(57)【要約】【課題】  輝度ムラなどの品質問題を減少させることができて、照射精度が高く、小型化が可能な電子放出素子、電子放出素子の製造方法、及び電気光学装置、並びに電子機器を提供する。【解決手段】  基板１１上に形成された第１配線としての配線１８と、配線１８に交差するように形成された第２配線としての配線１７と、配線１８に接続するように形成された第１電極としての中央電極１４と、中央電極１４の周状に形成された第２電極としての外周電極１６と、を備え、中央電極１４と外周電極１６との間に環状のナノギャップを有する電子放出部１３を形成する。【選択図】      図１
2006209981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電子放出部を有する電子放出素子であって、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極の周状に形成された第２電極と、を備え
前記電子放出部が、前記第１電極と前記第２電極との間に環状に形成されていることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の電子放出素子において、
前記第１電極と接続されている第１配線と、
前記第２電極と接続されている第２配線と、を備え
前記第１電極が、前記第１配線と前記第２配線との交差部に略一致するように配置されていることを特徴とする電子放出素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子放出素子において、
前記第１配線が、前記第１電極が形成されている前記基板の表面または前記基板の表面とは反対側の面のいずれかに形成されていることを特徴とする電子放出素子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電子放出素子において、
前記電子放出部が、略円環状に形成されていることを特徴とする電子放出素子。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電子放出素子において、
前記電子放出部が、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下のナノギャップを有していることを特徴とする電子放出素子。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子放出素子において、
前記電子放出部が、前記基板の表面に対して前記第１電極の側周面の内側に傾斜して形成されていることを特徴とする電子放出素子。
【請求項７】
基板上に電子放出部を有する電子放出素子の形成方法であって、
前記基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の周囲を覆うように第２電極を形成する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に前記電子放出部を環状に形成する工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電子放出素子の形成方法において、
前記第１電極を形成する工程では、
前記第１電極と接続されている第１配線を形成する工程と、
前記第２電極と接続されている第２配線を形成する工程と、
前記第１電極が、前記第１配線と前記第２配線との交差部に略一致するように形成する工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の形成方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電子放出素子の形成方法において、
前記第１配線を形成する工程では、
前記第１配線が、前記第１電極が形成されている前記基板の表面または前記基板の表面とは反対側の面のいずれかに形成されていることを特徴とする電子放出素子の形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電子放出素子を備えていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子、電子放出素子の製造方法、及び電気光学装置、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイの大画面化が進んできており、その薄型化と低消費電力化とが、重要な技術課題となっている。そこで、これらの技術課題を解決することが可能なＳＥＤ（表面電界ディスプレイ：Ｓｕｒｆａｃｅ―ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ―ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に注目がそそがれている。このＳＥＤに採用されている表面伝導型電子放出素子は、カソード電極に画素と同じ数だけの複数の電子放出部が格子状に形成されていて、真空中において、この電子放出部から電子が放出されると、カソード電極に対向して配置されたアノード電極に形成された蛍光体に電子が衝突する。そして、電子が蛍光体に衝突したときに、この蛍光体が発光することによって、画素上に所定の色が出現する。電子を放出する電子放出部を備えた各種の電極は存在していて、電極構造としてリング状のものがあった。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているように、光源用表示管に用いられる電子放出部は、スピント型であり、リング状のグリッド電極を有しているものであった。特許文献２に開示されているように、プラズマ処理装置に用いられる電子放出部は、電子を放出するリング状のカソード電極を有しているものであった。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１４８９７号公報
