JP2001515647A - カラー表示装置の製造方法及びカラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表示装置は、蛍光体パターンと表示窓との間にカラーフィルタパターンを有する。青の場合、このカラーフィルタパターンの厚さ（t₂）を2.5μｍよりも厚くし、好ましくは、５〜７μｍの範囲にあるようにし、赤の場合、この厚さを0.25〜1.5μｍの範囲にあるようにし、これらの双方又はいずれか一方を達成する。赤及び青の双方又はいずれか一方のカラーフィルタパターンを非線形ホトレジストにより設ける。これにより、コントラスト（ＬＣＰ）の改善を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】 カラー表示装置の製造方法及びカラー表示装置 本発明は、表示窓と、蛍光体パターンと、前記表示窓及び前記蛍光体パターン 間のカラーフィルタパターンとを具えている表示装置の製造方法であって、前記 カラーフィルタパターンを光照射処理により設ける、当該表示装置の製造方法に 関するものである。 本発明は又、表示窓と、蛍光体パターンと、前記表示窓及び前記蛍光体パター ン間のカラーフィルタパターンとを具えている表示装置にも関するものである。 カラー表示装置は、特に、テレビジョン受信機やコンピュータモニタに用いら れている。 上述した種類のカラー表示装置は既知である。この既知のカラー表示装置は、 赤、緑及び青で発光する蛍光体領域（以後、“赤”、“緑”及び“青”の蛍光体 とも称する）のサブパターンを含む蛍光体パターンを有し、更にブラックマトリ ックスも有する。ブラックマトリックス層は、孔があけられた黒色層又は基板上 に且つ（部分的に）蛍光体パターンを構成する蛍光体領域間に設けられたブラッ クストライプのシステムであり、このブラックマトリックス層により表示画像の コントラストを改善する。ブラックマトリックスには、着色層（カラーフィルタ 層とも称する）を収容する孔があけられており、これらカラーフィルタ層の上に 対応する色の蛍光体領域が堆積されている。カラーフィルタ層は、関連の蛍光体 が放出する光の波長とは異なる波長の入射光を吸収する。これにより、入射光の 拡散反射を減少させ、表示画像のコントラストを改善する。更に、カラーフィル タ層（例えば、“赤”の層）は“赤”の蛍光体により放出される光の一部分、す なわち可視スペクトルの赤の部分の外の波長を有する部分を吸収しうる。これに より、蛍光体の色点を改善する。既知のカラー表示装置は、各蛍光体（赤、緑及 び青）に対しカラーフィルタ層を有する。“赤”、“青”及び“緑”のカラーフ ィルタ領域はそれぞれ、赤、青及び緑の光に対し比較的高い透過率を有すること に注意すべきである。カラーフィルタ層の色の表示は、フィルタの透過特性に関 連するもの であり、フィルタの色に関連するものではない。カラーフィルタ層は通常、光照 射処理により設けられる。この目的のために、ホトレジストが設けられ、（ＵＶ ）光にさらされる。 カラーフィルタパターンはコントラストを増大させる。しかし、既知の方法及 び既知の表示装置では、コントラストの利得が不充分である。 本発明の目的は、コントラストを改善しうる方法及びコントラストを改善した 表示装置を提供せんとするにある。 この目的を達成するために、本発明による方法では、非線形ホトレジストを用 いるネガ式リソグラフィ処理によりカラーフィルタパターンを設けることを特徴 とする。 カラーフィルタ層は光吸収物質（顔料）を含んでいる。青のカラーフィルタパ ターンにおける光吸収物質の消光係数は比較的低い為、このパターンの厚さは比 較的大きい。線形のネガ式リソグラフィのホトレジスト（例えばＰＶＡ／ＡＤＣ 又はＰＶＡ／ＳＢＱレジスト）を用いると、例えば青のカラーフィルタ材料が緑 及び赤の双方又はいずれか一方の蛍光体素子の位置に堆積されるおそれがある。 青のカラーフィルタ材料は緑及び赤の光を吸収する為、この堆積によりコントラ ストを減少させる。