JPWO2007123270A1 - 二層構造のバス電極形成に用いられる光硬化性導電性ペースト、及び光硬化性黒色ペースト並びにプラズマディスプレイパネル - Google Patents

二層構造のバス電極形成に用いられる光硬化性導電性ペースト、及び光硬化性黒色ペースト並びにプラズマディスプレイパネル Download PDF

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Abstract

コントラストの異なる二層構造のバス電極(4a,4b)の上層形成に用いられる光硬化性導電性ペースト(A)が、下層に用いられる光硬化性黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)より軟化点が40℃以上高いガラス粉末(A1)、導電性粉末(A2)、有機バインダー(A3)、光重合性モノマー(A4)、及び光重合開始剤(A5)を含有し、バス電極(4a,4b)の下層形成に用いられる光硬化性黒色ペースト(B)が、上層に用いられる光硬化性導電性ペースト(A)のガラス粉末(A1)より軟化点が40℃以上低いガラス粉末(B1)、耐熱性黒顔料(B2)、有機バインダー(B3)、光重合性モノマー(B4)、及び光重合開始剤(B5)を含有する。これにより、二層構造バス電極の下層における安定した層間導電性を得ることができる。

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと略称する)のコントラストの異なる二層構造のバス電極を形成するために用いられる光硬化性導電性ペースト、及び光硬化性黒色ペースト並びにプラズマディスプレイパネルに関する。さらに詳しくは、安定した層間導電性を有する二層構造のバス電極を形成するために用いられる光導電性ペースト、及び高温焼成でも黒層間抵抗値は安定で、乾燥、露光、現像、焼成の各工程において基板に対する優れた密着性、解像性、焼成性を損なうことなく、焼成後において充分な黒さを有する焼成皮膜を形成できる光硬化性黒色ペースト並びにプラズマディスプレイパネルに関するものである。
PDPは、プラズマ放電による発光を利用して映像や情報の表示を行なう平面ディスプレイであり、パネル構造・駆動方法によってDC型とAC型に分類される。PDPによるカラー表示の原理は、リブ(隔壁)によって離間された前面ガラス基板と背面ガラス基板に形成された対向する両電極間のセル空間(放電空間)内でプラズマ放電を生じさせ、各セル空間内に封入されているHe、Xe等のガスの放電により発生する紫外線で背面ガラス基板内面に形成された蛍光体を励起し、3原色の可視光を発生させるものである。各セル空間は、DC型PDPにおいては格子状のリブにより区画され、一方、AC型PDPにおいては基板面に平行に列設されたリブにより区画されるが、いずれにおいてもセル空間の区画は、リブによりなされている。以下、添付図面を参照しながら簡単に説明する。
図1は、フルカラー表示の3電極構造の面放電方式PDPの構造例を部分的に示している。前面ガラス基板1の下面には、放電のための透明電極3a又は3bと該透明電極のライン抵抗を下げるためのバス電極4a又は4bとから成る一対の表示電極2a、2bが所定のピッチで多数列設されている。これらの表示電極2a、2bの上には、電荷を蓄積するための透明誘電体層5(低融点ガラス)が印刷、焼成によって形成され、その上に保護層(MgO)6が蒸着されている。保護層6は、表示電極の保護、放電状態の維持等の役割を有している。一方、背面ガラス基板11の上には、放電空間を区画するストライプ状のリブ(隔壁)12と各放電空間内に配されたアドレス電極(データ電極)13が所定のピッチで多数列設されている。また、各放電空間の内面には、赤(14a)、青(14b)、緑(14c)の3色の蛍光体膜が規則的に配され、フルカラー表示においては、前記のように赤、青、緑の3原色の蛍光体膜14a、14b、14cで1つの画素が構成される。
さらに、放電空間を形成する一対の表示電極2a、2bの両側部には、画像のコントラストをさらに高めるために、同様にストライプ状のブラックパターン10,10が形成されている。
なお、上記構造のPDPでは、一対の表示電極2aと2bの間に交流のパルス電圧を印加し、同一基板上の電極間で放電させるので、「面放電方式」と呼ばれている。
また、上記構造のPDPでは、放電により発生した紫外線が背面基板11の蛍光体膜14a、14b、14cを励起し、発生した可視光を前面基板1の透明電極3a、3bを透して見る構造となっている。
このような構造のPDPにおいて、前記バス電極4a、4bの形成は、従来、Cr−Cu−Crの3層を蒸着やスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィー法でパターニングが行なわれてきた。
しかし、工程数が多く高コストとなるため、最近では、銀ペースト等の導電性ペーストをスクリーン印刷した後、焼成する方法、あるいは150μm以下の線幅とするためには、感光性導電性ペーストを塗布し、パターンマスクを通して露光した後、現像し、次いで焼成する方法が行なわれている。
このようにしてバス電極4a、4bが形成されるPDPの前面基板においては、近年、画面のコントラストを向上させるために、バス電極を形成する際に、表示側となる下層(透明電極3a、3bと接触する層)に黒色ペーストを印刷し、その上に導電性ペーストを印刷して、コントラストの異なる二層構造の電極を形成することが行なわれている。また、ブラックパターンの形成においても黒色ペーストを塗布し、パターンマスクを通して露光した後、現像し、次いで焼成する方法が行なわれている。しかしながら最近では製造工程の単純化のためコントラストの異なる二層構造のバス電極の下層とブラックパターン層を同一の材料で形成させることが行なわれている(特許文献1参照)。
