JP2006216249A - 電子源および電子源の製造方法、並びに表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電性膜の形状に配慮され、導電性膜において断線を起こしにくくすることができる電子源および電子源の製造方法、並びに表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】 基板１０に形成された一対の素子電極１１，１２と、素子電極１１，１２間に形成された電子放出部１７を有する導電性膜１５と、一対の素子電極１１，１２にそれぞれ対応して接続されたＸ方向配線１８とＹ方向配線１９とを有する。素子電極１１，１２が形成された部分を除く箇所に形成された素子電極１１，１２の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜２２と、素子電極１１,１２と第１の絶縁膜２２の上に形成された導電性膜１５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子源および電子源の製造方法、並びに表示装置及び電子機器に関する。

従来、電子源としては、導電性膜に通電処理等を行って電子放出部を形成し、該電子放出部から電子を放出するものが知られている。導電性膜の形成方法としては、例えば、特許文献１に記載の電子源は、平らな基板上に一対の対向する素子電極を設け、該素子電極間を接続するためにインクジェット法で素子電極間に機能液を吐出し、吐出された機能液を乾燥することによって導電性膜が形成される。

特開平６―３４２６３６号公報

しかしながら、上記の電子源における導電性膜は、双方の素子電極間を跨いで形成されるので、素子電極の厚み高さ分の差異により、段差形状を有することになる。このため、熱的応力や機械的応力等により、導電性膜の段差部に亀裂等が生じ、断線に至るという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、導電性膜の形状に配慮され、導電性膜において断線を起こしにくくすることができる電子源および電子源の製造方法、並びに表示装置及び電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、基板に形成された一対の素子電極と、素子電極間に形成された電子放出部を有する導電性膜と、一対の素子電極にそれぞれ接続された第１および第２の配線とを有する電子源であって、素子電極が形成された部分を除く箇所のうち、少なくとも導電性膜の形成領域に形成された、素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された導電性膜とを備えたことを要旨とする。

これによれば、素子電極間の導電性膜を形成する領域には、素子電極の膜厚に相当する膜厚の第１の絶縁膜が形成される。これにより、素子電極間は、素子電極の膜厚による段差部等が無く、ほぼ平坦面化される。従って、素子電極間に形成された導電性膜は、平坦面に対して均一に形成されるので、熱的応力や機械的応力等に対して強度を向上させることができる。

本発明の電子源は、基板に形成された第２の配線と、第２の配線が形成された部分を除く箇所に形成された、第２の配線の膜厚に相当する膜厚を有する第２の絶縁膜と、第２の配線上および第２の絶縁膜上に形成された一対の素子電極と、第２の配線上および第２の絶縁膜上に、一対の素子電極が形成された部分を除く箇所に形成された、素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の上に形成された導電性膜と、第１の配線上に形成された第１の配線を備えてもよい。

これによれば、基板面に第２の配線が形成され、第２の配線以外の領域に該配線の膜厚に相当する第２の絶縁膜の形成によって、第２の配線および第２の絶縁膜からなる下層部は、ほぼ平坦面化される。前記下層部の上に素子電極が形成され、該素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜の形成によって、素子電極および第１の絶縁膜からなる上層膜は、ほぼ平坦化される。さらに、上層膜の上に導電性膜と第１の配線が形成される。従って、各層に形成された配線、素子電極および導電性膜は、平坦面に形成されるので、電気的特性に優れ、熱的応力や機械的応力等に対して強度を向上させることができる。

本発明の電子源の製造方法は、基板に一対の素子電極を形成する素子電極形成工程と、基板の少なくとも素子電極間に素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、素子電極間に導電性膜の材料を含む機能液を吐出して導電性膜を形成する導電性膜形成工程とを備えることを要旨とする。

これによれば、基板上に形成した素子電極間に素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する絶縁膜を形成する。これにより、素子電極間は、ほぼ平坦化される。従って、素子電極間に向けて導電性膜の材料を含む機能液を吐出すると、平坦化した面に機能液が配置され、機能液は乾燥されてほぼ均一な膜厚を有する導電性膜を形成する。したがって、素子電極間は、段差形状になりにくいので、熱的応力や機械的応力等に対して強度を向上させることができる。

