JP2720683B2 - スペーサ付基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＶＦＤ等の平形
表示装置では、一般に対向する一対の基板間にはスペー
サが設けられている。本発明は、この種の表示装置に有
用な発明であり、高精細でアスペクト比の高いスペーサ
を備えたスペーサ付基板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】平形表示装置の基板上に、所定のパター
ン及び高さでスペーサを形成する方法としては、まずス
クリーン印刷法が用いられている。この方法では、所定
のパターンが形成されたスクリーンを介してスペーサ材
料を基板上に印刷するが、一般に一回の印刷では所望の
高さが得られない。そこで、印刷後に基板を乾燥した
後、更に印刷を繰返してスペーサ材料を積層していく。
そして、高アスペクト比のスペーサとなるような高さに
スペーサ材料を積層した後、これを一括して焼成し、ス
ペーサとして基板に固着させる。スペーサ材料は、低軟
化点ガラスを主成分とし、これに顔料（フィラー）やビ
ークルを加えてペースト状にしたものである。

【０００３】前記スペーサを形成する他の方法として
は、感光性ペースト法が用いられている。本方法では、
前記スペーサ材料に感光性ビークルを混合した感光性ペ
ーストを基板上に塗布し、スペーサのパターンを通して
該基板に露光する。スペーサとなるべき部分の感光性ペ
ーストが硬化するので、現像工程で不要部分の感光性ペ
ーストを除去した後に焼成すれば、基板上にスペーサが
固着する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】スクリーン印刷法には
次のような問題点があった。 （１）印刷時のスクリーンの変形、印刷されたペースト
の変形、ペーストを印刷して積層させていく際の位置合
せ精度等の要素により、寸法精度を高くすることが難し
かった。

【０００５】（２）１回の印刷で数十μｍの厚さしか形
成できないため、１００μｍ以上の高さにするには印刷
を多数回繰返さなければならず、生産性が悪い。

【０００６】（３）ペースト中のビークルには有機溶剤
や有機化合物が使用されているので、一括して焼成する
時に分解ガスが発生する。この分解ガスの一部はペース
ト中から抜けきらずにスペーサ内に包含されたままとな
り、表示装置を組立てた時にガス放出の原因となる。ま
た、ペースト中のフィラーの表面にもガスが付着してお
り、これも不都合なガス放出の原因となる。

【０００７】感光性ペースト法には次のような問題があ
った。 （４）照射した光がペースト中の粒子によって散乱・吸
収されるので、膜厚が大きい場合にはスペーサのパター
ン通りに露光されず、精度が低下して高アスペクト比の
スペーサを一回で作ることができない。

【０００８】本発明は、パターンが微細で高アスペクト
比のスペーサを表示装置の基板に製造する方法を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の方法
によれば、凹部を有するモールド層を台板上に形成する
工程と、前記台板に形成されたモールド層の凹部に型形
成物質を充填してスペーサのマスターパターンを形成す
る工程と、基板上に耐熱性型材層を形成する工程と、前
記基板上の耐熱性型材層を前記マスターパターンで押圧
してマスターパターンに対応した凹部を基板上に形成す
る工程と、前記基板上の凹部内にスペーサ材料を充填す
る工程と、前記基板を焼成して前記スペーサ材料を基板
上に固着させる工程と、前記基板上の耐熱性型材層を除
去する工程とを有している。

【００１０】本発明に係る第２の方法によれば、基板上
に耐熱性型材層を形成する工程と、前記基板上の耐熱性
型材層をスペーサのマスターパターンで押圧してマスタ
ーパターンに対応した凹部を基板上に形成する工程と、
前記基板上にスペーサ材料を適用する工程と、前記基板
を真空チャンバ内に収納するとともに真空チャンバを真
空に引いた後に復圧して前記スペーサ材料を基板上の凹
部内に充填する工程と、前記基板を焼成して前記スペー
サ材料を基板上に固着させる工程と、前記基板上の耐熱
性型材層を除去する工程とを有している。

【００１１】

【作用】第１の方法では、台板上にモールド層を形成
し、モールド層の凹部に型形成物質を充填してスペーサ
のマスターパターンを形成する。基板上に耐熱性型材層
を形成し、これを前記マスターパターンで押圧して凹部
を作る。この凹部にスペーサ材料を充填してから基板ご
と焼成し、スペーサ材料を基板上に固着させてスペーサ
とする。不要の耐熱性型材層を除去してスペーサ付基板
を得る。

【００１２】第２の方法では、基板上に耐熱性型材層を
形成し、これをスペーサのマスターパターンで押圧して
凹部を作る。この基板上にスペーサ材料を載せ、真空チ
ャンバ内に収納する。この真空チャンバを真空に引いて
ガス抜きを行ない、その後復圧してスペーサ材料を前記
凹部内に充填する。基板ごと焼成し、スペーサ材料を基
板上に固着させてスペーサとする。不要の耐熱性型材層
を除去してスペーサ付基板を得る。

