JP4786406B2

JP4786406B2 - パターン形成方法

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Publication number: JP4786406B2
Application number: JP2006134022A
Authority: JP
Inventors: 三長斉藤; 泰真常; 義浩田島; 浩一石井; 雅弘細矢; 高橋　　健
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-05-12
Also published as: US7648813B2; EP2019387A1; KR100993442B1; TWI359981B; JP2007305476A; KR20080109083A; US20090123855A1; EP2019387A4; TW200804907A; WO2007132700A1; CN101443833A

Description

この発明は、例えば、平面型画像表示装置、配線基板、ＩＣタグなどの製造時において絶縁性基板上に機能性材料によるパターンを形成するパターン形成方法に関する。

従来、基材の表面に微細なパターンを形成する技術として、フォトリソグラフィー技術が中心的な役割を果たしてきている。しかし、このフォトリソグラフィー技術は、その解像度やパフォーマンスをますます高めつつある反面、巨大で高額な製造設備を必要とし、製造コストも解像度に応じて高くなりつつある。

一方、半導体デバイスはもとより、画像表示装置などの製造分野においては、性能の改良とともに低価格化の要求が高まりつつあり、上記のフォトリソグラフィー技術ではこのような要求を十分に満足できなくなってきている。このような状況下で、デジタル印刷技術を用いたパターン形成技術が注目されつつある。

これに対し、例えば、インクジェット技術は、装置の簡便さや非接触パターニングといった特徴を生かしたパターニング技術として実用化され始めているが、高解像度化や高生産性には限界があると言わざるを得ない。つまり、この点において、電子写真技術、とりわけ液体トナーを用いた電子写真技術は、優れた可能性を有している。

例えば、このような電子写真技術を用いて、フラットパネルディスプレイ用の前面基板の蛍光体層やブラックマトリックス、カラーフィルターなどを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかし、フラットパネルディスプレイの分野においては、高解像度化の要求は益々高まりつつあり、より高い位置精度で高解像度のパターンを形成することが要請されている。しかし、上述した電子写真方式では、この課題に答えることは困難である。何故ならば、書き込み光学系の解像度は高々１２００［ｄｐｉ］程度であり、解像度や位置合せにおいて不十分であるからである。また、近年の大画面化に対応できる広幅の書き込み光学系を実現できていないという課題もある。

これに対し、感光体の代わりに表面に予め電気抵抗の異なるパターンを形成した静電印刷プレートを用いて、このプレートに液体トナーを作用させてパターンを現像し、このパターン像をガラス板に転写することで、ディスプレイ用フロントガラスに蛍光体などのパターンを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかし、本願発明者らが鋭意実験検討を行った結果、この方法においても、以下のような本質的な問題点が見出された。

まず、液体トナーによる現像像は一般にその層厚が１［μｍ］以下である場合が多く、ディスプレイ装置の蛍光体やカラーフィルターなどの厚膜の形成には適しておらず、高精細の厚膜形成にはさらに新規なアイデアが必要となる。

また、現像像をガラス板に転写する際にコロナ帯電器を用いるとコロナ電荷がガラス表面を伝ってリークしてしまい、転写特性が不安定になりやすい。また、ガラスの内部には空間電荷が蓄積しやすく、コロナ転写ではこの空間電荷に打ち勝つ転写電界を形成することは困難であった。さらに、１色の現像像を転写すると、この問題はさらに助長され、２色目、３色目の現像像をガラス板に転写することは極めて困難であった。
特開２００４−３０９８０号公報特開平６−２６５７１２号公報特表２００２−５２７７８３号公報

この発明の目的は、絶縁性基板に対して現像剤を効率良く転写できるパターン形成方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明のパターン形成方法は、像保持体に帯電した現像剤によるパターン像を形成する現像工程と、上記像保持体に対向する対向面側に電極層を有する被転写媒体を上記像保持体に対向配置し、上記像保持体と上記電極層との間に電界を形成して上記パターン像を上記被転写媒体へ転写する転写工程と、上記電極層を消失させる消失工程と、を有する。

上記発明によると、被転写媒体の像保持体に近い側に電極層を設け、この電極層と像保持体との間に電界を形成し、像保持体に形成されたパターン像を転写した後、電極層を消失させるようにした。このように、電極層を像保持体に近づけたことにより、比較的強い転写電界を形成でき、被転写媒体に対するパターン像の転写効率を高めることができる。その上、転写に用いた電極層は消失させるため、電極層が存在することによる種々の不具合をも防止できる。

また、この発明のパターン形成方法は、像保持体に帯電した現像剤によるパターン像を形成する現像工程と、前記現像工程の後に、上記像保持体に対向する対向面側に導電性有機成分からなる電極層を有する被転写媒体を上記像保持体に対向配置し、上記像保持体と上記電極層との間に電界を形成して上記パターン像を上記被転写媒体へ転写する転写工程と、前記転写工程の後に、上記電極層を加熱して分解、蒸発、もしくは昇華させることにより高抵抗化させる高抵抗化工程と、を有する。

また、この発明のパターン形成方法は、絶縁性基板の表面側にパターン状の電極層を形成する電極層形成工程と、上記絶縁性基板の表面側に対向配置した供給部材を介して帯電した現像剤を上記絶縁性基板へ供給し、上記供給部材と上記電極層との間に電界を形成して上記電極層に上記現像剤を集めてパターン像を形成する現像工程と、上記電極層を消失させる消失工程と、を有する。

