JPS6023802A - 着色層の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分封〕 本発明は危色層の製造方法に関し、史に詳しくは電層に
よって形成さｔ、廿１へ公的な厚芒おまひ有色展が自由
に匍ＩＩ却できる高分子ノーによって１．＋にる着色層
の製造方法に関する。この着色層は、多ｔ！！、表か装
置用のカラーフィルター、あるいは次７ｒ、装置のカラ
ー苛景等として利用される。

〔従来技術〕

第１図に、看色ノ＊ヲ多色カラーフィルターとして表示
装置に応用した例を示す。第１図において、１は透明基
板、２は任意の図形または文字全バターニングされた透
明′屯膜エク成る表示極、６は表示４！ｉ２表面に密層
して形成された着色層であり、ここではカラーフィルタ
ーとしての役割を果たす。

４は透明な対向電極、５は透明な対向基板である。

２枚の基板１，５でづ大寸れた空間に、液晶またはエレ
クトロクロミンク材料等の、電圧印加によって開閉する
光学シャッターとして機能する物質を満たし、カラーフ
ィルター５．５’、５“を相Ｊｌる色調に形成しておけ
ば、表示極２゜２／、　２〃と対向電橋４の間に選択的
に電圧全印加することにより、多色の表示が可能である
。

カラーフィルターを用いる表示の多色化は、方法は簡便
であり、自由な色調が得られ易く、様々な表示相科、万
式と組み合せて用いることが可能と考えられるから、実
用的効果が極めて大きい。

しかし、カラーフィルターケ用いる多色の表示装置を製
造しようとする場合には、表示極のパターンと、表示極
表面に形成されるカラーフィルターのパターンとが、ズ
レを生じないように製造しなければならない。特に、３
原色の微細パターンを用いるがラーグラフインク表示を
実現しようとする場合には、表示極とカラ７フイルター
とのパターンの一致は、製造上の困難が大きい重要な問
題である。また多色にするための急変えも工程會複雑化
する要因であり、特に盾色を染料による染色によって実
現しようとすると、すでに着色された部分が次の染色工
程によって二駄染めされないように防染という工程が間
ｒｃ入り、嘔らｖｃ　４ｙ、　ｙ＠化する。ざらに防染
技術自体も染料にまりで個々に検討さｔ′Ｌなければな
らない困廁ｔな問題で４〉る。

一般的に１着色層を作成する方法としては、スクリーン
印刷やフォトリソグランイー等の＋段ケ第１」用するも
のが考えられ１いる。スクリーン印刷では防染の必要は
ないが、パターンの微細化には限度がるり、多色化が進
むほど印刷位置の精度は悪くなり、表示パターンとのず
れが生じる。また、色の濃淡の差、特に連続的な色の濃
淡を出すことが難しい。

フォトリソグラフィーでは鈑細バメーンはｉＩ能である
が１色変えの度にフォトリソグラフィー工ａを通す必要
があり、染色の除に２反染め〜がされないような防染法
が必要となり、工程が極めて複雑になり、簡便な＞急止
手段という第１１点は失なわれて：ぐる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の欠点を除去す不ためになされたもので
あり、ハターンが微細になってもパターンずれが生じず
、急変えが特殊な防染処理を施さなくても可能であり、
且つ連続的な色の娘淡が自由に出せる′簡便な着色層の
製造方法を提供するものである。具体的には、基板上の
導゛題層を電極とし、茜分子と染料を分散はせた溶液か
ら電層により有色ノ茜を形成する。セして′−漸の途中
で導゛屯ノ会がＭ液と接触する面積全連続的、あるいは
断続的に変化式せることにより、着色ノ帝の脱厚および
色の濃淡を制御するものである。すなわち、溶液に接触
している時間が短くなるほど、形成される着色層の厚さ
が薄くなり、着色も淡くなることを利用している。

〔発明の構成〕

以下、電層による着色層の基本的な形成方法について、
別色層をカラーフィルターとして７ＩＩ　イル場合を例
にとり説明する。尚分子ｆ：電極上にγｊ着させる手段
の１つとして、単量体ラミ極上で′嘔気化学的に重合さ
せる方法がある。この方法の一例として、鉄板上で種々
のビニル化合物′ｆ：電気化学的に重合させ、鳥分子皮
膜ｔ−得たという報告が（金属表面技術　ＶＱ３−１　
？　、扁１２．１９６Ｂ）。

