JP2004309809A

JP2004309809A - フラットディスプレイの光吸収膜の製法及びそれに用いる塗料並びにそれを用いたフラットディスプレイ

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Publication number: JP2004309809A
Application number: JP2003103618A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Matsumoto; 義光松本; Tatsuya Mitsumura; 達也三ツ村
Original assignee: NIPPON ACHISON KK
Current assignee: NIPPON ACHISON KK
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】プロセスの簡略化およびコストの軽減化を図ることのできるフラットディスプレイの光吸収膜の製法を提供する。
【解決手段】フラットディスプレイ用のガラス基板１の一面にマトリックス状の光吸収膜を設ける方法であり、ガラス基板１の一面に塗料を印刷して塗膜（光吸収膜）２を形成するに際し、塗料に黒色成分を含有させ、かつ塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、下記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用い、ガラス基板１の一面に形成した塗膜２にレーザー光４を照射して熱硬化させたのち未硬化部分の塗膜２を除去し、マトリックス状の光吸収膜２を形成する。
（Ａ）コロイダルシリカ。
（Ｂ）二酸化ケイ素パウダー。
（Ｃ）酸化アルミニウムパウダー。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレイの光吸収膜の製法及びそれに用いる塗料並びにそれを用いたフラットディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、フラットディスプレイのスクリーン面におけるマトリックス状の光吸収膜は、いわゆる陰極線カラー受像管に形成される黒鉛ブラックマトリックス膜（すなわち、マトリックス状の光吸収膜）に代表されるようにフォトリソグラフ法を用いて作製され、もしくは液晶に代表されるカラーフィルターのクロム蒸着薄膜を加工するフォトリソグラフ法を用いたエッチング方法により作製されている。
【０００３】
すなわち、上記の陰極管カラー受像管の場合には、まず、ガラス基板上に感光性樹脂を塗布，乾燥して感光性樹脂膜を形成し、ついで、この感光性樹脂膜をシャドウマスク越しに露光感光および水洗現像させてシャドウマスクのネガパターンを形成し、つぎに、黒鉛懸濁液の塗布，乾燥，酸処理および水洗による下地感光性樹脂膜とその重なった黒鉛懸濁液の乾燥塗料膜との同時剥離いわゆるリフトオフを行うことにより、黒鉛ブラックマトリックス膜を形成するようにしている。
【０００４】
また、一般に、カラーフィルターのブラックマトリックス（すなわち、マトリックス状の光吸収膜）形成方法は、まず、ガラス基板上に、クロムおよび酸化クロムの少なくとも一方からなる蒸着薄膜を形成し、ついで、上記と同様のフォトリソグラフ法を用い、上記蒸着薄膜に感光性樹脂を塗布，乾燥して感光性樹脂膜を形成し、つぎに、上記感光性樹脂膜をパターンマスク越しに露光感光ならびに水洗現像させて感光性樹脂膜のパターンを形成し、つぎに、このパターン越しに上記蒸着薄膜を酸エッチングして所定のマトリックス状の光吸収膜を形成し、そののち、不要の感光性樹脂膜を取り除くことにより、クロムブラックマトリックス膜を形成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術は、マトリックス状の光吸収膜の微細パターン形成に用いられているものの、様々な問題を抱えている。第１に、フォトリソグラフ法を用いる場合には、プロセスが煩雑であり、かつ感光性樹脂の取り扱いに多大な設備が必要となる。すなわち、感光性樹脂のパターン化までに塗布，乾燥，露光感光，水洗現像，乾燥等のプロセスが必要であり、この間の設備および必要とする水源は多大である。第２に、カラーフィルターにおけるクロム重金属処理，製品廃棄によるクロム回収が、今後多大なコスト要因として考えられる。また、顔料分散樹脂ブラックマトリックスによるカラーフィルターのマトリックス状の光吸収膜形成方法は、これらの問題を解決する一因子と考えられているが、特性面で問題が多い。顔料分散樹脂ブラックマトリックス剤は、直接露光感光する特性を持たすため感光性樹脂を基本組成とする。その組成に黒色顔料の分散を用いるため露光感光の樹脂への透過性の問題がある。