JPH03271396A - 薄膜の形成方法および液晶装置用カラーフィルターの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は電気化学的方法により電極上に非水溶性あるい
は難溶性の有機あるいは無機物の薄膜を形成するもので
あり、利用分野としては、例えば上記物質に有機顔料を
用いれば、電極をＲ，Ｇ、Ｂに着色することにより、液
晶デイスプレーに用いられるカラーフィルターへの応用
が考えられる。又、上記物質の特性により、有機半導体
、太陽電池、電子写真感光体、ＰＨＢメモリー、光電変
換素子、ガスセンサー、バイオセンサー、圧電素子、誘
電体、超電導体等への製造など様々な分野への応用展開
が考えられる。

〔従来の技術１ 非水溶性あるいは水に難溶性の有機物あるいは無機物粒
子を水系の溶液中で電極上で形成する方法は皆無であっ
た。

湿式法での有機膜の成膜方法としては、ＬＢ膜、電解重
合法が知られている。ＬＢ膜は、水の表面に親木基と疎
水基を含む分子を展開し、これを基板の上に採取する方
法であり、成膜分子が限定されるものであり、無機物粒
子等の成膜はできない。

電解重合法は、有機物を水系あるいは有機系の溶媒に溶
解し、電解することで電極上に高分子化した膜を析出さ
せる方法である。これも有機物としては、現在までのと
ころ不飽和結合を持つ分子に限定され、無機物の成膜は
できなかった。

最近になり、湿式法で有機物顔料の成膜を行う方法とし
て佐治等（Ｊ　、　Ａｍ、　ＣＡｅｍ、　Ｓａｃ　、、
１０９．５８８１　（１９８７）　、　Ｃｈｅｍ、Ｌｅ
ｆｆ　　８９３　（１９８８）がミセルの電解法を報告
している。

我々はすでにこのミセル電解法を用い、他の非水溶性の
有機物粒子及び非水溶性の無機物粒子の成膜が可能であ
ることを見い出している。

これらのミセル電解法は、電解により荷電する特性を持
つ界面活性剤のミセル中に、非水溶性あるいは水に難溶
性の有機物、無機物を分散あるいは可溶化させた後、ミ
セルを電解により破壊し、有機物、無機物を電極上に析
出させるものである。

〔発明が解決しようとする課題１ ミセル電解法による薄膜形成は、溶液中の微粒子（ミセ
ル中の微粒子）を電極上に析出させるもので、極めて低
エネルギーの成膜方法である。このため、溶液中に分散
していた微粒子が電極上に付着しているだけで、その密
着力は非常に弱く、ミセル溶液中から電極を引き上げる
際にすら、成膜部分が剥離してしまうという問題があっ
た。

又、膜が剥離する場合は、膜の上層部のみ剥離する場合
もあり、成膜されたミセル膜の平滑性に問題があった。

ミセル膜が平滑でないと利用分野に制限ができる０例え
ば、この膜を用いて、液晶パネルのカラーフィルターを
製造する場合、膜の凹凸が大きいと配向不良等の間屈を
起こしやすく、カラーフィルターとしての応用が不可能
となる。

本発明の目的は、この成膜部の密着力をアップさせるこ
とにより、平滑性の優れた、均一な膜を得ることにある
。

〔課題を解決するための手段］ 本発明はかかる課題を解決するために電解により荷電す
る特性を持つ界面活性剤のミセル溶液中に、非水溶性あ
るいは水に難溶性の有機あるいは無機物を分散コロイド
化し、該ミセル溶液中で電解を行い、電極上に非水溶性
あるいは水に難溶性の有機あるいは無機物の微粒子によ
る膜を成膜する工程、この後、後処理により硬化する樹
脂液を含浸させる工程、この２つの工程を繰り返すこと
で、電極上にミセルによる薄膜を形成することを特徴と
している。

次に各工程を順に説明する。

本発明のミセル溶液は、少な（とも界面活性剤、支持電
解質、非水溶性あるいは水に難溶性の有機あるいは無機
物が含まれている。

界面活性剤としては、該界面活性剤のミセルを電解酸化
により破壊することができるものならなんでも良いが、
例えば、界面活性剤の末端基としてメタロセン基［Ｍ　
（ｃ、Ｈ，）、：Ｍ＝Ｔ　：■、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｄなど］を持つ界面活性剤がこれに
当たる。