【特許文献２】特開平７−１８３２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、表面伝導型電子放出素子における電極構造は、直線状のナノギャップから電子を放出するカソード電極構造のものが多く、リング状のカソード電極構造のものがなかった。例えば、光源用表示管に用いられるスピント型のグリッド電極や、プラズマ処理装置などに用いられるカソード電極は、微細なｎｍレベルのギャップ（ナノギャップ）でないので、ナノギャップを必要とするＳＥＤの表面伝導型電子放出素子の電極には適していなかった。また、スピント型のグリッド電極は、長時間使用すると、経時変化による電極の劣化や、この電極の劣化に起因する輝度ムラなどの品質問題が生じる恐れがあって、その耐久性が低かった。
【０００６】
本発明の目的は、輝度ムラなどの品質問題を減少させることができて、照射精度が高く、小型化が可能な電子放出素子、電子放出素子の製造方法、及び電気光学装置、並びに電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子放出素子は、基板上に電子放出部を有する電子放出素子であって、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極の周状に形成された第２電極と、を備え前記電子放出部が、前記第１電極と前記第２電極との間に環状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、電子放出部が直線状に形成されているより環状に形成されているので、照射される電子の分布が一様に広がることになるので、輝度ムラの発生を抑制できる。
【０００９】
本発明の電子放出素子は、前記第１電極と接続されている第１配線と、前記第２電極と接続されている第２配線と、を備え、前記第１電極が、前記第１配線と前記第２配線との交差部に略一致するように配置されていることが望ましい。
【００１０】
この発明によれば、第１電極の中心位置が第１配線と第２配線との交差部に略一致するから、電子放出部から放出される電子の分布がより均一に照射されるので、輝度ムラの発生をさらに抑制できる。
【００１１】
本発明の電子放出素子は、前記第１配線が、前記第１電極が形成されている前記基板の表面または前記基板の表面とは反対側の面のいずれかに形成されていることが望ましい。
【００１２】
この発明によれば、第１配線を形成するときに、基板への配置方法を変更できるので、色々な種類の電子放出部を設計できる。しかも、基板の表面に第１電極、第１配線、第２電極、第２配線などを集中させて小さく形成できれば、電子放出部を小さくできることになり、電子放出素子の小型化が可能になる。
【００１３】
本発明の電子放出素子は、前記電子放出部が、略円環状に形成されていることが望ましい。
【００１４】
この発明によれば、前記電子放出部が、略円環状に形成されているので、電子放出部から放出される電子の分布が略均一に照射されるから、輝度ムラの発生を抑制できる。
【００１５】
本発明の電子放出素子は、前記電子放出部が、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下のナノギャップを有していることが望ましい。
【００１６】
この発明によれば、電子放出部が、微細なナノギャップを有しているから、放出される電子の分布がより均一になるので、より輝度ムラの発生を抑制できる。
【００１７】
本発明の電子放出素子は、前記電子放出部が、前記基板の表面に対して前記第１電極の側周面の内側に傾斜して形成されていることが望ましい。
【００１８】
この発明によれば、電子放出部が、傾斜して形成されているから、鋭角のエッジになりやすい。このエッジに電荷が集中して電子が放出しやすくなるから、電子の利用率が向上する。
【００１９】
本発明の電子放出素子の形成方法は、基板上に電子放出部を有する電子放出素子の形成方法であって、前記基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の周囲を覆うように第２電極を形成する工程と、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電子放出部を環状に形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、電子放出部が直線状に形成されているより環状に形成されているので、照射される電子の分布が一様に広がることになるので、輝度ムラの発生を抑制できる電子放出部を提供できる。しかも、電子放出部を形成するためのフォーミング処理が必要ない。
【００２１】
本発明の電子放出素子の形成方法は、前記第１電極を形成する工程では、前記第１電極と接続されている第１配線を形成する工程と、前記第２電極と接続されている第２配線を形成する工程と、前記第１電極が、前記第１配線と前記第２配線との交差部に略一致するように形成する工程と、を有することが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、第１電極の配置精度が向上することにより、放出される電子の分布がより均一に照射されることになるので、照射精度に優れることになり、輝度ムラの発生をさらに抑制できる電子放出部を提供できる。
【００２３】
