JP2007317642A - 誘電体、誘電体を有するディスプレイデバイス、および誘電体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースへの所望の接着性および非常に良好な絶縁性を有する厚膜タイプの誘電体を提供すること。
【解決手段】本発明の誘電体は、感光性組成物からなる下側誘電体層と、感光性組成物からなり、上記下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層とを含む。上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、上記主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とが関係Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイデバイスにおけるディスプレイに使用される誘電体に関する。より具体的には、本発明は、ディスプレイデバイスにおけるディスプレイの発光部に配置される誘電体に関する。また、本発明は、前記誘電体を有するディスプレイデバイスおよび前記誘電体を製造するための方法に関する。

近年、様々なタイプのフラットパネルディスプレイデバイスが開発されている。様々なディスプレイデバイスが様々な発光理論を有するが、全ての種類のディスプレイデバイスで電極が配置され、電極間に電圧を印加することによって発光が制御される。例えば、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）では、電界エミッタから解放される電子が蛍光体に供給されて発光する。電極をオン／オフすることによって発光が制御されるとき、誘電体（絶縁体）が様々な目的で各電極の周りに配置される。例えば、絶縁材料は、導電部の間の領域を絶縁するために導電部の間に配置される。また、絶縁材料は、電極を仕切るためにも配置される。

誘電体および絶縁体は、同じ組成を有する場合でさえ、配置の位置および目的によって「誘電体」と呼ばれることも「絶縁体」と呼ばれることもある。このため、電極の周りに配置される絶縁材料を本明細書では以後「誘電体」と呼ぶ。しかし、本明細書における以下の技術範囲は、この使用法によって限定されない。以下に説明する技術において言及する「誘電体」は、「誘電体」と「絶縁体」との両方を含む。

誘電体材料としてガラス粉末および無機フィラーを使用することができる。誘電体パターンを形成するために、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を使用することができる。しかし、パターン印刷によって微細パターンを形成するのは困難である。フォトレジストを使用するエッチングプロセスでは、通常、エッチング対象物が薄膜に限定される。導電部の間に配置される絶縁材料は厚膜でなければならないので、フォトレジストを使用するエッチング方法はこの用途には適さない。絶縁材料として厚膜を形成するために、感光性絶縁体厚膜ペーストを使用して微細パターンを形成する技術が開発されている。

絶縁体ペーストの例として、ガラスペーストおよび無機ペーストが挙げられる。ディスプレイデバイス（例えばフラットパネルディスプレイ）を製造するとき、ほぼ排他的にガラス基板がベース基板として使用され、焼成温度は６００℃以下、好ましくは５５０℃以下に制限される。この場合、無機フィラーがペースト中に含有されていると、焼結が抑制されて、圧密な誘電体を得るのが困難である。したがって、ディスプレイデバイスを製造するとき、主にガラスからなるガラスペーストを使用することが好ましい。この前提の下で、感光性絶縁体ペーストを使用して微細パターンを形成する以下の技術が認められる。

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、光反応性化合物および光重合開始剤を含有するプラズマディスプレイパネル用感光性ガラスペーストを開示している。誘電体パターンを形成するためにこの感光性絶縁ガラスペーストが使用されるとき、まず、基板の上にガラスペーストが被覆され、次いで乾燥させて溶媒を蒸発させる。次いで、フォトマスクを使用して所定のパターンを露光する。露光の結果、露光部における有機感光性バインダーは架橋されて重合され、しかし現像されない。非露光部は、アルカリ現像によって現像されて、所望のパターンでの非焼結誘電体を得る。その後、所望の温度で焼結されて、誘電体を得る。しかし、特許文献１は、所望のベースへの良好な接着性を有する厚膜タイプの誘電体を開示しておらず、また非常に良好な絶縁性を有する誘電体も開示していない。

特許文献２が、０．００５〜０．０８μｍの範囲内の粒子径を有する微細酸化物粒子と、微細酸化物粒子以外の無機粒子と、感光性有機成分とを含有する感光性ペーストであって、微細酸化物粒子および有機成分の平均屈折率Ｎ１と微細酸化物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ガラス粉末タイプの感光性ペーストを開示している。

−０．０７≦Ｎ２−Ｎ１≦０．０７（Ｎ２＞１．６５）
しかし、この参考文献は、所望のベースへの良好な接着性および非常に良好な絶縁性を有する厚膜タイプの誘電体を開示していない。また、上記の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。環境保護に対する意識が地球規模で高まるなか、鉛タイプのガラスの使用はできるだけ避けるべきである。他方、鉛タイプのガラスを使用して製造された誘電体の特性に匹敵する、またはそれよりも良い特性（例えば、前記接着性および／または絶縁性）を得るのは困難である。

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

本発明の目的は、所望のベース（例えば基板）への良好な接着性および非常に良好な絶縁性を有する厚膜タイプの誘電体を提供することである。また、好ましくは、本発明の目的は、環境に優しい鉛を含まないタイプの誘電体を提供することである。

本発明は、下側誘電体層と、前記下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層とを備える誘電体であって、前記下側誘電体層が第１の主要ガラス粉末を含み、前記上側誘電体層が第２の主要ガラス粉末を含み、前記第１の主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、前記第２の主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、最大体積で存在する主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とが関係Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃を満たすことを特徴とする誘電体に関する。

本発明はさらに、
主要ガラス粉末、樹脂バインダー、および有機溶媒をそれぞれ含む下側誘電体組成物および上側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誘電体組成物および基板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誘電体組成物を乾燥させるステップと、
Ｔ１を下側誘電体層の主要ガラス粉末の軟化点、Ｔ２を上側誘電体層の主要ガラス粉末の軟化点、Ｔ３を体積で最大量存在する主要ガラス粉末の焼成温度として、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす焼成温度で前記下側誘電体層および前記上側誘電体層を焼成するステップと
を含むことを特徴とする誘電体製造方法に関する。

