專利名稱：厚膜電介質圖案的制造方法以及圖像顯示裝置的制造方法
技術領域：
本發明涉及在配置電子放射構件的基片上所布置的絕緣體圖案、在多個的配線間所配置的層間絕緣層圖案、諸如等離子體顯示器等在基片上所形成的隔板圖案、電介質圖案、諸如電路基片等在基片上所形成的絕緣體圖案之類的厚膜電介質圖案的制造方法以及圖像顯示裝置的制造方法。
背景技術：
在構成各種顯示器的電介質圖案中，作為為了獲得所希望的絕緣性而以厚膜所形成的厚膜電介質圖案的制造方法，例如可列舉出日本專利公開特開2003-195513號公報中所披露的利用感光性涂膠的方法。該方法是通過對在基片上所附與的感光性涂膠層進行多次曝光、顯影、烘烤(燒成)，或者通過將在基片上附與感光性涂膠進行曝光、顯影的工序反復多次，以獲得在圖案邊緣上沒有烘烤殘渣的、因烘烤所造成的圖案收縮較小的高精細的構件圖案的方法。
但是，日本專利公開特開2003-195513號公報所記載的方法，由于進行多次曝光，所以各曝光時的調整對位較為煩雜。另外，人們希望謀求更進一步的立體形狀(側面邊緣部的(向外側傾斜)正錐形和上表面部的平坦性)的改善，不增加工序數地制造穩定的厚膜電介質圖案的方法。
發明內容
本發明的課題是提供一種以較少的工序數、較高的圖案精度制造厚膜電介質圖案的方法，進而，提供一種在立體形狀(邊緣部的正錐形和表面部的平坦性)上表現出色，穩定的厚膜電介質圖案的制造方法。
本發明的技術方案提供一種配置在基片上的厚膜電介質圖案的制造方法，具有在基片上附與包含介質材料的第一感光性介質膠并進行干燥，形成第一前驅體(precursor，也稱之為前體)層的工序；在上述第一前驅體層上附與包含平均軟化點比第一感光性介質膠中所含的介質材料還高的介質材料的第二感光性介質膠并進行干燥，形成第二前驅體層的工序；將上述第一前驅體層與第二前驅體層的疊層體經由規定圖案的掩模進行總括曝光，并進行顯影而形成前驅體圖案的工序；以及對上述前驅體圖案進行總括烘烤而形成厚膜電介質圖案的工序。
另外，本發明的技術方案還提供一種圖像顯示裝置的制造方法，該圖像顯示裝置具有多個電子放射構件，將上述多個電子放射構件呈矩陣狀進行了配線的多個行方向配線及多個列方向配線，以及在上述行方向配線與列方向配線之間所配置的厚膜電介質圖案，其中，上述厚膜電介質圖案利用上述技術方案的方法來進行制造。
圖1A、1B、1C、1D、1E是表示本發明的制造方法的優選實施方式的工序的斷面模式圖。
具體實施例方式
本發明的第一技術方案是一種在基片上所配置的厚膜電介質圖案的制造方法，其特征在于，具有以下工序在基片上附與包含介質材料的第一感光性介質膠進行干燥后形成第一前驅體層的工序；在上述第一前驅體層上附與包含平均軟化點比第一感光性介質膠中所含的介質材料還高的介質材料的第二感光性介質膠進行干燥后形成第二前驅體層的工序；對上述第一前驅體層與第二前驅體層的疊層體經由規定圖案的掩模進行總括曝光并進行顯影后形成前驅體圖案的工序；以及對上述前驅體圖案進行總括烘烤后形成厚膜電介質圖案的工序。
本發明的第二技術方案是一種具有多個電子放射構件，將上述多個電子放射構件呈矩陣狀進行了配線的多個行方向配線及多個列方向配線，以及在上述行方向配線與列方向配線之間所配置的厚膜電介質圖案的圖像顯示裝置的制造方法，其特征在于上述厚膜電介質圖案用上述本發明的第一技術方案的方法來進行制造。
在本發明中，由于對疊層體進行總括曝光后形成前驅體圖案，所以曝光工序僅為1次，能夠高精度地進行曝光。另外，該疊層體上層以更高的溫度軟化后體積收縮，所以在下層的體積收縮時上層就作為下層的變形抑制構件起作用，因此結果就獲得在圖案邊緣部沒有明顯的外伸形狀(overhung-shape)的、良好的立體形狀(邊緣部的正錐形和表面部的平坦性)。
從而，根據本發明，就能夠以較少的工序數、高精度且效率良好地提供厚膜電介質圖案，通過將該圖案用作絕緣層而提供可進行高品質的圖像顯示的圖像顯示裝置。
