ES2146884T5 - Pasta fotosensible, visualizador a base de plasma y procedimientos para su fabricacion. - Google Patents

Pasta fotosensible, visualizador a base de plasma y procedimientos para su fabricacion.

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ES2146884T5 ES96917656T ES96917656T ES2146884T5 ES 2146884 T5 ES2146884 T5 ES 2146884T5 ES 96917656 T ES96917656 T ES 96917656T ES 96917656 T ES96917656 T ES 96917656T ES 2146884 T5 ES2146884 T5 ES 2146884T5
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Abstract

SE SUMINISTRA UNA PASTA FOTOSENSIBLE QUE PERMITE LA FORMACION DE IMAGENES CON UNA ALTA RELACION DE ASPECTO Y UNA ALTA EXACTITUD ASI COMO UNA PANTALLA DE PLASMA QUE COMPRENDE LA PASTA FOTOSENSIBLE, LA PASTA FOTOSENSIBLE COMPRENDE, COMO COMPONENTES ESENCIALES, PARTICULAS INORGANICAS Y UN COMPONENTE ORGANICO QUE CONTIENE UN COMPUESTO FOTOSENSIBLE SIENDO LA DIFERENCIA ENTRE EL INDICE REFRACTIVO MEDIO DEL COMPONENTE ORGANICO Y EL INDICE REFRACTIVO MEDIO DE LAS PARTICULAS INORGANICAS DE 0.1 O INFERIOR.

Description

Pasta fotosensible, visualizador a base de plasma y procedimientos para su fabricación.
Campo técnico
La presente invención se refiere a la utilización de una pasta fotosensible, a una pantalla de plasma preparada a partir de la misma, y a un procedimiento para su preparación.
La pasta fotosensible de la presente invención se utiliza para la formación de una pauta para diversas pantallas, incluyendo pantallas de plasma y pantallas de cristal líquido de plasma de matriz dirigida, y para materiales para circuitos. Dicha pantalla de plasma puede utilizarse en aparatos de TV de gran tamaño y en pantallas de ordenadores.
Antecedentes de la tecnología
Recientemente, en el campo de las pantallas y de los materiales para circuitos, existe una gran demanda en cuanto a las técnicas para la formación de pautas precisas con materiales inorgánicos.
A medida que se han desarrollado productos cada vez más pequeños y de definición más fina en el campo de las pantallas, la demanda ha aumentado en cuanto a técnicas avanzadas para la formación de pautas perfectas. Por ejemplo, para la producción de una nervadura que forma barrera que divida los pixels sobre el recuadro de la pantalla de plasma, existe la necesidad de desarrollo de un material que sirva para la formación de una pauta con un material inorgánico, tal como vidrio, con alta precisión y una gran relación de aspecto.
Por otro lado, en el campo de los materiales para circuito, se necesitan técnicas útiles para un perfecto procesado de los substratos cerámicos sobre los que se han de montar los CI. Normalmente, para la formación de las pautas se utiliza la impresión y el taladro de la pantalla, pero se necesitan técnicas más avanzadas para la formación de pautas muy precisas al mismo tiempo que se desarrollan dispositivos de circuitos más pequeños.
De manera convencional, frecuentemente se ha efectuado la formación de pautas con material inorgánico mediante la impresión de la pantalla utilizando una pasta que consiste en partículas inorgánicas y un fijador orgánico, seguido de cocción. Sin embargo, la impresión de la pantalla presenta desventajas en la formación de pautas perfectas. Otra desventaja es el hecho de que la formación de una pauta con una gran relación de aspecto requiere muchas etapas en el procedimiento puesto que resulta necesaria una impresión de múltiples etapas.
Para resolver este problema, las patentes US-A-5209688 y JP-A-342992 han propuesto procedimientos de fotolitografía utilizando una pasta fotosensible. Sin embargo, puesto que la pasta fotosensible tiene una baja sensibilidad y resolución, resulta imposible producir una nervadura que forme barrera de alta definición con una relación de aspecto alta y, por lo tanto, se requiere un procedimiento largo que consiste en diferentes etapas (recubrimiento, exposición, revelado, etc.) para formar una pauta sobre una nervadura que forma barrera de hasta un grosor de, por ejemplo, 80 \mum o más.
La patente US-A-5209688 también ha propuesto un procedimiento en el que se recubre papel de calca con una pasta fotosensible seguido del traspaso de la película de calca sobre un substrato de vidrio, y la patente JP-A-03-57138 ha propuesto un procedimiento en el que los surcos sobre una capa fotoresistente se rellenan con una pasta dieléctrica para formar una nervadura que forme barrera. Además, la patente US-A-5116271 ha propuesto el uso de una película orgánica fotosensible para formar una nervadura que forma barrera. Sin embargo, estos procedimientos presentan desventajas que proceden del uso de una película de calca, fotoresistente o de una película orgánica que requiere procedimientos adicionales de fabricación. También debe remarcarse el hecho de que con estos procedimientos no se ha obtenido una nervadura que forma barrera de alta definición con una alta relación de aspecto.
Además, la fabricación de pantallas de plasma a veces requiere la formación de una pauta de la capa de aislante o la capa dieléctrica adicional a la nervadura que forma barrera, y da lugar a problemas similares a los del procesado de la nervadura que forma barrera.
Resumen de la invención
El objeto de la invención es proporcionar la utilización de una pasta fotosensible que permite la formación de una pauta con gran precisión y una gran relación de aspecto, lo que se consigue mediante el control del índice de refracción de los componentes orgánicos e inorgánicos en la pasta fotosensible con el fin de reducir la reflexión y la dispersión en la interfase entre los componentes orgánicos e inorgánicos. Otro de los objetos de la invención es proporcionar una pantalla de plasma de alta definición y un procedimiento para la producción de la misma.
Los objetivos de la invención se consiguen mediante la utilización de una pasta fotosensible que comprende, como componentes esenciales, partículas inorgánicas y un componente orgánico que contiene un compuesto fotosensible, en el que el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas, N1, y el índice de refracción promedio del componente orgánico fotosensible, N2, cumplen la ecuación siguiente:
- 0,1 \leq N1-N2 \leq 0,1
Los objetivos de la invención también se consiguen mediante la utilización de una pasta fotosensible que comprende, como componentes esenciales, partículas inorgánicas y un componente orgánico que contiene un compuesto fotosensible, en el que el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas está en el margen de 1,5-1,7.
Además, los objetivos de la invención también se consiguen mediante una pantalla de plasma y un procedimiento para su producción en la que la nervadura que forma barrera se produce por recubrimiento de un substrato de vidrio con dicha pasta, seguido de exposición, revelado y cocción.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
La presente invención proporciona la utilización de una pasta fotosensible cuando comprende partículas inorgánicas y un componente orgánico que contiene un compuesto fotosensible, y forma una pauta inorgánica cuando se aglutina después de haberse formado una pauta mediante fotolitografía con el componente orgánico fotosensible.
El contenido de partículas inorgánicas en la pasta se encuentra preferiblemente en el margen de 50-95% en peso, más preferiblemente de 70-95% en peso, con el fin de reducir la contracción en el proceso de cocción para minimizar la deformación causada por la cocción.
Hemos llevado a cabo estudios detallados y hemos encontrado que se puede dar lugar fácilmente a una pauta con una gran relación de aspecto mediante la reducción de la diferencia entre el índice de refracción promedio del componente orgánico y el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas a 0,1 o menos, más preferiblemente 0,07 o menos.
