JPS6023803A - カラ−フイルタ−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〕 この発明は、カラーフィルターに関するもので、特に＾
両度、高細度、商堅牢度、（コウケンロウド）多色化を
要求される分野、例えば、表示素子？撮像管のカラーフ
ィルター、顕微鏡等の多色目盛なとをより前便な手段で
製造する方法全提供するものでりシ、特に電着によって
形成される高分子により着色ノーヲ形成して製造された
カラーフィルターの喪造方法に関する。

〔従来技術〕

多色表面着色体を製造するためのもっともｍＪ便１手段
は印刷による方法でめる。しかし印刷による方法は多角
刷りの際の位置決めが難しく、商精吸、高細度は実現で
きない。そこで撮像′ｇ等の高精涙、高細吸のカラ−ノ
イルターはフォトリソグラフィーの手段を用いているの
が現状でめる。しかし、フォトリソグラフィーは尚精展
、高細度という点では光分満足しうる手段であるが、１
色作る毎にフォ）　ｌ）ソゲラフイーの工程を通す必要
があり、製造工程が極端に複雑になる。

また希望の色に着色したい時、何種類かの染料を混ぜる
が、−と−の為、ｚ量のカラーフィルター全作る１敵に
も希望の色ごとに溶液を作らねばならず、手間がかかり
、溶液も無駄になりやすい。

〔発明の目的〕

そこで本発明ｄｈｊ便ｈ　：ｊ５　Ｌで、パターンが高
細度化、畝線化してもパターンずり、７Ｉ：生じ−ｒ、
色度えの７ｇに７薩味なエフ胤ｒ通ず必要がないにもが
かわらず、色の自由度が広く、高透明度堅牢なカラーフ
ィルターを製造する方法を提案すること全目的とし、そ
の／ζめに基板上の導′屯住薄膜を電極とし、屯漕′吐
高分子と水に６准１藝もしくは不溶の色素と分散させた
水溶液から＞Ｍ色層を電層により多層に形成する方法に
よってカラーノイルターを製造したものである。

本発明によ几は、一度溜色層を形成した上ｅこ、での着
色層とは異なった色の有色層、父は虚明な高分子層を形
ｈＡ１−る乙とによって、希望の１己の、よ！ｌ堅牢な
透明性の商いカシ−フィルターを１−〕便ｌ方法で得る
ことが可能である。この方法に用いられる基板は、表面
が結縁性であれば、基板との密涜性の良い導電性であれ
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゛磁層による着色
ノ曽の形成方法について述べる。高分子を電極上に電着
きせる手段の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（Ｊ〔々のビニル化合物を電気化学的に１重合δ
せ、高分子皮膜を得たという報告がある（金属表面技術
　Ｖｏｌ、１？、扁１２゜１９６８）。また最近では、
ビロール、チオフェン等全軍気化学的に重合させ、ボ１
７ピロール、ポリチェニレン等の導電性高分子全軍に＋
＝上に作成した１θ（究も盛んｖｃ付なわれている。し
かし、このような、直接単量体音′市気化学的に重合さ
ぞる手段は、効率がまだよくない、得られた膜かすでに
着色しており、着色の任意性に欠ける等、本％明に用い
るには間聰点ヲ肩している。′屯４伊上に高分子’ｄ：
　’Ｆｍ　ｓさせるもう１つの方法として、高分子耐液
より′１１作土し７−篩分子〒不溶゛化。信用ぢぜイ）
方法がある。この−９１としては、筒分子水溶液ＫＬｉ
料を分散′さぜ、≦シ局全浸漬し′屯層どし又Ｌ１」い
、該金ＡＡ上に滝°芭層を？’６７Ｍ延ぜる′重層塗装
と呼けれる方法が工業的に知られてｂ−ｖ、ｌ：ｌｉ動
屯ボデ・ｆのフレコーティング哨に用いられている。こ
の方ず去の原理は、１・４分子に翫水往ノ６．１７すえ
ｖｊカルボキシル基を導入し、−と−のカル、ボインル
が２を（（、・匿アルカリ＊　＋＋１１説アミン等で中
１り、７１（亀化し／こものを用いる。そ′して水溶化
し、た尚分子の水浴液に翫似を浸漬し、電圧弦日Ｊ力ｉ
すると１．す（村ｊ？欧１１です！ト邸ｆ、　Ｌ　７い
るカルボキシルノーニオンが陽極ｖＣｒｌ′ｌＪりて゛
屯気泳０辺シ、１れ極上で水の′屯気分ｍにエリ生じた
フロトンと反応するごとに、１１つ−（嶋分子が不陪化
析出し−（くる。