下面，就本發明的實施方式進行說明。
利用本發明所制造的厚膜電介質圖案，適用于在配置諸如表面傳導型電子放射元件等電子放射構件的基片上所布置的絕緣體圖案、在多個配線間所配置的層間絕緣層圖案、在諸如等離子體顯示器等基片上所形成的隔板圖案或電介質圖案、在諸如電路基片等基片上所形成的絕緣體圖案等電介質圖案。特別是在配置電子放射構件的基片上所布置的絕緣體圖案或在多個配線間所配置的層間絕緣層圖案，從其形成膜厚大約為10μm～30μm，另外對于立體形狀的影響度也較大這一點來看是本發明得以適用的優選形態。
圖1A～1E是表示本發明的制造方法的一實施方式的工序的斷面模式圖。以下，沿圖1A～1E對本發明的各工序詳細地進行說明。
〔工序1〕在基片1上附與第一感光性介質膠進行干燥，形成第一前驅體層2a。接著，在該第一前驅體層2a之上附與第二感光性介質膠進行干燥，形成第二前驅體層3a。這樣就形成第一前驅體層2a與第二前驅體層3a的疊層體4(圖1A)。
在本發明中，上述第二感光性介質膠中所含的介質材料其平均軟化點高于第一感光性介質膠中所含的介質材料。作為本發明的制造方法中所用的感光性介質膠，最好是使用在感光性的有機成分及溶媒等中、將以氧化鉛或氧化鉍為主成分單獨或添加了兩種以上的玻璃料(glass flit)作為介質材料進行加入的介質膠。在本發明中，對第一及第二感光性介質膠分別添加平均軟化點不同的玻璃料即可，作為該玻璃料，既可以單獨使用或者也可以并用平均軟化點不同的兩種以上的玻璃料。
作為各感光性介質膠的附與方法，能夠利用通常的網印法、棒涂(bar coat)法等以5μm～40μm厚的膜厚來進行形成。
〔工序2〕對由工序1所形成的疊層體4，經由具有規定圖案的掩模5實施總括曝光。各前驅體層2a、3a分別進行光聚合后成為由硬化層2b、3b組成的前驅體圖案(圖1B)。曝光通常是利用貼近曝光裝置，在規定的地點進行對準后使平行光7通過對應于所希望的厚膜構件圖案9的掩模5的開口部8經由微小間隙被照射到疊層體4。此時，由于各前驅體層2a、3a是總括進行曝光所以在作為各自潛像的硬化層2b、3b上全然不會發生位置上的偏移地、最終獲得一樣的斷面形狀。
但是，通常越是朝向下方則有助于感光性的、波長在365nm附近的光因在材料中的吸收或散射進行衰減而使得潛像寬度變小，因此如圖1B所示，從硬化層3b向2b潛像寬度就大致連續地變小。
〔工序3〕圖1C表示總括顯影后的狀態。通常，顯影是在用可溶的弱堿性的溶液對未曝光部進行顯影后，借助于純水的沖洗來停止顯影，并利用氣刀來實施脫水干燥。在本發明中，對第一前驅體層2a、第二前驅體層3a這兩層未曝光部同時使用可溶的顯影液進行總括顯影。
〔工序4〕
對前驅體圖案6進行烘烤。通過烘烤，前驅體圖案6的硬化層2b、3b分別一邊軟化·結合·熔融一邊流動并體積收縮。在本發明中，由于硬化層3b中所含的介質材料的平均軟化點高于硬化層2b中所含的介質材料的平均軟化點，所以首先，在低于硬化層3b中所含的介質材料的平均軟化點的溫度、且高于硬化層2b中所含的介質材料的平均軟化點的溫度下，使硬化層2b的體積收縮進展(圖1D)。雖然硬化層2b的形狀變化有平行于基片1的方向與膜厚方向，但由于此時硬化層3b的體積收縮不怎么進展，故硬化層3b作為硬化層2b的變形抑制構件起作用，硬化層2b的體積收縮在膜厚方向的體積收縮不論何處都均等地進行收縮，其圖案邊緣不會突出來。
作為燒成爐一般而言能夠使用在大氣氣氛中的熱風循環爐或在大氣氣氛中且在空氣的強制導入下的遠紅外線發熱器加熱方式的爐。
圖1E是表示從圖1D的狀態起升溫進一步進展，升溫至最高到達溫度進行烘烤后的狀態的圖。自圖1D起還進一步進行升溫、硬化層3b中所含的介質材料軟化并結合體積收縮開始，在升溫至該介質材料的軟化點后，保持數分鐘在大致全部區域熔融的時刻開始以降溫返回到室溫，由此就獲得完全一體化的所希望的圖案。
