JP2006190525A - 電子放出素子および電子放出素子の製造方法、並びに電気光学装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電子放出特性のばらつきが小さく製造が容易な電子放出素子およびその製造方法、並びに電子放出素子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】 素子基板11上に、液滴吐出法を用いて導電性機能液30をパターン配置し、乾燥により導電膜12を形成する。さらに、導電膜12上に同様の手順でレジスト膜33をパターン形成し、レジスト膜33をマスクとして、導電膜12の外縁部12aをエッチングして除去する。
【選択図】 図4
【解決手段】 素子基板11上に、液滴吐出法を用いて導電性機能液30をパターン配置し、乾燥により導電膜12を形成する。さらに、導電膜12上に同様の手順でレジスト膜33をパターン形成し、レジスト膜33をマスクとして、導電膜12の外縁部12aをエッチングして除去する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、電子放出素子および電子放出素子の製造方法、並びに電子放出素子を備える電気光学装置、電子機器に関する。
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(導電膜)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(例えば、特許文献1)。
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(導電膜)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(例えば、特許文献1)。
特許文献1に係る電子放出素子の導電性薄膜は、いわゆる液滴吐出法(インクジェット方式)により形成されている。これは、液滴吐出法を用いて導電性材料を含む機能液を基板上にパターン配置し、その後乾燥等により機能液の溶媒を除去して成膜を行うものである。
この方法によれば、パターン化された導電性薄膜の形成を比較的容易に行うことができるが、一方で、膜面の制御が困難であるという課題を有する。すなわち、液滴吐出法によって成膜された導電性薄膜は、成膜後の膜面が乱れやすく、特に、パターンの外縁部分において顕著に現れる。そして、このような導電性薄膜を備える電子放出素子の電子放出特性は、導電性薄膜の膜面の乱れに影響されて、素子内および素子間における特性ばらつきを生じることがある。
この方法によれば、パターン化された導電性薄膜の形成を比較的容易に行うことができるが、一方で、膜面の制御が困難であるという課題を有する。すなわち、液滴吐出法によって成膜された導電性薄膜は、成膜後の膜面が乱れやすく、特に、パターンの外縁部分において顕著に現れる。そして、このような導電性薄膜を備える電子放出素子の電子放出特性は、導電性薄膜の膜面の乱れに影響されて、素子内および素子間における特性ばらつきを生じることがある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、電子放出特性のばらつきが小さく製造が容易な電子放出素子およびその製造方法、並びに電子放出素子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。
本発明は、導電膜に形成された電子放出部から電子を放出する電子放出素子の製造方法であって、液滴吐出法を用いて基板上に前記導電膜をパターン形成する成膜工程と、前記導電膜の一部を選択除去する整形工程と、前記導電膜に前記電子放出部を形成する電子放出部形成工程と、を有することを特徴とする。
この発明の電子放出素子の製造方法によれば、液滴吐出法により成膜された導電膜のうち、膜面の平坦性のよい部分を残して利用できるので、電子放出特性のばらつきの小さな電子放出素子を製造することができる。
この発明の電子放出素子の製造方法によれば、液滴吐出法により成膜された導電膜のうち、膜面の平坦性のよい部分を残して利用できるので、電子放出特性のばらつきの小さな電子放出素子を製造することができる。
また、前記電子放出素子の製造方法において、前記整形工程は、液滴吐出法を用いて前記導電膜上にダミー機能膜をパターン形成するダミー機能膜形成工程と、前記ダミー機能膜をマスクとして前記導電膜の露出部分をエッチングするエッチング工程と、を有することを特徴とする。
この電子放出素子の製造方法によれば、エッチングマスクとして機能するダミー機能膜を液滴吐出法を用いて形成するので、成膜工程と共通の装置(液滴吐出装置や乾燥装置)を利用することができ、製造が容易である。
この電子放出素子の製造方法によれば、エッチングマスクとして機能するダミー機能膜を液滴吐出法を用いて形成するので、成膜工程と共通の装置(液滴吐出装置や乾燥装置)を利用することができ、製造が容易である。
