JP2005101595A - Ｐｄｐフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】導電性インキのパターン印刷により、ガラス基板への密着性に優れた導電層を形成したＰＤＰフィルタを提供する。
【解決手段】導電性微粒子を含むインキをガラス基板２表面にパターン印刷した後、１５０℃以上の温度で加熱処理することにより、導電層３のガラス基板２への密着性を高めたＰＤＰフィルタ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＤＰ（プラズマディスプレーパネル）の前面フィルタとして用いられる、電磁波シールド性及び光透過性に優れたＰＤＰフィルタに関する。

ＰＤＰの漏洩電磁波を遮断するために、ガラス基板に導電層を形成して電磁波シールド機能を付与したＰＤＰフィルタが用いられている。電磁波シールド性を付与するための導電層としては、一般に、銅箔をエッチング加工した銅エッチングメッシュやポリエステル繊維メッシュに銅めっきを施したものが使われているが、エッチングメッシュは加工工程が複雑でコストが高いという問題点がある。また、繊維メッシュは線幅を細くするのが難しく、また、繊維であるためメッシュ形状の精度が悪いという問題がある。

一方、導電性インキのパターン印刷により、導電層を形成する方法も提案されている。導電性インキのパターン印刷によれば、所望のメッシュ形状の導電層を精度良くかつ低コストに形成することができる。

しかしながら、導電性インキのパターン印刷によりガラス基板上に形成された導電層は、導電性が不十分であったり、必要な導電性を得るためめっき等のプロセスを併用することが必要であった。また、ガラス基板等への密着力が悪く、これを改善するためにはプライマー（下地接着層）塗布などが必要であった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、導電性インキのパターン印刷とその熱処理からなる比較的簡単なプロセスで十分な導電性を有し、かつガラス基板への密着性に優れた導電層を形成したＰＤＰフィルタを提供することを目的とする。

本発明のＰＤＰフィルタは、ガラス基板の表面に導電層を形成してなるＰＤＰフィルタにおいて、該導電層は、導電性微粒子を含むインキをガラス基板の表面にパターン印刷した後、１５０℃以上の温度で加熱処理が施されたものであることを特徴とする。

このように、導電性インキの印刷層を５００℃以上、好ましくは５００〜６００℃の温度で加熱処理することにより、インキに含まれている有機バインダ成分を熱分解し、これによりインキ中の導電性粒子の密着性を向上させて十分な導電性を得ると共に導電性インキの印刷層のガラス基板への密着性を高め、耐久性、信頼性に優れたＰＤＰフィルタを提供することができる。

本発明において、導電性微粒子を含むインキのパターン印刷層は、平均線幅１０〜３０μｍの略格子形状であることが好ましい。また、このパターン印刷層は、黒色インキのパターン印刷層と、導電性微粒子を含むインキのパターン印刷層との積層パターン印刷層であることが好ましい。

このような積層印刷層を精度良く位置合わせして形成するには、フォト印刷法を採用することが好ましい。

本発明のＰＤＰフィルタは、必要に応じて、更に、近赤外線吸収フィルム、色調補正フィルム、反射防止フィルム、アンチグレアフィルム、衝撃吸収フィルム及び防汚フィルムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を形成して機能性を高めることができる。

本発明のＰＤＰフィルタによれば、導電性微粒子を含むインキのパターン印刷による導電層のガラス基板への密着性を高め、耐久性、信頼性に優れたＰＤＰフィルタを提供することができる。

以下に図面を参照して本発明のＰＤＰフィルタの実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明のＰＤＰフィルタの実施の形態を示す断面図であり、図２は導電層の印刷パターンを示す平面図である。

図１に示すＰＤＰフィルタ１は、ガラス基板２の一方の板面に、黒色層３Ｂと導電層３が形成されたものであり、ガラス基板２の他方の面には、それぞれ接着層４Ａ，４Ｂを介して近赤外線吸収フィルム５及び反射防止フィルム６が積層して接着されている。このＰＤＰフィルタ１は、図１に示す如く、ＰＤＰ本体１０から間隔をあけて視聴者側に設置される。

ガラス基板２としては、通常厚さ１．０〜３．０ｍｍ程度のものが用いられる。

導電層３を形成する導電性インキは、導電性微粒子と無機粒子とを適当なバインダ樹脂に分散させたものである。この導電性微粒子としては、銅、銀、ＩＴＯ（スズインジウム酸化物）等の金属又は金属酸化物、或いはこれらの金属の２種以上の合金よりなる微粒子の１種又は２種以上を用いることができる。このような導電性微粒子は、形成される導電層３の導電性（電磁波シールド性）の確保及びＰＤＰフィルタの透明性の面から、粒径２０μｍ以下、特に１ｎｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。無機粒子としては、低融点ガラスフリット等が好適に用いられる。バインダ樹脂としては、ＰＭＭＡ、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂等を用いることができる。インキに含まれる導電性微粒子の含有割合が少な過ぎると形成される導電層３の電磁波シールド性が不足し、多過ぎると、ガラス基板２への接着性が不足することから、導電性インキ中の導電性微粒子の含有量は２０〜９０重量％、特に６０〜９０重量％であることが好ましい。

