JP4677092B2 - フラットパネルディスプレイの電極形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属超微粒子及び分散剤を含む金属超微粒子独立分散液からなるインクジェットプリンタ用インクを用いたフラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤとも称す。）の電極形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、着色塗料、導電性塗料などの分野では、金属超微粒子分散液が用いられているが、インクとして金属超微粒子分散液を用い、インクジェット記録方式を利用してＦＰＤの電極を形成することは今まで行われていない。ＦＰＤには、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとも称す。）、有機ＥＬディスプレイ（ＥＬ）、フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）等様々あるが、本発明では、主にＰＤＰについて代表的に以下説明する。
【０００３】
ＰＤＰは民生用の大型ディスプレイとして注目されているが、幅広く普及するためには、製造工程の簡略化による大幅なコストダウンが切望されている。まず、その製造工程について、４２インチハイビジョン用カラーＰＤＰの製造を例にとり説明する。工程は前面板と背面板の二種類の製造工程からなる。まず、前面板における電極はスキャン電極と呼ばれ、ガラス板上にＩＴＯ透明電極が１０２４画素の各画素毎に２本形成される。透明電極だけでは抵抗値が高いので、透明電極の上に金属のバス電極を形成する。バス電極は幅５０μｍ、厚み２μｍであり、従来の工程においては、バス電極は厚膜Ａｇペーストを使ったスクリーン印刷法、又はスパッタ法による全面成膜、レジスト膜を使ったフォトリソグラフィー法による電極パターン形成法により形成されている。次に、背面板における電極はアドレス電極と呼ばれ、ガラス板上に直接に１０２４画素の各画素毎に３本形成される。アドレス電極は、幅５０μｍ、厚み２μｍであり、スキャン電極と同様に、スクリーン印刷、又はスパッタ、フォトリソグラフィー法により形成される。スキャン電極、アドレス電極共にその上からガラス誘電体層が形成される。
【０００４】
前面板、背面板共にその後の工程を経た後、互いに貼り合わせてＰＤＰパネルが完成されるのであるが、工程の中でこの電極形成工程が最も煩雑で工数がかかり、コストダウンのための障害となっている。
【０００５】
上記金属超微粒子分散液の製造法としては、金属超微粒子又は粉末を溶剤、樹脂、分散剤などと共に、攪拌、超音波の印加、ボールミル、サンドミルなどにより分散処理して超微粒子分散液を製造する方法が知られており、また、この方法によって得られた分散液が、塗料などの分野で用いられている。この製造法のうち、例えば、液相中で直接超微粒子を得る方法として、ガス雰囲気中でかつ溶剤の蒸気の共存する気相中で金属を蒸発させ、蒸発した金属を均一な超微粒子に凝縮させて溶剤中に分散し、分散液を得るガス中蒸発法（特許第２５６１５３７号公報）や、不溶解性沈殿反応又は還元剤による還元反応を利用する方法などがある。これらの金属超微粒子分散液の製法の中でも、ガス中蒸発法によるものは、粒径１００ｎｍ以下の超微粒子が均一に分散された分散液を安定に製造でき、また、製造の際に液相法におけるよりも少量の分散安定剤又は樹脂成分を使用するだけで、所定濃度の超微粒子分散液をつくれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、インクジェット用インクとして金属超微粒子分散液を使用した例が無かったのは、従来の金属超微粒子分散液には、インクジェット用インクとして使用可能であるためのインク特性（粘度、表面張力など）を満足するものが存在しなかったからである。従来のガス中蒸発法により得られる金属超微粒子は凝集しており、溶剤中に分散を試みても安定な状態にはなり難い。従って、このような金属超微粒子分散液をインクジェット用インクとして使用しても、金属超微粒子の凝集体がインクジェットノズルを目詰まりさせてしまうという問題があった。また、超微粒子が独立分散した金属超微粒子独立分散液においても、これをインクジェット用インクとして使用する際には、インク特性を満足するような適した溶剤を使用した分散液とすることが必要であるが、適切な溶剤を選択することに対して簡単には対応し難いという問題があった。
