JPH09138509A - 所定の平面パターンを有する層の形成方法 - Google Patents

所定の平面パターンを有する層の形成方法

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JPH09138509A
JPH09138509A JP31717495A JP31717495A JPH09138509A JP H09138509 A JPH09138509 A JP H09138509A JP 31717495 A JP31717495 A JP 31717495A JP 31717495 A JP31717495 A JP 31717495A JP H09138509 A JPH09138509 A JP H09138509A
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plane pattern
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JP31717495A
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Inventor
Morio Hosoya
守男 細谷
Original Assignee
Dainippon Printing Co Ltd
大日本印刷株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 できるだけ材料を無駄にすることなしに、所
定の平面パターンを有する層を形成する。 【解決手段】 所定の平面パターンP1をもった金属層
を形成する場合、平面パターンP1よりもひとまわり大
きなパターンP2をもったペースト層45を印刷により
形成する。このペースト層45は、金属粒子を感光性樹
脂に分散してなるレジスト剤から構成されている。続い
て、平面パターンP1を有するフォトマスクを用い、ペ
ースト層45に対する露光を行い、露光後のペースト層
45を現像し、平面パターンP1を構成する閉領域の輪
郭線外の部分を除去する。ペースト層45の残存部を焼
成して樹脂成分を除去すれば、平面パターンP1をもっ
た金属層が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の平面パター
ンを有する層の形成方法、特に、材料粒子を感光性樹脂
に分散してなるレジスト剤を用いてペースト層を形成
し、このペースト層に対して露光現像を行った後、焼成
工程により所定のパターンを有する層を形成する方法に
関する。

【0002】

【従来の技術】種々の集積回路やディスプレイデバイス
を構成する基板上には、種々の平面パターンを有する多
数の層が形成されている。集積回路やディスプレイデバ
イスに用いられるこれらの層は、非常に微細なパターン
を有するため、フォトリソグラフィ法により形成される
のが一般的である。たとえば、微細な電極層を形成する
ための方法としては、スパッタ法や蒸着法により基板上
に金属層を形成し、これをパターニングする方法が知ら
れている。すなわち、スパッタ法や蒸着法により基板上
に金属層を形成したら、この金属層上にレジスト層を形
成し、このレジスト層に対して所定のフォトマスクを用
いて露光を行い、レジスト層を現像することにより金属
層の一部を露出し、この露出部をエッチング法やサンド
ブラスト法などにより除去した後、レジスト層を剥離す
れば、所定の平面パターンをもった金属層が形成でき
る。ただ、この方法では、所定の平面パターンをもった
層を形成するまでに、金属層の形成工程/レジスト層の
形成工程/レジスト層に対する露光現像工程/エッチン
グまたはサンドブラスト工程/レジスト層の剥離工程と
多数の工程が必要になる。

【0003】これに対して、いわゆる「ペースト層」を
利用して所定の平面パターンをもった層を形成する方法
も知られている。たとえば、金属層を形成する場合、感
光性樹脂中に金属粒子を分散させた「金属ペースト」を
用意し、この「金属ペースト」を基板上に塗布し、所定
のフォトマスクを用いて露光を行い、このペースト層を
現像して部分的に除去し、残存ペースト層に対する焼成
を行うことにより樹脂を除去すれば、最終的に金属から
なる層が形成できる。この「金属ペースト」を用いた方
法は、ペースト層自身が感光性レジストとして機能する
ため、ペースト層の形成工程/ペースト層に対する露光
現像工程/焼成工程という工程だけで所定のパターンを
もった薄膜電極を形成することができるため、上述した
一般的なパターニング方法に比べて製造工程数が少なく
なるという利点がある。絶縁体粒子を感光性樹脂中に分
散させた「絶縁体ペースト」を用いれば、絶縁層を形成
することも可能である。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、所定
の平面パターンを有する層を基板上に形成する場合、基
板上に所定の材料層あるいはペースト層を形成した後、
露光現像工程により不要部分を除去するのが一般的な方
法である。この方法では、当然ながら、現像工程におい
て、不要部分が現像液に溶出して基板上から除去される
ことになる。すなわち、この除去される部分の材料は無
駄になる。アルミニウムなど比較的安価な材料からなる
層を形成する場合には、このような材料の無駄は大きな
問題にはならないが、金や白金などの貴金属を材料とす
る層を形成する場合、全製造コストに占める材料費の割
合がかなり高くなるため、このような材料の無駄は大き
な問題になる。