すなわち、光学濃度を上げると露光感光性が悪くなり、微細化パターンに限界がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、プロセスの簡略化およびコストの軽減化を図ることのできるフラットディスプレイの光吸収膜の製法及びそれに用いる塗料並びにそれを用いたフラットディスプレイの提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、フラットディスプレイ用の透明基板の一面にマトリックス状の光吸収膜を設ける方法であって、上記透明基板の一面に塗料を印刷して塗膜を形成するに際し、上記塗料に黒色成分を含有させ、かつ上記塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、下記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用い、上記透明基板の一面に形成した塗膜の所定部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することにより、マトリックス状の光吸収膜を形成するようにしたフラットディスプレイの光吸収膜の製法を第１の要旨とし、上記のフラットディスプレイの光吸収膜の製法に用いる塗料であって、黒色成分を含み、そのバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、下記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用いている塗料を第２の要旨とし、上記のフラットディスプレイの光吸収膜の製法によりマトリックス状の光吸収膜が設けられたフラットディスプレイ用の透明基板を用いて作製されたフラットディスプレイを第３の要旨とする。
（Ａ）コロイダルシリカ。
（Ｂ）二酸化ケイ素パウダー。
（Ｃ）酸化アルミニウムパウダー。
【０００８】
すなわち、本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法は、フラットディスプレイ用の透明基板の一面にマトリックス状の光吸収膜を設ける方法であり、上記透明基板の一面に塗料を印刷して塗膜を形成するに際し、上記塗料に黒色成分を含有させ、かつ上記塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合した塗料を用いている。そして、上記透明基板の一面に形成した塗膜の所定部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することにより、マトリックス状の光吸収膜を形成するようにしている。このように、上記透明基板の一面に形成した塗膜の所定部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することにより、マトリックス状の光吸収膜を形成しているため、従来用いていた感光性樹脂を必要とせず、プロセスの簡略化およびコストの軽減化を図ることができる。しかも、除去する未硬化部分には、クロム重金属は含まれていないため、処理設備およびプロセスの簡略化が可能になり、さらにコストの軽減化を図ることができる。しかも、塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用いているため、塗料のバインダーとして無定形アルミナ水性ゾルだけを用いたものに比べて、塗料の接着性が高まる。このため、例えば、印刷時に印刷用メッシュ上に塗料を充分に乗せることができ、印刷性が高まり、微細なパターンを正確に形成することができる。これに対し、塗料のバインダーとして無定形アルミナ水性ゾルだけを用いたものでは、塗料の接着性が低く、印刷時に印刷用メッシュ上に塗料をあまり乗せることができず、微細なパターンを正確に形成することができないという問題がある。
【０００９】
本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法では、上記熱硬化を、レーザー光もしくはサーマルヘッドを用いて行うことができる。レーザー光を用いて行う場合には、透明基板の一面に形成した塗膜にレーザー光を照射し、これを照射した塗膜の部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することを行う。この場合には、レーザー光の照射により、そのエネルギーで、透明基板の一面に形成した塗料を熱硬化させているだけであるため、レーザー光のエネルギーを低レベルに設定することができ、透明基板を傷めない。これに対して、レーザー光で塗膜をガス化して吹き飛ばし、残存する塗膜の部分でマトリックス状の光吸収膜を形成する方法では、レーザー光のエネルギーを高レベルに設定する必要があり、透明基板を傷める。一方、サーマルヘッドを用いて行う場合には、透明基板の一面に形成した塗膜にサーマルヘッドを直接接触させ、この接触させた塗膜の部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することを行う。この場合には、設備費のイニシャルコストの低減化を図ることができる。
【００１０】
本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法では、フラットディスプレイの透明基板として、ガラス基板もしくは合成樹脂基板が用いられており、これらガラス基板もしくは合成樹脂基板に対して、本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法を実施することができる。これにより、フラットディスプレイの基板材料選択の範囲が広くなり、非常に便利である。
【００１１】
つぎに、本発明を詳しく説明する。
【００１２】
