JP2004206883A - プラズマディスプレイ及びプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】前面板電極が黒に着色され、画面のコントラスト比を向上させることができる高精度な微細電極パターンの２層構造を有するプラズマディスプレイを提供すること。
【解決手段】基板の透明電極上に感光性黒ペースト（１）、更にその上に感光性銀ペースト（２）を塗布後焼成してなる２層構造の電極を有するプラズマディスプレイ。感光性黒ペースト（１）アルカリ可溶性樹脂、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー、光重合開始剤、銀粉、ガラスフリット、有機溶剤、黒色無機顔料を含む感光性黒ペースト。感光性銀ペースト（２）アルカリ可溶性樹脂、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー、光重合開始剤（Ｃ）、銀粉、ガラスフリット及び有機溶剤を含む感光性銀ペースト。
【解決手段】基板の透明電極上に感光性黒ペースト（１）、更にその上に感光性銀ペースト（２）を塗布後焼成してなる２層構造の電極を有するプラズマディスプレイ。感光性黒ペースト（１）アルカリ可溶性樹脂、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー、光重合開始剤、銀粉、ガラスフリット、有機溶剤、黒色無機顔料を含む感光性黒ペースト。感光性銀ペースト（２）アルカリ可溶性樹脂、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー、光重合開始剤（Ｃ）、銀粉、ガラスフリット及び有機溶剤を含む感光性銀ペースト。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ及びプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマディスプレイパネル、液晶表示装置等の画像表示装置、サーマルヘッド等の各種電子部品においては、微細な電極をパターン形成する必要があり、例えばスクリーン印刷、蒸着、スパッタリングやメッキ等の方法で形成した導電性膜をフォトリソグラフィー法によりエッチングしてパターン形成する方法や、導電粒子入りのペーストをスクリーンによる印刷等の方法で作成したパターンを乾燥、焼成することによって電極とすることが行われている。
【０００３】
これらの方法のうちエッチングによってパターン形成する方法では高精度なパターン形成が可能であるが、エッチング工程を有することからコスト高になるといった欠点があった。一方のスクリーン印刷は、画像表示装置の大画面化に対応する基板へのパターン形成方法としては比較的低コストなことから経済的には有利であるが、５０μｍ以下の微細パターンの形成にはスクリーン版の精度の点から限界があった。このような理由から、従来の電極パターン形成法の問題点を解決して高精度な微細電極パターンを形成するための感光性導電ペーストが、プラズマディスプレイパネルの電極形成用として提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特に、プラズマディスプレイパネルについては、電極が前面板、背面板の両方にあり前面板電極は透明電極の補助電極として使用されるため、画面に電極が見えるようになるので画面のコントラスト比を向上させるために、この電極の色を黒にすることが必要となる。画面のコントラスト比を向上させるために、透明電極上に形成された不透明電極を、黒色顔料を混合した第１の金属電極と、顔料を混合しない第１の金属電極より、比抵抗の小さい第２の金属電極との２層構造を有するプラズマディスプレイパネルが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これには、コントラスト比を向上させることについては記載されているが、近年の小型化、高密度化等の要求に伴う高精度な微細電極パターンを形成することについては開示されておらず、小型化、高密度化等に伴う２層構造の高精度な微細電極パターンを有するプラズマディスプレイパネルが求められている。又上記の特許文献１には、１層で前面板用の電極を作成することが記載されているが、黒色無機顔料は絶縁性であり、黒色無機顔料を用いて作成した黒色感光性導電ペーストは導電性に難点があり、又黒色のペーストは光反応性に劣り、１層でパターン形成するにはパターン強度が低い傾向にあり、２層構造に適応できる感光性ペーストが要求されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４８６４５号公報（第２頁〜第１３頁）
【特許文献２】
特開平４−２７２６３４号公報（第２頁〜第４頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前面板電極が黒に着色され、画面のコントラスト比を向上させることができる高精度な微細電極パターンの２層構造を有するプラズマディスプレイ及びプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］ 基板の透明電極上に下記の感光性黒ペースト（１）を塗布後、更にその上に下記の感光性銀ペースト（２）を塗布後焼成してなる２層構造の電極を有することを特徴とするプラズマディスプレイ。