【０００７】
また、従来技術のガス中蒸発法では、蒸発した金属蒸気が凝縮する際に、共存する溶剤が変性されて副生成物を生じ、それらの量によっては、分散液の保存経時、粘度、着色などの点で問題が生じる場合がある。さらに、後で説明するように、分散液の用途によっては、このガス中蒸発法の工程では使い難い低沸点溶剤や水及びアルコール系溶剤などに分散した超微粒子分散液が要求されるという問題がある。
【０００８】
ＰＤＰの従来の製造工程によれば、前面板と背面板はそれぞれ別の工程で製造され、最終的に組み合わされてパネルとなる。
【０００９】
まず、前面板の製造工程について説明する。ガラス基板受け入れ検査後、スキャン電極のＩＴＯパターンをスパッタ法及びフォトリソグラフィー法により形成する。ＩＴＯ膜だけでは抵抗値が高いので、ＩＴＯ膜の上にバス電極として幅５０μｍ、厚さ２μｍの金属膜を形成するが、この方法には、現在の所、厚膜Ａｇペーストを材料としたスクリーン印刷法、又はＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層スパッタ膜をフォトリソグラフィー法によりパターンエッチする方法の二つがある。バス電極形成後、その上にガラス誘電体層、ブラックマトリックス、シール層、ＭｇＯ層を順次形成し、次いで背面板と組み合わせるための組み立てに移る。
【００１０】
次に、背面板の製造工程について説明する。ガラス基板受け入れ検査後、アドレス電極を形成するが、この方法には、前面板と同様に、厚膜Ａｇペーストを材料としたスクリーン印刷法、又はＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層スパッタ膜をフォトリソグラフィー法によりパターンエッチする方法の二つがある。アドレス電極形成後、その上にガラス誘電体層、ストライプバリアリブ、蛍光体層、シール層を順次形成し、次いで前面板と組み合わせるための組み立て工程に移り、互いのパネルを封着し、排気し、ガス封入した後、エージング処理を行ってＰＤＰパネルを完成する。
【００１１】
上記電極を形成する工程で、スクリーン印刷法においては、スクリーンの位置ズレによる形成位置不良発生、及びスクリーンの目詰まりによるパターン形成不良によるオーブン欠陥の発生や、ペーストがスクリーン上に残ることによる材料ロスの発生の問題がある。スパッタ、フォトリソグラフィー法は、真空プロセスであり、フォトリソによるパターンエッチが必要であることから、スパッタ、レジスト塗布、パターン光照射、現像、エッチング、レジストアッシング等の６〜７工程を必要とし、しかも全面に成膜するので材料の使用ロスが大きいという問題がある。
【００１２】
本発明の課題は、上記従来技術が有する問題点を解消することにあり、インクジェット用インクとして使用可能であるためのインク特性を満足する、金属超微粒子独立分散液からなるインクジェット用インクを作製し、インクジェットプリンタを用いて、ＦＰＤの電極を形成する方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために、金属超微粒子が独立状態で分散している分散液、すなわち、超微粒子の凝集が発生せず、また流動性も保たれており、インク特性に優れた金属超微粒子独立分散液についての研究・開発を行ってきたが、特定の工程を経、また、特定の分散剤を使用することにより得られた分散液が、従来の問題点を解決することができることを見出した。