本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法には、透明基板と、黒色成分が含まれた塗料と、レーザー光もしくはサーマルヘッドが用いられる。また、レーザー光においては、その集束されたエネルギービームを走査し、塗膜化された黒色塗料の所定部分を微細に熱硬化させる機構が用いられる（図５〜図７参照）。一方、サーマルヘッドにおいては、例えば、６００ｄｐｉ，１２００ｄｐｉ等の微細熱発生素子を走査し、塗膜化された黒色塗料の所定部分を微細に熱硬化させる機構が用いられる（図８参照）。なお、上記のレーザー光に代えて、レンズやミラーを使って集束することができ、塗膜化された黒色塗料の所定部分を微細に熱硬化させることのできる熱エネルギーを有する他のコヒーレント（干渉性）な電磁波（例えば、メーザー）を適用することができる。
【００１３】
上記透明基板としては、ガラス基板や合成樹脂基板等が用いられる。上記合成樹脂基板としては、ポリカーボネート，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリフッ化ビニリデン，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリイミド，ポリアミド，ポリアクリレート，ポリメタクリレート，ポリエーテルイミド，ポリエーテルエーテルケトンからなる群から選ばれた少なくとも一種で構成されるフィルム材が好ましい。このような透明基板の厚みは、合成樹脂基板では２５μｍ〜２ｍｍに、好ましくは２５μｍ〜２５０μｍに、特に好ましくは５０μｍ〜１００μｍに設定され、ガラス基板では０．３ｍｍ〜３５ｍｍに、好ましくは０．５ｍｍ〜３５ｍｍに設定される。
【００１４】
上記塗料は、黒色成分が含まれた水性塗料であり、かつ、そのバインダー（塗膜形成剤）として、無定形アルミナ水性ゾルに上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものが用いられる。上記黒色成分は、透明基板の一面に形成した塗膜の所定部分にて、レーザー光もしくはサーマルヘッドの熱エネルギーを吸収し、この吸収した熱エネルギーで、上記塗膜中のバインダーである上記無定形アルミナ水性ゾルに上記（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを効果的に熱硬化させるようにしている。このような黒色成分としては、黒鉛粉末，カーボンブラック等の各種の黒色成分があげられ、それぞれ単独でもしくは複数種の黒色成分を組み合わせて用いられる。また、上記黒色成分としては、通常、粒径５ｎｍ〜１００μｍのもの、好ましくは、粒径５ｎｍ〜２０μｍのものが用いられる。ただし、本発明では、上記黒色成分として、クロムおよび酸化クロムを含まない。
【００１５】
また、無定形アルミナ水性ゾルに対するコロイダルシリカ，二酸化ケイ素パウダーおよび酸化アルミニウムパウダーの配合割合は、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを、無定形アルミナ水性ゾルの固形分１００重量部に対して、その固形分にて１〜５００重量部に設定することが好ましく、特に好ましくは１〜４００重量部である。すなわち、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つが１重量部未満では、塗膜の透明基板に対する接着性が劣り、５００重量部を越えると、塗膜にクラックが生じやすくなる傾向がみられるからである。そして、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の中でも、粘性のコントロールが容易であり、必要な粘性を確保することができるという点から、上記の（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも一方を用いることが好ましい。また、黒色成分の固形分１００重量部に対して上記バインダーを固形分にて１０〜５００重量部に設定することが好ましく、特に好ましくは１８〜４００重量部である。１８重量部未満では、塗膜の透明基板に対する接着性が劣る傾向が見られ、１０重量部未満では、塗膜の透明基板に対する接着性が著しく劣り、５００重量部を越えると、黒色濃度が低下し、光吸収膜特性が低下する傾向がみられるからである。
【００１６】
上記無定形アルミナ水性ゾルの製造方法は、公知である（例えば、特公昭３２−３３６７号公報，特公昭４５−３６５８号公報，特開昭６０−１６６２２０号公報，特開平５−２４８２３号公報，特開平５−２４８２４号公報を参照）。このような無定形アルミナ水性ゾルとして、無定形繊維状アルミナゾルが好適に用いられる。また、上記無定形繊維状アルミナゾルのアルミナ結晶構造は、複雑を呈し、一般に５μｍ〜２００μｍのコロイドの大きさを持つアルミナ水和物（ベーマイト系）であって、繊維状粒子の集合を呈している。そして、一般に、水中の陰イオンを安定剤として分散している。この安定剤としては、有機酸，無機酸があり、特に、塩酸，硝酸，硫酸，弗化水素，沃化水素，臭化水素，燐酸，シュウ酸，マロン酸，琥珀酸，マレイン酸，フタール酸，酒石酸，クエン酸，酢酸，蟻酸，プロピオン酸，乳酸，酪酸等が有効である。このような無定形アルミナ水性ゾルとして、例えば、日産化学工業社製のアルミナゾル１００，アルミナゾル２００，アルミナゾル５２０や触媒化成工業社製のＣａｔａｌｏｉｄＡシリーズ等が市販されている。
【００１７】