本発明の表示装置は、上記に記載の電子源を備えたことを要旨とする。

これによれば、熱的応力や機械的応力等に対して強度の向上が図られた導電性膜形状を有する電子源を備えているので、信頼性の高い表示装置を提供することができる。この場合の表示装置は、例えば、ＳＥＤ（表面電解ディスプレイ）等がこれに該当する。

本発明の電子機器は、上記に記載の表示装置を搭載したことを要旨とする。

これによれば、信頼性の高い表示装置を搭載した電子機器を提供することができる。この場合の電子機器は、例えば、上記ＳＥＤを搭載したテレビ受像機、パーソナルコンピュータの他、各種の電子機器がこれに該当する。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。

まず、電子源１の構成について説明する。図１は、電子源１を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図１（ａ）において、電子源１は、基体をなす基板１０と、電子放出素子２と、第１の配線としてのＸ方向配線１８と、第２の配線としてのＹ方向配線１９等を備えている。電子放出素子２は、一対の第１の素子電極１１と第２の素子電極１２と、導電性膜１５等を備え、導電性膜１５には、電子放出部１７が形成されている。第１の素子電極１１は、Ｘ方向配線１８に接続され、第２の素子電極１２は、Ｙ方向配線１９に接続されている。

図１（ｂ）において、基板１０の面には、Ｙ方向配線１９と第２の絶縁膜２１が形成され、下層膜２８を構成している。第２の絶縁膜２１は、Ｙ方向配線１９の膜厚に相当する膜厚を有しており、下層膜２８は、ほぼ平坦面化されている。下層膜２８の上には、第１の素子電極１１と第２の素子電極１２と第１の絶縁膜２２が形成され、上層膜２９を構成している。第１の絶縁膜２２は、第１および第２の素子電極１１，１２の膜厚に相当する膜厚を有しており、上層膜２９は、ほぼ平坦面化されている。上層膜２８の上には、導電性膜１５とＸ方向配線１８が形成されている。

基板１０としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等により形成したＳｉ０₂を積層したガラス等、アルミナ等のセラミックス、およびＳｉ基板等を用いることができる。

素子電極１１，１２としては、一般的な導体材料を用いることができる。例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属もしくは合金等を用いることができる。

導電性膜１５としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の金属酸化物等を用いることができる。

次に、電子源１の製造に用いる液滴吐出装置３０の構成について説明する。図２は、液滴吐出装置３０の構成を示す斜視図である。

液滴吐出装置３０は、基板１０の所定位置に対して機能液を液滴として吐出して付着させるための装置である。基板１０は、電子放出素子２が複数個形成される基板である。

図２において、液滴吐出装置３０は、吐出ヘッド３５を備えたキャリッジ３８と、吐出ヘッド３５の位置を制御するヘッド位置制御装置３１と、基板１０を所定位置に吸着する吸着テーブル３９と、吸着テーブル３９に載置された基板１０の位置を補正させる基板位置制御装置３２と、吐出ヘッド３５に対して基板１０を主走査移動させる主走査駆動装置３３と、基板１０に対して吐出ヘッド３５を副走査移動させる副走査駆動装置３４と、基板１０を液滴吐出装置３０内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置３６と、液滴吐出装置３０の全般の制御を司るコントロール装置３７で構成されている。

ヘッド位置制御装置３１、基板位置制御装置３２、主走査駆動装置３３、副走査駆動装置３４の各装置はベース５０の上に設置される。また、それらの装置は必要に応じてカバー５１によって覆われている。

基板供給装置３６は、基板１０を収容する基板収容部４０と、基板１０を搬送するロボット４１を有している。ロボット４１は、床、地面等といった設置面に置かれる基台４２と、基台４２に対して昇降移動する昇降軸４３と、昇降軸４３を中心として回転する第１アーム４４と、第１アーム４４に対して回転する第２アーム４５と、第２アーム４５の先端下面に設けられた吸着パッド４６とを有する。吸着パッド４６は、エアー吸引力によって基板１０を吸着できる。

副走査駆動装置３４によって駆動されて移動する吐出ヘッド３５の軌道下にあって主走査駆動装置３３の一方の脇位置に、キャッピング装置６５およびクリーニング装置６６が配置される。また、他方の脇位置に電子天秤６７が配置されている。クリーニング装置６６は吐出ヘッド３５を洗浄するための装置である。電子天秤６７は、吐出ヘッド３５に設けられた吐出ヘッド３５のノズル部から吐出される機能液の液滴重量を測定する機器である。そして、キャッピング装置６５は吐出ヘッド３５が待機状態にあるときノズル部の乾燥および目詰まりを防止するための装置である。

