JP3716787B2 - プラズマディスプレイ用感光性ペースト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は感光性ペーストに関する。
【０００２】
本発明は、プラズマディスプレイ、プラズマアドレス液晶ディスプレイをはじめとするガラス隔壁層が必要なディスプレイの製造に用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
近年、ディスプレイにおいて、小型・高精細化が進んでおり、それに伴って、パターン加工技術も技術向上が望まれている。特に、プラズマディスプレイパネルの隔壁形成には、ガラスなどの無機材料を高精度かつ高アスペクト比でパターン加工をできる材料が望まれている。
【０００４】
従来、無機材料のパターン加工を行う場合、無機粉末と有機バインダーからなるペーストによるスクリーン印刷が多く用いられている。しかしながらスクリーン印刷は精度の高いパターンが形成できないという欠点があった。
【０００５】
この問題を改良する方法として、特開平１−２９６５３４号公報、特開平２−１６５５３８号公報、特開平５−３４２９９２号公報では、感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィ技術に形成する方法が提案されている。しかしながら、感光性ペーストの感度や解像度が低いために高アスペクト比、高精細の隔壁が得られないために、例えば８０μｍを越えるような厚みのものをパターン加工する場合、複数回の加工工程（スクリーン印刷・露光・現像）を必要とするため、工程が長くなる欠点があった。
【０００６】
また、特開平２−１６５５３８号公報では、感光性ペーストを転写紙上にコーティングした後、転写フィルムをガラス基板上に転写して隔壁を形成する方法が、特開平３−５７１３８号公報では、フォトレジスト層の溝に誘電体ペーストを充填して隔壁を形成する方法がそれぞれ提案されている。また特開平４−１０９５３６号公報では、感光性有機フィルムを用いて隔壁を形成する方法が提案されている。しかしながら、これらの方法では、転写フィルムやフォトレジストあるいは有機フィルムを必要とするために工程が増えるという問題点があった。また、高精細度や高アスペクト比を有する隔壁を得るには至っていない。
【０００７】
また、隔壁以外に絶縁体層や誘電体層のパターンを形成する場合も同様の課題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高アスペクト比かつ高精度のパターン形成、特にディスプレイの隔壁層の形成を可能にするペーストを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、熱軟化温度が３５０〜６００℃かつ屈折率が１．５〜１．７の範囲のガラス微粒子を６０重量％以上含む無機微粒子と感光性有機成分を必須成分とするプラズマディスプレイ用感光性ペーストであって、ガラス微粒子が、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムのうち少なくとも１種類を３〜２０重量％含有し、ガラス微粒子の屈折率Ｎ１と感光性有機成分の屈折率Ｎ２が、−０．１＜Ｎ１−Ｎ２＜０．１を満たすことを特徴とするプラズマディスプレイ用感光性ペーストにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、ガラス基板上に感光性化合物を含む有機成分とガラス微粒子を必須成分とする感光性ペーストである。
【００１１】
特に、以上の工程を１回で行うことによって、より簡便な工程で高精度の隔壁層を形成することができる。そのためには、感光性ペーストの厚膜感光化が不可欠であるが、従来の感光性ペーストでは厚膜感光性が不十分であり、１００μｍ以上の厚みの感光性ペーストを感光するためには、塗布工程−露光工程を複数回繰り返す必要があった。そのため、パターン形成の精度が低下するという問題があった。
【００１２】
発明者らは、厚膜感光化できない原因が感光性ペースト内部での光散乱によるものであると考え、鋭意検討を行った結果、感光性ペースト中の有機成分および無機成分の屈折率制御を行うことによって、有機成分と無機成分の界面での反射・散乱を削減し、高アスペクト比かつ高精度のパターン加工が可能になることを見出した。
【００１３】
具体的には、有機成分の屈折率とガラス微粒子の屈折率の差が０．１以下であることを特徴とする感光性ペーストを用いることによって達成できる。特に、プラズマディスプレイの隔壁のように、無機微粒子としてガラス微粒子を用いた場合、金属やセラミックス、顔料等に比べて、微粒子の内部散乱や光吸収を抑制できるため、より効果的である。
【００１４】
ペースト中のガラス微粒子の含有率は５０〜９５重量％、さらには、７０〜９５重量％であることが焼成時の収縮率が小さく、焼成による形状変化が小さくなり好ましい。
【００１５】
有機成分の屈折率とガラス微粒子の屈折率の差は０．０７以下がより好ましく、さらに好ましくは、感光性ペースト中のガラス微粒子の屈折率Ｎ１と有機成分の屈折率Ｎ２が次式を満たすことによって、高アスペクト比のパターンを高精度に形成することができる。
【００１６】
−０．０３＜Ｎ１−Ｎ２＜０．０７
また、重合によって有機成分の屈折率が変化することを考慮すると、次式を満たすことがより好ましい。
【００１７】
０＜Ｎ１−Ｎ２＜０．０７
一方、ガラス微粒子の屈折率Ｎ１と有機成分が光照射によって重合した後の屈折率Ｎ３について、次の式を満たすことによって、高アスペクト比のパターンを形成できる。
【００１８】
−０．０３＜Ｎ１−Ｎ３＜０．０３
本発明に用いるガラス基板は、公知のものであれば特に限定はないが、一般的なソーダライムガラスやソーダライムガラスをアニール処理したガラス、または、高歪み点ガラス（例えば、旭硝子社製“ＰＤ−２００”）等を用いることができる。ガラス基板のサイズには特に限定はなく、１〜５ｍｍの厚みのガラスを用いることができる。
【００１９】
また、ガラス基板上に、銀やアルミ、銅、金、ニッケル、酸化錫、ＩＴＯ等をスクリーン印刷や感光性導電ペーストを用いたフォトリソグラフィー法によって、電極層をパターン形成したものを用いることが一般的である。さらに、放電の安定化のために電極層の上に誘電体層をもうけたガラス基板を用いても良い。
【００２０】
本発明に用いるガラス微粒子としては、公知のものであれば特に限定はなく、ケイ素および／またはホウ素の酸化物を必須成分とするガラスが用いられる。
【００２１】
ガラス微粒子の粒子径は、作製しようとするパターンの形状を考慮して選ばれるが、５０重量％粒子径が０．１〜１０μｍ、１０重量％粒子径が０．４〜２μｍ、９０重量％粒子径が４〜１０μｍのサイズを有しており、比表面積０．２〜３ｍ2 ／ｇのガラス微粒子を用いることが、パターン形成上において好ましい。
【００２２】
また、ガラス微粒子として、形状が球状であるガラス微粒子を用いることによって、高アスペクト比のパターンニングが可能である。具体的には、球形率８０個数％以上であることが好ましい。より好ましくは平均粒子径１．５〜４μｍ、比表面積０．５〜１．５ｍ2／ｇ、球形率９０個数％以上である。球形率とは、顕微鏡観察において、球形もしくは楕球形の形状を有する粒子の割合であり、光学顕微鏡において、円形、楕円形として観察される。
【００２３】
４３６ｎｍの波長での全光線透過率が５０％以上のガラス微粒子を用いることによって、より正確な形状のパターンを得ることができる。
【００２４】
プラズマディスプレイやプラズマアドレス液晶ディスプレイの隔壁に用いる場合は、熱軟化点が７００℃以下のガラス基板上にパターン形成するため、無機微粒子として、熱軟化温度が３５０〜６００℃のガラス微粒子を６０重量％以上用いることが好ましい。
【００２５】
また、焼成時に基板ガラスのそりを生じさせないためには、線熱膨張係数が５０〜９０×１０-7、さらには、６０〜９０×１０-7のガラス微粒子を用いることが好ましい。
【００２６】
ガラス微粒子中の組成としては、ＳｉＯ2 は３〜６０重量％の範囲で配合することが好ましく、３重量％未満の場合はガラス層の緻密性、強度や安定性が低下し、また熱膨張係数が所望の値から外れ、ガラス基板とのミスマッチが起こりやすい。また６０重量％以下にすることによって、熱軟化点が低くなり、ガラス基板への焼き付けが可能になるなどの利点がある。
【００２７】
Ｂ2Ｏ3は５〜５０重量％の範囲で配合することによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、絶縁層の緻密性などの電気、機械および熱的特性を向上することができる。５０重量％を越えるとガラスの安定性が低下する。
【００２８】
酸化ビスマス、酸化鉛、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムのうち少なくとも１種類を５〜５０重量％含むガラス微粒子を用いることによって、ガラス基板上にパターン加工できる温度特性を有するガラスペーストを得ることができる。５０重量％を越えるとガラスの耐熱温度が低くなり過ぎてガラス基板上への焼き付けが難しくなる。特に、酸化ビスマスを５〜５０重量％含有するガラスを用いることは、ペーストのポットライフが長いなどの利点がある。
【００２９】
酸化ビスマスを含むガラス組成としては、酸化物換算表記で
Ｂｉ2Ｏ3 ５〜５０重量％
ＳｉＯ2 ３〜６０重量％
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０重量％
の組成を含むものを５０重量％以上含有することが好ましい。
【００３０】
ところで、一般に絶縁体として用いられるガラスは、１．５〜１．９程度の屈折率を有している。有機成分の屈折率がガラス微粒子の屈折率と大きく異なる場合は、ガラス微粒子と感光性有機成分の界面での反射・散乱が大きくなり、精細なパターンが得られない。一般的な有機成分の屈折率は１．４５〜１．７であるため、ガラス微粒子の屈折率を１．５〜１．７にすることにより、ガラス微粒子と有機成分の屈折率を整合させることができる。好ましくは、屈折率１．５５〜１．６５にすることによって、有機成分の選択の幅が広がる利点がある。
【００３１】
Ｎａ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ金属の酸化物を合計で３〜２０重量％含有するガラス微粒子を用いることによって、熱軟化温度、熱膨張係数のコントロールが容易になるだけでなく、ガラスの屈折率を低くすることができるため、有機物との屈折率差を小さくすることが容易になる。アルカリ金属の酸化物の添加量はペーストの安定性を向上させるためには、２０重量％以下が好ましく、より好ましくは１５重量％以下である。
【００３２】
特に、アルカリ金属の中では酸化リチウムを用いることによって、比較的ペーストの安定性を高くすることができ、また、酸化カリウムを用いた場合は、比較的少量の添加でも屈折率を制御できる利点があることから、アルカリ金属酸化物の中でも、酸化リチウムと酸化カリウムの添加が有効である。
【００３３】
この結果、ガラス基板上に焼き付け可能な熱軟化温度を有し、屈折率を１．５〜１．７にすることができ、有機成分との屈折率差を小さくすることが容易になる。
【００３４】
ＰｂＯやＢｉ2Ｏ3を含有するガラスは熱軟化温度や耐水性向上の点から好ましいが、ＰｂＯやＢｉ2Ｏ3を１０重量％以上含むガラス微粒子は、屈折率が１．６以上になるものが多い。このため、Ｎａ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどのアルカリ金属の酸化物とＰｂＯやＢｉ2Ｏ3を併用することによって、熱軟化温度、熱膨張係数、耐水性、屈折率のコントロールが容易になる。
【００３５】
