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

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。