また最近では、ピロール、チオフェン等を′屯気化♀的
＆′ｃ重合させ、ポリピロール、ポリチェニレン等の等
電性高分子を電極上に作成°したイυｌ死も盛をに行な
われている。しかし、このような、旧按単重体を゛磁気
化学的に重合みせる手段は、動量がまだ良くない、侍ら
れｆｃ嗅がずでに着色しており、着色の任意性に欠ける
等、本発明に用いるし・シは問魂点を有している。電極
上に尚１分子を電層させるもう１つの方法として、高分
子溶液より竜栖上に高分子全不溶化、析出させる方法が
ある。この−例としては、高分子水溶液に顔料を分散き
せ、全域に浸漬し゛１極として用い、８亥金属上に着色
ノ偕を電層させる電Ｍ塗公と呼ばれる方法が工業的に知
られており、目ＨＩＪユ区ボディのフーレコーテイング
等に用いられている。この方法の原理は、高分子に親水
性基５例えばカルボキシル基を導入し、そのカルボキシ
ル基を無機アルカリ、有機アミン等で甲布、水溶化した
ものを用いる。そして水溶化した高分子の水溶液Ｖこ電
極を浸５（＋７、電圧を印力口すると、水溶液中で解離
しているカルボキシルアニオンが陽極に向って４気泳動
し、電極上で水の電気分屑ｒｔｃ　、ｃり生じたプロト
ンと反応することによって高分子が不溶化析出してくる
。すなわち、陽極上では次式にボす反応が起こり、高分
子の析出が児らオＬることになる。

２Ｈ２ｏ→４Ｈ＋０２↑＋４ｅ また、親水性基に塩基性基（例えばポリアミン）を用い
、酸によ！ｌｌ甲和、水溶化すれば、逆［陰極上で高分
子の析出が見られることになる。

電着された高分子が電気絶縁性の場合、電極が高分子で
被緩さり、るとともに屯ぴらが減少し、それ以上の被覆
を妨げるため膜厚の増大は期待で＠ないと考えられるが
、実際は水の電気分）・Ｈによる発生酸素の気泡のため
初期の光全被覆弧避けられ、絶縁層となるまでにある程
ｌ支の膜厚がイ（すらｙすることとなる。通常、電層塗
装では１００〜２００Ｖの電圧印刀口で１０〜２０μｍ
の膜厚を得ているが、本発明のように茨示嫉１灯に出い
るカラーフィルターでは着色層は薄い方がよく、２μ”
η百以下が望ましい。てのｌζめ後の実施例で述べるよ
うｅｃ　、　、　％ｊ脂温度、電圧、宕媒組成ｋ　ＩＶ
　：＋４に設置づ−る必要かりる。また得られる尚分子
膜は電気浸透の幼果により水分含量が少なく、塗布法等
で１′「装した膜よりも密層性の良い」リーな膜となる
。

アニオン゛屯涜用の高分子としては、天然乾性油とマレ
イン坂の付加物、カルボキシル基を導入したアルキド樹
脂、エボ・■シ個脂とマレイン改の刊加物、カルボキシ
ル羞ン″導入したポリブタジェン樹脂、アクリルばまた
はメタクリル酸とそのエステルとの共重合体等か用いら
れ、電層皮膜の特性Ｖこより他の高分子筐たは′目能基
′ｆ！：持つ有機化合物金高分子・冑格甲Ｖこ浩、入す
る場合もある。本う６明を用いた表示装置のようにカラ
ーフィルターを１１１シｉｔ元を見る楊８、着色層に透
明性が要求され、そｔ［には−ｆクリル系もしくはホリ
エスデル系の前分子が適している。１だ高分子甲のカル
ボキシル基。

水淑牽等の）“；を水性゛−症羞の気は重要であり、親
水性基が多すぎると″屯看バクの不溶化が十分でなく不
：ｌ＜−１−な嗅となり、少なずき゛ると甲和時の水石
性が不光分となる。高分子の溶媒としては水が主成分で
めるが、／（ソノ１コバノール、ｎ−ブチルアルコール
、ｔ−プ゛チルアルコール、メチルセロソｙｊｔ−）。

エチルセロソルブ、イソプロビルセロソルブ。ブチルセ
ロソルブ、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエ
チレンクリコールエチルエーテル。

