JPS63210901A - カラ−表示装置の製法 - 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） 本発明は新規な方法でカラーフィルターを製造するカラ
ー表示装置の製法に関する。

（従来技術およびその問題点） 液晶カラーテレビなどに用いられる液晶表示装置には種
々のタイプが考えられるが、その代表的なものは第２図
に示すように上下の透明電極１０間に液晶１１を封じ込
め、この透明電極１０間に電圧を印加することにより液
晶の配向が変わり光が透過したり透過しなかったりする
ことにより画像が映し出されるｉこの場合この表示装置
をカラー化するためには、ガラス基板１２上に形成され
た透明電極ｌＯ上に主として赤、緑、青のカラーフィル
ターが形成され、このフィルターの色が表水装置上に表
われ、液晶カラーテレビ等の表示装置として用いられる
。いずれの型のカラー表示装置を用いても透明電極上に
カラーフィルターを形成することが必要である。

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利用する
ものが考えられている。スクリーン印刷ではパターンの
微細化に限度があり、カラー化が進むほど印刷位置に精
度は悪くなり表示パターンとのずれが生じる。フォトリ
ソグラフィー法では微細パターンが可能になるが、染色
の際に２度染めが表われないように防染法が必要となり
、工程が極めて複雑になる。

これらの欠点を解消するために特開昭５９−１１４５７
２号公報には電着塗装方法によりカラーフィルターを形
成する方法が開示されている。この方法はまず基板上に
形成された透明導電膜をパターニングして透明電極を形
成し、そのパターン化された透明電極の同じ色のフィル
ターが形成される箇所にのみ電圧を印加し着色電着浴中
で電着して着色層を形成する。次に、別の色のフィルタ
ーが形成される箇所にのみ電圧を印加して電着処理して
別の着色層を形成する。この方法を繰り返してカラーフ
ィルターを形成する。しかしながら、どの方法によれば
、まず高度の精度を必要とする透明電極のパターンニン
グをしなければならない。

このような困難な工程を最初にもっていくことは製造上
好ましくない。また、パターンニングが完全になされれ
ばよいが、細かなパターンを形成する部分に一部分断線
するような場合があり、一旦断線すると以後の電着工程
によるカラーフィルターの形成が非常に困難となる。ま
た電着する際にパターン化が形成された透明電極を電着
電極として用いる際に非常に細かい部分に結線しなけれ
ばならず、困難かつ信頼性に欠ける。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、透明電極のパターンニングを一番最後の
工程に持っていき、最初にフォトマスクを用いる露光技
術とポジ型の感光性樹脂組成物を用いて、透明電極の必
要箇所のみ露出しパターンニングされていない透明電極
に結線して電着を行わせることにより、カラーフィルタ
ーを形成後エツチングすることにより、特殊な工程ある
いは難しい技術を用いなくても精度の高い、パターンず
れのないカラー表示装置を得る方法を見出した。

すなわち、本発明の要旨は（ａ）基板上に透明導電層を
形成し、 （ｂ）該透明導電層上にポジ型感光性樹脂組成物層を形
成し、 （ｃ）該ポジ型感光性樹脂組成物層を所定のパターンを
有するポジマスクを介して露光後、露光部を除去して透
明導電層表面を露出させ、（ｄ）露出した透明導電層上
に電着により着色層を形成し、 （ｅ）　（ｃ）と（ｄ）の工程を繰り返して所定の色の
着色層を設け、 （ｆ）次いで、全体を露光後感光性樹脂組成物層を除去
し、露出した透明導電層をエツチング除去する ことによりカラーフィルターを形成することを特徴とす
るカラー表示装置の製法に存する。

本発明を第１図に基づいて説明する。

第１図は本発明のカラー表示装置の製法におけるカラー
フィルターの製造工程を示す工程図である。

先ず、第１図（イ）に示すように基板ｌ上に透明導電層
２を形成し、該透明導７１層上にポジ型感光性樹脂組成
物層３を形成する。基板ｌは通常、この種のカラー表示
装置に用いられる如何なる基板を用いてもよく、例えば
ガラス基板あるいはプラスチック基板等が挙げられる。

該基板上に形成される透明導電層２は例えば酸化錫、酸
化インジウムまたは酸化アンチモン等を主成分とするも
のが好適に用いられる。透明導電層２は通常スプレー塗
装法等により形成されるが、その他の方法を用いてもよ
い。ポジ型感光性樹脂組成物層３は電着法またはスプレ
ー法等により透明導電層２上に形成される。密着性その
他の観点から電着法が好ましい。ポジ型感光性樹脂組成
物は露光部分が現像液で溶出するものであればよく、例
えばキノンジアジド基を有するポジ型感光性樹脂組成物
が好適である。このキノンジアジド基を有するポジ型感
光性樹脂組成物をカチオン性にする場合には塩基性を有
するα、β−エチレン性不飽和化合物と水酸基を有する
重合性単量体を共重合した後、該重合体の水酸基にキノ
ンジアジドスルホン酸化合物をエステル化反応で付加し
、次いでα、β−エヂレン性不飽和化合物の塩基性基を
、酸で中和し水中に分散することにより得られる。その
ようなものの詳しい例は特開昭６１−２０６２９３号公
報に記載されている。スプレー塗装法により形成される
ポジ型感光性樹脂組成物の例としては特開昭５９−１６
５０５３号等に記載されている。