【0005】近年では、フラットパネルディスプレイの
需要が高まっており、PDP(Plasma Display Panel)
やFED(Field Emission Display)などのデバイスが
実用化されている。これらのディスプレイデバイスで
は、微細な画素電極からの電子放出により発光が行われ
るため、金や白金など劣化の少ない材料からなる微細な
電極層を形成する必要がある。また、これらのディスプ
レイは消費電力が大きく、しかも、大画面のディスプレ
イを製造する場合には、配線の長距離化による遅延を防
止する必要があり、このような理由からも、金や白金な
どの高価な材料による層形成が望まれている。このよう
に、金や白金などの高価な材料で層形成する場合、従来
の方法では、無駄な材料費が使われることになり、製造
コストの高騰が避けられない。

【0006】そこで本発明は、できるだけ材料を無駄に
することなしに、所定の平面パターンを有する層を形成
する方法を提供することを目的とする。

【0007】

【課題を解決するための手段】

(1) 本発明の第1の態様は、基板上に所定の平面パタ
ーンを有する層を形成する方法において、形成すべき平
面パターンを構成する閉領域の輪郭線を外方に膨らませ
ることにより得られる膨脹パターンを用意し、この膨脹
パターンを印刷するための刷版を用意する段階と、形成
すべき層となるべき材料粒子を感光性樹脂に分散してな
るレジスト剤を用意する段階と、用意したレジスト剤を
インキとして用い、用意した刷版を版として用い、基板
上にレジスト剤からなるペースト層を形成する印刷を行
う段階と、平面パターンを有するフォトマスクを用い、
ペースト層に対する露光を行う段階と、露光後のペース
ト層に対して現像を行い、平面パターンを構成する閉領
域の輪郭線外の部分を除去する段階と、ペースト層の残
存部を焼成して樹脂成分を除去し、材料粒子からなる層
を形成する段階と、を行うようにしたものである。

【0008】(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1
の態様に係る所定の平面パターンを有する層の形成方法
において、レジスト剤として、金属粒子を感光性樹脂に
分散させたレジスト剤、もしくは有機金属を感光性樹脂
に混合させたレジスト剤を用い、所定の平面パターンを
有する導電層を形成するようにしたものである。

【0009】(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1
の態様に係る所定の平面パターンを有する層の形成方法
において、レジスト剤として、絶縁体粒子を感光性樹脂
に分散させたレジスト剤を用い、所定の平面パターンを
有する絶縁層を形成するようにしたものである。

【0010】(4) 本発明の第4の態様は、上述の第1
〜第3の態様に係る所定の平面パターンを有する層の形
成方法において、互いに異なるレジスト剤からなる複数
のペースト層を形成し、これら複数のペースト層に対し
て同一のフォトマスクを用いて同時に露光を行うように
したものである。

【0011】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。はじめに、従来の一般的な「ペー
スト層」を用いたパターン形成方法を図1〜図3の断面
図を参照しながら説明する。まず、形成すべき層となる
べき材料粒子を感光性樹脂に分散してなるレジスト剤を
用意し、このレジスト剤を基板10上の全面に塗布す
る。このレジスト剤はペースト状のものであり、図1に
示すようなペースト層20が基板10上に形成される。
続いて、図2に示すように、所定のパターンをもったフ
ォトマスク30を用いて露光を行う。これにより、ペー
スト層20のうち、光が照射された一部は露光部20a
となり、光が照射されなかった一部は非露光部20bと
なる。続いて、このペースト層20に対する現像を行
う。感光性樹脂としてネガ型の樹脂を用いれば、ペース
ト層20はネガ型レジストとして機能し、現像により非
露光部20bが除去されることになる。こうして、図3
に示すように、露光部20aだけが残存層として残る。
そこで、この残存した露光部20aを所定温度で焼成す
ると、樹脂成分が蒸散し、材料粒子からなる所定のパタ
ーン層が得られることになる。逆に、感光性樹脂として
ポジ型の樹脂を用いれば、ポジ/ネガ反転したパターン
層が得られる。

