JP4410513B2 - プラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法 - Google Patents

プラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法 Download PDF

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本発明は、プラズマディスプレイパネル用電極を製造するに際し、凹版オフセット印刷により電極パタ−ンを印刷する方法に関する。
プラズマディスプレイパネル(PDP)は、自己発光型で電力消費の低減を実現できること、薄型で大画面化が容易であること、液晶ディスプレイ(LCD)に比べて構造がシンプルであること、などの理由により、次世代の表示デバイスとして大きな需要が見込まれている。しかしながら、現状ではPDPの製造コストが極めて高く、家庭用向けの表示デバイスとして普及させる上での大きな障害となっている。
PDPは、例えば図1に示すように、透明基板15上に、バス電極(前面電極)11、透明電極12、透明誘電層13および保護層14を備える前面板(フロント基板)10と、アドレス電極(背面電極)21、誘電層22、保護層23、リブ24および蛍光層25(R,G,B)を備える背面板(リア基板)20とを、双方の基板上に設けられた電極11,12,21が蛍光層25を介して向かい合うように配置されたものである。
従来、バス電極のパターンは、前面板の表面全面に黒色の感光性ペーストを塗布し、さらに感光性銀ペースト(例えばデュポン社製の製品名「フォーデル(R) 」)を塗布して所定の厚み(5〜10μm)となるように調整し、これを乾燥させた後、当該パターンの形状に応じて露光および現像することよりなる、フォトリソグラフィーによって主に形成されてきた。
この場合、バス電極のパターンは、通常、その線幅が数十μmであり、ピッチが数百μm程度であることから、前面板の表面全面に塗布された黒色ペーストと銀ペーストの大半は露光・現像処理後に洗浄、除去されることとなって、パターン形成材料の無駄が多くなる。しかも、黒色の感光ペーストと感光性銀ペーストとのそれぞれにおいて塗布、露光、現像等の処理を繰り返す必要があることから、バス電極の製造に多大なコストを要することとなる。さらには、感光性の黒色ペーストや銀ペーストがいずれも高価であって、廃棄された銀ペーストから銀のみを回収する工程が提案されてはいるものの、回収にかかるコストも極めて大きいという問題がある。
加えて、フォトリソグラフィー法によるパターンの形成に使用する製造設備には極めて高い精度やクリーン度が要求されることからコストが高くなり、PDPの大型化(大画面化)に対応させるのが困難であるという問題がある。また、現像処理の際には有害な廃液が多量に発生することから、廃液の処理に多大なコストがかかるという問題もある。
近年、PDPの電極パターンをオフセット印刷によって形成することが提案されており、この印刷方法によって精密パターンを形成することができれば、フォトリソグラフィー法を用いるときのコスト高や廃液処理の問題から開放される。PDP電極パターンのオフセット印刷には、ガラス基板などの透明基板を印刷形成体として、導電性金属粉末や黒色金属類粉末などの無機粉体成分と、樹脂、有機溶剤などの有機成分を混合した電極形成用インキを用いて印刷することから、精密なパターンを印刷するためにはインキ性状やオフセット印刷時の印刷条件などを適切に設定することが重要になる。
従来、AC型プラズマディスプレイ等のオフセット印刷に関して、特許文献1には、解重合型有機バインダを含むビヒクルと、蛍光体粉末と、白色顔料とで構成した蛍光体インキを凹版の溝部に充填し、シリコーンゴムブランケットに転写した後、被印刷物に蛍光体層を印刷するときに、転写速度と印刷速度とを20〜100mm/secにする印刷方法が開示されている。
特開平8−176479号公報(請求項1、6、9、[0053])
凹版オフセット印刷方式によって導電性金属インキまたは黒色インキを用いるPDP電極パターンを工業的有利に実施することができれば、上述のように、製造コストの低下と廃液処理の問題が解消される。従来、凹版オフセット印刷するときにブランケットとしてインキ離型性の良いシリコーン材料を用いたものを用いると、インキ膜厚みや印刷形状が良好になることが知られている。その反面、シリコーンゴムはインキ受理性の面で問題があり、凹版からインキをシリコーンブランケットに転移するときに転移速度を上げると、印刷物にピンホールや断線等が多くなり、最終的には凹版からブランケットへインキが転移しなくなり、印刷続行できなくなるという事態も起こる。従って、いかにして高い転移速度を設定できるようにして、印刷速度を速め生産性を高めるかが課題である。
