JP3573436B2

JP3573436B2 - Display surface and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP3573436B2
Application number: JP33836395A
Authority: JP
Inventors: 武夫伊藤; 秀三松田; 肇田中; 知子中澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2015-12-26
Also published as: JPH08236036A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカラー受像管等の表示装置に用いられる表示面及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陰極線管やカラー受像機のフェースプレート内面には赤、青、緑色の発光色を呈するドット状やストライプ状等の蛍光体層が形成されている。この蛍光体層に電子ビームが衝突することにより、蛍光体層が発光して画像表示がなされる。コントラストや色純度等の画像表示特性を向上させるために、従来より蛍光体層について種々の改善がなされている。例えば、フェースプレートと蛍光体層との間に、蛍光体層の発光色と同色の体色を持つ顔料層を設けるフィルター付き蛍光体層がある。このフィルター付き蛍光体層では、入射した外光のうち赤色顔料は緑や青成分の光を、青色顔料は緑や赤成分の光を、緑色顔料は青や赤成分の光を、それぞれ吸収する。このため、このフィルター付き蛍光体層を用いると、表示装置のコントラストや色純度が向上する。
【０００３】
従来から用いられている蛍光体層が形成されるパネル基板としては、外光反射成分を減衰させ、コントラスト比を高めるために、従来より光透過率の低いフェースプレートいわゆるティント・パネルやダークティント・パネルが使用されていたが、フィルター付き蛍光体層は、そのフィルターが外光反射成分を減衰させる機能を有するので、光透過率の良いフェースプレートへの適用が期待できる。このようなフィルター付き蛍光体層は、例えば、特開平５−２７００８号公報に示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィルター付き蛍光体層を光透過率の良いフェースプレートに適用すると、各色蛍光体層の間を埋めるように黒色顔料粒子、例えば０．５μｍ前後の黒鉛粒子により形成されているブラックマトリックスが、その黒色顔料粒子表面で生じる光乱反射のために、充分な黒さを表さないという新たな問題が生じる。なお、このブラックマトリックスの形成は、フェースプレート内面の各色に対応する位置にレジスト層を形成し、レジスト層を含む全面に、黒鉛微粒子の分散液を塗布乾燥し、レジスト層とともにその上の黒鉛微粒子を除去することにより行うのが一般的である。
【０００５】
本発明の第１の目的は、充分な黒さを得ることが可能なブラックマトリックスを形成することにより、コントラスト、色純度及び輝度が良好な表示面を得ることにある。
【０００６】
また、本発明の第２の目的は、充分な黒さを有するブラックマトリクスを形成し、コントラスト、色純度及び輝度が良好な表示面の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、基板と、基板上に形成されたドットあるいはストライプのいずれかの形状の複数のホールを有するブラックマトリックスとを有する表示面において、前記ブラックマトリックスを、金属酸化物からなる黒色顔料粒子、コバルトブルー，コバルトグリーン又はベンガラからなるカラー顔料粒子及び酸化ケイ素粒子から選択される少なくとも１種の顔料からなる平均粒径０．００５〜０．２μｍの顔料微粒子を含む微粒子顔料層、及び前記微粒子顔料層上に形成された平均粒径０．２〜５μｍの黒色の顔料粒子を含む黒色顔料層からなる積層体としたものである。
【０００８】
また、本発明は、基板上に、レジストを塗布、乾燥してレジスト塗布膜を形成し、このレジスト塗布膜をパターニングして、複数のドットあるいはストライプ形状のレジストパターンを形成する工程、前記レジストパターン上に、金属酸化物からなる黒色顔料粒子、コバルトブルー，コバルトグリーン又はベンガラからなるカラー顔料粒子及び酸化ケイ素粒子から選択される少なくとも１種の顔料からなる平均粒径０．００５〜０．２μｍの顔料微粒子を含む溶液を塗布、乾燥し、微粒子顔料層を形成する工程、前記微粒子顔料層上に平均粒径０．２〜５μｍの黒色顔料粒子を含む黒色顔料溶液を塗布、乾燥し、微粒子顔料層と黒色顔料層との積層体を形成する工程、前記積層体上に、レジスト分解剤を適用し、レジストパターンを分解すると共にレジストパターン上の前記積層体を剥離し、前記積層体中に、複数のドットあるいはストライプ形状のホールを形成する工程とを具備する表示面の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の観点によれば、基板と、基板上に形成されたドットあるいはストライプのいずれかの形状の複数のホールを有する平均粒径０．２〜５μｍの黒色顔料を含む黒色顔料層とを有する表示面であって、黒色顔料層と基板との間に黒色顔料層と同様の形状で、平均粒径０．００５〜０．２μｍの顔料微粒子を含む微粒子顔料層が設けられた表示面が提供される。
【００１０】
この表示面では、微粒子顔料層と黒色顔料層の積層体が、ドットあるいはストライプのいずれかの形状の複数のホールを有するように形成され、実質的にブラマトリクスを構成している。黒色顔料層は、通常のブラックマトリクスに用いられる平均粒径０．２〜５μｍの大きさの黒色顔料から実質的になる。微粒子顔料層は、黒色顔料粒子よりも小さい粒径の平均粒径０．００５〜０．２μｍの微粒子から実質的になる。平均粒径０．２〜５μｍの大きさの黒色顔料が基板上に直接形成されると、拡散反射が発生し、白っぽく見える。しかしながら、平均粒径０．００５〜０．２μｍの顔料微粒子は反射防止効果があり、表面反射しないので、顔料微粒子が介在していると、基板表面で拡散反射が起こらない。
【００１１】
このような表示面は、ホール内に例えばカラー微粒子顔料層として赤、青、緑の微粒子顔料層を設け、その上に各微粒子顔料層の色と同色の光を発光する蛍光体層を各々設けることにより、カラー陰極線管の表示面として使用することができる。
【００１２】
本発明の表示面を用いたカラー陰極線管では、仮に、基板として光透過率の高いものを適用しても、ブラックマトリクスが光乱反射によって白っぽくならないので、コントラストを低下させることがない上、輝度の向上を図ることができる。さらに、微粒子顔料層の効果により、表示面における外光反射を防ぎ、コントラスト及び色純度が良好となる。
【００１３】
