JPH03606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する分野〕 本発明は、簡便な多色カラーフイルター等の多
色表面着色体の製造に関するものである。 〔従来技術〕 一般的に、カラーフイルター等の多色表面着色
体を作製する方法としては、スクリーン印刷やフ
オトリソグラフイー等の手段を利用するものであ
る。だが、スクリーン印刷ではすでに着色された
部分が次の染色工程によつて二度染めされないよ
うにする防染の必要はないが、パターンの微細化
には限度があり、多色化が進むほど印刷位置の精
度は悪くなる。フオトリソグラフイーは微細パタ
ーンは可能であるが、色変えのたびにフオトリソ
グラフイー工程を通す必要があり、二度染めを防
ぐ防染法が必要となつて工程が極めて複雑とな
る。 〔発明の目的〕 そこで、本発明はパターンが微細になつてもず
れが生じず、色変えが特殊な防染をせずに可能で
あり、且つ堅牢な多色カラーフイルター等の多色
表面着色体を、簡便に製造する方法を提案するこ
とを目的としたものである。そのために基板上に
導電膜を配して電極とし、高分子と水に難溶もし
くは不溶の染料を分散させた溶液から着色層を選
択的に形成する方法により、さらに色変えの際の
操作を工夫して、２色目以降の電着にあたつて、
選択すべき導電層の電極端子以外にすでに電着さ
れた導電層の一部または全部の電極にも同時に電
圧を印加することにより、簡便に多色化が行える
ようにしたものである。この方法に用いられる基
板は表面が絶縁性であれば、基板との密着性の良
い導電性薄膜層を選ぶことにより、その材質、形
状については制限はない。 〔発明の構成〕 以下、本発明の重要点である高分子の電着によ
る着色層の形成方法について述べる。高分子を電
極上に電着させる手段の１つとして、単量体を電
極上で電気化学的に重合させる方法がある。この
方法の１例として、鉄板上で種々のビニル化合物
を電気化学的に重合させ、高分子皮膜を得たいと
いう報告がある（金属表面技術 Vol.19.No.
121968）。または最近では、ピロール、チオフエ
ン等を電気化学的に重合させ、ポリピロール、ポ
リチエニレン等の導電性高分子に電極上に作成し
た研究も盛んに行なわれている。しかし、このよ
うな、直接単量体を電気化学的に重合させる手段
は、効率がまだよくない。得られた膜がすでに着
色しており、着色の任意性に欠ける等、本発明に
用いるには問題点を有している。電極上に高分子
を電着させるもう１つの方法として、高分子溶液
より電極上に高分子を不溶化、析出させる方法が
ある。この一例としては、高分子水溶液に顔料を
分散させ、金属を浸漬し電極として用い、該金属
上に着色層を電着させる電着塗装と呼ばれる方法
が工業的に知られており、自動車ボデイのプレコ
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、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
機アミン等で中和、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に電極を浸漬し、
電圧を印加すると、水溶液中で隔離しているカル
ボキシルアニオンが陽極に向つて電気泳動し、電
極上で水の電気分解により生じたプロトンと反応
することによつて高分子が不溶化、析出してく
る。 すなわち、陽極上では次式に示す反応が起こ
り、高分子の析出が見られることになる。 また、親水性基に塩基性基（例えばポリアミ
ン）を用い、酸により中和、水溶化すれば、逆に
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
高分子で被覆されるとともに電流が減少し、それ
以上の被覆を防げるため膜厚の増大は期待できな
いと考えられるが、実際は水の電気分解による発
生酸素の気泡のため初期の完全被覆は避けられ、
絶縁層となるまでにある程度の膜厚が得られるこ
