DE69622770T2

DE69622770T2 - Farbfilter, Verfahren zur dessen Herstellung und dieses Farbfilter enthaltendes Flüssigkristallanzeigegerät

Info

Publication number: DE69622770T2
Application number: DE69622770T
Authority: DE
Inventors: Akio Kashiwazaki; Takeshi Miyazaki; Keiichi Murai; Hiroshi Sato; Shoji Shiba; Katsuhiro Shirota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2016-01-25
Also published as: US6094247A; ATE222002T1; EP0724169A1; TW424169B; CN1153309A; CN1065048C; EP0724169B1; KR960029844A; JP3576627B2; DE69622770D1; JPH08262220A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Farbfilter, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine mit dem Farbfilter ausgestattete Flüssigkristallanzeigeeinrichtung.

Stand der Technik

In den letzten Jahren sind die Forschung und Entwicklung von Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen als flache Anzeigetafeln weiter fortgeschritten und die Märkte für Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen erweitern sich erheblich.
Die eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung bildenden Komponenten sind grob unterteilbar in polarisierende Platten, Glasträger, orientierende Schichten, ein Flüssigkristallmaterial, Abstandshalter, ein Farbfilter etc. Hiervon wird dem Farbfilter eine Schlüsselrolle bei der Bereitstellung von Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen zur akzeptablen Kosten zugewiesen, weil es relativ kostspielig ist.
Das Farbfilter für Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen wird durch Anordnen einer Mehrzahl von Färbungselementen mit voneinander verschiedenen spektralen Eigenschaften, allgemein gesagt, von Färbeelementen der Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B), auf einer transparenten Basis aufgebaut. Die Färbeelemente funktionieren als Pixel bzw. Bildpunkte.
Um den Anzeigekontrast zu erhöhen, sind zwischen den Bildpunkten lichtabschirmende Elemente vorgesehen. Diese lichtabschirmenden Elemente bzw. Teile werden schwarze Matrizen genannt, weil sie im allgemeinen eine schwarze Farbe haben.
Die schwarzen Matrizen werden üblicherweise dadurch gebildet, dass man eine abgeschiedene Schicht oder aufgesputterte Schicht aus metallischem Chrom einer Ätzbehandlung unterzieht. Verfahren zur Bitdung der färbenden Teile, die die Pixel bilden, sind ein Verfahren der Farbgebung eines färbbaren Mediums, welches unter Einsatz eines fotolithographischen Verfahrens gebildet worden ist, ein Verfahren der Nutzung einer pigmentdispergierten lichtempfindlichen Zusammensetzung und ein Elektroabscheidungsverfahren, welches in sinnvoller Weise eine strukturierte Elektrode nutzt. Daneben gibt es - als kostengünstiges Verfahren - ein Tintenstrahlsystem nützendes Verfahren.
Das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters unter Einsatz des Tintenstrahlsystems kann die Produktionskosten im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren der Herstellung von Farbfiltern verringern. Jedoch werden die Kosten unter den gegebenen Umständen nicht in ausreichendem Maße gesenkt.
Beispielsweise beschreibt die JP-A-4-123006 ein Herstellungsverfahren eines Farbfilters, bei dem eine lichtempfindliche Harzschicht und eine Silikongummischicht auf eine transparente Basis, auf der schwarze Matrizen ausgebildet wurden, auflaminiert werden, wobei diejenigen Abschnitte der lichtempfindlichen Harzschicht und der Silikongummischicht, auf denen die schwarzen Matrizen nicht ausgebildet wurden, dann im Zug eines fotolithographischen Prozesses entfernt werden können und dann die färbenden Elemente unter Einsatz eines Tintenstrahlsystems auf den derart freigelegten Flächen angeordnet werden.
