Hintergrund der ErfindungGebiet der ErfindungDie vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Farbfilter, welches zum Gebrauch infarbigen Flüssigkristalldisplays geeignet ist, wie diese in Farbfernsehern, PC's o. ä.benutzt werden, ein Verfahren zur Herstellung des selben und eineFlüssigkristallanzeige und insbesondere auf ein Herstellungsverfahren einesFarbfilters für Flüssigkristalle unter Anwendung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahrens. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einFarbfilter für Flüssigkristalle, welches unter Einsatz eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahrens hergestellt ist, und auf eine mit einem solchen Farbfilterausgerüstete Flüssigkristallanzeige.
Mit dem Vordringen der Personalcomputer, insbesondere tragbarerPersonalcomputer, in den letzten Jahren, ist der Bedarf an Flüssigkristallanzeigen,insbesondere farbigen Flüssigkristallanzeigen, angestiegen. Im Interesse einerweiteren Verbreitung der farbigen Flüssigkristallanzeigen ist jedoch die Verringerungihrer Kosten erforderlich. Es gibt einen steigenden Bedarf zur Kostenreduzierungvon Farbfiltern, denen in der Kostenbilanz erhebliche Bedeutung zukommt.
Es sind verschiedene Verfahren versucht worden, um den erwähnten Bedarf zubefriedigen und die von den Farbfiltern geforderten Eigenschaften zu erbringen. Eswurde jedoch noch kein Verfahren gefunden, welches allen Erfordernissen gerechtwird. Nachfolgend werden die einzelnen Verfahren beschrieben.
Das erste, am meisten gebrauchte Verfahren ist ein Farbgebungsverfahren. BeimFarbgebungsverfahren wird einem wasserlöslichen polymeren Material einSensibilisierungsmittel beigemischt, welches ein Farbgebungsmittel zurSensibilisierung des Polymermaterials ist. Das hiermit sensibilisierte Polymermaterialwird auf einen Glasträger aufgebracht. Nachdem die so gebildete Schicht durcheinen photolithographischen Prozess in die gewünschte Form gebracht wurde, wirdder Glasträger, auf dem die Deckschicht strukturiert wurde, in ein Farbstoffbadeingetaucht, um ein gefärbtes Muster zu erhalten. Dieses Verfahren wird drei Malwiederholt, um farbige Schichten der Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) zubilden.
Das zweite, öfters gebrauchte Verfahren ist ein Pigmentdispergierungsverfahren,welches in den letzten Jahren das Farbgebungsverfahren verdrängt hat. Bei diesemVerfahren wird eine Schicht eines lichtempfindlichen Harzes, in dem ein Pigmentdispergiert ist, zuerst auf einen Träger gebracht und dann einer Strukturierungunterzogen, wodurch ein Muster an einzelnen Farben erzeugt wird. DiesesVerfahren wird drei Mal wiederholt, um die dreifarbigen Schichten der Farben R, Gund B zu bilden.
Als drittes Verfahren gibt es das Elektroabscheidungsverfahren. Bei diesemVerfahren wird auf einem Träger zuerst eine transparente Elektrode gemusterterzeugt. Der Träger wird dann in eine ein Pigment, ein Harz, eine elektrolytischeLösung o. ä. enthaltende Beschichtungsflüssigkeit zur Elektroabscheidungeingetaucht, um auf elektrischem Wege die erste Farbe abzuscheiden. DiesesVerfahren wird drei Mal wiederholt, um die farbigen Schichten R, G und B zubilden. Schließlich werden die farbigen Schichten kalziniert.
Als viertes Verfahren gibt es ein Druckverfahren, bei dem drei Beschichtungen inroter, grüner und blauer Farbe, die jeweils ein warm härtendes Harz und ein darindispergiertes Pigment aufweisen, separat durch wiederholte Druckvorgängeaufgebracht werden, und das zur Bildung einer farbigen Schicht vorgesehene Harzwird dann thermisch gehärtet, um die farbigen Schichten zu bilden. Es ist üblich,bei jedem Prozess auf der äußersten farbigen Schicht eine Schutzschichtauszubilden.
Das Erfordernis der dreimaligen Wiederholung des selben Verfahrens zur Ausbildungder farbigen Schichten der Farben R, B und G ist bei diesen Verfahren gemeinsam.Dies erhöht notwendigerweise die Kosten. Außerdem tritt das Problem auf, dassmit ansteigender Anzahl von Prozess-Schritten die Ausbeute verringert wird.Beim dritten Verfahren, dem der Elektroabscheidung, sind im übrigen dieerzeugbaren Muster limitiert. Es ist daher schwierig, dieses Verfahren in dievorhandene Technologie der farbigen TFT-Flüssigkristallanzeigen einzubinden. Dasvierte Verfahren hat den Nachteil, dass die Auflösung und Glätte schlecht sind undes daher wenig zur Ausbildung eines feinstrukturierten Musters geeignet ist.
Um diesen Nachteilen abzuhelfen, beschreiben die JP-A-59-75205, 63-235901,1-217302 und 4-123005 je ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters unterEinsatz eines Tintenstrahlsystems.
Diese Verfahren unterscheiden sich von den oben erwähnten herkömmlichenVerfahren. Bei diesen Verfahren werden farbige Lösungen (die nachfolgend alsTinten bezeichnet werden), welche getrennt Färbematerialien der Farben R, G und Benthalten, aus entsprechenden Düsen auf einen Filter-Träger ausgestoßen, und dieTinten werden auf dem Filter-Träger getrocknet, um farbige Schichten zu bilden.Bei diesen Verfahren kann die Ausbildung der einzelnen farbigen Schichten R, Gund B gleichzeitig erfolgen und darüber hinaus wird Tinte eingespart. Sie habendaher die Effekte einer erheblichen Erhöhung der Produktivität und Verringerung derKosten.
Diese herkömmlichen Verfahren haben jedoch ein wesentliches technischesProblem insofern, als Bildpunkte (Pixel) durch Austragen von Tröpfchen flüssigerTinte gebildet werden und es schwierig ist, die Tintentröpfchen mit dererforderlichen Präzision in gewünschte Tintentröpfchen-Auftreffpositionen -beispielsweise in der Umgebung der Zentren der jeweiligen Pixel der Farben R, Gund B - zu bringen. Es tritt so leicht das Problem einer Positionsabweichung derTintenpunkte auf. Wenn eine solche Positionsabweichung der Tintenpunkte auftritt,tritt in einem Abschnitt einer lichtdurchlässigen Fläche, welcher mit keinerFarbschicht bedeckt ist, die Erscheinung des sogenannten Freiflächen-Durchschimmerns (des hellen Durchscheinens des transparenten Trägers in seinenfreiliegenden Bereichen) auf. Dadurch wird die Definition eines durch den erhaltenenFarbfilter erzeugten Bildes in erheblichem Maße verringert. Es gibt daher einenBedarf zur schnellen Entwicklung eines Verfahrens zur Lösung dieses Problems.
Die JP-A-5-142407 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, beidem Bildpunkte-Erzeugungsmaterialien in flüssiger Form aus kleinen Düsenausgetragen werden - als Verfahren zum gleichzeitigen Mehrfarbdruck. Bei diesemVerfahren fließen jedoch farbige Streifen, die aus den Bildpunkt-Erzeugungsmaterialien zu bilden sind, kontinuierlich aus den kleinen Düsen, so dassBreite und Dicke der farbigen Streifen in Abhängigkeit von derAusflussgeschwindigkeit variieren. Insbesondere, wenn die Variation derAusflussgeschwindigkeit groß ist, reißt der farbige Streifen im Verlauf desAusfließens ab, so dass auch hier die oben erwähnte Erscheinung des Freiflächen-Durchschimmerns auftritt. Um das Reißen der farbigen Streifen zu verhindern,erfordert dieses Verfahren eine Verringerung der Ausflussgeschwindigkeit desBildpunkt-Erzeugungsmaterials, so dass die Produktivität gering wird.
Die WO 93/24240 beschreibt ein hochauflösendes Farbfilterelement und einVerfähren zur Herstellung des selben. Bei diesem Verfahren werden Tinten inÖffnungen eingebracht, welche in einer Schicht eines opaken Materials ausgebildetsind, um farbige Abschnitte zu erzeugen. Das opake Material und die farbigenAbschnitte bilden keine Schicht und sind nicht aus einer Harzzusammensetzunggebildet.