上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、焼成温度（Ｔ３）とが関係Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃を満たすという条件の下で下側および上側誘電体が焼結されるとき、ベースへの所望の接着性および良好な絶縁性を有する絶縁体を得ることができる。

本発明は、下側誘電体層と、上記下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層とを有し、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、上記主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とがＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たすことを特徴とする誘電体を提供する。前記主要ガラス粉末は、複数のガラス粉末が使用されるときは、体積単位で測定して最大の含有量を有するガラス粉末を指す。すなわち、Ｔ３を決定する際、焼成温度（Ｔ３）は、第１の主要ガラス粉末または第２の主要ガラス粉末のいずれかで大きい体積で存在するほうの焼成温度を指す。典型的な焼成温度は６００℃以下である。一実施形態では、焼成温度は５５０℃以下である。さらなる実施形態では、焼成温度は５００℃から６００℃の範囲内である。本発明の誘電体は、感光性組成物を使用して、またはペーストを所定のパターンに印刷することによって形成することができる。

Ｔ１とＴ３は、Ｔ３−３０℃＜Ｔ１＜Ｔ３という関係を満たすことが好ましい。また、上記下側誘電体層および／または上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、誘電体の焼成温度で非晶質であってよい。

本発明の誘電体では、上記下側誘電体層および／または上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、誘電体層中のガラス成分の総量に対して５０〜１００体積％の量で含有することができる。上記下側誘電体層および／または上側誘電体層は、唯一の無機成分としてガラスを含有することができる。

本発明の誘電体では、上記下側および上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、ビスマスタイプのガラス粉末であることが望ましい。上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末であることが望ましい。上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末であることが望ましい。

また、一実施形態（誘電体組成物が感光性誘電体組成物であるとき）での上記誘電体では、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末が、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つの元素を含有することが望ましい。

さらに、上記下側および上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、鉛を実質的に含有せず、上記下側および上側誘電体層は、フィラーを実質的に含有せず、かつ／または上記下側および上側誘電体層は、アルカリ化合物を実質的に含有しないことが望ましい。

本発明は、上記誘電体を使用するディスプレイデバイスを含む。

さらに、本発明は、主要ガラス粉末、樹脂バインダー、および有機溶媒をそれぞれ含む下側誘電体組成物および上側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誘電体組成物および基板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誘電体組成物を乾燥させるステップと、Ｔ１を下側誘電体層の主要ガラス粉末の軟化点、Ｔ２を上側誘電体層の主要ガラス粉末の軟化点、Ｔ３を体積で最大量存在する主要ガラス粉末の焼成温度として、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす焼成温度で前記下側誘電体層および前記上側誘電体層を焼成するステップとを含むことを特徴とする誘電体製造方法に関する。

本発明の一実施形態は、下側誘電体層と、上記下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層とを有し、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、焼成温度（Ｔ３）とがＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす誘電体を提供する。特に、本発明の誘電体は、ベース（例えば、ガラス基板を含む基板）への所望の接着性と、非常に良好な絶縁性とを提供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、ディスプレイデバイスにおける発光部に適切に配置することができる。本発明の誘電体は、２層を有し、各層が特定の相対軟化点を有し、特定の焼成温度が製造中に採用されるので、優れた接着性および絶縁性を有する。

本発明の誘電体は、感光性組成物を使用して、またはペーストを所定のパターンに印刷することによって形成することができる。感光性組成物が使用されるとき、モノマーおよび開始剤が感光性組成物に添加される。感光性組成物のコーティング被膜の上に所定のパターンが露光され、その後、現像されて、所定のパターンでの誘電体を得る。感光性組成物が使用されるとき、微細パターンを形成することが可能である。また、スクリーン印刷などによってペーストで所定のパターンに被覆することもできる。この方法が使用されるとき、コーティング被膜を乾燥させ、焼成することによって、所定のパターンでの誘電体を得ることができる。この場合、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点は、焼成温度よりも低く、しかし焼成温度よりも３０℃低い温度よりは高いことが好ましい。すなわち、Ｔ１とＴ３が、Ｔ３−３０℃＜Ｔ１＜Ｔ３という関係を満たすことが好ましい。また、上記下側誘電体層および／または上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、誘電体の焼成温度で非晶質であることが好ましい。上記下側誘電体層および／または上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の含有量は、誘電体層中のガラス成分の総量に対して５０〜１００体積％の範囲内であることが好ましい。ベースへの所望の接着性および絶縁性は、上記の限定項目を採用することによって実現することができる。上記下側誘電体層および／または上側誘電体層は、唯一の無機成分としてガラスを含有することが好ましい。

上記下側誘電体層および上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、ビスマスタイプのガラス粉末であることが好ましい。ビスマスタイプのガラス粉末を使用することによって、ベースへの所望の接着性および絶縁性をさらに改善することができる。前記ビスマスタイプのガラス粉末の例は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末およびＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末を含む。

上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末が、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つの元素をさらに含有する場合、ベースへの所望の接着性および絶縁性をさらに改善することができる。

地球規模の環境保護に貢献するために、上記下側誘電体層および上側誘電体層は、鉛を実質的に含有しない（鉛を本質的に含まない）ことが好ましい。上記下側誘電体層および上側誘電体層は、無機フィラーを実質的に含有しない（フィラーを本質的に含まない）ことが好ましく、それにより低温で焼成を行うことができ、製造効率を向上させることができる。また、上記下側誘電体層および上側誘電体層は、アルカリ化合物を実質的に含有しない（アルカリ化合物を本質的に含まない）ことが好ましく、それにより誘電体の電気的な信頼性を改善することができる。

