JPH065203A

JPH065203A - プラズマディスプレイ用基板のカラーフィルター形成方法

Info

Publication number: JPH065203A
Application number: JP4187397A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Harayama; 雅俊原山; Motohiro Oka; 素裕岡
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱性に優れるとともに出ガスがなく、しか
も膜厚均一性、解像性、加工精度においても満足のいく
プラズマディスプレイ用基板のカラーフィルターを形成
する。【構成】カラーフィルターを形成すべきガラス等の基
板１上に露光によって粘着性を生じる感光性組成物２を
塗布して乾燥させた後、マスクＭを介しての露光により
感光性組成物のパターニング部分２ａを形成する。次い
で、微粉体化した耐熱性の着色剤を分散してなる着色剤
組成物３をパターニング部分２ａに付着させた状態とし
てから、基板全体を着色反応に十分な温度で焼成し有機
分を焼失して着色剤からなるフィルター部分を形成す
る。着色剤としては、耐熱性顔料、色ガラス、基板ガラ
ス中のアルカリイオンを着色イオンと交換するような材
料が使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマディスプレイ
パネル（以下、ＰＤＰと略す）を構成するプラズマディ
スプレイ用基板のカラーフィルター形成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１は反射型蛍光面を有する従来のＤＣ
型ＰＤＰの一構成例を示すもので、ガラスからなる平板
状の前面板１１と背面板１２が互いに平行にかつ対向し
て配設され、両者はその間に設けられたセル障壁１３に
より一定の間隔に保持されている。また、前面板１１の
背面には互いに平行な複数のライン状の陽極１４が形成
されているとともに、背面板１２の前面側には互いに平
行な複数のライン状の陰極１５がこの陽極１４と直交し
て形成されている。さらにセル障壁１３の内面には蛍光
層１６が隣接して形成されており、この蛍光層１６には
各セル１７毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色
の蛍光体が所定のパターンで振り分けて設けられてい
る。

【０００３】上記従来のＤＣ型ＰＤＰにおいては、陽極
１４と陰極１５の間に直流電源から所定の電圧を印加し
て電場を形成することにより、前面板１１と背面板１２
とセル障壁１３とで構成される表示要素しての各セル１
７の内部で放電が行われる。そして、この放電により生
じる紫外線が蛍光層１６を発光させ、前面板１１を透過
する光を観察者が視認するようになっている。

【０００４】また、図２は反射型蛍光面を有する従来の
ＡＣ型ＰＤＰの一構成例を示すもので、このＡＣ型ＰＤ
Ｐにおいても先のＤＣ型ＰＤＰと同様に、ガラスからな
る平板状の前面板２１と背面板２２が互いに平行にかつ
対向して配設され、両者はその間に設けられたセル障壁
２３により一定の間隔に保持されている。そして、セル
障壁の下に書込み用の電極２４が形成されており、また
前面板２１の背面側にはセル２５に一対ずつ対応して電
極２６，２７が平行に形成され、さらにその背面側に誘
電体層２８及び保護層２９が形成されており、セル障壁
２３の内面及び背面板２２の前面側に蛍光層３０が形成
されている。

【０００５】上記従来のＡＣ型ＰＤＰにおいては、前面
板２１に形成された一対の電極２６，２７間に交流電源
から所定の電圧を印加して電場を形成することにより、
前面板２１と背面板２２とセル障壁２３との間の表示要
素しての各セル２５内で放電が行われる。そして、この
放電により生じる紫外線が蛍光層３０を発光させ、前面
板２１を透過する光を観察者が視認するようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
カラーＰＤＰでは今までに様々な改良がなされてきた。
しかしながら、ＰＤＰの輝度が十分でないためもあって
コントラストが十分とれていないのが現状である。