Die JP-A-05 142 407 beschreibt ein Farbfilter, welches eine Mehrzahl vongefärbten lichtdurchlässigen Flächen auf seinem Träger aufweist, wobei dielichtdurchlässigen Flächen mit Tintenpunkten gefärbt sind. Jeder der gefärbtenAbschnitte ist zusammenhängend über eine Mehrzahl von lichtdurchlässigenFlächen gebildet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Farbfilter mit brillantgefärbten lichtdurchlässigen Flächen bereit zu stellen, bei dem die Erscheinung desFreiflächen-Durchschimmerns in Folge von Abweichungen des Auftreffpunktes derTintentröpfchen auch dann nicht auftritt, wenn das Farbfilter durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren gebildet wird. Weiter soll ein Produktionsverfahren diesesFilters angegeben werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einHerstellungsverfahren eines Farbfilters anzugeben, welches die mit denherkömmlichen Verfahren erfüllten Anforderungen, etwa bezüglich derTemperaturbeständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit und Auflösung und derTintenstrahl-Aufzeichnungsfähigkeit ebenfalls erfüllt und darüber hinaus dieVerkürzung der Prozesse zur Verringerung der Kosten erlaubt. Weiter soll ein durchdieses Verfahren hergestelltes Farbfilter mit hoher Zuverlässigkeit und einem mitdem Farbfilter ausgestattete Flüssigkristallanzeige bereit gestellt werden.
Diese Aufgaben können durch ein Farbfilter gemäß Anspruch 1 und die Verfahrengemäß den Ansprüchen 8 und 9 gelöst werden. Bevorzugte Ausführungsformensind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Fig. 1A und 1B stellen Produktionsverfahren eines Farbfilters gemäß dervorliegenden Erfindung dar.
Die Fig. 2A und 2B stellen Produktionsbeispiele von Farbfiltern dar, welche inder Anpassung einer Tinte an die Oberfläche eines Trägers mangelhaft sind.Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Flüssigkristallanzeige, bei der dasFarbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Die Fig. 4A bis 4F zeigen weitere Produktionsverfahren eines Farbfilters fürFlüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 5A und 5B sind Draufsichten von Farbfiltern für Flüssigkristalle gemäß dervorliegenden Erfindung.
Die Fig. 6A und 6B stellen ferner Färbeverfahren mittels eines Tintenstrahlsystemsbei der Produktion von Farbfiltern für Flüssigkristalle gemäß der vorliegendenErfindung dar.
Die Fig. 7A bis 7F stellen ein weiteres Produktionsverfahren eines Farbfilters fürFlüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Die Fig. 8A bis 8F stellen noch ein weiteres Produktionsverfahren eines Farbfiltersfür Flüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Die Fig. 9A und 9B sind Draufsichten eines Farbfilters für Flüssigkristalle gemäß dervorliegenden Erfindung.
Die Fig. 10A bis 10E stellen noch ein weiteres Produktionsverfahren einesFarbfilters für Flüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 11 ist eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Flüssigkristallanzeige, bei derdas Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Fig. 12 ist eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Flüssigkristallanzeige, bei derdas Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im einzelnenunter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 2A und 2B illustrieren Probleme, welche bei farbigen Abschnitten vonFarbfiltern auftraten, welche mit Tintenpunkten aus einem Tintenstrahlsystemgebildet sind.
Fig. 3A ist eine Prinzipdarstellung von der Oberfläche des Farbfilters her, auf dieTinte aufgebracht ist und illustriert die Tatsache, dass infolge der geringen Präzisiondes Auftreffens der Tintentröpfchen die lichtdurchlässigen bzw.lichttransmittierenden Flächen nicht vollständig mit farbigen Abschnitten bedecktsind und so infolge der Positionsabweichung der Tintentröpfchen eine freie Fläche40 erzeugt wird. Wenn diese Art von Defekt in Bildpunkten existiert, bekommt eindurch das Farbfilter erzeugtes Bild niedrigen Kontrast und wird unscharf. Ziffer 2 inFig. 2A oder 1A ist eine Lichtabschirmungsfläche.
Die Fig. 1A und 1B stellen ein Herstellungsverfahren eines Farbfilters gemäß dervorliegenden Erfindung dar, bei dem jeder der gefärbten Abschnitte 17 so gebildetwird, dass die lichtdurchlässigen Flächen 7 vollständig bedeckt sind undzusammenhängend über eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen Flächen, das heißt, inForm von Streifen, gebildet ist. Da lichtabschirmende Flächen zwischen denlichtdurchlässigen Flächen durch Ausbildung der farbigen Abschnitte in Streifenformebenfalls mit der gefärbten Schicht bedeckt sind, ist es möglich, das Auftretenjeder freien Fläche zu vermeiden. Daher ist ein solches Farbfilter bevorzugt, weil eindurch das Farbfilter erzeugtes Bild lebendig wird. Im übrigen sind dieAufzeichnungsrichtung und die Anordnung der Bildpunkte der Farben R, G und Bbei Bildung der streifenartigen gefärbten Abschnitte durch ein Tintenstrahlsystemnicht auf die Darstellung in den Fig. 1A und 1B beschränkt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur kontinuierlichen bzw. zusammenhängenden Bildungdes oben erwähnten gefärbten Abschnitts über eine Mehrzahl vonlichtdurchlässigen Flächen wird anschließend beschrieben.
Die Erfinder haben eine ausführliche Untersuchung durchgeführt. Im Ergebnis wurdefestgestellt, dass es wichtig ist, die Benetzbarkeit eines Farbfilter-Trägers mit Tinteeinzustellen, welche durch Eigenschaften sowohl der eingesetzten Tinte als auchder Oberfläche des Farbfilter-Trägers (einer Tintenauftragfläche) bestimmt wird.Spezieller wird die Breite der gebildeten Streifen ungleichmäßig, wenn bei Bildungder streifenartigen gefärbten Abschnitte der hydrophile Charakter derTintenauftragsfläche wenig ausgeprägt ist, und an bestimmten Stellen werdensogenannte zusammengezogene Teile gebildet. In diesem Falle wird folglich, wie inFig. 2B gezeigt, eine freie Fläche auch dann erzeugt, wenn der farbige Abschnittzur Vermeidung des Auftretens von freien Flächen in Streifenform gebildet wird.Daher ist der Kontrast eines mit einem solchen Farbfilter erzeugten Bildesverringert.
Fig. 2B illustriert das Auftreten der freien Fläche infolge der zusammengezogenenTeile 60 in dem Fall, dass die Tintenauftragsfläche zu wenig hydrophil ist.Insbesondere auf abgerissenen Abschnitten 70, in denen die Ausprägung derhydrophilen Eigenschaften geringer ist (Abschnitten, die leichter Tinte abstoßen),kann ein Streifen teilweise unterbrochen sein, und so kann die lichtdurchlässigeFläche des Trägers in einigen Fällen vollständig freiliegen. Das Auftreten einer freienFläche infolge dieser Erscheinung ist kein Problem, welches durch das in derVergangenheit bei der Herstellung von Farbfiltern benutztesPigmentdispergierungsverfahren hervorgerufen wird, sondern ein speziellesProblem, welches bei der Herstellung von Farbfiltern mit dem Tintenstrahlsystemauftritt.
Wie oben beschrieben, reicht die bloße Anordnung der Tintentröpfchen inStreifenform nicht aus, wenn ein farbiger Abschnitt zur Vermeidung des Auftretensan freien Flächen infolge der geringen Genauigkeit des Auftreffens derTintentröpfchen in Streifenform gebildet wird. Es ist daher erforderlich, dieBenetzbarkeit des Trägers an der Tintenauftragsfläche auf einen optimalen Werteinzustellen. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, die Oberflächenspannungeiner benutzten Tinte und die hydrophilen Eigenschaften der Trägeroberflächegeeignet einzustellen. Nachfolgend werden bevorzugte Bedingungen hierfürangegeben:
Oberflächenspannung der Tinte: 20-60 Dyn/cm, bevorzugt 24-55 Dyn/cm, nochbevorzugter 28-50 Dyn/cm.
Oberfläche des Farbfilter-Trägers: Bildung einer Tintenaufnahmeschicht durch einhydrophiles Polymeres oder Einsatz eines Glas- oder Kunststoffträgers, von demFette und Öle durch Waschen entfernt wurden.
Es ist bevorzugt, in geeigneter Weise beide Bedingungen zu erfüllen und hiermit diestreifenartigen gefärbten Abschnitte durch das Tintenstrahlsystem zu bilden. DieEinstellung der Oberflächenspannung einer Tinte im oben genannten bevorzugtenBereich kann durch Auswahl der Art und Menge eines der Tinte beigefügtenwasserlöslichen Lösungsmittels bewirkt werden.