Die JP-A-5-232313 beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein Farbfilter, welches die Schritte des anfänglichen Auflaminierens einer lichtempfindlichen Harzschicht und einer Silikongummischicht auf eine transparente Basis, des selektiven Entfernens der lichtempfindlichen Harzschicht und der Silikongummischicht unter Einsatz eines fotolithographischen Prozesses zur Bedeckung der freigelegten Flächen mit Lichtabschirmelementen und dann, mit einer zusätzlichen Silikongummischicht, des Entfernens derjenigen Abschnitte der lichtempfindlichen Harzschichten und der Silikongummischicht außerhalb der Flächen, auf denen die Lichtabschirmelemente vorgesehen wurden, und schließlich des Anordnens von Färbeelementen auf den so freigelegten Flächen unter Einsatz eines Tintenstrahlsystems aufweist.
Die Herstellungsverfahren für Farbfilter, die in den obigen Veröffentlichungen beschrieben werden, weisen noch zu lösende Probleme auf. Spezieller müssen die nachfolgenden beiden Punkte gelöst werden.
(i) Da das fotolithographische Verfahren eingesetzt wird, ist nach der Belichtung eine Entwicklungsschritt nötig, und hierdurch wird das Verfahren kompliziert. Zieht man die derzeitigen Kosten der Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen in Betracht, ist es erforderlich, zur Verringerung der. Produktionskosten das Herstellungswerk und die Produktionsschritte zu vereinfachen.
(ii) Da die Silikongummischicht auflaminiert ist, kann keine Schutzschicht o. ä. hierauf aufgebracht werden. Wenn die Schutzschicht o. ä. aufgebracht wird, ist es erforderlich, die Silikongummischicht zu entfernen. Dieser Entfernungsschritt benötigt eine relativ lange Zeit, und diesbezüglich sind zur Kostensenkung Verbesserungen erforderlich. Andererseits können sich, wenn keine Schutzschicht vorgesehen wird, Unsicherheiten hinsichtlich der Dauerhaftigkeit und Stabilität des erhaltenen Farbfilters ergeben.
Die JP-A-63 066501 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, welches folgende Schritte aufweist: Aufbringen eines lichtempfindlichen Harzes auf ein transparentes Substrat, Ausführen von Belichtungs- und Entwicklungsbehandlungen bezüglich des so erhaltenen Substrates unter Einsatz einer Fotomaske aus einer Harzmatrix, Bilden einer schwarzen Matrix auf der Matrix mittels eines Druckprozesses, Aufbringen eines lichtempfindlichen Silikons auf die schwarze Matrix, Ausführen von Belichtungs- und Entwicklungsbehandlungen bezüglich der Schicht des lichtempfindlichen Silikons zur Bildung einer Schutzschicht, und abschließendes Bereitstellen von Pixeln in den Farben R, G und B mittels eines Druckverfahrens zur Bildung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung. Die Herstellung eines solchen Farbfilters erfordert also eine Anzahl von Herstellungsschritten, was die Produktionskosten erhöht.
Die JP-NB1 245106 beschreibt ein Farbfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Produktionsverfahren für ein Farbfilter bereitzustellen, welches die oben erwähnten technischen Probleme lösen kann und eine Verringerung der Anzahl der Produktionsschritte mit dem Ergebnis einer Kostensenkung ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein von Farbmischungen, Farbunregelmäßigkeiten und freien Flächen freies Farbfilter bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung bereitzustellen, die Bilder mit ausgezeichneter Qualität stabil darstellen kann.
Die obigen Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein typisches Farbfilter nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2A bis 2D zeigen typischerweise Schritte, die bei einem Herstellungsverfahren eines Farbfilters gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
Die Fig. 3A und 3B zeigen typischerweise weitere Schritte, die bei dem Produktionsverfahren für ein Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