既知の方法では、青のカラーフィルタパターンの使用可能な 最大の厚さを約2.0〜2.5μｍとしている。これよりも厚くすると、上述した問題 が大きくなり、コントラストが著しく減少する。本発明の上述した良好な効果は 他のカラーフィルタパターンに対しても生じる。 本発明による方法では、非線形レジストを用いる。これにより、カラーフィル タ材料が他の色の蛍光体素子の位置に被着されるのをより一層有効に排除しうる 。他の利点は、(色にかかわらず)カラーフィルタパターンの厚さがそれほど変化 しないということである。これにより、コントラストに良好な効果をもたらす。 青のカラーフィルタパターンは４μｍよりも厚肉にするのが好ましく、更に好 ましくは、（例えば、５〜７μｍの範囲内の）約６μｍの厚さとする。 本発明は、コントラストの利得はカラーフィルタパターンの厚さの関数として 変化し、最適値を呈するという認識を基に成したものである。青のカラーフィル タパターンの場合、この最適値は４μｍよりも高い値にある。本発明による表示 装置は、４μｍよりも厚い厚さ、好ましくは、５及び７μｍ間にある厚さを有す る青のカラーフィルタパターンを具える。 赤のカラーフィルタパターンを有する表示装置の場合、赤のカラーフィルタパ ターンの厚さは、0.25及び1.5μｍ間の範囲内とするのが好ましい。この範囲内 でコントラストの利得が達成される。好ましくは、赤のカラーフィルタパターン の厚さを約0.25〜約0.37μｍの範囲又は約0.47〜約0.60μｍの範囲にする。これ らの厚さでコントラストの利得が最適値となる。 “厚さ”とは、本発明の範囲内で、蛍光体素子の下側のカラーフィルタの平均 の厚さを意味するものとする。 本発明の上述した観点及びその他の観点は、以下の実施例に関する説明から明 らかとなるであろう。図面中、 図１は、表示管の断面図であり、 図２Ａは、カラーフィルタ層が設けられた本発明による表示管の表示窓を示す 断面図であり、 図２Ｂは、本発明による表示管に対する表示窓を示す平面図であり、 図３Ａ及び３Ｂはそれぞれ、既知の方法により製造した青のカラーフィルタ層 の厚さ及びその変化を詳細に且つより現実的に示す断面図及び平面図であり、 図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ、本発明の方法により製造した青のカラーフィルタ 層の厚さ及びその変化を詳細に且つより現実的に示す断面図及び平面図であり、 図５Ａ及び５Ｂは、線形レジスト及び非線形レジストの作用を示し、 図６は、コントラストの利得をカラーフィルタパターンの厚さの関数として示 し、 図７は、図６の詳細を示し、 図８Ａ〜８Ｃは、赤のカラーフィルタパターンに対する線形レジスト及び非線 形レジスト間の相違を示す。 図面は実際のものに正比例して描いていない。図面中、同様な部分には一般に 同じ符号を付した。 カラー表示管１（図１）は、表示窓３と、コーン部４と、ネック部５とを有す る、排気されたエンベロープ２を具えている。ネック部５には、３つの電子ビー ム７、８及び９を発生する電子銃６が収容されている。表示窓の内面上には表示 スクリーン１０が位置している。この表示スクリーン１０は、赤、緑及び青で発 光する蛍光体素子の蛍光体パターンを有している。電子ビーム７、８及び９は、 表示スクリーン１０への途中で、偏向ユニット１１により表示スクリーン１０の 面に亙って偏向され、表示窓３の前方に配置されたシャドウマスク１２を通過す る。このシャドウマスク１２は、孔のあいた薄肉プレートを有する。このシャド ウマスクは懸垂手段１４により表示窓内で懸垂されている。３つの電子ビーム７ 、８及び９は、互いに僅かな角度を成してシャドウマスクの孔１３を通過し、従 って、各電子ビームは一色の蛍光体素子のみに衝突する。 図２Ａ及び２Ｂは種々の層の位置及び相対厚さを線図的に示す。 図２Ａは本発明によるカラー陰極線管の表示窓の断面図である。図２Ｂは、図 ２Ａに示す表示窓の（蛍光体素子上を示す）図である。