また、本発明の第２の観点では、第１の観点にかかる表示面を形成するための方法の一例を示し、この方法は以下の手順で行なわれる。まず、基板上に、レジストを塗布、乾燥してレジスト塗布膜を形成し、レジスト塗布膜をパターニングして、複数のドットあるいはストライプ形状のレジストパターンを形成する。その後、平均粒径０．００５〜０．２μｍの顔料微粒子を含む溶液を塗布、乾燥し、微粒子顔料層を形成する。得られた微粒子顔料層上に平均粒径０．２〜５μｍの黒色の顔料粒子を含む黒色顔料溶液を塗布、乾燥することにより、微粒子顔料層と黒色顔料層との積層体を形成する。前記積層体上に、レジスト分解剤を適用し、レジストパターンを分解すると共にレジストパターン上の前記積層体を剥離し、前記積層体中に、複数のドットあるいはストライプ形状のホールを形成する。
【００１４】
本発明によれば、例えば、このようにして得られた積層体を有する基板上に、平均粒径０．００５〜０．２μｍのカラー顔料粒子を含む溶液を塗布、乾燥して、カラー顔料液塗布膜を形成し、その後、露光、現像によりパターニングを行ない、前記ホール内に任意順序でカラー微粒子顔料層を形成するができる。
【００１５】
さらに、得られたカラー微粒子顔料層と同じ色の光を発光する蛍光体を、スラリー法を用いて、カラー微粒子顔料層上に任意順序で形成することにより、蛍光面を形成することができる。
【００１６】
なお、本発明に用いられる顔料微粒子としては、例えば黒色顔料、カラー顔料及びシリカ等を用いることができる。
顔料微粒子として用いられる黒色顔料としては例えば金属酸化物を用いることができる。カラー顔料としてはコバルトブルー、コバルトグリーン、ベンガラ等を用いることができる。
【００１７】
微粒子顔料層に用いられるべき散乱を生じない粒子の径は２００ｎｍすなわち０．２μｍ以下である。これは、光散乱が起る粒径ｄは、以下の式
ｄ＝λ／２
により求められ、このとき可視光最短波長λは、４００ｎｍであるので、これを代入すると、
ｄ＝４００ｎｍ／２＝２００ｎｍ＝０．２μｍ
となるからである。
【００１８】
また、顔料微粒子の平均粒径は、０．００５〜０．２μｍであり、好ましくは０．０１〜０．１５μｍである。光学的には平均粒径は小さければ小さいほど透明性が良いが、塗布溶液の分散性を考慮すると平均粒径は０．００５μｍ以上、好ましくは０．０１μｍ以上であり、０．１５μｍ以下であるとより確実に光散乱を抑えることができる。さらに、顔料微粒子とこの上に形成される黒色顔料粒子の粒径比は、０．５以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、微粒子顔料層は、顔料微粒子を含む溶液を塗布、乾燥することにより形成し得る。この溶液は、基本的に顔料微粒子と分散剤からなる懸濁液であり、塗布性改善のため界面活性剤や、付着力向上のためポリビニルアルコール（ＰＶＡ），ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等の水溶性高分子やアクリルエマルジョン、またはコロイダルシリカ等の無機微粒子シリカ、アルミナ等を添加してもよい。また、黒色顔料層にも、同様の分散剤、添加剤を含む溶液を適用することができる。
【００２０】
なお、分散剤としては、例えばアクリル酸系、アクリル−スチレン系、アクリル共重合物、高分子ポリカルボン酸類等が挙げられる。
レジストとしては、クロム酸塩／ポバール系、ジアゾニウム塩等／ポバール系、スチバゾル系、クロム酸塩／カゼイン系が使用できる。
【００２１】
このレジストを分解するレジスト分解液としては、例えばスルファミン酸、硫酸、硝酸等の酸類及び過酸化水素、過マンガン酸カリウム、過ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸ナトリウム等の過酸化物がある。
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の作用効果について説明する。
ブラックマトリクスは、本来、光を透過させない目的で使用される。光の減衰効果を大きくして吸収効果を高めるためには、膜厚は、厚い方が良い。膜厚を大きくして光吸収効果を効果的にするために、ブラックマトリクスには比較的粒径の大きな顔料粒子が用いられる。ところが、粒径の大きな顔料粒子の場合、粒子の表面に当たって散乱する光が多くなり、外光が入射したときに散乱による乱反射のために画面が白けてコントラストが劣化するという問題がある。
【００２３】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の作用効果を説明するためのモデル図である。図１（ａ）は従来の表示面に用いられるブラックマトリクスと基板の様子を表すモデル図、図１（ｂ）は、本発明の表示面に用いられるブラックマトリクスと基板の様子を表すモデル図を表している。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、従来の表示面では、基板１上に比較的大きな粒径の黒色顔料粒子２の層が形成されており、例えばフェースガラス１の上のブラックマトリックスを構成する顔料粒子２の表面で、外光３に対して乱反射成分４が発生してしまう。
【００２５】
しかしながら、本発明では図１（ｂ）に示すように、フェースガラス１と顔料粒子２の間に顔料粒子２より小さい平均粒子径の微粒子顔料層５が介在しているため、微粒子顔料層５では乱反射がなく且つそのフィルター作用により顔料粒子２の乱反射をほとんど減少させるため、乱反射成分４が図１（ａ）の場合に比べ大変弱くなる。
【００２６】
また、図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の好ましい態様の作用効果を説明するためのモデル図である。図２（ａ）は、従来の表示面に用いられるブラックマトリクスと基板の別の様子を表すモデル図である。図２（ｂ）は、本発明の表示面に用いられるブラックマトリクスと基板の別の様子を表すモデル図である。図２（ａ）に示すように、従来は、フェースガラス１の内面反射６が存在していたが、図２（ｂ）に示すように、本発明では、微粒子層５の膜厚を０．０１〜０．５μｍとすることにより、フェースガラス１の内面反射６を防止することも可能である。
【００２７】
さらに、図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明のさらに好ましい態様の作用効果を説明するためのモデル図である。図３（ａ）は、従来の表示面に用いられるブラックマトリクスの他の例と基板との様子を表すモデル図を示す。また、図３（ｂ）は、本発明の表示面に用いられるブラックマトリクスと基板のさらに別の様子を表すモデル図である。
【００２８】
