(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機顔料、低融点ガラスおよび有機高分子材料からなる組成物を透明基板上にパターンを形成した後、高温で加熱して前記有機高分子材料を燃焼させて、無機顔料とガラスとでなる着色パターンとするカラーフィルタの製造において、前記パターン形成工程と加熱工程との間に、エリア型電子線照射装置を用いて前記パターンに対して電子線を照射して前記有機高分子材料を分解させる工程を付加することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記電子線を照射する工程において、電子線の照射量が１０Ｍｒａｄ以上であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法により製造されてなることを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ、電界放射型ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイなどの各種表示装置や固体撮像素子に設けられ、色分解、反射率低減、色合成などのために用いられる耐侯性の非常に優れたカラーフィルタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイでは、カラー表示を行うためにカラーフィルタが必要であり、このために、染料法や顔料分散法、印刷法あるいは電着法等で作成されたカラーフィルタが知られている。これは、有機染料や有機顔料を用いて樹脂層を着色してカラーフィルタとするものであり、液晶ディスプレイの製造工程上、カラーフィルタの耐熱性としては、１８０℃以上が要求されている。
【０００３】
プラズマディスプレイにおいても、画像を表示した際のコントラスト向上のためにカラーフィルタを用いることが提案されている（和邇、日経エレクトロニクス、１９９３年１１月８日号（Ｎｏ．５９４，ｐｐ．２１５）等）。このように、いくつかのディスプレイデバイスではカラー表示や画質向上のためにはカラーフィルタが必要不可欠であるが、プラズマディスプレイの場合、その作製プロセスには約６００℃で焼成するプロセスが含まれている。そのため、液晶ディスプレイ用カラーフィルタをプラズマディスプレイ用カラーフィルタとして、そのまま用いると、このカラーフィルタを構成する材料には有機材料が含まれているため、プラズマディスプレイ製造プロセスにおいて、燃焼あるいは分解等の反応が起こり、カラーフィルタとしての特性が得られない。
【０００４】
この問題の解決方法として、低融点ガラス中に無機顔料を分散させ、カラーフィルタとして用いることが提案されている（坂井他  テレビジョン学会技術報告ＥＤ９９３ＩＰＤ１１３−８（１９８６）等）。これは、低融点ガラスおよび無機顔料を適当なバインダー樹脂および溶剤と練り合わせたペーストを、これを所定の基板にフォトリソグラフィー法やスクリーン印刷等の方法でパターニングし、しかる後に焼成することにより、バインダー樹脂および溶剤を除去し、低融点ガラス中に無機顔料が分散したフィルタを得るものである。この場合、このカラーフィルタは全て無機材料により構成されているため、プラズマディスプレイ作製に係わる高温プロセスに耐えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この製造方法では、バインダー樹脂が完全に燃焼して気化することが必要であるが、加熱工程中にバインダー樹脂が架橋反応を起こす場合や酸素の導入が不十分な場合、バインダー樹脂の気化が完全に進行せずに炭化反応が起こり、この炭化反応が起こると、カラーフィルタの透過率が低下して、分光特性を悪化させるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、無機顔料とガラスからなるパターンとする高温プロセスに耐え得るカラーフィルタの製造において、無機顔料と低融点ガラスのバインダー樹脂を燃焼させる工程で、このバインダー樹脂が炭化反応を起こすことなく容易に気化させることによって、透過率の高いカラーフィルタおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、無機顔料、低融点ガラスおよび有機高分子材料（バインダー樹脂）からなる組成物を透明基板上にパターンを形成した後、高温で加熱して前記有機高分子材料を燃焼させて、無機顔料とガラスとでなる着色パターンとしたカラーフィルタを製造する方法において、前記パターン形成工程と加熱工程との間に、エリア型電子線照射装置を用いて前記パターンに対して電子線を照射して前記有機高分子材料を分解させ電子線を照射する工程を付加することを特徴とするカラーフィルタの製造方法としたものである。