Fig. 4 ist eine typische Querschnittsdarstellung einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 stellt schematisch ein Farbfilter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In Fig. 1 bezeichnen Bezugsziffern 1, 2, 3, 4 und 5 einen transparenten Träger, eine Harzschicht, eine Mehrzahl färbender Elemente, deren spektrale Charakteristiken voneinander verschieden sind, gehärtete Flächen bzw. lichtabschirmende Elemente (schwarze Matrizen). Bezugsziffer 6 bezeichnet eine optional vorgesehene Schutzschicht. Auf dem Farbfilter kann als Elektrode eine transparente leitfähige Schicht, etwa aus ITO (Indium-Zinn-Oxyd) gebildet sein, um das erhaltene zusammengesetzte Element als ein Farbfiltersubstrat zu verwenden. Dabei kann die transparente leitfähige Schicht entweder auf der Schutzschicht oder ohne Vorsehen einer Schutzschicht vorhanden sein.
Ein Herstellungsverfahren eines Farbfilters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2D sowie 3A und 3B beschrieben. Ein Merkmal des Herstellungsverfahrens eines Farbfilters gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Entwicklungsschritt nach Belichtung der Harzschicht unnötig ist und daher die Produktionsschritte zur Verringerung der Herstellungskosten des Farbfilters vereinfacht werden können und die Ausbeute erhöht wird.
Eine Harzschicht 2, die durch eine Härtungsbehandlung gehärtet werden kann, wird zuerst auf einer transparenten Basis 1 angeordnet (Fig. 2A). Die Harzschicht 2 wird selektiv einer Härtungsbehandlung unterzogen, um selektiv Flächen 4 in der Harzschicht 2, auf denen das lichtabschirmende Element 5 vorgesehen werden soll, zu härten (Fig. 2B). In dem in Fig. 2 dargestellten Fall wird Licht durch eine Fotomaske 7 eingestrahlt, um durch die Belichtung die gehärteten Flächen 4 zu bilden. In diesem Fall ist es wünschenswert, die belichteten Flächen nach der Belichtung zu härten (PEB = Post-exposure baking), um das Härten zu erleichtern.
Dann werden auf den gehärteten Flächen 4 lichtabschirmende Elemente 5 angeordnet (Fig. 2C). Eine Mehrzahl von färbenden Elementen 9 (beispielsweise rote (R), grüne (G) und blaue (B) Tinten), die sich in ihren spektralen Charakteristika voneinander unterscheiden, werden auf den nicht gehärteten Flächen 3 der Harzschicht 2 angeordnet (Fig. 2D). In dem in Fig. 2D dargestellten Fall werden die gefärbten Flächen unter Einsatz einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 8 gebildet. In diesem Fall dringen die einzelnen färbenden Elemente teilweise in die ungehärteten Flächen der Harzschicht ein, und der Rest verbleibt auf der Oberfläche der ungehärteten Flächen. In dieser Beschreibung werden die in die ungehärteten Flächen der Harzschicht eingedrungenen färbenden Teile und die auf der Oberfläche der ungehärteten Flächen vorliegenden Scherbenteile zusammenfassend als "färbende Teile auf den ungehärteten Flächen" bezeichnet.
Wenn das Farbfilter mit diesen Schritten hergestellt wird, können die Produktionskosten gesenkt werden, weil ein Entwicklungsschritt nach der Belichtung der Harzschicht vermieden werden kann. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B werden nun zusätzliche Schritte beschrieben, die bei dem in den Fig. 2A bis 2D dargestellten Prozess anwendbar sind. Der in Fig. 5A dargestellte Schritt ist ein Schritt, welcher nach dem in Fig. 2B dargestellten Schritt ausgeführt werden kann. In diesem Schritt wird Wasser auf die ungehärtete Schicht 3 der Harzschicht aufgebracht, um wasserhaltige ungehärtete Flächen 31 auszubilden.
Wenn für die lichtabschirmenden Elemente 5 ein Tintenmaterial auf Ölbasis benützt wird, wird die Kompatibilität der wasserhaltigen ungehärteten Flächen 31 mit dem Tintenmaterial auf Ölbasis schlecht, und so wird ein Anhaften der lichtabschirmenden Elemente 5 auf den ungehärteten Flächen (Verschmutzung) verhindert. Es ist daher nützlich, Wasser auf die ungehärteten Flächen 3 aufzubringen. Der gleiche Effekt kann - anstelle durch ein Aufbringen von Wasser - auch dadurch erreicht werden, dass vorab färbende Materialien, welche aus wasserhaltigen Tinten bestehen, auf den ungehärteten Flächen 3 angeordnet werden und dann das Tintenmaterial auf Ölbasis für die lichtabschirmenden Elemente 5 auf die gehärteten Flächen 4 aufgebracht wird.