Beispiele des bevorzugten, der Tinte beigemischten Lösungsmittels sind:Alkylalkohol mit 1-4 Kohlenstoffatomen, etwa Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol und tert-Butylalkohol; Amide, wie etwa Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketoneund Ketonalkohole, wie etwa Azeton und Diazetonalkohol; Ether, wieTetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylenglykole, wie etwa Polyethylenglykol undPolypropylenglykol; Alkylenglykole, deren Alkylenteil 2-6 Kohlenstoffatome hat,wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylglykol, Triethylenglykol, Thiodiglykol,Hexylenglykol und Diethylenglykol; 1,2,6-Hexantriol; Glycerol; niedere Alkylethermehrwertiger Alkohole, wie Ethylenglykol-monomethyl-(oder monoethyl-)ether,Diethylenglykolmonomethyl-(oder monoethyl-)ether undTriethylenglykolmonomethyl-(oder monoethyl-)ether; N-methyl-2-pyrrolidon; 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon o.ä.
Es kann auch ein oberflächenaktives Mittel, wie etwa ein nicht-ionischesoberflächenaktives Mittel oder ein anionisches oberflächenaktives Mittel verwendetwerden. Die Oberflächenspannung der Tinte, der eine Auswahl dieserwasserlöslichen Lösungsmittel und/oder oberflächenaktiven Mittel hinzugefügtwurde, kann mittels eines Oberflächenspannungs-Ausgleichsmessers vomWilhelmy-Typ o.ä. gemessen werden.
Die Viskosität einer für das Tintenstrahlsystem geeigneten Tinte liegt im Bereichzwischen 1,2 und 20 cP, bevorzugt zwischen 1,5 und 10 cP und noch bevorzugterzwischen 1,5 und 8 cP, mit Blick auf die Austrageigenschaften der Tinte, dieAusbreitung eines Tintenpunktes bei Auftreffen eines Tintentröpfchens o.ä.
Um die Oberfläche eines Farbfilter-Trägers in der oben beschriebenen Weisehydrophil zu machen, kann ein gründliches Waschen einer Glasoberflächeausreichen. Es ist jedoch zu bevorzugen, eine Schicht einer der nachfolgendenVerbindungen auf der Trägeroberfläche auszubilden. Beispiele solcher Verbindungensind: synthetische Harze, etwa Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol,Polyvinylacetal, Polyurethan, Carboxymethylzellulose, Polyester,Polyacrylsäureester, Hydroxyethylzellulose, Hydroxypropylzellulose, Melaminharzeund modifizierte Produkte dieser Polymere; natürliche Harze wie Albumin, Gelatine,Kasein, Stärke, cationische Stärke, Gummi arabicum und Natriumalginat - dieseAufzählung ist jedoch nicht erschöpfend. Von diesen sind Zellulosederivate, wieHydroxydpropylzellulose, mit besonderem Vorteil zu nutzen. Eine Mehrzahl dieserVerbindungen kann gleichzeitig benutzt werden.
Die Kombination der Tintenzusammensetzung mit dem hydrophilen Träger - wieoben beschrieben - kann das Auftreten von freien Flächen infolge derzusammengezogenen Teile, wie in Fig. 2 dargestellt, verhindern. In besondersbevorzugter Weise ist es wirkungsvoller, einen Anfangskontaktwinkel zwischenihnen von 60º oder niedriger, bevorzugt von 50º oder niedriger, einzustellen.
Der Anfangskontaktwinkel in der hier benutzten Bedeutung dieses Begriffes ist einKontaktwinkel, der unmittelbar nach dem In-Kontakt-Bringen der Tinte mit derTrägeroberfläche gemessen wird, bevorzugt innerhalb einer Minute nach demErstkontakt. Kontaktwinkel, die nach einer längeren Zeit als diesem Grenzwertgemessen werden, sind durch die Verdunstung von Komponenten der Tinte,beispielsweise Wasser, verfälscht und daher nicht bevorzugt zu verwenden. DieMenge eines Tintentröpfchens bei Messung des Anfangskontaktwinkels kann freigewählt werden. Jedoch wird der Anfangskontaktwinkel bevorzugt mit einerMenge von 10 jA oder kleiner gewählt, weil er tendenziell durch die Schwerkraftbeeinflusst wird, wenn das Tintentröpfchen einen gewissen Umfang annimmt unddaher kann die Messung dann möglicherweise ungenau werden.
Der Anfangskontaktwinkel kann direkt mittels eines kommerziell verfügbarenGoniometers o. ä. gemessen werden.
Ein Verfahren wie das Schleuderbeschichten, Walzenbeschichten,Stangenbeschichten, Sprühbeschichten oder Eintauchbeschichten kann zurAusbildung der Filme der oben erwähnten Komponenten auf derTintenauftragsfläche benützt werden.
Als Färbemittel (Färbematerialien), die in den Tinten zur Bildung der farbigenAbschnitte der Farben R, G und B benutzt werden, können verschiedene Farbstoffeoder Pigmente eingesetzt werden, die bisher bei Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren verwendet werden. Von diesen sind unter dem Blickwinkelder Verbesserung der Temperatur- und Lichtbeständigkeit o. ä. organische Pigmentebevorzugt. Als Verfahren zur Ausbildung schwarzer Matrizen, die bei dieserAusführungsform als Lichtabschirmflächen dienen, sind folgende zu erwähnen: Indem Fall, dass die schwarzen Matrizen direkt auf dem Träger gebildet werden, wirdein Verfahren angewandt, bei dem ein Metallfilm durch Sputtern oderVakuumabscheidung auf dem Träger gebildet und dieser Film durch einenphotolithographischen Prozess strukturiert wird. In dem Fall, dass die schwarzenMatrizen auf der Harzzusammensetzung gebildet werden, wird eine Mustergebungdurch ein allgemein bekanntes photolithographisches Verfahren unter Einsatz einesschwarzen Resists benutzt. Hierauf sind die im Rahmen der Erfindung anwendbarenVerfahren aber nicht beschränkt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, dassein Träger für das Farbfilter mit den schwarzen Matrizen versehen wird. Daserfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann jedoch auf ein Farbfilter angewandtwerden, welches in einer Flüssigkristallanzeige vom sogenannten BM-On-Array-Typangewandt werden, bei dem die schwarzen Matrizen in der Flüssigkristallanzeigeauf einem dem Farbfilter gegenüber liegenden Träger angebracht sind.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer TFT-Farb-LCD-Anzeige, bei der dasFarbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist. Die Farb-Flüssigkristallanzeige wurde durch Vereinigen eines Farbfilterdünnschichtträgersund eines Trägers 12 gegenüber dem Farbfilter-Träger 1 und Einfüllen einerflüssigkristallinen Verbindung 10 in einem Zwischenraum zwischen den Trägerngebildet. TFT (nicht dargestellt) und transparente Pixelelektroden 11 sind in Formeiner Matrix innen auf dem Träger 12 gebildet. Ein Farbfilter 9 ist in einer Positiongegenüber der Pixelelektrode 11 innen auf dem anderen Träger 1 gebildet. Einetransparente (gemeinsame) Gegenelektrode 15 ist darauf auf dem Farbfilter 9gebildet. Weiterhin sind Orientierungsschichten 13 in den Oberflächen beider Trägerausgebildet. Flüssigkristallmoleküle können nach einer Reibe-Behandlung dieserSchichten in eine festgelegte Richtung orientiert werden. Polarisierende Platten 14sind auf die äußeren Oberflächen beider Glasträger aufgebunden. DieFlüssigkristallverbindung 10 wird in einem Zwischenraum (von etwa 2 bis 5 umDicke) zwischen diesen Glasträgern eingefüllt. Als eine Rückseitenbeleuchtung 16wird eine Kombination aus einer Fluoreszenz-Lampe und einer Streuplatte (die beidenicht gezeigt sind) eingesetzt. Die Flüssigkristallverbindung 10 wird als Schalter zurÄnderung des Transmissionsvermögens von Strahlung von derRückflächenbeleuchtung 16 genutzt, wodurch eine Anzeige gebildet wird. Ziffer 6bezeichnet eine Schutzschicht, Ziffer 3 eine Harzschicht, Ziffer 2 eine schwarzeMatrix und Ziffer 17 gefärbte Abschnitte.
Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterBezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 4A bis 4F zeigen ein Flussdiagramm zur Illustration eines weiterenHerstellungsverfahrens eines Farbfilters für Flüssigkristalle gemäß der vorliegendenErfindung, und sie zeigen ein Beispiel des Aufbaus des Farbfilters für Flüssigkristallegemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei der Erfindung wird allgemein ein Glasträger als Träger verwendet. Es mußjedoch nicht notwendigerweise ein Glasträger benutzt werden, so lange der Trägerdie für ein Farbfilter für Flüssigkristalle benötigten Eigenschaften, wie etwaTransparenz und mechanische Stabilität, hat.