図３（ａ）に示す表示面では、フェースプレート１の全面に酸化ケイ素の微粒子を含む内面反射防止膜７が形成され、内面反射防止膜７上にブラックマトリクスの黒色顔料粒子２が形成されている。この内面反射防止膜７は、反射光の干渉効果を利用するものである。図３（ａ）の矢印６に示すように、黒色顔料粒子２が内面反射防止膜７と接する境界部分では、無反射条件を満たすが、境界に接しない大部分では、矢印４で示すように、無反射条件を満たさず、散乱を生ずる。このため、図３（ａ）に示すような内面反射防止膜を設けた表示面では、外光の散乱が多く発生し、コントラストが劣化する。
【００２９】
本発明による表示面では、図３（ｂ）に示すように、ブラックマトリクスが微粒子顔料層８とその上に形成された黒色顔料層２との二層構造になっている。この表示面には、図３（ｂ）の矢印６に示すように、黒色顔料粒子２が微粒子顔料層８と接する境界部分では、無反射条件を満たしているため、反射が起らないという効果がある。また、境界に接しない大部分では、矢印４で示すように、無反射条件を満たさず散乱を生ずるが、その散乱光は、微粒子顔料層８には吸収されてしまうという効果がある。このように、本発明の好ましい態様にかかる表示面においては、上述の２つの効果により、外光反射を十分に抑制でき、コントラスの改善を図ることができる。
【００３０】
なお、十分な黒さのブラックマトリクスを得るためには、十分な膜厚が必要であり、そのためには、黒色顔料粒子は透明性を持たない０．２μｍ以上程度の大きさの粒径であることが要求される。なお、粒子が透明性を持たないということは、すなわち光散乱を生ずることである。また、黒色顔料粒子は５μｍ以上であると、例えばホール抜けの発生、キレ特性の低下などのパターニング特性不良を起る傾向がある。したがって、微粒子顔料層上に設けられる黒色顔料層に使用される黒色顔料は、その平均粒径が０．２〜５μｍである。また、黒さ及びキレ特性の安定性を考慮すると、黒色顔料の平均粒径は、好ましくは０．４〜２μｍである。
【００３１】
また、本発明に使用されるレジスト分解液は、微粒子顔料層や黒色顔料層に何の影響も与えることなくレジストパターンのみ剥離するという性質を有するので、ブラックマトリックスが２層構造であっても、従来の一般的なパターニング手法が適用できる。
【００３２】
以下、図面を参照し、本発明についてさらに詳細に説明する。
図４（ａ）ないし（ｄ）は、本発明の方法の一実施例を示す工程図である。
（実施例１）
まず、フォトレジスト液として、次の表１に示す組成のものを準備した。
【００３３】
【表１】
＜フォトレジスト液＞
ポリビニルピロリドン３重量％
ビスアジド系架橋剤０．２０重量％
界面活性剤０．０１重量％
シラン系接着助剤０．０１重量％
純水残部
【００３４】
次に、このフォトレジスト液を塗布・乾燥し、高圧水銀灯を用いて所定のパターンにシャドウマスクを介して露光し現像を行うことにより、図４（ａ）に示すように、例えばフェースガラスからなる基板１１上にレジストパターン１２を形成する。
次に、微粒子である第１顔料及びその上層に形成される黒色の第２顔料を含む溶液として、次の表２及び表３に示す組成のものを準備した。
【００３５】
【表２】
＜第１顔料微粒子を含む溶液＞
第１顔料粒子：Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎの酸化物
（平均粒子径０．０５μｍ）１．０重量％
分散剤：ポリアクリル酸共重合体のアンモニウム塩
（ディスペックＧＡ−４０（アライド・コロイド社製））１．０重量％
純水残部
【００３６】
【表３】
＜第２顔料粒子を含む溶液＞
第２顔料粒子：黒鉛（平均粒子径１μｍ（日本アチソン社製））１５重量％
純水残部
【００３７】
次に、基板１１及びレジストパターン１２上に第１顔料微粒子を含む溶液を塗布乾燥し、図４（ｂ）に示すように、膜厚０．１μｍの第１微粒子顔料層１３を形成する。続いて、第１微粒子顔料層１３上に第２顔料粒子を含む溶液を塗布乾燥し、図４（ｃ）に示すように、膜厚２μｍの第２顔料層１４を形成する。
【００３８】
次に、スルファミン酸１０％からなるレジスト分解液を塗布してレジストパターン１２を剥離することにより、図４（ｄ）に示すように、第１微粒子顔料層１３と第２顔料層１４の積層構造のパターンを形成する。こうして所望のブラックマトリックスが完成する。
【００３９】
（実施例２）
上記実施例１において、微粒子顔料層１３の膜厚を０．６μｍとする以外は同様の方法により、ブラックマトリックスを形成した。
【００４０】
（実施例３）
顔料微粒子を含む溶液として、実施例１とは別に次の表４に示す組成のものを準備した。
【００４１】
【表４】
＜微粒子を含む溶液＞
第１顔料微粒子：ベンガラ（平均粒子径０．０１μｍ）１．０重量％
分散剤：ポリアクリル酸共重合体のアンモニウム塩
（ディスペックＧＡ−４０（アライド・コロイド社製））１．０重量％
純水残部
【００４２】
この第１顔料微粒子を含む溶液を用い、他は実施例１と同様の条件でブラックマトリックスを形成した。
【００４３】
（実施例４）
第１顔料微粒子を含む溶液として、実施例１とは別に次の表５に示す組成のものを準備した。
【００４４】
【表５】
＜第１顔料微粒子を含む溶液＞
第１顔料微粒子：コバルトブルー（平均粒子径０．０３μｍ）２．０重量％
分散剤：ポリアクリル酸共重合体のアンモニウム塩
（ディスペックＧＡ−４０（アライド・コロイド社製））２．０重量％
純水残部
【００４５】
この第１顔料微粒子を含む溶液を用い、更に、実施例１において、第１微粒子顔料層１３の膜厚を０．２μｍとする以外は同様の方法により、ブラックマトリックスを形成した。
【００４６】
（比較例１）
図５に従来のブラックマトリクスの一例を表す図を示す。今まで述べた実施例の比較として、図４に示すように、基板１１上に、平均粒子径１μｍの黒鉛からなる顔料粒子を含む膜厚２μｍの顔料層３１のパターンを形成してなるブラックマトリックスを用意した。
【００４７】
（比較例２）
図６（ａ）ないし（ｃ）は、ブラックマトリクスの製造工程の一例を説明するための図である。実施例１と同様のフォトレジスト液を塗布・乾燥し、高圧水銀灯を用いて所定のパターンにシャドウマスクを介して露光し現像を行うことにより、図６（ａ）に示すように、例えばフェースガラスからなる基板１１上にレジストパターン１２を形成する。
【００４８】
次に、実施例１と同様の第１顔料微粒子を含む溶液と第２顔料粒子を含む溶液をそれぞれ１：２の割合で混合した溶液を用意し、この溶液を基板１１及びレジストパターン１２上に塗布・乾燥し、図６（ｂ）に示すように、膜厚２μｍの顔料層２１を形成する。
【００４９】
次に、実施例１と同様のレジスト分解液を塗布してレジストパターン１２を剥離することにより、図６（ｃ）に示すように、顔料層２１のパターンを形成する。こうして所望のブラックマトリックスが完成する。
以上の各例について、外光に対する乱反射成分及び基板１１の内面反射を調べたところ、次のような結果になった。
【００５０】
【表６】