吐出ヘッド３５の近傍には、その吐出ヘッド３５と一体に移動するヘッド用カメラ６８が配置されている。また、ベース５０上に設けられた支持装置（図示せず）に支持された基板用カメラ６９が基板１０を撮影できる位置に配置される。

コントロール装置３７は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部４７と、入力装置としてのキーボード４８と、表示装置としてのＣＲＴ等のディスプレイ４９とを有する。

次に、液滴吐出装置３０に備えられた吐出ヘッド３５について説明する。図３は、吐出ヘッド３５を示し、（ａ）は、一部破断した斜視図であり、（ｂ）は、側断面図である。

図３（ａ）において、吐出ヘッド３５は、例えば、ステンレス製のノズルプレート７１と、それの対向面に振動板７２と、それらを互いに接合する複数の仕切部材７３とを有する。ノズルプレート７１と振動板７２との間には、仕切部材７３によって複数の機能液室７４と機能液溜り部７５とが形成されている。複数の機能液室７４と機能液溜り部７５とは通路７８を介して互いに連通している。機能液室７４は、仕切部材７３によって区画され、均等間隔で配列して形成されている。

振動板７２の適所には機能液供給孔７６が形成され、この機能液供給孔７６に管路８４を介して機能液９０を貯留する供給タンク７７が接続される。供給タンク７７は、機能液を機能液供給孔７６へ供給する。供給された機能液９０は機能液溜り部７５に充満し、さらに通路７８を通って機能液室７４に充満する。

ノズルプレート７１には、機能液室７４から機能液９０をジェット状に噴射するためのノズル７０が設けられている。また、振動板７２の機能液室７４を形成する面の裏面には、該機能液室７４に対応させて機能液加圧体７９が取り付けられている。この機能液加圧体７９は、図３（ｂ）に示すように、圧電素子材８０とこれを挟持する一対の電極８１ａおよび８１ｂを有する。圧電素子材８０は、電極８１ａおよび８１ｂへの通電によって矢印Ｂで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより機能液室７４の容積が増大する。すると、増大した容量分に相当する機能液９０が機能液溜り部７５から通路７８を通って機能液室７４へ流入する。

次に、圧電素子材８０への通電を解除すると、該圧電素子材８０と振動板７２は共に元の形状へ戻る。これにより、機能液室７４も元の容積に戻るため機能液室７４の内部にある機能液９０の圧力が上昇し、ノズル７０から基板１０へ向けて機能液９０が液滴８３となって噴射する。なお、ノズル７０の周辺部には、液滴８３の飛行曲がりやノズル７０の孔詰まり等を防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥機能液層８２が設けられている。

次に、電子源１の製造工程について説明する。図４は、電子源１の製造工程を模式的に示した断面図である。

図４（ａ）は、Ｙ方向配線形成工程を示す。図４（ａ）において、液滴吐出法により、基板１０の上にＹ方向配線１９を形成する。具体的には、前述した液滴吐出装置３０を用いて、導電性微粒子を分散媒中に分散させた機能液９０を吐出ヘッド３５から基板１０に向けて液滴吐出して、これを乾燥／焼成等して溶媒分を除去して成膜を行う。なお、液滴吐出前に基板１０の前処理として、親液化および撥液化等による表面処理を施すことにより、更に成膜精度を向上させることもできる。また、液滴吐出法に代えて、印刷法やフォトリソグラフィー法を用いてＹ方向配線を形成してもよい。

図４（ｂ）は、第２の絶縁膜形成工程を示す。図４（ｂ）において、液滴吐出法により、基板１０の上に第２の絶縁膜２１を形成する。ガラス等の絶縁体微粒子を含む機能液９１を用いる。第２の絶縁膜２１は、Ｙ方向配線１９が形成された箇所を除く箇所に、Ｙ方向配線１９とほぼ同じ膜厚を有する膜厚を形成する。

かくして、基板１０の上にはＹ方向配線１９と第２の絶縁膜２１とが一体となって下層膜２８が構成され、下層膜２８は、段差のないほぼ均一な平坦面を有する。

図４（ｃ）は、素子電極形成工程を示す。図４（ｃ）において、液滴吐出法や印刷法等により、下層膜２８の上に第１の素子電極１１と第２の素子電極１２を形成する。このとき、第１の素子電極１１と第２の素子電極１２は、ほぼ同じ膜厚で形成する。また、第２の素子電極１２は、Ｙ方向配線１９に接続するよう形成される。