そこで、本発明の目的は、シリコーンブランケットを用いる凹版オフセット印刷によって、PDP用電極のパターンを印刷するときに、凹版からブランケットへのインキ転移速度を高めて印刷速度を上げる条件を設定できるようにして、PDP用電極製造の生産性を向上しようとするものである。
上記課題を解決するために、本発明者らはPDP電極パターン形成用インキの
粘度とインキ転移性との関係について種々検討した結果、本発明に到達したものである。すなわち、本発明は以下のPDP電極パターンの印刷方法である。
1)シリコーンゴムを表面ゴム層とする印刷用ブランケットを用いる凹版オフセット印刷によって、導電性金属インキまたは黒色インキよりなる電極形成用インキを用いてプラズマディスプレイパネル用電極パターンを基板上に形成するに際し、前記電極形成用インキを凹版から印刷用ブランケットに転移する工程と、当該ブランケットから基板に転写する工程とを備えており、前記転移工程における転移速度V(mm/sec)と前記インキのせん断速度10sec-1での粘度η10(Pa・s)との関係が式(1):
(6−0.02×V)≦η10≦(30−0.1×V) (1)
[ただし、0<V<300であり、η10は平行板粘度計により測定されたインキの粘度(Pa・s)である。]を満足するように印刷することを特徴とするプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
2)前記ブランケットの表面ゴム層が、JIS−Aで表される硬度が20〜80°であり、十点平均粗さ(Rz)で表される表面粗さが0.01〜3.0μmであるシリコーンゴムで構成されていることを特徴とする上記1)項記載のプラズマディスプレイパネル用電極パタ−ンの印刷方法。
3)前記電極形成用インキが導電性金属粉末、黒色金属類粉末、ガラスフリットおよび焼成除去可能な有機成分を少なくとも含有する黒色インキであることを特徴とする上記1)項記載のプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
4)前記電極形成用インキが導電性金属粉末、ガラスフリットおよび焼成除去可能な有機成分を少なくとも含有する導電性金属インキであることを特徴とする上記1)項記載のプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
5)前記導電性金属粉末が銀粉末であることを特徴とする上記3)または4)項記載のプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
本発明のPDP電極パターンの印刷方法は、図1に例示されるようなバス電極あるいはアドレス電極のパターン形成に適用される。バス電極は、前記2)でいう黒色インキと前記3)でいう導電性金属インキを積層印刷することによって形成される。
本発明のPDP用電極パターンの印刷方法は、式(1)の関係を満足するように実施することに特徴がある。すなわち、転移速度V(mm/sec)が0<V<300の範囲において、式(1)の関係を満足するようにすれば、印刷精度が高い状態で、かつ速い転移速度を選択することができる。すなわち、最適な粘度の範囲は転移速度により変化し、転移速度を速くしようとすると選択できるインキ粘度の範囲が狭くなる。式(1)特定する範囲よりもインキ粘度が低い場合には電極パターンの印刷形状の劣化が大きく、ラインの直進性がなくなったり、インキがブランケット上にパイリングして100%基板へ転写しなくなったりするなどの問題を生ずる。一方、式(1)で特定する粘度範囲を超えると、凹版からのインキ転移性が悪くなり、ピンホールが発生しやすくなる。式(1)で特定する範囲内であれば、ピンホールや断線が発生することなく良好な状態で印刷することができる。
PDP用電極のパターンを凹版オフセット印刷するにあたって、電極形成用インキの粘度と凹版からシリコーンブランケットへのインキ転移速度との関係を前記式(1)の関係を満足するように印刷することにより、極めて精度のよい印刷を行うことができる。また、印刷精度を良好に維持した状態で、できるだけ速い転移速度を容易に選択できることから、生産性のよい印刷条件を見つけ出すことができる。従って、従来のフォトリソグラフィー法よりも、製造コストが安くすることができて、廃液処理の問題からも解消される。