このようなコントラストの異なる二層構造バス電極の下層は、上層の導電性ペースト層と透明電極のサンドイッチ構造となるため導電性が必要とされ、その導電性ペースト層と透明電極に挟まれた黒層間抵抗値は低いほうが望ましい。
しかしながら、バス電極の焼成は高温で行なうため、焼成時間などの高温熱履歴により、黒層間抵抗値は増加傾向にある。これはバス電極の導電性ペースト層に含まれるガラスが高温中に黒層間に移動してくることが原因の一つと考えられる。
[特許文献1] 特開2000−251744号公報(特許請求の範囲)
[発明が解決しようとする課題]
そこで、本発明は、このような従来技術が抱える課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、プラズマディスプレイパネルの精細なコントラストの異なる二層構造のバス電極を形成するために用いられる光硬化性導電性ペースト、および光硬化性黒色ペーストを提供することにあり、該光硬化性黒色ペーストとして、優れた放電特性を確保するため、高温焼成でも黒層間抵抗値は安定で、乾燥、露光、現像、焼成の各工程において基板に対する優れた密着性、解像性、焼成性を損なうことなく、焼成後において充分な黒さを有する焼成皮膜を形成できる光硬化性黒色ペーストを提供する。
本発明の他の目的は、このような光硬化性導電性ペースト及び光硬化性黒色ペーストから高精細の電極回路、特に前面基板に形成される、コントラストの異なる二層構造のバス電極において安定した層間導電性(透明電極とバス電極層との層間導通)を満足した電極回路、ならびにブラックパターンを形成したプラズマディスプレイパネルを提供することにある。
[課題を解決するための手段]
前記目的を達成するために、本発明の第一の態様としては、プラズマディスプレイパネルのコントラストの異なる二層構造のバス電極の上層形成に用いられる導電性ペースト(A)であって、前記導電性ペースト(A)が、下層に用いられる黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)より軟化点が40℃以上高いガラス粉末(A1)、導電性粉末(A2)、有機バインダー(A3)、光重合性モノマー(A4)、及び光重合開始剤(A5)を含有することを特徴とする光硬化性導電性ペーストが提供される。
また、本発明の第二の態様として、プラズマディスプレイパネルのコントラストの異なる二層構造のバス電極の下層形成に用いられる黒色ペースト(B)であって、前記黒色ペースト(B)が、上層に用いられる光硬化性導電性ペースト(A)のガラス粉末(A1)より軟化点が40℃以上低いガラス粉末(B1)、耐熱性黒顔料(B2)、有機バインダー(B3)、光重合性モノマー(B4)、及び光重合開始剤(B5)を含有することを特徴とする光硬化性黒色ペーストが提供される。
なお、このような本発明の光硬化性導電性ペースト、及び光硬化性黒色ペーストは、フィルム状に製膜してドライフィルムの形態において提供することもできる。
また、本発明の第三の態様として、基板上に白層と黒層からなる二層構造のバス電極とブラックパターンが形成された前面ガラス基板を具備するプラズマディスプレイパネルにおいて、白層が上記光硬化性導電性ペースト(A)を用いて形成され、黒層とブラックパターンとが同一の上記光硬化性黒色ペースト(B)を用いて形成されたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルが提供される。
さらに、本発明の第四の態様として、白層と、黒層の二層構造を有するバス電極であって、前記白層に含有されるガラス粉末(A1)と前記黒層に含有されるガラス粉末(B1)のガラス軟化点の差が40℃以上、且つ、ガラス粉末(A1)の軟化点が520〜600℃であり、前記黒層に耐熱性黒顔料(B2)が含有されることを特徴とするバス電極が提供される。
[発明の効果]
本発明の光硬化性樹脂組成物は、コントラストの異なる二層構造バス電極の下層とブラックパターン層を同一の材料で形成しても二層構造バス電極の下層における安定した層間導電性を得ることができることから、PDPの量産性、低コスト化にとって極めて有用なものである。
図1は面放電方式のAC型PDPの部分分解斜視図である。
本発明者らは、前記目的の実現に向け鋭意研究した結果、光硬化性導電性ペースト(A)に、黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)より軟化点が40℃以上高いガラス粉末(A1)、好ましくは軟化点が520〜600℃のガラス粉末(A1)を用いることにより、形成されるバス電極の層間抵抗値が安定なものとなり、その結果、乾燥、露光、現像、焼成の各工程において基板に対する優れた密着性、解像性、焼成性を損なうことなく、焼成後において充分な黒さを有する焼成皮膜(バス電極の下層、ブラックパターン)を形成し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
しかも、本発明の光硬化性導電性ペースト(A)を用いた場合、前記したように製造工程の単純化のためコントラストの異なる二層構造バス電極の下層とブラックパターン層を同一の材料で形成させることから、PDPの量産性、低コスト化にとって極めて有用なものである。
本発明のコントラストの異なる二層構造のバス電極形成に用いられる導電性ペースト(A)が、下層に用いられる黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)(以下、黒層ガラス粉末と略す。)より軟化点が40℃以上高い、好ましくは40〜100℃高い、より好ましくは50〜80℃高いガラス粉末(A1)(以下、白層ガラス粉末と略す。)を含有することを特徴としている。
黒層ガラス粉末(B1)の軟化点は、400〜540℃が好ましく、より好ましくは450〜520℃である。白層ガラス粉末(A1)の軟化点は、520〜600℃が好ましく、さらに密着性などを考慮すると、より好ましくは520〜580℃である。