【００５１】
なお、表中、乱反射・内面反射が大巾に改善されているものは○、かなり改善されているものは△、従来レベルと同等またはそれ以下であるものは×で表した。
【００５２】
表６に示すように、実施例１〜４においては、平均粒子径０．０１〜０．２μｍの微粒子を含む微粒子顔料層１３が存在するため、図１（ａ）に示すような外光に対する乱反射成分をなくすことができ、微粒子の色には依存しないことがわかった。そして、特に実施例１，３，４においては、微粒子顔料層１３の膜厚が０．１〜０．４μｍの範囲にあるので、図２（ａ）に示すような基板１１の内面反射も防止することができた。また、比較例２では顔料層２１内に顔料微粒子と黒色顔料粒子が混ざり合っているため、比較例１に比べれば乱反射及び内面反射を改善することができたが、実施例１，３，４よりは効果が劣っていた。この理由は、顔料微粒子が基板１１と黒色顔料粒子の間に全面的に存在しているわけではないためと考えられる。
【００５３】
また、実施例１〜４では、レジスト分解液の働きにより、微粒子顔料層１３と黒色顔料層１４を個別にパターニングすることなく、微粒子顔料層１３と黒色顔料層１４の積層構造のパターンを一度に形成することができる。
【００５４】
実施例１〜４のブラックマトリックスからは、通常の方法により、図７に示すように、青色顔料層４１、緑色顔料層４２及び赤色顔料層４３を形成した後、青色蛍光体層４４、緑色蛍光体層４５及び赤色蛍光体層４６をそれぞれ青色顔料層４１、緑色顔料層４２及び赤色顔料層４３と対応するように形成することにより、所望のフィルター付き蛍光体層が得られる。
【００５５】
こうして得られたフィルター付き蛍光体層を用いたカラーブラウン管は、ブラックマトリックスの黒さが改善されたことにより、コントラストや色純度が優れたものとなる。
【００５６】
なお、今まではこの発明をフィルター付き蛍光体層に適用した場合について述べたが、これに限らず、フィルターのない蛍光体層等にも適用できることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通常の粒径の黒色顔料層と基板との間に、微粒子顔料層を設けることにより、外光に対する乱反射や内面反射を防止して、ブラックマトリックスを十分に黒くすることができる。ブラックマトリックスが十分な黒色を呈することにより、その光吸収効果が良好となり、高コントラストの表示面が得られる。
【００５８】
このようなブラックマトリクスを、光透過率の高い基板に適用し、表示面を形成すると、外光反射を防止して、良好な色純度が得られる上、コントラストを低下することなく、高輝度な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の作用効果を説明するためのモデル図であり、図１（ａ）は従来例を示し、図１（ｂ）は本発明による表示面を示す。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の別の作用効果を説明するためのモデル図であり、図２（ａ）は従来例を示し、図２（ｂ）は本発明による表示面を示す。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明のまた別の作用効果を説明するためのモデル図であり、図３（ａ）は従来例を示し、図３（ｂ）は本発明による表示面を示す。
【図４】図４（ａ）ないし（ｄ）は、本発明の方法の一実施例を示す工程図である。
【図５】図５は、従来のブラックマトリクスの一例を表す図である。
【図６】図６（ａ）ないし（ｃ）は、従来のブラックマトリクスの製造方法の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の表示面にかかる蛍光面を示す図である。
【符号の説明】
１…基板
２…黒色顔料層の顔料粒子
５，８…微粒子顔料層
１１…基板
１２…レジストパターン
１３…第１微粒子顔料層
１４…第２顔料層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display surface used for a display device such as a color picture tube and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
On the inner surface of the face plate of a cathode ray tube or a color receiver, a phosphor layer in a dot shape or a stripe shape which emits red, blue, and green light is formed. When the electron beam collides with the phosphor layer, the phosphor layer emits light and an image is displayed. In order to improve image display characteristics such as contrast and color purity, various improvements have been made on phosphor layers. For example, there is a phosphor layer with a filter in which a pigment layer having the same color as the emission color of the phosphor layer is provided between the face plate and the phosphor layer. In this phosphor layer with a filter, the red pigment absorbs green and blue component light, the blue pigment absorbs green and red component light, and the green pigment absorbs blue and red component light among the incident external light. . For this reason, the use of this filter-equipped phosphor layer improves the contrast and color purity of the display device.
[0003]
As a panel substrate on which a phosphor layer conventionally used is formed, a face plate having a lower light transmittance than that of a so-called tint panel or a dark tint panel is used in order to attenuate external light reflection components and increase a contrast ratio. Although a panel has been used, the fluorescent layer with a filter can be expected to be applied to a face plate having a high light transmittance because the filter has a function of attenuating an external light reflection component. Such a phosphor layer with a filter is disclosed in, for example, JP-A-5-27008.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the phosphor layer with a filter is applied to a face plate having a high light transmittance, a black matrix formed by black pigment particles, for example, graphite particles of about 0.5 μm, so as to fill between the phosphor layers of each color, Due to the irregular reflection of light generated on the surface of the black pigment particles, a new problem of not exhibiting sufficient blackness arises. The black matrix is formed by forming a resist layer at the position corresponding to each color on the inner surface of the face plate, applying and drying a dispersion of graphite fine particles on the entire surface including the resist layer, and forming a graphite fine particle thereon with the resist layer. Is generally removed.
[0005]
A first object of the present invention is to obtain a display surface with good contrast, color purity and luminance by forming a black matrix capable of obtaining sufficient blackness.
[0006]
A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a display surface which forms a black matrix having a sufficient blackness and has good contrast, color purity and luminance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a display screen having a substrate and a black matrix having a plurality of holes in either a dot or stripe shape formed on the substrate, wherein the black matrix is formed by metal oxide. Containing fine pigment particles having an average particle diameter of 0.005 to 0.2 μm, comprising at least one pigment selected from black pigment particles composed of a pigment, color pigment particles composed of cobalt blue, cobalt green or red iron oxide, and silicon oxide particles. It is a laminate comprising a pigment layer and a black pigment layer containing black pigment particles having an average particle size of 0.2 to 5 μm formed on the fine particle pigment layer.
[0008]
Also, the present invention provides a step of applying a resist on a substrate and drying to form a resist coating film, patterning the resist coating film to form a plurality of dot or stripe-shaped resist patterns, the resist pattern A black pigment particle composed of a metal oxide, a color pigment particle composed of cobalt blue, cobalt green or red iron oxide, and at least one pigment selected from silicon oxide particles having an average particle diameter of 0.005 to 0.2 μm. A step of applying and drying a solution containing pigment fine particles to form a fine pigment layer, applying a black pigment solution containing black pigment particles having an average particle size of 0.2 to 5 μm on the fine pigment layer, and drying; Forming a laminate of a layer and a black pigment layer, applying a resist decomposer on the laminate to decompose the resist pattern Both peeling the laminate on the resist pattern, during said laminate, a manufacturing method of a display surface and a step of forming a hole of a plurality of dots or stripes.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, a black pigment layer including a substrate and a black pigment having an average particle diameter of 0.2 to 5 μm and having a plurality of holes in either a dot or stripe shape formed on the substrate A display surface having a fine particle pigment layer having the same shape as the black pigment layer and containing pigment fine particles having an average particle diameter of 0.005 to 0.2 μm between the black pigment layer and the substrate. A surface is provided.
[0010]
On this display surface, a laminate of a fine particle pigment layer and a black pigment layer is formed so as to have a plurality of holes in either a dot or stripe shape, and substantially constitutes a bra matrix. The black pigment layer is substantially composed of a black pigment having an average particle size of 0.2 to 5 μm used for a normal black matrix. The fine particle pigment layer is substantially composed of fine particles having an average particle size of 0.005 to 0.2 μm smaller than the black pigment particles. When a black pigment having an average particle size of 0.2 to 5 μm is directly formed on a substrate, diffuse reflection occurs and the image looks whitish. However, pigment fine particles having an average particle size of 0.005 to 0.2 μm have an antireflection effect and do not reflect on the surface. Therefore, if pigment fine particles are present, diffuse reflection does not occur on the substrate surface.
[0011]