本発明の電子放出素子の形成方法は、前記第１配線を形成する工程では、前記第１配線が、前記第１電極が形成されている前記基板の表面または前記基板の表面とは反対側の面のいずれかに形成されていることが望ましい。
【００２４】
この発明によれば、第１配線を形成するときに、基板への配置方法を変更できるので、色々な種類の電子放出部を設計できる。しかも、基板の表面に第１電極、第１配線、第２電極、第２配線などを集中させて小さく形成できれば、電子放出部を小さくできることになり、小型化が可能な子放出素子を提供できる。
【００２５】
本発明の電気光学装置は、前述の電子放出素子を備えていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、輝度ムラの発生を抑制できる高精細な画像表示が可能で、小型化が可能な電子放出素子を備えているので、品質や性能の向上が図られる電気光学装置を提供できる。
【００２７】
本発明の電子機器は、前述の電気光学装置を備えていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、品質や性能の向上が図られる電気光学装置を有しているので、より品質の向上が可能で、小型化が可能な電子機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の電子放出素子、電子放出素子の製造方法、及び電気光学装置、並びに電子機器について実施形態を挙げ、添付図面に沿って詳細に説明する。ここで、本発明の特徴的な構成及び方法について説明する前に、まず、電子放出素子を形成する場合の配線パターン用機能液、基板、液滴吐出方法について順次説明する。
＜配線パターン用機能液について＞
【００３０】
配線パターン用機能液は、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなるものである。本実施の形態では、導電性微粒子として、例えば、金、銀、銅、鉄、クロム、マンガン、モリブデン、チタン、パラジウム、タングステン及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の粒径は１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、後述する液滴吐出ヘッドの吐出ノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、１ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
【００３１】
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
【００３２】
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は０．０２Ｎ／ｍ以上０．０７Ｎ／ｍ以下の範囲内であることが好ましい。液滴吐出法にて液体を吐出する際、表面張力が０．０２Ｎ／ｍ未満であると、配線パターン用機能液の組成物の吐出ノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、０．０７Ｎ／ｍを超えると吐出ノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
【００３３】
上記分散液の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合には吐出ノズル周辺部が配線パターン用機能液の流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、吐出ノズル孔での流動抵抗が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
＜基板について＞
【００３４】
配線パターンが形成される基板としては、ガラス、石英ガラス、Ｓｉウエハ、プラスチックフィルム、セラミック板など各種のものを用いることができる。
＜液滴吐出法について＞
【００３５】
液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式等が挙げられる。ここで、帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御して吐出ノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３０ｋｇ／ｃｍ2程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進して吐出ノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散して吐出ノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出ノズルから吐出させるものである。
【００３６】
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、吐出ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液体材料の一滴の量は例えば１〜３００ナノグラムである。
【００３７】
（第１実施形態）
（電子放出素子の構成）
