DE3886981T2

DE3886981T2 - Herstellung einer Vielfarben-Anzeigevorrichtung.

Info

Publication number: DE3886981T2
Application number: DE3886981T
Authority: DE
Inventors: Katsukiyo - Ishikawa; Akira Matsumura; Yasuo Nozaki
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2008-04-23
Also published as: KR970000351B1; EP0288073A2; DE3886981D1; EP0288073B1; US4853092A; JPS63266482A; EP0288073A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrfarbiges Display. Sie betrifft insbesondere einen mehrfarbigen Filter, der eine darauf durch elektrochemische Abscheidung gebildete mehrfarbige Schicht aufweist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein mehrfarbiges Display wird als Display für Flüssigkristall-Farbfernsehen und dergleichen verwendet. Es besteht im allgemeinen aus einem transparenten Substrat und einer Farbschicht darauf. Unlängst hat die elektrochemische Abscheidung in einem Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen Displays Beachtung gefunden.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift JP-A-59 114 572 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen Displays, in dem, wie in Fig. 3 dargestellt, eine transparente Elektrode 2 auf ein Glassubstrat 4 strukturiert wird (siehe. Fig. 3(a)), welches dann in ein elektrochemisches Abscheidungsbad eingetaucht wird, wobei an einem Abschnitt der transparenten Elektrode 2, der z. B. mit Rot unter Bildung einer rotgefärbten Schicht 3 (siehe Fig. 3(b)) gefärbt werden soll, Spannung angelegt wird; dann werden durch Durchleiten von Elektrizität (siehe Fig. 3(c) und (d)) an jedem Abschnitt der Elektrode 2 grüne und blaue Farbschichten 3 ausgebildet. In dem nach dem obigen Verfahren hergestellten Gerät wird die Elektrode nicht nur zum elektrochemischen Abscheiden einer Farbschicht, sondern auch zur Flüssigkristall-Steuerung eingesetzt. Da die auf der Elektrode elektrochemisch abgeschiedene Farbschicht isolierend ist, ist allerdings eine hohe Steuerungsspannung notwendig. Um die Steuerungsspannung zu reduzieren, ist eine zusätzliche transparente Schicht zur Flüssigkristall- Steuerung auf der Farbschicht (siehe Fig. 3(e)) ausgebildet. Die Bildung der zusätzlichen Elektrode ist zeit- und kostenaufwendig, da sie das Verfahren kompliziert macht und ein weiteres Strukturierungsverfahren erfordert. Da eine transparente Elektrode im allgemeinen eine Licht- Transmission von 80 bis 85% hat, vermindern zwei transparente Elektroden die Licht-Transmission des Displays; dadurch verschlechtern sich die Eigenschaften des mehrfarbigen Displays.
Es wurde ein weiteres Verfahren ohne eine Verwendung elektrochemischer Abscheidung vorgeschlagen, welches Siebdruck, Fotolithografie und dergleichen beinhaltet. Siebdruck hat eine Grenze in der Miniaturisierung von Mustern; de Druckgenauigkeit führt leicht zu Ungenauigkeiten eines Musters. Die Fotolithografie ermöglicht eine Miniaturisierung von Mustern, aber es ist Schutz gegen Färbung notwendig, um keine doppelte Färbung durchzuführen. Dies macht das Verfahren kompliziert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen Filters für ein mehrfarbiges Display bereit, das die folgenden Schritte umfaßt:
(a) ein Übertragungspaneel, welches voneinander isolierte elektrisch leitende Schichten aufweist, wird in ein elektrochemisches Abscheidungsbad getaucht, in welchem an eine oder mehrere der elektrisch leitenden Schichten, die mit einer ersten gleichen Farbe zu färben sind, eine Spannung angelegt wird, um eine erste Farbschicht auf einer oder mehreren der elektrisch leitenden Schichten zu bilden;
(b) der Schritt (a) wird mit den anderen Farben zur Bildung einer mehrfarbigen Schicht wiederholt;
(c) ein transparentes Substrat wird mit der mehrfarbigen Schicht in Kontakt gebracht;
(d) die mehrfarbige Schicht wird auf das transparente Substrat übertragen, und
(e) auf der mehrfarbigen Schicht wird eine transparente Elektrode ausgebildet.