この界面活性剤を１種あるいは２種以上を水溶液中に溶
解しミセルを形成し、この中に非水溶性あるいは水に難
溶性の有機あるいは無機物を分散・懸濁させる。

界面活性剤の濃度としては、臨界ミセル濃度以上であれ
ば良く、上限は特に限定されない。

支持電解質としては限定されず、又溶液抵抗によるＩＲ
ドロップが無視できる範囲内の濃度であれば良い。

以上の組成から成るミセル溶液に、テスト極、対極、参
照極を浸漬し、ミセル破壊電位以上の電位をテスト極に
印加することで、テスト極上に有機あるいは無機の膜が
形成される。

こうして得られた薄膜は、成膜の原理上微粒子の積層で
あり密着性が悪いため、この微粒子の間隙に後処理によ
り硬化する樹脂を含浸させる。含浸方法としては、上記
薄膜の形成された基板を樹脂溶液中に浸漬すれば良い。

樹脂含浸前の薄膜の膜厚は、薄ければ薄いほど本発明の
目的とする密着性の良い平滑な膜が得られる、これは、
樹脂含浸前の薄膜は密着性が悪いため、ミセル電解後の
水洗により膜の一部が剥離することがあるためである。

樹脂含浸前の薄膜の膜厚は、最終目的とする膜の厚さ及
び、膜の許容平滑性から決定されるものである。

本発明の後処理により硬化する樹脂あるいは樹脂前駆体
としては光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等があり、樹脂の
含浸方法としては、スピンコード法、ディッピング法、
ロールコート法、カーテンコート法、フレキソ印刷法、
スクリーン印刷法、スプレー法等があり特に限定されな
い。

本発明は、ミセル電解による薄膜の形成、樹脂の含浸の
２つの工程を繰り返すことにより目的とする膜厚の薄膜
を形成するものであるが、含浸樹脂の後処理としての硬
化処理は、各工程銀行っても良いし、又最後に一括して
行って良い。

次に実施例を用いて詳細に説明する。

［実　施　例］ （実施例１） 有機顔料のミセルコロイド溶液を作成した。液組成は、
界面活性剤としてフェロセニルＰＥＧ（同口化学製）１
゜５ｍＭ、有機顔料としてα型銅フタロシアニン７ｇ／
β、支持電解質として臭化リチウム０．０５Ｍとした。

このミセルコロイド溶液の中に、電極としてガラス基板
上にＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）
をスパッタリングにより形成したものと、対極としてＰ
ｔ板を浸漬し、電解を行った。電解電位は０，４Ｖ　（
ＶＳ、　Ｓ、　Ｃ，Ｅ、　）とした、電解時間は有機顔
料薄膜が０．３μｍとなるように調整した。

続いて、同ガラス基板を樹脂前駆体液の中に５分間含浸
した。ポリマー液としては、アクリル酸とメラミンを７
＝３の割合で含み、イソプロピルアルコール、プチルセ
ロソルナを含む水滴液（株式会社シミズ製）であり、ア
クリル酸メラミンが５ｗｔ％含まれるよう濃度調整した
ものを用いた。

樹脂前駆体に含浸後、流水中にて充分水洗を行った。こ
の後再び、上記ミセル溶液に浸漬し、同じ条件にて有機
顔料薄膜が更に０．３μｍ成膜した。

このようにして、有機顔料薄膜、樹脂前駆体液への浸漬
を４回繰り返すことで、１．２μｍの有機顔料薄膜を得
た後、１５０℃で３０分間焼成した。

この成膜プロセスの中で、有機顔料薄膜が剥離すること
はなく、又スコッチテープの剥離試験でもまったく剥離
が起きない均一な顔料薄膜を得ることができた。又第１
図に、この有機顔料膜のフロスセクションを示す。

本図はテンカー社製のアルファステップで膜の形状を測
定したものであり、平滑な膜面が得られていることがわ
かる。この平滑性は、液晶パネルのカラーフィルターと
して用いた場合も配向不良等の間屈は起こさなかった。

