トップ :: B 処理操作 運輸 :: B05 霧化または噴霧一般;液体または他の流動性材料の表面への適用一般

【発明の名称】 微細ラインの形成方法
【発明者】 【氏名】川田 誠

【氏名】尾崎 祐介

【要約】 【課題】撥液領域などの界面を所望のラインに沿って形成する前工程や、加熱などの工程などの他工程を必要とせず、濡れ広がりを抑え、直線性が向上した微細ラインを形成する。

【構成】金属超微粒子を含む分散液を液滴2として基板1上の所定位置に吐出して、微細ラインの形成を行う。基板上に液滴を吐出することにより断面形状が中央部に凹部を有する形状の微細ライン4を形成する第1工程と、第1工程で形成した微細ラインの凹部に液滴を吐出して微細ライン5を形成する第2工程とを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属超微粒子を含む分散液を液滴として基板上の所定位置に吐出して、微細ラインの形成を行う形成方法において、
前記基板上に液滴を吐出することにより断面形状が中央部に凹部を有する形状の微細ラインを形成する第1工程と、前記第1工程で形成した微細ラインの凹部に液滴を吐出して更に微細ラインを形成する第2工程とを含むことを特徴とする微細ラインの形成方法。
【請求項2】
前記第1工程において、前記金属超微粒子が粒径100[nm]以下であり、前記分散液の粘度が1〜20[mPa・s]以下、その表面張力が25〜80[mN/m]、固形分濃度が5〜40[w%]、液滴の吐出速度が√(4.83/m)[m/s](m=1滴の重量[ng])以上である請求項1記載の微細ラインの形成方法。
【請求項3】
前記第2工程において、前記金属超微粒子が粒径100[nm]以下であり、前記分散液の粘度が1〜20[mPa・s]以下、その表面張力が25〜80[mN/m]、固形分濃度が5〜40[w%]、液滴の吐出速度が√(4.83/m)[m/s](m=1滴の重量[ng])未満である請求項1記載の微細ラインの形成方法。
【請求項4】
前記第1工程で吐出する前記分散液と前記第2工程で吐出する前記分散液が同じである請求項1に記載の微細ラインの形成方法。
【請求項5】
前記第1工程で吐出する前記分散液と前記第2工程で吐出する前記分散液が異なる請求項1に記載の微細ラインの形成方法。
【請求項6】
前記第2工程の後に、前記第2工程と同じ工程を1〜20回繰り返す請求項1に記載の微細ラインの形成方法。
【請求項7】
前記基板と前記第1工程の前記液滴との接触角が45〜90[deg]である請求項1に記載の微細ラインの形成方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、プラズマディスプレイパネルなどの微細ラインを有するデバイスの製造に用いられる微細ラインの形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
プラズマディスプレイパネルには、大別して、駆動方法についてAC型とDC型があり、放電形式については面放電型と対向放電型の2種類がある。高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、プラズマディスプレイパネルの主流は、3電極構造の面放電型のものである(例えば特許文献1参照)。
【0003】
面放電型のプラズマディスプレイパネル(以下、PDPとも言う)の構造を、図5に示す。このPDPは、ガラス製の前面基板1と背面基板2とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。
【0004】
前面基板1上には、表示電極を構成する走査電極3と維持電極4とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極3および維持電極4を覆うように誘電体層5が形成され、誘電体層5上には保護層6が形成されている。走査電極3と維持電極4はそれぞれ、透明電極3a、4aと、金属材料からなるバス電極3b、4bとから構成される。前面基板1上に以上の要素が設けられることにより、前面板ユニット7が構成されている。
【0005】
また、背面基板2上には、絶縁体層8で覆われた複数のデータ電極9が設けられ、その絶縁体層8上には井桁状の隔壁10が設けられている。また、絶縁体層8の表面および隔壁10の側面には蛍光体層11が設けられている。背面基板2上に以上の要素が設けられることにより、背面板ユニット12が構成されている。
