JP4119787B2

JP4119787B2 - ブラウン管の遮光膜形成用塗料

Info

Publication number: JP4119787B2
Application number: JP2003145684A
Authority: JP
Inventors: 明生小出; 直志小山
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: JP2004349142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラーブラウン管のパネル面に遮光膜を形成する、いわゆるブラックマトリックス塗料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビ、パソコン用ディスプレイなどの画像表示装置としては、ブラウン管（Cathode-Ray Tube：ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）乃至プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）などがあるが、表示の際の発色・表示寿命・価格等の点ではブラウン管が、薄型化の点では液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイが、消費電力の点では液晶ディスプレイがそれぞれ優れた特長を有する。
【０００３】
家電製品としてのテレビジョン用途の画像表示装置は大画面化の傾向にあり、ブラウン管もその要求に応えるべく、大型管化している。ブラウン管は、表示部になるパネル部と後部のファンネル部とを別工程で作製し、結晶化ガラスにて両部位を接合・一体化した後に、電子銃等を挿入、真空化・封着処理して製造される。前述したパネル部は、内面側にまずレジストを注入し、遮光膜（ブラックマトリックス）形成部位を露光処理してからブラックマトリックス塗料を流し入れ、熱処理して乾燥・被膜化させた後、予め形成したレジスト部を取り除き、その除去した部分に赤・緑・青（ＲＧＢ）の各蛍光体を順次形成していく。前記の工程で用いられるブラックマトリックス塗料は、約１０質量％の黒鉛微粉と、結合剤として約１質量％の水ガラス（ケイ酸カリウム）を、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）のような分散剤を含む水媒体中に分散・けん濁させたものであり、例えば、特許文献１に記載されているような塗料が公知である。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５１−５８５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のとおり、画像表示装置の大画面化に伴い、パネル部が大面積化するに至り、遮光膜（ブラックマトリックス）形成過程における被膜化のための熱処理が均一に行われ難くなった。その結果、遮光膜に厚さムラの発生が懸念される。遮光膜に厚さムラがあると、均一な画像が得られないなどの不都合を生じる。係る遮光膜の厚さムラは、パネル上の温度分布が均一でないことに起因するものであり、本願発明は、前記の遮光膜の厚さムラを解消するべく、塗料を改良する要請に応えることを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、分散剤と結合剤を含む水媒体中に炭素粒子並びに金属酸化物粒子がコロイド状にけん濁してなるブラウン管の遮光膜形成用塗料において、前記金属酸化物粒子の平均粒子径が２０〜１００ｎｍの範囲内にあり、且つ、前記金属酸化物粒子の含有量が塗料中の有効固形物の１〜５０質量％の範囲内にあることを特徴とするブラウン管の遮光膜形成用塗料とする。
【０００７】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記炭素粒子が黒鉛からなることを特徴とする前記のブラウン管の遮光膜形成用塗料とすることが好ましい。
【０００８】
【作用】
この発明のブラウン管の遮光膜（ブラックマトリックス）形成用塗料は、塗料中に含有する、遮光材として機能する炭素粒子に加えて、特定の平均粒子径の金属酸化物粒子を特定量含有することが特徴である。このように、炭素粒子を分散させた水媒体中にさらに金属酸化物粒子を分散させると、金属酸化物粒子は三次元の網目状構造で存在することになり、炭素粒子の分散を僅かに阻害するような状態を形成する（立体障害効果）。
【０００９】
また、金属酸化物粒子の表面はマイナスにチャージし、陰電荷を帯びた状態となるから、炭素粒子と同様な表面電荷を有する状態で水中に存在することになる（陰電荷効果）。前記の立体障害効果並びに陰電荷効果を発揮する結果、元来、分散剤により僅かにチキソトロピック性を示していた塗料の粘性特性が、一層助長されたチキソトロピック性を示すこととなる。ここに称するチキソトロピック性とは、応力を加えて流動させると粘度が低下してより流動し易くなり、流動をやめると再び粘度が増加して流動し難くなる粘性挙動のことである。
【００１０】