【０００８】
また、請求項２の発明では、前記電子線を照射する工程において、電子線の照射量が１０Ｍｒａｄ以上であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法としたものである。
【０００９】
また、請求項３の発明では、前期請求項１または２に記載のカラーフィルタの製造方法により製造されてなることを特徴とするカラーフィルタとしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を説明する。
本発明のカラーフィルタは、図１に示すように、透明基板（１０）上に無機顔料と低融点ガラスからなる赤色パターン（２０Ｒ）、緑色パターン（２０Ｇ）、青色パターン（２０Ｂ）が形成されたカラーフィルタ（１）であり、コントラストの良好な画像を得るために金属薄膜等の黒色ブラックマトリックス（２０ＢＭ）が各色パターン（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）間に形成される場合もある。本発明はこのカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【００１１】
その製造工程は、まず低融点ガラスおよび無機顔料を適当な有機高分子材料（バインダー樹脂）と溶剤とを練り合わせたペーストを作製する。
この無機顔料としては、例えば赤色顔料としてはＦｅ２  Ｏ３  、緑色顔料としてはＴｉＯ２−ＣｏＯ−  ＮｉＯ−  ＺｎＯ、青色顔料としてはＣｏＯ−  Ａｌ２  Ｏ３  等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、用途によっては、上記以外の他の色の無機顔料を用いることもできる。
【００１２】
また、低融点ガラスとしては、例えばホウケイ酸鉛ガラス等を用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００１３】
また、バインダー樹脂としては、例えばエチルセルロースやアクリル樹脂等の有機高分子材料が適用されるが、これらに限定されるものではない。
以上上記低融点ガラス、無機顔料、バインダー樹脂、溶剤をサンドミル、ボールミル、アトライター、三本ロールミル等の分散機により練り合わせてペーストを作製する。
【００１４】
次に、本発明における透明基板（１０）上に各色パターン（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）を形成するが、そのパターニング方法としては、印刷法ではスクリーン印刷法や平版または凹版オフセット印刷法等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
また、フォトリソグラフィー法では無機顔料と低融点ガラスとを適当な感光性樹脂と混練したペーストを透明基板（１０）上に塗布し、これを所定のフォトマスクを介して露光を行った後、現像してパターニングする方法や、上記で得られた無機顔料、低融点ガラス、バインダー樹脂、溶剤からなるペーストを透明基板（１０）上に塗布した後、この塗膜上に感光性樹脂を塗布し、さらに所定のフォトマスクを介して露光、現像およびエッチングを行い各色パターン（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）を形成する方法等を用いることができるが、これらに限定される
ものではない。
【００１６】
続いて、上記パターン上に電子線照射を行うが、本発明で用いられる電子線照射方法としては、カーテン型、スキャン型、プラズマ放電型等、いずれも使用可能である。この電子線照射量としては１０Ｍｒａｄ以上とすることにより、効率的にバインダー樹脂が分解されるもので、これより低いとバインダー樹脂の分解に対する効果が現れない。
さらに照射雰囲気の酸素濃度を多くする（約１００ｐｐｍ以上）と、電子線によりバインダー樹脂がより効率的に分解される。
【００１７】
以上のカラーフィルタを製造するにあたり、加熱工程において、加熱処理だけではバインダー樹脂は完全に気化しにくい。特に水酸基やカルボキシル基を有する樹脂では、主鎖の切断反応が起こる前に、熱により脱水架橋が起こり、分子間架橋により分子量が増加してしまう。本発明によると、加熱処理前に、電子線を照射し、バインダー樹脂を予め分解させ、低分子量化させておくことにより、加熱処理工程で、気化しやすくなり、バインダー樹脂の炭化が抑制され、透過率の高いカラーフィルタを製造することができる。
【００１８】
【実施例】
次に本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。
〈実施例１〉
〔ペーストの作製〕
