JP2009534498A - 印刷用ペースト組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、（ａ）アクリレート高分子樹脂５〜３０重量％；（ｂ）沸点が少なくとも２００℃以上である高沸点溶媒５〜３５重量％；（ｃ）沸点が２００℃未満である低沸点溶媒５〜３５重量％；および（ｄ）金属粉末５０〜８５重量％；を含む印刷用ペースト組成物を提供する。本発明による印刷用ペースト組成物は、グラビアオフセット印刷に特に適し、従来のフォトリソグラフィ方法を利用したプラズマディスプレイパネルの電極パターンや電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極製造時に発生する材料の再処理問題を解決することができ、かつ適切なオフセット印刷特性発揮のためにそれぞれの印刷工程に要求されるペースト組成物の多様な要求物性を充足させることができる。
Description
本発明は印刷用ペースト組成物に関するものであって、より詳しくは、グラビアオフセット印刷に特に適し、従来のフォトリソグラフィ方法を利用したプラズマディスプレイパネルの電極パターンや電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極製造時に発生する材料の再処理問題を解決することができ、かつ適切なオフセット印刷特性発揮のためにそれぞれの印刷工程に要求されるペースト組成物の多様な要求物性を充足させることができる印刷用ペースト組成物に関するものである。
最近、ディスプレイ装置において、大型化、高密度化、高精密化、および高信頼性の要求が高まることによって、多様なパターン加工技術の開発が行われており、またこのような多様なパターン加工技術に適した各種の微細電極形成用組成物に関する研究が活発に行われている。
プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と称する）は液晶パネルと比較して応答速度が速く、大型化が容易であるので、現在多様な分野に利用されている。従来ＰＤＰ上に電極を形成する方法としては、一般にスクリーン印刷法を利用した電極材料のパターニング方法が使用されてきた。しかし、従来のスクリーン印刷法は高度の熟練度を要し、スクリーン印刷を行う時に粘度が低くて基板上からペーストが流れることがあり、スクリーンによる精密度が落ちるため、スクリーン印刷法を利用してＰＤＰに要求される高精密度の大画面パターンを得るのが困難である。また、従来のスクリーン印刷法には印刷時にスクリーンによる短絡または断線が発生することがある短所があった。
一方、最近は大面積に適した高精密の電極回路を形成するために感光性樹脂組成物を利用したフォトリソグラフィ法が開発された。これは、微細導電性粉末が分散された感光性樹脂組成物を利用して、印刷法を通して均一な厚膜を形成し、形成された厚膜を所望の形状のマスクを使用して露光した後、アルカリ現像液を用いて必要なパターンを実現する方法である。
しかし、このようなフォトリソグラフィ法を利用してパターンを形成する場合、製造費用節減のために現像工程時に除去される材料の再処理が要求され、これに関する多くの議論が進められている。
このような問題点を解決するために従来の印刷産業で幅広く使用されているグラビアオフセット印刷法やインクジェットプリンティング方式のように基材に所望のパターンを直接形成する方法に関する研究が進められている。
このような従来技術の問題点を解決しようと、本発明はグラビアオフセット印刷方式に特に適しており、従来のフォトリソグラフィ方法を利用したプラズマディスプレイパネルの電極パターンや電磁波遮蔽用メッシュフィルター形成時に製造費用節減のために現像工程時発生する材料の再処理問題点を解決することができる印刷用ペースト組成物、および前記ペースト組成物を利用したプラズマパネルディスプレイ電極形成方法および電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、適切なオフセット印刷特性発揮のためにそれぞれの印刷工程に要求される組成物の多様な要求物性を充足させることができる印刷用ペースト組成物、および前記ペースト組成物を利用したプラズマパネルディスプレイ電極形成方法および電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、
印刷用ペースト組成物であって、（ａ）アクリレート高分子樹脂５〜３０重量％；（ｂ）沸点が少なくとも２００℃以上である高沸点溶媒５〜３５重量％；（ｃ）沸点が２００℃未満である低沸点溶媒５〜３５重量％；および（ｄ）金属粉末５０〜８５重量％；を含むことを特徴とする印刷用ペースト組成物を提供する。
印刷用ペースト組成物であって、（ａ）アクリレート高分子樹脂５〜３０重量％；（ｂ）沸点が少なくとも２００℃以上である高沸点溶媒５〜３５重量％；（ｃ）沸点が２００℃未満である低沸点溶媒５〜３５重量％；および（ｄ）金属粉末５０〜８５重量％；を含むことを特徴とする印刷用ペースト組成物を提供する。
