(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に高さ１００μｍ〜数１００μｍの金属層を微細ストライプ状または微細ドット状に形成する工程と、該金属層の存在しない空域部分に隔壁材料を埋め込む工程と、埋め込んだ隔壁材料を硬化させる工程と、その後に該金属層を除去する工程とを具えて成ることを特徴とする微細隔壁の形成方法。
【請求項２】
ガラス基板上に厚さ１００μｍ〜数１００μｍの金属層を積層した後、該金属層上に微細レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンに被覆されない金属層部分を除去して微細ストライプ状または微細ドット状の金属層を形成する工程と、該金属層が除去された部分に隔壁材料を埋め込む工程と、埋め込んだ隔壁材料を硬化させる工程と、前記レジストパターンとレジストパターン下の金属層を除去する工程とを具えて成ることを特徴とする微細隔壁の形成方法。
【請求項３】
ガラス基板上に厚さ１００μｍ〜数１００μｍの銅箔を接着積層した後、該銅箔上をフォトレジストで全面被覆し、該フォトレジストを所望パターンにて露光し、現像して微細レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンに被覆されない銅箔部分を除去して微細ストライプ状または微細ドット状の銅箔の層を形成する工程と、該銅箔が除去された部分に隔壁材料を埋め込む工程と、該隔壁材料を硬化させる工程と、前記レジストパターンとレジストパターン下の銅箔を除去する工程とを具えて成ることを特徴とする微細隔壁の形成方法。
【請求項４】
前記隔壁材料として、メチル基もしくはフェニル基を有するオルガノポリシロキサンを主剤とし、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基等の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンを架橋剤とし、これに硬化触媒を加えたものを使用することを特徴とする請求項１、２または３記載の微細隔壁の形成方法。
【請求項５】
前記隔壁材料として、ペルヒドロポリシラザンを使用することを特徴とする請求項１、２または３記載の微細隔壁の形成方法。
【請求項６】
前記埋め込んだ隔壁材料を硬化させる工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを、一連の加熱工程にて行うようにしたことを特徴とする請求項２、３、４または５記載の微細隔壁の形成方法。
【請求項７】
前記ガラス基板は、プラズマディスプレイパネル用のガラス基板であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の微細隔壁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネルにおける隔壁やその他のディスプレイパネル等で必要とされる微細隔壁の形成方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
例えば、プラズマディスプレイパネルは、簡単には第４図に示すように、前面パネルＡと背面パネルＢとを、両パネルにそれぞれ形成したストライプ状電極Ａ１、Ｂ１が互いに直角に対向するよう重ね合わせ、その交点におけるストライプ状または格子状の隔壁Ｃ内で放電を起こすことにより発光する。ストライプ状または格子状の隔壁Ｃは、光のクロストークを防ぐとともに画面のコントラストを作るために設けられている。
この隔壁は非常に微細なものであり、例えば、ストライプ状のものにあっては、今や、幅約３０μｍ、高さ約２００μｍ程度で、１００μｍ程度の間隔でパネル全面にわたって形成されることが要求されている。
【０００３】
この隔壁は、一般にスクリーン印刷によって形成するのであるが、ガラスペーストの印刷、乾燥を、毎回位置合わせして１０回程度繰り返す、所謂重ね刷りをして得ている。この他の方法として、ガラスペーストをガラス基板の全面に塗布、フォトレジストで被覆、露光、現像の後、レジストパターンに被覆されない部分をサンドブラストし、その後に焼成して得る方法が試みられている。
【０００４】
しかしながら、前者のスクリーン印刷による隔壁形成の方法では、毎回の位置合わせとスクリーンの歪みとが、ファインパターン化、大画面化に際しての大きな障害となっている。また、後者のサンドブラストによる方法では、ブラスト深さに不均一を生じ易いことが、ファインパターン化、大画面化に際しての大きな障害となっている。
この一方で、所謂プリント基板等における回路形成技術は、歴史が長いだけあって、その設計技術、製造方法、製造装置、試験方法、試験装置の何れもが確立された状態にあり、近年の高密度、ファインパターン化にも十分対応している。
【０００５】
【解決を試みた技術的事項】