Fig. 4A stellt die Bildung schwarzer Matrizen als Lichtabschirmflächen auf einemGlasträger 1 mit lichtdurchlässigen Flächensieben (Öffnungen) dar. EineHarzzusammensetzung, deren Benetzbarkeit durch Tinte und/oder derenTintenabsorptionsvermögen in ihren belichteten Abschnitten durch Bestrahlung oderBestrahlung und Wärmebehandlung verringert ist, wird dann auf den Träger 1, aufdem vorher die schwarzen Matrizen 2 ausgebildet wurden, aufgebracht und nachBedarf vorgebacken, wodurch eine Harzschicht 3 gebildet wird (Fig. 4B). Im übrigenwird bei dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem die Schicht derHarzzusammensetzung allein durch Bestrahlung zur Reaktion gebracht wurde. Eskann jedoch auch eine Harzzusammensetzung eingesetzt werden, die sowohl einerBestrahlung als auch einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Bezüglich desVerfahrens für die Ausbildung der Harzschicht bestehen keine besonderenLimitierungen und es kann ein Beschichtungsverfahren wie dasSchleuderbeschichten, Walzenbeschichten, Stangenbeschichten, Sprühbeschichtenoder Eintauchbeschichten benutzt werden.
Die Harzschicht wird dann einer mustergebenden Belichtung in Form von Streifen inAbschnitten unterzogen, die den vom Licht durch die schwarzen Matrizen 2abzuschirmenden Flächen entsprechen. Es wird eine Maske 4 mit Öffnungen inForm eines Streifens eingesetzt, wodurch das Harz derart reagiert, dass Wände 8(belichtete Abschnitte) zur Verhinderung von Farbmischungen erhalten werden (Fig.4C). Danach wird die Harzschicht in den Farben R, G oder B auf Flächenniveauunter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 gefärbt (Fig. 4D). Die aufgebrachten Tintenwerden bei Bedarf getrocknet.
Als nach der mustergebenden Belichtung eingesetzte Fotomaske 4 wird eineFotomaske mit Öffnungen zum Freilegen der Harzschicht in Streifenform in jenenAbschnitten eingesetzt, die den vom Licht durch die schwarzen Matrizen 2abzuschirmenden Flächen entsprechen. Im Hinblick auf das Erfordernis einesAustrags der Tinte in ziemlich großer Menge zur Verhinderung von Färbungsfehlernan einer Grenze zwischen der schwarzen Matrix und der Öffnung 7 alslichtdurchlässiger Fläche ist dabei der Einsatz einer Maske mit Öffnungenbevorzugt, die schmaler als die lichtabschirmende Breite der schwarzen Matrix sind.
Als beim Färben benutzte Tinte können sowohl Tinten mit Färbematerialien als auchPigmenttinten verwendet werden. Als Tintenstrahlsystem kann ein solches vomBubble-Jet-Typ, das als energieerzeugendes Element einen elektrothermischenWandler benutzt, oder ein solches vom Piezo-Jet-Typ eingesetzt werden, welchesein piezoelektrisches Element benutzt. Eine Färbefläche und ein Färbemusterkönnen optional voreingestellt werden.
Fig. 5A und 5B zeigen jeweils dis Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ineiner Draufsicht. Die mustergebende Belichtung kann entweder in Streifenform -wie in Fig. 5A dargestellt - oder in Matrixform erfolgen - wie in Fig. 5B dargestellt.Die Fig. 6A und 68 zeigen jeweils beispielartig Färbeverfahren.
Fig. 6A stellt ein Verfahren dar, bei dem Pixel in der selben Farbe durchUnterteilung der Pixel in Abschnitte gefärbt werden, während Fig. 6B ein Verfahrendarstellt, bei dem Pixel in der selben Farbe zusammenhängend gefärbt werden. UmFehlstellen in der Farbbildung in Längsrichtung des Pixels zu verhindern, kann dasPixel vorzugsweise mit aufeinander folgenden Tintenpunkten gefärbt werden, wie inFig. 6B dargestellt. Das Färben ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt.Bei dieser Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die schwarzenMatrizen auf dem Träger gebildet sind. Es tritt jedoch kein besonderes Problem auf,wenn die schwarzen Matrizen auf der Harzschicht Nachbildungen der Harzschichtoder den Farben oder auf einem Träger gegenüber dem Farbfilter-Träger gebildetwerden. Ihre Form ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Als Beispiele fürein Verfahren zur Bildung der schwarzen Matrizen kann allgemein ein Verfahrenerwähnt werden, bei dem ein Metallfilm durch Sputtern unter Vakuumbedampfungauf dem Träger gebildet und dieser Film durch einen photolithographischen Prozessstrukturiert wird, oder ein Verfahren, bei dem ein schwarzes lichtempfindliches Harzzur direkten Strukturierung mittels eines photolithographischen Prozesses benutztwird. Hierauf sind die möglichen Verfahren aber nicht beschränkt.
Die so gefärbte Harzschicht wird dann zu ihrer Härtung einer Bestrahlung und/oderWärmebehandlung unterzogen (Fig. 4E) und nach Bedarf wird eine Schutzschicht 6auf der Harzschicht ausgebildet (Fig. 4F).
Als Schutzschicht kann ein Harzmaterial vom lichthärtenden Typ, thermohärtendenTyp oder licht- und thermohärtenden Typ oder eine durch Vakuumbedampfung,Sputtern o. ä. erzeugter anorganischer Film dienen. Jedes Material kann benutztwerden, sofern es eine ausreichende Transparenz für den Einsatz in einem Farbfilterhat und einen nachfolgenden ITO-Bildungsverfahren,Orientierungsschichtbildungsverfahren u. s. w. widersteht.
Um ein Farbfilter herzustellen, bei dem die gefärbten Abschnitte, die durch dieschwarzen Matrizen definierten Öffnungen vollständig überdecken und jeder dergefärbten Abschnitte zusammenhängend über eine Mehrzahl der Öffnungenaufgebaut ist - das heißt, in Form eines Streifens, wie in Fig. 6B dargestellt - ist eserforderlich, die Benetzbarkeit des Farbfilter-Trägers durch Tinte, welche durch dieEigenschaften sowohl der eingesetzten Tinte als auch einer Oberfläche desFarbfilter-Trägers (einer Tintenauftragsfläche) bestimmt ist, geeignet einzustellen.Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, die Oberflächenspannung der eingesetztenTinte und die hydrophilen Eigenschaften der Trägeroberfläche einzustellen.
Geeignete Bedingungen hierfür sind die folgenden:
Die Oberflächenspannung der Tinte liegt im Bereich zwischen 20 und 60 Dyn/cm,bevorzugt zwischen 24 und 55 Dyn/cm, noch spezieller zwischen 28 und 50Dyn/cm, und als Oberfläche des Farbfilter-Trägers wird ein hydrophiles Polymereseingesetzt.
Die geeignete Auswahl weiterer Bedingungen erlaubt die Bildung der streifenartigengefärbten Abschnitte mittels eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahrens. Wie obenbeschrieben, kann die Einstellung der Oberflächenspannung der Tinte imbevorzugten Bereich durch Auswahl der Art und Menge eines der Tintebeigemischten wasserlöslichen Lösungsmittels erreicht werden. Es ist auch vonVorteil, einen Kontaktwinkel so zu wählen, dass er in den oben erwähnten Bereichfällt.
Bei dieser Ausführungsform können die Bedingungen zum Färben in Streifenformweniger streng gehandhabt werden als bei der ersten Ausführungsform, weil dieWände zur Verhinderung von Farbmischungen vorgesehen sind.
Fig. 7A bis 7F steilen ein Herstellungsverfahren eines Farbfilters zum Einsatz ineiner Flüssigkristallanzeige dar, bei dem schwarze Matrizen auf einem Trägergegenüber einem Farbfilter-Träger vorgesehen sind.
Ein Verfahren, bei dem die schwarzen Matrizen auf dem gegenüber liegendenTräger und nicht auf dem Farbfilter-Träger angeordnet sind, ist als Verfahren zurVerbesserung der Apertur-Effizienz nützlich.
Eine Harzzusammensetzung mit gutem Absorptionsvermögen für wasserbasierteTinte (wobei das Tintenabsorptionsvermögen in ihren belichteten Abschnitten durchBestrahlung oder Bestrahlung und Wärmebehandlung verringert wird), wird aufeinen Glasträger 1 gemäß Fig. 7A aufgebracht und bedarfsweise vorgebacken, umeine Harzschicht 3 mit einem Tintenabsorptionsvermögen zu erzeugen, welches inihren belichteten Abschnitten durch Bestrahlung oder Bestrahlung undWärmebehandlung verringert ist (Fig. 7B).
