DE4338454A1

DE4338454A1 - Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE4338454A1
Application number: DE4338454A
Authority: DE
Inventors: Gyoo Chul Jo
Original assignee: Gold Star Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2013-11-12
Also published as: FR2697922A1; JP3507921B2; US5495354A; JPH06202101A; DE4338454B4; FR2697922B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall anzeige (LCD) und, spezieller, ein Verfahren zur Herstel lung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige, das die Ebenheit der Oberflächenschicht des Farbfilters durch Beseitigung des Höhenunterschieds zwischen Schwarzmatrizen und Farbmustern unter Anwendung von Elektroplattierung verbessern kann.

Fig. 1 zeigt die Konstruktion eines konventionellen Farb filters für eine Flüssigkristallanzeige. Der Farbfilter besteht aus einem transparenten Isoliersubstrat 1, mehreren auf das transparente Substrat 1 aufgeformten Schwarzmatri zen 2, selektiv zwischen den Schwarzmatrizen 2 eingeformten roten, grünen und blauen Farbelementen, einer auf Farb elemente und Schwarzmatrizen 2 aufgeformten Schutzfolie 4, und einer auf die Schutzfolie 4 aufgeformten transparenten, leitfähigen Folie 5.

Fig. 2A bis 2C sind Ansichten, mit denen ein Verfahren zur Herstellung eines konventionellen Farbfilters der obigen Konstruktion erklärt wird. Wie in Fig. 2A gezeigt, wird zuerst eine Schwarzmatrix 2 auf das Substrat 1 mit einem Photolithographieprozeß unter Anwendung einer Photo maske, die ein vorbestimmtes Muster besitzt, aufgeformt, nachdem das Substrat 1 mit Metallen, z. B. Chromaluminium usw., bedampft worden ist oder diese Metalle auf dem Substrat verdampft worden sind.

Wie wohlbekannt ist, funktioniert die Schwarzmatrix 2 zur Erhöhung des Farbkontrastes der LCD und zur Verhinderung der Erhöhung der Stromlosigkeit eines dünnen Schichttransi stors durch Außenlicht, der als Schaltgerät für den Antrieb einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird. Die Schwarz matrix 2 kann mit dem gleichen Photolithographieprozeß wie oben auch nach Auftrag eines lichtempfindlichen Schwarz polymers auf das Substrat 1 geformt werden. Danach werden, wie in Fig. 2B gezeigt, rote, grüne und blaue Farbelemente 3 zwischen den Schwarzmatrizen 2 geformt. Bei der Formung der Farbelemente 3 werden normalerweise folgende Methoden angewendet:

1) Auf ein Substrat 1, auf das Schwarzmatrizen 2 aufge formt sind, wird ein lichtempfindliches und färbbares Polymer, z. B. Gelatine, Kasein usw., aufgetragen und dann belichtet und zur Musterung entwickelt. Dieses mit Polymer gemusterte Substrat wird in einem Färbebehälter mit einer vorbestimmten Farbe gefärbt und dann mit Gerbsäure usw. als Schutzlack überzogen. Durch dreima lige Wiederholung des obigen Prozesses in Übereinstim mung mit den roten, grünen und blauen Farben ist die Formung der Farbelemente 3 abgeschlossen.
2) Wie in den Fig. 5A bis 5D gezeigt, wird auf ein Substrat 1, auf das Schwarzmatrizen 2 aufgeformt sind, ein Farbschutzlack aus dispergiertem Pigment aufgetra gen und dann mit einer vorher spezifizierten Photomaske entwickelt, um gemustert zu werden. Durch dreimalige Wiederholung des obigen Prozesses in Übereinstimmung mit den roten, grünen und blauen Farben ist die Formung der Farbelemente 3 abgeschlossen.
3) Auf das Substrat 1, auf das Schwarzmatrizen 2 aufge formt sind, werden rote, grüne und blaue Farbelemente 3 durch Aufdruck der gewünschten Farben mit Rollen aufge formt. Nachdem die Farbelemente wie oben geformt sind, wie in Fig. 2C gezeigt, wird darauf eine Schutzschicht 4 mit einem transparenten Material, z. B. Acrylharz, Epoxidharz, Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyurethan usw., verdampft, und dann wird eine transparente, leit fähige Schicht 5 aus Indiumdünnoxid durch Bedampfung oder Vakuumverdampfung verdampft, so daß ein Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige fertiggestellt wird.

Fig. 3 zeigt die Konstruktion eines anderen konventionel len Farbfiltertyps für eine Flüssigkristallanzeige. Dieser Farbfilter besteht aus einem transparenten Isoliersubstrat 1, einer darauf geformten transparenten, leitfähigen Schicht 15, Farbelementen 3 und Schwarzmatrizen 2, und einer auf Farbelemente 3 und Schwarzmatrizen 2 aufgeformten Schutzschicht 4.