Such a display surface is provided with, for example, red, blue, and green fine particle pigment layers as color fine particle pigment layers in the holes, and a phosphor layer that emits light of the same color as the color of each fine particle pigment layer is provided thereon. Thereby, it can be used as a display surface of a color cathode ray tube.
[0012]
In the color cathode ray tube using the display surface of the present invention, even if a substrate having a high light transmittance is applied as the substrate, the black matrix does not become whitish due to diffused light reflection. Improvement can be achieved. Further, due to the effect of the fine particle pigment layer, reflection of external light on the display surface is prevented, and the contrast and color purity are improved.
[0013]
In a second aspect of the present invention, an example of a method for forming a display surface according to the first aspect is shown, and this method is performed in the following procedure. First, a resist is coated and dried on a substrate to form a resist coating film, and the resist coating film is patterned to form a plurality of dot or stripe resist patterns. Thereafter, a solution containing pigment fine particles having an average particle size of 0.005 to 0.2 μm is applied and dried to form a fine particle pigment layer. A black pigment solution containing black pigment particles having an average particle size of 0.2 to 5 μm is applied on the obtained fine particle pigment layer, and dried to form a laminate of the fine particle pigment layer and the black pigment layer. A resist disintegrating agent is applied to the laminate to decompose the resist pattern and peel the laminate on the resist pattern to form a plurality of dots or stripe-shaped holes in the laminate.
[0014]
According to the present invention, for example, a solution containing color pigment particles having an average particle size of 0.005 to 0.2 μm is applied to a substrate having a laminate obtained in this manner, and dried to form a color pigment liquid. After a coating film is formed, patterning is performed by exposure and development, and a color fine particle pigment layer can be formed in the holes in any order.
[0015]
Further, a phosphor which emits light of the same color as that of the obtained color fine particle pigment layer is formed on the color fine particle pigment layer by a slurry method in an arbitrary order, whereby a fluorescent screen can be formed.
[0016]
In addition, as the pigment fine particles used in the present invention, for example, a black pigment, a color pigment, silica and the like can be used.
As the black pigment used as the pigment fine particles, for example, a metal oxide can be used. As the color pigment, cobalt blue, cobalt green, red iron, and the like can be used.
[0017]
The diameter of non-scattering particles to be used in the fine particle pigment layer is 200 nm, that is, 0.2 μm or less. This is because the particle diameter d at which light scattering occurs is given by the following equation: d = λ / 2
At this time, the shortest wavelength λ of visible light is 400 nm.
d = 400 nm / 2 = 200 nm = 0.2 μm
This is because
[0018]
The average particle size of the pigment fine particles is 0.005 to 0.2 μm, preferably 0.01 to 0.15 μm. Optically, the smaller the average particle size, the better the transparency. However, considering the dispersibility of the coating solution, the average particle size is 0.005 μm or more, preferably 0.01 μm or more, and 0.15 μm or less. And light scattering can be suppressed more reliably. Further, the particle size ratio between the pigment fine particles and the black pigment particles formed thereon is preferably 0.5 or less.
[0019]
According to the present invention, the fine particle pigment layer can be formed by applying and drying a solution containing pigment fine particles. This solution is basically a suspension composed of pigment fine particles and a dispersant, and is a surfactant for improving coatability, and a water-soluble agent such as polyvinyl alcohol (PVA) or polyvinyl pyrrolidone (PVP) for improving adhesion. Polymer, acrylic emulsion, inorganic fine particle silica such as colloidal silica, alumina, etc. may be added. Also, a solution containing the same dispersant and additive can be applied to the black pigment layer.
[0020]
In addition, as a dispersing agent, an acrylic acid type, an acryl-styrene type, an acrylic copolymer, a high molecular polycarboxylic acid, etc. are mentioned, for example.
As the resist, a chromate / povar system, a diazonium salt or the like / povar system, a stivasol system, a chromate / casein system can be used.
[0021]
Examples of the resist decomposition solution for decomposing the resist include acids such as sulfamic acid, sulfuric acid, and nitric acid, and peroxides such as hydrogen peroxide, potassium permanganate, potassium periodate, and sodium periodate.
[0022]
Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be described with reference to the drawings.
The black matrix is originally used for the purpose of not transmitting light. In order to increase the light attenuating effect and enhance the absorbing effect, the thicker the film, the better. In order to increase the film thickness and make the light absorbing effect effective, pigment particles having a relatively large particle size are used for the black matrix. However, in the case of pigment particles having a large particle size, the amount of light scattered on the surface of the particles increases, and there is a problem in that when external light is incident, the screen becomes white due to irregular reflection due to scattering and the contrast deteriorates.
[0023]
FIGS. 1A and 1B are model diagrams for explaining the operation and effect of the present invention. FIG. 1A is a model diagram showing a state of a conventional black matrix and a substrate used for a display surface, and FIG. 1B is a model diagram showing a state of a black matrix and a substrate used for a display surface of the present invention. Represents.
[0024]
As shown in FIG. 1A, on a conventional display surface, a layer of black pigment particles 2 having a relatively large particle size is formed on a substrate 1, and constitutes, for example, a black matrix on a face glass 1. On the surface of the pigment particles 2, the irregular reflection component 4 is generated with respect to the external light 3.
[0025]
However, in the present invention, as shown in FIG. 1B, since the fine particle pigment layer 5 having an average particle diameter smaller than the pigment particles 2 is interposed between the face glass 1 and the pigment particles 2, Since there is no irregular reflection and the irregular reflection of the pigment particles 2 is almost reduced by the filter action, the irregular reflection component 4 becomes very weak as compared with the case of FIG.
[0026]
FIGS. 2A and 2B are model diagrams for explaining the operation and effect of the preferred embodiment of the present invention. FIG. 2A is a model diagram showing another state of a conventional black matrix and a substrate used for a display surface. FIG. 2B is a model diagram illustrating another state of the black matrix and the substrate used for the display surface of the present invention. Conventionally, as shown in FIG. 2A, the internal reflection 6 of the face glass 1 was present. However, in the present invention, as shown in FIG. By setting the thickness to 01 to 0.5 μm, the internal reflection 6 of the face glass 1 can be prevented.
[0027]
FIGS. 3A and 3B are model diagrams for explaining the operation and effect of a further preferred embodiment of the present invention. FIG. 3A is a model diagram showing another example of a black matrix used for a conventional display surface and a state of a substrate. FIG. 3B is a model diagram showing still another aspect of the substrate and the black matrix used for the display surface of the present invention.
[0028]