【0012】このように、「ペースト層」を用いたパタ
ーニング方法では、「ペースト層」自身がレジスト層と
材料層との両方の機能を果たすため、材料層の上に別途
レジスト層を形成する一般的なパターニング方法に比べ
ると、全工程数が少なくなるというメリットがある。し
かしながら、「露光および現像工程により不要な部分を
除去する」という作業が行われる点では、従来のいずれ
のパターニング方法も同じである。たとえば、上述の工
程では、ペースト層20のうちの非露光部20bが現像
によって除去されることになる。そこで、たとえば、金
の微粒子を感光性樹脂に分散させてなる「金ペースト」
を用いた場合、現像工程により、多量の金が現像液中に
除去されることになる。これは、金の材料費がかなり高
価であることを考慮すると、材料費をかなり無駄に使っ
たことになり、製造コストを低減させる上では大きな問
題である。本発明はこのような材料の無駄を極力避ける
ための新規な方法を提供するものである。

【0013】以下、本発明の基本概念を、具体的な実施
形態に基づいて説明する。いま、図4の平面図に示すよ
うな平面パターンP1をもった層40を基板上に形成す
る場合を考える。この場合、この形成すべき平面パター
ンP1を構成する閉領域の輪郭線を外方に寸法dだけ膨
らませることにより、図5に示すような膨脹パターンP
2を用意する。いわば、膨脹パターンP2は、もとの平
面パターンP1をひとまわり大きくしたパターンという
ことができる。そして、この膨脹パターンP2を印刷す
るための刷版を用意する。一方、形成すべき層となるべ
き材料粒子を感光性樹脂に分散してなるレジスト剤を用
意し、このレジスト剤をインキとして用い、用意した刷
版を版として用い、基板上にレジスト剤からなるペース
ト層45を形成するための印刷を行う。図5は、このペ
ースト層45の平面図であり、破線はもとの平面パター
ンP1を示している。図示のとおり、ペースト層45の
外形パターンは、もとの平面パターンP1を寸法dだけ
膨らませた膨脹パターンP2となっている。このペース
ト層45は、印刷工程によって形成されるので、高度な
パターン形成技術は不要であり、比較的安価な工程で実
施可能である。半面、高度な位置精度を得ることはでき
ない。

【0014】続いて、図4の平面図に示すような所定の
平面パターンP1を有するフォトマスクを用い、ペース
ト層45に対する露光を行う。図6は、ペースト層45
として、ネガ型の感光性樹脂を含んだペーストを用いた
場合の露光後の状態を示す平面図である。この場合、平
面パターンP1を構成する閉領域の輪郭線内部が露光部
45aとなり、輪郭線外部が非露光部45bとなるよう
なフォトマスクを用いた露光が行われる。この露光工程
は、一般的なフォトリソグラフィ工程であり、高度な位
置精度を得ることができる。こうして、露光後のペース
ト層45に対して現像を行い、非露光部45bを除去す
れば、図7の平面図に示すように、露光部45aだけが
残存層として残ることになる。別言すれば、平面パター
ンP1を構成する閉領域の輪郭線外の部分が除去された
ことになる。最後に、残存したペースト層(露光部45
a)を焼成して樹脂成分を除去すれば、材料粒子からな
る所定のパターンP1を有する層が形成されることにな
る。

【0015】なお、ペースト層45として、ポジ型の感
光性樹脂を含んだペーストを用いた場合は、平面パター
ンP1を構成する閉領域の輪郭線内部が非露光部とな
り、輪郭線外部が露光部となるようなフォトマスクを用
いた露光を行えばよい。この場合も、やはり平面パター
ンP1を構成する閉領域の輪郭線外の部分が、現像工程
において除去されることになる。

【0016】結局、本発明の要点は、ペースト層を基板
全面に塗布する代わりに、所定の平面パターンP1より
も若干大きな膨脹パターンP2をもったペースト層を印
刷により形成しておく点にある。以後の露光、現像工程
は、従来の方法と全く同じである。これを断面図で示す
と次のようになる。まず、基板10上に、図8に示すよ
うに、ペースト層45を印刷により形成する。この図に
おいて、破線で示した部分が本来の平面パターンP1に
相当する部分であり、ペースト層45のパターンは、平
面パターンP1を構成する閉領域の輪郭線を外方に寸法
dだけ膨らませた膨脹パターンP2となっている。続い
て、図9に示すように、平面パターンP1を有するフォ
トマスク30を用いた露光を行い、露光部45aと非露
光部45bとを形成し、現像により非露光部45bを除
去する(ネガ型の感光性樹脂を含んだペーストの場
合)。ここで、現像により失われるペースト層の量に着
目すると、図2に示す従来の方法では、非露光部20b
という大量部分が失なわれるのに対し、図9に示す本発
明の方法では、失なわれるのは非露光部45bのみであ
る。このように、現像により除去される無駄な部分は、
本発明による方法では極力削減されることになる。この
ため、金粒子などの高価な粒子を含んだペーストを用い
た場合でも、材料費の無駄を必要最小限に抑えることが
可能になる。

