JPH1050209A - 電子放出素子用基板の製造方法 - Google Patents

電子放出素子用基板の製造方法

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JPH1050209A
JPH1050209A JP22189196A JP22189196A JPH1050209A JP H1050209 A JPH1050209 A JP H1050209A JP 22189196 A JP22189196 A JP 22189196A JP 22189196 A JP22189196 A JP 22189196A JP H1050209 A JPH1050209 A JP H1050209A
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electron
electrode
emitting device
layer
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JP22189196A
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Morio Hosoya
守男 細谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像表示に使用される電子放出素子用基板の
製造工程を改善する。 【解決手段】 表面伝導型電子放出素子用基板の下部電
極と上部電極の層間絶縁層のパターン形成および絶縁層
上の素子電極をパターン形成する際に、サンドブラスト
用切削マスクを介してサンドブラスト処理を行うことに
より、層間絶縁層および素子電極のパターニングを精度
よくかつ簡略に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子技術
を用いた画像表示のための電子放出素子用基板の製造方
法に関し、特に、サンドブラスト法を用いた基板の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、表面伝導型の電子放出素子が注目
を浴びている。これは、基板上に形成された小面積の薄
膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生
じる現象を利用した電子放出素子である。このような電
子放出現象は、1965年に「ラジオエンジニアリングエレ
クトロフィジックス(Radio Eng. Electron. Phys. )
第10巻、1290〜1296頁」に、エム・アイ・エリンソン
(M. I. Elinson )らによって報告されて以来、今日に
至るまで種々の報告がなされている。具体的には、エリ
ンソンらによって開発されたSnO2 (Sb)薄膜をは
じめ、Au薄膜、ITO薄膜、カーボン薄膜などで、こ
の表面伝導型の電子放出現象が報告されている。
【0003】また、最近では、表面伝導型電子放出素子
を基板上にマトリックス状に配列して、テレビジョン画
像等を表示することが研究されている。これらの技術
は、基板上に列方向をなす下部電極と絶縁層を介して、
下部電極と直交する行方向をなす上部電極を形成し、こ
れらの交点近くに下部電極と上部電極を対向させて素子
電極を形成し、素子電極上に通電により電子放出を行う
機能を有する電子放出物質を塗布してフォーミングを行
うことにより電子放出素子を形成しようとするものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
子放出素子を用いたマトリックス基板は、複雑な3次元
構造を有するものであると共に、画像表示を行うために
は、多数の電子放出素子が基板上に極めて精度よく均一
に形成されていることが求められる。従って、各種の薄
膜形成技術やフォトリソグラフィー技術を用いるにして
も大面積化が難しく製造してもコストと時間がかかるこ
と。また、安定的に製品を製造することが極めて困難と
なる等の問題がある。
【0005】表面伝導型電子放出素子を基板上に形成
し、画像表示用のマトリックス基板を形成する例として
は、図3のような形態のものが検討されている。図3
は、電子放出素子を用いたマトリックス基板の部分を示
す図である。図3(a)はその平面図である。図3で
は、縦横に3本の電極しか図示されていないが、表面伝
導型電子放出素子200は、基板上に下部電極110お
よび上部電極130が、縦横にマトリックス状に配列さ
れ素子電極160,170の対向する部分140には電
子放出部を含む薄膜が形成されている。図3(b)は、
図3(a)のa−a’線における拡大断面を示す図であ
る。下部電極110は基板100の上に形成され、下部