本発明は、誘電体が２層（下側誘電体層と上側誘電体層）を有し、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、上記主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とがＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たすことを特徴とする。

様々なパラメータが、ベースへの誘電体の接着性およびその絶縁性に影響を及ぼす。それらのパラメータの１つとして、使用されるガラスの軟化温度と焼成温度との関係がある。焼成温度よりも低い軟化点を有する主要ガラス粉末が使用されるとき、基板および他のベース層への誘電体の接着性を高めることができ、しかしガラスの活性融解の結果、ガラスから気泡が発生する可能性が高いことが判明している。これは、圧密化に悪影響を及ぼし、また、不良な絶縁の可能性を高めることがある。他方、焼成温度よりも高い軟化点を有するガラス粉末が使用される場合、気泡が発生する可能性はほぼないが、ベース層へのガラスの接着性が悪く、これは不良な接着／不良な絶縁の可能性を高める。

上記の接着性および圧密化は相反する性質であるので、基板上に１層の誘電体を形成することによって上記の性質の両方を満たすことができる誘電体を得るのは困難である。図１に示されるように、基板１０の上に誘電体層１２を２層構造（下側誘電体層１４、上側誘電体層１６）として形成することによって、これらの性質の両方を実現することができる。

下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点は、基板または他のベース層への良好な接着性を実現するために低くすべきである。

通常の金属からなる電極が下側および上側誘電体層の上下に配置されるとき、誘電体層の圧密が十分に良好でなくピンホールが形成されている場合、金属がピンホール内に進入して不良な絶縁を生じる。そこで、本発明者は、金属の進入を受けやすい上側誘電体層での誘電体の十分な圧密化を保証するために、上側誘電体に使用される主要ガラス粉末の軟化点を上昇させるべきであると考えた。

上記の結果に基づいて、上側誘電体組成物の軟化点を下側誘電体組成物の軟化点よりも高くすることが有益であると考えられる。

特定の軟化点を有する主要ガラス粉末を使用するときに焼成温度を高くすると、特定の焼成温度までは圧密な誘電体が得られることが判明した。しかし、焼成温度を高くしすぎると、誘電体中に気泡が生じ、誘電体の圧密化を劣化させる。また、上述したように、誘電体が２層構造を有するときに上側および下側誘電体に関して十分な圧密化を実現することができない場合、下側誘電体層が上側誘電体層から分離されることもある。

適切な焼成温度は、下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点よりも高く、しかし上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点よりも低くすべきである。また、上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点と焼成温度との温度差はあまり大きくすべきでないことが判明している。すなわち、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、上記主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とが、関係Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃を満たすべきである。

上記の結果に基づいて、本発明は、誘電体が２層（下側誘電体層および上側誘電体層）で形成され、上側誘電体層に含有される主要ガラス粉末の軟化点が下側誘電体層に含有される主要ガラス粉末の軟化点よりも高く、かつＴ１＜Ｔ３およびＴ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という条件の下で焼成が行われるときに、ベースへの良好な接着性および非常に良好な接着性を得ることができるという結論に達した。これが本特許出願の要点である。

（誘電体の組成）
本発明では、それぞれ上側誘電体層および下側誘電体層を形成するために、上側誘電体のための組成物と下側誘電体のための組成物とが調製されて使用される。

感光性組成物が誘電体組成物である場合、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）有機溶媒を含有する。誘電体組成物が感光性組成物でなく、かつスクリーン印刷または当業者に知られている他の塗布法によってパターンが形成される場合、誘電体組成物から（２）モノマーおよび（３）開始剤をなくすことも可能である。また、組成物は、他の添加剤（他の成分）（６）として、酸化防止剤、粘着防止剤、ＵＶ吸収剤、または当業者に知られている他の添加剤を含有することもある。必ずしも必要ではないが、誘電体組成物が、唯一の無機成分としてガラス粉末（ガラス成分）を含むことが好ましい。ガラス成分が唯一の無機成分である場合、粉末状成分の圧密焼結構造を、焼成中に比較的低温で簡単に得ることができる。

（１）ガラス粉末
本発明の誘電体では、上側および下側誘電体層に使用される主ガラスの軟化点が制御される。上述したように、「主要ガラス粉末」は、本明細書では、複数のガラス粉末が使用されるときには、体積で測定して最大の含有量を有するガラス粉末を指す。例えば、組成物が、５０体積％のガラス粉末Ａと、３０体積％のガラス粉末Ｂと、２０体積％のガラス粉末Ｃとを含有する場合、主要ガラス粉末はガラス粉末Ａである。主要ガラス粉末の含有量は、誘電体層を形成するために誘電体に使用されるガラス成分の総量に対して５０〜１００体積％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは８０〜１００体積％の範囲内である。上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の含有量は、下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の含有量と異なっていてもよい。

２つ以上の主ガラスが存在するとき、主要ガラスの少なくとも１つが本発明で指定される軟化点に関する要件を満たす場合に、本発明の要件が満たされたとみなす。例えば、５０体積％のガラスＡと５０体積％のガラスＢが使用される場合、ガラスＡまたはガラスＢのいずれかが軟化点に関する要件を満たせば十分である。