表示窓３の内面にはブラ ックマトリックス２１が設けられている。カラーフィルタ層２２は、蛍光体素子 Ｂ（青）及びＧ（緑）用の孔２３Ｂ及び２３Ｇを除いて、蛍光体素子Ｒ（赤）用 の孔２３Ｒ上及びブラックマトリックス２１上に延在している。孔２３Ｂ内には カラーフィルタ層領域２４Ｂが設けられている。カラーフィルタ層領域２４Ｂは ブラックマトリックスの上方に突出している。本例では、カラーフィルタ層２４ Ｂの厚さt₂は４μｍよりも厚く、好ましくは約６μｍとする。孔２３Ｒ、２３Ｇ 及び２３Ｂ上にはそれぞれ蛍光体２５Ｒ、２５Ｇ及び２５Ｂが設けられており、 カラーフィルタ層は蛍光体と基板との間で延在している。 図３Ａ及び３Ｂはそれぞれ、青のカラーフィルタ層の厚さ及びその変化を詳細 に且つ一層現実的に示す断面図及び平面図である。これらの図に示す青のカラー フィルタ層は線形レジストにより設ける。線形レジストの例にはＰＶＡ／ＡＤＣ （PolyVinyl Alcohol/Ammonium DiChromate）及びＰＶＡ／ＳＢＱ（PolyVinyl A kohol/StilBazole Quartinized）系が含まれる。厚さt₂は約2.5μｍである。図 ３Ｂには、厚さを表す数本のラインを線図的に示してある。孔２３Ｒ及び２３Ｇ は、青のカラーフィルタ材料の薄肉層を部分的に含んでいる。しかし、青のカラ ーフィルタ材料は緑色光及び赤色光を吸収する。このことは、光の強度及びコン トラストを減少させ、色差を生ぜしめる為に、不所望なことである。青のカラー フィルタ材料が、異なる色の蛍光体素子の一部の下に位置するおそれは、カラー フィルタ層の厚さが増大するにつれ増える。このことは、既知の方法の場合、実 際に厚さt₂が約2.5μｍに制限されるということも意味することを、本発明の範 囲内で確かめた。 図３Ａ及び３Ｂは、青のカラーフィルタの厚さt₂が孔２３Ｂ上で変化している ことも示している。これによりコントラストの利得を減少させる。 図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ、青のカラーフィルタ層の厚さ及びその変化を詳細 に且つより一層現実的に示す断面図及び平面図であり、これらの図に示す青のカ ラーフィルタ層は非線形レジストにより設けてある。非線形レジストの例には、 ＰＡＤ／ＤＡＢ(Poly(Acrylamide-Diacetoneacrylamide)/DiAzidostilbenzenedi Benzalacetone)、ＰＶＰ(PolyVinyl Pyrrolidone)/オリゴアジド(例えば、東洋 合成工業株式会社製のAS-98)、ＰＶＰ／ＤＡＢ、ＰＶＰ／ＰＶＡ／ＤＡＢ、ＰＶ Ｐ／ＤＡＳ及びＰＶＰ／ＰＶＡ／ＤＡＳ系が含まれる。カラーフィルタ層の青の 顔料に対しては、アルミン酸コバルトを用いることができる。レジストの非線形 特性の結果、カラーフィルタパターンは断面で見た場合、より一層方形の形状と なり、孔２３Ｂにまたがるカラーフィルタ層の厚さは変化しにくくなる。従って 、青のカラーフィルタ材料が孔２３Ｒ及び２３Ｇの双方又はいずれか一方内に被 着されるおそれが著しく減少される。その結果、コントラストが改善され、より 一層厚い(すなわち４μｍよりも厚い)、好ましくは約６μｍとした青のカラーフ ィルタ層を用いることができる。 図５Ａ及び５Ｂは、線形レジスト（図５Ａ）及び非線形レジスト（図５Ｂ）の 作用を示す。線形ホトレジストの場合、各光の強度で架橋が生じる。図５Ａ及び ５Ｂの上側部分はホトレジストに入射される光の強度を線図的に示し、下側部分 は、現像されているホトレジストの部分を示す。ホトレジストは、いわゆる架橋 により現像される。図５Ａにおける架橋の程度は、ホトレジストに入射される（ ＵＶ）光の強度Ｉにほぼ線形（直線）的に依存する。その結果、強度が比較的低 い個所においても、強度のピーク間で、ある程度の架橋が生じる。これによりカ ラーフィルタ層の厚さが変化する。