上記の（Ａ）コロイダルシリカとは、ＳｉＯ_２・ｘＨ_２Ｏ（ｘは正数である）で表わされるものであり、無水ケイ酸の超微粒子（粒径：１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の、非常に粒径の小さい超微粒子）をコロイド溶液として利用しやすく、安定な状態にしたものである。このようなコロイダルシリカとして、例えば、日産化学工業社製のスノーテックス３０，スノーテックスＯ，スノーテックスＯＵＰが市販されている。例えば、このスノーテックス３０の性状は、無水ケイ酸を３０〜３１重量％含み、酸化ナトリウムとしてソーダの含有量は０．６重量％以下、ｐＨ５〜１０．５、２５℃における粘度６ｍＰａ・ｓ以下、２０℃における比重１．２０〜１．２２で、外観は透明性乳白色もしくは乳白色のコロイド液である。
【００１８】
上記の（Ｂ）二酸化ケイ素パウダーとは、ケイ素を含む揮発性化合物を気相で反応することによりつくられる超微粒子状無水シリカパウダーである。ＳｉＯ_２分子量（式量）：６０．０６で、純度が９９．９重量％以上と極めて高く、吸着水分が少ない。粒子はほとんど完全な球形でかつ粒度が揃い、凝集性が少なく、分散性がよい。また、液体の増粘，チキソ性，分離沈降防止，補強性に優れる。このような二酸化ケイ素パウダーとして、例えば、日本アエロジル社の製品には、比表面積の違いにより、Ａｅｒｏｓｉｌ♯５０，♯９０Ｇ，♯１３０，♯２００，♯３００，♯３８０があり、また、凝集性の少ないＯＸ５０、凝集性の大きいＴＴ６００等がある。また、表面をメチル化した疎水性のＲ９７２、その他シリコーン化合物で処理したＲＸ２００，ＲＹ２００．Ｒ２０２，Ｒ８０５，Ｒ８１２等をあげることができる。上記二酸化ケイ素パウダーの平均粒径は５〜５０ｎｍの粉末状シリカで、高温火炎加水分解法で製造される球形の一次粒子からなる白色の高分散性の二酸化ケイ素である。
【００１９】
上記の（Ｃ）酸化アルミニウムパウダーとは、アルミニウムを含む揮発性化合物を気相で反応することによりつくられる超微粒子酸化アルミニウムである。Ａｌ_２Ｏ_３分子量（式量）：１０１．９４で、一次粒子がきわめて細かく、化学的純度が高く、嵩密度が小さく、分散性がよい。結晶構造は、大部分がデルターである。このような酸化アルミニウムパウダーとして、例えば、日本アエロジル社製のＡｅｒｏｓｉｌＡｌ_２Ｏ_３Ｃをあげることができる。
【００２０】
また、上記の（Ｂ）二酸化ケイ素パウダーと（Ｃ）酸化アルミニウムパウダーの混合物パウダーとして、例えば、日本アエロジル社製のＭＯＸ８０，ＭＯＸ１７０，ＣＯＫ８４等があげられる。そして、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを無定形アルミナ水性ゾルに配合すると、上記塗料の接着性が高まり、塗料の乾燥皮膜が透明基板に対し充分に接着するようになる。また、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）を混合する場合には、（Ａ）および（Ｂ）、（Ｂ）および（Ｃ）、（Ａ）および（Ｃ）もしくはその全ての（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の混合が可能で、そのそれぞれの比率も任意である。
【００２１】
上記塗料は、無定形アルミナ水性ゾルの特性を生かしたものであり、上記塗料を加熱乾燥して得られる塗膜を、無定形アルミナ水性ゾル（ベーマイト無定形結晶構造）の無定形結晶構造領域内で所定の部分を所定のエネルギーで加熱処理することにより、アルミナ粒子表面のＯＨ基の脱水縮合が強固な結合をつくり、水，酸もしくはアルカリに対する耐溶解性もしくは耐膨潤性が付加され、一方、不要部分（すなわち、非加熱処理部分）は水，酸もしくはアルカリで溶解もしくは膨潤させることができ、これにより、水，酸もしくはアルカリに浸漬して除去することができる。この特性を利用し、レーザー光の照射もしくはサーマルヘッドにより、照射した部分もしくは直接接触させた部分を熱硬化させるとともに、未硬化部分を水，酸もしくはアルカリで除去することができるようにしている。
【００２２】
上記酸としては、有機酸（酢酸，蟻酸，プロピオン酸，乳酸，酪酸，シュウ酸，マロン酸，琥珀酸，マレイン酸，フタール酸，酒石酸，クエン酸等からなる群から選ばれた一種または数種の混合）および無機酸（スルファミン酸，塩酸，硝酸，希硫酸等からなる群から選ばれた一種または複数種の混合）が用いられ、上記アルカリとしては、塩基性剤，すなわち水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化リチウム，炭酸ナトリウム，過炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，炭酸リチウム，テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等が用いられる。
【００２３】
上記無定形アルミナ水性ゾルの特性は、Ｘ線回析にて容易に確認でき、その無定形でピークを示さないものが上記塗料に好適に用いられる。例えば、日産化学工業社製アルミナゾル２００の場合、Ｘ線回析によると、その全てもしくは殆どが無定形を呈している。また、その特徴は、その示差熱分析でも判るように、１５０℃前後付近の脱付着水、２００℃前後付近の脱構造水の一部、４００℃前後付近の脱構造水の一部に吸熱反応が見られる。６００℃以上から８００℃で無定形結晶構造を示さなくなり、さらに、１２００℃まで加熱すると白色粒状結晶α−アルミナに結晶転位すると見られている。
【００２４】
