JPH06267510A

JPH06267510A - 無機光透過性着色膜

Info

Publication number: JPH06267510A
Application number: JP8032293A
Authority: JP
Inventors: Akira Kani; 章可児
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】充分な濃度で色の種類が豊富であり、光透過
性および耐久性に優れ、色フィルターや各種装飾に有用
な無機着色膜を提供する。【構成】光沢がある無機基体表面に、厚みが１μｍ以
下で着色ピーク波長の光透過率が５０％以上である無機
着色層が形成され、該無機着色層が厚み５μｍ以上の酸
化物ガラス層で被覆されることを特徴とする無機光透過
性着色膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の色フィルターや
装飾に有用な無機光透過性着色膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】着色膜は各種装飾や色フィルターとして
利用されている。色フィルターでは当然であるが、装飾
用であっても光透過性が高いものが要求される。光透過
率が高い装飾膜は、透明、明瞭、清涼、清潔といった独
特の感覚を与えるからである。また、膜が被着される基
体からの反射光が混合され、独特な色合いを発現し装飾
効果を高くできる。

【０００３】これら着色膜が適用される器物の用途にも
よるが、着色膜材料には色の耐候性や膜の耐摩耗性、耐
蝕性および耐熱性が良好な無機物が賞用されるため、以
下では無機着色膜に限定して説明する。光透過率が高い
着色膜では、膜形成材料および着色材料として透過率の
良いものが選択される。各種の無機結晶材料やガラス等
の非晶質材料が利用されている。

【０００４】無機着色膜の構成は次の２種類に分類され
る。（１）膜形成材料そのものが着色されるもの。（２）着色顔料等を透明な形成膜に分散するもの。

【０００５】後者の代表例は、無機顔料をガラスに分散
し、ガラスを溶融して基体に固着するものである。この
場合、顔料とガラスとの不必要な反応を避けること、熱
膨張を適度に近似させること、顔料表面へのガラスの濡
れを良好にすること等が重要である。顔料の脱色、膜の
亀裂や泡の発生を防ぐためである。ガラスの熱膨張や軟
化点は、膜が被着される基体に制約されるものである。
従って、顔料の種類は多いものの、使用できるものは限
定される。界面の反射を防ぎ光透過を高くするため、顔
料とガラスの屈折率が近似することも必須である。この
ように多くの制約があるため、顔料分散法で得られる無
機着色膜では色の種類が限られたものとなるか、光透過
率が５０％以下の低いものとなっている。

【０００６】従って、透光性が高く色選択範囲が広いも
のには、上記（１）の方法が利用される。

【０００７】膜形成材料としてガラスがあり、これは耐
蝕性や耐摩耗性等に優れ作業性も良好である。しかし、
ガラスを濃く発色できる色は限られている。前記したよ
うに基体によってガラスは制約される。溶融中を含め
て、このようなガラスに多量の発色成分を安定に含有さ
せることは困難だからである。一般に、着色膜はパター
ニングすることも要求される。これには膜が薄い方が簡
単で光透過性もよい。つまり、単位厚み当り着色濃度は
大きいものがよい。ガラスはこの点で問題がある。

【０００８】ガラスの溶融によらない成膜法もある。例
えば、蒸着やスパッタ等、ゾルゲルや有機金属化合物溶
液の塗布等で知られる薄膜技術である。これらの方法で
得られる膜はガラスより制約が少ないため、高い濃度の
着色が可能であり、色の種類も多い。通常、０．５μｍ
以下の膜厚で充分な着色が得られる。蒸着やスパッタで
は時間を、塗布では回数を多くすることでさらに厚く濃
い色の膜が形成できるがコストも高くなる。

【０００９】このような膜での問題は耐久性である。耐
摩耗性に関しては硬度が高い材料を用いるとよい。しか
し、いくら硬度が大きくても微小な傷がつき、摩耗も起
こる。従って、前記のように薄い膜では、速く着色部分
がなくなる。耐蝕性に関しても同様である。