感光性黒ペースト（１）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）１００〜５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部、有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部、黒色無機顔料（Ｇ）５〜３００重量部を含む感光性黒ペースト。
感光性銀ペースト（２）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）４００〜１５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部及び有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部を含む感光性銀ペースト、
［２］ 基板の透明電極上に下記の感光性黒ペースト（１）を塗布し、加熱乾燥し、更にその上に下記の感光性銀ペースト（２）を塗布し、乾燥後、フォトリソグラフィーでパターン形成後焼成することを特徴とするプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法。
感光性黒ペースト（１）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）１００〜５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部、有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部、黒色無機顔料（Ｇ）５〜３００重量部を含む感光性黒ペースト。
感光性銀ペースト（２）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）４００〜１５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部及び有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部を含む感光性銀ペースト、
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂（Ａ）は、通常のアルカリ性現像液により現像できるアルカリ可溶の特性を有しておれば特に限定しない。
その具体例としては、カルボン酸のような酸性基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体が好適であり、酸性基成分としてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等が挙げられ、エチレン性不飽和基成分としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎーブチルアクリレート、ｎーブチルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタリレート等が挙げられる。
【０００９】
本発明に用いられる不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）は、少なくとも１つのエチレン性不飽和二重結合を有する化合物である。光照射によって光重合開始剤から発生したラジカルで反応し、アルカリ現像液への溶解性を低下させてパターンを形成するものである。その具体例としては、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３−プロパンジオールジアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリアクリレート、２，２，４−トリメチルー１，３−ペンタンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び上記のアクリレートをメタクリレートに置き換えたもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、１−ビニルー２−ピロリドン等が挙げられる。これらの不飽和二重結合を有する架橋性モノマーは単独でも併用してもよい。
【００１０】
不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）の配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対し４０〜１５０重量部である。４０重量部未満では架橋性に乏しく、解像度が悪くなり、１５０重量部を越えるとアルカリ可溶性が低下し、解像度が悪くなる。
【００１１】
本発明に用いられる光重合開始剤（Ｃ）は、光の照射により重合を開始させる化合物ならば、特に限定しない。具体例としては、ジメチルベンジルケタール、４−ジメチルアミノ安息香酸、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノアセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジル−メトキシエチルアセタール、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２―アミルアントラキノン、β−クロロアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンザルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシープロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン、ナフタレンスルフォニルクロライド、キノリンスルフォニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクドリン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールスルフィド、トリフェニルフォスフィン、カンファーキノン等が挙げられ、これらのうちでは高感度のパターンが得られる点から、ジメチルベンジルケタール、４−ジメチルアミノ安息香酸、イソプロピルチオキサントンが好ましい。これらは単独でも併用してもよい。
