JPS59223404A - 多色表面着色体の製造方法 - Google Patents

多色表面着色体の製造方法

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JPS59223404A
JPS59223404A JP58099017A JP9901783A JPS59223404A JP S59223404 A JPS59223404 A JP S59223404A JP 58099017 A JP58099017 A JP 58099017A JP 9901783 A JP9901783 A JP 9901783A JP S59223404 A JPS59223404 A JP S59223404A
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充 杉野谷
Koji Iwasa
浩二 岩佐
Hitoshi Kamamori
均 釜森
Yutaka Sano
豊 佐野
Yumiko Terada
寺田 由美子
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/20Manufacture of screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored; Applying coatings to the vessel
    • H01J9/233Manufacture of photoelectric screens or charge-storage screens

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

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 この発明は、多色表面着色体に関するもので、特に高精
度、高細度、多色化を要求さnる分野、例えば、表示素
子や撮像管のカラーフィルター、顕微鏡等の多色目盛な
どをよ)簡便な手段で製造する方法を提供するものであ
シ、特に電着によって形成さnる高分子によシ着色層を
形成して製造さrtた多色表面着色体の製造方法に関す
る。
従来技術 多色表面着色体を製造するためのもつとも簡便な手段は
印刷による方法である。しかし印U%li Kよる方法
は多色刷シの除の位置決めが難しく、高精度、高細度は
実現できない、そこで撮像管等の高精度、高細度のカラ
ーフィルターはフォトリソグラフィーの手段を用いてい
るのが現状である。しかし、フォトリソグラフィーは高
精度、高J:度という点では充分満足しうる手段である
が、1色作る毎にフォトリソグラフィーの工程を通す必
要があシ、製造工程が極端に複雑になる。
発明の目的 そこで本発明は簡便な方法で、パターンが高細度化、微
細化してもパターンずr′Lt生じず、色質えの毎に特
殊な工程を通す必要がないにもかかわらず、堅牢な多色
表面着色体を製造する方法を提案することを目的とし、
そのために基板上の導電性薄膜を電極とし、′gL着性
品性高分子に難溶もしくは不溶の染料を分散させた水溶
液からN♂、4t−電着にニジ形成する方法によって多
色表面〜包体を製造したものである。
この方法によ牡ば導電性薄膜を1マスクを利用した蒸着
、スパッタリング、もしくはエツチング等によシ所望の
バターニングをほどこすことにニジ、高分子と染料が電
圧を印加した導電部分に選択的に電着し、所望のパター
ン位置からのすnのない着色層を形成することが可能で
必る。またこの操作を繰り返すことに1勺、一度電溜さ
扛た部分には再度着色層は形成さrLないので、多色化
も容易に可能である。この方法に用いらnる基板は表面
が絶縁性であtば、基板との密着性の良い導電性薄膜層
を選ぶことにニジ、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。高分子全電極上に電着させ
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。この方法の一例として、鉄板上で
種々のビニル化合物t−電気化学的に重合させ、高分子
皮膜を得たという報告がおる(金属表面技術 Tol、
19.N。
12.1968)。また最近では、ビロール、チオフェ
ン等を電気化学的に重合させ、ポリピロール、ポリチェ
ニレン等の導電性高分子を電極上に作成した研究も盛ん
に行なわnている。シ〃為し、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、効率がまだ良くない
、得らrtた膜がすでに着色しておシ、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
子溶液ニジ電極上に高分子を不溶化、析出させる方法が
ある。この−例としては、高分子水沁液に顔料を分散さ
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扛る方法が工業的に知らnて
おシ、自動車ボディのプレコーティング等に用いらnて
いる。こQ;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フ
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鞄ヲ浸漬し、電
圧を印加すると、水溶液中で解離しているカルボキシル
アニオンが陽極に同って電気泳動し、電極上で水の電気
分解にニジ化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
に示す反応が起こシ、高分子の析出が見らnることにな
る。
2H,O−+4H+十〇、↑+4g− 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nば、逆に陰極上で高分子の