さらに、この発明のパターン形成方法は、絶縁性基板の表面側に導電性有機成分からなるパターン状の電極層を形成する電極層形成工程と、前記電極形成工程の後に、上記絶縁性基板の表面側に対向配置した供給部材を介して帯電した現像剤を上記絶縁性基板へ供給し、上記供給部材と上記電極層との間に電界を形成して上記電極層に上記現像剤を集めてパターン像を形成する現像工程と、前記現像工程の後に、上記電極層を加熱して分解、蒸発、もしくは昇華させることにより高抵抗化させる高抵抗化工程と、を有する。

この発明のパターン形成方法によると、絶縁性基板（被転写媒体）に対して現像剤を効率良く転写でき、転写性を高めることができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係るパターン形成装置１０の要部の構成を概略的に示してある。ここで説明するパターン形成装置１０は、例えば、平面型画像表示装置の表示パネルの内面に蛍光体層やカラーフィルターを形成するための装置である。

パターン形成装置１０は、この発明の像保持体として機能する平板状の凹版１、この凹版１の図中下方に近接対向して配置され、凹版１に各色（ｒ：赤、ｇ：緑、ｂ：青）の液体現像剤を供給して現像する複数の現像装置２ｒ、２ｇ、２ｂ（以下、総称して現像装置２と称する場合もある）、凹版１の上述する高抵抗層１４の表面１４ａを予め決められた電位に帯電させる帯電装置３、およびこれら複数の現像装置２および帯電装置３を保持したステージ４を有する。

また、このパターン形成装置１０は、各現像装置２と凹版１との間のギャップを維持したまま、ステージ４を凹版１に対して図中矢印Ｔ方向に相対的に移動させる制御装置５、およびこの制御装置５から出力される制御信号に基づいて凹版１の後述するパターン電極１３に電圧を与える電源装置６を有する。このパターン形成装置１０は、この他に、図１では図示していない後述する転写装置３０および焼成炉４０を有する。

図２には、上述した凹版１の部分断面図を示してある。凹版１は、絶縁性の基板１１、この基板１１の現像装置２から離間した裏面側に設けられた共通電極１２、基板１１の表面側に設けられた複数のパターン電極１３、およびこれら複数のパターン電極１３を部分的に被覆して区画するとともに後述する画素単位の凹部１４ｂを形成するための高抵抗層１４を有する。

基板１１は、例えば、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの樹脂材料やガラス材料により形成され、２０［μｍ］乃至２００［μｍ］程度の厚さを有する。共通電極１２は、例えば、アルミニウムやステンレスなどの導電性材料により形成され、１００［μｍ］乃至３０００［μｍ］程度の厚さを有する。高抵抗層１４は、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、テフロン（登録商標）、ナイロン、フェノールなどの樹脂類、各種セラミックスなど体積抵抗率が１０^１０［Ωｃｍ］以上の材料（絶縁体を含む）により形成され、その膜厚は、１０［μｍ］〜３０［μｍ］、好ましくは２０［μｍ］±２［μｍ］に形成されている。

パターン電極１３は、図４に示すように基板１１の表面にパターニングされている。本実施の形態のパターン電極１３は、凹版１とステージ４の相対的な移動方向Ｔに並んで複数の同じパターンを有し、各パターン電極１３が互いに電気的に独立して互いに平行にパターニングされている。各パターン電極１３は、表示パネルの１画素に相当する複数の矩形部分１３ａを細長い配線部分１３ｂで接続した形状を有する。本実施の形態のように表示パネルの蛍光体層やカラーフィルターを形成する装置に用いる凹版１の場合、複数本のパターン電極１３は、赤色用のパターン電極１３ｒ、緑色用のパターン電極１３ｇ、および青色用のパターン電極１３ｂとして割り当てられており、この順序で交互に並べて形成されている。

そして、高抵抗層１４は、各パターン電極１３の全ての矩形部分１３ａを露出する複数の凹部１４ｂを有する。言い換えると、高抵抗層１４は、基板１１の表面にパターニングされた複数本のパターン電極１３の配線部分１３ｂを部分的に被覆し、矩形部分１３ａだけを表面側に露出する形状を有する。図３には、パターン電極１３の矩形部分１３ａを露出した高抵抗層１４の凹部１４ｂを部分的に拡大して断面図にして示してある。凹部１４ｂの深さは、高抵抗層１４の層厚に概ね相当する。

各パターン電極１３は、図５に示すように電源装置６に接続され、各パターン電極１３に異なる電圧を独立して与えることができるようになっている。本実施の形態では、各パターン電極１３それぞれにスイッチ１５を配線し、各パターン電極１３を電源電圧（本実施の形態では＋２００［Ｖ］）と接地電圧（０［Ｖ］）のいずれか一方に独立して切り換え可能となっている。また、この電源装置６では、共通電極１２を接地電位（０［Ｖ］）に接続している。なお、各パターン電極１３に与える電圧を本実施の形態のように２つのレベル間で切り換える以外に、各パターン電極１３に独立して任意の電圧を与えるようにボリュームコントロール機能を付与しても良い。

帯電装置３として、本実施の形態では、図６に示すように、帯電ケース３ａ、帯電ワイヤー３ｂ、およびグリッド電極３ｃを有するスコロトロン帯電器を用いた。しかし、これ以外にも、帯電装置３として、グリッド電極を持たないコロトロン帯電器やワイヤーを使用しないイオン発生器などを用いても良い。いずれにしても、帯電装置３は、凹版１の高抵抗層１４の表面１４ａに対して１［ｍｍ］乃至２［ｍｍ］程度のギャップを介して対向配置され、ステージ４の移動によって上述したパターン電極１３を横切る方向（矢印Ｔ方向）に移動される。

図７および図８には、現像装置２の概略構造を拡大して示してある。上述した各色の現像装置２ｒ、２ｇ、２ｂは、使用する液体現像剤が異なる以外、同じ構造を有するため、ここでは、現像装置２として説明する。