【0017】なお、形成すべき平面パターンP1と膨脹
パターンP2との間の輪郭線距離dは、印刷工程におけ
る位置合わせ誤差を考慮して最適な値に定めるようにす
る。具体的には、印刷工程における位置合わせ誤差をΔ
とすれば、Δ<dとなるように設定すればよい。dを大
きくすればするほど、材料費の無駄が多くなるので、理
論的には、Δ=dとなるようにdを設定すればよいが、
実際には、位置合わせ誤差Δにばらつきが生じるため、
ある程度の余裕をみてdを設定するのが好ましい。本発
明の特徴は、位置精度が比較的低い印刷工程により、大
まかな膨脹パターンP2を形成しておき、続いて、位置
精度が比較的高いフォトリソグラフィ工程により、正確
な平面パターンP1を形成する点にある。したがって、
平面パターンP1と膨脹パターンP2との間の輪郭線距
離dは、印刷工程における位置合わせ誤差をカバーする
のに十分な距離とすればよい。印刷工程としては、スク
リーン印刷やオフセット印刷など、一般的な印刷方法を
用いればよい。

【0018】また、dの値は必ずしも輪郭線の全周にわ
たって同じ値にする必要はなく、印刷工程における位置
合わせ誤差Δよりも大きければ、各位置ごとに異なって
いてもかまわない。したがって、図5に示す膨脹パター
ンP2はもとの平面パターンP1の相似形になっている
が、膨脹パターンはもとの平面パターンに対して必ずし
も相似形にする必要はなく、たとえば、十字形の平面パ
ターンに対して、これを完全に包含する矩形パターンを
膨脹パターンとして用いてもかまわない。ただ、材料費
の無駄を効率よく省くためには、相似形に近い膨脹パタ
ーンを用いるのが好ましい。

【0019】上述の実施形態では、単一層を形成する場
合に本発明を適用したが、本発明は多層を同時に形成す
る場合にも適用可能である。すなわち、互いに異なるレ
ジスト剤からなる複数のペースト層を形成し、これら複
数のペースト層に対して同一のフォトマスクを用いて同
時に露光を行えば、複数の層を同時に形成することがで
きる。これを、図10〜図12の断面図を参照して説明
する。まず、図10に示すように、基板10上に第1の
ペースト層51を印刷により形成する。続いて、図11
に示すように、この第1のペースト層51上に第2のペ
ースト層52を印刷により形成する。いずれの層も印刷
により形成される層であるので、位置精度は比較的低く
なる。続いて、図12に示すように、所定のパターン
(第1のペースト層51および第2のペースト層52の
パターンよりもひとまわり小さいパターン)をもったフ
ォトマスク30を用いた露光を行い、ペースト層51,
52のうち、光が照射された部分が露光部51a,52
aとなり、光が照射されなかった部分が非露光部51
b,52bとなるようにする。

【0020】ここで、両ペースト層51,52がネガ型
の感光性樹脂を含んだ層であれば、現像により非露光部
51b,52bが除去され、図13に示すように、露光
部51a,52aが残ることになる。これらを焼成すれ
ば、同じ平面パターンをもった二層を同時に形成するこ
とが可能になる。ただ、このように複数層を同時にパタ
ーニングする場合、少なくとも最下層以外の層(基板1
0の下方からの背面露光を行う場合には、最上層以外の
層)は透光性の材料で構成する必要がある。

【0021】なお、この方法によって形成される複数の
層は、必ずしも同じ平面パターンをもった層になるとは
限らない。たとえば、図14に示すように、基板10上
に第1のペースト層51を印刷により形成した後、その
上に第2のペースト層53を印刷により形成したとす
る。この場合、図15に示すように、所定のパターンを
もったフォトマスク30を用いた露光を行い、ペースト
層51,53のうち、光が照射された部分が露光部51
a,53aとなり、光が照射されなかった部分が非露光
部51b,53bとなるようにし、現像により非露光部
51b,53bを除去すれば、露光部51a,53aが
残存し、これらの層を焼成すれば、それぞれ異なる平面
パターンをもった二層が形成されることになる。この場
合、上層の一端(図15に示す露光部53aの左端)
は、印刷工程によって得られた端となるため、その位置
精度は比較的低いものとなるが、高度な位置精度が必要
とされない端面を形成する場合には、十分に実用的な二
層形成方法となる。