Además, se puede producir con precisión una pauta con una gran relación de aspecto permitiendo que el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas en la pasta fotosensible, N1, y el índice de refracción promedio del componente orgánico fotosensible, N2, cumplan la ecuación siguiente:
- 0,05 \leq N1-N2 \leq 0,1
más preferiblemente
- 0,01 \leq N1-N2 \leq 0,07
Además, puesto que el índice de refracción del componente orgánico puede aumentar cuando polimeriza, se obtiene una pauta con una mayor relación de aspecto cuando se cumple la siguiente ecuación:
0 \leq N1-N2 \leq 0,07
Se puede producir una pauta con una mayor relación de aspecto cuando el índice de refracción del componente orgánico polimerizado mediante irradiación con luz, N3, y el índice de refracción de las partículas inorgánicas, N1, cumplen la ecuación siguiente:
- 0,03 \leq N1-N3 \leq 0,03
Como partículas inorgánicas se puede utilizar cualquier material inorgánico ordinario. Los preferidos incluyen vidrio, cerámica (alúmina, cordilita, etc.) y metales (oro, platino, plata, cobre, níquel, paladio, wolframio, óxido de rutenio y aleaciones de los mismos). Resultan particularmente preferidos el vidrio y la cerámica que contienen, como componente esencial, un óxido de silicio, óxido de boro o un óxido de aluminio. Siendo aislantes, pueden usarse efectivamente para la producción de materiales de aislamiento con pautas incluyendo nervaduras que forman barrera para pantallas de plasma y para pantallas de cristal líquido de plasma de matriz dirigida.
En cuanto al diámetro de las partículas inorgánicas, se selecciona un valor adecuado considerando la forma de la pauta que se ha de formar. Sin embargo, para la formación de una pauta efectiva, es preferible utilizar partículas inorgánicas con un 50% en peso de partículas con un diámetro de 0,1-10 \mum, un 10% en peso con diámetro de partícula de 0,4-2 \mum y un 90% en peso de diámetro de partícula de 4-10 \mum y con una superficie específica de 0,2-3 m^{2}/g.
El uso de partículas inorgánicas esféricas permite la formación de pautas con una gran relación de aspecto. Específicamente, es preferible que el coeficiente de esfericidad sea 80% o más. Resulta más preferido que el diámetro de partícula promedio, la superficie específica y el coeficiente de esfericidad sean 1,5-4 \mum, 0,5-1,5 m^{2}/g y 90% o más.
El coeficiente de esfericidad se define como la proporción de aquellas partículas que aparecen como esféricas o elipsoidales bajo un microscopio. Es decir, que se observan como objetos esféricos o elipsoidales bajo un microscopio óptico.
Se puede obtener una pauta con una forma más precisa utilizando partículas de vidrio que se han fabricado triturando vidrio que tiene una transmitancia del 50% o más (3 mm de grosor) para la luz con una longitud de onda de 436 nm.
Para producir una placa para una pantalla de plasma o una pantalla de cristal líquido de plasma matriz dirigida, se utiliza preferiblemente partículas de vidrio con una temperatura de ablandamiento térmico (Ts) de 350-600ºC en una cantidad de hasta 60% en peso o más, ya que se ha de formar una pauta sobre un substrato de vidrio con una baja temperatura de ablandamiento térmico.
Para evitar que el substrato de vidrio se tuerza durante la cocción, las partículas de vidrio utilizadas tienen preferiblemente un coeficiente de expansión térmica lineal de 50-90 x 10^{-7}, más preferiblemente 60-90 x 10^{-7}.
En cuanto a la composición de las partículas de vidrio, el contenido de óxido de silicio se encuentra, preferiblemente, en el margen de 3-60% p. Si es menor de 3% p, se deteriora la solidez, la fuerza y la estabilidad de la capa de vidrio, y el coeficiente de expansión térmica se encuentra fuera del margen preferido, dando lugar posiblemente a un contacto pobre con el substrato de vidrio. Además, un contenido del 60% p o menos conduce a una baja temperatura de ablandamiento térmico, permitiendo el aglutinamiento sobre un substrato de vidrio.
Cuando se encuentra presente en una cantidad de 5-50% p, el óxido de boro puede actuar para aumentar algunas características eléctricas, mecánicas y térmicas tales como el aislamiento eléctrico, la fuerza, el coeficiente de expansión térmica y la solidez de la capa de aislamiento. La estabilidad del vidrio se deteriora si el contenido de óxido de boro excede el 50% p.
Se puede producir una pasta de vidrio con unas propiedades térmicas adecuadas para la formación de una pauta utilizando partículas de vidrio que contienen por lo menos uno de los óxidos de bismuto, óxido de plomo, óxido de litio, óxido de sodio u óxido de potasio, en una cantidad de 5-50% p. Si el contenido excede el 50% p, la resistencia térmica del vidrio se deteriora, resultando difícil el aglutinamiento sobre el substrato de vidrio. En particular, el uso de vidrio que contiene óxido de bismuto en una cantidad de 5-50% p resulta ventajoso puesto que aumenta el tiempo de estabilidad de la pasta.
Dicho vidrio que contiene óxido de bismuto preferiblemente contiene 50% p o más de una mezcla de óxidos que tiene la siguiente composición en cuanto a contenido de óxidos:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 óxido de bismuto: \+ 5-50% p\cr  óxido de silicio:
\+ 3-60% p\cr  óxido de boro: \+
5-50%
p\cr}
El material de vidrio que se utiliza generalmente como material para aislamiento presenta un índice de refracción de 1,5-1,9. Si el índice de refracción promedio del componente orgánico es muy diferente del índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas, tiene lugar una fuerte reflexión y dispersión en la interfase entre las partículas inorgánicas y el componente orgánico fotosensible, dando lugar a fallos en la producción de una pauta de alta definición. Puesto que un compuesto orgánico típico tiene un índice de refracción de 1,45-1,7, las partículas inorgánicas y el componente orgánico pueden equipararse en cuanto al índice de refracción si las partículas inorgánicas tienen un índice de refracción de 1,5-1,7. Más preferiblemente, éste último debe estar en el margen de 1,55-1,65 para permitir que el componente orgánico pueda seleccionarse entre una amplia elección.
El uso de partículas de vidrio que contienen óxidos de metales alcalinos, tales como óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio, en una cantidad desde 3-20% p en total, no sólo facilita el control de la temperatura de ablandamiento térmico y el coeficiente de expansión térmica sino que también reduce el índice de refracción promedio del vidrio, permitiendo que la diferencia en el índice de refracción entre las partículas de vidrio y el componente orgánico disminuya con facilidad. Para aumentar la estabilidad de la pasta, el contenido en óxido de metales alcalinos debe ser preferentemente 20% p o menos, más preferiblemente, 15% p o menos.
En particular, de los diversos metales alcalinos, el uso del óxido de litio puede aumentar la estabilidad de la pasta hasta un nivel relativamente alto, y el óxido de potasio, incluso cuando se usa en cantidades pequeñas, puede servir para controlar el índice de refracción. Por tanto, entre los metales alcalinos, el óxido de litio y de potasio pueden actuar muy efectivamente.
En consecuencia, resulta fácil proporcionar partículas inorgánicas que tienen una temperatura de ablandamiento térmico adecuada para el aglutinamiento sobre un substrato de vidrio y que tienen un índice de refracción promedio de 1,5-1,7 que permite una disminución en la diferencia del índice de refracción entre las partículas inorgánicas y el componente orgánico.
Puede preferirse el vidrio que contiene óxido de plomo y óxido de bismuto ya que estos óxidos pueden aumentar la temperatura de ablandamiento térmico y la resistencia al agua del vidrio. Sin embargo, las partículas de vidrio que contienen óxido de plomo y/o óxido de bismuto en una cantidad del 10% p o más pueden presentar a menudo un índice de refracción de más de 1,6. Por tanto, el uso combinado de óxidos de metales alcalinos, tales como óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio, con óxido de plomo y/o óxido de bismuto puede facilitar el control de la temperatura de ablandamiento térmico, el coeficiente de expansión térmica, la resistencia al agua y el índice de refracción.
Se puede mejorar la dureza y la facilidad de trabajo de las partículas de vidrio mediante la adición de óxido de aluminio, óxido de bario, óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de titanio, óxido de zinc y/o óxido de circonio. En particular, los óxidos de aluminio, bario y zinc resultan efectivos. Para mantener la temperatura de ablandamiento térmico, el coeficiente de expansión térmica y el índice de refracción requeridos, sus contenidos individuales respectivos son, preferiblemente, 40% p o menos, más preferiblemente 30% p o menos, siendo su contenido total 50% p o menos.
