CN100592204C - 构件图形、配线结构体以及图像显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种构件图形、配线结构体以及图像显示装置的制造方法。在基板上具备图形化构件的构件图形的制造方法，包括：使施加到基板上的负性感光材料的所要求区域从第一方向进行曝光的第一曝光工序；从与上述第一曝光方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光工序；在上述曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；以及对上述前体图形进行焙烧的工序。

Description

构件图形、配线结构体以及图像显示装置的制造方法
本申请是申请号为“03178640.5”，申请日为2003年7月18日，发明名称为“制造构件图形、配线结构体、电子源和图像显示装置的方法”的发明的分案申请。
技术领域
本发明涉及配线结构体等的构件图形的制造方法、及使用它的电子源及图像显示装置的制造方法。
背景技术
在基板上绝缘膜或导电膜以所需要的图形形成的构件图形的制造方法，在配线结构体的制造方法中使用，而且，此配线结构体应用于等离子体显示屏(PDP)、液晶显示元件(LCD)、场致发射显示元件(ELD)、电子发射型显示元件等的图像显示及摄像装置等之中。下面以电子发射型的显示元件为例予以说明。
在日本专利特开平8-321254号公报等中公开了电子发射元件。图3(a)为表面传导型电子发射元件的示意平面图，图3(b)为元件的示意剖面图。图3中，31是基板，32、33是电极，34是导电性薄膜，而35是电子发射单元。
本发明的发明人对于这种表面传导型电子发射元件大量地配置于基板上的图像形成装置的大面积化进行了研究。对于将电子发射元件及配线配置于基板上的电子源基板(配线装置)的制作方法考虑了多种方法。其中之一是转用丝网印刷法、胶印(offset)印刷法等印刷技术来制作这种表面传导型电子发射元件及包含此种元件的电子源基板的方法。印刷法适于形成大面积的图形，用印刷法制作表面传导型电子发射元件的元件电极，可使大量表面传导型电子发射元件的形成简单易行。
在日本专利特开平8-34110号公报中，公开了将用作驱动在背板(基板)上的各电子发射元件的配线的在X方向上延伸的X方向配线及在Y方向上延伸的Y方向配线和用来绝缘X方向配线和Y方向配线的绝缘层，采用丝网印刷法形成的技术。图4至图8示出上述公报中公开的电子源的制造方法。
首先，在基板41上，排列形成多个成对电极42、43(图4)。
之后，利用丝网印刷法，通过涂敷导电性浆料并对其焙烧而形成共同连接一个电极43的配线(Y方向配线)44(图5)。
于是，利用丝网印刷法通过涂敷绝缘性浆料并对其焙烧而形成用来绝缘后述的配线(X方向配线)46和上述配线44的绝缘层45(图6)。
此外，利用丝网印刷法，通过涂敷导电性浆料并对其焙烧而形成共同连接一个电极42的配线(X方向配线)46(图5)。
于是，形成连接各对电极42、43的导电性膜47(图8)。
根据这一方法，可以很容易地制造低电阻的厚膜配线，可缩短每个基板的处理时间而降低成本。
另外，在近年来的大画面高精细的PDP及采用电子发射元件的显示屏中，由于要求更精细的行地址的印刷性能，也有元件电极、配线等全部以光刻法做成的方法。
在利用上述的光刻法，形成显示屏用的多个电子发射元件时，要求正确制作的电子发射元件的数目在现有的NTSC方式中也达到数十万个，而在HDTV(高清晰度电视)中则达到数百万个。此时就要求进一步提高配线44、46及层间绝缘层45的可靠性。
对于层间绝缘层，为了降低驱动时的耗电、发热，希望其形成厚层使其介电常数小于某一程度。并且，不要发生针孔等等。因此，在形成层间绝缘层时，仅仅形成一层多半不够。于是，为了消灭可使具有数百万个配线交叉部的矩阵结构的配线交叉部发生针孔短路的缺陷，考虑采用两层以上的积层。不过，多层重叠结构，在X方向配线和Y方向配线的交叉部也有出现配线间短路的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高的、获得绝缘性能或导电性能的构件图形的制造方法。
本发明的目的在于提供一种可以抑制针孔发生的构件图形的制造方法。
本发明的目的在于提供一种可以在成对导电性构件间获得良好的接触性能的构件图形的制造方法。
另外，本发明的目的在于提供一种可以抑制层间绝缘层的针孔的发生，在上下配线间短路缺陷少可靠性高的配线结构体及采用它的电子源、图像显示装置的制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种构件图形的制造方法，该构件图形在基板上具备图形化构件，其特征在于包括：使施加到基板上的负型感光性材料的所要求区域从基板的上方进行曝光的第一曝光工序；在上述第一曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；使上述构件的前体图形从基板的里面进行曝光的第二曝光工序；以及在上述第二曝光工序之后对上述前体图形进行焙烧的工序，其中，施加上述负型感光性材料，使其在预先配置于上述基板上的构件和上述基板上方延伸，其中，上述第一曝光工序包括使上述基板上和上述构件上的上述所要求区域曝光，从而形成覆盖预先配置于上述基板上的上述构件的上述前体图形，并且，其中，预先配置于上述基板上的构件是具有比上述基板更大的光反射率的构件。