Eine mustergebende Belichtung wird dann mittels einer Fotomaske 4 ausgeführt,wodurch das Tintenabsorptions- bzw. -aufnahmevermögen der Harzschicht 3 in denbelichteten Abschnitten 8 erniedrigt wird, um Wände zur Verhinderung einerFarbmischung zu bilden (Fig. 7C). Danach werden unbelichtete Abschnitte derHarzschicht separat in den Farben R, G und B in Form von Streifen unter Einsatzeines Tintenstrahlkopfes 5 gefärbt (Fig. 7D). Die aufgebrachten Tinten werden nachBedarf getrocknet. Um Fehler bei der Farbgebung zu verhindern, ist es wichtig, dieBreite des dem Licht ausgesetzten Abschnitts 8, welcher zugleich die dieFarbmischung verhindernde Wand ist, schmaler als die jenige der (nichtdargestellten) schwarzen Matrix auf dem gegenüber liegenden Träger zu wählen.
Die Fig. 8A bis 8F stellen ein weiteres Herstellungsverfahren eines Farbfilters fürFlüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung dar und zeigen ein Beispiel desAufbaus des Farbfilters für Flüssigkristalle gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 8A zeigt die Bildung schwarzer Matrizen auf einem Glasträger 1 mitlichtdurchlässigen Flächen 7 (durch die schwarzen Matrizen definierten Öffnungen).Eine Harzzusammensetzung, deren Benetzbarkeit durch die Tinte und/oder derenAufnahmevermögen für Tinte in ihren belichteten Abschnitten durch Bestrahlungoder Bestrahlung und Wärmebehandlung verbessert wird, wird dann auf den Träger1 aufgebracht, auf dem vorab die schwarzen Matrizen 2 gebildet wurden, und nachBedarf vorgebacken, um eine Harzschicht 3 zu bilden (Fig. 8B). Bei dieserAusführungsform wird im übrigen ein Beispiel beschrieben, bei dem die Schicht derHarzzusammensetzung allein durch Bestrahlung reagiert. Es kann jedoch auch ohneProbleme eine Harzzusammensetzung eingesetzt werden, die sowohl einerBestrahlung als auch einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird.
Nachdem die Harzschicht dann vorab unter Einsatz einer Maske 4 vorab einermustergebenden Belichtung ausgesetzt wurde, damit die Harzzusammensetzungreagiert (Fig. 8C, bei dieser Ausführungsform dienen unbelichtete Abschnitte 8' alsWände zur Verhinderung einer Farbmischung), werden die belichteten Abschnitteder Harzschicht unter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 separat in den Farben R, Gund B gefärbt (Fig. 8D). Die aufgebrachten Tinten werden im Bedarfsfallgetrocknet.
Die so gefärbte Harzschicht wird dann einer Bestrahlungs- und/oderWärmebehandlung zur Aushärtung unterzogen (Fig. 8E), und eine Schutzschicht 6wird bei Bedarf auf der Harzschicht ausgebildet (Fig. 8F).
Als bei der mustergebenden Belichtung verwendete Fotomaske 4 wird eineFotomaske mit Öffnungen zum Belichten der Harzschicht 3 in Streifenform in dendurch einen Tintenstrahlkopf 5 zu färbenden Abschnitten verwendet. Im Hinblickauf die Notwendigkeit eines Austrags von Tinte in ziemlich großer Menge zurVerhinderung von Fehlstellen der Färbung an der Grenze zwischen der schwarzenMatrix und der Öffnung ist es hierbei von Vorteil, eine Maske mit Öffnungeinzusetzen, welche größer als die durch die schwarzen Matrizen definiertenÖffnungen sind.
Die Fig. 9A und 9B stellen Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung in einerDraufsicht auf den Träger dar. Die mustergebende Belichtung kann entweder inStreifenform - wie in Fig. 9A dargestellt - oder in Matrixform erfolgen, wie in Fig.9B dargestellt.
Die Fig. 10A bis 10E illustrieren ein weiteres Herstellungsverfahren eines Farbfilterszur Benutzung in einer Flüssigkristallanzeige, wobei schwarze Matrizen auf einemTräger gegenüber einem Farbfilter-Träger vorgesehen sind.
Eine Harzzusammensetzung, deren Tintenaufnahmevermögen in ihren dem Lichtausgesetzten Abschnitten durch Bestrahlung oder Bestrahlung undWärmebehandlung erhöht wird, wird - wie in Fig. 10A gezeigt - auf einenGlasträger 1 aufgebracht und nach Bedarf vorgebacken, um eine Harzschicht 3 zubilden, deren Tintenabsorptionsvermögen in ihren belichteten Abschnitten durchBestrahlung oder Bestrahlung und Wärmebehandlung erhöht ist (Fig. 10B).
Dann wird eine mustergebende Belichtung mittels einer Fotomaske 4 ausgeführt,wobei das Tintenaufnahmevermögen der Harzschicht 3 in den belichtetenAbschnitten 8 erhöht wird (Fig. 10C). Danach werden die belichteten Abschnitteder Harzschicht separat in den Farben R, G und B in Form von Streifen unterEinsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 gefärbt (Fig. 10D). Die aufgebrachten Tintenwerden nach Bedarf getrocknet. Um Färbungsfehler bzw. -fehlstellen zu vermeiden,ist es wichtig, die Breite der die Farbmischung verhindernden Wand (desunbelichteten Abschnitts) 8' schmaler als die jenige der (nicht dargestellten)schwarzen Matrix auf dem gegenüber liegenden Träger zu machen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen Querschnifitsdarstellungen von farbigen TFT-Flüssigkristallanzeigen, bei denen das Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindungangebracht ist. Deren Form ist übrigens nicht auf diese Ausführungsformenbeschränkt.
Eine Farb-Flüssigkristallanzeige wird allgemein durch Vereinigung eines Farbfilter-Träger 1 und eines Trägers 14 gegenüber dem Farbfilter-Träger 1 und Einfülleneiner Flüssigkristallverbindung 12 in einem Zwischenraum zwischen den Trägernhergestellt. TFT-Dünnschichttransistoren (nicht dargestellt) und transparenteBildpunktelektroden 13 sind in Matrixform innen auf dem Träger 14 gebildet. EinFarbfilter 9 ist innen auf dem anderen Träger derart angeordnet, dass dieAnordnung der Färbematerialien der Farben R, G und B sich in Positionen gegenüberden Bildpunktelektroden befindet. Eine (gemeinsame) transparente Gegenelektrode10 ist über dem Farbfilter 9 gebildet. Schwarze Matrizen 2 sind gewöhnlich auf derSeite des Farbfilter-Trägers gebildet (Fig. 11), hier sind sie aber auf der Seite desgegenüber liegenden TFT-Trägers in einer Flüssigkristallanzeige des BM-On-Array-Typs gebildet (Fig. 12). Weiterhin sind im Inneren auf den Oberflächen beiderTräger Orientierungsschichten 11 gebildet. Flüssigkristallmoleküle können durchReiben dieser Schichten dazu gebracht werden, sich in eine vorbestimmte Richtungauszurichten. Polarisierung der Platten 15 sind auf die äußeren Oberflächen beiderGlasträger aufgebracht. Die Flüssigkristallverbindung 12 ist in dem Zwischenraum(von etwa 2 bis 5 um Dicke) zwischen diesen Glasträgern eingefüllt. AlsRückseitenbeleuchtung wird allgemein eine Kombination aus einer Fluoreszenz-Lampe und einer Streulampe (die beide nicht gezeigt sind), eingesetzt. DieFlüssigkristallverbindung 12 wird dazu gedacht, als Schalter zur Änderung desTransmissionsvermögens der Strahlung von der Rückflächenbeleuchtung zu wirken,wodurch eine Anzeige gebildet wird. Die Bezugsziffern 8 und 8' bezeichnen einenbelichteten bzw. einen unbelichteten Abschnitt. Die anderen Bezugsziffern in Fig.11 und 12 haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 3.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer anhand der nachfolgendenBeispiele beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.Im übrigen bedeuten alle Angaben von "Teil" oder "Teilen" und "%" in dennachfolgenden Beispielen Gewichtsteile oder Gewichtsprozente, so lange nichtsanderes angegeben ist.
Eine Harzzusammensetzung mit Hydroxypropylzellulose HPC-H (Produkt der NipponSoda Co., Ltd.) wurde durch Schleuderbeschichten auf eine Tintenaufnahmeschichtauf einem Glasträger mit einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Flächen von 60 umbis 150 um Größe aufgebracht und mit schwarzen Matrizen gemäß Fig. 1Aversehen und bei 90ºC 10 Minuten vorgebacken.
Unter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes wurden farbige Abschnitte in den Farben R,G und 8 dann in Form von Streifen mit einer Breite von 80 um mit entsprechendenTinten der Farben R, G und B gemäß Fig. 1A ausgebildet, wobei die nachfolgendeMischung eingesetzt wurde.
