JP3058022B2 - 無機素材カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイやプ
ラズマディスプレイなどの各種表示装置に用いられる、
平滑性に優れたカラーフィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無機物からなるカラーフィルタを
作製する場合、カラーフィルタを形成する無機顔料と低
融点ガラス粉末を、主として有機物からなるバインダと
混合することによりペースト化した色ガラスペーストを
用い、これを所定のガラス基板上に印刷し、それを焼成
することにより着色層を形成する。そしてこの工程を求
める色数だけ繰り返す事によりカラーフィルタを作製し
ている。

【０００３】ここで用いられるペーストは例えば赤色の
場合、無機顔料としてベンガラ（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）や鉛丹
（Ｐｂ₃ Ｏ₄ ）等をもちい、これを低融点ガラス粉末と
混合し、エチルセルロースやアクリル樹脂等をエチルカ
ルビトールなどの有機溶剤に溶解した有機バインダ中に
分散しペースト化したものなどが用いられている。

【０００４】また、緑については無機顔料として酸化ク
ロム緑（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）等があり、これを低融点ガラス粉
末と混合し、エチルセルロースやアクリル樹脂等をエチ
ルカルビトールなどの有機溶剤に溶解した有機バインダ
中に分散しペースト化したものなどが用いられている。

【０００５】青については群青（２（Ａｌ₂ Ｎａ₂ Ｓｉ
₃ Ｏ₁₀）・Ｎａ₂ Ｓ₄ ）等があり、これを低融点ガラス
粉末と混合し、これも赤や緑の場合と同様にエチルセル
ロースやアクリル樹脂をエチルカルビトールなどの有機
溶剤に溶解した有機バインダ中に分散しペースト化した
ものなどが用いられている。

【０００６】これらのペーストを所定のガラス基板上に
印刷する。印刷方式としては種々の方式を用いることが
でき、例えばスクリーン印刷や平版オフセット印刷など
を用いることができる。

【０００７】たとえば、スクリーン印刷を用いる場合、
２５０から４００メッシュ等のスクリーン印刷版を用い
これらのペーストをガラス基板上に印刷すれば良い。

【０００８】このペーストが印刷された基板を５００〜
６００℃程度で数分間焼成する事により各色の着色層を
形成する。ここで、各色のペースト中に含まれる低融点
ガラス粉末は焼成により融解し、着色成分を基板上に接
着する役割がある。

【０００９】また、これらのペースト中に含まれている
有機バインダや有機溶剤はこのような高温では燃焼除去
される。したがって、基板上には無機物のみ残り、無機
質からなるカラーフィルタが形成される。

【００１０】ところで、一般に表示装置に使われるカラ
ーフィルタは赤、緑、青の３色が目的に応じたマトリク
ス状に配置されている。したがって、本発明においても
前記の工程をこれら３色について繰り返し行うことによ
り、一般の表示装置に用いられるカラーフィルタを製造
することができる。

【００１１】このカラーフィルタにはその使用目的から
当然、均一な着色が求められる。また、たとえば、これ
をプラズマディスプレイに用いたとすると、その構造上
カラーフィルタ上に電極を設ける必要がある。従って、
カラーフィルタには高い平滑性が求められる。

【００１２】このような無機顔料と低融点ガラス粉末を
用いフィルタを作製する場合、形成されたフィルタは透
明な低融点ガラスの膜の中に無機顔料が分散した構造と
なる。

【００１３】このため、得られたカラーフィルタは、用
いる顔料の粒径、分散状態に対応し、着色した部分と着
色していない部分とに分かれる。したがって、色ムラが
発生する。

【００１４】また、低融点ガラスは焼成により融解し平
坦化するので、断面形状の平坦性は、もっぱら無機顔料
の粒径、分散状態等により支配されることになる。

【００１５】したがって、これらを解決するには無機顔
料の粒径をできる限り小さくすれば良いことになる。

【００１６】しかしながら、顔料粒径を小さくするのに
は限度があり、かつ粒径が小さくなるに従い顔料粒子の
凝集が起こりやすくなる。このため、仮に非常に小さな
粒径の無機顔料を用いても上記の問題の解決は困難であ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、そ
の着色層が均一に着色し、かつ高い平滑性を確保した無
機素材カラーフィルタを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項１においては、有機金属化合物および透明な
低融点ガラスを混合した素材を焼成した画素がガラス基
板に付着していることを特徴とする無機素材カラーフィ
ルタを提供するものである。

【００１９】なお、この場合における低融点ガラスとは
６００度以下の融点を示すガラスを指し、それに対して
基板のガラスは、７００度以上の融点を示すものを指
し、また、透明とは画素の演色の障害にならない程度の
透明度があれば良く、完全な透明であることは構わな
い。