また、本発明は、前記印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法でパターンを形成する工程を含むプラズマパネルディスプレイ電極形成方法を提供する。また、本発明は、前記印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法でパターンを形成する工程を含む電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極形成方法を提供する。
本発明による印刷用ペースト組成物は、微細パターンを直接形成することができるグラビアオフセット方式に適しており、従来のフォトリソグラフィ方法を利用する方法に比べて経済性が優れて、かつ適切なオフセット印刷特性発揮のためにそれぞれの印刷工程に要求される組成物の多様な要求物性を充足させることができる効果がある。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者はそれぞれの印刷工程に要求される組成物の多様な要求物性を充足させることができるグラビアオフセット印刷用ペースト組成物を製造しようと、オフ工程（OFF mode）で要求される組成物の適切な弾性特性発揮のために適切な分子量のアクリレート高分子を使用し、セット工程（SET mode）で有利な焼成特性を提供するために適切な揮発性溶媒を使用した結果、グラビアオフセット印刷法に適した印刷用ペースト組成物を製造することができることを確認し、これに基づいて本発明を完成するに至った。
本発明者はそれぞれの印刷工程に要求される組成物の多様な要求物性を充足させることができるグラビアオフセット印刷用ペースト組成物を製造しようと、オフ工程（OFF mode）で要求される組成物の適切な弾性特性発揮のために適切な分子量のアクリレート高分子を使用し、セット工程（SET mode）で有利な焼成特性を提供するために適切な揮発性溶媒を使用した結果、グラビアオフセット印刷法に適した印刷用ペースト組成物を製造することができることを確認し、これに基づいて本発明を完成するに至った。
本発明の印刷用ペースト組成物は、（ａ）アクリレート高分子樹脂５〜３０重量％；（ｂ）沸点が少なくとも２００℃以上である高沸点溶媒５〜３５重量％；（ｃ）沸点が２００℃未満である低沸点溶媒５〜３５重量％；および（ｄ）金属粉末５０〜８５重量％を含むことを特徴とする。
本発明に使用される前記（ａ）のアクリレート高分子樹脂は、通常のアクリレート高分子樹脂を使用できることはもちろんであり、好ましくは、本発明で使用するアクリレート高分子樹脂は不飽和カルボン酸単量体、芳香族単量体、およびその他の単量体を重合して製造することができる。
前記不飽和カルボン酸単量体は高分子内の水素結合を通して高分子の弾性を増加させる作用を果たす。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、またはこれらの酸無水物形態などを使用することができる。
前記不飽和カルボン酸単量体は、アクリレート高分子樹脂製造時に使用される総単量体に２０〜５０重量％で含まれるのが好ましく、含量が前記範囲内である場合、高分子の弾性特性、重合時ゲル化の防止、および重合度調節を全て満足させることができて良い。
前記芳香族単量体は、基板との密着性と安定的なパターンを形成させる作用を果たす。具体的には、スチレン、ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、２−ニトロフェニルアクリレート、４−ニトロフェニルアクリレート、２−ニトロフェニルメタクリレート、４−ニトロフェニルメタクリレート、２−ニトロベンジルメタクリレート、４−ニトロベンジルメタクリレート、２−クロロフェニルアクリレート、４−クロロフェニルアクリレート、２−クロロフェニルメタクリレート、または４−クロロフェニルメタクリレートなどを使用することができる。
前記芳香族単量体は、アクリレート高分子樹脂製造時に使用される総単量体に１０〜３０重量％で含まれるのが好ましく、より好ましくは、１５〜２０重量％で含まれるのが良い。含量が前記範囲内である場合、基板との密着性、パターンの接着力、形成されたパターンの直進性、安定的なパターンの実現、焼成工程時容易な除去を全て満足させることができて良い。
前記不飽和カルボン酸単量体と芳香族単量体以外に、アクリレート高分子樹脂製造時使用されるその他の単量体は高分子のガラス転移温度と極性を調節する作用を果たす。
前記その他の単量体は、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、またはｎ−ブチルアクリレートなどを使用することができ、その含量は高分子のガラス転移温度、耐熱性、基材との密着性などを考慮して、アクリレート高分子樹脂製造時使用される総単量体に２０〜６０重量％で含まれるのが良い。