Die so gebildeten gefärbten Abschnitte wurden dann 1 Stunde bei 230ºCgebacken. Ein warmhärtendes Zweikomponentenharz wurde nachfolgend durchSchleuderbeschichten auf die Schicht der Harzzusammensetzung aufgetragen, sodass sich eine Schichtdicke von 1 um ergab. Die so gebildete Schicht wurde einerWärmebehandlung bei 250ºC für 30 Minuten zur Härtung unterzogen, wodurchinsgesamt ein Farbfilter für Flüssigkristalle erhalten wurde.
Ethylenglykol 20%
Isopropylalkohol 5%
Farbstoff R, G oder B, wie unten beschrieben 3%
Wasser 72
Roter Farbstoff (R): Mischung aus C. I. Acid Red 35/Acid Yellow 23
Grüner Farbstoff (G): Mischung aus C. I. Acid Blue 9/Acid Yellow 23
Blauer Farbstoff (B): Mischung aus C. I. Acid Blue 9/Acid Red 35.
Die Oberflächenspannungen der erwähnten Tinten wurden gemessen und es wurdeein Wert von 48 Dyn/cm gefunden. Jede hatte eine Viskosität von 1,8 cP. DerAnfangskontaktwinkel der Tinten war 30º.
Eine Harzzusammensetzung mit Hydroxypropylzellulose HPC-H (Produkt der NipponSoda Co., Ltd.) wurde durch Schleuderbeschichten auf eine Tintenaufnahmeschichtauf einem Glasträger mit einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Flächen von 50 umbis 130 um Größe aufgebracht und mit schwarzen Matrizen gemäß Fig. 1Aversehen und bei 90ºC 15 Minuten vorgebacken.
Unter Einsatz eines Tintenstrahldruckers wurden farbige Abschnitte in den FarbenR, G und B dann in Form von Streifen mit einer Breite von 60 um mitentsprechenden Tinten der Farben R, G und B gemäß Fig. 1A ausgebildet, wobeidie nachfolgende Mischung eingesetzt wurde.
Die so gebildeten gefärbten Abschnitte wurden dann 1 Stunde bei 230ºCgebacken. Ein warmhärtendes Zweikomponentenharz wurde nachfolgend durchSchleuderbeschichten auf die Schicht der Harzzusammensetzung aufgetragen, sodass sich eine Schichtdicke von 1 um ergab. Die so gebildete Schicht wurde einerWärmebehandlung bei 250ºC für 30 Minuten zur Härtung unterzogen, wodurchinsgesamt ein Farbfilter für Flüssigkristalle erhalten wurde.
Ethylenglykol 20%
Diethylenglykol 2%
Ethylalkohol 2%
Farbstoff R, G oder B, wie unten beschrieben 2,5%
Wasser 72,5%
Roter Farbstoff (R): Mischung aus C. I. Acid Red 35/Acid Yellow 23
Grüner Farbstoff (G): Mischung aus C. I. Acid Blue 9/Acid Yellow 23
Blauer Farbstoff (B): Mischung aus C. I. Acid Blue 9/Acid Red 35.
Die Oberflächenspannungen der erwähnten Tinten wurden gemessen und es wurdeein Wert von 58 Dyn/cm gefunden. Jede hatte eine Viskosität von 1,9 cP. DerAnfangskontaktwinkel der Tinten war 28º.
Ein Farbfilter für Flüssigkristalle wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle der beim Beispiel 1 verwendetenTinten die nachfolgenden Tinten benutzt wurden.
Ethylenglykol 20%
Farbstoff R, G oder B (wie in Beispiel 1) 3%
Wasser 77%
Die obigen Tinten hatten jeweils eine Oberflächenspannung von 66 Dyn/cm undeine Viskosität von 1,8 cP. Der Anfangskontaktwinkel der Tinten war 35º.
Ein Farbfilter für Flüssigkristalle wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle der beim Beispiel 1 verwendetenTinten die nachfolgenden Tinten benutzt wurden.
Ethylenglykol 20%
Farbstoff R, G oder B (wie in Beispiel 1) 2,5%
Wasser 77,5%
Die obigen Tinten hatten jeweils eine Oberflächenspannung von 62 Dyn/cm undeine Viskosität von 1,7 cP. Der Anfangskontaktwinkel der Tinten war 37º.
Die in den Beispielen 1 und 2 hergestellten Farbfilter für Flüssigkristalle wurden miteinem Lichtmikroskop untersucht. Im Ergebnis konnten keine Defekte, wie etwafreie Flächen bei einzelnen gefärbten Abschnitten R, G und B oder eineVerringerung des Kontrasts, nicht festgestellt werden.
Darüber hinaus wurde jedes der so erhaltenen Farbfilter dazu benutzt, es einerReihe von Handlungen zu unterwerfen, wie der Bildung einer ITO-Schicht, derBildung von Orientierungsschichten und dem Einfüllen eines Flüssigkristallmaterials,wodurch eine Farb-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 3 hergestellt wurde.
Bei Einsatz des so hergestellten Farb-Flüssigkristalldisplays wurden verschiedeneBildmuster auf der Anzeige erzeugt, um die Bilder hinsichtlich ihrer Definition zubewerten. Gute Ergebnisse wurden mit allen Bildern erhalten. Insbesondere hattedie auf der Basis des Beispiels 1 produzierte Anzeige eine ausgezeichneteBilddefinition.
Bezüglich der mit den Farbfiltern gemäß den Vergleichsbeispielen erhaltenen Bildernwurde andererseits häufig die Erscheinung des Freiflächen-Durchscheinensbeobachtete. Solche Bilder hatten daher einen niedrigen Kontrast und Mängel in derDefinition (Auflösung).
Tests ähnlich denen beim Beispiel 1 wurden dann unter den jeweiligen Bedingungenausgeführt, die in der nachfolgenden Tabelle 1 genannt sind. Daneben wurdenVergleichstests mit Beispielen 3 bis 6 auf die gleiche Weise wie beimVergleichbeispiel 1 ausgeführt - mit der Ausnahme, dass die entsprechendenBedingungen gemäß Tabelle 1 benutzt wurden. Tabelle 1
Die in den Beispielen 3bis 6 hergestellten Farbfilter für Flüssigkristalle wurden miteinem Lichtmikroskop untersucht. Im Ergebnis konnten keine Defekte, wie etwafreie Flächen bei einzelnen gefärbten Abschnitten R, G und B oder eineVerringerung des Kontrasts, nicht festgestellt werden.
Darüber hinaus wurde jedes der so erhaltenen Farbfilter dazu benutzt, es einerReihe von Handlungen zu unterwerfen, wie der Bildung einer ITO-Schicht, derBildung von Orientierungsschichten und dem Einfüllen eines Flüssigkristallmaterials,wodurch eine Farb-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 3 hergestellt wurde.
Bei Einsatz des so hergestellten Farb-Flüssigkristalldisplays wurden verschiedeneBildmuster auf der Anzeige erzeugt, um die Bilder hinsichtlich ihrer Definition zubewerten. Gute Ergebnisse wurden mit allen Bildern erhalten.
Bezüglich der mit den Farbfiltern gemäß den Vergleichsbeispielen 3 bis 6 erhaltenenBildern wurde andererseits häufig die Erscheinung des Freiflächen-Durchscheinensbeobachtete. Solche Bilder hatten daher einen niedrigen Kontrast und Mängel in derDefinition (Auflösung).
Auf einem Glasträger, auf dem schwarze Matrizen 2 gebildet worden waren, wie inFig. 4 dargestellt, wurde eine Harzzusammensetzung mit 97 Teilen Acryl-Copolymeren mit der nachfolgenden Zusammensetzung:
Methylmethacrylat 50 Teile
Hydroxyethylmethacrylat 30 Teile
N-Methylacrylamid 20 Teile
und 3 Teilen Triphenylsulfon-Hexafluorantimonat (gelöst in Ethyl-cellosolve, durchSchleuderbeschichtung aufgebracht, so dass sich eine Schichtdicke von 2 um ergabund bei 90ºC 10 Minuten vorgebacken, wodurch eine Harzschicht 3 erhaltenwurde.
Abschnitte der Harzschicht 3 auf den schwarzen Matrizen 2 wurden dann einermustergebenden Belichtung in Streifenform durch eine Fotomaske 4 mitstreifenartigen Öffnungen unterzogen, die schmaler als die Breite der schwarzenMatrizen 2 waren. Die derart belichtete Harzschicht wurde weiterhin einerWärmebehandlung für 1 Minute auf einer 120ºC aufgeheizten heißen Platteunterzogen, wodurch Wände 8 zur Verhinderung einer Farbmischung gebildetwurden. Unter Nutzung eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden unbelichtete Abschnitteder Harzschicht 3 in der Streifenform mit aufeinander folgenden Tüpfeln bzw.Punkten von farbigen Tinten der Farben R, B und G gefärbt. Die so aufgebrachtenTinten wurden dann bei 90ºC für 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht wurdenachfolgend zur Härtung einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minutenunterzogen.
