JP2007294427A - 誘電体、誘電体を具備するディスプレイ、および前記誘電体を製造するための方法 - Google Patents

誘電体、誘電体を具備するディスプレイ、および前記誘電体を製造するための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ディスプレイデバイスで使用される誘電体を提供すること。
【解決手段】誘電体は、感光性組成物からなる下側誘電体層と、上記下側誘電体層の上に形成された感光性組成物からなる上側誘電体層とを有し、あるパターン露光において使用される光に対する上記上側誘電体層の透過率は、前記パターン露光において使用される光に対する上記下側誘電体層の透過率よりも低い。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディスプレイデバイス（ディスプレイ）で使用される誘電体に関する。より具体的には、本発明は、ディスプレイにおける発光部に配置される誘電体に関する。本発明はまた、誘電体を具備するディスプレイ、および誘電体を製造する方法に関する。
様々なタイプのフラットパネルディスプレイが開発されている。様々なタイプのディスプレイにおいて、発光は、電極に電圧を印加し、電極をオンおよびオフにすることによって制御される。例えば電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）では、電界エミッタから放出される電子が蛍光材料に供給されて発光される。発光は、電極をオンおよびオフにすることによって制御される。誘電体（絶縁体）が、様々な目的で各電極の近傍に配置される。例えば、絶縁材料は、導電部を絶縁するためにそれらの間に配置されることがある。また、絶縁材料は、電極を仕切るために配置されることがある。
誘電体および絶縁体は、それらが同じ組成を有する場合でさえ、配置位置およびそれらの目的に従って「誘電体」または「絶縁体」と表されることがある。このため、電極の近傍に配置された絶縁材料は「誘電体」と呼ばれる。しかし、以下の技術範囲は、この使用法によって限定されない。以下の技術方法における用語「誘電体」は、「誘電体」または「絶縁体」、あるいはそれらの両方を含む。誘電体材料は、ガラス粉末または無機フィラーであってよい。誘電体パターンを形成するための方法として、パターン印刷、またはフォトレジストを使用するエッチングが使用されている。しかし、パターン印刷では、微細パターンを形成するのが困難である。また、フォトレジストを使用するエッチングプロセスでは、エッチング対象物が薄膜に限定されることが多い。導電部の間に配置される絶縁材料を厚膜にする必要がある場合、フォトレジストを使用するエッチングはそのような用途には適さない。したがって、厚膜の絶縁体を形成するために、感光性絶縁体ペーストを使用する微細パターンを形成するための技法が開発されている。
絶縁体ペーストとして、ガラスペーストおよび無機ペーストが存在する。しかし、ディスプレイの製造では、裏当て基板は大抵はガラス基板であり、焼成温度は、典型的には６００℃以下、好ましくは５５０℃以下に制限される。この場合、無機フィラーが含まれていると、焼結が抑制されて、緻密な誘電体を得るのが困難である。したがって、ディスプレイを製造するためのプロセスでは、主にガラスから構成されるペーストが使用されることが好ましい。
厚膜の絶縁体を形成するために感光性絶縁体ペーストを使用することによって微細パターンを形成するための様々な技法が使用されている。特許文献１は、ガラス粉末、側鎖または分子末端にカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体を含有するプラズマディスプレイパネル用感光性絶縁ガラスペーストを記載している。感光性絶縁ガラスペーストを使用することによって誘電体パターンを形成する際、まず、ガラスペーストが基板の上に塗布され、乾燥によって溶媒が気化される。次に、フォトマスクを使用して所定のパターンが露光される。前記露光により、露光部の有機感光性バインダーは、露光されないように架橋されて重合される。非露光部は、アルカリを使用して現像され、それにより所望のパターンを有する未焼成誘電体が得られる。次いで、それを所望の温度で焼成することによって誘電体が得られる。しかし、この公開特許では、いわゆる「アンダーカット」が防止されず、優れた精度の所望の微細パターンを有する厚膜タイプの誘電体は得られない。
特許文献２では、０．００５〜０．０８μｍの粒子径を有する酸化物微粒子と、酸化物微粒子以外の無機粒子と、感光性有機成分とを含むガラス粉末タイプの感光性ペーストであって、酸化物微粒子と有機成分の平均屈折率Ｎ１と酸化物微粒子以外の無機粒子の平均屈折率Ｎ２が次式を満たすことを特徴とする感光性ペーストが記載されている。
−０．０７≦Ｎ２−Ｎ１≦０．０７（Ｎ２＞１．６５）
特開平８（１９９６）−５０８１１号公報 特開２００４−３１８１１６号公報 米国特許第３３８０３８１号明細書 米国特許第２９２７０２２号明細書 米国特許第５０３２４９０号明細書 米国特許第２７６０８６３号明細書 米国特許第２８５０４４５号明細書 米国特許第２８７５０４７号明細書 米国特許第３０９７０９６号明細書 米国特許第３０７４９７４号明細書 米国特許第３０９７０９７号明細書 米国特許第３１４５１０４号明細書 米国特許第３４２７１６１号明細書 米国特許第３４７９１８５号明細書 米国特許第３５４９３６７号明細書 米国特許第４１６２１６２号明細書 米国特許第５１３２４９０号明細書
しかし、この公開特許では、優れた精度の所望の微細パターンを有する厚膜タイプの誘電体が全く提供されない。
そのようなガラス粉末タイプの感光性ペーストとして、鉛を含有するガラスが使用されているが、地球規模の環境保護に関する意識が高まるなか、鉛含有ガラスをできるだけ避けることが望まれている。他方、鉛を含有しないガラスを使用する誘電体では、鉛含有ガラスを使用する誘電体に匹敵する、またはそれを超える特性（例えば上記微細パターンの精度）を得ることが実際には困難である。
さらに、厚膜の１層が形成される場合、十分な光照射が厚膜の最下部で実現されないことがあったので、かなりの量の露光が必要とされ、生産性が低かった。
本発明は、下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層を備える誘電体であって、下側誘電体層は第１の感光性組成物からなり、上側誘電体層は第２の感光性組成物からなり、所望の露光パターンを作成するために使用される上側誘電体層を通る光の透過率は、下側誘電体層を通る光の透過率よりも低いことを特徴とする誘電体に関する。上の誘電体において、第１の感光性組成物は第１のガラス粉末からなり、第２の感光性組成物は第２のガラス粉末からなる。
本発明のさらなる実施形態は、
ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂バインダー、および有機溶媒をそれぞれ含む下側感光性誘電体組成物および上側感光性誘電体組成物を提供するステップと、
基板を提供するステップと、
前記基板の上に前記下側感光性誘電体組成物を被覆するステップと、
下側誘電体層を形成するために前記下側感光性誘電体組成物を乾燥させるステップと、
前記下側誘電体層の上に前記上側感光性誘電体組成物を被覆するステップと、
上側誘電体層を形成するために前記上側感光性誘電体組成物を乾燥させるステップと、
前記下側誘電体層および前記上側誘電体層の上に所定のパターンを露光するステップと、
現像層を形成するために露光層を現像するステップと、
現像層を焼成するステップと
を含み、前記上側誘電体層は、パターン露光に使用される光の透過率が、前記下側誘電体層の透過率と比較して低いことを特徴とする誘電体を製造するための方法に関する。
本発明は、優れた精度の所望の微細パターンを有する環境に好ましい厚膜タイプの誘電体を提供する。本発明は、下側誘電体層が第１の感光性組成物からなり、前記第１の感光性組成物は第１のガラス粉末を含み、上記下側誘電体層の上に形成される上側誘電体層が第２の感光性組成物からなり、前記第２の感光性組成物は第２のガラス粉末を含む誘電体構成に関する。あるパターン露光において使用される上記上側誘電体層の光透過率は、前記パターン露光における上記下側誘電体層の光透過率よりも低い。本発明の誘電体では、例えば、上記上側誘電体層に使用される第２のガラス粉末の光透過率は、上記下側誘電体層に使用される第１のガラス粉末の透過率よりも低い。
一実施形態では、上記下側誘電体層および／または上記上側誘電体層は、あるガラスのみを無機成分として含む（すなわち、下側および／または上側誘電体層の唯一の無機成分がガラス（すなわち１つまたは複数のガラス粉末）である）。