また、前記電子放出素子の製造方法は、前記整形工程において、前記導電膜の外縁部が除去されることを特徴とする。
この電子放出素子の製造方法によれば、液滴吐出法を用いて形成された導電膜のうち、特に膜面の乱れを生じやすい外縁部が除去されるため、整形後の導電膜の平坦性が良くなる。
この電子放出素子の製造方法によれば、液滴吐出法を用いて形成された導電膜のうち、特に膜面の乱れを生じやすい外縁部が除去されるため、整形後の導電膜の平坦性が良くなる。
本発明は、基板上に形成された導電膜を備え、前記導電膜に形成された電子放出部から電子を放出する電子放出素子であって、前記導電膜は、液滴吐出法を用いて成膜されたうちの一部が除去されてなることを特徴とする。
この発明の電子放出素子によれば、液滴吐出法により成膜されたうちの、膜面の平坦性のよい部分が導電膜をなすので、電子放出特性のばらつきが小さい。
この発明の電子放出素子によれば、液滴吐出法により成膜されたうちの、膜面の平坦性のよい部分が導電膜をなすので、電子放出特性のばらつきが小さい。
本発明の電気光学装置は、前記電子放出素子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。この電気光学装置における電子放出素子は膜面の平坦性の良い導電膜を備えているので、素子内および素子間における電子放出特性のばらつきが小さく、高品質な画像表示が可能である。
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。この電気光学装置における電子放出素子は膜面の平坦性の良い導電膜を備えているので、素子内および素子間における電子放出特性のばらつきが小さく、高品質な画像表示が可能である。
本発明の電子機器は、前記電子放出素子を備えることを特徴とする。
この発明の電子機器における電子放出素子は膜面の平坦性の良い導電膜を備えているので、電子放出特性のばらつきが小さく、電子機器として優れた性能を発揮する。
この発明の電子機器における電子放出素子は膜面の平坦性の良い導電膜を備えているので、電子放出特性のばらつきが小さく、電子機器として優れた性能を発揮する。
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。
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。
(第1実施形態)
(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、第1実施形態に係る電子放出素子を示す図であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。
図1において、電子放出素子10は、素子基板11上に、導電膜12と第1素子電極14と第2素子電極15とを備えている。また、素子電極14,15にそれぞれ駆動信号を印加するための第1信号線16および第2信号線17が素子基板11上に配線され、信号線16,17間は層間絶縁膜18で絶縁されている。また、電子放出素子10の周囲は、高真空で封止された状態となっている。
(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、第1実施形態に係る電子放出素子を示す図であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。
図1において、電子放出素子10は、素子基板11上に、導電膜12と第1素子電極14と第2素子電極15とを備えている。また、素子電極14,15にそれぞれ駆動信号を印加するための第1信号線16および第2信号線17が素子基板11上に配線され、信号線16,17間は層間絶縁膜18で絶縁されている。また、電子放出素子10の周囲は、高真空で封止された状態となっている。
素子基板11としては、ガラス基板やセラミック基板が用いられる。
第1素子電極14、第2素子電極15は、それぞれ導電膜12の両端側において接触するように形成されており、その膜厚は、数百nmから数μm程度である。そして、その材料としては、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利用することができる。
第1素子電極14、第2素子電極15は、それぞれ導電膜12の両端側において接触するように形成されており、その膜厚は、数百nmから数μm程度である。そして、その材料としては、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利用することができる。
導電膜12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薄膜であり、X軸方向に伸長して形成され、その中央付近には狭小な亀裂が形成された電子放出部13(図示は模式的なもの)を備えている。また、その材料としては、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、およびカーボン等が用いられる。
