JP2003158363A - 静電気力を利用したパターン形成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程が簡単で、品質の良い、ＰＤＰの蛍光体
膜、電極等のパターンを形成することができる静電気力
を利用したパターン形成方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 パターン形成材粒子１を帯電させ、帯電
したパターン形成材粒子１に静電力を作用させて塗布す
る工程では、小粒子径のパターン形成材粒子１Ａを塗布
し、その後、小粒子径よりも大きな大粒子径のパターン
形成材粒子１Ｂを塗布する。次いで、パターンをパネル
基材上に定着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＤＰ（プラズマ
ディスプレイパネル）や液晶パネルや有機ＥＬや回路基
板や太陽電池などの大型パネルを構成するパネル基材に
所望のパターンを安価に形成することができ、しかも、
微細なパターンを精度良く形成できる、パネル基材への
静電気を利用したパターン形成方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＰは、ブラウン管式の画像表示装置
に比べて、はるかに薄型になり、画像表示面が平坦であ
ることなどから、いわゆる壁掛け型の大型画像表示装置
などに有用であるとされている。ＰＤＰの画像表示機構
は、一対の透明なガラス板の間に微細なセル構造を作り
込み、このセル構造でプラズマ放電を発生させてセル構
造内に形成された蛍光体層を発光させ、この発光を透明
なガラス板を透過させて外部に放射する。上記一対のガ
ラス板には、互いに交差する多数の透明な線状電極が形
成されており、これらの線上電極の交差点でプラズマ発
光させ、内部に形成されている蛍光体膜を発光させるこ
とで、任意のパターンを有する発光画像を形成すること
が出来る。ＲＧＢの３原色に対応する蛍光体層を配置し
ておくことで、カラー画像を表示することが出来る。ま
た、電極は誘電体という絶縁膜でおおわれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＰＤＰを構成するガラ
ス板表面への上記線状電極の形成や蛍光体膜の形成は、
パネル基材が大寸法であるため、これまで、スクリーン
印刷法やフォトエッチング法や薄膜法、インクジェット
法により行っていた。

【０００４】しかし、スクリーン印刷法は微細パターン
の制度が十分でなく、フォトエッチング法や薄膜法は工
程が多く、パターン形式が高価となるという問題があっ
た。このような問題は、液晶パネルを作る際のセル周壁
形式や回路基板への導体回路形成など、他の大型パネル
基材へのパターン形成でも同様であり、工程が簡単で、
品質の良い、蛍光体膜、電極等のパターン形成方法が望
まれていた。

【０００５】従って、本発明の目的は、上記問題を解決
することにあって、工程が簡単で、品質の良い、ＰＤＰ
の蛍光体膜、電極等のパターンを形成することができる
静電気力を利用したパターン形成方法及びその装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。

【０００７】本発明の第１態様によれば、パターン形成
材粒子を帯電させる工程と、パネル基材に電圧を印加し
ながら、帯電した上記パターン形成材粒子に静電力を作
用させて上記パネル基材に塗布する工程と、上記パター
ンを上記パネル基材上に定着させる工程と、を含む静電
気を利用したパターン形成方法において、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
では、小粒子径のパターン形成材粒子を塗布し、その
後、小粒子径よりも大きな大粒子径のパターン形成材粒
子を塗布するようにしたことを特徴とするパターン形成
方法を提供する。

【０００８】本発明の第２態様によれば、上記小粒子径
のパターン形成材粒子と上記大粒子径のパターン形成材
粒子の大きさの比が０．６６を超えない条件下で、上記
小粒子径のパターン形成材粒子と上記大粒子径のパター
ン形成材粒子とがそれぞれ塗布される第１の態様に記載
のパターン形成方法を提供する。

【０００９】本発明の第３態様によれば、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
の前に、予め、上記パターン形成材粒子を構成する樹脂
の定着温度以上でかつ焼成温度以下の耐熱性を有する粘
着材を上記パネル基材に配置する工程を行う第１又は２
の態様に記載のパターン形成方法を提供する。

【００１０】本発明の第４態様によれば、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
では、使用するパターン形成材粒子の樹脂材料として定
着温度が１６０℃以下でかつ６０℃以上の樹脂を使用し
て塗布する第１〜３のいずれか１つの態様に記載のパタ
ーン形成方法を提供する。

【００１１】本発明の第５態様によれば、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
では、使用するパターン形成材粒子の樹脂材料として平
均分子量が１万以上、２９万以下のものを使用する第１
〜４のいずれか１つの態様に記載のパターン形成方法を
提供する。

【００１２】本発明の第６態様によれば、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
では、使用するパターン形成材粒子の樹脂のガラス移転
温度が６０℃以上１６０℃以下である第１〜５のいずれ
か１つの態様に記載のパターン形成方法を提供する。