フ“７２わち、陽極上で（・よ入代に示す反応か７１μ
こり、高分子の拍出〃・児らＩＬること＆（なる。

また、親水性基に塩基性基（例えばポリアミン）を用い
、ばにより甲刈、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。

′重着芒れた高分子が′心気絶縁性の場合、電極が高分
子で被覆さ′ｔ′Ｌるとともに′耐流が減少し、それ以
上の被覆を防げるため１良厚の増大は期待できないと考
えられるが、実際は水の竜気分屏による発生１１１素の
気泡のため初期の完全板積は避けられ、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、′重
層塗装では１００〜２００Ｖの′１圧印加で１０〜２０
μｍの膜厚を得ているが。

本発明を＾精度、高純度のカラーフィルターに用いる場
合、パターン間が数μｍの距離とｌｖ、膜厚力Ｓ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
望筐しい。このためには後の実施例で述べるように、樹
脂談度、電圧、溶媒組成を最適に設定する必要がある。

また伶らｎる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層性の良い均
一な膜となる。

アニオン′屯着用の篩分子としては、天然乾性油とマレ
インばの付加物、カルボキシル−ａｔ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
ル基全導入したポリブタジェン樹脂、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
ｉｌ、電着皮膜の特性により他の高分子またはば能基會
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、光沢性等の外観金重祝する場合にはアクリル系
もしくはポリエステル糸の高分子が適している。また高
分子膜のカルボキシル基、水ば基等の親水性目能恭の量
は重要であり、親水性基が多すきると゛岨着層の４浴化
が光分でなく不均一な１換となり、少なすぎるとＩｔＪ
和時の水溶性が不光分となる。高分子の溶媒としては水
が主成分であるが、イングロハノール、ｎ−プｆルアル
コール、ｔ−ブｆルアルコール、メチルセロソルフ、エ
チルセロソルブ、イングロビルセロソルプ、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、量はやはり膜厚や゛重層層の均一性
に大さく影響する。

着色する方法は、重着塗装では顔料が用いられ、帝′市
した顔料が高分子とともに′嘔気泳動じ、膜中に取り込
まれるが、原料による着色の場合、膜厚が薄くなった場
合、７ム色度、均一７１．ｆ色性に欠ける。

そこで本発明では、さらＶ（染料ｋｉ（支）分子ととも
に電層させるフｊ伝をも考案した。染料を高分子ととも
に′Ｉ（！后させるには染料分子か帝′屯し、′嘔気泳
動することが必要であるが、水溶性染料の場合、’Ｐ＋
・６離した染料イオンが支持塩を加えた効果音もたらし
、１厘厚り↓１．大、膜の不均一化となって表われる。

水に廁［溶もしくは不溶の染料は１通常水中で凝集して
しまうが、′厄層高分子は疎水性基と親水性基があるー
−）」（のセン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
み合わせる事ＶＣよ！ｌｌ敵粒子化でさ、篩分子と一緒
に屯漸でさる事を児い出した。

この場合、染料と、・６分子〇′屯着速度を同程度にす
る必要があるが、溶液組成により制御することが可能で
ある。

また、゛重着によって得られる膜は硬化妊せる前は、溶
液中である程度のイオン伝導性全待ち、最初の゛峨着竜
圧以上の゛填圧を印加すれば、再度、電層が行なわれる
ものである。

以下、カラーフィルターの製造方法ししついて、実施例
をもとに具体的に説明する。

（実施例１） 第１図は、本発明によるカラーフィルターの断面図であ
る。

以下、第１図のようなカラーフィルターの製造方法につ
いて具体的に述べる。

■　パターニング工程 １は透明材料よりなる基板で、該基板上にスプレーコー
ト法ＶＣよＶ酸化スズ透明導屯１夙ｔエンチングにより
バターニングし、褥龜映ａｒｍ　ノ自々　２　七ｊ七′
得、イフ。

■　第１′竜着工程 次に下記組成の塗料（ニスビアＫＤ−６０００神東塗料
製） ニスビアＥＤ−５０００ ブチルセロソルブ ｎ−ブタノール 全用い、以下の組成の４７／ｉｉ浴を作る。