【0022】

【実施例】続いて、本発明を具体的な実施例に適用した
例を述べる。ここでは、FED(Field Emission Displ
ay)に用いるマトリックス基板を製造するプロセスに本
発明を適用した実施例を述べる。このマトリックス基板
上には、多数の電子放出素子が縦横に配置され、1つの
電子放出素子からの電子放出により1画素分の発光が得
られることになる。なお、以下の説明では、便宜上、1
画素分の電子放出素子を形成する工程を図示することに
するが、実際には、多数の画素についての電子放出素子
が同時形成されることになる。

【0023】<第1の実施例>図16に示すように、厚
み3mmの清浄な石英ガラス基板100上に、粒径が2
nm〜1μm程度の金微粒子を分散させた感光性樹脂を
用い、スクリーン印刷法により全面印刷し、基板全面に
準備層105を形成する。この基板全体を、80℃に保
持したオーブン内に30分間放置し、準備層105を乾
燥させ、膜厚7μmの有機金属薄膜層を得る。空冷後、
所定のパターン(後述する下部電極層110のパター
ン)を有するフォトマスクを用いて露光を行い、現像を
行う。この基板を400℃に保持した焼成炉内に2時間
入れて焼成し、有機成分を分解除去し、図17に示すよ
うに、膜厚3μmの金からなる下部電極層110を形成
する。

【0024】続いて、粒径が2nm〜1μm程度のガラ
ス微粒子を分散させたネガ型の感光性樹脂からなるレジ
スト剤をインキとして用い、スクリーン印刷法により所
定の膨脹パターンの印刷を行い、図18に示すような準
備層125を形成する。この基板全体を、80℃に保持
したオーブン内に30分間放置し、膜厚45μmの準備
層125を得る。空冷後、図19に示すように、所定の
パターン(後述する絶縁層120のパターン)を有する
フォトマスクMを用いて露光を行い、現像を行う。この
基板を500℃に保持した焼成炉内に3時間入れて焼成
し、有機成分を分解除去し、図20に示すように、膜厚
22μmのガラスからなる絶縁層120を形成する。

【0025】空冷後、粒径が2nm〜1μm程度の金微
粒子を分散させたネガ型の感光性樹脂からなるレジスト
剤をインキとして用い、スクリーン印刷法により所定の
膨脹パターンを印刷し、図21に示すように、準備層1
35を形成する。この基板全体を、80℃に保持したオ
ーブン内に30分間放置し、準備層135を乾燥させ、
膜厚7μmの有機金属薄膜層を得る。空冷後、図22に
示すように、所定のパターン(後述する上部電極層13
0のパターン(この実施例では、上部電極層130のパ
ターンは絶縁層120のパターンと同じである))を有
するフォトマスクMを用いて露光を行い、現像を行う。
この基板を400℃に保持した焼成炉内に2時間入れて
焼成し、有機成分を分解除去し、図23に示すように、
膜厚3μmの金からなる上部電極層130を形成する。

【0026】続いて、有機パラジウム化合物を含む有機
溶媒(奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストCC
P」)をスクリーン印刷法で、下部電極層110,絶縁
層120,上部電極層130の三層構造体の側面部に印
刷して15分間放置し、約200℃で20分間焼成し、
図24に示すように、Pbの微粒子層からなる電子放出
膜140を形成した。ここで、下部電極層110,絶縁
層120,上部電極層130の三層構造体およびその側
面部に形成された電子放出膜140は、後述するよう
に、電子放出素子200を形成する。

【0027】なお、この図24には、単一の電子放出素
子200のみが示されているが、実際には、基板100
上には、このような電子放出素子200がマトリックス
状に多数配置されることになり、下部電極層110は列
方向に伸びた共通電極となり、上部電極層130は行方
向に伸びた共通電極となる。

【0028】上述の製造プロセスによれば、下部電極層
110を形成する工程では、金を含んだ準備層105の
大部分が現像工程で除去され、材料としての金が無駄に
なる。これは、準備層105が、図16に示すように、
基板全面に形成されているためである。これに対して、
絶縁層120を形成する工程では、図18に示すよう
に、準備層125を所定のパターンをもって印刷するた
め、準備層125の材料に含まれるガラス微粒子の無駄
はかなり解消されることになる。また、上部電極層13
0を形成する工程では、図21に示すように、準備層1
35を所定のパターンをもって印刷するため、準備層1
35の材料に含まれる金微粒子の無駄はかなり解消され
ることになる。