本发明还提供一种配线结构体的制造方法，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于，上述绝缘体的形成工序包括：使施加到上述基板上的负型感光绝缘材料的所要求区域从基板的上方进行曝光的第一曝光工序，其中，上述负型感光绝缘材料在配置于上述基板上的上述第一配线和上述基板上方延伸；在上述第一曝光工序之后进行显影而形成上述绝缘体的前体图形的显影工序；使上述绝缘体的前体图形从基板的里面进行曝光的第二曝光工序；以及在上述第二曝光工序之后对上述前体图形进行焙烧的工序。
本发明还提供一种图像显示装置的制造方法，该图像显示装置具备配线结构体、与该配线结构体连接的电子发射元件、以及利用从上述电子发射元件发射的电子的照射来显示图像的图像显示构件，其中，上述配线结构体按照上述配线结构体的制造方法制造。
本发明的构件图形的制造方法，是一种在基板上具备图形化构件的构件图形的制造方法，其特征在于包括：使施加到基板上的负型感光性材料的所要求区域从第一方向进行曝光的第一曝光工序；从与上述第一曝光方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光工序；在上述曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；以及对上述前体图形进行焙烧的工序。
另外，本发明的构件图形的制造方法，是一种在基板上具备图形化构件的构件图形的制造方法，其特征在于包括：使施加到基板上的负型感光性材料的所要求区域从第一方向进行曝光的第一曝光工序；在上述第一曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；从与上述第一曝光方向的相反的第二方向使上述构件的前体图形进行曝光的第二曝光工序；以及在上述第二曝光工序之后使上述前体图形焙烧的工序。
另外，本发明提供一种配线结构体的制造方法，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于：上述绝缘体的形成工序包括：对跨过从配置于基板上的第一配线上到上述基板上而施加的负型感光绝缘材料的所要求区域，从第一方向进行曝光的第一曝光步骤；从与上述第一方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光步骤；在上述曝光步骤之后进行显影而形成上述绝缘体的前体图形的步骤；以及使上述绝缘体的前体图形焙烧的步骤。
另外，本发明提供一种配线结构体的制造方法，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于：上述绝缘体的形成工序包括：对跨过从配置于基板上的第一配线上到上述基板上施加的负型感光绝缘材料的所要求区域，从第一方向进行曝光的第一曝光步骤；在上述第一曝光步骤之后进行显影而形成上述绝缘体的前体图形的步骤；从与上述第一方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光步骤；以及在上述第二曝光步骤之后，对上述前体图形焙烧的步骤。
本发明提供一种电子源的制造方法，该电子源具有配线结构体和与上述配线结构体相连接的电子发射元件，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于，上述配线结构体是用上述的方法制造的。
另外，本发明提供一种图像显示装置的制造方法，该图像显示装置包括配线结构体，与上述配线结构体相连接的电子发射元件，以及利用从上述电子发射元件发射的电子的照射显示图像的图像显示构件，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于，上述配线结构体是用上述的方法制造的。
附图说明
图1A、1B、1C和1D为用来说明本发明的绝缘膜的形成方法的示图。
图2为用来说明本发明的层间绝缘层的形成方法的示图。
图3A、3B为示出本发明的在电子源基板上形成的电子发射元件的一例的示意图。
图4为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图5为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图6为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图7为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图8为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图9A、9B、9C和9D为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图10A、10B和10C为用来说明电子源基板的制造工序的示图。
图11A和11B为示出成形电压的示例的示图。
图12A和12B为示出激活电压的示例的示图。
图13为示出本发明的图像显示装置的一构成例的示意斜视图。
图14为示出本发明的图像显示装置的荧光膜的示例的示意图。
具体实施方式
本发明的构件图形的制造方法，是一种在基板上具备图形化构件的构件图形的制造方法，其特征在于包括：使施加到基板上的负型感光性材料的所要求区域从第一方向进行曝光的第一曝光工序；从与上述第一曝光方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光工序；在上述曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；以及对上述前体图形焙烧的工序。
另外，本发明的构件图形的制造方法，是一种在基板上具备图形化构件的构件图形的制造方法，其特征在于包括：使施加到基板上的负型感光性材料的所要求区域从第一方向进行曝光的第一曝光工序；在上述第一曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；从与上述第一曝光方向的相反的第二方向使上述构件的前体图形进行曝光的第二曝光工序；以及在上述第二曝光工序之后对上述前体图形焙烧的工序。