また、本発明者らは、ＰＤＰの電極形成について鋭意検討の結果、３００℃程度の低温焼成が可能な上記金属超微粒子の独立分散液からなるインクを用いたマルチヘッドインクジェットプリンタを用いることにより、スパッタ法、スクリーン印刷法等におけるような材料の無駄がなく、また、スパッタ法のような真空バッチ処理を必要とせず、また、スクリーン印刷法のようなスクリーンの位置ズレによる形成位置不良や、スクリーンの目詰まりによるオープン欠陥を発生せず、しかも短時間で電極パターン描画が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本発明のフラットパネルディスプレイの電極形成方法は、特定のインクジェット用インクを用いるものであり、このインクジェット用インクは、金属超微粒子及び分散剤を含む金属超微粒子独立分散液からなるものである。分散剤を含んだ金属超微粒子独立分散液は、この超微粒子が個々に独立して均一に分散しており、流動性が保たれている。
【００１５】
この金属超微粒子の粒径は通常１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下である。金属超微粒子独立分散液の粘度は１〜１００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１〜１０ｍＰａ・ｓ、その表面張力は２５〜８０ｍＮ／ｍ、好ましくは３０〜６０ｍＮ／ｍであり、このような物性はインクジェット用インクとして用いるためのインク特性を満足している。
【００１６】
分散剤はアルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩の中から選ばれた１つ若しくは複数のものであり、特にアルキルアミンはその主鎖の炭素数が４〜２０、好ましくは８〜１８であり、また、アルキルアミンは第１級アミンであることが好ましい。
【００１７】
前記分散液は、分散媒として、主鎖の炭素数６〜２０の非極性炭化水素、水、及び炭素数が１５以下のアルコール系溶剤から選ばれた少なくとも１種の溶剤を含んでいることが好ましい。
【００１８】
本発明で用いるインクジェット用インクは、ガス雰囲気中でかつ第１溶剤の蒸気の存在下で金属を蒸発させることにより溶剤中に金属超微粒子が分散した金属超微粒子分散液を得る第１工程と、該第１工程で得られた分散液に低分子量の極性溶剤である第２溶剤を加えて該金属超微粒子を沈降させ、その上澄み液を取り除くことにより該第１溶剤を実質的に除去する第２工程と、このようにして得られた沈降物に第３溶剤を加えて金属超微粒子の独立分散液を得る第３工程とから製造されたものである。第１工程及び／又は第３工程で分散剤が加えられる。
【００１９】
また、本発明で用いるインクジェット用インクの製法は、ガス雰囲気中でかつ第１溶剤の蒸気の存在下で金属を蒸発させ、該金属の蒸気と該溶剤の蒸気とを接触させ、冷却捕集して、該溶剤中に金属超微粒子が分散した金属超微粒子分散液を得る第１工程と、該第１工程で得られた分散液に低分子量の極性溶剤である第２溶剤を加えて該金属超微粒子を沈降させ、その上澄み液を取り除くことにより該第１溶剤を実質的に除去する第２工程と、このようにして得られた沈降物に第３溶剤を加えて金属超微粒子の独立分散液を得る第３工程とからなる。第１工程及び／又は第３工程で分散剤を加えることによりインクジェット用インクに適した金属超微粒子分散液が得られる。
【００２０】
該第３溶剤は、主鎖の炭素数６〜２０の非極性炭化水素、水、及びアルコール（炭素数が１５以下）系溶剤から選ばれた少なくとも１種であることが、インクジェット用インクの場合には好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００２２】
インクジェット用インクに要求されるインク特性に関し、インクの供給安定性やインクの液滴形成飛翔安定性やプリンタヘッドの高速応答性などを実現するためには、通常の動作時における温度（０〜５０℃）において、その粘度が１〜１００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１〜１０ｍＰａ・ｓ、その表面張力が２５〜８０ｍＮ／ｍ、好ましくは３０〜６０ｍＮ／ｍであり、本発明で用いるインクジェット用インクはその特性を満足する。