Eine lichthärtende Harzzusammensetzung, die ein Epoxyacrylat und einenlichtsensibilisierten Starter enthält, wurde desweiteren durch Schleuderbeschichtenauf den gefärbten Träger aufgetragen, so dass sich eine Schichtdicke von 1 umergab, und bei 90ºC 30 Minuten vorgebacken, um eine Schutzschicht 6 zu bilden.Die so gebildete Schutzschicht 6 wurde dann insgesamt belichtet, um sie zuhärten, wodurch ein Farbfilter für Flüssigkristalle erhalten wurde.
Das so hergestellte Flüssigkristall wurde mit einem Lichtmikroskop untersucht. ImErgebnis wurden keine Defekte - wie etwa eine Farbmischung,Farbunregelmäßigkeiten und Fehlstellen der Färbung - beobachtet.
Dieses Farbfilter für Flüssigkristalle wurde zur Herstellung einerTFT-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 11 genutzt. Der Betrieb dieser Anzeige ergab, dass lebendigeFarbbilder dargestellt werden konnten.
Auf einem Glasträger 1, auf dem schwarze Matrizen 2 gebildet worden waren,wurde eine Harzzusammensetzung mit 97 Teilen Acryl-Copolymeren mit dernachfolgenden Zusammensetzung:
Methylmethacrylat 50 Teile
N-Methylacrylamid 50 Teile
und 3 Teilen Triphenylsulfon-Hexafluorantimonat (gelöst in Ethyl-cellosolve, durchSchleuderbeschichtung aufgebracht, so dass sich eine Schichtdicke von 2 um ergabund bei 90ºC 20 Minuten vorgebacken, wodurch eine Harzschicht 3 erhaltenwurde.
Abschnitte der Harzschicht 3 auf den schwarzen Matrizen 2 wurden dann einermustergebenden Belichtung in Streifenform durch eine Fotomaske 4 mitstreifenartigen Öffnungen unterzogen, die schmaler als die Breite der schwarzenMatrizen 2 waren. Die derart belichtete Harzschicht wurde weiterhin einerWärmebehandlung für 1 Minute auf einer 120ºC aufgeheizten heißen Platteunterzogen, wodurch Wände 8 zur Verhinderung einer Farbmischung gebildetwurden. Unter Nutzung eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden unbelichtete Abschnitteder Harzschicht 3 in der Streifenform mit aufeinander folgenden Tüpfeln bzw.Punkten von farbigen Tinten der Farben R, B und G gefärbt. Die so aufgebrachtenTinten wurden dann bei 90ºC für 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht wurdenachfolgend zur Härtung einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minutenunterzogen.
Ein warmhärtendes Zweikomponentenharz (Optomer SS-6688, Produkt von JapanSynthetic Rubber Co., Ltd.) wurde nachfolgend durch Schleuderbeschichten auf dieSchicht der Harzzusammensetzung aufgetragen, so dass sich eine Schichtdicke von1 um ergab, und bei 90ºC 30 Minuten vorgebacken, um eine Schutzschicht 6 zubilden. Die so gebildete Schutzschicht 6 wurde dann einer Wärmebehandlung bei200ºC für 30 Minuten zur Härtung unterzogen, wodurch ein Farbfilter fürFlüssigkristalle hergestellt wurde.
Das so hergestellte Flüssigkristall wurde mit einem Lichtmikroskop untersucht. ImErgebnis wurden keine Defekte - wie etwa eine Farbmischung,Farbunregelmäßigkeiten und Fehlstellen der Färbung - beobachtet.
Dieses Farbfilter für Flüssigkristalle wurde zur Herstellung einerTFT-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 11 genutzt. Der Betrieb dieser Anzeige ergab, dass lebendigeFarbbilder dargestellt werden konnten.
Auf einem Glasträger 1, auf dem schwarze Matrizen 2 gebildet worden waren,wurde eine Harzzusammensetzung mit 98 Teilen Acryl-Copolymeren mit dernachfolgenden Zusammensetzung:
Methylmethacrylat 60 Teile
N-Methoxymethylacrylamid 40 Teile
und 2 Teilen Diphenyljod-Hexafluorantimonat (gelöst in Ethyl-cellosolve, durchSchleuderbeschichtung aufgebracht, so dass sich eine Schichtdicke von 2 um ergabund bei 90ºC 10 Minuten vorgebacken, wodurch eine Harzschicht 3 erhaltenwurde.
Abschnitte der Harzschicht 3 auf den schwarzen Matrizen 2 wurden dann einermustergebenden Belichtung in Streifenform durch eine Fotomaske 4 mitstreifenartigen Öffnungen unterzogen, die schmaler als die Breite der schwarzenMatrizen 2 waren. Die derart belichtete Harzschicht wurde weiterhin einerWärmebehandlung für 1 Minute auf einer 120ºC aufgeheizten heißen Platteunterzogen, wodurch Wände 8 zur Verhinderung einer Farbmischung gebildetwurden. Unter Nutzung eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden unbelichtete Abschnitteder Harzschicht 3 in der Streifenform mit aufeinander folgenden Tüpfeln bzw.Punkten von farbigen Tinten der Farben R, B und G gefärbt. Die so aufgebrachtenTinten wurden dann bei 90ºC für 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht wurdenachfolgend zur Härtung einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minutenunterzogen.
Ein warmhärtendes Zweikomponentenharz (Optomer SS-6688, Produkt von JapanSynthetic Rubber Co., Ltd.) wurde nachfolgend durch Schleuderbeschichten aufden gefärbten Träger aufgetragen, so dass sich eine Schichtdicke von 1 um ergab,und bei 90ºC 30 Minuten vorgebacken, um eine Schutzschicht 6 zu bilden. Die sogebildete Schutzschicht 6 wurde dann einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 30Minuten zur Härtung unterzogen, wodurch ein Farbfilter für Flüssigkristallehergestellt wurde.
Das so hergestellte Flüssigkristall wurde mit einem Lichtmikroskop untersucht. ImErgebnis wurden keine Defekte - wie etwa eine Farbmischung,Farbunregelmäßigkeiten und Fehlstellen der Färbung - beobachtet.
Dieses Farbfilter für Flüssigkristalle wurde zur Herstellung einerTFT-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 11 genutzt. Der Betrieb dieser Anzeige ergab, dass lebendigeFarbbilder dargestellt werden konnten.
Wie in den Fig. 7A bis 7F dargestellt, wurde eine Harzzusammensetzung mit 98Teilen eines Acryl-Copolymeren mit der folgenden Zusammensetzung:
Acrylsäure 3 Teile
Methylmetacrylat 50 Teile
Hydroxyethylmethacrylat 27 Teile
N-Methylacrylamid 20 Teile
und 2 Teilen Triphenylsulfon-Triflat, aufgelöst in Ethylcellosolve durchSchleuderbeschichtung auf einem Glasträger 1 derart aufgebracht, dass sich eineBeschichtungsdicke von 2 um ergab, und bei 90ºC für 20 Minuten vorgebacken,wodurch eine Harzschicht 3 gebildet wurde.
Teile der Harzschicht 3 wurden dann einer strukturgebenden Belichtung inStreifenform mit der gleichen Fotomaske 4 unterzogen, wie sie beim Beispiel 7benutzt wurde. Die so belichtete Harzschicht wurde desweiteren einerWärmebehandlung für 1 Minute auf einer auf 120ºC aufgeheizten heißen Platteunterzogen, wodurch Wände 8 zur Verhinderung einer Farbmischung gebildetwurden. Unter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden unbelichtete Abschnitteder Harzschicht 3 in Form eines Streifenmusters mit aufeinander folgenden Punktenfarbigen Tinten der Farben R, G und B gefärbt. Die so aufgebrachten Tinten wurdenbei 90ºC 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht 3 wurde nachfolgend zur Härtungeiner Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minuten unterzogen.
Eine lichthärtende Harzzusammensetzung, die ein Epoxyacrylat und einenlichtsensibilisierten Initiator enthielt, wurde dann durch Schleuderbeschichtung auf dengefärbten Träger aufgebracht, so dass sich eine Beschichtungsdicke von 1 umergab, und bei 90ºC für 30 Minuten vorgebacken, wodurch eine Schutzschicht 6gebildet wurde. Die derart gebildete Schutzschicht 6 wurde dann insgesamtbelichtet, um sie zu härten, wodurch ein Farbfilter für Flüssigkristalle erzeugtwurde.