另外，上述本发明的构件图形的制造方法，优选地，适用于上述负型感光性材料是跨着从预先配置于上述基板上的构件上到上述基板上而施加的场合。
另外，上述本发明的构件图形的制造方法，优选地适用于上述预先配置于上述基板上的构件是具有比上述基板更大的光反射率的构件的场合。
另外，上述本发明的构件图形的制造方法，优选地适用于上述预先配置于上述基板上的构件是通过伴随有对感光性材料进行曝光、显影和焙烧的方法形成的构件的场合。
另外，上述本发明的构件图形的制造方法，优选地适用于上述预先配置于上述基板上的构件的剖面形状具有悬臂部分的场合。
另外，上述本发明的构件图形的制造方法，优选地适用于上述图形化的构件是绝缘性构件，上述绝缘性构件具有用来电连接一对夹持该绝缘性构件而叠置于上述基板上的导电性构件的接触孔的场合。
在上述的本发明的构件图形制造方法中，所谓的构件图形是绝缘性构件的图形或导电性构件的图形，由于具有从第一方向曝光的第一曝光工序和从与上述第一方向相反的第二方向曝光的第二曝光工序，可以减少曝光后在感光性材料中的未反应单体的残留量，从而可以极力减少焙烧后在构件图形中发生的针孔。另外，因为可以抑制上述针孔的发生，构件图形的连续性高(密度大)，所以对绝缘性构件而言可以制造出绝缘性能优异的构件图形，对导电性构件而言可以制造出导电性能优异的构件图形。
另外，在上述的本发明的构件图形制造方法中，在上述第一曝光工序之后具有进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序和从与上述第一方向相反的第二方向对上述构件前体图形进行曝光的第二曝光工序的场合，存在无需曝光掩模就可以进行第二曝光工序的好处。
另外，上述的本发明的构件图形制造方法，因为可以消除在负型感光性材料是跨着从预先配置于基板上的构件上到上述基板上而施加时，在存在上述预先配置的构件的部分和不存在上述预先配置的构件的部分中，因曝光时的反射率不同而导致在反射率小的部分曝光不足，导致发生上述针孔的问题，所以更加适用。并且，在此场合，在上述基板上预先配置的构件为比上述基板的光反射率更大的构件的场合使用效果更佳。
上述的本发明的构件图形制造方法，在上述基板上预先配置的构件的剖面形状具有悬臂部分的场合，因为即使是从上方曝光也可以消除悬臂的影子部分得不到充分曝光从而导致上述针孔的发生的问题，是以其适用性更好。另外，由于这种悬臂的剖面形状在通过伴随有对感光性材料进行曝光、显影和焙烧的方法形成的构件中见到的很多，所以在上述基板上预先配置的构件是通过伴随有对感光性材料进行曝光、显影和焙烧的方法形成的构件的场合，本发明的适用性更好。
另外，上述的本发明的构件图形制造方法，在上述图形化的构件是绝缘性构件，上述绝缘性构件具有用来电连接一对夹持该绝缘性构件而叠置于上述基板上的导电性构件接触孔的场合，因为可以防止接触孔部分的过度曝光而能够形成良好尺寸的接触孔，在成对的导电性构件之间可以获得良好的接触性能。
上述的构件图形制造方法，优选地适用于，例如，各种电子器件的配线结构体的制造方法。即：
本发明提供一种配线结构体的制造方法，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于：上述绝缘体的形成工序包括：对跨过从配置于基板上的第一配线上到上述基板上而施加的负型感光绝缘材料的所要求区域，从第一方向进行曝光的第一曝光步骤；从与上述第一方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光步骤；在上述曝光步骤之后进行显影而形成上述绝缘体的前体图形的步骤；以及使上述绝缘体的前体图形焙烧的步骤。
另外，本发明提供一种配线结构体的制造方法，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于：上述绝缘体的形成工序包括：对跨过从配置于基板上的第一配线上到上述基板上施加的负型感光绝缘材料的所要求区域，从第一方向进行曝光的第一曝光步骤；在上述第一曝光步骤之后进行显影而形成上述绝缘体的前体图形的步骤；从与上述第一方向的相反的第二方向进行曝光的第二曝光步骤；以及在上述第二曝光步骤之后，对上述前体图形焙烧的步骤。
另外，上述的构件图形的制造方法，优选地适用于上述第一配线是具有比上述基板更大的光反射率的构件的场合。
另外，上述的构件图形的制造方法，优选地适用于上述第一配线是通过伴随有对感光性材料进行曝光、显影和焙烧的方法形成的构件的场合。
另外，上述的构件图形的制造方法，优选地适用于上述第一配线的剖面形状是具有悬臂部分的场合。
另外，上述的配线结构体的的制造方法，优选地适用于上述绝缘体是具有用来电连接一对夹持该绝缘性构件而叠置于上述基板上的导电性构件的接触孔的场合。
另外，上述的配线结构体的的制造方法，很好地适用于在基板上具备多个第一配线以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的多个第二配线的配线结构体。
上述的配线结构体的的制造方法，因为在构件图形的制造方法中由于与前述同样的理由而取得同样的效果，可提供一种可以抑制绝缘体的针孔的发生，在上下配线间短路缺陷少、可靠性高的配线结构体的制造方法。
另外，上述的配线结构体的制造方法，很好地适用于电子源的制造方法、图像显示装置的制造方法。即：
本发明提供一种电子源的制造方法，该电子源具有配线结构体和与上述配线结构体相连接的电子发射元件，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于，上述配线结构体是用上述的方法制造的。