KURZE ERKLÄRUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Verfahrensdarstellung, die eine erste Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Verfahrensdarstellung, die eine zweite Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist eine Verfahrensdarstellung, die das Verfahren der japanischen Offenlegungsschrift JP-A-59 114 572 angibt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Auf einem Übertragungspaneel 1, das aus Glas oder Kunststoffen hergestellt ist, wird eine elektrisch leitende Schicht gebildet, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist. Die elektrisch leitende Schicht 2 wird aus einem elektrisch leitenden Metall wie z. B. Kupfer, Silber und dergleichen, oder einem transparenten elektrisch leitenden Material wie Zinnoxid, Indium und dergleichen gebildet. Die elektrisch leitende Schicht 2 wird durch Sprühbeschichten, Zerstäuben und dergleichen gebildet und durch chemisches Ätzen, trockenes Ätzen und dergleichen strukturiert. Die strukturierte elektrisch leitende Schicht 2 wird im allgemeinen in zwei oder mehr Abschnitte geteilt, wobei jeder vom anderen elektrisch isoliert und mit der gleichen Farbe gefärbt ist.
Auf dem Übertragungspaneel 1, das die strukturierte elektrisch leitende Schicht hat, wird eine mehrfarbige Schicht durch elektrochemische Abscheidung gebildet, wie dies in Ficg. 1(b) bis (d) dargestellt ist. Angenommen, daß beispielsweise die drei Farben rot, grün und blau gebildet werden, so wird das Übertragungspaneel in ein rotes elektrochemisches Abscheidungsbad getaucht, und nur in einem strukturierten Abschnitt, der mit Rot gefärbt werden soll, erfolgt unter Bildung einer roten elektrochemisch abgeschiedenen Beschichtung eine elektrochemische Abscheidung, was in Fig. 1(b) dargestellt ist. Das Paneel 1 wird abgespült und getrocknet und dann in ähnlicher Weise wie oben zur Bildung einer roten Beschichtung mit Grün einer elektrochemischen Abscheidung unterworfen, wobei eine grüne elektrochemische Beschichtung erfolgt, wie dies in Fig. 1(c) dargestellt ist. Dies gilt auch für Fig. 1(d).
Das polymere Kunststoffharz, das als filmbildende Komponente in den oben erwähnten elektrochemischen Abscheidungsbädern verwendet wird, kann kationisch oder anionisch sein, wobei die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten eingeschlossen sind, beispielsweise Acrylharze, Epoxyharze, Urethanharze, Polybutadienharze, Polyamidharze, Polybutadiene, die Carboxylgruppen enthalten, Alkydharze, die Carboxylgruppen enthalten, und dergleichen. Detaillierte Angaben über das elektrochemische Abscheidungsbad usw. sind in der japanischen Patentanmeldung Nr. 46321/1987 von den Erfindern der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, ebenso in der japanischen Offenlegungsschrift 114 592/1984. Die elektrochemisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzung kann entweder wärmehärtbar oder lichthärtbar sein.
Als nächstes wird, wie in Fig. 1(e) dargestellt ist, ein transparentes Substrat 4 mit der mehrfarbigen Schicht 3, die auf dem Übertragungspaneel 1 ausgebildet ist, in Kontakt gebracht, und die mehrfarbige Schicht 3 wird, wie in Fig. 1(f) dargestellt ist, auf das transparente Substrat 4 übertragen. Das Übertragungspaneel 1, das die strukturierte elektrisch leitende Schicht aufweist, bleibt demnach zurück und kann als Übertragungspaneel nach Fig. 1(a) wieder verwendet werden. Dies ist die erste Ausführungsform, nach welcher das Übertragungspaneel 1, wenn es strukturiert ist, zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit in der Produktion wiederholt verwendet werden kann.
Die Übertragung kann unter Verwendung einer Kautschuk- Beschichtungs-Walze durchgeführt werden, während das transparente Substrat 4 mit der mehrfarbigen Schicht 2 in Kontakt gebracht wird. Wenn die elektrochemisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzung mit Licht härtbar ist, wird das Übertragunqspaneel 1 nach Belichtung mit ultraviolettem Licht weggenommen. Normalerweise kann ein Härten mit 200 mJ/cm² bei Raumtemperatur in Luft durchgeführt werden. Wenn es notwendig ist, eine höhere Festigkeit der mehrfarbigen Schicht zu erreichen, kann die Intensität der Bestrahlung erhöht werden. Wenn die Beschichtungszusammensetzung hitzehärtbar ist, kann ein Härten durch Erhitzen vor oder nach der Wegnahme des Übertragungspaneels 1 durchgeführt werden.
Dann wird eine transparente Elektrode auf der mehrfarbigen Schicht auf dem transparenten Substrat 4 durch Aufdampfen, Zerstäuben und dergleichen gebildet, um ein mehrfarbiges Display der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ersten oben erwähnten Ausführungsform sehr ähnlich. Die in Fig. 2(b) bis (e) gezeigten Schritte entsprechen den in Fig. 1(a) bis (d) dargestellten Schritten; daher wird eine Erläuterung dieser Schritte weggelassen. Es ist allerdings erforderlich, daß die elektrisch leitende Schicht 2 transparent ist, d. h. Zinnoxid, Indium und dergleichen ist, da die Elektrode 2 zusammen mit der mehrfarbigen Schicht 3 auf das transparente Substrat 4 übertragen wird.
In dem Schritt der Fig. 2(a) kann eine Trennschicht 5 auf dem Übertragungspaneel 1 ausgebildet werden, um eine Übertragung sowohl der elektrisch leitenden Schicht wie auch der mehrfarbigen Schicht 3 zu begünstigen. Wenn eine Übertragung ohne die Trennschicht 5 glatt durchgeführt wird, ist sie nicht erforderlich. Ein Beispiel für die Trennschicht 5 ist ein dünner Siliconfilm und dergleichen.
Nach den Schritten von Fig. 2(b) bis (e) werden die mehrfarbige Schicht 2 und die transparente elektrisch leitende Schicht 2 auf das transparente Substrat übertragen, wie dies in Fig. 2(f) gezeigt ist. Die Übertragung kann so durchgeführt werden, wie es bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1) angegeben ist.
Nach Abnahme des Übertragungspaneels 1, wie dies in Fig. 2(g) gezeigt ist, bleibt ein mehrfarbiges Display zurück, das keine Elektrode zwischen der mehrfarbigen Schicht 3 und dem transparenten Substrat 4 und dem Übertragungspaneel aufweist. Dementsprechend hat das mehrfarbige Display der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur eine Elektrode. Das zurückbleibende Übertragungspaneel aus dem Schritt von Fig. 2(g) kann im Schritt von Fig. 2(a) verwendet werden.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert, welche allerdings die vorliegende Erfindung nicht auf ihre Details beschränken sollen.