上述の構成において、信号線16,17を介して素子電極14,15間に電圧を印加すると、電子放出部13をまたいで導電膜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、この電子を放出電子として利用することができる。
(液滴吐出装置の構成)
次に、電子放出素子10の製造に用いる液滴吐出装置の構成について、図2を参照して説明する。図2は、電子放出素子の製造に用いる液滴吐出装置の一例を示す概略斜視図である。
液滴吐出装置100は、図2に示すように、液滴を吐出するヘッド部110を有するヘッド機構部102と、ヘッド部110から吐出された液滴の吐出対象である基板120を載置する基板機構部103と、ヘッド部110に機能液133を供給する機能液供給部104と、これら各機構部および供給部を総括的に制御する制御部105とを備える。
ヘッド部110は、インクジェットプリンタに用いられるような複数のノズルを有する液滴吐出ヘッド(図示せず)を搭載しており、制御部105からの電気信号を受けて、機能液133を液滴として吐出する。また、液滴の吐出は、制御部105によってノズル毎に制御可能である。
次に、電子放出素子10の製造に用いる液滴吐出装置の構成について、図2を参照して説明する。図2は、電子放出素子の製造に用いる液滴吐出装置の一例を示す概略斜視図である。
液滴吐出装置100は、図2に示すように、液滴を吐出するヘッド部110を有するヘッド機構部102と、ヘッド部110から吐出された液滴の吐出対象である基板120を載置する基板機構部103と、ヘッド部110に機能液133を供給する機能液供給部104と、これら各機構部および供給部を総括的に制御する制御部105とを備える。
ヘッド部110は、インクジェットプリンタに用いられるような複数のノズルを有する液滴吐出ヘッド(図示せず)を搭載しており、制御部105からの電気信号を受けて、機能液133を液滴として吐出する。また、液滴の吐出は、制御部105によってノズル毎に制御可能である。
基板120としては、ガラス基板、金属基板、合成樹脂基板など、平板状のものであれば大抵のものが利用できる。後述する電子放出素子の製造においては、基板120として図1に示した素子基板11が用いられる。
また機能液133としては、例えば、カラーフィルタのフィルタ材料、光学表示装置に使用する発光材料や蛍光材料、基板の表面にバンクや表面コーティング層を形成するための硬化性樹脂材料、電極や金属配線を形成するための導電性材料、レジスト材料などを含む溶液が、描画の目的に応じて用意される。後述する電子放出素子の製造においては、導電膜12(図1参照)等を形成するための導電性機能液と、レジスト液とが用いられる。
また機能液133としては、例えば、カラーフィルタのフィルタ材料、光学表示装置に使用する発光材料や蛍光材料、基板の表面にバンクや表面コーティング層を形成するための硬化性樹脂材料、電極や金属配線を形成するための導電性材料、レジスト材料などを含む溶液が、描画の目的に応じて用意される。後述する電子放出素子の製造においては、導電膜12(図1参照)等を形成するための導電性機能液と、レジスト液とが用いられる。
液滴吐出装置100は、床上に設置された複数の支持脚106と、支持脚106の上側に設置された定盤107を備えている。定盤107の上側には、基板機構部103が定盤107の長手方向(X軸方向)にわたって配置されており、基板機構部103の上方には、定盤107に固定された2本の柱で両持ち支持されているヘッド機構部102が、基板機構部103と直交する方向(Y軸方向)にわたって配置されている。また、定盤107の一方の端部上には、ヘッド機構部102のヘッド部110から連通して機能液133を供給する機能液供給部104が配置されている。
ヘッド機構部102は、機能液133を吐出するヘッド部110と、ヘッド部110を搭載したキャリッジ111と、キャリッジ111のY軸方向への移動をガイドするY軸ガイド113と、Y軸ガイド113に沿って設置されたY軸ボールねじ115と、Y軸ボールねじ115を正逆回転させるY軸モータ114と、キャリッジ111の下部にあって、Y軸ボールねじ115と螺合してキャリッジ111を移動させる雌ねじ部が形成されたキャリッジ螺合部112とを備えている。
基板機構部103の移動機構は、ヘッド機構部102とほぼ同様の構成でX軸方向に配置されており、基板120を載置している載置台121と、載置台121の移動をガイドするX軸ガイド123と、X軸ガイド123に沿って設置されたX軸ボールねじ125と、X軸ボールねじ125を正逆回転させるX軸モータ124と、載置台121の下部にあって、X軸ボールねじ125と螺合して載置台121を移動させる載置台螺合部122とから構成されている。
ヘッド部110に機能液133を供給する機能液供給部104は、ヘッド部110に連通する流路を形成するチューブ131aと、チューブ131aへ液体を送り込むポンプ132と、ポンプ132へ機能液133を供給するチューブ131b(流路)と、チューブ131bに連通して機能液133を貯蔵するタンク130とから成っており、定盤107上の一端に配置されている。
