DE69414079T2

DE69414079T2 - Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters

Info

Publication number: DE69414079T2
Application number: DE69414079T
Authority: DE
Inventors: Akio C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Kashiwazaki; Hiroshi C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Sato; Shoji C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Shiba; Katsuhiro C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Shirota; Hideto C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Yokoi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-12-16
Also published as: EP0660159B1; JP2952143B2; JPH07174915A; US5552192A; EP0660159A1; DE69414079D1

Description

Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters, welches sich für eine Farb-Flüssigkristallanzeige eignet, die in einem Farbfernsehgerät, einem Personal-Computer oder dergleichen verwendet werden kann. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fertigen eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige, die unter Verwendung einer Tintenstrahl-Drucktechnik hergestellt wird.

Zugehöriger technischer Hintergrund

In den vergangenen Jahren stieg der Bedarf an Flüssigkristallanzeigen, insbesondere Farb-Flüssigkristallanzeigen zusammen mit der Entwicklung von Personal-Computern, insbesondere tragbaren Personal-Computern. Voraussetzung für die weitere Verbreitung von Flüssigkristallanzeigen ist allerdings deren Kostenverringerung, insbesondere im Hinblick auf das Farbfilter, welches einen beträchtlichen Posten bei den Kosten für jede Anzeige ausmacht, so daß seine Kostenverringerung erforderlich ist. Um den erforderlichen Merkmalen des Farbfilters zu entsprechen und dem obigen Erfordernis zu genügen, wurden bislang verschiedene Versuche unternommen, allerdings wurde bislang noch kein Verfahren geschaffen, welches sämtliche geforderten Merkmale aufweist. Einige Herstellungsverfahren für das Farbfilter werden im folgenden erläutert.
Ein erstes Verfahren, welches am häufigsten verwendet wird, ist das Färbeverfahren. Dieses Färbeverfahren beinhaltet das Beschichten eines Glassubstrats mit einem wäßrigen Polymermaterial, bei dem es sich um ein Färbematerial handelt, die Musterbildung des Materials zu einer gewünschten Form durch einen Photolithographie-Prozeß, und anschließendes Eintauchen des so erhaltenen Musters in ein Färbebad, um ein gefärbtes Muster zu erhalten. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt, um Farbschichten für Rot (R), Grün (G) und Blau (B) zu erhalten.
Ein zweites Verfahren ist das Pigmentdispersionsverfahren, welches derzeit das oben erläuterte Färbeverfahren ersetzt. Dieses Pigmentdispersionsverfahren sieht vor, daß zunächst auf einem Substrat eine photoempfindliche Resistschicht ausgebildet wird, in welcher ein Pigment dispergiert ist, um anschließend die Resistschicht mit einem Muster zu versehen, so daß das einfarbige Muster erhalten wird. Dieser Prozeß wird dann dreimal wiederholt, um Farbschichten mit den drei Farben R, G und B zu erhalten.
Ein drittes Verfahren ist das Elektroniederschlagverfahren. Dieses Verfahren sieht vor, daß zunächst auf einem Substrat transparente Elektroden als Muster gebildet werden, um das Substrat dann in eine Elektroniederschlag-Beschichtungslösung zu tauchen, die ein Pigment, ein Harz, ein Elektrolyt und dergleichen enthält, um eine erste Farbe elektrisch niederzuschlagen. Dieser Prozeß wird dreimal wiederholt, um Farbschichten für R, G und B zu bilden, wobei diese Schichten in einem letzten Schritt dann calciniert werden.
Ein viertes Verfahren beinhaltet das Dispergieren eines Pigments in einem warmhärtbaren Harz, dreimaliges Wiederholen eines Druckvorgangs mit den Farben R, G und B, gefolgt von einer Hitzehärtung der Farb-Harzschichten, um Farbschichten zu erhalten. Bei jedem dieser Verfahren wird auf den Farbschichten üblicherweise eine Schutzschicht gebildet.
Die WO-A-93/24240 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters, bei dem ein opakes Material auf ein transparentes Substrat aufgebracht wird, woraufhin eine Mehrzahl Öffnungen in dem opaken Material gebildet werden. In diese Öffnungen wird mit Hilfe eines Tintenstrahl-Injektionskopfs Tinte eingebracht. Anschließend wird die flüssige Tinte ausgehärtet, beispielsweise mit Hilfe eines Infrarot-Ofens und durch Aussetzen der Tinten derartigen Bedingungen, daß die Tinten in den festen Zustand aushärten.