【００１３】本発明の第７態様によれば、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
では、金属成分を含まない電荷調整剤が混入された上記
パターン形成材粒子を塗布する第１〜６のいずれか１つ
の態様に記載のパターン形成方法を提供する。

【００１４】本発明の第８態様によれば、上記帯電した
パターン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程
では、上記パターン形成粒子には、直径１μｍ以下の形
成粒子を含む第１〜７のいずれか１つの態様に記載のパ
ターン形成方法を提供する。

【００１５】本発明の第９態様によれば、パターン形成
材粒子を帯電させる帯電装置と、パネル基材に電圧が印
加された状態で、帯電した上記パターン形成材粒子に静
電力を作用させて上記パネル基材に塗布するノズルを有
する塗布装置と、上記パターンを上記パネル基材上に定
着させる定着装置と、を有する、静電気を利用したパタ
ーン形成装置において、上記塗布装置としては、小粒子
径のパターン形成材粒子を塗布する小粒子径用ノズル
と、小粒子径よりも大きな大粒子径のパターン形成材粒
子を塗布する大粒子径用ノズルとを有するようにしたこ
とを特徴とするパターン形成装置を提供する。

【００１６】本発明の第１０態様によれば、上記パター
ン形成材粒子を構成する樹脂の定着温度以上でかつ焼成
温度以下の耐熱性を有する粘着材を上記パネル基材に塗
布する粘着材塗布装置をさらに有する第９の態様に記載
のパターン形成装置を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１８】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
かかるパネル基材への静電気力を利用したパターン形成
方法を実施するためのパターン形成装置を、図１及び図
２に示す。

【００１９】図１、図２において、このパターン形成装
置は、パターン形成材粒子１を担持搬送する粒子供給部
材２を備えるとともに、粒子供給部材２とパネル基材３
の間に配置される複数のノズル４を備えている。なお、
図２にはローラ形状の粒子供給部材２を図示している。
パネル基材３は一例としてガラス板などである。

【００２０】ノズル４は、ケース４ａ内に収納されてい
て、パターン形成材粒子１を通過させる複数のノズル孔
４ｂを持つＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）４ｃで
構成されている。パターン形成材粒子１を収納するホッ
パー５内には粒子供給ローラー６が設けられていて、粒
子供給ローラー６が回転することによりホッパー５内の
パターン形成材粒子１を粒子供給部材２の方に送る。粒
子供給部材２に担持されたパターン形成材粒子１は、粒
子供給部材２の周面上に重なって載っているが、ブレー
ド７で擦られてマイナスに帯電し、かつ、１〜３層に厚
み規制される。ノズル４の位置に達したパターン形成材
粒子１は、制御電極４ｄによる電圧制御により、粒子供
給部材２からパネル基材３の表面へ噴出される。パネル
基材３は、粒子供給部材２に対して、表面が＋１０００
Ｖになるように電位がかけられている。制御電極４ｄは
非噴出時は、粒子供給部材２に対して−１００〜２００
Ｖに電位がかけられている。噴出時は、０Ｖに設定さ
れ、マイナスのパターン形成材粒子１は、静電気力によ
り、パネル基材３へ噴出される。ノズル孔４ｂの周囲に
は、パターン形成材粒子１の噴出をオン・オフさせるた
めの制御電極４ｄのほかに、偏向電極４ｅも埋め込まれ
ており、パターン形成材粒子１は偏向電極４ｅの働きで
噴出角度を調節される。このような働きをする偏向電極
４ｅは通常、ノズル孔４ｂの対位置に設置されて、パタ
ーン形成材粒子１の噴出流を前後方向や左右方向の一方
向に偏向させる。パターン形成材粒子１の噴出角度の調
節とパネル基材３の位置の変更を適宜に組み合わせるこ
とにより、ノズル４から噴出するパターン形成材粒子１
は所望のパターン（図示省略）を形成することが出来
る。

【００２１】このようにして、所望のパターンを形成し
た後、パネル基材３例えばガラスパネル３を例えば１８
０℃、１０分間、ホットプレート上で熱処理すること
で、パターン形成材粒子１をガラスパネル３に定着させ
る。その後、例えば６００℃の熱処理で、パターン形成
材粒子１の樹脂を蒸発させて焼成し、例えば銀の電極を
作製する。

【００２２】図１にて、上記ノズル４とパネル基材３は
相対的に移動して、パターンを形成する。それぞれの移
動とパターン形成のＯＮ、ＯＦＦは、制御装置９ｃにて
制御される。ＰＤＰ用パネル基材３は、ＸＹテーブル８
上に載せられていて、その設置位置が前後左右に変更さ
れるようになっている。ＸＹテーブル８のようなＰＤＰ
用パネル基材３の保持装置は、パターン形成における基
点となる位置決め装置（図示省略）有している。これ
は、ＰＤＰ用パネル基材３の隔壁３１とノズル４の位置
合わせを行なう。ＰＤＰ用パネル基材３の保持装置にお
いては、ＰＤＰ用パネル基材３を平坦な面で保持し、こ
の平坦面がＰＤＰ用パネル基材３を真空吸着するように
構成していると、仮に、ＰＤＰ用パネル基材３が薄く
て、うねりや反りが生じやすくても、これら真空吸着で
解消し、ＰＤＰ用パネル基材３とノズル４の間隔を一定
にさせることが出来る。