現像装置２は、凹版１に対する移動方向Ｔに沿って並んだ２つの筐体２１、２２を有する。移動方向下流側の筐体２１内には、現像ローラ２３が設けられている。現像ローラ２３は、凹版１の高抵抗層１４の表面１４ａに対して１００［μｍ］乃至５００［μｍ］程度のギャップを介してその周面が対向する位置に配置され、図中反時計回り方向に回転する。

移動方向上流側の筐体２２内には、スクイズローラ２４が設けられている。スクイズローラ２４は、その周面が現像ローラ２３より凹版１に近接して対向する位置、すなわち、高抵抗層１４の表面１４ａから３０［μｍ］乃至１００［μｍ］程度離間した位置に配置され、図中時計周り方向に回転する。スクイズローラ２４は、現像ローラ２３によって凹版１に供給された液体現像剤を部分的に除去し、凹版１に残留する液体現像剤の膜厚をコントロールする。スクイズローラ２４の周面には、ゴム片により形成されたクリーニングブレード２５が接触配置されている。

液体現像剤Ｄは、図示しない現像剤タンクに収容されており、図示しないポンプ等により図示しないノズルを介して筐体２１内に供給される。筐体２１内の液体現像剤Ｄは、現像ローラ２３を介して凹版１へ供給される。凹版１へ供給された液体現像剤のうち余剰の液体現像剤は、スクイズローラ２４およびクリーニングブレード２５を介して筐体２２内に回収され、図示しないポンプ等によって図示しないノズルを介して図示しない回収タンクへ排出される。液体現像剤Ｄは、絶縁性液体中に帯電した各色の蛍光体粒子、顔料や染料などの色素粒子（現像剤粒子）を分散させて構成されている。各色の現像剤粒子は、正に帯電するように金属石鹸などが添加されている。

ステージ４によって保持された現像装置２ｒ、２ｇ、２ｂ、および帯電装置３は、制御装置５の制御に基づきステージ４を凹版１に対して矢印Ｔ方向に移動させることにより、凹版１の表面に沿って矢印Ｔ方向に移動される。このとき、ステージ４は、上述した凹版１と現像装置２との間のギャップ、および凹版１と帯電装置３との間のギャップを維持するように凹版１の表面と略平行に移動される。

次に、上述したパターン形成装置１０によるパターン形成方法について、図６乃至図１２を参照して説明する。
まず、図６に示すように、制御装置５がステージ４（ここでは図示せず）を一定速度で移動させて帯電装置３を凹版１に対して矢印Ｔ方向に相対的に一定速度で移動させ、凹版１の高抵抗層１４の表面１４ａを帯電させる。このとき、凹版１の共通電極１２および全てのパターン電極１３が接地電位（０［Ｖ］）となるように、電源装置６のスイッチ１５を切り換えておく。

これにより、帯電によりパターン電極１３に付与される電荷は接地電位に流れ、結果として図示のように高抵抗層１４の表面１４ａだけが帯電される。本実施の形態では、帯電ワイヤー３ｂに例えば＋６［ＫＶ］程度の直流電圧を印加し、帯電ケース３ａおよびグリッド電極３ｃに例えば＋３５０［Ｖ］程度の直流電圧を印加することで、凹版１の高抵抗層１４の表面１４ｂを例えば＋４００［Ｖ］に帯電した。

また、このとき、ステージ４によって保持された現像装置２ｒ、２ｇ、２ｂも矢印Ｔ方向に一緒に移動し、凹版１の帯電動作と並行して、それぞれの色の液体現像剤を凹版１に供給して対応する色のパターン電極１３を現像する。言い換えると、帯電装置３によって帯電された凹版１の部位に対しては、順次、各色の現像がなされる。

図７には上述した帯電動作と並行して実施される１色目（赤色）の現像動作を説明するための動作説明図を示してある。赤色用のパターン電極１３ｒに赤色の液体現像剤を供給して現像する場合、凹版１の複数本のパターン電極１３（図４参照）のうち赤色画素に相当するパターン電極１３ｒを接地電位（０［Ｖ］）（Ｌレベル）に切り換え且つ残りの色のパターン電極１３ｇ、１３ｂを電源電位（本実施の形態では＋２００［Ｖ］）（Ｈレベル）に切り換えておく。具体的には、表示パネルの３色蛍光体層を形成する場合、赤色、緑色、青色の画素を交互に並べて形成するため、図７に示すように、複数のパターン電極１３のうち２つおきのパターン電極１３にＬレベルの電圧を与えておく。

この状態で、現像装置２ｒの現像ローラ２３が図中反時計周り方向に回転され、筐体２１内に収容されている赤色の液体現像剤Ｄがローラ周面に付着されて巻き上げられる。このとき、現像ローラ２３は、その周面の速度がステージ４による現像装置２ｒの移動速度の２乃至５倍程度となる速度で回転される。ローラ周面によって巻き上げられた液体現像剤Ｄは、一定のギャップを介して対向している凹版１との間で濡れ広がり、両者の間に液体現像剤Ｄで満たされたニップ２６が形成される。

そして、現像ローラ２３に例えば＋２００［Ｖ］程度の直流バイアス電圧を与えると、ニップ２６内において、現像ローラ２３から赤色のパターン電極１３ｒに向かう電界が形成され、＋４００［Ｖ］に帯電された高抵抗層１４の表面１４ａから現像ローラ２３に向かう電界が形成され、且つ＋４００［Ｖ］のＨレベルに切り換えられた他の色（この場合、緑色と青色）のパターン電極１３ｇ、１３ｂから現像ローラ２３に向かう電界が形成される。