これらの構成により、ヘッド部110は基板120に対して、それぞれY軸方向およびX軸方向に往復自在に相対移動することが可能であり、ヘッド部110から吐出された液滴を、基板120上の任意の位置に着弾させることができるようになっている。そして、この位置制御と、ヘッド部110におけるノズル毎の吐出制御とを同期させて行うことにより、基板120上に所定のパターンで機能液133を配置(描画)することができる。
尚、図2では、機能液供給部104は一種類の機能液をヘッド部110に供給するように描かれているが、実際には、複数種の機能液を一度に供給可能に構成されており、ヘッド部110は、複数種の機能液を同時に吐出することができる。
尚、図2では、機能液供給部104は一種類の機能液をヘッド部110に供給するように描かれているが、実際には、複数種の機能液を一度に供給可能に構成されており、ヘッド部110は、複数種の機能液を同時に吐出することができる。
(電子放出素子の製造工程)
次に、図3のフローチャートに沿って、図4を参照して、電子放出素子の製造工程について説明する。図3は、第1実施形態に係る電子放出素子の製造工程を示すフローチャートである。図4(a)〜(f)は、第1実施形態に係る電子放出素子の製造工程における一過程を示す概略断面図である。
次に、図3のフローチャートに沿って、図4を参照して、電子放出素子の製造工程について説明する。図3は、第1実施形態に係る電子放出素子の製造工程を示すフローチャートである。図4(a)〜(f)は、第1実施形態に係る電子放出素子の製造工程における一過程を示す概略断面図である。
まず、図2に示す液滴吐出装置100を用いて、図4(a)に示すように、素子基板11上に導電性機能液30をパターン配置する(成膜工程を構成する図3のステップS1)。ここで、導電性機能液30としては、導電性微粒子を分散媒に分散させたものが用いられる。
導電性微粒子は、上述した導電膜12の形成材料を微粒子化したものであり、分散性を向上させるためにその表面に有機物などをコーティングして用いることもできる。分散媒には、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物等が用いられ、その蒸気圧は、成膜時の乾燥速度や液滴吐出装置100に保存されている際の保存安定性等の観点から、0.1Pa以上27kPa以下の範囲とするのが好ましい。導電性機能液30の表面張力は、吐出安定性等の観点から、0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲とするのが好ましく、界面活性剤を添加して調整することもできる。また、導電性機能液30には、成膜後の定着性を向上させるための樹脂や、粘度調整、保存安定性調整などのための各種添加剤を適宜添加することができる。
尚、描画に先立ち、前処理として、配置したいパターンに合わせて親液化および撥液化の表面処理(例えば、プラズマ処理や表面吸着分子による膜形成など)を行ったり、バンクと呼ばれる隔壁によりパターンを区画したりすることも可能である。このような前処理を行うことで、導電性機能液30のより高精度なパターン配置が可能となる。
導電性微粒子は、上述した導電膜12の形成材料を微粒子化したものであり、分散性を向上させるためにその表面に有機物などをコーティングして用いることもできる。分散媒には、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物等が用いられ、その蒸気圧は、成膜時の乾燥速度や液滴吐出装置100に保存されている際の保存安定性等の観点から、0.1Pa以上27kPa以下の範囲とするのが好ましい。導電性機能液30の表面張力は、吐出安定性等の観点から、0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲とするのが好ましく、界面活性剤を添加して調整することもできる。また、導電性機能液30には、成膜後の定着性を向上させるための樹脂や、粘度調整、保存安定性調整などのための各種添加剤を適宜添加することができる。
尚、描画に先立ち、前処理として、配置したいパターンに合わせて親液化および撥液化の表面処理(例えば、プラズマ処理や表面吸着分子による膜形成など)を行ったり、バンクと呼ばれる隔壁によりパターンを区画したりすることも可能である。このような前処理を行うことで、導電性機能液30のより高精度なパターン配置が可能となる。
導電性機能液30をパターン配置したら、次に、図4(b)に示すように、乾燥ないし焼成により導電性機能液30の分散媒を除去し、導電膜12を成膜する(成膜工程を構成する図3のステップS2)。このとき導電膜12は、乾燥条件にもよるが、中央部12bにおいて膜面が比較的平坦に、外縁部12aにおいて膜面が隆起して外輪を描くように形成される。これは、図4(a)に示すように、導電性機能液30の液面が曲面をなす関係で、中央部30bと外縁部30aとの間で乾燥速度に差が生じ、内部対流によって導電性微粒子の濃度ムラが発生するためと考えられている。