【００２３】図１に示したレーザ変位計９ｂでＰＤＰ用
パネル基材３の厚みを絶えず測定するようにすれば、こ
れから得る検知情報に基づき、ケース４ａの上下動を行
わせて、ノズル４とＰＤＰ用パネル基材３の間隔を調整
することができるため、ＰＤＰ用パネル基材３の多少の
うねりや反りは解消することが出来る。

【００２４】環境に関して、ホッパー５内、粒子供給部
材２の周囲、ノズル孔４ｂ付近などの雰囲気温度や湿度
を一定に保っておくことにより、パターン形成材粒子１
の帯電状態や噴出状態を一定に保つようにすることが好
ましい。パターン形成後は、ＰＤＰ用パネル基材３や図
３の中間部材１２のパターン形成面から電荷を出来るだ
け早く除いておくことが好ましいので、パターン形成処
理を行う部分を、例えば図１に見るように、ケース４ａ
で覆っておき、静電気流や空気流を、その流れがケース
４ａ内からケース４ａ外に向かうようにして、ＰＤＰ用
パネル基材３や中間部材のパターン形成面に当てるよう
にするのが良い。精度良くパターニングするには、ノズ
ル４とＰＤＰ用パネル基材３の間隔は０．１５０±０．
０２５ｍｍ程度に抑えておくのが好ましいが、これを容
易に実現するためには、パターン形成材粒子１のノズル
孔４ｂを有するＦＰＣ４ｃを緊張状態で支持するように
すると良い。なお、間隔を近づけると、さらに精度よく
パターニングできる。ＰＤＰ用パネル基材３や中間部材
１２の表面に形成されたパターンは、そのままでも、精
度が良いが、その精度をより高めることが必要な場合
は、所望のパターンに合わせた開口パターンを持つスク
リーン（図示省略）をＰＤＰ用パネル基材３や中間部材
１２の表面に形成されたパターンの上に置き、露光現像
処理するようにしても良い。このためには、パターン形
成材粒子１を構成する樹脂は露光現象できるような光硬
化性にしておくと良い。

【００２５】図１において、９ａはＰＤＰ用パネル基材
３の位置を認識する認識ユニット、９ｂはＰＤＰ用パネ
ル基材３の厚みを測定するレーザ変位計、９ｃは制御盤
である。これらの計測測定装置はレーザ方式等を利用す
る。ノズル４とＰＤＰ用パネル基材３の間隔は、限定す
る訳ではないが、０．３ｍｍ以下とすることが好まし
い。

【００２６】帯電供給部材２と粒子供給ローラー６を収
納したノズルケース４ａは、垂直レール１０ａを介して
水平レール１０ｂに取り付けられているため、左右上下
に移動可能となっており、この動きを加味することによ
り、ノズル４から噴出するパターン形成材粒子１による
パターン形成はより一層、きめ細かくなる。

【００２７】パターン形成材粒子１には、焼成により蒸
発される樹脂と、この樹脂内に配置されてパターンを形
成する構成材粒子から構成されたものである。上記樹脂
は静電気を保持するための材料で、パターン形成後、焼
成により、蒸発させられる。

【００２８】上記パターン形成材粒子１は、例えば、上
記樹脂に溶融混練し、圧延冷却し、ハンマミルやカッタ
ミルで数ｍｍ角に砕き、さらに粉砕機械ミルで０．５〜
１５μｍに砕き、粒径２０μｍ以上の粗粉と粒径５μｍ
以下の微粉を除く分級を行って、粒子本体を得て、高速
流動化混合機を用いて、粒子本体の表面にコロイダルシ
リカ、酸化チタン、又は、アルミナ等の微粒子を付着さ
せることにより製造することができる。さらに、高温熱
気流中で噴霧状にして球状化処理を行ってもよい。上記
パターン形成材粒子１は、また、マイクロカプセル法や
重合方法、スプレードライ法等でも得ることもできる。

【００２９】上記パターン形成材粒子１の構成材粒子
は、ＰＤＰ、液晶パネル、回路基板などのパターン形成
対象物の種類によって異なるが、パターン形成用材料の
一例の金属としては、銀、金、胴、又は、銀パラジウム
等の電極材を使用することができる。

【００３０】上記構成材粒子として上記パターン形成用
材料の他に包含する接着材、すなわち、パターン形成用
材料をパネル基材３に接着させる接着材としては、樹
脂、アルミナ、チタン酸化物、ガラスフリット等の微粒
子の接着剤を使用することができる。