【００１０】このような事情から、従来の無機着色膜で
は色の種類および濃度、光透過性や耐久性で満足するも
のが得られていないのが現状である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
ら従来技術の課題を解消し、充分な濃度で色の種類が豊
富であり、光透過性および耐久性に優れ、色フィルター
や各種装飾に有用な無機着色膜を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の着色膜によって達成される。すなわち、本発明は、
光沢がある無機基体表面に、厚みが１μｍ以下で特定波
長の光透過率が５０％以上である無機着色層が形成さ
れ、該無機着色層が厚み５μｍ以上の酸化物ガラス層で
被覆されることを特徴とする無機光透過性着色膜であ
る。

【００１３】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本
発明の無機光透過性着色膜は、薄い無機着色層とこれを
保護する厚い酸化物ガラス被覆層の２層で構成する。こ
のようにすれば、従来技術で説明した課題が解消される
ことは容易に理解することができるであろう。

【００１４】無機着色層の形成は前記した公知の方法が
利用できる。ガラスの溶融で保護層を形成する場合、保
護層に溶解したり反応しない材料がよい。ＳｉＯ₂、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂等の多くの透明酸化物が好適
に例示できる。Ｆｅ₂Ｏ₃やＣｒ₂Ｏ₃等の着色酸化物でも
よい。一般に融点が高いものが好ましい。また、例示し
た元素を含む複合酸化物も多く知られている。さらに複
数の膜を積層してもよい。

【００１５】透明膜の着色方法も公知である。例えば、
遷移金属等のイオン性元素を固溶させるものや、光反射
性で光の波長程度の粒子を均一に分散させるもの等であ
る。

【００１６】高融点材料であっても、前記した薄膜技術
を用いれば基体温度６００℃以下で成膜することができ
る。つまり、基体材料の選択範囲は広い。

【００１７】無機着色層は、着色される色のピーク波長
で透過率が大きいほど、またそれ以外の波長で透過率が
小さいほど特性がよい。つまり、厚みが薄く着色濃度の
高いものがよい。薄膜技術で形成される膜は薄いほど作
成が容易である。通常、１μｍ以下が利用され、また、
０．５μｍ以下の厚みで充分な着色ができる。このよう
な膜の光透過率は５０％以上とすることが容易である。
透過率７０％以上のものが透明で清涼感が大きく好まし
い。

【００１８】着色の程度は、色波長の透過率と吸収部分
の透過率で表される。この差が大きいものほどフィルタ
ー性能および彩度が高い。この差は４０％以上、さらに
は６０％以上が好ましい。透過率３０％以下、さらに好
ましくは１５％以下の吸収部分を有するとよい。

【００１９】酸化物ガラス保護層の厚みは５μｍ以上で
ある。これより薄いと耐摩耗性等の保護作用が小さい。
保護層形成は一般的なものが適用できる。例えば、ガラ
ス粉体でインクを構成し、印刷後焼成する方法等であ
る。これはパターンニングも同時に達成できるもので、
厚膜技術として良く知られている。厚みの上限は特にな
いが、形成の容易さおよび色や他の特性を勘案して決め
られる。

【００２０】保護層は無色透明でも着色されたものでも
よい。着色されたものは、着色層の色を補助したり、混
色して別の色を表現することができる。フィルター等の
透過率を重視する用途では、透過率が大きいほど好まし
く、８０％以上がよい。しかし風合いを重視する装飾用
では、透過率５０％以下であっても有用である。独特な
表現が可能であるからである。

【００２１】透過率が高いガラス層の形成にはガラスを
溶融させるとよい。ガラスの軟化点は低いほど好まし
い。基体や下層の着色層と不必要な反応を避けるためで
ある。軟化点７００℃以下のガラスが好適に利用でき
る。軟化点が低くなると耐蝕性に問題が多くなるが、軟
化点５５０℃以下のガラスでも実用上充分なものがあ
る。もちろん、ガラスの溶融を利用しない保護層形成で
あれば、高融点ガラスやガラス以外の材料も利用でき
る。しかし一般に形成が高価になる。