Ein diesen Verfahren gemeinsamer Punkt ist der, daß ein ähnlicher Prozeß dreimal wiederholt werden muß, um die drei Farben R, G und B zu erhalten, was die Kosten erhöht. Darüberhinaus leiden diese zahlreiche Schritte aufweisenden Verfahren unter einer Verschlechterung der Ausbeute. Bei dem Elektroniederschlag-Verfahren sind die formbaren Muster außerdem beschränkt, und deshalb ist es schwierig, dieses Verfahren mit verfügbaren Techniken auf TFT anzuwenden. Das Druckverfahren hat den Nachteil, daß Auflösung und Glätte schlecht sind, so daß sich dieses Verfahren nicht zur Ausbildung eines Musters mit feinem Rasterabstand eignet.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurden Methoden zum Herstellen eines Farbfilters unter Einsatz eines Tintenstrahlsystems entwickelt. Diese Methoden sind beschrieben in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften 59-75205, 63-235901 und 1-217320. Allerdings wurde bislang kein ausreichend zufriedenstellendes Verfahren erhalten.
Unter diesen Umständen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines hochpräzisen und zuverlässigen Farbfilters anzugeben, bei dem notwendige Merkmale wie Wärmeschnelligkeit, Lösungsmittelschnelligkeit und Auflösung wie bei einem herkömmlichen Verfahren erhalten bleiben, und bei welchem Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit und Farbsprünge ebenso verhindert werden wie ein Schicht-Abschälen zwischen einem gefärbten Bereich und einer Schutzschicht sowie die Entstehung von Rissen in der Schutzschicht. Vor allem ist es Ziel der Erfindung, ein Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige mit geringen Kosten zu schaffen, dessen Herstellungsvorgang durch den Einsatz eines Tintenstrahlsystems verkürzt wird.
Das obige Ziel läßt sich durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung erreichen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters geschaffen, umfassend das Anordnen von Farbgebungsmittel auf einem Substrat unter Verwendung von Tinten, die durch Zufuhr von Energie aushärtbar sind, umfassend die Schritte: (1) Aufbringen von Tinten, die durch Zufuhr von Energie aushärtbar sind, auf das Substrat, um gefärbte Bereiche zu bilden, (2) Zuführen von Energie zum Substrat, um die gefärbten Bereiche teilweise auszuhärten, (3) Bilden einer mittels Energie aushärtbaren Harzschicht auf den teilweise ausgehärteten gefärbten Bereichen und (4) Aushärten der teilweise ausgehärteten gefärbten Bereiche und der Harzschicht durch Zuführen von Energie, wobei die Energie Licht oder Wärme ist, die Tinten ein ultraviolett-aushärtbares Harz sind, das Restverhältnis von nicht ausgehärteten Bereichen der Tinte im Schritt (2) im Bereich von 0,5 bis 10% liegt und das Aufbringen der Tinten auf das Substrat mit Hilfe eines Tintenstrahlsystems erfolgt.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters angegeben, welches das Anordnen von Färbungsmitteln auf einem Substrat unter Verwendung von Tinten beinhaltet, die in der Lage sind, durch Zufuhr von Energie auszuhärten, umfassend die Schritte: (1) Aufbringen von Tinten auf das mit einer Harzschicht ausgestatte Substrat, welche durch Zufuhr von Energie aushärtbar sind, um gefärbte Bereiche zu bilden, (2) Zufuhr von Energie zum Substrat, um die gefärbten Bereiche teilweise auszuhärten, (3) Bilden einer mittels Energie aushärtbaren Harzschicht auf den teilweise ausgehärteten gefärbten Bereichen, und (4) Aushärten der teilweise ausgehärteten gefärbten Bereiche und der Harzschicht durch Zufuhr der Energie, wobei die Energie Licht oder Wärme ist, die Tinten ein ultraviolett-aushärtbares Harz enthalten, das Restverhältnis von nicht ausgehärteten Bereichen der Tinten im Schritt (2) im Bereich von 0,5 bis 10% liegt und das Aufbringen der Tinten auf das Substrat mit Hilfe eines Tintenstrahlsystems erfolgt.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Farbfilter geschaffen, welches nach den oben angegebenen Verfahren hergestellt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A bis 1D zeigen eine Ablauf-Skizze für ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung.