そこで、本出願人は、所謂プリント基板等における回路形成技術を、プラズマディスプレイパネル等における微細隔壁の形成方法にも応用できるのではないかとの発想の下、種々試行した結果、本発明をするに至ったものであり、従来の形成方法が問題としていたファインパターン化、大画面化を可能とする新たなる微細隔壁の形成方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１記載の微細隔壁の製造方法は、ガラス基板上に高さ１００μｍ〜数１００μｍの金属層を微細ストライプ状または微細ドット状に形成する工程と、該金属層の存在しない空域部分に隔壁材料を埋め込む工程と、埋め込んだ隔壁材料を硬化させる工程と、その後に該金属層を除去する工程とを具えて成ることを特徴とするものである。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによって、隔壁材料を埋め込む際のゲージないしテンプレートとして金属層を形成して行うこととし、その微細ストライプ状または微細ドット状の金属層は、リソグラフィ法やその他のパターニング手法から形成することができ、工程手段を選択する幅が広がり、微細隔壁の形成時における管理および制御を行い易くなる。勿論、重ね刷りすることもなく、一度に所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【０００７】
また、請求項２記載の微細隔壁の製造方法は、ガラス基板上に厚さ１００μｍ〜数１００μｍの金属層を積層した後、該金属層上に微細レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンに被覆されない金属層部分を除去して微細ストライプ状または微細ドット状の金属層を形成する工程と、該金属層が除去された部分に隔壁材料を埋め込む工程と、埋め込んだ隔壁材料を硬化させる工程と、前記レジストパターンとレジストパターン下の金属層を除去する工程とを具えて成ることを特徴とするものである。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによって、隔壁材料を埋め込む際のゲージないしテンプレートとしての金属層は、各種手法でレジストパターンを得た後、ウェットエッチングやドライエッチングなど各種のエッチング手法およびエッチャントを選択使用して得ることができ、工程手段を選択する幅が広がり、微細隔壁の形成時における管理および制御を行い易くなる。勿論、重ね刷りすることもなく、一度に所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【０００８】
更にまた、請求項３に記載の微細隔壁の製造方法は、ガラス基板上に厚さ１００μｍ〜数１００μｍの銅箔を接着積層した後、該銅箔上をフォトレジストで全面被覆し、該フォトレジストを所望パターンにて露光し、現像して微細レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンに被覆されない銅箔部分をエッチングして微細ストライプ状または微細ドット状の銅箔の層を形成する工程と、該銅箔がエッチングされた部分に隔壁材料を埋め込む工程と、該隔壁材料を硬化させる工程と、前記レジストパターンとレジストパターン下の銅箔を除去、エッチングする工程とを具えて成ることを特徴とするものである。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによって、隔壁材料を埋め込む際のゲージないしテンプレートとしての金属層は、銅箔を所謂フォトリソグラフィしてレジストパターンを得た後、ウェットエッチングやドライエッチングなど各種のエッチング手法およびエッチャントを選択使用して得ることができ、工程手段を選択する幅が広がり、微細隔壁の形成時における管理および制御を行い易くなる。勿論、重ね刷りすることもなく、一度に所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【０００９】
更にまた、請求項４に記載の微細隔壁の製造方法は、前記要件に加え、前記隔壁材料として、メチル基もしくはフェニル基を有するオルガノポリシロキサンを主剤とし、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基等の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンを架橋剤とし、これに硬化触媒を加えたものを使用することを特徴とする。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによって、良好な作業性を確保した上で比較的低温でも隔壁材料を硬化、ガラス化させることができ、一度に所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【００１０】
更にまた、請求項５に記載の微細隔壁の製造方法は、同様に、前記隔壁材料として、ペルヒドロポリシラザンを使用することを特徴とする。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによっても、良好な作業性を確保した上で比較的低温でも隔壁材料を硬化、ガラス化させることができ、一度に所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【００１１】