本発明のコントラストの異なる二層構造のバス電極形成に用いられる導電性ペースト(A)は、黒層に用いられる黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)より軟化点が40℃以上高い、好ましくは40〜100℃高い、より好ましくは50〜80℃高いガラス粉末(A1)、導電性粉末(A2)、有機バインダー(A3)、光重合性モノマー(A4)、及び光重合開始剤(A5)を含有している光硬化性導電性ペーストである。
また、本発明のコントラストの異なる二層構造のバス電極形成に用いられる黒色ペースト(B)は、上記ガラス粉末(A1)より軟化点が40℃以上低いガラス粉末(B1)、耐熱性黒顔料(B2)、有機バインダー(B3)、光重合性モノマー(B4)、及び光重合開始剤(B5)を含有している光硬化性黒色ペーストである。上記光硬化性黒色ペーストの好適な態様としては、上記光硬化性黒色ペーストに、さらに前記ガラス粉末(B1)及び前記耐熱性黒顔料(B2)以外の無機粉末(B6)を含む組成物、好ましくは、体積固有抵抗値が1×10Ω・cm以下の無機粉末を含む組成物、より好ましくは、一般式La1−XSrCoO 、又はLa1−XSrMnOで表わされるランタン複合酸化物を含む組成物である。
以下、本発明のコントラストの異なる二層構造のバス電極形成に用いられる光硬化性導電性ペースト、及び光硬化性黒色ペーストの各構成成分について、詳しく説明する。
本発明の光硬化性導電性ペースト(A)に用いられるガラス粉末(A1)は、上述のように、黒層に用いられる黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)より軟化点が40℃以上、好ましくは40〜100℃高い、より好ましくは50〜80℃高いものが用いられる。
具体的な軟化点としては、520〜600℃が好ましく、さらに密着性などを考慮すると、より好ましくは520〜580℃である。このようなガラス粉末(A1)は、2種類以上組み合わせて用いることもできる。
上記のようなガラス粉末(A1)を、光硬化性導電性ペースト(A)に添加することにより、露光・現像後の皮膜は600℃以下で容易に焼成可能となる。但し、本発明の組成物では燃焼性の良好な有機バインダーが用いられ、ガラス粉末が溶融する前に脱バインダーが完了するように組成されているものの、ガラス粉末の軟化点が400℃より低いと、これよりも低い温度で溶融が生じて有機バインダーを包み込み易くなり、残存する有機バインダーが分解することによって組成物中にブリスターが生じ易くなるので好ましくない。
ガラス粉末(A1)としては、酸化ビスマス、又は酸化亜鉛などを主成分とする非結晶性フリットが好適に使用できる。また、解像度の点から平均粒径20μm以下のもの、好ましくは5μm以下のものを用いることが好ましい。
例えば、酸化ビスマスを主成分とするガラスフリットの好ましい例としては、酸化物基準の質量%で、Bi23が6〜88%、B23が5〜30%、SiO2が5〜25%、Al23が0〜5%、BaOが0〜20%、ZnOが1〜20%の組成を有し、軟化点が520〜600℃である非結晶性フリットが挙げられる。
酸化亜鉛を主成分とするガラスフリットの好ましい例としては、酸化物基準の質量%で、ZnOが25〜60%、K2Oが2〜15%、B23が25〜45%、SiO2が1〜7%、Al23が0〜10%、BaOが0〜20%、MgOが0〜10%の組成を有し、軟化点が520〜600℃である非結晶性フリットが挙げられる。
このようなガラス粉末(A1)の配合量は、前記光硬化性導電性ペースト(A)中に、1〜7質量%となる量が適当である。前記範囲よりガラス粉末の量が少ない場合、電極の強度等が低下するので、好ましくない、一方、上記範囲より多い場合、十分な導電性が得られなくなることがあり、好ましくない。
本発明の光硬化性導電性ペースト(A)に用いられる導電性粉末(A2)としては、銀、銅、ニッケル、金、及びアルミニウムなどが挙げられ、特に銀(A2−1)が好適に用いられる。これら導電性粉末(A2)の形状は、球状、フレーク状、樹脂状のものを用いることができるが、光特性、分散性を考慮すると球状のものを用いることが好ましい。また、平均粒径としては、解像度の点から10μm以下のもの、好ましくは5μm以下のものを用いることが好ましい。また、これらの導電性金属粉の酸化防止、組成物内での分散性向上、現像性の安定化のため、特に銀、ニッケル、アルミニウムについては脂肪酸による処理を行なうことが好ましい。脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアリン酸等が挙げられる。
このような導電性粉末(A2)の配合量としては、前記光硬化性導電性ペースト(A)中に、50〜90質量%が適当である。導電性粉末の配合量が上記範囲よりも少ない場合、かかるペーストから得られる導電体パターンの充分な導電性が得られず、一方、上記範囲を超えて多量になると、基材との密着性が悪くなるので好ましくない。
本発明の光硬化性導電性ペーストに用いられる有機バインダー(A3)は、後述の黒色ペーストの有機バインダー(B3)としても使用できる。このような有機バインダー(A3)としては、カルボキシル基を有する樹脂、具体的にはそれ自体がエチレン性不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂およびエチレン性不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂のいずれも使用可能である。具体的には、以下のようなものが挙げられる。
(1)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物を共重合させることによって得られるカルボキシル基含有樹脂、