La contracción que puede tener lugar durante la cocción puede controlarse por adición a la pasta de la invención de partículas de vidrio o partículas de cerámica con una temperatura de ablandamiento térmico de 600-900ºC en una cantidad de 40% p o menos. Para asegurar la formación de la pauta con gran precisión, la diferencia en el índice de refracción entre las partículas utilizadas debe ser preferentemente 0,1 o menos, más preferiblemente 0,05 o menos.
Para materiales de circuito, en particular para materiales para substratos de múltiples capas, puede utilizarse cerámica así como vidrio como material de substrato. Por tanto, la temperatura de ablandamiento térmico puede no ser necesariamente 600ºC o menos, por tanto, se puede producir un substrato de gran dureza mediante la utilización de un material con un contenido en óxido de aluminio de 25-75% p.
El índice de refracción de las partículas inorgánicas utilizadas en la presente invención se puede medir utilizando el método de Becke. Para asegurar una gran precisión, la medida debe llevarse a cabo a una longitud de onda igual a la de la luz usada en la exposición que se efectúa después del recubrimiento con la pasta. En particular, la medida se lleva a cabo preferiblemente utilizando luz con una longitud de onda en el margen de 350-650 nm. Además se prefiere que la medida del índice de refracción se efectúa con rayos-i (365 nm) o rayos-g (436 nm).
Se puede obtener una pauta coloreada después de la cocción mediante la adición de diversos óxidos metálicos. Por ejemplo, se puede producir una pauta negra añadiendo óxidos de metales negros a la pasta fotosensible en una cantidad de 1-10% p.
En la selección de los óxidos de metales negros que deben usarse para producir la citada pauta negra, se deben utilizar por lo menos uno y preferiblemente tres o más entre el siguiente grupo de óxidos: Cr, Fe, Co, Mn y Cu. En particular, se puede obtener una pauta muy negra añadiendo Fe y Mn, cada uno hasta un 0,5% o o más.
Además, pueden prepararse pautas de diversos colores diferentes al negro empleando una pasta que contiene pigmentos inorgánicos que pueden dar lugar a coloraciones en rojo, azul, verde, etc. Dichas pautas coloreadas pueden usarse efectivamente en dichos productos como un filtro de color para una pantalla de plasma.
Las partículas usadas en la invención pueden ser una mezcla de diferentes grupos de partículas con composiciones diferentes. En particular, puede controlarse la contracción causada durante la cocción utilizando diferentes grupos de partículas de vidrio y de partículas de cerámica con diferentes temperaturas de ablandamiento térmico.
Sin embargo, para asegurar la formación de pautas con gran precisión, la diferencia en el índice de refracción entre los diferentes grupos de partículas inorgánicas con composiciones diferentes usados en este caso es preferiblemente 0,1 o menos, más preferiblemente 0,05 o menos.
El componente orgánico usado en la presente invención tal como se ha establecido en este documento se refiere al componente orgánico de la pasta que contiene material orgánico fotosensible (es decir, lo que queda después de eliminar los componentes inorgánicos de la pasta).
Para asegurar una gran fotosensibilidad, el componente fotosensible en una pasta fotosensible tal como se utiliza en la invención representa preferiblemente un 10% p o más, más preferiblemente 30% p o más de componente orgánico.
El componente orgánico debe contener por lo menos uno de los siguientes materiales fotosensibles: monómeros fotosensibles, oligómeros fotosensibles y polímeros fotosensibles. Además, puede contener, si es necesario, aditivos tales como substancias aglutinantes, iniciadores de polimerización, absorbentes de rayos ultravioleta, sensibilizantes, ayudantes de sensibilización, inhibidores de polimerización, plastificantes, mejoradores de la viscosidad, solventes orgánicos, antioxidantes, agentes dispersantes, agentes para la suspensión orgánicos e inorgánicos y agentes
nivelantes.
Existen materiales fotosensibles de tipo foto insolubilizantes y foto solubilizantes. Un material fotosensible de tipo foto insolubilizante puede contener:
(A) Monómeros funcionales, oligómeros o polímeros que tienen uno o más grupo(s) funcional(es) en cada molécula.
(B) Un compuesto fotosensible tal como un compuesto diazo aromático, un compuesto azida aromática, un compuesto halogenado orgánico, o
(C) Una llamada resina diazo tal como un producto de condensación de una amina diazotizada y formaldehido.
Un material fotosensible de tipo foto solubilizante puede contener:
(D) Un complejo de una sal inorgánica de un compuesto diazo y un ácido orgánico, un compuesto quinonadiazo, etc. o
(E) Un producto de un compuesto quinonadiazo unido a una substancia aglutinante polímero, tal como la naftoquinona-1,2-diazida-5-sulfonato de fenol o de una resina novolak.
En la presente invención puede usarse cualquiera de los componentes fotosensibles que se han citado anteriormente. En particular, se prefiere los indicados en el apartado (A) como componente de una pasta fotosensible ya que pueden usarse convenientemente en combinación con partículas inorgánicas.
Los monómeros fotosensibles útiles incluyen compuestos con un enlace carbono-carbono insaturado, tal como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-propilo, acrilato de isopropilo, acrilato de n-butilo, acrilato de sec-butilo, acrilato de isobutilo, acrilato de ter-butilo, acrilato de n-pentilo,acrilato de alilo, acrilato de bencilo, acrilato de butoxietilo, butoxitrietileno, acrilato de glicol, acrilato de ciclohexilo, acrilato de diciclopentanilo, acrilato de diciclopentenilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de glicerina, acrilato de glicidilo, acrilato de heptadecafluorodecilo, acrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de isobornilo, acrilato de 2-hidroxipropilo, acrilato de isohexilo, acrilato de isooctilo, acrilato de laurilo, acrilato de 2-metoxietilo, acrilato de metoxietilen glicol, acrilato de metoxidietilen glicol, acrilato de octafluoropentilo, acrilato de fenoxietilo, acrilato de estearilo, acrilato de trifluoroetilo, diacrilato de ciclohexilo alílico, diacrilato de 1,4-butanodiol, diacrilato de 1,3-butilen glicol, diacrilato de etilen glicol, diacrilato de dietilen glicol, diacrilato de trietilen glicol, diacrilato de polietilen glicol, hexacrilato de dipentaeritritol, pentacrilato de dipentaeritritol monohidroxi, propanotetracrilato de ditrimetilol, diacrilato de glicerina, diacrilato de ciclohexilo metoxilado, diacrilato de neopentil glicol, diacrilato de propilen glicol, diacrilato de polipropilen glicol, diacrilato de triglicerina, triacrilato de trimetilol propano, acrilamida, acrilato de aminoetilo, acrilato de fenilo, acrilato de fenoxietilo, acrilato de bencilo, acrilato de 1-naftilo, acrilato de 2-naftilo, diacrilato de bisfenol-A, un diacrilato de un producto de adición de bisfenol-A-óxido de etileno, un diacrilato de un producto de adición de bisfenol-A-óxido de propileno, acrilato de tiofenol y acrilato de bencilmercaptano, monómeros formados reemplazando 1-5 de los átomos de hidrógeno en el anillo aromático de los compuestos anteriores por átomos de cloro o de bromo, estireno, p-metil estireno, o-metil estireno, m-metil estireno, estireno clorado, estireno bromado, \alpha-metil estireno, \alpha-metil estireno clorado, \alpha-metil estireno bromado, clorometil estireno, hidroximetil estireno, carboximetil estireno, vinilnaftaleno, vinilantraceno, y vinil carbazol, los acrilatos anteriormente mencionados con uno o todos los grupos acrilato substituidos por grupos metacrilato, \gamma-metacriloxipropil trimetoxisilano, y 1-vinil-2-pirrolidona. Para el propósito de la presente invención, estos compuestos pueden usarse sólos o en combinación.