使用する油溶性染料は、親水性溶媒可溶型のものに限定
でれ、耐光性が非常ＶＣすぐれている金属錯塩構造のも
のが望ましい。例えは次式のような分子構造を待つもの
がある。

（製品名ではＡｉｚｅｎ　８ｐｉ’ｌｏｎ、　Ｏ’１ｅ
ｏｕｏｌ　Ｆａｓｔ等）Ｈ３ カラーインデンクス番号　５ｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ　８
浴の作成手順はニスビアＥＤ−５０００（、−水に溶解
させる。次に染料をメチルセロソルブＩＣ溶ｒｉ・ｆさ
せる。染料には、青の油溶性染料を用い／ζ。

このとき、染料重量比Ｘは、メチルセロソルブに対する
染料の溶屑反を超えない軛囲で任意に選ばれる。染料を
溶解さぜたメチルセロソルブｆｆ：ｒｉｉ＋記水溶液に
加え、染料を均一に分散さぜゐ。このときメチルセロソ
ルブは分散媒として１動い−Ｃいるカ、添力ｏｆが多く
なったり、セ・ロソルグの゛ｒルキル基の炭素数が増え
ると、膜厚の増大、１反の不均一化をもたらす。

以上のように作疲した′屯看浴中ＶＣ１表示屯惨２が形
成きれた表示基板１奮し漬する。バターニングちれた表
示′α極２の中で回−色にＮ已したい電極を選択し、選
択された゛電極を陽極として１０Ｖの電圧を印加する。

通電後、表示基板１を引き上げ光分に水洗し、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
青色の着色層６が形成され１いる。

■　第２゛−着工程 次に第１電着工程で用いた塗料と同じ塗料を用いて、同
様に電着浴を作る。第２電着工程では、染料に黄色の油
溶性染料を用いた。

以上のように作製し７′ｃ電漸浴中に１着色層６が形成
され７１ｃ表示基板１を浸漬する。第１′一層工程で選
択した電極２を陽極として、第１電看工程エクも大きい
電圧を印加する。通電後、基板１を引き上げ光分に水洗
し、電圧が印加されていない部分に付層し７’（溶液を
流す。水洗後、乾蕉させると、電圧を印刀口した゛電極
には青色の着色層５の上に、黄色の透明性の良い着色）
Ｖｌ　４が形成され、混色して透明性のある緑色の着色
層が得られた。

■　硬化工程 次に、電層により形成した着色胸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なわせ硬化
させる。焼付けは空気中、１７５℃で５０分行なえば、
青色層は完全に硬化する。

なお、硬化した着色層は完全な絶縁層となっており、再
び゛嘔看浴中に浸漬１通電しても再′セ看や二度染めは
起らないので、貴び他の同一色にする表示＠極を選択し
、異なった色調の染料を分散させた電着浴中で竜漸、硬
化という工程を繰り返すことにより多色カラーフィルタ
ーも容易に実現される。

本実施例では緑色のカラーフィルターを、パターニング
工程→青色庸色層のボ漸工弾→責已宸已層の電層工程→
硬化工程という方法で製′窺した。

青色と黄色の割合は、゛幅漸゛屯圧、−宥時間で制＋ｊ
ｌでき、何種類もの゛屯増浴？！−ｖ＠整する必要がな
いという利点を有する。

得られたカラーフィルター鉱色ずれは児らｔしず、且つ
均一で、敵、アルカリ、各種有機溶剤、熱水叫に犯され
にくい性質を有していた。また、使用した金属錯塩染料
は、着色層中で楡めて安定で、カーボンアーク詳験６６
０時間を経た後も初期光吸収率の？５チ以上の値を示し
、すぐれた耐光性を有しでいた。

（実施例２） 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　６０００−１０　日本ペイント製）パワーマイ１
−　３０００−１０ を用い、以下の組成の電着浴を作る。

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ｋ　’Ｎ大させる原因となるため、
分散剤の含凍れでいないものが望ましい。浴の調整法は
、分散染料をｘ　（１，５の範囲でエチレングリコール
に均一に分散させ、）くワーマイ）５０００−１０を水
にｍ解させた溶液に添付する。

染料は第１の電着浴には青の分散染料、第２の電着浴に
は黄色の分散染料を添加した。

以下、実施例１と同様に、カラーフィルターを作成した
ところ、実施例１と同様の効果が得られた。しかし、カ
ラーフィルターの耐光性は、金属錯塩型油浴染料のよう
にすぐれた特性ケ持つものは限られた染料であることが
明らかになった。