BEISPIEL 1

Ein organisches polymeres Bindemittel, das ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 70.000 aufweist, wurde durch Reaktion von N,N-Diethylaminoethylmethacrylat, Styrol, Ethylacrylat und einem Reaktionsprodukt von p-Hydroxybenzoesäure und Glycidylacrylat (1/1 Mol-Verhältnis) in einem molaren Verhältnis von 3 : 2 : 4 : 1 erhalten. Es wurde eine kationische lichthärtbare Harzzusammensetzung hergestellt, indem 80 Gewichtsteile des oben erhaltenen organischen polymeren Bindemittels, 0,5 Gewichtsteile 2,2-Dimethoxy-2- phenylacetophenon und 14,5 Gewichtsteile Trimethylolpropantriacrylat, welches mit Ethylenglykolmonobutylether zu einem flüchtigen Gehalt von 80% verdünnt worden war, vermischt wurden. Die erhaltene Lösung wurde mit 0,5 Äquivalenten Essigsäure neutralisiert und mit entionisiertem Wasser auf einen flüchtigen Gehalt von 10% eingestellt, um so eine elektrochemisch abscheidbare Harzzusammensetzung zu bilden.
Die erhaltene Harzzusammensetzung wurde mit einem Pigment nach einer folgenden Formulierung vermischt, wobei drei kationische Farbbäder zur elektrochemischen Beschichtung erhalten wurden. Blau Grün Rot Kationische lichthärtbare Zusammensetzung zur elektrochemischen Beschichtung Phthalocyanin-Blau Phthalocyanin-Grün Rotes Azometallsalz-Pigment

(1) Strukturierungsschritt

Auf einem Polyester-Übertragungspaneel wurde eine transparente elektrisch leitende Schicht auf Indiumoxid hergestellt und durch Ätzen im Streifenmuster strukturiert, wobei eine transparente Elektrode gebildet wurde.

(2) Schritt der elektrochemischen Abscheidung

In einer transparenten lektrode wurde ein Abschnitt, der rot gefärbt werden sollte, ausgewählt und mit einer Kathode einer Energiequelle verbunden. Das Übertragungspaneel wurde in das rote Bad zur elektrochemischen Abscheidung, das oben erwähnt wurde, eingetaucht, und es wurde eine Potentialdifferenz von 50 V 2 Minuten lang angelegt. Das Paneel mit der elektrochemischen Abscheidung wurde aus dem elektrochemischen Abscheidungsbad genommen und mit Wasser abgespült, wobei das elektrochemisch abgeschiedene Harz wasserunlöslich wurde, so daß es nicht ausgewaschen wurde. Nach dem Abspülen wurde das Paneel unter Ausbildung eines transparenten roten Polymerfilms darauf getrocknet. Dieses Verfahren wurde mit blau und grün wiederholt.