また、上記上側誘電体層に使用される第２のガラス粉末の、パターン露光のために使用される光波長の光透過率は、好ましくは３０％以上、６０％未満であり、上記下側誘電体層に使用される第１のガラス粉末の光透過率は、好ましくは６０％以上である。この範囲での透過率を有するガラス粉末の使用により、はるかに高い精度で所望の微細パターンを実現することができる。本明細書における表現「透過率がより低い」は、同じ厚さで比較される場合に、ある層または材料が別の層または材料よりも少ない光を透過することを意味する。
本発明の誘電体では、上記光の波長は、好ましくは３５０ｎｍ〜４００ｎｍであり、上記下側誘電体層に使用されるガラス粉末および上側誘電体層に使用されるガラス粉末は、好ましくはビスマス含有ガラス粉末である。
上記下側誘電体層に使用されるガラス粉末は、好ましくはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末であり、上記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末および上記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末の総含有量は、好ましくは上記下側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０〜１００ｗｔ％の範囲内にある。
また、上記上側誘電体層に使用されるガラス粉末も、好ましくはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末であり、上記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末および上記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末の総含有量は、好ましくは上記下側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０〜１００ｗｔ％の範囲内にある。
上記上側誘電体層に使用されるガラス粉末は、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素も含むことが好ましい。上記上側誘電体層に使用されるガラス粉末の光透過率（光の透過率）は、好ましくは３０％以上、６０％未満であり、上記下側誘電体層に使用されるガラス粉末の光透過率は、好ましくは６０％以上である。
さらに、上記下側誘電体層および上記上側誘電体層は、鉛を本質的に含有せず（すなわち鉛を本質的に備えず）、フィラーを本質的に含有せず（すなわちフィラーを本質的に備えず）、かつ／またはアルカリ化合物を本質的に含有しない（すなわちアルカリ化合物を本質的に備えない）ことが好ましい。用語「本質的に含有しない」は、汚染物質としての若干量の成分を許容する。
また、本発明は、上記誘電体を具備するディスプレイを含む。
また、本発明は
ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂バインダー、および有機溶媒を含有する下側誘電体組成物を基板の上に塗布するステップと、
上記下側誘電体組成物を乾燥させることによって下側誘電体層を形成するステップと、
ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂粉末、および有機溶媒を含み、上記下側誘電体層の透過率と比較して、パターン露光において使用される光に対する透過率が低い上側誘電体組成物を上記下側誘電体層の上に塗布するステップと、
上記上側誘電体組成物を乾燥させることによって上側誘電体層を形成するステップと、
上記下側誘電体層および上記上側誘電体層の上に所定のパターンを露光するステップと、
露光された被覆被膜を現像するステップと、
現像された被覆被膜を焼成するステップと
を含む誘電体を製造するための方法に関する。
誘電体を製造するための別の方法が提供され、
ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂バインダー、および有機溶媒をそれぞれ含む下側感光性誘電体組成物および上側感光性誘電体組成物を提供するステップと、
基板を提供するステップと、
前記基板の上に前記下側感光性誘電体組成物を被覆するステップと、
下側誘電体層を形成するために前記下側感光性誘電体組成物を乾燥させるステップと、
前記下側組成物の上に前記上側感光性誘電体組成物を被覆するステップと、
上側誘電体層を形成するために前記上側感光性誘電体組成物を乾燥させるステップと、
前記下側誘電体層および前記上側誘電体層の上に所定のパターンを露光するステップと、
現像層を形成するために露光層を現像するステップと、
現像層を焼成するステップと
を含み、前記上側誘電体層は、パターン露光において使用される光の透過率が、前記下側誘電体層の透過率と比較して低い。
記載したように、誘電体が製造される際、上側層と下側層とでパターン露光において使用される光の透過率が異なるので、いわゆる「アンダーカット」幅を低減することができ、それにより所望の微細パターンの精度が優れたものとなる。本明細書における用語「アンダーカット幅」は、現像プロセス後の上部パターン幅と底部パターン幅との差を意味する。被膜の底部は、露光時に被膜の上部（表面）と同様には重合されないので、底部は現像溶液によって洗い落とされやすく、その結果、上部の残留幅と比較して底部の残留幅が狭くなる。
特に、本発明の誘電体は、優れた精度の所望の微細パターンを有する厚膜タイプの誘電体である。したがって、本発明の誘電体は、ディスプレイにおける発光部に適切に配置することができる誘電体である。本発明の誘電体では、誘電体が上側および下側の２層から構成されるという仮定の下で、これらの層それぞれが特定の相対透過率を有するように構成されて所望の微細パターンを生成する。
下側誘電体層に使用されるガラス粉末および上側誘電体層に使用されるガラス粉末は、好ましくはビスマス含有ガラス粉末である。ビスマス含有ガラス粉末の使用により、より高い精度で所望の微細パターンが実現される。ビスマス含有ガラス粉末には、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａガラス粉末を使用することができ、これらのガラス粉末の総含有量は、好ましくは上記下側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０〜１００ｗｔ％である。さらに、上記上側誘電体層に使用されるガラス粉末がＦｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む場合、より高い精度で所望の微細パターンが実現される。
さらに、上記下側誘電体層および上記上側誘電体層は、鉛を本質的に含まないことが好ましい。これは、鉛は、地球規模での環境汚染に関与する可能性があるためである。また、上記下側誘電体層および上記上側誘電体層は、フィラーを本質的に含まないことが好ましい。これは、低温焼成が可能であり、生産効率を向上させることができるためである。さらに、上記下側誘電体層および上記上側誘電体層は、アルカリ化合物を本質的に含まないことが好ましい。
露光において使用される光に対する透過率が低いガラスが使用される場合に、様々な問題が生じることが判明している。例えばビスマス含有ガラスの場合、ビスマス含有ガラスは、鉛系ガラスと比較して、高い屈折率に加えて、露光において使用されるｉ線（波長：３６５ｎｍ）などの光に対する透過率が低いので、様々な問題が生じることがある。
露光において使用される光に対する透過率が低い場合、感光性組成物の適切な露光のためにより長い露光時間が必要とされるので、スループットが低下する。また、屈折率が高い場合、同様に、散乱される光の量が増加されるので、より大きな露光量が必要とされる。また、本明細書では以後、原則として、「透過率」は「露光において使用される光に対する透過率」を意味する。また、ビスマス含有ガラスなど高い屈折率を有するガラス粉末が使用される場合、高いアスペクト比を有する微細パターンを形成するのは困難である。本発明が使用される場合、ビスマス含有ガラスなど高い屈折率を有するガラス粉末が使用される場合でさえ、微細パターンを形成することができない。例えば、１．７よりも大きい屈折率を有するガラス、または１．８よりも大きい屈折率を有するガラスが使用される場合、本発明は特に効果的である。
また、誘電体の透過率と、アンダーカットと、パターン収縮との間に相関がある。図１は、誘電体１２が基板１０の上に形成されて露光されるときに生じるアンダーカットを示す概念図である。アンダーカットは、図１に示されるように誘電体１２の下側部分に向かってパターン形状が細くなることを意味する。特に、図１の幅Ｗによって示される部分はアンダーカット幅と呼ばれ、前記誘電体１２を製造するためのプロセスにおける誘電体１２の精度の評価に用いられる。透過率が低い、または屈折率が高い場合、光は、露光される感光性被覆被膜の下側部分に達するまで散乱され、それにより感光性部分の端部が十分に硬化されず、誘電体１２の下側部分は現像中に除去されやすい。