また、ガラス微粒子中に、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｒＯ2など、特にＡｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＺｎＯを添加することにより、高度や加工性を改良することができるが、熱軟化点、熱膨張係数、屈折率の制御の点からは、その含有量は４０重量％以下が好ましく、より好ましくは３０重量％以下であり、かつ、これらの含有量の合計が５０重量％以下である。
【００３６】
また、本発明に用いられるペースト中に、熱軟化点が６００℃以上のガラス微粒子やセラミックス微粒子を４０重量％以下の範囲で添加することによって、焼成時の収縮率を抑制することができる。ただし、この場合に用いる無機微粒子の屈折率差が０．１以下、さらには、０．０５以下であることが、精度良くパターン形成する上で重要である。
【００３７】
本発明におけるガラス微粒子の屈折率測定は、ベッケ法により行うことができる。屈折率は露光波長で測定することが効果を確認する上で正確である。特に、３５０〜６５０ｎｍの範囲の波長の光で測定することが好ましい。さらには、ｉ線（３６５ｎｍ）もしくはｇ線（４３６ｎｍ）での屈折率測定が好ましい。
【００３８】
また、プラズマディスプレイのコントラストを向上する目的で、隔壁層を黒色化する場合には、用いる感光性ペースト中に黒色の金属酸化物を１〜１０重量％含むことによって、黒色の隔壁を形成することができる。
【００３９】
この際に用いる黒色の金属酸化物として、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物の内、少なくとも１種、好ましくは３種以上を含むことによって、黒色の隔壁層を形成することができる。特に、ＦｅとＭｎの酸化物をそれぞれ０．５重量％以上含有することによって、より黒色の隔壁層を形成できる。
【００４０】
本発明において使用される有機成分とは、感光性の有機物を含むペースト中の有機成分（ペーストから無機成分を除いた部分）のことである。
【００４１】
本発明に用いる感光性ペーストに関しては、感光性成分の含有率が有機成分中の１０重量％以上、さらには、３０重量％以上であることが光に対する感度の点で好ましい。
【００４２】
有機成分は、感光性モノマー、感光性オリゴマー、感光性ポリマーのうち少なくとも１種類から選ばれる感光性成分を含有し、さらに必要に応じて、バインダー、光重合開始剤、紫外線吸光剤、増感剤、増感助剤、重合禁止剤、可塑剤、増粘剤、有機溶媒、酸化防止剤、分散剤、有機あるいは無機の沈殿防止剤やレベリング剤などの添加剤成分を加えることも行われる。
【００４３】
感光性成分としては、光不溶化型のものと光可溶化型のものがあり、光不溶化型のものとして、
（Ａ）分子内に不飽和基などを１つ以上有する官能性のモノマー、オリゴマー、ポリマーを含有するもの
（Ｂ）芳香族ジアゾ化合物、芳香族アジド化合物、有機ハロゲン化合物などの感光性化合物を含有するもの
（Ｃ）ジアゾ系アミンとホルムアルデヒドとの縮合物などいわゆるジアゾ樹脂といわれるもの等がある。
【００４４】
また、光可溶型のものとしては、
（Ｄ）ジアゾ化合物の無機塩や有機酸とのコンプレックス、キノンジアゾ類を含有するもの
（Ｅ）キノンジアゾ類を適当なポリマーバインダーと結合させた、例えばフェノール、ノボラック樹脂のナフトキノン１，２−ジアジド−５−スルフォン酸エステル等がある。
【００４５】
本発明において用いる感光性成分は、上記のすべてのものを用いることができる。感光性ペーストとして、無機微粒子と混合して簡便に用いることができる感光性成分は、（１）のものが好ましい。
【００４６】
感光性モノマーとしては、炭素−炭素不飽和結合を含有する化合物で、その具体的な例として、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、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、ブトキシトリ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、ジシクロペンテニルアクリレート、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、ヘプタデカフロロデシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレート、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、トリフロロエチルアクリレート、アリル化シクロヘキシルジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、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、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセロールジアクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリグリセロールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、アクリルアミド、アミノエチルアクリレート、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート、１−ナフチルアクリレート、２−ナフチルアクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ−プロピレンオキサイド付加物のジアクリレート、チオフェノールアクリレート、ベンジルメルカプタンアクリレート、また、これらの芳香環の水素原子のうち、１〜５個を塩素または臭素原子に置換したモノマー、もしくは、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、塩素化スチレン、臭素化スチレン、α−メチルスチレン、塩素化α−メチルスチレン、臭素化α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、カルボシキメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルカルバゾール、および、上記化合物の分子内のアクリレートを一部もしくはすべてをメタクリレートに変えたもの、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−２−ピロリドンなどが挙げられる。
【００４７】
本発明ではこれらを１種または２種以上使用することができる。
【００４８】
これら以外に、不飽和カルボン酸等の不飽和酸を加えることによって、感光後の現像性を向上することができる。不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、またはこれらの酸無水物などがあげられる。
【００４９】
バインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、α−メチルスチレン重合体、ブチルメタクリレート樹脂などがあげられる。
【００５０】
また、前述の炭素−炭素二重結合を有する化合物のうち少なくとも１種類を重合して得られたオリゴマーやポリマーを用いることができる。
【００５１】
重合する際に、これらのモノマーの含有率が１０重量％以上、さらに好ましくは３５重量％以上になるように、他の感光性のモノマーと共重合することができる。
【００５２】
共重合するモノマーとしては、不飽和カルボン酸等の不飽和酸を共重合することによって、感光後の現像性を向上することができる。不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、またはこれらの酸無水物などがあげられる。
【００５３】
こうして得られた側鎖にカルボキシル基等の酸性基を有するポリマーもしくはオリゴマーの酸価（ＡＶ）は５０〜１８０、さらには７０〜１４０の範囲が好ましい。酸価が５０未満であると、現像許容幅が狭くなる。また、酸価が１８０を越えると未露光部の現像液に対する溶解性が低下するようになるため現像液濃度を濃くすると露光部まで剥がれが発生し、高精細なパターンが得られにくい。
【００５４】
以上示した、ポリマーもしくはオリゴマーに対して、光反応性基を側鎖または分子末端に付加させることによって、感光性を持つ感光性ポリマーや感光性オリゴマーとして用いることができる。
【００５５】
好ましい光反応性基は、エチレン性不飽和基を有するものである。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基などがあげられる。
【００５６】
このような側鎖をオリゴマーやポリマーに付加させる方法は、ポリマー中のメルカプト基、アミノ基、水酸基やカルボキシル基に対して、グリシジル基やイソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドまたはアリルクロライドを付加反応させて作る方法がある。
【００５７】
グリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル、イソクロトン酸グリシジルエーテルなどがあげられる。
【００５８】
イソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物としては、（メタ）アクリロイルイソシアネート、（メタ）アクリロイルエチルイソシアネート等がある。
【００５９】
また、グリシジル基やイソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドまたはアリルクロライドは、ポリマー中のメルカプト基、アミノ基、水酸基やカルボキシル基に対して０．０５〜１モル当量付加させることが好ましい。
【００６０】
光重合開始剤としての具体的な例として、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（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、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、ベンジルジメチルケタノール、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−クロルアントラキノン、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−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、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、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、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホルフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾインおよびエオシン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組合せなどがあげられる。本発明ではこれらを１種または２種以上使用することができる。光重合開始剤は、感光性成分に対し、０．０５〜１０重量％の範囲で添加され、より好ましくは、０．１〜５重量％である。重合開始剤の量が少なすぎると、光感度が不良となり、光重合開始剤の量が多すぎれば、露光部の残存率が小さくなりすぎるおそれがある。
【００６１】