このような単量体を重合して製造されるアクリレート高分子樹脂は、不飽和カルボン酸単量体、芳香族単量体、およびその他の単量体のゲル化を防止し、オフセット印刷工程時に適切な揮発性を制御することができるように溶媒存在下で重合して製造することができる。
前記溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチルエーテルプロピオネート、テルピネオール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアミノホルムアルデヒド、メチルエチルケトン、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、γ−ブチロラクトン、または乳酸エチルなどを単独または２種以上混合して使用することができる。
このような単量体を溶媒の存在下で重合して得られた前記アクリレート高分子樹脂は重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００であるのが好ましく、さらに好ましくは、２０，０００〜５０，０００であるのが良い。重量平均分子量が前記範囲内である場合、高分子樹脂のガラス転移温度が低くて、高分子の流動特性が増加して、オフ工程時グラビア溝からブランケットへのパターン伝達が難しいという問題点と、高分子樹脂の過多な弾性特性によってグラビア溝への組成物の投入が難しいという問題点とを同時に解決することができる。
前記アクリレート高分子樹脂は本発明の印刷用ペースト組成物の５〜３０重量％で含まれるのが好ましい。前記含量が５重量％未満である場合には組成物の弾性減少によってオフ工程時に問題が発生する可能性があり、３０重量％を超過する場合には形成されたパターンの電気抵抗が増加するという問題点がある。
また、本発明は（ｂ）沸点が少なくとも２００℃以上である高沸点溶媒を含む。前記高沸点溶媒は沸点が２００℃以上であれば特に限定されず、具体例としては、γ−ブチロラクトン、ブチルカルビトールアセテート、カルビトール、メトキシメチルエーテルプロピオネート、またはテルピネオール等を使用することができる。
前記高沸点溶媒は本発明の印刷用ペースト組成物に５〜３５重量％で含まれるのが好ましい。前記含量が５重量％未満である場合には溶媒の流動性減少速度が急速に速くなって印刷工程中のオフ工程でパターンの転移が容易でないという問題点があり、３５重量％を超過する場合にはオフセット印刷時のセット工程で組成物の流動性抑制が困難になってパターンの直進性が落ち、印刷時にパターン拡散現象が深化することがあるという問題点がある。
また、本発明は（ｃ）沸点が２００℃未満である低沸点溶媒を含む。
前記低沸点溶媒は沸点が２００℃未満であれば特に限定されず、具体例として、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、または乳酸エチルなどを使用することができる。
前記低沸点溶媒は沸点が２００℃未満であれば特に限定されず、具体例として、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、または乳酸エチルなどを使用することができる。
前記低沸点溶媒は本発明の印刷用ペースト組成物に対して５〜３５重量％で含まれることが好ましい。前記含量が５重量％未満である場合にはオフセット印刷時のセット工程で組成物の流動性抑制が困難になってパターンの直進性が落ち、印刷時にパターン拡散現象が深化することがあるという問題点があり、３５重量％を超過する場合には流動性減少速度が急速に速くなって印刷工程中のオフ工程でパターンの転移が容易でないという問題点がある。
好ましくは、前記（ｂ）高沸点溶媒と（ｃ）低沸点溶媒の合計が本発明の印刷用ペースト組成物に対して４０重量％以下であるのがよい。その含量が４０重量％を超過する場合にはペーストの粘度が低くなって印刷特性が悪化するおそれがある。また、前記揮発性溶媒は高沸点溶媒と低沸点溶媒を適切に混用して、最終グラビアオフセット印刷用ペースト組成物の粘度が５，０００〜２０，０００ｃＰになるように調節することが良い。
本発明に使用される前記（ｄ）の金属粉末はＰＤＰ電極形成に使用できる金属粉末や電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極に使用できる金属粉末であれば特に限定されず、具体例としては、銀、銅、ニッケルまたはこれらを含む合金などを使用することができる。
前記金属粉末は印刷用ペースト組成物に対して５０〜８５重量％で含まれるのが好ましい。前記含量が５０重量％未満である場合には形成されたパターンの電気抵抗増加によって要求される電極としての性能や電磁波遮蔽性能が低下することがあるという問題点があり、８５重量％を超過する場合には組成物の粘度が上昇し分散が難しくなって印刷特性が低下することがあるという問題点がある。