Fig. 2A bis 2E zeigen eine Ablauf-Skizze eines weiteren Verfahrens zum Herstellen des Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Aufbaus einer Flüssigkristallanzeigetafel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfinder haben herausgefunden, daß, wenn gefärbte Bereiche durch Verwendung von mit Energie aushärtbaren Tinten erzeugt werden, um ein Farbfilter zu bilden, und wenn nach der vollständigen Aushärtung der gefärbten Bereiche eine Schutzschicht ausgebildet wird, es zu einer Schichtabschälung zwischen den gefärbten Bereichen und der Schutzschicht kommt, oder daß sich in der Schutzschicht Risse ausbilden. Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde die vorliegende Erfindung gemacht.
Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Fig. 1A bis 1D zeigen ein Fertigungsverfahren eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird als Substrat 1 normalerweise eine Glassubstrat verwendet. Allerdings ist ein Glassubstrat nicht absolute Bedingung. Es kann jedes Material als Substrat verwendet werden, solange des die notwendigen Eigenschaften wie Transparenz und mechanische Festigkeit aufweist, die das Farbfilter für die Flüssigkristallanzeige aufweisen sollte.
Zunächst wird ein Glassubstrat 1 vorbereitet, welches mit schwarzen Matrizen ausgestattet ist (Fig. 1 A). In diesem Fall wird als Methode zur Ausbildung der schwarzen Matrize ein Verfahren angewendet, welches die Ausbildung einer Metall-Dünnschicht durch Aufstäuben oder Aufdampfen beinhaltet, anschließend erfolgt die Mustergebung durch Photolithographie.
Als nächstes werden gemäß Fig. 1B Tinten 4 für R, G und B mit Hilfe eines Tintenstrahlsystems aufgebracht, so daß lichtdurchlässige Bereiche 7 (siehe Fig. 1A) zwischen den schwarzen Matrizen 2, welche Abschattungsbereiche 8 bilden (siehe Fig. 1A), mit den Tinten 4 ausgefüllt werden. Diese Muster für R, G und B können mit Hilfe einer Methode, wie zum Beispiel dem sogenannten Casting, gebildet werden. Außerdem wird bevorzugt, daß der Druckvorgang in der Weise erfolgt, daß die jeweiligen Tinten auf den schwarzen Matrizen 2 einander nicht überlappen.
Als im Rahmen der Erfindung einsetzbare Tinten eignen sich sowohl Farbstoff- als auch Pigment-Tinten, solange sie durch Aufbringen von Energie, beispielsweise Licht oder Wärme, aushärtbar sind. Außerdem sind sowohl flüssige als auch Feststoff-Tinten verwendbar. Wesentlich ist, daß die Tinte eine Komponente enthält, die durch Licht, Wärme oder eine Kombination aus Licht und Wärme aushärtbar ist. Für diese Komponente kommen verschiedene handelsübliche Harze und Härter in Betracht, solange diese kein Problem, wie zum Beispiel die Kohäsion in der Tinte, verursachen. Typische Beispiele für Harze beinhalten Acrylharze, Epoxiharze und Melaminharze.
Als Tintenstrahlsystem kann ein Bläschen-Strahl-System unter Verwendung eines Elektro-Wärme-Wandlers als Energieerzeugungssystem sowie ein Piezo-Strahl- System unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements verwendet werden. Ein eingefärbter Bereich und ein gefärbtes Muster können optional eingestellt werden.
Als nächstes werden gemäß Fig. 1C die gefärbten Bereiche teilweise durch Bestrahlung mit Licht, eine Wärmebehandlung oder eine Kombination aus Bestrahlung mit Licht und Wärmebehandlung ausgehärtet, und, wie in Fig. 1D gezeigt ist, wird anschließend auf die gefärbten Bereiche eine Harzzusammensetzung aufgetragen. Danach werden die gefärbten Bereiche und die Harzzusammensetzung durch Lichtbestrahlung und/oder Wärmebehandlung ausgehärtet, um eine Schutzschicht 5 zu bilden und dadurch ein Farbfilter zu vervollständigen.
Wenn erfindungsgemäß die gefärbten Bereiche teilweise ausgehärtet sind, wird ein Restverhältnis der nicht ausgehärteten Anteile in den gefärbten Bereichen vorzugsweise in dem Bereich von 0,5 bis 10%, noch mehr bevorzugt 0,5 bis 5%, gehalten. Wenn das Restverhältnis der nicht ausgehärteten Anteile mehr als 10% beträgt, werden die gefärbten Bereiche durch die zur Bildung der Schutz schicht aufgetragene Harzzusammensetzung aufgelöst, so daß die Tinte sich mit der eine andere Farbe aufweisenden, benachbarten Tinte vermischt. Bei weniger als 0,5% hingegen schrumpft die Schutzschicht üblicherweise aufgrund des Aushärtens, so daß die Schutzschicht zum Abschälen oder zur Rißbildung neigt.
Dieses Restverhältnis der nicht ausgehärteten Anteile läßt sich erhalten aus einer Relation mit einem Vernetzungsverhältnis, und man kann es dadurch berechnen, daß man die Absorption von vernetzten Anteilen des Harzes mittels IR, NMR oder dergleichen mißt. Wird als Härtungskomponente ein Monomer verwendet, so wird die davon ausgehärtete Schicht mit einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise einem Alkohol, gespült, und es wird eine Gewichtsänderung der Schicht berechnet, um das Restverhältnis zu messen.