【００３１】上記構成材粒子を覆う上記樹脂としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、スチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、
ポリスチレン、又は、メチルセルロース、エチルセルロ
ース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セル
ロースプロピオネート、セルロースブチレート等のセル
ロース系樹脂、又は、メチルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、ノルマルブチルメタクリレート、イソブ
チルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート等の
メタクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができ
る。

【００３２】ここで、ノズル４よりパネル基材３へパタ
ーン形成材粒子１を塗布する場合、パターン形成材粒子
１がパネル基材３でバウンドして飛び散ることがある。
特に、パターン形成膜として所望の厚みを形成するに
は、数回重ねる必要がある場合、バウンドによるパター
ン形成材粒子１の飛び跳ねが大きくなり、パターン形成
膜により構成するラインの幅寸法精度が悪くなるといっ
た課題がある。そこで、この第１実施形態では、パター
ン形成材粒子の飛び跳ねを防止するため、図４及び図５
に示すように、パネル基材３上に、始めに塗布するパタ
ーン形成材粒子１Ａを小さい粒子径とし、後から、小さ
い粒子径より大きな粒子径のパターン形成材粒子１Ｂを
塗布することにより、飛び跳ねを抑ることができるよう
にしている。このため、例えば、上記塗布装置としては
上記ノズル４を２個、すなわち、小粒子径のパターン形
成材粒子を塗布する小粒子径用ノズル４と、小粒子径よ
りも大きな大粒子径のパターン形成材粒子を塗布する大
粒子径用ノズル４とを用意して、小粒子径用ノズル４に
より、小粒子径のパターン形成材粒子を塗布したのち、
大粒子径用ノズル４により、大粒子径のパターン形成材
粒子を塗布するようにすればよい。

【００３３】その粒子径の大きさの関係を表１に示す。

【００３４】

【表１】前粒子径と後粒子径の関係

【００３５】この表１より、前に塗布しておくパターン
形成粒子１Ａと後で塗布する粒子１Ｂの大きさの比が
０．７１以下が効果があり、好ましくは、０．６６以下
がよい。これは、大きさが同じものが衝突するのと小さ
いものと大きいものの衝突を比較すると、大きな粒子が
小さな粒子に衝突するとき、衝突が１回でなく、数回に
分けられて、衝突のエネルギーが弱められるので、飛び
散りが減少する。下の粒子が小さいと小さいほどよい。
形成粒子の製造は、前記に示した方法の樹脂溶液に、銀
粒子を混練して、冷却して、数ｍｍに砕き、その後、粉
砕機械ミルで、数ミクロンに砕くときに、分級すること
で上記の粒子径のものを得た。それぞれの粒子は、均一
に銀粒子を含んでいた。

【００３６】従って、第１実施形態によれば、上記帯電
したパターン形成材粒子１に静電力を作用させて塗布す
る工程では、小粒子径のパターン形成材粒子１Ａを始め
に塗布し、その後、小粒子径よりも大きな大粒子径のパ
ターン形成材粒子１Ｂを塗布することにより、小粒子径
のパターン形成材粒子１Ａを塗布するときには小粒子径
ゆえにパネル基材３上での飛び跳ねが少なく、次に、小
粒子径よりも大きな大粒子径のパターン形成材粒子１Ｂ
を塗布するときには、パネル基材３上の小粒子径のパタ
ーン形成材粒子１Ａが緩衝効果を奏することができて、
大きな大粒子径のパターン形成材粒子１Ｂの飛び跳ねを
効果的に抑ることができる。すなわち、前に塗布する小
粒子径のパターン形成材粒子１Ａによりクッション性す
なわち緩衝性を有する層を、剛体であるパネル基材３上
に予め形成したのち、飛び跳ねやすい大きな大粒子径の
パターン形成材粒子１Ｂを塗布することで、大きな大粒
子径のパターン形成材粒子１Ｂの飛び跳ねを確実に防止
させるものである。

【００３７】（第２実施形態）パターン形成材粒子１の
飛び跳ねを防止する別の方法として、本発明の第２実施
形態にかかるパネル基材への静電気力を利用したパター
ン形成方法では、パターン形成材粒子１の飛び跳ねを防
止するため、パネル基材３上に予め、飛び跳ね防止用液
として粘着材を粘着材塗布装置により塗布しておくよう
にしている。

【００３８】この飛び跳ね防止用液は、後の熱処理（す
なわちパネル基材３の焼成工程）で蒸発するものであ
り、最終的に残存しないようにする。よって、飛び跳ね
防止用液は、定着温度以上でかつ焼成温度以下の耐熱性
を有するものとする。また、定着時には、蒸発しないよ
うにする。これらの関係を表２に示す。一例として、定
着温度は、１３０℃で行った。

