(57)【要約】【課題】  ウェットプロセスと６００℃以下の熱処理の組み合わせによって、比誘電率が５以下である、ＰＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜を形成する材料として好適なコーティング組成物、及びそれを用いた誘電体層や層間絶縁膜の製造方法を提供する。【解決手段】  ナノサイズ粒子及び水溶性有機分散剤を含んでなる誘電体層形成用コーティング組成物を用いる。さらに、これを、噴霧、ディップコーティング、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビアコーティング、ダイコーティング、キャップコーティング等の手法によって基板上に塗布して平坦な膜を形成した後、熱処理することによって、誘電体層を製造することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノサイズ粒子及び水溶性有機分散剤を含んでなる誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項２】
ナノサイズ粒子が、ＳｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びアルカリ土類金属酸化物のうちの少なくとも１種から成るナノサイズ非金属酸化物及び／又は金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項３】
ナノサイズ粒子におけるＳｉＯ２の含有量が５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項４】
水溶性有機分散剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、ポリアリルアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルアセテート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン−ポリビニルアルコールコポリマー、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリ（４−ビニルフェノール）のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項５】
誘電体層が、プラズマディスプレイパネル用誘電体層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項６】
誘電体層が、プラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板側に形成される誘電体層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項７】
誘電体層が、表面伝導型電子放出ディスプレイ用誘電体層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか1項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物を基板上に塗布し、熱処理して得られる誘電体層の製造方法。
【請求項９】
基板が、他物質膜のパターンが形成されることによって段差を有することを特徴とする請求項８記載の誘電体層の製造方法。
【請求項１０】
他物質膜が、金属膜又は透明導電膜であることを特徴とする請求項９に記載の誘電体層の製造方法。
【請求項１１】
基板上に塗布する方法が、噴霧、ディップコーティング、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビアコーティング、ダイコーティング、キャップコーティング、インクジェット、スクリーン印刷、各種有版印刷から選択されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の誘電体層の製造方法。
【請求項１２】
誘電体層形成用コーティング組成物を基板上に塗布し、熱処理することによって、部分的又は全体的に高密度化されたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の誘電体層の製造方法。
【請求項１３】
誘電体層の熱処理後の厚さが１μｍ以上であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の誘電体層の製造方法。
【請求項１４】
誘電体層が、熱処理後透明であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の誘電体層の製造方法。
【請求項１５】
電極が形成されたガラス基板上に請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物を塗布し、熱処理して得られる誘電体層付着ガラス基板を用いることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項１６】