このように、液滴吐出法を用いて成膜された導電膜12は、特に外縁部12aにおいて大きく乱れた膜面を有するため、次に説明する整形工程により、このような膜面の乱れを排除することが望ましい。
このように、液滴吐出法を用いて成膜された導電膜12は、特に外縁部12aにおいて大きく乱れた膜面を有するため、次に説明する整形工程により、このような膜面の乱れを排除することが望ましい。
整形工程は、大きくダミー機能膜形成工程とエッチング工程とを有している。
まず、図2に示す液滴吐出装置100を用いて、図4(c)に示すように、導電膜12の中央部12b上にレジスト液32をパターン配置する(ダミー機能膜形成工程を構成する図3のステップS3)。次いで、レジスト液32を乾燥させて、図4(d)に示すようにダミー機能膜としてのレジスト膜33を成膜する(ダミー機能膜形成工程を構成する図3のステップS4)。レジスト膜33は導電膜12をマスキングする役割を果たしており、必要に応じ(例えば、既に電極等が形成されている場合)、素子基板11上の他の箇所にも形成される。
まず、図2に示す液滴吐出装置100を用いて、図4(c)に示すように、導電膜12の中央部12b上にレジスト液32をパターン配置する(ダミー機能膜形成工程を構成する図3のステップS3)。次いで、レジスト液32を乾燥させて、図4(d)に示すようにダミー機能膜としてのレジスト膜33を成膜する(ダミー機能膜形成工程を構成する図3のステップS4)。レジスト膜33は導電膜12をマスキングする役割を果たしており、必要に応じ(例えば、既に電極等が形成されている場合)、素子基板11上の他の箇所にも形成される。
次に、図4(e)に示すように、レジスト膜33をマスクとして、導電膜12の外縁部12aをエッチングし(エッチング工程としての図3のステップS5)、その後図4(f)に示すように、レジスト膜33を除去する(図3のステップS6)。エッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチング、電解エッチングなどを用いることができる。エッチングマスクとして機能するレジスト膜33は、液滴吐出法を用いて形成されるので、成膜工程(ステップS1,S2)と共通の装置(液滴吐出装置100や乾燥装置)を利用することができ、製造が容易である。
上述のように、ステップS1,S2の成膜工程、ステップS3〜ステップS6の整形工程を経て、膜面の平坦性のよい導電膜12が、素子基板11上に形成される。
上述のように、ステップS1,S2の成膜工程、ステップS3〜ステップS6の整形工程を経て、膜面の平坦性のよい導電膜12が、素子基板11上に形成される。
最後に、素子電極14,15、信号線16,17、層間絶縁膜18をパターン形成し(図3のステップS7)、さらに、導電膜12に通電フォーミング等により電子放出部13を形成して(電子放出部形成工程としての図3のステップS8)、図1に示す電子放出素子10が完成する。
このように、本実施形態において導電膜12は、完成状態におけるサイズよりもあらかじめ一回り大きく成膜され、乱れた膜面を有する外縁部12aが除去された状態で完成される。かくして、導電膜12の膜面の平坦性が良好であるので、電子放出特性のばらつきの小さい電子放出素子10を提供することができる。
このように、本実施形態において導電膜12は、完成状態におけるサイズよりもあらかじめ一回り大きく成膜され、乱れた膜面を有する外縁部12aが除去された状態で完成される。かくして、導電膜12の膜面の平坦性が良好であるので、電子放出特性のばらつきの小さい電子放出素子10を提供することができる。
(電気光学装置の構成)
次に、図5を参照して、電気光学装置の構成について説明する。図5(a)は、電気光学装置の主要部構造を示す概略断面図、図5(b)は、素子基板上における電子放出素子の配列を示す概略平面図である。
図5(a)において、電気光学装置70は、電子放出素子10が配列された素子基板11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、10-7Torr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。
次に、図5を参照して、電気光学装置の構成について説明する。図5(a)は、電気光学装置の主要部構造を示す概略断面図、図5(b)は、素子基板上における電子放出素子の配列を示す概略平面図である。
図5(a)において、電気光学装置70は、電子放出素子10が配列された素子基板11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、10-7Torr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。
