(57)【要約】    【課題】  塗布膜に形成すべきスリットの位置を精緻に制御することが可能なスリット形成技術を提供する。    【解決手段】  基板２１０の所望位置に所望形状の第１絶縁膜２２０を形成する。そして、第１絶縁膜２２０の端部ｅを覆うように、素子電極形成用の導電膜２３０を形成する（図３（ａ）参照）。さらに、第１絶縁膜２２０、導電膜２３０が形成された基板２１０の全面に、ポリシラザンなどの液体材料（絶縁性材料）を塗布し、上記と同様のベーク・アニール処理を施すことにより、第２絶縁膜２４０を形成する。ここで、第１絶縁膜２２０の端部ｅを覆う導電膜２３０第２絶縁膜２４０の膜厚Ｄ２は、他の部分の膜厚Ｄ３に較べて薄い。かかる膜厚差（Ｄ３−Ｄ２）によって生じる膜の収縮度合いの違いにより、第１絶縁膜２２０の端部ｅの直上に位置する第２絶縁膜２４０にスリットＳＴ１が形成される（図３（ｂ）参照）。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部を有する段差パターンを基板上に形成する工程と、
少なくとも前記段差パターンの端部を覆うように、塗布膜形成用の液体材料を前記基板上に塗布する工程と、
塗布した液体材料を乾燥させることによって塗布膜を形成するとともに、当該塗布膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成する工程と
を含むことを特徴とする塗布膜に対するスリット形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスリット形成方法において、
前記段差パターンは絶縁性材料によって形成され、前記液体材料は導電性膜形成用の液体材料であることを特徴とする塗布膜に対するスリット形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載のスリット形成方法において、
前記段差パターンは導電性材料によって形成され、前記液体材料は絶縁性膜形成用の液体材料であることを特徴とする塗布膜に対するスリット形成方法。
【請求項４】
基板上に対向する一対の素子電極を形成する工程と、
前記基板上の前記素子電極間に挟まれた領域に端部を有する段差パターンを形成する工程と、
少なくとも前記段差パターンの端部を覆うとともに、前記各素子電極の一部をそれぞれ覆うように、導電膜形成用の液体材料を塗布する工程と、
塗布した液体材料を乾燥させることによって導電膜を形成するとともに、当該導電膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成する工程と
を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
基板上に端部を有する段差パターンを形成する工程と、
少なくとも前記段差パターンの端部を覆うように導電膜形成用の液体材料を塗布する工程と、
塗布した液体材料を乾燥させることによって導電膜を形成するとともに、当該導電膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成し、一対の素子電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の製造方法によって製造された電子放出素子を有することを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリット形成方法、電子放出素子の製造方法、及び電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、絶縁性の基板上に対向配置された一対の素子電極と、この素子電極に接続して設けられた導電性薄膜とを備えた電子放出素子が知られている。その例として、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎが「Ｒａｄｉｏ・Ｅｎｇ．・Ｅｌｅｃｔｒｏｎ・Ｐｈｙｓ．、１０、１２９０、（１９６５）」に発表した電子放出素子がある。
【０００３】
このような電子放出素子における導電性薄膜の形成は、通常、真空蒸着法や、エッチング、リフトオフなどの半導体プロセスを主とする方法で行われる。しかしながら、かかる方法は特殊で高価な製造装置を必要とし、パターニングに伴う複数の工程が必要となることから、特に大きな基板に多数の電子放出素子を形成する場合に生産コストが高くなる等の問題がある。
【０００４】
このような背景のもと、半導体プロセスを用いることなく、インクジェット装置を用いて導電性薄膜形成用の金属元素を含む液体材料（以下、導電性材料）を基板に塗布することで、導電性薄膜を形成する方法（以下、インクジェット法）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７は、インクジェット法による電子放出素子の製造プロセスを示す図である。