Además de los compuestos anteriores, se puede añadir un ácido insaturado tal como un ácido carboxílico insaturado para mejorar la eficacia del revelado después de la irradiación con luz. Dichos ácidos carboxílicos insaturados incluyen el ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido vinilacético y los anhídridos de dichos ácidos.
Los compuestos aglutinantes útiles incluyen alcohol polivinílico, polivinilbutiral, polímeros de metacrilato, polímeros de acrilato, copolímeros acrilato-metacrilato, polímeros de \alpha-metil estireno y resinas de butilmetacrilato.
Además, también se puede utilizar los oligómeros y polímeros que se producen por polimerización de por lo menos uno de dichos compuestos que tienen un enlace carbono-carbono.
En el proceso de polimerización, estos monómeros se pueden copolimerizar con otros monómeros fotosensibles de tal manera que el contenido del primero es del 10% p o más, más preferiblemente, 35% p o más.
La eficacia del revelado después de la irradiación con luz se puede mejorar utilizando un ácido insaturado tal como un ácido carboxílico insaturado como monómero para la copolimerización. Los ácidos carboxílicos insaturados útiles incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido vinilacético y los anhídridos de dichos ácidos.
Los polímeros u oligómeros resultantes que tienen grupos ácido, tales como grupo carboxílico, en sus cadenas laterales tienen, preferiblemente, un índice de acidez en el margen de 50-180, más preferiblemente, 70-140. El margen de revelado resulta estrecho si el valor de ácido es menor de 50. Por otro lado, si el índice de acidez excede 180 las porciones no expuestas tendrán una solubilidad baja en la solución de revelado, pero el uso de una solución de revelado con una mayor concentración dará lugar a la eliminación de las porciones expuestas, haciendo difícil la producción de pautas de alta definición.
Se puede producir polímeros fotosensibles u oligómeros fotosensibles útiles mediante la adición de grupos fotosensibles en las cadenas laterales o en los extremos de la molécula de los polímeros o de los oligómeros citados anteriormente.
Se prefieren los grupos fotosensibles que tienen un grupo insaturado de tipo etileno. Dichos grupos insaturados de tipo etileno incluyen los grupos vinilo, alilo, acrilo y metacrilo.
La adición de dichas cadenas laterales a los oligómeros o los polímeros se puede llevar a cabo permitiendo que un compuesto insaturado de tipo etileno que contiene un glicidilo o isocianato, un cloruro de ácido acrílico, cloruro de ácido metacrílico o cloruro de alilo, den lugar a una reacción de adición con el grupo mercapto, grupo amino, grupo hidroxilo o grupo carboxilo en los polímeros.
Dichos compuestos insaturados de tipo etileno con grupos glicidilo incluyen acrilato de glicidilo, metacrilato de glicidilo, éteres de alilglicidilo, etilacrilato de glicidilo, éteres crotónico glicidilo y éteres isocrotónico glicidilo.
Los compuestos insaturados de tipo etileno con grupos isocianato incluyen isocianato de (met)acriloilo y etilisocianato de (met)acriloilo.
Dicho compuesto insaturado de tipo etileno que contiene glicidilo o isocianato, cloruro de acriloilo, cloruro de metacriloilo y cloruro de alilo se añade preferiblemente en una cantidad de 0,05-1 equivalentes al grupo mercapto, amino, hidroxi o carboxi en el polímero.
Los iniciadores de fotopolimerización útiles incluyen benzofenona, o-metil benzoil benzoato, 4,4-bis(dimetilamino)benzofenona, 4,4-bis(dietilamino)benzofenona, 4,4-diclorobenzofenona, 4-benzoil-4-metildifenilcetona, dibencilcetona, fluorenona, 2,2-dietoxiacetofenona, 2,2-dimetoxi-2-fenil-2-fenilacetofenona, 2-hidroxi-2-metilpropiofenona, p-t-butil dicloroacetofenona, tioxantona, 2-metiltioxantona, 2-clorotioxantona, 2-isopropiltioxantona, dietiltioxantona, bencilo, bencildimetil cetanol, bencilmetoxietil acetal, benzoina, benzoinmetil éter, benzoinbutil éter, antraquinona, 2-t-butilantraquinona, 2-amilantraquinona, \beta-cloroantraquinona, antrona, benzantrona, dibenzosuberona, metilenantrona, 4-azidobenzalacetofenona, 2,6-bis(p-azidobenciliden)ciclohexanona, 2,6-bis(p-azidobenciliden)-4-metilciclohexanona, 2-fenil-1,2-butadiona-2-(o-metoxicarbonil) oxima, 1-fenil-propanodiona-2-(o-etoxicarbonil)oxima, 1,3-difenil-propanotriona-2-(o-etoxicarbonil)oxima, 1-fenil-3-etoxi-propanotriona-2-(o-benzoil)oxima, cetona de Michler, 2-metil-[4-(metiltio)fenil]-2-morfolino-1-propanona, cloruro de naftalensulfonilo, cloruro de quinolinsulfonilo, N-feniltioacridona, 4,4-azobisisobutironitrilo, disulfuro de difenilo, disulfuro de benzotiazol, trifenilfosfina, canforquinona, tetrabromuro de carbono, tribromo fenilsulfona y peróxido de benzoilo; y combinaciones de pigmentos fotoreductores tales como eosina y azul de metileno con agentes reductores tales como ácido ascórbico y trietanolamina. Para los propósitos de la invención, se pueden utilizar uno o más de dichos compuestos en combinación. Preferiblemente se añade un iniciador de fotopolimerización en una cantidad desde 0,05-10% p, más preferiblemente 0,1-5% p del componente fotosensible. Si la cantidad del iniciador de polimerización añadida es demasiado pequeña, la fotosensibilidad puede resultar insuficiente, mientras que si la cantidad de iniciador de polimerización es demasiado grande, la relación de persistencia de las porciones expuestas puede ser demasiado pequeña.
La adición de un absorbente de rayos ultravioleta puede ser efectiva. Se puede conseguir una gran relación de aspecto, una gran definición y una gran resolución por adición de un compuesto con gran eficacia en la absorción de rayos ultravioletas. Los absorbentes de rayos ultravioleta preferidos incluyen colorantes orgánicos y pigmentos orgánicos, en particular pigmentos orgánicos de color rojo que absorben rayos ultravioleta en el margen de longitudes de onda de 350 a 450 nm. De manera específica, incluyen colorantes azo, colorantes de aminocetona, colorantes de xanteno, colorantes de quinolina, colorantes de antraquinona, colorantes de benzofenona, colorantes de difenilcianoacrilato, colorantes de triazina y colorantes de ácido p-aminobenzoico. Se prefiere los colorantes orgánicos puesto que incluso cuando se añaden como un absorbente de luz, no permanecen en la película de aislamiento con la cocción, minimizando el deterioro de la eficacia de la película de aislamiento. Entre los colorantes citados anteriormente, se prefiere de manera particular los colorantes azo y los colorantes de benzofenona. El contenido de dicho colorante orgánico es preferiblemente 0,05-5 partes en peso. El efecto del absorbente de rayos ultravioleta no resulta suficiente si el contenido es menor de 0,05% p, mientras que la eficacia de la película de aislamiento con la cocción no es suficiente si el contenido es superior a 5% p. Resulta más preferido si el contenido se encuentra en el margen de 0,05-1% p. Un procedimiento típico de adición de un absorbente de rayos ultravioleta que comprende un colorante orgánico es tal como se indica a continuación: se disuelve el colorante orgánico en un solvente orgánico para formar una solución, a continuación se amasa en una pasta o se añaden las partículas inorgánicas al solvente orgánico y se seca. Mediante este procedimiento último, llamado de encapsulado, se producen partículas en las que la superficie de cada una de las partículas orgánicas se recubre con el compuesto orgánico.