パネル部に遮光膜（ブラックマトリックス）を形成する方法として、塗料を回転パネル上に供給し、パネル部を回転させて塗料を塗り拡げる、いわゆるスピンコート塗布によるパネル製造工程がある。係る工程に前記のチキソトロピック性の大きな塗料を適用した場合、回転中心になるパネル中央部と最外回転部となるパネルコーナー部とでは、パネル部位によって塗料粘度（見かけ粘度）が異なる。すなわち、パネルコーナー部ほど周速が高いから塗料粘度（見かけ粘度）が低下し、パネル中央部に比較して塗れ拡がり易くなる。一方、遮光膜形成過程における熱処理温度は、パネルコーナー部ほどパネル中央部に比較して温度が低くなる傾向があるから、パネルコーナー部ほど塗料粘度（見かけ粘度）が高くなり易い。換言すれば、パネルコーナー部の温度低下による塗料粘度（見かけ粘度）の上昇と、チキソトロピック性に起因する塗料粘度（見かけ粘度）の低下が相殺される結果、パネルコーナー部とパネル中央部の見かけ粘度が平均化され、本発明の目的であるパネル部位による塗膜の塗りムラを改善できるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態について以下に説明する。しかし、本発明は、この実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもない。前記のチキソトロピック性に基づく塗料粘度の均一化の効果を得るために、この発明の実施の形態において、金属酸化物粒子の平均粒子径は、２０〜１００ｎｍの範囲、好ましくは３０〜７０ｎｍ程度である。平均粒子径が２０ｎｍ未満では、金属酸化物粒子が凝集し易くなるために、分散剤（ＣＭＣ等）を多量に添加しなければならず、分散剤（ＣＭＣ等）を多量に添加した場合に、必要なチキソトロピック性が得られ難くなるからである。また、粒子径が１００ｎｍを越えた場合には、必要な立体障害効果が得られ難くなるからである。
【００１２】
また、金属酸化物の含有量は、塗料中の有効固形物の１〜５０質量％であり、好ましくは５〜４０質量％の範囲である。この理由は、金属酸化物の含有量が１質量％未満では、必要な立体障害効果および陰電荷効果が共に得難く、逆に、５０質量％を越えた場合は、遮光膜（ブラックマトリックス）に元来求められる遮光効果が得られ難くなるからである。これは、金属酸化物粒子は、色調が白色系のものが多く、多量に添加すると塗料自体が白色化することによる。
【００１３】
また、この発明の実施の形態に使用される金属酸化物粒子は、水媒体中でコロイド状にけん濁し、且つ、前述の立体障害効果、陰電荷効果並びに必要なチキソトロピック性を備える限りにおいて特に限定されるものではないが、酸化チタン（チタニア）、酸化鉄（ベンガラ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化亜鉛（亜鉛華）、酸化錫、酸化ケイ素、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化銅等からなる金属酸化物粒子が好ましい。特に、酸化アルミニウム（アルミナ）は、特定粒子径・粒度分布のものを経済的に得られるという点においてより好ましい。
【００１４】
遮光材としての炭素粒子は、黒鉛、カーボンブラック等、従来の遮光膜（ブラックマトリックス）用の塗料に使用されているものが使用可能であることは言うまでもないが、レジスト処理等による被膜を鋭利（シャープ）に仕上げることが望まれる観点から特に好ましいものは黒鉛粒子である。
【００１５】
【実施例】
この発明の実施例について以下に詳細に説明するが、この発明はこの実施例に限定されるものではない。
《塗料の調整》
見掛けの平均粒子径が１μｍ以下の天然黒鉛粒子１０重量部、結合剤として水ガラス０.８重量部、分散剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１重量部、濃度２８質量％のアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）１重量部、残部が水（蒸留水）からなる１００重量の塗料を撹拌機にて分散処理し、ベース塗料（比１）を作製した。
【００１６】
また、前記のベース塗料（比１）において、天然黒鉛粒子１０重量部に代えて、金属酸化物粒子１０重量部とする以外は、前記のベース塗料（比１）と同様にして金属酸化物分散液（ＭｅＯｘ液）を作製した。
【００１７】
次に、前記のベース塗料に金属酸化物種（ＭｅＯｘ種）・平均粒子径（粒径）が異なる各種ＭｅＯｘ液を表１に示す配合組成にて調合し、再度撹拌機を用いて分散処理し、実施例試料（試料名がＡ〜Ｖの２２種）と比較例試料（試料名が比較１〜９）の評価用塗料を作製した。例えば、比較２の塗料は、ベース塗料６０重量に粒子径１５ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ_２）粒子を分散させたＭｅＯｘ液を４０重量、試料Ｄはベース塗料９５重量に粒子径３０ｎｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子を分散させたＭｅＯｘ液を５重量調合したものであり、表１中のＭｅＯｘ量は黒鉛（Ｇｒ）及び金属酸化物総量中に占める金属酸化物量（質量％）を示している。
【００１８】
【表１】