電極が形成されたガラス基板上に請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘電体層形成用コーティング組成物を塗布し、熱処理して得られる誘電体層付着ガラス基板を用いることを特徴とする表面伝導型電子放出ディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェットプロセスにより低誘電率の誘電体層を形成するためのコーティング組成物、及びそのコーティング組成物を用いた誘電体層の製造方法に関するものであり、特にプラズマディスプレイパネルのガス放電空間や表面伝導型電子放出ディスプレイに用いる低誘電率の誘電体層形成に好適な技術である。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）は、自己発光型のフラットパネルディスプレイであり、液晶ディスプレイに比べて、高速応答、高視野角等の特長を有し、大面積化が比較的容易であることから、大画面薄型テレビや大型モニター等の用途で実用化され、急速な普及をしている。
図１を用いて、ＰＤＰにおける発光メカニズムを説明する。
図１は、ＰＤＰの構造を示す断面図であるが、この図に示すように、ＰＤＰでは、一般に、前面ガラス基板１と背面ガラス基板２とが対向して設けられており、これらの基板間の空間に、多数のガス放電部に区切るための隔壁７が形成されている。前面ガラス基板１の上には、一対の透明電極３が形成されているが、通常は、さらに、電気抵抗を低減するための金属電極（バス電極）が透明電極３の端部に設けられる。
【０００３】
透明電極３及びバス電極の上には、前面ガラス基板１の全面を覆うように誘電体層５が形成されている。誘電体層５の上には、プラズマを安定に形成するためのＭｇＯからなる保護層６が形成されている。
背面ガラス基板２の上には、隔壁７間の位置にデータ電極４が形成されており、さらに、前面ガラス基板側と同様、データ電極４の上に、背面ガラス基板２の全面を覆うように誘電体層９が形成されている。隔壁７間の、隔壁７側面及び誘電体層９上には、蛍光体層８が塗布されている。
透明電極３間に電圧が印加され、これによって、隔壁７で仕切られたガス放電部内にプラズマ放電１０が生じ、プラズマ放電１０により発生した紫外線が蛍光体層８に照射され、蛍光体が発光する。
【０００４】
このようなＰＤＰにおいて、誘電体層５及び９は、電極を保護するだけでなく、表示放電を開始或いは維持するという役割も有している。誘電体層を形成する材料には、高い絶縁特性を有すること、特に前面ガラス基板側に形成される誘電体層５の材料には、ガス放電空間中の蛍光体から発せられた光を効率よく表示光として利用する目的で、優れた光透過率を有することが要求されるため、一般に非晶質ガラスが用いられている。
従来、ＰＤＰの誘電体層は、ガラス粉末をペースト状にした後、板ガラス上に塗布、焼成することによって形成されるが、焼成する際の温度は、電極との反応を最小限に抑えるため、ガラス軟化点付近の温度であることが好ましい。ところで、ＰＤＰの板ガラスとしては、一般に入手が容易なソーダ石灰ガラスが用いられるため、誘電体層を形成するガラスには、軟化点が６００℃以下であることが要求される。即ち、ガラスの軟化点が６００℃以上の場合、６００℃以上の温度で焼成する必要が生じるため、焼成時に板ガラスの粘性が低下し、安定して誘電体層が形成できなくなるからである。そこで、誘電体層を形成するための材料として、通常、酸化鉛ＰｂＯを主成分とするガラス組成物が使用されている。
【０００５】
また、近年、電子源から出た電子を蛍光体に衝突させて発光させるという、ブラウン管と同様の発光原理を使った表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤという）が、高画質、低消費電力の大画面薄型テレビ実現のポテンシャルを有するフラットパネルディ
スプレイとして注目されている。
ＳＥＤは、冷陰極電子源である表面伝導型電子放出素子（以下、ＳＣＥという）を形成するカソード基板と、高電圧を印加するアノード基板から成る。ＳＣＥから放出した電子は、対向するアノード基板に衝突する。アノード基板には、カラーフィルターと共に、蛍光体が帯状に配列されており、蛍光体に電子が衝突することによって生じる発光と、カラーフィルターによる吸収を組み合わせた光が出力する。
【０００６】
カソード基板上には、ＳＣＥを行と列でマトリックス状に接続する走査配線と信号配線が、層間絶縁膜を介して形成されている。ＳＥＤの駆動法は、基本的に行と列で画素を選択する単純マトリックス型であり、具体的には、走査配線に走査信号を発生させ、同時に、信号配線に、走査信号に同期してパルス幅変調信号を発生させることで、選択されたＳＣＥを駆動する。階調は、パルス幅を変えることによる輝度の制御によって実現する。
この層間絶縁膜は、通常、ＰＤＰの誘電体層と同様、酸化鉛ＰｂＯを主成分とするガラス組成物をスクリーン印刷することによって形成されている。
現状、ＰＤＰにおいては、発光効率を向上させることが課題になっており、そのためにも、消費電力を低減することが必要である。ＰＤＰの消費電力を低減するには、表示放電を開始或いは維持するための誘電体層を形成する材料の誘電率を低くすることが必要であるが、前述のように、従来から用いられているガラスは、通常、酸化鉛ＰｂＯを主成分としているため、誘電率が高かった。
【０００７】
例えば、特許文献１には、ＰＤＰの誘電体層に用いられるガラス組成物が開示されているが、ＰｂＯを５５重量％以上も含有するため、比誘電率が１２程度と高く、ＰＤＰの消費電力低減を妨げる一因となっている。