【００２０】請求項２では、前記画素がパターン状にガ
ラス基板に付着していることを特徴とする請求項１記載
の無機素材カラーフィルタを提供するものである。この
場合のパターンとは、ドット形式であると、ライン形式
であると構わない。また、全体に設ける必要はなく、必
要領域のみの部分形成でも良い。

【００２１】請求項３では、前記画素が赤色画素である
ことを特徴とする請求項２記載の無機素材カラーフィル
タを提供するものである。

【００２２】請求項４では、前記画素が緑色画素である
ことを特徴とする請求項２記載の無機素材カラーフィル
タを提供するものである。

【００２３】請求項５では、前記画素が青色画素である
ことを特徴とする請求項２記載の無機素材カラーフィル
タを提供するものである。

【００２４】請求項６では、有機金属化合物および透明
な低融点ガラスを混合した素材を焼成した赤色画素がパ
ターン状にガラス基板に付着していることを特徴とする
緑色画素、青色画素、前記赤色画素からなる無機素材カ
ラーフィルタを提供するものである。この場合、各画素
間に黒色画素等の遮光層が部分的にに設けられている構
成であっても良い。

【００２５】請求項７では、有機金属化合物および透明
な低融点ガラスを混合した素材を焼成した緑色画素がパ
ターン状にガラス基板に付着していることを特徴とする
赤色画素、青色画素、前記緑色画素からなる無機素材カ
ラーフィルタを提供するものである。この場合、各画素
間に黒色画素等の遮光層が部分的にに設けられている構
成であっても良い。

【００２６】請求項８では、有機金属化合物および透明
な低融点ガラスを混合した素材を焼成した青色画素がパ
ターン状にガラス基板に付着していることを特徴とする
赤色画素、緑色画素、前記青色画素からなる無機素材カ
ラーフィルタを提供するものである。この場合、各画素
間に黒色画素等の遮光層が部分的にに設けられている構
成であっても良い。

【００２７】請求項９では、有機金属化合物および透明
な低融点ガラスを混合した素材を焼成した赤色画素、緑
色画素がパタ−ン状にガラス基板に付着していることを
特徴とする青色画素、前記赤色画素および緑色画素から
なる無機素材カラ−フイルタを提供するものである。こ
の場合、青色画素も同様な有機金属化合物および透明な
低融点ガラスを混合した素材を焼成した画素であっても
良いが、別種の画素であっても良い。

【００２８】請求項１０では、有機金属化合物および透
明な低融点ガラスを混合した素材を焼成した赤色画素、
青色画素がパタ−ン状にガラス基板に付着していること
を特徴とする緑色画素、前記赤色画素および青色画素か
らなる無機素材カラ−フイルタを提供するものである。

【００２９】請求項１１では、有機金属化合物および透
明な低融点ガラスを混合した素材を焼成した緑色画素、
青色画素がパタ−ン状にガラス基板に付着していること
を特徴とする赤色画素、前記緑色画素および青色画素か
らなる無機素材カラ−フイルタを提供するものである。

【００３０】請求項１２では、有機金属化合物および透
明な低融点ガラスを混合した素材を焼成した赤色画素、
緑色画素、青色画素がパタ−ン状にガラス基板に付着し
ていることを特徴とする前記赤色画素、緑色画素および
青色画素からなる無機素材カラ−フイルタを提供するも
のである。

【００３１】請求項１３では、有機金属化合物および透
明な低融点ガラスを混合した素材を適用ガラス基板に付
着させ焼成したことを特徴とする無機素材カラーフィル
タの製造方法を提供するものである。この場合、焼成温
度は、５００〜６００度であるものを指す。また、適用
手段としては、印刷、塗布、浸漬、ディスペンサーによ
る吐出等の手段を用いることができる。

【００３２】請求項１４では、前記適用手段が印刷方法
である事を特徴とする請求項１３記載の無機素材カラー
フィルタの製造方法を提供するものである。この場合の
印刷方法としては、スクリーン印刷、凹版印刷他、各種
の印刷方法を用いることができ、各々で直接印刷の他、
平版オフセット印刷で代表されるオフセット印刷も可能
である。

【００３３】

【作用】本発明では、有機金属化合物および透明な低融
点ガラスを混合した素材を適用ガラス基板に付着させ焼
成しているが、焼成の過程で有機金属化合物は低融点ガ
ラスを被覆するように均一に析出する。そして、析出し
た有機金属化合物は熱分解し金属酸化物、すなわち無機
顔料となる。