これにより、ニップ２６内の液体現像剤中を泳動する正に帯電された現像剤粒子が、高抵抗層１４の表面１４ａから現像ローラ２３に向かう電界の作用によって高抵抗層１４の表面１４ａから反発力を受け、緑色のパターン電極１３ｇおよび青色のパターン電極１３ｂから現像ローラ２３に向かう電界の作用によって各パターン電極１３ｇ、１３ｂから反発力を受け、現像ローラ２３から赤色のパターン電極１３ｒに向かう電界の作用によって赤色のパターン電極１３ｒにだけ引き付けられる。

この結果、図７に示すように、赤色のパターン電極１３ｒを底部に有する凹部１４ｂ内にだけ赤色の現像剤粒子が比較的高い濃度で集められて赤色のパターン像２７が形成される。なお、このとき現像されるパターン像２７の形状は、高抵抗層１４の凹部１４ｂの形状に依存した形状となるため、高抵抗層１４と略同じ厚さの複数の整列した矩形のパターンとなる。つまり、対応する色のパターン電極１３ｒの矩形部分１３ａと略同じサイズの矩形のパターン像２７がマトリックス状に整列配置されることになる。

現像ローラ２３を介して赤色のパターン像２７が現像された後、ニップ２６を介して濡れた凹版１の表面から余剰の液体現像剤Ｄが除去される。この際、上述した現像時の各パターン電極１３の電位はそのまま維持され、当該現像装置２ｒのスクイズローラ２４が図中時計周り方向に回転され、スクイズローラ２４に例えば＋２００［Ｖ］程度の直流バイアス電圧が与えられる。本実施の形態では、スクイズローラ２４は、その周面の速度が現像装置２ｒの移動速度の１乃至３倍程度となる速度で逆方向に回転される。

凹版１とスクイズローラ２４との間のギャップに介在される液体現像剤Ｄは、直前の現像ローラ２３を通過したことで現像剤粒子の濃度が薄くなっている。この薄くなった余剰の液体現像剤には、スクイズローラ２４から赤色用のパターン電極１３ｒに向かう電界、高抵抗層１４の表面１４ａからスクイズローラ２４に向かう電界、および緑色用および青色用のパターン電極１３ｇ、１３ｂからスクイズローラ２４に向かう電界が作用する。このため、余剰の液体現像剤中を浮遊する少量の現像剤粒子は赤色用のパターン電極１３ｒにのみ引き付けられる。当然、既にパターン電極１３ｒに引き付けられている赤色の現像剤粒子にはパターン電極１３ｒに押し付ける方向の電界が作用するため、剥離してしまう心配はない。

スクイズローラ２４が凹版１との相対的な移動方向と逆方向に回転することで、凹版１とスクイズローラ２４との間に介在された余剰の液体現像剤に流体的な作用が及ぼされ、余剰の液体現像剤がスクイズローラ２４の周面を伝って筐体２２内に巻き込まれるように回収される。このとき、上述した電界の作用によって凹版１から離間する方向に付勢された余剰の現像剤粒子も、スクイズローラ２４の回転によって余剰の絶縁性液体とともに筐体２２内に回収される。つまり、スクイズローラ２４を通過した凹版１の表面には、概ね液体現像剤の絶縁性液体だけが僅かに濡れている状態となる。

なお、スクイズローラ２４の周面に付着されて回収された余剰の液体現像剤は、再び凹版１に向けて移動しようとするが、スクイズローラ２４の周面に押し付けられたクリーニングブレード２５によって掻き落とされ、筐体２２内に回収される。このようにして筐体２２内に集められた余剰の液体現像剤は、図示しないポンプによって図示しない回収タンクへ回収される。

この後、図８に示すように、緑色用の現像装置２ｇによって、凹版１に対する２色目（緑色）の現像動作がなされる。この２色目の現像動作も、１色目の現像のときと同様に、帯電動作および１色目の現像動作と並行して実行される。基本的な動作は上述した赤色の現像時と略同じであるため、ここでは異なる部分についてのみ簡単に説明する。

まず、凹版１の現像装置２ｇが対向する領域において、上述した赤色用のパターン電極１３ｒに隣接した緑色用のパターン電極１３ｇに対してＬレベルの接地電圧（０［Ｖ］）が付与され、他の色のパターン電極１３ｒ、１３ｂに対してＨレベルの電源電圧（＋２００［Ｖ］）が付与される。また、現像ローラ２３およびスクイズローラ２４に対して＋２００［Ｖ］程度の直流バイアス電圧が付与される。

この状態で現像ローラ２３を回転すると、現像ローラ２３が凹版１に対向した部分にニップ２６が形成される。そして、このニップ２６内において、現像ローラ２３から緑色用のパターン電極１３ｇに向かう電界が形成され、緑色の液体現像剤中を泳動する現像剤粒子がパターン電極１３ｇを有する凹部１４ｂ内に凝集され、緑色のパターン像２８が形成される。このとき、高抵抗層１４の表面１４ａから現像ローラ２３に向かう電界が形成されるとともに、現像に関係しない他の色のパターン電極１３ｒ、１３ｂから現像ローラ２３に向かう電界が形成され、緑色の現像剤粒子が凹版１の他の部位に付着することが防止される。

しかしながら、既に赤色の現像剤粒子を集めた凹部１４ｂにおいて赤色用のパターン電極１３ｒから現像ローラ２３に向かう強い電界を形成してしまうと現像剤粒子が凹部１４ｂから剥離してしまう心配がある場合には、赤色用のパターン電極１３ｒに付与する電圧を現像ローラ２３に付与する電圧に近い値に設定することもできる。

さらに、この後、青色用の現像装置２ｂを介して凹版１に青色の液体現像剤が供給され、同様にして、青色用のパターン電極１３ｂを有する高抵抗層１４の凹部１４ｂに青色の現像剤粒子が凝集されて青色のパターン像２９が形成される。この青色用の現像装置２ｂによる現像動作も、上述した各色の現像動作と同様に、帯電動作を含む他のプロセスと並行して実施される。