紫外線吸光剤を添加することも有効である。紫外線吸収効果の高い吸光剤を添加することによって高アスペクト比、高精細、高解像度が得られる。紫外線吸光剤としては有機系染料からなるもの、中でも３５０〜４５０ｎｍの波長範囲で高ＵＶ吸収係数を有する有機系染料が好ましく用いられる。具体的には、アゾ系染料、アミノケトン系染料、キサンテン系染料、キノリン系染料、アミノケトン系染料、アントラキノン系、ベンゾフェノン系、ジフェニルシアノアクリレート系、トリアジン系、ｐ−アミノ安息香酸系染料などが使用できる。有機系染料は吸光剤として添加した場合にも、焼成後の絶縁膜中に残存しないで吸光剤による絶縁膜特性の低下を少なくできるので好ましい。これらの中でもアゾ系およびベンゾフェノン系染料が好ましい。有機染料の添加量は０．０５〜５重量％が好ましい。０．０５重量％以下では紫外線吸光剤の添加効果が減少し、５重量％を越えると焼成後の絶縁膜特性が低下するので好ましくない。より好ましくは０．１５〜１重量％である。有機顔料からなる紫外線吸光剤の添加方法の一例を上げると、有機顔料を予め有機溶媒に溶解した溶液を作製し、次に該有機溶媒中にガラス粉末を混合後、乾燥することによってできる。この方法によってガラス粉末の個々の粉末表面に有機の膜をコートしたいわゆるカプセル状の粉末が作製できる。
【００６２】
本発明において、無機微粒子に含まれるＰｂ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｍｇなどの金属および酸化物がペースト中に含有する感光性成分と反応してペーストが短時間でゲル化し、塗布できなくなる場合がある。このような反応を防止するために安定化剤を添加してゲル化を防止することが好ましい。用いる安定化剤としては、トリアゾール化合物が好ましく用いられる。トリアゾール化合物の中でも特にベンゾトリアゾールが有効に作用する。本発明において使用されるベンゾトリアゾールによるガラス粉末の表面処理の一例を上げると、無機微粒子に対して所定の量のベンゾトリアゾールを酢酸メチル、酢酸エチル、エチルアルコール、メチルアルコールなどの有機溶媒に溶解した後、これら微粒子が十分に浸すことができるように溶液中に１〜２４時間浸積する。浸積後、好ましくは２０〜３０℃下で自然乾燥して溶媒を蒸発させてトリアゾール処理を行った粉末を作製する。使用される安定化剤の割合（安定化剤／無機微粒子）は０．０５〜５重量％が好ましい。
【００６３】
増感剤は、感度を向上させるために添加される。増感剤の具体例としては、２，４−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，３−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）シクロペンタノン、２，６−ビス（４−ジメチルアミニベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ビス（４−ジメチルアミノベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン、ミヒラーケトン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）−ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジメチルアミノ）カルコン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）カルコン、ｐ−ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、ｐ−ジメチルアミノベンジリデンインダノン、２−（ｐ−ジメチルアミノフェニルビニレン）−イソナフトチアゾール、１，３−ビス（４−ジメチルアミノベンザル）アセトン、１，３−カルボニル−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）アセトン、３，３−カルボニル−ビス（７−ジエチルアミノクマリン）、Ｎ−フェニル−Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−フェニルエタノールアミン、Ｎ−トリルジエタノールアミン、Ｎ−フェニルエタノールアミン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、３−フェニル−５−ベンゾイルチオテトラゾール、１−フェニル−５−エトキシカルボニルチオテトラゾールなどがあげられる。本発明ではこれらを１種または２種以上使用することができる。なお、増感剤の中には光重合開始剤としても使用できるものがある。増感剤を本発明の感光性ペーストに添加する場合、その添加量は感光性成分に対して通常０．０５〜１０重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％である。増感剤の量が少なすぎれば光感度を向上させる効果が発揮されず、増感剤の量が多すぎれば露光部の残存率が小さくなりすぎるおそれがある。
【００６４】
重合禁止剤は、保存時の熱安定性を向上させるために添加される。重合禁止剤の具体的な例としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンのモノエステル化物、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、フェノチアジン、ｐ−ｔ−ブチルカテコール、Ｎ−フェニルナフチルアミン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−メチルフェノール、クロラニール、ピロガロールなどが挙げられる。重合禁止剤を添加する場合、その添加量は、感光性ペースト中に、通常、０．００１〜１重量％である。
【００６５】
可塑剤の具体的な例としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ポリエチレングリコール、グリセリンなどがあげられる。
【００６６】
酸化防止剤は、保存時におけるアクリル系共重合体の酸化を防ぐために添加される。酸化防止剤の具体的な例として２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−４−エチルフェノール、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４−ビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ビス［３，３−ビス−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェニル）ブチリックアシッド］グリコールエステル、ジラウリルチオジプロピオナート、トリフェニルホスファイトなどが挙げられる。酸化防止剤を添加する場合、その添加量は通常、添加量は、ペースト中に、通常、０．００１〜１重量％である。
【００６７】
本発明の感光性ペーストには、溶液の粘度を調整したい場合、有機溶媒を加えてもよい。このとき使用される有機溶媒としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、γ−ブチロラクトン、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ジブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモ安息香酸、クロロ安息香酸などやこれらのうちの１種以上を含有する有機溶媒混合物が用いられる。
【００６８】
有機成分の屈折率は、露光により感光性成分を感光させる時点におけるペースト中の有機成分の屈折率のことである。つまり、ペーストを塗布し、乾燥工程後に露光を行う場合は、乾燥工程後のペースト中の有機成分の屈折率のことである。
【００６９】
本発明における屈折率の測定は、一般的に行われるＶブロック法が好ましく、測定する波長は、ペーストを塗布した後に、露光する光の波長で測定することが効果を確認する上で正確である。特に、３５０〜６５０ｎｍの範囲中の波長の光で測定することが好ましい。さらには、ｉ線（３６５ｎｍ）もしくはｇ線（４３６ｎｍ）での屈折率測定が好ましい。
【００７０】
また、有機成分が光照射によって重合した後の屈折率を測定するためには、ペースト中に対して光照射する場合と同様の光を有機成分のみに照射することによって測定できる。
【００７１】
ガラス基板上に焼き付けを行うことができる酸化ビスマスや酸化鉛を１０重量％以上含有するガラス粉末は、屈折率が１．６以上になる場合があり、この場合は有機物の屈折率を高くする必要がある。
【００７２】
この場合、有機成分中に高屈折率成分を導入する必要があり、有機成分中に硫黄原子、臭素原子、ヨウ素原子、ナフタレン環、ビフェニル環、アントラセン環、カルバゾール環を有する化合物を１０重量％以上用いることが高屈折率化に有効である。また、ベンゼン環を２０重量％以上含有することによって、高屈折率化ができる。
【００７３】
特に、硫黄原子もしくはナフタレン環を１０重量％以上含有することによって、より簡便に有機成分を高屈折率化することができる。ただし、含有量が６０重量％以上になると光感度が低下するという問題が発生するので、１０〜６０重量％の範囲で含有することが好ましい。
【００７４】
有機成分の屈折率を高くする方法としては、感光性モノマーやバインダー中に、硫黄原子、ナフタレン環を持つ化合物を用いることが有効である。
【００７５】
分子内に硫黄原子を原子を含有するモノマーとしては、次の一般式（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ）で示される化合物が上げられる。構造式中のＲは水素原子もしくはメチル基を示す。
【００７６】
【化１】
【００７７】
また、増感剤は、露光波長に吸収を有しているものが用いられる、この場合、吸収波長近傍では屈折率が極端に高くなるため、増感剤を多量に添加することによって、屈折率を向上することができる。この場合の増感剤の添加量としてペースト中に０．５〜１０重量％添加することができる。より好ましくは、１〜６重量％である。
【００７８】
感光性ペーストは、通常、ガラス微粒子、紫外線吸光剤、感光性ポリマー、感光性モノマー、光重合開始剤および溶媒等の各種成分を所定の組成となるように調合した後、３本ローラや混練機で均質に混合分散し作製する。
【００７９】
ペーストの粘度は無機微粒子、増粘剤、有機溶媒、可塑剤および沈殿防止剤などの添加割合によって適宜調整されるが、その範囲は２０００〜２０万ｃｐｓ（センチ・ポイズ）である。例えばガラス基板への塗布をスピンコート法で行う場合は、２０００〜５０００ｃｐｓが好ましい。スクリーン印刷法で１回塗布して膜厚１０〜２０μｍを得るには、５万〜２０万ｃｐｓが好ましい。ブレードコーター法やダイコーター法などを用いる場合は、２０００〜２００００ｃｐｓが好ましい。
【００８０】
次に本発明によって、プラズマディスプレイの隔壁層のパターン加工を行う一例について説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。
【００８１】
ガラス基板やポリマー製フィルムの上に、感光性ペーストを全面塗布、もしくは部分的に塗布する。塗布方法としては、スクリーン印刷、バーコーター、ロールコーター等公知の方法を用いることができる。塗布厚みは、塗布回数、コーターのギャップ、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度を選ぶことによって調整できるが、プラズマディスプレイの隔壁は１００〜２００μｍの厚みが必要であり、乾燥や焼成による収縮を考慮して、１２０〜３００μｍ程度の厚みで塗布することが好ましい。
【００８２】
ここでペーストとガラス基板との密着性を高めるためにガラス基板の表面処理を行うことができる。表面処理液としてはシランカップリング剤、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリス−（２−メトキシエトキシ）ビニルシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどあるいは有機金属例えば有機チタン、有機アルミニウム、有機ジルコニウムなどである。シランカップリング剤あるいは有機金属を有機溶媒例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールなどで０．１〜５％の濃度に希釈したものを用いる。次にこの表面処理液をスピナーなどで基板上に均一に塗布した後に８０〜１４０℃で１０〜６０分間乾燥することによって表面処理ができる