図２は、誘電体１６が基板１４の上に形成されて焼成されるときに生じる水平方向での収縮を示す概念図である。パターン縮小は、焼成中に生じる水平方向での収縮によって生じる。図２に示されるように、焼成が行われる場合、有機バインダーが燃焼されるので、ある程度の収縮は避けられない。しかし、水平方向での収縮はできるだけ小さいことが望ましい。
図３に示されるように、優れた評価品質を有する誘電体は、二層構造２２および２４によって基板１８の上に誘電体２０を形成し、上側部分の誘電体層２４の透過率を下側部分の誘電体層２２の透過率よりも低くなるように設定することによって得ることができることが判明した。上側誘電体層２４に含まれるガラス粉末の光透過率は、下側誘電体層２２に含まれるガラス粉末の透過率よりも低かった。この実施形態は、図３における誘電体２０を製造するために特に有用であった。
上記アンダーカットの幅Ｗは低減することができる。この理由は、従来技術と比較して、上側誘電体層２４の誘電率が下側誘電体層の誘電率よりも低い場合、上側誘電体層２４と下側誘電体層２２とを一様に露光して硬化することができ、現像の結果、ほぼ一様な形状を有するパターンを誘電体２０の鉛直方向で得ることができるためである。
また、誘電体の形状は所望のサイズに簡単に制御され、上記パターンの（アンダーカット）低減問題を解決することができる。この理由は、低い透過率を有する上側誘電体層２４によって水平方向での露光パターン厚さを抑制しながら、感光部の重合が下側誘電体層２２まで進められるので、下側誘電体２２のパターンが形成されるときに非露光部のアンダーカットが低減されるためである。誘電体に使用されるガラス粉末の光透過率を抑える方法が、これらの効果を効果的に及ぼすために透過率を制御するための方法として効果的であった。
誘電体組成物は、（１）ガラス粉末、（２）モノマー、（３）開始剤、（４）樹脂バインダー、および（５）有機溶媒を含む。（６）として、他の添加剤（他の成分）、酸化防止剤、粘着防止剤、ＵＶ吸収剤などが含まれることがある。誘電体組成物が、無機成分としてガラス成分のみを含むことが好ましい。無機成分としてガラス成分のみが含まれるとき、焼成による粉末成分の焼成構造の緻密化が、比較的低温の焼成で簡単に得られる。
（１）ガラス粉末
ガラス粉末は特に限定されない。しかし、環境に対する鉛の有害な影響を考慮して、鉛を含有しないことが好ましい。例えば、鉛を本質的に含有しないビスマス含有ガラス粉末が好ましい。この理由は、鉛を含有しない他のガラスと比較して、約５００〜６００℃の低温で融解することによって緻密焼結被膜を形成するためのガラス設計が簡単であるためである。また、「鉛を本質的に含有しない」は、場合によっては避けられない不純物として含まれる少量の鉛の含有を許容する概念である。鉛含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ以下である。現在既存の分析器によって鉛を検出することができないことが最も好ましい。
第１および／または第２のガラス粉末のための好ましい組成物として、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラスを挙げることができる。非晶質ガラスは所望の軟化点（５００℃〜６００℃）で簡単に得られるので、これらのビスマス含有ガラスを使用することが好ましい。誘電体層の総ガラス含有量に対するＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−ＢａガラスまたはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａガラスの総含有量は、好ましくは４０〜１００ｗｔ％である。総含有量が１００ｗｔ％である場合、含まれる全てのガラス粉末がＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａガラスからなることを意味する。
必要であれば、他の組成を有するガラス粉末を使用することもできる。これら他の組成の例は、Ｂ−Ｓｉ、Ｚｎ−Ｂ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ、Ｂｉ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ａｌである。
上側誘電体層に含まれるガラスが、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含有することが好ましい。これらの元素が含まれる場合、ＵＶ透過率が低下する傾向がある。また、これらの元素の酸化物重量に基づく重量は、好ましくはガラス粉末の総重量に対して０．１〜２．０ｗｔ％である。
上側誘電体層および下側誘電体層の透過率は、モノマーのタイプの調整および開始剤の制御によって制御することができる。感光性組成物を使用してパターン形成が行われるとき、最適なレベルの感光性（フォトスピード）および現像パターン幅が非常に重要である。そのような特性を調整するための方法として、開始剤およびモノマー成分量がしばしば調整される。さらに、微量のＵＶ吸収剤および染料を有機成分として添加することができることが知られている。感光性誘電体組成物を使用してパターン形成が行われるとき、誘電体の焼成中に添加剤自体の発泡によって不十分な絶縁が生じやすいことが判明した。すなわち、感光性および現像パターン幅を最適化するように無機成分が改良される場合、新たな問題が生じる可能性がある。ガラス粉末量が制御される場合、有機成分の発泡による「絶縁不良」と呼ばれる新たな問題は生じにくい。
パターン露光において使用される上側誘電体層に含まれるガラス粉末の光透過率は、好ましくは３０％以上、６０％未満であり、より好ましくは３０〜５０％である。パターン露光において使用される下側誘電体層に含まれるガラス粉末の光透過率は、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは７５〜９５％である。パターン露光において使用される光の波長は特に限定されない。例えば、光の前記波長は３５０〜４００ｎｍである。より具体的には、３６５ｎｍの波長を有するｉ線を使用することができる。
ガラス粉末の透過率は、粉末状態での透過率を意味するものではなく、ガラス自体の透過率を意味する。ガラス粉末の透過率は、測定すべきガラス粉末を含有する焼成被膜を調製し、焼成被膜の透過率を測定することによって評価することができる。本願では、分析手段によってガラス粉末の透過率に関して大きな差が観察される場合、以下の方法によって測定される数値がガラス粉末の透過率として定義される。
（透過率試験方法）
（ａ）１０％のエチルセルロースを含有するテルピネオールバインダー５０ｗｔ％とガラス粉末５０ｗｔ％とが混合されて捏和され、ペースト試料が得られた。２種以上のガラス粉末が同時に使用される場合、ガラス粉末は、使用される比率に従って混合される。
（ｂ）ペーストが、２×３インチ（約５．０８ｃｍ×７．６２ｃｍ）に切断された１．３ｍｍの厚さを有するソーダ石灰ガラス基板の露光側に印刷された。印刷条件は、焼成被膜厚さが約５μｍとなるように設定された。
（ｃ）温風を用いて１００℃で２０分間、乾燥が行われた。
（ｄ）ベルト炉を使用して、ピーク温度５２０℃、保持時間１０分で焼成が行われた。総焼成時間は１．５時間に設定された。
（ｅ）調製された試料が、株式会社島津製作所によって製造されている分光光度計ＵＶ２５５０内に配置され、３００〜７００ｎｍの波長を有する光がその試料に継続的に照射され、試料を透過された光の量の比率が、様々な波長での光に対する透過率（％）として設定された。「透過率」は、使用される光の特定の波長での透過率を意味する。例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）が使用された場合、３６５ｎｍでの透過率がガラス粉末の透過率と定められた。
（ｆ）（ａ）から（ｅ）に従って、上側誘電体層に含まれるガラス粉末の透過率と下側誘電体層に含まれるガラス粉末の透過率とが、同じ測定条件の下でそれぞれ測定され、比較された。
ここで、感光性材料を含有しない非光伝導性ペーストから作成された焼成被膜の透過率が比較される理由は、開始剤などの感光性材料が含まれる場合には、感光性成分が光の特定の波長を吸収し、それによりガラスの透過率を精密に測定することができないためである。また、乾燥被膜ではなく焼結被膜が使用される理由は、乾燥被膜では光散乱の度合いがペースト組成に依存するので、透過率が大幅に低減し、その散乱が増大されるためである。また、ガラス粉末を圧縮成形した被膜を使用するとき、安定した薄い被膜試料を得るのが困難である。
結晶性の制御が、ガラス粉末の透過率に影響を及ぼす。非晶質比率が低減される場合、透過率が低下する傾向がある。
ガラス粉末は通常、誘電体組成物の総量に対して５０〜７０ｗｔ％で含まれる。しかし、本発明はこの範囲に限定されない。
