HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters, welches sich
für eine Farb-Flüssigkristallanzeige eignet, die in einem Farbfernsehgerät, einem
PC, einem Spielgerät "PACHINKO" (eine Art Ballspielmaschinen) und dergleichen
verwendet werden kann. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Herstellen
eines Farbfilters für Flüssigkristallanzeigen, hergestellt durch Einsatz einer
Tintenstrahl-Aufzeichnungsmethode.
Stand der Technik
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In den vergangenen Jahren bestand die Tendenz steigenden Bedarfs an
Flüssigkristallanzeigen, insbesondere Farb-Flüssigkristallanzeigen, insbesondere für tragbare
PCs. Für die weitere Verbreitung der Anzeigen ist es allerdings notwendig, ihre
Kosten zu senken, insbesondere erfordern die einen Großteil der Kosten der Anzeige
ausmachenden Farbfilterkosten eine zunehmende Senkung.
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Um den geforderten Kennwerten des Farbfilters zu entsprechen und dem oben
angesprochenen Bedarf entgegenzukommen, wurden verschiedene Versuche
unternommen, allerdings wurde bisher kein Verfahren geschaffen, welches sämtliche
der obigen Kennwerte erfüllt.
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Im folgenden werden einige Verfahren zur Herstellung des Farbfilters erläutert.
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Ein erstes Verfahren, von dem häufig Gebrauch gemacht wurde, ist ein
Einfärbeverfahren. Dieses Einfärbeverfahren beinhaltet die Zugabe eines
Sensibilisierungsmaterials zu einem wäßrigen Polymermaterial, bei dem es sich um ein zu färbendes
Material handelt, um das Polymermaterial zu sensibilisieren, das Muster-Bilden des
sensibilisierten Materials auf einem Glassubstrat mit Hilfe eines
photolithographischen Verfahrens, und das anschließende Eintauchen des so erhaltenen Musters in
ein Färbebad, um ein gefärbtes Muster zu gewinnen. Dieser Vorgang wird dreimal
wiederholt, um Farbschichten für Rot (R), Grün (G) und Blau (B) zu erhalten.
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Ein zweites Verfahren, welches am zweithäufigsten verwendet wurde, ist ein
Pigmentdispersionsverfahren, das derzeit von dem oben erläuterten Einfärbeverfahren
verdrängt wird. Dieses Pigmentdispersionsverfahren sieht vor, daß zunächst auf
einem Substrat eine photoempfindliche Harzschicht gebildet wird, in der ein
Pigment dispergiert ist, woraufhin die Harzschicht mit einem Muster versehen wird,
um ein einfarbiges Muster zu erhalten. Als nächstes wird dieses Verfahren dreimal
wiederholt, um drei gefärbte Schichten mit den drei Farben R, G und B zu bilden.
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Ein drittes Verfahren ist ein Elektrobeschichtungsverfahren. Dieses Verfahren
beinhaltet, daß transparente Elektroden auf einem Substrat mit einem Muster
ausgebildet werden, das Substrat dann in eine Elektrobeschichtungs-Überzuglösung
eingetaucht wird, die ein Pigment, ein Harz, einen Elektrolyten und dergleichen enthält,
um elektrisch eine erste Farbe niederzuschlagen. Dieses Verfahren wird dreimal zur
Ausbildung von gefärbten Schichten R, G und B wiederholt, wobei im letzten
Schritt diese Schichten kalziniert werden.
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Als viertes Verfahren gibt es Druckverfahren, welches das wiederholte Aufdrucken
eines Beschichtungsmaterials beinhaltet, welches seinerseits durch Dispergieren
eines Pigments in einem hitzehärtbaren Harz erhalten wird, um eine Beschichtung
mit den drei Farben R, G und B zu erhalten, woraufhin die eingefärbten
Harzschichten zur Ausbildung von gefärbten Schichten erwärmt und ausgehärtet werden. Bei
jedem dieser Verfahren wird üblicherweise auf den gefärbten Schichten eine
Schutzschicht gebildet.
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Ein Punkt, der diesen Verfahren gemeinsam ist, ist der, daß ein ähnliches
Verfahren dreimal wiederholt wird, um die Schichten R, G und B zu bilden, was
naturgemäß die Kosten steigert. Darüber hinaus beinhalten diese Verfahren zahlreiche
Schritte, was die Gesamtausbeute schmälert.