【００２３】
上記したように、本発明における金属超微粒子は、ガス中蒸発法で製造され得るものであり、この方法によれば粒径１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下の粒度の揃った金属超微粒子を製造することができる。このような金属超微粒子を原料とし、インクジェット用インクとしての用途に適したようにするために溶剤置換を行っているので、また、この超微粒子の分散安定性を増すために分散剤を添加しているので、金属超微粒子が個々に独立して均一に分散され、かつ、流動性のある状態を保持している、インクジェット用インクに適した分散液が得られる。
【００２４】
本発明によれば、ガス中蒸発法により得られた金属超微粒子を用いて所期の金属超微粒子分散液を製造する場合、まず、第１工程において、真空室中でかつＨｅなどの不活性ガスの圧力を１０Ｔｏｒｒ以下とする雰囲気の下で金属を蒸発させ、蒸発した金属の蒸気を冷却捕集する際に、該真空室中に、１種以上の第１溶剤の蒸気を導入し、金属が粒成長する段階においてその表面を該第１溶剤蒸気と接触せしめ、得られる一次粒子が独立してかつ均一に第１溶剤中にコロイド状に分散した分散液を得、次の第２工程で第１溶剤を除去する。このように第１溶剤を除去するのは、第１工程において蒸発した金属蒸気が凝縮する際に、共存する第１溶剤が変性されて生じる副生成物を除くためであり、また、用途に応じて、第１工程で使い難い低沸点溶剤や水、アルコール系溶剤などに分散した超微粒子独立分散液を製造するためである。
【００２５】
本発明によれば、第２工程において、第１工程で得られた分散液に低分子量の極性溶剤である第２溶剤を加えて該分散液中に含まれた金属超微粒子を沈降させ、その上澄み液を静置法やデカンテーションなどにより除去して第１工程で使用した第１溶剤を除去する。この第２工程を複数回繰り返して、第１溶剤を実質的に除去する。そして、第３工程において、第２工程で得られた沈降物に新たな第３溶剤を加えて、溶剤置換を行い、所期の金属超微粒子分散液を得る。これにより、粒径１００ｎｍ以下の金属超微粒子が独立状態で分散している金属超微粒子独立分散液が得られる。
【００２６】
本発明によれば、必要に応じ、第１工程及び／又は第３工程で分散剤を加えることができる。第３工程で添加する場合には、第１工程で使用する溶剤に溶解しないような分散剤でも使用可能である。
【００２７】
本発明で使用可能な分散剤としては、特に限定されないが、アルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩の中から選ばれた１つ若しくは複数のものが用いられる。特にアルキルアミンとしては、炭素数４〜２０の主骨格を持つアルキルアミンが好ましく、炭素数８〜１８の主骨格を持つアルキルアミンが安定性、ハンドリング性の点からはさらに好ましい。アルキルアミンの主鎖の炭素数が４より短かいと、アミンの塩基性が強過ぎて金属超微粒子を腐食する傾向があり、最終的にはこの超微粒子を溶かしてしまうという問題がある。また、アルキルアミンの主鎖の炭素数が２０よりも長いと、金属超微粒子分散液の濃度を高くしたときに、分散液の粘度が上昇してハンドリング性がやや劣るようになるという問題がある。また、全ての級数のアルキルアミンが分散剤として有効に働くが、第１級のアルキルアミンが安定性、ハンドリング性の点からは好適に用いられる。
【００２８】