このような導電性インキは、必要に応じてトルエン、キシレン、塩化メチレン、水等の溶媒で適当な濃度に希釈され、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、フォト印刷等の各種の印刷法により、ガラス基板２上にパターン印刷される。

導電層３のパターン印刷の形状には特に制限はないが、図２に示す如く、平均線幅Ｗが１０〜３０μｍの略格子形状で開口率が６０〜９５％であることが好ましい。なお、開口率とは、導電層の投影面積（格子部と非格子部との合計の面積）における開口部分（非格子部）の面積割合の百分率である。平均線幅Ｗが３０μｍよりも太かったり、また、開口率が６０％未満であると、電磁波シールド性は十分に得られるものの、ＰＤＰフィルタの透明性が不足する。逆に、平均線幅Ｗが１０μｍ未満であったり、開口率が９５％を超えると、ＰＤＰフィルタの透明性は十分であるが、電磁波シールド性が不足する。

本発明においては、ガラス基板２に導電性インキをパターン印刷した後、必要に応じて室温〜１２０℃程度で乾燥して前述の溶媒を除去し、その後、５００℃以上の温度で加熱処理することにより、導電層３のガラス基板２への密着性を高める。このような温度で加熱処理を行うことにより、導電性インキ中の樹脂成分を十分に硬化させて導電層３とガラス基板２との密着性を高めることができる。このような高温処理を行うことにより、導電性インキ中の樹脂成分の一部を分解させることにより、形成される導電層３の導電性（電磁波シールド性）を向上させることができる。しかし、加熱処理温度が過度に高いとガラス基板２が変形するなどの問題があるため、通常は６００℃以下であることが好ましい。

加熱処理時間は、加熱温度や、導電性インキの樹脂含有量、形成される導電層３の厚さ等によっても異なるが、通常５〜３０分程度である。

導電性インキによる導電層３は、この加熱処理後の厚さで、５〜３０μｍ程度に形成することが、導電層３のガラス基板２への密着性、電磁波シールド性等の面から好ましい。導電層３の厚さが５μｍより薄いと導電性が不足し、３０μｍより厚いと、後に紫外線を照射して硬化させる際に硬化の速度が遅くなる。

なお、この導電性インキによる導電層３の形成に先立ち、図１に示す如く、ガラス基板２上に黒色インキのパターン印刷を行い、この黒色インキの印刷層（黒色層３Ｂ）上に導電性インキのパターン印刷を行うことが電極面との接触抵抗の点で好ましい。なお、この黒色インキとしては、顔料等を用いることができ、その印刷層は乾燥後の膜厚で５〜３０μｍ程度であることが好ましい。

このような２層印刷を精度良く位置合わせして行うためには、フォト印刷法が好適である。フォト印刷法としては、インキのバインダ樹脂として感光性材料を用いる方法、又はインキに感光性レジスト層を重ねる方法などが好ましい。

インキのバインダ樹脂として感光性材料を用いる方法としては、主に以下の(1)〜(4)の工程よりなる方法がよく行われる。

(1) ガラス基板２上に黒色層３Ｂを一様に積層し、更にその上に導電層３を一様に積層する。黒色層３Ｂは、黒色顔料、ガラスフリット、紫外線硬化樹脂バインダからなる。導電層３は、銀粉、ガラスフリット、紫外線硬化樹脂バインダからなる。

この場合、黒色層３Ｂの厚さは０．１〜０．５μｍが望ましい。黒色層３Ｂの厚さが０．１μｍより薄いと、黒色の効果が発現されず、画面に透けるようになり、視認性がよくない。また、０．５μｍより厚いと紫外線を当てたときの硬化速度が遅くなったり、硬化しにくくなってしまう。

黒色層３Ｂや導電層３を形成するガラスフリットとしては、低融点ガラスフリットが好適に用いられる。この低融点ガラスフリットとしては、通常、軟化点６５０℃以下、好ましくは４００〜６００℃のガラスフリットが用いられる。ガラスフリットの軟化点が４００℃未満の場合には、焼成工程において後述の樹脂バインダが分解除去される前にガラスフリットの溶融が開始するため、焼成後のパターンに有機残渣が残存する恐れがある。また、ガラスフリットの軟化点が６００℃を越える場合には、焼成工程においてガラスフリットが充分溶融されず、焼成後のパターンの密着性が不十分となる恐れがある。