【0006】
上記構成の前面板ユニット7と背面板ユニット12とは、走査電極3および維持電極4とデータ電極9とが交差するように対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。蛍光体層11には、放電により赤色、緑色、青色に発光する蛍光体が用いられ、放電により発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発することによりカラー表示を行っている。
【0007】
ところで、このPDPにおいて、電極などの形成方法として、分散液を液滴として吐出することによって、基板上に微細ラインを形成する方法が検討されている。
【0008】
基板上に微細ラインを形成する代表的な方式として、従来よりフォトリソグラフィ法が用いられてきた。この方法は、スクリーン印刷法などを用いて基板上に膜パターンを形成した後に、フォトリソグラフィ法を用いて所望の微細ラインを得るものである。そのため、工程および設備の複雑化や材料利用率の低さなどのデメリットがあった。
【0009】
そこで、例えば特許文献1のように、例えばインクジェット法によって、微細ラインを形成する方法が提案されている。
【特許文献1】特開2003−243328号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従来、インクジェット法などによって微小ラインを形成する場合、濡れ広がりを抑えるために、1回の吐出量を少なくする必要があった。その結果、所望の膜厚になるまで重ね塗りが必要であるために、タクト的に問題があった。
【0011】
また、特許文献1に示される方法では、分散質が分散された分散液もしくは溶質が溶解された溶液の界面が所定のパターンに沿うように、分散液もしくは溶液を吐出する。その後、分散液もしくは溶液の界面に分散質もしくは溶質を寄せ集めることでラインを形成する。そのため、撥液領域などの界面を所望のラインに沿って形成する前工程や、加熱などの工程といった、他工程を必要とし、工程が複雑になる。
【0012】
本発明はこのような微細ラインの形成方法において、濡れ広がりを抑えながら効率的に所望の線幅と直線性を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記の課題を達成するために、金属超微粒子を含む分散液を液滴として基板上の所定位置に吐出して、微細ラインの形成を行う形成方法において、前記基板上に液滴を吐出することにより断面形状が中央部に凹部を有する形状の微細ラインを形成する第1工程と、前記第1工程で形成した微細ラインの凹部に液滴を吐出して更に微細ラインを形成する第2工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、基板上に所定の吐出速度以上で液滴を吐出することにより、衝突エネルギーを利用し、断面形状が中凹部を有する微細ラインを形成する。次に凹部に吐出する液滴量は、凹んでいるので、従来の重ね塗りの液滴量より多くしても、濡れ広がりを抑え、直線性を向上することができる。また、液滴量が従来より多いので当然、タクトアップが可能となる。
【0015】
さらに、本発明の方法では、撥液領域などの界面を所望のラインに沿って形成する前工程や、加熱などの工程といった、他工程を全く必要とせず、液滴を吐出する工程のみで微細ラインを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
上記構成の本発明の微細ラインの形成方法は、前記第1工程において、前記金属超微粒子が粒径100[nm]以下であり、前記分散液の粘度が1〜20[mPa・s]以下、その表面張力が25〜80[mN/m]、固形分濃度が5〜40[w%]、液滴の吐出速度が√(4.83/m)[m/s](m=1滴の重量[ng])以上であることが好ましい。
【0017】
また、前記第2工程において、前記金属超微粒子が粒径100[nm]以下であり、前記分散液の粘度が1〜20[mPa・s]以下、その表面張力が25〜80[mN/m]、固形分濃度が5〜40[w%]、液滴の吐出速度が√(4.83/m)[m/s](m=1滴の重量[ng])未満であることが好ましい。
