(57)【要約】【課題】  駆動時における電気的特性に優れた電子源、および電子源を備える電気光学装置、電子機器を提供すること。【解決手段】  第１の電気配線２１は、断面構造的には、素子基板１１上に形成された第１の層１６ａ，１６ｂと、その上に積層形成された第２の層１４とを有している。また、平面構造的には、Ｙ軸方向に伸長する配線部分である第１の配線部１６ａ（第１の層），１４（第２の層）と、第１の配線部１６ａ（第１の層）から延出して形成された第１の電極部１６ｂとを有している。【選択図】      図１
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【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と、前記電子放出素子を駆動するための電気信号を伝達する電気配線とを備える電子源であって、
前記電気配線は、前記導電性薄膜に電気機械的に接続する一対の電極部と、前記一対の電極部にそれぞれ対応して配線された第１および第２の配線部とを有し、
前記第１ないし第２の配線部は、前記電極部と一体に形成されている第１の層と、前記第１の層と電気機械的に接続する第２の層とを有することを特徴とする電子源。
【請求項２】
前記第１の層は、前記導電性薄膜にオーミック接続可能な材料で形成され、
前記第２の層は、前記第１の層よりも電気抵抗率の小さい材料で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】
前記第２の層は、前記第１の層よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子源。
【請求項４】
前記第１ないし第２の配線部における前記第２の層から延出した部分が、前記導電性薄膜と電気機械的に接続していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電子源。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電子源を備える電気光学装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電子源を備える電子機器。
【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に電流を流すと、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。電子放出素子の駆動は導電性薄膜に接続された１対の素子電極に電気信号を印加することによって行われ、例えば、特許文献１には、電子放出素子と素子電極に電気信号を印加する配線とをマトリクス型に配した電子源が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４２６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
素子電極および配線には共に導電体が用いられるが、素子電極は導電性薄膜とのオーミック接続を確保する機能を、配線は電気信号を低抵抗で伝達する機能を担うものである。このように、駆動時の電気的特性（電気抵抗）に鑑みて、電子放出素子を駆動する２種類の配線パターン（素子電極と配線）がそれぞれ別々に形成されているが、特許文献１に係る電子源においては、素子電極と配線との間の接合部抵抗について、十分な配慮がなされているとは言い難い。
【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、駆動時における電気的特性に優れた電子源、および電子源を備える電気光学装置、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と、前記電子放出素子を駆動するための電気信号を伝達する電気配線とを備える電子源であって、前記電気配線は、前記導電性薄膜に電気機械的に接続する一対の電極部と、前記一対の電極部にそれぞれ対応して配線された第１および第２の配線部とを有し、前記第１ないし第２の配線部は、前記電極部に一体に形成されている第１の層と、前記第１の層と電気機械的に接続する第２の層とを有することを特徴とする。
この発明の電子源によれば、第１ないし第２の配線部を構成する第１の層と第２の層とが相補的に電気信号を伝達することができるので、駆動時における電気的特性および信頼性に優れている。
【０００７】
また、前記電子源において、前記第１の層は、前記導電性薄膜にオーミック接続可能な材料で形成され、前記第２の層は、前記第１の層よりも電気抵抗率の小さい材料で形成されていることを特徴とする。好ましくは、前記第２の層は、前記第１の層よりも厚く形成されていることを特徴とする。
この発明の電子源によれば、接合部抵抗の小さい第１の層と、固有抵抗の小さい第２の層により、電気配線全体の電気抵抗を小さくできるので、駆動時における電気的特性に優れている。
【０００８】
また、前記電子源において、前記第１ないし第２の配線部における前記第２の層から延出した部分が、前記導電性薄膜と電気機械的に接続している。
この発明の電子源によれば、導電性薄膜と電気配線との接合部抵抗をより小さくできるので、駆動時における電気的特性に優れている。
【０００９】
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、配線部が二層構造をなす電気配線を備え、駆動時における電気的特性に優れているので、低消費電力である。
【００１０】
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、配線部が二層構造をなす電気配線を備え、駆動時における電気的特性に優れているので、低消費電力である。
【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、素子基板１１上に電子放出素子１０と、電子放出素子１０を駆動するための電気信号を伝達する第１の電気配線２１および第２の電気配線２２と、第１および第２の電気配線２１，２２間を電気的に絶縁する絶縁膜１８とを備えている。ここで、素子基板１１には、ガラス基板やセラミック基板等が用いられ、また、素子基板１１における実装面側（図のＺ軸方向側）は、高真空で封止された状態となっている。
【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、本実施形態では特に、ＰｄＯを用いている。
【００１４】
第１の電気配線２１は、断面構造的には、素子基板１１上に形成された第１の層１６ａ，１６ｂと、第１の層１６ａ上に積層形成された第２の層１４とを有している。また、平面構造的には、Ｙ軸方向に伸長する配線部分である第１の配線部１６ａ（第１の層），１４（第２の層）と、第１の配線部１６ａ（第１の層）から延出して形成された第１の電極部１６ｂとを有している。
第２の電気配線２２は、断面構造的には、素子基板１１上に形成された第１の層１７ａ，１７ｂと、第１の層１７ａ上に積層形成された第２の層１５とを有している。また、平面構造的には、Ｘ軸方向に伸長する配線部分である第２の配線部１７ａ（第１の層），１５（第２の層）と、第２の配線部１７ａ（第１の層）から延出して形成された第２の電極部１７ｂとを有している。
第１および第２の電極部１６ｂ，１７ｂは、それぞれ第１および第２の電気配線２１，２２の伸長方向に沿って等間隔に形成されており、両電極部１６ｂ，１７ｂと導電性薄膜１２の両端部とが電気機械的に接続されて、いわゆる単純マトリクス型の素子配列を構成している。
【００１５】
上述の構成において、第２の電気配線２２には、電子放出素子１０を１行（図の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の電気配線２１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、電気配線２１，２２を伝達する電気信号により、電極部１６ｂ，１７ｂ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】