On the display surface shown in FIG. 3A, an inner antireflection film 7 containing fine particles of silicon oxide is formed on the entire surface of the face plate 1, and black pigment particles 2 of a black matrix are formed on the inner antireflection film 7. I have. The inner anti-reflection film 7 utilizes the interference effect of reflected light. As shown by an arrow 6 in FIG. 3A, a non-reflection condition is satisfied at a boundary portion where the black pigment particles 2 are in contact with the inner anti-reflection film 7, but a large portion not in contact with the boundary is as shown by an arrow 4. Does not satisfy the non-reflection condition and causes scattering. For this reason, on the display surface provided with the inner anti-reflection film as shown in FIG. 3A, much scattering of external light occurs and the contrast deteriorates.
[0029]
On the display surface according to the present invention, as shown in FIG. 3B, the black matrix has a two-layer structure of the fine pigment layer 8 and the black pigment layer 2 formed thereon. On the display surface, as shown by an arrow 6 in FIG. 3B, at the boundary portion where the black pigment particles 2 are in contact with the fine particle pigment layer 8, the non-reflection condition is satisfied, so that no reflection occurs. There is. In addition, as shown by the arrow 4, scattering occurs without satisfying the non-reflection condition in most parts not in contact with the boundary, but the scattered light is absorbed by the fine particle pigment layer 8. As described above, on the display surface according to the preferred embodiment of the present invention, reflection of external light can be sufficiently suppressed and contrast can be improved by the above two effects.
[0030]
In order to obtain a black matrix having a sufficient blackness, a sufficient film thickness is necessary. For that purpose, the black pigment particles have a particle size of about 0.2 μm or more, which does not have transparency. Is required. The fact that the particles do not have transparency means that light scattering occurs. On the other hand, when the black pigment particles have a size of 5 μm or more, there is a tendency that poor patterning characteristics such as generation of holes and deterioration of sharpness characteristics are caused. Therefore, the black pigment used in the black pigment layer provided on the fine particle pigment layer has an average particle size of 0.2 to 5 μm. In consideration of the stability of blackness and sharpness, the average particle size of the black pigment is preferably 0.4 to 2 μm.
[0031]
Further, since the resist decomposition solution used in the present invention has a property that only the resist pattern is peeled off without affecting the fine particle pigment layer or the black pigment layer, even if the black matrix has a two-layer structure, A conventional general patterning method can be applied.
[0032]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIGS. 4A to 4D are process charts showing one embodiment of the method of the present invention.
(Example 1)
First, a photoresist solution having the composition shown in Table 1 was prepared.
[0033]
[Table 1]
<Photoresist liquid>
Polyvinylpyrrolidone 3% by weight
Bisazide crosslinking agent 0.20% by weight
Surfactant 0.01% by weight
Silane adhesive aid 0.01% by weight
Pure water balance [0034]
Next, the photoresist solution is applied and dried, and is exposed to a predetermined pattern through a shadow mask using a high-pressure mercury lamp and developed, thereby forming, for example, a face glass as shown in FIG. A resist pattern 12 is formed on a substrate 11.
Next, a solution having the composition shown in Tables 2 and 3 below was prepared as a solution containing the first pigment as fine particles and the black second pigment formed on the first pigment.
[0035]
[Table 2]
<Solution containing first pigment fine particles>
First pigment particles: Cu, Fe, Mn oxide (average particle diameter 0.05 μm) 1.0% by weight
Dispersant: ammonium salt of polyacrylic acid copolymer (Dispec GA-40 (manufactured by Allied Colloids)) 1.0% by weight
Pure water balance [0036]
[Table 3]
<Solution containing second pigment particles>
Second pigment particles: 15% by weight of graphite (average particle diameter 1 μm (manufactured by Acheson Japan))
Pure water remainder [0037]
Next, a solution containing the first pigment fine particles is applied and dried on the substrate 11 and the resist pattern 12 to form a first fine pigment layer 13 having a thickness of 0.1 μm as shown in FIG. 4B. Subsequently, a solution containing the second pigment particles is applied on the first fine pigment layer 13 and dried to form a 2 μm-thick second pigment layer 14 as shown in FIG. 4C.
[0038]
Next, a resist decomposition solution composed of 10% sulfamic acid is applied and the resist pattern 12 is peeled off, thereby forming a laminated structure of the first fine pigment layer 13 and the second pigment layer 14 as shown in FIG. Is formed. Thus, a desired black matrix is completed.
[0039]
(Example 2)
A black matrix was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the fine particle pigment layer 13 was changed to 0.6 μm.
[0040]
(Example 3)
A solution having the composition shown in the following Table 4 was prepared separately from Example 1 as a solution containing pigment fine particles.
[0041]
[Table 4]
<Solution containing fine particles>
First pigment fine particles: Bengala (average particle size 0.01 μm) 1.0% by weight
Dispersant: ammonium salt of polyacrylic acid copolymer (Dispec GA-40 (manufactured by Allied Colloids)) 1.0% by weight
Pure water balance [0042]
A black matrix was formed under the same conditions as in Example 1 except that the solution containing the first pigment fine particles was used.
[0043]
(Example 4)
As a solution containing the first pigment fine particles, a solution having the composition shown in the following Table 5 was prepared separately from Example 1.
[0044]
[Table 5]
<Solution containing first pigment fine particles>
First pigment fine particles: cobalt blue (average particle diameter 0.03 μm) 2.0% by weight
Dispersant: ammonium salt of polyacrylic acid copolymer (Dispec GA-40 (manufactured by Allied Colloids)) 2.0% by weight
Pure water remainder [0045]
Using the solution containing the first pigment fine particles, a black matrix was formed in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the first fine pigment layer 13 was changed to 0.2 μm.
[0046]
(Comparative Example 1)
FIG. 5 shows an example of a conventional black matrix. As a comparison of the embodiments described above, as shown in FIG. 4, a black matrix formed by forming a pattern of a pigment layer 31 having a thickness of 2 μm and containing pigment particles made of graphite having an average particle diameter of 1 μm on a substrate 11. Was prepared.
[0047]
(Comparative Example 2)
FIGS. 6A to 6C are diagrams for explaining an example of a black matrix manufacturing process. The same photoresist solution as in Example 1 is applied and dried, and is exposed to a predetermined pattern through a shadow mask using a high-pressure mercury lamp and developed, so that, for example, as shown in FIG. A resist pattern 12 is formed on a substrate 11 made of.
[0048]
Next, a solution was prepared by mixing a solution containing the first pigment fine particles and a solution containing the second pigment particles in the same ratio as in Example 1 at a ratio of 1: 2, and the solution was placed on the substrate 11 and the resist pattern 12. After coating and drying, a pigment layer 21 having a thickness of 2 μm is formed as shown in FIG.
[0049]
Next, as shown in FIG. 6C, a pattern of the pigment layer 21 is formed by applying the same resist decomposition solution as in Example 1 and removing the resist pattern 12. Thus, a desired black matrix is completed.
The following results were obtained by examining the irregular reflection component with respect to external light and the internal reflection of the substrate 11 for each of the above examples.
[0050]
[Table 6]