【０００７】ディスプレイを見やすくするには、反射率
を低減しコントラストを向上させることが効果があり、
これを実現するための手段としては、前面板にＮＤ（Neutral Dencity)フィルター特性を持
たせる。前面板にＮｄ₂Ｏ₃を入れ、発光体の主要スペクトル
以外のところで吸収特性を持たせる。蛍光層以外の場所を低反射材料で埋める。すなわち、
ブラックマトリクスを形成する。蛍光層に顔料を混合する。蛍光層の前に顔料層を形成する。赤，緑，青の各セルに対応して、発光スペクトル単一
波長だけ透過させるカラーフィルターを設ける。等が考えられるが、ＰＤＰはＣＲＴと異なり輝度にあま
り余裕がないため、輝度の減少を最低限に抑えてコント
ラストを上げるには、のブラックマトリクスとのカ
ラーフィルターが有効である。そして、カラーＰＤＰに
おいては、視野角の点から考えると、前面板の内側にこ
れらを設ける必要がある。しかし、このために基板作成
の工程上４５０〜６００℃程度、若しくはそれ以上の高
温に耐えるものであること及び出ガスがないことが要求
される。この点において、現在使用されている液晶表示
素子用のカラーフィルターをそのまま使用することはで
きない。

【０００８】一方、材料をペースト化してスクリーン印
刷によってカラーフィルターを形成する方法が知られて
いるが、膜厚均一性、解像性、加工精度において、特に
大型化を考えた場合に必ずしも満足のいくものではな
い。

【０００９】本発明は、上述のような背景に鑑みてなさ
れたものであり、耐熱性に優れるとともに出ガスがな
く、しかも膜厚均一性、解像性、加工精度においても満
足のいくカラーフィルターを形成できるプラズマディス
プレイ用基板のカラーフィルター形成方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のプラズマディスプレイ用基板のカラーフ
ィルター形成方法は、カラーフィルターを形成すべきガ
ラス基板上に露光によって粘着性を生じる感光性組成物
を塗布して乾燥させる塗布工程と、カラーフィルターパ
ターンのマスクを介しての露光により感光性組成物のパ
ターニング部分を形成する露光工程と、微粉体化した着
色剤を分散してなる着色剤組成物を前記パターニング部
分に付着せしめる付着工程と、基板全体を着色反応に十
分な温度で焼成し有機分を焼失して着色剤からなるフィ
ルター部分を形成する焼成工程とからなることを要旨と
している。

【００１１】そして、異なる透過波長をもつ部分からな
るカラーフィルターを形成する場合には、異なる透過波
長をもつ複数の着色剤をそれぞれ分散してなる各着色剤
組成物について、前記露光工程、付着工程を繰り返して
行った後で焼成工程を行うことにより、基板上に選択的
に各色が配列されたフィルター部分を形成するするよう
にすればよい。

【００１２】さらに、ブラックマトリクスを形成する場
合には、耐熱性の黒色顔料を加えた組成物について同様
の工程を加えるようにすればよいものである。

【００１３】そして、上記の形成方法において使用する
着色剤としては、耐熱性顔料又は色ガラスを使用するこ
とができ、さらには基板ガラス中のアルカリイオンを着
色イオンと交換するような材料も使用することができ
る。

【００１４】

【作用】上述の本発明のプラズマディスプレイ用基板の
カラーフィルター形成方法によれば、フォトリソ法によ
り形成された感光性組成物のパターニング部分に着色剤
組成物が付着させられることにより、着色剤が所望のパ
ターンで基板上に配置される。これにより膜厚が均一
で、解像性及び加工精度に優れたカラーフィルターが形
成される。また、焼成工程により有機分が焼失せしめら
れ、出ガスのないカラーフィルターが形成される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１６】図３及び図４は本発明に係るプラズマディ
スプレイ用基板のカラーフィルター形成方法の工程図で
ある。

【００１７】まず、図３の（ａ）に示すように、ガラス
等からなる平面状の基板１を洗浄してフィルター形成面
を決定する。ここで、フロート方式で形成されたガラス
基板などを使用する時には、使用する着色剤に応じてガ
ラス面を錫面とするか又は非錫面とするかを選択する必
要がある。すなわち、錫面にすると、使用する着色剤の
種類によっては錫のイオンがガラス中に入って悪影響を
及ぼすことがあり、また着色剤として基板ガラス中のア
ルカリイオンを着色イオンと交換するような材料を使用
する場合には、錫面の方がイオン交換がしやすくて発色
がよくなる場合が少なくない。