なお、上記透明基板の一面に塗料を塗布する方法としては、例えば、印刷による場合には、スクリーン印刷，グラビア印刷等が挙げられ、その他にロールコーター，スピンコーター，フローコーティング等があげられる。
【００２５】
上記透明基板の一面にマトリックス状の光吸収膜を設ける部分は、陰極線カラー受像管にあっては、蛍光体ドットまたは蛍光体細条あるいはカラーフィルタードットまたはカラーフィルター細条の付設領域間に対応する透明基板の内面の部分であり（図９参照）、エレクトロルミネッセンスディスプレイおよびフィールドエミッションディスプレイにあっては、発光体ドットまたは発光体細条の付設領域間に対応する透明基板の内面もしくは外面の部分であり（図１０および図１１参照）、プラズマディスプレイ，液晶ディスプレイ，エレクトロルミネッセンスディスプレイおよびフィールドエミッションディスプレイにあっては、カラーフィルタードットまたはカラーフィルター細条の付設領域間に対応する透明基板の内面もしくは外面の部分である（図１２〜図１５参照）。
【００２６】
上記レーザー光は、上記透明基板の一面に形成された塗膜に直接照射してもよいし、光学レンズを介して微細集光してから照射してもよい。この場合には、光学レンズを介することにより、さらに微細処理が可能になる。また、レーザー光を、マトリックス状パターン（ドットまたは細条）が形成されたマスク（図１６および図１７参照）の開口部を経由して塗膜に照射してもよい。また、これらのプロセスを組み合わせてもよい。また、レーザー光の照射を透明基板の他面（塗膜形成面の背面）側から透明基板を介して行うようにしてもよい。
【００２７】
上記レーザー光は、そのビーム径を直接光で１．０μｍ〜２００μｍに設定し、光学レンズ経由で０．１μｍ〜２００μｍに設定する。また、マトリックス状パターン（ドットまたは細条）が形成されたマスクの開口部を経由して塗膜に照射する場合には、そのパターン開口部の幅以上のビーム径に設定する。そのビーム径の最大幅は２００μｍで、すなわち、マトリックス状パターンが形成されたマスクの開口幅は２００μｍ以下である。また、レーザー光のエネルギーを、３．０Ｊ／ｃｍ^２〜１３０Ｊ／ｃｍ^２に、好ましくは３．０Ｊ／ｃｍ^２〜８０Ｊ／ｃｍ^２に設定する。このような設定値は、透明基板の一面（塗膜形成面）側から行う場合も、他面（塗膜形成面の背面）側から行う場合も同じである。
【００２８】
上記塗膜に対しレーザー光を走査させて塗膜上に所定のパターンを形成することができる。一つには、上記レーザー光を固定し、上記塗膜を形成した透明基板をテーブル上に固定し、その状態で上記テーブルをＸ軸Ｙ軸方向に移動させてレーザー光のｏｎ／ｏｆｆにより塗膜上へ所定のパターンを処理する方法がある。また、ガルバノレンズの操作にてレーザー光を走査させる場合、そのレーザー光のｏｎ／ｏｆｆ操作および塗膜上のＸ軸Ｙ軸座標位置決めにより、レーザー光の塗膜上へ所定のパターンを処理する方法がある。もしくはこれら両方法を組み合わせる方法等がある。また、ポリゴンミラー（回転多面鏡）に入射せしめるレーザー光の反射をそのポリゴンミラー回転により走査し、そのレーザー光のｏｎ／ｏｆｆ操作と、テーブル上に固定した透明基板のテーブル移動とを組み合わせて処理する方法もある。
【００２９】
また、上記サーマルヘッドを走査して塗膜上へ熱処理を施す場合も、サーマルヘッドの微細熱発生素子に印加する電圧もしくはサーマルヘッドの塗膜に対する圧着力をコントロールすることが容易であり、所定のパターンに熱処理することができる。そのエネルギーは、２．４Ｊ／ｃｍ^２〜３０Ｊ／ｃｍ^２で、好ましくは４．８Ｊ／ｃｍ^２〜２５Ｊ／ｃｍ^２である。また、サーマルヘッドの塗膜に対する圧着力は、０．０９〜１．０ＭＰａで、好ましくは０．１９〜０．５ＭＰａである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００３１】
図１〜図３は本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法の一実施の形態を示している。この実施の形態ではまず、後記の表１の実施例１に示す配合成分をポットミル（日本化学陶業社製ポットミルＢ型）に入れ６０ｒｐｍで１５〜３０時間分散させることにより塗料を調製する（下記の実施例，比較例においても、下記の表１〜表４に示す配合成分で、同様に調製する）。ついで、この塗料をガラス基板（透明基板）１の内面の全面にスクリーン印刷により印刷する。つぎに、ガラス基板１に印刷した塗料を１２０℃で１０分間乾燥し、ガラス基板１の内面の全面に塗膜２を形成する（図１参照）。この塗膜２の形成ののち、塗膜２の上方に、所定のマトリックス状のパターンが形成されたマスク３（開口幅１００μｍの細条パターン）を配設し、その上方からレーザー光４を塗膜２に照射し（図２参照）、この照射した部分をレーザー光４のエネルギーで熱硬化させる。このとき、レーザー光４のエネルギーを１２．７Ｊ／ｃｍ^２に設定する。そして、レーザー光４を固定し、テーブルの移動により、このテーブル上に固定されたガラス基板１を１，０００ｍｍ／分の速度で走査させながら、レーザー光４、マスク３の開口幅より広いビーム径（例えば、１２０μｍ）で照射し、マスク３の開口幅を通過した１００μｍのレーザー光４により、塗膜２をその幅で熱硬化させる。このレーザー光４の照射ののち、ガラス基板１をスルファミン酸１５％液（図示せず）に２５℃で１０分間浸漬し、浸漬後ガラス基板１を取り出し水洗する。これにより、内面に平均１０２μｍ幅（熱拡散によりマスク３の開口幅より広くなる）の所定のマトリックス状のパターンの塗膜（光吸収膜）２が形成されたガラス基板１を得ることができる（図３参照）。このようにして得られたガラス基板１はフラットディスプレイの前面パネル基板として用いられる。