【００３９】

【表２】前処理と塗布する液の性質と飛び散りの関係

【００４０】表２より、塗布する液の沸点が定着温度
（上記例では１３０℃）より低い場合（１００℃及び１
２０℃の場合）には、その上に塗布されたパターン形成
材粒子１が移動し、ラインのうねり幅が±５μｍ以上と
なり、大きくうねってしまうことがわかる。飛び跳ね防
止用液の具体例としては、シリコーンオイル、たとえ
ば、株式会社東芝シリコーンのシリコーンオイルＴＳＦ
４０４、４０５環状メチルポリシロキサンで沸点１７５
から２１０℃を用いることができる。この液は６００℃
の熱処理で、完全に蒸発するので、電極特性に悪影響を
及ぼさない。パネル上に塗布する厚みは、約１〜１０μ
ｍにした。厚く塗布すると形成粒子の固定される位置が
ずれる。薄いと、飛び跳ねが防止できない。ピヒクルを
塗布する方法としては、特に限定されないがデッピング
やスプレー、スピンコートがある。また、高沸点の溶剤
を用いることもできる。溶剤は、形成粒子をパネル３に
定着する温度以上の沸点を持っている必要がある。も
し、定着温度以下なら、定着する前に溶剤が蒸発してし
まい、形成粒子が移動してしまう。脂肪族アルコール、
酢酸エステル、プロピオン酸エステル等のアルコールの
エステル、松やに、α―ターピネオールやβ―ターピネ
オール、それらの混合物のテルペン、エチレングリコー
ル、ブチルセロソルブアセテート等のエチレングリコー
ルのエステル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトー
ルアセテート、カルビトールアセテート等のカルビトー
ルエステル、テキサノール等の溶剤がある。また、別の
例として、前記の溶剤に以下の樹脂を溶かしたピヒクル
を用いて、パネル上へこのピヒクルを塗布して、乾燥し
て、溶剤を蒸発後、このパターニングをしてもよい。た
とえば、樹脂は特に限定されないが、アクリル、エチル
セルロース、メタクリル、ポリエチレン、ポリエステル
等の樹脂を用いることができる。

【００４１】従って、上記第２実施形態によれば、上記
帯電したパターン形成材粒子１に静電力を作用させて塗
布する工程の前に、予め、上記パターン形成材粒子１を
構成する樹脂の定着温度以上でかつ焼成温度以下の耐熱
性を有する粘着材を上記パネル基材３に配置することに
より、上記静電力を作用させて塗布されるパターン形成
材粒子１が粘着材に接着するので、パターン形成材粒子
１の飛び跳ねを防止することができる。

【００４２】（第３実施形態）本発明の第３実施形態に
かかるパネル基材への静電気力を利用したパターン形成
方法では、パターン形成材粒子１の形状の凹凸が激しい
場合には、その上に形成する膜に影響を与えることにな
るという問題を解決するものであって、使用するパター
ン形成材粒子１の樹脂と定着温度と、表面凹凸と抵抗率
との関係に関するものである。以下に、使用するパター
ン形成材粒子１の樹脂と定着温度と、表面凹凸と抵抗率
との関係を示す。

【００４３】一例として、上記に記述した装置で、ガラ
スパネル３上に、パターン形成材粒子１を塗布し、定
着、焼成することで、パターン形成をさせた。その条件
と結果を表３に示す。

【００４４】上記パターン形成により形成されたパター
ン形成膜がＰＤＰの電極である場合、その電極として機
能させるパターン形成膜の抵抗率は非常に重要であり、
パターン形成膜の抵抗率を下げる必要がある。上記焼成
した後のパターン形成膜にパターン形成材粒子１中の樹
脂分が残っていると、パターン形成膜の抵抗値が高くな
る。パターン形成膜の抵抗率は、焼成条件を調整するこ
とにより、Ａｇの抵抗率１．７μΩｃｍに近づけること
ができる。焼成条件としては、パターン形成材粒子１中
の樹脂の分子量を下げる（言い替えれば、定着温度を下
げる）ことにより、パターン形成膜の表面の凹凸が滑ら
かになり、パターン形成材粒子１中の樹脂分が飛び、パ
ターン形成膜の抵抗率が下がることになる。

【００４５】また、パターン形成膜がＰＤＰの電極の場
合、パターン形成膜の上に誘電体膜を形成し、対向する
電極との間に電圧をかけてプラズマ放電を起こさせて信
号が発生する。そのため、電極状態としては、その表面
の凹凸を滑らかにする必要がある。パターン形成材粒子
１に使用する樹脂の分子量（定着温度）により、パター
ン形成膜の表面の凹凸も影響を受けることになる。表３
からその関係がわかる。

【００４６】

【表３】パターン形成材粒子に使用する樹脂の定着温度
と表面凹凸、抵抗率の関係

【００４７】ここで、Ｌは平均分子量３．５万の樹脂、
Ｈは平均分子量６０万の樹脂、これらを混ぜてパターン
形成材粒子を作成することで、定着温度を変えた。

【００４８】表３より、定着温度１６０℃以下、また、
パターン形成材粒子１の室温での安定性を確保するとと
もに粒子供給部材２内の摩擦熱等からの影響を防止する
観点から６０℃以上が必要であることがわかる。好まし
くは１４０℃以下、６０℃以上が必要であることがわか
る。