（実施例６） この場合の浴の調整法は、ニスビアＥＤ−１０００に油
溶染料をｘ　（１，０の範囲で添加し、混線、超音阪等
の方法で均一に分散させる。その後、水を添加し、電着
浴とした。以下、実施例１と同様に青色と黄色の油溶性
染料を用い、緑色のカラーフィルターを作成したところ
実施例１と同様の効果が得られた。この場曾、電着浴中
の筒分子痰度が高いため１着色層は実施例１で作成した
着色層よりも厚くなった。本実施例に使用する油溶染料
は親水性溶媒可溶な染料Ｖこは限定されないが、耐光性
にすぐれたものが望ましいことは言うまでもない。

（実施例４） 実施例１と同様の組成全もつ′電着浴全作９、電色層の
電着を行う。実施例１に用いた塗料中の水溶性ポリエス
テル樹脂と水溶性メラミン樹脂の割合は、７５：２５で
あるが、本実施例では、第２０′岨看Ｃ谷として、水溶
性メラミン樹脂の割合が多いもの、すなわち水溶性ポリ
エステル樹脂と水溶性メラミン樹脂の割合が６０：４０
の塗料を便りた。本実施例での第２の電着浴には染料全
添加せず、その他の組成は実施例１の電着浴と同様にし
た。以上のように作製した箪沿浴中に、既に第１の着色
層が電着しである基板を浸漬し、実施例１と同様に電着
した。次いで、水洗、乾燥後、硬化をした。第２の電着
した高分子層はメラミン樹脂の割合が多いため、実施例
１工りも堅牢な高分子層が得られた。

本実施例では、第１の着色層の上に透明な高分子層を作
成したが、これに限定するものではなく、実施例１の様
な祖数の着色層の上に透明な高分子層を電着し、硬化し
てもよい。しかし、膜が厚くなるにつけて電着しにくく
なる為、電圧を上げることが必要である。得られた膜は
均一で、酸、アルカリ、各種有機溶剤、熱水等に犯され
にくい性質を有していた。本実施例の様に、非常に堅牢
な高分子層ｌｉｔ色層の上に形成することは、染料溶出
全防止し、各種溶媒に対して尚い浴屏性會付つ染料でも
着色層６に使えるという点で非常Ｆ（−有効である。し
かし、耐光性にすぐれ７’（染料か望ましいことは１う
までもない。

〔名門の効果〕

以上、実施例で具体的に述べられたように、本発明にも
かかわらず、希望の色の涜色層や、非常に堅牢なカラー
フィルター金得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の製造方法によるカラーフィルターの断面図
。 １・・・基　板、　２・・・導磁性薄膜。 ６．４・・・電層高分子層。 以　上 出願人　株式会社第二精工舎 代理人　弁理士　最　上　務

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１ン　基板上に導電層を形成し、該導電層上に電着性
   高分子と水に姉溶もしくは不溶の色素を分散させた溶液
   、ｌ：９なる第１の電着浴から、′Ｉ＠着によシ第１の
   電着層を形成し、さらＶＣその上に少くとも電着・卸商
   分子を含む溶液よりなる第２の電着浴から電層により第
   ２の電着層を形成すること全特徴とするカラーフィルタ
   ーの製造方法。 （２）　前記第２の電着浴が色素を含まないことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のカラーフィルターの
   製造方法。 （３）　前記第１と第２の゛屯〃１浴が、異なる色調の
   色素を台むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のカラーフィルターの製造方法。 （４）　前記電層さｒｔた高分子層に基づく電層ノーの
   形成は、基本的Ｖこ、アニオン″鑞着性高分子を含む溶
   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
   づく電着層の形成であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のカラーフィルターの製造方法。 （５）前記アニオン電着性高分子は、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を有する
   ポリエステル樹脂をアルカリで９１口し水溶性にしたも
   の、ま′ｆｃはそれらに水溶性メラミン樹脂を混合した
   ものであること全特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   のカラーフィルターの製造方法。 （６ン　前記水に難溶もしくは不溶の色素が分散染料ま
   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項記載のカラーフィルターの製造方法。 （７）　前記油溶性染料が金楓錯塩構造奮とり、親水Ｓ
   溶媒に可溶なものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第６項記載のカラーノイ）Ｖグーの製造方法。