電極上には上部電極と隔てるための層間絶縁層120が
形成されている。下部電極は絶縁層に形成されたコンタ
クトホール150を通じて素子電極160に導かれて接
続され、上部電極の素子電極170と対向する部分には
電子放出を行う薄膜の電子放出膜140が形成されてい
る。
【0006】従来、このような表面伝導型電子放出素子
基板を製造するには、次のような工程を経るのが一般的
である。図2は、従来の表面伝導型電子放出素子基板の
製造工程を示す図である。清浄化したガラス基板10上
に、真空蒸着法により下部電極11となる薄膜のCr,
Auを順次堆積積層する。次に、当該Cr,Au層上
に、フォトレジストを塗布、ベークした後、フォトマス
クを介して露光、現像して、下部電極層のレジストパタ
ーンを形成し、Cr,Auを堆積層をウェットエッチン
グして、所望の形状の下部電極11を形成する(図2
(a))。
【0007】次いで、下部電極と上部電極の層間絶縁層
12となる厚さ1μm程度のシリコン酸化膜をRFスパ
ッタリング法等で基板全面に堆積する(図2(b))。
次にこのシリコン酸化膜にコンタクトホールを形成する
ために、フォトレジストパターンを作り、これをマスク
として層間絶縁層たるシリコン酸化膜をエッチングして
コンタクトホール15を形成する(図2(c))。エッ
チングは、リアクティブ・イオン・エッチング(RI
E)等で行う。
【0008】その後、素子電極16,17と素子電極間
間隔部D1となるパターンをフォトレジストとフォトマ
スクを使用して形成し、真空蒸着法により薄膜のTi,
Niを順次堆積する。レジストパターンを有機溶剤で溶
解除去し、Ni/Ti堆積膜をリフトオフし、素子電極
16,17と素子電極間の間隔部D1を形成する(図2
(d))。
【0009】素子電極16,17の上に上部電極のため
のレジストパターンを形成した後、薄膜のTi/Auを
真空蒸着等により順次堆積する。リフトオフにより不要
部分を除去して、所望の形状の上部電極13を形成する
(図2(e))。
【0010】次に、素子電極間間隔部D1およびこの近
傍に開口を有するマスクを用いて真空蒸着により、Cr
膜19を堆積し、パターニングする。その上に表面伝導
型電子放出素子の電子放出部形成用薄膜14aを塗布し
て、加熱焼成処理する(図2(f))。最後に、エッチ
ング液を用いて焼成後の電子放出部形成用薄膜およびC
r膜を所望のパターンに形成し電子放出膜14が形成さ
れる(図2(g))。
【0011】以上のように、このような電子放出素子用
基板は、真空蒸着やスパッタリングのような薄膜形成技
術やフォトリソグラフィー技術を駆使して製造される
が、工程が複雑となり、実用サイズの基板を安定的に製
造するには種々の問題がある。そこで、本発明では、表
面伝導型電子放出素子基板の製造において、層間絶縁層
および素子電極層のパターニングをサンドブラスト法に
より行うことにより工程を安定化することを着想するに
至ったものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の電子放出素子用基板の製造方法の第1の
態様は、表面伝導型電子放出素子基板の下部電極と上部
電極との層間絶縁層を形成する際に、下部電極が形成さ
れた基板上に絶縁層形成材料を所定膜厚に塗布した後、
所望パターンに対応したサンドブラスト用切削マスクを
介して当該絶縁層形成材料のサンドブラスト処理を行う
ことを特徴とする電子放出素子用基板の製造方法、にあ
る。この製造方法によれば、精度の高い層間絶縁層を容
易に製造できる。
【0013】(2)本発明の電子放出素子用基板の製造
方法の第2の態様は、表面伝導型電子放出素子基板の素
子電極を形成する際に、層間絶縁層上に電極形成材料を
所定膜厚に塗布した後、所望パターンに対応したサンド
ブラスト用切削マスクを介して当該電極形成材料のサン
ドブラスト処理を行うことを特徴とする電子放出素子用
基板の製造方法、にある。この製造方法によれば、精度
の高い素子電極を容易に製造できる。
【0014】(3)本発明の電子放出素子用基板の製造
方法の第2の態様は、第1、第2の態様の電子放出素子
用基板の製造方法において、サンドブラスト用切削マス
クがドライフィルムレジストにより形成されたものであ
ることを特徴とする。この方法によれば、切削マスクを
容易に形成できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による電子放出素
子用基板の製造工程を示す図である。以下、本発明の製
造方法を、図1に基づいて説明する。本発明の電子放出
素子用基板の製造工程は次の工程からなる。 基板上への下部電極形成、絶縁層用のペースト層形
成とサンドブラスト用マスクパターニング、サンドブ