本発明では、上側誘電体層に含有される主要ガラス粉末の軟化点Ｔ２は、焼成温度Ｔ３よりも高い。また、Ｔ２は、Ｔ３よりも３０℃以上高くならないように設定される。より好ましくは、Ｔ２は、Ｔ３よりも１５℃以上高くならないように設定される。すなわち、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋１５℃である。この温度範囲が満たされる場合、上側誘電体層に形成されるピンホールが少なく、またはピンホールが全く形成されず、良好な圧密を実現することができ、不良な絶縁を防止することができる。

本発明では、下側誘電体層中の主要ガラス粉末の軟化点は、焼成温度よりも低い。この軟化点は、焼成温度よりも低く、しかし焼成温度よりも３０℃低い温度よりは高いことが好ましい。すなわち、Ｔ３−３０℃＜Ｔ１＜Ｔ３である。より具体的には、Ｔ３−１５℃＜Ｔ１＜Ｔ３である。この温度範囲が満たされるとき、ベースへの下側誘電体層の接着を実現することができる。

電極から誘電体層への金属成分の拡散によって引き起こされる不良な絶縁を防止するために、焼成温度は５００〜６００℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは５２０〜５７０℃の範囲内である。本特許出願における焼成温度とは、被覆被膜が焼結されるときのピーク加熱温度を指す。例えば、温度が室温から５２０℃に上昇され、５２０℃で２０分間保たれ、次いで冷却される場合、焼成温度は、最高温度である５２０℃である。

主要ガラス粉末以外のガラス粉末（本明細書では以後、「副ガラス粉末」と呼ぶことがある）が誘電体層に含有されるとき、副ガラス粉末の軟化点は、主要ガラス粉末の軟化点とは異なっていてよく、また、本特許出願において主要ガラス粉末に関して指定される軟化点範囲から外れていてもよい。必要に応じて様々な成分のガラスを副ガラスとして使用することができる。

また、上記下側誘電体層および／または上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末は、誘電体の焼成温度で非晶質であることが好ましい。焼成温度で非晶質である場合、ガラスの融解と共に圧密プロセスを一様に行うことができる。他方、焼成温度で結晶化されている場合、結晶化と共に圧密に悪影響が及ぼされることがあり、不良な絶縁をもたらす。

主要ガラス粉末に対する特別な限定はないが、環境への影響を考慮して、鉛を含まないガラス粉末が使用されることが好ましい。例えば、鉛を実質的に含有しない（鉛を本質的に含まない）ビスマスタイプのガラス粉末を使用することが好ましい。この理由は、鉛を含まない他のガラスと比較して、約５００〜６００℃の低温で行われる融解によって圧密な焼結被膜を形成するようなガラス設計が簡単であるためである。また、ガラス設計が簡単であるので、誘電体中に存在するのが望ましくないアルカリ金属を含有しない誘電体を簡単に製造することができる。ここで、「鉛を実質的に含有しない」とは、避けられない不純物としての鉛の含有は許されることを意味する。鉛含有量は、１００ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｐｐｍ以下である。現在利用可能な分析器によって鉛含有分を検出することができないことがより一層好ましい。

主要ガラス粉末の好ましい組成物の例は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−ＢａベースのガラスまたはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラスである。非晶質ガラスを所望の軟化点（５００〜６００℃の範囲内）で得ることができるので、これらのビスマスタイプのガラスを使用することが好ましい。Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−ＢａベースのガラスまたはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラスの総量は、誘電体層の総ガラス含有量に対して４０〜１００重量％の範囲内であることが好ましい。１００重量％の場合、含有されるガラス粉末が全てＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末であることを意味する。

必要であれば、他の組成を有する主要ガラス粉末を使用することも可能である。他の組成の例として、Ｂ−Ｓｉ、Ｚｎ−Ｂ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ、Ｂｉ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ａｌなどが挙げられる。

上側誘電体層に含有されるガラスは、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つの元素をさらに含有することが好ましい。ガラスがこれらの元素を含有するとき、ＵＶ透過率が低くなり、露光量が低減される。その結果、生産性を向上させることができる。これらの元素の酸化物の重量で測定したこれらの元素の重量は、ガラス粉末の重量に対して０．１〜２．０重量％の範囲内であることが好ましい。

主要ガラス粉末の軟化点は、示差熱分析（ＤＴＡ）によって測定することができる。

主要ガラス粉末の含有量は通常、誘電体組成物の総量に対して５０〜７０重量％の範囲内である。しかし、本発明はこの範囲に限定されない。

（２）モノマー
誘電体組成物に光が照射されると、モノマーは重合されてポリマーになる。露光された領域で、組成物に含まれたモノマーは、現像中に除去されていない硬化物質をポリマー形成する。

モノマーのタイプには特別の限定はない。例えば、本発明では、光硬化性モノマー成分として、付加重合可能なエチレン性不飽和化合物を少なくとも１種類含み、かつ重合可能なエチレン基を少なくとも1つ有するモノマー成分を使用することができる。

このタイプの化合物は、フリーラジカルの存在によりポリマー形成を開始し、鎖伸長付加重合を行うことができる。モノマー化合物は非ガス状態にあり、つまり１００℃よりも高い沸点を有する。これは有機重合バインダーを可塑化させることもできる。

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の例は、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］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、１，３，５−トリイソプロピルペニルベンゼンを含む（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）。

有用な化合物は、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、１〜１０個のエーテル結合を有するＣ₂〜Ｃ₁₅のアルキレングリコールまたは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。

好ましいモノマーには、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含まれる。

他の好ましいモノマーには、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）が含まれる。

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、モノマー含有量は、誘電体組成物の総量に対して２〜１０ｗｔ％である。