【0029】なお、上述の実施例は、絶縁層120を形
成する手順および上部電極層130を形成する手順に本
発明を適用した例を示すことにより、本発明が、絶縁層
の形成および導電層の形成のいずれにも適用可能である
ことを示したものである。実用上は、金から構成される
下部電極層110および上部電極層130を形成する手
順に本発明を適用するのが好ましい。

【0030】<第2の実施例>この実施例では、下部電
極層110をスパッタ法で形成し、絶縁層120および
上部電極層130の形成に、多層同時露光の手法を適用
したものである。まず、図16に示すように、厚み3m
mの清浄な石英ガラス基板100上に、スパッタ法によ
り膜厚3μmのCrからなる準備層105を堆積する。
この上に、レジスト剤(東京応化工業株式会社製「OR
M85」)をスピンナにより回転塗布し、この基板全体
を、80℃に保持したオーブン内に30分間放置し乾燥
させる。空冷後、所定のパターン(下部電極層110の
パターン)を有するフォトマスクを用いて露光を行い、
レジスト層に対する現像および水洗を行う。更に、13
5℃に保持したオーブン内に30分間放置し、空冷後、
Crエッチング液(東京応化工業株式会社製「MR−D
S」)を用いてCrからなる準備層105の露出部分を
エッチング除去し水洗する。

【0031】続いて、基板全体を120℃に保持したレ
ジスト剥離液(東京応化工業株式会社製「クリーンスト
ップ」)中に5分間放置し、更に、室温のストリップリ
ンス液に1分間浸し、続いて、室温のイソプロピルアル
コールに1分間浸すことにより、レジスト層の剥離除去
を行う。この基板を水洗し、乾燥すれば、図17に示す
ように、膜厚3μmのCrからなる下部電極層110が
得られる。

【0032】続いて、粒径が2nm〜1μm程度のガラ
ス微粒子を分散させたネガ型の感光性樹脂からなるレジ
スト剤をインキとして用い、スクリーン印刷法により所
定の膨脹パターンの印刷を行い、図18に示すような準
備層125を形成する。この基板全体を、80℃に保持
したオーブン内に30分間放置し、膜厚45μmの準備
層125を得る。空冷後、粒径が2nm〜1μm程度の
金微粒子を分散させたネガ型の感光性樹脂からなるレジ
スト剤をインキとして用い、スクリーン印刷法により所
定の膨脹パターンを印刷し、図25に示すように、準備
層125上に準備層136を形成する。この基板全体
を、80℃に保持したオーブン内に30分間放置し、準
備層136を乾燥させ、膜厚7μmの有機金属薄膜層を
得る。

【0033】空冷後、図26に示すように、所定のパタ
ーン(上部電極層130のパターン)を有するフォトマ
スクMを用いて、準備層136と準備層125との双方
に対する露光を行い、現像を行う。この基板を400℃
に保持した焼成炉内に3時間入れて焼成し、有機成分を
分解除去すれば、図23に示すように、膜厚3μmの金
からなる上部電極層130と膜厚25μmの絶縁層12
0とが形成される。

【0034】続いて、有機パラジウム化合物を含む有機
溶媒(奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストCC
P」)をスクリーン印刷法で、下部電極層110,絶縁
層120,上部電極層130の三層構造体の側面部に印
刷して15分間放置し、約200℃で20分間焼成し、
図24に示すように、Pbの微粒子層からなる電子放出
膜140を形成した。ここで、下部電極層110,絶縁
層120,上部電極層130の三層構造体およびその側
面部に形成された電子放出膜140は、後述するよう
に、電子放出素子200を形成する。

【0035】<電子放出素子の動作原理>最後に、上述
したプロセスにより製造された電子放出素子200(図
24)の動作原理を説明しておく。図27は、この電子
放出素子200が形成された基板100に、対向基板3
00を向かい合わせてFEDデバイスを構成した状態を
示す側面図である。電子放出素子200は、上述したよ
うに、ガラス基板100上に形成された三層構造体(下
部電極層110,絶縁層120,上部電極層130)と
その側面に形成された電子放出膜140とによって形成
されている。一方、対向基板300は、ガラス基板31
0上に透明電極320および蛍光体層330を形成した
ものである。透明電極320は、たとえばITOなどの
材料で構成され、アノード電極として機能することにな
る。