【００１８】次に、図３の（ｂ）に示すように、基板１
上のカラーフィルターを形成すべき面に露光によって粘
着性を生じる感光性組成物２を塗布して乾燥させる。こ
の塗布方法としては、スプレー法、スピンナー法、ディ
ップ法、印刷法、ブレードコーター法、ロールコーター
法など任意のコーティング方法を採用することができ
る。なお、場合によっては、かぶりを防止するために目
詰剤をまぶして過剰物をエアーブロー等で落としておく
ようにする。

【００１９】また、感光性組成物２に非付着部を設ける
場合には、当該部分を予め露光の上、１μｍ程度の粒径
で感光性組成物を焼失する際に完全に分解する有機微粉
（エチルセルロース、アルギン酸ソーダ、ヒドロプロピ
ルメチルセルロース、ビニルメチルエーテル無水マレイ
ン酸等）を付着させておいてもよい。

【００２０】続いて、図３の（ｃ）に示すように、カラ
ーフィルターパターンのマスクＭを介して感光性組成物
２をパターン露光してパターニング部分２ａを形成して
から、図３の（ｄ）に示すように、微粉体化した耐熱性
の着色剤を分散してなる着色剤組成物３を振りかけてパ
ターニング部分２ａに付着した後、非露光部分上の着色
剤組成物３及び過剰な着色剤組成物３をエアーブロー等
で除去現像する。

【００２１】３色のカラーフィルターの場合は、赤，
緑，青の透過波長をもつ着色剤をそれぞれ分散した着色
剤組成物３について、図３（ｃ）の露光工程、図３
（ｄ）の付着工程を繰り返し、例えば図４の（ｅ）に示
すように、感光性組成物２の層上に各色の着色剤組成物
３が所望パターンで配置された状態にする。この場合、
図３（ｃ）のパターン露光の際に各色毎にマスクＭによ
ってセルを選択的に露光するようにする。また、混色を
防ぐには、目詰剤を着色剤組成物に混合しておくか、各
色毎に目詰剤を付着、過剰部分をエアーブロー等によっ
て除去するプロセスを付け加えるとよい。

【００２２】さらにブラックマトリクスを入れる場合に
は、耐熱性の黒色顔料を加えた組成物４について同様の
工程を加え、図４の（ｇ）に示すように、各色の着色剤
組成物３の間に黒色顔料の組成物４を付着させるように
する。ここで、もし既にパターニングした部分以外すべ
てにブラックマトリクスを付け加える場合、条件によっ
ては図４の（ｆ）に示すようにマスクなしで全面露光
し、図４（ｇ）の如く黒色顔料の組成物４を付着させる
ようにしてもよい。

【００２３】以上の工程を行った後、基板１全体を焼成
工程に移し、有機分を焼失せしめかつ着色反応に十分な
温度で焼成し、感光性組成物を始めとする残留有機分を
焼失して着色剤を基板１に固定する。これにより、ブラ
ックマトリクスを入れた３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフ
ィルターの場合には、基板１上に図４の（ｈ）に示すよ
うなパターンのフィルター部分５とブラックマトリクス
６とからなるカラーフィルターが形成される。

【００２４】上記のように、耐熱性を有する着色剤を使
用し、露光によって粘着性を生じる感光性組成物を該着
色剤のパターニングに利用したことにより、均一性が高
く、解像性及び寸法精度に優れたカラーフィルターを形
成できる。また、焼成工程を通すことにより、出ガスの
原因となる有機分を焼失することができるものである。
この際に、着色剤によっては密着性が高くなり着色反応
を促進する。