このポジ型感光性樹脂組成物Ｍ７Ａ３上に所定のパター
ンを有するポジマスク４を載置し、露光することにより
露光部分の感光性樹脂組成物層を溶出可能にし、次いで
所定の溶出液により溶出する（第１図（ロ）参照）。ポ
ジマスクや溶出技術は公知である。

次いで第１図（ハ）に示されるように透明導電層２に通
電して電着浴中でカラーフィルター（例えば、赤）の電
着が行なわれる。本明細書中においては以下赤、緑、青
の順にカラーフィルターを形成する方法について述べる
ことにする。カラーフィルターの電着に用いられるカチ
オン性高分子樹脂電着浴について説明する。この電着浴
は（ｉ）塗膜の造膜成分としてカチオン性の合成高分子
樹脂、（ｉｉ）塗膜に透明でかつ着色を与える顔料や染
料などの色素よりなり、その他に浴成分として、（ｉｉ
ｉ）電着特性や浴液安定性を調整したり、製造をし易く
するために使用される有機溶剤類、（ｉｖ）カチオン性
高分子樹脂を水に可溶にするための酸性物質（Ｖ）塗膜
表面、電着特性、浴液安定性まどをよくするための各種
助剤よりなる。

上記塗膜の造膜成分として使用されるカチオン系合成高
分子樹脂（ｉ）はアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリアミド樹脂などがあ
り、これらの単独あるいは混合物またはウレタン樹脂、
ポリエステル樹脂などの架橋性樹脂との併用で使用する
。いずれの樹脂も分子内にアミノ基、アンモニウム、ス
ルフオニウムなどのオニウム基などの塩基性の基をもち
、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、乳酸などの酸あるいは酸
性物質で水に可溶化された形で使用する。アクリル樹脂
、エポキシ樹脂の単独あるいは混合物またはウレタン樹
脂との併用が透明性、色特性などの点から好ましい樹脂
である。これらの高分子樹脂はその種類により製造方法
がことなるが、１例としてアクリル樹脂について説明す
る。アクリル樹脂は、アクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、スチレンなどのビニル基を有するモノマー
のラジカル共重合によって得られる。その組成は水溶化
させるための樹脂中の塩基の量、反応性を付与させるた
めの官能基の量、硬度、塗膜性能などを考慮して決める
。樹脂中への塩基の導入は、グリシジルアクリレートあ
るいはメタクリレートなどを使用して樹脂中にオキシラ
ン基を導入し、これにアミンを付加させて、第２あるい
は第３級アミノ基を得る方法や、本来塩基性をもつ第３
ブチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエ
チルメタクリレートなどのアミノアクリレートあるいは
メタクリレート、またはビニルピリジンなどを使用する
方法がある。　塗膜に着色を与える必要により、色素と
しては顔料または染料が使用されるが顔料については得
られる塗膜の透明性について、染料については浴安定性
、電着特性、塗膜の耐久性などについての問題を生じな
いものを選択せねばならない。この点から顔料ではフタ
ロシアニン系、スレン系などの有機顔料、酸化鉄などの
酸化物無機顔料が、染料としては油溶性あるいは分散性
染料が適当である０本明細書中において「カラー」の用
語には白および黒も含む。従って、顔料・染料も黒色お
よび白色のものを含むと理解される。使用する顔料など
の色素類は良好な塗膜をうるため精製して不純物を除去
して使用するのが好ましい。

電着浴には有機溶剤類を　ｉ）平滑な塗膜をうる、ｉｉ
）浴安定性を向上させる、　ｉｉｉ　）分散を容易にす
るなどの目的から添加する。その種類は、エチル、ブチ
ル、メチルセロソルブなどのセロソルブ類、イソプロパ
ツール、ブタノールなどのアルコール類、グリコール、
カービトール類などの親水性溶剤が主として使用される
が場合によりキジロール、ドルオール、ミネラルターペ
ンなどの疎水性溶剤も使用できる。使用される助剤とし
ては、顔料の分散性をよくする分散剤、塗膜の平滑性を
よくするレベリング剤、浴の泡立ちを止める消泡剤など
がある。