本発明の印刷方法において、式(1)で表される関係を、図面で表すと図2のとおりになる。この図において、(式)η10=30−0.1Vで表される線分と(式)η10=6−0.02Vで表される線分で囲まれている斜線を付した範囲にあるようにηとVの関係を選択して凹版オフセット印刷が行われる。
さらに、電極形成用インキは、粘度が上記式(1)の範囲にあり、かつそのチキソ値が式(2):
3≦η/η10≦10 (2)
(式中、η/η10はチキソ値を意味し、η、η10はそれぞれ、測定時のせん断速度以外は同条件で、平行板粘度計により測定されたインキの粘度(Pa・s)であって、ηはせん断速度1sec−1での粘度を、η10はせん断速度1sec−10での粘度それぞれを表す。)であるとき、印刷形状がより向上する。
本発明においては、表面ゴム層がシリコーンゴムである印刷用ブランケットが用いられるが、当該シリコーンゴムは、硬さ(JIS A硬度)が20〜80°、表面粗さ(十点平均粗さRz)が0.01〜3μmであるものが好ましい。その厚みは、通常1〜1500μmの範囲より選択される。
本発明において、粘度η、η10は平行板粘度計で測定した。すなわち、φ20mmの平行板コーン2枚で被検体(電極形成用インキ)をはさみ上板を回転させながら、上板コーンの回転軸に設置したトルク計からトルクを測定し、回転数を変化させたときのトルクからη、η10を計算した。測定条件は、前記のようにせん断速度を1sec-1(η場合)および10sec-1(η10場合)に変更すること以外は全く同条件とされる。その具体的な数値は特に限定されないが、後述する実施例、比較例では、測定温度23℃、相対湿度55%の条件で測定を行った。
本発明の印刷方法は、図1に示す、前面板(フロント基板)10におけるバス電極(前面電極)11やアドレス電極(背面電極)21の形成において、電極パターンを凹版オフセット印刷する際に適用できる。
〔パターン印刷用インキ〕
PDP電極パターン形成用インキは、導電性や黒色性付与などの目的とする機能を発揮するための成分を含有し、その粘度η10が前記式(1)の範囲にあるように調製される。例えば、転移速度V(mm/sec)を100mm/secに設定しようとすれば、そのときのインキ粘度η10は前記(1)式に従って、4(Pa・s)≦η10≦20(Pa・s)の範囲にあるように調製される。逆に、予めある粘度をもって調製されたインキについては、前記(1)式の関係を満足するように転移速度Vを選択して、オフセット印刷が行われる。この場合、前記(1)式を満足する範囲から、なるべく速い転移速度Vを選択するようにすれば、印刷速度を高めて生産性が向上する。例えば、目的とする機能を有するインキを調製するうえにおいて、成分の種類や配合割合が制限されており、従って粘度の範囲も制限されてくる場合はその制限のなかで、印刷精度が良く担保された状態で、最も速い転移速度を容易に決定することができる。
前記式(1)において、転移速度Vは、0<V<300の範囲にあることを条件とするが、印刷機種などを考慮するとより実際上は50<V<300の範囲であることが好ましい。
また、当該インキは、そのチキソ値η/η10が、前記式(2)で表される範囲にあることが好ましく、これによって凹版からブランケットヘのインキ転移をより確実なものとし、印刷精度をより高く維持することができる。
本発明において用いる電極パターン形成用インキは、導電性金属粉末、黒色金属類粉末、ガラスフリットおよび焼成除去可能な有機成分を少なくとも含有する黒色インキや、導電性金属粉末、ガラスフリットおよび焼成除去可能な有機成分を少なくとも含有する導電性金属インキが対象となる。前記黒色インキと導電性金属インキは、PDP用電極における前面電極を構成する黒色電極およびバス主電極をそれぞれ印刷するためのインキであり、前記の各成分を、混合・分散することにより作製される。
前記導電性金属粉末は、従来、バス電極の形成に用いられる種々の導電性金属の粉末を用いることができるが、バス電極の導電性をより優れたものとするためには、銀、銅、金、白金、アルミニウム、ニッケル、鉄およびパラジウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の粉末を用いるのが好ましい。なかでも、銀粉末がより好ましく用いられる。
導電性金属粉末の粒径は、好ましくは0.05〜20μmの範囲であり、より好ましくは0.1〜5.0μmの範囲である。粒径が20μmを超えると、導電性金属粉末の堆積物を圧着する際にその表面が平坦化される程度が小さくなり、バス電極の平坦性が低下するおそれがある。逆に、粒径が0.05μmを下回ると、最終的に得られるバス電極の導電性が低下するおそれがある。一般的には、導電性金属粉末の粒子径を小さくすることで金属同士の溶融温度を下げることが可能となってプロセスを簡素化することができ、さらには、導電性を著しく改善させることができる。