析出が見らnることになる。
電着さnた高分子が電気絶縁性の場合、電極が高分子で
被覆さnるとともに電流が減少し、七牡以上の被覆を防
げるため膜厚の増大は期待できないと考えら詐るが、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n1絶縁層となるまでにある程度の膜厚
が得らnることとなる0通常、電着塗装では100〜2
00v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μ惧の距離となシ、膜厚
が厚いとパターン間の融着が起こる。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nた高分
子膜は電気浸透の効果によ多水分含量が少なく、塗布法
等で作製した膜よシ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′−′エン樹脂、アクリル酸または
メタクリル酸とそσ・エステルとの共重合体等が用いら
n1電着皮膜C)特性にニジ他の高分子または官能基を
持つ有機111合物を高分子骨格中に導入する場合もあ
る。透明性、光沢性等の外観を重視する場合には了クリ
、t・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
能基の量は重要でらシ、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°となシ、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、イソプロパツール、n−ブチルア
ルコール、t−ブチルアルコール、メチルセロソルフ、
エチルセロソルブ、イソブロビルセロンルブ、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、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nる
。含まt″Lる親水性溶媒の種類、量はやはシ腓厚や電
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扛、帯電し
た顔料が高分子とともに電気泳動し、膜中に取シ込ま牡
るが、顔料による着色の場合、膜厚が薄くなった場合、
着色度、均一着色性に欠け、本発明の目的に適さない、
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    仁が帯電し、電気泳動することが必要で
6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
となって現わ牡る。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
性基含有する一種のセッケンとみなすことができ、有機
染料分子に対しである程度、分散作用を示し、適当な分
散媒と組み合わせることによシ微粒子化でき、高分子と
一緒に4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る必要があるが、溶液組
成によシ制御することが可能である。
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200μ情で赤、緑、青の順に色分けさ牡り透過性
の多色表面着色体を作製しf、。
以下、その製造方法について具体的に述べる。
■バターニング工程 1はガラスよシ成る透明基板で、該透明2.tj [上
にスプレーコート法にニジ酸化スズ透明導電膜が形成さ
牡る。該透明導電膜をエツチングにニジストライプ状に
バターニングし、透明電極2,212wを得る。
■電着工程 次に下記組成の塗料(ニスビア”D−3000神東塗料
!11!り ニスビア]’1D−3000 ブチルセロソルブ エチルセロソルブ    )3011Jt%n−ブタノ
ール を用い、以下の組成の電着浴を作る。
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扛、その溶解r4によシ、染料重量
比2の上限が足まる。つまり、高い着色濃度を得るため
には2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nる。望ましい染料は親水性溶
媒に可溶ン1金属錯塩構造を持つ油溶性染料であシ、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nている。(製品名ではA’tZa’n  E
P41on、01eosol  Vast、NaC’:
Zapon、Va l ifα8t 等)例えば次式の
ような分子構造を持つものがある。
カラーインデックス番号 BO1’Vant ′P、A
D8浴の作製手順はニスビアll1p−aooo′f:
水に溶解させる。次に染料を溶解させたメチ)v−t−
ロソルプを前記水溶液に加え、染料を均一に分t′、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、添加量が多くなったシ、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7’C電看浴中に、透明電極221
 、2 @が形成さrtyc透明基板1を浸漬するロス
トライプ状にバターニングさオt4透明電極221 、
2 @のうち同一色に着色したい電極を選択し、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
nるが、しだいに減少し、はとんどOに近づく0通電後
、透明基板1t−引き上げ充分に水洗し、電圧が印加さ
n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nている。