図４（ｄ）は、第１の絶縁膜形成工程を示す。図４（ｄ）において、液滴吐出法により、下層膜２８の上に第２の絶縁膜２１と同様の手順で第１の絶縁膜２２を形成する。第１の絶縁膜２２は、両素子電極１１，１２が形成された箇所を除く箇所に、両素子電極１１，１２とほぼ同じ膜厚を有する膜厚で形成する。

かくして、下層膜２８の上には素子電極１１，１２と第１の絶縁膜２２とが一体となって上層膜２９が構成され、上層膜２９は、段差のないほぼ均一な平坦面を有する。

図４（ｅ）は、Ｘ方向配線形成工程を示す。図４（ｅ）において、液滴吐出法や印刷法等により、上層膜２９の上にＸ方向配線１８を形成する。このとき、Ｘ方向配線１８は、第１の素子電極１１に接続するように形成される。

図４（ｆ）は、導電性膜形成工程における液滴吐出工程を示す。図４（ｆ）において、液滴吐出法により、上層膜２９の上に導電性膜１５の材料を含む液膜９３を形成する。具体的には、前述した液滴吐出装置３０を用いて、導電性微粒子を分散媒中に分散させた機能液９０を吐出ヘッド３５から第１の素子電極１１と第２の素子電極１２を接続するように液滴８３として吐出して液膜９３を形成する。なお、液滴吐出前に上層膜２９の表面の前処理として、親液化および撥液化、プラズマ処理等による表面処理を施すことにより、更に成膜精度を向上させることもできる。

図４（ｇ）は、導電性膜形成工程における乾燥工程を示す。図４（ｇ）において、同図（ｆ）の液膜９３を乾燥／焼成等して溶媒分を除去して導電性膜１５を形成する。

図４（ｈ）は、電子放出部形成工程を示す。図４（ｇ）において、電子放出部１７を形成する。電子放出部１７は、例えば、通電処理を行うことによって形成される。通電処理は、一対の素子電極１１，１２間に電圧を印加して、導電性膜１５に電流を流すことによって行う。両素子電極１１，１２間に電圧を印加して電流を流すと、導電性膜１５の一部に電子放出部１７が形成される。通電処理によれば導電性膜１５の局所部に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部位が形成される。なお、同図（ｆ）または（ｇ）において、例えば、異なる機能液を吐出して導電性膜１５の一部に他の膜厚よりも薄い膜厚とする潜像部を形成し、該潜像部に電子放出部１７を形成することもできる。

上記工程が終了すると、電気的特性検査等の所定の工程を経て、電子源１が完成する。

次に、電子源１を備えた表示装置１００について説明する。図５は、表示装置の一例のＳＥＤ（表面電界ディスプレイ）１００を示す側断面図である。

図５において、ＳＥＤ１００は、電子源１を固定するリアプレート１０１と、フェースプレート１０２とを有する。リアプレート１０１とフェースプレート１０２は、図示しないスペーサを介して封着して構成されている。フェースプレート１０２は、ガラス基板１０３と蛍光体１０４とメタルバック１０５等を有する。

ＳＥＤ１００の表示動作は、一対の素子電極１１，１２間に１０数ボルトの電圧を印加すると、電子放出部１７から電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、基板１０とフェースプレート１０２間に印加された１０数ボルトの電圧によって加速されて蛍光体１０４に衝突し、蛍光体１０４が発光することによって表示を行う。

次に、表示装置としてのＳＥＤ１００を搭載した電子機器１１０について説明する。図６は、電子機器の一例のテレビ受像機１１０を示す斜視図である。

図６において、テレビ受像機１１０のディスプレイ部１１１には、ＳＥＤ１００が組み込まれている。電子機器は、この他に、例えば、パーソナルコンピュータの他、各種の電子製品が挙げられる。

なお、電子源１は、ＳＥＤ１００への適用に限定されず、電子源１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等にも適用することができる。

従って、本実施形態によれば、以下に示す効果がある。

（１）第１の素子電極１１と第２の素子電極１２との間には、両素子電極１１，１２の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜２２が形成されるので、両素子電極１１，１２と第１の絶縁膜２２は、ほぼ平坦面となる。よって、上記両素子電極１１，１２間に形成された導電性膜１５は、段差部がなく、ほぼ平坦形状の膜となるので、熱的応力や機械的応力等に対して強度を向上させることができる。