【００２５】上記着色剤としては、耐熱性の顔料であれ
ばいずれも使用することができる。この場合、基板の作
製工程に依存するが４５０〜６００℃程度の耐熱性があ
ればよい。また、薄い膜厚で波長選択性が確保できる色
ガラス、基板ガラス中のアルカリイオンを着色イオンと
交換するような材料等も使用することができる。また、
発色とその安定性、耐熱性、密着性、表面平滑性の向上
のために低融点のガラスフリットを混合することも有効
である。また、着色剤組成物としては、塗布の方法によ
っては、有機もしくは水系の溶媒中に分散したり、場合
によっては少量の樹脂を加えることもある。

【００２６】耐熱性顔料の種類は多いが、代表的なもの
としては、鉄系（赤）、アルミン酸マンガン系（桃
色）、金系（桃色）、アンチモン−チタン−クロム系
（橙色）、鉄−クロム−亜鉛系（褐色）、鉄系（褐
色）、チタン−クロム系（黄褐色）、鉄−クロム−亜鉛
系（黄褐色）、鉄−アンチモン系（黄褐色）、アンチモ
ン−チタン−クロム系（黄色）、亜鉛−バナジウム系
（黄色）、ジルコニウム−バナジウム系（黄色）、クロ
ム系（緑色）、バナジウム−クロム系（緑色）、コバル
ト系（青色）、アルミン酸コバルト系（青色）、バナジ
ウム−ジルコニウム系（青色）、コバルト−クロム−鉄
系（黒色）等があり、これらを混合して色調を合わせる
ことも可能である。そして、粒径１μｍ以上の粒子が全
粒子の１０ｗｔ％以下であることが望ましい。すなわ
ち、粒径の大きな粒子が多いと透過度が低下して輝度の
低下をもたらすからである。さらに、粒径０．０１〜
０．７μｍの粒子が全粒子の２０ｗｔ％以上であること
が望ましい。

【００２７】色ガラスは着色機構からも種類が非常に多
い。また同じ原料でも条件によって色が変わる。一例を
示すと、フリットは珪酸（ＳｉＯ₂）、酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ₅）、硼酸（Ｂ₂Ｏ₃）、
フッ化アルミ（ＡｌＦ₃）、酸化砒素（Ａｓ₂Ｏ₃）等
を含むカリ鉛ガラスが主成分であり、原料としては、珪
石、鉛丹、黄色酸化鉛、鉛白、カリ硝石、硼酸、硼砂、
重炭酸ソーダ、フッ化物等が使用される。これに着色剤
として亜砒酸（白）、酸化錫（白）、酸化銅（緑）、酸
化コバルト（青）、重クロム酸カリ（黄色）、酸化アン
チモン（黄色）、酸化鉄（茶色）、二酸化マンガン（紫
色）、酸化ニッケル（紫色）、塩化金（赤）、ウラン酸
ソーダ（橙色）、セレン赤（朱赤色）等が組み合わされ
て混合される。そして、これらを混合し加熱溶融してガ
ラス化したものを冷却粉砕したものを使用する。

【００２８】基板ガラス中のアルカリイオンを着色イオ
ンと交換するような材料の代表的なものとしては、赤
（硫酸銅５〜４０重量部、アルカリ金属塩４０〜９０重
量部、無機充填物５〜５５重量部）、緑（硫酸銅４０〜
９０重量部、アルカリ金属塩４０〜９０重量部、無機充
填物５〜２０重量部）、青（硫酸コバルト４０〜８０重
量部、アルカリ金属塩４０〜９０重量部、無機充填物５
〜２０重量部）等を使用できる。

【００２９】ここで、アルカリ金属塩は、アルカリ金属
硫酸塩として硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリ
ウムを、アルカリ土類金属硫酸塩として硫酸亜鉛、硫酸
カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウムを１種類
若しくは２種類以上混合して用いる。これらは主にガラ
ス表面で溶融してガラス基板表面への密着性を向上して
イオン交換を増進させる働きがあると思われる。