ととなる。通常、電着塗装では100〜200Vの電圧
印加で10〜20μｍの膜厚を得ているが、本発明の
ように高精度、高細度の多色表面着色体を目的と
する場合、パターン間が数μｍの距離となり、膜
厚が厚いとパターンの融着が起こる。そのため着
色層は薄い方がよく1μｍ程度が望ましい。この
ためには後の実施例で述べるように、樹脂濃度、
電圧、溶媒組成を最適に設定する必要がある。こ
のようにして得られた高分子膜は電気浸透の効果
により水分含量が少なく、塗布法等で作製した膜
よりも密着性の良い均一な膜となる。 アニオン電着用の高分子としては、天然乾性油
とマレイン酸の付加物、カルボキシル基を導入し
たアルキド樹脂、エポキシ樹脂とマレイン酸の付
加物、カルボキシル基を導入したポリブタジエン
樹脂、アクリル酸またはメタクリル酸とそのエス
テルとの共重合体等が用いられ、電着皮膜の特性
により他の高分子または官能基を持つ有機化合物
を高分子骨格中に導入する場合もある。透明性、
光択性等の外観を重視する場合にはアクリル系も
しくはポリエステル系の高分子が適している。ま
た高分子中のカルボキシル基、水酸基等の親水性
官能基の量は重要であり、親水性基が多すぎると
電着層の不溶化が充分でなく不均一な膜となり、
少なすぎると中和時の水溶性が不充分となる。高
分子の溶媒としては水が主成分であるが、イソプ
ロパノール、ｎ−ブチルアルコール、ｔ−ブチル
アルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソル
ブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、ジエチングリコールメチルエーテル、ジエチ
レングリコールエチルエーテル、ジアセトンアル
コール等の親水性溶媒が高分子の重合用溶媒とし
て含まれる。含まれる親水性溶媒の種類は、量は
やはり膜厚の電着層の均一性に大きく影響する。 着色する方法は、電着塗装では顔料が用いら
れ、帯電した願顔料が高分子とともに電気泳動
し、膜中に取り込まれるが、顔料による着色の場
合、膜厚が薄くなつた場合、着色度、均一着色性
に欠ける場合が多い。そこで本発明では、染料を
高分子とともに電着させる方法を考案した。染料
を高分子とともに電着させるには染料分子が帯電
し、電気泳動することが必要であるが、水溶性染
料の場合、解離した染料イオンが支持塩を加えた
効果をもたらし、膜厚の増大、膜の不均一化とな
つて現われる。水に難溶もしくは不溶の染料は通
常水中で凝集してしまうが、電着高分子は疎水性
基と親水性基を有する一種のセツケンとみなすこ
とができ、有機染料分子に対してある程度、分散
作用を示し、適当な分散媒と組み合わせることに
より微粒子化でき、高分子と一緒に電着できるこ
とを見い出した。この場合、高分子と染料の電着
速度を同程度にすれ必要があるが、溶液組成によ
り制御することが可能である。 また、硬化した着色層は完全な絶縁層となつて
おり、再び電着浴中には浸漬、通電しても再電着
や二度染めは起らないので、本発明の２色目以降
の電着にあたつて、選択すべき導電層の端子以外
にすでに電着された導電層の一部または全部の電
極にも同時に電圧印加する方法により簡便に多色
カラーフイルタ等の多色表面着色体を製造するこ
とができる。 〔実施例〕 以下、多色表面着色体の製造方法について実施
例をもとに具体的に説明する。 実施例 １ 実施例として第１図に示すようなストライプパ
ターンを線幅200μｍで赤、縁、青の順に色分け
された透過性の多色表面着色体を作製した。 以下、その製造方法について具体的に述べる。 パターニング工程 １はガラスより成る透明基板で、該透明基板
上にCVD法により酸化スズ透明導電膜が形成
される。該透明導電膜をエツチングによりスト
ライプ状にパターニングし、透明電極２，２′，
２″を得る。 電着工程 次に下記組成の塗料（エスビアED−3000神