本発明の第１実施形態の要部について詳細に説明する。図１（ａ）は、第１実施形態の電子放出素子の概略斜視図であり、同図（ｂ）は、この同図（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す概略断面図である。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、電子放出素子１０は、基板１１の表面１１ａに形成されたＹ軸方向に伸長した第１配線としての配線１８と、基板１１の裏面１１ｂに形成されたＸ軸方向に伸長した第２配線としての配線１７とを備えている。また、基板１１の表面１１ａには、第１電極としての中央電極１４と第２電極としての外側電極１６とが形成されており、この中央電極１４と外側電極１６との間に絶縁層１５が形成されている。そして、この絶縁層１５が、電子を放出することができる電子放出部１３であって、基板１１の表面１１ａ上にリング状に形成されている。そして、Ｘ軸方向に伸長した配線１７の中心線ＣＬＸとＹ軸方向に伸長した配線１８の中心線ＣＬＹとの交差部としての交点Ｑが、電子放出部１３の中心位置になるように形成されている。そして、この交点Ｑが、電子放出素子１０の中心位置となる。電子放出部１３から放出された電子は、ＣＬＺ方向に飛翔して蛍光体に衝突することになる。
【００３９】
図１（ｂ）に示すように、スルーホール１２が基板１１の表面１１ａから基板１１の裏面１１ｂまで貫通するように形成されている。そして、基板１１の表面１１ａからこのスルーホール１２の内部まで電極１４が形成されている。そして、基板１１の表面１１ａ側に形成された中央電極１４の外周部分に、絶縁層１５が形成されている。この絶縁層１５は、中央電極１４の外周面上に形成されているので、基板１１の表面１１ａに対して傾斜して形成されている。さらに、この絶縁層１５の外周面上に外側電極１６が形成されている。そして、外側電極１６の外周面に配線１７が接続して配置されている。なお、基板１１の裏面１１ｂにおいては、中央電極１４に配線１８が接続して配置されている。
【００４０】
本実施形態では基板１１としてガラス基板が用いられる。この基板１１上に形成された中央電極１４と外側電極１６としての材料はＰｔが用いられ、その膜厚が、数百ｎｍ〜数μｍ程度である。そして、絶縁層１５としての材料はＳｉＯ2が用いられ、その膜厚が、５〜５０ｎｍの薄い層である。そして、この絶縁層１５の先端部分が電子放出部１３であって、リング状の微細なナノギャップを有している。また、配線１７と配線１８としての材料はＡｕが用いられ、その膜厚が、数百ｎｍ〜数μｍ程度である。なお、絶縁層１５としての材料は、ＳｉＯ2を用いたがこれに限らない。半導体プロセスなどで使用される代表的な絶縁膜を使用してもよい。例えば、Ｂ2Ｏ3やＰ2Ｏ5などをドープした酸化膜、窒化膜のＳｉ3Ｎ4、その他Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3などでもよい。さらに、強誘電体膜、ｌｏｗｋ膜、ポリマー膜なども使用できる。
【００４１】
電子放出素子１０の構成は以上のようであって、配線１７と配線１８とを通じて中央電極１４と外側電極１６との間に所定の電圧を印加すると、５〜５０ｎｍのリング状の微細なナノギャップを有する電子放出部１３において、電子を放出することができる。
（電子放出素子の形成方法）
【００４２】
次に、本実施形態の電子放出素子の形成方法について説明する。図２（ａ）〜（ｌ）は、本実施形態に係る電子放出素子の形成方法の手順の一例を示す模式図である。同図（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）、（ｋ）は、概略平面図であり、同図（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）、（ｌ）は、各平面図中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図である。
【００４３】
本実施形態に係る電子放出素子の形成方法は、上述した配線パターン形成用機能液を液滴Ｌとして基板１１上に配置し、膜を形成して、電子放出素子１０を形成するものである。
【００４４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１を貫通するような微細なスルーホール１２をイオンミリング法などによって形成する。このスルーホール１２の穴の大きさは数μｍ〜数十μｍにした。
【００４５】
次に、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、液滴吐出法によって液滴Ｌを滴下して、乾燥若しくは低温（例えば６０℃）での焼成によるプレベーク（仮焼成）を行うことによって、仮固化若しくは仮硬化される。その後に例えば３００〜４５０℃の温度でベーク（焼成）処理を行い、完全に固化若しくは硬化させて中央電極１４を形成する。なお、中央電極１４の膜厚は１０００ｎｍであった。
【００４６】
次に、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって絶縁層１５を形成する。なお、絶縁層１５の膜厚は、５〜５０ｎｍであった。
【００４７】
次に、図２（ｇ）、（ｈ）に示すように、液滴吐出法によって液滴Ｌをさらに滴下して、乾燥若しくは低温（例えば６０℃）での焼成によるプレベーク（仮焼成）を行うことによって、仮固化若しくは仮硬化される。その後に例えば３００〜４５０℃の温度でベーク（焼成）処理を行い、完全に固化若しくは硬化させて外側電極１６を形成する。そして、外側電極１６の膜厚は、１０００〜２０００ｎｍであった。
【００４８】
次に、図２（ｉ）、（ｊ）に示すように、中央電極１４と絶縁層１５と外側電極１６とを一括研磨加工する。この一括研磨加工において、機械研削加工及び機械研磨加工を行い、絶縁層１５を露出させる。研磨をすると絶縁膜１５に鋭角のエッジがでてくる。この絶縁層１５が露出したところが、電子放出部１３となる。なお、一括研磨する方法としては、機械研削加工及び機械研磨加工にこだわることはなく、別な方法でも構わない。例えば、電解研磨加工や、イオンミリング法などの研磨法を組み合わせた方法でもよい。そして、研磨後に、この絶縁層１５をエッチングする。この絶縁層１５の露出したところが、５〜５０ｎｍの微細なリング状のナノギャップを有する電子放出部１３となる。
