JPH05325793A - 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 - Google Patents

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

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JPH05325793A
JPH05325793A JP15413092A JP15413092A JPH05325793A JP H05325793 A JPH05325793 A JP H05325793A JP 15413092 A JP15413092 A JP 15413092A JP 15413092 A JP15413092 A JP 15413092A JP H05325793 A JPH05325793 A JP H05325793A
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glass
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雅俊 原山
Motohiro Oka
素裕 岡
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  • Optical Filters (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
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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
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基板1
上に耐熱性のある着色剤を含有した感光性樹脂組成物2
を塗布する塗布工程と、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パターニング部分2aを形成
する工程と、非露光部分2bを現像によって除去する現
像工程と、感光性樹脂組成物の有機分を焼成により焼失
してフィルター部分3を形成する焼成工程によりカラー
フィルターを形成する。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Nd2 3 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
ラス基板上に耐熱性のある着色剤を含有した感光性樹脂
組成物を塗布する塗布工程と、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パターニング部分を形
成する露光工程と、非露光部分を現像によって除去する
現像工程と、感光性樹脂組成物の有機分を焼成により焼
失してフィルター部分を形成する焼成工程とからなるこ
とを特徴としている。
【0011】そして、異なる透過波長をもつ複数のフィ
ルターを同一平面上に形成する場合には、異なる透過波
長をもつ複数の着色剤をそれぞれ含有した各感光性樹脂
組成物について、前記の塗布工程、露光工程、現像工程
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感光性樹脂組成物に
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】なお、上記塗布工程をドクターブレードコ
ーティングにより行うことが好ましく、また上記露光工
程をガラス基板の塗布面と反対側の面から行うようにす
ることが好ましい。
【0014】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。
【0015】
【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。
【0016】
【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。
【0017】図3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。
【0018】まず、図3の(a)に示すように、ガラス
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。
【0019】次に、(b)に示す工程では、基板1上の
カラーフィルターを形成すべき面に着色剤を含有する感
光性樹脂組成物2を全面塗布して乾燥させる。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。
【0020】続いて、(c)に示す工程では、カラーフ
ィルターパターンのマスクMを介してパターン露光して
パターニング部分2aを形成する。この際、パターン形
状がやや劣るものの、塗布膜面とは反対側の面から露光
すると密着性が向上するとともに膜厚均一性が向上す
る。
【0021】次いで、(d)に示す工程では、現像にか
けて非露光部分2bを除去した後、パターニング部分2
aを乾燥して硬膜化する。
【0022】3色のカラーPDPの場合は、赤,緑,青
の透過波長をもつ着色剤をそれぞれ含有した感光性樹脂
組成物について、(b)の塗布工程、(c)の露光工
程、(d)の現像工程を繰り返すようにする。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
料を加えた感光性樹脂組成物について同様の工程を加え
るようにする。
【0023】最後に、基板を焼成工程に移し、着色反応
に十分な温度で焼成し、残留する有機分を焼失せしめ
る。以上の工程により、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(d)に示すようなパターンのフィルター部分3
とブラックマトリクス4とからなるカラーフィルターが
形成される。
【0024】上記のように着色剤を含有する感光性樹脂
組成物を使用したことにより、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こ
とが期待できる。
【0025】感光性樹脂組成物に分散させる着色剤とし
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。
【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−バナジュウム系(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。
【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(K2 5 )、硼酸(B2 3 )、
フッ化アルミ(AlF3 )、酸化砒素(As2 3 )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(Al2 3 )、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(Fe2 3 )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 ,Ag2 O,Ag2 SO
4 ,Ag2 S)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、本発明で使用される感光性樹脂組成
物には、分散される物質に影響を受けない、発色に影響
を与えない、焼成時に焼失でき残さを殆ど残さない等の
条件を満たすものであればどのような感光性ポリマーを
用いてもよく、また、どのような光架橋剤を用いてもよ
い。特に、設備の簡便さ、経済性、作業上の安全性を考
慮すると、水溶性(水現像性)の感光性樹脂組成物が扱
いやすい。
【0032】感光性ポリマーとしては、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテ
ル、ポリビニルアセタール、ゼラチン、カゼイン、グリ
ュー、ポリエチレンオキシド等の単独重合体、或いはア
クリルアミド−ジアセトアミドの共重合体、マレイン酸
−メチルビニルエーテル共重合体、アクリルアミド−ビ
ニルアルコール共重合体、ポリイソプレン、ポリケイ皮
酸ビニル、ポリビニルアルコール、天然ゴム等が好まし