ラストによる絶縁層のパターニング、焼成による絶縁
層の形成、絶縁層上に上部電極のペースト層形成とサ
ンドブラスト用マスクパターニング、サンドブラスト
による上部電極のパターニング、焼成による上部電極
の形成、素子電極上への電子放出物質膜の形成。以
下、上記工程順に説明することとする。
【0016】基板上への下部電極形成 まず、ガラス基板10の上に金属材料からる下部電極形
成材料を塗布した上で、レジスト材料、フォトマスクを
使用して所定のパターンにパターニングして下部電極1
1を形成する(図1(a))。
【0017】絶縁層用のペースト層形成とサンドブラ
スト用マスクパターニング 次に、当該、下部電極11およびガラス基板上に絶縁層
形成のためのガラスペースト12aを所定の厚みに塗布
する。ペーストのコーティングには、スクリーン印刷
法、スピンコート法、融着法、ロールコート法、リバー
スコート法、スプレー法、ディッピング法等が採用でき
る。ガラスペーストを乾燥後、ペースト上にサンドブラ
ストに耐えるレジスト膜を塗布またはラミネートしパタ
ーン露光して形成する(図1(b))。サンドブラスト
用のレジストは、本発明の実施例ではドライフィルムレ
ジストをラミネートして使用しているが、液状のレジス
ト材料を塗布して使用することも可能である。
【0018】サンドブラストによる絶縁層のパターニ
ング サンドブラストには、レジスト膜を切削マスク18とし
てアルミナ粉体等の研磨剤を絶縁層に吹きつけて切削
し、コンタクトホール15等のパターニングを行う(図
1(c))。
【0019】焼成による絶縁層の形成 ペースト層を500°C以上の空気中雰囲気で加熱し焼
成する。
【0020】上部電極のペースト層形成とサンドブラ
スト用マスクパターニング 本発明では、上部電極層を金属微粒子を含むペーストで
形成、乾燥した後、上記と同様にサンドブラスト用切
削マスクを使用してパターニングを行う。
【0021】サンドブラストによる上部電極のパター
ニング 上記、と同様に上部電極層をサンドブラストによりパ
ターニングする(図1(d))。パターニング後、サン
ドブラスト切削マスクを除去する。切削マスクの除去は
焼成工程と同時に行ってもよい。
【0022】焼成による上部電極の形成 上記、と同様、電極ペースト層を500°C以上の空
気中雰囲気で加熱し焼成する(図1(e))。
【0023】素子電極上への電子放出物質膜の形成 素子電極16,17上に通電により電子放出機能を有す
る電子放出物質を塗布形成する(図1(f))。
【0024】
【実施例】 厚さ3mmの清浄化した青板ガラス基板10上に厚
さ0.5μmのシリコン酸化膜(不図示)をスパッタリ
ング法により形成する。次に、基板上に真空蒸着法によ
り、厚さ100ÅのCr層、厚さ5000ÅのAu層を
順次積層した後、フォトレジスト(ヘキストジャパン株
式会社製「AZ1370」)をスピンコーティングし、
所定のフォトマスクを使用してレジストパターンを形成
する。エッチング液を使用して、当該Au,Cr堆積層
をウエットエッチングして、所望の形状の下部電極11
を形成した(図1(a))。
【0025】 次に、下部電極11の上に平板ブレー
ドコーターにて厚さ2.3μmのガラスペースト層12
aを均一に塗布した。塗布後に、オーブンにて、150
°Cで、20分間乾燥させた。次に、厚さ50μmのド
ライフィルムレジスト(日本合成化学工業株式会社製
「日合アルフォNEF150」)を加熱ラミネート法で
積層した後、超高圧水銀灯を光源とする平行光プリンタ
ーを用いて所望のパターンをもつフォトマスクを使用し
露光した。露光条件は、波長365nmにて強度320
0μW/cm2 、照射量120mJ/cm2 である。そ
の後、1%炭酸ナトリウム水溶液を用い、室温にてスプ
レー現像を行った。以上の方法で所望のパターンをもつ
サンドブラスト用切削マスク層18が得られた(図1
(b))。
【0026】 次に、研磨剤として褐色溶融アルミナ
♯400を用い、噴出圧力3Kg/cm2 でサンドブラ
スト処理を行い所望の位置にコンタクトホール15を形
成した。この場合、下に存在する電極層11は焼成前の
誘電体層に比べて充分に固いため、サンドブラストによ
るダメージを殆ど受けることはなかった。
【0027】 続いて、ピーク温度585°C、保持
時間10〜20分の条件で焼成を行い、焼成後の膜厚
1.3μmの絶縁層12を形成した(図1(c))。 絶縁層上の素子電極形成部に、厚さ1.1μmのA
gペースト16を平板ブレードコーターにて均一に塗布
した。次に、厚さ50μmのドライフィルムレジスト
(日本合成化学工業株式会社製「日合アルフォNEF1
50」)を加熱ラミネート法で積層し、超高圧水銀灯を
光源とする平行光プリンターを用いて所望のパターンを
持つフォトマスクで露光した。露光条件は、波長365