【００１２】
光重合開始剤（Ｃ）の配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対し１５〜６０重量部である。１５重量部未満では解像度が悪くなり、６０重量部を越えると遮光保存時のペーストの保存性に問題がある。
【００１３】
本発明に用いられる銀粉（Ｄ）は、特に限定しないが、光透過性を良好なものとするために球状のものが好ましい。又その粒径についてもパターン性、光透過性を良好なものとするためには０．１〜５μｍの範囲のものが好ましい。
銀粉の配合量は、感光性黒ペーストにおいて、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して１００〜５００重量部である。１００重量部未満では焼成後の導電性に劣り、５００重量部を越えると光透過性が悪くなることによる光反応性の低下が起こる。感光性銀ペーストにおいて、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して４００〜１５００重量部である。４００重量部未満では焼成後の導電性に劣り、１５００重量部を越えると光透過性が悪くなることによる光反応性の低下が起こる。
【００１４】
本発明に用いられるガラスフリット（Ｅ）は、基板界面での接着力向上効果の他、焼結助剤としても作用し焼成後に銀を焼結させるものである。本発明に用いるガラスフリットは、低融点での融着を行うために、酸化鉛を５０％以上含むものが望ましく、又ガラスフリットの粒径は、光透過性を良好なものとするために０．１〜５μｍの範囲のものが好ましい。ガラスフリットの配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対し１〜６０重量部である。１重量部未満では焼結できないため導電性が低く、６０重量部を越えると遮光保存時でのペーストの粘度上昇が大きい。
【００１５】
本発明に用いられる有機溶剤（Ｆ）は、ペーストを所望の粘度にしてスクリーン印刷等での作業性を向上させるために用いられるが、具体例としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系溶剤、メトキシアルコール、エトキシアルコール等のセロソルブ系溶剤、メトキシエトキシエタノール、ジエトキシエタノール、ブトキシエトキシエタノール等のカルビトール系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、乳酸エチル等のエステル系溶剤、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブアセテート系溶剤、メトキシエトキシエチルアセテート、ジエトキシエチルアセテート等のカルビトールアセテート系溶剤、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の非プロトン性アミド系溶剤、γ―ブチロラクトン等のラクトン系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン等の脂肪族炭化水素系溶剤等の有機溶剤が挙げられる。
有機溶剤の配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して５０〜２５０重量部である。５０重量部未満であるとペーストの粘度が高すぎるため膜厚が厚くなり、２５０重量部を越えると粘度が低くなり過ぎ、膜厚が薄くなる。
【００１６】
本発明に用いる黒色無機顔料（Ｇ）は、プラズマディスプレイの前面板用電極を黒色に着色し、プラズマディスプレイの画面のコントラスト比を向上させる。電極を黒くするための着色剤としては、有機・無機顔料、染料、カーボンブラック等があるが、電極を作成する際に４００〜６００℃の高温処理を行い有機分を全て焼成させるため、有機顔料は不適である。黒色無機顔料としては、黒色に着色できるものならば特に限定しない。具体例としては酸化マンガン、酸化クロム、酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、酸化ルテニウム等の金属酸化物等が挙げられる。これらは単独でも併用してもよい。
黒色無機顔料（Ｇ）の配合量は、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して５〜３００重量部である。５重量部未満だと十分な黒色化ができず、３００重量部を越えると導電性が極端に低下する。本発明での感光性黒ペースト、感光性銀ペーストには、上記成分に添加剤として、増感剤、分散剤、消泡剤、増粘剤、沈殿防止剤等を必要に応じて加えることが可能である。
【００１７】
本発明の感光性黒ペースト、感光性銀ペーストは、構成成分のうち銀粉、ガラスフリットと黒色無機顔料を除いたものを、予めイエロールーム等の紫外線を遮断した部屋で秤量、配合した後、三本ロールや攪拌機にて均一なワニスを作成する。このワニスに銀粉、ガラスフリット、黒色無機顔料を配合しワニスと同じような条件で三本ロールや攪拌機にて混合してペーストとする。