Ein konventioneller, wie oben konstruierter Farbfilter wird unter Anwendung des folgenden Verfahrens hergestellt: Wie in Fig. 4A gezeigt, wird eine transparente, leitfähige Schicht 15 aus Indiumdünnoxid auf einem transparenten Isoliersubstrat 1 durch Bedampfung oder Vakuumverdampfung verdampft, und dann wird darauf ein Farbschutzlack aufge tragen und durch eine vorher spezifizierte Photomaske belichtet und entwickelt, so daß rote Farbelemente 3 geformt werden, dies wird dann in ein Entwicklungsbad getaucht, um den restlichen Farbschutzlack zu entwickeln. Mit dem gleichen Verfahren wie oben werden auch grüne und blaue Farbelemente 3 geformt, und der aus diesem Prozeß resultierende Farbfilter ist in Fig. 4B gezeigt. Danach werden Schwarzmatrizen 2 durch Selbstausrichtung oder elektrische Sedimentierung eines lichtempfindlichen Schwarzpolymers auf die Farbelemente 3 aufgeformt, und eine Schutzschicht wird darauf zur Fertigstellung eines in Fig. 4C gezeigten Farbfilters aufgetragen.

Jedoch ist die Ebenheit der Farbfilterschicht bei dem oben beschriebenen konventionellen Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige wegen des Höhenunterschieds zwischen Schwarzmatrizen und Farbelemen ten gering. Weil Schwarzmatrizen mit Selbstausrichtungs- oder elektrischen Sedimentierungsverfahren geformt werden, besteht außerdem ein Mangel darin, daß die Verarbeitung kompliziert ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssig kristallanzeige anzugeben, das die Ebenheit der Oberflä chenschicht des Farbfilters durch Beseitigung des Höhen unterschieds zwischen Schwarzmatrizen und Farbelementen verbessern kann.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüs sigkristallanzeige anzugeben, das die Bearbeitungsstufen vereinfachen kann.

Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige anzugeben, das den Widerstand einer als Elektrode zu formenden transparenten, leitfähigen Schicht reduzieren kann.

Zur Erfüllung der obigen Aufgaben ermöglicht die vorliegen de Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfil ters für eine Flüssigkristallanzeige, das aus folgenden Stufen besteht:
Absetzung von Schwarzmatrizen auf ein transparentes Isoliersubstrat in vorbestimmten Abständen;
Formung von Farbelementen aus Rot, Grün und Blau in vorbestimmten Positionen zwischen den Schwarzmatrizen;
Formung von zusätzlichen Schwarzmatrizen auf den abge setzten Schwarzmatrizen durch Elektroplattierung;
Formung einer Schutzschicht auf Farbelementen und zusätzlichen Schwarzmatrizen; und
Formung einer transparenten, leitfähigen Schicht auf der Schutzschicht.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssig kristallanzeige, das aus folgenden Stufen besteht:
Formung einer transparenten, leitfähigen Schicht auf einem transparenten Isoliersubstrat;
Formung von Farbelementen aus Rot, Grün und Blau auf der transparenten, leitfähigen Schicht;
Elektroplattierung der Schwarzmatrizen zwischen den Farbelementen derart, daß die Höhe der Schwarzmatrizen im wesentlichen mit der Höhe der Farbelemente überein stimmt; und
Formung einer Schutzschicht auf Farbelementen und Schwarzmatrizen.

Die obigen Aufgaben und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Verweis auf die beigefügten Zeichnun gen offensichtlicher, in diesen Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines konventionellen Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige.

Fig. 2A-2C Ansichten zur Erklärung des Prozesses für die Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Farbfilters.

Fig. 3 eine Schnittansicht eines anderen konventio nellen Farbfilters für eine Flüssig kristallanzeige.

Fig. 4A-4C Ansichten zur Erklärung des Prozesses für die Herstellung des in Fig. 3 gezeigten Farbfilters.

Fig. 5A-5F Ansichten zur Erklärung des Prozesses für die Herstellung eines Farbfilters nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6A-6C Ansichten zur Erklärung des Prozesses für die Herstellung eines Farbfilters nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7-10 zeigen Beispiele für die Formung von Schwarzmatrizen im Herstellungsprozeß für einen Farbfilter nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 11 zeigt den Aufbau eines galvanischen Bades zur Formung von Schwarzmatrizen in einem Prozeß für die Herstellung eines Farbfilters nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5A bis 5F zeigen einen Prozeß für die Herstellung eines Farbfilters nach einer Ausführungsform der vorliegen den Erfindung.