En algunas realizaciones de la invención, metales tales como Pb, Fe, Cd, Mn, Co y Mg o sus óxidos contenidos en las partículas inorgánicas pueden reaccionar con el componente fotosensible de la pasta para dar lugar a una rápida gelificación de la pasta haciendo imposible su uso para el recubrimiento. Para evitar dicha reacción, se prefiere añadir una agente estabilizante para inhibir la gelificación. Los agentes de estabilización preferidos incluyen compuestos de triazol, en particular los compuestos de triazol preferidos incluyen derivados de benzotriazol, entre los cuales el benzotriazol puede actuar efectivamente. Un tratamiento típico de la superficie de partículas de vidrio con benzotriazol, tal como se lleva a cabo en la invención, tiene lugar de la manera como se indica a continuación: se disuelve la cantidad requerida de benzotriazol en relación a la cantidad de partículas inorgánicas en un solvente orgánico, tal como acetato de metilo, acetato de etilo, alcohol etílico o alcohol metílico, y se sumergen las partículas en la solución durante 1-24 horas para asegurar una immersión adecuada, a continuación se seca al aire, preferiblemente a una temperatura de 20-30ºC, para evaporar el solvente, dando lugar así a las partículas tratadas con triazol. La cantidad de agente estabilizante usada (agente estabilizante/partículas inorgánicas) debe ser preferiblemente 0,05-5% p.
Para mejorar la sensibilidad se añade un sensibilizador. De manera específica, estos sensibilizadores incluyen 2,4-dietiltioxantona, isopropiltioxantona, 2,3-bis(4-dietilaminobenzal)ciclopentanona, 2,6-bis(4-dimetilaminobenzal)ciclohexanona, 2,6-bis(4-dimetilaminobenzal)-4-metilciclohexanona, cetona de Michler, 4,4-bis(dietilamino) benzofenona, 4,4-bis(dimetilamino)calcona, 4,4-bis(dietilamino)calcona, p-dimetilaminocinnamiliden indanona, p-dimetilaminobencilidenindanona, 2-(p-dimetilaminofenilviniliden)-isonaftotiazol, 1,3-bis(4-dimetilaminobenzal)acetona, 1,3-carbonil-bis(4-dietilaminobenzal) acetona, 3,3-carbonil-bis(7-dietilaminocumarina), N-fenil-N-etiletanolamina, N-feniletanolamina, N-tolildietanol amina, N-feniletanolamina, benzoato de dimetilaminoisoamilo, 3-fenil-5-benzoiltiotetrazol y 1-fenil-5-etoxicarboniltiotetrazol. Para los propósitos de la invención se puede usar uno o más de estos compuestos. Algunos sensibilizadores también pueden actuar como iniciadores de fotosensibilización. Cuando se añade un sensibilizador a una pasta fotosensible tal como se utiliza en la invención, su contenido es preferiblemente 0,05-10% p, más preferiblemente 0,1-10% p, en relación al componente fotosensible. La sensibilidad a la luz puede que no se mejore de manera significativa si la cantidad de sensibilizador es demasiado pequeña, mientras que la relación de persistencia de las porciones expuestas puede ser demasiado pequeña si la cantidad del sensibilizador es demasiado grande.
Se añade un inhibidor de polimerización para mejorar la estabilidad térmica durante el almacenamiento. Específicamente, dichos inhibidores de polimerización incluyen hidroquinona, compuestos no esterificados de hidroquinona, N-nitrosodifenilamina, fenotiazina, p-t-butilcatecol, N-fenilnaftilamina, 2,6-di-t-butil-p-metilfenol, cloranilo y pirogalol. Cuando se añade un inhibidor de polimerización, su contenido es preferiblemente 0,001-1% p de la pasta fotosensible.
Los plastificantes útiles incluyen dibutilftalato, dioctilftalato, polietilen glicol y glicerina.
Para evitar la oxidación de un copolímero de acrilato durante el almacenamiento se añade un antioxidante. Específicamente, estos antioxidantes incluyen 2,6-di-t-butil-p-cresol, hidroxianisol butilado, 2,6-di-t-4-etilfenol, 2,2-metilen-bis-(4-metil-6-t-butilfenol), 2,2-metilen-bis-(4-etil-6-t-butilfenol), 4,4-bis-(3-metil-6-t-butilfenol), 1,1,3-tris(2-metil-6-t-butilfenol), 1,1,3-tris(2-metil-4-hidroxi-t-butilfenil)butano, ácido bis(3,3-bis-(4-hidroxi-3-t-butilfenil) butírico, ésteres de glicol, dilauriltiodipropionato y trifenilfosfina. Cuando se añade un antioxidante, su contenido es preferiblemente 0,001-1% en peso de la pasta.
Cuando se ha de controlar la viscosidad de la solución, se puede añadir un solvente orgánico a la pasta fotosensible de la invención. Los solventes orgánicos que resultan útiles para ello incluyen metilcelosolve, etil celosolve, butilcelosolve, metiletilcetona, dioxano, acetona, ciclohexanona, ciclopentanona, alcohol isobutílico, alcohol isopropílico, tetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, \gamma-butirolactona, bromobenceno, clorobenceno, dibromobenceno, diclorobenceno, bromobenzoato, clorobenzoato y mezclas de solventes orgánicos que contienen uno o más de entre ellos.
El índice de refracción del componente orgánico se define como el índice de refracción de dicho componente orgánico en la pasta en el momento de la exposición del componente fotodensible a la luz. Cuando se tiene que efectuar la exposición después de los procedimientos de recubrimiento con la pasta y de secado, se define el índice de refracción como el índice de refracción del compuesto orgánico en la pasta después del procedimiento de secado. En un procedimiento típico, se recubre el substrato de vidrio con una pasta y a continuación se seca a 50-100ºC durante 1-30 minutos, seguido de la medida del índice de refracción.
Para los propósitos de la presente invención, se prefiere los procedimientos comunes de medida del índice de refracción tales como el procedimiento elipsométrico o el procedimiento del bloque V, y la medida debe efectuarse a la misma longitud de onda que la de la luz usada para la exposición. En particular, la medida se lleva a cabo preferiblemente utilizando luz con una longitud de onda en el margen de 350-650 nm. Además, la medida del índice de refracción se efectúa preferiblemente utilizando rayos-i (365 nm) o rayos-g (436 nm).
El índice de refracción del componente orgánico polimerizado mediante irradiación con luz se puede medir irradiando solamente el componente orgánico con la misma luz que la utilizada para la irradiación con luz de la pasta.
Las partículas de vidrio que contienen 10% p o más de óxido de bismuto u óxido de plomo que pueden sufrir cocción sobre un substrato de vidrio pueden tener un índice de refracción de 1,6 o más, y en dicho caso, el componente orgánico debe tener un índice de refracción alto.
En dicho caso, debe añadirse al componente orgánico una substancia con un índice de refracción alto. Para aumentar el índice de refracción, resulta efectiva la adición de un compuesto que contiene átomos de azufre, átomos de bromo, átomos de yodo, anillos de naftaleno, anillos de bifenilo, anillos de antraceno o anillos de carbazol en una cantidad de 10% p o más respecto al componente orgánico. El índice de refracción también se puede aumentar por adición de anillos de benceno hasta un 20% p.
En particular, el índice de refracción del componente orgánico se puede aumentar con facilidad mediante la adición de más del 10% p de átomos de azufre o anillos de naftaleno. Sin embargo, si el contenido es del 60% p o más, la sensibilidad a la luz puede disminuir de manera no deseada, de manera que el contenido en átomos de azufre o anillos de naftaleno se encuentra preferiblemente en el margen de 10-60% p.
Un procedimiento efectivo para la introducción de átomos de azufre, átomos de bromo o anillos de naftaleno en el componente orgánico es el uso de un compuesto que consiste en monómeros fotosensibles o substancias aglutinantes que contienen átomos de azufre o anillos de naftaleno. Los polímeros típicos preparados a partir de monómeros que contienen átomos de azufre en su estructura molecular incluyen aquellos que se expresan mediante las fórmulas (a), (b) y (c) que se indican a continuación, en las que R en la fórmula estructural significa un átomo de hidrógeno o un grupo metilo.