また、ポリマーフィルム上に塗布した場合、フィルム状の感光性ペーストシート（感光性グリーンシート）をガラス基板上に張り付けることによって、簡便にガラス基板上への塗布を行うことができる。
【００８３】
塗布した後、露光装置を用いて露光を行う。露光は通常のフォトリソグラフィーで行われるように、フォトマスクを用いてマスク露光する方法が一般的である。用いるマスクは、感光性有機成分の種類によって、ネガ型もしくはポジ型のどちらかを選定する。また、フォトマスクを用いずに、レーザー光などで直接描画する方法を用いても良い。露光装置としては、ステッパー露光機、プロキシミティ露光機等を用いることができる。
【００８４】
露光工程を１回だけ行うことが、複数回の露光を行う場合に比べて、精度良く簡便に隔壁層を形成する方法としては好ましい。
【００８５】
また、大面積の露光を行う場合は、ガラス基板などの基板上に感光性ペーストを塗布した後に、搬送しながら露光を行うことによって、小さな有効露光面積の露光機で、大きな面積を露光することができる。
【００８６】
この際使用される活性光源は、たとえば、可視光線、近紫外線、紫外線、電子線、Ｘ線、レーザー光などが挙げられるが、これらの中で紫外線が好ましく、その光源としてはたとえば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、殺菌灯などが使用できる。これらのなかでも超高圧水銀灯が好適である。露光条件は塗布厚みによって異なるが、０．５〜１００ｍＷ／ｃｍ2 の出力の超高圧水銀灯を用いて０．５〜３０分間露光を行なう。特に、露光量が０．３〜５Ｊ／ｃｍ2 程度の露光を行うことが好ましい。
【００８７】
塗布した感光性ペースト表面に酸素遮蔽膜を設けることによって、パターン形状を向上することができる。酸素遮蔽膜の一例としては、ＰＶＡやセルロースなどの膜、あるいは、ポリエステルなどのフィルムが上げられる。
【００８８】
ＰＶＡ膜の形成方法は濃度が０．５〜５重量％の水溶液をスピナーなどの方法で基板上に均一に塗布した後に７０〜９０℃で１０〜６０分間乾燥することによって水分を蒸発させて行う。また水溶液中にアルコールを少量添加すると絶縁膜との塗れ性が良くなり蒸発が容易になるので好ましい。さらに好ましいＰＶＡの溶液濃度は、１〜３重量％である。この範囲にあると感度が一層向上する。ＰＶＡ塗布によって感度が向上するのは次の理由が推定される。すなわち感光性成分が光反応する際に、空気中の酸素があると光硬化の感度を妨害すると考えられるが、ＰＶＡの膜があると余分な酸素を遮断できるので露光時に感度が向上するので好ましい。
【００８９】
ポリエステルやポリプロピレン、ポリエチレン等の透明なフィルムを用いる場合は、塗布後の感光性ペーストの上に、これらのフィルムを張り付けて用いる方法がある。
【００９０】
露光後、現像液を使用して現像を行なうが、この場合、浸漬法やスプレー法、ブラシ法で行なう。
【００９１】
現像液は、感光性ペースト中の有機成分が溶解可能である有機溶媒を使用できる。また該有機溶媒にその溶解力が失われない範囲で水を添加してもよい。感光性ペースト中にカルボキシル基等の酸性基を持つ化合物が存在する場合、アルカリ水溶液で現像できる。アルカリ水溶液として水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム水溶液などのような金属アルカリ水溶液を使用できるが、有機アルカリ水溶液を用いた方が焼成時にアルカリ成分を除去しやすいので好ましい。
【００９２】
有機アルカリとしては、公知のアミン化合物を用いることができる。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどが挙げられる。アルカリ水溶液の濃度は通常０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．１〜５重量％である。アルカリ濃度が低すぎれば未露光部が除去されずに、アルカリ濃度が高すぎれば、パターン部を剥離させ、また露光部を腐食させるおそれがあり良くない。また、現像時の現像温度は、２０〜５０℃で行うことが工程管理上好ましい。
【００９３】
次に焼成炉にて焼成を行う。焼成雰囲気や、温度はペーストや基板の種類によって異なるが、空気中、窒素、水素等の雰囲気中で焼成する。焼成温度は４００〜６１０℃で行う。ガラス基板上にパターン加工する場合は、５２０〜６１０℃の温度で１０〜６０分間保持して焼成を行う。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。
【００９４】
また、以上の工程中に、乾燥、予備反応の目的で、５０〜３００℃加熱工程を導入しても良い。
【００９５】
以上の工程によって得られた隔壁層を有するガラス基板はプラズマディスプレイの前面側もしくは背面側に用いることができる。また、プラズマアドレス液晶ディスプレイのアドレス部分の放電を行うための基板として用いることができる。
【００９６】
形成した隔壁層の間に蛍光体を塗布した後に、前背面のガラス基板を合わせて封着し、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスを封入することによって、プラズマディスプレイのパネル部分を製造できる。
【００９７】
さらに、駆動用のドライバーＩＣを実装することによって、プラズマディスプレイを製造することができる。
【００９８】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を用いて、具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定はされない。なお、実施例、比較例中の濃度（％）は特にことわらない限り、重量％である。
【００９９】
実施例は、ガラス微粒子および有機成分からなる感光性ペーストを作成した。作成手順は、まず、有機成分の各成分を８０℃に加熱しながら溶解し、その後、ガラス微粒子を添加し、混練機で混練することによってペーストを作成した。ペーストの粘度は、溶媒の量で調整した。本実施例では、γ−ブチルラクトンを１０〜４０％の範囲で使用した。
【０１００】
次に、３０ｃｍ角のソーダガラス基板上に、スクリーン印刷法による複数回塗布によって、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍの塗布厚みになるように塗布を行った後、８０℃で３０分乾燥した。
【０１０１】
次に、フォトマスクを介して露光を行った。マスクは、ピッチ２２０μｍ、線幅６０μｍ、プラズマディスプレイにおけるストライプ状の隔壁パターン形成が可能になるように設計したクロムマスクを用いた。露光は、５０ｍＷ／ｃｍ2 の出力の超高圧水銀灯で２分間紫外線露光を行った。その後、モノエタノールアミンの１％水溶液に浸漬して、現像を行った。
【０１０２】
さらに、得られたガラス基板を１２０℃で１時間乾燥した後、５８０℃もしくは８５０℃で１時間焼成を行った。焼成により約２０％程度の収縮が生じる。
【０１０３】
評価は、パターン形状（線幅５０μｍ、高さ８０μｍもしくは１２０μｍ、ピッチ２２０μｍがターゲット）を電子顕微鏡観察によって観察した。高さ８０μｍ、１２０μｍ、１６０μｍ共に良好な形状が得られている場合は○、８０μｍのみ良好な形状が得られている場合を△、８０μｍ、１２０μｍの両方とも欠落などにより良好な形状が得られていない場合を×として評価を行った。
【０１０４】
１８０μｍ厚みの塗布を行って、パターン形成した結果、良好なパターンが形成できるものについては、二重丸として評価した。
【０１０５】
また、有機成分の屈折率は、ペースト中の有機成分だけを調整して、乾燥工程を経た後、エリプソメトリー法によって、２５℃における４３６ｎｍの波長の光に関して測定を行った。
【０１０６】
また、実施例中のペースト組成は乾燥後工程後の組成である。乾燥前の組成は、溶媒であるγ−ブチルラクトンの量がペースト中に１５％になっている以外は、表中の組成比である。
実施例１〜７
表１に示す組成の感光性ペーストを用いて、パターン作成を行った。焼成は、５６０℃で行った。
比較例１
表１に示す組成の感光性ペーストを用いて、パターン作成を行った。焼成は、５６０℃で行った。
【０１０７】
【表１】
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
表中の略称に関して、次に示す。
（ポリマー１〜２の構造中の数字は、それぞれのモノマーの構成モル比を示す）
ＴＭＰＴＡ ：トリメチロールプロパントリアクリレート
ＴＢＰＭＡ ：トリブロモフェニルメタクリレート
ＴＢＢ−ＡＤＡ ：テトラブロモビスフェノールＡジアクリレート
ＢＭＥＸＳ−ＭＡ：
【０１１０】
【化２】
【０１１１】
ＭＰＳ−ＭＡ ：
【０１１２】
【化３】
【０１１３】
ＰＶＡ ：ポリビニルアルコール
スダン ：アゾ系染料、Ｃ24Ｈ20Ｎ4Ｏ
ユヒ゜ナールD-50：ベンゾフェノン系染料（ユピナールＤ−５０）Ｃ13Ｈ10Ｏ5
ＭＴＰＭＰ ：２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−
モルホリノプロパン−１
ＥＰＡ ：ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル
ＤＥＴ ：２，４−ジエチルチオキサントン
γ−ＢＬ ：γ−ブチロラクトン
ポリマー１ ：
【０１１４】
【化４】
【０１１５】
ポリマー２ ：
【０１１６】
【化５】
【０１１７】
【発明の効果】
本発明の感光性ペーストによって、高精度の隔壁を簡便な工程で形成できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は感光性ペーストに関する。
【０００２】
本発明は、プラズマディスプレイ、プラズマアドレス液晶ディスプレイをはじめとするガラス隔壁層が必要なディスプレイの製造に用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
近年、ディスプレイにおいて、小型・高精細化が進んでおり、それに伴って、パターン加工技術も技術向上が望まれている。特に、プラズマディスプレイパネルの隔壁形成には、ガラスなどの無機材料を高精度かつ高アスペクト比でパターン加工をできる材料が望まれている。
【０００４】
従来、無機材料のパターン加工を行う場合、無機粉末と有機バインダーからなるペーストによるスクリーン印刷が多く用いられている。しかしながらスクリーン印刷は精度の高いパターンが形成できないという欠点があった。
【０００５】
この問題を改良する方法として、特開平１−２９６５３４号公報、特開平２−１６５５３８号公報、特開平５−３４２９９２号公報では、感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィ技術に形成する方法が提案されている。しかしながら、感光性ペーストの感度や解像度が低いために高アスペクト比、高精細の隔壁が得られないために、例えば８０μｍを越えるような厚みのものをパターン加工する場合、複数回の加工工程（スクリーン印刷・露光・現像）を必要とするため、工程が長くなる欠点があった。
【０００６】
また、特開平２−１６５５３８号公報では、感光性ペーストを転写紙上にコーティングした後、転写フィルムをガラス基板上に転写して隔壁を形成する方法が、特開平３−５７１３８号公報では、フォトレジスト層の溝に誘電体ペーストを充填して隔壁を形成する方法がそれぞれ提案されている。また特開平４−１０９５３６号公報では、感光性有機フィルムを用いて隔壁を形成する方法が提案されている。しかしながら、これらの方法では、転写フィルムやフォトレジストあるいは有機フィルムを必要とするために工程が増えるという問題点があった。また、高精細度や高アスペクト比を有する隔壁を得るには至っていない。