【００３２】
この実施の形態では、レーザー光４を利用しているため、感光性樹脂を必要とせず、プロセスが簡単であり、安価になる。しかも、塗料にクロム重金属を含んでいないため、排水処理設備が簡単になり、さらに安価になる。しかも、レーザー光４を塗膜２に照射して、この照射部分を熱硬化させるだけであるため、レーザー光４のエネルギーを低レベルに設定することができ、ガラス基板１を傷めない。しかも、塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルにコロイダルシリカを配合したものを用いているため、塗料の接着性が高く、印刷性が高まり、微細なパターンを正確に形成することができる。また、その塗料は、透明基板に充分な接着力がある。
【００３３】
図４は本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法の他の実施の形態（下記の実施例４）を示している。この実施の形態では、上記実施例１と同様に、ガラス基板１の内面の全面に塗膜２を形成したのち、ガラス基板１の外面に、開口幅１５０μｍのマトリックス状のパターン（細条）が形成されたマスク３を配設し、その下方からビーム径２００μｍのレーザー光４を照射している（図４参照）。上記実施例１と同様に、マスク３の開口幅を通過した１５０μｍのレーザー光４により、塗膜２をその幅で熱硬化させる。そのときのレーザー光４のエネルギーは、６０．０Ｊ／ｃｍ^２で、テーブル上に固定されたガラス基板１を４，０００ｍｍ／分の速度で走査させる。それ以外の部分は上記実施の形態と同様であり、同様の作用・効果を奏する。
【００３４】
上記両実施の形態と同様にして、下記の実施例５は、ガラス基板１の内面の全面に塗膜２を形成し（図１参照）、４０℃で１０分間乾燥する。つぎに、６００ｄｐｉサーマルヘッドを使用したプリンター（図示せず）により、ガラス基板１の塗膜２に直接に罫線を形成する。このときのサーマルヘッドの印加エネルギーを１２０Ｊ／ｃｍ^２、移動速度を１８０ｍ／ｓｅｃ、圧着力を０．３５３ＭＰａとする。そして、上記罫線を形成した部分を熱硬化させる。この熱硬化ののち、水に浸漬し水洗する。これにより、内面に平均９０．２μｍ幅の所定のマトリックス状のパターンの塗膜２が形成されたガラス基板１を得ることができる（図３参照）。この実施の形態でも、上記両実施の形態と同様の効果を奏する。また、１２００ｄｐｉサーマルヘッドを使用すれば、さらに細線が可能である。
【００３５】
つぎに、本発明の実施例を比較例と併せて説明する。
【００３６】
【実施例１〜１２、比較例１，２】
下記の表１〜表４に示す配合成分をポットミル（日本化学陶業社製ポットミルＢ型）に入れ６０ｒｐｍで１５〜３０時間分散させることにより１４種類の塗料を調製した。そして、厚み１．５ｍｍガラス基板１もしくは厚み１２５μｍポリイミドフィルム基板を準備し、上記各塗料をそれぞれ上記各ガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板（図１のガラス基板１に代えて）の内面の全面にスクリーン印刷により印刷した。ついで、これら各ガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板を所定温度，所定時間にて乾燥し、各ガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板の内面の全面に塗膜２を形成した（図１参照）。これら各塗膜２の膜厚は５μｍであった（表面粗さ計：キーエンス社ＶＦ−７５００で測定した）。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
【表４】

【００４１】
上記の表１〜表４に示す配合成分（実施例１〜４，７，８，１１，１２および比較例１）の塗料をそれぞれ、実施例１〜４，８，１１，１２および比較例１では、ガラス基板１の内面の全面に、実施例７では、ポリイミドフィルム基板（図１のガラス基板１に代えて）の内面の全面にスクリーン印刷により印刷した。つぎに、実施例１，２，４，７，８，１１，１２および比較例１では、その基板を１２０℃で１０分間乾燥させた。実施例３では、その基板を４０℃で１０分間乾燥させた。そののち、実施例１〜４，７，８，１１，１２および比較例１の各塗膜２にレーザー光４を所定の幅で集光させ、テーブルの移動でスキャンして照射した。このときのレーザー光４の照射条件を下記の表５に示す。なお、レーザー光４を固定し、ガラス基板１を固定したテーブルを移動させた。また、実施例１は前述の通りであり、実施例８，１１，１２および比較例１では、マスク３なしで、レーザー光４をガラス基板１の塗膜２面側から照射した（図２参照。マスク３なし）。実施例２では、マスク３なしで、レーザー光４をガラス基板１の背面側から照射した（図４参照。マスク３なし）。実施例３では、マスク３なしで、レーザー光４をガラス基板１の塗膜２面側から照射した（図２参照。マスク３なし）。また、実施例４では、開口幅１５０μｍのマトリックス状のパターンマスク３をガラス基板１の外面に配設し、その下方からレーザー光４を照射した（図４参照）。また、実施例７では、マスク３なしで、レーザー光４をポリイミドフィルム基板の塗膜２面側から照射した（図２参照。マスク３なし）。