nmにて、強度3200μW/cm2 、照射量120m
J/cm2 とした。その後、1%炭酸ナトリウム水溶液
を用い、室温にてスプレー現像を行った。以上の方法で
所望のパターンを持つサンドブラスト用切削マスク層が
得られた。
【0028】 次に、研磨剤として褐色溶融アルミナ
♯400を用い、噴出圧力3Kg/cm2 でサンドブラ
スト処理を行い所望の位置に素子電極16,17を形成
した。この場合、下に存在する絶縁層12は焼成されて
充分に固いため、サンドブラストによるダメージを殆ど
受けることはなかった。続いて、ピーク温度500°
C、保持時間30分の条件で焼成を行い、膜厚0.8μ
mの素子電極16,17が形成された(図1(d))。
【0029】 次に、スクリーン印刷法によりAuペ
ースト層13aを所定のパターンで印刷し、印刷後に、
オーブンにて、120°Cで30分間乾燥させた。続い
て、ピーク温度520°C、保持時間40分間の条件で
焼成を行い、Auからなる上部電極13を形成した(図
1(e))。
【0030】 最後に、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C
CP」)をスクリーン印刷法で素子電極上に印刷し、1
5分間放置し、素子電極間に薄膜を形成した。その後、
約200°Cで20分間焼成し、Pdの微粒子層からな
る電子放出膜14を得た(図1(f))。以上の方法で
電子放出素子20を作製し、対向基板と組み合わせて試
験を行ったところ良好な電子放出特性が得られた。
【0031】本発明の方法は全ての工程をサンドブラス
ト法で行う必要はなく、一部の工程を、蒸着法+リソグ
ラフィー法、印刷法+焼成、感光性ペースト+リソグラ
フィー法+焼成等で行い、これらとサンドブラスト法と
を組み合わせて行うことが可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明の電子放出素子基板の製造方法に
よれば、従来のフォトリソグラフィー技術の一部をサン
ドブラスト技術に置き換えたので、工程の簡略化(特に
真空工程を無くす)がなされるとともに工程の安定化を
図ることができ、精度の高い電子放出素子基板を容易に
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による電子放出素子用基板の製造工程
を示す図である。
【図2】 従来の表面伝導型電子放出素子基板の製造工
程を示す図である。
【図3】 電子放出素子を用いたマトリックス基板の部
分を示す図である。
【符号の説明】
10,100 基板 11,110 下部電極 12,120 絶縁層 12a ガラスペースト層 13,130 上部電極 13a Auペースト層 14,140 電子放出膜 14a 電子放出膜形成用薄膜 15,150 コンタクトホール 16,17,160,170 素子電極 18 サンドブラスト用切削マスク層 19 Cr膜 20 電子放出素子 200 電子放出素子基板 D1 素子電極間間隔部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面伝導型電子放出素子基板の下部電極
    と上部電極との層間絶縁層を形成する際に、下部電極が
    形成された基板上に絶縁層形成材料を所定膜厚に塗布し
    た後、所望パターンに対応したサンドブラスト用切削マ
    スクを介して当該絶縁層形成材料のサンドブラスト処理
    を行うことを特徴とする電子放出素子用基板の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 表面伝導型電子放出素子基板の素子電極
    を形成する際に、層間絶縁層上に電極形成材料を所定膜
    厚に塗布した後、所望パターンに対応したサンドブラス
    ト用切削マスクを介して当該電極形成材料のサンドブラ
    スト処理を行うことを特徴とする電子放出素子用基板の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 サンドブラスト用切削マスクがドライフ
    ィルムレジストにより形成されたものであることを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の電子放出素子用基
    板の製造方法。
JP22189196A 1996-08-06 1996-08-06 電子放出素子用基板の製造方法 Withdrawn JPH1050209A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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