Der in Fig. 3B dargestellte Schritt ist ein Schritt, welcher nach dem in Fig. 2D dargestellten Schritt ausgeführt werden kann. Bei diesem Schritt werden die ungehärteten Flächen nach dem Vorliegen der färbenden Teile 9 auf den ungehärteten Flächen der Harzschicht gehärtet. In diesem Fall wird Licht eingestrahlt, um die ungehärteten Flächen zu härten.
Für den transparenten Träger bzw. die Basis wird bei der vorliegenden Erfindung allgemein ein Glasträger verwendet. Jedoch kann auch ein anderer Träger, wie etwa ein Kunststoffträger freigesetzt werden, sofern dieser die von einem Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung zu fördernden Eigenschaften - etwa Transparenz und mechanische Stabilität - hat.
Als Material zur Ausbildung der Harzschicht, welches bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist jedes Material einsetzbar, so lange dieses selektiv einer Härtungsbehandlung unterzogen werden kann. Die Härtungsbehandlung kann normalerweise durch Lichtbestrahlung ausgeführt werden, sie kann aber auch durch Erwärmen erfolgen. Spezielle Beispiele lichtempfindlicher Harze sind Acrylharze, Epoxyharze, Silikonharze, Zellulosederivate, wie etwa Hydroxypropylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Methylzellulose und Carboxymethylzellulose, oder modifizierte Derivate der selben etc.
Als Fotoinitiator, der dazu dient, das Fortschreiten einer Vernetzungsreaktion durch die Einwirkung von Licht oder Licht und Wärme auf diese Harze zu bewirken, kann ein Bichromat, eine Bisazid-Verbindung, ein Initiator mit freien Radikalen, ein kationischer Initiator, ein anionischer Initiator o. ä. verwendet werden. Es ist auch möglich, diese Fotoinitiatoren in Kombination miteinander oder mit anderen Sensibilisierungsmitteln einzusetzen. Weiterhin kann ein lichtgesteuerter Säuregenerator, wie etwa ein Oniumsalz, in Kombination mit einem Vernetzungsmittel eingesetzt werden.
Als lichtempfindliches Harz wird bevorzugt ein solches eingesetzt, welches die Eigenschaft hat, dass sich seine Benetzbarkeit durch wasserbasierte farbige Tinte in seinen einer Verletzungsreaktion unterworfenen Abschnitten (gehärteten Flächen) verschlechtert. Hierdurch wird das Tintenaufnahmevermögen verringert, während die Benetzbarkeit in seinen unreagierten Abschnitten (ungehärteten Flächen) sehr hoch und die Tintenaufnahmefähigkeit ebenfalls gut bleibt.
Ein Material zum Ausbilden der Lichtabschirmelemente kann geeignet aus Materialien ausgewölbt werden, welche Licht unterbrechen können. Zieht man die Leichtigkeit des Ausbildungsschrittes in Betracht, ist es jedoch wünschenswert, ein Tintenmaterial zu wählen. Die Farbe der Tinte kann bevorzugt schwarz sein. Mit Bezug auf das Tintenmaterial ist es im Hinblick auf das oben erwähnte Anhaftungs- bzw. Verschmutzungsproblem wünschenswert, eine Tinte auf Ölbasis zu wählen.
Als Beschichtungsverfahren für das ölbasierte Tintenmaterial kann ein Walzbeschichten, Schleuderbeschichten, Tauchbeschichten o. ä. benutzt werden.
Bei Anwendung des ölbasierten Tintenmaterials erlaubt das Aufbringen oder die Absorption von Wasser in den unbelichteten Flächen der Harzschicht die Bildung eines helleren Musters der lichtabschirmenden Elemente mit einer scharfen Kante.
Speziell kann ein herkömmliches Drucktintenmaterial als ölbasiertes Tintenmaterial benutzt werden. Wenn eine schwarze Tinte benutzt wird, können als schwarzes Färbematerial anorganische und organische Pigmente, wie etwa Carbonschwarz, Titanschwarz und Eisenschwarz, eingesetzt werden. Wenn die lichtabschirmenden Teile unter, Einsatz eines Transferverfahrens gebildet werden, kann unter den Drucktinten vorteilhafterweise eine Lithographietinte eingesetzt werden.
In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Viskosität der Tinte relativ hoch ist. In vorteilhafter Weise kann eine Tinte mit einer Viskosität im Bereich zwischen 100 und 1.000 Poises benutzt werden.