這樣所形成的厚膜電介質圖案9的立體形狀就確保了表面的平面性，特別是在邊緣部從基底(基片界面)到上層不會成為外伸形狀地、使整齊的正錐形在全部面上得以形成。
實施例下面，列舉具體的實施例來詳細地說明本發明。
用于圖像顯示裝置用的配置電子放射構件的電子源基片、配置在上下電極間的絕緣體圖案通過本發明的制造方法來進行制造。
作為基片使用堿石灰玻璃，首先在此基片上形成電子放射構件和連接到它的下電極。作為下電極通常利用一般的光刻·蝕刻法將厚度為50nm的Pt材料形成為所希望的薄膜圖案。
接著，利用網印法對第一感光性介質膠進行成膜。雖然網印版根據所希望的最終膜厚區分使用，但在此情況下以不銹鋼制的線徑55μm的線材使用了#145(每25.4mm的條數)的版。另外，作為感光性介質膠，使用混合單體的玻璃軟化點約440℃的以氧化鉛為主成分的玻璃料1、和單體的玻璃軟化點約530℃的以氧化鉛為主成分的玻璃料2這兩種以調整平均軟化點約480℃的介質材料，并對具有感光性的有機成分和溶媒成分進行調合使質量比含有2～4成左右。然后，以使溶媒揮發進行干燥的目的利用暖風和IR發熱器實施約100℃、15分鐘程度的干燥。干燥后的第一前驅體層的膜厚約26μm左右。
接著，用與上述第一感光性介質膠同樣的方法對僅僅將上述玻璃料2用作介質材料，調合具有感光性的有機成分和溶媒成分使質量比含有2～4成左右的第二感光性介質膠進行成膜，并使其干燥。干燥后的第二前驅體層的膜厚約25μm左右，與第一前驅體層合起來就成為約51μm的膜厚。
接著，將具有對應于所希望的絕緣體圖案的開口部的掩模進行對準以在所希望的地點進行曝光，將掩模與上述第二前驅體層的間隙調整成約100μm，以100mJ/cm2的曝光量進行曝光。
在曝光后，用可溶的弱堿性的溶液對第一及第二前驅體層的兩未曝光部進行顯影后，借助于純水的沖洗來停止顯影，并利用氣刀來實施脫水干燥，而獲得上下的硬化層一體化的前驅體圖案。
然后，大氣氣氛下進一步一邊強制導入空氣一邊利用分階段進行加熱·冷卻的IR發熱器加熱方式的爐對上述上下一體化后的前驅體圖案總括開始烘烤。在其升溫過程中，首先通過以直到400℃的程度使殘留在兩感光性涂膠中的溶媒成分和有機成分燃燒使其消失。然后，進一步升溫從比下層的硬化層的玻璃料的平均軟化點(在此情況下為480℃)低數十度的溫度附近起玻璃料進行軟化并結合、體積收縮開始，進而一邊以超過480℃周圍的溫度進行熔融一邊進行流動，但是由于此時還是低于上層的硬化層中所含的玻璃料的軟化點(530℃)的溫度，所以為硬化層的體積收縮尚未怎么進展的狀態，下層的硬化層的膜厚方向的體積收縮不論何處都均等地進行收縮而不會出現邊緣突出的情況。
升溫進一步進展，在比上層的硬化層中所含的玻璃料的軟化點(530℃)還低30℃左右的溫度，與下層同樣玻璃料軟化并結合、體積收縮開始，接著升溫至軟化點(530℃)保持10分鐘左右，在大致全部區域能夠熔融的時刻使降溫開始以返回到室溫由此就獲得所希望的絕緣體圖案。
所獲得的絕緣體圖案膜厚約26μm，在厚度方向收縮了約50％，但其立體形狀確保了表面的平面性，特別是在邊緣部從基底(基片界面)到上層不會成為外伸形狀地、以良好的正錐形得以形成。
然后，在該絕緣體圖案上，通過網印和烘烤將Ag涂膠以厚度約8μm進行圖案形成作為上電極以利用通孔與下電極進行連接。
通過以上處理所制造的電子源基片，在絕緣體圖案的通孔處的下電極與上電極之間的連接不良發生率為0.1ppm以下，與利用日本專利公開特開2003-195513號公報中所記載的方法進行形成時的連接不良發生率3.0ppm左右相比大幅降低。
圖像顯示裝置用電子源基片的列方向配線與行方向配線的層間絕緣層圖案通過本發明的制造方法來進行制造。
在基片上使用低應變點玻璃PD200(旭硝子)，首先，在此基片上呈行列狀形成多個電子放射構件和將這些電子放射構件逐列進行接線的多個列方向配線。作為列方向配線，將附與了感光性的銀涂膠(含玻璃料)通過網印中的全面涂敷、加熱干燥、曝光、顯影、烘烤以厚度約5μm、寬度35μm呈帶狀地進行圖案形成。
