JPS6023831A - 多色表示装置の製造方法 - 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 この発明は、カラーフィルターを応用した多色表示装置
の製造方法に関し、特に、電着によって形成される亮分
子層によって製造されたカラーフィルターを有する多色
表示装置の剃背方法に関する。

従来技術 第１図に、カラーフィルターを応用した多色表示装置の
一例を示した。ｖ１図において、１は透明基鈑、２け任
意の図形せたは文字をバターニングさｉ＊透明導電ｎ美
より成る表示極、６は表示部２表面に密着して形成され
たカラーフィルター、４は透明な対向正極、５は透明な
対向基鈑である。

２枚の基板１，５で挾まわた空間に、液晶またはエレク
トロクロミック材料等の、πｌ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偽質を満たし、カラーフ
ィルター３．３１，３“を相ｙ・なる色調に形成してお
目は、表示棒２，２’、２″と対向霜；極４の間に選択
的に電圧を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、方法が簡便
であシ、自由な色調が得られ易（、様々な表示材料、方
式と組み合せて用いることが可能と考えられるから、実
用的効果が極めて太きい。

しかし、カラーフィルターを用いる多色の表示部ｍｆｔ
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Ａ―…パターンを用いるカラーグラフィッ
ク表示を実現しようとする場合には、表示極とカラーフ
ィ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。ｉｉ多色にするための色度えも、工
程を複雑化する要因であり、特に着色を染料による染色
によって実現Ｉ７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度染めされないように、防染
という工程が間に入り、さらに複雑化する。さらに防染
技術自体も、染料によって個々に検討さねなければなら
ない困難な問題である。

一般的に、カラーフィルター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フィー等の手段を１１
Ｉ用するものが考えられている。ヌ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四があり、
多色化が進むト１と印刷位置の精度は悪（なシ、表示パ
ターンとのすわが生じる。フォトリソグラフィーでは微
細パターンは可能であるが、色度えの度にフォトリソグ
ラフィ一工程を通す必要があり、染色の際に２度染めが
されないような防染法が必をとなシ、工程が極めて複雑
になり、簡便な多色化手段という利府し１失なわれて（
る。

発明の目的 そこで木登明け、簡便な方法で、表示パターンが微細に
なってもパターンずれが生じず、色度えが特殊な防染を
ｆｌとこさなくても可能であり、且つ、膜厚、染色層が
均一であシ、さちに堅牢なカラーフィルターを用いた多
色表示ｆ４　Ｉｆｆの製造方法を提案することを目的と
ｔ７、そのために基板上の、表示部と正、槓端子部間の
導■層十に絶紀帥を形成し、該導電層を箱極として高分
子と水に糾溶もしくは不溶の染料を分散させた溶液から
表示部の導電層上に着色層を電着によ多形成した。

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１ｉｓｉ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を雷気什学的に重合させ、高分
子皮膜を得たという報告がある（金属表面技術Ｖｏ１．
　１９　、煮１２．１９６Ｂ）。また最近では、ピロー
ル、チオフェン等を電気化学的に重合させ、ポリピロー
ル、ボ１）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
壕だ良くない、得られた腔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ｇ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−例としては、高分子水溶液に血
判を分散させ、金属を浸漬し箱枠として用い、該金属上
に着色層を電着させる重着塗装と呼ばねる方法が工業的
に知らねており、自動車ボディのプレコーティング等に
用いらねている。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１】、有機アミン等で中和、水溶イヒした
ものを用いる。そして水溶化しｔ高分子の水溶液に雷彬
を浸漬し、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向って電気泳動し、電極
上で水の電気分解によシ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
上では次式に示す反応が起こり、高分子の析出が見られ
ることになる。

２　Ｈｗ　Ｏ→４Ｈ＋十〇ｓ↑＋ルｅ−また、親水性基
に塩崎名性基（例え（−１′ポリアミン）を用い、酸に
よシ中和、水溶化すれば、逆に陰極上で高分子の析出が
見らねることになる。