又、欧州でＲｏＨＳ指令が発効される予定になっているのに伴い、デバイス中の鉛を撤廃する動きが広まっているが、このような観点から、ＰＤＰの誘電体層にも、鉛を含まない材料を使用することが望まれている。
一方、ＳＥＤの層間絶縁膜も、前述のように、酸化鉛ＰｂＯを主成分とするガラス組成物によって形成されているが、パルス幅変調で階調表現する際に、パルスのなまりがなく、きれいな階調コントロールができるようにするために、できるだけ比誘電率の低い材料を使用することが望まれている。
非鉛で低誘電率の誘電体層用材料としては、例えば、特許文献２に、酸化亜鉛ＺｎＯと酸化硼素Ｂ２Ｏ３を主成分とするガラス組成物が開示されているが、この場合、比誘電率は７前後であり、さらなる低誘電率が望まれている。
【０００８】
ところで、低誘電率の誘電体材料として代表的なものに酸化シリコンＳｉＯ２がある。このＳｉＯ２膜の作製方法には乾式法と湿式法がある。乾式法としては、スパッタリング法や蒸着法等による成膜が一般的であるが、真空プロセスであるために、大面積の基板上に成膜する際に大掛かりな設備が必要になることや、成膜速度が遅いために、μｍオーダーの膜厚を形成するのに長時間を必要とする等の問題がある。又、湿式法としては、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等のシラン系原料を、ゾル−ゲル反応後にコーティング、熱処理するという方法があるが、熱処理によってクラックがはいるためにμｍオーダーの厚い膜を作ることができないという問題や、厚膜を形成するために有機の官能基を残すと、空気中５００℃程度の熱処理で脱ガスが避けられないという問題がある。
【０００９】
例えば、特許文献３では、ゾルゲル法によるシリコン系有機無機ハイブリッド材料から成るＰＤＰ用誘電体材料が開示されているが、熱処理はいずれも２００℃以下の比較的低温で行っており、耐熱性については言及されていない。
特許文献４では、ナノサイズ粒子および水溶性有機柔軟剤を含むコーティング組成物が開示されており、これを半導体部品を製造するためのガラス、セラミック、およびシリコン支持体上の誘電層に適応する旨の開示があるが、フラットパネルディスプレイ、特にＰ
ＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜への適用については、使用による効果も含めて開示がない。
【００１０】
【特許文献１】特開平３−１７０３４６号公報
【特許文献２】特開平９−２７８４８２号公報
【特許文献３】特開２００５−１０８６９１公報
【特許文献４】特表２００３−５３１０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ウェットプロセスと６００℃以下の熱処理の組み合わせによって、比誘電率が５以下である、ＰＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜を形成する材料として好適なコーティング組成物、及びそれを用いた誘電体層や層間絶縁膜の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、種々のコーティング組成物について検討を行った結果、特定のナノサイズ粒子及び水溶性有機分散剤から成るコーティング組成物を、基板上に塗布後熱処理することにより、空気中での高温の熱処理によっても分解しない、μｍオーダーの厚さを有する誘電体層を形成することができ、かつナノサイズ粒子の材料の選定によって、比誘電率５以下にできることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
（１）ナノサイズ粒子及び水溶性有機分散剤を含んでなる誘電体層形成用コーティング組成物。
【００１３】
（２）ナノサイズ粒子が、ＳｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びアルカリ土類金属酸化物のうちの少なくとも１種から成るナノサイズ非金属酸化物及び／又は金属酸化物粒子であることを特徴とする（１）記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
（３）ナノサイズ粒子におけるＳｉＯ２の含有量が５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
（４）水溶性有機分散剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、ポリアリルアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルアセテート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン−ポリビニルアルコールコポリマー、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリ（４−ビニルフェノール）のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
【００１４】