【００４２】
【表５】

【００４３】
上記の表１〜表４に示す配合成分（実施例５，６，９，１０および比較例２）の塗料をそれぞれ、実施例５では、前述のとおりガラス基板１の内面の全面に、実施例６，９，１０および比較例２では、ポリイミドフィルム基板（図１のガラス基板１に代えて）の内面の全面にスクリーン印刷により印刷した。そののち、実施例５では、その基板を４０℃で１０分間乾燥させた。実施例６，９，１０および比較例２では、その基板を１２０℃で１０分間乾燥させた。そして、実施例６，９，１０および比較例２の各塗膜２に６００ｄｐｉサーマルヘッド（図示せず）を用い、直接塗膜２に罫線を描いた。また、同様にして、実施例５でも、塗膜２にサーマルヘッドにて罫線を描いた。このときのサーマルヘッドの条件を下記の表６に示す。
【００４４】
【表６】

【００４５】
実施例１，２，４，７，８，１１，１２および比較例１では、レーザー光４の照射ののち、上記各ガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板をスルファミン酸１５％液に２５℃で１０分間浸漬し、この浸漬後、上記各ガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板を取り出して水洗した。実施例３では、レーザー光４の照射ののち、そのガラス基板１を水に２５℃で１０分間浸漬し、この浸漬後、ガラス基板１を取り出して水洗した。これにより、図３に示すようなガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板（実施例１〜４、７，８，１１，１２品および比較例１品）を得た。
【００４６】
一方、実施例６，９，１０および比較例２では、サーマルヘッドの処理ののち、上記各ポリイミドフィルム基板をスルファミン酸１５％液に２５℃で１０分間浸漬し、実施例５では、サーマルヘッドの処理ののち、そのガラス基板１を２５℃の水に１０分間浸漬し、これらの浸漬後、上記各ポリイミドフィルム基板もしくはガラス基板１を取り出して水洗した。これにより、図３に示すようなガラス基板１と同様のポリイミドフィルム基板もしくはガラス基板１（実施例５，６，９，１０品および比較例２品）を得た。
【００４７】
上記表５および表６から明らかなように、実施例１〜１２品では、ガラス基板１を用いた場合にも、また、ポリイミドフィルム基板を用いた場合にも、その内面に、上記の表５および表６に示すライン幅のマトリックス状の光吸収膜を確認することができた。また、レーザー光４のレーザー径を２５μｍに設定したとき、上記のようなマスク３なしで可能なライン幅は２５．５μｍであった。また、６００ｄｐｉサーマルヘッドの単一の微細熱発生素子（幅２７．３μｍ×長さ７０μｍ）でのマトリックス状の光吸収膜は、その最小可能線幅で、３０．０μｍであった。
【００４８】
これに対し、比較例１，２品においては、その熱硬化部分の塗膜全てもしくは大部分が、水洗い時に未硬化部分の塗膜と一緒に剥がれてしまい、その内面にマトリックス状の光吸収膜を全くもしくは連続した状態で得ることができなかった。
【００４９】
なお、上記各実施例１〜１２において、酸処理（スルファミン酸１５％液）に代えて、アルカリ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド３％液）にて処理を実施した場合にも、その全てにおいて、上記各実施例１〜１２と同様の効果が得られた。
【００５０】
また、上記ガラス基板１もしくはポリイミドフィルム基板に代えて、ポリエチレン基板を用いた場合にも、同様の結果が得られた。また、黒鉛粉末に代えて、カーボンブラックもしくは黒鉛粉末＋カーボンブラックを用いた場合にも、同様の結果が得られた。
【００５１】
上記カーボンブラックとは、製法の相違によって区別され、また原料の相違によりガスブラック，オイルブラック，アセチレンブラック等がある。その性状は、黒色か帯灰黒色の粉末で、有機物（炭化水素）の不完全燃焼あるいは熱分解により生成される。成分は炭素であるが、その表面のミクロ的な状態が製法および原料で異なり、単に炭素の微粒とは相違している。好ましくは、不活性雰囲気中で２０００℃から３０００℃の高温にて処理したものが、上記黒色成分として効果が高い。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法によれば、透明基板の一面に形成した塗膜の所定部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することにより、マトリックス状の光吸収膜を形成しているため、従来用いていた感光性樹脂を必要とせず、プロセスの簡略化およびコストの軽減化を図ることができる。しかも、除去する未硬化部分には、クロム重金属は含まれていないため、処理設備およびプロセスの簡略化が可能になり、さらにコストの軽減化を図ることができる。しかも、塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、上記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用いているため、塗料のバインダーとして無定形アルミナ水性ゾルだけを用いたものに比べて、塗料の接着性が高まる。このため、例えば、印刷時に印刷用メッシュ上に塗料を充分に乗せることができ、印刷性が高まり、微細なパターンを正確に形成することができる。これに対し、塗料のバインダーとして無定形アルミナ水性ゾルだけを用いたものでは、塗料の接着性が低く、印刷時に印刷用メッシュ上に塗料をあまり乗せることができず、微細なパターンを正確に形成することができないという問題がある。