電気配線２１，２２において、第１の層１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの層厚は数十ｎｍから数百μｍ程度、第２の層１４，１５の層厚は数百ｎｍから数μｍ程度である。また、その材料は、共に導電体であり、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。本実施形態においては、第１の層１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは１００ｎｍ程度のＮｉ層で、第２の層１４，１５は６００ｎｍ程度のＡｕ層で形成されており、このように、両者の層厚および材料を違えているのは、以下に述べるように、その目的とする主機能が異なるためである。
【００１７】
第１の層においては、配線部１６ａと電極部１６ｂ、および、配線部１７ａと電極部１７ｂとはそれぞれ一体に形成されており、両者間の接合部位が存在しない。また、電極部１６ｂ，１７ｂと導電性薄膜１２との接合部位ではオーミック接続が確立されて、電気信号を低抵抗で導電性薄膜１２に印加することができる。このように、第１の層１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、電気配線２１，２２において、接合部抵抗を小さくする役割を果たしている。
一方、第２の層１４，１５は、電気配線２１，２２における固有抵抗を低減する機能を担っており、このため、第１の層よりも電気低効率が小さな材料で、また、第１の層よりも厚く形成されている。
かくして、電気配線２１，２２は、接合部抵抗の小さい第１の層１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂと、固有抵抗の小さい第２の層１４，１５とが相補的に電気信号を伝達するので、駆動時における電気的特性に優れている。
【００１８】
（電子源の製造工程）
次に、電子源の製造工程について、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。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、素子基板１１上に、第１の電気配線２１の第１の層１６ａ，１６ｂを一体にパターン形成する。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。
【００２０】
次に同様の手順で、図２（ｂ）に示すように、第１の電気配線２１の第２の層１４をパターン形成する。尚、このとき、第１の層１６ａ，１６ｂと第２の層１４との接合を良くするために、層間に媒介となる素材の極薄膜を挟むようにしてもよい。
【００２１】
次に、図２（ｃ）に示すように、第１の電気配線２１上に絶縁膜１８を、液滴吐出法などを用いて形成する。絶縁膜１８の材料としては、例えば、ＳｉＯ2などを用いることができる。
【００２２】
次に、第１の電気配線２１の形成と同じ手順により、図２（ｄ）に示すように、第２の電気配線２２、すなわち、第２の配線部１７ａ（第１の層）および１５（第２の層）、第２の電極部（第１の層）１７ｂをパターン形成する。このとき第２の電気配線２２は、第１の電気配線２１との交差部において絶縁膜１８を介して積層されることになり、電気的絶縁が確保される。
【００２３】
最後に図２（ｅ）に示すように、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し、通電フォーミング等で電子放出部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。
【００２４】
（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および電気配線２１，２２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。
【００２５】
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。
【００２６】
上述の構成において、第２の電気配線２２に印加する走査信号、第１の電気配線２１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、低消費電力であり、且つ耐久性に優れている。
【００２７】
（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、低消費電力であり、且つ耐久性に優れている。
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。
【００２８】
（変形例１）
図５は、変形例１に係る電子源の主要部構造を示す一部破断の斜視図である。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１について説明する。
この変形例１においては、第１の電気配線２１における第２の層１４が素子基板１１上に形成され、さらに素子基板１１の上面側全体を覆うようにＳｉＯ2等からなる層間絶縁層２５が形成されている。第１の層１６ａ，１６ｂは層間絶縁層２５上に形成され、層間絶縁層２５に選択的に形成された導通スルーホール２６（導通材が充填されている）を介して、第２の層（配線部）１４と電気機械的に接続されている。このように、第２の層１４は、必ずしも第１の層１６ａ，１６ｂの上に形成されていなくてもよく、また、第１の層１６ａ，１６ｂと第２の層１４とは、別部材を介して積層されていてもよい。
【００２９】
（変形例２）
図６は、変形例２に係る電子源の主要部構造を示す一部破断の斜視図である。以下では、上述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２について説明する。
この変形例２においては、第１の電気配線２１の第１の配線部は、第２の層１６ｂのみから構成され、第１の層を有していない。このように、本発明の形態は、電気配線２１，２２の両方について二層構造を要求するものではない。
また、第２の電気配線２２は、第２の層の配線部１５から延出した電極部１５ｂを有し、第１の層の電極部１７ｂと共に導電性薄膜１２を挟みこんで電気機械的接続を確立している。この構成により、導電性薄膜１２と第２の電気配線２２との接合部抵抗がより小さくなる。
【００３０】
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、変形例１，２において、第１の電気配線２１における第２の層１４は、素子基板１１に形成された溝内に形成された構成となっていてもよい。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】
【００３１】
【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、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１に係る電子源の主要部構造を示す一部破断の斜視図。
【図６】変形例２に係る電子源の主要部構造を示す一部破断の斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１０…電子放出素子、１１…基板としての素子基板、１２…導電性薄膜、１３…電子放出部、１４…第１の配線部（第２の層）、１５…第２の配線部（第２の層）、１６ａ…第１の配線部（第１の層）、１６ｂ…第１の電極部（第１の層）、１７ａ…第２の配線部（第１の層）、１７ｂ…第２の電極部（第１の層）、１８…絶縁膜、２１…第１の電気配線、２２…第２の電気配線、２５…層間絶縁層、２６…導通スルーホール、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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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