【００４９】従って、上記第３実施形態によれば、定着
温度が１６０℃以下でかつ６０℃以上の樹脂、好ましく
は定着温度が１４０℃以下でかつ６０℃以上の樹脂をパ
ターン形成材粒子１に使用することにより、室温での安
定性を確保することができ、かつ、粒子供給部材２内の
摩擦熱等にも影響されずに、パターン形成材粒子１によ
り形成するパターン形成膜の凹凸を滑らかにすることが
でき、抵抗率も下げることができる。

【００５０】なお、この第３実施形態の変形例、すなわ
ち、パターン形成粒子１の形状の凹凸が激しくなるのを
防ぐ別の方法として、上記パターン形成粒子１には、直
径１μｍ以下の形成粒子を用いる方法がある。パターン
形成粒子自身は、静電気力で制御するためには、約３〜
１０μｍ程度必要であるが、その中に含ませる形成粒子
の大きさは小さくてもよい。ただし、その大きさと、パ
ターン形成粒子を塗布後、焼成、完成させた後の表面形
状の凹凸との関係を下の表４に示す。この例をＰＤＰの
電極形成に用いる場合には、その上に形成される誘電体
膜との関係から、電極の凹凸により、誘電体が絶縁破壊
される。上記完成させた後の表面形状の凹凸は、小さい
ほどよく、電極の抵抗値は低いほどよい。焼成は６００
℃程度であるため、パターン形成粒子の樹脂分は蒸発す
るが、銀粒子は溶かされることがない。そのため、銀の
抵抗率は、１．６μΩｃｍであるが、大きい粒子を使用
すると、空隙のため、下の表４のように、高い抵抗率と
なる。図６及び図７にその模式図を示す。図６は直径３
μｍの大きい粒子からなるもので、３μｍの銀粒子を使
用すると、隙間が多く発生し、表面凹凸も大きく、抵抗
率も高い。一方、図７に示すように、直径０．２５μｍ
の小さい粒子を使用すると、図７に示すように密に積層
されて、表面凹凸、抵抗率ともよい。この場合、パター
ン形成粒子の直径は０．５μｍ以下がよい。通常の形成
方法の印刷では、小径粒子をペースト化すると、ペース
ト中で凝集し、印刷できない。粒子径が大きいと、パタ
ーン精度が悪い。用いた樹脂の平均分子量は、３．５万
のポリエチレンで、樹脂による凹凸が発生しないものを
用いた。重量組成７０％が銀粒子で、重量組成３０％が
樹脂である。定着温度１５０℃で、樹脂を完全に溶かし
た。

【００５１】

【表４】パターン形成粒子中に含ませる形成粒子の大き
さと、パターン形成粒子を塗布後、焼成、完成させた後
の表面形状の凹凸との関係

【００５２】また、上記帯電したパターン形成材粒子に
静電力を作用させて塗布する工程で使用するパターン形
成材粒子の樹脂材料としては、平均分子量が１万以上、
２９万以下のものを使用するのが好ましい。すなわち、
パターン形成材粒子の樹脂材料の平均分子量と表面凹凸
などとの関係を表５に示す。

【００５３】

【表５】パターン形成材粒子の樹脂材料の平均分子量と
表面凹凸などとの関係

【００５４】この表５において、パターン形成粒子１の
銀粒子は０．２５μｍのものを用いた。組成は、７０重
量％が銀、３０重量％が樹脂であり、樹脂としてはポリ
エチレンを用いた。ポリエチレン樹脂の重合度により、
定着温度やガラス移転温度が変わる。定着温度やガラス
移転温度が低い樹脂を使用すると、塗布後の表面凹凸が
無くなり滑らかになり、空隙が少なくなり、抵抗率が下
がる。樹脂の平均分子量は、用いる２種類の樹脂の分子
量の個数平均から計算した。表面凹凸から考えると、分
子量は２８．９２５万以下すなわち２９万以下がよい。
分子量が小さくなり過ぎると、ガラス移転温度が上が
り、樹脂自身の安定性が悪くなるので、分子量は１万以
上がよい。パターンの表面凹凸を小さくするには、樹脂
のガラス移転温度としては、６０℃以上１６０℃以下が
よい。

【００５５】（第４実施形態）パターン形成材粒子に電
極材の銀粒子と金属元素が含まれると、その元素によ
り、いくつかの特性が悪くなる。たとえば、パネル基材
が黄変することでパネルの色度がずれ、テレビとして成
り立たない。この課題を解決するため、本発明の第４実
施形態にかかるパネル基材への静電気力を利用したパタ
ーン形成方法では、使用するパターン形成材粒子１の電
荷調整剤とパネルの黄変との関係に関するものである。
電荷調整剤は１〜５重量％含めた。