電着された高分子が電気絶縁性の場合、電極が高分子で
被覆さ負るとともに電流が減少し、それ以上の′＠、覆
を妨げる★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
の賞金被覆は避けらね、絶縁層となる１でにある程度の
膜厚が得られることとなる。通常、不着ヶ装では１００
〜２００ｖの電圧印加で１０〜２０μｍの膜厚を得てい
るが、本発明によるカラーフィルターでは着色層は薄い
力作よく、２μｍ以下が型膜しい。そのため後の実施例
で述べるように、梗脂＃厩、矩圧、溶媒絹成を最適に設
定する必要がある。また得らねる高分子膜は、電気浸透
の効果により水分含量が少な（、塗布法等で作製した肪
・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
、エポキシ樹片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れ、市
着皮腔の特性により、他の高分子膜たけ官能基を持っ有
枦化合物を高分子骨格中に導入する場合もある。本発明
のように、カラーフィルターをＪＬだ光を見る場合、着
色層に透明性が要求され、それにはアカ１１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
要であシ、親水性基が多すぎると、電着層の不溶化が十
分でな（不拘−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。高分子の溶妙としては水が主成分
であルカ、インプロパツール、ｎ−ブチルアルコール。

ｔ−ブチルアルコール、メチルセロンルブ、エチルセロ
ソルブ、イソプロピルセロソルブ、プチルセ臼ソルブ、
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、
水性溶終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、量はやはシ膜厚やＮ着層の均−什
に太きく影響する。

着色する方法は、雷１着塗装では顔料が用いられ、帯止
した顔料が高分子とともに電気泳動し、膜中に取り込１
わるが、本発明のように透り性のあるカラーフィルター
の場合は顔料の隠ぺい力は必要な（、また層厚が尚〈な
った場合、着色度に欠ける。そこで本発明では、染料を
高分子とともに電着式ぜる方法を考案した。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り泳動
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、：流の増
大、Ｉｌφ厚の贈犬、股の不均一化となって夢わわる。

水に難溶もしくは不溶の染料は、通常水中で凝集し、て
し貰うが、電着高分子は疎水性基と親、水性基がある一
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
せる事により微粒子化でき、高分子と一緒に電着できる
事を見い出した。この場合、染料と高分子の電着速度を
同程度にする必要があるが、溶液組成によ多制御するこ
とが可能である。

上記方法によって得た着色市篇膜のＢψ埋−分布の一例
を第５図に示す。着たこのときの電着方法を第２図に示
す。第２図の如く、導電層７を有する基鈑６の電極端子
部をａ、細端をＣ，メニスカス部をｂとしたときの膜厚
分布は、箇６Ｍの如くメニスカス部すを除けば、極めて
均一となった。ｔ７かし、メニスカス部すは、他に比べ
て１．５〜２倍の層厚となシ、しかもバラツキが太きい
。この坤因の主たるところは、メニスカス部でのＭｔ着
液の対流が不充分なことにある。そこで旧・々の攪拌方
法について検討したが、いずわも充分な角Ｉｒ決とけな
り祠なかった。しかも、このメニスカス部の膜厚のバラ
ツキは、同時に着色濃度のバラツキでもあり、色ムラと
して視認されることにより、外観上の品質を極めて低下
させる。さちには、たとえば電着によって作敷したカラ
ーフィルターを液晶表示装置に用いた場合には、液晶層
厚が１０μｍ程度であるため、メニスカス部の膜〃ムラ
が液晶層厚の厚みムラにつながシ、液晶層での厚みムラ
による干渉によって色ムラが生じる。

そこで、第４図の如くメニスカス部すに絶Ｈ−膜１６を
形成して電着を行なった。その場合の着色電着膜の膜厚
分布を第５図に示す。すなわち、絶０膜上では反応が起
らないため電着が行なわれず、第４図の如くｂ部では絶
終膜のみの厚みが計測さね、０部にのみ均一な着色片着
陸が得られ友。従って、第４図の如く表示？Ｅ極儲子部
ｄと表示電極０間の導電層上に絶Ｐ股１３を形成し、絶
縁膜部がメニスカス部に当たるように電着浴に浸漬し、
電着を行なうことによシ、表示部にのみ、多色表示製段
用に適した均一なカラーフィルターを得るととプノ゛で
きる。

実施例 以下、カラーフィルターを用いた多色表示装置の製造方
法について、実施例をもとに具体的に説明する。

（実施例１．） 第６図（ａ）は、大発明によるカラーフィルターの製造
方法を応用した多色表示装置の応用例である。

ｖ下、第６図（ａ）のような多色表示装置の製造方法に
ついて具体的に述べる。なお、第６図（ｂ）、　（ｃ）
はそねそれ第６図（ａ）の表示装置を（ｂ）方向、（ｃ
）方向から見た時の模式断面図を示す。