Für die Schutzschicht 5 kann ein Harzmaterial verwendet werden, welches durch Lichtbestrahlung, Wärmebehandlung oder eine Kombination aus Lichtbestrahlung und Wärmebehandlung ausgehärtet werden kann, oder es wird eine anorganische Schicht zum Aufdampfen oder Aufstäuben gebildet. Als Schutzschicht kann folglich jedes Material verwendet werden, solange es nicht die Transparenz des erhaltenen Farbfilters beeinträchtigt und solange es den nachfolgenden Schritten zu widerstehen vermag, beispielsweise einem ITO-Ausbildungsprozeß und einem Orientierungsfilm-Erzeugungsprozeß.
Fig. 2A bis 2E zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Fertigungsverfahren für ein Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige.
Zunächst wird ein Glassubstrat 1 mit schwarzen Matrizen 2 vorbereitet (Fig. 2A), anschließend wird das Glassubstrat 1 zur Bildung einer Harzschicht 3 mit einer Harzzusammensetzung beschichtet (Fig. 2B). Diese Harzschicht hat die Funktion, die Ausbreitung einer aufgebrachten Tinte auf einen vorbestimmten Durchmesser zu regeln, und ausgewählt wird sie aus Materialien mit der Eigenschaft, einem bestimmten Prozeß zu widerstehen, beispielsweise im Hinblick auf Warmfestigkeit und dergleichen.
Als die vorerwähnte Harzzusammensetzung läßt sich jede Harzzusammensetzung verwenden, solange sie eine mäßige Wasserabweisung und Ölabweisung aufweist und hervorragende Widerstandsfähigkeit für einen Prozeß aufweist, beispielsweise Warmfestigkeit. In geeigneter Weise verwendbar sind zum Beispiel Acrylharze, Epoxiharze und Imidharze. Die Harzzusammensetzung kann wärme- und lichtaushärtbar sein, und demgemäß kann die Aushärtung nach dem Druckvorgang stattfinden. Die Harzzusammensetzung kann beispielsweise mittels Schleuderbeschichtung, Walzenauftrag, Stabauftrag, Sprühbeschichtung oder Tauchbeschichtung aufgetragen werden.
Auf diese Harzschicht 3 werden Tinten 4 durch Einsatz eines Tintenstrahlsystems aufgebracht (Fig. 2C), und danach werden die gefärbten Bereiche teilweise durch Lichtbestrahlung, durch eine Wärmebehandlung oder eine Kombination aus Lichtbestrahlung und Wärmebehandlung ausgehärtet (Fig. 2D). Als nächstes wird die Harzzusammensetzung auf die gefärbten Bereiche aufgebracht, und die gefärbten Bereiche sowie die Harzschicht werden anschließend ausgehärtet durch Lichtbestrahlung und/oder Wärmebehandlung, um eine Schutzschicht zu bilden (Fig. 2E) und dadurch ein Farbfilter zu vervollständigen. Bezugszeichen 7 bezeichnet lichtdurchlässige Bereiche, Bezugszeichen 8 bezeichnet abgeschattete Bereiche.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer TFT-Farb-Flüssigkristallanzeigetafel, in die das erfindungsgemäße Farbfilter eingebaut ist.
Die Farb-Flüssigkristallanzeigetafel kann hergestellt werden durch Kombinieren eines Farbfilters 9 mit gegenüberliegendem Substrat 14, gefolgt von einem Einschließen einer Flüssigkristallverbindung 12 zwischen den beiden Teilen. Auf der Innenseite des einen Substrats der Flüssigkristallanzeigetafel werden (nicht gezeigtes) TFT und transparente Pixelelektroden 13 im Zustand von Matrizen ausgebildet. Ein Farbfilter 9, welches ein Substrat 1 aufweist, wird an einer Stelle gegenüber den Pixelelektroden angeordnet, und über das gesamte Farbfilter 9 wird eine transparente gemeinsame Elektrode 10 ausgebildet. Darüberhinaus werden auf den Oberflächen beider Substrate 1 und 14 Orientierungsschichten 11 ausgebildet und dann einer Reibbehandlung unterzogen um Flüssigkristallmoleküle in einer gewissen Richtung anzuordnen. Darüberhinaus haften Polarisierungsplatten 15 an den Außenseiten der jeweiligen Glassubstrate 1 und 14, und die Flüssigkristallverbindung 12 wird in den (etwa 2 bis 5 um betragenden) Raum zwischen diesen Glassubstraten gefüllt. Als Hintergrundlicht dient eine Kombination aus (nicht gezeigten) Fluoreszenzlampen und eine (nicht gezeigte) Streuplatte. Die Anzeige erfolgt durch Verwendung der Flüssigkristallverbindung als Lichtverschluß zum Ändern der Durchlässigkeit für das Hintergrundlicht. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine schwarze Matrix, 4 eine Tintenaufnahmeschicht, 5 eine Schutzschicht, 17 einen ungefärbten Bereich und 18 einen gefärbten Bereich.
Als nächstes wird die Erfindung anhand von Beispielen detailliert erläutert.