（３）開始剤
開始剤は、光を吸収するときに、モノマーの重合を開始させるため使用する。開始剤のタイプは特に限定されない。例えば、１８５℃以下の温度で熱的には不活性であるが、光への露出時にフリーラジカルを発生する開始剤は、本発明において光開始剤として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を含む。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、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−テトラヒドロゾアントラセン−７，１２−ジオンを含む。他の有用な光開始剤は、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または他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に記載されており、それらの内容を参照として本明細書に組み込む）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他の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。一般的に、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ことができる。形成された誘電体の硬さをある程度を保証するため、モノマーの重合によりポリマーは形成される。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）を含む。

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の例として、アクリル酸、メタアクリル酸、クロトン酸、またはエチレン性不飽和モノカルボン酸、同様に、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ビニルコハク酸、マレイン酸、または他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含まれる。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、エチレンプロピレンコポリマー、または他のポリオレフィン、およびまたは酸化ポリエチレンおよび低級アルキレンオキシドなどのポリエーテルを含む。

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、以下のようにして製造することができる。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る。その後、得られたモノマー中に、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、上記ポリマーを製造することができる。重合反応が本質的に完了した後、生成された酸性ポリマー溶液が室温まで冷却される。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。

酸を含有する上記ポリマーバインダーは、５０，０００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、モノマーのタイプおよびその量、他の成分のタイプおよびその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％の範囲で含まれる。

（５）有機溶媒
誘電体組成物は有機溶媒を含む。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、まず、固形分の適当な安定性を維持でき、固形分を拡散することができる有機媒体を使用することが好ましい。第２に、拡散溶液に良好なコーティング特性をもたらすことができるレオロジー特性の有機溶媒を使用することが好ましい。

有機溶媒は、溶媒混合物であってもよい。溶媒成分は、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から、適宜選択されるべきである。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。

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ように、十分に高い揮発性を有する溶媒を選択する必要がある。しかし、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る溶媒を使用することは望ましくない。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。そのような溶媒の例には、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、および上記アルコールの他のエーテル、松脂、αまたはβ−テルピネオール、またはそれらの混合物、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、およびエチレングリコールの他のエステル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、および他のカルビトールエステル、およびテキサノール（登録商標）（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）並びに他の適当な溶媒が含まれる。

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
上記の成分に加えて、本発明の誘電体組成物中に、以下の添加成分を加えることができる。これらの添加剤の例には、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、この分野でよく使用されている分散剤、安定剤、可塑剤、剥離剤、ストリップ剤、消泡剤、および保湿剤を組成物中に加えることもできる。適当な材料は、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。ここで、「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。ここで「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、上記の誘電体を有するディスプレイデバイスを含む。本発明のディスプレイパネルまたはデバイスは、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）を使用することができる。ＦＥＤでは、例えば図２に示されるように、カソード電極２２、エミッタ２４、ゲート絶縁被膜２６、およびゲート電極２８をガラス基板２０の上に積層することによって形成される積層体と、アノード電極３２および蛍光体３４をガラス基板３０の上に積層することによって形成される積層体とが互いに向かい合わせて配置され、光３６がエミッタ２４から蛍光体３４に供給される。この構造では、本特許出願の上記誘電体を、カソード電極２２とゲート電極２８とを絶縁するために使用されるゲート絶縁被膜２６として配置することができる。この場合、優れた精度の微細パターンを有する上記誘電体を使用することによってデバイス自体の耐久性を向上させることができる。

本発明は、以下のステップを有する誘電体製造方法を含む。ガラス粉末、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が基板の上に被覆されるステップ；下側誘電体層を形成するために上記下側誘電体組成物が乾燥されるステップ；ガラス粉末、樹脂バインダー、および有機溶媒を含有する上側誘電体組成物が上記下側誘電体層の上に被覆されるステップ；上側誘電体層を形成するために上記上側誘電体組成物が乾燥されるステップ；上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）、上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）、および焼成温度（Ｔ３）に関してＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす焼成温度で上記下側および上側誘電体層が焼結されるステップ。

本発明で使用される誘電体組成物は感光性組成物であってよい。誘電体組成物が感光性組成物である場合、下側および上側誘電体組成物は、モノマーおよび開始剤を含有する。

以下、本発明の製造方法を、図面に基づいて説明する。以下に説明する製造方法では、誘電体組成物が感光性組成物である。誘電体組成物が感光性組成物である場合、組成物は、スクリーン印刷を行い、次いで乾燥および焼成することによって所望のパターンで被覆される。より具体的には、プロセスが以下のステップを含む。（１）下側誘電体組成物を被覆するステップ、（２）乾燥するステップ、（３）上側誘電体組成物を被覆するステップ、（４）乾燥するステップ、（５）下側および上側誘電体層を焼結するステップ。図３は、本発明の誘電体製造方法における各ステップを例示する流れ図である。この図に示されるように、製造方法はステップ１〜７を有する。図４は、図３に示される各ステップをより詳細に示す。

第１のステップで、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）が基板（２０２）の上に被覆される（図３：１０２、図４（Ａ））。前記下側誘電体組成物（２０４）は、スクリーン印刷を行う、またはディスペンサを使用するコーティング手段（２０６）によってガラス基板（２０２）の表面全体に被覆される。

第２のステップで、下側誘電体層（２０８）を形成するために上記の下側誘電体組成物が乾燥される（図３：１０４、図４（Ｂ））。導電（誘電）組成物を乾燥させることができる限り、乾燥条件に対する特別な限定はない。乾燥は、コンベア型のＩＲ乾燥機を使用して１００℃で１０〜２０分間行うことができる。乾燥された下側誘電体層の厚さは、１０〜４０μｍの範囲内であることが好ましい。