【００１８】
本発明の感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを用いてプラズマディスプレイの前面板２層構造の電極パターンを形成する場合は、例えば透明電極上に、通常スクリーン印刷等の方法で感光性黒ペーストを５〜３０μｍの厚みで塗布する。次いで透明電極上の塗布膜を５０〜１２０℃で５〜３０分程度加熱乾燥した後、その上部に感光性銀ペーストをスクリーン印刷にて一面に一様に印刷し、乾燥し、フォトリソグラフィー法により所望のマスクを介して紫外線照射し、露光部分を光硬化させる。このときに用いられる光源は紫外線、電子線、Ｘ線等があるが、中でも紫外線が好ましい。通常高圧水銀灯が用いられる。通常の露光量は、生産性等を考慮して５０〜１０００（ｍＪ／ｃｍ２）程度が好ましい。
【００１９】
次に未露光部分をアルカリ現像液で溶解除去してパターン形成する。現像には浸漬法やスプレー法があるが、微細パターン形成には後者が用いられる。現像液には、通常アルカリ水溶液が用いられるが、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム等の金属アルカリ水溶液やテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等の有機アルカリ水溶液を用いることもできる。通常のアルカリ水溶液の濃度は、０．１〜２重量％程度がよく用いられる。次に得られたパターンを空気中にて焼成して感光性有機成分であるアルカリ可溶性樹脂、架橋性モノマー、光重合開始剤を完全に酸化蒸発させる。温度条件としては４００〜６００℃で１５〜１２０分間程度焼成し透明電極上に銀成分を融着焼き付けする。
【００２０】
本発明の感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを用いて電極パターンを形成した場合、焼成後の導電膜の厚み５〜１５μｍで最小線幅３０μｍ程度の微細パターンを形成することができる。又それらを用いて信頼性が高く、高画像の画像表示装置を作製することができる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明を実施例で具体的に説明する。
上記の（Ａ）〜（Ｃ）と（Ｆ）成分を用いてワニスを作成した。このワニス成分に、（Ｄ）銀粉、（Ｅ）ガラスフリットと（Ｇ）黒色無機顔料を上記の量だけ配合して感光性黒ペーストを作成した。
【００２２】
上記の（Ａ）〜（Ｃ）と（Ｆ）成分を用いてワニスを作成した。このワニス成分に、（Ｄ）銀粉と（Ｅ）ガラスフリットを上記の量だけ配合して感光性銀ペーストを作成した。得られたペーストの種々の特性を評価した。評価結果を表１に示す。
【００２３】
＜塗布、印刷＞
感光性黒ペーストを３２５メッシュのスクリーンを用いてガラス板上（５００ｍｍ角、３ｍｍ厚）に４００ｍｍ角に塗布し、８０℃で１０分乾燥することによって厚さ１０μｍの印刷膜を得た。次に、この上に感光性銀ペーストを同様のスクリーンを用いて印刷、１２０℃で１０分乾燥し、合計厚さ２０μｍの印刷膜を得た。
【００２４】
＜露光、現像＞
上記で作成した塗布膜に１０〜１００μｍのテストパターンを有するマスクを用いて５０〜４００（ｍＪ／ｃｍ２）まで５０（ｍＪ／ｃｍ２）きざみの紫外線を照射した。その後０．５重量％の炭酸ナトリウム水溶液でスプレー現像して未露光部を除去水洗した。
【００２５】
＜焼成＞
ガラス板上に印刷した塗布膜を大気中５００℃で６０分間焼成を行い、電極パターンを作成した。
＜評価＞
焼成塗布膜の膜厚、解像度、体積抵抗率、ペーストの保存安定性、黒色度を測定評価した。
焼成塗布膜の膜厚（以下、感光性黒ペーストによる膜厚を黒層膜厚、感光性銀ペーストによる膜厚を銀層膜厚という）は表面粗さ計にて測定した。膜厚については、感光性黒ペースト、感光性銀ペーストをそれぞれ単独でガラス板に印刷し、８０℃で１０分乾燥後の厚みが黒層、銀層がいずれも１０μｍとなるように作成し、大気中５００℃で６０分間焼成した後のものを測定した。
解像度は金属顕微鏡にて観察した。
導電性は、黒−銀２層電極の体積抵抗率を測定した。
ペーストの保存安定性は、２３℃で遮光した状態で放置し、感光性黒ペーストと感光性銀ペーストの粘度が初期粘度に対して５０％上昇するまでの日数で評価した。
感光性黒ペーストの焼成後黒色度は、感光性黒ペーストをガラス板上に塗布し紫外線を照射した後大気中５００℃で６０分間焼成し、得られた焼成塗布膜を、色差計でＸＹＺ表色系のうちのＹ値を測定した値で表した。
【００２６】
＜実施例２〜５、比較例１〜２２＞
表１〜表４の組成に従い実施例１と同様の方法、操作で感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを作成し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１〜表４に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
【発明の効果】