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Bei dem dritten, Elektrobeschichtungsverfahren, sind die erzeugbaren Muster
begrenzt, und damit ist es schwierig, dieses Verfahren mit Hilfe einer verfügbaren
Methode auf eine TFT-Farbe anzuwenden. Das vierte Verfahren hat den Nachteil,
daß die Auflösungseigenschaften und Glättungseigenschaften schlecht sind, so
daß sich das Verfahren nicht zur Ausbildung eines Musters mit feinen
Mittenabständen eignet.
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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,
1-217302 und 4-123005.
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Diese Methoden unterscheiden sich von den oben erläuterten herkömmlichen
Verfahren, und sie beinhalten das Ausstoßen einer Färbungslösung (im folgenden als
"Tinte" bezeichnet), die Färbungsmaterialien für R, G und B enthält, durch eine
Düse auf ein Filtersubstrat, gefolgt von dem Trocknen der Tinte auf dem Filter, um
eine gefärbte Schicht zu bilden. Bei dieser Methode kann die Ausbildung der
gefärbten Schichten für R, G und B in einem Zug durchgeführt werden, und die
Färbungslösung kann ohne jeden Verlust benutzt werden. Als Folge davon lassen sich
Effekte erzielen wie zum Beispiel eine deutliche Verbesserung der Produktivität und
eine Kostenreduzierung.
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Bei diesen Methoden werden Bildelemente dadurch hergestellt, daß die Tröpfchen
der flüssigen Tinte ausgestoßen werden, und folglich muß eine solche verwendete
Tintenlösung ausreichend getrocknet werden. Allerdings kommt es zu einer
Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte in einem lichtdurchlässigen Bereich,
demzufolge es ein schwerwiegendes Problem insofern gibt, als das erhaltene Bild unklar
wird. Folglich wird sofort eine Lösung des Problems erwünscht.
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Die JP-A-5241012 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters zur
Verwendung in einem LCD-Bauelement. Das Verfahren beinhaltet das Auflaminieren
einer photoempfindlichen Harzschicht und einer Siliconkautschukschicht auf einer
lichtdurchlässigen Grundplatte, auf der Lichtabschirmungsbereiche zwischen
vorgemusterten Bildelementen gebildet sind, das Belichten durch eine optische Maske
hindurch, die mit der Lichtabschirmungszone übereinstimmt, wobei die optische
Maske ein engeres Lichtabschirmungsmuster aufweist, als es der
Lichtabschirmungszone entspricht, und die Maske direkt auf der Siliconschicht gebildet wird
oder mit einem gewissen Zwischenintervall gebildet wird, das Entwickeln zwecks
Beseitigung der belichteten Zone der Siliconkautschukschicht und der
photoempfindlichen Harzschicht, und das Einfärben der offenen Zonen, nach dem
Tintenstrahlverfahren, einem Transferverfahren und/oder einem Druckverfahren für die
Farben Rot, Grün und Blau.
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In anderen Worten: das obige Verfahren bildet Wände durch die
Lichtabschirmungszonen (Schwarzmatrix), photoempfindliches Harz und Siliconkautschuk, und
zwischen die Wände wird Tinte eingebracht und erhärtet. Das Verfahren nach
dieser Druckschrift zeigt allerdings den Nachteil, daß sich zwischen der Wand und der
Tinte ein trennender Grenzbereich ausbildet. Außerdem ist das Verfahren
zeitaufwendig aufgrund der zahlreichen Fertigungsschritte.
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Die JP-A-01 217 302 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters für
den Einsatz in einem LCD-Bauelement. Nach diesem Verfahren wird ein
Lichtabschirmungsfilm gebildet, indem ein offene Zonen aufweisender Harzfilm eingefärbt
wird, wobei der Harzfilm auf einem Substrat ausgebildet ist. Ein Farbfilter wird
dadurch hergestellt, daß man auf die gesamte Oberfläche des lichtabschirmenden
Films ein transparentes, hitzehärtbares Harz aufbringt und dann ein Färbungsmittel
auf das Harz anwendet, welches die Öffnungen bedeckt, wobei das Färbungsmittel
derart auf das Harz aufgebracht wird, daß dieses in Bereichen gefärbt wird, die
breiter sind als die lichtdurchlässigen Öffnungen.
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Allerdings zeigen die nach diesem Verfahren gefertigten Farbfilter den Nachteil,
daß die Durchlässigkeitsverteilung über die lichtdurchlässigen Öffnungszonen
ungleichmäßig ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters und
einer Flüssigkristalltafel mit einem solchen Farbfilter mit geringen Kosten anzugeben,
wobei das Fertigungsverfahren verkürzt wird und Filter hoher Qualität erhalten
werden.