（２）基板１０の上には、Ｙ方向配線１９とＹ方向配線１９の膜厚に相当する膜厚を有する第２の絶縁膜２１が形成され、下層膜２８を構成する。下層膜２８の表面部はほぼ平坦面を成し、下層膜２８のＹ方向配線１９にかかるように形成される第２の素子電極１２の接続界面は、段差部をほとんど有しないので、熱的応力や機械的応力等に対して強度を向上され、接続性を向上させることができる。

（３）下層膜２８の上には、素子電極１１，１２と素子電極１１，１２の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜２２が形成され、上層膜２９を構成する。上層膜２９の表面部はほぼ平坦面を成し、上層膜２９の第１の素子電極１１にかかるように形成されるＸ方向配線１８の接続界面は、段差部をほとんど有しないので、熱的応力や機械的応力等に対して強度を向上され、接続性を向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。

（変形例１）図１において、Ｙ方向配線１９と第２の絶縁膜２１とからなる下層膜２８を形成したが、この膜形成の構成に限定されない。例えば、基板１０の面に素子電極１１，１２と第１の絶縁膜２２を形成して、膜厚がほぼ均一化する膜厚層を形成し、該膜厚層の上にＹ方向配線１９及びＸ方向配線１８を形成してもよい。この場合でも、上記膜厚層は、ほぼ平坦面を成すので、第１の素子電極１１とＸ方向配線１８の接続界面および第２の素子電極１２とＹ方向配線１９の接続界面は、段差部をほとんど有しないので、接続性を向上させることができる。

本実施形態における電子源を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａ断面図。 液滴吐出装置の構成を示す斜視図。 吐出ヘッドを示し、（ａ）は、一部破断した斜視図であり、（ｂ）は、側断面図。 電子源の製造工程を模式的に示した断面図。 表示装置の一例のＳＥＤ（表面電界ディスプレイ）を示す側断面図。 電子機器の一例のテレビ受像機を示す斜視図。

符号の説明

１…電子源、２…電子放出素子、１０…基板、１１…第１の素子電極、１２…第２の素子電極、１５…導電性膜、１７…電子放出部、１８…第１の配線としてのＸ方向線、１９…第２の配線としてのＹ方向配線、２１…第２の絶縁膜、２２…第１の絶縁膜、２８…下層膜、２９…上層膜、３０…液滴吐出装置、３５…吐出ヘッド、８３…液滴、９０，９１…機能液、１００…表示装置としてのＳＥＤ、１０１…リアプレート、１０２…フェースプレート、１０３…ガラス基板、１０４…蛍光体、１０５…メタルバック、１１０…電子機器としてのテレビ受像機、１１１…ディスプレイ部。

Claims (5)

1. 基板に形成された一対の素子電極と、前記素子電極間に形成された電子放出部を有する導電性膜と、前記一対の素子電極にそれぞれ接続された第１および第２の配線とを有する電子源であって、
   前記素子電極が形成された部分を除く箇所のうち、少なくとも前記導電性膜の形成領域に形成された、前記素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する第１の絶縁膜と、
   前記絶縁膜の上に形成された導電性膜と、を備えたことを特徴とする電子源。
2. 請求項１に記載の電子源において、
   前記基板に形成された前記第２の配線と、
   前記第２の配線が形成された部分を除く箇所に形成された、前記第２の配線の膜厚に相当する膜厚を有する第２の絶縁膜と、
   前記第２の配線上および前記第２の絶縁膜上に形成された前記一対の素子電極と、
   前記第２の配線上および前記第２の絶縁膜上に、前記一対の素子電極が形成された部分を除く箇所に形成された、前記素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する前記第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜の上に形成された前記導電性膜と、
   前記第１の絶縁膜上に形成された前記第１の配線と、を備えたことを特徴とする電子源。
3. 基板に一対の素子電極を形成する素子電極形成工程と、
   前記基板の少なくとも前記素子電極間に前記素子電極の膜厚に相当する膜厚を有する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
   前記素子電極間に導電性膜の材料を含む機能液を吐出して導電性膜を形成する導電性膜形成工程と、を備えることを特徴とする電子源の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の電子源を備えた表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置を搭載した電子機器。
   

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