【0036】いま、このFEDデバイスの各部に、図2
7に示すような配線を施した場合に生じる現象について
考えてみる。この配線によれば、下部電極層110は接
地され、上部電極層130には電源410から負の電圧
が印加される。また、電子放出素子200と対向基板3
00との間にも、電源420によってカソード/アノー
ド間電圧が印加されるが、この図27に示す状態では、
スイッチ430が開いているため、電圧印加は行われて
いない。さて、下部電極層110および上部電極層13
0によって、電子放出膜140の両側に電圧が印加され
ると、電子放出膜140の膜表面部分に、図に矢印で示
したような電子放出が起こる。これが、表面伝導型の電
子放出として知られている現象である。

【0037】ここで、スイッチ430を閉じてカソード
/アノード間電圧を印加すれば、図28に示すように、
電子放出膜140の表面に放出された電子は、アノード
側の対向基板300へと飛翔することになり、このよう
なカソードからアノードへと向かう電子の衝突により、
蛍光体層330が蛍光を発することになる。ここでは、
説明の便宜上、1画素分の構成要素のみを示したが、こ
のような1画素分の構成要素を縦横にマトリックス状に
配列すれば、画素を二次元平面上に並べたフラットパネ
ルディスプレイを実現することができる。なお、このよ
うなフラットパネルディスプレイでは、スイッチ430
を閉じた状態のままとし、各画素ごとに電源410から
の印加電圧を調節して、画素ごとの発光状態を制御する
のが一般的である。より具体的には、電子放出膜140
に与える印加電圧の値および印加時間を調節することに
より、対向基板300側への電子の飛翔量を制御するこ
とができる。

【0038】図29は、上述した電子放出素子200を
用いたマトリックス基板の駆動原理を説明するための図
である。ここでは、5行5列、合計25組の電子放出素
子200が形成された例が示されている。すなわち、列
方向に伸びた下部電極層110が行方向に5本配置され
ており、また、行方向に伸びた上部電極層130が列方
向に5本配置されており、その交差部分の近傍に25組
の電子放出素子200が形成されている。ここで、各電
子放出素子200からの電子放出は、それぞれ独立して
制御することができる。

【0039】このような制御を行うために、セレクタ1
50およびドライバ160が設けられている。セレクタ
150は、5本の下部電極層110のうちのいずれか1
本を選択して接地する機能を果たす。一方、ドライバ1
60は、5本の上部電極層130のそれぞれに、所定の
電圧信号を与える機能を有する。セレクタ150が、5
本の下部電極層110を順番に選択する動作を行えば、
5本の列を時分割して順次アクセスすることが可能にな
る。そして、ドライバ160から供給する信号により、
現在アクセス中の列に所属する電子放出素子200から
の電子放出が制御される。たとえば、図示のように、セ
レクタ150が第1列目を選択して接地した状態におい
て、ドライバ160から、第1行目の上部電極層130
に対して負の電圧供給を行えば、第1行第1列目の電子
放出素子については、図28に示す配線がなされたこと
になり、対向基板20への電子放出が起こることにな
る。このような駆動方法は、いわゆる「単純マトリック
ス駆動」と呼ばれている方法である。

【0040】

【発明の効果】以上のとおり本発明に係る所定の平面パ
ターンを有する層の形成方法によれば、予め印刷により
一回り大きめのペースト層を形成しておき、フォトリソ
グラフィ法により精密なパターン形成を行うようにした
ため、できるだけ材料を無駄にすることなしに、所定の
平面パターンを有する層を形成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図1】ペースト層を用いる従来の一般的な層形成方法
の第1段階の状態を示す断面図である。