[0051]
In the table, ○ indicates that the irregular reflection and internal reflection were greatly improved, △ indicates that the reflection was considerably improved, and X indicates that the level was equal to or lower than the conventional level.
[0052]
As shown in Table 6, in Examples 1 to 4, the presence of the fine particle pigment layer 13 containing fine particles having an average particle diameter of 0.01 to 0.2 μm exists, and therefore, the light is not applied to external light as shown in FIG. It was found that the irregular reflection component can be eliminated and does not depend on the color of the fine particles. In particular, in Examples 1, 3, and 4, since the thickness of the fine particle pigment layer 13 is in the range of 0.1 to 0.4 μm, the internal reflection of the substrate 11 as shown in FIG. We were able to. In Comparative Example 2, since the pigment fine particles and the black pigment particles were mixed in the pigment layer 21, the irregular reflection and the internal reflection could be improved as compared with Comparative Example 1. Was less effective. This is presumably because the pigment fine particles are not entirely present between the substrate 11 and the black pigment particles.
[0053]
In Examples 1 to 4, the pattern of the laminated structure of the fine particle pigment layer 13 and the black pigment layer 14 was formed at once by the action of the resist decomposition solution without separately patterning the fine particle pigment layer 13 and the black pigment layer 14. Can be formed.
[0054]
From the black matrices of Examples 1 to 4, after forming a blue pigment layer 41, a green pigment layer 42 and a red pigment layer 43 as shown in FIG. By forming the body layer 45 and the red phosphor layer 46 so as to correspond to the blue pigment layer 41, the green pigment layer 42, and the red pigment layer 43, respectively, a desired phosphor layer with a filter can be obtained.
[0055]
The color cathode ray tube using the phosphor layer with the filter obtained in this manner has excellent contrast and color purity due to the improved blackness of the black matrix.
[0056]
The case where the present invention is applied to the phosphor layer with a filter has been described so far, but it is needless to say that the present invention is not limited to this and can be applied to a phosphor layer without a filter.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing a fine particle pigment layer between a black pigment layer having a normal particle size and a substrate, irregular reflection or internal reflection against external light is prevented, and a black matrix is formed. It can be made sufficiently black. When the black matrix exhibits a sufficient black color, the light absorption effect thereof becomes good, and a high-contrast display surface can be obtained.
[0058]
When such a black matrix is applied to a substrate having a high light transmittance and a display surface is formed, reflection of external light is prevented, good color purity is obtained, and high brightness is obtained without lowering contrast. An image is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are model diagrams for explaining the operation and effect of the present invention. FIG. 1 (a) shows a conventional example, and FIG. Shows the display surface.
2 (a) and 2 (b) are model diagrams for explaining another operation and effect of the present invention, FIG. 2 (a) shows a conventional example, and FIG. 1 shows a display surface according to the invention.
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are model diagrams for explaining still another operation and effect of the present invention. FIG. 3 (a) shows a conventional example, and FIG. 1 shows a display surface according to the invention.
4 (a) to 4 (d) are process diagrams showing one embodiment of the method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a conventional black matrix.
6 (a) to 6 (c) are views for explaining an example of a conventional method of manufacturing a black matrix.
FIG. 7 is a diagram showing a phosphor screen according to the display surface of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Pigment particles of a