本発明に従うと、感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを基板上に塗布した後、フォトリソグラフィーで２層構造を有する電極パターンを形成することにより、焼成後の導電膜の厚さ５〜１５μｍで最小線幅３０μｍ程度の低抵抗で導電性に優れた高精度な微細電極パターンを得ることができる。又黒色度はＹ値が１０以下であり、コントラスト比を向上できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ及びプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマディスプレイパネル、液晶表示装置等の画像表示装置、サーマルヘッド等の各種電子部品においては、微細な電極をパターン形成する必要があり、例えばスクリーン印刷、蒸着、スパッタリングやメッキ等の方法で形成した導電性膜をフォトリソグラフィー法によりエッチングしてパターン形成する方法や、導電粒子入りのペーストをスクリーンによる印刷等の方法で作成したパターンを乾燥、焼成することによって電極とすることが行われている。
【０００３】
これらの方法のうちエッチングによってパターン形成する方法では高精度なパターン形成が可能であるが、エッチング工程を有することからコスト高になるといった欠点があった。一方のスクリーン印刷は、画像表示装置の大画面化に対応する基板へのパターン形成方法としては比較的低コストなことから経済的には有利であるが、５０μｍ以下の微細パターンの形成にはスクリーン版の精度の点から限界があった。このような理由から、従来の電極パターン形成法の問題点を解決して高精度な微細電極パターンを形成するための感光性導電ペーストが、プラズマディスプレイパネルの電極形成用として提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特に、プラズマディスプレイパネルについては、電極が前面板、背面板の両方にあり前面板電極は透明電極の補助電極として使用されるため、画面に電極が見えるようになるので画面のコントラスト比を向上させるために、この電極の色を黒にすることが必要となる。画面のコントラスト比を向上させるために、透明電極上に形成された不透明電極を、黒色顔料を混合した第１の金属電極と、顔料を混合しない第１の金属電極より、比抵抗の小さい第２の金属電極との２層構造を有するプラズマディスプレイパネルが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これには、コントラスト比を向上させることについては記載されているが、近年の小型化、高密度化等の要求に伴う高精度な微細電極パターンを形成することについては開示されておらず、小型化、高密度化等に伴う２層構造の高精度な微細電極パターンを有するプラズマディスプレイパネルが求められている。又上記の特許文献１には、１層で前面板用の電極を作成することが記載されているが、黒色無機顔料は絶縁性であり、黒色無機顔料を用いて作成した黒色感光性導電ペーストは導電性に難点があり、又黒色のペーストは光反応性に劣り、１層でパターン形成するにはパターン強度が低い傾向にあり、２層構造に適応できる感光性ペーストが要求されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４８６４５号公報（第２頁〜第１３頁）
【特許文献２】
特開平４−２７２６３４号公報（第２頁〜第４頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前面板電極が黒に着色され、画面のコントラスト比を向上させることができる高精度な微細電極パターンの２層構造を有するプラズマディスプレイ及びプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］ 基板の透明電極上に下記の感光性黒ペースト（１）を塗布後、更にその上に下記の感光性銀ペースト（２）を塗布後焼成してなる２層構造の電極を有することを特徴とするプラズマディスプレイ。
感光性黒ペースト（１）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）１００〜５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部、有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部、黒色無機顔料（Ｇ）５〜３００重量部を含む感光性黒ペースト。
感光性銀ペースト（２）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）４００〜１５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部及び有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部を含む感光性銀ペースト、
［２］ 基板の透明電極上に下記の感光性黒ペースト（１）を塗布し、加熱乾燥し、更にその上に下記の感光性銀ペースト（２）を塗布し、乾燥後、フォトリソグラフィーでパターン形成後焼成することを特徴とするプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法。
感光性黒ペースト（１）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）１００〜５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部、有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部、黒色無機顔料（Ｇ）５〜３００重量部を含む感光性黒ペースト。