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Erreicht wird dieses Ziel mit Hilfe der Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 7.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Farbfilters zeigt.
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Fig. 2 ist ein Beispiel der Durchlässigkeitsverteilung in einer lichtdurchlässigen
Zone roter Farbe innerhalb des Farbfilters.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3' in Fig. 2.
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Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel der Durchlässigkeitsverteilung in einer
lichtdurchlässigen Zone der Farbe Grün innerhalb des Farbfilters.
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5' in Fig. 4.
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Fig. 6A und 6B zeigen eine Schnittansicht und eine Ebenen-Struktur einer
gefärbten lichtdurchlässigen Zone in dem Farbfilter.
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Fig. 7 ist eine graphische Darstellung zum Berechnen einer Differenz der
Lichtdurchlässigkeit in der lichtdurchlässigen Zone.
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Fig. 8 zeigt einen Schnittaufbau einer Flüssigkristalltafel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden
detaillierter erläutert.
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Fig. 1 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Problems mit gefärbten Zonen in
einem Farbfilter, das durch Tintentröpfchen mit Hilfe eines Tintenstrahlsystems
hergestellt wurde.
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In dem Farbfilter ist eine Tintenaufnahmeschicht 3 auf einem lichtdurchlässigen
Substrat 1 mit darauf befindlichen Schwarzmatrizen 2 ausgebildet, und auf der
Tintenaufnahmeschicht 3 dort, wo die Schwarzmatrizen 2 nicht gebildet sind, sind
gefärbte Zonen 4 bis 6 für die Farben R, G und B mit Tintentröpfchen ausgebildet,
wodurch Schattenzonen 7 und lichtdurchlässige Zonen 8 in einem Abschnitt des
Farbfilters gebildet werden.
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Fig. 2 zeigt die optische Dichteverteilung (Durchlässigkeitsverteilung) in den
lichtdurchlässigen Zonen der gefärbten Zonen 4 der Farbe Rot für denjenigen Fall, daß
die gefärbten Zonen 4 bis 6 nur in den lichtdurchlässigen Zonen 8 gemäß Fig. 1
ausgebildet sind. Bei der Messung der Dichteverteilung wird das Gerät vom Typ
UMSP 80 (ein Mikrospektrometer, hergestellt von Zweiss Co., Ltd.) unter
folgenden Meßbedingungen verwendet: Wellenlänge 550 nm, Meßfleckdurchmesser
0,5 um, 60 um in y-Richtung und 120 um in x-Richtung (bei einer Schrittweite von
0,5 um) (die Schwarzmatrizen sind fortgelassen). Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht
entlang der Linie 3-3' in Fig. 2.
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Wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar ist, sind in der mittleren Zone der
lichtdurchlässigen Zone die Werte der Durchlässigkeit nahezu konstant, im Umfangsbereich der
lichtdurchlässigen Zone jedoch nehmen die Werte der Durchlässigkeit allmählich
zu. Im Ergebnis gibt es eine Differenz der optischen Dichte zwischen der mittleren
Zone und der Umfangszone der lichtdurchlässigen Zone, demzufolge die
Umfangszone blasser erscheint als die mittlere Zone. Wenn daher die Öffnungszone (die
lichtdurchlässige Zone) der Schwarzmatrix, die die Schattenzone darstellt, mit
Tintentröpfchen eingefärbt wird, erscheint die sogenannte Leerfläche (da diese Fläche
nicht mit der gefärbten Schicht bedeckt ist, das transparente Substrat freiliegt und
demzufolge die Fläche weiß scheint) an einer Stelle, an der die lichtdurchlässige
Zone in Berührung mit der Schwarzmatrix kommt. Das heißt: es stellt sich ein
Phänomen ein, bei dem die optische Dichte in der Nähe des Umfangs der
lichtdurchlässigen Zone geringer ist. Im Ergebnis ist ein mit dem Farbfilter gewonnenes
Bild im Kontrast schlecht und unscharf.
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Fig. 4 ist der Fig. 2 ähnlich und zeigt ein weiteres Beispiel für die optische
Dichteverteilung in der lichtdurchlässigen Zone einer gefärbten Zone 5 der Farbe Grün
in dem Filter, das mit den Tintentröpfchen unter Einsatz des Tintenstrahlsystems
hergestellt wurde (die Wellenlänge beträgt 620 nm, die übrigen Bedingungen sind
die gleichen wie im Fall der Fig. 2, die Schwarzmatrizen sind weggelassen). Fig.