まず、フォトリソグラフィなど利用して基板２０上に１対の素子電極２１、２２を形成し（図７（ａ）参照）、次いで、インクジェット装置を用いて素子電極２１、２２の間に導電性材料を塗布し、これを加熱焼成することで素子電極２１、２２に接続された導電性薄膜３０を形成する（図７（ｂ）参照）。そして、該導電性薄膜３０にフォーミングと称される通電処理（以下、フォーミング処理）を施し、導電性薄膜にｎｍサイズの亀裂（スリット）４０を発生させるなどして電子放出素子を形成していた（図７（ｃ）参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９２８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、基板２０上に形成される複数の電子放出素子について均一な特性を得るためには、スリット４０の位置（以下、スリット位置）を精緻に制御する必要があるが、フォーミング処理によってスリットを形成する方法ではスリット位置を精緻に制御するのは極めて難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、塗布膜に形成すべきスリットの位置を精緻に制御することが可能なスリット形成技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る塗布膜に対するスリット形成方法は、端部を有する段差パターンを基板上に形成する工程と、少なくとも前記段差パターンの端部を覆うように、塗布膜形成用の液体材料を前記基板上に塗布する工程と、塗布した液体材料を乾燥させることによって塗布膜を形成するとともに、当該塗布膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、段差パターンを形成するといった簡単な方法でスリットの位置を精緻に制御することが可能となる。かかる技術は種々の分野に適用可能であるが、例えば電子放出素子の形成に適用することで、電子放出効率の高い電子放出素子を形成することが可能となる。
【００１１】
ここで、上記スリット形成方法にあっては、前記段差パターンは絶縁性材料によって形成され、前記液体材料は導電性膜形成用の液体材料であっても良く、また、前記段差パターンは導電性材料によって形成され、前記液体材料は絶縁性膜形成用の液体材料であっても良い。
【００１２】
また、本発明に係る電子放出素子の製造方法にあっては、基板上に対向する一対の素子電極を形成する工程と、前記基板上の前記素子電極間に挟まれた領域に端部を有する段差パターンを形成する工程と、少なくとも前記段差パターンの端部を覆うとともに、前記各素子電極の一部をそれぞれ覆うように、導電膜形成用の液体材料を塗布する工程と、塗布した液体材料を乾燥させることによって導電膜を形成するとともに、当該導電膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る別の電子放出素子の製造方法にあっては、基板上に端部を有する段差パターンを形成する工程と、少なくとも前記段差パターンの端部を覆うように導電膜形成用の液体材料を塗布する工程と、塗布した液体材料を乾燥させることによって導電膜を形成するとともに、当該導電膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成し、一対の素子電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
これらの製造方法によって製造された電子放出素子を電子デバイスに適用しても良い。ここで、電子デバイスとは、本発明に係る電子放出素子を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定は無いが、例えば画像形成装置、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態を説明する前に、本発明の基本原理について説明する。
【００１６】
Ａ．基本原理
図１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を構成するゲート電極と層間絶縁膜の関係を示す図であり、図２は、図１に示すゲート電極近傍の部分拡大図である。
層間絶縁膜１１０は、導電性材料によって形成されたゲート電極（段差パターン）１２０を含む基板全面を覆う絶縁膜であり、ポリシラザンを含む液体材料（絶縁性膜形成用の液体材料）を塗布し、乾燥等することによって形成する。
【００１７】