【図2】ペースト層を用いる従来の一般的な層形成方法
の第2段階の状態を示す断面図である。

【図3】ペースト層を用いる従来の一般的な層形成方法
の第3段階の状態を示す断面図である。

【図4】本発明に係る方法によって形成すべき層の平面
図である。

【図5】図4に示すパターンP1よりひとまわり大きな
パターンP2を有するペースト層45の平面図である。

【図6】図5に示すペースト層45に対する露光を行っ
た状態を示す平面図である。

【図7】図6に示す露光後のペースト層45を現像した
状態を示す平面図である。

【図8】本発明に係る方法によって形成されるひとまわ
り大きなパターンP2を有するペースト層45の断面図
である。

【図9】図8に示すペースト層45に対する露光を行っ
た状態を示す断面図である。

【図10】本発明に係る方法によって形成されるひとま
わり大きなパターンP2を有する第1のペースト層51
の断面図である。

【図11】図10に示す第1のペースト層51の上に、
更に第2のペースト層52を形成した状態を示す断面図
である。

【図12】図11に示すペースト層51,52に対する
露光を行った状態を示す断面図である。

【図13】図12に示す露光後のペースト層51,52
を現像した状態を示す平面図である。

【図14】第1のペースト層51の上に、面積の小さな
第2のペースト層53を形成した状態を示す断面図であ
る。

【図15】図14に示すペースト層51,53に対する
露光を行った状態を示す断面図である。

【図16】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第1段階を示す斜視図である。

【図17】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第2段階を示す斜視図である。

【図18】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第3段階を示す斜視図である。

【図19】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第4段階を示す斜視図である。

【図20】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第5段階を示す斜視図である。

【図21】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第6段階を示す斜視図である。

【図22】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第7段階を示す斜視図である。

【図23】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第8段階を示す斜視図である。

【図24】本発明の第1の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の最終段階を示す斜視図である。

【図25】本発明の第2の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第4段階を示す斜視図である。

【図26】本発明の第2の実施例に係る電子放出素子の
形成工程の第5段階を示す斜視図である。

【図27】本発明の第1の実施例もしくは第2の実施例
で製造された電子放出素子の動作原理を説明する断面図
である。

【図28】本発明の第1の実施例もしくは第2の実施例
で製造された電子放出素子の動作原理を説明する別な断
面図である。

【図29】本発明の第1の実施例もしくは第2の実施例
で製造された電子放出素子をマトリックス状に配列して
なるマトリックス基板の動作原理を説明する平面図であ
る。

【符号の説明】

10…基板 20…ペースト層 20a…露光部 20b…非露光部 30…フォトマスク 40…平面パターンP1をもった層 45…ペースト層 45a…露光部 45b…非露光部 51…第1のペースト層 51a…露光部 51b…非露光部 52…第2のペースト層 52a…露光部 52b…非露光部 53…別な第2のペースト層 53a…露光部 53b…非露光部 100…ガラス基板 105…準備層 110…下部電極層 120…絶縁層 125…準備層 130…上部電極層 135…準備層 136…準備層 140…電子放出膜 150…セレクタ 160…ドライバ 200…電子放出素子 300…対向基板 310…ガラス基板 320…透明電極 330…蛍光体層 410,420…電源 430…スイッチ d…両パターン間の輪郭線距離 M…フォトマスク P1…形成すべき平面パターン P2…膨脹パターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に所定の平面パターンを有する層
    を形成する方法において、 形成すべき平面パターンを構成する閉領域の輪郭線を外
    方に膨らませることにより得られる膨脹パターンを用意
    し、この膨脹パターンを印刷するための刷版を用意する
    段階と、 形成すべき層となるべき材料粒子を感光性樹脂に分散し
    てなるレジスト剤を用意する段階と、 前記レジスト剤をインキとして用い、前記刷版を版とし
    て用い、基板上に前記レジスト剤からなるペースト層を
    形成する印刷を行う段階と、 前記平面パターンを有するフォトマスクを用い、前記ペ
    ースト層に対する露光を行う段階と、 露光後の前記ペースト層に対して現像を行い、前記平面
    パターンを構成する閉領域の輪郭線外の部分を除去する
    段階と、 前記ペースト層の残存部を焼成して樹脂成分を除去し、
    前記材料粒子からなる層を形成する段階と、 を有することを特徴とする所定の平面パターンを有する
    層の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、 レジスト剤として、金属粒子を感光性樹脂に分散させた
    レジスト剤、もしくは有機金属を感光性樹脂に混合させ
    たレジスト剤を用い、所定の平面パターンを有する導電
    層を形成するようにしたことを特徴とする所定の平面パ
    ターンを有する層の形成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の方法において、 レジスト剤として、絶縁体粒子を感光性樹脂に分散させ
    たレジスト剤を用い、所定の平面パターンを有する絶縁
    層を形成するようにしたことを特徴とする所定の平面パ
    ターンを有する層の形成方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の方法に
    おいて、 互いに異なるレジスト剤からなる複数のペースト層を形
    成し、これら複数のペースト層に対して同一のフォトマ
    スクを用いて同時に露光を行うことを特徴とする所定の
    平面パターンを有する層の形成方法。
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