【００３４】このため、フィルタ形成材料としてガラス
基板に付着される固形分は低融点ガラス粉末のみであ
り、ガラス基板上への付着の際の顔料と低融点ガラス粉
末の分散の均一性を考慮する必要がなくなる。また、焼
成の過程で有機金属化合物は熱分解により、非常に粒径
の小さい無機顔料として均一に析出する。このため、そ
の着色層が均一に着色し、かつ高い平滑性を確保した無
機素材カラーフィルタを提供することができる。

【００３５】特に請求項２では、前記画素がパターン状
であるために、画素の色フィルタリングを必要としない
場所と選択的に色フィルタリングできる。

【００３６】請求項３では赤色画素を、請求項４では緑
色画素を、そして請求項５では青色画素を本願発明に適
用するものである。

【００３７】請求項６、請求項７、請求項８は、赤色画
素、緑色画素、青色画素からなる無機素材カラーフィル
タに用いるものであり、色バランスが十分に保てるもの
である。

【００３８】請求項９、請求項１０、請求項１１は、赤
色画素、緑色画素、青色画素からなる無機素材カラーフ
ィルタに用いるものであり、特に２以上の色に対して色
バランスが十分に保てるものである。

【００３９】請求項１２は、赤色画素、緑色画素、青色
画素からなる無機素材カラーフィルタに用いるものであ
り、特に全ての画素が無機素材である為に、色バランス
が十分に保てるものであるのと同時に、耐熱性でもすべ
ての画素が耐熱性を持ち、劣化し易い画素がなくなり、
全体として耐熱性が向上したものである。

【００４０】請求項１３では、上述のカラーフィルタの
容易かつ簡便な製造方法を提供するものである。請求項
１４では、特に量産的にパターン化が容易な製造方法を
提供するものである。

【００４１】

【実施例】

（実施例１）硝酸鉄（ＩＩＩ）９水和物（関東化学）
４．０ｇをエチレングリコール（関東化学）６．２ｇに
溶解させ、鉄グリコラートを調製した。

【００４２】これに低融点ガラス粉末ＧＡ−９（日本電
気硝子）１０．０ｇ、エチルセルロース（関東化学）
１．０ｇそして２−（２−エトキシエトキシ）エタノー
ル（関東化学）９．０ｇを加え、エチルセルロースを十
分溶解させた後、三本ローラーミルを用い混練し、鉄グ
リコラート含有ガラスペーストを調製した。

【００４３】調製した鉄グリコラート含有ガラスペース
トを２００メッシュのスクリーン版を用いガラス板１に
印刷した。

【００４４】このペーストが印刷されたガラス板１を空
気中５８０℃で１０分間焼成し、青色のフィルタである
画素２を得た。その断面図を図１に、分光透過率を図２
に示す。

【００４５】（実施例２）硝酸銅（ＩＩ）３水和物（関
東化学）２．４ｇをエチレングリコール（関東化学）
６．２ｇに溶解させ、銅グリコラートを調製した。

【００４６】これに低融点ガラス粉末ＧＡ−９（日本電
気硝子）１０．０ｇ、エチルセルロース（関東化学）
１．０ｇそして２−（２−エトキシエトキシ）エタノー
ル（関東化学）９．０ｇを加え、エチルセルロースを十
分溶解させた後、三本ローラーミルを用い混練し、銅グ
リコラート含有ガラスペーストを調製した。

【００４７】調製した銅グリコラート含有ガラスペース
トを２００メッシュのスクリーン版を用いガラス板１に
印刷した。

【００４８】このペーストが印刷されたガラス板１を空
気中５８０℃で１０分間焼成し、青色のフィルタである
画素２を得た。その断面図を図１に、分光透過率を図３
に示す。

【００４９】（実施例３）硝酸コバルト（ＩＩ）６水和
物（関東化学）１．２ｇおよび硝酸アルミニウム（ＩＩ
Ｉ）９水和物（関東化学）１．４ｇをエチレングリコー
ル（関東化学）６．２ｇに溶解させ、コバルトグリコラ
ートおよびアルミニウムグリコラートを調製した。

【００５０】これに低融点ガラス粉末ＧＡ−９（日本電
気硝子）１０．０ｇ、エチルセルロース（関東化学）
１．０ｇそして２−（２−エトキシエトキシ）エタノー
ル（関東化学）９．０ｇを加え、エチルセルロースを十
分溶解させた後、三本ローラーミルを用い混練し、コバ
ルト／アルミニウムグリコラート含有ガラスペーストを
調製した。