第３のステップで、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し、上記下側誘電体組成物よりも高い軟化点を有する上側誘電体組成物（２０９）が前記下側誘電体層（２０８）の上に被覆される（図３：１０６、図４（Ｃ））。第１のステップで使用されるコーティング手段を使用することができる。

第４のステップで、上側誘電体層（２１０）を形成するために上記上側誘電体組成物が乾燥される（図３：１０８、図４（Ｄ））。第２のステップで説明した条件を使用することができる。乾燥された上側誘電体層の厚さは、１０〜４０μｍの範囲内であることが好ましい。

第５のステップで、前記下側誘電体層（２０８）および上側誘電体層（２１０）の上に所定のパターンが露光される（図３：１１０、図４（Ｅ））。例えば、乾燥された上側および下側誘電体層（２０８、２１０）の上に電極パターンを有するフォトマスク（２１２）が形成された後に、照射（２１４）によって露光が行われる。露光条件は、使用される上側および下側誘電体組成物の成分および組成物の被膜厚さによって変わる。５０〜３００μｍのギャップを使用して、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ²の光を使用して露光することが好ましい。照射時間は、５〜３０秒の範囲内であることが好ましい。その結果、露光されたコーティング被膜（２１６）を得ることができる。

第６のステップで、露光されたコーティング被膜が現像される（図３：１１２、図４（Ｆ））。現像は、アルカリ溶液を使用して行われる。使用することができるアルカリ溶液の例は、０．４％炭酸ナトリウム水溶液である。露光されたコーティング被膜を有する基板（２０２）をアルカリ溶液中に浸漬することによって、基板（２０２）上の露光されたコーティング被膜の上に前記アルカリ溶液（２１８）を噴霧することによって、現像されたコーティング被膜（２２０）を得ることができる。

第７のステップで、現像されたコーティング被膜が、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点よりも高く、しかし上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点よりも低い焼成温度で焼結される（図３：１１４、図４（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、５００〜６００℃の範囲内であることが好ましい。焼成時間は１〜３時間の範囲内であることが好ましい。焼成後、所望のパターンを有する誘電体（２２２）を得るために冷却が行われる。乾燥後、下側誘電体層の厚さおよび上側誘電体層の厚さは、５〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。

この製造方法を使用することによって、２層誘電体（下側誘電体層および上側誘電体層）が得られる。また、上側誘電体組成物の軟化点が下側誘電体組成物の軟化点よりも高く、焼成温度が、上記下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点よりも高く、しかし上記上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点よりも低いので、ベースへの所望の接着性および優れた絶縁性を有する誘電体を得ることができる。

本発明における焼成温度と、上側および下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点とによって実現される効果は、上で説明した。本発明はまた、誘電体の２層構造によって実現される他の効果も有する。すなわち、１層誘電体が形成されるとき、その層のある部分が十分に露光されない場合、その部分は十分に硬化することができず、不良な絶縁をもたらすことがある。他方、本発明に従って２層誘電体が形成されるとき、ピンホールが発生する場合でさえ、２つの層で発生したピンホールが誘電体の高さ方向で並ぶ可能性は非常に低い。したがって、不良な絶縁を防止することができる。

上述した利点の他に、本発明の製造方法に従って２層誘電体が形成されるとき、誘電体に関して十分な厚さを保証することができる。

以下、本発明を、適用実施例を参照してより詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの適用実施例に限定されない。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１〜４、比較例１〜４２）
誘電体を形成するために誘電体組成物が使用された。これらの誘電体組成物は、感光性ではなく、これらの組成物にはモノマーも開始剤も含有されなかった。

（Ａ）ガラス粉末の調製
ガラス粉末を調製するために表１に列挙される組成物が混合された。

表２は、これらガラス粉末の軟化点および平均粒子径を示す。

軟化点は、示差熱分析（ＤＴＡ）によって測定された。

（Ｂ）誘電体組成物の調製
ペースト状の誘電体組成物Ａ〜Ｐを得るために、ガラス粉末が、１：１の重量比で媒質（ＭＭＡ／ＢＭＡ／ＥＡ／ＭＡＡコポリマーの２６％テキサノール溶液）と混合された。表３は、誘電体組成物Ａ〜Ｐのガラス粉末組成を示す（体積ベース）。例えば、誘電体組成物Ａに含有されるガラス粉末は、１００体積パーセントのガラス粉末Ａからなる。使用されたガラス組成を以下に列挙する。

（Ｃ）誘電体の形成
誘電体組成物Ａ〜Ｐを使用して、表４、５に示される２３タイプの２層構造を有する誘電体を形成した。誘電体を形成するプロセスを以下に述べる。

ＳＵＳ２５０メッシュスクリーンマスクがスクリーンプリンタに設置され、これを使用して、１．３ｍｍの厚さを有するソーダガラス基板の上に下側誘電体組成物を印刷した。５ｃｍ×５ｃｍの正方形コーティング被膜が得られた。印刷後、温風乾燥炉を使用して、１００℃で２０分の乾燥を行った。得られた乾燥被膜の厚さは約１２〜１５μｍであった。次いで、同じブランクマスクを使用して、乾燥被膜の上に上側誘電体組成物を印刷した。印刷後、同様に、１００℃で３０分間、温風乾燥が行われた。得られた２層誘電体の乾燥被膜厚さは、図４、５に示されるように約２３〜３０μｍであった。得られた２層誘電体は、５ｃｍ×５ｃｍの正方形状であった。