Beispiel 1

Es wird ein Glassubstrat 1 mit schwarzen Matrizen 2 durch Schleudern beschichtet mit einer selbstvernetzenden, hitzehärtbaren Harzzusammensetzung, die ein Acryl-Silicium-Pfropfpolymer aufweist, um eine Schichtdicke von 2 um zu erreichen, anschließend erfolgt ein Trocknen mit Luft. Danach wurde die Harzschicht mit einem Tintenstrahlkopf in einem Matrixmuster für R, G und B gefärbt.
Bei diesem Beispiel wurden Tinten verwendet, die jeweils ein R-, G- bzw. B-Färbungsmittel enthielten, außerdem ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, 5 Gew.-% eines Acrylsäure-Monomers und 1 Gew.-% Bisazid als photo härtbare Komponenten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Nach der Farbgebung mit Hilfe dieser Tinten wurde die Harzschicht eine Stunde lang einer UV-Bestrahlung und einer Wärmebehandlung bei 230ºC ausgesetzt, um die gefärbten Bereiche und die Harzzusammensetzung teilweise auszuhärten. Zu dieser Zeit betrug das Restverhältnis der nicht ausgehärteten Anteile in den gefärbten Bereichen 3%.
Die so teilweise ausgehärtete Harzschicht wurde weiter durch Schleuderbehandlung mit einem hitzehärtbaren Zweikomponenten-Harzmaterial überzogen, um eine Schichtdicke von 1 um zu erhalten, und es erfolgte eine Wärmebehandlung während 30 Minuten unter 230ºC, um die gefärbten Bereiche und die Harzschicht auszuhärten und damit ein Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige herzustellen.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht; das Ergebnis war, daß keine Defekte wie zum Beispiel eine Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit sowie ein Abschälen oder eine Rißbildung zu beobachten waren.