感光性銀ペースト（２）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）４００〜１５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部及び有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部を含む感光性銀ペースト、
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂（Ａ）は、通常のアルカリ性現像液により現像できるアルカリ可溶の特性を有しておれば特に限定しない。
その具体例としては、カルボン酸のような酸性基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体が好適であり、酸性基成分としてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等が挙げられ、エチレン性不飽和基成分としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎーブチルアクリレート、ｎーブチルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタリレート等が挙げられる。
【０００９】
本発明に用いられる不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）は、少なくとも１つのエチレン性不飽和二重結合を有する化合物である。光照射によって光重合開始剤から発生したラジカルで反応し、アルカリ現像液への溶解性を低下させてパターンを形成するものである。その具体例としては、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３−プロパンジオールジアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリアクリレート、２，２，４−トリメチルー１，３−ペンタンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び上記のアクリレートをメタクリレートに置き換えたもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、１−ビニルー２−ピロリドン等が挙げられる。これらの不飽和二重結合を有する架橋性モノマーは単独でも併用してもよい。
【００１０】
不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）の配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対し４０〜１５０重量部である。４０重量部未満では架橋性に乏しく、解像度が悪くなり、１５０重量部を越えるとアルカリ可溶性が低下し、解像度が悪くなる。
【００１１】
本発明に用いられる光重合開始剤（Ｃ）は、光の照射により重合を開始させる化合物ならば、特に限定しない。具体例としては、ジメチルベンジルケタール、４−ジメチルアミノ安息香酸、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノアセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジル−メトキシエチルアセタール、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２―アミルアントラキノン、β−クロロアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンザルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシープロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン、ナフタレンスルフォニルクロライド、キノリンスルフォニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクドリン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールスルフィド、トリフェニルフォスフィン、カンファーキノン等が挙げられ、これらのうちでは高感度のパターンが得られる点から、ジメチルベンジルケタール、４−ジメチルアミノ安息香酸、イソプロピルチオキサントンが好ましい。これらは単独でも併用してもよい。
【００１２】
光重合開始剤（Ｃ）の配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対し１５〜６０重量部である。１５重量部未満では解像度が悪くなり、６０重量部を越えると遮光保存時のペーストの保存性に問題がある。
【００１３】
本発明に用いられる銀粉（Ｄ）は、特に限定しないが、光透過性を良好なものとするために球状のものが好ましい。又その粒径についてもパターン性、光透過性を良好なものとするためには０．１〜５μｍの範囲のものが好ましい。
銀粉の配合量は、感光性黒ペーストにおいて、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して１００〜５００重量部である。１００重量部未満では焼成後の導電性に劣り、５００重量部を越えると光透過性が悪くなることによる光反応性の低下が起こる。感光性銀ペーストにおいて、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して４００〜１５００重量部である。４００重量部未満では焼成後の導電性に劣り、１５００重量部を越えると光透過性が悪くなることによる光反応性の低下が起こる。