以上のように全ての色の現像が終了した後、図９に示すように、各色のパターン像２７、２８、２９を保持した凹版１と絶縁性の被転写媒体３１が近接して対向配置され、全てのパターン像２７、２８、２９が被転写媒体３１へ一括して転写される。このとき、凹版１と被転写媒体３１は、微小ギャップを介して対向し、両者の間に液体現像剤の絶縁性液体が濡れていることが望ましい。

被転写媒体３１は、凹版１のパターン像２７、２８、２９が形成された側に対向する対向面３１ａを有し、この対向面３１ａ側に電極層３２を有する。被転写媒体３１は、絶縁性基板であり、例えば、青ガラス、石英ガラス、低歪点ガラスなどのガラス材料や、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、フェノールなどの樹脂材料により形成される。本実施の形態では、被転写媒体３１は、表示パネルの前面基板であり、０．５［ｍｍ］〜３．０［ｍｍ］程度の厚さを有する矩形板状のガラス板である。

電極層３２は、凹版１に対向せしめてパターン像２７、２８、２９を転写する時点においては、表面抵抗が１０^８［Ω／□］以下の導電性を有する材料により形成する必要があり、且つ、加熱により蒸発して消失する材料、加熱により昇華して消失する材料、或いは加熱により分解して高抵抗化する材料により形成する必要がある。この２つの条件を満たす材料として、界面活性剤型帯電防止剤、高分子系持続性帯電防止剤、共役系導電性ポリマーなどがある。すなわち、本実施の形態の電極層３２は、界面活性剤型帯電防止剤、高分子系持続性帯電防止剤、および共役系導電性ポリマーのうち少なくとも１種を含む材料により形成される。

界面活性剤型帯電防止剤として、例えば、N,N-(2-ヒドロキシエチル)アルキルアミン、N,N-(2-ヒドロキシエチル)アルキルアミド、ポリオキシエチレンアルキルアミンの脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アルコールエーテル、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルサルフェート、アルキルフォスフェート、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルベタイン、イミダゾリン型両性界面活性剤、などがある。例えば、ソルビタン酸脂肪酸エステルは、下式（１）に示す構造を有し、テトラアルキルアンモニウム塩は、例えば下式（２）に示す構造を有する。

また、高分子系持続性帯電防止剤として、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリエーテルエステルアミド、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート共重合体、ポリエーテルアミドイミド、エチレンオキシド−エピハロヒドリン共重合体などのポリエーテル類、４級アンモニウム塩基含有（メタ）アクリレート共重合体、４級アンモニウム塩基含有メタクリルイミド共重合体、４級アンモニウム塩基含有マレイミド共重合体などの４級アンモニウム塩基を有するポリマー類、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、カルボベタイングラフト共重合体、高分子電荷移動型結合体などがある。

例えば、４級アンモニウム塩基含有（メタ）アクリレート共重合体は、下式（3）に示す構造を有する。

さらに、共役系導電性ポリマーとして、例えば、ポリアセチレン、ポリ（パラフェニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ（フェニレンエチニレン）、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリアセンなどかある。

これらの高分子の導電性を高め、安定な性質を与えるため導電性高分子にドーパントをドーピングするのが一般的に知られている。これら高分子に適当なドーパントを加えるとその一部が酸化、もしくは還元されてｐ型、ｎ型の半導体特性を持つようになる。

ドーパントとしては、Ｉ_２，Ｂｒ_２，Ｃｌ_２，ＩＣｌ，ＩＣｌ_３，ＩＢｒ，ＩＦ，などのハロゲン類、ＢＦ_３，ＰＦ_５，ＡｓＦ_５，ＳｂＦ_６，ＳＯ_３，ＢＢｒ_５，ＢＦ_４ ⁻，ＰＦ_６ ⁻，ＡｓＦ_６ ⁻，ＳｂＦ_６ ⁻，ＣｌＯ_４ ⁻，などのルイス酸類、硫酸、硝酸、塩酸、過塩素酸、フッ化水素酸、ＦＳＯ_３Ｈ，ＣＦＳＯ_３Ｈ，などのプロトン酸類、ＦｅＣｌ_３，ＭｏＣｌ_５，ＷＣｌ_５，ＳｎＣｌ_４，ＭｏＦ_５，ＦｅＯＣｌ，ＲｕＦ_５，ＴａＢｒ_５，ＳｎＩ_４，ＬｎＣｌ_３（Ｌｎ＝ランタノイド金属）などの遷移金属ハロゲン化物類、ＴＣＮＱ，ＤＤＱ，ＴＣＮＥ，などの有機化合物、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，などのアルカリ金属類、ＮＥｔ_４ ^＋，Ｎ^ｎＢｕ_４ ^＋，などのアンモニウムイオン類、Ｅｕなどのランタノイド金属類、ポルフィリン、各種色素、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ＰＳＳのような高分子型のドーパントなどがある。

また導電性高分子内に電気的な偏りを持たせることで導電性を発現する自己ドーパント型の導電性高分子なども使用可能である。

例えば、ポリアニリンは、下式（４）に示す構造を有する。

例えば、ポリチオフェンは、下式（5）に示す構造を有する。

例えば、ポリピロールは、下式（６）に示す構造を有する。

例えば、自己ドープ型導電性高分子としてポリスルホン化チオフェンは、下式（7）に示す構造を有する。

このような機能を持つ電極層３２を備えた被転写媒体３１に凹版１に保持されたパターン像２７、２８、２９を転写する場合、まず、図９に示すように近接して対向配置された凹版１と被転写媒体３１を位置合わせする。このとき、本実施の形態では、各色のパターン像２７、２８、２９間での位置合わせが不要であるため、高精度な位置合わせが可能となる。言い換えると、各色パターン像２７、２８、２９は、凹版１の高抵抗層１４の凹部１４ｂの形状に略依存する形状となるため、本実施の形態では各色間における位置合わせの必要は無い。