Um die lichtabschirmenden Teile unter Anwendung des Schleuderbeschichtungs- oder Tauchbeschichtungsverfahrens zu bilden, kann in vorteilhafter Weise eine Tinte mit einer relativ niedrigen Viskosität, speziell einer Viskosität im Bereich zwischen 5 und 1.000 Zentipoises, verwendet werden.
Beim Härten des Tintenmaterials kann ein System wie die oxidative Polymerisation, das Gelieren und die Verdunstungstrocknung, thermische Polymerisation oder die UV-Polymerisation benutzt werden. Zieht man insbesondere die Verarbeitungsfähigkeit in Betracht, ist es wünschenswert, eine Tinte einzusetzen, bei der eine Mischung aus einem einer foto- oder thermopolymerisierbarer Vinylgruppe (beispielsweise einer Acryloyl- oder Methacryloyl-Gruppe) enthaltenden Oligomeren und einen foto- oder thermoinduzierten Polymerisationsinitiator als Vehikel eingesetzt wird.
Um eine Farbmischung beim Anordnen der färbenden Teile, die Pixel bilden, zu verhindern, ist es wünschenswert, der auf Öl basierten schwarzen Tinte als wasserabstoßende Substanz, beispielsweise eine Silikonverbindung oder Fluorverbindung beizumischen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, zur Bildung der färbenden Teile, die Pixel bilden, ein Tintenstrahlsystem einzusetzen.
Beispiele des Tintenstrahlsystems sind Systeme, die mit thermischer oder mechanischer Energie arbeiten und jedes System kann geeignet eingesetzt werden. Als einsetzbare Tintenmaterialien können solche verwendet werden, die in Tintenstrahlsystemen eingesetzt werden. Färbematerialien für die Tinten werden in geeigneter Weise aus verschiedenen Farbstoffen und Pigmenten gemäß den erforderlichen Transmissionsspektren ausgewählt, die beispielsweise für einzelne Pixel in den Farben R, G und B benötigt werden. Farbige Tinten für die färbenden Teile, die die einzelnen Pixel bilden, sind nicht auf Tinten beschränkt, welche bei Raumtemperatur verdichten. Es können sogar Tinten eingesetzt werden, die bei Raumtemperatur oder darunter fest sind, so lange sie sich bei Raumtemperatur erweichen oder verflüssigen oder zu dem Zeitpunkt flüssig werden, zu dem Aufzeichnungssignale üblicherweise angelegt werden. Wenn für die lichtabschirmenden Elemente das Tintenmaterial auf Ölbasis verwendet wird, ist es von Vorteil, für die die Pixel bildenden färbenden Teile Tintenmaterialien auf Wasserbasis zu verwenden, die mit dem Tintenmaterial auf Ölbasis inkompatibel sind. In diesem Fall kann der Einsatz von Wasser, Alkohol, Glycerol o. ä. als Lösungsmittel für Tinte die farbigen Tinten wässrig machen.
Ein Flüssigkristall-Farbdisplay, welches mit dem Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Fig. 4 zeigt schematisch eine Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 bezeichnet Ziffer 100 das erfindungsgemäße Farbfilter. Eine Schutzschicht 45, eine gemeinsame Elektrode 46 und eine Orientierungsschicht 47 sind auf das Farbfilter 100 auflaminiert, um ein erstes Substrat zu bilden. Ziffer 51 bezeichnet einen transparenten Träger. Punkt- bzw. Pixelelektroden 50 und eine Orientierungsschicht 49 sind auf dem Träger 51 angeordnet, um ein zweites Substrat zu bilden. Ein Flüssigkristallmaterial 48 ist in einem Raum zwischen beiden Substraten eingeschlossen. Die Bezugsziffern 41 und 52 bezeichnen polarisierende Platten und Ziffer 53 eine Rückseitenbeleuchtung.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Flüssigkristallanzeigegerät sind Pixelelektroden in Matrixform auf der Basis gebildet, die bezüglich des Flüssigkristallmaterials 48 dem Farbfilter 100 gegenüber liegt. Die färbenden Teile, beispielsweise der Farben R, G und B, die das Farbfilter bilden, sind in Positionen gegenüber den Pixelelektroden 50 angeordnet.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer anhand der nachfolgenden Beispiele beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.