東塗料製） エスビアED−3000 水溶性ポリエステル樹脂 水溶性メラミン樹脂 70wt％ ブチルセロソルブ エチルセロソルブ ｎ−ブタノール 30wt％ を用い、以下の組成の電着浴を作る。

【表】 使用する染料は、親水性溶媒であるメチルセ
ロソルブに可溶なものに限定され、その溶解度
により、染料重量比ｘの上限が定まる。つま
り、高い着色濃度を得るためにはｘが大きいこ
と、染料のメチルセロソルブへの溶解度が高い
ことが必要とされる。望ましい染料は親水性溶
媒に可溶な金属錯塩構造を持つ油溶性染料であ
り、この染料は親水性溶媒に対する溶解度が高
く、耐光性も非常にすぐれている。（製品名で
はAizen Spilon，Oleosol Fast，Neozapon，
Valifast等）。例えば次式のような分子構造を
持つものがある。 のCr錯塩 カラーインデツクス番号SOlVent Red8浴の
作製手順はエスビアED−3000を水に溶解させ
る。次に染料を溶解させたメチルセロソルブを
前記水溶液に加え、染料を均一に分散させる。
このときメチルセロソルブは分散媒として働い
ているが、添加量が多くなつたり、セロソルブ
のアルキル基の炭素数が増えると、膜厚の増
大、膜の不均一化をもたらす。 以上のように作製した電着浴中に、透明電極
２，２′，２″が形成された透明基板１を浸漬す
る。ストライプ状にパターニングされた透明電
極２，２′，２″のうち、まず第１の色に染色す
る透明電極２をａ部に導電ゴムを接触させるこ
とにより一度に選択し、その電極を陽極として
対極との間に10〜40Vの電圧を３分間印加す
る。このとき電流は通電直後、大きな電流が流
れるが、しだいに減少し、ほとんど０に近づ
く。電後、透明基板１を引き上げ充分に水洗
し、電圧が印加されていない部分に付着した溶
液を洗い流す。水洗後、乾燥させると、電圧を
印加した電極には透明性のよい着色層が形成さ
れている。 硬化工程 次に、電着により形成した着色中のポリエス
テル樹脂とメラミン樹脂を焼付けにより縮合反
応を行わせ硬化させる。焼付けは空気中、175
℃で30分行えば硬化するが、着色層の堅牢性を
高めたい場合には、焼付け時間を長くするか、
減圧して焼付けをする。硬化後の着色層の膜厚
な1.5μｍであつた。 硬化した着色層は完全な絶縁層となつてお
り、再び電着浴中に浸漬、通電しても再電着や
二度染めは起らないので、二度目以降の着色層
の形成については、すでに着色層を形成した電
極を同時に選択し電圧印加しても必要な部分だ
けに二色目又はそれ以降の着色層を形成するこ
とができる。すなわち、二度目はｂ部を、三度
目はｃ部に導電ゴムを接触させることにより選
択的電着が可能である。 このように、異なつた色調の電着浴中で電
着、硬化という工程を繰り返すことにより多色
カラーフイルターが実現される。 本実施例では透明電極２，２′，２″上にそれぞ
れ赤の着色層３、緑の着色層３′、青の着色層
３″を、パターニング工程→赤の電着工程→硬化
工程→緑の電着工程→硬化工程→青の電着工程→
硬化工程、という方法で製造し、非常に簡便に行
うことができた。この方法によれば最初のパター
ニング工程で所望の精度が得られれば、後工程で
の精度劣化はなく、本実施例においても透明電極
２，２′，２″と着色層３，３′，３″間にはパター
ンずれ、はみ出し等は全くなかつた。 また、本実施例に於いては、透明電極２は２′
及び２″の電着時に、透明電極２′は２″の電着時
にそれぞれ同時に選択、電圧印加されているが、
再電着による膜厚の増大、他色の着圧色による色
の変化はみられなかつた。また得られた着色層は
均一で、酸、アルカリ、各種有機溶剤、熱水等に
犯されにくく、剥離に対する強度も充分なもので
あつた。使用した金属錯塩染料は、着色層中で極
めて安定で、カーボンアーク試験360時間を経た
後も初期光吸収率の95％以上の値を示し、すぐれ
た耐光性を有していた。 本実施例のような多色表面着色体の応用例とし
ては、電卓、時計等に使われる液晶素子などの表
示素子の多色化手段として有用であり、電着用電