前記ガラスフリットは、従来使用されているもの、例えば軟化温度が400〜600℃であり、膨張係数α300が70×10−7〜95×10−7/℃、ガラス転移温度が400〜500℃であるものが使用できる。その例としては、Bi/SiO/B系ガラス、Bi/ZnO/B系ガラス、PbO/SiO/B系ガラス、ZnO/Bアルカリ土類金属酸化物系ガラスなどが挙げられる。ガラスフリットの平均粒子径は0.1〜5μmの範囲であることが好ましい。
前記樹脂としては、熱硬化型、紫外線硬化型、熱可塑型等の各種の樹脂を使用することができる。熱硬化型樹脂としては、例えばポリエステル−メラミン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ−メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、アクリル樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂(エチルセルロース等)、アクリル樹脂等が挙げられる。
本発明においては、これらの樹脂の中でも特に、焼成によって(例えば400℃以上の高温での焼成によって)完全にCOとHOとに分解するポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂(特にエチルセルロース)、アクリル樹脂等を用いるのが好適である。これらの樹脂は単独で、または印刷適性に応じて2種以上を適宜混合して用いることができる。
前記溶剤はインキの印刷適性を考慮して選択される。凹版オフセット印刷に使用する場合において、インキの溶剤は印刷用ブランケットの表面ゴム層と直接に接触して、当該表面ゴム層を膨潤させてその表面の濡れ特性を変化させる。一般に、表面ゴム層を膨潤させる程度が小さい溶剤であれば印刷を繰り返した場合であっても印刷用ブランケットの表面濡れ性の変化は少なく、安定した印刷を行なうことができる。逆に、表面ゴム層を膨潤させる程度が大きい場合には、印刷を繰り返すことで表面濡れ性が大きく変化してしまい、印刷するパターンの線幅が広がったり、印刷版の表面の微小な汚れまでも転写したり、印刷用ブランケットから被印刷物への転写効率が低下したりする問題を生じるなど、印刷の安定性が著しく低下することとなる。従って、膨潤の程度は小さいのが好ましいが、印刷凹版から印刷用ブランケットへのインキの受理性を考慮すると、ある程度の膨潤を生じるのが好ましい。
前記溶剤は、印刷用ブランケットの表面印刷層を構成するシリコーンゴムを常温(23℃)で24時間浸漬したときの当該ゴムの体積増加率(膨潤率)が20%以下、好ましくは10%以下であるものが好ましい。
溶剤に求められる他の要件としては、これに限定されるものではないが、例えば沸点については150℃以上であるものが好ましい。溶剤の沸点が150℃を下回ると、印刷時にガラス基板上等で乾燥しやすくなって、印刷特性が変化するおそれがある。また、導電性インキ組成物が経時変化を起こし易くなるおそれもある。かかる溶剤の具体例としては、例えばアルコール類〔ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ベンタデカノール、ステアリルアルコール、セリルアルコール、シクロヘキサノール、テルピネオール等〕や、アルキルエーテル類〔エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルカルビトール)、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、力ルピトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等〕が挙げられ、この中から1種または2種以上が、印刷適性や作業性等を考慮して適宜、選択される。
溶剤として高級アルコールを使用する場合は、インキ組成物の乾燥性や流動性が低下するおそれがあるため、これらよりも乾燥性が良好なブチルカルビトール、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート等を併用すればよい。