在上述基片上，使用與實施例1相同的第一感光性介質膠和第二感光性介質膠形成前驅體的疊層體。其中，為了得到所希望的膜厚，第一感光性介質膠以不銹鋼制的線徑40μm的線材使用#200(每25.4mm的條數)的版，第二感光性介質膠以不銹鋼制的線徑55μm的線材使用#145(每25.4mm的條數)的版，任何一個均通過網印、進行成膜，以使溶媒揮發進行干燥的目的實施約100℃、15分鐘程度的干燥。干燥后的膜厚，第一前驅體層約19μm左右、第二前驅體層約25μm左右、疊層體合起來就成為約44μm的膜厚。
接著，與實施例1同樣，在將曝光、顯影分別總括地進行實施后，對上下一體化后的前驅體圖案總括實施烘烤(升溫后以最高到達溫度530℃保持10分鐘)，而得到與上述列方向配線正交的多個帶狀的層間絕緣層圖案。其結果，雖然總的膜厚約22μm并在厚度方向仍收縮了約50％，但其立體形狀與實施例1同樣確保了表面的平面性，另外即使在邊緣部從基底(基片界面)到上層也不會成為外伸形狀地、使良好的正錐形得以形成。
然后，在所得到的層間絕緣層圖案之上，形成與上述列方向配線正交的多個行方向配線。作為行方向配線，通過網印和烘烤將Ag涂膠呈帶狀地進行圖案形成。此外，在上述層間絕緣層上與實施例1同樣地形成通孔，通過這樣的通孔，上述電子放射構件被逐行接線到行方向配線。如以上那樣，行列狀的多個電子放射構件通過相互絕緣的列方向配線與行方向配線形成經過矩陣配線的電子源基片。
將通過以上處理所制造的層間絕緣層圖案使用于圖像顯示裝置用電子源基片后，設對置基片(陽極)與電子源基片的間隙約1.5mm，給與12kV、10分鐘的電位差時在兩基片間的異常放電的發生率約降低到1/10。與利用日本專利公開特開2003-195513號公報所記載的制造方法形成層間絕緣層圖案時的連接不良發生率3.0ppm左右相比大幅降低。另外，作為本來的功能的層間絕緣層，因部分的針孔發生等而造成的列方向配線與行方向配線的電氣短路之類的缺陷的發生率也為0.3ppm左右，與利用日本專利公開特開2003-195513號公報所記載的制造方法形成層間絕緣層時的連接不良發生率3.0ppm左右相比約降低到1/10。
權利要求
1.一種配置在基片上的厚膜電介質圖案的制造方法，其特征在于，具有在基片上附與包含介質材料的第一感光性介質膠并進行干燥，形成第一前驅體層的工序；在上述第一前驅體層上附與包含平均軟化點比第一感光性介質膠中所含的介質材料還高的介質材料的第二感光性介質膠并進行干燥，形成第二前驅體層的工序；將上述第一前驅體層與第二前驅體層的疊層體經由規定圖案的掩模進行總括曝光，并進行顯影而形成前驅體圖案的工序；以及對上述前驅體圖案進行總括烘烤而形成厚膜電介質圖案的工序。
2.按照權利要求1所述的厚膜電介質圖案的制造方法，其特征在于上述介質材料是單獨的玻璃料、或者軟化點不同的兩種以上的玻璃料的混合物中的任意一種。
3.一種圖像顯示裝置的制造方法，該圖像顯示裝置具有多個電子放射構件，將上述多個電子放射構件呈矩陣狀進行了配線的多個行方向配線及多個列方向配線，以及在上述行方向配線與列方向配線之間所配置的厚膜電介質圖案，其特征在于上述厚膜電介質圖案利用權利要求1或2所述的方法來進行制造。
全文摘要
一種厚膜電介質圖案的形成方法，在基片上形成軟化點相對較低的感光性介質膠層，在其上形成軟化點相對較高的感光性介質膠層，并對它們進行曝光及顯影由此形成前驅體圖案，通過對此前驅體圖案進行總括燒結，而形成側面緣部為正錐形狀(向外側傾斜)、上面為平坦形狀的厚膜電介質圖案形狀。
文檔編號H01J9/00GK1725421SQ20051008183
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月30日 優先權日2004年6月30日
發明者鈴木正明, 渡邊治 申請人:佳能株式會社