ガラスフリットの組成としては、例えば、
酸化鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素系（ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、
酸化鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム系（ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系）、
酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素系（ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、
酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム系（ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系）、
酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素系（ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、
酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム系（ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系）、
酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化ケイ素系（Ｂｉ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、
酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム系（Ｂｉ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系）、
酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素系（Ｂｉ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、
酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム系（Ｂｉ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系）、
などを挙げることができる。

これらのガラスフリットの中でも、導電性ペースト組成物の経時安定性の観点から、酸化ビスマスを主成分とする無鉛ガラスフリットを用いることが特に好ましい。

また、上記ガラスフリットの形状としては特に限定されない。ガラスフリットの平均粒径は、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．５〜５μｍである。ガラスフリットの平均粒径が０．１μｍ未満の場合は、ガラスフリットの比表面積が大きくなることから、導電性ペースト組成物中で粒子の凝集が発生しやすくなり、安定した分散状態を得るのが難しくなるとともに導電性ペースト組成物の増粘等の経時変化が生じる場合がある。一方、ガラスフリットの平均粒径が１０μｍを超える場合は、高精細の電極パターンを得るのが難しくなる。

上記ガラスフリットは、１種を単独で用いてもよく、異なるガラスフリット組成、異なる軟化点、異なる形状、異なる平均粒径を有するガラスフリットを２種以上組み合わせて使用することもできる。

(2) このようにして形成されたガラス基板２上の黒色層３Ｂ及び導電層３の上に、更にフォトマスクを形成する。このフォトマスクは、電磁波シールドのパターンを形成すべき幾何学模様のものを用いる。

(3) その後に、紫外線を照射して前記フォトマスク部以外の黒色層３Ｂと導電層３を硬化させる。十分に硬化が行われた後に、水酸化ナトリウム溶液等の洗浄液で洗浄を行い、フォトマスクと未硬化部分の黒色層３Ｂ及び導電層３を洗い流す。

(4) 洗浄後のガラス基板２上のパターンを、５００〜６００℃で焼成する。この過程で、紫外線硬化樹脂バインダは完全に分解焼失して、ガラス基板２上に電磁波シールドパターンが形成されることになる。

また、上記の感光性バインダを用いる方法に代わり、インキにレジスト層を重ねる方式のフォト印刷法によって電磁波シールドパターンを形成させることも可能である。

この方法によってパターンを形成するには、例えば、ガラス基板の上に黒色層、黒色層の上に導電層３、その上に紫外線硬化型のレジストフィルムをそれぞれ一様に形成する。次いで、その上に、電磁波シールドのパターンが形成されたフォトマスクを配置した後、紫外線を照射する。

この紫外線照射後、レジストフィルムの露出部（フォトマスクでカバーされなかった部分）を、水酸化ナトリウム溶液等の洗浄液で洗浄し、その後、５００〜６００℃で焼成する。これにより、最表面に形成されたレジストフィルムが分解焼失してガラス基板上に電磁波シールドパターンが形成される。

本発明によれば、比較的簡単なプロセスでガラス基板上に直接電磁波シールド材料を描画するために、シールド材料をガラスに貼り合わせる必要もなく、ＰＤＰフィルタの製法を簡略化できる。また、メッシュパターン間のガラス表面に接着剤などの層がないため、透明性にも優れたＰＤＰフィルタとすることができる。

本発明のＰＤＰフィルタでは、導電性インキのパターン印刷後の加熱処理を３００℃以上の高温で行った後急冷することにより、ガラス基板の強化処理を施すことができる。この急冷処理は、例えば、パターン印刷後のガラス基板を３００〜６００℃で１０〜３０分加熱処理した後、風冷により１０〜３０℃／分の降温速度で急冷することにより行うことができる。

図１に示すＰＤＰフィルタ１は、ＰＤＰ本体１０に取り付けた際にガラス基板２の後面側となる面に導電性インキによる黒色層３Ｂ及び導電層３が形成され、前面側に近赤外線吸収フィルム５及び反射防止フィルム６が設けられているが、本発明のＰＤＰフィルタの構成は何ら図１に示すものに限定されず、例えば、黒色層３Ｂ及び導電層３はガラス基板２の前面側に形成されていても良い。その場合、黒色層３Ｂは導電層３よりも視聴者側に配置するのが好ましい。また、近赤外線吸収フィルム５はガラス基板２の後面側に設けられていても良い。更に、本発明のＰＤＰフィルタは、アンチグレアフィルム、色調補正フィルム、衝撃吸収フィルム、防汚フィルム、その他の機能性フィルムを有していても良い。