【００４９】
最後に、図２（ｋ）、（ｌ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって、基板１１の表面１１ａに配線１７を形成する（（図１（ａ）参照））。そして、この配線１７は、外側電極１６と接続するように配置されている。同様に、基板１１の裏面１１ｂに配線１８を形成する（（図１（ｂ）参照）。この配線１８は、中央電極１４と接続するように配置されている。なお、配線１７と配線１８との膜厚は、約５０００ｎｍであった。
【００５０】
本実施形態で、液滴Ｌを基板１１に滴下する場合、基板１１の表面１１ａ上で液滴Ｌが適度の曲率半径を保持できるような半球状になることが好ましい。例えば、滴下した液滴Ｌの接触角が１５度〜３０度の範囲になるように、基板１１の表面１１ａの撥液化処理をしておくことも必要となる。なお、中央電極１４と外側電極１６とを形成する手法として液滴吐出法を用いたがこれには限定されない。例えば、スクリーン印刷などの方法を用いても構わない。
（電気光学装置の構成）
【００５１】
図３は、電気光学装置の概略構成を示した図であり、同図（ａ）は、概略断面図であり、同図（ｂ）は、概略平面図である。
【００５２】
図３（ａ）に示すように、電気光学装置７０は、電子放出素子１０が配列された基板１１と、基板１１に対向する表示基板７１とを備えている。基板１１と表示基板７１とが、図示しない外枠部材を介して一定間隔に保たれ、これら基板１１と表示基板７１との間には、空間部７２を備え、この空間部７２は、１０-7Ｔｏｒｒ程度の真空状態に封止されている。
【００５３】
硝子等の透明な表示基板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による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。基板１１に配列された電子放出素子１０は、リング状の微細なナノギャップを有する電子放出部１３を備えている。そして、この電子放出部１３が、蛍光膜７４と対向する位置に配置されている。
【００５４】
ここで、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の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。
【００５５】
図３（ｂ）に示すように、基板１１には、配線１７と配線１８とが配線されている。配線１７から延出して形成された外側電極１６と、配線１８から延出して形成された中央電極１４とによって各画素に対応する電子放出素子１０が配設された、いわゆる単純マトリクス型の素子配列を備えている。Ｘ軸方向に伸長した配線１７の中心線ＣＬＸとＹ軸方向に伸長した配線１８の中心線ＣＬＹとの交差部としての交点Ｑ（電子放出素子１０の中心位置）が、電子放出部１３の中心位置になるように形成されている。そして、配線１７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印加され、配線１８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て、画素単位での電子放出が制御される。
【００５６】
電気光学装置７０の構成は以上のようであって、配線１７に印加する走査信号と配線１８に印加する階調信号とを制御して、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。
【００５７】
以上のような第１実施形態では、次のような効果が得られる。
【００５８】
（１）電気光学装置７０は、微細なナノギャップを有する環状の電子放出部１３を備えた電子放出素子１０を有しているから、電子放出部１３が直線状に形成されているより、照射される電子の分布が一様に広がることになるので、輝度ムラの発生を抑制できる。そして、放出電子の照射精度に優れた高精細な画像表示が可能である。
（２）しかも、中央電極１４の中心位置が配線１８と配線１７との交差部としての交点Ｑに略一致するから、電子放出部１３から放出される電子の分布がより均一に照射されるので、輝度ムラの発生をさらに抑制できる。
（３）さらに、電子放出部１３が、略円環状に形成されているので、電子放出部１３から放出される電子の分布が略均一に照射されるから、輝度ムラの発生を抑制できる。
（４）電子放出部１３が、中央電極１４の側周面に傾斜して形成されているから、鋭角なエッジになりやすい。このエッジに電荷が集中して電子が放出しやすくなるから、より多くの放出電子が対向する位置に配置された蛍光体としての蛍光膜７４に向かいやすくなるので、照射精度に優れる。
（第２実施形態）
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、前述の第１実施形態における配線１８が基板１１の表面１１ａに形成されている点が異なっているものである。なお、前述の第１実施形態と同じ部品及び同様な機能を有する部品には同一記号を付し、説明を省略する。
（電子放出素子の形成方法）
【００６０】
図４（ａ）〜（ｅ）は、第２実施形態における電子放出素子の製造工程を示す概略断面図である。図５（ｆ）〜（ｈ）は、図４（ｅ）以降の電子放出素子の製造工程を示す概略断面図であり、図５（ｉ）は、概略平面図である。
【００６１】