く用いられる。一方、光架橋剤としては、ジアゾ化合
物、アジド化合物等の有機硬化剤が好ましいが、市販の
レジストを活用してもよいことは言うまでもない。
【0033】本発明で使用する感光性樹脂組成物は、上
記の成分を必須成分とするが、その他従来公知の添加剤
はいずれも必要に応じて包含し得るものである。また、
使用する溶媒の量は、使用する感光性ポリマーの種類や
着色剤の濃度、塗布方法によって変化するが、一般には
20〜80wt%になる範囲が良好である。また、着色
剤を感光性樹脂組成物に分散させる方法としては、例え
ばボールミル、サンドミル、ロールミル、スピードライ
ンミル等がいずれも使用でき、本発明においてはボール
ミルが特に有用である。
【0034】上記の着色剤を含有する感光性樹脂組成物
をガラス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が、気泡の抱き込み、着色剤の沈
降等の防止、気泡の混入、塗布量の均一性などの点から
ドクターブレードコーティングが最も適している。
【0035】以上の如くして形成するコーティング膜
は、材料によって膜厚は異なるが、一般的には乾燥時で
5〜50μm程度が好ましい。コーティング膜の乾燥、
パターニング露光による硬化、未露光部分の溶出による
現像、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如く、特に
限定はなく、従来技術におけるのと同様でよい。
【0036】[具体例]まず、着色剤を含有する感光性
樹脂組成物(スラリー)を次のようにして作製した。
【0037】赤色フィルター用スラリーとしては、硫酸
銅7.4wt%、硫酸ナトリウム14.7wt%、アル
ミナ7.4wt%、ゼラチン1.7wt%、メタノール
14.7wt%、純水54.1wt%を混合したものを
ボールミルにて分散し、使用時に全量の1.02wt%
のp−ジアゾジフェニルアミンのホルムアルデヒド縮合
物(シンコー技研株式会社製D−014)を混合した。
【0038】緑色フィルター用スラリーとしては、硫酸
銅0.9wt%、酸化コバルト0.9wt%、酸化クロ
ム0.6wt%、ガラスフリット27.1wt%、ゼラ
チン1.7wt%、メタノール14.7wt%、純水5
4.1wt%を混合したものをボールミルにて分散し、
使用時に全量の1.02wt%のp−ジアゾジフェニル
アミンのホルムアルデヒド縮合物(シンコー技研株式会
社製D−014)を混合した。
【0039】青色フィルター用スラリーとしては、コバ
ルト系顔料4.4wt%、ガラスフリット25.1wt
%、ゼラチン1.7wt%、メタノール14.7wt
%、純水54.1wt%を混合したものをボールミルに
て分散し、使用時に全量の1.02wt%のp−ジアゾ
ジフェニルアミンのホルムアルデヒド縮合物(シンコー
技研株式会社製D−014)を混合した。
【0040】ブラックマトリクス用スラリーとしては、
コバルト−クロム−鉄系耐熱黒色顔料4.4wt%、ガ
ラスフリット25.1wt%、ゼラチン1.7wt%、
メタノール14.7wt%、純水54.1wt%を混合
したものをボールミルにて分散し、使用時に全量の1.
02wt%のp−ジアゾジフェニルアミンのホルムアル
デヒド縮合物(シンコー技研株式会社製D−014)を
混合した。
【0041】次に、ガラス基板1上にブラックマトリク
ス用スラリーをドクターブレードコーティングにより3
0℃で塗布し常温にて乾燥させた後、マスクMを介して
350nm付近に最大波長をもつ紫外線を62mJ/c
2 露光してパターニング部分2aを形成した。次い
で、水によるスプレー現像を行って未露光部分2bを除
去した。続いて、160℃にてパターニング部分2aの
乾燥及び硬膜化を行った後、約580℃で30分間焼成
することによりスラリー中の樹脂分(ゼラチン)及び硬
化剤(p−ジアゾジフェニルアミンのホルムアルデヒド
縮合物)等の有機分を焼失せしめた。
【0042】引き続いて、緑色フィルター用スラリー、
青色フィルター用スラリー、赤色フィルター用スラリー
についても塗布、乾燥、露光、現像を同様に繰り返し、
約580℃で30分間焼成することによりスラリー中の
樹脂分(ゼラチン)及び硬化剤(p−ジアゾフェニルア
ミンのホルムアルデヒド縮合物)等の有機分を焼失せし
め、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。
【0043】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。
【0044】
【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、耐熱性のある着色剤を含有した感光性樹脂組
成物を使用してフォトリソ法により所定のパターンを形
成し、さらに焼成を通して有機分を焼失するようにした
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】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5】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 ガラス基板 2 着色剤を含有した感光性樹脂組成物 2a パターニング部分 2b 非露光部分 3 フィルター部分 4 ブラックマトリクス M マスク

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラーフィルターを形成すべきガラス基
    板上に耐熱性のある着色剤を含有した感光性樹脂組成物
    を塗布する塗布工程と、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パターニング部分を形成する
    露光工程と、非露光部分を現像によって除去する現像工
    程と、感光性樹脂組成物の有機分を焼成により焼失して
    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。
  2. 【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含有した各感光性樹
    脂組成物について、前記の塗布工程、露光工程、現像工
    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。
  3. 【請求項3】 請求項1又は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感光性樹脂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。
  4. 【請求項4】 前記塗布工程をドクターブレードコーテ
    ィングにより行う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。
  5. 【請求項5】 前記露光工程をガラス基板の塗布面と反
    対側の面から行うことを特徴とする請求項1,2,3又
    は4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。
  6. 【請求項6】 前記着色剤として耐熱性顔料を使用する
    ことを特徴とする請求項1,2,3,4又は5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。
  7. 【請求項7】 前記着色剤として色ガラスを使用するこ
    とを特徴とする請求項1,2,3,4又は5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。
  8. 【請求項8】 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する
    ことを特徴とする請求項1,2,3,4又は5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。
JP15413092A 1992-05-22 1992-05-22 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 Ceased JP3177300B2 (ja)

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