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Un sensibilizador para ser usado debe absorber luz de la longitud de onda expuesta. Con dicho sensibilizador, el índice de refracción aumenta considerablemente en la vecindad de la longitud de onda en que tiene lugar la absorción, por tanto, se puede aumentar el índice de refracción del componente orgánico por adición de un sensibilizador en gran cantidad. En dicho caso, el sensibilizador se puede añadir en una cantidad desde 0,5-10% p, más preferiblemente,
1-6% p respecto a la pasta.
Para fabricar una pasta se preparan los componentes necesarios tales como partículas inorgánicas, absorbente de rayos ultravioleta, polímero fotosensible, monómero fotosensible, iniciador de fotopolimerización, fritado de vidrio y solvente para dar lugar a una mezcla de una composición requerida, a continuación se procesa, mediante un molino de tres rollos o una máquina para amasar, para asegurar un mezclado homogéneo o una dispersión.
La viscosidad de la pasta se ajusta, tal como se requiere, mediante el control de las cantidades de las partículas inorgánicas, del mejorador de la viscosidad, del solvente orgánico, del plastificante y del agente de suspensión que deben añadirse. Su margen debe estar entre 2000-200000 cps (centipoises). Cuando se utiliza el procedimiento de recubrimiento por giro para recubrir los substratos de vidrio, la viscosidad es preferiblemente 200-5000 cps. Preferiblemente, cuando se utiliza el procedimiento de impresión de la pantalla para aplicar un único recubrimiento con un grosor de 10-20 \mum, la viscosidad es 50000-200000 cps, mientras que preferiblemente es de 1000-20000 cps cuando se utiliza un recubridor de tronera o un recubridor de colorante.
A continuación se describen algunos ejemplos de la utilización de pastas fotosensibles para la formación de pautas, pero no implican limitaciones sobre la invención.
Se aplica una pasta fotosensible sobre toda la superficie o sobre una parte de un substrato de vidrio, un substrato cerámico, o una película de polímero. Para el recubrimiento se puede utilizar un procedimiento común tal como impresión de pantalla, recubridor de barras, recubridor de rollos, recubridor de colorante o recubridor de tronera. El grosor del recubrimiento se puede ajustar utilizando un número apropiado de capas, de aberturas del recubridor, de malla de pantalla y de viscosidad de la pasta.
Cuando se aplica una pasta sobre un substrato, se puede tratar la superficie del substrato para conseguir un estrecho contacto entre el substrato y el recubrimiento. Los agentes útiles para dicho tratamiento de la superficie incluyen agentes silanizadores de acoplamiento, tales como vinil triclorosilano, vinil trimetoxi silano, vinil trietoxi silano, tris-(2-metoxietoxi)vinil silano, \gamma-glicidoxipropil trimetoxi silano, \gamma-(metacriloxipropil) trimetoxi silano, \gamma-(2-aminoetil)aminopropil trimetoxi silano, \gamma-cloropropil trimetoxi silano, \gamma-mercaptopropil trimetoxi silano y \gamma-aminopropil trietoxi silano y compuestos orgánicos metálicos tales como compuestos orgánicos de titanio, compuestos orgánicos de aluminio y compuestos orgánicos de zirconio. Estos agentes silanizadores de acoplamiento o compuestos orgánicos metálicos se utilizan como una solución al 0,1-5% en un solvente orgánico tal como etilen glicol monometil éter, etilen glicol monoetil éter, alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol propílico y alcohol butílico. A continuación se aplica uniformemente el líquido para el tratamiento de la superficie sobre un substrato mediante el uso de una máquina de extrusión, etc., seguido del secado a 80-140ºC durante 10-60 minutos para conseguir el tratamiento de la superficie.
Cuando se aplica una pasta a una película, la exposición puede efectuarse después del secado de la pasta sobre la película o después de la adhesión de la película sobre un substrato de vidrio o de cerámica.
Se puede preparar una lámina verde fotosensible para materiales de circuito o para pantallas aplicando la pasta fotosensible de la invención sobre un material como una película de poliéster. Se puede fabricar una capa de pasta fotosensible con un grosor uniforme mediante transferencia de esta lámina verde a un substrato de vidrio.
Después del recubrimiento, se usa un equipo para la exposición a la luz para llevar a cabo la exposición. Generalmente, la exposición se efectúa utilizando el procedimiento de exposición enmascarada utilizando una fotomáscara, al igual que en la fotolitografía. La máscara utilizada puede ser del tipo negativo o positivo, dependiendo del componente orgánico fotosensible.
Se puede llevar a cabo la formación directa de una pauta mediante un haz de láser visible azul o rojo o un haz láser de iones de Ar en lugar de utilizar una fotomáscara.
Se puede utilizar dispositivos de exposición tales como un expositor por etapas o un expositor de proximidad. Para la exposición a la luz de una gran área, se puede aplicar una pasta fotosensible sobre un vidrio u otro substrato, seguido de exposición mientras se va desplazando el substrato para permitir la exposición de una gran área mediante un expositor de luz con una pequeña fuente de luz.
Las fuentes de luz activa que pueden utilizarse de manera efectiva incluyen la luz visible, luz cercana al ultravioleta, luz ultravioleta, haz de electrones, rayos X y haz de láser. Entre todos ellos se prefiere la luz ultravioleta, y pueden usarse fuentes tales como una lámpara de mercurio de baja presión, lámpara de mercurio de alta presión, lámpara de mercurio de extra-alta presión, lámpara de halógeno y lámpara germicida. Entre éstas, se prefiere la lámpara de mercurio de extra-alta presión. Las condiciones de exposición óptimas dependen del grosor del recubrimiento, pero se usa preferiblemente una lámpara de mercurio de extra-alta presión con una salida de 1-100 mW/cm^{2} para exposiciones de 0,5-30 minutos.
Se puede proporcionar una película de barrera de oxígeno sobre la pasta fotosensible aplicada para mejorar la forma de la pauta. Los materiales útiles para dichas barreras de oxígeno incluyen las membranas de PVA, las membranas de celulosa y las películas de poliéster.
Se puede producir una membrana de PVA recubriendo uniformemente un substrato con una solución acuosa al 0,5-5,0% p utilizando una tobera, etc.., seguido de secado a 70-90ºC durante 10-60 minutos para evaporar el agua. Se prefiere añadir una pequeña cantidad de alcohol a la solución acuosa para mejorar la humidificación con la película de aislamiento, facilitando así la evaporación. Preferiblemente, la solución de PVA debe estar en el margen de concentración de 1-3% p. Una concentración en este margen mejorará más la sensibilidad. Se considera que el recubrimiento de PVA puede mejorar la sensibilidad debido al siguiente mecanismo: se cree que el oxígeno en la atmósfera reduce la sensibilidad para el foto-curado, pero la membrana de PVA puede dar lugar a que el oxígeno no deseado bloquee la mejora de la sensibilidad a la exposición a la luz.
Cuando se utiliza una película transparente tal como una película de poliéster, polipropileno o polietileno, dicha película se puede adherir sobre la pasta fotosensible aplicada.
Después de la exposición a la luz, se lleva a cabo el revelado haciendo uso de la diferencia en solubilidad a la solución de revelado entre las partes expuestas y las no expuestas. Para este propósito se puede utilizar un procedimiento tal como sumergir, rociar o pintar.
Para la solución de revelado se puede utilizar un solvente orgánico que pueda disolver el componente orgánico en la pasta fotosensible. Se puede añadir agua al solvente orgánico de manera que no se reduzca de manera significativa el poder de disolución. Cuando la pasta fotosensible contenga un compuesto con un grupo ácido tal como un carboxilo se puede utilizar una solución acuosa alcalina. Aunque la solución acuosa alcalina puede ser una solución alcalina metálica tal como una solución de hidróxido de sodio, solución de carbonato de sodio o solución de hidróxido de calcio, se prefiere el uso de una solución alcalina orgánica ya que los componentes alcalinos se pueden eliminar con facilidad en el momento de la cocción.