本発明で使用することができるアルキルアミンの具体例としては、例えば、ブチルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘクサドデシルアミン、オクタデシルアミン、ココアミン、タロウアミン、水素化タロウアミン、オレイルアミン、ラウリルアミン、及びステアリルアミンなどのような第１級アミン、ジココアミン、ジ水素化タロウアミン、及びジステアリルアミンなどのような第２級アミン、並びにドデシルジメチルアミン、ジドデシルモノメチルアミン、テトラデシルジメチルアミン、オクタデシルジメチルアミン、ココジメチルアミン、ドデシルテトラデシルジメチルアミン、及びトリオクチルアミンなどのような第３級アミンや、その他に、ナフタレンジアミン、ステアリルプロピレンジアミン、オクタメチレンジアミン、及びノナンジアミンなどのようなジアミンがあり、カルボン酸アミドやアミノカルボン酸塩の具体例としては、例えば、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸ラウリルアミド、オレイン酸アミド、オレイン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ラウリルアミド、ステアラニリド、オレイルアミノエチルグリシンなどがある。これらのアルキルアミン、カルボン酸アミドやアミノカルボン酸塩は、１種以上を使用することができ、それにより安定な分散剤として作用する。
【００２９】
本発明によれば、アルキルアミンの含有量は、金属超微粒子重量基準でおよそ０．１〜１０重量％、望ましくは０．２〜７重量％の範囲である。含有量が０．１重量％未満であると、金属超微粒子が独立状態で分散せずに、その凝集体が発生し、分散安定性が悪くなるという問題があり、また、１０重量％を超えると、得られる分散液の粘度が高くなり、最終的にはゲル状物が形成されるという問題がある。
【００３０】
上記したような金属超微粒子分散液の用途としてはＦＰＤの電極形成が考えられる。本発明では、この分散液を、インク組成物、なかでも最近パソコンの周辺機器としての低価格・高性能で普及の著しいインクジェットプリンタにおけるインクジェット用インクとして用いて、ＦＰＤの電極を形成することができる。このインクジェット用インクのインク特性として要求される粘度や表面張力などの物性は、上述した通りである。また、印刷するガラス基板やプラスチック基板などの基体の性質に合わせて、水、アルコール系などの極性溶剤や非極性炭化水素系溶剤を選択するなど、使い方の違いにより溶剤の選択条件がきまってくる場合がある。
【００３１】
例えば、第１溶剤は、ガス中蒸発法の際に用いる金属超微粒子生成用の溶剤であって、金属超微粒子を冷却捕集する際に容易に液化できるように、比較的沸点の高い溶剤である。この第１溶剤としては、炭素数５以上のアルコール類、例えば、テルピネオール、シトロネオール、ゲラニオール、フェネチルアルコールなどの１種以上を含有する溶剤、又は有機エステル類、例えば、酢酸ベンジル、ステアリン酸エチル、オレイン酸メチル、フェニル酢酸エチル、グリセリドなどの１種以上を含有する溶剤であれば良く、使用する金属超微粒子の構成元素、又は分散液の用途によって適時選択できる。
【００３２】
第２溶剤は、第１工程で得られた分散液中に含まれた金属超微粒子を沈降させ、第１溶剤を抽出・分離して除去できるものであれば良く、例えば、低分子量の極性溶剤であるアセトンなどがある。
【００３３】
また、第３溶剤としては、主鎖の炭素数６〜２０の非極性炭化水素、水及び炭素数が１５以下のアルコールなどのような常温で液体のものを選択し使用することができる。非極性炭化水素の場合、炭素数が６未満であると、乾燥が早すぎて分散液のハンドリング上で問題があり、また、炭素数が２０を超えると、分散液の粘度の上昇や焼成する用途では炭素が残留し易いという問題がある。アルコールの場合、炭素数が１５を超えると分散液の粘度の上昇や焼成する用途では炭素が残留しやすいという問題がある。
【００３４】
第３溶剤としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、トリメチルペンタンなどの長鎖アルカンや、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどの環状アルカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、テルピネオールなどのアルコールを用いることができる。これらの溶媒は、単独で用いても、混合溶媒の形で用いても良い。例えば、長鎖アルカンの混合物であるミネラルスピリットであっても良い。