(2)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、グリシジル(メタ)アクリレートや(メタ)アクリル酸クロライドなどにより、エチレン性不飽和基をペンダントとして付加させることによって得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(3)グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物と、メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸を反応させ、生成した2級の水酸基にテトラヒドロフタル酸無水物などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(4)無水マレイン酸などの不飽和二重結合を有する酸無水物と、スチレンなどの不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(5)多官能エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸などの不飽和モノカルボン酸を反応させ、生成した2級の水酸基にテトラヒドロフタル酸無水物などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(6)メチル(メタ)アクリレートなどの不飽和二重結合を有する化合物とグリシジル(メタ)アクリレートの共重合体のエポキシ基に、1分子中に1つのカルボキシル基を有し、エチレン性不飽和結合を持たない有機酸を反応させ、生成した2級の水酸基に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、
(7)ポリビニルアルーコールなどの水酸基含有ポリマーに多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、及び
(8)ポリビニルアルーコールなどの水酸基含有ポリマーに、テトラヒドロフタル酸無水物などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂に、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物をさらに反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂などが挙げられ、特に(1)、(2)、(3)、(6)の樹脂が好適に用いられる。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレート及びそれらの混合物を総称する用語で、他の類似の表現についても同様である。
このカルボキシル基含有樹脂及びカルボキシル基含有感光性樹脂は、単独でまたは混合して用いてもよいが、いずれの場合でもこれらは合計で組成物全量の9〜80質量%の割合で配合することが好ましい。これらのポリマーの配合量が上記範囲よりも少な過ぎる場合、形成する皮膜中の上記樹脂の分布が不均一になり易く、充分な光硬化性および光硬化深度が得られ難く、選択的露光、現像によるパターニングが困難となる。一方、上記範囲よりも多過ぎると、焼成時のパターンのよれや線幅収縮を生じ易くなるので好ましくない。
また、上記カルボキシル基含有樹脂及びカルボキシル基含有感光性樹脂としては、それぞれ重量平均分子量1,000〜100,000、好ましくは5,000〜70,000、および酸価50〜250mgKOH/g、かつ、カルボキシル基含有感光性樹脂の場合、その二重結合当量が350〜2,000、好ましくは400〜1,500のものを好適に用いることができる。上記樹脂の分子量が1,000より低い場合、現像時の皮膜の密着性に悪影響を与え、一方、100,000よりも高い場合、現像不良を生じ易いので好ましくない。また、酸価が50mgKOH/gより低い場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が不充分で現像不良を生じ易く、一方、250mgKOH/gより高い場合、現像時に皮膜の密着性の劣化や光硬化部(露光部)の溶解が生じるので好ましくない。さらに、カルボキシル基含有感光性樹脂の場合、感光性樹脂の二重結合当量が350よりも小さいと、焼成時に残渣が残り易くなり、一方、2,000よりも大きいと、現像時の作業余裕度が狭く、また光硬化時に高露光量を必要とするので好ましくない。
本発明の光硬化性導電性ペーストに用いられる光重合性モノマー(A4)は、後述の黒色ペーストの光重合性モノマー(B4)としても使用できる。光重合性モノマー(A4)又は(B4)は、組成物の光硬化性の促進及び現像性を向上させるために用いる。光重合性モノマー(A4)又は(B4)としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート,2−ヒドロキシプロピルアクリレート、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、ポリウレタンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチローWWルプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び上記アクリレートに対応する各メタクリレート類;フタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、こはく酸、トリメリット酸、テレフタル酸等の多塩基酸とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとのモノ−、ジ−、トリ−又はそれ以上のポリエステルなどが挙げられるが、特定のものに限定されるものではなく、またこれらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの光重合性モノマーの中でも、1分子中に2個以上のアクリロイル基又はメタクリロイル基を有する多官能モノマーが好ましい。