シアセントンアルコール等の親水性溶媒が高分子の重合
用溶媒として含量れる。含まれる親水性鍔媒の種類、量
はやはり映Ｊ卑や屯麿層の均一性ｌ（大きく影響する。

Ｎ色する方法は、箪着塗≠では顔料が用いられ、帯′屯
した顔料が高分子とともＶ？ｌ　Ｌ１２気泳動し、ＩＪ
ａ中に取り込まれるが、透明性のあるカラーフィルター
の場合は１イ（料の隠ぺい力は必要ｌよく、”！　ｆｃ
、　ＩＩ外１１が薄くなった場合、溜色度に欠ける。そ
こて本）１う明では、染料を高分子とともに重着さ一１
古る方法ケ考案した。染料を高分子とともに屯看さぜω
【−は染料分子が帯電し、電気泳動することが必要Ｃあ
るが、水溶性染料の場合、屑離（また染料イオンが支持
地全力旧＋−＝゛ｆｃ効果をもたらし、屯゛流の増大、
膜厚の増大、１罠の不均一化と！よって表わｉする。水
に離溶もしくはネトの染料は、通常水甲で凝＋ａ　して
しまうが、亀増面分子は疎水性基と残水性枯がある一種
のセッケンとみなすＣとができ、七恒染料分子に対しで
ある程度、分散作用を示し、適当な分散媒と岨み合わせ
ゐ４ＶＣよｌ■量子化でき、高分子と一緒に′Ｌａ層で
きる４を見い出し７た。この場合、染料と高分子の′屯
沼迭ノ皮全回程友にう°る必要がΦるか、浴液Ｉ組成（
Ｃより制御することが可能でりる。

次に本発明について実施１ｇｌを上けて具体的に説明す
る。

（実施１？リ　１　） 第２１８４は、本元「カによる７６色層の製造方法合示
した・レリでるる。

涜色１１りを形成しようとする基板１の上に、ｆｊＶＤ
法Ｖこより酸化スズ透明傅電１良２を付ける。次に下記
組成の眞科（ニスビアＥ　Ｄ　−６０００７１１１釆葦
科袈） ニスビアｇＤ−３０００ 金用い、以下の組成の奄Ｍ浴６を作る。

使用する油爵性染ηは、利水性的媒可溶型のものに限定
され、劇光性が非常１１Ｃすぐｔ土でいる金Ｊｔ、’ｆ
ｉｒ錯堪柳造のものが′：！Ｊ、Ａシい。例えば次式の
ような分子’ＪｆＡ造全コ＃つものがある。

（製品名でｉｔ　Ａｌｚｅｎ　５ｐｉｌｏｎ　ｏｌｅｏ
ｓｏｌ　Ｆａｓｔ　Ｗｇ、　）。８３ カラーインデックス喬号　５ｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ　８
浴の作成手順はニスビアＥＤ−５０００に水Ｆ溶解式ぜ
る。次に染料葡メチルセロソルブに的ｉｒ＃させる。こ
のとき、染料重景比Ｘはメチルセロソルブに対する染料
の溶解度を超えない範囲で任意し乞選ばｉ％る。朱科を
酊解させたメチルセロソルブを前記水浴液Ｖこ加え、染
料を均一に分散させる。

この時、メチルセロソルブは分散媒として働いているが
、添加：ｕｌｌ：かψくなったり、セロソルブのアルキ
ル基の層系バが増えると、１厚の増大、１漠の不均一化
をもたらす。

以上のようＶこ作製込ｊ’した電着浴６に基板１とスア
ンレス板７な献１貢し、透明電性（之を陽極、ステンレ
ス叛７葡陰休としてｉｏｖの電圧を印加する。

それと同Ｆ辱に、基板１？１ｌ−ｆ−ム８によってゆっ
くりと引き上げ始め、約６分て基板１を゛屯涜浴６から
矢金に引さ上ζ゛する。この後、基板１を光分に洗浄し
乾燥させると、電極２の上には透明性の良い着色層か形
成さ）ｔている。しかも溶液との接触時１；」」が艮〃
・つた部分は色が濃く、接触時間が短かった部分（よ淡
くなっており、全体として連続的な色の濃淡が実現され
ている。この色の濃淡は着色層の厚さの充いにより生じ
る基板１の引き上げ速表を変えることによって、色の濃
淡の変化ケ制イ叶することができる。

次に、゛磁層により形成した漸巳）ζ５甲のポリエステ
ル樹脂とメラミン樹脂全焼イづけにより、′；ｌ′１合
反応を行なわせ硬化さぜる。焼付ｅうは空気中、１７５
℃で６０分行なえば、Ｎ色層は矢金に（［「ｐ化する。