【００２２】２層構成の着色膜では形成の煩雑さが問題
である。パターンニングも２度必要である。しかし、以
下の方法を採用すれば簡略化できる。

【００２３】すなわち、薄膜技術で形成される着色層の
パターンニングは、マスクを用いて層形成するものやベ
タの層を形成後、レジストを用いてエッチングするもの
がある。前者の場合、透明ガラスを用いれば、各色パタ
ーンとは関係なく共通に保護層を形成してもよい。後者
の場合、レジストとしてガラス保護層を兼用することが
できる。保護層の形成は前述したように簡便な厚膜技術
が適用でき、エッチングはアルカリ水溶液で行なうこと
ができる。

【００２４】また、保護層形成による効果が高ければ、
その分だけ形成の手間が相殺される。例えば、着色に有
害な元素Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ等を利用することも多い。こ
のような着色膜を食器等に用いると有害元素の溶出が避
けられないが、本発明における保護層を形成すれば問題
は回避される。

【００２５】また、ガラスの保護層は誘電体としての機
能を有する。カラーフィルターとして着色膜を利用する
表示装置は多い。例えば、液晶、プラズマディスプレイ
パネル（以下、ＰＤＰと略記する）、エレクトロルミネ
ッセンス等である。こうした装置では、配線の絶縁層や
誘電体膜が必要とされる。この誘電体として保護層が利
用できる。

【００２６】さらに、保護層表面に微妙な湾曲面を設け
たり、保護層中に反射剤を分散して独特の風合いを表現
することもできる。

【００２７】以上の無機着色層や酸化物ガラス保護層は
各々１層でも良いし複数の層でもよい。これらは、形成
の手間と得られる特性を勘案して決められるものであ
る。

【００２８】なお、着色膜形成基体表面は光沢のあるも
のを用いる。薄い無機着色層が形成し易く、その光透過
性を低下させないためである。面粗度（Ｒａ）が１μｍ
程度のものが使用でき、好ましくは０．２μｍ以下であ
る。金属やセラミック等の研磨面が基体として利用でき
る。また、ガラス板や各種のガラス容器、ガラス釉面を
有する各種陶磁器やホーロー等は、研磨無しでも利用で
きる好適な基体である。なお、基体の色は任意である。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。なお、下記実施例で、説明以外の材料や工程
技術等は公知のものを適用した。

【００３０】実施例１基体として釉面のある白色磁器皿を用いた。各色のゾル
をマスクを用いてスプレーし、着色層パターンを形成し
た。着色層パターンにはＳｉＯ₂系のゾルを使用した。
発色元素として赤系統にはＡｕ、緑系統にはＣｒ、Ｃ
ｕ、Ｃｏ、青系統にはＣｏを用い、各元素の水溶性化合
物をゾル中に溶解混合した。基体に成膜された着色層は
５５０℃の加熱で安定化している。着色層が重なった部
分もあるが１層の厚みは約０．２μｍである。膜厚０．
１〜０．３μｍ範囲で着色層の光透過率を測定したとこ
ろ、いずれも各色の中心波長で７０％以上であり、それ
以外の波長で透過率が３０％以下の吸収部分を有してい
た。

【００３１】ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＢａＯ−Ｚ
ｎＯ系で軟化点５６０℃のガラス粉末インクを印刷して
転写紙を形成した。この転写紙を着色層を覆うように転
写後６８０℃で焼成して、厚み約１５μｍの保護層を固
着した。保護層は可視光で透過率９０％を有していた。
保護層がない部分の着色層はアルカリ溶液処理で取り除
いた。２重にパターンニングを施された複雑で多様な彩
色パターンが得られ、彩度および透明度は優れたもので
あった。食器の溶出試験では、着色成分の元素はほとん
ど認められなかった。

【００３２】実施例２透明なガラス板に、実施例１と同様の赤、緑、青のスト
ライプ状パターンの着色層を形成し、ＰＤＰの色フィル
ターとして用いた。着色層形成は、ＳｉＯ₂系のゾルを
使用し、ガラス板片面にディッピングし、有機レジスト
を用いてアルカリエッチングでパターンニングした。各
厚みは約０．１５μｍである。なお、発色元素は実施例
１と同様であり、各元素の水溶性化合物をゾル中に溶解
混合した。基体に成膜された着色層は５５０℃の加熱で
安定化している。