図5(b)に示すように、素子基板11は、第1信号線16、第2信号線17がマトリクス状に配線され、両信号線16,17に沿って形成された第1素子電極14、第2素子電極15を備えて電子放出素子10が画素単位で配設された、いわゆる単純マトリクス型の素子配列を備えている。第1信号線16と第2信号線17とは、絶縁体で形成された層間絶縁膜18によって絶縁され、それぞれ異なる信号が印加される。すなわち、第2信号線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、第1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て、画素単位での電子放出が制御される。
図5(a)において、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。
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。
上述の構成において、第2信号線17に印加する走査信号、第1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、先に説明した電子放出素子10を備えているので、放出電子の照射精度に優れ、精細な画像表示が可能である。
(電子機器)
次に、図6を参照して、電子機器の具体例を説明する。図6は、電子機器の一例を示す概略斜視図である。
図6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、先に説明した電子放出素子10を備えた電気光学装置702を搭載しているので、放出電子の照射精度に優れ、高画質の画像を表示することができる。
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。
次に、図6を参照して、電子機器の具体例を説明する。図6は、電子機器の一例を示す概略斜視図である。
図6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、先に説明した電子放出素子10を備えた電気光学装置702を搭載しているので、放出電子の照射精度に優れ、高画質の画像を表示することができる。
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。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図7のフローチャートに沿って、図8、図9を参照して説明する。尚、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、相違点を中心に説明する。
図7は、第2実施形態に係る電子放出素子の製造工程を示すフローチャートである。図8(a)〜(e)および図9(f)〜(i)は、第2実施形態に係る電子放出素子の製造工程における一過程を示す概略断面図である。
次に、本発明の第2実施形態について、図7のフローチャートに沿って、図8、図9を参照して説明する。尚、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、相違点を中心に説明する。
図7は、第2実施形態に係る電子放出素子の製造工程を示すフローチャートである。図8(a)〜(e)および図9(f)〜(i)は、第2実施形態に係る電子放出素子の製造工程における一過程を示す概略断面図である。
この第2実施形態においては、まず、図8(a)に示すように、素子基板11上に第1の導電膜21を、液滴吐出法によりパターン形成する(成膜工程としての図7のステップS11)。次いで、図8(b)に示すように、ダミー機能膜としてのSiO2膜25を、第1の導電膜21の中央部21b上にパターン形成し(図7のステップS12)、さらに図8(c)に示すように、SiO2膜25をマスクとして第1の導電膜21の外縁部21aをエッチングして(図7のステップS13)、整形する。
このように、整形工程におけるダミー機能膜は、レジスト材料によるものに限られるものではなく、エッチング工程においてエッチングマスクとしての機能を果たすことができれば、どのような材料が用いられていてもよい。
このように、整形工程におけるダミー機能膜は、レジスト材料によるものに限られるものではなく、エッチング工程においてエッチングマスクとしての機能を果たすことができれば、どのような材料が用いられていてもよい。
次に、SiO2膜25を、HF溶液等を用いたエッチングで一旦除去し(図7のステップS14)、図8(d)に示すように、第1の導電膜21の全体を覆うようにSiO2膜26を、1nm〜50nm程度の極薄膜として形成する(図7のステップS15)。そして、図8(e)に示すように、第2の導電膜22を、SiO2膜26を介して第1の導電膜21と一部重なるように形成する(図7のステップS16)。
ここで形成されるSiO2膜26は、上述のSiO2膜25のようなマスキングのための機能膜ではなく、導電膜21,22間にSiO2膜26の膜厚で規定される狭小なギャップを形成する機能を果たしている。