なお、凹版１のパターン像２７、２８、２９を被転写媒体３１へ転写する転写装置３０は、上述した電極層３２の他にこの電極層３２に一定の電圧を与える電源装置３３を有する。

各色パターン像２７、２８、２９を転写する際には、図９に示すように、転写装置３０において凹版１と被転写媒体３１を対向させた状態で、凹版１の全てのパターン電極１３にＬレベルの電圧（０［Ｖ］）を与え、電源装置３３を介して対向電極３２に例えば−２００［Ｖ］程度のバイアス電圧を印加する。これにより、全てのパターン電極１３から対向電極３２に向かう比較的強い転写電界が形成され、図１０に示すように、凹版１に保持された全てのパターン像２７、２８、２９が被転写媒体３１の表面上に一括して転写される。

この後、パターン像２７、２８、２９が転写された被転写媒体３１を図１１に示すように焼成炉４０内に配置し、被転写媒体３１の対向面３１ａにある電極層３２を加熱して、分解、蒸発、もしくは昇華させて高抵抗化する。ここで言う“分解”とは、電極層３２を構成する導電性有機成分が加熱により物質固有の熱分解温度を超えることで有機成分が気化および無機化し極微量の残渣を残す状態のことを言う。また、高抵抗化とは、電極層３２を構成する導電性有機成分が加熱などにより、分解、蒸発、もしくは昇華した結果、導電性を維持できないほど減量（消失）したり、構造変化を起こすことであり、電極層３２の抵抗値が概ね１０^１０［Ω／□］以上の抵抗値となることを言う。

例えば、界面活性剤型帯電防止剤のソルビタンラウレートを主成分とする導電化剤によって電極層３２を形成した場合、電極層３２を約３００［℃］の高温で約６０分間加熱することで、ソルビタンラウレートが蒸発して消失し電極層３２は高抵抗化する。

例えば、共役系導電性ポリマーのポリアニリンを主成分とする導電化剤によって電極層３２を形成した場合、電極層３２を約５００［℃］の高温で約６０分間加熱することで、ポリアニリンが分解して電極層３２の導電性は高抵抗化する。

例えば、高分子系持続性帯電防止剤の４級アンモニウム塩基含有（メタ）アクリレート共重合体を主成分とする導電化剤によって電極層３２を形成した場合、電極層３２を約４５０［℃］の高温で約６０分間加熱することで、４級アンモニウム塩基含有（メタ）アクリレート共重合体分解して電極層３２の導電性は高抵抗化する。

例えば、共役系導電性ポリマーのＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン）を主成分とする導電化剤によって電極層３２を形成した場合、電極層３２を約５２０［℃］の高温で約６０分間加熱することで、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン）が分解して電極層３２の導電性は高抵抗化する。

例えば、共役系導電性ポリマーを主成分とする導電化剤によって電極層３２を形成した場合、電極層３２を約５００［℃］の高温で約６０分間加熱することで、ポリアニリンが分解して電極層３２の導電性は高抵抗化する。

例えば、界面活性剤型帯電防止剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを主成分とする導電化剤によって電極層３２を形成した場合、電極層３２を約６００［℃］の高温で約６０分間加熱することで、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが分解して電極層３２は高抵抗化する。

つまり、本実施の形態のパターン形成方法を採用すると、被転写媒体３１の対向面３１ａ上に予め形成した電極層３２を利用して凹版１から被転写媒体３１側へパターン像２７、２８、２９を一括転写した後、不要な電極層３２を消失或いは高抵抗化することで、図１２に示すように、被転写媒体３１の対向面３１ａ上にパターン像２７、２８、２９を有する構造物を得ることができる。例えば、本実施の形態では、上述した方法を採用することで、ガラス基板の内面に３色の蛍光体層を有する構造物を形成することができる。

特に、本実施の形態によると、被転写媒体３１が凹版１に対向する対向面３１ａ側に設けた電極層３２と凹版１のパターン電極１３との間で転写電界を形成するため、被転写媒体３１の凹版１から離間した裏面側に電極を配置する場合と比較して、電圧を上げることなく転写電界を強くでき、安定した転写が可能となる。そして、使用後の電極層３２は、上述したように消失或いは高抵抗化できるので、被転写媒体３１に残留して不具合を生じることはない。

また、本実施の形態によると、凹版１に設けた複数のパターン電極１３に付与する電圧をコントロールすることで、現像および転写プロセスを実施できるため、例えばコロナ帯電器を用いた複数回にわたる転写動作を行なう必要がなく、安定した転写が可能となる。

また、本実施の形態によると、比較的大型の平面型表示装置の表示パネルの製造に適した製造装置を提供できる。

さらに、本実施の形態によると、凹版１の高抵抗層１４の厚さに依存した厚さのパターン２７、２８、２９を形成でき、比較的厚いパターンを形成するのに適している。

以下、上述した電極層３２の機能について、いくつかの実施例をあげてより詳しく説明する。
［実施例１］
図１３に示すように、絶縁性の被転写媒体として厚さ２．８［ｍｍ］の高歪点ガラス３１を用意し、このガラス板３１の表面３１ａにナガセケムテックス社製のデナトロンＧ−１１５Ｓ（商標）をバーコータにて直接塗布して乾燥させ、０．２［μｍ］の膜厚を有する電極層３２を形成した。この電極層３２の抵抗値をシルテックス社製表面抵抗測定計（ＳＬＴ−ＹＫＨ４１０１）を用いて測定したところ、その抵抗値は６．３×１０^５［Ω／□］を示した。