【０００７】
また、隔壁以外に絶縁体層や誘電体層のパターンを形成する場合も同様の課題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高アスペクト比かつ高精度のパターン形成、特にディスプレイの隔壁層の形成を可能にするペーストを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、熱軟化温度が３５０〜６００℃かつ屈折率が１．５〜１．７の範囲のガラス微粒子を６０重量％以上含む無機微粒子と感光性有機成分を必須成分とするプラズマディスプレイ用感光性ペーストであって、ガラス微粒子が、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムのうち少なくとも１種類を３〜２０重量％含有し、ガラス微粒子の屈折率Ｎ１と感光性有機成分の屈折率Ｎ２が、−０．１＜Ｎ１−Ｎ２＜０．１を満たすことを特徴とするプラズマディスプレイ用感光性ペーストにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、ガラス基板上に感光性化合物を含む有機成分とガラス微粒子を必須成分とする感光性ペーストである。
【００１１】
特に、以上の工程を１回で行うことによって、より簡便な工程で高精度の隔壁層を形成することができる。そのためには、感光性ペーストの厚膜感光化が不可欠であるが、従来の感光性ペーストでは厚膜感光性が不十分であり、１００μｍ以上の厚みの感光性ペーストを感光するためには、塗布工程−露光工程を複数回繰り返す必要があった。そのため、パターン形成の精度が低下するという問題があった。
【００１２】
発明者らは、厚膜感光化できない原因が感光性ペースト内部での光散乱によるものであると考え、鋭意検討を行った結果、感光性ペースト中の有機成分および無機成分の屈折率制御を行うことによって、有機成分と無機成分の界面での反射・散乱を削減し、高アスペクト比かつ高精度のパターン加工が可能になることを見出した。
【００１３】
具体的には、有機成分の屈折率とガラス微粒子の屈折率の差が０．１以下であることを特徴とする感光性ペーストを用いることによって達成できる。特に、プラズマディスプレイの隔壁のように、無機微粒子としてガラス微粒子を用いた場合、金属やセラミックス、顔料等に比べて、微粒子の内部散乱や光吸収を抑制できるため、より効果的である。
【００１４】
ペースト中のガラス微粒子の含有率は５０〜９５重量％、さらには、７０〜９５重量％であることが焼成時の収縮率が小さく、焼成による形状変化が小さくなり好ましい。
【００１５】
有機成分の屈折率とガラス微粒子の屈折率の差は０．０７以下がより好ましく、さらに好ましくは、感光性ペースト中のガラス微粒子の屈折率Ｎ１と有機成分の屈折率Ｎ２が次式を満たすことによって、高アスペクト比のパターンを高精度に形成することができる。
【００１６】
−０．０３＜Ｎ１−Ｎ２＜０．０７
また、重合によって有機成分の屈折率が変化することを考慮すると、次式を満たすことがより好ましい。
【００１７】
０＜Ｎ１−Ｎ２＜０．０７
一方、ガラス微粒子の屈折率Ｎ１と有機成分が光照射によって重合した後の屈折率Ｎ３について、次の式を満たすことによって、高アスペクト比のパターンを形成できる。
【００１８】
−０．０３＜Ｎ１−Ｎ３＜０．０３
本発明に用いるガラス基板は、公知のものであれば特に限定はないが、一般的なソーダライムガラスやソーダライムガラスをアニール処理したガラス、または、高歪み点ガラス（例えば、旭硝子社製“ＰＤ−２００”）等を用いることができる。ガラス基板のサイズには特に限定はなく、１〜５ｍｍの厚みのガラスを用いることができる。
【００１９】
また、ガラス基板上に、銀やアルミ、銅、金、ニッケル、酸化錫、ＩＴＯ等をスクリーン印刷や感光性導電ペーストを用いたフォトリソグラフィー法によって、電極層をパターン形成したものを用いることが一般的である。さらに、放電の安定化のために電極層の上に誘電体層をもうけたガラス基板を用いても良い。
【００２０】
本発明に用いるガラス微粒子としては、公知のものであれば特に限定はなく、ケイ素および／またはホウ素の酸化物を必須成分とするガラスが用いられる。
【００２１】
ガラス微粒子の粒子径は、作製しようとするパターンの形状を考慮して選ばれるが、５０重量％粒子径が０．１〜１０μｍ、１０重量％粒子径が０．４〜２μｍ、９０重量％粒子径が４〜１０μｍのサイズを有しており、比表面積０．２〜３ｍ2 ／ｇのガラス微粒子を用いることが、パターン形成上において好ましい。
【００２２】
また、ガラス微粒子として、形状が球状であるガラス微粒子を用いることによって、高アスペクト比のパターンニングが可能である。具体的には、球形率８０個数％以上であることが好ましい。より好ましくは平均粒子径１．５〜４μｍ、比表面積０．５〜１．５ｍ2／ｇ、球形率９０個数％以上である。球形率とは、顕微鏡観察において、球形もしくは楕球形の形状を有する粒子の割合であり、光学顕微鏡において、円形、楕円形として観察される。
【００２３】
４３６ｎｍの波長での全光線透過率が５０％以上のガラス微粒子を用いることによって、より正確な形状のパターンを得ることができる。
【００２４】
プラズマディスプレイやプラズマアドレス液晶ディスプレイの隔壁に用いる場合は、熱軟化点が７００℃以下のガラス基板上にパターン形成するため、無機微粒子として、熱軟化温度が３５０〜６００℃のガラス微粒子を６０重量％以上用いることが好ましい。
【００２５】
また、焼成時に基板ガラスのそりを生じさせないためには、線熱膨張係数が５０〜９０×１０-7、さらには、６０〜９０×１０-7のガラス微粒子を用いることが好ましい。
【００２６】
ガラス微粒子中の組成としては、ＳｉＯ2 は３〜６０重量％の範囲で配合することが好ましく、３重量％未満の場合はガラス層の緻密性、強度や安定性が低下し、また熱膨張係数が所望の値から外れ、ガラス基板とのミスマッチが起こりやすい。また６０重量％以下にすることによって、熱軟化点が低くなり、ガラス基板への焼き付けが可能になるなどの利点がある。
【００２７】
Ｂ2Ｏ3は５〜５０重量％の範囲で配合することによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、絶縁層の緻密性などの電気、機械および熱的特性を向上することができる。５０重量％を越えるとガラスの安定性が低下する。
【００２８】
酸化ビスマス、酸化鉛、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムのうち少なくとも１種類を５〜５０重量％含むガラス微粒子を用いることによって、ガラス基板上にパターン加工できる温度特性を有するガラスペーストを得ることができる。５０重量％を越えるとガラスの耐熱温度が低くなり過ぎてガラス基板上への焼き付けが難しくなる。特に、酸化ビスマスを５〜５０重量％含有するガラスを用いることは、ペーストのポットライフが長いなどの利点がある。
【００２９】
酸化ビスマスを含むガラス組成としては、酸化物換算表記で
Ｂｉ2Ｏ3 ５〜５０重量％
ＳｉＯ2 ３〜６０重量％
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０重量％
の組成を含むものを５０重量％以上含有することが好ましい。
【００３０】
ところで、一般に絶縁体として用いられるガラスは、１．５〜１．９程度の屈折率を有している。有機成分の屈折率がガラス微粒子の屈折率と大きく異なる場合は、ガラス微粒子と感光性有機成分の界面での反射・散乱が大きくなり、精細なパターンが得られない。一般的な有機成分の屈折率は１．４５〜１．７であるため、ガラス微粒子の屈折率を１．５〜１．７にすることにより、ガラス微粒子と有機成分の屈折率を整合させることができる。好ましくは、屈折率１．５５〜１．６５にすることによって、有機成分の選択の幅が広がる利点がある。
【００３１】
Ｎａ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ金属の酸化物を合計で３〜２０重量％含有するガラス微粒子を用いることによって、熱軟化温度、熱膨張係数のコントロールが容易になるだけでなく、ガラスの屈折率を低くすることができるため、有機物との屈折率差を小さくすることが容易になる。アルカリ金属の酸化物の添加量はペーストの安定性を向上させるためには、２０重量％以下が好ましく、より好ましくは１５重量％以下である。
【００３２】
特に、アルカリ金属の中では酸化リチウムを用いることによって、比較的ペーストの安定性を高くすることができ、また、酸化カリウムを用いた場合は、比較的少量の添加でも屈折率を制御できる利点があることから、アルカリ金属酸化物の中でも、酸化リチウムと酸化カリウムの添加が有効である。
【００３３】
この結果、ガラス基板上に焼き付け可能な熱軟化温度を有し、屈折率を１．５〜１．７にすることができ、有機成分との屈折率差を小さくすることが容易になる。
【００３４】
ＰｂＯやＢｉ2Ｏ3を含有するガラスは熱軟化温度や耐水性向上の点から好ましいが、ＰｂＯやＢｉ2Ｏ3を１０重量％以上含むガラス微粒子は、屈折率が１．６以上になるものが多い。このため、Ｎａ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどのアルカリ金属の酸化物とＰｂＯやＢｉ2Ｏ3を併用することによって、熱軟化温度、熱膨張係数、耐水性、屈折率のコントロールが容易になる。
【００３５】
また、ガラス微粒子中に、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｒＯ2など、特にＡｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＺｎＯを添加することにより、高度や加工性を改良することができるが、熱軟化点、熱膨張係数、屈折率の制御の点からは、その含有量は４０重量％以下が好ましく、より好ましくは３０重量％以下であり、かつ、これらの含有量の合計が５０重量％以下である。
【００３６】
また、本発明に用いられるペースト中に、熱軟化点が６００℃以上のガラス微粒子やセラミックス微粒子を４０重量％以下の範囲で添加することによって、焼成時の収縮率を抑制することができる。ただし、この場合に用いる無機微粒子の屈折率差が０．１以下、さらには、０．０５以下であることが、精度良くパターン形成する上で重要である。
【００３７】
本発明におけるガラス微粒子の屈折率測定は、ベッケ法により行うことができる。屈折率は露光波長で測定することが効果を確認する上で正確である。特に、３５０〜６５０ｎｍの範囲の波長の光で測定することが好ましい。さらには、ｉ線（３６５ｎｍ）もしくはｇ線（４３６ｎｍ）での屈折率測定が好ましい。
【００３８】
また、プラズマディスプレイのコントラストを向上する目的で、隔壁層を黒色化する場合には、用いる感光性ペースト中に黒色の金属酸化物を１〜１０重量％含むことによって、黒色の隔壁を形成することができる。
【００３９】
この際に用いる黒色の金属酸化物として、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｕの酸化物の内、少なくとも１種、好ましくは３種以上を含むことによって、黒色の隔壁層を形成することができる。特に、ＦｅとＭｎの酸化物をそれぞれ０．５重量％以上含有することによって、より黒色の隔壁層を形成できる。
【００４０】
本発明において使用される有機成分とは、感光性の有機物を含むペースト中の有機成分（ペーストから無機成分を除いた部分）のことである。
【００４１】
本発明に用いる感光性ペーストに関しては、感光性成分の含有率が有機成分中の１０重量％以上、さらには、３０重量％以上であることが光に対する感度の点で好ましい。
【００４２】