Beispiel 1

Eine fotoempfindliche Harzzusammensetzung, die ein acrylisches Ter-Polymeres mit der nachfolgend dargestellten Zusammensetzung enthielt, wurde auf einer oberflächenpolierten nicht-alkalische Glasscheibe (mit einer Fläche von 200 mm² und 1,1 mm Dicke) aufgebracht, wodurch eine Harzschicht gebildet wurde.
Genauer gesagt, wurde die fotoempfindliche Harzschicht mittels eines Schleuderbeschichters aufgebracht und dann bei 90ºC für 20 Minuten vorgebacken, wodurch eine fotoempfindliche Harzschicht mit einer Schichtdicke von 2 um ausgebildet wurde.

Fotoempfindliche Harzzusammensetzung

Ter-Polymeres, bestehend aus:
5,0 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
3,0 Gewichtsanteilen Hydroxyethylmethacrylat,
2,0 Gewichtsteilen N-methylolacrylamid
Triphenylsulfonhexafluorantimonat 0,3 Gewichtsteilen
Ethyl-Zellosolve 89,7 Gewichtsteilen
Die fotoempfindliche Harzschicht wurde durch eine Fotomaske mit Öffnungen in Abschnitten, welche Flächen der Harzschicht entsprechen, auf denen schwarze Matrizen zu bilden waren, partiell einer mustergebenden Belichtung ausgesetzt und dann für eine Minute auf einer heißen Platte (hot plate) bei 120ºC einer Wärmebehandlung unterworfen, wodurch partiell eine Härtungsbehandlung der Harzschicht ausgeführt wurde.
Nachdem Wasser mittels eines Schleuderbeschichters auf die partiell gehärtete fotoempfindliche Harzschicht aufgebracht worden war, wurde eine ölbasierte schwarze Tinte "Daicure RT-7" (Handelsname, Produkt der Dainippon Ink & Chemicals, Incorporation) durch Walzenbeschichtung auf den Teil übertragen, um ein Muster aus 1,5 um dicken schwarzen Matrizen zu erzeugen.
Farbige Tinten in den Farben R, G und B, die gemäß ihren jeweiligen Zusammensetzungen nach Tabelle 1 präpariert worden waren, wurden von einem Tintenstrahlkopf ausgetragen, wodurch sie in durch die schwarzen Matrizen definierte Öffnungen eingebracht wurden. Tabelle 1 - Zusammensetzungen der farbigen Tinten
1) A 1 : 3 Mischung aus C. I. Acid Red 35 und C. I. Acid Yellow 23.
2) A 7 : 2 Mischung aus C. I. Acid Blue 9 und C. I. Acid Yellow 23.
3) A 9 : 1 Mischung aus C. I. Acid Blue 9 und C. I. Acid Red 35.
Nach Ausbildung der Tintenpunkte wurde die gefärbte Harzschicht bei einer Temperatur von 90ºC für 20 Minuten vorgebacken und dann einer ganzflächigen Belichtung unterzogen, worauf ein Ausbacken bei 230ºC während 30 Minuten folgte.
Ein thermohärtendes Harz ("Hicoat LC2001 ", Handelsname, Produkt der Sanyo Chemical Industries, Ltd.), wurde als transparente Schutzschicht durch einen Schleuderbeschichter auf die gefärbte Harzschicht aufgebracht, auf der das Muster der Farben R, G und B auf die oben beschriebene Weise aufgebracht worden war, um eine Trockenschichtdecke von 0,5 um zu ergeben. Die so geformte Schicht wurde bei 120ºC für 30 Minuten vorgebacken und dann bei 200ºC für 30 Minuten zu Ende gebacken, um eine Schutzschicht zu erzeugen.
Das so hergestellte Farbfilter wurde zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung benutzt.
Zuerst wurden auf einem Glasträger Dünnschichttransistoren und Pixelelektroden auf solche Weise ausgebildet, dass sie in Korrespondenz zu dem die Pixel des Farbfilters bildenden Muster der Farben R, G und B angeordnet waren, und es wurde dann eine Polyimid-Orientierungsschicht vorgesehen, wodurch das sogenannte Aktivmatrix-Substrat erzeugt wurde. Danach wurden die ITO als transparente leitfähige Schicht und eine Polyimid-Orientierungsschicht auf dem Farbfilter gebildet, um ein dem Aktivmatrix-Substrat gegenüber liegendes Substrat zu erzeugen.
Das Aktivmatrix-Substrat und das gegenüber liegende Substrat wurden durch ein Verriegelungsmittel bzw. einen Klebstoff miteinander verbunden. Ein sogenannter Twist-nematischer (TN) Flüssigkristall wurde in einen Zwischenraum zwischen beiden Substraten eingeschlossen. Danach wurden polarisierende Platten separat auf den Außenseiten beider Substrate, zwischen die das Flüssigkristall eingeschlossen worden war, angeordnet, und eine flache Fluoreszenzlampe vom Kaltkathoden-Typ wurde auf der Seite des Aktivmatrix-Substrates angebracht, wodurch eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung hergestellt wurde.
Fernsehsignale des NTSC-Systems wurden in die so hergestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung eingespeist, um Bilder darzustellen. Im Ergebnis konnten ausgezeichnete Bilder stabil dargestellt werden.
Obgleich die Bilddarstellung für eine lange Zeitspanne ausgeführt wurde, konnten keine Probleme, wie Farbmischungen, Farbunregelmäßigkeiten und/oder raue Flächen beobachtet werden.