（実施例２） 実施例１と同様のミセルコロイド溶液を用いて同様の電
解条件で、ＩＴＯ電極上に０．２５μｍの有機顔料膜を
形成した。このガラス基板を光硬化型ポリイミド前駆体
溶液ＰＩ−３００（株式会社宇部興産製）の固形分濃度
１％溶液（Ｎ−メチル−２−とロリドンにより希釈）に
浸漬後、希釈液により洗浄後、３０分間風乾し、１００
℃で５分間のプレベータ後ＩＪ／ｃｍ２のＵＶ露光、更
に２００℃で５分間のポストベークを行い硬化処理を行
った。

上記プロセスを４回繰り返すことで、１μｍの有機顔料
薄膜を形成した。

膜の密着性、平滑性ともに実施例１と同様の結果であっ
た。

（比較例） 実施例１と同様の基板を用いて、５００μｍの巾のＩＴ
Ｏ！極上にａ型銅フクロシアニンの膜をミセル電解法に
より形成した。

ミセルコロイド溶液としている。

フェロセニルＰＥＧ　（同口化学製）１．５ｍＭα型銅
フタロシアニン　　　　　　７　ｇ／ｎ臭化リチウム　
　　　　　　　　　０．０５Ｍの水溶液を調整し、ｐｔ
板を対極として０．４Ｖ（ＶＳ、Ｓ、Ｃ，Ｅ、）で電解
を行い、α型銅フタロシアニン膜を１．２μｍの膜厚で
形成した。

実施例１と同様に、この膜のクロスセクションを測定し
たところ第２図のようになり、平滑でない膜が得られた
。

この基板を用いて、所定の液晶パネルの製造プロセスで
液晶パネルを形成したところ、α型鋼フタロシアニンの
膜上で配向不良が発生した。

（実施例３） 有機顔料のミセルコロイド溶液を作成した、液組成は、
界面活性剤としてフェロセニルＰＥＧ（同口化学製）１
．５ｍＭ、有機顔料として臭素化塩素化銅フタロシアニ
ンｌＯｇ／Ｉ２．支持電解質として臭化リチウム０．０
５Ｍとした。

実施例１と同様のＩＴＯ付ガツガラス基板極として、同
一条件で有機顔料膜が０．２μｍとなるように電解時間
を調整し成膜した。

続いて、実施例１と同じ、樹脂前駆体液に浸漬し、水洗
後、１５０℃で焼成した。

このプロセスを４回繰り返すことにより、０゜８ｕｍの
厚さの有機顔料薄膜を得た。

膜の密着性、平滑性ともに実施例１と同様の結果であっ
た。

（比較例） 実施例１と同様のミセルコロイド溶液とＩＴＯ付ガツガ
ラス基板いて、同じ電解条件で１．２ｕｍの有ｓｌ顔料
膜を得た。１８０℃で３０分間焼成後、表面の平滑性を
測定した。（図、２）平滑性は悪く、又、スコッチテー
プでの剥離試験で容易に剥離した。

又、この有機顔料膜を用いて、液晶パネルを製造したと
ころ、有機顔料膜の凹凸の大きい部分で配向不良が発生
した。

〔発明の効果〕

以上、実施例かられかるように本発明の成膜方法を用い
ることにより、均一・平滑で密着性の良い薄膜を形成で
きた。

又、この結果、この発明を用いて成膜した有機顔料薄膜
により液晶パネルのカラーフィルターを形成したところ
、配向不良のないものが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明を用いて成膜した有機顔料薄膜のプロフ
ァイルの図。 第２図、従来の方法を用いて成膜した有機顔料薄膜のプ
ロファイルの図。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解により荷電する特性を持つ界面活性剤のミセル溶液
   中に、非水溶性あるいは水に難溶性の有機あるいは無機
   物を分散コロイド化し、該ミセル溶液中で電解を行い、
   電極上に非水溶性あるいは水に難溶性の有機あるいは無
   機物の微粒子による膜を成膜する工程、この後、後処理
   により硬化する樹脂液中に浸漬し、微粒子からなる膜中
   に樹脂液を含浸させる工程、この２つの工程を繰り返す
   ことで、電極上に非水溶性あるいは水に難溶性の有機あ
   るいは無機物の微粒子膜を形成することを特徴とする湿
   式薄膜の成膜方法。