【0018】
また、前記第1工程で吐出する前記分散液と前記第2工程で吐出する前記分散液を同じにすることができる。
【0019】
また、前記第1工程で吐出する前記分散液と前記第2工程で吐出する前記分散液を異ならせることができる。例えば、凹部に吐出する第2工程では、材料使用量を減少するために導電性に優れた、第1工程とは別の分散液を使用する。このように、第1工程と第2工程で使用する分散液を使い分けすることによって、微細ラインの形成を精度良く、効率的に実現することもできる。
【0020】
また、前記第2工程の後に、前記第2工程と同じ工程を1〜20回繰り返してもよい。
【0021】
また、前記基板と前記第1工程の前記液滴との接触角が45〜90[deg]であることが好ましい。
【0022】
以下、本発明の一実施の形態における微細ラインの形成方法について、図1および2を参照して説明する。図1および図2における(a)は、微細ラインの形成方法の工程を示す正面図、(b)は(a)の断面図である。
【0023】
〈第1工程〉
まず、図1(a)のように、液滴材料を吐出手段3から、液滴2として基板1上の所定位置に吐出して、微細ライン4を形成する。この際の液滴2の吐出速度を、下記の(式1)で表される値以上にすることで、衝突エネルギーによって図1(b)のような断面形状が中央部に凹部を有する形状になる。(式1)において、m=1滴の重量[ng]である。
【0024】
√(4.83/m)[m/s] ・・・(式1)
【0025】
この第1工程で、液滴2と基板1との接触角は45〜90[deg]とすることが望ましい。導電膜配線を形成する場合、線幅を狭くするために、より好ましくは接触角が70〜90[deg]の分散液を用いる。また、液滴材料を液滴2として吐出する方法としては、インクジェット法を用いることができる。
【0026】
〈第2工程〉
次に、図2(a)のように、液滴2を第1工程で形成した微細ラインの凹部4に吐出する。この際の液滴2の吐出速度を、上記の(式1)で表される値未満にすることで、図2(b)のように濡れ広がりなく吐出することができる。
【0027】
液滴材料を液滴2として吐出する方法としては、インクジェット法を用いることができる。さらに、この際の液滴量は、先に形成した微細ラインの中央が凹んでいるので、従来の重ね塗りの液滴量より多くしても、濡れ広がりを抑え、直線性を向上することができる。また、液滴量が従来より多いので、当然、タクトアップを可能とする。必要であれば、この後に、第2工程を1〜20回繰り返すこともできる。
【0028】
例えば1例として、導電膜配線を形成する場合、凹部に吐出する第2工程では、材料使用量を減少するために導電性に優れた、第1工程とは別の分散液を使用することもできる。このように、第1工程と第2工程で使用する分散液を使い分けすることによって、微細ラインの形成を精度良く、効率的に実現することができる。勿論、第1工程と第2工程で同じ分散液を使用することもできる。
【0029】
本発明で使用する液滴材料である分散液の特性に関し、分散液の供給安定性や分散液の飛翔安定性などを実現するためには、以下の条件を満足することが望ましい。すなわち、通常の動作時間における温度(5〜60度)、湿度(10〜70%)において、その粘度が1〜20[mPa・s]以下、好ましくは1〜10[mPa・s]、その表面張力が25〜80[mN/m]、好ましくは35〜50[mN/m]、固形分濃度が5〜40[w%]、好ましくは10〜25[w%]である。
【0030】
この特性を満足する分散液では、吐出速度を、上記の(式1)で表される値以上にすることで、衝突エネルギーによって図1のような断面形状が中央部に凹部を有する形状になる。
【0031】
また、本発明で使用することができる溶媒の具体例としては、例えば、水や、エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール等のアルコール類、n−オクタン、n−ヘプタン、トルエン、デカン、キシレン、デュレン、シメン、インデン、ジペンテン、デカヒドロナフタレン、テトラヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼン等の炭化水素系溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサン等のエーテル系溶媒、プロピレンカーボネ−ト、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン等の極性溶媒がある。