Se pueden usar compuestos de amina corrientes como dichos compuestos alcalinos orgánicos. Específicamente, incluyen hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de trimetilbencilamonio, monoetanol amina y dietanol amina. Generalmente, la concentración de la solución alcalina debe ser del 0,01-10% p, más preferiblemente, 0,1-5% p. Si la concentración es demasiado baja, no se eliminan las porciones solubles, mientras que una concentración alcalina excesivamente alta da lugar al desconchado de las porciones con pauta y la corrosión de las porciones solubles.
En el momento del revelado, la temperatura de revelado es, preferiblemente 20-50ºC para facilitar el control del procedimiento.
A continuación se efectúa la cocción en un horno. La atmósfera y la temperatura utilizadas en la cocción depende de la pasta y del substrato. Generalmente, la cocción se lleva a cabo en una atmósfera tal como aire, nitrógeno o hidrógeno. El horno usado puede ser del tipo horno por lotes o de tipo cinta en continuo.
La temperatura de la cocción debe ser 400-1000ºC. Cuando se lleva a cabo la formación de una pauta sobre un substrato de vidrio, se debe mantener a 520-610ºC durante 10-60 minutos para asegurar la cocción.
Cada uno de los procedimientos de recubrimiento, exposición a la luz, revelado y cocción puede incluir una etapa de calentamiento a 50-300ºC para propósitos tales como secado y reacción preliminar.
Un substrato de vidrio con una placa de separación tal como los producidos mediante los procedimientos anteriores se puede usar en la parte frontal o trasera de una pantalla de plasma. También se puede usar como el substrato para la cocción eléctrica desde las porciones dirigidas en una pantalla de cristal líquido de plasma de matriz dirigida.
Se aplica fósforo entre las nervaduras que forman barrera producidas anteriormente, seguido de su colocación "tipo bocadillo" entre un substrato de vidrio frontal y otro posterior y su precintado con un gas noble tal como helio, neón o xenón para dar lugar a un panel para la pantalla de plasma.
A continuación, se instalan conductores de CI para completar la pantalla de plasma.
Se ha de reducir el tamaño de cada uno de los pixels para aumentar la definición de la pantalla de plasma, es decir, para aumentar el número de pixels en una pantalla del mismo tamaño. Para conseguir ésto, se ha de reducir el paso de la nervadura que forma barrera, pero un menor paso da lugar a una disminución en el espacio de cocción y una disminución en el área recubierta de fósforo, dando lugar a una menor brillantez. Específicamente, una pantalla de 42 in de alta resolución para TV (1929x1035 pixels) o una pantalla de 23 in para un equipo de automoción de oficina (XGA: 1024x768 pixels) requiere un tamaño de pixel de 450x450 \mum y un paso de 150 \mum en la nervadura que forma barrera para dividir los pixels de cada uno de los colores. En este caso, una gran amplitud de línea en la nervadura que forma barrera hace imposible mantener un espacio de cocción suficiente y disminuye el área recubierta con fósforo, haciendo así difícil mejorar el brillo.
Hemos encontrado que la tecnología que se proporciona en la presente invención sirve para permitir la reducción del ancho de línea en la nervadura que forma barrera.
En particular, la tecnología sirve para permitir la producción de una pantalla de plasma que comprende una nervadura que forma barrera de tipo franja con un espaciador de 20-40 \mum de ancho. De este modo la tecnología resulta efectiva para mejorar el brillo.
Además, produciendo una nervadura que forma barrera de alta definición con una altura de 100-170 \mum y un paso de 100-160 \mum se puede proporcionar una pantalla de plasma de alta definición útil para pantallas de TV de alta resolución y para ordenadores.
A continuación se presentan ejemplos para ilustrar la invención más específicamente. Sin embargo, los ejemplos no implican ninguna limitación en la invención. Las concentraciones (%) en los ejemplos y en los ejemplos comparativos se expresan en porcentajes en peso, excepto cuando se especifica lo contrario.
En cada uno de los ejemplos se prepara una pasta fotosensible que consiste en partículas inorgánicas y un componente orgánico. Su procedimiento de preparación es el que se indica a continuación: se calientan los materiales del componente orgánico a 80ºC con \gamma-butirolactona para asegurar la disolución, a continuación se añaden las partículas inorgánicas y se amasan en una máquina para amasar para dar lugar a una pasta. Su viscosidad se ajusta controlando la cantidad de solvente que se añade. El solvente (\gamma-butirolactona) se añade en una cantidad de hasta 10-40% de la pasta.
Subsecuentemente, se aplican varios recubrimientos mediante impresión en pantalla sobre un substrato de 30x30 cm de vidrio de cal sodada o de vidrio de cuarzo con un grosor de hasta 100 \mum, 150 \mum o 200 \mum, seguido de secado a 80ºC durante 30 minutos.
A continuación, se exponen los substratos a la luz mediante una de las dos fotomáscaras citadas a continuación.
(1) Máscara negativa de Cromo con un paso de 220 \mum y un ancho de línea de 50 \mum.
(2) Máscara negativa de Cromo con un paso de 150 \mum y un ancho de línea de 20 \mum.
La exposición a la luz se efectúa con rayos ultravioleta de 2-10 J/cm^{2} a partir de una lámpara de mercurio de extra-alta presión con una salida de 50 mW/cm^{2}.
Subsecuentemente, se sumerge el substrato en una solución de monoetanol amina al 0,5% para el revelado.
A continuación se seca el substrato de vidrio resultante a 80ºC durante una hora, y se hace la cocción a una temperatura máxima de 560ºC o 850ºC (se mantiene la temperatura máxima durante 30 minutos).
El substrato resultante se corta en porciones y se observan sus secciones transversales bajo un microscopio electrónico de barrido para determinar si se ha producido una buena pauta sobre la nervadura que forma barrera. En la Tabla 3 se muestran los resultados, donde "o" indica que se tiene una buena pauta y "x" indica que no se ha obtenido una buena nervadura que forma barrera debido a porciones que faltan o se han destruido en la pauta o debido a un revelado insuficiente que deja sin eliminar las partes no expuestas.
El índice de refracción del componente orgánico se ajusta solamente mediante el control del componente orgánico en la pasta, y se mide después del recubrimiento y secado con el procedimiento elipsométrico utilizando luz con una longitud de onda de 436 nm a 25ºC.
Ejemplo 1
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de vidrio A1 y 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 560ºC durante 30 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Utilizando una pasta de plata fotosensible se forma un cableado de plata de 3072 líneas tipo banda con un ancho de línea de 40 \mum, un paso de 150 \mum y un grosor de 10 \mum sobre un substrato de vidrio de cal sodada de 360x500 mm (2,8 mm de grosor). A continuación se aplica la pasta preparada anteriormente sobre toda la superficie hasta un grosor de 200 \mum y se expone a la luz a través de una fotomáscara con un paso de 150 \mum, un ancho de línea de 20 \mum, un número total de 3080 líneas y una longitud de línea de 350 mm, seguido de revelado y cocción para proporcionar un nervadura que forma barrera. A continuación, se recubre con pastas de fósforo RGB mediante impresión de la pantalla, seguido de cocción a 450ºC durante 20 minutos para proporcionar un panel posterior para una pantalla de plasma de 23 in. Se puede producir una pantalla XGA de 23 in. (1024x768 pixels) uniendo este panel posterior a un panel frontal y precintándolos entre sí con relleno de un gas entre ellos.