本発明において、前記導電性金属インキにおける各成分の配合割合は、焼成後において、導電性金属粉末を90〜99重量%およびガラスフリットを1〜10重量%の範囲で含有することを要件とし、前記式(1)の関係を満足し、さらに好ましくは前記式(2)を満足するように決定される。例えば樹脂100重量部と、導電性金属粉末500〜2500重量部、ガラスフリット10〜150重量部の範囲とし、溶剤を前記式(1)と、好ましくは前記式(2)とを満足するように、その種類と配合量を変えることによって調製できる。これらの配合物を、例えば3本ロールを用いて、混合・分散することによって当該インキが作製される。
前記黒色電極を印刷形成するために用いる黒色インキは、導電性金属粉末、黒色金属粉末類、ガラスフリット、および焼成することにより除去可能な樹脂、溶剤などの有機成分を含む配合物を、混合・分散して調製したものが用いられる。ここで、導電性金属粉末、ガラスフリット、および有機成分(樹脂、溶剤など)は、いずれも前記の導電性金属インキと同様のものを用いることができる。
また、黒色金属類粉末としては、常温で黒色であって、500〜700℃の温度で5〜60分焼成しても変色せず、また分解、昇華しない金属類であればよく、例えば黒色金属酸化物、黒色複合合金の粉末が挙げられる。当該黒色金属酸化物としては、例えば酸化ルテニウム(RuO)、酸化マンガン(MnO)、酸化モリブデン(MoO)、酸化クロム(Cr)、酸化銅(CuO)、酸化チタン(TiO)、酸化パラジウム(PdO)および酸化鉄(Fe)よりなる群から選択された1種または2種以上の金属酸化物が挙げられる。また、当該黒色複合合金としては、例えばCr−Co−Mn−Fe、Cr−Cu、Cr−Cu−Mn、Mn−Fe−Cu、Cr−Co−Fe、Co−Mn−Fe、Co−Ni−Cr−FeおよびCu−Fe−Crよりなる群から選択された1種または2種以上を挙げることができる。これらの黒色金属酸化物および黒色複合合金は、粒径が0.05〜20μm程度の粉末として添加される。
当該黒色インキの配合割合は、焼成後において、例えば、導電性金属粉末1〜25重量%、黒色金属類粉末30〜94重量%、およびガラスフリット5〜45重量%を含有することを要件に、前記式(1)の関係を満足し、さらに好ましくは前記式(2)を満足するように決定される。印刷適性と前記のオキソ値を満足するように決定される。例えば、樹脂100重量部、導電性金属粉末10〜1000重量部、黒色金属類粉末200〜2500重量部、ガラスフリット100〜1500重量部の範囲とし、ここで溶剤を前記式(1)と、さらに好ましくは前記式(2)とを満足すように、その種類と配合割合を変えることによって調製できる。これらの配合物を、例えば3本ロールを用いて、混合・分散することによって黒色インキが作製できる。
前記黒色インキには、前記式(1)と、さらに好ましくは前記式(2)の関係を満足することを条件に、上記の成分に加えて、適宜、黒色顔料を併用してもよい。当該黒色顔料としては、例えばカーボンブラック、チタンブラック、黒鉛、その他黒色の顔料または染料等が挙げられる。黒色インキの印刷適性を考慮すると、黒色金属酸化物、複合合金、黒色顔料粉末の粒径は0.05〜20μmであることが好ましい。
また導電性金属インキおよび黒色インキには、前記式(1)と、さらに好ましくは前記式(2)の関係を満足することを条件に、他の無機成分を焼成時のパターン流延防止や、反射率や誘電率の制御などを目的として公知方法に従って添加することができる。他の無機成分の例として、酸化ホウ素、シリカ、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ、シリケート、ステアタイト、ジルコン、フォルステライト、ベリリアなどが挙げられる。これらの無機成分を、平均粒径が0.05〜20μmの粉末とし、ガラスフリット100重量部に対して100〜500重量部の範囲で含有させることができる。
〔インキパターンの印刷方法〕
本発明により電極パターンを印刷するに際して、精度良く連続印刷するためには、ブランケットからインキパターンを透明基板に転写した後に、ブランケットの表面を加熱乾燥する工程と冷却する工程を設けることが好ましい。
すなわち、印刷中にシリコーンゴム層はインキ中の溶剤を吸収し、膨潤すると、印刷精度の低下につながるが、上述のように加熱乾燥することによって溶剤を蒸散、乾燥することによって、表面ゴム層の状態をインキの溶剤によって膨潤する前の状態に戻すことができる。溶剤の蒸散、乾燥のし易さは加熱温度、インキの溶剤の沸点、表面ゴム層の厚さ等によって変動するものであるが、通常、加熱温度が40〜200℃であれば、十分効果的な蒸散、乾燥を達成することができる。加熱・乾燥の方法は特に限定されるものではなく、ブランケット胴を介して間接的に加熱してもよく、表面ゴム層に外部から例えば80〜120℃の熱風を5〜30秒程度吹き付けることにより直接に加熱してもよい。