【００１３】

【実施例】一実施例を図１（ａ）〜（ｋ）により説明す
る。説明中の項分け記号（ａ）〜（ｋ）と図１中の各工
程を示す分図記号（ａ）〜（ｋ）は一致している。

【００１４】（ａ）台板としての金属板１を洗浄した
後、活性化する。

【００１５】（ｂ）前記金属板１の表面にホトレジスト
をドクターブレード法で２００μｍの厚さで塗布し、モ
ールド層としてのホトレジスト層２を形成する。

【００１６】（ｃ）直径５０μｍのスペーサのパターン
が形成されたホトマスクを通して紫外線の平行光線を前
記ホトレジスト層２に照射する。この金属板１に現像液
をスプレーして現像し、露光部分のホトレジストを除去
して直径５０μｍの凹部３を形成する。凹部３の底には
金属板１の表面が露出する。

【００１７】（ｄ）本実施例では型形成物質として金属
を選び、より具体的にはＮｉを電解メッキによって前記
凹部３に充填する。即ち、前記金属板１をカソード電極
とし、電解液中で前記凹部３の内部からＮｉを析出させ
ていく。本実施例では、Ｎｉはホトレジスト層２全体を
所定厚さで覆うところまで析出させる。

【００１８】（ｅ）金属板１上のホドレジスト層２を剥
離液で除去し、Ｎｉからなる部分を金属板１から取外
す。これによって、直径５０μｍ、高さ２００μｍの柱
状のスペーサの型が所要のピッチで並べられマスターパ
ターン４が得られた。このマスターパターン４によって
作られるスペーサのアスペクト比は、高さ／直径＝２０
０／５０＝４（＜１）の高アスペクト比である。

【００１９】（ｆ）平形表示装置の外囲器の一部を構成
するガラス基板５には、ＩＴＯによる配線パターン６が
形成される。次に、エチルセルロースをテルピネオール
溶剤に溶かした溶液を前記配線パターン６の上に１０μ
ｍの厚さでコーティングし、１００℃で３０分間乾燥さ
せてエチルセルロースの樹脂層７を形成する。次に、水
溶性で耐熱性のある無機塩の粉末として、例えば硫酸カ
リウム（Ｋ₂ ＳＯ₄ ）を選び、平均粒径が１μｍの硫酸
カリウムの微粉６０％をエチルセルロースとテルピネオ
ールからなるビークル４０％と混ぜてペーストとする。
このペーストを前記樹脂層７の上にドクターブレード法
で２００μｍの厚さに塗布し、１５０℃で３０分間乾燥
させて耐熱性型材層としての耐熱性粉末層８を形成す
る。

【００２０】（ｇ）前記マスターパターン４をロール９
に取付ける。このロール９によって前記基板５の耐熱性
粉末層８を押圧し、マスターパターン４に対応した凹部
１０を形成する。即ち、ガラス基板５の上の耐熱性粉末
層８には、径が５０μｍで深さ２００μｍの凹部１０か
らなるスペーサのパターンが形成される。なお、耐熱性
粉末層８は樹脂層７によってガラス基板５から隔てられ
ているので、マスターパターン４によって押込まれた耐
熱性粉末が凹部１０内でガラス基板５に接触することは
ない。

【００２１】（ｈ）前記ガラス基板５の耐熱性粉末層８
の上に、ドクターブレード１１を用いてスペーサ材料１
２を塗布する。スペーサ材料１２は、平均粒径が３μｍ
の低軟化点ガラス粉末（８０ｗｔ％）と、エチルセルロ
ースとテルピネオールからなるビークル（２０ｗｔ％）
から成る。

【００２２】（ｉ）ドクターブレード１１で塗布しただ
けではスペーサ材料１２を耐熱性粉末層８の凹部１０内
に充填することは難しい。そこで、本実施例では、この
ガラス基板５を内容積の小さい真空チャンバに収納し、
内部を短時間で真空に引いてガス抜きを行ない、その後
大気圧に戻す。これによって、スペーサ材料１２は確実
に前記凹部１０内に充填される。

【００２３】（ｊ）凹部１０内に充填されているスペー
サ材料１２以外の不要なスペーサ材料１２をドクターブ
レード１１で掻き取る。

【００２４】前記ガラス基板５をピーク温度５５０℃で
焼成する。耐熱性粉末層８の凹部１０に充填されたスペ
ーサ材料１２は軟化し、樹脂層７は分解・蒸発し、スペ
ーサ材料１２中のフリットガラスがガラス基板５に接触
して固着する。スペーサ材料１２は耐熱性粉末層８の凹
部１０で形状を規制されているので、スペーサ材料１２
中にフィラーが含まれていなくても高精細なパターンの
スペーサ１３が形成できる。

【００２５】また、本実施例では、耐熱性粉末層８の下
に樹脂層７があるので、耐熱性粉末はマスターパターン
４で押込まれてもガラス基板５に直接接触することはな
い。このため、前記凹部１０内において、焼成時に軟化
したスペーサ材料１２が耐熱性粉末のためにガラス基板
５に接触しなくなるという不都合は避けられ、スペーサ
１３のガラス基板５への固着は確実になる。