Ejemplo 2
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de vidrio A2 y 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 15 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 560ºC durante 10 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo 3
Se prepara una pasta a partir de 70 g de polvo de vidrio A3 y 30 g de componente orgánico B4, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 15 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 560ºC durante 10 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo 5
(Ejemplo de Proceso; Producto Comparativo)
Se prepara una pasta a partir de 80 g de polvo de vidrio A4 y 20 g de componente orgánico B2, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 11 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 580ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo 6
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de vidrio A5 y 25 g de componente orgánico B1, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 12 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 580ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo 7
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de vidrio A6 y 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 850ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo 8
Se prepara una pasta mezclando 60 g de polvo de vidrio A1 y 15 g de polvo de vidrio A6 y utilizando 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 580ºC durante 30 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo Comparativo 1
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de vidrio A3 y 25 g de componente orgánico B2, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 560ºC durante 10 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Ejemplo Comparativo 2
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de vidrio A4 y 25 g de componente orgánico B4, cuya composición se indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a 580ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
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TABLA 1
2
3
TABLA 3
4 
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Las abreviaciones usadas en las tablas son las que se indican a continuación (los números que se dan en la fórmula de Polímeros 1-3 muestran la relación molar de cada monómero):
TMPTA: triacrilato de trimetilolpropano
TBPMA: metacrilato de tribromofenilo
TBB-ADA: diacrilato de tetrabromo-bis-fenolA
BMEXS-MA: 
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5 
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MPS-MA:
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6 
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PVA: alcohol polivinílico
Sudan: colorante azo rojo (C_{24}H_{20}N_{4} O)
Yupinal D50: colorante de fenzofenona (Yupinal D50) C_{13}H_{10}O_{5}
MTPMP: 2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]2-morfolinopropan-1
EPA: p-dimetilaminobenzoato de etilo
DET: 2,4-dietiltioxantona
\gamma-BL: \gamma-butirolactona
Polímero 1
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7 
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(peso molecular promedio: 43000; índice de acidez: 90)
Polímero 2
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8 
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(peso molecular promedio: 32000; índice de acidez: 95)
Polímero 3
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9 
\vskip1.000000\baselineskip
(peso molecular promedio: 30000; índice de acidez: 101)
Aplicabilidad industrial
La pasta fotosensible de la presente invención hace posible llevar a cabo la formación de pautas con una gran relación de aspecto y con una gran precisión. La invención también hace posible la formación de pautas de gran grosor y gran precisión para materiales para pantallas y circuitos, así como aumentar la definición y simplificar los procedimientos de fabricación. En particular, se pueden fabricar con facilidad paneles para pantallas de plasma de alta definición.

Claims (27)

1. Utilización, para la formación de nervaduras que forman la barrera en un sustrato de vidrio en un procedimiento de producción de una pantalla de plasma o de una pantalla de cristal líquido de plasma de matriz dirigida, de una pasta fotosensible que comprende, como componentes esenciales, (a) partículas inorgánicas que contienen partículas de vidrio en una cantidad en peso, por peso de partículas inorgánicas, del 60% en peso o más y (b) un componente orgánico que contiene un compuesto fotosensible, en el que el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas, N1, y el índice de refracción promedio del componente orgánico, N2, satisfacen la ecuación siguiente:
- 0,1 \leq N1-N2 \leq 0,1
2. Utilización según la reivindicación 1, en donde el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas, N1, y el índice de refracción promedio del componente orgánico, N2, satisfacen la ecuación siguiente:
- 0,05 \leq N1-N2 \leq 0,1
3. Utilización según la reivindicación 1, en donde el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas se encuentra en el margen de 1,5-1,7.
4. Utilización según la reivindicación 3 en donde el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas se encuentra en el margen de 1,55-1,65.
5. Utilización según la reivindicación 1 en donde la pasta fotosensible comprende 50-95 partes en peso de partículas inorgánicas y 5-50 partes en peso de un componente orgánico.
6. Utilización según la reivindicación 1, en donde las partículas de vidrio tienen una temperatura de ablandamiento térmico (Ts) de 350-600ºC.
7. Utilización según la reivindicación 1, en donde las partículas de vidrio tienen un coeficiente de expansión térmico lineal de 50-90x10^{-7}.
8. Utilización según la reivindicación 1, en donde las partículas de vidrio tienen un coeficiente de esfericidad del 80 por ciento o más.
9. Utilización según la reivindicación 1, en donde las partículas de vidrio contienen por lo menos uno de entre óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio con su contenido total de 3-20% en peso.
10. Utilización según la reivindicación 5, en donde las partículas de vidrio contienen 3-20% peso de óxido de litio.
11. Utilización según la reivindicación 5, en donde las partículas de vidrio contienen por lo menos óxido de bismuto u óxido de plomo con su contenido total de 5-50% peso.
12. Utilización según la reivindicación 5, en donde las partículas de vidrio contienen por lo menos óxido de bismuto u óxido de plomo con un contenido total de 5-30% peso y también contienen por lo menos uno de entre óxido de litio, óxido de sodio u óxido de potasio con un contenido total de 3-15% en peso.
13. Utilización según la reivindicación 5, en donde las partículas de vidrio contienen 3-60% peso de óxido de silicio y 5-50% peso de óxido de boro.
14. Utilización según la reivindicación 5, en donde las partículas de vidrio contienen 3-60% peso de óxido de silicio, 5-50% peso de óxido de boro, 1-30% peso de óxido de bario y 1-30% peso de óxido de aluminio.
15. Utilización según la reivindicación 1, en donde el componente orgánico contiene 10-90% peso de un oligómero o un polímero que tiene un peso molecular promedio de 500-100000, y este oligómero o polímero tiene un grupo carboxilo en su estructura molecular.
16. Utilización según la reivindicación 1, en donde el componente orgánico contiene 10-90% peso de un oligómero o un polímero que tiene un peso molecular promedio de 500-100000, y este oligómero o polímero tiene un doble enlace insaturado en su estructura molecular.
17. Utilización según la reivindicación 1, en donde el componente orgánico contiene 10-90% peso de un oligómero o un polímero que tiene un peso molecular promedio de 500-100000, y este oligómero o polímero tiene un grupo carboxilo o un doble enlace insaturado en su estructura molecular.
\newpage
18. Utilización según la reivindicación 1, en donde el componente orgánico contiene 10-80% peso de un compuesto de acrilato multifuncional y/o un compuesto de metacrilato.
19. Utilización según la reivindicación 1, en donde el componente orgánico contiene por lo menos uno seleccionado entre el grupo formado por anillo de benceno, anillo de naftaleno y átomo de azufre con un contenido total de 10-60% peso.
20. Utilización según la reivindicación 1, en donde el componente orgánico contiene 0,05-5% peso de un compuesto que puede absorber los rayos ultravioleta.
21. Utilización según la reivindicación 20, en donde el compuesto que puede absorber los rayos ultravioleta es un colorante orgánico o un pigmento orgánico.
22. Utilización según la reivindicación 21 en donde el colorante orgánico o el pigmento orgánico es un colorante rojo o un pigmento rojo.
23. Procedimiento para la fabricación de una pantalla de plasma o de una pantalla de cristal líquido de plasma de matriz dirigida en el que se producen nervaduras que forman barrera sobre un sustrato de vidrio mediante un procedimiento de recubrimiento que recubre el substrato de vidrio con una pasta fotosensible según la reivindicación 1, exposición a la luz, revelado y cocción.
24. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la exposición a la luz, en el procedimiento de exposición a la luz, se lleva a cabo en una etapa.
25. Pantalla de plasma o pantalla de cristal líquido de plasma de matriz dirigida obtenible mediante un procedimiento para la fabricación de acuerdo con la reivindicación 23 ó 24 y que comprende una nervadura que forma barrera producida sobre un substrato de vidrio en el que la citada nervadura que forma barrera comprende un componente inorgánico con un índice de refracción promedio de 1,5-1,7.
26. Pantalla según la reivindicación 25, en la que la nervadura que forma barrera producida está en forma de banda con un ancho de línea de 20-35 \mum.
27. Pantalla según la reivindicación 25, en la que la nervadura que forma barrera producida está en forma de banda con un ancho de línea de 20-40 \mum, una altura de 100-170 \mum y un paso de 100-160 \mum.
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