得られた試料が、５２０℃または５７０℃のピーク温度が２０分間保たれる総計３時間の焼成プロファイルでローラ炉を使用して焼結された。焼成温度と、上側および下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点との関係も、表４、５に示されている。ベースへの誘電体の接着性およびその絶縁性に関する以下の項目が、上記の試料に関して評価された。次いで、良好な評価結果を満たす条件が全ての試料に関して調べられた。

この場合、ベースへの誘電体の接着性、誘電体中の気泡、および誘電体の密度、ならびに上記の絶縁性が評価された。

（誘電体中の気泡）
金属顕微鏡（倍率１００〜２００、暗視野および透過光の条件下）を使用して、焼結された誘電体の試料中の気泡（サイズおよび数）を調べた。気泡が観察されなかった試料は、可とみなされた。他方、マイクロレベルの気泡を有する試料および３μｍ以上の気泡が観察された試料は、不可とみなされた。

密度（表４、５：焼成密度）も測定された。スペースを有さず、一様な融解であり、気泡をほとんど有さない試料は、可とみなされた。他方、焼成中の粉末の焼結収縮によって生じた少数の一様に分布したマッドクラックまたは気泡を有する試料、ならびに粗い表面および重大なマッドクラックまたは気泡を有する試料は、不可とみなされた。

（ベースへの接着性）
上記の気泡観察後、焼結試料をピンセットで引っ掻き、誘電体をベースから剥がすことができるか調べた。誘電体をベースから剥がすことができず、かつ損傷を有していなかった試料は、可とみなされた。他方、誘電体がベースから剥がされた試料は、不可とみなされた。

上記の評価項目の結果が、表４、５に示されている。表４は、上記の焼成温度のピーク温度が５２０℃であったときの評価結果を示し、表５は、上記の焼成温度のピーク温度が５７０℃であったときの評価結果を示す。

表４（上記焼成温度のピーク温度が５２０℃であったとき）から分かるように、下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とがＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす適用実施例１、２では、気泡、密度、およびガラス基板への接着性に関して良好な結果が得られた。他方、軟化点と焼成温度との上記関係を満たさない比較例１〜２２では、３つの評価項目のうち少なくとも１つが不良な結果であった。

また、表５（上記焼成温度のピーク温度が５７０℃であったとき）から分かるように、適用実施例３、４では、気泡、密度、およびガラス基板への接着性に関して良好な結果が得られた。他方、比較例２３〜４２では、３つの評価項目のうち少なくとも１つが不良な結果であった。

（適用実施例５〜１０）
誘電体が感光性組成物を使用して製造された場合でさえ本発明の効果を同様に実現することができることを確認するために、感光性誘電体組成物を使用して誘電体を形成した。表６は、上側誘電体組成物および下側誘電体組成物の組成を示す。ガラス粉末Ｃおよびガラス粉末Ｆが、上側誘電体組成物のためのガラス粉末として１：１の体積比で使用された。ガラス粉末Ｂのみが、下側誘電体組成物のためのガラス粉末として使用された。

表６で使用された各成分の詳細が表７に示されている。

上記の上側および下側誘電体組成物が使用され、露光条件および現像条件が変更されて、表８に示される適用実施例５〜１０の６タイプの誘電体が形成された。誘電体を形成するプロセスを以下に述べる。

ＳＵＳ１５０メッシュスクリーンマスクがスクリーンプリンタに設置され、これを使用して、１．３ｍｍの厚さを有するソーダガラス基板の上に下側誘電体組成物を印刷した。５ｃｍ×５ｃｍの正方形コーティング被膜が得られた。印刷後、温風乾燥炉を使用して、１００℃で２０分の乾燥を行った。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して、乾燥被膜の上に上側誘電体組成物を印刷した。印刷後、同様に、１００℃で３０分間、温風乾燥が行われた。得られた２層誘電体の乾燥被膜厚さは、約４０μｍであった。得られた２層誘電体は、５ｃｍ×５ｃｍの正方形状であった。

パターン評価のために、３６５ｎｍの光を放出する高圧水銀ランプを有するＵＶ露光機を使用して、フォトマスクを用いて乾燥被膜にパターン露光が行われた。パターン露光は、８０〜２４０ｍＪ／ｃｍ²の範囲内で３つの露光条件の下で各試料に対して行われた。

他方、アルカリ現像デバイスを使用し、現像液として０．４％Ｎａ₂Ｏ₃水溶液を使用して、未露光乾燥試料が調製された。この試料が現像されたときに、乾燥被膜の完全な現像にかかった時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｌｅａｒ；ＴＴＣ）が測定された。パターン露光された上記試料が、ＴＴＣの１．５倍または３倍で現像された。すなわち、３露光条件×２現像条件の現像試料が得られた。

得られた試料は、５２０℃のピーク温度が２０分間保たれる総計３時間の焼成プロフィルを有するローラ炉を使用して焼結された。

上記の気泡、密度、およびガラス基板への接着性が、焼結試料に関して評価された。上述した評価方法が使用された。結果が表８に示されている。各焼結誘電体の厚さは、２０μｍであった。

表８から分かるように、下側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、上側誘電体層に使用される主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とがＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす適用実施例５〜１０では、気泡、密度、およびガラス基板への接着性に関して良好な結果が得られた。この結果は、誘電体を形成するために感光性組成物が使用されるとき、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という条件の下で焼成を行うことによって優れた誘電体を同様に得ることができることを示す。

上述したように、所定の露光条件および現像条件の下で、本発明の誘電体に関してベースへの良好な接着性および非常に良好な絶縁性を実現することができる。特に、これらの特性は、鉛を含まないタイプの誘電体に関してさえも実現することができる。