更にまた、請求項６に記載の微細隔壁の製造方法は、前記要件に加え、前記埋め込んだ隔壁材料を硬化させる工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを、一連の加熱工程にて行うようにしたことを特徴とする。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによって、二つの工程作用を一つの工程中において行うことができて、工程を簡略化することができる。
【００１２】
更にまた、請求項７記載の微細隔壁の製造方法は、前記要件に加え、前記ガラス基板は、プラズマディスプレイパネル用のガラス基板であることを特徴とする。
そして、このような発明特定事項を手段とすることによって、プラズマディスプレイパネルにおける微細隔壁を、重ね刷りすることなく一度で所望高さに、しかもファインパターン化、大画面化に対応可能に得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態を例にとって、本発明微細隔壁の形成方法について種々の実施の態様を織り交ぜながら説明する。
図１において、１はプラズマディスプレイパネル用のガラス基板であり、この表面には図示しないストライプ状の透明電極等が形成されている。すなわち、普通ガラス基板には、交流方式のパネルにあってはアドレス用電極が形成された後、直流方式のパネルにあってはアノード・バス線エッチング、抵抗印刷、絶縁層印刷、アノード印刷の後に、微細隔壁が形成されるようになっている。
【００１４】
本実施の形態では、このガラス基板１に対して、図１に示すように、厚さ１００μｍ〜数１００μｍであるところの厚さ約２１０μｍの銅箔２を積層する。この厚さ１００μｍ〜数１００μｍとするのは、現状プラズマディスプレイ用の微細隔壁にあっては２００μｍ程度が適当とされていることと、従来のスクリーン印刷による１回の印刷では２０μｍ程度の厚さしか形成できないから少なくともその５回分程度は必要であろうとの考えが背景にあるものであって、また、その上限数値も５００、６００μｍ程度の数１００μｍとなろう。
この積層にあたっては接着剤３を使用するが、これにはガラス質接着剤を使用するのが望ましく、エポキシ樹脂系の接着剤などを使用した場合には、その後接着剤層を剥離ないし別途のガラス質で被覆する必要を生ずる。
また、銅箔２は２１０μｍ程度の厚さのものを使用するが、これは隔壁材料の硬化時に退けがあるので、所望とする微細隔壁の高さから退けの程度を考慮した厚手のものを使用するからである。なお、処理時間やコストに問題があるかもしれないが、銅箔の接着積層に替えて、例えば、ガラス基板１に金属メッキを施して、銅等の金属層をガラス基板１上に直接積層することも一応可能である。
【００１５】
引き続き、この銅箔２上にフォトレジストフィルム４をラミネートする。このレジスト層は、レジストの液を塗布、乾燥して形成してもよいが、フォトレジストフィルム４によれば、簡易にレジスト層を銅箔２上に積層形成することができる。なお、レジスト液を塗布、乾燥して形成する場合、ドクターブレード法、ロールコーター法等の何れの塗布方法でも採ることができる。また、これらレジスト材料は、露光部分が現像により溶解除去されるポジ形と、露光部分が現像により不溶となるネガ形とに分けられるが、何れかに限られるものでなく、高解像度、耐エッチング性、密着性、剥離性等を考慮して選ぶのがよい。なお、実施の形態ではネガ形を使用するので、露光部分が現像により不溶となる。
【００１６】
そして、このフォトレジストフィルム４に対して、図２に示すように、原版マスク５を透して最終的に微細隔壁となる部分以外を一括露光するとともに、これを現像して、銅箔上に微細ストライプ状のレジストパターン４１を残留形成する。この微細ストライプ状のレジストパターン４１は、例えば、幅１５０μｍ、間隔４０μｍで、ガラス基板１のほぼ全面にわたって形成される。なお、フォトレジストの層への露光にあっては、原版マスク５を用いて一括露光する他、電子ビームやイオンビームなどの粒子線で走査して、直接パターンを描画、露光するようにしてもよい。また、一括露光する場合にも、密着露光、近接露光、縮小投影露光、ミラー式等倍投影露光等の何れの方法により露光してもよいが、とにかく微細なレジストパターンを正確明瞭かつ確実、効率よく行い得るものであればよい。なお、格子状の微細隔壁を必要とする場合には、微細ストライプ状のレジストパターン４１に替えて、微細ドット状のレジストパターンを残留形成することとなる。
なお、フォトレジストフィルム４の現像にあっては、露光されない部分のレジスト層を、通常の現像剤、例えば炭酸ソーダ水溶液にて除去すればよい。
【００１７】