■　パターニング工程 ６は透明材料よシなる表示基板で、該表示基板上にスプ
レーコート法により酸化スズ透明導電膠が形成される。

該透明導電ＩＢ＞をエツチングによシストライプ状にパ
ターニングし、表示電極７を得る。

■　絶糾膜形成工程 表示電極部と表示電極端子部をマスクし、ＣＶＤ法によ
シ絶縁膜１ｓ　（ＳｉＯ歯）を形成する。

■　電着工程 次に下記組成の塗料（ニスビアＦ　Ｄ−３０００神東塗
料製） ニスビアＥＤ−３０００ を用い、以下の組成の電着浴を作る。

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

（製品名で１’、Ａｉｚｅｎ　５ｐｉｌｏｎ、０１ｅｏ
ｓｏｌＦａｓｔ等） °「 ＯＨ。

カラーインデックス番号５ｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ、８浴
の作成手順は、ニスビアＥＤ−３０００を水に溶解させ
る。次に染料をメチルセロソルブに溶解させる。このと
き、染料重量比又は、メチルセロソルブに対する染料の
ｍ解崩を超えない範囲で任意に選ばれる。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、添加針が多くなったり、セロソルブの
アルキル基の炭素数が増えるき、膜厚の増大、肛・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、表示電極７が形成さ
れた表示基板６を絶９ｆＪｔｊ　１３がメニスカス部に
当たるように浸漬する。ストライプ状にパターニングさ
れた表示電極７の中で同一色に着色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３分間印
加する。このとき電流は、通電直後太きな電流が流ねる
≠二、シだいに減少し７、はとんどＯに近づく。通電後
、表示基板６を引き上げ充分に水洗し７、電圧≠−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、常圧を印加した電極には透明性のよい着
色層が形成すねている０ ■　硬化工程 次に、Ｖ着により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を行なわせ硬化
させる。焼付けは空気中、１７５℃で３０分行なえば、
着色層は完全に硬化する。このときの着台層の膜厚は１
．５μｍであった。

硬化した着色層は完全な絶Ｖ層となっておシ、再び電着
浴中に浸漬２通電しても再電着や二度染めは起ちないの
で、二度目以降の着色層の形成については、再び他の同
一色にする表示電極を選択し、異なった色調の染料を分
散させた電着浴中で電着、硬化という工程を繰り返すこ
とによシ実現される０ 本実施例では、赤、青、緑の１「↓の２００μｍ幅のス
トライブ状カラーフィルター８を、ノ２ターニング工程
→赤雷極の電着工程→硬化工程→宵電極の電着工程→硬
化工程→緑雷極の＠着工程→硬化工程、という方法で製
造し、非常に簡便に行なわれた。得られたカラーフィル
ターは色ず１１は見らＪｌず、且つ均一で、酸、アルカ
リ、各稀有様溶剤。

熱水等に犯されにぐい性質を有していた。−１た、使用
した金属錯塩染料は、着色層中でｇ　ｋ”〕て安定で、
カーボンアーク試験６６０時間を舶′だ後も、初期光吸
収率の９５チ以」二の値を示し、すぐわた耐光性を有し
ていた。

このような方法で、カラーフィルター８は表示電極７上
に形成され、表示基板６は透明な対向電極９−ニスドラ
イブ状に形成された透明な対向基板１０とスペーサー１
１を介して表示電極７と対向側７極９のストライプが直
角に交叉するよ−うに一体化され、セルを構成する。該
セル中に、表示材料１２としてＴＮ−ＦＥＭ液晶を充填
し、多色液晶表示装置を作製した。この場合、表示電極
７と対向電極９の間に電圧を印加し、セルを透過軸が平
行な偏光子と検光子で挾み、表示基板６もしくは対向基
板１０の方向から見ると透明性のあるカラーフィルター
８の色が表示され、電圧印加を打ち切ると黒色になる。

対向基板１０の方向から光を照射すると、セルの透明性
が良いため、カラーフィルター８の色がよシ効果的に表
示される。また絶縁ｇ１１３により、メニスカスにあた
る導布６層への色ムラ、膜厚のバラツキの大きい電着朕
形成を防ぐことが可能となったため、外観上全く問題の
ないセルが得らワタ。このように、本実施例の多色表示
装置の製造方法は、簡便な製造方法にもかかわらず、表
示品位を摂う事なく、微細なパターンのカラーフィルタ
ーが得られ、しかも信頼性の高いマトリクス駆動のカラ
ーグラフィック表示装置を提供するのに適したものでち
ることが明らかになった。