【００２６】（ｋ）徐冷後、ガラス基板５を水で洗浄
し、前記耐熱性粉末層８を洗い落す。ガラス基板５上に
は直径５０μｍ、高さ１５０μｍのスペーサ１３が所定
の配置で形成される。

【００２７】なお、スペーサ１３が２００μｍの高さか
ら１５０μｍになったのは、ガラス基板５の焼成工程で
焼き縮んだからである。この時、前記凹部１０の内面に
付着していたスペーサ材料１２の一部はバリとなって残
るが、最後の水洗工程で洗い落とされるので、スペーサ
１３は図１（ｋ）に示すような平坦な上面を有する形と
なる。

【００２８】前述した一実施例では、図１（ｄ）に示す
ようにホトレジスト層２の厚さ以上にＮｉを被着させて
マスターパターン４を形成したので、同図（ｅ）に示す
ようにマスターパターン４の凸部は型通りの角の尖った
形状になった。このため、このマスターパターン４で耐
熱性粉末層８を押圧すると、押込まれた耐熱性粉末が凹
部１０の底に残り、後工程で凹部１０内のスペーサ材料
１２がガラス基板５に固着する障害になる場合が考えら
れた。しかしながら、本実施例では耐熱性粉末層８とガ
ラス基板５を樹脂層７で隔てたので、前述したようにス
ペーサ１３とガラス基板５の固着が妨げられることはな
い。

【００２９】図２（ａ）に示すように、Ｎｉをホトレジ
スト層２の凹部３内のみに電着させた後、ホトレジスト
層２を除去すれば、図２（ｂ）に示すようなマスターパ
ターン１４が得られる。このマスターパターン１４によ
れば、凸部の先端には丸みがあるので、これで耐熱性粉
末層８を押圧すると形成される凹部内に耐熱性粉末は残
りにくい。従って、このマスターパターンを用いる場合
には、前記樹脂層７はなくてもよい。

【００３０】以上説明した一実施例によれば、前述した
作用効果のほか、特に次のような効果が得られる。 、金属板１上のホトレジスト層２中にはフィラー等の
粒子がないので、露光した光の散乱が少ない。このため
厚膜のファインパターンが形成できる。

【００３１】、マスターパターン４，１４が金属であ
るため機械的強度のある原版が得られ、パターンを転写
法で形成しても原版の変形がなく、精度に優れると共
に、生産性も高いという効果がある。

【００３２】、ガラス基板５上の凹部１０内に低軟化
点ガラスを主成分とするスペーサ材料１２を充填する際
に、真空に引いて凹部１０内の気体を排除してから大気
圧に戻すので、スペーサ材料１２を完全に凹部１０内に
充填することが可能である。

【００３３】、フィラーを含まない低軟化点ガラスの
緻密なスペーサ１３を形成できるので、ガス放出の少な
い表示装置に適したスペーサ付基板を製造できる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、ス
ペーサのマスターパターンを用いた転写法で耐熱性型材
層に精密な型を作り、焼成時の変形を防ぎながらスペー
サを形成できるので、高アスペクト比のスペーサを高精
度で効率よく製造できる。

【００３５】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、真空に引いて耐熱性型材層の凹部内にある気体を排
除してから大気圧に戻す操作を行なうので、マスターパ
ターンを用いて高精度で形成した該凹部内にスペーサ材
料を確実に充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す製造工程図である。

【図２】同実施例における他の態様を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１ 台板としての金属板 ２ モールド層としてのホトレジスト層 ３ 凹部 ４，１４ マスターパターン ５ ガラス基板 ８ 耐熱性型材層としての耐熱性粉末層 １０ 凹部 １２ スペーサ材料 １３ スペーサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹部を有するモールド層を台板上に形成
   する工程と、前記台板に形成されたモールド層の凹部に
   型形成物質を充填してスペーサのマスターパターンを形
   成する工程と、基板上に耐熱性型材層を形成する工程
   と、前記基板上の耐熱性型材層を前記マスターパターン
   で押圧してマスターパターンに対応した凹部を基板上に
   形成する工程と、前記基板上の凹部内にスペーサ材料を
   充填する工程と、前記基板を焼成して前記スペーサ材料
   を基板上に固着させる工程と、前記基板上の耐熱性型材
   層を除去する工程とを有するスペーサ付基板の製造方
   法。
2. 【請求項２】 基板上に耐熱性型材層を形成する工程
   と、前記基板上の耐熱性型材層をスペーサのマスターパ
   ターンで押圧してマスターパターンに対応した凹部を基
   板上に形成する工程と、前記基板上にスペーサ材料を適
   用する工程と、前記基板を真空チャンバ内に収納すると
   ともに真空チャンバを真空に引いた後に復圧して前記ス
   ペーサ材料を基板上の凹部内に充填する工程と、前記基
   板を焼成して前記スペーサ材料を基板上に固着させる工
   程と、前記基板上の耐熱性型材層を除去する工程とを有
   するスペーサ付基板の製造方法。