(3) Übertragungsschritt

Ein transparentes Glassubstrat wurde mit der mehrfarbigen Schicht des Übertragungspaneels in Kontakt gebracht, und die mehrfarbige Schicht wurde unter Verwendung einer Kautschuk- Beschichturigswalze auf das Glassubstrat übertragen. Das Polyester-Übertragungspaneel wurde dann davon entfernt.

(4) Schritt des Härtens

Die mehrfarbige Schicht wurde durch Bestrahlen mit einer Hochdruck-Quecksilberlampe gehärtet, wobei eine Filmdicke von 2,0 Micrometer erhalten wurde.

BEISPIEL 2

Herstellung eines kationischen Acrylharzes

Ein Reaktionsbehälter, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Tropftrichter und einem Thermometer ausgestattet war, wurde mit 40 Gewichtsteilen Isopropylalkohol, 2 Gewichtsteilen Azobisisobutyronitril beschickt und unter Rückfluß erhitzt. Bei Beginn des Rückflusses wurde eine Mischung aus 30 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat, 5 Gewichtsteilen Hydroxyethylmethacrylat, 30 Gewichtsteilen Styrol, 35 Gewichtsteilen 2-Ethylhexylacrylat und 2 Gewichtsteilen Azobisisobutyronitril über einen Zeitraum von zwei Stunden zugegeben und drei Stunden unter Rückfluß reagieren gelassen, wobei eine farblose und transparente Copolymer-Lösung erhalten wurde. Als nächstes wurden 5,3 Gewichtsteile di-n-Propylamin und 84 Gewichtsteile Isopropylalkohol zugesetzt und drei Stunden bei Rückflußtemperatur weiter reagieren gelassen. Die erhaltene Harzlösung hatte einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 65% und eine Viskosität von 48 Poise bei 25 ºC. Dann wurden 154 Gewichtsteile der Harzlösung mit 27 Gewichtsteilen einer 10%igen Essigsäurelösung gemischt, wobei ein kationisches Acryl-Lackharz erhalten wurde.

HERSTELLUNG VON KATIONISCHEN BÄDERN ZUR ELEKTROCHEMISCHEN ABSCHEIDUNG

Es wurden drei kationische Bäder zur elektrochemischen Abscheidung wie folgt hergestellt: Blau Grün Rot Oben erhaltenes kationisches Acryllackharz Ethylenglykolmonoethylether Isopropylalkohol Entionisiertes Wasser Phthalocyanin-Blau Phthalocyanin-Grün Rotes Azometallsalz-Pigment

(1) Strukturierungsschritt

Das Strukturierungsverfahren wurde durchgeführt, wie es allgemein in Beispiel 1 beschrieben ist.

(2) Schritt der elektrochemischen Abscheidung

Die elektrochemische Abscheidung wurde durchgeführt, wie sie allgemein in Beispiel 1 beschrieben ist, außer daß eine Spannung von 40 V für 3 Minuten angelegt wurde.

(3) Übertragungsschritt

Das Übertragungsverfahren wurde durchgeführt, wie es allgemein in Beispiel 1 beschrieben ist.

(4) Schritt des Härtens

Die mehrfarbige Schicht wurde durch 30minütiges Erhitzen auf 175 ºC gehärtet, wobei eine Filmdicke von 1,7 Micrometer erhalten wurde.

BEISPIEL 3

Herstellung eines anionischen Acryl-Melamin-Harzes

Ein Reaktionsbehälter, der mit einem Rührer, einem Kühler, einem Tropftrichter und einem Thermometer ausgestattet war, wurde mit 40 Gewichtsteilen Ethylenglykolmonomethylether und 2 Gewichtsteilen Azobisisobutyronitril beschickt und zum Rückfluß erhitzt. Bei Beginn des Rückflusses wurde eine Mischung aus 25 Gewichtsteilen Acrylsäure und 2 Gewichtsteilen Azobisisobutyronitril über einen Zeitraum von 2 Stunden zugesetzt und dann 2 Stunden lang unter Rückfluß gehalten, wobei eine Harzlösung erhalten wurde, die einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 72% und eine Viskosität von 18 Poise bei 25 ºC aufwies. Als nächstes wurden 60 Gewichtsteile der erhaltenen Harzlösung mit 20 Gewichtsteilen butylisiertem Melaminharz und 2 Gewichtsteilen Triethylamin vermischt, um ein anionisches Acryl-Lackharz zu erhalten.