（実施例２．） 実施例１における表示材料１２を、黒の二色性色素を用
い大ネガタイプゲストホスト液晶、表示基板６を白色材
料（白色セラミック）として、以下、実施料１と同様に
多色液晶表示装置を作成した。この場合、表示電極７と
対向電極９０間に電圧を印加し、偏向板を介し透明な対
向基板１０の方向から見ると、カラーフィルター８の色
が明るく表示され、電圧印加を打ち切ると液晶中の二色
性色素の色である黒となる。本実施例においても、実施
例１と同様の効果が得られた。

（実施例３Ｌ） 実施例１における表示材料１２をＴ）　８Ｍ液晶とし、
表示基板６中にマスク蒸着法によりアルミニウムをパタ
ーニングして表示電極７とした。そして実施例１と同様
に多色液晶表示装置を作成した。この場合、表示祁、極
７と対向電極９の…１に電圧を印加し、透明な対向基板
１０の方向から見ると、ＤＳＭ液晶が光散乱状態となり
、乳白色の中にカラーフィルター８の色が表示される。

電圧印加を打ち切ると、光散乱状態が消滅するため、暗
色状態となる。なおり８Ｍ液晶の光ＷＩ乱耽り１４を効
率良く発生させるには、ある程度のイオン電流、を流す
必要がち楓カラーフィルター８の高抵抗性はその妨げと
なる。そのためカラーフィルター８上にパターンを表示
電極７と一致させた透明電極を設け、該透明電極を電圧
印加用電極とすることにより、駆動電圧を低減でき、実
施例１と同様の効果が得ち名た。

（実施例４．） 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）パワーマイト　
！＋０００−１０ を用い、以下の組成の■１電着浴作る。

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ｂる場合が多く、この分散剤が浴中でイ
オンとなり、質流値を増大させる原因となるため、分散
剤の金膜れてぃないものが望ましｂ０浴の調整法は、分
救染料をｘ　＜　１．５の範囲でエチレングリコールに
均一に分散させ、パワーマイ）３０００−１０を水に溶
解させた溶済に添加する。

以下、実施例１と同様に、多色液晶表示ツ１；信を作成
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、全屈錯塩型油溶染料の
ようにすぐわた特性を持つものは限られた染料であるこ
とが明らかに々った。

（実施例５、） 実施例１におはる絶縁膜１３に、ポリイミドを用いて電
着を行ったところ、ＥｌｉＯ＊の＃−合と全く同様の効
果が得られた。寸た、炒椅絶Ｐ脇としてＡｊＬｓＯｌ　
、　Ｔａ＠０３　＋　ｚｒ　Ｏｓ　等においでも、また
有機絶齢膜としてウレタン系ボ１１マー、アクリル系ポ
リマー等、絶綬膠であれば、メニヌヵス部への膜厚のバ
ラツキの大きい電着を防止または抑制でき、充分な効果
が得られることが判った。

発明の効果 以上、実施例で具体的に述べたように、本発明による多
色表示装置の製造方法は筒便であシ、多色化のための色
を分離させるための防染等の特別な手段を用いずにカラ
ーフィルターを製造することかできる。また、そのカラ
ーフィルターは堅牢で、パターンずｔ］のない均一なも
のでアシ、液晶等の表示材料と組み合わせても、高い表
示品位と信頼性を実現できるものである。又、着色層の
厚みを均一にすることができ、色ムラを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラーフィルターを応用ｔ、た多色表示装置の
一例の模式断面ｎｓａ：２．ｓ、ａ、ｓ図は本発明を説
明するだめのもので、第２図は電着方法を示す見取図、
第４図は本発明に用いる表示基板の断面図、ｗ５図およ
び第５図はそれぞれｖ、２図に示した表示基板、第４図
に示した表示基板士に電着により形成した着色層の膜厚
分布を示す。 武断面図を示す。 １．６・・・表示基板　２，７・・・表示電極５．８・
・・カラーフィルター（着色層）４．９・・・対向電極
　５，１０・・・対向基板１２・・・・・・表示材料　
１３・・・・・・絶ｐ脱。 以　−七 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】 カラーフィルターを応用した多色表示装置において、前
   記カラーフィルターを、基板上に互いに絶縁されて配置
   された複数の導電層を形成し、次に、そねもの表示部と
   電極端子部間の導電層上に絶ρ膜を形放し、次に、電着
   性高分子と水に隷溶もしくけ不溶の染料を分散させた溶
   液に上記絶縁　。 ｎ「１）がメニヌカス部に当るように基板を浸漬して該
   導電Ｊ（桁上に電着によＩ）選択的に着色層を形成し、
   以後、その操作を異なる色の染料で絵シ返すことによっ
   て製造することをノ特徴とする多色表示装置の製造方法
   。