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5' in Fig. 4.
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Die Verteilung der optischen Dichte in jeder lichtdurchlässigen Zone nach Fig. 4
und 5 unterscheidet sich von derjenigen der optischen Dichte nach Fig. 2, und sie
zeigt, daß die Werte der Lichtdurchlässigkeit im mittleren Bereich der
lichtdurchlässigen Zone zunehmen. In dieser lichtdurchlässigen Zone ergibt sich ein Phänomen,
das es in der mittleren Zone eine blanke Zone gibt, demzufolge die
Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte in der lichtdurchlässigen Zone auftritt. Als Folge davon
hat das mit diesem Farbfilter gewonnene Bild einen schlechten Kontrast und ist
unscharf, so wie gemäß Fig. 2 und 3.
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Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Phänomene sind spezielle Phänomene, die
im Zuge der Fertigung des Farbfilters mit Hilfe des Tintenstrahlsystems unter
Einsatz der Tintentröpfchen auftreten, und es ist anzunehmen, daß hierfür folgender
Grund gegeben ist: für den Fall, daß die Tintenstrahlaufzeichnung durchgeführt
wird, muß die Tinte eine relativ geringe Viskosität besitzen, und demzufolge ist
natürlich in der Tinte eine große Menge Lösungsmittel enthalten (im Fall von
Wassertinte wird Wasser verwendet, im Fall von nicht-wässriger Tinte wird ein
organisches Lösungsmittel geringer Viskosität verwendet). In einem Trocknungsvorgang
nach dem Ausstoßen der Tinte aus einem Tintenstrahlkopf gegen ein
Farbfiltersubstrat, beispielsweise ein Glassubstrat, trocknet das Lösungsmittel in einigen Fällen
nicht gleichmäßig, abhängig von verschiedenen Bedingungen wie zum Beispiel der
Art des Tinten-Lösungsmittels, der Art des Färbungsmaterials, der
Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit, einer Substrattemperatur, der Art der auf dem Substrat
gebildeten Tintenaufnahmeschicht und dergleichen. Als Folge davon ist das auf
dem Substrat durch Verdampfung trocken verbleibende Färbungsmaterial nicht
gleichmäßig verteilt, demzufolge die Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte in
Erscheinung tritt, wie aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist. Dieses Phänomen tritt
bei einem herkömmlichen Herstellungsverfahren für das Farbfilter, das nicht von
dem Tintenstrahlsystem Gebrauch macht, überhaupt nicht auf, es tritt nur auf,
wenn das Farbfilter nach dem Tintenstrahlverfahren gefertigt wird.
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Als Ergebnis einer intensiven Untersuchung durch die Erfinder hat sich gezeigt,
dass die erwähnte Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte in der
lichtdurchlässigen Zone gemäß Fig. 2 bis 5 vermieden werden kann, indem man die gefärbte
Zone 4 in einem Bereich ausbildet, die breiter ist als die Öffnung der
Schwarzmatrix, wobei die Öffnung die lichtdurchlässige Zone 8 bildet, wie in der
Schnittansicht nach Fig. 6A und der Draufsicht nach Fig. 6B zu sehen ist.
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Kurz gesagt: wenn die Größe der Tintentröpfchen im Hinblick auf die Öffnung der
Schwarzmatrix so reguliert wird, daß die Streuung der Werte der Durchlässigkeit in
der lichtdurchlässigen Zone verringert wird, so läßt sich die oben erläuterte
Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte verhindern.
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Fig. 7 ist eine graphische Darstellung für die Berechnung der Differenz der
Lichtdurchlässigkeit in Dickenrichtung der lichtdurchlässigen Zone, wobei
erfindungsgemäß Tmax - Tmin die Differenz der Lichtdurchlässigkeit ist.
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Die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der
Lichtdurchlässigkeit in der einen lichtdurchlässigen Zone läßt sich folgendermaßen ermitteln:
sämtliche Bildelemente werden mit Hilfe einer Vorrichtung abgetastet, die die
Durchlässigkeit derart kleiner Flecken messen kann, wie sie oben beschrieben
wurden, um dadurch Werte der Durchlässigkeit der jeweiligen Zonen zu messen.