そして、この構造物の電極層３２の表面にテスト用の微粒子層として粒子径４ミクロンの蛍光体トナー層を形成した後、焼成炉４０に投入して約５００［℃］の温度で１［時間］焼成し、構造物表面の抵抗値を測定した。その結果、抵抗値の測定レンジをオーバーして測定不能となった。つまり、このときの抵抗値は、２×１０^９［Ω／□］以上であると推測され、電極層３２が消失したことを意味するものと考えられる。

［実施例２］
図１４に示すように、絶縁性の被転写媒体として厚さ２．８［ｍｍ］の高歪点ガラス３１を用意し、このガラス板３１の表面３１ａに約５［μｍ］のブラックマトリックス層４２のベタ膜を形成し、ナガセケムテックス社製のデナトロンＧ−１１５Ｓ（商標）をバーコータにて層４２上に塗布して乾燥させ、０．１８［μｍ］の膜厚を有する電極層３２を形成した。この場合においても、電極層３２の抵抗値をシルテックス社製表面抵抗測定計（ＳＬＴ−ＹＫＨ４１０１）を用いて測定したところ、その抵抗値は４．２×１０^４［Ω／□］を示した。

［実施例３］
図１５に示すように、絶縁性の被転写媒体として厚さ２．８［ｍｍ］の高歪点ガラス３１を用意し、このガラス板３１の表面３１ａに約５［μｍ］のブラックマトリックス層のベタ膜を形成し、このベタ膜をフォトエッチングによってパターニングしてブラックマトリックスのパターン４４を形成し、ナガセケムテックス社製のデナトロンＧ−１１５Ｓ（商標）をバーコータにて層４４上に塗布して乾燥させ、０．１９［μｍ］の膜厚を有する電極層３２を形成した。この場合においても、電極層３２の抵抗値をシルテックス社製表面抵抗測定計（ＳＬＴ−ＹＫＨ４１０１）を用いて測定したところ、その抵抗値は８．８×１０^４［Ω／□］を示した。

液晶ディスプレイ（ＬＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）などの表示装置のフロントパネルを製造する場合、ガラス板３１の表面３１ａに形成する構造物として上述したブラックマトリックスパターン４４の他に、抵抗作成材料、フィルター材料、蛍光体材料などがある。つまり、電極層３２は、上述した実施例１のように、これら構造物を形成する前にガラス板３１の表面３１ａに直接形成しても、実施例２や実施例３のように、構造物を形成した後に形成しても、いずれの場合であっても加熱により消失させることができることが分かる。

この他に、図１６に示す第４の実施例のように、まず、ガラス板３１の表面３１ａ上に電極層３２を形成し、その上にブラックマトリックス層４２を形成して微粒子層を形成し、その後に、電極層３２を焼成して消失させることもできる。また、図１７に示す第５の実施例のように、ガラス板３１の表面３１ａ上に電極層３２を形成し、その上にブラックマトリックス層を形成しパターニングし、このパターン４４の後に微粒子層を形成し、さらにその後に、電極層３２を焼成して消失させることもできる。

次に、図１８乃至図２０を参照して、この発明の別の実施の形態に係るパターン形成方法について説明する。なお、このパターン形成方法は、上述した凹版１を用いるパターン形成方法と同様に、パターン２７、２８、２９を被転写媒体３１へ転写した後電極層３２を消失或いは高抵抗化する点が一致するが、凹版１を用いずに直接被転写媒体へパターンを形成する点において異なる。

この方法では、まず、図１８に示すように、被転写媒体としてのガラス板３１の表面３１ａにパターンを形成するためのレジスト層５１を形成する。そして、図１９に示すように、このレジスト層５１の上に重ねて上述した電極層３２を形成する。さらに、図２０に示すように、この電極層３２をレジスト層の部位でリフトオフし、パターン状の電極層４２ａを形成する。

この後、ここでは図示しない供給部材を介して図２０の構造物５０の表面側から液体現像剤を供給し、供給部材と電極層４２ａとの間に電界を形成する。これにより、液体現像剤中の帯電した現像剤粒子が絶縁性液体中を泳動して電極層４２ａに引き付けられ、電極層４２ａの形状に依存したパターン像が形成される。

さらに、この後、例えば図１１を用いて説明した焼成炉４０内に上述したパターン像を有する現像後のガラス板３１を投入し、加熱によって電極層４２ａを消失或いは高抵抗化せしめて目的物を得ることができる。

以上のように、本実施の形態においても、上述した実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、凹版１を用いることなく微細なパターンを絶縁性基板上に形成できる。これにより、より簡単な装置構成とすることができ、パネルの製造コストを低減することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、被転写媒体３１の対向面３１ａ側に直接或いは間接的に形成した電極層３２を加熱により消失或いは高抵抗化する場合について説明したが、これに限らず、光を照射することにより消失或いは高抵抗化する材料によって電極層３２を形成しても良い。

また、上述した実施の形態では、現像剤粒子を正に帯電させてパターン形成装置を動作させる場合について説明したが、これに限らず、全ての構成を逆極性に帯電させて動作させても良い。

また、上述した実施の形態では、平面型画像表示装置の前面基板に蛍光体層やカラーフィルターを形成する装置に本発明を適用した場合についてのみ説明したが、本発明は、他の技術分野における製造装置として広く利用できる。