極がそのまま表示用電極として使用でき、極めて
利用価値が高く、特にマトリクス駆動素子のよう
な高精度、高細度な表示の多色化手段として有利
である。 実施例 ２ 実施例１に於ける導電ゴムによる電極取り出し
を、ａ，ｂ，ｃ部に導電ペーストを印刷して、そ
の一部に端子を接触せしめて電着を行つたとこ
ろ、実施例１と同様な効果が得られた。また、実
施例１に於いては、導電ゴムを用いているため、
接触不良による電着されない部分ができる場合が
あるが、本実施例においては全くみられなかつ
た。工程はやや複雑となるが、この点で有利であ
る。 実施例 ３ 実施例１に於ける導電ゴムによる電極取り出し
を、ａ，ｂ，ｃ部を、パネル幅と同じ大きさに作
製した金属治具ではさんで通電し、電着を行つた
ところ、実施例１と同様の効果が得られた。実施
例１に於いては、導電ゴムを用いているため、接
触不良による電着されない部分ができる場合があ
り、導電ゴムの接触を完全にするために、大きな
治具で押える等の努力が必要だが、本実施例に於
いては、簡便に導電を取り、電着を行うことがで
きた。 実施例 ４ 実施例１におけるストライプ状透明電極２，
２′，２″の線幅を20μｍとして、以下、実施例１
と同様な方法で多色表面着色体を製造したとこ
ろ、実施例１と同様な効果が得られた。 本実施例により、表示素子よりもより高精度、
高細度が要求される、光学系の多色分割手段、例
えば撮像管用のカラーフイルター等にも応用可能
であることが明らかになつた。 実施例 ５ 実施例１における電着浴を下記組成の塗料（パ
ワーマイト3000−10日本ペイント製） 水溶性アクリル樹脂 水溶性メラミン樹脂｝ 60wt％ ブチルセロソルブ イソプロピルアルコール｝ 40wt％ を用い、以下の組成の電着浴を作る。

〔発明の効果〕

以上、実施例で具体的に述べたように、本発明
によれば高精度、高細度を要求される多色表面着
色体が簡便な方法で製造でき、その精度は他の方
法に比べ、原理的にも非常にすぐれている。 また、すでに着色層を形成した部分も同時に選
択、電圧印加することにより、端子の取り出し方
法がたやすくなり、さらに簡便に多色カラーフイ
ルター等の多色表面着色体を製造することが可能
である。また得られる多色表面着色体は堅牢かつ
信頼の高いものであり、表示素子の多色化手段、
撮像管等の光学的多色分離手段への応用のみなら
ず、多方面への応用が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた多色カラーフ
イルター用電極形状の平面図、第２図は本発明に
よる多色表面着色体の断面図である。 １……基板、２，２′，２″……電極、３，３′，
３″……着色層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に互いに絶縁された少なくとも第１、
   第２の導電層を形成し、次に、電着性高分子およ
   び第１の色素を含有した電着浴中で前記第１の導
   電層に通電してこの第１の導電層上に第１の着色
   層を形成後、この第１の着色層を硬化し、その
   後、電着性高分子および第２の色素を含有した電
   着浴中で前記第１および第２の導電層を通電して
   前記第２の導電層上に第２の着色層を形成するこ
   とを特徴とする多色表面着色体の製造方法。 ２ 前記基板上に互いに絶縁された少なくとも第
   １、第２の導電層を、それぞれの電圧印加用端子
   の長さが互いに異なるようにした特許請求の範囲
   第１項記載の多色表面着色体の製造方法。 ３ 基板上に互いに絶縁された第１、第２、第３
   の導電層を形成し、第１および第２の導電層上に
   それぞれ第１および第２の着色層を形成後、この
   第１および第２の着色層を硬化した後、電着性高
   分子および第３の色素を含有した電着浴中で前記
   第１、第２および第３の導電層に通電して前記第
   ３の導電層上に第３の着色層を形成する特許請求
   の範囲第１項記載の多色表面着色体の製造方法。