【００３０】無機充填物は、焼成時の溶融液の縮み防止
や呈色された色調の濃淡をコントロールする働きを兼ね
備えていると思われ、各種の耐熱性無機物を使用でき
る。例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）、ジルコン（ＺｒＯ₂）、珪酸ジルコニウム
（ＺｒＳｉＯ₂）、炭酸カルシウム（ＣａＯ₂）、酸化
鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）等が使用できる。また必要に応じて１
重量部以下の銀塩（ＡｇＮＯ₃，Ａｇ₂Ｏ，Ａｇ₂ＳＯ
₄，Ａｇ₂Ｓ）を加えることにより、着色の鮮明さや色
調に変化を与えられる場合があり、より多彩な色調を発
揮できる。

【００３１】また、上記した目詰剤には粒径１μｍ以下
の微粒子が用いられ、無機物としてカオリン、Ｓｉ
Ｏ₂、ＣａＳＯ₄、Ａｌ₂Ｏ₃等があるが、透過率のよ
いＳｉＯ₂が良好である。そして、着色剤組成物付着後
の後工程用には、塩酸、臭酸、硝酸、硫酸、ｐ−スルホ
ン酸、アミドスルホン酸等の酸を担持させることがより
効果的である。また、有機物としては、感光性組成物層
の焼失時に焼失するものが望ましく、例えばエチルセル
ロース、ヒドロプロピルメチルセルロース、ビニルメチ
ルエーテル無水マレイン酸、アクリル樹脂、アルギン酸
ソーダ等が使用できる。

【００３２】上記感光性組成物をガラス等の基板上に塗
布する方法としては、ドクターブレードコーティング、
ミヤアバーコーティング、ロールコーティング、スクリ
ーンコーティング、スクリーン印刷、スピンナーコーテ
ィング等公知のコーティング方法はいずれも使用でき
る。

【００３３】また、コーティング膜の乾燥、パターニン
グ露光による硬化、さらには焼成などの各工程及びそれ
らの条件は既に述べた通りまた後述する具体例で例示す
るごとく、特に限定はなく、従来技術におけるのと同様
でよい。

【００３４】［具体例］各色の着色剤組成物（粉末）を
次のようにして作成した。

【００３５】「赤色フィルター用粉末」硫酸銅（２５．０ｗｔ％）、硫酸ナトリウム（５０．０
ｗｔ％）、アルミナ（２５．０ｗｔ％）を十分に混合粉
砕した。

【００３６】「緑色フィルター用粉末」硫酸銅（３．０ｗｔ％）、酸化コバルト（３．０ｗｔ
％）、酸化クロム（２．０ｗｔ％）、ガラスフリット
（９２．０ｗｔ％）を十分に混合粉砕した。

【００３７】「青色フィルター用粉末」コバルト系顔料（１５．０ｗｔ％）、ガラスフリット
（８５．０ｗｔ％）を十分に混合粉砕した。

【００３８】「ブラックマトリクス用粉体」コバルト−クロム−鉄系耐熱黒色顔料（１５．０ｗｔ
％）、ガラスフリット（８５．０ｗｔ％）を十分に混合
粉砕した。

【００３９】次に、前面板となるガラス基板を洗浄した
後、この基板にスプレー法で、露光によって粘着性を示
す感光性組成物である富士薬品工業（株）製「フォトタ
ッキングレジスト（ＰＴＲ−７）」を塗布して乾燥させ
た。

【００４０】続いて、緑色のフィルター部分を形成した
い部分に、マスクを介して３５０ｎｍ付近に最大波長を
もつ紫外線を１．７７Ｗ／ｃｍ²露光した。そして、こ
の基板に緑色フィルター用粉末を間隔をあけて数回振り
かけ、エアーブローによって非露光部分上の粉末及び過
剰な粉末を除去した。さらに、目詰剤として粒径１μｍ
のエチルセルロースを振りかけ、エアーブローで過剰部
分を除去した。