Anschließend werden aus den Werten für die Durchlässigkeit Maximum- und
Minimumwerte herausgegriffen, und es wird die Differenz der Durchlässigkeit dadurch
erhalten, daß man den Minimumwert von dem Maximumwert subtrahiert. In
diesem Fall werden als bevorzugte Meßbedingungen der Durchmesser eines
Durchlässigkeits-Meßflecks auf 5 um oder weniger eingestellt, und der Abtastraum wird auf
3 um oder weniger eingestellt. Darüber hinaus wird eine Durchlässigkeits-
Meßwellenlänge vorzugsweise auf ein Maximum-Absorptionsspektrum (λmax) der
zu messenden Farbe der Bildelemente eingestellt. Die Lichtdurchlässigkeit wird 0%
in den Zonen, die in Fig. 7 mit (A) markiert sind, wobei die gefärbte Zone durch
eine schwarze Matrix überlappt ist.
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Erfindungsgemäß wird zum Ausweiten der gefärbten Zone der Bereich der
gefärbten Zone gemäß Fig. 6B auf das 1,2-fache oder mehr, vorzugsweise auf das 1,4-
fache oder mehr der Größe der lichtdurchlässigen Zone eingestellt, wodurch
bevorzugte Ergebnisse erhalten werden können.
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Die Ausweitung der gefärbten Zonen läßt sich durch Regulieren der Nässe (des
Kontaktwinkels) auf dem Substrat erreichen, auf dem die Tinte auftrifft, oder läßt
sich durch Regulieren des auszustoßenden Tintenvolumens erreichen. Da allerdings
die Tinten für die Farben R, G und B nicht immer die gleiche Nässe besitzen, ist es
zu bevorzugen, letzteres Verfahren des Regulierens des auszustoßenden
Tintenvolumens zu verwenden.
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Um das auszustoßende Tintenvolumen zu regulieren, kann man von
herkömmlichen bekannten Verfahren Gebrauch machen, so zum Beispiel von einem
Verfahren zum Ändern des Durchmessers einer Öffnung, durch die die Tinte ausgestoßen
wird, von einem Verfahren des Änderns der Temperatur der Tinte innerhalb eines
Kopfs, von einem Verfahren des Änderns der Viskosität der Tinte, und von einem
Verfahren des Änderns der Form eines Impulses, der an den Kopf angelegt wird.
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Die Fläche der lichtdurchlässigen Zonen und diejenige der Schattenzonen läßt sich
mit Hilfe eines Mikrospektrometers ausmessen.
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Erfindungsgemäß werden lichtdurchlässige Tintenaufnahmeschichten zum
Annehmen der Tinte auf den Schattenzonen gebildet. Darüber hinaus wird vorzugsweise
nach der Ausbildung der gefärbten Zone eine Schutzschicht gebildet. Als Werkstoffe
für die Tintenaufnahmeschichten und die Schutzschicht können
herkömmliche, bekannte Materialien eingesetzt werden. Beispiele für die bevorzugten
Materialien zur Bildung der Tintenaufnahmeschichten enthalten Acrylharze, Epoxyharze
und Imidharze im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit sowie Zellulose-Derivate
wie Hydroxypropylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Methylzellulose und
Carboxymethylzellulose, wenn es um die Absorptionsfähigkeit wäßriger Tinte geht. Für die
Ausbildung der Tintenaufnahmeschichten und der Schutzschicht kann von einer
Schleuderbeschichtung, einer Rollbeschichtung, einer Stabbeschichtung, einer
Sprühbeschichtung oder einer Tauchbeschichtung Gebrauch gemacht werden.
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Als Färbemittel (Färbungsmaterial), welches zur Bildung der gefärbten Zonen R, G
und B eingesetzt wird, kann von unterschiedlichen Arten von Farbstoffen und
Pigmenten Gebrauch gemacht werden, die bei einem herkömmlichen Tintenstrahl-
Aufzeichnungsverfahren verwendet wurden.
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Um die Schwarzmatrizen gemäß der Erfindung auszubilden, kommen einige
Verfahren in Betracht. Für den Fall, daß die Schwarzmatrizen direkt auf dem Substrat
gebildet werden, kann man von einem Verfahren Gebrauch machen, welches das
Ausbilden einer metallischen Dünnschicht durch Sprühen oder Aufdampfen
beinhaltet, woran anschließend der Film durch Photolithographie mit einem Muster
versehen wird; im Fall der Schwarzmatrizen aus einer Harzzusammensetzung kann ein
übliches Musterbildungsverfahren mittels Photolithographie eingesetzt werden.