このような光重合性モノマー(A4)又は(B4)の配合量は、前記有機バインダー(カルボキシル基含有感光性樹脂及び/又はカルボキシル基含有樹脂)(A3)又は(B3)100質量部当り、20〜100質量部が適当である。光重合性モノマー(A4)又は(B4)の配合量が上記範囲よりも少ない場合、組成物の充分な光硬化性が得られ難くなり、一方、上記範囲を超えて多量になると、皮膜の深部に比べて表面部の光硬化が早くなるため硬化むらを生じ易くなる。
本発明の光硬化性導電性ペーストに用いられる光重合開始剤(A5)は、後述の黒色ペーストの光重合開始剤(B5)としても使用できる。光重合開始剤(A5)又は(B5)の具体的なものとしては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインとベンゾインアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2−ジメトキシー2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシー2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン等のアセトフェノン類;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン等のアミノアセトフェノン類;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、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン類;2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;又はキサントン類;(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−ペンチルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、エチル−2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルフォスフィネイト等のフォスフィンオキサイド類;各種パーオキサイド類などが挙げられ、これら公知慣用の光重合開始剤を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの光重合開始剤(A5)又は(B5)の配合割合は、前記有機バインダー(カルボキシル基含有感光性樹脂及び/又はカルボキシル基含有樹脂)(A3)又は(B3)100質量部当り、1〜30質量部が適当であり、好ましくは、5〜20質量部である。
また、上記のような光重合開始剤(A5)又は(B5)は、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の三級アミン類のような光増感剤の1種あるいは2種以上と組み合わせて用いることができる。
さらに、より深い光硬化深度を要求される場合、必要に応じて、可視領域でラジカル重合を開始するチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュアー784等のチタノセン系光重合開始剤、ロイコ染料等を硬化助剤として組み合わせて用いることができる。
さらに、より深い光硬化深度を要求される場合、必要に応じて、熱重合触媒を前記光重合開始剤(A5)又は(B5)と併用して用いることができる。この熱重合触媒は、数分から1時間程度にわたって高温におけるエージングにより未硬化の光重合性モノマーを反応させうるものであり、具体的には、過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物等があり、好ましくは、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2´−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2´−アゾビス−2,4−ジバレロニトリル、1´−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、ジメチル−2,2´−アゾビスイソブチレイト、4,4´−アゾビス−4−シアノバレリックアシッド、2−メチル−2,2´−アゾビスプロパンニトリル、2,4−ジメチル−2,2,2´,2´―アゾビスペンタンニトリル、1,1´−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)、2,2,2´,2´−アゾビス(2−メチルブタナミドオキシム)ジヒドロクロライド等が挙げられ、より好ましいものとしては環境にやさしいノンシアン、ノンハロゲンタイプの1,1´−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)が挙げられる。
次に、本発明のコントラストの異なる二層構造のバス電極形成に用いられる光硬化性黒色ペースト(B)について、説明する。
本発明の性黒色ペースト(B)は、ガラス粉末(B1)、耐熱性黒顔料(B2)、有機バインダー(B3)、光重合性モノマー(B4)、及び光重合開始剤(B5)を含有している光硬化性黒色ペーストである。
好適な態様においては、上記光硬化性黒色ペーストに、さらに前記ガラス粉末(B1)及び前記耐熱性黒顔料(B2)以外の無機粉末(B6)を含む組成物、好ましくは、体積固有抵抗値が1×10Ω・cm以下の無機粉末を含む組成物、より好ましくは、一般式La1−XSrCoO 、又はLa1−XSrMnOで表わされるランタン複合酸化物を含む組成物である。