このときの着色層の膜馬さはｈｉもＪψい部分で１５μ
ｉｎであった。

硬化した着色層は矢金な絶縁層となっており、再び電着
浴中に浸ｉｒｔ　、通電しても杓′１は漸そ二度染めは
起らないので、衿数の互いに絶縁き７’ｔで配置された
導電層を形成し、複ｉの導電ｈｌのブロックに分けて異
なる着色層を設けたい場合には、二度目以陣のＭ色）−
の形成については、ｒｊび１１μの同一色にする表示′
電極を選択し、異なった口調の梁科乞分散させた゛屯兄
浴甲で１４１乃「、硬化という工程１繰り返すことによ
り実現さノＩ、る。

（笑廁例２） 第２図において竜宥浴６に下記に打数のＣ科（パワーマ
イト　６０００−１０　ＨンＥ、ペイント製） パワーマイト６ｏｏｏ−１゜ を用い、以下の組成とした。

使用する分散染料は、通常、市販品にはアニオン系の分
散剤が含まれている場合が多く、この分散剤が浴中でイ
オンとなり、電流値全増大させる原因となるため、分散
剤の含まれていないものが望ましい。浴の調整法は、分
散染料ｆ　ｘ　（１，’５の範囲でエチレングリコール
に均一に分散させ、パワーマイ）、５０’００−１０を
水に溶解させた溶液に添加する。

この溶液音用い、実施例１と同様に着色層を作成したと
ころ、実施例１と同様の効果が得られた。

（実施例６） この場合の浴の調整法は、ニスビアＥＤ−１００に油溶
染料全ｘ　（１，０の範囲で添加し、混紳、超音波等の
方法で均一に分散させる。その後、水音添加し、電着浴
とした。

以下、実施例１と同様に着色層を作成したところ、実施
例１と同様の効果が得らｔした。

〔発ツ」の効果〕

以上、説明したように、本兜明Ｖこよる着色層の製造方
法は簡便であり、多色化の際に色を分離させるための防
染等の特別な手段も不用である。

また、基板と″ｖＭ、溜浴との接触面積を、連続的ある
いは断続的Ｋｆ化させることＫより、色の〃（淡膜厚の
変化全自由Ｖｔ作り出せるという、極めで優ｔＬだ着色
層の製造方法であり、表示装置等、例えｄ：、インディ
ケータ−、バーグラフなどに応用すれば、バラエティ−
に富んだ表示が可能であり、その効果は大である。。

【図面の簡単な説明】

第１図は着色ｊ藝全多色カラーフィルターとして応用し
た表示装置の一例。 第２図は本発明による着色層の製造方法の一例。 １・・・基　板　２・・・導屯層（表示４ケ）６・・・
着色層　４・・・対向箪°柱 ５・・・対向基板　６・・・電着浴 ７・・・ステンレス板　８・・・アーム第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板上に、・ａ、電層を形成し、該導電層上に
   、電着性高分子と水に難溶もしくは不溶の染料を分散さ
   せた浴液よりなる′屯沿浴から、該導電層の該′厄漸浴
   への浸漬面積を連続的あるいは断続的に変化させて、′
   埴ＭＶ？−よる着色層全形成することを特徴とする着色
   層の製造方法。
2. （２）前記の基板上に互いに絶縁されて配置された複数
   の導′屯層は、眩化スズ、１疲化インジワム。 または、酸化アンチモンを主成分とする透明導゛覗層で
   あり、それらの透明４屯層上に選択的に′１看された高
   分子層に基つく着色層の形成は、基本的に、アニオン電
   崩性高分子を含む溶液甲から陽極′磁路によって電屏析
   出させた高分子層に基づ＜　７ｂｔ色層の形成でりるこ
   とを特徴とする特許請求の祁囲第１項記載の滝・色層の
   製造方法。
3. （３）前記アニオン′屯漸性高分子は、カル７Ｉ−片“
   シル基を有するアクリル樹脂、もしくはカルレボキシル
   基金有するポリエステル桐脂をアルカリで中和し水溶性
   にしたもの、またはそれらに水溶性メラミン樹脂を混合
   したものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の着色層の製造方法。
4. （４）前記水に硅溶もしくは不溶の染料が多〕散染料ま
   たは油溶性染料であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１頃の着色層の製造方法。
5. （５）前記油溶性染料か金ｔｒＡ錯塩檜造をとり、親水
   性溶媒に可溶なものでめることを特徴とする特許請求の
   １・ｇｌａｌ第４１Ｊ記載の着色層の製造方法。