Allerdings sind diese Verfahren nicht einschränkend.
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Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht einer TFT-Farb-Flüssigkristalltafel, in die das
Farbfilter eingebaut ist, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wurde.
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Herstellen läßt sich die Farb-Flüssigkristalltafel dadurch, daß man ein Farbfilter 9
mit einem Glassubstrat 12 vereint, dann dazwischen eine Flüssigkristallverbindung
10 einschließt. Auf der Innenseite des Substrats 12 der Flüssigkristalltafel sind
(nicht gezeigte) TFT- sowie transparente Pixelelektroden in dem Zustand der
Matrizen ausgebildet. Auf der Innenseite des Glassubstrats 1 ist ein Farbfilter 9 an einer
Stelle gegenüber den Pixelelektroden 1 l ausgebildet, und über dem gesamten
Farbfilter 9 sind gemeinsame transparente Elektroden 15 gebildet. Auf den
Oberflächen beider Glassubstrate 1 und 12 sind Orientierungsschichten 13 gebildet, die
später einer Reibbehandlung unterzogen wurden, um die Flüssigkristallmolekülein
einer gewissen Richtung anzuordnen. Außerdem haften an den Außenseiten der
jeweiligen Glassubstrate 1 und 12 Polarisierungsplatten 14, wobei die
Flüssigkristallverbindung 10 in den (etwa 2 bis 5 um betragenden) Zwischenraum zwischen
diesen Glassubstraten eingefüllt ist. Als Hintergrundlicht 16 wird eine Kombination
aus (nicht gezeigten) Leuchtstofflampen und einer (nicht gezeigten) Streuplatte
verwendet, die Anzeige erfolgt unter Ausnutzung einer Flüssigkristallverbindung als
Lichtverschluß zum Ändern der Durchlässigkeit des Hintergrundlichts.
Bezugszeichen 2 bedeutet eine Schwarzmatrix, 3 eine Tintenaufnahmeschicht und 17 eine
Schutzschicht.
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Im folgenden wird die Erfindung in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf
Beispiele erläutert. Allerdings soll der Schutzumfang der Erfindung nicht durch diese
Beispiele beschränkt werden. Die Bezeichnung "%" bedeutet "Gew.-% ", wenn
nicht etwas anderes gesagt ist.
Beispiel 1
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Ein mit Schwarzmatrizen mit Öffnungen einer vorbestimmten Größe ausgestattetes
Glassubstrat wurde einer Schleuderbeschichtung mit einer Harzzusammensetzung
unterzogen, die Hydroxypropylzellulose HPC-H (hergestellt von Nippon Soda Co.,
Ltd.) enthielt, um eine Tintenaufnahmeschicht zu bilden, gefolgt durch ein
Vorbacken bei 90ºC während 10 Minuten. Sodann wurde ein Matrixmuster mit gefärbten
Zonen R, G und B mit Hilfe einer Tinte mit dispergiertem Pigment folgender Rezeptur
bei Regelung des Volumens der ausgestoßenen Tinte mit Hilfe eines
Tintenstrahldruckers in der Weise ausgebildet, daß die Fläche der gefärbten Zonen dem
1,23-fachen der Fläche der lichtdurchlässigen Zone entsprach. In cliesem Fall
betrug ein Fleckdurchmesser der gefärbten R-Zonen 83 um, die Fleckdurchmesser der
gefärbten G- und B-Zonen betrug 85 um, Länge und Breite der Schwarzmatrix-
Öffnung betrugen 160 um bzw. 75 um. Eine gefärbte Zone wurde durch drei
Flecken der jeweiligen Farben gebildet.
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Nun wurde eine Durchlässigkeitsverteilung der lichtdurchlässigen Zonen mit der
Farbe R in der gleichen Weise wie gemäß Fig. 3 und 5 gemessen, wobei die
Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der
Lichtdurchlässigkeit in der einen mit R gefärbten lichtdurchlässigen Zone 8% betrug.
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In ähnlicher Weise erfolgten die Messungen für die gefärbte G-(Grün-)Zone und die
gefärbte B-(Blau-)Zone, wobei die Differenzen der Lichtdurchlässigkeit 5% bzw.
10% betrugen.