Während der ersten Stufe werden, wie in Fig. 5A gezeigt, Schwarzmatrizen 2 auf ein transparentes Substrat 1 geformt und mit einem roten Farbelement 3 aus lichtempfindlicher, organischer Substanz beschichtet. In der zweiten Stufe wird das Farbelement 3 durch eine Photomaske mit vorbestimmten Mustern Ultraviolettstrahlen ausgesetzt, siehe Fig. 5B. In der dritten Stufe werden auf das rote Farbelement 3 vorbe stimmte Muster mit Entwicklungsflüssigkeit aufgeformt.

Fig. 5C zeigt den Zustand der Fertigstellung dieser Stufe. In den vierten und fünften Stufen werden mit dem gleichen wie oben erwähnten Verfahren grüne und blaue Farbelemente geformt, siehe Fig. 5D.

Bei der Formung der Farbelemente 3 wird in den obigen Stufen das zweite Verfahren der obenerwähnten drei Verfah ren angewendet, während eines der übrigen Verfahren ange wendet werden kann.

Mit Verweis auf Fig. 5D wird festgestellt, daß die Höhe der mit dem obigen Prozeß geformten Farbelemente 3 höher ist als die der Schwarzmatrizen 2. Zur Beseitigung dieses Höhenunterschieds werden auf die Schwarzmatrix 2 zusätzli che Schwarzmatrizen 6 durch Elektroplattierung so aufge formt, daß die Höhe der Farbelemente in der sechsten Stufe gemäß Darstellung in Fig. 5E der Höhe der Schwarzmatrizen gleichkommt.

In der siebten Stufe wird die Schutzschicht 4 aus transpa rentem Material, z. B. Acrylharz, beschichtet, und darauf wird eine transparente, leitfähige Schicht, die als Elek trode funktioniert, durch Bedampfung oder Vakummverdampfung abgesetzt, woraus die Fertigstellung eines Farbfilters resultiert.

Zusätzliche Schwarzmatrizen 6 können als Beispiele, wie in den Fig. 7 bis 10 gezeigt, geformt werden. Nach dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel werden Schwarzmatrizen 6 auf Schwarzmatrizen 2 durch Elektroplattierung aufgeformt, und dann wird eine organische Substanz 7 in gleicher Höhe wie die Farbelemente 3 abgesetzt. Wie in Fig. 8 gezeigt, kann die organische Substanz 7 direkt auf die Schwarzmatrizen 2 abgesetzt werden. Nach dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel werden zusätzliche Schwarzmatrizen 6 höher elektroplattiert als die Farbelemente 3, so daß die Enden der zusätzlichen Schwarzmatrizen 6 in Kontakt mit der transparenten, leit fähigen Schicht 5 sein und den Widerstand der transparen ten, leitfähigen Schicht 5 verringern können. Nach dem in Fig. 10 gezeigten Beispiel werden zusätzliche Schwarz matrizen 6 in gleicher Höhe mit den Farbelementen elek troplattiert, und die transparente, leitfähige Schicht 5 wird darauf direkt ohne Schutzschicht aufgeformt.

Fig. 6A bis 6C zeigen einen Prozeß zur Herstellung eines Farbfilters nach einer anderen Ausführungsform der vorlie genden Erfindung.

Zuerst wird die transparente, leitfähige Schicht 15 aus Indiumdünnoxid auf das transparente Isoliersubstrat 1 durch Bedampfung oder Vakuumverdampfung abgesetzt, und die Farb elemente 3 werden mit einem der vorstehend erwähnten Ver fahren geformt. Sodann werden Schwarzmatrizen 2, wie in Fig. 6B gezeigt, durch Elektroplattierung geformt, und darauf wird dann die Schutzschicht 4 aufgeformt, womit ein Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeige gemäß Darstel lung in Fig. 6C fertiggestellt ist.

Im folgenden wird mit Verweis auf Fig. 11 ein Verfahren zur Elektroplattierung von Schwarzmatrizen nach der Erfin dung beschrieben.

Obwohl ein Metall, z. B. Kupfer, Nickel, Zink, Chrom, Cad mium, Blei, Zinn, Gold, Silber oder Legierungen aus diesen Metallen, für die Elektroplattierung verwendet werden kann, wird jetzt ein Beispiel erläutert, in dem Chrom als Metall auftrag verwendet wird.

Wie in Fig. 11 gezeigt, wird eine Säureanhydrid- Chromplattierungsflüssigkeit 10 in eine Elektrolysezelle 12 gefüllt, und eine Bleilegierung oder Bleioxid werden als Anodenelektrode 11 verwendet, und ein Farbfiltersubstrat 9, auf das Farbelemente 3 aufgeformt sind, wird als Kathoden elektrode befestigt.