black pigment layer

5, 8 ... Fine pigment layer 11 ... Substrate 12 ... Resist pattern 13 ... First fine pigment layer 14 ... Second pigment layer

Claims

A display surface having a substrate and a black matrix having a plurality of holes in the form of dots or stripes formed on the substrate,
The black matrix has an average particle diameter of at least one of 0.005 to 0. 0 and at least one pigment selected from black pigment particles made of a metal oxide, color pigment particles made of cobalt blue, cobalt green or red iron oxide, and silicon oxide particles . A display comprising: a laminate comprising a fine particle pigment layer containing 2 μm fine pigment particles and a black pigment layer containing black pigment particles having an average particle size of 0.2 to 5 μm formed on the fine particle pigment layer. surface.

The display surface according to claim 1, wherein the dots are one of a rectangle and a circle.

The display surface according to claim 1, wherein the average particle diameter of the pigment fine particles is 0.01 to 0.15 μm.

The display surface according to claim 1, wherein the thickness of the fine particle pigment layer is in the range of 0.01 to 0.5 m.

The display surface according to claim 1, wherein a particle size ratio between the average particle size of the pigment fine particles and the average particle size of the black pigment particles is 0.5 or less.

Applying a resist on a substrate and drying to form a resist coating film, patterning the resist coating film to form a plurality of dot or stripe-shaped resist patterns, and forming a metal oxide on the resist pattern . A solution containing fine pigment particles having an average particle diameter of 0.005 to 0.2 μm, comprising at least one pigment selected from black pigment particles composed of at least one pigment selected from the group consisting of color pigment particles composed of cobalt blue, cobalt green or red iron and silicon oxide particles. Coating and drying to form a fine pigment layer, a black pigment solution containing black pigment particles having an average particle size of 0.2 to 5 μm is coated on the fine pigment layer, and dried to form a black pigment layer, Step of obtaining a laminate of a fine pigment layer and a black pigment layer, applying a resist decomposer on the laminate to decompose the resist pattern And peeling off the laminate on the resist pattern to form a plurality of dots or stripe-shaped holes in the laminate.

7. The method according to claim 6 , wherein the dot is one of a rectangle and a circle.

7. The method according to claim 6, wherein the average particle size of the pigment fine particles is 0.01 to 0.15 [mu] m.

7. The method according to claim 6, wherein the thickness of the fine pigment layer is in a range of 0.05 to 0.5 [mu] m.