加熱・乾燥処理後は、印刷用ブランケットの表面温度が高くなっており、このままの状態で印刷を行なうと、表面ゴム層やこれと接触する印刷版が熱膨張することから、これに伴って印刷精度が低下するおそれがある。そこで、印刷版の表面温度の変化は±1℃以内に、印刷用ブランケット(表面ゴム層)の表面温度の変化は±5℃以内に、それぞれ収まるように、例えば印刷用ブランケットの表面に冷風を吹き付けたり、印刷用ブランケットの表面を金属等の熱容量の大きな部材に接触させたり、ブランケット胴を介して熱を放散させたりするなどの、冷却処理を行なうのが好ましい。例えば、10〜15℃の冷風を0.3〜2分程度吹き付けることにより冷却すればよい。
本発明の印刷方法において、従来公知の印刷法のうちから、凹版オフセット印刷法が適用されるものである。これ以外の印刷方法、例えばスクリーン印刷法は、パターンの線幅が100μmを下回ることによってその形状の忠実な再現が不可能となったり、断線等を発生したりする問題があり、薄膜のパターンを形成するのが難しいという問題もある。さらに、原理上、スクリーンの中央部分と周辺部分とでかかる力が異なり、伸び量に差異が生じることから、同一の背面基板上でパターンの印刷精度が異なるという結果を招いてしまう。それゆえ、バス電極に要求される印刷精度〔40インチ基板(900mm×600mm)のエリア内で誤差が±20μm以内、好ましくは±10μm以内、より好ましくは±10μm以内〕を十分に満足することができない。
また、凸版直刷り印刷法や凸版オフセット印刷法は、パターンの周辺にマージナルゾーンと呼ばれるインキのはみ出し部分を生じることから、印刷版自身の解像度が低く、パターンを忠実に再現することも極めて困難である。さらに、凹版直刷り印刷(グラビア印刷)の場合は、直刷り印刷に用いられる版が剛直な部材であることに起因して、剛直でしかも厚みムラのあるガラス基板等に均一な印圧をかけることが難しくなり、転写ムラが発生し易くなるという問題がある。
これらの印刷法に対して、凹版オフセット印刷法は、凹版の凹部の深さを変えることでパターンの膜厚を自由に制御することが可能である。しかも、シリコーンゴム等の表面エネルギーの低い素材からなる表面ゴム層を備えた印刷用ブランケットを用いることによって、剛直な基板等に対しても、印刷版(凹版)から印刷用ブランケットに転移したインキを100%転写させることが可能になる。
凹版オフセット印刷法によってパターンを形成するのに要するコストは、フォトリソグラフィー法の場合の1/3〜1/10程度であることから、極めて低コストでもってPDP用前面板のバス電極を形成することができる。
〔印刷用ブランケット〕
インキパターンを凹版オフセット印刷法によって形成する場合に用いられる印刷用ブランケットについては、インキパターンを高い精度でもって形成する目的上、前述のように、表面ゴム層がシリコーンゴムで構成される印刷用ブランケットが用いられる。このシリコーンゴムは、硬さ(JIS A硬度)が20〜80°、表面粗さ(十点平均粗さRz)が0.01〜3μmであるものが好ましい。
表面ゴム層の硬さが上記範囲を超えると、印刷時に表面ゴム層の変形が生じにくくなって、印刷版のインキの受理性が低下するおそれがある。逆に、表面ゴム層の硬さが上記範囲を下回ると、印刷時における表面ゴム層の変形の程度が大きくなって、印刷精度の低下を招くおそれがある。表面ゴム層の硬さは、上記範囲(JIS A硬度)の中でも特に20〜70°の範囲が好ましく、30〜60°の範囲がより好ましい。
表面ゴム層の表面粗さは、印刷形成するパターンが微細なものとなるほど、印刷形状に大きな影響を及ぼす。PDP用前面板のバス電極を形成する場合には、インキパターンに求められる線幅は数十μm程度、より具体的には20μm程度であることから、表面ゴム層の表面粗さは、インキパターンの印刷形状を良好なものにするという観点から、10点平均粗さ(Rz)で0.01〜3μmであることが求められる。
表面ゴム層の10点平均粗さ(Rz)が上記範囲を超えると、パターンのエッジ形状がシャープでなくなるなど、その印刷形状が低下するおそれがある。一方、表面ゴム層の10点平均粗さ(Rz)が上記範囲を下回る程度にまで小さくすることは困難であって、しかも表面粗さが極端に小さいとかえってインキの受理性が低下するおそれがある。表面ゴム層の10点平均粗さ(Rz)は、上記範囲の中でも特に0.01〜0.5μmであるのがより好ましい。