【００３５】
第３溶剤の場合、第１工程で使ったものと異なる（たとえ同一であっても、純度が違うなどの）溶剤を使わねばならない場合があるが、本発明はそのような場合に好適である。
【００３６】
本発明で用いる金属超微粒子の構成元素としては、導電性の高い金属であれば特に制限はなく、目的に合わせて適宜選定すれば良い。例えば、金、銀、銅、パラジウム、その他の多くの導電性金属から選ばれた少なくとも１種の金属、又はこれらの金属の合金があげられる。中でも銀、銅は導電性が高く好ましい。これらのいずれの元素で構成された金属超微粒子においても、上記アルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩の中から選ばれた１つ若しくは複数のものが分散剤として作用し、所期の金属超微粒子分散液が得られる。
【００３７】
本発明において、ＦＰＤの電極形成に使用するインクジェット用インク中の金属超微粒子濃度としては、１０重量％〜７０重量％、好ましくは１０重量％〜５０重量％である。１０重量％未満だと粘度、表面張力などのインク特性は十分に満たすが、焼成後の電気抵抗が導電回路として十分な値ではなく、また、７０重量％を超えると粘度、表面張力などのインク特性を満たさなくなるため、ＦＰＤの電極を形成するためのインクジェット用インクとして使用できない。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。これらの例は単なる例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
（実施例１）
ヘリウムガス圧力０．５Ｔｏｒｒの条件下で銀（Ａｇ）を蒸発させるガス中蒸発法によりＡｇの超微粒子を生成する際に、生成過程のＡｇ超微粒子にα−テルピネオールとオクチルアミンとの２０：１（容量比）の蒸気を接触させ、冷却捕集して回収し、α−テルピネオール溶剤中に独立した状態で分散している平均粒子径０．００８μｍのＡｇ超微粒子を２５重量％含有するＡｇ超微粒子独立分散液を調製した。この分散液１容量に対しアセトンを５容量加えて攪拌した。極性のアセトンの作用により分散液中の超微粒子は沈降した。２時間静置後、上澄みを除去し、再び最初と同じ量のアセトンを加えて攪拌し、２時間静置後、上澄みを除去した。この沈降物に新たに非極性炭化水素であるドデカンを加えて攪拌した。沈降していたＡｇ超微粒子は約８ｎｍの粒径を持ち、粒子同士が完全に独立した状態でドデカン中に分散していたことが確かめられた。この分散液は非常に安定であって、常温で１ヶ月経過後でも沈降分離は見られなかった。この分散液中のＡｇの含量は２３重量％、分散液粘度は８ｍＰａ・ｓであり、表面張力は３５ｍＮ／ｍであった。
【００３９】
また、同様に、ヘリウムガス圧力０．５Ｔｏｒｒの条件下で銅（Ｃｕ）を蒸発させるガス中蒸発法によりＣｕの超微粒子を生成する際に、生成過程のＣｕ超微粒子にα−テルピネオールとオクチルアミンとの２０：１（容量比）の蒸気を接触させ、冷却捕集して回収し、α−テルピネオール溶剤中に独立した状態で分散している平均粒子径０．００７μｍのＣｕ超微粒子を２７重量％含有するＣｕ超微粒子独立分散液を調製した。この分散液１容量に対しアセトンを５容量加えて攪拌した。極性のアセトンの作用により分散液中の超微粒子は沈降した。２時間静置後、上澄みを除去し、再び最初と同じ量のアセトンを加えて攪拌し、２時間静置後、上澄みを除去した。この沈降物に新たに非極性炭化水素であるドデカンを加えて攪拌した。沈降していたＣｕ超微粒子は約７ｎｍの粒径を持ち、粒子同士が完全に独立した状態でドデカン中に分散していたことが確かめられた。この分散液は非常に安定であって、常温で１ヶ月経過後でも沈降分離は見られなかった。この分散液中のＣｕの含量は２５重量％、分散液粘度は９ｍＰａ・ｓであり、表面張力は３７ｍＮ／ｍであった。