図４（ａ）に示すように、図示しないマスクを基板１１の表面１１ａにのせて、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって、基板１１の表面１１ａに配線１８を形成する。なお、配線１８の膜厚は、約５０００ｎｍであった。
【００６２】
次に、図４（ｂ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって、配線１８の上に絶縁層３１を形成する。なお、絶縁層３１の膜厚は、約５０００ｎｍであった。
【００６３】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁層３１の上に図示しないマスクをのせて、ドライエッチング法によって、絶縁層３１の必要な部分のみを選択的にエッチングをして導通穴３２を形成する。なお、この導通穴３２の形成方法は、ドライエッチング法に限らない。例えば、ウエットエッチング法で導通穴３２を形成してもよい。
【００６４】
次に、図４（ｄ）に示すように、液滴Ｌを絶縁層３１の上に滴下して、第１実施形態と同様に中央電極１４を形成する。なお、中央電極１４の膜厚は、１０００〜２０００ｎｍであった。
【００６５】
次に、図４（ｅ）に示すように、図示しないマスクを中央電極１４の上にのせて、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって、中央電極１４の上に絶縁層１５を形成する。この絶縁層１５は、中央電極１４の外周の一部に形成されることになる。なお、絶縁層１５の膜厚は、５〜５０ｎｍであった。また、マスクを使用しないで、絶縁層１５を形成しても構わない。このときには、中央電極１４のほぼ全面を覆うように絶縁層１５が形成され、後述する研磨加工を施すことによって、この絶縁層１５を露出させることができる。
【００６６】
次に、図５（ｆ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって、中央電極１４と絶縁層１５とを覆うように、外側電極１６を形成する。なお、外側電極１６の膜厚は、１０００〜２０００ｎｍであった。
【００６７】
次に、図５（ｇ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタリング法などの薄膜形成方法によって、配線１７を形成する。なお、配線１７の膜厚は、約５０００ｎｍであった。配線１７，１８は液滴吐出法による描画で形成しても良い。
【００６８】
次に、図５（ｈ）、（ｉ）に示すように、中央電極１４と絶縁層１５と外側電極１６とを一括研磨加工する。この一括研磨加工において、機械研削加工及び機械研磨加工を行い、絶縁層１５を露出させる。研磨をすると絶縁膜１５に鋭角のエッジがでてくる。そして、研磨後に、この絶縁層１５をエッチングする。この絶縁層１５の露出したところが、５〜５０ｎｍの微細なリング状のナノギャップを有する電子放出部１３となる。
（電気光学装置の構成）
【００６９】
図６は、電気光学装置の概略構成を示した図であり、同図（ａ）は、概略断面図であり、同図（ｂ）は、概略平面図である。
【００７０】
図６（ａ）に示すように、電気光学装置７０は、基板１１と表示基板７１とが、図示しない外枠部材を介して一定間隔に保たれ、これら基板１１と表示基板７１との間には、空間部７２を備え、この空間部７２は、１０-7Ｔｏｒｒ程度の真空状態に封止されている。そして、この空間部７２の中に電子放出素子１０（図３（ａ）参照）が配置されている。そして、この電子放出素子１０は、リング状の微細なナノギャップを有する電子放出部１３を備えている。
【００７１】
図６（ｂ）に示すように、電子放出素子１０は、いわゆる単純マトリクス型で配列されている。Ｘ軸方向に伸長した外側電極１６の中心線ＣＬＸとＹ軸方向に伸長した配線１８の中心線ＣＬＹとが交差する交差部としての交点Ｑ（電子放出素子１０の中心位置）が、電子放出部１３の中心位置になるように形成されている。
【００７２】
電気光学装置７０の構成は以上のようであって、配線１７に印加する走査信号と配線１８に印加する階調信号とを制御して、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。
【００７３】
以上のような第２実施形態では、第１実施形態で得られた効果以外に、次のような効果が得られる。
【００７４】
（５）リング状の微細なナノギャップを有する電子放出部１３を形成するときに、基板の片面だけの処理で作ることができるので、安価に信頼性の高い電子放出素子を形成することができる。スルーホール１２より導通穴３２が小さく形成できるから、電子放出素子１０をより小さくできるので、高密度画素を形成した高精細な電気光学装置７０を提供することができる。
＜電子機器＞
【００７５】
次に、本発明に係る電気光学装置７０を備えた電子機器について説明する。
【００７６】
図７及び図８は、電子機器の一例を示す概略斜視図である。
【００７７】
図７を参照して、第１実施形態及び第２実施形態に係る電子機器の具体例を説明する。
【００７８】
図７に示すように、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７０を含む電気光学表示装置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、パーソナルコンピュータなどである。この携帯型情報処理装置７００は、前述の電子放出素子１０を備えた電気光学装置７０を含む電気光学表示装置７０２を搭載しているから、放出電子の照射精度に優れているので、高画質の画像を表示することができる。
【００７９】
次に、図８を参照して、第１実施形態及び第２実施形態に係る電子機器の具体例を説明する。
【００８０】