有機成分は、感光性モノマー、感光性オリゴマー、感光性ポリマーのうち少なくとも１種類から選ばれる感光性成分を含有し、さらに必要に応じて、バインダー、光重合開始剤、紫外線吸光剤、増感剤、増感助剤、重合禁止剤、可塑剤、増粘剤、有機溶媒、酸化防止剤、分散剤、有機あるいは無機の沈殿防止剤やレベリング剤などの添加剤成分を加えることも行われる。
【００４３】
感光性成分としては、光不溶化型のものと光可溶化型のものがあり、光不溶化型のものとして、
（Ａ）分子内に不飽和基などを１つ以上有する官能性のモノマー、オリゴマー、ポリマーを含有するもの
（Ｂ）芳香族ジアゾ化合物、芳香族アジド化合物、有機ハロゲン化合物などの感光性化合物を含有するもの
（Ｃ）ジアゾ系アミンとホルムアルデヒドとの縮合物などいわゆるジアゾ樹脂といわれるもの等がある。
【００４４】
また、光可溶型のものとしては、
（Ｄ）ジアゾ化合物の無機塩や有機酸とのコンプレックス、キノンジアゾ類を含有するもの
（Ｅ）キノンジアゾ類を適当なポリマーバインダーと結合させた、例えばフェノール、ノボラック樹脂のナフトキノン１，２−ジアジド−５−スルフォン酸エステル等がある。
【００４５】
本発明において用いる感光性成分は、上記のすべてのものを用いることができる。感光性ペーストとして、無機微粒子と混合して簡便に用いることができる感光性成分は、（１）のものが好ましい。
【００４６】
感光性モノマーとしては、炭素−炭素不飽和結合を含有する化合物で、その具体的な例として、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、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、ブトキシトリ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、ジシクロペンテニルアクリレート、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、ヘプタデカフロロデシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレート、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、トリフロロエチルアクリレート、アリル化シクロヘキシルジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、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、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセロールジアクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリグリセロールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、アクリルアミド、アミノエチルアクリレート、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート、１−ナフチルアクリレート、２−ナフチルアクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ−プロピレンオキサイド付加物のジアクリレート、チオフェノールアクリレート、ベンジルメルカプタンアクリレート、また、これらの芳香環の水素原子のうち、１〜５個を塩素または臭素原子に置換したモノマー、もしくは、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、塩素化スチレン、臭素化スチレン、α−メチルスチレン、塩素化α−メチルスチレン、臭素化α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、カルボシキメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルカルバゾール、および、上記化合物の分子内のアクリレートを一部もしくはすべてをメタクリレートに変えたもの、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−２−ピロリドンなどが挙げられる。
【００４７】
本発明ではこれらを１種または２種以上使用することができる。
【００４８】
これら以外に、不飽和カルボン酸等の不飽和酸を加えることによって、感光後の現像性を向上することができる。不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、またはこれらの酸無水物などがあげられる。
【００４９】
バインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、α−メチルスチレン重合体、ブチルメタクリレート樹脂などがあげられる。
【００５０】
また、前述の炭素−炭素二重結合を有する化合物のうち少なくとも１種類を重合して得られたオリゴマーやポリマーを用いることができる。
【００５１】
重合する際に、これらのモノマーの含有率が１０重量％以上、さらに好ましくは３５重量％以上になるように、他の感光性のモノマーと共重合することができる。
【００５２】
共重合するモノマーとしては、不飽和カルボン酸等の不飽和酸を共重合することによって、感光後の現像性を向上することができる。不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、またはこれらの酸無水物などがあげられる。
【００５３】
こうして得られた側鎖にカルボキシル基等の酸性基を有するポリマーもしくはオリゴマーの酸価（ＡＶ）は５０〜１８０、さらには７０〜１４０の範囲が好ましい。酸価が５０未満であると、現像許容幅が狭くなる。また、酸価が１８０を越えると未露光部の現像液に対する溶解性が低下するようになるため現像液濃度を濃くすると露光部まで剥がれが発生し、高精細なパターンが得られにくい。
【００５４】
以上示した、ポリマーもしくはオリゴマーに対して、光反応性基を側鎖または分子末端に付加させることによって、感光性を持つ感光性ポリマーや感光性オリゴマーとして用いることができる。
【００５５】
好ましい光反応性基は、エチレン性不飽和基を有するものである。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基などがあげられる。
【００５６】
このような側鎖をオリゴマーやポリマーに付加させる方法は、ポリマー中のメルカプト基、アミノ基、水酸基やカルボキシル基に対して、グリシジル基やイソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドまたはアリルクロライドを付加反応させて作る方法がある。
【００５７】
グリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル、イソクロトン酸グリシジルエーテルなどがあげられる。
【００５８】
イソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物としては、（メタ）アクリロイルイソシアネート、（メタ）アクリロイルエチルイソシアネート等がある。
【００５９】
また、グリシジル基やイソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドまたはアリルクロライドは、ポリマー中のメルカプト基、アミノ基、水酸基やカルボキシル基に対して０．０５〜１モル当量付加させることが好ましい。
【００６０】
光重合開始剤としての具体的な例として、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（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、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、ベンジルジメチルケタノール、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−クロルアントラキノン、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−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、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、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、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホルフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾインおよびエオシン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組合せなどがあげられる。本発明ではこれらを１種または２種以上使用することができる。光重合開始剤は、感光性成分に対し、０．０５〜１０重量％の範囲で添加され、より好ましくは、０．１〜５重量％である。重合開始剤の量が少なすぎると、光感度が不良となり、光重合開始剤の量が多すぎれば、露光部の残存率が小さくなりすぎるおそれがある。
【００６１】
紫外線吸光剤を添加することも有効である。紫外線吸収効果の高い吸光剤を添加することによって高アスペクト比、高精細、高解像度が得られる。紫外線吸光剤としては有機系染料からなるもの、中でも３５０〜４５０ｎｍの波長範囲で高ＵＶ吸収係数を有する有機系染料が好ましく用いられる。具体的には、アゾ系染料、アミノケトン系染料、キサンテン系染料、キノリン系染料、アミノケトン系染料、アントラキノン系、ベンゾフェノン系、ジフェニルシアノアクリレート系、トリアジン系、ｐ−アミノ安息香酸系染料などが使用できる。有機系染料は吸光剤として添加した場合にも、焼成後の絶縁膜中に残存しないで吸光剤による絶縁膜特性の低下を少なくできるので好ましい。これらの中でもアゾ系およびベンゾフェノン系染料が好ましい。有機染料の添加量は０．０５〜５重量％が好ましい。０．０５重量％以下では紫外線吸光剤の添加効果が減少し、５重量％を越えると焼成後の絶縁膜特性が低下するので好ましくない。より好ましくは０．１５〜１重量％である。有機顔料からなる紫外線吸光剤の添加方法の一例を上げると、有機顔料を予め有機溶媒に溶解した溶液を作製し、次に該有機溶媒中にガラス粉末を混合後、乾燥することによってできる。この方法によってガラス粉末の個々の粉末表面に有機の膜をコートしたいわゆるカプセル状の粉末が作製できる。
【００６２】
本発明において、無機微粒子に含まれるＰｂ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｍｇなどの金属および酸化物がペースト中に含有する感光性成分と反応してペーストが短時間でゲル化し、塗布できなくなる場合がある。このような反応を防止するために安定化剤を添加してゲル化を防止することが好ましい。用いる安定化剤としては、トリアゾール化合物が好ましく用いられる。トリアゾール化合物の中でも特にベンゾトリアゾールが有効に作用する。本発明において使用されるベンゾトリアゾールによるガラス粉末の表面処理の一例を上げると、無機微粒子に対して所定の量のベンゾトリアゾールを酢酸メチル、酢酸エチル、エチルアルコール、メチルアルコールなどの有機溶媒に溶解した後、これら微粒子が十分に浸すことができるように溶液中に１〜２４時間浸積する。浸積後、好ましくは２０〜３０℃下で自然乾燥して溶媒を蒸発させてトリアゾール処理を行った粉末を作製する。使用される安定化剤の割合（安定化剤／無機微粒子）は０．０５〜５重量％が好ましい。
【００６３】