表面ゴム層の厚みは、印刷時の変形の程度に応じて設定されるものであって、通常、1〜1500μmの範囲で設定される。表面ゴム層の厚みが1μmを下回ると、印刷時に表面ゴム層の変形が生じにくくなって、印刷版のインキの受理性が低下するおそれがある。逆に、表面ゴム層の厚みが1500μmを超えると、印刷時における表面ゴム層の変形の程度が大きくなって、印刷精度の低下を招くおそれがある。
〔印刷凹版〕
凹版は、表面の平滑性が高いものが用いられる。表面の平滑性が悪いとインキをドクタリングする際に、凹版表面にインキの掻き残りが起こり、非画線部分の汚れ(地汚れ)が発生する。平滑性の良好な凹版は、例えばガラス基板をエッチングすることによって得られ、しかも安価である。ガラスとしては、ソーダライムガラスやノンアルカリガラスがいずれも使用可能であるが、高度な寸法精度が要求されるときは高価ではあるがノンアルカリガラスを用いる方が好ましい。凹版の深さは目的のインキ膜厚み応じて設計されるが、通常は1〜50μm程度が多い。本発明によると、凹版に充填されたインキはほぼ100%、シリコーンブランケット上に転移することができる。凹版パターンは、所望のプラズマディスプレイパネル用前面電極パターンに応じたものが用いられる。
〔基板〕
PDP電極における前面板として用いられる透明基板は、透明性および耐熱性が高いことのほかには特に限定されるものではないが、例えばソーダライムガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板が好適に用いられる。透明基板の材質は、上記例示のガラス基板等の中から、その耐熱性、耐薬品性、透過性等の各種特性に応じて適宜選択される。
〔インキパターンの焼成〕
本発明の凹版オフセット印刷法により、PDP電極パターンを印刷形成した後、焼成工程に付することにより、PDP用電極が製造される。インキパターンを焼成する際の条件は、従来の方法に準じて、導電性金属インキおよび黒色インキに使用する樹脂の種類(熱分解温度)、導電性金属粉末、ガラスフリットの種類(溶融点)等に応じて適宜設定されるものであるが、バス電極の導電性を優れたものにするという観点から、通常、焼成温度を500〜700℃の範囲で設定するのが好ましい。
インキパターンの焼成温度が上記範囲にあるときは、インキパターン中の樹脂などの有機成分をほぼ完全に熱分解させることができ、かつ導電性金属粉末、黒色無機酸化物、ガラスフリットの溶融結合が行なわれ、2層構造を有するバス電極が作製される。それゆえ、前面板の全面側におけるバス電極表面の黒色度を維持しつつ、当該バス電極の導電性を優れたものとすることができる。インキパターンの焼成温度は、インキの樹脂を分解して導電性金属粉末を溶融させる温度であればよい。
〔他の部材等〕
PDP用前面板の作製において、バス電極を形成するための黒色インキおよび導電性金属粉末、ならびにバス電極の基盤となる透明基板については前述のとおりであるが、その他の部材(例えば、透明電極、透明誘電体層、保護層等)や、その材料、形成方法等については本発明において特に限定されるものではなく、従来公知のPDP用前面板に準じて適宜設定、選択すればよい。
次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
PDP前面基板用の透明基板(対角42インチのガラス基板)に導電性金属インキを用いて電極パターンを印刷形成した。
・導電性金属インキ
アクリル樹脂100重量部、平均粒径1μmの銀粉末1600重量部、平均粒径3μmの酸化ビスマス系ガラスフリット50重量部、および溶剤(酢酸ブチルカルビトール60重量部と炭素数15の高級アルコール120重量部の混合溶剤)を、3本ロールを用いて混合・分散させて、導電性金属インキ(PDP前面板電極を構成するバス主電極形成用インキ)を作製した。
・インキ粘度の測定
上記の導電性金属インキの粘度を、平行板粘度計(レオロジー社製、ソリキッドメーターMR−500)を用いて、温度23℃、相対湿度55%において、せん断速度1sec−1および10sec−1で粘度を測定したところ、それぞれ40Pa・s(η)および8Pa・s(η10)であった。従って、このインキのη/η10で表されるチキソ値は5である。
・電極パターンの印刷
凹版オフセット印刷方式により、凹版に充填した導電性金属インキを印刷用ブランケットに転移し、次いでブランケットから、前記の透明基板に転写する、工程により電極パターンを印刷形成した。
上記のオフセット印刷用凹版には、ガラス基板上に線幅90μm、線間隔(ピッチ)360μm、深さ35μmのストライプ状パターン(凹部)を形成したものを使用した。