【００４０】
得られたＡｇ超微粒子独立分散液に対してＣｕ超微粒子独立分散液を加えて、金属成分中のＣｕの割合が１０重量％になるようにしたものをインクとして用い、市販のピエゾ方式のシングルノズルを持つインクジェットプリンタを使い、ボロシリケートガラス基板上に幅５０μｍ、塗布厚６０μｍ、長さ１００ｍｍの細線を描画した。描画後、電気炉を用いて３００℃で３０分間の焼成を行った。その結果、幅５０μｍ、厚さ２．５μｍの電極配線を作製でき、その比抵抗値は、９．０×１０^-6Ω・ｃｍであった。また、この電極配線は、テープテストの結果、引き剥がし強度４．５ｋｇｆ／ｍｍ²でも基板から剥離せず、高い密着力を示した。
【００４１】
次に、ハイビジョン用の画面比１６：９のカラーＰＤＰ４２型パネルに対し、金属超微粒子インクを素材として、絶対位置精度±１０μｍの大型Ｘ−Ｙテーブルに５１０μｍのピッチ間隔の５１２個のマルチノズルを搭載したインクジェットプリンタを用いて、前面板のスキャン電極を形成し、また、同様のテーブルにピッチ間隔９００μｍの５１２個のマルチノズルを搭載したインクジェットプリンタを用いて、背面板のアドレス電極を形成し、次いでＰＤＰパネルに構成した。その電極形成工程及びパネル作製工程について、以下述べる。
【００４２】
画面比１６：９の４２型は、対角長が１０６０ｍｍで、画素数は、前面板、背面板共に１０２４本であり、前面板のスキャン電極は１０２４×２本、背面板のアドレス電極は１０２４×３（ＲＧＢ）本から構成されている。電極ピッチはスキャン電極が５１０μｍ、アドレス電極が９００μｍであり、電極幅は５０μｍ、厚みは２μｍである。各ノズルからは１４．４ＫＨｚの周期で５〜６ｐＬのインクが吐出されるように制御されている。インクとしては、Ａｇ超微粒子独立分散液に対してＣｕ超微粒子独立分散を加えて、金属成分中のＣｕの割合が１０重量％になるようにしたものを使用した。
【００４３】
まず、スキャン電極のバス電極を形成するために、既に従来の工程でＩＴＯ電極が形成されている対角長１０６０ｍｍで横縦の比が１６：９の横長の２．８ｍｍ厚のボロシリケートガラス基板を、描画装置のＸ−Ｙテーブル上の所定の位置にロボット搬送し、テーブル上に真空吸着し、固定した。ガラス基板上の四隅に予め印字されている位置決めマーカー基準でガラス基板の正確な位置出しを行った後、引き出し電極形成のためのスペースをガラス基板端面の両サイドに各々幅１５ｍｍ残して、ガラス基板の長手方向に描画を行った。インクはノズルから吐出されると基板上で約５０μｍの円状に広がり瞬時に乾燥した。この濃度のインクを使用して焼成後の膜厚が２μｍとなるようにするために、各吐出により描画された円がヘッドのスキャン方向（Ｘ軸方向）に２／３づつ重なるように、すなわち、(５０÷３)／(１／１４４００)μｍ／秒＝２３９．９ｍｍ／秒の速度でヘッドの走査速度を制御した。Ｘ軸方向に走査して５１２本の描画を終了し、Ｙ軸方向に２００μｍ移動し、同様にＸ軸方向に走査して５１２本の描画を行い、５１２×２本の５１２画素のペア電極の描画を終了した。その後、Ｙ軸方向に約２６１ｍｍ移動して、同様に５１２画素のペア電極の描画を行った。前面板のスキャン電極１０２４×２本を描画するのに約１５秒かかった。最後に両端面に移動して、５１２本の各ノズルからのインク吐出組み合わせを調整して、引き出し電極を約５秒かかって形成した。描画装置へのガラス基板の搬入、真空吸着、位置決め、電極描画、引き出し電極描画、搬出までの工程が約６０秒で完了した。これはスパッタ法の一千分の一であった。カートリッジの重量変化から、前面パネルのバス電極の形成のためのインクの使用量は金属重量換算で１．８４ｇであることが分かった。これは、スパッタ法での材料使用重量の約五分の一であった。また、描画装置を十分に整備することによって描画線に全く不良個所が発生しないことが確認された。
【００４４】
乾燥描画電極の上から全面に約４０μｍの厚みで誘電体ガラスをスクリーン印刷機により塗布し、大気雰囲気のベルト炉に入れて６００℃でのキープ時間が３０分間となるような移動速度に設定して焼成を行った。