用いられる色素類は、一般的に用いられるサンドミル、
パールミル、ロールミル、アトライターなどの分散機を
用いて分散させるが塗膜の透明性、平滑性をうるため十
分よく分散せねばならない。

分散された色素類は溶剤で希釈しかつ中和したカチオン
性高分子樹脂とよく混合される。次に助剤類を添加し、
最後に純水で所定の強度、通常固形分含量約４〜２５％
に希釈してから電着法に供する。

本発明のカラーフィルターに用いる電着組成物は光重合
型であるのが好ましい。光重合型である場合には上記カ
ラーフィルターの電着に用いられるカチオン性高分子樹
脂電着浴に光重合開始剤が混入される。このような目的
に適する光重合開始剤の例としてはベンゾインおよびそ
のエーテル類、例えば、メチルエーテル、エチルエーテ
ル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、オクヂル
エーテルなど；カルボニル化合物、例えば、ジアセチル
、ベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルブロビ
オフヱノン、ベンジルジメチルケタール、オルソ−ベン
ゾイル安息呑酸メヂル、４°−イソプロピル−２−ヒド
ロキシ−２−メヂループロピオフェノンなど：アントラ
キノン類、例えば、アントラキノン、クロルアントラキ
ノン、エチルアントラキノン、ブチルアントラキノンな
ど：硫黄化合物、ジフェニルスルファイド、ジチオカー
バメイト、２−クロルチオキサントン、２−メチルチオ
キサントンなど；その他、α−クロロメヂルナフタレン
、アントラセン等が例示される。

上記第１図（ハ）の工程で形成された赤のフィルタ一部
分以外の部分に、第１図（ニ）のように別のポジマスク
（例えば、緑のパターンを有する）を載置し、上記と同
様に露光、溶出し、電着すると第１図（ホ）の如くなる
。

これと同様の工程を繰り返すと第１図（へ）および第１
図（ト）に見られるような着色部分を有する感光性樹脂
組成物層を有するものができる。これを第１図（チ）に
示すように全体を光で露光すると残りの感光性樹脂組成
物が溶出可能になり、これを溶出液中で溶出させると第
１図（す）に示す如く透明導電Ｍ２上に赤、緑、および
青のフィルターが乗っているものが形成される。次いで
これを周知の方法、例えば化学エツチング方法を用いて
エツチングしカラーフィルターが乗った部分の下に透明
導電層が形成された表示装置が形成される。この化学エ
ツチングに用いる溶液としては酸性塩化第二鉄、酸性塩
化第二銅等が用いられる。

上記の如く本発明のカラー表示装置のカラーフィルター
の製法は赤、緑、青の順に容易にカラーフィルターが形
成される。更に、工程を増やして黒の電着液中で電着す
ることにより、いわゆるブラックストライプと言われる
各フィルター間に色を引き立たせるための黒のストライ
ブが入るものも容易に作ることができる。

（実施例） 本発明を実施例により更に詳細に説明する。

参考例１ ［カチオン性ポジ型感光性樹脂組成物の調製］内容積５
００ｍ１２のせパラプルフラスコにエチレングリコール
モノメチルエーテル８０重量部を仕込み、８０℃に昇温
し、これにブチルアクリレート３４２重量部、メチルメ
タクリレート３９．８ｆｌｔｆｆｉ（Ｊ、３−（ｏ−ヒ
ドロキシベンゾイロキシ）−２−（ヒドロキシ）プロピ
ルメタクリレート７１゜５重量部、３−（２−ヒドロキ
シプロピルアミノ）−２−（ヒドロキシ）プロピルメタ
クリレート１２゜・０重量部を混合したモノマー溶液お
よび重合触媒（２，２’　−アゾビス−（４−メトキシ
−２，４−ジメチルバレロニトリル））　２　、０　重
ｆｆｉ部をジオキサン８０重量部で溶解した溶液とを３
時間にわたって同時に滴加し、更に２時間撹拌を続は共
重合体溶液を得た。

次にこの溶液に酢酸３．３重量部を添加し、次いで２．
４−ジヒドロキシベンゾフェノンの！、２−ナフトキノ
ンー２−ジアジド−５−スルホン酸エステル化物５０重
量部を加えて溶解し、撹拌下に脱イオン水３，５００重
量部を徐々に加えて電着浴を得た。

参考例２ ［カラーフィルター形成用のカチオン性感光性電着樹脂
組成物の調製］ Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、スチレ
ン、エヂルアクリレートおよび７−ヒドロキシ安息香酸
とグリシジルアクリレートの等モル反応によって得られ
た化合物をモル比で３：２：４：１１重量平均分子量７
万に共重合した有機重合体バインダー８０重量部、２．
２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン０．５重
量部、トリメチロールプロパントリアクリレート１４．
５重量部からなるカチオン性感光性樹脂組成物をエチレ
ングリコールモノブチルエーテルで揮発分８０％に希釈
し、０．５当量の酢酸で中和し純水にて揮発分ｌθ％に
調整した。