（５）誘電体層が、プラズマディスプレイパネル用誘電体層であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
（６）誘電体層が、プラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板側に形成される誘電体層であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
（７）誘電体層が、表面伝導型電子放出ディスプレイ用誘電体層であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか1つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物。
（８）（１）〜（７）のいずれか1つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物を基板上に塗布し、熱処理して得られる誘電体層の製造方法。
（９）基板が、他物質膜のパターンが形成されることによって段差を有することを特徴とする（８）記載の誘電体層の製造方法。
【００１５】
（１０）他物質膜が、金属膜又は透明導電膜であることを特徴とする（９）に記載の誘電体層の製造方法。
（１１）基板上に塗布する方法が、噴霧、ディップコーティング、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビアコーティング、ダイコーティング、キャップコーティング、インクジェット、スクリーン印刷、各種有版印刷から選択されることを特徴とする（８）〜（１０）のいずれか１つに記載の誘電体層の製造方法。
（１２）誘電体層形成用コーティング組成物を基板上に塗布し、熱処理することによって、部分的又は全体的に高密度化されたことを特徴とする（８）から（１１）のいずれか１つに記載の誘電体層の製造方法。
【００１６】
（１３）誘電体層の熱処理後の厚さが１μｍ以上であることを特徴とする（８）〜（１２）のいずれか１つに記載の誘電体層の製造方法。
（１４）  誘電体層が、熱処理後透明であることを特徴とする（８）〜（１３）のいずれか１つに記載の誘電体層の製造方法。
（１５）電極が形成されたガラス基板上に（１）〜（４）のいずれか１つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物を塗布し、熱処理して得られる誘電体層付着ガラス基板を用いることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
（１６）電極が形成されたガラス基板上に（１）〜（４）いずれか１つに記載の誘電体層形成用コーティング組成物を塗布し、熱処理して得られる誘電体層付着ガラス基板を用いることを特徴とする表面伝導型電子放出ディスプレイの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の誘電体層形成用コーティング組成物、及びそれを用いた誘電体層の製造方法によれば、ウェットプロセスと６００℃以下の熱処理の組み合わせによって、空気中での６００℃という高温の熱処理によっても分解しない、μｍオーダーの厚さを有し、表面が平滑で、透明性が高い誘電体層を形成することができ、誘電体層の比誘電率が５以下で、この誘電体層を、ＰＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜として利用すれば、ＰＤＰの消費電力低減や発光効率の向上、或いはＳＥＤの階調コントロールの改善等、性能面において大きな効果をもたらすばかりでなく、ＰＤＰやＳＥＤに使用される材料の非鉛化という環境面での効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の誘電体層形成用コーティング組成物は、ナノサイズ粒子及び水溶性有機分散剤を含んでなる。
本発明におけるナノサイズ粒子は、特に、ナノサイズ無機粒子であり、好ましくは、ナノサイズ非金属酸化物及び／又は金属酸化物粒子である。一次粒径は、平均値が、１００ｎｍ未満の範囲であり、好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、より好ましくは８ｎｍ以上１２ｎｍ以下の範囲である。ナノサイズ粒子は、粉末形態でも使用可能であるが、ゾル形態で使用することが好ましい。
【００１９】
ナノサイズ粒子としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗの酸化物又は水和酸化物、例えば、ＳｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３、或いはホスフェート、シリケート、ジルコネート、アルミネート、スタネート、チタネート又は他の複合酸化物のような無水又は水和酸化物が適用可能である。これらは、単独でも、或いは２種類以上の混合物としても使用可能であるが、好ましいナノサイズ粒子は、ＳｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯＯＨ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３及びＺｎＯであり、特に、ＰＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜にような低誘電率の誘電体層に用いる場合には、全コーテ