増感剤は、感度を向上させるために添加される。増感剤の具体例としては、２，４−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，３−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）シクロペンタノン、２，６−ビス（４−ジメチルアミニベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ビス（４−ジメチルアミノベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン、ミヒラーケトン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）−ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジメチルアミノ）カルコン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）カルコン、ｐ−ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、ｐ−ジメチルアミノベンジリデンインダノン、２−（ｐ−ジメチルアミノフェニルビニレン）−イソナフトチアゾール、１，３−ビス（４−ジメチルアミノベンザル）アセトン、１，３−カルボニル−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）アセトン、３，３−カルボニル−ビス（７−ジエチルアミノクマリン）、Ｎ−フェニル−Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−フェニルエタノールアミン、Ｎ−トリルジエタノールアミン、Ｎ−フェニルエタノールアミン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、３−フェニル−５−ベンゾイルチオテトラゾール、１−フェニル−５−エトキシカルボニルチオテトラゾールなどがあげられる。本発明ではこれらを１種または２種以上使用することができる。なお、増感剤の中には光重合開始剤としても使用できるものがある。増感剤を本発明の感光性ペーストに添加する場合、その添加量は感光性成分に対して通常０．０５〜１０重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％である。増感剤の量が少なすぎれば光感度を向上させる効果が発揮されず、増感剤の量が多すぎれば露光部の残存率が小さくなりすぎるおそれがある。
【００６４】
重合禁止剤は、保存時の熱安定性を向上させるために添加される。重合禁止剤の具体的な例としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンのモノエステル化物、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、フェノチアジン、ｐ−ｔ−ブチルカテコール、Ｎ−フェニルナフチルアミン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−メチルフェノール、クロラニール、ピロガロールなどが挙げられる。重合禁止剤を添加する場合、その添加量は、感光性ペースト中に、通常、０．００１〜１重量％である。
【００６５】
可塑剤の具体的な例としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ポリエチレングリコール、グリセリンなどがあげられる。
【００６６】
酸化防止剤は、保存時におけるアクリル系共重合体の酸化を防ぐために添加される。酸化防止剤の具体的な例として２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−４−エチルフェノール、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４−ビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ビス［３，３−ビス−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェニル）ブチリックアシッド］グリコールエステル、ジラウリルチオジプロピオナート、トリフェニルホスファイトなどが挙げられる。酸化防止剤を添加する場合、その添加量は通常、添加量は、ペースト中に、通常、０．００１〜１重量％である。
【００６７】
本発明の感光性ペーストには、溶液の粘度を調整したい場合、有機溶媒を加えてもよい。このとき使用される有機溶媒としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、γ−ブチロラクトン、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ジブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモ安息香酸、クロロ安息香酸などやこれらのうちの１種以上を含有する有機溶媒混合物が用いられる。
【００６８】
有機成分の屈折率は、露光により感光性成分を感光させる時点におけるペースト中の有機成分の屈折率のことである。つまり、ペーストを塗布し、乾燥工程後に露光を行う場合は、乾燥工程後のペースト中の有機成分の屈折率のことである。
【００６９】
本発明における屈折率の測定は、一般的に行われるＶブロック法が好ましく、測定する波長は、ペーストを塗布した後に、露光する光の波長で測定することが効果を確認する上で正確である。特に、３５０〜６５０ｎｍの範囲中の波長の光で測定することが好ましい。さらには、ｉ線（３６５ｎｍ）もしくはｇ線（４３６ｎｍ）での屈折率測定が好ましい。
【００７０】
また、有機成分が光照射によって重合した後の屈折率を測定するためには、ペースト中に対して光照射する場合と同様の光を有機成分のみに照射することによって測定できる。
【００７１】
ガラス基板上に焼き付けを行うことができる酸化ビスマスや酸化鉛を１０重量％以上含有するガラス粉末は、屈折率が１．６以上になる場合があり、この場合は有機物の屈折率を高くする必要がある。
【００７２】
この場合、有機成分中に高屈折率成分を導入する必要があり、有機成分中に硫黄原子、臭素原子、ヨウ素原子、ナフタレン環、ビフェニル環、アントラセン環、カルバゾール環を有する化合物を１０重量％以上用いることが高屈折率化に有効である。また、ベンゼン環を２０重量％以上含有することによって、高屈折率化ができる。
【００７３】
特に、硫黄原子もしくはナフタレン環を１０重量％以上含有することによって、より簡便に有機成分を高屈折率化することができる。ただし、含有量が６０重量％以上になると光感度が低下するという問題が発生するので、１０〜６０重量％の範囲で含有することが好ましい。
【００７４】
有機成分の屈折率を高くする方法としては、感光性モノマーやバインダー中に、硫黄原子、ナフタレン環を持つ化合物を用いることが有効である。
【００７５】
分子内に硫黄原子を原子を含有するモノマーとしては、次の一般式（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ）で示される化合物が上げられる。構造式中のＲは水素原子もしくはメチル基を示す。
【００７６】
【化１】
また、増感剤は、露光波長に吸収を有しているものが用いられる、この場合、吸収波長近傍では屈折率が極端に高くなるため、増感剤を多量に添加することによって、屈折率を向上することができる。この場合の増感剤の添加量としてペースト中に０．５〜１０重量％添加することができる。より好ましくは、１〜６重量％である。
【００７８】
感光性ペーストは、通常、ガラス微粒子、紫外線吸光剤、感光性ポリマー、感光性モノマー、光重合開始剤および溶媒等の各種成分を所定の組成となるように調合した後、３本ローラや混練機で均質に混合分散し作製する。
【００７９】
ペーストの粘度は無機微粒子、増粘剤、有機溶媒、可塑剤および沈殿防止剤などの添加割合によって適宜調整されるが、その範囲は２０００〜２０万ｃｐｓ（センチ・ポイズ）である。例えばガラス基板への塗布をスピンコート法で行う場合は、２０００〜５０００ｃｐｓが好ましい。スクリーン印刷法で１回塗布して膜厚１０〜２０μｍを得るには、５万〜２０万ｃｐｓが好ましい。ブレードコーター法やダイコーター法などを用いる場合は、２０００〜２００００ｃｐｓが好ましい。
【００８０】
次に本発明によって、プラズマディスプレイの隔壁層のパターン加工を行う一例について説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。
【００８１】
ガラス基板やポリマー製フィルムの上に、感光性ペーストを全面塗布、もしくは部分的に塗布する。塗布方法としては、スクリーン印刷、バーコーター、ロールコーター等公知の方法を用いることができる。塗布厚みは、塗布回数、コーターのギャップ、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度を選ぶことによって調整できるが、プラズマディスプレイの隔壁は１００〜２００μｍの厚みが必要であり、乾燥や焼成による収縮を考慮して、１２０〜３００μｍ程度の厚みで塗布することが好ましい。
【００８２】
ここでペーストとガラス基板との密着性を高めるためにガラス基板の表面処理を行うことができる。表面処理液としてはシランカップリング剤、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリス−（２−メトキシエトキシ）ビニルシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどあるいは有機金属例えば有機チタン、有機アルミニウム、有機ジルコニウムなどである。シランカップリング剤あるいは有機金属を有機溶媒例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールなどで０．１〜５％の濃度に希釈したものを用いる。次にこの表面処理液をスピナーなどで基板上に均一に塗布した後に８０〜１４０℃で１０〜６０分間乾燥することによって表面処理ができる
また、ポリマーフィルム上に塗布した場合、フィルム状の感光性ペーストシート（感光性グリーンシート）をガラス基板上に張り付けることによって、簡便にガラス基板上への塗布を行うことができる。
【００８３】
塗布した後、露光装置を用いて露光を行う。露光は通常のフォトリソグラフィーで行われるように、フォトマスクを用いてマスク露光する方法が一般的である。用いるマスクは、感光性有機成分の種類によって、ネガ型もしくはポジ型のどちらかを選定する。また、フォトマスクを用いずに、レーザー光などで直接描画する方法を用いても良い。露光装置としては、ステッパー露光機、プロキシミティ露光機等を用いることができる。
【００８４】
露光工程を１回だけ行うことが、複数回の露光を行う場合に比べて、精度良く簡便に隔壁層を形成する方法としては好ましい。
【００８５】
また、大面積の露光を行う場合は、ガラス基板などの基板上に感光性ペーストを塗布した後に、搬送しながら露光を行うことによって、小さな有効露光面積の露光機で、大きな面積を露光することができる。
【００８６】
この際使用される活性光源は、たとえば、可視光線、近紫外線、紫外線、電子線、Ｘ線、レーザー光などが挙げられるが、これらの中で紫外線が好ましく、その光源としてはたとえば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、殺菌灯などが使用できる。これらのなかでも超高圧水銀灯が好適である。露光条件は塗布厚みによって異なるが、０．５〜１００ｍＷ／ｃｍ2 の出力の超高圧水銀灯を用いて０．５〜３０分間露光を行なう。特に、露光量が０．３〜５Ｊ／ｃｍ2 程度の露光を行うことが好ましい。
【００８７】