本発明の光硬化性黒色ペースト(B)に用いられるガラス粉末(B1)は、基本的には、前述の光硬化性導電性ペースト(A)に用いられるガラス粉末(A1)と同様のものが使用できるが、前記光硬化性導電性ペースト(A)に用いられるガラス粉末(A1)の軟化点より、40℃以上低い、好ましくは40〜100℃低い、より好ましくは50〜80℃低いものが用いられる。
黒層ガラス粉末(B1)の配合量は、耐熱性黒顔料(B2)100質量部当り、1〜300質量部、好ましくは10〜200質量部の範囲が適当である。この理由は、黒層ガラス粉末の配合量が上記範囲よりも少ないと、焼成後に充分な密着が得られず、一方、上記範囲を超える配合量では、黒さが低下して好ましくない。
また、解像度の点からは、平均粒径10μm以下、好ましくは3μm以下のガラス粉末を用いることが好ましい。
本発明の光硬化性黒色ペースト(B)に用いられる耐熱性黒顔料(B2)は、四三酸化コバルトが好適に用いられるが、これに限定されるものでなく、Cr、Cu、Fe、Ni、Mn、Ru、La、Srなどの酸化物および複合酸化物などを組み合わせて用いることができる。
耐熱性黒顔料(B2)の配合量は、有機バインダー(B3)100質量部当り、10〜200質量部、好ましくは20〜100質量部の範囲が適当である。この理由は、耐熱性黒顔料(B2)の配合量が上記範囲よりも少ないと、焼成後に充分な黒さが得られず、一方、上記範囲を超える配合量では、光透過性が低下してパターン形成が劣化するため好ましくない。
本発明の光硬化性黒色ペースト(B)に用いられる有機バインダー(B3)としては、前記光硬化性導電性ペーストに用いられる有機バインダー(A3)と同様のものが用いられる。即ち、カルボキシル基を有する樹脂、具体的にはそれ自体がエチレン性不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂およびエチレン性不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂のいずれも使用可能である。
本発明の光硬化性黒色ペースト(B)に用いられる光重合性モノマー(A4)としては、前記光硬化性導電性ペーストに用いられる光重合性モノマー(A4)と同様のものが用いられる。
また、本発明の光硬化性黒色ペースト(B)に用いられる光重合開始剤(B5)としては、前記光硬化性導電性ペーストに用いられる光重合開始剤(A5)と同様のものが用いられる。
本発明の光硬化性黒色ペースト(B)の好適な態様に用いられる前記ガラス粉末(B1)及び耐熱性黒顔料(B2)以外の無機粉末(B6)は、黒層間抵抗値を下げることが目的であり、好適な態様においては、体積固有抵抗値が1×10Ω・cm以下の無機粉末である。具体的には、Cr、Fe、Ir、Mn、Mo、Nb、Os、Pt、Re、Rh、Ru、Ti、Cu、Ni、La、Sr、Coなどの酸化物および複合酸化物などが挙げられ、特に一般式La1−XSrCoO またはLa1−XSrMnOで表されるランタン複合酸化物が好適に用いられるが、これらに限定されるものではなく、これらを単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ガラス粉末(B1)及び耐熱性黒顔料(B2)以外の無機粉末(B6)の配合割合は、前記耐熱性黒色顔料(B2)100質量部当り、上記無機粉末(B6)が10〜120質量部の範囲が好ましい。この理由は、無機粉末(B6)の配合量が上記範囲よりも少ないと、白黒二層構造バス電極の黒層において焼成後に充分な層間導通が得られ難く、一方、上記範囲を超える配合量では、ブラックパターン層において誤放電の可能性があり好ましくない。
本発明の光硬化性導電性ペースト及び光硬化性黒色ペーストにおいては、光硬化性樹脂組成物に多量の無機粉末を配合した場合、得られる組成物の保存安定性が悪く、ゲル化や流動性の低下により塗布作業性が悪くなる傾向がある。従って、本発明の組成物では、組成物の保存安定性向上のため、無機粉末の成分である金属あるいは酸化物粉末との錯体化あるいは塩形成などの効果のある化合物を、安定剤として添加することができる。安定剤としては、無機酸としてほう酸、有機酸としては;ギ酸、酢酸、アセト酢酸、クエン酸、ステアリン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、ベンゼンスルホン酸、スルファミン酸;その他にリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチル、リン酸ブチル、リン酸フェニル、亜リン酸エチル、亜リン酸ジフェニル、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート等の各種リン酸化合物(無機リン酸、有機リン酸)などの酸が挙げられ、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、組成物を希釈することによりペースト化し、容易に塗布工程を可能とし、次いで乾燥させて造膜し、接触露光を可能とさせるために、適宜の量の有機溶剤を配合することができる。具体的には、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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のエステル類;エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、テルピネオールなどのアルコール類;オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサなどの石油系溶剤、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等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の光硬化性導電性ペースト及び光硬化性黒色ペーストは、さらに必要に応じて、シリコーン系、アクリル系等の消泡・レベリング剤、皮膜の密着性向上のためのシランカップリング剤、カチオン、アニオン、ノニオン系の顔料分散剤、等の他の添加剤を配合することもできる。さらにまた、必要に応じて、公知慣用の酸化防止剤や、保存時の熱的安定性を向上させるための熱重合禁止剤、焼成時における基板との結合成分としての金属酸化物、ケイ素酸化物、ホウ素酸化物などの微粒子を添加することもできる。