【００３３】図１にＡＣ型ＰＤＰの部分断面図を示す。
同図において、透明な前面ガラス板ＦＧには、上記各色
のフィルターＦ（Ｒ）、Ｆ（Ｇ）、Ｆ（Ｂ）が垂直方向
に向かってストライプ状に形成されている。この上に各
フィルターを２分割するように透明なサステイン電極Ｓ
ＸおよびＳＹが形成されている。材料はＩｎ−Ｓｎの酸
化物で厚み約０．５μｍである。電極上には透明な誘電
体保護層ＤＬが全面に被覆されている。保護層は、Ｓｉ
Ｏ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ−ＺｎＯ系で軟化点４
９０℃のガラスを厚み約３０μｍに５６０℃で焼成し、
この表面に厚み０．２μｍのＭｇＯを蒸着したものであ
る。保護層の可視光での透過率は９４％であった。

【００３４】背面板ＢＰには平行方向に向かって書き込
み電極ＷがＡｇインクの印刷で形成されている。また、
垂直方向には隔壁ＰＷがガラスインクの印刷で高さ１５
０μｍに形成されている。前、背面板と隔壁で囲まれた
空間で、書き込み電極とサステイン電極が交差する部分
が一つの表示セルである。前面板を除くセル内面には各
フィルター色に対応した蛍光体が印刷で被着されてい
る。

【００３５】上記構成は３相駆動面放電型で反射型の交
流カラーＰＤＰと分類される一般的なものである。な
お、サステイン電極ＳＹは各セル共通であって共通結線
され、ＳＸは選択電極として用いられている。

【００３６】セル空間には放電で紫外線を生起するＮｅ
−Ｘｅガスが封入され、前、背面板の周囲はシールガラ
スで封じられてＰＤＰが完成されている。

【００３７】フィルターを形成しない同一構造のＰＤＰ
と比べて、輝度は１５％程度低下したものの、コントラ
ストは約３倍向上して表示品位が大幅に改善された。

【００３８】以上のことから、本発明の無機光透過性着
色膜は各種の用途に適用でき、有効な機能を発揮できる
ことが明らかであろう。また、上述した実施例２からも
分かるように、サステイン電極はカラーフィルターの下
に形成することもでき、あるいは着色して着色層を兼用
することもできる。このように着色層や保護層の形成法
およびパターンニング法には、各種公知のものが適用で
きる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果が奏される。（１）薄い無機着色層を酸化物ガラス保護層で被覆した
着色膜を形成していることから、充分な濃度で種類が豊
富な色であって、透明性および耐久性が高いものが得ら
れる。

【００４０】（２）２層構造であっても、各層にいろい
ろな特性を付与できるため、形成の手間を相殺すること
ができる。また、パターンニングを１度で済ませること
もできる。

【００４１】（３）着色膜形成には公知の技術が適用で
きるため容易であり、適用できる基体の種類も多い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＡＣ型ＰＤＰの一例を示す部分模式断面図。

【符号の説明】

ＦＧ：前面ガラス板、ＢＰ：背面板、ＳＸ、ＳＹ：サス
テイン電極、Ｗ：書き込み電極、ＤＬ：誘電体保護層、
ＰＷ：隔壁、ＰＨ：蛍光体、Ｆ：カラーフィルター。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光沢がある無機基体表面に、厚みが１μ
ｍ以下で着色ピーク波長の光透過率が５０％以上である
無機着色層が形成され、該無機着色層が厚み５μｍ以上
の酸化物ガラス層で被覆されることを特徴とする無機光
透過性着色膜。
【請求項２】前記酸化物ガラス層が、特定波長あるい
は可視光の透過率として８０％以上を有し、そのガラス
の軟化点が７００℃以下である請求項１に記載の無機光
透過性着色膜。