【００１４】
本発明に用いられるガラスフリット（Ｅ）は、基板界面での接着力向上効果の他、焼結助剤としても作用し焼成後に銀を焼結させるものである。本発明に用いるガラスフリットは、低融点での融着を行うために、酸化鉛を５０％以上含むものが望ましく、又ガラスフリットの粒径は、光透過性を良好なものとするために０．１〜５μｍの範囲のものが好ましい。ガラスフリットの配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対し１〜６０重量部である。１重量部未満では焼結できないため導電性が低く、６０重量部を越えると遮光保存時でのペーストの粘度上昇が大きい。
【００１５】
本発明に用いられる有機溶剤（Ｆ）は、ペーストを所望の粘度にしてスクリーン印刷等での作業性を向上させるために用いられるが、具体例としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール等のアルコール系溶剤、メトキシアルコール、エトキシアルコール等のセロソルブ系溶剤、メトキシエトキシエタノール、ジエトキシエタノール、ブトキシエトキシエタノール等のカルビトール系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、乳酸エチル等のエステル系溶剤、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブアセテート系溶剤、メトキシエトキシエチルアセテート、ジエトキシエチルアセテート等のカルビトールアセテート系溶剤、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の非プロトン性アミド系溶剤、γ―ブチロラクトン等のラクトン系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン等の脂肪族炭化水素系溶剤等の有機溶剤が挙げられる。
有機溶剤の配合量は、感光性黒ペースト、感光性銀ペースト共に、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して５０〜２５０重量部である。５０重量部未満であるとペーストの粘度が高すぎるため膜厚が厚くなり、２５０重量部を越えると粘度が低くなり過ぎ、膜厚が薄くなる。
【００１６】
本発明に用いる黒色無機顔料（Ｇ）は、プラズマディスプレイの前面板用電極を黒色に着色し、プラズマディスプレイの画面のコントラスト比を向上させる。電極を黒くするための着色剤としては、有機・無機顔料、染料、カーボンブラック等があるが、電極を作成する際に４００〜６００℃の高温処理を行い有機分を全て焼成させるため、有機顔料は不適である。黒色無機顔料としては、黒色に着色できるものならば特に限定しない。具体例としては酸化マンガン、酸化クロム、酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、酸化ルテニウム等の金属酸化物等が挙げられる。これらは単独でも併用してもよい。
黒色無機顔料（Ｇ）の配合量は、アルカリ可溶性樹脂１００重量部に対して５〜３００重量部である。５重量部未満だと十分な黒色化ができず、３００重量部を越えると導電性が極端に低下する。本発明での感光性黒ペースト、感光性銀ペーストには、上記成分に添加剤として、増感剤、分散剤、消泡剤、増粘剤、沈殿防止剤等を必要に応じて加えることが可能である。
【００１７】
本発明の感光性黒ペースト、感光性銀ペーストは、構成成分のうち銀粉、ガラスフリットと黒色無機顔料を除いたものを、予めイエロールーム等の紫外線を遮断した部屋で秤量、配合した後、三本ロールや攪拌機にて均一なワニスを作成する。このワニスに銀粉、ガラスフリット、黒色無機顔料を配合しワニスと同じような条件で三本ロールや攪拌機にて混合してペーストとする。
【００１８】
本発明の感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを用いてプラズマディスプレイの前面板２層構造の電極パターンを形成する場合は、例えば透明電極上に、通常スクリーン印刷等の方法で感光性黒ペーストを５〜３０μｍの厚みで塗布する。次いで透明電極上の塗布膜を５０〜１２０℃で５〜３０分程度加熱乾燥した後、その上部に感光性銀ペーストをスクリーン印刷にて一面に一様に印刷し、乾燥し、フォトリソグラフィー法により所望のマスクを介して紫外線照射し、露光部分を光硬化させる。このときに用いられる光源は紫外線、電子線、Ｘ線等があるが、中でも紫外線が好ましい。通常高圧水銀灯が用いられる。通常の露光量は、生産性等を考慮して５０〜１０００（ｍＪ／ｃｍ２）程度が好ましい。
【００１９】
次に未露光部分をアルカリ現像液で溶解除去してパターン形成する。現像には浸漬法やスプレー法があるが、微細パターン形成には後者が用いられる。現像液には、通常アルカリ水溶液が用いられるが、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム等の金属アルカリ水溶液やテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等の有機アルカリ水溶液を用いることもできる。通常のアルカリ水溶液の濃度は、０．１〜２重量％程度がよく用いられる。次に得られたパターンを空気中にて焼成して感光性有機成分であるアルカリ可溶性樹脂、架橋性モノマー、光重合開始剤を完全に酸化蒸発させる。温度条件としては４００〜６００℃で１５〜１２０分間程度焼成し透明電極上に銀成分を融着焼き付けする。
【００２０】