另外，本发明提供一种图像显示装置的制造方法，该图像显示装置包括配线结构体，与上述配线结构体相连接的电子发射元件，以及利用从上述电子发射元件发射的电子的照射显示图像的图像显示构件，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于，上述配线结构体是用上述的方法制造的。
另外，上述的电子源及图像显示装置的制造方法，优选地适用于在基板上具备多个第一配线、和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的多个第二配线的配线结构体以及在上述配线结构体中以矩阵方式配线的多个电子发射元件的电子源。
上述的电子源及图像显示装置的制造方法，因为在构件图形的制造方法中由于与前述同样的理由而取得同样的效果，可提供一种采用可以抑制绝缘体的针孔的发生，在上下配线间短路缺陷少、可靠性高的配线结构体的电子源及图像显示装置的制造方法。
为有助于理解本发明的实施方案，首先，对得到本发明的由来予以简单的说明。
本发明的发明人，对图8所示的XY矩阵配线基板上的配线间短路进行了仔细的分析、观察，结果了解到发生配线间短路的地点，是在X方向配线46和Y方向配线44的交叉部中，位于下侧的配线的剖面形状变成倒梯形的所谓的卷边，相对于基板成为悬臂状态的情况很多，由此得到了本发明。
本发明的发明人认为，如果存在悬臂，在层间绝缘层曝光时即使是采用掩模从上方曝光，悬臂的影子部分也不能充分曝光，因此在感光绝缘材料中残留很多未反应的单体，在显影后的焙烧时会不正常地产生气体而发生针孔。
这一点是通过光照使材料中的单体发生反应而产生交联结构现象后残留的负型感光性材料中希望避免的问题。在感光性绝缘层中经常使用的丙烯系等具有重键的单体，与部分聚合的聚合物相比焙烧时的焙烧温度高。可以认为，如果在这种单体烧失时，层间绝缘材料中的玻璃料开始熔融，则在气体脱出的部分会发生针孔。
另外，一般感光性配线材料，由于曝光深度等问题在显影后剖面容易变成倒梯形形状。并且在按照原样焙烧时，图形的边缘向上方反卷而形成称为卷边的状态。虽然材料制造商为了改善这种配线材料的特性进行了种种的努力，但实情是到现在为止完全没有卷边的感光性配线材料尚未投入市场。
另外，在无卷边的配线的场合，在配线图形及底层的表面附近，由于来自上方的曝光光1反射，可以使感光性绝缘材料充分硬化，但在没有配线图形及底层的部分，由于不存在来自这些的反射，曝光不充分，易于产生硬化度低的部分，从此处产生的气体容易引起针孔。
于是，在本发明的实施方案中，在感光性绝缘材料图形化时，例如对于仅仅依靠来自基板上方的曝光会使曝光不足而使反应不充分的感光性绝缘材料，例如从基板里面也予以充分的光照使反应进行。这样一来，就可以使未反应的感光性单体消失，可以抑制由于绝缘层的焙烧工序中发生气泡而产生的针孔。
在本发明中的实施方案中，第二次曝光工序可以在第一次曝光之后立即进行，若在第一次曝光的潜影显影之后进行，则第二次曝光工序可以在没有曝光掩模的情况下进行。
另外，在本说明书中，所谓“卷边”指在配线或绝缘材料中图形的剖面形状，与图形的中央部分相比较靠近边缘部分从基板上浮翘起的高度，而所谓“悬臂”指由于卷边使配线的剖面方向的边缘从基板界面上浮而出现间隙的状态。
本发明的实施方案，适用于第一剖面形状为具有卷边及悬臂的形状或矩形、梯形、三角形、半圆形等的任意形状，但在第一配线的侧面和基板的表面形成的角度为锐角(悬臂的场合等)或钝角(印刷的场合等)的场合，效果显著。
作为在本发明的实施方案中使用的基板，可列举的有钠钙玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃等透光性基板；硅之类的半导体基板；金属基板等，最好是采用可以透过曝光用的光的透光性基板。
作为本发明实施方案中使用的第一配线，可利用涂敷法、溅射法、真空蒸着法、CVD法、电镀法等等形成，可列举的有利用光刻法图形化的导电体或利用印刷法等图形化的导电体，既可以是所谓的薄膜，也可以是由烧结体等组成的厚膜。作为该导电体，可以使用Au、Ag、Au、Cl、Cr、Mo、W、Ni、Co、Pt、Ta、Ti等金属或由这些金属的两种以上构成的合金，或是这些金属与Si、Nd等的合金。另外，第一配线既可以是单层，也可以材料不同的多层的叠层体。对第一配线的厚度，没有特别的限制，例如可以从4μm～20μm的范围中选择。
另外，作为本发明实施方案中使用的第二配线，可以使用与上述配线同样的构成及材料。
作为本发明实施方案中使用的感光性绝缘材料，只要是在经过曝光及显影工序变成图形化的绝缘膜时，保持必需的绝缘特性的材料即可，包含在图形化后感光性完全消失的材料。特别最好是使用负型感光性绝缘浆料，这种绝缘浆料，例如，可以使用包含玻璃之类的绝缘体40体积％～60体积％，其余部分为感光性树脂及溶剂等组成的众所周知的材料。对感光性绝缘材料的厚度，没有特别的限制，干燥后的膜厚例如为10μm～40μm左右。
下面参照附图对本发明的优选实施方案予以举例说明。不过，在本实施方案中记述的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别说明，就没有将本发明的范围仅限定于这些的意思。
(实施方案1)
参照图1对本发明的绝缘膜的形成方法的一实施例予以说明。
首先，制备可以使曝光用的光线透过的玻璃等的透光性基板1(图1(a))。
之后，根据需要，在形成由铂等导电体构成的底层2之后，利用印刷法等涂敷导电性浆料并焙烧。这样，就可形成例如厚度为5μm～20μm左右的配线图形3(图1(b))。此处配线图形3的侧面和基板1的表面形成的角度为钝角。