ィング組成物に対してＳｉＯ２を５０ｍｏｌ％以上含有することが好ましく、より好ましくは、７０ｍｏｌ％以上である。
【００２０】
ナノサイズ粒子は、公知の方法によって製造することができる。例えば、ＳｉＯ２粒子であれば、シリコンのアルコキシドの塩基触媒加水分解及び縮合による方法や、或いはシリカゾルを製造するための他の公知方法によって作製することができる。このようなＳｉＯ２ナノサイズ粒子は、例えばシリカゾルとして商品化されているものでも利用可能である。好ましくは水性シリカゾル、より好ましくは静電的に分散された水性コロイダルシリカゾルである。又、他の酸化物ナノサイズ粒子についても、同様のことが言える。
【００２１】
本発明においては、ナノサイズ粒子に、ドーパントを添加することもできる。ドーパントとしては、希土類酸化物一般的なガラスやセラミックスの構成元素を用いることができ、例えば、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＳｎＯ、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＷＯ３、希土類酸化物等から選ぶことができる。
【００２２】
ドーパントの添加量は、例えば０ｍｏｌ％から３０ｍｏｌ％の範囲、好ましくは０ｍｏｌ％から２０ｍｏｌ％の範囲、より好ましくは０ｍｏｌ％から１５ｍｏｌ％の範囲である。ドーパントの添加は、例えば、水溶性の塩、アルコキシド、或いはアセチルアセトナート、酸錯体、アミン錯体のような可溶性錯体等、ドーパント成分のコーティングゾルへの添加、加水分解によって行われる。このようなドーパントの添加は、均質な多成分の誘電体層形成を可能にし、それによって、誘電体層の比誘電率、熱膨張係数、ガラス転移点Ｔｇ等を変化させることができる。作製する誘電体層の熱膨張係数は、基板のそれに極力近い方が、クラックのない厚膜を形成する上で好ましい。
【００２３】
本発明における水溶性有機分散剤は、特に水溶性有機ポリマー及び／又はオリゴマー、好ましくは水溶性有機ポリマーである。これらは、例えば、ヒドロキシル基、第１級、第２級又は第３級アミノ基、カルボキシル基又はカルボキシレート基のような極性基を含むポリマー及び／又はオリゴマーである。典型的な例としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、ポリアリルアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルアセテート、ポリメチルメタクリレート、スターチ、アラビアゴム、他のポリマー性アルコール（例えば、ポリエチレン−ポリビニルアルコールコポリマー、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリ（４−ビニルフェノール））であり、これらのうち少なくとも１種類を選択すればよい。中でも、ポリビニルアルコールは特に好ましい。水溶性有機分散剤は、コーティング後、熱処理の際に焼失する。
【００２４】
本発明におけるコーティング組成物は、ナノサイズ粒子及び水溶性有機分散剤以外に、さらに、１種類以上の溶媒を含んでいてもよい。この場合、当業者に公知の全ての好適な溶媒を使用することが可能である。好適な溶媒の例として、水、アルコール、好ましくは低級脂肪族アルコール（例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、ｉ−プロパノール及び１−ブタノール）、ケトン（例えば、アセトン、メチルイソブチルケトン等の低級ジアルキルケトン）、エーテル（例えば、ジオキサン、ＴＨＦ等の低級ジアルキルエーテル）、アミド（例えば、ジメチルホルムアミド）、及びアセトニトリル等が挙げられる。溶媒は、単独でも、２種類以上を混合しても使用することができる。
【００２５】
特に好ましい溶媒は、水、０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％のアルコール含有率を有するアルコール／水混合液、０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％のＴＨＦ含有率を有する水及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の混合液、水及び他の有機溶媒（例えば、ジオキサン、アセトン又は
アセトニトリル）の混合液であり、少なくとも１０ｖｏｌ％の水を含むことが好ましい。溶媒中の水含有率については、さらに好ましくは５０ｖｏｌ％以上、特には９０ｖｏｌ％以上である。
【００２６】
コーティング組成物中の溶媒の割合は、主として、選択されるコーティング方法に依存する。噴霧によって塗布されるコーティングの場合には例えば約９５ｖｏｌ％、スピンコーティングやディップコーティングによって塗布される場合には例えば約８０ｖｏｌ％、ドクターブレードコーティングによって塗布される場合には例えば約５０ｖｏｌ％、印刷法の場合には例えば約３０ｖｏｌ％である。
コーティング組成物は、原則、他の添加物、例えばフルオロシラン縮合物を含むことができる。
【００２７】