■硬化工程 次に、電着によ多形成した着色層中のポリエステル樹脂
とメラミン樹脂を焼付け・によシ縮合反応   1を行
わせ硬化させる。焼付けは空気中、175℃で加分行え
ば硬化するが、着色層の堅牢性を高めたい場合には、焼
付は時間を長くするか、減圧して焼付は金する。硬化後
の着色層の膜厚は1.5μ惧であった。
硬化した着色層は完全な絶縁層となってシシ、再び電着
浴中に浸漬、通電しても再電着や二°4度染めは起らな
いので、二度目以降の着色層のノ杉成については、石び
他の同一色にする透明電極を選択し、異なった色調の電
着浴中で電!、硬化という工程を繰シ返すことにニジ実
現さ牡る。
本実施例では透明電極2.2’、2”上にそnぞn赤の
着色層3、緑の着色層311青の1色層31を、パター
ニング工程→赤の電層工程→緑の電着工程→硬化工程→
青の電着工程→硬化1:程、という方法で製造し、非常
に簡便に行わrL7こ。この方法によnば最初のパター
ニング工程で所望の精度が得らnn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”の間にはパターンずし、社み
出し等は全くなかった。また得らnた着色l^は均一で
、酸、アルカリ、各種有機溶剤、熱水等に犯さnに(<
、剥離に対する強度も充分なものでめった。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n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、時計等に使わ扛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シ、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におけるストライプ状透明電極2,21.21
の線幅i20μ情として、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ytた。
本実施例によシ、表示素子ニジもよシ高精度、高細夏が
要求さする、光学系の多色分割手段、例えば撮像管用の
カラーフィルター等にも応用可能であることが明らかに
なった。
(実施例3) 実施例1における電着浴を下記紐取の塗料(パワーマイ
ト3000−10  日本ペイント製)パワーマイト3
000−10 )40wt飴 イソプロピルアルコール を用い、以下の組成の電着浴を作る。
使用する染料は分散媒にDMFとメチルセロソルブの混
合溶媒を用いるため、通常の油溶染料でもDMFK溶解
度の高いものであnば使用可詣である。
この電着浴を用い、第1図における電極2,21 、2
 @ t、アルミニウムとして実施例1と同様な方法で
多色表面着色体を製造した。効果についても実施例1と
#1ぼ同様であるが、得ら1rLfc膜厚は分散媒にD
MIFが加わったことによシ、4.0μmと厚くなった
。しかし、着色層は透明性が良く、下地のアルミニウム
の金属光沢のメタリックな外観となシ、装飾効果が高い
ものでめシ、微細な装飾品の加工にも応用できることが
明らかになった・ 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nば
高精度、高細度を要求さn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nている。ま几得ら牡る多色表面着色体は竪
牢かつ信頼の高いものであシ、光示素子の多色化手段、
撮像管等の光    1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nるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による多色表面着色体のザ・面図、第2
図その断面図を示す。 10.基板 292 ’ @ 2 ” @ @電極 3
.3雷13 ” @ @着色層。 以上 第1[21 弔2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 U)基板上に互いに絶縁さnて配置さrt、*複数の導
    電層を形成し、次に、そnらの導電層上に、電着性高分
    子と水に難溶もしくは不溶の染料で、・分散させた水溶
    液から、電着にエル選択的にNつ層を形成し、以後その
    操作を異なる色の染料で繰シ返すことによって製造する
    こと管特徴とする多色表面着色体の製造方法。 (2)前記導電層上に選択的に電着さ1rL7′c高分
    子層に基づく着色層の形成は、アニオン電着性高分子を
    含む水溶液中から陽極電解によって電解析出させた高分
    子層に基づく着色層の形成である1・を特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の多色((面泄色体の製造方法。 (3)  前記了ニオン電眉性高分子は、カルボキシル
    基を有するアクリル樹脂、もしくはカルボキシル基含有
    するポリエステル樹脂を有機もしくけ、無機のアルカリ
    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おることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の多色表面着色体の製造方法。 (荀 前配水に難溶もしくは不溶の染料が親水性溶媒に
    可溶な染料で、親水性溶媒を分散媒として、電着性高分
    子とともに水中に分散さすること管特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の多色表面着色体の製造方法。
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