之后，利用印刷法涂敷负型感光性绝缘浆料4并进行干燥(图1(c))。干燥后的膜厚例如为10μm～40μm左右。此外，作为感光性绝缘浆料，可以使用例如由40体积％～60体积％玻璃、感光性树脂、溶剂等组成的众所周知的材料。
接着，通过用来形成绝缘层图形的光学掩模5从基板上方进行曝光(图1(c))。曝光用的光线可以采用g线、h线、i线等公知的波长的光线，光量例如为60mj/cm2～200mj/cm2左右。
之后，在显影形成图形之后，从基板里面再度曝光。曝光量可考虑基板的厚度及透射率等决定。于是，例如，在300℃～800℃下焙烧，形成绝缘层图形6(图1(d))。焙烧后的绝缘层图形6的厚度，是焙烧前的40～55％左右，例如为4μm～22μm左右。
在以上说明的本发明的优选实施方案的上述绝缘膜的形成方法中，因为在对感光性绝缘浆料进行曝光和显影后，从基板里面再度进行曝光，可以使靠近基板界面的感光性绝缘浆料充分曝光和硬化，不会从绝缘层图形产生气体，可以防止针孔的发生。
另外，在将绝缘膜作为层间绝缘层使用的场合，与绝缘膜图形化的同时对用作接触孔的开口进行图形化，由于在这种场合只从加大光量的上方进行曝光，接触孔部分曝光过度，接触孔的大小会变动。另一方面，在本发明的绝缘膜的形成方法中，由于可以不从基板上方加大曝光量进行图形化，可以形成所要求的大小的接触孔。
(实施方案2)
下面，作为本发明的优选实施方案的上述绝缘膜的形成方法的适用例，对具有在XY矩阵配线的交叉部附近分别配设电子发射元件的结构的图8所示的电子源基板为中心，进行说明。
作为在本实施方案的电子源基板上形成的电子发射元件，优选使用可由矩阵驱动的双端子型的冷阴极，例如，可以优选使用如图3所示的表面传导型的电子发射元件及卧式电场发射型电子发射元件(FE)等。此处示出的是图3所示的表面传导型的电子发射元件的形成的示例。
(元件电极的形成)
首先，在经过很好清洗的基板41上，利用光刻法等配列形成多个元件电极42、43(图4)。
基板41由玻璃等构成，其大小及其厚度，可根据设置于其上的电子发射元件的个数、以及各个元件的设计形状、以及在电子源使用时构成容器的一部分时，把该容器保持为真空用的耐大气压结构等的力学条件进行适宜的设定。
作为玻璃的材质，一般使用廉价的钠钙玻璃，但有时需使用在其上以溅射法形成厚度为例如0.5μm的氧化硅薄膜作为钠阻挡层的基板等。此外，也可以利用钠少的玻璃及石英基板制作。
在元件电极42、43的形成中，可以在利用真空蒸着法、溅射法、等离子CVD法等真空***的成膜方法形成金属薄膜之后，选择用光刻法等进行图形化并进行刻蚀的方法及胶印印刷法，将含有有机金属的MO浆料涂敷焙烧的方法。
元件电极42、43，例如，电极间隔为数μm～数十μm，膜厚为数十nm。作为其材料，具有导电性的材料即可，可以列举出例如，Pt、Ti、Al、Cu等金属及其合金，以及RuO2、Pd-Ag等金属及其金属氧化物和玻璃等所构成的印刷导体，以及多晶硅等半导体材料，以及In2O3-SnO2等的透明导电体等等。
(Y方向配线的形成)
之后，利用感光性导电浆料，形成共同连接一个元件电极43的Y方向配线44(图5)。下面利用图9对此Y方向配线44的形成方法予以详细说明。
首先，在图9(a)所示的成膜工序中，利用感光性导电浆料通过例如丝网印刷法在基板41上形成层51。之后，在80～150℃左右的温度下对感光性导电浆料进行干燥。
之后，在图9(b)所示的曝光工序中，配置具有所要求的配线图形的开口部的掩模52，对感光性导电浆料干燥的层51进行曝光。
显影工序，根据使用的感光性浆料而不同，在弱碱性溶液中显影之后，利用纯水洗涤停止显影，通过吹风干燥而形成具有如图9(c)所示的到梯形形状的剖面Y方向配线44。
此外，还实施图9(d)所示的焙烧工序。由此形成显示悬臂状态的Y方向配线44。
(层间绝缘层的形成)
之后，利用感光性绝缘浆料形成层间绝缘层45(图6)。下面利用图2对此工序予以说明。
首先，与将感光性绝缘浆料形成Y方向配线一样地，用丝网印刷法在基板41上形成薄膜。然后，利用具有所要求的绝缘图形的掩模11，从基板41的上方进行第一次曝光。另外，12a是此第一次曝光产生的硬化区域，而12b是未硬化区域。
之后，进行显影工序。显影工序，因使用的感光性浆料不同而不同，在弱碱性溶液中显影之后，利用纯水洗涤停止显影，通过吹风干燥而形成具有所要求的图形的感光性绝缘图形。
此外，还从此基板41的里面不使用掩模对整个基板实施第二次曝光。此时，光量给予的能量是在考虑到在基板中的吸收后还足以使感光性绝缘材料进行反应。另外，12c是第二次曝光产生的硬化区域。
在从基板上方进行第一次曝光中到达Y方向配线44的悬臂部分的光线不够充分，感光性树脂的效果不充分。于是，在显影工序之后，从里面进行第二次曝光，用具有充分能量的光线进行照射，可以使悬臂部分的树脂也发生硬化。
之后，焙烧，形成层间绝缘层45(图6)。另外，49是接触孔。
(X方向配线的形成)
之后，利用感光性导电浆料，形成共同连接另一个元件电极43的X方向配线46(图7)。X方向配线46，与Y方向配线44比较，因为尺寸精度的限制宽松，将通常的导电性浆料用丝网印刷法涂敷，直接形成图形，进行焙烧即可。
这样，就可制作出具有XY矩阵配线的基板。
(元件膜的形成)
元件膜(导电性膜)47，是跨越元件电极42、43而形成的(图8)。
作为元件膜47，为了获得良好的电子发射特性，最好是以微粒子构成的微粒子膜。并且，其膜厚可考虑对元件电极42、43的台阶覆盖、元件电极间的电阻值以及后述的形成处理条件等适宜设定，最好是从1nm到50nm的范围。其薄膜电阻(表面电阻)最好是103～107Ω/□。
就元件膜的材料而言，一般钯Pd是合适的，但不限于此材料。并且，成膜方法，也可以采用溅射法、在溶液涂敷后焙烧的方法等等。
(成形工序)