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Zum Vergleich wurde die Tinte derart aufgetragen, daß die Fläche der gefärbten
Zonen im wesentlichen gleich waren mit der Fläche der lichtdurchlässigen Zonen,
indem die Menge der ausgestoßenen Tinte reduziert wurde. In diesem Fall gab es
Fleckdurchmesser für R, G und B in der Größe 79 um, 81 um bzw. 81 um. Im
Ergebnis ergaben sich Differenzen zwischen Maximalwerten und Minimalwerten der
Lichtdurchlässigkeit in dem mit R, G und B gefärbten lichtdurchlässigen Zonen von
25%, 32% bzw. 27%.
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Als nächstes erfolgte ein Backen während einer Stunde bei 230ºC,, gefolgt von
einer Schleuderbeschichtung mit einem hitzehärtbaren Zweipack-Harzmaterial, um
eine Schichtdicke von 1 um zu erhalten. Daran anschließend erfolgte eine 30
Minuten währende Wärmebehandlung bei 250ºC zum Erhärten des Harzmaterials, um
so ein Farbfilter für Flüssigkristalle herzustellen.
Rezepturbeispiel für die beim Beispiel 1 verwendete Tinte
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R-(Rot-)Pigment: C.l.-Pigment Rot 168
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G-(Grün-)Pigment: C. I.-Pigment Grün 36
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B-(Blau-)Pigment: C. I.-Pigment Blau 60.
Beispiel 2
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Ein mit Schwarzmatrizen mit Öffnungen vorbestimmter Größe ausgestattetes
Glassubstrat wurde durch Schleuderbeschichtung mit einer Harzzusammensetzung
aus Hydroxyethylzellulose AH-15 (hergestellt von Fuji Chemical Co., Ltd.)
beschichtet, um eine Tintenaufnahmeschicht zu bilden, gefolgt von einem 8 Minuten
dauernden Vorbacken bei 100ºC. Als nächstes wurde mit einer die unten
angegebene Rezeptur aufweisenden Tinte bei Regulierung des Volumens der
ausgestoßenen Tinte unter Einsatz eines Tintenstrahldruckers ein Matrixmuster aus gefärbten
Zonen R, G und B gebildet, so daß die Fläche der gefärbten Zonen 1,50-mal so
groß sein konnten wie die Fläche der lichtdurchlässigen Zonen. In diesem Fall
betrugen die Fleckdurchmesser für die gefärbten R-, G- und B-Zonen 80 um, 82 um
bzw. 80 um, Länge und Breite der Schwarzmatrixöffnung betrugen 150 um bzw.
70 um. Eine gefärbte Zone wurde durch drei Flecken der jeweiligen Farben
gebildet.
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Eine Differenz zwischen einem Maximumwert und einem Minimumwert der
Lichtdurchlässigkeit in der mit R gefärbten lichtdurchlässigen Zone betrug 16%. Für die
gefärbten G-(Grün-)Zonen und die gefärbten B-(Blau-)Zonen erfolgte eine ähnliche
Messung, die Differenzen der Lichtdurchlässigkeit betrugen 14% bzw. 18%.
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Zum Vergleich wurde Tinte derart aufgebracht, daß die Fläche der gefärbten Zonen
im wesentlichen genauso groß waren wie die der lichtdurchlässigen Zonen, indem
die Menge der auszustoßenden Tinte verringert wurde. In diesem Fall betrugen die
Fleckdurchmesser für R, G und B jeweils 76 um. Differenzen der
Lichtdurchlässigkeit der lichtdurchlässigen Zonen, die mit R, G und B gefärbt waren, betrugen
31%, 45% bzw. 29%.
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Als nächstes erfolgte eine Schleuderbeschichtung mit einem hitzehärtbaren
Zweipack-Harzmaterial, um eine Schichtdicke von 1 um zu erreichen, gefolgt von einer
30 Minuten dauernden Wärmebehandlung bei 180ºC, um das Harzmaterial
auszuhärten und so ein Farbfilter für Flüssigkristalle herzustellen.