Beispiel 2

Es wurde die gleiche Prozedur wie beim Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß Tinten verwendet wurden, die jeweils ein R-, G- oder B-Pigment, Wasser, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel und 3 Gew.-% einer selbstvernetzenden hitzehärtbaren Harzzusammensetzung mit einem Acryl- Silicium-Pfropfpolymer als hitzehärtbare Komponente verwendet wurde, und nach dem Drucken wurden die gefärbten Bereiche und die Harzzusammensetzung durch eine eine Stunde dauernde Wärmebehandlung bei 230ºC teilweise ausgehärtet, um dadurch ein Farbfilter herzustellen. Zu dieser Zeit betrug das Restverhältnis der nicht ausgehärteten Anteile in den gefärbten Bereichen 4%.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, daß keine Defekte, beispielsweise eine Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit oder ein Abschälen oder eine Rißbildung der Schutzschicht zu beobachten waren.

Beispiel 3

Es wurde die gleiche Prozedur wie beim Beispiel 2 durchgeführt, nur daß das Drucken direkt auf dem Glassubstrat unter Verwendung der gleichen Tinte wie im Beispiel 2 erfolgte, ohne daß irgendeine Harzzusammensetzung als Substrataufnahmeschicht aufgetragen wurde, um dadurch ein Farbfilter herzustellen.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, daß keine Defekte, beispielsweise eine Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit oder ein Abschälen oder eine Rißbildung der Schutzschicht zu beobachten waren.

Beispiel 4

Es wurde ein Glassubstrat mit schwarzen Matrizen durch Schleudern mit einer photohärtbaren Harzzusammensetzung beschichtet, wobei letztere Polyvinylpyrrolidon und eine Bisazid-Verbindung enthielt, um eine Schichtdicke von 2 um zu erhalten, und dann erfolgte ein Vorbacken während 20 Minuten bei 90ºC, um eine photohärtbare Harzzusammensetzungsschicht zu erhalten. Dann wurde die Harzschicht mit einem Tintenstrahlkopf in einem Matrixmuster für R, G und B gefärbt.
Bei diesem Beispiel wurden Tinten verwendet, die jeweils ein R-, G- oder B-Färbemittel, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, Wasser und 5 Gew.-% einer selbstvernetzenden Acrylsäure-Acrylester-Emulsion enthielten.
Nach der Farbgebung mit Hilfe dieser Tinte wurde die Harzschicht eine Stunde lang einer UV-Bestrahlung und einer Wärmebehandlung bei 230ºC ausgesetzt, um die gefärbten Bereiche und die Harzzusammensetzung teilweise auszuhärten. Dabei betrug der Restanteil der nicht ausgehärteten Teile der gefärbten Bereiche 5%.
Die so teilweise ausgehärtete Harzzusammensetzung wurde dann weiter durch Schleudern mit einem hitzehärtbaren Zweikomponenten-Harzmaterial beschichtet, um eine Schichtdicke von 1 um zu erhalten, anschließend erfolgte 30 Minuten lang eine Wärmebehandlung bei 230ºC, um die gefärbten Bereiche und die Harzschicht auszuhärten, wodurch ein Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige vervollständigt wurde.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, daß keine Defekte, beispielsweise eine Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit oder ein Abschälen oder eine Rißbildung der Schutzschicht zu beobachten waren.

Beispiel 5

Es wurde die gleiche Prozedur wie beim Beispiel 4 ausgeführt, nur daß Tinten mit einem R-, G- oder P-Pigment, Wasser, einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, 4 Gew.-% Acrylsäure-Monomer und 1 Gew.-% Bisazid verwendet wurden, wobei nach dem Drucken während einer Stunde eine UV-Bestrahlung und eine Wärmebehandlung bei 230ºC erfolgte, um die gedruckten Bereiche und die Harzzusammensetzung teilweise auszuhärten. Dadurch wurde ein Farbfilter erhalten. Während dieser Zeit betrug das Restverhältnis der nicht ausgehärteten Anteile in den gefärbten Bereichen 2,5%.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, daß keine Defekte, beispielsweise eine Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit oder ein Abschälen oder eine Rißbildung der Schutzschicht zu beobachten waren.