青色無機顔料アサヒスーパーブルーＣＲ（アサヒ化成社製）５部、ホウケイ酸鉛ガラスＧＡ−９（日本電気硝子社製）５０部、エチルセルロース（関東化学社製）５部、溶剤α−テルピネオール（関東化学社製）５０部を三本ロールミルで練り合わせて青色顔料ペーストを作製した。
【００１９】
〔パターニング〕
上記で得られた青色顔料ペーストを透明ガラス基板上に、３００メッシュのスクリーン印刷版を用いて、幅１００μｍ、長さ４ｍｍのパターンを形成した。
【００２０】
〔電子線照射および加熱処理〕
次に、上記で得られた青色パターン上に、エリア型電子線照射装置キュアトロン（日新ハイボルテージ社製）を用いて、酸素濃度２００ｐｐｍで、加速電圧２００ｋＶにて、照射量５０Ｍｒａｄの電子線を照射した後、空気中５８０℃で１０分間焼成することにより、青色の無機カラーフィルタを作製した。
【００２１】
上記で得られたカラーフィルタの分光透過率の測定結果を図２に示した。この図より、４５０ｎｍにおける透過率は、９７．０％であった。
【００２２】
〈比較例１〉
実施例１と同様にして、青色無機顔料ペーストをスクリーン印刷法にて、透明ガラス基板上にパターンを形成した後、電子線を照射せずに、空気中５８０℃で１０分間焼成した。
【００２３】
上記で得られたカラーフィルタの分光透過率の測定結果を図２に示した。この図より４５０ｎｍにおける透過率は、９２．３％であり、実施例１の如く電子線を照射した場合に比較して、透過率が低下した。
このように透過率が低下した原因としはては、樹脂の分解が進みにくいため、炭化反応が副反応として起こっているものと推定される。
【００２４】
〈実施例２〉
〔ペーストの作製〕
青色無機顔料アサヒスーパーブルーＣＲ（アサヒ化成社製）５部、ホウケイ酸鉛ガラスＧＡ−９（日本電気硝子社製）５０部、ヒドロキシプロピルセルロース（和光純薬社製）５部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート：アニロックスＭ−４００（東亜合成社製）５部、２−（２−エトキシ）エタノール（関東化学社製）５０部を三本ロールミルで練り合わた後、光反応開始剤としてベンジルメチルケタール：アロニックスＣ−１０１（東亜合成社製）を１部加えて、感光性ペーストを作製した。
【００２５】
〔パターニング〕
上記で得られた感光性ペーストを透明ガラス基板上に、５μｍの塗布膜厚になるようにスピンコートした。続いて、フォトマスクを介して、超高圧水銀灯を用いて２００ｍＪ／ｃｍ２  の紫外線を照射した。紫外線照射後、水により現像処理を行い、青色パターンを形成した。
【００２６】
〔電子線照射および加熱処理〕
次に、上記で得られた青色パターン上に、エリア型電子線照射装置キュアトロン（日新ハイボルテージ社製）を用いて、酸素濃度１０００ｐｐｍで、加速電圧２００ｋＶにて、照射量１００Ｍｒａｄの電子線を照射した後、空気中５８０℃で１０分間焼成することにより、青色の無機カラーフィルタを作製した。
【００２７】
上記で得られたカラーフィルタの４５０ｎｍにおける透過率は、９６．２％であった。
【００２８】
〈比較例２〉
実施例２と同様にして、感光性青色無機顔料ペーストを用いて、透明ガラス基板上にパターンを形成した後、電子線を照射せずに、空気中５８０℃で１０分間焼成することにより、青色の無機カラーフィルタを作製した。
【００２９】
上記で得られたカラーフィルタの４５０ｎｍにおける透過率は、９０．５％であり、実施例２の如く電子線を照射した場合に比較して、透過率が低下したものであった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、無機顔料、低融点ガラスおよび有機高分子材料（バインダー樹脂）からなる組成物を透明基板上にパターンを形成した後、高温で加熱して前記有機高分子材料を燃焼させて、高温プロセスに耐えうる無機顔料とガラスからなる着色パターンが形成されたカラーフィルタの製造方法において、前記パターン形成工程と加熱工程との間に、照射量１０Ｍｒａｄ以上の電子線を照射する工程を付加することによって、バインダー樹脂の分解が容易になり、透過率の高いカラーフィルタの製造方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を示す無機顔料からなるカラーフィルタを側断面で表した説明図である。
【図２】  本発明の一実施の形態を示すカラーフィルタの青色パターンの分光透過率をグラフで表した説明図である。
【符号の説明】
１‥‥カラーフィルタ
１０‥‥透明基板
２０Ｒ‥‥赤色パターン
２０Ｇ‥‥緑色パターン
２０Ｂ‥‥青色パターン
２０ＢＭ‥‥ブラックマトリックス
【図１】
0004035875.tif 000002
【図２】
0004035875.tif 000003