図８に示すように、電子機器としての電子ビーム露光装置８００は、露光部８５０に、電子銃８１０を備えている。さらに、この電子銃８１０に、電子放出素子１０を備えている。そして、この電子ビーム露光装置８００は、前述の電子放出素子１０を備えた電子銃８１０を搭載しているから、放出電子を環状に放射した後に電場制御することにより、極小に点状化して、絞って使用できるので、微細なパターンが要求されるようなナノメータレベルの高精度な描画ができる。
【００８１】
また、電子放出素子１０を備える電子機器の別の例としては、電子の波動性を利用して、固体より放出する電子ビームの本数、放出方向、電子密度分布、輝度を制御することを特徴とするコヒーレント電子源および前記コヒーレント電子源を適用した、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、電子写真プリンタの描画装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
【００８２】
以上、好ましい実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含み、本発明の目的を達成できる範囲で、他のいずれの具体的な構造及び形状に設定できる。
【００８３】
（変形例１）前述の第１実施形態及び第２実施形態で、絶縁膜１５をエッチングしてナノギャップを有する電子放出部１３を形成したが、これに限らない。例えば、絶縁膜１５をエッチングしないで、そのまま残しておいてもよい。このようにしても、ナノギャップを有する電子放出部１３が形成されるので、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果が得られる。
【００８４】
（変形例２）前述の第１実施形態及び第２実施形態で、環状のナノギャップを有する電子放出部１３は円環状に限定されない。例えば、楕円環状、多角形環状、異形環状、星型環状、円錐環状にしてもよい。このようにしても、ナノギャップを有する電子放出部１３が形成されるので、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果が得られる。
【００８５】
（変形例３）前述の第１実施形態及び第２実施形態で、第１電極４の中心位置が配線１７と配線１８との交差部としての交点Ｑに一致することに限定されない。例えば、第１電極４の中心位置が交点Ｑから多少離れていてもよい。このようにしても、ナノギャップを有する電子放出部１３が画素を点灯させる役割を果たすので、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１実施形態の電子放出素子の概略図であり、（ａ）は概略斜視図。（ｂ）は、概略断面図。
【図２】（ａ）〜（ｌ）は、電子放出素子の製造工程を示す模式図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）、（ｋ）は、各工程ごとの平面図。（ｂ）は、（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図。（ｄ）は、（ｃ）中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図。（ｆ）は、（ｅ）中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図。（ｈ）は、（ｇ）中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図。（ｊ）は、（ｉ）中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図。（ｌ）は、（ｋ）中のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す概略断面図。
【図３】電気光学装置の概略構成を示した図であり、（ａ）は、概略断面図。（ｂ）は、概略平面図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、第２実施形態の電子放出素子の製造工程を示す概略断面図。
【図５】（ｆ）〜（ｈ）は、電子放出素子の製造工程を示す概略断面図であり、（ｉ）は、概略平面図。
【図６】電気光学装置の概略構成を示した図であり、（ａ）は、概略断面図。（ｂ）は、概略平面図。
【図７】電子機器としての携帯型情報処理装置を示す概略斜視図。
【図８】電子機器としての電子ビーム露光装置を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００８７】
１０…電子放出素子、１１…基板、１２…スルーホール、１３…電子放出部、１４…第１電極としての中央電極、１５…絶縁膜、１６…第２電極としての外側電極、１７…第２配線としての配線、１８…第１配線としての配線、３２…導通穴、７０…電気光学装置としての表示装置、７１…表示基板、７２…空間部、７３…対向電極、７４…蛍光膜、７５…遮光膜、７００…電子機器としての携帯型情報処理装置、８００…電子機器としての電子ビーム露光装置、ＣＬＸ…Ｘ方向センターライン、ＣＬＹ…Ｙ方向センターライン、ＣＬＺ…Ｚ方向センターライン、Ｌ…液滴、Ｑ…交差部としての交点。
【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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【図７】
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【図８】
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