【００４５】
背面板のアドレス電極については、ガラス基板の上に直接に９００μｍのピッチ間隔でスキャン電極と同様に形成した。５１２本の描画を６回繰り返し、１０２４×３本のアドレス電極の形成を約１３秒で終了した。背面板の電極形成工程においても、前面板と同様に搬入から搬出まで約６０秒で完了し、スパッタ法に比べ、工程にかかる時間を一千分の一に短縮することが可能であった。
【００４６】
カートリッジの重量変化から、背面板のアドレス電極形成のためのインク使用量は金属重量換算で１．６２ｇであることが分かった。また、描画線に不良個所は認められなかった。得られたアドレス電極の上に、スキャン電極と同様に誘電体ガラスを塗布し、ベルト炉で同様の焼成を行った。
【００４７】
次いで、上記のようにして電極の形成された前面板、背面板共に通常の製造工程に戻し、両者を封着し、排気し、ガス封入を行った後、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ところ、電極の耐久性が十分なものであることが確認された。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。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、金属超微粒子及び分散剤を含む金属超微粒子独立分散液からなるインクジェット用インクを用い、インクジェットプリンタでＦＰＤの電極形成を行うので、使用材料の無駄がなく、また、製造工程を短縮できることにより製造コストの低減が可能となる。

Claims (7)

1. 金属超微粒子及び分散剤を含む金属超微粒子独立分散液からなるインクジェット用インクを用いるフラットパネルディスプレイの電極形成方法において、
   前記インクジェット用インクとして、ガス雰囲気中でかつ第１溶剤の蒸気の存在下で金属を蒸発させることにより溶剤中に金属超微粒子が分散した金属超微粒子分散液を得る第１工程と、該第１工程で得られた分散液に低分子量の極性溶剤である第２溶剤を加えて該金属超微粒子を沈降させ、その上澄み液を取り除くことにより該第１溶剤を実質的に除去する第２工程と、このようにして得られた沈降物に第３溶剤を加えて金属超微粒子の独立分散液を得る第３工程とから製造された、金属超微粒子及び分散剤を含む金属超微粒子独立分散液を用いることを特徴とするフラットパネルディスプレイの電極形成方法。
2. 前記第１工程、又は第３工程、又は第１工程と第３工程との両工程で分散剤を加えることを特徴とする請求項１記載のフラットパネルディスプレイの電極形成方法。
3. 前記金属超微粒子が粒径１００ｎｍ以下であり、前記金属超微粒子独立分散液の粘度が１〜１００ｍＰａ・ｓ、その表面張力が２５〜８０ｍＮ／ｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラットパネルディスプレイの電極形成方法。
4. 前記分散剤がアルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩の中から選ばれた１つ若しくは複数のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフラットパネルディスプレイの電極形成方法。
5. 前記アルキルアミンの主鎖の炭素数が４〜２０であることを特徴とする請求項４記載のフラットパネルディスプレイの電極形成方法。
6. 前記アルキルアミンが第１級アルキルアミンであることを特徴とする請求項４又は５記載のフラットパネルディスプレイの電極形成方法。
7. 前記分散液が、分散媒として、主鎖の炭素数６〜２０の非極性炭化水素、水、及び炭素数が１５以下のアルコール系溶剤から選ばれた少なくとも１種の溶剤を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフラットパネルディスプレイの電極形成方法。