非線形レジストを用いる場合(図５Ｂ)、架橋 は光の強度により一層依存し、ある強度I_tよりも低い強度で架橋が殆ど生ぜず、 こ の強度I_tよりも高い強度でほぼ完全な架橋が生じるようになる。非線形レジスト の場合、２つの作用、すなわち、入射光の結果として架橋させうる成分が形成さ れる第１の作用と、一般に酸素との反応の結果としてこれら成分の架橋を排除す る作用とが生じる。光の強度が低い場合、実際上架橋は生じない。光の強度がし きい値よりも高い場合、前記成分は、存在する酸素が架橋を排除しえない程度に 多量に形成される。架橋が有効となる場合と架橋が有効とならない場合との境は 充分良好に規定される。その結果、ホトレジストの現像部分のエッジがより一層 正確に規定され、厚さの変化が少なくなる。 図６は、コントラストの利得をカラーフィルタパターンの厚さの関数として示 す。 この図６は、コントラストの利得（ＬＣＰ）を(％で)、青のカラーフィルタパ ターンの厚さt₂の関数として示す（ライン６１）とともに赤のカラーフィルタパ ターンの厚さの関数として示す(ライン６２)。本例では、青のカラーフィルタパ ターンはコバルトブルーを有し、赤のカラーフィルタパターンはヘマタイトを有 する。双方のラインとも最大値を呈するものであり、ライン６１は約６μｍで、 ライン６２は約0.6μｍでそれぞれ最大値を呈する。これらフィルタ層により得 られる利点を最大限に利用するために、青のカラーフィルタパターンの厚さは４ μｍを超える（例えば、５及び７μｍ間にする）のが好ましい。赤のカラーフィ ルタパターンの厚さは0.25及び1.5μｍ間の範囲にするのが好ましい。 図７は図６の詳細を示すもので、コントラストの利得（ＬＰＣ）を、１μｍよ りも薄肉の層厚に対し、層厚t₂の関数として示してある。赤のカラーフィルタパ ターンの厚さは約0.25及び約0.37μｍ間の範囲、又は約0.47及び約0.60μｍ間の 範囲とするのが好ましい。これらの厚さにおいて、コントラストの利得は、おそ らく干渉現象の結果として最適値を呈する。 グラフは最適値以外に、カラーフィルタ層の厚さが相違することによりコント ラストの利得を異ならせるということも示している。このような相違は一般に、 不所望なことである。その理由は、このような相違により色差を生ぜしめるおそ れがあるとともに、色点がずれる為である。従って、非線形のホトレジストを用 いることにより、カラーフィルタパターンの各厚さ及び色に対し且つ赤及び青の 双方のカラーフィルタパターンに対し利点が得られる。赤のカラーフィルタパタ ーンに対し非線形のレジストを用いることにより、上述した利点以外に、カラー フィルタ層中の赤の顔料によるＵＶ光の、一般に極めて高い吸収の為に、0.10〜 0.15μｍ程度の厚さを有する層を製造する場合のみ既知の線形レジストを用いる ことができるという利点が得られる。この極めて高い吸収の結果、光の強度はホ トレジストの厚さにまたがって極めて迅速に減少する。従って、層厚があまりに も大きいと、ホトレジスト層の下側の部分で生じる架橋の程度は、この下側の部 分に実際に光が照射されない程わずかとなる。更に、ブラックマトリックスを有 する表示装置の場合、このブラックマトリックスの孔のエッジにおける光の強度 は、充分な架橋が生じない程度に小さいため、カラーフィルタのストライプすな わち島のエッジが不連続となる。このような“不連続エッジ”は分離状態になる おそれがあり、この分離部分が陰極線管に不良個所を生ぜしめるおそれがある。 非線形レジストを用いることにより、これらの問題が部分的に或いは完全に解決 される。赤のカラーフィルタの場合、分子量を高く（１０⁶ｇ／モルより高く） し、アクリルアミド／ジアセトンアミドの比を1.5よりも高くするのが好ましい ＰＡＤ（PolyAcryl Diacetonamide）を有する非線形のレジストを用いるのが好 ましい。 図８Ａ〜８Ｂは、ＰＶＡ／ＳＢＱの線形レジスト(図８Ａ)、ＰＶＡ／ＡＤＣの 線形レジスト（図８Ｂ）及びＰＡＤ／ＤＡＢの非線形レジスト（図８Ｃ）に対す る（本例では、ストライプパターンの形態の）赤のフィルタパターンをそれぞれ 示す。