また、本発明の印刷用ペースト組成物は必要によって選択的に電極用金属粉末の分散のための分散剤、明暗（contrast）調節のためのブラック顔料、焼成時ガラスとの接着力増加のためのガラス粉末（glass powder）等をさらに含むことができ、その含量は本発明の印刷用ペースト組成物に対して０．０１〜１０重量％を使用するのが良く、さらに好ましくは、０．１〜３重量％を使用するのが良い。
また、本発明は前記印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法でパターンを形成する工程を含むプラズマディスプレイパネルの電極形成方法を提供し、本発明のプラズマディスプレイパネルの電極形成方法は、印刷用ペーストを使用してプラズマディスプレイパネルの電極を形成する方法において、前記従来のペースト組成物の代わりに前記本発明のオフセット印刷用ペースト組成物を使用し、グラビアオフセット印刷方法を採択することに特徴があり、その他の公知の方法の工程を利用してプラズマディスプレイ電極を形成することができるのはもちろんである。
また、本発明は前記印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法でパターンを形成する工程を含む電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極形成方法を提供する。本発明の電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極形成方法は、印刷用ペーストを使用して電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極を形成する方法において、前記従来のペースト組成物の代わりに前記本発明の印刷用ペースト組成物を使用し、グラビアオフセット印刷方法を採択することに特徴があり、その他の公知の方法の工程を利用して電磁波遮蔽用メッシュフィルター電極を形成することができるのはもちろんである。
前記本発明の印刷用ペースト組成物を利用するプラズマディスプレイパネルの電極形成方法および電磁波遮蔽用メッシュフィルターの製造方法は、印刷特性に優れ、形成されたパターンの直進性および安定性に優れ、特に直接印刷モードを用いるため、フォトリソグラフィ法を利用する方法と比較して経済性が顕著に向上する長所がある。
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるのではない。
実施例１
アクリレート高分子樹脂として、メタクリル酸（ＭＡ）：ベンジルアクリレート（ＢＡ）：２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート（２−ＨＥＭＡ）：メチル（メタ）アクリレート（ＭＭＡ）＝３０：２０：１０：４０の重量比率で重合した高分子樹脂（重量平均分子量２５，０００）１５重量％、高沸点溶媒としてテルピネオール（α−、β−、γ−テルピネオールの混合物）１５重量％、低沸点溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエチルプロピオネート（ＰＧＭＥＰ）１０重量％、電極用金属粉末として銀６３重量％、および分散剤としてアミン基を含む有機分散剤２重量％を常温で混合、攪拌し、最終的に３−ロール（roll）ミルを利用して所望の印刷用ペースト組成物を製造した。
アクリレート高分子樹脂として、メタクリル酸（ＭＡ）：ベンジルアクリレート（ＢＡ）：２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート（２−ＨＥＭＡ）：メチル（メタ）アクリレート（ＭＭＡ）＝３０：２０：１０：４０の重量比率で重合した高分子樹脂（重量平均分子量２５，０００）１５重量％、高沸点溶媒としてテルピネオール（α−、β−、γ−テルピネオールの混合物）１５重量％、低沸点溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエチルプロピオネート（ＰＧＭＥＰ）１０重量％、電極用金属粉末として銀６３重量％、および分散剤としてアミン基を含む有機分散剤２重量％を常温で混合、攪拌し、最終的に３−ロール（roll）ミルを利用して所望の印刷用ペースト組成物を製造した。
実施例２〜３および比較例１〜２
前記実施例１に記載の成分を下記表１に示す組成比として使用したことを除いては、前記実施例１と同様な方法で実施して印刷用ペースト組成物を製造した。
下記表１の単位は重量％である。
前記実施例１に記載の成分を下記表１に示す組成比として使用したことを除いては、前記実施例１と同様な方法で実施して印刷用ペースト組成物を製造した。
下記表１の単位は重量％である。
前記実施例１〜３、比較例１および２で製造した印刷用ペースト組成物を利用して印刷特性、最小線幅、およびパターン直進性についてのグラビアオフセット印刷評価を実施した。その結果を図１および下記表２に示した。