（２）モノマー
モノマーは、誘電体組成物に光を照射することによって重合されてポリマーを形成する。パターンが露光される部分では、組成物に含まれるモノマーの重合が進められ、現像プロセス中に除去されない硬化生成物が形成される。
モノマーのタイプは特に限定されない。例えば、本発明では、光硬化性モノマー成分として、少なくとも１つの重合可能なエチレン基を有する少なくとも１種の付加重合可能なエチレン性不飽和化合物を含有するモノマー成分を使用することができる。
この化合物は、フリーラジカルの存在によりポリマー形成を開始し、鎖伸長および付加重合を行うことができる。このモノマー化合物は非ガス状態にあり、すなわち１００℃よりも高い沸点を有し、有機ポリマーバインダーを可塑性する効果を有する。
単独で、または他のモノマー組み合わせて使用可能な好ましいモノマーは、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、デカメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、グリセロールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、特許文献３に記載された化合物、２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシエチル−１，２−ジ−（ｐ−ヒドロキシエチル）プロパンジメタアクリレート、ビスフェノールＡジ−［３−（メタ）アクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル］エーテル、ビスペノールＡジ−［２−（メタ）アクリルオキシアクリルオキシエーテル］エーテル、１，４−ブタンジオールジ−（３−メタアクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）エーテル、トリエチレングリコールジメタアクリレート、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（メタ）アクリレート、１，２，４−ブタンジオールトリ（メタ）アクリレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、１−フェニルエチレン−１，２−ジメタアクリレート、ジアリルフマレート、スチレン、１，４−ベンゼンジオールジメタアクリレート、１，４−ジイソプロペニルベンゼン、および１，３，５−トリイソプロピルペニルベンゼンからなる群から選択される（ここで「（メタ）アクリレート」は、アクリレートとメタアクリレートとの両方を示す略記である）。
有用なモノマーは、分子量が少なくとも３００であるエチレン性不飽和化合物であり、例えば、アルキレングリコール、または１〜１０個のエーテル結合を有するＣ2〜Ｃ15アルキレングリコールのようなポリアルキレングリコール、および特許文献４に記載されている化合物、例えば、特に末端基として存在するときに付加重合可能なエチレン結合を有する化合物から調製されたアルキレンまたはポリアルキレングリコールジアクリレートなどである。
他の有用なモノマーは、参照として本明細書に組み込む特許文献５に提示されている。
好ましいモノマーとして、ポリオキシエチレン化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチル化ペンタエリトリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリトリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、および１，１０−デカンジオールジメタアクリレートがある。
他の好ましいモノマーとしては、モノヒドロキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート（分子量約２００）、およびポリエチレングリコールジメタアクリレート（分子量約４００）がある。
モノマー含有量は、使用されるモノマーのタイプに従って適宜設定することができる。一般に、モノマーは、誘電体組成物の総量に対して２〜１０ｗｔ％で含まれる。
（３）開始剤
開始剤は、光を吸収することによってモノマーの重合を開始する役割をする。開始剤のタイプは特に限定されない。例えば、本発明では、光開始剤として、１８５℃以下の温度での化学線への露出時に、熱的には不活性であるがフリーラジカルを発生する開始剤を使用することができる。これらの光開始剤は、共役炭素環基中における２つの分子内環を有する化合物として、置換または非置換多核キノン、例えば、９，１０−アントラキノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントレンキノン、ベンゾ［ａ］アントラキノン−７，１２−ジオン、２，３−ナフタセン−５，１２−ジオン、２−メチル−１，４−ナフタキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２，３−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン、レテンキノン（レチネンキノン）、７，８，９，１０−テトラヒドロナフタセン−５，１２−ジノン、および１，２，３，４−テトラヒドロゾ［ａ］アントラセン−７，１２−ジオンを含む。他の有用な開始剤は、特許文献６に記載されている（ただし、それらのいくつかは８５℃の低温でさえ熱的に活性であり、ベンゾインやピバロインなどのビシナルケタルドニルアルコール；ベンゾインメチルエーテルおよびベンゾインエチルエーテルなどのアシロインエーテル；α−メチルベンゾイン、α−アリルベンゾイン、α−フェニルベンゾイン、チオキサントンおよびその誘導体、ならびに水素供与体を含有する炭化水素置換芳香族アシロインがある）。
開始剤として、光還元染料および還元剤を使用することができる。それらは、特許文献７、８、９、１０、１１、および１２に記載されている。また、（特許文献１３、１４、および１５に記載されている）フェナジン、オキサジン、キノン、例えばミヒラーケトン、エチルミヒラーケトン、およびベンゾフェノンなどロイコ染料を含有する水素供与体を有する２，４，５−トリフェニルイミダゾリル二量体、ならびにそれらの混合物も存在する。また、光開始剤および光抑制剤に加えて、特許文献１６に記載されている増感剤が有用である。
開始剤のタイプおよびその含有量は、使用されるモノマーに従って適宜設定することができる。一般的な開始剤の含有量は、誘電体組成物の総量に対して０．１〜５ｗｔ％である。
（４）樹脂バインダー
樹脂バインダーは、十分な硬さを有する誘電体の形成を助ける。ポリマーは、モノマーの重合によって形成され、形成される誘電体の硬さは、ある程度は保証される。しかし、多くの場合に硬さが不十分である。このため、通常は樹脂バインダーが誘電体組成物に添加される。樹脂バインダーのタイプは特に限定されない。上述したように、そのポリマーバインダーは、誘電体組成物の補助構成成分である。その水性現像可能性を考慮して、高い解像度を有するものを選択することが好ましい。以下のバインダーがこれらの要件を満たすことが理解される。すなわち、これらのバインダーは、（１）Ｃ1〜Ｃ10アルキルアクリレート、Ｃ1〜Ｃ10アルキルメタアクリレート、スチレン、置換スチレン、またはそれらの組合せを含有する非酸性コモノマー、および（２）総ポリマー重量の少なくとも１５ｗｔ％であるエチレン性不飽和カルボン酸部を含有する酸性コモノマーから調製されるコポリマーまたはインターポリマー（混合されたポリマー）であってよい。
組成物中の酸性コモノマー成分の存在が効果的に作用することがある。組成物は、その酸性機能基により、０．４ｗｔ％炭酸ナトリウム水溶液など水性塩基中で現像することができる。酸性コモノマーが１５％未満の濃度で存在する場合、組成物は水性塩基によって完全には洗い落とされない。酸性コモノマーが３０％よりも高い濃度で存在する場合、組成物の安定性は現像条件下で低く、像を形成するための部分において部分的な現像しか生じない。適当な酸性コモノマーとして、アクリル酸、メタアクリル酸、またはクロトン酸などのエチレン性不飽和モノカルボン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ビニルコハク酸、およびマレイン酸などのエチレン性不飽和ジカルボン酸、それらのヘミエステル、ならびに時としてそれらの無水物およびそれらの混合物が含まれる。メタアクリルポリマーは、低酸素雰囲気下でクリーンに燃焼されるのでアクリルポリマーよりも好ましい。
上記の非酸性コモノマーが上記のアルキルアクリレートまたはアルキルメタアクリレートである場合、非酸性コモノマーは、ポリマーバインダーの少なくとも５０ｗｔ％、好ましくは７０〜７５％を構成することが好ましい。非酸性コモノマーがスチレンまたは非置換スチレンである場合、非酸性コモノマーは好ましくは酸無水物であり、５０ｗｔ％がポリマーバインダーであり、残りの５０ｗｔ％が無水マレイン酸のヘミエステルである。α−メチルスチレンが、好ましい置換スチレンである。