【００１９】
《評価》
図１は、パネル塗布試験装置を示す模式図であって、図において、１はパネル、２はパネル固定台、３は塗料噴出しノズルである。前記で作製した各種塗料の固形分濃度を４.５質量％に蒸留水で希釈し、図１に示す、３０ｒｐｍで回転している１４インチパネルに流し入れた後、パネル回転数を１９０ｒｐｍに上昇させ、電熱線ヒーターを用いて乾燥させることにより、パネル内面にベタ状の遮光塗膜を形成し、回転中心部（パネル中央部）と周辺部（パネルのコーナー部）とで形成された塗膜の厚さムラの状態を目視にて確認した。なお、塗料を流し入れる際に発生する塗膜の厚さムラの状態を顕著にさせることを狙って、パネル中央部とコーナー部に温度差をつけるため、パネル中央部のみを加熱した評価も同時に実施した。
【００２０】
また、得られる塗膜について黒さの評価は、次にように行った。厚さ１ｍｍのスライドグラスに塗料を片面だけ塗布し、１１０℃の恒温槽中で３０分間乾燥した後、大気中４５０℃、３０分間の熱処理を行ったものを試料として、試料のガラス面側を観察面として、分光光度計（東京電色製のＴＣ−１８００Ｍ）で測定して得られるＬ値（明度）を評価した。以上の評価の結果をまとめて表２に示す。
【００２１】
【表２】

【００２２】
表２に示されるとおり、前記の実施例に該当する塗料（試料名が試料Ａ〜Ｖ）は、温度差が０℃（中央部、コーナー部とも４０℃）では、塗膜ムラが見出されないことは当然であるが、温度差５℃（中央部４０℃、コーナー部３５℃）の場合でも塗膜ムラは見出されなかった。更に、試料名Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑの各試料は、温度差が１０℃（中央部５０℃、コーナー部４０℃）でも塗膜ムラは見出されず、且つ、塗膜の黒さも良好であることから、前記の実施例の中でも特に優れていることが実証された。一方、比較例１〜９の試料から得られた塗膜は温度差が０℃では塗膜ムラが見出されないものもあるが、温度差が５℃，１０℃では塗膜ムラが見出されるものもある上に、金属酸化物を多量に含んだ場合は得られる塗膜が白く、遮光膜としての許容範囲を超えてしまっていると考えられる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係るブラウン管の遮光膜形成用塗料は、前記のように構成されので、画像表示装置の大画面化に伴い、遮光膜の形成過程における被膜化のための熱処理が、仮に均一に行われない場合においても、パネル中央部からパネルコーナー部に至る見かけの塗料粘度が均一化され、もって塗膜ムラの発生を防止することができる。このように、遮光膜形成用塗料の供給サイドで塗料自体を改良して、塗膜ムラ防止対策を施すことによって、塗料の使用者サイド乃至パネル製造工程において加熱条件を一々調製する手間が省けるので、生産性が向上し経済的に優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】パネル塗布試験装置を下方から見上げた状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１：パネル、２：パネル固定台、３：塗料噴出しノズル

Claims

分散剤と結合剤を含む水媒体中に炭素粒子並びに金属酸化物粒子がコロイド状にけん濁してなるブラウン管の遮光膜形成用塗料において、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化コバルト及び酸化銅の中の何れか一つ以上の金属酸化物からなる粒子であって、前記金属酸化物粒子の平均粒子径が２０〜１００ｎｍの範囲内にあり、前記金属酸化物粒子の含有量が塗料中の有効固形物の１〜５０質量％の範囲内にあり、且つ、チキソトロピック性を有することを特徴とするブラウン管の遮光膜形成用塗料。
前記炭素粒子が黒鉛からなることを特徴とする請求項１に記載のブラウン管の遮光膜形成用塗料。
ブラウン管のパネル製造方法において、請求項１または２記載の遮光膜形成用塗料を回転するパネル上に供給した後、前記パネルの回転を上昇させて塗り拡げ、加熱して塗料を乾燥させることにより、パネル内面に遮光塗膜を形成する工程を備え、パネルコーナー部とパネル中央部における塗料の見かけ粘度が平均化されることを特徴とするブラウン管の遮光膜形成方法。