Beispiel 2

Schwarze Matrizen wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 erzeugt, mit der Ausnahme, dass als ölbasierte schwarze Tinte eine solche eingesetzt wurde, welche durch Auflösen von 5 Gewichtsteilen C. I. Solvent Black 3 in 95 Gewichtsteilen Toluol erhalten wurde. Die Ausbildung der färbenden Elemente der Farben R, G und B wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 ausgeführt, mit der Ausnahme, dass ein vollständiges Ausbacken bei 200ºC für 30 Minuten ausgeführt wurde, und es wurde ein Farbfilter ohne jede Schutzschicht erzeugt. Das so erzeugte Farbfilter wurde zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigeeinirichtung auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 genutzt. Fernsehsignale des NTSC-Systems wurden in die so erhaltene Flüssigkristallanzeigeeinrichtung eingespeist, um Bilder darzustellen. Im Ergebnis konnten stabil ausgezeichnete Bilder dargestellt werden.
Obgleich die Bilddarstellung für eine lange Zeitspanne ausgeführt wurde, konnten keine Probleme, wie Farbmischungen, Farbunregelmäßigkeiten und/oder raue Flächen beobachtet werden.

Beispiel 3

Die nachfolgende fotoempfindliche Harzzusammensetzung, die ein acrylisches Tetra-Polymeres aus Acrylsäure, Methacrylat, Hydroxyethylmethacrylat und N-methylolacrylamid enthielt, wurde durch einen Schleuderbeschichter auf eine gleichartige Glasscheibe wie beim Beispiel 1 aufgebracht und dann bei 90ºC für 20 Minuten vorgebacken, wodurch eine fotoempfindliche Harzschicht mit einer Schichtdicke von 2 um ausgebildet wurde.

Fotoempfindliche Harzzusammensetzung

Tetra-Polymeres, bestehend aus:
0,3 Gewichtsteilen Acrylsäure,
5,0 Gewichtsanteilen Methylmethacrylat,
2,7 Gewichtsteilen Hydroxyethylmethacrylat,
2,0 Gewichtsteilen N-methylolacrylamid
Triphenylsulfon-Triflat 0,2 Gewichtsteilen
Ethyl-Zellosolve 89,8 Gewichtsteilen
Die fotoempfindliche Harzschicht wurde partiell einer mustergebenden Belichtung durch eine Fotomaske unterworfen, die Öffnungen in Abschnitten hatte, die Flächen der Harzschicht entsprachen, an denen schwarze Matrizen auszubilden waren, und sie wurde dann einer Wärmebehandlung für 1 Minute auf einer heißen Platte bei 1200 G unterzogen, wodurch partiell eine Härtungsbehandlung der Harzschicht ausgeführt wurde.
Farbige Tinten der Farben R, G und B, die entsprechend der jeweiligen Zusammensetzung in Tabelle 1 präpariert worden waren, wurden aus einem Tintenstrahlkopf ausgetragen, wodurch entsprechende Punkte auf ungehärteten Flächen der Harzschicht angeordnet wurden.
Eine durch Dispergierung von 5 Gewichts-% Polytetrafluorethylen (PTFE, Teilchendurchmesser: etwa 1 um) im "Daicure RT-7" (Handelsname, Produkt der Dainippon Ink & Chemicals, Incorporated) erhaltene Tinte wurde als schwarze Tinte zur Bildung schwarzer Matrizen benutzt und auf den Träger durch Walzenbeschichtung übertragen, bevor die Tintenpunkte getrocknet wurden (wobei Wasser anwesend war), wodurch ein Muster aus schwarzen Matrizen mit 1,5 um Dicke zur Herstellung eines Farbfilters erzeugt wurde.
Eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Fernsehsignale des NTSC-Systems wurden in die so erhaltene Flüssigkristallanzeigeeinrichtung eingespeist, um Bilder darzustellen. Im Ergebnis wurden ausgezeichnete Bilder stabil dargestellt.
Obgleich die Bilddarstellung für eine Lange Zeitspanne ausgeführt wurde, konnten keine Probleme, wie Farbmischungen, Farbunregelmäßigkeiten und/oder raue Flächen beobachtet werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das beschrieben worden ist, was derzeit als bevorzugte Ausführungsform erscheint, ist es klar, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Abwandlungen und äquivalente Abwandlungen umfassen, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche eingeschlossen sind. Der Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche soll der breitest möglichen Interpretation entsprechen, um so all diese Modifikationen und äquivalenten Strukturen und Funktionen zu umfassen.