【００５３】
本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法では、上記熱硬化を、レーザー光もしくはサーマルヘッドを用いて行うことができる。レーザー光を用いて行う場合には、透明基板の一面に形成した塗膜にレーザー光を照射し、これを照射した塗膜の部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することを行う。この場合には、レーザー光の照射により、そのエネルギーで、透明基板の一面に形成した塗料を熱硬化させているだけであるため、レーザー光のエネルギーを低レベルに設定することができ、透明基板を傷めない。これに対して、レーザー光で塗膜をガス化して吹き飛ばし、残存する塗膜の部分でマトリックス状の光吸収膜を形成する方法では、レーザー光のエネルギーを高レベルに設定する必要があり、透明基板を傷める。一方、サーマルヘッドを用いて行う場合には、透明基板の一面に形成した塗膜にサーマルヘッドを直接接触させ、この接触させた塗膜の部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することを行う。この場合には、設備費のイニシャルコストの低減化を図ることができる。
【００５４】
本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法では、フラットディスプレイの透明基板として、ガラス基板もしくは合成樹脂基板が用いられており、これらガラス基板もしくは合成樹脂基板に対して、本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法を実施することができる。これにより、フラットディスプレイの基板材料選択の範囲が広くなり、非常に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】上記製法を示す説明図である。
【図３】上記製法を示す説明図である。
【図４】本発明のフラットディスプレイの光吸収膜の製法の他の実施の形態を示す説明図である。
【図５】レーザー光を用いた機構の説明図である。
【図６】上記レーザー光を用いた他の機構の説明図である。
【図７】上記レーザー光を用いたさらに他の機構の説明図である。
【図８】サーマルヘッドを用いた機構の説明図である。
【図９】陰極線カラー受像管に形成される光吸収膜の説明図である。
【図１０】エレクトロルミネッセンスディスプレイに形成される光吸収膜の説明図である。
【図１１】フィールドエミッションディスプレイに形成される光吸収膜の説明図である。
【図１２】上記エレクトロルミネッセンスディスプレイに形成される他の光吸収膜の説明図である。
【図１３】上記フィールドエミッションディスプレイに形成される他の光吸収膜の説明図である。
【図１４】プラズマディスプレイに形成される光吸収膜の説明図である。
【図１５】液晶ディスプレイに形成される光吸収膜の説明図である。
【図１６】マスクの説明図である。
【図１７】上記マスクの変形例の説明図である。
【符号の説明】
１ガラス基板
２塗膜
４レーザー光

Claims

フラットディスプレイ用の透明基板の一面にマトリックス状の光吸収膜を設ける方法であって、上記透明基板の一面に塗料を印刷して塗膜を形成するに際し、上記塗料に黒色成分を含有させ、かつ上記塗料のバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、下記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用い、上記透明基板の一面に形成した塗膜の所定部分を熱硬化させたのち、未硬化部分の塗膜を除去することにより、マトリックス状の光吸収膜を形成するようにしたことを特徴とするフラットディスプレイの光吸収膜の製法。
（Ａ）コロイダルシリカ。
（Ｂ）二酸化ケイ素パウダー。
（Ｃ）酸化アルミニウムパウダー。
上記熱硬化が、レーザー光もしくはサーマルヘッドを用いて行われる請求項１記載のフラットディスプレイの光吸収膜の製法。
上記透明基板が、ガラス基板もしくは合成樹脂基板である請求項１または２記載のフラットディスプレイの光吸収膜の製法。
上記黒色成分が、黒鉛粉末およびカーボンブラックの少なくとも１つである請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラットディスプレイの光吸収膜の製法。
請求項１記載のフラットディスプレイの光吸収膜の製法に用いる塗料であって、黒色成分を含み、そのバインダーとして、無定形アルミナ水性ゾルに、下記の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）の少なくとも１つを配合したものを用いていることを特徴とする塗料。
（Ａ）コロイダルシリカ。
（Ｂ）二酸化ケイ素パウダー。
（Ｃ）酸化アルミニウムパウダー。
請求項１記載のフラットディスプレイの光吸収膜の製法によりマトリックス状の光吸収膜が設けられたフラットディスプレイ用の透明基板を用いて作製されたことを特徴とするフラットディスプレイ。