HERSTELLUNG VON ANIONISCHEN BÄDERN ZUR ELEKTROCHEMISCHEN ABSCHEIDUNG

Es wurden drei kationische Bäder zur elektrochemischen Abscheidung wie folgt hergestellt: Blau Grün Rot Oben erhaltenes anionisches Acryl-Melamin-Lackharz Isopropylalkohol Entionisiertes Wasser Phthalocyanin-Blau Phthalocyanin-Grün Rotes Azometallsalz-Pigment
Ein anionischer elektrochemischer Abscheidungsprozeß wurde durchgeführt, wie es allgemein in Beispiel 1 beschrieben ist. Die erhaltene mehrfarbige Schicht hatte eine Dicke von 1,7 Micrometer.

BEISPIEL 4

Es wurde das gleiche Verfahren, wie es allgemein in Beispiel 1 beschrieben ist, durchgeführt, allerdings mit der Ausnahme, daß ein Übertragungspaneel mit einer Trennschicht aus Silicon verwendet wurde. Die Übertragung sowohl der mehrfarbigen Schicht wie auch der elektrisch leitenden Schicht wurde glatt durchgeführt; die erhaltene mehrfarbige Schicht hatte eine Dicke von 1,0 Micrometer.

BEISPIEL 5

Es wurden drei kationische elektrochemische Abscheidungsbäder wie folgt hergestellt: Blau Grün Rot Kationischer Acrylharzlack, in Beispiel 2 erhalten Ethylenglykolmonoethylether Isopropylalkohol Entionisiertes Wasser Phthalocyanin-Blau Phthalocyanin-Grün Rotes Azometallsalz-Pigment

(1) Strukturierungsschritt

Das Verfahren der Strukturierung wurde durchgeführt, wie es allgemein in Beispiel 4 beschrieben ist.

(2) Schritt der elektrochemischen Abscheidung

Die elektrochemische Abscheidung wurde durchgeführt, wie es allgemein in Beispiel 4 beschrieben ist, allerdings mit der Ausnahme, daß eine Spannung von 40 V für 3 Minuten angelegt wurde.

(3) Übertragungsschritt

Die mehrfarbige Schicht wurde durch 30minütiges Erhitzen auf 175 ºC gehärtet, wobei eine Filmdicke von 1,7 Micrometer erreicht wurde.

BEISPIEL 6

Es wurde ein anionisches elektrochemisches Abscheidungsverfahren durchgeführt, wie es allgemein in Beispiel 5 beschrieben ist, allerdings mit der Ausnahme, daß ein Acryl-Melamin-Harz, das in Beispiel 3 erhalten worden war, als anionisches Harz zur elektrochemischen Abscheidung anstelle eines kationischen Acrylharzes von Beispiel 5 verwendet wurde, um eine wäßrige Lösung mit einem Harzfeststoffgehalt von 8 Gew.-% zu bilden. Das Ergebnis war das gleiche wie in Beispiel 2.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen Filters für ein mehrfarbiges Display, umfassend die folgenden Schritte:

a) ein Übertragungspaneel (1), welches voneinander isolierte elektrisch leitende Schichten (2) aufweist, wird in ein elektrochemisches Abscheidungsbad eingetaucht, indem an eine oder mehrere der leitfähigen Schichten, die mit einem ersten gleichen Farbstoff gefärbt werden sollen, eine Spannung angelegt wird, um eine erste Farbschicht (3) auf der einen oder den mehreren elektrisch leitenden Schichten zu bilden;

b) dieser Schritt a) wird mit den anderen Farben zur Bildung einer mehrfarbigen Schicht wiederholt;

c) ein transparentes Substrat (4) wird mit der mehrfarbigen Schicht in Kontakt gebracht;

d) diese mehrfarbige Schicht wird auf das transparente Substrat (4) übertragen und

e) es wird eine transparente Elektrode auf der mehrfarbigen Schicht gebildet.

2. Verfanren nach Anspruch 1, bei dem die Trennschicht (Releaseschicht) zwischen dem Übertragungspaneel und den elektrisch leitenden Schichten ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrisch leitenden Schichten transparent sind.