好ましくはないが、ポリマーバインダーの非酸性部は、ポリマーのアルキルアクリレート、アルキルメタアクリレート、スチレン、または置換スチレン部を置換する他の非酸性コモノマーを約５０％以下含むことができる。例として、アクリロニトリル、ビニルアセテート、およびアクリルアミドがある。しかし、この場合、完全な燃焼はより困難であるので、そのようなモノマーは、好ましくはポリマーバインダーの総量の約２５ｗｔ％未満の量で使用される。上述した様々な基準をそれぞれ満たす限り、バインダーとして、単一のコポリマーまたはコポリマーの組合せを使用することが許される。上記のコポリマーに加えて、少量の他のポリマーバインダーを添加することもできる。その例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン、およびエチレンプロピレンコポリマーなどのポリオレフィン、ポリエーテル、または酸化ポリエチレンなどの低級アルキレンオキシドポリマーを挙げることができる。
これらのポリマーは、アクリルエステル重合の分野で一般に使用される溶液重合技法によって製造することができる。典型的には、上記の酸性アクリルエステルポリマーは、比較的低い沸点（７５〜１５０℃）を有する有機溶媒中でαまたはβ−エチレン性不飽和酸（酸性コモノマー）を１つまたは複数の共重合可能なビニルモノマー（非酸性コモノマー）と混合して１０〜６０％のモノマー混合溶液を得て、得られたモノマーを重合触媒を添加することによって重合し、混合物を通常の圧力で、溶媒の還流温度で加熱することによって製造することができる。重合反応が本質的に完了した後、好ましくは、生成された酸性ポリマー溶液が室温まで冷却され、試料が回収され、ポリマーの粘度、分子量、および酸当量が測定される。
さらに、酸を含有する上記ポリマーバインダーが、５００００未満の分子量を有することが好ましい。
樹脂バインダーの含有量は、他の成分のタイプおよびその混合される量に従って適宜設定することができる。一般に、樹脂バインダーは、誘電体組成物の総量に対して５〜２０ｗｔ％で含まれる。
（５）有機溶媒
有機溶媒が誘電体組成物中に含まれる。使用される有機溶媒の主な目的は、誘電体組成物の微細粉砕固形物の拡散溶液を、セラミックまたは他の基板の上に簡単に塗布させることができる形にすることである。したがって、有機媒体中で、まず、適当な安定性を維持しながら固形分を拡散することができることが好ましい。第２に、有機媒体のレオロジー特性が拡散溶液に良好なコーティング特性をもたらすことが好ましい。
有機媒体において、溶媒混合物であってもよい溶媒成分として、ポリマーまたは他の有機成分が中に完全に溶解されている溶媒成分が選択される。選択される溶媒は、ペースト組成物の他の成分に対して不活性（無反応性）であるべきである。選択される溶媒は、十分に高い揮発性を有するべきであり、大気圧下での比較的低い温度でのコーティングによってさえ拡散溶液から蒸発させることができる。しかし、溶媒は、印刷プロセス中に通常室温でスクリーン上のペーストが急速に乾燥される程まで揮発性があってはならない。ペースト組成物中で使用されることが好ましい溶媒は、通常の圧力で３００℃未満、好ましくは２５０℃未満の沸点を有する。そのような溶媒として、脂肪族アルコール、酢酸エステル、またはプロピオン酸エステルなど上記アルコールのエーテル、テレピン、αまたはβ−テルピネオール、または混合物などのテルペン、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテートなどエチレングリコールのエステル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、およびカルビトールアセテートなどカルビトールエステル、ならびにテキサノール（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート）など他の適当な溶媒を挙げることができる。
混合される有機溶媒の量は、誘電体組成物のコーティング時に達成される粘度、他の成分のタイプ、混合される量を考慮して決定することができる。一般に、有機溶媒は、誘電体組成物の総量に対して１５〜４０ｗｔ％で含まれる。有機溶媒の添加により、通常は、ペースト状の誘電体組成物が得られる。
（６）他の添加剤
本発明の誘電体組成物では、上記の成分に加えて以下の添加成分を使用することができる。他の添加剤として、酸化防止剤、粘着防止剤、ＵＶ吸収剤、染料などが挙げられる。また、対応する分野で知られている分散剤、安定剤、可塑剤、剥離剤、ストリップ剤、消泡剤、および保湿剤などの添加成分が組成物中に存在することがある。適当な基板は、本明細書に参照として組み込む特許文献１７に一般に提示されている。それらの含有量は特に限定されない。含有量は、所要の性能、他の材料のタイプなどに従って適宜決定することができる。しかし、上述したように有機成分が使用される場合、添加される有機成分の量を低いレベルに抑えて、焼成中の添加剤の発泡による絶縁不良を防止することが好ましい。
また、本発明では、下側誘電体層および上側誘電体層にフィラーを本質的に含まないことが好ましい。フィラーが含まれない場合、ガラスの融解による緻密化が、より低い温度で実現される。また、「フィラーを本質的に含まない」とは、避けられない不純物としての少量のフィラーの包含を許容する概念である。フィラー含有量は、好ましくは２０ｗｔ％以下、より好ましくは５ｗｔ％以下である。現在既存の分析器によってフィラーを検出することができないことが最も好ましい。
また、本発明では、下側誘電体層および上側誘電体層にアルカリ化合物を本質的に含まないことが好ましい。アルカリ化合物が含まれない場合、電気的信頼性が損なわれにくい。この理由は、アルカリイオンは簡単に移動され、ショートなどの損壊をもたらすことがあるためである。また「アルカリ化合物を本質的に含まない」とは、避けられない不純物として含まれる少量のアルカリ化合物の包含を許容する概念である。アルカリ化合物含有量は、好ましくは１ｗｔ％以下、より好ましくは０．１ｗｔ％以下である。現在既存の分析器によってアルカリ化合物を検出することができないことが最も好ましい。
本発明は、上記誘電体を具備するディスプレイを含む。本発明のディスプレイは、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）として使用することができる。ＦＥＤの構造として、例えば、図４に示されるように、カソード電極３２、エミッタ３４、ゲート絶縁被膜３６、およびゲート電極３８がガラス基板３０の上に積層された積層体と、アノード電極４２および蛍光材料４４がガラス基板４０の上に積層された積層体とを互いに向かい合わせて使用することができ、光４６がエミッタ３４から蛍光材料４４に供給される。この構造では、例えば、カソード電極３２とゲート電極３８とを絶縁するために使用されるゲート絶縁被膜３６として本願の上記誘電体を配置することができる。優れた精度の所望の微細パターンを有する上記誘電体をこのディスプレイにおいて使用することによって、ディスプレイ自体の耐久性を向上させることができる。
本発明は、誘電体を製造するための方法であって、ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂バインダー、および有機溶媒を含有する下側誘電体組成物を基板の上に塗布するステップと、上記下側誘電体組成物を乾燥させることによって下側誘電体層を形成するステップと、ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂粉末、および有機溶媒を含み、パターン露光において使用される光に対する透過率が上記下側誘電体層の透過率と比較して低い上側誘電体組成物を上記下側誘電体層の上に塗布するステップと、上記上側誘電体組成物を乾燥させることによって上側誘電体層を形成するステップと、上記下側誘電体層および上記上側誘電体層の上に所定のパターンを露光するステップと、露光された被覆被膜を現像するステップと、現像された被覆被膜を焼成するステップとを含む方法を含む。
本発明の製造方法を、図面を参照して説明する。
図５は、本発明の誘電体を製造するための方法における各ステップを示す流れ図である。この図に示されるように、前記製造方法は、第１のステップから第７のステップからなる。また、図６は、図５に示される各ステップの詳細を示す。
第１のステップは、ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂バインダー、および有機溶媒を含有する下側誘電体組成物（２０４）を基板（２０２）の上に塗布するステップである（図５：１０２、図６（Ａ））。コーティングのために、下側誘電体組成物（２０４）は、スクリーン印刷剤の全面コーティングやディスペンサの全面コーティングなどのコーティング手段（２０６）を使用することによって、ガラス基板（２０２）の全面に塗布される。