ここで形成されるSiO2膜26は、上述のSiO2膜25のようなマスキングのための機能膜ではなく、導電膜21,22間にSiO2膜26の膜厚で規定される狭小なギャップを形成する機能を果たしている。
次に、図9(f)に示すように、ダミー機能膜としてのSiO2膜27を第2の導電膜22上にパターン成膜し(図7のステップS17)し、さらに、SiO2膜27をマスクとして第2の導電膜22の外縁部22aおよび中央部22bの一部をエッチングする(図7のステップS18)。かくして、図9(g)に示すように、第1の導電膜21の新たな外縁部21cと、第2の導電膜22の新たな外縁部22cとが、SiO2膜26を介して対向した構造を有することになる。そして、図9(h)に示すように、SiO2膜26およびSiO2膜27を除去すると(図7のステップS19)、当該対向構造部分に狭小な空隙が形成され、電子放出部23として機能することになる。最後に、図9(i)に示すように、素子電極14,15、信号線16,17をパターン形成して(図7のステップS20)、電子放出素子20が完成する。
このように、成膜工程および整形工程は、複数回に分けられてなされてもよいし、また、電子放出部形成工程と成膜工程および整形工程とが、重複した工程として構成されてもよい。
このように、成膜工程および整形工程は、複数回に分けられてなされてもよいし、また、電子放出部形成工程と成膜工程および整形工程とが、重複した工程として構成されてもよい。
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、第1実施形態の整形工程(図3のステップS3〜S6)において、導電膜12の外縁部12aのエッチングは、その全体に対してではなく、一部(例えば、電子放出部13が形成される部位)のみについてのエッチングであってもよい。
また、第1実施形態において、通電フォーミングに代えて、電子線によるフォーミングや局所的な研磨によっても電子放出部を形成してもよい。
また、第1実施形態において、成膜工程と整形工程の間のタイミングで電子放出部が形成されてもよい。
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。
また、第1実施形態において、通電フォーミングに代えて、電子線によるフォーミングや局所的な研磨によっても電子放出部を形成してもよい。
また、第1実施形態において、成膜工程と整形工程の間のタイミングで電子放出部が形成されてもよい。
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。
10…電子放出素子、11…基板としての素子基板、12…導電膜、12a…外縁部、12b…中央部、13…電子放出部、14…第1素子電極、15…第2素子電極、16…第1信号線、17…第2信号線、18…層間絶縁膜、20…電子放出素子、21…導電膜、21a…外縁部、21b…中央部、21c…外縁部、22…導電膜、22a…外縁部、22b…中央部、22c…外縁部、23…電子放出部、25…ダミー機能膜としてのSiO2膜、26…SiO2膜、27…ダミー機能膜としてのSiO2膜、30…導電性機能液、30a…外縁部、30b…中央部、32…レジスト液、33…ダミー機能膜としてのレジスト膜、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…液滴吐出装置、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。
Claims (6)
- 導電膜に形成された電子放出部から電子を放出する電子放出素子の製造方法であって、
液滴吐出法を用いて基板上に前記導電膜をパターン形成する成膜工程と、
前記導電膜の一部を選択除去する整形工程と、
前記導電膜に前記電子放出部を形成する電子放出部形成工程と、を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。 - 前記整形工程は、液滴吐出法を用いて前記導電膜上にダミー機能膜をパターン形成するダミー機能膜形成工程と、
前記ダミー機能膜をマスクとして前記導電膜の露出部分をエッチングするエッチング工程と、を有することを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子の製造方法。 - 前記整形工程において、前記導電膜の外縁部が除去されることを特徴とする請求項1または2に記載の電子放出素子の製造方法。
- 基板上に形成された導電膜を備え、前記導電膜に形成された電子放出部から電子を放出する電子放出素子であって、
前記導電膜は、液滴吐出法を用いて成膜されたうちの一部が除去されてなることを特徴とする電子放出素子。 - 請求項4に記載の電子放出素子を備える電気光学装置。
- 請求項4に記載の電子放出素子を備える電子機器。
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