在称为成形工序的本工序中，对上述元件膜进行通电处理，使其内部发生龟裂而形成电子发射单元。
具体说，例如，留下上述基板周围的引出电极而将整个基板以盖罩状的盖子覆盖，以便在和基板之间在内部作成真空空间，从外部电源由电极端子部向XY配线间施加电压，通过在元件电极间通电，在元件膜47的部位形成结构改变的间隙(龟裂)。此间隙区域构成电子发射单元。另外，在规定的电压下从由此成形而形成的间隙附近发生电子发射，但在这种状态下电子发射效率还非常低。
图11为示出成形电压波形的示例的示图。电压波形，最好是脉冲波形。其中图11(a)示出的是脉冲波峰值为固定电压的脉冲连续施加的方法的示图，而图11(b)示出的是在脉冲波峰值的电压逐渐增加的同时施加脉冲的方法的示图。
首先，利用图11(a)对脉冲波峰值为固定电压的脉冲连续施加的方法进行说明。图11(a)的T1及T2是电压波形的脉冲宽度和脉冲间隔。通常，设定T1为1μsec～10msec，T2为10μsec～100msec的范围。三角波的波峰值(通电成形时的峰值电压)，可根据电子发射元件的形态适当选择。在这样的条件的基础上，例如，从数秒到数十分之间施加电压。脉冲波形不限于三角波，可以采用矩形波等所需要的波形。
下面，利用图11(b)对在脉冲波峰值的电压逐渐增加的同时施加脉冲的方法进行说明。图11(b)的T1及T2，可以与图11(a)所示的相同。三角波的波峰值(通电成形时的峰值电压)，例如，可以以每次大约0.1V的步长逐次增加。
在通电成形结束时，测定在脉冲电压施加中的元件中流过的电流求出电阻值，例如，在显示电阻超过1MΩ时，就可以使通电成形结束。
如前所述，在经过这种成形处理之后的状态中，电子发射效率是非常低的。所以，为了提高电子发射效率，最好是对上述元件进行称为激活的处理。
(激活工序)
此激活处理，可根据有机化合物存在的适当的真空度，将脉冲电压反复施加于元件电极42、43之间而进行。将包含碳原子的气体导入，将由此而来的碳或碳化合物堆积在上述间隙(龟裂)附近形成碳膜。
下面举出一例对本工序予以说明。例如，采用卞基氰作为碳源，通过缓泄阀导入真空空间内，维持1.3×10-4Pa左右的压强。导入的卞基氰的压力，会受到真空装置的形状及真空装置中所使用的构件等的若干影响，最好是维持在1×10-5Pa～1×10-2Pa左右。
图12示出激活工序中使用的电压施加的一个优选示例。施加的最大电压值最适合选择在10～20V范围内。
在图12(a)中，T1是电压波形的正负的脉冲宽度，T2是脉冲间隔，电压值设定为正负绝对值相等。另外，在图12(b)中，T1及T1′为电压波形的正负脉冲宽度，T2是脉冲间隔，T1＞T1′，并且电压值设定为正负绝对值相等。
此时，在发射电流Ie达到饱和时停止通电，关闭缓泄阀，激活处理结束。
利用上述工序可以制作将多个表面传导型电子发射元件以矩阵配线连接的电子源基板。
下面利用图13对利用上述的简单矩阵配置的电子源基板的本发明的图像形成装置的一例予以说明。
在图13中，41是上述的电子源基板，82是在基板83的内面形成的荧光膜84和金属敷层85等形成的面板，86是支持框。电子源基板41、支持框86及面板82以玻璃料接合，在400～500℃下焙烧10分钟以上，封接而构成***器90。
另外，在面板82和电子源基板41之间。通过设置称为间隔器的未图示的支持体可以构成即使是在大面积显示屏的场合也可以耐受大气压力的具有充分的强度的***器90。
图14为设置在面板82上的荧光膜84的说明图。荧光膜84，在单色的场合，只由荧光体构成，在彩色荧光膜的场合，通过荧光体的排列由称为黑条或黑矩阵等的黑色导电体91和荧光体92构成。设置黑条或黑矩阵的目的是在彩色显示的场合通过将必需的三原色荧光体的各荧光体92之间的分涂部变为黑色可使混色变为不显眼并且可使荧光膜84的外光反射产生的对比度降低得到抑制。
另外，在荧光膜84的内面一侧设置有通常的金属敷层85。金属敷层的目的在于通过将对荧光体的发光之中射向内面一侧的光线镜面反射到面板82一侧而提高亮度，作为用来施加电子束加速电压的阳极工作等。金属敷层，在荧光膜制作后，进行荧光膜的内面一侧表面的平滑处理(通常称其为filming)，之后可以利用真空蒸着法堆积Al来制作。
在进行前述封接时，在彩色场合，由于各色荧光体与电子发射元件必须对应不可，所以必须利用上下基板固定定位法使其位置对准不可。
除了要求封接时的真空度大约为10-5Pa的真空度之外，为了维持***器90封闭后的真空度，也有进行吸气剂处理的场合。这是一种在***器90封闭之前或之后利用电阻加热或高频加热等加热法，加热配置于***器内规定位置(未图示)的吸气剂形成蒸发膜的处理。吸气剂的主要成分为通常的Ba等，通过该蒸发膜的吸收作用维持真空度。
(实施例)
下面对本发明的实施例予以说明，但本发明并不受限于这些实施例。
[实施例及比较例]
制作矩阵配线基板，按照以下的方式制作电子源基板。
(元件电极的形成)
在经过很好清洗的玻璃基板41上，首先利用溅射法用钛Ti(厚度5nm)制作底子层，在其上使铂Pt(厚度40nm)成膜后，涂敷光致抗蚀剂，通过曝光、显影、刻蚀一系列的光刻法进行图形化而形成元件电极42、43(参考图4)。另外，在本实施例中，元件电极的间隔L我10μm，对向长度W为100μm。
(Y方向配线的形成)
之后，利用感光性导电浆料，形成共同连接于一个元件电极43的Y方向配线44(图5)。下面利用图9对此Y方向配线44的形成方法予以详细说明。
首先，在图9(a)所示的成膜工序中，利用感光性导电浆料在基板41上形成层51。感光性导电浆料，作为导电性材料是以银为主要成分，除了含有大约6～8成的银粒子之外，作为感光性材料还包含有2～4成的具有多键的丙烯系的单体成分、玻璃料及溶剂成分。利用丝网印刷法使具有这种导电性材料的感光性导电浆料在基板41上成膜。