本発明においては、水溶性有機分散剤が、溶媒なし状態における粒子間に存在するボイドを大体満たすようにすることが必要であり、水溶性有機分散剤とナノサイズ粒子の容積比としては、２８：７２〜５０：５０であり、好ましくは３０：７０〜４０：６０、さらに好ましくは３２：６８〜３８：６２である。
本発明においては、コーティング組成物を基板上に塗布し、熱処理することによって誘電体層を形成するが、基板上に塗布する方法としては、噴霧、ディップコーティング、キャスティング、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビアコーティング、ダイコーティング、キャップコーティング、インクジェット、スクリーン印刷、各種有版印刷等、通常の湿式法を適用することができる。
【００２８】
本発明においては、熱処理によって、基板上に塗布されたコーティング組成物は溶媒が乾燥され、その後有機分散剤が焼失する。さらに好適な場合には、基板上の膜は、部分的又は全体的に高密度化、即ち、空孔残存率が低減される。有機分散剤を焼失させる前に、溶媒を除去しておく方が好ましい。
本発明により形成される誘電体層は、熱処理後、内部に空孔を含むが、その空孔がナノサイズであるために、高い透明性を有する。加えて、誘電体材料の理論Ｔｇ未満（例えば、ＳｉＯ２の場合は約１１００℃）での、さらなる熱処理による高密度化においてもクラックが生成しない。
【００２９】
本発明における熱処理とは、慣用的な方法、例えばオーブン中での加熱、又は急速加熱装置（ＲＴＡ）等によることができる。熱処理は、例えば、酸素含有又は不活性雰囲気下で行われるが、アンモニア、塩素又は四塩化炭素のような他の成分を加えてもかまわない。
乾燥による溶媒の蒸発及び有機分散剤の焼失は、約４５０℃までの温度で、例えばオーブン／炉中での加熱により行われる。高密度化に必要な温度は、組成や空孔残存率に依存し、例えばＳｉＯ２の場合には、４５０℃〜１２００℃の範囲である。熱処理は、加熱速度、維持温度及び温度範囲のようなパラメータが制御される温度プログラムを使用して行われることが好ましい。
【００３０】
本発明のおいては、コーティング組成物の塗布とその後の熱処理というプロセスを複数回繰り返しても構わない。これによって、より厚い誘電体層を得ることができる。
本発明において、コーティング組成物を塗布するための基板は、軟化点が、有機分散剤の焼失に必要な温度より高いものであればよい。ＰＤＰやＳＥＤの場合には、通常、ソーダ石灰ガラス（高歪ガラス）基板が使われているが、例えばＰＤＰでは、前面ガラス基板上に、一対のストライプ状透明電極が形成され、通常は、さらに、電気抵抗を低減するための金属電極（バス電極）が透明電極の端部に設けられる。そのため、誘電体層は、これらの電極による段差を覆って、表面が平坦になるように作製される必要がある。
【００３１】
本発明によれば、例えば厚さ１μｍ以上、場合によっては８μｍを超える厚さを有する、クラックのない透明な厚膜誘電体層を得ることが可能である。又、溶媒が蒸発し、有機分散剤成分が焼失しているので、空気中、例えば６００℃程度の高温においても、分解や脱ガスが起こらず安定に存在する。
本発明により製造された誘電体層は、フォトリソグラフィー、エンボス加工、エッチング及びマスキング法のような公知の技術によってパターン形成がされてもかまわない。このパターン形成は、溶媒の除去後、有機分散剤の焼失前に行われるのが好ましい。
本発明によって製造される誘電体層は、低誘電率、高熱安定性、厚膜、透明等の特性を有することが可能であるため、例えば、ＰＤＰの前面ガラス基板や背面ガラス基板上に形成される誘電体層や、ＳＥＤにおいて走査配線と信号配線の間に形成される層間絶縁膜として特に好適である。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）に、水、そしてアンモニアにエタノールを加えた溶液を添加することにより、ＳｉＯ２粒子の一次粒径が約１０ｎｍであり、固形分が５．６重量％に設定されたシリカゾルを合成した。このシリカゾルと、シリカゾルＬｅｖａｓｉｌ（商標、Ｂａｙｅｒ製）３００を、重量比３：１で混合した後、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）クラレポバール（登録商標、（株）クラレ製）ＰＶＡ２１７の１０重量％水溶液を、混合シリカゾルの重量に対して４０％の重量分添加した。室温で撹拌後、均一な混合物が得られた。次に、ロータリーエバポレーターを用いて、ＳｉＯ２粒子固形分濃度が２５重量％になるように、溶媒を蒸発させた。ゾルの濃縮後、２５重量％濃度のアンモニア水溶液を滴下して、ｐＨを９〜９．５に調整した。その後、ゾルをスプレーフィルター（１．２μｍ）でろ過することにより、ナノサイズ粒子としてＳｉＯ２を１００ｍｏｌ％含有し、水溶性有機分散剤としてポリビニルアルコールを含有する、誘電体層形成用コーティング組成物を得た。以上の合成は、特表２００３−５３１０８７号公報に開示されている方法に従った。
【００３３】
このコーティング組成物を、高歪ガラス基板（ＰＤ２００）、全面に透明導電膜であるＩＴＯ膜が形成されたＰＤ２００ガラス基板、及び幅１００μｍで間隔１００μｍのストライプ状のＩＴＯ膜が形成されたＰＤ２００ガラス基板の３種類の基板上に、ドクターブレードコーティングによって塗布した。