Beispiel 6

Es wurde die gleiche Prozedur wie beim Beispiel 4 ausgeführt, nur daß das Drucken direkt auf dem Glassubstrat mit Hilfe derselben Tinten wie beim Beispiel 4 erfolgte, ohne daß irgendeine Harzzusammensetzung als Tintenaufnahmeschicht aufgebracht wurde, um dadurch ein Farbfilter zu erhalten.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, daß keine Defekte, beispielsweise eine Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit oder ein Abschälen oder eine Rißbildung der Schutzschicht zu beobachten waren.
Unter Verwendung des oben erläuterten Farbfilters wurden nacheinander stattfindende Arbeitsschritte wie die Ausbildung des ITO, die Ausbildung der Orientierungsschicht und das Einschließen eines Flüssigkristallmaterials ausgeführt, um die in Fig. 3 gezeigte Flüssigkristallanzeigetafel zu erhalten.
Es wurde ein Gerät mit einer so hergestellten Farb-Flüssigkristallanzeigetafel kontinuierlich während 1000 Stunden in einem Temperaturbereich von -20 bis 60ºC betrieben und es zeigte sich in diesem Fall keinerlei Problem.
Darüberhinaus wurde die Farb-Flüssigkristallanzeigetafel auf einem OHP installiert, und dieser OHP wurde während einer Zeitspanne von 10,000 Stunden zur Projektion in Betrieb gesetzt. Dabei zeigte sich keinerlei Änderung der Durchlässigkeit oder des Farbtons.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde die gleiche Prozedur wie beim Beispiel 1 ausgeführt, nur daß die gefärbten Bereiche vollständig ausgehärtet wurden, bevor der Überzug mit der Harzzusammensetzung zur Ausbildung einer Schutzschicht erfolgte, um dadurch ein Farbfilter herzustellen.
Das so hergestellte Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige wurde mit einem optischen Mikroskop betrachtet. Im Ergebnis zeigten sich Defekte, beispielsweise Abschälung und Rißbildungen der Schutzschicht.
Der Einsatz eines Verfahrens zum Herstellen eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung gestattet die Schaffung eines in hohem Maße zuverlässigen Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige bei geringen Kosten, welches keine Defekte wie zum Beispiel Farbvermischung, Farbungleichmäßigkeit, Abschälung und Rißbildungen der Schutzschicht zeigt.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert wurde, versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters, welches auf einem Substrat ein gefärbtes Muster erzeugt, indem Tinten verwendet werden, die durch Aufbringen von Licht, Wärme oder einer Kombination daraus aushärtbar sind, umfassend die Schritte:

1) auf das Substrat (1, 2) werden solche Tinten (4) aufgebracht, um ein gefärbtes Muster (7) zu bilden,

2) dem Substrat wird Licht, Wärme oder eine Kombination daraus zugeführt, um die auf das Substrat aufgebrachten Tinten teilweise auszuhärten, wobei ein Restverhältnis aus ungehärteten und gehärteten Anteilen der gefärbten Teile im Bereich von 0,5 bis 10% liegt,

3) über dem Substrat (1, 2) wird eine energie-aushärtbare Schutz-Resistschicht (5) gebildet, und

4) die Tinten und die Schutz-Resistschicht (5) werden durch Zuführen von Licht, Wärme oder einer Kombination daraus ausgehärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Restverhältnis im Bereich von 0,5 bis 5% gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Tinten verwendet werden, die ein ultraviolett-aushärtbares Harz aufweisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Tinten mit Hilfe eines Tintenstrahlsystems auf das Substrat aufgebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem im Schritt 1) ein Substrat (1, 2) verwendet wird, welches mit einer Harzschicht (3) ausgestattet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für die Harzschicht (3) ein mit Wärme oder mit Licht aushärtbares Harz verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenen Ansprüche, bei dem das Substrat eine schwarze Matrix (2) aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Tinten derart auf das Substrat aufgebracht werden, daß sie einander nicht überlappen.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede der Tinten ein Acrylharz, ein Epoxiharz oder ein Melaminharz aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Tinten auf lichtdurchlässige Bereiche (7) zwischen schwarze Matrixen (2) aufgebracht werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Tinten in den Farben Rot, Grün und Blau aufgebracht werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat aus Glas ist.

13. Verfahren zum Herstellen einer Farb-Flüssigkristallanzeigetafel, umfassend das Farbfilter-Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Anzeigetafel eine Dünnschichttransistor-Farb-Flüssigkristallanzeigetafel ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, umfassend das Anordnen des Farbfilters und eines Substrats mit einem Dünnschichttransistor mit einem dazwischen befindlichen Raum und Einschließen einer Flüssigkristallverbindung in dem Raum.