第２のステップは、上記下側誘電体組成物を乾燥させることによって下側誘電体層（２０８）を形成するステップである（図５：１０４、図６（Ｂ））。導電性組成物を乾燥させることができる限り、乾燥条件は特に限定されない。しかし、乾燥は１００℃で１０〜２０分間行われることがある。また、コンベア型の赤外乾燥機等を使用して乾燥を行うこともできる。乾燥後の下側誘電体層の厚さは、好ましくは１０〜４０μｍである。
第３のステップは、ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂粉末、および有機溶媒を含み、上記下側誘電体層の透過率と比較して、パターン露光において使用される光に対する透過率が低い上側誘電体組成物（２０９）を上記下側誘電体層（２０８）の上に塗布するステップである（図５：１０６、図６（Ｃ））。コーティング手段として、第１のステップで挙げた手段を使用することができる。
第４のステップは、上記上側誘電体組成物を乾燥させることによって上側誘電体層（２１０）を形成するステップである（図５：１０８、図６（Ｄ））。乾燥条件として、第２のステップで挙げた条件を使用することができる。乾燥後の上側誘電体層の厚さは、好ましくは１０〜４０μｍである。
第５のステップは、上記下側誘電体層（２０８）および上記上側誘電体層（２１０）の上に所定のパターンを露光するステップである（図５：１１０、図６（Ｅ））。露光時、電極パターンを有するフォトマスク（２１２）が、乾燥された上側および下側誘電体層（２０８、２１０）の両方の上に設置され、例えばｉ線（２１４）が照射される。露光条件は、使用される上側および下側誘電体組成物の両方の成分、その被膜厚さなどに依存し、例えば、５０〜３００μｍのギャップを使用することによって１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2のレベルで露光が行われる。それにより、露光された被覆被膜（２１６）を得ることができる。
第６のステップは、露光された被覆被膜を現像するステップである（図５：１１２、図６（Ｆ））。現像は、アルカリ溶液を使用して行われる。アルカリ溶液として、例えば０．４％炭酸ナトリウム水溶液を使用することができる。そのようなアルカリ溶液（２１８）は、基板（２０２）上に向けて、露光された被覆被膜の上に噴霧される。露光された被覆被膜を有する基板（２０２）をアルカリ溶液中等に浸漬することによって、現像された被覆被膜（２２０）を得ることができる。
第７のステップは、現像された被覆被膜を焼成するステップである（図５：１１４、図６（Ｇ））。焼成は、所定の温度プロファイルを有する焼成炉内で行うことができる。焼成中の最高温度は、好ましくは４００〜６００℃であり、より好ましくは５００〜６００℃である。焼成時間は、好ましくは１〜３時間である。焼成後、冷却によって、所望のパターンを有する誘電体（２２２）を得ることができる。乾燥後の下側誘電体層および上側誘電体層の厚さは、好ましくは５〜２０μｍに設定される。
この製造方法によれば、パターン露光において使用される光に対する透過率が下側誘電体と上側誘電体層とで異なるので、いわゆるアンダーカットの幅を低減することができ、それにより、優れた精度の所望の微細パターンを有する誘電体を得ることができる。特に、地球規模の環境保護を考慮して、鉛を含有しないガラスが使用される場合でさえ、微細パターンの精度を好適に得ることができる。また、前記製造方法によれば、２層式の誘電体層を形成することによって露光量を減らすことができ、生産性を向上させることができる。
本願の誘電体の製造方法では、「アンダーカット」など上記の問題を回避することができ、さらに、２層からなる誘電体を形成することによって、露光後の各誘電体層におけるピンホールによる絶縁破壊の発生を防止することができる。単層構造を有する誘電体が形成される場合、この層の一部分での露光が不十分であると、その部分がピンホールとなり不良をもたらす。例えば、組成物中に混ざった不純物により照射光が十分に到達しない部分の場合、この部分では十分な硬化が進められず、それによりパターンは現像中に流れやすくなり、または焼成によって異常な収縮もしくは異常な発泡が引き起こされ、それにより絶縁不良が生じやすくなる。しかし、本発明では、パターン露光において使用される光に対する上側誘電体層の透過率が前記パターン露光において使用される光に対する下側誘電体層の透過率よりも低いので、従来技術と比較して、露光中に上側誘電体層の上側部分から下側誘電体層の下側部分への均一な露光が実現される。
このため、誘電体の全領域にわたって十分な硬化が進められ、ピンホールの発生を抑制することができる。さらに、本発明では、誘電体が２層として形成されるので、ピンホールが発生した場合でさえ、両方の層で発生したピンホールが誘電体の高さ方向で合致する可能性は非常に低い。この理由のため、絶縁不良の発生はないと言うことができ、絶縁破壊を十分に防止することができる。
また、本発明の製造方法によれば、これらの利点に加えて、誘電体を２層構造として形成することによって、誘電体の厚さを十分に保証することができる。
本発明を、適用実施例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、以下の適用実施例は、本発明の限定を意図するものではない。以下の適用実施例では、特に指示がない限り、パーセンテージは重量に基づいている。
（実施例１および２、ならびに比較例１〜８）
これらの適用実施例では、ＵＶ感光性厚膜誘電体組成物が使用された。
（Ａ）有機溶媒の調製
溶媒としてのテキサノール（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート）と分子量３０，０００のアクリルポリマーバインダーとが混合され、攪拌しながら１００℃に加熱された。加熱および攪拌は、バインダーポリマー全てが溶解されるまで続けられた。得られた溶液が７５℃に冷却された。そこに、光重合開始剤としてのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社によって製造されているＩｒｇａｃｕｒｅ９０７および６５１と、安定剤としてのＴＡＯＢＮ：１，４，４−トリメチル−２，３−ジアザビシクロ［３，２，２］−ノン−２−エン−Ｎ，Ｎ’−ジオキシドとが加えられた。この混合物が、全ての固形分が溶解されるまで７５℃で攪拌された。この溶液は、４０μのフィルタを通され、冷却された。
（Ｂ）ガラス粉末の調製
各成分が、表Ｉに示される組成で混合され、ガラス粉末が調整された。
Figure 2007294427
これらのガラス粉末の軟化点、平均粒子径、および透過率は表ＩＩに示されている。
軟化点は、示差熱分析（ＤＴＡ）によって測定された。
透過率は、上記の透過率試験方法（プロセス（ａ）〜（ｆ））に従って測定された。
Figure 2007294427
（Ｃ）感光性誘電体組成物の調製
上記のガラス粉末を使用して、感光性誘電体組成物が調製された。まず、樹脂バインダー、モノマー、および有機溶媒が混合され、それにより有機ビヒクルが調製された。次に、有機ビヒクルが、添加剤およびガラス粉末と混合された。さらに、粘度を調整するために混合物に有機溶媒が添加され、それによりペースト形状の誘電体組成物１〜７が得られた。誘電体組成物の成分および量は表ＩＩＩに示されている。また、使用される化合物は以下のようなものである。
バインダーＡ：１０％のＩＴＸ／Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１を有するＭＭＡ／ＭＭＡコポリマーの４０％テキサノール溶液
バインダーＢ：ＭＭＡ／ＭＭＡコポリマーの４０％テキサノール溶液
モノマーＡ；エトキシ化トリメチロールプロパン
溶媒Ａ：テキサノール
添加剤：２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチル−フェノール
Figure 2007294427
（ｄ）誘電体の形成
組成物１〜７が、表ＩＶおよびＶに示されるように組合せられ、それにより２層構造を有する誘電体が形成された。
ＳＵＳからなる１５０のメッシュを有するスクリーンマークが、黄色光露光室内でスクリーンプリンタに取り付けられ、下側誘電体組成物が、１．３ｍｍの厚さを有するソーダ含有ガラス上にソリッド印刷された。印刷後、温風乾燥炉によって１００℃で２０分間乾燥された。得られた乾燥被膜の厚さは約２０μｍであった。次いで、同じスクリーンマスクを使用することによって、上側誘電体組成物が乾燥被膜の上に印刷された。印刷後、同様に、温風によって１００℃で３０分間乾燥された。得られた２層誘電体の乾燥被膜厚さは約４０μｍであった。