【００５６】使用するパターン形成材粒子１の電荷調整
剤とパネル基材３の黄変との関係を以下に示す。

【００５７】上記に記述した装置で、パネル基材の一例
としてのガラスパネル３上に、パターン形成材粒子１を
塗布し、定着、焼成することで、パターン形成膜を形成
させた。その時のパネル基材３の色とその条件と結果を
表６に示す。

【００５８】

【表６】パターン形成材粒子に使用する電荷調整剤と黄
変の関係

【００５９】ただし、ｂ値は黄色度を示す色座標であ
る。

【００６０】ＰＤＰの電極の場合、そのパネル基材３の
色は重要であり、透明性を確保する必要がある。パネル
基材３を焼成することで、パターン形成材粒子１中の金
属成分によりパネル基材３が黄変色することがある。こ
れは、パターン形成材粒子１中の電荷調整剤として金属
成分が存在することにより、例えば電極材ＡｇとＮｉ又
はＦｅがガラスバネル３内に入り込んでしまい、銀イオ
ンを還元するためである。電荷調整剤はパターン形成材
粒子１を均一に帯電させるためのもので、パターン形成
材粒子１を均一に塗布するために必要なものである。電
荷調整剤としては、一般に、アゾ染料金属錯体が用いら
れている。上記表６では、中心金属成分をクロム、鉄、
コバルトのものと有機系の染料を用いた場合のパネル基
材３の黄変色との関係を示している。この表６より、電
荷調整剤として有機系の染料を使用する場合には黄変し
ないことがわかる。

【００６１】従って、第４実施形態によれば、金属成分
を含まない電荷調整剤が混入された上記パターン形成材
粒子１をパネル基材３に塗布してパターン形成膜を形成
することにより、パネル基材３の黄変を確実に防止する
ことができる。

【００６２】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施できる。例え
ば、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜
組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏す
るようにすることができる。

【００６３】

【発明の効果】本発明にかかるパネル基材へ静電気力に
てパターン形成する方法及びその装置を用いれば、簡単
に安定してパネル基材に各種パターニングができる。こ
の結果、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）パネルや液晶
パネルや回路基板などの大形パネルを構成する基材に所
望のパターンを形成する際における工程が簡単となる。

【００６４】また、本発明によれば、上記帯電したパタ
ーン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程で
は、小粒子径のパターン形成材粒子を塗布し、その後、
小粒子径よりも大きな大粒子径のパターン形成材粒子を
塗布することにより、小粒子径のパターン形成材粒子を
塗布するときには元々パネル基材上での飛び跳ねが少な
く、次に、小粒子径よりも大きな大粒子径のパターン形
成材粒子を塗布するときには、パネル基材上の小粒子径
のパターン形成材粒子が緩衝効果を奏することができ
て、大きな大粒子径のパターン形成材粒子の飛び跳ねを
効果的に抑ることができる。

【００６５】また、本発明によれば、上記帯電したパタ
ーン形成材粒子に静電力を作用させて塗布する工程の前
に、予め、上記パターン形成材粒子を構成する樹脂の定
着温度以上でかつ焼成温度以下の耐熱性を有する粘着材
を上記パネル基材に配置することにより、上記静電力を
作用させて塗布されるパターン形成材粒子が粘着材に接
着するので、パターン形成材粒子の飛び跳ねを防止する
ことができる。

【００６６】本発明によれば、定着温度が１６０℃以下
でかつ６０℃以上の樹脂をパターン形成材粒子に使用す
ることにより、室温での安定性を確保することができ、
かつ、粒子供給部材内の摩擦熱等にも影響されずに、パ
ターン形成材粒子により形成するパターン形成膜の凹凸
を滑らかにすることができ、抵抗率も下げることができ
る。

【００６７】本発明によれば、使用するパターン形成材
粒子の樹脂材料として平均分子量が１万以上、２９万以
下のものを使用すれば、表面凹凸が良好すなわちパター
ン形成膜の凹凸を滑らかにすることができ、かつ、ガラ
ス移転温度がさほど上がらず樹脂自身の安定性が良い。

【００６８】また、本発明によれば、金属成分を含まな
い電荷調整剤が混入された上記パターン形成材粒子をパ
ネル基材に塗布してパターン形成膜を形成することによ
り、パネル基材の黄変を確実に防止することができる。

【００６９】また、本発明によれば、上記パターン形成
粒子には、直径１μｍ以下の形成粒子を含むようにすれ
ば、パターン形成膜の凹凸を滑らかにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態にかかるパターン形成
装置を表す斜視図である。