なお、これらのフィルムを接着する接着層４Ａ〜４Ｄの接着樹脂としては、ブチルアクリレート系感圧接着剤が好適に用いられる。

以下に実施例、比較例及び実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
厚さ２．５ｍｍの非強化ガラス基板に下記の導電性インキをフォト印刷法によりパターン印刷した後、５０℃で２０分間乾燥し、次いで、６００℃で３０分間加熱処理を施して、平均線幅２０μｍ、開口率７０％で厚さ２０μｍの格子メッシュ形状の導電層を形成した。

［導電性インキ］
導電性微粒子：平均粒径１μｍの銀微粒子
バインダ樹脂：アクリレート系モノマーとベンゾイン系光開始剤の混合物からなる紫外
線硬化性樹脂
ガラスフリット：酸化ホウ素−酸化ケイ素−酸化亜鉛混合物系
有機溶剤：ＭＥＫ（メチルエチルケトン）

得られた導電層のガラス基板との密着性を、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−６「塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第６節：付着性（クロスカット法）」により調べたところ、分類２以上が得られた。

実施例２
黒色インキにより厚さ０．５μｍにベタ印刷を行い、その後に導電性インキのベタ印刷を重ね塗りし、この２層積層体からフォト印刷法によりパターンを形成して、同様に密着性を調べたところ、分類２以上が得られた。

実施例３
厚さ２．５ｍｍの非強化ガラス基板に、下記の導電性インキをレジスト層に重ねてパターン印刷した後、５０℃で２０分間乾燥し、次いで、６００℃で３０分間加熱処理を施して、平均線幅２０μｍ、開口率７０％で厚さ２０μｍの格子メッシュ形状の導電層を形成した。

［導電性インキ］
導電性微粒子：平均粒径１μｍの銀微粒子
バインダ樹脂：アクリル樹脂（旭化成製デルペット６）
ガラスフリット：酸化ホウ素−酸化ケイ素−酸化亜鉛混合物系
有機溶剤：ＭＥＫ

得られた導電層のガラス基板との密着性を、実施例１と同様の方法で調べたところ、分類２以上が得られた。

実施例４
黒色インキにより厚さ０．５μｍにベタ印刷を行い、その後に導電性インキのベタ印刷を重ね塗りし、この２層積層体をレジストに重ねてパターン印刷し、同様に密着性を調べたところ、分類２以上が得られた。

比較例１〜４
実施例１〜４において、加熱処理を行わなかったこと以外はそれぞれ同様にして導電層を形成し、同様に密着性を調べたところ、全て分類３であった。

実験例１
実施例１において、格子メッシュ形状の導電層の平均線幅を表１に示す通り変更したこと以外は同様にしてパターンを形成し、得られたサンプル及び実施例１のサンプルについて視認性と電磁波シールド性能及び導電性を調べたところ、表１に示す通りであった。なお、導電性の評価は、４端子法による面抵抗値の測定（測定機：三菱化学製ロレスタを使用）により行った。表１より明らかなように、パターンの平均線幅は１０〜３０μｍの範囲が好ましいことが確認された。

本発明のＰＤＰフィルタの実施の形態を示す断面図である。 導電層の印刷パターンを示す平面図である。

符号の説明

１ ＰＤＰフィルタ
２ ガラス基板
３ 導電層
３Ｂ 黒色層
４Ａ，４Ｂ 接着層
５ 近赤外線吸収フィルム
６ 反射防止フィルム
１０ ＰＤＰ本体

Claims (6)

1. ガラス基板の表面に導電層を形成してなるＰＤＰフィルタにおいて、
   該導電層は、導電性微粒子を含むインキをガラス基板の表面にパターン印刷した後、１５０℃以上の温度で加熱処理が施されたものであることを特徴とするＰＤＰフィルタ。
2. 請求項１において、該パターン印刷層が、平均線幅１０〜３０μｍの略格子形状であることを特徴とするＰＤＰフィルタ。
3. 請求項１又は２において、該ガラス基板の表面に、黒色インキのパターン印刷層と、前記導電性微粒子を含むインキのパターン印刷層とが積層されていることを特徴とするＰＤＰフィルタ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、フォト印刷法によりパターン印刷が施されていることを特徴とするＰＤＰフィルタ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記加熱処理温度が５００〜６００℃であることを特徴とするＰＤＰフィルタ。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、更に、近赤外線吸収フィルム、色調補正フィルム、反射防止フィルム、アンチグレアフィルム、衝撃吸収フィルム及び防汚フィルムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を備えることを特徴とするＰＤＰフィルタ。

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