乾燥被膜は、高圧銀ランプを具備するＵＶ露光システムを使用することによって、３６５ｎｍの放出線を使用して、フォトマスクによってパターン露光を施され、パターンが評価された。最適量の露光を確認するために、各試料に、２０ｍＪ／ｃｍ2から６４０ｍＪ／ｃｍ2までの４つの条件下での異なるレベルの露光でパターン露光が施された。
それとは別に、非露光乾燥試料が調製され、現像溶液として０．４％Ｎａ2Ｏ3水溶液を使用してアルカリ現像処理装置によって現像され、乾燥被膜が完全に現像された時間が測定された（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｃｌｅａｒ：ＴＴＣ）。上記パターン露光試料が、ＴＴＣに対して１．５倍および２．５倍で現像された。すなわち、下側誘電体組成物と上側誘電体組成物との各組合せに関して、４つの露光条件×２つの現像条件＝８つの条件の現像の後、試料が得られた。
さらに、得られた試料が、ピーク温度５２０℃、２０分と総時間３時間とからなる焼成プロファイルの下で、ローラ炉を使用して焼成された。
これらの試料に関して、誘電体のパターン形成に関する以下の項目が評価された。次に、良好な評価結果を与えた条件が、それら全てに関して調べられた。
上述したように、誘電体のパターン形成に関係する問題は、アンダーカットおよびパターン収縮を含む。アンダーカットに関しては、アンダーカットの幅が直接評価された。また、パターン収縮は、ライン幅、スペース幅、および／またはライン欠損および流れの評価によって評価することができる。
（ライン幅およびスペース幅の評価）
図７は、基板３００の上に形成された誘電体３０２のパターン形状の実施形態を示す平面図である。この図では、斜線部分の幅ａがライン幅と定義され、他の部分の幅ｂがスペース幅と定義される。これらの適用実施例では、ＸＹ長さ測定機能を有する金属顕微鏡（２００倍）を使用して、ライン幅（誘電体が初期設計：１００μｍに従って形成されたとき）およびライン間のスペース幅（誘電体が初期設計：１５０μｍに従って形成されたとき）が、現像後の試料に関して測定された。評価基準として、ライン幅が９０〜１２０μｍの範囲にあったとき合格と評価され、ライン間のスペース幅が１２０〜１５０μｍの範囲にあったとき合格と評価された。
（ライン欠損および流れの評価）
図８は、基板４００の上に形成された誘電体４０２のパターン形状の実施形態を示す平面図である。ここで、この図では、丸印部分ｃによって示されるように、所望の形状からの誘電体４０２の欠損がライン欠損と定義され、丸印部分ｄによって示されるように、誘電体４０２の分離が「流れ」と定義される。これらの適用実施例では、形成された全ラインパターンの品質が顕微鏡によって観察され、ライン欠損および流れの存在が確認された。ライン欠損および流れを有さない試料は合格と評価された。
（アンダーカットの評価）
観察後、基板は小さなセグメントに分割され、ＳＥＭによって現像被膜の断面を観察することによってアンダーカットが評価された。アンダーカットは、上述したように、誘電体１２が、図１に示される幅Ｗによって表される部分によって示されるようにその垂直方向で下側で狭まっている（または図示されてはいないが広がっている）ことを意味する。評価時、図１に示される誘電体１２の断面形状において、上側の長さと下側の長さが比較された。上側が長かった場合、プラス符号で示され、下側が長かった場合、マイナス符号で示された。評価基準として±１０μｍが合格と評価された。
上の評価項目の結果が表ＩＶおよびＶに示されている。表ＩＶは、現像時間がＴＴＣに対して１．５倍であったときの評価結果を示し、表Ｖは、現像時間がＴＴＣに対して２．５倍であったときの評価結果を示す。表ＩＶおよびＶにおいて、総合決定の評価結果が、一番下の欄に記載されている。それらは、ライン幅およびスペース幅、ライン欠損および流れの評価、ならびにアンダーカットの評価の総合評価を示す。
Figure 2007294427
Figure 2007294427
表ＩＶ（現像時間がＴＴＣに対して１．５倍であったとき）から分かるように、適用実施例１および２では、パターン露光において使用される光に対する上側誘電体層の透過率が前記パターン露光において使用される光に対する下側誘電体層の透過率よりも低かったので、全ての項目に関して合格（許容）となる条件としてそれぞれ２つの条件（適用実施例１での３２０および６４０ｍＪ／ｃｍ2の露光量、ならびに適用実施例２での１６０および３２０ｍＪ／ｃｍ2の露光量）が存在した。このことから、本発明によって、所期のパターンが精密かつ簡単に実現されることが理解される。
他方、パターン露光において使用される光に対する上側誘電体層の透過率が前記パターン露光において使用される光に対する下側誘電体層の透過率と同じであった各比較例では、以下の結果が得られた。すなわち、比較例１、２、３、５、６、および８では、全ての項目に関して合格となった条件は確認できなかった。比較例４では、合格となる条件は３２０ｍＪ／ｃｍ2の露光量のみを含み、比較例７では、合格となる条件は３２０ｍＪ／ｃｍ2の露光量のみを含んだ。
また、表Ｖ（現像時間がＴＴＣに対して２．５倍であったとき）から分かるように、適用実施例１および２では、パターン露光において使用される光に対する上側誘電体層の透過率が前記パターン露光において使用される光に対する下側誘電体層の透過率よりも低かったので、全ての項目に関して合格（可）となる条件としてそれぞれ２つの条件（適用実施例１での３２０および６４０ｍＪ／ｃｍ2の露光量、ならびに適用実施例２での１６０および３２０ｍＪ／ｃｍ2の露光量）が存在した。このことから、本発明によって、所期のパターンが精密かつ簡単に実現されることが理解される。
パターン露光において使用される光に対する上側誘電体層の透過率が前記パターン露光において使用される光に対する下側誘電体層の透過率と同じであった各比較例では、以下の結果が得られた。すなわち、比較例１、２、３、５、７、および８では、全ての項目に関して合格となった条件は確認できなかった。比較例４では、合格となる条件は３２０ｍＪ／ｃｍ2の露光量のみを含み、比較例６では、合格となる条件は１６０ｍＪ／ｃｍ2の露光量のみを含んだ。
これらの結果から、現像時間がＴＴＣに対して１．５倍および２．５倍であったとき、適用実施例１および２のみにおいて、総合結果が合格となった条件が２つ以上確認された。これは、適用実施例１および２では、露光条件および現像条件の少なくとも１つが変更される場合でさえ所望のパターンが形成されることを意味する。逆に、各比較例では、露光条件および現像条件の一方が変更される場合、所望のパターンが形成されないことを意味する。したがって、本発明の誘電体が使用される場合、露光条件または現像条件を変更することができ、それにより、何らかの理由で製造条件が変更される場合でさえ、製造物の歩留まりが低下しないことが保証される。
誘電体が基板の上に形成され、露光され、現像されたときに生成されるアンダーカットを示す概念図である。 誘電体が基板の上に成形され、焼成されたときに生じる水平方向での収縮を示す概念図である。 ２層構造を有する誘電体が基板の上に形成される例を示す図である。 本発明の誘電体を具備するデバイスを示す図である。 本発明の誘電体を製造するための方法における各ステップを示す流れ図である。 図５に示される各ステップの詳細を示す図である。 本発明で定義されるライン幅ａおよびスペース幅ｂを示す図である。 本発明で定義されるライン欠損ｃおよび流れｄを示す図である。

Claims (33)

  1. 下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層を備える誘電体であって、前記下側誘電体層は第１の感光性組成物からなり、前記第１の感光性組成物は第１のガラス粉末を含み、前記上側誘電体層は第２の感光性組成物からなり、前記第２の感光性組成物は第２のガラス粉末を含み、所望の露光パターンを作成するために使用される前記上側誘電体層を通る光の透過率は、前記下側誘電体層を通る光の透過率よりも低いことを特徴とする誘電体。
  2. 前記上側誘電体層に使用される前記第２のガラス粉末の透過率は、前記下側誘電体層に使用される前記第１のガラス粉末の透過率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  3. 前記下側誘電体層は、無機成分として本質的にガラスのみからなることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  4. 前記上側誘電体層は、無機成分として本質的にガラスのみからなることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  5. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、無機成分として本質的にガラスのみからなることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  6. 前記上側誘電体層に対する光の透過の波長は、３５０〜４００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  7. 前記第１のガラス粉末および前記第２のガラス粉末は、ビスマス含有ガラス粉末であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  8. 前記第１のガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末から選択されることを特徴とする請求項７に記載の誘電体。