可以根据所要求的最终膜厚使用粗糙度为#150～400的版，在本实施例中，由于层51在干燥后的膜厚约为12μm，采用#200粗糙度的版成膜。
之后，在大约80～150℃的温度下对感光性导电浆料进行干燥。层51在干燥后的膜厚约为13μm。
之后，在图9(b)所示的曝光工序中，配置具有所要求的配线图形的开口部的掩模52，对感光性导电浆料干燥的层51进行曝光。另外，Y方向配线的图形为40μm线/160μm间隔，3840根。
显影工序，是在弱碱性溶液中显影之后，利用纯水洗涤停止显影，通过吹风实施干燥而形成如图9(c)所示的Y方向配线44。
此外，还实施图9(d)所示的焙烧工序。此时的焙烧温度大约为500°左右。焙烧后的Y方向配线44的膜厚大约为7μm。
此时，Y方向配线44的剖面的膜厚的最低部分是中央部分的大约7μm(图9(d)中的A)，而最高部分是端部的大约12～14μm(图9(d)中的B)。
并且，形成Y方向配线44的最大宽度大约为42μm，与基板紧贴的部分的宽度大约为16μm，在配线的一侧显示出13μm的悬臂状态的Y方向配线44(参照图9(d))。
(层间绝缘层的形成)
之后，利用感光性绝缘浆料形成层间绝缘层45(图6)。另外，49是接触孔。感光性绝缘浆料，以作为绝缘性材料的SiO2、氧化铅为主要成分，除了含有大约6成的玻璃粒子之外，作为感光性材料还包含有2～4成的具有多键的丙烯系的单体成分、聚合开始材料及溶剂成分。
首先，将感光性绝缘浆料与形成Y方向配线一样地利用丝网印刷法在基板41上形成薄膜。此时，采用#200的版，干燥后的膜厚约为21μm。
此层间绝缘层的形成工序的第一次曝光、显影、第二次曝光的各个工序中，Y方向配线和绝缘图形的位置关系的示意图示于图2。在图2中，11是曝光掩模、12是感光性绝缘浆料层、12a是第一次曝光产生的的感光性绝缘浆料的硬化区域、12b是第一次曝光的感光性绝缘浆料的未硬化区域。
第一次曝光是利用具有如图2所示的所要求的绝缘图形的掩模11从基板的上方进行曝光。
显影工序，是在弱碱性溶液中显影之后，利用纯水洗涤停止显影，通过吹风实施干燥而可以形成具有所要求的图形的感光性绝缘图形。
此外，还从基板的里面不使用掩模对整个基板实施第二次曝光。光量给予的能量是在考虑到在基板中的吸收后还足够使感光性绝缘材料进行反应。
在从基板上方进行第一次曝光中达到Y方向配线44的悬臂部分的光线不够充分，感光性树脂的效果不充分，通过在显影工序之后的第二次曝光，可以使悬臂部分的树脂也发生硬化。
之后，经过在大约500℃下焙烧。利用同样的步骤叠置3层层间绝缘层。但是，在第二层以后不从里面进行第二次曝光工序。
(X方向配线的形成)
之后，利用感光性导电浆料，形成共同连接另一个元件电极43的X方向配线46(图7)。X方向配线46，是将通常的导电性浆料利用丝网印刷法进行涂敷并直接形成768根的图形进行焙烧。
按照上述方式，就可制作出总共3片具有(x，y)矩阵配线的基板。
另外，除了在上述的层间绝缘层的形成工序中不从基板里面进行第二次曝光之外，以与上述同样的方式制作总共3片比较用的XY矩阵配线基板。
之后，查一下上述6片XY矩阵配线基板的上下短路的个数，对该矩阵基板的层间绝缘层的可靠性做出评价。
使用将探针加在XY方向配线的所有的配线观察导通的矩阵检测器，对各个基板的上下短路个数进行了计测，在本发明的从里面进行第二次曝光制作的矩阵配线基板中，短路分别为12个、30个和9个，平均为17个。另一方面，在不从里面进行第二次曝光制作的比较用的矩阵配线基板中，短路分别为97个、52个和271个，平均为140个。此外，由于总的XY配线的交点大约为295万个，两者的几率都低于0.01％。
另外，还对基板的上下短路的位置进行了详细的观察，了解到的情况是在两种制作法中其多数是X方向配线的浆料陷入在XY方向配线的交叉部分的层间绝缘层上出现的大约30μm的针孔所致。
就是说，在层间绝缘层形成时，通过从里面进行曝光，针孔的发生几率变为大约1/8。
下面具体介绍利用由本发明的方法制作的上述矩阵配线基板，制作后续的电子源基板的方法。
(元件膜的形成)
在对先前制作的矩阵配线基板进行很好的清洗之后，利用含有抗水剂的溶液对表面进行处理，使表面成为疏水性。其目的是为了使得在其后涂敷的元件膜形成用的水溶液在元件电极上配置为保持适度的扩展。具体说，是将二甲基二乙氧基硅烷10重量％的乙醇溶液以溅射法散布到基板上，在120℃下通温风干燥。
之后，在元件电极42、43之间以喷墨涂敷法形成元件膜47。本工序利用图10的示意图进行说明。另外，为了补偿基板上的各个元件电极的平面偏差，在基板上的数个地点观察图形配置偏离，观测点之间的点偏离量经过直线近似进行位置补全，利用涂敷元件膜形成材料，在全部像素的位置不存在偏离的情况下对相对应的位置确实地进行涂敷。
在本实施例中，是以获得钯膜作为元件膜47为目的，首先在水85：异丙醇(IPA)15组成的水溶液中溶解0.15重量％的钯-脯氨酸络合物，得到含有有机钯的溶液。此外还添加若干添加剂。将此溶液的液滴，利用采用压电元件作为液滴赋予装置71的喷墨喷射装置，在把液滴点径调整到60μm时喷射到元件电极间(图10(a))。
之后，将此基板在空气中在350℃加热焙烧处理约10分钟而形成由氧化钯组成的元件膜47′(图10(b))。液滴点的直径大约为60μm，可得到厚度最大为10nm的薄膜。
(成形工序)
下面，在称为成形工序的本工序中，对上述元件膜47′进行通电处理，使其内部发生龟裂而形成电子发射单元。
具体的方法是留下上述基板周围的引出电极而将整个基板以盖罩状的盖子覆盖以便在和基板之间在内部作成真空空间，从外部电源由电极端子部向XY配线间施加电压，通过在元件电极间通电，使元件膜47′局部破坏、变形或变质，从而形成电性上高阻抗状态的电子发射单元48。