本発明の光硬化性導電性ペースト及び光硬化性黒色ペーストは、予めフィルム状に成膜されている場合には基板上にラミネートすればよいが、ペースト状組成物の場合、スクリーン印刷法、バーコーター、ブレードコーターなど適宜の塗布方法で基板、例えばPDPの前面基板となるガラス基板に塗布し、次いで指触乾燥性を得るために熱風循環式乾燥炉、遠赤外線乾燥炉等で例えば約60〜120℃で5〜40分程度乾燥させて有機溶剤を蒸発させ、タックフリーの塗膜を得る。その後、選択的露光、現像、焼成を行って所定のパターンの電極回路、ブラックパターンを形成する。
露光工程としては、所定の露光パターンを有するネガマスクを用いた接触露光及び非接触露光が可能である。露光光源としては、ハロゲンランプ、高圧水銀灯、レーザー光、メタルハライドランプ、無電極ランプなどが使用される。露光量としては50〜1000mJ/cm程度が好ましい。
現像工程としてはスプレー法、浸漬法等が用いられる。現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウムなどの金属アルカリ水溶液や、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン水溶液、特に約1.5質量%以下の濃度の希アルカリ水溶液が好適に用いられるが、組成物中のカルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基がケン化され、未硬化部(未露光部)が除去されればよく、上記のような現像液に限定されるものではない。また、現像後に不要な現像液の除去のため、水洗や酸中和を行なうことが好ましい。
焼成工程においては、現像後の基板を空気中又は窒素雰囲気下で約500〜600℃の加熱処理を行い、所望のパターンを形成する。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。なお、以下において「部」は、特に断りのない限りすべて質量部であるものとする。
合成例1
温度計、攪拌機、滴下ロート、及び還流冷却器を備えたフラスコに、メチルメタクリレートとメタクリル酸を0.76:0.24のモル比で仕込み、溶媒としてジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、触媒としてアゾビスイソブチロニトリルを入れ、窒素雰囲気下、80℃で2〜6時間攪拌し、樹脂溶液を得た。この樹脂溶液を冷却し、重合禁止剤としてメチルハイドロキノン、触媒としてテトラブチルホスホニウムブロミドを用い、グリシジルメタクリレートを、95〜105℃で16時間の条件で、上記樹脂のカルボキシル基1モルに対し0.12モルの割合の付加モル比で付加反応させ、冷却後取り出し、有機バインダー(A3−1)を生成した。この樹脂(A3−1)は、重量平均分子量が約10,000、酸価が59mgKOH/g、二重結合当量が950であった。なお、得られた共重合樹脂の重量平均分子量の測定は、(株)島津製作所製ポンプLC−6ADと昭和電工(株)製カラムShodex(登録商標)KF−804、KF−803、KF−802を三本つないだ高速液体クロマトグラフィーにより測定した。さらにジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、固形分濃度60%に調整した。
合成例2
メチルメタクリレートとメタクリル酸の仕込み比をモル比で0.87:0.13とし、グリシジルメタクリレートを付加反応させないこと以外は、上記合成例1と同様にして有機バインダー(B3−1)を生成した。この有機バインダー(B3−1)は、重量平均分子量が約10,000、酸価が74mgKOH/gであった。さらにジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、固形分濃度40%に調整した。
ガラス粉末としては、Bi23、B23 、ZnO、SiO2、BaOをからなる無鉛ガラス粉末を粉砕し、平均粒径1.6μmとしたものを使用した。ガラス粉末の軟化点は、以下の表1に示したものを使用した。
Figure 2007123270
なお、ガラス粉末の軟化点は、示差熱分析により、アルミナ粉末を標準物質として、昇温速度10℃/分で室温から800℃まで昇温し、得られた吸熱ピークのピークトップの温度を軟化点とした。
以下に示す組成比にて配合し、攪拌機により攪拌後、3本ロールミルにより練肉してペースト化を行なった。
(組成物例1)
上層用(白色系)光硬化性導電ペースト;
有機バインダー(A3−1) 166.7部
トリメチロールプロパントリアクリレート 60.0部
2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−
(4−モルフォリノフェニル)ブタノン 5.0部
ソルベッソ#200 20.0部
銀粉 500.0部
ガラス粉末(A1−1) 35.0部
消泡・レベリング剤 6.0部
(組成物例2)
ガラス粉末(A1−1)をガラス粉末(A1−2)に置き換えたこと以外組成物例1と同様の組成物
(組成物例3)
ガラス粉末(A1−1)をガラス粉末(A1−3)に置き換えたこと以外組成物例1と同様の組成物
(組成物例4)
ガラス粉末(A1−1)をガラス粉末(A1−4)に置き換えたこと以外組成物例1と同様の組成物
(組成物例5)
ガラス粉末(A1−1)をガラス粉末(A1−5)に置き換えたこと以外組成物例1と同様の組成物
下層用(黒色系)光硬化性光硬化性黒色ペースト:
(組成物例6)
有機バインダー(B3−1) 250.0部