印刷用ブランケットには、シリコーンゴム[ゴム硬度JIS A:40、厚さ:300μm、表面粗さ(十点平均粗さRz):0.1μm]を表面ゴム層として備えるものを使用した。上記のシリコーンゴムには、常温硬化型付加型のシリコーンゴム〔信越化学工業(株)製の製品名「KE1600」〕を使用した。
電極パターンの印刷にあたっては、室温23℃±1℃に調整したクリーンルームにおいて、凹版に充填した導電性金属インキを、50〜200mm/secの転移速度でブランケット上に転移した。次いで、その表面に100℃の熱風を20秒、吹きつけることにより乾燥し、その後強制的にブランケット表面に10℃の冷風を5分間吹き付けて、冷却処理を行った。冷却後のブランケットの表面温度は、室温+3℃の範囲におさまっていた。 冷却処理後、ブランケット上のインキパターンを前記のガラス基板に転写することにより、目的とする電極パターンの印刷を行った。
この結果、上記において調製された粘度η10が8Pa・sである導電性金属インキを用いて、転移速度Vが50〜200mm/secの範囲において電極パターンを凹版オフセット印刷したところ、いずれもインキが100%完全にブランケット上に転移され、印刷形状が非常に良好で膜厚みの安定した電極パターンを印刷することができた。印刷されたパターンはいずれも線幅75μmであり、焼成後の膜厚みは1.5μmであった。
比較例1
実施例1の導電性金属インキ調製において、溶剤として酢酸ブチルカルビトール30重量部と炭素数15の高級アルコール150重量部の混合溶剤を用いること以外は同様にしてインキを調製した。このインキは、せん断速度1sec−1および10sec−1での粘度は、それぞれ40Pa・s(η)および22Pa・s(η10)であった。このインキを用いて実施例1と同じようにして、転移速度Vを50mm/secおよび100mm/secで凹版オフセット印刷したところ、転移速度Vを50mm/secでは良好な印刷ができたが、転移速度100mm/secではピンホールや断線が目立ち良好な印刷ができなかった。
本発明は、プラズマディスプレイパネル用電極を製造するために有用である。
PDPの構造の一例を示す斜視図である。 本発明における式(1)の関係を満足する範囲をグラフで表したものであり、斜線の範囲が相当する。
符号の説明
10 PDP前面電極板
11 バス電極
11a 黒色電極
11b バス主電極
12 透明電極(ITO)
13 誘電体層
15 透明基板

Claims (5)

  1. シリコーンゴムを表面ゴム層とする印刷用ブランケットを用いる凹版オフセット印刷によって、導電性金属インキまたは黒色インキよりなる電極形成用インキを用いてプラズマディスプレイパネル用電極パターンを基板上に形成するに際し、前記電極形成用インキを凹版から印刷用ブランケットに転移する工程と、当該ブランケットから基板に転写する工程とを備えており、前記転移工程における転移速度V(mm/sec)が0<V<300の範囲であり、かつ平行板粘度計を用いてせん断速度10sec -1 で測定したときの前記電極形成用インキの粘度をη10(Pa・s)とするとき、Vとη10との関係が下式(1):
    (6−0.02V)≦η10≦(30−0.1V) (1)
    を満足するように印刷することを特徴とするプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
  2. 前記ブランケットの表面ゴム層が、JIS−Aで表される硬度が20〜80°であり、十点平均粗さ(Rz)で表される表面粗さが0.01〜3.0μmであるシリコーンゴムで構成されていることを特徴とする請求項1記載のプラズマディスプレイパネル用電極パタ−ンの印刷方法。
  3. 前記電極形成用インキが導電性金属粉末、黒色金属類粉末、ガラスフリットおよび焼成除去可能な有機成分を少なくとも含有する黒色インキであることを特徴とする請求項1記載のプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
  4. 前記電極形成用インキが導電性金属粉末、ガラスフリットおよび焼成除去可能な有機成分を少なくとも含有する導電性金属インキであることを特徴とする請求項1記載のプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
  5. 前記導電性金属粉末が銀粉末であることを特徴とする請求項3または4記載のプラズマディスプレイパネル用電極パターンの印刷方法。
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