【0032】
図3は、本発明の一実施の形態における微細ラインの形成方法に用いられた形成装置の概略構成を示す斜視図である。この微細ライン形成装置は、塗布機構6、基板設置台8、駆動機構7、制御装置9を備えている。塗布機構6は、分散液を液滴として基板1上の所定の位置に吐出するインクジェット方式の塗布装置を備えている。基板設置台8は、この塗布装置によって液体を塗布する基板1を設置する機構を備えている。駆動機構7は、この基板設置台8をX方向とY方向に移動する機構を備える。なお、塗布機構6は固定であり、基板1を移動させることで、微細ラインの形成を行う。制御装置9は、駆動機構7によるX方向とY方向の移動と、塗布機構6の液滴の吐出の同期を制御する。
【0033】
以下に、具体的な実施例により本発明について説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【0034】
〈実施例1〉
液滴の吐出速度を変化させて、その液滴を吐出した場合の中凹部量の変化を検証した。既にITOが形成されているガラス基板上に、銀粉末を含有した分散液(日本ペイント(株)製ファインスフェアSVW102、銀粒子の最大粒径76.3[nm]、温度25度、湿度50%における、粘度が8[mPa・s]、表面張力が40[mN/m]、固形分濃度が30[w%]である。)を、図3の装置(インクジェット方式塗布装置:(有)マイクロジェット社製IJK−100T)を用いて吐出した。
【0035】
なお、分散液の比重は1.4、基板と分散液との接触角は53[deg]、ノズル先端から基板までの間隔は1[mm]で、分散液の吐出周波数は10[kHz]とした。また、吐出する分散液の1滴の重量が19.6[ng]、53.6[ng]、120.7[ng]の3種類で実施した。その関係を図4に示す。1滴の重量が19.6[ng]の場合(図4(a))には、上述の吐出速度の(式1)、すなわち√(4.83/m)のmに1滴の重量19.6[ng]を代入すると、√(4.83/19.6)=0.5[m/s]になる。
【0036】
従って、この分散液の場合、吐出速度が0.5[m/s]以上なら吐出された分散液は図1のように、衝突エネルギーにより断面が中凹部の微細ラインになる。また、0.5[m/s]未満なら断面形状が中央部に凹部を有する形状にはならない。図4(a)に示すように検証結果では、0.5[m/s]以上で中凹部が発生した。
【0037】
同様に1滴の重量が53.7[ng]の場合(図4(b))は、吐出速度の(式1)、√(4.83/m)のmに1滴の重量53.7[ng]を代入すると、√(4.83/53.7)=0.3[m/s]になる。従って、この分散液の場合、吐出速度が0.3[m/s]以上なら吐出された分散液は、図1のように、衝突エネルギーにより断面が中凹部の微細ラインになる。また、0.3[m/s]未満なら断面形状が中央部に凹部を有する形状にはならない。図4(b)に示すように、検証結果では0.3[m/s]以上で中凹部が発生した。
【0038】
同様に1滴の重量が120.8[ng]の場合は、吐出速度の(式1)、√(4.83/m)のmに1滴の重量120.8[ng]を代入すると、√(4.83/120.8)=0.2[m/s]になる。従って、この分散液の場合、吐出速度が0.2[m/s]以上なら吐出された分散液は、図1のように、衝突エネルギーにより断面形状が中央部に凹部を有する形状の微細ラインになる。また、0.2[m/s]未満なら断面形状が中央部に凹部を有する形状にはならない。図4(c)に示すように、検証結果では0.2[m/s]以上で断面形状が中央部に凹部を有する形状となった。
【0039】
〈実施例2〉
PDPの42型パネルに対し、前面板ユニットの放電電極と背面板ユニットのアドレス電極を形成し、PDPパネルを作成し評価を行った。その電極形成工程及びパネル作成工程について、以下に述べる。
【0040】