従来、アルミナ基板を使用するハイブリッドマイクロ回路は、８５０℃の高温で焼結することができるので、セラミックフィラーなどがガラスと混合される場合でさえ、ベースへの優れた接着性および絶縁性を有する誘電体層を形成することが可能である。しかし、ベースとしてガラス基板を使用するディスプレイパネルまたはデバイスを形成することは困難である。本発明によって実現される上記の効果は、薄膜に関する費用のかかるプロセスを使用することなく低費用で誘電体を形成することができるので、大きな意義を持つ。

２層誘電体が基板の上に形成される例を示す図である。 本発明の誘電体を有するデバイスを示す図である。 本発明の誘電体製造方法における各ステップを示す流れ図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。 図３に示される各ステップの詳細を示す図である。

Claims (37)

1. 下側誘電体層と、前記下側誘電体層の上に形成された上側誘電体層とを備える誘電体であって、前記下側誘電体層が第１の主要ガラス粉末を含み、前記上側誘電体層が第２の主要ガラス粉末を含み、前記第１の主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ１）と、前記第２の主要ガラス粉末の軟化点（Ｔ２）と、最大体積で存在する前記主要ガラス粉末の焼成温度（Ｔ３）とが関係Ｔ１：＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃を満たすことを特徴とする誘電体。
2. 前記下側および上側誘電体層は、感光性組成物から作成されることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
3. Ｔ１とＴ３は、関係：Ｔ３−３０℃＜Ｔ１＜Ｔ３も満たすことを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
4. １つまたは複数の前記主要ガラス粉末は、前記焼成温度で非晶質であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
5. 前記第１の主要ガラス粉末は、前記下側誘電体層中の前記ガラス成分の総量に対して５０から１００体積パーセントの範囲内で前記下側誘電体層中に存在することを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
6. 前記第２の主要ガラス粉末は、前記上側誘電体層中の前記ガラス成分の総量に対して５０から１００体積パーセントの範囲内で前記上側誘電体層中に存在す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の主要ガラス粉末および前記第２の主要ガラス粉末は、それらの各々の誘電体層中の前記ガラス成分の総量に対して５０から１００体積パーセントの範囲内でそれらの各々の誘電体層中に存在することを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 前記第１の主要ガラス粉末および前記第２の主要ガラス粉末は、ビスマスタイプの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。
12. 前記第１の主要ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の誘電体。
13. 前記第２の主要ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の誘電体。
14. 前記第２の主要ガラス粉末は、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１３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、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。
16. 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。
17. 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。
18. 請求項１に記載の誘電体を備えることを特徴とするディスプレイデバイス。
19. 主要ガラス粉末、樹脂バインダー、および有機溶媒をそれぞれ含む下側誘電体組成物および上側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誘電体組成物および基板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誘電体組成物を乾燥させるステップと、
    Ｔ１を前記下側誘電体層の前記主要ガラス粉末の軟化点、Ｔ２を前記上側誘電体層の前記主要ガラス粉末の軟化点、Ｔ３を体積で最大量存在する前記主要ガラス粉末の焼成温度として、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ３＋３０℃という関係を満たす焼成温度で前記下側誘電体層および前記上側誘電体層を焼成するステップと
    を含むことを特徴とする誘電体製造方法。
20. 前記下側誘電体組成物および前記上側誘電体組成物は、モノマーおよび開始剤をさらに含む感光性組成物であり、前記方法は、前記上側誘電体層が形成された後に、さらに、露光された下側誘電体層および露光された上側誘電体層を形成するために前記下側誘電体層および前記上側誘電体層の上に１つまたは複数の所望のパターンを露光するステップと、前記露光された層を現像するステップとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
21. Ｔ１とＴ３は、関係：Ｔ３−３０℃＜Ｔ１＜Ｔ３も満たすことを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
22. 前記焼成温度は、５００℃から６００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
23. 前記第１の主要ガラス粉末または前記第２の主要ガラス粉末は、前記誘電体の前記焼成温度で非晶質であることを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
24. 前記第１の主要ガラス粉末および前記第２の主要ガラス粉末は、前記誘電体の前記焼成温度で非晶質であることを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
25. 前記第１の主要ガラス粉末は、前記下側誘電体層中の前記ガラス成分の総量に対して５０から１００体積パーセントの範囲内で前記下側誘電体層中に存在することを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
26. 前記第２の主要ガラス粉末は、前記上側誘電体層中の前記ガラス成分の総量に対して５０から１００体積パーセントの範囲内で前記上側誘電体層中に存在することを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
27. 前記第１の主要ガラス粉末および前記第２の主要ガラス粉末は、それらの各々の誘電体層中の前記ガラス成分の総量に対して５０から１００体積パーセントの範囲内でそれらの各々の誘電体層中に存在することを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
28. 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１９に記載の誘電体製造方法。
29. 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１９に記載の誘電体製造方法。
30. 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１９に記載の誘電体製造方法。
31. 前記第１の主要ガラス粉末および前記第２の主要ガラス粉末は、ビスマスタイプのガラス粉末であることを特徴とする請求項１９に記載の誘電体製造方法。
32. 前記第１の主要ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末から選択されることを特徴とする請求項３１に記載の誘電体製造方法。
33. 前記第２の主要ガラス粉末は、Ｂｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｂａベースのガラス粉末またはＢｉ−Ａｌ−Ｂ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｃａベースのガラス粉末から選択されることを特徴とする請求項３１に記載の誘電体製造方法。
34. 前記第２の主要ガラス粉末は、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３３に記載の誘電体製造方法。
35. 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１９に記載の誘電体製造方法。
36. 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１９に記載の誘電体製造方法。
37. 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１９に記載の誘電体製造方法。

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