  9. 前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末または前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末の総含有量は、前記下側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０から１００重量パーセントの範囲内であることを特徴とする請求項８に記載の誘電体。
  10. 前記第２のガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末から選択されることを特徴とする請求項７に記載の誘電体。
  11. 前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末または前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末の総含有量は、前記上側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０から１００重量パーセントの範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の誘電体。
  12. 前記第２のガラス粉末は、さらに、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含むことを特徴とする請求項１０に記載の誘電体。
  13. 前記第２のガラス粉末の光の前記透過率は３０パーセント以上、６０パーセント未満であり、前記第１のガラス粉末の光の前記透過率は６０パーセント以上であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  14. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、鉛を本質的に含有しないことを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  15. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、フィラーを本質的に含有しないことを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  16. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、アルカリ化合物を本質的に含有しないことを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
  17. 請求項１に記載の誘電体を具備することを特徴とするディスプレイ。
  18. ガラス粉末、モノマー、開始剤、樹脂バインダー、および有機溶媒をそれぞれ含む下側感光性誘電体組成物および上側感光性誘電体組成物を提供するステップと、
    基板を提供するステップと、
    前記基板の上に前記下側感光性誘電体組成物を被覆するステップと、
    下側誘電体層を形成するために前記下側感光性誘電体組成物を乾燥させるステップと、
    前記下側誘電体層の上に前記上側感光性誘電体組成物を被覆するステップと、
    上側誘電体層を形成するために前記上側感光性誘電体組成物を乾燥させるステップと、
    前記下側誘電体層および前記上側誘電体層の上に所定のパターンを露光するステップと、
    現像層を形成するために前記露光層を現像するステップと、
    前記現像層を焼成するステップと
    を含み、前記上側誘電体層は、パターン露光に使用される光の透過率が、前記下側誘電体層の透過率と比較して低いことを特徴とする誘電体を製造するための方法。
  19. 前記上側誘電体層に使用される前記ガラス粉末の光の透過率は、前記下側誘電体層に使用される前記ガラス粉末の光の透過率よりも低いことを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  20. 前記下側誘電体層は、無機成分として本質的にガラスのみからなることを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  21. 前記上側誘電体層は、無機成分として本質的にガラスのみからなることを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  22. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、無機成分として本質的にガラスのみからなることを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  23. 光の透過の波長が３５０〜４００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  24. 前記下側誘電体層に使用される前記ガラス粉末および前記上側誘電体層に使用される前記ガラス粉末は、ビスマス含有ガラス粉末であることを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  25. 前記下側誘電体層に使用される前記ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末であることを特徴とする請求項２４に記載の誘電体を製造するための方法。
  26. 前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末または前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末の総含有量は、前記下側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０から１００重量パーセントの範囲内にあることを特徴とする請求項２５に記載の誘電体を製造するための方法。
  27. 前記上側誘電体層に含まれる前記ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末であることを特徴とする請求項２４に記載の誘電体を製造するための方法。
  28. 前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａ含有ガラス粉末または前記Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａ含有ガラス粉末の総含有量は、前記上側誘電体層の総ガラス粉末含有量に対して４０から１００重量パーセントの範囲内にあることを特徴とする請求項２７に記載の誘電体を製造するための方法。
  29. 前記上側誘電体層に使用される前記ガラス粉末は、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含むことを特徴とする請求項２７に記載の誘電体を製造するための方法。
  30. 前記上側誘電体層に使用される前記ガラス粉末の光の前記透過率は３０％以上、６０パーセント未満であり、前記下側誘電体層に使用される前記ガラス粉末の光の前記透過率は６０％以上であることを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  31. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、鉛を本質的に含有しないことを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  32. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、フィラーを本質的に含有しないことを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
  33. 前記下側誘電体層および前記上側誘電体層は、アルカリ化合物を本質的に含有しないことを特徴とする請求項１８に記載の誘電体を製造するための方法。
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