【図２】 上記パターン形成装置の一部を表す拡大側断
面図である。

【図３】 中間部材を使用する転写法を説明する図であ
る。

【図４】 本発明の第１実施形態にかかるパターン形成
方法においてパネル基材上に、小さい粒子径のパターン
形成材粒子を始めに塗布した状態の説明図である。

【図５】 図４に次いで、大きい粒子径のパターン形成
材粒子を塗布した状態の説明図である。

【図６】 直径３μｍの大きいパターン形成粒子を塗布
した状態の説明図である。

【図７】 直径０．２５μｍの小さいパターン形成粒子
を塗布した状態の説明図である。

【符号の説明】

１…パターン形成材粒子、１Ａ…小さい粒子径のパター
ン形成材粒子、１Ｂ…大きい粒子径のパターン形成材粒
子、２…粒子供給部材、３…パネル基材、４…ノズル、
４ａ…ケース、４b…ノズル孔、４ｃ…ＦＰＣ、４ｄ…
制御電極、４ｅ…偏向電極、５…ホッパー、６…粒子供
給ローラー、７…ブレード、８…ＸＹテーブル、９ａ…
認識ユニット、９ｂ…レーザ変位計、９ｃ…制御装置、
１０ａ…垂直レール、１０ｂ…水平レール、１２…中間
部材、３１…隔壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 裕之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 深野 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 相澤 昌広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 FA18 FA30 HA02 HA04 MA20 5E343 AA02 AA26 BB15 BB21 BB72 DD12 DD20 ER42 FF01 FF05 GG08 GG11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン形成材粒子を帯電させる工程
   と、 パネル基材に電圧を印加しながら、帯電した上記パター
   ン形成材粒子に静電力を作用させて上記パネル基材に塗
   布する工程と、 上記パターンを上記パネル基材上に定着させる工程と、 を含む静電気を利用したパターン形成方法において、 上記帯電したパターン形成材粒子に静電力を作用させて
   塗布する工程では、小粒子径のパターン形成材粒子を塗
   布し、その後、小粒子径よりも大きな大粒子径のパター
   ン形成材粒子を塗布するようにしたことを特徴とするパ
   ターン形成方法。
2. 【請求項２】 上記小粒子径のパターン形成材粒子と上
   記大粒子径のパターン形成材粒子の大きさの比が０．６
   ６を超えない条件下で、上記小粒子径のパターン形成材
   粒子と上記大粒子径のパターン形成材粒子とがそれぞれ
   塗布される請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 【請求項３】 上記帯電したパターン形成材粒子に静電
   力を作用させて塗布する工程の前に、予め、上記パター
   ン形成材粒子を構成する樹脂の定着温度以上でかつ焼成
   温度以下の耐熱性を有する粘着材を上記パネル基材に配
   置する工程を行う請求項１又は２に記載のパターン形成
   方法。
4. 【請求項４】 上記帯電したパターン形成材粒子に静電
   力を作用させて塗布する工程では、使用するパターン形
   成材粒子の樹脂材料として定着温度が１６０℃以下でか
   つ６０℃以上の樹脂を使用して塗布する請求項１〜３の
   いずれか１つに記載のパターン形成方法。
5. 【請求項５】 上記帯電したパターン形成材粒子に静電
   力を作用させて塗布する工程では、使用するパターン形
   成材粒子の樹脂材料として平均分子量が１万以上、２９
   万以下のものを使用する請求項１〜４のいずれか１つに
   記載のパターン形成方法。
6. 【請求項６】 上記帯電したパターン形成材粒子に静電
   力を作用させて塗布する工程では、使用するパターン形
   成材粒子の樹脂のガラス移転温度が６０℃以上１６０℃
   以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載のパター
   ン形成方法。
7. 【請求項７】 上記帯電したパターン形成材粒子に静電
   力を作用させて塗布する工程では、金属成分を含まない
   電荷調整剤が混入された上記パターン形成材粒子を塗布
   する請求項１〜６のいずれか１つに記載のパターン形成
   方法。
8. 【請求項８】 上記帯電したパターン形成材粒子に静電
   力を作用させて塗布する工程では、上記パターン形成粒
   子には、直径１μｍ以下の形成粒子を含む請求項１から
   ７のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
9. 【請求項９】 パターン形成材粒子を帯電させる帯電装
   置と、パネル基材に電圧が印加された状態で、帯電した
   上記パターン形成材粒子に静電力を作用させて上記パネ
   ル基材に塗布するノズルを有する塗布装置と、 上記パターンを上記パネル基材上に定着させる定着装置
   と、を有する、静電気を利用したパターン形成装置にお
   いて、 上記塗布装置としては、小粒子径のパターン形成材粒子
   を塗布する小粒子径用ノズルと、小粒子径よりも大きな
   大粒子径のパターン形成材粒子を塗布する大粒子径用ノ
   ズルとを有するようにしたことを特徴とするパターン形
   成装置。
10. 【請求項１０】 上記パターン形成材粒子を構成する樹
    脂の定着温度以上でかつ焼成温度以下の耐熱性を有する
    粘着材を上記パネル基材に塗布する粘着材塗布装置をさ
    らに有する請求項９に記載のパターン形成装置。