Rezepturbeispiel für die beim Beispiel 2 verwendete Tinte
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R-(Rot-)Farbstoff: Gemisch aus C. I.-Säure-Rot 35 und Säure-Gelb 23
G-(Grün-)Farbstoff: Gemisch aus C.l.-Säure-Blau 9 und Säure-Gelb 23
B-(Blau-)Farbstoff: Gemisch aus C. I.-Säure-Blau 9 und Säure-Rot 35
Beispiel 3
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Ein Glassubstrat mit Schwarzmatrizen mit Öffnungen vorbestimmter Größe wurde
durch Schleuderbeschichtung mit einer Harzzusammensetzung aus
Hydroxyethylzellulose AH-15 (hergestellt von Fuji Chemical Co., Ltd.) versehen, um eine
Tintenaufnahmeschicht zu bilden, gefolgt durch ein 10 Minuten dauerndes Vorbacken bei
100ºC. Als nächstes wurde mit Hilfe einer dispergiertes Pigment enthaltende Tinte
ein Matrixmuster für gefärbte Zonen R, G und B gebildet, wobei die Tinte die unten
angegebene Rezeptur aufwies und das Volumen der ausgestoßenen Tinte mit Hilfe
eines Tintenstrahldruckers derart reguliert wurde, daß die Fläche der gefärbten
Zonen dem 1,41-fachen der Fläche der lichtdurchlässigen Zonen entsprach. In diesem
Fall erhielt man Fleckdurchmesser für die gefärbten R-, G- und B-Zonen von 85
um, 105 um bzw. 105 um, wobei Länge und Breite der Schwarzmatrixöffnung
150 um bzw. 75 um betrugen. Eine gefärbte Zone wurde mit drei Flecken der
jeweiligen Farben gebildet.
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Eine Differenz zwischen einem Maximumwert und einem Minimumwert der
Lichtdurchlässigkeit in der mit R gefärbten lichtdurchlässigen Zone betrug 6%. Für die
gefärbten G-(Grün-)Zonen und die gefärbten B-(Blau-)Zonen erfolgte eine ähnliche
Messung, die Differenzen der Lichtdurchlässigkeit betrugen 4% bzw. 7%.
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Zum Vergleich wurde die Tinte derart aufgetragen, daß die Fläche der gefärbten
Zonen etwa genauso groß war wie die Fläche der lichtdurchlässigen Zonen, indem
die Menge der aufgetragenen Tinte verringert wurde. In diesem Fall gab es
Fleckdurchmesser für R, G und B von 79
um, 81 um bzw. 81 um.
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Differenzen der Lichtdurchlässigkeit der lichtdurchlässigen Zonen, die mit R, G und
B gefärbt waren, betrugen 28%, 25% bzw. 33%.
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Sodann wurde mit einem hitzehärtbaren Zweipack-Harzmaterial eine
Schleuderbeschichtung vorgenommen, um einen Film mit einer Dicke von 1 um zu erhalten,
gefolgt von einer Wärmebehandlung während 30 Minuten bei 230ºC, um das
Harzmaterial auszuhärten und so ein Farbfilter für Flüssigkristalle zu erhalten.
Rezepturbeispiel für die beim Beispiel 3 verwendete Tinte
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R-(Rot-)Pigment: Gemisch aus C. I.-Pigment Rot 220 und Pigment Gelb 108
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G-(Grün-)Pigment: Gemisch aus C. I.-Pigment Grün 7
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B-(Blau-)Pigment: Gemisch aus C. I.-Pigment Blau 22 und C. I.-Pigment Violett 30.
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Die Farbfilter für die Flüssigkristalle gemäß Beispiel 1 bis 3 wurden durch ein
optisches Mikroskop betrachtet. Im Ergebnis ließen sich keinerlei Defekte wie zum
Beispiel Farbungleichmäßigkeit oder Kontrastminderung in den lichtdurchlässigen
Zonen feststellen, die mit R, G und B gefärbt waren.
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Unter Verwendung der so erhaltenen Farbfilter, eine Reihe von ITO-Operationen,
die Ausbildung von Orientierungsschichten, das abgedichtete Einbringen von
Flüssigkristallmaterial wurden Farb-Flüssigkristalltafeln gemäß Fig. 8 hergestellt. Auf
den so erhaltenen Farb-Flüssigkristalltafeln wurden verschiedene Bildmuster
erzeugt, und die Schärfe der Bilder wurde ausgewertet. Im Ergebnis zeigten sie gute
Ergebnisse.
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Bei einem Vergleichs-Farbfilter hingegen wurde eine beträchtliche
Farbungleichmäßigkeit und eine Kontrastminderung in den gefärbten lichtdurchlässigen Zonen
beobachtet.
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Wenn ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigfarbfilters gemäß der Erfindung
verwendet wird, läßt sich bei geringem Kostenaufwand ein Farbfilter für
Flüssigkristalle herstellen, das ein zuverlässig scharfes Bild erzeugt.