【００４１】引き続き、露光以下の工程を青色フィルタ
ー用粉末、赤色フィルター用粉末、ブラックマトリクス
用粉末についても同様に繰り返した後、約５８０℃で３
０分間焼成することにより、感光性組成物及び目詰剤等
の有機分を焼失せしめ、同時に着色反応を促進させて着
色剤を基板に固定した。最後に洗浄することによって、
基板に赤，緑，青に塗り分けられたカラーフィルターを
形成した。

【００４２】そして、このようにして形成したカラーフ
ィルターの上から電極その他を形成し、図４及び図５に
示すようなＤＣ型カラーＰＤＰ、ＡＣ型カラーＰＤＰを
形成した。これにより、コントラストの高いＰＤＰを得
ることができた。なお、図４及び図５ではフィルター以
外の各部分については図１及び図２のものと同じ符号を
付している。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、露光によって粘着性を生じる感光性組成物と
微粉体化した耐熱性の着色剤を分散してなる着色剤組成
物を使用し、フォトリソ法により形成された感光性組成
物のパターニング部分に着色剤組成物を付着せしめるこ
とにより所定のパターンを形成するとともに、さらに焼
成を通して有機分を焼失して着色剤を基板に固定するよ
うにしたので、耐熱性に優れ、出ガスのない、膜厚均一
性、解像性、加工精度においても満足のいくプラズマデ
ィスプレイ用基板のカラーフィルターを形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＤＣ型プラズマディスプレイパネルの一
構成例を示す断面図である。

【図２】従来のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの一
構成例を示す断面図である。

【図３】本発明に係るプラズマディスプレイ用基板のカ
ラーフィルター形成方法の工程図である。

【図４】図３に続く工程図である。

【図５】カラーフィルターを形成した基板を前面板に用
いたＤＣ型プラズマディスプレイパネルの断面図であ
る。

【図６】カラーフィルターを形成した基板を前面板に用
いたＡＣ型プラズマディスプレイパネルの断面図であ
る。

【符号の説明】１基板２感光性組成物２ａパターニング部分３着色剤組成物４（黒色顔料の）組成物５フィルター部分６ブラックマトリクスＭマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルターを形成すべきガラス基
板上に露光によって粘着性を生じる感光性組成物を塗布
して乾燥させる塗布工程と、カラーフィルターパターン
のマスクを介しての露光により感光性組成物のパターニ
ング部分を形成する露光工程と、微粉体化した耐熱性の
着色剤を分散してなる着色剤組成物を前記パターニング
部分に付着せしめる付着工程と、基板全体を着色反応に
十分な温度で焼成し有機分を焼失して着色剤からなるフ
ィルター部分を形成する焼成工程とからなることを特徴
とするプラズマディスプレイ用基板のカラーフィルター
形成方法。
【請求項２】請求項１記載のプラズマディスプレイ用
基板のカラーフィルター形成方法において、異なる透過
波長をもつ複数の着色剤をそれぞれ分散してなる各着色
剤組成物について、前記露光工程、付着工程を繰り返し
て行った後で焼成工程を行うことにより、基板上に選択
的に各色が配列されたフィルター部分を形成することを
特徴とするプラズマディスプレイ用基板のカラーフィル
ター形成方法。
【請求項３】請求項２記載のプラズマディスプレイ用
基板のカラーフィルター形成方法において、耐熱性の黒
色顔料を加えた組成物について同様の工程を加えること
によりブラックマトリクスを形成することを特徴とする
プラズマディスプレイ用基板のカラーフィルター形成方
法。
【請求項４】前記着色剤として耐熱性顔料を使用した
ことを特徴とする請求項１，２又は３記載のプラズマデ
ィスプレイ用基板のカラーフィルター形成方法。
【請求項５】前記着色剤として色ガラスを使用したこ
とを特徴とする請求項１，２又は３記載のプラズマディ
スプレイ用基板のカラーフィルター形成方法。
【請求項６】前記着色剤として基板ガラス中のアルカ
リイオンを着色イオンと交換するような材料を使用した
ことを特徴とする請求項１，２又は３記載のプラズマデ
ィスプレイ用基板のカラーフィルター形成方法。