まず、前面板ユニットの放電電極を形成するために、既にITOが形成されているガラス基板上に、実施例1と同様の分散液を実施例1と同様の装置を用いて吐出し、電極を作製した。なお、分散液の比重は1.4、基板と分散液との接触角は53[deg]、ノズル先端から基板までの間隔は1[mm]で、分散液の吐出周波数は10[kHz]とした。また、吐出する分散液の1滴の重量を19.6[ng]に設定した。
【0041】
ここで、上述の吐出速度の(式1)、すなわち√(4.83/m)のmに1滴の重量19.6[ng]を代入すると、√(4.83/19.6)=0.5[m/s]になる。
【0042】
従って、この分散液の場合、吐出速度が0.5[m/s]以上ならば、吐出された分散液は図1のように、衝突エネルギーにより断面形状が中央部に凹部を有する形状になる。また、0.5[m/s]未満なら断面が中凹部にはならない。
【0043】
第1工程において、液滴を2.5[m/s]の吐出速度で基板上に吐出した。液滴速度が0.5[m/s]以上なので、吐出された分散液は、断面形状が中央部に凹部を有する形状の線幅50[μm]の微細ラインになった。
【0044】
第2工程においては、液滴を0.3[m/s]の吐出速度で、第1工程で形成した微細ラインの凹部に吐出した。吐出速度が0.5[m/s]未満なので、吐出された分散液は、図2のように濡れ広がりなく、断線などの不良箇所がない線幅50[μm]の微細ラインを形成することができた。この電極を乾燥した後、全面に厚さ約40μmの誘電体をスクリーン印刷で塗布し、キープ時間30分、温度600℃の下で焼成した。
【0045】
背面板ユニットのアドレス電極については、ガラス基板上に、前面板ユニットと同様の材料、手段の構成により、断線などの不良箇所がない線幅50[μm]の微細ラインを形成することができた。この電極を乾燥した後、全面に厚さ約40μmの誘電体をスクリーン印刷で塗布し、キープ時間30分、温度600℃の下で焼成した。
【0046】
そして、上記のようにして電極の形成された前面板ユニット、背面板ユニットとを、封着、排気、ガス封入後、エージング処理を行い、PDPパネルとして組み立てた。このパネルに対し、1000時間連続の点灯試験を行った結果、電極の耐久性が十分であることが確認できた。また、このパネルは、従来技術の方法で製造されたパネルと比べても、画像に差異は認められなかった。
【0047】
〈実施例3〉
実施例2と同様の材料、手段の構成で、線幅50μm、線間隔50μmのラインを平行に40本描画し、導電回路のラインを作成した。そして、膜厚、直線性、表面抵抗、抵抗率の評価を行った結果、従来技術の方法で製造された導電回路と比べても差異は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明の微細ラインの形成方法は、従来より多くの液滴量を吐出しても、濡れ広がりを抑え、直線性を向上することができる。さらに、これらの手段は、撥液領域などの界面を所望のラインに沿って形成する前工程や、加熱などの工程といった、他工程を全く必要としない、液滴を吐出する工程のみで微細ラインを形成することができる。従って、ディスプレイパネルやプリント基板の製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本発明の一実施の形態における微細ラインの形成方法の第1工程を示し、(a)は正面図、(b)は断面図
【図2】同形成方法の第2工程を示し、(a)は正面図、(b)は断面図
【図3】本発明の微細ラインの形成方法に用いられた微細ライン形成装置の構成を示す斜視図
【図4】本発明の微細ラインの形成を実施した時の液滴速度と膜厚の関係を示す図
【図5】プラズマディスプレイパネルを示す分解斜視図
【符号の説明】
【0050】
1 基板
2 液滴
3 吐出手段
4、5 微細ライン
【出願人】 【識別番号】503411576
【氏名又は名称】株式会社次世代PDP開発センター
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成18年7月3日(2006.7.3)
【代理人】 【識別番号】110000040
【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ


【公開番号】 特開2008−12384(P2008−12384A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−183553(P2006−183553)