コーティング組成物が塗布された各種基板をマッフル炉の中に入れ、まず、０．８℃／分の速度で室温から２５０℃に昇温し、２５０℃で１時間加熱する。次に、０．８℃／分の速度で２５０℃から４５０℃に昇温し、４５０℃で１時間加熱する。さらに、０．８℃／分の速度で４５０℃から５５０℃に昇温し、５５０℃で１時間加熱することにより、誘電体層を形成した。
【００３４】
形成された誘電体層は、クラックがなく、可視光透過率が約９５％で透明性の高い膜だった。触針法ＤＥＫＴＡＫにより測定した高歪ガラス基板（ＰＤ２００）上に形成された誘電体層の厚みは１０μｍであった。全面ＩＴＯ膜付ＰＤ２００ガラス基板上の膜を用いて比誘電率を測定したところ４．０であった。又、ストライプ状のＩＴＯ膜が形成されたＰＤ２００ガラス基板上でも、触針法ＤＥＫＴＡＫにより測定したところＩＴＯ膜上とＩＴＯ膜の付いていないガラス基板上との段差が０．５μｍ以下であるような平滑な膜が得られた。これらの誘電体層について、熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ測定）を実施した結果、空気中で６００℃まで昇温しても、重量減少はなく、高温でも高い安定性を示した。
熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ測定）の測定は、島津製作所製ＴＧＡ−５０により、空気中、室温から６００℃まで１０℃／分の速度で昇温した後、６００℃で３０分保持するという条件にて行った。
【００３５】
［実施例２］
ＴＥＯＳに、水、そしてアンモニアにエタノールを加えた溶液を添加することにより、ＳｉＯ２粒子の一次粒径が約１０ｎｍであり、固形分が５．６重量％に設定されたシリカゾルを合成した。このシリカゾルに対して、４０重量％の１モル／Ｌ硝酸水溶液を徐々に滴下した後６０℃に加熱した。室温へ冷却後、ＳｉＯ２に対して１０ｍｏｌ％％に相当する量のトリエチルボレートを添加し反応させ、Ｂ2Ｏ3をドーパントとして用いたシリカゾルを得た。次に、この反応混合物に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）クラレポバール（登録商標、（株）クラレ製）ＰＶＡ２１７の１０重量％水溶液を、得られたシリカゾルの２０％の重量添加した。続いて、固形分が１０重量％になるまで、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した。その後、ゾルをスプレーフィルター（１．２μｍ）でろ過することにより、Ｂ2Ｏ3をドーパントとして５ｍｏｌ％、ＳｉＯ２を９５ｍｏｌ％含有する、誘電体層形成用コーティング組成物を得た。以上の合成は、特表２００３−５３１０８７号公報に開示されている方法に従った。
【００３６】
合成したコーティング組成物を用いて、実施例１と同様にして、３種類の基板上に誘電体層を形成した。形成された誘電体層は、クラックがなく、可視光透過率が約９５％で透明性の高い膜だった。触針法ＤＥＫＴＡＫにより測定した高歪ガラス基板（ＰＤ２００）上に形成された誘電体層の厚さは１４μｍであった。ＩＴＯ膜付ＰＤ２００ガラス基板上の膜を用いて比誘電率を測定したところ４．２であった。又、ストライプ状のＩＴＯ膜が形成されたＰＤ２００ガラス基板上でも、ＩＴＯ膜上とＩＴＯ膜が付いていないガラス基板上との段差が０．５μｍ以下であるような平滑な膜が得られた。これらの誘電体層について、熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ測定）を実施した結果、空気中で６００℃まで昇温しても、重量減少はなく、高温でも高い安定性を示した。
【００３７】
［結果まとめ］
以上、説明したように、本発明の誘電体層形成用コーティング組成物、及びそれを用いた誘電体層の製造方法を採用すれば、ウェットプロセスと６００℃以下の熱処理の組み合わせによって、クラックがなく、比誘電率が５以下の低誘電率で、６００℃という高温での熱安定性の高い、透明な厚膜誘電体層を形成できる。従って、ＰＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜を形成する材料として好適なコーティング組成物、及びそれを用いた誘電体層の製造方法であることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の誘電体層形成用コーティング組成物、及びそれを用いた誘電体層の製造方法を採用すれば、比誘電率が５以下である低誘電率のＰＤＰの誘電体層やＳＥＤの層間絶縁膜を作製することができるので、ＰＤＰの消費電力削減や発光効率の向上、ＳＥＤのきれいな階調コントロールやさらなる高画質化をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ＰＤＰの断面構造を示したものである
【符号の説明】
【００４０】
１  前面ガラス基板          
２  背面ガラス基板        
３  透明電極
４  データ電極              
５  前面側誘電体層        
６  保護層
７  隔壁                    
８  蛍光体層              
９  背面側誘電体層
１０  プラズマ放電
【図１】
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