塗布した感光性ペースト表面に酸素遮蔽膜を設けることによって、パターン形状を向上することができる。酸素遮蔽膜の一例としては、ＰＶＡやセルロースなどの膜、あるいは、ポリエステルなどのフィルムが上げられる。
【００８８】
ＰＶＡ膜の形成方法は濃度が０．５〜５重量％の水溶液をスピナーなどの方法で基板上に均一に塗布した後に７０〜９０℃で１０〜６０分間乾燥することによって水分を蒸発させて行う。また水溶液中にアルコールを少量添加すると絶縁膜との塗れ性が良くなり蒸発が容易になるので好ましい。さらに好ましいＰＶＡの溶液濃度は、１〜３重量％である。この範囲にあると感度が一層向上する。ＰＶＡ塗布によって感度が向上するのは次の理由が推定される。すなわち感光性成分が光反応する際に、空気中の酸素があると光硬化の感度を妨害すると考えられるが、ＰＶＡの膜があると余分な酸素を遮断できるので露光時に感度が向上するので好ましい。
【００８９】
ポリエステルやポリプロピレン、ポリエチレン等の透明なフィルムを用いる場合は、塗布後の感光性ペーストの上に、これらのフィルムを張り付けて用いる方法がある。
【００９０】
露光後、現像液を使用して現像を行なうが、この場合、浸漬法やスプレー法、ブラシ法で行なう。
【００９１】
現像液は、感光性ペースト中の有機成分が溶解可能である有機溶媒を使用できる。また該有機溶媒にその溶解力が失われない範囲で水を添加してもよい。感光性ペースト中にカルボキシル基等の酸性基を持つ化合物が存在する場合、アルカリ水溶液で現像できる。アルカリ水溶液として水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム水溶液などのような金属アルカリ水溶液を使用できるが、有機アルカリ水溶液を用いた方が焼成時にアルカリ成分を除去しやすいので好ましい。
【００９２】
有機アルカリとしては、公知のアミン化合物を用いることができる。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどが挙げられる。アルカリ水溶液の濃度は通常０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．１〜５重量％である。アルカリ濃度が低すぎれば未露光部が除去されずに、アルカリ濃度が高すぎれば、パターン部を剥離させ、また露光部を腐食させるおそれがあり良くない。また、現像時の現像温度は、２０〜５０℃で行うことが工程管理上好ましい。
【００９３】
次に焼成炉にて焼成を行う。焼成雰囲気や、温度はペーストや基板の種類によって異なるが、空気中、窒素、水素等の雰囲気中で焼成する。焼成温度は４００〜６１０℃で行う。ガラス基板上にパターン加工する場合は、５２０〜６１０℃の温度で１０〜６０分間保持して焼成を行う。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。
【００９４】
また、以上の工程中に、乾燥、予備反応の目的で、５０〜３００℃加熱工程を導入しても良い。
【００９５】
以上の工程によって得られた隔壁層を有するガラス基板はプラズマディスプレイの前面側もしくは背面側に用いることができる。また、プラズマアドレス液晶ディスプレイのアドレス部分の放電を行うための基板として用いることができる。
【００９６】
形成した隔壁層の間に蛍光体を塗布した後に、前背面のガラス基板を合わせて封着し、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスを封入することによって、プラズマディスプレイのパネル部分を製造できる。
【００９７】
さらに、駆動用のドライバーＩＣを実装することによって、プラズマディスプレイを製造することができる。
【００９８】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を用いて、具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定はされない。なお、実施例、比較例中の濃度（％）は特にことわらない限り、重量％である。
【００９９】
実施例は、ガラス微粒子および有機成分からなる感光性ペーストを作成した。作成手順は、まず、有機成分の各成分を８０℃に加熱しながら溶解し、その後、ガラス微粒子を添加し、混練機で混練することによってペーストを作成した。ペーストの粘度は、溶媒の量で調整した。本実施例では、γ−ブチルラクトンを１０〜４０％の範囲で使用した。
【０１００】
次に、３０ｃｍ角のソーダガラス基板上に、スクリーン印刷法による複数回塗布によって、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍの塗布厚みになるように塗布を行った後、８０℃で３０分乾燥した。
【０１０１】
次に、フォトマスクを介して露光を行った。マスクは、ピッチ２２０μｍ、線幅６０μｍ、プラズマディスプレイにおけるストライプ状の隔壁パターン形成が可能になるように設計したクロムマスクを用いた。露光は、５０ｍＷ／ｃｍ2 の出力の超高圧水銀灯で２分間紫外線露光を行った。その後、モノエタノールアミンの１％水溶液に浸漬して、現像を行った。
【０１０２】
さらに、得られたガラス基板を１２０℃で１時間乾燥した後、５８０℃もしくは８５０℃で１時間焼成を行った。焼成により約２０％程度の収縮が生じる。
【０１０３】
評価は、パターン形状（線幅５０μｍ、高さ８０μｍもしくは１２０μｍ、ピッチ２２０μｍがターゲット）を電子顕微鏡観察によって観察した。高さ８０μｍ、１２０μｍ、１６０μｍ共に良好な形状が得られている場合は○、８０μｍのみ良好な形状が得られている場合を△、８０μｍ、１２０μｍの両方とも欠落などにより良好な形状が得られていない場合を×として評価を行った。
【０１０４】
１８０μｍ厚みの塗布を行って、パターン形成した結果、良好なパターンが形成できるものについては、二重丸として評価した。
【０１０５】
また、有機成分の屈折率は、ペースト中の有機成分だけを調整して、乾燥工程を経た後、エリプソメトリー法によって、２５℃における４３６ｎｍの波長の光に関して測定を行った。
【０１０６】
また、実施例中のペースト組成は乾燥後工程後の組成である。乾燥前の組成は、溶媒であるγ−ブチルラクトンの量がペースト中に１５％になっている以外は、表中の組成比である。
実施例１〜７
表１に示す組成の感光性ペーストを用いて、パターン作成を行った。焼成は、５６０℃で行った。
比較例１
表１に示す組成の感光性ペーストを用いて、パターン作成を行った。焼成は、５６０℃で行った。
【０１０７】
【表１】
【表２】
表中の略称に関して、次に示す。
（ポリマー１〜２の構造中の数字は、それぞれのモノマーの構成モル比を示す）
ＴＭＰＴＡ ：トリメチロールプロパントリアクリレート
ＴＢＰＭＡ ：トリブロモフェニルメタクリレート
ＴＢＢ−ＡＤＡ ：テトラブロモビスフェノールＡジアクリレート
ＢＭＥＸＳ−ＭＡ：
【０１１０】
【化２】
ＭＰＳ−ＭＡ ：
【０１１２】
【化３】
ＰＶＡ ：ポリビニルアルコール
スダン ：アゾ系染料、Ｃ24Ｈ20Ｎ4Ｏ
ユヒ゜ナールD-50：ベンゾフェノン系染料（ユピナールＤ−５０）Ｃ13Ｈ10Ｏ5
ＭＴＰＭＰ ：２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−
モルホリノプロパン−１
ＥＰＡ ：ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル
ＤＥＴ ：２，４−ジエチルチオキサントン
γ−ＢＬ ：γ−ブチロラクトン
ポリマー１ ：
【０１１４】
【化４】
ポリマー２ ：
【０１１６】
【化５】
【発明の効果】
本発明の感光性ペーストによって、高精度の隔壁を簡便な工程で形成できる。
Claims (16)
- 熱軟化温度が３５０〜６００℃かつ屈折率が１．５〜１．７の範囲のガラス微粒子を６０重量％以上含む無機微粒子と感光性有機成分を必須成分とするプラズマディスプレイ用感光性ペーストであって、ガラス微粒子が、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムのうち少なくとも１種類を３〜２０重量％含有し、ガラス微粒子の屈折率Ｎ１と感光性有機成分の屈折率Ｎ２が、次式を満たすことを特徴とするプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
−０．１＜Ｎ１−Ｎ２＜０．１ - 屈折率が１．５５〜１．６５の範囲のガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ５０〜９５重量％のガラス微粒子と５〜５０重量％の感光性有機成分からなることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ガラス微粒子として、線熱膨張係数が５０〜９０×１０−７のガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ガラス微粒子として、酸化ビスマス、酸化鉛のうち少なくとも１種類を含有し、その含有率の合計が５〜５０重量％のガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ガラス微粒子として、酸化ビスマスを５〜３０重量％含有し、かつ、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムのうち少なくとも１種類を３〜１５重量％含有するガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ガラス微粒子として、酸化珪素を３〜６０重量％、酸化ホウ素を５〜５０重量％含有するガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ガラス微粒子として、酸化珪素を３〜６０重量％、酸化ホウ素を５〜５０重量％、酸化バリウムを１〜３０重量％、酸化アルミニウムを１〜３０重量％含有するガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- ガラス微粒子として、球形率８０個数％以上のガラス微粒子を用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 感光性有機成分中に、分子内にカルボキシル基を含有する重量平均分子量５００〜１０万のオリゴマーもしくはポリマーを１０〜９０重量％含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 感光性有機成分中に、分子内に不飽和二重結合を有する重量平均分子量５００〜１０万のオリゴマーもしくはポリマーを１０〜９０重量％含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 感光性有機成分中に、分子内にカルボキシル基と不飽和二重結合を含有する重量平均分子量５００〜１０万のオリゴマーもしくはポリマーを１０〜９０重量％含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 感光性有機成分中に、多官能のアクリレート化合物および／またはメタアクリレート化合物を１０〜８０重量％含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 感光性有機成分中に、ベンゼン環、ナフタレン環、硫黄原子を合計で１０〜６０重量％含有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 感光性有機成分中に、紫外線吸収特性を持つ化合物を０．０５〜５重量％含有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
- 紫外線吸収特性を持つ化合物として、有機染料を用いることを特徴とする請求項１５記載のプラズマディスプレイ用感光性ペースト。
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