図１に示すように、塗布法によって層間絶縁膜１１０を形成すると、ゲート電極（段差パターン）１２０の端部を覆う部分と他の部分との間で段差１３０が形成される。この段差部分について断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）やＡＦＭ（Atomic Force Microscope）などの方法によって調査すると、当該段差部分にスリットＳＴが形成されることが判明した（図２参照）。さらに調査を進めたところ、このスリットＳＴの幅や深さは段差の高さや形状及び層間絶縁膜１１０の形成条件（材料や乾燥条件など）に起因し、また、他の部分の膜厚ｄ１とゲート電極１２０を覆う部分の膜厚ｄ０の膜厚差（ｄ１−ｄ０）は、ゲート電極１２０のパターンサイズに起因することが判明した。
【００１８】
なお、スリットＳＴが形成されるメカニズムについては未だ明らかではないが、ゲート電極１２０を覆う部分の膜厚ｄ０と他の部分の膜厚ｄ１の膜厚差（ｄ１−ｄ０）によって生じる膜の収縮度合いの違いがスリットＳＴの形成に起因したものと推測される。かかる現象を利用した実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
Ｂ．第１実施形態
図３は、表面伝導型電子放出素子の製造プロセスを示す工程図であり、図４は、表面伝導型電子放出素子の平面図である。
まず、基板２１０の所望位置にポリシラザンなどの液体材料（絶縁性材料）を塗布し、ベーク・アニール処理（１００℃で５分程度、さらに３５０℃で６０分程度）等を施すことにより、所望形状の第１絶縁膜（段差パターン）２２０を形成する。そして、第１絶縁膜２２０の端部ｅを覆うように、素子電極形成用の導電膜２３０を形成する（図３（ａ）参照）。なお、第１絶縁膜２２０や導電膜２３０は、物理的気相法（ＰＶＤ）や化学的気相法（ＣＶＤ）などを利用して形成しても良い。
【００２０】
さらに、第１絶縁膜２２０、導電膜２３０が形成された基板２１０の全面に、ポリシラザンなどの液体材料（絶縁性材料）を塗布し、上記と同様のベーク・アニール処理を施すことにより、第２絶縁膜２４０を形成する。ここで、第１絶縁膜２２０の端部ｅを覆う導電膜２３０第２絶縁膜２４０の膜厚Ｄ２は、他の部分の膜厚Ｄ３に較べて薄い。かかる膜厚差（Ｄ３−Ｄ２）によって生じる膜の収縮度合いの違いにより、第１絶縁膜２２０の端部ｅの直上に位置する第２絶縁膜２４０（段差パターンの端部に対応する位置）にスリットＳＴ１が形成される（図３（ｂ）参照）。
【００２１】
その後、導電膜用のエッチング液を用いてエッチングすることにより、第２絶縁膜２４０に形成したスリットＳＴ１を導電膜２３０に転写する(図３（ｃ）参照）。その後、さらにエッチングなどを施すことにより、導電膜２３０に形成したスリットＳＴ２の幅や深さを微調整し、第２絶縁膜２４０を剥離する。この結果、一対の素子電極２３１、２３２の間に電子放出部２６０が形成された表面伝導型電子放出素子が形成される（図４参照）。
【００２２】
Ｃ．第２実施形態
図５は、導電膜２３０にスリットを形成するプロセスを示す工程図である。
まず、基板２１０の全面に物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）等を用いて導電膜２３０を形成する（図５（ａ）参照）。この導電膜２３０の上の所望の位置に、ポリシラザンなどの液体材料（絶縁性材料）を塗布し、ベーク・アニール処理（１００℃で５分程度、さらに３５０℃で６０分程度）を施し、さらにフォトエッチングを行うことにより、例えば膜厚０．５μｍ程度の第１絶縁膜（段差パターン）２２０を形成する（図５（ｂ）参照）。この第１絶縁膜２２０は、導電膜２３０のスリットの形成予定位置ＳＴ０の略直上に、その端部ｅがくるように形成される。
【００２３】
さらに、第１絶縁膜２２０が形成された基板２１０の全面に、ポリシラザンなどの液体材料（絶縁性材料）を塗布し、上記と同様のベーク・アニール処理を施すことにより、例えば膜厚０．３μｍ程度の第２絶縁膜２４０を形成する（図５（ｃ）参照）。ここで、第１絶縁膜２２０を覆う部分の第２絶縁膜２４０の膜厚Ｄ５は他の部分の膜厚Ｄ６に較べて薄い。かかる膜厚差（Ｄ６−Ｄ５）によって生じる膜の収縮度合いの違いにより、第１絶縁膜２２０の端部ｅの直上に位置する第２絶縁膜２４０にスリットＳＴ１が形成される（図５（ｄ）参照）。
【００２４】
その後、エッチングを施すことで第１絶縁膜２２０にスリットＳＴ２を形成し（図５（ｅ）参照）、さらにエッチングを施すことで導電性膜２３０の形成予定位置ＳＴ０にスリットＳＴを形成する（図５（ｆ）参照）。その後、さらにエッチングを施すことにより、スリットＳＴの幅や深さを微調整する。このように導電性膜２５０の所望位置にスリットＳＴを形成することで、図４に示すような表面伝導型電子放出素子を形成しても良い。なお、以上説明したスリット形成方法を他の形態の表面伝導型電子放出素子に適用することも可能である。
【００２５】
