５】変形例に係る電子源の主要部構造を示す平面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…電子放出素子、１１…素子基板、１２…導電性薄膜、１３…電子放出部、１４…一対の電極を構成する第１の電極、１５…一対の電極を構成する第２の電極、１６…第１の信号線、１７…第２の信号線、１９…層間絶縁層、２０…コンタクトホール、２１…導電性材料、７０…電気光学装置、７１…表示基板、７２…空間、７３…対向電極、７４…蛍光膜、７５…遮光膜、１００…電子源、７００…電子機器としての携帯型情報処理装置、７０１…キーボード、７０２…電気光学装置、７０３…情報処理本体。
【図１】
2006210091.tif 000003
【図２】
2006210091.tif 000004
【図３】
2006210091.tif 000005
【図４】
2006210091.tif 000006
【図５】
2006210091.tif 000007