上記のように調整した粘着樹脂組成物に以下のように顔
料を配合することにより３色のカチオン電着浴液を作成
した。

青　　　緑　　　赤 フタロシアニンブルー　　５．０−− フタロシアニングリーン　−５，〇− アゾ金属塩赤顔料　　　　−−５，０ １０００，０１０００，０１０００，０寒１升 基板ｉ上にスプレー塗装法によりＩＴＯ（インジウム錫
酸化物）透明導電層２に形成し、この透明導電層２に負
電極を、浴の金属容器に正電極を接続し１００ボルトの
直流電圧を２分間印加して約２５ミクロンのカチオン性
ポジ型感光性樹脂組成物を導電膜上に析出させ、水洗後
乾燥させ透明導電膜上に全面にポジ型感光性樹脂組成物
層３を得た。

次に、所定のパターンを有するポジマスク４を介して高
圧水銀ランプで露光し、マスクの露光部はキノンジアジ
ド基が光分解しケテン化合物を経てインデンカルボン酸
に変化し、これをアルカリ水溶液で現像すると露光部は
塩を形成して溶出し、ＩＴＯ導電層２の表面が露出した
。

次に、光硬化性アクリル系カチオン性電着液の電着浴に
導電層２が露出された表示基板１を浸漬し、導電膜を負
電極として１００ボルトの直流電圧を２分間印加した。

その後基板を引□き上げ十分に水洗した。この際、電圧
を印加されない部分に付着している高分子は洗い流され
るが、電圧を印加した電極上に付着した高分子は水に不
溶性となっているため、水洗では洗い流さ杵ない。水洗
後、乾燥させると電極上に透明性の良い着色高分子膜が
形成される。この工程を赤、青、緑の順で繰り返した。

、その後、高圧水銀ランプで全面に上部から露光し着色
層の硬化とともにポジ型と感光性樹脂部は溶出可能とな
る。これをアルカリ水溶液で現像するとカラーフィルム
のみが残存した。次いで、表示基板ｌ上の透明導電膜の
上に形成したカラーパターンを塩酸酸性の塩化第二鉄溶
液を用いるエツチングによりパターンニングしカラーフ
ィルターが形成された表示電極を得た。

（発明の効果） 本発明の製法により得られるカラーフィルターは、微細
なパターンであっても信頼性が高く、優れたカラー表示
装置が得られる。また、本発明方法は先ず最初に一番困
難なパターンニング技術を用いず、最後の段階にこのパ
ターンニングをもってきたため、製造上操作が容易にな
る。さらに、特開昭５９−１１４５７２号に記載の方法
ではカラーフィルターを電着する際にそれぞれのパター
ン化された部分、赤のフィルターを形成する場合には赤
のためにパターン化された部分にのみ電圧印加する必要
があるために、非常に微細なパターン上での非常に困難
な配線が必要となるが、本発明ではそのような困難性は
存在しない。すなわち、透明電極は一番最後にエツチン
グされるので、最後まで単に１ケ所に配線すればすむ。

また、従来方法によると先ず初めにパターンニングされ
るため、そのパターンの一部で断線が起これば以後の操
作は全て困難になる。しかしながら、本発明によればパ
ターンニングが一番最後にあるために、そのような断線
による失敗は殆どない。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）〜（ヌ）は本発明製造方法の工程を示す工
程図である。 第２図は通常のカラー表示装置を模式的に書いた装置の
断面図である。 図中の番号１は基板、２は透明導電層、３はポジ型感光
性樹脂組成物層、４はポジマスク、ＩＯは透明電極、１
１は液晶および１２はガラス基板を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）基板上に透明導電層を形成し、 （ｂ）該透明導電層上にポジ型感光性樹脂組成物層を形
   成し、 （ｃ）該ポジ型感光性樹脂組成物層を所定のパターンを
   有するポジマスクを介して露光後、露光部を除去して透
   明導電層表面を露出させ、 （ｄ）露出した透明導電層上に電着により着色層を形成
   し、 （ｅ）（ｃ）と（ｄ）の工程を繰り返して所定の色の着
   色層を設け、 （ｆ）次いで、全体を露光後感光性樹脂組成物層を除去
   し、露出した透明導電層をエッチング除去する ことによりカラーフィルターを形成することを特徴とす
   るカラー表示装置の製法。 ２、基板がガラス基板である第１項記載の製法。 ３、透明導電層が酸化錫、酸化インジウムまたは酸化ア
   ンチモンを主成分とする第１項記載の製法。 ４、電着が電着性高分子と色素を含む電着浴中で実施さ
   れる第１項記載の製法。 ５、電着浴が光硬化型のカチオン性樹脂を含む第１項記
   載の製法。