Das so erzeugte Farbfilter für Flüssigkristalle wurde mit einem Trägerzusammengefaßt, auf dem schwarze Matrizen auf Seiten des TFT-Trägers gebildetworden waren, wie in Fig. 12 dargestellt, und eine Flüssigkristallverbindung wurdein den Zwischenraum zwischen beiden Trägern eingefüllt, wodurch eineFlüssigkristallanzeige hergestellt wurde. Der Betrieb dieser Anzeige zeigte, dasslebendige Farbbilder dargestellt werden konnten. Außerdem wurden keine Fehler,wie etwa Farbmischungen, Farbunregelmäßigkeiten oder Färbungsfehlstellen beidiesem Farbfilter beobachtet.
Auf einem Glasträger 1, auf dem schwarze Matrizen 2 gebildet worden waren, wiein den Fig. 5A bis 8F dargestellt, wurde Methylphenylpolysilan durchSchleuderbeschichtung mit einer Schichtdicke von 2 um aufgebracht und bei 90ºCfür 20 Minuten vorgebacken, wodurch eine Harzschicht 3 gebildet wurde.
Abschnitte der Harzschicht 3 wurden dann einer mustergebenden Belichtung inStreifenform durch eine Fotomaske 4 mit streifenförmigen Öffnungen unterzogen,die breiter als eine durch die schwarzen Matrizen 2 definierte Öffnung 7 waren,wodurch Wände 8 zur Verhinderung einer Farbmischung gebildet wurden.
Unter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden die belichteten Abschnitte derHarzschicht 3 in Form des Streifenmusters mit aufeinander folgenden Punkten vonFarbstofftinten der Farben R, G und B gefärbt. Die aufgebrachten Tinten wurden bei90ºC 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht 3 wurde nachfolgend zur Härtungeiner Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minuten unterzogen.
Ein warmhärtendes Zweikomponentenharz (Optomer SS-6688, Produkt von JapanSynthetic Rubber Co., Ltd.) wurde nachfolgend durch Schleuderbeschichten aufden gefärbten Träger aufgetragen, so dass sich eine Schichtdicke von 1 um ergab,und bei 90ºC 30 Minuten vorgebacken, um eine Schutzschicht 6 zu bilden. Die sogebildete Schutzschicht 6 wurde dann einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 60Minuten zur Härtung unterzogen, wodurch ein Farbfilter für Flüssigkristallehergestellt wurde.
Das so hergestellte Flüssigkristall wurde mit einem Lichtmikroskop untersucht. ImErgebnis wurden keine Defekte - wie etwa eine Farbmischung,Farbunregelmäßigkeiten und Fehlstellen der Färbung - beobachtet.
Dieses Farbfilter für Flüssigkristalle wurde zur Herstellung einerTFT-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 11 genutzt. Der Betrieb dieser Anzeige ergab, dass lebendigeFarbbilder dargestellt werden konnten.
Auf einem Glasträger 1, auf dem schwarze Matrizen 2 gebildet worden waren,wurde eine Harzzusammensetzung mit 97 Teilen eines Acryl-Copolymeren mit derfolgenden Zusammensetzung:
Methylmetacrylat 30 Teile
Phenoxyethylmethacrylat 60 Teile
Hydroxyethylmethacrylat 10 Teile
und 3 Teilen Triphenylsulfon-Triflat, aufgelöst in Ethylcellosolve durchSchleuderbeschichtung mit einer Schichtdicke von 2 um aufgebracht und bei 90ºCfür 20 Minuten vorgebacken, wodurch eine Harzschicht 3 gebildet wurde.
Abschnitte der Harzschicht 3 wurden dann einer strukturgebenden Belichtung inStreifenform mit der gleichen Fotomaske 4 unterzogen, wie sie beim Beispiel 11benutzt wurde. Die so belichtete Harzschicht wurde desweiteren einerWärmebehandlung für 1 Minute auf einer auf 120ºC aufgeheizten heißen Platteunterzogen, wodurch Wände 8 zur Verhinderung einer Farbmischung gebildetwurden. Unter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden unbelichtete Abschnitteder Harzschicht 3 in Form eines Streifenmusters mit aufeinander folgenden Punktenfarbigen Tinten der Farben R, G und B gefärbt. Die so aufgebrachten Tinten wurdenbei 90ºC 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht 3 wurde nachfolgend zur Härtungeiner Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minuten unterzogen.
Ein warmhärtendes Zweikomponentenharz (Optomer SS-6688, Produkt von JapanSynthetic Rubber Co., Ltd.) wurde nachfolgend durch Schleuderbeschichten aufden gefärbten Träger aufgetragen, so dass sich eine Schichtdicke von 1 um ergab,und bei 90ºC 30 Minuten vorgebacken, um eine Schutzschicht 6 zu bilden. Die sogebildete Schutzschicht 6 wurde dann einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 30Minuten zur Härtung unterzogen, wodurch ein Farbfilter für Flüssigkristallehergestellt wurde.
Das so hergestellte Flüssigkristall wurde mit einem Lichtmikroskop untersucht. ImErgebnis wurden keine Defekte - wie etwa eine Farbmischung,Farbunregelmäßigkeiten und Fehlstellen der Färbung - beobachtet.
Dieses Farbfilter für Flüssigkristalle wurde zur Herstellung einerTFT-Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 11 genutzt. Der Betrieb dieser Anzeige ergab, dass lebendigeFarbbilder dargestellt werden konnten.
Wie in den Fig. 10A bis 10E dargestellt, wurde Methylphenyl-Polysilan durchSchleuderbeschichtung auf einem Glasträger 1 zur Erhaltung einer Schichtdicke von2 um aufgetragen und bei 90ºC für 20 Minuten vorgebacken, wodurch eineHarzschicht 3 gebildet wurde. Teile der Harzschicht 3 wurden dann einermustergebenden Belichtung in Streifenform durch die gleiche Fotomaske 4 wiebeim Beispiel 11 unterzogen, wodurch Wände 8 zur Verhinderung einerFarbmischung erzeugt wurden. Unter Einsatz eines Tintenstrahlkopfes 5 wurden diebelichteten Abschnitte der Harzschicht 3 in einem Streifenmuster mit aufeinanderfolgenden Punkten von Farbstofftinten der Farben R, G und B gefärbt. Die soaufgetragenen Tinten wurden bei 90ºC für 5 Minuten getrocknet. Die Harzschicht3 wurde nachfolgend einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 60 Minuten zumHärten unterzogen.
Dann wurde eine lichthärtende Harzzusammensetzung, die ein Epoxyacrylat undeinen lichtsensibilisierten Initiator enthält, durch Schleuderbeschichten auf demgefärbten Träger mit einer Beschichtungsdicke von 1 um aufgetragen und bei 90ºCfür 30 Minuten vorgebacken, wodurch eine Schutzschicht 6 gebildet wurde. Diederart gebildete Schutzschicht 6 wurde dann zum Härten insgesamt belichtet,wodurch ein Farbfilter für Flüssigkristalle erzeugt wurde.
Das so erzeugte Farbfilter für Flüssigkristalle wurde mit einem Trägerzusammengefaßt, auf dem schwarze Matrizen auf Seiten des TFT-Trägers gebildetworden waren, wie in Fig. 12 dargestellt, und eine Flüssigkristallverbindung wurdein den Zwischenraum zwischen beiden Trägern eingefüllt, wodurch eineFlüssigkristallanzeige hergestellt wurde. Der Betrieb dieser Anzeige zeigte, dasslebendige Farbbilder dargestellt werden konnten. Außerdem wurden keine Fehler,wie etwa Farbmischungen, Farbunregelmäßigkeiten oder Färbungsfehlstellen beidiesem Farbfilter beobachtet.
Die Anwendung des Produktionsverfahrens eines Farbfilters für Flüssigkristallegemäß der vorliegenden Erfindung gestattet die ökonomische Herstellung vonFarbfiltern für Flüssigkristalle, welche frei von Defekten, wie einer Farbmischung,Farbunregelmäßigkeiten und Färbungs-Fehlstellen sind und daher eine hoheZuverlässigkeit haben. Dieses Verfahren ist besonders nützlich für die Herstellungvon Farbfiltern mit einem farbigen Muster in Streifenform.
Obgleich die vorliegende Erfindung im Hinblick darauf beschrieben wurde, wasgegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsformen anzusehen sind, ist zuverstehen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformenbeschränkt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Modifikationen undäquivalente Anordnungen umfassen, die innerhalb des Schutzbereichs deranhängenden Ansprüche liegen. Der Schutzbereich der Ansprüche ist gemäß derbreitesten Interpretation derart zu verstehen, dass all diese Modifikationen undäquivalenten Strukturen und Funktionen eingeschlossen sind.