トリメチロールプロパントリアクリレート 80.0部
2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−
2−モルフォリノプロパン−1−オン 15.0部
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 40.0部
四三酸化コバルト 40.0部
ランタン複合酸化物微粒子(La0.7Sr0.3CoO) 10.0部
ガラス粉末(A1−1) 50.0部
安定剤 1.0部
消泡・レベリング剤 6.0部
このようにして得られた下層(黒層)用光硬化性黒色ペーストと上層(白層)用光硬化性導電ペーストの組み合わせについて、焼成後の高温熱履歴による白層とITOとの層間抵抗値の変化を調べた。また、焼成時間による白層とITOとの層間抵抗値の変化も調べた。その評価方法は以下のとおりである。
黒層間抵抗
ITO膜付のガラス基板上に、評価用ペーストを300メッシュのポリエステルスクリーンを用いて全面に塗布し、次いで、遠赤外線乾燥炉にて90℃で15間乾燥して皮膜を形成した。次に、この皮膜上に上層(白)用導電性ペーストを300メッシュのポリエステルスクリーンを用いて全面に塗布し、次いで、遠赤外線乾燥炉にて90℃で15分間乾燥して指触乾燥性の良好な二層の皮膜を形成した。その後、パターン寸法5mm×100mm、ラインが形成できるネガマスクをもちいて、組成物上の積算光量が300mJ/cmとなるように露光した後、液温30℃の0.4wt%NaCO水溶液を用いて20秒間現像を行い、水洗した。最後に空気雰囲気下にて14℃/分で昇温し、590℃で10分間焼成して基板を作製した(焼成条件1)。こうして得られたITO膜と銀電極に挟まれた黒層間の抵抗を測定する為に、ITO膜と銀電極にテスター(HIOKI 3540 mΩHITESTER)のプローブをあて抵抗値(R1)を測定した。
また、焼成条件2として14℃/分で昇温し、590℃、30分間で焼成した基板について同様に測定を行い、抵抗値(R2)を調べた。
加熱時間による抵抗値の変化の割合を、以下の式より算出した。
抵抗値変化の割合=R2/R1
密着性は、焼成条件1及び2で作製した基板のバス電極形成部分についてセロハン粘着テープによるピーリングを行い、パターンの剥離がないかどうか○〜×で評価した。
○:剥離なし
△:一部剥離あり
×:全て剥離
これらの評価結果を、表2に示す。
Figure 2007123270
表2に示す結果から明らかなように、本発明の組成物に係るペーストは、比較組成物のペーストに比べ、コントラストの異なる二層バス電極の黒層間において安定した層間導電性を示した。

Claims (11)

  1. コントラストの異なる二層構造のバス電極の上層形成に用いられる導電性ペースト(A)であって、前記導電性ペースト(A)が、下層に用いられる黒色ペースト(B)のガラス粉末(B1)より軟化点が40℃以上高いガラス粉末(A1)、導電性粉末(A2)、有機バインダー(A3)、光重合性モノマー(A4)、及び光重合開始剤(A5)を含有することを特徴とする光硬化性導電性ペースト。
  2. 前記ガラス粉末(A1)の軟化点が、520〜600℃であることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性導電性ペースト。
  3. 前記導電性粉末(A2)が、銀粉末(A2−1)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光硬化性導電性ペースト。
  4. コントラストの異なる二層構造のバス電極の下層形成に用いられる黒色ペースト(B)であって、前記黒色ペースト(B)が、上層に用いられる光硬化性導電性ペースト(A)のガラス粉末(A1)より軟化点が40℃以上低いガラス粉末(B1)、耐熱性黒顔料(B2)、有機バインダー(B3)、光重合性モノマー(B4)、及び光重合開始剤(B5)を含有することを特徴とする光硬化性黒色ペースト。
  5. 前記耐熱性黒顔料(B2)が、四三酸化コバルトであることを特徴とする請求項4に記載の光硬化性黒色ペースト。
  6. 請求項4又は5に記載の光硬化性黒色ペーストに、さらに前記ガラス粉末(B1)及び前記耐熱性黒顔料(B2)以外の無機粉末(B6)を含有することを特徴とする光硬化性黒色ペースト。
  7. 前記無機粉末(B6)が、体積固有抵抗値が1×10Ω・cm以下の無機粉末であることを特徴とする請求項6に記載の光硬化性黒色ペースト。
  8. 前記体積固有抵抗値が1×10Ω・cm以下の無機粉末A(B6)が、一般式La1−XSrCoO 、又はLa1−XSrMnOで表わされるランタン複合酸化物であることを特徴とする請求項7に記載の光硬化性黒色ペースト。
  9. 基板上に白層と黒層からなる二層構造のバス電極とブラックパターンが形成された前面ガラス基板を具備するプラズマディスプレイパネルにおいて、前記白層が請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光硬化性導電性ペースト(A)を用いて形成され、前記黒層とブラックパターンとが請求項4〜8のいずれか1項に記載の同一の光硬化性黒色ペースト(B)を用いて形成されたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
  10. 白層と黒層の二層構造を有するバス電極であって、前記白層に含有されるガラス粉末(A1)と前記黒層に含有されるガラス粉末(B1)のガラス軟化点の差が40℃以上、且つ、ガラス粉末(A1)の軟化点が520〜600℃であり、前記黒層に耐熱性黒顔料(B2)が含有されることを特徴とするバス電極。
  11. 耐熱性黒顔料(B2)が四三酸化コバルトである請求項10に記載のバス電極。
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