次に、このレジストパターンに被覆されない部分の銅箔２を除去して、微細隔壁となるべき箇所に空域部分２１を形成する。この銅箔除去には、従来から行われている薬品によりウェットエッチングの他、ドライエッチングによることもできる。ウェットエッチングの場合、単にエッチング液に浸漬するのではなく、スプレイなどでエッチング液を吹き付ける方法なども採ることができる。また、ドライエッチングには、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、イオンミリング等、種々のエッチャントを用いた手段の得失を考慮して使い分ける。
【００１８】
なお、請求項１に記載された発明特定事項では、ガラス基板上に高さ１００μｍ〜数１００μｍの金属層を微細ストライプ状または微細ドット状に形成する工程でありさえすればよいので、上記所謂フォトリソグラフィ法を利用した方法によらずとも、例えば、本来薄膜形成手段であるところの所謂マスク法やリフトオフ法を応用して形成することも可能である。ここでマスク法とは、ガラス基板上にネガパターンのマスクを密着し、蒸着などにより金属層を形成し、マスクを取り外すことにより微細パターンの金属層を残す方法である。また、リフトオフ法とは、フォトレジストを用いてガラス基板上にネガパターンを形成し、その後に蒸着などにより金属層を形成し、さらに現像してネガパターンを溶解除去するとともに、ネガパターン上の金属層をも同時に除去して、最終的にガラス基板上に微細パターンの金属層を残す方法である。
以上ここまでの工程により、ガラス基板１上に銅箔２であるところの金属層による微細ストライプ状の空域部分２１が形成されることとなる。
【００１９】
次に、図３に示すように、金属層すなわち銅箔が除去された空域部分２１、つまり微細ストライプ状の銅箔の横の筋状凹みに隔壁材料６を埋め込み、余剰の隔壁材料はスキージして取り除く。
この隔壁材料６としては、焼成後に緻密化して黒色の絶縁層となる従来組成のガラスペースト等でもよいが、ここではホーマーテクノロジー株式会社販売のヒートレスガラス（ＨＥＡＴＬＥＳＳ  ＧＬＡＳＳ）に黒色顔料の他、東芝シリコーン株式会社販売のトスパール（商標名）を添加したものを用いることとした。
【００２０】
ヒートレスガラス（商品名）は、言わば一液タイプのシリカ溶液で、低温加熱や常温乾燥でも各種基材に硬質で密着性に優れた非晶質なセラミックス層を形成するものである。そして、このものは、主剤、架橋剤、硬化触媒の三者で構成されており、含有珪素成分（ＳｉＯ2）が換算で４０％以上含有し、また、溶剤、水もしくは水酸基を含有しないものである。なお、主剤はメチル基もしくはフェニル基を有するオルガノポリシロキサンであり、架橋剤はアルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基等の官能性側鎖を有するオルガノシロキサンであり、硬化触媒はＺｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｓｎ等の含金属有機化合物およびハロゲンである。また、その硬化機構は、主剤オルガノポリシロキサンの官能基が、まず空気中の水分により加水分解を受けて水酸基に変化し、次に該オルガノポリシロキサンの水酸基を架橋剤オルガノシロキサンの官能基がアタックし、硬化触媒の作用も受けて脱アルコール反応を起こし、三次元構造の高分子化合物たるポリシロキサン硬化体を形成すると考えられている。所謂ゾル−ゲル法による金属アルコキシド縮合物となる。
なお、ガラス基板１に銅箔２を接着積層するガラス質接着剤として、このヒートレスガラスを用いることもできる。
【００２１】
また、トスパールは、シロキサン結合が三次元に伸びた網状構造で、珪素原子に１個のメチル基が結合した無機と有機の中間的な構造を有するシリコーン樹脂微粒子であり、焼成して真球状シリカ微粒子が得られるものである。
したがって、トスパールがヒートレスガラスに添加されて焼成された場合には、ヒートレスガラスがゾル化、ゲル化、硬化してゆく間に、トスパールもシリカ化し、全体でガラス化する。そして、このトスパールの添加により、液状時のヒートレスガラスのチクソトロピー性が改善されるとともに、焼成時の退け、体積縮小をヒートガラス単独のときより少なくすることができる。
【００２２】
隔壁材料を硬化させるにあたって焼成を行ったときには、同時にレジストパターンも焼却除去できてしまうが、ヒートレスガラスのように常温乾燥や低温加熱でも硬化させることのできる隔壁材料を用い、レジスト材が焼却除去できない程度の温度で硬化させたときには、引き続き、レジストパターンを除去した上で、レジストパターン下の銅箔を除去する。レジストパターンの除去は、例えば、酸素プラズマ中で活性酸素レジストにより酸化、ガス化して除去する方法なども採ることができる。
レジストパターン下の銅箔２２の除去は、先程の銅箔２１部分の除去と同じようにエッチングすればよい。
その後、洗浄等して清浄面とすれば、幅４０μｍ、高さ２００μｍ、間隔１５０μｍの微細ストライプ状の隔壁６１が形成されたプラズマディスプレイパネル用のガラス基板が出来上がることとなる。
【００２３】