図８Ａ及び８Ｂから明らかなように、線形レジストの場合、カラーフィル タストライプのエッジはギザギザしており、一方、図８Ｃに示すエッジは正確に 規定されている。青のカラーフィルタパターンの場合、重量比（固体物質におけ る）をほぼ以下の通りとしたＰＶＰ／ＰＶＡ／ＤＡＢ組成を用いることにより極 めて良好なパターンが得られる。 ＰＶＰ／ＰＶＡ＝５〜８ ＰＶＰ／ＤＡＢ＝６〜１２ 青の顔料（例えば、アルミン酸コバルト）／ＰＶＢ＝４〜９ 本発明を要約すると、以下の通りである。すなわち、表示装置は、蛍光体パタ ーンと表示窓との間にカラーフィルタパターンを有する。青の場合、このカラー フィルタパターンの厚さ（t₂）は2.5μｍよりも厚く、好ましくは５〜７μｍと し、赤の場合、厚さは0.25〜1.5μｍとし、これらの双方又はいずれか一方を達 成する。赤及び青の双方又はいずれか一方のカラーフィルタパターンを非線形ホ トレジストにより設ける。これにより、コントラスト（ＬＣＰ）の改善を達成し うる。 本発明は上述した実施例に限定されないこと明らかである。例えば、図１に旧 来の型のカラー陰極線管を示しているが、“カラー表示装置”とは、本発明の範 囲内で、３色で発光する蛍光体のパターンを基板上に有するいかなる表示装置を も意味するものとして広く解釈すべきである。プラズマディスプレイのような種 々の型のフラット型表示装置もカラー表示装置である。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年８月３１日（１９９９．８．３１） 【補正内容】 【図５】 【図６】 【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 29/32 Ｈ０１Ｊ 29/32

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．表示窓と、蛍光体パターンと、前記表示窓及び前記蛍光体パターン間のカラ ーフィルタパターンとを具えている表示装置の製造方法であって、前記カラー フィルタパターンを光照射処理により設ける、当該表示装置の製造方法におい て、 非線形ホトレジストを用いるネガ式リソグラフィ処理によりカラーフィルタ パターンを設けることを特徴とする表示装置の製造方法。 ２．請求の範囲１に記載の表示装置の製造方法において、青のカラーフィルタパ ターンを設けることを特徴とする表示装置の製造方法。 ３．請求の範囲１に記載の表示装置の製造方法において、青のカラーフィルタパ ターンを2.5μｍよりも厚肉にすることを特徴とする表示装置の製造方法。 ４．請求の範囲１に記載の表示装置の製造方法において、赤のカラーフィルタパ ターンを設けることを特徴とする表示装置の製造方法。 ５．請求の範囲４に記載の表示装置の製造方法において、赤のカラーフィルタパ ターンを0.25μｍよりも厚肉にすることを特徴とする表示装置の製造方法。 ６．表示窓と、蛍光体パターンと、前記表示窓及び前記蛍光体パターン間のカラ ーフィルタパターンとを具えている表示装置において、 前記カラーフィルタパターンが青のカラーフィルタパターンを有し、この青 のカラーフィルタパターンのを４μｍよりも厚肉にしたことを特徴とする表示 装置。 ７．請求の範囲６に記載の表示装置において、青のカラーフィルタパターンの厚 さが５〜７μｍの範囲にあることを特徴とする表示装置。 ８．表示窓と、蛍光体パターンと、前記表示窓及び前記蛍光体パターン間のカラ ーフィルタパターンとを具えている表示装置において、 前記カラーフィルタパターンが赤のカラーフィルタパターンを有し、この赤 のカラーフィルタパターンの厚さが約0.25〜1.5μｍの範囲にあることを特徴 とする表示装置。 ９．請求の範囲８に記載の表示装置において、赤のカラーフィルタパターンの厚 さが約0.25〜約0.37μｍの範囲又は約0.47〜約0.60μｍの範囲にあることを特 徴とする表示装置。