Claims

1. Farbfilter, umfassend eine transparente Basis (1), auf der eine Vielzahl von Färbungsteilen (3), deren spektrale Charakteristiken voneinander verschieden sind, und lichtabschirmende Teile (5) auf einer auf der Basis (1) aufgebrachten Harzschicht (2) selektiv angeordnet sind,

wobei

die Harzschicht (2) gehärtet ist,

die Harzschicht (2) gefärbte Abschnitte und ungefärbte Abschnitte (4), die die gefärbten Abschnitte voneinander trennen, aufweist und

die lichtabschirmenden Teile (5) auf den ungefärbten Abschnitten (4) der Harzschicht (2) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

jeder gefärbte Abschnitt zumindest einen Teil der Tiefe der Harzschicht durchfärbt.

2. Farbfilter nach Anspruch 1, worin die Harzschicht (2) durch ein photoempfindliches Harz gebildet ist.

3. Farbfilter nach Anspruch 1 oder 2, worin die Färbungsteile (3) durch Tintenmaterialien gebildet sind.

4. Farbfilter nach Anspruch 3, worin die Tintenmaterialien wässrig sind.

5. Farbfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die lichtabschirmenden Teile (5) mit einem Tintenmaterial gebildet sind.

6. Farbfilter nach Anspruch 5, worin das Tintenmaterial ölig ist.

7. Farbfilter nach Anspruch 5, worin die Farbe des Tintenmaterials schwarz ist.

8. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, umfassend ein erstes Substrat, in dem der Farbfilter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist, ein zweites Substat, in dem Pixelelektroden (50) angeordnet sind, und ein Flüssigkristallmaterial (48), das im Raum zwischen beiden Substraten eingeschlossen ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, umfassend eine transparente Basis (1), auf der eine Vielzahl von Färbungsteilen (3), deren spektrale Charakteristiken voneinander verschieden sind, und lichtabschirmende Teile (5) selektiv angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Anordnen einer Harzschicht (2), die tintenaufnehmende Eigenschaft aufweist und durch eine Härtungsbehandlung härtbar ist, auf der Basis (1);

- selektives Unterziehen der Harzschicht (2) einem Härtungsvorgang, wodurch Muster (4) in der Harzschicht (2) selektiv ausgebildet werden;

- Anordnen der lichtabschirmenden Teile (5) auf der Oberfläche der Harzschichtmuster (4);

- Anordnen der Färbungsbteile (3) zwischen den Harzschichtmustern (4); und

- Härten der ungehärteten Bereiche.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Härtungsvorgang durch Lichtbestrahlung ausgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Färbungsteile (3) durch Tintenmaterialien gebildet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Tintenmaterialien wässrig sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem der Schritt des Anordnens der Färbungsteile (3) unter Verwendung eines Tintenstrahlsystems ausgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die lichtabschirmenden Bestandteile (5) durch ein Tintenmaterial gebildet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Tintenmaterial ölig ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Farbe des Tintenmaterials schwarz ist.

17. Verfähren nach Anspruch 14, 15 oder 16, bei dem die lichtabschirmenden Teile (5) unter Verwendung eines Transferverfahrens angeordnet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Tintenmaterial eine Viskosität im Bereich von 100 bis 1000 Poise hat.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem die lichtabschirmenden Teile (5) unter Verwendung eines Schleuderbeschichtungs- oder Tauchbeschichtungsverfahrens angeordnet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Tintenmaterial eine Viskosität im Bereich von 5 bis 1000 Centipoise hat.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20, bei dem Wasser im voraus in die Räume zwischen den Harzschichtmustern (4) vor dem Schritt des Anordnens der lichtabschirmenden Teile (5) eingebracht wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, bei dem der Schritt des Anordnens der Färbungsteile (3) zwischen den Harzschichtmustern (4) vor dem Schritt des Anordnens der lichtabschirmenden Teile (5) durchgeführt wird.

23. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit den Schritten:

- Erzeugen eines Farbfilters (100) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 22;

- Anordnen eines Substrats mit Pixelelektroden (50) gegenüber dem Farbfiltersubstrat; und

- Einschließen eines Flüssigkristallmaterials (48) in dem Raum zwischen beiden Substraten.