なお、以上の説明では、隔壁材料としてヒートレスガラスを使用するものとして説明したが、例えば、ペルヒドロポリシラザン等の無機ポリマーも使用することもできる。ペルヒドロポリシラザンは、構造式が［ＳｉＨaＮＨb］ｎ（但し、aは１〜３、bは０または１）で表される熱硬化性の無機シラザン（セラミックス前駆体ポリマー）であり、このペルヒドロポリシラザンを成分とする隔壁材料は、微細ストライプ状または微細ドット状に形成された金属層の横の空域部分に埋め込まれ、所定の雰囲気と温度で焼成してセラミックスの硬質層となる。なお、このようなペルヒドロポリシラザンとしては東燃株式会社販売の東燃ポリシラザン（商標名）がある。勿論、これらに限られるものでなく、その他のセラミック前駆体ポリマーも隔壁材料として使用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の微細隔壁の形成方法は、以上述べた実施の形態によって具現化される請求項１〜７に記載された発明特定事項を有することによって成るものであって、このような発明特定事項を有することによって以下述べるような種々の効果が発揮される。
すなわち、請求項１に記載された発明特定事項では、隔壁材料を埋め込む際のゲージないしテンプレートとして金属層を形成して行うこととし、その微細ストライプ状または微細ドット状の金属層は、所謂プリント基板等における設計技術、製造方法、製造装置、試験方法、試験装置等を利用することができて、微細隔壁の形成時における管理および制御の自由度が広がり、重ね刷りすることなく、ファインパターン化、大画面化にも対応する所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【００２５】
また、請求項２に記載された発明特定事項では、隔壁材料を埋め込む際のゲージないしテンプレートとしての金属層は、各種手法でレジストパターンを得た後、ウェットエッチングやドライエッチングなど各種のエッチング手法およびエッチャントを選択使用して得ることができて、微細隔壁の形成時における管理および制御の自由度が広がり、重ね刷りすることなく、ファインパターン化、大画面化にも対応する所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【００２６】
更にまた、請求項３に記載された発明特定事項では、隔壁材料を埋め込む際のゲージないしテンプレートとしての金属層は、銅箔を所謂フォトリソグラフィしてレジストパターンを得た後、ウェットエッチングやドライエッチングなど各種のエッチング手法およびエッチャントを選択使用して得ることができて、微細隔壁の形成時における管理および制御の自由度が広がり、重ね刷りすることなく、ファインパターン化、大画面化にも対応する所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【００２７】
更にまた、請求項４および請求項５に記載された発明特定事項によれば、良好な作業性を確保した上で隔壁部分を比較的低温でも硬化、ガラス化させることができ、重ね刷りすることなく、ファインパターン化、大画面化にも対応する所望高さの微細隔壁を得ることができる。
【００２８】
更にまた、請求項６に記載された発明特定事項によれば、二つの工程作用を一つの工程中において行うことができて、工程を簡略化することができる。
【００２９】
更にまた、請求項７に記載された発明特定事項によれば、プラズマディスプレイパネルにおける微細隔壁を、重ね刷りすることなく一度で所望高さに、しかもファインパターン化、大画面化にも対応可能にし得ることができる。
なお、以上プラズマディスプレイパネルを例にあげて説明したが、本発明はプラズマディスプレイパネルに限らず、微細パターンでの隔壁を必要とするものには同様に施用できること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明微細隔壁の形成方法の一例における、ガラス基板に金属層およびレジスト層を積層するまでの工程を（ａ）（ｂ）で図示するものである。
【図２】同、レジスト層を露光、現像した後、レジストパターンに被覆されない金属層部分を除去するまでの工程を（ａ）（ｂ）（ｃ）で図示するものである。
【図３】同、金属層が除去された部分に隔壁材料を埋め込み、硬化させ、レジスト層を除去、レジスト層下の金属層を除去して、微細隔壁を形成したパネルを得るまでの工程を（ａ）（ｂ）（ｃ）で図示するものである。
【図４】プラズマディスプレイの構造の一例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
Ａ      前面パネル
Ａ１    ストライプ状電極
Ｂ      背面パネル
Ｂ１    ストライプ状電極
Ｃ      隔壁
１      ガラス基板
２      銅箔（金属層）
２１    銅箔部分
２２    銅箔部分
３      接着剤層
４      フォトエッチングフィルム
４１    微細ストライプ状のレジストパターン
５      原版マスク
６      隔壁材料
６１    微細ストライプ状の隔壁
【図１】
0003636845.tif 000002
【図２】
0003636845.tif 000003
【図３】
0003636845.tif 000004
【図４】
0003636845.tif 000005