【００５１】調製した銅グリコラート含有ガラスペース
トを２００メッシュのスクリーン版を用いガラス板１に
印刷した。

【００５２】このペーストが印刷されたガラス板１を空
気中５８０℃で１０分間焼成し、青色のフィルタである
画素２を得た。その断面図を図１に、分光透過率を図４
に示す。

【００５３】

【発明の効果】本発明による無機素材カラーフィルタに
よれば、フィルタ形成用ペーストは、低融点ガラス粉末
に有機バインダおよび着色剤として金属グリコラートを
加え混練することにより調製される。

【００５４】このため、フィルタ形成材料としてガラス
基板に付着される固形分は低融点ガラス粉末のみであ
り、ガラス基板上への付着の際の顔料と低融点ガラス粉
末の分散の均一性を考慮する必要がなくなる。また、焼
成の過程で金属グリコラートは熱分解により、非常に粒
径の小さい無機顔料として均一に析出する。このため、
その着色層が均一に着色し、かつ高い平滑性を確保した
無機素材カラーフィルタを提供することができる。

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無機素材カラーフィルタにおける断面
図である。

【図２】本発明の無機素材カラーフィルタによる実施例
１にて得られた赤色フィルタの分光透過率曲線である。

【図３】本発明の無機素材カラーフィルタによる実施例
２にて得られた緑色フィルタの分光透過率曲線である。

【図４】本発明の無機素材カラーフィルタによる実施例
２にて得られた青色フィルタの分光透過率曲線である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 画素

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機金属化合物および透明な低融点ガラス
   を混合した素材を焼成した画素がガラス基板に付着して
   いることを特徴とする無機素材カラ−フイルタ。
2. 【請求項２】前記画素がパタ−ン状にガラス基板に付着
   していることを特徴とする請求項１記載の無機素材カラ
   −フイルタ。
3. 【請求項３】前記画素が赤色画素であることを特徴とす
   る請求項２記載の無機素材カラ−フイルタ。
4. 【請求項４】前記画素が緑色画素であることを特徴とす
   る請求項２記載の無機素材カラ−フイルタ。
5. 【請求項５】前記画素が青色画素であることを特徴とす
   る請求項２記載の無機素材カラ−フイルタ。
6. 【請求項６】有機金属化合物および透明な低融点ガラス
   を混合した素材を焼成した赤色画素がパタ−ン状にガラ
   ス基板に付着していることを特徴とする緑色画素、青色
   画素、前記赤色画素からなる無機素材カラ−フイルタ。
7. 【請求項７】有機金属化合物および透明な低融点ガラス
   を混合した素材を焼成した緑色画素がパタ−ン状にガラ
   ス基板に付着していることを特徴とする赤色画素、青色
   画素、前記緑色画素からなる無機素材カラ−フイルタ。
8. 【請求項８】有機金属化合物および透明な低融点ガラス
   を混合した素材を焼成した青色画素がパタ−ン状にガラ
   ス基板に付着していることを特徴とする赤色画素、緑色
   画素、前記青色画素からなる無機素材カラ−フイルタ。
9. 【請求項９】有機金属化合物および透明な低融点ガラス
   を混合した素材を焼成した赤色画素、緑色画素がパタ−
   ン状にガラス基板に付着していることを特徴とする青色
   画素、前記赤色画素および緑色画素からなる無機素材カ
   ラ−フイルタ。
10. 【請求項１０】有機金属化合物および透明な低融点ガラ
    スを混合した素材を焼成した赤色画素、青色画素がパタ
    −ン状にガラス基板に付着していることを特徴とする緑
    色画素、前記赤色画素および青色画素からなる無機素材
    カラ−フイルタ。
11. 【請求項１１】有機金属化合物および透明な低融点ガラ
    スを混合した素材を焼成した緑色画素、青色画素がパタ
    −ン状にガラス基板に付着していることを特徴とする赤
    色画素、前記緑色画素および青色画素からなる無機素材
    カラ−フイルタ。
12. 【請求項１２】有機金属化合物および透明な低融点ガラ
    スを混合した素材を焼成した赤色画素、緑色画素、青色
    画素がパタ−ン状にガラス基板に付着していることを特
    徴とする前記赤色画素、緑色画素および青色画素からな
    る無機素材カラ−フイルタ。
13. 【請求項１３】有機金属化合物および透明な低融点ガラ
    スを混合した素材を適用ガラス基板に付着させ焼成した
    ことを特徴とする無機素材カラ−フイルタの製造方法。
14. 【請求項１４】前記適用手段が印刷方法である事を特徴
    とする請求項１３記載の無機素材カラ−フイルタの製造
    方法。