Bei Anlegung von Gleichstrom an die Elektroden wird von der Anodenelektrode Sauerstoffgas erzeugt, und das mit Chrom (III) oxidierte Metall der Anodenelektrode wird auf Chrom (VI) oxidiert, während in der Kathodenelektrode Wasser stoffgas erzeugt und Chrom (VI) in der Plattierungslösung auf das Metallchrom reduziert werden, mit dem das Farbfil tersubstrat 9 plattiert werden soll.

Bei der in den Fig. 5 oder in den Fig. 7 bis 10 gezeig ten Elektroplattierung von zusätzlichen Schwarzmatrizen 6 nach Absetzung der Schwarzmatrizen 2 sowie bei der Elek troplattierung von Schwarzmatrizen 2 direkt auf die trans parente, leitfähige Schicht 15 gemäß Darstellung in Fig. 6 sind vorbereitende Arbeiten für die Elektroplattierung, z. B. Schleifen, nicht erforderlich, weil die Schwarz matrizen 2 durch Bedampfung auf das transparente Substrat 1 abgesetzt werden, und dessen Oberfläche deshalb rein gehal ten werden kann. Demzufolge besitzt die Oberfläche des elektroplattierten Metalls eine gute Ebenheit und einen guten Glanz. Metalle in der Elektroplattierungslösung und der Anodenelektrode sind je nach dem zu plattierenden Metall vorbestimmt, und zur Regelung der Plattierungs geschwindigkeit können zusätzlich Katalysatoren verwendet werden.

Mit dem Vorstehenden kann nach dem Verfahren der vorliegen den Erfindung der Höhenunterschied zwischen Farbelementen und Schwarzmatrizen durch Elektroplattierung beseitigt werden, und die Ebenheit einer Farbfilter-Oberflächen schicht wird verbessert. Wenn Schwarzmatrizen nur durch Elektroplattierung geformt werden, kann außerdem der Her stellungsprozeß vereinfacht werden, weil die aus Formung der Schwarzmatrizen durch Selbstausrichtung oder elektri sche Sedimentierung bestehende Stufe entfallen kann. Über dies wird bei der Formung von Schwarzmatrizen, welche die transparente, leitfähige Schicht kontaktieren, der Wider stand der transparenten, leitfähigen Schicht gemindert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige, das aus folgenden Fertigungs stufen besteht:
Absetzung von Schwarzmatrizen auf ein transparentes Isoliersubstrat in vorbestimmten Abständen;
Formung von Farbelementen aus Rot, Grün und Blau an vorbestimmten Stellen zwischen den Schwarzmatrizen;
Formung von zusätzlichen Schwarzmatrizen auf den abge setzten Schwarzmatrizen durch Elektroplattierung;
Formung einer Schutzschicht auf den Farbelementen und den zusätzlichen Schwarzmatrizen, und
Formung einer transparenten, leitfähigen Schicht auf der Schutzschicht.

2. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters nach An spruch 1, wobei die zusätzlichen Schwarzmatrizen in gleicher Höhe wie die Farbelemente geformt sind.

3. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters nach An spruch 1, wobei die Stufe zur Formung der zusätzlichen Schwarzmatrizen folgende Teilstufen umfaßt:
Formung der zusätzlichen Schwarzmatrizen mit einer geringeren Höhe als der der Farbelemente durch Elek troplattierung; und
Formung einer organischen Schicht bis zur gleichen Höhe wie der der Farbelemente auf den zusätzlichen Schwarz matrizen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters nach An spruch 1, wobei die Schwarzmatrizen höher geformt sind als die Farbelemente, so daß die oberen Teile der zu sätzlichen Schwarzmatrizen die transparente, leitfähige Schicht berühren.

5. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige, bestehend aus folgenden Stufen:
Absetzung von Schwarzmatrizen auf ein transparentes Isoliersubstrat;
Formung von Farbelementen aus Rot, Grün und Blau zwi schen den Schwarzmatrizen;
Formung von zusätzlichen Schwarzmatrizen, die minde stens so hoch sind wie die Farbelemente auf den abge setzten Schwarzmatrizen, durch Elektroplattierung, und
Formung einer transparenten, leitfähigen Schicht auf den Farbelementen und den zusätzlichen Schwarzmatrizen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für eine Flüssigkristallanzeige, bestehend aus folgenden Stufen:
Formung einer transparenten, leitfähigen Schicht auf einem transparenten Isoliersubstrat;
Formung von Farbelementen aus Rot, Grün und Blau an vorbestimmten Stellen der transparenten, leitfähigen Schicht;
Formung von Schwarzmatrizen in einer Höhe, die im wesentlichen der Höhe der Farbelemente entspricht, zwi schen den Farbelementen durch Elektroplattierung, und
Formung einer Schutzschicht auf den Farbelementen und Schwarzmatrizen.