印刷特性評価は、セット工程（SET mode）時に基板に転移されずブランケットに残っている組成物のレベルを光学顕微鏡で観察して評価した。○はセット工程時にブランケットに残存印刷組成物がない場合を意味し、×はセット工程時にブランケットに印刷組成物が超過して残存し基板にパターンの転移が不可能な場合を意味する。最小線幅はグラビアオフセット印刷法を通して形成可能なパターンの最小の大きさを測定した。大きさが小さいほど良い。また、パターン直進性は印刷後に基板に形成されたパターンの直進性の程度を光学顕微鏡で観察し、パターンの直進性に優れた場合は○、普通の場合は△、不良の場合は×と示した。
前記表２および図１に示したように、本発明による印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法によってパターンを形成した実施例１〜３は比較例１および２と比較して、印刷特性に優れ、最小線幅が２０μｍ以下であって狭く、パターン直進性がより少なく優れているのを確認することができた。前記比較例２の場合、印刷がされずにパターンが形成されなかった。
以上、本発明の具体例について詳しく説明したが、本発明の技術思想範囲内で多様な変形および修正が可能であるのは当業者に明白なことであり、このような変形および修正が添付された特許請求の範囲に含まれるのは当然のことである。
本発明による印刷用ペースト組成物は、微細パターンを直接形成することができるグラビアオフセット方式に適しており、従来のフォトリソグラフィ方法を利用する方法に比べて経済性が優れて、かつ適切なオフセット印刷特性発揮のためにそれぞれの印刷工程に要求される組成物の多様な要求物性を充足させることができる効果がある。
Claims (11)
- 印刷用ペースト組成物であって、
（ａ）アクリレート高分子樹脂５〜３０重量％；
（ｂ）沸点が少なくとも２００℃以上である高沸点溶媒５〜３５重量％；
（ｃ）沸点が２００℃未満である低沸点溶媒５〜３５重量％；および
（ｄ）金属粉末５０〜８５重量％；
を含むことを特徴とする印刷用ペースト組成物。 - 前記（ａ）のアクリレート高分子樹脂が、（ｉ）不飽和カルボン酸単量体２０〜５０重量％、（ii）芳香族単量体１０〜３０重量％、および（iii）２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、およびｎ−ブチルアクリレートからなる群より選択される１種以上の単量体２０〜６０重量％を溶媒の存在下で重合して製造される請求項１に記載の印刷用ペースト組成物。
- 前記不飽和カルボン酸単量体が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、およびこれらの酸無水物形態からなる群より選択される１種以上である請求項２に記載の印刷用ペースト組成物。
- 前記芳香族単量体が、スチレン、ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、２−ニトロフェニルアクリレート、４−ニトロフェニルアクリレート、２−ニトロフェニルメタクリレート、４−ニトロフェニルメタクリレート、２−ニトロベンジルメタクリレート、４−ニトロベンジルメタクリレート、２−クロロフェニルアクリレート、４−クロロフェニルアクリレート、２−クロロフェニルメタクリレート、および４−クロロフェニルメタクリレートからなる群より選択される１種以上である請求項２に記載の印刷用ペースト組成物。
- 前記アクリレート高分子樹脂の重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００である請求項１に記載の印刷用ペースト組成物。
- 前記（ｂ）の高沸点溶媒が、γ−ブチロラクトン、ブチルカルビトールアセテート、カルビトール、メトキシメチルエーテルプロピオネート、およびテルピネオールからなる群より選択される１種以上である請求項１に記載の印刷用ペースト組成物。
- （ｃ）の低沸点溶媒が、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、および乳酸エチルからなる群より選択される１種以上である請求項１に記載の印刷用ペースト組成物。
- 前記（ｄ）の金属粉末が、銀、銅、ニッケル、およびこれらを含む合金からなる群より選択される１種以上である請求項１に記載の印刷用ペースト組成物。
- 分散剤、ブラック顔料、およびガラス粉末からなる群より選択される１種以上である添加剤をさらに含む請求項１に記載の印刷用ペースト組成物。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法でパターンを形成する工程を含むプラズマパネルディスプレイ電極形成方法。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の印刷用ペースト組成物を利用してグラビアオフセット印刷法でパターンを形成する工程を含む電磁波遮蔽用メッシュフィルターの電極形成方法。
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