此时，如在包含若干氢气的真空氛围中通电加热，由于氢气促进还原作用，使氧化钯PdO构成的元件膜47′变成由钯Pd构成的元件膜47。
由于在这种变化时膜的还原收缩，在一部分中产生龟裂(间隙)，此龟裂的发生位置及其形状对原来的薄膜的均匀性有很大的影响。为了抑制多数的元件的特性偏差，上述龟裂最好是在元件膜47的中央部分发生，并且成为直线状。
另外，在规定的电压下从由此成形而形成的间隙附近发生电子发射，但在这种状态下电子发射效率还非常低。
另外，所得到的元件膜47的电阻值Rs为102至107Ω。
在本实施例中，在成形处理中采用如图11(b)所示的脉冲波形，T1为0.1msec，T2为50msec。施加的电压从0.1V开始每5秒以大约0.1V的步长逐次增加。在通电成形处理结束时，测定在脉冲电压施加中的元件中流过的电流求出电阻值，与成形处理前的电阻相比较，在显示电阻增加1000倍时，就可以使通电成形结束。
(激活工序)
与上述成形处理同样地以盖罩状的盖子覆盖以便在和基板之间在内部作成真空空间，从外部通过XY配线在元件电极间反复施加电压。于是，将包含碳原子的气体导入，将由此而来的碳或碳化合物堆积在上述间隙(龟裂)附近形成碳膜。
在本实施例中采用卞基氰作为碳源，通过缓泄阀导入真空空间内，维持大约1.3×10-4Pa的压强。
图12示出激活工序中使用的电压施加的一个优选示例。施加的最大电压值最适合选择在10～20V范围内。
在图12(a)中，T1是电压波形的正负的脉冲宽度，T2是脉冲间隔，电压值的正负绝对值设定为相等。另外，在图12(b)中，T1及T1′为电压波形的正负脉冲宽度，T2是脉冲间隔，T1＞T1′，并且设定的电压值正负的绝对值相等。
假设此时给予元件电极3的电压为正，元件电流If，从元件电极3流向元件电极2的方向为正。在大约20分钟后，在发射电流Ie达到接近饱和时停止通电，关闭缓泄阀，激活处理结束。
利用上述工序可以制作将多个表面传导型电子发射元件以矩阵配线连接的电子源基板。
(电子源基板的特性评价)
对利用上述的元件结构和制造方法制作的电子源基板的电子发射特性进行了测定。其结果，在元件电极间施加的电压为12V时测定的发射电流Ie平均为0.6μA，得到的电子发射效率平均为0.15％。并且，元件间的均匀性也好，各元件间的Ie的偏差很好，为5％。
之后，利用如上制造的单纯矩阵配置的电子源基板制造了图13所示的图像显示装置(显示屏)。另外，为了表现图13的内部，在切去一部分后进行表示。
在本实施例中，电子源基板41、支持框86及面板82以玻璃料接合，在480℃下焙烧30分钟，封接而获得***器90。
另外，这一系列工序全部是在真空室内进行，同时可以使***器90内部从最初开始就是真空，并且工序也得到简化。
这样一来就制造出图13所示的显示屏，制造出连接扫描电路、控制电路、调制电路、直流电压源等的驱动电路的屏状图像显示装置。
在利用以上方法制造的图像显示装置中，经X方向端子和Y方向端子，通过对各电子发射元件施加电压而使电子发射，经高压端子Hv，对作为阳极的金属敷层85施加高压，使发生的电子加速，通过与荧光膜84的冲击而显示图像。
本实施例的图像显示装置的XY方向配线的电可靠性高，因此图像的品质也很好。
如上所述，根据本发明，可提供一种可靠性高的可以获得绝缘性能或导电性能的构件图形的制造方法。
另外，本发明可提供一种可以抑制针孔发生的构件图形的制造方法。
另外，本发明可提供一种可以在成对导电性构件间获得良好的接触性能的构件图形的制造方法。
另外，本发明可提供一种可以抑制层间绝缘层的针孔的发生，在上下配线间短路缺陷少可靠性高的配线结构体及采用此结构体的电子源、图像显示装置的制造方法。

Claims (5)

1.一种构件图形的制造方法，该构件图形在基板上具备图形化构件，其特征在于包括：
使施加到基板上的负型感光性材料的所要求区域从基板的上方进行曝光的第一曝光工序；
在上述第一曝光工序之后进行显影而形成上述构件的前体图形的显影工序；
使上述构件的前体图形从基板的里面进行曝光的第二曝光工序；以及
在上述第二曝光工序之后对上述前体图形进行焙烧的工序，
其中，施加上述负型感光性材料，使其在预先配置于上述基板上的构件和上述基板上方延伸，
其中，上述第一曝光工序包括使上述基板上和上述构件上的上述所要求区域曝光，从而形成覆盖预先配置于上述基板上的上述构件的上述前体图形，并且，
其中，预先配置于上述基板上的构件是具有比上述基板更大的光反射率的构件。
2.如权利要求1所述的构件图形的制造方法，其特征在于：预先配置于上述基板上的构件是通过伴随有对感光性材料进行曝光、显影和焙烧的方法形成的构件。
3.如权利要求1所述的构件图形的制造方法，其特征在于：预先配置于上述基板上的构件的剖面形状具有悬臂部分。
4.一种配线结构体的制造方法，该配线结构体在基板上具备第一配线、以及和上述第一配线交叉并在该第一配线上夹着绝缘体配置的第二配线，其特征在于，上述绝缘体的形成工序包括：
使施加到上述基板上的负型感光绝缘材料的所要求区域从基板的上方进行曝光的第一曝光工序，其中，上述负型感光绝缘材料在配置于上述基板上的上述第一配线和上述基板上方延伸；
在上述第一曝光工序之后进行显影而形成上述绝缘体的前体图形的显影工序；
使上述绝缘体的前体图形从基板的里面进行曝光的第二曝光工序；以及
在上述第二曝光工序之后对上述前体图形进行焙烧的工序。
5.一种图像显示装置的制造方法，该图像显示装置具备配线结构体、与该配线结构体连接的电子发射元件、以及利用从上述电子发射元件发射的电子的照射来显示图像的图像显示构件，其中，
上述配线结构体按照权利要求4所述的方法制造。
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