具体的には、まず、基板上に対向する一対の素子電極を形成し、前記基板上の前記素子電極間に挟まれた領域に端部を有する第１絶縁膜（段差パターン）を形成する。そして、少なくとも前記第１絶縁膜を覆うとともに、前記各素子電極の一部をそれぞれ覆うように、導電膜形成用の液体材料を塗布する。さらに、塗布した液体材料を乾燥・焼成等することにより、導電膜を形成するとともに、当該導電膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成することで、表面伝導型電子放出素子を形成しても良い。
【００２６】
Ｄ．第３実施形態
図６は、第３実施形態に係る電子デバイスを例示した図である。
図６（ａ）は、本発明の製造方法によって製造される携帯電話であり、当該携帯電話４３０は、電気光学装置（表示パネル）４００、アンテナ部４３１、音声出力部４３２、音声入力部４３３及び操作部４３４を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する複数の電子放出素子の製造に適用される。図６（ｂ）は、本発明の製造方法によって製造されるビデオカメラであり、当該ビデオカメラ４４０は、電気光学装置（表示パネル）４００、受像部４４１、操作部４４２及び音声入力部４４３を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する複数の電子放出素子の製造に適用される。
【００２７】
図６（ｃ）は、本発明の製造方法によって製造される携帯型パーソナルコンピュータの例であり、当該コンピュータ４５０は、電気光学装置（表示パネル）４００、カメラ部４５１及び操作部４５２を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する複数の電子放出素子の製造に適用される。
【００２８】
図６（ｄ）は、本発明の製造方法によって製造されるヘッドマウントディスプレイの例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ４６０は、電気光学装置（表示パネル）４００、バンド部４６１及び光学系収納部４６２を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する複数の電子放出素子の製造に適用される。図６（ｅ）は、本発明の製造方法によって製造されるリア型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター４７０は、電気光学装置（光変調器）４００、光源４７２、合成光学系４７３、ミラー３７４、３７５を筐体３７１内に備えている。本発明は、例えば光変調器４００を構成する複数の電子放出素子の製造に適用される。図６（ｆ）は本発明の製造方法によって製造されるフロント型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター４８０は、電気光学装置（画像表示源）４００及び光学系４８１を筐体４８２内に備え、画像をスクリーン４８３に表示可能になっている。本発明は、例えば画像表示源４００を構成する複数の電子放出素子の製造に適用される。
【００２９】
上記例に限らず本発明は、あらゆる電子デバイスの製造等に適用可能である。例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＩＣカードなどにも適用することができる。なお、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形、変更実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の基本原理を説明するための図である。
【図２】本発明の基本原理を説明するための図で有る。
【図３】第１実施形態に係る電子放出素子の製造プロセスを示す工程図である。
【図４】同実施形態に係る電子放出素子の平面図である。
【図５】第２実施形態に係る導電性膜のスリット形成プロセスを示す工程図である。
【図６】第３実施形態に係る電子デバイスを例示した図である。
【図７】従来の電子放出素子の製造プロセスを示す工程図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１０・・・層間絶縁膜、１２０・・・ゲート電極、１３０・・・段差、ＳＴ・・・スリット、２１０・・・基板、２２０・・・第１絶縁膜、２３０・・・導電膜、２４０・・・第２絶縁膜、２３１、２３２・・・素子電極、２６０・・・電子放出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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