例えば、液体現像剤の組成を変更すれば回路基板やＩＣタグなどにおける導電パターンを形成する装置に本発明を適用することも可能である。この場合には、液体現像剤を、例えば、平均粒径０．３［μｍ］の樹脂粒子と、その表面に付着している平均粒径０．０２［μｍ］の金属微粒子（例えば銅、パラジウム、銀など）と、金属石鹸のような電荷制御剤から構成すれば、上述した実施の形態と同様の手法により、例えばシリコンウェハー上に現像剤による配線パターンを形成することもできる。一般に、このような現像剤のみで十分な導電性を有する回路パターンを形成することは容易ではないので、パターン形成後に上記の金属微粒子を核としてメッキを施すことが望ましい。このようにして、導電性回路や、コンデンサー、抵抗などのパターニングを行うことも可能である。

また、上述した実施の形態では、凹版１のパターン電極１３を部分的に被覆する比較的厚い高抵抗層１４を設けて凹部１４ｂの深さによって比較的厚いパターンを形成する場合について説明したが、これに限らず、凹部１４は発明に必須の構成ではない。

さらに、上述した実施の形態では、電極層３２を加熱により分解して高抵抗化したり、加熱により蒸発させたり昇華させたりしたが、この他に、プラズマ処理装置を用いて電極層３２を除去するようにしても良い。

プラズマ処理装置では、１０^−４［Ｐａ］程度まで排気された真空槽内に酸素ガスとフッ素系ガスの混合ガスを導入してプラズマを発生させ、２０［秒］間、プラズマによる電極層３２の除去処理を行った。プラズマ処理として、酸素ガスとフッ素系ガスの混合ガスによるプラズマ処理を行ったが、他に、除去する対象となる樹脂に応じて、それぞれフッ素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、塩素ガスなどのガス単体のプラズマ処理でも効果があるし、また、これらのガスを適宜組み合わせた混合ガスによるプラズマ処理でも同様の効果が上げられる。

この発明の実施の形態に係るパターン形成装置の要部の構成を示す概略図。図１のパターン形成装置で使用する凹版を示す部分拡大断面図。図２の凹版の１つの凹部の構造を説明するための部分拡大斜視図。図２の凹版に設けられた複数本のパターン電極を部分的に示す概略図。図４のパターン電極に付与する電圧を切り換え制御する電源装置の構造を説明するための図。図２の凹版に対する帯電プロセスを説明するための動作説明図。図２の凹版に対する１色目の現像プロセスを説明するための動作説明図。図２の凹版に対する２色目の現像プロセスを説明するための動作説明図。現像プロセスが終了した凹版から被転写媒体へパターン像を転写する転写プロセスを説明するための動作説明図。図９の転写プロセスによって被転写媒体にパターン像を転写した状態を示す図。パターン像を転写した被転写媒体を焼成炉に投入した状態を示す概略図。図１１の焼成工程を経た被転写媒体を示す図。第１実施例を説明するための図。第２実施例を説明するための図。第３実施例を説明するための図。第４実施例を説明するための図。第５実施例を説明するための図。別の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための図。別の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための図。別の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための図。

符号の説明

１…凹版、２ｒ、２ｇ、２ｂ…現像装置、３…転写装置、５…制御装置、６…電源装置、１０…パターン形成装置、１３…パターン電極、１４…高抵抗層、１４ｂ…凹部、２３…現像ローラ、２４…スクイズローラ、２７、２８、２９…パターン像、３１…被転写媒体、３２…電極層、４０…焼成炉。

Claims

像保持体に帯電した現像剤によるパターン像を形成する現像工程と、
上記像保持体に対向する対向面側に電極層を有する被転写媒体を上記像保持体に対向配置し、上記像保持体と上記電極層との間に電界を形成して上記パターン像を上記被転写媒体へ転写する転写工程と、
上記電極層を消失させる消失工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
上記消失工程では、上記電極層を加熱により蒸発させることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
上記消失工程では、上記電極層を加熱により昇華させることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
像保持体に帯電した現像剤によるパターン像を形成する現像工程と、
前記現像工程の後に、上記像保持体に対向する対向面側に導電性有機成分からなる電極層を有する被転写媒体を上記像保持体に対向配置し、上記像保持体と上記電極層との間に電界を形成して上記パターン像を上記被転写媒体へ転写する転写工程と、
前記転写工程の後に、上記電極層を加熱して分解、蒸発、もしくは昇華させることにより高抵抗化させる高抵抗化工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
上記電極層は、界面活性剤型帯電防止剤、高分子系持続性帯電防止剤、および共役系導電性ポリマーのうち少なくとも１種を含む材料により形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
絶縁性基板の表面側にパターン状の電極層を形成する電極層形成工程と、
上記絶縁性基板の表面側に対向配置した供給部材を介して帯電した現像剤を上記絶縁性基板へ供給し、上記供給部材と上記電極層との間に電界を形成して上記電極層に上記現像剤を集めてパターン像を形成する現像工程と、
上記電極層を消失させる消失工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
上記消失工程では、上記電極層を加熱により蒸発させることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
上記消失工程では、上記電極層を加熱により昇華させることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
絶縁性基板の表面側に導電性有機成分からなるパターン状の電極層を形成する電極層形成工程と、
前記電極形成工程の後に、上記絶縁性基板の表面側に対向配置した供給部材を介して帯電した現像剤を上記絶縁性基板へ供給し、上記供給部材と上記電極層との間に電界を形成して上記電極層に上記現像剤を集めてパターン像を形成する現像工程と、
前記現像工程の後に、上記電極層を加熱して分解、蒸発、もしくは昇華させることにより高抵抗化させる高抵抗化工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
上記電極層は、界面活性剤型帯電防止剤、高分子系持続性帯電防止剤、および共役系導電性ポリマーのうち少なくとも１種を含む材料により形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載のパターン形成方法。