本発明の感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを用いて電極パターンを形成した場合、焼成後の導電膜の厚み５〜１５μｍで最小線幅３０μｍ程度の微細パターンを形成することができる。又それらを用いて信頼性が高く、高画像の画像表示装置を作製することができる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明を実施例で具体的に説明する。
【００２２】
【００２３】
＜塗布、印刷＞
感光性黒ペーストを３２５メッシュのスクリーンを用いてガラス板上（５００ｍｍ角、３ｍｍ厚）に４００ｍｍ角に塗布し、８０℃で１０分乾燥することによって厚さ１０μｍの印刷膜を得た。次に、この上に感光性銀ペーストを同様のスクリーンを用いて印刷、１２０℃で１０分乾燥し、合計厚さ２０μｍの印刷膜を得た。
【００２４】
＜露光、現像＞
上記で作成した塗布膜に１０〜１００μｍのテストパターンを有するマスクを用いて５０〜４００（ｍＪ／ｃｍ２）まで５０（ｍＪ／ｃｍ２）きざみの紫外線を照射した。その後０．５重量％の炭酸ナトリウム水溶液でスプレー現像して未露光部を除去水洗した。
【００２５】
＜焼成＞
ガラス板上に印刷した塗布膜を大気中５００℃で６０分間焼成を行い、電極パターンを作成した。
＜評価＞
焼成塗布膜の膜厚、解像度、体積抵抗率、ペーストの保存安定性、黒色度を測定評価した。
焼成塗布膜の膜厚（以下、感光性黒ペーストによる膜厚を黒層膜厚、感光性銀ペーストによる膜厚を銀層膜厚という）は表面粗さ計にて測定した。膜厚については、感光性黒ペースト、感光性銀ペーストをそれぞれ単独でガラス板に印刷し、８０℃で１０分乾燥後の厚みが黒層、銀層がいずれも１０μｍとなるように作成し、大気中５００℃で６０分間焼成した後のものを測定した。
解像度は金属顕微鏡にて観察した。
導電性は、黒−銀２層電極の体積抵抗率を測定した。
ペーストの保存安定性は、２３℃で遮光した状態で放置し、感光性黒ペーストと感光性銀ペーストの粘度が初期粘度に対して５０％上昇するまでの日数で評価した。
感光性黒ペーストの焼成後黒色度は、感光性黒ペーストをガラス板上に塗布し紫外線を照射した後大気中５００℃で６０分間焼成し、得られた焼成塗布膜を、色差計でＸＹＺ表色系のうちのＹ値を測定した値で表した。
【００２６】
＜実施例２〜５、比較例１〜２２＞
表１〜表４の組成に従い実施例１と同様の方法、操作で感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを作成し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１〜表４に示す。
【００２７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明に従うと、感光性黒ペースト、感光性銀ペーストを基板上に塗布した後、フォトリソグラフィーで２層構造を有する電極パターンを形成することにより、焼成後の導電膜の厚さ５〜１５μｍで最小線幅３０μｍ程度の低抵抗で導電性に優れた高精度な微細電極パターンを得ることができる。又黒色度はＹ値が１０以下であり、コントラスト比を向上できる。
Claims (2)
- 基板の透明電極上に下記の感光性黒ペースト（１）を塗布後、更にその上に下記の感光性銀ペースト（２）を塗布後焼成してなる２層構造の電極を有することを特徴とするプラズマディスプレイ。
感光性黒ペースト（１）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）１００〜５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部、有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部、黒色無機顔料（Ｇ）５〜３００重量部を含む感光性黒ペースト。
感光性銀ペースト（２）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）４００〜１５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部及び有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部を含む感光性銀ペースト。 - 基板の透明電極上に下記の感光性黒ペースト（１）を塗布し、加熱乾燥し、更にその上に下記の感光性銀ペースト（２）を塗布し、乾燥後、フォトリソグラフィーでパターン形成後焼成することを特徴とするプラズマディスプレイ用２層構造電極の製造方法。
感光性黒ペースト（１）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）１００〜５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部、有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部、黒色無機顔料（Ｇ）５〜３００重量部を含む感光性黒ペースト。
感光性銀ペースト（２）
アルカリ可溶性樹脂（Ａ）１００重量部、不飽和二重結合を有する架橋性モノマー（Ｂ）４０〜１５０重量部、光重合開始剤（Ｃ）１５〜６０重量部、銀粉（Ｄ）４００〜１５００重量部、ガラスフリット（Ｅ）１〜６０重量部及び有機溶剤（Ｆ）５０〜２５０重量部を含む感光性銀ペースト。
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